JP2002012106A - バンパステイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バンパ寄りをフレーム寄りに対して広くでき、
且つ蛇腹状に畳まれる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。 【解決手段】アルミニウム合金の押出形材１１からなり
且つ複数の中空部１２，１３，１４を有し、その押出方
向を車体の前後方向と平行にしてバンパ１とフレーム６
との間に配置されると共に、上記形材１１におけるバン
パ寄り６の位置における車体の幅方向の幅がフレーム寄
りの幅よりも大としている、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が
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５
６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を折り曲げおよび立体的な形
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４
１，５１が鋼板からなるため重量が嵩み、衝突時にて蛇
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、バンパステイのバ
ンパ寄りにおける車体の横方向の長さ(幅)をフレーム寄
りに対して長くすることで、バンパリィンフォースメン
トの局部的変形を防止する。これにより、比較的小さな
衝突の際におけるバンパリィンフォースメントの局部的
変形により生じ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横方向の幅がフレ
ーム寄りの幅よりも、少なくとも車体幅の中心方向にお
いて大とする、ことに着想して成されたものである。即
ち、本発明のバンパステイは、アルミニウム合金の押出
形材からなり且つ単数または複数の四角形の中空部を有
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ると共に、上記形材のバン
パ寄りにおける車体の横方向の幅が、フレーム寄りの幅
よりも、少なくとも車体幅の中心方向にて大である、こ
とを特徴とする。

【０００７】これによれば、バンパステイのバンパ寄り
がフレーム寄りに対して断面積が大きいため、衝突時に
おけるバンパにおけるバンパステイとの接触域に作用す
る荷重が分散する。このため、バンパに局部的変形が生
じにくいので、軽度の衝突に際し、バンパが変形して車
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(押出)方向に沿って均質で同じ断
面形状であると共に、１または複数の四角形の中空部が
形成されている。このため、その長手方向、即ち押出方
向に沿ってバンパ寄りの端部またはフレーム寄りの端部
から徐々に蛇腹状に座屈変形するので、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、乗員等の安
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、形状およ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ことにより、必要な
吸収エネルギ量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、前記形材におけるバンパ寄りの車体
の横方向における幅が、フレーム寄りの幅よりも、少な
くとも車体幅の中心方向にて大となる断面に形成される
と共に、上記形材におけるフレーム寄りの部分がバンパ
寄りの部分よりも幅が狭くなるように車体の横方向に圧
縮加工されている、バンパステイも含まれる。これによ
れば、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、車体側のフレームにおけ
る端部に容易に取り付けることができる。

【０００９】更に、前記形材の複数の中空部を車体の横
方向に沿って形成すると共に、前記フレームの端部に上
記形材の断面よりも大きい受け部を形成し、該形材のフ
レーム寄りの部分がバンパ寄りの部分よりも幅が狭くな
るように、上記複数の中空部の一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、バンパステイも含
まれる。これによれば、前述した作用・効果の他に、中
空部を切除したフレーム寄りの部分が、第１段階として
衝突時の始めに蛇腹状の連続的な座屈変形により衝突エ
ネルギを吸収し、第２段階として第１段階よりも大きな
座屈荷重によりバンパ寄りの中空部が切除されていない
部分の座屈が開始される。これにより、軽度の衝突の際
は、第１段階における座屈変形によりエネルギを吸収し
て、車体側の乗員等に加わる衝撃を小さくすることがで
きる。一方、これよりも重度の衝突の際には、第２段階
の座屈変形によってエネルギを吸収し、車体側に加わる
衝撃は大きくなるが、衝突エネルギの吸収量が多くなる
ため、車体側の乗員等に大きな損傷を与えないで済む、
という効果が得られる。

【００１０】尚、以上のバンパステイとバンパおよびフ
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およびフレーム
に連結することが可能である。この場合、直列に３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、且つその端部にフラ
ンジ(受け部)８を有する。バンパステイ１０は、図１
(Ｂ)，(Ｃ)に示すように、略直方体を呈する押出形材１
１からなる。この押出形材１１は、アルミニウム合金
(ＪＩＳ:Ａ６０６３，Ａ６Ｎ０１，Ａ６０６１等で調質
Ｔ５またはＴ６)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)，(Ｃ)に示すように、押出形材１
１は、バンパ１寄りの端面１１ａからフレーム６寄りの
端面１１ｂへと貫通する断面略正方形の三個の中空部１
２，１３，１４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１１
ａ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と端
面１１ｂ間に中空部１２，１３，１４が直列に貫通して
いる。中空部１２，１３，１４は、対向する側面１２
ｗ，１３ｗ，１４ｗに挟まれている。図２(Ｂ)に示すよ
うに、本体２２中に一対のテーパ面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
１１ｅ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１１ｅ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１
５，１６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がそれぞれ形成され、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、側面１２ｗ，１３ｗ，１４ｗ、側壁１５，１６、隔
壁１１ｃ，１１ｄごとに、緩くカーブしたトリガＴが、
交互に逆向きにして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，１４
ｗ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１
５，１６および中空部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、または
凹む。

【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１２ｗ，１４ｗには、凸部１
２ａ，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１３ｗ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および凸部１３ｄが形成される。ま
た、この間にて、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１２
ｂ，１４ｂ、および凸部１２ｃ，１４ｃが蛇腹状に形成
される。同時に、中央の中空部１３を挟んだ両側面１３
ｗには、凹部１３ｂ、凸部１３ａ、凹部１３ｃ、凸部１
３ｄ、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３分の１乃至４分の１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、乗員の安
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
同様な蛇腹状の座屈変形が可能であり、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，
３０ａ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３個の中空部３
２，３３，３４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３
５，３６には、中空部３２，３４および端面３１ｂを含
めて逆Ｌ字形の切り欠き(切除)加工が施され、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の端部に固定されたフランジ(受け部)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(細
径部３８)がフレーム６寄りの端３１ｂ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
しきれないほど大きい場合は、中空部３２，３４を有す
るバンパ寄りの部分βにおける段部３７に隣接する端部
が、取付板３９に接触する。この状態で荷重が増加する
と、バンパ寄りの部分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、
連続的な座屈変形を開始する。

【００２２】また、図５(Ｂ)に示すバンパステイ３０ａ
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３０ａは、フレーム６寄りの側壁３５および中
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３０ａによ
っても、上記図５(Ａ)と同様な２段階での蛇腹状の座屈
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、３個の中空部１２〜１４，３２〜３４を内設し
ているが、隔壁を１つまたは４つ以上として一対または
４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２
つずつ以上の中空部を設けることも可能である。

【００２４】また、前記押出形材１１は、隔壁を設け
ず、前記圧縮加工が可能であれば、単一の中空部のみ内
設する形態としても良い。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。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、容易且つ安価に製
造することもできる。

【００２６】また、請求項２のバンパステイによれば、
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。更に、請求項３のバン
パステイによれば、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。

【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)および(Ｂ)はそれぞれ従来のバンパステイ
およ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) １０，２５，３０，３０ａ…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

───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム合金の押出形材からなり且つ
   単数または複数の四角形の中空部を有し、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
   に配置されると共に、 上記形材のバンパ寄りにおける車体の横方向の幅がフレ
   ーム寄りの幅よりも少なくとも車体幅の中心方向におい
   て大である、ことを特徴とするバンパステイ。
2. 【請求項２】前記形材におけるバンパ寄りの車体の横方
   向における幅が、フレーム寄りの幅よりも、少なくとも
   車体幅中心方向にて大となる断面に形成されるとと共
   に、上記形材におけるフレーム寄りの部分がバンパ寄り
   の部分よりも幅が狭くなるように車体の横方向に圧縮加
   工されている、 ことを特徴とする請求項１に記載のバンパステイ。
3. 【請求項３】前記形材の複数の中空部を車体の横方向に
   沿って形成すると共に、前記フレームの端部に上記形材
   の断面よりも大きい受け部を形成し、該形材のフレーム
   寄りの部分がバンパ寄りの部分よりも幅が狭くなるよう
   に、上記複数の中空部の一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、 ことを特徴とする請求項１または２に記載のバンパステ
   イ。