JP2011051364A - Bumper structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バンパー構造に関する。 The present invention relates to a bumper structure.
中央に湾曲部分を有するバンパーリインフォースメントと、これを支持するバンパーステイとにより構成されるバンパー構造であって、バンパーリインフォースメントの湾曲部分が直線状に伸ばされた後に、バンパーリインフォースメントの前後方向への圧潰が進行するバンパー構造が知られている(特許文献1参照。)。このバンパー構造によれば、圧潰荷重のピークを低く抑えつつ衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができるので、軽衝突時におけるエアーバック等の安全装置の誤作動を防ぎつつ車体に与えるダメージを緩和することが可能となる。 A bumper reinforcement composed of a bumper reinforcement having a curved portion in the center and a bumper stay that supports the bumper reinforcement. After the curved portion of the bumper reinforcement is straightened, the bumper reinforcement moves in the front-rear direction. There is known a bumper structure in which crushing proceeds (see Patent Document 1). According to this bumper structure, the amount of collision energy absorbed can be increased while keeping the peak of the crush load low, thus reducing damage to the vehicle body while preventing malfunction of safety devices such as air bags during light collisions. It becomes possible to do.
また、絞り成形品からなるバンパーステイを利用したバンパー構造が知られている(例えば、特許文献2〜4参照)。特許文献2〜4のバンパー構造は、バンパーステイを前後方向へ圧潰させることに主眼を置いた技術である。
A bumper structure using a bumper stay made of a drawn product is known (see, for example,
なお、本明細書では、バンパーリインフォースメントの湾曲部分または屈曲部分が直線状に伸びる過程を「伸長過程」と称し、バンパーリインフォースメントが前後方向へ圧潰する過程を「断面圧潰過程」と称し、バンパーステイが前後方向へ圧潰する過程を「ステイ圧潰過程」と称することとする。 In this specification, the process in which the curved or bent part of the bumper reinforcement extends linearly is referred to as the “elongation process”, and the process in which the bumper reinforcement is crushed in the front-rear direction is referred to as the “cross-section crushing process”. A process in which the stay is crushed in the front-rear direction is referred to as a “stay crushing process”.
バンパー構造の軽量化を図るべく、バンパーステイの肉厚を小さくすると、バンパーステイの変形抵抗が小さくなるので、伸長過程または断面圧潰過程の途中でステイ圧潰過程が一気に進行する場合がある。伸長過程または断面圧潰過程の途中でステイ圧潰過程が一気に進行すると、車体に伝達する衝突荷重(圧潰荷重)が一気に増大するとともに、その後に衝突荷重が大きく減少するようになるので、衝突時のピーク荷重が大きくなる一方で、衝突エネルギーの吸収量が小さくなる虞がある。 If the thickness of the bumper stay is reduced in order to reduce the weight of the bumper structure, the deformation resistance of the bumper stay is reduced. Therefore, the stay crushing process may proceed at a stretch during the expansion process or the cross-section crushing process. If the stay crushing process progresses at a stretch during the expansion process or the cross-section crushing process, the collision load (crushing load) transmitted to the vehicle body increases at a stretch and the collision load decreases greatly thereafter. While the load is increased, the amount of collision energy absorbed may be decreased.
このような観点から、本発明は、バンパーステイを絞り成形品としながらも、所期のピーク荷重および衝突エネルギーの吸収量を確保することが可能なバンパー構造を提供することを課題とする。 From such a viewpoint, it is an object of the present invention to provide a bumper structure capable of ensuring the intended peak load and the amount of collision energy absorbed while the bumper stay is a drawn product.
このような課題を解決する本発明に係るバンパー構造は、絞り成形品からなる左右一対のバンパーステイと、前記両バンパーステイに支持されるバンパーリインフォースメントとを備えるバンパー構造であって、前記バンパーステイは、車体に固定される底部と、前記底部から前記バンパーリインフォースメントに向って張り出す平板状の上壁部、下壁部および左右一対の側壁部とを有し、前記上壁部および前記下壁部が平行に対向しており、前記バンパーステイの開口部が前記バンパーリインフォースメントによって塞がれており、前記バンパーステイの開口周縁部が前記バンパーリインフォースメントに固着されていることを特徴とする。 A bumper structure according to the present invention that solves such a problem is a bumper structure including a pair of left and right bumper stays made of a drawn product and bumper reinforcement supported by both the bumper stays. Has a bottom portion fixed to the vehicle body, and a flat plate-like upper wall portion, a lower wall portion, and a pair of left and right side wall portions projecting from the bottom portion toward the bumper reinforcement, and the upper wall portion and the lower wall portion Wall portions are opposed in parallel, an opening portion of the bumper stay is closed by the bumper reinforcement, and an opening peripheral edge portion of the bumper stay is fixed to the bumper reinforcement. .
本発明によれば、絞り成形品にてバンパーステイを形成しているので、底部、上壁部、下壁部および側壁部を同時に成形でき、したがって、バンパーステイの低コスト化を図ることが可能になる。また、バンパーステイを絞り成形品にて構成すると、絞り成形の性質上、一面が開口した形状のバンパーステイになるところ、本発明においては、バンパーステイの開口部をバンパーリインフォースメントによって塞ぎ、バンパーステイの開口周縁部をバンパーリインフォースメントに固着しているので、バンパーステイの内部が閉空間となり、ひいては、バンパーステイの変形抵抗(圧潰強度)が高いものとなる。すなわち、本発明によれば、絞り成形品でありながらもバンパーステイの変形抵抗(圧潰強度)が高いものとなるので、バンパーステイの形態を維持しつつ、バンパーリインフォースメントの変形等を進行させることが可能となり、したがって、所期のピーク荷重および衝突エネルギーの吸収量を確保することが可能となる。なお、上記バンパーステイの開口周縁部とバンパーリインフォースメントとは、例えば、溶接、接着、ボルト、リベットなどの手段により固着することができるが、溶接により固着すると、接合用の大きなフランジ部等の形成が不用となるため好適である。 According to the present invention, since the bumper stay is formed of a draw-molded product, the bottom portion, the upper wall portion, the lower wall portion, and the side wall portion can be formed at the same time. Therefore, the cost of the bumper stay can be reduced. become. In addition, when the bumper stay is made of a draw-molded product, the bumper stay has a shape with an opening on one side due to the properties of the draw molding. In the present invention, the bumper stay opening is closed by bumper reinforcement, and the bumper stay is Since the periphery of the opening is fixed to the bumper reinforcement, the inside of the bumper stay becomes a closed space, and the deformation resistance (crushing strength) of the bumper stay becomes high. That is, according to the present invention, the deformation resistance (crushing strength) of the bumper stay is high even though it is a draw-molded product, so that the deformation of the bumper reinforcement and the like are advanced while maintaining the shape of the bumper stay. Therefore, the desired peak load and the amount of collision energy absorbed can be ensured. The bumper stay opening peripheral portion and the bumper reinforcement can be fixed by means such as welding, adhesion, bolts, rivets, etc., but when fixed by welding, formation of a large flange portion for joining, etc. Is suitable because it becomes unnecessary.
また、本発明によれば、上壁部および下壁部を平板状(平面状)としているので、衝突初期での座屈の発生を抑制することができる。しかも、バンパーステイの上壁部と下壁部とを平行に対向させると、絞り成形の際に成形皺が発生し難くなり、さらには、平行に対向させない場合に比べて、座屈荷重が大きくなるので、所期の圧潰荷重を確保しつつ薄肉化を図ることが可能になる。 Further, according to the present invention, since the upper wall portion and the lower wall portion have a flat plate shape (planar shape), occurrence of buckling at the initial stage of the collision can be suppressed. In addition, if the upper wall portion and the lower wall portion of the bumper stay face each other in parallel, forming wrinkles are less likely to occur during drawing, and moreover, the buckling load is larger than when the bumper stays are not faced in parallel. Therefore, it is possible to reduce the thickness while securing the desired crushing load.
なお、バンパーステイの上壁部および下壁部に対し、前後方向に沿ってビード加工を施してもよい。このようにすると、座屈強度をさらに向上させることが可能になる。 In addition, you may perform a bead process along the front-back direction with respect to the upper wall part and lower wall part of a bumper stay. If it does in this way, it will become possible to improve buckling strength further.
前記上壁部と前記各側壁部との境界部分および前記下壁部と前記各側壁部との境界部分に、断面円弧状の角部を形成するとよい。このようにすると、バンパーステイの変形抵抗が高まるので、薄肉化(軽量化)を図ることが可能となる。 Corners having an arcuate cross section may be formed at a boundary portion between the upper wall portion and each side wall portion and at a boundary portion between the lower wall portion and each side wall portion. In this way, the deformation resistance of the bumper stay is increased, so that it is possible to reduce the thickness (weight).
本発明においては、前記バンパーステイが前記バンパーリインフォースメントに減り込んだ後に前記バンパーステイが圧潰するように、前記バンパーリインフォースメントおよび前記バンパーステイの剛性を設定することが好ましい。このようにすると、断面圧潰過程(バンパーステイがバンパーリインフォースメントに減り込むことによって、バンパーリインフォースメントが前後方向へ圧潰する過程)中に車体に伝わる衝突荷重(圧潰荷重)のピークとステイ圧潰過程(バンパーステイ自体が圧潰する過程)中に車体に伝わる衝突荷重のピークとが時間差をもって現れるようになるので、車体に伝達する衝突荷重が一気に増大することが防止されるとともに、衝突荷重が増大した後に衝突荷重が大きく減少することが防止されるようになり、ひいては、衝突荷重の荷重値を維持することが可能となる。 In the present invention, it is preferable to set rigidity of the bumper reinforcement and the bumper stay so that the bumper stay is crushed after the bumper stay is reduced to the bumper reinforcement. In this way, the peak of the collision load (crush load) transmitted to the vehicle body during the cross-section crushing process (the process of crushing the bumper reinforcement in the front-rear direction by the bumper stay being reduced in the bumper reinforcement) and the stay crushing process ( The peak of the collision load transmitted to the vehicle body during the crushing process of the bumper stay itself appears with a time difference, so that the collision load transmitted to the vehicle body is prevented from increasing at a stretch and after the collision load increases It becomes possible to prevent the collision load from being greatly reduced, and as a result, the load value of the collision load can be maintained.
前記バンパーリインフォースメントが、前記両バンパーステイの間において屈曲または湾曲している場合には、前記バンパーリインフォースメントの屈曲部分または湾曲部分が直線状に伸ばされた後に前記バンパーステイが前記バンパーリインフォースメントに減り込むように、前記バンパーリインフォースメントおよび前記バンパーステイの剛性を設定することが好ましい。このようにすると、伸長過程(バンパーリインフォースメントの屈曲部分または湾曲部分が直線状に伸ばされる過程)、断面圧潰過程およびステイ圧潰過程の各過程において車体に伝わる衝突荷重のピークが時間差をもって順次現れるようになるので、車体に伝達する衝突荷重が一気に増大することが防止されるとともに、衝突荷重が増大した後に衝突荷重が大きく減少することが防止されるようになり、ひいては、衝突荷重の荷重値を維持することが可能となる。 When the bumper reinforcement is bent or curved between the two bumper stays, the bumper stay becomes the bumper reinforcement after the bent or curved portion of the bumper reinforcement is straightened. It is preferable to set the rigidity of the bumper reinforcement and the bumper stay so as to decrease. In this way, the peak of the collision load that is transmitted to the vehicle body in the extension process (the process in which the bent or curved part of the bumper reinforcement is linearly extended), the cross-section crushing process, and the stay crushing process appears sequentially with a time difference. Therefore, the collision load transmitted to the vehicle body is prevented from increasing at a stretch, and the collision load is prevented from greatly decreasing after the collision load is increased. Can be maintained.
前記バンパーステイは、前記車体から前記バンパーリインフォースメントに向かうにしたがって幅寸法が漸増する形状を具備していることが好ましい。このようにすると、バンパーリインフォースメントの支点間距離が狭まるようになるので、バンパーステイ間におけるバンパーリインフォースメントの変形抵抗を維持したままバンパーリインフォースメントの肉厚を小さくすることが可能となり、したがって、伸長過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量を減少させることなくバンパーリインフォースメントの軽量化を図ることが可能となる。 It is preferable that the bumper stay has a shape in which a width dimension gradually increases from the vehicle body toward the bumper reinforcement. In this way, the distance between the fulcrum points of the bumper reinforcement becomes narrower, so that it becomes possible to reduce the thickness of the bumper reinforcement while maintaining the deformation resistance of the bumper reinforcement between the bumper stays, and therefore the expansion. It is possible to reduce the weight of the bumper reinforcement without reducing the amount of collision energy absorbed in the process.
前記バンパーステイは、5000系のアルミニウム合金製とすることが好ましい。5000系のアルミニウム合金(例えば、JIS A 5052合金など)は、良好な絞り成形性を備えているので、バンパーステイの生産性を高めることができる。 The bumper stay is preferably made of a 5000 series aluminum alloy. A 5000 series aluminum alloy (for example, JIS A 5052 alloy, etc.) has good drawability, so that it is possible to increase the productivity of the bumper stay.
本発明によれば、バンパーステイを絞り成形品としながらも、所期のピーク荷重および衝突エネルギーの吸収量を確保することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to ensure the desired peak load and the amount of collision energy absorbed while the bumper stay is a drawn product.
図1に示すように、本発明の実施形態に係るバンパー構造Bは、サイドメンバ(車体)Sに固定される左右一対のバンパーステイ1,1と、両バンパーステイ1,1に支持されるバンパーリインフォースメント2と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a bumper structure B according to an embodiment of the present invention includes a pair of left and right bumper stays 1 and 1 fixed to a side member (vehicle body) S, and a bumper supported by both bumper stays 1 and 1.
なお、本実施形態では、バンパー構造Bがフロントバンパーを構成する場合を例示し、「前後」、「右左」、「上下」は車体に取り付けた状態を基準にする。また、「車幅方向」とは「左右方向」と同義である。 In the present embodiment, the case where the bumper structure B constitutes a front bumper is illustrated, and “front and rear”, “right and left”, and “up and down” are based on the state of being attached to the vehicle body. Further, “vehicle width direction” is synonymous with “left-right direction”.
バンパーステイ1は、サイドメンバSからバンパーリインフォースメント2に向かうにしたがって幅寸法が漸増する形状(末広がり形状)を具備している。バンパーステイ1は、絞り成形品からなる。本実施形態のバンパーステイ1は、バンパーリインフォース2側に開口部が形成された有底箱状を呈している。バンパーステイ1の開口部は、バンパーリインフォースメント2によって塞がれ、バンパーステイ1の開口周縁部1a〜1dは、溶接によりバンパーリインフォースメント2に固着される(図2参照)。
The
バンパーステイ1は、図2にも示すように、底部11と、上壁部12と、下壁部13(図1参照)と、左右一対の側壁部14,15とを有する。なお、以下の説明において、側壁部14,15を区別する場合には、車幅方向外側(バンパーリインフォースメント2の長手方向の端部寄り)の側壁14を「外側壁部14」と称し、車幅方向内側(バンパーリインフォースメント2の長手方向の中央部寄り)の側壁部15を「内側壁部15」と称することがある。
As shown in FIG. 2, the bumper stay 1 includes a
底部11は、サイドメンバS(図1参照)の前端面に固定される平板状の部位である。底部11は、絞り成形時のパンチ底であり、矩形状を呈している(図2参照)。底部11の適所には、ボルト挿通孔が形成されている。このボルト挿通孔には、底部11をサイドメンバSの前端面に締着するためのボルトが挿通される。なお、バンパーリインフォースメント2の前壁および後壁には、透孔が形成されていて(図1参照)、バンパー構造BサイドメンバSに固定する際には、透孔を利用して底部11のボルト挿通孔にボルトを挿通する。
The
上壁部12は、底部11の上縁部からバンパーリインフォースメント2に向って張り出す平板状の部位である。図3の(a)に示すように、上壁部12は、底部11からバンパーリインフォースメント2に向かうにしたがって幅寸法が漸増する末広がり形状を呈している。図3の(b)に示すように、本実施形態の上壁部12は、底部11から水平に張り出しており、バンパーリインフォースメント2の上面と略面一になっている。上壁部12の前縁(開口周縁部1a)は、バンパーリインフォースメント2の形状に適合するような形状に成形されていて、バンパーリインフォースメント2に線接触した状態で溶接される。なお、上壁部12の前縁(開口周縁部1a)は、上壁部12の上側に向って折れ曲がった小さなフランジ状を呈している。小さなフランジ状を呈する部分は、絞り成形の際に形成される。絞り成形後のトリミング等により開口周縁部を整えた場合には、小さなフランジ状を呈する部分を形成しない構造とすることもできる。
The
下壁部13は、底部11の下縁部からバンパーリインフォースメント2に向って張り出す平板状の部位である。下壁部13は、底部11からバンパーリインフォースメント2に向かうにしたがって幅寸法が漸増する末広がり形状を呈している。本実施形態の上壁部12は、底部11から水平に張り出しており、バンパーリインフォースメント2の下面と略面一になっている。すなわち、下壁部13は、上壁部12と同じ平面形状を具備しており、かつ、上壁部12と平行に対向している。下壁部13の前縁(開口周縁部1b)は、バンパーリインフォースメント2の形状に適合するような形状に成形されていて、バンパーリインフォースメント2に線接触した状態で溶接される。なお、下壁部13の前縁(開口周縁部1b)は、下壁部13の下側に向って折れ曲がった小さなフランジ状を呈している。小さなフランジ状を呈する部分は、絞り成形の際に形成される。絞り成形後のトリミング等により開口周縁部を整えた場合には、小さなフランジ状を呈する部分を形成しない構造とすることもできる。
The
外側壁部14は、図3の(a)に示すように、底部11の車幅方向外側の端縁からバンパーリインフォースメント2に向って張り出す曲板状の部位であり、その全体が平面視円弧状を呈している。なお、外側壁部14は、バンパーステイ1の内空側に凸となるように湾曲している。図3の(c)に示すように、外側壁部14は、上壁部12および下壁部13の車幅方向外側の側縁同士を繋いでいる。また、図2に示すように、外側壁部14の前縁(開口周縁部1c)は、バンパーリインフォースメント2に線接触した状態で溶接される。なお、外側壁部14の前縁(開口周縁部1c)は、車幅方向外側に向って折れ曲がった小さなフランジ状を呈している。小さなフランジ状を呈する部分は、絞り成形の際に形成される。絞り成形後のトリミング等により開口周縁部を整えた場合には、小さなフランジ状を呈する部分を形成しない構造とすることもできる。
As shown in FIG. 3A, the outer
内側壁部15は、底部11の車幅方向内側の端縁からバンパーリインフォースメント2に向って張り出す曲板状の部位であり、図3の(a)に示すように、その全体が平面視円弧状を呈している。なお、内側壁部15は、バンパーステイ1の内空側に凸となるように湾曲している。図3の(c)に示すように、内側壁部15は、上壁部12および下壁部13の車幅方向内側の側縁同士を繋いでいる。また、図2に示すように、内側壁部15の前縁(開口周縁部1d)は、バンパーリインフォースメント2に線接触した状態で溶接される。なお、内側壁部15の前縁(開口周縁部1d)は、車幅方向内側に向って折れ曲がった小さなフランジ状を呈している。小さなフランジ状を呈する部分は、絞り成形の際に形成される。絞り成形後のトリミング等により開口周縁部を整えた場合には、小さなフランジ状を呈する部分を形成しない構造とすることもできる。
The
外側壁部14および内側壁部15は、車幅方向(左右方向)に間隔をあけて対向している。図3の(a)に示すように、外側壁部14と底部11との交差角(内角)αおよび内側壁部15と底部11との交差角(内角)βは、いずれも鈍角であり、両者の離隔距離は、底部11からバンパーリインフォースメント2に向かうにしたがって漸増している。すなわち、外側壁部14および内側壁部15は、底部11からバンパーリインフォースメント2に向かうにしたがって間隔が拡がるようにハ字状に対向している。
The outer
図3の(c)に示すように、上壁部12と外側壁部14との境界部分1eおよび上壁部12と内側壁部15との境界部分1fには、断面円弧状の角部が形成されている。同様に、下壁部13と外側壁部14との境界部分1gおよび下壁部13と内側壁部15との境界部分1hには、断面円弧状の角部が形成されている。角部内側の半径Rは、下記の式1を満足するように設定することが望ましい。
2<R/t<12 ・・・(1)
t:各壁部12〜15の肉厚
R/tの値を2以下にすると、バンパーステイ1の剛性(座屈強度)が高まる一方で、絞り成形性が損なわれるようになり、R/tの値を12以上にすると、絞り成形性が向上する一方で、バンパーステイ1の剛性が小さくなる。
As shown in FIG. 3 (c), the
2 <R / t <12 (1)
t: Wall thickness of each of the
なお、各壁部12〜15と底部11との境界部分(パンチ肩部によって成形される部分)にも、断面円弧状の角部が形成されている。
In addition, the corner | angular part of cross-section circular arc shape is also formed in the boundary part (part shape | molded by a punch shoulder part) of each wall parts 12-15 and the
バンパーステイ1の剛性(潰れ易さ)を調整する場合には、各壁部12〜15の肉厚、内角α,βの大きさ、境界部分1e〜1hの半径などを増減すればよい。例えば、各壁部12〜15の肉厚を大きくするか、内角α,βを小さくすると、各壁12〜15の座屈荷重が大きくなるので、バンパーステイ1が潰れ難くなり、各壁部12〜15の肉厚を小さくするか、内角α,βを大きくすると、各壁12〜15の座屈荷重が小さくなるので、バンパーステイ1が潰れ易くなる。
When adjusting the rigidity (easiness of crushing) of the
バンパーステイ1は、5000系のアルミニウム合金製(例えば、JIS A 5052合金製など)の素板に深絞り加工や穴あけ加工などを施すことで形成される。深絞り加工を行う場合には、図示は省略するが、ダイと皺押さえとで素板の加工対象部の周囲を狭持し、かかる状態で加工対象部にパンチを押し込めばよい。加工対象部にパンチを押し込むと、その加工対象部の周囲の部分がダイと皺押さえとの間に引き込まれつつ絞り加工が進行する。その後、ダイと皺押さえとの間に残置された部分について、開口周縁部1a〜1dの小さなフランジ部が残るように余分な部分を切除する。また、図4に示すように、深絞り加工で得られた箱状体1´の開口端面の形状が、バンパーリインフォースメント2(図3の(a)参照)の形状に適合していない場合には、箱状体1´に対してトリミング加工を施せばよい。なお、バンパーリインフォースメント2が湾曲している場合には、バンパーステイ1の開口端面の形状をバンパーリインフォースメント2の曲面に適合させる必要があるが、深絞り加工に用いるダイおよび皺押さえの押え面をバンパーリインフォースメント2の曲面に対応した曲面に成形しておくことにより、箱状体の開口端面の形状が、バンパーリインフォースメント2に適合したものとすることも可能であり、このようにすれば、トリミング加工は不要となる。
The
なお、図示は省略するが、バンパーステイ1の上壁部12および下壁部13に対し、前後方向に沿ってビード加工を施してもよい。このようにすると、座屈強度を向上させることが可能になる。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, you may perform a bead process along the front-back direction with respect to the
図2に示すように、バンパーステイ1は、その開口周縁部1a〜1d(各壁部12〜15の前縁)の全周に亘って溶接を施すことで、バンパーリインフォースメント2に固着する。なお、本実施形態では、開口周縁部1a〜1dに小さなフランジ部を形成したので、おくと溶接作業が行いやすくなる。
As shown in FIG. 2, the
バンパーリインフォースメント2は、図5の(a)に示すように、バンパーステイ1,1に架設されるものである。図示のバンパーリインフォースメント2は、その全体が円弧状(単一の円弧で形成されている場合だけでなく、複数の円弧や直線により構成された略円弧状に形成されている場合も含む)に湾曲しており、両端部が車体側(後方)に傾斜している。ちなみに、このようなバンパーリインフォースメント2は、アルミニウム合金製(例えば、7000系アルミニウム合金)の中空押出形材に曲げ加工を施すことにより得ることができる。
The
バンパーリインフォースメント2は、図3の(b)に示すように、その外殻となる角筒状の本体部21と、この本体部21の内部に配置された中壁22とを備えている。中壁22は、バンパーリインフォースメント2の断面剛性を向上させる目的で配置されたものであり、本実施形態では、本体部21の内部空間を上下二つに分割するように配置されている。
As shown in FIG. 3B, the
なお、バンパーリインフォースメント2は、バンパーステイ1,1間において湾曲部分が直線状に伸ばされる過程(伸長過程)で衝突エネルギーを吸収するとともに(図5の(b)参照)、バンパーステイ1に隣接した領域において本体部21および中壁22に座屈や塑性曲げ変形が発生する過程(断面圧潰過程)で衝突エネルギーを吸収する(図5の(c)参照)。本実施形態では、伸長過程が進行した後に断面圧潰過程が進行するように、バンパーリインフォースメント2の曲げ剛性が設定されている。
The
ちなみに、伸長過程の開始・終了のタイミングに影響を及ぼすのは、主としてバンパーリインフォースメント2全体の曲げ剛性である。当該曲げ剛性は、断面2次モーメントを増減させることで調整される。バンパーリインフォースメント2の断面2次モーメントの大小に影響を及ぼすのは、主に、本体部21の前壁および後壁の肉厚の大きさと、本体部21の前壁と後壁との離間距離の大きさであるから、これらを増減させることで、伸長過程の開始・終了のタイミングを調整することができる。一方、断面圧潰過程の開始・終了のタイミングに影響を及ぼすのは、主に、本体部21の上壁、下壁および中壁22の肉厚と、本体部21の前壁と後壁との離間距離の大きさであるから、これらを増減させることで、断面圧潰過程の開始・終了の時期を調整することができる。
Incidentally, it is mainly the bending rigidity of the
また、本実施形態では、バンパーリインフォースメント2の伸長過程および断面圧潰過程が進行した後に、ステイ圧潰過程が進行するようにバンパーステイ1およびバンパーリインフォースメント2の剛性(各部の肉厚や断面寸法など)が設定されている。
Further, in the present embodiment, the rigidity of the
次に、図5を参照して、正面衝突時における衝突エネルギーの吸収過程を説明する。車体前後方向の衝突荷重がバンパー構造Bに作用すると、図5の(b)に示すように、まず、バンパーステイ1,1間においてバンパーリインフォースメント2の湾曲部分が直線状に伸ばされることで、衝突エネルギーが吸収される(伸長過程)。なお、バンパーリインフォースメント2の曲げ伸ばし(伸長)に伴い、バンパーステイ1の内側壁部15等には曲げ変形が発生するので、バンパーステイ1の初期形状が堅固に維持される訳ではない。バンパーステイ1は、伸長過程中のバンパーリインフォースメント2を安定して支持しつつも、バンパーリインフォースメント2の曲げ伸ばしを阻害することがないように適度に変形する。
Next, the collision energy absorption process at the time of a frontal collision will be described with reference to FIG. When a collision load in the longitudinal direction of the vehicle body acts on the bumper structure B, as shown in FIG. 5B, first, the curved portion of the
伸長過程だけで衝突エネルギーを吸収できない場合には、図5の(c)に示すように、バンパーステイ1がバンパーリインフォースメント2に減り込むことで、衝突エネルギーが吸収される(断面圧潰過程)。すなわち、伸長過程が終盤に差し掛かるか、もしくは伸長過程が終了すると、断面圧潰過程が進行し始める。バンパーリインフォースメント2の湾曲部分を直線状に伸ばした後に、バンパーステイ1をバンパーリインフォースメント2に減り込ませれば、伸長過程中にサイドメンバSに伝わる衝突荷重のピークと断面圧潰過程(バンパーリインフォースメント2が前後方向へ圧潰する過程)中にサイドメンバSに伝わる衝突荷重のピークとが時間差をもって現れるようになる。なお、断面圧潰過程では、バンパーステイ1に隣接した領域において、バンパーリインフォースメント2の本体部21および中壁22(図2参照)に座屈や塑性曲げ変形が発生し、本体部21の内部空間が潰れる。
When the collision energy cannot be absorbed only by the extension process, the
断面圧潰過程が進行してもなお衝突エネルギーを吸収しきれない場合には、図5の(d)に示すように、バンパーステイ1自体が前後方向に圧潰することで衝突エネルギーが吸収される(ステイ圧潰過程)。すなわち、断面圧潰過程が終盤に差し掛かるか、もしくは断面圧潰過程が終了すると、ステイ圧潰過程が進行し始める。バンパーステイ1をバンパーリインフォースメント2に減り込ませた後に、バンパーステイ1を圧潰させると、断面圧潰過程中にサイドメンバSに伝わる衝突荷重のピークとステイ圧潰過程中にサイドメンバSに伝わる衝突荷重のピークとが時間差をもって現れるようになる。なお、ステイ圧潰過程では、バンパーステイ1の上壁部12、下壁部13、外側壁部14および内側壁部15(図3参照)に座屈や塑性曲げ変形等が発生し、バンパーステイ1の内部空間の容積が減少する。本実施形態のステイ圧潰過程においては、まず、バンパーステイ1の内側壁部15およびその周辺部に座屈や塑性曲げ変形が発生し、次いで、外側壁部14等に座屈や塑性曲げ変形が発生する。
If the collision energy cannot be absorbed even after the cross-sectional crushing process proceeds, the
ちなみに、バンパーステイ1の外側壁部14および内側壁部15は、バンパーステイ1の内空側に湾曲しているので、外側壁部14および内側壁部15の初期の座屈モードは、多くの場合、バンパーステイ1の内空側に入り込むような座屈モードとなる。つまり、バンパーステイ1によれば、その圧潰過程や圧潰後の形態にばらつきが生じ難くなるので、ステイ圧潰過程において吸収される衝突エネルギー量にばらつきが生じ難くなる。
Incidentally, since the
以上説明したバンパー構造Bによれば、絞り成形品にてバンパーステイ1を形成しているので、底部11、上壁部12、下壁部13および側壁部14,15を同時に成形でき、バンパーステイ1の製作コストの低減を図ることが可能になる。
According to the bumper structure B described above, since the
バンパーステイ1を絞り成形品にて構成すると、絞り成形の性質上、一面が開口した形状のバンパーステイ1になるところ、バンパーステイ1の開口部をバンパーリインフォースメント2によって塞ぎ、バンパーステイ1の開口周縁部1a〜1dを溶接によりバンパーリインフォースメント2に固着しているので、バンパーステイ1の内部が閉空間となり、ひいては、バンパーステイ1の変形抵抗(圧潰強度)が高いものとなる。すなわち、バンパー構造Bによれば、絞り成形品でありながらもバンパーステイ1の変形抵抗(圧潰強度)が高いものとなるので、バンパーステイ1の形態を維持しつつ、バンパーリインフォースメント2の変形等を進行させることが可能となり、したがって、所期のピーク荷重および衝突エネルギーの吸収量を確保することが可能となる。
If the
また、バンパーステイ1によれば、上壁部12および下壁部13を平板状(平面状)としているので、衝突初期での座屈の発生を抑制することができる。しかも、バンパーステイ1の上壁部12と下壁部13とを平行に対向させているので(図3の(b)参照)、絞り成形の際に成形皺が発生し難くなり、さらには、平行に対向させない場合に比べて、座屈荷重が大きくなるので、所期の圧潰荷重を確保しつつ薄肉化を図ることが可能になる。
Moreover, according to the
また、図3の(c)に示すように、上壁部12と各側壁部14,15との境界部分1e,1fおよび下壁部13と各側壁部14,15との境界部分1g,1hに、断面円弧状の角部を形成したので、バンパーステイ1の変形抵抗が高まり、ひいては、その薄肉化(軽量化)を図ることが可能となる。
3C,
また、バンパーステイ1,1間においてバンパーリインフォースメント2の湾曲部分が直線状に伸ばされる過程中(伸長過程中)に、バンパーステイ1,1が前後方向に圧潰するようなことがないので、バンパーリインフォースメント2の支点間距離が、見た目だけでなく実質的にも狭まることになる。
Further, the bumper stays 1 and 1 are not crushed in the front-rear direction during the process in which the curved portion of the
なお、何らの対策を施すことなく、バンパーリインフォースメント2の本体部21の前壁および後壁の肉厚を小さくすると、バンパーリインフォースメント2の軽量化が図られる一方で、バンパーリインフォースメント2の曲げ剛性が小さくなってしまい、バンパーリインフォースメント2の変形抵抗が低下するとともに、伸長過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量が減少してしまう。これに対し、本実施形態のバンパー構造Bによれば、末広がり形状のバンパーステイ1によってバンパーリインフォースメント2の支点間距離を狭めているので、バンパーリインフォースメント2の本体部21の前壁および後壁の肉厚を小さくして軽量化を図ったとしても、バンパーリインフォースメント2の変形抵抗が大きく低下するようなことはなく、したがって、伸長過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量が大きく減少するようなこともない。つまり、バンパー構造Bによれば、バンパーステイ1,1間におけるバンパーリインフォースメント2の変形抵抗を低下させることなくバンパーリインフォースメント2の肉厚(特に、本体部21の前壁、後壁の肉厚)を小さくすることが可能となり、したがって、伸長過程において吸収される衝突エネルギーの吸収量を減少させることなく軽量化を図ることが可能となる。
If the thickness of the front wall and the rear wall of the
ちなみに、バンパー構造Bにおいて、バンパーリインフォースメント2の肉厚を、幅寸法が一定のバンパーステイで支持する場合と同等にすると、バンパーステイ1,1間におけるバンパーリインフォースメント2の変形抵抗が、幅寸法が一定のバンパーステイで支持する場合よりも高まることになるので、伸長過程において吸収される衝突エネルギー量が増大することになる。
By the way, in the bumper structure B, if the thickness of the
また、バンパー構造Bによれば、伸長過程、断面圧潰過程およびステイ圧潰過程の各過程中にサイドメンバSに伝わる衝突荷重のピークが時間差をもって順次現れることになるので、衝突荷重が増大した後に衝突荷重が大きく減少することを防いで荷重値を維持することが可能となる。 Also, according to the bumper structure B, the peak of the collision load transmitted to the side member S sequentially appears with a time difference during each of the extension process, the cross-section crushing process, and the stay crushing process. It is possible to maintain the load value while preventing the load from greatly decreasing.
さらに、バンパー構造Bによれば、末広がり形状のバンパーステイ1を使用しているので、末広がり形状ではないバンパーステイを使用した場合に比べて、バンパーリインフォースメント2の圧潰範囲を増大させることが可能となり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大さることが可能となる。
Furthermore, according to the bumper structure B, since the
加えて、バンパー構造Bによれば、バンパーステイ1をアルミニウム合金製の絞り成形品とし、バンパーリインフォースメント2をアルミニウム合金製の押出形材で形成しているので、バンパー構造Bの軽量化・低コスト化を図ることが可能となり、さらには、製造が容易になるとともに、品質が安定する。
In addition, according to the bumper structure B, the
なお、バンパーステイ1およびバンパーリインフォースメント2の構成は、適宜変更しても差し支えない。
Note that the configurations of the
また、前記した実施形態においては、全体が円弧状に湾曲したバンパーリインフォースメント2を例示したが、図6に示すように、バンパーステイ1,1の間に二箇所の屈曲部分2a,2aを備えるバンパーリインフォースメント2であっても差し支えない。この場合には、バンパーリインフォースメント2の屈曲部分2a,2aが直線状に伸ばされることで、衝突初期における衝突エネルギーが吸収されることになる。また、図示は省略するが、直線状のバンパーリインフォースメントと絞り成形品からなるバンパーステイとを組み合わせても差し支えない。
Further, in the above-described embodiment, the
B バンパー構造
1 バンパーステイ
11 底部
12 上壁部
13 下壁部
14 外側壁部(側壁部)
15 内側壁部(側壁部)
1a〜1d 開口周縁部
1e〜1h 角部
2 バンパーリインフォースメント
15 Inner wall (side wall)
1a to 1d Opening
Claims (7)
前記両バンパーステイに支持されるバンパーリインフォースメントとを備えるバンパー構造であって、
前記バンパーステイは、車体に固定される底部と、前記底部から前記バンパーリインフォースメントに向って張り出す平板状の上壁部、下壁部および左右一対の側壁部とを有し、
前記上壁部および前記下壁部が平行に対向しており、
前記バンパーステイの開口部が前記バンパーリインフォースメントによって塞がれており、
前記バンパーステイの開口周縁部が前記バンパーリインフォースメントに固着されていることを特徴とするバンパー構造。 A pair of left and right bumper stays made of drawn products,
A bumper structure comprising a bumper reinforcement supported by both the bumper stays,
The bumper stay has a bottom portion fixed to a vehicle body, a flat plate-like upper wall portion projecting from the bottom portion toward the bumper reinforcement, a lower wall portion, and a pair of left and right side wall portions,
The upper wall portion and the lower wall portion face each other in parallel,
The opening of the bumper stay is closed by the bumper reinforcement,
A bumper structure characterized in that an opening peripheral edge of the bumper stay is fixed to the bumper reinforcement.
前記バンパーリインフォースメントの屈曲部分または湾曲部分が直線状に伸ばされた後に前記バンパーステイが前記バンパーリインフォースメントに減り込むように、前記バンパーリインフォースメントおよび前記バンパーステイの剛性が設定されていることを特徴とする請求項4に記載のバンパー構造。 The bumper reinforcement is bent or curved between the bumper stays,
Rigidity of the bumper reinforcement and the bumper stay is set so that the bumper stay is reduced to the bumper reinforcement after the bent part or the curved part of the bumper reinforcement is linearly extended. The bumper structure according to claim 4.
The bumper structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the bumper stay is made of a 5000 series aluminum alloy.
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