JP4265640B2

JP4265640B2 - 車両用バンパ構造

Info

Publication number: JP4265640B2
Application number: JP2006262142A
Authority: JP
Inventors: サンパイオセルジオ
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: CN101152855A; JP2008080922A; CN100572143C; US7726709B2; DE102007045501B4; DE102007045501A1; BRPI0704078A; US20080309102A1

Description

本発明は、車両幅方向に延在するパイプ部材を含んで構成された車両用バンパ構造に関する。

従来から、種々の観点から、パイプ材を使った車両用バンパ構造が提案されている。

例えば、下記特許文献１には、所謂ポール衝突に配慮して、バンパリインフォースメントの外側面に半円形断面の凹部を車両幅方向に沿って形成し、当該凹部の車両幅方向の中央部に短めのパイプ材を装着させて溶接する技術が開示されている。組付後の状態では、バンパリインフォースメントの外側面からパイプ材の半分が突出した状態となり、かかるパイプ材にポール等が衝突すると、パイプ材を介して衝突荷重が凹部の周面に分散されて伝達されるというものである。

また、下記特許文献２には、フロントバンパカバーとサイドメンバとを連結するバンパステーの先端部にパイプ材で構成されたバンパバーを予め溶接しておき、この状態のバンパバーをフロントバンパカバー裏面の水平リブ間に挿入させてボルト締めして固定する技術が開示されている。これにより、走行時に取り込んだ気流をバンパバーの上下に流してエンジンに対する冷却風の冷却性能を高めようというものである。
特開２０００−８５４９６号公報実開昭６４−９８５７号公報

上記のような車両用バンパ構造もそれぞれの観点での改良発明であり、それなりの効果はあるものと思われるが、昨今では、所定のエネルギー吸収性能を確保しつつ、より安価で軽量なしかも組付作業性の良い車両用バンパ構造の開発が求められている。

例えば、特許文献１に開示された技術では、バンパリインフォースメントにパイプ材を溶接しているが、いずれも車体重量の増加に繋がり、溶接作業が必要となるため、組付作業的にも煩雑化する。また、特許文献２に開示された技術では、バンパリインフォースメントをパイプ材で代用しているものの、ステーの先端部にバンパバーを溶接するため、同様の課題がある。

本発明は上記事実を考慮し、所定のエネルギー吸収性能を確保しつつ、安価で軽量なしかも組付作業性を向上させることができる車両用バンパ構造を得ることが目的である。

請求項１の発明に係る車両用バンパ構造は、一方の端部が車体に固定され、他方の端部が車両用バンパの固定に供されるバンパ固定部材と、車両幅方向に沿って延在する長尺状のパイプ部材と、発泡材料によって構成されると共に車両幅方向に沿って延在され、パイプ部材が載置可能な載置部を備えたバンパ緩衝部材と、このバンパ緩衝部材の外側に配置されて、バンパ緩衝部材、パイプ部材、及びバンパ固定部材を覆うバンパカバーと、を有し、さらに、前記パイプ部材は前記バンパ緩衝部材の載置部にバンパ上方側から挿入されると共に、当該バンパ緩衝部材には当該パイプ部材が載置部に載置された状態で当該パイプ部材を保持する保持手段が一体に形成されている、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の車両用バンパ構造において、前記バンパ固定部材は、車体への組付後の状態では車両前後方向に沿って延在されており、前記バンパ緩衝部材は、車両前後方向を組付及び取外し方向として当該バンパ固定部材に組付けられ、さらに、当該バンパ緩衝部材と当該バンパ固定部材とは嵌合手段によって連結されている、ことを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、衝突体と衝突すると、衝突荷重はバンパカバーに入力された後、その内側に配置されかつ発泡材料によって構成されたバンパ緩衝部材に伝達される。バンパ緩衝部材は弾性変形することで衝突時のエネルギーを吸収すると共に、吸収しきれなかった荷重については、バンパ緩衝部材の載置部に載置されたパイプ部材に伝達する。そして、バンパ緩衝部材及びパイプ部材の変形によっても吸収することができなかった荷重のみをバンパ固定部材を介して車体側に伝達して分散させる。従って、本発明が適用された車両用バンパによっても、従来と同等又はそれ以上のエネルギー吸収性能が得られる。

さらに、本発明では、パイプ部材が車両幅方向に沿って延在する長尺状の部材として構成されているため、従来では必要であったバンパリインフォースメントを廃止することができる。従って、その分、軽量で安価になる。

加えて、パイプ部材をバンパ緩衝部材の載置部に載置する構成としたので、溶接等の作業工程が不要となる。従って、組付工程も大幅に削減され、組付作業も容易になる。
さらに、本発明では、パイプ部材はバンパ緩衝部材の載置部にバンパ上方側から挿入されるので、パイプ部材の組付作業が作業者にとって下向き作業となり、作業性が良い。また、バンパ緩衝部材には保持手段が一体に形成されており、パイプ部材を載置部に載置した状態では保持手段によってパイプ部材が保持されるので、路面に凹凸があるところを走行する場合等にパイプ部材がバンパ緩衝部材に対してばたつかない。

請求項２記載の本発明によれば、バンパ緩衝部材は車両前後方向を組付及び取外し方向として、車両前後方向に沿って延在するバンパ固定部材に組付けられる。

ここで、本発明では、バンパ緩衝部材とバンパ固定部材とが嵌合手段によって連結されるため、ボルト締め等の結合作業が不要となる。従って、部品点数が削減されると共に、組付工程も削減される。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車両用バンパ構造は、所定のエネルギー吸収性能を確保しつつ、安価で軽量なしかも組付作業性を向上させることができるという優れた効果を有する。
さらに、請求項１記載の本発明に係る車両用バンパ構造は、部品点数の増加を招くことなく、車両走行時におけるパイプ部材のばたつきを抑制することができ、その結果、パイプ部材に起因した異音の発生を抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係る車両用バンパ構造は、組付作業性の更なる向上とコストダウンを図ることができるという優れた効果を有する。

以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る車両用バンパ構造の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印Ｒｒは車両後方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

図１には、本発明が適用されたリヤバンパの組付状態の斜視図が示されている。また、図２には、当該リヤバンパの分解斜視図が示されている。さらに、図３には、当該リヤバンパの組付状態の平断面図が示されている。またさらに、図４（Ａ）、（Ｂ）には、当該リヤバンパの縦断面図が示されている。

これらの図に示されるように、車両後端部には、車両幅方向に沿って延在されるリヤバンパ１０が配設されている。リヤバンパ１０は、車体後端部に略垂直に配置されるロアバックパネル１２に取り付けられている。具体的には、ロアバックパネル１２の長手方向の両端部には、車両後方側へ延在するバンパ固定部材としてのリヤアーム１４が配設されている。リヤアーム１４は平面視で略ハット形状に形成されており、基端部は互いに離間する方向へ屈曲されて左右一対の前端フランジ部１４Ａを形成している。これらの一対の前端フランジ部１４Ａがボルト１６及びウエルドナット１８（広義には固定手段として把握される要素である。）によって、図示しない左右一対のリヤサイドメンバの後端部に固定されたロアバックパネル１２に片持ち支持状態で固定されている。なお、本実施形態では、リヤアーム１４を平面視でハット形状に形成したが、これに限らず、中空の角柱形状等に形成してもよい。

上述した左右一対のリヤアーム１４の先端部１４Ｂ間には、車両幅方向に沿って延在する長尺状のリヤバンパアブソーバ２０が架け渡されている。リヤバンパアブソーバ２０は発泡材料（一例としてＰＰビーズ）によって構成されており、車両幅方向に沿って長尺状の部材として構成されている。

リヤバンパアブソーバ２０の長手方向の両端部の裏面（車両前方側の面）の所定位置（左右一対のリヤアーム１４の先端部１４Ｂと対向する位置）には、車両前方側へ突出する左右一対の嵌合手段としての突出部２２が一体に形成されている。これに対応して、左右一対のリヤアーム１４の先端部１４Ｂの中央部には、勘合手段としての円形の嵌合孔２４（図２参照）が形成されている。そして、リヤバンパアブソーバ２０の左右一対の突出部２２を左右一対のリヤアーム１４の先端部１４Ｂの嵌合孔２４内へ嵌合させることにより、リヤバンパアブソーバ２０が左右一対のリヤアーム１４に組付けられている。

また、リヤバンパアブソーバ２０の長手方向の両端部近傍の裏面には、車両前方側へ突出する一対の凸部２６が一体に形成されている。凸部２６は平面視で略台形状に形成されており、その先端部２６Ａはロアバックパネル１２に当接状態で配置されている。但し、先端部２６Ａがロアバックパネル１２に対して僅かに離間していてもよい。組付後の状態では、左右一対の凸部２６の車両幅方向外側に左右一対のリヤアーム１４が隣接して配置されるレイアウトとなっている（図３参照）。

上述したリヤバンパアブソーバ２０の中央部（前後方向中間部）には、車両幅方向に沿って直線状に延在する凹部２８が形成されている。凹部２８はバンパ上方側が開放されており、その長手方向の両端部には前述した左右一対の凸部２６の後端面２６Ｂと、この後端面２６Ｂに直交する側端面２６Ｃとが直角に配置されている。なお、側端面２６Ｂは、車両走行時に後述するパイプ部材３８が長手方向へ移動するのを規制するストッパ的な役割も果たしている。

また、リヤバンパアブソーバ２０の後端面は平面視で車両後方側へ凸となるラウンドした形状（湾曲形状）を成しており、中央側には複数（ここでは３個）の縦壁３０、３２、３４が適宜間隔を開けて立設されている。これらの縦壁３０、３２、３４の前面は車両幅方向に直線上に配置されている。そして、これらの縦壁３０、３２、３４と左右一対の凸部２６との間に底面幅が所定幅（後述するパイプ部材３８の外径より若干大きめの幅）に設定された載置部３６が形成され、この載置部３６にバンパ上方側から直管状のパイプ部材３８が挿入されて載置されている。なお、載置部３６の載置面（凹部２８の底面）はパイプ部材３８が全長に亘って接する平坦面にしてもよいし、パイプ部材３８との当接部位が数箇所となるように部分的に車両上方側へ若干隆起した当接座が所定の間隔で形成される構成にしてもよい。

このパイプ部材３８は鉄製の円管で形成されており、所定の強度及び剛性を有している。パイプ部材３８の全長は載置部３６の車両幅方向寸法に略一致するように（正確には僅かに短くなるように）設定されている。

また、リヤバンパアブソーバ２０の左右一対の凸部２６の後端面２６Ｂにはパイプ部材３８を組付位置に保持する爪部４０が一体に形成されている。同様に、３個の縦壁３０、３２、３４の内、両サイドの縦壁３０、３４の前面側にも、同様形状の爪部４２（図４（Ａ）参照）が形成されている。これにより、パイプ部材３８の長手方向の両端部側を左右一対の凸部２６の爪部４０で押さえ、パイプ部材３８の長手方向の中央部側を一対の縦壁３０、３４の爪部４２で押さえて（即ち、パイプ部材３８を前後両側から挟み込みかつ上からは押さえ込むようにして）、パイプ部材３８をリヤバンパアブソーバ２０の載置部３６に保持している。

上述したリヤバンパアブソーバ２０は、パイプ部材３８が装着された状態でかつ左右一対のリヤアーム１４に嵌合された状態で、ボディー側に固定されたリヤバンパカバー４４によって覆われている。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

＜組付手順＞
まず、本実施形態に係るリヤバンパ１０の組付手順について概説する。図２に示されるように、ロアバックパネル１２の長手方向の両端部にリヤアーム１４をそれぞれ取付ける。この工程は、ロアバックパネル１２の前面に予め溶着されたウエルドナット１８にリヤアーム１４のボルト挿通孔を合わせて、ボルト１６を車両後方側から螺合させることにより行われる。但し、ウエルドナット１８に替えて通常のナットを用いてもよい。

次に、リヤバンパアブソーバ２０の左右一対の突出部２２を既に組付けられた左右一対のリヤアーム１４の嵌合孔２４内へ嵌合させる。これにより、リヤバンパアブソーバ２０が左右一対のリヤアーム１４に組付けられて支持される。

次に、パイプ部材３８をリヤバンパアブソーバ２０の凹部２８の上方から挿入して載置部３６に載置させる。このとき、左右の凸部２６の後端面２６Ｂの爪部４０と中央側の縦壁３２の前面に形成された爪部４２とがパイプ部材３８に弾性的に係合される。これにより、パイプ部材３８は、リヤバンパアブソーバ２０の載置部３６に安定的に保持される。なお、パイプ部材３８を予めリヤバンパアブソーバ２０の凹部２８に挿入してから、リヤバンパアブソーバ２０をリヤアーム１４に嵌合させるようにしてもよい。

最後に、リヤバンパカバー４４が被嵌されてボディー側に固定されることにより、リヤバンパ１０の組付が終了する。

なお、図６には対比例としてのリヤバンパ５０の組付状態の平断面図が示されており、又図７には当該リヤバンパ５０の縦断面構造が示されており、更に図８には当該リヤバンパ５０の分解斜視図が示されている。

これらの図（特には、図８）に示されるように、対比例のリヤバンパ５０の場合には、まず、ロアバックパネル５２の長手方向の両端部にリヤアーム５４をそれぞれ取付ける。この工程は、ロアバックパネル５２の前面に予め溶着されたウエルドナット５８にリヤアーム５４のボルト挿通孔を合わせて、ボルト５６を車両後方側から螺合させることにより行われる。従って、ここまでは、本実施形態の場合と同様である。

次に、断面ハット形状のリヤバンパリインフォースメント６０をリヤアーム５４の先端部にボルト５６及び固定する。対比例の場合には、この工程もボルト締めにより行われる。すなわち、リヤアーム５４の先端部の裏面にはウエルドナット６２が予め溶着されており、ボルト６４をリヤバンパリインフォースメント６０の後方側からウエルドナット６２に螺合させることにより、リヤバンパリインフォースメント６０を左右一対のリヤアーム５４に組付ける。

最後に、リヤバンパカバー６６が被嵌されてボディー側に固定されることにより、リヤバンパ５０の組付が終了する。この工程は、本実施形態の場合と同様である。

従って、本実施形態と対比例とを比較すると、本実施形態では、リヤバンパリインフォースメント６０の代わりを成すパイプ部材３８をリヤバンパアブソーバ２０の載置部３６に載置する構成であるので、背景技術の項で説明した従来技術に比べて、溶接等の作業工程が不要になり、その分、組付作業が簡単になる（煩雑化しない）。

＜衝突時のエネルギー吸収性能＞
次に、本実施形態に係るリヤバンパ１０に衝突体が衝突したときのエネルギー吸収性能について概説する。

リヤバンパ１０が衝突体と衝突すると、衝突荷重はリヤバンパカバー４４に入力された後、その内側に配置されかつ発泡材料によって構成されたリヤバンパアブソーバ２０に伝達される。リヤバンパアブソーバ２０は車両前後方向に弾性変形する（圧縮される）ことで衝突時のエネルギーを吸収すると共に、吸収しきれなかった荷重についてはリヤバンパアブソーバ２０の載置部３６に載置されたパイプ部材３８に伝達する。パイプ部材３８は車両幅方向に沿って延在する高強度及び高剛性の長尺状の部材であるため、伝達された衝突荷重を塑性変形することで吸収し、それでも吸収しきれなかった荷重のみをリヤアーム１４及びロアバックパネル１２を介して左右のリヤサイドメンバに伝達し吸収する。従って、本実施形態に係るリヤバンパ構造によっても、従来と同等又はそれ以上のエネルギー吸収性能が得られる。

因みに、図５には、本実施形態に係るリヤバンパ１０のＦ−Ｓ特性が実線グラフＸで示されており、対比例としてパイプ部材３８を備えていないリヤバンパのＦ−Ｓ特性が破線グラフＹで示されている。グラフＸとグラフＹとの対比から解るように、本実施形態のエネルギー吸収量（グラフＸ内の面積）は、対比例のエネルギー吸収量（グラフＹ内の面積）と略同等である。そうすると、図５から、本実施形態の方が対比例よりも短いストロークで同等のエネルギー吸収性能を発揮していることが解る。従って、前記の如く、衝突荷重はリヤバンパアブソーバ２０の弾性変形及びパイプ部材３８の塑性変形によって効率良く吸収されて、それでも吸収しきれなかった荷重についてのみリヤアーム１４及びロアバックパネル１２を介して図示しないリヤサイドメンバに伝達し吸収するので、ボディー側であるロアバックパネル１２は全く変形しないか、仮に変形したとしても極めて僅かな変形に抑えられる。

＜軽量化の観点＞
さらに、本実施形態に係るリヤバンパ構造では、パイプ部材３８が車両幅方向に沿って延在する長尺状の部材として構成されているため、従来では必要であったバンパリインフォースメントを廃止することができる。従って、その分、リヤバンパ１０が軽量で安価になる。

＜まとめ＞
以上を総括すると、本実施形態に係るリヤバンパ構造によれば、所定のエネルギー吸収性能を確保しつつ、安価で軽量なしかも組付作業性を向上させることができる。

＜その他の効果＞
本実施形態に係るリヤバンパ構造では、リヤバンパアブソーバ２０は車両前後方向を組付及び取外し方向としてリヤアーム１４に組付けられることを前提として、リヤバンパアブソーバ２０とリヤアーム１４とが突出部２２と嵌合孔２４による嵌合構造で連結される構成を採ったので、前述したように溶接工程が不要になることはもとより、この点においてボルト締めする必要がなく、その分、部品点数の削減及び組付工程の削減を図ることができる。その結果、本実施形態によれば、従来技術に比べて組付作業性が改善されるだけでなく、対比例と比べてもボルト締結工程が減るので、その意味で組付作業性の更なる向上とコストダウンを図ることができる。

また、リヤバンパリインフォースメント６０の代わりを成すパイプ部材３８は、リヤバンパアブソーバ２０の載置部３６にバンパ上方側から挿入されるので、作業者は下向き作業でこの作業を行うことができる。従って、作業性が良く、作業負担も少ない。さらに、リヤバンパアブソーバ２０には複数の爪部４０、４２が一体に形成されており、パイプ部材３８を載置部３６に載置した状態では複数の爪部４０、４２によってパイプ部材３８が保持されるので、路面に凹凸があるところを走行する場合等にパイプ部材３８がリヤバンパアブソーバ２０の凹部２８内でばたつかない。その結果、本実施形態によれば、パイプ部材３８に起因した異音の発生を抑制することができる。

〔実施形態の補足説明〕
なお、上述した本実施形態では、パイプ部材３８を鉄製の円管で構成したが、これに限らずアルミニウム合金製でもよく、又パネル部材の断面形状も円形に限らない。すなわち、所定の強度及び剛性を備えた金属製のパイプ部材であればよい。

また、上述した本実施形態では、リヤバンパ１０に対して本発明を適用したが、ボディー構造によってはフロントバンパ側に本発明を適用してもよい。

本実施形態に係るリヤバンパの組付状態の斜視図である。図１に示されるリヤバンパの分解斜視図である。図１に示されるリヤバンパの平断面図である。（Ａ）は図３の４（Ａ）−４（Ａ）線に沿ったリヤバンパの縦断面図であり、（Ｂ）は図３の４（Ｂ）−４（Ｂ）線に沿ったリヤバンパの縦断面図である。本実施形態に係るリヤバンパのＦ−Ｓ特性を対比例との関係で示すグラフである。対比例に係るリヤバンパの平断面図である。対比例に係るリヤバンパの縦断面図である。対比例に係るリヤバンパの分解斜視図である。

符号の説明

１０リヤバンパ（車両用バンパ）
１２ロアバックパネル（車体）
１４リヤアーム（バンパ固定部材）
１４Ａ前端フランジ部（一方の端部）
１４Ｂ先端部（他方の端部）
２０リヤバンパアブソーバ（バンパ緩衝部材）
２２突出部（嵌合手段）
２４嵌合孔（嵌合手段）
３６載置部
３８パイプ部材
４０爪部（保持手段）
４２爪部（保持手段）
４４リヤバンパカバー(バンパカバー）

Claims

一方の端部が車体に固定され、他方の端部が車両用バンパの固定に供されるバンパ固定部材と、
車両幅方向に沿って延在する長尺状のパイプ部材と、
発泡材料によって構成されると共に車両幅方向に沿って延在され、パイプ部材が載置可能な載置部を備えたバンパ緩衝部材と、
このバンパ緩衝部材の外側に配置されて、バンパ緩衝部材、パイプ部材、及びバンパ固定部材を覆うバンパカバーと、
を有し、
さらに、前記パイプ部材は前記バンパ緩衝部材の載置部にバンパ上方側から挿入されると共に、当該バンパ緩衝部材には当該パイプ部材が載置部に載置された状態で当該パイプ部材を保持する保持手段が一体に形成されている、
ことを特徴とする車両用バンパ構造。
前記バンパ固定部材は、車体への組付後の状態では車両前後方向に沿って延在されており、
前記バンパ緩衝部材は、車両前後方向を組付及び取外し方向として当該バンパ固定部材に組付けられ、
さらに、当該バンパ緩衝部材と当該バンパ固定部材とは嵌合手段によって連結されている、
ことを特徴とする請求項１記載の車両用バンパ構造。