JP2018065452A - 車両用バンパーリインフォースメント - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収性能を向上させた車両用バンパーリインフォースメントを提供する。【解決手段】 車両用バンパーリインフォースメント１は、本体部１０と補強部２０とを備える。本体部１０は、車室の前方又は後方にて車幅方向に延設され、車幅方向に延びる内部空間を有する。本体部１０は、車両の車幅方向における両側にて前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドメンバを車室側から前記内部空間へ挿入可能なように、車室側の側面が開放されている。補強部２０は、炭素繊維強化樹脂製であり、本体部１０における車室側の側面の車幅方向における中間部であって、前記一対のサイドメンバの間に位置する部分に接着されている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用バンパーリインフォースメントに関する。

下記特許文献１及び２に記載されているように、車両走行中において車両の前端（又は後端）に物体が衝突したとき、その衝撃を吸収する車両用バンパーリインフォースメントは知られている。これらの車両用バンパーリインフォースメントは、車幅方向に延設されている。これらの車両用バンパーリインフォースメントは、第１壁部、第２壁部及び第３壁部から構成されている。第１壁部は、車室の前方（又は後方）にて車幅方向に延設され、その壁面が車室とは反対側へ向けられている。第２壁部及び第３壁部は、車幅方向に延設されるとともに、第１壁部の上端及び下端から車室側へそれぞれ延設されている。つまり、これらの車両用バンパーリインフォースメントの車室側の側面は開放されている。これらの車両用バンパーリインフォースメントが適用された車両の前端（又は後端）に物体が衝突すると、車両用バンパーリインフォースメントに衝撃荷重が印加されて車両用バンパーリインフォースメントが徐々に変形する。これにより、衝撃が吸収される。その際、第２壁部及び第３壁部は、第１壁部の補強リブとして機能する。

特許第５３４２９９９号公報 特許第５６８９０３４号公報

上記従来の車両用バンパーリインフォースメントにおいては、その車室側の側面が開放されているので、車両用バンパーリインフォースメントの変形の初期段階において、図５に示すように、車両用バンパーリインフォースメントの車室側が開く虞がある。車両用バンパーリインフォースメントの車室側が開いてしまった場合、第２壁部及び第３壁部が第１壁部のリブとしては機能しないので、車両用バンパーリインフォースメントによって受けられる衝撃荷重が小さくなる。言い換えれば、比較的小さな衝撃荷重が印加されただけで、車両用バンパーリインフォースの変形が進行していく。そのため、この場合、車両用バンパーリインフォースメントの衝撃吸収性能が低い。すなわち、車両用バンパーリインフォースメントの衝撃吸収量が小さい。なお、車両用バンパーリインフォースメントの車室側が開くのを抑制して衝撃吸収量を増大させるために、例えば、車両用バンパーリインフォースメントを筒状に形成するとよい。しかし、この場合、車両用バンパーリインフォースメントの重量が増大してしまう。また、例えば、車両用バンパーリインフォースメントを構成する各壁部の壁厚を増大させてもよいが、この場合も、車両用バンパーリインフォースメントの重量が増大してしまう。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、衝撃吸収性能を向上させた車両用バンパーリインフォースメントを提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車室の前方又は後方にて車幅方向に延設され、車幅方向に延びる内部空間を有する本体部であって、車両の車幅方向における両側にて前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドメンバを車室側から前記内部空間へ挿入可能なように、車室側の側面が開放されている本体部（１０）と、本体部における車室側の側面の車幅方向における中間部であって、前記一対のサイドメンバの間に位置する部分に接着された炭素繊維強化樹脂製の補強部（２０）と、を備えた車両用バンパーリインフォースメント（１）としたことにある。この場合、本体部の車幅方向における中央部に、補強部が設けられているとよい。

また、この場合、補強部は、本体部の長手方向及び車両高さ方向にそれぞれ沿うように配向された炭素繊維を含むとよい。

車両用バンパーリインフォースメントが適用された車両の車幅方向における中央部に、車室の反対側から物体が衝突すると、車両用バンパーリインフォースメントの車幅方向における中央部が屈曲していく。その際、本体部の車幅方向における中央部のうち、車室とは反対側に位置する部分には、車幅方向における中央部へ向かう力（圧縮力）が作用する（図４参照）。一方、本体部の車幅方向における中央部のうち、車室側に位置する部分には、車幅方向における両端側へそれぞれ向かう力（引っ張り力）が作用する。また、本体部には、その車幅方向における中央部の車室側を開こうとする力が作用する（図５参照）。

本発明においては、本体部における車室側の側面に炭素繊維樹脂製の補強部が接着されている。これにより、本体部の車幅方向における中央部のうちの車室側に位置する部分に作用する引っ張り力に対する剛性が高められるとともに、本体部の車幅方向における中央部の車室側を開こうとする力に対する剛性が高められる。とくに、補強部において、炭素繊維が横方向（本体部の長手方向）及び縦方向（車両高さ方向）に配向されている場合には、上記の両剛性が効果的に高められる。したがって、本体部を筒状（車室側の側面部が閉じている形状）に形成することなく、車両用バンパーリインフォースメントの衝撃吸収性能を向上させることができる。また、本体部の壁厚を従来と同等に保ったまま、車両用バンパーリインフォースメントの衝撃吸収性能を向上させることができる。

また、一般に車両用バンパーリインフォースメントは、車両の骨格部材（サイドメンバ）に取り付けられる。車両に物体が衝突したとき、サイドメンバの前端部（又は、サイドメンバの前端部に設けられたクラッシュボックス）が車両前後方向に圧縮変形する。これにより衝撃の一部が吸収される。したがって、サイドメンバのうち、衝突時に車両前後方向に圧縮変形する部分をできるだけ長く設定することが好ましい。つまり、圧縮ストロークをできるだけ長く設定することが好ましい。本体部が筒状である場合には、車両用バンパーリインフォースメント内に、サイドメンバの前端部を挿入できない。したがって、この場合、本体部の後面にサイドメンバの前端面が締結される。これに対し、本発明では、本体部における車室側の側面が開放されており、補強部は、本体部における車室側の側面のうち、その車幅方向における中間部であって、一対のサイドメンバの間に位置する部分に接着されている。すなわち、本体部における車室側の側面のうち、その車幅方向における両端部が車室側へ開放されている。したがって、この開口から車両用バンパーリインフォースメント内へ、サイドメンバの前端部を挿入可能である。そのため、本体部が筒状である場合に比べて、サイドメンバにおいて衝突時に車両前後方向に圧縮変形する部分を長く設定できる。

本発明に係る車両用バンパーリインフォースメントが適用された車両の平面図である。 車両用バンパーリインフォースメントの分解斜視図である。 車両用バンパーリインフォースメントの長手方向に垂直な断面図である。 車両用バンパーリインフォースメントに作用する荷重（応力）の方向を示す概略図である。 従来の車両用バンパーリインフォースメントの車室側が開く様子を示す概略図である。

本発明の一実施形態に係る車両用バンパーリインフォースメント１について説明する。まず、車両用バンパーリインフォースメント１が適用された車両Ｖの概略について説明する。車両Ｖは、図１に示すように、左右一対のサイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌ、及び車両用バンパーリインフォースメント１を有する。

サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌは、車幅方向における両側にそれぞれ配置されている。サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌは、車両前後方向に延びる角筒状に形成されている。サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端面にはフランジ部が設けられている。サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌのフランジ部に、車両用バンパーリインフォースメント１が取り付けられている。

つぎに、車両用バンパーリインフォースメント１の構成について詳しく説明する。車両用バンパーリインフォースメント１は、図２に示すように、本体部１０及び補強部２０を有する。

本体部１０は、アルミニウム合金製である。本体部１０は、車幅方向に延設されている。本体部１０は内部に空間を有しており、車室側の側面（後面）が開放されている。平面視において、本体部１０は弓状に湾曲している（図１参照）。すなわち、本体部１０の車幅方向における中央部よりも、両端部が少し後方に位置している。本体部１０の曲率は、車両の前端部のデザイン（バンパーカバーの形状）に基づいて決定されている。本体部１０は、図３に示すように、前壁部１１、上壁部１２、下壁部１３、上側後壁部１４及び下側後壁部１５を有する。

前壁部１１は、車幅方向に延びる板状に形成されており、その壁面（前面）が車室とは反対側へ向けられている。前壁部１１の車両高さ方向における中央部は後方へ凹んでいる。すなわち、前壁部１１の車両高さ方向における中央部には、前壁部１１の長手方向に沿って延びる溝部Ｇ１が形成されている。溝部Ｇ１は、車両高さ方向に平行な底壁部Ｇ１１と、底壁部Ｇ１１の上端及び下端からそれぞれ前方へ延びる上側側壁部Ｇ１２及び下側側壁部Ｇ１３から構成されている。

また、前壁部１１における溝部Ｇ１よりも少し上方に位置する部分には、前壁部１１の長手方向に沿って延びる溝部Ｇ２が形成されている。溝部Ｇ２は、斜め下方へ向けられた上側側壁部Ｇ２１と斜め上方へ向けられた下側側壁部Ｇ２２からなる。上側側壁部Ｇ２１の下縁と下側側壁部Ｇ２２の上縁とが接続されている。

また、前壁部１１における溝部Ｇ１よりも少し下方に位置する部分には、前壁部１１の長手方向に沿って延びる溝部Ｇ３が形成されている。溝部Ｇ３は、斜め下方へ向けられた上側側壁部Ｇ３１と斜め上方へ向けられた下側側壁部Ｇ３２からなる。上側側壁部Ｇ３１の下縁と下側側壁部Ｇ３２の上縁とが接続されている。

上壁部１２は、前壁部１１における溝部Ｇ２の少し上方から、後方へ延設されている。下壁部１３は、前壁部１１における溝部Ｇ３の少し下方から、後方へ延設されている。上側後壁部１４は、上壁部１２の後端から下方へ延設されている。上壁部１２と上側後壁部１４との接続部は湾曲している。下側後壁部１５は、下壁部１３の後端から上方へ延設されている。下壁部１３と下側後壁部１５との接続部は湾曲している。下側後壁部１５の上端面は、上側後壁部１４の下端面に対向している。

また、本体部１０には、図示しない各種貫通孔（例えば、車両用バンパーリインフォースメント１をサイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌに締結するための締結部材（リベット、ボルトなど）が挿入される孔）が設けられている。

本体部１０は、次のようにして形成される。まず、アルミニウム合金材を押出加工して、直線状の中間成形体を形成する。前記金属材料の押出方向が車幅方向に相当する。すなわち、中間成形体は車幅方向に延設されている。中間成形体の長手方向に垂直な断面は、図３に示す断面と同様の形状を呈する。つまり、中間成形体は、前壁部１１、上壁部１２、下壁部１３、上側後壁部１４及び下側後壁部１５に相当する各壁部を有する。つぎに、中間成形体を弓状（図１参照）に曲げ加工する。そして、中間成形体に、上記の各種貫通孔を形成する。上記のようにして、本体部１０が形成される。

補強部２０は、炭素繊維強化樹脂製である。補強部２０は、車幅方向に延びる薄い板状に形成されている。補強部２０の一方の板面が前方へ向けられている。補強部２０は、本体部１０の車幅方向における中央部の後面に沿うように湾曲形成されている。補強部２０の長手方向の寸法は、本体部１０の長手方向の寸法よりも小さい。補強部２０の車両高さ方向の寸法（長手方向及び板厚方向に垂直な方向の寸法）は、本体部１０の後端における車両高さ方向の寸法より少し小さい。横方向（本体部１０の長手方向）及び縦方向（車両高さ方向）に配向させた炭素繊維を織り込むことにより形成されたシート（又は複数枚の前記シートを重ねた部材）に、合成樹脂材を含浸させて硬化させることにより、補強部２０が形成される。図２に示すように、補強部２０は、本体部１０の上側後壁部１４及び下側後壁部１５の車幅方向における中央部（サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの間）に接着される。

車両用バンパーリインフォースメント１の車幅方向における両端部の後方から、車両用バンパーリインフォースメント１内に、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端部が挿入される。そして、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端面が車両用バンパーリインフォースメント１の前壁部１１の後面に当接した状態で、車両用バンパーリインフォースメント１とサイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌとが締結される。

図４に示すように、車両用バンパーリインフォースメント１が適用された車両Ｖの車幅方向における中央部に前方から物体が衝突すると、車両用バンパーリインフォースメント１の車幅方向における中央部に衝撃荷重が作用する。これにより、車両用バンパーリインフォースメント１の車幅方向における中央部が後方へ押されて車両用バンパーリインフォースメント１が屈曲していく。その際、本体部１０の車幅方向における中央部の前部には、車幅方向における中央部へ向かう力（圧縮力ｐ１）が作用する。一方、本体部１０の車幅方向における中央部の後部には、車幅方向における両端側へそれぞれ向かう力（引っ張り力ｐ２）が作用する。また、本体部１０には、その車幅方向における中央部の後部を開こうとする力が作用する。

本実施形態においては、本体部１０の車幅方向における中央部の後面に補強部２０が設けられている。補強部２０において、炭素繊維が横方向（本体部１０の長手方向）及び縦方向（車両高さ方向）に配向されている。このように炭素繊維が横方向及び縦方向に配向されることにより、本体部１０の車幅方向における中央部の後部に作用する車幅方向への引っ張り力ｐ２に対する剛性が高められるとともに、本体部１０の後部を開こうとする力に対する剛性が高められる。したがって、本体部１０を筒状（車室側の側面部が閉じている形状）に形成することなく、車両用バンパーリインフォースメント１の衝撃吸収性能を向上させることができる。また、本体部１０の壁厚を従来と同等に保ったまま、車両用バンパーリインフォースメント１の衝撃吸収性能を向上させることができる。すなわち、車両用バンパーリインフォースメント１の重量は従来の車両用バンパーリインフォースメントの重量と同等であるが、車両用バンパーリインフォースメント１の衝撃吸収性能は従来の車両用バンパーリインフォースメントの衝撃吸収性能よりも高い。

また、本実施形態では、押出成形法を用いて本体部１０を製造している。本実施形態では本体部１０の後面が開放されているため、本体部１０が筒状である場合に比べて、押出成形用の金型の構造が簡単である。また、比較的容易に成形できる。

また、車両Ｖの前方から物体が衝突したとき、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端部が車両前後方向に圧縮変形する。これにより衝撃の一部が吸収される。したがって、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌのうち、衝突時に車両前後方向に圧縮変形する部分をできるだけ長く設定することが好ましい。つまり、圧縮ストロークをできるだけ長く設定することが好ましい。本体部１０が筒状である場合には、車両用バンパーリインフォースメント１内に、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端部を挿入できない。したがって、この場合、本体部１０の後面にサイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端面が締結される。これに対し、本実施形態では、本体部１０の後面が開放されていて、補強部２０は、本体部１０の後面のうち、その車幅方向における中央部にのみ接着されている。すなわち、本体部１０の車幅方向における両端部の後面が開放されている。したがって、この開口から車両用バンパーリインフォースメント１内へ、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌの前端部を挿入可能である。そのため、本体部１０が筒状である場合よりも、サイドメンバＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌにおいて衝突時に車両前後方向に圧縮変形する部分を長く設定できる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記の車両用バンパーリインフォースメント１においては、補強部２０は、本体部１０に接着されているが、さらに、補強部２０がボルト、リベットなどを用いて本体部１０に固定されていても良い。この場合、補強部２０にボルト、リベットなどを挿入する孔を設け、前記孔の周縁部を補強するためのカラー（環状部材）を前記孔に装着するとよい。

１・・・車両用バンパーリインフォースメント、１０・・・本体部、１１・・・前壁部、１２・・・上壁部、１３・・・下壁部、１４・・・上側後壁部、１５・・・下側後壁部、２０・・・補強部、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３・・・溝部、ＳＭ_Ｒ，ＳＭ_Ｌ・・・サイドメンバ、Ｖ・・・車両

Claims (3)

1. 車室の前方又は後方にて車幅方向に延設され、車幅方向に延びる内部空間を有する本体部であって、車両の車幅方向における両側にて前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドメンバを車室側から前記内部空間へ挿入可能なように、車室側の側面が開放されている本体部と、
   前記本体部における車室側の側面の車幅方向における中間部であって、前記一対のサイドメンバの間に位置する部分に接着された炭素繊維強化樹脂製の補強部と、を備えた車両用バンパーリインフォースメント。
2. 請求項１に記載の車両用バンパーリインフォースメントにおいて、
   前記本体部の車幅方向における中央部に、前記補強部が設けられている、車両用バンパーリインフォースメント。
3. 請求項１又は２に記載の車両用バンパーリインフォースメントにおいて、
   前記補強部は、前記本体部の長手方向及び車両高さ方向にそれぞれ沿うように配向された炭素繊維を含む、車両用バンパーリインフォースメント。

Images