(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の押出形材からなり且つ複数の四角形の中空部を車体の幅方向に沿って有し、その押出方向を車体の前後方向と平行にしてバンパとフレームとの間に配置され、
上記形材における複数の中空部のうち、車体の幅方向における一端側または両端側の中空部がフレーム寄りの位置において部分的に切除されていることにより、該形材のバンパ寄りにおける車体の幅方向の幅がフレーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅中心方向において大となっていると共に、
上記形材は、車体の前後方向に沿って蛇腹状に座屈変形が可能である、
ことを特徴とするバンパステイ。
【請求項２】
アルミニウム合金の押出形材からなり且つ複数の四角形の中空部を車体の幅方向に沿って有し、その押出方向を車体の前後方向と平行にしてバンパとフレームとの間に配置され、
上記形材におけるフレーム寄りの部分に、車体の幅方向に沿って圧縮加工された少なくとも１個の傾斜面とこれに隣接する一対の凹部とが形成されていることにより、該形材のバンパ寄りにおける車体の幅方向の幅がフレーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅中心方向において大となっていると共に、
上記形材は、車体の前後方向に沿って蛇腹状に座屈変形が可能である、
ことを特徴とするバンパステイ。
【請求項３】
前記形材におけるバンパ寄りの端面には、該端面に露出する中空部の各辺ごとに、該端面の内・外方向に沿ってカーブした複数のトリガが交互で且つ逆向きに形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のバンパステイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車体の前後に配置され、衝突時のエネルギを効率良く吸収するバンパステイに関する。尚、本明細書においては、バンパの強度部材であるバンパリィンフォースメントを含めて単にバンパと称するものとする。また、フレームとは、サイドフレーム等のバンパステイを介してバンパに取り付けられる車体側の構造体を指す。
【０００２】
【従来の技術】
図６(Ａ)の平面図に示すように、従来のバンパステイ４０は、鋼板を折り曲げ加工した略直方体の本体４１からなり、本体４１の先端面に折り曲げ部材４３が固定されている。この部材４３は、一対のフランジ４３ａ，４３ｂをバンパリィンフォースメント４６に接触させると共に、頭部を溶着したボルト４４をバンパリィンフォースメント４６に貫通させ且つ反対側でナット４５を締結している。
これにより、バンパリィンフォースメント４６がバンパステイ４０に固定される。また、バンパステイ４０は、図６(Ａ)に示すように、その後端面の両側に張り出した一対のフランジ４２を、フレーム４７のフランジ４８と接触させ、これらを貫通するボルト・ナット４９により、フレーム４７と固定される(特開平７−２７７１１０号公報参照)。
【０００３】
また、図６(Ｂ)の平面図に示す従来のバンパステイ５０も、鋼板を折り曲げ加工し平面視で略台形の本体５１からなり、この本体５１の先端面に折り曲げ部材５３が固定されている。この部材５３は、一対のフランジ５３ａ，５３ｂをバンパリィンフォースメント５６に接触させると共に、その中間において頭部を溶着したボルト５４をバンパリィンフォースメント５６に貫通させ、且つ反対側でナット５５を締結している。これにより、バンパリィンフォースメント５６がバンパステイ５０に固定される。また、バンパステイ５０は、図６(Ｂ)に示すように、その後端面のフランジ５２を、フレーム５７のフランジ５８と接触させ、これらを貫通するボルト・ナット５９により、フレーム５７と固定される(前記公開特許公報参照)。
【０００４】
しかしながら、前記バンパステイ４０は、その本体４１とバンパリィンフォースメント４６との接触面積が狭いため、衝突時に生じる荷重がバンパリィンフォースメント４６とバンパステイ４０の本体４１との狭い接触域に集中的に作用する。このため、バンパリィンフォースメント４６には、局部的な変形が生じ、衝突エネルギが十分に吸収されないため、車体を損傷するおそれがあった。
また、前記バンパステイ５０は、その本体５１を前記略台形状とすることにより、バンパリィンフォースメント５６との接触面積を広げているが、これは斜め前方からの衝突に対する補強を目的とするものである。係る形状の本体５１を折り曲げ及び立体的な形状に組み立てるのに、煩雑な作業の工程を数多く要しコスト高となる。しかも、本体５１の形状や寸法精度がバラツキ易い。
更に、バンパステイ４０，５０は、本体４１，５１が鋼板からなるため重量が嵩み、衝突時において蛇腹状で連続的に折り畳むことにより、多くの衝突エネルギを吸収する形態の座屈変形を生じにくい。このため、衝突エネルギが十分に吸収されないので、衝撃をフレーム４７，５７側に伝え易い、という問題もあった。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上にて説明した従来の技術における問題点を解決し、バンパ寄りにおける車体の横方向の長さをフレーム寄りに対して長くでき、バンパリィンフォースメントの局部的変形による比較的小さな衝突の際における車体の損傷を防ぎ、多くのエネルギを吸収する形態の座屈変形が容易で衝突時のエネルギを十分に吸収できると共に、形状等の精度が良く安価に製造可能なバンパステイを提供すること、を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、バンパステイにアルミニウム合金からなり、断面四角形の中空部を有する押出形材を活用すると共に、そのバンパ寄りにおける車体の幅方向の幅がフレーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅の中央方向に大とする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による一方のバンパステイ（請求項１）は、アルミニウム合金の押出形材からなり且つ複数の四角形の中空部を車体の幅方向に沿って有し、その押出方向を車体の前後方向と平行にしてバンパとフレームとの間に配置され、上記形材における複数の中空部のうち、車体の幅方向における一端側または両端側の中空部がフレーム寄りの位置において部分的に切除されていることにより、該形材のバンパ寄りにおける車体の幅方向の幅がフレーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅中心方向において大となっていると共に、上記形材は、車体の前後方向に沿って蛇腹状に座屈変形が可能である、ことを特徴とする。
【０００７】
前記一方のバンパステイによれば、前記形材における複数の中空部のうち、車体の幅方向における一端側または両端側の中空部をフレーム寄りの位置において部分的に切除していることで、バンパ寄りがフレーム寄りに対して断面積が大きくなっている。そのため、衝突時におけるバンパとバンパステイとの接触域に作用する荷重が分散するため、バンパに局部的変形が生じないので、軽度の衝突に際して車体を損傷するおそれがなくなる。また、素材がアルミニウム合金からなり長手方向に沿って均質で同じ断面形状であると共に、複数の四角形の中空部が形成されているため、その長手方向、即ち押出方向に沿ってバンパ寄りの位置から徐々に蛇腹状に座屈変形するため、衝突時のエネルギを十分に吸収することができる。
従って、乗用者の安全を確実に図ることができる。しかも、上記押出形材を用いるので、形状及び寸法の精度も高くでき、且つ容易且つ安価に製造することもできるので、必要な吸収エネルギを考慮した設計が確実に行える。
尚、上記形材は、押出成形された中空部を有する押出形材を、その押出方向と直交して所定の長さで切断したものを指す。
【０００８】
また、本発明による他方のバンパステイ（請求項２）は、アルミニウム合金の押出形材からなり且つ複数の四角形の中空部を車体の幅方向に沿って有し、その押出方向を車体の前後方向と平行にしてバンパとフレームとの間に配置され、上記形材におけるフレーム寄りの部分に、車体の幅方向に沿って圧縮加工された少なくとも１個の傾斜面とこれに隣接する一対の凹部とが形成されていることにより、該形材のバンパ寄りにおける車体の幅方向の幅がフレーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅中心方向において大となっていると共に、上記形材は、車体の前後方向に沿って蛇腹状に座屈変形が可能である、ことを特徴とする。
上記他方のバンパステイによれば、前記形材におけるフレーム寄りの部分に、バンパ寄りの部分よりも幅が狭くなるように車体の幅方向に沿って圧縮加工された少なくとも１個の傾斜面とこれに隣接する一対の凹部とを形成していることで、バンパ寄りをフレーム寄りに対して断面積が大としている。そのため、衝突時におけるバンパとバンパステイとの接触域に作用する荷重が分散するため、バンパに局部的変形が生じず、軽度の衝突時に車体を損傷するおそれがなくなる。従って、前記と同様に、蛇腹状の連続的な座屈変形により、衝突エネルギを吸収することができる。加えて、フレーム寄りの幅を狭くしたバンパステイを精度良く容易且つ安価に得ることができる。
尚、上記圧縮加工は、例えば中空押出形材を、テーパ面を有する成形型内に押し込むことにより、フレーム寄りの両側壁を中央寄りに圧縮することにより容易に行える。この場合、中空部は直列に三個内設した形材を用いると、一層容易に係る圧縮加工を行える。これにより、バンパステイにおけるフレーム寄りの幅が狭くなるので、車体のフレームの端部に容易に取り付けることができる。
【０００９】
更に、本発明には、前記形材におけるバンパ寄りの端面には、該端面に露出する中空部の各辺ごとに、該端面の内・外方向に沿ってカーブした複数のトリガが交互で且つ逆向きに形成されている、バンパステイ（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記形材に対して、蛇腹状の連続的な座屈変形を確実に誘発させることができる。
【００１０】
尚、以上のバンパステイとバンパ及びフレームとの連結は、例えばバンパステイの端部に固定した取付板により行われる。また、バンパステイの中空部内に、押出方向に沿った複数のビスホールを予め付設しておき、バンパリィンフォースメントやフレーム側からセルフタッピングボルトを上記ビスホール内にねじ込むことによっても、バンパステイをバンパ及びフレームに連結することが可能である。この場合、直列に三個の中空部を内設した形材を用い、中央の中空部内に上記ビスホールを付設すると、前記圧縮加工の影響を受けにくく且つ前記切除によっても係るビスホールを残すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１(Ａ)は、バンパ１の両端部とフレーム６，６との間に、本発明による一形態のバンパステイ１０，１０を配置した状態を示す。バンパ１は、外側に表皮３を有するバンパリィンフォースメント２を含み、後者の両端部４，４の側面５，５にバンパステイ１０，１０が配置される。また、フレーム６は、角形断面の中空部７を内設し、且つ端部にフランジ８を有する。
バンパステイ１０は、図１(Ｂ)及び(Ｃ)に示すように、略直方体を呈する押出形材１１からなる。この押出形材１１は、アルミニウム合金(ＪＩＳ:Ａ６０６３，Ａ６Ｎ０１，Ａ６０６１で調質Ｔ５またはＴ６等)から押出成形された形材を、その押出方向と直交して所定の長さで切断したものである。
【００１２】
図１(Ｂ)及び(Ｃ)に示すように、押出形材１１は、バンパ１寄りの端面１１ａからフレーム６寄りの端面１１ｂに貫通する断面略正方形の三個の中空部１２，１３，１４を、隔壁１１ｃ，１１ｄを介して直列に内設している。押出形材１１において、車体の横方向の側壁１５，１６には、前記フレーム６寄りが中央に傾むいた傾斜面１７，１８が設けられている。これに隣接するフレーム６寄りの端面１１ｂには、上下面に一対ずつの細長い円弧形の凹み１９が対称に形成されている。即ち、バンパステイ１０は、前記バンパ１寄りの端面１１ａの幅(断面積)が、フレーム６寄りの端面１１ｂの幅(断面積)よりも大きく形成されている。
そして、バンパステイ１０は、溶接またはその端部に溶接等により固定された図示しない取付板を利用して、ボルトおよびナットにより、前記バンパリィンフォースメント２及びフレーム６のフランジ８に固定される。
【００１３】
係るバンパステイ１０は、図２に示すようにして製造される。
図２(Ａ)は、アルミニウム合金から押出成形された押出形材１１ｅを示し、端面１１ａから端面１１ｂに中空部１２，１３，１４が直列に貫通している。図２(Ｂ)に示すように、一対のテーパ面２４を対向させた中空の成形部２３を有する成形型２０を用意し、上記形材１０ｅにおいてフレーム６寄りとなる端面１１ｂを、成形部２３内に配置する。この状態で、押出形材１０ｅを図２(Ｂ)中の矢印のように下向きに押し込む。この結果、図２(Ｃ)に示すように、押出形材１１ｅの両側壁１５，１６の下部は中央寄りに圧縮加工され、一対の傾斜面１７，１８が形成される。同時に、これらに隣接して凹み１９が形成され、前記フレーム６寄りの幅を狭くした押出形材１１からなるバンパステイ１０が得られる。
【００１４】
図３は、バンパステイ１０の衝突時における変形の過程に関する。
図３(Ａ)に示すように、バンパステイ１０のバンパ寄りの端面１１ａには、蛇腹状の変形を誘発すると共に、座屈開始荷重を低く押さえるため、図示しないトリガが予め形成されている。
バンパステイ１０を前記バンパ１とフレーム６間に固定したと同様の状態に固定し、図３(Ｂ)に示すように、バンパ１寄りの端面１１ａから図中の矢印で示す荷重Ｐを中空部１２〜１４の長手方向に沿って加える。すると、荷重Ｐを加えた当初では、図３(Ｂ)に示すように、端面１１ａにおける両端の中空部１２，１４を挟んだ両側面１２ｗ，１４ｗが外側に張り出し、これらに隣接する中空部１３を挟んだ両側面１３ｗが中空部１３内に凹む。尚、両側壁１５，１６及び中空部１２〜１４を仕切る隔壁１１ｃ，１１ｄは、隣接する変形と逆向きに張り出すか、又はへこむ。
【００１５】
上記荷重Ｐを受け続けることによって、図３(Ｃ)に示すように、端面１１ａにおける両端の中空部１２，１４を挟んだ両側面には、凸部１２ａ，１４ａが形成され、且つこれらのフレーム６寄りに隣接して凹部１２ｂ，１４ｂが形成され始める。同時に、端面１１ａにおける中央の中空部１３を挟んだ両側面には、凹部１３ｂが形成され、且つこれらのフレーム６寄りに隣接して凸部１３ａが形成され始める。平行して、フレーム寄りの端面１１ｂに近い中空部１３を挟んだ両側面には、浅い凹部１３ｅが生じる。尚、車体の横方向に沿った位置では、同じ位置の隔壁１１ｃ，１１ｄも含めて、上記凸部と凹部とが交互に形成される。
【００１６】
更に荷重Ｐを受け続けることにより、図３(Ｄ)に示すように、上記凹部１２ｂ，１４ｂのフレーム６寄りが凹み始め、上記凸部１３ａのフレーム６寄りに隣接して凹部１３ｃ及び凸部１３ｄが形成される。また、この間において、側壁１５，１６は短くなり、これに連れて車体の前後方向における全体の寸法も短くなる。
引き続き荷重Ｐを受け続けることにより、図３(Ｅ)に示すように、中空部１２，１４を挟んだ両側面における上記凹部１２ｂ，１４ｂに隣接して凸部１２ｃ，１４ｃが形成される。且つ側壁１５，１６にも凹・凸部が形成されると共に蛇腹状に折り畳まれた形に変形される。これに伴って傾斜面１７，１８も短くなる。
【００１７】
そして、荷重Ｐを受け続けたことにより、図３(Ｆ)に示すように、中空部１２，１４を挟んだ両側面１２ｗ，１４ｗには、凸部１２ａ，１４ａ、凹部１２ｂ，１４ｂ、および凸部凸部１２ｃ，１４ｃが蛇腹状に形成される。且つ中央の中空部１３を挟んだ両側面１３ｗには、凹部１３ｂ、凸部１３ａ、凹部１３ｃ、凸部１３ｄ、および凹部１３ｅが蛇腹状に形成される。また、一対の凹み１９も褶曲形状となり、車体の前後方向の寸法が当初の約三分の一乃至四分の一になるよう蛇腹状に座屈変形したバンパステイ１０ａとなる。
以上の変形過程において、バンパステイ１０は、衝突に伴って生じるエネルギを徐々に且つ十分に吸収することができる。従って、バンパステイ１０を用いることにより、乗用者の安全を一層図ることが可能となる。
【００１８】
図４は、前記バンパステイ１０の変形形態及び応用形態に関する。尚、図４において、前記形態と同様の部分や要素には共通の符号を用いるものとする。
図４に示すバンパステイ２５は、前記バンパステイ１０の変形形態であり、前記形材１１ｅの側壁１５の前記フレーム６寄りにのみ傾斜面１７を設け、他方の側壁１６には前記傾斜面１８を設けないものである。このバンパステイ２５は、前記成形型２０でテーパ面２４を一方のみ設けた成形型を用いることにより、容易に製造される。係るバンパステイ２５によっても、図３に示したと同様な蛇腹状の変形が可能であり、衝突時のエネルギを十分に吸収することができる。
【００１９】
図５は、異なる形態のバンパステイ３０，３９に関する。
図５(Ａ)に示すバンパステイ３０は、前記同様のアルミニウム合金からなる押出形材３１からなり、前記バンパ１寄りの端面３１ａからフレーム６寄りの端面３１ｂに貫通する断面矩形の三個の中空部３２，３３，３４を直列に内設している。尚、中央の中空部３３は、両側の中空部３２，３４よりも、車体の横方向に沿って予め大きく形成されている。
【００２０】
図５(Ａ)に示すように、押出形材３１のフレーム６寄りの位置において、車体の横方向の側壁３５，３６は、中空部３２，３４及び端面３１ｂを含めて逆Ｌ字形の切り欠き(切除)加工を施され、両側に一対の段部３７が対称に形成される。これにより、前記バンパ１寄りを幅広としたバンパステイ３０が得られる。
尚、図５(Ａ)に示すように、段部３７，３７間には、中央の中空部３３を内設する細径部３８が残り、その端面３１ｂには取付板３９が固定される。この取付板３９は、フレーム６側に固定されたフランジ８に面接触し、且つ複数のボルト２７・ナット２８によりフレーム６に固定される。
【００２１】
以上のバンパステイ３０は、前記バンパ１とフレーム６との間で、中空部３２，３３，３４を車体の前後方向に沿って固定することにより、衝突時に第１段階としてフレーム６寄りの小さい断面積の部分αがフレーム側端部から比較的小さな荷重で蛇腹状に順次座屈変形して、衝突エネルギを吸収する。衝突の程度が第１段階のエネルギ吸収で吸収しきれない場合は、中空部３２，３４を有するバンパ寄り部分βの切除された端部が取付板３９に接触する。この状態で荷重が増加すると、バンパ寄り部分βの中空部３２〜３４が第１段階に引き続いて蛇腹状に座屈変形を開始し、第２段階として第１段階よりも多くの衝突エネルギを吸収しながら、連続的な座屈変形が開始される。
【００２２】
また、図５(Ｂ)に示すバンパステイ３９は、上記バンパステイ３０の変形形態であり、前記形材３１の側壁３５の前記フレーム６寄りにのみ段部３７を設け、他方の側壁３６には段部３７を設けないものである。上記形材３１のフレーム６寄りには、端面３１ｂを有するやや幅の狭い細径部３８ａが位置する。
係るバンパステイ３９は、フレーム６寄りの側壁３５及び中空部３２付近を一方のみを切除することにより、容易且つ安価にして製造できる。係るバンパステイ３９によっても、上記図５(Ａ)と同様な２段階での蛇腹状の変形が可能であり、且つ衝突時のエネルギを十分に吸収することができる。
【００２３】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記押出形材１１，３１は、三個の中空部１２〜１４，３２〜３４を内設しているが、隔壁を一つ又は四つ以上として一対又は四つ以上の中空部を設けても良い。或いは、車体の横方向に沿った隔壁を内設することにより、縦・横方向に二つ以上ずつの中空部を設けることも可能である。
【００２４】
更に、前記押出形材１１に対する圧縮加工は、前記成形型２０の他に、ハンマーやポンチによる打ち込み加工、或いはプレス加工も含まれる。
尚、本発明のバンパステイは、自動車の前後のバンパに用いられるが、例えば鉄道車両のスカートを支持する部材に適用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上において説明した本発明のバンパステイ（請求項１，２）によれば、バンパ寄りがフレーム寄りに対して断面積が大きいため、バンパのバンパステイ取付部における局部的な集中荷重が緩和され、軽度の衝突時におけるバンパの変形による車体側の損傷を防げる。また、蛇腹状の座屈変形により、衝突時のエネルギを十分に吸収することができる。特に、請求項１のバンパでは、衝突エネルギは２段階で吸収されるので、軽度の衝突時における乗員が受ける衝撃は小さくなり、比較的重度の衝突時であっても、本バンパステイにより多くの衝突エネルギを吸収できるので、乗員が受ける衝撃を小さくて済ませることができる。従って、乗員の安全を確実に図ることができる。しかも、アルミニウム合金の押出形材を用いるので、形状・寸法の精度も高くでき、容易に製造することもできる。
また、請求項３のバンパステイによれば、前記形材に対して、蛇腹状の連続的な座屈変形を確実に誘発させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(Ａ)はバンパとフレームの間に、本発明のバンパステイを配置した状態を示す斜視図、(Ｂ)，(Ｃ)は上記バンパステイをそれぞれ異なる角度から観た斜視図。
【図２】(Ａ)乃至(Ｃ)は図１のバンパステイの製造工程を示す概略図。
【図３】(Ａ)乃至(Ｆ)は図１のバンパステイの衝突時における変形過程を示す概略図。
【図４】図１のバンパステイの変形形態を示す斜視図。
【図５】(Ａ)および(Ｂ)は本発明による異なる形態のバンパステイを示す斜視図。
【図６】(Ａ)及び(Ｂ)はそれぞれ従来のバンパステイ及びその付近を示す平面図。
【符号の説明】
１………………………………………バンパ
６………………………………………フレーム
８………………………………………フランジ(受け部)
１０，２５,２６,２９,３０,３９……バンパステイ
１１，３１……………………………押出形材
１１ａ，３１ａ………………………バンパ寄りの端面(バンパ寄り)
１１ｂ，３１ｂ………………………フレーム寄りの端面(フレーム寄り)
１２〜１４，３２〜３４……………中空部
１７，１８……………………………傾斜面
１９……………………………………凹部
Ｔ………………………………………トリガ
【図１】
0004423761.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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