JP2007204017A

JP2007204017A - 衝撃吸収部材およびそれを用いた車両用バンパ構造

Info

Publication number: JP2007204017A
Application number: JP2006028796A
Authority: JP
Inventors: Katsuumi Hasegawa; 勝海長谷川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16
Also published as: EP1816036A1; US20070182172A1; US7575259B2; EP1816036B1

Abstract

【課題】エネルギ吸収特性を維持しつつ、歩行者の膝部への衝撃を緩和することが可能な衝撃吸収部材およびそれを用いた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に用いられる衝撃吸収部材５において、車両の固定部材６に固定される車幅方向に延在する基部５１と、基部５１の前面上部から前方に延出された第１延出部５２と第１延出部５２の先端から第１延出部５２に対して屈曲するように延出された第２延出部５３とを有する上部延出部５４と、上部延出部５４から離間した状態で基部５１の下部から前方に延出された下部延出部５５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃吸収部材およびそれを用いた車両用バンパ構造に係り、特に歩行者との衝突時にその脚部を衝突から保護するための衝撃吸収部材およびそれを用いた車両用バンパ構造に関する。

従来から、走行車両のバンパ部分が歩行者の脚部に衝突した際に、脚部に与える衝撃を緩和するための衝撃吸収部材やそれを用いた車両用バンパ構造が種々開発されている。車体前部や後部に車幅方向に延在するバンパを上側と下側に平行に配置したバンパ構造を有する車両が近年多数開発されているが、これらの車両においても衝突時に歩行者の脚部を保護するための構造が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３等参照）。

例えば、本出願人に係る特許文献１に記載の車両用バンパ構造では、上側バンパフェイスと下側バンパフェイスの内側にそれぞれ衝撃吸収部材を備え、下側衝撃吸収部材を車体フレームに固設してその剛性を上側衝撃吸収部材の剛性よりも高くする。

このように構成すると、衝撃時に、上側衝撃吸収部材が塑性変形し、衝撃のエネルギを吸収して歩行者の脚部を保護することができる。また、上側の衝撃吸収部材が変形することで歩行者の脚部が車体後方側に傾斜するとともに、大きく変形しない下側衝撃吸収部材により歩行者の脚部下方がすくい上げられるため、歩行者の脚部を衝突から安全に保護することができる。

本出願人に係る特許文献２に記載の車両用バンパ構造では、前記バンパ構造において、車体前方からの同一の荷重に対して上側衝撃吸収部材のつぶれ量が下側衝撃吸収部材のつぶれ量より大きくなるようにして、かつ、それらのつぶれ量の比率を所定値に設定する。このように構成することで、衝突時における歩行者の脚部、特に膝部をより適切に保護することができる。

また、特許文献３に記載の車両用バンパ構造では、上側バンパフェイスが下側バンパフェイスよりも前方に突出するように構成された車両用バンパ構造が提案されている。そこでは、上側バンパフェイス内側の上側衝撃吸収部材と下側バンパフェイス内側の下側衝撃吸収部材とがリンク部材で連結されている。

そして、衝突時には、歩行者の膝部の上側に当接した上側バンパフェイスの変形に応じて上側衝撃吸収部材が変形しながら後方に移動し、上側衝撃吸収部材の後退によりリンク部材の作用で下側衝撃吸収部材が前方に突き出して歩行者の膝部下側に突き当たる。このようにして歩行者の脚部上方や上体を車体後方に誘導することで、前記特許文献１、２に記載の車両用バンパ構造と同様にして歩行者の脚部を衝突から保護する。
特開２００２−２７４２９８号公報特開２００４−５８７２６号公報特開２００４−２７６７８７号公報

しかしながら、前記特許文献３に記載の車両用バンパ構造では、上下の衝撃吸収部材をリンク部材で連結していてバンパビームや車体フレームには直接固定していないため、車両が、歩行者以外の、例えば車両やガードレール、壁等に衝突した場合に、リンク部材が破壊されるなどしてバンパ構造の衝撃吸収性を必ずしも十分に確保することができない。

また、このような構造では衝撃吸収部材の移動スペース等の関係で、衝撃吸収部材の断面積を小さくせざるを得ない。そのため、必ずしも衝撃吸収部材のエネルギ吸収特性を向上させることができないという問題がある。

また、前記特許文献１〜３に記載の車両用バンパ構造では、上側バンパフェイスや上側衝撃吸収部材が歩行者の脚部のうち膝部の上方または下方に衝突する場合が想定されている。しかし、近年のＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）車のように車高が高い車両等では、図８に示すように、車両１００の上側衝撃吸収部材１０１の高さが歩行者の脚部Ｌの膝部Ｈの高さと同程度の高さになり、衝突時には、歩行者の膝部Ｈに上側衝撃吸収部材１０１の衝撃が直接作用してしまう場合がある。

さらに、上側衝撃吸収部材１０１の最初の衝突で歩行者の膝部Ｈがほぼ水平方向に押されるため、その後、上側および下側の衝撃吸収部材１０１、１０２の剛性やつぶれ量の相違等で、歩行者の脚部Ｌの下方がすくい上げられて衝撃が緩和されたとしても膝部Ｈへの障害の度合が悪化する場合がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、エネルギ吸収特性を維持しつつ、歩行者の膝部への衝撃を緩和することが可能な衝撃吸収部材およびそれを用いた車両用バンパ構造を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の衝撃吸収部材は、
車両用バンパ構造に用いられる衝撃吸収部材であって、
車両用バンパ構造に用いられる衝撃吸収部材において、
車両の固定部材に固定される車幅方向に延在する基部と、
基部の前面上部から前方に延出された第１延出部と、第１延出部の先端から第１延出部に対して屈曲するように延出された第２延出部とを有する上部延出部と、
上部延出部から離間した状態で前記基部の下部から前方に延出された下部延出部と
を有する。

ここで、本発明において、基部は、その前面の上部延出部直下の位置に、上部延出部に沿って設けられた凹部を有することが好ましい。

また、本発明における衝撃吸収部材を車両の車幅方向に延在するように配設された上側衝撃吸収部材として用いる車両用バンパ構造であって、さらに、上側衝撃吸収部材の下方に上側衝撃部材に平行に配設された下側衝撃吸収部材を備えることが望ましい。

本発明によれば、衝撃吸収部材が固定部材に固定されるため、歩行者のみならず他の車両やガードレール等に衝突した場合にも十分な衝撃吸収性を確保することができる。

また、衝撃吸収部材を、基部の前面上部および下部からそれぞれ上部延出部および下部延出部を前方に延出させ、さらに上部延出部を、基部の前面上部から前方に延出された第１延出部と第１延出部の先端から第１延出部に対して屈曲するように延出された第２延出部とにより構成した。

そのため、歩行者との衝突時に、上部延出部に座屈変形のみならず屈曲変形を生じるため衝撃のエネルギを有効に吸収することが可能となり、衝撃吸収部材の断面積が従来の衝撃吸収部材よりも小さくなっても、座屈変形のみを生じる従来の衝撃吸収部材と同程度の衝撃吸収量を得ることができ、エネルギ吸収特性が維持される。

さらに、衝撃吸収部材の上部延出部と下部延出部との間に空隙部が形成されることで、車両用バンパ構造が歩行者の膝部に衝突する場合でも衝撃吸収部材の歩行者の膝部への直当たりを回避することが可能となる。

また、衝撃吸収部材の下部延出部が主に座屈変形を生じ、上部延出部が主に屈曲変形により衝撃のエネルギを吸収するように構成したため、衝撃吸収部材の歩行者の膝部への衝突の際、衝撃を一部上方に逃がすことが可能となる。

以下、本発明に係る衝撃吸収部材および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。

本実施形態に係る車両用バンパ構造１は、図１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が設けられている。本実施形態では、上側バンパフェイス４は、軟質樹脂等の比較的軟らかい材料で形成されており、車体前方からの衝撃に対して変形容易とされている。

上側バンパフェイス４の車体後方側には、上側衝撃吸収部材５の固定部材である上側バンパビーム６が車体のほぼ全幅にわたって延在するように配設されている。上側バンパビーム６の下方には、下側衝撃吸収部材７の固定部材である下側バンパビーム８が平行に車体のほぼ全幅にわたって延在するように配設されている。

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。本実施形態では、このようにして上側バンパビーム６と下側バンパビーム８とが位置固定されている。

上側バンパビーム６の前面には、前記上側バンパフェイス４に内装されるように上側衝撃吸収部材５が上側バンパビーム６に沿って車体のほぼ全幅にわたって延在するように配設されている。上側衝撃吸収部材５は、上側衝撃吸収部材５をバンパビーム６に固定するための基部５１を備えている。

上側衝撃吸収部材５の基部５１の前面上部には、第１延出部５２が基部５１の車幅方向のほぼ全幅にわたって前方に延出されている。また、第１延出部５２の先端からは、第２延出部５３が第１延出部５２に対して屈曲するように延出されている。なお、第１延出部５２および第２延出部５３により上側衝撃吸収部材５の上部延出部５４が構成されている。

また、基部５１の前面下部には、下部延出部５５が前記上部延出部５４から離間した状態で基部５１の車幅方向のほぼ全幅にわたって前方に延出されている。さらに、本実施形態では、基部前面の第１延出部５２直下の位置には、凹部５６が車幅方向にわたって上部延出部５４に沿って設けられている。

本実施形態では、上側衝撃吸収部材５は発泡樹脂により前記形状に一体的に形成されているが、この他にも、所定のエネルギ吸収特性やつぶれ量特性を有するゴム等の弾性材料を用いて一体成形により形成することも可能である。また、上側衝撃吸収部材５を、例えば、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所定のエネルギ吸収特性やつぶれ量特性を有する中空構造として前記形状に成形して形成することも可能である。

下側バンパ部３には、前記上側バンパフェイス４と一体成形された車幅方向に延在する下側バンパフェイス１２が設けられており、上側バンパフェイス４と下側バンパフェイス１２の中間部１３には、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。

下側バンパフェイス１２の内側には、前述したように下側バンパビーム８の前面に固定された下側衝撃吸収部材７が下側バンパビーム８に沿って車体のほぼ全幅にわたって延在するように内装されている。下側衝撃吸収部材７は、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、前記特許文献１に記載されているようにリブを有する湾曲した板状に構成することも可能であり、また、前記特許文献２に記載されているように発泡樹脂やゴム等の弾性材料で形成することも可能である。

次に、本実施形態に係る衝撃吸収部材５および車両用バンパ構造１の作用について説明する。

前記車両用バンパ構造１を有する車両が歩行者に衝突する場合、まず、図２に示すように車両用バンパ構造１の上側バンパ部２が歩行者の脚部Ｌに当接する。その際、同図のように上側バンパ部２が歩行者の膝部Ｈに衝突する場合がある。しかし、本実施形態のように上側衝撃吸収部材５は上部延出部５４と下部延出部５５とに分けて構成し、上部延出部５４と下部延出部５５との間に空隙部５７を設けたことで、図８の従来例と比較して分かるように、上側バンパフェイス４を介する上側衝撃吸収部材５の歩行者の膝部Ｈへの直当たりが回避される。

また、衝突がさらに進行すると、図３に示すように上側バンパフェイス４が車体後方側に変形し、上側バンパフェイス４を介して歩行者の脚部Ｌから上側衝撃吸収部材５に荷重がかかる。そして、上側衝撃吸収部材５が変形しながら衝撃のエネルギを吸収し、下側衝撃吸収部材７が下側バンパフェイス１２を介して歩行者の脚部Ｌの下方側に当接する。

この状態では、上側衝撃吸収部材５の基部５１から前方に延出された下部延出部５５には正面から荷重がかかるため、下部延出部５５は車体後方側に向かって押しつぶされるようにして座屈する。それに対して、上部延出部５４に正面から荷重がかかると、上部延出部５４は座屈しながら、第１延出部５２と第２延出部５３との屈曲がより深くなり、また基部５１の前面から前方に延出する第１延出部５２が上側バンパビーム６に押し付けられるようにして基部５１からの延出方向を変えて屈曲が広がる。

そのため、主に座屈変形を生じる下部延出部５５に比べて、上部延出部５４は座屈変形のみならず、第１延出部５２と第２延出部５３の接続部における屈曲変形、及び基部５１と第１延出部５２との接続部における屈曲変形により大きく後方側に変形して衝撃のエネルギを吸収する。また、このように上部延出部５４と下部延出部５５との変形度合が異なるため、上側衝撃吸収部材５は全体として衝突の際に歩行者の脚部Ｌに加わる衝撃が図３に示すように一部上方に逃がされる。

このように、本実施形態では、歩行者の脚部Ｌや膝部Ｈに対する上側衝撃吸収部材５からの衝撃が一部上方側に逃がされるため、歩行者の脚部Ｌに加わる衝撃が弱められる。また、それとともに、図３に示すような衝突初期の段階から歩行者の脚部Ｌに対してすくい上げる力が及ぼされる。

衝突がさらに進行すると、図４に示すように、上側バンパフェイス４はさらに押しつぶされ、上側衝撃吸収部材５の上部延出部５４は、第１延出部５２と第２延出部５３とがさらに屈曲し、第１延出部５２が上側バンパビーム６に押し付けられるように座屈される。また、上側衝撃吸収部材５の下部延出部５５もさらに座屈の度合が進む。

それに対して、下側バンパフェイス１２は変形して下側衝撃吸収部材７に当接するが、下側衝撃吸収部材７は所定の剛性を有しているためにさほど座屈変形せずに歩行者の脚部Ｌの下方部分に対してすくい上げる力を及ぼす。

本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、上記のようにして、衝突時に、歩行者の脚部Ｌに対して作用する。すなわち、下側衝撃吸収部材７は脚部Ｌとの衝撃のエネルギを吸収しつつ比較的強い反発力を脚部Ｌに及ぼす。そして、上側衝撃吸収部材５の下部延出部５５は座屈変形を生じつつ下側衝撃吸収部材７よりは弱い反発力を脚部Ｌに及ぼし、さらに上側衝撃吸収部材５の上部延出部５４は屈曲変形と座屈変形を生じつつさらに弱い反発力を脚部Ｌに及ぼす。

そのため、歩行者の脚部Ｌへの衝突の衝撃が緩和されながら脚部Ｌがスムーズに車体後方側に傾斜されてすくい上げられ、脚部上方や歩行者の上体が車体後方にスムーズに誘導される。本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、このようにして、歩行者の脚部Ｌが衝突の衝撃から保護される。

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１に示した車両用バンパ構造１と、上側衝撃吸収部材５以外を図１に示した車両用バンパ構造１と同一として上側衝撃吸収部材５を上部および下部延出部５４、５５に分離しない図８に示した従来例のように構成した従来の車両用バンパ構造とを比較した場合を以下に示す。なお、図５から図７において、実線で示されるパターンＩは本実施形態に係る車両用バンパ構造１、破線で示されるパターンＩＩは従来の車両用バンパ構造を表す。

図５は、衝突時に歩行者の脚部に加わる衝撃加速度の解析結果を数値化して表したグラフである。このグラフから、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、従来の車両用バンパ構造に比べて歩行者の脚部Ｌに加わる衝撃加速度Ｇの時間変化における最大値が低減されており、歩行者の脚部Ｌに加わる衝突の衝撃が軽減されていることが分かる。

図６は、歩行者の膝部の曲げ角度についての解析結果を数値化して表したグラフである。このグラフから、本実施形態に係る車両用バンパ構造１では、従来の車両用バンパ構造に比べて衝突により生じる歩行者の脚部Ｌに生じる曲げ方向の変形θが時間変化全域において小さく抑えられていることが分かる。

このことは同時に、本実施形態の車両用バンパ構造１では、上側衝撃吸収部材５の上部延出部５４が屈曲変形により下部延出部５５よりも変形量が多くなり、歩行者が車体後方側に倒れ込む挙動がより促進されていることを示している。

一方、図７は、衝突時の衝撃吸収部材の衝撃吸収量を表すグラフであり、縦軸を衝撃加速度Ｇ、横軸を衝撃吸収部材の変位Ｘとした場合の各曲線の内側の面積Ｓが、各車両用バンパ構造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。

このグラフから分かるように、衝撃吸収量は、本実施形態に係る車両用バンパ構造１における衝撃吸収部材５と従来の車両用バンパ構造における衝撃吸収部材１０１とでほぼ同等の値になる。従来の車両用バンパ構造における衝撃のエネルギ吸収は、衝撃吸収部材の座屈変形により生じていたため、その衝撃吸収量は衝撃吸収部材の断面積に依存していた。すなわち、衝撃吸収部材の断面積が小さいと衝撃吸収量が少なくなるとされてきた。

しかし、図７のグラフは、本実施形態に係る上側衝撃吸収部材５のように、衝撃吸収部材を上部および下部に延出部５４、５５に分離し、上部延出部５４を座屈変形のみならず屈曲変形をも生じるように構成することで、衝撃吸収部材の断面積が小さくとも屈曲変形により有効に衝撃のエネルギを吸収することができることを示している。

以上のように、本実施形態に係る衝撃吸収部材５および車両用バンパ構造１によれば、上側衝撃吸収部材５および下側衝撃吸収部材７は連結部材９等を介してサイドビーム１０に固定された上側バンパビーム６および下側バンパビーム８にそれぞれ固定されているため、歩行者のみならず他の車両やガードレール等に衝突した場合にも十分な衝撃吸収性を確保することができる。

また、上側衝撃吸収部材５を、基部５１の前面上部および下部からそれぞれ上部延出部５４および下部延出部５５が延出するように構成し、上部延出部５４を、基部５１の前面上部から前方に延出された第１延出部５２と第１延出部５２の先端から第１延出部５２に対して屈曲するように延出された第２延出部５３とにより構成した。

そのため、歩行者との衝突時に、上部延出部５４が座屈変形のみならず屈曲変形をも生じるため、図７に示したように有効に衝撃のエネルギを吸収することが可能となり、上側衝撃吸収部材５の断面積が従来の衝撃吸収部材よりも小さくなるとしても、座屈変形のみを生じる従来の衝撃吸収部材と同程度の衝撃吸収量を得ることができる。

さらに、上側衝撃吸収部材５を前記のように構成し、上部延出部５４と下部延出部５５との間に空隙部５７を設けたことで、車両用バンパ構造１の上側バンパ部２が歩行者の膝部Ｈに衝突する場合でも上側衝撃吸収部材５の歩行者の膝部Ｈへの直当たりを回避することができる。

また、上側衝撃吸収部材５の下部延出部５５が主に座屈変形を生じ、上部延出部５４が座屈変形だけでなく屈曲変形を生じるようにしたため、上側衝撃吸収部材の歩行者の膝部Ｈへの衝突の際、図８の従来例のように歩行者の膝部Ｈに上側衝撃吸収部材の衝撃が直接作用することを回避して、図３や図４に示したように衝撃を一部上方に逃がすことが可能となる。

そのため、図３に示すような衝突初期の段階から歩行者の脚部Ｌに対してすくい上げる力が及ぼされる効果が得られるほか、図５に示したように歩行者の脚部Ｌに加わる衝突の衝撃が軽減され、図６に示したように、衝突により生じる歩行者の脚部Ｌに生じる曲げ方向の変形θを小さく抑えることが可能となる。

また、本実施形態のように、上側衝撃吸収部材５の基部５１の前面に、上部延出部５４の直下の位置に上部延出部５４に沿って凹部５６を設けることで、衝突時の第１延出部５２の基部５１に対する屈曲、すなわち基部５１に対する第１延出部５２の延出方向の広がりが生じ易くなる。そのため、上部延出部５４の屈曲変形による衝突時の衝撃のエネルギ吸収がより効率良く行われるようになる。

また、本実施形態に係る車両用バンパ構造１のように、このような上側衝撃吸収部材５の下方に、上側衝撃吸収部材５よりつぶれ難い下側衝撃吸収部材７を配設することで、衝突時に衝撃吸収部材から歩行者の脚部Ｌに及ぼす反発力を、下側衝撃吸収部材７では大きく、上側衝撃吸収部材５の下部延出部５５では座屈変形のみで下側衝撃吸収部材７よりは小さく、上側衝撃吸収部材５の上部延出部５４では屈曲変形の効果で最も小さい反発力とすることができる。

このように構成することで、歩行者の脚部Ｌへの衝突の衝撃が緩和されながら脚部Ｌがスムーズに車体後方側に傾斜されてすくい上げられて、歩行者を車体後方側にスムーズに誘導して倒れ込ませることが可能となり、歩行者の脚部Ｌを衝突の衝撃から的確に保護することができる。

本実施形態に係る衝撃吸収部材および車両用バンパ構造の断面図である。歩行者の脚部に当接した時点における衝撃吸収部材および車両用バンパ構造の断面図である。下側バンパ部が歩行者の脚部に当接した時点における衝撃吸収部材および車両用バンパ構造の断面図である。上側バンパ部が押しつぶされた時点における衝撃吸収部材および車両用バンパ構造の断面図である。衝突時に歩行者の脚部に加わる衝撃加速度の解析結果を数値化して表したグラフである。歩行者の膝部の曲げ角度についての解析結果を数値化して表したグラフである。衝突時の衝撃吸収部材の衝撃吸収量を表すグラフである。従来の衝撃吸収部材および車両用バンパ構造の断面図である。

符号の説明

１車両用バンパ構造
５上側衝撃吸収部材
５１基部
５２第１延出部
５３第２延出部
５４上部延出部
５５下部延出部
５６凹部
６上側バンパビーム
７下側衝撃吸収部材

Claims

車両用バンパ構造に用いられる衝撃吸収部材において、
車両の固定部材に固定される車幅方向に延在する基部と、
前記基部の前面上部から前方に延出された第１延出部と、前記第１延出部の先端から前記第１延出部に対して屈曲するように延出された第２延出部とを有する上部延出部と、
前記上部延出部から離間した状態で前記基部の下部から前方に延出された下部延出部と
を有することを特徴とする衝撃吸収部材。
前記基部は、その前面の前記上部延出部直下の位置に、前記上部延出部に沿って設けられた凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収部材を車両の車幅方向に延在するように配設された上側衝撃吸収部材として用いる車両用バンパ構造であって、
さらに、前記上側衝撃吸収部材の下方に前記上側衝撃部材に平行に配設された下側衝撃吸収部材を備えることを特徴とする車両用バンパ構造。