JP5214397B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前後方向に配置されたサイドメンバーとバンパーリインフォースとの間にバンパーステイを介在させた車両構造に関し、バンパーステイの改良に関する。

一般に自動車の車両の前部及び後部に備えられるバンパー補強用のバンパーリインフォースは、バンパーステイを介してサイドメンバーに連結されている。
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ーのそれぞれは、前面衝突または後方への衝突をした時の衝突エネルギーを吸収して衝突の衝撃を和らげるために設けられているが、衝突時には、バンパーリインフォース、バンパーステイ、サイドメンバーの順に圧壊するように設計されている。
バンパーステイとして、従来、特許文献１に示されている構造のものが知られている。即ち、特許文献１には、図１のように前フランジ１３、後フランジ１４、中間フランジ１５、前フランジ１３と中間フランジ１５を連結する内外一対の前ウエブ１６，１７、及び中間フランジ１５と後フランジ１４を連結する内外一対の後ウエブ１８，１９からなるバンパーステイ１１を構成して、内側前ウエブ１６を前側ほど車幅方向外向きとなるように傾斜させるとともに、後フランジ１４と中間フランジ１５と左右の後ウエブ１８，１９からなる後中空構造部１１ｂにおける前記後ウエブ１８，１９を車両直進線（直進方向に沿う線）に平行に構成したもの、或いは、図５のバンパーステイ５１のように、内側の後ウエブを車両直進線に平行で、外側の後ウエブ５９を前側ほど車両内側に傾け、外側の前ウエブを前後方向線に平行に形成したもの、更には、図５のバンパーステイ４１のように、内外の後ウエブを車両前進線と平行に前方に延設し、前中空構造部４１ａにおける内外の前ウエブ４６，４７を前側ほど左右外側に傾けた形状等のバンパーステイの構造が示されている。

そして、前ウエブ１６，１７と後ウエブ１８，１９の肉厚は、後ウエブ１８，１９の肉厚よりも前ウエブ６１，１７の肉厚の方が薄肉厚に形成されている。

バンパーステイを上記のように構成することで、前面の障害物への衝突時に、前中空構造部１１ａ、後中空構造部１１ｂの順に圧壊するように設定されている。即ち、特許文献１のものでは、前ウエブ１６，１７のうちの内側の前ウエブ１６（図１）、又は左右の前ウエブ４６，４７（図５のバンパーステイ４１）が前方側ほど車両左右外側に偏倚した前方外向き傾斜となっているので、車両直進線の正面に衝突する対リジッドバリア・フルラップ前面衝突をしたときには、前側の中空構造部１１ａ，４１ａは外側に向けて圧壊する。そして前側の中空構造部１１ａの外向きの圧壊に伴って、後中空構造部１１ｂも図４に示されているように外側に倒れるように圧壊するものと考えられる。
特開２００５−２５４８２９号公報

しかし、特許文献１の図１に示されたバンパーステイ１１、図５に示されたバンパーステイ４１では、後ウエブが左右共、車両直進線に平行であるため、後中空構造部における座屈軸線は車両直進線と平行であり、座屈荷重が大きくなる。又、これらの構造のバンパーステイでは、前面衝突のときは左右方向外向きに圧壊するが、衝突時の障害物が大きく横にオフセットしていたり、衝突線が外側斜めにずれたりして、小角度の斜め前面からの衝突外力を受けるだけでもバンパーステイが内向きに圧壊しやすく、又、図５に示されたバンパーステイ５１では、後中空構造部の内側の後ウエブは車両直進線に並行で且つ外側の後ウエブは前方側ほど車両左右外側に偏倚した前方外向き傾斜となっているので、衝突線が外側斜めにずれていると、更に小角度の斜め前面からの衝突外力を受けるだけでバンパーステイが内向きに圧壊しやすく、小さい衝突エネルギーでサイドメンバーを内側に変形させてしまうことがある。
又、図５に示されたバンパーステイ５１では、内側の後ウエブは前後方向線と平行で、外側の後ウエブ５９は前方側程内側にオフセットした前方内向き傾斜し、後中空構造部５１ｂにおける座屈軸線も前方内向き傾斜となっているため、この構造のバンパーステイでは、特許文献１の段落番号００１８に記載されているように、前面衝突でも後中空構造部が内向きに圧壊し、小さい衝突エネルギーでバンパーステイが内向きに変形する。

本発明の目的は、バンパーステイの簡単な改良で、座屈荷重が下げることができるとともに、前面衝突のときだけでなく、障害物が左右一方側にオフセットした多少斜め前面からの衝突外力を受けてもバンパーステイが車両左右方向外側に向けて圧壊するようにして、車両（サイドメンバー）への荷重影響を少なくすることのできるバンパーステイの取付構造を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、車両前後方向に配設されたサイドメンバーとバンパーリインフォースとの間にバンパーステイを介在させた車両構造において、前記バンパーリインフォースは、車両中央部位が車両側方部位よりも車両前方に突出し、前記バンパーステイの本体を前後方向で柱状に形成し、平面視で柱状本体における車両左右方向最内側の前後方向線と、座屈中立軸線とを、前記柱状本体の後端部から前後中間部位までの間は、平面視で前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させるとともに、前記柱状本体の前記前後中間部位から前端部までの間は、車両直進線と平行になるように構成し、前記柱状本体の前記前端部と前記バンパーリインフォースとの取付面は前記車両直進線に直交するように構成されていることを特徴とする。

〔発明の作用効果〕
本発明によると、バンパーステイの柱状本体における車両左右方向最内側の前後方向線を、少なくとも柱状本体の後端部から前後中間部位までの間、すなわち、柱状本体の後端部から前後中間部位までの間、乃至は柱状本体の全長に亘って、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚させて、柱状本体の後端部から前後中間部位までの座屈中立軸線、乃至は柱状本体の全長に亘る座屈中立軸線を、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させてあるので、前方への衝突によりバンパーステイが車両後方への圧縮荷重を受けて圧壊して衝突による衝撃を緩和するとともに、柱状本体の前方側がサイドメンバーとの取付基部に対して左右方向外方に向けて座屈しやすくなっている。一方、バンパー並びにそれの補強用のバンパーリインフォースは、周知のように一般に車両の左右方向端部側が後方に湾曲したアーチ状に形成されているので、衝突により左右のバンパーステイと連結しているバンパーリインフォースの左右連結部の間隔が広がって、前記左右の各連結部は多少外方に移動することになるので、バンパーステイが外側に圧壊並びに座屈したとしてもサイドメンバーを外側に曲げようとする外力が緩和され車両に対する損傷も少なくすることができる。従って、車両が大破するほどの衝突の場合は別にして、多少の衝突でサイドメンバーに対して損傷を受けることが少なくなる。

又、本発明においては、柱状本体の座屈中立軸線が、平面視で、柱状本体の後端部から前方側に向けて車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させてあるので、障害物が左右一方にオフセットしていて、車体左右端部寄りに位置する障害物に衝突した場合においても、バンパーステイは外向きに座屈並びに圧壊しやすくなっており、サイドメンバーに対して屈曲させる外力が緩和でき、オフセット前面衝突においてもサイドメンバー（車両）に対する損傷を少なくすることができる利点がある。

本発明においては、
（１）前記柱状本体の後端部位から前後中間部位までの間、柱状本体における車両直進線に直交する縦断面積を、前方側部位ほど漸次小さくすることが望ましい。このようにすれば柱状本体が圧壊する場合、前後方向前側よりから圧壊し始め、バンパーステイの圧壊による衝撃吸収が滑らかになる。
（２）前記前後中間部位における柱状本体の内部に中間フランジを形成することが望ましい。中間フランジは必ずしも設けなくてもよいが、中間フランジを設けることによって、同じ板厚でも圧壊耐力が大きくできるとともに、中空の柱状本体が前後中間部が膨れて圧壊する傾向がすくなくなり、柱状本体を外側倒れとなった状態で圧壊させやすくなる。
（３）前記前後中間部位よりも前側の柱状本体を形成する前方中空構造体部の左右最内側の前後方向線と最外側の前後方向線とが平面視で車両直進線と平行に形成され、且つ前方中空構造体の縦断面積を、前記前後中間部位よりも後側の柱状本体を形成する後方中空構造体部の縦断面積よりも小さくすることが望ましい。前方中空構造体部の左右最内側の前後方向線と最外側の前後方向線とが平面視で車両直進線とは必ずしも平行に形成されなくてもよいが、このように製作すれば、柱状本体の基底面（後フランジ面）と柱状本体の外側面乃至は前後のフランジ端面直行し、部品詰めの収まりや扱いが容易である。
（４）図５に示すように、平面視で柱状本体における車両左右方向最内側の前後方向線を、柱状本体の前後方向全長に亘って、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させるとともに、座屈中立軸線を前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するよう車両直進線に対して傾斜させるように構成することもできる。
このようにすれば、構造が簡単となり、柱状本体の板厚も全長に亘って同厚にしても前方から圧壊するように構成することができる。
車両左右方向最内側の前後方向線は一直線でなくてもよく、後方中空構造体部の車両左右方向最内側の前後方向線の車両直進線に対する外向き傾斜角を前方中空構造体部の車両左右方向最内側の前後方向線の車両直進線に対する外向き傾斜角より大きくするなど両者の外向き傾斜角を異ならせてもよい。このようにすれば、前後の中空構造体部の板厚を同じしながら、前方側から順次圧壊するように所望の圧壊状態が得られるように設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は乗用車や商用車等の車両において、車両前後方向に配設された左右一対のサイドメンバー１の前端部に、バンパー（図示せず）を支持するバンパーリインフォース３を接続した側面図及び平面図を示しており、バンパーリインフォース３は車両の前部の左右に備えられている。

図２に示すように、バンパーリインフォース３は、平面視で左右端部側が後方に湾曲したアーチ状に板金でプレス加工又はロール成形されている。
図１、図２に示すように、サイドメンバー１とバンパーリインフォース３との間に、走行中に前面衝突したときに衝撃を緩和するバンパーステイ４を介在させてある。

バンパーステイ４はアルミニウム合金材からなり、本体５は、その全長に亘って、車両前後方向に直行する縦断面形状が六角形の柱状に形成されている。

図３は縦断側面図、図４は横断平面図、図５はバンパーステイ４の斜視図、図６は図３のＶＩ−ＶＩ矢視図を示す。図３〜図６に示すように、バンパーステイ４には柱状本体５の前端に前側固定部としての前フランジ６と、後端に後側固定部としての後フランジ７が備えられており、前フランジ６と後フランジ７にはサイドメンバー１とバンパーリインフォース３にボルト８で連結するためのネジ孔９が形成されており、前フランジ６はバンパーリインフォース３の取付板１０に固定され、後フランジ７はサイドメンバー１の前端に形成した取付板１１に固定される。

バンパーステイ４の前フランジ６と後フランジ７との間の柱状本体５の内部に中間フランジ１２が配置されており、この中間フランジ１２とこれより前方の柱状本体５部分と前フランジ６の形成面とで前方中空構造体部１３が形成され、中間フランジ１２とこれより後方の柱状本体４部分と後フランジ７とで後中空構造体部１４が形成されている。
前方中空構造体部１３は前後方向の断面形状が同一形状の六角柱形状で、後方中空構造体部１４は前方側程断面積が小さくなる六角柱形状に形成されている。

取付け状態で左側バンパーステイ４の柱状本体５の周壁の左端位置ＬＰは車両左右方向最外側に位置し、取付け状態で右端位置ＲＰは車両左右方向最内側に位置するように取付けられる。
取付け状態で左端位置ＬＰの前後方向線Ｌは車両が直進しているときの直進方向と平行で、後方中空構造体部１４の右端位置ＲＰの前後方向線Ｒは前方側ほど左となる前方外向き傾斜状に傾いている。具体的には後方中空構造体部１４を形成する六角柱の各面のうち、左側２面と上下２面が前後方向に平行で、右側２面は稜線が平面視で前側ほど左に傾く傾斜面に形成されている。

本発明では、前方中空構造体部１３が後方中空構造体部１４よりも先に圧壊することが必須ではなく、オフセット前面衝突が起きたときにでも概して後方中空構造体部１４が外側に傾倒しながら圧壊するようにしたものである。
従って、後方中空部構造体部１４の外側外面の前後方向線Ｌが車両直進線と平行である必要はなく、前方側ほど外側に傾斜していてもよく、多少内側に傾斜していてもよい。要は平面視で最内側（右端位置）の前後方向線Ｒと座屈中立軸線Ｃが前方側程外側に傾斜しておればよい。ここでいう座屈中立軸線Ｃとは車両直進線に対して直行する縦断面積の図心を指す。

本発明においては、下記（１）乃至（３）のように構成されていることが望ましい。
（１）少なくとも柱状本体５の後端部位から前後中間部位までの間、前記柱状本体５における前記車両直進線に直交する縦断面積を、前方側部位ほど漸次小さくしてある。
（２）前後中間部位における柱状本体５の内部に中間フランジ１２を形成してある。
（３）前記前後中間部位よりも前側の柱状本体５を形成する前方中空構造体部１３の左右最内側の前後方向線Ｒと最外側の前後方向線Ｌとが平面視で車両直進線と平行に形成され、且つ前記前方中空構造体１３の縦断面積を、前記前後中間部位よりも後側の柱状本体５を形成する後方中空構造体部１４の縦断面積よりも小さくしてある。

以上の説明では、バンパーステイ４を、左のサイドメンバー１の前端に取付けた場合の説明であるが、右のサイドメンバー１の前端に取付けたバンパーステイ４の取付け構造は左取付け用とは左右対称で、同じバンパーステイ４を対称に取付ければよい。
又、車両後方のサイドメンバー１に取付ける場合は、バンパーステイ４の向きを前後逆して取付けて実施すればよい。

〔別実施の態様〕
図７は第１の別実施の態様を示す前方左側に位置するバンパーリインフォース３とサイドメンバー１の間に取付けたバンパーステイ４の横断平面図である。図７に示すバンパーステイ４は、断面六角形の稜線を左右に位置させて配置されており、柱状本体５の右側位置ＲＰの稜線となる前後方向線Ｒを、柱状本体５の前後方向全長に亘って、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させるとともに、座屈中立軸線Ｃを前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するよう車両直進線に対して傾斜させてある。図７に示すバンパーステイ４には、柱状本体５の前後方向の中間部に中間フランジを設けていないが、中間フランジは１個乃至複数個設けてもよい。

図８は、第２の別実施の態様を示す前方左側に位置するバンパーリインフォース３とサイドメンバー１の間に取付けたバンパーステイ４の前後方向中間部の縦断面を示す正面図である。図８に示すバンパーステイ４は、稜線が上下に、左右に六角柱の面が位置するように配置し、柱状本体５の右面を、柱状本体５の前後方向中間部又は全長に亘って、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させるとともに、座屈中立軸線を前後方向中間部又は全長に亘って、前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するよう車両直進線に対して傾斜させてある。

図９は第３の別実施の態様を示す斜視図である。図９に示すバンパーステイ４は、左右に二分割された左構成部材１５と右構成部材１６とからなり、上下に形成した左フランジ１７と右フランジ１８とを接合して、左右のフランジ１７，１８に図示しない複数のボルト孔を形成して、その孔にボルトを挿通して連結するか、一方のフランジ１７に小孔を形成してスポット溶接をするなどして左右の構成部材１５，１６を連結してバンパーステイ４を構成してもよい。

図１〜図６に示す発明を実施するための最良の形態、或いは図７、図８に示す第１、第２の別実施の形態のバンパーステイ４においても図９に示す第３の別実施の形態と同様、左右に分割して、同様にボルト連結、又はスポット溶接等により連結して構成してもよい。

柱状本体５の縦断面形状としては、正六角形や上下に長い六角形としてもよく、正方形や上下に長い長方形、その他の四角形、正八角形やその他の八角形等の多角形或いは円形や楕円形状のものを採用することもできる。サイドメンバーの断面形状との関係で、断面が上下に長い四角形の場合が比較的扱いやすい。

座屈中立軸線Ｃが、平面視で前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜する条件を満たすものであれば、前方中空構造体部１３及び後方中空構造体部１４を共に、截頭錐体構造にしてもよい。この場合、車両と左右方向最外側と車両左右方向最内側に位置する前後方向線Ｌ、Ｒは直線でなくてもよい。

前記の発明を実施するための最良の形態、第１乃至第３の別実施の形態では、バンパーステイ４の板厚を全て同じ厚さのものを採用したが、柱状本体５のうち、前方中空構造体部１３の外周面を構成する前側周壁１５の板厚を、後方中空構造体部１４の外周面を構成する後側周壁１６の板厚よりも薄く、前側周壁１５の板厚は隣接する連設部を除いて全て同厚で、後側周壁１６の板厚も同様に連設部を除いて同厚に形成してもよい。このように構成すれば、前方中空構造体部１３の方を後方中空本体部よりも先に圧壊するように設定しやすい。

前記した発明を実施するための最良の形態では、中間フランジ１２を設けてあるが、中間フランジ１２は第１及び第２の別実施の形態のように省略可能である。逆に、は第１乃至第３の別実施の形態において中間フランジ１２を設けてもよいし、更には中間フランジを前後方向に複数個設けてもよい。中間フランジ１２は盲状でもよいし、中央部に孔を形成したものでもよい。

前記発明を実施するための最良の形態、第１乃至第３の別実施の形態では、前フランジ６と後フランジ７はともに、柱状本体の外周より外側に設けたが、中空部を閉塞する盲フランジとしてもよく、柱状本体よりも内部において開口を穿設したドーナツ型としてもよい。

前フランジ６及び後フランジ７は、それぞれバンパーリインフォース３及びサイドメンバー１に固定するための固定部である。これらの固定部のうち、サイドメンバー１に固定する固定部にあっては、サイドメンバー１の上下板及び左右板の外面又は内面或いは両者に対して嵌合してサイドメンバーの上下板乃至左右板に対して直接ボルト等で固定するように構成してもよい。

上記発明を実施するための最良の形態では、前フランジ６の前面を直進行方線に対して直行する平面に形成して、バンパーリインフォース３側の前フランジ６を固定するための取付板１０の取付面も直進方向線に対して直行する平面に形成して、前記取付板１０の取付面に前フランジ６をボルト８で固定したが、前フランジ６をアーチ状のバンパーリインフォース３の形状に沿った平面視で外側が後方に傾斜面に形成したものでもよい。

バンパーステイをバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に介装した車両前部の概略側面図 バンパーステイをバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に介装した車両前部の概略平面図 前方左側に位置するバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に取付けたバンパーステイの縦断側面図 前方左側に位置するバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に取付けたバンパーステイの横断平面図 バンパーステイの斜視図 図３のＶＩ−ＶＩ矢視図 第１の別実施の態様を示す前方左側に位置するバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に取付けたバンパーステイの横断平面図 第２の別実施の態様を示す前方左側に位置するバンパーリインフォースとサイドメンバーの間に取付けたバンパーステイの前後方向中間部の縦断面を示す正面図 第３の別実施の態様を示すバンパーステイの分解斜視図

符号の説明

１ サイドメンバー
３ バンパーリインフォース
４ バンパーステイ
５ 柱状本体
Ｃ 座屈中立軸線
Ｒ 車両左右方向最内側の前後方向線

Claims (1)

1. 車両前後方向に配設されたサイドメンバーとバンパーリインフォースとの間にバンパーステイを介在させた車両構造において、
   前記バンパーリインフォースは、車両中央部位がバンパーステイの取付部位よりも車両前方に突出し、
   前記バンパーステイの本体を前後方向で柱状に形成し、平面視で柱状本体における車両左右方向最内側の前後方向線と、座屈中立軸線とを、前記柱状本体の後端部から前後中間部位までの間は、平面視で前方側部位ほど漸次車両左右方向外側に偏倚するように車両直進線に対して傾斜させるとともに、前記柱状本体の前記前後中間部位から前端部までの間は、車両直進線と平行になるように構成し、
   前記柱状本体の前記前端部と前記バンパーリインフォースとの取付面は前記車両直進線に直交するように構成されていることを特徴とする車両構造。

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