JP2011126492A

JP2011126492A - バンパー構造体

Info

Publication number: JP2011126492A
Application number: JP2009289292A
Authority: JP
Inventors: Satoru Iwase; 哲岩瀬; Mitsuhiro Ema; 光弘江間; Kazuhiro Kaita; 一浩貝田; Tsunetake Tsuyoshi; 恒武津吉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: JP5180950B2

Abstract

【課題】衝突時に、バンパーレインフォースの曲げ戻し変形に対して溶接部の剥離が生じず、効果的に衝突エネルギーを吸収することができ、構造が単純で軽量なバンパー構造体を提供する。
【解決手段】バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との間には、中間部材１３が介装されている。中間部材１３は、第１部分１３ａ、第２部分１３ｂ及び第３部分１３ｃにより、トラス状に形成されている。バンパーステイ１２の先端部には、第１端面１２ｃと、第１端面１２ｃに対して、屈曲すると共にバンパーレインフォース１１の傾斜部１１ａの傾斜に倣った第２端面１２ｄとが形成されている。第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂは、夫々、第１端面１２ｃ及び第２端面１２ｄに溶接され、第１部分１３ａは、第２部分１３ｂが交差する位置よりも車体の幅方向中央側にてバンパーレインフォース１１に溶接されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車及びトラック等の衝突に対して、衝突エネルギーを効率よく吸収するバンパー構造体に関する。

従来、自動車及びトラック等の衝突時の衝撃を吸収するために、車体の前端及び後端に、バンパー構造体が設置されている。これにより、バンパー構造体で車体前後位置での衝突荷重を吸収し、衝突時の乗員及び歩行者等の衝撃を緩和している。

従来、バンパー構造体は、車体の幅方向に延びるバンパーレインフォースと、車体の幅方向の２カ所にて車体に固定されると共に前記バンパーレインフォースを固定するバンパーステイとから構成されている。バンパーステイの長手方向は車体の前後方向に延びている。そして、自動車及びトラック等の衝突時に、バンパーレインフォース及びバンパーステイが変形することにより、衝突エネルギーを吸収し、車内の乗員又は歩行者等に衝撃力が印加されることを抑制している。

このようなバンパー構造体には、バンパーレインフォースのバンパーステイへの固定部分を補強するために、バンパーレインフォースとバンパーステイとの間に中間部材を介装している構成のものもある（特許文献１乃至４）。

特許文献１及び２においては、バンパー構造体の各部材間をボルト及びナットにより固定することが開示されている。

特許文献３にはバンパー構造体の各部材間を溶接により接合したものが開示されている。また、特許文献４には、各部材間の固定にボルト及びナットの締結と溶接による接合とを組み合わせたものが開示されている。

特開２００６−２２４９１７号公報特開２００１−２９４１０６号公報特開２００８−１６８８９７号公報特開２００５−６７５２７号公報

しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。図６は、従来のバンパー構造体１０における曲げ戻し変形を示す図である。図６（ａ）に示すように、従来のバンパーレインフォース１１は、その車体の幅方向の中央部分が車体の幅方向（横方向）に延びる横部分１１ｂであり、その車体の幅方向の両端部分が横部分１１ｂから後方に傾斜する傾斜部分１１ａである（フロントバンパーの場合）。なお、リアバンパーの場合は、バンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａは、横部分１１ｂから車体の前方に傾斜している。これにより、車体の幅方向中央付近に対する衝撃は、車体の幅方向に延びる横部分１１ｂにより吸収し、車体の幅方向端部に対する衝撃は、傾斜部分１１ａによって吸収するように構成されている。そして、バンパーレインフォース１１は傾斜部分１１ａにてバンパーステイ１２に固定されている。

このように構成されたバンパー構造体において、衝突時に、横部分１１ｂに衝突荷重が印加された場合、図６（ｂ）に示すように、バンパーレインフォースの傾斜部分１１ａにはバンパーステイ１２まわりに回転変形が生じる（以下、曲げ戻し変形と称する）。このとき、バンパーレインフォース１１には、バンパーステイ１２の車体の幅方向中央側の接合部１２ｂを回転支点として、傾斜部分１１ａの傾斜を横部分１１ｂ側に戻す方向に大きなモーメントが印加される。この際、衝突エネルギーを効果的に吸収するためには、曲げ戻し変形に追従してバンパーレインフォース１１及びバンパーステイ１２が変形すればよい。即ち、バンパーステイ１２が車体の幅方向中央側にて車体側に圧壊する等により、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２とを一体的に変形させて、モーメントをバンパーレインフォース１１及びバンパーステイ１２の全体で吸収する。

しかしながら、従来のバンパー構造体においては、バンパーステイ１２及びバンパーレインフォース１１は、バンパーレインフォース１１の曲げ戻し変形に追従して一体的に変形することができず、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２とを溶接により接合したバンパー構造体１０においては、図６（ｂ）に示すように、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との間、又はバンパーレインフォース１１と中間部材との間（中間部材を設けた場合）の溶接部に非常に大きな剥離荷重がかかり、車体幅方向中央寄りの接合部１２ｂを残して溶接部が切れたり、極端な場合には、溶接部全体に破断が生じる。従って、バンパー構造体１０による効果的な衝突エネルギーの吸収が行われず、バンパー構造体のエネルギー吸収性能は著しく低下する。

特許文献４には、このような溶接部の切れ及び溶接部全体の破断を解決するための手段として、中間部材をバンパーレインフォースの長手方向両端部に設けて、バンパーレインフォース１１のバンパーステイ１２への固定をバンパーレインフォース１１の長手方向両端部にて行い、更に、中間部材に衝撃吸収用のリブを設ける技術が開示されている。即ち、この特許文献４の技術は、バンパーレインフォース１１の固定を両端部で行っているため、傾斜部分１１ａを車体の幅方向に長く確保することができず、車体の幅方向端部における衝突に対し十分に衝突エネルギーを吸収することができないという問題点がある。

また、特許文献４に開示された中間部材は、構造が複雑であり、従ってバンパー構造体全体の重量が大きくなるという問題点がある。更に、中間部材の構造が複雑であると、プレス成形により製造する場合においても、押出成形により製造する場合においても、加工が難しく、また、製造コストも増大してしまうという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、バンパー構造体において、衝突時に、バンパーレインフォースの曲げ戻し変形に対して溶接部の剥離が生じず、効果的に衝突エネルギーを吸収することができ、構造が単純で軽量なバンパー構造体を提供することを目的とする。

本発明に係るバンパー構造体は、車体に対しその幅方向に離隔した２位置に長手方向を車体の前後方向に一致させて固定された２個のバンパーステイと、このバンパーステイの先端部で支持されこの支持部が前記バンパーステイの長手方向に対して傾斜しているバンパーレインフォースと、を有するバンパー構造体において、前記バンパーステイの先端部と前記バンパーレインフォースの支持部との間に介装された中間部材を有し、前記バンパーステイの前記先端部は、前記車体の幅方向中央側の第１端面と、幅方向の外側の第２端面とを有し、前記第２端面は前記第１端面に対して、屈曲すると共に前記バンパーレインフォースの前記傾斜部に倣って傾斜しており、前記中間部材は、前記バンパーレインフォースの傾斜部と前記バンパーステイの第２端面に重ねられる第１部分と、前記バンパーステイの前記第１端面に重ねられる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを連絡して前記第１部分及び第２部分と共に三角形の１辺を構成する第３部分とから構成され、前記中間部材の前記第１部分のうち、前記第２部分が交差する位置より車体幅方向中央側の部分が前記バンパーレインフォースに溶接により固定され、前記第１部分のうち前記バンパーステイの第２端面に重ねられる部分は前記バンパーレインフォースに固定されず、前記中間部材の第１部分のうち前記バンパーステイの第２端面に重ねられる部分は前記第２端面に溶接により固定されており、前記第２部分は前記バンパーステイの前記第１端面に溶接により固定されていることを特徴とする。

上述のバンパー構造体において、前記中間部材の前記第２部分と第３部分とが交差する位置は、前記バンパーステイの前記第１端面よりも前記車体の幅方向中央側であることが好ましい。

上述のバンパー構造体において、例えば前記バンパーレインフォースは上面、下面及び側面を有する角筒状をなし、前記第１部分と前記バンパーレインフォースとの溶接箇所は、前記バンパーレインフォースの夫々上面及び下面と前記第１部分との隅部である。また、前記第１部分と前記バンパーレインフォースとの溶接箇所は、前記バンパーレインフォースの夫々上面、下面及び側面と前記第１部分との隅部であってもよい。

また、前記第１端面と前記第２端面との境界の位置は、前記バンパーステイの中心軸から前記車体の幅方向に前記バンパーステイの幅の３０％以内の範囲であることが好ましい。

上述のバンパー構造体において、前記中間部材は、例えば前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分が一体成形された押出形材である。

また、前記バンパーレインフォース、前記バンパーステイ及び前記中間部材は、例えばＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなる。

本発明のバンパー構造体は、バンパーステイの先端部が車体の幅方向中央側の第１端面と車体の幅方向の外側の第２端面とを有し、第２端面は第１端面に対して、屈曲すると共にバンパーレインフォースの傾斜部に倣って傾斜しており、中間部材がこのバンパーステイ及びバンパーレインフォースの形状に合わせて形成されてバンパーステイに固定されている。そして、中間部材の第１部分のうち、第２部分が交差する位置より車体幅方向中央側の部分がバンパーレインフォースに溶接により固定され、第１部分のうちバンパーステイの第２端面に重ねられる部分はバンパーレインフォースに固定されていない。これにより、中間部材１３がバンパーレインフォース１１に固定されている溶接部には、剥離荷重が作用せず、溶接部の剥離が生じない。また、衝突時の荷重によるモーメントは、第１端面と第２端面との境界を回転支点として車体の幅方向中央側に印加されるため、バンパーレインフォースとバンパーステイとにより衝突エネルギーを効果的に吸収することができ、安全性が高い。

また、中間部材は、構造が単純である。従って、本発明のバンパー構造体は、軽量であり、その製造コストが増大することもない。そして、各部材間の固定は溶接のみにより行っているので、バンパー構造体への孔あけ等を行う必要がなく、バンパー構造体の製造工程を簡略化することができ、また、バンパー構造体全体の重量を軽量化することもできる。

本発明の実施形態に係るバンパー構造体を示す一部平面図である。同じくバンパー構造体を示す斜視図である。同じくバンパー構造体をバンパーステイ側から見た斜視図である。バンパー構造体の静的圧壊試験装置を示す斜視図である。本発明のバンパー構造体における曲げ戻し変形後の変形状態を示す斜視図である。従来のバンパー構造体を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、バンパー構造体の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバンパー構造体を示す一部平面図、図２は同じくバンパー構造体を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のバンパー構造体１は、バンパーレインフォース１１と、バンパーステイ１２と、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との間に介装された中間部材１３とにより構成されている。

バンパーレインフォース１１は、例えばアルミニウム合金材からなる中空の部材が車体の幅方向に長手方向を有するように延び、その長手方向の両端部において、車輌の内側（フロントバンパーの場合は車体の後方側、リアバンパーの場合は車体の前方側）に向けて例えば１０乃至２０度折曲された傾斜部分１１ａが形成されている。そして、バンパーレインフォース１１は、傾斜部分１１ａの中央部付近において、中間部材１３を介してバンパーステイ１２の先端部に固定されている。なお、以下、バンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａ間に位置している車体の幅方向に平行な部分については、横部分１１ｂと称する。

バンパーレインフォース１１は、例えば断面矩形の筒状部材によって構成されており、例えばアルミニウム合金製の押出形材である。なお、バンパーレインフォース１１は、アルミニウム合金製の板材に３回又は４回の曲げ成形を施して断面矩形となるように板材の両端部を突き合わせた後、突き合わせ部を例えば溶接により接合することにより成形されていてもよい。また、本実施形態において、バンパーレインフォース１１はアルミニウム合金材であるが、鋼材によって成形されていてもよく、この場合、上述のアルミニウム合金材で成形する場合と同様に、板材に複数回の曲げ成形を施して突き合わせ部を溶接して接合されていてもよく、成形性を考慮して、板材に２回の曲げ成形を施した後、断面コの字状としたものを突き合わせて配置し、相互間を突き合わせ部にて溶接することにより、断面矩形の筒状部材に成形されたものであってもよい。また、バンパーレインフォース１１には、必要に応じて、その中空の内部に１又は複数個のリブを設けることができ、リブによりバンパーレインフォース１１を補強することにより、衝突時の衝突エネルギーの吸収を効果的に行うことができる。この場合、リブ形状は、例えば断面Ｉ字状である。また、本実施形態においては、バンパーレインフォース１１は１個の筒状部材により構成されているが、バンパーレインフォース１１は複数個の筒状部材により構成されていてもよい。この場合、複数個の筒状部材を車体前後方向及び／又は上下方向に並べて配置し、隣接する筒状部材間は、例えば溶接により接合する。

バンパーステイ１２は、バンパーレインフォース１１と同じく、例えばアルミニウム合金又は鋼材からなり、筒状に成形したものを車体の前後方向に開口するように配置したものである。バンパーステイ１２には、一端部にフランジ１２ａが設けられており、フランジ１２ａにて車体に対しその幅方向に離隔した２位置に長手方向を車体の前後方向に一致させて固定される。バンパーステイ１２の他端部は、その車体幅方向の外側が平面視でバンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａの傾斜に倣って切り欠かれており、これにより、バンパーステイの長手方向に垂直な車体幅方向中央側の第１端面１２ｃと、バンパーレインフォース１１の傾斜部１１ａに倣った車体幅方向外側の第２端面１２ｄとが形成されている。そして、この第１端面１２ｃにおいて、後述する中間部材の第２部材１３ｂが溶接により接合されており、第２端面において、中間部材の第１部材１３ａが溶接により接合されている。第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界は、例えば図１に示すように、バンパーステイ１２の中心ｌから車体の幅方向にバンパーステイ１２の幅Ｗの３０％以内の範囲内に位置するように設けられており、本実施形態においては、第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界は、バンパーステイ１２の中心ｌである。なお、バンパーレインフォース１１と同様に、バンパーステイ１２にもその中空の内部に１又は複数個のリブを設けて補強することができる。

バンパーステイ１２の一端部に設けられたフランジ１２ａは、例えば板厚が３乃至５ｍｍの板材であり、バンパーステイ１２に例えば溶接により接合されている。フランジ１２ａには、ボルトを挿通するボルト孔が例えば４カ所に設けられており、このボルト孔にボルトを挿通して車体に締結するか、又は車体に予め設けられたスタッドボルトをフランジ１２ａのボルト孔に挿通した後、ナットを締結して、バンパー構造体１を車体に固定することにより、バンパーステイ１２は、バンパー構造体１の全体を支持する。バンパーステイ１２の断面形状は、円形、矩形又は多角形となるように形成されており、図２に示すように、本実施形態においては断面矩形である。これにより、筒状体の中心軸方向の圧縮力に対する強度を強化することにより、車体前後方向の耐衝撃性が確保されている。

中間部材１３は、アルミニウム合金又は鋼製の板材により構成されており、本実施形態においては、バンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａに重ねられる第１部材１３ａと、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃに重ねられる第２部材１３ｂと、第１部材と第２部材とを連絡することにより三角形の１辺を構成するように配置された第３部材１３ｃとにより構成されており、これらの板材１３ａ、１３ｂ及び１３ｃがトラス形状を形成するように配置されている。本実施形態においては、第１部材１３ａ、第２部材１３ｂ、及び第３部材１３ｃは、夫々アルミニウム合金製の押出により成形された板材であり、３枚の板材の相互間は、例えば溶接により接合されているが、中間部材１３は、第１部材１３ａ、第２部材１３ｂ、及び第３部材１３ｃが一体的に、例えば、アルミニウム合金の押出形材として形成されていてもよい。中間部材１３を押出形材で形成することにより、中間部材の寸法精度が向上し、また、構造が単純で、高強度に成形することができるので、衝突エネルギー吸収を確実に行うことができる。なお、中間部材１３を鋼材により成形してもよく、必要に応じて、各部材間に補強のためのリブを設けてもよい。

上述の如く、中間部材１３の第１部材１３ａは、バンパーレインフォース１１に重ねられる面の裏面にてバンパーステイ１２の他端部、即ち、第２端面１２ｄに溶接により接合されている。第２部材１３ｂは、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界にて第１部材１３ａの前記裏面に交差するように配置されている。そして、第２部材１３ｂは、バンパーステイ１２の第１端面に溶接により接合されている。第３部材１３ｃは、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとの間を連絡するように配置され、第１部材１３ａと第３部材１３ｃとの間、及び第２部材１３ｂと第３部材１３ｃとの間が、夫々、溶接により接合されている。このとき、図１に示すように、第２部材１３ｂと第３部材１３ｃとが交差する部分は、第２部材１３ｂとバンパーステイ１２との接合部（第１端面１２ｃ）よりも車体の幅方向中央側に配置されていることが好ましい。これにより、バンパーレインフォース１１は、モーメントの回転支点を第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界（第１部材１３ａと第２部材１３ｂとの交差部）にして、中間部材１３を押し潰しながらバンパーステイ１２を座屈させることができ、中間部材１３が潰れた後は、バンパーステイ１２の中心軸方向にバンパーステイ１２を押圧して、バンパーステイ１２の全体をその中心軸方向に圧壊させることができる。

図３に示すように、中間部材１３の第１部材１３ａは、バンパーレインフォース１１に重ねられる部分のうち、第２部材１３ｂが交差する位置、即ち、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界よりも車体の幅方向中央側の部分にてバンパーレインフォース１１に溶接により接合されている。このとき、第１部材１３ａがバンパーレインフォース１１に溶接される箇所は、バンパーレインフォース１１の夫々上面及び下面と第１部材１３ａとの隅部（図３の領域Ｂ）であればよいが、接合部の強度を向上させるために、バンパーレインフォース１１の側面と第１部材１３ａとの隅部（図３の領域Ｃ）も溶接により接合されていてもよい。

以上のように、本発明においては、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との間に中間部材１３を設け、中間部材１３を第１部材１３ａ、第２部材１３ｂ及び第３部材１３ｃにより構成している。また、バンパーステイ１２の先端に第１端面１２ｃ及び第２端面１２ｄを設けている。そして、第１部材１３ａをバンパーレインフォース１１に沿うように配置し、第１端面１２ｃと第２端面との境界よりも車体の幅方向の中央側においては第１部材１３ａをバンパーステイ１２に溶接により接合し、第１端面と第２端面との境界よりも車体の幅方向の外側においては第１部材１３ａをバンパーステイ１２に溶接により接合している。このとき、第１部材１３ａが設けられることにより、第１端面と第２端面との境界よりも車体の幅方向外側にてバンパーレインフォース１１に第１部材１３ａが溶接されていなくても、車体の幅方向中央側に第１部材１３ａの長さを長く設定することにより、溶接長さを長くして、十分な強度を有する溶接部を形成することができる。また、第２部材１３ｂを第１部材１３ａの途中から分岐するように設け、第１部材１３ａをバンパーステイ１２の第２端面１２ｄに溶接し、第２部材１３ｂをバンパーステイ１２の第１端面１２ｃに溶接することにより、中間部材１３がバンパーステイ１２に溶接される溶接長さは、第２部材１３ｂを第１部材１３ａの車体幅方向外方の端部から分岐させた場合に比して長くなる。このように、本発明においては、バンパーステイ１２の先端に第１端面１２ｃ及び第２端面１２ｄを設け、バンパーステイ１２の先端形状に合わせて第１部材１３ａ及び第２部材１３ｂを設けることにより、バンパーステイ１２と中間部材１３との溶接長さを長くすることができるという副次的な効果がある。

バンパー構造体１を構成する上記バンパーレインフォース１１、バンパーステイ１２及び中間部材１３をアルミニウム合金により構成する場合は、ＪＩＳ７０００系のアルミニウム合金を使用することが好ましい。これにより、バンパー構造体１の強度を高めることができるだけでなく、バンパー構造体１を製造する際に、各部材間の溶接施工性を向上させることができる。なお、アルミニウム合金としては、ＪＩＳ７０００系のアルミニウム合金の他に、ＪＩＳ２０００系、３０００系、５０００系及び６０００系のアルミニウム合金を使用することができる。

各部材間を接合する溶接部は、連続したビードで形成してもよく、断続的なビードで形成してもよい。溶接部を断続的なビードで形成した場合には、溶接部に生じる溶接歪の大きさを低減することができる。但し、溶接部を断続的なビードで形成した場合においては、ビード間のピッチを３０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、溶接方法としては、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、アーク溶接、及びレーザ溶接の他、レーザ溶接とアーク溶接を複合させたハイブリッド溶接を採用することができる。

次に、本発明のバンパー構造体の動作について説明する。本発明のバンパー構造体を備えた自動車又はトラック等が他の自動車又は障害物等に衝突する際には、衝突物は、先ずバンパーレインフォース１１に衝突する。衝突物が衝突する位置がバンパーレインフォース１１の横部分１１ｂである場合には、バンパーレインフォース１１の横部分１１ｂは、車体の内側へ向けて押圧される。従って、自動車の幅方向に長手方向を有するバンパーレインフォース１１は、その端部が、バンパーステイ１２を支軸として車体の外側に回転する方向、即ち、傾斜部分１１ａの傾斜を横部分１１ｂ側に戻す方向に回転モーメントが印加される。これにより、バンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａには、印加された回転モーメントにより曲げ戻し変形が生じる。

図６に示すような従来のバンパー構造体１０においては、曲げ戻し変形時のモーメント回転支点は、バンパーステイ１２の車体幅方向中央であり、これにより、バンパーレインフォース１１の傾斜部分１１ａには、バンパーステイ１２の車体幅方向中央寄りの接合部１２ｂを起点として大きなモーメントが印加される。従って、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との溶接部には大きな剥離荷重がかかり、溶接部が切れたり、極端な場合には溶接部全体に破断が生じたりする。そして、この場合には、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２とを一体的に変形させることができず、バンパー構造体１０による効果的な衝突エネルギーの吸収が行われず、バンパー構造体のエネルギー吸収性能は著しく低下する。

これに対して、本発明においては、中間部材１３の第１部材１３ａのうち、第２部材１３ｂが第１部材１３ａに交差する位置よりも車体の幅方向中央側だけをバンパーレインフォース１１に溶接して固定しているので、曲げ戻し変形時のモーメント回転支点は、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界であり、モーメント回転支点がバンパーステイ１２の中心軸及びその近傍にある。即ち、第１部材１３ａは、第２部材１３ｂとの交差部分、即ち、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界よりも車体の幅方向中央側の領域にてバンパーレインフォース１１に溶接によって接合されている。そして、第１部材１３ａは、バンパーステイ１２の第２端面１２ｄに重ねられる部分がバンパーレインフォース１１に固定されていない。このようにバンパー構造体を構成することにより、衝突時に車体の幅方向中央側に印加された荷重によるモーメントは、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界を回転支点として印加されるようになり、モーメント回転支点よりも車体の幅方向中央側において、モーメントはバンパーレインフォース１１をバンパーステイ１２側に押さえつける方向に応力を作用させる。これにより、中間部材１３がバンパーレインフォース１１に固定されている溶接部には、押圧力が作用して剥離荷重が作用せず、溶接部の剥離が生じない。

バンパーステイ１２に印加される応力が大きくなると、バンパーステイ１２は撓み始め、主に第１端面１２ｃの領域から座屈し始める。これにより、バンパーステイ１２は積極的に衝突エネルギーを吸収するようになる。即ち、本発明においては、前記モーメント回転支点よりも車体の幅方向中央側の溶接部にて、バンパーレインフォース１１に印加された荷重を中間部材１３を介してバンパーステイ１２に効率よく伝達し、バンパーステイ１２を座屈させた後、圧壊させ、バンパーレインフォース１１の変形にバンパーステイ１２の変形を追従させることができ、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２とを一体的に変形させて、効果的に衝突エネルギーを吸収することができる。このとき、第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界の位置がバンパーステイ１２の中心でなくても、前記境界がバンパーステイ１２の中心から車体の幅方向にバンパーステイ１２の幅Ｗの３０％以内の範囲内であれば、バンパーステイ１２による衝突エネルギーの吸収をより効果的に行うことができる。

また、例えば中間部材１３の第２部材１３ｂと第３部材１３ｃとが交差する部分が、第２部材１３ｂとバンパーステイ１２との接合部（第１端面１２ｃ）よりも車体の幅方向中央側となるように設ければ、バンパーレインフォース１１は、衝突時の衝撃をより効果的にバンパーステイ１２に伝達し、バンパーレインフォース１１及びバンパーステイ１２の変形により、衝突エネルギーをより効果的に吸収することができる。即ち、第２部材１３ｂと第３部材１３ｃとが交差する部分が第１端面１２ｃよりも車体の幅方向中央側にあることにより、中間部材１３は変形しやすくなるため、バンパーレインフォース１１は、中間部材１３を押し潰しながらバンパーステイ１２を座屈させることができる。そして、中間部材１３が潰れた後は、バンパーレインフォース１１は、バンパーステイ１２の中心軸方向にバンパーステイ１２を押圧し、バンパーステイ１２の全体をその中心軸方向に、例えば蛇腹状に圧壊させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２とにより効果的に衝突エネルギーを吸収することができる。従って、自動車の衝突時に、車内の乗員又は歩行者等に衝撃力が印加されることを抑制し、乗員及び歩行者等の安全性を高めることができる。

なお、本実施形態においては、バンパーレインフォース１１を矩形断面の筒状部材として説明したが、バンパーレインフォース１１は矩形断面を有するものでなくてもよく、例えば例えば円筒状に形成されていてもよい。また、車体内側の断面を矩形としてバンパーステイ１２及び中間部材１３への固定を容易に行えるように構成しつつ、車体外側にフィレットを設けて、衝突物への接触圧を均一化してもよい。

また、バンパーステイ１２についても、角筒状又は円筒状に限らず、その断面形状は、六角形、八角形等の多角形状であってもよい。

以下、本発明のバンパー構造体について、その効果を比較例と比較して説明する。本実施例においては、先ず、ＪＩＳ７０００系合金（Ｚｎ：６．５質量％、Ｍｇ：０．８質量％、Ｃｕ：０．１５質量％、残部がアルミニウム及び不可避的不純物）からなるバンパーレインフォース、バンパーステイ、及び中間部材を押出により成形した。そして、バンパーレインフォースについては、曲げ加工を施すことにより、長手方向の両端部に傾斜部を加工した。

本実施例においては、バンパーレインフォースは断面形状が矩形（幅７０ｍｍ、高さ８０ｍｍ、肉厚２ｍｍ）の中空部材の内部において、その中間部分に肉厚２ｍｍの１本のリブを水平に設けることにより、断面形状が日の字状となるように加工した。なお、バンパーレインフォースの傾斜部は、その端部の３００ｍｍの区間を車輌の前後方向に１５度曲げ加工したものである。

バンパーステイは、断面形状が長方形（幅８０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、肉厚２ｍｍ）の中空の押出形材を８０ｍｍの長さとなるように加工し、バンパーレインフォースと同様に、中空部材の内部において、その中間部分に肉厚２ｍｍの１本のリブを設けて、断面日の字状とした。そして、バンパーステイの一端部に、７０００系アルミニウム合金製のフランジを溶接により接合した。また、バンパーステイの他端部を幅方向４０ｍｍの範囲で、高さ１０．７ｍｍ切り欠いた。これにより、バンパーステイの先端に第１端面及び第２端面を設けた。

中間部材は、押出により、第１部材、第２部材及び第３部材を肉厚が３ｍｍとなるように成形し、３枚の板材をトラス状に配置した。なお、中間部材の寸法は、夫々、第１部材を、幅１１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、第２部材を、幅１１０ｍｍ、長さ５５ｍｍ、第３部材を、幅１１０ｍｍ、長さ１４．２ｍｍとした。そして、第１部材と第２部材との交差部（分岐部）は、第１部材の端部から６５ｍｍの位置とし、第１部材と第３部材との交差部は、第２部材の分岐部から５３．１ｍｍの位置とし、第２部材と第３部材との交差部は、第２部材の分岐部から５５ｍｍの位置とした。

このように作成したバンパーレインフォース、中間部材及びバンパーステイをこの順で配置し、ＭＩＧ溶接により接合した。なお、バンパーステイと中間部材とは、全周、ＭＩＧ溶接により接合した。これにより、中間部材における第２部材と第３部材との交差部を、第２部材とバンパーステイとの接合部よりも車体の幅方向中央側に配置した。また、バンパーレインフォースと中間部材とは、中間部材の分岐部、即ち、第１部材と第２部材との交差部から車体の幅方向中央側の範囲において、バンパーレインフォースの上面、下面及び側面と第１部材との隅部をＭＩＧ溶接により接合した。

比較例のバンパー構造体としては、図６（ａ）に示すようにバンパーステイ１２の先端部を切り欠かずに、また、バンパーレインフォース１１とバンパーステイ１２との間に中間部材を設けずに、バンパーレインフォースとバンパーステイとの間をＭＩＧ溶接により全周溶接したものを使用した。

これらの実施例及び比較例のバンパー構造体を図４に示す静荷重装置４に設置してバンパー構造体の圧壊試験を行った。バンパーステイ１２のフランジ１２ａを静荷重装置４の台座４ｂにボルトにより固定し、バンパーレインフォース１１の曲げ加工を施していない範囲（横部分１１ｂ）において、荷重が長手方向に均等となるように上方から静荷重装置４のバリア４ａを押し付け、バンパー構造体の変形を観察した。なお、バリア４ａの加工速度は、３０ｍｍ／分（平均速度）とした。

その結果、実施例のバンパー構造体も比較例のバンパー構造体も、共に曲げ戻し変形が発生した。実施例のバンパー構造体は、図５に示すように、中間部材１３の第１部材１３ａが、第２部材１３ｂの交差部付近、即ち、バンパーステイ１２の第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界を支点として折れ曲がり、第１端面１２ｃと第２端面１２ｄとの境界よりも車体の幅方向中央側については、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとの交差部付近を支点として、曲げ戻し変形に追従して中間部材１３の全体が回転するように変形した。これにより、第２部材がバンパーステイ１２に押し付けられ、図５に示す領域Ａにおいてバンパーステイ１２が座屈した。これにより、バンパーレインフォース１１及びバンパーステイ１２の変形により、衝突時のエネルギーを効果的に吸収することができることが分かった。

これに対して、比較例のバンパー構造体は、図６（ｂ）に示すように、車体の幅方向中央側の接合部をモーメント回転支点とするバンパーレインフォース１１の曲げ戻し変形により、溶接部が瞬間的に破断した。

以上のように、バンパー構造体を本発明の構成とすることにより、衝突時に、衝突エネルギーの吸収をバンパーレインフォースだけに偏らせることなく、バンパーステイによっても効果的に行うことができる。従って、本発明のバンパー構造体を自動車又はトラック等に設置した場合には、車内の乗員又は歩行者等に衝撃力が印加されることを抑制し、乗員及び歩行者等の安全性を高めることができる。

また、本発明のバンパー構造体は、構造が単純である。従って、バンパー構造体全体の重量を増加させることなく、製造コストも安価である。そして、各部材間の固定を溶接のみにより行えば、バンパー構造体への孔あけ等を行う必要がないため、バンパー構造体の製造工程を簡略化することができ、また、バンパー構造体全体の重量を軽量化することも可能である。

１、１０：バンパー構造体、１１：バンパーレインフォース、１１ａ：傾斜部分、１１ｂ：横部分、１２：バンパーステイ、１２ａ：フランジ、１２ｂ：車体中央側接合部、１２ｃ：第１端面、１２ｄ：第２端面、１３：中間部材、１３ａ：第１部材、１３ｂ：第２部材、１３ｃ：第３部材、２：溶接部、４：静荷重装置、４ａ：バリア、４ｂ：台座

Claims

車体に対しその幅方向に離隔した２位置に長手方向を車体の前後方向に一致させて固定された２個のバンパーステイと、このバンパーステイの先端部で支持されこの支持部が前記バンパーステイの長手方向に対して傾斜しているバンパーレインフォースと、を有するバンパー構造体において、前記バンパーステイの先端部と前記バンパーレインフォースの支持部との間に介装された中間部材を有し、前記バンパーステイの前記先端部は、前記車体の幅方向中央側の第１端面と、幅方向の外側の第２端面とを有し、前記第２端面は前記第１端面に対して、屈曲すると共に前記バンパーレインフォースの前記傾斜部に倣って傾斜しており、前記中間部材は、前記バンパーレインフォースの傾斜部と前記バンパーステイの第２端面に重ねられる第１部分と、前記バンパーステイの前記第１端面に重ねられる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを連絡して前記第１部分及び第２部分と共に三角形の１辺を構成する第３部分とから構成され、前記中間部材の前記第１部分のうち、前記第２部分が交差する位置より車体幅方向中央側の部分が前記バンパーレインフォースに溶接により固定され、前記第１部分のうち前記バンパーステイの第２端面に重ねられる部分は前記バンパーレインフォースに固定されず、前記中間部材の第１部分のうち前記バンパーステイの第２端面に重ねられる部分は前記第２端面に溶接により固定されており、前記第２部分は前記バンパーステイの前記第１端面に溶接により固定されていることを特徴とするバンパー構造体。
前記中間部材の前記第２部分と第３部分とが交差する位置は、前記バンパーステイの前記第１端面よりも前記車体の幅方向中央側であることを特徴とする請求項１に記載のバンパー構造体。
前記バンパーレインフォースは上面、下面及び側面を有する角筒状をなし、前記第１部分と前記バンパーレインフォースとの溶接箇所は、前記バンパーレインフォースの夫々上面及び下面と前記第１部分との隅部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバンパー構造体。
前記バンパーレインフォースは上面、下面及び側面を有する角筒状をなし、前記第１部分と前記バンパーレインフォースとの溶接箇所は、前記バンパーレインフォースの夫々上面、下面及び側面と前記第１部分との隅部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバンパー構造体。
前記第１端面と前記第２端面との境界の位置は、前記バンパーステイの中心軸から前記車体の幅方向に前記バンパーステイの幅の３０％以内の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバンパー構造体。
前記中間部材は、前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分が一体成形された押出形材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバンパー構造体。
前記バンパーレインフォース、前記バンパーステイ及び前記中間部材がＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溶接バンパー構造体。