JP2002225652A - オフセット衝突性に優れたバンパー補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Al合金採用の軽量化の利点を損なわずに、
オフセット衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を高めた
Al合金製バンパー補強材を提供することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム合金製中空形材からなり、
両端に車体側への湾曲部を有して、この湾曲部背面にお
いてバンパーステイにより支持されるバンパー補強材1a
であって、前記中空形材は、衝突方向に対峙する前面壁
2 と後方に位置する後面壁3 およびこれらの壁に直交し
て接続する側壁4 、5 により、略矩形断面に構成され、
この断面内に更に複数の中空部を有するよう前記側壁と
平行に中間壁6 が設けられ、これら中間壁6 および側壁
4 、5 と前面壁2 との接続を前面壁の壁幅を減少させる
ように行い、前面壁2 と中間壁6 との接続部分に凹部9
を、中空形材の長手方向に渡って形成したことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフセット衝突性
に優れたアルミニウム合金製の軽量バンパー補強材 (以
下、アルミニウムを単にAlと言う) に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの車体の前端 (フロント) お
よび後端 (リア) に取り付けられているバンパーの内部
には、強度補強材としてのバンパー補強材 (バンパーリ
インフォースメントあるいはバンパーアマチャアなどと
も言う) が設けられている。

【０００３】このバンパー補強材は、周知の通り、バン
パーと車体との間に、車体に対し略水平方向で車幅方向
に対し平行に延在するように配置される。そして、この
ようなバンパー補強材は、その長手方向の形状では、自
動車車体やバンパーのデザインに応じて、種々の形状が
選択される。

【０００４】代表的な形状は、車幅方向に対し中央部
や端部も含めて平行に延在する真っ直ぐなバンパー補強
材 (直線型バンパー補強材) と、直線的な中央部の両
端に車体側へ曲げられた、直線的または曲線的な湾曲部
(屈曲部) を有するか、全体が車体側へ湾曲しているバ
ンパー補強材 (湾曲型バンパー補強材) とに大別され
る。

【０００５】これらバンパー補強材の車体への取り付け
は、フロントサイドメンバやリヤサイドメンバ等、車体
前後方向の骨格部材の車体フレーム類 (車体メンバ類)
に連結されて行われる。また、車体への固定は、車体の
フロントやリヤのサイドメンバの先端或いは後端に直接
あるいはバンパーステイなどの車体連結用部材を介して
行われる。

【０００６】周知の通り、バンパー補強材は、バンパー
と車体間で、車体の前方や後方からの、あるいは前方や
後方への衝突に対し、車体用のエネルギー吸収部材を構
成している。したがって、車体用エネルギー吸収部材と
してのバンパー補強材には、車体の衝突により加わった
外力のエネルギー (衝突エネルギー) を、自らの曲げ変
形および断面方向の変形により吸収し、車体を保護する
性能が求められている。

【０００７】近年、これらバンパー補強材やバンパース
テイに、軽量化のために、従来使用されていた鋼材に代
わって、AA乃至JIS 規格による5000系、6000系、7000系
等の高強度Al合金製の押出形材などが使用され始めてい
る。このAl合金製バンパー補強材やバンパーステイは、
断面形状が、口形、中リブを設けて補強した図9 に示す
日形(1がバンパー補強材、20が中リブ) あるいは田形、
目形などの、略矩形の中空構造から基本的になってい
る。

【０００８】ところで、車体用エネルギー吸収部材とし
てのバンパー補強材には、従来からの正面衝突 (バリア
衝突、フルラップ前面衝突) 時のエネルギー吸収性能だ
けではなく、最近では、車体が対向車や障害物などと部
分的に正面衝突する、オフセット衝突時に、優れたエネ
ルギー吸収性能を発揮することが求められる.

【０００９】しかし、このオフセット衝突時において
は、オフセットバリヤ (または対向車) の端部が被衝突
車の中央部よりにくるため、衝突荷重が必然的に被衝突
車バンパー補強材の中央部側に集中しやすい。このた
め、前記湾曲型バンパー補強材では、特にバンパー補強
材の中央部よりの部位に変形が集中し、場合によって
は、バンパー補強材がくの字状に長手方向に折れ曲がっ
て、衝突エネルギーの吸収が十分にできず、更には車体
側に損傷を与えるという問題を生じる。

【００１０】この問題は、前記直線型バンパー補強材で
は比較的生じ難い。直線型バンパー補強材の場合、オフ
セット衝突時の衝突荷重はバンパー補強材の前記バリヤ
接触部全体に渡って分散され、衝突荷重がバンパー補強
材の中央部側に集中しにくい。このため、直線型バンパ
ー補強材の場合には、バンパー補強材の中央部からの変
形が生じにくい一方、補強材背面のステイと前記バリヤ
との間でバンパー補強材が押しつぶされる断面変形 (本
来期待される変形) は生じ易い。この結果、バンパー補
強材の変形領域が広くなり、衝突エネルギーの吸収量を
増大させることができる。

【００１１】これに対して、前記湾曲型バンパー補強材
では、通常、湾曲部背面においてステイなどにより支持
されており、湾曲分だけ、バンパー補強材の中央部より
の方が、ステイなどよりも、衝突側の前面に突出してい
ることとなる。この結果、オフセット衝突時には、初期
の衝突荷重を支えるのは、バンパー補強材の中央部寄り
側を中心とする曲げ変形により支えられることとなる。

【００１２】この結果、湾曲型バンパー補強材では、オ
フセット衝突時には、前記ステイ近傍の断面全体が押し
つぶされる変形 (本来期待される変形) が起こる前に、
バンパー補強材の中央部寄り側が局部的に座屈して、長
手方向にくの字状に折れ曲がりが生じやすい。

【００１３】実際、図10に平面図で示す、15km/hr のオ
フセット衝突試験条件においても、部分オフセットバリ
ア19にバンパー補強材1 が部分的に衝突した場合、バン
パー補強材1 の中央部寄り側の部位21が、図10のよう
に、座屈およびくの字状に長手方向に折れ曲がって、衝
突エネルギーの吸収が十分にできない場合が多く生じ
る。なお、図10において、7 はバンパー補強材両端の湾
曲部、12は、湾曲部裏面に設けられ、図示しない車体の
サイドアームに接続されるステイである。

【００１４】したがって、湾曲部を両端に有し、湾曲部
背面においてバンパーステイにより支持される、断面矩
形のAl合金製バンパー補強材の場合、例えバリア衝突性
能に優れていたとしても、オフセット衝突性能に優れて
いるとは限らず、オフセット衝突性能の方が劣る場合も
生じる。

【００１５】このため、従来から、ステイ相互間にクロ
スメンバを設けるなど、バンパー補強材、ステイ、サイ
ドメンバの接続や接合構造を強化改良して、オフセット
衝突時の衝突荷重が、バンパー補強材の一方側のみに偏
って加わらないようにする技術が、特開平10-203411
号、特開平10-250505 号、特開平10-203403 号などの公
報で種々提案されている。

【００１６】また、車両に対し斜め方向の壁に車両が衝
突 (斜め衝突) した際の、湾曲部(張出部) の変形量を
少なくするため、湾曲部を両端に有する断面矩形のバン
パー補強材において、中央部と湾曲部との交点部を車両
幅方向の幅内に位置させることが、実開平3-42452 号公
報などで提案されている。

【００１７】更に、湾曲部を両端に有する断面矩形のAl
合金製バンパー補強材において、同じく斜め衝突時の湾
曲部の変形量を少なくするため、湾曲部の車体方向への
曲げ角度や湾曲部の張出量を最適範囲に制御すること
が、特開平8-2350号公報などで提案されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記バンパー
補強材、ステイ、サイドメンバの接続や接合構造の強化
は、接続や接合構造の複雑化や重量増加を必然的にもた
らす。そして、このことは、車体組み立てあるいは補修
時の作業の煩雑さを増すことにもつながる。

【００１９】これに対して、バンパー補強材やステイな
どの肉厚を増す、あるいは、ハイテンなどの鋼製の部材
を取り付け補強するなどして、これら部材の圧壊強度を
高める対策も行われている。ただ、この場合でも、前記
バンパー補強材の折れ曲りを防止するためには、かなり
の肉厚の増加や補強が必要であり、軽量化のためのAl合
金材採用の利点そのものが損なわれてしまう。

【００２０】また、前記斜め衝突に対する湾曲部の変形
量を少なくするための、バンパー補強材中央部と湾曲部
との交点部の車両幅方向の幅内に位置させる技術や、湾
曲部の車体方向への曲げ角度や湾曲部の張出量を最適範
囲に制御する技術では、本発明が課題とするオフセット
衝突性能に対しては効果がない。本発明が課題とするオ
フセット衝突時には、前記した通り、バンパー補強材の
中央部よりの部位に変形が集中するからである。

【００２１】このため、湾曲部を両端に有し、湾曲部背
面においてバンパーステイにより支持されるAl合金製バ
ンパー補強材の場合、オフセット衝突時のくの字状の折
れ曲がりを防止し、衝突エネルギーの吸収性能を高める
ためには、補強材の肉厚を増すなどの手段しかなく、Al
合金製バンパー補強材採用の利点である軽量化が大きく
損なわれていたのが実情である。

【００２２】したがって、本発明の目的は、車体側に曲
がる湾曲部を両端に有するバンパー補強材の場合におい
て、Al合金採用の軽量化の利点を損なわずに、オフセッ
ト衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を高めたAl合金製
バンパー補強材を提供しようとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明請求項1 のオフセット衝突性に優れたバンパ
ー補強材の要旨は、アルミニウム合金製中空形材からな
り、両端に車体側への湾曲部を有して、この湾曲部背面
においてバンパーステイにより支持されるバンパー補強
材であって、前記中空形材は、衝突方向に対峙する前面
壁と後方に位置する後面壁およびこれらの壁に直交して
接続する側壁により、略矩形断面に構成され、この断面
内に更に複数の中空部を有するよう前記側壁と平行に中
間壁が設けられ、これら中間壁および側壁と前面壁との
接続を前面壁の壁幅を減少させるように行い、前面壁と
中間壁との接続部分に凹部を、中空形材の長手方向に渡
って、形成したことである。

【００２４】本発明構成によれば、衝突方向に対峙する
前面壁の壁幅を減少させて、幅厚比(壁幅/ 壁厚) を増
大させることにより、バンパー補強材前面壁の曲げ座屈
強度を上げる。また、衝突方向に対峙する前記凹部と中
間壁とが衝突荷重に対し抵抗するので、バンパー補強材
が座屈しにくくなる。

【００２５】これによって、例えば図1 、2 に示すよう
に、本発明バンパー補強材1aがオフセット衝突時の曲げ
変形荷重F を受けた際に、中央部寄り側の曲げ座屈強度
を、ステイ12a 、12b により支持されている湾曲部7a、
7bの側の圧壊強度 (補強材断面方向の押し潰れ強度) よ
りも大きくする。言い換えると、オフセット衝突時の曲
げ変形を受けた際、バンパー補強材の湾曲部7a、7b側乃
至ステイ12a 、12b の側の圧壊 (衝突エネルギーの吸
収) を、中央部寄り側の曲げ座屈 (折れ曲がり)よりも
先行させて行わせるようにする。

【００２６】この結果、オフセット衝突時に、バンパー
補強材の中央部寄り側を中心とする曲げ変形を受けて
も、バンパー補強材の断面方向の押しつぶれ強度 (衝突
エネルギーを自らの断面方向の変形により吸収する性
能) は維持しつつ、バンパー補強材中央部の曲げ強度を
向上させることができる。

【００２７】このため、バンパー補強材の壁厚を従来よ
りも薄肉化しても、また、オフセット衝突の荷重が大き
くても、バンパー補強材の折れ曲りを防止し、オフセッ
ト衝突時の衝突エネルギーを自らの断面方向の変形によ
り吸収することができる。

【００２８】なお、本出願人は、以前に、特開平8-1555
34号公報により、車両や航空機などの構造物の強度部材
用の中空形材として、外荷重に対する変形抵抗力を増し
た中空形材を提案した。この中空形材は、複数の矩形断
面の中空部を有するように、横設壁と縦設壁とを備えた
外壁内に中間壁を設けた中空形材において、横設壁と縦
設壁との接続、および/ または外壁と中間壁との接続
を、壁幅を減少させるように、傾斜壁により行われてい
るものである。

【００２９】この公報に開示された中空形材の断面構造
自体は、上記本発明中空形材の断面構造と類似してい
る。しかし、この公報には、本発明が対象とする、湾曲
部を両端に有し、湾曲部背面においてバンパーステイに
より支持される、断面矩形のAl合金製バンパー補強材の
開示はない。また、本発明が課題とする、オフセット衝
突性やその衝突機構の開示もない。更に、中空形材の断
面構造が、その衝突機構から、オフセット衝突性に寄与
する旨の示唆もない。

【００３０】しかも、本発明のステイによって支持され
るAl合金製バンパー補強材の、オフセット衝突時の前記
荷重- 変形メカニズム、即ち、バンパー補強材中央部寄
り側の曲げ座屈強度の方を、バンパー補強材湾曲部の側
の圧壊強度よりも大きくし、オフセット衝突時の曲げ変
形荷重を受けた際に、バンパー補強材の湾曲部側とステ
イの側の圧壊を、前記中央部寄り側の曲げ座屈 (折れ曲
がり) よりも先行させることについての開示も無く、衝
突時の荷重- 変形メカニズムが全く相違する。

【００３１】本発明構成によれば、前記した優れた効果
を有するが、更に、この請求項1 の効果として、オフセ
ット衝突の種々の衝突条件 (衝撃の程度) に対し、バン
パー補強材やステイの設計選択が自由に、かつ容易にで
き、要求される衝突安全性に対しての車体設計を著しく
容易にする利点もある。

【００３２】また、バンパー補強材、ステイ、サイドメ
ンバの接続や接合構造が、基本的に従来通りであるの
で、車体の組み立てや車体の修理などの作業が、従来通
り行え、作業の煩雑さを増すことがない利点もある。

【００３３】更に、本発明バンパー補強材を、請求項2
に記載のように、予めステイと一体化して、ステイ付バ
ンパー補強材としておくことにより、ステイを介して、
サイドメンバーに取り付けることが、極めて容易かつ簡
便となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のバンパー補強材の
実施の形態について詳述する。

【００３５】(バンパー補強材の全体形状、構造)本発明
のAl合金製バンパー補強材の基本形の1 実施態様を、図
1 に斜視図、図2 に平面図で例示する。図1 、2 は、バ
ンパー補強材1aが車幅方向に略水平方向に延在している
状態を示している。バンパー補強材1aの全体形状は、両
端に車体方向に直線的に曲げられた (車体フロントの場
合、車体リアの場合は車体前方に曲げられる) 湾曲部7
a、7bと中央の直線部8 とを有する。

【００３６】なお、本発明の湾曲型バンパー補強材は、
両端に直線的なあるいは曲線的な湾曲部 (屈曲部) を有
していても良く、また、全体が湾曲していても良い。

【００３７】そして、図2 に示す通り、この湾曲部7a、
7b背面（裏面）において、中空筒状の鋼製ステイ12a 、
12b を介して、図示しない車体サイドメンバーと接合さ
れ、バンパー補強材1aが車体側に支持される。

【００３８】なお、図2 では、前記ステイ12a 、12b の
後面にはフランジ14a 、14b が接合されており、サイド
メンバの前面と溶接乃至機械的に接合され、支持され
る。

【００３９】(バンパー補強材の断面形状、構造)バンパ
ー補強材1a (中空形材) の断面形状、構造は、図1 の通
り、衝突方向乃至衝突荷重F に対峙して立設された前面
壁 (前面側フランジ)2a 、2bと、後方に位置する後面壁
(後面側フランジ)3、およびこれらを直角方向で接続す
る水平な側壁 (ウエブ)4、5 により、略矩形断面に構成
されている。ここにおいて、バンパー補強材の長手方向
に渡る断面形状は、必ずしも同一でなくとも、部分的あ
るいは順次断面形状が変化するような中空形状が、車体
の設計側から、自由に選択できる。

【００４０】図1 のバンパー補強材1aでは、この略矩形
中空断面内に、更に二つの中空部区画を有するよう、前
記側壁4 、5 と平行に、水平な中間壁 (中リブ)6が設け
られている。そして、これら中間壁6 および側壁4 、5
と前面壁2a、2bとの接続を、傾斜壁10a 、10b によっ
て、前面壁2a、2bの元々の壁幅W _a 、W _b を減少させる
ように行い、前面壁2a、2bと中間壁6 との接続部分に、
衝突方向F に対峙する凹部9 を中空形材1aの長手方向に
渡って形成している (前面壁の長手方向の面に連続的に
形成している) 。

【００４１】この衝突方向F に対峙する凹部9 は、最
低、前面壁2a、2b側に設ける必要があるが、前面壁2a、
2bのみに設けるだけではなく、後面壁3 と中間壁6 との
接続部分に、凹部9 と同様の凹部を形成するようにして
も良い。

【００４２】また、凹部9 の断面形状 (傾斜壁10a 、10
b の形状) は、壁幅W _a 、W _b が減少するような形状で
あれば、図１の三角状の断面形状に限らず、四角 (傾斜
壁10a 、10b がL 字状) 、半円 (傾斜壁10a 、10b が円
弧状に接続) 等の形状が適宜選択される。

【００４３】このような本発明構成によれば、前記した
通り、衝突方向F に対峙する前面壁2a、2bの壁幅W _a 、
W _b を減少させて幅厚比(W 壁厚t)を増大させ、前面壁
2a、2bの曲げ座屈強度を上げる。また、衝突方向に対峙
する前記凹部9 と中間壁6 とが衝突荷重F に対し抵抗す
るので、バンパー補強材が座屈しにくくなる。

【００４４】これによって、オフセット衝突時の曲げ変
形荷重F を受けた際に、ステイにより支持されている湾
曲部7a、7bの側にかかる圧壊荷重の方を、中央部8 寄り
側の曲げ座屈強度よりも大きくする。この結果、オフセ
ット衝突時の曲げ変形を受けても、バンパー補強材の湾
曲部7a、7b側乃至ステイ12a 、12b の側の圧壊を、中央
部寄り側の曲げ座屈よりも先行させて行うことができ
る。

【００４５】したがって、オフセット衝突時のバンパー
補強材の中央部8 寄り側を中心とする曲げ変形を受けて
も、バンパー補強材1aの断面方向の押しつぶれ強度は維
持しつつ、バンパー補強材1a全体の曲げ強度を向上させ
ることができる。

【００４６】そして、バンパー補強材の壁厚を従来より
も小さな値としても（薄肉化しても）、また、オフセッ
ト衝突の荷重が大きくても、バンパー補強材の折れ曲り
を防止し、オフセット衝突時の衝突エネルギーを自らの
断面方向の変形により吸収することができる。

【００４７】なお、Al合金製バンパー補強材の場合、軽
量化のためのAl合金材採用の利点なり目的を達成するた
めには、壁厚が5mm 以下の薄いAl合金製中空形材からな
ることが好ましい。この壁厚みが5mm を越えた場合、中
空形材であっても、重量と強度との関係からは、鋼材と
大差なくなり、軽量化のためのAl合金材採用の利点その
ものが損なわれてしまう可能性がある。したがって、本
発明でバンパー補強材壁厚の薄肉化を言う場合には、前
記壁厚が5mm 以下であることが薄肉化の目安となる。

【００４８】本発明のバンパー補強材 (中空形材) の断
面形状、構造は、前記中間壁を有するために、車体設計
によるバンパー補強材の断面の大きさ (高さ) や、前記
強度あるいは衝突エネルギー吸収量などの要求特性に応
じて、基本的に断面形状が日形、目形から選択される。

【００４９】(その他のバンパー補強材の断面形状、構
造)図3 、4 、5 、6 に、本発明バンパー補強材 (中空
形材) の断面形状、構造の他の態様を側面図で示す。

【００５０】図3 のバンパー補強材1bは、前面壁2c、2d
が各々衝突方向 (外側、前面) に突き出た (膨らむ) 円
弧状となって湾曲している。この前面壁を円弧状に湾曲
させることは勿論、後述する図4 、5 などのバンパー補
強材にも適用できる。このように、前面壁2c、2dが各々
湾曲していることにより、前面壁2c、2dの曲げ座屈強度
(曲げ剛性) が、直線状の前記図1 の前面壁2a、2bより
も大きくなり、座屈しにくくなるので、より大きなオフ
セット衝突荷重時のバンパー補強材の折れ曲りを防止す
るとともに、バンパー補強材のエネルギー吸収量を大き
くすることができる。

【００５１】また、図4 のバンパー補強材1cは、中空断
面内に、更に3 個の中空部区画を有するよう、前記側壁
4 、5 と平行に二個の中間壁6a、6bが設けられ、前面壁
2e、2fと中間壁6a、6bとの接続部分に、衝突方向F に対
峙する二個の凹部9a、9bを中空形材1cの長手方向に渡っ
て形成している。この中間壁や中空部区画および衝突方
向F に対峙する凹部の個数を増やす手段は、勿論、前記
図1 、3 あるいは後述する図5 などのバンパー補強材に
も適用できる。

【００５２】このように、中間壁を増やして、中空部区
画および衝突方向F に対峙する凹部の個数を増やせば、
衝突方向F に対峙する前面壁の壁幅をより減少させて幅
厚比を増大させ、前面壁の曲げ座屈強度を高めて、座屈
応力をより増大させることができる。また、衝突方向F
に対峙する凹部と中間壁との衝突荷重の吸収量も大きく
なり、座屈しにくくなるので、より大きなオフセット衝
突荷重時のバンパー補強材の折れ曲りを防止するととも
に、バンパー補強材のエネルギー吸収量を大きくするこ
とができる。

【００５３】更に、図5 のバンパー補強材1dのように、
前面壁2h、2i (後面壁に設けることも可) に、この前面
壁2h、2iに面一で、かつ側方に張り出したフランジ部13
a 、13b などを有していても良い。このフランジ部を設
ける手段は勿論、前記図1 〜4 のバンパー補強材などに
も適用できる。

【００５４】そして、このようにフランジ部13a 、13b
を有していることにより、前面壁2h、2iの曲げ座屈強度
が、前面壁がその終端において側壁と接続されている図
1 〜4 の場合に比して、大きくなり、座屈しにくくなる
ので、より大きなオフセット衝突荷重時のバンパー補強
材の折れ曲りを防止するとともに、バンパー補強材のエ
ネルギー吸収量を大きくすることができる。なお、この
フランジ部は、必ずしも、両側方に張り出さずとも、片
側のみに張り出すよう設けてもよい。

【００５５】また、図6 は基本的な構造は図1 のものと
同じであるが、後面壁3 に面一で、かつ側方に張り出し
たフランジ部17a 、17b を有するとともに、側壁4 、5
と後面壁3 との接続部は、断面の内側方向に屈曲する屈
曲部16a 、16b を有するように直交させている。

【００５６】側壁と後面壁とを図1 のように単に直交さ
せた場合、オフセット衝突時の衝突荷重が著しく大きい
際には、側壁が断面の外側方向にくの字状に屈曲する可
能性があり、圧壊が早まり、エネルギー吸収量が少なく
なる、あるいは、バンパー補強材の折れ曲がりが生じや
すくなる可能性がある。

【００５７】これに対して、側壁4 、5 と後面壁3 との
接続部に、断面の内側方向に屈曲する屈曲部15a 、15b
を設けた場合、衝突荷重が加わった際に、側壁4 、5 が
断面の内側方向に屈曲して、圧壊を抑制するため、前記
単に直交させた場合に比して、エネルギー吸収量が大き
くなり、バンパー補強材の折れ曲がりが生じることもな
くなる利点がある。

【００５８】(ステイ)本発明に用いるステイは、両端が
車体後方に直線的に曲げられた湾曲部を有するバンパー
補強材に接合される。このため、筒状の場合はその前
面、前面壁がある場合はその前面壁が、前記図2 に示し
たように、前記バンパー補強材の湾曲部後面に対応し
た、直線的あるいは曲線的な傾斜状乃至傾斜壁となって
いることが望ましい。

【００５９】そして、ステイの軽量化のためには、ステ
イ自体も中空の筒体乃至形材であることが好ましい。ま
た、材質については、普通鋼やハイテンなどの鋼材、ア
ルミニウム合金押出形材が適宜選択される。

【００６０】更にまた、本発明バンパー補強材を予めス
テイと一体化して、ステイ付バンパー補強材としておく
ことにより、ステイを介して、サイドメンバーに取り付
けることが、極めて容易かつ簡便となる。

【００６１】前記従来の一体型ステイであれば、これま
では、自動車製造乃至修理側で、バンパー補強材への
ステイの取り付け、サイドメンバーへのステイの取り
付け、の2 つの工程を必要としている。そして、バンパ
ー補強材およびサイドメンバーとステイとの各々の接
続、固定も、溶接やリベットを主とする接合が必要とな
るため、非常に煩雑なものとなる。

【００６２】これに対し、本発明ステイ付バンパー補強
材であれば、バンパー補強材とステイとを予め一体化す
ることが可能なので、自動車製造乃至修理側では、前記
サイドメンバーへのステイの取り付け工程のみでセッ
ト可能である。また、バンパー補強材およびサイドメン
バーとステイとの各々の接続、固定も簡便にできる利点
がある。

【００６３】(バンパー補強材用Al合金)本発明バンパー
補強材は、前記した通り、軽量化のためのAl合金材採用
の利点なり目的を達成するために、壁厚が5mm 以下が好
ましい。このために、本発明バンパー補強材で用いるAl
合金は、この軽量化条件を満たした上で、オフセット衝
突性に優れる目的のために、5mm 以下の厚みの長尺の中
空形材として、折れ曲がりをできるだけ防止できるため
にも、車体の鋼製サイドメンバーとの関係で、Al合金の
耐力が280MPa以上であるとともに、後述するバンパース
テイを構成するAl合金の耐力よりも大きいことが好まし
い。

【００６４】バンパー補強材用Al合金の耐力が280MPa未
満の場合、前記本発明のバンパー補強材断面構造として
も、オフセット衝突荷重が大きくなった場合、軽量化条
件を満たした上で、オフセット衝突性に優れることが難
しく、オフセット衝突時の衝突荷重による前記折れ曲が
りが生じる可能性がある。また、バンパー補強材用Al合
金の耐力がステイ用Al合金の耐力よりも小さくなった場
合も、前記と同様に、オフセット衝突性に優れることは
難しく、オフセット衝突時に、前記折れ曲がりが生じる
可能性がある。

【００６５】これに対し、バンパー補強材用Al合金の耐
力がステイ用Al合金の耐力よりも大きい場合、オフセッ
ト衝突時の衝突荷重に対し、この衝突荷重が加わった側
の一方のステイの方が速く圧壊し始めて、バンパー補強
材の衝突荷重が加わった側に対する、一種の緩衝部材的
な役割を生じる。この緩衝部材的な役割とは、オフセッ
ト衝突時の衝突荷重を、ステイが一定の微小な変位 (圧
壊変形、座屈) をすることで行われ、バンパー補強材に
対する衝突荷重の前記偏りを大幅に緩和して、バンパー
補強材の折れ曲がりを防止しつつ、バンパー補強材を受
け止めることとなる。

【００６６】この結果、前記本発明のバンパー補強材断
面構造と相まって、5mm 以下の厚みのAl合金製中空形材
であっても、また、オフセット衝突時の衝突荷重が、バ
ンパー補強材の一方側のみに偏って加わったとしても、
バンパー補強材に、折れ曲がりが生じることなく、断面
方向の変形が生じ、大きなエネルギー吸収量が確保され
る。

【００６７】これらのバンパー補強材としての要求特性
を満足するAl合金としては、通常、この種構造部材用途
に汎用される、5000系、6000系、7000系等の耐力の比較
的高い汎用 (規格)Al 合金から選択して用いられる。た
だ、この中でも、A7003S、A7N01Sなどの 7000 系のAl合
金押出形材であって、時効処理されたAl合金材が好まし
い。

【００６８】(実施例) (オフセット衝突試験)図1 の本発明断面構造を有するバ
ンパー補強材 (矩形中空形材、肉厚4mm 、長さ1300mm、
中央直線部560mm 、湾曲部端の変位100mm(車体後方側)
、高さ70mm、前面壁幅 50mm 、壁幅 W _a＋W _b 80mm)
と、溶接された鋼製矩形中空ステイ (肉厚1mm 、長さ15
0mm 、幅70mm、高さ70mm) とを用い、オフセット衝突試
験(15km/hr) を行った。なお、バンパー補強材には耐力
305MPaの時効処理されたA7003SAl合金押出形材を用い
た。

【００６９】比較のために、前記図9 に示した従来の日
形断面のバンパー補強材 (中間壁および側壁と前面壁と
の接続を直交させ、前面壁の壁幅を減少させず、前面壁
と中間壁との接続部分に凹部を形成せず、単に日形断面
とした例) も、他の条件は発明例と同じとしてオフセッ
ト衝突試験を行った。

【００７０】この15km/hr の静的なオフセット衝突試験
の概要を図7 または図10に示す。図7 または図10におい
て、1 は供試体であるバンパー補強材、7 はバンパー補
強材両端の湾曲部、12は湾曲部裏面に設けられたステイ
19がバンパー補強材1 の前面に設けられ、バンパー補強
材1 に衝突する部分(40%) オフセットバリアである。

【００７１】バリア衝突試験およびオフセット衝突試験
の際に測定した、発明例と比較例の各バンパー補強材
の、最大荷重(KN)、変位100mm 時のエネルギー吸収
量(J)、変位100mm で吸収可能な衝突速度(km/hr) お
よび変形の状態を表1 に示す。

【００７２】更に、発明例と比較例の、オフセット衝突
時 (圧壊時) の荷重- 変位関係を図8 に各々示す。ま
た、前記図7 は発明例の実際の直線的な変形状態を、図
10は比較例の実際の折れ曲がりを伴う変形状態を各々示
している。

【００７３】これらの事実から明らかな通り、発明例
は、図7 の通り、図10のような折れ曲がりが防止され、
表1 および図8(実線が発明例、点線が比較例) に示す通
り、一定の変位量内で、オフセット衝突時の衝突エネル
ギーの吸収性能 (最大荷重、エネルギー、吸収可能な衝
突速度) を、いずれも高めることが可能である。また、
このオフセット衝突試験の結果は、バリア衝突試験にお
いても、優れた衝突エネルギーの吸収性能 (最大荷重、
エネルギー、吸収可能な衝突速度) を示すことを意味し
ている。

【００７４】これに対し、比較例は、オフセット衝突時
の実際の変形状態で図11のような座屈部21および折れ曲
がりが発生し、表1 および図8 に示す通り、オフセット
衝突時の衝突エネルギーの吸収性能も、発明例に比較し
て著しく劣っている。

【００７５】したがって、これら実施例の結果から、本
発明の効果と、本発明構成の意義が明らかである。

【００７６】

【表１】

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、湾曲部を両端に有する
Al合金製バンパー補強材の場合において、Al合金採用の
軽量化の利点を損なわずに、オフセット衝突時の衝突エ
ネルギーの吸収性能を高めたバンパー補強材を提供する
ことができる。このため、バンパー補強材へのAl合金材
の用途を大きく拡大するものであり、工業的な価値が大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバンパー補強材の一実施態様を示
す斜視図である。

【図２】図1 の本発明に係るバンパー補強材の平面図で
ある。

【図３】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を
示す正面図である。

【図４】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を
示す正面図である。

【図５】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を
示す正面図である。

【図６】本発明に係るバンパー補強材の他の実施態様を
示す正面図である。

【図７】本発明バンパー補強材のオフセット衝突後の変
形を示す平面図である。

【図８】本発明バンパー補強材のオフセット衝突時の荷
重−変位関係を示す説明図である。

【図９】従来のバンパー補強材のを示す正面図である。

【図１０】従来のバンパー補強材のオフセット衝突後の
変形を示す平面図である。

【符号の説明】

1:バンパー補強材、2:前面壁、3:後面壁、4 、5:側壁、
6:中間壁、7:湾曲部、8:直線部、9:凹部、10、11: 傾斜
壁、12: ステイ、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金製中空形材からなり、
   両端に車体側への湾曲部を有して、この湾曲部背面にお
   いてバンパーステイにより支持されるバンパー補強材で
   あって、前記中空形材は、衝突方向に対峙する前面壁と
   後方に位置する後面壁およびこれらの壁に直交して接続
   する側壁により、略矩形断面に構成され、この断面内に
   更に複数の中空部を有するよう前記側壁と平行に中間壁
   が設けられ、これら中間壁および側壁と前面壁との接続
   を前面壁の壁幅を減少させるように行い、前面壁と中間
   壁との接続部分に凹部を、中空形材の長手方向に渡っ
   て、形成したことを特徴とするオフセット衝突性に優れ
   たバンパー補強材。
2. 【請求項２】 前記バンパーステイとバンパー補強材と
   が予め一体に接合されている請求項１に記載のオフセッ
   ト衝突性に優れたバンパー補強材。