JP2006273081A - バンパレインフォースの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は車両ボディのバンパレインフォースの補強構造に関し、肉厚を可及的に薄くしつつかつ補強板などの付加的パーツを要することなく必要部位の吸収エネルギを高めることを目的とする。
【解決手段】バンパレインフォース１４はアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出材を素材とする。バンパレインフォース１４の両端部14-1において、バンパレインフォース１４の上面にビード２０を設ける。ビード２０は、サイドメンバ１０の延長上の部位に設けられる。各ビード２０は、車両の前後方向において、サイドメンバの実質的全幅に亘って細長く延びている。ビード２０の数は所望の補強特性が得られるように適宜設定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は車両ボディのバンパレインフォースの補強構造に関し、部品増を伴うことなく必要部位の補強を低コストにて行うようにしたものであり、アルミニューム若しくはアルミニューム合金製のバンパレインフォースに適したものである。

サイドメンバの前端間にバンパステーを介してアルミニューム若しくはアルミニューム合金製のバンパレインフォースを張り渡した車体の構造は公知である。バンパレインフォースは矩形断面の押出型材にて形成されており、衝突時の荷重を受けることにより変形し（潰れ）、衝突エネルギを緩衝し、サイドメンバなどの車体部品の損傷を防止するようにしている。バンパレインフォースに要求される緩衝特性としては、バンパレインフォースの長さ方向（車体の幅方向）において必ずしも一律ではなく、中央部と比較して、サイドメンバとの接続部である両端部において相対的に潰れ難くする（吸収エネルギを大きくする）必要がある。吸収エネルギ（潰れ難さ）はバンパレインフォースの肉厚によって決まる。押出型材の場合は肉厚は長手方向では一定であるが、両端部での必要吸収エネルギに対応した肉厚とすると、中央部では要求される吸収エネルギに対して肉厚が過剰となり、材料コストがその分不必要に増大する。そこで、肉厚としては中央部での必要吸収エネルギに対して対応した相対的に肉薄なものとし、両端部を補強板により補強することにより必要な吸収エネルギとしたものが提案されている（特許文献１及び特許文献２）。
特開平６−２８６５３７号公報 特開平７−１６４９８３号公報

特許文献１や特許文献２に記載の従来技術ではバンパレインフォースにおける要補強部位に別体の補強板を装着し、溶接などにより固着していた。そのため、部品点数が増えかつ溶接も必要であるため高コストとなっていた。バンパレインフォースの肉厚をサイドメンバとの接続部でも必要な吸収エネルギが得られるように大きくとれば補強板やその溶接工程は不要であるが、アルミニュームやアルミニューム合金では材料コストそのものが高いため、材料費が嵩み、部品コストとしてはより高くなってしまっていた。

この発明は以上の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、肉厚を可及的に薄くしつつかつ補強板を要することなく必要部位の吸収エネルギを高めうるバンパレインフォースの構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの一部に衝突時の吸収エネルギを局部的に増大せしめるべくバンパレインフォースの衝突特性を局部的に変化させるためのプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造が提供される。

請求項１の発明の作用・効果を説明すると、サイドメンバに形成されたプレス成形部により局部的な吸収エネルギを増大し、車体の補強必要部を補強することができ、また、付加的な部品を要せず素材としても全体を肉薄とでき、低コストのプレス加工だけで済ませることができるため、トータルとしてのコストの大幅低減を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの側面上の局部的な部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造が提供される。

請求項２の発明の作用・効果を説明すると、バンパレインフォースの側面上のプレス成形部は車体前後方向に延びており、衝突荷重がかかる車体前後方向方向における補強を車体の必要部位において行うことができる。肉薄の素材にプレス成形部を形成するだけで補強を行うことができ、請求項１と同様に大巾な低コスト化を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、サイドメンバの実質的延長におけるバンパレインフォースの部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造が提供される。

請求項３の発明の作用・効果を説明すると、プレス成形部はサイドメンバの実質的延長方向におけるバンパレインフォースの部位に形成されているため、衝突時の同方向の補強が得られ、サイドメンバの保護を図ることができ、請求項１及び２と同様に大巾なコスト減を実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば、車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される矩形断面形状の金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの車体前後方向と実質的に平行となる側面におけるサイドメンバの実質的延長部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造が提供される。

請求項４の発明の作用・効果を説明すると、プレス成形部は矩形断面のバンパレインフォースにおける車体前後方向と実質的に並行な側面（車体装着状態における上面若しくは底面）におけるサイドメンバ延長部位に車体前後方向に延びており、衝突時におけるサイドメンバ方向の効率的な補強が行われ、請求項１〜３の発明と同様にプレス加工だけで所要の補強を行うことができ大巾なコスト減を実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記プレス成形部は複数形成されていることを特徴とするバンパレインフォースの補強構造が提供される。

請求項５の発明の作用・効果を説明すると、所望の補強効果をプレス成形部の数の設定により簡単に得ることができる。

以下、この発明を車両のフロントボディに関して実現した実施形態について説明するが車体後部においてもこの発明は実施可能である。図１においてサイドメンバ１０は車体の両側に設けられる。サイドメンバ１０は周知のように閉じた矩形断面をなし、車両ボディの骨格をなす部材である。サイドメンバ１０の前端部にはバンパステー１２が配置され、図示しないボルトによってサイドメンバ１０の前端面固定される。バンパレインフォース１４はバンパステー１２の前端面に図示しないボルトによって連結されている。この実施形態ではバンパレインフォース１４は両端部14-1が車体後方に曲折されており、バンパレインフォース１４はこの曲折部14-1においてバンパステー１２に固定される。

バンパレインフォース１４はその断面形状は図２に示すように矩形をなし、車体の前後方向と実質的に平行に位置する上下辺14A, 14Bにて表し、これと直交し車両前後方向に離間する側辺を14C, 14Dにて表す。この実施形態ではバンパレインフォース１４の内部において側辺14C, 14Dはリブ１４Ｅにて接続され、 “日”型とも称すべき断面形状をなしている。このような“日”型の断面形状に関わらずリブ１４Ｅを有しない単純な矩形断面形状のバンパレインフォースにおいても本発明は実施可能である。バンパレインフォース１４はアルミニューム若しくはアルミニューム合金の押出材により形成される。押出材としての特質状、バンパレインフォース１４の肉厚は素材押出方向（バンパレインフォース長さ方向）では一定となっている。

車体への装着状態ではバンパレインフォース１４の上側面１４Ａは車両の前後方向（水平方向）と実質的に並行であるが、図１に示すようにバンパレインフォース１４のこの上側面１４Ａにおける各サイドメンバ１０の実質的延長位置にビード２０（この発明の成形部）が複数（この実施形態では３個）形成される。ビード２０は周知のようにプレス加工により形成された紐状の凹部若しくは突部のことを称し、この実施形態では図２、図３、図４に示すようにに示すようにビード２０はバンパレインフォース１４のこの上側面１４Ａにおける凹部となっている。図１に示すように、ビード２０は車体の前後方向（衝突荷重が加わる方向）に細長く延びており、ビード２０の前端20-1及び後端20-2はバンパレインフォース１４の前壁１４Ｃ及び後壁１４Ｄの直ぐ手前の位置まで延びており、ビード２０により、車体前後方向におけるバンパレインフォースの実質的全幅（素材の肉厚分を除いたバンパレインフォース全幅）にわたり延びる凹状断面の補強壁２０´として挙動し、このような補強壁２０´の存在によって衝突時におけるサイドメンバ延長部位における車両前後方向の局部的補強効果が得られる。ビード２０は車体前後方向と実質的に並行な面であるバンパレインフォース１４の下面１４Ｂに設けても同様な補強効果を発揮することができるし、バンパレインフォース上、下面14A, 14Bの双方に設けることもできる。

図１に示すように各々のサイドメンバ１０についてビード２０は３本形成され、ビード２０の本数を適当に選択することにより必要なエネルギ吸収を得ることができる。また、各ビード２０の断面形状はこの実施形態では凹状であるが、凸状でもよい。また、断面形状についても図３の如きアーチ形状に限定されず、両側が切り立った台形状でもよいし直立した矩形でもよい。また、各ビード２０の幅(W)／長さ(L)比（アスペクト比）としては、その値が小さい程、車両前後方向、即ち衝突荷重方向、に対し潰れ難くなり、適当なアスペクト比に設定する必要がある。

図１において、車体移動方向を矢印ａとした場合、障害物への衝突の際に、所定速度に満たない車速においては、バンパレインフォース１４が圧潰することにより、さもなければ生じうる車体や車両パーツにおける致命的な損傷を防止している。ところが、車体の中央部分と両端部分ではバンパレインフォース１４に要求される緩衝エネルギが相違し、バンパレインフォース１４の中央部では衝突時のバンパレインフォースの変形に余裕がある（バンパレインフォース１４がラジエータなどの部品から比較的離れて位置している）ため、緩衝エネルギ（潰れ易さ）は相対的に小さくてすみ、バンパレインフォース１４の肉厚は中央部に必要とされる緩衝エネルギに適合して設定されている。これに対し、両端部では衝突荷重はバンパステー１２を介してサイドメンバ１０に伝達しうるため、衝突に対してバンパレインフォース１４の中央部ではバンパレインフォースの変形がパーツに影響しないが、バンパレインフォース１４の端部ではバンパレインフォース１４が完全に潰れてしまい、サイドメンバ１０に恒久的な変形が加わりうることになるのである。この発明の実施形態では、サイドメンバ１０の延長におけるバンパレインフォース１４の上面１４Ａに車両の前後方向に延びるビード２０が設けられ、各ビード２０はバンパレインフォース上面１４Ａにおける前後の肉厚を除いた全幅に亘って延びている。そのため、ビード２０の壁面はバンパレインフォース１４の全幅に車両の前後方向、即ち、衝突荷重の加わる方向に延びる補強壁２０´となる。そのため、バンパレインフォースの端部における衝突に際してはビード２０が補強として働き局部的な緩衝エネルギを増大させ、サイドメンバ１０の保護を図ることができる。

図５はビード２０と並行な方向（図２の矢印ｂ）におけるサイドメンバ１０の座屈特性（有限要素法による模擬解析結果）を示しており、横軸は変位、縦軸は荷重を示し、曲線の下側面積がバンパレインフォース１４が変形することにより吸収されるエネルギとなる。曲線ａはビード２０を全然持たない場合、曲線ｂはビードが１本、曲線ｃはビードが３本、曲線ｄはビードが５本の場合を示す。微小変位ではバンパレインフォース１４は弾性変形し、荷重は直線的に増大し、ピークＡを過ぎて塑性変形域に入ると荷重は減少する。ビード２０を持たない場合は曲線ａにて示すように荷重は殆ど一定のまま完全な圧潰に至ることになる。これに対し、ビード２０を設けた場合は変形が進むに従い荷重が増加する領域Ｂがみられる。従って、ビード２０の設置部位（サイドメンバ１０の延長部位）においてバンパレインフォース１４を補強し、吸収エネルギを増大させることができる。また、図５から分かるようにｂ→ｃ→ｄの順、即ち、ビード２０の数に応じて同一変位での荷重が大きくなり、大きな補強効果を得ることができ、ビード２０の数を適宜設定することにより所望の補強を行うことができる。また、小変位域Ａでのピーク荷重を見るとビード２０を設けることによりピーク荷重は抑えることができ、このピーク荷重はそのままサイドメンバ１０に伝達されるため、ビード２０によるピーク抑制作用はサイドメンバ１０の保護の観点からも好ましい結果となる。

図１はこの発明のバンパレインフォースの平面図である。 図２は図１のバンパレインフォースの断面図（図１のII−II線に沿った矢視断面図）である。 図３はビードの横断面形状を示す図（図２のIII−III線に沿った矢視断面図）である。 図４はビード設置部位におけるバンパレインフォースの斜視図である。 図５はこの発明のサイドメンバの変位−荷重特性図である。

符号の説明

１０…サイドメンバ
１２…バンパステー
１４…バンパレインフォース
14A, 14B, 14C, 14D…バンパレインフォース側面
２０…ビード

Claims (5)

1. 車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの一部に衝突時の吸収エネルギを局部的に増大せしめるべくバンパレインフォースの衝突特性を局部的に変化させるためのプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造。
2. 車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの側面上の局部的な部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造。
3. 車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、サイドメンバの実質的延長におけるバンパレインフォースの部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造。
4. 車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される矩形断面形状の金属管材より成るバンパレインフォースにおいて、バンパレインフォースの車体前後方向と実質的に平行となる側面におけるサイドメンバの実質的延長部位に車体前後方向に延びるプレス成形部を形成したことを特徴とするバンパレインフォースの補強構造。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記プレス成形部は複数形成されていることを特徴とするバンパレインフォースの補強構造。
   
   
   
   
   
   
   

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