JP2008094316A - 車両用バンパおよび衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用バンパにおける衝撃吸収部材として、車体前方から衝撃を受けた際の座屈態様が安定化し、狙い通りの衝撃吸収量を発揮できるようにする。
【解決手段】バンパレインフォース３の前端に取り付けられ、バンパフェイシャ７に覆われる衝撃吸収部材５を設ける。衝撃吸収部材５は、上壁９と、下壁１１と、これら上壁９，下壁１１相互を後端部にて連結する後壁１５とからなるコ字状としている。この衝撃吸収部材５の上壁９の上面９ａと、下壁１１の下面１１ａに、溝９ｂ，１１ｂをそれぞれ形成する。この溝９ｂ，１１ｂを設けることにより、車体前方から衝撃を受けた際に、座屈箇所を特定し、座屈態様を安定化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体前後方向に対して交差する方向の両側に一対の側壁を少なくとも備えるとともに、この両側壁相互間に空間を備え、車体前後方向からの衝撃を受けて潰されることで衝撃を吸収する衝撃吸収部材を有する車両用バンパおよび衝撃吸収部材に関する。

車両用バンパとしては、補強部材であるバンパレインフォースの前方を覆うバンパカバーとなるバンパフェイシャ内に、車体前方から衝撃を受けた際に潰れることで衝撃を吸収する衝撃吸収部材を設けたものがある（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００４−２２４１０６号公報

ところで、上記した衝撃吸収部材は、車体上下方向に位置する一対の側壁と、この両側壁の車体前方側の端部相互連結する前壁とをそれぞれ備えた断面コ字状とされており、車体前方から衝撃を受けた際に、両側壁が潰れる（座屈する）ことで衝撃を吸収するが、この際、これら両側壁は、単なる平板状となっているので、座屈位置（態様）が安定せず、狙い通りの衝撃吸収量を発揮することが困難となっている。

そこで、本発明は、車両用バンパにおける衝撃吸収部材として、車体前方から衝撃を受けた際の座屈位置を安定化させ、狙い通りの衝撃吸収量を発揮できるようにすることを目的としている。

本発明は、車体前後方向に対して交差する方向の両側に一対の側壁を少なくとも備えるとともに、この両側壁相互間に空間を備え、車体前後方向からの衝撃を受けて潰れることで衝撃を吸収する衝撃吸収部材を有する車両用バンパにおいて、前記一対の側壁のうち少なくともいずれか一方の側壁の前記空間と反対側の外壁面に凹部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、衝撃吸収部材は、車体前方から衝撃を受けた際に、側壁が凹部を基点としての潰れ変形（座屈）するので、座屈位置が安定化し、狙い通りの衝撃吸収量を発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態を示す車両用バンパの簡略化した側面断面図であり、図１（ａ）中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方である。この車両用バンパは、車体本体１の前端下部に、補強部材となるバンパレインフォース３を取り付けるとともに、バンパレインフォース３の前端に、バンパ芯材となる衝撃吸収部材５を取り付け、さらにこの衝撃吸収部材５を覆うようにしてパンパカバーとなるバンパフェイシャ７を設けている。

バンパレインフォース３は、金属製でほぼ四角形の筒形状としてあり、車幅方向に沿って延長して配置してある。また、バンパフェイシャ７は、樹脂製であり、その後端側を車体本体１に固定している。

衝撃吸収部材５は、例えばポリプロピレン系樹脂発泡体からなり、車体の左側方から見た断面形状、すなわち鉛直断面がほぼコ字状となるよう形成してある。

本発明における衝撃吸収部材は特に限定されるものではないが、合成樹脂発泡体からなることが好ましい。該合成樹脂発泡体を構成する合成樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーポネート系樹脂、スチレン改質ポリエチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、柔軟性に富み、剛性にも優れることからポリオレフィン系樹脂が好ましい。

なお、スチレン改質ポリエチレン樹脂としては、スチレン成分４０〜７０重量％のものが好ましく、５０〜７０重量％のものが更に好ましい。前記ポリオレフィン系樹脂としては、例えばプロピレン−ブテンランダムコポリマー、プロピレン−ブテンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレン−ブテンランダムターポリマー、ホモポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、スチレン改質ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−メチルメタクリレートコポリマー、エチレン−メタクリル酸コポリマーの分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー系樹脂などのポリエチレン系樹脂などが挙げられる。

なお、本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂には、プロピレン成分、ポリエチレン成分等のオレフィン成分比率が３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上であるポリオレフィン系樹脂も含まれる。なお、前記ポリオレフィン系樹脂の中でも、剛性に優れるという点でプロピレン成分比率が３０重量％以上のもの、更に５０重量％以上、特に８０重量％以上のポリプロピレン系樹脂が好ましい。

また、本発明における衝撃吸収部材の特有の形状を容易に成形できることから、合成樹脂発泡体は、合成樹脂発泡粒子成形体であることが好ましく、更に、緩衝性、耐久性、生産性に優れることからポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体であることが好ましい。なお、該ポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体などの合成樹脂発泡体は、従来公知の方法により製造することができる。

前記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体などの合成樹脂発泡体としては、基材樹脂の物性などにもよるが圧縮特性の観点から、水没法により求められる見掛け密度が０．０２〜０．１５ｇ／ｃｍ³のものが好ましく、０．０３〜０．１３ｇ／ｃｍ³のものが更に好ましく、０．０４〜０．１２ｇ／ｃｍ³のものが特に好ましい。

図２は、衝撃吸収部材５の斜視図であり、図中のＸで示す方向が車幅方向、Ｙで示す方向が車体前後方向、Ｚで示す方向が車体上下方向である。この図２に示すように、衝撃吸収部材５は、車体前方側が凸となるように、全体が緩やかな湾曲形状となるよう形成してあり、バンパフェイシャ７についても、同様に車体前方側が凸となるように、全体が緩やかな湾曲形状となるよう形成している。

この衝撃吸収部材５は、車体前後方向Ｙに対して交差する方向である車体上下方向Ｚの両側に、一対の側壁としての鉛直方向上部に位置する上壁９および鉛直方向下部に位置する下壁１１をそれぞれ備え、これら上壁９，下壁１１相互間に空間１３を形成するとともに、上壁９，下壁１１の車体後方側の各端部相互を端壁としての後壁１５によって連結することで、前記したコ字状としている。

なお、上記した上壁９，下壁１１の車体前方側の各端部は、バンパフェイシャ７に対して離間した状態としているが、接触させた状態としてもよい。

そして、上壁９の外壁面としての上面９ａおよび下壁１１の外壁面としての下面１１ａの車体前後方向ほぼ中央位置には、車幅方向に延びる凹部としての溝９ｂ，１１ｂを設けている。すなわち、凹部（溝９ｂ，１１ｂ）は、側壁（上壁９，下壁１１）の外壁面（上面９ａ，下面１１ａ）において車体前後方向と交差する方向に延びていることになる。

なお、車体前後方向と交差する方向に延びている凹部（溝９ｂ，１１ｂ）は、点線状に途切れていてもよく、連続してつながっている場合も含まれる。

凹部（溝９ｂ，１１ｂ）の幅は１〜２０ｍｍ、深さは０．５〜５ｍｍの範囲が好ましく、凹部（溝９ｂ，１１ｂ）の本数には制約はなく適宜変更可能であるが、アンダー形状となる場合は離型性を考慮した設計が必要となる。

また、凹部（溝９ｂ，１１ｂ）の断面形状としては、図１（ａ）のように底部が１つの頂点となるような三角形状としているが、この他、四角形，多角形，半円形などでもよく、本発明の主旨に合う働きを担うものであれば、他の形状でも構わない。

上記した第１の実施形態による車両用バンパによれば、該車両用バンパが車体前方から衝撃を受けると、図１（ｂ）に示すように、このときの衝撃力Ｆはバンパフェイシャ７から衝撃吸収部材５に伝達される。衝撃力Ｆを受けた衝撃吸収部材５は、上壁９および下壁１１が、その上面９ａおよび下面１１ａに設けてある溝９ｂ，１１ｂを基点として、内側に折れ曲がるようにして座屈して潰れ変形し、衝撃を吸収する。

以上のように、図１（ｂ）に示すような座屈変形は、上壁９の上面９ａおよび下壁１１の下面１１ａにそれぞれ溝９ｂ，１１ｂを設けてあることから、安定してなされ、座屈位置が安定することになって、狙い通りの衝撃吸収量を発揮することが可能となる。図１（ｂ）のように座屈変形した後に、さらに衝撃力を受けると、上壁９，下壁１１は、溝９ｂ，１１ｂを基点として破断し、衝撃を吸収する。

なお、上壁９，下壁１１の溝９ｂ，１１ｂを設けた位置は、衝撃を受ける際に最も応力が集中する部位であり、これにより座屈位置が特定されて安定化し、座屈位置を特定することで、衝撃吸収量も安定して得ることができる。

図３は、バンパフェイシャ７が上壁９および下壁１１の前端に接触して衝撃吸収部材５が初期荷重を受ける際の、上壁９，下壁１１における応力発生状態を示している。これに示すように、溝９ｂ，１１ｂは最も応力が集中する部位Ｐに対応して設定している。

最も応力が集中する部分の求め方としては、凹部のないサンプルにて衝撃試験を実施し割れが発生しやすい箇所を検証することも可能であるが、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）により求めてもよい。

なお、衝撃吸収部材の一対の側壁のうち少なくともいずれか一方の側壁の外壁面に設けた凹部は、図１(ａ)に示すように、衝撃吸収部材の側壁（上壁９，下壁１１）の車体前後方向の長さＬを基準として、前端部から０．３Ｌ〜０．７Ｌ後方の位置に設けることが好ましい。

また、溝９ｂ，１１ｂを設けることで、溝９ｂ，１１ｂを設けない場合に対し、荷重・ストローク曲線が安定するため、試験結果のバラツキが減少した。

また、凹部は、側壁（上壁９，下壁１１）の外壁面（上面９ａ，１１ａ）において車体前後方向と交差する方向に延びる溝９ｂ，１１ｂで構成されているので、衝撃吸収部材５の全長にわたり、座屈位置を特定することができ、より安定した衝撃吸収量を得ることができる。

さらに、前記両側壁（上壁９，下壁１１）は、車体上下方向両側に位置して車幅方向に延長されているので、図１(ｂ)に示される上下方向への座屈変形が可能となる。

また、衝撃吸収部材５は、前記両側壁（上壁９，下壁１１）の車体後方側の端部相互を連結する端壁（後壁１５）を備えているので、上壁９，下壁１１および後壁１５が一体化したものとして製造が容易となるとともに、バンパレインフォース３への取り付けも容易となる。

なお、上壁９と下壁１１とを連結する端壁として、これら各上壁９，下壁１１の車体前方側の端部相互を連結する前壁で構成してもよい。

上記した本実施形態における溝９ｂ，１１ｂを設けていない衝撃吸収部材では、車体前方から衝撃を受けた際に、座屈位置（破断位置）が安定せず、狙い通りの衝撃吸収量を得ることが困難となる。

このように、本実施形態における溝９ｂ，１１ｂを備えていない衝撃吸収部材では、車体前方から衝撃を受けた際の座屈位置（態様）が安定せず、したがって効率のよい衝撃吸収を行うことができず、狙い通りの衝撃吸収量を発揮することが困難となる。

図４は、溝９ｂ，１１ｂを備えていない従来構造の衝撃吸収部材５０が、車体前方から衝撃を受けて座屈変形し、さらに破壊した状態を示している。この場合には、座屈位置が安定しないため、図４（ａ）に示すように、例えば、上壁９０および下壁１１０の破片９０Ａ，９０Ｂおよび破片１１０Ａ，１１０Ｂとして、比較的長いもの（１１０Ａ）が発生する場合があり、この長い破片１１０Ａが、図４（ｂ）に示すように、バンパフェイシャ７とバンパレインフォース３との間に挟まることになって、衝撃吸収ストロークが減少し、衝撃吸収量が不充分となる場合がある。

これに対して本実施形態によれば、上壁９，下壁１１が座屈変形後に破壊する際には、車体前後方向ほぼ中央位置に設けてある溝９ｂ，１１ｂが基点となるので、破壊後の上壁９，下壁１１の破片の大きさも、図４(ｂ)のような大きいもの（１１０Ａ）を発生させずに安定化させることができ、これにより破片がバンパフェイシャ７とバンパレインフォース３との間に挟まることを防止でき、衝撃吸収ストロークを安定的に確保することができ、衝撃吸収量を充分なものとすることができる。

図５は本発明の第２の実施形態を示す車両用バンパの側面断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態における衝撃吸収部材５の上壁９の上面９ａおよび下壁１１の下面１１ａに形成した溝９ｂ，１１ｂに加え、上壁９の内壁面としての下面９ｃおよび下壁１１の内壁面としての上面１１ｃの車体前後方向ほぼ中央位置に、車幅方向に延びる内側凹部としての内側溝９ｄ，１１ｄを設けている。

このような内側溝９ｄ，１１ｄは、図１のように溝９ｂ，１１ｂを設けるよう設計して製造した衝撃吸収部材５の前記した最大反力が、所望の値を得られなかった場合に追加して設けることで、衝撃吸収部材５としての最大反力の調整を行うことができる。

なお、外壁面に設けられる凹部以外の内側凹部等の凹部は上記の通り側壁の外壁面に設けられる凹部の作用を補完することを目的として設けられるものであるため、設ける位置、数は適宜決定することができるが、内側凹部の設けられる位置としては、衝突試験により座屈モードや端壁付近での曲げモードを検証し、適宜決定する。

更に、本発明においては、衝撃吸収部材の側壁の前端部の車体上下方向外側角部に切り欠きを設けることにより、更に安定的に側壁の座屈位置を制御することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態を示す車両用バンパの側面断面図、（ｂ）は（ａ）の車両用バンパが車体前方から衝撃を受けて衝撃吸収部材が座屈変形したときの状態を示す動作説明図である。 図１の衝撃吸収部材の斜視図である。 衝撃吸収部材が図１（ｂ）のように座屈変形したときの応力分布を示す説明図である。 従来構造の衝撃吸収部材が、車体前方から衝撃を受けて座屈変形した後、さらに破壊した状態を示す動作説明図である。 本発明の第２の実施形態を示す車両用バンパの側面断面図である。

符号の説明

５ 衝撃吸収部材
９ 衝撃吸収部材の上壁（側壁）
９ａ 上壁の上面（側壁の空間と反対側の外壁面）
９ｂ 上壁の上面に設けた溝（凹部）
９ｃ 上壁の下面（側壁の空間側の内壁面）
９ｄ 上壁の下面に設けた内側溝（内側凹部）
１１ 衝撃吸収部材の下壁（側壁）
１１ａ 下壁の下面（側壁の空間と反対側の外壁面）
１１ｂ 下壁の下面に設けた溝（凹部）
１１ｃ 下壁の上面（側壁の空間側の内壁面）
１１ｄ 下壁の上面に設けた内側溝（内側凹部）
１３ 上壁と下壁との間の空間
１５ 上壁と下壁とを連結する後壁（端壁）

Claims (8)

1. 車体前後方向に対して交差する方向の両側に一対の側壁を少なくとも備えるとともに、この両側壁相互間に空間を備え、車体前後方向からの衝撃を受けて潰れることで衝撃を吸収する衝撃吸収部材を有する車両用バンパにおいて、前記一対の側壁のうち少なくともいずれか一方の側壁の前記空間と反対側の外壁面に凹部を設けたことを特徴とする車両用バンパ。
2. 前記凹部は、前記衝撃吸収部材が車体前後方向から衝撃を受ける際に、最も応力が集中する部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパ。
3. 前記凹部は、前記側壁の外壁面において車体前後方向と交差する方向に延びる溝で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用バンパ。
4. 前記凹部を設けた側壁の前記空間側の内壁面に内側凹部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用バンパ。
5. 前記内側凹部は、前記側壁の内壁面において車体前後方向と交差する方向に延びる内側溝で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用バンパ。
6. 前記両側壁は、車体上下方向両側に位置して車幅方向に延長されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用バンパ。
7. 前記衝撃吸収部材は、前記両側壁の車体前方側と同後方側とのいずれか一方の端部相互を連結する端壁を備えていることを特徴とする請求項６に記載の車両用バンパ。
8. バンパレインフォースとバンパフェイシャとの間に取り付けられる衝撃吸収部材であって、該衝撃吸収部材は、鉛直方向上部に位置する上壁と、同下部に位置する下壁と、該上壁と下壁とを相互に端部にて連結する端壁とからなる鉛直断面がコ字状の合成樹脂発泡体であり、前記上壁の上面と前記下壁の下面に凹部を設けたことを特徴とする衝撃吸収部材。

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