JP2007204016A - 車両用バンパ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バンパフェイスの変形による衝突エネルギの吸収量を効果的に向上させることが可能で、衝撃吸収部材の容積低減によるコスト削減や車両の軽量化が可能な車両用バンパ構造を提供する。
【解決手段】車両用バンパ構造１は、車両の車幅方向に延在する固定部材６の前面に取り付けられた衝撃吸収部材５と、衝撃吸収部材５を被覆するとともに、後方に向けて延出した貫通口１４を形成するバンパフェイス４と、バンパフェイス４における貫通口１４の後方端部４２が固定部材６に対して相対的に移動することを阻止する規制部材１２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用バンパ構造に係り、特に衝撃吸収部材およびそれを被覆するバンパフェイスを有する車両用バンパ構造に関する。

近年、車体前部や後部に車幅方向に延在するバンパを上下に平行に配置したバンパ構造を有する車両が種々開発されている。これらの車両用バンパ構造では、通常、上下に配置された発泡樹脂等の材料からなる衝撃吸収部材を被覆するように上下のバンパフェイスがそれぞれ配設されている（例えば、特許文献１、２等参照）。

そして、このような車両用バンパ構造に歩行者が衝突すると、上下のバンパフェイスと上下の衝撃吸収部材とが変形し、衝突のエネルギを吸収して歩行者へのダメージを軽減するようになっている。

このような車両用バンパ構造では、上下のバンパフェイスが車幅方向両端部では一体化され、車幅方向中央部分には、上下のバンパフェイスの間にラジエータ等に外気を導入するための貫通口が設けられていることが多い。

また、これらの車両用バンパ構造では、バンパフェイスは、特許文献１、２等に記載されているように、通常、車体フレームやラジエータを固定するための部材等に取付け具を介して固定される。特に、上側衝撃吸収部材を被覆する上側バンパフェイスはその上面側が、また下側衝撃吸収部材を被覆する下側バンパフェイスはその下面側でそれぞれ固定されることが多い。
特開２００２−２７４２９８号公報 特開２００２−２７４４３０号公報

しかしながら、このような車両用バンパ構造では、図１０に示すように、歩行者の脚部Ｌやその膝部Ｈが衝突するなどしてバンパフェイスに衝突荷重が加わると、上側バンパフェイス１０１の貫通口側すなわち上側バンパフェイス１０１の下面側が図中矢印で示すように後方に移動してしまうため、バンパフェイス１０１がすぐに内側の衝撃吸収部材１０２に当接してしまう。

そのため、バンパフェイス１０１の変形による衝突エネルギの吸収が必ずしも十分に行われないという問題点があった。これは、下側バンパフェイス１０３でも同様であり、下側バンパフェイス１０３に歩行者の脚部Ｌが衝突すると下側バンパフェイス１０３の上面側が後方に移動してしまい、衝突エネルギを有効に吸収できない。

また、このようにバンパフェイスによる衝突エネルギの吸収量が小さいため、衝撃吸収部材の容積を大きくしてエネルギ吸収効率を上げざるを得ず、車両製造のコストアップや車体重量の増大につながっていた。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、バンパフェイスの変形による衝突エネルギの吸収量を効果的に向上させることが可能な車両用バンパ構造を提供することを目的とする。また、本発明は、衝撃吸収部材の容積低減によるコスト削減や車両の軽量化を図れる車両用バンパ構造を提供することも目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の車両用バンパ構造は、
車両の車幅方向に延在する固定部材の前面に取り付けられた衝撃吸収部材と、
衝撃吸収部材を被覆するとともに、後方に向けて延出した貫通口を形成するバンパフェイスと、
バンパフェイスにおける貫通口の後方端部が固定部材に対して相対的に移動することを阻止する規制部材とを有する。

ここで、本発明において、衝撃吸収部材は、上側衝撃吸収部材と、上側衝撃吸収部材の下方に配置された下側衝撃吸収部材を有し、バンパフェイスの貫通口は、上側衝撃吸収部材と下側衝撃吸収部材の間に形成され、規制部材は、貫通口における上側衝撃吸収部材側の後方端部の相対的移動を阻止することが好ましい。

また、本発明において、衝撃吸収部材は、上側衝撃吸収部材と、上側衝撃吸収部材の下方に配置された下側衝撃吸収部材とを有し、バンパフェイスの貫通口は、上側衝撃吸収部材と下側衝撃吸収部材の間に形成され、規制部材は、貫通口における下側衝撃吸収部材側の後方端部の相対的移動を阻止することが好ましい。

さらに、本発明において、規制部材は、貫通口の後方端部に後方から当接する当接部を有することが好ましい。

また、本発明において、規制部材は、貫通口の後方端部に貫通口の内側から当接する当接部を有することが望ましい。

さらに、本発明において、バンパフェイスは、その前面から貫通口の後方端部まで延出する延出面と、バンパフェイスの前面とのなす角が鈍角となるように構成されており、かつ、延出面は、後方端部を貫通口の内側に配置させる方向に屈曲していることが好ましい。

本発明によれば、車両用バンパ構造を、前方の歩行者等との衝突時にバンパフェイスの貫通口の後方端部が固定部材等に対して相対的に後方に移動することを規制部材により阻止し、バンパフェイスが前方からの衝突荷重により変形を生じるように構成したため、変形により十分に衝突エネルギを吸収させることが可能となる。

また、バンパフェイスの衝突エネルギの吸収効率が優れるため、衝撃吸収部材を、例えばその車幅方向中央部分が肉薄になるように構成することが可能となる。そのため、衝撃吸収部材の容積を低減することが可能となり、それによりコスト削減や車両の軽量化を実現することができる。

以下、本発明に係る車両用バンパ構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用バンパ構造の正面図であり、図２は、図１の車両用バンパ構造のＹ−Ｙ線に沿う断面図であり、図３は、図１の車両用バンパ構造の分解斜視図である。本実施形態に係る車両用バンパ構造１は、図１〜図３に示すように、上側バンパ部２と下側バンパ部３とで構成されている。

上側バンパ部２には、車幅方向に延在する上側バンパフェイス４が設けられるとともに、上側バンパフェイス４の車両後方側において、車体のほぼ全幅にわたって延在された上側バンパビーム６の前面に、上側バンパビーム６と車幅方向の長さが同等な上側衝撃吸収部材５が固定されている。

上側バンパフェイス４の上面４１は、取付け具等により図示しない車体フレームに固定されている。なお、上側バンパフェイス４の上面４１を例えば上側バンパビーム６に固定するように構成することも可能である。

上側バンパ部２の下方に配置された下側バンパ部３には、車幅方向に延在する下側バンパフェイス１３が設けられている。また、下側バンパ部３には、下側バンパフェイス１３の車両後方側において、上側バンパビーム６に対してほぼ平行に配置された下側バンパビーム８が車体のほぼ全幅にわたって延在するとともに、下側バンパビーム８と車幅方向の長さが同等な下側衝撃吸収部材７が下側バンパビーム８の前面に固定されている。

上側バンパビーム６および下側バンパビーム８はそれらの後面側で連結部材９により連結されており、連結部材９は、上側バンパビーム後方部分で連結部材を介してサイドビーム１０に固定されたラジエータパネル１１に固定されている。

上側バンパフェイス４と下側バンパフェイス１３は、車幅方向両端部にて互いに接続して一体となり、上側バンパフェイス４と下側バンパフェイス１３の間の車幅方向中央部に、ラジエータ等に外気を導入するための貫通口１４を形成している。この貫通口１４は、上側衝撃吸収部材５の下部及び下側衝撃吸収部材７の上部を覆うように、上側バンパフェイス４と下側バンパフェイス１３の前面から後方に延出した筒状に形成されている。

このように、上側バンパフェイス４は、上側衝撃吸収部材５をその前部から上部および下部にわたって被覆するように配置されている。

上側バンパビーム６の前面下部には、規制部材１２が車幅方向に延在するように取り付けられている。規制部材１２は、略直交する板状の第１当接部１２ａおよび第２当接部１２ｂとを備えており、第１当接部１２ａの背面が上側バンパビーム６の前面下部に当接するように上側バンパビーム６に車幅方向両端付近でそれぞれ図示しないボルトで螺着されている。

また、規制部材１２は、第２当接部１２ｂが上側衝撃吸収部材５の下端から一定距離離間する下方位置で第１当接部１２ａから前方に突出するように取り付けられている。

規制部材１２の第１当接部１２ａおよび第２当接部１２ｂより形成される屈曲部分内側には、図２に示すように、上側バンパフェイス４の屈曲面である下面４３の後方端部４２すなわち車両後方側に延出した貫通口１４の上側衝撃吸収部材５側の後方端部が係止されている。図４は、図２における上側バンパフェイスの下面４３の後方端部４２と規制部材１２との拡大図である。

規制部材１２の第１当接部１２ａは上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２に車体後方側から当接し、規制部材１２の第２当接部１２ｂは上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２に下方側から当接するようになっている。このようにして、上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２が規制部材１２に係止されている。

上側バンパフェイス４の下面４３は、下面４３の後方端部４２を上側衝撃吸収部材５から遠ざかる方向に屈曲部４５を設けている。また、上側バンパフェイス４は、上側衝撃吸収部材５の前部を被覆する前面４４と下面４３との接続角θが鈍角となるように構成されている。

本実施形態では、上側衝撃吸収部材５は、車幅方向両端部５ａ、５ａにて上側バンパフェイス側に突き出るように肉厚に形成されており、その車幅方向の中央部分５ｂでは規制部材１２の車幅方向の長さに相当する範囲で両端部５ａ、５ａに比べて肉薄に形成されている。

なお、上側衝撃吸収部材５および下側衝撃吸収部材７は、それぞれ所定のエネルギ吸収特性やつぶれ量特性を有するものであれば、例えば、発泡樹脂やゴム等の弾性材料で形成することができる。また、プラスチックをブロー成形や押出成形により或いは金属材料を板金等により中空構造として前記形状に成形して上側衝撃吸収部材５や下側衝撃吸収部材７を形成することも可能である。

次に、本実施形態に係る車両用バンパ構造１の作用について説明する。

車両が前方の歩行者に衝突して、図５に示すように、車両用バンパ構造１の上側バンパフェイス４が歩行者の脚部Ｌや膝部Ｈに衝突すると、上側バンパフェイス４は後方に押されるが、上側バンパフェイス４の下面後方端部４２は、規制部材１２の第１当接部１２ａによって、上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６に対して相対的な車体後方側への移動が規制される。

なお、この際、上側バンパフェイス４の上面４１においても、前述したように車体フレームや上側バンパビーム６等に固定されているため、上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６に対する相対的な後方への移動が阻止される。

そして、図４に示したように上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２が下面４３に対して上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６から遠ざかる方向に屈曲されており、また、同図に示したように下側バンパフェイス４はその前面４４と下面４３との接続角θが鈍角とされている。

そのため、図６に示すように、車両前方からさらに矢印Ａで示されるような衝突荷重が加わると、上側バンパビーム４の下面４３には前面４４との接続角θをより広げようとする矢印Ｂで示される下向きの力が加わる。

そして、規制部材１２の第１当接部１２ａに後方への移動を阻止された後方端部４２も、下面４３に加わる下向きの力によって下方向に、すなわち上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６から遠ざかる方向に移動しようとするが、その移動が規制部材１２の第２当接部１２ｂにより阻止される。

そのため、屈曲部４５は、図６に示すように、後方端部４２の先端を回転中心とした矢印Ｃで示す回転力が与えられ、これにより、屈曲部４５は、上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６から遠ざかる方向、且つ後方に移動する。この屈曲部４５の移動に伴って、屈曲部４５の屈曲角度はより小さくなる。

その結果、上側バンパフェイス４は、図７に示すように、前面４４と下面４３との接続部及び屈曲部４５の双方を変形の起点とした多節折れによる屈曲変形を生じながら有効に衝突エネルギを吸収する。本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、このように、衝突時に歩行者の脚部Ｌから衝突荷重を受けると、図１０に示した従来の車両用バンパ構造のように上側バンパフェイス１０１がすぐに後方に移動してしまうのではなく、規制部材１２により後方および下方への移動を阻止されて多節折れによる屈曲変形を生じながら歩行者の脚部Ｌに適度な反発力を及ぼしつつ衝突エネルギを吸収する。

以上の作用は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析によっても確かめられている。図８は図１０に示した従来の車両用バンパ構造１００における衝突時の上側バンパフェイスおよび上側衝撃吸収部材の衝撃吸収量を表すグラフであり、図９は、図１〜図３に示した本実施形態に係る車両用バンパ構造１における衝突時の上側バンパフェイスおよび上側衝撃吸収部材の衝撃吸収量を表すグラフである。

図８、図９ともに、縦軸を衝撃加速度Ｇ、横軸を上側バンパフェイスの変位Ｘとし、衝撃加速度Ｇが０以上の各曲線の内側の面積Ｓが各車両用バンパ構造１、１００のエネルギ吸収特性の数量的特性である衝撃吸収量を表す。なお、本実施形態に係る車両用バンパ構造では、前述のように、上側衝撃吸収部材５の車幅方向中央部分５ｂが両端部５ａ、５ｂに比べ薄肉に形成している。これに対し、従来の車両用バンパ構造１００では衝撃吸収部材１０２として車幅の全幅にわたって断面形状が同一である衝撃吸収部材が用いられている。

図８に示されるように、従来の車両用バンパ構造１００では、下面後方端部を規制していない上側バンパフェイス１０１は、衝突直後から衝突荷重に従ってその下面後方端部が後方に容易に移動するため、衝撃加速度Ｇの増加は非常に緩やかで衝突エネルギをあまり吸収しない。そして、上側バンパフェイス１０１が上側衝撃吸収部材１０２に当接した後、主に上側衝撃吸収部材１０２の変形により衝撃加速度Ｇが徐々に増加して衝突のエネルギを吸収していることが分かる。

このように、従来の車両用バンパ構造１００では、衝突エネルギは主に上側衝撃吸収部材１０２が吸収しており、上側バンパフェイス１０１は衝突エネルギの吸収にほとんど寄与していないことが分かる。また、そのため、上側バンパフェイス１０１の車体後方側への変位Ｘが大きくなっている。

それに対し、図９に示されるように、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２が規制部材１２により相対的な移動を規制されているために後方に移動できず、衝突直後から上側バンパフェイス４に多節折れによる屈曲変形が生じ、衝突のエネルギを効率良く吸収する。

また、図９と図８とを比較して分かるように、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、衝撃加速度Ｇが０以上の各曲線の内側の面積Ｓが図８の従来の場合とほぼ同等の面積となっている。つまり、本実施形態のように規制部材１２を設けて上側バンパフェイス４における下面４３の後方端部の後方への相対移動を阻止することで、上側衝撃吸収部材５の車幅方向中央部分５ｂを肉薄としても従来の車幅の全幅にわたって断面形状が同一である衝撃吸収部材と同等の衝撃吸収量を獲得することができることが分かる。

以上のように、本実施形態に係る車両用バンパ構造１によれば、規制部材１２を設け、上側衝撃吸収部材５を被覆する上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２の上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６に対する相対的移動すなわち後方への移動を規制部材１２により阻止することで、バンパフェイス４が前方からの衝突荷重により変形して十分に衝突エネルギを吸収させることが可能となる。

これは以下のことが原因と考えられる。すなわち、従来の車両用バンパ構造１００における上側バンパフェイス１０１は、その上面を車体フレームや上側バンパビームで固定されているだけであり、いわば片持ち支持されている状態であったため、前方から衝突荷重が加わると車体フレーム等に対する固定点を中心に回動を生じて衝突荷重を受け止められず、また、変形が生じるとしてもその上面のみに生じるだけで下面では変形が生じないためバンパフェイスの吸収効率が非常に低かった。

それに対し、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、上側バンパフェイス４が上面４１のみならず下面４３もその後方端部４２が規制部材１２の第１当接部１２ａにより後方への移動を阻止されるため、前記従来の車両用バンパ構造１００のように上側バンパフェイス４が車体フレーム等に対する固定点を中心とした回動を生じることなく、その上面４１および下面４３に生じる変形によって効率良く衝突エネルギを吸収するためと考えられる。

また、規制部材１２に第１当接部１２ａと略直交する第２当接部１２ｂを設けることで、上側バンパフェイス４が前方からの衝突荷重により下面４３が下方に移動して衝突荷重が下方に逃げてしまうことを阻止して、下面４３を効果的に後方に押しつぶし下面４３に変形を生じさせることができる。

さらに、本実施形態のように、上側バンパフェイス４を、その前面４４と下面４３とのなす角が鈍角となるように構成し、上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４２が下面４３に対して上側衝撃吸収部材５や上側バンパビーム６から遠ざかる方向に屈曲するように構成することで、前述したように、上側バンパフェイス４の下面４３において、前面４４付近では下向きの力が、また屈曲部４５付近では上向きの力が加わるようにすることができる。そのため、衝突時の前方からの衝突荷重で上側バンパフェイス４の下面４３に多節折れによる屈曲変形を確実に生じさせ、有効に衝突エネルギを吸収させることが可能となる。

また、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、前述のように上側バンパフェイス４の衝突エネルギの吸収効率が非常に優れているため、上側衝撃吸収部材５をその車幅方向中央部分５ｂが肉薄になるように構成することができる。そのため、衝撃吸収部材の容積を低減することが可能となり、それによりコスト削減や車両の軽量化を実現することができる。

一方、例えば、上側バンパフェイス４の下面４３の後方端部４１を車体フレームや上側バンパビーム６の下面等に直接ボルト締めするように構成した場合、本実施形態と同様の衝突特性を得るためには車幅方向の全幅にわたってボルトの間隔を狭くしてボルト締めする必要があり、部品点数が多くなる。

それに対し、本実施形態では、前述したように、規制部材１２を上側バンパビーム６に車幅方向両端付近の２箇所でボルト締めして取り付けられる。このように、本実施形態に係る車両用バンパ構造１によれば、１本の規制部材１２と２本のボルトで車幅方向の全幅にわたって一様な衝突特性を得ることができ、部品点数を低減させることが可能となる。

なお、本実施形態では、車両用バンパ構造１において上側バンパフェイス４にのみ規制部材１２を設ける場合について述べたが、下側バンパフェイス１３についても、屈曲面であるその上面の後方端部すなわち貫通口１４の下側衝撃吸収部材側の後方端部を係止するように規制部材を設けることが可能であり、上側バンパフェイス４についての上記説明が下側バンパフェイスの場合についてもそのまま適用することができる。また、上側および下側のバンパフェイスの両方に規制部材をそれぞれ設けることも可能である。

また、本実施形態では、上側衝撃吸収部材５の車幅方向中央部分５ｂを肉薄に形成する場合について述べた。しかし、本発明では、衝撃吸収部材に関しては必ずしもこのような形状である必要はなく、例えば、本実施形態のようにバンパフェイスに規制部材を設け、衝撃吸収部材としては従来のような車幅の全幅にわたって断面形状が同一である衝撃吸収部材を用いることも可能であり、そのような場合も本発明に含まれる。

また、本実施形態では、車両が衝突する対象が歩行者である場合について述べたが、他の車両やガードレール、壁等に衝突する場合にも本発明に係る車両用バンパ構造は有効にその機能を発揮し得る。

本実施形態に係る車両用バンパ構造の正面図である。 図１の車両用バンパ構造のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 図１の車両用バンパ構造の分解斜視図である。 図２における上側バンパフェイスの下面後方端部と規制部材との拡大図である。 前方の歩行者に衝突した本実施形態に係る車両用バンパ構造を表す図である。 図５における上側バンパフェイスの下面後方端部と規制部材との拡大図である。 多節折れによる変形を生じた上側バンパフェイスを表す図である。 従来の車両用バンパ構造における衝突時の上側バンパフェイス等の衝撃吸収量を表すグラフである。 本実施形態に係る車両用バンパ構造における衝突時の上側バンパフェイス等の衝撃吸収量を表すグラフである。 衝突時の従来の車両用バンパ構造を表す図である。

符号の説明

１ 車両用バンパ構造
４ 上側バンパフェイス
４２ 後方端部
４３ 下面
４４ 前面
５ 上側衝撃吸収部材
７ 下側衝撃吸収部材
１２ 規制部材
１２ａ 第１当接部
１２ｂ 第２当接部
１３ 下側バンパフェイス
１４ 貫通口
θ 下面と前面とのなす角

Claims (6)

1. 車両の車幅方向に延在する固定部材の前面に取り付けられた衝撃吸収部材と、
   前記衝撃吸収部材を被覆するとともに、後方に向けて延出した貫通口を形成するバンパフェイスと、
   前記バンパフェイスにおける貫通口の後方端部が前記固定部材に対して相対的に移動することを阻止する規制部材と
   を備えることを特徴とする車両用バンパ構造。
2. 前記衝撃吸収部材は、上側衝撃吸収部材と、前記上側衝撃吸収部材の下方に配置された下側衝撃吸収部材を有し、
   前記バンパフェイスの貫通口は、前記上側衝撃吸収部材と前記下側衝撃吸収部材の間に形成され、
   前記規制部材は、前記貫通口における前記上側衝撃吸収部材側の後方端部の相対的移動を阻止することを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパ構造。
3. 前記衝撃吸収部材は、上側衝撃吸収部材と、前記上側衝撃吸収部材の下方に配置された下側衝撃吸収部材とを有し、
   前記バンパフェイスの貫通口は、前記上側衝撃吸収部材と前記下側衝撃吸収部材の間に形成され、
   前記規制部材は、前記貫通口における前記下側衝撃吸収部材側の後方端部の相対的移動を阻止することを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパ構造。
4. 前記規制部材は、前記貫通口の後方端部に後方から当接する当接部を有す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車両用バンパ構造。
5. 前記規制部材は、前記貫通口の後方端部に前記貫通口の内側から当接する当接部を有することを特徴とする請求項３に記載の車両用バンパ構造。
6. 前記バンパフェイスは、その前面から前記貫通口の後方端部まで延出する延出面と、前記バンパフェイスの前面とのなす角が鈍角となるように構成されており、
   かつ、前記延出面は、前記後方端部を貫通口の内側に配置させる方向に屈曲していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用バンパ構造。

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