JP6403279B2 - バンパリインフォースメント - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝突エネルギーを吸収するバンパリインフォースメントに関するものである。

従来より、車両衝突時の安全性を確保するために、衝突エネルギーを吸収するバンパリインフォースメントが車両に用いられている。

具体的には、例えば、下記特許文献１において、自動車車体の前部にこの自動車車体の幅方向へ向けて延びて設けられる長尺の筒体により構成されるバンパリインフォースメントが提案されている。特許文献１に記載のバンパリインフォースメントでは、筒体の長手方向の中央は、上面および下面と、この上面、下面に直交または傾斜して交差する車体の前後方向に前面（衝突面）および後面（反衝突面）とを車体の前後方向に備えるとともに、上面および下面に外向きフランジを備える、いわゆるハット型の閉断面形状から構成される。

さらに、特許文献１では、汎用動的有限要素法解析ソフトを用いて、特許文献１の図１に示すハット状開断面形状を有する素材（以下「ハット状開断面素材」という）と平坦状断面素材（以下、板状素材ともいう）を、ハット状開断面素材の縁部の外向きフランジにおいて重ね合わせてスポット溶接することにより組み立てられるハット状閉断面部材（以下「ハット部材」という）の耐曲げ性能および圧潰性能（衝突エネルギ吸収性能）を、解析して求めている。

さらに、特許文献１では、ハット状開断面素材側からインパクタを衝突させた場合、すなわち特許文献１の図２、３に示す場合のハット部材（以下、「順ハット断面部材」という）と、板状素材側からインパクタを衝突させた場合のハット部材（以下、「逆ハット断面部材」という）とについて、三点曲げ衝突解析および圧潰解析により、耐曲げ性能および衝撃エネルギ吸収性能を調査している。

特許文献１の図４にグラフで示す結果によれば、逆ハット断面部材は、順ハット断面部材に比較すると、衝突の際の断面形状の変形に対する抵抗性が高いために曲げ強度は高い。

特許第５１６８０２３号公報

しかしながら、特許文献１の図５にグラフで示す結果によれば、逆ハット断面部材には、板状素材が接合されておらず、ハット状開断面素材のハット頂部側から変形が生じるため、順ハット断面部材に比較すると衝撃エネルギ吸収性能が良いとは言えない。

そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能なバンパリインフォースメントを提供することを課題とする。

この課題を解決するためになされた請求項１に係るバンパリインフォースメントは、長尺状箱体と長尺状前面板から形成される閉断面の内部に補強体が設けられ、前記長尺状前面板側が荷重の入力側となる向きに設置されたバンパリインフォースメントであって、前記補強体は、前記長尺状箱体の第１上面と第１下面と第１後面および前記長尺状前面板に近接して対向するように内設され、少なくとも前記長尺状箱体の前記第１後面および前記長尺状前面板に固定され、前記長尺状箱体は、前記長尺状前面板に覆われる第１前面が開放され、前記第１前面に対向して設けられた前記第１後面と、前記第１後面の上側から前記第１前面に向かって延設された前記第１上面と、前記第１後面の下側から前記第１前面に向かって延設されるとともに前記第１上面に対向して設けられた前記第１下面と、前記第１上面の前記第１前面側から上方に向かって延設された第１上側フランジと、前記第１下面の前記第１前面側から下方に向かって延設された第１下側フランジを有し、前記長尺状前面板は、前記長尺状箱体の前記第１上側フランジと前記第１下側フランジを固定し、前記補強体は、第２後面と、前記第２後面の上側から斜め上方に向かって延設された上側傾斜面と、前記第２後面の下側から斜め下方に向かって延設された下側傾斜面と、前記上側傾斜面の上側から延設された第２上面と、前記下側傾斜面の下側から延設されるとともに前記第２上面に対向して設けられた第２下面と、前記第２上面の前側から前記第２下面に向かって延設されるとともに前記第２下面の前側から前記第２上面に向かって延設された第２前面を有し、前記長尺状箱体の長尺方向中央で前記長尺状箱体に内設され、前記補強体の前記第２後面は、前記長尺状箱体の前記第１後面に対向するとともに前記長尺状箱体の前記第１後面に固定され、前記補強体の前記第２上面は、前記長尺状箱体の前記第１上面近傍で前記長尺状箱体の前記第１上面に対向し、前記補強体の前記第２下面は、前記長尺状箱体の前記第１下面近傍で前記長尺状箱体の前記第１下面に対向し、前記補強体の前記第２前面は、前記長尺状前面板に対向するとともに前記長尺状前面板に固定されることを特徴とする。

請求項２に係るバンパリインフォースメントは、請求項１に記載するバンパリインフォースメントであって、前記補強体が上側補強体と下側補強体で構成され、前記上側補強体は、前記第２後面の略上半分に相当する上側第２後面と、前記上側傾斜面と、前記第２上面と、前記第２前面の略上半分に相当する上側第２前面を有し、前記下側補強体は、前記第２後面の略下半分に相当する下側第２後面と、前記下側傾斜面と、前記第２下面と、前記第２前面の略下半分に相当する下側第２前面を有し、前記上側補強体の前記上側第２後面および前記下側補強体の前記下側第２後面が前記長尺状箱体の前記第１後面に固定され、前記上側補強体の前記上側第２前面および前記下側補強体の前記下側第２前面が前記長尺状前面板に固定されることを特徴とする。

尚、請求項２に係る発明のバンパリインフォースメントでは、前記補強体の前記第２後面が前記長尺状箱体の前記第１後面に固定されることを確保するため、前記上側補強体の前記上側第２後面および前記下側補強体の前記下側第２後面が前記長尺状箱体の前記第１後面に固定される。また、前記補強体の前記第２前面が前記長尺状前面板に固定されることを確保するため、前記上側補強体の前記上側第２前面および前記下側補強体の前記下側第２前面が前記長尺状前面板に固定される。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載するバンパリインフォースメントであって、前記補強体が合成樹脂製の中実体であることを特徴とする。

請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントでは、長尺状箱体と長尺状前面板から形成される閉断面の内部に補強体が設けられ、長尺状前面板側が荷重の入力側となる向きに設置される。従って、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントは、いわゆる逆ハット型の閉断面形状を備えている。さらに、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントでは、補強体は、長尺状箱体の第１上面と第１下面と第１後面および長尺状前面板に近接して対向するように内設され、少なくとも長尺状箱体の第１後面および長尺状前面板に固定される。このような構成により、長尺状前面板側に衝突が起きた場合では、長尺状箱体の第１上面や第１下面は、その衝突が起きた長尺状前面板側から長尺状箱体の内側に変形して、補強体に当接する。つまり、長尺状箱体では、長尺状箱体の第１上面や第１下面が長尺状前面板側から長尺状箱体の内側に変形するが、その内側変形は補強体に阻害されるので、断面崩れが抑制される。従って、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントは、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能である。

請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントでは、長尺状箱体の第１前面が開放される一方、長尺状箱体の第１上側フランジと第１下側フランジに長尺状前面板が固定される。従って、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントは、いわゆる逆ハット型の閉断面形状を備えている。

さらに、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントは、長尺状箱体の長尺方向中央で長尺状箱体に内設された補強体を備えており、補強体の第２後面は、長尺状箱体の第１後面に対向するとともに長尺状箱体の第１後面に固定され、補強体の第２上面は、長尺状箱体の第１上面近傍で長尺状箱体の第１上面に対向し、補強体の第２下面は、長尺状箱体の第１下面近傍で長尺状箱体の第１下面に対向し、補強体の第２前面は、長尺状前面板に対向するとともに長尺状前面板に固定される。

このような構成により、長尺状箱体の長尺方向中央で長尺状前面板に衝突が起きた場合では、長尺状箱体の第１上面や第１下面のうち、補強体の第２上面や第２下面の近傍に位置する部分は、その衝突が起きた長尺状前面板側から長尺状箱体の内側に変形して、補強体の第２上面や第２下面に当接する。つまり、長尺状箱体の長尺方向中央では、長尺状箱体の第１上面や第１下面が長尺状前面板側から長尺状箱体の内側に変形するが、その内側変形は補強体の第２上面や第２下面に阻害されるので、断面崩れが抑制される。従って、請求項１に係る発明のバンパリインフォースメントは、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能である。

請求項２に係る発明のバンパリインフォースメントでは、補強体は、上側補強体と下側補強体で構成される。上側補強体は、第２後面の略上半分に相当する上側第２後面と、上側傾斜面と、第２上面と、第２前面の略上半分に相当する上側第２前面を有する。下側補強体は、第２後面の略下半分に相当する下側第２後面と、下側傾斜面と、第２下面と、第２前面の略下半分に相当する下側第２前面を有する。このような構成により、上側補強体と下側補強体は、対称形状である。従って、請求項２に係る発明のバンパリインフォースメントでは、補強体を構成する上側補強体と下側補強体を同じ形状に成形できるので、補強体を製造し易く、製造コストを低減させることが可能である。

請求項３に係る発明のバンパリインフォースメントでは、補強体が合成樹脂製の中実体であり、補強体を組み付ける作業の負担が軽減されるため、長尺状箱体と長尺状前面板から形成される閉断面の内部に補強体を容易に設けることができる。

本実施形態に係るバンパリインフォースメントを表した斜視図である。 同バンパリインフォースメントの長尺状箱体を表した斜視図である。 同バンパリインフォースメントを表した平面図である。 第１実施形態の長尺状箱体と補強体を表した斜視図である。 第１実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。 第１実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図であって、第１実施形態の三点曲げ衝突解析結果を表した図である。 第１実施形態の三点曲げ衝突解析した結果（変形量、荷重及びエネルギー吸収量の関係）を表した図である。 第２実施形態の長尺状箱体と補強体を表した斜視図である。 第２実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。 第２実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図であって、第２実施形態の三点曲げ衝突解析結果を表した図である。 第２実施形態の三点曲げ衝突解析した結果（変形量、荷重及びエネルギー吸収量の関係）を表した図である。 比較例の長尺状箱体と長尺状前面板を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。 比較例の長尺状箱体と長尺状前面板を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図であって、比較例の三点曲げ衝突解析した結果を表した図である。 三点曲げ衝突解析結果（ピーク荷重／質量比）を、比較例、第１実施形態及び第２実施形態で比較した図である。 三点曲げ衝突解析結果（エネルギー吸収量／質量比）を、比較例、第１実施形態及び第２実施形態で比較した図である。 第３実施形態の長尺状箱体と補強体を表した斜視図である。 第３実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。 第４実施形態の長尺状箱体と長尺状前面板と補強体を図３の線Ｃ−Ｃ又は線Ｄ−Ｄで切断した断面図であって、（ａ）は補強体の組付工程を表した図であり、（ｂ）は長尺状箱体に対する長尺状前面板の接合工程を表した図であり、（ｃ）は長尺状箱体と長尺状前面板の塗装工程を表した図である。

［１．各実施形態の共通構成］
本発明に係るバンパリインフォースメントについて、具体化した実施形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に表されたように、本実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、長手方向の両端を後退させた湾曲形状であり、長尺状箱体２と長尺状前面板３を備える。長尺状箱体２や長尺状前面板３は、スチール製である。

長尺状箱体２は、図２に表されたように、後面４、上面５、下面６、上側フランジ７、下側フランジ８及び開口前面９を備える。

長尺状箱体２では、開口前面９が開放される。後面４が、開口前面９に対向して設けられる。上面５が、後面４の上側から開口前面９に向かって延設される。下面６が、後面４の下側から開口前面９に向かって延設され、上面５に対向して設けられる。上側フランジ７が、上面５の開口前面９側から上方に向かって延設される。下側フランジ８が、下面６の開口前面９側から下方に向かって延設される。

図１や図２に表されたように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、スポット溶接が用いられる。

本実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、図３に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、補強体１０が長尺状箱体２に内設される。

本実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、異なる態様である４つの補強体１０が使用される。以下、本実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、補強体１０の態様に応じて、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態と第４実施形態に分けて説明する。尚、各実施形態の説明では、本実施形態に係るバンパリインフォースメント１と共通する部分には同一の符号を付する。

［２．第１実施形態］
先ず、第１実施形態について説明する。第１実施形態では、図４に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、補強体１０が長尺状箱体２に内設される。

補強体１０は、長尺状箱体２や長尺状前面板３と同様にして、スチール製である。補強体１０は、上側補強体１０Ａと下側補強体１０Ｂを有する。上側補強体１０Ａと下側補強体１０Ｂは、曲げ加工によるプレス成形品であって、対称的な形状を備え、長尺状箱体２の長尺方向に沿って間隔領域Ｓ１，Ｓ２を設けた状態で長尺状箱体２に内設される。

上側補強体１０Ａは、図４や図５に表されたように、半筒体であり、上側後面２１Ａ、上側傾斜面２２、上面２４、及び上側前面２６Ａを備える。

上側補強体１０Ａでは、上側傾斜面２２が、上側後面２１Ａの上側から斜め上方に向かって延設される。上面２４が、上側傾斜面２２の上側から延設される。上側前面２６Ａが、上面２４から下方に向かって延設され、上側後面２１Ａに対向して設けられる。

下側補強体１０Ｂは、図４や図５に表されたように、半筒体であり、下側後面２１Ｂ、下側傾斜面２３、下面２５及び下側前面２６Ｂを備える。

下側補強体１０Ｂでは、下側傾斜面２３が、下側後面２１Ｂの下側から斜め下方に向かって延設される。下面２５が、下側傾斜面２３の下側から延設され、上側補強体１０Ａの上面２４に対向して設けられる。下側前面２６Ｂが、下面２５から上方に向かって延設され、下側後面２１Ｂに対向して設けられる。

図５に表されたように、上側補強体１０Ａの上側後面２１Ａは、長尺状箱体２の後面４に対向し、溶接箇所Ｐ１でのスポット溶接により、長尺状箱体２の後面４に固定される。上側補強体１０Ａの上側傾斜面２２の上側は、長尺状箱体２の上面５近傍に位置する。上側補強体１０Ａの上面２４は、長尺状箱体２の上面５近傍で長尺状箱体２の上面５に対向する。上側補強体１０Ａの上側前面２６Ａは、長尺状前面板３に対向し、溶接箇所Ｐ２でのスポット溶接により、長尺状前面板３に固定される。

下側補強体１０Ｂの下側後面２１Ｂは、長尺状箱体２の後面４に対向し、上側補強体１０Ａの上側後面２１Ａの下側から下方に第１所定距離をあけた状態で取り付けられ、溶接箇所Ｐ３でのスポット溶接により、長尺状箱体２の後面４に固定される。この固定により、間隔領域Ｓ１が長尺状箱体２の長尺方向に沿って設けられる。下側補強体１０Ｂの下側傾斜面２３の下側は、長尺状箱体２の下面６近傍に位置する。下側補強体１０Ｂの下面２５は、長尺状箱体２の下面６近傍で長尺状箱体２の下面６に対向する。下側補強体１０Ｂの下側前面２６Ｂは、長尺状前面板３に対向し、上側補強体１０Ａの上側前面２６Ａの下側から下方に第１所定距離をあけた状態で取り付けられ、溶接箇所Ｐ４でのスポット溶接により、長尺状前面板３に固定される。この固定により、間隔領域Ｓ２が長尺状箱体２の長尺方向に沿って設けられる。

尚、上述したように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、溶接箇所Ｐ５，Ｐ６でのスポット溶接が用いられる。

有限要素法解析ソフト（商品名：ＰＡＭ−ＣＲＡＳＨ ６４−Ｂｉｔ Ｓｏｌｖｅｒｓ
２０１２．１）を用いて、第１実施形態の三点曲げ衝突解析を行った。三点曲げ衝突解析では、図３に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、長尺状前面板３に衝突荷重Ｌを作用させた。

解析結果によれば、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａ（つまり、図１の線Ｂ−Ｂ）で切断された断面では、変形量が最大になると、図６に表されたように、長尺状箱体２の上面５のうち上側補強体１０Ａの上面２４に対向する部分２７が、長尺状箱体２の内側に変形し、上側補強体１０Ａの上面２４に当接している。長尺状箱体２の下面６のうち下側補強体１０Ｂの下面２５に対向する部分２８が、長尺状箱体２の内側に変形し、下側補強体１０Ｂの下面２５に当接している。これに対し、上側補強体１０Ａの上面２４及び下側補強体１０Ｂの下面２５は、上下方向の変形は少ない。

図７に表されたように、第１実施形態では、第１所定の変形量［ｍｍ］までは荷重［ｋＮ］が比例して増加し、第１所定の変形量［ｍｍ］を過ぎると、荷重［ｋＮ］が略一定となる。そのため、エネルギー吸収量［ｋＪ］は、変形量［ｍｍ］が増加するに伴い、ほぼ一次的に比例するように増加する。

［３．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図８に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、補強体１０が長尺状箱体２に内設される。

補強体１０は、長尺状箱体２や長尺状前面板３と同様にして、スチール製である。補強体１０は、上側補強体１０Ｃと下側補強体１０Ｄを有する。上側補強体１０Ｃと下側補強体１０Ｄは、曲げ加工によるプレス成形品であって、対称的な形状を備え、長尺状箱体２の長尺方向に沿って重合領域Ｇ１，Ｇ２を設けた状態で長尺状箱体２に内設される。

上側補強体１０Ｃは、図８や図９に表されたように、半筒体であり、上側後面２１Ｃ、上側傾斜面２２、上面２４、及び上側前面２６Ｃを備える。

上側補強体１０Ｃでは、上側傾斜面２２が、上側後面２１Ｃの上側から斜め上方に向かって延設される。上面２４が、上側傾斜面２２の上側から延設される。上側前面２６Ｃが、上面２４から下方に向かって延設され、上側後面２１Ｃに対向して設けられる。

下側補強体１０Ｄは、図８や図９に表されたように、半筒体であり、下側後面２１Ｄ、下側傾斜面２３、下面２５及び下側前面２６Ｄを備える。

下側補強体１０Ｄでは、下側傾斜面２３が、下側後面２１Ｄの下側から斜め下方に向かって延設される。下面２５が、下側傾斜面２３の下側から延設され、上側補強体１０Ｃの上面２４に対向して設けられる。下側前面２６Ｄが、下面２５から上方に向かって延設され、下側後面２１Ｄに対向して設けられる。

図９に表されたように、上側補強体１０Ｃの上側後面２１Ｃは、長尺状箱体２の後面４に対向する。上側補強体１０Ｃの上側傾斜面２２の上側は、長尺状箱体２の上面５近傍に位置する。上側補強体１０Ｃの上面２４は、長尺状箱体２の上面５近傍で長尺状箱体２の上面５に対向する。上側補強体１０Ｃの上側前面２６Ｃは、長尺状前面板３に対向する。

下側補強体１０Ｄの下側後面２１Ｄは、長尺状箱体２の後面４に対向する。下側補強体１０Ｄの下側傾斜面２３の下側は、長尺状箱体２の下面６近傍に位置する。下側補強体１０Ｄの下面２５は、長尺状箱体２の下面６近傍で長尺状箱体２の下面６に対向する。下側補強体１０Ｄの下側前面２６Ｄは、長尺状前面板３に対向する。

上側補強体１０Ｃの上側後面２１Ｃは、その下側から上方の第２所定距離まで下側補強体１０Ｄの下側後面２１Ｄが長尺状箱体２の後面４側で重ね合わされた状態で取り付けられ、溶接箇所Ｐ７でのスポット溶接により、下側補強体１０Ｄの下側後面２１Ｄと共に長尺状箱体２の後面４に固定される。この固定により、重合領域Ｇ１が長尺状箱体２の長尺方向に沿って設けられる。下側補強体１０Ｄの下側前面２６Ｄは、その上側から下方の第２所定距離まで上側補強体１０Ｃの上側前面２６Ｃが長尺状前面板３側で重ね合わされた状態で取り付けられ、溶接箇所Ｐ８でのスポット溶接により、上側補強体１０Ｃの上側前面２６Ｃと共に長尺状前面板３に固定される。この固定により、重合領域Ｇ２が長尺状箱体２の長尺方向に沿って設けられる。

尚、上述したように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、溶接箇所Ｐ９，Ｐ１０でのスポット溶接が用いられる。

第１実施形態と同様にして、有限要素法解析ソフト（商品名：ＰＡＭ−ＣＲＡＳＨ ６４−Ｂｉｔ Ｓｏｌｖｅｒｓ ２０１２．１）を用いて、第２実施形態の三点曲げ衝突解析を行った。三点曲げ衝突解析では、図３に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、長尺状前面板３に衝突荷重Ｌを作用させた。

解析結果によれば、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａ（つまり、図１の線Ｂ−Ｂ）で切断された断面では、変形量が最大になると、図１０に表されたように、長尺状箱体２の上面５のうち上側補強体１０Ｃの上面２４に対向する部分２９が、長尺状箱体２の内側に変形し、上側補強体１０Ｃの上面２４に当接している。長尺状箱体２の下面６のうち下側補強体１０Ｄの下面２５に対向する部分３０が、長尺状箱体２の内側に変形し、下側補強体１０Ｄの下面２５に当接している。これに対し、上側補強体１０Ｃの上面２４及び下側補強体１０Ｄの下面２５は、上下方向の変形は少ない。

図１１に表されたように、第２実施形態では、第２所定の変形量［ｍｍ］までは荷重［ｋＮ］が比例して増加し、第２所定の変形量［ｍｍ］を過ぎると、荷重［ｋＮ］が略一定となる。そのため、エネルギー吸収量［ｋＪ］は、変形量［ｍｍ］が増加するに伴い、ほぼ一次的に比例するように増加する。

［４．比較例］
次に、比較例について説明する。比較例のバンパリインフォースメント１では、第１実施形態や第２実施形態と同様にして、長手方向の両端を後退させた湾曲形状であり、長尺状箱体２と長尺状前面板３を備える（図１乃至図３参照）。長尺状箱体２や長尺状前面板３は、スチール製である。但し、第１実施形態や第２実施形態とは異なり、補強体１０は、長尺状箱体２に内設されない。

比較例では、図１２に表されたように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、溶接箇所Ｐ１１，Ｐ１２でのスポット溶接が用いられる。

第１実施形態や第２実施形態と同様にして、有限要素法解析ソフト（商品名：ＰＡＭ−ＣＲＡＳＨ ６４−Ｂｉｔ Ｓｏｌｖｅｒｓ ２０１２．１）を用いて、比較例の三点曲げ衝突解析を行った。三点曲げ衝突解析では、図３に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、長尺状前面板３に衝突荷重Ｌを作用させた。

解析結果によれば、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａ（つまり、図１の線Ｂ−Ｂ）で切断された断面では、変形量が最大になると、図１３に表されたように、長尺状箱体２の開口前面９近傍で、長尺状箱体２の上面５及び下面６が長尺状箱体２の内側に大きく変形している。その変形で狭くなった長尺状箱体２の上面５と下面６の間では、長尺状前面板３が長尺状箱体２の中に食い込んで大きく変形している。

［５．解析結果の比較］
第１実施形態や第２実施形態の解析結果を比較例の解析結果と比較する。図１４に表されたように、質量あたりのピーク荷重は、第１実施形態や第２実施形態は比較例と比べ大きい。図１５に表されたように、質量あたりのエネルギー吸収量は、第１実施形態や第２実施形態は比較例と比べ格段に多い。尚、図１４及び図１５では、各実施形態に係るバンパリインフォースメント１の質量を用いて計算した値を比較している。

このように、質量あたりのピーク荷重や質量あたりのエネルギー吸収量は、第１実施形態や第２実施形態が比較例より向上している。その理由としては、比較例では、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａ付近に応力が集中する一方、第１実施形態や第２実施形態では、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａを含んだ三点曲げ領域全体に応力が分散することが挙げられる。

［６．まとめ］
以上、詳細に説明した通り、第１実施形態や第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、長尺状箱体２の開口前面９が開放される一方、長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に長尺状前面板３がスポット溶接で接合される。従って、第１実施形態や第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、いわゆる逆ハット型の閉断面形状を備えている。

さらに、第１実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで長尺状箱体２に内設された上側補強体１０Ａ及び下側補強体１０Ｂを備えている。上側補強体１０Ａの上側後面２１Ａ及び下側補強体１０Ｂの下側後面２１Ｂは、長尺状箱体２の後面４に対向するとともに、溶接箇所Ｐ１，Ｐ３でのスポット溶接により長尺状箱体２の後面４に固定される。上側補強体１０Ａの上側傾斜面２２の上側は、長尺状箱体２の上面５近傍に位置する。下側補強体１０Ｂの下側傾斜面２３の下側は、長尺状箱体２の下面６近傍に位置する。上側補強体１０Ａの上面２４は、長尺状箱体２の上面５近傍で長尺状箱体２の上面５に対向する。下側補強体１０Ｂの下面２５は、長尺状箱体２の下面６近傍で長尺状箱体２の下面６に対向する。上側補強体１０Ａの上側前面２６Ａ及び下側補強体１０Ｂの下側前面２６Ｂは、長尺状前面板３に対向するとともに、溶接箇所Ｐ２，Ｐ４でのスポット溶接により長尺状前面板３に固定される。つまり、補強体１０を構成する上側補強体１０Ａ及び下側補強体１０Ｂは、長尺状箱体２の後面４及び長尺状前面板３に固定されている。

さらに、第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで長尺状箱体２に内設された上側補強体１０Ｃ及び下側補強体１０Ｄを備えている。上側補強体１０Ｃの上側後面２１Ｃ及び下側補強体１０Ｄの下側後面２１Ｄは、長尺状箱体２の後面４に対向するとともに、溶接箇所Ｐ７でのスポット溶接により長尺状箱体２の後面４に固定される。上側補強体１０Ｃの上側傾斜面２２の上側は、長尺状箱体２の上面５近傍に位置する。下側補強体１０Ｄの下側傾斜面２３の下側は、長尺状箱体２の下面６近傍に位置する。上側補強体１０Ｃの上面２４は、長尺状箱体２の上面５近傍で長尺状箱体２の上面５に対向する。下側補強体１０Ｄの下面２５は、長尺状箱体２の下面６近傍で長尺状箱体２の下面６に対向する。上側補強体１０Ｃの上側前面２６Ｃ及び下側補強体１０Ｄの下側前面２６Ｄは、長尺状前面板３に対向するとともに、溶接箇所Ｐ８でのスポット溶接により長尺状前面板３に固定される。つまり、補強体１０を構成する上側補強体１０Ｃ及び下側補強体１０Ｄは、長尺状箱体２の後面４及び長尺状前面板３に固定されている。

このような構成により、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで長尺状前面板３に衝突が起きた場合（三点曲げ衝突解析結果）では、長尺状箱体２の上面５や下面６のうち、上側補強体１０Ａ，１０Ｃの上面２４や下側補強体１０Ｂ，１０Ｄの下面２５の近傍に位置する部分２７，２８，２９，３０は、その衝突が起きた長尺状前面板３側から長尺状箱体２の内側に変形を開始すると直ちに、上側補強体１０Ａ，１０Ｃの上面２４や下側補強体１０Ｂ，１０Ｄの下面２５に当接する。つまり、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａでは、長尺状箱体２の上面５や下面６が長尺状前面板３側から長尺状箱体２の内側に変形を開始するが、その内側変形は開始と同時に上側補強体１０Ａ，１０Ｃの上面２４や下側補強体１０Ｂ，１０Ｄの下面２５に阻害されるので、断面崩れが抑制される。従って、第１実施形態や第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１は、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能である。

第１実施形態や第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、補強体１０は、上側補強体１０Ａ，１０Ｃと下側補強体１０Ｂ，１０Ｄで構成される。上側補強体１０Ａ，１０Ｃは、上側後面２１Ａ，２１Ｃと、上側傾斜面２２と、上面２４と、上側前面２６Ａ，２６Ｃを有し、下側補強体１０Ｂ，１０Ｄは、下側後面２１Ｂ，２１Ｄと、下側傾斜面２３と、下面２５と、下側前面２６Ｂ，２６Ｄを有する。このような構成により、第１実施形態に係るバンパリインフォースメント１が備える上側補強体１０Ａと下側補強体１０Ｂは対称形状であり、また、第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１が備える上側補強体１０Ｃと下側補強体１０Ｄは対称形状である。従って、第１実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、補強体１０を構成する上側補強体１０Ａと下側補強体１０Ｂを同じ形状に成形でき、また、第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、補強体１０を構成する上側補強体１０Ｃと下側補強体１０Ｄを同じ形状に成形できるので、プレス成形品である補強体１０を製造し易く、製造コストを低減させることが可能である。

［７．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１６に表されたように、長尺状箱体２の長尺方向中央Ａで、補強体１０として、空洞補強体１０Ｅが長尺状箱体２に内設される。

空洞補強体１０Ｅは、図１６や図１７に表されたように、筒状の空洞体であり、後面２１、上側傾斜面２２、下側傾斜面２３、上面２４、下面２５及び前面２６を備える。

空洞補強体１０Ｅでは、上側傾斜面２２が、後面２１の上側から斜め上方に向かって延設される。下側傾斜面２３が、後面２１の下側から斜め下方に向かって延設される。上面２４が、上側傾斜面２２の上側から延設される。下面２５が、下側傾斜面２３の下側から延設され、上面２４に対向して設けられる。前面２６が、上面２４及び下面２５から延設される。

つまり、空洞補強体１０Ｅの前面２６は、上面２４の前側から下面２５に向かって延設されるとともに下面２５の前側から上面２４に向かって延設される。

図１７に表されたように、空洞補強体１０Ｅの後面２１は、長尺状箱体２の後面４に対向し、溶接箇所Ｐ１３でのスポット溶接により、長尺状箱体２の後面４に固定される。空洞補強体１０Ｅの上側傾斜面２２の上側は、長尺状箱体２の上面５近傍に位置する。空洞補強体１０Ｅの下側傾斜面２３の下側は、長尺状箱体２の下面６近傍に位置する。空洞補強体１０Ｅの上面２４は、長尺状箱体２の上面５近傍で長尺状箱体２の上面５に対向する。空洞補強体１０Ｅの下面２５は、長尺状箱体２の下面６近傍で長尺状箱体２の下面６に対向する。空洞補強体１０Ｅの前面２６は、長尺状前面板３に対向し、溶接箇所Ｐ１４でのスポット溶接により、長尺状前面板３に固定される。

尚、上述したように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、溶接箇所Ｐ１５，Ｐ１６でのスポット溶接が用いられる。

このような構成を有する第３実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、第１実施形態や第２実施形態に係るバンパリインフォースメント１と同様にして、補強体１０（つまり、空洞補強体１０Ｅ）が長尺状箱体２の後面４及び長尺状前面板３に固定されていることから、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能である。

尚、空洞補強体１０Ｅの後面２１の略上半分は、第１実施形態の上側後面２１Ａ（図５参照）や第２実施形態の上側後面２１Ｃ（図９参照）に相当する。空洞補強体１０Ｅの後面２１の略下半分は、第１実施形態の下側後面２１Ｂ（図５参照）や第２実施形態の下側後面２１Ｄ（図９参照）に相当する。また、空洞補強体１０Ｅの前面２６の略上半分は、第１実施形態の上側前面２６Ａ（図５参照）や第２実施形態の上側前面２６Ｃ（図９参照）に相当する。空洞補強体１０Ｅの前面２６の略下半分は、第１実施形態の下側前面２６Ｂ（図５参照）や第２実施形態の下側前面２６Ｄ（図９参照）に相当する。

［８．第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図１８は、第４実施形態の長尺状箱体２と長尺状前面板３と中実補強体１０Ｆを図３の線Ｃ−Ｃ又は線Ｄ−Ｄで切断した断面図であって、第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１の組立工程図である。

第４実施形態では、第１乃至第３実施形態とは異なり、補強体１０として、合成樹脂製の中実体である中実補強体１０Ｆが使用される。中実補強体１０Ｆの強度は、スチール製の長尺状箱体２と同程度である。中実補強体１０Ｆの材料には、例えば、ポリプロピレンがあり、発泡成形やガラスファイバー又はカーボンファイバーが添加されてもよい。

中実補強体１０Ｆの外形は、以下を除いて、第３実施形態の空洞補強体１０Ｅの外形と同じである（図１６，図１７参照）。図１８に表したように、中実補強体１０Ｆには、後面２１及び前面２６に一対のクリップ３１，３２が設けられる。一対のクリップ３１，３２の外端には、弾性変形可能な係止部３１Ａ，３２Ａがそれぞれ設けられる。一対のクリップ３１，３２は、中実補強体１０Ｆの切断面を示す図３の線Ｃ−Ｃの箇所に加え、図３の線Ｄ−Ｄの少なくとも２箇所に設けられる。

クリップ３１の周囲には、発泡部材３３が中実補強体１０Ｆの後面２１に設けられる。クリップ３２の周囲には、発泡部材３４が中実補強体１０Ｆの前面２６に設けられる。発泡部材３３，３４は、第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１が組み立てられる前の段階では未発泡状態であり、少なくとも、中実補強体１０Ｆの切断面を示す図３の線Ｃ−Ｃから線Ｄ−Ｄの間に渡って連続して設けられる。

長尺状箱体２の後面４には、クリップ３１が圧入される孔３５が設けられる。孔３５は、長尺状箱体２の切断面を示す図３の線Ｃ−Ｃの箇所に加え、図３の線Ｄ−Ｄの少なくとも２箇所に設けられる。

長尺状前面板３には、クリップ３２が圧入される孔３６が設けられる。孔３６は、長尺状前面板３の切断面を示す図３の線Ｃ−Ｃの箇所に加え、図３の線Ｄ−Ｄの少なくとも２箇所に設けられる。

第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１を組み立てるには、先ず、図１８（ａ）に表したように、長尺状箱体２の開口前面９から中実補強体１０Ｆが長尺状箱体２の内部に入れられた後、長尺状箱体２の開口前面９が長尺状前面板３で閉じられる。

中実補強体１０Ｆが長尺状箱体２の内部に入れられる際は、中実補強体１０Ｆのクリップ３１の係止部３１Ａが長尺状箱体２の後面４の孔３５に圧入される。この圧入により、図１８（ｂ）に表したように、中実補強体１０Ｆのクリップ３１の係止部３１Ａが長尺状箱体２の後面４の外側に係止されるので、中実補強体１０Ｆが長尺状箱体２の後面４に仮止めされる。

その後、長尺状箱体２の開口前面９が長尺状前面板３で閉じられる際は、中実補強体１０Ｆのクリップ３２の係止部３２Ａが長尺状前面板３の孔３６に圧入される。この圧入により、図１８（ｂ）に表したように、中実補強体１０Ｆのクリップ３２の係止部３２Ａが長尺状前面板３の外側に係止されるので、長尺状前面板３が中実補強体１０Ｆに仮止めされる。

長尺状箱体２と長尺状前面板３と中実補強体１０Ｆが仮止めされると、図１８（ｂ）に表したように、長尺状前面板３が長尺状箱体２の上側フランジ７と下側フランジ８に接合される。その接合には、溶接箇所Ｐ１７，Ｐ１８でのスポット溶接が用いられる。

そして、長尺状箱体２と長尺状前面板３が塗装されると、図１８（ｃ）に表したように、塗装による熱で発泡部材３３，３４が発泡する。発泡した発泡部材３３は、中実補強体１０Ｆの後面２１と長尺状箱体２の後面４の間に充填される。この充填により、長尺状箱体２の後面４の孔３５が塞がれるとともに、中実補強体１０Ｆのクリップ３１の係止部３１Ａが長尺状箱体２の後面４の外側に強く押し付けられるので、中実補強体１０Ｆが長尺状箱体２の後面４に固定される。また、発泡した発泡部材３４は、中実補強体１０Ｆの前面２６と長尺状前面板３の間に充填される。この充填により、長尺状前面板３の孔３６が塞がれると同時に、中実補強体１０Ｆのクリップ３２の係止部３２Ａが長尺状前面板３の外側に強く押し付けられるので、中実補強体１０Ｆが長尺状前面板３に固定される。

中実補強体１０Ｆが長尺状箱体２の後面４及び長尺状前面板３に固定された状態では、長尺状箱体２と長尺状前面板３と中実補強体１０Ｆの相対的位置関係は、第３実施形態の長尺状箱体２と長尺状前面板３と空洞補強体１０Ｅの相対的位置関係と同じである。

尚、第４実施形態では、発泡部材３３，３４に代えて、発泡シート又は粘着シートを使用してもよい。

このようにして組み立てられる第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、中実補強体１０Ｆが合成樹脂製の中実体であり、中実補強体１０Ｆを長尺状箱体２と長尺状前面板３に組み付ける作業の負担が第１乃至第３実施形態のスポット溶接と比べ軽減されるため、長尺状箱体２と長尺状前面板３から形成される閉断面の内部に中実補強体１０Ｆを容易に設けることができる。

さらに、第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、第１乃至第３実施形態に係るバンパリインフォースメント１と同様にして、補強体１０（つまり、中実補強体１０Ｆ）が長尺状箱体２の後面４及び長尺状前面板３に固定されていることから、いわゆる逆ハット型の閉断面形状の断面崩れを抑制することにより、単位質量あたりのピーク荷重及びエネルギー吸収量を向上させることが可能である。

特に、第４実施形態に係るバンパリインフォースメント１では、中実補強体１０Ｆは、合成樹脂製の中実体であり、変形し難いため、長尺状前面板３からの衝突時に長尺状箱体２の内側変形を阻害させる効果が大きい。

［９．その他］
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、長尺状箱体２、長尺状前面板３及び補強体１０（第４実施形態の中実補強体１０Ｆを除く）の材料は、スチールの使用に限定されるものでなく、バンパリインフォースメント１に適用可能な材料（例えば、アルミニウムまたはCFRP（炭素繊維強化プラスチック）等）が使用される。

符号Ｐ１，Ｐ２をはじめとする接合（溶接）箇所については、スポット溶接以外にも、レーザー溶接、アーク溶接、カシメ、リベット等が含まれる。

１ バンパリインフォースメント
２ 長尺状箱体
３ 長尺状前面板
４ 長尺状箱体の後面
５ 長尺状箱体の上面
６ 長尺状箱体の下面
７ 長尺状箱体の上側フランジ
８ 長尺状箱体の下側フランジ
９ 長尺状箱体の開口前面
１０ 補強体
１０Ａ，１０Ｃ 上側補強体
１０Ｂ，１０Ｄ 下側補強体
１０Ｅ 空洞補強体
１０Ｆ 中実補強体
２１ 空洞補強体の後面、中実補強体の後面
２１Ａ，２１Ｃ 上側補強体の上側後面
２１Ｂ，２１Ｄ 下側補強体の下側後面
２２ 上側補強体の上側傾斜面、空洞補強体の上側傾斜面、中実補強体の上側傾斜面
２３ 下側補強体の下側傾斜面、空洞補強体の下側傾斜面、中実補強体の下側傾斜面
２４ 上側補強体の上面、空洞補強体の上面、中実補強体の上面
２５ 下側補強体の下面、空洞補強体の下面、中実補強体の下面
２６ 空洞補強体の前面、中実補強体の前面
２６Ａ，２６Ｃ 上側補強体の上側前面
２６Ｂ，２６Ｄ 下側補強体の下側前面
Ａ 長尺状箱体の長尺方向中央

Claims (3)

1. 長尺状箱体と長尺状前面板から形成される閉断面の内部に補強体が設けられ、
   前記長尺状前面板側が荷重の入力側となる向きに設置されたバンパリインフォースメントであって、
   前記補強体は、前記長尺状箱体の第１上面と第１下面と第１後面および前記長尺状前面板に近接して対向するように内設され、
   少なくとも前記長尺状箱体の前記第１後面および前記長尺状前面板に固定され、
   前記長尺状箱体は、
   前記長尺状前面板に覆われる第１前面が開放され、前記第１前面に対向して設けられた前記第１後面と、前記第１後面の上側から前記第１前面に向かって延設された前記第１上面と、前記第１後面の下側から前記第１前面に向かって延設されるとともに前記第１上面に対向して設けられた前記第１下面と、前記第１上面の前記第１前面側から上方に向かって延設された第１上側フランジと、前記第１下面の前記第１前面側から下方に向かって延設された第１下側フランジを有し、
   前記長尺状前面板は、
   前記長尺状箱体の前記第１上側フランジと前記第１下側フランジを固定し、
   前記補強体は、
   第２後面と、前記第２後面の上側から斜め上方に向かって延設された上側傾斜面と、前記第２後面の下側から斜め下方に向かって延設された下側傾斜面と、前記上側傾斜面の上側から延設された第２上面と、前記下側傾斜面の下側から延設されるとともに前記第２上面に対向して設けられた第２下面と、前記第２上面の前側から前記第２下面に向かって延設されるとともに前記第２下面の前側から前記第２上面に向かって延設された第２前面を有し、前記長尺状箱体の長尺方向中央で前記長尺状箱体に内設され、
   前記補強体の前記第２後面は、前記長尺状箱体の前記第１後面に対向するとともに前記長尺状箱体の前記第１後面に固定され、
   前記補強体の前記第２上面は、前記長尺状箱体の前記第１上面近傍で前記長尺状箱体の前記第１上面に対向し、
   前記補強体の前記第２下面は、前記長尺状箱体の前記第１下面近傍で前記長尺状箱体の前記第１下面に対向し、
   前記補強体の前記第２前面は、前記長尺状前面板に対向するとともに前記長尺状前面板に固定されることを特徴とするバンパリインフォースメント。
2. 請求項１に記載するバンパリインフォースメントであって、
   前記補強体が上側補強体と下側補強体で構成され、
   前記上側補強体は、前記第２後面の略上半分に相当する上側第２後面と、前記上側傾斜面と、前記第２上面と、前記第２前面の略上半分に相当する上側第２前面を有し、
   前記下側補強体は、前記第２後面の略下半分に相当する下側第２後面と、前記下側傾斜面と、前記第２下面と、前記第２前面の略下半分に相当する下側第２前面を有し、
   前記上側補強体の前記上側第２後面および前記下側補強体の前記下側第２後面が前記長尺状箱体の前記第１後面に固定され、
   前記上側補強体の前記上側第２前面および前記下側補強体の前記下側第２前面が前記長尺状前面板に固定されることを特徴とするバンパリインフォースメント。
3. 請求項１に記載するバンパリインフォースメントであって、
   前記補強体が合成樹脂製の中実体であることを特徴とするバンパリインフォースメント。
   

Images