JP5966188B2 - バンパーリインフォースメント - Google Patents

Description

本発明は、バンパーリインフォースメントに関する。

特許文献１，２には、中空のバンパーリインフォースメントと、これを支持する左右一対のバンパーステイとを備える自動車用のバンパー構造が開示されている。このバンパー構造は、バンパーリインフォースメントに曲げ変形が生じる過程（以下、「ビーム曲げ過程」という。）で衝突エネルギーを吸収するとともに、バンパーステイをバンパーリインフォースメントに減り込ませる過程（以下、「ビーム圧潰過程」という。）で衝突エネルギーを吸収し、さらには、バンパーステイに圧潰が生じる過程（以下、「ステイ圧潰過程」という。）で衝突エネルギーを吸収する。このようなバンパー構造によれば、衝突反力のピークを低く抑えつつ衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができるので、軽衝突時における安全装置（例えば、エアーバックなど）の誤作動を防ぎつつ車体に与えるダメージを緩和することができる。なお、屈曲部分または湾曲部分を有するバンパーリインフォースメントにおけるビーム曲げ過程では、屈曲部分または湾曲部分が直線状に伸ばされる過程でも衝突エネルギーが吸収される。

特許文献１，２のバンパーリインフォースメントは、角筒状の外殻と、外殻の内部空間を上下に仕切る仕切部とを備えている。仕切部は、外殻の上壁および下壁と平行に設けられていて、外殻の後壁および前壁を繋いでいる。仕切部を設けると、バンパーリインフォースメントの断面剛性が向上するため、衝突エネルギーの吸収量を低下させずに薄肉化・軽量化を図ることが可能となる。

国際公開第２００７／１１０９３８号パンフレット 国際公開第２００９／１１０４６１号パンフレット

バンパーリインフォースメントの断面形状を特許文献１，２のような形状にすると、上記のようなメリットを享受できるものの、断面剛性が高まる関係で、衝突反力が衝突の初期段階において急激に高まる傾向にあり、設計上要求される仕様に適合しない場合がある。

このような観点から、本発明は、衝突の初期段階における衝突反力の増加度合いを緩やかにすることが可能なバンパーリインフォースメントを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、中空形材からなるバンパーリインフォースメントであって、車体に面する後壁と、前記後壁の上部から前方に向かって延出する上壁と、前記後壁の下部から前方に向かって延出する下壁と、前記上壁および前記下壁のみに支持された前壁と、前記後壁の高さ方向の中間部から前方に向かって延出する中間補強壁と、前記中間補強壁の前縁から前記上壁の前後方向の中間部に至る上補強壁と、前記中間補強壁の前縁から前記下壁の前後方向の中間部に至る下補強壁とを備えており、前記中空形材の中心軸を法線とする仮想の平面で切断したときに、前記上補強壁の最前部と前記下補強壁の最前部とを通る仮想線の前方に前記前壁が位置している、ことを特徴とする。

本発明においては、車体から離れる方向を「前」とする。したがって、本発明に係るバンパーリインフォースメントをフロントバンパーに適用する場合には、車両の前進方向が「前」となり、リアバンパーに適用する場合には、車両の後進方向が「前」となる。

本発明によれば、前壁と仮想線（上補強壁の最前部と下補強壁の最前部とを通る仮想の直線）との間に仕切の無い単一の空間（以下「一次圧潰空間」という。）が形成されるようになるので、前壁の高さ方向の中間部を仕切壁で支持する場合に比べて、バンパーリインフォースメントの前半部分の剛性を低下させることができる。すなわち、本発明によれば、衝突の初期段階において一次圧潰空間（前壁と仮想線との間の空間）が速やか且つ優先的に潰れるようになるので、衝突反力のピークを抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合い（衝突反力−変位曲線における傾き）を緩やかにすることが可能となる。

また、衝突荷重の作用位置が上下にオフセットした場合（以下「上下オフセット衝突」という。」においては、衝突の初期段階において一次圧潰空間の上部または下部が潰れることで衝突エネルギーが吸収される。また、後壁と上壁と上補強壁と中間補強壁とで囲まれた空間（以下「上側二次圧潰空間」という。）または後壁と下壁と下補強壁と中間補強壁とで囲まれた空間（以下「下側二次圧潰空間」という。）の存在により、バンパーリインフォースメントのねじれ剛性が高くなっているので、一次圧潰空間が潰れた後においても衝突荷重を受け止めることができ、ひいては、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

前記上壁と前記上補強壁との交点および前記下壁と前記下補強壁との交点を、前記仮想線よりも後方に位置させるとよい。このようにすると、上壁および下壁の前半部分の座屈長が大きくなり、上壁および下壁の前半部分が座屈し易くなるので、衝突の初期段階において衝突反力のピークを効果的に抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合いを緩やかにすることが可能となる。

上補強壁および下補強壁は、折れ曲がりの無い断面形状（断面視直線状）としてもよいが、湾曲または屈折した断面形状とした方が、衝突反力の増加度合いが緩やかになる。

なお、前記上補強壁および前記下補強壁の断面形状は、前記前壁側に凸となる円弧状であることが好ましい。このようにすると、上補強壁および下補強壁の断面二次モーメントが高まるので、バンパーリインフォースメントの後半部分が潰れ難くなり、ひいては、「ビーム曲げ過程」における衝突エネルギーの吸収が確実なものとなる。

前記前壁の高さ寸法は、前記上壁と前記上補強壁との交点（以下「上交点」という。）から前記下壁と前記下補強壁との交点（以下「下交点」という。）までの距離よりも小さくするとよい。すなわち、上壁前部（上交点から前壁に至る部分）の少なくとも一部を下向きに傾斜させるとともに、下壁前部（下交点から前壁に至る部分）の少なくとも一部を上向きに傾斜させてもよい。このようにすると、上下オフセット衝突時においても、初期圧潰空間を意図したモードで潰すことが可能になるとともに、十分なラップ量（衝突相手と接触する面積）を確保することが可能となる。
すなわち、上下オフセット衝突によりバンパーリインフォースメントの上部に衝突荷重が作用した際には、上壁前部が上補強壁に重なるように変形し、これに伴い、上壁後部（後壁から上交点に至る部分）が上方に孕み出すように変形するようになるので、十分なラップ量を確保することが可能となる。
また、上下オフセット衝突によりバンパーリインフォースメントの下部に衝突荷重が作用した際には、下壁前部が下補強壁に重なるように変形し、これに伴い、下壁後部（後壁から下交点に至る部分）が下方に孕み出すように変形するようになるので、十分なラップ量を確保することが可能となる。

前記前壁の高さ寸法は、上交点から下交点までの距離より大きくしてもよい。すなわち、上壁前部の少なくとも一部を上向きに傾斜させるとともに、下壁前部の少なくとも一部を下向きに傾斜させてもよい。このようにすると、上下オフセット衝突時においても、一次圧潰空間を意図したモードで潰すことが可能になるとともに、十分なラップ量を確保することが可能となる。
すなわち、上下オフセット衝突によりバンパーリインフォースメントの上部に衝突荷重が作用した際には、上壁前部が上方に孕み出すように変形するので、上下オフセット衝突の初期段階から十分なラップ量（衝突相手と接触する面積）を確保することが可能となる。
また、上下オフセット衝突によりバンパーリインフォースメントの下部に衝突荷重が作用した際には、下壁前部が下方に孕み出すように変形するので、上下オフセット衝突の初期段階から十分なラップ量を確保することが可能となる。

前記前壁は、折れ曲がりの無い断面形状（断面視直線状）としてもよいが、湾曲または屈折した断面形状としてもよい。このようにすると、衝突相手との接触面積が徐々に増えるようになるので、衝突の初期段階において衝突反力が急激に増加することを抑制することが可能となる。

本発明によれば、衝突の初期段階における衝突反力のピークを抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合いを緩やかにすることが可能となる。

第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントを備えたバンパー構造の斜視図である。 図１に示すバンパー構造の平面図である。 図２のＡ−Ａ線端面図である。 フラットバリアに衝突した際の変形モードを示す模式図であって、（ａ）〜（ｄ）は第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの車幅方向中央における端面図、（ｅ）〜（ｈ）は比較例に係るバンパーリインフォースメントの車幅方向中央における端面図である。 フラットバリアに衝突した際の衝突反力−変位曲線である。 上下オフセット衝突をした際の変形モードを示す模式図であって、（ａ）および（ｂ）は第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの車幅方向中央における端面図、（ｃ）および（ｄ）は比較例に係るバンパーリインフォースメントの車幅方向中央における端面図である。 上下オフセット衝突をした際の衝突反力−変位曲線である。 第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す図であって、（ａ）は端面図、（ｂ）は上下オフセット衝突をした際の変形モードを示す模式的な端面図である。 （ａ）および（ｂ）は第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す端面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す端面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す端面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るバンパーリインフォースメントを示す端面図、（ｂ）は本発明の実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す端面図である。 本発明の実施形態に係るバンパーリインフォースメントの変形例を示す端面図である。 本発明の第二参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントを示す端面図である。

（第一参考実施形態）
本発明の第一参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントＲ１は、自動車用のフロントバンパーを構成するための横架材であり、図１に示すように、左右一対のバンパーステイＳ，Ｓに支持されている。バンパーステイＳ，Ｓは、サイドメンバ（車体）Ｍ，Ｍの前端部に固定されている。

本実施形態において、「左右」、「前後」、「上下」は、バンパーリインフォースメントＲ１をバンパーステイＳ，Ｓに取り付けた状態を基準にする。つまり、「左右方向」は、「車両幅方向」と同義であり、サイドメンバＭ，Ｍの前端同士を結ぶ仮想の横軸Ｘに沿う方向と一致する。また、「前後方向」は、「車両直進方向」と同義であり、横軸Ｘに直交する仮想の縦軸Ｙに沿う方向と一致する。

バンパーリインフォースメントＲ１は、図２にも示すように、前側に凸となるように湾曲しており、バンパーリインフォースメントＲ１の中心軸線は、車両幅方向の中央部以外においては、横軸Ｘに対して傾斜している。なお、本実施形態では、バンパーリインフォースメントＲ１の平面形状（線形）が弧状である場合を例示するが、直線状としてもよい。

バンパーリインフォースメントＲ１は、アルミニウム合金製の中空押出形材からなる。バンパーリインフォースメントＲ１の湾曲部分は、例えば、バンパーリインフォースメントＲ１の素となる直線状の中空押出形材の両端部を把持した状態で、当該中空押出形材の後面に曲げ型を押圧することで形成する。

図３は、図２のＡ−Ａ線端面図（中空押出形材の中心軸を法線とする仮想の平面で切断したときに現れる図）である。
この図に示すように、バンパーリインフォースメントＲ１は、車体に面する後壁１と、後壁１の上部から前方に向かって延出する上壁２と、後壁１の下部から前方に向かって延出する下壁３と、上壁２および下壁３のみに支持された前壁４と、後壁１の高さ方向の中間部から上壁２の前後方向の中間部に至る上補強壁５と、後壁１の高さ方向の中間部から下壁３の前後方向の中間部に至る下補強壁６とを備えている。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ１は、閉断面形状の外殻（後壁１、上壁２、下壁３および前壁４）と、この外殻の内部空間に配置された上下二つの仕切壁（上補強壁５および下補強壁６）とを備えている。後壁１、上壁２、下壁３、前壁４、上補強壁５および下補強壁６の肉厚は、同一である。

なお、図３中の一点鎖線Ｌは、上補強壁５の最前部と下補強壁の最前部６とを通る直線（以下「仮想線Ｌ」という。）である。また、点Ｐ１は、上壁２と上補強壁５との交差部（以下「上交点Ｐ１」という。）であり、点Ｐ２は、下壁３と下補強壁６との交差部（以下「下交点Ｐ２」という。）である。

後壁１は、折れ曲がりの無い断面形状（鉛直線に平行な直線状）を呈している。後壁１の後面には、図１に示すように、バンパーステイＳの前端が固定される。なお、図示は省略するが、後壁１の上端部を上壁２との交点よりも上方に延出させるとともに、後壁１の下端部を下壁３との交点よりも下方に延出させてもよい。すなわち、後壁１の上端部を上壁２から上方へ張り出すフランジとして活用し、後壁１の下端部を下壁３から下方へ張り出すフランジとして活用してもよい。

上壁２は、後壁１の上縁から上交点Ｐ１に至る上壁後部２ａと、上交点Ｐ１から下斜め前方に向かって延出する上壁前部２ｂとを備えている。なお、本実施形態では、後壁１の上部から前壁４の上部に至る部分のうち、水平面に対する傾斜角度が４５度以下となる部位を上壁２とする。

上壁後部２ａは、後壁１の上縁から上斜め前方に向かって延出する断面円弧状の繋ぎ部と、当該繋ぎ部の前縁から水平面に沿って延出する平板状の平坦部と、当該平坦部の前縁から上交点Ｐ１に至る傾斜部とを備えている。水平面に対する繋ぎ部の傾斜角度θ₁は、４５度以下であり、水平面に対する平坦部の傾斜角度は０度である。また、水平面に対する傾斜部の傾斜角度θ₂は、４５度以下（本実施形態では１０度）である。

上壁前部２ｂは、上壁後部２ａの傾斜部の延長上に位置しており、平板状を呈している。水平面に対する上壁前部２ｂの傾斜角度θ₂は、４５度以下（本実施形態では１０度）である。

下壁３は、後壁１の下縁から下交点Ｐ２に至る下壁後部３ａと、下交点Ｐ２から上斜め前方に向かって延出する下壁前部３ｂとを備えている。なお、本実施形態では、後壁１の下部から前壁４の下部に至る部分のうち、水平面に対する傾斜角度が４５度以下となる部位を下壁３とする。

下壁３の断面形状は、上壁２の上下を反転させた形状と同一である。すなわち、下壁後部３ａは、後壁１の下縁から下斜め前方に向かって延出する断面円弧状の繋ぎ部と、当該繋ぎ部の前縁から水平面に沿って延出する平板状の平坦部と、当該平坦部の前縁から下交点Ｐ２に至る傾斜部とを備えている。また、下壁前部３ｂは、下壁後部３ａの傾斜部の延長上に位置しており、平板状を呈している。

前壁４は、仮想線Ｌの前方に位置していて、上壁２と下壁３とを繋いでいる。前壁４と仮想線Ｌとの間には、仕切の無い単一の空間（一次圧潰空間）Ｖ１が形成されている。前壁４の高さ寸法Ｈは、上側の上交点Ｐ１から下側の下交点Ｐ２までの距離よりも小さい。

前壁４は、上壁２の前縁から前斜め下方に向かって延出する前壁上部４ａと、前壁上部４ａの下縁から下方に向かって延出する前壁中央部４ｂと、前壁中央部４ｂの下縁から後斜め下方に向かって延出する前壁下部４ｃとを備えている。すなわち、前壁４は、その高さ方向の二箇所で屈折している。

前壁上部４ａは、上補強壁５に対向している。前壁上部４ａの断面形状は、折れ曲がりの無い直線状を呈している。鉛直線に対する前壁上部４ａの傾斜角度θ₃は、４５度以下（本実施形態では１３度）である。

前壁中央部４ｂは、後壁１の高さ方向の中央部に対向している。前壁中央部４ｂの断面形状は、折れ曲がりの無い直線状を呈している。前壁中央部４ｂは、後壁１に平行である。

前壁下部４ｃは、下補強壁６に対向している。前壁下部４ｃの断面形状は、折れ曲がりの無い直線状を呈している。鉛直線に対する前壁下部４ｃの傾斜角度は、４５度以下（本実施形態では１３度）である。なお、前壁下部４ｃの断面形状は、前壁上部４ａの上下を反転させた形状と同一である。

図示は省略するが、前壁４の上端部を上壁２との交点よりも上方に延出させるとともに、前壁４の下端部を下壁３との交点よりも下方に延出させてもよい。すなわち、前壁４の上端部を上壁２の上方に張り出すフランジとし、前壁４の下端部を下壁３の下方に張り出すフランジとしてもよい。

上補強壁５は、後壁１から前方に向かって延出する上平面部５ａと、上平面部５ａの前縁から上壁２に至る上湾曲部５ｂとを備えている。

上平面部５ａは、折れ曲がりの無い断面形状を有し、後壁１の高さ方向の中央部から上斜め前方に向かって延出している。後壁１と上平面部５ａのなす角度（内角）θ₄は、９０度以下（本実施形態では７４度）である。上平面部５ａは、上湾曲部５ｂに滑らかに繋がっている。

上湾曲部５ｂは、湾曲した断面形状を有し、仮想線Ｌの後方において上壁２に交差している。すなわち、上交点Ｐ１は、仮想線Ｌの後方に位置している。上壁前部２ｂと上湾曲部５ｂのなす角度（内角）θ₅は、９０度未満である。上湾曲部５ｂの断面形状は、前壁４側に凸となる円弧である。上湾曲部５ｂの円弧を規定する円の中心Ｑ１は、後壁１と上壁後部２ａと上補強壁５とで囲まれた空間Ｖ２（以下「上側二次圧潰空間Ｖ２」という。）内に位置している。なお、上側二次圧潰空間Ｖ２は、仕切の無い単一の空間である。

下補強壁６は、上平面部５ａの下方において後壁１から前方に向かって延出する下平面部６ａと、下平面部６ａの前縁から下壁３に至る下湾曲部６ｂとを備えている。下補強壁６の断面形状は、上補強壁５の上下を反転させた形状と同一である。

下平面部６ａは、折れ曲がりの無い断面形状を有し、後壁１の高さ方向の中央部から下斜め前方に向かって延出している。下平面部６ａは、上平面部５ａと上下方向に間隔をあけて対向している。後壁１と下平面部６ａのなす角度（内角）は、９０度以下（本実施形態では７４度）である。下平面部６ａは、下湾曲部６ｂに滑らかに繋がっている。

下湾曲部６ｂは、湾曲した断面形状を有し、仮想線Ｌの後方において下壁３に交差している。すなわち、下交点Ｐ２は、仮想線Ｌの後方に位置している。下壁前部３ｂと下湾曲部６ｂのなす角度（内角）は、９０度未満である。下湾曲部６ｂの断面形状は、前壁４側に凸となる円弧である。下湾曲部６ｂの円弧を規定する円の中心Ｑ２は、後壁１と下壁後部３ａと下補強壁６とで囲まれた空間Ｖ３（以下「下側二次圧潰空間Ｖ３」という。）内に位置している。なお、下側二次圧潰空間Ｖ３は、仕切の無い単一の空間である。

次に、図４，５を参照して、正面衝突時における衝突エネルギーの吸収過程を説明する。なお、図４の（ｅ）〜（ｈ）は、比較例に係るバンパーリインフォースメントＲ’の変形状態を示す図である。また、図５は、フラットバリアに接触した時点からの車体の前進量を横軸とし、衝突反力を縦軸としたグラフであり、横軸に付した（ａ）〜（ｈ）の記号は、図４の（ａ）〜（ｈ）に示す変形状態に対応している。

図４の（ａ）に示すように、バンパー構造がフラットバリアに衝突し、正面側（車体前方）から車体前後方向の衝突荷重が作用すると、まず、前壁４に形成された上下二箇所の屈折部（図３に示す前壁上部４ａと前壁中央部４ｂとの境界部および前壁下部４ｃと前壁中央部４ｂとの境界部）が直線状に伸ばされるような変形が生じることで（図４の（ｂ）参照）、衝突エネルギーが吸収される。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ１の車両幅方向の中央部において一次圧潰空間Ｖ１が僅かに潰れることで、衝突初期の衝突エネルギーが吸収される。なお、図４の（ｂ）の変形状態に至るまでに吸収される衝突エネルギーの吸収量は、衝突反力−変位曲線の積分値（すなわち、図５中の面積α）である。

衝突が進行すると、図４の（ｃ）および（ｄ）に示すように、上壁前部２ｂや下壁前部３ｂに塑性曲げ変形や座屈が生じることで、衝突エネルギーが吸収される。すなわち、一次圧潰空間Ｖ１がさらに潰れることで、衝突エネルギーが吸収される。図４の（ｂ）の変形状態から（ｃ）の変形状態に至るまでに吸収される衝突エネルギーの吸収量は、図５中の面積βであり、図４の（ｃ）の変形状態から（ｄ）の変形状態に至るまでに吸収される衝突エネルギーの吸収量は、図５中の面積γである。

なお、本実施形態では、バンパーリインフォースメントＲ１が前側に凸となるように湾曲しているので（図２参照）、一次圧潰空間Ｖ１の圧潰と共に、湾曲部分が直線状に曲げ伸ばされる変形（ビーム曲げ過程）が進行することで、衝突エネルギーが吸収される。

また、図４の（ｄ）の状態まで衝突が進行すると、バンパーリインフォースメントＲ１の前半部（一次圧潰空間Ｖ１）の大半が潰れてしまうが、二次圧潰空間Ｖ２，Ｖ３は、大きく潰れることなく元の形状を維持するので、一次圧潰空間Ｖ１の圧潰後にバンパーリインフォースメントＲ１の断面剛性が急激に低下することはない。なお、バンパーリインフォースメントの断面剛性が大きく低下すると、バンパーリインフォースメントが平面視Ｖ字状に折れ曲がり、衝突反力が急激に低下する虞があるが、本実施形態のバンパーリインフォースメントＲ１によれば、一次圧潰空間Ｖ１の圧潰後においても、二次圧潰空間Ｖ２の外殻（後壁１、上壁後部２ａおよび上補強壁５）および二次圧潰空間Ｖ３の外殻（後壁１、下壁後部３ａおよび下補強壁６）によって断面剛性が確保されるので、平面視Ｖ字状に折れ曲がる可能性が小さくなる。

一方、図４の（ｅ）〜（ｈ）に示す比較例に係るバンパーリインフォースメントＲ’は、断面日字状を呈するものであり、前壁の高さ方向の中央部が仕切壁によって支持されているので、衝突反力が初期段階において急激に増加し、上壁、下壁および仕切壁に座屈が生じた後においては、衝突反力が続落するようになる（図５参照）。

次に、図６，７を参照して、上下オフセット衝突時における衝突エネルギーの吸収過程を説明する。なお、図６の（ｃ），（ｄ）は、比較例に係るバンパーリインフォースメントＲ’の変形状態を示す図である。また、図７は、衝突相手に接触した時点からの車体の前進量を横軸とし、衝突反力を縦軸としたグラフであり、横軸に付した（ａ）〜（ｄ）の記号は、図６の（ａ）〜（ｄ）に示す変形状態に対応している。

上下オフセット衝突によりバンパーリインフォースメントＲ１の上部に衝突荷重が作用すると、図６の（ａ）に示すように、上壁前部２ｂが上補強壁５に重なるように変形し、これに伴い、上壁後部２ａが上方に孕み出すように変形する。衝突初期においては、一次圧潰空間Ｖ１の上部が潰れることで、衝突エネルギーが吸収される。二次圧潰空間Ｖ２，Ｖ３は、大きく潰れることなく元の形状を維持する。なお、上壁後部２ａが上方に孕み出すように変形するので、衝突初期以降も十分なラップ量（衝突相手と接触する面積）を確保することが可能となる。

一次圧潰空間Ｖ１の上部が潰れた後は、図６の（ｂ）に示すように、上側二次圧潰空間Ｖ２の外殻（後壁１、上壁後部２ａおよび上補強壁５）に衝突荷重が作用するようになり、上側二次圧潰空間Ｖ２が潰れることで衝突エネルギーが吸収される。なお、上側二次圧潰空間Ｖ２および下側二次圧潰空間Ｖ３の存在により、バンパーリインフォースメントＲ１のねじれ剛性が高くなっているので、一次圧潰空間Ｖ１が潰れた後においても衝突荷重を受け止めることができる。すなわち、上側二次圧潰空間Ｖ２の外殻および下側圧潰空間Ｖ３の外殻の形状が維持されている間は、バンパーリインフォースメントＲ１が衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になるとともに、バンパーリインフォースメントＲ１の湾曲部分が直線状に曲げ伸ばされる変形（ビーム曲げ過程）が進行し、ビーム曲げ過程においても衝突エネルギーが吸収される。

一方、比較例に係るバンパーリインフォースメントＲ’の上部に衝突荷重が作用した場合には、その上部空間が潰れることで衝突エネルギーが吸収されるが（図６の（ｃ）、図７参照）、上部空間が潰れた後は、バンパーリインフォースメントＲ’のねじれ剛性が不足するため、バンパーリインフォースメントＲ１の場合と比べて、衝突反力が大きくならず、したがって、衝突エネルギーの吸収量が小さくなる。

以上のとおり、本実施形態に係るバンパーリインフォースメントＲ１によれば、前壁４と仮想線Ｌとの間に仕切の無い一次圧潰空間Ｖ１が形成されているので、前壁４の高さ方向の中間部を仕切壁で支持する場合に比べて、バンパーリインフォースメントＲ１の前半部分の剛性を低下させることができる。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ１によれば、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１が速やか且つ優先的に潰れるようになるので、衝突反力のピークを抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合い（衝突反力−変位曲線における傾き）を緩やかにすることが可能となる。

また、上下オフセット衝突の場合においては、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１の上部または下部が潰れることで衝突エネルギーを吸収し、その後は、上側二次圧潰空間Ｖ２または下側二次圧潰空間Ｖ３の外殻によって衝突荷重を受け止めるようになるので、バンパーリインフォースメントＲ１が衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

本実施形態では、前壁４に上下二箇所の屈折部を形成しているので、衝突の初期段階においては衝突相手との接触面積が徐々に増えるようになり、ひいては、衝突の初期段階における衝突反力の急増を避けることができる。

また、上補強壁５の一部を折れ曲がり無い断面形状にするとともに残部を湾曲した断面形状とし、下補強壁６の一部を折れ曲がりの無い断面形状にするとともに残部を湾曲した断面形状としたので、適度な断面剛性を得ることができる。

また、上湾曲部５ｂおよび下湾曲部６ｂの断面形状を、前壁４側に凸となる円弧状としたので、上補強壁５および下補強壁６の断面二次モーメントが高まる。つまり、バンパーリインフォースメントＲ１の後半部分が潰れ難くなるので、「ビーム曲げ過程」における衝突エネルギーの吸収が確実なものとなる。

また、上交点Ｐ１および下交点Ｐ２を仮想線Ｌよりも後方に位置させているので、上壁前部２ｂおよび下壁前部３ｂの座屈長が大きくなり、ひいては、上壁前部２ｂおよび下壁前部３ｂに座屈が発生し易くなる。つまり、衝突の初期段階において衝突反力のピークを効果的に抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合いを緩やかにすることが可能となる。

また、上壁前部２ｂを下向きに傾斜させるとともに、下壁前部３ｂを上向きに傾斜させることで、前壁４の高さ寸法Ｈを上交点Ｐ１から下交点Ｐ２までの距離よりも小さくしたので、上下オフセット衝突時においても、初期圧潰空間Ｖ１を意図したモードで潰すことが可能になるとともに、十分なラップ量（衝突相手と接触する面積）を確保することが可能となる。

バンパーリインフォースメントＲ１の断面形状は、変更してもよい。
例えば、図８の（ａ）に示すように、前壁４の高さ寸法を、上交点Ｐ１から下交点Ｐ２までの距離よりも大きくしてもよい。すなわち、上壁前部２ｂを上向きに傾斜させるとともに、下壁前部３ｂを下向きに傾斜させてもよい。上下オフセット衝突によって、例えばバンパーリインフォースメントＲ１の上部に衝突荷重が作用した際には、図８の（ｂ）に示すように、上壁前部２ｂが上方に孕み出すように変形するので、上下オフセット衝突の初期段階から十分なラップ量を確保することが可能となる。このように、図８の（ａ）のバンパーリインフォースメントＲ１においても、上下オフセット衝突時に一次圧潰空間Ｖ１を意図したモードで潰すことが可能になるとともに、十分なラップ量を確保することが可能となる。なお、一次圧潰空間Ｖ１の上部が潰れた後は、上側二次圧潰空間の外殻で衝突荷重が受け止められ、上側二次圧潰空間Ｖ２の外殻および下側圧潰空間Ｖ３の外殻の形状が維持されている間は、ビーム曲げ過程が進行する。

なお、図示は省略するが、バンパーリインフォースメントＲ１の下部に衝突荷重が作用した際には、下壁前部３ｂが下方に孕み出すように変形するようになるので、上下オフセット衝突の初期段階から十分なラップ量を確保することが可能となる。

また、前記した実施形態では、前壁４に上下二箇所の屈折部を形成した場合を例示したが、図９の（ａ）に示すように、屈折部を無くし、折れ曲がりのない断面形状（断面視直線状）としてもよい。

なお、図９の（ａ）の上補強壁５の上部は、湾曲した断面形状を有しているものの、仮想線Ｌと同等の位置において上壁２に交差している。上壁前部２ｂと上補強壁５のなす角度（内角）θ₅は、９０度以上である。下補強壁６についても同様である。θ₅を９０度未満にして上交点Ｐ１および下交点Ｐ２を仮想線Ｌの後方に位置させると、上壁前部２ｂおよび下壁前部２ｂが座屈し易くなる結果、バンパーリインフォースメントＲ１の断面剛性が必要以上に小さくなる場合があるが、θ₅を９０度以上に設定して上交点Ｐ１および下交点Ｐ２を仮想線Ｌと同等の位置に設ければ、上壁前部２ｂおよび下壁前部３ｂの座屈長が短くなる（座屈し難くなる）ので、バンパーリインフォースメントＲ１の断面剛性が小さくなり過ぎるのを防ぐことができる。

前記した実施形態では、上補強壁５と下補強壁６とを連結しない場合を例示したが、図９の（ｂ）に示すように、上補強壁５と下補強壁６とを繋ぐ連結壁８を設けてもよい。

なお、図９の（ｂ）の上補強壁５は、後壁１から前方に向かって延出する上平面部５ａと、上平面部５ａの前縁から上壁２に至る上屈折部５ｃとを備えている。上平面部５ａは、折れ曲がりの無い断面形状を有し、後壁１の高さ方向の中央部から前方に向かって延出している。後壁１と上平面部５ａのなす角度（内角）θ₄は、９０度である。上屈折部５ｃは、断面く字状を呈していて、仮想線Ｌと同等の位置において上壁２に交差している。上壁前部２ａと上屈折部５ｃのなす角度（内角）θ₅は、９０度以上である。

下補強壁６の断面形状は、上補強壁５の上下を反転させた形状と同一であり、下平面部６ａと、下屈折部６ｃとを備えている。

図１０の（ａ）および（ｂ）に示すように、前壁４の全体を湾曲した断面形状にしてもよい。図１０の（ａ）および（ｂ）では、前壁４を断面円弧状とし、さらには、上壁前部２ｂおよび下壁前部３ｂのうち、前壁４に繋がる部分も断面円弧状としている。

なお、図１０の（ａ）の上補強壁５および下補強壁６は、それぞれ一つの屈折部を有し、断面Ｌ字状を呈している。上側二次圧潰空間Ｖ２および下側圧潰空間Ｖ３の断面形状は、矩形状を呈している。また、図１０の（ｂ）の上補強壁５および下補強壁６は、折れ曲がりの無い断面形状（直線状）を呈しており、上側二次圧潰空間Ｖ２および下側圧潰空間Ｖ３の断面形状は、三角形を呈している。

図１１の（ａ）に示すように、前壁４を断面波形に形成してもよい。このようにすると、衝突初期においては、衝突相手との接触面積が小さくなり、衝突が進行するに連れて接触面積が増大するようになるので、衝突反力の急激な増加を避けつつも衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。

前記した実施形態では、バンパーリインフォースメントＲ１の断面形状を上下対称とした場合を例示したが、図１１の（ｂ）に示すように、上下非対称としてもよい。図１１の（ｂ）の前壁４は、上壁２の前縁から前斜め下方に向かって延出する断面視直線状の前壁上部４ａと、前壁上部４ａの下縁から下壁３の前縁に至る断面視円弧状の前壁下部４ｂとを備えている。なお、図１１の（ｂ）のバンパーリインフォースメントＲ１では、衝突初期においては前壁下部４ｂが衝突相手と接触し、衝突が進行するに連れて接触面積が増大するようになるので、衝突反力の急激な増加を避けつつも衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。

（本発明の実施形態）
本発明の実施形態に係るバンパーリインフォースメントＲ２は、アルミニウム合金製の中空押出形材からなるものであり、図１２の（ａ）に示すように、車体に面する後壁１１と、後壁１１の上部から前方に向かって延出する上壁１２と、後壁１１の下部から前方に向かって延出する下壁１３と、上壁１２および下壁１３のみに支持された前壁１４と、上壁１２の前後方向の中間部を支持する上補強壁１５と、下壁１３の前後方向の中間部を支持する下補強壁１６と、後壁１１の高さ方向の中間部から前方に向かって延出する中間補強壁１７とを備えている。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ２は、閉断面形状の外殻（後壁１１、上壁１２、下壁１３および前壁１４）と、この外殻の内部空間に配置された三つの仕切壁（上補強壁１５、下補強壁１６および中間補強壁１７）とを備えている。

なお、図１２の（ａ）中の一点鎖線Ｌは、上補強壁１５の最前部と下補強壁の最前部１６とを通る仮想線Ｌである。また、点Ｐ１は、上壁１２と上補強壁１５との交差部（上交点Ｐ１）であり、点Ｐ２は、下壁１３と下補強壁１６との交差部（下交点Ｐ２）である。

後壁１１は、折れ曲がりの無い断面形状（鉛直線に平行な直線状）を呈している。後壁１１の後面には、バンパーステイの前端が固定される。

上壁１２は、後壁１１の上縁から上交点Ｐ１に至る上壁後部１２ａと、上交点Ｐ１から前方に向かって延出する上壁前部１２ｂとを備えている。上壁後部１２ａおよび上壁前部１２ｂは、いずれも折れ曲がりの無い断面形状を有し、水平面と平行である。

下壁１３は、後壁１１の下縁から下交点Ｐ２に至る下壁後部１３ａと、下交点Ｐ２から前方に向かって延出する下壁前部１３ｂとを備えている。下壁後部１３ａおよび下壁前部１３ｂは、いずれも折れ曲がりの無い断面形状を有し、水平面と平行である。

前壁１４は、仮想線Ｌの前方に位置していて、上壁１２と下壁１３とを繋いでいる。前壁１４は、その高さ方向の二箇所で屈折している。前壁１４と仮想線Ｌとの間には、仕切の無い単一の空間（一次圧潰空間）Ｖ１が形成されている。前壁１４の高さ寸法は、上側の上交点Ｐ１から下側の下交点Ｐ２までの距離と等しい。

上補強壁１５は、中間補強壁１７の前縁から上壁１２の前後方向の中間部に至る部位であり、仮想線Ｌの後方において上壁１２に交差している。すなわち、上交点Ｐ１は、仮想線Ｌの後方に位置している。上壁前部１２ｂと上補強壁１５のなす角度（内角）は、９０度未満である。上補強壁１５の断面形状は、前壁１４側に凸となる円弧である。上補強壁１５の円弧を規定する円の中心は、後壁１１と上壁１２と上補強壁１５とで囲まれた空間Ｖ２（上側二次圧潰空間Ｖ２）内に位置している。なお、上側二次圧潰空間Ｖ２は、仕切の無い単一の空間である。

下補強壁１６は、中間補強壁１７の前縁から下壁１３の前後方向の中間部に至る部位であり、仮想線Ｌの後方において下壁１３に交差している。すなわち、下交点Ｐ２は、仮想線Ｌの後方に位置している。下壁前部１３ｂと下補強壁１６のなす角度（内角）は、９０度未満である。下補強壁１６の断面形状は、前壁１４側に凸となる円弧である。下補強壁１６の円弧を規定する円の中心は、後壁１１と下壁１３と下補強壁１６とで囲まれた空間Ｖ３（下側二次圧潰空間Ｖ３）内に位置している。なお、下側二次圧潰空間Ｖ３は、仕切の無い単一の空間である。

中間補強壁１７は、折れ曲がりの無い平板状を呈しており、後壁１１の高さ方向の中央部から前方に向かって延出している。後壁１１と中間補強壁１７のなす角度（内角）は、９０度である。

而して、バンパーリインフォースメントＲ２においても、前壁１４と仮想線Ｌとの間に仕切の無い一次圧潰空間Ｖ１が形成されているので、前壁１４の高さ方向の中間部を仕切壁で支持する場合に比べて、バンパーリインフォースメントＲ２の前半部分の剛性を低下させることができる。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ２によれば、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１が速やか且つ優先的に潰れるようになるので、衝突反力のピークを抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合い（衝突反力−変位曲線における傾き）を緩やかにすることが可能となる。

また、上下オフセット衝突の場合においては、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１の上部または下部が潰れることで衝突エネルギーを吸収し、その後は、上側二次圧潰空間Ｖ２または下側二次圧潰空間Ｖ３の外殻によって衝突荷重を受け止めるようになるので、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

バンパーリインフォースメントＲ２の断面形状は、変更してもよい。
例えば、図１２の（ｂ）に示すように、前壁１４の上端部を上壁１２との交点よりも上方に延出させるとともに、前壁１４の下端部を下壁１３との交点よりも下方に延出させてもよい。すなわち、前壁１４の上端部１４ａを上壁１２の上方に張り出すフランジとして活用し、前壁１４の下端部１４ｂを下壁１３の下方に張り出すフランジとして活用してもよい。このようにすると、上下オフセット衝突時においても、十分なラップ量（衝突相手と接触する面積）を確保することが可能となる。

なお、図示は省略するが、後壁１１の上端部を上壁１２との交点よりも上方に延出させるとともに、後壁１１の下端部を下壁１３との交点よりも下方に延出させてもよい。

図１２に示したバンパーリインフォースメントＲ２では、上補強壁１５および下補強壁１６の断面形状を前壁１４側に凸となる円弧とした場合を例示したが、図１３に示すように、屈折部を有する形状としてもよい。

図１３の上補強壁１５は、後壁１１に平行な上対向部１５ａと、上対向部１５ａの上縁から上斜め前方に向かって延出する上傾斜部１５ｂとを備えている。上壁前部１２ｂと上傾斜部１５ｂとのなす角度（内角）θ₅は、９０度以上である。また、下補強壁１６は、後壁１１に平行な下対向部１６ａと、下対向部１６ａの下縁から下斜め前方に向かって延出する下傾斜部１６ｂとを備えている。下壁前部１３ｂと下傾斜部１６ｂとのなす角度（内角）は、９０度以上である。

（第二参考実施形態）
第二参考実施形態に係るバンパーリインフォースメントＲ３は、アルミニウム合金製の中空押出形材からなるものであり、図１４に示すように、車体に面する後壁２１と、後壁２１の上部から前方に向かって延出する上壁２２と、後壁１１の下部から前方に向かって延出する下壁２３と、上壁２２および下壁２３のみに支持された前壁２４と、後壁２１から上壁２２の前後方向の中間部に至る上補強壁２５と、後壁２１から下壁２３の前後方向の中間部に至る下補強壁２６とを備えている。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ２は、閉断面形状の外殻（後壁２１、上壁２２、下壁２３および前壁２４）と、この外殻の外部に配置された上補強壁２５および下補強壁２６とを備えている。

なお、図１４中の一点鎖線Ｌは、上補強壁２５の最前部と下補強壁の最前部２６とを通る仮想線Ｌである。また、点Ｐ１は、上壁２２と上補強壁２５との交差部（上交点Ｐ１）であり、点Ｐ２は、下壁２３と下補強壁２６との交差部（下交点Ｐ２）である。

後壁２１は、折れ曲がりの無い断面形状（鉛直線に平行な直線状）を呈している。後壁２１の上端部は、上壁２２との交点よりも上方に延出しており、後壁２１の下端部は、下壁２３との交点よりも下方に延出している。

上壁２２は、後壁２１の上部から上交点Ｐ１に至る上壁後部２２ａと、上交点Ｐ１から前方に向かって延出する上壁前部２２ｂとを備えている。

上壁後部２２ａは、後壁２１の上部から下斜め前方に向かって延出している。上壁後部２２ａの断面形状は、円弧である。

上壁前部２２ｂは、上壁後部２２ａの前縁から水平面に沿って延出する平板状の平坦部と、当該平坦部の前縁から下斜め前方に向かって延出する傾斜部とを備えている。水平面に対する傾斜部の傾斜角度は、４５度以下である。

下壁２３は、後壁２１の下部から下交点Ｐ２に至る下壁後部２３ａと、下交点Ｐ２から前方に向かって延出する下壁前部２３ｂとを備えている。

下壁後部２３ａは、後壁２１の下部から上斜め前方に向かって延出している。下壁後部２３ａの断面形状は、円弧である。

下壁前部２３ｂは、下壁後部２３ａの前縁から水平面に沿って延出する平板状の平坦部と、当該平坦部の前縁から上斜め前方に向かって延出する傾斜部とを備えている。水平面に対する傾斜部の傾斜角度は、４５度以下である。

前壁２４は、仮想線Ｌの前方に位置していて、上壁２２と下壁２３とを繋いでいる。前壁２４と仮想線Ｌとの間には、仕切の無い単一の空間（一次圧潰空間Ｖ１）が形成されている。前壁２４の高さ寸法は、上側の上交点Ｐ１から下側の下交点Ｐ２までの距離よりも小さくなっている。

上補強壁２５は、後壁２１の上縁から上壁２２の前後方向の中間部に至る部位であり、上壁２２の上側に配置されている。すなわち、後壁２１と上壁２２と上補強壁２５とで囲まれた空間（上側二次圧潰空間Ｖ２）は、上壁２２の上側に形成されている。なお、上補強壁２５は、一つの屈折部を有し、断面Ｌ字状を呈しているが、他の断面形状（例えば、断面円弧状、断面直線状など）に変更してもよい。

下補強壁２６は、後壁２１の下縁から下壁２３の前後方向の中間部に至る部位であり、下壁２３の下側に配置されている。すなわち、後壁２１と下壁２３と下補強壁２６とで囲まれた空間（下側二次圧潰空間Ｖ３）は、下壁２３の下側に形成されている。なお、下補強壁２６は、一つの屈折部を有し、断面Ｌ字状を呈しているが、他の断面形状（例えば、断面円弧状、断面直線状など）に変更してもよい。

而して、バンパーリインフォースメントＲ３においても、前壁２４と仮想線Ｌとの間に仕切の無い一次圧潰空間Ｖ１が形成されているので、前壁２４の高さ方向の中間部を仕切壁で支持する場合に比べて、バンパーリインフォースメントＲ３の前半部分の剛性を低下させることができる。すなわち、バンパーリインフォースメントＲ３によれば、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１が速やか且つ優先的に潰れるようになるので、衝突反力のピークを抑えることが可能となり、さらには、衝突反力の増加度合い（衝突反力−変位曲線における傾き）を緩やかにすることが可能となる。

また、上下オフセット衝突の場合においては、衝突の初期段階において一次圧潰空間Ｖ１の上部または下部が潰れることで衝突エネルギーを吸収し、その後は、上側二次圧潰空間Ｖ２または下側二次圧潰空間Ｖ３の外殻によって衝突荷重を受け止めるようになるので、バンパーリインフォースメントが衝突相手の下に潜り込む現象や衝突相手に乗り上がる現象の発生を緩和することが可能になり、ひいては、ビーム曲げ過程におけるエネルギー吸収を期待できるようになる。

Ｒ２ バンパーリインフォースメント
１１ 後壁
１２ 上壁
１３ 下壁
１４ 前壁
１５ 上補強壁
１６ 下補強壁
１７ 中間補強壁

Claims (7)

1. 中空形材からなるバンパーリインフォースメントであって、
   車体に面する後壁と、
   前記後壁の上部から前方に向かって延出する上壁と、
   前記後壁の下部から前方に向かって延出する下壁と、
   前記上壁および前記下壁のみに支持された前壁と、
   前記後壁の高さ方向の中間部から前方に向かって延出する中間補強壁と、
   前記中間補強壁の前縁から前記上壁の前後方向の中間部に至る上補強壁と、
   前記中間補強壁の前縁から前記下壁の前後方向の中間部に至る下補強壁とを備えており、
   前記中空形材の中心軸を法線とする仮想の平面で切断したときに、前記上補強壁の最前部と前記下補強壁の最前部とを通る仮想線の前方に前記前壁が位置している、ことを特徴とするバンパーリインフォースメント。
2. 前記上壁と前記上補強壁との交点および前記下壁と前記下補強壁との交点が、前記仮想線よりも後方に位置している、ことを特徴とする請求項１に記載のバンパーリインフォースメント。
3. 前記上補強壁および前記下補強壁の断面形状は、前記前壁側に凸となる円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のバンパーリインフォースメント。
4. 前記上補強壁および前記下補強壁は、湾曲または屈折した断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のバンパーリインフォースメント。
5. 前記前壁の高さ寸法が、前記上壁と前記上補強壁との交点から前記下壁と前記下補強壁との交点までの距離よりも小さい、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のバンパーリインフォースメント。
6. 前記前壁の高さ寸法が、前記上壁と前記上補強壁との交点から前記下壁と前記下補強壁との交点までの距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のバンパーリインフォースメント。
7. 前記前壁は、湾曲または屈折した断面形状を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のバンパーリインフォースメント。

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