JP4818655B2 - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Description

本発明は、車両のバンパ装置に用いられる改良された衝撃吸収部材に関する。

車両の前方又は後方衝突時、車体に伝達される衝撃エネルギーを可能な限り吸収緩和し、乗員及び車体への悪影響を最小限とするために、車幅方向に延在するバンパ装置が車両の前方及び後方に装着される。
車両のバンパ装置は、歩行者の保護を主目的とする発泡ウレタン等の弾性材からなるエネルギー吸収体、該エネルギー吸収体を保持しかつ大きな衝撃エネルギーを自身の変形で吸収するバンパリィンフォース、バンパリィンフォースを車体側部材(例えば、サイドメンバー)に固定するクラッシュボックスやバンパステーの衝撃吸収部材を備える。

バンパ装置へ衝撃荷重が付加されると、バンパリィンフォースの塑性変形により衝撃エネルギーを吸収するタイプと、主にクラッシュボックス等の衝撃吸収部材の塑性変形により衝撃エネルギーを吸収するタイプとがある。
車両の軽量化による燃費向上のため、スチール製に代えてアルミニウム合金材（たとえば、6000系や7000系）のバンパリィンフォースや衝撃吸収部材が提案されている。

アルミニウム合金材の衝撃吸収部材は断面方形にして一側にフランジを有する中空押出形材を縦形に配し、その上下面に断面コの字状のカバーを溶接させている。

特開２００３−１１２５８７号公報

従来のアルミニウム合金材の衝撃吸収部材は３点部品からなり、部品点数が多く、しかも溶接作業による工数増加があり、コスト高となっている。さらに、溶接個所のクラックは、衝撃エネルギーの吸収を劣化させるので、溶接検査に時間をかけることになり、コスト高となっている。

それ故に、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とする。

本発明は、前述した課題を解決するために、アルミニウム合金材のブロック中央に金型を配し、ブロックを金型に対して叩きながらブロックを筒形に成形し、衝撃吸収部材とさせる技術手段を用いる。
この手段の採用は、叩き作業により筒形の壁面を厚肉と薄肉とを連続させた波形とさせ得るので、筒形全域に亘って均等に塑性変形可能となり、ストローク・荷重の衝撃エネルギー吸収線図を矩形線とさせることができる。

本発明によれば、車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと、車両のサイドメンバーとの間に配される衝撃吸収部材において、該衝撃吸収部材が一端の開口縁に側外方に延在するフランジを有する筒形であって、筒形を構成する側壁の肉厚を部分的に変化させていることを特徴とする衝撃吸収部材が提供される。

好ましくは、筒形が断面矩形であり、対向する側壁と上下壁とがその肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とを連続させた波形となっている。

さらに好ましくは、前記上下壁の各々の、肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とは、車両の前後方向において一致した位置に形成され、対向する前記側壁の各々の、肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とは、車両の前後方向において一致した位置に形成されている。
また、前記上下壁のうち肉厚を厚くしている部分と、前記側壁のうち肉厚を薄くしている部分とは、車両の前後方向において一致した位置に形成されている。筒形が有底である。前記フランジは、前記側壁よりも厚肉であり、かつ、前記側壁と一体で成形されている。

本発明によれば、部品点数の削減、組立工程の低減が可能になり、加えて車両衝突時の衝撃エネルギーを、衝撃吸収部材の薄肉部を外方と内方に塑性変形させるので、効率よくピーク値を示すことなく吸収できる。

車両のバンパ装置１は、発泡ウレタン等の合成樹脂材からなるカバー２、車幅方向に延在し、自身の変形により衝撃エネルギーの吸収を可能にするバンパリィンフォース３、車両のサイドメンバー４にバンパリィンフォース３を結合しかつ自身の変形により衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材５を備える。
衝撃吸収部材５は、ボルト６を用いてバンパリィンフォース３の後壁に結合され、衝撃吸収部材５は、そのフランジ７を介してサイドメンバー４にボルト８を用いて締結される。

衝撃吸収部材５は、図２に示すように、底９を有する筒形、好ましくは断面矩形の筒形であり、開口縁には側外方へと延在するフランジ７を有す。フランジ７と底９にはボルト挿通孔１０が穿けられる。
図３と図４を参照する。対向する側壁１１，１１は厚肉部１２と薄肉部１３とを連続させた波形となっている。
底９とフランジ７とは側壁１１の厚肉部１２に結合されている。
上下壁１４，１５は薄肉部１６と、厚肉部１７とを連続させた波形をなし、底９は薄肉部１６と、フランジ７は厚肉部１７と結合している。
上下壁１４，１５の薄肉部１６と厚肉部１７とは車両の前後方向においてほぼ一致した位置に形成し、同様に、対向する両側壁１１，１１の厚肉部１２と薄肉部１３とは、車両の前後方向においてほぼ一致した位置に形成する。

加えて、上下壁１４，１５の薄肉部１６に対応する車両前後方向の位置の側壁１１，１１の部分は厚肉部１２とし、上下壁１４，１５の厚肉部１７に対応する車両前後方向の位置の側壁１１，１１の部分は薄肉部１３とする。即ち、上下壁１４，１５の薄肉部１６と対向する側壁１１，１１の薄肉部１３とはワンピッチずれた形となる。
フランジ７は側壁１１，１１と一体に成形し、フランジ７の厚肉は側壁１１，１１の肉厚部１２より大とさせる。

衝撃吸収部材５に衝撃荷重が作用すると、薄肉部１３，１６が内方へ、厚肉部１２，１７は外方へと塑性変形して効率よく衝撃エネルギーを吸収する。
図示例は、7000系又は6000系のアルミニウム合金のブロックの中央に断面矩形の筒状金型を配し、ブロックを金型の外表面に沿うよう叩き、薄肉部１３，１６と厚肉部１２，１７を連続させていく。上下壁１４，１５の薄肉部１６，１６相当部は、側壁１１，１１の厚肉部１２となるようブロックを金型に叩きつけ、上方へと展伸させていく。例えば、薄肉部は２．０〜２．５mm、厚肉部は３〜３．５mm程度とし、薄肉部と厚肉部のピッチは１０〜１５mmとする。

前述した衝撃吸収部材５を、図１に示すようにカバー２付きのバンパリィンフォース３とサイドメンバー４とにボルト６，８を用いて固定し、バンパリィンフォース３に正面衝突に相当する衝撃荷重を付加したときの衝撃吸収部材５の変形の実例を図５乃至図９に示す。
図５に示すように、衝撃荷重が付加されると、衝撃吸収部材５のバンパリィンフォース３に近い上下壁１４，１５の厚肉部１７が外方へと先ずは膨出し、薄肉部１６が内方へと変形しつつ後退する。同様に、対向する側壁１１の薄肉部１３が内方へと変形していく。
衝撃荷重は、主に、上下壁１４，１５と対向する側壁１１，１１との稜線に沿い後方へと伝達される。

衝撃荷重は、バンパリィンフォース３を後退させながら、衝撃吸収部材５の厚肉部１２，１７をバンパリィンフォース３側から順次側外方へ膨出させ、さらに、薄肉部１３，１６を内方へと変形させていく。これにより衝撃吸収部材５が衝撃荷重を吸収する。図６は、図５に示す衝撃吸収部材５の初期の変形につづく変形を示す。

図６と図７は、衝撃吸収部材５の中間変形領域（例えば、２０〜３５mmの変形後退）を示す。図８と図９は、衝撃吸収部材５の変形を示し、外方への膨出部が互いに接近し、底９がフランジ７に限りなく近接するも、底９がフランジ７からずれて外れることなく、箱形となって塑性変形する。
本例による衝撃吸収部材５は、従来の上下面に断面コの字状のカバーを溶接した衝撃吸収部材（但し、スチール製）に比し、質量において略６０％減、エネルギー吸収効率において略２０％増が確認された。

本発明の一例の衝撃吸収部材を用いたバンパ装置の斜視図である。 本発明の一例の衝撃吸収部材の斜視図である。 図２の矢視III−IIIより見た断面図である。 図２の矢視IV−IVより見た断面図である。 衝撃吸収部材の初期変形を示す斜視図である。 衝撃吸収部材の初期変形につづく中間変形の一例を示す斜視図である。 衝撃吸収部材の中間変形を示す斜視図である。 衝撃吸収部材の中間変形につづく終期変形の一例を示す斜視図である。 衝撃吸収部材の変形の終期を示す斜視図である。

符号の説明

５ 衝撃吸収部材
７ フランジ
９ 底
１１ 側壁
１４，１５ 上下壁
１２，１７ 厚肉部
１３，１６ 薄肉部

Claims (5)

1. 車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと、前記車両のサイドメンバーとの間に配される衝撃吸収部材において、
   該衝撃吸収部材が一端の開口縁に側外方に延在するフランジと他端の開口縁に側内方に延在する底とを有する有底の筒形であって、該筒形を構成する側壁がその肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とを連続させた波形となっており、
   前記フランジは前記筒形を構成する側壁及び上下壁と一体で形成されており、前記フランジと前記サイドメンバーとが第１締結部材にて締結され、
   前記底は、前記側壁及び上下壁よりも厚肉であり、かつ、前記側壁に結合されており、前記底と前記バンパリィンフォースとが第２締結部材にて締結されており、
   対向する前記側壁及び対向する前記上下壁は、その肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とを連続させて前記バンパリィンフォース側から前記サイドメンバー側に向けて徐々に厚肉の波形となっていることを特徴とする衝撃吸収部材。
2. 筒形が断面矩形であり、対向する側壁と上下壁とがその肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とを連続させた波形となっている請求項１記載の衝撃吸収部材。
3. 前記上下壁の各々の、肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とは、前記車両の前後方向において一致した位置に形成され、
   対向する前記側壁の各々の、肉厚を厚くしている部分と薄くしている部分とは、前記車両の前後方向において一致した位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収部材。
4. 前記上下壁のうち肉厚を厚くしている部分と、前記側壁のうち肉厚を薄くしている部分とは、車両の前後方向において一致した位置に形成されていることを特徴とする請求項３記載の衝撃吸収部材。
5. 前記フランジは前記側壁よりも厚肉であり、前記底はフランジよりも厚肉であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の衝撃吸収部材。