JP4914314B2 - 車両用バンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用バンパ装置に関するものである。

従来、車両用バンパ装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この車両用バンパ装置は、車両の幅方向に延びるバンパリインホース（１４）の両端部に、車両の前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバ（１２）が取着されている。また、これらフロントサイドメンバには、平面視井型のフロントサブフレーム（２２）が取着されるとともに、該フロントサブフレームの前端に車両の前後方向に延びる一対のクラッシュボックス（３４）が配設され、更にこれらクラッシュボックスの前端に車両の幅方向に延びるサブクロス（４８）が取着されている。

このような構成にあって、例えば車両衝突時には、フロントサイドメンバ若しくはクラッシュボックスが蛇腹状に塑性変形することでそのときの衝撃エネルギーを吸収し、車両変形量の低減、乗員保護の確保を図る。
特開２００５−８１９５５号公報（第１図、第６図）

ところで、この車両用バンパ装置では、クラッシュボックスが蛇腹変形する際に、フロントサブフレームの前側に潰れ残りが生じてしまう。図７は、模式的に示したクラッシュボックス９１の車両衝突時の塑性変形の推移を、そのときの変形量及び荷重の関係とともに表すものである。同図に示すように、蛇腹変形するクラッシュボックス９１では、フロントサブフレーム（直線Ｖで示す）の前側に潰れ残りが生じている。つまり、クラッシュボックス９１の長さは、この潰れ残り分を見込んだ長さを必要とする。従って、このクラッシュボックス９１の長さ分、車両全長の延長や質量の増加を余儀なくされる。

本発明の目的は、例えば車両衝突時の衝撃エネルギーを好適に吸収しつつ、車両全長をより短縮できる車両用バンパ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の幅方向に延びる第１バンパリインホースの両端部において、該第１バンパリインホースと車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第１クラッシュボックスと、車両の幅方向に延びる第２バンパリインホースの両端部において、該第２バンパリインホースと前記一対のサイドメンバの端部に結合された支持部材との間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向に折り返す態様の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第２クラッシュボックスと、前記各第２クラッシュボックスの基端よりも車両前後方向内側に配置され、該第２クラッシュボックスの軸方向に折り返した塑性変形部に当接して該塑性変形部を更に蛇腹状に塑性変形させる規制部材とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、例えば車両衝突時には、前記第２クラッシュボックスは軸方向に折り返す態様で塑性変形することで、最終的には前記支持部材の車両前後方向外側の潰れ残りを皆無にすることができる。従って、第２クラッシュボックスの長さに潰れ残り分を見込む必要がないため、該第２クラッシュボックスの長さをより短縮でき、ひいては車両全長を短縮できる。また、前記第２クラッシュボックスは、軸方向に折り返した塑性変形部が前記規制部材に当接して更に蛇腹状に塑性変形することで、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用バンパ装置において、前記規制部材は、前記第２クラッシュボックスの車両前後方向の長さの半分の長さ（Ｌ／２）だけ該第２クラッシュボックスの基端から車両前後方向内側に離隔配置されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記塑性変形部は、前記第２クラッシュボックスの車両前後方向の長さ（Ｌ）の半分の長さ（Ｌ／２）に達したとき、即ち前記第２クラッシュボックスが車両前後方向内側に完全に折り返したときに、前記規制部材に当接する。従って、前記第２クラッシュボックスは、例えば車両衝突時に軸方向に折り返す態様の塑性変形が完了すると同時に、前記塑性変形部が蛇腹状に塑性変形を開始することで、衝撃エネルギーを連続的に吸収することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用バンパ装置において、前記規制部材には、前記塑性変形部の蛇腹状の塑性変形を案内するガイド部が設けられていることを要旨とする。

同構成によれば、前記規制部材には、前記塑性変形部の蛇腹状の塑性変形を案内するガイド部が設けられていることで、例えば前記塑性変形部が塑性変形することなく横倒れすることを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、前記規制部材は、前記サイドメンバに結合されていることを要旨とする。
同構成によれば、前記規制部材を支持するための専用の部材を別途設ける必要がないため、部品点数の増大を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、前記規制部材は、サスペンションメンバであることを要旨とする。
同構成によれば、前記規制部材を、サスペンションやエンジン等を支持するための既存のサスペンションメンバであることで、部品点数の増大を抑制することができる。

本発明では、例えば車両衝突時の衝撃エネルギーを好適に吸収しつつ、車両全長をより短縮できる車両用バンパ装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、自動車などの車両のフロント部分に適用される本実施形態に係る車両用バンパ装置を示す斜視図及び縦断面図である。なお、図１では、便宜的に車両の幅方向一側（車両の前方に向かって右側）の構造を一部割愛して描画している。同図に示されるように、この車両用バンパ装置は、車両の幅方向両側に配設されてボデーの一部を構成する一対のサイドメンバ１１に取り付けられる。各サイドメンバ１１は、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両の前後方向に延びる。

前記各サイドメンバ１１の前端には、該サイドメンバ１１の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなる支持部材としてのラジエータサポートサイド１２が溶接にて固着されている。一対のラジエータサポートサイド１２は、両上端部間を橋渡しするラジエータサポートアッパ（図示略）及び両下端部間を橋渡しするラジエータサポートロア（図示略）とともに、ラジエータを支持するラジエータサポートを構成する。

前記各ラジエータサポートサイド１２の前面には、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両の前後方向に延びる第１クラッシュボックス１３が取着されている。この第１クラッシュボックス１３は、前後方向の中心線が前記サイドメンバ１１の前後方向の中心線と一致するように配置されており、その後端に溶接にて固着されたブラケット１４において、前記ラジエータサポートサイド１２にボルト１５及びナットにて締結されている。一対の第１クラッシュボックス１３は、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。なお、各第１クラッシュボックス１３は、軸方向に蛇腹状に塑性変形する。

前記各第１クラッシュボックス１３の前端には、該第１クラッシュボックス１３の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなるプレート１６が溶接にて固着されるとともに、該プレート１６には、車両の幅方向に延びる第１バンパリインホース１７の各端部がボルト１８及びナットにて締結されている。この第１バンパリインホース１７は、例えばアルミニウムの押出材からなる断面略目の字形の一定断面を有しており、車両の幅方向両端部において、上述の態様で前記一対の第１クラッシュボックス１３に支持されている。

前記各ラジエータサポートサイド１２は、前記ブラケット１４の下側に、前後方向に貫通する円形の貫通孔１２ａを有するとととともに、該ラジエータサポートサイド１２には、前記貫通孔１２ａの内径よりも小さい外径を有して該貫通孔１２ａの中心線に沿って配置された有蓋円筒状の第２クラッシュボックス２１が取着されている。この第２クラッシュボックス２１は、例えば金属板（鋼板）の深絞り成形により成形されており、その基端部は、その全周に亘って先端側に折り返されて円環状の周溝２１ａを形成するとともに、該周溝２１ａの先端から径方向外側に屈曲されて外側フランジ２１ｂを形成する。前記第１クラッシュボックス１３の下側に位置する第２クラッシュボックス２１は、外側フランジ２１ｂにおいて、前記ラジエータサポートサイド１２にボルト２２及びナットにて締結されている。この第２クラッシュボックス２１は、平面視おいて前後方向の中心線が前記第１クラッシュボックス１３（及びサイドメンバ１１）の前後方向の中心線と一致するように配置されている。一対の第２クラッシュボックス２１は、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。

なお、各第２クラッシュボックス２１は、軸方向に折り返す態様で塑性変形（いわゆるターニング変形）するもので、該第２クラッシュボックス２１の後側には、その軸方向への折り返しを許容する空間Ｓが存在する。前記第２クラッシュボックス２１は、前記空間Ｓ内に収まる態様でターニング変形することで、少なくともその結合部（ラジエータサポートサイド１２）の前側に潰れ残りが皆無となるまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる（図３参照）。或いは、第２クラッシュボックス２１は、第２バンパリインホース２３がラジエータサポートサイド１２と当接するまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる。また、各第２クラッシュボックス２１の基端部に形成された前記周溝２１ａは、該第２クラッシュボックス２１のターニング変形の起点となる応力集中部を形成する。

前記各第２クラッシュボックス２１の前端には、車両の幅方向に延びる第２バンパリインホース２３の各端部がボルト２４及びナットにて締結されている。この第２バンパリインホース２３は、例えばアルミニウムの押出材からなる断面略四角形の一定断面を有しており、車両の幅方向両端部において、上述の態様で前記一対の第２クラッシュボックス２１に支持されている。なお、第２バンパリインホース２３の前端面の位置は、車両前後方向において前記第１バンパリインホース１７の前端面の位置と略一致するように設定されている。従って、例えば車両衝突時には、基本的に第１及び第２バンパリインホース１７，２３に同時に前方からの衝撃が加わるようになっている。

前記サイドメンバ１１の下面（端部）には、規制部材としての金属製のサスペンションメンバ２６がボルト２７及びナットにて締結されている。このサスペンションメンバ２６は、例えばフロントのサスペンションやエンジン等をマウントするためのもので、ボデーの一部を構成する。なお、前記サスペンションメンバ２６は、その前端面が前記第２クラッシュボックス２１の車両前後方向の長さ（Ｌ）の半分の長さ（Ｌ／２）だけ該第２クラッシュボックス２１の基端部から車両前後方向内側（後側）に離隔されるように配置されている。

ここで、車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃は、第１バンパリインホース１７及び第１クラッシュボックス１３を介してサイドメンバ１１（ボデー）に伝達されるとともに、第２バンパリインホース２３及び第２クラッシュボックス２１を介してラジエータサポートサイド１２を支持するサイドメンバ１１に伝達される。このとき、第１及び第２バンパリインホース１７，２３とともに第１及び第２クラッシュボックス１３，２１が塑性変形することで、ボデーへと伝達される衝撃を緩衝する。

この際、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、前記第２クラッシュボックス２１は、軸方向に折り返す態様で塑性変形することで、最終的には前記ラジエータサポートサイド１２の車両前後方向外側（前側）の潰れ残りを皆無にすることができる。このとき、前記第２クラッシュボックス２１は、車両前後方向内側（後側）に完全に折り返し、軸方向に折り返した断面略二重丸状の塑性変形部３０が前述の長さ（Ｌ／２）に達することで、前記サスペンションメンバ２６に当接する。そして、前記サスペンションメンバ２６に当接した前記塑性変形部３０は、更に蛇腹状に塑性変形する。また、蛇腹状の塑性変形は、本実施例においては、１回の山折りのことを示す。なお、前記塑性変形部３０の塑性変形に伴う衝撃エネルギーの吸収に際しては、前記サイドメンバ１１が併せて蛇腹状に塑性変形して衝撃エネルギーの吸収を行う。

以上により、ボデー及び乗員に加えられる衝撃エネルギーが吸収される。
図４は、衝撃エネルギーの吸収時の第２クラッシュボックス２１単品での変形量及び荷重の関係を示すグラフである。同図に示すように、塑性変形の前段では、第２クラッシュボックス２１は、ターニング変形することで、荷重の安定化された状態で衝撃エネルギーを吸収する。一方、変形量が長さ（Ｌ）を超えた塑性変形の後段では、第２クラッシュボックス２１（塑性変形部３０）は、蛇腹変形して更に衝撃エネルギーを吸収する。なお、同図には、便宜的に蛇腹状に塑性変形するのみの従来のクラッシュボックスの推移を破線にて併せ描画している。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、例えば車両衝突時には、前記第２クラッシュボックス２１は、既存の空間Ｓ内に収まる態様でターニング変形することで、最終的には前記ラジエータサポートサイド１２の車両前後方向外側（前側）の潰れ残りが皆無となるまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる。従って、第２クラッシュボックス２１の長さに潰れ残り分を見込む必要がないため、該第２クラッシュボックス２１の長さをより短縮でき、ひいては車両全長を短縮できる。なお、蛇腹状に塑性変形するクラッシュボックスでは、その全長（前後方向の長さ）の概ね３０％が潰れ残りとして生じることが確認されている。つまり、クラッシュボックスの衝撃エネルギーの吸収量が同等であれば、その全長の概ね３０％分だけ省スペース化が可能である。また、前記第２クラッシュボックス２１は、軸方向に折り返した塑性変形部３０が前記サスペンションメンバ２６に当接して更に蛇腹状に塑性変形することで、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができ、車両変形量の低減された安全性に優れた車両を実現することができる。

（２）本実施形態では、前記塑性変形部３０は、前記第２クラッシュボックス２１の車両前後方向の長さ（Ｌ）の半分の長さ（Ｌ／２）に達したとき、即ち前記第２クラッシュボックス２１が車両前後方向内側（後側）に完全に折り返したときに、前記サスペンションメンバ２６に当接する。従って、前記第２クラッシュボックス２１は、例えば車両衝突時にターニング変形が完了すると同時に、前記塑性変形部３０が蛇腹状に塑性変形を開始することで、衝撃エネルギーを連続的に吸収することができる。

（３）本実施形態では、前記サスペンションメンバ２６は、前記サイドメンバ１１に結合されていることで、前記サスペンションメンバ２６を支持するための専用の部材を別途設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制することができる。

（４）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１の結合を、ラジエータを支持するための既存のラジエータサポートで行うことで、部品点数の増大を抑制することができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。

（５）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１の蛇腹変形を、サスペンションやエンジン等を支持するための既存のサスペンションメンバ２６で行うことで、部品点数の増大を抑制することができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。

（６）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１は、ターニング変形することで、衝撃エネルギーの吸収時の荷重をより安定化することができる。
（７）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１がターニング変形後に更に蛇腹変形してより大きな衝撃エネルギーを吸収することで、例えば前記第１及び第２クラッシュボックス１３，２１の前後方向の長さを短くすることができ、オーバーハング（前輪の中心からバンパ前端までの距離）のより短いデザイン性に優れた車両を実現することができる。

（８）本実施形態では、第１及び第２バンパリインホース１７，２３等でより広範囲で衝撃エネルギーを吸収することで、例えば車両同士の衝突時に相手車両に加わる単位面積当たりの荷重を低減することができ、自車両の加害性を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、前記サスペンションメンバ２６の前端面に、前記第２クラッシュボックス２１の中心線に一致する中心線を有して突設された円環状のガイド部３６を設けてもよい。このガイド部３６は、前記周溝２１ａの外径と同等の内径を有しており、前記サスペンションメンバ２６に当接する塑性変形部３０の蛇腹変形を案内する。これにより、例えば前記塑性変形部３０が塑性変形することなく横倒れしたりすることを抑制することができる。

・図６に示すように、有蓋段付き円筒状の第２クラッシュボックス３７を採用してもよい。この場合、第２クラッシュボックス３７を拡開する円環状の段差３７ａは、該第２クラッシュボックス３７のターニング変形の起点となる応力集中部を形成する。

・前記実施形態において、前記サスペンションメンバ２６の前端面は、前記長さ（Ｌ／２）よりも長い距離だけ前記第２クラッシュボックス２１の基端部から車両前後方向内側（後側）に離隔配置されていてもよい。この場合、前記第２クラッシュボックス２１は、例えば車両衝突時にターニング変形が完了してから所定時間の経過を待って、前記塑性変形部３０が蛇腹状に塑性変形を開始する。

・前記実施形態において、第１及び第２バンパリインホース１７，２３（第１及び第２クラッシュボックス１３，２１）による衝撃エネルギーの吸収開始タイミングは、いずれか一方がいずれか他方よりもある程度遅れていてもよい。

・前記実施形態において、各部材の締結に係るいずれかのボルト１５，１８，２２，２４，２７及び当該ボルトと組み合わされるナットに代えて、ブラインドナットを採用してもよい。この場合、ボルト及びナットの組み合わせのように組み付け方向を二方向にする必要がなく、組み付け方向が一方向のみでよいため、組付け性を向上することができる。

・前記実施形態において、ラジエータサポートサイド１２及び第１クラッシュボックス１３、あるいは第１クラッシュボックス１３及び第１バンパリインホース１７を溶接にて結合してもよい。また、ラジエータサポートサイド１２及び第２クラッシュボックス２１、あるいは第２クラッシュボックス２１及び第２バンパリインホース２３を溶接にて結合してもよい。さらに、サイドメンバ１１及びサスペンションメンバ２６を溶接にて結合してもよい。

・前記実施形態において、第１バンパリインホース１７の断面形状は、口の字や日の字、あるいは田の字などであってもよい。
・前記実施形態において、第２バンパリインホース２３の断面形状は、日の字や目の字、あるいは田の字などであってもよい。

・前記実施形態において、第１及び第２バンパリインホース１７，２３を金属板で形成してもよい。
・前記実施形態において、第１クラッシュボックス１３の断面形状は、日の字や目の字、あるいは田の字などであってもよい。

・前記実施形態において、第１クラッシュボックス１３をアルミニウムの押出材で形成してもよい。
・前記実施形態において、サスペンションメンバ２６は、サイドメンバ１１に直結されていなくてもよく、適宜の中間部材を介して実質的にサイドメンバ１１に一体化されていればよい。

本発明の一実施形態を示す斜視図。 同実施形態を示す縦断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、同実施形態の動作を示す模式図。 同実施形態の変形量と荷重との関係を示すグラフ。 本発明の変形形態を示す斜視図。 本発明の変形形態を示す縦断面図。 従来例の変形量と荷重との関係を示す説明図。

符号の説明

１１…サイドメンバ、１２…ラジエータサポートサイド（支持部材）、１３…第１クラッシュボックス、１７…第１バンパリインホース、２１，３７…第２クラッシュボックス、２３…第２バンパリインホース、２６…サスペンションメンバ（規制部材）、３０…塑性変形部、３６…ガイド部。

Claims (5)

1. 車両の幅方向に延びる第１バンパリインホースの両端部において、該第１バンパリインホースと車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第１クラッシュボックスと、
   車両の幅方向に延びる第２バンパリインホースの両端部において、該第２バンパリインホースと前記一対のサイドメンバの端部に結合された支持部材との間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向に折り返す態様の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第２クラッシュボックスと、
   前記各第２クラッシュボックスの基端よりも車両前後方向内側に配置され、該第２クラッシュボックスの軸方向に折り返した塑性変形部に当接して該塑性変形部を更に蛇腹状に塑性変形させる規制部材とを備えたことを特徴とする車両用バンパ装置。
2. 請求項１に記載の車両用バンパ装置において、
   前記規制部材は、前記第２クラッシュボックスの車両前後方向の長さ（Ｌ）の半分の長さ（Ｌ／２）だけ該第２クラッシュボックスの基端から車両前後方向内側に離隔配置されていることを特徴とする車両用バンパ装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用バンパ装置において、
   前記規制部材には、前記塑性変形部の蛇腹状の塑性変形を案内するガイド部が設けられていることを特徴とする車両用バンパ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、
   前記規制部材は、前記サイドメンバに結合されていることを特徴とする車両用バンパ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、
   前記規制部材は、サスペンションメンバであることを特徴とする車両用バンパ装置。

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