JP2004262300A

JP2004262300A - バンパーリインフォースメント

Info

Publication number: JP2004262300A
Application number: JP2003053414A
Authority: JP
Inventors: Toru Hashimura; 徹橋村; Seiichi Hashimoto; 成一橋本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】既存のバンパースペースを利用して、また、軽量化やエネルギー吸収性などの利点を損なわずに補強することが可能な、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントを提供することを目的とする。
【解決手段】略矩形断面を有するアルミニウム合金中空形材からなるバンパーリインフォースメント１であって、このバンパーリインフォースメント１よりも短尺で、かつ略矩形断面を有する補強用形材２を、バンパーリインフォースメント１の長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に、バンパーリインフォースメント１と略平行に、かつ一体に取り付けたことである。
【選択図】図１

Description

【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などの強度に優れたアルミニウム合金バンパーリインフォースメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車体の前端（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、強度補強材としてのバンパーリインフォースメント（バンパー補強材、バンパーアマチャアとも言う）が設けられている。
【０００３】
このバンパーリインフォースメントは断面形状が略矩形であり、周知の通り、バンパーと車体との間に、車体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配置され、バンパーと車体間で、車体の前方や後方からの衝突、あるいは前方や後方への衝突に対し、車体用のエネルギー吸収部材を構成している。
【０００４】
バンパーリインフォースメントの支持構造は、衝突面に対する背面から、断面形状が略矩形の中空構造のバンパーステイなどの支持部材を介して、車体長さ方向に延在するフロントサイドメンバやリヤサイドメンバ等の車体フレームに連結、固定される。
【０００５】
このような支持構造とすることによって、バンパーリインフォースメントは、車体の衝突に対して横方向（略水平方向）に圧壊変形して衝突エネルギーを吸収し、車体を保護する。即ち、バンパーリインフォースメントは、車体衝突時の大荷重付加時に、損壊、飛散などせずに、加わった外力エネルギー（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、圧壊変形して荷重エネルギーを吸収する性能が求められる。
【０００６】
近年、これらバンパーリインフォースメントやバンパーステイ、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系等の高強度アルミニウム合金押出形材（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】
アルミニウム合金は、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アルミニウム合金押出形材は、強度や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のバンパーリインフォースメントやバンパーステイなどに好適である。
【０００８】
しかし、このようなアルミニウム合金バンパーリインフォースメントを、自動車のリアバンパーリインフォースメントに用いた場合、ポール衝突など、局所に荷重が集中する車体衝突の時に、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントに対する略水平方向からの荷重に対し、曲げ強度が不足するという問題を生じる。
【０００９】
車体のポール衝突時のアルミニウム合金バンパーリインフォースメントの挙動を図７の車体平面図により説明する。今、図７（ａ）に示す様な、車体Ａが比較的低速でバック走行して、消火栓、電柱、門柱などであるＣと衝突するポール衝突時には、リアのバンパーリインフォースメント１０１に対し、略水平方向から荷重が衝突部付近に集中して加わる。この場合、荷重が大きいと、バンパーリインフォースメント１０１の強度が不足し、図７（ｂ）に示す様に、バンパーリインフォースメント１０１が中央部より水平方向に折れ曲がり、車体Ａ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、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントの断面形状が口形だけではなく、断面形状が日形、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リインフォースメントにおいても生じる可能性が大いにある。
【００１０】
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、バンパーリインフォースメントの曲げ強度を大きくする必要がある。このための手段としては、バンパーリインフォースメントを構成するアルミニウム合金中空形材自体を高強度化する、中空形材壁部厚みを厚くする、バンパーリインフォースメントの幅を大きくする等の方法が考えられる。
【００１１】
しかし、アルミニウム合金中空形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、単にアルミニウム合金中空形材の厚みを厚くしたり、バンパーリインフォースメントの幅を大きくした場合、重量が増加して、アルミニウム合金による軽量化の利点が損なわれる。更に、単にアルミニウム合金材の厚みを厚くした場合、バンパーリインフォースメント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くなる。
【００１２】
したがって、従来から、バンパーリインフォースメントの折れ曲がりやすい長手方向の中央部分にリインフォースメントを取り付け、中央部分を補強する方法が有力となる。実際に、鋼製などの補強形材を、バンパーリインフォースメントの衝突面側の車体前面側に取り付けられることが行われている。
【００１３】
しかし、この鋼製補強形材の場合、充分な補強効果を得るためには、鋼製補強形材取り付けによる重量増加が大きい。したがって、鋼製バンパーリインフォースメントの重量と大差なくなり、バンパーリインフォースメントへのアルミニウム合金採用による軽量化の利点が大きく損なわれ、アルミニウム合金採用の意味も失われる。
【００１４】
これに対し、上記補強形材を鋼製に代えてアルミニウム合金製とすることが従来から提案されている。例えば、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部に、アルミニウム合金中空形材で形成された補強体を接着剤などにより接着固定した補強構造が開示されている（特許文献１参照）。この補強体を図８に斜視図で示す。図８に示すように、補強体１０２は、前面（衝突面）が半円形で衝突面に対する背面が平面の閉断面形状であり、閉断面内部に２本の補強リブ１０３を設けて補強している。そして、この補強体１０２をバンパー補強材の前部側に設けている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−２８６５３６号公報（１〜２頁、図１）
【００１６】
更に、アルミニウム合金補強形材の断面を開断面を有するものとして、バンパーリインフォースメントの前部側に設けた態様も提案されている（特許文献２参照）。
【００１７】
【特許文献２】
特開２００１−２２５７６３号公報（１〜２頁、図１、２）
【００１８】
図９（ａ）に図９（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図９（ｂ）に平面図で示すように、この特許文献２のアルミニウム合金補強形材２２は、衝突壁２６と、互いに平行な複数の横リブ２７ａ、２７ｂ、２７ｃと、縦フランジ２８ａ、２８ｂ、２８ｃとから構成される断面略ハット型の開断面を有する。略垂直な衝突壁２６は、バンパーリインフォースメントである中空形材２１の衝突面２４ａと平行な衝突壁面２６ａを、中空形材２１の衝突面２４ａの前面で構成する。なお、バンパーリインフォースメント２１は、車体両側のサイドメンバ３４ａ、３４ｂに、バンパーステイ３３ａ、３３ｂなどを介して、取り付けられる。
【００１９】
補強形材２２の横リブ２７ａ、２７ｃから各々外側（図では上下方向）に向かって張り出した縦フランジ２８ａ、２８ｂは、バンパーリインフォースメントである中空形材２１の同じく外側に向かって張り出した縦フランジ２９ａ、２９ｂと、ボルトなどの締結具３０ａ、３０ｂで中空形材２１の衝突面２４ａに接続されている。また、中空形材２１は、衝突面２４ａを構成する前壁部２４と後壁部２５とを、２つの側壁（ウエブ）２３ａ、２３ｂにより接続し、中空構造内に補強用の中リブ３１を入れた、断面形状が略日形の中空一体型構造を有している。そして、この中空形材２１は、後壁部２５の両端部に、車体との取り付け部となるフランジ１３ａ、１３ｂを有している。
【００２０】
この図９の補強形材２２の場合、車両の衝突時に略水平方向からの荷重Ｆに対しては、まず、補強形材２２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、前記特許文献１の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抑制することができる。また、衝突壁２６を補強する互いに平行な複数の横リブ２７ａ、２７ｂ、２７ｃを有するため、ポール衝突時等、補強形材２２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２２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２１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。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１や２のアルミニウム合金補強形材は、いずれも、バンパー補強材補強効果発揮の観点から、バンパーリインフォースメントの中央部前部側（衝突荷重に対する前面側）に設けられている。
【００２２】
この結果、アルミニウム合金補強形材取り付けのための、バンパーリインフォースメントの中央部前部側に、水平方向のスペースを必要とする。自動車車体の設計上、通常、バンパー内部では、水平方向のスペースの余裕はあまり無い。このため、アルミニウム合金リインフォースメントをバンパーリインフォースメントの中央部前部側に取り付ける場合には、前記水平方向のスペースを確保するための、バンパー乃至自動車車体の設計変更を要することとなる。したがって、この設計変更ができない場合は、アルミニウム合金リインフォースメントを採用することができない。
【００２３】
したがって、本発明の目的は、既存のバンパースペースを利用して、また、軽量化やエネルギー吸収性などの利点を損なわずに補強することが可能な、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントを提供しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明バンパーリインフォースメントの要旨は、略矩形断面を有するアルミニウム合金中空形材からなるバンパーリインフォースメントであって、このバンパーリインフォースメントよりも短尺で、かつ略矩形断面を有する補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に、バンパーリインフォースメントと略平行に、かつ一体に取り付けたことである。
【００２５】
図６（ｂ）の車体後部図面などで後述する通り、自動車車体の設計上、通常、リアバンパーあるいはフロントバンパー内部では、バンパーリインフォースメント回りのスペースの内、車体水平方向（バンパーリインフォースメントに対し前後方向）のスペースの余裕はあまり無いが、車体上下方向（バンパーリインフォースメントの長手方向に対し垂直上下方向）のスペースは比較的大きい。したがって、本発明バンパーリインフォースメントでは、この車体上下方向のスペースを利用して、補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に一体に取り付ける。
【００２６】
この際、前記した従来の特許文献１や２のように、補強用形材を設けるのであれば、この補強用形材の補強効果発揮の観点から、バンパーリインフォースメントの中央部前部側（衝突荷重に対する前面側）に設ける必要があるということが、これまで常識的であった。
【００２７】
しかし、本発明者らは、補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に、一体に取り付ければ、上記バンパーリインフォースメントの中央部前部側（衝突荷重に対する前面側）に同様の補強用形材を設ける場合に比して、同等の対ポール衝突性能が得られ、同等のポール衝突時の折れ曲がり防止効果が得られることを知見した。
【００２８】
したがって、本発明の補強用形材であれば、普通に設計される車体バンパ構造にそのまま適用でき、補強用形材取り付けのための、特別なスペースや、スペースを確保するための設計変更は必要としない大きな利点がある。
【００２９】
更に、本発明の補強用形材は、バンパーリインフォースメント回りの上下方向（垂直方向）のスペースで許容される範囲で、この上下方向のスペースを利用して、多様な車種や車体の設計条件に応じて、補強用形材とバンパーリインフォースメントの前記断面積乃至断面高さの変更が簡便かつ自由に可能である。なお、本発明の補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側と下側との両方の側に、例えば２個各々一体に取り付けることも考えられるが、上記バンパ内の上下方向スペースの制約や、また、補強用形材個数の増加による部品数や接合部位が増すこと、およびこれら制約や煩雑さに対する補強効果の効率を考慮すると、本発明の上側か下側のいずれかの側に設ける場合に比して、得策では無い。
【００３０】
本発明の補強用形材において、好ましくは、この補強用形材の略矩形断面を中空状の閉断面構造とすれば、開断面構造に比して、補強用形材自体の強度が高く、補強用形材による重量の増加を最小限に抑制しつつ、バンパーリインフォースメントの対ポール衝突性能を補強することができる。
【００３１】
また、本発明の補強用形材において、好ましくは、この補強用形材の衝突面にたいする背面をバンパーリインフォースメントの衝突面にたいする背面と面一とすれば、この面一な背面において、補強用形材とバンパーリインフォースメントとの、締結治具による一体的な取り付けがより容易となり、対ポール衝突などの衝撃付加時の接合強度を増すことが可能となる。
【００３２】
これらの優れた特性を有するため、本発明バンパーリインフォースメントは、自動車車体のリア（後部）バンパーリインフォースメントとして用いられて好適である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明バンパーリインフォースメントの好適な実施形態について、以下に図面を用いて説明する。図１、２は各々本発明バンパー補強部材の一実施態様を各々示す斜視図である。図３（ａ）〜（ｄ）と図４（ａ）〜（ｄ）、更に図５（ａ）〜（ｂ）は、本発明の補強用形材の種々の実施態様を各々示す正面図である。図６（ａ）は図１の本発明バンパーリインフォースメントをバンパーに取り付けた態様を例示するバンパー要部のみを示した平面図である。図６（ｂ）は同じく図１の本発明バンパー補強部材をバンパーに取り付けた態様を例示する、自動車車体後部の縦断面図である。
【００３４】
これら各図の通り、本発明バンパー補強部材は、バンパー補強部材である断面略矩形のアルミニウム合金中空形材１と、この中空形材１の長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に一体に取り付けた補強用形材２とから基本的に構成される。
【００３５】
先ず、以下に、本発明の補強用形材２について具体的に説明する。図１、２などの実施態様では、この補強用形材２は中空形材からなり、バンパー補強部材である断面略矩形のアルミニウム合金中空形材１の長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に一体に取り付けられる。図１では、中空形材１の長手方向中央部の上側に補強用形材２を取り付けた例、図２では、中空形材１の長手方向中央部の下側に補強用形材２を取り付けた例を各々示している。
【００３６】
補強用形材２のバンパー補強部材での上下取り付け位置が、中空形材１の長手方向中央部ではなく、中空形材１の中央部を外れた端部に偏るあるいはズレた場合、ポール衝突時の折れ曲がり防止効果が著しく劣る。即ち、補強用形材２とバンパー補強部材とが一体となることで得られる、圧壊強度向上効果や対ポール衝突性能が得られない。このため、ポール衝突時などにおける略水平方向から荷重付加Ｆ（矢印で示す）に対し、ポール衝突時などの折れ曲がり防止効果が著しく劣る。このため、補強用形材２を取り付ける意味が失われる。
【００３７】
これは対ポール衝突性が要求されるリアバンパー用バンパーリインフォースメントの場合だけではなく、対オフセット衝突や対正面衝突などの場合に、バンパーリインフォースメントの対折れ曲がり防止が要求される、フロントバンパー用バンパーリインフォースメントの場合も同様である。
【００３８】
この補強用形材２のバンパー補強部材への上下取り付け位置に関連して、図１、２に示すように、補強用形材２は、中空形材１よりも短尺とする。ポール衝突時などにおける略水平方向から荷重付加Ｆ（矢印で示す）に対して、リアのバンパーリインフォースメント（中空形材）１の中央部よりの折れ曲がりを防止するためには、バンパーリインフォースメント１の中央部のみを補強すれば良い。言い換えると、本発明における補強用形材２は、バンパーリインフォースメント１の中央部を補強するに足る十分な長さ、あるいはバンパーリインフォースメント１の中央部に相当する長さを有すれば良い。この点、補強用形材２の長さは、バンパーリインフォースメント１の中央部と等しいか、あるいは、この中央部よりも短い長さが好ましくは選択される。
【００３９】
これ以上、補強用形材２の長さを、例えば、バンパーリインフォースメント１の長さと同等に長くする必要は一切無い。補強用形材２の長さをこれ以上長くすることは、補強用形材２設置による重量増加の点や、補強用形材取り付けのための、特別なスペースや、スペースを確保するための設計変更が必要となる点からはむしろ有害である。
【００４０】
これらの点から、短尺の補強用形材２を、バンパー補強部材である断面略矩形のアルミニウム合金中空形材１の長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に一体に取り付ける意味が裏付けられる。本発明の補強用形材であれば、上記した通り、既存の車体バンパ構造にそのまま適用でき、補強用形材取り付けのための、特別なスペースや、スペースを確保するための設計変更は必要としない。更に、バンパーリインフォースメント回りの上下方向のスペースで許容される範囲で、あるいはこの上下方向のスペースを利用して、多様な車種や車体の設計条件に応じて、補強用形材とバンパーリインフォースメントの前記断面積乃至断面高さの変更が簡便かつ自由に可能となる。
【００４１】
次に、本発明の補強用形材２の好ましい要件について説明する。
図１、２などの態様では、補強用形材２の中空形材は、断面が略矩形の閉断面構造としている。補強用形材２は、衝突壁（衝突面壁、前面壁、前面縦壁）７と、衝突面に対する背面壁（後面壁、衝突後面縦壁）８、互いに平行な複数の横リブ（上下横壁）９、１０とが互いに略直交する、略矩形の閉断面構造とから構成される。この内略垂直な衝突壁７は、バンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突壁面３と平行で面一な衝突壁面を構成する。
【００４２】
本発明では、補強用形材２の略矩形の断面構造が、この他、前記特許文献２のように、一部が開放された開断面となっても良い。ただ、開断面の場合には、同じ重量や大きさの閉断面構造に比して、補強用形材自体の圧壊強度が低くなる。このため、開断面構造では、前記特許文献２のように、補強用のリブを別途設ける必要があり、リブによる圧壊強度向上の割には、重量が増加してしまう。
【００４３】
これに対し、補強用形材２が略矩形の閉断面構造であれば、補強用形材自体の圧壊強度を高くすることができ、その分、補強中空形材壁部の厚みを薄くできる、補強中空形材の幅を小さくできる等、補強中空形材による重量の増加を最小限に抑制しつつ、バンパーリインフォースメントの対ポール衝突性能を補強することができる。
【００４４】
また、図１、２などの態様では、補強用形材２の衝突面（衝突壁７の面）に対する背面（背面壁８の面）をバンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突面に対する背面４と面一としている。このように、互いの背面同士を面一とすれば、この面一な背面において、補強用形材２とバンパーリインフォースメント１との、締結治具１１などによる一体的な取り付けと接合がより容易となる。また、これによって、対ポール衝突などの衝撃付加時の接合強度を増すことが可能となる。
【００４５】
更に、本発明の補強用形材２の別の実施態様について説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）と図４（ａ）〜（ｄ）とは、補強用形材２の形状の種々の変形例を各々示している。図３（ａ）〜（ｄ）は、中空形材１の長手方向中央部の上側に補強用形材２ａ〜２ｄを取り付けた例、また、図４（ａ）〜（ｄ）は、中空形材１の長手方向中央部の下側に、補強用形材２ａ〜２ｄを取り付けた例を各々示している。
【００４６】
図３（ａ）の補強用形材２ａの口型断面を構成する前面壁（衝突壁）７ａは、バンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突壁面３と、平行ではあるが面一ではなく、中空形材１の衝突壁面３よりも衝突側（車体側）前方に張り出した（突出した）衝突壁面を構成している。このことで、車体衝突時に加わる外力エネルギーを、先ず補強用形材２ａに伝え、中空形材１より先に補強用形材２ａの方を横（水平）方向に圧壊させ、中空形材１への外力エネルギーを低減させて、折れ曲がりを防止することができる。
【００４７】
図３（ｂ）の補強用形材２ｂは横Ｌ字状の断面を有し、その前面壁（衝突壁）７ａは、下方に延びる（曲がる）中空壁部７ｂを更に有している。この中空壁部７ｂの内側壁面が中空形材１の衝突壁面３上部と係合して、図３（ａ）と同じく、バンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突壁面３と、平行ではあるが面一ではなく、中空形材１の衝突壁面３よりも衝突側前方に張り出した（突出した）衝突壁面を構成している。このことで、上記図３（ａ）の補強用形材２ａと同様に、中空形材１への外力エネルギーを低減させて、折れ曲がりをより防止することができる。
【００４８】
図３（ｃ）の補強用形材２ｃは口型の断面を有し、その前面壁（衝突壁）７ａは、下方に延びる（曲がる）壁部（フランジ）７ｃを更に有している。この壁部７ｃの内側壁面が中空形材１の衝突壁面３上部と係合して、図３（ａ）と同じく、バンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突壁面３と、平行ではあるが面一ではなく、中空形材１の衝突壁面３よりも衝突側前方に張り出した（突出した）衝突壁面を構成している。このことで、補強用形材２ｃと中空形材１との係合力が増して、両者の一体的な圧壊強度が増し、車体衝突時に加わる外力エネルギーに対する中空形材１の折れ曲がりをより防止することができる。
【００４９】
図３（ｄ）の補強用形材２ｄは口型の断面を有し、その前面壁（衝突壁）７ａは、バンパーリインフォースメントである中空形材１の衝突壁面３と、平行でかつ面一である。ただ、補強用形材２ｄの幅は、中空形材１の幅よりも狭く、この幅狭の分だけ、補強用形材２ｄの背面側が段差を有して、中空形材１と一体化されている。このように、補強用形材の幅を中空形材１の幅よりも狭くすることで、補強用形材の重量増加を抑制できる。
【００５０】
図４（ａ）〜（ｄ）の補強用形材２の変形例は、上記図３（ａ）〜（ｄ）の補強用形材２ａ〜２ｄを、中空形材１の長手方向中央部の下側に取り付けた例を各々示しており、補強用形材２ａ〜２ｄの向き以外は、上記図３（ａ）〜（ｄ）と同様の構成であり、同様の効果を発揮する。
【００５１】
この図４（ａ）〜（ｄ）のように、中空形材１の長手方向中央部の下側に、補強用形材２ａ〜２ｄを取り付けた例では、フロントバンパーリインフォースメントの場合、歩行者保護に用いることもできる。即ち、補強用形材２ａ〜２ｄを中空形材１よりも車体前面側に張出させ、かつ補強用形材２ａ〜２ｄの圧壊強度を、例えば、中空形材１の本来の補強効果を無くさない程度に低圧壊強度とし、補強用形材２ａ〜２ｄの取り付け位置を歩行者の膝の高さとする。このことで、歩行者がフロントバンパーに衝突した場合に、バンパーリインフォースメントである中空形材１より先に、低圧壊強度の補強用形材２ａ〜２ｄが、歩行者の膝などと衝突して圧壊し、歩行者の膝などを保護することができる。
【００５２】
図５の別の態様は、補強用形材を上記図３や図４のような閉断面の中空形材とせずに、開断面を有する形材とした点である。図５の補強用形材の態様でも、壁の厚みや幅などの大きさを大きくすれば、上記図３や図４のような閉断面の中空形材と、同等の強度とできる。
【００５３】
図５（ａ）では、コの字状の断面形状を有する補強用形材２ｅの幅はバンパーリインフォースメントである中空形材１の幅よりも大きく構成される。このため、コの字状の断面形状を構成する衝突面壁（縦壁）７ｃ背面壁（縦壁）７ｄは、中空形材１の衝突面壁３や背面壁４に、各々外側から、ボルト１６、１６などによって、一体に接合される。補強機能は図３（ｃ）の補強用形材２ｃと同じである。
【００５４】
図５（ｂ）の補強用形材２では、衝突面壁（縦壁）７ｃの構成は、上記図５（ａ）の場合と同じである。ただ、図３（ｄ）の補強用形材２ｄと同様に、補強用形材２ｄの幅は中空形材１の幅よりも狭く、この幅狭の分だけ、背面壁（縦壁）７ｅは段差を有して、ボルト１６、１６などによって、中空形材１と一体に接合される。したがって、補強機能は図３（ｄ）の補強用形材２ｄとほぼ同じである。
【００５５】
ここにおいて、本発明の補強用形材２の断面形状は、軽量化の点からは、図１〜４に示す、口形の中空構造でもよい。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適宜入れて、断面形状を日形、目形、田形等にすることができる。また、矩形断面だけでなく、上記歩行者保護の観点などから、図３（ｂ）や図３（ｂ）の補強用形材２ｂのような横Ｌ字状の断面や、各壁面を円弧状にする、各壁面に凹凸を設けるなどの、適宜の略矩形断面としても良い。
【００５６】
本発明の補強用形材の材料は、鋼製でも良く、アルミニウム合金製でも良い。ただ、上記補強用形材の種々の形状を考慮すると、後述するバンパーリインフォースメントである中空形材と合わせて、アルミニウム合金の方が製造しやすい。また、鋼製に比して補強用形材設置による重量増加を抑制できる。
【００５７】
アルミニウム合金製の補強用形材やバンパーリインフォースメントは、アルミニウム合金押出中空形材が好ましい。この押出中空形材の製造自体は、鋳塊鋳造、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、設計、デザイン上、断面が複雑な形状の場合であっても、容易に、かつ効率的に製造することが可能となる。ただ、必ずしも押出形材でなくとも、可能であれば、アルミニウム合金板を所定中空形状に成形後に接合部を溶接して、中空材としても良い。
【００５８】
また、これら補強用形材やバンパーリインフォースメントの要求特性を満足するアルミニウム合金としては、通常、この種構造部材用途に汎用される、ＡＡ乃至ＪＩＳ規格で規定される、あるいはこれら規格に含まれる、５０００系、６０００系、７０００系等の耐力の比較的高い汎用合金であって、Ｏ、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７などの調質アルミニウム合金から選択して用いられる。
【００５９】
次に、補強用形材２と中空形材１との接合態様について具体的に説明する。図１、２の例では、補強用形材２と中空形材１とは、互いの面一の背面（背面壁）８と背面（背面壁）４とを、後方から間隔を開けて配置された締結治具１１ａ、１７、１１ｂによって、互いに接合されている。
【００６０】
締結治具１１ａ、１１ｂは、補強用形材２の背面８や中空形材１の背面４に対応した衝突前面壁１４と、前面壁１４から上下方向（側方）に張り出したフランジ１５、１５を有する。また、前面壁１４から立ち上がり、前面壁１４を後方から支持する側壁１３、１３と、この側壁１３に接続し、前面壁５と略平行な衝突前面に対する背面壁１２を有し、全体がハット型の中空断面形状をしている。
【００６１】
フランジ１５、１５は、補強用形材２の後面８や中空形材１の後面４との接合を容易にするためのもので、このフランジ１５、１５において、補強用形材２の後面８や中空形材１の後面４と、各々ボルト１６などの締結手段により、機械的に各々接合されている。この機械的な接合の際、フランジ１５や上記背面８と背面４などに、ボルト１６用の開孔を設けると作業が簡便となる。
【００６２】
締結治具１７は、締結治具１１ａ、１１ｂの間に、あるいは締結治具１１ａ、１１ｂの間隙中央部に設けられた、平板状の締結治具である。この締結治具１７も、上記背面８と背面４とは、各々ボルト１６などの締結手段により、機械的に各々接合されている。補強用形材２や中空形材１と各締結治具との接合は、この他、各締結治具の表面側からセルフピアシング（自己穿孔）リベット等を打ち込む、各締結治具と、補強用形材２の背面８や中空形材１の背面４とをスポット溶接などの溶接接合する、あるいはこれらを組み合わせる等によっても、簡便に、接合ができる。
【００６３】
なお、図３、４における補強用形材２と中空形材１との接合態様も、この図１、２と同じである。ただ、図３（ｄ）や図４（ｄ）の補強用形材２ｄは、幅が中空形材１の幅よりも狭く、この幅狭の分だけ、背面側が中空形材１と段差を有している。このため、締結治具１１ａ、１１ｂや締結治具１７も、この段差に対応した段差１１ｄなどを有するようにする。したがって、これら締結治具１７、締結治具１１ａ、１１ｂの態様（形状、大きさ、数）は、補強用形材２や中空形材１の態様に応じて、図１、２以外にも自由に選択できる。
【００６４】
また、締結治具１１ａ、１１ｂは全体がハット型の中空断面形状をしており、これ自体が、車体衝突時の大荷重付加時に、加わった外力エネルギーを、自らの曲げ変形や断面のつぶれ（圧壊）により吸収し、圧壊変形して荷重エネルギーを吸収する機能を有する。したがって、締結治具１１ａ、１１ｂを単に締結治具としてだけではなく、車体（サイドメンバーなど）との接合用のステイとして用いても良い。即ち、締結治具１１ａ、１１ｂの前記背面壁１２において、サイドメンバーなどの車体部材と接合しても良い。
【００６５】
次に、本発明のアルミニウム合金バンパーリインフォースメントについて説明する。
前記した図１〜図４では、基本的に、日形の断面を有するバンパーリインフォースメントである中空形材１を用いている。前記したアルミニウム合金押出形材などからなるバンパーリインフォースメントである中空形材１は衝突壁（前面壁、前面縦壁）３と背面壁（背面縦壁）４、互いに平行な複数の横リブ（上下横壁）５、６とが互いに略直交する、略矩形の閉断面構造とから構成される。この内、略垂直な衝突壁３は、補強用形材２の衝突壁面７とともに、衝突外力付加方向Ｆに対して、略平行な衝突壁面を構成する。
【００６６】
本発明では、このバンパーリインフォースメントである中空形材１の略矩形の断面構造を開断面としても良い。ただ、開断面の場合には、同じ重量や大きさの閉断面構造に比して、中空形材自体の圧壊強度が低くなる。このため、開断面構造では、圧壊強度の割には、重量が増加してしまう。これに対し、略矩形の閉断面構造であれば、中空形材自体の圧壊強度を高くすることができ、その分、中空形材壁部の厚みを薄くできる。
【００６７】
バンパーリインフォースメントである中空形材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が、前記図１〜４に示した、中空形材１では、より高強度化のために、中空構造内に補強用の中リブ（横リブ）５ａを入れて、断面形状を日形としている。この点、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適宜入れて、断面形状を目形、田形等にもすることができる。また、矩形断面だけでなく、各壁面を円弧状にする、各壁面に凹凸を設けるなどの、適宜の略矩形断面としても良い。
【００６８】
次に、図６を用いて、本発明バンパーリインフォースメントをリアバンパーに取り付けた一例を説明する。
先ず、図６（ａ）の図１の本発明バンパーリインフォースメント１をリアバンパーに取り付けた態様において、このバンパーリインフォースメント１は、自動車車体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、配置、固定されている。補強用形材２は、バンパーリインフォースメント１の長手方向中央部１ａの上側に、一体に取り付けれている。また、バンパーリインフォースメント１は、車体両側のサイドメンバ２０、２０に、バンパーステイ１８、エネルギー吸収部材１９などを介して、取り付けられる。なお、バンパーステイ１８やエネルギー吸収部材１９は選択的であって、無い場合もある。
【００６９】
バンパーリインフォースメント１は、長手方向（車体幅方向）に、直線状中央部１ａと、その両端に車体後方側に傾斜乃至湾曲した両端部１ｂ、１ｂを有する。このため、バンパーリインフォースメント１支持用の２本の管状ステイ１８は、各々バンパーリインフォースメント１の車体後方側で、傾斜した両端部１ｂ、１ｂ背面に、各々間隔をあけて配置されている。
【００７０】
なお、本発明において、バンパーリインフォースメント１の長手方向形状は、他に、長手方向全長に渡って、直線的であっても、車体前方に張り出す形の円弧状であっても良く、あるいは長手方向全長に渡って湾曲していても良く、要は、車体設計に応じて適宜選択される。
【００７１】
図６（ａ）において、管状ステイ１８の各前面フランジ１８ａは、バンパーリインフォースメント１の両端部１ｂ、１ｂの背面傾斜形状に応じて、左右各方向に傾斜したフラットな形状を有している。そして、この前面フランジ１８ａを介して、その管軸方向（中空形材軸方向）を車体前後方向（水平方向）として、バンパーリインフォースメント１をその背面側から車体前後方向に支持している。
【００７２】
このように、バンパーリインフォースメント１の背面４と筒状ステイ１８の前面フランジ１８ａとが接合されている他。ステイ１８の背面フランジ１８ｂと管状エネルギー吸収部材１９の前面フランジ１９ａ、エネルギー吸収部材１９の背面フランジ１９ｂとサイドメンバー２０の前面フランジ２０ａとが、これら各接合面同士で、溶接あるいはボルト、ナット、リベットなどの機械的な結合手段１６などにより接合されている。
【００７３】
図６（ｂ）の自動車車体後部の縦断面図では、図６（ａ）のリアバンパー補強部材を横から見た図を示している。図６（ｂ）において、Ｂはリアバンパーカバー、Ａは自動車後部の車体である。
【００７４】
図６（ｂ）から明らかな通り、自動車車体の設計上、通常、バンパーカバーＢ内のリアバンパー内部あるいはフロントバンパー内部では、バンパーリインフォースメント回りのスペースの内、車体上下方向（バンパーリインフォースメントに対し垂直方向）のスペースは比較的大きい。したがって、本発明バンパーリインフォースメントのように、この車体上下方向のスペースを利用して、補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に一体に取り付けることができる。
【００７５】
そして、本発明バンパーリインフォースメントのように、補強用形材２を、バンパーリインフォースメント１の長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に、一体に取り付ければ、上記バンパーリインフォースメント１の中央部１ａ前部側（衝突荷重に対する前面側）に同様の補強用形材を設ける場合に比しても、同等の対ポール衝突性能が得られ、同等のポール衝突時の折れ曲がり防止効果が得られる。
【００７６】
一方、図６（ｂ）から明らかな通り、リアバンパー内部（あるいはフロントバンパー内部）では、車体水平方向（バンパーリインフォースメントに対し前後方向）のスペースの余裕はあまり無い。したがって、前記従来の特許文献１や２のように、補強用形材の補強効果発揮の観点から、補強用形材２を、バンパーリインフォースメントの中央部前部側（衝突荷重に対する前面側）に設けることは非常に困難であることが分かる。
【００７７】
したがって、以上説明した本発明の補強用形材であれば、普通に設計される車体バンパ構造にそのまま適用でき、補強用形材取り付けのための、特別なスペースや、スペースを確保するための設計変更は必要としない大きな利点がある。更に、本発明の補強用形材は、バンパーリインフォースメント回りの上下方向のスペースを利用して、多様な車種や車体の設計条件に応じて、補強用形材とバンパーリインフォースメントの前記断面積乃至断面高さの変更が簡便かつ自由に可能である大きな利点がある。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、既存のバンパースペースを利用して、また、軽量化やエネルギー吸収性などの利点を損なわずに補強することが可能な、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントを提供することができる。このため、アルミニウム合金バンパーリインフォースメントの車体への適用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部材の一実施態様を示す斜視図である。
【図２】本発明バンパー補強部材の他の実施態様を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る補強用形材の種々の実施態様を（ａ）から（ｄ）に各々示す正面図である。
【図４】本発明に係る補強用形材の種々の実施態様を（ａ）から（ｄ）に各々示す正面図である。
【図５】本発明に係る補強用形材の種々の実施態様を（ａ）と（ｂ）に各々示す正面図である。
【図６】本発明バンパーリインフォースメントをバンパーに取り付けた態様を例示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は縦断面図である。
【図７】車体のポール衝突時のアルミニウム合金バンパーリインフォースメントの挙動を示し、図７（ａ）は衝突前、図７（ｂ）は衝突後を示す平面図である。
【図８】従来のアルミニウム合金バンパーリインフォースメントを示す斜視図である。
【図９】従来のアルミニウム合金バンパーリインフォースメントを示し、図９（ａ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図９（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１：バンパーリインフォースメントである中空形材、２：補強用形材、３：衝突壁、
４：背面壁、５、６：横壁、７：衝突壁、８：背面壁、９、１０：横壁、１１：締結治具、
１２：背面壁、１３：壁、１４：前面壁、１５：フランジ、１６：ボルト、１７：締結治具、１８：ステイ、１９：エネルギー吸収部材、２０：サイドメンバー、
Ａ：車体後部、Ｂ：バンパーカバー

Claims

略矩形断面を有するアルミニウム合金中空形材からなるバンパーリインフォースメントであって、このバンパーリインフォースメントよりも短尺で、かつ略矩形断面を有する補強用形材を、バンパーリインフォースメントの長手方向中央部の上側か下側のいずれかの側に、バンパーリインフォースメントと略平行に、かつ一体に取り付けたことを特徴とするバンパーリインフォースメント。
前記補強用形材断面が中空構造を有する請求項１に記載のバンパーリインフォースメント。
前記補強用形材の衝突面に対する背面を前記バンパーリインフォースメントの衝突面に対する背面と面一とした請求項１または２に記載のバンパーリインフォースメント。
前記バンパーリインフォースメントの中空形材の断面形状が中リブを設けて補強した日形、目形、田形から選択される断面形状を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバンパーリインフォースメント。
前記バンパーリインフォースメントの長手方向中央部が直線状であるとともに長手方向両端部が車体後方に向かって湾曲している請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバンパーリインフォースメント。
前記アルミニウム合金として、５０００系、６０００系、７０００系から選択されるアルミニウム合金を用いる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバンパーリインフォースメント。
前記バンパーリインフォースメントがリアバンパー用である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバンパーリインフォースメント。