JP2004189008A

JP2004189008A - 車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造

Info

Publication number: JP2004189008A
Application number: JP2002356274A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kamitsuma; 英雄上妻
Original assignee: Unipres Corp
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】本発明は車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造に関し、衝突時に圧潰することによりサイドメンバの保護を図るというバンパレインフォースの本来の機能を確実に達成せしめることを目的とする。
【解決手段】サイドメンバ１０の前端間にバンパステー１４を介してバンパレインフォース１２が張り渡される。バンパレインフォース１２は両端に長大な曲折部１２−２を有しており、バンパステー１４の前端が曲折部１２−２に接続されている。斜め衝突時のバンパレインフォース１２への荷重方向ｆであってバンパステー１４とバンパレインフォース１２の曲折部１２−２との接続点Ｐを通過する直線１０２上におけるバンパレインフォース１２の上下面に開口２０が形成される。開口２０により斜め衝突におけるバンパレインフォース１２の剛性が低下せしめられ、衝突時にバンパレインフォース１２が潰され、サイドメンバ１０に無理な力がかからずその保護を図ることができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造に関し、車体側面での低速度での衝突、特に、斜め衝突時の衝撃をバンパレインフォースのみにより受け止め、車体、特に、サイドメンバに影響を及ぼさないように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
サイドメンバの端部間にバンパステーを介してアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出成形によるバンパレインフォースを張り渡した車両ボディの構造は公知である。バンパレインフォースはアルミニューム若しくはアルミニューム合金製であり、軽衝突時において衝突荷重を受けることにより変形し、衝突エネルギを緩衝し、ボディの基本的な強度部材であるサイドメンバの保護を図る機能を達成するものである。即ち、衝突によってバンパレインフォース及びバンパステーが変形によって使用できなくなったとしてもサイドメンバはそのまま無傷であり、バンパレインフォース及びバンパステーの交換を行うだけで修理がすむように意図している。
【０００３】
バンパレインフォース及びバンパステーによる軽衝突時の上記緩衝機能を達成するため、両側のサイドメンバ若しくはバンパステーの内側面からの延長線上におけるバンパレインフォースの上面若しくは下面に又はその双方に貫通開口を形成したものが提案されている（特許文献１参照）。車両前面における軽衝突時にサイドメンバに外向きの回転モーメントが加わるが、衝突時に貫通開口の部分が潰れるため、サイドメンバ若しくはバンパステーの内側面からの延長線のバンパレインフォースとの交点を中心に内向きの回転モーメントが加わるため、外向きの回転モーメントと相殺され、サイドメンバに積極的な補強策を施すことなくサイドメンバの保護を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１２４１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の技術は正面からの軽衝突に際してバンパレインフォースを積極的に潰すことによりサイドメンバの保護を狙ったものであるが、アルミニューム若しくはアルミニューム合金押出によるバンパレインフォースの場合に、正面衝突と斜め衝突とでバンパレインフォースの強度の調和がとれない問題点があった。即ち、押出し素材の場合バンパレインフォースの断面は一定となるが、バンパレインフォースの断面（肉厚や断面形状）を正面衝突に際して潰れるように設定すると斜め衝突では強度がありすぎるため、必要なエネルギ吸収ができないため車体の保護を充分に図れないおそれがあった。特に、両端に曲折部を構成し、この曲折部を長大にした構造のバンパレインフォースの場合は、斜め衝突において、バンパレインフォースの曲折部の先端と衝突荷重の入力点（荷重の支持点）であるバンパステーの外側面に対するバンパレインフォースの接合部との間のモーメントアームが長くなり、大きな曲げモーメントがサイドメンバに加わり、バンパレインフォースが潰れずにサイドメンバが損傷を受けてしまうことがあった。斜め衝突に対する性能の評価は車両の片側に位置する約３０°の角度で傾斜した障害物（バリア）に８キロメートル毎時（５マイル毎時）といった速度で車両の右又は左の端部を衝突させる試験（所謂５ＭＰＨコーナバリア衝突性能評価）によって評価されている。
【０００６】
この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、両端の曲折部が長大なバンパレインフォースにあっても斜め衝突においてバンパレインフォースを確実に潰すようにすることにより車体の保護を確実に行いうるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、車両の両側において車体側の部材の端部間にアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出成形によるバンパレインフォースを張り渡した構造において、バンパレインフォースは矩形の断面形状を有すると共に両端に曲折部を有し、バンパレインフォースの前記曲折部に車体側の部材の端部が固定され、車体側の部材の外側面の延長線より外側領域においてバンパレインフォースの上面若しくは下面に又はその双方にバンパレインフォースの幅方向における剛性を低下せしめるための剛性低下部が形成されたことを特徴とする車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造が提供される。
【０００８】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、車両の斜め方向での衝突の場合、衝突荷重はバンパレインフォースの端部に加わり、車体側の部材の外側面に対するバンパレインフォースの接合部との間の長さを腕とした曲げモーメントがバンパレインフォースに加わる。そして、両端曲折部が長大な構造のバンパレインフォースの場合、前記の曲げモーメントの値は大きくなる。このような大きな曲げモーメントに対して、車体側の部材の外側面の延長線より外側領域においてバンパレインフォースの上面若しくは下面に又はその双方に設けた開口部や凹部等の剛性低下部はバンパレインフォースの幅方向（衝突荷重の方向）の剛性を低下させ、バンパレインフォースの潰れ（永久的変形）を惹起させる。そのため、低速での斜め衝突によりバンパレインフォースに惹起された衝撃は全てバンパレインフォースにより受け止められ、実質的に車体側に伝達されることがない。そのため、斜め衝突に対してバンパレインフォースはその所期の緩衝機能を有効に達成し、車体の保護を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記剛性低下部はバンパレインフォースの前記曲折部の先端との衝突時の荷重方向と平行でかつ車体側の部材の外側面がバンパレインフォースに交わる点を通過する直線上若しくはその直線の近傍上に位置していることを特徴とする車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造が提供される。
【００１０】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、荷重の入力点となる、衝突時の荷重方向と平行でかつ車体側の部材の外側面がバンパレインフォースに交わる点を通過する線上に剛性低下部が位置しているため、衝突によりバンパレインフォースはこの剛性低下部で最初に潰れるため、衝突荷重はバンパレインフォースの潰れによって確実に吸収することができ、車体側に伝達されていため車体の保護を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は車体の前部に採用されたこの発明の車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造を示しているが、この発明は車体の後部においても採用可能である。
【００１２】
図１において１０はこの発明の車体としてのサイドメンバであり、１対が車両の両側において車両の長手方向に延びるように設けられる。１２はバンパレインフォースであり、アルミニューム若しくはアルミニューム合金より押出しにより形成される。図３に明瞭に示すように、バンパレインフォース１２は、中間部１２−１と両端部１２−２とから成り、中間部１２−１はサイドメンバ１０と直交しているが、両端部１２−２は車体の後方に向けて曲折されている。バンパレインフォース１２において両端部１２−２を中央部１２−１に対して曲折された構造は通常のものであるが、この発明においてはその両端の曲折部１２−２を長大としたものを対象としている。このような長大な両端の曲折部１２−２を有したバンパレインフォースは車両の前面の両側を角張らせ、そこに大型の前照灯を設置したタイプの車両において採用されるものである。
【００１３】
バンパレインフォース１２はその両端の曲折部１２−２においてバンパステー１４（この発明の車体側の部材）を介して一対のサイドメンバ１０の前端に取り付けられている（図３参照）。即ち、バンパレインフォース１２はバンパステー１４を介してサイドメンバ１０に取付けられている。図１に示すようにサイドメンバ１０は前端にフランジ１０−１を有しており、他方バンパステー１４は後端にフランジ１４−１を有し、フランジ１０−１，１４−１はボルト及びナット（図示せず）によって連結されている。そして、バンパステー１４の前面にバンパレインフォース１２の両端部１２−１がその後側面において固定されている。
【００１４】
図２においてバンパレインフォース１２はアルミニューム若しくはアルミニューム合金より押出しにより形成したもので、全長に沿って一定の断面形状をなしている。即ち、バンパレインフォース１２は、前面壁１２Ａ、後面壁１２Ｂ及び上、下面壁１２Ｃより成り、また、前面壁１２Ａと後面壁１２Ｂとを接続する中間壁１２Ｄを備えている。即ち、バンパレインフォースはこの実施形態では”日”型断面をなしているともいいうるが、この発明は中間壁１２Ｄを有しない単純な矩形断面のバンパレインフォースにおいても実施しうる。そして、バンパステー１４の前面に対するバンパレインフォース１２の固定はバンパレインフォース１２の後面壁１２Ｂ側よりボルト１６を差し込み、バンパステー１４側よりナット１８を螺合・締結することにより行われている。
【００１５】
図２に示すように、バンパレインフォース１２はその上・下の壁面１２Ｃにその肉厚を貫通して開口２０（この発明におけるバンパレインフォースの幅方向における剛性を低下せしめるための剛性低下部）を備えており、開口２０は図３に示すようにサイドメンバ１０の外側側面１０Ａの延長線１００より外側に位置している。開口２０の最も好適な設置位置はバンパレインフォース１２の衝突時（サイド衝突時）における荷重方向（バリヤＢに直交する図３の矢印ｆの方向）と平行な方向であってバンパレインフォースに対するサイドメンバ１０の外側側面１０Ａの接合部Ｐを通過する直線１０２上である。バンパレインフォース１２の上・下の壁面１２Ｃに開口２０を設置することにより、矢印ｆ方向の衝突の際において、荷重の入力点である、バンパレインフォースに対するバンパステー１４の外側面１４Ａの接合部Ｐを通過する直線１０２上に開口２０が位置しているため、荷重が最も弱い部分である開口２０の部分においてバンパレインフォース１２に加わり、バンパレインフォース１２を確実に潰すことができる。そのため、サイドメンバ１０に大きな曲げモーメントが加わることがなくなり、サイドメンバ１０を補強することなくサイドメンバの保護を図ることができるという効果を奏することができる。
【００１６】
図３において、５ＭＰＨコーナバリア衝突性能評価におけるバリヤＢのバンパレインフォース１２に対する位置関係を示す。バリヤＢは車両の幅方向に対して３０度程度の角度αをなしており、車両の片側にオフセットして配置され、５ＭＰＨコーナバリア衝突性能評価に際しては車両は５ＭＰＨの低速度で前進（矢印ａ方向）され、車両をその片側にオフセットして位置するバリヤＢに衝突させる。そして、衝突時の損傷の状態で評価が行われ、バンパレインフォース１２及びバンパステー１４の損傷に留まり、サイドメンバ１０は無損傷であることが良好な評価を得るためには必要である。
【００１７】
バリヤＢに対する衝突はバンパレインフォース１２の一方の曲折部１２−２の先端において起こり、バンパレインフォース１２はバリヤＢの面に直交した方向ｆにおいて片持ち荷重を受ける。そのため、バンパレインフォース１２に曲げモーメントが加わるがその腕の長さはバンパステー１４の外側面１４Ａとバンパレインフォース１２との接合点Ｐを通過し荷重方向ｆと平行な直線１０２と、バンパレインフォース１２に対するバリヤＢの接触点Ｑを通過し荷重方向ｆに平行な直線１０４との間の距離Ｌである。この発明のバンパレインフォース１２においては両端の曲折部１２−２は長大な構造であるため、衝突時にバンパレインフォース１２に加わる前記曲げモーメントの値が大きくなり、そのままバンパステー１４を介してサイドメンバ１０に伝達されるとするとサイドメンバ１０が損傷を受ける恐れがあったが、この発明においては衝突荷重の方向ｆと平行でかつ衝突荷重の入力点であるバンパレインフォース１２とバンパステー１４との接合部Ｐを通過する直線１０２上に開口２０が設けられている。そのため、衝突荷重はバンパレインフォース１２の幅方向に加わるが、開口２０はバンパレインフォース１２の幅方向の剛性を低下せしめるべく機能する。そして、バンパレインフォース１２からバンパステー１４側、換言すればサイドメンバ１０への荷重の入力方向上に開口２０が設けられ、衝突荷重ｆを受けた場合に開口２０の部分が最も弱い部分となり、図４に示すように、バンパレインフォース１２はその端部１２−２において潰れることができる。そのため、斜め衝突における衝突エネルギを吸収し、サイドメンバ１０の保護を図ることができる。
【００１８】
これに対して、図５に示すようにこの発明の如き開口２０を有さない場合は、荷重ｆのの入力方向でのバンパレインフォース１２の強度が大きいため、バンパステー１２は潰れることが出来ず、腕長Ｌに比例した大きな曲げモーメントがサイドメンバ１０に加わるため、サイドメンバは想像線１０´のように永久変形を受けてしまうおそれがあった。また、この対策としてバンパレインフォース１２の肉厚を薄く設定することによりサイド衝突時にバンパレインフォース１２を潰すように設定することは可能であるが、アルミニュームやアルミニューム合金の押出しによる成形品の場合は肉厚は一定であるため、バンパレインフォースの中央部１２−１も同じ肉厚となるが、今度は前面衝突（バンパレインフォースの中央部１２−１での衝突）の場合にバンパレインフォースの中央部中央部１２−１が弱すぎて所期の緩衝機能を達成しえず、衝突荷重がそのままサイドメンバ１０に伝達される恐れがあったが、この発明の構成により、断面形状が全長で一定というアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出しによる軽量型のバンパレインフォース１２という制約のもとで、前面の衝突と斜め衝突との双方において軽衝突におけるバンパレインフォース１２を確実に潰し、車体のサイドメンバの保護を図ることができる。
【００１９】
図６は別の実施形態を示しており、第１の実施形態における剛性低下部としての開口部の代わりにバンパレインフォースの上下面にエンボスや肉薄部等による凹部２２をバンパレインフォース１２の両端の曲折部１２−２の上面若しくは下面若しくはその双方に形成している。凹部２２は第１の実施形態と同様バンパステー１４の外側面の延長より外側、より好ましくは、バンパステー１４とバンパレインフォースとの接合部を通過し、衝突荷重方向上の直線上若しくはその近傍に設置される。凹部２２を設置することによってもサイドメンバ延長におけるサイドメンバ上下面の剛性が低下され、バリアとの衝突時に潰れることができるため、第１の実施形態と同様に斜め衝突においてサイドメンバの保護を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明のバンパレインフォースを模式的に示す斜視図である。
【図２】図２はバンパレインフォースとバンパステーとの連結部の断面図であり、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿って表される矢視断面図である。
【図３】図３はバンパレインフォースとバンパステーとサイドメンバとの連結部を示す平面図である。
【図４】図４は図３と同様であるが衝突におけるこの発明のバンパレインフォースの変形状態を模式的に示している。
【図５】図５は図３と同様であるが従来のバンパレインフォースにおける衝突での変形状態を模式的に示している。
【図６】図６はこの発明の別実施形態におけるバンパレインフォースの部分的斜視図である。
【符号の説明】
１０．．．サイドメンバ
１２．．．バンパレインフォース
１２−１…バンパレインフォース中央部
１２−２…バンパレインフォース両端部
１４…バンパステー
２０．．．開口

Claims

車両の両側において車体側の部材の端部間にアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出成形によるバンパレインフォースを張り渡した構造において、バンパレインフォースは矩形の断面形状を有すると共に両端に曲折部を有し、バンパレインフォースの前記曲折部に車体側の部材の端部が固定され、車体側の部材の外側面の延長線より外側領域においてバンパレインフォースの上面若しくは下面に又はその双方にバンパレインフォースの幅方向における剛性を低下せしめるための剛性低下部が形成されたことを特徴とする車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造。
請求項１に記載の発明において、前記剛性低下部はバンパレインフォースの前記曲折部の先端との衝突時の荷重方向と平行でかつ車体側の部材の外側面がバンパレインフォースに交わる点を通過する直線上若しくはその直線の近傍上に位置していることを特徴とする車両ボディのバンパレインフォースの衝突時緩衝構造。