JP2006044512A - バンパービーム - Google Patents

Abstract

【課題】 バンパービームにおいて、衝突時の衝撃を効率よく吸収できるようにするとともに、衝突時のエネルギー吸収特性をより簡単に変更できるようにすることにある。
【解決手段】 パンパービーム１０を、アルミニウム合金の押出し成形品であって、前壁、上壁、中仕切壁、底壁及び後壁からなる日の字断面のビームとし、車体を上から見たときに、前壁側の湾曲部１７にあっては中央部１６の前壁の延長線１６ｂと左端部２１の前壁の延長線２１ｂとの交点４３から突部先端部３３ａまでを結んだ線分４５に重なる位置にて、上壁及び底壁に丸穴２４を有し、衝突の際に、中仕切壁では変形を抑えることで発生荷重を維持させ、上壁及び底壁では丸穴２４を楕円、長円の順で変形させることで衝突エネルギーを吸収させ得るようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両のバンパービームに関するものである。

従来のバンパビームとして、断面を「日」の字形としたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１５５２３０公報

特許文献１の図２を以下の図１１で説明する。なお、図中の符号については、特許文献１の図１を参考にして追加した。
図１１は従来のバンパービームを示す断面図である。
バンパービーム１０は、厚さｔ１とした側壁部３と、厚さｔ２とした側壁部４と、厚さｔ３とした上壁部１と、厚さｔ４とした底壁部２と、厚さｔ５とした連結リブ５とからなる断面「日」の字形の部材である。なお、Ｒ，ｒは各壁部間の曲率半径である。

矢印Ｆで示すように、衝突の際に衝撃力がバンパービーム１０に加わると、例えば、側壁部３の厚さｔ１を側壁部４の厚さｔ２よりも大きくすることで衝突エネルギーを受け止め、厚さｔ３の上壁部１、厚さｔ４の底壁部２及び厚さｔ５の連結リブ５で衝撃エネルギーを分担して吸収する。

また、各壁部の隅部に曲率半径Ｒ，ｒを有するので、衝突した瞬間に発生する最大荷重のピークを劇的に低下させることが可能になる。

上記バンパビーム１０では、各壁部の厚さｔ１〜ｔ５や各壁部間の隅部の曲率半径Ｒ，ｒを変えることにより、衝突時に発生する最大荷重をコントロールするが、バンパービーム１０の形状が複雑になる。

バンパービームには、衝突時の衝撃を効率よく吸収できることが望まれており、このために衝突時のエネルギー吸収特性を変更する場合には、バンパービーム１０の形状変更、即ち、バンパービーム１０の押し出し成形のためのダイスの形状を変更しなければならず、前述したように、バンパービームの形状が複雑であるから、ダイスの形状変更は容易ではない。そこで、衝突時のエネルギー吸収特性を、ダイスの形状変更等を行わずに、より簡単に変更できるバンパービームが望まれる。

本発明の課題は、バンパービームにおいて、衝突時の衝撃を効率よく吸収できるようにするとともに、衝突時のエネルギー吸収特性をより簡単に変更できるようにすることにある。

請求項１に係る発明は、直線的な中央部と、この中央部に折曲げ部または湾曲部を介して連続させた左右端部とからなり、先端にレ形の突部を備え車体から延ばした支持部材に、左右端部を連結する形式のバンパービームにおいて、このパンパービームを、アルミニウム合金の押出し成形品であって、前壁、上壁、中仕切壁、底壁及び後壁からなる日の字断面のビームとし、車体を上から見たときに、前壁側の折曲げ部、若しくは湾曲部にあっては中央部前壁の延長線と左右端部前壁の延長線との交点から突部の先端部までを結んだ線分に重なる位置にて、上壁及び底壁に穴を有し、衝突の際に、中仕切壁では変形を抑えることで発生荷重を維持させ、上壁及び底壁では穴を楕円、長円の順で変形させることで衝突エネルギーを吸収させ得るようにしたことを特徴とする。

例えば、穴がない場合には、バンパービームに衝突物があった場合に、突部とバンパービームとの連結部から左右端部へ亀裂が進行することがあり、この場合は、バンパービームに発生する荷重が大きく落ち込み、バンパービームの吸収エネルギー量が小さくなる。
本発明のように、上壁及び底壁に穴を設けると、穴が楕円、長円というように順に、左右端部とほぼ直交する方向へ変形し、亀裂が左右端部に進行しなくなり、荷重の低下が抑えられる。

請求項１に係る発明では、日の字形断面のバンパービームの上壁及び底壁に穴を設けたので、これらの上壁及び底壁で発生する亀裂が左右端部に進行しなくなり、バンパービームの衝突時に発生する荷重の低下を防止することができ、合わせて、穴のない中仕切壁では変形を抑えて発生荷重を維持することができて、衝突時の衝撃を効率よく吸収することができる。

また、バンパービームの衝突時のエネルギー吸収特性を穴を開けることで容易に変更することができ、バンパービーム成形用のダイスの形状を変更する必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るバンパービームの第１実施形態の取付状態を示す平面図であり、バンパービーム１０を、車体側に備える左右一対のフロントサイドフレーム１１，１２のそれぞれの先端に取付ブラケット１３，１４を介して取付けたことを示す。（図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）はバンパービーム１０を取付けた車両の前方を表す。以下同じ。）

バンパービーム１０は、直線状の中央部１６と、この中央部１６の両側に湾曲部１７，１８を介して連続させた直線状の左端部２１及び右端部２２とからなる。
図中の２４，２４は、バンパービーム１０の衝突時のエネルギー吸収特性を変更し得る丸穴である。

また、図中の１１ａ，１１ｂはバンパービーム１０の左端部２１及び右端部２２の開口部、１６ａは中央部１６の軸線、２１ａは左端部２１の軸線、２２ａは右端部２２の軸線、θは軸線１６ａと軸線２１ａ（又は軸線２２ａ）とのなす角度（即ち、左・右端部２１，２２の後退角である。）である。

図２は本発明に係るバンパービームの取付状態を示す要部断面図であり、取付ブラケット１３を、フランジ部３１と、このフランジ部３１から立ち上げた起立部３２と、この起立部３２の先端に設けた傾斜部３３とから一体に構成し、フロントサイドフレーム１１の端面３５にフランジ部３１を溶接し、傾斜部３３の内面に取付けたナット３６とボルト３７とで傾斜部３３にバンパービーム１０の左端部２１を取付けたことを示す。なお、３８はバンパービーム１０内にボルト３７を通すボルト挿通穴である。

図１に示したバンパービーム１０の右端部２２を取付ブラケット１４に取付ける取付構造については、上記した左端部２１の取付ブラケット１３への取付構造と同一であり、説明は省略する。

図３は本発明に係るバンパビームの左端部の正面図（図２の３矢視図に相当する）であり、バンパービーム１０の左端部２１は、取付ブラケット１３（図２参照）に２本のボルト３７，３７で取付けたものであり、ボルト３７，３７を、バンパービーム１０の中仕切壁５３（詳細は後述する。）を挟んで上下に配置した。

図４は本発明に係る丸穴を説明するバンパービーム要部の平面図であり、中央部１６の前面の延長線１６ｂと、左端部２１の前面の延長線２１ｂとの交点を４３とし、取付ブラケット１３の傾斜部３３の最も突出した部分（最も内側の部分でもある）を突部先端部３３ａとすると、これらの交点４３と突部先端部３３ａとを結んだ線分４５上に丸穴２４、詳しくは丸穴２４の中心を配置したことを示す。

図５は図４の５−５線断面図であり、バンパービーム１０の断面構造を示す。
バンパービーム１０は、前壁５１、上壁５２、中仕切壁５３、底壁５４及び後壁５５からなる日の字断面のビームであり、左端部２１及び右端部２２（図１参照）には、上壁５２と底壁５４とにそれぞれ丸穴２４を開けた。

以上に述べたバンパービーム１０の丸穴２４の作用を次に説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るバンパービームの丸穴の作用を示す第１作用図であり、（ａ）において、バンパービーム１０に車両前方から衝突物があり、白抜き矢印の向きにバンパービーム１０に衝突力が作用すると、（ｂ）に示すように、バンパービーム１０、詳しくは、中央部１６及び湾曲部１７は、丸穴２４付近を基点として車両後方へ撓み始め、丸穴２４は、左端部２１にほぼ直交する直線２１ｃの延びる方向を長軸とする楕円となるように変形し始める。
（ｃ）において、バンパービーム１０の撓みが進行すると、丸穴２４は、更に扁平した長円となるように変形する。

図７（ａ）〜（ｃ）は丸穴の有無及び個数によって断面形状を異ならせたバンパービームを比較する第２作用図である。
（ａ）に示した比較例１のバンパービーム１００は、前壁１０１、上壁１０２、中仕切壁１０３、底壁１０４及び後壁１０５からなる日の字断面のビームであり、丸穴は無い。

（ｂ）に示した比較例２のバンパービーム１１０は、（ａ）に示したバンパービーム１００の上壁１０２、中仕切壁１０３及び底壁１０４にそれぞれ丸穴１０６を開けたビームである。
（ｃ）は実施例（第１実施形態）のバンパービーム１０を示す。

図８は図７に示した各バンパービームの衝突テストの結果を比較する第３作用図であり、衝突時に発生する荷重の変化を比較するグラフで示す。グラフの縦軸は荷重、横軸は時間を表す。
図中の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図７の比較例１、比較例２及び実施例を示す。（以下、図８の説明中の符号は図７参照。）
（ａ）の一点鎖線で示す比較例１では、丸穴が無いため、バンパービーム１００の剛性が高く、衝突の初期に大きな荷重ｆ１は発生するが、時間経過とともに局部的な変形（例えば、バンパービーム１０の左右端部への亀裂の進行を伴う変形である。）が発生して荷重ｆ５まで大きく落ち込む。即ち、バンパービーム１００の変形が大きくなり、吸収エネルギー量は小さくなる。この結果として、図１に示した取付ブラケット１３，１４及びフロントサイドフレーム１１，１２という大きな剛性を有する部材で衝撃を吸収することになり、衝撃は大きくなるから、車体に取付けた加速度センサでの検知加速度が大きくなって、例えば、エアバッグを作動させるような誤作動が生じる。

（ｂ）の破線で示す比較例２では、丸穴１０６を上壁１０２、中仕切壁１０３及び底壁１０４に開けたことにより、バンパービーム１１０の剛性が小さくなり、この結果、衝突の初期に荷重はｆ１よりも小さい荷重ｆ３が発生し、また、時間経過とともに荷重ｆ５よりも更に小さい荷重ｆ６まで落ち込むため、比較例１に対して更に吸収エネルギー量は小さくなる。

（ｃ）の実線で示す実施例（第１実施形態）では、丸穴２４を上壁５１及び底壁５４に設けたことで、比較例２よりも剛性が大きくなり、この結果、衝突の初期には、荷重ｆ３より大きな荷重ｆ２が発生し、時間経過と共に丸穴２４付近が徐々に変形するために、荷重ｆ４は荷重ｆ５ほどには大きく低下しない。
従って、実施例の吸収エネルギー量は大きくなり、衝突時の衝撃を効果的に吸収することができる。

図９は本発明に係るバンパービームの第２実施形態を示す要部平面図であり、バンパービーム６０は、バンパービーム１０に対して丸穴２４，２４の位置を変更したものであり、線分４５に丸穴２４の一部が重なるように丸穴２４を配置した。

このように、丸穴２４は線分４５上に配置したものであるから、バンパービーム６０に衝突物があった場合にも、バンパービーム６０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示したのとほぼ同様に変形し、衝突のエネルギーを効果的に吸収する。

図１０は本発明に係るバンパービームの第３実施形態を示す要部平面図であり、バンパービーム７０は、直線状の中央部７１と、この中央部７１の両側に折曲げ部７２，７３（符号７３は不図示）を介して連続させた直線状の左端部７４及び右端部７５（符号７５は不図示）とからなる。なお、７６は中央部７１の前面と左端部７４の前面との交点である折曲げ点である。

折曲げ部７３は、中央部７１の左右中央に引いた中心線に対して折曲げ部７２と左右対称に形成した部分であり、右端部７５は、中央部７１の左右中央に引いた中心線に対して左端部７４と左右対称に形成した部分である。

丸穴２４は、折曲げ点７６から取付ブラケット１３の突部先端部３３ａに引いた線分７７上に配置したものであり、丸穴２４の中心、あるいは丸穴２４の一部が線分７７に重なる。

以上の図１、図４及び図５で説明したように、本発明は、直線的な中央部１６と、この中央部１６に湾曲部１７，１８を介して連続させた左・右端部２１，２２とからなり、先端にレ形の突部としての取付ブラケット１３，１４を備え車体から延ばした支持部材としてのフロントサイドフレーム１１，１２に、左・右端部２１，２２を連結する形式のバンパービーム１０において、このパンパービーム１０を、アルミニウム合金の押出し成形品であって、前壁５１、上壁５２、中仕切壁５３、底壁５４及び後壁５５からなる日の字断面のビームとし、車体を上から見たときに、前壁５１側の湾曲部１７，１８にあっては中央部１６の前壁５１の延長線１６ｂと左・右端部２１，２２の前壁５１の延長線２１ｂ，２２ｂ（符号２２ｂは不図示）との交点４３から突部先端部３３ａまでを結んだ線分４５に重なる位置にて、上壁５２及び底壁５４に穴としての丸穴２４を有し、衝突の際に、中仕切壁５３では変形を抑えることで発生荷重を維持させ、上壁５２及び底壁５４では丸穴２４を楕円、長円の順で変形させることで衝突エネルギーを吸収させ得るようにしたことを特徴とする。

日の字形断面のバンパービーム１０の上壁５２及び底壁５４に丸穴２４を設けたので、これらの上壁５２及び底壁５４で発生する亀裂が左右端部に進行しなくなり、バンパービーム１０の衝突時に発生する荷重の低下を防止することができ、合わせて、丸穴２４の無い中仕切壁５３では変形を抑えて発生荷重を維持することができて、衝突時の衝撃を効率よく吸収することができる。

また、バンパービーム１０の衝突時のエネルギー吸収特性を、丸穴２４を開けるという簡単な構造で容易に変更することができ、しかもバンパービーム成形用のダイスの形状を変更する必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。

尚、本実施形態では、穴は丸穴２４としたが、これに限らず、変形前の状態で楕円、長円としてもよい。
また、丸穴２４の内径、位置（線分４５，７７に重なる位置である。）は、バンパービームのエネルギー吸収特性を考慮して適宜変更してもよい。

本発明のバンパービームは、四輪車に好適である。

本発明に係るバンパービームの第１実施形態の取付状態を示す平面図である。 本発明に係るバンパービーム（第１実施形態）の取付状態を示す要部断面図である。 本発明に係るバンパビーム（第１実施形態）の左端部の正面図である。 本発明に係る丸穴を説明するバンパービーム（第１実施形態）要部の平面図である。 図４の５−５線断面図である。 本発明に係るバンパービーム（第１実施形態）の丸穴の作用を示す第１作用図である。 丸穴の有無及び個数によって断面形状を異ならせたバンパービームを比較する第２作用図である。 図７に示した各バンパービームの衝突テストの結果を比較する第３作用図である。 本発明に係るバンパービームの第２実施形態を示す要部平面図である。 本発明に係るバンパービームの第３実施形態を示す要部平面図である。 従来のバンパービームを示す断面図である。

符号の説明

１０，６０，７０…バンパービーム、１１，１２…支持部材（フロントサイドフレーム）、１３，１４…突部（取付ブラケット）、１６，７１…中央部、１６ｂ，２１ｂ…延長線、１７，１８…湾曲部、２１，７４…左端部、２２，７５…右端部、２４…穴（丸穴）、３３ａ…突部先端部、４３…交点、４５，７７…線分、５１…前壁、５２…上壁、５３…中仕切壁、５４…底壁、５５…後壁、７２，７３…折曲げ部、７６…折曲げ点。

Claims (1)

1. 直線的な中央部と、この中央部に折曲げ部または湾曲部を介して連続させた左右端部とからなり、先端にレ形の突部を備え車体から延ばした支持部材に、前記左右端部を連結する形式のバンパービームにおいて、
   このパンパービームは、アルミニウム合金の押出し成形品であって、前壁、上壁、中仕切壁、底壁及び後壁からなる日の字断面のビームであり、
   車体を上から見たときに、前壁側の折曲げ点、若しくは湾曲部にあっては中央部前壁の延長線と左右端部前壁の延長線との交点から前記突部の先端部までを結んだ線分に重なる位置にて、上壁及び底壁に穴を有し、
   衝突の際に、前記中仕切壁で変形を抑えることで発生荷重を維持させ、上壁及び底壁は前記穴を楕円、長円の順で変形させることで衝突エネルギーを吸収させ得るようにしたことを特徴とするバンパービーム。

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