JPH0867218A - バンパーリインフォースメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミ合金形材１が過剰に曲げ変形して破断
する前に、鉄製部材３によりアルミ合金形材１の曲げ変
形を禁止しながら衝突エネルギーを吸収させることによ
って、破断せずに吸収できる衝突エネルギーを増大さ
せ、衝突時の破断による車体２への損傷を防止する。ま
た、鉄製部材３がデザイン上の障害になることを防止
し、低価格でバンパーリインフォースメントを作成す
る。 【構成】 中央部が柱状物に衝突したときに発生する衝
突エネルギーを該中央部を変形させることにより吸収す
るものである。両端部が車体２に支持されたアルミ合金
形材１と、アルミ合金形材１の車体２側側面の少なくと
も中央部に配設された鉄製部材３とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衝突エネルギーを吸収
するバンパーリインフォースメントに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】バンパーの構成部品であるバンパーリイ
ンフォースメントは、通常、車体の形状に合わせるよう
に、中央部が長さ方向に一様な断面を有した直線状に形
成され、両端部がサイドメンバに直接またはステイを介
して取り付けられて自動車のフロントおよびリアーに配
置されており、障害物への衝突時に変形して衝撃を和ら
げることにより乗員および車体の損傷を低減させるよう
になっている。

【０００３】ところで、近年においては、自動車の軽量
化に対応させるため、アルミ合金形材からなるバンパー
リインフォースメントが用いられるようになっている
が、図５に示すように、自動車を駐車させる際や角度の
大きなカーブを曲がる際に、自動車の中央部が電柱等の
柱状物５５に衝突（以下、ポール衝突と称する）する
と、比較的に低速で衝突しても、バンパーリインフォー
スメント５１の中央部が僅かな変形後に破断して車体に
大きな損傷を与えるという問題がある。

【０００４】そこで、従来、上記のバンパーリインフォ
ースメント５１を搭載する場合には、バンパーリインフ
ォースメント５１自身の板厚を増加させて断面強度を上
昇させたり、図６に示すように、ポール衝突用の補強部
材５３を溶接やボルト止め、嵌合により中央部前面に取
り付けることによって、中央部の破断を防止する対策が
考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、バンパーリインフォースメント５１自身の
板厚を増加させる対策の場合には、アルミ合金の使用量
が増大してコストアップになるという問題がある。ま
た、ポール衝突用の補強部材５３を取り付ける対策の場
合には、バンパーリインフォースメント５１の前面に突
出した補強部材５３がデザイン上の障害になるという問
題がある。

【０００６】従って、本発明は、デザイン上の障害とな
らず、且つコストアップを極力抑制して衝突時の破断に
よる車体への損傷を防止することができるバンパーリイ
ンフォースメントを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、中央部が柱状物に衝突したときに発生する衝突エネ
ルギーを該中央部を変形させることにより吸収するもの
であり、下記の特徴を有している。

【０００８】即ち、バンパーリインフォースメントは、
両端部が車体に支持されたアルミ合金形材と、上記アル
ミ合金形材の車体側側面の少なくとも中央部に配設され
た鉄製部材とを有していることを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、曲げ変形の変形量が小さ
い範囲において主にアルミ合金形材の曲げ変形により衝
突エネルギーを吸収し、曲げ変形の変形量が大きい範囲
において鉄製部材の伸びの変形により衝突エネルギーを
吸収することになる。従って、アルミ合金形材が過剰に
曲げ変形して破断する前に、鉄製部材がアルミ合金形材
の曲げ変形を禁止しながら衝突エネルギーを吸収するた
め、破断せずに吸収できる衝突エネルギーが増大し、衝
突時の破断による車体への損傷を防止することが可能に
なっている。

【００１０】また、バンパーリインフォースメントの裏
面となるアルミ合金形材の車体側側面に鉄製部材が配設
されているため、鉄製部材がデザイン上の障害になるこ
とがなく、さらに、鉄製部材がアルミ合金よりも安価で
あるため、アルミ合金形材の板厚を増加させるよりも、
低価格でバンパーリインフォースメントを作成すること
が可能になっている。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図４を用いて
説明する。本実施例に係るバンパーリインフォースメン
トは、図１に示すように、両端部がサイドメンバ４・４
を介して車体２に支持されたアルミ合金製のアルミ合金
形材１と、アルミ合金形材１の車体２側の側面に配設さ
れたアルミ合金よりも安価な鉄製部材３とからなるハイ
ブリッド構造とされている。

【００１２】上記のアルミ合金形材１は、断面形状が
“口”の字形や“日”の字形、“目”の字形の長さ方向
に一様な断面を有するように形成されたアルミ合金の押
出形材や引き抜き形材からなっており、車体２側側面に
おける両端部には、図示しない取り付け孔が形成されて
いる。そして、アルミ合金形材１は、上記の取り付け孔
とサイドメンバ４・４の先端部とを突き合わせてボルト
締めすることによって、サイドメンバ４・４に取り付け
られるようになっている。

【００１３】一方、アルミ合金形材１の車体２側側面に
配設された鉄製部材３は、デザイン上の障害とならない
バンパーリインフォースメントの裏面側に位置してお
り、アルミ合金形材１の中央部が電柱等の柱状物に衝突
して車体２方向に曲げ変形したときに、曲げ変形したア
ルミ合金形材１に押圧されることによって、アルミ合金
形材１と共に曲げ変形するようになっている。

【００１４】また、上記の鉄製部材３は、アルミ合金形
材１の寸法に略一致した平板状に形成されていると共
に、アルミ合金形材１の取り付け孔に対応する位置に取
り付け孔が形成されており、アルミ合金形材１がサイド
メンバ４・４に取り付けられる際に、アルミ合金形材１
およびサイドメンバ４・４間に介装されることによりア
ルミ合金形材１と共に取り付けられるようになってい
る。これにより、バンパーリインフォースメントは、鉄
製部材３の取り付けがアルミ合金形材１の取り付けと同
時に行われるため、アルミ合金形材１のみのバンパーリ
インフォースメントと同じ組立工程数でもって作成され
るようになっている。

【００１５】尚、上記の鉄製部材３は、アルミ合金形材
１の側面に略一致するように形成され、アルミ合金形材
１の側面全体に配設された状態になっているが、これに
限定されることはなく、アルミ合金形材１と共に曲げ変
形するように、アルミ合金形材１の車体２側側面の少な
くとも中央部に配設されていれば良い。また、鉄製部材
３は、平板状の鉄板である必要もなく、単数または複数
の鉄棒からなっていても良い。

【００１６】上記の構成において、バンパーリインフォ
ースメントの変形量σとアルミ合金形材１の吸収エネル
ギーＷ（Al) および鉄製部材３の吸収エネルギーＷ（F
e）との関係を調査した。

【００１７】先ず、衝突エネルギーＷ₀ 、アルミ合金形
材１の変形エネルギーＷ（AI）、および鉄製部材３の伸
び変形エネルギーＷ（Fe）をそれぞれ（１）式、（２）
式、（３）式として得た。

【００１８】 Ｗ₀ ＝ １／２ｍＶ² ・・・ （１） ｍ ：車体重量 Ｖ ：衝突速度

【００１９】 Ｗ（AI） ＝ Ｍcr×２×θ ・・・ （２） Ｍcr：形材の曲げモーメント θ ：形材の曲げ角度

【００２０】 Ｗ（Fe） ＝ Ｓ×σｙ×ｌ ・・・ （３） Ｓ ：鉄製部材の断面積 σｙ：鉄製部材の０．２％耐力 ｌ ：鉄製部材の伸び

【００２１】また、ポール衝突時の変形量σとアルミ合
金形材１の曲げ角度θと鉄製部材３の伸びｌとの関係を
（４）式および（５）式として得た。

【００２２】 θ ＝ Ｔａｎ^-1（２σ／Ｌ） ・・・ （４）

【００２３】 ｌ ＝ ２×（（Ｌ／２）² ＋σ² ）^1/2 −Ｌ ・・・ （５）

【００２４】次に、典型的な例として、図２に示すよう
に、取り付けのスパンＬを９００ｍｍ、アルミ合金形材
１のＭcrを５００ｋｇｆｍ³ 、鉄製部材３の断面積を２
００ｍｍ² 、鉄製部材３の耐力を２５ｋｇｆ／ｍｍ² と
設定し、（４）式を（２）式に代入すると共に、（５）
式を（３）式に代入することによって、アルミ合金形材
１および鉄製部材３の吸収エネルギーＷ（Al) ・Ｗ（F
e）を（６）式および（７）式として得た。そして、
（６）式および（７）式を基にして、バンパーリインフ
ォースメントの変形量σとアルミ合金形材１の吸収エネ
ルギーＷ（Al) および鉄製部材３の吸収エネルギーＷ
（Fe）との関係を求めた。

【００２５】 Ｗ（AI）＝ 500 ×9.8 ×2 ×Tan ^-1(2×σ/0.9) 〔 N m 〕・・・ （６）

【００２６】 Ｗ（Fe）＝ 200 ×25×9.8 ×((0.9²＋(2×σ)²)^1/2−0.9²) 〔 N m 〕・・・ （７）

【００２７】この結果、図３に示すように、アルミ合金
形材１は、吸収エネルギーＷ（Al)が変形量σの増大に
伴って略一定に増大することが判明した。また、鉄製部
材３は、変形量σの小さい領域においてアルミ合金形材
１の吸収エネルギーＷ（Al)よりも小さな吸収エネルギ
ーＷ（Fe）である一方、変形量σの大きい領域において
急激に増大してアルミ合金形材１の吸収エネルギーＷ
（Al) よりも大きな吸収エネルギーＷ（Fe）となること
が判明した。

【００２８】これにより、従来のバンパーリインフォー
スメントのようにアルミ合金形材１のみの場合には、伸
びの比較的に小さなアルミ合金形材１の曲げ変形のみで
衝突時の衝突エネルギーを吸収することになるため、僅
かな衝突エネルギーであっても変形途中で破断して車体
２に大きな損傷を与えることになると認識することがで
きた。

【００２９】また、本実施例のハイブリッド構造のバン
パーリインフォースメントは、曲げ変形の変形量σが小
さい範囲において主にアルミ合金形材１の曲げ変形によ
り衝突エネルギーを吸収し、曲げ変形の変形量σが大き
い範囲において鉄製部材３の伸びの変形により衝突エネ
ルギーを吸収することになり、アルミ合金形材１が過剰
に曲げ変形して破断する前に、鉄製部材３がアルミ合金
形材１の曲げ変形を禁止しながら衝突エネルギーを吸収
するため、破断せずに吸収できる衝突エネルギーが従来
のバンパーリインフォースメントよりも増大していると
認識することができた。

【００３０】次に、上記の計算に基づいて認識された結
果を確認するため、従来のアルミ合金形材１のみのバン
パーリインフォースメントと、本実施例のハイブリッド
構造のバンパーリインフォースメントとを準備してポー
ル衝突試験を行った。具体的には、車体重量ｍを１．５
トン、取り付けスパンＬを９００ｍｍ、アルミ合金形材
１のモーメントＭcrを５００（ｋｇｆｍ）、鉄製部材３
の断面積を２００ｍｍ² 、鉄製部材３の耐力σｙを２５
（ｋｇｆ／ｍｍ² ）とし、衝突速度Ｖを変化させて衝突
エネルギーを変化させたときの変形量および破断の状態
を調査した。

【００３１】この結果、図４に示すように、アルミ合金
形材１のみの場合には、衝突エネルギーが４０００Ｎｍ
以上で変形量が急激に増加して破断するのに対し、本実
施例のハイブリッド構造の場合には、変化量が小さく、
６０００Ｎｍにおいても破断しないことが明らかになっ
た。これにより、アルミ合金形材１の車体２側側面に鉄
製部材３を配設することによって、車体２が電柱等の柱
状物に衝突したときの変形量を低減して破断を防止でき
ることが確認された。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上のように、両端部が車体
に支持されたアルミ合金形材と、アルミ合金形材の車体
側側面の少なくとも中央部に配設された鉄製部材とを有
している構成であるから、アルミ合金形材が過剰に曲げ
変形して破断する前に、鉄製部材がアルミ合金形材の曲
げ変形を禁止しながら衝突エネルギーを吸収するため、
破断せずに吸収できる衝突エネルギーが増大し、衝突時
の破断による車体への損傷を防止することが可能であ
る。また、バンパーリインフォースメントの裏面となる
アルミ合金形材の車体側側面に鉄製部材が配設されてい
るため、鉄製部材がデザイン上の障害になることがな
く、さらに、鉄製部材がアルミ合金よりも安価であるた
め、アルミ合金形材の板厚を増加させるよりも、低価格
でバンパーリインフォースメントを作成することが可能
であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すものであり、バンパーリインフォ
ースメントが車体に取り付けられる状態を示す説明図で
ある。

【図２】バンパーリインフォースメントの曲げ変形を示
す説明図である。

【図３】吸収エネルギーと変形量との関係を示すグラフ
である。

【図４】変形量と衝突エネルギーとの関係を示すグラフ
である。

【図５】従来例を示すものであり、バンパーリインフォ
ースメントが破断する状態を示す説明図である。

【図６】補強部材を備えたバンパーリインフォースメン
トの斜視図である。

【符号の説明】

１ アルミ合金形材 ２ 車体 ３ 鉄製部材 ４ サイドメンバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部が柱状物に衝突したときに発生す
   る衝突エネルギーを該中央部を変形させることにより吸
   収するバンパーリインフォースメントにおいて、 両端部が車体に支持されたアルミ合金形材と、 上記アルミ合金形材の車体側側面の少なくとも中央部に
   配設された鉄製部材とを有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。