JP4493945B2 - 車両の衝撃吸収構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両、特に車両前部の衝撃吸収構造体に関するものである。

自動車等の車両が別の物体と衝突した場合に、その衝撃を吸収・緩和するために、バンパが車両の前部に設けられている。従来一般のバンパは、例えば特許文献１に記載されているように、左右のサイドメンバの前端部間に横架されるバンパリインフォースメント、その前方に配置されるバンパカバー、及び、バンパカバーとバンパリインフォースメントとの間に配置されるアブソーバから構成されている。バンパリインフォースメントは、軽量アルミニウム合金や鋼板等からなる中空体であり、バンパアームを介してサイドメンバに固定されている。バンパカバー及びアブソーバは合成樹脂製であり、特にアブソーバは発泡樹脂から作られている。

また、衝撃エネルギの吸収量を増加させるために、近年においては、バンパリインフォースメントとサイドメンバとの間に、クラッシュボックスと称される衝撃吸収部材が配置される傾向にある。クラッシュボックスは、強い衝撃を受けることで座屈変形し、それによって衝撃エネルギを吸収することができる中空構造体である。
特開平９−７６８４１号公報

上述したようなバンパとクラッショボックスからなる従来の衝撃吸収構造体は、その性能については満足いくものであるものの、部品点数が多いという問題点がある。すなわち、バンパ自体が複数の部品からなっているのに加えて、クラッシュボックスはバンパとは別個独立の部品として取り扱われているため、衝撃吸収構造体全体の部品点数は相当に多いものとなっている。その結果、当然に、生産工程、そして組付工程も多くなっていた。

そこで、本発明は、部品点数の少ない衝撃吸収構造体を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両の左右両側に設けられているサイドメンバの端部間に設けられるバンパ部と、サイドメンバの前記端部とバンパ部との間に介設される、車両の衝突時に座屈変形して衝撃を吸収する衝撃吸収部とを備える車両の衝撃吸収構造体において、バンパ部及び衝撃吸収部を、水平断面がハニカム形状となる一体品としたことを特徴としている。

かかる構成においては、バンパ部と衝撃吸収部とを一体化したことにより、部品点数を従来構成よりも減じることができる。また、ハニカム形状を適宜選択することにより、衝突時の衝撃吸収を多段階に行うことが可能となる。なお、一体品とは、バンパ部と衝撃吸収部とが分離不可能な状態の一体品をいい、ボルト等により取外し可能に互いを締結したような構造を含まない意である。また、ハニカム形状は、六角形のみならず、三角形、四角形、正弦波形、複波形等も含むものである。

また、衝撃吸収部の左右の側板部は、両者の間隔がサイドメンバの端部からバンパ部に向かって広がるように設けられていることが有効である。

この構成では、パネル本体部と衝撃吸収部との間の境界部の面積が大きくなる。これによって、パネル本体では衝撃による荷重を広い面積で受けることが可能となり、衝突エネルギー吸収特性の効率を高めることができる。

本発明はまた、衝撃吸収構造体の製造方法にも係るものである。請求項３に記載のように、本発明による衝撃吸収構造体の製造方法は、前述したバンパ部及び衝撃吸収部の一体品を、押出法により押出成形品を形成した後、この押出成形品を裁断することで製造することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、車両の前部又は後部に設けられる衝撃吸収構造体を、従来のバンパやクラッシュボックスに代えて一体品としているため、部品点数が削減され、衝撃吸収構造体自体の製造工程のみならば、車両全体の製造工程も削減され、生産効率が向上する。

また、障害物に衝撃吸収構造体が衝突した場合、損傷箇所が衝撃吸収構造体の１カ所となることが期待でき、修理も容易化される。

更に、衝突時における衝撃を段階的に吸収することができ、衝撃エネルギー吸収特性が向上し、ショートオーバハング化の要請にも応えることが可能となる。

また、請求項３に記載の衝撃吸収構造体の製造方法によれば、板材を溶接等する手間が不要となる。特に、従来においては、バンパリインフォースメント（バンパ部に相当）やクラッシュボックス（衝撃吸収部に相当）は、鋼製の薄板を曲げ加工して溶接することで製造されており、部品点数も多く、製造工程も多くなっているが、本発明の方法ではそのような問題は生じない。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。

図１は、本発明による衝撃吸収構造体の一実施形態を概略的に示す平面図であり、図２の（ａ）は図１のII−II線に沿っての断面図である。なお、本実施形態に係る衝撃吸収構造体が適用される車両は一般的な乗用車とする。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲において、車両が水平面に置かれた状態で「水平」や「鉛直」なる語を用いると共に、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を表す語を用いることとする。

図１及び図２の（ａ）に示すように、本実施形態に係る衝撃吸収構造体１０は、車両１２の機体フレームを構成する左右のサイドメンバ１４の前端部に設けられている。衝撃吸収構造体１０は、左右のサイドメンバ１４間に水平に配置されるバンパ部１６、及び、このバンパ部１６と各サイドメンバ１４の前端部との間に配置される衝撃吸収部１８とから構成された軽量アルミニウム合金製の一体品である。これは、以下でも詳説するが、押出法により得られた押出成形品から製造されたものである。

バンパ部１６は、従来構成におけるバンパリインフォースメントに相当するものであり、前後に所定の間隔を置いて配置され且つ車両幅方向に延びる長尺の前後一対の横板部２０，２２を有している。また、前後の横板部２０，２２の間には、これらと同形状の中間横板部２４が配置されている。前側の横板部２０と中間横板部２４との間、及び、中間横板部２４と後側の横板部２２との間には、車両前後方向に延びる短い縦板部２６，２８が複数、互いに所定の間隔を置いて配置され、前後に隣合う横板部２０，２４；２４，２２を相互に連結している。これらの横板部２０，２２，２４及び縦板部２６，２８の面は略鉛直方向に延びており、バンパ部１６を水平に断面した状態では、その水平断面形状は四角形のハニカム形状となっている。

衝撃吸収部１８は、バンパ部１６の後側横板部２２の後面から後方に延びており、バンパ部１６の後側横板部２２の一部と、左右の側板部３０と、サイドメンバ１４の前端部に隣接配置される後側横板部３２とから構成されている。左右の側板部３０の後端間の間隔、すなわち後側横板部３２の長さは、サイドメンバ１４の幅と概ね同じとなっている。また、左右の側板部３０は、その間の間隔が車両前方に向かって漸次大きくなるように斜めに配置されている。バンパ部１６の後側横板部２２と、サイドメンバ１４側の後側横板部３２との間には、車両幅方向に延びる中間横板部３４が配置されている。更に、左右の側板部３０の前端間の中間点から、各側板部３０の後端にかけて、１対の縦板部３６が中間横板部３４を貫く形で延設されている。衝撃吸収部１８における板部３０，３２，３４，３６の面もバンパ部１６と同様に略鉛直方向に延びており、その水平断面形状は台形形状及び三角形のハニカム形状となっている。

更に、衝撃吸収部１８の後側横板部３２の左右両端部からはそれぞれ固定部３８が後方に延設されている。固定部３８間の間隔はサイドメンバ１４の幅と同等である。本実施形態では、この部分をボルト・ナット４０によりサイドメンバ１４に固定することとしているため、各固定部３８にはボルト穴（図示しない）が形成されている。

以上のような構成の衝撃吸収構造体１０は、本実施形態では、次のようにして製造される。

まず、押出成形機を使用して、図３の（ａ）に示すようないわゆる異形押出成形品４２を製造する。この工程で用いられる押出法は一般的なものでよく、製造される押出成形品４２は、その押出方向に直交する断面の形状が図１に示す形状と一致するものである。また、押出成形品４２の押出方向の長さは、衝撃吸収構造体１０の高さよりも十分に長くされている。

次いで、図３の（ａ）の点線で示す位置で押出成形品４２を裁断する。このようにして切り出されたもの（図３の（ｂ）において符号１０Ａで示す）は、図１及び図２に示す衝撃吸収構造体１０と概ね一致する。

この後、固定部に相当する部分３８Ａにボルト穴４４を形成し、角部の面取りやその他の表面加工、或いは、必要に応じて他の部品の溶接等の仕上げ処理をして衝撃吸収構造体１０が完成する。

この製造方法によれば、押出成形工程、裁断工程及び仕上げ処理工程の３工程のみで衝撃吸収構造体１０を得ることができ、しかも１回の押出成形工程を行った後、裁断工程と仕上げ処理工程を繰り返すのみで、複数の衝撃吸収構造体１０を得ることができる。この方法は、バンパリインフォースメントとクラッシュボックスとを別体で製造し連結した従来構成に比して、大幅に製造工程を簡略化するものである。

以上のようにして製造された衝撃吸収構造体１０をサイドメンバ１４の前端部にボルト・ナット４０を用いて固定した状態で、前方から衝撃を加えると、その衝撃により、まずバンパ部１６の前側横板部２０と中間横板部２４との間の縦板部２６が主として座屈変形し、その衝撃を吸収する。衝撃エネルギーが大きく、前記縦板部２６による座屈変形では衝撃を吸収しきれなかった場合には、更に、中間横板部２４と後側横板部２２との間の縦板部２８が主として座屈変形し、これにより衝撃が吸収される。今、バンパ部１６の後部（すなわち、中間横板部２４、後側横板部２２及びその間の縦板部２８とからなる部分）に、従来のバンパリインフォースメントと同等の衝撃吸収性能を持たせた場合には、バンパ部１６の前部（すなわち、前側横板部２０、中間横板部２４及びその間の縦板部２６とからなる部分）は、従来のバンパにおけるアブソーバに相当する部分となる。従って、本実施形態の構成においては、アブソーバを省略し、バンパ部１６の前面を覆うようにして合成樹脂製のバンパカバー（図示しない）を取り付けることも可能である。これも、部品点数削減に繋がるものである。

車両前方からの衝撃エネルギーが更に大きい場合には、衝撃吸収部１８を構成している側板部３０及び縦板部３６が主として座屈変形する。この場合も、まず中間横板部３４よりも前側の部分が変形し、それでも猶、衝撃エネルギーが吸収できなかった場合には、後側の部分が変形し、段階的に衝撃が吸収される。

本実施形態では、上述したように多段階に衝撃吸収が行われるが、その際の衝撃吸収構造体１０の各部分の変形進展状態を示したものが、図２の（ｂ）に示す荷重−変形量のグラフである。なお、図２の（ｂ）のグラフは、サイドメンバ１４が不動体であるとした場合のものである。図２から理解される通り、前方から衝撃（荷重）が加わった場合、衝撃吸収構造体１０の前側の部分から変形（圧壊）が生じ、各部分ごとに発生荷重はピークを維持し、その後、順次後側の部分に進展していく。このように、多段階で衝撃を吸収することができ、衝撃エネルギー吸収特性が向上する結果、車両デザイン上のＦＲオーバハングの短縮化（ショートオーバハング化）の要請にも応えることができることとなる。

なお、衝撃吸収部１８における側板部３０が、前方に幅広となるよう斜めに取り付けられているため、バンパ部１６に加わる荷重を支える面積が大きくなり、より衝撃エネルギーの吸収特性が向上することになる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、軽量アルミニウム合金を用いて衝撃吸収構造体を製造することとしているが、必要とされる衝撃吸収性能に応じて、材料は適宜選定され、鋼やその他の金属、或いは、合成樹脂であってもよい。合成樹脂で構成した場合には、バンパカバーとも一体化が可能である。

また、必要とされる衝撃吸収性能によって、衝撃吸収構造体の形状、特に水平断面のハニカム形状も適宜変更可能である。

更に、衝撃吸収構造体を一体化する方法としては上述の押出法を用いる手法に限られず、射出成形法等を用いることができる。

また、上記実施形態では、衝撃吸収構造体１０とサイドメンバ１４との締結手段はボルト締結であるとしているが、これに限られず、例えば溶接結合のように、衝撃吸収時に本発明の機能を損なわなければ如何様な手段でもよい。

更にまた、上記実施形態では車両前部に衝撃吸収構造体を設けることとしているが、車両後部にも同様な衝撃吸収構造体を設けてもよい。

本発明は、乗用車は勿論のこと、トラックやバス等の特殊車両、その他の車両全般に利用可能である。

本発明による衝撃吸収構造体の一実施形態を示す概略平面図である。 （ａ）は図１のII−II線に沿っての概略断面図であり、（ｂ）は衝撃吸収構造体に前方から衝撃を加えた際の荷重と変形量の関係を（ａ）と対比して示すグラフである。 図１に示す衝撃吸収構造体の製造工程を示す概略説明図である。

符号の説明

１０…衝撃吸収構造体
１２…車両
１４…サイドメンバ
１６…バンパ部
１８…衝撃吸収部
３８…固定部
４０…ボルト・ナット
４２…押出成形品
４４…ボルト穴

Claims (8)

1. 車両の左右両側に設けられているサイドメンバよりも前方に配置された前記バンパ部と、
   前記サイドメンバの各々と前記バンパ部との間に設けられた、前記バンパ部を後方から支持するための衝撃吸収部と
   からなる車両の衝撃吸収構造体において、
   前記バンパ部及び前記衝撃吸収部がともに、水平断面においてハニカム形状であることを特徴とする、車両の衝撃吸収構造体。
2. 前記バンパ部は、ハニカム形状における車両前後方向に延びる部分を衝撃吸収部分とする座屈変形部を複数層形成していることを特徴とする、請求項１に記載の車両の衝撃吸収構造体。
3. 前記衝撃吸収部は、ハニカム形状における車両前後方向に延びる部分を衝撃吸収部分とする座屈変形部を複数層形成していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の衝撃吸収構造体。
4. 前記衝撃吸収部のそれぞれにおける左右の最も外側に位置する前記座屈変形部同士の間隔が、前記サイドメンバから前方にかけて広がるように設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の車両の衝撃吸収構造体。
5. 前記ハニカム形状の一部が水平断面において三角形を含んでいることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両の衝撃吸収構造体。
6. 合成樹脂から形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両の衝撃吸収構造体。
7. 前記バンパ部と前記衝撃吸収部とが分離不可能な一体品となっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両の衝撃吸収構造体。
8. 請求項７に記載の車両の衝撃吸収構造体を製造する方法において、前記一体品を、押出法により押出成形品を形成した後、該押出成形品を裁断することにより製造することを特徴とする車両の衝撃吸収構造体の製造方法。
   
   

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