JP2009196599A - 車両用バンパー構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】車体衝突時にエネルギー吸収効率が高く、更には、部品点数を増加させることなく軽量で、低コストに生産可能な車両用バンパー構造体を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金製バンパー補強材１と、このバンパー補強材１の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイ２とからなる車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材１は、これを平面視した際、前記ステイ２との接合部３において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部４を有すると共に、長手方向の中央部がステイ接合部３に対して車体外側方向に突出する突出部５を有する一方、前記ステイ２は、バンパー補強材１の側断面外周を略環状に取り巻く前面フランジ、背面フランジ、ウェブを有して、これらとバンパー補強材１が接合されていると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブに固定フランジが一体的に設けられ、この固定フランジを介してサイドメンバに接合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にバリアおよびオフセット衝突におけるエネルギー吸収特性に優れ、軽量な車両用バンパー構造体に関し、バンパー補強材がアルミニウム合金製であるバンパー構造体に関するものである。

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。

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。

そして、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アサイドメンバ等、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、バンパー補強材の車体への固定は、車体のフロントやリア側のサイドメンバ先端または後端に、直接あるいはバンパーステイなどの後面からの支持部材 (車体連結用部材) を介して行われる。

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衝突、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、バンパー補強材前面から加わった衝突エネルギーを、自らの曲げ変形および車体前後方向 (略水平な断面方向) の押しつぶれ変形 (圧壊) により吸収し、車体を保護する性能が求められている。

近年、自動車に使われる部品では、車体軽量化に対する要求が厳しくなってきており、前記バンパー補強材やバンパーステイについても例外ではない。このため、従来使用されていた鋼材に代わって、高強度アルミ合金製の押出中空形材やハイテン等のものが用いられることが多くなってきている。特にアルミ押出形材に関しては、接合を伴わずに閉断面構造を得ることが可能という利点があり、軽量、高強度なバンパー補強材への適用が増えてきている。

一方、車体衝突に際しての安全性も、より優れた特性が要求されるようになってきており、従来に比べて高速の衝突においても、車体を保護する性能が求められるようになってきている。このためには、バンパー補強材あるいはステイのエネルギー吸収時の最大荷重を、車体本体を損傷しない程度に低く、かつ、より短いストロークでエネルギーを吸収できることが望まれる。つまり、軽量かつエネルギー吸収効率の良いバンパー構造が望まれている。

一般的なバンパー構造の場合、バンパー補強材の曲げ変形に要する荷重は、バンパー補強材自体のステイ近傍での圧壊荷重や、ステイの圧壊荷重よりも大幅に小さい。このため、車体衝突の際には、まず、バンパー補強材が曲げ変形し、その後、ステイ直上部分で補強材あるいはステイが圧壊することになる。

衝突に際して、最もエネルギー吸収効率の良い構造−所定の荷重以下でエネルギー吸収ストロークが短くなる構造−とは、衝突時の変形荷重が変形末期までほぼ一定になる構造である。つまり、上記バンパー補強材の曲げ変形に要する荷重が、衝突後期に生じる補強材あるいはステイの圧壊変形荷重とほぼ等しくなることが望まれる。

最も単純な方法は、バンパー補強材自体の曲げ変形強度を向上させることである。しかし、素材のこれ以上の高強度化は多難を極めるため、断面外寸の増大や肉厚の増加が必要になる。しかし、長手方向に一定断面のアルミ押出形材において、このような対策を行った場合、長手方向全域にわたって断面積が増大し、重量が大幅に増加してしまうという問題がある。

バンパー補強材の曲げ変形強度を向上させるための従来例に係る手法として、バンパーとステイの結合構造を改善することで、変形強度を高めるという方法もある（特許文献１〜４参照）。つまり、一般的なバンパー構造では、バンパー補強材の衝突背面側のフランジとステイを結合するのに対して、衝突面側のフランジも同時に結合すれば、ステイ直上でのバンパー補強材の回転変形が生じにくくなり変形強度が高くなる。

しかし、これらのバンパーステイ結合構造は、バンパー補強材の端部側から、バンパー補強材の断面内の空間にステイの一部を差し込む構造である。つまり、ステイ結合部がバンパー補強材の端部に近い場合にしか適用が難しく、ステイ結合位置がバンパー補強材のより、中央に近い部位となった場合には適用できないという問題がある。また、バンパー補強材の強化のために、閉断面空間の中に中リブを設けた場合には、この中リブを避けるために、ステイを分割するあるいは中リブを切除するなどの対策も必要になる。

そして、一般的な自動車デザインは、車体を平面視した際、車体中央部が車両前後方向に凸形状をもっている。このため、バンパー補強材の形状の代表的な形状としては、全体が車体外側に対して凸状に湾曲している湾曲型のバンパー補強材や、車幅方向に略平行な中央と、両端部を車体側に曲げ加工した端部曲げ加工型のバンパー補強材が一般的に用いられる。そして、ステイ結合部は、バンパー補強材の中央よりも端部側となり、ステイ先端は平面視した際、バンパー補強材背面形状に合わせて傾斜を持つ形状が多い。

このような構造では、バンパー中央近傍に衝突荷重が入力された際には、ステイ先端の車体内側部分に集中的に荷重が入力されることになる。このため、ステイの車体内側壁あるいは、この直上のバンパー補強材は局部的に変形し易くなり、変形荷重が下がり易いという問題が生じる。そこで、バンパー補強材にプレス加工を施すことで、ステイ近傍の断面外寸を大きく、かつ、背面のステイ取付部を車体幅方向に略平行な形状にするという提案もなされている（特許文献５，６参照）。

更に、衝突時のエネルギー吸収量を増大させるという観点からは、前記ステイの車両前後方向の衝突面側に、エネルギー吸収部を設け、衝突時にエネルギーを吸収するストロークを大きくすることが望まれる。この様なエネルギー吸収部を設ける構造案としては、従来より幾つか提案されている（特許文献７〜９参照）。これらは、バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成されたエネルギー吸収部材を設けるものであり、部品点数の増加、接合点数増加によるコストアップを伴うという問題がある。

特開2006-1449 号公報 (図10 、図11) 特開2005-205991 号公報 (図1,図2,図3) 特開2005-104235 号公報 (図1) 特開2005-67527 号公報 (図1) 特開2001-199292 号公報 特開2002-67842 号公報 特開2006-273056 号公報 特開2003-191806 号公報 特開2003-220909 号公報

特許文献５，６の様な変断面加工を施すバンパー補強材の場合、ある程度以上の素材伸びが必要である。このため、一般的にバンパー補強材として用いられている6000系あるいは7000系のT5調質材での加工は困難であり、製品としての必要強度および加工性を両立するためには、予めT1調質材の状態で加工した後、T5調質材に熱処理する必要がある。つまり、変断面加工に伴うプレス工程の追加と加工後の熱処理に伴うコストアップは不可避といえる。更に、自動車用バンパー補強材では、衝突性能確保と部品軽量化の両立という観点から、バンパー補強材に中リブを設けることが多いが、この様な中リブのある断面形材に対して同様の変断面加工を施す場合には、中リブが破断あるいは座屈が生じやすくなり、適用が難しいという問題も生じる。

本発明の目的は、車体衝突時にエネルギー吸収効率の高い車両用バンパー構造体を提供するものであり、更には、部品点数を増加させることなく、低コストで生産可能な、軽量な車両用バンパー構造体を提供するものである。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、アルミニウム合金製バンパー補強材と、このバンパー補強材の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイとからなる車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有すると共に、長手方向の中央部が両端側のステイ接合部に対して車体外側方向に突出する突出部を有する。

一方、前記ステイは、バンパー補強材の側断面外周を略環状に取り巻く前面フランジ、背面フランジ、ウェブを有して、これらとバンパー補強材が接合されていると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブに固定フランジが一体的に設けられ、この固定フランジを介してサイドメンバに接合されることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、請求項１に記載の車両用バンパー構造体において、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有することを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、請求項２に記載の車両用バンパー構造体において、前記エネルギー吸収部の断面が、中空部を有する閉断面構造あることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る車両用バンパー構造体によれば、バンパー補強材は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有する。これにより、ステイの接合部形状とサイドメンバの接合部形状が互いに平行となる。このため、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイに入力される際、車体内側のステイ接合部への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材の局部圧壊が小さくなり、バンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。

また、このステイは、バンパー補強材の側断面外側を略環状に取り巻き、バンパー補強材に結合される。このため、ステイの略環状部分がバンパー補強材の衝突面側フランジの変形を拘束し、より強固にバンパー補強材と結合することが可能になり、衝突初期におけるバンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。この、ステイの略環状部分は、バンパー補強材の変形時に接触するだけで、その変形を拘束することになる。

このため、このステイとバンパー補強材との結合は、バンパー補強材の前面フランジ，背面フランジ、ウェブのどこか一部で結合しておけば良い。尚、バンパー補強材の背面フランジと前面フランジの２箇所をステイと結合しておけば、衝突時のバンパー補強材フランジの車体幅方向への滑り変形も防止可能となるため、より好ましいといえる。

更に、本バンパー構造体においては、ステイ直上部のバンパー補強材の圧壊変形が生じる時には、ステイの前面フランジと背面フランジをつなぐウェブも同時に圧壊変形するために、圧壊変形荷重が増加するという効果がある。つまり、バンパー補強材自体を厚肉化しなくても、バンパー補強材の曲げ強度および圧壊強度を向上させることが可能であり、車両用バンパー構造体として、より軽量化することが可能である。

このステイは、車体幅方向に押し出されたアルミ押出形材を用いれば、押出加工後、垂直に切断加工するだけで容易に得ることが可能であり、歩留まり良く低コストに製造することが可能である。

そして、このステイは、バンパー補強材の端部を、ステイの開口部に挿入し、バンパー補強材に接合することで、容易に取り付けることができる。また、このステイ開口部とバンパー補強材外面の断面形状は、完全に一致する必要はなく、バンパー補強材との接合に用いる開口部の一部がバンパー補強材の外寸と一致し、かつ、開口部内にバンパー補強材が挿入できれば良い。

また更に、このステイの側断面形状は、また、バンパー補強材背面のサイドメンバとの接合に用いる固定フランジとバンパー補強材背面をつなぐ連結部分の構成については、側断面が口型断面あるいは日型断面等、必要とされるステイの圧壊荷重に対して便宜選択可能である。この様なステイ構造であれば、バンパー補強材の側断面形状によらず、例えば、座屈防止のための中リブが複数設けられているバンパー構造においても容易に適用できる。

このステイ−バンパー補強材の結合は、ボルト接合でも良いし、あるいはＭＩＧ，ＴＩＧなどの溶融溶接，摩擦攪拌接合，ＳＰＲなど便宜選択できる。また、ステイ取り付け時の位置決めや、結合剛性の更なる向上を目的として、両者の間に嵌合部を設けても良い。

更に、本発明の請求項２に係る車両用バンパー構造体によれば、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有するのがなお望ましい。バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイと一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができるという利点がある。

本発明構造では、ステイ直上の衝突面側に突出する形でエネルギー吸収部を設けている。このため、衝突時に、荷重が伝わるタイミングが早くなり、エネルギー吸収ストロークを長く、つまり、エネルギー吸収量を大きくすることができる。

更に、本構造では、エネルギー吸収部を設けていないバンパー補強材構造に比べて、バンパ−補強材の曲げ強度自体が向上するという効果が得られる。これは、衝突に際して、バンパー補強材は、衝突面側に突出しているバンパー補強材中央部に最も早く荷重が入力されることが多く、この部位が車両内側に折れ変形するように変形するが、エネルギー吸収部への衝突荷重の入力が、バンパー補強材中央部の車体内側への折れ変形（端部側の衝突面側への跳ね上がり変形）を抑制するように働くためである。

そして、本発明の請求項３に係る車両用バンパー構造体によれば、前記エネルギー吸収部の断面が、中空部を有する閉断面構造であることが好ましい。エネルギー吸収部が開断面構造である場合には、衝突時に断面の開き変形が容易に生じるため、エネルギー吸収量があまり期待できなくなる。尚、この閉断面構造からなるエネルギー吸収部は、前述のように押出加工時に容易に一体的に設けることが可能であり、その断面形状は、車両デザイン、必要となるエネルギー吸収量に応じて便宜選択される。このエネルギー吸収部は、押出時に一体的に設けられるが、エネルギー吸収部の端部側をプレス加工し、平面視における車両デザインに合わせて最大限衝突面側に配置できるようにしても良い。

先ず、本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体について、添付図１〜４を参照しながら以下に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体の左半分を平面視した模式的平面図、図２は図１の矢視Ｘ−Ｘを拡大して示す側断面図である。図３，４は本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体の他の態様例を示した側断面図である。

本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体は、添付図１及び２に示す通り、
アルミニウム合金製バンパー補強材（以下、単にバンパー補強材と称す）１と、このバンパー補強材の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイ（以下、単にステイと称す）２とからなる。

この様な車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材１は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイ２との接合部３において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部４を有すると共に、長手方向の中央部が両端側のステイ接合部３に対して車体外側方向に突出する突出部５を有している。前記車体幅方向平行部４は、バンパー補強材１のステイ２との接合部３のみに平行部を有するもので良いが、ステイ２の接合箇所近傍のバンパー補強材１に平行部を有するものでも良い。

一方、前記ステイ２は、側断面外周を環状に取り巻いて、バンパー補強材１の上面１１，下面１２と夫々接合されたウェブ２１、前記バンパー補強材１の前面１３と接合された前面フランジ２２及び前記バンパー補強材１の背面１４と接合された背面フランジ２３とを有している。また、車体内側方向に延設された前記ウェブ２１には固定フランジ２４が一体的に設けられ、この固定フランジ２４を介して後述する様にサイドメンバに、ボルト６等により接合されている。符号１５はバンパー補強材１を衝突方向に補強するためのリブ、また符号２５はステイ２を補強するためのリブである。

この様なステイ２の補強構造は、必ずしも衝突方向に対して平行な１枚のリブである必要はなく、形状や構成にこだわらない。即ち、図３（ａ）に示す如く、衝突方向に対して傾斜を有する２枚のリブ２５ａとしたり、図３（ｂ）に示す如く、衝突方向に平行方向に間隔を有して配置された複数のリブ２５ｂとしてもよい。

更に、前記バンパー補強材１の側断面外周を取り巻いて形成されたステイ２は、前記側断面外周全てを取り巻く必要はなく、例えば図３（ｂ）に示す如く、前記バンパー補強材１の前面１３と接合された前面フランジ２２の一部が不連続部２２ａを有して略環状に取り巻く形状としたり、図３（ｃ）に示す如く、前記バンパー補強材１の前面１３に上下方向に突出する張出し部１３ａを形成すると共に、ステイ２を構成するウェブ２１の前端に張出しフランジ２２ｂを一体的に設け、前記張出し部１３ａに対して張出しフランジ２２ｂを背面側から接合することも出来る。

尚、図３（ｃ）の構造に関しては、バンパー補強材１の衝突時における前面１３の変形を拘束するため、この位置でステイ２の張出しフランジ２２ｂとバンパー補強材１の張出部１３ａを接合することが必須となる。図３（ａ），（ｂ）の如く、バンパ補強材１の衝突面側（前面１３）を取り巻く様に、ステイ２の衝突面側フランジ（前面フランジ２２）が存在する場合には、接合しなくても前記ステイ２がバンパ補強材１の変形を拘束することが可能であり、必ずしも、衝突面側フランジ（前面フランジ２２）で接合する必要はない。

また更に、図４（ａ）に示す如く、前記バンパー補強材１の前面１３に凹部１３ｂを設けると共に、前記ステイ２の前面フランジ２２にこの凹部１３ｂに嵌合可能な凸部２２ｃを形成して、前記前記バンパー補強材１に形成された凹部１３ｂと、前記ステイ２に形成された凸部２２ｃとにより嵌合部７を形成して接合することも出来る。この様な嵌合部７は、必ずしも前記バンパー補強材１の前面１３とステイの前面フランジ２２間に形成する必要はなく、上下面１１，１２とウェブ２１間や背面１４と背面フランジ２３間に夫々形成しても良い。

一方、前記バンパー補強材１の側断面外形形状は、矩形状に限定されることなく任意の形状を選択可能である。例えば図４（ｂ）に示す如く、背面１４と上下面１１，１２の一部が内側へ後退した後退部１ａを有するものでも良い。この様なバンパー補強材１の場合、これを環状に取り巻くステイ２の側断面形状は、必ずしも完全にバンパー補強材１の側断面外周と一致させて取り囲む必要はなく、前記バンパー補強材１と接合されない非接合部２ａがあってもかまわない。

次に、この様に形成されたバンパー補強材１とステイ２との接合方法につき、図２に示したバンパー補強材１とステイ２とを例に、添付図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態１に係り、バンパー補強材とステイとの接合方法を説明するためのステイ結合部の斜視図である。

先ず、バンパー補強材１の両端部に、ステイ２のウェブ２１、前面フランジ２２及び背面フランジ２３によって側断面に形成された開口部を差し込み、車体幅方向平行部４の所定位置に配置する。次いで、前記ステイ２の前面フランジ２２及びバンパー補強材１の前面１３に開孔された作業穴３０から、バンパー補強材１の後面１４及びステイ２の背面フランジ２３に開孔されたボルト孔３１に、ボルト挿入方向Ａに図示しないボルトを夫々挿入した後、これらのボルトに背面フランジ２３の後方からナットを螺合して、前記バンパー補強材１の背面１４と前記ステイ２の背面フランジ２３とを締結する。

更に、前記ステイ２の前面フランジ２２及びバンパー補強材１の前面１３に開孔されたボルト孔３２から、図示しないボルトを挿入した後、これらのボルトに前記バンパー補強材１の前面１３後方からナット螺合して、前記バンパー補強材１の前面１３と前記ステイ２の前面フランジ２２とを締結することによって、バンパー補強材１とステイ２とが接合される。この様にして接合された車両用バンパー構造体は、ステイ２の固定フランジ２４に設けられたボルト孔３３にボルトを挿入して、図示しない車両のサイドメンバーに固定される。

以上の通り、本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体によれば、このバンパー構造体を平面視した際、バンパー補強体１がステイ２との接合部３において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部４を有するので、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイ２に入力される際、車体内側のステイ接合部３への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材１の曲げ変形強度が増加する。

また、このステイ２は、バンパー補強材１の側断面外周を略環状に取り巻きバンパー補強材１に接合されるため、バンパー補強材１の曲げ変形に伴うステイ結合部３近傍での回転変形をより強固に拘束できると共に、ステイ結合部のバンパー補強材１の圧壊変形が生じる時には、ステイ２の前面フランジ２２と背面フランジ２３をつなぐウェブ２１も同時に圧壊変形するため、バンパー補強材１の曲げ強度および圧壊強度を向上させて、バンパー構造体の軽量化が可能となる。

次に、本発明の実施の形態２に係る車両用バンパー構造体につき、以下添付図６を参照しながら説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る車両用バンパー構造体を示す側断面図である。尚、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、ステイのエネルギー吸収部有無に相違があり、その他は全く同構成であるから、ステイのエネルギー吸収部の構成についての説明に止めるものとする。

本発明の実施の形態１においては、前記ステイ２は、バンパー補強材１の側断面外周を略環状に取り巻いて前記バンパー補強材１と接合されたウェブ２１、前面フランジ２２及び背面フランジ２３とを有すると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブ２１に固定フランジ２４が一体的に設けられ、この固定フランジ２４を介してサイドメンバに接合される構成とした。

これに対し、本発明の実施の形態２においては、上記構成に加えて、前記ステイ２が、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部８を有している。即ち、このエネルギー吸収部８は、図６（ａ）に示す如く、前記ステイ２を構成する前面フランジ２２の更に衝突面側にエネルギー吸収部８を構成するものである。

また、このエネルギー吸収部８は、図６（ａ）に見られる様な矩形断面、図６（ｂ）に見られる様な半円形断面、あるいは図６（ｃ）に示す如く、補強リブ２８を設けて構成されても良い。

本発明の実施形態２に係る車両用バンパー構造体のエネルギー吸収部８は、少なくとも一つ以上の中空部８ａを有することが必要であるが、その断面形状は、車両デザイン、必要となるエネルギー吸収量によって便宜選択される。また、このエネルギー吸収部８は、押出成形により一体的に形成することが可能であり、部品点数を増加させることなく、エネルギー吸収部８とバンパー補強材１を車体に接合するステイ２を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態２に係る車両用バンパー構造体によれば、前記ステイ２が、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部８を有するので、バンパー補強材１の前面１３にステイ２と別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイ２と一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができる。

＜実施例＞
次に、図１，２に示す構造を有する本発明の実施の形態１に係るバンパー構造体と、このバンパー構造体と同一な構成と寸法とを有し、図１に示すステイ２に図６（ａ）に示した様なエネルギー吸収部８が設けられた本発明の実施の形態２に係るバンパー構造体と、バンパー補強材１及びステイ２のバンパー補強材１より背面側の断面形状が図１に示す構造と同一で、ステイ２がバンパー補強材１の衝突背面側に接続された従来例に係るバンパー構造体（衝突面側へのエネルギ吸収部品の追加無し）とに、夫々衝突物体が作用した場合のシミュレーションの実施例について、以下添付図７，８を参照しながら説明する。

図７は衝突物体のストロークに対する荷重のシミュレーション結果を模式的に示した図、図８はステイにエネルギー吸収部が設けられたバンパー構造体の効果を説明するための模式図である。

先ず、従来例について説明すると、バンパー構造体の車体幅方向中央部に衝突物体が衝突（ストローク＝０）すると、この衝突物体が前進しストロークが増加するに伴い荷重が増大していく。そして、バンパー補強材の弾性変形領域を越え曲げ変形が開始されると、ストロークは進行するが、荷重はむしろ低下する傾向に至る。更に、ストロークが進行して前記衝突物体がステイ直上部のバンパー補強材に接触（ストローク＝Ｓ１）すると、バンパ補強材の圧壊変形が始まり、再度ストロークの増加に伴い荷重が増大していく。そして、最終的には衝突背面側に設けられたステイも圧壊変形し、最終的にはバンパー補強体の圧壊に至る。

これに対して、本発明の実施の形態１に係るバンパー補強体（エネルギー吸収部無し）の場合は、バンパー補強材１がステイ２との接合部３において車体幅方向平行部４を有するので、車体内側のステイ接合部３への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材１の曲げ変形強度が増加するため、補強材曲げ変形開始時の荷重が増大する。

また、このステイ２は、バンパー補強材１の断面外側を略環状に取り巻きバンパー補強材１に接合されるため、バンパー補強材１の曲げ変形に伴うステイ接合部３近傍での回転変形をより強固に拘束できる。これにより、曲げ変形開始時の最大荷重到達後の荷重低下も従来例に比べて小さくなる。

更に、ステイ２がバンパー補強材１を略環状に取り巻いていることで、バンパー補強材１自体の圧壊強度が高くなっているため、ステイ接合部３のバンパー補強材１の圧壊変形より前に、ステイ２のウェブ２１のバンパー補強材１背面側が先に圧壊変形する。ステイ２が完全に圧壊した後には、バンパー補強材１の圧壊変形が生じ、その時点での変形荷重は従来例よりも高くなることになる。

尚、従来例とエネルギー吸収量同等の場合、バンパー補強材１の圧壊変形が生じる前に、衝突エネルギーの吸収が終了しており、従来例に比べて短い衝突ストロークでエネルギーを吸収できることになる。言い換えれば、バンパー補強材１の肉厚を更に薄くしても、従来と同等のエネルギー吸収性能が得られるといえる。そして、車体幅方向に延在するバンパー補強材１の肉厚を薄くすることによる重量軽減効果は、ステイ部に略環状部を設けることによる重量増加に比べて効果が大きく、バンパー構造体としての重量を軽減することができる。

一方、本発明の実施形態２に係るバンパー補強体（エネルギー吸収部有り）の場合は、図８に示す如く、上記実施形態１のバンパー補強体に比べて、衝突物体のストロークが進行して、ステイ２のエネルギー吸収部８に直接荷重が入力されるストロークＳ２に至った場合には、前記エネルギー吸収部８の圧壊変形による荷重増加と共に、バンパー構造体の回転変形（矢印Ｂ）に逆らう様に荷重入力３４が生じるので、バンパー補強材１自体の曲げ変形強度も急激に増加する。

その後、実施形態１と同様にステイ２のウェブ２１のバンパー補強材背面側の圧壊変形、バンパー補強材１の圧壊変形が生じるが、実施形態１に比べて、衝突初期の段階で効率良くエネルギーを吸収可能であるため、エネルギ吸収ストロークをさらに短くすることが出来るといえる。そして、車体幅方向に延在するバンパ補強材１の肉厚を薄くすることによる重量軽減効果は、ステイ２およびエネルギ吸収部８を追加する重量増加に比べて効果が大きく、バンパ構造体全体としての重量を軽減することができる。

以上説明した通り、本発明に係る車両用バンパー構造体によれば、このバンパー構造体を平面視した際、バンパー補強体がステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有するので、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイに入力される際、車体内側のステイ接合部への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。同時に、エネルギー吸収部の圧壊変形開始による荷重増加も書汁ことで、衝突初期に効率的にエネルギー吸収することができるため、より望ましいといえる。

また、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有するので、バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイと一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができる。

本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体の左半分を平面視した模式的平面図である。 図１の矢視Ｘ−Ｘを拡大して示す側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体の他の態様例を示した側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体の他の態様例を示した側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用バンパー構造体をサイドメーバーに接合する方法を説明するためのステイ結合部の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る車両用バンパー構造体を示す側断面図である。 衝突物体のストロークに対する荷重のシミュレーション結果を模式的に示した図である。 ステイにエネルギー吸収部が設けられたバンパー構造体の効果を説明するための模式図である。

符号の説明

Ａ：ボルト挿入方向，
１：バンパー補強材， １ａ：後退部，
２：ステイ， ２ａ：非接合部，
３：（ステイ）接合部， ４：車体幅方向平行部， ５：突出部，
６：ボルト， ７：嵌合部，
８：エネルギー吸収部， ８ａ：中空部，
１１：上面， １２：下面，
１３：前面， １３ａ：張出し部， １３ｂ：凹部，
１４：背面， １５，２５，２５ａ，２５ｂ，２８：リブ，
２１：ウェブ，
２２：前面フランジ， ２２ａ：不連続部， ２２ｂ：張出しフランジ， ２２ｃ：凸部，
２３：背面フランジ， ２４：固定フランジ，
２６，２６ａ：フランジ， ２７：半円筒板，
３０：作業穴， ３１，３２，３３：ボルト孔， ３４：荷重入力

Claims (3)

1. アルミニウム合金製バンパー補強材と、このバンパー補強材の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイとからなる車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有すると共に、長手方向の中央部が両端側のステイ接合部に対して車体外側方向に突出する突出部を有する一方、前記ステイは、バンパー補強材の側断面外周を略環状に取り巻く前面フランジ、背面フランジ、ウェブを有して、これらとバンパー補強材が接合されていると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブに固定フランジが一体的に設けられ、この固定フランジを介してサイドメンバに接合されることを特徴とする車両用バンパー構造体。
2. 前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造体。
3. 前記エネルギー吸収部の側断面が、中空部を有する閉断面構造であることを特徴とする請求項２に記載の車両用バンパー構造体。

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