车辆用金属制吸收器、车辆用保险杠系统、汽车保险杠用吸收器及汽车保险杠系统

摘要

一种车辆用金属制吸收器，在行人与汽车碰撞时以短行程有效地吸收从行人的腿部受到的冲击能量，且减少压垮剩余而保护行人的腿部，由中央凸缘、与中央凸缘的两侧连续的上部腹板和下部腹板、与上部腹板连续的上部凸缘以及与下部腹板连续的下部凸缘构成，是一体地将截面形成为帽形的长形状的车辆用金属制吸收器，在帽形截面中，上部腹板与包含上部凸缘和下部凸缘的凸缘面所成的内角(α1)以及下部凸缘与该凸缘面所成的内角(α2)分别大于0(度)而小于90(度)，在上部腹板和下部腹板的一方或者双方上具有与车辆的前后方向大致平行的凹状或者凸状的加强筋。

说明书

技术领域

本发明涉及一种保险杠部件，吸收汽车与其它车辆和行人碰撞时产生的冲击能量，有助于行人的腿部保护。

背景技术

现在，在各国家、地区的法律或NCAP(New Car Assessment Program/新型汽车安全性评价试验)中，进行与汽车的碰撞相关的限制、评价。其中，近年来，除了行人的头部保护之外，还进行了对腿部保护的研究(参照“European Enhanced Vehicle-safety Committee，Improved Test Methods toEvaluate Pedestrian Protection Afforded by Passenger Cars”，EEVC WorkingGroup 17 report，December 1998：“欧洲车辆安全促进委员会，改进的评估乘用车对行人的保护的测试方法”，EEVC工作组17号报告，1998年12月)，行人和汽车碰撞时的腿部保护要求越来越高。

此前的汽车是以对物、对车辆的碰撞为前提来尝试保险杠的耐冲击设计。但是，在基于该设计的汽车与行人碰撞时，对行人腿部的膝韧带、胫骨产生后遗伤害的可能性较高。因此，寻求用于减轻伤害的保险杠设计。

作为解决方法，在日本特开2004-322861号公报(文献1)中公开有一种保险杠：在保险杠面板和加强件之间设置树脂制吸收器，而吸收与行人碰撞时产生的冲击能量。

并且，关于金属制的帽形截面形状，在日本特开2005-178695号公报(文献2)中公开有一种形状：作为车辆用碰撞加强材料(保险杠加强件)，为了防止腹板的压曲，使腹板的厚度大于中央的凸缘厚度。

并且，在汽车用的保险杠梁中，以正面碰撞时的能量吸收量的增大为目的，在日本特表2003-503272号公报(文献3)中记载有一种构造：具有金属材料制的正面侧基部板和后侧基部板、在它们之间上下配置的2个金属制中心部、以及金属材料制的能量吸收器，2个中心部分别具有向车身的前后方向延伸的凸部和凹部的连续体。

关于设置在面板与保险杠梁之间的吸收器、且认为是树脂制的吸收器，日本特表2005-534555号公报(文献4)记载有一种能量吸收体(吸收器)：具有分别具备向车身前后方向延伸的凸部和凹部的连续体的上侧水平部分及下侧水平部分、和连接它们的中间水平部分，上侧水平部分和下侧水平部分具有向中间水平部分的前方延伸的上侧前凸头部分和下侧前凸头部分。

并且，作为凸部的一个方式，在日本特表2005-536392号公报(文献5)中记载有一种树脂制的行人用能量吸收体：在车身前后方向上具有由截面积小的前方凸起部分和截面积大的后方凸起部分构成的多个能够压坏凸起，并且截面为大致帽形形状。

并且，在日本特开平10-175020号公报(文献6)中记载有一种辊轧成形装置，其在被使用作为车顶材料的折板中制造如下部件：将金属制的带板形成为帽形截面形状，且具有使沿着宽度方向的凹凸部沿着部件长度方向交互地反复的波形。

并且，在日本特开2006-232042号公报(文献7)中记载有一种车辆的前部构造：由上部能量吸收器和下部能量吸收器构成；该上部能量吸收器在车身前后方向上不具有凸部及凹部，但在车身前后方向的中途具有弯曲部，为将钢板冲压成形而制造的扩口状；该下部能量吸收器的前端部位于上部能量吸收器的后方。

但是，例如文献1所公开的树脂制吸收器，在吸收冲击能量时需要较多变形量和压垮剩余。因此，树脂制吸收器本体变大而保险杠面板与加强件之间的尺寸变大，车辆的最小转弯半径增大，在设计上并不优选。并且，树脂制吸收器的材料、制造成本高，成为车辆整体的成本恶化的一个原因。

并且，文献2所公开的车辆用碰撞加强材料，由于通过强化腹板来防止腹板的压曲而局部地增大碰撞时的吸收能量，因此从行人保护的观点出发，反而存在对行人产生更大伤害的可能性，并不优选。

并且，文献3所公开的凸部或凹部，是为了在能够使2个中心部的板厚变薄的同时、维持相对于弯曲的抵抗性的形状(参照说明书段落序号0023)，但是从行人保护的观点出发，还是存在对行人产生更大的伤害的可能性，并不优选。

并且，文献4所公开的发明为，通过使上侧水平部分和下侧水平部分中之一向上方移动，由此进行比较低的能量吸收。但是，如后所述，由于基于树脂的塑性变形的能量吸收在变形初期较小，因此存在如下的问题：在以时速40km与行人碰撞时，不能够以短行程保护行人，且构造复杂，因此在设计上并不优选。

并且，文献5所公开的发明也为树脂制，因此与文献4所公开的发明相同，存在如下问题：在以时速40km与行人碰撞时，不能够以短行程保护行人，而不能够以小的位移来吸收碰撞能量。

并且，文献6所公开的发明，其目的在于，以车顶材料为对象而使塑性变形为弯曲状态变得容易，但没有记载用于汽车用保险杠吸收器的用途、以及吸收从行人的腿部受到的冲击能量的课题。

并且，文献7所公开的发明，是在车体的前后方向不具有凸部和凹部、而具有上部能量吸收器和下部能量吸收器的复杂结构，因此存在与文献4相同的问题。

发明内容

本发明的课题是提供一种汽车保险杠用吸收器以及汽车保险杠系统，用于在行人与汽车碰撞时，以短行程有效地吸收从行人的腿部受到的冲击能量，且减少压垮剩余而保护行人的腿部。

本发明是为了解决该课题而进行的，其要点如下所述。

(1)一种车辆用金属制吸收器，由中央凸缘、与中央凸缘的两侧连续的上部腹板和下部腹板、与上部腹板连续的上部凸缘以及与下部腹板连续的下部凸缘构成，并为一体地将截面成形为帽形的长形状的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在帽形截面中，上部腹板与包含上部凸缘和下部凸缘的凸缘面所成的内角α₁以及下部腹板与该凸缘面所成的内角α₂分别大于0(度)而小于90(度)，在上部腹板以及下部腹板的一方或者双方上具有与车辆的前后方向大致平行的凹状或者凸状的加强筋(bead)。

(2)如(1)记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在帽形截面中，在上部腹板、下部腹板的一方或者双方的中途还具有弯曲部，上述上部腹板的弯曲部与凸缘面所成的内角β₁大于0(度)而小于α₁(度)，上述下部腹板的弯曲部与凸缘面所成的内角β₂大于0(度)而小于α₂(度)。

(3)如(1)或(2)记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在设吸收器前后方向尺寸为H(mm)时，加强筋的宽度为H/5～H/2.5(mm)、间距为H/2.5～H/1.25(mm)、深度为H/50～H/10(mm)。

(4)如(1)～(3)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在设加强筋的间距为L(mm)时，上下面的加强筋的配置在上下错开L/4～L/2(mm)。

(5)如(3)或(4)记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在设上部腹板与下部腹板的最大宽度为W(mm)时，满足H/3≤W≤H/1.5(mm)。

(6)如(1)～(5)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在y轴为抗拉强度、x轴为板厚的x-y正交坐标系中，材料的抗拉强度(MPa)和板厚(mm)在以直线依次连接如下各(x，y)坐标点的范围内设定：A_TS(0.2，1200)、B_TS(0.2，400)、C_TS(0.4，400)、D_TS(0.4，200)、E_TS(1.6，200)、F_TS(1.6，400)、G_TS(1.4、400)、H_TS(1.4，600)、I_TS(1.2，600)、J_TS(1.2，800)、K_TS(1.0，800)、L_TS(1.0，1000)、M_TS(0.6，1000)、N_TS(0.6，1200)、A_TS(0.2，1200)。

(7)如(1)～(5)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在y轴为屈服强度、x轴为板厚的x-y正交坐标系中，材料的屈服强度(MPa)和板厚(mm)在以直线依次连接如下各(x，y)坐标点的范围内设定：A_YS(0.2，1000)、B_YS(0.2，300)、C_YS(0.4，300)、D_YS(0.4，150)、E_YS(1.6，150)、F_YS(1.6，300)、G_YS(1.4，300)、H_YS(1.4，400)、I_YS(1.2，400)、J_YS(1.2，600)、K_YS(1.0，600)、L_YS(1.0，800)、M_YS(0.6，800)、N_YS(0.6，1000)、A_YS(0.2，1000)。

(8)如(1)～(7)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，α₁＝α₂。

(9)如(2)～(8)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，β₁和β₂分别满足α₁-30＜β₁＜α₁-5(度)、α₂-30＜β₂＜α₂-5(度)。

(10)如(2)～(9)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，β₁＝β₂。

(11)如(2)～(10)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，并且，在帽形截面中，上部腹板、下部腹板的一方或者双方具有多个弯曲部，上述上部腹板的弯曲部与凸缘面所成的内角β_1，n满足0＜β_1，n＜β_1，n-1＜α₁(度)，上述下部腹板的弯曲部与凸缘面所成的内角β₂，n满足0＜β_2，n＜β_2，n-1＜α₂(度)。

其中，n＝2、…、N(N为整数，从离上部凸缘或者下部凸缘较近的开始按顺序设为第1、2、…N)。

(12)如(11)记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，β_1，n＝β_2，n。

(13)如(2)～(12)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在设吸收器的前后方向尺寸为H(mm)时，在从上部凸缘或者下部凸缘在车身前后方向上满足0.3H～0.7H(mm)的区域内具有弯曲部。

(14)如(1)～(13)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，为汽车保险杠用。

(15)如(1)～(14)任一项记载的车辆用金属制吸收器，其特征在于，在使直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg)的冲击器以初速度40(km/hr)与(1)～(14)任一项记载的吸收器碰撞时，满足：作用于碰撞器的最大负荷为2(kN)以上12(kN)以下，且作用于冲击器的负荷大致恒定，到碰撞器停止为止所必需的吸收器的前后方向尺寸为50(mm)以下。

(16)一种车辆用保险杠系统，其特征在于，在上述(1)～(15)任一项记载的车辆用金属制吸收器的前后设置面板和加强件。

(17)一种汽车保险杠用吸收器，是设置在汽车用保险杠的面板和加强件之间的金属制吸收器，其特征在于，上下面由朝向车身的后方为扩口状的帽形形状构成，在上下面上具有与车身的前后方向大致平行的凹状或凸状的加强筋。

(18)如(17)记载的汽车保险杠用吸收器，其特征在于，上下面的扩开角度在车身的前后方向的中途变化。

(19)如(17)或(18)记载的汽车保险杠用吸收器，其特征在于，在设吸收器的前后方向尺寸为H(mm)时，加强筋的宽度为H/5～H/2.5(mm)、间距为H/2.5～H/1.25(mm)、深度为H/50～H/10(mm)。

(20)如(17)～(19)任一项记载的汽车保险杠用吸收器，其特征在于，在设加强筋的间距为L(mm)时，上下面的加强筋的配置在上下错开L/4～L/2(mm)。

(21)如(17)～(20)任一项记载的汽车保险杠用吸收器，其特征在于，材料的抗拉强度和板厚满足图12的实线18的范围。

(22)一种汽车保险杠系统，其特征在于，在(17)～(21)任一项记载的汽车保险杠用吸收器的前后设置面板和加强件。

另外，本发明中的大致平行是指，在将加强筋向水平面进行了投影时，加强筋的棱线相对于车身的前后方向在±10(度)以内的范围内。

并且，作用于冲击器的负荷为大致恒定的定义是，作用于冲击器的负荷的变动幅度为，在作用于冲击器的负荷达到初期极大值之后、到冲击器停止之前为止的负荷的平均值的±25％以下。

如上所述的本发明的帽形金属制吸收器，在行人与汽车碰撞时，以向上下方向扩开的方式压垮。由此，能够以短行程有效地吸收从行人的腿部受到的冲击能量，且压垮剩余减少，因此能够以最小的部件尺寸保护行人的腿部。具体来说，当以40(km)的速度与行人碰撞时，能够以50(mm)以下的行程吸收冲击能量，保护行人的腿部。

附图说明

图1是金属制吸收器的向加强件的安装概略图。

图2表示本发明例的金属制吸收器的截面图。

图3是表示现有技术的金属制吸收器与腿部冲击器的碰撞试验的图。

图4是表示现有技术的金属制吸收器的变形的图、(a)表示碰撞初期、(b)表示碰撞末期。

图5是现有技术的金属制吸收器的碰撞时的负荷～位移关系图。

图6是表示本发明的吸收器与腿部冲击器的碰撞试验的图。

图7是表示本发明的金属制吸收器的变形的图、(a)表示碰撞初期、(b)表示碰撞中期。

图8是表示本发明的金属制吸收器的变形的图、与图7连续地(c)表示碰撞后期、(d)表示碰撞末期。

图9是表示树脂制吸收器与腿部冲击器的碰撞试验的图。

图10是金属制吸收器的详细图。

图11表示其它本发明例的金属制吸收器的截面图。

图12是表示材料的抗拉强度以及板厚范围图的图。

图13是表示材料的屈服强度以及板厚范围图的图。

图14表示其它本发明例的金属制吸收器的截面图。

图15是表示金属制吸收器的制造方法的图。

图16是表示本发明的吸收器与腿部冲击器的碰撞试验的图。

图17是表示金属制吸收器的变形的图(左右方向二分之一长度的中央截面)。

图18是表示树脂制吸收器的变形的图(左右方向二分之一长度的中央截面)。

图19是碰撞时的负荷～位移关系图。

图20是表示上部腹板、下部腹板没有弯曲部的吸收器的变形的图、(a)表示碰撞前、(b)表示碰撞后。

图21是表示上部腹板或下部腹板没有弯曲部的吸收器的碰撞时的负荷～位移关系图。

图22是用于说明加强筋的配置的附图，(a)是表示上部腹板、下部腹板的凸加强筋彼此以及凹加强筋彼此以不相对的方式错开半波长而配置加强筋的吸收器的图。并且，(b)是表示上部腹板、下部腹板的凸加强筋彼此以及凹加强筋彼此成为相对配置的吸收器的图。

图23是用于说明加强筋的配置和碰撞时的负荷～位移关系的图，(a)是表示上部腹板、下部腹板的凸加强筋彼此以及凹加强筋彼此以不相对的方式错开半波长而配置加强筋的吸收器的图。并且，(b)是表示上部腹板、下部腹板的凸加强筋彼此以及凹加强筋彼此相对配置的吸收器的碰撞时的负荷～位移关系的图。

具体实施方式

对上述(1)～(22)的本发明依次进行说明。

首先，对(1)的本发明进行具体说明。

本发明的金属制吸收器，也可以单独用作护栏等，但如图1中的将本发明的金属制吸收器1安装在加强件2上时的概略所示那样，优选具有车身宽度方向量的长度，并设置在配置在其前面的保险杠面板(未图示)和配置在其后面的加强件2之间

该金属制吸收器为通过冲压将薄钢板进行了成形的大致帽形形状，其开口部朝向车身的后方并被设置成扩口状。

即，如图2所示，本发明的金属制吸收器由薄钢板一体成形，并由如下部分构成：中央凸缘0201；与其两侧部分别连续地形成的上部腹板0204和下部腹板0205；以及上部凸缘0202和下部凸缘0203，从上部腹板0204和下部腹板0205各自的端部、向中央凸缘0201的相反侧连续地形成。

并且，在帽形截面中，以上部腹板0204和上部凸缘0202的交点0206为中心、上部腹板0204与包含上部凸缘0202和下部凸缘0203的凸缘面0208所成的内角α₁，以及以下部腹板0205和下部凸缘0203的交点0207为中心、下部腹板0205与凸缘面0208所成的内角α₂，分别大于0(度)而小于90(度)。

由于通过上部腹板和下部腹板的塑性变形来吸收冲击能量，因此α₁、α₂都分别需要超过0(度)，优选45(度)以上、更优选60(度)以上。其原因是，α₁、α₂小于45(度)时，上部腹板、下部腹板不塑性变形而部件截面损坏。

另一方面，当α₁、α₂分别为90(度)以上时，在将薄钢板冲压成形时，凸模具和凹模具不能啮合而成为不能成形，因此规定都小于90(度)，优选为85(度)以下。

并且，通过使吸收器为金属制，并如上所述成为扩口状，并且在上部腹板以及下部腹板的一方或双方上设置与车辆前后方向大致平行的凹状或者凸状的加强筋，由此在吸收器的哪个位置与行人碰撞，都能够容易优先地产生全面压曲，因此不会对行人腿部产生重大损伤，能够吸收冲击能量。

作为现有技术的例子，图4表示使直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg)的冲击器以初速度40(km/hr)，与抗拉强度300(MPa)、屈服强度150(MPa)、板厚1.0(mm)、上下尺寸40(mm)、前后尺寸80(mm)、左右尺寸500(mm)、上部凸缘和下部凸缘的长度(单侧)为8(mm)、且具有截面为长方形的腹板的吸收器(参照图3)碰撞时的变形形式。并且，图5表示冲击器的位移和作用于冲击器的负荷。

如图4(a)所示，在碰撞初期，部件截面整体突然压曲(初期负荷大)，截面损坏，负荷急速降低(参照附图5、0501)。然后，如图4(b)所示，在碰撞后期，截面向内侧折入，压垮剩余变大，折入的上下的部件彼此接触，因此产生过高的负荷(参照图5、0502)。

因此，到能量吸收结束为止需要较大的行程，以50(mm)不能够吸收能量。另一方面，如果增大板厚则能够减小行程，但由于部件重量变大，所以不如后述的本发明。

对此，如图6所示，进行了使冲击器在与上述现有技术相同的条件下与如下的吸收器碰撞的试验：上下尺寸为45(mm)，前后尺寸为50(mm)，左右尺寸为500(mm)，上部凸缘以及下部凸缘的长度(但侧)为20(mm)，α₁＝α₂＝85(度)，使上部腹板和下部腹板的中途弯曲而形成弯曲部，使该弯曲部的角度β₁、β₂(参照图11)为β₁＝β₂＝77.5(度)，使弯曲部的位置在前后尺寸上距离上部凸缘和下部凸缘为25(mm)；使加强筋的形状为，加强筋宽度为12.5(mm)、加强筋间距(L)为25(mm)、加强筋深度为3(mm)；将该加强筋配置为，在上下错开12.5(mm)(L/2)而配置；加强筋的朝向为，在投影到水平面上时，相对于车身的前后方向、将加强筋的棱线配置为±2.9(度)。

其结果如图7、8所示。在碰撞初期(图7(a))，仅接触部局部地压垮而能够确保负荷，在碰撞中期(图7(b))，从弯曲部向外侧弯折而部件截面整体开始压曲。并且，在变形继续发展的碰撞后期(图8(c))，邻接的加强筋依次压垮、各加强筋压垮而确保负荷，在碰撞末期(图8(d))，没有压垮剩余、部件的变形结束，即使车辆以时速40(km)碰撞，作用于冲击器的负荷也能够维持得较大(10kN以上)，能够使冲击器的位移为50(mm)以下。

即，在图6中，对在上部腹板和下部腹板上具有与车身前后方向大致平行的凹状的加强筋的例子进行了说明，如图2所示，在上部腹板0204、下部腹板0205的一方或者双方上，在整个面上设置与车身前后方向大致平行的凹状的加强筋7-1或者凸状的加强筋7-2(参照图10)，由此无论车辆和行人与车辆前面的何处碰撞，加强筋都压曲，即使是由板厚较小的金属板构成的吸收器，在以时速40(km)进行碰撞的情况下，也能够以50(mm)以下的较小的位移量来吸收更大的冲击能量，能够使吸收器轻量化，且能够保护行人的腿部。

上述的作用效果是通过树脂无法得到的。在为与图6相同形状(但是，为了确保刚性使厚度＝2(mm))的树脂(聚酯、聚碳酸酯制)部件的情况下，如图9中的负荷～位移曲线所示，在碰撞初期得到大约10(kN)的负荷，但由于树脂部件的压曲、断裂而负荷急剧降低，到冲击器位移100(mm)附近为止负荷都保持较低的状态推移，最后冲击器与树脂部件的背面(保险杠加强件)猛烈碰撞而产生大负荷。即，由于利用树脂材料不能够通过较小的冲击器位移来吸收冲击能量，因此不能够保护行人的腿部，并且，为了吸收冲击能量而使部件截面尺寸大型化并使部件板厚增大，由此对车辆设计产生影响、导致部件重量增大。

因此，本发明的汽车保险杠用吸收器的材质，通过采用钢板、铝、钛等金属，能够随着金属的塑性变形而吸收冲击能量，因此限定于金属。

(2)的本发明为，金属制吸收器的上部腹板、下部腹板的一方或双方的角度α₁、α₂在中途变化。如图10所示，角度的变化以在腹板的中途成为凸的方式变化。即，如图11所示，在上部腹板1101、下部腹板1102的一方或双方的中途具有弯曲部1103、1104，使上部腹板1101的弯曲部1103与平行于凸缘面1105的面所成的内角β₁大于0(度)而小于α₁(度)，使上述下部腹板1102的弯曲部1104与平行于凸缘面的面所成的内角β₂大于0(度)而小于α₂(度)。

由于通过塑性变形来吸收冲击能量，因此优选使上部腹板的弯曲部1103的内角β₁、下部腹板的弯曲部1104的内角β₂分别超过0(度)，并优选45(度)以上、进一步优选60(度)以上。

其原因是，在β₁、β₂小于45(度)的情况下，上部腹板、下部腹板不塑性变形，而部件截面损坏。另一方面，当β₁、β₂分别成为α₁、α₂以上时，上部腹板和下部腹板以弯曲部为起点向部件内侧折曲，并产生压垮剩余，因此都优选为小于α₁、小于α₂。

即，优选在上部腹板和下部腹板的中途以成为凸的方式设置弯曲部。

通过成为这种构造，上下面能够稳定并确保向外侧弯折的变形模式，因此压垮剩余变少，即使在以时速40(km)进行碰撞的情况下，也能够将作用于冲击器的负荷维持得较大、且吸收冲击(10kN以上)，并能够使冲击器的位移为50(mm)以下，因此能够使吸收器紧凑。

(3)的本发明为，在设吸收器的前后方向尺寸为H(mm)时，规定加强筋的宽度为H/5～H/2.5(mm)、间距为H/2.5～H/1.25(mm)、深度为H/50～H/10(mm)。当加强筋的宽度小于H/5(mm)时，吸收器的制作成本恶化，当超过H/2.5时，在行人的腿部与吸收器的碰撞位置变化时，对行人腿部造成的伤害不均，因此优选加强筋的宽度为H/5～H/2.5(mm)。

并且，当加强筋的间距小于H/2.5(mm)时，吸收器的制作成本恶化，当超过H/1.25时，在行人的腿部与吸收器的碰撞位置变化时，对行人腿部造成的伤害不均，因此优选加强筋的间距为H/2.5～H/1.25(mm)。

并且，当加强筋的深度比H/50(mm)浅时，不能充分吸收碰撞时的冲击能量，当超过H/10(mm)时，吸收器的强度过高而对行人腿部的伤害增大，因此优选加强筋的深度为H/50～H/10(mm)。

(4)的本发明的特征在于，在设加强筋的间距为L(mm)时，上下面的加强筋的配置在上下错开L/4～L/2(mm)。

图10表示错开L/2(mm)的例子，当加强筋的配置的错开在上下小于L/4(mm)时，行人腿部与吸收器的碰撞位置变化时对行人腿部造成的伤害不均，并且当超过L/2(mm)时，同样行人腿部与吸收器的碰撞位置变化时对行人腿部造成的伤害不均，因此优选将上下的加强筋配置错开的长度为L/4～L/2(mm)。

(5)的本发明的特征在于，当设上部腹板1101和下部腹板1102的最大宽度为W(mm)时(参照图11)，满足H/3≤W≤H/1.5(mm)。

与没有弯曲部的帽形截面形状相同，上部或下部腹板在接近上部或下部凸缘的位置压曲而不能维持负荷，因此优选最大宽度W为H/3(mm)以上。另一方面，当最大宽度W超过H/1.5(mm)时，上部或下部腹板的接近中央凸缘的位置压曲而不能维持负荷，因此优选成为上述范围。

(6)的本发明的特征在于，材料的抗拉强度和板厚满足图12的实线的范围内。

当抗拉强度和板厚处于从图12的实线所示的范围偏离的左下的区域时，由于吸收器的强度过低，因此不能吸收冲击，当处于右上的区域时，由于吸收器强度过高，因此对行人腿部造成的伤害变大，因此优选吸收器的材料的抗拉强度和板厚满足图12的实线18的范围内。

并且，由于材料制造、加工时的尺寸不均而吸收器的强度可能不均，因此特别优选材料的抗拉强度和板厚的范围被设定在图12的虚线19的范围内。

虚线19的范围内是指，在将抗拉强度作为y轴、将板厚作为x轴的x-y正交坐标系中，以直线依次连接如下各(x，y)坐标的点的范围内：(0.2，1000)、(0.2，600)、(0.4，600)、(0.4，200)、(1.2，200)、(1.2，400)、(1.0，400)、(1.0，600)、(0.8，600)、(0.8，800)、(0.6，800)、(0.6，1000)、(0.2，1000)。

并且，通过使吸收器的材料为钢板，由此通过伴随着拉伸的塑性变形能够廉价且有效地实现吸收能量，因此是优选的。

(7)的本发明的特征在于，材料的屈服强度和板厚满足图13的实线1301的范围内，并且特别优选满足图13的虚线1302的范围。材料的塑性变形依存于屈服强度，因此通过与屈服强度的关系进行规定。由于详细的说明与(6)的发明相同，因此省略。

(8)的发明的特征在于，α₁＝α₂。在冲击器碰撞时，上部腹板和下部腹板同样地塑性变形，部件整体上下对称地变形而高效地进行负荷维持、冲击能量吸收，因此优选α₁和α₂的差为5(度)以下，根据同样的理由，特别优选α₁＝α₂。

(9)的本发明的特征在于，使β₁、β₂的上限分别为α₁-5(度)以下、α₂-5(度)以下，使β₁、β₂的下限分别为α₁-30(度)以上、α₂-30(度)以上。

如果β₁的上限为α₁-5(度)以下、β₂的上限为α₂-5(度)以下，则部件的上下面成为将弯曲部作为起点而稳定地外折的变形模式，因此是优选的。另外，如果β₁的下限为α₁-30(度)以上、β₂的下限为α₂-30(度)以上，则上部腹板、下部腹板适当地塑性变形，能够防止部件截面的损坏，因此是优选的。

(10)的本发明的特征在于，β₁＝β₂。并且特征在于，在上部腹板1101、下部腹板1102上设置弯曲部。

在冲击器碰撞时，上部腹板和下部腹板同样地塑性变形，部件整体上下对称地变形，而高效地进行负荷维持、冲击能量吸收，因此优选使β₁和β₂的差为5(度)以下，根据同样的理由，特别优选β₁＝β₂。

(11)的本发明的特征在于，如图14所示，在上部腹板1401、下部腹板1402的一方或者双方上，在前后方向上具有多个弯曲部(凸部)1403、1404、1405、1406，上部腹板1401的多个弯曲部1403、1404与平行于凸缘面1407的面所成的内角β_1·n、下部腹板1402的多个弯曲部1405、1406与平行于凸缘面的面所成的内角β_1，n分别满足0＜β_1，n＜β_1，n-1＜α₁(度)，上述下部腹板的弯曲部与平行于凸缘面的面所成的内角β_2，n满足0＜β_2，n＜β_2，n-1＜α₂(度)(其中，n＝2、…、N(N为整数，从接近上部腹板或下部腹板的方向开始依次为第1、2、…N))。

由于通过塑性变形来吸收冲击能量，因此优选使上部腹板的弯曲部1404的内角β_1·n、下部腹板的弯曲部1406的内角β_2，n分别大于0(度)。另一方面，为了对部件进行冲压成形时的凸模具与凹模具的啮合，β_1，n、β_2，n必须分别小于接近邻接的上部凸缘或下部凸缘的、即接近凸缘面1407的内角β_1，n-1、β_2，n-1。

并且，在冲击器碰撞时，为了稳定地得到将上部腹板的多个弯曲部、下部腹板的多个弯曲部作为起点而上部腹板、下部腹板外折的变形模式，内角β_1，n-1、β_2，n-1优选分别小于α₁、α₂。

即，如果以上部腹板、下部腹板成为凸状的方式设置多个弯曲部，则能够得到以下效果：确保部件的上下面稳定地外折的变形模式，能够没有压垮剩余地有效地吸收冲击能量。

(12)的本发明的特征在于，在上述(11)的发明中，β_1，n＝β_2，n。在冲击器碰撞时，上部腹板和下部腹板同样地塑性变形，部件整体上下对称地变形而高效地进行负荷维持、冲击能量吸收，因此优选β_1，n和β_2，n的差为5(度)以下，根据同样的理由，特别优选β_1，n＝β_2，n。

(13)的本发明的特征在于，在设吸收器的前后方向尺寸为H(mm)时，将上述弯曲部设置在从上述上部凸缘或者上述下部凸缘在车身前后方向满足0.3H～0.7H(mm)的区域内。

在上部腹板、下部腹板的一方或者双方上设置弯曲部时，为了防止在上部腹板和下部腹板的接近中央凸缘的位置的压曲，优选在从上部凸缘或者上述下部凸缘在车身前后方向(朝向中央凸缘)、为0.3H(mm)以上的区域中设置。另一方面，当设置弯曲部的位置从上部凸缘或者上述下部凸缘在车身前后方向上(朝向中央凸缘)超过0.7(mm)时，在上部腹板和下部腹板的接近上部凸缘和下部凸缘的位置压曲，部件截面整体损坏，因此优选在上述范围内设置弯曲部。

(14)的发明的特征在于，车辆用金属制保险杠为汽车用金属制保险杠。

通过作为汽车用保险杠，在以时速40(km)碰撞了时能够吸收冲击(10kN以上)，并能够使冲击器的位移为50(mm)以下，因此适于行人的腿部保护。

(15)的本发明的特征在于，在使直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg)的冲击器以初速度40(km/hr)与上述(1)～(14)的发明的吸收器碰撞时，满足如下情况：作用于冲击器的最大负荷为2(kN)以上、12(kN)以下，且作用于冲击器的负荷为大致恒定，到冲击器停止为止所需的吸收器的前后方向尺寸为50(mm)以下。

通过在上部腹板、下部腹板的一方或者双方上设置与车辆的前后方向大致平行的凹状或者凸状的加强筋，由此作用于冲击器的最大负荷成为2(kN)以上、12(kN)以下，能够得到适于行人保护的吸收器。

并且，由于作用于冲击器的负荷为大致恒定，因此能够得到的效果为，能够通过紧凑的部件有效地吸收冲击能量，能够使部件轻量。

并且，通过使到冲击器停止为止所需的吸收器的前后方向尺寸为50(mm)以下，由此即使在以时速40(km)与行人碰撞时，也能够防止行人腿部骨折，而使对行人腿部造成的伤害成为最小限度。

(16)的本发明是汽车保险杠系统，该汽车保险杠系统是在上述(1)～(5)任一项记载的汽车保险杠用吸收器的前后设置面板和加强件。

面板和加强件没有特别限定，能够使用公知的部件。通过配置本发明的汽车保险杠用吸收器，在汽车与行人以时速40(km)碰撞时，加强筋部优先压曲而吸收冲击能量，因此能够保护行人的腿部。

下面，对(17)的本发明进行具体说明。

如图1中表示本发明的汽车保险杠吸收器向加强件的安装概略那样，本发明的金属制吸收器1具有车身宽度方向量的长度，并设置在配置于其前面的保险杠面板(未图示)和配置于其后面的加强件2之间。

金属制吸收器为通过冲压将薄钢板进行了成形的大致帽形形状，其开口部朝向车身的后方而设置为扩口状。“朝向车身的后方”是指，相对于配置在前面的保险杠面板，向着保险杠面板的相反侧的车身方向。因此，在安装于后部保险杠的情况下，开口部也朝向保险杠面板的相反侧的车身方向，而开口部被设置成扩口状。

通过使吸收器为金属制、并使其为扩口状，由此容易优先产生整个面压曲，因此不会对行人的腿部造成重大伤害，而能够吸收冲击能量。

并且，如图10所示，通过在上下面上整个面地设置与车身的前后方向大致平行的凹状的加强筋7-1或凸状的加强筋7-2，由此无论汽车和行人与汽车前面的何处碰撞，都能够吸收更大的冲击能量，并能够使吸收器轻量化，且能够保护行人的腿部。

本发明的汽车保险杠用吸收器的材质，通过使用钢板、铝、钛等金属，能够随着金属的塑性变形而吸收冲击能量，因此限定于金属。

(18)的本发明的特征在于，金属制吸收器的上下面的扩开角度在中途变化。如图1、图10所示，角度的变化以在中途成为凸(山型)的方式变化。

通过成为这种构造，能够稳定地确保上下面向外侧弯折的变形模式，因此压垮剩余减小，能够使吸收器紧凑。

(19)的本发明为，在设吸收器的前后方向尺寸为H(mm)时，规定加强筋的宽度为H/5～H/2.5(mm)、间距为H/2.5～H/1.25(mm)、深度为H/50～H/10(mm)。详细说明与(3)的发明相同所以省略。

(20)的本发明的特征在于，在设加强筋的间距为L(mm)时，上下面的加强筋的配置在上下错开L/4～L/2(mm)。详细说明与(4)的发明相同所以省略。

(21)的本发明的特征在于，材料的抗拉强度和板厚满足图12的实线的范围。详细说明与(6)的发明相同所以省略。

(22)的本发明是汽车保险杠系统，该汽车保险杠系统在上述(17)～(21)任一项记载的汽车保险杠用吸收器的前后设置面板和加强件。详细说明与(16)的发明相同所以省略。

下面，对本发明的吸收器的制造方法进行说明。

如图15所示，通过使用凹凸的模具15、16，对金属板17进行冲压成形，将模具形状复制到金属板上来制造。

模具是由钢材进行机械加工而制作的，在其表面上刻有与本发明的吸收器形状相同的加强筋。

将这些模具安装到冲压装置的底座以及滑块上，将金属板17夹入在凹凸的模具15、16之间而从上下进行加压。为了根据吸收器的形状、材料而确保成形性，有时在凹模具15的中央部设置衬垫(未图示)，并以恒定压力按压吸收器前端。

实施例

以下，使用实施例对本发明进行具体说明。

(实施例1)

作为本发明例1的金属制吸收器，通过以下的材料、工作法、形状来形成实验体。

材料：使用抗拉强度440(MPa)级以及板厚0.6(mm)的薄钢板。

成形：使用图15所示的模具、通过冲压成形为大致帽形。

形状：上下尺寸(上部腹板和下部腹板的最大宽度)45(mm)，

前后尺寸(上部腹板和下部腹板的前后方向长度)50(mm)，

左右尺寸(车宽度方向长度)500(mm)，

上部凸缘及下部凸缘部的长度(单侧)20(mm)，

上部凸缘及下部凸缘中、从中途的弯曲部到中央凸缘的长度30(mm)，

上部腹板和下部腹板的向车身后方的扩开角度：

相对于水平面、从上部腹板和下部腹板分别为12.5(度)(车身前方侧)，即β₁：77.5(度)、β₂：77.5(度)，

在前后方向上、在25(mm)以后相对于水平面为5(度)(车身后方侧)，即α₁：85(度)、α₂：85(度)，

加强筋宽度12.5(mm)、加强筋间距(L)25(mm)，

加强筋深度3(mm)，

加强筋配置：在上下错开12.5(mm)(L/2)地配置，

加强筋的朝向：在向水平面上投影时，相对车身的前后方向，将加强筋的棱线配置为±2.9(度)。

并且，作为比较例1，将使用发泡树脂(聚丙烯制)的实心树脂制吸收器(上下尺寸90(mm)、前后尺寸90(mm)、左右尺寸500(mm))作为实验体。在上部腹板和下部腹板的前后方向45(mm)的位置上分别设置弯曲部，除上下尺寸、前后尺寸和左右方向为上述数值外，与上述本发明例具有相同尺寸。

作为性能评价，通过使用有限要素法的数值解析来实施冲击解析。如图16所示，使模拟行人腿部的冲击器8(直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg))以初速度40(km/hr)与吸收器碰撞，确认碰撞时作用于冲击器的负荷推移(负荷～位移关系)以及吸收器的变形状况。

图17和图18表示金属制以及树脂制吸收器的变形后的状况。金属制吸收器以向上下方向扩开开的方式压溃，压垮剩余较少(图17)。对此，如图18所示，树脂制吸收器为，相对于初期形状11，碰撞后树脂材料不能够向外流动，压垮剩余较多(参照图18的变形后形状12)。图19表示碰撞时的负荷～位移关系。与金属制吸收器以短行程吸收冲击的情况相对(参照图19的线13)，树脂制吸收器在吸收冲击时需要长行程(参照图19的线14)。

(实施例2)

作为本发明例2的金属制吸收器，通过以下的材料、工作法、形状来形成实验体。

材料：使用抗拉强度590(MPa)级以及板厚0.6(mm)的薄钢板。

成形：通过冲压而成形为大致帽形。

形状：上下尺寸(上部腹板和下部腹板的最大宽度)45(mm)，

前后尺寸(上部腹板和下部腹板的前后方向长度)50(mm)，

左右尺寸(车宽度方向长度)500(mm)，

上部凸缘部以及下部凸缘部的长度(单侧)20(mm)，

上部腹板和下部腹板向车身后方的扩开角度：

相对于水平面、从上部腹板和下部腹板分别为5(度)，即α₁：85(度)、α₂：85(度)，

加强筋宽度25(mm)、加强筋间距(L)50(mm)，

加强筋深度3(mm)，

作为性能评价，通过使用有限要素法的数值解析实施冲击解析。与实施例1相同，使模拟行人腿部的冲击器8(直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg))以初速度40(km/hr)与吸收器碰撞，确认碰撞时作用于冲击器的负荷推移(负荷～位移关系)以及吸收器的变形状况。

图20(b)表示吸收器变形后的状况。吸收器以上部腹板向下方弯折、下部腹板向上方弯折的方式压溃。图21表示碰撞时的负荷～位移关系。在碰撞初期阶段负荷急剧上升并立即下降。之后的负荷平稳地持续上升，在碰撞后期产生大负荷而进行冲击能量吸收。在本实施例中，由于上下部凸缘向内弯折，因此产生压垮剩余，并且负荷上升、下降。但是，当与树脂制的吸收器(参照图19)比较时，能够确认：冲击器吸收的负荷增加，并且能够使到冲击器停止为止所需的吸收器的前后方向尺寸为50(mm)以下，碰撞能量的吸收在某种程度上是有效的。通过金属制吸收器单体可能超过目标最大负荷而对行人腿部造成伤害，但如果并用弹性体等缓冲部件，则也能够使实现行人腿部的保护。

(实施例3)

以下，使用实施例对本发明进行具体地说明。

作为本发明例3(a)的金属制吸收器，通过以下的材料、工作法、形状来形成实验体。

材料：使用抗拉强度440(MPa)级以及板厚0.7(mm)的薄钢板。

成形：使用图15所示的模具通过冲压成形为图22(a)所示的大致帽形。

形状：上下尺寸(上部腹板和下部腹板的最大宽度)45(mm)，

前后尺寸(上部腹板和下部腹板的前后方向长度)50(mm)，

左右尺寸(车宽度方向长度)500(mm)，

上部凸缘及下部凸缘部的长度(单侧)20(mm)，

上部凸缘及下部凸缘中、从中途的弯曲部到中央凸缘的长度25(mm)，

上部腹板和下部腹板向车身后方的扩开角度：

相对于水平面、从上部腹板和下部腹板分别为12.5(度)(车身前方侧)，即β₁：77.5(度)、β₂：77.5(度)，

在前后方向、在25(mm)以后相对于水平面为5(度)(车身后方侧)，即α₁：85(度)、α₂：85(度)，

加强筋宽度12.5(mm)、加强筋间距(L)25(mm)，

加强筋深度3(mm)，

加强筋配置：在上下错开12.5(mm)(L/2)地配置，

加强筋的朝向：在向水平面投影时，相对于车身的前后方向，将加强筋的棱线配置为±2.9(度)。

并且，作为本发明例3(b)，如图22(b)所示，将上部腹板、下部腹板的凸加强筋彼此以及凹加强筋彼此相对地配置的吸收器作为实验体。

作为性能评价，通过使用有限要素法的数值解析实施冲击解析。与图16相同，使模拟行人腿部的冲击器8(直径70(mm)、长度200(mm)、质量8(kg))以初速度40(km/hr)与吸收器碰撞，确认碰撞时作用于冲击器的负荷推移(负荷～位移关系)以及吸收器的变形状况。使此时的冲击器碰撞位置分别为加强筋中央、加强筋边界，被确认冲击器碰撞位置的性能变化。

本发明例3(a)和本发明例3(b)的吸收器都以向上下方向扩开的方式压溃，压垮剩余小(未图示)。图23表示碰撞时的负荷～位移关系。在存在上下的加强筋错开时，与冲击器位置无关而示出同样的负荷～位移特性(图23(a))，对此，在没有上下加强筋的错开时，在冲击加强筋中央时，碰撞初期的负荷变得极大(参照图23(b)的线2304)，根据冲击位置的不同而负荷～位移特性中产生不均，但当与树脂制的吸收器(参照图19的点线14)比较时，能够确认：冲击器吸收的负荷增加，并且能够使到冲击器停止为止所需的吸收器的前后方向尺寸为50(mm)以下，碰撞能量的吸收以及行人的腿部保护在某种程度上是有效的。

产业上的可利用性

根据本发明，在行人与汽车碰撞时帽形金属制吸收器以在上下方向扩开的方式压溃，由此能够以短行程有效地吸收从行人的腿部受到的冲击能量，且压垮剩余变少，因此能够以最小的部件尺寸保护行人的腿部。具体为，在以时速40(km)与行人碰撞时，能够以50(mm)以下的行程吸收冲击能量，保护行人的腿部。