JP4737757B2

JP4737757B2 - バンパー構造体

Info

Publication number: JP4737757B2
Application number: JP2006061880A
Authority: JP
Inventors: 成一橋本; 敏二村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: JP2007237872A

Description

本発明は、押出方向をバンパーリインフォースの長手方向に垂直（上下方向）に向けて配置される、いわゆる横圧壊型バンパーステイとバンパーリインフォースにより構成されるバンパー構造体に関する。

例えば乗用車やトラック等の自動車車体の前端（フロント）及び後端（リア）に設置されるバンパー内部には、補強部材としてバンパーリインフォースが設けられている。バンパーリインフォースは一般に荷重方向に略垂直に向く前壁と後壁、及びそれらを連結する横壁を有する断面中空の部材であり、後方側から一対のバンパーステイにより支持され、各バンパーステイは後端がサイドメンバ（フロント又はリア）の先端に固定されている。
バンパーリインフォース、バンパーステイ及びサイドメンバは、いずれも衝突時に圧壊して衝突エネルギーを吸収する役割を有し、一般に、衝突時にはまずバンパーリインフォースが圧壊し、続いてバンパーステイが圧壊し、さらにサイドメンバが軸圧壊するように、各部材の剛性（荷重による圧壊への抵抗力）が設定されている。

近年、バンパーリインフォースについて、軽量化のためにアルミニウム合金押出材が使用されるようになり、バンパーステイについても、同じくアルミニウム合金押出材が使用され始めている。アルミニウム合金押出材からなるバンパーステイには、大きく分けて縦圧壊型と横圧壊型があり、縦圧壊型のバンパーステイは、軸部を構成する中空の押出形材の前後端に板状の取付用フランジ（バンパーリインフォース及びサイドメンバの取付用）を有するもので、押出軸方向が車体前後方向を向き、横圧壊型バンパーステイ１は、図６に示すように、前後フランジ２，３（バンパーリインフォース５及びサイドメンバ６の取付用）とそれらを連結するウエブ４からなる押出形材からなり、押出軸方向が車体上下方向を向いている。

横圧壊型のバンパーステイは、製造コストが安く、大量生産に適し、バンパーリインフォースの端部取付箇所が車幅方向から後方側に傾斜又は湾曲していても、容易に対応できる利点があり、図６以外にも下記特許文献１〜５にみられるように種々の構造のものが提案されている。

特開平１１−２０８３９２号公報特開２０００−３１８５５２号公報特開２００１−２９４１０６号公報特開２００５−１４８３６号公報特開２００５−２５４８２９号公報

図６に示すバンパーステイ１とバンパーリインフォース５の取り付けに際しては、一般にバンパーステイ１の前フランジ２をバンパーリインフォース５の後壁に当接させて溶接又はボルト締めにより固定し（これを本発明ではバンパー構造体７と称する）、続いて、バンパーステイ１の後フランジ３をサイドメンバ６の端面に当接させボルト締めにより固定する。図７に示すように、バンパーステイ１の後フランジ３にはボルト穴８が形成され、一方、サイドメンバ６の端部には複数本のボルト９が溶接等により固定されて端面から突出している。従って、バンパー構造体７を車体前方側から後方に向けて移動させ（白抜き矢印参照）、ボルト９をボルト穴８に通して後フランジ３をサイドメンバ６の端面に当接させ、ナット１１（図６参照）をバンパーステイ１の閉断面部１２，１３内に入れてボルト９と締結することができる。
バンパーステイ１及びバンパーリインフォース５には、ボルト締めが車体前方側からできるように、各ボルト穴８に対応してそれぞれ作業穴１４，１５，１６が形成されている。取り付けに際しては、車体前方側から作業穴１６，１５，１４を通してナット１１と図示しない工具を閉断面部１２，１３内に入れ、ボルト９と締結し、バンパーステイ１の後フランジ３をサイドメンバ６の端部に固定する。

図７に示すように、従来のバンパー構造体７の場合、バンパーステイ１の前フランジ２にボルト穴８の数だけ作業穴１４を形成する必要があり、バンパーリインフォース５に形成する作業穴１５，１６と合わせると、作業穴の形成に多くの手間が必要となる。
また、バンパーステイ１は最も重要視されているバリヤ衝突に耐える強度を得るため、２つの閉断面部１２，１３が構成されているが、バンパーリインフォース５の端部（車幅方向から後方側に傾斜又は湾曲した部分）に取り付けられる場合、バリヤ衝突において外側寄りの閉断面部１３に掛かる荷重は内側寄りの閉断面部１２に比べて小さく、ここに軽量化の余地があると考えられる。
従って、本発明は、従来のバンパー構造を改良して、作業穴が少なくてすみ、かつ軽量化も達成される新たなバンパーステイ構造を得ることを目的とする。

本発明（請求項１）は、アルミニウム合金押出材からなり、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜又は湾曲したバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前記端部とサイドメンバの端部の間に押出方向を上下方向に向けて配置されるバンパーステイにより構成されるバンパー構造体において、前記バンパーステイは、車幅方向に対し傾斜又は湾曲して形成された前フランジと、車幅方向に平行に形成された後フランジと、車体前後方向に沿って形成された複数のウエブを有し、前記前フランジと後フランジ及びウエブにより車体幅方向外側に前方が開放した凹断面部とその内側に閉断面部が構成され、前記前フランジ及び前記閉断面部を構成しないウエブが前記バンパーリインフォースの後壁に当接して固定され、前記凹断面部及び閉断面部において前記後フランジにボルト穴が形成され、前記中空部において前記前フランジに前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成され、前記バンパーリインフォースにも前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成されていることを特徴とする。なお本発明において、バンパーステイからみてバンパーリインフォースの側が前方、サイドメンバの側が後方を意味する。

前記発明において、前記バンパーステイの上下方向長さを前記バンパーリインフォースの上下幅より長くし、上端側又は下端側の一方を前記バンパーリインフォースから突出させ、その突出した部分の後フランジにボルト穴を形成し、前フランジに前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴を形成することができる（請求項２）。

また、本発明（請求項３）は、アルミニウム合金押出材からなり、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜又は湾曲したバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前記端部とサイドメンバの端部の間に押出方向を上下方向に向けて配置されるバンパーステイにより構成されるバンパー構造体において、前記バンパーステイは、車幅方向に対し傾斜又は湾曲して形成された前フランジと、車幅方向に平行に形成された後フランジと、車体前後方向に沿って形成された複数のウエブを有し、前記前フランジと後フランジ及びウエブにより車体幅方向外側に前方が開放した凹断面部とその内側に閉断面部が構成され、前記前フランジ及び前記閉断面部を構成しないウエブが前記バンパーリインフォースの後壁に当接して固定され、さらに上下方向長さが前記バンパーリインフォースの上下幅より長く、上端側及び下端側が前記バンパーリインフォースから突出し、前記凹断面部及び閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記後フランジにボルト穴が形成され、前記閉断面部において前記前フランジに前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成されていることを特徴とする

本発明のバンパー構造体によれば、バンパーステイの凹断面部に前フランジがないことから、従来の構造に比べて作業穴が少なくてすみ、かつ前フランジの分の軽量化が達成される。しかも、バンパーステイの車体幅方向中央側に閉断面部が構成されているから、最も重要視されているバリヤ衝突に耐える強度を有する。
さらに、バンパーステイの上下方向長さをバンパーリインフォースの上下幅より長くし、その上端側又は／及び下端側をバンパーリインフォースから突出させ、その突出した部分の後フランジにボルト穴を形成した場合、該ボルト穴に対応する作業穴をバンパーリインフォースに形成する必要がないため、さらに作業穴が少なくてすむ。

以下、図１〜図５を参照して本発明に係るバンパー構造体について説明するが、図６，７に示した従来のバンパー構造体７と同等の部位には同じ番号を付与している。
図１に示すバンパー構造体７Ａは、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜したバンパーリインフォース５Ａと、その端部に固定されたバンパーステイ１Ａからなる。バンパーリインフォース５Ａは矩形輪郭を有するアルミニウム合金押出材を所定長さに切断し、両端部を曲げ加工したものである。バンパーステイ１Ａは、同じくアルミニウム合金押出材を所定長さに切断したもので、押出方向を上下方向に向けて配置され、車幅方向に対し傾斜して形成された前フランジ２と、車幅方向に平行に形成された後フランジ３と、車体前後方向に沿って形成された３つのウエブ４（４ａ〜４ｃ）からなる。
なお、バンパーリインフォース５Ａ及びバンパーステイ１Ａを構成するアルミニウム合金は、例えばＪＩＳ６０００系又は７０００系が望ましい。

バンパーステイ１Ａには、前フランジ２と後フランジ３及びウエブ４ａ，４ｂにより車幅方向内側に閉断面部２１が、後フランジ３及びウエブ４ｂ，４ｃにより車幅方向外側に凹断面部２２が隣接して構成され、前フランジ２及び最も車幅方向外側のウエブ４ｃ（閉断面部２１を構成しないウエブ）がバンパーリインフォース５Ａの後壁２３に当接し、例えば溶接により固定されている。後フランジ３には、閉断面部２１及び凹断面部２２のそれぞれにおいてボルト穴８が形成され、閉断面部２１において前フランジ２にボルト穴８に対応する作業穴１４が形成されている。また、バンパーリインフォース５Ａの後壁２３及び前壁２４にも、各ボルト穴８に対応する作業穴１５，１６が形成され、閉断面部２１のボルト穴８及びそれに対応する作業穴１４〜１６、及び凹断面部２２のボルト穴８及びそれに対応する作業穴１５，１６は、それぞれ車体前後方向に整列し、図示しないボルト締め工具が挿入できるようになっている。

サイドメンバ６Ａは、断面が矩形で前端に車幅方向に平行な前壁２５を有し、前壁２５には上下左右に４個の穴２６が形成され、各穴２６からボルト９のねじ部が前方に突出し、ヘッドが前壁２５の裏面に溶接により固定されている。これは図７に示すサイドメンバ６と同じである。
バンパー構造体７Ａの取り付けに際しては、バンパー構造体７Ａを車体前方側から後方に向けて移動させ（白抜き矢印参照）、ボルト９をボルト穴８に通して後フランジ３をサイドメンバ６Ａの端面に当接させ、車体前方側から、閉断面部２１側では作業穴１６，１５，１４を通して図示しないナットとボルト締め工具を閉断面部２１内に挿入し、凹断面部２２側では作業穴１６，１５を通して図示しないナットとボルト締め工具を凹断面部２２内に挿入し、ナットをボルト９に締結し、バンパーステイ１Ａの後フランジ３をサイドメンバ６Ａの端部（前壁２５）に固定する。
なお、サイドメンバ６Ａの前壁２５にボルト９ではなくナットが固定されていてもよいが、その場合は作業穴１４〜１６からボルトを挿入してナットに締結する。

図２（ａ）〜（ｃ）に、本発明のバンパー構造体に使用し得るバンパーステイの他の例を示す。
図２（ａ）に示すバンパーステイ１Ｄは、閉断面部２１の前フランジ２の車幅方向内側に取付用フランジ２７が形成され、凹断面部２２の前端の車幅方向外側に取付用フランジ２８が形成されている点で、図１に示すバンパーステイ１Ａと異なる。バンパーステイ１Ｄは、バンパーリインフォース５Ａ（図１参照）の後壁２３にボルト締結により固定することができる。
図２（ｂ）に示すバンパーステイ１Ｅは、２個の閉断面部３１，３２と１個の凹断面部３３が形成され、各閉断面部３１，３２及び凹断面部３３において後フランジ３にボルト穴８が形成され、各閉断面部３１，３２において前フランジ２にボルト穴８に対応する作業穴１４が形成されている。バンパーステイ１Ｅは、複数個の閉断面部によりバリヤー衝突に対する強度が向上する。
図２（ｃ）に示すバンパーステイ１Ｆは、ウエブ４ａ，４ｃが前方に向かって広がっている点で、図１に示すバンパーステイ１Ａと異なる。このようにウエブが車体前後方向に沿って斜めに形成された場合も本発明に含まれる。
なお、バンパーリインフォースについても、口形断面だけでなく、日形、目形、田形など他の断面形状のものが利用できる。

図３は本発明に係る別のバンパー構造体を示す。図１に示したバンパー構造体７Ａと同等の部位には同じ番号を付与している。
図３に示すバンパー構造体７Ｂは、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜したバンパーリインフォース５Ｂと、その端部に固定されたバンパーステイ１Ｂからなる。図１に示すバンパー構造体７Ａと比較すると、バンパーステイ１Ｂの上下方向長さがバンパーリインフォース５Ｂの上下幅より長く、上端側及び下端側がバンパーリインフォース５Ｂから突出し、閉断面部２１及び凹断面部２２においてボルト穴８がその突出部分の後フランジ３に形成されている点で異なる。また、閉断面部２１に形成されたボルト穴８に対応して、前記突出部分の前フランジ２にＵ字形の作業穴１４が形成されている。一方、バンパーリインフォース５Ｂには作業穴が形成されていない。なお、バンパーステイ１Ｂの突出部分の前フランジ２に形成する作業穴は、周の一部が端部に達する切り欠き穴（前記Ｕ字形の作業穴１４）でもよいが、バンパーステイ１Ａの前フランジ２に形成したような閉じた穴（丸い作業穴１４）であってもよい。

バンパー構造体７Ｂの取り付けに際しては、バンパー構造体７Ｂを車体前方側から後方に向けて移動させ、ボルト９をボルト穴８に通して後フランジ３をサイドメンバ６Ｂの端面に当接させ、車体前方側から、閉断面部２１側では作業穴１４を通して図示しないナットとボルト締め工具を閉断面部２１内に挿入し、凹断面部２２側では直接図示しないナットとボルト締め工具を凹断面部２２内に挿入し、ナットをボルト９に締結し、バンパーステイ１Ｂの後フランジ３をサイドメンバ６の端部に固定する。

なお、バンパーリインフォースに作業穴を形成すると、その箇所の強度が低下し、衝突時にその穴を起点として割れが発生する恐れがあるが、バンパー構造体７Ｂの場合、バンパーリインフォース５Ｂに作業穴を形成する必要がないため、バンパーリインフォース６Ｂの衝突荷重を受ける部分に強度低下がないという利点がある。
また、図４に示すように、バンパーリインフォースの例えば上部付近に衝突荷重Ｐが付加されると、バンパーリインフォースの回転によるモーメント（矢印Ｍ）が発生し、バンパーステイ１の上下方向の長さがバンパーリインフォース５と同じに設定された場合、図４（ａ）に示すように、バンパーステイ１の上端開口部（斜線を付した箇所）に最大応力が掛かり、当該開口部が変形を起こすことがある。しかし、バンパーステイ１Ｂの上下端がバンパーリインフォース５Ｂから突出しているバンパー構造体７Ｂの場合、図４（ｂ）に示すように、最大応力が掛かる箇所（斜線を付した箇所）はバンパーステイ１Ｂの上端開口部から離れており、変形を起こしにくい利点がある。

図５は、本発明に係る別のバンパー構造体を示す。図３に示したバンパー構造体７Ｂと同等の部位には同じ番号を付与している。
図５に示すバンパー構造体７Ｃは、図３に示すバンパー構造体７Ｂと比較すると、バンパーステイ１Ｃの上下方向長さがやや短く、その下端側がバンパーリインフォース５Ｃの下端から突出していない点で異なる。従って、バンパーステイ１Ｃのバンパーリインフォース５Ｃから突出していない部分には、図１に示すバンパー構造体１Ａと同様に、閉断面部２１及び凹断面部２２において各１個のボルト穴８が後フランジ３に形成され、かつ閉断面部２１において前フランジ２に作業穴１４が形成され、さらにバンパーリインフォース５Ｃに作業穴１５，１６（作業穴１５は図示省略）が形成されている。一方、バンパーステイ１Ｃのバンパーリインフォース５Ｃから上方に突出した部分では、図３に示すバンパー構造体１Ｂと同じく、閉断面部２１及び凹断面部２２において各１個のボルト穴８が後フランジ３に形成され、かつ閉断面部２１において前フランジ２にＵ字形の作業穴１４が形成され、またバンパーリインフォース５Ｃにはこれらのボルト穴８に対応する作業穴１５は形成されていない。

バンパー構造体７Ｃの取り付けに際しては、バンパー構造体７Ｃを車体前方側から後方に向けて移動させ、ボルト９をボルト穴８に通して後フランジ３をサイドメンバ６Ｃの端面に当接させ、バンパーステイ１Ｃのバンパーリインフォース５Ｃから突出していない部分では、図１に示すバンパー構造体１Ａと同様の手順でナットをボルト９に締結し、バンパーステイ１Ｃのバンパーリインフォース５Ｃから突出している部分では、図３に示すバンパー構造体１Ｂと同様の手順でナットをボルト９に締結し、バンパーステイ１Ｃの後フランジ３をサイドメンバ６Ｃの端部に固定する。
このバンパー構造体７Ｃは、前記バンパー構造体７Ｂの前記利点を一部有する。

なお、バンパー構造体７Ｂ，７Ｃでは、上記のとおり、ボルト穴に対応する作業穴をバンパーリインフォースに形成する必要がないという利点があるが、この利点は、図１に示す断面形状だけでなく、図２や図７に示す断面形状、さらには前フランジと後フランジ及び車体前後方向に沿って形成された複数のウエブを有する断面形状一般について、横圧壊型バンパーステイの上端側及び／又は下端側が前記バンパーリインフォースから突出させ、その突出させた部分の後フランジにボルト穴を形成した場合に奏される。

本発明に係るバンパー構造体及びサイドメンバの平面断面図である。本発明に係る別のバンパーステイの平面断面図である。本発明に係る別のバンパー構造体及びサイドメンバの平面断面図である。そのバンパー構造体の利点を説明するための側面図である。本発明に係る別のバンパーステイ構造体の平面断面図図である。従来のバンパー構造体（サイドメンバへの組み付け後）の平面図である。従来のバンパー構造体及びサイドメンバの平面断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃバンパーステイ
２前フランジ
３後フランジ
４ウエブ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃバンパーリインフォース
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃサイドメンバ
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃバンパー構造体
８ボルト穴
９ボルト
１２，１３，２１閉断面部
１４，１５，１６作業穴
２２凹断面部

Claims

アルミニウム合金押出材からなり、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜又は湾曲したバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前記端部とサイドメンバの端部の間に押出方向を上下方向に向けて配置されるバンパーステイにより構成されるバンパー構造体において、前記バンパーステイは、車幅方向に対し傾斜又は湾曲して形成された前フランジと、車幅方向に平行に形成された後フランジと、車体前後方向に沿って形成された複数のウエブを有し、前記前フランジと後フランジ及びウエブにより車体幅方向外側に前方が開放した凹断面部とその内側に閉断面部が構成され、前記前フランジ及び前記閉断面部を構成しないウエブが前記バンパーリインフォースの後壁に当接して固定され、前記バンパーステイの上下方向長さが前記バンパーリインフォースの上下幅より長く、上端側又は下端側の一方が前記バンパーリインフォースから突出し、前記凹断面部及び閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出していない部分の前記後フランジにボルト穴が形成され、前記閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出していない部分の前記前フランジに前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成され、前記バンパーリインフォースにも前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成され、さらに前記凹断面部及び閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記後フランジにボルト穴が形成され、前記閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記前フランジに、前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記後フランジに形成された前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成されていることを特徴とするバンパー構造体。
アルミニウム合金押出材からなり、中央部が車幅方向に平行で左右の端部が車体後方側に傾斜又は湾曲したバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前記端部とサイドメンバの端部の間に押出方向を上下方向に向けて配置されるバンパーステイにより構成されるバンパー構造体において、前記バンパーステイは、車幅方向に対し傾斜又は湾曲して形成された前フランジと、車幅方向に平行に形成された後フランジと、車体前後方向に沿って形成された複数のウエブを有し、前記前フランジと後フランジ及びウエブにより車体幅方向外側に前方が開放した凹断面部とその内側に閉断面部が構成され、前記前フランジ及び前記閉断面部を構成しないウエブが前記バンパーリインフォースの後壁に当接して固定され、さらに上下方向長さが前記バンパーリインフォースの上下幅より長く、上端側及び下端側が前記バンパーリインフォースから突出し、前記凹断面部及び閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記後フランジにボルト穴が形成され、前記閉断面部において前記バンパーリインフォースから突出した部分の前記前フランジに前記ボルト穴に対応するボルト締め作業穴が形成されていることを特徴とするバンパー構造体。