JP2001047952A - 衝撃エネルギー吸収装置及び当該衝撃エネルギー吸収装置を用いた車両用バンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定のストローク範囲内において衝撃エネル
ギーを効率良く吸収するようにする。 【解決手段】 リーンフォースメント２１とバンパステ
イ４との間に、金属製筒状部材の軸線方向への塑性変形
にてエネルギー吸収作用を行なう衝撃エネルギー吸収装
置１を設ける。このものは、剛体状の筒状部材からなる
ものであってその上端部のところにガイド部１１１を有
するガイド部材１１と、このガイド部材１１の上端部の
ところに溶接手段９にて一体的に設けられるものであっ
て、その接合部側に折り返し部１２２を有する上側金属
製筒状部材１２と、上記ガイド部材１１の下端部のとこ
ろに溶接手段９にて一体的に設けられるものであって、
その接合部側に折り返し部１３３を有する下側金属製筒
状部材１３と、からなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用バンパ装置
に用いられる衝撃エネルギー吸収装置に関するものであ
り、特に、衝撃エネルギーの吸収作用を、金属製パイプ
の軸方向への塑性変形にて行なわせるようにしたものに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の、車両用バンパ等に用いられる衝
撃エネルギー吸収装置としては、ショックアブソーバ方
式のエネルギー吸収ユニットを用いたもの、あるいは、
ハニカム状部材の塑性変形を基にエネルギー吸収を行な
わせるようにしたもの等が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものは、エネルギー吸収ユニットが高価であること、あ
るいは質量が重くならざるを得ないこと等の問題点を有
する。また、塑性変形をする部材の、その変形量あるい
はエネルギー吸収量を規制（制御）することが難かしい
と言う問題点がある。このような問題点を解決するため
に、金属製筒状部材を複数本その軸線方向に同一軸上に
接合させることによって衝撃エネルギーを吸収するよう
にした衝撃エネルギー吸収装置を提供しようとするの
が、本発明の目的（課題）である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては次のような手段を講ずることとし
た。すなわち、請求項１記載の発明においては、車両用
バンパ装置のバンパステイのところに設けられるもので
あって、衝突時等における衝撃エネルギーの吸収を図る
衝撃エネルギー吸収装置に関して、筒状の形態からなる
ものであって、その一方の端末部側が緩やかに絞られた
形態からなる剛体状のガイド部材と、当該ガイド部材を
基礎に、当該ガイド部材の上記両端末部のところに設け
られるものであって、同じく筒状体からなるとともに、
上記ガイド部材の端末部への接合部のところに軸線方向
に所定の折り返し部を有する金属製部材（以下金属製筒
状部材と言う）と、からなり、これら金属製筒状部材
を、上記ガイド部材の両端末部のところに当該ガイド部
材の軸心と同一の軸心を有するように接合させるように
した構成を採ることとした。

【０００５】このような構成を採ることにより、本発明
のものにおいては、上記金属製筒状部材の、その軸線方
向への塑性変形によって衝撃エネルギーを効率良く吸収
することができるようになる。また、このような衝撃エ
ネルギー吸収作用をする装置を、比較的安価に得ること
ができるようになる。また、このような衝撃エネルギー
吸収装置を軽く形成することができるようになる。すな
わち、衝撃エネルギー吸収装置の軽量化を図ることがで
きるようになる。

【０００６】次に、請求項２記載の発明について説明す
る。このものも、その基本的な点は上記請求項１記載の
ものと同じである。その特徴とするところは、金属製筒
状部材とガイド部材との間における接合手段に関する点
である。すなわち、本発明においては、請求項1記載の
衝撃エネルギー吸収装置に関して、上記ガイド部材の両
端末部における各金属製筒状部材との接合を溶接手段か
ら成るようにし、これによって、上記金属製筒状部材の
両端部のところに軸方向荷重が加わったときに、各金属
製筒状部材が、上記折り返し部を起点にして、順次軸線
方向に塑性変形をし、最終的に、上記ガイド部材内に折
りたたまれた状態で収納されるようにした構成を採るこ
ととした。このような構成を採ることにより、本発明の
ものにおいては、上記請求項１記載のものと同様、衝撃
エネルギーの効率的な吸収作用を行なうことができるよ
うになる。すなわち、本発明のものにおいては、上記ガ
イド部材を中心にして、その両端末部のところに設けら
れる金属製筒状部材の両端部のところに軸方向の荷重
（衝撃荷重）が入力された場合、上記金属製筒状部材
は、そのガイド部材との接合部のところに形成された折
り返し部を起点にして、その軸方向に、筒状体を形成す
る肉厚部が、順次、折り返し塑性変形をするように折り
たたまれることとなる。このような塑性変形を連続的に
所定のストローク量行なわせることによって衝撃エネル
ギーの吸収作用が成されることとなる。

【０００７】次に、請求項３記載の発明について説明す
る。このものも、その基本的な点は、上記請求項１また
は請求項２記載のものと同じである。すなわち、本発明
においては、請求項1または請求項２記載の衝撃エネル
ギー吸収装置に関して、上記ガイド部材の両端末部のと
ころに設けられる各金属製筒状部材を、その軸直角方向
断面部における軸方向荷重に対する応力の値が、各断面
部においてほぼ同等の値となるようにした構成を採るこ
ととした。このような構成を採ることにより、本発明の
ものにおいては、所定のストローク範囲内にて効率良く
衝撃エネルギーを吸収することができるようになる。す
なわち、吸収エネルギーとストローク量との関係を、い
わゆる矩形波状にすることができるようになり、所定の
衝撃荷重を所定のストローク間において吸収することが
できるようになる（図６参照）。

【０００８】次に、請求項４記載の発明について説明す
る。このものは、上記構成からなる衝撃エネルギー吸収
装置を車両用バンパ装置に用いるようにしたものであ
る。すなわち、本発明においては、バンパフェイシャ及
びリーンフォースメントからなるバンパビームと、当該
バンパビームを車体側フレーム等に取付ける役目を果す
バンパステイと、からなる車両用バンパ装置に関して、
上記バンパステイのところに、上記請求項１ないし請求
項３記載の衝撃エネルギー吸収装置を設けるようにした
構成を採ることとした。このような構成を採ることによ
り、本発明のものにおいては、衝突時における衝撃エネ
ルギーを効率良く吸収することができるようになる。特
に、本発明のものにおいては、バンパステイのところに
設けられる上記衝撃エネルギー吸収装置が、剛体状の物
体からなるガイド部材を基礎に形成されるようになって
いるので、バンパビームは所定量変形（変位）したとこ
ろで、上記剛体状ガイド部材にて、その変位（移動）が
抑止されることとなる。その結果、車体側への進行が所
定位置で止められることとなり、上記衝撃エネルギー吸
収作用時において、バンパビーム等が車体の外板面等と
接触して、当該車体外板面等を傷つけると言うような不
都合の生ずることが無い。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１ないし図７を基に説明する。本発明の実施の形態に関
するものの、その構成は、図１に示す如く、車両用バン
パ装置に関するものであり、車体の前端部等に設けられ
るものであってバンパステイ４のところに設けられる衝
撃エネルギー吸収装置１と、当該衝撃エネルギー吸収装
置１を介して車体に取付けられるバンパビーム２と、か
らなることを基本とするものである。そして、このよう
な構成からなる衝撃エネルギー吸収装置１の一端側（先
端側）は、上記バンパビーム２を形成するものであって
バンパフェイシャ２２を保持するリーンフォースメント
２１に連結され、当該リーンフォースメント２１を介し
て衝突時等における衝撃エネルギーが本衝撃エネルギー
吸収装置１に伝達されるようになっているものである。

【００１０】このような構成からなるものにおいて、上
記衝撃エネルギー吸収装置１は、図２に示す如く、円筒
状の形態からなることを基本とするものであって、その
上端部側のところが緩やかに絞られた形態からなるガイ
ド部１１１を有する剛体状のガイド部材１１と、当該ガ
イド部材１１を基礎にして、その両端末部のところに溶
接手段９にて一体的に接合される金属製の筒状部材（金
属製筒状部材）１２、１３と、からなることを基本とす
るものである。

【００１１】このような構成からなるものにおいて、上
記ガイド部材１１は、肉厚の厚い金属製パイプ材等を基
礎に形成されるものであって、その軸方向荷重に対して
はほとんど変形することのないように形成された剛体状
の部材からなるものである。そして、その上方端末部側
には緩やかに絞られた形態からなるガイド部１１１が設
けられるようになっている。従って、本ガイド部材１１
の全体の形態は、軸方向断面形状において釣鐘状の形態
を成すようになっているものである。そして、上記緩や
かに絞られた形態からなるガイド部１１１の、その内側
は、後に金属製筒状部材１２、１３が塑性変形をする際
に、その折り返し部が順次移動するためのガイド及びス
トッパの役目を果すようになっているものである。ま
た、このような構成からなる本ガイド部材１１の、その
上方端末部１１２のところ及び下方端末部１１３のとこ
ろには、衝撃荷重入力時に、軸方向に塑性変形をする金
属製筒状部材１２、１３が、溶接手段９を介して一体的
に接合されるようになっているものである。

【００１２】次に、このような構成からなるガイド部材
１１の、その上方端末部１１２及び下方端末部１１３の
ところに溶接手段９にて接合される金属製筒状部材１
２、１３は、図２ないし図４に示す如く、基本的にはス
トレートパイプ状の部材からなるものである。そして、
上記ガイド部材１１への接合部に近い端部のところには
軸線方向への折り返し部１２２、１３３が設けられるよ
うになっている。なお、このような金属製筒状部材のう
ち、ガイド部１１１側に設けられるもの（上側金属製筒
状部材）１２は、全体の径が細く、かつ、肉厚は厚く形
成されている。そして、ガイド部１１１の反対側に設け
られるもの（下側金属製筒状部材）１３は、径が太く、
かつ、肉厚は薄く形成されている。そして更に、このよ
うな金属製筒状部材１２、１３の端部であって上記ガイ
ド部材１１の端末部１１２、１１３への接合部に近い側
には折り返し部１２２、１３３が設けられるようになっ
ている。

【００１３】この折り返し部は、例えば上側金属製筒状
部材１２に設けられるもの（１２２）は下方を向くよう
に形成されているとともに、一方、下側金属製筒状部材
１３に設けられるもの（１３３）は上方を向くように形
成されている。そして、これら両金属製筒状部材１２、
１３のところに軸方向荷重が入力したとすると、下側金
属製筒状部材１３は、上記折り返し部１３３のところが
ガイド部材１１の内径側縦壁（内径壁）に沿って上方に
移動するとともに、ガイド部１１１の内壁のところで、
その塑性変形が止められるようになっているものである
（図３参照）。一方、これに対して、上側金属製筒状部
材１２は、その折り返し部１２２のところが、上記下側
金属製筒状部材１３の内径壁に沿って降下するようにな
っているものである（図４参照）。

【００１４】このような構成からなる上記上側金属製筒
状部材１２の、その上端部のところには、リーンフォー
スメント２１との結合に寄与するエンド部材１２５が設
けられるようになっている。そして、このエンド部材１
２５のところに、ボルト等からなる締結手段５を介して
リーンフォースメント２１が連結され、バンパフェイシ
ャ２２側からの衝撃荷重が入力されるようになっている
ものである（図１参照）。また、下側金属製筒状部材１
３の下端側には溶接手段９を介してセットプレート３が
設けられ、このセットプレート３はサイドフレーム等に
連結されるバンパステイ４に結合されるようになってい
るものである。なお、このセットプレート３のところに
は、上記衝撃エネルギー吸収装置１を形成する金属製筒
状部材１２、１３が、その軸方向に塑性変形をした場合
に、この塑性変形をした後における上記金属製筒状部材
１２、１３の一部をバンパステイ４側へ逃がしてやるた
めの切欠穴（逃げ部）３３が設けられるようになってい
る。

【００１５】なお、このような構成からなる上記上側金
属製筒状部材１２と下側金属製筒状部材１３との間にお
ける、それぞれの部材の径及び肉厚の値は、それぞれの
軸直角方向断面部における軸方向荷重に対する応力の値
がほぼ同等となるように設定されるようになっているも
のである。すなわち、上側金属製筒状部材１２の軸方向
荷重に対する応力であるσ12の値と下側金属製筒状部材
１３の軸方向荷重に対する応力であるσ13の値とが、ほ
ぼ同等になるように、それぞれの部材の径及び肉厚が設
定されるようになっているものである。このように設定
することによって、図６に示す如く、所定の塑性変形量
（ストローク量）内において所定の荷重（衝撃エネルギ
ー）を効率良く吸収することができるようになる。

【００１６】次に、このような構成からなる本実施の形
態のものについての、その作動態様について説明する。
まず、バンパステイ４側に設けられる下側金属製筒状部
材１３についての、その軸線方向への塑性変形の態様に
ついて述べる。この場合、リーンフォースメント２１側
からの衝撃エネルギーの入力によって本衝撃エネルギー
吸収装置１を形成する上記下側金属製筒状部材１３が、
図２の二点鎖線図示の如く、折り返し部１３３を起点に
して軸線方向に塑性変形を開始する。このような軸線方
向への塑性変形を順次行なうことによって、上記折り返
し部１３３は、図３に示す如く、ガイド部材１１の内径
壁に沿って上昇する。そして、最終的に上記折り返し部
１３３はガイド部１１１の内径壁のところで、その軸線
方向への塑性変形が止められることとなる。その結果、
下側金属製筒状部材１３の軸線方向への塑性変形は停止
させられることとなる。

【００１７】次に、リーンフォースメント２１側に設け
られる上側金属製筒状部材１２の、その軸線方向への塑
性変形の態様について説明する。この場合には、まず、
上側金属製筒状部材１２の折り返し部１２２が、リーン
フォースメント２１側からの入力荷重を受けて、図４に
示す如く、下方に移動する。すなわち、上側金属製筒状
部材１２の、その軸線方向への塑性変形が開始する。そ
して、このとき、上記折り返し部１２２は、上記下側金
属製筒状部材１３の、その内径壁に沿って移動（降下）
する。そして更に、最終的には、図５に示す如く、上記
折り返し部１２２がセットプレート３の一部に設けられ
た切欠穴状の逃げ部３３内に進入するように移動する。
なお、この場合、上記剛体状の部材からなるガイド部材
１１の下方端末部１１３が、図５に示す如く、上記バン
パステイ４の先端部に設けられたセットプレート３に接
触した状態となっている時には、上側金属製筒状部材１
２の、その軸線方向への塑性変形は止められるとことと
なる。また、これと同時に、本衝撃エネルギー吸収装置
１全体の、その軸線方向への塑性変形が止められること
となる。従って、このときの全体の軸線方向への塑性変
形量は、図６における全ストローク量（Ｓ）に相当する
こととなる。

【００１８】なお、このような上下の各金属製筒状部材
１２、１３の軸線方向への塑性変形は、上側の部材１２
あるいは下側の部材１３の、いずれの側の部材が先に塑
性変形を開始してもかまわない。要は、最終的に、図５
に示すような状態（形態）に収まるように、各部材１
２、１３の軸線方向への塑性変形が進められる（行なわ
れる）ものであれば良い。このようなストローク量
（Ｓ）内での塑性変形が行なわれることによって、図６
の斜線図示部におけるエネルギー（衝撃エネルギー）の
吸収作用が行なわれることとなる。

【００１９】なお、本実施の形態においては、このよう
な機能を有する衝撃エネルギー吸収装置１を、図１及び
図２に示すように、リーンフォースメント２１とバンパ
ステイ４との間に設置するようにしたので、本衝撃エネ
ルギー吸収装置１が軸線方向に塑性変形をするに際し
て、上記ガイド部材１１のガイド部１１１のところが、
図７に示す如く、リーンフォースメント２１のバンパス
テイ４側への移行（移動）に対するガイドの役目を果す
こととなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、車両用バンパ装置のバ
ンパステイのところに設けられるものであって、衝突時
等における衝撃エネルギーの吸収作用を行なう衝撃エネ
ルギー吸収装置に関して、筒状の形態からなるものであ
って、その一方の端末部側が緩やかに絞られた形態から
なる剛体状のガイド部材と、当該ガイド部材を基礎に、
当該ガイド部材の上記両端末部のところに設けられるも
のであって、同じく筒状体からなるとともに、上記ガイ
ド部材の端末部への接合部のところに軸線方向に所定の
折り返し部を有する金属製部材（以下金属製筒状部材と
言う）と、からなり、これら金属製筒状部材を、上記ガ
イド部材の両端末部のところに当該ガイド部材の軸心と
同一の軸心を有するように接合させるようにした構成を
採ることとしたので、リーンフォースメントを介して入
力される衝撃荷重に対して、上記金属製筒状部材の、そ
の軸線方向への塑性変形によって、エネルギー吸収作用
を効率良く行なわせることができるようになった。そし
て、このような衝撃エネルギー吸収作用をする装置を安
価に得ることができるようになった。また、このような
衝撃エネルギー吸収装置を軽く形成することができるよ
うになり、延いては、当該衝撃エネルギー吸収装置を有
する車両用バンパ装置の軽量化を図ることができるよう
になった。

【００２１】また、上記ガイド部材の両端末部における
各金属製筒状部材との接合方法を溶接手段からなるよう
にすることによって、上記金属製筒状部材の両端部のと
ころに軸方向荷重が加わったときに、各金属製筒状部材
が、上記折り返し部を起点にして、順次軸線方向に塑性
変形をし、最終的に、上記ガイド部材内に折りたたまれ
た状態で収納されるようにしたので、衝撃エネルギーの
吸収作用を効率良く行なわせることができるようになっ
た。すなわち、本発明のものにおいては、上記ガイド部
材を中心にして、その両端末部のところに設けられる金
属製筒状部材の両端部のところに軸方向の荷重（衝撃荷
重）が入力された場合、上記金属製筒状部材は、そのガ
イド部材との接合部のところに形成された折り返し部を
起点にして、その軸線方向に、筒状体を形成する肉厚部
が、順次、折り返し塑性変形をすることとなり、これに
よって、衝撃エネルギーの吸収作用を効率良く行なわせ
ることができるようになった。

【００２２】また、本発明においては、上記ガイド部材
の両端末部のところに設けられる各金属製筒状部材を、
その軸直角方向断面部における軸方向荷重に対する応力
の値が、各断面部においてほぼ同等の値となるようにし
た構成を採ることとしたので、本発明のものにおいて
は、所定のストローク範囲内にて効率良く衝撃エネルギ
ーを吸収することができるようになった。すなわち、吸
収エネルギーとストローク量との関係を、いわゆる矩形
波状にすることができるようになり、所定の衝撃荷重を
所定のストローク間において効率良く吸収することがで
きるようになった。また、このようなエネルギー吸収機
能を有する衝撃エネルギー吸収装置を、リーンフォース
メントとバンパステイとの間に設けるとともに、本衝撃
エネルギー吸収装置を、剛体状の物体からなるガイド部
材を基礎に形成させるようにしたので、バンパビーム
（リーンフォースメント）が所定量変形（変位）したと
しても、上記剛体状ガイド部材にて、その変位（移動）
が抑止されることとなり、車体側への進行が所定位置で
止められるようになった。特に、折り返し部を有する金
属製筒状部材を複数段（２段）に設けるようにすること
により、所定量変形（変位）した状態において、そのと
きの収納スペースを従来の１段式のものに比べて格段に
小さく（短く）することができるようになった。その結
果、衝撃エネルギー吸収作用時において、バンパビーム
等が車体の外板面等と接触して、当該車体外板面等を傷
つけると言うような不都合の生ずることが無くなった。
また、バンパビーム等のバンパステイ方向への突出量を
大幅に短縮化することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置を装着
した車両用バンパ装置の全体構成を示す平面図である。

【図２】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置の全体
構成を示す縦断面図である。

【図３】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置を形成
する下側金属製筒状部材の作動状態を示す縦断面図であ
る。

【図４】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置を形成
する上側金属製筒状部材の作動状態を示す縦断面図であ
る。

【図５】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置全体の
作動状態を示す縦断面図である。

【図６】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置のエネ
ルギー吸収特性を示す図（グラフ）である。

【図７】本発明にかかる衝撃エネルギー吸収装置の作動
時におけるリーンフォースメントのフランジ部とガイド
部との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 衝撃エネルギー吸収装置 １１ ガイド部材 １１１ ガイド部 １１２ 上方端末部 １１３ 下方端末部 １２ 上側金属製筒状部材 １２２ 折り返し部 １２５ エンド部材 １３ 下側金属製筒状部材 １３３ 折り返し部 ２ バンパビーム ２１ リーンフォースメント ２２ バンパフェイシャ ３ セットプレート ３３ 切欠穴（逃げ部） ４ バンパステイ ５ 締結手段 ９ 溶接手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の形態からなるものであって、その
   一方の端末部側が緩やかに絞られた形態からなる剛体状
   のガイド部材と、当該ガイド部材を基礎に、当該ガイド
   部材の上記両端末部のところに設けられるものであっ
   て、同じく筒状体からなるとともに上記ガイド部材の端
   末部への接合部のところに軸線方向に所定の折り返し部
   を有する金属製部材（以下金属製筒状部材と言う）と、
   からなり、これら金属製筒状部材を、上記ガイド部材の
   両端末部のところに当該ガイド部材の軸心と同一の軸心
   を有するように接合させるようにした構成からなること
   を特徴とする衝撃エネルギー吸収装置。
2. 【請求項２】 請求項1記載の衝撃エネルギー吸収装置
   において、上記ガイド部材の両端末部における各金属製
   筒状部材との接合を溶接手段から成るようにし、これに
   よって、上記金属製筒状部材の両端部のところに軸方向
   荷重が加わったときに、各金属製筒状部材が上記折り返
   し部を起点にして順次軸方向に塑性変形をし、最終的
   に、上記ガイド部材内に折りたたまれた状態で収納され
   るようにしたことを特徴とする衝撃エネルギー吸収装
   置。
3. 【請求項３】 請求項1または請求項２記載の衝撃エネ
   ルギー吸収装置において、上記ガイド部材の両端末部の
   ところに設けられる各金属製筒状部材を、その軸直角方
   向断面部における軸方向荷重に対する応力の値が、各断
   面部においてほぼ同等の値となるようにしたことを特徴
   とする衝撃エネルギー吸収装置。
4. 【請求項４】 バンパフェイシャ及びリーンフォースメ
   ントからなるバンパビームと、当該バンパビームを車体
   側フレーム等に取付ける役目を果すバンパステイと、か
   らなる車両用バンパ装置において、上記バンパステイの
   ところに、上記請求項１ないし請求項３記載の衝撃エネ
   ルギー吸収装置を設けることとした構成からなることを
   特徴とする車両用バンパ装置。