JP2000052897A - バンパー構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム合金押出中空形材からなるバン
パー補強材がその取付部より外側が片持梁構造となるた
め、斜め方向からの接触や衝突によって屈曲して車体を
損傷することを防止する。 【構成】 バンパー補強材３の車体フレーム４との取付
部より両端側の中空部内に、アルミニウム合金押出形材
等からなる潰れ防止体５０を配置して、その断面変形と
座屈を防止して剛性を付与し、変形する際にはその隔壁
等と共に規則的に座屈変形することにより衝撃吸収エネ
ルギーを大きくする。 【効果】 曲げ荷重の集中箇所であるバンパー補強材の
取付部に潰れ防止体を設置することにより、その断面変
形と座屈を防止して効果的に強度を付与し、衝撃エネル
ギー吸収能を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の前方・後方に設
置されて衝突の際に車体に加わる衝撃を吸収して車体の
損壊を防止し或いは車体を保護するためのバンパーに関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両の前後に設置されたバンパ−は、軽
い接触や障害物の排除等の比較的小さな荷重を受けた際
にはこれに耐える強度を有すると共に変形してもバンパ
ー自体の変形に留めて車体を保護し、また、衝突事故等
の際にはその衝撃を吸収して車体や搭乗者を保護するた
めに、復元性のある材質からなるエネルギー吸収フォー
ムとバンパー表皮が外面側に配置され、バンパーの補強
材（リインフォースメント）を介して車体側のシャシに
取り付けられている。最近は、省エネルギー化や二酸化
炭素排出削減等の環境保護の観点から車体構造の軽量化
が図られており、アルミニウム合金材を強度部材に採用
することが提案されている。アルミニウム合金は押出形
材として中空部を含む自由な断面形状の成形が容易にで
きるため、安全度を向上する上で口形、日形、目形ある
いは田形などの断面形状として剛性が高く且つ衝突に際
して大きな衝撃エネルギーをその断面形状の変形で吸収
することができることに着目して、従来の補強材に替わ
ってバンパーの部材に採用することが提案されている。

【０００３】図１にその例を示す。図において、１はバ
ンパー表皮、２はエネルギー吸収フォーム、３はアルミ
ニウム合金押出形材製のバンパー補強材で、仕切り壁に
より仕切られた中空構造からなり、衝撃エネルギーの小
さな衝突の際の衝撃を受ける剛性とそれ以上の大きな衝
撃を受けた場合の衝撃エネルギーの吸収効果を持たせ
る。このようなバンパー構造において、前方、即ち図の
上方からの衝突の場合と斜め前方即ち図の左右斜め上方
からの衝突の場合とでは、破損の状態が異なる。前方か
らの衝突に対しては、バンパー前方からの衝撃はエネル
ギー吸収フォームからバンパー補強材を経て車体フレー
ムに伝わる。このため衝撃は、車体フレームの支持点を
跨いでバンパー全体にほぼ均等に伝えられ、バンパー補
強材は接触程度の軽度の衝撃に対しては変形することな
く車体全面を保護し、また大きな衝撃に対しては広い面
積にわたって圧潰されて衝突のエネルギーを効果的に吸
収する。

【０００４】これに対して、斜め前方からの衝突に対し
ては、車体フレームの取付位置より外方は支持点のない
片持梁構造となるため、接触程度の軽度の衝撃に対して
も自由端となるバンパー先端側は内側に向かって容易に
曲げられて屈曲した状態となって車体側に喰い込み、保
護作用を達成し難い。これら車体の前後側部は、衝突事
故のほか往々にして構造物に接触し易く、これらの箇所
に集中するランプ等の高価な部品を損傷する結果とな
る。このような斜め前方からの衝突を受けたバンパー補
強材の破損状態を図２に示す。図においてバンパー補強
材３はアルミニウム合金中空押出し形材からなり、その
断面は前後壁３０、３１、側壁３２、３２を有し、前後
を隔壁３３、３３で仕切って中空ホロー部３５を形成す
る。

【０００５】バンパー補強材は、車体フレーム４への取
り付け部両端側では片持梁構造となるため、バンパー補
強材の車体フレーム取付部５の付根部に衝突の衝撃で曲
げ荷重が集中し、この箇所より側壁、隔壁共に座屈を生
じて圧潰している。これらの形材は、断面を構成する前
後壁３０、３１、側壁３２及び隔壁３３により剛性をも
たせた構造であるが、曲げ荷重などが集中する箇所で断
面変形を生じるとさらに応力が集中して座屈するためそ
の強度を発揮できない。この結果、衝撃や荷重に対する
強度が十分に保てず、また、上記の曲げ荷重の集中箇所
より発生した座屈は全体に進行して容易に断面を圧潰さ
せることとなるため衝撃エネルギーの吸収効果を十分に
発揮できないこととなる。これに対して、バンパー補強
材の強度を大きくする、あるいはこれらの荷重の集中箇
所に補強部材を設ける等の措置が考えられるが、全体強
度を増すことは荷重が大きいだけに直接重量増を招く結
果となり、また部分的な補強構造もスペースに余裕がな
く、構造を複雑にするため採用が困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、アルミニウム
合金押出中空形材からなるバンパー補強材にその中空構
造を利用して、前方又は後方よりのバンパーの端部への
衝突及び斜め前方又は後方からの衝撃に対して十分な強
度を付与すると共に大きな衝撃エネルギー吸収効果を発
揮させ、特に斜め前方ないし後方からの接触や衝突に対
して曲げ変形を防止し、衝撃エネルギーを吸収できる簡
単且つ軽量な構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、アルミニウム合金押出形材からなるバンパ
ー補強材において、バンパー補強材の車体フレームへの
取付位置近傍より両端側にかけての中空部に内接する潰
れ防止体を設けてなるアルミニウム合金押出形材からな
るバンパー補強材である。また、前記アルミニウム合金
押出中空形材からなるバンパー補強材が一つ以上の中空
部を有し、且つ少なくともその一つ以上に潰れ防止体を
設けてなるものであり、

【０００８】前記潰れ防止体がアルミニウム合金押出形
材からなり、その潰れ変形に際してその座屈を生じる壁
面に２以上の座屈変形を生じるように座屈に対する強度
差を設けたものである。

【０００９】さらに、予め曲げ加工されたバンパー補強
材に対し、その両端側曲率に合わせて曲げ加工した潰れ
防止体をその両端より挿入固定してなり、或いは、所定
長さに切断したアルミニウム合金押出中空形材両端部中
空部内に所定長さの潰れ防止体を予め挿入し、所定の曲
率に曲げ加工してなるバンパー補強材である。

【００１０】

【作用】請求項１の構成は、バンパー補強材が中空のア
ルミニウム合金押出形材からなる構造を利用して、その
中空部内に潰れ防止体を内接して配置することにより、
中空部内側から座屈等にいたる断面変形を防止してその
中空構造による強度を効果的に発揮させると共に座屈し
て潰れる際のエネルギー吸収能を大きくすることができ
る。また、バンパー補強材の車体フレーム取付位置から
両端側に潰れ防止体を配置する構成は、その片持梁構造
に固有の荷重集中による弱点を効果的に解消するため、
斜め方向からの接触や衝突によってバンパーが屈曲して
車体側に侵入することを防止し、さらに前方又は後方か
らの衝突に対しても他に格別の構造を付加することなく
大きな強度を付与し、且つ大きな衝撃エネルギー吸収能
を発揮することができる。

【００１１】また、潰れ防止体をバンパー補強材の１以
上の中空部に配置することにより有効にその効果を発揮
することができるものであり、衝撃により座屈変形する
潰れ防止体の壁部を座屈に対して強弱を設けて２以上の
座屈変形を生じさせることにより座屈変形による衝撃エ
ネルギー吸収能を大きくすることができる。

【００１２】さらに、予め所定の曲げ加工を施したバン
パー補強材の両端から、同様の曲げ加工を施した潰れ防
止体を挿入固定することにより、容易に潰れ防止体を配
置することができ、また、予め所定長さに切断したアル
ミニウム合金押出形材両端部ホロー内に所定長さの潰れ
防止体を予め挿入し、所定の曲率に曲げ加工することに
よってこれらの曲げ加工工程を同時に行い、且つこれら
の潰れ防止体が曲げ加工の際に内側から補強するため中
子を使用する必要がなく、断面変形や皺の発生の少ない
良好な加工品が得られる。

【００１３】

【実施の態様】本発明のバンパー補強材の具体例を以下
図面を参照して説明する。図３において、バンパー補強
材３の隔壁３３、３３によって仕切られた３つの中空ホ
ロー部にそれぞれ潰れ防止体５０をこれらホロー部内面
に接して、バンパー補強材の取付部より両端にかけて挿
入して補強する。潰れ防止体は、アルミニウム合金押出
形材のほか、要求される強度によりウレタンブロック、
樹脂ブロックの弾性材料からなるものも使用することが
できるが、アルミニウム合金押出形材を用いると加工が
容易で生産性が良好であると共に、バンパー補強材と一
体にリサイクルできる利点がある。３６はバンパー補強
材とこれら潰れ防止体とを車体フレームに取り付けるた
めのボルト孔で、このボルト孔より挿通したボルトで潰
れ防止体と共にバンパー補強材を車体フレームにボルト
結合するが、材質によっては、溶接や接着して固定して
も良い。このように、バンパー補強材の車体フレームへ
の取付部を含みその両端側に至る間に潰れ防止体を設置
することにより、前記の荷重の集中する車体フレーム取
付箇所において、これらの潰れ防止体が中空ホロー部内
面を支持してその断面変形に対して補強すると共に、そ
の隔壁の座屈を防止することにより、十分な剛性を付与
する。

【００１４】このバンパー補強材は斜め前方からの衝突
に対して、片持梁構造の欠点を解消して大きな剛性を発
揮するため、接触程度の軽度の衝撃に対してバンパーが
屈曲して車体側に侵入することが防止され、また、大き
な衝撃により圧潰する際にバンパー補強材の隔壁と共に
複雑に座屈変形することで大きな衝撃エネルギーを吸収
するため、効果的に乗員を保護することができる。

【００１５】図４（ａ）に図３のバンパー補強材が斜め
前方からの衝突により変形した状態を示す。図におい
て、両端面の断面にはほとんど変形は見られないが、荷
重の集中した車体フレームへの取付位置近傍５の屈曲部
の側面に皺Ｂを生じていてその断面が変形していること
が判る。その車体フレームへの取付位置近傍の最も荷重
の集中した箇所のＡ−Ａ線に沿う矢視断面を図４（ｂ）
に示す。図の例の潰れ防止体５０は、日字型の断面を採
用してその側壁５２中間部の中央からずらした位置に補
強壁５１を設けており、バンパー補強材の３つの中空ホ
ロー部に対して、図の中央の中空部とその左右の中空部
とは上下反転して潰れ防止体を設置することにより、そ
れらの補強壁による座屈防止効果の作用位置をずらして
ある。

【００１６】このためバンパー補強材は、潰れ防止体に
より全体の断面形状の変形を防止されると共に隔壁３３
の座屈を防止補強されて大きな剛性を有すると共に、一
定限度を超える衝撃を受けて変形する際には、これらの
隣り合う潰れ防止体同士の間でこれらの補強壁５１から
ずれた位置で相互に食い込みつつバンバー補強材の隔壁
３３と共に自ら図示の如く規則的に座屈変形し、大きな
衝撃エネルギーを吸収することができる。したがって、
バンパー補強材は、車体の斜め前方からの衝突に対して
効果的に車体を保護することができ、また、前方からの
衝突に対しても車体フレームにより左右の２点で支持固
定されているため、格別これらの中間の位置に設けるこ
となく潰れ防止体が同様に作用し、衝突に際しての保護
作用を発揮することができる。

【００１７】図５に潰れ防止体の他の適用例を示す。バ
ンパー補強材に剛性を付与し、大きな衝撃エネルギー吸
収効果を持たせるための潰れ防止体５０の断面構造は、
上記の例に限られることはなく、図５に示すように円を
２つ連ねた断面形状のアルミニウム合金押出形材と円形
断面のアルミニウム合金押出形材を組合せてなるもので
も良い。前記の例と同様に、バンパー補強材に対して車
体フレームへの取付位置近傍から両端部に設置され、側
壁３３のリブ３４により保持された円筒状の潰れ防止体
と２重円筒状の潰れ防止体とでバンパー補強材の中空部
内面を支持することにより大きな剛性を付与するが、変
形に際しては同様にバンパー補強材の隔壁３３に対する
作用点がずれているため隔壁３３を図５（ｂ）の如く規
則的に座屈変形させながら相互に変形し、大きな変形エ
ネルギーを吸収する。このように隔壁により仕切られた
中空部に配置する潰れ防止体を、バンパー補強材の隔壁
に対してそれぞれ座屈防止の作用点及び／又は強度を隣
り合う位置でずらすことによってバンパー補強材の隔壁
と共に相互に複雑に座屈変形させ、大きな衝撃エネルギ
ー吸収能を持たせることができる。

【００１８】また、バンパー補強材が単純な中空構造で
ある場合、図６（ａ）に示すように単一の潰れ防止体５
０によって同様に高い剛性と衝撃エネルギー吸収能を発
揮することができる。図において、潰れ防止体５０は前
記の例と同様にバンパー補強材３の車体フレーム４との
取付部より両端側の中空部に設置されるが、その断面は
図の上下のフランジ部５３、５３の間を補強壁５１を設
けた側壁５２、５２で結合した構造からなるもので、フ
ランジ部により前後壁３０、３１に内接して支持して断
面変形を防止すると共にこれら補強壁５１を設けた側壁
５２からなる構造により高い剛性を付与し、大きな衝撃
荷重を受けると図６（ｂ）に図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿
う矢視断面によりその変形状態を示すように、フランジ
部５３と座屈防止壁５１により補強された潰れ防止体５
０の側壁５２は、中央部で座屈せず、座屈防止壁を挟ん
で図の上下で逆方向に規則的に座屈変形し、大きな衝撃
エネルギーを吸収する。この場合もこの例示した断面形
状に限らず、潰れ防止体の荷重に沿う方向に配置された
側壁等の規則的座屈を生じるように強度に大小を設けれ
ば良い。

【００１９】図７（ａ）〜（ｃ）に本発明のバンパー補
強材に対する潰れ防止体の設置工程とその構造とを示
す。図７（ａ）において、Ｘ−Ｘは車体前方からの衝突
の際の衝突面を表す前突バリア、Ｙ−Ｙは車体斜め前方
からの衝突面を表す斜突バリアである。前突バリアとバ
ンパー補強材３との位置から、バンパー補強材が車体フ
レームに取り付けられる位置において潰れ防止体５０が
バンパー補強材の中空部内に配置されていれば、これら
２点の間で衝撃を分担するためその剛性及び衝撃エネル
ギー吸収効果が発揮できることが判る。

【００２０】また、斜突バリアとの位置関係から、同じ
く潰れ防止体５０がバンパー補強材の曲げ応力の集中す
る車体フレーム４の角部近傍の曲げ部を補強することで
その補強効果を発揮できることが明らかである。図７
（ａ）の潰れ防止体５０はバンパー補強材３をバンパー
の外形に沿ってその両端部を曲げ加工して後、潰れ防止
体をその両端から挿入して配置した例で、これらの曲げ
の曲率が単純な円弧ではないためその挿入方向の前端部
前側及び後端部後側にそれぞれ切欠き部５６を設けて、
挿入時につかえることを防止している。

【００２１】図７（ｂ）のものは、所定寸法に切断した
バンパー補強材素材の押出形材の両端部に予め潰れ防止
体５０を挿入固定しておき、一体に曲げ加工を施すもの
で、両者の曲げ加工を同時に行え、また、これらの潰れ
防止体に曲げ加工の中子の効果を持たせることができる
ため、断面変形や皺の少ない良好な成形品が得られるも
ので、加工素材や曲げ形状等によりこの工程が適用でき
る場合には好都合である。

【００２２】さらに、図７（ｃ）に示すように、斜突バ
リアＹ−Ｙとの位置関係から、斜め前方からの衝突に対
しては斜突バリアとバンパーの曲げ曲線の接点において
その衝撃を受け、次いでバンパー補強材の車体フレーム
取付位置までの間で最も大きい曲げ荷重及び座屈に至る
荷重を受けることが判る。したがって、本発明の潰れ防
止体はこの範囲に設置されることが最も効果的であり、
安全度を考慮する上ではより広い斜め方向をカバーする
ことも必要となるため一概には定められないが、効果的
な潰れ防止体の設置範囲はバンパー補強材取付位置より
バンパー補強材曲面と想定される斜突バリア面との接点
近傍の間に設置することが必要である。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、車両のバンパーに組み込まれる中空部を有するアル
ミニウム合金製押出形材からなるバンパー補強材に対し
て、簡単な構造により効果的な補強効果を発揮し、前方
及び斜め方向からの衝突に対して十分な強度を付与する
と共に、強い衝撃に対しては大きな衝撃エネルギー吸収
効果を発揮してその安全性を確保することができるもの
である。また、バンパー補強材全体を頑強にするもので
ないために全体重量の増加は小さく、バンパー補強材の
アルミニウム合金化と相俟つて自動車車両重量の軽量化
に対する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バンパー補強材を有するバンパー概略構造

【図２】 斜突により変形したバンパー補強材取付部近
傍外観

【図３】 本発明の潰れ防止体設置例

【図４】 潰れ防止体を設置したバンパー補強材の破損
状態（ａ）、そのＡ−Ａ線矢視断面図（ｂ）

【図５】 同じく潰れ防止体の他の設置例（ａ）、その
破損状態のＡ−Ａ線矢視断面図（ｂ）

【図６】 バンパー補強材の中空部が１つの場合の潰れ
防止体設置例（ａ）、その破損状態のＡ−Ａ線矢視断面
図（ｂ）

【図７】 潰れ防止体設置工程と配置構造：バンパー補
強材の曲げ加工後に潰れ防止体を設置する例（ａ）、予
め補強材内に設置して曲げ加工を行う例（ｂ）、潰れ防
止体をバンパー補強材取付位置近傍にのみ設置する例
（ｃ）

【符号の説明】

１：バンパー表皮 ２：エネルギー吸収フォーム−
３：バンパー補強材 ４：車体フレーム ５：車体フレーム取付部 ３
０：バンパー補強材前面 ３１：バンパー補強材後面 ３２：バンパー補強材側
壁 ３３：バンパー補強材隔壁 ３４：リブ ３
５：バンパー補強材中空部 ３６：ボルト孔 ５
０：潰れ防止体 ５１：潰れ防止体補強壁 ５２：
潰れ防止体側壁 ５３：フランジ部 ５６：切欠き部 Ｂ：皺発生部
Ｘ−Ｘ：前突バリヤー Ｙ−Ｙ：斜突バリヤー

【手続補正書】

【提出日】平成１０年８月１８日（１９９８．８．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図１にその例を示す。図において、１はバ
ンパー表皮、２はエネルギー吸収フォーム、３はアルミ
ニウム合金押出形材製のバンパー補強材で、仕切り壁に
より仕切られた中空構造からなり、衝撃エネルギーの小
さな衝突の際の衝撃では破損しない程度の剛性とそれ以
上の大きな衝撃を受けた場合の衝撃エネルギーの吸収効
果を持たせる。このようなバンパー構造において、前
方、即ち図の上方からの衝突の場合と斜め前方即ち図の
左右斜め上方からの衝突の場合とでは、破損の状態が異
なる。前方からの衝突に対しては、バンパー前方からの
衝撃はエネルギー吸収フォームからバンパー補強材を経
て車体フレームに伝わる。このため衝撃は、車体フレー
ムの支持点を跨いでバンパー全体にほぼ均等に伝えら
れ、バンパー補強材は接触程度の軽度の衝撃に対しては
変形することなく車体全面を保護し、また大きな衝撃に
対しては広い面積にわたって圧潰されて衝突のエネルギ
ーを効果的に吸収する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石動 薫 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 佐々本 隆 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空部を有するアルミニウム合金押出形
   材からなるバンパー補強材において、バンパー補強材の
   車体フレームへの取付位置近傍より両端側にかけての中
   空部に内接する潰れ防止体を設けてなることを特徴とす
   るアルミニウム合金押出形材からなるバンパー補強材。
2. 【請求項２】 前記アルミニウム合金押出中空形材から
   なるバンパー補強材が一つ以上の中空部を有し、且つ少
   なくともその一つ以上に潰れ防止体を設けたことを特徴
   とする請求項１記載のバンパー補強材。
3. 【請求項３】 前記潰れ防止体がアルミニウム合金押出
   形材からなり、その座屈変形に際してその座屈を生じる
   壁面に２以上の座屈変形を生じるように座屈に対する強
   度差を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
   バンパー補強材。
4. 【請求項４】 予め曲げ加工されたバンパー補強材に対
   し、その両端側曲率に合わせて曲げ加工した潰れ防止体
   をその両端より挿入固定してなることを特徴とする請求
   項１ないし３記載のバンパー補強材。
5. 【請求項５】 所定長さに切断したアルミニウム合金押
   出中空形材両端部の中空部内に所定長さの潰れ防止体を
   予め挿入した後、所定の曲率に曲げ加工してなることを
   特徴とする請求項１ないし３記載のバンパー補強材。