JP4853147B2

JP4853147B2 - 自動車のバンパ構造

Info

Publication number: JP4853147B2
Application number: JP2006189384A
Authority: JP
Inventors: 健介今井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: JP2008013157A

Description

本発明は、牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造に関する。

従来の自動車のバンパ構造には、車体の前部又は後部で前後方向に沿って配設された長尺の部材であり自動車の主要骨格部材であるサイドメンバの端部に、牽引フックの取り付けが可能なフックステイが設けられ略箱形状を呈するバンパーステイが取り付けられたものが知られている。このものでは、バンパーステイが、前後方向で見て車体の外側に位置する端壁に筒体からなる周壁が設けられ、かつこの周壁に板形状の取付壁が固着されて構成され、この取付壁が端部に固着されることによりサイドメンバに取り付けられている。フックステイは、取付壁と端壁とを掛け渡すように前後方向に沿ってバンパーステイに配設されている。バンパーステイの端壁には、閉断面を形成するバンパレインフォースおよび車体の表面の一部を構成するバンパーフェイシャが、前後方向で見てサイドメンバよりも車体の外部側で車幅方向に延在するように取り付けられている。このバンパレインフォースおよびバンパーフェイシャには、バンパーステイに設けられたフックステイの軸線方向の位置に貫通孔が設けられ、牽引フックは、車体の外部から両貫通孔を経てフックステイに取り付け可能とされている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３７６５２４９号

しかしながら、牽引フックには、例えば自動車を船に積載する場面では、ワイヤーを用いて自動車を床面に固定する際の自動車側の引っ掛け個所としてワイヤーが挿通されて、下方向への荷重が入力されることとなる。このため、フックステイが設けられたバンパーステイでは、端壁への下方向の荷重の入力による曲げ力が周壁に作用して、周壁と取付壁との固着個所に周壁の上部を、その接合面に対して垂直方向に取付壁から剥そうとする力が作用することとなり、取付壁から周壁が剥がされてしまう虞がある。

そこで、本発明の目的は、牽引フックに入力され得る下方向への荷重に対して大きな強度を有する自動車のバンパ構造を提供することにある。

上記した課題を解決するために、本発明に係る自動車のバンパ構造は、車体の前部又は後部に、該車体の前後方向に沿って配設されたサイドメンバの延在方向端部に、略箱形状を呈するバンパーステイを介してバンパレインフォースが取り付けられ、前記バンパーステイは、前記サイドメンバの端部に固着された取付壁と、該取付壁に対向する端壁と、前記取付壁と前記端壁の間に掛け渡すように配設された前後方向に沿って延びるフックステイと、を有し、該フックステイに牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造であって、前記バンパーステイは、前記端壁と前記取付壁とを連結し、前後方向に沿う筒体からなると共に内部に前記フックステイを配置した周壁と、一端が前記周壁のうち上側に位置する上周壁部に溶接により固着され、且つ、他端が、前記取付壁への当接個所から上側へ向けて延出されて該取付壁に面当接するフランジ部を締結手段により前記取付壁に締結することで前記取付壁に固着された補強部材と、前記上周壁部から突出し、先端部が前記バンパレインフォースに固定される上壁フランジ部分と、を備え、前記取付壁の上端部の高さ位置と、前記前記フランジ部の上端部の高さ位置とを、ほぼ一致させたことを特徴とする。

本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、バンパーステイにおいて、周壁の上周壁部と取付壁とが補強部材により繋ぎ合わされていることから、牽引フックに下方向への荷重が入力された場合に剥がす方向への力が作用する周壁の上部と取付壁との間が、周壁と取付壁との直接的な固着および補強部材による周壁と取付壁との間接的な固着により二重に結合されていることとなるので、牽引フックへの下方向の荷重の入力に対して大きな強度を持たせることができる。

本発明を図１ないし図８に示した実施例に沿って詳細に説明する。

図１は、本発明に係る自動車のバンパ構造が採用された車体Ｂを模式的に示す斜視図であり、図２は、本発明に係る自動車のバンパ構造を説明するために分解して示す模式的な斜視図であり、図３は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図である。なお、本実施例では、車体Ｂの車室内から見た前後、左右（車幅）、上下方向を用いて説明している。

車体Ｂには、車幅方向で見た両側部で前後方向に延在するようにサイドメンバ１０が配設され、サイドメンバ１０の前方で車幅方向に延在するようにバンパレインフォース１１が配設されている（図１参照。）。

サイドメンバ１０は、車体Ｂのフロントコンパートメントの主要骨格メンバを構成すると共に、車両の前面衝突時におけるエネルギー吸収の主要部材を成すもので、閉断面に形成して前面衝突入力に対して前後方向に座屈変形してエネルギー吸収を行えるように構成されている。図２に示すように、サイドメンバ１０の延在方向（前後方向。）で見て車体Ｂの外側に位置される端部、すなわち本実施例ではサイドメンバ１０の前端には、閉断面を閉塞するようにバックプレート１２が固設されている。バックプレート１２の略中央には、ステイ挿通孔１２ａが形成され、バックプレート１２の上縁部の略中間位置には、切欠き部１２ｂが形成されている。ステイ挿通孔１２ａは、後述するフックステイ１３（図３参照。）の後端の受け入れを許すものである。切欠き部１２ｂは、後述するバンパーステイ１４に設けられる補強部材５０のフランジ部５４と、バンパーステイ１４を構成する後端壁１７とを締結するボルト５５およびナット５６の受け入れを許すものである。このバックプレート１２には、バンパーステイ１４が取り付けられている。

バンパーステイ１４は、上下左右の各周壁部で構成された筒体である周壁１５と、前後方向で車体Ｂの外側に位置する端壁である前端壁１６と、これに対向する後端壁１７とにより、略直方体の箱形状に形成されている。周壁１５のうち上側に位置する上周壁部１８には、前端壁１６よりも前方に延出された上壁フランジ部分１８ａが設けられており、後述するようにバンパレインフォース１１の上側壁２６に溶接固定される（図３参照。）。周壁１５の後端である周縁には矩形の板形状を呈する後端壁１７が当接され、この当接状態で互いに溶接固定されてバンパーステイ１４が構成されている。バンパーステイ１４は、周壁１５に後端壁１７が結合された状態で、後端壁１７がサイドメンバ１０のバックプレート１２に突合わされ、後端壁１７に形成されたボルト挿通孔１７ａおよびサイドメンバ１０のバックプレート１２に形成されたボルト挿通孔１２ｃに挿通されるボルト１９とナット２０とによって、バックプレート１２に締結固定され（図３参照。）、サイドメンバ１０と略同軸線上に配置されている。このため、後端壁１７がバンパーステイ１４の取付壁となる。

バンパーステイ１４には、フックステイ１３が設けられている。フックステイ１３は、バンパーステイ１４の略中心位置で、前端壁１６と後端壁１７とを掛け渡すように前後方向に沿って配設さている。このフックステイ１３の配設位置に適合するように、前端壁１６の略中心部には後述する牽引フック２１のねじ軸２１ａの挿通を許すフック取付孔１６ａが形成され、後端壁１７の略中心部にはフックステイ１３の後端部の挿通を許すフックステイ挿通孔１７ｂ（図３参照。）が形成されている。

フックステイ１３は、全体に筒形状とされており、図３に示すように、前端部が牽引フック２１のねじ軸２１ａの螺合が可能とされ、後端部が後述する座付ボルト２２の螺合が可能とされている。フックステイ１３は、前端がフック取付孔１６ａと同軸線上でバンパーステイ１４の前端壁１６の裏面に溶接固定により固着され、後端がバンパーステイ１４のフックステイ挿通孔１７ｂに前後方向に移動可能に挿通されている。フックステイ１３の後端には、バンパーステイ１４の後方からフランジ座部２３を有する座付ボルト２２が螺合されている。このフランジ座部２３は、バンパーステイ１４の後端壁１７のフックステイ挿通孔１７ｂの周縁部に跨る大きさとされており、バンパーステイ１４の後端壁１７に当接係合されている。このため、本実施例では、座付ボルト２２が、牽引フック２１に作用する牽引荷重をバンパーステイ１４の後端壁１７に伝達する荷重伝達部としての機能を併有することとなる。ここで、座付ボルト２２のフランジ座部２３をバンパーステイ１４の後端壁１７に当接係合させるために、サイドメンバ１０のバックプレート１２に設けられたステイ挿通孔１２ａは、フランジ座部２３よりも大きな径に設定されている。このフックステイ１３が設けられたバンパーステイ１４の前端壁１６に、バンパレインフォース１１が取り付けられている。

バンパレインフォース１１は、車幅方向の断面で見て、前側壁２４と後側壁２５とこれらを繋ぐ上側壁２６および下側壁２７とで方形に形成された閉断面とされ、上下方向で見た略中間位置で前側壁２４と後側壁２５とを掛け渡す補助壁２８（図２および図４参照。）が設けられ、前面からの一定以上の大きさの荷重入力に対して前後方向に圧潰変形可能に構成されている。後側壁２５には、バンパーステイ１４の前端壁１６との取り付け個所に、前端壁１６に形成されたフック取付孔１６ａに等しいフック取付孔２５ａが形成され、前側壁２４には、フック取付孔２５ａの同軸線上に比較的大きな開口部２９が形成されている。なお、開口部２９に対応する個所では、後述するエネルギー吸収部材３０の受け入れを許すべく補助壁２８が途切れている。

バンパレインフォース１１には、開口部２９から例えば合成樹脂等の弾性材からなり、中心部にフック挿通孔３１が形成されたブロック状のエネルギー吸収部材３０が挿入されている。このエネルギー吸収部材３０とバンパーステイ１４の前端壁１６との間にバンパレインフォース１１の後側壁２５を介在させた状態で、バンパーステイ１４の前端壁１６に設けられ後側壁２５およびエネルギー吸収部材３０の後端に設けられた取付片部３０ａに、バンパーステイ１４に設けられたボルト３２が挿通されてこのボルト３２にナット３３が螺合されることにより、エネルギー吸収部材３０とバンパレインフォース１１とバンパーステイ１４とが共締め固定されている。また、この共締め固定された状態において、バンパーステイ１４の周壁１５に設けられた上壁フランジ部分１８ａがバンパレインフォース１１の上側壁２６に溶接固定されている。このようにバンパーステイ１４の前端壁１６にバンパレインフォース１１がエネルギー吸収部材３０と共に固定されるため、バンパーステイ１４は、バンパレインフォース１１およびエネルギー吸収部材３０をサブアッセンブリした状態で、サイドメンバ１０のバックプレート１２に取付けられることとなる。

このバンパレインフォース１１を覆うようにバンパーフェイシャ３４が装着されている。バンパーフェイシャ３４は、車体Ｂの外表面の一部を形成しており（図１参照。）、バンパレインフォース１１の開口部２９に対応する個所に牽引フック２１の挿通を許す比較的小さな開窓部３５が形成されている。この開窓部３５は、牽引フック２１を使用しない場面では盲蓋３６により閉塞されている。この牽引フック２１は、一端がフックステイ１３の前端部への螺合が可能なねじ軸２１ａとされ、他端が環状のフック部２１ｂとされている。

牽引フック２１は、バンパーフェイシャ３４の開窓部３５およびバンパレインフォース１１の開口部２９を経てエネルギー吸収部材３０のフック挿通孔３１に挿通され、一端のねじ軸２１ａがフックステイ１３の前端部に螺合され、牽引フック２１の後端面がバンパレインフォース１１の後側壁２５のフック取付孔２５ａの周縁に係止されることにより、開窓部３５から牽引フック２１の先端のフック部２１ｂを外側に突出した状態で取り付けられる（図３参照。）。このとき、エネルギー吸収部材３０のフック挿通孔３１が、牽引フック２１の取付作業のガイドとしての役割も果たすので、牽引フック２１の取付作業性が向上する。

本発明に係る自動車のバンパ構造では、バンパーステイ１４に補強部材５０が設けられている。補強部材５０は、図４に示すように、バンパーステイ１４の左側の周壁１５である左周壁部３７の上部に沿う左側補強部５１と、バンパーステイ１４の上側の周壁１５である上周壁部１８に沿う上側補強部５２と、バンパーステイ１４の右側の周壁１５である右周壁部３８（図５参照。）の上部に沿う右側補強部５３とからなる、概略コ字形状を呈する枠体である。補強部材５０の上側補強部５２の上端には、上方へ向けて延出されサイドメンバ１０のバックプレート１２に面当接可能なフランジ部５４が設けられている。フランジ部５４には、締結用孔５４ａが形成されており、この締結用孔５４ａに対応して後端壁１７にも締結用孔１７ｃ（図３参照。）が形成されている。

補強部材５０は、図５に示すように、右側補強部５３の一端が右周壁部３８にアーク溶接により固着され、右側補強部５３の他端が後端壁１７にアーク溶接により固着されると共に、左側補強部５１の一端が左周壁部３７にアーク溶接により固着され、左側補強部５１の他端が後端壁１７にアーク溶接により固着されている。また、補強部材５０は、図３に示すように、上側補強部５２の一端が上周壁部１８にアーク溶接により固着され、上側補強部５２の他端に設けられたフランジ部５４が後端壁１７に面当接された状態で、前方からフランジ部５４の締結用孔５４ａおよび後端壁１７の締結用孔１７ｃに挿通されたボルト５５にナット５６が螺合されて後端壁１７に締結されている。

このため、バンパーステイ１４では、周壁１５の周縁と後端壁１７との間に施された溶接による結合に加えて、補強部材５０による周壁１５と後端壁１７との結合が為されており、周壁１５と後端壁１７とが二重に結合された構造とされている。

本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、車体Ｂに前面から一定以上の大きさの荷重が入力された場合、当該荷重入力が牽引フック２１もしくはフックステイ１３に軸方向に作用すると、図６に示すように、この荷重入力をバンパーステイ１４の前端壁１６が受けてバンパーステイ１４が潰れ変形を開始する。この時、フックステイ１３の後端がバンパーステイ１４の後端壁１７およびサイドメンバ１０のバックプレート１２に対して、それらのフックステイ挿通孔１７ｂ、１２ａを通って入力軸線方向に後退移動する。このため、フックステイ１３がバンパーステイ１４の圧潰変形ガイドとして機能することとなり、バンパーステイ１４を上下方向又は左右方向等へ倒れることなく確実に前後方向に潰れ変形させることができて、効率的なエネルギー吸収を行わせることができる。これに加えて、バンパーステイ１４には、バンパーステイ１４の周壁１５の上部を３方向から取り囲むように補強部材５０が設けられていることから、この補強部材５０もバンパーステイ１４の圧潰変形ガイドとして機能することとなる。

そして、荷重入力が続行されるとバンパーフェイシャ３４およびバンパレインフォース１１も前後方向に潰れ変形させることができると共に、牽引フック２１もしくはバンパレインフォース１１の後側壁２５のフック取付孔２５ａの周りでエネルギー吸収部材３０が圧縮変形して、これらバンパーフェイシャ３４、バンパレインフォース１１およびエネルギー吸収部材３０によりエネルギー吸収が行われるため、格段に大きなエネルギーを吸収することができる。なお、図６は牽引フック２１の使用時を示すが、非使用時でも同様にバンパーフェイシャ３４、バンパーステイ１４およびバンパレインフォース１１の潰れ変形が得られるのは勿論である。このように、前面軽衝突時には効率的なエネルギー吸収を行わせることができると共に、サイドメンバ１０に変形が波及するのを回避して、バンパーフェイシャ３４、バンパレインフォース１１およびバンパーステイ１４の破損のみにとどめることができる。

また、牽引フック２１の使用時にあっては、牽引フック２１を固定した座付ボルト２２のフランジ座部２３がバンパーステイ１４の後端壁１７に当接係合して牽引荷重を伝達する荷重伝達部を構成しているため、牽引フック２１に作用する牽引荷重を、バンパーステイ１４の前端壁１６で受けることは勿論、フックステイ１３の後端でフランジ座部２３を介して該バンパーステイ１４の後端壁１７でも荷重を受ける。このため、牽引荷重を分散してバンパーステイ１４の抗力を高められ、該バンパーステイ１４の応力集中による局部的変形を回避することができて板厚の薄肉化が可能となり軽量化に寄与することもできる。

さらに、本発明に係る自動車のバンパ構造では、バンパーステイ１４に補強部材５０が設けられていることから、牽引フック２１に入力され得る下方向への荷重に対して大きな取り付け強度を有している。これは、次のことによる。

例えば、車体Ｂが船（図示せず。）に積載される場面では、車体Ｂが船の床面に対してワイヤー（図示せず。）を用いて固定され、車体Ｂ側のワイヤーの引っ掛け個所が牽引フック２１となる。この場合、牽引フック２１のフック部２１ｂに下方向への荷重が入力され、牽引フック２１のねじ軸２１ａが螺合されたフックステイ１３の前端が固着されたバンパーステイ１４の前端壁１６に下方向への荷重が入力される。すると、バンパーステイ１４では、前端壁１６に入力された下方向への荷重により、前端壁１６に設けられた周壁１５に曲げ力が作用して、周壁１５と後端壁１７との固着個所に周壁１５の上周壁部１８を後端壁１７から剥す方向の力が作用することとなる。ところが、バンパーステイ１４では、周壁１５と後端壁１７との直接的な溶接結合に加えて、補強部材５０が周壁１５と後端壁１７とを結合していることから、周壁１５と後端壁１７とが直接的に溶接結合されただけの従来の構成と比較して、周壁１５を後端壁１７から剥す方向の力に対して大きな強度を有していることとなる。

また、補強部材５０は、その上端に設けられたフランジ部５４が後端壁１７に面当接された状態でボルト５５とナット５６との螺合により後端壁１７に締結されているので、周壁１５を後端壁１７から剥す方向の力に対して大きな強度を有していることとなる。これは、剥す方向の力に対しては、溶接による固着よりもボルトを用いた締結による固着の方が大きな強度を得ることができることによる。

さらに、バンパーステイ１４における後端壁１７と周壁１５との結合強度が高められていることから、バンパーステイ１４の前端壁１６に取り付けられたバンパレインフォース１１およびそれに取り付けられたバンパーフェイシャ３４の振動を抑制することができ、この振動に伴う振動音を抑制することができる。

補強部材５０は、左側補強部５１と上側補強部５２と右側補強部５３とからなり、バンパーステイ１４の周壁１５の上部を３方向から取り囲むように左周壁部３７と上周壁部１８と右周壁部３８とに沿って、すなわち上下方向と車幅方向とに沿って周壁１５を後端壁１７に固着していることから、周壁１５と後端壁１７との間に生じ得るずれのすべての方向の力に対して取り付け強度を高めることができる。

補強部材５０は、上下方向と車幅方向とに沿って周壁１５を後端壁１７に固着していることから、車体Ｂに前面から一定以上の大きさの荷重が入力された場合にバンパーステイ１４が前後方向に延在された姿勢から倒れることを抑制することができるので、バンパーステイ１４をその軸線方向に沿って潰れ変形させることができるので、エネルギーの吸収効率を高めることができる。

補強部材５０は、左側補強部５１と右側補強部５３とが、周壁１５の左周壁部３７と右周壁部３８との上部のみに対応する長さ寸法とされていることから、車体Ｂ全体の重量の増加を抑制しつつ上下方向と車幅方向とに沿って周壁１５を後端壁１７に固着することによる取り付け強度を高める効果を得ることができる。

したがって、本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、牽引フック２１に入力され得る下方向への荷重に対して大きな強度を持たせることができる。

なお、上記した実施例では、補強部材５０は、左側補強部５１と上側補強部５２と右側補強部５３とを有する構成とされていたが、周壁１５の上周壁部１８と後端壁１７とを結合するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、補強部材５０の上端に設けられたフランジ部５４が後端壁１７にボルト５５とナット５６との締結により固着されていたが、フランジ部５４を無くして上側補強部５２の他端を上周壁部１８に溶接による固着する構成であってもよい。

さらに、上記した実施例では、補強部材５０は、左側補強部５１と右側補強部５３とが、周壁１５の左周壁部３７と右周壁部３８との上部のみに対応する長さ寸法とされていたが、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、左側補強部５１´と右側補強部５３´とを、周壁１５の左周壁部３７と右周壁部３８との長さ寸法に等しく設定してもよく、図８に示すように、周壁１５の左周壁部３７と右周壁部３８との長さ寸法に等しい左側補強部５１´´と右側補強部５３´´に加えて、周壁１５の下周壁部３９（図３参照。）に沿う下側補強部５７´´を有する全体に環状の枠体とする構成であってもよい。図７および図８のいずれの場合であっても、周壁１５と後端壁１７との取り付け強度をより高めることができる。ここで、図８に示すように、補強部材５０´´に下側補強部５７´´を設けて全体に環状の枠体とする場合、下側補強部５７´´は、周壁１５の下周壁部３９を全長に渡り沿う構成であっても部分的に沿う構成であってもよい。

また、上側補強部５２´、５２´´に、上記した実施例のフランジ部５４を設けて、後端壁１７とボルト・ナット締結してもよい。

上記した実施例では、車体Ｂの前部に配設される牽引フックを例に採って説明したが、車体Ｂの後部に配設される牽引フックに適用してもよく、この場合であっても前述と同様の効果が得られることは勿論である。

本発明の自動車のバンパ構造が採用された車体を模式的に示す斜視図である。本発明の自動車のバンパ構造を説明するための模式的な分解斜視図である。図２に示すＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図である。バンパーステイおよびその周辺を模式的に示す斜視図である。図４に示すII−II線に沿って得られた断面図である。本発明の自動車のバンパ構造の作用を説明するための図面であり、図２と同様の断面図である。本発明の自動車のバンパ構造の他の例を示す図４と同様の斜視図である。本発明の自動車のバンパ構造の他の例を示す図４と同様の斜視図である。

符号の説明

１０サイドメンバ
１２（端部としての）バックプレート
１３フックステイ
１４バンパーステイ
１５周壁
１６（端壁としての）前端壁
１７（取付壁としての）後端壁
１８上周壁部
２１牽引フック
３７（側周壁部としての）左周壁部
３８（側周壁部としての）右周壁部
５０補強部材
５４フランジ部
Ｂ車体

Claims

車体の前部又は後部に、該車体の前後方向に沿って配設されたサイドメンバの延在方向端部に、略箱形状を呈するバンパーステイを介してバンパレインフォースが取り付けられ、前記バンパーステイは、前記サイドメンバの端部に固着された取付壁と、該取付壁に対向する端壁と、前記取付壁と前記端壁の間に掛け渡すように配設された前後方向に沿って延びるフックステイと、を有し、該フックステイに牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造であって、
前記バンパーステイは、前記端壁と前記取付壁とを連結し、前後方向に沿う筒体からなると共に内部に前記フックステイを配置した周壁と、
一端が前記周壁のうち上側に位置する上周壁部に溶接により固着され、且つ、他端が、前記取付壁への当接個所から上側へ向けて延出されて該取付壁に面当接するフランジ部を締結手段により前記取付壁に締結することで前記取付壁に固着された補強部材と、
前記上周壁部から突出し、先端部が前記バンパレインフォースに固定される上壁フランジ部分と、
を備え、
前記取付壁の上端部の高さ位置と、前記前記フランジ部の上端部の高さ位置とを、ほぼ一致させたことを特徴とする自動車のバンパ構造。
前記補強部材は、前記バンパーステイの前記周壁のうち車幅方向に位置する両側周壁部の上部と前記上周壁部とに連続して沿う概略コ字形状の枠体であり、前記一端が、前記上周壁部と前記両側周壁部とに固着されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車のバンパ構造。
前記補強部材は、前記上周壁部および前記両側周壁部に加えて、前記周壁のうち下側に位置する下周壁部まで連続して沿う概略環状の枠体であることを特徴とする請求項２に記載の自動車のバンパ構造。
前記フックステイは、一端が前記バンパーステイの前記端壁に固着され、他端が前記バンパーステイの前記取付壁を貫通して該取付壁に対して前後方向に移動可能に取付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動車のバンパ構造。