JP2005297857A - バンパーレインフォース構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンパーレインフォースの軽量化を図りつつ、その長さ方向に効率良く荷重分散させて、サイドメンバへの荷重伝達効率を向上することができるバンパーレインフォース構造の提供を図る。
【解決手段】 バンパーレインフォース１０に、車両前方から後方へと略水平方向に作用する前面衝突入力を、このバンパーレインフォース１０の長さ方向入力に変換・持続させる入力変換手段２０と、前面衝突入力により車両後方に変形するバンパーレインフォース１０を、略直線状態に形状保持する形状保持手段３０と、を設けることにより、入力変換手段２０により前面衝突荷重をバンパーレインフォース１０の長手方向の圧縮荷重として入力吸収する一方、形状保持手段３０により入力荷重をフロントサイドメンバ１に効率良く分散し、変形後にも反力を維持してエネルギー吸収効率を高めることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車体前部または車体後部に設けられるバンパーレインフォース構造に関する。

車体前端部や車体後端部に設けたバンパーの骨格を成すバンパーレインフォースは、左右一対のサイドメンバの先端部に跨って結合されるが、このバンパーレインフォースはバンパーステイを介してサイドメンバ先端に取り付けるようにしている。

前記バンパーステイは、衝突荷重のエネルギーを効率良く吸収するようになっており、このバンパーステイを車両前後方向に延びる壁部と、サイドメンバの端面部に対向する車幅方向の壁部と、バンパーレインフォースの端部の傾斜に応じた前壁部と、により平面三角形状断面に形成し、壁部に形成したビードにより壁部の座屈強度をバンパーレインフォースの曲げ強度よりも小さく設定することにより、バンパーレインフォースとサイドメンバとの連結部材（バンパーステイ）の挙動をコントロールして、オフセット衝突時におけるサイドメンバ先端部へのモーメント作用を抑制し、サイドメンバの軸圧壊を促進させて衝突エネルギーの吸収効率を高めるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
特開平１１−２０８３９３号公報（第５−６頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のバンパーレインフォース構造では、バンパーステイの挙動をコントロールして衝突エネルギーの吸収効率を高めたとしても、オフセット衝突時の衝突荷重は、バンパーレインフォースの変形により主に衝突側のバンパーステイおよびサイドメンバに入力されることになる。

ところが、更に効率良く衝突エネルギーを吸収させるためには、バンパーレインフォースで非衝突側にも効率良く荷重伝達させることにより、これら非衝突側のバンパーステイおよびサイドメンバを有効利用して衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

そこで、本発明はバンパーレインフォースの軽量化を図りつつ、その長さ方向に効率良く荷重分散させて、サイドメンバへの荷重伝達効率を向上することができるバンパーレインフォース構造を提供するものである。

本発明にあっては、車両の車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、
これら左右一対のサイドメンバの端部に跨って連結するバンパーレインフォースと、を備えた車体構造であって、
前記バンパーレインフォースに、車両前後方向へと略水平方向に作用する衝突入力を、このバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させる入力変換手段と、
前記衝突入力により車両前後方向に変形するバンパーレインフォースを略直線状態に形状保持する形状保持手段と、を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、前後方向衝突により衝突荷重がバンパーレインフォースに車両外方から内方へと略水平方向に入力した場合に、この衝突荷重を入力変換手段によりバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させるため、バンパーレインフォースの長手方向の圧縮荷重として入力吸収する一方、車両前後方向へと変形するバンパーレインフォースは、形状保持手段により略直線状態に保持されるため、バンパーレインフォースの長さ方向に変換された入力荷重を、車幅方向両端部のサイドメンバに効率良く分散して、変形後にも反力を維持してエネルギー吸収効率を高め、バンパーレインフォースの車両前後方向への変形を抑制できるようになり、バンパーレインフォースの軽量化を図りつつ強度向上をも達成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図４は本発明の第１実施形態を示し、図１は車体前部の骨格構造を斜め前方から見た斜視図、図２はバンパーレインフォースとサイドメンバとの連結部分を拡大して斜め後方から見た分解斜視図、図３はバンパーレインフォースの取り付け状態を示す平面図、図４はバンパーレインフォースの曲げ特性図である。

この第１実施形態のバンパーレインフォース構造は、図１に示すように左右一対のフロントサイドメンバ１の前端部に跨って連結するバンパーレインフォース１０に適用される。

即ち、前記フロントサイドメンバ１は、車両前部の車幅方向両側に一対配置されて車両前後方向に延在し、各フロントサイドメンバ１の後方にはダッシュパネル２からフロアパネル３の下面側に回り込むエクステンションサイドメンバ４を連設してあり、それぞれのエクステンションサイドメンバ４の車幅方向外方には略平行にサイドシル５が配置され、これらエクステンションサイドメンバ４とサイドシル５の前端部とをアウトリガー６で連結してある。

各フロントサイドメンバ１の上方かつ車幅方向外方には略平行にフードリッジメンバ７を設けてあり、これらフードリッジメンバ７の車体後方の基端部をサイドシル５の前端部から立ち上がるフロントピラー８に結合してあり、また、フードリッジメンバ７とフロントサイドメンバ１の車体後端部間には、ストラットタワー９を設けてある。

前記左右一対のフロントサイドメンバ１の前端部にバンパーレインフォース１０を連結する際、図２にも示すように衝突荷重の入力により圧潰してエネルギーを積極的に吸収するクラッシュボックスとなるバンパーステイ１１を介在させてあり、このバンパーステイ１１の後端部は、フランジ１１ｆ，１ｆを介してフロントサイドメンバ１の前端部に一体に結合してある。

また、前記バンパーレインフォース１０は、アルミ押出し材や鋼管等の液圧成形により断面矩形状の閉断面構造として一体成形してあり、また、前記バンパーステイ１１には、内外両側面に衝突荷重入力時の軸方向の圧壊を促進するための上下方向のスリットまたはビードからなる易圧潰部１１ａを設けてある。

ここで、本実施形態では前記バンパーレインフォース１０に、車両前方から後方へと略水平方向に作用する前面衝突入力を、このバンパーレインフォース１０の長さ方向（車幅方向）入力に変換・持続させる入力変換手段２０と、前記前面衝突入力により車両後方に変形するバンパーレインフォース１０を、図３中破線に示すように略直線状態に形状保持する形状保持手段３０と、を設けてある。

入力変換手段２０は、図３に示すようにバンパーレインフォース１０を車幅方向外方、つまり車両前方に向けて湾曲させて、その中腹部に車両外方に凸となる頂点部Ｔを有する湾曲形状に形成することによって構成してあり、前面衝突荷重はこの頂点部Ｔに入力されるようになっている。

形状保持手段３０は、図２，図３に示すようにバンパーレインフォース１０の両端部に設けられて、このバンパーレインフォース１０の車両外方壁面近傍を支点に水平方向へ回動自在な回転許容部３１と、バンパーレインフォース１０の中腹部に設けられてバンパーレインフォース１０の車両内方壁面を支点に平面視して扇状に変形する変形許容部としての凹設ビード３２と、を設けるとともに、前記凹設ビード３２を除く部分の車両内側と車両外側の長さ方向壁面長Ｌ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）を、バンパーレインフォース１０の両端部の前記回転許容部３１間のスパンＳと略同一の長さに形成するとともに、前記凹設ビード３２の圧縮強度をバンパーレインフォース本体部分１０ａの圧縮強度よりも低く設定することにより構成してある。

前記回転許容部３１は、図２に示すようにバンパーステイ１１の前端部上下面から突設したフランジ１１ｂを、バンパーレインフォース１０の端部上下面を挟むようにして嵌合し、これらフランジ１１ｂの先端部には取付穴１１ｃを形成してある。

一方、バンパーレインフォース１０の端部には、上下方向に貫通してカラー１２を取り付けてあり、このカラー１２と前記フランジ１１ｂの取付穴１１ｃとに枢軸となるボルト１３を挿通してナット１３ａ締めし、このボルト１３を中心としてバンパーレインフォース１０はバンパーステイ１１に対して回動可能となっている。

前記凹設ビード３２は、図２に示すようにバンパーレインフォース１０の中腹部に車幅方向に所定間隔をおいて２箇所形成してあり、この凹設ビード３２は、バンパーレインフォース１０の車両外側面から上，下面に亘って、その上，下面に形成される形状が車両前方に向かって平面扇状に開くように凹設することにより形成してある。

以上の構成によりこの第１実施形態によれば、バンパーレインフォース１０は、頂点部Ｔを車幅方向外方に最も突出した部分として全体的に車体外方に湾曲し、その長さ方向両端部がバンパーステイ１１を介してフロントサイドメンバ１の前端部に連結されているため、前面衝突時に入力される荷重をバンパーレインフォース１０の頂点部Ｔで受け止め、このバンパーレインフォース１０の両端部が左右一対のフロントサイドメンバ１間で突っ張ることにより、衝突初期における反力をより早く発生させてバンパーレインフォース１０の変形を抑制する。

また、バンパーレインフォース１０が頂点部Ｔを最突出部として湾曲しているため、このバンパーレインフォース１０の長さ方向（車幅方向）に圧縮力が作用した際には、車両前方に凸となるモーメントが内力として誘起され、このモーメントは前面衝突時の衝突荷重によりバンパーレインフォース１０を車両後方に凸となるように作用する外力モーメントとは反対方向に作用して、この外力モーメントを打ち消すことにより、衝突荷重によりバンパーレインフォース１０に作用する負荷を軽減することができ、ひいては、衝突荷重に対する反力をより合理的に向上させることができる。

このため、バンパーレインフォース１０の両端部が突っ張ることにより反力を維持することができ、つまりは前面衝突による入力をバンパーレインフォース１０の湾曲形状で構成する入力変換手段２０により、バンパーレインフォース１０の長さ方向入力に変換・持続させるので、バンパーレインフォース１０の長手方向の圧縮荷重として入力吸収を行わせることができる。

そして、前面衝突時の入力がバンパーレインフォース１０の長さ方向の圧縮荷重として変換されて、この圧縮荷重が凹設ビード３２の変形強度よりも大きい場合は、この凹設ビード３２が潰れ変形するとともに、両端部のボルト１３を中心に水平方向の回動が許容されるため、図３中破線に示すように形状保持手段３０としての機能が発揮されて、バンパーレインフォース１０を略直線状態に形状保持する。

このとき、バンパーレインフォース１０の両端部がボルト１３を中心に回動する際、図３中Ｋ部に示すようにバンパーレインフォース１０がバンパーステイ１１に干渉することにより、それ以上の回動が抑制される。

また、本実施形態では前記凹設ビード３２が潰れ変形することによっても衝突エネルギーを吸収することができる。

そして、前記前面衝突時の入力荷重は左右一対のバンパーステイ１１およびフロントサイドメンバ１に効率良く分散され、バンパーレインフォース１０の車体後方への変形を効果的に抑制することができる。

更に、バンパーレインフォース１０は図３中破線に示す略直線状態の形状保持状態から衝突が更に進むと部材長不変領域Ｒに張力が伝達され、両端部のボルト１３を介してバンパーステイ１１およびフロントサイドメンバ１に荷重を伝達する。

そして、張力の伝達が開始されるまで凹設ビード３２では持続的に反力を発生するとともにエネルギーを吸収することができ、これにより、バンパーレインフォース１０は図４に示すように理想的な曲げ特性を発揮することができる。

従って、本実施形態では入力変換手段２０によって前面衝突による入力荷重をバンパーレインフォース１０の長さ方向（車幅方向）入力に変換して持続させ、かつ、形状保持手段３０によって車両後方に変形するバンパーレインフォース１０を略直線状態に形状保持して、バンパーステイ１１およびフロントサイドメンバ１に荷重分散させることができる。

また、本実施形態では前記入力変換手段２０を、バンパーレインフォース１０を車幅方向外方に湾曲させて、その中腹部に車両外方に凸となる頂点部Ｔを有する湾曲形状として形成したので、衝突荷重に対する反力のより早い立上りと、入力の変換・持続作用を発揮させることができる。

一方、形状保持手段３０は、バンパーレインフォース１０の両端部に回転許容部３１を設けるとともに、バンパーレインフォース１０の中腹部に凹設ビード３２を設け、前記凹設ビード３２を除く部分の車両内側と車両外側の長さ方向壁面長Ｌ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）を、バンパーレインフォース１０の両端部の前記回転許容部３１間のスパンＳと略同一の長さに形成するとともに、前記凹設ビード３２を形成することによりその圧縮強度をバンパーレインフォース本体部分１０ａの圧縮強度よりも低く設定したので、バンパーレインフォース１０で長さ方向入力として変換された荷重が前記凹設ビード３２の変形強度よりも大きくなると、この凹設ビード３２を変形誘起部として確実に潰れ変形させて衝突エネルギーを吸収できるとともに、凹設ビード３２の変形完了によりバンパーレインフォース１０を略直線状態に形状保持させて、左右一対のバンパーステイ１１およびフロントサイドメンバ１への荷重の分散を効率良く行わせることができる。

このように本実施形態では、バンパーレインフォース１０の強度特性をコントロールすることにより、前記各作用効果に加えてオフセット衝突時や車幅方向中央部近傍へのポール衝突時にあっても、左右のバンパーステイ１１およびサイドメンバ１への荷重伝達効率を向上することができる。

また、衝突初期にクラッシュボックス機能を有するバンパーステイ１１、更にはその後方のフロントサイドメンバ１が横方向に折れ曲がるのを抑制することができる。

図５は本発明の第２実施形態を示し、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図５はバンパーレインフォースの中腹部分を示す斜視図である。

本実施形態は形状保持手段３０における変形許容部の変形例を示し、この変形許容部は、バンパーレインフォース１０の車両外側面から内側面に向かって平面Ｖ字状に切欠いたＶ字状切欠部３３ａと、このＶ字状切欠部３３ａを覆う蓋部材３３ｂ（図中破線で示す）と、からなる三角状脆弱部３３で形成してある。

即ち、前記Ｖ字状切欠部３３ａはそのＶ字状先端がバンパーレインフォース１０の車両内側面に到達する深さに形成してあり、一方、前記蓋部材３３ｂはバンパーレインフォース本体部分１０ａよりも薄肉に形成され、これをＶ字状切欠部３３ａの周縁部に溶接して結合してある。

従って、この実施形態にあっても、前面衝突時の入力がバンパーレインフォース１０の長さ方向の圧縮荷重として変換されてＶ字状切欠部３３ａに作用すると、蓋部材３３ｂを圧潰しつつＶ字状切欠部３３ａの対向辺３３ａ′が近接しつつエネルギーを吸収し、そして、その対向辺３３ａ′が底付きした時点で形状保持手段３０としての機能が発揮されて、バンパーレインフォース１０の車体後方への変形を抑制して略直線状態に形状保持することができる。

図６は本発明の第３実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図６はバンパーレインフォースの成型工程を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す説明図である。

本実施形態では前記第２実施形態に示した変形許容部としての三角状脆弱部３３の変形例を示し、本実施形態の三角状脆弱部３４は、図６に示すように液圧成形でバンパーレインフォース１０を成形する際に用いる２枚の差厚鋼板５０，５１で形成することができる。

即ち、液圧成形によるバンパーレインフォース１０は、図６（ａ）に示すように２枚の差厚鋼板５０，５１の両側縁部同士を、同図（ｂ）に示すようにレーザ溶接して袋状に形成し、そして、同図（ｃ）に示すようにこの袋状に形成した差厚鋼板５０，５１間に長さ方向両端部から高液圧を注入して所定形状、つまり、本実施形態では断面矩形状に膨出させるようになっている。

このとき、前記差厚鋼板５０，５１は一般部５０ａ，５１ａの肉厚をｔ１に形成する一方、これにＶ字状の肉厚部５０ｂ，５１ｂを形成して、この肉厚部５０ｂ，５１ｂの肉厚をｔ２（ｔ２＞ｔ１）としておくことにより、液圧成形によりバンパーレインフォース１０を成形完了した時点で前後２箇所の前記三角状脆弱部３４が形成される。

図７は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図７はバンパーレインフォースの要部を示す分解斜視図である。

本実施形態では前記第２実施形態に示した三角状脆弱部３３の更なる変形例を示し、本実施形態はバンパーレインフォース１０の本体部分１０ａの車体外側面および上，下面を覆う断面コ字状のカバー５２を設けてあり、本実施形態の三角状脆弱部３５は、バンパーレインフォース本体部分１０ａに形成したＶ字状切欠部３５ａを前記カバー５２を蓋部材として覆うことにより形成してある。

また、前記カバー５２は、バンパーレインフォース１０ａの全長に亘って覆うため、このカバー５２の端部にはバンパーレインフォース１０の端部に設けたカラー１２を避けるための切欠部５２ａを形成してある。

尚、前記カバー５２は、これに形成したフランジ５２ｆをバンパーレインフォース本体部分１０ａの背面に形成したフランジ１０ｆに溶接することにより、このバンパーレインフォース本体部分１０ａと一体化するようになっている。

従って、この実施形態にあってはバンパーレインフォース１０の一般部分は、本体部分１０ａとカバー５２とを合わせた強度となり、三角状脆弱部３５では、Ｖ字状切欠部３５ａを覆ったカバー５２のみとなり、その三角状脆弱部３５の圧縮強度をバンパーレインフォース１０の一般部分の圧縮強度よりも低く設定できる。

ところで、本発明のバンパーレインフォース構造は第１〜第４実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、車体後部に設けられるリアバンパーにあっても図１に示した車体前部のフロントバンパーと前後逆にして同様の構成となり、車両後部の車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のリアサイドメンバと、これら左右一対のリアサイドメンバの後端部に跨って連結するバンパーレインフォースと、を備えている。

従って、前記車体後部構造であって、前記バンパーレインフォースに、車両後方から前方へと略水平方向に作用する後面衝突入力を、このバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させる入力変換手段（第１実施形態の入力変換手段２０に対応）と、前記後面衝突入力により車両前方に変形するバンパーレインフォースを略直線状態に形状保持する形状保持手段（第１実施形態の形状保持手段３０に対応）と、を設けて構成することができ、後面衝突入力に対して同様の作用効果を奏することができる。

勿論、このように車体後部のバンパーレインフォースにあっても、第２〜第４実施形態の変形許容部（三角状脆弱部３３，３４，３５）の技術思想を適用することができる。

本発明が適用される車両の車体前部の骨格構造を斜め前方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるバンパーレインフォースとサイドメンバとの連結部分を拡大して斜め後方から見た分解斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるバンパーレインフォースの取り付け状態を示す平面図である。 本発明の第１実施形態におけるバンパーレインフォースの曲げ特性図である。 本発明の第２実施形態におけるバンパーレインフォースの中腹部分を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態におけるバンパーレインフォースの成型工程を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す説明図である。 本発明の第４実施形態におけるバンパーレインフォースの要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ フロントサイドメンバ
１０ バンパーレインフォース
２０ 入力変換手段
３０ 形状保持手段
３１ 回転許容部
３２ 凹設ビード（変形許容部）
３３，３４，３５ 三角状脆弱部（変形許容部）
Ｔ 頂点部

Claims (7)

1. 車両の車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、
   これら左右一対のサイドメンバの端部に跨って連結するバンパーレインフォースと、を備えた車体構造であって、
   前記バンパーレインフォースに、車両前後方向へと略水平方向に作用する衝突入力を、このバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させる入力変換手段と、
   前記衝突入力により車両前後方向に変形するバンパーレインフォースを略直線状態に形状保持する形状保持手段と、を設けたことを特徴とするバンパーレインフォース構造。
2. 前記車両の車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバはフロントサイドメンバからなり、前記バンパーレインフォースはこれら左右一対のフロントサイドメンバの前端部に跨って連結し、前記入力変換手段は前記バンパーレインフォースに、車両前方から後方へと略水平方向に作用する前面衝突入力を、このバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させ、前記形状保持手段は前記前面衝突入力により車両後方に変形するパンバーレインフォースを略直線状態に形状保持することを特徴とする請求項１記載のバンパーレインフォース構造。
3. 前記車両の車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバはリアサイドメンバからなり、前記バンパーレインフォースはこれら左右一対のリアサイドメンバの後端部に跨って連結し、前記入力変換手段は前記バンパーレインフォースに、車両後方から前方へと略水平方向に作用する後面衝突入力を、このバンパーレインフォースの長さ方向入力に変換・持続させ、前記形状保持手段は前記後面衝突入力により車両前方に変形するバンパーレインフォースを略直線状態に形状保持することを特徴とする請求項１記載のバンパーレインフォース構造。
4. 入力変換手段は、バンパーレインフォースを車両前後方向外方に湾曲させて、その中腹部に車両外方に凸となる頂点部を有する湾曲形状に形成することによって構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のバンパーレインフォース構造。
5. 形状保持手段は、バンパーレインフォースの両端部に設けられて、このバンパーレインフォースの車両外方壁面近傍を支点に水平方向に回動自在な回転許容部と、バンパーレインフォースの中腹部に設けられてバンパーレインフォースの車両内方壁面を支点に平面視して扇状に変形する変形許容部と、を設けるとともに、前記変形許容部を除く部分の車両内側と車両外側の長さ方向壁面長を、バンパーレインフォースの両端部の前記回転許容部間スパンと略同一の長さに形成するとともに、前記変形許容部の圧縮強度をバンパーレインフォース本体部分の圧縮強度よりも低く設定することにより構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバンパーレインフォース構造。
6. 前記バンパーレインフォースは、アルミ押出し材や鋼管等の液圧成形により断面矩形状の閉断面構造として一体形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のバンパーレインフォース構造。
7. 前記変形許容部は凹設ビードからなり、該凹設ビードの圧縮強度をパンバーレインフォースの圧縮強度よりも低く設定したことを特徴とする請求項５に記載のバンパーレインフォース構造。
   
   

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