JP3869748B2 - バンパ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は改良されたバンパステーを有するバンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突時、バンパリィンフォースから車体に伝達される衝撃エネルギーを可能な限り緩和し、乗員への悪影響を抑制するためにバンパ装置が用いられる。バンパ装置は、車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと車体側のサイドメンバー（サイドフレームとも言う）との間にバンパステーを配し、主にバンパリィンフォースの塑性変形により衝撃エネルギーを吸収するタイプと、バンパステーに代えてクラッシュボックスを配し、主にクラッシュボックスの塑性変形により衝撃エネルギーを吸収するタイプとがある。
【０００３】
前者のタイプのバンパ装置が特開２００１−２９４１０６公報に開示される。この例は、バンパリィンフォースの後面壁に沿いかつこれに固定される前面壁と、サイドメンバーの先端部に取り付けられる後面壁と、前面壁と後面壁とを連結する少なくとも２本の側壁とを有するバンパステーを用いている。
この公知のバンパステーは前面壁と後面壁とで閉中空部を作ること、前面壁を非連続として前方に開放される開中空部を形成すること、側壁を中空状態とすること、或いは側壁を後面壁に対して傾き角度を持って配することを教示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
バンパステーの対の側壁は車両の中心側に位置する内側の側壁を外側の側壁より長くし、前面壁をバンパリィンフォースの後面に一致させている。
このようなバンパステーを有するバンパ装置のバンパリィンフォースに車両の衝突による衝撃力（荷重）が作用すると、バンパリィンフォースの塑性変形前に、バンパステーの長い方の、即ち内側の側壁が内側の方へ倒れるように変形し、衝撃力を残りの側壁で受けることになる。このため、バンパステーの潰れが先に生じ、次いで、バンパリィンフォースの塑性変形による衝撃エネルギーの吸収が始まる。
【０００５】
前述した如きバンパステーの潰れは、衝撃エネルギーによるサイドメンバーの破損の原因を作り、又、バンパリィンフォースの支えを失い、予期しない塑性変形をバンパリィンフォースに作り、衝撃エネルギーの吸収効率を低下させる。
【０００６】
それ故に、本発明は前述した従来技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した課題を解決するために、前後壁部を連結する内外リブを前方に末広がりとなるような傾き角度（好ましくは１０〜４５°）を付けて配し、内側リブと前壁部との結合部に内側に張り出した突部を形成する技術手段を採用する。
【０００８】
この技術手段の採用は、バンパリィンフォースに衝撃力（荷重）が作用すると、内側リブの突部が内方かつやや後向きに変位するが、この変位は内側リブの残りの部分を後壁部に対し直交させるように変位する。
この変位は、衝撃力を内側リブが他のリブとほぼ均等に受け得ることになるから、バンパリィンフォースをバンパステーが正しく支え、バンパリィンフォースの塑性変形による衝撃エネルギーの高吸収を可能にする。
【０００９】
前壁部の車幅方向の幅寸法は、後壁部の幅寸法より大であり、バンパリィンフォースの潰れ範囲を広く取ることができ、潰れ荷重を向上させ得る。このことから、塑性変形の初期荷重を下げ得る、言い換えれば、バンパリィンフォースの薄肉、軽量化を可能とさせ得る。
【００１０】
本発明によれば、車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと車体側のサイドメンバーに固定されるバンパステーを有するバンパ装置において、バンパステーがバンパリィンフォースに固定される前壁部と、車体側のサイドメンバーに固定される後壁部と、両壁部を結合する内外側リブ及び中間リブを備えた複数のリブとを有し、内外側リブが前方に末広がりの傾き角度を有し、内側リブが内方に張り出している突部を前壁部との結合部に有し、中間リブがサイドメンバーの側壁の延長線上に設けられ、前壁部の幅方向の寸法が後壁部の幅方向の寸法より大であることを特徴とするバンパ装置と、車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと車体側のサイドメンバーに固定されるバンパステーを有するバンパ装置において、バンパステーがバンパリィンフォースに固定される前壁部と、車体側のサイドメンバーに固定される後壁部と、両壁部を結合する複数のリブとを有し、内外側リブが前方に末広がりの傾き角度を有し、内側リブが内方に張り出し当該内側リブと円弧面で結合されている突部を有し、前壁部の幅方向の寸法が後壁部の幅方向の寸法より大であることを特徴とするバンパ装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
バンパ装置１は、車両の幅方向に延在するバンパリィンフォース２、車体側のサイドメンバー３とバンパリィンフォース２との間に配されるバンパステー４とを有す。
バンパリィンフォース２は、アルミニウム合金材の押出形材からなり、その断面形状は、たとえば、日、目、田、或いは口の字状の公知のものでよく、又、サイドメンバー３は、鋼板のプレス成形により作られる公知形状のものでよい。
【００１２】
バンパステー４は、アルミニウム合金材の押出形材からなり、バンパリィンフォース２の後面壁に沿いかつ固定される前壁部５、サイドメンバー３の先端に固定される後壁部６、両壁部５，６を連結する内外側リブ７，８、中間リブ９，１０とからなる。
前壁部５の車幅方向の寸法ｌ₁ は、後壁部６の車幅方向の寸法ｌ₂ より大とさせる。バンパリィンフォース２の車幅方向の寸法、即ち潰れ範囲ｌ₁ を大とさせることは潰れ荷重の増加、言い換えれば、バンパリィンフォース２の薄肉、軽量化を可能とさせる。
【００１３】
内外側リブ７，８の後壁部６に対する傾き角度θ₁ を１０〜４５°とし、内外側リブ７，８を前方に末広がりとする。中間リブ９，１０は後壁部６に対し直交する。
内側リブ７と前壁部５との結合部に内方に張り出した突部１１を設ける。突部１１の張出し角θ₂ は、好ましくは５５〜９０°の範囲とし、より好ましくは７５°とする。突部１１の底部はＲ１〜２mmの円弧面とさせる。リブ７，８，９，１０は、たとえば、２〜３．８mmの厚さとさせ得る。
突部１１と内側リブ７とは円弧面で結合させる。円弧面は、たとえばＲ２０mmの円弧面とさせる。
【００１４】
図２に一枚の鋼板をプレス成形して作ったバンパステー１２を示す。前壁部５−１，５−２，５−３は離間した３個の壁部からなり、後壁部６−１，６−２は離間した２個の壁部からなり、リブ７，８，９，１０は図１の例と同じ形状、傾きとしている。
内側リブ７と前壁部５−１との結合部にはＲの円弧面につづく内方に張り出した突部１１を設けている。前壁部５−１，５−２，５−３の幅寸法ｌ₁ は、後壁部６−１，６−２の幅寸法ｌ₂ より大であり、内外側リブ７，８の傾き角度θ₁ は１０〜４５°とし、突部１１の張出し角θ₂ は４５〜１２０°、好ましくは５５〜９０°とする。
【００１５】
図３と図４に衝突による衝撃力Ｆがバンパリィンフォースに作用したときのバンパリィンフォース２の塑性変形とバンパステー４の内側リブ７の変位の状態を示す。
衝撃力Ｆを、広い潰れ範囲ｌ₁ で受け、バンパリィンフォース２は車両の幅方向の広い範囲で塑性変形する。内側リブ７の内方への傾きにより従来より小さく、左右のバンパステー４の内側リブ７間の寸法は、バンパリィンフォース２の後方へのストロークを小さく抑え得る。
図３と図４に示す例は、いわゆるオフセット衝突と称せられるもので、剛体バリア１２にバンパ装置を低速（時速８km/hを想定）に衝突させたものである。
衝突初期において、内側リブ７の突部１１が内側リブ７の座屈起点を規制するよう内側に変位する（図５に示すＡ方向）。
やがて、内側リブ７は座屈方向が中間リブ９側（断面内側）へと規制され、図４に示す如く、内側リブ７が図５に示すＢ方向へと変位する。これは、４本のリブ７，８，９，１０に等分布の荷重を入力させ、等分の座屈による衝撃エネルギーの吸収を可能にする。
【００１６】
図５を参照して、オフセット衝撃力Ｆがバンパリィンフォース２を介してバンパステー４に作用したときの突部１１の作用をより詳しく示す。
内側リブ７に作用する衝撃力Ｆの分力ｆ₁ は、中間リブ９に作用する分力ｆ₂ が中間リブ９を座屈させる軸心方向に作用するのに対し、内側リブ７に対し斜め方向から入力され、突部１１を矢印Ａ方向に変位させる。この突部１１の動きは、やがて内側リブ７の残部を矢印Ｂ方向へと変位させ、内側リブ７を直立に近い形とし、中間リブ９と内側リブ７とを略平行関係とさせ、分力ｆ₁ を内側リブ７の軸線方向で、即ち座屈荷重として受けることを可能とする。
これにより、ｆ₁ ，ｆ₂ ，……がほぼ均等となって各リブに作用し、バンパリィンフォース２の幅広い塑性変形を支える。
【００１７】
図１に示す形状のバンパステー４を、７００３Ｓ−Ｔ５のアルミニウム合金材の押出形材により構成した。板厚は平均２．５mm、但し、内側リブ７の板厚を２．８mmとし、ｌ₁ を２００mm、ｌ₂ を７０mm、Ｒを２０mm、θ₁ を２５°、θ₂ を７５°とした。
比較例として、ｌ₁ ＝ｌ₂ ＝７０mm、前後壁部に対し直交する２本のリブを有し、７００３Ｓ−Ｔ５のアルミニウム合金材、板厚平均２．５mmの押出形材によりバンパステーを製作した。
バンパリィンフォースとサイドメンバーとは同一のものを用い、同一条件のオフセット衝撃力テストをした。
【００１８】
その結果を図６に示す。本発明の例は、ストロークで２０％の減、荷重で１．２７倍の増が確認された。さらに、本発明の例のバンパリィンフォースの潰れ範囲が増大していることも確認できた。
図１に示す形状であるが、突部１１のないものについても前述と同じ条件で衝撃力テストをした。図６に示すように、ボデー耐力を超えて、ボデーの損傷が認められ、突部の有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例のバンパ装置の断面図である。
【図２】鋼板（スチール製）製のバンパステーを示す断面図である。
【図３】オフセット衝撃力を受けたときのバンパリィンフォースとバンパステーの初期状態を示す平面図である。
【図４】図３による状態の進行した状態を示す平面図である。
【図５】バンパステーの内側リブを示す部分拡大断面図である。
【図６】ストローク荷重の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ バンパ装置
２ バンパリィンフォース
３ サイドメンバー
４ バンパステー
５，５−１，５−２，５−３ 前壁部
６，６−１，６−２ 後壁部
７ 内側リブ
８ 外側リブ
９，１０ 中間リブ
１１ 突部

Claims (7)

1. 車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと車体側のサイドメンバーに固定されるバンパステーを有するバンパ装置において、
   バンパステーがバンパリィンフォースに固定される前壁部と、車体側のサイドメンバーに固定される後壁部と、両壁部を結合する内外側リブ及び中間リブを備えた複数のリブとを有し、
   内外側リブが前方に末広がりの傾き角度を有し、内側リブが内方に張り出している突部を前壁部との結合部に有し、中間リブがサイドメンバーの側壁の延長線上に設けられ、前壁部の幅方向の寸法が後壁部の幅方向の寸法より大であることを特徴とするバンパ装置。
2. 車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと車体側のサイドメンバーに固定されるバンパステーを有するバンパ装置において、
   バンパステーがバンパリィンフォースに固定される前壁部と、車体側のサイドメンバーに固定される後壁部と、両壁部を結合する複数のリブとを有し、
   内外側リブが前方に末広がりの傾き角度を有し、内側リブが当該内側リブと円弧面で結合された内方に張り出す突部を有し、前壁部の幅方向の寸法が後壁部の幅方向の寸法より大であることを特徴とするバンパ装置。
3. 突部が内側リブのバンパリィンフォース側に１つ設けられている請求項１又は２に記載のバンパ装置。
4. 突部の開き角θ₂が４５〜１２０°の範囲である請求項３に記載のバンパ装置
5. バンパステーが一枚の鋼板のプレス成形品であり、各リブ間の中空部が前方又は後方に開口している請求項３又は４に記載のバンパ装置。
6. バンパステーがアルミニウム合金材の押出形材よりなり、前後壁部間に３個の閉中空部がリブにより画定されている請求項３又は４に記載のバンパ装置。
7. 外側リブの長さが内側リブの長さより小である請求項６に記載のバンパ装置。

Images