JP4956081B2 - 車体バンパービームおよび車体用衝撃緩衝部材 - Google Patents

Description

本発明は、車体衝突時の荷重エネルギー吸収性能に優れ、特に歩行者との衝突時に、人体に与える衝撃を緩和し、歩行者の損傷を低減する特性に優れた車体バンパービームおよび車体用衝撃緩衝部材に関するものである。

自動車などの車体には、乗員の安全性確保と被衝突物の保護のために、車体衝突時に、衝撃方向に自ら変形して衝撃荷重を低減し、衝撃エネルギーを吸収する、バンパーシステムが設けられる。

このバンパーシステムとして代表的なものは、バンパーステイの前面に取り付けられる鉄鋼製またはアルミニウム合金製バンパービームと、その前面に設けられる発泡樹脂製緩衝材と、更にその前面に設けられ、車輌外面と一体となることの多いバンパーカバー、とで構成されるバンパーシステムである。

近年、車体軽量化のために、これらバンパービームには、鋼材に代わって、アルミニウム合金製の押出中空形材などが使用され始めている。アルミニウム合金製バンパービームは、口形、日形、目形あるいはそれに類似する略矩形の断面形状が幅方向に延在し、車体外形に合わせて適切な曲げを持った中空材からなる。なお、鉄鋼製バンパービームにおいても、中空材が開断面部材となることが多いことを除いては、ほぼ同様である。

これらの車体バンパーシステムには、車体に支持されたバンパービームとその前面に配置された発泡材からなる緩衝材により、車体の前方や後方からの衝突、あるいは前方や後方への車体の衝突などの際に、衝撃荷重を低減し、衝撃エネルギーを吸収する機能が求められる。

これらの衝撃エネルギー吸収機能として、従来から求められてきた、車輌やその他の物体（ガードレール、電信柱など）などの「高剛性の物体」との衝突以外に、近年では、歩行者との衝突の際に、歩行者を保護する特性も新たに求められるようになっている。

例えば、車輌が歩行者に衝突した際の当該歩行者の損傷は、頭部、腰部、脚部が代表例であり、欧州車輌委員会（ＥＥＶＣ ＷＧ１７）などでは、頭部、腰部、脚部それぞれについて歩行者保護特性評価試験法を提案している。この評価試験によれば、バンパーシステムが関係する部位である脚部の評価試験法は、歩行者の脚部を模擬した脚部インパクターを時速４０ｋｍでバンパービームに衝突させた際に、脚部インパクターに設けた各種センサーの出力（加速度、せん断変形量、曲げ角度）が一定値以下になることを求めている。特に、加速度の値は、１５０Ｇ以下となることが要求されている。

しかし、これまでに開示されているバンパーシステムは、あくまで車輌やその他の物体（ガードレール、電信柱など）など、「高剛性の物体」との衝突を前提として考案されたもので、比較的、高剛性で高強度なものとの衝突を前提として設計されたものがほとんどである。このため、これらのバンパーシステムでは、歩行者の脚部モデルとの衝突時には、前記評価値（加速度、せん断変形量、曲げ角度）のうち、特に加速度が規制値を上回る。

これに対して、歩行者保護に対応するべく、強度・剛性を低下させて設計したバンパーシステムは、逆に、高剛性・高強度な衝突物との衝突時の衝撃荷重低減や衝撃エネルギーを吸収する機能が低下するようになる。このため、バンパーシステムには、この相矛盾する機能を両立、兼備することが求められる。

これに対して、バンパービーム（バンパー補強材）の前面に、衝撃吸収装置やエアバックを設けるなどのアイデアとしては従来から種々提案されているものの、実用化は未だされていない。このため、通常は（実際には）、バンパービーム前面側であって、バンパーカバーの裏側に、発泡ウレタン材や発泡スチロール材などの比較的厚いアブソーバ（クッション材、エネルギー吸収部材）を設けることによって対応してきた。しかし、車体設計上、設けるアブソーバの厚みには限界があり、その歩行者保護性能（衝撃エネルギー吸収機能）にも限界があるのが実情である。

一方、従来から、上記アブソーバに加えて、車体衝突に対する衝撃緩衝部材を前面に設けたバンパービームが提案されている。このようなバンパービームでは、車体衝突時には衝撃緩衝部材を断面厚み方向（横断面方向）に変形させて車体衝突の衝撃を緩衝する。これによれば、バンパービーム（バンパー補強材）の本来の高剛性・高強度な衝突物との衝突時の衝撃荷重低減や衝撃エネルギーを吸収する機能を低下させずに、歩行者保護の機能を新たに追加したバンパー補強材を提供できる。

例えば、特許文献１では、バンパービームの外端面から所要量だけ離間して位置すると共に、衝突時に前記物体からの衝撃を受ける当接壁部と、バンパービームに当接する取付壁部から延出して、当接壁部を裏側から支持する支持壁部とを有する中空構造体の衝撃緩衝部材が提案されている。そして、前記支持壁部が、前記取付壁部に連なる所要幅の領域に、湾曲的に延在する湾曲支持壁を、該取付壁部に沿って有し、前記当接壁部へ前記物体を介して衝撃が加わった際に、前記湾曲支持壁がその湾曲方向へ変形しつつ折曲するよう構成している。

特許文献２では、車体に取り付けた少なくとも２つのフレームレールと、これらのフレームレールにそれぞれ連結した少なくとも２つのブラケットと、これらのブラケットに付設したビーム部と、このビーム部に付設したプレート部材と、前記ブラケットに連結したフレームレール延長部とを備えた車両用衝撃低減バンパ装置が提案されている。

特許文献３には、前面からの衝突荷重に対して蛇腹形状の形材を蛇腹形状が平行な方向となるように延在させて、歩行者衝突時に蛇腹状の変形を起こし、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保しようとする、対人保護用エネルギー吸収部材が提案されている。

特許文献４には、車体前後方向に略平行に設けられた前面フランジと後面フランジおよびこれらのフランジ間をつなぐ略平行に設けられた左右のウエブとから構成されるとともに、前記各ウエブは各々外側方に向かって湾曲しているアルミニウム合金中空形材からなる対人保護用エネルギー吸収部材が提案されている。これによれば、歩行者衝突時に前記各ウエブが変形を起こして、全体が丁度電車のパンタグラフの開閉状態のように、次第に偏平に変形していき、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できる。
特開2004-114864号公報（全文） 特開2003-285704号公報（全文） 特開2003-312397 号公報 (全文) 特開2004-90910号公報 (全文)

しかし、特許文献１は、緩衝部材が樹脂製の中空部材であるために、十分な歩行者脚部の保護性能を得るためには、金属製の緩衝材に比して、厚みをかなり厚くする必要があり、軽量化が犠牲になる。また、その製作上でも、樹脂の材質、肉厚が限定され、金属製の緩衝材に比してリサイクル性が劣る問題もある。

そして、一方では、車体設計上や小型車など、バンパービーム（バンパー補強材）の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) のより狭幅化のために、衝撃緩衝部材（対人保護用エネルギー吸収部材）は、車体前後方向の幅をより薄くすることが求められている。この点、特許文献２のような衝撃緩衝部材では、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保するために、プレート部材の車体前後方向の長さが比較的長く（プレート部材がバンパービーム前面に長く張り出し）、車体の設計（車種）によっては使用できない。

また、実際の衝突事故においては、歩行者の衝突位置は各々異なる。このため、エネルギー吸収部材の設置位置に対して、歩行者の衝突位置が大きくずれることが起こり得る。即ち、歩行者脚部の衝突位置が車幅方向にずれる場合、歩行者脚部の衝突方向が水平方向に対してずれる場合などである。これらの場合に対応して、緩衝部材（エネルギー吸収部材）の期待する変形が生じるようにするためには、バンパー補強材の前面に亙る、比較的大きな面積を有する対人保護用エネルギー吸収部材が必要となる。

このように緩衝部材を比較的大面積化した場合、特許文献３、４のような比較的厚肉で構成された緩衝部材では、重量が増加して軽量化が犠牲になる。また、歩行者脚部の衝突方向が水平方向に対してずれる場合を想定すると、特許文献３、４のような形材の断面厚み方向への圧壊を利用した緩衝部材では、圧縮力の作用線がずれることを意味する。この圧縮力の作用線がずれると、断面厚み方向への圧壊を利用した緩衝部材では、エネルギー吸収特性が劣化しやすくなる。したがって、このタイプの緩衝部材では、歩行者の衝突位置のずれによっても、このエネルギー吸収特性を保持するために、断面の厚みを増さざるを得ない。この観点からも、特許文献３、４のような緩衝部材では、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保しがたい。

したがって、本発明の目的は、比較的大面積化された場合でも軽量で、かつ断面厚み方向に狭幅化（薄肉化）された場合でも、衝突時の発生荷重や加速度等を低くできるような、歩行者脚部の保護特性に優れた、車体バンパービームおよび車体用衝撃緩衝部材を提供しようとするものである。

上記目的を達成するための、本発明車体バンパービームの要旨は、車体衝突に対する金属製衝撃緩衝部材をバンパービーム本体の前面壁に設けたバンパービームであって、前記バンパービーム本体は、アルミニウム合金製中空押出形材で構成されているとともに、その前面壁の一部に車体上下方向に延伸するフランジを有し、前記衝撃緩衝部材は、その厚みが３．０ｍｍ以下の金属板の成形によって一体に形成された、車体衝突時の衝撃を受ける衝突壁部と前記バンパービーム本体の前面壁への取付壁部とを有し、前記衝突壁部は、前記バンパービーム本体の前面壁の前面において、かつ、この前面壁の車体上下方向の全領域に亙って延在するとともに、前記バンパービーム本体の前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有し、前記取付壁部は、前記衝突壁部の車体上下方向の各端部から前記バンパービーム本体の前面壁に沿って伸長して当接する形状を有し、前記バンパービーム本体のフランジにおいて、前記衝撃緩衝部材の前記取付壁部を接合することによって、前記衝撃緩衝部材を前記バンパービーム本体の前面壁により支持させるとともに、このバンパービーム本体の前面壁と前記衝突壁部とで中空構造を構成させ、車体衝突時には前記衝突壁部を断面厚み方向に変形させて車体衝突の衝撃を緩衝することである。

荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する断面厚み方向の変形を確保するために、前記衝撃緩衝部材の衝突壁部が車体衝突時の変形の起点となる凹みを有することが好ましい。また、同じく、前記衝撃緩衝部材がアルミニウム合金板を成形したものであることが好ましい。

上記目的を達成するための、本発明車体用衝撃緩衝部材の要旨は、アルミニウム合金製中空押出形材で構成されているとともに、その前面壁の一部に車体上下方向に延伸するフランジを有しているバンパービーム本体の前記前面壁に設けられる、車体衝突に対する衝撃緩衝部材であって、車体衝突時の衝撃を受ける衝突壁部と前記バンパービーム本体の前面壁への取付壁部とが、板厚３．０ｍｍ以下のアルミニウム合金板の成形によって一体に形成され、前記衝突壁部は、前記バンパービーム本体の前面壁の全領域に亙って車体上下方向に延在するとともに、前記バンパービーム本体の前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有し、前記取付壁部は、前記衝突壁部の車体上下方向の各端部から前記バンパービーム本体の前面壁に沿って伸長して、前記バンパービーム本体のフランジと当接する形状を有し、このフランジにおいて前記取付壁部が接合されることである。

この衝撃緩衝部材は、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する断面厚み方向の変形を確保するために、前記衝突壁部が車体衝突時の変形の起点となる凹みを有することが好ましい。

本発明車体バンパービームは、バンパービーム前面に設ける、車体衝突に対する衝撃緩衝部材の構造、形状が特徴的である。即ち、本発明車体バンパービームは、先ず、衝撃緩衝部材の前記衝突壁部が、バンパービーム前面壁の前面において、かつ、この前面壁の全領域に亙って、車体上下方向に延在するとともに、バンパービームの前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有する。

このように、本発明車体バンパービームでは、衝撃緩衝部材の前記衝突壁部の面積を、バンパービームの前面に亙るように（バンパービーム前面壁の全面をカバーできるように）大きくしている。このため、エネルギー吸収機能を、歩行者の衝突位置によらず発揮させることができる。また、バンパービーム前面壁と衝突壁部とで構成する中空構造自体を大きくでき、中空構造（衝突壁部）の断面厚み方向の変形による車体衝突時の衝撃の吸収、緩衝機能を大きくできる。

また、本発明車体バンパービームは、衝撃緩衝部材の取付壁部は、前記衝突壁部の車体上下方向の各端部から伸長してバンパービーム前面壁に沿って当接延在する形状を有している。したがって、この取付壁部をバンパービーム前面壁と接合することによって、衝撃緩衝部材の取付壁部をバンパービーム前面壁により支持させることができる。このような支持、接合は、バンパービームおよび衝撃緩衝部材の長手方向（車体幅方向）に亙って連続的に行なわれている。

このため、衝撃緩衝部材の取付壁部を支持、接合する力を、バンパービームおよび衝撃緩衝部材の長手方向に亙って、制御することが可能である。例えば、衝撃緩衝部材の取付壁部を支持、接合する力を、比較的強固な接合強度として、衝突荷重が負荷された際に、接合部の破断などを防止し、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する、中空構造の断面厚み方向の変形を確保するようにできる。一方、これを比較的弱い接合強度として、衝突の際に生じる反力や加速度を低く抑制することもできる。

したがって、本発明車体バンパービームは、衝撃緩衝部材が比較的大面積化と狭幅化（薄肉化）された場合でも、衝突時の発生荷重や加速度等を低くでき、歩行者の保護に必要な特性を確保できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面などを用いて以下に説明する。

図１は、車体のフロント側あるいはリア側に設けた、本発明車体バンパービームの一態様を示し、本発明金属製衝撃緩衝部材を車体バンパービームの前面（前面壁）に取り付けた態様を示す斜視図である。図２は、同じく、取り付けられる衝撃緩衝部材のみ別の態様を示す斜視図である。

図１、２の本発明金属製衝撃緩衝部材１は、基本的な構造として、車体衝突時の衝撃を受ける衝突壁部２と、バンパービーム前面壁への取付壁部３（図の上側）、４（図の下側）とから構成される。

また、図１、２におけるバンパービーム１０は、バンパービーム前面壁１１から、車体上下方向に各々延伸する２個のフランジ１５（図の上側）、１６（図の下側）を有する。このフランジ１５、１６の表面側（前面側：図の右側の面）において、各々、衝撃緩衝部材１の取付壁部３（図の上側）、４（図の下側）を接合している。ここで、図１、２におけるバンパービーム１０とはバンパービーム本体を意味する。

図１、２において、矢印Ｆが車体衝突時の荷重方向を示し、図１、２においては、図の右から左へが車体衝突時の荷重方向であり、図の右側がバンパービーム乃至車体のフロント側あるいはリア側を示す。また、衝撃緩衝部材１の右側に一点鎖線２２で示しているのが車体パネル（バンパカバー、フード、トランクなど）である。

図１、２において、図示はしないが、衝撃緩衝部材１と一点鎖線で示した車体との間には、発泡ウレタンや発泡スチロールなどからなるアブソーバを、従来通り配置しても良い。また、バンパービーム１０の車体後方側（図の左側）には、バンパービーム１０を支持する鋼製やアルミニウム合金製のステイ、鋼製車体サイドメンバーなどが順に配置される。なお、本発明では、このアブソーバの厚みを従来よりも薄くあるいは少量とすることができ、アブソーバを一切使用しないことも可能である。

（衝突壁部）
図１、２において、金属製衝撃緩衝部材１の衝突壁部２は、バンパービーム１０の前面壁１１の前面において、かつ、この前面壁１１の全領域に亙って、車体上下方向（図の上下方向）に延在するとともに、バンパービーム１０の前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有する。この衝突壁部２は、バンパービーム前面壁１１とで中空構造を構成して、歩行者との車体衝突時には、その形状全体が断面厚み方向に変形して、衝突の衝撃を吸収、緩衝する主要部分となる。

このように、衝突壁部２は、その面積を、バンパービーム１０の前面壁１１の車体上下方向の全領域に亙って延在するように（バンパービーム前面壁１１の車体上下方向の全面をカバーできるように）大きくする。このため、エネルギー吸収機能を、バンパービーム１０に対する歩行者の衝突位置の水平方向からのずれ（車体上下方向のずれ）によらず発揮させることができる。また、バンパービーム前面壁１１と衝突壁部２とで構成する中空構造自体を大きくできる。このため、中空構造（衝突壁部２）の断面厚み方向の変形による車体衝突時の衝撃の吸収、緩衝機能を大きくできる。

但し、本発明では、衝突壁部２をバンパービーム１０の前面壁１１の車体上下方向の全領域に亙って延在させるものの、その長手方向（車体幅方向）は、この前面壁１１の長手方向（車体幅方向）全領域（全域）に亙って延在させる必要は無い。前記図１、２の本発明金属製衝撃緩衝部材１の例は、基本的な構造として、単一の衝撃緩衝部材１を、バンパービーム１０の前面壁１１の長手方向（車体幅方向）全領域（全域）に亙って延在させている。これに対して、バンパービーム１０の前面壁１１の長手方向（車体幅方向）前面の必要部位のみや、必要長さのみ、衝撃緩衝部材１や衝突壁部２を、部分的に、あるいは分割して、複数個設けても良い。また、バンパービーム１０の前面壁１１の長手方向（車体幅方向）前面における不要部分（不要部位）のみ、衝突壁部２を部分的に切り欠くようにしても良い。

このような衝撃緩衝部材１や衝突壁部２を部分的あるいは分割した設け方をする場合には、特に、ステイなどによりバンパービーム１０を後面から支持しているような、比較的剛体となっているバンパービーム１０の両端部の部分は、歩行者脚部の保護を行なう必要があり、各々必須に衝撃緩衝部材１を設ける。その一方で、バンパービーム１０の長手方向（車体幅方向）中央部は、部分的に衝撃緩衝部材１を設けずに、その部分をアブソーバのみとすることもできる。このように、バンパービーム１０の前面壁１１の長手方向前面の必要部位のみや、必要長さのみ、衝撃緩衝部材１や衝突壁部２を部分的にあるいは分割して設けた場合には、設ける衝撃緩衝部材の軽量化を図ることができる。

（薄板一体形成）
これら衝突壁部２と取付壁部３、４とは、その厚みが３．０ｍｍ以下の金属材から一体に形成される。金属材としては、板厚３．０ｍｍ以下の鋼板などの金属薄板、好ましくは、その厚みが３．０ｍｍ以下のアルミニウム合金材、より好ましくはその板厚が３．０ｍｍ以下のアルミニウム合金薄板などが例示される。好ましくは、これら薄板のプレス成形によって、衝撃緩衝部材は、衝突壁部２と取付壁部３、４とが一体に形成される。衝撃緩衝部材（歩行者保護用エネルギー吸収部材）における、少なくとも衝突壁部２の厚みは上記３．０ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下とする。厚み乃至板厚が小さくないと（厚みが薄くないと）、歩行者衝突時の衝突荷重負荷をきっかけとした、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する断面厚み方向の変形が起こりにくくなり、衝撃緩衝部材としての機能を発揮できない。また、厚みが３．０ｍｍを超えた場合には、前記したバンパービーム前面全体に亙る大きい（広い）面積に用いる場合には、アルミニウム合金薄板を用いたとしても、重量が増加し、軽量化が困難となる。

また、これら衝突壁部２と取付壁部３、４とを一体とせずに、各々分割された構造とした場合には、分割部乃至接合部が必然的に存在する。このため、これら分割部乃至接合部から破断しやすくなり、やはり、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する断面厚み方向の変形が起こりにくくなり、衝撃緩衝部材としての機能を発揮できない。また、衝撃緩衝部材製造の工程やコストも増すこととなる。

（変形部）
ここで、図２のように、衝突壁部２の、歩行者衝突時の衝突荷重負荷をきっかけとした、断面厚み方向の変形を起こりやすくするために、衝突壁部２の上下方向中央部に、変形の起点となる凹み（凹部）である変形部５を有することが好ましい。凹みの変形部５は、歩行者の衝突位置によらず、断面厚み方向の変形を起こりやすくする効果を発揮させるために、衝突壁部２の車体幅方向（長手方向）に亙って延在させて設ける。このため、この図２の変形部５を設けた衝撃緩衝部材１は、図１の変形部を設け無いドーム型衝撃緩衝部材に比して、凹み５による謂わば双山型断面中空形状を有している。なお、凹みの意味は荷重方向Ｆに対して後退乃至凹んでいるという意味である。

後述する実施例で裏付ける通り、この断面厚み方向の変形（横断面変形）を起こりやすくする変形部５を設けた図２の双山型衝撃緩衝部材の方が、変形部５を設けない図１のドーム型衝撃緩衝部材よりも、他の条件を同じとすれば、最大加速度（最大荷重）が小さく、また、エネルギー吸収量が比較的大きくなる。この変形部５は、断面厚み方向の変形を起こりやすくする効果を発揮させるためには、必ずしも上記凹みでなくとも良く、切欠き部や、他の部分よりも薄肉部とすることも可能である。しかし、凹みであれば、衝撃緩衝部材を元板からプレス成形する際などに、一体的に成形しやすく、また、上記変形促進効果も発揮されやすいために好ましい。

（取付壁部）
図１、２において、衝撃緩衝部材１の取付壁部３、４は、衝突壁部２の車体上下方向の各端部２ａ、２ｂから、バンパービーム前面壁１１の一部であるフランジ１５（図の上側）、１６（図の下側）に沿って、車体上下方向に伸長して、各フランジの前面側（前面壁１１の前面側：図の右側の面）に当接する形状を有する。前記した通り、このフランジ１５（上側）、１６（下側）において、各々、取付壁部３（図の上側）、４（図の下側）を、バンパービーム前面壁１１前面側（表面側）と接合している。このような接合は、図１、２に示すように、バンパービーム１０（前面壁１１）および衝撃緩衝部材１（取付壁部３、４）の長手方向（車体幅方向）に亙って、連続的に行なわれている。

このため、衝撃緩衝部材の取付壁部を支持する力を、バンパービームおよび衝撃緩衝部材の長手方向に亙って、制御することが可能である。即ち、衝撃緩衝部材の取付壁部とバンパービーム前面壁との衝撃緩衝部材の接合強度（支持強度）を、バンパービームおよび衝撃緩衝部材の長手方向に亙って、部分的あるいは全面的に自由に変えることができる。例えば、これを強固な接合強度とした場合には、衝撃緩衝部材の支持面がバンパービーム前面壁の広域な面となり、衝突荷重が負荷された際に、接合部が例え局部的であったとしても、接合部の破断などが生じにくい。このため、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する、中空構造の断面厚み方向の変形が確保できる。一方、これを比較的弱い接合強度とした場合には、衝突の際に生じる反力や加速度を低く抑制できる。

前記特許文献２では、衝撃緩衝部材の取付壁部を、バンパービームの上下壁面に接合している。ただ、このように、衝撃緩衝部材の取付壁部を、バンパービームの上下壁面に接合した場合、バンパービームが閉断面の場合には、衝撃緩衝部材の取付壁部からの、片側からしか結合できない。この片側結合方式では、溶接するか、下穴をあけておいてブラインドリベット等で結合するしかない。この際、溶接を用いると、バンパービームをアルミニウム合金製とした場合には、溶接時の熱影響により、部分的に強度低下を生じる。また、ブラインドリベットでは、下穴をあける作業が余分に必要となり、接合強度的にも弱くなる。このため、衝撃緩衝部材の取付壁部を支持する力が弱くなり、衝突荷重が負荷された際には、両者の局部的な接合部の破断などが生じやすい。したがって、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保する断面厚み方向の変形が確保できにくい。特許文献２は、衝突壁部と取付壁部とが金属薄板によって一体に形成されている点や、バンパービーム前面と衝突壁部とで中空構造を構成させ、車体衝突時には衝突壁部を断面厚み方向に変形させて車体衝突の衝撃を緩衝する点は、本発明と同じである。にも係わらず、歩行者の保護特性を確保する断面厚み方向の変形が確保できにくいのは、上記衝撃緩衝部材の取付壁部のバンパービームへの取り付け方による。

衝撃緩衝部材１の取付壁部３、４の、バンパービーム前面壁１１あるいは、その一部であるフランジ１５、１６への接合の仕方は、リベット、ボルトなどの機械的な接合２１でよい。これに変えて、あるいは、これに組み合わせて溶接しても良い。なお、この接合位置は、接合強度を確保できるならば自由であり、バンパービーム１０（前面壁１１）および衝撃緩衝部材１（取付壁部３、４）の長手方向（車体幅方向）に亙って、適切な間隔をおいて設けられる。なお、この接合位置なり接合間隔を変えることで、衝撃緩衝部材１の接合強度（支持強度）を変えることができる。例えば、強固な接合強度が必要な部位では、結合力の高い接合方法を選択したり、接合ピッチを狭くする方法で、接合強度（結合力）を高められる。また、衝突の際に生じる反力や加速度を低く抑制したい場合には、結合力の低い接合方法を選択したり、接合ピッチを大きくする方法で、接合強度（結合力）を低められる。

（衝撃緩衝部材全体の長手方向に亙る形状）
図１、２において、バンパービーム１０は、車体の設計上、直線的ではなく、両端部が車体前後方向に後退、湾曲し、全体が長手方向に亙って車体幅方向に湾曲した形状を有している。このため、衝撃緩衝部材１も、このバンパービーム１０の湾曲した形状に合わせて、両端部が車体前後方向に後退、湾曲し、全体が長手方向に亙って車体幅方向に湾曲した形状を有している。このように、衝撃緩衝部材１全体の長手方向に亙る形状は、パンパービームの車体幅方向の形状が直線的であれば直線的になど、バンパービーム１０全体の長手方向に亙る形状に適合させたものとする。

（衝撃緩衝部材の他の態様）
図３（ａ）、（ｂ）に、衝撃緩衝部材１の他の態様を断面で各々示す。図３（ａ）において、基本的な構成は、図１、２の衝撃緩衝部材１と同じである。図３（ａ）の図１、２との相違は、衝撃緩衝部材１の取付壁部３（図の上側）のみが、バンパービーム前面壁１１のフランジ１５（図の上側）の裏面側（後面側：図の左側の面）に当接、接合されている形状を有する点である。

この図３（ａ）のように、衝撃緩衝部材１の取付壁部のいずれか、あるいは両方を、バンパービーム前面壁１１（フランジ１５、１６）の前面側とせずに、バンパービーム前面壁１１（フランジ１５、１６）の裏面側に当接、接合しても良い。衝撃緩衝部材１の取付壁部のいずれかあるいは両方の当接、接合を、バンパービーム前面壁１１（フランジ）の裏面側とすることによって、接合方法の工夫により、衝突後の変形ストロークを長くすることが可能となる。即ち、所定の衝突荷重で、溶接やリベット、ボルトなどの接合部（結合部）を外して、変形を持続させ、衝突後の変形ストロークを長くすることが可能となる。言い換えると、エネルギ吸収特性を変化させ、設計の自由度を増すことが可能となる。

一方、図３（ｂ）では、衝突壁部２の車体上下方向の各端部２ａ、２ｂの位置を、更に、車体上下方向に、バンパービーム１０のフランジ１５、１６の上下端よりも、各々ｓの長さだけ各々延伸させている。即ち、図３（ｂ）では、図１、２の衝撃緩衝部材１の衝突壁部２よりも、衝突壁部２の車体上下方向の長さなり面積なりを大きくしている。図１、２の衝撃緩衝部材１の衝突壁部２は、バンパービーム１０の前面壁１１の面積と略同じである。これに対して、図３（ｂ）では、衝突壁部２の面積は、バンパービーム１０の前面壁１１の面積よりも大きくなり、エネルギー吸収機能を、歩行者の衝突位置によらず発揮させることができる効果がより発揮される。また、バンパービーム前面壁１１と衝突壁部２とで構成する中空構造自体をより大きくでき、中空構造（衝突壁部２）の断面厚み方向の変形による車体衝突時の衝撃の吸収、緩衝機能をより大きくできる。

（衝撃緩衝部材の材質）
板厚が３．０ｍｍ以下である衝撃緩衝部材の材質は、普通鋼板や高張力鋼板でも良いが、前記したバンパービーム前面全体に亙る広面積に用いても、軽量で、かつエネルギー吸収効果が大きい、アルミニウム合金が好ましい。このアルミニウム合金の種類は、通常、薄板として、この種構造部材用途に汎用される、AA乃至JIS 規格で言う、３０００系、成形性が良く耐力の比較的高い、５０００系、６０００系等の汎用 (規格) アルミニウム合金 (Ｏ、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７等の要求性能に見合った調質乃至熱処理をされたもの) が好適かつ選択的に用いられる。

（バンパービーム）
図１〜３で示したバンパービーム１０は、前面壁１１と後面壁１２とを繋ぎ、略水平で略平行に配置された上側のウエブ１３、下側のウエブ１４とからなる口型断面中空部を有する。また、バンパービーム前面壁１１から、車体上下方向に各々延伸する２個のフランジ１５（上側）、１６（下側）を有する。このフランジ１５（上側）、１６（下側）は選択的ではあるが、衝撃緩衝部材１の取付壁部３（上側）、４（下側）を接合する点で、このフランジが無く、前面壁１１と直接取付壁部３、４を接合する場合よりも接合しやすく効率的である。

（バンパービームの他の態様）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、バンパービーム（バンパー補強材）１０の他の態様を断面で各々示す。これらは、図１〜３のバンパービーム１０を補強した態様を示す。

図４（ａ）は、図１〜３のバンパービーム１０の口型断面中空部に、一本の中リブ１７を入れて日型断面として、中空部の断面厚み方向の変形強度を向上させた態様を示す。図４（ｂ）は、図１〜３のバンパービーム１０の口型断面中空部に、二本の中リブ１８、１９を入れて目型断面として、同じく補強した態様を示す。図４（ｃ）は、図１〜３のバンパービーム１０の、上下ウエブ１３、１４と後面壁１２との繋ぎ部分（角部）のコーナーＲを大きくして、中リブを設けずに、中空部の断面厚み方向の変形強度を向上させている。

これらの例では、前記図１〜３のバンパービーム１０を含めて、バンパービームの材質をアルミニウム合金とし、かつ、長手方向に亙る中空断面形状の作り易さからして、アルミニウム合金中空押出形材とした態様を意図している。バンパービーム１０は、より軽量で、金属薄板でも板厚効果によるエネルギー吸収効果が大きい、アルミニウム合金が好ましい。通常、この種構造部材用途に汎用される、ＡＡ乃至ＪＩＳ規格で言う、３０００系や、成形性が良く耐力の比較的高い、５０００系、６０００系、７０００系等の汎用 (規格) アルミニウム合金中空押出形材（Ｏ、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７等の要求性能に見合った調質乃至熱処理をされたもの) が好適かつ選択的に用いられる。

なお、上記のように好適例を示したが、これらバンパービーム側の断面厚み方向の（横断面の）形状や、鋼製、アルミニウム合金製などの材質は、自動車設計側の都合から主として定まる。このため、本発明では、上記好適例を問わず、自動車設計側で定まる、種々の断面厚み方向の（横断面の）形状や長手方向形状あるいは材質など、種々のバンパービームに適用できる。

前記図１と図２とに示した本発明バンパービームの解析モデルを用い、汎用の有限要素解析ソフトABAQUSを用いて、歩行者衝突を想定した荷重時の静的圧壊解析による加速度−変位関係を解析にて求めた。但し、解析モデルではアブソーバは設けないものとした。なお、解析では、前記した欧州車輌委員会（ＥＥＶＣ ＷＧ１７）の評価試験に準じて、歩行者の脚部を模擬した脚部インパクターを時速４０ｋｍで衝突させた際に、脚部インパクターの受ける負荷（加速度）が１５０Ｇ以下となることを合格の基準とした。

比較のために、前記図１に示したバンパービーム１０前面に発泡ウレタンや発泡スチロールなどからなるアブソーバのみを配置した比較例（従来例）バンパービームの加速度−変位関係も同様に求めた。

なお、解析条件は、上記発明例、比較例ともに、以下の共通した条件とした。即ち、荷重の負荷は、図１のように、各バンパービーム１０（衝撃緩衝部材１の）の正面、中央部に矢印Ｆのように負荷されるものとした。衝撃緩衝部材１は６０００系アルミニウム合金板Ｔ４調質材、肉厚１．２ｍｍのプレス成形品とした。外寸形状は、共通して、長さ（車体幅方向）１３００ｍｍ、衝突壁部の最大高さ（車体上下方向）１２０ｍｍ、円弧の最大張出長さ（車体前後方向）４５ｍｍ、取付壁部の各長さ（車体上下方向）１５ｍｍとした。また、衝撃緩衝部材１の全長に亙る凹み５が有る場合には、凹み５の幅（車体上下方向）を７０ｍｍ、深さ（車体前後方向）を１０ｍｍとした。

また、バンパービーム１０は、７０００系アルミニウム合金押出形材Ｔ５調質材、肉厚３．０ｍｍとした。外寸形状は、共通して、長さ（車体幅方向）１３００ｍｍ、前面壁の長さ（車体上下方向）９０ｍｍ、フランジ３、４の各長さ（車体上下方向）１５ｍｍ、各ウエブ１４、１５の長さ（車体前後方向）３５ｍｍとした。

図５、６に変形の各段階での変形状態の経時変化を各々示す。図５は前記図２の本発明バンパービーム、図６は前記図１の本発明バンパービームを各々示し、１０がバンパービーム、１が衝撃緩衝部材、２が衝突壁部である。また、２２は車体パネル、３０は歩行者の脚部を模擬したモデルで、歩行者の脚部はバンパービーム１０の長手方向中央部から長手方向（車体幅方向）に３００ｍｍ各々ずれた位置で衝突するものと仮定した。

図５、６において、各図（ａ）が変形初期段階、各図（ｂ）が変形中期段階、各図（ｃ）が変形終期段階である。図５、６から分かる通り、本発明バンパービームにおける衝撃緩衝部材１の衝突壁部２は、歩行者の脚部の衝突位置がずれても、変形段階を通じて、接合部を含めて、圧壊や破損することなく、断面厚み方向（横断面方向：図の右から左へ）に潰れ変形し、かつ車体上下方向に（図の上下方向）に広がるように、持続的に変形していることが分かる。

また、図７に、図１と図２とに示した本発明バンパービームと、アブソーバのみを配置した比較例バンパービームとの図６の場合の加速度−変位関係を各々示す。図７において、点線は図１のドーム型衝撃緩衝部材１、太い実線は図２の双山型衝撃緩衝部材１、細線は従来のアブソーバのみを配置した比較例（従来例）を各々示す。

図７から分かる通り、細線で示すアブソーバのみを配置した比較例（従来例）は最大加速度（最大荷重）が大きく、脚部インパクターの受ける負荷（加速度）が、目標制限値の１５０Ｇを超えており、歩行者の脚部に対するダメージが大きい。また、加速度の低下も速く、エネルギー吸収量が比較的小さいことが分かる。

一方、点線や太い実線で示す本発明バンパービームは、歩行者の脚部の衝突位置がずれても（３００ｍｍ）、比較例（従来例）に比して、最大加速度（最大荷重）が小さく、脚部インパクターの受ける負荷（加速度）が１５０Ｇ以下であり、歩行者の脚部に対するダメージが小さい。また、加速度も低下せず、エネルギー吸収量が比較的大きいことが分かる。

更に、図７から分かる通り、変形部５を設けた太い実線で示す図２の双山型衝撃緩衝部材の方が、変形部５を設けない点線で示す図１のドーム型衝撃緩衝部材よりも、最大加速度（最大荷重）がより小さく、また、エネルギー吸収量が比較的大きい。したがって、変形部５を設ける効果が裏付けられる。

本発明によれば、比較的大面積化と薄幅化された外寸形状でも、荷重変位における最大荷重を低くすることができ、歩行者衝突に見合った適切な衝突荷重でエネルギー吸収に必要な断面方向の変形を生じることができる。この結果、歩行者などの人間を確実に保護する機能を持つバンパービームおよび衝撃緩衝部材を提供することができる。また、バンパービームの本来の機能を低下させずに、歩行者保護の機能を新たに追加したバンパービームを提供することができる。このため、バンパービームに効果的な歩行者保護効果を与えることができる。

本発明車体バンパービームの一態様を示す斜視図である。 本発明車体バンパービームの他の態様を示す斜視図である。 本発明車体バンパービームの他の態様を示す断面側面図である。 本発明車体バンパービームの他の態様を示す断面側面図である。 本発明車体バンパービームの変形状態の経時変化を各々示す説明図である。 本発明車体バンパービームの変形状態の経時変化を各々示す説明図である。 本発明車体バンパービームの加速度−変位関係を示す説明図である。

符号の説明

１：衝撃緩衝部材、２：衝突壁部、３、４：取付壁部、５：変形部、
１０：バンパービーム、１１：バンパービーム前面壁、
１２：バンパービーム前面壁、１３、１４：バンパービームウエブ、
１５、１６：バンパービームフランジ、２１：接合手段、２２：車体パネル、
３０：歩行者脚部モデル、

Claims (5)

1. 車体衝突に対する金属製衝撃緩衝部材をバンパービーム本体の前面壁に設けたバンパービームであって、前記バンパービーム本体は、アルミニウム合金製中空押出形材で構成されているとともに、その前面壁の一部に車体上下方向に延伸するフランジを有し、前記衝撃緩衝部材は、その厚みが３．０ｍｍ以下の金属板の成形によって一体に形成された、車体衝突時の衝撃を受ける衝突壁部と前記バンパービーム本体の前面壁への取付壁部とを有し、前記衝突壁部は、前記バンパービーム本体の前面壁の前面において、かつ、この前面壁の車体上下方向の全領域に亙って延在するとともに、前記バンパービーム本体の前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有し、前記取付壁部は、前記衝突壁部の車体上下方向の各端部から前記バンパービーム本体の前面壁に沿って伸長して当接する形状を有し、前記バンパービーム本体のフランジにおいて、前記衝撃緩衝部材の前記取付壁部を接合することによって、前記衝撃緩衝部材を前記バンパービーム本体の前面壁により支持させるとともに、このバンパービーム本体の前面壁と前記衝突壁部とで中空構造を構成させ、車体衝突時には前記衝突壁部を断面厚み方向に変形させて車体衝突の衝撃を緩衝することを特徴とする車体バンパービーム。
2. 前記衝撃緩衝部材の衝突壁部が車体衝突時の変形の起点となる凹みを有する請求項１に記載の車体バンパービーム。
3. 前記衝撃緩衝部材がアルミニウム合金板を成形したものである請求項１または２に記載の車体バンパービーム。
4. アルミニウム合金製中空押出形材で構成されているとともに、その前面壁の一部に車体上下方向に延伸するフランジを有しているバンパービーム本体の前記前面壁に設けられる、車体衝突に対する衝撃緩衝部材であって、車体衝突時の衝撃を受ける衝突壁部と前記バンパービーム本体の前面壁への取付壁部とが、板厚３．０ｍｍ以下のアルミニウム合金板の成形によって一体に形成され、前記衝突壁部は、前記バンパービーム本体の前面壁の全領域に亙って車体上下方向に延在するとともに、前記バンパービーム本体の前方に向けて突出して湾曲する全体形状を有し、前記取付壁部は、前記衝突壁部の車体上下方向の各端部から前記バンパービーム本体の前面壁に沿って伸長して、前記バンパービーム本体のフランジと当接する形状を有し、このフランジにおいて前記取付壁部が接合されることを特徴とする車体用衝撃緩衝部材。
5. 前記衝突壁部が車体衝突時の変形の起点となる凹みを有する請求項４に記載の車体用衝撃緩衝部材。

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