JP4048080B2 - 車両用バンパ装置及びバンパステー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用のバンパ装置及びバンパステーの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のバンパ装置としては、たとえば、特開２００１−５８５５０公報に示されるものが公知である。図６にこの公知技術によるバンパ装置１００を示す。
バンパ装置１００は、車両の横方向に延在する補強部材１３０を有し、補強部材１３０に固定されるステー１４０を介して車両のサイドフレーム１５０の端部に補強部材１３０が取付けられる構造となっている。さらに図６に示されるように、バンパ装置１００に対して所定以上の衝撃力が作用したとき、バンパ装置１００はステー１４０と補強部材１３０とを２点鎖線で示される形状に変形させ衝撃エネルギーを吸収し、乗員への衝撃力を緩和させる働きをする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バンパ装置１００に所定以上の衝撃力が作用したとき、確実にステー１４０を変形させて衝撃エネルギーを吸収するために、衝撃力に対するステー１４０の強度をサイドフレーム１５０の強度より小さく設定している。
このために、公知例ではサイドフレーム１５０の幅ｃよりステー１４０の幅ｄを狭く構成している。これによって、変形はサイドフレーム１５０よりステー側に先ずは生じ、サイドフレーム１５０等の車体側に初期変形が生じることを防ぐようにしている。
しかし、補強部材１３０は幅の狭いステー１４０で支持され、補強部材１３０の変形は、図６に２点鎖線で示す形状のように生じ、その範囲は幅の狭いステー１４０の周辺に限定される。このような狭い部分で補強部材１３０を変形させて所定の衝撃エネルギーを吸収する方法では、変形する部分の面積当たりの変形に要する荷重を大きく設定する必要がある。即ち、その内部に有するリブ等を厚くして補強部材を変形方向に強度を増すようする。このために、補強部材が重くなるという問題が生じる。
【０００４】
それ故に、本発明の課題は、パンパ装置において補強部材の重量を従来より軽量にし、そして十分所定の衝撃エネルギーを吸収できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために本発明において講じた技術的手段は、車両の幅方向に延在する補強部材と車体側のサイドフレームとの間に配されるバンパステー、あるいは、車両の車幅方向に延在する補強部材と、該補強部材を車両のサイドフレームに取付けるバンパステーとを備えるバンパ装置において、前記バンパステーが、一枚の鋼板のプレス成形品であり、車両の幅方向に離間して延在する複数個のリブ、各リブの一端を連結する連結壁部と、車両の幅方向の内外のリブの一端に設けた取付片とを有し、各リブ間の中空部が前方と後方に開口し、車両の幅方向の外側のリブは、互いの車幅方向の間隔が補強部材に向かって広くなるように形成され、中央の中空部を作る内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置するようにしたことである。
【０００６】
この構成によって、バンパ装置に衝撃力が作用したとき、補強部材の大きな範囲に変形が生じ、所定の衝撃エネルギーが吸収されるようになる。
また、バンパステーを一枚の鋼板により成形し、内外のリブより取付片を側方に延在させているので、取付片間の寸法がサイドメンバーへの取付部間の寸法より大とさせ得る。鋼板の使用は、リブの傾きを任意に選定できかつ板厚により強度を任意に調整できる。
さらに、内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置するので、連結壁部から伝わる衝撃荷重は、内側の２本のリブを経てサイドフレームの側壁部に効率よく伝達される。
【０００９】
上記技術的課題を解決するために本発明において講じた他の技術的手段は、車両の幅方向に延在する補強部材と車体側のサイドフレームとの間に配されるバンパステー、あるいは、車両の車幅方向に延在する補強部材と、該補強部材を車両のサイドフレームに取付けるバンパステーとを備えるバンパ装置において、前記バンパステーが、アルミニウム合金材の押出形材よりなり、車両の幅方向に延在しかつ互いに離間する前壁部と後壁部と、前後壁部を連結する少なくとも４本のリブを有し、該リブが少なくとも３個の中空部を形成し、前壁部が後壁部より車体幅方向に長くかつその両側が補強部材への取付片となっており、車両の内側のリブが内方へかつ車両の外側のリブが外方へ傾斜し、中央の中空部を作る内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置するようにしたことである。
【００１０】
この構成によれば、前壁部が後壁部より車体幅方向に長くしかつ内外のリブを傾斜させているので、補強部材とバンパステーとの接触面を大きくでき、補強部材の衝突時の局部的変形を防止できる。
また、内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置するので、連結壁部から伝わる衝撃荷重は、内側の２本のリブを経てサイドフレームの側壁部に効率よく伝達される。
【００１１】
尚、本明細書では、補強部材（バンパリィンフォース）を車両前方に配している例について述べているので、前方は車両の前方、後方は車両の後方を意味する。しかし、補強部材（バンパリィンフォース）を車両の後方に配する例では、この明細書でいう前方は車両の後方を、後方は車両の前方を意味することがあるが、本発明は両方の例を含むものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【００１３】
図１に示すように、車両用バンパ装置１０は、車両の前部および後部に幅方向に長く延在して取付けられ、リヤまたはフロントバンパとして用いられるものである。
バンパ装置１０は、表皮部材２１とパッド材２２からなるカバー部材としての一次衝撃エネルギー吸収体２０と、一次衝撃エネルギー吸収体２０の背面に嵌るように組みつけられる補強部材３０と、補強部材３０の両端部近傍にボルト３５で取付けられるバンパステー４０を有している。一方、車体の両側には車体の強度を担うサイドメンバー即ちサイドフレーム５０が備えられ、サイドフレーム５０の端部にはステー４０が取付けられるフランジ５１が設けられている。
【００１４】
補強部材３０は、通常アルミニウム合金を押し出し成形され、内部にリブ３１を有する中空の一定断面形状を呈し、バンパ装置１０の強度部材を構成している。リブ３１の数や方向及び中空部の数や形状は種々提案されている。
バンパ装置１０に衝撃荷重が作用すると、荷重の大きさが所定のレベル以下では一次衝撃エネルギー吸収体２０のみが圧縮変形して衝撃エネルギーを吸収する。荷重の大きさが所定のレベル以上になると、中空の補強部材３０がつぶれるように変形して衝撃エネルギーを吸収する構成となっている。
【００１５】
図２に示す例では、ステー４０は、高強度の鋼板を概略Ｗ字型の形状にプレス成形して作られている。ステー４０には、補強部材３０の背面３２に沿うように、両側に２箇所のフランジ部４６と、両フランジ部４６間の略中央部に当接面４３ａが設けられ、フランジ部４６と当接面４３ａによって補強部材３０との当接部４３が形成されている。そして、両側の２箇所のフランジ部４６をボルト３５とナット３６を用いて補強部材３０に固定させる。
また、ステー４０の当接面４３ａとフランジ部４６との間には、サイドフレーム５０のフランジ５１に当接する取付部４７が形成されている。そして、取付部４７がサイドフレーム５０の端部のフランジ５１上に、ボルト５２を用いて取付けられる。
さらに、ステー４０は、両側フランジ部４６と両取付部４７を連結し車両前後方向に伸びる一対の外側縦壁４１と、当接面４３ａの車両幅方向の両端と両取付部４７を連結し車両の前後方向に伸びる一対の内側縦壁４２を備える。
一対の外側縦壁４１は互いの横方向の間隔が補強部材３０に向かって開くように形成されている。また一対の内側縦壁４２は、取付部４７との連結位置で、図２に示すように互いの間隔をサイドフレーム５０の両側の壁５３の幅ａと概略同じに配置されている。
この構成で当接面４３からステー４０に伝わる衝撃荷重は、内側壁４２を経てサイドフレーム５０の両側縦壁部５３に効率よく伝達される構成となっている。
【００１６】
さらに、図２に示されるように、ステー４０の一対の外側縦壁４１は、その横方向の間隔が補強部材３０に向かって広くなるように形成され、サイドフレーム５０の幅ａより広い幅ｂ（実質衝撃力を受ける当接部４３の幅）で補強部材３０を支持する構成となっている。
これによって、バンパ装置１０に所定以上の大きな衝撃荷重が作用したとき、図３に２点鎖線で示すように、ステー４０によって支持される幅ｂによって、変形は補強部材３０の広い範囲に生じさせ得る。
【００１７】
さらに、ステー４０の衝撃荷重に対する強度は、補強部材３０より十分大きく、補強部材３０が変形する荷重が作用してもステー４０は変形しない強度に設定できる。
このように、補強部材３０の強度を設定することによって、車両の衝突によってダメージを受ける部材は、一次衝撃エネルギー吸収体２０と補強部材３０に限定され、これらを交換することで衝突事故後の修理が容易にできる構成が本発明の例では採られている。
【００１８】
補強部材３０の衝撃荷重に対する変形強度は、車両の安全基準等で定められる衝突テスト方法に基づきテストされ、所定の荷重を発生するように設定される。上記したように、広い範囲に変形が及ぶように構成された補強部材３０では、前述の従来技術のように、補強部材が狭い範囲で変形して衝突のエネルギーを吸収する場合より、変形部分の面積当たりで比較すると強度は弱く構成されている。即ち補強部材３０の各リブ３１、上下壁３６、３７は適切な荷重を発揮するように従来の場合より薄く設定され、軽量に構成されている。
【００１９】
さらに、本発明のバンパ装置では、ステー４０の外側壁４１が補強部材３０に向かって開くように形成されているため、両側ステー４０の車両幅方向の内側の取付片（フランジ部）４６間に挟まれた補強部材３０の部分の長さは、前述の従来技術による補強部材の場合より短くなる。
材料力学の一般的な公式から、両端支持ビームの中央荷重に対する撓みは、支持点間の距離の３乗に比例する。本発明のように、両側ステー４０の車両幅方向の内側の取付片（フランジ部）４６間に挟まれた補強部材３０の部分の長さを短くした構成では、補強部材３０を撓み難くするように作用するため、補強部材３０の肉厚をさらに薄くして軽量にするようにできる。
【００２０】
次に、このように構成された、バンパ装置１０の作動を以下に説明する。
図４は、本発明のバンパ装置が発揮する荷重−変形ストロークの特性を、従来技術によるバンパ装置（図６）の特性とを比較できるように重ねて表している。この場合、従来技術によるバンパ装置の補強部材１３０は比較のために、本発明の補強部材３０と同じ重量に軽く構成したものとする。
図４から分かるように本発明の構造では、補強部材３０の広範囲に変形が及んで、変形が進んでも高い荷重が維持される。高い荷重が維持されることによって、衝撃エネルギーが効率よく吸収される。一方、従来技術の構造のように狭い範囲で補強部材が支持され、変形が狭い範囲に限定される場合は、到達できる荷重も小さく、また変形が進むと増加した荷重が維持できなくなって大きく減少する。このため、衝撃エネルギーの吸収効率が大きく低下する。
【００２１】
図５に、本発明の第２の実施例を示す。上記第１の実施例のバンパ装置は高強度の鋼板を概略Ｗ字型の形状に屈曲して成形したステー４０が用いられているが、ステー８０のようにステーをアルミニウム軽合金を押出し成形し形成しても良い。
この場合もステー４０と同様に、夫々一対の外側縦壁８１及び内側縦壁８２を有するように構成し、効率的に衝撃荷重をサイドフレーム５０に伝達すると共に、広い範囲で補強部材３０の変形が生じるようにして、本発明の効果が達成される。
【００２２】
図５に示す例は、車両の幅方向に延在する前壁部８３と、該前壁部８３とは離間して車両の幅方向に延在する後壁部８４と、前後壁部を連結する少なくとも４本の縦壁即ちリブ８１，８２を有し、３個の中空部８５，８６，８７を形成している。
前壁部８３の車両幅方向の寸法は後壁部８４の車両幅方向の寸法より長く、補強部材３０側へと開く形に傾斜した外側縦壁即ちリブ８１，８１が後壁部８４の両端部から前壁部８３の両端の内側へと延在する。外側縦壁即ちリブ８１より側外方の前壁部８３の部分が補強部材３０への取付片８８，８８を構成する。取付片８８，８８がボルトとナットを用いて補強部材３０に固定される。
【００２３】
外側縦壁即ちリブ８１，８１の傾きは図２の例の外側縦壁４１，４１と同じであり、図５の例は、図２の例の取付片４６，４６と当接面４３ａとを一体に結合した構成に相当する。
図５の例においても、図２の例と同様、ｂ＞ａの寸法関係であり、内側縦壁８２，８２に作用する荷重はサイドフレーム５０の両縦壁部に効率よく伝達される。
【００２４】
図５に示す例の荷重−変形ストローク特性は、図４に示すように、補強部材３０の広範囲の変形を可能にし、変形が進んでも高い荷重を維持できるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、バンパ装置に作用する衝撃力を、大きな範囲で補強部材に変形が生じ所定の衝撃エネルギーが吸収されるようにした結果、補強部材の重量を従来より軽量にし、しかも十分所定の衝撃エネルギーを吸収できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバンパ装置の第１の実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明に係るバンパ装置の第１の実施例の平面図である。
【図３】図２に示すバンパ装置の変形後の形状を示す。
【図４】本発明に係るバンパ装置と従来技術によるバンパ装置の荷重−変形ストローク特性を比較して表したグラフである。
【図５】本発明に係るバンパ装置の第２の実施例の平面図である。
【図６】従来技術によるバンパ装置の平面図である。
【符号の説明】
１０ バンパ装置
３０ 補強部材
４０、８０ ステー
４1、４２、８１、８２ 縦壁
４３ 当接部
４７ 取付部
５０ サイドフレーム

Claims (4)

1. 車両の幅方向に延在する補強部材と車体側のサイドフレームとの間に配されるバンパステーにおいて、
   該バンパステーが、一枚の鋼板のプレス成形品であり、車両の幅方向に離間して延在する複数個のリブ、各リブの一端を連結する連結壁部と、車両の幅方向の内外のリブの一端に設けた取付片とを有し、各リブ間の中空部が前方と後方に開口し、
   車両の幅方向の外側のリブは、互いの車幅方向の間隔が補強部材に向かって広くなるように形成され、
   中央の中空部を作る内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置する車両用バンパステー。
2. 車両の幅方向に延在する補強部材と車体側のサイドフレームとの間に配されるバンパステーにおいて、
   該バンパステーが、アルミニウム合金材の押出形材よりなり、車両の幅方向に延在しかつ互いに離間する前壁部と後壁部と、前後壁部を連結する少なくとも４本のリブを有し、該リブが少なくとも３個の中空部を形成し、前壁部が後壁部より車体幅方向に長くかつその両側が補強部材への取付片となっており、車両の内側のリブが内方へかつ車両の外側のリブが外方へ傾斜し、
   中央の中空部を作る内側の２本のリブが、サイドフレームの側壁部の延長線上に位置する車両用バンパステー。
3. 取付片が補強部材にかつ取付片を有するリブと一体の連結壁部がサイドフレームに固定される請求項１に記載の車両用バンパステー。
4. 車両の車幅方向に延在する補強部材と、
   該補強部材を車両のサイドフレームに取付けるステーとして請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用バンパステーと、を備えるバンパ装置。

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