JP2005104235A - 自動車用バンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車のバンパビームへの斜め方向からの衝突に対してバンパビームの端末部分が潰れ、衝撃エネルギーを吸収している。この手段は衝突初期の荷重が低く、エネルギー吸収ロスが大きい。
【解決手段】 アルミニウム合金の押出形材からなるバンパステー（３）が前方取付壁部（７）と、後方取付壁部（８）と、両壁部を結合する対のリブ（９，１０）と、対の取付片（１１，１２）とを有し、両取付片（１１，１２）間にアルミニウム合金の押出形材からなるバンパビーム（２）の端末部を嵌挿し溶接する。内側リブ（９）は湾曲部を有し、斜め方向からの衝突時内側リブ（９）が主に変形しながら衝撃エネルギーを吸収する。アルミニウム合金の押出形材よりなるサイドフレーム（４）のフランジ部（１５）をバンパステー（３）のカール部（１４）に嵌合させ、車幅方向の外力をこの嵌合部（くわえ込み部）で支える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、斜め方向およびポール衝突を含む正面衝突に対し衝撃エネルギーの吸収を効率的に行う自動車用バンパ装置に関する。

自動車用バンパ装置は、車体の幅方向に延在しかつその前方（および後方）に配されるバンパビーム（バンパリインホースとも言う）と、車体の両側にあって前後方向に延在するサイドフレームとバンパビームとの間に配されかつバンパビームをサイドフレームに固定するバンパステーとから構成される。

バンパビームはアルミニウム合金の押出形材或いはスチール板のプレス品からなり、その断面形状はコの字状、ロの字状、日の字状或いは目の字状といったものが多用されており、バンパステーは、バンパビームの後壁部に固定される中空の本体部と、本体部より一体に延在し、サイドフレームに嵌挿される嵌挿部とからなるものが提案されている（特開２００２−２３４４０９号公報参照）。

該特開２００２−２３４４０９号公報は、バンパビームとバンパステーとを溶接し、サイドフレームとバンパビームとをバンパステーのフランジを介してボルト止めすることを提案する。
これとは別に、特開平７−１８６８４９号公報は、バンパビームをセンタービーム（中央部）とその両側のコーナビーム（コーナ部）とを別個の部材で構成し、これらを溶接等にて連結することにより、斜め方向の衝突に対し、コーナビームがその荷重方向に対し直交し、斜め方向の衝撃エネルギーを効率よく吸収させることを提案する。

該特開平７−１８６８４９号公報は、コーナビームにステム部を一体に設け、該ステム部を車体のサイドフレームに固定することを提案する。

特開２００２−２３４４０９号公報 特開平７−１８６８４９号公報

従来例のバンパ装置では、自動車の斜め方向からの衝突に対し、バンパビームの端末部分より潰れることから衝突初期の荷重が低く、エネルギーロスが大きい。
この状態を図６に点線で示すが、図６の点線は３０度（角度）バリア荷重のエネルギー吸収量を示すが、ストロークに対する初期荷重が小さく、エネルギー吸収効率が悪い。

従来のバンパ装置では、自動車の正面衝突や中央部のポール衝突に対し、バンパビーム端末に大きなモーメントが加わり、溶接部に割れが生じ、エネルギー吸収効率を低下させている。

それ故に、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とする。

本発明は、前述した課題を解決するために、バンパビームの端末部をバンパステー内に喰い込ませかつバンパステーの内側リブを予め湾曲形状とさせ、さらに、バンパステーの後方取付壁部をサイドフレームに溶接する技術手段を用いる。
好ましくは、バンパビーム、バンパステーおよびサイドフレームがアルミニウム合金材より成形される。

この基本的技術手段の採用は、衝突時の溶接部（バンパステーとバンパビームおよびバンパステーとサイドフレームとの間）の割れを防止し、かつリブをくの字状に折れる座屈変形ではなく湾曲形状に変形させる曲げ変形で荷重を維持する作用を可能にする。これにより、図６に直線で示すエネルギー吸収曲線が得られ、衝突初期の荷重を高め、エネルギー吸収量を増大させ得る。

本発明によれば、自動車の車幅方向に延在するバンパビームと、車体のサイドフレームとバンパビームの各端末部との間に配されるバンパステーとを備え、バンパステーが対向離間する前方取付壁部および後方取付壁部と、両取付壁部を連結する内側リブおよび外側リブと、後方取付壁部と内側リブとに一体に結合された補強部とを有し、内側リブが外側に膨出した曲面を有し、外側リブと後方取付壁部とを曲面部を介して結合させ、バンパビームの各端末部を前方取付壁部の取付片と補強部の取付片との間に嵌挿させかつ溶接し、サイドフレームの前端部のフランジをバンパステーの後方取付壁部のカール部に嵌合させたことを特徴とする自動車用バンパ装置が提供される。

バンパビームの端末部がバンパステーの対向取付片間に嵌挿されかつ該取付片に溶接されているが、この構成は、特に斜め方向の衝突に対して溶接部への応力集中を緩和し、溶接部の割れを抑制できる。

さらに、斜め方向の衝突に際し、取付片と取付片間のリブとの断面形状の潰れで衝撃エネルギーを効率よく吸収する。

フラットバリアへの衝突即ち正面衝突の際、バンパビームの両端部に大きなモーメントが加わるが、サイドフレームのフランジのバンパステーのカール部への嵌合および好ましくはサイドフレームとバンパステーとの間の溶接に加えてのバンパビームのバンパステーへのくわえ込みが、このモーメントをしっかり受けることができる。
特に、サイドフレームのフランジとバンパステーのカール部へのくわえ込み即ちサイドフレームのフランジとバンパステーのカール部への嵌合が溶接レス或いは溶接部を少なくさせ得る。

３０度（角度）バリア衝突の際には、車両の横（車幅）方向に力が加わるが、サイドフレームのフランジのバンパステーのカール部への嵌合構造によりこの力をしっかり受けるので、溶接レス又は最小の溶接部を有する構成とさせ得る。

図１を参照する。好ましい実施の形態の自動車用バンパ装置１は、アルミニウム合金の押出形材からなるバンパビーム（バンパリインホースとも言う）２と、その両端末部に溶接されるアルミニウム合金の押出形材からなるバンパステー３とからなり、バンパステー３が、アルミニウム合金の押出形材からなる車体側のサイドフレーム４に溶接される。

バンパビーム２は、図２に示す如く、断面日の字状のアルミニウム合金押出形材より構成されているが、その断面形状は図示例に限定されることなく、断面ロの字状或いは目の字状でもよく、スチール板のプレス加工品でもよい。１７はバンパカバーを示す。

バンパステー３は、図３に示すように、バンパビーム２の前壁部６の形状に沿う前方取付壁部７と、該前方取付壁部７とは離間対向しかつサイドフレーム４の端面に沿う後方取付壁部８と、両取付壁部７，８を連結する内外リブ９，１０と、内側リブ９と後方取付壁部８とに一体に結合されかつ前方取付壁部７の取付片１１と対向する取付片１２を有する中空の補強部１３とを有す。取付片１２を内側リブ９より側方内側へと延在させ、取付片１２と後方取付壁部８とを補強部１３で結合してもよい。

後方取付壁部８の両端部に断面略コの字状の溝部即ちカール部１４を設け、これらカール部１４内にサイドフレーム４のフランジ部１５を嵌挿させた状態で、サイドフレーム４を後方取付壁部８に溶接する。

内側リブ９は補強部１３の取付片１２と、前方取付壁部７の取付片１１との間で外側に膨らんだ曲面となっており、外側リブ１０の後方取付壁部８との結合部１６を他の部分より内側に位置させ、あたかも曲面部を設けた構成とする。

バンパビーム２の端末部は両取付片１１，１２間に挿入され、バンパビーム２の端末部をバンパステー３に溶接する。この結果、バンパステー３はバンパビーム２の長手方向の延長部分と、バンパビーム２とサイドフレーム４との間に位置する部分とから構成され、バンパビーム２の端面が内側リブ９と離間対向する。

図７にサイドフレーム４のフランジ部１５を示す。アルミニウム合金の押出形材（図示例では断面口の字状）からなるサイドフレーム４の角部に長手方向に切り込みを入れ、その上下壁部を切除し、対向側壁部を略直角に折り曲げてサイドフレーム４にフランジ部１５を作る。
バンパステー３の後方壁部８のカール部１４にフランジ部１５をくわえ込ませ、車幅方向に作用する外力をこのくわえ込み部で受ける。この結果、この外力の吸収を効率よく行うことができる。
サイドフレームのフランジ部にカール部を設け、該カール部に後方取付壁部の側縁を嵌合させても良い。

バンパステー３の後方壁部８とサイドフレーム４の上下壁部との溶接は仮止め溶接のものであっても、カール部１４とフランジ部との嵌合によるくわえ込みにより外力を支えるので、図６に示す吸収エネルギー曲線に変化はない。

アルミニウム合金の押出形材より成形されたバンパビーム２とバンパステー３を図１と図３に示すようにアルミニウム合金の押出形材よりなるサイドフレームに固定させ、図１にＡにて示す平面バリアテストとＢに示す３０度（角度）バリアテストを行った。
平面バリアテストＡでは、バンパビーム２の端末部に大きなモーメントが加わるが、溶接部の割れは見られなかった。これは、対の取付片１１，１２間にバンパビーム２の端末部を嵌挿したことが応力集中を緩和させ溶接部の割れを抑制させるのに寄与する。

３０度バリアテストＢを図５に示し、その結果のストロークと荷重との関係を図６に示す。
図５において、点線は３０度バリアテスト前のバンパ装置のバンパステー３の形状を示し、実線が該テストにより変形したバンパステー３の形状を示す。３０度バリア面がバンパステー３の前方取付壁部７を押すと、内側リブ９が先ず矢印Ｃによって外方へと変形しながら膨らみかつバンパビーム２の端末部を圧縮変形させ点線形状が実線形状へと変形する。次いで、外側リブ１０の結合部１６が矢印Ｄ方向へと変形し、両リブ９，１０が接近するよう変形し、前方取付壁部７が後方へと移動する。

バンパビーム２の取付片１１，１２間の寸法は、バンパビーム２の端末部を圧縮しながら減少する。このようなバンパビーム２の端末部および両リブ９，１０の塑性変形が、衝突初期の荷重を高め、図６に実線で示す衝撃エネルギー吸収量を示す。同図から明らかなように、ストロークの早い段階からメンバーの耐力に相当する上限荷重に近い荷重値を示し、エネルギーの吸収量が従来例に比し増大し、その結果、衝撃エネルギー吸収のためのストロークの低減が可能となる。

本発明の一例の自動車用バンパ装置の平面図である。 図１の矢視II−IIより見た断面図である。 バンパステーを示す斜視図である。 図１の矢視IV−IVより見た断面図である。 ３０度バリアテストによるバンパステーの変形を示す平面図である。 ３０度バリアテストによるストロークと荷重との関係を示すグラフ図である。 サイドフレームのフランジ部を示す部分斜視図である。

符号の説明

１ 自動車用バンパ装置
２ バンパビーム
３ バンパステー
４ サイドフレーム
７，８ 取付壁部
９，１０ リブ
１１，１２ 取付片
１３ 補強部
１４ カール部
１５ フランジ部

Claims (5)

1. 自動車の車幅方向に延在するバンパビームと、車体のサイドフレームとバンパビームの各端末部との間に配されるバンパステーとを備え、
   バンパステーが対向離間する前方取付壁部および後方取付壁部と、両取付壁部を連結する内側リブおよび外側リブと、後方取付壁部と内側リブとに一体に結合された補強部とを有し、内側リブが外側に膨出した曲面を有し、外側リブと後方取付壁部とを曲面部を介して結合させ、
   バンパビームの各端末部を前方取付壁部の取付片と補強部の取付片との間に嵌挿させかつ溶接し、サイドフレームの前端部のフランジをバンパステーの後方取付壁部のカール部に嵌合させたことを特徴とする自動車用バンパ装置。
2. 前方取付壁部の取付片がバンパビームの前壁の延長線に沿う形状を有し、後方取付壁部がサイドフレームの端面に沿う形状を有する請求項１記載の自動車用バンパ装置。
3. 自動車の車幅方向に延在するバンパビームの端末部を車体のサイドフレームに支持させるためのバンパステーが、バンパビームの端末部を受入れ溶接する嵌挿部と、前方取付壁部と後方取付壁部とを連結する湾曲形状の少なくとも一本のリブとを有し、該リブがバンパビームの端面と離間対向し、サイドフレームのフランジをバンパステーの後方取付壁部に溶接したことを特徴とする自動車用バンパ装置。
4. サイドフレームのフランジ部にカール部を設け、該カール部に後方取付壁部の側縁を嵌合させる請求項３記載の自動車用バンパ装置。
5. バンパビーム、バンパステーおよびサイドフレームがアルミニウム合金材よりなる請求項１乃至４の何れかに記載の自動車用バンパ装置。
   

Images