JP4057846B2 - バンパ構造材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材を折曲加工して略垂直な前面及び後面と略水平な上側面及び下側面とを形成した主補強材と、前記主補強材の前面に取り付ける補助補強材とから構成されるバンパ構造材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、外部からの衝撃を受けて変形することで車体を保護する耐衝撃メンバとしてのバンパは、外観的なバンパ化粧材内部に、別途バンパ構造材を備える構成である。具体的には、図４（従来のバンパ構造材１の図１中Ａ−Ａ断面図）に見られるように、板材を折曲加工して略垂直な前面１０及び後面１３と略水平な上側面１１及び下側面１２とを形成した主補強材６からなり、必要により主補強材６の前面１０に補助補強材７を取り付けてバンパ構造材１を構成する。図示の例では、後面側を開いた開断面構造の主補強材６であり、上下側面１１，１２に続いて短尺の後面１３，１３が上下一対に設けてある。補助補強材７（図中仮想線）は、中間の凹断面部１４を前面凹溝部１５に当接させ、また脚部１９，１９を上下側面１１，１２に接面して、それぞれスポット溶接等により取り付ける。
【０００３】
主補強材は、板材端縁を閉じた閉断面構造の構成と、開いた開断面構造の構成とに分けることができる。前者（閉断面構造）には、特開２０００−３３４５３０「断面幅を徐変させたバンパーリィンホース」、特開２００１−１９９２９２「バンパリィンホースメント」、特開２００１−２６０７７３「バンパ装置」、特開２００１−２２７５７３「エネルギー吸収部材」及びUSP５，０８０，４１１「自動車バンパ構造（VEHICLE BUMPER STRUCTURE）」等を例示できる。また、後者（開断面構造）には、特開平０９−０９５１８９号「バンパーリインフォースメント構造」、USP４，４９２，３９８「支持部材で支えた弾性車両バンパ（RESILIENT VEHICLE BUMPER INDIRECTLY SECURED TO A RIGID SUPPORT）」及びUSP４，９９８，７６１「バンパアセンブリの補強された衝撃バー（REINFORCED IMPACT BAR FOR A BUMPER ASSEMBLY）」等を例示できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
閉断面構造の主補強材は、前面に略等しい大きさの背面が必要なことから、開断面構造の主補強材より重くなるし、それだけ材料が多く必要になる。これから、軽量化及び材料節減の観点から開断面構造の主補強材が好まれる。しかし、背面が開いていることに起因して上下側面の構造強度が低くなりがちで、また上記のように前面に前面凹溝部を設けると、前面に比べて相対的に上下側面の剛性が劣る結果、前面に受けた衝撃により前記衝撃印加点（ポール衝突におけるポール衝突部位）を中心に座屈を起こしやすくなる問題があった。前記座屈の問題は、板厚を増すことで解決できるが、これでは閉断面構造に対する軽量化及び材料節減の利点が損なわれてしまう。そこで、板厚を増すのではなく、あくまで構造的に座屈に対抗するバンパ構造材を構成する主補強材の断面構造について検討した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、開発したものが、板材を折曲加工して略垂直な前面及び後面と略水平な上側面及び下側面とを形成した主補強材と、前記主補強材の前面に取り付ける補助補強材とから構成されるバンパ構造材において、主補強材は、前面に前面凹溝部をこの主補強材の延在方向に延設し、上下側面それぞれに不連続断面部をこの主補強材の延在方向に延設し、前記不連続断面部により上下側面それぞれを側面前部及び側面後部に分画し、補助補強材は、中間の凹断面部を前記前面凹溝部に当接させ、端縁を不連続断面部に当接させながら脚部を上下側面それぞれの側面前部に接面して取り付けるバンパ構造材である。不連続断面部は、主補強材が前面に受けた衝撃を衝撃印加点から不連続断面部の延在方向、すなわち主補強材の延在方向へ分散する働きを有し、前面凹溝部を設けた前面に比べても劣らない剛性を確保して、上下側面の座屈を抑制又は防止することができる。また、不連続断面部は、取り付ける補助補強材の脚部端縁を当接させて位置決めし、補助補強材取付を容易にする。
【０００６】
上下側面それぞれに設ける不連続断面部は、上下側面それぞれに独立して衝撃を主補強材の延在方向へ分散するが、この衝撃分散作用が上下側面で異なるタイミングで働くと、タイミングの遅い上側面又は下側面いずれかに負荷が偏在して衝撃分散作用が損なわれ、座屈の生ずる可能性がある。そこで、本発明では、上下側面それぞれに設ける不連続断面部は、上下側面の同位置に一対設けることを基本とする。ここで、「同位置」とは、主補強材の断面形状において上下側面それぞれに設ける不連続断面部の位置関係が、主補強材の奥行き方向（前面から背面に向けた方向の長さ）に同じ位置であることを意味する。通常、上下側面は奥行き方向の長さが同じで平行であるから、不連続断面部は上下側面間の中心線を挟んで線対称の位置関係となり、不連続断面部により分画される上下側面それぞれの側面前部及び側面後部は、それぞれ奥行き方向長さが同じとなる。
【０００７】
不連続断面部は、更に側面前部及び側面後部がそれぞれ奥行き方向に短くして、上下側面そのままに比べて座屈しにくい性能、耐座屈性を高める。しかし、例えば不連続断面部を奥行き方向奥、すなわち背面に接近して設けると側面前部の奥行きが長くなり、側面前部の座屈の可能性が増え、逆に不連続断面部が奥行き方向前、すなわち前面に接近して設けると、側面後部の奥行きが長くなり、側面後部の座屈の可能性が増える。そこで、上下側面それぞれに設ける不連続断面部は、主補強材の重心を通る上下側面の法線上に一対設ける（同一法線上に設けることから必ず一対の関係になる）とよい。これにより、各上下側面の側面前部及び側面後部は、重心を通る法線を挟んで力学的に等価な関係となるので、側面前部又は側面後部いずれか一方（例えば側面前部）に負荷が偏在し、前記一方（例えば側面前部）が残る他方（例えば側面後部）に先んじて座屈する虞れを最小限に止めることができる。
【０００８】
具体的な不連続断面部としては、（１）上下側面それぞれの側面前部の間隔を、上下側面それぞれの側面後部の間隔よりも相対的に狭くする上り傾斜段差、（２）上下側面それぞれの側面前部及び側面後部の各間隔よりも相対的に広い間隔となる側面凸条部を例示できる。
【０００９】
（１）の上り傾斜段差は、不連続断面部としての衝撃分散作用（各段差に沿った衝撃の拡散）及び耐座屈性（各段差を介した側面前部及び後部の分画）をもたらす。これに対し、（２）の側面凸条部は、上り傾斜段差を対として有し、この段差に挟まれた側面中間部を新たに設けることで、側面前部、側面中間部及び側面後部それぞれの前記耐座屈性を高め、上下側面の座屈を抑制又は防止する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明に基づくバンパ構造材１の使用状態を表す斜視図、図２は本例のバンパ構造材１（上り傾斜段差２を設けた構成）の図１中Ａ−Ａ断面図、図３は別例のバンパ構造材１（側面凸条部４を設けた構成）の図１中Ａ−Ａ断面図である。図２以下では、主補強材６に対して、仮想線により補助補強材７の取付態様を示している。
【００１１】
各例のバンパ構造材１を構成する主補強材６は開断面構造で、図１に見られるように、車体メンバ８から前方（又は後方）に向けて突設したバンパ支持部材９によって支持し、外面側にバンパ化粧材（図示略）を被覆して、自動車等の車両における耐衝撃メンバ＝バンパを構成する。バンパ構造材１は、基本的に主補強材６から構成し、ポール衝突等の局部的な衝撃に対応するために、補助補強材７を主補強材６の延材方向全域又は部分に取り付ける（図１では補助補強材を省略）。
【００１２】
図２に見られる主補強材６は、前面１０、上下側面１１，１２及び前記上下側面１１，１２に続いて上下一対に設けた短尺の後面１３，１３からなる開断面構造の例である。前面１０には、補助補強材７の凹断面部１４を当接させる前面凹溝部１５を設けており、前面１０における剛性を高めている。こうした開断面構造の主補強材６は、当然開口した部分に相当する軽量化及び材料の節約が可能であるが、上下側面１１，１２が座屈しやすくなる問題があった。本例は、上下側面１１，１２の同位置で、主補強材６の重心Ｇを通る上下側面１１，１２の法線上に一対の上り傾斜段差２（図２中一点鎖線円で図示）を設け、上下側面１１，１２の座屈を抑制又は防止する。図から明らかなように、開断面構造の主補強材６の重心は若干前面１０に寄り、上り傾斜段差２は上下側面１１，１２に対して前面寄りとなって、側面前部１６の長さ＜側面後部１７の長さの関係になる。
【００１３】
上下側面１１，１２に設ける上り傾斜段差２は、段差面１８を前面側に向けており、補助補強材７を取り付ける際、凹断面部１４を前面凹溝部１５に、脚部１９端縁を前記段差面１８に当接させながら脚部１９を側面前部１６に接面すると、主補強材６に対する補助補強材７の位置決めが容易になる。また、補助補強材７に加わる衝撃は、脚部１９を通じて段差面１８で受けることができ、側面前部１６から脚部１９が剥離することを抑制できる。
【００１４】
本発明のバンパ構造材１は、上下側面１１，１２に設けた不連続断面部により衝撃拡散作用を発揮する。そして、上下側面１１，１２を分画して得られる側面前部１６及び側面後部１７により、耐座屈性を高める。図３に示す側面凸条部４（図３中一点鎖線枠で図示）を設けた主補強材６は、奥行き方向の幅のある側面中間部２０を有する側面凸条部４を設けることで、上記図２例示に比べて側面前部１６及び側面後部１７をより短くし、上下側面１１，１２全体の耐座屈性をより高めることもできる。側面凸条部４は上り傾斜段差を前後一対配した構造であり、側面凸条部４の前段差面２１は補助補強材７の位置決めに、同後段差面２２はバンパ支持部材９（図１参照）の位置決めに利用できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のバンパ構造材により、バンパ構造材を構成する主補強材の上下側面における座屈を抑制又は防止できるようになる。この結果、材料の板厚を増やさずに開断面構造の主補強材を用いることができるようになるので、開断面構造の軽量化及び材料の節約の利点を十分に活かすことができる。これから、本発明は、座屈しやすかった開断面構造の主補強材に有効である。
【００１６】
上記例示ではいずれも開断面構造の場合を説明したが、本発明はあくまで上下側面の座屈を抑制又は防止するものであるから、閉断面構造の主補強材にも適用できる。また、補助補強材の上下側面にも適用し、主補強材及び補助補強材の各上下側面それぞれに本発明に基づく不連続断面部（上り傾斜段差や側面凸条部）を設けてもよい。これから、バンパ構造材を構成する主補強材又は補助補強材それぞれへ選択的にいずれかの不連続断面部を設けることで、衝撃の大きさ又は態様に合わせた任意の耐座屈性を備えたバンパ構造材を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくバンパ構造材の使用状態を表す斜視図である。
【図２】上り傾斜段差を設けたバンパ構造材の図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図３】側面凸条部を設けたバンパ構造材の図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図４】従来のバンパ構造材の図１中Ａ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ バンパ構造材
２ 上り傾斜段差
４ 側面凸条部
６ 主補強材
７ 補助補強材
８ 車体メンバ
９ バンパ支持部材
１０ 前面
１１ 上側面
１２ 下側面
１３ 後面
１４ 凹断面部
１５ 前面凹溝部
１６ 側面前部
１７ 側面後部
１８ 段差面
１９ 脚部
２０ 側面中間部
２１ 前段差面
２２ 後段差面

Claims (5)

1. 板材を折曲加工して略垂直な前面１０及び後面１３と略水平な上側面１１及び下側面１２とを形成した主補強材６と、前記主補強材６の前面１０に取り付ける補助補強材７とから構成されるバンパ構造材１において、主補強材６は、前面１０に前面凹溝部１５を該主補強材６の延在方向に延設し、上下側面１１，１２それぞれに不連続断面部を該主補強材６の延在方向に延設し、前記不連続断面部により上下側面１１，１２それぞれを側面前部１６及び側面後部１７に分画し、補助補強材７は、中間の凹断面部１４を前記前面凹溝部１５に当接させ、端縁を不連続断面部に当接させながら脚部１９，１９を上下側面１１，１２それぞれの側面前部１６，１６に接面して取り付けることを特徴とするバンパ構造材。
2. 不連続断面部は、上下側面１１，１２の同位置に一対設ける請求項１記載のバンパ構造材。
3. 不連続断面部は、主補強材６の重心Ｇを通る上下側面１１，１２の法線上に一対設ける請求項１記載のバンパ構造材。
4. 不連続断面部は、上下側面１１，１２それぞれの側面前部１６，１６の間隔を、上下側面１１，１２それぞれの側面後部１７，１７の間隔よりも相対的に狭くする上り傾斜段差２，２である請求項１記載のバンパ構造材。
5. 不連続断面部は、上下側面１１，１２それぞれの側面前部１６，１６及び側面後部１７，１７の各間隔よりも相対的に広い間隔となる側面凸条部４，４である請求項１記載のバンパ構造材。

Images