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牽引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。フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１３側に起立する起立部１２ｂとを有する。バンパー装置２は、衝撃吸収部材１の底部１１がレインフォースメントに固定されている。
【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。フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１３側に起立する起立部１２ｂとを有する。バンパー装置２は、衝撃吸収部材１の底部１１がレインフォースメントに固定されている。
【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。
【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、以下の点で問題がある。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。このように押出形材を用いる衝撃吸収部材は、製造工程が増加し、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。
【０００８】
さらに、自動車等の車両は牽引されることがある。車両の牽引は、バンパー内のレインフォースメントに設けた牽引フックを、車両前方向（フロントバンパーの場合）あるいは車両後方向（リヤバンパーの場合）へ引っ張ることにより行われる。したがって、レインフォースメントと車両本体のフレームとを繋ぐ衝撃吸収部材には、牽引時に負荷される引張荷重（牽引荷重）に対して変形し難いことが要求される。ところが、特許文献２の衝撃吸収部材は、このような要求に対して何ら解決手段を提示していない。
【０００９】
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牽引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】
【００１０】
本発明の一態様は、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、上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有することを特徴とする衝撃吸収部材にある（請求項１）。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、車両のバンパー補強用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、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６）。
【発明の効果】
【００１２】
上記衝撃吸収部材は、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牽引特性に優れる。
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、特許文献２に記載されるように、側壁面に段部を形成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。
【００１３】
また、上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有している。そのため、フランジ部の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性が向上する。それ故、底部をレインフォースメントに固定するとともにフランジ部を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、永久変形し難く、優れた牽引特性を発揮することができる。
【００１４】
上記バンパー装置は、上記衝撃吸収部材を用いているので、量産性、車両の牽引時の牽引特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す斜視図である。
【図２】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す平面図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】負荷点変位−荷重の関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】実施例２における、衝撃吸収部材の構成を示す斜視図である。
【図９】実施例２における、衝撃吸収部材の構成を示す平面図である。
【図１０】図８におけるＡ−Ａ断面の構成を示す断面図である。
【図１１】図８におけるＢ−Ｂ断面の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、かしめやセルフピアシングリベットなどによる機械的接合、摩擦撹拌接合やスポット溶接などの方法を例示することができる。
【００１７】
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端縁形状との関係から、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。
【００１８】
上記衝撃吸収部は、四つの側壁面から構成される略角筒状に形成されている。四つの側壁面は、プレス成形性の向上等の観点から、平坦面であるとよい。この際、側壁面同士の接続部は、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。上記接続部は、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】
上記衝撃吸収部の四つの側壁面は、互いに対向する側壁面どうしが略平行となるように配置することができる。また、四つの側壁面のうち、少なくとも１つの側壁面が、底部からフランジ部側に向かって、筒外側に向かって拡がるように形成された傾斜面とすることも可能である。例えば、四つの側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面を、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広がるように形成された傾斜面等にすることができる。この場合には、衝撃荷重を受けたときの初期座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れるので、上記牽引特性の向上に加えて、衝撃吸収特性も向上させやすくなる。
【００２０】
上記フランジ部の本体部は、衝撃吸収部の端縁から筒外側に向かって突出して形成されているが、その突出量は特に限定されるものではない。起立部の形成性、フレームへの取付容易性、プレス加工性などを考慮して最適な突出量に調整可能である。本体部の外形は、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。本体部の外形は、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。また、フランジ部を車両本体のフレームへ締結部材により固定する場合には、ボルトを挿通させる取付孔を本体部に１または２以上形成することができる。
【００２１】
上記フランジ部の起立部は、本体部の外周に設けられ、衝撃吸収部側に起立している。起立部は、本体部の全外周に亘って連続的に設けられていてもよいし、不連続な部分を含むように設けられていてもよい。不連続な部分は、例えば、切欠き部やスリット等の空間部から形成することができ、これらは１または２以上形成することができる。また、起立部は、本体部の外周に部分的に設けられていてもよい。
【００２２】
また、起立部は、衝撃吸収部側に起立しておれば、本体部と起立部との間のなす角の大きさは、特に限定されるものではない。本体部と起立部との間のなす角は、フランジ部の剛性向上の効果が大きいなどの観点から、好ましくは、９０°±１０°の範囲内、より好ましくは、９０°±５°の範囲内にあるとよい。また、起立部の本体部からの高さも、特に限定されるものではない。起立部の本体部からの高さは、フランジ部の剛性向上の効果が大きい、起立部の形成性向上などの観点から、好ましくは、５〜２５ｍｍの範囲内、より好ましくは、１０〜２０ｍｍの範囲内にあるとよい。
【００２３】
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。
【００２４】
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の範囲内であり、一枚のアルミニウム板材から一体成形されているとよい。また、上記フランジ部の起立部は、深絞り加工等のプレス成形により形成してもよいし、プレス成形後に折り曲げ加工することにより形成してもよい。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。
【００２５】
上記衝撃吸収部材において、上記本体部は、上記衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されており、上記起立部は、上記本体部の四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片から構成されていることが好ましい（請求項２）。
【００２６】
この場合には、プレス成形、あるいは、その後の打ち抜き加工等により、フランジ部の本体部と同一面上に、折り曲げにより起立片となる曲げしろを予め形成しておき、この曲げしろをプレス成形後に折り曲げ加工することにより、各起立片を形成することができる。簡易な曲げ加工を利用できるため、加工性に優れ、量産性の向上に寄与することができる。また、各起立片どうしの両端間には空間部が形成されるため、軽量化にもつながる。また、本体部の外形が、衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されているので、フレームに対する取付容易性に優れる。また、締結部材により固定する場合における、ボルトの取付孔を適切な配置で形成しやすいなどの利点もある。
【００２７】
上記起立片は、上記本体部と垂直な方向に曲げて構成してもよいし、さらに、上記起立片の先端部を上記本体部と水平な方向に曲げた構成にしてもよい。上記起立片がこのように構成されている場合には、フランジ部の剛性をより向上させることができるので、牽引荷重によって変形し難くなり、優れた牽引特性を得やすくなる。
【００２８】
上記衝撃吸収部材において、上記本体部は、その略四隅に、締結により上記フレームに固定するための取付孔をそれぞれ有し、上記各起立片の長さは、上記取付孔間の中心間距離より長いことが好ましい（請求項３）。
【００２９】
上記取付孔間よりも外側は牽引荷重により変形し難いが、取付孔間よりも内側は牽引荷重により変形しやすい傾向がある。そのため、上記構成とした場合には、起立片の折り曲げ形成性とフランジ部の剛性向上効果とのバランスに優れる。なお、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。また、各取付孔は、上記本体部の四隅付近にあればよく、上記フレーム取付時フレームとフランジ部との位置関係等によっては、起立片の中央部よりに各取付孔が形成されることも許容される。また、この場合、「取付孔間の中心間距離」は、取付孔間の中心を結ぶ長さを、起立片と平行な面に投影したときの長さをいう。
【００３０】
上記衝撃吸収部材において、上記衝撃吸収部を構成する四つの側壁面のうち、いずれか一つ以上の側壁面と、上記フランジ部の本体部との少なくとも交わり部には、１または２以上のビード部が形成されていることが好ましい（請求項４）
【００３１】
この場合には、牽引荷重により比較的大きな負荷がかかりやすい交わり部の剛性を向上させることができる。そのため、牽引荷重に対する耐変形性がより一層向上する。それ故、底部をレインフォースメントに固定するとともにフランジ部を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、より一層永久変形し難く、より一層優れた牽引特性を発揮することができる。また、上記ビード部は、交わり部への導入が比較的容易であるので、量産性も損ない難い。
【００３２】
上記衝撃吸収部材において、衝撃吸収部は四つの側壁面より構成されていることから、側壁面とフランジ部の本体部との交わり部は四つ存在することになる。上記ビード部は、いずれの交わり部に形成されていてもよい。例えば、上記衝撃吸収部材を用いてバンパー装置を構成した際に車両幅方向と略平行となる２つの交わり部のいずれか一方または双方に形成されていてもよい。また、上記衝撃吸収部材を用いてバンパー装置を構成した際に車両上下方向と略平行となる２つの交わり部のいずれか一方または双方に形成されていてもよい。上記ビード部は、必要とされる牽引荷重に応じて適宜形成することが可能である。なお、上記ビード部は、少なくとも交わり部に存在しておればよく、上記ビード部の一部が衝撃吸収部を構成する側壁面やフランジ部の本体部に掛かる状態で存在していても構わない。
【００３３】
上記ビード部は、交わり部の剛性を向上させることができれば、その形状は特に限定されるものではない。上記ビード部は、交わり部の山側から谷側あるいは交わり部の谷側から山側に向かって交わり部の一部または全部を塑性変形させることにより好適に構成することが可能である。より具体的には、例えば、上記ビード部は、交わり部の山側から谷側に向かって交わり部の一部を塑性変形させることにより膨出させた膨出部などから構成することが可能である。ビード部は、例えば、衝撃吸収部の側壁面とフランジ部の本体部との交わり部を含み、かつフランジ部の本体部とのなす角が４５°である面で切断したときの切断面が、略三角形状、略半円状などの形状とすることができる。上記切断面が略三角形状であるビード部は、型成形などにより比較的容易に形成することができる。そのため、量産性の向上に寄与しやすくなる。
【００３４】
上記ビード部のピッチは、交わり部の長さによって、適宜設定することが可能である。上記ビード部のピッチは、例えば、１５〜３５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００３５】
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５）。
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、６０６１、６０６３などが挙げられる。
【００３６】
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。なお、フランジ部の起立片を折り曲げ加工により形成する場合、当該折り曲げ加工は、上記熱処理の前に行うことが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
上記バンパー装置において、上記衝撃吸収部材の底部は、上記レインフォースメントに摩擦撹拌接合によって固定されていることが好ましい（請求項７）。
【００４０】
ボルト、ナットにより底部を固定する場合、底部、レインフォースメントに対して前加工（取付孔の形成やナット固定）などが必要となり、締結時間がかかる。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、上記前加工が不要になるのでその分取付時間を短くすることができ、量産性を向上させることができる。また、溶接により底部を固定する場合、ブローホールや融合不良等の内部欠陥の懸念がある上、歪も発生しやすい。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、上記内部欠陥や歪の発生を心配する必要がないので欠陥検査の手間を少なくでき、量産性を向上させることができる。また、セルフピアッシングリベットにより底部を固定する場合には、固定強度が比較的低い上、固定のための専用工具が必要になる。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、比較的高い固定強度を確保することができる上、専用工具も不要である。さらに、摩擦撹拌接合により固定する場合には、ボルト、ナット、溶加材、セルフピアッシングリベット等の固定部材が不要になる分、バンパー装置の軽量化を図ることができる。さらに量産性の向上や固定部材の削減を通じて、バンパー装置の低コスト化を図ることも可能になる。
【００４１】
上記摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌線接合、摩擦撹拌点接合のいずれも用いることができる。これらを組み合わせることも可能である。また、上記摩擦撹拌接合は、衝撃吸収部側から行われていてもよいし、レインフォースメント側から行われていてもよい。上記衝撃吸収部材における衝撃吸収部の車両前後方向の長さ等を考慮して作業性を確保しやすい方向から行えばよい。
【００４２】
上記摩擦撹拌線接合は、牽引や固縛による引張に対する耐性を高める観点から、線接合長が好ましくは５０ｍｍ以上、線接合幅が好ましくは３ｍｍ以上、線接合面積が好ましくは１５０ｍｍ２以上であるとよい。なお、摩擦撹拌線接合の線接合部は、付与したい耐性の程度等を考慮して１または２以上から構成することができる。一方、上記摩擦撹拌点接合は、牽引や固縛による引張に対する耐性を高める観点から、打点数が好ましくは６打点以上であるとよい。
【００４３】
また、上記摩擦撹拌接合の接合方向は特に限定されるものではない。上記衝撃吸収部材の衝撃吸収部において、車両幅方向の車両内側に配置される側壁板の方が、車両幅方向の車両外側に配置される側壁板よりも、車両前後方向の長さが長く設定されている場合、つまり、車両幅方向の車両外側に底部が傾斜して設けられている場合には、車両幅方向の車両外側から車両内側に向かって摩擦撹拌接合が行われていることが好ましい。摩擦撹拌接合時に、摩擦撹拌接合装置のピンと衝撃吸収部材との不必要な接触を抑制しやすくなるからである。
【００４４】
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】
【００４５】
（実施例１）
実施例１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５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。
【００４６】
＜衝撃吸収部材＞
本例の衝撃吸収部材１は、図１〜図４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。
【００４７】
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す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。なお、後述するフランジ部１２の起立部１２ｂは、上記熱処理の前に折り曲げ加工することにより形成した。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。他にも、底部１１は、上記の取付孔を設けることなく、レインフォースメント３に摩擦撹拌接合により固定する構成とすることもできる。
【００５１】
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。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。
【００５２】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、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、車両幅方向の内側ＷＩおよび外側ＷＯに配置される側壁面１３ａ、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１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角、側壁面１３ｂ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。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。
【００５３】
なお、衝撃吸収部１３におけるフランジ部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、側壁面１３ａの寸法ＬＩは、１００ｍｍに設定した。側壁面１３ｂの寸法ＬＯは、フランジ部１２からレインフォースメント３の側壁面３２ａに突き当たるまでの長さとされている。本例において、衝撃吸収部１３は、側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄどうしの接続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。
【００５４】
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の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１３側に起立する起立部１２ｂとを有している。
【００５５】
本体部１２ａ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。具体的には、本体部１２ａは、衝撃吸収部１３の四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとの交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されている。なお、本体部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。
【００５６】
フランジ部１２は、本体部１２ａにて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、図２に示すように、衝撃吸収部１３の中心軸方向から見た際、本体部１２ａは、その略四隅に、締結によりフレームに固定するための取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａを有している。つまり、略四角形状の本体部１２ａの四隅の角部に、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａが設けられている。そして、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａに締結部材としてのボルトを挿通してナットを用いてフレームに固定可能とされている。
【００５７】
起立部１２ｂは、本体部１２ａの四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂから構成されている。つまり、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂどうしの両端部間には、空間部が形成されている。起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂは、プレス成形後の打ち抜き加工により、フランジ部１２の本体部１２ａと同一面上に、折り曲げにより起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂとなる曲げしろを予め形成しておき、その後、この曲げしろを折り曲げ加工することにより形成した。なお、本体部１２ａと起立部１２ｂ（起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ）との間のなす角は、９０°に設定されている。
【００５８】
また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの長さは、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く形成されている。具体的には、図２に示すように、起立片１２２ｂの長手方向の長さＴ２は、取付孔１２１ａ、１２２ａ間の中心間距離Ｔ１より長く形成されている。以下同様に、起立片１２３ｂの長手方向の長さは、取付孔１２２ａ、１２３ａ間の中心間距離より長く形成されている。起立片１２４ｂの長手方向の長さは、取付孔１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く形成されている。起立片１２１ｂの長手方向の長さは、取付孔１２４ａ、１２１ａ間の中心間距離より長く形成されている。
【００５９】
なお、本例において、フランジ部１２の本体部１２ａの外形は、車両幅方向Ｗの寸法を２００ｍｍ、車両上下方向ＵＤの寸法を１８０ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの本体部１２ａからの高さは、いずれも１５ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２３ｂの長さは、１５０ｍｍ、起立片１２２ｂ、１２４ｂの長さは、１７０ｍｍとした。また、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの孔径は、いずれも１１ｍｍとした。
【００６０】
＜バンパー装置＞
本例のバンパー装置２は、図３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、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）。上述したように、底部１１に上記の取付孔を設けることなく、レインフォースメント３に摩擦撹拌接合によって固定する構成を採用する場合には、具体的には以下の手順によればよい。すなわち、衝撃吸収部１３のフランジ部１２側の開口から衝撃吸収部１３内に摩擦撹拌接合装置のピンを差し込む。この際、底部１１の内側面における車両幅方向の車両外側ＷＯの位置にピンを垂直に挿入する。そして、このピンを底部１１に挿入した状態で回転させながら、車両幅方向のほぼ車両内側ＷＩに沿って移動させ、摩擦撹拌線接合を行う。その後、ピンの移動を停止させて接合を終了し、衝撃吸収部１３内からピンを抜く。摩擦撹拌線接合時の条件としては、例えば、ピンの寸法：ショルダー径１６ｍｍ、プローブ径：先端部６ｍｍ、付け根部８ｍｍ、ピンの回転数７５０ｒｐｍ、ピンの送り速度２５０ｍｍ／ｍｉｎという条件を例示することができる。また、線状接合部は、例えば、長さ８０ｍｍ、幅４ｍｍ、線状接合部の本数は、例えば、車両上下方向ＵＤに３本とすることができる。
【００６１】
なお、図３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。
【００６２】
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。
【００６３】
レインフォースメント３は、図５（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５（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。
【００６４】
＜牽引特性評価＞
以下、牽引特性評価を行うため、図３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。
【００６５】
先ず、図３に示す形状のバンパー装置２をメッシュモデル化し、牽引特性を調べるための解析モデルを作成した。次に、この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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、衝撃吸収部１３におけるフランジ部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に配置される側壁面１３ａの寸法ＬＩを１００ｍｍとした。なお、車両幅方向の外側ＷＯに配置される側壁面１３ｂの寸法ＬＯは、フランジ部１２の本体部１２ａからレインフォースメント３の側壁面３２ａに突き当たるまでの長さになる。
【００６８】
また、フランジ部１２の本体部１２ａの外形は、車両幅方向Ｗの寸法を２００ｍｍ、車両上下方向ＵＤの寸法を１８０ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの高さは、いずれも１５ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２３ｂの長さは、１５０ｍｍ、起立片１２２ｂ、１２４ｂの長さは、１７０ｍｍとした。また、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの孔径は、いずれも１１ｍｍとした。
【００６９】
次に、上記特性を入力した解析モデルに対し、図６に示すように、牽引特性を調べるためのシミュレーションを行った。具体的には、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外側ＦＲＯの側壁面３２ｂに牽引フック４を取り付けることを想定し、この部位に対して、１００ｍｍ／ｓの速度設定で強制変位（図６矢印Ｐ方向、車両前後方向の外側ＦＲＯ方向の変位）を与えた。図６中、５は、車両本体フレームを模擬した剛体である。この剛体５に、フランジ部１２の本体部１２ａがボルト、ナット（不図示）により締結されている。
【００７０】
通常、バンパー装置は、牽引フックを介して車両前後方向の外側ＦＲＯへ牽引荷重が負荷される。その際、負荷点の変位が小さいほど、牽引特性に優れているといえる。具体的には、バンパー装置は、レインフォースメントを通じて衝撃吸収部材に車両前後方向の外側ＦＲＯへ牽引荷重が負荷される。その結果、車両本体のフレームから衝撃吸収部材のフランジ部が持ち上がるような変形を生じやすい。この種の変形がフランジ部に生じないほど、牽引特性に優れていることになる。
【００７１】
なお、フランジ部１２の本体部１２ａの外周に起立部１２ｂ（起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ）を形成しなかった以外は図１と同様の衝撃吸収部材（比較例１に係る衝撃吸収部材）を用いたバンパー装置（比較例１に係るバンパー装置）について、上記と同様のシミュレーションを行った。
【００７２】
シミュレーション結果を図７示す。図７は、負荷点変位−荷重の関係を示したものであり、この図から塑性変形が始まるときの変位量を求めることができる。なお、図７は、実施例１の結果のみならず、後述する実施例２の結果も併せて示されている。図７に示すように、同じ荷重を負荷した場合、実施例１のバンパー装置は、比較例１のバンパー装置に比べ、変位量が少ないことがわかる。また、塑性変形が始まる荷重Ｑは、比較例１のバンパー装置よりも実施例１のバンパー装置のほうが高いことがわかる。この結果から、実施例１の衝撃吸収部材、バンパー装置は、優れた牽引特性を有していることが確認できた。
【００７３】
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牽引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、起立部１２ｂは、略四角形状の本体部１２ａの四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂから構成されている。そのため、簡易な曲げ加工により簡単に形成することができる。それ故、量産性に非常に優れている。
【００７４】
また、フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１２ａ側に起立する起立部１２ｂとを有している。そのため、フランジ部１２の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性が向上する。とりわけ、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの長さは、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの両端近傍にある取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く設定されている。そのため、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの折り曲げ形成性とフランジ部１２の剛性向上効果とのバランスに優れている。
【００７５】
それ故、底部１１をレインフォースメント３に固定するとともにフランジ部１２を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、永久変形し難く、優れた牽引特性を発揮することができるといえる。
【００７６】
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、車両の牽引時の牽引特性に優れているといえる。
【００７７】
（実施例２）
実施例２に係る衝撃吸収部材およびバンパー装置について、図７〜図１１を用いて説明する。実施例２に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２は、実施例１に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２と比較して、衝撃吸収部１３を構成する四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとフランジ部１２の本体部１２ａとの交わり部に、複数のビード部１５を有している点で異なっている。その他の構成は実施例１に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２と同様である。
【００７８】
実施例２の衝撃吸収部材１において、ビード部１５は、側壁面１３ａ、１３ｂとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部にそれぞれ２つずつ、側壁面１３ｃ、１３ｄとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部にそれぞれ３つずつ形成されている。なお、側壁面１３ａ、１３ｂとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部における各ビード部１５のピッチは３０ｍｍとした。また、側壁面１３ｃ、１３ｄとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部における各ビード部１５のピッチは２７．５ｍｍとした。
【００７９】
図１０に示すように、ビード部１５は、交わり部の山側１５Ｙから谷側１５Ｔに向かって塑性変形させることにより膨出させた膨出部から構成されている。なお、本例では型成形によりビード部１５を形成した。また、図１１に示すように、側壁面１３ｃと本体部１２ａとの交わり部を含み、かつ本体部１２ａとのなす角が４５°である面で切断したときの切断面は、略三角形状に形成されている（残りの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｄについても同様）。ビード部１５を構成する面１５１と面１５２とがなす角（頂角θ）は、９０°とした。また、交わり部から略三角形の頂点Ｘまでの距離ｈは約７ｍｍとした。
【００８０】
このように構成した実施例２の衝撃吸収部材１およびバンパー装置２について、ビード部形成による効果を確認するため、実施例１と同様のシミュレーションを実施し、牽引特性評価を行った。
【００８１】
そのシミュレーション結果を図７に示す。図７に示すように、同じ荷重を負荷した場合、実施例２のバンパー装置２は、実施例１のバンパー装置２に比べ、変位量が少ないことがわかる。また、塑性変形が始まる荷重Ｑは、実施例１のバンパー装置２よりも実施例２のバンパー装置２のほうが高いことがわかる。この結果から、交わり部にビード部１５を形成することにより、交わり部の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性がより一層向上するがわかる。このように実施例２の衝撃吸収部材１およびバンパー装置２は、より一層優れた牽引特性を有していることが確認できた。また、ビード部１５は、交わり部への導入が比較的容易であるので、量産性も損ない難いといえる。
【００８２】
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】
【００８３】
１ 衝撃吸収部材
１１ 底部
１２ フランジ部
１２ａ 本体部
１２１ａ〜１２４ａ 取付孔
１２ｂ 起立部
１２１ｂ〜１２４ｂ 起立片
１３ 衝撃吸収部
１３ａ 側壁面（車両内側）
１３ｂ 側壁面（車両外側）
１３ｃ 側壁面（車両上側）
１３ｄ 側壁面（車両下側）
１５ ビード部
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。
【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、以下の点で問題がある。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。このように押出形材を用いる衝撃吸収部材は、製造工程が増加し、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。
【０００８】
さらに、自動車等の車両は牽引されることがある。車両の牽引は、バンパー内のレインフォースメントに設けた牽引フックを、車両前方向（フロントバンパーの場合）あるいは車両後方向（リヤバンパーの場合）へ引っ張ることにより行われる。したがって、レインフォースメントと車両本体のフレームとを繋ぐ衝撃吸収部材には、牽引時に負荷される引張荷重（牽引荷重）に対して変形し難いことが要求される。ところが、特許文献２の衝撃吸収部材は、このような要求に対して何ら解決手段を提示していない。
【０００９】
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牽引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】
【００１０】
本発明の一態様は、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、上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有することを特徴とする衝撃吸収部材にある（請求項１）。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、車両のバンパー補強用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、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６）。
【発明の効果】
【００１２】
上記衝撃吸収部材は、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牽引特性に優れる。
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、特許文献２に記載されるように、側壁面に段部を形成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。
【００１３】
また、上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有している。そのため、フランジ部の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性が向上する。それ故、底部をレインフォースメントに固定するとともにフランジ部を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、永久変形し難く、優れた牽引特性を発揮することができる。
【００１４】
上記バンパー装置は、上記衝撃吸収部材を用いているので、量産性、車両の牽引時の牽引特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す斜視図である。
【図２】実施例１における、衝撃吸収部材の構成を示す平面図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】負荷点変位−荷重の関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】実施例２における、衝撃吸収部材の構成を示す斜視図である。
【図９】実施例２における、衝撃吸収部材の構成を示す平面図である。
【図１０】図８におけるＡ−Ａ断面の構成を示す断面図である。
【図１１】図８におけるＢ−Ｂ断面の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、かしめやセルフピアシングリベットなどによる機械的接合、摩擦撹拌接合やスポット溶接などの方法を例示することができる。
【００１７】
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端縁形状との関係から、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。
【００１８】
上記衝撃吸収部は、四つの側壁面から構成される略角筒状に形成されている。四つの側壁面は、プレス成形性の向上等の観点から、平坦面であるとよい。この際、側壁面同士の接続部は、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。上記接続部は、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】
上記衝撃吸収部の四つの側壁面は、互いに対向する側壁面どうしが略平行となるように配置することができる。また、四つの側壁面のうち、少なくとも１つの側壁面が、底部からフランジ部側に向かって、筒外側に向かって拡がるように形成された傾斜面とすることも可能である。例えば、四つの側壁面のうち、車両幅方向の内側に配置される側壁面を、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広がるように形成された傾斜面等にすることができる。この場合には、衝撃荷重を受けたときの初期座屈荷重と横倒れ防止とのバランスに優れるので、上記牽引特性の向上に加えて、衝撃吸収特性も向上させやすくなる。
【００２０】
上記フランジ部の本体部は、衝撃吸収部の端縁から筒外側に向かって突出して形成されているが、その突出量は特に限定されるものではない。起立部の形成性、フレームへの取付容易性、プレス加工性などを考慮して最適な突出量に調整可能である。本体部の外形は、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。本体部の外形は、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。また、フランジ部を車両本体のフレームへ締結部材により固定する場合には、ボルトを挿通させる取付孔を本体部に１または２以上形成することができる。
【００２１】
上記フランジ部の起立部は、本体部の外周に設けられ、衝撃吸収部側に起立している。起立部は、本体部の全外周に亘って連続的に設けられていてもよいし、不連続な部分を含むように設けられていてもよい。不連続な部分は、例えば、切欠き部やスリット等の空間部から形成することができ、これらは１または２以上形成することができる。また、起立部は、本体部の外周に部分的に設けられていてもよい。
【００２２】
また、起立部は、衝撃吸収部側に起立しておれば、本体部と起立部との間のなす角の大きさは、特に限定されるものではない。本体部と起立部との間のなす角は、フランジ部の剛性向上の効果が大きいなどの観点から、好ましくは、９０°±１０°の範囲内、より好ましくは、９０°±５°の範囲内にあるとよい。また、起立部の本体部からの高さも、特に限定されるものではない。起立部の本体部からの高さは、フランジ部の剛性向上の効果が大きい、起立部の形成性向上などの観点から、好ましくは、５〜２５ｍｍの範囲内、より好ましくは、１０〜２０ｍｍの範囲内にあるとよい。
【００２３】
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。
【００２４】
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の範囲内であり、一枚のアルミニウム板材から一体成形されているとよい。また、上記フランジ部の起立部は、深絞り加工等のプレス成形により形成してもよいし、プレス成形後に折り曲げ加工することにより形成してもよい。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。
【００２５】
上記衝撃吸収部材において、上記本体部は、上記衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されており、上記起立部は、上記本体部の四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片から構成されていることが好ましい（請求項２）。
【００２６】
この場合には、プレス成形、あるいは、その後の打ち抜き加工等により、フランジ部の本体部と同一面上に、折り曲げにより起立片となる曲げしろを予め形成しておき、この曲げしろをプレス成形後に折り曲げ加工することにより、各起立片を形成することができる。簡易な曲げ加工を利用できるため、加工性に優れ、量産性の向上に寄与することができる。また、各起立片どうしの両端間には空間部が形成されるため、軽量化にもつながる。また、本体部の外形が、衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されているので、フレームに対する取付容易性に優れる。また、締結部材により固定する場合における、ボルトの取付孔を適切な配置で形成しやすいなどの利点もある。
【００２７】
上記起立片は、上記本体部と垂直な方向に曲げて構成してもよいし、さらに、上記起立片の先端部を上記本体部と水平な方向に曲げた構成にしてもよい。上記起立片がこのように構成されている場合には、フランジ部の剛性をより向上させることができるので、牽引荷重によって変形し難くなり、優れた牽引特性を得やすくなる。
【００２８】
上記衝撃吸収部材において、上記本体部は、その略四隅に、締結により上記フレームに固定するための取付孔をそれぞれ有し、上記各起立片の長さは、上記取付孔間の中心間距離より長いことが好ましい（請求項３）。
【００２９】
上記取付孔間よりも外側は牽引荷重により変形し難いが、取付孔間よりも内側は牽引荷重により変形しやすい傾向がある。そのため、上記構成とした場合には、起立片の折り曲げ形成性とフランジ部の剛性向上効果とのバランスに優れる。なお、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。また、各取付孔は、上記本体部の四隅付近にあればよく、上記フレーム取付時フレームとフランジ部との位置関係等によっては、起立片の中央部よりに各取付孔が形成されることも許容される。また、この場合、「取付孔間の中心間距離」は、取付孔間の中心を結ぶ長さを、起立片と平行な面に投影したときの長さをいう。
【００３０】
上記衝撃吸収部材において、上記衝撃吸収部を構成する四つの側壁面のうち、いずれか一つ以上の側壁面と、上記フランジ部の本体部との少なくとも交わり部には、１または２以上のビード部が形成されていることが好ましい（請求項４）
【００３１】
この場合には、牽引荷重により比較的大きな負荷がかかりやすい交わり部の剛性を向上させることができる。そのため、牽引荷重に対する耐変形性がより一層向上する。それ故、底部をレインフォースメントに固定するとともにフランジ部を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、より一層永久変形し難く、より一層優れた牽引特性を発揮することができる。また、上記ビード部は、交わり部への導入が比較的容易であるので、量産性も損ない難い。
【００３２】
上記衝撃吸収部材において、衝撃吸収部は四つの側壁面より構成されていることから、側壁面とフランジ部の本体部との交わり部は四つ存在することになる。上記ビード部は、いずれの交わり部に形成されていてもよい。例えば、上記衝撃吸収部材を用いてバンパー装置を構成した際に車両幅方向と略平行となる２つの交わり部のいずれか一方または双方に形成されていてもよい。また、上記衝撃吸収部材を用いてバンパー装置を構成した際に車両上下方向と略平行となる２つの交わり部のいずれか一方または双方に形成されていてもよい。上記ビード部は、必要とされる牽引荷重に応じて適宜形成することが可能である。なお、上記ビード部は、少なくとも交わり部に存在しておればよく、上記ビード部の一部が衝撃吸収部を構成する側壁面やフランジ部の本体部に掛かる状態で存在していても構わない。
【００３３】
上記ビード部は、交わり部の剛性を向上させることができれば、その形状は特に限定されるものではない。上記ビード部は、交わり部の山側から谷側あるいは交わり部の谷側から山側に向かって交わり部の一部または全部を塑性変形させることにより好適に構成することが可能である。より具体的には、例えば、上記ビード部は、交わり部の山側から谷側に向かって交わり部の一部を塑性変形させることにより膨出させた膨出部などから構成することが可能である。ビード部は、例えば、衝撃吸収部の側壁面とフランジ部の本体部との交わり部を含み、かつフランジ部の本体部とのなす角が４５°である面で切断したときの切断面が、略三角形状、略半円状などの形状とすることができる。上記切断面が略三角形状であるビード部は、型成形などにより比較的容易に形成することができる。そのため、量産性の向上に寄与しやすくなる。
【００３４】
上記ビード部のピッチは、交わり部の長さによって、適宜設定することが可能である。上記ビード部のピッチは、例えば、１５〜３５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００３５】
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５）。
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、６０６１、６０６３などが挙げられる。
【００３６】
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。なお、フランジ部の起立片を折り曲げ加工により形成する場合、当該折り曲げ加工は、上記熱処理の前に行うことが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
上記バンパー装置において、上記衝撃吸収部材の底部は、上記レインフォースメントに摩擦撹拌接合によって固定されていることが好ましい（請求項７）。
【００４０】
ボルト、ナットにより底部を固定する場合、底部、レインフォースメントに対して前加工（取付孔の形成やナット固定）などが必要となり、締結時間がかかる。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、上記前加工が不要になるのでその分取付時間を短くすることができ、量産性を向上させることができる。また、溶接により底部を固定する場合、ブローホールや融合不良等の内部欠陥の懸念がある上、歪も発生しやすい。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、上記内部欠陥や歪の発生を心配する必要がないので欠陥検査の手間を少なくでき、量産性を向上させることができる。また、セルフピアッシングリベットにより底部を固定する場合には、固定強度が比較的低い上、固定のための専用工具が必要になる。これに対し、摩擦撹拌接合により固定する場合には、比較的高い固定強度を確保することができる上、専用工具も不要である。さらに、摩擦撹拌接合により固定する場合には、ボルト、ナット、溶加材、セルフピアッシングリベット等の固定部材が不要になる分、バンパー装置の軽量化を図ることができる。さらに量産性の向上や固定部材の削減を通じて、バンパー装置の低コスト化を図ることも可能になる。
【００４１】
上記摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌線接合、摩擦撹拌点接合のいずれも用いることができる。これらを組み合わせることも可能である。また、上記摩擦撹拌接合は、衝撃吸収部側から行われていてもよいし、レインフォースメント側から行われていてもよい。上記衝撃吸収部材における衝撃吸収部の車両前後方向の長さ等を考慮して作業性を確保しやすい方向から行えばよい。
【００４２】
上記摩擦撹拌線接合は、牽引や固縛による引張に対する耐性を高める観点から、線接合長が好ましくは５０ｍｍ以上、線接合幅が好ましくは３ｍｍ以上、線接合面積が好ましくは１５０ｍｍ２以上であるとよい。なお、摩擦撹拌線接合の線接合部は、付与したい耐性の程度等を考慮して１または２以上から構成することができる。一方、上記摩擦撹拌点接合は、牽引や固縛による引張に対する耐性を高める観点から、打点数が好ましくは６打点以上であるとよい。
【００４３】
また、上記摩擦撹拌接合の接合方向は特に限定されるものではない。上記衝撃吸収部材の衝撃吸収部において、車両幅方向の車両内側に配置される側壁板の方が、車両幅方向の車両外側に配置される側壁板よりも、車両前後方向の長さが長く設定されている場合、つまり、車両幅方向の車両外側に底部が傾斜して設けられている場合には、車両幅方向の車両外側から車両内側に向かって摩擦撹拌接合が行われていることが好ましい。摩擦撹拌接合時に、摩擦撹拌接合装置のピンと衝撃吸収部材との不必要な接触を抑制しやすくなるからである。
【００４４】
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】
【００４５】
（実施例１）
実施例１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５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。
【００４６】
＜衝撃吸収部材＞
本例の衝撃吸収部材１は、図１〜図４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。
【００４７】
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す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。なお、後述するフランジ部１２の起立部１２ｂは、上記熱処理の前に折り曲げ加工することにより形成した。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。他にも、底部１１は、上記の取付孔を設けることなく、レインフォースメント３に摩擦撹拌接合により固定する構成とすることもできる。
【００５１】
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。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。
【００５２】
また、衝撃吸収部１３の側壁面１３ａ、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、車両幅方向の内側ＷＩおよび外側ＷＯに配置される側壁面１３ａ、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１３ａと車両前後方向ＦＲとのなす角、側壁面１３ｂ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。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。
【００５３】
なお、衝撃吸収部１３におけるフランジ部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、側壁面１３ａの寸法ＬＩは、１００ｍｍに設定した。側壁面１３ｂの寸法ＬＯは、フランジ部１２からレインフォースメント３の側壁面３２ａに突き当たるまでの長さとされている。本例において、衝撃吸収部１３は、側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄどうしの接続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。
【００５４】
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の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１３側に起立する起立部１２ｂとを有している。
【００５５】
本体部１２ａ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。具体的には、本体部１２ａは、衝撃吸収部１３の四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとの交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されている。なお、本体部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。
【００５６】
フランジ部１２は、本体部１２ａにて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、図２に示すように、衝撃吸収部１３の中心軸方向から見た際、本体部１２ａは、その略四隅に、締結によりフレームに固定するための取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａを有している。つまり、略四角形状の本体部１２ａの四隅の角部に、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａが設けられている。そして、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａに締結部材としてのボルトを挿通してナットを用いてフレームに固定可能とされている。
【００５７】
起立部１２ｂは、本体部１２ａの四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂから構成されている。つまり、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂどうしの両端部間には、空間部が形成されている。起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂは、プレス成形後の打ち抜き加工により、フランジ部１２の本体部１２ａと同一面上に、折り曲げにより起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂとなる曲げしろを予め形成しておき、その後、この曲げしろを折り曲げ加工することにより形成した。なお、本体部１２ａと起立部１２ｂ（起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ）との間のなす角は、９０°に設定されている。
【００５８】
また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの長さは、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く形成されている。具体的には、図２に示すように、起立片１２２ｂの長手方向の長さＴ２は、取付孔１２１ａ、１２２ａ間の中心間距離Ｔ１より長く形成されている。以下同様に、起立片１２３ｂの長手方向の長さは、取付孔１２２ａ、１２３ａ間の中心間距離より長く形成されている。起立片１２４ｂの長手方向の長さは、取付孔１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く形成されている。起立片１２１ｂの長手方向の長さは、取付孔１２４ａ、１２１ａ間の中心間距離より長く形成されている。
【００５９】
なお、本例において、フランジ部１２の本体部１２ａの外形は、車両幅方向Ｗの寸法を２００ｍｍ、車両上下方向ＵＤの寸法を１８０ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの本体部１２ａからの高さは、いずれも１５ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２３ｂの長さは、１５０ｍｍ、起立片１２２ｂ、１２４ｂの長さは、１７０ｍｍとした。また、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの孔径は、いずれも１１ｍｍとした。
【００６０】
＜バンパー装置＞
本例のバンパー装置２は、図３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、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）。上述したように、底部１１に上記の取付孔を設けることなく、レインフォースメント３に摩擦撹拌接合によって固定する構成を採用する場合には、具体的には以下の手順によればよい。すなわち、衝撃吸収部１３のフランジ部１２側の開口から衝撃吸収部１３内に摩擦撹拌接合装置のピンを差し込む。この際、底部１１の内側面における車両幅方向の車両外側ＷＯの位置にピンを垂直に挿入する。そして、このピンを底部１１に挿入した状態で回転させながら、車両幅方向のほぼ車両内側ＷＩに沿って移動させ、摩擦撹拌線接合を行う。その後、ピンの移動を停止させて接合を終了し、衝撃吸収部１３内からピンを抜く。摩擦撹拌線接合時の条件としては、例えば、ピンの寸法：ショルダー径１６ｍｍ、プローブ径：先端部６ｍｍ、付け根部８ｍｍ、ピンの回転数７５０ｒｐｍ、ピンの送り速度２５０ｍｍ／ｍｉｎという条件を例示することができる。また、線状接合部は、例えば、長さ８０ｍｍ、幅４ｍｍ、線状接合部の本数は、例えば、車両上下方向ＵＤに３本とすることができる。
【００６１】
なお、図３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。
【００６２】
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。
【００６３】
レインフォースメント３は、図５（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５（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。
【００６４】
＜牽引特性評価＞
以下、牽引特性評価を行うため、図３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。
【００６５】
先ず、図３に示す形状のバンパー装置２をメッシュモデル化し、牽引特性を調べるための解析モデルを作成した。次に、この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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、衝撃吸収部１３におけるフランジ部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に配置される側壁面１３ａの寸法ＬＩを１００ｍｍとした。なお、車両幅方向の外側ＷＯに配置される側壁面１３ｂの寸法ＬＯは、フランジ部１２の本体部１２ａからレインフォースメント３の側壁面３２ａに突き当たるまでの長さになる。
【００６８】
また、フランジ部１２の本体部１２ａの外形は、車両幅方向Ｗの寸法を２００ｍｍ、車両上下方向ＵＤの寸法を１８０ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの高さは、いずれも１５ｍｍとした。また、起立片１２１ｂ、１２３ｂの長さは、１５０ｍｍ、起立片１２２ｂ、１２４ｂの長さは、１７０ｍｍとした。また、取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの孔径は、いずれも１１ｍｍとした。
【００６９】
次に、上記特性を入力した解析モデルに対し、図６に示すように、牽引特性を調べるためのシミュレーションを行った。具体的には、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外側ＦＲＯの側壁面３２ｂに牽引フック４を取り付けることを想定し、この部位に対して、１００ｍｍ／ｓの速度設定で強制変位（図６矢印Ｐ方向、車両前後方向の外側ＦＲＯ方向の変位）を与えた。図６中、５は、車両本体フレームを模擬した剛体である。この剛体５に、フランジ部１２の本体部１２ａがボルト、ナット（不図示）により締結されている。
【００７０】
通常、バンパー装置は、牽引フックを介して車両前後方向の外側ＦＲＯへ牽引荷重が負荷される。その際、負荷点の変位が小さいほど、牽引特性に優れているといえる。具体的には、バンパー装置は、レインフォースメントを通じて衝撃吸収部材に車両前後方向の外側ＦＲＯへ牽引荷重が負荷される。その結果、車両本体のフレームから衝撃吸収部材のフランジ部が持ち上がるような変形を生じやすい。この種の変形がフランジ部に生じないほど、牽引特性に優れていることになる。
【００７１】
なお、フランジ部１２の本体部１２ａの外周に起立部１２ｂ（起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ）を形成しなかった以外は図１と同様の衝撃吸収部材（比較例１に係る衝撃吸収部材）を用いたバンパー装置（比較例１に係るバンパー装置）について、上記と同様のシミュレーションを行った。
【００７２】
シミュレーション結果を図７示す。図７は、負荷点変位−荷重の関係を示したものであり、この図から塑性変形が始まるときの変位量を求めることができる。なお、図７は、実施例１の結果のみならず、後述する実施例２の結果も併せて示されている。図７に示すように、同じ荷重を負荷した場合、実施例１のバンパー装置は、比較例１のバンパー装置に比べ、変位量が少ないことがわかる。また、塑性変形が始まる荷重Ｑは、比較例１のバンパー装置よりも実施例１のバンパー装置のほうが高いことがわかる。この結果から、実施例１の衝撃吸収部材、バンパー装置は、優れた牽引特性を有していることが確認できた。
【００７３】
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牽引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、起立部１２ｂは、略四角形状の本体部１２ａの四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂから構成されている。そのため、簡易な曲げ加工により簡単に形成することができる。それ故、量産性に非常に優れている。
【００７４】
また、フランジ部１２は、衝撃吸収部１３の端縁から突出する本体部１２ａと、本体部１２ａの外周に設けられ、衝撃吸収部１２ａ側に起立する起立部１２ｂとを有している。そのため、フランジ部１２の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性が向上する。とりわけ、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの長さは、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの両端近傍にある取付孔１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ間の中心間距離より長く設定されている。そのため、起立片１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの折り曲げ形成性とフランジ部１２の剛性向上効果とのバランスに優れている。
【００７５】
それ故、底部１１をレインフォースメント３に固定するとともにフランジ部１２を車両本体のフレームに固定した状態で、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）に牽引荷重が負荷された場合であっても、永久変形し難く、優れた牽引特性を発揮することができるといえる。
【００７６】
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、車両の牽引時の牽引特性に優れているといえる。
【００７７】
（実施例２）
実施例２に係る衝撃吸収部材およびバンパー装置について、図７〜図１１を用いて説明する。実施例２に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２は、実施例１に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２と比較して、衝撃吸収部１３を構成する四つの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとフランジ部１２の本体部１２ａとの交わり部に、複数のビード部１５を有している点で異なっている。その他の構成は実施例１に係る衝撃吸収部材１およびバンパー装置２と同様である。
【００７８】
実施例２の衝撃吸収部材１において、ビード部１５は、側壁面１３ａ、１３ｂとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部にそれぞれ２つずつ、側壁面１３ｃ、１３ｄとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部にそれぞれ３つずつ形成されている。なお、側壁面１３ａ、１３ｂとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部における各ビード部１５のピッチは３０ｍｍとした。また、側壁面１３ｃ、１３ｄとそれらに繋がっているフランジ部１２ａとの交わり部における各ビード部１５のピッチは２７．５ｍｍとした。
【００７９】
図１０に示すように、ビード部１５は、交わり部の山側１５Ｙから谷側１５Ｔに向かって塑性変形させることにより膨出させた膨出部から構成されている。なお、本例では型成形によりビード部１５を形成した。また、図１１に示すように、側壁面１３ｃと本体部１２ａとの交わり部を含み、かつ本体部１２ａとのなす角が４５°である面で切断したときの切断面は、略三角形状に形成されている（残りの側壁面１３ａ、１３ｂ、１３ｄについても同様）。ビード部１５を構成する面１５１と面１５２とがなす角（頂角θ）は、９０°とした。また、交わり部から略三角形の頂点Ｘまでの距離ｈは約７ｍｍとした。
【００８０】
このように構成した実施例２の衝撃吸収部材１およびバンパー装置２について、ビード部形成による効果を確認するため、実施例１と同様のシミュレーションを実施し、牽引特性評価を行った。
【００８１】
そのシミュレーション結果を図７に示す。図７に示すように、同じ荷重を負荷した場合、実施例２のバンパー装置２は、実施例１のバンパー装置２に比べ、変位量が少ないことがわかる。また、塑性変形が始まる荷重Ｑは、実施例１のバンパー装置２よりも実施例２のバンパー装置２のほうが高いことがわかる。この結果から、交わり部にビード部１５を形成することにより、交わり部の剛性を向上させることができ、牽引荷重に対する耐変形性がより一層向上するがわかる。このように実施例２の衝撃吸収部材１およびバンパー装置２は、より一層優れた牽引特性を有していることが確認できた。また、ビード部１５は、交わり部への導入が比較的容易であるので、量産性も損ない難いといえる。
【００８２】
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】
【００８３】
１ 衝撃吸収部材
１１ 底部
１２ フランジ部
１２ａ 本体部
１２１ａ〜１２４ａ 取付孔
１２ｂ 起立部
１２１ｂ〜１２４ｂ 起立片
１３ 衝撃吸収部
１３ａ 側壁面（車両内側）
１３ｂ 側壁面（車両外側）
１３ｃ 側壁面（車両上側）
１３ｄ 側壁面（車両下側）
１５ ビード部
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、
上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有す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、
上記本体部は、上記衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されており、
上記起立部は、上記本体部の四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片から構成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項３】
請求項２に記載の衝撃吸収部材において、
上記本体部は、その略四隅に、締結により上記フレームに固定するための取付孔をそれぞれ有し、上記各起立片の長さは、上記取付孔間の中心間距離より長い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、
上記衝撃吸収部を構成する四つの側壁面のうち、いずれか一つ以上の側壁面と、上記フランジ部の本体部との少なくとも交わり部に、１または２以上のビード部が形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項５】
請求項１〜４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６】
車両のバンパー補強用レインフォースメントと、
請求項１〜５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、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７】
請求項６に記載のバンパー装置において、
上記衝撃吸収部材の上記底部は、上記レインフォースメントに摩擦撹拌接合によって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、
上記フランジ部は、上記衝撃吸収部の端縁から突出する本体部と、該本体部の外周に設けられ、上記衝撃吸収部側に起立する起立部とを有す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、
上記本体部は、上記衝撃吸収部の四つの側壁面との交わり部の四辺と略平行な四辺を有する略四角形状に形成されており、
上記起立部は、上記本体部の四辺にそれぞれ互いに独立して形成された起立片から構成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項３】
請求項２に記載の衝撃吸収部材において、
上記本体部は、その略四隅に、締結により上記フレームに固定するための取付孔をそれぞれ有し、上記各起立片の長さは、上記取付孔間の中心間距離より長い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、
上記衝撃吸収部を構成する四つの側壁面のうち、いずれか一つ以上の側壁面と、上記フランジ部の本体部との少なくとも交わり部に、１または２以上のビード部が形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項５】
請求項１〜４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６】
車両のバンパー補強用レインフォースメントと、
請求項１〜５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、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７】
請求項６に記載のバンパー装置において、
上記衝撃吸収部材の上記底部は、上記レインフォースメントに摩擦撹拌接合によって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９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１８８１０６（Ｐ２０１２−１８８１０６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０９３９（Ｐ２０１１−１６０９３９）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
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