JP2007015626A - 車両用バンパーの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】座屈し難いエネルギー吸収部材の製造が容易で、バンパーに作用する衝突時の荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる車両用バンパーの支持構造を提供する。
【解決手段】バンパー本体１２と車体との間に、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成された２個のエネルギー吸収部材１４が車体の前後方向に沿って延びるように、かつ横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置されている。バンパー本体１２には圧縮破壊可能なガイド部材１５が、各エネルギー吸収部材１４に対応して一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用バンパーの支持構造に係り、詳しくは衝撃エネルギー吸収機能を有する車両用バンパーの支持構造に関する。

自動車には衝突時における車体及び搭乗者の保護のため、一般に車体の前後に衝突時の衝撃エネルギーを吸収するバンパーが取り付けられている。バンパーは自動車が障害物と衝突した際に加わる大きな負荷に対して非可逆的にエネルギーを吸収する必要がある。そして、吸収エネルギーを大きくするため、従来からバンパー本体を支持する支持部材をエネルギー吸収部材で構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、図６に示すように、エネルギー吸収部材４１として、略円筒状のＦＲＰパイプ４２と、このＦＲＰパイプ４２に挿入された金属製のトリガー４３とを備えている。トリガー４３は、ＦＲＰパイプ４２の一端側開口部に挿入可能な挿入部４４及び挿入部４４と一体でかつ同心円状に径が拡がった拡幅部４５を有する。拡幅部４５は、傾斜部４５ａを備えている。従って、トリガー４３側をバンパーに固定してＦＲＰパイプ４２の他端側を車体に取り付けて使用すれば、衝突時にバンパーに作用する車体後方への荷重を受けた際、トリガー４３は傾斜部４５ａの作用によりＦＲＰパイプ４２を押し拡げながら挿入部４４がＦＲＰパイプ４２内に進入する。そして、ＦＲＰパイプ４２を破壊して衝突のエネルギーを吸収する。
特開平１０−３０６６９号公報（明細書の段落［０００８］〜［００１１］、図１）

エネルギー吸収部材を円筒状のＦＲＰパイプで構成する場合、その製造は一般にフィラメントワインディング法や引抜き法で行われる。引抜き法で形成されたＦＲＰパイプは、繊維の配列方向の調整が難しく、斜め前方向から荷重を受けた際に座屈し易い。そのため、バンパーに斜め方向から衝突時の荷重が作用した場合に、ＦＲＰパイプが効率良くエネルギーを吸収できなくなる。また、特許文献１のエネルギー吸収部材はトリガー４３が円柱状のため、トリガー４３自身はエネルギー吸収のために破壊されることはない。そのため、少なくとも挿入部４４の長さ分のＦＲＰパイプ４２の最後の部分の破壊も行われず、その分エネルギー吸収量が小さくなる。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は座屈し難いエネルギー吸収部材の製造が容易で、バンパーに作用する衝突時の荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる車両用バンパーの支持構造を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、バンパー本体と車体との間に、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成された２個以上のエネルギー吸収部材が車体の前後方向に沿って延びるように、かつ少なくとも２個のエネルギー吸収部材は横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置されている。前記バンパー本体には圧縮破壊可能なガイド部材が、前記各エネルギー吸収部材に対応して少なくとも一部が前記エネルギー吸収部材の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されている。ここで、「開放形状」とは、円筒、角筒、楕円筒をその軸方向に沿って切断した形状のように、屈曲部と開放部とを備える形状の他にその形状が複数連続する形状も含む。

この発明では、車両の衝突時において、バンパー本体に荷重が加わると、ガイド部材がエネルギー吸収部材に面接触した状態でバンパー本体と共に移動してエネルギー吸収部材がバンパー本体側から順に破壊される。また、ガイド部材の先端が車体側に当接した後は、ガイド部材もエネルギー吸収部材と共に圧縮破壊されて衝撃エネルギーを吸収する。従って、バンパー本体に作用する荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる。また、エネルギー吸収部材は繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成されているため、強化繊維の配列方向を調整することにより座屈し難いエネルギー吸収部材の製造が筒状の場合に比較して容易になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置された前記エネルギー吸収部材のうちの２個は、横断面の開放側が車体の左右方向に向く状態で、車体の左右方向の中心を通り、かつ車体の前後方向に延びる仮想の垂直面に対して対称に配置されている。この発明では、横断面の開放側が上方向と下方向とを向く配置に比較して、衝突時に斜め上方や斜め下方から荷重がバンパー本体に作用した場合に効率良くエネルギーを吸収できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エネルギー吸収部材及び前記ガイド部材は、共にバンパー本体に固定されている。この発明では、ガイド部材のみをバンパー本体に固定し、エネルギー吸収部材はガイド部材で支承する構成と異なり、破壊途中でエネルギー吸収部材がガイド部材から外れることを抑制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ガイド部材は筒状に形成されている。この発明では、ガイド部材が板材を屈曲した形状に形成された場合に比較して強度が強く、破壊途中でガイド部材が折れてガイド機能を失うことを抑制できる。また、最後に圧縮破壊される際のエネルギー吸収量が増え、トータルのエネルギー吸収量を増大させることができる。

本発明によれば、座屈し難いエネルギー吸収部材の製造が容易で、バンパーに作用する衝突時の荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１に従って説明する。図１（ａ）はバンパー及び支持構造の模式斜視図、図１（ｂ）はエネルギー吸収部材及びガイド部材の取り付け状態を示す模式図、（ｃ）はガイド部材の断面図である。

図１（ａ）に示すように、バンパー１１は四角筒状に形成されたバンパー本体１２に、バンパーの支持構造を構成する車体への取付部材１３が、車体の前後方向（バンパー本体１２と直交方向）に沿って延びるように左右２箇所に設けられている。取付部材１３は、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成されたエネルギー吸収部材１４と、ガイド部材１５とで構成されている。

エネルギー吸収部材１４は、円筒を半割にした形状に形成されると共に、一端にフランジ１４ａを備えており、他端側（基端側）が肉厚に形成されている。そして、フランジ１４ａに形成されたボルト挿通孔に挿通されるボルト１６により、バンパー本体１２に固定される。エネルギー吸収部材１４は、横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置されている。エネルギー吸収部材１４は、横断面の開放側が車体の左右方向に向く状態、この実施形態では、横断面の開放側が互いに逆方向に向く状態で、バンパー本体１２の中央に対して対称に、かつ同じ高さに配置されている。即ち、両エネルギー吸収部材１４は、車体の左右方向の中心を通り、かつ車体の前後方向に延びる仮想の垂直面に対して対称に配置されている。

エネルギー吸収部材１４は、エネルギー吸収部材１４に要求されるエネルギー吸収機能を圧縮破壊時に発揮するように強化繊維が配列されたプリフォームに樹脂を含浸させたり、繊維の配列方向が所望の状態となるようにプリプレグを複数枚重ねたものプレスしたりして形成される。強化繊維には、例えば炭素繊維が使用されている。

ガイド部材１５は、圧縮破壊可能な形状、この実施形態では有底円筒状に形成されている。ガイド部材１５も繊維強化複合材で形成されている。ガイド部材１５は、エネルギー吸収部材１４と面接触可能に、円筒部の外周面の曲率がエネルギー吸収部材１４の内側面の曲率と同じに形成されている。図１（ｃ）に示すように、ガイド部材１５は、底壁１５ａにボルト挿通孔１５ｂが形成されている。そして、ガイド部材１５は、ボルト挿通孔１５ｂに挿通されるボルト１７により、図１（ｂ）に示すように、一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能にバンパー本体１２に固定されている。この実施形態では、エネルギー吸収部材１４及びガイド部材１５は、共にバンパー本体１２に固定されている。ガイド部材１５は最後に圧縮破壊されるように、エネルギー吸収部材１４より短く形成されている。

次に前記のように構成されたバンパーの支持構造の作用を説明する。
バンパー１１は、エネルギー吸収部材１４の基端側において車体に固定されて使用される。車両の衝突時にバンパー本体１２に荷重が加わると、ガイド部材１５がエネルギー吸収部材１４に面接触した状態でバンパー本体１２と共に移動してエネルギー吸収部材１４がバンパー本体１２側から順に破壊される。エネルギー吸収部材１４は、基端側（バンパー本体１２に対する固定側と反対側）が肉厚に形成されているため、バンパー本体１２側から確実に破壊される。

バンパー本体１２に対して正面から荷重が加わる場合は、ガイド部材１５を設けずにエネルギー吸収部材１４のみでバンパー本体１２を支持する構成であっても、エネルギー吸収部材１４はバンパー本体１２側から順に破壊される。しかし、バンパー本体１２に対して斜め方向から荷重が加わる場合は、エネルギー吸収部材１４の先端が破壊された後は、バンパー本体１２の姿勢が規制されない状態となり、エネルギー吸収部材１４が効率良くエネルギーを吸収する状態で破壊され難くなる。

しかし、この実施形態では、ガイド部材１５がエネルギー吸収部材１４に面接触した状態で設けられているため、ガイド部材１５がエネルギー吸収部材１４の破壊されていない部分に面接触した状態でバンパー本体１２と共に移動する。従って、バンパー本体１２の姿勢が規制された状態に保持されて、エネルギー吸収部材１４が効率良くエネルギーを吸収する状態で破壊される。

また、ガイド部材１５の先端が車体側に当接した後は、ガイド部材１５もエネルギー吸収部材１４と共に圧縮破壊されて衝撃エネルギーを吸収する。従って、取付部材１３は、バンパー本体１２に作用する荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる。

この実施形態では次の効果を有する。
（１）バンパー本体１２と車体との間に、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成された２個以上のエネルギー吸収部材１４が車体の前後方向に沿って延びるように、かつ横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置されている。バンパー本体１２には圧縮破壊可能なガイド部材１５が、各エネルギー吸収部材１４に対応して一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されている。従って、車両の衝突時において、バンパー本体１２に作用する荷重により効率良くエネルギーを吸収しつつ最後まで破壊され、エネルギー吸収効率を高めることができる。また、繊維強化複合材を構成する強化繊維の配列方向を調整することにより座屈し難いエネルギー吸収部材１４の製造が筒状の場合に比較して容易になる。

（２）エネルギー吸収部材１４は、横断面の開放側が車体の左右方向に向く状態で、車体の左右方向の中心を通り、かつ車体の前後方向に延びる仮想の垂直面に対して対称に配置されている。従って、横断面の開放側が上方向と下方向とを向く配置に比較して、衝突時に斜め上方や斜め下方から荷重がバンパー本体１２に作用した場合に効率良くエネルギーを吸収できる。

（３）エネルギー吸収部材１４及びガイド部材１５は、共にバンパー本体１２に固定されている。従って、ガイド部材１５のみをバンパー本体１２に固定し、エネルギー吸収部材１４はガイド部材１５で支承する構成と異なり、破壊途中でエネルギー吸収部材１４がガイド部材１５から外れることを抑制できる。

（４）エネルギー吸収部材１４は、半円筒状、即ち横断面の開放側端部の幅が最も広く形成されているため、横断面の開放側端部が幅狭な形状の場合に比較して繊維強化複合材板のプレス加工及び製品の型からの取り出しが容易になる。

（５）ガイド部材１５は筒状に形成されている。従って、ガイド部材１５が板材を屈曲した形状に形成された場合に比較して強度が強く、破壊途中でガイド部材１５が折れてガイド機能を失うことを抑制できる。また、最後に圧縮破壊される際のエネルギー吸収量が増え、トータルのエネルギー吸収量を増大させることができる。

（６）ガイド部材１５も繊維強化複合材で形成されている。従って、ガイド部材１５を樹脂あるいは金属で形成した場合に比較して、ガイド部材１５の圧縮破壊される際のエネルギー吸収量が増える。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ バンパーの支持構造は、少なくとも２個のエネルギー吸収部材１４が、その開放側が互いに異なる向きになるように配置され、バンパー本体１２には圧縮破壊可能なガイド部材１５が、各エネルギー吸収部材１４に対応して少なくとも一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されていればよい。例えば、図２（ａ）に示すように、エネルギー吸収部材１４の開放側が対向するように配置されてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、２個のエネルギー吸収部材１４のうち、一方のエネルギー吸収部材１４の開放側が上向きに、他方のエネルギー吸収部材１４の開放側が下向きに配置してもよい。これらの場合でも、バンパー本体１２に正面方向から衝突時の荷重が作用する状態に限らず、斜め前方向から荷重が作用する場合でもガイド部材１５がエネルギー吸収部材１４と面接触する状態でバンパー本体１２と共に移動される。その結果、前記実施形態と同様な効果が得られる。

○ エネルギー吸収部材１４及びガイド部材１５の組み合わせは、エネルギー吸収部材１４が半円筒状でガイド部材１５が有底円筒状に限らず、圧縮破壊可能なガイド部材１５が少なくとも一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能な形状の組み合わせであればよい。例えば、図３（ａ）に示すように、エネルギー吸収部材１４が半円筒状でガイド部材１５が有底半円筒状の組み合わせとしてもよい。また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、エネルギー吸収部材１４を半円弧部の両端に直線部１４ｂが連続する断面形状とし、ガイド部材１５を有底円筒状の組み合わせとしたり、ガイド部材１５が有底半円筒開放側に平面部１５ｃが連続する形状の組み合わせとしたりしてもよい。図３（ｂ），（ｃ）に示す形状の場合、半円筒部の径が同じであれば、エネルギー吸収部材１４のエネルギー吸収量はエネルギー吸収部材１４が半円筒状の場合より増大する。

○ 図３（ｄ）に示すように、エネルギー吸収部材１４が半楕円筒状で、ガイド部材１５が有底半楕円筒状の組み合わせとしたり、図３（ｅ）に示すように、ガイド部材１５が正方形断面の有底四角筒状で、エネルギー吸収部材１４が四角筒状体の一つの壁を除去した形状の組み合わせとしたりしてもよい。

○ 図３（ｆ）に示すように、エネルギー吸収部材１４が円筒を半分より小さく分割した形状で、ガイド部材１５も有底円筒を半分より小さく分割した形状の組み合わせとしてもよい。また、図３（ｇ）に示すように、エネルギー吸収部材１４が四角筒状体を半分に分割した形状で、ガイド部材１５が正方形断面の有底四角筒状を半分に分割した形状の組み合わせとしてもよい。

○ エネルギー吸収部材１４は、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成されたものであればよく、屈曲部が１個に限らず複数の屈曲部を有する形状であってもよい。例えば、図４に示すように、２個の半円筒部が並んだ形状としたり、３個以上の半円筒部が並んだ形状としたりしてもよい。そして、各屈曲部に対応してガイド部材１５が配置される。また、半円筒部に限らず、図３で例示した形状のものが複数並んだ形状としてもよい。また、同じ形状のものに限らず、異なる形状のものが複数並んだ形状としてもよい。いずれの場合も、屈曲部が１個の形状の場合に比較してエネルギー吸収部材１４が吸収可能なエネルギー量が増大する。

○ エネルギー吸収部材１４は、車体の前後方向に沿って延びるように、かつ少なくとも２個のエネルギー吸収部材１４は開放側が互いに異なる向きになるように配置され、ガイド部材１５が各エネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されていればよく、エネルギー吸収部材１４を３個以上設けてもよい。例えば、図５に示すように、エネルギー吸収部材１４の数を３個にして、バンパー本体１２の中央部及び左右両側にエネルギー吸収部材１４を設けてもよい。エネルギー吸収部材１４は同じ形状のものに限らず、異なる形状のものを混合して使用してもよい。

○ エネルギー吸収部材１４が３個以上存在し、エネルギー吸収部材１４のうちの２個は、横断面の開放側が車体の左右方向に向く状態で、車体の左右方向の中心を通り、かつ車体の前後方向に延びる仮想の垂直面に対して対称に配置されている配置構造として、次のような配置もある。図５において、バンパー本体１２の中央上部寄り位置に開放側が上向きに配置されたエネルギー吸収部材１４に代えて、中央下部寄り位置に開放側が下向きとなるようにエネルギー吸収部材１４を配置したり、エネルギー吸収部材１４の開放側が車体の左右方向に向く状態で配置したりする。前記仮想の垂直面に対して対称に配置されるエネルギー吸収部材１４の間に、開放側が下向きとなるように、２個のエネルギー吸収部材１４をバンパー本体１２の下部寄りに同じ高さで並べて配置する。

○ ガイド部材１５は、圧縮破壊可能で少なくとも一部がエネルギー吸収部材１４の開放部の内側に面接触して移動可能にバンパー本体１２に固定されていればよく、ガイド部材１５全体がエネルギー吸収部材１４の内側に収容される大きさであってもよい。

○ ガイド部材１５の材質は繊維強化樹脂に限らず、例えば、アルミニウム等の金属で形成してもよい。
○ エネルギー吸収部材１４及びガイド部材１５のバンパー本体１２に対する固定はボルト１６，１７を使用する構成に限らず、例えば、接着剤を使用して固定してもよい。

○ エネルギー吸収部材１４が、開放側が車体の左右方向に向く状態で対称に配置される構成では、ガイド部材１５をバンパー本体１２に固定して、エネルギー吸収部材１４はバンパー本体１２に固定せずにガイド部材１５に支持される構成としてもよい。この場合、エネルギー吸収部材１４にバンパー本体１２に対する固定用のフランジ１４ａを形成する必要がないため、製造がより簡単になる。この場合、ガイド部材１５は有底円筒状等、底壁１５ａが存在する形状ではなく、底壁１５ａに代えてフランジを設け、フランジにおいてバンパー本体１２に固定するようにしてもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記エネルギー吸収部材は、横断面の開放側端部の幅が最も広く形成されている。

（２）請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記ガイド部材は、繊維強化樹脂で形成されている。

（ａ）はバンパー及び支持構造の模式斜視図、（ｂ）はエネルギー吸収部材及びガイド部材の取り付け状態を示す模式図、（ｃ）はガイド部材の断面図。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態におけるエネルギー吸収部材等の取り付け状態を示す模式図。 （ａ）〜（ｇ）は別の実施形態におけるエネルギー吸収部材とガイド部材との組み合わせを示す模式図。 別の実施形態におけるエネルギー吸収部材等の取り付け状態を示す模式図。 別の実施形態におけるエネルギー吸収部材等の取り付け状態を示す模式図。 従来技術のエネルギー吸収部材の模式断面図。

符号の説明

１２…バンパー本体、１４…エネルギー吸収部材、１５…ガイド部材。

Claims (4)

1. バンパー本体と車体との間に、繊維強化複合材を横断面が開放形状に屈曲して形成された２個以上のエネルギー吸収部材が車体の前後方向に沿って延びるように、かつ少なくとも２個のエネルギー吸収部材は横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置され、前記バンパー本体には圧縮破壊可能なガイド部材が、前記各エネルギー吸収部材に対応して少なくとも一部が前記エネルギー吸収部材の開放部の内側に面接触して移動可能に固定されている車両用バンパーの支持構造。
2. 横断面の開放側が互いに異なる向きになるように配置された前記エネルギー吸収部材のうちの２個は、横断面の開放側が車体の左右方向に向く状態で、車体の左右方向の中心を通り、かつ車体の前後方向に延びる仮想の垂直面に対して対称に配置されている請求項１に記載の車両用バンパーの支持構造。
3. 前記エネルギー吸収部材及び前記ガイド部材は、共にバンパー本体に固定されている請求項１又は請求項２に記載の車両用バンパーの支持構造。
4. 前記ガイド部材は筒状に形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用バンパーの支持構造。

Images