JP2007283868A - バンパ取付部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収部材の設計の自由度を拡張することを目的とする。
【解決手段】バンパ取付部１０では、フロントサイドメンバ１４とバンパリインフォース１６との間にクラッシュボックス１８を配設し、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６との間にブラケット２０を配設する。ブラケット２０の車両前後方向の軸圧縮強度を、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６とより高くする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両骨格部材とバンパ骨格部材との間に衝撃吸収部材が設けられたバンパ取付部構造に関する。

バンパ取付部構造としては、車両骨格部材としてのフロントサイドメンバ（後側フレーム）とバンパ骨格部材としてのバンパリインフォース（バンパ取付ブラケット）との間に、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス（前側フレーム）を配設することが行われている（例えば、特許文献１参照）。このクラッシュボックスは、車両の前面衝突時にバンパリインフォースから軸圧縮荷重を受けて車両前後方向に軸圧縮変形することにより、衝突エネルギを吸収する。

ここで、フロントサイドメンバより車両前側において、衝突エネルギの吸収を、クラッシュボックスとバンパリインフォースとのみで分担しなければならないことから、クラッシュボックスの設計の自由度が狭くなっている。
特開平３−７９４７７号公報

本発明は上記事実を考慮し、衝撃吸収部材の設計の自由度を拡張することを目的とする。

請求項１に記載のバンパ取付部構造は、車両前後方向に延在する車両骨格部材と、車両前側端部又は車両後側端部に設けられたバンパ骨格部材と、前記車両骨格部材と前記バンパ骨格部材との間に設けられ、車両の衝突時に前記バンパ骨格部材に入力されて前記車両骨格部材へ伝達される衝突荷重を受けて車両前後方向に変形することにより衝突エネルギを吸収する衝撃吸収部材と、前記車両骨格部材と前記バンパ骨格部材との間に設けられ、前記バンパ骨格部材の車両前後方向の位置を設定する位置設定部材と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載のバンパ取付部構造では、車両骨格部材が車両前後方向に延在し、この車両骨格部材の車両前側端部又は車両後側端部にバンパ骨格部材が設けられ、このバンパ骨格部材と車両骨格部材との間に衝撃吸収部材が設けられている。この衝撃吸収部材は、車両の衝突時にバンパ骨格部材に入力されて車両骨格部材へ伝達される衝突荷重を受けて車両前後方向に変形することにより、衝突エネルギを吸収する。また、車両骨格部材とバンパ骨格部材との間には位置設定部材が設けられており、この位置設定部材によってバンパ骨格部材の車両前後方向の位置が設定される。

ここで、車両骨格部材よりバンパ骨格部材側における衝突エネルギの吸収が、衝撃吸収部材とバンパ骨格部材と位置設定部材とで分担して行われるので、車両骨格部材とバンパ骨格部材との間に位置設定部材が介在しない従来と比較して、衝撃吸収部材の設計の自由度が拡大する。

請求項２に記載のバンパ取付部構造は、請求項１に記載のバンパ取付部構造であって、前記位置設定部材の車両前後方向の強度が、前記衝撃吸収部材の車両前後方向の強度よりも高いことを特徴とする。

請求項２に記載のバンパ取付部構造では、位置設定部材の車両前後方向の強度が、衝撃吸収部材の車両前後方向の強度よりも高くなっている。このため、車両の衝突時に、車両骨格部材よりバンパ骨格部材側における衝突エネルギの吸収を、衝撃吸収部材とバンパ骨格部材とのみで分担する場合と比較して、車両前後方向の長さが短い衝撃吸収部材を用いて行うことができる。

請求項３に記載のバンパ取付部構造は、請求項１又は２に記載のバンパ取付部構造であって、前記位置設定部材に設けられ、車両の衝突時に前記バンパ骨格部材の断面変形を抑制する断面変形抑制手段を有することを特徴とする。

請求項３に記載のバンパ取付部構造では、車両の衝突時に、バンパ骨格部材の断面変形が、位置設定部材に設けられた断面変形抑制手段によって抑制される。これによって、バンパ骨格部材の車両前後方向の軸圧縮強度の低下を抑制できる。

請求項４に記載のバンパ取付部構造は、請求項３に記載のバンパ取付部構造であって、前記断面変形抑制手段が、前記バンパ骨格部材の車両上側及び車両下側の少なくとも一方を補強する補強部材であることを特徴とする。

請求項４に記載のバンパ取付部構造では、位置設定部材に設けられた補強部材によって、バンパ骨格部材の車両上側及び車両下側の少なくとも一方が補強されていることで、簡単な構成で、車両衝突時のバンパ骨格部材の断面変形を抑制できる。

請求項５に記載のバンパ取付部構造は、請求項３又は４に記載のバンパ取付部構造であって、前記バンパ骨格部材に設けられ、車両前後方向に延在する軸体を挿通可能な貫通孔を有することを特徴とする。

請求項５に記載のバンパ取付部構造では、バンパ骨格部材に、車両前後方向に延在する軸体を挿通可能な貫通孔が設けられており、この貫通孔によって、バンパ骨格部材の断面変形荷重に対する剛性が低くなっているが、断面変形抑制手段を設けたことによって、依然として、車両の衝突時のバンパ骨格部材の断面変形を抑制できる。

以上説明したように、衝撃吸収部材の設計の自由度を拡張できる。

次に、本発明のバンパ取付部構造の一実施形態を図１乃至図７に従って説明する。

なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を、矢印ＩＮは車幅内方方向を、矢印ＵＰは車両上方方向を示す。

図１に示すように、車両前部にはエンジンコンパートメント１１が形成され、このエンジンコンパートメント１１の車両前側において、フロントバンパカバー１２が車幅方向に延在している。このフロントバンパカバー１２は、バンパ取付部１０に取付けられている。バンパ取付部１０は、車両骨格部材としてのフロントサイドメンバ１４と、フロントバンパカバー１２とフロントサイドメンバ１４との間に配設されたバンパ骨格部材としてのバンパリインフォース１６と、バンパリインフォース１６とフロントサイドメンバ１４との間に配設された衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１８と、バンパリインフォース１６とクラッシュボックス１８との間に配設されたブラケット２０と、を備えている。なお、フロントサイドメンバ１４、バンパリインフォース１６、クラッシュボックス１８、ブラケット２０は、車幅方向一端側及び他端側に各１個ずつ設けられているが、一方のみを図示している。

フロントサイドメンバ１４は、車両前後方向の断面形状が中空矩形である筒状のフレームで、エンジンコンパートメント１１の車幅方向外側下部において車両前後方向に延在している。また、図２、図３に示すように、フロントサイドメンバ１４の車両前側端部には、連結板材２２がＬ字状のステー２３を介して溶接等により結合されている。この連結板材２２は、フロントサイドメンバ１４の車両前側端部の車両上下左右方向の縁部の外方へ延出している。

クラッシュボックス１８は、車両前後方向の断面形状が中空矩形である筒状のフレームで、フロントサイドメンバ１４の車両前側において車両前後方向に延在している。クラッシュボックス１８の車両後側端部には、車両上下左右方向の縁部を断面外方へ向けて直角に屈曲されたフランジ２４が形成されており、このフランジ２４が連結板材２２に溶接により結合されることで、クラッシュボックス１８の車両後側端部とフロントサイドメンバ１４の車両前側端部とが結合されている。また、クラッシュボックス１８の車両前側端部には、車両上下左右方向の縁部を断面外方へ向けて直角に屈曲されたフランジ２６が形成されている。

ブラケット２０は、車両上側の端部及び車両下側の端部を車両前側へ直角に屈曲されることで車幅方向の断面形状がコ字状となっているフレームで、クラッシュボックス１８の車両前側に配設されている。ブラケット２０の略鉛直な面２０Ｃの車両後側には、連結板材２８がネジや溶接等により結合されている。

この連結板材２８は、ブラケット２０の面２０Ｃの車両上下左右方向の縁部の外方へ延出しており、連結板材２８とフランジ２６とが溶接により結合されることで、ブラケット２０の車両後側端部とクラッシュボックス１８の車両前側端部とが結合されている。また、ブラケット２０の車両下側で車両前後方向へ延在する下面２０Ｂは、ブラケット２０の車両上側で車両前後方向へ延在する上面２０Ａよりも車両前後方向に長くなっている。

また、連結板材２８及びブラケット２０の面２０Ｃには、固縛用又は牽引用のフック３０を取付けるための取付部３２（ナット）が固定されている。フック３０は、軸方向一端部にフック部３０Ａが形成され、軸方向他端部に取付部３２に取付可能な取付部３０Ｂ（ネジ溝）が形成された軸体であり、取付部３０Ｂを取付部３２に取付けられた状態で、車両前方方向へ延在する。

また、バンパリインフォース１６は、ブラケット２０の面２０Ｃの車両前側且つ上面２０Ａと下面２０Ｂとの間に配設された中空のフレームで、車幅方向に延在している。バンパリインフォース１６は、略鉛直な前面１６Ａと前面１６Ａの車両上側端部を車両後側へ屈曲することで形成された上面１６Ｂと、前面１６Ａの車両下側端部を車両後側へ屈曲することで形成された下面１６Ｃと、上面１６Ｂの車両後側端部を車両下側へ、下面１６Ｃの車両後側端部を車両上側へ屈曲することで形成された後面１６Ｄと、後面１６Ｄの車両上下方向中央部を車両前側へ屈曲することで形成された凹面１６Ｅとを備えている。凹面１６Ｅの車両前側端部には、略鉛直な面１６Ｆが形成され、この面１６Ｆと前面１６Ａとが面接触していることで、バンパリインフォース１６の車幅方向の断面が、中空の矩形体を車両上下方向に一対配置した形状になっている。

また、バンパリインフォース１６の上面１６Ｂは、ブラケット２０の上面２０Ａと面接触し、バンパリインフォース１６の下面１６Ｃは、ブラケット２０の下面２０Ｂと面接触しており、上面１６Ｂと上面２０Ａ、下面１６Ｃと下面２０Ｂとがそれぞれ溶接により結合されている。ここで、バンパリインフォース１６の後面１６Ｄが連結板材２８から距離Ｌ１だけ車両前側に離れるように、バンパリインフォース１６とブラケット２０との結合位置が設定されている。

また、バンパリインフォース１６の前面１６Ａ及び後面１６Ｄにはそれぞれ、取付部３２と車両前後方向に対向する貫通孔３４、３６が形成されている。この貫通孔３４、３６にはフック３０を挿通可能となっており、フック３０を取付部３０Ｂ側から貫通孔３４、３６に挿通して取付部３０Ｂを上記取付部３２に取付けることができる。

ここで、フロントサイドメンバ１４、バンパリインフォース１６、クラッシュボックス１８、ブラケット２０の車両前後方向の軸圧縮強度（座屈強度）は、フロントサイドメンバ１４が最も高く、次にブラケット２０が高く、その次にバンパリインフォース１６が高く、クラッシュボックス１８が最も低くなっている。また、ブラケット２０、フロントサイドメンバ１４は、車両の前面低速衝突時に車両前方から入力する衝突荷重によって車両前後方向に軸圧縮変形（座屈変形）されず、且つ、車両の前面高速衝突時に車両前方から入力する衝突荷重によって車両前後方向に軸圧縮変形されるように、車両前後方向の軸圧縮強度が設定されている。

また、図１、図４に示すように、エンジンコンパートメント１１内におけるクラッシュボックス１８の車幅内側において、ラジエータ３８が車幅方向に延在している。

また、ヘッドランプ４２が、バンパ取付部１０の車幅外側且つ車両上側に配設されている。また、フロントバンパカバー１２とバンパリインフォース１６との間には、アブソーバ（図示省略）が介在している。このアブソーバは、発泡成形体等からなり、車両の前面衝突により車両前方から衝突荷重が作用した際に、車両前後方向に圧縮変形して衝突荷重を吸収する。

ここで、バンパリインフォース１６の前面１６Ａは、ヘッドランプ４２の車両前側端部４２Ａより車両前側に配置されている。また、バンパリインフォース１６の前面１６Ａとフロントバンパ１２の前面１２Ａとの車両前後方向の距離（アブソーバの車両前後方向厚さ）は、フロントバンパカバー１２に衝突した歩行者の脚部への衝撃を緩和（抑制）するために必要な大きさに設定されている。

また、本実施形態では、エンジンコンパートメント１１内の部品の拡大化に伴ってラジエータ３８を車両前端部に近付けて配置せざるを得なくなっている。また、クラッシュボックス１８は、車両の前面低速衝突時の最大の衝突エネルギを軸圧縮変形によって吸収するために最低限必要な長さまで、車両前後方向の長さを短く設定されている。このため、図４に実線で示すように、車両の前面低速衝突が発生する前の状態でも、クラッシュボックス１８の車両前側端部とラジエータ３８との車両前後方向の距離が狭くなっている。しかし、図４に鎖線で示すように、車両の前面低速衝突時に、クラッシュボックス１８の車両前側端部とバンパリインフォース１６の後面１６Ｄとの間に介在する変形されないブラケット２０によって、クラッシュボックス１８の車両前後方向の軸圧縮変形量が変形可能な最大量になった状態でも、後面１６Ｄが、ラジエータ３８より車両前側に位置するように設定されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態では、車両の前面低速衝突による車両前方からの衝突荷重が、フロントバンパカバー１２に入力すると、アブソーバが車両前後方向の圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収する。次に、図５（Ａ）に示すように、バンパリインフォース１６、ブラケット２０、クラッシュボックス１８、フロントサイドメンバ１４の中で、車両前後方向の軸圧縮強度が最も低いクラッシュボックス１８が、車両前後方向の軸圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、バンパリインフォース１６、ブラケット２０、フロントサイドメンバ１４の中で、車両前後方向の軸圧縮強度が最も低いバンパリインフォース１６が、車両前後方向の軸圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収する。

ここで、車両の前面低速衝突時の車両前方からの衝突荷重によって車両前後方向に軸圧縮変形されないように、ブラケット２０、フロントサイドメンバ１４の車両前後方向の軸圧縮強度が高く設定されているので、バンパリインフォース１６の前面１６Ａは、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６との車両前後方向の軸圧縮変形量分だけ、車両後側へ移動する。

この際、バンパリインフォース１６の後面１６Ｄが、ブラケット２０によって距離Ｌ１だけ車両前側に配置されていることによって、クラッシュボックス１８の車両前後方向の軸圧縮変形量が変形可能な最大量になった状態でも、後面１６Ｄが、ラジエータ３８より車両前側に位置し、バンパリインフォース１６とラジエータ３８とが干渉しないので、車両の前面低速衝突時のラジエータ３８の損傷を防止できる。

ここで、車両の前面低速衝突時にブラケット２０の車両前後方向への軸圧縮変形が発生する場合、バンパリインフォース１６とラジエータ３８との干渉を防止するためには、ブラケット２０の車両前後方向の長さを、軸圧縮変形後にＬ１以上となるような長さにするか、または、クラッシュボックス１８の車両前後方向の長さをより長くする必要がある。これに対して、本実施形態では、車両の前面低速衝突時にブラケット２０の車両前後方向への軸圧縮変形が発生しないので、ブラケット２０の車両前後方向の長さを短くでき、また、クラッシュボックス１８の車両前後方向の長さを短くできる。

また、図１、図４に示すように、バンパリインフォース１６の前面１６Ａがヘッドランプ４２の車両前側端部４２Ａより車両前側に配設されているので、衝突体が車両の前側の角部に対し斜め前方から超低速で衝突した際に、アブソーバに圧縮変形が発生する一方、フロントサイドメンバ１４、バンパリインフォース１６、クラッシュボックス１８、ブラケット２０に軸圧縮変形が発生しない場合、フロントバンパカバー１２の前面１２Ａがヘッドランプ４２の車両前側端部４２Ａより車両前側で停止する。これによって、ヘッドランプ４２の機能損傷を抑制できる。

また、歩行者の脚部がフロントバンパカバー１２に衝突した際には、アブソーバの厚さが、フロントバンパカバー１２に衝突した歩行者の脚部への衝撃を緩和するために必要な大きさに設定されているので、歩行者の脚部に対する障害値を低減できる。

ここで、図３に示すように、バンパリインフォース１６は、前面１６Ａ及び後面１６Ｄにそれぞれ、フック３０が挿通される貫通孔３４、３６が形成されている分だけ、断面変形（断面菱形状への変形を含む）に対する剛性が低下している。しかし、ブラケット２０の上面２０Ａが、バンパリインフォース１６の上面１６Ｂと結合され、ブラケット２０の下面２０Ｂが、バンパリインフォース１６の下面１６Ｃと結合されて、バンパリインフォース１６の上面２０Ａ、下面２０Ｂが補強されていることによって、バンパリインフォース１６の断面変形に対する剛性の低下が、専用の補強をすることなく抑制されている。また、取付部３２の配置位置において、連結板材２８によってブラケット２０が補強されているので、バンパリインフォース１６を効果的に補強することができる。

このため、バンパリインフォース１６の断面変形が抑制され、その分だけバンパリインフォース１６の車両前後方向の軸圧縮強度の低下が抑制されるので、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６との間の、車両前後方向の軸圧縮強度の差の縮小を抑制でき、また、バンパリインフォース１６とブラケット２０との間の、車両前後方向の軸圧縮強度の差の拡大を抑制できる。

従って、ブラケット２０によりバンパリインフォース１６を部分的に補強するのみで、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６とブラケット２０との間の、車両前後方向の軸圧縮強度の大小関係を、所望の関係（ブラケット２０＞バンパリインフォース１６＞クラッシュボックス１８）に維持できる。

また、車幅方向の断面形状がコ字状の簡単な構成のブラケット２０の設計変更のみで、車両前後方向の長さが違うバンパ取付部１０を製造できるので、車両前側のデザインが異なる複数の車種間でのクラッシュボックス１８の流用が、容易になる。

また、車両の前面高速衝突（車両の前面全体、右側又は左側における衝突）による車両前方からの衝突荷重が、フロントバンパカバー１２に入力すると、アブソーバが車両前後方向に圧縮変形して衝突エネルギを吸収する。次に、図６（Ａ）に示すように、クラッシュボックス１８、バンパリインフォース１６が、車両前後方向の軸圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収する。そして、図６（Ｂ）に示すように、ブラケット２０が、車両前後方向の軸圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収し、クラッシュボックス１８、バンパリインフォース１６、ブラケット２０が、車両前後方向に変形可能な最大量だけ軸圧縮変形すると、フロントサイドメンバ１４が、車両前後方向の軸圧縮変形を開始して衝突エネルギを吸収する。

ここで、図７のグラフには、本実施形態におけるバンパ取付部１０の車両前後方向への軸圧縮変形量と、バンパ取付部１０による衝突エネルギの吸収量との相関関係を実線で示している。また、クラッシュボックス１８とバンパリインフォース１６との間にブラケット２０が介在しない比較例（クラッシュボックス１８、バンパリインフォース１６の車両前後方向長さは同じ）における、バンパ取付部の車両後方方向への軸圧縮変形量と、バンパ取付部１０による衝突エネルギの吸収量との相関関係を点線で示している。

フロントサイドメンバ１４の軸折れ変形が開始される迄のバンパ取付部全体の車両前後方向への軸圧縮変形量が、比較例ではＸ１であるのに対して、本実施形態ではＸ２（＞Ｘ１）であり、また、フロントサイドメンバ１４の軸折れ変形が開始される時点での衝突エネルギの吸収量が、比較例ではＥ１であるのに対して、本実施形態ではＥ２（＞Ｅ１）である。

このため、ブラケット２０によって、フロントサイドメンバ１４が軸折れ変形するまでに吸収する衝突エネルギ量を多くすることができると共に、衝突エネルギを吸収するために必要なバンパ取付部１０の変形ストローク量を確保することができる。

また、クラッシュボックス１８より車両前後方向の軸圧縮強度が高いブラッシュボックス２０をバンパ取付部１０に設けたので、比較例と比較して、所定の衝突エネルギを吸収するために、車両前後方向の長さがより短いクラッシュボックス１８を用いることができ、また、車両前後方向の長さが同じクラッシュボックス１８を用いて、より大きな衝突エネルギの吸収を行うことが可能となる。従って、クラッシュボックス１８の設計の自由度が拡大する。

また、ブラケット２０によって、バンパリインフォース１６（特に貫通孔３４、３６が形成されている部位）の断面変形や軸圧縮変形が抑制されているので、クラッシュボックス１８に衝突荷重が入力し易くなり、クラッシュボックス１８の衝突荷重に対する反力荷重を早期に立ち上げることができる。

以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、本発明のバンパ取付構造を、フロントバンパの取付部に適用したが、リアバンパの取付部にも適用可能である。

また、本実施形態では、位置設定部材としてのブラケット２０を、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１８とバンパ骨格部材としてのバンパリインフォース１６との間に配設したが、ブラケット２０は、車両骨格部材としてのフロントサイドメンバ１４とクラッシュボックス１８との間に配設しても良い。また、フロントバンパカバー１２をバンパ取付部１０に取付けることは必須ではなく、バンパ取付部１０以外の車体部に直接取付けても良い。

本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を備える車両の前部を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を示す側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るバンパ取付部構造と、比較例に係るバンパ取付部構造における、車両前後方向の軸圧縮変形量と衝突エネルギの吸収量との相関関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ バンパ取付部
１４ フロントサイドメンバ（車両骨格部材）
１６ バンパリインフォース（バンパ骨格部材）
１８ クラッシュボックス（衝撃吸収部材）
２０ ブラケット（位置設定部材）
２０Ａ 上面（断面変形抑制手段、補強部材）
２０Ｂ 下面（断面変形抑制手段、補強部材）
３０ フック（軸体）
３４ 貫通孔
３６ 貫通孔

Claims (5)

1. 車両前後方向に延在する車両骨格部材と、
   車両前側端部又は車両後側端部に設けられたバンパ骨格部材と、
   前記車両骨格部材と前記バンパ骨格部材との間に設けられ、車両の衝突時に前記バンパ骨格部材に入力されて前記車両骨格部材へ伝達される衝突荷重を受けて車両前後方向に変形することにより衝突エネルギを吸収する衝撃吸収部材と、
   前記車両骨格部材と前記バンパ骨格部材との間に設けられ、前記バンパ骨格部材の車両前後方向の位置を設定する位置設定部材と、
   を有することを特徴とするバンパ取付部構造。
2. 前記位置設定部材の車両前後方向の強度が、前記衝撃吸収部材の車両前後方向の強度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のバンパ取付部構造。
3. 前記位置設定部材に設けられ、車両の衝突時に前記バンパ骨格部材の断面変形を抑制する断面変形抑制手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバンパ取付部構造。
4. 前記断面変形抑制手段が、前記バンパ骨格部材の車両上側及び車両下側の少なくとも一方を補強する補強部材であることを特徴とする請求項３に記載のバンパ取付部構造。
5. 前記バンパ骨格部材に設けられ、車両前後方向に延在する軸体を挿通可能な貫通孔を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のバンパ取付部構造。

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