JP2012188092A - レインフォースメントおよびバンパー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】７０００系アルミニウム合金材を用いた場合でも、車両衝突時に座屈変形を抑制可能なレインフォースメント、また、衝撃吸収特性に優れたバンパー装置を提供する。
【解決手段】車両のバンパー補強用のレインフォースメント１は、耐力３００ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金材製の中空形材からなり、車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材２が固定される。衝撃吸収部材２の固定部１４における、車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａには、車両前後方向ＦＲに延びる内側溝部１５１、外側溝部１５２から構成される溝状ビード部１５が形成されている。各溝部１５１、１５２の底部の長さは、側壁面１２ａの車両前後方向ＦＲの寸法の１／２以下に設定されている
【選択図】図１

Description

本発明は、レインフォースメントおよびバンパー装置に関する。

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。上記レインフォースメントは、座屈変形により車両衝突時の衝撃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。

近年、環境問題から自動車等の車両の軽量化が求められている。そのため、車両の構成部材であるレインフォースメントや衝撃吸収部材についても、従来の鋼材からアルミニウム合金材への代替えが検討、実施されている。例えば、特許文献１には、レインフォースメントに衝撃吸収部材が固定されたバンパー装置において、レインフォースメントの材料としてアルミニウム合金材を用いる点が開示されている。

上記レインフォースメントに用いるアルミニウム合金材としては、これまで６０００系アルミニウム合金材が用いられてきた。最近では、薄肉化によるさらなる軽量化を図るため、６０００系アルミニウム合金材よりも高耐力を有する７０００系アルミニウム合金材の使用について検討、実施がなされている。

特開２０１０−２６４８７５号公報

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、７０００系アルミニウム合金材は、６０００系アルミニウム合金材に比べ、高耐力を有するものの、伸びが少ない。そのため、図１０に示すように、７０００系アルミニウム合金材製の中空形材からなるレインフォースメント９１を適用したバンパー装置９３は、車両衝突時に、破線Ｈに示すように、レインフォースメント９１の車両前後方向ＦＲに平行な側壁面１２ａ（および／または側壁面１２ａに対向する側壁面１２ｂ、不図示）が先に座屈して割れが発生するという問題がある。レインフォースメント９１が先に座屈して割れが発生すると、衝撃吸収部材２に荷重が伝達されず、バンパー装置９３の衝撃エネルギー吸収特性が低下してしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、７０００系アルミニウム合金材を用いた場合でも、車両衝突時に座屈変形を抑制可能なレインフォースメントを提供しようとするものである。また、衝撃吸収特性に優れたバンパー装置を提供しようとするものである。

本発明は、アルミニウム合金材製の中空形材からなり、車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材が固定される車両のバンパー補強用のレインフォースメントであって、上記アルミニウム合金材は、耐力３００ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金材であり、上記衝撃吸収部材の固定部における、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面には、車両前後方向に延びる少なくとも１以上の溝部から構成される溝状ビード部が形成されており、上記溝部の底部の長さは、上記側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以下に設定されていることを特徴とするレインフォースメントにある（請求項１）。

また、本発明は、上記レインフォースメントと、該レインフォースメントに固定された衝撃吸収部材とを有することを特徴とするバンパー装置にある（請求項６）。

本発明のレインフォースメントは、上記構成を有するので、７０００系アルミニウム合金材を用いた場合でも、車両衝突時に座屈変形を抑制することができる。また、上記レインフォースメントを用いたバンパー装置は、衝撃吸収特性に優れる。

具体的には、本発明のレインフォースメントは、耐力３００ＭＰａ以上と高耐力を有する７０００系アルミニウム合金材製の中空形材から構成されている。そして、上記衝撃吸収部材の固定部における、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面に、上記構成の溝状ビード部が形成されている。そのため、車両衝突時に上記側壁面が座屈し難い。上記レインフォースメントを用いたバンパー装置は、レインフォースメントが座屈変形することなく、衝撃吸収部材に衝突荷重が伝達されやすくなる。そのため、衝撃吸収部材が適切に略蛇腹変形し、衝撃吸収特性に優れる。

実施例１における、レインフォースメント、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。 実施例１における、レインフォースメントの断面形状を示す説明図である。 実施例１における、レインフォースメントのＡ−Ａ断面の一部を模式的に示す説明図である。 実施例１における、レインフォースメントのＢ−Ｂ断面の一部を模式的に示す説明図である。 実施例１における、レインフォースメントにおける溝状ビード部のＣ−Ｃ断面を示す説明図である。 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。 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。 実施例２における、レインフォースメント、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。 実施例３における、レインフォースメント、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。 従来のレインフォースメント、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。

上記レインフォースメントは、車両のバンパー補強用であり、アルミニウム合金材製の中空形材からなる。上記アルミニウム合金材としては、耐力３００ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金材が用いられる。なお、上記耐力は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して測定される値である。上記７０００系アルミニウム合金としては、具体的には、例えば、７００３、７Ｎ０１、７０７５などを例示することができる。

上記レインフォースメントを構成する中空形材は、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面を有している。上記中空形材の形状としては、具体的には、例えば、車両前後方向に略平行な互いに対向する一対の側壁面および車両上下方向に略平行な互いに対向する一対の側壁面から構成される略角筒形状などを例示することができる。また、この場合、車両上下方向に略平行な互いに対向する一対の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。上記中空形材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。なお、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。このような中空形材は、押出成形法などを用いて好適に製造することができる。

上記側壁面、リブの厚みは、好ましくは、１．８ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあるとよい。側壁面、リブの厚みが１．８ｍｍ以上である場合には、押出性に優れるため、中空形材を押出成形法により容易に形成可能である。一方、側壁面、リブの厚みを２．５ｍｍより厚くしても断面剛性（断面二次モーメント）の向上効果は少ない。そのため、リブの厚みを２．５ｍｍより厚くすることは、軽量化の点から好ましくない。

上記レインフォースメントには、車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材が固定される。上記衝撃吸収部材は、レインフォースメントに２つ固定することが可能である。より具体的には、上記衝撃吸収部材は、一端がレインフォースメントに固定されるが、他端は車両本体のフレームに固定されるものである。したがって、レインフォースメントにおける衝撃吸収部材の固定部の位置は、衝撃吸収部材を固定する車両本体のフレームとの位置関係に合わせて決定されることになる。

例えば、車両本体のフレームのうち、車両前後方向に延びる左右のフレームに２つの衝撃吸収部材の他端を固定する場合、上記左右のフレームのほぼ延長線とレインフォースメントとが交差する位置が、一般的に各衝撃吸収部材の固定部の位置となる。レインフォースメントは、車両の意匠上、車両前後方向の車両内側に向かって各両端部が折り曲げ形成されることが多い。したがって、このような場合、レインフォースメントにおける衝撃吸収部材の固定部の位置は、レインフォースメントの各両端部に形成された各曲げ部に存在することが多い。

上記レインフォースメントに固定される衝撃吸収部材は、特に限定されるものではなく、種々のものを適用することができる。上記衝撃吸収部材としては、例えば、四つの側壁面から構成される略角筒状の衝撃吸収部を有する衝撃吸収部材などを好適に用いることができる。具体的には、アルミニウム合金材製の中空押出形材を衝撃吸収部とする衝撃吸収部材や、一枚のアルミニウム合金板材をプレス成形により深絞り加工して形成した有底略角筒状体の略角筒状部を衝撃吸収部とする衝撃吸収部材などを好適に用いることができる。

なお、前者の中空押出形材による衝撃吸収部材は、一端にレインフォースメントに固定するための固定板、他端に車両本体のフレームに固定するための固体板を有していることが好ましい。また、後者のプレス成形による衝撃吸収部材は、底部と反対側の開口端の外周縁に、外側に突出するフランジ部を有していることが好ましい。レインフォースメントや車両本体のフレームへの取付性を向上させることができるからである。レインフォースメントや車両本体のフレームに衝撃吸収部材を固定する方法としては、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等による機械的接合、ＦＳＷやスポット溶接などを例示することができる。

上記レインフォースメントは、上記衝撃吸収部材の固定部における、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面に、溝状ビード部が形成されている。上記レインフォースメントが車両前後方向に略平行な側壁面を２つ有する場合、溝状ビード部は、車両前後方向に略平行な側壁面の双方に形成されていてもよいし、車両前後方向に略平行な側壁面の片方に形成されていてもよい。例えば、上記レインフォースメントが、車両前後方向に略平行な一対の側壁面および車両上下方向に略平行な一対の側壁面を有する略角筒形状の中空形材から構成される場合、車両前後方向に略平行な一対の側壁面の双方に溝状ビード部が形成されていてもよいし、一対の側壁面のうちの片方に溝状ビード部が形成されていてもよい。車両前後方向に略平行な側壁面の全てに溝状ビード部が形成されている場合には、車両衝突時の座屈変形を一層抑制しやすくなる利点がある。

上記溝状ビード部は、上記衝撃吸収部材の固定部１箇所につき、車両前後方向に延びる少なくとも１以上の溝部から構成される。上記溝部の数は、特に限定されるものではない。上記溝部の数は、好ましくは、２〜５つ、より好ましくは、２〜３つであるとよい。また、上記溝部の幅、深さは、特に限定されるものではない。上記溝部の幅は、形成容易性、座屈抑制効果等の観点から、好ましくは、５〜２５ｍｍ、より好ましくは、１０〜２０ｍｍの範囲内にあるとよい。また、上記溝部の深さは、形成容易性、座屈抑制効果等の観点から、好ましくは、３〜１５ｍｍ、より好ましくは、５〜１２ｍｍの範囲内にあるとよい。

また、上記溝部は、車両前後方向に沿って延びておれば、車両前後方向の車両内側にある側壁面側から車両前後方向の車両外側に向かって延びていてもよいし、車両前後方向の車両外側にある側壁面側から車両前後方向の車両内側に向かって延びていてもよい。さらには、車両前後方向に略平行な側壁面における車両前後方向の略中央から車両前後方向の車両外側および車両内側に向かって延びていてもよい。

上記溝状ビード部は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両内側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線周辺に形成される溝部を少なくとも１つ有していることが好ましい。さらに、この場合、上記溝部は、車両前後方向の車両内側にある側壁面側から車両前後方向の車両外側に向かって延びていることが好ましい。車両衝突時の側壁面の折れは、衝撃吸収部材の固定部における、車両幅方向の車両内側、とりわけ、車両前後方向の車両内側にある側壁面側から発生しやすいからである。

また、上記溝部の底部の長さは、溝部が形成されている側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以下に設定されている。なお、「溝部が形成されている側壁面の車両前後方向の寸法」には、溝部が形成されている側壁面に接する他の側壁面の車両前後方向の寸法分は含まない。また、上記溝部が形成されている側壁面と同一平面上に存在する溝部の開口部の長さは、溝部が形成されている側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以上であってもよい。上記溝部の底部の長さを、側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以下に設定する際に、プレス成形法等、溝部の形成手法によっては、溝部の開口部の長さが、側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以上となる場合があるからである。

上記溝部の底部の長さは、成形のしやすさなどの観点から、好ましくは、上記溝部が形成されている側壁面の車両前後方向の寸法の９／２０以下に設定されているとよい。一方、上記溝部の底部の長さは、形成容易性、側壁面座屈防止などの観点から、好ましくは、上記溝部が形成されている側壁面の車両前後方向の寸法の１／４以上、より好ましくは、１／３以上に設定されているとよい。

上記レインフォースメントにおいて、上記溝状ビード部は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両内側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線周辺に形成される内側溝部と、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両外側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線周辺に形成される外側溝部とを有することが好ましい（請求項２）。

この場合には、溝状ビード部がない場合に側壁面に生じる折れのほぼ両端部に対応する部位周辺の耐座屈変形性を向上させることができる。そのため、車両衝突時に側壁面がより座屈し難くなる。なお、「延長線周辺」とは、溝部の中心線が必ずしも上記延長線上と一致している必要はなく、側壁面が座屈しない範囲内で、上記延長線よりも車両幅方向の車両内側あるいは車両外側に、上記溝部の中心線がずれて存在していてもよいことを意味する。

また、上記レインフォースメントにおいて、上記内側溝部は、車両前後方向の車両内側にある側壁面側から車両前後方向の車両外側に向かって延びており、上記外側溝部は、車両前後方向の車両外側にある側壁面側から車両前後方向の車両内側に向かって延びていることが好ましい（請求項３）。

上述したように、レインフォーメントは曲げ加工され、その両端部に、車両前後方向の車両内側に曲がる曲げ部を有していることが多い。レインフォーメントがこのような形状を有する場合、レインフォースメントの車両前後方向に略平行な側壁面の折れは、車両幅方向の車両内側では、車両前後方向の車両内側にある側壁面側で折れが生じやすい。一方、車両幅方向の車両外側では、車両前後方向の車両外側にある側壁面側で折れが生じやすい。したがって、上記構成を有する場合には、レインフォーメントが曲げ加工されている場合であっても確実に座屈変形を抑制することができる。

なお、溝状ビード部が溝部を複数有する場合、各溝部の底部の長さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、上記レインフォースメントにおいて、上記内側溝部の長手方向中心線は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両内側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側を＋側、車両外側を−側とする。）の範囲内に存在しており、上記外側溝部の長手方向中心線は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両外側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側を＋側、車両外側を−側とする。）の範囲内に存在していることが好ましい（請求項４）。

この場合には、車両衝突時における側壁面の座屈変形を抑制する効果がある。上記内側溝部の長手方向中心線、上記外側溝部の長手方向中心線は、いずれも、好ましくは、上記各延長線±車両幅方向１５ｍｍ以下、より好ましくは、上記各延長線±車両幅方向１０ｍｍ以下の範囲内に存在しているとよい。

また、上記レインフォースメントにおいて、上記溝部は、該溝部の底部に向かって傾斜する２つの傾斜面を有することが好ましい（請求項５）。

この場合には、レインフォースメントの座屈変形抑制効果と、溝部の形成性とのバランスに優れる。また、上記溝部の底部には、底面が存在していてもよい。上記溝部の断面形状としては、具体的には、例えば、略「Ｖ」字状（略逆三角形状）、略台形状（台形の下底を溝部の底部とした場合、台形の下底が上底より短い）などを例示することができる。

上記バンパー装置は、上記レインフォースメントに上記衝撃吸収部材の一端が固定されている。上記バンパー装置は、具体的には、例えば、レインフォーメントが曲げ加工され、その両端部に、車両前後方向の車両内側に曲がる曲げ部を有しており、これら各曲げ部に上記衝撃吸収部材を１つずつ固定することができる。そして、上記レインフォースメントの上記衝撃吸収部材の固定部における、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面に上記溝状ビード部が形成されている。

なお、上記レインフォースメント、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。また、上記バンパー装置において、上記衝撃吸収部材は、レインフォースメントの曲げ部に配置されることが多いが、レインフォースメントの曲げ部以外の箇所にも配置可能である。

（実施例１）
本発明の実施例に係るレインフォースメント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、本例のレインフォースメント、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、本例のレインフォースメント、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。

＜レインフォースメント＞
本例のレインフォースメント１は、車両としての自動車のバンパー補強用であり、図１、図２に示すように、アルミニウム合金材製の中空形材からなり、車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材２が固定されるものである。

レインフォースメント１を構成する中空形材には、耐力３２０ＭＰａのアルミニウム合金材であるＡ７Ｎ０１−Ｔ６を用いた。レインフォースメント１は、車両幅方向Ｗに延設されるものであり、車両幅方向Ｗと１０°の角度を持つように車両前後方向の車両内側ＦＲＩに向かって両端部側が折り曲げられて形成された曲げ部１１を有している。レインフォースメント１の曲げ部１１における車両前後方向の車両内側ＦＲＩの側壁面１２ｃに、衝撃吸収部材２の一端が固定される。

なお、図１は、フロントバンパー側に適用した場合におけるレインフォースメント１、後述するバンパー装置３の左側半分を示したものである。図１中、中心線Ｓの右側には、レインフォースメント１、バンパー装置３の車両前方向の左側半分と左右対称なレインフォースメント１、バンパー装置３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、本例のレインフォースメント１は、各曲げ部１１に一つずつ衝撃吸収部材２が固定されるものである。また、後述するバンパー装置３も、衝撃吸収部材２を２つ有していることになる。

レインフォースメント１は、具体的には、押出による中空形材からなる。この中空形材は、図２（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」の字状となるように形成されている。すなわち、レインフォースメント１を構成する中空形材は、車両前後方向ＦＲに略平行な一対の側壁面１２ａ、１２ｂと、車両上下方向ＵＤに略平行な一対の側壁面１２ｃ、１２ｄとから略角筒形状に構成されている。そして、車両上下方向ＵＤに略平行な一対の側壁面１２ｃ、１２ｄの内面間は、車両前後方向ＦＲに略平行な中央リブ１３によって連結されている。

なお、本例では、略「日」の字状断面形状における、車両上下方向ＵＤに略平行な側壁面１２ｃ、１２ｄの寸法は１００ｍｍ、厚みは４ｍｍ、車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａ、１２ｂの寸法は８０ｍｍ、厚みは２ｍｍ、中央リブの厚みは２ｍｍとした。また、図２（ｂ）に示すように、レインフォースメント１は、車両前後方向の車両内側ＦＲＩの側壁面１２ｃ、車両前後方向の車両外側ＦＲＯの側壁面１２ｄが、車両上下方向の車両上側Ｕの側壁面１２ａ、車両上下方向の車両下側Ｄの側壁面１２ｂから突出していてもよい。

ここで、本例のレインフォースメント１は、図１に示すように、衝撃吸収部材２の固定部１４における、車両前後方向ＦＲに略平行な少なくとも１以上の側壁面（本例では側壁面１２ａ、側壁面１２ｂ）に、車両前後方向ＦＲに延びる少なくとも１以上の溝部（本例では内側溝部１５１、外側溝部１５２）から構成される溝状ビード部１５が形成されている。

溝状ビード部１５は、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両内側ＷＩの側壁面２ｃが接する接点Ｃｉを通る車両前後方向ＦＲの延長線Ｌｉ上に形成される内側溝部１５１と、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両外側ＷＯの側壁面２ｄが接する接点Ｃｏを通る車両前後方向ＦＲの延長線Ｌｏ上に形成される外側溝部１５２とを有している。なお、本例では、内側溝部１５１の長手方向中心線Ｍｉと延長線Ｌｉ、外側溝部１５２の長手方向中心線Ｍｏと延長線Ｌｏとをほぼ一致させた。

また、内側溝部１５１は、車両前後方向の車両内側ＦＲＩにある側壁面１２ｃ側から車両前後方向の車両外側ＦＲＯに向かって延びるように形成した。一方、外側溝部１５２は、車両前後方向の車両外側ＦＲＯにある側壁面１２ｄ側から車両前後方向の車両内側ＦＲＩに向かって延びるように形成した。

本例のレインフォースメント１において、溝状ビード部１５は、上記の通り、内側溝部１５１、外側溝部１５２の２つの溝部から構成されている。図３、図４に示すように、これら各溝部１５１、１５２の底部１５４の長さｔｉ、ｔｏは、側壁面１２ａ（１２ｂ）の車両前後方向ＦＲの寸法Ｔの１／２以下に設定されている。本例のレインフォースメント１では、具体的には、各溝部１５１、１５２の底部１５４の長さｔｉ、ｔｏを３０ｍｍ
としたので、ｔｉ、ｔｏは、Ｔ＝８０／ｃｏｓ１０°−２×肉厚（４ｍｍ）＝７３．２３ｍｍの１／２以下となっている。なお、図１、図３、図４に示すように、「側壁面の車両前後方向の寸法」には、側壁面１２ｃと側壁面１２ｄの車両前後方向ＦＲの寸法分は含まれない。

本例のレインフォースメント１において、内側溝部１５１、外側溝部１５２は、図５に示すように、各溝部１５１、１５２の底部１５４の長さにわたって、断面形状が略「Ｖ」字状に形成されている。つまり、内側溝部１５１、外側溝部１５２は、各溝部の底部１５４の長さにわたり、各溝部の底部１５４に向かって傾斜する２つの傾斜面１５５ａ、１５５ｂを有している。このような形状の内側溝部１５１、外側溝部１５２は、押出成形法により形成した中空形材に対してプレス成形を施すことにより形成した。なお、内側溝部１５１、外側溝部１５２の幅は、ともに１０ｍｍとした。また、内側溝部１５１、外側溝部１５２の深さは、ともに５ｍｍとした。

＜バンパー装置＞
本例のバンパー装置３は、図１に示すように、上述したレインフォースメント１と、レインフォースメント１に固定された衝撃吸収部材２とを有している。

バンパー装置３は、具体的には、レインフォーメント１の両端部に形成した各曲げ部１１に、アルミニウム合金材製の中空形材を衝撃吸収部とする衝撃吸収部材２の一端の全周が溶接によりそれぞれ固定されている。上記アルミニウム合金材には、耐力２８０ＭＰａのＡ６０６１−Ｔ６を用いた。

衝撃吸収部材２は、車両幅方向Ｗで切断したときの断面形状が略矩形状であり、車両幅方向Ｗに略平行な一対の側壁面２ａ、２ｂ（側壁面２ｂは図示されず、以下、説明を省略）と、車両上下方向ＵＤに略平行な一対の側壁面２ｃ、２ｄとから略角筒形状に構成されている。衝撃吸収部材２の幅（車両幅方向Ｗの寸法）は、１１０ｍｍとした。衝撃吸収部材２の高さ（車両上下方向ＵＤの寸法）は、９０ｍｍとした。

バンパー装置３では、衝撃吸収部材２の側壁面２ａ〜２ｄのうち、車両幅方向の車両内側ＷＩにある側壁面２ｃとレインフォースメント１の側壁面１２ａ、１２ｂとの接点Ｃｉ（側壁面１２ｂ側の接点Ｃｉは図示されず）を通る延長線Ｌｉ上に、溝状ビード部１５の内側溝部１５１が配置されている。一方、衝撃吸収部材２の側壁面２ａ〜２ｄのうち、車両幅方向Ｗの車両外側ＷＯにある側壁面２ｄとレインフォースメント１の側壁面１２ａ、１２ｂとの接点Ｃｏ（側壁面１２ｂ側の接点Ｃｏは図示されず）を通る延長線Ｌｏ上に、溝状ビード部１５の外側溝部１５２が配置されている。なお、本例では、内側溝部１５１の長手方向中心線Ｍｉと延長線Ｌｉ、外側溝部１５２の長手方向中心線Ｍｏと延長線Ｌｏとはほぼ一致させた。

＜衝突性能評価＞
以下、衝突性能評価を行うため、図１に示す形状のレインフォースメント１を適用したバンパー装置３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。

先ず、図１に示す形状のレインフォースメント１を適用したバンパー装置３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１は、耐力３２０ＭＰａのアルミニウム合金材（Ａ７Ｎ０１−Ｔ６）製の中空押出形材から構成され、衝撃吸収部材２は、耐力２８０ＭＰａのアルミニウム合金材（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。

また、レインフォースメント１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、車両上下方向ＵＤに略平行な側壁面１２ｃ、１２ｄの寸法は１００ｍｍ、厚みは４ｍｍ、車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａ、１２ｂの寸法は８０ｍｍ、厚みは２ｍｍ、中央リブの厚みは２ｍｍとした。また、レインフォースメント１は、車両幅方向Ｗ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。また、レインフォースメント１は、車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａ、１２ｂの双方に溝状ビード部１５を有しており、内側溝部１５１、外側溝部１５３の底部１５４の長さは、４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍとした。

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、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。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３に固定される衝撃吸収部材２の他端側（車両本体フレーム側）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１の全長Ｄ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３への衝突による負荷治具４への反力、および、レインフォースメント１の車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａ、１２ｂの変形形態を出力するシミュレーションを行った。

なお、比較として、図１０に示すように、車両前後方向ＦＲに略平行な側壁面１２ａ、１２ｂに溝状ビード部１５を全く形成しなかった点以外は、図１と同様のレインフォースメント９１を用いたバンパー装置９３（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。

シミュレーション結果を図７に示す。図７において、衝撃エネルギー吸収量は、負荷治具の変位量×荷重の領域の面積で算出される。図７に示すように、比較品１のバンパー装置９３は、車両前後方向ＦＲの側壁面１２ａ、１２ｂに溝状ビード部１５を有していないレインフォースメント９１を用いている。そのため、図１０の破線Ｈの位置にて、車両前後方向ＦＲの側壁面１２ａ、１２ｂが座屈変形し、折れが発生した。これに対し、発明品のバンパー装置３は、車両前後方向ＦＲの側壁面１２ａ、１２ｂに溝状ビード部１５を有するレインフォースメント１を用いている。そのため、車両前後方向ＦＲの側壁面１２ａ、１２ｂに座屈変形が生じず、衝撃吸収部材２に衝撃エネルギーが確実に伝達された。

以上から、実施例１のレインフォースメント１は、７０００系アルミニウム合金材を用いているにも関わらず、車両衝突時に座屈変形を抑制可能なことがわかる。また、実施例１のレインフォースメント１を用いた実施例１のバンパー装置３は、車両衝突時にレインフォースメント１に座屈変形が生じないので、衝撃吸収特性に優れていることがわかる。

（実施例２）
本例は、図８に示すように、実施例１のレインフォースメント１における溝状ビード部１５を構成する内側溝部１５１、外側溝部１５２の形成位置を車両幅方向Ｗにずらした例である。

本例のレインフォースメント１は、内側溝部１５１の長手方向中心線Ｍｉが、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両内側ＷＩの側壁面２ｃが接する接点Ｃｉを通る車両前後方向ＦＲの延長線Ｌｉ±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側ＷＩを＋側、車両外側ＷＯを−側とする。）の範囲内に存在している。また、外側溝部１５２の長手方向中心線Ｍｏが、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両外側ＷＯの側壁面２ｄが接する接点Ｃｏを通る車両前後方向ＦＲの延長線Ｌｏ±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側ＷＩを＋側、車両外側ＷＯを−側とする。）の範囲内に存在している。

具体的には、本例のレインフォースメント１において、内側溝部１５１の長手方向中心線Ｍｉは、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両内側ＷＩの側壁面２ｃが接する接点Ｃｉを通る車両前後方向の延長線Ｌｉよりも車両幅方向の車両内側ＷＩに１２ｍｍずれた位置にある。なお、図８中、Ｌｉ（＋）は、車両前後方向の延長線Ｌｉよりも車両幅方向の車両内側ＷＩに２０ｍｍずれた位置である。また、Ｌｉ（−）は、車両前後方向の延長線Ｌｉよりも車両幅方向の車両外側ＷＯに２０ｍｍずれた位置である。

一方、外側溝部１５２の長手方向中心線Ｍｏは、衝撃吸収部材２における車両幅方向の車両外側ＷＯの側壁面２ｄが接する接点Ｃｏを通る車両前後方向ＦＲの延長線Ｌｏよりも車両幅方向の車両外側ＷＯに８ｍｍずれた位置にある。なお、図８中、Ｌｏ（＋）は、車両前後方向の延長線Ｌｏよりも車両幅方向の車両内側ＷＩに２０ｍｍずれた位置である。また、Ｌｏ（−）は、車両前後方向の延長線Ｌｏよりも車両幅方向の車両外側ＷＯに２０ｍｍずれた位置である。その他の構成は、実施例１のレインフォースメント１と同様である。また、本例のバンパー装置３は、本例のレインフォースメント１を用いた点以外は、実施例１のバンパー装置３と同様の構成を有する。

このように構成した場合も、車両衝突時に座屈変形を抑制可能なレインフォースメント、衝撃吸収特性に優れたバンパー装置が得られる。

（実施例３）
本例は、図９に示すように、実施例１のレインフォースメント１において、溝状ビード部１５を構成する内側溝部１５１と外側溝部１５２との間に、さらに、中間溝部１５３を形成した例である。

具体的には、本例のレインフォースメント１において、中間溝部１５３は、内側溝部１５１および外側溝部１５２から車両幅方向Ｗに等距離の位置に形成されている。また、中間溝部１５３は、側壁面１２ａの車両前後方向ＦＲの寸法Ｔの中間から、車両前後方向の車両内側ＦＲＩおよび車両外側ＦＲＯに等距離分だけ延びるように形成されている。その他の構成は、実施例１のレインフォースメント１と同様である。また、本例のバンパー装置３は、本例のレインフォースメント１を用いた点以外は、実施例１のバンパー装置３と同様の構成を有する。

このように構成した場合も、車両衝突時に座屈変形を抑制可能なレインフォースメント、衝撃吸収特性に優れたバンパー装置が得られる。

なお、本例では、中間溝部１５３を上記のように配置したが、これに限定されるものではなく、内側溝部１５１と外側溝部１５２との間に中間溝部１５３を適宜配置することができる。好ましくは、図１０に示すような、割れが想定される位置である破線Ｈと重なるように配置するとよい。車両衝突時にレインフォースメント１の座屈変形を抑制しやすくなるからである。

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。

１ レインフォースメント
１１ 曲げ部
１２ａ 側壁面（車両上側）
１２ｂ 側壁面（車両下側）
１２ｃ 側壁面（車両内側）
１２ｄ 側壁面（車両外側）
１４ 固定部
１５ 溝状ビード部
１５１ 内側溝部
１５２ 外側溝部
１５４ 底部
１５５ａ、１５５ｂ 傾斜面
２ 衝撃吸収部材
３ バンパー装置
Ｔ 車両前後方向に略平行な側壁面の車両前後方向の寸法（内寸）
ｔｉ 内側溝部の底部の長さ
ｔｏ 外側溝部の底部の長さ
Ｌｉ 延長線（車両内側）
Ｌｏ 延長線（車両外側）
Ｍｉ 中心線（内側溝部）
Ｍｏ 中心線（外側溝部）

Claims (6)

1. アルミニウム合金材製の中空形材からなり、車両衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材が固定される車両のバンパー補強用のレインフォースメントであって、
   上記アルミニウム合金材は、耐力３００ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金材であり、
   上記衝撃吸収部材の固定部における、車両前後方向に略平行な少なくとも１以上の側壁面には、車両前後方向に延びる少なくとも１以上の溝部から構成される溝状ビード部が形成されており、
   上記溝部の底部の長さは、上記側壁面の車両前後方向の寸法の１／２以下に設定されていることを特徴とするレインフォースメント。
2. 請求項１に記載のレインフォースメントにおいて、
   上記溝状ビード部は、
   上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両内側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線周辺に形成される内側溝部と、
   上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両外側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線周辺に形成される外側溝部とを有することを特徴とするレインフォースメント。
3. 請求項２に記載のレインフォースメントにおいて、
   上記内側溝部は、車両前後方向の車両内側にある側壁面側から車両前後方向の車両外側に向かって延びており、
   上記外側溝部は、車両前後方向の車両外側にある側壁面側から車両前後方向の車両内側に向かって延びていることを特徴とするレインフォースメント。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のレインフォースメントにおいて、
   上記内側溝部の長手方向中心線は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両内側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側を＋側、車両外側を−側とする。）の範囲内に存在しており、
   上記外側溝部の長手方向中心線は、上記衝撃吸収部材における車両幅方向の車両外側の側壁面が接する接点を通る車両前後方向の延長線±車両幅方向２０ｍｍ（但し、車両幅方向の車両内側を＋側、車両外側を−側とする。）の範囲内に存在していることを特徴とするレインフォースメント。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のレインフォースメントにおいて、
   上記溝部は、該溝部の底部に向かって傾斜する２つの傾斜面を有することを特徴とするレインフォースメント。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のレインフォースメントと、該レインフォースメントに固定された衝撃吸収部材とを有することを特徴とするバンパー装置。

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