JP5548227B2 - バンパ構造 - Google Patents

Description

本発明は、バンパ構造に関し、特に、アンダーライドの発生を抑制しつつ、適切な衝突荷重の吸収を図ることが可能なバンパ構造に関する。

従来、フロントバンパビームの前面に取り付けられた衝撃吸収部材の車幅方向中央上部に凹状の開口部を設けたバンパ構造が開示されている。
例えば、特許文献１、２には、衝撃吸収部材の車幅方向中央上部に突出部を設けるとともに、この突出部をフロントグリルの形状に合わせて三角形状に凹ませたバンパ構造が開示（図示）されている。
また、特許文献３には、衝撃吸収部材の車幅方向中央部における断面の高さと厚みを車幅方向両端部に比べて小さくなるように形成し、衝撃吸収部材の前面とバンパフェイスとの間に隙間を設けたバンパ構造が開示されている。
また、特許文献４には、衝撃吸収部材の上面に２条の突条部を設け、この突条部の間に開口部を形成したバンパ構造が開示されている。

特開２００７−１８２１６２号公報 特開２００８−０５６０８１号公報 特開２００６−２１３１０５号公報 特開２０１０−０４２７８３号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載のバンパ構造では、自車よりも車高の高い車両に衝突した際に、相手方の車両のバンパと自車のバンパビームとの間に挟まれた衝撃吸収部材に潰れ残りが発生する。潰れ残りが発生すると、衝撃吸収部材の上下で潰れ量が異なることで下方へのモーメントが発生し、衝撃吸収部材が下方へ滑り、相手方車両の下側に自車が潜り込むアンダーライドといわれる事象が発生する。アンダーライドが発生すると、バンパ構造が衝突荷重を適切に吸収できないおそれがある。

一方、特許文献３，４に記載のバンパ構造では、衝撃吸収部材の車幅方向中央上部に開口部が形成されているため、自車よりも車高の高い車両に衝突した場合でも、相手方のバンパは開口部を通ってバンパビームに衝突するので、衝撃吸収部材がほとんど潰れることがなく、アンダーライドは生じない。しかしながら、衝撃吸収部材がほとんど潰れることがないので、衝撃吸収部材による荷重分散がなされず、衝突荷重がバンパビームの中央近傍に集中してしまい、衝撃荷重を適切に吸収できないという問題がある。

本発明は、これらの問題に鑑みて成されたものであり、車高の異なる車両同士の衝突においてもアンダーライドが生じ難く、適切な荷重分散を実現することで衝突荷重を吸収することが可能なバンパ構造を提供することを課題とする。

本発明は、車体の左右のフレームに支持され、車幅方向に延在するバンパビームと、前記バンパビームの前面に沿って設けられ、車幅中央上側に前後方向に開口する開口部を有するバンパアブソーバと、を備えたバンパ構造であって、前記バンパビームは、車幅方向と平行な中央部と、前記中央部の両端から車幅外方に向かうほど後方に位置するように傾斜した一対の傾斜部と、を備え、前記開口部の車幅外方の両側端は、前記中央部と前記傾斜部との境界に設けられた一対の折れ部よりも車幅内方に配置されていることを特徴とする。

このような構成によれば、バンパアブソーバは車幅中央上側に前後方向に開口する開口部を有するので、車高の高い相手方車両に衝突した場合でも、バンパアブソーバに潰れ残りが発生しないので、アンダーライドの発生を抑制することができる。そして、開口部の車幅外方の両側端は、中央部と傾斜部との境界に設けられた一対の折れ部よりも車幅内方に配置されているので、衝突荷重を一対の折れ部に分散して伝達して適切に吸収することができる。

また、前記車体は、前記バンパアブソーバの前方に設けられ、前記車体の動力搭載室に外気を流入させるバンパグリルを備え、前記開口部の側端は、車両前方視で前記バンパグリルの下縁と前記バンパビームの上縁との交点に位置するのが好ましい。

このような構成によれば、開口部が車両前方視でバンパグリルの下縁とバンパビームの上縁との交点まで延在しているので、バンパグリルによってバンパアブソーバが潰されることがなく、車高の異なる車両の衝突時におけるアンダーライドの発生を抑制することができ、衝突時に適切な荷重吸収を実現することができる。

また、前記バンパビームは、車幅方向に延設された中空部と、前後方向に延在して前記中空部を上下に仕切る隔壁と、を有し、前記開口部の下端部は、前記隔壁に対応する位置に設けられているのが好ましい。

このような構成によれば、相手方車両のバンパが開口部を通ってバンパビームの前壁に当接した場合でも、衝突荷重が上壁と隔壁とによって分散して後壁に伝達されるので、衝突荷重を適切に分散吸収することができる。

また、前記バンパアブソーバは、発泡樹脂で形成され、前記開口部の車幅外方に隣接する部位と、それ以外の部分とで発泡率を変更した構成とするのが好ましい。

このような構成によれば、バンパアブソーバは、発泡樹脂で形成され、前記開口部の車幅外方に隣接する部位と、それ以外の部分とで発泡率を変更しているので、車両の衝突時に衝突荷重の分散吸収を適切に実現することができる。

また、前記バンパアブソーバは、車両上下方向中央近傍に車幅方向に延在する凹部を有する構成とするのが好ましい。

このような構成によれば、バンパアブソーバが、車両上下方向中央近傍に車幅方向に延在する凹部を有するので、バンパアブソーバのうち、凹部よりも上側の部分を上下均等に潰すことができ、アンダーライドの発生を抑制して適切な衝突荷重の吸収を実現することができる。

本発明によれば、車高の異なる車両同士の衝突においてもアンダーライドが生じ難く、適切な荷重分散を実現することで衝突荷重を吸収することが可能なバンパ構造を提供することができる。

本実施形態に係るバンパ構造を左前方から見下ろした斜視図である。 バンパ構造の分解斜視図である。 （ａ）はバンパアブソーバを左前方から見下ろした斜視図、（ｂ）はバンパアブソーバを左後方方から見上げた斜視図、である。 バンパ構造の正面図である。 バンパ構造の平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。 （ａ）は衝突直前のバンパ構造の断面図、（ｂ）は衝突直後のバンパ構造の断面図、である。 他の実施形態に係るバンパ構造を左前方から見下ろした斜視図である。 他の実施形態に係るバンパ構造の正面図である。 図９に示すＸ−Ｘ矢視断面図である。

本発明の実施形態について、図１乃至図７を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。また、方向を説明する場合は、車両の運転者からみた前後左右上下に基づいて説明する。なお、車幅方向と左右方向は同義である。

図１、図２に示すように、本実施形態に係るバンパ構造１は、車両の衝突時に衝突荷重を吸収する装置であり、例えば車両の前端部に設けられている。バンパ構造１は、バンパビーム２と、バンパビーム２の前面に設置されたバンパアブソーバ３と、バンパビーム２の後面の両端に設けられた一対のバンパエクステンション４，４と、を有している。

ちなみに、バンパ構造１の前方には、バンパフェイスＦとフロントグリルＧとが配置されている。バンパフェイスＦは、バンパ構造１を被覆している。フロントグリルＧは、動力搭載室ＭＲ（図１参照）に外気を流入させるための格子状の部材である。バンパ構造１の後方には、動力搭載室ＭＲが配置されている。動力搭載室ＭＲの左右には、一対のフロントサイドフレームＳＦ，ＳＦが前後方向に延設されている。図４に示すように、フロントグリルＧの下縁Ｇａは、Ｖ字状に傾斜している。

バンパビーム２は、図１、図２、図５、図６に示すように、車幅方向に延設された中空状のフレーム部材である。バンパビーム２は、車幅方向と平行な中央部２１と、中央部２１の両端から車幅外方に向かうほど後方に位置するように傾斜した一対の傾斜部２２，２２と、を備えている。換言すれば、中央部２１と傾斜部２２は、平面視でへの字状に折れ曲がった状態（図５参照）で連続している。この中央部２１と傾斜部２２との境界の折れ曲がった部分が折れ部２３，２３を構成している。なお、図５に示すように、折れ部２３，２３の間隔Ｌ１は、バンパエクステンション４の内壁４１ａと折れ部２３との間隔Ｌ２に略等しく設定されている（Ｌ１＝Ｌ２＝１／３Ｌ）。

また、図２、図６（主に図６）に示すように、バンパビーム２は、前壁２ａ、後壁２ｂ、上壁２ｃ及び下壁２ｄと、これらに囲まれた断面矩形状の中空部２ｅと、を有している。前壁２ａの上端部は上壁２ｃよりも上方に突出しており、突条２ｆを構成している。また、中空部２ｅの内部には、当該中空部２ｅを上下方向に３つに区画する２つの隔壁２ｇ，２ｇが設けられている。また、前壁２ａの後面には、２条のリブ２ｉ，２ｉが設けられている。図２に示すように、前壁２ａの左右端部には、４つの円形の貫通孔２ｈがそれぞれ設けられている。

バンパアブソーバ３は、図１、図２、図３に示すように、バンパビーム２の前壁２ａに取り付けられた発泡樹脂製の衝撃吸収部材である。バンパアブソーバ３は、車両の衝突時に潰れることで衝突荷重を分散してバンパビーム２に伝達する機能を有している。バンパアブソーバ３は、車幅方向に延設されており、バンパビーム２の前面形状に沿って屈曲（湾曲）している。バンパアブソーバ３の車幅方向中央上部には、前後方向に開口する開口部３１が設けられている。開口部３１は、バンパアブソーバ３の上面から下方に向かって凹設されることで、バンパビーム２の前壁２ａを露出させている。開口部３１の底面３１ａは、バンパビーム２の上側の隔壁２ｇに対応する位置に設けられている（図６参照）。

バンパアブソーバ３は、比較的高い発泡率（例えば１３．５倍）の発泡樹脂で構成されたアブソーバ本体部３２と、比較的低い発泡率（例えば５倍）の発泡樹脂で構成された一対の荷重受け部３３，３３と、を有している。荷重受け部３３，３３は、車高の高い車両に衝突した際に、相手方車両のバンパに当接して荷重を受ける部分であり、開口部３１の車幅外方に配置されている。換言すれば、一対の荷重受け部３３，３３の間に開口部３１が設けられている。また、一対の荷重受け部３３，３３の車幅内方の側端（つまり、開口部３１の車幅外方の両側端）は、バンパビーム２の一対の折れ部２３，２３よりも車幅内方に配置されている。これにより、荷重受け部３３，３３に作用した衝突荷重は、バンパビーム２の一対の折れ部２３，２３に伝達される。
なお、バンパアブソーバ３は、例えばアブソーバ本体部３２と荷重受け部３３とを二色成形することなどによって一体に構成することができる。また、上記した発泡率は一例であり、これに限定されるものではない。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、バンパアブソーバ３の上面の左右には、バンパビーム２の上方に延出する延出部３４，３４が設けられている。各延出部３４は、アブソーバ本体部３２と荷重受け部３３とに跨って形成されている。図３（ｂ）に示すように、各延出部３４の下面には、バンパビーム２の突条２ｆに係止する係止爪３４ａが突出形成されている。各係止爪３４ａは、バンパビーム２の左右の傾斜部２２（図２、図５参照）に対応する範囲に設けられている。また、バンパアブソーバ３の後面の左右には、位置決め用のボス３５，３５が突出形成されている。位置決め用のボス３５，３５は、バンパビーム２の前壁２ａの左右端部に設けられた４つの貫通孔２ｈのうちの１つに嵌合する。

バンパエクステンション４は、車両の衝突時に前後方向に潰れることにより衝撃を吸収する箱状部材である。バンパエクステンション４は、図１、図２に示すように、断面視略八角形状を呈する中空の胴部４１と、胴部４１の前後に設けられた接続プレート４２，４２と、を有している。後側の接続プレート４２は、フロントサイドフレームＳＦの先端に固定されており、前側の接続プレート４２は、バンパビーム２の後壁２ｂの左右に固定されている。

図４に示すように、開口部３１の両側端は、車両前方視でフロントグリルＧの下縁Ｇａとバンパビーム２の上縁（突条２ｆ）との交点Ｘに位置している。すなわち、フロントグリルＧの下縁Ｇａは、車両前方視で、開口部３１に重なっており、バンパアブソーバ３に重なっていない。そのため、車高の高い車両と衝突した場合でも、フロントグリルＧによってバンパアブソーバ３が潰されることがない。その結果、バンパアブソーバ３の潰れ残りがなくなり、アンダーライドが抑制される。

図４に示すように、車両前方から見て、開口部３１とバンパビーム２とが重なる領域のうち、フロントグリルＧとバンパビーム２とが重なる領域αの面積よりも、残りの領域βの面積の方が大きくなっている（α≦β）。
なお、アンダーライド抑制の観点でいえば、開口部３１だけでなく、バンパアブソーバ３の上半分（開口部３１の左右両側の部位）をすべて削除するのが好ましいが、そうすると、バンパアブソーバ３の荷重吸収機能が損なわれてしまい、衝突荷重を適切に吸収できないおそれがある。そのため、上記のように、領域αの面積と開口部３１の大きさ（領域βの面積）とを調節して、荷重吸収機能を満たすバンパアブソーバ３の容積と、アンダーライドの抑制のための相手方バンパとのラップ部分の減少とのバランスを図っている。

本実施形態に係るバンパ構造１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、バンパ構造１の作用効果について、図１乃至図７（主に図７、図４、図５）を参照して説明する。

図７（ａ）に示すように、車高の高い相手方車両のバンパＢ１は、バンパ構造１の開口部３１に対応する高さ位置に配置されている。車幅方向の中央部付近において、バンパＢ１とバンパビーム２の間には、バンパフェイスＦ及びフロントグリルＧが存在し、バンパアブソーバ３は存在しない。

図７（ｂ）に示すように、バンパ構造１を備える車両が、車高の高い相手方車両のバンパＢ１に衝突した場合、バンパＢ１は、バンパフェイスＦ及びフロントグリルＧを潰しながら、開口部３１を通ってバンパビーム２の前壁２ａに当接する。このとき、車幅方向の中央部付近において、バンパアブソーバ３の潰れ残りが発生しないので、アンダーライドの発生を抑制することができる。また、アンダーライドが抑制されるので、バンパビーム２が下向きに傾くことがないので、相手方車両のバンパＢ１が上下均等にバンパビーム２に接触する。

また、開口部３１の底面３１ａは、バンパビーム２の上側の隔壁２ｇに対応する位置に設けられているので、相手方車両のバンパＢ１の衝突荷重Ｐは、バンパビーム２の前壁２ａを介して上側の隔壁２ｇと上壁２ｃとに分散して伝達される（矢印Ｐ１，Ｐ２参照）。これにより、衝突荷重Ｐをバンパビーム２で適切に受け止めることができる。

一方、開口部３１の両側端付近では、図５に示すように、相手方車両のバンパＢ１の衝突荷重Ｐ３，Ｐ４（＝１／２Ｐ）が、荷重受け部３３，３３を介して折れ部２３，２３に作用する。折れ部２３，２３に作用した衝突荷重Ｐ３，Ｐ４は、バンパビーム２を介してバンパエクステンション４，４に支持される。このとき、折れ部２３，２３同士の間隔Ｌ１は、バンパエクステンション４の内壁４１ａと折れ部２３との間隔Ｌ２に略等しく設定されている（Ｌ１＝Ｌ２＝１／３Ｌ）ので、単純梁の構造計算の公式から、バンパビーム２の中央部における曲げモーメントＭｃは、［Ｍｃ＝ＰＬ／６］となり、たわみδｃは、［δｃ＝２３ＰＬ＾３／１２９６ＥＩ］となる。

これに対して、仮に、荷重受け部３３，３３を設けなかった場合は、衝突荷重Ｐがバンパビーム２の中央部（Ｌ／２）に集中して作用することとなり、バンパビーム２の中央部における仮想の曲げモーメントＭｃ´は、［Ｍｃ´＝ＰＬ／４］となり、仮想のたわみδｃ´は、［δｃ´＝ＰＬ＾３／４８ＥＩ］となる。

このことから、本実施形態に係るバンパ構造１では、バンパビーム２の中央部に衝突荷重Ｐが集中して作用した場合に比較して、それぞれ、曲げモーメントＭｃが０．７５倍（２／３倍）に縮小し、たわみδｃが０．８５倍（２３／２７倍）に縮小することがわかる。そのため、バンパビーム２の断面係数を小さくしたり、バンパビーム２の荷重吸収ストロークを少なくしたりすることができる。

以上のように、本実施形態に係るバンパ構造１によれば、バンパアブソーバ３は車幅中央上側に開口部３１を有するので、車高の高い相手方車両のバンパＢ１に衝突した場合でも、バンパアブソーバ３に潰れ残りが発生しないため、アンダーライドの発生を抑制することができる。そして、開口部３１の車幅外方に設けられた一対の荷重受け部３３，３３の車幅内方の側端（つまり、開口部３１の車幅外方の両側端）が、バンパビーム２の一対の折れ部２３，２３よりも車幅内方に配置されているので、衝突荷重Ｐを一対の折れ部２３，２３に分散して伝達して適切に吸収することができる。

また、本実施形態に係るバンパ構造１によれば、開口部３１が車両前方視でバンパグリルＧの下縁Ｇａとバンパビーム２の上縁（突条２ｆ）との交点Ｘまで延在しているので、バンパグリルＧによってバンパアブソーバ３が潰されることがなく、車高の異なる車両の衝突時におけるアンダーライドの発生を抑制することができ、衝突時に適切な荷重吸収を実現することができる。

また、本実施形態に係るバンパ構造１によれば、相手方車両のバンパＢ１が開口部３１を通ってバンパビーム２の前壁２ａに当接した場合でも、衝突荷重Ｐが上壁２ｃと上側の隔壁２ｇとによって分散して後壁２ｂに伝達されるので、衝突荷重Ｐを適切に分散吸収することができる。

また、本実施形態に係るバンパ構造１によれば、バンパアブソーバ３は、比較的高い発泡率（例えば１３．５倍）のアブソーバ本体部３２と、比較的低い発泡率（例えば５倍）の一対の荷重受け部３３，３３と、を有しているので、車両の衝突時に衝突荷重Ｐの分散吸収を適切に実現することができる。

次に、他の実施形態に係るバンパ構造１０について、図８乃至図１０を参照して詳細に説明する。説明において、前記した実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図８は、他の実施形態に係るバンパ構造を左前方から見下ろした斜視図である。図９は、他の実施形態に係るバンパ構造の正面図である。図１０は、図９に示すＸ−Ｘ矢視断面図である。なお、図８において、バンパビーム２は仮想線（二点鎖線）で描いている。

図８乃至図１０に示すように、他の実施形態に係るバンパ構造１０は、バンパビーム２と、バンパビーム２の前面に設けられたバンパアブソーバ７と、図示しない一対のバンパエクステンションと、を備えている。
他の実施形態に係るバンパ構造１０は、バンパアブソーバ７が、車両上下方向の中央近傍に凹部７１を有する点が、前記した実施形態と大きく相違している。

バンパアブソーバ７は、車両上下方向の中央近傍に車幅方向に延在する溝状の凹部７１を有している。つまり、バンパアブソーバ７は、凹部７１を挟んで上下に２分割されている。これにより、自車よりも車高の高い相手方車両に衝突した場合に、凹部７１よりも上側の部分が上下均等に潰れるようになる。そのため、アンダーライドの発生が抑制され、より適切な荷重吸収を実現することができる。凹部７１は、後記する中央部７２と端部７３，７３とに亘って形成されている。

また、バンパアブソーバ７は、中央部７２と、中央部７２の両端から左右に延出する一対の端部７３，７３と、を有している。中央部７２は、比較的高い発泡率（例えば１３．５倍）の発泡樹脂で構成されており、一対の端部７３，７３は、比較的低い発泡率（例えば５倍）の発泡樹脂で構成されている。これにより、車両の衝突時に衝突荷重の分散吸収を適切に実現することができる。

中央部７２は、その上面から下向きに凹設された開口部７４と、この開口部７４の車幅外方に設けられた一対の荷重受け部７５，７５と、を有している。開口部７４は、バンパビーム２の前壁２ａを露出させている。一対の荷重受け部７５，７５の車幅内方の側端（つまり、開口部７４の車幅外方の両側端）は、バンパビーム２の一対の折れ部２３，２３よりも車幅内方に配置されている。

図９に示すように、開口部７４には、フロントグリルＧの下縁Ｇａの一部が入り込んでいる。開口部７４に隣接する荷重受け部７５の上面７５ａは、フロントグリルＧの下縁Ｇａの形状に沿うように傾斜状に切り欠かれている。

一対の端部７３，７３は、バンパビーム２に係止する係止部７６を、その上面に有している。

図１０に示すように、凹部７１の下側面は、開口部７４の底面７４ａを構成している。開口部７４の底面７４ａは、バンパビーム２の中空部２ｅを上下に仕切る隔壁２ｇよりも下方に位置している。これにより、相手方車両のバンパＢ１（図７参照）が、開口部７４を通ってバンパビーム２の前壁２ａに当接した場合に、上壁２ｃと隔壁２ｇとで衝突荷重を分散して後壁２ｂに伝達することができる。

他の実施形態に係るバンパ構造１０によれば、バンパアブソーバ７が、車両上下方向の中央近傍に車幅方向に延在する凹部７１を有するので、バンパアブソーバ７のうち、凹部７１よりも上側の部分を上下均等に潰すことができ、アンダーライドの発生を抑制して適切な衝突荷重の吸収を実現することができる。

また、一対の荷重受け部７５，７５の車幅内方の側端（つまり、開口部７４の車幅外方の両側端）が、バンパビーム２の一対の折れ部２３，２３よりも車幅内方に配置されているので、一対の荷重受け部７５，７５を介して折れ部２３，２３に衝突荷重を伝達することができる。

以上、本実施形態に係るバンパ構造１及び他の実施形態に係るバンパ構造１０について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

１ バンパ構造
２ バンパビーム
２１ 中央部
２２ 傾斜部
２３ 折れ部
３ バンパアブソーバ
３１ 開口部
３２ アブソーバ本体
３３ 荷重受け部
４ バンパエクステンション
Ｆ バンパフェイス
Ｇ フロントグリル
ＳＦ フロントサイドフレーム

Claims (5)

1. 車体の左右のフレームに支持され、車幅方向に延在するバンパビームと、
   前記バンパビームの前面に沿って設けられ、車幅中央上側に前後方向に開口する開口部を有するバンパアブソーバと、
   を備えたバンパ構造であって、
   前記バンパビームは、車幅方向と平行な中央部と、前記中央部の両端から車幅外方に向かうほど後方に位置するように傾斜した一対の傾斜部と、を備え、
   前記開口部の車幅外方の両側端は、前記中央部と前記傾斜部との境界に設けられた一対の折れ部よりも車幅内方に配置されていることを特徴とするバンパ構造。
2. 前記車体は、前記バンパアブソーバの前方に設けられ、前記車体の動力搭載室に外気を流入させるバンパグリルを備え、
   前記開口部の側端は、車両前方視で前記バンパグリルの下縁と前記バンパビームの上縁との交点に位置することを特徴とする請求項１に記載のバンパ構造。
3. 前記バンパビームは、車幅方向に延設された中空部と、前後方向に延在して前記中空部を上下に仕切る隔壁と、を有し、
   前記開口部の下端部は、前記隔壁に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバンパ構造。
4. 前記バンパアブソーバは、発泡樹脂で形成され、前記開口部の車幅外方に隣接する部位と、それ以外の部分とで発泡率を変更したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバンパ構造。
5. 前記バンパアブソーバは、車両上下方向中央近傍に、車幅方向に延在する凹部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のバンパ構造。

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