JP2002012105A - バンパステイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝突時において多くの衝突エネルギを安定して
確実に吸収できるバンパステイを提供する。 【解決手段】アルミニウム合金の中空部１６を有する押
出形材１１からなり、その押出方向と車体の前後方向と
が直交するようにバンパ１とフレーム６との間に配置さ
れると共に、上記形材１１の中空部１６の両端面におけ
る開口部の全面に、蓋板２０がそれぞれ固定されてい
る、バンパステイ１０。

Description

【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単に
バンパと称するものとする。また、フレームは、バンパ
ステイを介してバンパが取り付けられる車体側のサイド
フレームなどの構造体を指す。

【０００２】

【従来の技術】図５(Ａ)に示すように、バンパステイ７
０は、自動車のフロント６０におけるバンパ６２とフレ
ーム６６との間に配置され、且つバンパ６２を取り付け
ている。即ち、バンパステイ７０は、フレーム６６先端
のフランジ６８に図示しないボルト等により固定され、
且つ当該バンパステイ７０の先端にバンパ６２における
表皮６４に覆われたバンパリィンフォースメント６５が
固定されている。従来のバンパステイ７０は、図５(Ｂ)
に示すように、アルミニウム合金の押出形材をその押出
方向と直交し所定の幅に切断したものであり、バンパ６
２寄りの幅の狭い衝撃吸収段７１と、フレーム６６寄り
の幅広の衝撃吸収段７２とからなる。衝撃吸収段７１
は、断面長方形の中空部７４を内設する矩形片７３であ
り、衝撃吸収段７２は、一対の長片７５，７７と短片７
６，７６とからなる長方形断面を有し、一対の仕切壁７
８により内部に３つの中空部７９を形成している。

【０００３】上記バンパステイ７０は、図５(Ｂ)に示す
ように、衝撃吸収段７１，７２間の長片７５に対する、
上記一対の仕切壁７８と衝撃吸収段７１の短片７３ａと
の各接続位置間の距離を、長片７５の厚みの３倍以上に
設定している。これにより、バンパステイ７０は、衝突
時において、短片７３ａ、仕切壁７８、および短片７６
における座屈変形の開始時期がずれながら圧壊するた
め、２段階で衝突エネルギを吸収するものである(特開
平８−５８４９９号公報参照)。

【０００４】また、図５(Ｃ)に示すバンパステイ８０
も、アルミニウム合金の押出形材をその押出方向と直交
し所定の幅に切断したものであり、外矩形部８２の中空
部８３におけるフレーム側の長片８６寄りに、中空部８
５を内設する内矩形部８４を併設すると共に、上記長片
８６の両側にフランジ８８を対称に張り出している。上
記バンパステイ８０は、図５(Ｃ)に示すように、衝突時
において、先ず外矩形部８２の左側から右向きに圧縮変
形して、衝突初期の衝突エネルギを吸収すると共に、続
いて内矩形部８４が残った外矩形部８２と共に長片８６
寄りに圧縮変形して、２回目の衝突エネルギを吸収す
る。係る２段階にわたる変形を生じることにより、バン
パステイ８０は、衝突エネルギをより多く吸収しようと
するものである(特開平７−２７７１１２号公報参照)。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、前記バンパス
テイ７０では、その複雑な断面形状にも拘わらず、衝突
時にて図５(Ｂ)中の矢印で示す右向きの力が短片７３ａ
に作用すると、長片７５の端部７５ａが小さな力で右側
に撓み、引き続いてその付近が図５(Ｂ)中の破線のよう
に変形する。このため、短片７３ａと長片７５の端部７
５ａとの交叉部には過大な曲げ応力が発生することによ
り、短片７３ａが容易に座屈変形し、その後で短片７３
ａと端部７５ａとの交叉部が破断する。この結果、衝突
時のエネルギを十分吸収することなく、バンパ６２寄り
の衝撃吸収段７１が潰れる。また、フレーム６６寄りの
衝撃吸収段７２は、これらの変形により、容易に座屈あ
るいは横倒れ変形を生じ易くなっている。以上のよう
に、バンパステイ７０では、衝突時のエネルギを十分に
吸収できない、という問題点があった。

【０００６】一方、前記バンパステイ８０では、図５
(Ｃ)に示すように、外矩形部８２の短片８２ａに右向き
の力が加わると、外矩形部８２自体が横倒れ変形してし
まうため、衝突時の第１段階におけるエネルギの吸収が
非常に少なくなる。更に、外矩形部８２の横倒れ変形が
進行すると、上記短片８２ａと内矩形部８４の短片８４
ａとが接触するため、内矩形部８４の横倒れ変形を誘発
する。この結果、衝突時の第１段階および第２段階にお
いて、それぞれ横倒れ変形を生じる。従って、バンパス
テイ８０では吸収できるエネルギが少ない、という問題
点を有していた。本発明は、以上において説明した従来
の技術における問題点を解決し、衝突時において多くの
衝突エネルギを安定して確実に吸収できるバンパステイ
を提供すること、を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、バンパステイ
にアルミニウム合金の中空押出形材を用い且つその端面
に蓋板を固定して剛性を高めることに着目して成された
ものである。即ち、本発明のバンパステイは、アルミニ
ウム合金の中空部を有する押出形材からなり、その押出
方向と車体の前後方向とが直交するようにバンパとフレ
ームとの間に配置されると共に、上記形材の中空部の端
面における開口部に蓋板が固定されている、ことを特徴
とする。

【０００８】これによれば、他の自動車等と衝突した場
合、衝突エネルギはバンパステイに伝わり、該バンパス
テイに加わる荷重が一定以上になると、このバンパステ
イが座屈変形し、この変形により衝突エネルギが吸収さ
れるため、フレーム側に伝わる衝突エネルギを少なくで
きる。仮に、バンパステイの中空部が一対の側壁のみに
て形成される従来形では、座屈変形によらず側壁が倒れ
るように変形する形の単なる曲げ変形となり、極めて低
い荷重で変形する。このため、バンパステイに吸収され
るエネルギ量は極めて少なくなるため、衝撃吸収作用が
小さくなる。本発明のバンパステイによれば、押出形材
の中空部の端面における開口部の全面またはフレーム寄
りの位置に蓋板を固定することにより、蓋板のある部分
では車体の前後方向と直角方向の断面形状は、閉塞され
た中空部を持つ断面となり、衝突エネルギが作用した
際、蓋板がある部分の変形は倒れ込みによる曲げ変形と
ならず、座屈変形となる。これにより確実に衝突エネル
ギを吸収し、衝突時における車体側に加わる衝撃が小さ
くなる。尚、上記蓋板は、形材の中空部の両端の開口部
に固定するが、何れか一端の開口部にのみ固定しても良
い。

【０００９】また、前記形材の中空部の端面における開
口部に固定される蓋板は、係る開口部の前記フレーム寄
りの位置に固定されている、バンパステイも含まれる。
これによれば、蓋板をフレーム寄りの位置のみに固定す
ることにより、蓋板のないバンパ寄りの部分が第１段階
として比較的低い荷重での座屈変形または曲げ変形する
ことにより衝突エネルギを吸収し、蓋板のある部分が第
２段階として大きな荷重での座屈変形をすることによ
り、多くの衝突エネルギを吸収する。このため、車体に
対する衝撃は２段階に分散されるため、乗員の安全およ
び車体の破損防止を図ることが可能となる。

【００１０】更に、前記形材の中空部の端面における開
口部に固定される蓋板は、係る開口部の全面を覆うと共
に、そのバンパ寄りが薄肉部に且つフレーム寄りが厚肉
部に形成したものである、バンパステイも含まれる。こ
れによれば、衝突荷重により第１段階として、先に蓋板
の薄肉部に相当する部分であるバンパステイのバンパ寄
りを座屈変形させ、第２段階として蓋板の厚肉部に相当
する部分であるバンパステイのフレーム寄りを座屈変形
させる。係る２段階で衝突エネルギを確実に吸収するこ
とができる。従って、係る形態のバンパステイにより、
衝突時において多くの衝突エネルギを、徐々に且つ効率
良く確実に吸収することができる。

【００１１】更に、前記形材の中空部内で且つその押出
方向に沿ってビスホールが付設されている、バンパステ
イも含まれる。これによれば、前記形材の中空部におけ
る端面に、蓋板をセルフタッピングボルトやねじにより
容易に固定することができ、バンパステイを少ない工程
で製造することも可能となる。尚、上記ビスホールを有
する形材に、蓋板を上記ボルト等を用いて固定する形態
では、蓋板の素材はアルミニウム合金板の他、鋼板等を
用いることができる。また、ビスホールのない形材であ
っても、両側縁を折り曲げた蓋板をリベットにより形材
の中空部の端面に固定する場合には、鋼板等を用いるこ
とも可能である。但し、蓋板を溶接により前記形材の中
空部の端面に固定する場合は、形材と同種のアルミニウ
ム合金板を用いると共に、溶接後に適宜必要な熱処理を
施す。

【００１２】

【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、且つ先端にフランジ
８を有する。バンパステイ１０は、図１(Ｂ)および(Ｃ)
に示すように、略直方体を呈し且つアルミニウム合金
(ＪＩＳ：Ａ６０６３，Ａ６Ｎ０１，Ａ６０６１をＴ５
またはＴ６に調質したもの等)からなる押出形材を、そ
の押出方向と直交して所定の長さで切断した押出形材１
１と、その中空部(１６)の両端面に固定された上下一対
の蓋板２０とを有する。

【００１３】図１(Ｂ)，(Ｃ)および(Ｅ)に示すように、
押出形材１１は、前記バンパ１に面接触する先端壁１
２、前記フレーム６のフランジ８に接触する後端壁１
５、これらを連結する一対の側壁１３，１４、これらに
囲まれた中空部１６、および、後端壁１５の両側に延び
る一対のフランジ１７を一体に有する。中空部１６にお
いて、側壁１３，１４と先端壁１２および後端壁１５と
の間の内隅には、ビスホール１８，１９が中空部１６に
沿って一体に付設されている。尚、各フランジ１７に
は、フレーム６に固定するボルト用の透孔１７ａがそれ
ぞれ穿孔されている。

【００１４】また、図１(Ｂ)，(Ｃ)および(Ｄ)に示すよ
うに、中空部１６の両端面における開口部には、その全
面に例えば前記同様のアルミニウム合金製の蓋板２０，
２０が固定されている。蓋板２０の固定は、押出形材１
１の中空部１６の両端面に蓋板２０を配置し、予め蓋板
２０の四隅に穿孔した透孔２０ａから押出形材１１のビ
スホール１８，１９内にセルフタッピングボルト２１を
ねじ込むことにより、容易に行うことができる。これに
より、バンパステイ１０を得ることができる。

【００１５】以上のようなバンパステイ１０は、先端壁
１２を前記バンパリィンフォースメント２に、各フラン
ジ１７を前記フレーム６のフランジ８に、それぞれ図示
しないボルト等によって固定される。そして、他の自動
車等と衝突した場合に生じる衝突エネルギにより、バン
パステイ１０を押し潰す方向の荷重が発生する。バンパ
ステイ１０は、上記形材１１における中空部１６の両側
に位置する側壁１３，１４と、中空部１６両端の開口部
に固定した一対の蓋板２０とにより、閉塞された中空体
となるため、上記荷重が一定以上に達すると座屈変形し
て衝突エネルギを吸収する。これにより、より多くの衝
突エネルギを確実に吸収することが可能となるため、乗
員の安全を図ることが可能となる。

【００１６】図２(Ａ)は、異なる形態の蓋板２２を用い
たバンパステイ１０の垂直断面を示す。蓋板２２は、図
２(Ａ)に示すように、押出形材１１における中空部１６
の両端面の全面に配置され、前記バンパ１寄りの薄肉部
２３と、前記フレーム６寄りの厚肉部２４とを一体に有
する。そして、蓋板２２の四隅に設けた透孔２０ａから
押出形材１１のビスホール１８，１９内にセルフタッピ
ングボルト２１をねじ込むことにて、一対の蓋板２２が
中空部１６両端の開口部の全面に固定される。

【００１７】以上のような蓋板２２を固定したバンパス
テイ１０によれば、衝突エネルギにてバンパステイ１０
に加わる荷重により、第１段階として先に薄肉部２３が
位置する前記バンパ１寄りの部分における蓋板２２と側
壁１３，１４とが、比較的低い荷重で座屈変形して、衝
突エネルギを吸収する。衝突エネルギが大きい場合に
は、第２段階として厚肉部２４が位置する前記フレーム
６寄りの部分における蓋板２２と側壁１３，１４とが、
比較的高い荷重で座屈変形して、衝突エネルギを吸収す
る。従って、蓋板２２を固定したバンパステイ１０によ
れば、衝突時における多くの衝突エネルギを、徐々に且
つ効率良く確実に吸収できる。

【００１８】図２(Ｂ)は、更に異なる形態の蓋板２５を
用いたバンパステイ１０の垂直断面を示す。図２(Ｂ)に
示すように、蓋板２５は、中空部１６の端面における前
記バンパ１寄りの位置する薄肉部２６と前記フレーム６
寄りの位置する厚肉部２７、および両者の中間に位置す
る中肉部２５ａとからなる。そして、蓋板２５の四隅に
設けた透孔２６ａ，２７ａから押出形材１１のビスホー
ル１８，１９内にセルフタッピングボルト２１をねじ込
むことにより、３段階の板肉を有する蓋板２５が中空部
１６の端面の全面に固定される。

【００１９】図２(Ｃ)は、別異の形態の蓋板２８を用い
たバンパステイ１０の垂直断面を示す。図２(Ｃ)に示す
ように、蓋板２８は、前記バンパ１寄りが薄肉部２８ｃ
で且つフレーム６寄りが厚肉部２８ｄとなる傾斜のテー
パ面２８ａを有する。そして、テーパ付き座金２９を介
して、蓋板２８の四隅に設けた透孔２８ｂから押出形材
１１のビスホール１８，１９内にセルフタッピングボル
ト２１を各々ねじ込むことにより、蓋板２８が中空部１
６の端面の全面に固定される。以上のような蓋板２５，
２８を固定したバンパステイ１０においても、前記図１
に示した蓋板２０と同様な作用・効果を得ることができ
る。

【００２０】図３(Ａ)は、異なる形態のバンパステイ３
０を示す。バンパステイ３０は、図３(Ａ)に示すよう
に、中空部３６を有する前記同様のアルミニウム合金か
らなる押出形材を、その押出方向と直交して所定の長さ
で切断した押出形材押出形材３１と、中空部３６の両端
面の開口部における前記フレーム６寄りの位置に固定し
た一対の蓋板４０と、を有する。図３(Ｂ)に示す端面の
ように、押出形材３１は、前記バンパリィンフォースメ
ント２に接触する傾斜した先端壁３２、前記フレーム６
のフランジ８に接触する後端壁３５、これらを連結する
一対の側壁３３，３４、これらに囲まれた略台形の中空
部３６、および、後端壁３５の両側に延びる一対のフラ
ンジ３７を一体に有する。上記中空部３６内において、
側壁３３，３４の中間にはビスホール３８が、側壁３
３，３４と後端壁１５との間の内隅にはビスホール３９
が、それぞれ中空部３６に沿って一体に付設されてい
る。

【００２１】そして、図３(Ｃ)に示すように、押出形材
３１における中空部３６の両端面における前記フレーム
６寄りの位置に蓋板４０を配置し、蓋板４０の四隅に設
けた透孔４２から、セルフタッピングねじ４４をビスホ
ール３８，３９内にねじ込むことにより、図３(Ａ)に示
すバンパステイ３０を得ることができる。以上のよう
な、バンパステイ３０を前記バンパ１とフレーム６との
間に用いた場合、衝突時にバンパステイ３０に加わる荷
重により、比較的低い荷重で第１段階として先に蓋板４
０のない側壁３３，３４の前記バンパ１寄りの部分を座
屈変形させ、衝突エネルギを吸収する。その後、更に大
きな荷重が加わると、第２段階として蓋板４０が固定さ
れた側壁３３，３４の前記フレーム６寄りの部分を座屈
変形させて、更に多くの衝突エネルギを吸収することが
できる。従って、バンパステイ３０によれば、衝突時に
多くのエネルギを、衝突の程度に応じ順次徐々に且つ効
率良く確実に吸収できるので、乗員の安全を図ることが
可能となる。

【００２２】図４(Ａ)は、前記押出形材１１を用いた異
なる形態のバンパステイ１０ａを示す。即ち、図４
(Ａ)，(Ｃ)に示すように、押出形材１１の中空部１６に
おける両端面の全面に、断面略チャンネル形に折り曲げ
た一対の蓋板５０を固定したものである。蓋板５０は、
例えばアルミニウム合金板を折り曲げ加工したもので、
押出形材１１の中空部１６の端面における開口部の全面
を覆うと共に、側壁１３，１４に沿って直角に曲がった
一対の側縁５２を有する。そして、図４(Ｃ)に示すよう
に、中空部１６における両端面の全面に蓋板５０を配置
した後、各側縁５２および側壁１３，１４に予め設けた
透孔５３，１３ａ，１４ａにブラインドリベット５４を
それぞれ打ち込む。これにより、図４(Ａ)に示したバン
パステイ１０ａを得ることができる。係るバンパステイ
１０ａによれば、前記バンパステイ１０と同様の作用・
効果を得ることができる。

【００２３】図４(Ｂ)も、前記押出形材１１を用いた更
に異なる形態のバンパステイ１０ｂを示す。即ち、図４
(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、押出形材１１の中空部１
６の両端面における開口部のうちで前記フレーム６寄り
の位置に、断面略チャンネル形に折り曲げた一対の蓋板
５６を固定したものである。この蓋板５６は、押出形材
１１の中空部１６の両端面におけるフレーム６寄りの部
分を覆うと共に、側壁１３，１４に沿って直角に折り曲
げられた一対の側縁５８を有する。

【００２４】そして、図４(Ｃ)に示すように、中空部１
６における両端面の前記フレーム６寄りの位置に蓋板５
６を配置した後、各側縁５８および側壁１３，１４に予
め設けた透孔５９，１３ａ，１４ａにブラインドリベッ
ト５４をそれぞれ打ち込む。これにより、図４(Ｂ)に示
したバンパステイ１０ｂを得ることができる。係るバン
パステイ１０ｂによれば、前記バンパステイ３０と同様
の作用・効果を得ることができる。尚、上記リベット５
４に替えて、前記セルフタッピングねじ４２等を用いる
こともできる。また、蓋板５０はその形状を変更するこ
とにより、また、蓋板５６はそのままの形状で、前記押
出形材３１に固定することもできる。

【００２５】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、バンパステイ１０，
３０に用いる押出形材１１，３１の先端壁１２，３２
は、これらが接触するバンパリィンフォースメントの形
状に倣ったカーブを有する湾曲した形態とすることもで
きる。また、前記押出形材１１，３１における中空部１
６，３６内に、車体の前後方向やこれと直交する方向に
沿った仕切壁を一体に内設することにより、複数の中空
部に分割すると共に、上記形材１１，３１の剛性を高め
ることもできる。更に、前記蓋板２０，２２，２５，２
８，４０，５０，５６を、溶接や構造用接着剤(ＪＩＳ
Ｋ ６８００)等により、前記押出形材１１，３１に溶着
または接着して固定することも可能である。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として活
用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上において説明した本発明のバンパス
テイによれば、他の自動車等と衝突した場合、バンパス
テイに加わる荷重は、当該バンパステイが前記形材にお
ける中空部の両側に位置する一対の側壁と、中空部の端
面に固定した蓋板とにより、車体の横方向に沿って閉塞
した中空断面形状となるため、バンパステイに座屈変形
を生じさせてエネルギ吸収を行う。従って、より多くの
衝突エネルギを確実に吸収することが可能となるので、
このバンパステイを用いることより、乗員の安全を図る
ことが可能となる。

【００２７】また、蓋板が中空部の端面の開口部におけ
るフレーム寄りの位置に固定される請求項２のバンパス
テイ、および、開口部の全面に固定される請求項３のバ
ンパステイによれば、衝突時にバンパステイに加わる荷
重により、第１段階として低い荷重で先に蓋板がないか
蓋板が薄肉のバンパ寄りの部分を曲げ変形または座屈変
形させて、衝突エネルギを吸収する。その後、更に大き
な荷重により第２段階として、蓋板が固定されているか
蓋板が厚肉部のフレーム寄りの部分を座屈変形させて、
更に多くの衝突エネルギを吸収することができる。従っ
て、これらのバンパステイによれば、多くの衝突エネル
ギを、徐々に且つ効率良く確実に吸収することができ
る。更に、請求項４のバンパステイによれば、上記の効
果に加えて、押出形材の中空部における端面に、蓋板を
セルフタッピングボルトやねじにより容易に固定できる
と共に、バンパステイを少ない工程で製造することも可
能となる。

【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)および(Ｃ)
は(Ａ)に示したバンパステイの異なる角度から観た斜視
図、(Ｄ)は(Ｂ)および(Ｃ)中のＤ−Ｄ線に沿った断面
図、(Ｅ)は上記バンパステイに用いる押出形材を示す端
面図。

【図２】(Ａ)〜(Ｃ)は異なる形態の蓋板を用いたバンパ
ステイを示す垂直断面図。

【図３】(Ａ)は異なる形態のバンパステイを示す斜視
図、(Ｂ)はこれに用いる押出形材の端面図、(Ｃ)は上記
バンパステイの垂直断面図。

【図４】(Ａ)および(Ｂ)は図１(Ｅ)の押出形材を用いた
それぞれ異なる形態のバンパステイを示す斜視図、(Ｃ)
はこれらに共通の垂直断面図。

【図５】(Ａ)は一般的なバンパステイの配置を示す概略
図、(Ｂ)および(Ｃ)は従来のバンパステイの断面図。

【符号の説明】

１…………………………………………………バンパ ６…………………………………………………フレーム １０，１０ａ，１０ｂ，３０…………………バンパステ
イ １１，３１………………………………………押出形材 １６，３６………………………………………中空部 １８，１９，３８，３９………………………ビスホール ２０,２２,２５,２８,４０,５０,５６………蓋板 ２３，２６，２８ｃ……………………………薄肉部 ２４，２７，２８ｄ……………………………厚肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 樋野 治道 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム合金の中空部を有する押出形
   材からなり、その押出方向と車体の前後方向とが直交す
   るようにバンパとフレームとの間に配置されると共に、
   上記形材の中空部の端面における開口部に蓋板が固定さ
   れている、 ことを特徴とするバンパステイ。
2. 【請求項２】前記形材の中空部の端面における開口部に
   固定される蓋板は、係る開口部の前記フレーム寄りの位
   置に固定されている、 ことを特徴とする請求項１にバンパステイ。
3. 【請求項３】前記形材の中空部の端面における開口部に
   固定される蓋板は、係る開口部の全面を覆うと共に、そ
   のバンパ寄りが薄肉部に且つフレーム寄りが厚肉部に形
   成したものである、ことを特徴とする請求項１に記載の
   バンパステイ。
4. 【請求項４】前記形材の中空部内で且つその押出方向に
   沿ってビスホールが付設されている、ことを特徴とする
   請求項１〜３の何れかに記載のバンパステイ。