JP5361519B2 - バンパビーム構造 - Google Patents

Description

この発明は自動車の車体前部若しくは後部におけるバンパビームに関するものである。

自動車の車体の前部若しくは後部にはバンパビームが車幅方向に設けられ、バンパビームの両端部はクラッシュボックスを介して又は直接に車体の骨格部材であるサイドメンバに接続される。衝突に際してはバンパビーム及びクラッシュボックス（クラッシュボックスが無い場合はバンパビームのみ）が潰れることによりサイドメンバを保護するようになっている。

サイドメンバは軽量化のためアルミニウム等を素材とすることもあるが、強度確保のため押出材とし、断面を全周にて閉じた形状とすることが行われるが、これでも強度が足りない場合の補強のため、ビームを複数本とすることにより補強を行うものが提案されている（特許文献１）。
特開２００２−２９３３７号公報

従来技術ではバンパビームは鋼管によるものであれアルミニウムの押出成形品によるものであれ中央部から両端のサイドメンバ接続部まで一体に作られている。特許文献１のものは、ビーム部材（角材）を２本上下に配置しているが、各ビーム部材断面形状は中央部でも両端部でも一様である。上下の２本配置は衝突時にバンパビーム中央部に加わる曲げに対する強度増大では有利である。しかしながら、バンパビームの機能としては中央部における曲げに対する強度だけではなく、両端部においては衝突に対して圧潰することによりバンパビームが接続される車体骨格部品であるサイドメンバを保護する機能もある。そして、従来の一様な断面形状のバンパビーム構造では、両端部においてバンパビームに要求される圧潰性能か、バンパビーム中央部で要求される強度特性かのいずれか一方に適合させることはできても、一つの要求を適合させると、他の要求への適合は犠牲になっていた。または、バンパビームの各部での要求性能を少しづつ犠牲にするような設計をせざるをえなかった。

この発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、バンパビームの各部位に求められる要求性能の最適化の実現を目的とする。

この発明のバンパビーム構造においては、車幅方向に同一断面のビーム中間部と、ビーム中間部の両端に位置され、車体サイドメンバ側に連結される車体接続部とからなり、車体接続部はビーム中間部とは分割構造であり、ビーム中間部と車体接続部とは溶接等により一本のバンパビームとして一体化されている。

そして、前記車体接続部の車体前後方向の投影面はビーム中間部のそれより拡大することができる。また、ビーム中間部は閉じた断面形状のビーム部材を複数縦に重ねて複数備えることができる。この場合において、ビーム中間部と車体接続部とは高さ位置を異ならせることができる。更に、車体接続部はＣ型の断面形状の外側板と外側板の開口部を閉鎖する内側板とから構成され、上下に並べたビーム部材より成るビーム中間部は外側板が形成する空洞部に車幅方向より導入され、他方、車体内側からはビーム部材を挟んで内側板が外側板に合体され、内側板と外側板とビーム部材とは溶接により一体化することができる。

バンパビームにおいて、クラッシュボックスを介してサイドメンバに接続される若しくはサイドメンバに直接接続させる車体側接続部をビーム中間部から分割したことにより、ビーム中間部がアルミニウム押出材等により形成したため断面が一様であっても、両端の車体側接続部においてもビーム中間部においてもバンパビームの各部位に求められる要求性能に合った構造・材質とすることができ、結果として安価なバンパビームに構成することができる。

車体接続部の車体前後方向の投影面はビーム中間部のそれより拡大することにより衝突時における相手の面荷重を抑制し、損傷を縮減することができる。

ビーム中間部を複数の閉じた断面形状のビーム部材とすることことにより適当な本数を選定することにより必要な曲げ強度を確保することができる。

ビーム中間部と車体接続部との高さ位置を異ならせることにより衝突時の緩衝機能を損なうことなく、デザイン等との適合を確保することができる。

図１はこの発明のバンパビームの前方より見た斜視図（一部を分解状態で示す）である。 図２はこの発明のバンパビームの部分的平面図である。 図３はこの発明のバンパビームのビーム中間部の横断面図（図５のIII−III線に沿った断面図）である。 図４は図２のIV−IV線に沿った断面図である。 図５はこの発明のバンパビームの部分的正面図である。 図６は別実施形態のバンパビームを示す図である。

図１において、１０はバンパビームであり、ビーム中間部１１とクラッシュボックス接続部（本発明の車体接続部）１２とから構成され、ビーム中間部１１とクラッシュボックス接続部１２とは分割構造であり、後述のように溶接等により一本のバンパビームに組み立てられている。ビーム中間部１１は、車幅方向に延びる同一断面の上下２本のビーム部材１３（図３）から構成される。各ビーム部材１３はこの実施形態では鋼管より形成され、全周で閉鎖した矩形断面形状をなし、矩形断面の大きさはビーム部材１３の全長で一様ある。

クラッシュボックス接続部１２はこの実施形態においては鋼板のプレス成形品である外側板１４と内側板１５とから構成される（図４参照）。外側板１４は内側が開口したＣ型若しくはコの字型断面をなし、車体内側の端部（フロントバンパビームの場合は後端部）にはフランジ14-1を備える。クラッシュボックス接続部１２は車体のサイドメンバ１６（図２）の延長上に位置している。ビーム中間部１１を構成する上下２本のビーム部材１３の各々は端部13-1がクラッシュボックス接続部１２の外側板１４における空洞部に車幅方向より導入され、この端部13-1の外面がクラッシュボックス接続部１２の対向内面に溶接され、更に、クラッシュボックス接続部１２の後面開口部に上下２本のビーム部材１３を介して内側板１５が当てがわれ、内側板１５は外側板１４のフランジ部14-1及びビーム部材１３の対向面に溶接される。これにより、上下２本のビーム部材１３にて構成されるビーム中間部１１と外側板１４及び内側板１５にて構成されるクラッシュボックス接続部１２と内側板１５とが強固に一体化され、バンパビーム１０として組み立てられる。クラッシュボックス接続部１２を構成する外側板１４及び内側板１５はビーム中間部１１との接続部から車体外側に向けて高さが拡大された形状（図１及び図５）をなしており、これによりクラッシュボックス接続部１２の前面投影面積がビーム中間部１１のそれより大きくなっている。

この実施形態においてはサイドメンバ１６の端面（フロントパンパの場合は前端面）にクラッシュボックス２０が溶接により取り付けられている。そして、このクラッシュボックス２０の閉鎖した端面20-1にクラッシュボックス接続部１２を構成する内側板１５がボルト２１及びナット２２により固定されている（図４参照）。クラッシュボックス２０は他端にフランジ20-2を形成し、クラッシュボックス２０はフランジ20-2によってサイドメンバ１６にボルト止めされている。クラッシュボックス２０を備えない車体の場合は内側板１５がサイドメンバ１６に直接連接する構成となる。

バンパビーム１０を、クラッシュボックス２０の前端近傍であるクラッシュボックス接続部１２と、左右のクラッシュボックス２０間のビーム中間部１１とを分割したことにより、夫々、バンパビームの各部位に求められる要求性能に合った構造・材質とすることが容易にでき、結果として安価なバンパビームに構成することができる。即ち、強度的な特性に関しては、クラッシュボックス２０の前端部においては、車両の衝突時にビームの断面が圧潰することで、エネルギ吸収を行うが、クラッシュボックス接続部１１の圧潰荷重はクラッシュボックスのそれより低く設定される必要がある。一方、ビーム中間部１１においては、衝突時にビームを折れ難くするため、曲げ強度を強く設定する必要がある。分割構造であるためクラッシュボックス接続部１２及びビーム中間部１１のいずれにおいても素材・形状等の要因の独自選定により最適特性への適合が容易である。ビーム中間部１１についてはビーム部材１３（鋼管）の本数を適当に選定することにより必要な曲げ強度を得ることができ、コスト面において優れている。

また、クラッシュボックス接続部１２及びビーム中間部１１の分割構造は前面投影面積や高さについて独立化した適合が可能となる。即ち、クラッシュボックス接続部１２に関しては、衝突時に圧潰するクラッシュボックス２０前端部のビーム形状の前面投影高さは概略１００ｍｍ以上に設定しないと、衝突時に相手バリヤ（相手車両）に大きな面荷重が発生し、相手バリヤに大きな損傷を与えてしまう可能性がある。図１に示すようにクラッシュボックス前端におけるクラッシュボックス接続部１２は、それを構成する外側板１４及び内側板１５が外向きにおいて拡開した形状（図１及び図５）をなしているため、前面投影高さは中間のビーム中間部１１より大きくなっており、衝突時に相手バリヤの損傷を軽微とすることができる。

図６はこの発明の別実施形態を示し、バンパビーム１１０は高さ位置が異なるビーム中間部１１１とクラッシュボックス接続部１１２を備えている。第１の実施形態と同様にビーム中間部１１１は上下２本のビーム部材１１３で構成され、各ビーム部材１１３は全長で一様な角型断面をなす。クラッシュボックス接続部１１２を構成する前部板１１４は第１実施形態と同様に車体前後方向の投影面がビーム中間部１１１より大きくなっているが、相違点として、車幅方向内側にかつ下向きに延びた曲折部114aを形成し、この曲折部114aにビーム部材１１３の端部が溶接され、バンパビーム１１０が組み立てられている構造となっている。そのため、クラッシュボックス接続部１１２が連結される車幅方向における端部近傍位置と車幅方向における中間部とで前者が高く後者が低くなっている。このような構造は図６に示す車両のフロントデザインとの関係で有用なもののである。即ち、３０は車両のフロント下部における外装部品である合成樹脂製のバンパフェーシアを示しており、バンパフェーシア３０はラジエータなどの通気用の開口部30-1, 30-2, 30-3を形成している。バンパビーム１１０はバンパフェーシア３０の直近の内側に位置しており、バンパビーム１１０が開口部30-1, 30-2, 30-3と干渉することは通気性能においてはもちろん問題であるし、外観上も好ましくない。そこで、ビーム部材１１３の高さ位置が開口部30-1, 30-2, 30-3と重ならないようにクラッシュボックス接続部１１２から下げた構造としている。これにより、ビーム部材１１３を所望強度確保のための必要最小限の太さに維持しつつ、通気性能を損なうことがなくなる。そして、前面投影面積については、クラッシュボックス接続部１１２は大きくなっているためサイド衝突時の相手方バリヤの損傷を回避することができる。また、ビーム中間部１１１においてはビーム部材１１３の本数を適当に選定することで必要な曲げ強度を確保することができる。

以上のように、この発明ではバンパビームのクラッシュボックス接続部とビーム中間部とを独立構造とし、溶接等によりバンパビームとして一体化することで、クラッシュボックス接続部及びビーム中間部のそれぞれに要求される別異の強度（圧潰強度・曲げ強度等）や幾何学的形態（前面投影面積等）や配置（高さ等）等の要求に低コストにて対応せしめることが可能となる。

10, 110…バンパビーム
11, 111…ビーム中間部
12, 112…クラッシュボックス接続部（本発明の車体接続部）
13, 113…ビーム部材
１４…外側板
１５…内側板
１６…サイドメンバ
２０…クラッシュボックス
３０…バンパフェーシア

Claims (4)

1. 車幅方向に同一断面のビーム中間部と、ビーム中間部の両端に位置され、かつ車体サイドメンバにクラッシュボックスを介し連結されかつ車体サイドメンバの延長上に位置するクラッシュボックス接続部とからなり、クラッシュボックス接続部はビーム中間部とは分割構造であり、ビーム中間部とクラッシュボックス接続部とはビーム中間部の端部のクラッシュボックス接続部の空洞部への導入及び対向面同士の溶接により一本のバンパビームとして一体化されており、クラッシュボックス接続部はビーム中間部との接続部から車体外側に向けて徐々に高さが変化する途中の部位を経て一定前面高さまで拡大された形状をなしており、これによりクラッシュボックス接続部は車体前後方向の投影面がビーム中間部のそれより拡大されているバンパビーム構造。
2. 請求項１に記載の発明において、ビーム中間部は閉じた断面形状のビーム部材を複数縦に重ねて複数備えているバンパビーム。
3. 請求項２に記載の発明において、ビーム中間部と車体接続部とは高さ位置を異ならせたバンパビーム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、車体接続部はＣ型の断面形状の外側板と外側板の開口部を閉鎖する内側板とから構成され、上下に並べたビーム部材より成るビーム中間部は外側板が形成する空洞部に車幅方向より導入され、他方、車体内側からはビーム部材を挟んで内側板が外側板に合体され、内側板と外側板とビーム部材とは溶接により一体化されるバンパビーム。

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