JP2005153750A - バンパービームの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な強度を確保するとともに、重量を低減させたバンパービームの取付構造を提供する。
【解決手段】 車両前後方向に延びるサイドフレーム２を車両幅方向の両側に備え、サイドフレーム２の前部および後部の少なくとも一方にバンパービーム１を取付けるためのバンパービームの取付構造において、少なくともサイドフレーム２間を亘る長さの２本以上のパイプ３を備え、パイプ３が上下に並べられるとともにパイプ３の外側面３ａが車両の前後方向にそれぞれ揃えて配置されたバンパービーム１を設け、バンパービーム１の高さ方向の中心位置３２が、サイドフレーム２の高さ方向の中心位置３３とほぼ等しくなるように配置されている
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の前方側および後方側の少なくとも一方に取付けられるバンパービームの取付構造に関するものである。

車両の前方側および後方側の下部には、車両が他の物体に接触したときに、車両のボディーやランプ類などの機能部品を保護するためのバンパーが設けられている。そのバンパーの裏側には、前記接触時の衝撃を受けたときに、その衝撃エネルギーを吸収するためのバンパービームが設けられている。

前記バンパーの形状は、車両の大きさによって様々なものがある。さらに、バンパーは、意匠性を高める役割も果たしているため、車種によってそれぞれデザイン形状の異なるものが使用されている。そのため、バンパービームについても、バンパーの形状に合わせて多くの種類が製作されている。

このバンパービームには、鋼板などの素材が用いられており、この鋼板にはバンパービームの全体の強度を確保するために所定の厚さ以上のものが使用されている。バンパービームは、この鋼板をロール成形やプレス成形により車両幅方向の長さに合わせて一体に成形することにより製作されている。

バンパービームのその他の構造としては、例えば、特許文献１に記載の車両用バンパー装置では、バンパーリィンホースメンバーの前面に凹部が設けられ、この凹部に部分嵌合するように１本のパイプ状の補強体を取付けたものが開示されている。
さらに、特許文献２に記載のバンパー構造では、鋼管によって構成されている上下一対の補強メンバーをサイドフレームの上方に配置したものが開示されている。
特開２０００−８５４９６号公報 実公平５−２７３１５号公報

しかしながら、車種や型式によってそれぞれ形状や大きさが異なるバンパービームを製作するためには、鋼板を加工するための多種類のプレス成形用金型が必要になる。また、車両の幅方向の全長にわたるバンパービームを一体にプレス加工するためには、大きな成形用金型が必要になり、さらには、製造設備も大型化してしまう。そのため、金型の製造コストや管理コストがかかり、全体としての車両の製造コストを低減させることが容易ではなかった。

また、バンパービームを軽量化するためには、素材の板厚を薄くする必要がある。しかしながら、板厚を薄くするとバンパービームの全体の曲げ強度が低下してしまう。そのため、バンパービームの軽量化と強度向上を同時に行なうには限界があった。

一方、特許文献１の構造では、１本のパイプのみで補強体を構成しているので、衝撃エネルギーを吸収するのに不十分であった。
また、特許文献２の構造では、補強メンバーをサイドフレームの上方に設けているので、例えば、補強メンバーに車両外側から力が作用した場合には、その補強メンバーの強度だけで力を受けることになる。そのため、補強メンバーを構成する鋼管が大きなものとなってしまう。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、２本以上のパイプを使用して十分な強度を確保するとともに、重量を低減させたバンパービームの取付構造を提供することにある。

本発明は、車両前後方向に延びるサイドフレームを車両幅方向の両側に備え、該サイドフレームの前部および後部の少なくとも一方にバンパービームを取付けるためのバンパービームの取付構造において、少なくとも前記サイドフレーム間を亘る長さの２本以上のパイプを備え、該パイプが上下に並べられるとともに前記パイプの外側面が前記車両の前後方向にそれぞれ揃えて配置されたバンパービームを設け、該バンパービームの高さ方向の中心位置が、前記サイドフレームの高さ方向の中心位置とほぼ等しくなるように配置されている。

前記バンパービームの車両幅方向の中央部には、少なくとも前記バンパービームの幅方向のほぼ１／４以上の長さを有し、前記パイプのそれぞれを互いに連結するブラケットが取付けられている。
また、前記ブラケットの上下端部に前記パイプの上下方向の位置を規制する規制部が形成されている。
さらに、前記ブラケットの前記パイプの上下方向の中間部に、強度強弱部を設けている。

本発明では、バンパービームをパイプで構成しているので、プレス成形用の大きな金型を必要とせず、金型の製造コストや管理コストを低減させることができる。しかも、通常のパイプを使用すれば、さらにコストを低減させることができる。
また、パイプが上下に並べられるとともに前記パイプの外側面が前記車両の前後方向にそれぞれ揃えて配置されているので、車両外側から力が作用した場合に、上下のそれぞれのパイプに力が分散、吸収されるようになる。これにより、例えば、バンパービームに車両外側から力が作用した場合に、より強い力に耐えることができる。
さらに、バンパービームの高さ方向の中心位置が、前記サイドフレームの高さ方向の中心位置とほぼ等しくなるように配置されているので、車両外側からの力をサイドフレームによって受けることができる。これにより、前記パイプを必要以上に大きな形状にしなくてもよくなるため、前記バンパービームの軽量化を図ることができる。

バンパービームの車両幅方向の中央部には、少なくとも前記バンパービームの幅方向のほぼ１／４以上の長さを有し、前記パイプのそれぞれを互いに連結するブラケットが取付けられているので、前記バンパービームの中央部の強度をさらに大きくすることができるとともに、前記パイプの外側面を容易に揃えることができる。また、上下のパイプが連結されていることにより、上下のパイプの変形がほぼ同一になるため、効果的にエネルギー吸収が行われるようになる。
前記ブラケットを前記バンパービームの幅方向のほぼ１／４以上の長さにしたことにより、オフセット衝突等の場合に、バンパービームのパイプの変形モードを安定させることができる。
ブラケットの上下端部に前記パイプの上下方向の位置を規制する規制部が形成されているので、車両外側からバンパービームに力が作用した場合、前記パイプが上下方向に変形するのを防止することができる。また、バンパービームを組立てるときに、前記パイプの上下方向の位置決めを容易に行なうことができるので、組付け精度を高くすることができる。さらに組付け精度が高くなると、組付け寸法のばらつきがなくなるため、エネルギー吸収性能を安定させることができる。
また、前記ブラケットの前記パイプの上下方向の中間部に、強度強弱部を設けることにより、前記バンパービームの中央部の強度を調整しているので、車両の種類に合わせてバンパービームの中央部に必要な強度を大きくまたは小さくすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。図１は、バンパービーム１をサイドフレーム２に取付ける前の状態を示す斜視図であり、図２は、バンパービーム１をそれぞれの部品に分解して示す分解斜視図である。図３は、バンパービーム１をサイドフレーム２に取付けた状態であって、車両幅方向の中央部で切断した状態を示す断面図である。
なお、本実施例では、バンパービーム１を構成するパイプが２本の場合について説明する。また、本実施例では、車両前側下部にバンパービーム１を取付けるためのバンパービームの取付構造について説明する。

図１に示すバンパービームの取付構造では、車両本体側に設けられたサイドフレーム２にバンパービーム１が取付けられるようになっている。バンパービーム１は、図１および図２に示すように、２本のパイプ３と、パイプ３の車両幅方向の両端部を固定する支持部材４と、パイプ３の車両幅方向の中央部前側に設けられたブラケット５を備えている。そして、図３に示すように、バンパービーム１を挟んでサイドフレーム２と反対側には、バンパーカバー３１がバンパービーム１の前面を覆っている。なお、サイドフレーム２は、車両前後方向に延びるように設けられた角形の鋼管で形成されており、車両幅方向の両側にそれぞれ設けられている。

バンパービーム１に使用される２本のパイプ３は、両側に設けられたサイドフレーム２の間を亘る長さにそれぞれ設けられている。このパイプ３の長手方向は、車両幅方向とほぼ一致するように配置されており、２本のパイプ３がそれぞれ平行に上下に並べられるとともに、パイプ３の前側面３ａ（外側面、図３参照）が前記車両の前後方向にそれぞれ揃えられている。また、２本のパイプ３は、バンパーの形状や後述する支持部材４の固定位置に合わせて、微妙な曲げ加工が施されている。なお、このパイプ３には、例えば、ＳＴＡＭ９８０などのハイテン鋼が使用されており、このハイテン鋼は、生材に比べて約１５０％の引張強度を有している。

支持部材４は、図１および図２に示すように、パイプ固定部材６とサイドフレーム取付部材７で形成されており、このパイプ固定部材６とサイドフレーム取付部材７は溶接で一体に固定されている。
パイプ固定部材６は、鋼板をプレス加工して製作されている。このパイプ固定部材６は、図２に示すように、上下方向に延びる本体部分を備えており、この本体部分には、上下方向に間隔を置いて円弧状凹部８（図２参照）が２箇所設けられている。この円弧状凹部８の円弧の形状は、パイプ３の外形形状と合うように形成されており、この円弧状凹部８にパイプ３の端部が配置されて、溶接で固定されている。また、パイプ固定部材６の下部には、図２に示すように、孔１４が２箇所設けられている。

なお、円弧状凹部８の高さ方向のそれぞれの位置は、図３に示すように、サイドフレーム２にバンパービーム１を取付けた状態で、バンパービーム１の高さ方向の中心位置３２が、サイドフレーム２の高さ方向の中心位置３３とほぼ等しくなるように設けられている。より詳細には、バンパービーム１が２本のパイプ３で構成される場合、上側のパイプと下側のパイプはサイドフレーム２の高さ方向の中心位置３３を挟んで、この中心位置３３から上下にほぼ等しい距離となるように配置されている。

サイドフレーム取付部材７は、図１および図２に示すように、パイプ固定部材６の上部から車両後方向へ延びるように形成されている。このサイドフレーム取付部材７の後端には、係止部１１が設けられている。この係止部１１は、サイドフレーム取付部材７の後端が下方向に折り曲げられて形成されている。また、サイドフレーム取付部材７には、係止部１１の前側に孔１２（図２参照）が設けられている。

一方、図１に示すサイドフレーム２の上面２ａには、係止孔１３が設けられている。この係止孔１３には、サイドフレーム取付部材７の係止部１１が係合するようになっている。また、上面２ａには、係止孔１３の前側に取付用のねじ孔９が設けられている。このねじ孔９は、係止部１１を係止孔１３に係合させた状態で、サイドフレーム取付部材７の孔１２と位置が合うように設けられている。

また、サイドフレーム２の前側先端部には、図１に示すように、サイドフレーム２の角形の鋼管の開口部を覆うように取付部材１０が設けられている。この取付部材１０の下部には、ねじ孔１５が設けられている。このねじ孔１５は、ねじ孔９と同様に、係止部１１を係止孔１３に係合させた状態で、パイプ固定部材６の孔１４と位置が合うように設けられている。

ブラケット５は、２本のパイプ３の車両幅方向の中央部前側に配設され、少なくともバンパービーム１の幅方向のほぼ１／４以上の長さを有している。このブラケット５と２本のパイプ３の揃えられた前側面３ａとは、図３に示すように、それぞれ接した状態に当てがわれ、その周囲を溶接によって固定されている。また、ブラケット５の上端部５ａおよび下端部５ｂは、車両後側方向にパイプ３の外形形状に合わせてＲ形状に曲げられている。この上端部５ａおよび下端部５ｂは、パイプ３の上部または下部の外周面と接触し、パイプ３の上下方向の位置を規制している。

次に、サイドフレーム２とバンパービーム１の取付方法について説明する。
バンパービーム１は、サイドフレーム取付部材７の係止部１１をサイドフレーム２の係止孔１３にサイドフレーム２の上側から係合させることにより、サイドフレーム２との位置が合わせられる。そして、孔１２の上側から図示しないボルトが挿入され、該ボルトを締結することにより、サイドフレーム取付部材７とサイドフレーム２が取付けられる。同様に、孔１４とねじ孔１５についても、図示しないボルトで締結される。これにより、サイドフレーム２とバンパービーム１は取付けられることになる。

また、車両幅方向の長さが異なる車種にこのバンパービーム１を使用する場合には、パイプ３の長さを変更して対応させている。この場合、支持部材４およびブラケット５の形状を変更する必要はない。さらに車両高さ方向の長さが異なる車種に適用させる場合には、支持部材４およびブラケット５をその高さに合わせて製作したものに交換して対応させている。この場合、支持部材４およびブラケット５の金型を新たに製作しなければならないが、従来の金型に比べて新しく製作する金型は小さくてすむことになる。

次に、本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造について実施した強度試験とその試験結果について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造を三点曲げ試験機上で構成して負荷試験をしている状態を示している。車両に取付ける場合と同等の取付方法で組付けられたバンパービーム１は、その前側部を上方に向けて試験治具２１ａに取付けられている。バンパービーム１は、下方へ押圧する負荷機２１ｂにより、バンパービーム１の中央部に試験荷重（曲げ荷重）を受けるようになっている。この試験では、バンパービーム１の取付けピッチＬを、約９００ｍｍとしている。また、図５に示す断面形状を備えた従来のバンパービーム３４についても、同様の条件で負荷試験を実施した。この従来のバンパービーム３４は、パイプ３と同じ材質で同じ板厚で製作したものである。この試験により得られた試験荷重Ｆと変位の関係を図６に示す。

図６の試験結果において、本実施例で説明したバンパービームの取付構造では従来構造に対して約２５％の強度向上を実現していることが読取れる。また、同様の試験により、パイプ３の使用本数を１本にすると、従来品に比べ強度が低くなってしまうことになる。そのため、パイプ３は、少なくとも２本以上で使用する。さらにまた、試験荷重Ｆに対して、２本のパイプ３がほぼ同時に荷重Ｆを受けるようにしなければ耐荷重が低下してしまうことになる。そのため、２本のパイプ３の車両前側部をそれぞれ車両前後方向に略揃えて組付ける構造にしている。

本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造１では、通常のパイプ３を使用しているため、従来品に比べて、製品コストを約１５％、金型費や治具費を約４５％下げることができる。また、製品重量を約２０％低減させることができる。
また、パイプ３が上下に並べられるとともにパイプ３の外側面３ａが前記車両の前後方向にそれぞれ揃えて配置されているので、車両外側から力が作用した場合に、上下のそれぞれのパイプ３に力が分散、吸収されるようになる。これにより、例えば、バンパービーム１に車両外側から力が作用した場合に、より強い力に耐えることができる。

さらに、バンパービーム１の高さ方向の中心位置３２が、サイドフレーム２の高さ方向の中心位置３３とほぼ等しくなるように配置されているので、車両外側からの力を支持部材４を介してサイドフレーム２によって受けることができる。これにより、パイプ３を必要以上に大きな形状にしなくてもよいため、バンパービーム１の軽量化を図ることができる。

バンパービーム１の車両幅方向の中央部には、少なくともバンパービーム１の幅方向のほぼ１／４以上の長さを有し、パイプ３のそれぞれを互いに連結するブラケット５が取付けられているので、バンパービーム１の中央部の強度をさらに大きくすることができるとともに、パイプ３の外側面３ａを容易に揃えることができる。
ブラケット５の上下端部にパイプ３の上下方向の位置を規制する規制部が形成されているので、車両外側からバンパービーム１に力が作用した場合、パイプ３が上下方向に変形するのを防止することができる。また、バンパービーム１を組立てるときに、パイプ３の上下方向の位置決めを容易に行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、大型車両にこのバンパービームの取付構造を用いる場合には、耐荷重を上げるために、２本以上のパイプ３を使用することができる。この場合には、支持部材４の円弧状凹部８の数を増加させるとともにブラケット５の形状を変更することで、容易に対応することができる。また、本発明の実施の形態では、パイプを丸パイプにて述べたが、パイプは角パイプ、異形パイプを使用しても同様の効果がある。

また、図７および図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、ブラケット５の断面形状が異なるものを選択してバンパービーム１に取付けることにより、車両の種類に合わせてバンパービームの中央部の強度を大きくまたは小さくすることができる。図７に示すブラケット５１の断面形状は、ブラケット５１をパイプ３の裏側から取付けるとともに、高さ方向の中央部を２つのパイプ３の対向する面に沿うように屈曲して形成されている。図８（ａ）に示すブラケット５２の断面形状は、上下端部が２つのパイプ３の対向する面に沿うように屈曲して形成されている。図８（ｂ）に示すブラケット５３の断面形状は、ブラケット５３の高さ方向の中央部を２つのパイプ３の間に向けて屈曲して形成するとともに、さらにこの中央部に凸部５５が形成されている。これにより、バンパービーム１の中央部の強度を大きくしている。図８（ｃ）に示すブラケット５４の断面形状は、中央部に孔５６を設けた状態に形成されている。これにより、バンパービーム１の中央部の強度を小さくしている。

さらに、本発明では、車両前側部分のバンパービームの取付構造を説明したが、車両後側部分のバンパービームの取付構造についても同様に適用することができる。後側部分（後部バンパー）に適用する場合には、支持部材４の取付け位置や形状などを車両後部の構造に合わせて適宜変更することができる。
さらに、パイプ３には、低ハイテン鋼からウルトラハイテン鋼まで種々の強度を有するものを必要に応じ使用することができる。

本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造の全体斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造の荷重−変位試験の状態を示す概略図である。 従来のバンパービームの断面図である。 本発明の実施の形態に係るバンパービームの取付構造と従来の構造の強度を比較した荷重−変位試験の結果を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係るバンパービームの取付構造を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るバンパービームの取付構造に使用するブラケットであって、（ａ）〜（ｃ）はその変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ バンパービーム
２ サイドフレーム
２ａ 上面
３ パイプ
３ａ パイプの前側面（外側面）
４ 支持部材
５ ブラケット
５ａ 上端部
５ｂ 下端部
６ パイプ固定部材
７ サイドフレーム取付部材
８ 円弧状凹部
９ ねじ孔
１０ 取付部材
１１ 係止部
１２ 孔
１３ 係止孔
１４ 孔
１５ ねじ孔
２１ａ 試験治具
２１ｂ 負荷機
３１ バンパーカバー
３２ バンパービームの高さ方向の中心位置
３３ サイドフレームの高さ方向の中心位置
３４ 従来のバンパービーム
５１，５２，５３，５４ ブラケット
５５ 凸部
５６ 孔
Ｆ 試験荷重
Ｌ バンパービームの取付けピッチ

Claims (4)

1. 車両前後方向に延びるサイドフレームを車両幅方向の両側に備え、該サイドフレームの前部および後部の少なくとも一方にバンパービームを取付けるためのバンパービームの取付構造において、
   少なくとも前記サイドフレーム間を亘る長さの２本以上のパイプを備え、該パイプが上下に並べられるとともに前記パイプの外側面が前記車両の前後方向にそれぞれ揃えて配置されたバンパービームを設け、
   該バンパービームの高さ方向の中心位置が、前記サイドフレームの高さ方向の中心位置とほぼ等しくなるように配置されていることを特徴とするバンパービームの取付構造。
2. 前記バンパービームの車両幅方向の中央部には、少なくとも前記バンパービームの幅方向のほぼ１／４以上の長さを有し、前記パイプのそれぞれを互いに連結するブラケットが取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のバンパービームの取付構造。
3. 前記ブラケットの上下端部に前記パイプの上下方向の位置を規制する規制部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバンパービームの取付構造。
4. 前記ブラケットの前記パイプの上下方向の中間部に、強度強弱部を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバンパービームの取付構造。

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