JP2012040994A - バンパー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能なバンパー構造を提供すること。
【解決手段】バンパーステイＳのステイ本体Ｓ_Mは、車体前後方向に連続する中空部Ｈの外殻３と、外殻３から張り出す上下一対のフランジ４，４とを有し、外殻３は、バンパーリインフォースメントＲの上面部１１と同じ高さに位置する左右一対の上側稜線部３ａ，３ｂと、バンパーリインフォースメントＲの下面部１２と同じ高さに位置する左右一対の下側稜線部３ｃ，３ｄとを有する。車体幅方向内側の上側稜線部３ａおよび下側稜線部３ｃを通る平面を内側基準面としたときに、フランジ４は、内側基準面よりも車体中央側に突出しており、バンパーリインフォースメントＲは、外殻３およびフランジ４，４に接合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、バンパー構造に関する。

特許文献１，２には、バンパーリインフォースメントと、これを支持する左右一対のバンパーステイとを備える自動車用のバンパー構造が開示されている。このバンパー構造は、バンパーリインフォースメントに曲げ変形が生じる過程（以下、「ビーム曲げ過程」という。）で衝突エネルギーを吸収するとともに、バンパーステイをバンパーリインフォースメントに減り込ませる過程（以下、「ビーム圧潰過程」という。）で衝突エネルギーを吸収し、さらには、バンパーステイに圧潰が生じる過程（以下、「ステイ圧潰過程」という。）で衝突エネルギーを吸収する。このようなバンパー構造によれば、車体に伝わる衝突荷重のピークを低く抑えつつ衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができるので、軽衝突時における安全装置（例えば、エアーバックなど）の誤作動を防ぎつつ車体に与えるダメージを緩和することができる。なお、屈曲部分または湾曲部分を有するバンパーリインフォースメントにおけるビーム曲げ過程では、屈曲部分または湾曲部分が直線状に伸ばされる過程でも衝突エネルギーが吸収される。

特許文献３には、筒状のバンパーステイを、その中空部が車体前後方向に連続するように配置し、バンパーステイを車体前後方向に圧潰させることにより、衝突エネルギーを吸収する技術が開示されている。

国際公開第２００７／１１０９３８号パンフレット 国際公開第２００９／１１０４６１号パンフレット 特開２００９−２８０１４５号公報

衝突荷重の作用位置がバンパーリインフォースメントの中心線の上側若しくは下側にオフセットした場合には、バンパーステイの上部若しくは下部に衝突荷重が集中するようになるので、特許文献３のような軸圧壊型のバンパーステイを使用すると、衝突の初期段階において、バンパーステイの筒状部に局所的な座屈が発生する虞がある。バンパーステイの筒状部に局所的な座屈が発生すると、バンパーリインフォースメントに大きなねじれが生じる結果、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象、あるいは衝突相手に乗り上がる現象が発生するようになり、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収が小さくなる虞がある。

このような観点から、本発明は、衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能なバンパーステイを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、中空のバンパーリインフォースメントと、前記バンパーリインフォースメントを支持するバンパーステイとを備えるバンパー構造であって、前記バンパーステイは、車体前後方向に連続する中空部が形成されたステイ本体を有し、前記ステイ本体は、前記中空部の外殻と、前記外殻から張り出す上下一対のフランジとを有し、前記外殻は、前記バンパーリインフォースメントの上面部と同じ高さに位置する左右一対の上側稜線部と、前記バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置する左右一対の下側稜線部とを有し、車体中央寄りの前記上側稜線部および前記下側稜線部を通る平面を内側基準面としたときに、前記フランジは、前記内側基準面よりも車体中央側に突出しており、前記バンパーリインフォースメントは、前記外殻および前記フランジに接合されている、ことを特徴とする。

バンパーリインフォースメントに作用した衝突荷重は、バンパーステイによって受け止められるので、バンパーリインフォースメントには、バンパーステイに作用した荷重と同等の反力が作用する。衝突荷重が大きい場合（すなわち、バンパーステイからの反力が大きい場合）には、バンパーリインフォースメントに潰れが発生し、これにより衝突エネルギーを吸収するようになるが、本発明に係るバンパー構造によれば、中空部の外殻から受ける反力だけでなく、上下のフランジから受ける反力によっても、バンパーリインフォースメントが圧潰するようになるので、フランジを設けない場合に比べて、バンパーリインフォースメントの圧潰範囲を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大させることが可能となる。

また、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合には、上下のフランジの一方に座屈が生じ易くなるものの、一方のフランジに座屈が集中する結果、外殻の座屈開始時期を遅らせることが可能となるので、少なくとも衝突の初期段階においては、バンパーリインフォースメントを安定的に支持することが可能になる。つまり、本発明に係るバンパー構造によれば、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合であっても、バンパーリインフォースメントを安定的に支持することが可能になるので、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

なお、外殻の四つの稜線部（左右一対の上側稜線部および左右一対の下側稜線部）を、バンパーリインフォースメントの上面部および下面部の高さ位置に合わせると、これらからずらした場合に比べて、ビーム圧潰過程が進行し難くなるので、ビーム曲げ過程とビーム圧潰過程とが時間差をもって進行するようになる。つまり、車体に伝わる衝突荷重のピークが時間差をもって順次現れるようになるので、衝突エネルギーを効果的に吸収することが可能になる。

上側の前記フランジは、前記上面部と同じ高さに位置させ、下側の前記フランジは、前記下面部と同じ高さに位置させるとよい。このようにすると、バンパーリインフォースメントがフランジによって切り裂かれるという現象が起こり難くなるので、衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能となる。

前記外殻の内壁（車体中央寄りの前記上側稜線部から前記下側稜線部に至る部分）の高さ方向の中央部を、前記内側基準面よりも車体中央側に突出させた場合には、前記バンパーリインフォースメントを、前記内壁の前記中央部に接合するとよい。このようにすると、バンパーリインフォースメントに生じる断面圧潰の範囲を増大させることが可能になるので、ビーム圧潰過程におけるエネルギー吸収量を増大させることが可能になる。

前記内壁に、前記中空部側に窪む凹部、若しくは、前記中空部に通じる開口部を形成してもよい。このようにすると、バンパーステイの中空部の外殻を圧潰させる際の座屈の開始位置をコントロールすることが可能になる。また、内壁の剛性が低下するため、車体に伝わる衝突荷重のピークを抑えることが可能になる。

前記外殻の上壁（一方の前記上側稜線部から他方の前記上側稜線部に至る部分）の少なくとも一部を、上側基準面（一対の前記上側稜線部を通る平面）よりも下側に突出させるとともに、前記外殻の下壁（一方の前記下側稜線部から他方の前記下側稜線部に至る部分）の少なくとも一部を、下側基準面（一対の前記下側稜線部を通る平面）よりも上側に突出させるとよい。このようにすると、外殻の上壁および下壁の剛性が高まるようになるので、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットしても、外殻に局所的な座屈が生じ難くなり、ひいては、バンパーリインフォースメントを安定的に支持することが可能となる。

前記外殻の外壁（車体側面寄りの前記上側稜線部と前記下側稜線部とを繋ぐ部分）を、その高さ方向の少なくとも一箇所において屈曲させ、前記バンパーリインフォースメントを、前記外壁に接合するとよい。このようにすると、バンパーリインフォースメントとバンパーステイとの接触長さを増大させることが可能となるので、接合長（例えば、溶接長）を増大させることが可能となる。

前記課題を解決する本発明に係る他のバンパー構造は、中空のバンパーリインフォースメントと、前記バンパーリインフォースメントを支持するバンパーステイと、を備えるバンパー構造であって、前記バンパーステイは、車体前後方向に連続する中空部が形成されたステイ本体を有し、前記中空部の外殻は、前記バンパーリインフォースメントの上面部と同じ高さに位置する左右一対の上側稜線部と、前記バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置する左右一対の下側稜線部とを有し、車体中央寄りの前記上側稜線部および前記下側稜線部を通る平面を内側基準面としたときに、前記ステイ本体は、前記内側基準面よりも車体中央側に突出した部位を有し、少なくとも当該部位が前記バンパーリインフォースメントに接合されている、ことを特徴とする。

このようにすると、ビーム圧潰過程が進行する際に、ステイ本体の突出部（内側基準面よりも車体中央側に突出した部位）がバンパーリインフォースメントに押し込まれるようになるので、バンパーリインフォースメントの断面圧潰の範囲を増大させることが可能になる。すなわち、ビーム圧潰過程におけるエネルギー吸収量を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能になる。

なお、本発明に係るバンパー構造は、フロントバンパーに適用してもよいし、リアバンパーに適用してもよい。

本発明によれば、衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能になる。

本発明の実施形態に係るバンパー構造の分解斜視図である。 （ａ）は図１のバンパー構造を裏側から見た拡大分解斜視図、（ｂ）はバンパ構造の平面図である。 （ａ）は図２の（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は基準面の位置を示す図である。 バンパーリインフォースメントとバンパーステイとの接合箇所を示す断面図である。 （ａ）は衝突荷重が作用する前のバンパー構造を示す平面図、（ｂ）はビーム曲げ過程を示す平面図、（ｃ）はビーム圧潰過程を示す平面図、（ｄ）はステイ圧潰過程を示す平面図である。 バンパーリインフォースメントの変形例を示す平面図である。 バンパーステイの変形例を示す断面図である。

本発明の実施形態に係るバンパー構造は、フロントバンパーに適用されるものであり、図１に示すように、中空のバンパーリインフォースメントＲと、バンパーリインフォースメントＲを支持する左右一対のバンパーステイＳ，Ｓとを備えている。

なお、本実施形態における「前後」、「左右」、「上下」は、バンパー構造を車体に取り付けた状態を基準にする。

バンパーリインフォースメントＲは、車体の前方に横設される部材であり、バンパーステイＳ，Ｓを介して車体の一部であるサイドメンバＭ，Ｍに支持されている。バンパーリインフォースメントＲの長手方向の中央は、車体中央に位置しており、バンパーリインフォースメントＲの長手方向の端部は、車体側面付近に位置している。バンパーリインフォースメントＲは、中空であり、角筒状を呈している。すなわち、バンパーリインフォースメントＲは、車体幅方向（車体の左右方向）に連続する断面矩形状の中空部を有するものであり、中空部の外皮となる上面部１１、下面部１２、前面部１３および後面部１４を備えている。上面部１１および下面部１２は、互いに平行であり、上下に間隔をあけて対向している。前面部１３は、上面部１１および下面部１２の前縁同士を繋いでいる。後面部１４は、上面部１１および下面部１２の後縁同士を繋ぐ部位であり、前面部１３と平行に対峙している。

図示のバンパーリインフォースメントＲは、前側に凸となるように湾曲しており、バンパーリインフォースメントＲの両端部は、車体側（後方）に傾斜している。このようなバンパーリインフォースメントＲは、アルミニウム合金製の中空押出形材に曲げ加工を施すことにより得ることができる。

バンパーリインフォースメントＲは、湾曲部分が直線状に伸ばされる過程（以下、「ビーム曲げ過程」という。）において衝突エネルギーを吸収するとともに、バンパーステイＳに隣接した領域において外皮（上面部１１、下面部１２、前面部１３および後面部１４）に座屈や塑性変形が発生する過程（以下、「ビーム圧潰過程」という。）において衝突エネルギーを吸収する。本実施形態では、ビーム曲げ過程が進行した後にビーム圧潰過程が進行するように、バンパーリインフォースメントＲ全体の曲げ剛性が設定されている。

ちなみに、ビーム曲げ過程の開始・終了のタイミングに影響を及ぼすのは、主としてバンパーリインフォースメントＲ全体の曲げ剛性である。当該曲げ剛性は、断面２次モーメントを増減させることで調整される。バンパーリインフォースメントＲの断面２次モーメントの大小に影響を及ぼすのは、主に、前面部１３および後面部１４の肉厚の大きさと、前面部１３と後面部１４との離間距離の大きさであるから、これらを増減させることで、ビーム曲げ過程の開始・終了のタイミングを調整することができる。一方、ビーム圧潰過程の開始・終了のタイミングに影響を及ぼすのは、主に、上面部１１および下面部１２の肉厚と、前面部１３と後面部１４との離間距離の大きさであるから、これらを増減させることで、ビーム圧潰過程の開始・終了の時期を調整することができる。

バンパーステイＳは、バンパーリインフォースメントＲの長手方向の端部とサイドメンバＭとの間に介設されるものであり、サイドメンバＭに接合されるステイベースＳ_Ｂと、バンパーリインフォースメントＲに接合されるステイ本体Ｓ_Ｍとを備えている。ステイ本体Ｓ_Ｍには、車体前後方向に連続する中空部Ｈが形成されている。

ステイベースＳ_Ｂは、ステイ本体Ｓ_ＭとサイドメンバＭとの間に介設される部材であり、ステイ本体Ｓ_Ｍの後端に溶接されている。ステイベースＳ_Ｂの輪郭は、ステイ本体Ｓ_Ｍの後端の輪郭よりも外周側に位置している。ステイベースＳ_Ｂの周縁部（ステイ本体Ｓ_Ｍの外周側に張り出した部位）には、ボルト挿通孔２ａ，２ａ，…が形成されている。ボルト挿通孔２ａには、ステイベースＳ_ＢをサイドメンバＭの前端面に締着するためのボルト（図示略）が挿通される。

本実施形態のステイベースＳ_Ｂは、サイドメンバＭの前端に突き合わされる平板部２１と、サイドメンバＭの上面に沿わされる舌部２２とを備えている。舌部２２は、平板部２１の上端部から後方に向かって張り出していて、平板部２１に直交している。舌部２２は、ステイベースＳ_Ｂの素となるアルミニウム合金製の板材の一部を折り曲げことで形成する。

ステイ本体Ｓ_Ｍは、アルミニウム合金製の中空押出形材（ホロー形材）からなり、当該中空押出形材の押出方向が前後方向となるような向きで配置されている。中空部Ｈの前側の開口は、バンパーリインフォースメントＲによって閉塞され、中空部Ｈの後側の開口は、ステイベースＳ_Ｂによって閉塞される。

図２にも示すように、ステイ本体Ｓ_Ｍは、中空部Ｈの外殻３と、外殻３から張り出す上下一対のフランジ４，４と、を備えている。

外殻３は、図３の（ａ）に示すように、上壁３１、下壁３２、内壁３３および外壁３４によって形成された筒状部分であって、左右一対の上側稜線部３ａ，３ｂと、左右一対の下側稜線部３ｃ，３ｄとを備えている。外殻３の断面形状は、上下対称である。

上側稜線部３ａ，３ｂは、バンパーリインフォースメントＲの上面部１１と同じ高さに位置している。車体中央寄りの上側稜線部３ａは、上壁３１と内壁３３との交差部（角部）であり、車体前後方向（図３の紙面垂直方向）に連続している。車体側面寄りの上側稜線部３ｂは、上壁３１と外壁３４との交差部（角部）であり、車体前後方向に連続している。上側稜線部３ａにおける外殻３の内角は鈍角であり、上側稜線部３ｂにおける外殻３の内角は鋭角である。

下側稜線部３ｃ，３ｄは、バンパーリインフォースメントＲの下面部１２と同じ高さに位置している。車体中央寄りの下側稜線部３ｃは、下壁３２と内壁３３との交差部（角部）であり、車体前後方向（図３の（ａ）の紙面垂直方向）に連続している。車体側面寄りの下側稜線部３ｄは、下壁３２と外壁３４との交差部（角部）であり、車体前後方向に連続している。下側稜線部３ｃにおける外殻３の内角は鈍角であり、下側稜線部３ｄにおける外殻３の内角は鋭角である。

なお、図３の（ｂ）に示すように、一対の上側稜線部３ａ，３ｂを通る平面を「上側基準面Ｐ１」とし、一対の下側稜線部３ｃ，３ｄを通る平面を「下側基準面Ｐ２」とする。また、車体中央寄りの上側稜線部３ａおよび下側稜線部３ｃを通る平面を「内側基準面Ｐ３」とし、車体側面寄りの上側稜線部３ｂおよび下側稜線部３ｄを通る平面を「外側基準面Ｐ４」とする。

上壁３１は、一方の上側稜線部３ａから他方の上側稜線部３ｂに至る部位である。上壁３１の左右両端部は、上側基準面Ｐ１上に位置しており、その他の部位は、上側基準面Ｐ１よりも下側に突出している。すなわち、上壁３１の左右両端部は、図３の（ａ）に示すように、バンパーリインフォースメントＲの上面部１１と同じ高さに位置しており、上壁３１の中央部は、下側に凸となるような断面形状を具備している。なお、上壁３１の中央部は、四つの帯板部を折れ線状に連ねた形状を具備しているが、二つの帯板部を断面Ｖ字状に連ねた形状としてもよいし、断面弧状に湾曲させた形状としてもよい。

下壁３２は、一方の下側稜線部３ｃから他方の下側稜線部３ｄに至る部位である。図３の（ｂ）に示すように、下壁３２の左右両端部は、下側基準面Ｐ２上に位置しており、その他の部位は、下側基準面Ｐ２よりも上側に突出している。すなわち、下壁３２の左右両端部は、図３の（ａ）に示すように、バンパーリインフォースメントＲの下面部１２と同じ高さに位置しており、下壁３２の中央部は、上側に凸となるような断面形状を具備している。なお、下壁３２の断面形状は、上壁３１を上下に反転させた形状と同じである。

内壁３３は、車体中央寄りの上側稜線部３ａから下側稜線部３ｃに至る部位であり、図３の（ｂ）に示すように、内側基準面Ｐ３よりも車体中央側に突出している。内壁３３は、内側基準面Ｐ３に平行な平板部３３ａと、平板部３３ａの上縁から上側稜線部３ａに至る上傾斜部３３ｂと、平板部３３ａの下縁から下側稜線部３ｃに至る下傾斜部３３ｃとを備えている。平板部３３ａは、内壁３３の高さ方向中央部に位置している。上傾斜部３３ｂおよび下傾斜部３３ｃは、平板部３３ａに対して傾斜していて、断面横ハ字状に対向している。下傾斜部３３ｃの断面形状は、上傾斜部３３ｂを上下に反転させた形状と同じである。なお、上傾斜部３３ｂおよび下傾斜部３３ｃは、いずれも、高さ方向の二箇所において屈曲した折れ線状の断面形状を呈しているが、弧状に湾曲させた断面形状としてもよいし、屈曲点を有さない直線状の断面形状としてもよい。

内壁３３には、図２の（ａ）に示すように、中空部Ｈに通じる開口部３３ｄが形成されている。開口部３３ｄは、外殻３の圧潰荷重（ピーク荷重）を低下させる目的で形成されたものであり、本実施形態のものは、長円状を呈している。このようにすると、外殻３を圧潰させる際の座屈の開始位置をコントロールすることが可能になる。また、内壁３３の剛性が低下するため、車体に伝わる衝突荷重のピークを抑えることが可能になる。なお、開口部３３ｄの形状や位置は適宜変更してもよい。図示は省略するが、複数の開口部を形成しても勿論差し支えない。

外壁３４は、図３の（ｂ）に示すように、車体側面寄りの上側稜線部３ｂから下側稜線部３ｄに至る部位であり、外側基準面Ｐ４よりも車体中央側に突出している。外壁３４は、外側基準面Ｐ４に平行な平板部３４ａと、平板部３４ａの上縁から上側稜線部３ｂに至る上傾斜部３４ｂと、平板部３４ａの下縁から下側稜線部３ｄに至る下傾斜部３４ｃとを備えている。平板部３４ａは、外壁３４の高さ方向中央部に位置している。下傾斜部３４ｂおよび下傾斜部３４ｃは、平板部３４ａに対して傾斜していて、断面横ハ字状に対向している。下傾斜部３４ｃの断面形状は、上傾斜部３４ｂを上下に反転させた形状と同じである。なお、上傾斜部３４ｂおよび下傾斜部３４ｃは、いずれも、屈曲点を有さない直線状の断面形状を呈しているが、高さ方向の少なくとも一箇所において屈曲した折れ線状の断面形状としてもよいし、弧状に湾曲させた断面形状としてもよい。

フランジ４，４は、内側基準面Ｐ３よりも車体中央側に突出している。図３の（ａ）に示すように、上側のフランジ４は、外殻３の上側稜線部３ａから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメントＲの上面部１１と同じ高さに位置している。下側のフランジ４は、外殻３の下側稜線部３ｃから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメントＲの下面部１２と同じ高さに位置している。なお、上下のフランジ４，４は、平行に配置されており、かつ、同一の平面形状に成形されている（図２の（ａ）参照）。

図２の（ｂ）に示すように、フランジ４は、軽量化を図るため、ステイ本体Ｓ_Ｍの前部のみに形成されている。フランジ４の前端縁は、バンパーリインフォースメントＲに接合されている。

フランジ４の平面形状に制限はないが、本実施形態のフランジ４は、バンパーリインフォースメントＲに接続される略台形状の幅広部４ａと、ステイベースＳ_Ｂに向かうに従って上側稜線部３ａからの張出量が小さくなるように形成された略三角形状の幅変化部４ｂとを備えている。図３の（ａ）に示すように、幅広部４ａの側端（自由端）は、平板部３３ａを通る平面よりも車体中央側に位置している。なお、図示は省略するが、ステイ本体Ｓ_Ｍの全長に亘ってフランジを形成し、フランジの後端をステイベースＳ_Ｂに接合してもよい。

なお、フランジ４を形成するには、ステイ本体Ｓ_Ｍの素となる押出形材において、フランジ４の素となる板状部分を切除すればよい。

バンパーステイＳをバンパーリインフォースメントＲに接合する場合には、ステイ本体Ｓ_Ｍの前端をバンパーリインフォースメントＲの後面に当接させたうえで、図４に示すように、フランジ４の上面および下面に沿って溶接Ｗ₄₁，Ｗ₄₂を施すとともに、上壁３１、下壁３２および外壁３４の外表面に沿って溶接Ｗ₃₁，Ｗ₃₂，Ｗ₃₄を連続して施し、さらに、内壁３３の平板部３３ａの外表面に沿って溶接Ｗ₃₄を施せばよい。

なお、図示は省略するが、摩擦攪拌接合やボルトやリベット等の機械的接合手段により、バンパーステイＳをバンパーリインフォースメントＲに接合してもよい。

次に、図５を参照して、正面衝突時における衝突エネルギーの吸収過程を説明する。なお、本実施形態では、バンパーリインフォースメントＲにおいて「ビーム曲げ過程」および「ビーム圧潰過程」が進行した後に、バンパーステイＳにおいて「ステイ圧潰過程」が進行するようにバンパーステイＳおよびバンパーリインフォースメントＲの剛性（各部の肉厚や断面寸法など）が設定されているものとする。

図５の（ａ）に示すバンパー構造に対して、正面側（車体前方）から車体前後方向の衝突荷重が作用すると、図５の（ｂ）に示すように、まず、バンパーステイＳ，Ｓ間においてバンパーリインフォースメントＲの湾曲部分が直線状に伸ばされることで、衝突エネルギーが吸収される（ビーム曲げ過程）。なお、バンパーリインフォースメントＲに作用した衝突荷重は、バンパーステイＳによって受け止められるので、バンパーリインフォースメントＲには、バンパーステイＳからの反力が作用する。

バンパーリインフォースメントＲの湾曲部分が直線状に伸ばされる際には、フランジ４，４に座屈が生じるものの、フランジ４，４に座屈が集中する結果、外殻３の圧潰や横倒れが抑制されるので、バンパーステイＳは、ビーム曲げ過程中のバンパーリインフォースメントＲを安定して支持することができる。

特に、本実施形態では、外殻３の四つの稜線部３ａ〜３ｄおよびフランジ４，４を、バンパーリインフォースメントＲの上面部１１および下面部１２の高さ位置に合わせているので（図３の（ａ）参照）、バンパーステイＳがバンパーリインフォースメントＲに減り込み難く、したがって、ビーム曲げ過程中のバンパーリインフォースメントＲを安定して支持することができる。

なお、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合には、オフセットした側のフランジ４に座屈が生じ易くなるものの、当該フランジ４に座屈が集中する結果、外殻３の座屈開始時期を遅らせることが可能となるので、衝突位置が上下にオフセットした場合であっても、少なくとも衝突の初期段階においては、バンパーリインフォースメントＲを安定的に支持することが可能になる。加えて、本実施形態では、外殻３の上壁３１を上側基準面Ｐ１よりも下側に突出させるとともに、下壁３２を下側基準面Ｐ２よりも上側に突出させているので（図３の（ｂ）参照）、上壁３１および下壁３２の剛性が高く、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットしても、外殻３に局所的な座屈が生じ難くなり、ひいては、バンパーリインフォースメントＲを安定的に支持することが可能となる。

ビーム曲げ過程だけで衝突エネルギーを吸収できない場合（衝突荷重が大きい場合）には、図５の（ｃ）に示すように、バンパーステイＳに隣接した領域においてバンパーリインフォースメントＲの断面変形が進行し始める（ビーム圧潰過程）。すなわち、ビーム曲げ過程が終盤に差し掛かるか、もしくはビーム曲げ過程が終了すると、ビーム圧潰過程が進行し始め、バンパーステイＳがバンパーリインフォースメントＲに減り込み、バンパーリインフォースメントＲの内部空間が潰れることで衝突エネルギーを吸収する。バンパーリインフォースメントＲの湾曲部分を直線状に伸ばした後に、バンパーステイＳをバンパーリインフォースメントＲに減り込ませれば、ビーム曲げ過程中にサイドメンバＭに伝わる衝突荷重のピークとビーム圧潰過程中にサイドメンバＭに伝わる衝突荷重のピークとが時間差をもって現れるようになる。

なお、バンパーステイＳが外殻３と上下のフランジ４，４とを備えており、外殻３のみならず、フランジ４，４によってもバンパーリインフォースメントＲが支持されているので、外殻３から受ける反力だけでなく、上下のフランジ４，４から受ける反力によっても、バンパーリインフォースメントＲが圧潰するようになる。すなわち、ビーム曲げ過程においてフランジ４に座屈が生じるものの、バンパーリインフォースメントＲの中空部を潰そうとする力（衝突荷重の反力）は、外殻３との当接部分のみならず、フランジ４，４との当接部分にも作用するようになるので、フランジ４，４を設けない場合に比べて、バンパーリインフォースメントＲの圧潰範囲を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大させることが可能となる。

また、本実施形態においては、外殻３の内壁３３を凸形としているので、ビーム圧潰過程においては、内壁３３の凸形部分が後面部１２に押し込まれるようになる。つまり、ビーム圧潰過程においては、後面部１２が広範囲に変形するようになり、ひいては、ビーム圧潰過程におけるエネルギー吸収量を増大させることが可能になる。

なお、上側のフランジ４が上面部１１の下側にずれているか、あるいは、下側のフランジ４が下面部１２の上側にずれていると、ビーム曲げ過程やビーム圧潰過程の最中にバンパーリインフォースメントＲの後面部１４がフランジ４によって切り裂かれる虞があるが、フランジ４，４の高さ位置を、上面部１１および下面部１２に合わせておけば、フランジ４による切り裂き現象が起こり難くなるので、ビーム曲げ過程やビーム圧潰過程において衝突エネルギーを安定的に吸収することが可能となる。

ビーム圧潰過程が進行してもなお衝突エネルギーを吸収しきれない場合には、外殻３が前後方向に圧潰し始める（ステイ圧潰過程）。すなわち、ビーム圧潰過程が終盤に差し掛かるか、もしくはビーム圧潰過程が終了すると、図５の（ｄ）に示すように、ステイ圧潰過程が進行し始め、外殻３が蛇腹状に潰れることで衝突エネルギーを吸収する。バンパーステイＳをバンパーリインフォースメントＲに減り込ませた後に、バンパーステイＳの外殻３を圧潰させると、ビーム圧潰過程中にサイドメンバＭに伝わる衝突荷重のピークとステイ圧潰過程中にサイドメンバＭに伝わる衝突荷重のピークとが時間差をもって現れるようになる。

このように、本実施形態のバンパー構造によれば、少なくとも正面衝突の場合においては、ビーム曲げ過程、ビーム圧潰過程およびステイ圧潰過程が順次進行するようになるので、衝突荷重のピークも時間差をもって順次現れるようになる。したがって、本実施形態のバンパー構造によれば、衝突荷重が増大した後に衝突荷重が大きく減少することを防いで荷重値を維持することが可能となる。

また、外殻３から受ける反力だけでなく、上下のフランジ４，４から受ける反力によっても、バンパーリインフォースメントＲが圧潰するようになるので、フランジ４，４を設けない場合に比べて、バンパーリインフォースメントＲの圧潰範囲を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大させることが可能となる。

また、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合であっても、バンパーリインフォースメントＲを安定的に支持することが可能になるので、バンパーリインフォースメントＲが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

本実施形態のバンパー構造によれば、バンパーステイＳおよびバンパーリインフォースメントＲの両方をアルミニウム合金製の押出形材で形成しているので、バンパー構造Ｂの軽量化・低コスト化を図ることが可能となり、さらには、製造が容易になるとともに、品質が安定する。

本実施形態のバンパー構造によれば、フランジ４，４によってバンパーリインフォースメントＲの支点間距離を狭めているので、バンパーリインフォースメントＲの前面部１３および後面部１４の肉厚を小さくして軽量化を図ったとしても、バンパーリインフォースメントＲの変形抵抗が大きく低下するようなことはなく、したがって、ビーム曲げ過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量が大きく減少するようなこともない。つまり、本実施形態のバンパー構造によれば、バンパーステイＳ，Ｓ間におけるバンパーリインフォースメントＲの変形抵抗を低下させることなくバンパーリインフォースメントＲの肉厚を小さくすることが可能となり、したがって、ビーム曲げ過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量を減少させることなく軽量化を図ることが可能となる。なお、支点間距離を狭めることなくバンパーリインフォースメントＲの前面部１３および後面部１４の肉厚を小さくすると、バンパーリインフォースメントＲの軽量化が図られる一方で、バンパーリインフォースメントＲの曲げ剛性が小さくなってしまうので、バンパーリインフォースメントＲの変形抵抗が低下するとともに、ビーム曲げ過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量が減少する虞がある。

（バンパーリインフォースメントの変形例）
本実施形態においては、円弧状（曲率が場所によらず一定であるような形状）のバンパーリインフォースメントＲを例示したが、本発明に適用可能なバンパーリインフォースメントの形状を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、楕円弧や放物線をなすバンパーリインフォースメントを使用してもよいし、曲率の異なる複数の円弧を組み合わせた形状や曲線と直線とを組み合わせた形状のバンパーリインフォースメントを使用してもよい。

また、図６に示すように、バンパーステイＳ，Ｓの間に二箇所の屈曲部分Ｒｓ，Ｒｓを備えるバンパーリインフォースメントＲ’であっても差し支えない。なお、図６の形態においては、バンパーリインフォースメントＲ’の屈曲部分Ｒｓ，Ｒｓが直線状に伸ばされることで、衝突初期における衝突エネルギーが吸収されることになる。

図示は省略するが、直線状を呈するバンパーリインフォースメントを使用しても差し支えない。この場合には、バンパーリインフォースメントのうち、左右のバンパーステイの間の部分が車体側に凸となるように湾曲（曲げ変形）することで、衝突初期における衝突エネルギーが吸収されることになる。

（バンパーステイの変形例）
図７に示すバンパーステイは、中空部Ｈが形成されたステイ本体Ｓ_Ｍ’を有するものである。ステイ本体Ｓ_Ｍ’は、内側基準面Ｐ３よりも車体中央側に突出した部位（外殻３の内壁５３およびフランジ６，６）を具備していて、少なくとも当該部位がバンパーリインフォースメント（図示略）に接合されている。

ステイ本体Ｓ_Ｍ’は、中空部Ｈの外殻５と、外殻５の車体中央寄りの上側稜線部５ａおよび下側稜線部５ｃから張り出す上下一対のフランジ６，６と、外殻５の車体側面寄りの上側稜線部５ｂおよび下側稜線部５ｄから張り出す上下一対のフィン７，７とを備えている。

外殻５は、上壁５１、下壁５２、内壁５３および外壁５４によって形成された筒状部分である。外殻５の断面形状は、上下対称である。

なお、上側稜線部５ａ，５ｂは、バンパーリインフォースメント（図示略）の上面部と同じ高さに位置しており、下側稜線部５ｃ，５ｄは、バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置している。上側稜線部５ａ，５ｂにおける外殻５の内角、および、下側稜線部５ｃ，５ｄにおける外殻５の内角は、いずれも鈍角である。なお、外殻５の四つの稜線部５ａ〜５ｄを、バンパーリインフォースメントの上面部および下面部の高さ位置に合わせると、これらからずらした場合に比べて、ビーム圧潰過程が進行し難くなるので、ビーム曲げ過程とビーム圧潰過程とが時間差をもって進行するようになる。つまり、車体に伝わる衝突荷重のピークが時間差をもって順次現れるようになるので、衝突エネルギーを効果的に吸収することが可能になる。

上壁５１および下壁５２は、平板状を呈している。上壁５１は、上側基準面（図示略）上に位置しており、下壁５２は、下側基準面（図示略）上に位置している。

内壁５３は、内側基準面Ｐ３よりも車体中央側に突出している。内壁５３には、中空部Ｈ側に窪む凹部５３ｄが形成されている。凹部５３ｄは、外殻５の圧潰荷重（ピーク荷重）を低下させる目的で形成されたものである。このようにすると、外殻５を圧潰させる際の座屈の開始位置をコントロールすることが可能になる。また、内壁５３の剛性が低下するため、車体に伝わる衝突荷重のピークを抑えることが可能になる。図示は省略するが、凹部５３ｄの前後における内壁５３の断面形状は、外壁５４を左右に反転させた形状と同じである。なお、凹部５３ｄの形状や位置は適宜変更してもよい。図示は省略するが、複数の凹部を形成しても勿論差し支えない。

外壁５４は、その高さ方向の二箇所において屈曲しており、外側基準面Ｐ４よりも車体側面側に突出している。

フランジ６，６は、内側基準面Ｐ３よりも車体中央側に突出している。上側のフランジ６は、外殻３の上側稜線部５ａから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメント（図示略）の上面部と同じ高さに位置している。下側のフランジ６は、外殻５の下側稜線部５ｃから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置している。なお、上下のフランジ６，６は、平行に配置されており、かつ、同一の平面形状に成形されている。

フィン７，７は、外側基準面Ｐ４よりも車体側面側に突出している。上側のフィン７は、外殻５の上側稜線部５ｂから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメント（図示略）の上面部と同じ高さに位置している。下側のフィン７は、外殻５の下側稜線部５ｄから側方に向かって片持ち状に張り出していて、バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置している。なお、上下のフィン７，７は、平行に配置されており、かつ、同一の平面形状に成形されている。

図示は省略するが、フランジ６およびフィン７は、いずれも、バンパーリインフォースメントからステイベースに至る長さを有している。フランジ６およびフィン７の前端縁は、バンパーリインフォースメントに接合されており、フランジ６およびフィン７の後端縁は、ステイベースに接合されている。

このようなバンパーステイを具備するバンパー構造によれば、外殻５から受ける反力だけでなく、フランジ６，６およびフィン７，７から受ける反力によっても、バンパーリインフォースメントが圧潰するようになるので、フランジ６，６およびフィン７，７を設けない場合に比べて、バンパーリインフォースメントの圧潰範囲を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大させることが可能となる。

また、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合には、上下のフランジ６，６の一方に座屈が生じ易くなるものの、一方のフランジ６に座屈が集中する結果、外殻５の座屈開始時期を遅らせることが可能となるので、衝突位置が上下にオフセットした場合であっても、少なくとも衝突の初期段階においては、バンパーリインフォースメントを安定的に支持することが可能になる。つまり、このバンパーステイを備えるバンパー構造によれば、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合であっても、バンパーリインフォースメントを安定的に支持することが可能になるので、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

（バンパーステイの他の変形例）
図示は省略するが、例えば、図２および図３に示すバンパーステイＳにおいて、ステイ本体Ｓ_Ｍのフランジ４，４を省略してもよい。この場合でも、ステイ本体は、内側基準面よりも車体中央側に突出した部位（内壁３３の平板部３３ａ等）を有し、当該部位（平板部３３ａ）は、バンパーリインフォースメントＲに接合されるので、ビーム圧潰過程においては、バンパーリインフォースメントＲの後面部１２が広範囲に変形するようになり、ひいては、ビーム圧潰過程におけるエネルギー吸収量を増大させることが可能になる。

Ｒ バンパーリインフォースメント
１１ 上面部
１２ 下面部
Ｓ バンパーステイ
Ｓ_Ｍ ステイ本体
Ｈ 中空部
３ 外殻
３ａ，３ｂ 上側稜線部
３ｃ，３ｄ 下側稜線部
３１ 上壁
３２ 下壁
３３ 内壁
３４ 外壁
３３ｄ 開口部
４ フランジ
Ｓ_Ｂ ステイベース

Ｒ’ バンパーリインフォースメント
Ｓ_Ｍ’ ステイ本体
５ 外殻
５ａ，５ｂ 上側稜線部
５ｃ，５ｄ 下側稜線部
５１ 上壁
５２ 下壁
５３ 内壁
５４ 外壁
５３ｄ 凹部
６ フランジ

Claims (7)

1. 中空のバンパーリインフォースメントと、
   前記バンパーリインフォースメントを支持するバンパーステイと、を備えるバンパー構造であって、
   前記バンパーステイは、車体前後方向に連続する中空部が形成されたステイ本体を有し、
   前記ステイ本体は、前記中空部の外殻と、前記外殻から張り出す上下一対のフランジと、を有し、
   前記外殻は、前記バンパーリインフォースメントの上面部と同じ高さに位置する左右一対の上側稜線部と、前記バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置する左右一対の下側稜線部とを有し、
   車体中央寄りの前記上側稜線部および前記下側稜線部を通る平面を内側基準面としたときに、
   前記フランジは、前記内側基準面よりも車体中央側に突出しており、
   前記バンパーリインフォースメントは、前記外殻および前記フランジに接合されている、ことを特徴とするバンパー構造。
2. 上側の前記フランジは、前記上面部と同じ高さに位置し、
   下側の前記フランジは、前記下面部と同じ高さに位置する、ことを特徴とする請求項１に記載のバンパー構造。
3. 前記外殻は、車体中央寄りの前記上側稜線部から車体中央寄りの前記下側稜線部に至る内壁を有し、
   前記内壁の高さ方向の中央部は、前記内側基準面よりも車体中央側に突出しており、
   前記バンパーリインフォースメントは、前記内壁の前記中央部に接合されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバンパー構造。
4. 前記内壁に、前記中空部側に窪む凹部、若しくは、前記中空部に通じる開口部が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバンパー構造。
5. 前記外殻は、一方の前記上側稜線部から他方の前記上側稜線部に至る上壁と、一方の前記下側稜線部から他方の前記下側稜線部に至る下壁とを有し、
   一対の前記上側稜線部を通る平面を上側基準面とし、一対の前記下側稜線部を通る平面を下側基準面としたときに、
   前記上壁の少なくとも一部は、前記上側基準面よりも下側に突出しており、
   前記下壁の少なくとも一部は、前記下側基準面よりも上側に突出している、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のバンパー構造。
6. 前記外殻は、車体側面寄りの前記上側稜線部から車体側面寄りの前記下側稜線部に至る外壁を有し、
   前記外壁は、その高さ方向の少なくとも一箇所において屈曲しており、
   前記バンパーリインフォースメントは、前記外壁に接合されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のバンパー構造。
7. 中空のバンパーリインフォースメントと、
   前記バンパーリインフォースメントを支持するバンパーステイと、を備えるバンパー構造であって、
   前記バンパーステイは、車体前後方向に連続する中空部が形成されたステイ本体を有し、
   前記中空部の外殻は、前記バンパーリインフォースメントの上面部と同じ高さに位置する左右一対の上側稜線部と、前記バンパーリインフォースメントの下面部と同じ高さに位置する左右一対の下側稜線部とを有し、
   車体中央寄りの前記上側稜線部および前記下側稜線部を通る平面を内側基準面としたときに、
   前記ステイ本体は、前記内側基準面よりも車体中央側に突出した部位を有し、少なくとも当該部位が前記バンパーリインフォースメントに接合されている、ことを特徴とするバンパー構造。

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