(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなり、バンパー補強材と接続される第一の形材と、車体方向に延在させる中空角筒体と、サイドメンバーと接続される第二の形材とからなる分割構造を有し、前記第一の形材と第二の形材の縦断面形状が前記中空角筒体内面の縦断面形状に適合し、前記第一の形材と前記第二の形材とを、各々前記中空角筒体の先端部内と後端部内に嵌合することにより、バンパーステイとして一体化されてなるバンパーステイであって、前記第一の形材と第二の形材の少なくとも一方が、前面壁と両側の側壁および後面壁で囲まれた閉空間を有し、それら形材の閉空間を有する部位が、前記中空角筒体の先端部内と後端部内の少なくとも一方に嵌合されていることを特徴とするバンパーステイ。
【請求項２】
前記第一の形材は、バンパー補強材の両端部後面の形状に対応した前面壁を有し、この前面壁が更に形材の側方に張り出したフランジ部を有する請求項１に記載のバンパーステイ。
【請求項３】
前記第一の形材の閉空間を有する部位の横断面形状が車体後方側に向かって狭くなるテーパー状の断面形状を有している請求項１または２に記載のバンパーステイ。
【請求項４】
前記第一の形材の閉空間を有する部位の側壁外面に凸部が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項５】
前記バンパー補強材の両端が車体後方に曲げられた湾曲部を有し、前記バンパーステイの前面壁が、前記湾曲部後面に対応した湾曲面を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項６】
前記第二の形材は、サイドメンバーの前面の形状に対応した後面壁を有し、この後面壁が更に形材の側方に張り出したフランジ部を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項７】
前記第二の形材の閉空間を有する部位の横断面形状が車体前方側に向かって狭くなるテーパー状の断面形状を有している請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項８】
前記第二の形材の閉空間を有する部位の側壁外面に凸部が設けられている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項９】
前記アルミニウム合金として、ＡＡ乃至ＪＩＳ５０００系、６０００系、７０００系から選択される規格アルミニウム合金を用いる請求項１乃至８のいずれか１項に記載のバンパーステイ。
【請求項１０】
前記請求項１乃至９のいずれかのバンパーステイとアルミニウム合金製のバンパー補強材とが予め一体化されているステイ付バンパー補強材。
【請求項１１】
前記請求項１乃至９のいずれかのバンパーステイ、あるいは請求項１０のステイ付バンパー補強材によって、バンパー補強材とサイドメンバーとが一体的に固定されたバンパー補強材の取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンパーステイとステイ付バンパー補強材およびバンパー補強材の取り付け構造に関し、特にバンパー補強材とサイドメンバーへの取り付け性に優れたアルミニウム合金製のバンパーステイ (以下、アルミニウムを単にAlと言う) およびサイドメンバーへの取り付け性に優れたステイ付バンパー補強材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車体の前端 (フロント) および後端 (リア) に取り付けられているバンパーの内部には、強度補強部材としてのバンパー補強材 (バンパーリインフォースメントあるいはバンパーレインフォースなどとも言う) が設けられている。
【０００３】
このバンパー補強材は、周知の通り、バンパーと車体との間に、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置される。そして、バンパー補強材の車体への取り付けは、フロントサイドメンバやリヤサイドメンバ等、車体前後方向の骨格部材の車体フレーム類 (車体メンバ類) に連結、固定されて行われる。そして、この車体への取り付けは、車体のフロントやリヤのサイドメンバの先端或いは後端に直接あるいはバンパーステイなどの車体連結用部材を介して行われる。
【０００４】
このようなバンパー補強材は、これも周知の通り、バンパーと車体間で、車体の前方や後方からの、あるいは前方や後方への衝突に対し、車体用のエネルギー吸収部材を構成している。したがって、これら車体用エネルギー吸収部材としてのバンパー補強材には、車体の衝突により加わった外力のエネルギー (衝突エネルギー) を、自らの曲げ変形や断面のつぶれ (圧壊) により吸収し、車体を保護する性能が求められている。
【０００５】
近年、これらバンパー補強材やバンパーステイに、軽量化のために、従来使用されていた鋼材に代わって、5000系、6000系、7000系等の高強度Al合金製の押出形材などが使用され始めている。
【０００６】
このAl合金製押出形材は、複雑な断面形状で、かつ長手方向に同一断面形状を有する形材を、効率的かつ大量に製造することが可能である。このため、車体用エネルギー吸収部材として、バンパー補強材やバンパーステイの他、ドアビームなどにも汎用され出している。
【０００７】
この内、Al合金押出形材製のバンパーステイ (あるいはバンパーステー、以下、単にステイと言う) について、これまでのステイは、基本的に、断面形状が略矩形の中空構造からなっている。このような略矩形の中空構造は、強度が高く、また、両端まで直線的なバンパー補強材に対しては接続、固定が容易である。
【０００８】
しかし、この断面形状が略矩形の中空構造からなるステイは、バンパー補強材両端部の後面やサイドメンバーの前面とも、簡便には、接続、固定しにくいという問題がある。
【０００９】
このため、従来から、ステイを用いた、バンパー補強材の後面やサイドメンバーの前面との接続、固定技術が種々提案されている。例えば、特開平6-227333号、特開平11-208392 号、特開平11-208393 号などの公報には、共通して、バンパー補強材端部の湾曲部後面の形状に対応した傾斜面を有する前面壁からなる、断面形状が閉断面中空構造のステイが種々開示されている。
【００１０】
そして、これら従来の、傾斜面を有するステイとバンパー補強材端部の湾曲部後面との接続固定方式は以下の通り開示されている。即ち、特開平6-227333号公報の場合を図7(a)、(b) 、特開平11-208392 号公報の場合を図8 、特開平11-208393 号公報の場合を図9 、に各々示す通り、いずれの公報の場合にも共通しているのは、バンパー補強材32の湾曲部の中空構造内とステイ33の中空構造内とに互いにボルト34を貫通させ、ステイ33の中空構造内に締結部 (ボルトの頭部とナット) を存在させて、バンパー補強材32とステイ33とを固定する方式である。
【００１１】
次に、これらステイとサイドメンバー前面との接続固定方式は以下の通り開示されている。即ち、共通して、これらのステイ33の後面には、サイドメンバーの前面と接続固定するための、取付部が一体に設けられている。この取付部は、サイドメンバーの幅に対応した幅を有する、図7(a)、(b) のような一対の取付片37か、図8 のような取付片37を両側部に張り出した閉断面中空構造の取付部材36からなっている。
【００１２】
そして、これら取付片や中空構造の取付部材を、サイドメンバーの中空部内に、あるいはサイドメンバー前面をステイ取付部材の中空部内に、各々ピンポイントで位置決めおよび挿入する。更に、この挿入部に対し、車体の横方向から水平方向にボルトを貫通させ、サイドメンバーの中空構造内か、ステイ取付部材の中空構造内にボルトの頭部か端部を存在させて、ステイ後面とサイドメンバーの前面とを固定する方式である。
【００１３】
また、前記図9の場合は、ステイ33の後面にある中空部36をサイドメンバー35の中空内に、同じくピンポイントで位置決めおよび挿入する。更に、ステイ33の後面壁からステイ33の両側方に張り出させたフランジ部39と、サイドメンバーの両側方に張り出したフランジ部40とをボルト34により締結、固定する方式である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず、これら従来のステイの、バンパー補強材端部の湾曲部後面との接続固定方式は実用的ではないし、接続固定が不可能ですらある。
【００１５】
即ち、前記従来技術いずれの場合にも共通して、互いに断面形状が閉断面な中空構造であるバンパー補強材とステイの内部に、ボルトを入れること自体が実質的に困難である。しかも、端部が湾曲しているバンパー補強材の場合にはなおさらである。更に、これら従来技術における、ボルトを貫通させた上で、互いの中空構造内にボルトの頭部やナットを存在させること自体も、実質的に困難である。
【００１６】
次に、これら従来技術のステイの、サイドメンバー前面との接続固定方式も以下の通り非現実的である。即ち、まず、これら従来技術に共通する、ステイの取付片中空構造内あるいは取付部材中空構造と、サイドメンバーの中空部内あるいはサイドメンバー前面とを、挿入方式によるピンポイントでの位置決め方法自体が難しい。
【００１７】
即ち、衝突や定期補修などの車体の修理などの場合を想定すると、ステイの後面側と、サイドメンバー前面側とは、数cm程度の車幅方向や車高方向での位置のズレが生じている場合が多い。したがって、このような場合には、ステイとサイドメンバーとの位置決め手段は、当初の位置決め想定位置からのズレを吸収できるような柔軟性が必要である。しかし、前記従来のステイとサイドメンバー前面との挿入方式は、挿入する両者の正確な位置決めを必要とする。このため、前記位置ズレが生じた場合に、このズレを吸収できず、位置決めすること自体が困難となる問題がある。
【００１８】
また、これら取付片や中空構造の取付部材をサイドメンバーに位置決めおよび挿入できたとしても、車体の横方向から水平方向にボルトを貫通させ、サイドメンバーの中空構造内か、ステイ取付部材の中空構造内にボルトの頭部などを存在させることも困難である。
【００１９】
このため、バンパー補強材端部の湾曲部などの後面に設置されるAl合金製のステイの需要は拡大しているものの、バンパー補強材とサイドメンバーへの取り付け性に優れたステイは、これまでなかったのが実情である。
【００２０】
したがって、本発明の目的は、特に、バンパー補強材端部後面とサイドメンバー前面への取り付け性に優れたAl合金製のバンパーステイとステイ付バンパー補強材およびバンパー補強材の取り付け構造を提供しようとするものである。
【００２１】
この目的を達成するために、本発明請求項1 の要旨は、アルミニウム合金からなり、バンパー補強材と接続される第一の形材と、車体方向に延在させる中空角筒体と、サイドメンバーと接続される第二の形材とからなる分割構造を有し、前記第一の形材と第二の形材の縦断面形状が前記中空角筒体内面の縦断面形状に適合し、前記第一の形材と前記第二の形材とを、各々前記中空角筒体の先端部内と後端部内に嵌合することにより、一体化されてなるバンパーステイであって、前記第一の形材と第二の形材の少なくとも一方が、前面壁と両側の側壁および後面壁で囲まれた閉空間を有し、それら形材の閉空間を有する部位が、前記中空角筒体の先端部内と後端部内の少なくとも一方に嵌合されていることである。
【００２２】
この請求項1 のステイは、ステイを、バンパー補強材接続用とサイドメンバー接続用との、前記第一と第二の形材に分割するとともに、これら前記第一と第二の形材の接続を前記中空角筒体を仲立ちとして行う、3 つの分割構造としたことを特徴としている。
【００２３】
そして、また、これら第一、第二の形材と中空角筒体とを、中空角筒体の先端部内と後端部内において各々嵌合することにより、言い換えると、基本的には、この嵌合のみによって、バンパーステイとして一体化されていることも特徴としている。
【００２４】
このため、本発明ステイをバンパー補強材と予め一体化して、ステイ付バンパー補強材としておき、これを、ステイを介して、サイドメンバーに取り付けることも可能となる。
【００２５】
前記従来の一体型ステイであれば、これまでは、自動車製造乃至修理側で、▲１▼バンパー補強材へのステイの取り付け、▲２▼サイドメンバーへのステイの取り付け、の2 つの工程を必要としている。そして、バンパー補強材およびサイドメンバーとステイとの各々の接続、固定も、溶接やリベットを主とする接合が必要となるため、非常に煩雑なものとなる。
【００２６】
これに対し、本発明ステイ付バンパー補強材であれば、バンパー補強材とステイとを予め一体化することが可能なので、自動車製造乃至修理側では、前記▲２▼サイドメンバーへのステイの取り付け工程のみでセット可能である。また、バンパー補強材およびサイドメンバーとステイとの各々の接続、固定も、後述する実施例（図3 、4 ）の通り、簡便に機械的に接合できる。
【００２７】
そして、更に、この請求項1 のステイの大きな特徴として、前記車体方向に延在させる中空角筒体がある。この中空角筒体の存在により、車体の衝突時に、前記第一と第二の形材の縦圧壊とともに、この中空角筒体の縦圧壊によって、衝突エネルギーの吸収量の増大が図れ、より大きなエネルギー吸収量とすることが可能となる。しかも、このこの衝突エネルギーの吸収量は、中空角筒体の長さや厚みなどの形状要素と、Al合金材料 (特性) との選択 (組み合わせ) により、自由に調整することが可能である。
【００２８】
この結果、バリア衝突やオフセット衝突などの種々の衝突の態様や、衝撃の程度に対する衝突エネルギー吸収量の設定や、バンパー補強材に先立ってステイが圧壊して衝突エネルギーを吸収するか、バンパー補強材の圧壊後にステイが圧壊して衝突エネルギーを吸収するかなどの設計選択が自由に、かつ容易にでき、要求される衝突安全性に対する、車体設計を著しく容易にする利点もある。
【００２９】
更に、衝突や定期補修による車体の修理などの際、ステイの後面側とサイドメンバー前面側とに、車幅方向や車高方向で、数cm程度の位置のズレが生じている場合でも、ステイが3 分割の構造とされているために、第一、第二の形材と、バンパー補強材およびサイドメンバーとの各々の接続、固定の際に、更には、第一と第二の形材と前記中空角筒体との接続、固定の際に、お互いに長孔（長穴）などを設けることにより、前記ズレを調整、吸収して、ステイとサイドメンバーとの位置決め、およびバンパー補強材、ステイ、サイドメンバーを一体的に固定を行うことが可能となる。
【００３０】
また、好ましい態様である請求項２の本発明ステイは、前記第一の形材の前面壁が、バンパー補強材の両端部後面の形状に対応した形状を有し、より好ましくは、請求項５に記載のように、バンパー補強材の両端が車体後方に曲げられた湾曲部を有する場合に、ステイ（第一の形材）の前面壁が、前記湾曲部後面に対応した、直線的な傾斜壁や円弧状壁などの、適宜形状の湾曲面を有している。そして、このような前面壁を有することにより、前面壁（フランジ部を含めた）において、バンパー補強材両端の湾曲部などの後面の形状に適合することが可能となる。
【００３１】
更に、同じく請求項2 の本発明ステイでは、前記前面壁が、形材の側方の方向に張り出したフランジ部を有するため、このフランジ部において、セルフピアシング (自己穿孔) リベットやボルト、あるいは溶接などを適宜選択して、バンパー補強材の両端部後面と、簡便に接続、固定できる。
【００３２】
例えば、バンパー補強材両端の湾曲部中空構造内に電極が入る場合には、フランジ部への電極取り付け自体は容易なので、スポット溶接による接合が可能、かつ容易となる。更に、フランジ部の端部とこの端部と接する前記湾曲部後面に沿った溶接によっても、両者の接合が可能、かつ容易となる。また、これらの接合方法の併用も可能となり、接合方法の選択肢が広がることも、本発明ステイの大きな利点の一つである。
【００３３】
なお、このフランジ部も、前記前面壁と同様かつ前面壁と面一に、バンパー補強材の両端部後面の形状に対応した形状を有することが好ましい。
【００３４】
これに対し、このようなフランジ部がない前記従来のステイ前面壁では、バンパー補強材の両端部後面との接続は、前記した通り、どうしても、断面形状が閉断面な中空構造であるステイの内部に、ボルトなどを入れる必要があり、機械的な接合方法も難しくなる。
【００３５】
また、前記第一の形材の閉空間を有する部位と、第二の形材の閉空間を有する部位の横断面形状が、各々車体の後方側と前方側に向かって狭くなるテーパー状の断面形状を有している。
【００３６】
このため、前記第一、第二の形材と、前記中空角筒体との接続、固定を、基本的に、両者の嵌合のみによって行う際の、両者の固定の確実性や堅固性、あるいは、接続、固定の簡便性を保証している。このことはバンパー補強材、ステイ、サイドメンバーの一体的な固定の、確実性や堅固性、あるいは、接続、固定の簡便性につながる。
【００３７】
また、より好ましい態様である、請求項４と請求項８の本発明ステイは、前記第一の形材の閉空間を有する部位と、第二の形材の閉空間を有する部位の側壁外面に凸部が設けられている。
【００３８】
このため、前記請求項3 と請求項7 の本発明ステイと同様に、前記第一、第二の形材と、前記中空角筒体との接続、固定を、基本的に、両者の嵌合のみによって行う際の、両者の固定の確実性や堅固性、あるいは、接続、固定の簡便性を保証している。
【００３９】
また、より好ましい態様である、請求項６の本発明ステイでは、前記第二の形材が、サイドメンバーの前面の形状に対応した後面壁を有し、この後面壁が更に形材の側方に張り出したフランジ部を有している。
【００４０】
このため、このフランジ部において、セルフピアシング (自己穿孔) リベットやボルト、あるいは溶接などを適宜選択して、サイドメンバーの前面と、簡便に接続、固定できる。
【００４１】
なお、このフランジ部も、前記前面壁と同様かつ前面壁と面一に、バンパー補強材の両端部後面の形状に対応した形状を有することが好ましい。
【００４２】
これに対し、このようなフランジ部がない前記従来のステイでは、サイドメンバーとの接続は、どうしても、断面形状が閉断面な中空構造であるステイの内部にボルトなどを入れる、あるいはサイドメンバーの外側に取り付け治具を設ける必要があり、機械的な接合方法も難しくなる。
【００４３】
また、より好ましい態様である、請求項9 の本発明ステイは、AA乃至JIS 5000系、6000系、7000系から選択されるAl合金からなる。これらのAl合金は成形性に優れかつ高強度であり、押出加工等の製造がしやすい点で本発明ステイに好適に使用される。
【００４４】
そして、これら請求項1 〜9 の本発明ステイ構成と効果の結果、請求項10のように、ステイを、バンパー補強材と予め一体化されているステイ付バンパー補強材とすることが可能となる。このため、前記した通り、自動車製造乃至修理側では、前記▲２▼のサイドメンバーへのステイの取り付け工程のみで、セットが可能となる。
【００４５】
また、これら請求項1 〜9 の本発明ステイ構成と効果の結果、あるいは請求項１０のステイ付バンパー補強材によって、請求項11のように、バンパー補強材とサイドメンバーとが、簡便かつ確実に、一体的に固定されたバンパー補強材の取り付け構造とすることが可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明ステイの好適な実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明ステイの一実施態様を図1 の一部断面斜視図、別の実施態様を図2 の一部断面平面図に示す。なお、図1 、2 の本発明ステイの態様は、後述する図3 、4 のように、バンパー補強材の右端部側に設ける態様を示している。バンパー補強材の左端部側に設ける態様も基本的にはこの態様と同じであるが、前面壁の傾斜が反対側に傾くなど、左右対称の形状となる。
【００４７】
まず、図1 において、アルミニウム合金押出形材からなる本発明ステイ1aは、基本的に、図示しないバンパー補強材と接続される第一の形材2aと、車体 (長手) 方向に延在させる中空角筒体3aと、図示しないサイドメンバーと接続される第二の形材4aとの、3 つの主要部材からなる3 分割構造となっている。
【００４８】
この図1 は第一の形材2aの閉空間15aを有する部位と第二の形材4aの閉空間16を有する部位とを、各々中空角筒体3aの先端部内と後端部内に、強固に嵌合、固定した状態を示している。このため、第一の形材2aの閉空間15aを有する部位と第二の形材4aの閉空間16を有する部位の縦断面形状は、中空角筒体内に嵌合、固定させるべく、中空角筒体3aの中空内面の縦断面形状に適合し、中空角筒体3aの各端部の中空内面の縦断面形状よりも若干小さい断面形状とされている。
【００４９】
このように、本発明では、第一と第二の形材および中空角筒体との接続、固定を、基本的には、両者の嵌合のみによって行うこととし、これによって、一体化されたステイとしての接合強度や圧壊強度を確保することが可能である。しかし、安全保証上の必要により、あるいは更なる接合強度の向上のために、補助的かつ部分的に、溶接や機械的などの接合を行う、或いは第一や第二の形材と中空角筒体とを部分的にかしめるなどの手段を併用することを許容する。
【００５０】
第一の形材2aは、図1 の実施態様では、前記請求項2 の要旨のように、閉空間15a を有する閉断面な中空形材からなる。そして、両端が車体後方に直線的に曲げられた湾曲部を有するバンパー補強材に適用する場合を想定して、第一の形材2aの前面壁5aは、前記湾曲部後面に対応した、直線的な傾斜壁を有している。そして、更に前面壁5aは、この前面壁5aに面一で、かつ連続して、中空形材の側方に更に傾斜して張り出したフランジ部6aを有する。
【００５１】
また、前記請求項3 の要旨のように、前記中空形材を構成する側壁7a、7bが後方側に狭くなるテーパー状の横断面形状を有している。さらに、請求項4 の要旨のように、側壁7a、7bの外面には、各々、中空角筒体3aの内面に対する係り止めのための、凸部8a、8b、8cと、8d、8eが設けられている。
【００５２】
なお、このテーパー状の横断面形状や側壁外面の凸部がなくても、第一、第二の形材と中空角筒体との強固な一体化が、両者の嵌合のみによって図れる場合には、これらは不要である。ただ、固定の簡便性や、構造部材としてのステイ強度の確保のためには、あった方が好ましい。
【００５３】
第二の形材4aは、図1 の実施態様では、前記請求項5 の要旨のように、閉空間16a を有する閉断面な中空形材からなり、図示しないサイドメンバーの前面の形状に対応した、直線的な後面壁10を有し、この後面壁10が、更に後面壁10に面一で、かつ連続して、形材の側方に張り出したフランジ部11a 、11b を有する。
【００５４】
そして、前記請求項７の要旨のように、前記中空形材を構成する側壁11a 、11b が前方側に狭くなるテーパー状の横断面形状を有している。また、更に、請求項８の要旨のように、側壁11a 、11b の外面には、各々、中空角筒体3aの内面に対する係り止めのための、凸部13a 、13b と、13c 、13d が設けられている。
【００５５】
なお、このテーパー状の横断面形状や側壁外面の凸部の意義や好ましい理由は、前記第一の形材の場合と同じである。
【００５６】
更に、中空角筒体3aは、図1 の実施態様では、基本的に縦断面形状が長手方向で同じとしている。ただ、前記した衝突エネルギーの吸収量に応じて、縦断面形状が長手方向で同じでなくともよく、各端部を口広げる或いは狭める、規則的或いは不規則乃至スポット的に凹凸を設ける、長手方向で縦断面を異ならせる、長手方向で縦断面が広がる或いは狭まるテーパー状とする、等の態様が適宜選択される。
【００５７】
この中空角筒体3aは、図の上方からの (車体の長手方向にかかる) 衝突荷重に対応して縦圧壊し、前記した一定の衝突エネルギーの吸収量を確保するために、車体の長手方向に一定の長さを有して延在している。そして、前記衝突荷重方向に対応して縦圧壊するために、中空角筒体3aの先端部は、第一の形材2aの前面壁5aの直線的な傾斜壁に対応した傾斜面18を有するとともに、後端部は水平 (図における水平を表し、実際の使用態様では垂直となる、以下の水平の用語も同じ意味となる) な面とされている。
【００５８】
今、図の上方からの (車体のフロント或いはリアへの) 衝突荷重がかかった場合、衝突荷重は、第一の形材2aを介して、中空角筒体3aに伝わる。この場合、中空角筒体3aへの衝突荷重は、第一の形材2aの前面壁5a、特に、フランジ部6aを介して、中空角筒体3aへ伝わる。この場合、前面壁5aおよびフランジ部6aは傾斜面となっているので、中空角筒体3aに対し、均等に荷重がかかるために、中空角筒体3aの先端部は、第一の形材2aの前面壁5aの直線的な傾斜壁に対応した傾斜面18となっている必要がある。また、同じく第二の形材4aによって支持される、中空角筒体3aの後端部は、第二の形材4aの水平な後面壁に対応した水平な面とする必要がある。
【００５９】
なお、以上説明した本発明ステイの態様は、後述する図3 のバンパー補強材の右端部に設ける態様を示している。一方、バンパー補強材の左端部に設ける態様も基本的にはこの態様と同じであるが、前面壁の傾斜が反対側に傾くなど、左右対称の形状となる。
【００６０】
次ぎに、本発明ステイの別の実施態様を図2 で説明する。
【００６１】
図2 における、アルミニウム合金押出形材からなる本発明ステイ1bの基本的な構成や構造は、前記図1 の実施態様と同じである。したがって、以下、図1 の実施態様と異なる点のみを説明する。
【００６２】
まず、第一の形材2bは、図1 の実施態様と、2 分割された閉断面な中空形材からなる点が相違する。これは、中空角筒体3bの先端部を、後端部と同じ、水平な面19とするためである。図1 の実施態様では、衝突荷重方向に対応して縦圧壊するために、中空角筒体3aの先端部が傾斜面18を有しているが、この傾斜面18を有するために、製造された中空角筒体の先端部を斜めに切断する工程が新たに必要となる。
【００６３】
これに対し、第一の形材は、図1 の実施態様でも、図2 の実施態様でも、Al合金製の押出形材で製造するならば、同じ押出工程で製造することが可能である。したがって、第一の形材の方の形状を変更することにより、前記新たな工程を増やさずに、製造された中空角筒体をそのまま使用することが可能となる利点がある。
【００６４】
更に、第一の形材2bをより具体的に説明すると、閉空間15b と15c を有する2 分割された閉断面な中空形材からなる。両方の閉空間15b と15c を仕切る仕切り壁27は側方に略水平方向に張り出したフランジ部17a 、17b を有し、このフランジ部17a 、17b が、中空角筒体3bとの嵌合時に、中空角筒体3bの先端部の水平な面19を係止する。
【００６５】
そして、図の上方からの衝突荷重がかかった場合、中空角筒体3bへの衝突荷重は、第一の形材2bの前記フランジ部17a 、17b を介して、中空角筒体3bへ伝わる。この際、前記フランジ部17a 、17b は水平であるので、中空角筒体3bの先端部の水平な面19に対し、均等に荷重がかかる。
【００６６】
この他、第一の形材2bにおいて、傾斜前面壁5b、この前面壁5bに面一で、かつ連続した傾斜して張り出したフランジ部6b、中空形材を構成する側壁7c、7d、更に、側壁7c、7dの外面の凸部8f、8gと8h、8iの構成は、数や細かい形状などを除き、基本的に図1 の態様と同じである。
【００６７】
また、第二の形材4aは、図1 の実施態様と全て同じである。更に、中空角筒体3bも、先端部の水平な面19の部分と中リブ29を除いて、図1 の実施態様と基本的に同じである。
【００６８】
この図2 の中空角筒体3bでは、断面が口形の図1 の中空角筒体3aに対して、更に中リブ30を設けて補強した日形断面形状を有している。即ち、本発明の中空角筒体の断面形状は、更に強度が必要な場合に、口形の断面形状だけではなく、中リブを設けて補強した、日形、田形、目形などの断面形状が適宜選択される。そして、この中リブ30を設けた場合、中空角筒体と嵌合される第一の形材2bの後面壁9bや、第二の形材4aの前面壁14には、この中リブ30に対応して、中リブ30を収容するスリット31(a) 、31(b) が各々設けられる。ただ、中リブと前記スリットの設け方によっては、却って、第一乃至第二の形材の圧壊強度などを低下させる場合があるので、前記中リブとスリットの設け方は、圧壊方向( 強度が必要な方向) との関係で注意を要する。
【００６９】
次ぎに、以上説明した、一体化させた本発明分割構造ステイの、車体フロントのバンパー補強材両端後面とサイドメンバー前面との取り付け構造 (接続、固定方法) について、図3 、4 を用いて説明する。図3 は図1 のステイ、図4 は図2 のステイの、各々取り付け構造の一例を示す、一部断面平面図である。
【００７０】
先ず、図3 、4 における、ステイ1a、1bと、バンパー補強材20との取り付け構造を説明する。
【００７１】
ステイ1a、1bとバンパー補強材20の曲げ加工されて湾曲している右端部21の後面22とは、基本的に、ステイ1a、1bのフランジ部6a、6bにおいて、機械的に接合されている。即ち、ボルト25a と25b 、25c と25d および図示している箇所でのナットにより、ステイのフランジ部6a、6bとバンパー補強材右端部後面22に設けた貫通孔を介して、バンパー補強材とステイとが、機械的に接合されている。このボルト締結の際、バンパー補強材湾曲部後面22側あるいは前面側などに適宜、作業用の開孔を設けると作業が簡便となる。
【００７２】
この際、前記貫通孔を長穴とすることによって、ステイの後面側とサイドメンバー前面側とに、車幅方向や車高方向で、数cm程度の位置のズレが生じている場合でも、前記ズレを調整、吸収して、ステイとサイドメンバーとの位置決め、およびバンパー補強材、ステイ、サイドメンバーの一体的な固定が簡便となる。
【００７３】
また、フランジ部6a、6bは、ステイ本体よりも側方( 外方) に張り出しているため、また、これに加えて、側壁7aと7b、7cと7dが、前記した通り、車体後方方向に対し間隔が狭まるテーパー状となっているため、ステイ本体による干渉や制約を受けず、前記ボルト接合が容易となる。
【００７４】
この他、ステイのフランジ部6a、6bと、バンパー補強材両端の湾曲部後面22との接合は、例えば、フランジ部6a、6bの裏面から、セルフピアシング (自己穿孔) リベット等を打ち込むことによっても、簡便に、機械的な接続、固定ができる。
【００７５】
更にまた、ステイのフランジ部6a、6bの端部の、前記湾曲部後面22との接触面を溶接により接続、固定することもできる。なお、バンパー補強材両端の湾曲部中空構造内に電極が入れる場合には、板状であるフランジ部への電極取り付け自体は容易なので、スポット溶接による接合が可能となる。
【００７６】
このように、本発明ステイはバンパー補強材との接合が容易であり、一体化させた本発明分割構造ステイをバンパー補強材とも予め一体化して、本発明ステイ付バンパー補強材としておき、これを、サイドメンバーに取り付けることも可能となる。これにより、自動車製造乃至修理側での作業が、サイドメンバーへのステイの取り付け工程のみで、ステイ付バンパー補強材のセットが可能となる。
【００７７】
次に、図3 、4 における、ステイ1a、1bとサイドメンバー23との取り付け構造を説明する。
【００７８】
ステイ1a、1bとサイドメンバー23とは、基本的に、ステイ1a、1bの第二の形材4aの後面壁のフランジ部11a 、11b において機械的に接合されている。即ち、ボルト26a と26b 、26c と26d および図示している箇所でのナットにより、ステイのフランジ部11a 、11b とサイドメンバー23の前面壁24に設けた貫通孔を介して、ステイ1a、1bが、サイドメンバー23の前面壁24と機械的に接合されている。
【００７９】
この際、前記貫通孔を長穴とすることによって、ステイの後面側とサイドメンバー前面側とに位置のズレが生じている場合でも、前記ズレを調整、吸収できるのは前記した通りである。
【００８０】
このボルト締結の際、フランジ部11a 、11b は、ステイ本体よりも側方( 外方) に張り出しているため、また、これに加えて、側壁12a と12b 、12c と12d が、前記した通り、車体前方方向に対し間隔が狭まるテーパー状となっているため、ステイ本体による干渉や制約を受けず、前記ボルト接合が容易となる。
【００８１】
この他、ステイのフランジ部11a 、11b と、サイドメンバー23の前面壁24との接合は、例えば、フランジ部11a 、11b の表面から、セルフピアシング (自己穿孔) リベット等を打ち込むことによっても、簡便に、機械的な接続、固定ができる。
【００８２】
また、ステイのフランジ部11a 、11b の端部の、サイドメンバー23との接触面を溶接により接続、固定することもできる。なお、板状であるフランジ部への電極取り付け自体は容易なので、スポット溶接による接合も可能である。
【００８３】
更にまた、サイドメンバー23の前面壁24に、車体前方 (図の上方) に向かうボルトを、予め適宜埋め込んでおき、このボルトに対応する孔をステイのフランジ部11a 、11b 側に設け、前記孔をこのボルトに挿入して、固定してもよい。
【００８４】
このように、本発明ステイはサイドメンバーとの接合が容易である。このため、一体化させた本発明分割構造ステイをバンパー補強材とも予め一体化して、本発明ステイ付バンパー補強材としておき、これを、サイドメンバーに取り付けることも容易となる。例えば、ステイの後面側とサイドメンバー前面側とに、車幅方向や車高方向で、数cm程度の位置のズレが生じている場合でも、このズレを調整、吸収して、ステイとサイドメンバーとの位置決め、固定を容易に行うことが可能となる。
【００８５】
なお、以上の態様では、第一の形材2a、2bおよび第二の形材4aを、閉空間を有する閉断面な中空形材からなる場合について説明した。しかし、第一の形材および第二の形材は、閉断面な中空形材並の強度の要求がなければ、図5 、図6 に示すような、開断面を有している中空形材であっても良い。即ち、図5 、図6 は、第一の形材の斜視図を示し、フランジ部6c、6d以外の前面壁5c、5dに、前面壁が無い開口部29a 、29b を設けた開断面を有している。
【００８６】
また、本発明ステイの、第一の形材および第二の形材、更には中空角筒体の、形状、大きさ、長さ、各部の厚みなどの設計条件は、後述するAl合金と同様、衝突荷重のかかり方や要求エネルギー吸収量や必要強度などに応じて、適宜選択される。
【００８７】
(適用Al合金)
次に、本発明ステイやバンパー補強材で用いるAl合金について説明する。本発明形材に用いるAl合金自体は、通常、この種構造部材用途に汎用される、AA乃至JIS 5000系、6000系、7000系等の耐力の比較的高い汎用 (規格)Al 合金から選択して用いられる。この中でも、特に、これら7000系 (Al-Zn-Mg系) Al合金や6000系(Al-Mg-Si 系)Al 合金を、押出加工後人工時効処理したT5や押出加工後更に溶体化処理した後に人工時効硬化処理( 過時効処理も含む) したT6等の調質処理材が、強度、耐食性、加工性の点で好ましい。
【００８８】
しかし、一方で、前記した材料側から種々提案されている成分や組織を制御した特殊なAl合金であっても、本発明の構成をとることによって、当然、強度やエネルギー吸収性能も優れたものとなる。したがって、コスト的には、従来の汎用 (規格)Al 合金材が有望であるものの、従来の特殊なAl合金であっても、勿論、本発明には使用可能である。
【００８９】
(Al合金製形材の製造)
また、本発明のステイ乃至バンパー補強材は、基本的にAl合金製押出形材から構成される。この押出形材の製造自体は、鋳造、均質化熱処理、熱間押出、調質熱処理等を、主要工程とする常法により適宜製造される。このような押出による形材を使用することにより、本発明のステイのように、断面が複雑な形状の形材であっても、容易に、かつ効率的に製造することが可能となる。ただ、ステイを構成する中空角筒体、あるいはバンパー補強材の方は、必ずしも押出形材でなくとも、Al合金板を補強材形状に成形後溶接して、製造しても良い。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、バンパー補強材端部の湾曲部後面とサイドメンバー前面への取り付け性に優れたAl合金押出形材製のステイおよびサイドメンバーへの取り付け性に優れたステイ付バンパー補強材を提供することができる。このため、バンパーステイはもとより、関連するバンパー補強部材へもAl合金材の用途を大きく拡大するものであり、工業的な価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るバンパーステイの一実施態様を示す一部断面斜視図である。
【図２】  本発明に係るバンパーステイの別の実施態様を示す一部断面平面図である。
【図３】  図1 のバンパーステイのバンパー補強材およひサイドメンバーへの取り付け構造を示す一部断面平面図である。
【図４】  図2 のバンパーステイのバンパー補強材およひサイドメンバーへの取り付け構造を示す一部断面平面図である。
【図５】  本発明に用いることができる閉断面を有さない第一の形材の実施態様を示す斜視図である。
【図６】  本発明に用いる閉断面を有する第一の形材の別の実施態様を示す斜視図である。
【図７】  従来のバンパーステイの一例を示す斜視図である。
【図８】  従来のバンパーステイの一例を示す斜視図である。
【図９】  従来のバンパーステイの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1:バンパーステイ、2:第一の形材、3:中空角筒体、4:第二の形材、
5 、14: 前面壁、6 、11 :フランジ部、7 、12: 側壁、8 、13: 凸部、
9 、10: 後面壁、15、16: 閉空間、17: フランジ部、18、19: 前端部、
20: バンパー補強材、21: バンパー補強材湾曲部、22: 湾曲部後面、
23: サイドメンバー、24: サイドメンバー前面壁、25、26: 締結具
27: 仕切り壁、28: 孔、29: 開口部、30: 中リブ、31: スリット
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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