JP2008110679A - 自動車のバンパーリィンフォースメント - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時に潰れ変形し、衝撃緩和効果を有効に発揮する自動車のバンパーリィンフォースメント提供すること。
【解決手段】自動車の前後方向に延びる左右のサイドメンバ５の先端に設けた衝撃緩和部材２を介してサイドメンバ５に取付けられたバンパーリィンフォースメント１において、バンパーリィンフォースメント１には、衝撃緩和部材２との結合部１ｄの近傍位置に、易変形手段たる抜き孔３を設け、車両の衝突時、特に低速オフセット衝突時に、バンパーリィンフォースメント１の抜き孔３形成部および衝撃緩和部材２により衝突エネルギーを吸収して衝撃を緩和すると共に、サイドメンバ５の変形を抑制する構造とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車のバンパーリィンフォースメント、特に車両衝突時に潰れ変形して衝撃を緩和するバンパーリィンフォースメントに関する。

従来、自動車のバンパーは、車幅方向に延びる中空閉断面構造のバンパーリィンフォースメントと、これに沿って設けるパッド材（バンパーアブソーバー）と、これらを被覆する合成樹脂のバンパーカバーで構成されている。

図７は従来の一般的なフロントバンパーおよびこれを支持する部材の概略平面図で、エンジンルームに設けられて前後方向に延びる左右のフロントサイドメンバ５の前端には、衝突時の衝撃により潰れ変形可能な衝撃緩和部材（クラッシュボックス）２が取付けられ、衝撃緩和部材２を介してフロントサイドメンバ５の前端にバンパーリィンフォースメント1が取付けられている。

バンパーリィンフォースメント１は、車幅方向に沿って直線状に延びる中央部１ａの左右両側に、中央部１ａから緩やかに屈曲して斜め後方車外側へ延びる傾斜端部１ｂが形成されており、左右の両傾斜端部１ｂの後面が上記左右の衝撃緩和部材２に結合されている。図７の５０は左右のサイドメンバ5の前後中間部間に設けられたサスペンションメンバ、５１は左右のサスペンションタワー、５２は両サイドメンバの前部間に設けられ、エンジンルーム前面に位置するラジエータの下縁を支持するラジエータサポートロアである。また７図中、６０はバンパーカバー、６１はパッド材である。

従来のバンパーリィンフォースメント1は、低速（例えば時速１５km程度）で一方の傾斜端部１ｂが剛壁Ｔにオフセット衝突した場合、図8に示すように、衝突荷重の作用により衝撃緩和部材２は軸方向に潰れ変形するが、傾斜端部１ｂはほとんど潰れずに残ってしまうことがある。特に近年、重量軽減のためにアルミニウム等の軽金属の押出成形により形成されたバンパーリィンフォースメントが用いられ、この種のバンパーリィンフォースメントは薄い鉄板製のものに比べて厚肉のために潰れ難く、衝撃緩和部材２が潰れても傾斜端部１ｂが潰れ変形しないと、衝撃緩和効果が有効に発揮されず、低速衝突でもフロントサイドメンバ５が軸方向に潰れ変形するといった問題が生じる。

一般に、低速衝突で車体を修理する場合、バンパーリィンフォースメント１や衝撃緩和部材２などは新しい物に交換するだけですむが、車体の骨格部材たるフロントサイドメンバ５が潰れ変形するとこれを交換することが困難で前から引張りながら潰れを直すなどの方法がとられ得るが、大掛かりな修理作業となり作業手間が甚大である。

そこで衝突時にバンパーリィンフォースメントにより効率よく衝撃を緩和させる従来構造として、例えば、下記特許文献1に記載されたように、サイドメンバの先端で、リヤバンパーのバンパーリィンフォースメントを支持するのに横幅の広いバンパーステーを用いて車幅方向に広い範囲でバンパーリィンフォースメントを支持することが提案されている。これによれば、衝突時に、衝突相手と上記バンパーステーとの間で、車幅方向の広い範囲にわたってバンパーリィンフォースメントを潰れ変形せしめて衝撃を緩和させるようにしている。

しかしながら、フロントバンパーでは、前後位置にあるバンパーリィンフォースメントと上記ラジエータサポートロアとの間に、ラジエータの下縁が配設されるので、横幅の広いバンパーステーを設けることが困難である。またこの種のバンパーステーは衝突時にバンパーリィンフォースメントを広い範囲で支えてバンパーリィンフォースメントを潰れ変形させるものであるから、バンパーステー自体は剛性が必要であってバンパーステー自体の衝撃緩和性能が低く、バンパーリィンフォースメントとバンパーステーとの総合的な衝撃緩和性能を発揮させることが困難であった。
特開２００４−１８２１３９号公報

そこで本発明は、バンパーリィンフォースメントを支持するサイドメンバ先端に設けられた衝撃緩和部材の衝撃緩和効果と相まってバンパーリィンフォースメントの衝撃緩和効果が有効に発揮されるバンパーリィンフォースメントを提供することを課題としてなされたものである。

本発明は、自動車の車幅方向に延びる中空閉断面構造のバンパーリィンフォースメントであって、車両の前後方向に延びる左右のサイドメンバの先端に、車両衝突時に潰れ変形して衝撃を緩和可能な衝撃緩和部材を設け、左右の衝撃緩和部材の先端に背面を結合して取付けられた自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、バンパーリィンフォースメントには、上記衝撃緩和部材との結合部の近傍位置に、衝突時の衝撃によりバンパーリィンフォースメントを潰れ変形させる易変形手段を設ける（請求項１）。オフセット衝突時にバンパーリィンフォースメント自体も易変形手段により衝撃緩和部材の近傍位置で潰れ変形し、更に衝撃緩和部材も潰れ変形することにより高い衝撃緩和効果が発揮され、低速の衝突においてフロントサイドメンバの変形に至らない。

上記バンパーリィンフォースメントを角型の中空閉断面形状とし、上記易変形手段として、バンパーリィンフォースメントと上記衝撃緩和部材との結合部よりも若干車幅方向中央寄りの位置に、バンパーリィンフォースメントを上下方向に貫通する抜き孔を設ける（請求項２）。抜き孔の形成は易変形手段として好適である。

上記バンパーリィンフォースメントには、車幅方向に沿う直線状の中央部の左右両端から屈曲して緩やかに斜め後方車外側へ延びる傾斜端部を形成し、傾斜端部の背面を上記衝撃緩和部材と結合する。上記中央部の両端の屈曲部と上記衝撃緩和部材との結合部との間の位置に、上記傾斜端部を上下方向に貫通する上記抜き孔を形成する（請求項３）。傾斜端部が抜き孔の形成により潰れ変形する。

上記易変形手段として、バンパーリィンフォースメントと上記衝撃緩和部材との結合部に対向する位置または結合部よりも若干車幅方向中央寄りの位置に、バンパーリィンフォースメントの表面部より突出して衝突時に上記表面部よりも先に衝突相手に当る突起を設ける（請求項４）。衝突時に突起に衝突荷重が集中してバンパーリィンフォースメントの突起設置付近が潰れ変形するので、突起は易変形手段として好適である。

上記突起を、バンパーリィンフォースメントとは別部材からなる平面視ほぼ三角形状をなす硬質の中実部材で構成する（請求項５）。突起を硬質部材としたので、衝突時、バンパーリィンフォースメントが潰れ変形しやすい。

図１ないし図３に基づいて本発明を適用したバンパーリィンフォースメントの第１の実施形態を説明する。図1に示すように、エンジンルームの左右両側には前後方向に延びる車体の骨格部材たる一対のフロントサイドメンバ（以下、単にサイドメンバという）５，５が設けてある。左右のサイドメンバ５，５間には、前後中間位置に車幅方向にサスペンションメンバ５０が架設してあり、サスペンションメンバ５０の若干後方には各サイドメンバ５，５の上面にサスペンションタワー部５１，５１が設けてある。また従来構造と同様、両サイドメンバ５，５の前部下面間には車幅方向にラジエータサポートロア(図７の５２参照)が架設してある。

左右のサイドメンバ５，５の前端にはそれぞれ、衝撃緩和部材２，２が設けてあり、両衝撃緩和部材２，２には前面に車幅方向に延びるバンパーリィンフォースメント(以下、単にリィンフォースメントという)１が設けてある。

図１、図２に示すように、衝撃緩和部材２は金属板からなる中空閉断面の箱状に形成してあり、外形の高さ寸法および幅寸法がサイドメンバ５の前端部に合わせてサイドメンバ５を前方へ延長するように設けてある。衝撃緩和部材２は、その後端を塞ぐように設けた厚板からなり衝撃緩衝部材２の本体よりも幅広に形成した板材２０を、サイドメンバ５の前端を塞ぐ厚板からなる広幅の板材５５に重ね合わせて両板材２０，５５をボルト部材により締結してサイドメンバ５の前端に結合してある。

衝撃緩和部材２の前面は前面板２２で閉じてあり、前面板２２には上半部と下半部の上下２箇所に、リィンフォースメント１取付け用に前方へ突出するボルト部材２３が突設してある。

衝撃緩和部材２は外周面に浅いＶ字溝等からなる易変形部２１が軸方向に所定の間隔をおいて複数設けてあり、衝撃緩和部材２は、車両衝突時に、軸方向に潰れ変形しやすくしてある。

リィンフォースメント１は軽金属、例えばアルミニウムを押出成形にて形成した長尺部材で、上面部１１と、底面部１２と、前面部１３、および後面部１４とを備えた角型の閉断面構造をなす。リィンフォースメント１の内部には閉断面内を上下に仕切る補強部１５がリィンフォースメント１の全長にわたって一体成形してある。上下前後の各面部１１，１２，１３，１４および補強部１５の厚さは約２．５ｍｍに成形してある。

リィンフォースメント１は、直線状をなす中央部１ａと、中央部１ａの両端から緩やかに屈曲して斜め後方車外側へ延びる傾斜端部１ｂとからなる。中央部１ａの両端の屈曲部１ｃは左右のサイドメンバ５よりも内側に位置し、傾斜部１ｂは左右のサイドメンバ５の外側まで延びている。

リィンフォースメント１は左右両側の各傾斜端部１ｂがそれぞれ左右のサイドメンバ５前端の衝撃緩和部材２に結合してある。傾斜端部１ｂの後面部１４には、衝撃緩和部材２のボルト部材２３に対応する位置にそれぞれボルト貫通孔（１６、図４参照）が形成してある。これらボルト貫通孔の前方には、前面部１３を貫通するサービスホール１７が形成してある。

リィンフォースメント１は、傾斜端部１ｂの上記ボルト貫通孔１６に衝撃緩和部材２のボルト部材２３を貫通し、傾斜端部１ｂの後面部１４と衝撃緩和部材２の前面とを重ね合わせた状態で、上記サービスホール１７よりナット部材をボルト部材２３に締め込んで衝撃緩和部材２にリィンフォースメント１の傾斜端部１ｂが締結してある。

そしてリィンフォースメント１の傾斜端部１ｂ側には、車両衝突時にリィンフォースメント１が潰れ変形し易いように易変形手段たる複数の抜き孔３が形成してある。抜き孔３は、中央部１ａの屈曲部１ｃから傾斜端部１ｂと衝撃緩和部材２との結合部１ｄとの間の範囲Ｓに大小３つ形成してあり、各抜き孔３は上面部１１、補強部１５、底面部１２を一連に上下方向に貫通するように設けてある。抜き孔３の直径は大きいもので３０ｍｍ程度、小さいもので２０ｍｍ程度としてある。

リィンフォースメント１は、前面部１３の前側に肉厚のパッド材６１を配し、パッド材６１と一体に合成樹脂製のバンパーカバー６０で被覆してフロントバンパーを構成している。

図２、図３に示すように、リィンフォースメント１は、車両の低速オフセット衝突で、一方の傾斜端部１ｂがこれとほぼ平行面をなす剛壁Ｔに衝突したとき、傾斜端部１ｂの抜き孔３を形成した範囲Ｓの剛性が他の部位よりも低いので、上記範囲Ｓを中心に結合部１ｄの周囲が後方へ潰れ変形し、これにより衝突エネルギーが吸収される。これでも吸収しきれなかった衝突エネルギーは衝撃緩和部材２の潰れ変形で吸収される。

このようにリィンフォースメント１自体および衝撃緩和部材２が潰れることにより低速衝突時の衝突エネルギーはほぼ完全に吸収され衝撃が緩和されるとともにサイドメンバ５の変形を発生させずにすむ。従って、自動車の修理にはリィンフォースメント１と衝撃緩和部材２を新しい物に交換すればよく、これらはボルト部材を用いた締結構造で固定してあるので、脱着作業が簡単にでき、大掛かりな修理作業を必要としない。

尚、リィンフォースメント１は高速衝突時にも潰れ変形して衝撃緩和作用を奏する。またリィンフォースメント１は、車両の正面衝突時には中央部１ａが衝突相手に当ることとなるが、上記抜き孔３を設けた範囲Ｓを起点に中央部１ａ側が潰れ変形して衝撃緩和作用を発揮する。

本実施形態では、リィンフォースメント１は抜き孔３を傾斜端部１ｂの衝撃緩和部材２との結合部１ｄよりも車内側に設けているが、これは抜き孔３を結合部１ｄよりも車外側に設けると、結合部１ｄよりも車外側の部位が衝突相手に当った場合に、抜き孔３から外側の傾斜端部１ｂの端末が後方へ折れ変形し、衝撃緩和効果が期待できないためである。

本実施形態では抜き孔３を３つ形成したが、これに限らず、衝突速度に対する潰れ変形量を考慮して、抜き孔の大きさやその数を変更してもよい。また自動車のフロントバンパーに限らずリヤバンパーのリィンフォースメントに適用してもよい。

次に、図４ないし図６に基づいて本発明の他の実施形態を説明する。リィンフォースメント、衝撃緩和部材およびサイドメンバ等の基本構造や、取付構造は先の実施形態の同様で相違点を中心に説明し、図において同一部材は同一符号で表す。図４、図５に示すように、リィンフォースメント１の傾斜端部１ｂには、中央部１ａと傾斜端部１ｂとの間の屈曲部１ｃから傾斜端部１ｂと衝撃緩和部材２の結合部１ｄとの間の範囲Ｓの前面部１３に、前方へ突出する易変形手段たる突起４が設置してある。

突起４はアルミニウム製の平面視ほぼ直角三角形に近い三角形状の中実部材で構成してあり、部材の厚みは２０ｍｍ程度に形成してある。突起４は底辺部４１をリィンフォースメント１の前面部１３に重ね、前辺部４３が車外側に向けて高くなる傾斜面をなし、車外側の側辺部４２が上記衝撃緩和部材２の幅方向中央ないしそれよりも若干車内側の位置となるように配置してある。

突起４は上縁および下縁から上下方向に突出する薄肉の結合フランジ４５，４６が形成してあり、底辺部４１とともにこれら結合フランジ４５，４６を傾斜端部１ｂの前面部１３に構造接着剤等で強固に接着してある。リィンフォースメント１の前側に設けるパッド材６１には突起４と対向する位置に、突起４を回避する凹部６１１が形成してあり、これに突起４が嵌入してある。そしてリィンフォースメント１とパッド材６１とを一体にバンパーカバー６０で被覆してある。

図５、図６に示すように、車両の低速オフセット衝突時、突起４が衝突相手(剛壁)Ｔに当り、突起４に衝突荷重が集中的に作用し、傾斜部１ｂの突起４取付け部およびその周辺部は硬質の突起４により押し込まれて潰れ変形して衝突エネルギーが吸収され、第１の実施形態と同様な作用効果を奏する。

突起は平面視ほぼ半円形状または四角形状としてもよいが、これらよりも、突出する頂点が衝撃緩和部材２の幅方向中央ないしそれよりも若干車内側の位置となる平面視ほぼ直角三角形状の方が、衝突荷重をリィンフォースメント１の狭い範囲に集中的に作用させることができるので、リィンフォースメント１を効率よく潰すことができ、好ましい。

本発明の第１の実施形態のバンパーリィンフォースメントとこれを支持する車体側の部材を示す概略斜視図である。 上記バンパーリィンフォースメントの要部平面図である。 上記バンパーリィンフォースメントの低速オフセット衝突時の変形状態を示す概略平面図である。 本発明の第２の実施形態を示すバンパーリィンフォースメントの要部拡大斜視図である。 第２の実施形態のバンパーリィンフォースメントの要部平面図である。 第２の実施形態のバンパーリィンフォースメントの低速オフセット衝突時の変形状態を示す概略平面図である。 従来のバンパーリィンフォースメントとこれを支持する車体側の部材を示す概略平面図である。 従来のバンパーリィンフォースメントの低速オフセット衝突時の変形状態を示す概略平面図である。

符号の説明

１ バンパーリィンフォースメント
１ａ 中央部
１ｂ 傾斜端部
１１ 上面部
１２ 底面部
１８ 屈曲部
１９ 結合部
２ 衝撃緩和部材
３ 抜き孔(易変形手段)
４ 突起(易変形手段)

Claims (5)

1. 自動車の車幅方向に延びる中空閉断面構造のバンパーリィンフォースメントであって、車両の前後方向に延びる左右のサイドメンバの先端に、車両衝突時に潰れ変形して衝撃を緩和可能な衝撃緩和部材を設け、左右の衝撃緩和部材の先端に背面を結合して取付けられた自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、
   バンパーリィンフォースメントには、上記衝撃緩和部材との結合部の近傍位置に、衝突時の衝撃によりバンパーリィンフォースメントを潰れ変形させる易変形手段を設けたことを特徴とする自動車のバンパーリィンフォースメント。
2. 請求項１に記載の自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、
   上記バンパーリィンフォースメントを角型の中空閉断面形状とし、
   上記易変形手段として、バンパーリィンフォースメントと上記衝撃緩和部材との結合部よりも若干車幅方向中央寄りの位置に、バンパーリィンフォースメントを上下方向に貫通する抜き孔を設けた自動車のバンパーリィンフォースメント。
3. 請求項2に記載の自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、
   上記バンパーリィンフォースメントには、車幅方向に沿う直線状の中央部の左右両端から屈曲して緩やかに斜め後方車外側へ延びる傾斜端部を形成し、傾斜端部の背面を上記衝撃緩和部材と結合するようになし、
   上記中央部の両端の屈曲部と上記衝撃緩和部材との結合部との間の位置に、上記傾斜端部を上下方向に貫通する上記抜き孔を形成した自動車のバンパーリィンフォースメント。
4. 請求項1に記載の自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、
   上記易変形手段として、バンパーリィンフォースメントと上記衝撃緩和部材との結合部に対向する位置または結合部よりも若干車幅方向中央寄りの位置に、バンパーリィンフォースメントの表面部より突出して衝突時に上記表面部よりも先に衝突相手に当る突起を設けた自動車のバンパーリィンフォースメント。
5. 請求項４に記載の自動車のバンパーリィンフォースメントにおいて、
   上記突起を、バンパーリィンフォースメントとは別部材からなる平面視ほぼ三角形状をなす硬質の中実部材で構成した自動車のバンパーリィンフォースメント。