JP5102648B2 - Bumper structure for vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、特にバリアおよびオフセット衝突におけるエネルギー吸収特性に優れ、軽量な車両用バンパー構造体に関し、バンパー補強材がアルミニウム合金製であるバンパー構造体に関するものである。 The present invention relates to a vehicle bumper structure that is particularly excellent in energy absorption characteristics in barrier and offset collisions and is lightweight, and relates to a bumper structure in which a bumper reinforcement is made of an aluminum alloy.
自動車などの車体の前端 (フロント) および後端 (リア) に取り付けられているバンパーの内部には、強度補強材としてのバンパー補強材 (バンパーリインフォースメントあるいはバンパーアマチャアなどとも言う) が設けられている。 Bumper reinforcements (also called bumper reinforcements or bumper armatures) as strength reinforcements are provided inside the bumpers attached to the front end (front) and rear end (rear) of automobile bodies. .
このバンパー補強材は、周知の通り、バンパーと車体との間に、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置される。そして、このようなバンパー補強材は、その長手方向の形状では、自動車車体やバンパーのデザインに応じて、種々の形状が選択される。 As is well known, the bumper reinforcing member is disposed between the bumper and the vehicle body so as to extend in a substantially horizontal direction with respect to the vehicle body and in parallel with the vehicle width direction. And as for such a bumper reinforcement, in the shape of the longitudinal direction, various shapes are selected according to the design of an automobile body or a bumper.
そして、これらバンパー補強材の車体への取り付けは、フロントサイドメンバやリアサイドメンバ等、車体前後方向の骨格部材の車体フレーム類 (車体メンバ類) に連結されて行われる。また、バンパー補強材の車体への固定は、車体のフロントやリア側のサイドメンバ先端または後端に、直接あるいはバンパーステイなどの後面からの支持部材 (車体連結用部材) を介して行われる。 The bumper reinforcements are attached to the vehicle body by being connected to vehicle body frames (vehicle body members) of a skeleton member in the vehicle longitudinal direction such as a front side member and a rear side member. The bumper reinforcement is fixed to the vehicle body at the front or rear side member front or rear end of the vehicle body directly or via a support member (vehicle body connection member) from the rear surface such as a bumper stay.
周知の通り、バンパー補強材は、バンパーと車体間で、車体の前方や後方からの衝突、あるいは前方や後方への衝突に対し、車体用のエネルギー吸収部材を構成している。したがって、車体用エネルギー吸収部材としてのバンパー補強材には、車体の衝突により、バンパー補強材前面から加わった衝突エネルギーを、自らの曲げ変形および車体前後方向 (略水平な断面方向) の押しつぶれ変形 (圧壊) により吸収し、車体を保護する性能が求められている。 As is well known, the bumper reinforcing member constitutes an energy absorbing member for a vehicle body against a collision from the front or the rear of the vehicle body or a collision from the front or the rear between the bumper and the vehicle body. Therefore, the bumper reinforcement as the energy absorption member for the vehicle body is subjected to the collision energy applied from the front of the bumper reinforcement due to the collision of the vehicle body, and its own bending deformation and crushing deformation in the vehicle longitudinal direction (substantially horizontal cross-sectional direction). The ability to absorb and protect the vehicle body by (crushing) is required.
近年、自動車に使われる部品では、車体軽量化に対する要求が厳しくなってきており、前記バンパー補強材やバンパーステイについても例外ではない。このため、従来使用されていた鋼材に代わって、高強度アルミ合金製の押出中空形材やハイテン等のものが用いられることが多くなってきている。特にアルミ押出形材に関しては、接合を伴わずに閉断面構造を得ることが可能という利点があり、軽量、高強度なバンパー補強材への適用が増えてきている。 In recent years, parts used in automobiles have become more demanding for weight reduction of the vehicle body, and the bumper reinforcement and bumper stay are no exception. For this reason, in place of conventionally used steel materials, extruded hollow shapes made of high-strength aluminum alloys, high tension materials, and the like are increasingly used. In particular, aluminum extruded profiles have the advantage that a closed cross-sectional structure can be obtained without joining, and their application to lightweight, high-strength bumper reinforcements is increasing.
一方、車体衝突に際しての安全性も、より優れた特性が要求されるようになってきており、従来に比べて高速の衝突においても、車体を保護する性能が求められるようになってきている。このためには、バンパー補強材あるいはステイのエネルギー吸収時の最大荷重を、車体本体を損傷しない程度に低く、かつ、より短いストロークでエネルギーを吸収できることが望まれる。つまり、軽量かつエネルギー吸収効率の良いバンパー構造が望まれている。 On the other hand, more excellent characteristics are required for safety in a vehicle body collision, and a performance for protecting a vehicle body is required even in a high-speed collision as compared with the conventional case. For this purpose, it is desired that the maximum load at the time of absorbing the energy of the bumper reinforcing material or the stay is as low as possible without damaging the vehicle body, and the energy can be absorbed with a shorter stroke. That is, a bumper structure that is lightweight and has high energy absorption efficiency is desired.
一般的なバンパー構造の場合、バンパー補強材の曲げ変形に要する荷重は、バンパー補強材自体のステイ近傍での圧壊荷重や、ステイの圧壊荷重よりも大幅に小さい。このため、車体衝突の際には、まず、バンパー補強材が曲げ変形し、その後、ステイ直上部分で補強材あるいはステイが圧壊することになる。 In the case of a general bumper structure, the load required for bending deformation of the bumper reinforcing material is much smaller than the crushing load in the vicinity of the stay of the bumper reinforcing material itself and the crushing load of the stay. For this reason, at the time of a vehicle collision, the bumper reinforcing material is first bent and deformed, and then the reinforcing material or the stay is crushed at the portion directly above the stay.
衝突に際して、最もエネルギー吸収効率の良い構造−所定の荷重以下でエネルギー吸収ストロークが短くなる構造−とは、衝突時の変形荷重が変形末期までほぼ一定になる構造である。つまり、上記バンパー補強材の曲げ変形に要する荷重が、衝突後期に生じる補強材あるいはステイの圧壊変形荷重とほぼ等しくなることが望まれる。 The structure having the best energy absorption efficiency upon collision—a structure in which the energy absorption stroke is shortened below a predetermined load—is a structure in which the deformation load at the time of collision is substantially constant until the end of deformation. That is, it is desirable that the load required for the bending deformation of the bumper reinforcing material is substantially equal to the crushing deformation load of the reinforcing material or stay generated in the latter half of the collision.
最も単純な方法は、バンパー補強材自体の曲げ変形強度を向上させることである。しかし、素材のこれ以上の高強度化は多難を極めるため、断面外寸の増大や肉厚の増加が必要になる。しかし、長手方向に一定断面のアルミ押出形材において、このような対策を行った場合、長手方向全域にわたって断面積が増大し、重量が大幅に増加してしまうという問題がある。 The simplest method is to improve the bending deformation strength of the bumper reinforcement itself. However, since it is extremely difficult to increase the strength of the material, it is necessary to increase the outer cross-sectional dimension and the wall thickness. However, when such measures are taken in an extruded aluminum material having a constant cross section in the longitudinal direction, there is a problem that the cross-sectional area increases over the entire longitudinal direction and the weight increases significantly.
バンパー補強材の曲げ変形強度を向上させるための従来例に係る手法として、バンパーとステイの結合構造を改善することで、変形強度を高めるという方法もある(特許文献1〜4参照)。つまり、一般的なバンパー構造では、バンパー補強材の衝突背面側のフランジとステイを結合するのに対して、衝突面側のフランジも同時に結合すれば、ステイ直上でのバンパー補強材の回転変形が生じにくくなり変形強度が高くなる。
As a conventional technique for improving the bending deformation strength of the bumper reinforcing material, there is a method of improving the deformation strength by improving the bumper and stay coupling structure (see
しかし、これらのバンパーステイ結合構造は、バンパー補強材の端部側から、バンパー補強材の断面内の空間にステイの一部を差し込む構造である。つまり、ステイ結合部がバンパー補強材の端部に近い場合にしか適用が難しく、ステイ結合位置がバンパー補強材のより、中央に近い部位となった場合には適用できないという問題がある。また、バンパー補強材の強化のために、閉断面空間の中に中リブを設けた場合には、この中リブを避けるために、ステイを分割するあるいは中リブを切除するなどの対策も必要になる。 However, these bumper stay coupling structures are structures in which a part of the stay is inserted into the space in the cross section of the bumper reinforcing material from the end side of the bumper reinforcing material. That is, there is a problem that the application is difficult only when the stay coupling portion is close to the end portion of the bumper reinforcement, and the stay coupling portion cannot be applied when the stay coupling position is closer to the center than the bumper reinforcement. In addition, if a middle rib is provided in the closed cross-section space to strengthen the bumper reinforcement, measures such as dividing the stay or cutting the middle rib are necessary to avoid this middle rib. Become.
そして、一般的な自動車デザインは、車体を平面視した際、車体中央部が車両前後方向に凸形状をもっている。このため、バンパー補強材の形状の代表的な形状としては、全体が車体外側に対して凸状に湾曲している湾曲型のバンパー補強材や、車幅方向に略平行な中央と、両端部を車体側に曲げ加工した端部曲げ加工型のバンパー補強材が一般的に用いられる。そして、ステイ結合部は、バンパー補強材の中央よりも端部側となり、ステイ先端は平面視した際、バンパー補強材背面形状に合わせて傾斜を持つ形状が多い。 In general automobile design, when the vehicle body is viewed in plan, the center of the vehicle body has a convex shape in the vehicle front-rear direction. For this reason, as a representative shape of the bumper reinforcing material, there are a curved bumper reinforcing material that is curved in a convex shape with respect to the outside of the vehicle body, a center substantially parallel to the vehicle width direction, and both end portions. An end-bending-type bumper reinforcing material is generally used, which is bent to the vehicle body side. The stay coupling portion is closer to the end than the center of the bumper reinforcement, and the stay tip has a shape that is inclined in accordance with the shape of the bumper reinforcement back when viewed in plan.
このような構造では、バンパー中央近傍に衝突荷重が入力された際には、ステイ先端の車体内側部分に集中的に荷重が入力されることになる。このため、ステイの車体内側壁あるいは、この直上のバンパー補強材は局部的に変形し易くなり、変形荷重が下がり易いという問題が生じる。そこで、バンパー補強材にプレス加工を施すことで、ステイ近傍の断面外寸を大きく、かつ、背面のステイ取付部を車体幅方向に略平行な形状にするという提案もなされている(特許文献5,6参照)。 In such a structure, when a collision load is input near the center of the bumper, the load is input intensively to the inside portion of the vehicle body at the tip of the stay. For this reason, the vehicle body inner wall of the stay or the bumper reinforcing material directly above this tends to be locally deformed, resulting in a problem that the deformation load tends to decrease. In view of this, a proposal has been made to press the bumper reinforcing material to increase the cross-sectional outer dimension in the vicinity of the stay and to make the stay mounting portion on the back surface substantially parallel to the vehicle body width direction (Patent Document 5). , 6).
更に、衝突時のエネルギー吸収量を増大させるという観点からは、前記ステイの車両前後方向の衝突面側に、エネルギー吸収部を設け、衝突時にエネルギーを吸収するストロークを大きくすることが望まれる。この様なエネルギー吸収部を設ける構造案としては、従来より幾つか提案されている(特許文献7〜9参照)。これらは、バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成されたエネルギー吸収部材を設けるものであり、部品点数の増加、接合点数増加によるコストアップを伴うという問題がある。
Furthermore, from the viewpoint of increasing the amount of energy absorbed at the time of collision, it is desirable to provide an energy absorbing portion on the collision surface side of the stay in the vehicle longitudinal direction so as to increase the stroke for absorbing energy at the time of collision. Several proposals for structures having such an energy absorbing portion have been proposed (see
特許文献5,6の様な変断面加工を施すバンパー補強材の場合、ある程度以上の素材伸びが必要である。このため、一般的にバンパー補強材として用いられている6000系あるいは7000系のT5調質材での加工は困難であり、製品としての必要強度および加工性を両立するためには、予めT1調質材の状態で加工した後、T5調質材に熱処理する必要がある。つまり、変断面加工に伴うプレス工程の追加と加工後の熱処理に伴うコストアップは不可避といえる。更に、自動車用バンパー補強材では、衝突性能確保と部品軽量化の両立という観点から、バンパー補強材に中リブを設けることが多いが、この様な中リブのある断面形材に対して同様の変断面加工を施す場合には、中リブが破断あるいは座屈が生じやすくなり、適用が難しいという問題も生じる。
In the case of a bumper reinforcing material that undergoes variable cross-section processing as in
本発明の目的は、車体衝突時にエネルギー吸収効率の高い車両用バンパー構造体を提供するものであり、更には、部品点数を増加させることなく、低コストで生産可能な、軽量な車両用バンパー構造体を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a vehicle bumper structure having high energy absorption efficiency at the time of a vehicle body collision, and further, a lightweight vehicle bumper structure that can be produced at low cost without increasing the number of parts. Provide the body.
この目的を達成するために、本発明の請求項1に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、アルミニウム合金製バンパー補強材と、このバンパー補強材の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイとからなる車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有すると共に、長手方向の中央部が両端側のステイ接合部に対して車体外側方向に突出する突出部を有する。
In order to achieve this object, the vehicle bumper structure according to
一方、前記ステイは、バンパー補強材の側断面外周を略環状に取り巻く前面フランジ、背面フランジ、ウェブからなる開口部を有し、この開口部に前記バンパー補強材を貫通して接合されていると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブに固定フランジが一体的に設けられ、この固定フランジを介してサイドメンバに接合されることを特徴とするものである。 Meanwhile, the stay is a front flange surrounding the side sectional outer periphery of the bumper reinforcement in a substantially annular rear flange, have a opening consisting of a web, with are joined through said bumper reinforcement to the opening A fixing flange is integrally provided on the web extending in the vehicle body inner direction, and the web is joined to the side member via the fixing flange.
本発明の請求項2に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、請求項1に記載の車両用バンパー構造体において、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有することを特徴とするものである。
The vehicle bumper structure according to
本発明の請求項3に係る車両用バンパー構造体が採用した手段は、請求項2に記載の車両用バンパー構造体において、前記エネルギー吸収部の断面が、中空部を有する閉断面構造あることを特徴とするものである。
The vehicle bumper structure according to
本発明の請求項1に係る車両用バンパー構造体によれば、バンパー補強材は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有する。これにより、ステイの接合部形状とサイドメンバの接合部形状が互いに平行となる。このため、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイに入力される際、車体内側のステイ接合部への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材の局部圧壊が小さくなり、バンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。
According to the bumper structure for a vehicle according to
また、このステイは、バンパー補強材の側断面外側を略環状に取り巻く開口部を有し、この開口部に前記バンパー補強材を貫通して結合される。このため、ステイの略環状部分がバンパー補強材の衝突面側フランジの変形を拘束し、より強固にバンパー補強材と結合することが可能になり、衝突初期におけるバンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。この、ステイの略環状部分は、バンパー補強材の変形時に接触するだけで、その変形を拘束することになる。 Further, the stay is a side cross-sectional outer bumper reinforcement has an opening winding rather take a substantially annular, is coupled through said bumper reinforcement to the opening. For this reason, the substantially annular portion of the stay constrains the deformation of the bumper reinforcing material on the impact surface side of the bumper, making it possible to more firmly couple with the bumper reinforcing material, and the bending deformation strength of the bumper reinforcing material at the initial stage of the collision increases. To do. The substantially annular portion of the stay only comes into contact when the bumper reinforcement is deformed, and restrains the deformation.
このため、このステイとバンパー補強材との結合は、バンパー補強材の前面フランジ,背面フランジ、ウェブのどこか一部で結合しておけば良い。尚、バンパー補強材の背面フランジと前面フランジの2箇所をステイと結合しておけば、衝突時のバンパー補強材フランジの車体幅方向への滑り変形も防止可能となるため、より好ましいといえる。 For this reason, the stay and the bumper reinforcing material may be combined with some part of the front flange, the rear flange, and the web of the bumper reinforcing material. In addition, it can be said that it is more preferable to couple the bumper reinforcing material at the two locations of the rear flange and the front flange with the stay, because it is possible to prevent the bumper reinforcing material flange from sliding in the vehicle body width direction at the time of collision.
更に、本バンパー構造体においては、ステイ直上部のバンパー補強材の圧壊変形が生じる時には、ステイの前面フランジと背面フランジをつなぐウェブも同時に圧壊変形するために、圧壊変形荷重が増加するという効果がある。つまり、バンパー補強材自体を厚肉化しなくても、バンパー補強材の曲げ強度および圧壊強度を向上させることが可能であり、車両用バンパー構造体として、より軽量化することが可能である。 Further, in this bumper structure, when the bumper reinforcement just above the stay is crushed, the web connecting the front flange and the back flange of the stay is also crushed and deformed at the same time. is there. That is, the bending strength and crushing strength of the bumper reinforcing material can be improved without increasing the thickness of the bumper reinforcing material itself, and the vehicle bumper structure can be further reduced in weight.
このステイは、車体幅方向に押し出されたアルミ押出形材を用いれば、押出加工後、垂直に切断加工するだけで容易に得ることが可能であり、歩留まり良く低コストに製造することが可能である。 This stay can be easily obtained simply by cutting vertically after extrusion, using an aluminum extruded shape extruded in the vehicle body width direction, and can be manufactured with good yield and low cost. is there.
そして、このステイは、バンパー補強材の端部を、ステイの開口部に挿入し、バンパー補強材に接合することで、容易に取り付けることができる。また、このステイ開口部とバンパー補強材外面の断面形状は、完全に一致する必要はなく、バンパー補強材との接合に用いる開口部の一部がバンパー補強材の外寸と一致し、かつ、開口部内にバンパー補強材が挿入できれば良い。 The stay can be easily attached by inserting the end of the bumper reinforcing material into the opening of the stay and joining it to the bumper reinforcing material. Further, the cross-sectional shape of the stay opening and the outer surface of the bumper reinforcing material does not need to be completely matched, and a part of the opening used for joining with the bumper reinforcing material matches the outer dimension of the bumper reinforcing material, and A bumper reinforcement may be inserted into the opening.
また更に、このステイの側断面形状は、また、バンパー補強材背面のサイドメンバとの接合に用いる固定フランジとバンパー補強材背面をつなぐ連結部分の構成については、側断面が口型断面あるいは日型断面等、必要とされるステイの圧壊荷重に対して便宜選択可能である。この様なステイ構造であれば、バンパー補強材の側断面形状によらず、例えば、座屈防止のための中リブが複数設けられているバンパー構造においても容易に適用できる。 Furthermore, the side cross-sectional shape of this stay is the side cross-section of the shape of the connecting portion that connects the fixed flange used to join the side member on the back of the bumper reinforcement and the back of the bumper reinforcement. It is possible to conveniently select the required stay crushing load such as a cross section. Such a stay structure can be easily applied to, for example, a bumper structure in which a plurality of middle ribs for preventing buckling are provided, regardless of the side cross-sectional shape of the bumper reinforcement.
このステイ−バンパー補強材の結合は、ボルト接合でも良いし、あるいはMIG,TIGなどの溶融溶接,摩擦攪拌接合,SPRなど便宜選択できる。また、ステイ取り付け時の位置決めや、結合剛性の更なる向上を目的として、両者の間に嵌合部を設けても良い。 The stay-bumper reinforcing member may be joined by bolt joining, or may be conveniently selected from fusion welding such as MIG and TIG, friction stir welding, and SPR. Further, for the purpose of positioning at the time of stay attachment and further improvement of the coupling rigidity, a fitting portion may be provided between them.
更に、本発明の請求項2に係る車両用バンパー構造体によれば、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有するのがなお望ましい。バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイと一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができるという利点がある。
Furthermore, in the vehicle bumper structure according to
本発明構造では、ステイ直上の衝突面側に突出する形でエネルギー吸収部を設けている。このため、衝突時に、荷重が伝わるタイミングが早くなり、エネルギー吸収ストロークを長く、つまり、エネルギー吸収量を大きくすることができる。 In the structure of the present invention, the energy absorbing portion is provided so as to protrude toward the collision surface immediately above the stay. For this reason, the timing at which the load is transmitted at the time of a collision is accelerated, and the energy absorption stroke can be lengthened, that is, the energy absorption amount can be increased.
更に、本構造では、エネルギー吸収部を設けていないバンパー補強材構造に比べて、バンパ−補強材の曲げ強度自体が向上するという効果が得られる。これは、衝突に際して、バンパー補強材は、衝突面側に突出しているバンパー補強材中央部に最も早く荷重が入力されることが多く、この部位が車両内側に折れ変形するように変形するが、エネルギー吸収部への衝突荷重の入力が、バンパー補強材中央部の車体内側への折れ変形(端部側の衝突面側への跳ね上がり変形)を抑制するように働くためである。 Furthermore, in this structure, the effect that the bending strength itself of the bumper-reinforcing material is improved as compared with a bumper reinforcing material structure in which no energy absorbing portion is provided. This is because, during a collision, the bumper reinforcement is often the earliest load input to the central part of the bumper reinforcement protruding to the collision surface side, and this part is deformed so as to bend and deform inside the vehicle. This is because the input of the collision load to the energy absorbing portion works to suppress the bending deformation of the central portion of the bumper reinforcing member toward the inner side of the vehicle body (the jumping deformation toward the collision surface on the end side).
そして、本発明の請求項3に係る車両用バンパー構造体によれば、前記エネルギー吸収部の断面が、中空部を有する閉断面構造であることが好ましい。エネルギー吸収部が開断面構造である場合には、衝突時に断面の開き変形が容易に生じるため、エネルギー吸収量があまり期待できなくなる。尚、この閉断面構造からなるエネルギー吸収部は、前述のように押出加工時に容易に一体的に設けることが可能であり、その断面形状は、車両デザイン、必要となるエネルギー吸収量に応じて便宜選択される。このエネルギー吸収部は、押出時に一体的に設けられるが、エネルギー吸収部の端部側をプレス加工し、平面視における車両デザインに合わせて最大限衝突面側に配置できるようにしても良い。
And according to the bumper structure for
先ず、本発明の実施の形態1に係る車両用バンパー構造体について、添付図1〜4を参照しながら以下に説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る車両用バンパー構造体の左半分を平面視した模式的平面図、図2は図1の矢視X−Xを拡大して示す側断面図である。図3,4は本発明の実施の形態1に係る車両用バンパー構造体の他の態様例を示した側断面図である。
First, the vehicle bumper structure according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a schematic plan view of a left half of a vehicle bumper structure according to
本発明の実施の形態1に係る車両用バンパー構造体は、添付図1及び2に示す通り、
アルミニウム合金製バンパー補強材(以下、単にバンパー補強材と称す)1と、このバンパー補強材の両端側に接合されたアルミニウム合金押出形材製ステイ(以下、単にステイと称す)2とからなる。
The vehicle bumper structure according to
An aluminum alloy bumper reinforcing material (hereinafter simply referred to as a bumper reinforcing material) 1 and an aluminum alloy extruded shape material stay (hereinafter simply referred to as a stay) 2 joined to both ends of the bumper reinforcing material.
この様な車両用バンパー構造体において、前記バンパー補強材1は、このバンパー構造体を平面視した際、前記ステイ2との接合部3において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部4を有すると共に、長手方向の中央部が両端側のステイ接合部3に対して車体外側方向に突出する突出部5を有している。前記車体幅方向平行部4は、バンパー補強材1のステイ2との接合部3のみに平行部を有するもので良いが、ステイ2の接合箇所近傍のバンパー補強材1に平行部を有するものでも良い。
In such a vehicle bumper structure, the
一方、前記ステイ2は、側断面外周を環状に取り巻いて、バンパー補強材1の上面11,下面12と夫々接合されたウェブ21、前記バンパー補強材1の前面13と接合された前面フランジ22及び前記バンパー補強材1の背面14と接合された背面フランジ23とを有している。また、車体内側方向に延設された前記ウェブ21には固定フランジ24が一体的に設けられ、この固定フランジ24を介して後述する様にサイドメンバに、ボルト6等により接合されている。符号15はバンパー補強材1を衝突方向に補強するためのリブ、また符号25はステイ2を補強するためのリブである。
On the other hand, the
この様なステイ2の補強構造は、必ずしも衝突方向に対して平行な1枚のリブである必要はなく、形状や構成にこだわらない。即ち、図3(a)に示す如く、衝突方向に対して傾斜を有する2枚のリブ25aとしたり、図3(b)に示す如く、衝突方向に平行方向に間隔を有して配置された複数のリブ25bとしてもよい。
Such a reinforcing structure of the
更に、前記バンパー補強材1の側断面外周を取り巻いて形成されたステイ2は、前記側断面外周全てを取り巻く必要はなく、例えば図3(b)に示す如く、前記バンパー補強材1の前面13と接合された前面フランジ22の一部が不連続部22aを有して略環状に取り巻く形状としたり、図3(c)に示す如く、前記バンパー補強材1の前面13に上下方向に突出する張出し部13aを形成すると共に、ステイ2を構成するウェブ21の前端に張出しフランジ22bを一体的に設け、前記張出し部13aに対して張出しフランジ22bを背面側から接合することも出来る。
Furthermore, the
尚、図3(c)の構造に関しては、バンパー補強材1の衝突時における前面13の変形を拘束するため、この位置でステイ2の張出しフランジ22bとバンパー補強材1の張出部13aを接合することが必須となる。図3(a),(b)の如く、バンパ補強材1の衝突面側(前面13)を取り巻く様に、ステイ2の衝突面側フランジ(前面フランジ22)が存在する場合には、接合しなくても前記ステイ2がバンパ補強材1の変形を拘束することが可能であり、必ずしも、衝突面側フランジ(前面フランジ22)で接合する必要はない。
3C, the
また更に、図4(a)に示す如く、前記バンパー補強材1の前面13に凹部13bを設けると共に、前記ステイ2の前面フランジ22にこの凹部13bに嵌合可能な凸部22cを形成して、前記前記バンパー補強材1に形成された凹部13bと、前記ステイ2に形成された凸部22cとにより嵌合部7を形成して接合することも出来る。この様な嵌合部7は、必ずしも前記バンパー補強材1の前面13とステイの前面フランジ22間に形成する必要はなく、上下面11,12とウェブ21間や背面14と背面フランジ23間に夫々形成しても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 4 (a), a
一方、前記バンパー補強材1の側断面外形形状は、矩形状に限定されることなく任意の形状を選択可能である。例えば図4(b)に示す如く、背面14と上下面11,12の一部が内側へ後退した後退部1aを有するものでも良い。この様なバンパー補強材1の場合、これを環状に取り巻くステイ2の側断面形状は、必ずしも完全にバンパー補強材1の側断面外周と一致させて取り囲む必要はなく、前記バンパー補強材1と接合されない非接合部2aがあってもかまわない。
On the other hand, the side cross-sectional outer shape of the
次に、この様に形成されたバンパー補強材1とステイ2との接合方法につき、図2に示したバンパー補強材1とステイ2とを例に、添付図5を参照しながら説明する。図5は本発明の実施の形態1に係り、バンパー補強材とステイとの接合方法を説明するためのステイ結合部の斜視図である。
Next, a method of joining the
先ず、バンパー補強材1の両端部に、ステイ2のウェブ21、前面フランジ22及び背面フランジ23によって側断面に形成された開口部を差し込み、車体幅方向平行部4の所定位置に配置する。次いで、前記ステイ2の前面フランジ22及びバンパー補強材1の前面13に開孔された作業穴30から、バンパー補強材1の後面14及びステイ2の背面フランジ23に開孔されたボルト孔31に、ボルト挿入方向Aに図示しないボルトを夫々挿入した後、これらのボルトに背面フランジ23の後方からナットを螺合して、前記バンパー補強材1の背面14と前記ステイ2の背面フランジ23とを締結する。
First, the openings formed in the side cross section by the
更に、前記ステイ2の前面フランジ22及びバンパー補強材1の前面13に開孔されたボルト孔32から、図示しないボルトを挿入した後、これらのボルトに前記バンパー補強材1の前面13後方からナット螺合して、前記バンパー補強材1の前面13と前記ステイ2の前面フランジ22とを締結することによって、バンパー補強材1とステイ2とが接合される。この様にして接合された車両用バンパー構造体は、ステイ2の固定フランジ24に設けられたボルト孔33にボルトを挿入して、図示しない車両のサイドメンバーに固定される。
Further, after inserting bolts (not shown) from the
以上の通り、本発明の実施の形態1に係る車両用バンパー構造体によれば、このバンパー構造体を平面視した際、バンパー補強体1がステイ2との接合部3において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部4を有するので、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイ2に入力される際、車体内側のステイ接合部3への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材1の曲げ変形強度が増加する。
As described above, according to the bumper structure for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, when the bumper structure is viewed in plan, the
また、このステイ2は、バンパー補強材1の側断面外周を略環状に取り巻きバンパー補強材1に接合されるため、バンパー補強材1の曲げ変形に伴うステイ結合部3近傍での回転変形をより強固に拘束できると共に、ステイ結合部のバンパー補強材1の圧壊変形が生じる時には、ステイ2の前面フランジ22と背面フランジ23をつなぐウェブ21も同時に圧壊変形するため、バンパー補強材1の曲げ強度および圧壊強度を向上させて、バンパー構造体の軽量化が可能となる。
Further, since the
次に、本発明の実施の形態2に係る車両用バンパー構造体につき、以下添付図6を参照しながら説明する。図6は本発明の実施の形態2に係る車両用バンパー構造体を示す側断面図である。尚、本発明の実施の形態2が上記実施の形態1と相違するところは、ステイのエネルギー吸収部有無に相違があり、その他は全く同構成であるから、ステイのエネルギー吸収部の構成についての説明に止めるものとする。
Next, a vehicle bumper structure according to
本発明の実施の形態1においては、前記ステイ2は、バンパー補強材1の側断面外周を略環状に取り巻いて前記バンパー補強材1と接合されたウェブ21、前面フランジ22及び背面フランジ23とを有すると共に、車体内側方向に延設された前記ウェブ21に固定フランジ24が一体的に設けられ、この固定フランジ24を介してサイドメンバに接合される構成とした。
In
これに対し、本発明の実施の形態2においては、上記構成に加えて、前記ステイ2が、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部8を有している。即ち、このエネルギー吸収部8は、図6(a)に示す如く、前記ステイ2を構成する前面フランジ22の更に衝突面側にエネルギー吸収部8を構成するものである。
On the other hand, in the second embodiment of the present invention, in addition to the above-described configuration, the
また、このエネルギー吸収部8は、図6(a)に見られる様な矩形断面、図6(b)に見られる様な半円形断面、あるいは図6(c)に示す如く、補強リブ28を設けて構成されても良い。
Further, the
本発明の実施形態2に係る車両用バンパー構造体のエネルギー吸収部8は、少なくとも一つ以上の中空部8aを有することが必要であるが、その断面形状は、車両デザイン、必要となるエネルギー吸収量によって便宜選択される。また、このエネルギー吸収部8は、押出成形により一体的に形成することが可能であり、部品点数を増加させることなく、エネルギー吸収部8とバンパー補強材1を車体に接合するステイ2を得ることができる。
The
以上、本発明の実施の形態2に係る車両用バンパー構造体によれば、前記ステイ2が、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部8を有するので、バンパー補強材1の前面13にステイ2と別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイ2と一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができる。
As described above, according to the vehicle bumper structure according to the second embodiment of the present invention, the
<実施例>
次に、図1,2に示す構造を有する本発明の実施の形態1に係るバンパー構造体と、このバンパー構造体と同一な構成と寸法とを有し、図1に示すステイ2に図6(a)に示した様なエネルギー吸収部8が設けられた本発明の実施の形態2に係るバンパー構造体と、バンパー補強材1及びステイ2のバンパー補強材1より背面側の断面形状が図1に示す構造と同一で、ステイ2がバンパー補強材1の衝突背面側に接続された従来例に係るバンパー構造体(衝突面側へのエネルギ吸収部品の追加無し)とに、夫々衝突物体が作用した場合のシミュレーションの実施例について、以下添付図7,8を参照しながら説明する。
<Example>
Next, the bumper structure according to the first embodiment of the present invention having the structure shown in FIGS. 1 and 2 and the same configuration and dimensions as the bumper structure are shown. The
図7は衝突物体のストロークに対する荷重のシミュレーション結果を模式的に示した図、図8はステイにエネルギー吸収部が設けられたバンパー構造体の効果を説明するための模式図である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a simulation result of the load with respect to the stroke of the collision object, and FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the effect of the bumper structure in which the energy absorbing portion is provided in the stay.
先ず、従来例について説明すると、バンパー構造体の車体幅方向中央部に衝突物体が衝突(ストローク=0)すると、この衝突物体が前進しストロークが増加するに伴い荷重が増大していく。そして、バンパー補強材の弾性変形領域を越え曲げ変形が開始されると、ストロークは進行するが、荷重はむしろ低下する傾向に至る。更に、ストロークが進行して前記衝突物体がステイ直上部のバンパー補強材に接触(ストローク=S1)すると、バンパ補強材の圧壊変形が始まり、再度ストロークの増加に伴い荷重が増大していく。そして、最終的には衝突背面側に設けられたステイも圧壊変形し、最終的にはバンパー補強体の圧壊に至る。 First, the conventional example will be described. When a collision object collides with the central part of the bumper structure in the vehicle width direction (stroke = 0), the collision object moves forward and the load increases as the stroke increases. When the bending deformation starts beyond the elastic deformation region of the bumper reinforcement, the stroke proceeds, but the load tends to decrease. Further, when the stroke progresses and the collision object contacts the bumper reinforcing material immediately above the stay (stroke = S1), the bumper reinforcing material starts to be crushed and the load increases as the stroke increases again. Finally, the stay provided on the rear side of the collision is also crushed and deformed, and finally the bumper reinforcement body is crushed.
これに対して、本発明の実施の形態1に係るバンパー補強体(エネルギー吸収部無し)の場合は、バンパー補強材1がステイ2との接合部3において車体幅方向平行部4を有するので、車体内側のステイ接合部3への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材1の曲げ変形強度が増加するため、補強材曲げ変形開始時の荷重が増大する。
On the other hand, in the case of the bumper reinforcing body (without the energy absorbing portion) according to
また、このステイ2は、バンパー補強材1の断面外側を略環状に取り巻きバンパー補強材1に接合されるため、バンパー補強材1の曲げ変形に伴うステイ接合部3近傍での回転変形をより強固に拘束できる。これにより、曲げ変形開始時の最大荷重到達後の荷重低下も従来例に比べて小さくなる。
In addition, since the
更に、ステイ2がバンパー補強材1を略環状に取り巻いていることで、バンパー補強材1自体の圧壊強度が高くなっているため、ステイ接合部3のバンパー補強材1の圧壊変形より前に、ステイ2のウェブ21のバンパー補強材1背面側が先に圧壊変形する。ステイ2が完全に圧壊した後には、バンパー補強材1の圧壊変形が生じ、その時点での変形荷重は従来例よりも高くなることになる。
Furthermore, since the
尚、従来例とエネルギー吸収量同等の場合、バンパー補強材1の圧壊変形が生じる前に、衝突エネルギーの吸収が終了しており、従来例に比べて短い衝突ストロークでエネルギーを吸収できることになる。言い換えれば、バンパー補強材1の肉厚を更に薄くしても、従来と同等のエネルギー吸収性能が得られるといえる。そして、車体幅方向に延在するバンパー補強材1の肉厚を薄くすることによる重量軽減効果は、ステイ部に略環状部を設けることによる重量増加に比べて効果が大きく、バンパー構造体としての重量を軽減することができる。
When the energy absorption amount is equal to that of the conventional example, the absorption of the collision energy is completed before the crushing deformation of the
一方、本発明の実施形態2に係るバンパー補強体(エネルギー吸収部有り)の場合は、図8に示す如く、上記実施形態1のバンパー補強体に比べて、衝突物体のストロークが進行して、ステイ2のエネルギー吸収部8に直接荷重が入力されるストロークS2に至った場合には、前記エネルギー吸収部8の圧壊変形による荷重増加と共に、バンパー構造体の回転変形(矢印B)に逆らう様に荷重入力34が生じるので、バンパー補強材1自体の曲げ変形強度も急激に増加する。
On the other hand, in the case of the bumper reinforcing body (with an energy absorbing portion) according to
その後、実施形態1と同様にステイ2のウェブ21のバンパー補強材背面側の圧壊変形、バンパー補強材1の圧壊変形が生じるが、実施形態1に比べて、衝突初期の段階で効率良くエネルギーを吸収可能であるため、エネルギ吸収ストロークをさらに短くすることが出来るといえる。そして、車体幅方向に延在するバンパ補強材1の肉厚を薄くすることによる重量軽減効果は、ステイ2およびエネルギ吸収部8を追加する重量増加に比べて効果が大きく、バンパ構造体全体としての重量を軽減することができる。
Thereafter, as in the first embodiment, the deformation of the back side of the bumper reinforcement material of the
以上説明した通り、本発明に係る車両用バンパー構造体によれば、このバンパー構造体を平面視した際、バンパー補強体がステイとの接合部において車体幅方向に略平行な車体幅方向平行部を有するので、バンパー補強材中央からの衝突荷重がステイに入力される際、車体内側のステイ接合部への荷重集中が緩和され、衝突初期におけるバンパー補強材の曲げ変形強度が増加する。同時に、エネルギー吸収部の圧壊変形開始による荷重増加も書汁ことで、衝突初期に効率的にエネルギー吸収することができるため、より望ましいといえる。 As described above, according to the vehicle bumper structure according to the present invention, when the bumper structure is viewed in plan, the bumper reinforcing body is substantially parallel to the vehicle body width direction at the joint portion with the stay. Therefore, when a collision load from the center of the bumper reinforcement is input to the stay, the load concentration on the stay joint inside the vehicle body is alleviated, and the bending deformation strength of the bumper reinforcement in the initial stage of the collision increases. At the same time, an increase in load due to the start of crushing deformation of the energy absorbing portion is also written, which can be said to be more desirable because energy can be efficiently absorbed at the beginning of the collision.
また、前記ステイが、その車体外側方向の衝突面側に突出したエネルギー吸収部を有するので、バンパー補強材の前面にステイと別部品で構成された従来のエネルギー吸収部材に対して、本発明のバンパー構造体は、ステイと一体的に製造可能であり、より低コストで生産することができる。 In addition, since the stay includes an energy absorbing portion that protrudes toward the collision surface in the vehicle body outer side direction, a conventional energy absorbing member configured as a separate part from the stay on the front surface of the bumper reinforcing material is used. The bumper structure can be manufactured integrally with the stay, and can be produced at a lower cost.
A:ボルト挿入方向,
1:バンパー補強材, 1a:後退部,
2:ステイ, 2a:非接合部,
3:(ステイ)接合部, 4:車体幅方向平行部, 5:突出部,
6:ボルト, 7:嵌合部,
8:エネルギー吸収部, 8a:中空部,
11:上面, 12:下面,
13:前面, 13a:張出し部, 13b:凹部,
14:背面, 15,25,25a,25b,28:リブ,
21:ウェブ,
22:前面フランジ, 22a:不連続部, 22b:張出しフランジ, 22c:凸部,
23:背面フランジ, 24:固定フランジ,
26,26a:フランジ, 27:半円筒板,
30:作業穴, 31,32,33:ボルト孔, 34:荷重入力
A: Bolt insertion direction,
1: Bumper reinforcement 1a: Retreat part,
2: Stay, 2a: Non-joined part,
3: (stay) joint, 4: parallel to the vehicle body width direction, 5: protrusion
6: bolt, 7: fitting part,
8: Energy absorption part, 8a: Hollow part,
11: Upper surface, 12: Lower surface,
13: Front surface, 13a: Overhang portion, 13b: Recessed portion,
14: Back side, 15, 25, 25a, 25b, 28: Rib,
21: Web,
22: Front flange, 22a: Discontinuous part, 22b: Overhang flange, 22c: Convex part,
23: Back flange, 24: Fixed flange,
26, 26a: flange, 27: semi-cylindrical plate,
30:
Claims (3)
を特徴とする請求項1に記載の車両用バンパー構造体。 The vehicle bumper structure according to claim 1, wherein the stay includes an energy absorbing portion that protrudes toward a collision surface in a vehicle body outer side direction.
請求項2に記載の車両用バンパー構造体。 The vehicle bumper structure according to claim 2, wherein a side section of the energy absorbing portion is a closed section structure having a hollow portion.
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