衝撃吸収部材およびバンパー装置
【課題】量産性、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れた衝撃吸収部材、これを用いたバンパー装置を提供する。
【解決手段】衝撃吸収部材１は、底部１１と、フランジ部１２と、底部１１およびフランジ部１２との間に設けられ、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成される略角筒状の衝撃吸収部１３とを有する。底部１１、フランジ部１２、衝撃吸収部１３は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両前後方向ＦＲに対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。バンパー装置２は、車両幅方向の内側ＷＩに衝撃吸収部材１の傾斜面１３ａを配置した状態で、底部１１がレインフォースメント３に固定される。
【解決手段】衝撃吸収部材１は、底部１１と、フランジ部１２と、底部１１およびフランジ部１２との間に設けられ、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成される略角筒状の衝撃吸収部１３とを有する。底部１１、フランジ部１２、衝撃吸収部１３は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両前後方向ＦＲに対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。バンパー装置２は、車両幅方向の内側ＷＩに衝撃吸収部材１の傾斜面１３ａを配置した状態で、底部１１がレインフォースメント３に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収部材およびバンパー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両の前方および後方には、車両の衝突時の衝撃を吸収して、車両に伝達される衝撃エネルギーを緩和させるためにバンパーが設けられている。バンパーは、一般に、樹脂製の外部カバーと、車両幅方向に延設されたレインフォースメントと、外部カバーとレインフォースメントとの隙間を充填する発泡樹脂とを有している。そして、レインフォースメントは、座屈変形により衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材を介して車両本体のフレームに取り付けられる。
【０００３】
上記衝撃吸収部材としては、例えば、特許文献１等に記載されるように、衝撃吸収を考慮した所定の断面形状を有するアルミニウム合金製の押出形材が広く使用されている。
【０００４】
他にも、特許文献２には、アルミニウム板材をプレス深絞り加工して有底筒体を形成した後、この有底筒体を軸方向にプレス加工して外壁面に螺旋状の段部を形成してなる衝撃吸収部材が提案されている。なお、同文献には、上記衝撃吸収部材は、レインフォースメントを用いずに車両へ取り付けることができる点、レインフォースメントと車両本体のフレームとの間に上記衝撃吸収部材を取り付ける場合には、車両前後方向の向きを問わずに取り付けることができる点などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０６４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、以下の点で未だ改良の余地がある。すなわち、上記衝撃吸収部材として押出形材を使用する場合、押出形材からなる衝撃吸収部、レインフォースメントに固定するための固定部材、車両のフレームに固定するための固定部材の３部品が必要となる。そのため、各部品の切断や部品同士の線溶接（全周溶接）による組み立てなどの製造工程が多くなる。とりわけ部材同士の線溶接はコストを増大させる。また、初期荷重を低くするため、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成するための加工なども必要になる。このように押出形材を用いる衝撃吸収部材は、量産性に劣るといった問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２の衝撃吸収部材は、有底筒体の形成を行うプレス深絞り加工以外にも、外壁面に螺旋状の段部を形成するためのプレス加工を行う必要がある。そのため、製造工程が多くなり、量産性に優れるプレス成形の利点が十分に活かされているとはいえない。また、有底筒体の外壁面に螺旋状の段部をプレス加工により形成するのは、難易度が高い。さらに、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性についてはほとんど考慮されておらず、形状面から衝撃吸収特性の向上を図れる余地がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、量産性、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れた衝撃吸収部材、これを用いたバンパー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、上記底部および上記フランジ部との間に設けられ、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状の衝撃吸収部とを有し、上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されており、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面であることを特徴とする衝撃吸収部材にある（請求項１）。
【００１０】
また、本発明は、車両のバンパー補強用のレインフォースメントと、上記衝撃吸収部材とを有し、該衝撃吸収部材は、車両幅方向の内側に上記傾斜面が配置された状態で、上記レインフォースメントに上記底部が固定されていることを特徴とするバンパー装置にある（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衝撃吸収部材は、上記構成を有するので、量産性、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れる。
具体的には、上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部が、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。そのため、押出形材を用いる場合に比べ、部品点数が少なくなり、各部品の切断や部品同士の線溶接による組み立てなどの製造工程が不要になる。また、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成したり、特許文献２に記載されるように、側壁面に段部を形成したりするための加工も不要になる。それ故、量産性に優れる。とりわけ、衝撃吸収部材の形成に線溶接工程が不要になることは、低コスト化を図るうえで有利である。
【００１２】
また、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつフランジ部側が拡がるように形成された傾斜面とされている。そのため、車両前方向（フロントバンパー側に適用した場合）、あるいは、車両後方向（リヤバンパー側に適用した場合）から衝撃荷重を受けたときに、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れ、優れた衝撃吸収特性を発揮することができる。
【００１３】
本発明のバンパー装置は、上記衝撃吸収部材を用いているので、量産性、車両の衝突時の衝撃吸収特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す説明図である。
【図２】実施例１における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図３】実施例１における、バンパー装置の衝撃吸収部材の断面形状を拡大して示す説明図である。
【図４】実施例１における、バンパー装置のレインフォースメントの断面形状を示す説明図である。
【図５】シミュレーションによる評価方法の概略を示す説明図である。
【図６】比較例１における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図７】比較例２における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図８】治具変位−荷重の関係を示すシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記衝撃吸収部材は、上述のように、車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、底部およびフランジ部との間に設けられる衝撃吸収部とを有する。上記衝撃吸収部材において、レインフォースメントへ底部を固定する方法、車両本体のフレームへフランジ部を固定する方法は、特に限定されるものではない。上記固定方法としては、例えば、ボルト、ナット等の締結部材による締結、かしめやＦＳＷなどによる機械的接合、スポット溶接などの方法を例示することができる。
【００１６】
上記底部の形状は、略角筒状の衝撃吸収部における底部側の縁部形状との関係から、略四角形状が好適である。また、底部は、底部を固定するためのレインフォースメントの車両前後方向の内側に配置される側壁面に沿った形状に形成すればよい。
【００１７】
上記フランジ部の形状は、特に限定されるものではなく、略四角形状等の略多角形状、略円形状などであってもよい。フランジ部の形状は、好ましくは、フレームへの取付容易性などの観点から、略四角形状であるとよい。フランジ部の形状は、さらに好ましくは、衝撃吸収部の四つの側壁面とフランジ部との接続部の四辺と、フランジ部の四辺とがそれぞれ略平行となるような略四角形状に形成されているとよい。フレームに対する取付容易性に優れ、締結部材により固定する場合にボルトを挿通させる取付孔なども配置しやすいからである。
【００１８】
上記衝撃吸収部は、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状に形成されている。この際、側壁面同士の交差部は、角がないように丸みを帯びていてもよいし、角がついていてもよい。上記交差部は、好ましくは、プレス成形時の脱型性に優れ、プレス成形性の向上に寄与できる観点から、角がないように丸みを帯びていることが好ましい。
【００１９】
上記底部、フランジ部および衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。底部とフランジ部との間、フランジ部と衝撃吸収部との間には、かしめ部や接合等による継ぎ目が存在していない。なお、本願にいう「アルミニウム」は、アルミニウムを主体とする金属および合金の総称であり、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む概念である。
【００２０】
上記プレス成形法としては、深絞り加工を好適に用いることができる。底部およびフランジ部の厚みは、牽引特性などの観点から、また、衝撃吸収部の厚みは、衝撃エネルギー吸収特性などの観点から、いずれも好ましくは２〜４ｍｍの範囲内であるとよい。なお、衝撃吸収部の車両前後方向の長さは、レインフォースメントと車両本体のフレームとの間の距離に合わせて適宜決定することができる。
【００２１】
ここで、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面とされている。つまり、衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面と車両前後方向とのなす角は、５°〜１５°の範囲内にあり、かつ、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両幅方向の内側かつフランジ部側が拡がるように斜めに形成されている。このように上記衝撃吸収部は、車両幅方向の内側に配置される側壁面が積極的に傾斜されている。
【００２２】
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、車両前後方向に対し１５°を超える範囲で車両幅方向の内側かつフランジ部側に拡がるように形成された傾斜面である場合には、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、比較的低い荷重で座屈するとともに横倒れし、衝撃吸収特性が悪化する。上記角度の上限値は、好ましくは、１２°であるとよい。
一方、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、車両前後方向に対し０°以上５°未満の範囲で車両幅方向の内側かつフランジ部側に拡がるように形成された傾斜面である場合には、初期の座屈荷重が高くなることにより、レインフォースメントの車両前後方向の内側に配置される側壁面がせん断変形し、衝撃吸収特性が悪化する。上記角度の下限値は、好ましくは、７°であるとよい。
【００２３】
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面以外の三つの側壁面は、車両前後方向と略平行になるように形成された平行面であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れたものにしやすく、優れた衝撃吸収特性を発揮しやすくなる。
なお、上記にいう「車両前後方向と略平行」とは、車両前後方向と完全に平行である場合だけではなく、車両前後方向と側壁面とのなす角が０°〜５°未満の場合も含む。製造バラツキやプレス成形時のクリアランス等を含むことができるという意味である。
【００２４】
上記衝撃吸収部材において、上記底部は、上記レインフォースメントに締結により固定可能とされ、上記フランジ部は、上記フレームに締結により固定可能とされていることが好ましい（請求項３）。
線溶接による固定はコストが増大するうえ、生じた熱影響部により設計上の座屈荷重に変動をきたすおそれがある。締結による固定であれば、レインフォースメントや車両本体のフレームに比較的簡単に取り付け可能であるし、設計上の座屈荷重も維持しやすくなる。
【００２５】
上記締結手段には、ボルト、ナット等を好適に用いることができる。この場合、上記底部、フランジ部にボルトを挿通させる取付孔を複数形成しておけばよい。取付孔の位置は、特に限定されるものではないが、取付バランスを考慮して最適な位置に設定すればよい。例えば、フランジ部が略四角形状である場合には、略四角形状の角部（四隅）に取付孔を形成するとよい。比較的形成が容易なうえ、取付バランスに優れるからである。
【００２６】
上記衝撃吸収部材において、上記アルミニウム板材は、６０００系アルミニウム合金（以下、「６０００系合金」と称する。）よりなることが好ましい（請求項４）。
６０００系合金は、曲げ割れが発生し難い。そのため、衝撃吸収部が略蛇腹状に座屈変形する際に割れが発生し難く、衝撃吸収特性を悪化させ難い。具体的な６０００系合金としては、例えば、６００９、６０１６、６１１１などが挙げられる。
【００２７】
一枚のアルミニウム板材から上記衝撃吸収部材をプレス成形するにあたっては、Ｏ材またはＴ４材からなるアルミニウム板材を用いてプレス成形して形状を定めた後、Ｔ６材となるように熱処理を施すことが好ましい。底部、フランジ部および衝撃吸収部が一体化された衝撃吸収部材の形状へのプレス加工は、強加工である。そのため、比較的軟質なＯ材またはＴ４材からなるアルミニウム板材を用いてプレス成形するようにした場合には、形状加工性に優れる。また、形状を定めた後、最終的にＴ６材となるように熱処理が施されている場合には、衝撃吸収性を高めやすくなる。
【００２８】
上記バンパー装置において、レインフォースメントは、バンパー装置の衝撃吸収特性の向上を図る観点から、好ましくは、中空状であるとよい。また、この場合、側壁面の内面間を連結するリブが１または２以上設けられていてもよい。レインフォースメントを車両前後方向で切断したときの断面形状は、好ましくは、略矩形状、略「日」の字状、略「目」の字状、略「田」の字状などを例示することができる。但し、この場合、車両上下方向に略平行な側壁面については、車両前後方向に略平行な側壁面から突出していても構わない。
【００２９】
また、レインフォースメントは、通常、車両の意匠上、両端部側が折り曲げ形成される。上記バンパー装置においても、上記レインフォースメントは、両端部にそれぞれ曲げ部を有していてもよい。また、上記バンパー装置において、衝撃吸収部材は、車両本体のフレームのうち、車両前後方向の左右の車両本体のフレーム等に一つずつ取り付けることができるように、取付位置に対応させた状態でレインフォースメントに２つ取り付けられていることが好ましい。
【００３０】
なお、上記衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のフロントバンパー側、リヤバンパー側のいずれの側にも適用可能である。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本発明の実施例に係る衝撃吸収部材およびバンパー装置について、図１〜図４を用いて説明する。なお、全図中、ＦＲは車両前後方向を、ＦＲＩは車両前後方向の車両内側を、ＦＲＯは車両前後方向の車両外側を意味する。また、Ｗは車両幅方向を、ＷＩは車両幅方向の車両内側を、ＷＯは車両幅方向の車両外側を意味する。また、ＵＤは車両上下方向を、Ｕは車両上側を、Ｄは車両下側を意味する。これら符号は以下の説明において適宜使用する。なお、本例の衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のフロントバンパー側への適用を想定したものであるが、これに限定されることなく、本例の衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のリヤバンパー側へも適用することができる。
【００３２】
＜衝撃吸収部材＞
本例の衝撃吸収部材１は、図１、図２に示すように、車両のバンパー補強用のレインフォースメント３に固定するための底部１１と、車両本体のフレーム（不図示）に固定するためのフランジ部１２と、底部１１およびフランジ部１２との間に設けられ、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成される略角筒状の衝撃吸収部１３とを有している。つまり、本例の衝撃吸収部材１は、全体として有底略角筒体に形成されており、底部１１と反対側の有底略角筒体の外周縁に、有底略角筒体の外側に突出するフランジ部１２を有している。
【００３３】
底部１１、フランジ部１２および衝撃吸収部１３は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形による絞り加工がなされることにより一体的に形成されている。アルミニウム板材としては、６０００系アルミニウム合金であるＡ６０１６の板材を用いた。プレス成形するにあたっては、先ず、Ｏ材からなる上記アルミニウム板材（厚み２．５ｍｍ）を用いてプレス成形して形状を定めた後、熱処理を施してＴ６材とした。
【００３４】
本例の衝撃吸収部材１において、底部１１は、レインフォースメント３における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに固定するためのものである。また、レインフォースメント３は、車両の意匠上、車両前後方向の内側ＦＲＩに向かって折れ曲がる曲げ部３１を有していることが多い。本例では、このようなレインフォースメント３の曲げ部３１における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに底部１１を固定することを想定している。そのため、底部１１は、レインフォースメント３の曲げ部３１に沿うように、斜め方向に傾斜して形成されている。
【００３５】
底部１１は、略四角形状に形成されている。また、底部１１の四隅の角部は、丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成されていてもよい。底部１１の外形は、略角筒状の衝撃吸収部１３の底部１１側の外形を考慮して決定することができる。
【００３６】
また、底部１１は、レインフォースメント３に締結により固定可能とされている。具体的には、底部１１の四隅の角部に、それぞれ取付孔（不図示）が設けられており、締結部材としてのボルト、ナットを用いてレインフォースメント３の側壁面３２ａに固定可能とされている。
【００３７】
本例の衝撃吸収部材１において、フランジ部１２は、車両本体のフレーム、具体的には、車両幅方向の外側ＷＯにそれぞれ配置される車両本体のフレームに固定するためのものである。フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の底部１１と反対側の端部外形よりも大きな略四角形状に形成されている。フランジ部１２の形状は、車両本体のフレームにおけるフランジ部１２の取付部位の形状を考慮して決定することができる。また、フランジ部１２の四隅の角部は、丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成されていてもよい。また、フランジ部１２は、略角筒状の衝撃吸収部１３の四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとフランジ部１２との接続部の四辺と、フランジ部の四辺とがそれぞれ略平行となるように配置されている。
【００３８】
また、フランジ部１２は、車両本体のフレームに締結により固定可能とされている。具体的には、フランジ部１２の四隅の角部に、それぞれ取付孔（不図示）が設けられており、締結部材としてのボルト、ナットを用いて車両本体のフレームに固定可能とされている。
【００３９】
本例の衝撃吸収部材１において、衝撃吸収部１３は、略角筒状に形成されており、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成されている。なお、いずれの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄも、外表面に段部を有していない。略角筒状の衝撃吸収部１３の一端部に、底部１１が一体的に繋がっており、他端部に、フランジ部１２が一体的に繋がっている。
【００４０】
ここで、本例の衝撃吸収部材１において、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、図３に拡大して示すように、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。つまり、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａと車両前後方向とのなす角θは、５°〜１５°の範囲内にあり、かつ、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように斜めに形成されている。
【００４１】
このように車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両前後方向ＦＲから車両幅方向の内側ＷＩに角度５°〜１５°の範囲で傾斜した方向と、車両上下方向ＵＤとを含む平坦面として形成されている。本例において、傾斜面１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θは、１０°に設定した。
【００４２】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａ（傾斜面）以外の三つの側壁面１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、車両前後方向ＦＲと略平行になるように形成された平行面とされている。すなわち、車両幅方向の外側ＷＯに傾斜面１３ａと対向して配置される側壁面１３ｂは、車両前後方向ＦＲと車両上下方向ＵＤとを含む平坦面として形成されている。つまり、本例において、側壁面１３ｂと車両前後方向ＦＲとのなす角は、０°に設定されている。また、車両上下方向の上側Ｕおよび下側Ｄに配置される側壁面１３ｃ、１３ｄは、車両前後方向ＦＲと車両幅方向Ｗとを含む平坦面として形成されている。つまり、本例において、側壁面１３ｃと車両前後方向ＦＲとのなす角、側壁面１３ｄと車両前後方向ＦＲとのなす角は、ともに０°に設定されている。
【００４３】
本例において、衝撃吸収部１３は、上述の傾斜面１３ａを有することにより、車両幅方向Ｗで切断したときの略四角形状の断面形状が、底部１１からフランジ部１２に向かって、車両幅方向の内側ＷＩに張り出すように漸次拡径する構成になっている。なお、フランジ部１２直上の略四角形状の断面形状は、車両幅方向Ｗの外寸を１１０ｍｍ、車両上下方向ＵＤの外寸を９０ｍｍに設定した。また、車両前後方向ＦＲに投影したときの傾斜面１３ａの寸法ＬＩは、１００ｍｍに設定した。本例において、衝撃吸収部１３は、側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ同士の交差部が丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成することもできる。
【００４４】
＜バンパー装置＞
本例のバンパー装置２は、図２に示すように、車両のバンパー補強用のレインフォースメント３と、上述した衝撃吸収部材１とを有する。衝撃吸収部材１は、車両幅方向の内側ＷＩに傾斜面１３ａが配置された状態で、レインフォースメント３に底部１１が締結により固定されている（締結部材は省略）。なお、図２は、フロントバンパー側に適用した場合におけるバンパー装置２の左側半分を示したものであるが、中心線Ｓの右側には、バンパー装置２の車両前方向の左側半分と左右対称なバンパー装置２の車両前方向の右側半分（不図示）が存在している。したがって、本例では、上述した衝撃吸収部材１を２つ有していることになる。
【００４５】
レインフォースメント３は、車両幅方向Ｗに延設されており、車両幅方向Ｗと１０°の角度を持つように車両前後方向の内側ＦＲＩに向かって両端部側が折り曲げ形成された曲げ部３１を有している。衝撃吸収部材１の底部１１は、レインフォースメント３の曲げ部３１における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに固定されている。
【００４６】
レインフォースメント３は、図４（ａ）に示すように、車両前後方向ＦＲで切断したときの断面形状が略「日」の字状であるアルミニウム中空形材より形成されている。図４（ｂ）に示すように、車両前後方向の外側ＦＲＯの側壁面３２ｂ、車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａは、車両上下方向の上側Ｕおよび下側Ｄの側壁面３２ｃ、３２ｄから突出していてもよい。なお、上記アルミニウム中空形材としてはＡ７Ｎ０１−Ｔ６を用いた。
【００４７】
＜衝突性能評価＞
以下、衝突性能評価を行うため、図２に示す形状のバンパー装置２について、市販のＦＥＭ解析ソフトによるシミュレーションを実行した。
【００４８】
先ず、図２に示す形状のバンパー装置２をメッシュモデル化し、解析モデルを作成した。次に、解析モデルに以下の特性を入力した。
すなわち、レインフォースメント３は、耐力３２０ＭＰａのアルミニウム合金（Ａ７Ｎ０１−Ｔ６）の中空形材から構成され、衝撃吸収部材１は、耐力２８０ＭＰａのアルミニウム合金（Ａ６０１６−Ｔ６）から構成されることを想定し、各耐力を想定した応力−ひずみ特性を解析モデルに入力した。
【００４９】
レインフォースメント３を車両前後方向ＦＲで切断したときの断面形状は、略「日」の字状とした。略「日」の字状断面形状における、車両前後方向ＦＲに配置された側壁面３２ａ、３２ｂの寸法は１００ｍｍ、厚みは４ｍｍ、車両上下方向ＵＤに配置された側壁面３２ｃ、３ｄの寸法は８０ｍｍ、厚みは２ｍｍ、中央リブ３３の厚みは２ｍｍとした。また、レインフォースメント３は、車両幅方向と１０°の角度を持つように両端部が曲げ加工された状態とした。
【００５０】
衝撃吸収部材１は、車両幅方向の内側ＷＩに配置される傾斜面１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを１０°とした。また、フランジ部１２直上の略四角形状の断面形状は、車両幅方向Ｗの外寸を１１０ｍｍ、車両上下方向ＵＤの外寸を９０ｍｍとした。また、車両幅方向の内側ＷＩに配置される傾斜面１３ａの車両前後方向ＦＲに投影したときの寸法を１００ｍｍとした。
【００５１】
次に、上記特性を入力した解析モデルに対し、図５に示すように、メッシュモデル化した負荷治具４を衝突させるシミュレーションを行った。なお、図５中のバンパー装置５は、評価方法の説明のためのものである。上記解析モデルによる解析条件として、ＯＤＢ（Offset Deformable Barrier）を参照した条件を入力した。具体的には、バンパー装置５の衝撃吸収部材５１のフランジ部側の端部を完全拘束し、負荷治具４を、１０００ｍｍ／ｓの速度設定でレインフォースメント５３の全長Ｔの４０％の領域に衝突させ、負荷治具４の変位量に対する、バンパー装置５への衝突による負荷治具４への反力を出力するシミュレーションを行った。
【００５２】
なお、比較として、図６に示すように、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面９１１ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを０°とした点以外は、図１と同様の衝撃吸収部材９１１を用いたバンパー装置９１（比較品１）について、上記と同様のシミュレーションを行った。また、図７に示すように、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面９２１ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを２５°とした点以外は、図１と同様の衝撃吸収部材９２１を用いたバンパー装置９２（比較品２）について、上記と同様のシミュレーションを行った。
【００５３】
シミュレーション結果を図８に示す。図８において、衝撃エネルギー吸収量は、負荷治具４の変位量×荷重の面積で算出される。図８に示すように、比較品１のバンパー装置９１は、レインフォースメント３に割れが発生した。比較品２のバンパー装置９２は、衝撃吸収部材９２１が横倒れし、荷重が低下した。
【００５４】
これらに対し、発明品のバンパー装置２は、レインフォースメント３に座屈が発生せず、かつ、高い荷重を保持することができ、衝撃吸収部材１に衝撃が確実に伝達された。そして、衝撃吸収部材１が横倒れすることなく、車両前後方向に座屈変形した。このように衝撃吸収性能に優れていることが確認できた。
【００５５】
以上から、本例の衝撃吸収部材１は、量産性、レインフォースメント３に取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れるといえる。
具体的には、底部１１、フランジ部１２および衝撃吸収部１３が、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。そのため、押出形材を用いる場合に比べ、部品点数が少なくなり、各部品の切断や部品同士の線溶接による組み立てなどの製造工程が不要になる。また、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成したり、側壁面に段部を形成したりするための加工も不要になる。それ故、量産性に優れる。
【００５６】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａが、車両前後方向ＦＲに対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。レインフォースメント３に底部１１が固定されるとともに車両本体のフレームにフランジ部１２が固定された状態で、車両前方向（フロントバンパー側に適用した場合）、あるいは、車両後方向（リヤバンパー側に適用した場合）から衝撃荷重を受けた場合、レインフォースメント３からの衝撃荷重が衝撃吸収部１３に伝達される。衝撃荷重が伝達された衝撃吸収部１３は、横倒れすることなく略蛇腹状に座屈変形し、衝撃エネルギーを吸収する。そのため、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れ、優れた衝撃吸収特性を発揮することができる。
【００５７】
また、本例のバンパー装置２は、本例の衝撃吸収部材１を用いているので、量産性、車両の衝突時の衝撃吸収特性に優れるといえる。
【００５８】
以上、実施例について説明したが、本発明は、上記実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能なものである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 衝撃吸収部材
１１ 底部
１２ フランジ部
１３ 衝撃吸収部
１３ａ 側壁面（車両内側、傾斜面）
１３ｂ 側壁面（車両外側）
１３ｃ 側壁面（車両上側）
１３ｄ 側壁面（車両下側）
２ バンパー装置
３ レインフォースメント
３１ 曲げ部
３２ａ 側壁面（車両内側）
３２ｂ 側壁面（車両外側）
３２ｃ 側壁面（車両上側）
３２ｄ 側壁面（車両下側）
３３ 中央リブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収部材およびバンパー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両の前方および後方には、車両の衝突時の衝撃を吸収して、車両に伝達される衝撃エネルギーを緩和させるためにバンパーが設けられている。バンパーは、一般に、樹脂製の外部カバーと、車両幅方向に延設されたレインフォースメントと、外部カバーとレインフォースメントとの隙間を充填する発泡樹脂とを有している。そして、レインフォースメントは、座屈変形により衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材を介して車両本体のフレームに取り付けられる。
【０００３】
上記衝撃吸収部材としては、例えば、特許文献１等に記載されるように、衝撃吸収を考慮した所定の断面形状を有するアルミニウム合金製の押出形材が広く使用されている。
【０００４】
他にも、特許文献２には、アルミニウム板材をプレス深絞り加工して有底筒体を形成した後、この有底筒体を軸方向にプレス加工して外壁面に螺旋状の段部を形成してなる衝撃吸収部材が提案されている。なお、同文献には、上記衝撃吸収部材は、レインフォースメントを用いずに車両へ取り付けることができる点、レインフォースメントと車両本体のフレームとの間に上記衝撃吸収部材を取り付ける場合には、車両前後方向の向きを問わずに取り付けることができる点などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０６４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、以下の点で未だ改良の余地がある。すなわち、上記衝撃吸収部材として押出形材を使用する場合、押出形材からなる衝撃吸収部、レインフォースメントに固定するための固定部材、車両のフレームに固定するための固定部材の３部品が必要となる。そのため、各部品の切断や部品同士の線溶接（全周溶接）による組み立てなどの製造工程が多くなる。とりわけ部材同士の線溶接はコストを増大させる。また、初期荷重を低くするため、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成するための加工なども必要になる。このように押出形材を用いる衝撃吸収部材は、量産性に劣るといった問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２の衝撃吸収部材は、有底筒体の形成を行うプレス深絞り加工以外にも、外壁面に螺旋状の段部を形成するためのプレス加工を行う必要がある。そのため、製造工程が多くなり、量産性に優れるプレス成形の利点が十分に活かされているとはいえない。また、有底筒体の外壁面に螺旋状の段部をプレス加工により形成するのは、難易度が高い。さらに、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性についてはほとんど考慮されておらず、形状面から衝撃吸収特性の向上を図れる余地がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、量産性、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れた衝撃吸収部材、これを用いたバンパー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、上記底部および上記フランジ部との間に設けられ、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状の衝撃吸収部とを有し、上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されており、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面であることを特徴とする衝撃吸収部材にある（請求項１）。
【００１０】
また、本発明は、車両のバンパー補強用のレインフォースメントと、上記衝撃吸収部材とを有し、該衝撃吸収部材は、車両幅方向の内側に上記傾斜面が配置された状態で、上記レインフォースメントに上記底部が固定されていることを特徴とするバンパー装置にある（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衝撃吸収部材は、上記構成を有するので、量産性、レインフォースメントに取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れる。
具体的には、上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部が、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。そのため、押出形材を用いる場合に比べ、部品点数が少なくなり、各部品の切断や部品同士の線溶接による組み立てなどの製造工程が不要になる。また、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成したり、特許文献２に記載されるように、側壁面に段部を形成したりするための加工も不要になる。それ故、量産性に優れる。とりわけ、衝撃吸収部材の形成に線溶接工程が不要になることは、低コスト化を図るうえで有利である。
【００１２】
また、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつフランジ部側が拡がるように形成された傾斜面とされている。そのため、車両前方向（フロントバンパー側に適用した場合）、あるいは、車両後方向（リヤバンパー側に適用した場合）から衝撃荷重を受けたときに、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れ、優れた衝撃吸収特性を発揮することができる。
【００１３】
本発明のバンパー装置は、上記衝撃吸収部材を用いているので、量産性、車両の衝突時の衝撃吸収特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す説明図である。
【図２】実施例１における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図３】実施例１における、バンパー装置の衝撃吸収部材の断面形状を拡大して示す説明図である。
【図４】実施例１における、バンパー装置のレインフォースメントの断面形状を示す説明図である。
【図５】シミュレーションによる評価方法の概略を示す説明図である。
【図６】比較例１における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図７】比較例２における、バンパー装置の構成（但し、車両前方向、つまり、フロントバンパー側に適用した場合の左側半分）を示す説明図である。
【図８】治具変位−荷重の関係を示すシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記衝撃吸収部材は、上述のように、車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、底部およびフランジ部との間に設けられる衝撃吸収部とを有する。上記衝撃吸収部材において、レインフォースメントへ底部を固定する方法、車両本体のフレームへフランジ部を固定する方法は、特に限定されるものではない。上記固定方法としては、例えば、ボルト、ナット等の締結部材による締結、かしめやＦＳＷなどによる機械的接合、スポット溶接などの方法を例示することができる。
【００１６】
上記底部の形状は、略角筒状の衝撃吸収部における底部側の縁部形状との関係から、略四角形状が好適である。また、底部は、底部を固定するためのレインフォースメントの車両前後方向の内側に配置される側壁面に沿った形状に形成すればよい。
【００１７】
上記フランジ部の形状は、特に限定されるものではなく、略四角形状等の略多角形状、略円形状などであってもよい。フランジ部の形状は、好ましくは、フレームへの取付容易性などの観点から、略四角形状であるとよい。フランジ部の形状は、さらに好ましくは、衝撃吸収部の四つの側壁面とフランジ部との接続部の四辺と、フランジ部の四辺とがそれぞれ略平行となるような略四角形状に形成されているとよい。フレームに対する取付容易性に優れ、締結部材により固定する場合にボルトを挿通させる取付孔なども配置しやすいからである。
【００１８】
上記衝撃吸収部は、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状に形成されている。この際、側壁面同士の交差部は、角がないように丸みを帯びていてもよいし、角がついていてもよい。上記交差部は、好ましくは、プレス成形時の脱型性に優れ、プレス成形性の向上に寄与できる観点から、角がないように丸みを帯びていることが好ましい。
【００１９】
上記底部、フランジ部および衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。底部とフランジ部との間、フランジ部と衝撃吸収部との間には、かしめ部や接合等による継ぎ目が存在していない。なお、本願にいう「アルミニウム」は、アルミニウムを主体とする金属および合金の総称であり、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む概念である。
【００２０】
上記プレス成形法としては、深絞り加工を好適に用いることができる。底部およびフランジ部の厚みは、牽引特性などの観点から、また、衝撃吸収部の厚みは、衝撃エネルギー吸収特性などの観点から、いずれも好ましくは２〜４ｍｍの範囲内であるとよい。なお、衝撃吸収部の車両前後方向の長さは、レインフォースメントと車両本体のフレームとの間の距離に合わせて適宜決定することができる。
【００２１】
ここで、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面とされている。つまり、衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面と車両前後方向とのなす角は、５°〜１５°の範囲内にあり、かつ、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両幅方向の内側かつフランジ部側が拡がるように斜めに形成されている。このように上記衝撃吸収部は、車両幅方向の内側に配置される側壁面が積極的に傾斜されている。
【００２２】
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、車両前後方向に対し１５°を超える範囲で車両幅方向の内側かつフランジ部側に拡がるように形成された傾斜面である場合には、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、比較的低い荷重で座屈するとともに横倒れし、衝撃吸収特性が悪化する。上記角度の上限値は、好ましくは、１２°であるとよい。
一方、上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面が、車両前後方向に対し０°以上５°未満の範囲で車両幅方向の内側かつフランジ部側に拡がるように形成された傾斜面である場合には、初期の座屈荷重が高くなることにより、レインフォースメントの車両前後方向の内側に配置される側壁面がせん断変形し、衝撃吸収特性が悪化する。上記角度の下限値は、好ましくは、７°であるとよい。
【００２３】
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面以外の三つの側壁面は、車両前後方向と略平行になるように形成された平行面であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れたものにしやすく、優れた衝撃吸収特性を発揮しやすくなる。
なお、上記にいう「車両前後方向と略平行」とは、車両前後方向と完全に平行である場合だけではなく、車両前後方向と側壁面とのなす角が０°〜５°未満の場合も含む。製造バラツキやプレス成形時のクリアランス等を含むことができるという意味である。
【００２４】
上記衝撃吸収部材において、上記底部は、上記レインフォースメントに締結により固定可能とされ、上記フランジ部は、上記フレームに締結により固定可能とされていることが好ましい（請求項３）。
線溶接による固定はコストが増大するうえ、生じた熱影響部により設計上の座屈荷重に変動をきたすおそれがある。締結による固定であれば、レインフォースメントや車両本体のフレームに比較的簡単に取り付け可能であるし、設計上の座屈荷重も維持しやすくなる。
【００２５】
上記締結手段には、ボルト、ナット等を好適に用いることができる。この場合、上記底部、フランジ部にボルトを挿通させる取付孔を複数形成しておけばよい。取付孔の位置は、特に限定されるものではないが、取付バランスを考慮して最適な位置に設定すればよい。例えば、フランジ部が略四角形状である場合には、略四角形状の角部（四隅）に取付孔を形成するとよい。比較的形成が容易なうえ、取付バランスに優れるからである。
【００２６】
上記衝撃吸収部材において、上記アルミニウム板材は、６０００系アルミニウム合金（以下、「６０００系合金」と称する。）よりなることが好ましい（請求項４）。
６０００系合金は、曲げ割れが発生し難い。そのため、衝撃吸収部が略蛇腹状に座屈変形する際に割れが発生し難く、衝撃吸収特性を悪化させ難い。具体的な６０００系合金としては、例えば、６００９、６０１６、６１１１などが挙げられる。
【００２７】
一枚のアルミニウム板材から上記衝撃吸収部材をプレス成形するにあたっては、Ｏ材またはＴ４材からなるアルミニウム板材を用いてプレス成形して形状を定めた後、Ｔ６材となるように熱処理を施すことが好ましい。底部、フランジ部および衝撃吸収部が一体化された衝撃吸収部材の形状へのプレス加工は、強加工である。そのため、比較的軟質なＯ材またはＴ４材からなるアルミニウム板材を用いてプレス成形するようにした場合には、形状加工性に優れる。また、形状を定めた後、最終的にＴ６材となるように熱処理が施されている場合には、衝撃吸収性を高めやすくなる。
【００２８】
上記バンパー装置において、レインフォースメントは、バンパー装置の衝撃吸収特性の向上を図る観点から、好ましくは、中空状であるとよい。また、この場合、側壁面の内面間を連結するリブが１または２以上設けられていてもよい。レインフォースメントを車両前後方向で切断したときの断面形状は、好ましくは、略矩形状、略「日」の字状、略「目」の字状、略「田」の字状などを例示することができる。但し、この場合、車両上下方向に略平行な側壁面については、車両前後方向に略平行な側壁面から突出していても構わない。
【００２９】
また、レインフォースメントは、通常、車両の意匠上、両端部側が折り曲げ形成される。上記バンパー装置においても、上記レインフォースメントは、両端部にそれぞれ曲げ部を有していてもよい。また、上記バンパー装置において、衝撃吸収部材は、車両本体のフレームのうち、車両前後方向の左右の車両本体のフレーム等に一つずつ取り付けることができるように、取付位置に対応させた状態でレインフォースメントに２つ取り付けられていることが好ましい。
【００３０】
なお、上記衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のフロントバンパー側、リヤバンパー側のいずれの側にも適用可能である。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本発明の実施例に係る衝撃吸収部材およびバンパー装置について、図１〜図４を用いて説明する。なお、全図中、ＦＲは車両前後方向を、ＦＲＩは車両前後方向の車両内側を、ＦＲＯは車両前後方向の車両外側を意味する。また、Ｗは車両幅方向を、ＷＩは車両幅方向の車両内側を、ＷＯは車両幅方向の車両外側を意味する。また、ＵＤは車両上下方向を、Ｕは車両上側を、Ｄは車両下側を意味する。これら符号は以下の説明において適宜使用する。なお、本例の衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のフロントバンパー側への適用を想定したものであるが、これに限定されることなく、本例の衝撃吸収部材、バンパー装置は、車両のリヤバンパー側へも適用することができる。
【００３２】
＜衝撃吸収部材＞
本例の衝撃吸収部材１は、図１、図２に示すように、車両のバンパー補強用のレインフォースメント３に固定するための底部１１と、車両本体のフレーム（不図示）に固定するためのフランジ部１２と、底部１１およびフランジ部１２との間に設けられ、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成される略角筒状の衝撃吸収部１３とを有している。つまり、本例の衝撃吸収部材１は、全体として有底略角筒体に形成されており、底部１１と反対側の有底略角筒体の外周縁に、有底略角筒体の外側に突出するフランジ部１２を有している。
【００３３】
底部１１、フランジ部１２および衝撃吸収部１３は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形による絞り加工がなされることにより一体的に形成されている。アルミニウム板材としては、６０００系アルミニウム合金であるＡ６０１６の板材を用いた。プレス成形するにあたっては、先ず、Ｏ材からなる上記アルミニウム板材（厚み２．５ｍｍ）を用いてプレス成形して形状を定めた後、熱処理を施してＴ６材とした。
【００３４】
本例の衝撃吸収部材１において、底部１１は、レインフォースメント３における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに固定するためのものである。また、レインフォースメント３は、車両の意匠上、車両前後方向の内側ＦＲＩに向かって折れ曲がる曲げ部３１を有していることが多い。本例では、このようなレインフォースメント３の曲げ部３１における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに底部１１を固定することを想定している。そのため、底部１１は、レインフォースメント３の曲げ部３１に沿うように、斜め方向に傾斜して形成されている。
【００３５】
底部１１は、略四角形状に形成されている。また、底部１１の四隅の角部は、丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成されていてもよい。底部１１の外形は、略角筒状の衝撃吸収部１３の底部１１側の外形を考慮して決定することができる。
【００３６】
また、底部１１は、レインフォースメント３に締結により固定可能とされている。具体的には、底部１１の四隅の角部に、それぞれ取付孔（不図示）が設けられており、締結部材としてのボルト、ナットを用いてレインフォースメント３の側壁面３２ａに固定可能とされている。
【００３７】
本例の衝撃吸収部材１において、フランジ部１２は、車両本体のフレーム、具体的には、車両幅方向の外側ＷＯにそれぞれ配置される車両本体のフレームに固定するためのものである。フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の底部１１と反対側の端部外形よりも大きな略四角形状に形成されている。フランジ部１２の形状は、車両本体のフレームにおけるフランジ部１２の取付部位の形状を考慮して決定することができる。また、フランジ部１２の四隅の角部は、丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成されていてもよい。また、フランジ部１２は、略角筒状の衝撃吸収部１３の四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとフランジ部１２との接続部の四辺と、フランジ部の四辺とがそれぞれ略平行となるように配置されている。
【００３８】
また、フランジ部１２は、車両本体のフレームに締結により固定可能とされている。具体的には、フランジ部１２の四隅の角部に、それぞれ取付孔（不図示）が設けられており、締結部材としてのボルト、ナットを用いて車両本体のフレームに固定可能とされている。
【００３９】
本例の衝撃吸収部材１において、衝撃吸収部１３は、略角筒状に形成されており、四つの平坦な側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから構成されている。なお、いずれの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄも、外表面に段部を有していない。略角筒状の衝撃吸収部１３の一端部に、底部１１が一体的に繋がっており、他端部に、フランジ部１２が一体的に繋がっている。
【００４０】
ここで、本例の衝撃吸収部材１において、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、図３に拡大して示すように、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。つまり、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａと車両前後方向とのなす角θは、５°〜１５°の範囲内にあり、かつ、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように斜めに形成されている。
【００４１】
このように車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａは、車両前後方向ＦＲから車両幅方向の内側ＷＩに角度５°〜１５°の範囲で傾斜した方向と、車両上下方向ＵＤとを含む平坦面として形成されている。本例において、傾斜面１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θは、１０°に設定した。
【００４２】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａ（傾斜面）以外の三つの側壁面１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、車両前後方向ＦＲと略平行になるように形成された平行面とされている。すなわち、車両幅方向の外側ＷＯに傾斜面１３ａと対向して配置される側壁面１３ｂは、車両前後方向ＦＲと車両上下方向ＵＤとを含む平坦面として形成されている。つまり、本例において、側壁面１３ｂと車両前後方向ＦＲとのなす角は、０°に設定されている。また、車両上下方向の上側Ｕおよび下側Ｄに配置される側壁面１３ｃ、１３ｄは、車両前後方向ＦＲと車両幅方向Ｗとを含む平坦面として形成されている。つまり、本例において、側壁面１３ｃと車両前後方向ＦＲとのなす角、側壁面１３ｄと車両前後方向ＦＲとのなす角は、ともに０°に設定されている。
【００４３】
本例において、衝撃吸収部１３は、上述の傾斜面１３ａを有することにより、車両幅方向Ｗで切断したときの略四角形状の断面形状が、底部１１からフランジ部１２に向かって、車両幅方向の内側ＷＩに張り出すように漸次拡径する構成になっている。なお、フランジ部１２直上の略四角形状の断面形状は、車両幅方向Ｗの外寸を１１０ｍｍ、車両上下方向ＵＤの外寸を９０ｍｍに設定した。また、車両前後方向ＦＲに投影したときの傾斜面１３ａの寸法ＬＩは、１００ｍｍに設定した。本例において、衝撃吸収部１３は、側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ同士の交差部が丸みを帯びるように湾曲させた形状に形成されているが、他にも、角ばった形状に形成することもできる。
【００４４】
＜バンパー装置＞
本例のバンパー装置２は、図２に示すように、車両のバンパー補強用のレインフォースメント３と、上述した衝撃吸収部材１とを有する。衝撃吸収部材１は、車両幅方向の内側ＷＩに傾斜面１３ａが配置された状態で、レインフォースメント３に底部１１が締結により固定されている（締結部材は省略）。なお、図２は、フロントバンパー側に適用した場合におけるバンパー装置２の左側半分を示したものであるが、中心線Ｓの右側には、バンパー装置２の車両前方向の左側半分と左右対称なバンパー装置２の車両前方向の右側半分（不図示）が存在している。したがって、本例では、上述した衝撃吸収部材１を２つ有していることになる。
【００４５】
レインフォースメント３は、車両幅方向Ｗに延設されており、車両幅方向Ｗと１０°の角度を持つように車両前後方向の内側ＦＲＩに向かって両端部側が折り曲げ形成された曲げ部３１を有している。衝撃吸収部材１の底部１１は、レインフォースメント３の曲げ部３１における車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａに固定されている。
【００４６】
レインフォースメント３は、図４（ａ）に示すように、車両前後方向ＦＲで切断したときの断面形状が略「日」の字状であるアルミニウム中空形材より形成されている。図４（ｂ）に示すように、車両前後方向の外側ＦＲＯの側壁面３２ｂ、車両前後方向の内側ＦＲＩの側壁面３２ａは、車両上下方向の上側Ｕおよび下側Ｄの側壁面３２ｃ、３２ｄから突出していてもよい。なお、上記アルミニウム中空形材としてはＡ７Ｎ０１−Ｔ６を用いた。
【００４７】
＜衝突性能評価＞
以下、衝突性能評価を行うため、図２に示す形状のバンパー装置２について、市販のＦＥＭ解析ソフトによるシミュレーションを実行した。
【００４８】
先ず、図２に示す形状のバンパー装置２をメッシュモデル化し、解析モデルを作成した。次に、解析モデルに以下の特性を入力した。
すなわち、レインフォースメント３は、耐力３２０ＭＰａのアルミニウム合金（Ａ７Ｎ０１−Ｔ６）の中空形材から構成され、衝撃吸収部材１は、耐力２８０ＭＰａのアルミニウム合金（Ａ６０１６−Ｔ６）から構成されることを想定し、各耐力を想定した応力−ひずみ特性を解析モデルに入力した。
【００４９】
レインフォースメント３を車両前後方向ＦＲで切断したときの断面形状は、略「日」の字状とした。略「日」の字状断面形状における、車両前後方向ＦＲに配置された側壁面３２ａ、３２ｂの寸法は１００ｍｍ、厚みは４ｍｍ、車両上下方向ＵＤに配置された側壁面３２ｃ、３ｄの寸法は８０ｍｍ、厚みは２ｍｍ、中央リブ３３の厚みは２ｍｍとした。また、レインフォースメント３は、車両幅方向と１０°の角度を持つように両端部が曲げ加工された状態とした。
【００５０】
衝撃吸収部材１は、車両幅方向の内側ＷＩに配置される傾斜面１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを１０°とした。また、フランジ部１２直上の略四角形状の断面形状は、車両幅方向Ｗの外寸を１１０ｍｍ、車両上下方向ＵＤの外寸を９０ｍｍとした。また、車両幅方向の内側ＷＩに配置される傾斜面１３ａの車両前後方向ＦＲに投影したときの寸法を１００ｍｍとした。
【００５１】
次に、上記特性を入力した解析モデルに対し、図５に示すように、メッシュモデル化した負荷治具４を衝突させるシミュレーションを行った。なお、図５中のバンパー装置５は、評価方法の説明のためのものである。上記解析モデルによる解析条件として、ＯＤＢ（Offset Deformable Barrier）を参照した条件を入力した。具体的には、バンパー装置５の衝撃吸収部材５１のフランジ部側の端部を完全拘束し、負荷治具４を、１０００ｍｍ／ｓの速度設定でレインフォースメント５３の全長Ｔの４０％の領域に衝突させ、負荷治具４の変位量に対する、バンパー装置５への衝突による負荷治具４への反力を出力するシミュレーションを行った。
【００５２】
なお、比較として、図６に示すように、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面９１１ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを０°とした点以外は、図１と同様の衝撃吸収部材９１１を用いたバンパー装置９１（比較品１）について、上記と同様のシミュレーションを行った。また、図７に示すように、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面９２１ａと車両前後方向ＦＲとのなす角θを２５°とした点以外は、図１と同様の衝撃吸収部材９２１を用いたバンパー装置９２（比較品２）について、上記と同様のシミュレーションを行った。
【００５３】
シミュレーション結果を図８に示す。図８において、衝撃エネルギー吸収量は、負荷治具４の変位量×荷重の面積で算出される。図８に示すように、比較品１のバンパー装置９１は、レインフォースメント３に割れが発生した。比較品２のバンパー装置９２は、衝撃吸収部材９２１が横倒れし、荷重が低下した。
【００５４】
これらに対し、発明品のバンパー装置２は、レインフォースメント３に座屈が発生せず、かつ、高い荷重を保持することができ、衝撃吸収部材１に衝撃が確実に伝達された。そして、衝撃吸収部材１が横倒れすることなく、車両前後方向に座屈変形した。このように衝撃吸収性能に優れていることが確認できた。
【００５５】
以上から、本例の衝撃吸収部材１は、量産性、レインフォースメント３に取り付けた場合の衝撃吸収特性に優れるといえる。
具体的には、底部１１、フランジ部１２および衝撃吸収部１３が、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されている。そのため、押出形材を用いる場合に比べ、部品点数が少なくなり、各部品の切断や部品同士の線溶接による組み立てなどの製造工程が不要になる。また、押出形材からなる衝撃吸収部の外壁面にビードを形成したり、側壁面に段部を形成したりするための加工も不要になる。それ故、量産性に優れる。
【００５６】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのうち、車両幅方向の内側ＷＩに配置される側壁面１３ａが、車両前後方向ＦＲに対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側ＷＩかつフランジ部１２側が拡がるように形成された傾斜面とされている。レインフォースメント３に底部１１が固定されるとともに車両本体のフレームにフランジ部１２が固定された状態で、車両前方向（フロントバンパー側に適用した場合）、あるいは、車両後方向（リヤバンパー側に適用した場合）から衝撃荷重を受けた場合、レインフォースメント３からの衝撃荷重が衝撃吸収部１３に伝達される。衝撃荷重が伝達された衝撃吸収部１３は、横倒れすることなく略蛇腹状に座屈変形し、衝撃エネルギーを吸収する。そのため、初期の座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れ、優れた衝撃吸収特性を発揮することができる。
【００５７】
また、本例のバンパー装置２は、本例の衝撃吸収部材１を用いているので、量産性、車両の衝突時の衝撃吸収特性に優れるといえる。
【００５８】
以上、実施例について説明したが、本発明は、上記実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能なものである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 衝撃吸収部材
１１ 底部
１２ フランジ部
１３ 衝撃吸収部
１３ａ 側壁面（車両内側、傾斜面）
１３ｂ 側壁面（車両外側）
１３ｃ 側壁面（車両上側）
１３ｄ 側壁面（車両下側）
２ バンパー装置
３ レインフォースメント
３１ 曲げ部
３２ａ 側壁面（車両内側）
３２ｂ 側壁面（車両外側）
３２ｃ 側壁面（車両上側）
３２ｄ 側壁面（車両下側）
３３ 中央リブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、
車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、
上記底部および上記フランジ部との間に設けられ、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状の衝撃吸収部とを有し、
上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されており、
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面であることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃吸収部材において、
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、上記車両幅方向の内側に配置される側壁面以外の三つの側壁面は、車両前後方向と略平行になるように形成された平行面であることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の衝撃吸収部材において、
上記底部は、上記レインフォースメントに締結により固定可能とされ、
上記フランジ部は、上記フレームに締結により固定可能とされていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材において、
上記アルミニウム板材は、６０００系アルミニウム合金よりなることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項５】
車両のバンパー補強用のレインフォースメントと、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材とを有し、
該衝撃吸収部材は、車両幅方向の内側に上記傾斜面が配置された状態で、上記レインフォースメントに上記底部が固定されていることを特徴とするバンパー装置。
【請求項１】
車両のバンパー補強用のレインフォースメントに固定するための底部と、
車両本体のフレームに固定するためのフランジ部と、
上記底部および上記フランジ部との間に設けられ、四つの平坦な側壁面から構成される略角筒状の衝撃吸収部とを有し、
上記底部、上記フランジ部および上記衝撃吸収部は、一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより一体的に形成されており、
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面は、車両前後方向に対し、５°〜１５°の範囲内で車両幅方向の内側かつ上記フランジ部側が拡がるように形成された傾斜面であることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃吸収部材において、
上記衝撃吸収部の側壁面のうち、上記車両幅方向の内側に配置される側壁面以外の三つの側壁面は、車両前後方向と略平行になるように形成された平行面であることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の衝撃吸収部材において、
上記底部は、上記レインフォースメントに締結により固定可能とされ、
上記フランジ部は、上記フレームに締結により固定可能とされていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材において、
上記アルミニウム板材は、６０００系アルミニウム合金よりなることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項５】
車両のバンパー補強用のレインフォースメントと、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材とを有し、
該衝撃吸収部材は、車両幅方向の内側に上記傾斜面が配置された状態で、上記レインフォースメントに上記底部が固定されていることを特徴とするバンパー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６６６８８（Ｐ２０１２−１６６６８８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９２９８（Ｐ２０１１−２９２９８）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
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