Loading article…
バンパーは、自動車の前部と後部に取り付けられたり一体化されたりする構造物で、軽微な衝突時の衝撃を吸収し、理想的には修理費用を最小限に抑えるものです。[ 1 ]硬い金属製のバンパーは、1904 年頃には自動車に登場し、主に装飾的な機能を持っていました。[ 2 ]長年にわたり、数多くの開発、材料と技術の改良、車両部品の保護と安全性の向上という機能性への注目の高まりにより、バンパーは変化してきました。バンパーは、理想的には車両間の高さの不一致を最小限に抑え、歩行者を怪我から守ります。車両の修理費用を削減し、最近では歩行者への影響を軽減するための規制措置が制定されています。
バンパーは、最初はただの硬い金属棒でした。[ 3 ]ジョージ・アルバート・ライオンが最初の自動車バンパーを発明しました。最初のバンパーは1897年に車両に登場し、オーストリアの自動車メーカーであるネッセルスドルファー・ワーゲンバウ・ファブリクスゲゼルシャフトが取り付けました。これらのバンパーは外観上の機能しか持たなかったため、構造が信頼できませんでした。初期の自動車所有者は、フロントスプリングハンガーボルトを金属棒を取り付けるのに十分な長さのものに交換しました。[ 2 ] GDフィッシャーは、アクセサリーの取り付けを簡素化するためにバンパーブラケットの特許を取得しました。[ 2] 衝撃を吸収するように設計された最初のバンパーは1901年に登場しました。それはゴム製で、フレデリック・シムズが1905年に特許を取得しました。[ 4 ]
自動車メーカーは1910年代半ばにバンパーを追加しましたが、それは前後に渡る鋼鉄の帯で構成されていました。[ 5 ]バンパーはオプションのアクセサリーとして扱われることが多かったのですが、自動車デザイナーがそれをより複雑で頑丈なものにしたため、1920年代にはますます一般的になりました。[ 5 ]次の数十年間、クロムメッキのバンパーは重く、精巧で、ますます装飾的になり、1950年代後半に米国の自動車メーカーが新しいバンパーのトレンドとブランド固有のデザインを確立し始めるまで続きました。[ 5 ] 1960年代には、塗装された金属製のバランスが下のスペースを埋める、より軽量なクロムメッキのブレードのようなバンパーが使用されました。[ 5 ]自動車メーカーがグリル、照明、さらにはリア排気をバンパーに組み込んだため、マルチピース構造が標準になりました。
1968 年型ポンティアック GTOでは、ゼネラル モーターズは、低速での衝撃を永久変形することなく吸収するように設計されたボディ同色のプラスチック製フロント バンパー「エンデュラ」を採用しました。ジョン デロリアンがスレッジ ハンマーでバンパーを叩いても損傷がないというテレビ コマーシャルで紹介されました。[ 6 ]同様のエラストマー バンパーは、1970～71 年型プリマス バラクーダのフロントとリアにも採用されました。[ 7 ] 1971 年、ルノーはルノー 5にプラスチック バンパー (シート成形コンパウンド) を導入しました。[ 8 ]
現在の設計慣行では、現代の自動車のバンパー構造は、鋼鉄、アルミニウム、グラスファイバー複合材、またはプラスチック製の補強バーの上にプラスチック製のカバーを被せる構造になっている。[ 9 ]現代の自動車のバンパーのほとんどは、ポリカーボネート（PC）とアクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）の組み合わせであるPC/ABSで作られている。
バンパーは、衝突によって発生する運動エネルギーを散逸させることで、他の車両部品を保護します。このエネルギーは、車両の質量と速度の二乗の関数です。[ 10 ]運動エネルギーは、質量と速度の二乗の積の 1/2 に等しくなります。式で表すと次のようになります。
時速5マイル（約8キロ）での衝突時に車両部品を損傷から保護するバンパーは、時速2.5マイル（約4キロ）での衝突時に保護するバンパーの4倍の強度が必要であり、衝突エネルギーの吸収は車両の最前部と最後部に集中する。バンパーの保護性能をわずかに向上させるだけでも、重量増加や燃費の悪化につながる可能性がある。
1959年までは、自動車エンジニアの間では剛性が乗員の安全性に有益であると考えられていた。[ 11 ]現代の車両衝突安全性理論は、段階的に潰れる車両という逆の方向を示している。[ 12 ]完全に剛性の高い車両は、車両部品のバンパー保護には優れているかもしれないが、乗員の安全性は劣るだろう。[ 13 ]
バンパーは、柔軟な素材で作られたバンパーカバーの使用などにより、車に衝突された歩行者の負傷を軽減するように設計されることが増えている。特にフロントバンパーは、脚への衝撃の深刻さを軽減するために、低くされ、発泡体や潰れやすいプラスチックなどの柔らかい素材で作られている。[ 14 ]
乗用車の場合、バンパーの高さと位置は米国とEUの規制の両方で法的に規定されています。バンパーは中速衝突から保護しません。緊急ブレーキ時にサスペンションが各車両のピッチを変えるため、車両が衝突したときにバンパーが互いにすり抜けてしまう可能性があるからです。乗り越えや乗り越えを防ぐには、バンパーの表面を非常に高くすることができます。[ 15 ]アクティブサスペンションは、車両を水平に保つためのもう1つの解決策です。
路面からのバンパーの高さは、他の保護システムを作動させる上で不可欠です。エアバッグ展開センサーは通常、障害物に接触するまで作動しないため、保護クッションを膨らませるのに十分な時間を確保するには、正面衝突の際に車両のフロントバンパーが最初に接触する部分であることが非常に重要です。[ 16 ]
エネルギー吸収型衝撃吸収ゾーンは、物理的に迂回されてしまうと全く効果を発揮しません。その極端な例として、大型トレーラーの昇降プラットフォームが乗用車のフロントバンパーを完全に避け、最初に接触するのが乗員室のガラス製フロントガラスである場合が挙げられます。
乗用車などの小型車両がトラクタートレーラーなどの大型車両の下に潜り込むアンダーライド衝突は、重傷や死亡事故につながることが多い。一般的なトラクタートレーラーの荷台は、一般的な乗用車に座っている大人の頭の高さにあるため、中程度の速度での衝突でも重度の頭部外傷を引き起こす可能性がある。米国では、毎年約500人がこの方法で死亡している。[ 17 ]
1967 年 6 月に女優のジェーン・マンスフィールドが自動車/トラックの事故で亡くなったことを受け、米国国家道路交通安全局 (NHTSA)は、後部アンダーライドガード (「マンスフィールドバー」、「ICCバー」、または「DOT (運輸省) バンパー」とも呼ばれる) の設置を義務付けることを推奨した。[ 18 ] [ 19 ]これらは路面から22インチ (56 cm)を超えてはならない。米国のトラック業界はこの安全機能のアップグレードに遅れており、 [ 16 ]使用中に損傷した ICC バーの修理義務はない。[ 20 ]しかし、1996 年に NHTSA はトラック トレーラーの後部アンダーライド防止構造の要件をアップグレードし、カナダ運輸省はさらにエネルギー吸収型後部アンダーライドガードのより厳格な要件を課した。[ 21 ] 2015 年 7 月に NHTSA はアンダーライドガードの米国性能要件をアップグレードする提案を発表した。[ 22 ]
多くのヨーロッパ諸国では、乗用車がトラックの側面に衝突する際の致命的な衝突を軽減するために、サイドアンダーライドガードの装着が義務付けられています。[ 17 ]このようなサイドアンダーライドガードは、日本、米国、カナダで様々な種類が使用されています。[ 23 ]ただし、米国では義務付けられていません。[ 17 ]
国連規則58では、後方アンダーラン保護装置（RUPD）とその設置に関する要件が規定されており、その中には、様々なタイプのトラックやトレーラーには、地上から45cm （17.7インチ）、50cm （19.7インチ）、または55cm （21.7インチ）以下の高さの装置を装備しなければならないという規定が含まれている。[ 24 ]
SUVのバンパーの高さと乗用車の側面衝突ビームの高さの不一致により、比較的低速でも重傷を負う事故が発生している。[ 16 ] [ 25 ]米国では、NHTSAが2014年現在、この問題への対処法を検討している。[ 26 ]
致命的な衝突以外にも、乗用車とSUVの衝突の修理費用は、高さの不一致により高額になる可能性がある。[ 27 ]この不一致により、低速衝突後でも車両がひどく損傷し、走行不能になることがある。[ 28 ]
ほとんどの管轄区域では、すべての車両にバンパーの装着が法律で義務付けられています。自動車のバンパーに関する規制は、車両の安全システムに損傷を与えることなく低速衝突に耐えられるようにすることと、歩行者を負傷から守ることという2つの理由で実施されています。これらの要件は相反します。衝撃に強く修理費用を最小限に抑えるバンパーは歩行者に怪我を負わせる傾向があり、歩行者に優しいバンパーは修理費用が高くなる傾向があります。[ 29 ]
車両のバンパーシステムは、低速衝突のエネルギーを吸収し、車の安全性やその他高価な周辺部品を保護するように設計されていますが、ほとんどのバンパーは最低限の規制基準を満たすように設計されているだけです。[ 30 ]
国際安全規制は、当初は国連の後援の下で欧州規格として考案され、現在では北米以外のほとんどの国で採用されています。これらの規制では、車両の安全システムは、車両が積載されているか否かにかかわらず、地面から45.5 cm (18インチ) の高さで、正面および後部に4 km/h (2.5 mph)の振り子または移動バリアの正面衝突、および前後の角に2.5 km/h (1.6 mph)の衝突を受けた後も正常に機能しなければならないと規定されています。[ 26 ] [ 31 ]
欧州諸国は、世界中で年間27万人が死亡する歩行者と自動車の事故の問題に対処するための規制を実施している。[ 14 ]
「ブルバー」または「ルーバー」と呼ばれる特殊なバンパーは、農村部で大型動物との衝突から車両を保護します。しかし、研究によると、ブルバーは硬く、衝突の衝撃をすべて歩行者に伝えるため、都市部では歩行者の死亡や重傷の危険性が高まることが示されています。 [ 32 ]バンパーは衝撃を吸収して潰れるのとは対照的です。[ 33 ] [ 34 ]欧州連合では、関連する歩行者保護安全基準を満たさない硬質金属製ブルバーの販売が禁止されています。[ 35 ]
オフロード車は、地上高（路面からの高さ）の向上、アプローチアングルの最大化、大型タイヤの装着、そしてさらなる保護のために、厚手の金属製アフターマーケット製オフロードバンパーをよく使用します。ブルバーと類似、あるいは同一のオフロードバンパーは、剛性の高い構造で、衝突時に（塑性変形によって）エネルギーを吸収しないため、純正のプラスチック製バンパーよりも歩行者にとって危険です。アフターマーケット製オフロードバンパーの合法性は、地域によって異なります。
米国のバンパー規制は、低速事故が安全な車両操作を阻害するのを防ぎ、安全関連の車両部品への損傷を制限し、衝突後の修理費用を抑えることに重点を置いている。[ 36 ] [ 37 ]
1971年、米国国家道路交通安全局（NHTSA）は、乗用車のバンパーに適用される国内初の規制を発行しました。連邦自動車安全基準第215号（FMVSS 215）「外部保護」は、1972年9月1日に発効しました。これは、ほとんどの自動車メーカーが1973年モデルの車両の生産を開始する時期でした。[ 38 ]この基準は、フロントバンパーシステムの場合は時速5マイル（8 km/h）、リアバンパーシステムの場合は時速2.5マイル（4 km/h）で車両がバリア衝突試験を受けた際に、ヘッドランプや燃料システム部品などの特定の安全関連部品に機能的な損傷が生じることを禁止しました。[ 39 ]この要件により、テールランプなどの自動車用照明部品が一体化された自動車バンパーのデザインは事実上排除されました。
1972年10月、米国議会は自動車情報・コスト削減法（MVICS）を制定し、NHTSAに対し「国民と消費者のコストを最大限に削減できる」バンパー基準を策定するよう義務付けた。[ 40 ]検討された要素には、実施のコストと便益、基準が保険料と弁護士費用に与える影響、消費者の時間と不便の軽減、健康と安全に関する考慮事項などがあった。[ 38 ]
米国で販売された1973年モデルの乗用車には、さまざまなデザインが採用されていました。それらは、ソリッドラバーガードを備えた非ダイナミックバージョンから、オイルと窒素が充填された伸縮式ショックアブソーバーを備えた「回復可能」なデザインまで多岐に渡りました。[ 41 ]
1974年モデルの乗用車については、基準がさらに厳格化され、時速5マイル（8km /h）の斜め衝突でも車のライト、安全装置、エンジンに損傷を与えない高さのフロントバンパーとリアバンパーが標準化された。消費者がこの保護を「オプトアウト」できる法律上の規定はなかった。[ 38 ]
規制ではバンパーの性能が規定されていましたが、特定のバンパーのデザインは規定されていませんでした。それにもかかわらず、米国市場向けの多くの車は、1973年から1982年まで有効だった時速5マイルのバンパー基準を満たすために、かさばって大きく突き出たバンパーを装備していました。[ 38 ] [ 42 ]これは多くの場合、車両全体の長さが長くなるだけでなく、より強力なエネルギー吸収バンパーを組み込むために新しいフロントとリアのデザインが必要となり、車両の端に重量が加わることを意味していました。[ 38 ] [ 43 ]乗用車には、バンパーと車体の間に隙間を隠す柔軟なフィラーパネルが採用され、「巨大でブロック状の外観」になっていました。[ 44 ]しかし、他のバンパーのデザインも要件を満たしていました。1973年のAMCマタドールクーペは、格納式ショックアブソーバーを隠すためにゴム製のゲートルのみを備えた自立型バンパーを採用していました。[ 44 ]規制に準拠しつつフロントボディワークにしっかりと一体化された「エンデュラ」バンパーは、1973年からポンティアック グランドアム、1978年からシボレー モンテカルロなどのモデルで使用され、別個の衝撃エネルギー吸収装置を備えた重いクロムメッキ鋼製バンパーよりも大幅に軽量化されていた。[ 45 ] [ 46 ]
バンパー規制は、アメリカ製と輸入車を問わず、すべての乗用車に適用された。ボルボ240、ポルシェ911、ロールス・ロイス・シルバーシャドウなどの例外を除き、ヨーロッパやアジアの自動車メーカーは、規制が適用される米国およびカナダ市場向けの車両にのみ、規制に適合したバンパーを取り付ける傾向があった。そのため、北米仕様の車両は、他地域で販売される同型車とは外観が異なることが多かった。
米国のバンパー高さ規制により、シトロエンSMなどの一部のモデルは事実上米国への輸入が不可能となった。国際的な安全規制とは異なり、米国の規制はハイドロニューマチックサスペンションに関する規定なしに作成された。[ 47 ]
MVICS の下で公布された要件は、連邦自動車安全基準第 215 号 (FMVSS 215、「車両の外部保護」) の要件と統合され、1976 年 3 月に公布されました。この新しいバンパー基準は、49 CFR 571 の連邦自動車安全基準とは別に、米国連邦規則集49 CFR 581 に掲載されました。1979年モデルの乗用車に適用される新しい要件は、「フェーズ I」基準と呼ばれました。同時に、1980 年以降の車のバンパー システムに対して、損傷ゼロの要件である「フェーズ II」が制定されました。最も厳しい要件は、1980 年から 1982 年モデルの車両に適用されました。時速5マイル（8 km/h）での前後バリア衝突試験と振り子衝突試験が義務付けられており、バンパーの損傷は、元の位置からの3/8インチ（10 mm）のへこみと3/4インチ（19 mm）の変位を超えては認められなかった。 [ 48 ]
AMCイーグルなどの全輪駆動の「クロスオーバー」車は多目的車両またはトラックに分類され、乗用車のバンパー基準の適用対象外となった。[ 49 ]
最近選出されたレーガン政権は、業界に対する規制負担を軽減するために費用便益分析を使用することを公約しており、それがこの基準に影響を与えた。[ 50 ]
物理学の項で詳しく説明したように、1959年以前は、バンパーを含む構造が強固であればあるほど車は安全だと考えられていました。後の分析により、衝撃による力が車内に直接伝わり乗員に当たるため、乗員にとって致命的となる剛性構造ではなく、クラッシャブルゾーンの概念が理解されるようになりました。[ 11 ]
NHTSAは1982年5月にバンパー基準を改正し、1983年以降の車のバンパーの前面および後面衝突試験速度を時速5マイル（8 km/h）から時速2.5マイル（4 km/h）に、コーナー衝突試験速度を時速3マイル（5 km/h）から時速1.5マイル（2 km/h）に半減させた。[ 51 ]さらに、フェーズIIの無損傷要件はフェーズIの損傷許容値に戻された。同時に、乗用車のバンパーの高さ要件として16 ～20インチ（41～51 cm）が定められた。[ 48 ]
NHTSAは1987年にその変更の結果を評価し、重量と製造コストの削減につながったが、修理コストの増加によって相殺されたと指摘した。[ 52 ]
これらの調査結果にもかかわらず、消費者団体や保険団体は、バンパーの基準が弱体化したことを非難した。彼らは、1982年の基準は自動車メーカー以外には何のメリットもなく、消費者の全体的なコストを増加させたと主張した。[ 40 ] [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] 1986年、コンシューマーズ・ユニオンはNHTSAに対し、フェーズII基準に戻し、バンパーの強度情報を消費者に開示するよう請願した。1990年、NHTSAはこの請願を却下した。[ 56 ]
米国では、道路安全保険協会（IIHS）が車両に対して低速バリアテスト（時速6マイルまたは時速9.7キロ）を実施し、修理費用を含む結果を公表している。[ 57 ]これらのテストで好成績を収めた自動車メーカーは、結果を公表する傾向がある。[ 58 ]
1990年、IIHSはプリマス・ホライズンの異なる年式の3台で4回の衝突試験を実施しました。その結果は、米国のバンパー規制の変更の影響を示しています（修理費用は1990年の米ドルで表示されています）。[ 56 ]
今日のバンパーは、歩行者の負傷を軽減し、車両両端の重量を最小限に抑えるように設計されており、重大な事故の際に進行性の潰れから乗員を保護する効果を高めています。 [ 59 ]バンパーはもはや鋼鉄とゴムでできているのではなく、[ 59 ]軽量で衝撃吸収性のあるポリスチレンフォームコアの上にプラスチック製の外側フェイシアが被さっています。[ 59 ]
カナダの自動車バンパー基準は、米国で制定されたものとほぼ同時期に制定された。これらの基準は、米国の8 km/h (5 mph)規制と非常に似ており、米国で行われたように、カナダの要件は1982年に4 km/h (2.5 mph)に引き下げられなかった。[ 60 ]
一部の自動車メーカーは北米市場全体でより頑丈なカナダ仕様のバンパーを提供したが、他のメーカーは米国市場でより弱いバンパーを選択した。これにより、米国とカナダ間の並行輸入車が制限された。 [ 61 ]
2009年初頭、カナダの規制は米国連邦基準および国際国連規制に調和するように変更された。[ 62 ]米国と同様に、消費者保護団体はこの変更に反対したが、カナダの規制当局は、 4 km/h (2.5 mph)の試験速度は世界中で使用されており、車両と歩行者の衝突における歩行者保護の向上により適していると主張した。[ 63 ]
低下をその低下が発生した時間で割ったものが減速を定義します。傷害を引き起こす力は、乗員が経験する減速に比例します。乗員保護は、乗員の速度の変化をより長い時間に分散させることにより、これらの力を軽減することを目的としています。理論的に最良の保護は、乗員の身体と車両の衝突点との間の全距離を使用して、乗員が一定の減速で初期車両速度からゼロ速度まで減速することです。最初の速度が 50 km/h で、運転者がフロントバンパーの 2.5 m 後ろに座っていると仮定した前の例では、結果として生じる平均減速は 4 G であり、不快ではありますが、軽傷さえも引き起こす可能性は低いでしょう。
国連規則第58号：[1]後方アンダーラン保護装置（RUPD）の承認に関する統一規定[II]承認されたタイプのRUPDの設置に関する車両[III]後方アンダーラン保護（RUP）に関する車両」
現在の米国のバンパー基準の意図は、バンパーシステムの損傷を軽減し、それによって米国の消費者にバンパーの損傷の交換および修理費用を低く抑えると同時に、安全システムの完全性を維持することです。
しかし1974年、すべてが変わった。新しいアメリカの規制により新しいバンパーが義務付けられ、重大かつ非常に高価な技術的変更なしに可変サスペンション高さの車を販売することはほぼ不可能になった。シトロエンは免除を期待したが無駄に終わり、アメリカで白旗を上げざるを得なかった。
