JP2019093876A - バンパービーム及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で強度の高い車両用バンパービームを提供する。【解決手段】車両用バンパービーム１は、第１部材２と、第２部材３と、を備える。第１部材２は、第１天板部５、２つの第１縦壁部６、及び２つの第１フランジ部７を含む。第２部材３は、第２天板部４、２つの第２縦壁部８、２つの第２フランジ部９、第３縦壁部３５、及び平板部３６を含む。２つの第２縦壁部８は、第１縦壁部６それぞれに第１部材２の内側で近接して対向配置される。２つの第２フランジ部９は、２つの第２縦壁部８それぞれに繋がり、第１フランジ部７それぞれに接合して配置される。第３縦壁部３５は、第２天板部４の端部４０に繋がり、２つの第２縦壁部８の端部４１にも繋がる。第２天板部４と２つの第２縦壁部８は、バンパービーム１の長手方向の一部の領域に設けられる。【選択図】図７

Description

本発明は、車両用バンパービーム及びそのバンパービームが搭載された車両に関する。さらに詳しくは、自動車用のバンパービーム及びそのバンパービームが搭載された自動車に関する。

車両のバンパーの内側には、バンパービームが設けられる。衝突時の衝突荷重をバンパービームに負担させ、車両の安全性を確保するためである。一方、近年、ＣＯ₂の削減及び燃費の向上の観点から、バンパービームを軽量化することが求められている。バンパービームの軽量化を実現するためには、バンパービームの板厚を薄くしつつ、バンパービームの強度を向上させる必要がある。

高強度のバンパービームは例えば、特開平７−３０９１８４号公報（特許文献１）、特開平６−３２８９８８号公報（特許文献２）、特開平６−１７１４４１号公報（特許文献３）及び特開２０１１−１１１０７４号公報（特許文献４）に開示される。

特許文献１に開示されたバンパービームでは、接合された複数の部材によって形成される箱形の空間に、補強部材が配置される。補強部材は、車両の前後方向に沿う。これにより、従来のバンパービームと比べてバンパービームの強度は同等であり、且つ、軽量化及び低コストを実現することができる、と特許文献１には記載されている。

特許文献２に開示されたバンパービームは、箱形断面を形成し、その箱形断面の内側に補強部材を有する。補強部材は、車両の上下方向に沿う。したがって、車両の前後方向に荷重が加わったとき、上壁部及び下壁部の外側への変形が抑制される。これにより、バンパービームの強度が向上する、と特許文献２には記載されている。

特許文献３に開示されたバンパービームは、ハット形のプレス成形品を組み合わせて箱形の断面を形成し、その内部空間に補強部材を有する。補強部材は、車両の上下方向に沿う。これにより、バンパービームの強度が向上し、且つ、バンパービームの変形が抑制される、と特許文献３には記載されている。

特許文献４に開示されたバンパービームは、前部補強材と、後部補強材とを備える。前部補強材は、バンパービームの前面側から背面側に向けて凹んだ前部溝を含む。後部補強材は、バンパービームの前面側から背面側に向けて凹んだ後部溝を含む。前部溝は、後部溝に嵌合される。これにより、バンパービームのエネルギー吸収特性が向上する、と特許文献４には記載されている。

特開平７−３０９１８４号公報 特開平６−３２８９８８号公報 特開平６−１７１４４１号公報 特開２０１１−１１１０７４号公報

しかしながら、特許文献１〜３のバンパービームは、車両の安全性を確保するため、補強部材を備える。そのため、特許文献１〜３のバンパービームは重い。特許文献４のバンパービームの後部補強材は後部溝を含む。そのため、後部溝の壁の分、特許文献４のバンパービームは重い。

本発明の目的は、軽量で強度が高い車両用バンパービームを提供することである。

本発明の実施形態による車両用バンパービームは、第１部材と、第２部材と、を備える。第１部材は、第１天板部、２つの第１縦壁部、及び２つの第１フランジ部を含む。２つの第１縦壁部は、第１天板部の両側部のそれぞれに繋がる。２つの第１フランジ部は、２つの第１縦壁部それぞれに繋がる。第２部材は、第２天板部、２つの第２縦壁部、２つの第２フランジ部、第３縦壁部、及び平板部を含む。２つの第２縦壁部は、第２天板部の両側部のそれぞれに繋がる。２つの第２縦壁部は、第１縦壁部それぞれに第１部材の内側で近接して対向配置される。２つの第２フランジ部は、２つの第２縦壁部それぞれに繋がり、第１フランジ部それぞれに接合して配置される。第３縦壁部は、第２天板部の端部に繋がり、２つの第２縦壁部の端部にも繋がる。平板部は、第３縦壁部及び２つの第２フランジ部に繋がる。第２天板部と２つの第２縦壁部は、バンパービームの長手方向の一部の領域に設けられる。

本発明によるバンパービームは、軽量で強度が高い。

図１は、本実施形態のバンパービームの断面図である。 図２は、ケース１のバンパービームの断面図である。 図３は、ケース２のバンパービームの断面図である。 図４は、ケース１のバンパービームの変形挙動を示す図であって、初期状態を示す図である。 図５は、図４に示す状態から変形が進行した状態を示す図である。 図６は、図５に示す状態から更に変形が進行した状態を示す図である。 図７は、本実施形態のバンパービームの斜視図である。 図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの断面図である。 図９は、バンパービームの平面図である。 図１０は、本発明例及び比較例２のバンパービームを示す断面図である。 図１１は、比較例１のバンパービームを示す断面図である。

本明細書において、バンパービームを構成する部材の「長手方向」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車幅方向を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「長さ」とは、対象部材の長手方向の距離を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「幅」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車高方向の距離を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「高さ」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車長方向の距離を意味する。

本明細書において、「最大許容荷重」とは、バンパービームが座屈したときにバンパービームに負荷されている最大荷重を意味する。

（１）本実施形態による車両用バンパービームは、第１部材と、第２部材と、を備える。第１部材は、第１天板部、２つの第１縦壁部、及び２つの第１フランジ部を含む。２つの第１縦壁部は、第１天板部の両側部のそれぞれに繋がる。２つの第１フランジ部は、２つの第１縦壁部それぞれに繋がる。第２部材は、第２天板部、２つの第２縦壁部、２つの第２フランジ部、第３縦壁部、及び平板部を含む。２つの第２縦壁部は、第２天板部の両側部のそれぞれに繋がる。すなわち、一方の第２縦壁部は第２天板部の一方の端に繋がり、他方の第２縦壁部は第２天板部の他方の端に繋がる。２つの第２縦壁部は、第１縦壁部それぞれに第１部材の内側で近接して対向配置される。２つの第２フランジ部は、２つの第２縦壁部それぞれに繋がり第１フランジ部それぞれに接合して配置される。すなわち、一方の第２フランジ部は一方の第２縦壁部に繋がり、一方の第１フランジ部に接合している。また、他方の第２フランジ部は他方の第２縦壁部に繋がり、他方の第１フランジ部に接合している。一方の第１縦壁部、一方の第２縦壁部、一方の第１フランジ部、一方の第２フランジ部は、全てバンパービームの長手方向に垂直な断面において片側に配置される。他方のものはその断面において、一方の反対側に配置される。第３縦壁部は、第２天板部の端部に繋がる。更に、第３縦壁部は２つの第２縦壁部の端部にも繋がる。平板部は、第３縦壁部及び２つの第２フランジ部に繋がる。第２天板部と２つの第２縦壁部は、バンパービームの長手方向の一部の領域に設けられる。

バンパービームに衝突荷重が負荷されると、第１縦壁部の第１フランジ部側の端部は、車両上下方向の中央に向けて移動する。本実施形態のバンパービームでは、第２部材の第２縦壁部が第１部材の第１縦壁部に対向配置される。この場合、バンパービームに衝突荷重が負荷されると、第１縦壁部の第１フランジ部側の端部は、第２縦壁部と接触する。すなわち、第１部材の変形を第２部材が抑制する。これにより、本実施形態のバンパービームの強度は、補強部材の追加がなくても高い。したがって、本実施形態のバンパービームは軽量で強度が高い。また、バンパービームの第２部材の第３縦壁部は、第２縦壁部が第１縦壁部に押されて変形することを抑制する。その結果、バンパービームの強度がさらに高まる。

（２）上記（１）に記載のバンパービームにおいて、第２天板部を挟んで２つの第３縦壁部を設けてもよい。その場合、第３縦壁部同士の間隔は、２つの第１縦壁部同士の間隔以下であるのが好ましい。後述する実施例１に示すように、向かい合う２つの第３縦壁部同士の間隔が、向かい合う２つの第１縦壁部同士の間隔以下の場合、バンパービームの強度がさらに高まる。

（３）上記（２）に記載のバンパービームにおいて、第２部材は、第２天板部と、２つの第２縦壁部と、２つの第２フランジ部と、２つの第３縦壁部とからなる凹部を複数有するのが好ましい。

第２部材が複数の凹部を有する場合、第３縦壁部により補強された第２縦壁部が複数存在する。これにより、バンパービームの強度がさらに高まる。

（４）上記（２）又は（３）に記載のバンパービームにおいて、第２天板部は、バンパービームの長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。

バンパービームの長手方向の中央部は、フロントサイドメンバー等の支持部材から離れているため、最もたわみあるいは折れやすい。第２天板部が、中央部に配置されると、第３縦壁部により変形を抑制される第２縦壁部が中央部に配置される。したがって、バンパービームの強度が効率的に高まる。

（５）上記（１）〜（４）に記載のバンパービームの第１フランジ部と第２フランジ部の接合部は、第１フランジの第１縦壁部側の縁から１５ｍｍ以内の領域に設けられるのが好ましい。接合部が第１縦壁部から離れるほど、第２部材が面外変形しやすくなり、第１縦壁部の変形を抑止する効果が落ちるからである。

（６）上記（１）〜（５）に記載のバンパービームが配置される車両は、上記（１）〜（５）に記載のバンパービームを車両の前部又は後部に備える。この場合、バンパービームの第２部材が車両の外側になるよう配置される。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下では例として、本実施形態のバンパービームを自動車のフロントバンパーに適用する場合を説明する。

図７は、本実施形態のバンパービーム１の斜視図である。図１は、図７のＩ−Ｉ断面図である。図１では、バンパービームの長手方向（車幅方向）に垂直な断面を示す。バンパービーム１は、車両のバンパー１０の内側に配置される。バンパービーム１は、第１部材２及び第２部材３を備える。バンパービーム１は、車幅方向の一部の領域に図１に示す断面形状を有する。

第１部材２は、第１天板部５、２つの第１縦壁部６ａ、６ｂ及び２つの第１フランジ部７ａ、７ｂを含む。２つの第１縦壁部６ａ、６ｂそれぞれの一端は第１天板部５の両側部５ａ、５ｂのそれぞれに繋がる。第１縦壁部６ａ、６ｂの他端は第１フランジ部７ａ、７ｂそれぞれに繋がる。第１部材２の断面形状は、ハット形の開断面である。第１部材２は例えば、金属板をプレス成形したものである。これに限らず、第１部材２は他の素材でもよい。例えばＣＦＲＰ等の金属以外の素材でもよい。

第２部材３は、第２天板部４、２つの第２縦壁部８ａ、８ｂ及び２つの第２フランジ部９ａ、９ｂを含む。２つの第２縦壁部８ａ、８ｂは、第２天板部４の両側部４ａ、４ｂのそれぞれに繋がる。第１部材と第２部材とでバンパービーム１を構成した場合の配置は次のとおりである。第２縦壁部８ａ、８ｂは、第１縦壁部６ａ、６ｂそれぞれに対向配置される。第２縦壁部８ａ、８ｂは、第１縦壁部６ａ、６ｂに近接する。すなわち、第２縦壁部８ａ、８ｂと第１縦壁部６ａ、６ｂとの間には僅かな隙間ｄがあってもよい。第２縦壁部８ａ、８ｂは、第１部材２の内側に配置される。すなわち、第２縦壁部８ａ、８ｂは、第１縦壁部６ａ、６ｂ同士の間に配置される。

２つの第２フランジ部９ａ、９ｂは、第２縦壁部８ａ、８ｂそれぞれに繋がる。第２部材３と第１部材２との間には接合部５１が設けられる。具体的には、第２フランジ部９ａ、９ｂはそれぞれ、第１フランジ部７ａ、７ｂに接合される。このため、第２部材３は、第１フランジ部７ａ、７ｂ同士の間を連結する。すなわち、互いに接合された第１部材２及び第２部材３は、閉断面を形成する。第２部材３は例えば、金属板をプレス成形したものである。これに限らず、第２部材３は他の素材でもよい。例えばＣＦＲＰ等の金属以外の素材でもよい。

図７は、本実施形態のバンパービーム１の斜視図である。図７に示すように、第２天板部４の車幅方向端部には、第２天板部４、２つの第２縦壁部８、平板部３６に囲まれた第３縦壁部３５がある。

バンパービーム１は、第２部材３が車両の外側になるよう配置される。バンパービーム１の第２部材３が車両の外側になるよう配置されるとは、配置の向きを意味する。バンパービーム１の第２部材３が車両の外側に露出していることを意味しない。例えば、バンパービーム１が車両のフロントバンパーのバンパービームとして適用される場合、第２部材３は車両の前方側になるよう配置される。この場合、第１部材２は車両の後方側になるよう配置される。バンパービーム１が車両に配置された状態では、第１部材２の第１天板部５及び第２部材３の第２天板部４の垂線は概ね車長方向に沿う。第１部材２の第１縦壁部６ａ、６ｂの垂線は、それぞれ概ね車高方向に沿う。これにより、バンパービーム１は車長方向の衝突に対し高いエネルギー吸収効率を有する。ここで、エネルギー吸収効率は、衝突荷重が負荷されたときにバンパービームが吸収するエネルギーをバンパービームの質量で除した値である。すなわち、エネルギー吸収効率が高いバンパービームは、軽量で強度が高い。以下、この点について詳述する。

［第２部材の位置による効果］
図２及び図３は、従来のバンパービームの断面図である。図２に示すように、従来のバンパービーム１００の第２部材１０２は、単なる平板状の部材である。すなわち、従来の第２部材１０２は、図１に示す本実施形態の第２部材３と比較して、第２縦壁部８ａ、８ｂ（以下、総称して第２縦壁部８とも称する。）及び第２天板部４を有さない点が相違する。

バンパービームの車両への配置は、２通りある。１つ目は、図２に示すように、第２部材１０２を車両の外側になるよう配置する場合（以下、ケース１と称する。）である。２つ目は、図３に示すように、第１部材１０１を車両の外側になるよう配置する場合（以下、ケース２と称する。）である。ケース１はケース２に比べ、図２と図３でＰと示す荷重をかけた場合、同じ荷重でもたわむ量が小さい。

図４〜図６は、ケース１のバンパービームの変形挙動を示す図である。バンパービームの変形は図４、図５及び図６に示す順に進行する。バンパービームが変形すると、第１天板部１０５側にはバンパービーム長手方向（車幅方向）に引張力、第２部材１０２側にはバンパービーム長手方向（車幅方向）に圧縮力が生じる。この圧縮力の作用により、縦壁部１０６の第２部材１０２側の端部Ｘは、車高方向の中央に向けて移動する。その結果、縦壁部１０６は変形し、終には座屈する。縦壁部１０６が座屈すると、長手方向に垂直な断面において、バンパービームの高さが大きく低下する。

ケース１のバンパービームは、図４〜図６に示すように、第２部材１０２側の縦壁部１０６に作用する圧縮力により、端部Ｘが早期にバンパービームの車高方向の中央に向けて移動するため縦壁部１０６が変形し座屈する。つまり、端部Ｘの移動を抑制すれば、縦壁部１０６が早期に座屈することを抑制することができる。そこで、図１に示すように、本実施形態のバンパービーム１では第１部材２の第１縦壁部６同士の間（第１部材２の内部）に、第２部材３の第２縦壁部８及び第２天板部４が配置される。

バンパービームに衝突荷重が負荷されるとバンパービームは曲げ変形する。このとき、上述したように第１縦壁部６の端部Ｘは、車高方向のバンパービーム中央に向けて移動する。図１に示す本実施形態のバンパービームでは、第１縦壁部６の内側には第２部材３の第２縦壁部８が存在する。そのため、第１縦壁部６の端部Ｘが移動すると、端部Ｘは第２縦壁部８と接触する。これにより、第１縦壁部６の端部Ｘの内側への変形は抑制される。その結果、第１縦壁部６の座屈が抑制され、バンパービームの最大許容荷重が高くなる。

第２縦壁部８の高さｈ１と第１縦壁部６の高さＨとの比ｈ１／Ｈは、０．１以上、０．５以下であるのが好ましい。ここで、第１縦壁部６の高さＨは、第１天板部５と第１フランジ部７との間の距離をいう。また、第２縦壁部８の高さｈ１は、第２天板部４と第２フランジ部９ａ、９ｂ（以下、総称して第２フランジ部９とも称する。）との間の距離をいう。

比ｈ１／Ｈが小さいと、衝突荷重が付加された際に、第１縦壁部６の端部Ｘとその周囲が接触する第２縦壁部８の領域が小さい。そのため、第１縦壁部６の変形を抑制しにくい。したがって、バンパービームの最大許容荷重は十分に高くなりにくい。したがって、比ｈ１／Ｈの下限は、好ましくは、０．１である。より好ましくは、比ｈ１／Ｈの下限は０．２である。

第１縦壁部６の端部Ｘは、第２縦壁部８の第２天板部４に近い領域と接触するのが好ましい。第２天板部４の反力によって第１縦壁部６の端部Ｘのバンパービーム中央（内側）への移動が抑制されるからである。比ｈ１／Ｈが大きいと、第２天板部４と第１縦壁部６の端部Ｘとの距離が遠い。第１縦壁部６の端部Ｘが第２縦壁部８に接触しても、第１縦壁部６の端部Ｘが第２天板部４から受ける反力は小さい。そのため、第１縦壁部６の変形を抑制しにくく、バンパービームの最大許容荷重は十分に高くなりにくい。したがって、比ｈ１／Ｈの上限は、好ましくは、０．５である。より好ましくは、比ｈ１／Ｈの上限は０．４である。

第２縦壁部８は第１縦壁部６に近接して対向配置される。すなわち、第１縦壁部６と第２縦壁部８との間には隙間ｄがあってもよい。この隙間ｄは、０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。隙間ｄは０、すなわち隙間が無い状態が最もバンパービームの最大許容荷重が高い。その反面、隙間を無くして第１部材と第２部材を製造すれば、それぞれの部材に要求される寸法精度が厳しくなる。生産性を考慮して多少の隙間ｄは容認される。逆に、隙間ｄが大きすぎれば、第１縦壁部６が座屈した後に第１縦壁部６の端部Ｘが第２縦壁部８に接触する。すなわち、第１縦壁部６が第２縦壁部８と離れすぎているため、第１縦壁部６の端部Ｘの内側への移動が第２縦壁部８によって抑制されない。すなわち、バンパービームの最大許容荷重は高くならない。したがって、隙間ｄの上限は、好ましくは、１０ｍｍである。より好ましくは、隙間ｄの上限は、９ｍｍである。

第２フランジ部９ａ、９ｂは、第１縦壁部６ａ、６ｂと近い位置で第１フランジ部７ａ、７ｂと接合されることが好ましい。第２天板部４は、曲げ変形時に長手方向に圧縮力を受け、車長方向に面外変形する。この結果、第２天板部４が車長方向前方に面外変形した場合、第１縦壁部６ａ、６ｂと第２縦壁部８ａ、８ｂが接触しにくくなり、第１縦壁部６ａ、６ｂが内側に変形することを抑制する効果が得にくくなる。この第２天板部４の車長方向前方への面外変形は、車高方向における接合部５１間の距離に依存し、接合部５１間の距離が長いほど面外変形しやすくなる。したがって、第１縦壁部６ａ、６ｂがバンパービーム中央側（内側）に変形することを抑制する効果を最大限発揮させるためには、第２フランジ部９ａ、９ｂは、第１縦壁部６ａ、６ｂと近い位置で第１フランジ部７ａ、７ｂと接合されることが好ましい。接合部５１は、第１フランジ部７ａ、７ｂの第１縦壁部６ａ、６ｂ側の端部から１５ｍｍ以内の領域に設けられることが望ましい。

［第３縦壁部の効果］
図７は、本実施形態のバンパービームの斜視図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの断面図である。図７及び図８に示すように、バンパービーム１では、第２天板部４、２つの第２縦壁部８及び２つの第２フランジ部９は、バンパービーム１の長手方向（車幅方向）の一部の領域に設けられる。すなわち、バンパービーム１では、第２部材３の一部の領域が凹んでいる。

２つの第３縦壁部３５は、車高方向に延在し、第２天板部４の両端部４０のそれぞれに繋がる。２つの第３縦壁部３５は、２つの第２縦壁部８の両端部４１のそれぞれに繋がる。２つの第３縦壁部３５は、平板部３６に繋がる。すなわち、第２天板部４の車幅方向端部には、第２天板部４、２つの第２縦壁部８、平板部３６に囲まれた第３縦壁部３５がある。２つの第３縦壁部３５は、平板部３６に繋がる湾曲部を含む。湾曲部の断面の曲率半径は、小さい方が好ましい。湾曲部の曲率半径が小さい方が、湾曲部の剛性が大きくなり、第１縦壁部６の内側への変形は抑制されるためである。

平板部３６は、２つの第２フランジ部９と同一面内で２つの第３縦壁部３５に繋がる。平板部３６は、２つの第２フランジ部９と同一面内で２つの第２フランジ部９に繋がる。平板部３６は、第１フランジ部７に接合される。

上述したように、バンパービーム１に衝突荷重が負荷されると、第１縦壁部６の端部Ｘは、車高方向の中央に向けて移動する。第１縦壁部６の端部Ｘは、第２縦壁部８と接触する。第２縦壁部８は、第１縦壁部６の端部Ｘの内側への変形を抑制する。その際、第２縦壁部８は、第１縦壁部６の端部Ｘから力を受ける。そのため、第１縦壁部６の端部Ｘから力を受けた第２縦壁部８の変形を抑制すれば、第１縦壁部６の変形がさらに抑制される。その結果、バンパービーム１の最大許容荷重がさらに高まる。

ここで、バンパービーム１の第２部材３は、第３縦壁部３５を含む。第３縦壁部３５は、第２縦壁部８と繋がる。また、第３縦壁部３５は、第２縦壁部８の延在する方向を横切る方向に延在する。第３縦壁部３５は第２縦壁部８が第１縦壁部６に押されて車高方向中央に移動するのを抑制する。したがって、第３縦壁部３５は、第２縦壁部８の変形の抑制に寄与する。すなわち、第３縦壁部３５は、第２縦壁部８を補強する役割を担う。その結果、バンパービーム１の最大許容荷重がさらに高まる。

図７では、第３縦壁部３５は、第２縦壁部８の延在する方向に対して直角方向に延在する場合を示した。しかしながら、第３縦壁部３５の延在する方向は、この場合に限定されない。第３縦壁部３５の延在する方向と第２縦壁部８の延在する方向とのなす角度は、鋭角又は鈍角であってもよい。

後述する実施例１に基づき、２つの第３縦壁部３５同士の間隔Ｌ１は、２つの第１縦壁部６同士の間隔以下であるのが好ましい。実施例１に示すように、２つの第３縦壁部３５同士の間隔が２つの第１縦壁部同士の間隔よりも長くても、バンパービームの強度は従来のバンパービームより高まる。しかしながら、向かい合う２つの第３縦壁部３５同士の間隔が向かい合う２つの第１縦壁部６同士の間隔以下であれば、さらにバンパービームの強度がさらに高まる。

図７に示すように、第２天板部４と、２つの第２縦壁部８と、２つの第２フランジ部９と、２つの第３縦壁部３５とからなる領域は、凹形状である。以下では、第２天板部４と、２つの第２縦壁部８と、２つの第２フランジ部９と、２つの第３縦壁部３５とからなる領域を凹部ともいう。

バンパービーム１の第２部材３は、凹部を複数有していてもよい。上述したように、凹部は第３縦壁部３５を含む。第２部材３が複数の凹部を有する場合、第３縦壁部３５により補強された第２縦壁部８が複数組存在する。したがって、第１縦壁部６の端部Ｘの内側への変形をさらに抑制できる。これにより、バンパービームの強度がさらに高まる。

図９は、バンパービームを車高方向から見た平面図である。図９に示すように、バンパービーム１の第２部材３は、車両の外側に向けて配置される。また、バンパービーム１は車両内側に配置されるクラッシュボックス、フロントサイドメンバー３０等に取り付けられる。フロントサイドメンバー３０は、バンパービーム１の長手方向の両端近傍の領域に取り付けられる。したがって、フロントサイドメンバー３０から最も離れたバンパービーム１の長手方向（車幅方向）の中央部は、最もたわみやすい。中央部とは、バンパービーム１の長手方向の全長をＬとすると、バンパービーム１の長手方向の中央Ｃから０．２×Ｌまでの領域を意味する。

最もたわみやすい箇所を補強するため、第２天板部４は、バンパービーム１の長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。第２天板部４が中央部に配置されると、バンパービーム１の強度が効率的に高まる。第２部材３が複数の第２天板部を有する場合、複数の第２天板部のうちの少なくとも１つは、バンパービーム１の長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。

ところで、第１フランジ部７と第２フランジ部９（図１参照）との接合は、例えば溶接がある。溶接方法は、例えば、スポット溶接、プラグ溶接、アーク溶接、レーザ溶接等である。しかしながら、第１フランジ部７と第２フランジ部９との接合は、溶接に限定されない。第１フランジ部７と第２フランジ部９との接合は、機械接合でもよい。機械接合は、例えば、リベット、ボルト及びナット、ねじ等である。また、第１フランジ部７と第２フランジ部９との接合は、接着剤でもよい。さらには、第１フランジ部７と第２フランジ部９との接合は、溶接、機械接合及び接着の併用でもよい。

上述したように、本実施形態のバンパービームでは、第２部材３を車両の外側になるように配置する。例えば、図９に示すように、バンパービーム１は長手方向に湾曲している。この場合、湾曲しているバンパービーム１の外側の弧（図９中の第２部材３側）が、車両の外側に突出して配置される。また、バンパービーム１は、車両内側に配置されるクラッシュボックス、フロントサイドメンバー３０等に取り付けられる。そのため、バンパービーム１の車両内側の面（例えば第１天板部５）には、取り付け穴等が設けられる。要するに、バンパービームが車両に取り付けられなくても、バンパービームの第１部材又は第２部材のどちらの部品が、車両外側になるように配置されるか判別できる。

図７と図８に示す実施形態では、第２天板部４の車幅方向端部の両方に第３縦壁部３５を備える。しかしながら、本実施形態のバンパービームはこれに限定されない。第２天板部４の車幅方向端部の片方にのみ第３縦壁部３５を備えていてもよい。例えば、第２部材３の端部が第２天板部４を横断している場合、第２天板部４の車幅方向の端部の片方が平板部３６に直接繋がっている場合がこれに該当する。これらの場合であっても、第３縦壁部３５は第３縦壁部３５に接続する第２縦壁部８の移動を抑止する効果を発揮する。

上述の実施形態では、バンパービームが金属板からなる場合を説明した。金属板は、例えば、鋼板、アルミニウム板、チタン板、マグネシウム板、銅板、ニッケル板又はこれらの合金板、複層金属板等である。本発明はバンパービームの形状に関するものであるから、バンパービームに必要な強度さえ満たせばＣＦＲＰ等の金属以外を素材としてもよい。

本実施形態のバンパービームを自動車に適用する場合、第１部材及び第２部材は、引張強度が１ＧＰａ以上の鋼板からなるのが好ましい。この場合、バンパービームの質量を増大させることなく強度をより高くすることができ、車体の安全性がさらに向上する。

上述の実施形態では、車両がバンパービームを前部に備える場合を説明した。すなわち、本実施形態のバンパービームを自動車のフロントバンパーのバンパービームとして適用する場合を説明した。しかしながら、本実施形態のバンパービームはフロントバンパーのバンパービームに限定されない。本実施形態のバンパービームは、車両の後部に配置されてもよい。すなわち、本実施形態のバンパービームは、リアバンパー等に適用することもできる。いずれの場合であっても、バンパービームの第２部材が車両の外側になるよう配置される。

実施例１では、本実施形態のバンパービームの効果を調査した。実施例１では、２つの第３縦壁部同士の間隔Ｌ１を種々変更し、最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重を調べた。本発明例１〜６として、図７に示すモデルを用いた。本発明例１〜６のモデルにおいて、第２天板部が存在する領域の長手方向に垂直な断面の形状は、図１０に示すモデルと同様である。比較例１として、図１１に示すモデルを用いた。比較例２として、図１０に示すモデルを用いた。すなわち、比較例２のモデルは、図１０に示す断面形状を長手方向全域にわたって有した。本発明例１〜６、比較例１及び比較例２において、第１部材の縦壁部の高さＨは６０ｍｍ、第１天板部の幅Ｗは８０ｍｍ、第２部材の幅Ｗ２は１２０ｍｍ、バンパービームの全長Ｌは１２００ｍｍとした。本発明例１〜６において、第１縦壁部と第２縦壁部との隙間ｄは０ｍｍとした。本発明例１〜６において、第２天板部はバンパービームの長手方向の中央部に１つ設けた。本発明例１〜６、比較例１及び比較例２において、荷重Ｐは第２部材の中央に第１部材に向けて負荷した。第１部材及び第２部材は、引張強度が１３１０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの鋼板を想定した。板厚は一定とした。

本発明例１〜３において、第２部材の高さｈ１と第１部材の高さＨとの比は、ｈ１／Ｈ＝０．１８とした。本発明例１〜３において、シミュレーションは２つの第３縦壁部同士の間隔Ｌ１とバンパービームの全長Ｌとの比Ｌ１／Ｌ＝０．０２５、０．０４２、０．０８３の３パターンについて行った。本発明例４〜６において、第２部材の高さｈ１と第１部材の高さＨとの比は、ｈ１／Ｈ＝０．２７とした。本発明例４〜６において、シミュレーションは２つの第３縦壁部同士の間隔Ｌ１とバンパービームの全長Ｌとの比Ｌ１／Ｌ＝０．０２５、０．０４２、０．０８３の３パターンについて行った。その結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明例１〜６の最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例１の最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重よりも高かった。また、本発明例２、３、５及び６の２つの第３縦壁部同士の間隔Ｌ１は、２つの第１縦壁部同士の間隔以下であった。そのため、本発明例２、３及び６の単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例２よりも高かった。また、本発明例５の単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例２と同程度であった。

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

１ バンパービーム
２ 第１部材
３ 第２部材
４ 第２天板部
５ 第１天板部
６ 第１縦壁部
７ 第１フランジ部
８ 第２縦壁部
９ 第２フランジ部
１０ バンパー
３５ 第３縦壁部
３６ 平板部
４０ 第２天板部の端部
４１ 第２縦壁部の端部
ｄ 第１縦壁部と第２縦壁部との隙間
Ｈ 第１縦壁部の高さ
ｈ１ 第２縦壁部の高さ
Ｗ 第１天板部の幅
Ｐ 衝突荷重
Ｘ 第１縦壁部の端部

Claims (6)

1. 第１天板部、前記第１天板部の両側部のそれぞれに繋がる２つの第１縦壁部、及び前記２つの第１縦壁部それぞれに繋がる２つの第１フランジ部を含む第１部材と、
   第２天板部、前記第２天板部の両側部のそれぞれに繋がり前記第１縦壁部それぞれに前記第１部材の内側で近接して対向配置される２つの第２縦壁部、前記２つの第２縦壁部それぞれに繋がり前記第１フランジ部それぞれに接合して配置される２つの第２フランジ部、前記第２天板部の端部に繋がり前記２つの第２縦壁部の端部に繋がる第３縦壁部、及び前記第３縦壁部及び前記２つの第２フランジ部に繋がる平板部を含む第２部材と、を備え、
   前記第２天板部と、前記２つの第２縦壁部は、前記バンパービームの長手方向の一部の領域に設けられる、車両用バンパービーム。
2. 請求項１に記載の車両用バンパービームであって、
   前記第２天板部を挟んで２つの前記第３縦壁部を備え、前記第３縦壁部同士の間隔は、前記２つの第１縦壁部同士の間隔以下である、車両用バンパービーム。
3. 請求項２に記載の車両用バンパービームであって、
   前記第２部材は、前記第２天板部と、前記２つの第２縦壁部と、前記２つの第２フランジ部と、前記２つの第３縦壁部とからなる凹部を複数有する、車両用バンパービーム。
4. 請求項２又は請求項３に記載の車両用バンパービームであって、
   前記第２天板部は、前記バンパービームの長手方向の中央部に配置される、車両用バンパービーム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用バンパービームであって、
   前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の接合部は、前記第１縦壁部側の縁から１５ｍｍ以内の領域に設けられる、車両用バンパービーム。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用バンパービームを前部又は後部に備え、
   前記バンパービームの前記第２部材が車両の外側に向けて配置される、車両。
   
   

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