JP2003127808A

JP2003127808A - バンパー補強材

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Publication number: JP2003127808A
Application number: JP2002204916A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Karizume; 浩志狩集; Satoshi Futamura; 敏二村; Toru Hashimura; 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: JP4573494B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量化やエネルギー吸収性などの利点を損な
わずに、バンパー補強材の曲げ強度を高めると同時に、
軽衝突の場合にバンパー補強材の本体部分の圧壊を防止
する。【解決手段】アルミニウム合金製の中空形材１と、こ
の中空形材１の衝突面側の前面に取り付けられたアルミ
ニウム合金製の補強形材２とからなるバンパー補強材。
中空形材１と補強形材２は押出形材からなる。補強形材
２は、略水平方向からの荷重に対し先に横圧壊して衝突
エネルギーを吸収し、軽衝突の場合に本体部分たる中空
形材１の圧壊を防止する。前記衝突後の修理は補強形材
２のみの交換で済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に車体のポール
衝突時の強度に優れたエネルギー吸収部材（以下、アル
ミニウムを単にＡｌと言う）、特にバンパー補強材に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車体には、バンパー補強材やド
アビーム等の車体用エネルギー吸収部材が設けられてい
る。この内、例えば、車体の前端（フロント）および後
端（リア）に取り付けられているバンパーの内部には、
強度補強部材としてのバンパー補強材（バンパーリイン
フォースメント、或いはバンパーレインフォースなどと
も言う）が設けられている。

【０００３】このバンパー補強材は、周知の通り、バン
パーステイなどの車体連結用部材を介して、フロントサ
イドメンバやリヤサイドメンバ等、車体前後方向の骨格
部材の車体フレーム（車体メンバ）に連結、固定され
て、バンパーと車体間で、車体用エネルギー吸収部材を
構成している。また、前記ドアビームなどはブラケット
やフレームなどの車体連結用部材を介して、車体として
のドアフレームに連結、固定されて、車体用エネルギー
吸収部材を構成している。

【０００４】今、バンパー補強材の場合を例にすると、
車体長手方向に延在するサイドメンバの前部或いは後部
などの車体に、断面形状が略矩形の中空構造のバンパー
ステイーなどを介して、バンパー補強材を略車幅方向
（略水平方向）に固定、延在させる。そして、このよう
な構造とすることによって、車体の前方や後方からの、
あるいは前方や後方への衝突に対し、バンパー補強材が
横方向（略水平方向）に圧壊して衝突エネルギーを吸収
する。

【０００５】したがって、これら車体用エネルギー吸収
部材としてのバンパー補強材には、車体の衝突により加
わった外力のエネルギー（衝突エネルギー）を、自らの
曲げ変形や断面のつぶれ（圧壊）により吸収し、車体を
保護する性能が求められている。

【０００６】近年、これらバンパー補強材やバンパース
テイ、或いはフロントサイドメンバやリヤサイドメンバ
等に、軽量化のために、従来使用されていた鋼材に代わ
って、５０００系、６０００系、７０００系等の高強度
Ａｌ合金製の押出形材（長手方向に同一断面形状を有す
る形材）が使用され始めている。

【０００７】Ａｌ合金は、鋼などに比して、同じ重量の
場合には前記エネルギー吸収性能に優れる。また、長手
方向に同一断面形状を有するＡｌ合金製押出形材は、剛
性に優れた断面形状が略矩形の中空構造を、効率的に、
かつ大量に製造することが可能である。このため、車体
用エネルギー吸収部材として、バンパー補強材やバンパ
ーステイ、あるいはドアビームなどに汎用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような断
面形状が略矩形の中空構造を有し、Ａｌ合金製押出形材
からなる車体用エネルギー吸収部材において、例えば自
動車のリアバンパー補強材に用いた場合、車体のポール
衝突時に、車体用エネルギー吸収部材に対する略水平方
向からの荷重（車両の衝突時の）に対し、曲げ強度が不
足する場合があるという問題を生じる。

【０００９】従来のＡｌ合金製押出形材からなるバンパ
ー補強材の場合を例にとって、図６（ａ）の断面図（図
６（ｂ）のＡ−Ａ線一部断面図で、車体の側面方向から
見た図）、図６（ｂ）の平面図で、具体例を説明する。
図６（ａ）において、従来のＡｌ合金製押出形材からな
るバンパー補強材１０１は、前壁部１０４と後壁部１０
５とを２つの側壁（ウエブ）１０３ａ、１０３ｂにより
接続し、中リブ１０７を設けた断面形状が日形の矩形形
状を有している。この他、断面形状は、中リブを設けな
い口形、中リブを設けて補強した目形、田形等の場合も
ある。

【００１０】このバンパー補強材１０１は、図６（ｂ）
に示すように、サイドメンバ１０８ａ、１０８ｂの先端
に、バンパーステイ１０２ａ、１０２ｂなどを介して取
り付けられる。そして、図６（ｃ）の車体リア部分の車
体方向の断面図に示すように、自動車車体Ａに対し略水
平方向で、車幅方向に対し平行に延在するように、バン
パー１０６と自動車車体Ａとの間に固定されている。こ
の際、バンパー補強材１０１とバンパーステイ１０２と
は、溶接あるいはボルト等の適宜の締結具１０７等によ
り互いに固定される。また、バンパーステイ１０２は、
断面形状が略矩形状の中空構造のＡｌ合金製押出形材や
鋼製などからなる。

【００１１】このようなバンパー補強材を自動車車体の
リアに用い、自動車がポール衝突した場合の状況を、図
７により説明する。今、図７（ａ）に示す様な、車体が
比較的低速でバック走行して、消火栓、電柱、門柱など
と衝突するポール衝突時には、リアのバンパー補強材１
０１に対し、略水平方向から荷重が加わる。この場合、
荷重が大きいと、バンパー補強材１０１の強度が不足
し、図７（ｂ）に示す様に、バンパー補強材１０１が中
央部より水平方向に折れ曲がり、車体に損傷を与えるこ
とが生じる。この現象は、荷重の大きさによっては、バ
ンパー補強材の断面形状が日形だけではなく、断面形状
が口形、あるいは目形、田形等の中リブを設けてより補
強したタイプのバンパー補強材においても生じる可能性
がある。

【００１２】これに対し、前記ポール衝突時の折れ曲が
りを防止するためには、バンパー補強材の曲げ強度を大
きくする必要がある。そして、このための手段として
は、バンパー補強材を構成するＡｌ合金自体を高強度化
する、或いはウエブ１０３ａ、１０３ｂや前壁部１０
４、後壁部１０５の厚みを厚くする、更にはバンパー補
強材の幅を大きくする等の方法が考えられる。

【００１３】しかし、Ａｌ合金材を高強度化した場合
に、押出等の形材製造や曲げ等の形材の成形加工が難し
くなるとともに、割れが生じやすく、却って、衝突のエ
ネルギー吸収量を小さくすることにもつながる。また、
単にＡｌ合金材の厚みを厚くしたり、バンパー補強材の
幅を大きくした場合、重量が増加して、Ａｌ合金による
軽量化の利点が損なわれる。更に、単にＡｌ合金材の厚
みを厚くした場合、バンパー補強材の圧壊時の最大荷重
が、サイドメンバーの許容荷重以上に高くなり、却っ
て、フロントサイドメンバ等の車体メンバ類に損傷を与
える可能性も高い。

【００１４】また、バンパー補強材などの車体用エネル
ギー吸収部材の、特に、折れ曲がりやすい長手方向の中
央部分に、鋼製など別の補強材を、衝突面側の前面に取
り付けられることも実際には行われている。

【００１５】更に、特開平６−２８６５３６号公報など
には、バンパーリインフォースメントの前部の長手方向
中央部に、Ａｌ合金製中空形材で形成された補強体（例
えば、断面形状は前面が半円形で後面が平面であり、内
部に２本の支柱乃至リブを設けて補強している）を、接
着剤により接着固定した補強構造が開示されている。

【００１６】しかし、前記鋼製の補強材の場合、充分な
補強効果を得るためには、補強材取り付けによる重量増
加が大きく、エネルギー吸収部材へのＡｌ合金採用によ
る軽量化の利点が損なわれる。

【００１７】また、前記特開平６−２８６５３６号公報
のＡｌ合金製中空形材で形成された補強体の場合、前記
鋼製の補強材に比べて、軽量化は図れる。しかし、やは
り、補強体を設けない場合に比べて、閉断面からなる中
空形材補強体による重量増加が大きい。

【００１８】そして、同公報では、補強体の補強によ
り、Ａｌ合金製中空形材製バンパーリインフォースメン
ト本体の薄肉化による軽量化が図れるとしている。しか
し、補強体が閉断面からなる中空構造であり、また更に
内リブ（支柱）による補強もされているために、補強体
の圧壊強度はかなり高くなる。このため、バンパーリイ
ンフォースメント本体の前記薄肉化を行った場合、前記
ポール衝突などの際に、補強体の方よりも、バンパーリ
インフォースメント本体の方が却って先に圧壊してしま
う、という可能性も生じる。

【００１９】更に、補強体の形状が閉断面からなる中空
形材であるため、補強体のバンパーリインフォースメン
ト本体へのボルト等による機械的な接合や溶接による接
合が実質的に不可能である。このため、公報に記載され
ている通り、前記接着剤による固定方式とならざるを得
ない。そして、この接着剤による固定方式は、機械的な
接合や溶接による接合に比して、車体構造材としては著
しく信頼性に欠けることとなる。

【００２０】このため、特に、リアバンパー補強材など
の車体用エネルギー吸収部材には、Ａｌ合金による軽量
化の利点をできるだけ損なわずに、また、車体の衝突時
におけるエネルギー吸収量も低下させずに、曲げ強度を
高め、前記ポール衝突時にも、前記図７（ｂ）に示した
様な、車体用エネルギー吸収部材が中央部より水平方向
に折れ曲がったり座屈しないことが求められている。

【００２１】したがって、本発明の目的は、軽量化やエ
ネルギー吸収性などの利点を損なわずに、Ａｌ合金製車
体用エネルギー吸収部材を高強度化して、前記ポール衝
突時にも、折れ曲がって車体を損傷することがない、車
体用エネルギー吸収部材、特にバンパー補強材を提供し
ようとするものである。また、本発明の別の目的は、軽
衝突の場合に、バンパー補強材の本体部分の圧壊を防止
して、バンパー補強材全体の交換をしなくても済むよう
にすることである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るバンパー補
強材は、アルミニウム合金製の中空形材と、この中空形
材の衝突面側の前面に取り付けられたアルミニウム合金
製の補強形材とからなり、前記補強形材は、略水平方向
からの荷重に対し横圧壊して衝突エネルギーを吸収し前
記中空形材の圧壊を防止するものであることを特徴とす
る。また、本発明に係るバンパー補強材は、アルミニウ
ム合金製の中空形材と、この中空形材の衝突面側の前面
に取り付けられたアルミニウム合金製の補強形材とから
なり、前記補強形材は、略水平方向からの荷重に対し先
に横圧壊して衝突エネルギーを吸収し前記中空形材を保
護するものであることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】上記バンパー補強材の具体的な形
態としては、例えば、中空形材と補強形材が共にアルミ
ニウム合金製の押出形材からなり、前記補強形材が、前
記中空形材の衝突面と略平行な衝突壁と、この衝突壁を
補強する互いに平行な複数の横リブと、この横リブ先端
に設けられるとともに補強形材の外側に張り出した縦フ
ランジとから構成される断面略ハット型の開断面を有
し、前記縦フランジにおいて断面矩形の前記中空形材の
衝突面と接続されている。

【００２４】この場合、まず、中空形材と補強形材が
アルミニウム合金製の押出形材よりなるために、全体と
しての軽量化が図れ、補強形材の分の重量増加も少なく
て済む。また、特に重要なことは、補強形材が開断面
を有し、４辺を有する閉断面の矩形中空型ではないの
で、補強形材による重量の増加を最小限に抑制しつつ、
高強度化することができる。更に、横リブ先端に設け
た縦フランジにおいて、中空形材の衝突面と接続される
ために、取り付けが容易である等々の利点を有する。

【００２５】前記中空形材は、中リブを設けて補強した
日形、目形、田形等から選択される断面形状を有するこ
とができる。この場合、口形断面に比して、中空形材の
外形状（高さや幅）を大きくすることができる。

【００２６】更に、前記補強形材は、その横リブが、略
水平方向からの荷重に対して、形材断面の内側に屈曲す
るように構成することができる。具体的には、例えば横
リブと縦フランジとの交差部を円弧状に接続する。これ
により、補強形材の横リブが各々断面外側に屈曲する場
合に比して、変形に伴う荷重の低下が抑えられ、衝突エ
ネルギーの吸収量がより大きくなる効果を有する。この
結果、略水平方向からの荷重が比較的小さい軽衝突の場
合には、中空形材の方を圧壊させずに、補強形材のみの
圧壊で済ますことも可能となる。これは、前記衝突後の
修理を補強形材のみの取り替えで済すことができる利点
となる。

【００２７】前記バンパー補強材を構成する中空形材及
び補強形材は、Ａｌ合金であれば、ＡＡ乃至ＪＩＳ５０
００系、６０００系、７０００系から選択することがで
きる。これらのＡｌ合金は成形性に優れかつ高強度であ
るので、押出加工等の製造がしやすく、衝突エネルギー
吸収性能も高めることができる。

【００２８】本発明に係るバンパー補強材は、車体のリ
アバンパーやフロントバンパーの補強材として用いられ
て好適である。

【００２９】以下、本発明に係るバンパー補強材につい
て、図面を用いて説明する。

【００３０】本発明に係るバンパー補強部材の一実施態
様を、図１の断面図（図２のＡ−Ａ線断面図で、車体側
面方向から見た図）および図２の平面図で示す。これら
各図の通り、バンパー補強部材は、基本的に、車体に対
し略水平方向に延在し、主たる車体用エネルギー吸収部
材であるＡｌ合金製の断面矩形の中空形材１と、この中
空形材の衝突面４ａ側の前面に取り付けられたＡｌ合金
製補強形材２とから構成される。

【００３１】中空形材１は、衝突面４ａを構成する前壁
部４と後壁部５とを、２つの側壁（ウエブ）３ａ、３ｂ
により接続し、中空構造内に補強用の中リブ１１を入れ
た、断面形状が略日形の中空一体構造を有している。そ
して、この中空形材１はＡｌ合金製押出形材からなり、
中空一体構造の断面形状は、口形、日形、目形、田形等
の種類にかかわらず、中空形材１の長手方向に渡って同
一である。

【００３２】また、更に、中空形材１は、前壁部４と後
壁部５との両端部に、後述する補強形材２との取り付け
部や、車体との取り付け部となるフランジ９ａ、９ｂお
よび１３ａ、１３ｂ（中空形材１の両側方外側への張出
部分）を有した構造となっている。このフランジ９ａ、
９ｂおよび１３ａ、１３ｂを設けず、中空形材１自体の
幅（高さ）を大きくして、前壁部４や後壁部５の両端部
を、補強形材２や車体との取り付け部としても良いが、
後述する補強形材２の取り付けや車体との取り付けが煩
雑になる。したがって、中空形材１のフランジ９ａ、９
ｂおよび１３ａ、１３ｂは設けた方が好ましい。

【００３３】ここにおいて、中空形材１の断面形状は、
軽量化の点からは、口形の中空構造でもよい。しかし、
中空形材の外形状（高さや幅）を大きくする場合の強度
低下を防止したり、より高強度化する場合には、中空構
造内に補強用の中リブを入れて、断面形状を日形、目
形、田形等にすることが好ましい。

【００３４】この図１の中空形材１の場合、前壁部４と
後壁部５と２つの側壁３ａ、３ｂとは直線的に接続され
ている。この結果、車両の衝突時に、中空形材に対する
略水平方向からの荷重Ｆに対して、前記中空形材の両側
壁３ａ、３ｃの立脚方向（水平方向）に力がかかる結
果、側壁は曲げ変形箇所を起点に、通常、中空構造断面
の外側方向に変形、座屈して、中空形材１が横圧壊（水
平方向に変形）状態となり、衝突エネルギーを吸収す
る。

【００３５】なお、この中空形材１の２つの側壁３ａ、
３ｃの、前壁部４や後壁部５との接続を工夫して、中空
形材に対する略水平方向からの荷重Ｆに対して、前記中
空形材の両側壁３ａ、３ｃが、図３（図２の部材圧壊時
のＡ−Ａ線断面図）のような圧壊状態のように、中空構
造断面の内側に屈曲（屈曲部１２ａ、１２ｂ）した横圧
壊状態となるようにしてもよい。このように構成した場
合、前記中空形材の両側壁３ａ、３ｃが中空構造断面の
外側に屈曲する場合に比して、更に衝突エネルギー吸収
量を高めることが可能となる。

【００３６】前記中空形材の両側壁３ａ、３ｃを、図３
の屈曲部１２ａ、１２ｂのように、中空構造断面の内側
に屈曲させるためには、側壁３ａ、３ｃの前壁部４や後
壁部５と接続する上部や下部のコーナー部を中空構造の
内側に向いた円弧状として、前壁部４や後壁部５と接続
させるなどすれば良い。

【００３７】また、一方、図１において、Ａｌ合金製補
強形材２は、衝突壁６と、互いに平行な複数の横リブ７
ａ、７ｂ、７ｃと、縦フランジ８ａ、８ｂ、８ｃとから
構成される断面略ハット型の開断面を有する。

【００３８】この内、略垂直な衝突壁（縦壁あるいは縦
フランジ）６は、前記中空形材１の衝突面４ａと平行な
衝突壁面６ａを、中空形材１の衝突面４ａの前面で構成
する。また、この衝突壁６を後方から支持補強する横リ
ブ（側壁乃至横壁）は、衝突壁６と略直交するように接
続された、互いに平行な複数の略水平な横リブ７ａ、７
ｂ、７ｃから構成される。

【００３９】更に、縦フランジ８ａ、８ｂ、８ｃは、横
リブ７ａ、７ｂ、７ｃの各先端部に、各横リブと直交す
るように設けられている。このうち、特に両端の横リブ
７ａ、７ｃは補強形材の両側方から補強形材の外側（図
では上下方向）に向かって、張り出して延在するように
設けられている。そして、この張り出した縦フランジ８
ａ、８ｂにおいて、前記中空形材の衝突面４ａと接する
とともに、縦フランジ８ａ、８ｂにおいて、ボルトなど
の公知の締結具１０ａ、１０ｂで中空形材の衝突面４ａ
に接続されている。また、中空形材の内側にある（中央
の）縦フランジ８ｃは、設けられる横リブとの関係で、
中空形材の衝突面４ａとの接続性の向上のために、選択
的に設けられる。

【００４０】なお、補強形材２はＡｌ合金製押出形材な
どからなり、断面形状は補強形材２の長手方向に渡って
同一である。

【００４１】このＡｌ合金製補強形材２は、特に、リア
バンパー補強材などのポール衝突時に、中空形材１に対
し、略水平方向から大きな荷重が加わった場合、前記図
７（ｂ）に示した様に、中空形材１が中央部より水平方
向に折れ曲がることの無いように、特に、中空形材１の
長手方向の中央部の曲げ強度を補強するためのものであ
る。

【００４２】まず、この補強形材２の構造が前記断面略
ハット型の開断面を有することによって、閉断面の矩形
中空形状とする場合よりも、補強形材付加による重量の
増加を最小限に抑制することができる。

【００４３】次に、衝突壁６を補強する互いに平行な複
数の横リブ７ａ、７ｂ、７ｃを有するため、重量の増加
を最小限に抑制しつつ、補強形材２自体の強度を増し、
補強材としての機能を果たすことができる。即ち、ポー
ル衝突時等、補強形材２中空形材１）に対する略水平方
向からの荷重Ｆに対して、まず、補強形材２が横圧壊
（水平方向に変形）し、衝突エネルギーを吸収すること
により、後方の中空形材１を保護して、補強材としての
曲げ強度を高めることが可能となる。

【００４４】この横リブ（側壁）は、図１の態様では３
本設けている。横リブの本数は、３本に限らず、衝突壁
６の補強のために、両端の横リブ７ａ、７ｃのほか、衝
突壁６の補強の必要性、あるいは、中空形材１の中央部
の補強の必要性に応じて、内部の方の横リブ７ｂの数
を、１〜４本等、大きな重量増加にならない範囲で、適
宜選択して設ける。即ち、図４に補強形材の断面図を示
すように、図４（ａ）の両端の横リブ７ａ、７ｃのみと
してもよく、図４（ｂ）の更に横リブ７ｄ、７ｅを付加
した形としてもよい。

【００４５】また、Ａｌ合金製補強形材２の横リブ７
ａ、７ｂ、７ｃの先端に設けた縦フランジ８ａ、８ｂ、
８ｃは、中空形材１の衝突面４ａと接続するためのもの
である。中央部の縦フランジ８ｃの設置は選択的である
が、特に、両端部の縦フランジ８ａ、８ｂ（補強形材の
両側方から補強形材の外側に向かって張り出している）
の存在は、補強形材２を、機械的な接合や溶接による接
合で、中空形材１に簡便かつ確実に固定すために重要で
ある。

【００４６】即ち、図１に示す通り、両端部の縦フラン
ジ８ａ、８ｂの部分において、中空形材１の側のフラン
ジ９ａ、９ｂと、締結具（ボルト等）１０ａ、１０ｂを
介して、簡便に締結固定できる。また、縦フランジ８
ａ、８ｂの側と中空形材１のフランジ９ａ、９ｂの側と
の両方から電極を当てられるため、溶接法の中でも簡便
なスポット溶接法により締結することもできる。

【００４７】この縦フランジ８ａ、８ｂが無い場合、補
強形材２の衝突壁６と中空形材１の前壁部４とをつなぐ
長いボルトで接続するなど、補強形材２と中空形材１と
の接続が難しくなる。このため、簡便に接続するために
は、前記特開平６−２８６５３６号公報の補強体と同様
に、接着剤により行う必要が生じてしまい、信頼性に欠
けることにつながる。

【００４８】補強形材２は、中空形材前面の長手方向全
般に渡って設けてもよい。ただ、補強形材２の付加によ
る重量増加を抑制する観点からは、中空形材前面の長手
方向全般に渡って設ける必要はなく、曲げ強度の補強が
必要な中空形材前面部分に適宜設ければ良い。この点、
図２に示した例では、中空形材１の長手方向の中央部
（曲げ強度の補強が必要な部分）にのみ部分的に設けて
いる。

【００４９】図２は車体のリアバンパー補強材やフロン
トバンパー補強材として、補強形材２を設けた中空形材
１を、車体に対し略水平方向に延在するように配置した
場合を示している。補強形材２を設けた中空形材１は
（前記図１のフランジ１３ａ、１３ｂの部分で）締結具
により、ステイ１５ａ、１５ｂと締結されるとともに、
このステイ１５ａ、１５ｂを介して、車体のサイドアー
ム１６ａ、１６ｂと締結されている。

【００５０】なお、図２の中空形材１の態様では、中空
形材１の中央部は直線状だが、両端部は車体形状（デザ
イン）にあわせて湾曲した構造を示している。これにつ
いて、中空形材１全体を直線状とするか、全体乃至両端
部を湾曲した構造とするかは、車体やバンパーの形状、
構造に応じて適宜選択される。

【００５１】更に、図５（図１と同様の断面図）はＡｌ
合金製補強形材の別の実施態様を示しており、基本的な
構成は図１の態様と同じである。ただ、図５（ａ）に示
す通り、両端の横リブ７ａ、７ｃと縦フランジ（８ａ、
８ｃ）とが接続するコーナー部は、図１のように直角に
交差接続する形ではなく、断面の内側に向いた円弧状の
折曲げ箇所Ｒ１、Ｒ２を設けて接続されている。

【００５２】このように、横リブと縦フランジとの交差
部が円弧状に接続されている場合、図５（ｂ）に示すよ
うに、略水平方向からの荷重Ｆに対して、補強形材２の
横リブ７ａ、７ｃが横圧壊する際、前記円弧状の折曲げ
箇所Ｒ１、Ｒ２を起点に、横リブ７ａ、７ｃが断面構造
の内側に屈曲するようにできる。

【００５３】そして、このように構成することによっ
て、横リブ７ａ、７ｃが断面外側に屈曲する場合に比し
て、補強形材２のエネルギー吸収量を高めることが可能
となる。また、この結果、略水平方向からの荷重Ｆの大
きさにもよるが、荷重Ｆが小さい軽衝突の場合には、補
強形材２のエネルギー吸収量が高いため、図５（ｂ）に
示すように、中空形材１を圧壊させずに、補強形材２の
みの圧壊で済む。したがって、略水平方向からの荷重が
比較的小さい軽衝突の場合には、中空形材の方を圧壊さ
せずに、補強形材のみの圧壊で済ますことも可能とな
る。そして、前記衝突後の修理も補強形材のみの取り替
えで済すことができる。

【００５４】（適用Ａｌ合金）次に、本発明で用いるこ
とができるＡｌ合金について説明する。断面矩形中空形
材と補強形材とに用いるＡｌ合金自体は、通常、この種
構造部材用途に汎用される、ＡＡ乃至ＪＩＳ５０００
系、６０００系、７０００系等の耐力の比較的高い汎用
（規格）Ａｌ合金から選択して用いられる。この中で
も、特に、これら７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）Ａ
ｌ合金や６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）Ａｌ合金
を、押出加工後人工時効処理したＴ５や押出加工後更に
溶体化処理した後に人工時効硬化処理（過時効処理も含
む）したＴ６等の調質処理材が、強度、耐食性、加工性
の点で好ましい。

【００５５】しかし、一方で、前記した材料側から種々
提案されている成分や組織を制御した特殊なＡｌ合金で
あっても、本発明の構成をとることによって、当然、強
度やエネルギー吸収性能も優れたものとなる。したがっ
て、コスト的には、従来の汎用（規格）Ａｌ合金材が有
望であるものの、従来の特殊なＡｌ合金であっても、勿
論、本発明には使用可能である。

【００５６】（Ａｌ合金製形材の製造）また、前記断面
矩形中空形材と補強形材とに係るＡｌ合金製形材の製造
自体は、鋳造、均質化熱処理、熱間押出、調質熱処理等
を、主要工程とする常法により適宜製造される。このよ
うな押出による形材を使用することにより、断面が複雑
な形状の形材であっても、容易に、かつ効率的に製造す
ることが可能となる。

【００５７】

【実施例】（実施例１）次に、本発明の実施例を説明す
る。車体のリアバンパー補強部材を想定して、発明例１
として、図１に示した構造で、各々ＪＩＳ６Ｎ０１Ａｌ
合金押出形材のＴ５材（耐力２４０Ｎ／ｍｍ^２）製の、
断面矩形の中空形材１と補強形材２とを準備した。

【００５８】なお、この６Ｎ０１Ａｌ合金押出形材のＴ
５材は、車体用のエネルギー吸収材として汎用されてお
り、同じく汎用されているＪＩＳ７００３Ａｌ合金等の
７０００系Ａｌ合金に比べると、衝突荷重時に割れやす
いという特性を有する。したがって、本実施例における
６Ｎ０１Ａｌ合金押出形材での良好な結果は、ＪＩＳ７
００３Ａｌ合金等の７０００系Ａｌ合金押出形材の結果
にも反映させることが可能である。

【００５９】ここにおいて、比較のために、前記発明例
１の中空形材１のみとし、補強形材２を設けない例を、
比較例２として準備した。また、前記図６で示した構造
を有し、発明例１と同じくＪＩＳ６Ｎ０１Ａｌ合金押出
形材のＴ５材（耐力２４０Ｎ／ｍｍ^２）製のバンパー補
強部材１０１を比較例３として準備した。なお、比較例
３は前記発明例１と同等の曲げ強度を有するために、各
部の厚みを設定した場合を準備した。

【００６０】発明例１および比較例２の中空形材１の仕
様は以下の通りとした。中空形材１は直線状とし、全体
の長さを１２００ｍｍとした。また、前壁部と後壁部の
長さを（フランジ長さ各１５ｍｍを含めて）１００ｍ
ｍ、これらの肉厚を３．０ｍｍ、側壁３ａ、３ｃの長さ
を７０ｍｍ、これらの各肉厚を中リブを含めて２．０ｍ
ｍ、側壁と中リブ間の間隔を３２ｍｍとした。

【００６１】また、発明例１の補強形材２の仕様は以下
の通りとした。補強形材２の長さは４００ｍｍとし、中
空形材１の中央部にセンターがくるように配置し、前記
図１に示したようにフランジ部においてボルトで中空形
材１に固定した。また、衝突壁６の厚さを３．０ｍｍ、
横リブ７ａ、７ｃ、縦フランジ８ａ、８ｂ、８ｃの厚さ
を各２．０ｍｍ、横リブ７ｂの厚さを２．５ｍｍ、衝突
壁６の長さを７０ｍｍ、縦フランジ長さを各１５ｍｍ、
横リブ７ａ、７ｂ、７ｃの長さを２５ｍｍ、横リブの間
隔を３２ｍｍとした。

【００６２】比較例３の中空形材の仕様は、前壁部１０
４や後壁部１０５の長さを１００ｍｍ、これらの各肉厚
を４．５ｍｍとした。また、側壁１０３の長さを９５ｍ
ｍ、これらの各肉厚を中リブ１０７を含め２．５ｍｍと
した。

【００６３】そして、これら発明例と比較例の、ポール
衝突試験を想定した、有限要素法（ＦＥＭ）解析を行っ
て、中空形材中央部の変形量を計測し、リアバンパー補
強部材としての中空形材中央部の曲げ強度を評価した。
この際、発明例と比較例の重量もＦＥＭ解析し、比較例
２を１００％とした時の、発明例の重量増加分を％とし
て計算した。表１にこれらの結果を示す。

【００６４】ポール衝突試験の解析条件は、各々略水平
方向に配置した発明例と比較例のバンパー補強部材を、
前記組み立て体を鋼製ポール（１７５ｍｍ径）に、バン
パー補強部材の中央部前面を、２．２ｍ／ｓｅｃ（８ｋ
ｍ／ｈｒ）の速度で衝突させ、バンパー補強部材の中央
部前面に略水平方向に衝撃力が加わるものと設定した。

【００６５】表１から明らかな通り、発明例１は、比較
例３と比較して、同じ程度の曲げ強度を得るために、比
較例３の重量増加量に比して、補強形材による重量増加
の割合が著しく少くて済む。

【００６６】また、比較例２に比して、発明例１は、補
強形材による重量増加の割合が少なく、中空形材中央部
の変形量も著しく少なく、曲げ強度の向上効果が優れて
いる。

【００６７】したがって、発明例１は、バンパー補強部
材として、前記ポール衝突性に優れていることが分か
る。

【００６８】

【表１】

【００６９】以上の結果から、本発明に係るバンパー補
強材は、軽量化の利点を損なわずに、曲げ強度が高く、
ポール衝突性に優れている効果が裏付けられる。なお、
これらの結果は、ドアビームやブラケットやフレームな
どの、他の車体エネルギー吸収部材にも同様に適用可能
であることを示している。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、軽量化の利点を損なわ
ずに、高強度化でき、ポール衝突時などの長手方向の折
れ曲がりや座屈等を防止したバンパー補強材を提供する
ことができる。また、軽衝突の場合に、中空形材を圧壊
させず、補強形材のみの圧壊で済ますことも可能とな
り、前記衝突後の修理も補強形材のみの取り替えで済ま
すことができる。本発明は、バンパー補強部材用に、Ａ
ｌ合金材の用途を大きく拡大するものであり、工業的な
価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバンパー補強材の一実施態様を
示す断面図である。

【図２】本発明に係るバンパー補強材の取付けの態様
を示す平面図である。

【図３】本発明に係るバンパー補強材の衝突時の態様
を示す断面図である。

【図４】本発明に係るバンパー補強材の内の、補強形
材の別の実施態様を示す断面図である。

【図５】本発明に係るバンパー補強材の別の実施態様
を示す断面図である。

【図６】従来のバンパー補強材を示し、図６（ａ）
は一部断面図、図６（ｂ）は平面図、図６（ｃ）は車体
リア部分の断面図である。

【図７】従来のバンパー補強材の衝突時の態様を示す
説明図である。

【符号の説明】

１：中空形材、２：補強材、３：側壁、４：前壁部、
５：後壁部、６：衝突壁、７：横リブ、８：縦フラン
ジ、９：フランジ、１０：締結具、１１：中リブ、１
２：折れ曲がり部、１３：フランジ、１５：ステイ、１
６：サイドアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋村徹神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金製の中空形材と、この
中空形材の衝突面側の前面に取り付けられたアルミニウ
ム合金製の補強形材とからなるバンパー補強材であっ
て、前記補強形材は、略水平方向からの荷重に対し横圧
壊して衝突エネルギーを吸収し前記中空形材の圧壊を防
止するものであることを特徴とするバンパー補強材。
【請求項２】アルミニウム合金製の中空形材と、この
中空形材の衝突面側の前面に取り付けられたアルミニウ
ム合金製の補強形材とからなるバンパー補強材であっ
て、前記補強形材は、略水平方向からの荷重に対し先に
横圧壊して衝突エネルギーを吸収し前記中空形材を保護
するものであることを特徴とするバンパー補強材。
【請求項３】アルミニウム合金製の中空形材と、この
中空形材の衝突面側の前面に取り付けられたアルミニウ
ム合金製の補強形材とからなるバンパー補強材であっ
て、前記中空形材と補強形材が押出形材からなり、前記
補強形材は、略水平方向からの荷重に対し横圧壊して衝
突エネルギーを吸収し前記中空形材の圧壊を防止するも
のであることを特徴とするバンパー補強材。
【請求項４】アルミニウム合金製の中空形材と、この
中空形材の衝突面側の前面に取り付けられたアルミニウ
ム合金製の補強形材とからなるバンパー補強材であっ
て、前記中空形材と補強形材が押出形材からなり、前記
補強形材は、略水平方向からの荷重に対し先に横圧壊し
て衝突エネルギーを吸収し前記中空形材を保護するもの
であることを特徴とするバンパー補強材。