JP2008201417A - バンパステイ - Google Patents

Abstract

【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１５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１とフレーム６との間に配置されると共に、上記形材におけるバンパ１側の斜め辺１１は、フレーム６側の端辺１４よりも長く且つ少なくとも車体の幅方向における中央寄りに張り出している、バンパステイ１０。
【選択図】 図１

Description

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、フレームとは、サイドフレーム等であって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部材を指す。

図７(Ａ)に示すように、バンパステイ６０は、自動車のフロント５０におけるバンパ５２とフレーム５６との間に配置され、バンパ５２における表皮５４に覆われたバンパリィンフォースメント５５と、フレーム５６のフランジ５８との間に、図示しないボルト等により固定されている。
従来のバンパステイ６０は、図７(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５２寄りの幅の狭い衝撃吸収段６１と、フレーム５６寄りの幅広の衝撃吸収段６２とからなる。衝撃吸収段６１は、断面長方形の中空部６４を内設する矩形片６３であり、衝撃吸収段６２は、一対の長片６５，６７と短片６６，６６とからなる長方形断面を有し、一対の仕切壁６８により内部に３つの中空部６９を内設している。

上記バンパステイ６０は、図７(Ｂ)に示すように、衝撃吸収段６１，６２間の長片６５に対する、上記一対の仕切壁６８と衝撃吸収段６１の短片６３ａとの各接続位置間の距離を、長片６５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６０は、衝突時において、短片６３ａ、仕切壁６８、および短片６６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、図示しない車体側のフレームに加わる衝突エネルギを、２段階に分散して吸収するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−５８４９９号公報

また、図７(Ｃ)に示すバンパステイ７０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７２の中空部７３におけるフレーム側の長片７６寄りに、中空部７５を内設する内矩形部７４を併設すると共に、上記長片７６の両側にフランジ７８を対称に張り出している。
上記バンパステイ７０は、図７(Ｃ)に示すように、衝突時において、先ず外矩形部７２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７４が残った外矩形部７２と共に長片７６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段階に渉る変形を生じることにより、バンパステイ７０は、衝突エネルギを２段階に分散して吸収し、フレームに加わる衝撃力を緩和するものである(特開平７−２７７１１２号公報参照)。

しかしながら、前記バンパステイ６０では、複雑な断面形状にも拘わらず、衝突時に図７(Ｂ)中の矢印で示す右向きの力が短片６３ａに作用すると、この短片６３ａによって長片６５の端部６５ａが小さな力で右側に撓み、引き続いてその付近が図７(Ｂ)中の破線のように変形する。これにより、短片６３ａと長片６５の端部６５ａとの交叉部には、過大な曲げ応力が発生し、端部６５ａを比較的容易に変形させる。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５２寄りの衝撃吸収段６１が潰れる。また、フレーム５６寄りの衝撃吸収段６２は、これまでの変形により、容易に座屈変形あるいは横倒れ変形を生じ易い状態になっている。従って、以上のようなバンパステイ６０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。

一方、前記バンパステイ７０では、図７(Ｃ)に示すように、外矩形部７２の短片７２ａに右向きの力が加わると、外矩形部７２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小さくなる。更に、外矩形部７２の横倒れ変形が進行すると、上記短片７２ａと内矩形部７４の短片７４ａとが接触するため、内矩形部７４の横倒れ変形を誘発する。この結果、衝突時の第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７０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。

本発明は、上記課題を解決するため、バンパステイにアルミニウム合金の押出形材を活用し、且つバンパステイにおけるバンパ側の辺の長さを長くして、両者間の接触面積を大きくし、衝突時のエネルギを幅広く受け止めることにより、安定的に上記エネルギを吸収させること、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（請求項１）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、上記形材におけるバンパ側の辺は、フレーム側の辺よりも長く且つ少なくとも車体の幅方向における中央寄りに張り出している、ことを特徴とする。これにより、バンパステイに対するバンパの接触面積が広くなるため、衝突時にバンパ自体に局部的な集中応力が発生しなくなる。この結果、バンパ自体に大きな変形が生じることによる車体側への損傷を生じにくくできる。

また、バンパステイを押出形材により形成したことで、バンパステイにおけるバンパ側をフレーム側よりも広くした断面形状を、自在に形成することができる。更に、バンパ側の辺が車体の幅方向における中央寄りに張り出しているため、衝突時において、初めにバンパ側の辺と幅方向の中央寄りの側辺とが、第１段階として車体の中央寄りに倒れ込むように曲げ変形し、この変形により衝突エネルギが吸収される。尚、上記曲げ変形の開始までに、衝突により発生する荷重がフレームに伝わり、且つ変形を開始する時点でフレームに伝わる衝突荷重の１次ピークが生じる。
その後、衝突エネルギが第１段階では吸収できない程に大きい場合、第２段階として車体の幅方向における外側寄りの側辺が座屈変形し、これにより更に大きな衝突エネルギが吸収される。この場合、フレームには衝突荷重の２次ピークが生じる。また、第１段階の曲げ変形に際して上記座屈変形を伴う場合もある。従って、係るバンパステイにより、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することができ、乗員の安全を図ることが可能となる。

また、前記形材の中空部が、車体の前後方向と略平行な仕切辺により、車体の幅方向にて一対に仕切られるか、或いは、上記仕切辺およびこの仕切辺に交差し且つ車体の前後方向と略直交する仕切辺により、略十字形又は略Ｔ字形に仕切られている、バンパステイ（請求項２）も含まれる。
これによれば、上記形材の中空部に設けた仕切辺により、衝突時におけるバンパステイの変形は多段階に発生する。これにより、フレーム側に伝わる衝突エネルギを多段階で吸収できると共に、フレームに加わる荷重のピークを増やして、乗員に加わる衝撃力を緩和することができる。
即ち、第１段階としてバンパ側の辺と車体の幅方向における中央寄りの側辺とを、幅方向の中央寄りに倒れ込ませるように曲げ変形させて、衝撃エネルギを吸収する。この際、フレームには荷重の１次ピークが生じる。次に、第２段階として車体の前後方向に略平行に設けられた仕切辺を座屈変形させて、衝突エネルギを吸収すると共に、フレームには荷重の２次ピークが生じる。更に、第３段階として車体の幅方向においてサイド寄りの側辺を座屈変形させて、衝突エネルギを吸収すると共に、フレームには荷重の３次ピークが生じる。従って、衝突時における衝突エネルギを段階的に吸収させて、多くのエネルギを吸収できる。これにより、フレーム側に生じる衝撃荷重は減少し且つ分散される。

更に、前記押出形材における押出方向における一方の端面または両端に蓋板を固定し、この蓋板は上記端面の全面に固定されるか、またはフレーム寄りの位置に固定されている、バンパステイ（請求項３）も含まれる。
これによれば、衝突エネルギにより荷重を受けた際のバンパステイにおける座屈強度は、その一方の端面または両端面に固定した蓋板により増大し、係る座屈変形に要する変形エネルギ量を増加させる。また、蓋板をバンパステイにおけるフレーム寄りの位置のみに固定した形態では、バンパ側の座屈強度が低くなり、且つフレーム側の座屈強度が高くなるため、上記に加えて車体の前後方向に対しても２段階での座屈変形が生じる。このため、衝撃力が分散されると共に、多くのエネルギを吸収できる。

尚、蓋板の固定により座屈強度が増加するのに伴い、フレームに加わる座屈開始直前の１次乃至その後のピーク荷重も増大するが、吸収するエネルギ量も増える。これにより、蓋板を固定したバンパステイで座屈変形が発生するレベルの衝突時において、乗員への衝撃力は小さくなる。
従って、係るバンパステイにより、衝突時における多くの衝突エネルギを一層確実に効率良く吸収することが可能となる。尚、前記押出形材の中空部内にビスホールを一体に付設し、係るビスホールにねじ又はボルトを螺入することにより、上記蓋板を容易に固定することができる。もちろん、上記蓋板は、溶接により形材の一端面または両端面に固定しても良い。

本発明のバンパステイ（請求項１）によれば、バンパ側をフレーム側よりも広くした断面形状を押出形材により、自在に形成することができる。しかも、衝突時において、先に車体の幅方向にて中央寄りに張り出している側辺を車体の中央寄りに倒れ込むように曲げ変形させ、第１段階としての衝突エネルギ吸収をさせた後、車体の幅方向にて外側の側辺を中央寄りに座屈変形させて、第２段階としての衝突エネルギ吸収をさせることができる。従って、係るバンパステイにより、衝突時における多くのエネルギを、徐々に且つ効率良く確実に吸収することができ、乗用者の安全を図ることが可能となる。

また、請求項２のバンパステイによれば、上記に加えて、仕切辺を付設するのみで、バンパステイを特別な構造にすることなく、多段階の変形を生じさせることができ、更に多くの衝突エネルギを吸収することができる。
更に、請求項３のバンパステイによれば、上記に加えて、衝突時における第１段階として、両端面に蓋板がないバンパ寄りに作用してこれを座屈変形させ、衝突エネルギを吸収すると共に、衝突エネルギが大きく第１段階で吸収しきれなかった場合、第２段階として一方の端面または両端面にて蓋板を有する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、衝突時における多くの衝突エネルギを一層確実に効率良く吸収することが可能となり、フレームに加わる衝撃荷重を低減することができる。

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、且つその先端にフランジ８を有する。
バンパステイ１０は、図１(Ｂ)に示すように、バンパ１のリィンフォースメント２に図示しないボルト等により固定され、フレーム６のフランジ８に対し、ボルト１８・ナット１９にて固定される。この結果、バンパステイ１０は、その押出方向を車体の前後方向と直交してバンパ１とフレーム６との間に固定される。

バンパステイ１０は、アルミニウム合金(ＪＩＳ:Ａ６０６３，Ａ６Ｎ０１，Ａ６０６１等で調質Ｔ５またはＴ６)の押出形材を、その押出方向と直交して所定の幅で切断したもので、図１(Ｂ)に示すように、略台形の中空部１５を図示で奥行き方向に沿って所定の長さで有する。また、バンパステイ１０は、バンパ１側の斜め辺(辺)１１、フレーム６側の端辺(辺)１４、及びこれらの左右を接続し且つ車体の前後方向に沿って斜めの一対の側辺１２，１３を一体に有すると共に、端辺１４の両側にはフランジ１６，１６が左右対称に延在し、これを貫通するボルト１８・ナット１９により、フレーム６のフランジ８に固定されている。
図１(Ｂ)に示すように、バンパ１側の斜め辺１１の車体の幅方向の長さＸは、フレーム６側の端辺１４の長さＹよりも長く、且つ斜め辺１１は車体の中央寄りとサイド寄りの双方に張り出し、これに応じて図１(Ｂ)で右側の側辺１２も、そのバンパ１寄りが車体の中央寄りに張り出すように形成されている。このため、バンパ１に接する斜め辺１１の接触面積は、フレーム６に接する端辺１４よりも広くなる。尚、サイド側の側辺１３は、車体の前後方向と略平行でも良い。

他の車両に追突した場合などで、バンパリィンフォースメント２の車幅方向の中間部に衝突すると、図１(Ａ)に示すように、バンパリィンフォースメント２の中間部に荷重Ｐ_０が作用し、各バンパステイ１０に曲げモーメントＭ_０が生じる。
また、上記荷重Ｐ_０によるバンパリィンフォースメント２の変形に伴い、各バンパステイ１０にはＰ_２方向に引き寄せる力が作用する。このため、図１(Ｂ)に示すように、衝突により作用する荷重Ｐ_０は、バンパリィンフォースメント２を経て、バンパステイ１０の斜め辺１１および側辺１２，１３に作用する。この結果、車体の中央寄りの側壁１２には、図１(Ｂ)中の矢印Ｐ_３で示す力が働き、側辺１２は図示で右側の車体幅方向の中央寄りに倒れ込むように曲げ変形する。これにより、第１段階としての衝突エネルギの吸収が行われる。この際、フレーム６には、側辺１２の最大変形荷重までのピーク荷重が加わる。

更に、変形が進行すると、図１(Ｂ)中の矢印Ｐ_４で示す力により、サイド側の側辺１３が座屈変形する。この座屈が生じることで、第２段階としての衝突エネルギの吸収が行われる。この際、フレーム６には座屈荷重までのピーク荷重が働くが、係るピーク荷重を越える荷重は生じないため、乗員や車体本体に加わる衝撃が緩和されることになる。
以上のような２段階の曲げと座屈変形を確実に生じさせるバンパステイ１０を用いることにより、衝突時のエネルギを大量に効率良く吸収することができ、乗員の安全を図り得る。

図１(Ｃ)はバンパステイ１０の応用形態のバンパステイ１０′の断面を示す。
バンパステイ１０′も、図１(Ｃ)に示すように、バンパ１側の斜め辺１１、フレーム６側の端辺１４、一対の側辺１２，１３、及びフランジ１６，１６からなると共に、車体の前後方向に沿った仕切辺１７を形成することにより、車体の幅方向に一対の中空部１５ａ，１５ｂを内設している。
係るバンパステイ１０′においても、前記と同様に衝突に伴う荷重は、斜め辺１１、側壁１２，１３、および仕切辺１７に伝達され、第１段階として側辺１２が図示で右側の車体の中央寄りに倒れ込むように容易に曲げ変形し、第１段階としての衝撃エネルギの吸収がされる。また、前記フレーム６には、上記変形を開始する直前の荷重に相当する１次ピーク荷重が伝わるが、上記曲げ変形により衝突エネルギが吸収される。

変形が進行すると、第２段階して仕切辺１７が座屈変形し、この変形過程で、衝撃エネルギが吸収される。また、フレーム６には、上記変形を開始する直前の荷重に相当する２次ピーク荷重が発生し、第２段階としての衝突エネルギの吸収がされる。更に変形が進むと、第３段階としてサイド側の側辺１３が座屈変形し、この過程で衝撃エネルギが吸収される。一方、フレーム６には、上記変形を開始する直前の荷重に相当する３次ピーク荷重が発生し、第３段階としての衝突エネルギの吸収がされる。従って、仕切辺１７を更に内設したバンパステイ１０′によっても、前記同様に衝突に伴うエネルギを効率良く吸収可能となる。

図１(Ｄ)は、バンパステイ１０′の応用形態のバンパステイ１０″を示す。
図１(Ｄ)に示すように、バンパステイ１０″も前記と同様に、バンパ１側の斜め辺１１、一対の側辺１２，１３、フレーム６側の端辺１４、及びフランジ１６，１６からなる。また、側辺１２，１３間で車体の幅方向に沿い且つ端辺１４寄りの約１／３の位置に配置した仕切辺１７ｂと、この仕切辺１７ｂと端辺１４との間で車体の前後方向に沿った仕切辺１７ａとを略Ｔ字形に形成することにより、バンパ１寄りの幅広い中空部１５ｃと、フレーム６寄りで幅の狭い一対の小さな中空部１５ａ，１５ｂとを内設している。上記仕切辺１７ｂにより、側辺１２，１３は、長尺部１２ａ，１３ａと短尺部１２ｂ，１３ｂとに区分される。

上記バンパステイ１０″によっても、前記と同様に衝突に伴う衝突エネルギを吸収でき、且つバンパステイ１０′よりも更に多段階にして吸収できる。即ち、バンパステイ１０″におけるフレーム側の部分は、仕切辺１７ａの存在と、側壁１２，１３の長尺部１２ａ，１３ａと短尺部１２ｂ，１３ｂとの長短差により、次のように変形して、多段階で衝突エネルギを吸収する。
即ち、第１段階として長尺部１２ａが曲げ変形し、第２段階として長尺部１３ａが座屈変形または座屈変形と共に曲げ変形する。更に、第３段階として短尺部１２ｂが曲げ変形と共に座屈変形し、第４段階として仕切辺１７ａが座屈変形した後で、第５段階として短尺部１３ｂが座屈変形する。これらの変形に際して必要とされる変形エネルギによって、衝突エネルギが吸収されるため、フレーム６側に生じる衝撃が緩和される。尚、各段階での変形は連続して生じる場合や、力の加わり状況によって変形する順番が入れ替わる場合もある。

図２(Ａ)は、異なる形態のバンパステイ２０の断面を示す。バンパステイ２０も、前記同様のアルミニウム合金の押出形材をその押出方向と直交して所定の幅で切断したものであり、図２(Ａ)に示すように、バンパ側の斜め辺(辺)２１、一対の側辺２２，２３、フレーム側の端辺(辺)２４、及び一対のフランジ２９からなる。斜め辺２１は端片２４よりも長いため、バンパに接する斜め辺２１の接触面積は、フレームに接する端辺２４の接触面積よりも広くなる。
また、側辺２２，２３間で車体の幅方向に沿った仕切辺２７と、斜め辺２１と端辺２４との間で車体の前後方向に沿った仕切辺２８とを略十字形に形成することにより、バンパ寄りでやや広い中空部２５ａ，２５ｂと、フレーム寄りでやや狭い中空部２５ｃ，２５ｄを内設している。

バンパステイ２０に他の車両等が衝突すると、図２(Ａ)において、衝突に伴う荷重Ｐは、前記バンパリィンフォースメント２を経て、バンパステイ２０の斜め辺２１、側辺２２，２３、および仕切辺２８に伝達される。この際、斜め辺２１、側辺２２、および仕切辺２８は、図２(Ａ)中の矢印で示すように、第１段階として右側の車体の中央寄りに倒れ込むように容易に曲げ変形し、衝突エネルギが吸収される。変形が進行すると、第２段階として仕切辺２８が座屈変形して衝突エネルギが吸収され、引き続く荷重により、第３段階として側辺２３が座屈変形して更に衝突エネルギが吸収される。これらの変形過程において、フレームには、１〜３次ピーク荷重が発生して衝撃が伝わるが、係るピーク値を越える衝撃荷重はフレームに生じない。

以上のような３段階の変形を確実に生じさせるバンパステイ２０を用いることにより、衝突時のエネルギを大量に効率良く吸収することができる。また、仕切辺２７，２８を断面略十字形に配置することにより、バンパ寄りでやや広い中空部２５ａ，２５ｂと、フレーム寄りでやや狭い中空部２５ｃ，２５ｄとが内設されるため、バンパステイ２０の剛性を高められる。このため、吸収できるエネルギ量が増大し、且つ３段階に分けてより多く吸収することができる。

図２(Ｂ)は、前記バンパステイ２０の応用形態であるバンパステイ２０′の断面を示す。図２(Ｂ)に示すように、バンパステイ２０′も前記と同様に、バンパ側の斜め辺２１、一対の側辺２２，２３、フレーム側の端辺２４、及びフランジ２９，２９からなる。側辺２２，２３間には車体の幅方向に沿った仕切辺２７が形成され、この仕切辺２７と斜め辺２１との間には車体の前後方向に沿った仕切辺２８ａが形成され、仕切辺２７と端辺２４との間にはそのフレーム寄り部分が車体の中央寄りに傾斜した仕切辺２８ｂが形成されている。これらにより、バンパ寄りのやや広い中空部２５ａ，２５ｂと、フレーム寄りでやや狭い中空部２５ｃ，２５ｄとが内設されている。

上記バンパステイ２０′によっても、複数段階にわたる変形により衝突エネルギを吸収し、フレームに発生する衝撃荷重のピーク値を一定の限度に抑制することができる。前記と同様に衝突に伴う荷重Ｐは、図２(Ｂ)に示すように、斜め辺２１、側辺２２，２３、および仕切辺２８ａに伝達され、これらが図中の矢印のように右側の車体の中央寄りに倒れ込むように容易に曲げ変形し、衝突エネルギが吸収される。この際、フレーム寄りの仕切辺２８ｂは、車体の前後方向に沿うように変形しつつ、バンパステイ２０′におけるフレーム寄り部分の変形に抵抗する。変形が進むと、側辺２２のフレーム寄りの部分と仕切辺２８ｂが座屈変形し、その過程で衝突エネルギが吸収される。尚、仕切辺２８ｂは荷重の方向と略平行なため、その座屈荷重が大きくなり、多くの衝突エネルギを吸収できる。
従って、仕切辺２７，２８ａ，２８ｂを有するバンパステイ２０′によれば、衝突エネルギを一層効率良く確実に吸収可能となる。しかも、仕切辺２７，２８ａ，２８ｂにより４つの中空部２５ａ〜２５ｄが形成されているため、バンパステイ２０′の剛性を一層向上させ得ると共に、バンパステイ２０′の断面積自体が小さくても、多くの衝突エネルギを吸収することが可能となる。

図３(Ａ)も、前記バンパステイ２０の応用形態であるバンパステイ３０の断面を示す。バンパステイ３０も、前記同様のアルミニウム合金の押出形材をその押出方向と直交して所定の幅で切断したものであり、図３(Ａ)に示すように、バンパ側の斜め辺(辺)３１、一対の側辺３２，３３、フレーム側の端辺(辺)３４、及び一対のフランジ３９からなる。斜め辺３１は端辺３４よりも長尺とされ、車体の幅方向における中央寄りに張り出している。また、バンパに接する斜め辺３１の接触面積は、フレームに接する端辺３４よりも広くなる。更に、斜め辺３１は前記の各形態に比べて傾斜角度が大きくなり、これに応じて車体中央寄りの側辺３２は長くなると共に、車体のサイド寄りの側辺３３は短くなっている。
また、バンパステイ３０は、側辺３２，３３間で車体の幅方向に沿った仕切辺３６と、該仕切辺３６と斜め辺３１との間で車体の前後方向に沿った仕切辺３７と、仕切辺３６と端辺３４との間で且つそのフレーム寄り部分が車体の中央寄りに傾斜した仕切辺３８とを、略十字形に形成している。これらにより、バンパステイ３０は、広めの中空部３５ｂ，３５ｃと、狭めの中空部３５ａ，３５ｄとを内設している。

バンパステイ３０に衝突が発生すると、図３(Ａ)において、衝突に伴う荷重Ｐは、前記バンパリィンフォースメント２を経て、バンパステイ３０の斜め辺３１、側辺３２，３３、および仕切辺３７に伝達される。この結果、斜め辺３１、側辺３２は、図３(Ｂ)に示すように、右側の車体の中央寄りに倒れ込むように容易に曲げ変形し、仕切辺３７も座屈変形することにより、衝突エネルギが吸収される。これにより、フレームに加わる衝撃荷重では１次ピークが発生するが、これを越える大きな衝撃荷重はフレームに加わらない。

衝突により発生する衝突エネルギが大きいため、更に変形が進行すると、図３(Ｃ)に示すように、側辺３２のフレーム寄りの部分、および仕切辺３８が座屈変形し、これらの過程で、更に衝突エネルギが吸収される。これに伴い、フレームには更に大きい衝撃荷重である２次ピーク荷重が発生する。しかし、フレームに生じる衝撃荷重は、バンパステイ３０全体が潰れるまでは、上記２次ピーク荷重を越えない。
以上のような２段階にわたる変形を確実に生じさせるバンパステイ３０を用いることにより、衝突時のエネルギを大量に一層効率良く吸収することができる。
しかも、仕切辺３６〜３８を断面略十字形に配置することにより、バンパ寄りの中空部３５ａ，３５ｂと、フレーム寄りの中空部３５ｃ，３５ｄとが内設されるため、バンパステイ３０の剛性を一層高め、小さな断面積でも多くの衝突エネルギを吸収できる。且つ、上記２段階の変形を一層確実に生じさせ得る。

ここで、本発明の具体的な実施例を説明する。
図４(Ａ)は、アルミニウム合金(ＪＩＳ：Ａ６Ｎ０１−調質Ｔ５)の押出形材からなり、厚さが６ｍｍの斜め辺３１、側辺３２，３３、端辺３４、および一対のフランジ３９を備え、且つ前記仕切辺３６〜３８のない中空部３５を有するバンパステイ３０ａの端面図を示す。図４(Ａ)で上下方向の高さは、斜め辺３１の右端のＨ１が８０ｍｍ、左端のＨ２が３２ｍｍであると共に、図４(Ａ)で左右方向の幅は、斜め辺３１の左右両端間のＷ１が１７３ｍｍ、フランジ３９，３９の両端間のＷ２が１４０ｍｍである。また、図４(Ａ)におけるバンパステイ３０ａの奥行き(押出)方向に沿った長さ(切り出し長さ)は、１００ｍｍである。
図４(Ｄ)は、上記と同じアルミニウム合金の形材からなり、各辺３１〜３４とフランジ３９も上記と同じ厚さで、車体の前後方向に沿った仕切辺３７の両側に中空部３５ａ，３５ｂを有するバンパステイ３０ｂの端面を示す。図４(Ｄ)で上下方向および左右方向の各部の長さは、上記バンパステイ３０ａと同一である。

バンパステイ３０ａ，３０ｂを実施例１，２とし、これらを同じ条件で個別に固定し、図４(Ａ)，(Ｄ)に示すように、重さ１００ｋｇの錘(荷重)Ｐを速度４０ｋｍ／ｈｒで衝突させて、それぞれの変形推移を調べた。実施例１のバンパステイ３０ａは、図４(Ｂ)，(Ｃ)の端面図に示すように、側辺３２の曲げ変形および側辺３３の座屈変形の２段階の変形を示した。これに対し、実施例２のバンパステイ３０ｂは、図４(Ｅ)〜(Ｇ)の端面図に示すように、側辺３２の曲げ変形、仕切辺３７の座屈変形、および側辺３３の座屈変形という３段階の変形を示した。
上記の変形過程において、実施例１，２における車体の前後方向に沿った変位量と、フレームに相当する部分に加わる荷重との推移を図５のグラフに示した。

図５のグラフ中で一点鎖線で示す実施例１は、側辺３２の曲げ変形に対応する１次ピーク荷重を示した後、側辺３３の座屈変形に対応する２次ピーク荷重を示した。一方、実線で示す実施例２は、上記同様の１次，２次ピーク荷重を示した後、更に３次ピーク荷重を示した。実施例２の２次ピーク荷重は、仕切辺３７の座屈変形によるものである。また、実施例２の実線は実施例１の一点鎖線に対し、全体的に高い荷重値を示した。更に、実施例１，２の一点鎖線や実線と横軸との間の面積は、各例のバンパステイ３０ａ，３０ｂが吸収した衝突エネルギに相当する。その結果、実施例２が実施例１よりも多くの衝突エネルギを吸収したことが判明し、仕切辺３７を付設した効果が裏付けられた。そして、図５のグラフにおける各例の挙動から、２，３段階の変形を生じることにより、多くの衝突エネルギを吸収できる、という本発明の効果も裏付けられたことが理解される。

図６(Ａ)，(Ｂ)は、前記バンパステイ１０の更に異なる応用形態であるバンパステイ１０ａを示す。このバンパステイ１０ａも、前記同様の押出形材からなり、バンパ側の斜め辺１１、フレーム側の端辺１４、一対の側辺１２，１３、一対のフランジ１６、及び中空部１５を有すると共に、各フランジ１６には前記ボルト１８用の透孔１６ａが穿孔されている。また、中空部１５の両端、即ち押出方向の両端の開口部におけるフレーム寄りの位置には、図４(Ｂ)に示すように、中空部１５を覆う台形の蓋板４０，４０が溶接Ｗにより固定されている。
尚、蓋板４０もアルミニウム合金板からなり、溶接Ｗ付けされた後に適宜必要な熱処理が施される。また、蓋板４０は、上記ステイ１０ａの何れか一方の端面のみに固定しても良い。

上記バンパステイ１０ａによれば、衝突に伴う荷重は、前記同様に斜め辺１１、側辺１２，１３に伝達され、第１段階としてバンパ側の部分で側辺１２，１３が車体の中央寄りに倒れ込むように容易に曲げ変形し、これにより衝突エネルギが吸収される。これに伴いフレームには衝撃荷重として１次ピーク荷重が発生するが、これを越える荷重に生じない。衝突エネルギが第１段階で吸収できないほど大きい場合、バンパステイ１０ａのフレーム寄りの部分が座屈変形する。この部分には一対の蓋板４０が固定されているため、当該部分の座屈荷重は大きくなる。このため、バンパステイ１０ａにおける蓋板４０を含むフレーム寄り部分の座屈変形に際し、多くの衝突エネルギが吸収される。この際、フレームには衝撃荷重として２次ピーク荷重が発生する。従って、フレーム寄りに一対の蓋板４０を固定するバンパステイ１０ａによれば、衝突に伴うエネルギを一層効率良く吸収可能となる。

図４(Ｃ)は、バンパステイ１０ａに用いる異なる形態の押出形材１０ｂの端面を示す。この形材１０ｂも、前記同様に斜め辺１１、端辺１４、一対の側辺１２，１３、一対のフランジ１６、及び中空部１５を有すると共に、図４(Ｃ)に示すように、中空部１５における側辺１２，１３の中間と端辺１４の両端とに一対ずつのビスホール４２，４４を付設している。従って、前記一対の蓋板４０を中空部１５の両端におけるフレーム寄りの位置に固定する際、各蓋板４０に予め設けた透孔から図示しないセルフタッピングボルトを上記ビスホール４２，４４内にねじ込むことにより、一対の蓋板４０の固定を容易に行うことができる。
この場合、蓋板４０は上記形材１０ｂの一方の端面のみに固定しても良い。また、蓋板４０には、鋼板などを用いることも可能である。

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、前記バンパステイ１０，２０，３０等において、車体のサイド側の側辺１３，２３，３３は、車体の前後方向と平行に形成しても良い。
また、前記バンパステイ１０，２０，３０等においてバンパ１側の辺は、斜め辺１１，２１，３１としたが、前記バンパリィンフォースメント２の形状に応じてカーブを有する湾曲辺などにすることもできる。
更に、バンパ１側の辺である前記斜め辺１１，２１，３１の左右両端に、バンパリィンフォースメント２の形状に倣った一対のフランジを突設しても良い。
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。

(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)は(Ａ)に示したバンパステイ付近の拡大断面図、(Ｃ)，(Ｄ)はその応用形態のバンパステイを示す断面図。 (Ａ)及び(Ｂ)は異なる応用形態のバンパステイを示す断面図。 (Ａ)は更に異なる形態のバンパステイを示す断面図、(Ｂ)及び(Ｃ)は(Ａ)のバンパステイの衝突時における変形状態を示す概略断面図。 (Ａ)，(Ｄ)は図３のバンパステイの変形形態を示す端面図、(Ｂ)，(Ｃ)および(Ｅ)〜(Ｇ)はこれらの変形過程を示す端面図。 図４の各バンパステイにおける荷重と変位量との関係を示すグラフ。 (Ａ)は図１(Ａ)のバンパステイの異なる応用形態を示す斜視図、(Ｂ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ線に沿った断面図、(Ｃ)は(Ａ)の応用形態の押出形材を示す端面図。 (Ａ)は一般的なバンパステイの配置を示す概略図、(Ｂ)及び(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
１０,１０′,１０″,１０ａ,２０,２０′,３０,３０ａ,３０ｂ…バンパステイ
１０ｂ……………………………………………………………………押出形材
１１，２１，３１……………………………………………斜め辺(バンパ側の辺)
１４，２４，３４……………………………………………端辺(フレーム側の辺)
１５,１５ａ〜１５ｃ，２５ａ〜２５ｄ,３５ａ〜３５ｄ…………中空部
１７,１７ａ,１７ｂ，２７,２８,２８ａ,２８ｂ,３６〜３８……仕切壁
４０………………………………………………………………………蓋板

Claims (3)

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、上記形材におけるバンパ側の辺は、フレーム側の辺よりも長く且つ少なくとも車体の幅方向における中央寄りに張り出している、
   ことを特徴とするバンパステイ。
2. 前記形材の中空部が、車体の前後方向と略平行な仕切辺により、車体の幅方向にて一対に仕切られるか、或いは、上記仕切辺およびこの仕切辺に交差し且つ車体の前後方向と略直交する仕切辺により、略十字形または略Ｔ字形に仕切られている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバンパステイ。
3. 前記押出形材における押出方向における一方の端面または両端面に蓋板を固定し、この蓋板は上記端面の全面に固定されるか、または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または２に記載のバンパステイ。

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