JPH07172253A

JPH07172253A - バンパービームおよびバンパー

Info

Publication number: JPH07172253A
Application number: JP34609193A
Authority: JP
Inventors: Takao Mori; 孝男森; Koji Suzuki; 孝司鈴木
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【構成】ロ−ル成形、熱間押出加工等によって製造さ
れた角管１を、角管断面の向かい合う二組の辺の、それ
ぞれが、車体の前後方向と平行な方向およびそれと直角
な方向になるように配置することによって形成された、
その車体の前後方向と直角な方向に位置する一辺自体を
補強材として利用するバンパービーム。【効果】十分な強度を有し、軽量化および製造工程の
削減が可能なバンパービームが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バンパービームおよ
びバンパーに関し、自動車用などとして好ましいバンパ
ービームおよびバンパーを提供しようとするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの車体においては衝突時など
の安全性を確保するためのバンパーを用いることが一般
的であり、このようなバンパーを得るためのバンパービ
ームの形状としては、例えば図３に示すような断面コ字
形状の部材１６と、図４に示すような断面箱型の閉断面
状の部材１８（例えば実開平１−１６９４６３）とがあ
る（以下、先行技術１という）。

【０００３】このような断面のものに対して更に図５お
よび図６に示すように補強材や補剛材１７を設け、ある
いは弾性材または緩衝材２０を充填するものも発表され
ている。即ち上述した補強材や補剛材の位置については
特開昭５８−２１８４５３号において開断面の開口部に
板を配したもの（以下、先行技術２という）が提案さ
れ、また実開昭５７−６７８５３号においては閉断面の
前後方向にリブを配したもの（以下、先行技術３とい
う）が提案されている。

【０００４】先行技術１から３に記述された従来のバン
パービームおよびバンパーにおいては、補強材のないも
のは、衝突方向に対し直角な上下方向の変形および衝突
方向の座屈に対する抵抗が乏しい。即ちこのような変形
抵抗を得るには板厚を増大しなければならず、重量が大
とならざるを得ないという不利がある。このことは、自
動車の省エネルギーの面から好ましくない。

【０００５】更に、開断面の開口部に板を配したもの
は、基本的に閉断面と同じであり、上述したと同様な問
題がある。閉断面の前後方向にリブを配したものは、衝
突方向と直角の上下方向の変形および衝突方向の座屈に
対して効果があるけれども、接合部材の接合工数が増加
するという問題がある。

【０００６】本願出願人は、上述した従来の問題点を解
決するために、先に、特願平4-323598において、図７お
よび８に示すような、閉断面ビームにおいて、ビーム断
面内に車体の前後方向と直角な上下方向に補強板６を設
けることにより、バンパービームの軽量化を図る技術
（以下、先願技術という）を提案した。

【０００７】即ち、図７に示すように、高張力鋼などに
よるハット型のコ字形断面部材８、９の間にビーム補強
板６を介装して周縁接合部１０において例えば溶接、接
着などによって接合したバンパービームを提案した。

【０００８】更に、図８に示すように、アルミニウム系
合金、合成樹脂などによる押出成形材によって、箱型断
面部材８および補強板６を一体として形成したバンパー
ビームを提案した。状況により、自動内面溶接によって
補強板６を接合することができる。図７に示す形状のバ
ンパービームをアルミニウムまたはアルミニウム系合金
で製造する場合には、熱間押出成形法が望ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１から３に記
述された従来のバンパービームおよびバンパーには上述
したような問題点がある。更に、上述した本願出願人の
先願技術には、軽量化および工程の削減に関して下記の
改善すべき点がある。

【００１０】図７に示すように、ビーム断面内に補強板
６を接合すると、接合のための周縁接合部１０がビーム
断面から上下方向に外に突出する。従って、自動車の前
部から取り入れる冷却用空気の流れが周縁接合部によっ
て阻害される。周縁接合部を設けた場合には、冷却用空
気の正常な流れを確保するためには、ビーム本体に冷却
用空気用の孔を設ける必要があるが、孔を設けることに
よってビーム本体の強度が低下するおそれがある。

【００１１】更に、ビーム断面内に補強板６を接合する
とき、スポット溶接等によって接合されるが、周縁接合
部において重量が増加する。

【００１２】更に、接合のための周縁接合部がビーム断
面から上下方向に外に突出しないように、断面内に補強
板６を接合するためには、接合の精度を高め、更に、組
合せ精度を確保するための治具等が必要となり、工程が
大幅に増加する。

【００１３】従って、この発明の目的は、ビーム断面か
ら上下方向に外に突出する接合のための周縁接合部をな
くすことにより、自動車の前部から取り入れる冷却用空
気の円滑な流れを確保し、そして、周縁接合部の重量を
軽減することができる構造を有するバンパービームおよ
びバンパーを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
先行技術１から３の問題点を解決し、そして、本願出願
人の先願技術を更に改善したバンパービームおよびバン
パーを開発すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、ロー
ル成形、熱間押出加工等によって製造された角管を使用
することによって、十分な強度を有し、軽量化および工
程の削減が可能なバンパービームおよびバンパーが得ら
れることを知見した。

【００１５】この発明は下記からなっている。（１）ロール成形、熱間押出加工等によって製造された
角管を、角管断面の向かい合う二組の辺部分が、それぞ
れ、車体の前後方向およびその直角方向に平行になるよ
うに配置することによって形成された、その車体の前後
方向に直角な方向の一辺部分自体を補強材として利用す
ることを特徴とするバンパービーム。（２）前記（１）に記載した角管の、角管製造時の溶接
線位置を、角管の車体の前後方向と平行な辺部分以外に
配置することを特徴とするバンパービーム。（３）前記（１）に記載した角管の前面または後面に別
の角管またはコ字形、弓字形等の板成形部材を接合する
ことによって形成されることを特徴とするバンパービー
ム。

【００１６】

【作用】角管を使用し、角管断面の向かい合う二組の辺
部分が、それぞれ、車体の前後方向およびその直角方向
に平行になるように角管を配置して、その車体の前後方
向と直角な方向に位置する２つの辺の一辺部分をバンパ
ービームの補強材として利用することによって、必要な
強度を確保し、且つ、ビーム断面から上下方向に外に突
出する、スポット溶接等による接合のための周縁接合部
をなくすことができる。本発明においては、角管を使用
し、バンパービームの直接製造上の工程の削減を図るも
のであるが、座屈抵抗を高める上では、角管の長辺部分
を車体の前後方向に配置した方が良い。本発明は、正方
形の角管を含むものである。

【００１７】ウルトラハイテン板を溶接すると、溶接線
近傍は焼きなまされて、板の強度が低下する。バンパー
ビームの破壊形態は、車体の前後方向に対して、バンパ
ービーム断面の側面となる部分における座屈、即ち、側
壁の座屈である。従って、溶接線を、側壁部に相当する
角管の車体の前後方向と平行な辺部分に位置させると、
溶接による焼きなましによって板の強度が低下して、側
壁となる角管の車体の前後方向と平行な方向の辺部分に
おける、座屈に対する抵抗力が弱まり、耐荷重が低下す
る。

【００１８】表１に、角管製造時の溶接線の位置がビー
ムの耐荷重性能に及ぼす影響を示す。表１から明らかな
ように、角管製造時の溶接線位置を、角管の車体の前後
方向と平行な辺部分以外に配置することによって、耐荷
重性能が優れている。

【００１９】

【表１】

【００２０】正方形断面については、何れの辺の長さも
等しく、車体の前後方向に平行になるように、どの辺を
配置してもよい。また、長方形断面においては、正方形
断面と同様に、どの辺を車体の前後方向と平行に配置し
ても、座屈に対する抵抗は、補強効果によって高まる
が、自動車の前後方向の寸法の観点からは、長辺部分を
車体の前後方向と直角な方向に配置した方がコンパクト
になってより好ましい。後述する表２におけるこの発明
の実施例１に示すように、２つの角管をその車体の前後
方向と直角な辺部分において接合すると、プレス成形等
による板成形が不要となって製造工程が省略できるとと
もに、歩留りが向上してコストを大幅に削減することが
できる。

【００２１】後述する表２におけるこの発明の実施例２
に示すように、１つの角管のその長辺部分に、プレス成
形等の板成形によって製造されたコ字形部材を接合する
ことによって、板成形の工程を１工程分削減することが
できるとともに、３ピースの接合から２ピースの接合へ
と接合数を削減し、そして、接合のための組立の位置調
整を容易にすることができる。更に、コ字形部材を使用
することによって、角管の長辺部分の１個分の重量を軽
減できる。

【００２２】後述する表２におけるこの発明の実施例３
に示すように、１つの角管のその長辺部分に、プレス成
形等の板成形によって製造された弓字形（即ち、２個の
コ字形に相当）部材を接合することによって、ビーム重
量の増加量以上に強度特性が向上する。従って、その強
度特性の増加量に相当するビーム重量を軽量化できる。

【００２３】

【実施例】次に、この発明を、実施例により比較例と対
比しながら説明する。実施例１この発明の第１実施態様として、図１に示すように、高
張力鋼などによって製造された２つの角管をビ−ム部材
１、２として使用し、２つの角管の長辺部分（即ち、車
体の前後方向と垂直な面）において、溶接、接着などに
より接合して、バンパービームを製造した（以下、本発
明供試体Ａという）。図１において３は、角管の長辺部
分を示し、ビーム補強板としての機能を有している。Ｐ
は荷重方向を示す。

【００２４】図２に、２つの角管の接合方法を示す。先
ずａに示した、車体の横方向に関する左右両端面をスポ
ット溶接によって仮付けする。次いで、ｂに示した、２
つの角管の接合面の端部を溶接する。図２から明らかな
ように、セッティングのための治具が不要になる。

【００２５】比較のために、本願出願人の先願技術に開
示された、図７示すバンパービーム（以下、比較用供試
体Ａ’という）および図８に示すバンパービーム（以
下、比較用供試体Ｂ’という）を製造した。なお、本発
明供試体Ａおよび比較用供試体Ａ’、Ｂ’のバンパービ
ームは、何れも、ビーム高さＨ＝100mm 、ビーム幅Ｗ＝
100mm からなり、そして、何れも、1.6mm の厚さを有す
る100kgf/mm²級高張力鋼によって形成されている。細部
を表２および３に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】製造工程に関しては、比較用供試体Ａ’お
よびＢ’は、何れも、３工程を要するのに対して、本発
明供試体Ａは１工程を要するだけであり、製造工程が大
幅に削減される。

【００２９】次に、バンパービームの軽量化性能を調査
した。バンパービームの軽量化性能を調査するために、
図１に示す本発明供試体Ａ、図７および８に示す比較用
供試体Ａ’およびＢ’の各供試体１１を、図９に示すよ
うに、バンパービームの長手方向が、1000mmの間隔を有
して設置された２つの支持台１３、１３の上に位置する
ように配置した。次いでこのように配置した供試体の中
間部上に、上面幅600mm 、底面幅400mm 、高さ100mm か
らなり円弧状の側面部１４を有する押圧治具１２を乗せ
て、供試体１１に静荷重を作用させて試験をした。

【００３０】上述した試験の結果を図１０に示す。図１
０は、本発明供試体Ａおよび比較用供試体Ａ’および
Ｂ’に関して、荷重（Ｐ）と変位（δ）との間の関係を
表している。図１０によると、荷重と変位との間の関係
を表す荷重ー変位曲線は、本発明供試体Ａおよび比較用
供試体Ａ’およびＢ’に関して、概ね同様の特性を示し
ている。従って、本発明供試体Ａおよび比較用供試体
Ａ’およびＢ’は、概ね同一の強度特性を有しているこ
とがわかる。

【００３１】軽量化性能は、単位ビーム重量当りの耐荷
重（即ち、最高荷重）によって表すことができる。その
パラメ−タとして耐荷重（最高荷重）をビーム重量で除
した値Ｐmax ／Ｇを使用した。表２および３にその結果
を示す。表２および３から明らかなように、本発明供試
体Ａは、比較用供試体Ａ’と概ね同一の軽量化特性を有
している。従って、冷却空気の正常な流れを確保し、且
つ、製造工程を削減して、先行技術１から３の問題点を
解決した先願技術である比較用供試体Ａ’を更に上回る
特性を有していることがわかる。

【００３２】実施例２更に、この発明第２実施態様として、図１１に示すよう
に、高張力鋼などのプレス成形によって製造されたコ字
形部材４を、車体の前後方向に関して、角管のビ−ム部
材２の前側に、溶接、接着等によって接合して、バンパ
ービームを製造した（以下、本発明供試体Ｂという）。
図１１において３は、角管の１つの長辺部分を示し、ビ
ーム補強板としての機能を有している。Ｐは荷重方向を
示す。

【００３３】図１２に、コ字形部材４と角管のビ−ム部
材２との接合方法を示す。コ字形部材４としてリップ溝
形鋼を用い、先ずｃに示した、車体の横方向に関する左
右両端面をスポット溶接によって仮付けする。次いで、
コ字形部材４と角管のビ−ム部材２との接合面の端部ｄ
を溶接する。図１２から明らかなように、セッティング
のための治具が不要になる。

【００３４】比較のために、実施例１において使用した
比較用供試体Ａ’およびＢ’を使用した。なお、本発明
供試体Ｂは、ビーム高さＨ＝100mm 、ビーム幅Ｗ＝100m
m からなり、そして、何れも、1.6mm の厚さを有する10
0kgf/mm²級高張力鋼によって形成されている。細部を表
２および３に示す。

【００３５】製造工程に関しては、比較用供試体Ａ’お
よびＢ’は、何れも、３工程を要するのに対して、本発
明供試体Ｂは２工程を要し、製造工程が削減される。

【００３６】次に、バンパービームの軽量化性能を調査
した。バンパービームの軽量化性能を調査するために、
図１１に示す本発明供試体Ｂ、図７および８に示す比較
用供試体Ａ’およびＢ’の各々を、実施例１と同様に、
図９に示す通り、供試体に静荷重を作用させて試験をし
た。

【００３７】上述した試験の結果を図１０に併せて示
す。図１０は、本発明供試体Ｂ、および、比較用供試体
Ａ’およびＢ’に関して、荷重（Ｐ）と変位（δ）との
間の関係を表している。図１０によると、荷重と変位と
の間の関係を表す荷重ー変位曲線は、本発明供試体Ｂお
よび比較用供試体Ａ’およびＢ’に関して、概ね同様の
特性を示している。従って、本発明供試体Ｂおよび比較
用供試体Ａ’およびＢ’は、概ね同一の強度特性を有し
ていることがわかる。

【００３８】軽量化性能は、実施例１と同様に、そのパ
ラメ−タとして耐荷重（最高荷重）をビーム重量で除し
た値Ｐmax ／Ｇを使用した。表２および３にその結果を
示す。表２および３から明らかなように、第２実施態様
の本発明供試体Ｂは、比較用供試体Ａ’を大きく上回
り、そして、比較用供試体Ｂ’と概ね同一の軽量化特性
を有している。従って、バンパービームを軽量化し、且
つ、製造工程を削減して、先行技術１から３の問題点を
解決した先願技術である比較用供試体Ａ’およびＢ’を
更に上回る特性を有していることがわかる。

【００３９】図１３から図１７に、実施例２に使用した
第２実施態様の本発明供試体Ｂの他の形態を示す。図１
３には、角管のビ−ム部材２を、コ字形部材４の後側に
配置し、前側に位置するコ字形部材４の端部を角管のビ
−ム部材の短辺部分上に重ね、そして、それ等を接合し
たものを示す。図１４には、角管のビ−ム部材２の前側
に配置されるコ字形部材として、ハット形のコ字形部材
４を使用し、ハット形のコ字形部材４の端部を、角管の
ビ−ム部材２の補強板として機能する長辺部分３上に接
合したものを示す。

【００４０】図１５、１６、１７には、図１１、１３、
１４において、前側に配置した部材と後側に配置した部
材とを入れ換えたものを、それぞれ示す。図１３から１
７に示したものは、図１１に示した本発明供試体Ｂと概
ね同一の軽量化特性を示した。更に、バンパービームを
軽量化するために、図１８、１９、２０に示すように、
衝突面側に位置するビーム部材を、その後側に位置する
ビーム部材よりも小さくすることが考えられる。

【００４１】実施例３更に、この発明の第３実施態様として、図２１に示すよ
うに、実施例２において使用した、コ字形部材の代わり
に高張力鋼などのプレス成形によって製造された弓字形
部材７を使用して、それを角管のビ−ム部材２の前側
に、溶接、接着等によって接合して、バンパービームを
製造した（以下、本発明供試体Ｃという）。図２１にお
いて３は、角管の１つの長辺部分を示し、ビーム補強板
としての機能を有している。Ｐは荷重方向を示す。

【００４２】図２２に、弓字形部材７と角管のビ−ム部
材２との接合方法を示す。弓字形部材７としてリップ溝
形鋼を用い、先ずｅに示した、車体の横方向に関する左
右両端面をスポット溶接によって仮付けする。次いで、
ｆに示した、弓字形部材７と角管のビ−ム部材２との接
合面の端部を溶接する。図２２から明らかなように、セ
ッティングのための治具が不要になる。更に、図２２
に、２個のコ字形部材を上下に配置して、弓字形部材７
として使用するものを示す。

【００４３】比較のために、実施例１において使用した
比較用供試体Ａ’およびＢ’を使用した。なお、本発明
供試体Ｃは、ビーム高さＨ＝100mm 、ビーム幅Ｗ＝100m
m からなり、そして、何れも、1.6mm の厚さを有する10
0kgf/mm²級高張力鋼によって形成されている。細部を表
２および３に示す。

【００４４】バンパービームの軽量化性能を調査した。
バンパービームの軽量化性能を調査するために、図２１
に示す本発明供試体Ｃ、図７および８に示す比較用供試
体Ａ’およびＢ’の各々を、実施例１と同様に、図９に
示す通り、供試体に静荷重を作用させて試験をした。

【００４５】上述した試験の結果を図２３に示す。図２
３は、本発明供試体Ｃ、および、本発明供試体Ａに関し
て、荷重（Ｐ）と変位（δ）との間の関係を表してい
る。図２３に示すように、荷重と変位との間の関係を表
す荷重ー変位曲線は、本発明供試体Ｃは本発明供試体Ａ
に関して、大幅に向上している。表２および３から明ら
かなように、ビーム重量に関しては、本発明供試体Ａが
8.75Kg であるのに対して、本発明供試体Ｃは、8.7Kg
であり、本発明供試体Ｃおよび本発明供試体Ａは、概ね
同一のビーム重量を有している。従って、同一ビーム重
量に対して耐荷重は 1.4倍と大幅に増加している。

【００４６】即ち、表２および３から明らかなように、
本発明供試体Ｃは、Ｐmax ／Ｇの値が 1641kgf/kg であ
り、本発明供試体Ｂおよび比較用供試体Ｂ’におけるＰ
max／Ｇの値よりも大きく、本発明供試体Ｃが軽量化性
能において優れている。従って、第３実施態様の本発明
供試体Ｃは、バンパービームを軽量化し、且つ、製造工
程を削減して、先行技術１から３の問題点を解決した先
願技術である比較用供試体Ａ’およびＢ’を更に上回る
特性を有していることがわかる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
自動車などの車体に関して、衝突時の損傷、衝撃に対処
することができるようにバンパーの強度を適切に向上
し、そして、バンパービームとして変形の少ない部材を
提供して、有効な緩衝作用を得ることができる。更に、
バンパービームの設計、配置装備を自在化して、有効な
車体保護手段を提供することができ、工業上優れた効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様を示した断面図である。

【図２】本発明の第１実施態様における２つの角管の接
合方法を示した図である。

【図３】先行技術の１つのバンパービームの形状を示す
断面図である。

【図４】先行技術の他の１つのバンパービームの形状を
示す断面図である。

【図５】先行技術の別のバンパービームの形状を示す断
面図である。

【図６】先行技術の更に別のバンパービームの形状を示
す断面図である。

【図７】出願人の先願技術の１つのバンパービームの形
状を示す断面図である。

【図８】出願人の先願技術の別のバンパービームの形状
を示す断面図である。

【図９】バンパービーム試験設備の説明図である。

【図10】本発明の実施態様および先願技術における、荷
重（Ｐ）と変位（δ）との間の関係を表す荷重−変位曲
線を示す図である。

【図11】本発明の第２実施態様を示した断面図である。

【図12】本発明の第２実施態様における接合方法を示し
た図である。

【図13】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図14】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図15】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図16】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図17】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図18】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図19】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図20】本発明の第２実施態様の更に詳細な態様の１つ
を示した断面図である。

【図21】本発明の第３実施態様を示した断面図である。

【図22】本発明の第３実施態様における接合方法を示し
た図である。

【図23】本発明の第１実施態様と本発明の第３実施態様
とにおける、荷重（Ｐ）と変位（δ）との間の関係を表
す荷重−変位曲線を示す図である。

【符号の説明】

１．角管ビーム部材２．角管ビーム部材３．補強板として機能する角管の長辺部分４．コ字形断面部材５．コ字形断面部材６．補強板７．弓字形断面部材８．先願技術のハット型のコ字形断面部材９．先願技術の箱形断面部材 10. 周縁接合部 11．供試体 12．押圧治具 13. 支持台 14. 円弧状の側面部 16. 先行技術の断面コ字形状の部材 17. 先行技術の補強材または補剛材 18. 先行技術の断面箱型の閉断面状の部材 20. 先行技術の弾性材または緩衝材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール成形、熱間押出加工等によって製造
された角管を、角管断面の向かい合う二組の辺部分が、
それぞれ、車体の前後方向およびその直角方向に平行に
なるように配置することによって形成された、その車体
の前後方向に直角な方向の一辺部分自体を補強材として
利用することを特徴とするバンパービーム。
【請求項２】請求項１に記載した角管の、角管製造時の
溶接線位置を、角管の車体の前後方向と平行な辺部分以
外に配置することを特徴とするバンパービーム。
【請求項３】請求項１に記載した角管の前面または後面
に別の角管またはコ字形、弓字形等の板成形部材を接合
することによって形成されることを特徴とするバンパー
ビーム。