JP2016013788A - Vehicle bumper beam structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バンパービームの車幅方向中央部と車幅方向両端部との間に前後方向外側に突出する左右一対の荷重入力部を設けた自動車のバンパービーム構造に関する。 The present invention relates to a bumper beam structure for an automobile provided with a pair of left and right load input portions protruding outward in the front-rear direction between a vehicle width direction center portion of the bumper beam and both ends in the vehicle width direction.
車幅方向に延びる曲げ担持体と、曲げ担持体の車幅方向両端部から前後方向に突出する左右一対の変形突出部とを備える自動車のバンパービーム(ショックアブソーバ)を、上下2分割したFRP製のシェルを結合して中空閉断面に構成し、左右一対の変形突出部を前後方向に延びる左右一対の前後方向担持体(サイドフレーム)の端部に接続したものが、下記特許文献1により公知である。 FRP made by splitting the bumper beam (shock absorber) of an automobile with a bending carrier extending in the vehicle width direction and a pair of left and right deforming protrusions protruding in the front-rear direction from both ends of the bending carrier in the vehicle width direction. Patent Document 1 below discloses a structure in which a pair of left and right deformed protrusions are connected to ends of a pair of left and right front and rear support bodies (side frames) extending in the front and rear direction. It is.
ところで上記従来のものは、前面衝突あるいは後面衝突によって曲げ担持体に衝突荷重が入力すると、左右一対の変形突出部間で曲げ担持体が曲げ変形することで衝突エネルギーを吸収するため、エネルギー吸収量を増加させるには曲げ担持体の曲げ強度を高める必要があり、そのためにバンパービームの重量が増加してFRP製としたことによる軽量化のメリットが充分に活かせなくなる問題があった。 By the way, in the above conventional one, when a collision load is input to the bending carrier due to a frontal collision or a rear collision, the bending carrier absorbs collision energy by bending deformation between the pair of left and right deformation protrusions. In order to increase the bending strength, it is necessary to increase the bending strength of the bending carrier. For this reason, there is a problem that the weight of the bumper beam is increased and the advantage of weight reduction by using FRP cannot be fully utilized.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、軽量でエネルギー吸収性能に優れたバンパービームを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a bumper beam that is light in weight and excellent in energy absorption performance.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、バンパービームの車幅方向中央部と車幅方向両端部との間に前後方向外側に突出する左右一対の荷重入力部を設けた自動車のバンパービーム構造であって、前記バンパービームは、前記荷重入力部を頂点として車幅方向外側に延びる左右一対の外側トラス構造要素と、前記荷重入力部を頂点として車幅方向内側に延びる左右一対の内側トラス構造要素とを備え、前記左右一対の外側トラス構造要素の車幅方向外端は前後方向に延びる左右一対の車体フレームの端部に接続され、前記左右一対の内側トラス構造要素の車幅方向内端は相互に接続されることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a pair of left and right load input portions projecting outward in the front-rear direction between the vehicle width direction center portion and the vehicle width direction both ends of the bumper beam. A bumper beam structure of an automobile provided with a pair of left and right outer truss structure elements extending outward in the vehicle width direction with the load input portion as a vertex, and an inner side in the vehicle width direction with the load input portion as a vertex A pair of left and right inner truss structure elements extending in the vehicle width direction, and outer ends in the vehicle width direction of the pair of left and right outer truss structure elements are connected to ends of a pair of left and right body frames extending in the front-rear direction. An automobile bumper beam structure is proposed in which the inner ends of the structural elements in the vehicle width direction are connected to each other.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記左右一対の車体フレームの端部間をテンション部材で接続したことを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a bumper beam structure for an automobile is proposed in which ends of the pair of left and right body frames are connected by a tension member. Is done.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記バンパービームは前後方向内側に開放する開放断面の繊維強化樹脂製であり、前記繊維強化樹脂は、相互に直交する第1連続繊維および第2連続繊維と、前記第1、第2連続繊維に対して異なる方向に交差する第3、第4連続繊維とを含み、前記外側トラス構造要素および前記内側トラス構造要素は前記第1〜第4連続繊維により構成されることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記バンパービームは、車幅方向両端部の前後方向幅が車幅方向中央部の前後方向幅よりも大きいことを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。 According to a fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the third aspect, the bumper beam has a front-rear width at both ends in the vehicle width direction that is larger than a front-rear width at the center in the vehicle width direction. A bumper beam structure for automobiles is proposed.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1または2の構成に加えて、前記バンパービームは前後方向内側に開放する開放断面の繊維強化樹脂製であり、前記繊維強化樹脂は、相互に直交する第1連続繊維および第2連続繊維と、ランダムに配向された不連続繊維とを含み、前記外側トラス構造要素および前記内側トラス構造要素は前記第1、第2連続繊維および前記不連続繊維により構成されることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration of
また請求項6に記載された発明によれば、請求項2〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームは上壁、下壁および側壁を有する略コ字状断面であり、前記上壁、前記下壁および前記側壁を接続する不連続繊維の補強リブを備えることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
According to the invention described in claim 6, in addition to the configuration of any one of
また請求項7に記載された発明によれば、請求項2〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームは上壁、下壁および側壁を有する略コ字状断面であり、前記上壁および前記下壁間に傾斜壁を備えることを特徴とするバンパービーム構造が提案される。
According to the invention described in claim 7, in addition to the configuration of any one of
また請求項8に記載された発明によれば、請求項2〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記バンパービームの車幅方向両端部はボルトで前記車体フレームの端部に締結され、前記バンパービームの上壁および下壁は前記ボルトの軸線に沿う凹状のビードを備えることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。 According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the second to fifth aspects, the both ends of the bumper beam in the vehicle width direction are bolted to the end of the body frame. An automobile bumper beam structure is proposed in which the bumper beam upper and lower walls are provided with concave beads along the axis of the bolt.
また請求項9に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記テンション部材は高張力鋼板製であり、前記テンション部材を前記左右一対の車体フレームの端部に車体パネルを挟んでボルトで共締めすることで、前記テンション部材および前記車体パネル間に閉断面部分が構成されることを特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。 According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the tension member is made of a high-tensile steel plate, and the tension member is attached to the end of the pair of left and right body frames. A bumper beam structure for an automobile is proposed in which a closed cross-section is formed between the tension member and the vehicle body panel by pinching and fastening with bolts.
尚、実施の形態のリヤサイドフレーム11は本発明の車体フレームに対応し、実施の形態のテンションプレート16は本発明のテンション部材に対応し、実施の形態のエンドパネル17は本発明の車体パネルに対応する。
The
請求項1の構成によれば、車幅方向中央部と車幅方向両端部との間に前後方向外側に突出する左右一対の荷重入力部を設けたバンパービームは、荷重入力部を頂点として車幅方向外側に延びる左右一対の外側トラス構造要素と、荷重入力部を頂点として車幅方向内側に延びる左右一対の内側トラス構造要素とを備えるので、左右一対の荷重入力部に前後方向の衝突荷重が入力したときに、外側トラス構造要素に車幅方向外向きの圧縮荷重を発生させ、内側トラス構造要素に車幅方向内向きの圧縮荷重を発生させることができる。その結果、左右一対の外側トラス構造要素が車体フレームに押し付けられて圧壊し、左右一対の内側トラス構造要素が相互に押し付け合って圧壊することで、大きなエネルギー吸収効果が発揮される。このように、バンパービームは曲げ荷重ではなく圧縮荷重で圧壊するので、バンパービームの曲げ強度を特別に高める必要がなくなり、軽量でエネルギー吸収性能の高いバンパービームを得ることができる。 According to the configuration of the first aspect, the bumper beam provided with the pair of left and right load input portions protruding outward in the front-rear direction between the vehicle width direction center portion and the vehicle width direction both end portions has the load input portion as a vertex. A pair of left and right outer truss structural elements extending outward in the width direction and a pair of left and right inner truss structural elements extending inward in the vehicle width direction with the load input portion at the top are provided. , The outer truss structural element can generate a compressive load outward in the vehicle width direction, and the inner truss structural element can generate a compressive load inward in the vehicle width direction. As a result, the pair of left and right outer truss structural elements are pressed against the body frame to be crushed, and the pair of left and right inner truss structural elements are pressed against each other to be crushed, thereby exhibiting a large energy absorption effect. As described above, the bumper beam is crushed by a compressive load rather than a bending load, so that it is not necessary to specially increase the bending strength of the bumper beam, and a bumper beam having a light weight and high energy absorption performance can be obtained.
また請求項2の構成によれば、左右一対の車体フレームの端部間をテンション部材で接続したので、衝突荷重の入力によって左右一対の車体フレームの間隔が開くのを防止し、外側トラス構造要素および内側トラス構造要素に確実に圧縮荷重を作用させて高いエネルギー吸収効果を確保することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the ends of the pair of left and right body frames are connected by the tension member, it is possible to prevent the distance between the pair of left and right body frames from being opened due to the input of the collision load. And a high energy absorption effect can be ensured by making a compressive load act on an inner truss structure element reliably.
また請求項3の構成によれば、バンパービームは前後方向内側に開放する開放断面の繊維強化樹脂製であり、繊維強化樹脂は、相互に直交する第1連続繊維および第2連続繊維と、第1、第2連続繊維に対して異なる方向に交差する第3、第4連続繊維とを含み、外側トラス構造要素および内側トラス構造要素は第1〜第4連続繊維により構成されるので、外側トラス構造要素および内側トラス構造要素を備えるバンパービームを繊維強化樹脂で安価に製造できる。
According to the configuration of
また請求項4の構成によれば、バンパービームは、車幅方向両端部の前後方向幅が車幅方向中央部の前後方向幅よりも大きいので、外側トラス構造要素の前後方向幅を大きくしてエネルギー吸収量を増加させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the front-rear width at both ends in the vehicle width direction is larger than the front-rear width at the center in the vehicle width direction, Energy absorption can be increased.
また請求項5の構成によれば、バンパービームは前後方向内側に開放する開放断面の繊維強化樹脂製であり、繊維強化樹脂は、相互に直交する第1連続繊維および第2連続繊維と、ランダムに配向された不連続繊維とを含み、外側トラス構造要素および内側トラス構造要素は第1、第2連続繊維および不連続繊維により構成されるので、外側トラス構造要素および内側トラス構造要素を備えるバンパービームを繊維強化樹脂で安価に製造できるだけでなく、連続繊維に対して安価で相対的に圧縮強度が高い不連続繊維を含むことで、安価に外側トラス構造要素および内側トラス構造要素の圧縮座屈によるエネルギー吸収量を増加させることができる。 According to the configuration of claim 5, the bumper beam is made of a fiber reinforced resin having an open cross section that opens inward in the front-rear direction, and the fiber reinforced resin includes a first continuous fiber and a second continuous fiber orthogonal to each other, and a random And the outer truss structural element and the inner truss structural element are constituted by the first and second continuous fibers and the discontinuous fiber, and the bumper includes the outer truss structural element and the inner truss structural element. Not only can the beam be manufactured inexpensively with fiber reinforced resin, but it also includes discontinuous fibers that are cheaper and have a relatively high compressive strength relative to the continuous fibers, so that the compressive buckling of the outer and inner truss structural elements is inexpensive. The amount of energy absorbed by can be increased.
また請求項6の構成によれば、バンパービームは上壁、下壁および側壁を有する略コ字状断面であり、上壁、下壁および側壁を接続する不連続繊維の補強リブを備えるので、補強リブにより開断面のバンパービームが口開きするのを防止して強度・剛性を高めることができる。 According to the configuration of claim 6, the bumper beam has a substantially U-shaped cross section having an upper wall, a lower wall, and a side wall, and includes reinforcing ribs of discontinuous fibers connecting the upper wall, the lower wall, and the side wall. Strengthening and rigidity can be enhanced by preventing the bumper beam having an open cross section from opening by the reinforcing rib.
また請求項7の構成によれば、バンパービームは上壁、下壁および側壁を有する略コ字状断面であり、上壁および下壁間に傾斜壁を備えるので、傾斜壁によりバンパービームの稜線の数を増やして外側トラス構造要素および内側トラス構造要素を補強することができる。 According to the configuration of claim 7, the bumper beam has a substantially U-shaped cross section having an upper wall, a lower wall, and a side wall, and includes an inclined wall between the upper wall and the lower wall. Can be reinforced to reinforce the outer truss structural element and the inner truss structural element.
また請求項8の構成によれば、バンパービームの車幅方向両端部はボルトで車体フレームの端部に締結され、バンパービームの上壁および下壁はボルトの軸線に沿う凹状のビードを備えるので、バンパービームとの干渉を避けてボルトの締結作業を容易に行えるだけでなく、凹状のビードによりバンパービームの圧縮座屈強度を高めて衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, both ends of the bumper beam in the vehicle width direction are fastened to the ends of the vehicle body frame with bolts, and the upper and lower walls of the bumper beam are provided with concave beads along the axis of the bolt. Moreover, not only can the bolt be tightened easily while avoiding interference with the bumper beam, but the concave bead can increase the compression buckling strength of the bumper beam and increase the amount of collision energy absorbed.
また請求項9の構成によれば、テンション部材は高張力鋼板製であり、テンション部材を左右一対の車体フレームの端部に車体パネルを挟んでボルトで共締めすることで、テンション部材および車体パネル間に閉断面部分が構成されるので、大きな衝突荷重が入力して衝突エネルギーをバンパービームだけでは吸収しきれない場合に、曲げ強度の高い高張力鋼板製のテンション部材が曲げ変形して衝突エネルギーを吸収するとともに、テンション部材および車体パネル間の閉断面部分の圧壊により衝突エネルギーを吸収することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the tension member is made of a high-strength steel plate, and the tension member and the vehicle body panel are secured by bolting the vehicle body panel between the ends of the pair of left and right vehicle body frames. Since a closed cross-section is formed between them, when a large collision load is input and the collision energy cannot be absorbed by the bumper beam alone, the tension member made of high-strength steel plate with high bending strength is bent and deformed, resulting in collision energy. And the collision energy can be absorbed by crushing the closed cross section between the tension member and the vehicle body panel.
以下、図1〜図5に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向(車幅方向)および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present specification, the front-rear direction, the left-right direction (vehicle width direction), and the up-down direction are defined with reference to an occupant seated in the driver's seat.
図1〜図3に示すように、前後方向に延びる左右一対の金属製のリヤサイドフレーム11,11の後端に、車幅方向に延びるリヤバンパーのGFRP(ガラス繊維強化樹脂)製のバンパービーム12が接続される。図2から明らかなように、平面視においてバンパービーム12は全体として弓状に湾曲し、リヤサイドフレーム11,11の後端に接続される車幅方向両端部に対して車幅方向中間部が後方に突出しているが、車幅方向中央部が僅かに前方に凹むことで、車幅方向中央部および車幅方向両端部間に位置する左右一対の荷重入力部P,Pが最も後方に突出している。従って、後方から他車が真っ直ぐ追突するようなフラットな後面衝突時に、バンパービーム12の左右一対の荷重入力部P,Pに前向きの衝突荷重が分散して入力することになる。
As shown in FIGS. 1 to 3, a rear bumper GFRP (glass fiber reinforced resin)
バンパービーム12は基本的に前方に向けて開放するコ字状の断面を有しており、側壁12aと、側壁12aの上端から前方に延びる上壁12bと、側壁12aの下端から前方に延びる下壁12cと、上壁12bの前端を上向きに折り曲げた上部フランジ12dと、下壁12cの前端を下向きに折り曲げた下部フランジ12eとを備えており、車幅方向に離間した複数個所に側壁12a、上壁12bおよび下壁12cを接続する補強リブ12f…が形成される。また左右一対の荷重入力部P,Pに挟まれた部分で、側壁12aの下端および下壁12cの後端間が傾斜壁12gで斜めに接続されている。またバンパービーム12は、車幅方向両端部の前後方向幅Woが車幅方向中央部の前後方向幅Wiよりも大きくなっている。
The
リヤサイドフレーム11,11の後端に溶接された取付プレート13,13の前面に複数のウエルドナット14…が設けられており、バンパービーム12の車幅方向両端部の上部フランジ12dおよび下部フランジ12eを後方から前方に貫通する複数本のボルト15…をウエルドナット14…に螺合することで、バンパービーム12の車幅方向両端部がリヤサイドフレーム11,11に固定される。このとき、テンションプレート16およびエンドパネル17の車幅方向両端部がバンパービーム12の車幅方向両端部および取付プレート13,13間に挟まれ、ボルト15…により供締めされる。高張力鋼板よりなるテンションプレート16は後方に向かって窪んだ凹部16aを備えており、この凹部16aとエンドパネル17とによって閉断面部分24(図3(A)参照)が構成される。バンパービーム12の上壁12bおよび下壁12cには、ボルト15…の軸線に沿って前後方向に延びる凹状のビード12h…が形成される。
A plurality of weld nuts 14 are provided on the front surface of the mounting
図4に模式的に示すようにバンパービーム12を構成するGFRPは、相互に平行に配向された第1連続繊維18…と、相互に平行に配向されて第1連続繊維18…に対して直交する第2連続繊維19…と、相互に平行に配向されて第1連続繊維18…に対して一方向に鋭角で交差する第3連続繊維20…と、相互に平行に配向されて第1連続繊維18…に対して他方向に鋭角で交差する第4連続繊維21…とを、所定数の層状に積層してマトリクス樹脂で固めたもので構成される。
As schematically shown in FIG. 4, the GFRP constituting the
図5に模式的に示すように、バンパービーム12は、荷重入力部P,Pを頂点として車幅方向外側に延びる仮想的な左右一対の外側トラス構造要素22,22と、荷重入力部P,Pを頂点として車幅方向内側に延びる仮想的な左右一対の内側トラス構造要素23,23とを備える。
As schematically shown in FIG. 5, the
外側トラス構造要素22を構成する三角形の第1辺は、バンパービーム12の側壁12aおよび上壁12b間の稜線a(図1〜図3参照)、あるいはバンパービーム12の側壁12aおよび下壁12c間の稜線a(図1〜図3参照)に概ね沿っており、その方向にGFRPの第2連続繊維19…(破線参照)が配置されている。外側トラス構造要素22を構成する三角形の第2辺は、バンパービーム12の上壁12bおよび上部フランジ12d間の稜線b(図1〜図3参照)、あるいはバンパービーム12の下壁12cおよび下部フランジ12e間の稜線b(図1〜図3参照)に概ね沿っており、その方向にGFRPの第2連続繊維19…(破線参照)が配置されている。外側トラス構造要素22を構成する三角形の第3辺は、GFRPの一方向に傾斜した第3連続繊維20…(一点鎖線参照)により構成されている。
The first side of the triangle constituting the outer truss
内側トラス構造要素23を構成する三角形の第1辺は、バンパービーム12の側壁12aおよび上壁12b間の稜線c(図1〜図3参照)、あるいはバンパービーム12の側壁12aおよび下壁12c間の稜線c(図1〜図3参照)に概ね沿っており、その方向にGFRPの第2連続繊維19…(破線参照)が配置されている。内側トラス構造要素23を構成する三角形の第2辺はバンパービーム12の前後方向に配置され、第1連続繊維18…(実線参照)により構成されている。内側トラス構造要素23を構成する三角形の第3辺は、GFRPの他方向に傾斜した第4連続繊維21…(二点鎖線参照)により構成されている。
The first side of the triangle constituting the inner truss
そして左右一対の外側トラス構造要素22,22の第2辺はリヤサイドフレーム11,11の後端に支持され、左右一対の内側トラス構造要素23,23の第2辺は相互に突き合わさる。
The second sides of the pair of left and right outer truss
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
バンパービーム12の骨格は、第1連続繊維18…、第2連続繊維19…、第3連続繊維20…、第4連続繊維21…あるいは稜線a,b,cにより三辺が構成された左右一対の外側トラス構造要素22,22および左右一対内側トラス構造要素23,23でモデル化することができる。
The skeleton of the
図5に示すように、バンパービーム12は左右一対の荷重入力部P,Pが最も後方に突出しているため、後方から追突されたような場合に荷重入力部P,Pにそれぞれ前向きの衝突荷重F,Fが入力する。衝突荷重F,Fは車幅方向外向きの荷重Fo,Foと、車幅方向内向きの荷重Fi,Fiとに分解されるが、車幅方向外向きの衝突荷重Fo,Foは強度の高い外側トラス構造要素22,22によりリヤサイドフレーム11,11に伝達されて支持されるため、外側トラス構造要素22,22が軸方向に圧壊して衝突エネルギーを吸収する。
As shown in FIG. 5, the
このとき左右一対のリヤサイドフレーム11,11が車幅方向外側に開くように変形してしまうと、外側トラス構造要素22,22に充分な圧縮荷重を作用させることができないが、左右一対のリヤサイドフレーム11,11を引張強度が高い高張力鋼板よりなるテンションプレート16で車幅方向に接続したので、リヤサイドフレーム11,11が車幅方向外側に開くように変形するのを防止して外側トラス構造要素22,22の圧壊を促進することができる。
At this time, if the pair of left and right rear side frames 11, 11 are deformed so as to open outward in the vehicle width direction, a sufficient compressive load cannot be applied to the outer
また車幅方向外向きの衝突荷重Fi,Fiは強度の高い内側トラス構造要素23,23に伝達されるが、左右一対の内側トラス構造要素23,23は相互に突き合わされているため、右向きの衝突荷重Fiと左向きの衝突荷重Fiとが対向して大きな圧縮荷重が発生し、内側トラス構造要素23,23が軸方向に圧壊して衝突エネルギーを吸収する。
Further, the collision loads Fi and Fi outward in the vehicle width direction are transmitted to the high-strength inner truss
以上のように、バンパービーム12に後面衝突の衝突荷重が入力したとき、バンパービーム12に大きな曲げ荷重が発生することはなく、外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23に沿う大きな圧縮荷重が発生し、強度の高い外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23の圧壊により衝突エネルギーを吸収することができる。その結果、バンパービーム12の曲げ強度を特別に高める必要がなくなり、逆に外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23から外れた部分(例えば、図5に斜線を施した部分)の肉厚を小さくして軽量化を図ることが可能となり、軽量でエネルギー吸収性能に優れたバンパービーム12を得ることが可能となる。
As described above, when a collision load of rear collision is input to the
またGFRPの連続繊維の配向方向やバンパービーム12の稜線a,b,cを利用して外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を構成するので、特別の強度部材を付加する必要がなくなり、外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を備えるバンパービーム12を軽量かつ安価に製造できる。
Further, since the outer
またバンパービーム12は、車幅方向両端部の前後方向幅Woが車幅方向中央部の前後方向幅Wiよりも大きいので(図2参照)、外側トラス構造要素22,22の前後方向幅を大きくしてエネルギー吸収量を増加させることができる。
Further, since the front-rear width Wo at both ends in the vehicle width direction of the
またバンパービーム12は側壁12a、上壁12bおよび下壁12cを有する略コ字状断面であり、側壁12a、上壁12bおよび下壁12cを接続する不連続繊維の補強リブ12f…を備えるので、補強リブ12f…により開断面のバンパービーム12が口開きするのを防止して強度を高めることができる。しかもバンパービーム12は側壁12aおよび下壁12c間を斜めに接続する傾斜壁12gを備えるので(図1および図3参照)、傾斜壁12gによりバンパービーム12の稜線の数を増やして外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を補強することができる。
Further, the
またバンパービーム12をリヤサイドフレーム11,11に固定するボルト15…の軸線に沿うように、上壁12bおよび下壁12cに凹状のビード12h…を形成したので、バンパービーム12との干渉を避けてボルト15…の締結作業を容易に行えるだけでなく、凹状のビード12h…によりバンパービーム12の圧縮座屈強度を高めて衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
In addition,
またテンションプレート16にエンドパネル17を挟んでボルト15…で共締めすることで、テンションプレート16およびエンドパネル17間に閉断面部分24が構成されるので、大きな衝突荷重が入力して衝突エネルギーをバンパービーム12だけでは吸収しきれない場合に、曲げ強度の高い高張力鋼板製のテンションプレート16が曲げ変形して衝突エネルギーを吸収するとともに、テンションプレート16およびエンドパネル17間の閉断面部分24の部分の圧壊により衝突エネルギーを吸収することができる。
Further, by closing the
次に、図6および図7に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 6 and FIG.
第1の実施の形態のバンパービーム12は連続繊維のみを含むGFRP製であるが、第1の実施の形態のバンパービーム12は連続繊維を含む第1層12AのGFRPと、不連続繊維を含む第2層12BのGFRPとの2層構造である。
The
第1層12Aは、側壁12a、上壁12bおよび下壁12cの外側部分を構成するもので、第1の実施の形態の第1連続繊維18…および第2連続繊維19…と同じ第1連続繊維18…および第2連続繊維19…を含んでいる。一方、第2層12Bは、側壁12a、上壁12bおよび下壁12cの内側部分に加えて、上部フランジ12d、下部フランジ12eおよび補強リブ12f…を構成するものであり、ランダムに配向された不連続繊維29…を含んでいる。
12 A of 1st layers comprise the outer part of the
第2の実施の形態のバンパービーム12は、第1の実施の形態の傾斜した第3連続繊維20…および第4連続繊維21…を含まないが、ランダムに配向された不連続繊維29…のうち、第3連続繊維20…と略同方向に配向された不連続繊維29…が第3連続繊維20…の機能を分担し、第4連続繊維21…と略同方向に配向された不連続繊維29…が第4連続繊維21…の機能を分担することで、第1の実施の形態と同様に仮想的な外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を構成することができる。
The
本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができるが、バンパービーム12が圧縮強度が高い不連続繊維29…を含むことで、外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23の圧縮座屈によるエネルギー吸収量を更に増加させることができる。
According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be achieved. However, when the
次に、図8および図9に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1、第2の実施の形態のバンパービーム12はGFRP製であるが、第3の実施の形態のバンパービーム12は金属製のパイプ材を溶接して構成される。即ち、水平面内で屈曲する上下一対の第1パイプ材25,25と、水平面内で屈曲する上下一対の第2パイプ材26,26と、前後方向に配置された上下一対の直線状の第3パイプ材27,27と、鉛直方向に配置されて第1パイプ材25,25、第2パイプ材26,26および第3パイプ材27,27を連結する8本の直線状の第4パイプ材28…とを溶接して組み立て、それを高張力鋼板よりなるテンションプレート16の車幅方向両端部に溶接することで、外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を備えるバンパービーム12が構成される。
The
第3の実施の形態のバンパービーム12は、仮想的でない現実的な外側トラス構造要素22,22および内側トラス構造要素23,23を備えるものであるが、その機能は第1、第2の実施の形態のバンパービーム12と同様である。
The
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態ではリヤバンパーのバンパービーム12を例示したが、本発明はフロントバンパーのバンパービームに対しても適用可能である。
For example, in the embodiment, the
また実施の形態では左右一対の内側トラス構造要素23,23が直接突き合わされているが、圧縮荷重を伝達可能な部材を挟んで突き合わせても良い。
Further, in the embodiment, the pair of left and right inner
またバンパービーム12を構成する繊維強化樹脂はGFRPに限定されず、CFRP(カーボン繊維強化樹脂)等の他種の繊維強化樹脂であっても良く、またオイラー座屈する前に圧壊するような材料であっても良い。
Further, the fiber reinforced resin constituting the
11 リヤサイドフレーム(車体フレーム)
12 バンパービーム
12a 側壁
12b 上壁
12c 下壁
12f 補強リブ
12g 傾斜壁
12h ビード
15 ボルト
16 テンションプレート(テンション部材)
17 エンドパネル(車体パネル)
18 第1連続繊維
19 第2連続繊維
20 第3連続繊維
21 第4連続繊維
22 外側トラス構造要素
23 内側トラス構造要素
24 閉断面部分
29 不連続繊維
P 荷重入力部
Wi バンパービームの車幅方向中央部の前後方向幅
Wo バンパービームの車幅方向両端部の前後方向幅
11 Rear side frame (body frame)
12
17 End panel (body panel)
18 1st
Claims (9)
前記バンパービーム(12)は、前記荷重入力部(P)を頂点として車幅方向外側に延びる左右一対の外側トラス構造要素(22)と、前記荷重入力部(P)を頂点として車幅方向内側に延びる左右一対の内側トラス構造要素(23)とを備え、前記左右一対の外側トラス構造要素(22)の車幅方向外端は前後方向に延びる左右一対の車体フレーム(11)の端部に接続され、前記左右一対の内側トラス構造要素(23)の車幅方向内端は相互に接続されることを特徴とする自動車のバンパービーム構造。 A bumper beam structure for an automobile provided with a pair of left and right load input portions (P) protruding outward in the front-rear direction between a vehicle width direction central portion and both ends in the vehicle width direction of the bumper beam (12),
The bumper beam (12) includes a pair of left and right outer truss structural elements (22) extending outward in the vehicle width direction with the load input portion (P) as a vertex, and an inner side in the vehicle width direction with the load input portion (P) as a vertex. A pair of left and right inner truss structural elements (23) extending in the vehicle width direction, and the outer ends in the vehicle width direction of the pair of left and right outer truss structural elements (22) are at the ends of the pair of left and right body frames (11) extending in the front-rear direction. A bumper beam structure for an automobile, wherein the inner ends in the vehicle width direction of the pair of left and right inner truss structure elements (23) are connected to each other.
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