JP2004299556A

JP2004299556A - アンダーラン・プロテクタ及びその製造方法

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Publication number: JP2004299556A
Application number: JP2003095203A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fukushima; 裕福嶋
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4222864B2

Abstract

【課題】板厚を厚くしたり、補強部材を設けたりせずに、耐荷重性能を向上させることができるアンダーラン・プロテクタを提供する。
【解決手段】車両の車幅方向に延出するように配置され、断面が略矩形状の筒体からなる本体２を備えたアンダーラン・プロテクタであって、上記本体２における車両進行方向後方側に位置する背面部２ｂが、上下方向の略中央部１０が上下方向両端部１１，１２よりも車両進行方向後方に突出するように湾曲又は屈曲させて形成したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両同士の衝突時に、一方の車両が他方の車両の下に潜り込むことを防止するためのアンダーラン・プロテクタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フロント・アンダーラン・プロテクタは、トラック等の重量級車両の前部に設けられ、乗用車等の中軽量級車両との衝突（追突、正面衝突等）時に、それら中軽量級車両が重量級車両の下に潜り込むことを防止し、大事故を回避するものである。すなわち、フロント・アンダーラン・プロテクタは、衝突時の車両潜り込み防止装置といえる（特許文献１参照）。
【０００３】
図１１に示すように、フロント・アンダーラン・プロテクタ１は、車両の前部に車幅方向に延出して設けられたＦＵＰ本体２を有する。ＦＵＰ本体２は、断面が矩形状の筒体（図４参照）から形成され、車両レイアウト上の制約により車両進行方向後方に屈曲した屈曲部３を有することが多い。かかるＦＵＰ本体２は、取付ブラケット４及びサポート５を介して車体フレーム６に取り付けられ、衝突荷重を支持して車両の潜り込みを防止する。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００１−５１５４３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フロント・アンダーラン・プロテクタは、衝突時の荷重を支持するため、所定の剛性が必要となる。よって、図１１に示すように、車両衝突時の模擬の一形態として、車両の最外側より所定長さ（２００ｍｍ等）内側に、所定の荷重（車重の５０％等）Ｆを加える試験が行われる。なお、欧州等では略上記荷重条件で試験されることが知られている。
【０００６】
ここで、図１１に示すようなフロント・アンダーラン・プロテクタ１に荷重Ｆを加えた場合、ＦＵＰ本体２における屈曲部３の背面側（車両の進行方向後方側）に圧縮応力が集中し、その部分で折れが発生する場合がある。
【０００７】
また、屈曲部３を有さない直線状のＦＵＰ本体２を備えたフロント・アンダーラン・プロテクタでは、ＦＵＰ本体２における取付ブラケット４との接合部に応力が集中し、その部分で折れが発生する場合がある。
【０００８】
そこで従来から、ＦＵＰ本体２の強度を高めるために、ＦＵＰ本体２の板厚を大きくしたり、補強部材を設けたりしていたが、その場合、コスト及び重量が増加してしまう。
【０００９】
一方、ハイテン材（高張力鋼）を用いてＦＵＰ本体２を成形すれば、板厚を増加したり補強部材を追加したりせずに、強度を向上させることが可能である。しかしながら、ハイテン材は伸び率が非常に小さいため、屈曲部３を成形することが困難であった。つまり、ハイテン材を折り曲げるときに屈曲部３の正面側（車両の進行方向前方側）に引張応力が生じるが、ハイテン材は伸び性能が低いため伸びることができず、亀裂等が発生してしまうのである。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、板厚を厚くしたり、補強部材を設けたりせずに、耐荷重性能を向上させることができるアンダーラン・プロテクタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、車両の車幅方向に延出するように配置され、断面が略矩形状の筒体からなる本体を備えたアンダーラン・プロテクタであって、上記本体における車両進行方向後方側に位置する背面部が、上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向後方に突出するように形成されるものである。
【００１２】
また本発明は、車両の車幅方向に延出するように配置されると共に、長手方向両側部に、車両の進行方向に屈曲した屈曲部を有する本体を備えたアンダーラン・プロテクタであって、上記本体は、断面が略矩形状の筒体を折り曲げて形成され、その筒体は、車両進行方向前方側に位置する正面部が、その上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向前方又は後方に突出したものである。
【００１３】
ここで、上記筒体は、車両進行方向後方側に位置する背面部が、その上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向後方に突出したものであっても良い。
【００１４】
更に本発明は、車両の車幅方向に延出するように配置されると共に、長手方向両側部が、車両の進行方向に屈曲された本体を備えたアンダーラン・プロテクタの製造方法であって、上記車両の車幅方向に配置され、略矩形状の断面を有する筒体であって、上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向前方又は後方に突出させて形成された面を有する筒体を、上記略中央部が突出された面を曲げの外側面として折り曲げて上記本体とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
本実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタの概略構成は、図１１を用いて既述したものと同様である。
【００１７】
即ち、フロント・アンダーラン・プロテクタ１は、車両の前部に車幅方向に延出して設けられたＦＵＰ本体２を有する。
【００１８】
ＦＵＰ本体２は、略矩形状の筒体から成形されており、車幅方向（長手方向）の両側部には、車両レイアウト上の制約により車両進行方向後方に曲げられた屈曲部３が形成される。ＦＵＰ本体２は、取付ブラケット４及びサポート５を介して車体フレーム６に取り付けられ、衝突荷重を支持して車両の潜り込みを防止する。
【００１９】
図１及び図２はＦＵＰ本体２の断面形状を示しており、図１は図１１のＩ−Ｉ線に沿った断面、つまり、直線部分の断面を示している。図２は図１１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面、つまり、屈曲部３の断面を示している。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ＦＵＰ本体２は、上面部２ａと、車両の進行方向後方側に位置する背面部２ｂと、下面部２ｃと、車両の進行方向前方側に位置する正面部２ｄとを有する。
【００２１】
ＦＵＰ本体２の直線部分の断面は、図１に示すように、背面部２ｂ及び正面部２ｄがそれぞれ外側に膨出した形状となっている。具体的には、背面部２ｂは、その上下方向ほぼ中央部１０が上下方向両端部１１，１２よりも車両進行方向後方側に突出するように、所定の曲率Ｒ１で湾曲している。つまり、上下端部１１，１２から中央部１０に向かうにつれて車両進行方向後方側に徐々に突出し、中央部１０でその突出量がほぼ最大となる。
【００２２】
一方、正面部２ｄは、その上下方向ほぼ中央部１５が上下方向両端部１６，１７よりも車両進行方向前方側に突出するように、所定の曲率Ｒ２で湾曲している。つまり、上下端部１６，１７から中央部１５に向かうにつれて車両進行方向前方側に徐々に突出し、中央部１５でその突出量がほぼ最大となる。本実施形態では、背面部２ｂの湾曲曲率Ｒ１と正面部２ｄの湾曲曲率Ｒ２とはほぼ等しい。
【００２３】
次に、ＦＵＰ本体２の屈曲部３の断面は、図２に示すように、背面部２ｂが外側に膨出した形状であり、正面部２ｄは直線状となっている。具体的には、背面部２ｂは、図１に示した直線部分と同様に、上下方向ほぼ中央部１０が上下方向両端部１１，１２よりも車両進行方向後方側に突出するように、所定の曲率Ｒ１で湾曲している。この曲率Ｒ１は直線部分における背面部２ｂの曲率Ｒ１とほぼ等しい。
【００２４】
一方、正面部２ｄは、上端部１６から下端部１７に向かってほぼ直線状に形成される。屈曲部３の正面部２ｄが直線状になる理由は後ほど説明する。
【００２５】
本実施形態のフロント・アンダーラン・プロテクタ１は、背面部２ｂ及び正面部２ｄを外側に突出させて形成することによって、耐荷重性能の向上を図ったものである。以下、耐荷重性能が向上する理由を説明する。
【００２６】
最初に、ＦＵＰ本体２の背面部２ｂを車両進行方向後方に突出させたことによる効果について説明する。
【００２７】
「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、フロント・アンダーラン・プロテクタ１に、荷重Ｆが加わると、ＦＵＰ本体２の背面部２ｂに圧縮応力が発生する。特に、図１１に示すように、ＦＵＰ本体２が屈曲部３を有する場合、屈曲部３の背面部２ｂに圧縮応力が集中する。
【００２８】
ここで、図４に示すように背面部２ｂ’が直線状である従来のＦＵＰ本体の場合、背面部２ｂ’において、上面部２ａ’及び下面部２ｃ’と連続する上下端部１１’，１２’近傍の剛性は比較的高く、中央部１０’側の剛性は低くなる。このため、荷重Ｆによって背面部２ｂ’に圧縮荷重がかかると、図５（ａ）に示すように、剛性の低い中央部１０’が内側に変形する。その結果、背面部２ｂ’に発生する圧縮応力が、図５（ｂ）に示すように、上下端部１１’，１２’近傍に集中する。従って、上下端部１１’，１２’には比較的大きな圧縮応力が発生し、その応力によって上下端部１１’，１２’が座屈するとＦＵＰ本体２’が折れる。
【００２９】
これに対して、本実施形態のフロント・アンダーラン・プロテクタ１では、図３に示すように、ＦＵＰ本体２の背面部２ｂの中央部１０が上下端部１１，１２よりも外側に突出して形成されているため、背面部２ｂの中央部１０側の剛性が図５に示す従来のものと比較して高くなる。つまり、中央部１０も荷重をある程度受けることができる。このため、荷重Ｆにより背面部２ｂに発生する圧縮応力は、図３に示すように上下方向に分散され、局部に集中することはない。従って、背面部２ｂの上下方向各位置に発生する圧縮応力は、図５に示した従来のフロント・アンダーラン・プロテクタの上下端部１１’，１２’に発生する圧縮応力よりも低くなる。結果として、ＦＵＰ本体２全体としての耐荷重性能が向上する。
【００３０】
また、背面部２ｂを外側に突出させたことにより、ＦＵＰ本体２の断面係数が大きくなるため、これも耐荷重性能向上に有効に作用する。
【００３１】
背面部２ｂを突出させたことによる効果は、屈曲部３を有さない直線状のＦＵＰ本体２であっても同様に得られるものである。
【００３２】
本発明者らは、背面部２ｂの中央部１０を外側に突出させたことによる耐荷重性能向上効果を確認すべく、中央部１０の突出量Ｐ（図３参照）を種々変えて評価試験（解析）を行った。その結果を図６に示す。
【００３３】
図６は、試験片に加えた荷重と試験片の変位量との関係を示すグラフであり、横軸が変位量（ｍｍ）、縦軸が荷重（ｋＮ）を示している。試験片としては上下方向長さ（高さ）が１２５ｍｍ、幅が７５ｍｍ、板厚が３．２ｍｍの筒体を用いた。
【００３４】
中央部１０の突出量Ｐは、ラインａが０、ラインｂが２ｍｍ、ラインｃが５ｍｍ、ラインｄが１０ｍｍである。つまり、ラインａは、図４に示すような従来の（背面部２ｂが直線状の）ＦＵＰ本体に相当するものである。また、全ての試験片において正面部２ｄは直線状とした。
【００３５】
図から分かるように、座屈降伏荷重、つまり、荷重が上昇せずに変位量のみが増えていくポイント（山の頂点）における荷重は、中央部１０の突出量Ｐが大きいものほど高くなる。このことから、背面部２ｂの中央部１０を外側に突出させれば、ＦＵＰ本体２の耐荷重性能が向上することが分かる。
【００３６】
ここで、図６の結果だけを見れば、中央部１０の突出量Ｐを大きくすればするほど耐荷重性能が向上するように思われるが、中央部１０の突出量Ｐを極端に大きくすると、中央部１０に応力が集中してしまい耐荷重性能が低下することが考えられる。そこで、背面部２ｂの中央部１０の突出量ＰはＦＵＰ本体２のサイズ、板厚及び材質等を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００３７】
次に、正面部２ｄを車両進行方向前方に突出させたことによる効果を説明する。
【００３８】
正面部２ｄを外側に突出させたことによる効果は、これによってＦＵＰ本体２を強度の高いハイテン材（高張力鋼）で成形することが可能になることである。従って、ＦＵＰ本体２の耐荷重性能を向上させることができる。
【００３９】
まず、ＦＵＰ本体２を成形する場合、断面略矩形状の筒体を成形し、その筒体の長手方向両側部を折り曲げて屈曲部３とするのであるが、このとき、屈曲部３の背面部２ｂに応力が残留したり、皺などが発生して強度が低下することを防止するために、背面部２ｂを曲げの中立面として折り曲げる必要がある。従って、正面部２ｄは、背面部２ｂに対する曲げ半径（つまり上面部２ａの幅）の分だけ長手方向に距離が大きくなる（伸びる）必要がある。
【００４０】
従来のＦＵＰ本体は、図４に示すように正面部２ｄ’が直線状の筒体を折り曲げて成形するため、正面部２ｄ’に長手方向の距離拡大を許容する形状的な余裕がない。従って、筒体を折り曲げるときに、正面部２ｄ’の材料自身が伸びる必要がある。このため、伸び率が小さいハイテン材では屈曲部３を成形することが困難だった。
【００４１】
これに対して、本実施形態のフロント・アンダーラン・プロテクタ１では、ＦＵＰ本体２を成形する場合、まず、図１に示すように、正面部２ｄの上下方向中央部１５が上下端部１６，１７よりも外側に突出した筒体を成形し、その筒体の長手方向両側部を折り曲げる。このとき、背面部２ｂを曲げの中立面とし、正面部２ｄを曲げの外側面となるようにして折り曲げる。従って、正面部２ｄは折り曲げ加工の際に長手方向の距離が大きくなるのだが、正面部２ｄが外側に突出しているため、正面部２ｄの上下方向長さに余裕があり、これが正面部２ｄの長手方向への距離拡大を許容する。つまり、図１に示すような筒体を折り曲げると、図２に示すように、その正面部２ｄが内側に移動してほぼ直線状になる。正面部２ｄの上下方向長さは、折り曲げ前と比較して短くなる。この短くなった分が、正面部２ｄの長手方向への距離拡大に利用されるのである。言い換えれば、正面部２ｄの中央部１５を外側に突出させることによって、折り曲げ加工時の長手方向の伸びを許容する伸びしろが設けられる。従って、折り曲げ加工時に材料そのものが伸びる必要がないので、伸び率の低いハイテン材でも成形することが可能となる。なお、正面部２ｄは、必ずしも折り曲げ加工後に直線状となる必要はなく、若干外側に突出するようにしても良い。
【００４２】
このように本実施形態のフロント・アンダーラン・プロテクタ１では、背面部２ｂに発生する応力を分散・低減できると共に、ＦＵＰ本体２をハイテン材で成形することができるため、板厚を厚くしたり、補強部材を設けたりすることなく、ＦＵＰ本体２、ひいてはフロント・アンダーラン・プロテクタ１全体の耐荷重性能を著しく向上させることができる。
【００４３】
なお、本実施形態のように、ＦＵＰ本体２の直線部分（又は折り曲げ加工前の筒体）の背面部２ｂと正面部２ｄの湾曲曲率Ｒ１，Ｒ２を等しくし、左右対称形状とすれば、筒体の成形が容易になると共に、折り曲げ時に折り曲げ方向を間違えるといった問題が生じないため管理も容易である。
【００４４】
本発明は上記実施形態に限定はされない。
【００４５】
例えば、図７に示すように、背面部２ｂ及び正面部２ｄの形状を、上端部１１，１６及び下端部１２，１７から中央部１０，１５に向かって外側に突出するように傾斜した直線部２０と、それら直線部２０同士をつなぐアール部２１とからなるようにしても良い。
【００４６】
また、図８に示すように、背面部２ｂ及び正面部２ｄが部分的に突出するように屈曲させた形状としても良い。つまり、この形態では、背面部２ｂ及び正面部２ｄは、上下方向両側部に形成され、中央部に向かって外側に突出するように傾斜した傾斜部２５と、それら傾斜部２５間を直線的につなぐ直線部２６とを備える。
【００４７】
このように、本発明は背面部２ｂ及び正面部２ｄの形状について制約はなく、複数のアール部を備えたもの（複合アール形状）や、インボリュート形状のもの等、様々なものが考えられる。
【００４８】
更に、正面部２ｄの突出方向については、折り曲げ加工時の伸びしろを確保することがその目的であるから、図９に示すように、上下方向の中央部１５が上下方向両端部１６，１７よりも内側（車両進行方向後方）に突出するように湾曲又は屈曲した形状としても良い。
【００４９】
また、図１０に示すように、ＦＵＰ本体２の剛性を高めるべく、筒体３０を上下に重ね合わせて構成したものにも適用可能である。つまり、各筒体３０の背面部２ｂ及び／又は正面部２ｄを、その上下方向中央部が上下端部よりも外側に突出するように湾曲又は屈曲させて形成すれば良い。なお、各筒体３０の正面部２ｄは図９の形態と同様に内側に突出させても良い。
【００５０】
更に、本発明は車両の後部に設けられるリヤ・アンダーラン・プロテクタにも適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るアンダーラン・プロテクタによれば、板厚を厚くしたり、補強部材を設けたりせずに、耐荷重性能を向上させることができるという優れた効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、本発明の一実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の直線部分の断面を示している。
【図２】図１１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、本発明の一実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の屈曲部の断面を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の背面部に発生する応力を説明するための図である。
【図４】従来のフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の断面図である。
【図５】従来のフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の背面部に発生する応力を説明するための図である。
【図６】ＦＵＰ本体に係る荷重と変位量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るフロント・アンダーラン・プロテクタのＦＵＰ本体の断面図である。
【図１１】フロント・アンダーラン・プロテクタの概略斜視図である。
【符号の説明】
１フロント・アンダーラン・プロテクタ
２ＦＵＰ本体
２ｂ背面部
２ｄ正面部
３屈曲部
１０，１５中央部
１１，１６上端部
１２，１７下端部

Claims

車両の車幅方向に延出するように配置され、断面が略矩形状の筒体からなる本体を備えたアンダーラン・プロテクタであって、
上記本体における車両進行方向後方側に位置する背面部が、上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向後方に突出するように形成されることを特徴とするアンダーラン・プロテクタ。
車両の車幅方向に延出するように配置されると共に、長手方向両側部に、車両の進行方向に屈曲した屈曲部を有する本体を備えたアンダーラン・プロテクタであって、
上記本体は、断面が略矩形状の筒体を折り曲げて形成され、該筒体は、車両進行方向前方側に位置する正面部が、その上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向前方又は後方に突出したものであることを特徴とするアンダーラン・プロテクタ。
上記筒体は、車両進行方向後方側に位置する背面部が、その上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向後方に突出したものである請求項２記載のアンダーラン・プロテクタ。
車両の車幅方向に延出するように配置されると共に、長手方向両側部が、車両の進行方向に屈曲された本体を備えたアンダーラン・プロテクタの製造方法であって、
上記車両の車幅方向に配置され、略矩形状の断面を有する筒体であって、上下方向略中央部が上下方向両端部よりも車両進行方向前方又は後方に突出させて形成された面を有する筒体を、上記略中央部が突出された面を曲げの外側面として折り曲げて上記本体とすることを特徴とするアンダーラン・プロテクタの製造方法。