JP4087636B2 - バンパ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閉中空断面を有するバンパリィンフォースと、深絞り成形により製作されるクラッシュボックスを有するバンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突時の衝撃エネルギーをバンパ装置により吸収し、乗員への衝撃を出来る限り小さくすることは乗員の安全を保障する観点からも極めて重要なことである。
バンパ装置は、基本的には、バンパリィンフォース（フロントバンパビームとも言う）と、衝撃エネルギー吸収体と、車体側のサイドフレーム（サイドメンバーとも言う）とから構成される。衝撃エネルギー吸収体として、たとえば、中空部材からなるクラッシュボックスが用いられる。
【０００３】
特開２００１−６３６２６公報は、サイドフレームを前段と後段の２部品より構成し、前部サイドフレームにクラッシュボックスの機能をもたせ、この前部サイドフレームにバンパリィンフォースを固定する技術手段を開示する。
この公報は、前部サイドフレームの剛性を後部サイドフレームの剛性より小さく設定することを教示する。これにより、低速衝突時、前部サイドフレームの塑性変形により、衝撃エネルギーを吸収している。
バンパリィンフォースに大きい衝撃エネルギーが作用すると、前部サイドフレームの座屈変形に加えて、後部サイドフレームを座屈変形させ、大きい衝撃エネルギーの吸収を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来例で、クラッシュボックスに対応する前部サイドフレームは、衝撃エネルギーを軸心方向の座屈変形により吸収している。しかし、このような変形では潰れ残り（前部サイドフレームが中実の固まりとなり、エネルギー吸収能を失う状態）が発生することから、必要な衝撃エネルギー吸収量を確保するため、前部サイドフレームの軸方向の長さは大とせざるを得ない。
【０００５】
又、前述した従来例では、前部サイドフレームの座屈による塑性変形と併せて、後部サイドフレームを塑性変形させ、大きい衝撃エネルギーの吸収を図ることを意図しているが、実際には、前部サイドフレームの潰れ残りが早い段階で発生し、意図した作用が得られない。
【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、バンパリィンフォースを閉中空断面形状とし、クラッシュボックスは塑性変形しながら、サイドフレームの中空部内へと移動可能な技術手段を用いる。
さらに、バンパリィンフォースに衝撃荷重が作用するとクラッシュボックスが塑性変形をしながらサイドフレームの中空部内に入っていきバンパリィンフォースがサイドフレームに当接する。
【０００８】
このような技術手段の採用は、バンパリィンフォースに衝撃荷重が作用すると、クラッシュボックスとバンパリィンフォースとの接触面を受圧面として荷重がクラッシュボックスに伝達され、クラッシュボックスを塑性変形させながら、サイドフレーム内へとクラッシュボックスが入っていく。やがて、バンパリィンフォースがサイドフレームに当接し、受圧面を大とさせた形で、荷重をサイドフレームに伝達する。
受圧面が拡大することでバンパリィンフォースの潰れ強度を向上させ得る。
【０００９】
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、バンパリィンフォースに固定されるクラッシュボックスと、クラッシュボックスを車体側に固定するサイドフレームを有し、バンパリィンフォースが閉中空断面を有し、クラッシュボックスが塑性変形しながらサイドフレームの中空部内に入っていく寸法を有し、バンパリィンフォースに衝撃荷重が作用するとクラッシュボックスが塑性変形をしながらサイドフレームの中空部内に入っていきバンパリィンフォースがサイドフレームに当接することを特徴とするバンパ装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至４を参照して、本発明の第１実施例を説明する。
バンパ装置１は、断面日の字状の閉中空断面を有するバンパリィンフォース２と、鋼板を深絞りして成形した管体からなるクラッシュボックス３と、車体側の中空のサイドフレーム４とからなる。
バンパリィンフォース２は、アルミニウム合金の押出形材からなり、図３と図４に示す如く車幅方向に延在する。
【００１１】
サイドフレーム４は、図８に示す如く、その先端開口縁に取付片５、上下方向に長い中空部６を有す。図８に示す例は、２枚のスチールプレートをボルトで固定することで中空部６を作っているが、中空押出形材或いはプレスものを用いてもよい。
【００１２】
クラッシュボックス３は、たとえば、ＳＰＣ２７０材の鋼板（板厚：１．８〜２．９mm）を深絞りすることで成形される底部７付きの管体８を有し、管体８の開口縁には側外方に延在するフランジ９が一体に形成される。
フランジ９は、車体側のサイドフレーム４の取付片５に固定され、底部７がバンパリィンフォース２に固定される。管体８のサイドフレーム４の取付片５とバンパリィンフォース２への固定はボルト（図示なし）又は溶接手段を用いる。
【００１３】
管体８とフランジ９との結合部は、バンパリィンフォース２側に谷部となった反転部としての変形部１０を形成する。この変形部１０はＲ３．３mmの円弧状とすると良い。
クラッシュボックス３を鋼板の深絞り成形により構成することにより、クラッシュボックス３は加工硬化を受け強度が向上する。
【００１４】
クラッシュボックス３の管体８に設けた反転部としての変形部１０は、図１に示すように、取付状態で、サイドフレーム４の中空部６内に位置し、その内壁面とは、好ましくは２〜１０mm離間している。
クラッシュボックス３の剛性はサイドフレーム４の剛性より小とし、バンパリィンフォース２の剛性をサイドフレーム４のそれより大とする。
【００１５】
図１乃至４に示すように、バンパリィンフォース２に衝突による衝撃荷重（Ｆ）が作用すると、管体８の変形部１０を起点とする管体８の塑性変形が生じ、管体８が順次サイドフレーム４の内部へと入り込んでいき、バンパリィンフォース２がフランジ９に接近していく。このような管体８の塑性変形、即ち、管体８が新たな円弧状の変形部１０を作りながら、この変形部１０をサイドフレーム４の内部へと送り込んでいく塑性変形が生じる。これにより、衝撃エネルギーを吸収する。
バンパリィンフォース２がクラッシュボックス３のフランジ９を介してサイドフレーム４に当接する。これとは別に、バンパリィンフォースがクラッシュボックスのフランジを介さず直接、サイドフレームに当接する形態を採用しても良い。
【００１６】
図３と図４に示す如く、クラッシュボックス３とバンパリィンフォース２との接触面の幅（ａ）は、クラッシュボックス３の完全塑性変形状態時、即ちクラッシュボックス３がサイドフレーム４の中空部６内に入り込んだ状態では、その幅が（ｂ）と拡大し、衝撃荷重Ｆのサイドフレーム４への伝達を円滑とさせている。
バンパリィンフォース２の受圧面の幅が（ａ）から（ｂ）へ拡大することで、バンパリィンフォース２の潰れ強度が向上するため、軽量なバンパリィンフォースでサイドフレーム４の塑性変形を起こすことが可能となる。
【００１７】
図５に示すバンパリィンフォース２−２は、上下に離間した２個の閉中空部１１，１１を有するスチール製のものである。中空部１１，１１を画定する後壁部１２，１２を、クラッシュボックス３の底部５にボルト止めしかつ荷重伝達面としている。
【００１８】
図６に示すバンパリィンフォース２−３は、対の離間中空部１３，１３及びその間の中央中空部を有し、中空部１３，１３及び中央中空部を画定する後壁部１２の中央部に管体８の外径に相当する孔を穿け、管体８の前部をこの孔に挿入し、バンパリィンフォース２−３の前壁部１４をクラッシュボックス３の底部７にボルト止めさせているものである。
前壁部１４と底部７との間にクッション材を配しても良い。
中空部１３，１３は、断面三角形状をなし、その対向壁部間にクラッシュボックス３の先端が挿入されている。クラッシュボックス３の塑性変形に応じて、中空部１３，１３を画定する斜壁部１５，１５の後端部がフランジ９に接近し、やがて、フランジ９に当接しながら、管体８とサイドフレーム４との間隙にくい込み、荷重Ｆをサイドフレーム４に伝達させる。
【００１９】
図７に示すバンパリィンフォース２−４は、図５の例と同じく上下に離間した対の中空部１１，１１を有するが、このバンパリィンフォース２−４は、連結部材１６を介して、クラッシュボックス３に固定される。連結部材１６は断面略コの字をなし、その対向側壁部がクラッシュボックス３の外周面部に固定され、バンパリィンフォース２−４の後壁部１２，１２が連結部材１６の底部に固定される。
【００２０】
図５乃至７の例においても、衝撃荷重Ｆがバンパリィンフォース２に作用すると、変形部１０が中空部６内へと移行する管体８の塑性変形が生じ、図１乃至４の例と同じようにして衝撃エネルギーを吸収する。
【００２１】
図９に示す例は、管体８の径より大きな上下方向の寸法を有するバンパリィンフォース２−５と管体８との取り付けのため、別部材としての連結部材１７を用いたものである。
連結部材１７は、管体８の外周面に沿うよう管体８がその内に挿入される本体部１８とバンパリィンフォース２−５の後面部に沿う取付片１９とからなる円筒状体（フランジ付き）のものである。
バンパリィンフォース２−５は、断面目の字状で中空部材からなり、その後面部を取付片１９にボルト（図示なし）で固定される。連結部材１７が管体８と同材質のものであるときは、連結部材１７の本体部１８を管体８に溶接するが、異なる材質のものであるときはボルトやビスを用いて固定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例のバンパ装置の縦断面図である。
【図２】クラッシュボックスが塑性変形した状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の例の横断面図である。
【図４】図２の状態の横断面図である。
【図５】クラッシュボックスの第２実施例を示す断面図である。
【図６】クラッシュボックスの第３実施例を示す断面図である。
【図７】クラッシュボックスの第４実施例を示す断面図である。
【図８】サイドフレームを示す図１の矢視VIII−VIIIより見た断面図である。
【図９】バンパリィンフォースとクラッシュボックスの固定手段に連結部材を用いている本発明の第５実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ バンパ装置
２，２−２，２−３，２−４，２−５ バンパリィンフォース
３ クラッシュボックス
４ サイドフレーム
５ 取付片
６ 中空部
７ 底部
８ 管体
９ フランジ
１０ 変形部
１６，１７ 連結手段

Claims (4)

1. 車両の幅方向に延在するバンパリィンフォースと、バンパリィンフォースに固定されるクラッシュボックスと、クラッシュボックスを車体側に固定するサイドフレームと、を備えるバンパ装置であって、
   バンパリィンフォースが閉中空断面を有し、
   クラッシュボックスは、管体と、管体の開口縁より側外方に延在するフランジと、を有し、管体とフランジとの結合部がバンパリィンフォース側に谷部となった円弧状の変形部であり、
   クラッシュボックスをバンパリィンフォースに固定した取付状態で、変形部がサイドフレームの中空部内に位置するとともに中空部の内壁面から離間し、
   クラッシュボックスが塑性変形しながらサイドフレームの中空部内に入っていく寸法を有し、
   バンパリィンフォースに衝撃荷重が作用するとクラッシュボックスが塑性変形をしながらサイドフレームの中空部内に入っていきバンパリィンフォースがサイドフレームに当接することを特徴とする、
   バンパ装置。
2. クラッシュボックスの管体は、鋼板の深絞り管体である、
   請求項１に記載のバンパ装置。
3. 中空部を有するバンパリィンフォースの側壁部が、クラッシュボックスの底部に固定されている、
   請求項２に記載のバンパ装置。
4. バンパリィンフォースとクラッシュボックスとの接触面の幅が、サイドフレームの取付片の幅より小である、
   請求項２又は３に記載のバンパ装置。

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