JP4035292B2 - Bumper reinforcement with excellent offset impact - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフセット衝突性に優れたアルミニウム合金製の軽量バンパー補強材 (以下、アルミニウムを単にAlと言う) 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補強材 (バンパーリインフォースメントあるいはバンパーアマチャアなどとも言う) が設けられている。
【0003】
このバンパー補強材は、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る。そして、このようなバンパー補強材は、その長手方向の形状では、自動車車体やバンパーのデザインに応じて、種々の形状が選択される。
【0004】
代表的な形状は、▲1▼車幅方向に対し中央部や端部も含めて平行に延在する真っ直ぐなバンパー補強材 (直線型バンパー補強材) と、▲2▼直線的な中央部の両端に車体側へ曲げられた、直線的または曲線的な湾曲部 (屈曲部) を有するか、全体が車体側へ湾曲しているバンパー補強材 (湾曲型バンパー補強材) とに大別される。
【0005】
これらバンパー補強材の車体への取り付けは、フロントサイドメンバやリヤサイドメンバ等、車体前後方向の骨格部材の車体フレーム類 (車体メンバ類) に連結されて行われる。また、車体への固定は、車体のフロントやリヤのサイドメンバの先端或いは後端に直接あるいはバンパーステイなどの車体連結用部材を介して行われる。
【0006】
周知の通り、バンパー補強材は、バンパーと車体間で、車体の前方や後方からの、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。したがって、車体用エネルギー吸収部材としてのバンパー補強材には、車体の衝突により加わった外力のエネルギー (衝突エネルギー) を、自らの曲げ変形および断面方向の変形により吸収し、車体を保護する性能が求められている。
【0007】
近年、これらバンパー補強材やバンパーステイに、軽量化のために、従来使用されていた鋼材に代わって、AA乃至JIS 規格による5000系、6000系、7000系等の高強度Al合金製の押出形材などが使用され始めている。
このAl合金製バンパー補強材やバンパーステイは、断面形状が、口形、中リブを設けて補強した図9 に示す日形(1がバンパー補強材、20が中リブ) あるいは田形、目形などの、略矩形の中空構造から基本的になっている。
【0008】
ところで、車体用エネルギー吸収部材としてのバンパー補強材には、従来からの正面衝突 (バリア衝突、フルラップ前面衝突) 時のエネルギー吸収性能だけではなく、最近では、車体が対向車や障害物などと部分的に正面衝突する、オフセット衝突時に、優れたエネルギー吸収性能を発揮することが求められる.
【0009】
しかし、このオフセット衝突時においては、オフセットバリヤ (または対向車) の端部が被衝突車の中央部よりにくるため、衝突荷重が必然的に被衝突車バンパー補強材の中央部側に集中しやすい。このため、前記湾曲型バンパー補強材では、特にバンパー補強材の中央部よりの部位に変形が集中し、場合によっては、バンパー補強材がくの字状に長手方向に折れ曲がって、衝突エネルギーの吸収が十分にできず、更には車体側に損傷を与えるという問題を生じる。
【0010】
この問題は、前記直線型バンパー補強材では比較的生じ難い。直線型バンパー補強材の場合、オフセット衝突時の衝突荷重はバンパー補強材の前記バリヤ接触部全体に渡って分散され、衝突荷重がバンパー補強材の中央部側に集中しにくい。このため、直線型バンパー補強材の場合には、バンパー補強材の中央部からの変形が生じにくい一方、補強材背面のステイと前記バリヤとの間でバンパー補強材が押しつぶされる断面変形 (本来期待される変形) は生じ易い。この結果、バンパー補強材の変形領域が広くなり、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【0011】
これに対して、前記湾曲型バンパー補強材では、通常、湾曲部背面においてステイなどにより支持されており、湾曲分だけ、バンパー補強材の中央部よりの方が、ステイなどよりも、衝突側の前面に突出していることとなる。この結果、オフセット衝突時には、初期の衝突荷重を支えるのは、バンパー補強材の中央部寄り側を中心とする曲げ変形により支えられることとなる。
【0012】
この結果、湾曲型バンパー補強材では、オフセット衝突時には、前記ステイ近傍の断面全体が押しつぶされる変形 (本来期待される変形) が起こる前に、バンパー補強材の中央部寄り側が局部的に座屈して、長手方向にくの字状に折れ曲がりが生じやすい。
【0013】
実際、図10に平面図で示す、15km/hr のオフセット衝突試験条件においても、部分オフセットバリア19にバンパー補強材1 が部分的に衝突した場合、バンパー補強材1 の中央部寄り側の部位21が、図10のように、座屈およびくの字状に長手方向に折れ曲がって、衝突エネルギーの吸収が十分にできない場合が多く生じる。なお、図10において、7 はバンパー補強材両端の湾曲部、12は、湾曲部裏面に設けられ、図示しない車体のサイドアームに接続されるステイである。
【0014】
したがって、湾曲部を両端に有し、湾曲部背面においてバンパーステイにより支持される、断面矩形のAl合金製バンパー補強材の場合、例えバリア衝突性能に優れていたとしても、オフセット衝突性能に優れているとは限らず、オフセット衝突性能の方が劣る場合も生じる。
【0015】
このため、従来から、ステイ相互間にクロスメンバを設けるなど、バンパー補強材、ステイ、サイドメンバの接続や接合構造を強化改良して、オフセット衝突時の衝突荷重が、バンパー補強材の一方側のみに偏って加わらないようにする技術が、特開平10-203411 号、特開平10-250505 号、特開平10-203403 号などの公報で種々提案されている。
【0016】
また、車両に対し斜め方向の壁に車両が衝突 (斜め衝突) した際の、湾曲部( 張出部) の変形量を少なくするため、湾曲部を両端に有する断面矩形のバンパー補強材において、中央部と湾曲部との交点部を車両幅方向の幅内に位置させることが、実開平3-42452 号公報などで提案されている。
【0017】
更に、湾曲部を両端に有する断面矩形のAl合金製バンパー補強材において、同じく斜め衝突時の湾曲部の変形量を少なくするため、湾曲部の車体方向への曲げ角度や湾曲部の張出量を最適範囲に制御することが、特開平8-2350号公報などで提案されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記バンパー補強材、ステイ、サイドメンバの接続や接合構造の強化は、接続や接合構造の複雑化や重量増加を必然的にもたらす。そして、このことは、車体組み立てあるいは補修時の作業の煩雑さを増すことにもつながる。
【0019】
これに対して、バンパー補強材やステイなどの肉厚を増す、あるいは、ハイテンなどの鋼製の部材を取り付け補強するなどして、これら部材の圧壊強度を高める対策も行われている。
ただ、この場合でも、前記バンパー補強材の折れ曲りを防止するためには、かなりの肉厚の増加や補強が必要であり、軽量化のためのAl合金材採用の利点そのものが損なわれてしまう。
【0020】
また、前記斜め衝突に対する湾曲部の変形量を少なくするための、バンパー補強材中央部と湾曲部との交点部の車両幅方向の幅内に位置させる技術や、湾曲部の車体方向への曲げ角度や湾曲部の張出量を最適範囲に制御する技術では、本発明が課題とするオフセット衝突性能に対しては効果がない。本発明が課題とするオフセット衝突時には、前記した通り、バンパー補強材の中央部よりの部位に変形が集中するからである。
【0021】
このため、湾曲部を両端に有し、湾曲部背面においてバンパーステイにより支持されるAl合金製バンパー補強材の場合、オフセット衝突時のくの字状の折れ曲がりを防止し、衝突エネルギーの吸収性能を高めるためには、補強材の肉厚を増すなどの手段しかなく、Al合金製バンパー補強材採用の利点である軽量化が大きく損なわれていたのが実情である。
【0022】
したがって、本発明の目的は、車体側に曲がる湾曲部を両端に有するバンパー補強材の場合において、Al合金採用の軽量化の利点を損なわずに、オフセット衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を高めたAl合金製バンパー補強材を提供しようとするものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明請求項1 のオフセット衝突性に優れたバンパー補強材の要旨は、アルミニウム合金製中空形材からなり、両端に車体側への湾曲部を有して、この湾曲部背面においてバンパーステイにより支持されるバンパー補強材であって、前記中空形材は、衝突方向に対峙する前面壁と後方に位置する後面壁およびこれらの壁に直交して接続する側壁により、略矩形断面に構成され、この断面内に更に複数の中空部を有するよう前記側壁と平行に中間壁が設けられ、これら中間壁および側壁と前面壁との接続を、傾斜壁によって、前面壁の壁幅を減少させるように行い、前面壁と中間壁との接続部分に凹部を、中空形材の長手方向に渡って形成し、前面壁の幅厚比を減少させて、前面壁の曲げ座屈強度を上げ、オフセット衝突時の曲げ変形荷重を受けた際の、バンパー補強材中央部寄り側の曲げ座屈強度を、前記ステイにより支持されているバンパー補強材湾曲部の側の圧壊強度よりも大きくしたことである。
【0024】
本発明構成によれば、衝突方向に対峙する前面壁の壁幅を減少させて、幅厚比 (壁幅/ 壁厚) を減少させることにより、バンパー補強材前面壁の曲げ座屈強度を上げる。また、衝突方向に対峙する前記凹部と中間壁とが衝突荷重に対し抵抗するので、バンパー補強材が座屈しにくくなる。
【0025】
これによって、例えば図1 、2 に示すように、本発明バンパー補強材1aがオフセット衝突時の曲げ変形荷重F を受けた際に、中央部寄り側の曲げ座屈強度を、ステイ12a 、12b により支持されている湾曲部7a、7bの側の圧壊強度 (補強材断面方向の押し潰れ強度) よりも大きくする。言い換えると、オフセット衝突時の曲げ変形を受けた際、バンパー補強材の湾曲部7a、7b側乃至ステイ12a 、12b の側の圧壊 (衝突エネルギーの吸収) を、中央部寄り側の曲げ座屈 (折れ曲がり) よりも先行させて行わせるようにする。
【0026】
この結果、オフセット衝突時に、バンパー補強材の中央部寄り側を中心とする曲げ変形を受けても、バンパー補強材の断面方向の押しつぶれ強度 (衝突エネルギーを自らの断面方向の変形により吸収する性能) は維持しつつ、バンパー補強材中央部の曲げ強度を向上させることができる。
【0027】
このため、バンパー補強材の壁厚を従来よりも薄肉化しても、また、オフセット衝突の荷重が大きくても、バンパー補強材の折れ曲りを防止し、オフセット衝突時の衝突エネルギーを自らの断面方向の変形により吸収することができる。
【0028】
なお、本出願人は、以前に、特開平8-155534号公報により、車両や航空機などの構造物の強度部材用の中空形材として、外荷重に対する変形抵抗力を増した中空形材を提案した。この中空形材は、複数の矩形断面の中空部を有するように、横設壁と縦設壁とを備えた外壁内に中間壁を設けた中空形材において、横設壁と縦設壁との接続、および/ または外壁と中間壁との接続を、壁幅を減少させるように、傾斜壁により行われているものである。
【0029】
この公報に開示された中空形材の断面構造自体は、上記本発明中空形材の断面構造と類似している。しかし、この公報には、本発明が対象とする、湾曲部を両端に有し、湾曲部背面においてバンパーステイにより支持される、断面矩形のAl合金製バンパー補強材の開示はない。また、本発明が課題とする、オフセット衝突性やその衝突機構の開示もない。更に、中空形材の断面構造が、その衝突機構から、オフセット衝突性に寄与する旨の示唆もない。
【0030】
しかも、本発明のステイによって支持されるAl合金製バンパー補強材の、オフセット衝突時の前記荷重- 変形メカニズム、即ち、バンパー補強材中央部寄り側の曲げ座屈強度の方を、バンパー補強材湾曲部の側の圧壊強度よりも大きくし、オフセット衝突時の曲げ変形荷重を受けた際に、バンパー補強材の湾曲部側とステイの側の圧壊を、前記中央部寄り側の曲げ座屈 (折れ曲がり) よりも先行させることについての開示も無く、衝突時の荷重- 変形メカニズムが全く相違する。
【0031】
本発明構成によれば、前記した優れた効果を有するが、更に、この請求項1 の効果として、オフセット衝突の種々の衝突条件 (衝撃の程度) に対し、バンパー補強材やステイの設計選択が自由に、かつ容易にでき、要求される衝突安全性に対しての車体設計を著しく容易にする利点もある。
【0032】
また、バンパー補強材、ステイ、サイドメンバの接続や接合構造が、基本的に従来通りであるので、車体の組み立てや車体の修理などの作業が、従来通り行え、作業の煩雑さを増すことがない利点もある。
【0033】
更に、本発明バンパー補強材を、請求項2 に記載のように、予めステイと一体化して、ステイ付バンパー補強材としておくことにより、ステイを介して、サイドメンバーに取り付けることが、極めて容易かつ簡便となる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバンパー補強材の実施の形態について詳述する。
【0035】
(バンパー補強材の全体形状、構造)
本発明のAl合金製バンパー補強材の基本形の1 実施態様を、図1 に斜視図、図2 に平面図で例示する。図1 、2 は、バンパー補強材1aが車幅方向に略水平方向に延在している状態を示している。バンパー補強材1aの全体形状は、両端に車体方向に直線的に曲げられた (車体フロントの場合、車体リアの場合は車体前方に曲げられる) 湾曲部7a、7bと中央の直線部8 とを有する。
【0036】
なお、本発明の湾曲型バンパー補強材は、両端に直線的なあるいは曲線的な湾曲部 (屈曲部) を有していても良く、また、全体が湾曲していても良い。
【0037】
そして、図2 に示す通り、この湾曲部7a、7b背面(裏面)において、中空筒状の鋼製ステイ12a 、12b を介して、図示しない車体サイドメンバーと接合され、バンパー補強材1aが車体側に支持される。
【0038】
なお、図2 では、前記ステイ12a 、12b の後面にはフランジ14a 、14b が接合されており、サイドメンバの前面と溶接乃至機械的に接合され、支持される。
【0039】
(バンパー補強材の断面形状、構造)
バンパー補強材1a (中空形材) の断面形状、構造は、図1 の通り、衝突方向乃至衝突荷重F に対峙して立設された前面壁 (前面側フランジ)2a 、2bと、後方に位置する後面壁 (後面側フランジ)3、およびこれらを直角方向で接続する水平な側壁 (ウエブ)4、5 により、略矩形断面に構成されている。
ここにおいて、バンパー補強材の長手方向に渡る断面形状は、必ずしも同一でなくとも、部分的あるいは順次断面形状が変化するような中空形状が、車体の設計側から、自由に選択できる。
【0040】
図1 のバンパー補強材1aでは、この略矩形中空断面内に、更に二つの中空部区画を有するよう、前記側壁4 、5 と平行に、水平な中間壁 (中リブ)6が設けられている。そして、これら中間壁6 および側壁4 、5 と前面壁2a、2bとの接続を、傾斜壁10a 、10b および 11a 11b によって、前面壁2a、2bの元々の壁幅W a 、W b を減少させるように行い、前面壁2a、2bと中間壁6 との接続部分に、衝突方向F に対峙する凹部9 を中空形材1aの長手方向に渡って形成している (前面壁の長手方向の面に連続的に形成している) 。
【0041】
この衝突方向F に対峙する凹部9 は、最低、前面壁2a、2b側に設ける必要があるが、前面壁2a、2bのみに設けるだけではなく、後面壁3 と中間壁6 との接続部分に、凹部9 と同様の凹部を形成するようにしても良い。
【0042】
また、凹部9 の断面形状 (傾斜壁10a 、10b の形状) は、壁幅W a 、W b が減少するような形状であれば、図1の三角状の断面形状に限らず、四角 (傾斜壁10a 、10b がL 字状) 、半円 (傾斜壁10a 、10b が円弧状に接続) 等の形状が適宜選択される。
【0043】
このような本発明構成によれば、前記した通り、衝突方向F に対峙する前面壁2a、2bの壁幅W a 、W b を減少させて幅厚比(W 壁厚t)を減少させ、前面壁2a、2bの曲げ座屈強度を上げる。また、衝突方向に対峙する前記凹部9 と中間壁6 とが衝突荷重F に対し抵抗するので、バンパー補強材が座屈しにくくなる。
【0045】
したがって、オフセット衝突時のバンパー補強材の中央部8 寄り側を中心とする曲げ変形を受けても、バンパー補強材1aの断面方向の押しつぶれ強度は維持しつつ、バンパー補強材1a全体の曲げ強度を向上させることができる。
【0046】
そして、バンパー補強材の壁厚を従来よりも小さな値としても(薄肉化しても)、また、オフセット衝突の荷重が大きくても、バンパー補強材の折れ曲りを防止し、オフセット衝突時の衝突エネルギーを自らの断面方向の変形により吸収することができる。
【0047】
なお、Al合金製バンパー補強材の場合、軽量化のためのAl合金材採用の利点なり目的を達成するためには、壁厚が5mm 以下の薄いAl合金製中空形材からなることが好ましい。この壁厚みが5mm を越えた場合、中空形材であっても、重量と強度との関係からは、鋼材と大差なくなり、軽量化のためのAl合金材採用の利点そのものが損なわれてしまう可能性がある。
したがって、本発明でバンパー補強材壁厚の薄肉化を言う場合には、前記壁厚が5mm 以下であることが薄肉化の目安となる。
【0048】
本発明のバンパー補強材 (中空形材) の断面形状、構造は、前記中間壁を有するために、車体設計によるバンパー補強材の断面の大きさ (高さ) や、前記強度あるいは衝突エネルギー吸収量などの要求特性に応じて、基本的に断面形状が日形、目形から選択される。
【0049】
(その他のバンパー補強材の断面形状、構造)
図3 、4 、5 、6 に、本発明バンパー補強材 (中空形材) の断面形状、構造の他の態様を側面図で示す。
【0050】
図3 のバンパー補強材1bは、前面壁2c、2dが各々衝突方向 (外側、前面) に突き出た (膨らむ) 円弧状となって湾曲している。この前面壁を円弧状に湾曲させることは勿論、後述する図4 、5 などのバンパー補強材にも適用できる。
このように、前面壁2c、2dが各々湾曲していることにより、前面壁2c、2dの曲げ座屈強度 (曲げ剛性) が、直線状の前記図1 の前面壁2a、2bよりも大きくなり、座屈しにくくなるので、より大きなオフセット衝突荷重時のバンパー補強材の折れ曲りを防止するとともに、バンパー補強材のエネルギー吸収量を大きくすることができる。
【0051】
また、図4 のバンパー補強材1cは、中空断面内に、更に3 個の中空部区画を有するよう、前記側壁4 、5 と平行に二個の中間壁6a、6bが設けられ、前面壁2e、2fと中間壁6a、6bとの接続部分に、衝突方向F に対峙する二個の凹部9a、9bを中空形材1cの長手方向に渡って形成している。
この中間壁や中空部区画および衝突方向F に対峙する凹部の個数を増やす手段は、勿論、前記図1 、3 あるいは後述する図5 などのバンパー補強材にも適用できる。
【0052】
このように、中間壁を増やして、中空部区画および衝突方向F に対峙する凹部の個数を増やせば、衝突方向F に対峙する前面壁の壁幅をより減少させて幅厚比を減少させ、前面壁の曲げ座屈強度を高めて、座屈応力をより増大させることができる。また、衝突方向F に対峙する凹部と中間壁との衝突荷重の吸収量も大きくなり、座屈しにくくなるので、より大きなオフセット衝突荷重時のバンパー補強材の折れ曲りを防止するとともに、バンパー補強材のエネルギー吸収量を大きくすることができる。
【0053】
更に、図5 のバンパー補強材1dのように、前面壁2h、2i (後面壁に設けることも可) に、この前面壁2h、2iに面一で、かつ側方に張り出したフランジ部13a 、13b などを有していても良い。このフランジ部を設ける手段は勿論、前記図1 〜4 のバンパー補強材などにも適用できる。
【0054】
そして、このようにフランジ部13a 、13b を有していることにより、前面壁2h、2iの曲げ座屈強度が、前面壁がその終端において側壁と接続されている図1 〜4 の場合に比して、大きくなり、座屈しにくくなるので、より大きなオフセット衝突荷重時のバンパー補強材の折れ曲りを防止するとともに、バンパー補強材のエネルギー吸収量を大きくすることができる。なお、このフランジ部は、必ずしも、両側方に張り出さずとも、片側のみに張り出すよう設けてもよい。
【0055】
また、図6 は基本的な構造は図1 のものと同じであるが、後面壁3 に面一で、かつ側方に張り出したフランジ部17a 、17b を有するとともに、側壁4 、5 と後面壁3 との接続部は、断面の内側方向に屈曲する屈曲部16a 、16b を有するように直交させている。
【0056】
側壁と後面壁とを図1 のように単に直交させた場合、オフセット衝突時の衝突荷重が著しく大きい際には、側壁が断面の外側方向にくの字状に屈曲する可能性があり、圧壊が早まり、エネルギー吸収量が少なくなる、あるいは、バンパー補強材の折れ曲がりが生じやすくなる可能性がある。
【0057】
これに対して、側壁4 、5 と後面壁3 との接続部に、断面の内側方向に屈曲する屈曲部15a 、15b を設けた場合、衝突荷重が加わった際に、側壁4 、5 が断面の内側方向に屈曲して、圧壊を抑制するため、前記単に直交させた場合に比して、エネルギー吸収量が大きくなり、バンパー補強材の折れ曲がりが生じることもなくなる利点がある。
【0058】
(ステイ)
本発明に用いるステイは、両端が車体後方に直線的に曲げられた湾曲部を有するバンパー補強材に接合される。このため、筒状の場合はその前面、前面壁がある場合はその前面壁が、前記図2 に示したように、前記バンパー補強材の湾曲部後面に対応した、直線的あるいは曲線的な傾斜状乃至傾斜壁となっていることが望ましい。
【0059】
そして、ステイの軽量化のためには、ステイ自体も中空の筒体乃至形材であることが好ましい。また、材質については、普通鋼やハイテンなどの鋼材、アルミニウム合金押出形材が適宜選択される。
【0060】
更にまた、本発明バンパー補強材を予めステイと一体化して、ステイ付バンパー補強材としておくことにより、ステイを介して、サイドメンバーに取り付けることが、極めて容易かつ簡便となる。
【0061】
前記従来の一体型ステイであれば、これまでは、自動車製造乃至修理側で、▲1▼バンパー補強材へのステイの取り付け、▲2▼サイドメンバーへのステイの取り付け、の2 つの工程を必要としている。そして、バンパー補強材およびサイドメンバーとステイとの各々の接続、固定も、溶接やリベットを主とする接合が必要となるため、非常に煩雑なものとなる。
【0062】
これに対し、本発明ステイ付バンパー補強材であれば、バンパー補強材とステイとを予め一体化することが可能なので、自動車製造乃至修理側では、前記▲2▼サイドメンバーへのステイの取り付け工程のみでセット可能である。また、バンパー補強材およびサイドメンバーとステイとの各々の接続、固定も簡便にできる利点がある。
【0063】
(バンパー補強材用Al合金)
本発明バンパー補強材は、前記した通り、軽量化のためのAl合金材採用の利点なり目的を達成するために、壁厚が5mm 以下が好ましい。
このために、本発明バンパー補強材で用いるAl合金は、この軽量化条件を満たした上で、オフセット衝突性に優れる目的のために、5mm 以下の厚みの長尺の中空形材として、折れ曲がりをできるだけ防止できるためにも、車体の鋼製サイドメンバーとの関係で、Al合金の耐力が280MPa以上であるとともに、後述するバンパーステイを構成するAl合金の耐力よりも大きいことが好ましい。
【0064】
バンパー補強材用Al合金の耐力が280MPa未満の場合、前記本発明のバンパー補強材断面構造としても、オフセット衝突荷重が大きくなった場合、軽量化条件を満たした上で、オフセット衝突性に優れることが難しく、オフセット衝突時の衝突荷重による前記折れ曲がりが生じる可能性がある。
また、バンパー補強材用Al合金の耐力がステイ用Al合金の耐力よりも小さくなった場合も、前記と同様に、オフセット衝突性に優れることは難しく、オフセット衝突時に、前記折れ曲がりが生じる可能性がある。
【0065】
これに対し、バンパー補強材用Al合金の耐力がステイ用Al合金の耐力よりも大きい場合、オフセット衝突時の衝突荷重に対し、この衝突荷重が加わった側の一方のステイの方が速く圧壊し始めて、バンパー補強材の衝突荷重が加わった側に対する、一種の緩衝部材的な役割を生じる。この緩衝部材的な役割とは、オフセット衝突時の衝突荷重を、ステイが一定の微小な変位 (圧壊変形、座屈) をすることで行われ、バンパー補強材に対する衝突荷重の前記偏りを大幅に緩和して、バンパー補強材の折れ曲がりを防止しつつ、バンパー補強材を受け止めることとなる。
【0066】
この結果、前記本発明のバンパー補強材断面構造と相まって、5mm 以下の厚みのAl合金製中空形材であっても、また、オフセット衝突時の衝突荷重が、バンパー補強材の一方側のみに偏って加わったとしても、バンパー補強材に、折れ曲がりが生じることなく、断面方向の変形が生じ、大きなエネルギー吸収量が確保される。
【0067】
これらのバンパー補強材としての要求特性を満足するAl合金としては、通常、この種構造部材用途に汎用される、5000系、6000系、7000系等の耐力の比較的高い汎用 (規格)Al 合金から選択して用いられる。ただ、この中でも、A7003S、A7N01Sなどの 7000 系のAl合金押出形材であって、時効処理されたAl合金材が好ましい。
【0068】
(実施例)
(オフセット衝突試験)
図1 の本発明断面構造を有するバンパー補強材 (矩形中空形材、肉厚4mm 、長さ1300mm、中央直線部560mm 、湾曲部端の変位100mm(車体後方側) 、高さ70mm、前面壁幅 50mm 、壁幅 W a+W b 80mm) と、溶接された鋼製矩形中空ステイ (肉厚1mm 、長さ150mm 、幅70mm、高さ70mm) とを用い、オフセット衝突試験(15km/hr) を行った。なお、バンパー補強材には耐力305MPaの時効処理されたA7003SAl合金押出形材を用いた。
【0069】
比較のために、前記図9 に示した従来の日形断面のバンパー補強材 (中間壁および側壁と前面壁との接続を直交させ、前面壁の壁幅を減少させず、前面壁と中間壁との接続部分に凹部を形成せず、単に日形断面とした例) も、他の条件は発明例と同じとしてオフセット衝突試験を行った。
【0070】
この15km/hr の静的なオフセット衝突試験の概要を図7 または図10に示す。図7 または図10において、1 は供試体であるバンパー補強材、7 はバンパー補強材両端の湾曲部、12は湾曲部裏面に設けられたステイ19がバンパー補強材1 の前面に設けられ、バンパー補強材1 に衝突する部分(40%) オフセットバリアである。
【0071】
バリア衝突試験およびオフセット衝突試験の際に測定した、発明例と比較例の各バンパー補強材の、▲1▼最大荷重(KN)、▲2▼変位100mm 時のエネルギー吸収量(J) 、▲3▼変位100mm で吸収可能な衝突速度(km/hr) および変形の状態を表1 に示す。
【0072】
更に、発明例と比較例の、オフセット衝突時 (圧壊時) の荷重- 変位関係を図8 に各々示す。また、前記図7 は発明例の実際の直線的な変形状態を、図10は比較例の実際の折れ曲がりを伴う変形状態を各々示している。
【0073】
これらの事実から明らかな通り、発明例は、図7 の通り、図10のような折れ曲がりが防止され、表1 および図8(実線が発明例、点線が比較例) に示す通り、一定の変位量内で、オフセット衝突時の衝突エネルギーの吸収性能 (最大荷重、エネルギー、吸収可能な衝突速度) を、いずれも高めることが可能である。また、このオフセット衝突試験の結果は、バリア衝突試験においても、優れた衝突エネルギーの吸収性能 (最大荷重、エネルギー、吸収可能な衝突速度) を示すことを意味している。
【0074】
これに対し、比較例は、オフセット衝突時の実際の変形状態で図11のような座屈部21および折れ曲がりが発生し、表1 および図8 に示す通り、オフセット衝突時の衝突エネルギーの吸収性能も、発明例に比較して著しく劣っている。
【0075】
したがって、これら実施例の結果から、本発明の効果と、本発明構成の意義が明らかである。
【0076】
【表1】

Figure 0004035292
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、湾曲部を両端に有するAl合金製バンパー補強材の場合において、Al合金採用の軽量化の利点を損なわずに、オフセット衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を高めたバンパー補強材を提供することができる。
このため、バンパー補強材へのAl合金材の用途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材の一実施態様を示す斜視図である。
【図2】図1 の本発明に係るバンパー補強材の平面図である。
【図3】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を示す正面図である。
【図4】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を示す正面図である。
【図5】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を示す正面図である。
【図6】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を示す正面図である。
【図7】本発明バンパー補強材のオフセット衝突後の変形を示す平面図である。
【図8】本発明バンパー補強材のオフセット衝突時の荷重−変位関係を示す説明図である。
【図9】従来のバンパー補強材のを示す正面図である。
【図10】従来のバンパー補強材のオフセット衝突後の変形を示す平面図である。
【符号の説明】
1:バンパー補強材、2:前面壁、3:後面壁、4 、5:側壁、6:中間壁、7:湾曲部、8:直線部、9:凹部、10、11: 傾斜壁、12: ステイ、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightweight bumper reinforcing material (hereinafter, aluminum is simply referred to as Al) made of an aluminum alloy having excellent offset collision properties.
[0002]
[Prior art]
Bumper reinforcements (also called bumper reinforcements or bumper armatures) as strength reinforcements are provided inside the bumpers attached to the front end (front) and rear end (rear) of automobile bodies. .
[0003]
As is well known, the bumper reinforcing member is disposed between the bumper and the vehicle body so as to extend in a substantially horizontal direction with respect to the vehicle body and in parallel with the vehicle width direction. And as for such a bumper reinforcement, in the shape of the longitudinal direction, various shapes are selected according to the design of an automobile body or a bumper.
[0004]
Typical shapes are (1) a straight bumper reinforcement (straight-line bumper reinforcement) that extends parallel to the vehicle width direction, including the center and ends, and (2) a straight center Broadly divided into bumper reinforcements (curved bumper reinforcements) that have straight or curved curved parts (bent parts) that are bent toward the vehicle body at both ends, or that are entirely curved toward the vehicle body. .
[0005]
These bumper reinforcements are attached to the vehicle body by being connected to vehicle body frames (vehicle body members) of a skeleton member in the longitudinal direction of the vehicle body such as a front side member and a rear side member. Further, the fixing to the vehicle body is performed directly on the front end or rear end of the front or rear side member of the vehicle body or via a vehicle body connecting member such as a bumper stay.
[0006]
As is well known, the bumper reinforcing member constitutes an energy absorbing member for a vehicle body against a collision from the front or rear of the vehicle body or from the front or rear between the bumper and the vehicle body. Therefore, the bumper reinforcement as an energy absorbing member for the vehicle body must have the ability to protect the vehicle body by absorbing the external force energy (collision energy) applied by the vehicle body collision by its own bending deformation and cross-sectional deformation. It has been.
[0007]
In recent years, in order to reduce the weight of these bumper reinforcements and bumper stays, extruded types made of high-strength Al alloys such as 5000 series, 6000 series, and 7000 series according to AA or JIS standards, instead of steel materials that have been used in the past. Materials are beginning to be used.
These aluminum alloy bumper reinforcements and bumper stays have a cross-sectional shape such as a mouth shape and a medium rib, and are reinforced with a daily shape (1 is a bumper reinforcement, 20 is a middle rib) Basically, it has a substantially rectangular hollow structure.
[0008]
By the way, the bumper reinforcement as an energy absorbing member for the car body is not only used for energy absorption performance at the time of the conventional frontal collision (barrier collision, full-clap frontal collision), but recently, the car body has been separated from oncoming vehicles and obstacles. It is required to exhibit excellent energy absorption performance at the time of offset collision, such as a frontal collision.
[0009]
However, during this offset collision, the end of the offset barrier (or oncoming vehicle) comes closer to the center of the impacted vehicle, so the collision load is inevitably concentrated on the center of the impacted vehicle bumper reinforcement. Cheap. For this reason, in the curved bumper reinforcing material, the deformation concentrates particularly on the portion from the central portion of the bumper reinforcing material, and in some cases, the bumper reinforcing material bends in the longitudinal direction in a U-shape and absorbs collision energy. This is not sufficient, and further causes damage to the vehicle body.
[0010]
This problem is relatively unlikely to occur with the linear bumper reinforcement. In the case of a linear bumper reinforcement, the collision load at the time of offset collision is distributed over the entire barrier contact portion of the bumper reinforcement, and the collision load is less likely to be concentrated on the central side of the bumper reinforcement. For this reason, in the case of a linear bumper reinforcement, deformation from the central part of the bumper reinforcement is unlikely to occur, but a cross-sectional deformation in which the bumper reinforcement is crushed between the stay on the back of the reinforcement and the barrier (originally expected) Deformation) is likely to occur. As a result, the deformation region of the bumper reinforcing material is widened, and the amount of collision energy absorbed can be increased.
[0011]
On the other hand, the curved bumper reinforcing material is normally supported by a stay or the like on the back surface of the curved portion, and the amount of the curved portion is closer to the collision side than the stay or the like from the central portion of the bumper reinforcing material. It will protrude to the front. As a result, at the time of an offset collision, the initial collision load is supported by bending deformation centered on the side closer to the center of the bumper reinforcement.
[0012]
As a result, in the case of a curved bumper reinforcement, at the time of an offset collision, the deformation of the entire cross section near the stay is crushed (originally expected deformation) and the side closer to the center of the bumper reinforcement is locally buckled. , It tends to be bent in the shape of a circle in the longitudinal direction.
[0013]
Actually, even when the bumper reinforcement 1 partially collides with the partial offset barrier 19 even in the offset collision test condition of 15 km / hr shown in the plan view of FIG. 10, the portion 21 closer to the center of the bumper reinforcement 1 However, as shown in FIG. 10, there are many cases where the collision energy cannot be sufficiently absorbed due to buckling and bending in the shape of a dogleg in the longitudinal direction. In FIG. 10, 7 is a curved portion at both ends of the bumper reinforcing material, and 12 is a stay provided on the back surface of the curved portion and connected to a side arm of a vehicle body (not shown).
[0014]
Therefore, in the case of a bumper reinforcement made of an Al alloy having a rectangular section and having a curved portion at both ends and supported by a bumper stay at the back of the curved portion, even if it has excellent barrier collision performance, it has excellent offset collision performance. However, the offset collision performance may be inferior.
[0015]
For this reason, the bumper reinforcement, stay, and side member connection and joint structure have been strengthened and improved by providing a cross member between stays, so that the collision load during offset collision is limited to one side of the bumper reinforcement. Various techniques have been proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-203411, 10-250505, 10-203403, and the like.
[0016]
Further, in order to reduce the amount of deformation of the curved portion (projecting portion) when the vehicle collides with the wall in the oblique direction (oblique collision) with respect to the vehicle, Japanese Laid-Open Utility Model Publication No. 3-42452 proposes that the intersection between the central portion and the curved portion is positioned within the width in the vehicle width direction.
[0017]
Furthermore, in the bumper reinforcement made of Al alloy with a rectangular section at both ends, the bending angle of the bending portion in the vehicle body direction and the protruding amount of the bending portion are also reduced in order to reduce the deformation amount of the bending portion at the time of oblique collision. Japanese Patent Laid-Open No. 8-2350 proposes to control the value within the optimum range.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, the connection of the bumper reinforcing material, the stay, and the side member and the strengthening of the joint structure inevitably lead to a complicated connection and a joint structure and an increase in weight. This also leads to an increase in the complexity of the work for assembling or repairing the vehicle body.
[0019]
On the other hand, measures have been taken to increase the crushing strength of these members by increasing the thickness of bumper reinforcements or stays, or attaching and reinforcing steel members such as high tension.
However, even in this case, in order to prevent the bumper reinforcing material from being bent, a considerable increase in thickness and reinforcement are required, and the advantages of using an Al alloy material for weight reduction are impaired. .
[0020]
Further, in order to reduce the amount of deformation of the bending portion with respect to the oblique collision, a technique for positioning the intersection portion between the central portion of the bumper reinforcing member and the bending portion within the width in the vehicle width direction, or bending the bending portion in the vehicle body direction. The technique for controlling the angle and the protruding amount of the curved portion within the optimum range has no effect on the offset collision performance which is a problem of the present invention. This is because at the time of an offset collision that is a problem of the present invention, as described above, deformation concentrates on a portion from the central portion of the bumper reinforcement.
[0021]
For this reason, in the case of an Al alloy bumper reinforcement that has a curved part at both ends and is supported by a bumper stay on the back of the curved part, it prevents the bending of a dogleg shape at the time of an offset collision and improves the collision energy absorption performance. The only way to increase the thickness is to increase the thickness of the reinforcing material, and the fact that the weight reduction, which is the advantage of adopting the bumper reinforcing material made of Al alloy, has been greatly impaired.
[0022]
Therefore, the object of the present invention is to improve the collision energy absorption performance at the time of offset collision without impairing the light weight advantage of adopting Al alloy in the case of a bumper reinforcing material having curved portions that bend to the vehicle body at both ends. It intends to provide bumper reinforcement made of Al alloy.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the gist of the bumper reinforcing material excellent in offset collision property according to claim 1 of the present invention is made of an aluminum alloy hollow shape, and has curved portions toward the vehicle body at both ends. The bumper reinforcement is supported by a bumper stay on the back of the curved portion, and the hollow shape member includes a front wall facing the collision direction, a rear wall positioned rearward, and side walls connected orthogonally to these walls. An intermediate wall is provided in parallel with the side wall so as to have a plurality of hollow portions in the cross section, and the intermediate wall and the connection between the side wall and the front wall are connected to the front wall by an inclined wall. The wall width is reduced so that a concave portion is formed in the connecting portion between the front wall and the intermediate wall and extends in the longitudinal direction of the hollow shape member.Bending buckling strength closer to the center of the bumper reinforcement when subjected to bending deformation load during offset collision by increasing the width-thickness ratio of the front wall and increasing the bending buckling strength of the front wall Is made larger than the crushing strength on the side of the bumper reinforcement curved portion supported by the stay.That is.
[0024]
  According to the configuration of the present invention, the wall width of the front wall facing the collision direction is reduced, and the width-thickness ratio (wall width / wall thickness) is reduced.DecreaseBy doing so, the bending buckling strength of the front wall of the bumper reinforcement is increased. Moreover, since the said recessed part and intermediate | middle wall which oppose a collision direction resist with respect to a collision load, a bumper reinforcement material becomes difficult to buckle.
[0025]
As a result, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, when the bumper reinforcing material 1a of the present invention receives a bending deformation load F at the time of offset collision, the bending buckling strength on the side closer to the center is reduced by stays 12a and 12b. The crushing strength on the side of the supported curved portions 7a, 7b (crushing strength in the cross section direction of the reinforcing material) is set larger. In other words, when subjected to bending deformation at the time of an offset collision, the bumper reinforcement curved portions 7a, 7b to the stays 12a, 12b are crushed (absorption of collision energy) by bending buckling ( Let it be done before the bend).
[0026]
As a result, the crushing strength in the cross-sectional direction of the bumper reinforcement (the ability to absorb the collision energy by deformation in its own cross-section) even when subjected to bending deformation around the center of the bumper reinforcement during offset collision ) Can be maintained, and the bending strength of the central part of the bumper reinforcement can be improved.
[0027]
For this reason, even if the wall thickness of the bumper reinforcement is thinner than before and the offset collision load is large, the bumper reinforcement is prevented from bending, and the collision energy at the time of the offset collision It can be absorbed by deformation.
[0028]
The applicant previously proposed a hollow profile with increased deformation resistance against an external load as a hollow profile for a strength member of a structure such as a vehicle or an aircraft according to Japanese Patent Laid-Open No. 8-155534. did. This hollow shape member is a hollow shape member in which an intermediate wall is provided in an outer wall provided with a horizontal wall and a vertical wall so as to have a plurality of hollow sections having a rectangular cross section. And / or the connection between the outer wall and the intermediate wall is performed by an inclined wall so as to reduce the wall width.
[0029]
The cross-sectional structure of the hollow profile disclosed in this publication is similar to the cross-sectional structure of the hollow profile of the present invention. However, this publication does not disclose an Al alloy bumper reinforcing material having a rectangular section and having a curved portion at both ends and supported by a bumper stay on the back surface of the curved portion, which is the subject of the present invention. Also, there is no disclosure of the offset collision property and the collision mechanism, which is the subject of the present invention. Furthermore, there is no suggestion that the cross-sectional structure of the hollow shape material contributes to the offset collision property from the collision mechanism.
[0030]
In addition, the load-deformation mechanism of the bumper reinforcement made of an Al alloy supported by the stay of the present invention at the time of an offset collision, that is, the bending buckling strength closer to the center of the bumper reinforcement, When the bending strength of the bumper reinforcement is applied to the crushing side of the bumper reinforcement and the stay side, the bending buckling (bending ) There is no disclosure about preceding, and the load-deformation mechanism at the time of collision is completely different.
[0031]
According to the configuration of the present invention, the above-described excellent effect is obtained. Further, as the effect of claim 1, the design selection of the bumper reinforcing material and the stay can be selected for various collision conditions (impact level) of the offset collision. There is also the advantage that it can be done freely and easily, making the body design for the required crash safety significantly easier.
[0032]
In addition, since the bumper reinforcement, stay, and side member connection and joining structure are basically the same as before, the assembly of the vehicle body and the repair of the vehicle body can be performed as usual, which increases the complexity of the operation. There are also no advantages.
[0033]
Furthermore, as described in claim 2, the bumper reinforcing material of the present invention is integrated with the stay in advance and used as a bumper reinforcing material with a stay, so that it is extremely easy to attach to the side member via the stay. It becomes simple.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the bumper reinforcing material of the present invention will be described in detail.
[0035]
(Overall shape and structure of bumper reinforcement)
One embodiment of the basic form of the Al alloy bumper reinforcing material of the present invention is illustrated in a perspective view in FIG. 1 and a plan view in FIG. 1 and 2 show a state in which the bumper reinforcing material 1a extends in a substantially horizontal direction in the vehicle width direction. The overall shape of the bumper reinforcement 1a is linearly bent in the vehicle body direction at both ends (in the case of the front of the vehicle, it is bent in the front of the vehicle in the case of the rear of the vehicle) and the curved portions 7a, 7b and the central straight portion 8 are formed. Have.
[0036]
Note that the curved bumper reinforcing material of the present invention may have linear or curved curved portions (bent portions) at both ends, or may be entirely curved.
[0037]
Then, as shown in FIG. 2, the curved portions 7a and 7b are back (rear) and joined to a vehicle body side member (not shown) via hollow cylindrical steel stays 12a and 12b, so that the bumper reinforcement 1a is mounted on the vehicle body side. Supported by
[0038]
In FIG. 2, flanges 14a and 14b are joined to the rear surfaces of the stays 12a and 12b, and are supported by being welded or mechanically joined to the front surfaces of the side members.
[0039]
(Cross-sectional shape and structure of bumper reinforcement)
The cross-sectional shape and structure of the bumper reinforcement 1a (hollow profile) is as shown in Fig. 1, with front walls (front side flanges) 2a and 2b erected against the impact direction or impact load F, The rear side wall (rear side flange) 3 and the horizontal side walls (webs) 4 and 5 that connect them in a right angle direction form a substantially rectangular cross section.
Here, the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the bumper reinforcing material is not necessarily the same, but a hollow shape whose cross-sectional shape changes partially or sequentially can be freely selected from the design side of the vehicle body.
[0040]
  In the bumper reinforcing member 1a of FIG. 1, a horizontal intermediate wall (medium rib) 6 is provided in parallel with the side walls 4 and 5 so as to further include two hollow section sections in the substantially rectangular hollow cross section. . The intermediate wall 6 and the side walls 4, 5 and the front walls 2a, 2b are connected to the inclined walls 10a, 10b.and 11a , 11bDepending on the original wall width W of the front walls 2a, 2ba, WbIn the connecting portion between the front walls 2a, 2b and the intermediate wall 6, a recess 9 facing the collision direction F is formed in the longitudinal direction of the hollow profile 1a (the length of the front wall Continuously formed on the surface of the direction).
[0041]
The concave portion 9 facing the collision direction F needs to be provided at least on the front walls 2a and 2b, but is not only provided on the front walls 2a and 2b, but also on the connection portion between the rear wall 3 and the intermediate wall 6. A recess similar to the recess 9 may be formed.
[0042]
Further, the cross-sectional shape of the recess 9 (the shape of the inclined walls 10a and 10b) is the wall width W.a, Wb1 is not limited to the triangular cross-sectional shape shown in FIG. 1, but squares (inclined walls 10a and 10b are L-shaped), semicircles (inclined walls 10a and 10b are connected in an arc), etc. The shape is appropriately selected.
[0043]
  According to such a configuration of the present invention, as described above, the wall width W of the front walls 2a and 2b facing the collision direction F 1.a, WbTo reduce the width-thickness ratio (W wall thickness t)DecreaseTo increase the bending buckling strength of the front walls 2a and 2b. Further, since the concave portion 9 and the intermediate wall 6 facing each other in the collision direction resist the collision load F, the bumper reinforcing material is less likely to buckle.
[0045]
Therefore, the bending strength of the entire bumper reinforcing material 1a is maintained while maintaining the crushing strength in the cross-sectional direction of the bumper reinforcing material 1a even when subjected to bending deformation around the central portion 8 side of the bumper reinforcing material at the time of offset collision. Can be improved.
[0046]
And even if the wall thickness of the bumper reinforcement is smaller than before (even if it is made thinner), and even if the offset collision load is large, the bumper reinforcement is prevented from bending and the collision energy at the time of offset collision Can be absorbed by deformation in its own cross-sectional direction.
[0047]
In the case of an aluminum alloy bumper reinforcement, in order to achieve the advantage or purpose of adopting an aluminum alloy material for weight reduction, it is preferably made of a thin aluminum alloy hollow material having a wall thickness of 5 mm or less. If this wall thickness exceeds 5 mm, even if it is a hollow shape, the relationship between weight and strength is not much different from steel, and the advantages of using an Al alloy material for weight reduction may be impaired. There is sex.
Therefore, in the present invention, when the thickness of the bumper reinforcing material wall is referred to as being thin, the wall thickness is 5 mm or less, which is an indication of the thinning.
[0048]
The cross-sectional shape and structure of the bumper reinforcing material (hollow profile) of the present invention has the intermediate wall, so the size (height) of the cross-section of the bumper reinforcing material according to the vehicle body design, the strength or the impact energy absorption amount. The cross-sectional shape is basically selected from a daily shape and an eye shape according to the required characteristics.
[0049]
(Cross-sectional shape and structure of other bumper reinforcements)
3, 4, 5, and 6 are side views showing another aspect of the cross-sectional shape and structure of the bumper reinforcing material (hollow profile) of the present invention.
[0050]
In the bumper reinforcing member 1b of FIG. 3, the front walls 2c and 2d are curved in an arc shape protruding (expanding) in the collision direction (outer side, front side). The front wall can be curved in a circular arc shape, and can also be applied to bumper reinforcements such as those shown in FIGS.
Since the front walls 2c and 2d are curved in this way, the bending buckling strength (bending rigidity) of the front walls 2c and 2d is larger than that of the straight front walls 2a and 2b in FIG. Since it becomes difficult to buckle, it is possible to prevent the bumper reinforcing material from being bent at the time of a larger offset collision load and to increase the energy absorption amount of the bumper reinforcing material.
[0051]
Further, the bumper reinforcing member 1c of FIG. 4 is provided with two intermediate walls 6a and 6b in parallel with the side walls 4 and 5 so as to further have three hollow section sections in the hollow cross section, and the front wall 2e. , 2f and intermediate walls 6a, 6b are formed with two recesses 9a, 9b facing the collision direction F over the longitudinal direction of the hollow profile 1c.
Of course, the means for increasing the number of the intermediate wall, the hollow section, and the number of recesses facing the collision direction F 1 can also be applied to the bumper reinforcing material shown in FIGS. 1 and 3 or FIG.
[0052]
  In this way, if the number of intermediate walls is increased to increase the number of hollow sections and the number of recesses facing the collision direction F, the wall thickness of the front wall facing the collision direction F is further reduced, and the width-thickness ratio is increased.DecreaseThus, the bending buckling strength of the front wall can be increased and the buckling stress can be further increased. In addition, since the amount of collision load absorption between the concave portion facing the collision direction F and the intermediate wall is increased and buckling is difficult, the bumper reinforcement is prevented from bending during a larger offset collision load, and the bumper reinforcement The amount of energy absorption can be increased.
[0053]
Further, like the bumper reinforcement 1d in FIG. 5, the front walls 2h, 2i (which may be provided on the rear wall) are flush with the front walls 2h, 2i and have flange portions 13a protruding sideways. 13b may be included. The means for providing the flange portion can be applied to the bumper reinforcing material shown in FIGS.
[0054]
Since the flange portions 13a and 13b are provided in this way, the bending buckling strength of the front walls 2h and 2i is higher than that in the case of FIGS. 1 to 4 in which the front wall is connected to the side wall at the end. As a result, the bumper reinforcing material is prevented from being bent at the time of a larger offset collision load, and the energy absorption amount of the bumper reinforcing material can be increased. Note that the flange portion does not necessarily protrude to both sides, and may be provided to protrude only on one side.
[0055]
6 has the same basic structure as that of FIG. 1, but has flange portions 17a and 17b that are flush with the rear wall 3 and project laterally, and the side walls 4 and 5 and the rear wall. 3 are orthogonal to each other so as to have bent portions 16a and 16b which are bent in the inner direction of the cross section.
[0056]
If the side wall and the rear wall are simply perpendicular to each other as shown in Fig. 1, the side wall may be bent in the shape of a circle in the outer direction of the cross section when the impact load during offset collision is extremely large. As a result, the amount of energy absorption may be reduced, or the bumper reinforcement may be bent easily.
[0057]
On the other hand, when the bent portions 15a and 15b that bend inward of the cross section are provided at the connection portion between the side walls 4 and 5 and the rear wall 3, the side walls 4 and 5 are cross-sectioned when a collision load is applied. In order to suppress crushing by bending inwardly, there is an advantage that the amount of energy absorption is increased and bending of the bumper reinforcing material is not generated as compared with the case where they are simply orthogonal.
[0058]
(stay)
The stay used in the present invention is joined to a bumper reinforcing material having curved portions whose both ends are linearly bent rearward of the vehicle body. For this reason, the front wall in the case of a cylinder and the front wall in the case of a front wall, as shown in FIG. 2, are linear or curved slopes corresponding to the rear surface of the curved portion of the bumper reinforcement. It is desirable that it is a shape or an inclined wall.
[0059]
In order to reduce the weight of the stay, it is preferable that the stay itself is also a hollow cylinder or shape member. As for the material, steel materials such as ordinary steel and high tensile steel, and aluminum alloy extruded shapes are appropriately selected.
[0060]
Furthermore, the bumper reinforcing material of the present invention is integrated with the stay in advance and used as a bumper reinforcing material with a stay, so that it is extremely easy and simple to attach to the side member via the stay.
[0061]
In the case of the above-mentioned conventional integrated stay, two steps of (1) mounting the stay on the bumper reinforcement and (2) mounting the stay on the side member are necessary so far in the automobile manufacturing or repair side. It is said. Further, the connection and fixing of the bumper reinforcing member and the side member and the stay are also very complicated because joining mainly by welding or rivets is required.
[0062]
On the other hand, in the bumper reinforcing material with a stay according to the present invention, the bumper reinforcing material and the stay can be integrated in advance. Therefore, in the automobile manufacturing or repair side, (2) the step of attaching the stay to the side member. It can be set only with. Further, there is an advantage that the bumper reinforcing material and the side member and the stay can be connected and fixed easily.
[0063]
(Al alloy for bumper reinforcement)
As described above, the bumper reinforcing material of the present invention preferably has a wall thickness of 5 mm or less in order to achieve the advantage and purpose of adopting an Al alloy material for weight reduction.
For this reason, the Al alloy used in the bumper reinforcing material of the present invention is bent as a long hollow material having a thickness of 5 mm or less for the purpose of satisfying this weight reduction condition and excellent offset collision property. In order to prevent as much as possible, it is preferable that the proof stress of the Al alloy is 280 MPa or more in relation to the steel side member of the vehicle body, and is larger than the proof strength of the Al alloy constituting the bumper stay described later.
[0064]
When the proof stress of the Al alloy for bumper reinforcement is less than 280 MPa, even when the bumper reinforcement cross-sectional structure of the present invention increases the offset collision load, it satisfies the weight reduction condition and is excellent in offset collision performance. It is difficult to cause the bending due to the collision load at the time of offset collision.
Also, when the proof stress of the Al alloy for bumper reinforcement becomes smaller than the proof strength of the stay Al alloy, as described above, it is difficult to be excellent in the offset collision property, and the bending may occur during the offset collision. is there.
[0065]
On the other hand, if the strength of the Al alloy for the bumper reinforcement is greater than the strength of the stay Al alloy, one stay on the side where the impact load is applied will collapse faster than the impact load at the time of the offset impact. For the first time, a kind of cushioning member role is produced on the side of the bumper reinforcement where the collision load is applied. The role of this cushioning member is that the stay is subject to a certain small displacement (crushing deformation, buckling) of the collision load at the time of offset collision, and the bias of the collision load against the bumper reinforcement is greatly reduced. The bumper reinforcement material is received while relaxing and preventing the bumper reinforcement material from being bent.
[0066]
As a result, combined with the bumper reinforcing member cross-sectional structure of the present invention, even if it is an Al alloy hollow profile having a thickness of 5 mm or less, the collision load at the time of offset collision is biased to only one side of the bumper reinforcing material. Even if added, the bumper reinforcement does not bend, but deforms in the cross-sectional direction, ensuring a large amount of energy absorption.
[0067]
Al alloys that satisfy the required properties of these bumper reinforcements are usually general purpose (standard) Al alloys with relatively high proof strength such as 5000 series, 6000 series, 7000 series, etc. It is used by selecting from. However, among these, 7000 series Al alloy extruded shapes such as A7003S, A7N01S, etc., and an Al alloy material subjected to aging treatment are preferable.
[0068]
(Example)
(Offset collision test)
Bumper reinforcement with the cross-sectional structure of the present invention shown in FIG. 1 (rectangular hollow shape, wall thickness 4 mm, length 1300 mm, central straight part 560 mm, bending end displacement 100 mm (vehicle rear side), height 70 mm, front wall width 50mm, wall width Wa+ Wb80 mm) and a welded rectangular hollow stay made of steel (wall thickness 1 mm, length 150 mm, width 70 mm, height 70 mm), an offset collision test (15 km / hr) was performed. As the bumper reinforcing material, an A7003SAl alloy extruded shape material subjected to aging treatment with a proof stress of 305 MPa was used.
[0069]
For comparison, the bumper reinforcement of the conventional sun-shaped cross section shown in FIG. 9 (the front wall and the intermediate wall are connected without crossing the connection between the intermediate wall and the side wall and the front wall and reducing the wall width of the front wall. In the example in which the concave portion is not formed in the connecting portion with the head and the section is simply a square section, the offset collision test was performed under the same conditions as in the example of the invention.
[0070]
The outline of this 15km / hr static offset collision test is shown in Fig. 7 or Fig. 10. In FIG. 7 or FIG. 10, 1 is a bumper reinforcing material as a specimen, 7 is a curved portion at both ends of the bumper reinforcing material, 12 is a stay 19 provided on the back surface of the curved portion, and is provided on the front surface of the bumper reinforcing material 1. The part that collides with the reinforcement 1 (40%) is an offset barrier.
[0071]
(1) Maximum load (KN), (2) Energy absorption (J) at displacement of 100mm, (3) for each bumper reinforcement of the invention and comparative examples measured during the barrier crash test and offset crash test ▼ Table 1 shows the impact velocity (km / hr) and deformation state that can be absorbed at a displacement of 100 mm.
[0072]
Furthermore, FIG. 8 shows the load-displacement relationship at the time of an offset collision (at the time of collapse) between the inventive example and the comparative example. FIG. 7 shows an actual linear deformation state of the invention example, and FIG. 10 shows a deformation state with actual bending of the comparative example.
[0073]
As is clear from these facts, the invention example is prevented from bending as shown in FIG. 10 as shown in FIG. 7, and has a constant displacement as shown in Table 1 and FIG. 8 (the solid line is the invention example and the dotted line is the comparative example). Within this amount, it is possible to increase the collision energy absorption performance (maximum load, energy, and absorbable collision speed) during offset collision. The results of this offset collision test also mean that the barrier collision test shows excellent collision energy absorption performance (maximum load, energy, absorbable collision speed).
[0074]
On the other hand, in the comparative example, a buckling portion 21 and a bend as shown in FIG. 11 occur in the actual deformation state at the time of the offset collision, and as shown in Table 1 and FIG. Is significantly inferior to the inventive examples.
[0075]
Therefore, the effects of the present invention and the significance of the configuration of the present invention are clear from the results of these examples.
[0076]
[Table 1]
Figure 0004035292
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the case of an Al alloy bumper reinforcing material having curved portions at both ends, the bumper reinforcing material having improved collision energy absorption performance at the time of offset collision without impairing the light weight advantage of adopting the Al alloy Can be provided.
For this reason, the use of the Al alloy material for the bumper reinforcement is greatly expanded, and the industrial value is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a bumper reinforcing material according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the bumper reinforcing material according to the present invention shown in FIG.
FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the bumper reinforcing material according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing another embodiment of the bumper reinforcing material according to the present invention.
FIG. 5 is a front view showing another embodiment of the bumper reinforcing material according to the present invention.
FIG. 6 is a front view showing another embodiment of the bumper reinforcing material according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing the deformation of the bumper reinforcing material of the present invention after an offset collision.
FIG. 8 is an explanatory view showing a load-displacement relationship at the time of an offset collision of the bumper reinforcing material of the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a conventional bumper reinforcing material.
FIG. 10 is a plan view showing deformation after offset collision of a conventional bumper reinforcing material.
[Explanation of symbols]
1: Bumper reinforcement, 2: Front wall, 3: Rear wall, 4, 5: Side wall, 6: Intermediate wall, 7: Curved part, 8: Straight part, 9: Recessed part, 10, 11: Inclined wall, 12: stay,

Claims (2)

アルミニウム合金製中空形材からなり、両端に車体側への湾曲部を有して、この湾曲部背面においてバンパーステイにより支持されるバンパー補強材であって、前記中空形材は、衝突方向に対峙する前面壁と後方に位置する後面壁およびこれらの壁に直交して接続する側壁により、略矩形断面に構成され、この断面内に更に複数の中空部を有するよう前記側壁と平行に中間壁が設けられ、これら中間壁および側壁と前面壁との接続を、傾斜壁によって、前面壁の壁幅を減少させるように行い、前面壁と中間壁との接続部分に凹部を、中空形材の長手方向に渡って形成し、前面壁の幅厚比を減少させて、前面壁の曲げ座屈強度を上げ、オフセット衝突時の曲げ変形荷重を受けた際の、バンパー補強材中央部寄り側の曲げ座屈強度を、前記ステイにより支持されているバンパー補強材湾曲部の側の圧壊強度よりも大きくしたことを特徴とするオフセット衝突性に優れたバンパー補強材。It is a bumper reinforcement made of an aluminum alloy hollow shape, having curved portions toward the vehicle body at both ends, and supported by a bumper stay on the back of the curved portion, wherein the hollow shape is opposed to the collision direction. The front wall, the rear wall located behind, and the side walls connected perpendicularly to these walls are configured in a substantially rectangular cross section, and an intermediate wall is provided in parallel with the side walls so as to have a plurality of hollow portions in the cross section. The intermediate wall and the side wall and the front wall are connected to each other by an inclined wall so as to reduce the wall width of the front wall. Bending closer to the center of the bumper reinforcement when subjected to bending deformation load at the time of offset collision, increasing the bending buckling strength of the front wall by reducing the width-thickness ratio of the front wall The buckling strength Bumper reinforcement having excellent offset collision properties, characterized in that is larger than the crushing strength of the side of the bumper reinforcement curved portion being more supported. 前記バンパーステイとバンパー補強材とが予め一体に接合されている請求項1に記載のオフセット衝突性に優れたバンパー補強材。  The bumper reinforcement excellent in offset collision property according to claim 1, wherein the bumper stay and the bumper reinforcement are integrally joined in advance.
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