JP5474625B2

JP5474625B2 - 車輌用突入防止装置

Info

Publication number: JP5474625B2
Application number: JP2010073410A
Authority: JP
Inventors: 光弘江間; 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011201513A

Description

本発明は、トラック等の車輌の前端部又は後端部に設けられたステイに取り付けられ、乗用車との正面衝突時等に、車高が低い乗用車がトラック等の下部にもぐり込んでしまうことを防止する車輌用突入防止装置に関し、特に、軽量で剛性が優れており、更に取り付け加工性と美観が優れたトラック等用の突入防止装置に関する。

近時、環境面でも車体の軽量化が求められている一方で、自動車の衝突時に対する安全性の向上も求められている。安全性の観点から、トラック、トレーラ、及びダンプといった大型車両には突入防止装置（又は、アンダーランプロテクタ）が設置されている。この突入防止装置は、乗用車が衝突したときに、乗用車がトラック下部へ潜り込むことを防止するための装置であり、この機能を果たすために、突入防止装置には所定の剛性が要求される。その一方で、環境問題の観点から、車体の軽量化が強く求められ、部品としての突入防止装置自体の軽量化も要求されている。

しかし、突入防止装置の剛性を高くするためには、部材の肉厚の増加、リブの設置による断面積の増加という手段をとらざるを得ず、軽量化が困難であった。その一方で、安全面からのバンパーの剛性向上の要求は増々高くなってきている。このため、突入防止装置は、バンパービーム本体をアルミニウム形材とし、その内部に補強材として延長板又はＬ字型の補強板からなる補強部材を挿入するものが検討されている（特許文献１）。

また、７０００系アルミニウム合金の内部に、ハイテンの開断面を有する補強材を挿入した突入防止装置が提案されている（特許文献２）。

更に、アルミニウム形材のビームにＩの字型の鋼製補強材を挿入して補強したビームが開示されている（特許文献３）。

ところで、従来、このビームを、車体の前端部又は後端部に設けられたステイに取り付けるために、図５乃至図７に示すようにして、ボルトナットによりビームをステイに固定している。図５はビームの平面図、図６はその側面図、図７（ａ）〜（ｃ）は夫々３種類のビームの断面形状を示す横断面図である。突入防止装置のビーム本体１は、車幅方向に延びるビーム状をなし、その断面は、ロの字状をなす中空の部材である。車体のフレームに固定されるステイ２は、車輌の前端部及び後端部において、夫々フレームから車体の前方及び後方の下方に延びる板状をなし、夫々その前方及び後方の下端部にフランジ８が形成されている。この各フランジ８に４個のボルト又はナット３により、ビーム１が固定される。

ビーム１の構造が、図７（ａ）に示すように、ボルト４をその頭部４ａをビーム１内に配置し、ネジ部４ｂをビーム１の外部に配置してビーム１に固定したものである場合（ボルトプレート方式）、この外部に出ているネジ部４ｂをフランジ８の孔に挿通させ、ナット３をネジ部４ｂに螺合することにより、ビーム１をステイ２のフランジ８に締結する。

また、ビーム１の構造が、図７（ｂ）に示すように、ナット５をビーム１の内面に固定したものである場合（ナットプレート方式）、フランジ８の孔にボルト３のネジ部を挿通させ、このボルト３のネジ部をナット５に螺合することにより、ビーム１をステイ２のフランジ８に固定する。

更に、図７（ｃ）に示すように、ビーム１にネジ部の挿通用の孔６を設け、その反対側の面に、作業用の比較的大きな孔７を形成したビーム構造の場合（作業孔方式）、外部から、ボルト３のネジ部をフランジ８の孔に挿通させた後、更に、ビーム１の孔６に挿通させ、これにより、ビーム１内に進入したボルト３のネジ部に対し、孔７を介してビーム１内に挿入したナットを螺合する。これにより、ボルト３及び孔７を介して挿入したナットにより、ビーム１をフランジ８に締結する。

しかしながら、上述のボルトプレート方式及びナットプレート方式の場合は、加工工数が多く、製造コストが高いという問題点がある。また、ボルトプレート方式及びナットプレート方式の場合は、ボルト頭部４ａ又はナット５をビーム１の内面に保持するために、ボルト挿通孔の孔径より大きなプレート９を使用する必要があり、このプレート９の分だけ、重量が重くなる。更に、ボルトプレート方式及びナットプレート方式の場合に、ボルト４又はナット５を、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、プレート９を、ビーム１の内面に設けたレールに挿入するか、又は、リベット等でビーム１に固定する必要があり、取り付け作業が煩雑である。これにより、製造コストが高くなる。

また、作業孔方式の場合は、ビーム１にボルト又はナットが固定されていないため、ビーム１をステイ２に取り付ける際の作業が煩雑である。

一方、アルミニウム又はアルミニウム合金製のドアビームを鋼製構造物へ取り付けた構造を得るために、断面がコの字形の開断面構造のアルミニウム材製第１フレーム部材に対しその内面に複数個のピアスナットを打ち込み、更に他のコの字形の開断面構造のアルミニウム材製第２フレーム部材を第１フレーム部材に溶接して閉断面構造のドアビームにし、ピアスナットにボルトを螺合することにより、ドアビームを車体に固定するようにしたものが開示されている（特許文献４）。また、サイドフレーム及びクロスメンバー等のメインフレーム構造のアルミニウム合金押出形材にピアスナットを打ち込み、このピアスナットを利用して他部材をボルト接合できるようにしたピアスナット付きアルミニウム合金押出形材が開示されている（特許文献５）。

このピアスナットの場合には、ダイス上に置かれたプレート上にピアスナットを打ち込むことにより、プレートがピアスナットのパイロット部により穿孔され、その後、ダイスの突起部がプレート母材をピアスナットの凹部内に充填させてピアスナットがプレートにかしめられる。これにより、ピアスナットがプレートに固定される。このため、ピアスナットを使用した場合は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ボルト挿入孔を設けたり、プレート９を使用する必要がなく、加工工数が少なくなると共に、軽量化に寄与する。

特開２００９−９０７９６特開２００８−２４０２３特開２００８−１８９２７３特開２００７−２６９１１８特開２００８−２２３８７７

近時、突入防止装置には、更に一層の高い安全基準が要求されており、同時に環境面及び取付作業性の点から軽量化が求められており、軽量化のために、より小さい断面形状にすることが要求されている。

しかしながら、上述の特許文献１乃至３に開示された突入防止装置では、必要な強度が得られないか、又は、強度が得られたとしても重量が重くなりすぎ、実用化が難しいという欠点があった。即ち、特許文献１に記載されたアンダーランプロテクタでは、基本的にナットプレートを使用しているため、構造の複雑化及び重量増が生じる場合があった。また、特許文献２のアンダーランプロテクタでは、補強部材が鋼製であり、ビームのリブもビームと一体として押出成形されたものであるため、重量が重くなるという欠点があった。更に、特許文献３のアンダーランプロテクタでは、型材に補強材をガイドする突起部を設ける必要があるため、構造が複雑となるとともに、補強材が鋼材であるため、重量が重いという問題点がある。

また、トラックの突入防止装置には、トラック車両自体の商品価値を高めるために、美観及び意匠性が優れていることが要求される。このため、この突入防止装置を構成するアルミニウム製ビームには、通常アルマイト処理が行われている。しかし、ＪＩＳ７０００系のビームでは、押出形材表面の再結晶の影響等によりアルマイトの濃淡によるむらが生じる場合がある。従って、トラックバンパービームの美観を維持しつつ、軽量化と強度の向上を図るのは困難であった。

また、ピアスナット方式は、軽量化及び構造の簡素化に有効な手段であるが、ナットを打ち込むために必要な打ち込み装置をビーム内に配置しなければならず、装置設置のスペースが限られてくるため、設置できるボルト径の大きさに限りがあるという欠点がある。このため、ボルトの径を小さくして設置本数を増やさなければならない場合がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、構造が簡素で軽量であると共に、強度が高く、更に、外観性が優れた車輌用突入防止装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車輌用突入防止装置は、車両の前端部又は後端部のステイに取り付けられ、車幅方向に延びるビーム状の車両用突入防止装置において、横断面がロ形で車幅方向に延び前記ステイに対応する位置に挿通孔が形成されたアルミニウム合金製中空ビーム本体と、このビーム本体内に挿入されたアルミニウム合金押出形材からなる補強部材と、を有し、
前記補強部材は、前記ステイ側の前記ビーム本体内側面に接する基部と、この基部から前記ステイの反対側の前記ビーム本体内側面まで延びる支持部と、前記支持部の先端に設けられ前記ビーム本体のステイの反対側の内側面に接するフランジと、前記基部の両端部から屈曲して前記ビーム本体の横側面に重なる２個の端部とが、一体成形されたものであり、
更に、前記基部の前記ステイに対応する位置に固定され前記ステイに取り付けるためのボルトが螺合されるピアスナットを有することを特徴とする。

本発明に係る他の車輌用突入防止装置は、車両の前端部又は後端部のステイに取り付けられ、車幅方向に延びるビーム状の車両用突入防止装置において、横断面がロ形で車幅方向に延び前記ステイに対応する位置に挿通孔が形成されたアルミニウム合金製中空ビーム本体と、このビーム本体内に挿入されたアルミニウム合金押出形材からなる補強部材と、を有し、
前記補強部材は、前記ステイ側の前記ビーム本体内側面に接する基部と、この基部の両端部から前記ビーム本体の上方及び下方の水平の内側面に接して前記ステイの反対側の前記ビーム本体内側面まで延びる２個の支持部と、前記各支持部の両端部から屈曲して前記ビーム本体の前記ステイの反対側の内側面に重なる２個の端部とが、一体成形されたものであり、
更に、前記ビーム本体及び前記基部の前記ステイに対応する位置に固定され前記ステイに取り付けるためのボルトが螺合されるピアスナットを有することを特徴とする。

これらの、車両用突入防止装置において、例えば、前記ビーム本体における前記ステイに対応する位置にボルト挿入孔が形成されており、前記ピアスナットは、前記ボルト挿入孔を挿通し、前記基部に打ち込まれて前記基部に固定されているように構成することができる。

また、例えば、前記ビーム本体はＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金であり、前記補強部材がＪＩＳ７０００系アルミニウム合金である。

更に、前記ビーム本体は、例えば、中空の押出形材からなるか、又は前記ビーム本体は、断面がコ字形になるように折り曲げた２個の金属板を、突き合わせ溶接又は重ね溶接により、断面がロ字形に組み立てられている。この場合に、前記金属板は、例えば、鋼材又はアルミニウム合金材である。又は、例えば、前記金属板はＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金材であり、前記補強部材がＪＩＳ７０００系アルミニウム合金押出材である。

本発明においては、補強部材の基部にピアスナットを打ち込むことによりピアスナットを補強部材の基部に取り付けた後、この補強部材をロ形中空のビーム本体に前記基部が前記ビーム本体の前記ステイ側の側面に接するようにして挿入することにより、ビーム本体及び補強部材を組み立てることができる。このため、ピアスナットを打ち込む際には、補強部材は閉空間ではなく補強部材の周辺にはスペースが十分にあるので、打ち込み工具の大きさ及び形状には制約がない。このため、任意の大きさのピアスナットを任意の数だけ、基部に固定することができ、打ち込みの作業性も良好である。大きなピアスナットを使用すれば、１個あたりの固定強度が高いので、設置すべきピアスナットの数も低減できる。

また、本発明においては、補強部材の基部がステイ側のビーム本体側面に接しているため、補強部材はビーム本体と協働して変形し、更に補強部材の支持部によって、ステイの反対側のビーム側面を支持しているので、衝突時のビームの圧壊を低減することができる。

従って、本発明により、突入防止装置全体の強度向上を図ることができると共に、取り付けの作業性が向上する。

なお、本発明では、口の字断面のビーム本体をアルマイト処理が可能なＪＩＳ６０００系アルミニウム合金とし、補強材を高強度のＪＩＳ７０００系アルミニウム合金とすることができ、両者の組み合わせにより、突入防止装置として、アルマイト処理による外観の美観性を保ちつつ強度の向上を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態を示すビーム本体の横断面図である。本発明の第２実施形態を示すビーム本体の横断面図である。本発明の第３実施形態を示すビーム本体の横断面図である。ピアスナットの取付部を示す断面図である。従来の突入防止装置の構成を示す平面図である。同じく従来の突入防止装置の側面図である。同じく従来の突入防止装置のビーム本体の断面形状を示す横断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して、具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るトラック用突入防止装置のビーム本体の横断面図である。図１に示すように、本実施形態のビーム本体１０は、縦長の横断面がロ形の中空形状を有し、図５と同様に、車体の幅方向に延びるビーム形状を有する。このビーム本体１０は、例えば、ＪＩＳ６０００系の押出形材である。このビーム本体１０は、縦の側面が横の側面よりも約２倍程度長く、この縦側面の車体側の側面、即ち、車体のフレームに固定されたステイ側の側面には、図面上、縦に２個のボルト挿通孔１１が形成されている。このボルト挿通孔１１は図５に示すボルト３を挿通させるためのものであり、このステイ２に対応するビーム本体側面位置に形成されている。図５及び図６に示すように、１個のステイ２との間で４個のボルト３により、ビーム本体１０が固定される場合は、図１に示すボルト挿通孔１１は図示は２個であるが、実際は４個（残りの２個は紙面の奥又は手前に形成される）となる。

補強部材２０は、ビーム本体１０のステイ側の内側面に接する基部２１と、この基部２１の中央から、ビーム本体１０のステイの反対側の内側面まで延びる支持部２２と、この支持部２２の先端に設けられビーム本体１０のステイの反対側の内側面に接するフランジ２３と、基部２１の両端部から屈曲してビーム本体１０の横側面に若干重なる２個の端部２４とからなり、これらの基部２１、支持部２２、フランジ２３、端部２４は押出成形により一体成形されている。この補強部材２０はＪＩＳ７０００系のアルミニウム合金である。

基部２１におけるビーム本体１０のボルト挿通孔１１に整合する位置には、ピアスナット３０が固定されている。このピアスナット３０は図４に示すように、基部２１にその内面側から打ち込まれて基部２１に固定されている。ピアスナット３０はその中心部に螺孔３１が形成されており、この螺孔３１にステイ固定用のボルト３（図５参照）が螺合される。このピアスナット３０はダイス上に補強部材２０の基部２１を置き、上方からピアスナット３０のパイロット部を基部２１にプレスにより打ち込むことにより固定される。即ち、基部２１がピアスナットのパイロット部により穿孔され、更にピアスナットを押圧すると、ダイスの突起部が基部２１の母材３２をピアスナット３０の凹部内に充填させてピアスナット３０が基部２１にかしめられる。

このピアスナット３０の取り付け作業は、補強部材２０が開放形状を有しており、ダイスの上方には、十分なスペースがあるので、作業性が良好であると共に、ピアスナット３０として、比較的大きなものも使用でき、また、取り付けるピアスナットの数も任意に決めることができる。ピアスナット３０として大きなものを使用した場合には、１個のピアスナットによる固定強度が高いので、ピアスナットの所要数を少なくすることができる。このピアスナット３０は、例えば、鋼製又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金製である。なお、ピアスナット３０を使用した場合は、図７（ａ）、（ｂ）に示すような複雑な形状のレール等を閉断面のビーム本体の内側面に形成する必要はないので、作業性が良好であると共に、低コスト化できる。

上述のごとく、補強部材２０にピアスナット３０を固定した後、この補強部材２０を中空のビーム本体１０内にその軸方向にスライドさせて挿入することにより、補強部材２０をビーム本体１０内に配置する。これにより、ビーム本体１０内に、その車体側の内側面に基部２１が重ねられ、支持部２２及びフランジ２３が車体と反対側の内側面を支持する補強部材２０を配置することができ、この基部２１及び支持部２２により中空のビーム本体１０が補強される。

そして、ステイ２のボルト３をボルト挿通孔１１を介してビーム本体１０を挿通させ、ピアスナット３０の螺孔３１に螺合させることにより、本実施形態の突入防止装置をステイ２に取り付けることできる。

ビーム本体１０及び補強部材２０はアルミニウム合金の押出形材であるため、高精度の形状に成形することができ、また高精度で挿入し組み立てができる。補強部材２０は略Ｔ字形状を有し、開断面構造である。このため、ピアスナット３０の径によっては、支持部２２を１個ではなく、２個以上に増加させ、複数個の支持部２２により、車輌先端側のビーム内側面を支持することも可能である。

また、ピアスナットを打ち込む装置には大きさの制約がないため、大径のボルト装着用ピアスナットを打ち込むことができる。更に、本実施形態においては、フランジ２３及び端部２４が形成されているので、補強部材２０の中空ビーム本体１０内の位置決めが容易であり、補強部材２０を高精度で位置決めすることができる。そして、上述のごとく、フランジ２３及び端部２４がビーム本体１０の内面に倣っているので、補強部材２０は衝突時のビーム本体１０の変形に精度よく追従して変形する。これにより、高い強度のトラック用突入防止装置を得ることができる。

なお、ビーム本体１０及び補強部材２０のアルミニウム合金は所要の強度に応じて適宜、選択することができるが、ビーム本体１０をＪＩＳ６０００系アルミニウム合金、補強部材２０をＪＩＳ７０００系アルミニウム合金とすることより、強度を向上させつつ、外観性を向上させることができる。即ち、外観向上のためには、ビーム本体１０をアルマイト処理する必要があるが、ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金は、アルマイト性が良好であり所定の強度を出すことができる。この場合、ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金はＴ６で調質し、補強部材２０のＪＩＳ７０００系アルミニウム合金はＴ７で調質しておくのが好ましい。

次に、図２を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、補強部材２０の形状が第１実施形態と異なる。この第２実施形態の補強部材２０は、ビーム本体１０のステイ側の内側面に接する基部２５と、この基部２５の両端部からビーム本体１０の上方及び下方の水平の内側面に接してビーム本体１０におけるステイの反対側の内側面まで延びる２個の支持部２６と、各支持部２６端部にてビーム本体１０のステイの反対側の内側面に若干重なる端部２７とから構成されている。この補強部材２０も押出成形により一体成形されている。また、この補強部材２０もＪＩＳ７０００系の高強度アルミニウム合金により成形されていることが好ましい。

本実施形態の突入防止装置も、第１実施形態と同様の効果を奏する。

次に、図３を参照して本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、中空のビーム本体１０が第１実施形態と異なり、補強部材２０は第１実施形態と同一である。本実施形態のビーム本体１０は、コ字状に折り曲げた２個の金属板１２及び１３をその両端部で、突き合わせ溶接又は重ね溶接により接合（接合部１４）して、断面がロ形になるように一体化したものである。本実施形態においては、先ず、コ字状に折り曲げた金属板１２の内面に補強部材２０を配置するので、補強部材２０の金属板１２に対する位置決めが容易であり、高精度で位置決めすることができる。また、補強部材２０を利用して、後工程の溶接工程において、下側に配置した金属板１２に対し、上側に配置される金属板１３の位置決め及び支持を行うことができる。

溶接方法は、アーク溶接でも可能であるが、一般的には対象材が薄いため、ＹＡＧ、ＣＯ_２、ファイバー等のレーザー溶接か、又は摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）を使用することが好ましい。

なお、溶接時には、支持部２２は溶接接合部１４から離隔しているため、支持部２２が溶接の熱影響を受けることがない。このため、補強部材２０は高い強度を維持することができる。

ビーム本体１０は、アルミニウム合金でもよいし、鋼材を使用してもよい。鋼材の場合は、高張力鋼板を使用するのが好ましい。

本実施形態の突入防止装置は、第１及び第２実施形態と同様の効果を奏する。

２：ステイ
３：ボルト
１０：ビーム本体
１１：ボルト挿通孔
１２、１３：金属板
２０：補強部材
２１：基部
２２：支持部
２３：フランジ
２４，２７：端部
３０：ピアスナット

Claims

車両の前端部又は後端部のステイに取り付けられ、車幅方向に延びるビーム状の車両用突入防止装置において、横断面がロ形で車幅方向に延び前記ステイに対応する位置に挿通孔が形成されたアルミニウム合金製中空ビーム本体と、このビーム本体内に挿入されたアルミニウム合金押出形材からなる補強部材と、を有し、
前記補強部材は、前記ステイ側の前記ビーム本体内側面に接する基部と、この基部から前記ステイの反対側の前記ビーム本体内側面まで延びる支持部と、前記支持部の先端に設けられ前記ビーム本体のステイの反対側の内側面に接するフランジと、前記基部の両端部から屈曲して前記ビーム本体の横側面に重なる２個の端部とが、一体成形されたものであり、
更に、前記基部の前記ステイに対応する位置に固定され前記ステイに取り付けるためのボルトが螺合されるピアスナットを有することを特徴とする車両用突入防止装置。
車両の前端部又は後端部のステイに取り付けられ、車幅方向に延びるビーム状の車両用突入防止装置において、横断面がロ形で車幅方向に延び前記ステイに対応する位置に挿通孔が形成されたアルミニウム合金製中空ビーム本体と、このビーム本体内に挿入されたアルミニウム合金押出形材からなる補強部材と、を有し、
前記補強部材は、前記ステイ側の前記ビーム本体内側面に接する基部と、この基部の両端部から前記ビーム本体の上方及び下方の水平の内側面に接して前記ステイの反対側の前記ビーム本体内側面まで延びる２個の支持部と、前記各支持部の両端部から屈曲して前記ビーム本体の前記ステイの反対側の内側面に重なる２個の端部とが、一体成形されたものであり、
更に、前記ビーム本体及び前記基部の前記ステイに対応する位置に固定され前記ステイに取り付けるためのボルトが螺合されるピアスナットを有することを特徴とする車両用突入防止装置。
前記ビーム本体における前記ステイに対応する位置にボルト挿入孔が形成されており、前記ピアスナットは、前記ボルト挿入孔の周囲の前記基部に打ち込まれて前記基部にかしめ固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用突入防止装置。
前記ビーム本体はＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金であり、前記補強部材がＪＩＳ７０００系アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用突入防止装置。
前記ビーム本体は、中空の押出形材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用突入防止装置。
前記ビーム本体は、断面がコ字形になるように折り曲げた２個の金属板を、突き合わせ溶接又は重ね溶接により、断面がロ字形に組み立てられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用突入防止装置。
前記金属板が鋼材又はアルミニウム合金材であることを特徴とする請求項６に記載の車両用突入防止装置。
前記金属板がＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金材であり、前記補強部材がＪＩＳ７０００系アルミニウム合金押出材であることを特徴とする請求項７に記載の車両用突入防止装置。