JP5396489B2 - 車両用バンパー構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両が正面衝突した際に、衝撃を吸収するバンパー構造に関する。

車両が衝撃対象物に衝突したときに、バンパーの内部を変形させて、衝撃を吸収するようにしたバンパー構造がある。
例えば、バンパー構造は、前から順に、バンパーフェイスと、該バンパーフェイスでカバーされたセーフティプレートと、セーフティプレートを支持し車幅方向に延びるバンパービームを備えている。
セーフティプレートは、断面略Ｕ字形で、横に倒して開口をバンパービームに嵌めて取付けられている。そして、バンパービームの下部に取付けられた下側部に変形の起点となる変形案内部を設けることによって、衝撃を吸収するときにセーフティプレートが無駄なく潰れるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、セーフティプレートには、下側部及び上側部に、上方に凸状に曲げて谷折れ側を下方へ向けた屈曲部を設けたものがある。屈曲部によって衝撃を吸収するときにセーフティプレートを無駄なく潰すことができる（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献１、２は、衝撃を吸収するためにセーフティプレートの潰し代を長くする必要がある。つまり、バンパービームからセーフティプレートの前部までのストローク量は長く、車両全長が伸びることとなる。衝撃を同等に抑え、且つ、ストローク量を短縮した車体構造が望まれている。

特許第４３５０５８４号公報 特開２００９−１７９１３６号公報

本発明は、衝撃吸収を確保し、且つ、セーフティプレートの衝撃吸収のストローク量を短縮し、結果的にフロントバンパーの衝撃吸収のストローク量を短縮した車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明によれば、車幅方向に延びているバンパービームと、該バンパビームをカバーしているバンパーフェイスと、該バンパーフェイスの裏面側に配置され前記バンパービームに支持されているセーフティプレートとを備えている車両用バンパー構造において、前記セーフティプレートは、断面が実質的にＵ字形状をしており、上位に位置する上プレートと、該上プレートよりも下位に位置する下プレートと、前記上プレートおよび下プレートに連続するプレート荷重入力部と、からなり、該プレート荷重入力部に対向している開口において前記バンパービームに接合されており、前記バンパービームと、前記セーフティプレートとで形成されている中空部にインナープレートが設けられており、前記上プレートは、前記バンパービームから車両前方向に向けて斜め下方へ傾斜しており、前記プレート荷重入力部は、前記上プレートに連なり下方へほぼ鉛直に延びており、前記下プレートは、前記プレート荷重入力部から前記バンパービームまで実質的に水平に延びており、前記インナープレートは、前記バンパービームから前記上プレートに実質的に平行に突設している車両用バンパー構造が提供される。

請求項２に係る発明では、好ましくは、前記インナープレートは、前記車両の側面視で、階段状に折り曲げられており、前記バンパービームの天部に取付ける取付け部と、該取付け部に連なり前記天部から下方に延びるバンパービーム前壁部に沿う脚部と、該脚部に連なり前記上プレートにほぼ平行なバック支持部と、該バック支持部に連なり前記プレート荷重入力部に沿う荷重入力フランジ部と、からなる。

請求項３に係る発明では、好ましくは、前記下プレートは、その前部が屈曲し上方に向けて傾斜している。

請求項４に係る発明では、好ましくは、前記下プレートは、その前部が屈曲し上方に向けて傾斜しており、その傾斜角度は、前記上プレートの傾斜角度よりも小さい。

請求項５に係る発明では、好ましくは、前記荷重入力フランジ部は、前記プレート荷重入力部の上下方向の中央を通る水平線上に位置している。

請求項６に係る発明では、好ましくは、前記インナープレートは、車幅方向長さにおいて前記セーフティプレートの長さと同じ長さである。

請求項７に係る発明では、好ましくは、前記インナープレートの前記脚部は、前記バンパービームの前記前壁部から離間している。

請求項８に係る発明では、好ましくは、前記セーフティプレートおよび前記インナープレートは、前記バンパービームに共締めされている。

請求項９に係る発明では、好ましくは、前記インナープレートは、前記セーフティプレートに形成されたビードと同じビードを有している。

請求項１０に係る発明では、好ましくは、前記インナープレートは、前記セーフティプレートに衝撃力が入力して前記セーフティプレートが変形する際、前記セーフティプレートの連続的な変形を防止する。

本発明では、セーフティプレートは、上プレート及び下プレートにプレート荷重入力部が連続し、開口においてバンパービームに接合され、これらで形成されている中空部にインナープレートが設けられ、上プレートは、バンパービームから車両前方に向けて斜め下方へ傾斜し、プレート荷重入力部は、上プレートに連なり下方へほぼ鉛直に延び、下プレートは、プレート荷重入力部からバンパービームまでほぼ水平に形成され、インナープレートは、バンパービームから上プレートにほぼ平行に突設しているので、例えば障害物と接触して衝撃（荷重）がセーフティプレートのプレート荷重入力部に入力されると、セーフティプレートが衝撃を吸収し始める。引き続き、中途まで潰れる（ストローク量の中途に達する）と、内部のインナープレートが圧縮変形（ストローク）を開始して、セーフティプレートとともに圧縮変形（ストローク）して衝撃を吸収する。
その結果、セーフティプレートの衝撃吸収のストローク量を短縮することができ、結果的にフロントバンパーの衝撃吸収のストローク量を短縮することができる。

さらに、本発明では、インナープレートは、バンパービームの天部に取付けた取付け部と、取付け部に連なり天部から下方に延びるバンパービーム前壁部に沿う脚部と、脚部に連なりプレート上部にほぼ平行なバック支持部と、バック支持部に連なりプレート荷重入力部に沿う荷重入力フランジ部と、からなるので、セーフティプレートが全ストローク量の略半分のストローク量に達すると、セーフティプレートのプレート荷重入力部から衝撃をインナープレートの荷重入力フランジ部に伝える。荷重入力フランジ部に荷重が入力されると、バック支持部がセーフティプレートのプレート上部並びにプレート下部とともに変形し始め、インナープレートは衝撃を吸収し始める。

インナープレートが、変形する過程において、全ストローク量の略３０％のストローク量に達すると、車両の側面視で、インナープレートのバック支持部は、中空部を上中空部と下中空部に分割するとともに、上中空部の上面積と下中空部の下面積が一致するように分ける。
その結果、全ストローク量の後半の略半分のストローク量で、衝撃を所望の最大値以下で、且つ、最大値にほぼ沿って吸収することができる。

本発明の実施例によるバンパー構造を採用した車体の前部の斜視図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図２の領域３の拡大図である。 図１に示されたバンパー構造の分解図である。 バンパー構造で衝撃を吸収している状態を示した図である。 バンパー構造で衝撃を吸収する際のセーフティプレートの変形状態を示した図である。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面に基づいて説明する。

本実施例による車体前部構造（バンパー構造）は、図１に示すように、車両１１の車体１２の前部（フロントボデー）１３に障害物対策として採用されたものである。

図に示した実施例では、車両１１が正面衝突した際に生じる衝撃を吸収するフロントバンパー２１を示している。

バンパー構造は、図１、図２に示す通り、車両１１正面側のバンパービーム（フロントバンパービーム）１５に衝撃吸収用のセーフティプレート１６を取付け、該セーフティプレート１６を車両１１正面のデザインの一部を形成するバンパーフェイス１７でカバーしている。

車両１１は、フロントバンパー２１、エンジンを冷却する冷却装置２３、バッテリー２４を備える。冷却装置２３は、フロントバンパー２１の後方側へ配置された熱交換装置２５を備えている。該熱交換装置２５は、支持枠２６を介してフロントボデー１３に固定されている。

フロントボデー１３は、車体１２の左右に配置されて車体の前後方向に延びるフロントサイドフレーム３１、３２と、フロントサイドフレーム３１、３２の前端３３，３３に取付けられて車幅方向に延びるバンパービーム（フロントバンパービーム）１５と、を備える。バンパー構造は、バンパービーム１５で支持されている。

次に、バンパー構造を図１〜図４で説明する。
バンパー構造は、車幅方向に延びるバンパービーム１５と、バンパービーム１５をカバーしているバンパーフェイス１７と、バンパーフェイス１７の裏面側に配置されてバンパービーム１５に支持されているセーフティプレート１６と、を備えている。セーフティプレート１６は、変形（座屈）することにより衝突エネルギーを吸収する。

セーフティプレート１６は、車両１１の側面視（図３の視点）で、断面形状が略Ｕ字で、車両１１の前方へ向けて上プレート３５が下方へ傾斜し、上プレート３５に下プレート３６が対向し、上下のプレート３５、３６にプレート荷重入力部３７が連続し、プレート荷重入力部３７に対向している開口３８がバンパービーム１５に嵌り、バンパービーム１５、上下のプレート３５，３６、プレート荷重入力部３７、および開口３８で形成されている中空部４１にインナープレート（インナー緩衝プレート）４２が設けられている。

上プレート３５は、バンパービーム１５から車両１１の前方の斜め下方（矢印ａ１の方向）へ傾斜している。
プレート荷重入力部３７は、上プレート３５に連なり下方へ実質的に鉛直に延びる。
下プレート３６は、プレート荷重入力部３７からバンパビーム１５まで実質的に水平に形成されている。
インナープレート４２は、上プレート３５に所定距離、離間して実質的に平行にバンパービーム１５から突設している（図３）。

インナープレート４２は、車両１１の側面視（図３の視点）で、階段状にプレートを折り曲げたもので、バンパビーム１５の天部４５に取付けられる取付け部（インナー上締結部）４６と、取付け部４６に連なりバンパビーム１５の天部４５から下げたバンパービーム前壁部４７に沿う脚部４８と、脚部４８に連なり上プレート３５に所定距離、離間してほぼ平行なバック支持部５１と、バック支持部５１に連なりプレート荷重入力部３７に沿う荷重入力フランジ部５２と、からなる。

バンパービーム１５は、上位置にある天部４５をほぼ水平に設け、該天部４５の前端から下方へ延びるバンパービーム前壁部４７を形成し、該バンパービーム前壁部４７の下端に連ね底部５５を天部４５に平行に対向させている。

天部４５には、セーフティプレート１６及びインナープレート４２を締結するための孔５７（図４）を開けている。この孔５７に同心にナット５８を設けた。
底部５５には、セーフティプレート１６を締結するための孔を開けている。この孔に同心にめねじ部５８を設けた。

次に、セーフティプレート１６について詳しく説明する。
セーフティプレート１６は、最大ストローク量（変形量または座屈量）Ｓｎで、衝撃に応じて最大、距離Ｓｎだけ変形する。
変形する過程で、セーフティプレート１６の入力された衝撃は、主に、傾斜した上プレート３５、下プレート３６、インナープレート４２によって所望の衝撃（図６（ｃ）許容最大衝撃値Ｇｍ）まで低減される。
セーフティプレート１６の全長はＬｓで、全長の中央は車幅中央に一致している。

上プレート３５は、バンパビーム１５の天部４５に上取付け部６１が重ねられ、ボルト６２で締結されている。インナープレート４２の取付け部４６は、天部４５と、上プレート３５の上取付け部６１との間に介在されている。
上取付け部６１の境界部（上部折れ部）６３は、バンパービーム１５より車両１１前方へ突出している。

この、ほぼ水平な上取付け部６１の境界部（上部折れ部）６３に上プレート本体６４が水平に対し、下方へ鋭角（角度α）に曲げられて連なる。
上プレート本体６４には複数のビード部６５が、中空部４１の内方へ向けて溝状に窪むように形成されている。
ビード部６５は、車両１１の平面視で、衝撃（荷重）の入力方向（車両１１後方）に平行に延び、車幅方向に所定のピッチで複数形成されている。

上プレート本体６４のビード部６５の一部は、該ビード部６５連続して上取付け部６１に凹部６６が形成され、該凹部６６の底に締結用の孔６７がバンパービーム１５の孔５７と同心に開けられている。

プレート荷重入力部３７は、バンパービーム１５のバンパービーム前壁部４７から車両１１の前方へ所望に距離Ｓｎだけ離れている。そして、プレート荷重入力部３７の下端から下プレート３６が連続している。

下プレート３６は、下プレート本体７１がバンパービーム１５の底部５５より上方になるよう設けられている。下プレート３６の前部３６ａは、上方に向けて屈曲し、角度βで上方に向けて傾斜している。この下プレート３６の前部３６ａの傾斜角度βは、セーフティプレート１６の上プレート３５の傾斜角度αよりも小さくなるよう設計されている。
下プレート本体７１には、複数のビード部７２が、上プレート３５のビード部６５とほぼ同様に形成されている。

下プレート本体７１の境界部（折れ部）７３を介してバンパービーム１５の底部５５の下面まで下げた下取付け部７４が形成されている。そして、下取付け部７４がバンパービーム１５の底部５５にボルト６２で締結されている。
このような構造のセーフティプレート１６の中空部４１の中央にインナープレート４２を設けている。

次に、インナープレート４２について詳しく説明する。
インナープレート４２は、セーフティプレート１６の全長（車幅方向長さ）Ｌｓと同じ長さである。
インナープレート４２は、最大ストローク量（変形量）がＳｐで、衝撃に応じて最大、Ｓｐだけ変形する。

インナープレート４２は、前述した取付け部（インナー上締結部）４６がバンパービーム１５の天部４５にセーフティプレート１６の上取付け部６１の押圧によって固定されている。つまり、インナープレート４２は、セーフティプレート１６とともに、バンパービーム１５に共締めされている。

取付け部４６は、境界部（インナー上部折れ部）７６をバンパービーム１５より車両１１前方へ突出させている。
インナー上部折れ部７６に連ね脚部４８がバンパービーム１５から離れて、インナー上締結部４６に直交している。つまり、インナープレート４２の脚部４８は、バンパービーム前壁部４７から前方に離間している。しかし、脚部４８はバンパービーム１５に当接しても良い。

脚部４８は、バンパービーム前壁部４７の中央まで、言い換えると、バンパービーム前壁部４７の高さの約半分の高さで、中央まで形成したものである。そして、境界部（インナー中央折れ部）８１にバック支持部５１が連続している。

バック支持部５１は、傾斜して、下方へ押し下げる分力を発生させる。
また、バック支持部５１の先端部８２に荷重入力フランジ部５２を連ねて、セーフティプレート１６の中空部４１の中央に配置されている。つまり、荷重入力フランジ部５２は、セーフティプレート１６のプレート荷重入力部３７の上下方向の中央を通る水平線上に位置する。

さらに、望ましくは、バック支持部５１は、図５に示す通り、車両１１正面への衝撃で下方へ変形し始めると（セーフティプレート１６が約６０％ストロークしたとき）、車両１１の側面視で、中空部４１を上中空部８４と下中空部８５に分割するとともに、上中空部８４の上面積Ａｔと下中空部８５の下面積Ａｂが一致するように分けるものである。

なお、バック支持部５１及び脚部４８の中央にビード部を形成しても良い。
いる。例えば、セーフティプレート１６の上プレート３５に設けたビード部６５のように形成することも可能である。

バック支持部５１の先端部８２から下げるように折った荷重入力フランジ部５２は、所望の高さを有している。

次に、バンパー構造の作用を図５、図６（ｂ）で説明する。
バンパー構造のストローク量短縮の作用を説明する。図５及び図６ではバンパーフェイス１７（図２）を省略して示している。

バンパー構造では、車両１１正面のフロントバンパー２１に衝撃が入力されると、セーフティプレート１６及びインナープレート４２が車両１１後方へ変形（ストローク）して、衝撃を吸収する（図６（ｂ）参照）。

バンパー構造では衝撃を吸収するために必要なストローク量はＳｎであり、ストローク量を短くすることができる。

まず、衝撃でバンパーフェイス１７及びセーフティプレート１６が変形し始める（図６（ｂ−２））。
セーフティプレート１６が所望の量（ストローク量Ｓｓ）まで変形すると、インナープレート４２に衝撃を伝え始める。つまり、インナープレート４２は、セーフティプレート１６がストローク量Ｓｓまで変形すると、セーフティプレート１６と当接し、セーフティプレート１６の連続的な変形を一時的に防止する。

インナープレート４２が変形し続けて（ストローク量Ｓｎまで）衝撃を吸収し続ける。
インナープレート４２は、ストローク量Ｓｓからセーフティプレート１６の反力とによって、衝撃に抗して、衝撃を許容最大衝撃値Ｇｍ以下で、且つ許容最大衝撃値Ｇｍに沿うように衝撃を低減する。

なお、インナープレート４２の無い比較例２は、ストローク量Ｓｎ間では衝撃量を吸収できずに、バンパビーム１５に強度がある場合、衝撃値Ｇｏとなり、許容最大衝撃値Ｇｍを大きく超える。
このＧｍ内で必要なエネルギー量を吸収する場合には、インナープレート４２のない場合でのストローク量としてＳｕとなり、Ｓｎより大きく増加してしまう。

このように、バンパー構造では、セーフティプレート１６とインナープレート４２によって、衝撃を吸収するストローク量を短くすることができる。

次に、車体前部構造と比較例１と比較例２を図６で説明する。
図６（ａ）は比較例１の断面模式図である。（ａ−１）は変形前、（ａ−２）は変形した状態を示している。
比較例１の衝撃吸収部材２０１は、上壁２０２、下壁２０３、前壁２０４からなる。ストローク量はＳｕである。Ｓｕは実施例のストローク量Ｓｎに比べ長い。
比較例２は、図に示していないが、実施例のインナープレート４２を外した構造である。

図６（ｂ）は実施例の断面模式図である。（ｂ−１）は変形前、（ｂ−２）及び（ｂ−３）は変形の過程を示し、（ｂ−４）は変形した状態を示している。
なお、図６（ａ）、図６（ｂ）に示したストローク量Ｓｕ、Ｓｎは紙面の都合で図６（ｃ）のグラフのストローク量に比べ縮小している。

図６（ｃ）は衝撃（荷重）とストローク量の関係を示したグラフである。
縦軸を衝撃（荷重）とし、横軸をストローク量としたものである。
細線が、比較例１である。
破線が、比較例２である。
実線が、実施例である。

比較例１は、入力された衝撃を許容最大衝撃値Ｇｍまで低減するには、ストローク量Ｓｕが必要で、ストローク量は長い。

比較例２は、ストローク量Ｓｕに比べストローク量Ｓｎは短い。しかし、衝撃Ｇｏは許容最大衝撃値Ｇｍを超え大きい。
すなわち、ストローク量Ｓｄで衝撃吸収の落ち込みが発生するため、短いストローク量Ｓｎでは許容最大衝撃値Ｇｍまで衝撃を低減することはできない。

実施例は、衝撃を許容最大衝撃値Ｇｍ以下に低減している。しかも、ストローク量Ｓｕに比べストローク量Ｓｎは短い。
すなわち、ストローク量Ｓｄの前後で上面積Ａｔと下面積Ａｂが略一致するので、変形形態が安定するようになり、ストローク量Ｓｄの前後でインナープレート４２によって衝撃吸収の落ち込みを抑制することができ、ストローク量を短くすることができる。

このように、バンパー構造では、セーフティプレート１６の衝撃吸収性能の向上を図ることができ、且つ、セーフティプレート１６の衝撃吸収のストローク量を短縮することができる。

結果的に、フロントバンパー２１の衝撃吸収性能の向上を図ることができ、且つ、フロントバンパー２１の衝撃吸収のストローク量を短縮することができる。

インナープレート４２は、バック支持部５１及び脚部４８にビード部６５のようなビード部を設けると、反力を増大させ軽量化できる。

バック支持部５１の先端部８２から下げるように折った荷重入力フランジ部５２は、所望の高さを有し、セーフティプレート１６のプレート荷重入力部３７に面接触することによって、入力される荷重のばらつきを抑制する。
また、荷重入力フランジ部５２は、インナープレート４２の傾斜したバック支持部５１の長手方向（車幅方向）のたわみを抑制している。

インナープレート４２は、取付け部（インナー上締結部）４６がバンパービーム１５の天部４５にセーフティプレート１６の上取付け部６１の押圧によって固定されている。
その結果、セーフティプレート１６をボルト６２で取付けると、インナープレート４２の取付けは完了し、部品数を削減することができ、且つインナープレート４２の取付け構造は簡単になる。

尚、本発明のバンパー構造は、実施例ではフロントボデーに採用されている例を示しているが、リヤボデーにも採用可能である。
バンパー構造を車両に用いたが、車両以外に採用可能である。

本発明の車体前部構造は、車両に好適である。

１１…車両、１３…車両の前部（フロントボデー）、１５…バンパービーム、１６…セーフティプレート、１７…バンパーフェイス、３５…セーフティプレートのプレート上部、３６…セーフティプレートのプレート下部、３７…セーフティプレートのプレート荷重入力部、３８…セーフティプレートの開口、４１…中空部、４２…インナープレート、４５…バンパービームの天部、４６…インナープレートの取付け部、４８…インナープレートの脚部、５１…インナープレートのバック支持部、５２…インナープレートの荷重入力フランジ部。

Claims (10)

1. 車幅方向に延びているバンパービームと、該バンパビームをカバーしているバンパーフェイスと、該バンパーフェイスの裏面側に配置され前記バンパービームに支持されているセーフティプレートとを備えている車両用バンパー構造において、
   前記セーフティプレートは、断面が実質的にＵ字形状をしており、上位に位置する上プレートと、該上プレートよりも下位に位置する下プレートと、前記上プレートおよび下プレートに連続するプレート荷重入力部と、からなり、該プレート荷重入力部に対向している開口において前記バンパービームに接合されており、
   前記バンパービームと、前記セーフティプレートとで形成されている中空部にインナープレートが設けられており、
   前記上プレートは、前記バンパービームから車両前方向に向けて斜め下方へ傾斜しており、
   前記プレート荷重入力部は、前記上プレートに連なり下方へほぼ鉛直に延びており、
   前記下プレートは、前記プレート荷重入力部から前記バンパービームまで実質的に水平に延びており、
   前記インナープレートは、前記バンパービームから前記上プレートに実質的に平行に突設している、ことを特徴とする車両用バンパー構造。
2. 前記インナープレートは、前記車両の側面視で、階段状に折り曲げられており、前記バンパービームの天部に取付ける取付け部と、該取付け部に連なり前記天部から下方に延びるバンパービーム前壁部に沿う脚部と、該脚部に連なり前記上プレートにほぼ平行なバック支持部と、該バック支持部に連なり前記プレート荷重入力部に沿う荷重入力フランジ部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
3. 前記下プレートは、その前部が屈曲し上方に向けて傾斜している、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
4. 前記下プレートは、その前部が屈曲し上方に向けて傾斜しており、その傾斜角度は、前記上プレートの傾斜角度よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
5. 前記荷重入力フランジ部は、前記プレート荷重入力部の上下方向の中央を通る水平線上に位置している、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用バンパー構造。
6. 前記インナープレートは、車幅方向長さにおいて前記セーフティプレートの長さと同じ長さである、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
7. 前記インナープレートの前記脚部は、前記バンパービームの前記前壁部から離間している、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用バンパー構造。
8. 前記セーフティプレートおよび前記インナープレートは、前記バンパービームに共締めされている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
9. 前記インナープレートは、前記セーフティプレートに形成されたビードと同じビードを有している、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。
10. 前記インナープレートは、前記セーフティプレートに衝撃力が入力して前記セーフティプレートが変形する際、前記セーフティプレートの連続的な変形を防止する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー構造。

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