JP2009241869A - バンパー構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バンパーステイが、バンパーリインフォースの穴に嵌入する筒状の軸部材14と、バンパーリインフォースの後方側で軸部材の外周に嵌った筒状の補強部材15と、軸部材の後端でその外周に嵌った取付用フランジ部材16からなる。軸部材が電磁成形により拡管して、バンパーリインフォースに形成された前記穴の内周面、補強部材の内周面、及び取付用フランジ部材に形成された穴フランジ25の内周面に密着し、これらが互いに接合される。軸部材として薄肉のアルミニウム合金押出材を用いることができる。
【選択図】図3
Description
なお、本件明細書において、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とし、車体側を後とする。
一方、電磁成形により軸部材を拡管し、バンパーリインフォースに形成した穴の内周面に密着させ、かつ前壁と後壁の間で外径方向に張り出させるには、軸部材は電磁成形による成形性に優れることが望ましい。具体的には、導電性が高く、余り強度の高くない軸部材(材料強度が低い、あるいは肉厚が小さい)が望ましいが、それでは強度が不足して強い衝突荷重に対応できず、エネルギー吸収性も小さい場合がある。特に近年提示されているIIHS(Insurance Institute of Highway Safety)のバリア試験では、SUVなど車高の高い車に対応して、幅方向に長いバンパーの中央の上側に偏した打撃が加わるバリアとなっており、このとき加わる偏心荷重に対して必要強度を満たすのが困難である。逆に必要強度を満たすため強度の高い軸部材を用いると、電磁成形による拡管が不十分となり、バンパーリインフォース2との接合に問題が生じる可能性がある。
リブの前後方向長さは、縦圧壊の際にどのような荷重−変位曲線を想定するか(変位に応じてどのような強度変化を生じさせるか)により、本体の筒状部長さと同一にするだけでなく、それより短く形成することもできる。
前記補強部材は、典型的な形態として、その後端を前記穴フランジの外周(具体的には例えば大径部)に当接し、又は/及び前端を前記バンパーステイの後壁に当接させる。また、前記補強部材の内周面の径は前記バンパーリインフォースの後壁の穴の径より大きいことが望ましい。
図1は、本発明に係るバンパー構造体1の全体を示す斜視図である。このバンパー構造体1は、中空断面を有するアルミニウム合金押出形材を曲げ加工し、両端部を車体側に傾斜させたバンパーリインフォース2と、アルミニウム合金製でバンパーリインフォースの両端部(傾斜した箇所)に軸方向を車体前後方向に向けて固定された筒状のバンパーステイ3により構成される。
続いて図3から自明なとおり、前記軸素材をバンパーリーンフォース2の前壁4及び後壁5に形成した穴12,13に嵌入して、前端を穴12から少し突出させる。このとき、後端が取付用フランジ16の穴フランジ25の前記段部を越え、かつ穴フランジ25の後端から突出しないように、前記軸素材の長さが設定される。
なお、補強部材のない従来のバンパー構造体では、軸部材の強度がそのままバンパーステイの強度となっていたから、バンパーステイとしての必要強度(特に偏心荷重に対する強度)を得ようとすれば、比較的強度の高い管素材を用いる必要があり、電磁成形性の低下に伴う接合の不確実性、あるいは電磁成形用コイルの短命化が生じる可能性があった。
バンパーステイ3では、補強部材15の筒状部17の後端が取付用フランジ部材16の穴フランジ25の外周(大径部28の段部)に当接して確実に支持されているが、前記筒状部17の内径と前記穴フランジ25の大径部28の外径の相対的な大きさによっては、衝突時に補強部材15に掛かる荷重が穴フランジ25の外周により十分支持されず、そのため衝突初期に補強部材15による反発荷重がほとんど発生せず、補強部材15が後退してその後端が板フランジ26に当接した時点で大きい反発荷重が発生することも考えられる。この場合、バンパーステイ3が縦圧壊する際の変位に対応した反発荷重の大きさ(図7の荷重−変位曲線参照)が段階的に変化する。なお、この点は後述する図5,6に示す例と同様である。
バンパーリインフォースの上部中央に前記偏心荷重が加わったとき、仮に小室11が形成されていない一般のバンパーリインフォース(例えば単純な口形断面)であれば、偏心荷重により上側の横壁7が優先的に座屈変形しやすいが、小室11が形成されている本発明のバンパーリインフォース2の場合、2つの横壁7,8が前記偏心荷重に対向することで前記横壁7,8の偏座屈が防止される。また、仮に補強部材15に中空リブ18が形成されていなければ、前記偏心荷重によりバンパーステイの筒状部分の上方部位が優先的に座屈変形しやすいが、中空リブ18を有する本発明のバンパーステイ3の場合、中空リブ18がバンパーリインフォース2と取付用フランジ部材16の間で荷重を支え、筒状部分(軸部材14及び補強部材15の筒状部17)の偏座屈が防止される。このようにバンパーリインフォース2とバンパーステイ3の偏座屈が防止される結果、前記の偏心荷重が掛かったときでも、それぞれにねじれ変形が生じるのが防止され、縦圧壊が安定的に生じる。
図5に示すバンパー構造体1では、バンパーステイ3Aにおいて、補強部材15の中空リブ18の前方側の一部が切除され、中空リブ18の前端とバンパーリインフォース2の後壁5の間に隙間(距離L)が形成されている。また図6に示すバンパー構造体1では、バンパーステイ3Bにおいて、補強部材15の筒状部17の上下に中空リブ18a,18bが形成され、かつ中空リブ18a,18bの前方側の一部が切除され、中空リブ18a,18bの前端とバンパーリインフォース2の後壁5の間に隙間(距離L1,L2(L2≧L1))が形成されている。
中空リブ18を上記のように車幅方向内側寄りに偏心した位置に設置するのは、バンパーステイ3の内側寄りに作用する偏心荷重に対処するためである。これは、バリア衝突において衝突荷重はバンパーリインフォースの両端のバンパーステイ3,3の間に作用することが多く(前記IIHSのバリア試験でもバリアをバンパーリインフォースの幅方向中央に当てる)、その場合はステイの内側寄りに偏心荷重が作用するからである。
突起29は、前記穴24と同じく、軸部材14と補強部材15の回り止めのために形成したものである。突起29と張り出した軸部材14が干渉して相互の回り止めになる。
図10に示す補強部材15Cは、筒状部17が円形でなく、下方部分17aの円弧の曲率が他の部分より小さく形成されている。このように筒状部17(特に内周側)を非円形に形成したのは、軸部材14と補強部材15Cの回り止めのためである。筒状部17の内周面の形状に沿って張り出した軸部材14の外周面と筒状部17の内周面が干渉して相互の回り止めになる。
(1)上記の例では、バンパーリインフォースの上側に小室11を設け、下側にフランジ4a(図2参照)を設けたが、想定する偏心荷重の大きさ(偏心荷重を想定しない場合を含む)及び想定する衝突位置に応じて、小室11及び/又はフランジ4aを含まないタイプ、小室を下側に有するタイプ、小室を上側及び下側の両方に有するタイプも考えられる。
(2)上記の例では、対歩行者安全を考慮して、バンパーリインフォースの前壁4に段差を設け(図3参照)、前壁4から少し突出する軸部材14の前端を衝突面Aと同一面上又は衝突面Aより後方側に位置させたが、前壁4に段差を設けず軸部材14の前端が衝突面から突出するタイプ、前壁4に段差を設けず軸部材14の前端を穴12から前方に突出させないタイプ、段差を設けても軸部材14の前端が衝突面Aから前方側に突出しているタイプも考えられる。
(4)上記の例では、補強部材15の後端は取付用フランジ部材16の穴フランジ25の外周(大径部28の段部)に当接させた(図3参照)が、直接板フランジ26に当接させることもできる。この場合、衝突初期から補強部材15に掛かる荷重が板フランジ26により支持され、補強部材15による大きい反発荷重が発生する。
2 バンパーレインフォース
3 バンパーステイ
4 前壁
5 後壁
12,13 穴
14 軸部材
15 補強部材
16 取付用フランジ部材
17 筒状部
18 中空リブ
25 穴フランジ
26 板フランジ
Claims (10)
- 中空断面を有する金属形材からなるバンパーリインフォースと、アルミニウム合金製で前記バンパーリインフォースの両端部に固定された筒状のバンパーステイにより構成され、前記バンパーリインフォースが前壁と後壁及びそれらを連結する複数の横壁を有し、前記前壁及び後壁を前後に貫通する穴が両端部に形成され、前記バンパーステイが前記バンパーリインフォースの前記穴に嵌入した筒状の軸部材と、前記バンパーリインフォースの車体側で前記軸部材の外周に嵌った筒状の補強部材を有し、前記軸部材が電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースの前壁及び後壁の穴の内周面及び前記補強部材の内周面に密着固定されていることを特徴とするバンパー構造体。
- 前記バンパーステイが板状の取付用フランジ部材を有し、前記取付用フランジ部材に穴が形成されていてその穴内に前記軸部材の後端部が嵌入し、前記軸部材が電磁成形により拡管して前記穴の内周面に密着固定されていることを特徴とする請求項1に記載されたバンパー構造体。
- 前記バンパーステイが筒状の穴フランジが形成された板状の取付用フランジ部材を有し、前記穴フランジは前方に突出し、前記軸部材の後端部が前記穴フランジ内に嵌入し、前記軸部材が電磁成形により拡管して前記穴フランジの内周面に密着固定されていることを特徴とする請求項1に記載されたバンパー構造体。
- 前記穴フランジがバーリング加工により形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材の後端部が前記取付用フランジ部材の穴フランジの外周に嵌っていることを特徴とする請求項3又は4に記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材の後端が前記取付用フランジ部材の穴フランジの外周に当接していることを特徴とする請求項5に記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材の前端が前記バンパーステイの後壁に当接していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材の内周面の径が前記バンパーリインフォースの後壁の穴の径より大きいことを特徴とする請求項7に記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材がアルミニウム合金押出形材からなり、前記軸部材の外周に嵌る筒状部とその外周側に突出するリブを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載されたバンパー構造体。
- 前記補強部材のリブが筒状部長さより短く形成されていることを特徴とする請求項9に記載されたバンパー構造体。
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