JP2002264740A

JP2002264740A - 車両用ビーム

Info

Publication number: JP2002264740A
Application number: JP2001066259A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamanaka; 貴山中
Original assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP4688318B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大幅な軽量化及び小型化を図ることができる
と共に、高い強度及び耐衝撃性を有する車両用ビームを
提供する。【解決手段】略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺
三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を
有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で
各々共有されている形状を、少なくとも断面形状に有す
るバンパービームなどの車両用ビーム。前記車両用ビー
ムは、前記略二等辺三角形の底辺の両端近傍に各々両側
端を位置させ、一体形成すると好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のバンパー構
造等に用いられる車両用ビームに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、追突時等の衝撃吸収を図るため自
動車のバンパー構造に於いてバンパービームが用いられ
ている。バンパービームには高度な耐衝撃性が要求され
ると共に、燃費向上の観点から軽量化が求められ、重量
に対してより大きな強度を有することが重要となる。

【０００３】バンパービームとしては、バンパービーム
をステーに取り付け、バンパーカバーとバンパービーム
の間にウレタン等の緩衝材を配設するバンパー構造で用
いる、アルミニウム合金等からなる閉断面略長方形或い
は開断面略コ字形等のバンパービームが提案されてい
る。更にその改良として特開平５−８５２８６号には上
壁と下壁とを第一中間壁にて連結すると共に前壁と後壁
とを第二中間壁にて連結した閉断面略長方形のもので、
車両衝突時の荷重による上壁及び下壁の座屈変形を抑制
したものが開示されている。

【０００４】そして、近年では特開平７−２４６８９４
号等にようにハイテン鋼からなる閉断面略長方形或いは
開断面略コ字形等のバンパービームも提案されている。

【０００５】ハイテン鋼からなるバンパービームの例を
図６に示す。図６に於けるバンパービーム１は開断面略
コ字形で、中央に凸部１ａが形成されており、サイド部
材４の先端に設けられているステー３に補助具２を介し
て溶接Ｗ等により取り付けられている。バンパー構造で
用いる場合、取り付けられたバンパービーム１は図に省
略したバンパーカバーで被覆されることになる。なお図
６の矢印はバンパービーム１に対する荷重方向である。
かようなバンパービームは軽量で且つ高度な強度を有
し、高い耐衝撃性を発揮することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記閉断面略
長方形や開断面略コ字形のバンパービームでは、未だそ
の強度及び耐衝撃性に対する社会的要求に対して十分な
ものとは言えない。他方、例えば閉断面略長方形のバン
パービームに上記のように第一中間壁や第二中間壁のよ
うな補強部を設けると軽量化の要請に逆行することにな
る。そのため、軽量化及び小型化の要請に応え、且つ高
度な耐衝撃性を有するバンパービームなど車両用ビーム
が切望されていた。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、大幅な軽量化及び小型化を図ることができると
共に低コストで製造可能で、高い強度及び耐衝撃性を有
する車両用ビームを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用ビーム
は、その断面形状が略三角形状を基本として構成されて
いるものである。例えば本発明の車両用ビームは、略鉛
直な取付側の一辺を有する略三角形の他の一辺と、略鉛
直な圧壊側の一辺を有する略三角形の他の一辺が共有さ
れている形状を、少なくとも断面形状に有することを特
徴とし、複数の略三角形状を有する。

【０００９】また、本発明の車両用ビームは、略鉛直な
取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側
辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺
が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状
を、少なくとも断面形状に有することを特徴とする。

【００１０】更に前記車両用ビームは、前記略二等辺三
角形の底辺の両端近傍に各々両側端が位置していること
を特徴とする。

【００１１】更に上記車両用ビームは、支点対応位置が
負荷方向に対して圧壊しやすい構成であることを特徴と
する。

【００１２】更に上記車両用ビームは、一体形成されて
いることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用ビームとし
て、図に於けるバンパービームの具体的な実施形態につ
いて説明する。なお本発明の車両用ビームはドアのビー
ムなどバンパービーム以外にも適用可能である。図１は
本発明によるバンパービームの縦断面図、図２は本発明
によるバンパービームを用いたバンパー構造を示す縦断
面図である。

【００１４】図１に於いてバンパービーム１０は、略鉛
直な取付側の底辺１１と等辺である二本の側辺１２・１
２とからなる略二等辺三角形と、略鉛直な圧壊側の底辺
１３と内側辺１４と外側辺１５とからなる略三角形を二
つ有し、前記略二等辺三角形の両側辺１２・１２におい
て、各側辺１２と前記各略三角形の内側辺１４が共有さ
れている断面形状を有する閉断面であり、長手方向には
弓形或いは直線形であって、バンパー構造で使用する際
には図示矢印の方向から荷重が加わるものである。

【００１５】バンパービーム１０は一体形成されてな
り、前記略二等辺三角形の底辺１１から側辺１２に至る
曲部１６、前記略三角形の内側辺１４（側辺１２）から
底辺１３に至る曲部１７、前記略三角形の底辺１３から
外側辺１５に至る曲部１８が各々例えば５ｍｍなど所定
の曲率半径で形成されている。バンパービーム１０の両
側端１９・１９は、各々前記略二等辺三角形の底辺１１
の両端にある曲部１６・１６の外側の位置で底辺１１に
到達する長さで形成され、各側端１９は曲部１６の外側
に溶接Ｗ１等で固着されている。溶接Ｗ１はスポット溶
接若しくはＭＩＧ溶接など適宜に行うことが可能である
が、例えばＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×５箇所（センタ
ー振り分け等ピッチ）とする。なお側端１９は底辺１１
に到達しない長さ、例えば曲部１６に到達する長さと
し、適宜固着してもよい。

【００１６】前記各略三角形の各曲部１７・１７相互間
には所定間隔の間隙ｄが設けられているが、間隙ｄを設
けずに曲部１７・１７相互が当接するようにしてもよ
い。そして、バンパービーム１０に於いては更なる強度
向上のため、各側端１９が各曲部１６の外側へ固着され
ることに加え、間隙ｄの両側に位置する曲部１７・１７
の外側相互が溶接Ｗ２等で固着され、断面形状で三点の
固着が行われる。溶接Ｗ２も溶接Ｗ１と同様に、例えば
ＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×７箇所（センター振り分け
等ピッチ）とする。なお側端１９と曲部１６或いは曲部
１７・１７相互は固着しない構成とすることも可能であ
る。

【００１７】バンパービーム１０の大きさや寸法は適宜
のものとすることが可能である。また、本実施形態のバ
ンパービーム１０はハイテン鋼からなるものであるが、
アルミニウム合金若しくはマグネシウム合金で形成して
もよく、その形成方法はハイテン鋼等のロール成形若し
くはプレス成形する、或いはアルミニウム合金若しくは
マグネシウム合金等を押出成形するなど適宜である。

【００１８】バンパービーム１０をバンパー構造に用い
る場合には、例えば図２に示すように、バンパービーム
１０の底辺１１側の底面がサイド部材２１の先端に設け
られているステー２１ａに固定して取り付けられ、バン
パービーム１０はサイド部材２１に保持される。取り付
けられているバンパービーム１０の前方にはウレタン等
の吸収体である緩衝材２２が配設され、バンパービーム
１０及び緩衝材２２はバンパーカバー２３で被覆され
る。

【００１９】ここでバンパービーム１０の圧壊特性につ
いて説明する。図３は本発明によるバンパービームのバ
リア試験に於ける荷重と変位の関係を示すグラフ、図４
は本発明によるバンパービームのペンデュラム試験に於
けるペンデュラム侵入量と時間の関係を示すグラフであ
る。

【００２０】試験対象のバンパービーム１０は、高さ方
向略８０ｍｍ、荷重方向略５０ｍｍの所定寸法で上述し
た断面形状に形成されていると共に、長手方向にはキャ
ンバーを有する弓形に形成され、所定箇所を固着されて
いる。その素材は降伏応力ＹＰ：１０６０Ｎ／ｍｍ^２、
引張強さＴＳ：１２０５Ｎ／ｍｍ^２の材料特性を有する
ハイテン鋼であって、負荷方向幅２０ｍｍ程度のステー
に取り付けられている。また比較対象のバンパービーム
１は、高さ方向略９０ｍｍ、荷重方向略７０ｍｍの所定
寸法で図６に示す断面形状に形成されていると共に、長
手方向にはキャンバーを有する弓形に形成され、所定箇
所を固着されている。その素材は降伏応力ＹＰ：７８０
Ｎ／ｍｍ^２、引張強さＴＳ：１０１０Ｎ／ｍｍ^２の材料
特性を有するハイテン鋼であって、負荷方向幅２０ｍｍ
程度のステーに取り付けられている。なお試験対象及び
比較対象の長さ及び厚さは略同一である。

【００２１】バリア試験ではバンパービーム１０、１の
両端を自由支持して平板で荷重を負荷して圧壊し、その
際の荷重−変位関係を測定して測定値を取得した。ペン
デュラム試験では質量１５００ｋｇのペンデュラムを速
度８．０４６５ｋｍ／ｈでバンパービーム１０、１に衝
突させ、ペンデュラム侵入量を最大値まで測定して測定
値を取得した。

【００２２】図３のバリア試験のグラフに於いて、横軸
は負荷方向のバンパービーム１０、１の変位（ｍｍ）
で、縦軸は負荷した荷重（ｋＮ）であり、実線は試験対
象のバンパービーム１０、破線は比較対象のバンパービ
ーム１を示す。その結果として、試験対象のバンパービ
ーム１０も比較対象のバンパービーム１も、変位４０ｍ
ｍ程度までの荷重に大きな相違はないが、変位４０ｍｍ
程度を越えると同一変位に対する荷重が急激に増加して
おり、その強度特性は非常に優れている。

【００２３】図４のペンデュラム試験のグラフに於い
て、横軸は測定時間（ｓ）で、縦軸はペンデュラム侵入
量（ｍ）であり、実線は試験対象のバンパービーム１
０、破線は比較対象のバンパービーム１を示している。
その結果として、試験対象のペンデュラムの最大侵入量
は比較対象に比して明らかに小さく、さらには変形量自
体も少ないことが時間経過に伴って明らかになってい
る。従って、高い強度と衝撃吸収性を有し圧壊特性に優
れていることが理解される。

【００２４】次に本発明によるバンパービームの他の実
施形態について説明する。図５はバンパービームの他の
実施形態を示す縦断面図である。

【００２５】図５に於いてバンパービーム３０は、略鉛
直な取付側の底辺３１と等辺である二本の側辺３２・３
２とからなる略二等辺三角形と、略鉛直な圧壊側の底辺
３３と内側辺３４と外側辺３５とからなる略三角形を二
つ有し、前記略二等辺三角形の両側辺３２・３２におい
て、各側辺３２と前記略三角形の内側辺３４が共有され
ている断面形状を有するものであり、長手方向には弓形
或いは直線形であって、バンパー構造で使用する際には
図示矢印の方向から荷重が加わるものである。

【００２６】バンパービーム３０は一体形成されてな
り、前記略二等辺三角形の底辺３１から前記略三角形の
外側辺３５に至る曲部３６、前記略三角形の外側辺３５
から底辺３３に至る曲部３７、前記略三角形の底辺３３
から内側辺３４（側辺３２）に至る曲部３８が各々例え
ば５ｍｍなど所定の曲率半径で形成されている。バンパ
ービーム３０の両側端３９・３９は、各々前記略二等辺
三角形の底辺３１の両端にある曲部３６・３６に接触し
て或いは近傍に位置して形成されており、必要に応じて
側端３９を曲部３６の内側にＭＩＧ溶接等で固着するこ
とが可能である。

【００２７】前記略三角形の両曲部３８・３８相互間に
は所定間隔の間隙ｊが設けられているが、間隙ｊを設け
ずに両曲部３８・３８相互が当接するようにしてもよ
い。間隙ｊの両側に位置する曲部３８・３８は、例えば
ＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×７箇所（センター振り分け
等ピッチ）など溶接Ｗ３で必要に応じて固着されている
が、曲部３８・３８相互を固着しない構成にすることも
可能である。

【００２８】バンパービーム３０の大きさや寸法は適宜
のものとすることが可能である。また、バンパービーム
３０はハイテン鋼からなるものであるが、アルミニウム
合金若しくはマグネシウム合金で形成してもよく、その
形成方法はハイテン鋼等のロール成形若しくはプレス成
形する、或いはアルミニウム合金若しくはマグネシウム
合金等を押出成形するなど適宜である。

【００２９】尚、図３に於いて、本発明のバンパービー
ム１０の強度特性の高さが示されているが、採用される
車両により、図２のサイド部材２１の耐荷重を超えてし
まう場合がある。その場合、サイド部材２１との締結部
分であるステー２１ａの対応位置に適宜加工を加えるこ
とにより、サイド部材２１の耐荷重のオーバーを抑制す
ることが可能である。これにより、幅広い種類の車両に
対応することも可能である。その実施形態を以下に示
す。図７は図５のバンパービームの加工例を示す斜視
図、図８は図５のバンパービームの他の加工例を示す斜
視図である。

【００３０】図７に於けるバンパービーム３０は、上方
及び下方に位置する側辺３２（内側辺３４）の両端が、
横辺３２ａ（３４ａ）と斜辺３２ｂ（３４ｂ）からなる
略く形の所定形状にカットされている。なお前記所定形
状のカットは必要に応じて上方位置の側辺３２のみ若し
くは下方位置の側辺３２のみに形成し、或いはこれらの
カットをバンパービーム３０の片側のみに形成すること
も可能である。

【００３１】図８に於けるバンパービーム３０は、側辺
３２（内側辺３４）及び外側辺３５の両端にそれぞれ各
２箇所のピアス孔４０が穿設されている。なお前記ピア
ス孔４０を設ける辺、位置、数は上記に限定されず、例
えば上方の側辺３２のみ、上方の外側辺３５のみ、若し
くは上方の側辺３２及び外側辺３５のみ、或いは下方の
側辺３２、外側辺３５のみに設けるなど本発明の趣旨の
範囲内で適宜である。

【００３２】上記加工例のバンパービーム３０のよう
に、上記実施形態で支点対応位置となるバンパービーム
の両端を略く形にカットする或いは両端にピアス孔を設
ける等所定形状に加工すること等で、バンパービームの
支点対応位置を負荷方向に対して圧壊しやすい構造にす
ることにより、バンパービームの支点対応位置の反力が
減少し、前記支点対応位置はより潰れやすくなる。これ
により、同一断面形状のバンパービームで、大型車や中
型車だけではなく、小型車等に於いても衝突時に車体へ
かかる負荷を極力軽減することができて、幅広い車種へ
の対応が可能となり、更なるコスト低減が期待できる。

【００３３】上記のようにバンパービーム１０、３０等
は、略三角形状を基本にするので荷重の分散を図ること
ができ、高い強度を有し衝撃吸収性に非常に優れてい
る。例えば断面略四角形及び断面略円形のバンパービー
ムでは、圧壊時に圧壊方向の縦壁を外側に開く力が作用
するので縦壁が倒れて座屈し易い。これに対して例えば
図１のバンパービーム１０では、圧壊時に内側の曲部１
８が外側に膨らむのを側端１９が防止すると共に、圧壊
時に間隙ｄ等の部分で支持する際に曲部１７・１７相互
が両側から押され両者が当接する方向の力が加わり、縦
壁である側辺１２・１２同士が突っ張る。このように各
辺の端部等で突っ張ることで縦壁が倒れにくくなり、変
形が防止されて荷重に対する圧壊強度が向上する。

【００３４】さらに、バンパービーム１０等の断面形状
は略三角形状を基本にすることから、例えば略四角形状
のバンパービームでは圧壊方向に対する縦壁が二つであ
るのに対し略三角形状のバンパービーム１０等では四つ
であるなど、圧壊方向に対する縦壁の数を容易に多くす
ることが可能で強度を向上できる。

【００３５】また、バンパービーム１０等は、断面形状
が円形や四角形等のバンパービームは延長を図るのが困
難であるのに対し、略三角形状を断面形状の基本にする
ことで、連続して略三角形状を形成して容易に延長し、
簡単に大型化を図ることができる。

【００３６】また同一の大きさではより高い強度及び衝
撃吸収性を発揮でき、同一強度では小型化して軽量化を
図ることができるので、例えば小スペースでも小型化す
ることで設置できる。さらには圧壊方向のバンパービー
ムの寸法を最小限にできるので、緩衝材等の設置も容易
に行える。

【００３７】

【発明の効果】本発明によるバンパービームなど車両用
ビームは上記構成であるから、車両用ビーム及びこれを
用いるバンパー構造等の大幅な軽量化及び小型化を図る
ことができると共に、高い強度及び耐衝撃性を発揮する
ことができる効果がある。さらには低コストで製造する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバンパービームの縦断面図。

【図２】本発明によるバンパービームを用いたバンパー
構造を示す縦断面図。

【図３】本発明によるバンパービームのバリア試験に於
ける荷重と変位の関係を示すグラフ。

【図４】本発明によるバンパービームのペンデュラム試
験に於けるペンデュラム侵入量と時間の関係を示すグラ
フ。

【図５】バンパービームの他の実施形態を示す縦断面
図。

【図６】従来のハイテン鋼からなるバンパービームを示
す縦断面図。

【図７】図５のバンパービームの変形例を示す斜視図。

【図８】図５のバンパービームの他の変形例を示す斜視
図。

【符号の説明】

１０、３０バンパービーム１１、１３、３１、３３底辺１２、３２側辺１４、３４内側辺１５、３５外側辺１６、１７、１８、３６、３７、３８曲部１９、３９側端２１サイド部材２２緩衝材２３バンパーカバー２１ａステーｄ、ｊ間隙Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３溶接

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略鉛直な取付側の一辺を有する略三角形
の他の一辺と、略鉛直な圧壊側の一辺を有する略三角形
の他の一辺が共有されている形状を、少なくとも断面形
状に有する車両用ビーム。
【請求項２】略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺
三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を
有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で
各々共有されている形状を、少なくとも断面形状に有す
る車両用ビーム。
【請求項３】前記略二等辺三角形の底辺の両端近傍に
各々両側端が位置していることを特徴とする請求項２記
載の車両用ビーム。
【請求項４】支点対応位置が負荷方向に対して圧壊し
やすい構成であることを特徴とする請求項１、２又は３
記載の車両用ビーム。