JP2006218904A - バンパメインビーム - Google Patents

Abstract

【課題】自動車車両に取り付けられるバンパメインビームのＥ／Ａ吸収効率を向上させ、自動車車両が衝突した歩行者に与える衝撃を低減すると共に、自動車車両の乗員に与える身体的な損傷を低減させることにある。
【解決手段】自動車車両の幅方向に延びるバンパメインビームであって、上部壁及び下部側中間片は下方に向かって傾斜するように形成されていると共に、下部壁及び上部側中間片は上方に向かって傾斜するように形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、バンパメインビームに係り、特に衝撃吸収力に優れたバンパメインビームに関する。

自動車車両には、車両の前端側と後端側にバンパ表皮とその内部に備えられたバンパメインビームが取り付けられている。バンパメインビームは自動車車両が衝突した際に衝撃力を吸収して和らげるものとして、種々のものが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

このバンパメインビームの構造として、例えば、図７に示すバンパメインビーム３０のように、断面形状が、前面を形成する前部壁３１と、前部壁３１の上端から後方に水平方向に延びる上部壁３２と、前部壁３１と対向するように上部壁３２の他端と連結された上部側連結片３３と、上部壁３２と対向するように上部側連結片３３の他端と連結された上方に向かって傾斜するように形成された上部側中間片３４と、前部壁３１の下端から後方に水平方向に延びる下部壁３５と、前部壁３１と対向するように下部壁３５の他端と連結された下部側連結片３６と、下部壁３５と対向するように下部側連結片３６の他端と連結された下方に向かって傾斜するように形成された下部側中間片３９と、前部壁３１と当接すると共に上部側中間片３４と下部側中間片３９を連結する中間連結片４０と、により構成されているものが提案されている。

かかる構造によるバンパメインビーム２について衝突が起こり、バンパメインビーム３０の下方から衝撃力Ｆ５が加わった場合には、図８に示すように曲げモーメントＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３及びＭ１４が働いて、上部壁３２、上部側中間片３４、下部側中間片３９及び下部壁３５のそれぞれが上部側連結片３３及び下部側連結片３６と連結している付近から上方に屈曲して上方に傾斜するように変形して衝撃を吸収するとともに抗力（衝突対照物に対してバンパメインビームが加える力）を生じさせることで衝撃力を減じさせて自動車車両の乗員の安全を図っていた。

また、バンパメインビーム３０の前部壁３１に対して正面から衝突力Ｆ６が加わった場合には、図９に示すように上部壁３２においては上方に曲げモーメントＭ１５が働いて上部壁３２は上方にアーチ状に変形し、下部壁３５においては下方に曲げモーメントＭ１６が働いて下方にアーチ状に変形して衝撃力を吸収していた。
特開２００４−１１４８４６号公報 特開２００２−２６０７７４号公報

しかし、図８のように、上部壁３２、上部側中間片３４、下部側中間片３９及び下部壁３５のそれぞれが上部側連結片３３及び下部側連結片３６と連結している付近から上方に傾斜するように変形したり、図９に示すように上部壁３２の前後方向における中間部分が上方に屈曲して変形すると共に、下部壁３５の前後方向における中間部分が下方に屈曲するように変形した場合には、バンパメインビーム３０の衝突時における衝突エネルギーの吸収性能（Ｅ／Ａ性能）が不十分となる。また、バンパメインビーム３０は変形することで衝突エネルギーを変形エネルギーに変換して衝突の衝撃を減ずることとしているが、図８及び図９のような変形では上部壁３２及び下部壁３５は一方向に一度変形するのみであるのでエネルギーの変換が十分ではなかった。

即ち、上部壁３２及び下部壁３５がそれぞれ前部壁３１と形成する角はそれぞれ直角である。これに対して、上部側中間片３４と前部壁３１が形成する角Ｒ１１は上部壁３２側に傾斜するように鋭角に形成され、下部側中間片３９と前部壁３１が形成する角Ｒ１２は下部壁３５側に傾斜するように鋭角に形成されている。

そのため、上部壁３２及び下部壁３５は曲がりにくく、Ｅ／Ａ効率の面、抗力の大きさの面及び衝突エネルギーの変形エネルギーの変換の面で不利となっていた。

本発明の課題は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動車車両に取り付けられるバンパメインビームのＥ／Ａ効率を向上させ、自動車車両が衝突した歩行者に与える衝撃を低減すると共に、自動車車両の乗員に与える身体的な損傷を低減させることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載のバンパメインビームによれば、断面形状が、前部壁の上端から後方に延びる上部壁と前記上部壁と対向するように上部側連結片により前記上部壁の他端と連結された上部側中間片と、前記前部壁の下端から後方に延びる下部壁と、前記下部壁と対向するように下部側連結片により前記下部壁の他端と連結された下部側中間片と、からなる自動車車両の幅方向に延びるバンパメインビームであって、前記上部壁は下方に向かって傾斜するように形成されていると共に、前記下部壁は上方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、上部壁は下方に向かって傾斜するように形成されており、また、下部壁は上方に向かって傾斜するように形成されているため前部壁に衝撃力が生じた場合には上部壁及び下部壁は蛇腹状に座屈する。そのため、生じる抗力は大きくなり、また、上部壁及び下部壁の変形の形状が従来のものに比べて大きいため、衝突エネルギーを効率よく変形エネルギーに変換することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバンパメインビームにおいて、前記下部側中間片は下方に向かって傾斜するように形成されていると共に、前記上部側中間片は上方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、下部側中間片を下方に向かって傾斜するように形成するとともに、上部側中間片を上方に向かって傾斜するように形成することで、下部側中間片を下方に向かってアーチ状に変形しやすくすると共に、上部側中間片を上方に向かってアーチ状に変形し易くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のバンパメインビームにおいて、前記上部側中間片と前記下部側中間片が前記前部壁と当接している中間連結片により連結されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、上部側中間片と下部側中間片が前部壁と当接している中間連結片により連結することで、前部壁に衝撃が加わった場合に、下部側中間片については、下方に向かってよりアーチ状に変形し易くすることができるとともに、上部側中間片については上方に向かってよりアーチ状にし易くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバンパメインビームにおいて、前記上部側中間片には前後方向において上方に屈曲する屈曲部が設けられていると共に前記下部側中間片には前後方向において下方に屈曲する屈曲部が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、前部壁に衝撃が加わった場合に、上部側中間片はその前後方向において上方に屈曲する屈曲部を設けることで上方に向かってアーチ状に変形し易くすることができ、下部側中間片はその前後方向において下方に屈曲する屈曲部を設けることで下方に向かってアーチ状に変形し易くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバンパメインビームにおいて、前記上部壁及び前記下部側中間片は、水平線に対して下方に向かって３度傾斜しているとともに、前記下部壁及び前記上部側中間片は、水平線に対して上方に向かって３度傾斜していることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、上部壁を水平線に対して下方に向かって３度傾斜させるとともに、下部壁を水平線に対して上方に向かって３度傾斜させることで、上部壁及び下部壁を蛇腹状に座屈させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、下部側中間片は、水平線に対して下方に向かって３度傾斜し、上部中間壁は水平線に対して上方に向かって３度傾斜しているので上部壁側に対する衝撃力に起因する曲げモーメントのモーメントアームを上部側連結片及び下部側連結片側に生じる曲げモーメントのモーメントアームより常に大きくすることができる。

請求項１に記載の発明によれば、バンパメインビームの上部壁及び下部壁を蛇腹状に座屈させることで衝突時のエネルギー吸収効率を上げ、抗力を上げると共に、従来のバンパメインビームと比較して衝突エネルギーをより多く変形エネルギーに変換できるため、乗員及び自動車車両が衝突した人員に対する安全性を向上させることができる。

請求項２及び請求項３に記載の発明によれば、下部側中間片については下方に向かってよりアーチ状に変形し易くするとともに、上部側中間片については上方に向かってよりアーチ状に変形し易くすることで、衝突エネルギーを効率よく変形エネルギーに変換することができる。

請求項４に記載の発明によれば、上部側中間片及び下部側中間片に屈曲部を設けることでより確実に請求項１から請求項３に記載の発明の効果を確実に得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、上部壁、下部壁上部側中間片及び下部側中間片にそれぞれ３度の傾斜を設けることで請求項１から請求項４に記載の発明の効果を確実に得ることができる。

以下において、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は自動車車両のフロント側の模式図であり、図２は本実施の形態に係るバンパメインビーム２の概略斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すようにバンパ表皮１の裏面側に図示しないサイドフレームを介してバンパメインビーム２は配置されており、バンパメインビーム２は図示しない自動車車両の車体に取り付けられている。そして、バンパ表皮１の下方にはフロントグリル３が配置されている。図２に示すように、バンパメインビーム２は、例えばアルミニウム板をロール成形した中空構造体である。

図３に示すように、バンパメインビーム２は前面を形成する前部壁４が備えられており、前部壁４の上端からは上部壁５が後方に延びている。上部壁５は水平線ａに対して下方に向かって傾斜するように形成されており、前部壁４と上部壁５の為す角部Ｒ１の角度は鋭角を形成するようになっている。

上部壁５の他端からは前部壁４と対向するように上部側連結片６が下方に向かって延在している。また、上部側連結片６の他端からは上部壁５と対向するように前部壁４に近づくにつれて下方に傾斜するように上部側中間片７が延在している。前部壁４と上部側中間片７の為す角度は鋭角を形成するようになっている。

前部壁４の下端からは下部壁９が後方に延在している。下部壁９は水平線ｂに対して上方に向かって傾斜するように形成されており、前部壁４と下部壁９の為す角部Ｒ２の角度は鋭角を形成するようになっている。

下部壁９の他端からは前部壁４と対向するように下部側連結片１０が上方に向かって延在している。また、下部側連結片１０の他端からは下部壁９と対向するように前部壁４に近づくにつれて上方に傾斜するように下部側中間片１１が延在している。前部壁４と下部側中間片１１の為す角度は鋭角を形成するようになっている。

上部側中間片７と下部側中間片１１は前部壁４と当接している中間連結片１２により連結されている。なお、図４に示すバンパメインビーム２１のように、上部側中間片７には前後方向において上方に屈曲部１３を設け、下部側中間片１１については前後方向において下方に屈曲する屈曲部１４を設けることとしてもよい。また、上部側中間片７と下部側中間片１１は中間連結片１２を介さず、前部壁４で当接し連結してもよく、前部壁４に当接しない後方で連結しても良い。

また、上部壁５は水平線ａに対して、３度下方に向かって傾斜していることが望ましく、下部壁９も水平線ｂに対して３度上方に向かって傾斜していることが望ましい。
これについては、図５を用いて詳述する。なお、上部壁５の傾斜角度及び下部壁９傾斜角度についての決め方は同様であるので、以下においては前部壁４と下部壁９の為す角部Ｒ２における傾斜の決め方についてのみ説明する。

図５は、バンパメインビーム２の前部壁４、下部壁９及び下部側連結片１０の部分を表した模式図である。

図５に示すように、まず、前部壁４にかかる衝突力をＦとし、前部壁４に衝突力Ｆが係ることにより前部壁４と下部壁９により構成される角部により生じる曲げモーメントをＭとする。角部Ｒ２の前部壁４側の湾曲している面と平面の境界Ｏから鉛直下方向に引いた線と角部Ｒ２と接する水平線ｂの交差する点Ｐまでの距離をＺとする。さらに、下部側連結片１０と下部壁９が構成する角部をＲ３とする。角部Ｒ３の下部側連結片１０側の湾曲している面と平面の境界Ｑから鉛直下方向に引いた線と水平線ｂの交差する点までの距離をhとする。また、水平線ｂ上の点ＰからＲまでの距離をＬとする。また、水平線Ｌと下部壁９の為す角をθとする。

Ｒ２によるモーメントはバンパメインビーム２がつぶれた時に０となるので潰れるまでのモーメント（Ｍ）は以下の式（１）により表すことができる。

Ｍ＝Ｆ×（Ｚ×１／２）・・・式（１）

そして、このモーメントと等しくなるように下部壁９の傾斜を設定するとすると以下の式（２）が成立する。

Ｍ＝Ｆ×ｈ＝Ｆ×（Ｌ×tanθ）＝Ｆ×（Z×１／２）・・・式（２）

ここで本実施の形態に用いられるバンパメインビーム２においては、Ｚ＝７mm、Ｌ＝７０mmである。よって、本実施の形態におけるθは３度となる。

また、図３に示す上部側中間片７と水平線ｃの為す角度及び下部側中間片１１と水平線ｄの為す角度はそれぞれ３度であることが望ましい。このように傾斜角度それぞれ３度とすることで、前部壁４に衝撃力が加わった場合に生じる曲げモーメントＭ３及びＭ４のモーメントアームを上部側連結片６及び下部側連結片１０に生じる反力に起因して生じる曲げモーメントＭ５及びＭ６のモーメントアームより常に大きくすることが可能となる。

次に、本実施の形態におけるバンパメインビーム２の作用について説明する。まず、下部壁９付近について説明する。

バンパメインビーム２の前部壁４に図３に示すように衝撃力Ｆが加わると角部Ｒ２には曲げモーメントＭ１が発生するとともに、下部側連結片１０は図示しない車体に当接しているので、下部側連結片１０においては衝撃力Ｆに対して反力Ｆ２が発生すると共に下部側連結片１０と下部壁により形成される角部Ｒ３付近においては曲げモーメントＭ１と反対方向に働く曲げモーメントＭ２が発生する。

角部Ｒ２付近においては、曲げモーメントＭ１のモーメントアームは曲げモーメントＭ２のモーメントアームより大きいので、下部壁９は下方に向かってアーチ状に変形する。曲げモーメントＭ２のモーメントアームが曲げモーメントＭ１のモーメントアームより大きくなる点においては下部壁９は上方に向かってアーチ状に変形する。そして、角部Ｒ３付近においては、曲げモーメントＭ２のモーメントアームは曲げモーメントＭ１のモーメントアームより小さいので、下部壁９は下方にむかってアーチ状に変形する。このことは、上部壁５付近において同様であるので上部壁５付近における説明は省略する。

また、上部側中間片７は上方に向かって傾斜している。そのため、衝撃力Ｆ３により上部側中間片７と中間連結片１２により形成される角部Ｒ４に生じる曲げモーメントＭ３のモーメントアームは上部連結片に生じた反力Ｆ４により生じた曲げモーメントＭ５のモーメントアームより大きくならないようになっている。そのため、上部側中間片７は全体として上方にアーチ状に変形する。このことは下部側中間片１１においても同様であるので下部側中間片についての説明は省略する。

そのため、図６に示すようにバンパメインビーム２の上部壁５及び下部壁９は、蛇腹状に座屈するように変形する。

以上のように、本実施の形態に係る発明によれば、バンパメインビームの上部壁５及び下部壁９を蛇腹状に座屈させることで衝突時のエネルギー吸収効率を上げ、抗力を上げると共に、従来のバンパメインビームと比較して衝突エネルギーをより多く変形エネルギーに変換できるため、乗員及び自動車車両が衝突した人員に対する安全性を向上させることができる。

また、下部壁９を水平線に対して上方に向かって傾斜させることで、図１に示すように前方から吹き込む冷却風Ｗ１や冷却風Ｗ２のうち、バンパメインビーム２付近を通過する冷却風Ｗ１をバンパメインビーム２の後方に位置する図示しないラジーエータに送ることができ、冷却効率を高めることができる。

自動車車両のフロント側の模式図である。 本実施の形態に係るバンパメインビームの概略斜視図である。 図２に記載のバンパメインビームのＡ−Ａ線断面図である。 本実施の形態に係るバンパメインビームの変形例の断面図である。 本実施の形態に係るバンパメインビームの下部壁付近の概略断面図である。 本実施の形態に係るバンパメインビームが座屈した状態を示す断面図である。 従来のバンパメインビームの断面図である。 従来のバンパメインビームが変形した状態の一例を表した断面図である。 従来のバンパメインビームが変形した状態の他の一例を表した断面図である。

符号の説明

２ バンパメインビーム
４ 前部壁
５ 上部壁
６ 上部側連結片
７ 上部側中間片
９ 下部壁
１０ 下部側連結片
１１ 下部側中間片
１２ 中間連結片
１３ 屈曲部
１４ 屈曲部

Claims (5)

1. 断面形状が、
   前部壁の上端から後方に延びる上部壁と
   前記上部壁と対向するように上部側連結片により前記上部壁の他端と連結された上部側中間片と、
   前記前部壁の下端から後方に延びる下部壁と、
   前記下部壁と対向するように下部側連結片により前記下部壁の他端と連結された下部側中間片と、
   からなる自動車車両の幅方向に延びるバンパメインビームであって、
   前記上部壁は下方に向かって傾斜するように形成されていると共に、前記下部壁は上方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とするバンパメインビーム。
2. 前記下部側中間片は下方に向かって傾斜するように形成されていると共に、前記上部側中間片は上方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバンパメインビーム。
3. 前記上部側中間片と前記下部側中間片が前記前部壁と当接している中間連結片により連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバンパメインビーム。
4. 前記上部側中間片には前後方向において上方に屈曲する屈曲部が設けられていると共に前記下部側中間片には前後方向において下方に屈曲する屈曲部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバンパメインビーム。
5. 前記上部壁及び前記下部側中間片は、水平線に対して下方に向かって３度傾斜しているとともに、前記下部壁及び前記上部側中間片は、水平線に対して上方に向かって３度傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバンパメインビーム。

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