JP6372619B2 - バンパーレインフォースメント及びそれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、バンパーレインフォースメント及びそのバンパーレインフォースメントを備えた車両に関する。

自動車等の車両の車体は各種の構造部材を含む。構造部材の一つとして、バンパーレインフォースメント（以下、「ＢＲ」ともいう）が挙げられる。ＢＲは、バンパービームとも称され、車両の前部に取り付けられる。ＢＲが車両の後部に取り付けられることもある。ＢＲによって衝突時の荷重を負担し、車両内の人の安全性を確保するためである。通常、ＢＲは、ハット形の断面を有する鋼板からなるパネルと、平板状の鋼板からなるクロージングプレート（以下、「ＣＰ」ともいう）と、を組み合わせることによって構成される。パネルのフランジ部とＣＰとが重ねられ、その重なり部が溶接によって接合される。

ＢＲには、衝突安全性と軽量化の両立が求められる。つまり、ＢＲには、エネルギ吸収効率（ＥＡ／ｍａｓｓ）の向上が求められる。エネルギ吸収効率は、ＢＲの吸収エネルギをＢＲの重量で割算した値である。このような要求に対応するために、従来、ハット形断面を有するパネルの形状を工夫したＢＲが提案されている。

特表２００７−５２１１７３号公報（特許文献１）には、長手方向の中央域に補強部を有するパネルを備えたバンパービームが開示されている。補強部は、２つのフランジ部のうちの少なくとも１つのフランジ部に設けられる。補強部は、フランジ部の縁から湾曲しながら突出する。特許文献１には、パネルの一部に補強部を設けることにより、バンパービーム全体のエネルギ吸収性能を向上できる、と記載されている。

特開２０１１−２１９００１号公報（特許文献２）には、フランジ部に凹状のビードを有するパネルを備えたＢＲが開示されている。凹状のビードによって、ＢＲの内外を連通する通路が形成される。特許文献２には、パネルのフランジ部にビードを設けることにより、ＢＲの強度を確保しつつ、車体製造時に塗装液をＢＲの内部にまで流通させることが可能となる、と記載されている。

特表２００７−５２１１７３号公報 特開２０１１−２１９００１号公報

衝突安全性と軽量化の両立を更に図るために、従来、パネルの形状を工夫することに加え、ＢＲの材料強度を高める方策が採用されている。

しかし、材料強度が高いと、パネルとＣＰとの接合部で破断が生じやすい。その原因は次のとおりである。第１に、材料強度を高めるための添加元素により、溶接による接合部の強度が局部的に低下する。第２に、衝突荷重によるＢＲの変形量が同等である場合、材料強度が高いほど、接合部に作用する負荷が増加する。

図９Ａ及び図９Ｂは、接合部の破断を誘起するＢＲの変形挙動の一例を示す模式図である。図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、ＢＲがＣＰ８１とパネル８２とによって構成される。ＢＲは、ＣＰ８１が車両の外側に向くように配置される。このため、衝突荷重はＣＰ８１側から入力される。これらの図のうち、図９Ａは、車両に取り付けられたＢＲを車両の側方から見たときの断面図である。図９Ｂは、車両に取り付けられたＢＲを車両の上方から見たときの平面図である。

衝突荷重がＣＰ８１側から入力されると、図９Ａに示すように、パネル８２のフランジ部が衝突荷重の進行方向に変形する。また、図９Ｂに示すように、ＣＰ８１が波打つように撓む。これにより、接合部に剥離力が生じる。例えばスポット溶接による接合部のように接合箇所が断続的である場合、剥離力が接合部に集中し、早期に接合部が破断する。また、例えばレーザー溶接による接合部のように接合箇所が連続的である場合、剥離力の局所化が抑制され、接合部の破断に対する抑制効果が期待できる。しかしながら、接合部の破断を誘起するＢＲの変形自体を抑制する効果は生じない。そのため、板厚が変わらずに材料強度が高くされた場合、又は材料強度が変わらずに板厚が厚くされた場合、接合部に抵抗力以上の剥離力が生じ、接合部が破断する。

特許文献１及び２の技術によれば、図９Ａに示すようなパネルのフランジ部の変形を抑制できるかもしれない。しかし、図９Ｂに示すようなＣＰの撓みを抑制することはできない。したがって、特許文献１及び２の技術によっても、接合部の破断を回避することは困難である。

接合部に破断が生じると、ＢＲ自体の耐え得る荷重が低下し、吸収エネルギが低下する。そのため、材料の高強度化による効果を十分に得ることが困難となる。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、衝突時に接合部の破断を抑制でき、衝突荷重を十分に吸収できるバンパーレインフォースメント及び車両を提供することである。

本発明の実施形態によるバンパーレインフォースメントは、第１の部材と、第２の部材とを備える。第１の部材は、平板部と、２つの第１の起立部とを含む。平板部は一方向に延びる。第１の起立部は、平板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれにつながり、且つ、平板部の側縁の全部又は一部に設けられる。第２の部材は、天板部と、２つの縦壁部と、２つのフランジ部と、２つの第２の起立部とを含む。天板部は前記一方向に延びる。縦壁部は、天板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれにつながる。フランジ部は、２つの縦壁部のそれぞれにつながる。第２の起立部は、２つのフランジ部の前記一方向に沿う側縁のそれぞれにつながり、且つ、第１の起立部に対応するように設けられる。第２の部材の２つのフランジ部と第１の部材の平板部とが接合されている。第１の起立部が第２の部材側に起立している。

また、本発明の実施形態による車両は、上記のバンパーレインフォースメントを前部又は後部に備える。そして、第１の部材が車両の外側に向けて配置されている。

本発明の実施形態によるバンパーレインフォースメント及び車両によれば、衝突時に接合部の破断を抑制することができ、衝突荷重を十分に吸収することができる。

図１は、本実施形態のバンパーレインフォースメントの一例を示す斜視図である。 図２Ａは、本実施形態のバンパーレインフォースメントの断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示すバンパーレインフォースメントの一部を拡大した断面図である。 図３は、接合部の破断に関する調査に用いた本実施形態のバンパーレインフォースメントを模式的に示す断面図である。 図４は、本実施形態のバンパーレインフォースメントによる接合部の破断に関する調査結果を示す図である。 図５は、本実施形態のバンパーレインフォースメントの他の一例を示す斜視図である。 図６Ａは、実施例のバンパーレインフォースメントを模式的に示す断面図である。 図６Ｂは、比較例１のバンパーレインフォースメントを模式的に示す断面図である。 図６Ｃは、比較例２のバンパーレインフォースメントを模式的に示す断面図である。 図７は、３点曲げ圧壊試験の概要を示す模式図である。 図８は、３点曲げ圧壊試験の結果をまとめた図である。 図９Ａは、接合部の破断を誘起するバンパーレインフォースメントの変形挙動の一例を示す模式図であり、バンパーレインフォースメントを車両の側方から見たときの断面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示すバンパーレインフォースメントを車両の上方から見たときの平面図である。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記の知見を得た。バンパーレインフォースメントの接合部の破断が発生する要因は、衝突時にＢＲの長手方向に生じた圧縮力による接合部周辺の面外変形である。そのため、衝突時に接合部周辺の面外変形を抑制することができれば、接合部の破断を抑制でき、衝突安全性の向上が可能となる。接合部周辺の面外変形を抑制するためには、ＢＲを構成する２つの部材（パネル及びＣＰ）の剛性を向上すればよい。

具体的には、ハット形の断面を有する長尺なパネル（第２の部材に相当）について、パネルのフランジ部における長手方向に沿う側縁に、この側縁から起立する起立部（第２の起立部）を設ける。これにより、長手方向に沿う稜線部がパネルに形成され、パネルの剛性が向上する。更に、衝突荷重が入力される長尺なＣＰ（第１の部材に相当）について、ＣＰにおける長手方向に沿う側縁に、この側縁から起立する起立部（第１の起立部）を設ける。これにより、長手方向に沿う稜線部がＣＰに形成され、ＣＰの剛性が向上する。パネル及びＣＰの両者の剛性（特に、両者の側縁部の剛性）が向上することにより、衝突時に接合部付近の変形が抑制される。その結果、接合部に生じる負荷を軽減することができ、接合部の破断を抑制することが可能となる。

本発明のバンパーレインフォースメント及び車両は、上記の知見に基づいて完成されたものである。

本発明の実施形態によるＢＲは、第１の部材と、第２の部材とを備える。第１の部材は、平板部と、２つの第１の起立部とを含む。平板部は一方向に延びる。第１の起立部は、平板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれにつながる。更に第１の起立部は、平板部の側縁の全部又は一部に設けられる。第２の部材は、天板部と、２つの縦壁部と、２つのフランジ部と、２つの第２の起立部とを含む。天板部は前記一方向に延びる。縦壁部は、天板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれにつながる。フランジ部は、２つの縦壁部のそれぞれにつながる。第２の起立部は、２つのフランジ部の前記一方向に沿う側縁のそれぞれにつながる。更に第２の起立部は、第１の起立部に対応するように設けられる。第２の部材の２つのフランジ部と第１の部材の平板部とが接合されている。第１の起立部が第２の部材側に起立している。

ここで、第１の部材は長尺なクロージングプレートに相当する。第２の部材は長尺なパネルに相当する。典型的な例では、第１の部材は金属板（例：冷延鋼板、熱延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム板等）からなる。第２の部材は金属板（例：冷延鋼板、熱延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム板等）からなる。第１の部材の材質と第２の部材の材質は、同じであってもよいし、異なってもよい。第１の部材はプレス加工によって適切な形状に成形できる。第２の部材はプレス加工によって適切な形状に成形できる。プレス加工は冷間加工であってもよいし、成形と同時に焼入れを行うホットスタンピングであってもよい。ただし、第１及び第２の部材を得るための加工方法は、プレス加工に限らず、他の加工方法（例：曲げ加工等）であってもよい。第２の部材の２つのフランジ部と第１の部材の平板部との接合は、抵抗スポット溶接によって行える。その接合は、レーザー溶接等の溶接によって行ってもよいし、接着剤によって行ってもよい。

ＢＲは車両の前部又は後部に取り付けられる。そして、第１の部材が車両の外側に向けて配置される。つまり、第２の部材が車両の内側に向けて配置される。この場合、第２の部材が車両の車体に取り付けられ、衝突荷重は第１の部材側に入力される。

上記した一方向とはＢＲの長手方向を意味する。車両に取り付けられた状態のＢＲで言えば、上記した一方向とは左右方向（車幅方向）を意味する。第１の起立部は、第１の部材における平板部の２つの側縁の全部に設けられてもよいし、その側縁の一部に設けられてもよい。第１の起立部が平板部の側縁の一部に設けられる態様の典型的な例では、第１の起立部は、長手方向の中央域に設けられる。第２の起立部は、第２の部材における２つのフランジ部の側縁の全部に設けられてもよいし、その側縁の一部に設けられてもよい。第２の起立部がフランジ部の側縁の一部に設けられる態様の典型的な例では、第２の起立部は、第１の起立部の位置と一致するように、長手方向の中央域に設けられる。なお、第１の起立部が設けられる領域は、第２の起立部の領域と必ずしも一致する必要はなく、第２の起立部の領域より広くてもよい。

本実施形態のＢＲによれば、第１の部材（ＣＰ）における長手方向に沿う側縁に、第１の起立部が設けられる。更に、第２の部材（パネル）のフランジ部における長手方向に沿う側縁に、第１の起立部に対応するように、第２の起立部が設けられる。これにより、第１の部材及び第２の部材の両者の側縁に、長手方向に沿う稜線部が形成され、両者の剛性が向上する。そのため、衝突時に接合部付近の変形が抑制される。その結果、接合部に生じる負荷を軽減することができ、接合部の破断を抑制することが可能となる。したがって、ＢＲは衝突荷重を十分に吸収できる。

しかも、第１の部材と第２の部材との接合がスポット溶接によって行われる場合、次に示す利点もある。接合部に求められる強度を低くすることが可能になる。そのため、溶接部（溶接打点）の数を減らすことができる。また、溶接部のナゲット径を小さくすることができる。したがって、接合（スポット溶接）に要する作業性が向上する。

本実施形態のＢＲにおいて、次の構成を採用することが好ましい。第１の起立部は、平板部に隣接する第１の稜線部と、第１の稜線部に隣接する第１の平坦部と、を含む。第２の起立部は、フランジ部に隣接する第２の稜線部と、第２の稜線部に隣接する第２の平坦部と、を含む。前記一方向を横切る断面において、第２の稜線部と第２の平坦部との境界と、第１の稜線部と第１の平坦部との境界と、の隙間（以下、「起立部間の隙間」ともいう）が、０ｍｍ以上９ｍｍ未満である。

起立部間の隙間は、０に限りなく近いことが好ましい。最も好ましい状況は、第２の稜線部と第２の平坦部との境界と、第１の稜線部と第１の平坦部との境界と、が接触した状態である。起立部間の隙間が小さいほど、接合部の破断に対する抑制効果が高まるからである。一方、起立部間の隙間が大きすぎると、接合部の破断に対する抑制効果が薄れる。この場合、第１の部材の幅が広がることから、第１の部材の重量が増えて、ＢＲ全体の重量が増える。また、起立部間の隙間が９ｍｍ以上であると、接合部の破断が発生するおそれがある。したがって、起立部間の隙間は０ｍｍ以上９ｍｍ未満であることが好ましい。

そのＢＲの場合、更に次の構成を採用することが好ましい。前記一方向を横切る断面において、第１及び第２の平坦部の長さが５ｍｍ以上である。

もっとも、第１及び第２の平坦部の長さ（以下、「平坦部長さ」ともいう）は０ｍｍを超えればよい。ただし、平坦部長さがあまりに小さいと、接合部の破断に対する抑制効果が薄れる。したがって、平坦部長さは５ｍｍ以上であることが好ましい。平坦部長さの上限は特に限定されない。しかし、平坦部長さが大きすぎると、第１及び第２の部材の重量が増えて、ＢＲ全体の重量が増える。したがって、平坦部長さの好ましい上限は１５ｍｍ程度である。

本実施形態のＢＲにおいて、次の構成を採用することが好ましい。第１の部材及び第２の部材のうちの少なくとも一つの引張強度が１１８０ＭＰａ以上である。

もっとも、第１及び第２の部材の引張強度は特に限定されない。ただし、第１の部材及び第２の部材のうちの少なくとも一つの引張強度が１１８０ＭＰａ以上であれば、本実施形態による効果が有効に発揮される。より好ましくは、第１の部材及び第２の部材の両方の引張強度が１１８０ＭＰａ以上である。ホットスタンピングによって第１及び第２の部材を成形すれば、その部材の引張強度は１４７０ＭＰａ〜２５００ＭＰａになる。

本発明の実施形態による車両は、上記のＢＲを前部又は後部に備える。そして、第１の部材が車両の外側に向けて配置されている。本実施形態の車両によれば、上記のとおり、衝突時にＢＲの接合部の破断を抑制することができ、衝突荷重を十分に吸収できる。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳述する。

図１は、本実施形態のＢＲの一例を示す斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態のＢＲの断面図である。ここでいう断面とは、ＢＲの長手方向を横切る断面である。つまり、図２Ａ及び図２Ｂは、車両に取り付けられたＢＲを車両の側方から見たときの断面図である。これらの図のうち、図２Ａは断面の全域を示す。図２Ｂは断面の一部を示す。図２Ｂには、本実施形態のＢＲにおける第１及び第２の起立部を含む第１及び第２の部材の側縁部が示される。

図１〜図２Ｂに示すように、本実施形態のバンパーレインフォースメント１０は、第１の部材１と、第２の部材２とを備える。第１の部材１は鋼板からなり、長尺なクロージングプレートに相当する。第２の部材２は鋼板からなり、長尺なパネルに相当する。これらの第１及び第２の部材１及び２は、プレス加工によって成形される。

第１の部材１は、平板部１１と、２つの第１の起立部１２とを備える。平板部１１及び第１の起立部１２は、一方向、すなわちＢＲ１０の長手方向に延びる。車両に取り付けられた状態のＢＲ１０で言えば、平板部１１及び第１の起立部１２は車幅方向に延びる（図１中の両矢印参照）。そのため、平板部１１の２つの側縁は、ＢＲ１０の長手方向に沿うように延びる。第１の起立部１２は、平板部１１の２つの側縁の全部につながる。第１の起立部１２は、平板部１１の側縁から折れ曲がり、平板部１１に対して起立する。このような第１の部材１は、側縁部が折れ曲がった概ねＣ字状の断面を有する。

なお、平板部１１の形状は、厳密に平らであってもよいし、多少湾曲していてもよい。また、平板部１１に凹凸や穴が設けられていてもよい。

第２の部材２は、天板部２４と、２つの縦壁部２２と、２つのフランジ部２１と、２つの第２の起立部２３とを備える。天板部２４、縦壁部２２、フランジ部２１及び第２の起立部２３は、ＢＲ１０の長手方向（車幅方向）に延びる。そのため、天板部２４の２つの側縁は、ＢＲ１０の長手方向に沿うように延びる。縦壁部２２は、天板部２４の２つの側縁の全部につながる。フランジ部２１は、２つの縦壁部２２のそれぞれにつながる。フランジ部２１は、天板部２４とほぼ平行である。フランジ部２１の側縁は、ＢＲ１０の長手方向に沿うように延びる。第２の起立部２３は、２つのフランジ部２１の側縁の全部につながる。第２の起立部２３は、フランジ部２１の側縁から折れ曲がり、フランジ部２１に対して起立する。このような第２の部材２は、側縁部が折れ曲がった概ねハット形の断面を有する。

なお、天板部２４及び縦壁部２２の形状は、厳密に平らであってもよいし、多少湾曲していてもよい。また、天板部２４及び縦壁部２２に凹凸や穴が設けられていてもよい。

第１の部材１と第２の部材２は、溶接により接合されて一体化される。具体的には、第２の部材２の２つのフランジ部２１と第１の部材１の平板部１１とが重ねられ、その重なり部がスポット溶接によって接合される。第１の部材１と第２の部材２との接合部３は、ＢＲ１０の長手方向（車幅方向）に沿って形成される（図１参照）。このようにして閉断面を有するＢＲ１０が組み立てられる。

本実施形態のＢＲ１０において、第１の起立部１２は第２の部材２側に起立している。第２の起立部２３は、第１の起立部１２の内側に配置されている。

ＢＲ１０は車両の前部に取り付けられる。この場合、第１の部材１が車両の前方（外側）に向けて配置される。そのため、第１の起立部１２は車両の後方（内側）に向けて突出し、衝突荷重は第１の部材１側に入力される（図２Ａ中の白抜き矢印参照）。第２の部材２の２つの縦壁部２２は、衝突荷重の方向とほぼ平行に存在する。一方、ＢＲ１０が車両の後部に取り付けられる場合、第１の部材１が車両の後方（外側）に向けて配置される。

図２Ｂに示すように、第１の部材１の第１の起立部１２は、平板部１１に隣接する第１の稜線部Ｒ_１と、この第１の稜線部Ｒ_１に隣接する第１の平坦部Ｆ_１とを含む。つまり、第１の部材１に第１の起立部１２を設けることにより、第１の部材１の側縁部に、長手方向に沿う第１の稜線部Ｒ_１が形成される。更に、平板部１１に対して起立した第１の平坦部Ｆ_１が形成される。

同様に、第２の部材２の第２の起立部２３は、フランジ部２１に隣接する第２の稜線部Ｒ_２と、この第２の稜線部Ｒ_２に隣接する第２の平坦部Ｆ_２とを含む。つまり、第２の部材２に第２の起立部２３を設けることにより、第２の部材２の側縁部に、長手方向に沿う第２の稜線部Ｒ_２が形成される。更に、フランジ部２１に対して起立した第２の平坦部Ｆ_２が形成される。

本実施形態のＢＲ１０によれば、第１の部材１（ＣＰ）の側縁部に第１の稜線部Ｒ_１が形成される。更に、第２の部材２（パネル）の側縁部に第２の稜線部Ｒ_２が形成される。これにより、第１の部材１及び第２の部材２の剛性が向上する。そのため、衝突時に接合部３付近の変形が抑制される。その結果、接合部３の破断を抑制することが可能となる。したがって、ＢＲ１０は衝突荷重を十分に吸収できる。

ここで、第１の部材１の第１の起立部１２について、平板部１１に対する第１の平坦部Ｆ_１の起立角度θ_１は、６０°以上１８０°未満であることが好ましい。同様に、第２の部材２の第２の起立部２３について、フランジ部２１に対する第２の平坦部Ｆ_２の起立角度θ_２は、６０°以上１８０°未満であることが好ましい。より好ましい起立角度θ_１及びθ_２の範囲は、７５°以上１０５°以下である。起立角度θ_１及びθ_２がその範囲内であれば、接合部３の破断に対する抑制効果が有効に生じる。第１の平坦部Ｆ_１の起立角度θ_１と第２の平坦部Ｆ_２の起立角度θ_２は、同じであってもよいし、異なってもよい。第１の部材１と第２の部材２の成形性、及びＢＲ１０の組立作業性を踏まえると、最も好ましい起立角度θ_１及びθ_２は９０°である。

第１の起立部１２について、第１の稜線部Ｒ_１の曲率半径は０〜１０ｍｍであることが好ましい。同様に、第２の起立部２３について、第２の稜線部Ｒ_２の曲率半径は０〜１０ｍｍであることが好ましい。より好ましい稜線部Ｒ_１及びＲ_２の曲率半径の範囲は、０〜５ｍｍである。曲率半径がその範囲内であれば、接合部３の破断を効果的に抑制できる。第１の稜線部Ｒ_１の曲率半径と第２の稜線部Ｒ_２の曲率半径は、同じであってもよいし、異なってもよい。なお、稜線部Ｒ_１及びＲ_２の曲率半径とは、それぞれ、稜線部Ｒ_１及びＲ_２の内周側の輪郭の曲率半径を意味する。

第１の起立部１２について、第１の平坦部Ｆ_１の長さ（平坦部長さ）ｈ_１は０ｍｍを超えればよい。同様に、第２の起立部２３について、第２の平坦部Ｆ_２の長さ（平坦部長さ）ｈ_２は０ｍｍを超えればよい。より好ましい長さｈ_１及びｈ_２は５ｍｍ以上である。長さｈ_１及びｈ_２があまりに小さいと、接合部３の破断に対する抑制効果が薄れるからである。ただし、長さｈ_１及びｈ_２が大きすぎると、ＢＲ１０全体の重量が増える。そのため、長さｈ_１及びｈ_２の上限は１５ｍｍ程度であることが好ましい。

第１の平坦部Ｆ_１の長さｈ_１と第２の平坦部Ｆ_２の長さｈ_２は、同じであってもよいし、異なってもよい。ただし、長さｈ_２と長さｈ_１があまりに違いすぎると、衝突時に、第１の起立部１２の変形挙動と第２の起立部２３の変形挙動に大きな差が生じる。これにより、接合部３が破断するおそれがある。したがって、第２の平坦部Ｆ_２の長さｈ_２と第１の平坦部Ｆ_１の長さｈ_１の比（ｈ_２／ｈ_１）は、０．６〜１．６７の範囲内であることが好ましい。より好ましい長さの比（ｈ_２／ｈ_１）の範囲は、０．７〜１．４である。

図２Ｂに示すように、第２の稜線部Ｒ_２と第２の平坦部Ｆ_２との境界と、第１の稜線部Ｒ_１と第１の平坦部Ｆ_１との境界と、の隙間（起立部間の隙間）ｄは、０ｍｍ以上であればよい。特に、起立部間の隙間ｄは、０に限りなく近いことが好ましい。最も好ましい状況は、境界と境界とが接触した状態（ｄ＝０）である。起立部間の隙間ｄが小さいほど、接合部３の破断に対する抑制効果が高まるからである。一方、隙間ｄが大きすぎると、接合部３の破断に対する抑制効果が薄れる。この場合、第１の部材１の幅が広がることから、ＢＲ１０全体の重量が増える。以下に、接合部３の破断への隙間ｄの影響を調査した結果を示す。

図３は、接合部の破断に関する調査に用いた本実施形態のＢＲを模式的に示す断面図である。図３に示すように、供試材として、第１の部材（ＣＰ）と第２の部材（パネル）から構成されるＢＲ１０を複数準備した。複数の供試材では、起立部間の隙間ｄを種々変更した。第１の部材及び第２の部材は、それぞれ、冷延鋼板に室温でプレス加工を施すことによって成形した。鋼板の板厚は２ｍｍであり、その引張強度は１３１０ＭＰａであった。第１の部材と第２の部材の接合は、単相交流式のスポット溶接機を用いた溶接によって行った。スポット溶接の際、加圧力は５００ｋｇｆとし、通電時間は２０ｃｙｃｌｅとし、電流値は７．３ｋＡとした。このようにして、全長が１０００ｍｍのＢＲ１０を作製した。

ＢＲ１０を構成する第２の部材（パネル）において、天板部の幅は８０ｍｍであり、縦壁部の高さは６０ｍｍであった。第２の部材の全幅、すなわち一方のフランジ部の側縁から他方のフランジ部の側縁までの長さは、１２０ｍｍであった。また、第１の起立部及び第２の起立部それぞれの稜線部の曲率半径は、５ｍｍであった。第１の起立部及び第２の起立部それぞれの平坦部の起立角度は、９０°であった。第１の起立部及び第２の起立部それぞれの平坦部の長さは、１０ｍｍであった。また、ＢＲ１０の長手方向に沿って形成された複数の溶接部（溶接打点）の間隔は３０ｍｍであった。溶接部のナゲット径は６ｍｍであった。起立部間の隙間ｄの変更は、第１の部材の全幅を変更することによって行った。

そして、起立部間の隙間ｄが異なる複数のＢＲ１０に対し、３点曲げ圧壊試験を実施した。なお、この試験の要領は、後述する実施例の試験での要領と同じである。その結果を図４に示す。

図４は、本実施形態のＢＲによる接合部の破断に関する調査結果を示す図である。図４には、起立部間の隙間ｄを横軸に示し、接合部が破断したときのインパクタのストロークを縦軸に示す。図４に示すように、起立部間の隙間ｄが９ｍｍ以上であると、接合部の破断が発生した。

これは以下の理由によると考えられる。起立部間の間隔ｄが大きくなると、第１の部材において、側縁部に形成された第１の稜線部と、第１の部材と第２の部材との接合部と、の距離が離れる。つまり、第１の起立部と接合部との距離が離れる。そのため、第１の部材における接合部３付近の変形抑制が効果的に生じない。その結果、接合部の破断に対する抑制効果が薄れる。

したがって、起立部間の隙間ｄは、０ｍｍ以上９ｍｍ未満であることが好ましい。別の観点では、第１の起立部１２と接合部３との距離は、５ｍｍ以上１６．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、第２の起立部２３と接合部３との距離は、６ｍｍ以上１７．５ｍｍ以下であることが好ましい。

本実施形態のＢＲ１０では、第１の部材１の第１の起立部１２（第１の平坦部Ｆ_１）と第２の部材２の第２の起立部２３（平坦部Ｆ_２）とは、接合してはならない。つまり、第１の起立部１２と第２の起立部２３とは、互いに接触している場合であっても、一体化されてはならない。

第１の起立部１２と第２の起立部２３とが一体化されていると、ＢＲ１０が衝突荷重を受けたときに、第１の起立部１２と第２の起立部２３の個々の変形が拘束され、両者の変形によるずれを許容することができない。そのため、接合部３にせん断応力が生じる。その結果、早期に接合部３が破断する可能性が高くなる。

なお、図１及び図２Ａに示す例では、一方の第１の起立部１２の断面形状と他方の第１の起立部１２の断面形状が対称になっている。ただし、両者の断面形状は非対称であってもよい。同様に、一方の第２の起立部２３の断面形状と他方の第２の起立部２３の断面形状は、対称であってもよいし、非対称であってもよい。

また、図１及び図２Ａに示す例では、ＢＲ１０は、第１の部材１と第２の部材２という２つの部材によって構成されている。ただし、例えば、第１の部材１と第２の部材２の間に、補強部材として第３の部材を備えてもよい。

図５は、本実施形態のＢＲの他の一例を示す斜視図である。図５に示すように、本実施形態では、第１及び第２の起立部１２及び２３は、ＢＲ１０の長手方向の中央域に設けられる。つまり、第１の起立部１２は、第１の部材１における平板部１１の２つの側縁の一部に設けられる。第２の起立部２３は、その第１の起立部１２の位置と一致するように、第２の部材２における２つのフランジ部２１の側縁の一部に設けられる。このようなＢＲ１０であっても、上記したＢＲ１０と同様の効果が得られる。

通常、車体に取り付けられたＢＲは、その両端部を支持されている。衝突時のＢＲには、支持点から最も離れた部分（ＢＲの長手方向の中心部）に高い荷重が負荷されることが多い。この場合、ＢＲの長手方向の中心部が曲げ変形する。そのため、ＢＲの長手方向の中心部で接合部の破断が懸念される。そこで、図５に示すように、ＢＲ１０の長手方向の中央域のみに第１及び第２の起立部１２及び２３を設ければ、接合部の破断を抑制しつつ、ＢＲ１０の重量を必要最低限に抑えることができる。したがって、図５に示すＢＲ１０は軽量であり、衝突荷重を十分に吸収できる。このＢＲ１０の場合、第１及び第２の起立部１２及び２３は、少なくとも、ＢＲ１０の長手方向の中心部から−５０ｍｍ以上、その中心部から＋５０ｍｍ以下の領域に設けられることが好ましい。

本実施形態による効果を確認するため、実施例、比較例１及び比較例２の３種類のＢＲについて３点曲げ圧壊試験を実施し、ＢＲの衝突性能を評価した。

図６Ａは、実施例のＢＲを模式的に示す断面図である。図６Ｂは、比較例１のＢＲを模式的に示す断面図である。図６Ｃは、比較例２のＢＲを模式的に示す断面図である。

図６Ａに示すように、実施例では、第１の部材（ＣＰ）と第２の部材（パネル）から構成されるＢＲ５０を準備した。このＢＲ５０は、図１に示すＢＲ１０に準じたものである。第１の部材及び第２の部材は、それぞれ、冷延鋼板に室温でプレス加工を施すことによって成形した。鋼板の板厚は２ｍｍであり、その引張強度は１３１０ＭＰａであった。第１の部材１と第２の部材２の接合は、単相交流式のスポット溶接機を用いた溶接によって行った。スポット溶接の際、加圧力は５００ｋｇｆとし、通電時間は２０ｃｙｃｌｅとし、電流値は７．３ｋＡとした。このようにして、全長が１０００ｍｍのＢＲ５０を作製した。

実施例のＢＲ５０の第２の部材において、天板部の幅は８０ｍｍであり、縦壁部の高さは６０ｍｍであった。第２の部材の全幅は１２０ｍｍであった。また、第１の起立部及び第２の起立部の長さは、１５ｍｍであった。第１の起立部及び第２の起立部それぞれの稜線部の曲率半径Ｒは、５ｍｍであった。第１の起立部及び第２の起立部それぞれの平坦部の起立角度は、９０°であった。第１の起立部及び第２の起立部それぞれの平坦部の長さは、１０ｍｍであった。起立部間の間隔ｄは、いずれも０ｍｍであった。また、ＢＲ５０の長手方向に沿って形成された複数の溶接打点の間隔は、３０ｍｍであった。溶接部のナゲット径は６ｍｍであった。

図６Ｂに示すように、比較例１では、第１の部材（ＣＰ）と第２の部材（パネル）から構成されるＢＲ６０を準備した。このＢＲ６０では、図６Ａに示すＢＲ５０の第１の起立部及び第２の起立部はいずれも設けなかった。それ以外の構成は、図６Ａに示すＢＲ５０と同様であった。

図６Ｃに示すように、比較例２では、第１の部材（ＣＰ）と第２の部材（パネル）から構成されるＢＲ７０を準備した。このＢＲ７０では、図６Ａに示すＢＲ５０の第１の起立部は設けなかった。それ以外の構成は、図６Ａに示すＢＲ５０と同様であった。

図７は、３点曲げ圧壊試験の概要を示す模式図である。なお、図７中の符号５３はスポット溶接による接合部を表す。

図７に示すように、ＢＲ５０（６０、７０）を第２の部材（パネル）側から２点９２ａ及び９２ｂで支持した。支持点間隔は８００ｍｍであった。ＢＲ５０の長手方向の中央に、第１の部材（ＣＰ）側からインパクタ９１を衝突させ、ＢＲ５０を圧壊した。インパクタ９１の曲率半径は１５０ｍｍであった。インパクタ９１の衝突速度は２５００ｍｍ／ｓｅｃであった。その結果を図８に示す。

図８は、３点曲げ圧壊試験の結果をまとめた図である。図８には、インパクタのストロークを横軸に示し、インパクタに作用する荷重、すなわちＢＲが受ける荷重を縦軸に示す。また、試験後に、ＢＲ５０、６０及び７０の接合部を観察し、破断の発生有無を確認した。

実施例のＢＲ５０では、接合部の破断は発生しなかった。一方、比較例１のＢＲ６０及び比較例２のＢＲ７０では、接合部の破断が発生した。

また、図８に示す結果から次のことが示される。実施例の最大荷重は７５ｋＮであるのに対し、比較例１の最大荷重は４５ｋＮであり、比較例２の最大荷重は６２ｋＮであった。したがって、本実施形態に基づく実施例のＢＲによれば、衝突時の最大荷重が向上することがわかる。

なお、スポット溶接に代えてレーザー溶接によって接合したＢＲを作製し、上記と同様の試験を実施した。更に、スポット溶接に代えて接着剤によって接合したＢＲを作製し、上記と同様の試験を実施した。これらの試験においても、上記と同様の傾向を確認できた。

以上の試験結果より、本実施形態のＢＲ及び車両によれば、衝突時に接合部の破断を抑制でき、衝突荷重を十分に吸収できることが実証された。

１０ バンパーレインフォースメント
１ 第１の部材
１１ 平板部
１２ 第１の起立部
２ 第２の部材
２１ フランジ部
２２ 縦壁部
２３ 第２の起立部
２４ 天板部
３ 接合部

Claims (5)

1. 一方向に延びる平板部と、前記平板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれから起立し、且つ、前記平板部の前記側縁の全部又は一部に設けられた２つの第１の起立部と、を含む第１の部材と、
   前記一方向に延びる天板部と、前記天板部の前記一方向に沿う２つの側縁のそれぞれにつながる２つの縦壁部と、前記２つの縦壁部のそれぞれにつながる２つのフランジ部と、前記２つのフランジ部の前記一方向に沿う側縁のそれぞれにつながり、且つ、前記第１の起立部に対応するように設けられた２つの第２の起立部と、を含む第２の部材と、を備え、
   前記第２の部材の前記２つのフランジ部と前記第１の部材の前記平板部とが接合されており、
   前記第１の起立部が前記第２の部材側に起立し、
   前記第１の起立部と前記第２の起立部が一体化されていない、バンパーレインフォースメント。
2. 請求項１に記載のバンパーレインフォースメントであって、
   前記第１の起立部は、前記平板部に隣接する第１の稜線部と、前記第１の稜線部に隣接する第１の平坦部と、を含み、
   前記第２の起立部は、前記フランジ部に隣接する第２の稜線部と、前記第２の稜線部に隣接する第２の平坦部と、を含み、
   前記一方向を横切る断面において、前記第２の稜線部と前記第２の平坦部との境界と、前記第１の稜線部と前記第１の平坦部との境界と、の隙間が、０ｍｍ以上９ｍｍ未満である、バンパーレインフォースメント。
3. 請求項２に記載のバンパーレインフォースメントであって、
   前記断面において、前記第１及び第２の平坦部の長さが５ｍｍ以上である、バンパーレインフォースメント。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバンパーレインフォースメントであって、
   前記第１の部材及び前記第２の部材のうちの少なくとも一つの引張強度が１１８０ＭＰａ以上である、バンパーレインフォースメント。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のバンパーレインフォースメントを前部又は後部に備えた車両であって、
   前記第１の部材が前記車両の外側に向けて配置されている、車両。

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