JP5671612B2 - Bumper structure - Google Patents
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Description
本発明は、バンパー構造に関する。 The present invention also relates to the bumper structure.
特許文献1〜3に開示された自動車用のバンパー構造は、バンパーリインフォースメントと、これを支持する左右一対のバンパーステイとを備えている。このバンパー構造は、バンパーリインフォースメントに曲げ変形が生じる過程(以下「ビーム曲げ過程」という。)で衝突エネルギーを吸収するとともに、バンパーステイがバンパーリインフォースメントに減り込む過程(以下「ビーム圧潰過程」という。)で衝突エネルギーを吸収し、さらには、バンパーステイに圧潰が生じる過程(以下「ステイ圧潰過程」という。)で衝突エネルギーを吸収する。このようなバンパー構造によれば、支持力(車体に伝わる荷重)のピークを低く抑えつつ衝突エネルギーの吸収量(支持力−変位曲線の積分値)を大きくすることができるので、軽衝突時における安全装置(例えば、エアーバックなど)の誤作動を防ぎつつ車体に与えるダメージを緩和することができる。なお、屈折部分または湾曲部分を有するバンパーリインフォースメントにおけるビーム曲げ過程では、屈折部分または湾曲部分が直線状に伸ばされる過程でも衝突エネルギーを吸収し得る。
The bumper structure for automobiles disclosed in
特許文献1〜3には、押出形材にてバンパーステイを形成し、押出形材の押出方向が上下方向となるようにバンパーステイを配置した例が開示されている。このバンパーステイは、断面圧潰型のバンパーステイであり、ステイ圧潰過程では、主として断面圧潰が発生する。
また、特許文献4には、押出形材にてバンパーステイを形成し、押出形材の押出方向が前後方向(車両直進方向)となるようにバンパーステイを配置した事例が開示されている。このバンパーステイは、軸圧潰型のバンパーステイであり、ステイ圧潰過程では、主として軸圧潰(蛇腹状の座屈変形)が発生する。 Further, Patent Document 4 discloses an example in which a bumper stay is formed by an extruded profile, and the bumper stay is arranged so that the extrusion direction of the extruded profile is the front-rear direction (straight direction of the vehicle). This bumper stay is an axial crush type bumper stay, and axial crushing (bellows-like buckling deformation) mainly occurs in the stay crushing process.
断面圧潰型のバンパーステイによれば、支持力のピークを低く抑えることが可能になるものの、軽量化を図るべくステイ各部の肉厚を小さくすると、バンパーステイの変形抵抗が小さくなり、支持力の低い状態が続くようになるので、衝突エネルギーの吸収量が小さくなる虞がある。 The bumper stay with the crushing section of the cross section allows the peak of the supporting force to be kept low, but if the thickness of each part of the stay is reduced to reduce the weight, the deformation resistance of the bumper stay is reduced, and the supporting force is reduced. Since the low state continues, the amount of collision energy absorbed may be reduced.
軸圧潰型のバンパーステイによれば、断面圧潰型のものよりもステイ各部を薄肉にすることができるので、軽量化を図ることが可能になるものの、断面圧潰型のものに比べて、支持力のピークが高くなる傾向にある。 According to the axial crushing type bumper stay, it is possible to make each stay thinner than the cross-sectional crushing type, so that it is possible to reduce the weight, but the bearing force is higher than that of the cross-sectional crushing type. Tend to be higher.
このような観点から、本発明は、軽量化を図りながらも所期の衝突エネルギーの吸収量を確保することができ、かつ、支持力のピークを低く抑えることが可能なバンパー構造を提供することを課題とする。 From this point of view, the present invention, while reducing the weight can be secured absorption of the desired impact energy, and to provide a bumper structure capable of suppressing a peak of a supporting force low This is the issue.
このような課題を解決する本発明に係るバンパー構造は、バンパーリインフォースメントと、車体と前記バンパーリインフォースメントとの間に介設される左右一対のバンパーステイと、を備えるバンパー構造であって、前記各バンパーステイは、中空押出形材からなり、かつ、前記中空押出形材の内部空間の一方の開口端が前記バンパーリインフォースメントの前記車体側の面によって閉塞されるように配置されるとともに、前記各バンパーステイを上から見たときに、前記中空押出形材の押出方向が車両直進方向に斜交する方向となるように配置される、ことを特徴とする。 A bumper structure according to the present invention that solves such a problem is a bumper structure comprising a bumper reinforcement, and a pair of left and right bumper stays interposed between a vehicle body and the bumper reinforcement, Each bumper stay is made of a hollow extruded shape, and is disposed so that one open end of the internal space of the hollow extruded shape is closed by the surface of the bumper reinforcement on the vehicle body side, and When the bumper stays are viewed from above, the extrusion direction of the hollow extruded shape member is arranged so as to be oblique to the straight direction of the vehicle.
要するに、本発明は、バンパーステイを中空押出形材にて構成し、当該中空押出形材の押出方向が車両直進方向と一致しないようにバンパーステイを配置する、というものである。すなわち、押出方向に延びる直線を仮想基準線としたとき、水平面に投影された仮想基準線は、車両直進方向と平行にならず、車体からバンパーリインフォースメントに向かうに従って車両幅方向中央に近づくか、あるいは、遠ざかるようになる。 In short, according to the present invention, the bumper stay is formed of a hollow extruded shape, and the bumper stay is arranged so that the extrusion direction of the hollow extruded shape does not coincide with the vehicle straight running direction. That is, when a straight line extending in the extrusion direction is used as a virtual reference line, the virtual reference line projected on the horizontal plane is not parallel to the vehicle straight direction and approaches the center in the vehicle width direction from the vehicle body toward the bumper reinforcement, Or it will go away.
本発明によれば、バンパーリインフォースメントに作用した衝突荷重のうち、中空押出形材の押出方向に沿う方向の分力によって、バンパーステイに軸圧潰が発生するようになり、中空押出形材の押出方向と直交する方向の分力によって、バンパーステイに断面圧潰が発生するようになる。すなわち、本発明によれば、軸圧潰によるエネルギー吸収を期待できるので、「断面圧潰型」のバンパーステイ(押出方向が上下方向あるいは左右方向となるように配置されたバンパーステイ)に比べて、ステイ各部の薄肉化(バンパーステイの軽量化)を図ることが可能となり、さらには、断面圧潰によるエネルギー吸収も期待できるので、「軸圧潰型」のバンパーステイ(押出方向が前後方向となるように配置されたバンパーステイ)に比べて、支持力(=車体に伝わる荷重)のピークを低く抑えることができ、なおかつ、ピーク後における支持力の急低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, of the collision load acting on the bumper reinforcement, the component force in the direction along the extrusion direction of the hollow extruded shape causes axial crushing on the bumper stay. Due to the component force in the direction orthogonal to the direction, cross-sectional crushing occurs in the bumper stay. That is, according to the present invention, energy absorption due to axial crushing can be expected, and therefore, compared to a “cross-sectional crushing type” bumper stay (a bumper stay arranged such that the extrusion direction is the vertical direction or the horizontal direction). It is possible to reduce the thickness of each part (weight reduction of the bumper stay), and also to expect energy absorption by crushing the cross section, so the “axial crushing type” bumper stay (arranged so that the extrusion direction is the front-rear direction) The peak of the supporting force (= the load transmitted to the vehicle body) can be suppressed lower than that of the bumper stay, and a sudden decrease in the supporting force after the peak can be suppressed.
前記バンパーステイの車体側の端部にフランジを設け、前記フランジを介して前記バンパーステイを前記車体に固定するとよい。この場合、前記中空押出形材の内部空間の他方の開口端の少なくとも一部を前記フランジによって閉塞するとよい。
なお、前記車体から前記バンパーリインフォースメントに向かうに従って前記仮想基準線が車両幅方向中央に近づくように各バンパーステイを配置すると、バンパーリインフォースメントの支点間距離が狭まるようになるので、バンパーステイ間におけるバンパーリインフォースメントの変形抵抗を維持したままバンパーリインフォースメントの薄肉化(軽量化)を図ることが可能となる。
A flange may be provided at an end of the bumper stay on the vehicle body side, and the bumper stay may be fixed to the vehicle body via the flange. In this case, at least a part of the other open end of the internal space of the hollow extruded profile may be closed by the flange.
In addition, if each bumper stay is arranged so that the virtual reference line approaches the center in the vehicle width direction from the vehicle body toward the bumper reinforcement, the distance between the fulcrums of the bumper reinforcement is reduced. It is possible to reduce the thickness (light weight) of the bumper reinforcement while maintaining the deformation resistance of the bumper reinforcement.
前記各バンパーステイの外殻に、凹部または開口を形成するとよい。このようにすると、バンパーステイに生じる座屈の開始位置をコントロールすることが可能になる。また、バンパーステイの剛性が低下するため、支持力のピークを抑えることが可能になる。 A recess or an opening may be formed in the outer shell of each bumper stay. If it does in this way, it will become possible to control the starting position of buckling which arises in a bumper stay. In addition, since the rigidity of the bumper stay is lowered, it is possible to suppress the peak of the supporting force.
バンパーステイを車体にボルト接合する場合には、前記バンパーステイの車体側の端部にフランジを設け、前記フランジにボルト挿通孔を形成するとよい。ボルト挿通孔の中心軸線上にバンパーステイが位置している場合には、前記バンパーステイのうち、前記ボルト挿通孔の中心軸線と交差する部分を切除するとよい。このようにすると、ボルトあるいはボルト締結用の工具を挿入し易くなるので、車体への取付作業が容易になる。なお、フランジは、バンパーステイとなる中空押出形材の一部分を折り曲げて形成してもよいし、バンパーステイと別体としてもよい。 When the bumper stay is bolted to the vehicle body, a flange may be provided at the end of the bumper stay on the vehicle body side, and a bolt insertion hole may be formed in the flange. When the bumper stay is positioned on the central axis of the bolt insertion hole, a portion of the bumper stay that intersects the central axis of the bolt insertion hole may be cut off. If it does in this way, since it becomes easy to insert a volt | bolt or the tool for bolt fastening, the attachment operation | work to a vehicle body becomes easy. The flange may be formed by bending a part of a hollow extruded profile that becomes a bumper stay, or may be formed separately from the bumper stay.
本発明によれば、軽量化を図りながらも所期の衝突エネルギーの吸収量を確保することができ、かつ、支持力のピークを低く抑えることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to secure the expected amount of collision energy absorption while reducing the weight, and to suppress the peak of the supporting force to a low level.
本発明の実施形態に係るバンパー構造は、フロントバンパーに適用されるものであり、図1に示すように、バンパーリインフォースメントRと、左右一対のバンパーステイS,Sと、左右一対のフランジF,Fとを備えている。 The bumper structure according to the embodiment of the present invention is applied to a front bumper. As shown in FIG. 1, a bumper reinforcement R, a pair of left and right bumper stays S and S, and a pair of left and right flanges F and F are provided. And.
以下の説明において、「左右」、「前後」、「上下」は、車体の一部であるサイドメンバM,Mにバンパー構造を取り付けた状態を基準にする。つまり、「左右方向」は、「車両幅方向」と同義であり、サイドメンバM,Mの前端同士を結ぶ仮想の横軸Xに沿う方向と一致する。また、「前後方向」は、「車両直進方向」と同義であり、横軸Xに直交する仮想の縦軸Yに沿う方向と一致する。 In the following description, “left and right”, “front and rear”, and “up and down” are based on a state in which a bumper structure is attached to the side members M and M that are part of the vehicle body. That is, the “left-right direction” is synonymous with the “vehicle width direction” and coincides with a direction along a virtual horizontal axis X connecting the front ends of the side members M, M. The “front-rear direction” is synonymous with the “straight vehicle direction” and coincides with a direction along a virtual vertical axis Y orthogonal to the horizontal axis X.
バンパーリインフォースメントRは、サイドメンバM,Mの前方(すなわち、横軸Xの前方)に配置される中空の横梁であり、バンパーステイS,Sを介してサイドメンバM,Mに支持されている。 The bumper reinforcement R is a hollow horizontal beam disposed in front of the side members M and M (that is, in front of the horizontal axis X), and is supported by the side members M and M via bumper stays S and S. .
バンパーリインフォースメントRは、図2にも示すように、平面視弧状を呈しており、前側に凸となるように湾曲している。バンパーリインフォースメントRの中心軸線は、車両幅方向中央以外においては、横軸Xに対して傾斜している。バンパーリインフォースメントRの湾曲部分は、アルミニウム合金製の中空押出形材の両端部を把持した状態で、当該中空押出形材の後面に曲げ型を押圧することで形成する。 As shown in FIG. 2, the bumper reinforcement R has an arc shape in a plan view and is curved so as to protrude forward. The central axis of the bumper reinforcement R is inclined with respect to the horizontal axis X except at the center in the vehicle width direction. The curved portion of the bumper reinforcement R is formed by pressing a bending die against the rear surface of the hollow extruded shape member while holding both ends of the hollow extruded shape member made of aluminum alloy.
バンパーリインフォースメントRは、図1に示すように、上プレート11、下プレート12、前プレート13および後プレート14を備えている。
As shown in FIG. 1, the bumper reinforcement R includes an
上プレート11および下プレート12は、互いに平行であり、上下に間隔をあけて対向している。
The
前プレート13および後プレート14は、互いに平行であり、前後に間隔をあけて対向している。前プレート13は、上プレート11および下プレート12の前縁同士を繋いでおり、後プレート14は、上プレート11および下プレート12の後縁同士を繋いでいる。
The
前プレート13の端部には、図3の(b)にも示すように、作業用開口13a,13bが形成されている。同様に、後プレート14の端部には、作業用開口14a,14bが形成されている。車両幅方向中央寄りの作業用開口13a,14aは、フランジFのボルト挿通孔2aの中心軸線上に位置しており、フェンダー寄りの作業用開口13b,14bは、フランジFのボルト挿通孔2bの中心軸線上に位置している。
バンパー構造がフラットバリアに正面衝突した場合、バンパーリインフォースメントRには、曲げ変形(湾曲部分が直線状に伸ばされる変形も含む)が発生するとともに、バンパーステイSとの接合部付近において断面圧潰が発生する。本実施形態では、曲げ変形がある程度進行した後に断面圧潰が生じるように、バンパーリインフォースメントRの各部の寸法が設定されている。 When the bumper structure collides head-on with the flat barrier, the bumper reinforcement R undergoes bending deformation (including deformation in which the curved portion is straightened), and cross-sectional crushing occurs near the joint with the bumper stay S. Occur. In this embodiment, the dimension of each part of bumper reinforcement R is set so that cross-sectional crushing may occur after bending deformation progresses to some extent.
ちなみに、曲げ変形に影響を及ぼすのは、主としてバンパーリインフォースメントR全体の曲げ剛性である。当該曲げ剛性は、断面2次モーメントを増減させることで調整することができるので、前プレート13および後プレート14の肉厚の大きさや、前プレート13と後プレート14との離間距離の大きさなどを増減させることで、ビーム曲げ過程の開始・終了のタイミングを調整することができる。一方、断面圧潰に影響を及ぼすのは、主に、上プレート11および下プレート12の肉厚と、前プレート13と後プレート14との離間距離の大きさであるから、これらを増減させることで、ビーム圧潰過程の開始・終了の時期を調整することができる。
Incidentally, it is mainly the bending rigidity of the entire bumper reinforcement R that affects the bending deformation. Since the bending rigidity can be adjusted by increasing or decreasing the second moment of section, the thickness of the
フランジFは、図1に示すように、バンパーステイSとサイドメンバMとの間に介設される。フランジFは、バンパーステイSとは別体の部材からなる。本実施形態のフランジFは、アルミニウム合金製の平板に折り曲げ加工を施して形成したものであり、メインプレート21と、サブプレート22とを備えている。
As shown in FIG. 1, the flange F is interposed between the bumper stay S and the side member M. The flange F is made of a separate member from the bumper stay S. The flange F of the present embodiment is formed by bending a flat plate made of an aluminum alloy, and includes a
メインプレート21は、サイドメンバMの前端に突き合わされる部位である。図3の(a)に示すように、メインプレート21の周縁部には、複数のボルト挿通孔2a,2b,2cが形成されている。ボルト挿通孔2a,2bは、バンパーステイSの後端の輪郭Oの左右に形成されており、他のボルト挿通孔2cは、輪郭Oの下に形成されている。ボルト挿通孔2a,2b,2cには、メインプレート21をサイドメンバM(図1参照)の前端に固定するためのボルトが挿通される。
The
サブプレート22は、図1に示すように、サイドメンバMの上面に沿わされる部位である。サブプレート22は、メインプレート21の上端から後方に向かって張り出しており、かつ、メインプレート21に直交している。図3の(a)に示すように、サブプレート22には、ボルト挿通孔2dが形成されている。ボルト挿通孔2dには、サブプレート22をサイドメンバM(図1参照)の上面に固定するためのボルトが挿通される。
As shown in FIG. 1, the sub-plate 22 is a part along the upper surface of the side member M. The
バンパーステイSは、図1に示すように、バンパーリインフォースメントRの長手方向の端部に固定されるとともに、フランジFを介してサイドメンバMに固定される。バンパーステイSは、アルミニウム合金製の中空押出形材(ホロー形材)からなる。なお、図1中の仮想基準線Pは、中空押出形材の押出方向に延びる直線である。 As shown in FIG. 1, the bumper stay S is fixed to the end of the bumper reinforcement R in the longitudinal direction, and is fixed to the side member M via the flange F. The bumper stay S is made of an aluminum alloy hollow extruded shape (hollow shape). Note that the virtual reference line P in FIG. 1 is a straight line extending in the extrusion direction of the hollow extruded shape member.
バンパーステイSは、これを上から見たときに、押出方向(仮想基準線P)が車両直進方向(縦軸Y)に斜交する方向となるように配置されている。すなわち、バンパーステイSは、押出方向が車両直進方向と一致しないように配置されていて、図2に示すように、水平面に投影された仮想基準線Pは、縦軸Yに斜交する。本実施形態のバンパーステイSは、サイドメンバMからバンパーリインフォースメントRに向かうに従って仮想基準線Pが車両幅方向中央(中央線C)に近づくように構成されている。縦軸Yに対する仮想基準線Pの傾斜角度θは、図2においては35(deg)である。なお、傾斜角度θが45(deg)を上回ると、軸圧潰によるエネルギー吸収が少なくなる虞があり、傾斜角度θが15(deg)を下回ると、断面圧潰によるエネルギー吸収が少なくなる虞があるので、傾斜角度θは、15(deg)以上45(deg)以下であることが望ましい。 The bumper stay S is arranged so that the push-out direction (virtual reference line P) is oblique to the vehicle straight-ahead direction (vertical axis Y) when viewed from above. In other words, the bumper stay S is arranged so that the pushing direction does not coincide with the straight traveling direction of the vehicle, and the virtual reference line P projected on the horizontal plane is oblique to the vertical axis Y as shown in FIG. The bumper stay S of the present embodiment is configured such that the virtual reference line P approaches the vehicle width direction center (center line C) as it goes from the side member M to the bumper reinforcement R. The inclination angle θ of the virtual reference line P with respect to the vertical axis Y is 35 (deg) in FIG. If the inclination angle θ exceeds 45 (deg), energy absorption due to axial crushing may be reduced, and if the inclination angle θ is less than 15 (deg), energy absorption due to cross-sectional crushing may be reduced. The inclination angle θ is preferably 15 (deg) or more and 45 (deg) or less.
バンパーステイSを上から見たときの形状は、限定されるものではないが、本実施形態では、平面視五角形状を呈している。なお、バンパーステイSの上面に付した点線は、バンパーステイSを三つの領域S1〜S3に区分けするための仮想鉛直面を示している。前後二つの仮想鉛直面は、いずれも横軸Xに平行であり、バンパーリインフォースメントR寄りの仮想鉛直面は、外壁34の前端を通り、フランジF寄りの仮想鉛直面は、外壁34の後端を通る。
The shape when the bumper stay S is viewed from above is not limited, but in the present embodiment, it exhibits a pentagonal shape in plan view. In addition, the dotted line attached | subjected to the upper surface of the bumper stay S has shown the virtual vertical surface for dividing the bumper stay S into three area | regions S1-S3. Both the front and rear virtual vertical planes are parallel to the horizontal axis X, the virtual vertical plane near the bumper reinforcement R passes through the front end of the
以下の説明では、複数の領域S1〜S3のうち、最前部の領域S1を「三角形部S1」と称し、中間部の領域S2を「平行四辺形部S2」と称し、最後部の領域S3を「台形部S3」と称する。 In the following description, among the plurality of regions S1 to S3, the foremost region S1 is referred to as “triangular portion S1,” the intermediate region S2 is referred to as “parallelogram portion S2,” and the last region S3 is referred to as “triangular portion S2.” This is referred to as “trapezoidal part S3”.
三角形部S1は、上から見た形状が略鈍角三角形を呈する領域である。三角形部S1の前端は、バンパーリインフォースメントRの後面に沿うように成形されており、バンパーリインフォースメントRの後面に当接する。 The triangular portion S1 is a region where the shape viewed from above exhibits a substantially obtuse triangle. The front end of the triangular portion S <b> 1 is formed along the rear surface of the bumper reinforcement R and abuts on the rear surface of the bumper reinforcement R.
平行四辺形部S2は、上から見たときの形状が平行四辺形を呈する領域であり、三角形部S1と台形部S3との間に位置している。 The parallelogram portion S2 is a region whose shape when viewed from above is a parallelogram, and is located between the triangular portion S1 and the trapezoidal portion S3.
台形部S3は、上から見たときの形状が台形を呈する領域である。台形部S3の後端は、フランジFのメインプレート21に沿うように成形されており、メインプレート21の前面に当接する。台形部S3の幅寸法は、サイドメンバMからバンパーリインフォースメントRに向かうに従って漸増する。
The trapezoidal portion S3 is a region where the shape when viewed from above exhibits a trapezoid. The rear end of the trapezoidal portion S3 is formed along the
バンパーステイSの構成をより詳細に説明する。
図3の(a)に示すように、バンパーステイSは、上壁31と、下壁32と、内壁33と、外壁34と、仕切壁35と、上リブ36と、下リブ37とを備えている。The configuration of the bumper stay S will be described in more detail.
As shown in FIG. 3A, the bumper stay S includes an
上壁31および下壁32は、同一の平面形状となるように成形されており、上下に間隔をあけて対向している(図4参照)。上壁31および下壁32は、いずれも平板状であり、かつ、互いに平行である。上壁31は、上プレート11と同じ高さに位置しており、下壁32は、下プレート12と同じ高さに位置している。なお、図示は省略するが、上壁31および下壁32の形態を曲板状、波板状、折れ板状などとしてもよい。
The
内壁33は、上壁31および下壁32の車両中央側の側縁同士を繋いでいる。なお、内壁33の高さ方向の中間部分は、平板状を呈しているが、内壁33の上部および下部は、断面円弧状に湾曲している。内壁33の前端は、後プレート14に当接し、内壁34の後端は、メインプレート21に当接する(図3の(b)参照)。図2に示すように、内壁33の前端から中央線Cまでの距離は、内壁33の後端から中央線Cまでの距離よりも小さい。なお、図示は省略するが、内壁33の形態を波板状や折れ板状としてもよい。
The
外壁34は、図3の(a)に示すように、上壁31および下壁32のフェンダー側の側縁同士を繋いでいる。外壁34の前端は、後プレート14の側縁に当接する。本実施形態の外壁34は、平板状を呈しているが、曲板状、波板状、折れ板状などとしてもよい。
As shown in FIG. 3A, the
仕切壁35は、内壁33と外壁34との間に位置し、上壁31および下壁32を繋いでいる。本実施形態の仕切壁35は、平板状を呈している。仕切壁35の前端は、後プレート14に当接し、仕切壁35の後端は、メインプレート21に当接する(図3の(b)参照)。図2に示すように、仕切壁35の前端から中央線Cまでの距離は、仕切壁35の後端から中央線Cまでの距離よりも小さい。なお、図示は省略するが、仕切壁35の形態を曲板状、波板状、折れ板状などとしてもよい。
The
上リブ36は、上壁31の下面に突設されており、下リブ37は、下壁32の上面に突設されている。本実施形態の上リブ36および下リブ37は、外壁34と仕切壁35との間に位置し、押出方向に延在している。上リブ36および下リブ37の前端は、後プレート14に当接する(図3の(b)参照)。
The
バンパーステイSの外殻は、上壁31、下壁32、内壁33および外壁34によって形成されており、外殻の内部は、仕切壁35によって第一空間H1と第二空間H2とに分けられている。外殻の前側の周縁(上壁31、下壁32、内壁33および外壁34の前端)は、溶接によってバンパーリインフォースメントRに接合されている。外殻の後側の周縁(上壁31、下壁32および内壁33の後端)および仕切壁35の後端は、溶接によってフランジFに接合される。
The outer shell of the bumper stay S is formed by an
第一空間H1は、上壁31、下壁32、内壁33および仕切壁35によって囲まれた断面矩形状の空間である(図4の(b)参照)。第一空間H1の前側の開口端は、バンパーリインフォースメントRによって閉塞されており、第一空間H1の後側の開口端は、フランジFによって閉塞される。
The first space H1 is a space having a rectangular cross section surrounded by the
第二空間H2は、上壁31、下壁32、外壁34および仕切壁35によって囲まれた断面矩形状の空間である(図4参照)。第二空間H2の前側の開口端は、バンパーリインフォースメントRによって閉塞されている。第二空間H2の後側の開口端は、閉塞されておらず、開口している。
The second space H2 is a space having a rectangular cross section surrounded by the
バンパーステイSの外殻には、座屈調整用の凹部3aおよび開口3bが形成されている。凹部3aは、第一空間H1側に窪んでおり、開口3bは、第一空間H1に通じている。
In the outer shell of the bumper stay S, a
凹部3aは、図4に示すように、上下二箇所に形成されている。一方の凹部3aは、上壁31に形成されており、他方の凹部3aは、下壁32に形成されている。両凹部3a,3aは、内壁33に隣接する位置に形成されており、かつ、上下に対向している。凹部3aを形成するには、内壁33と仕切壁35の間においてバンパーステイSの外殻に皿絞り加工を施し、外殻の一部を第一空間H1側に窪ませればよい。図3の(b)に示すように、本実施形態の凹部3aは、三角形部S1に形成されており、平面視長円形を呈しているが(図3参照)、凹部3aの位置、大きさ。形状等は、適宜変更しても差し支えない。
As shown in FIG. 4, the
開口3bは、図3の(a)に示すように、内壁33に形成されている。開口3bを形成するには、バンパーステイSの外殻を切除すればよい。本実施形態の開口3bは、略矩形を呈しており、図3の(b)に示すように、その大部分が三角形部S1に形成されている。なお、開口3bの位置、大きさ、形状等は、適宜変更しても差し支えない。
The
バンパーステイSには、作業用の欠損部3c,3dが形成されている。図3の(a)にも示すように、一方の欠損部3cは、内壁33に形成された長円形状の開口であり、他方の欠損部3dは、仕切壁35に形成された矩形状の切欠きである。欠損部3c,3dは、図3の(b)に示すように、バンパーリインフォースメントRの作業用開口13a,14aからフランジFのボルト挿通孔2aを見通せるよう、ボルト挿通孔2aの中心軸線上に位置している。欠損部3c,3dを形成するには、バンパーステイSのうち、ボルト挿通孔2aの中心軸線と交差する部分を切除すればよい。ボルト挿通孔2aの中心軸線上に欠損部3c,3dを設けると、ボルトあるいはボルト締結用の工具を挿入し易くなるので、車体への取付作業が容易になる。なお、欠損部3c,3dの大きさや形状等は、適宜変更しても差し支えない。
The bumper stay S is formed with working
なお、他のボルト挿通孔2bの中心軸線は、上リブ36および下リブ37の間を通過しており、バンパーステイSの外殻や仕切壁35と交差していないので、バンパーステイSを切除せずとも、作業用開口13b,14bからボルト挿通孔2bを見通すことができる。
The central axis of the other
バンパーステイSは、アルミニウム合金製の中空押出形材を利用して形成する。この中空押出形材は、図4と同様の断面形状を備えている。 The bumper stay S is formed using a hollow extruded profile made of aluminum alloy. This hollow extruded shape has the same cross-sectional shape as FIG.
バンパーステイSを製造する際には、まず、図5の(a)に示すように、中空押出形材3の一端側を第一切断線C1に沿って切断するとともに、中空押出形材3の他端側を第二切断線C2および第三切断線C3に沿って切断する。第一切断線C1と外壁34とのなす角度θ1は、バンパーリインフォースメントRの後面と外壁34とのなす角度と等しい。第二切断線C2は、押出方向を法線とする平面に対して角度θ2で傾斜する直線である。角度θ2は、図2に示す仮想基準線Pの傾斜角度θと等しい。第三切断線C3は、第二切断線C2と交差する直線である。第二切断線C2と第三切断線C3とのなす角度θ3は、90(deg)以上180(deg)未満である。
When the bumper stay S is manufactured, first, as shown in FIG. 5A, one end side of the hollow
中空押出形材3からブロック30を切り出したら、図5の(b)に示すように、ブロック30の第一切断線C1側の端部を仕上線C4に沿って切除する。仕上線C4は、バンパーリインフォースメントRの後面の形状と同じである。その後、ブロック30の適所に、図3の(a)に示す凹部3a、開口3bおよび欠損部3c,3dを形成すると、バンパーステイSとなる。
When the
バンパーステイSにフランジFを接合する場合には、図3の(b)に示すように、まず、バンパーステイSの後端にフランジFの前面を当接させ、その後、上壁31、下壁32、内壁33および仕切壁35の後端に沿って溶接を施せばよい。バンパーステイSをフランジFに接合すると、第一空間H1の後側の開口端がフランジFによって閉塞される。なお、仕切壁35のフェンダー側の側面は、外部に露出しているので、仕切壁35とフランジFとの溶接作業を簡易且つ迅速に行うことができる。
When joining the flange F to the bumper stay S, as shown in FIG. 3B, first, the front surface of the flange F is brought into contact with the rear end of the bumper stay S, and then the
バンパーステイSをバンパーリインフォースメントRに接合する場合には、外壁34の前端を後プレート14の側縁に一致させつつ、バンパーステイSの前端をバンパーリインフォースメントRの後面に当接させ、その後、上壁31、下壁32、内壁33および外壁34の前端に沿って溶接を施せばよい。バンパーステイSをバンパーリインフォースメントRに接合すると、第一空間H1および第二空間H2の前側の開口端がバンパーリインフォースメントRによって閉塞される。なお、外壁34の前端と後プレート14の側縁とが揃っているので、外壁34と後プレート14との溶接作業を簡易且つ迅速に行うことができる。
When the bumper stay S is joined to the bumper reinforcement R, the front end of the bumper stay S is brought into contact with the rear surface of the bumper reinforcement R while the front end of the
バンパーステイSをサイドメンバMに固定する場合には、フランジFのサブプレート22をサイドメンバMの上面に載置しつつ、フランジFのメインプレート21をサイドメンバMの前端面に当接させ、ボルト挿通孔2a〜2dに挿入したボルトをサイドメンバMに締着すればよい。
When the bumper stay S is fixed to the side member M, the
次に、図6を参照して、フラットバリアに正面衝突した場合における衝突エネルギーの吸収過程を説明する。 Next, with reference to FIG. 6, the absorption process of the collision energy in the case of a frontal collision with the flat barrier will be described.
図6の(a)に示すバンパー構造に対して、正面側(車体前方)から衝突荷重Lが作用すると、図6の(b)に示すように、まず、バンパーステイS,S間においてバンパーリインフォースメントRの湾曲部分が直線状に伸ばされることで、衝突エネルギーが吸収される(ビーム曲げ過程)。なお、バンパーリインフォースメントRに作用した衝突荷重は、バンパーステイSによって受け止められるので、バンパーリインフォースメントRには、バンパーステイSからの反力が作用する。 When a collision load L acts on the bumper structure shown in FIG. 6 (a) from the front side (front of the vehicle body), first, as shown in FIG. The curved portion of the ment R is stretched linearly, so that the collision energy is absorbed (beam bending process). In addition, since the collision load which acted on bumper reinforcement R is received by bumper stay S, reaction force from bumper stay S acts on bumper reinforcement R.
バンパーリインフォースメントRの湾曲部分が直線状に伸ばされる際には、三角形部S1の凹部3aおよび開口3b(図3参照)の開口縁部に局所的な座屈(圧潰)が生じるものの、三角形部S1に座屈が集中する結果、バンパーステイS全体の圧潰が抑制されるので、バンパーステイSは、ビーム曲げ過程中のバンパーリインフォースメントRを安定して支持することができる。
When the curved portion of the bumper reinforcement R is stretched in a straight line, local buckling (collapse) occurs at the opening edge of the
なお、衝突荷重Lの作用位置が上下にオフセットした場合でも、凹部3aおよび開口3bの周囲に座屈が集中する結果、バンパーステイSの座屈開始時期を遅らせることが可能となるので、少なくとも衝突の初期段階においては、バンパーリインフォースメントRを安定的に支持することが可能になる。
Even when the action position of the collision load L is offset vertically, as a result of buckling concentrating around the
衝突荷重Lが大きい場合には、ビーム曲げ過程の途中から、バンパーステイSに隣接した領域においてバンパーリインフォースメントRの断面圧潰が進行し始める(ビーム圧潰過程)。ビーム圧潰過程では、バンパーステイS(特に仕切壁35)がバンパーリインフォースメントRの後面に減り込み、バンパーリインフォースメントRが潰れることで衝突エネルギーを吸収する。なお、上プレート11および下プレート12は、蛇腹状に座屈変形する。
When the collision load L is large, the crushing of the bumper reinforcement R starts to progress in the region adjacent to the bumper stay S from the middle of the beam bending process (beam crushing process). In the beam crushing process, the bumper stay S (particularly the partition wall 35) is reduced to the rear surface of the bumper reinforcement R, and the bumper reinforcement R is crushed to absorb the collision energy. The
ビーム圧潰過程がある程度進行すると、図6の(c)に示すように、バンパーリインフォースメントRに作用した衝突荷重Lのうち、押出方向に沿う方向の分力L1によって、バンパーステイSに軸圧潰が発生するようになり、中空押出形材の押出方向と直交する方向の分力L2によって、バンパーステイSに断面圧潰が発生するようになる(ステイ圧潰過程)。すなわち、ステイ圧潰過程では、図6の(d)に示すように、バンパーステイSに軸圧潰と断面圧潰とが生じることで衝突エネルギーを吸収する。 When the beam crushing process proceeds to some extent, as shown in FIG. 6C, the crushing load L acting on the bumper reinforcement R is subjected to axial crushing on the bumper stay S by the component force L1 in the direction along the extrusion direction. Due to the component force L2 in the direction orthogonal to the extrusion direction of the hollow extruded shape, cross-sectional crushing occurs in the bumper stay S (stay crushing process). That is, in the stay crushing process, as shown in FIG. 6D, the bumper stay S absorbs collision energy by causing axial crushing and cross-sectional crushing.
このように、本実施形態のバンパー構造によれば、少なくとも正面衝突の場合においては、ビーム曲げ過程、ビーム圧潰過程およびステイ圧潰過程が順次進行するようになるので、支持力(サイドメンバMに伝わる荷重)のピークも時間差をもって順次現れるようになる。 Thus, according to the bumper structure of the present embodiment, at least in the case of a frontal collision, the beam bending process, the beam crushing process, and the stay crushing process proceed sequentially, so that the supporting force (transmitted to the side member M) is transmitted. The peak of (load) also appears sequentially with a time difference.
しかも、本実施形態に係るバンパー構造によれば、バンパーステイSの軸圧潰によるエネルギー吸収を期待できるので、「断面圧潰型」のバンパーステイ(押出方向が上下方向あるいは左右方向となるように配置されたバンパーステイ)に比べて、ステイ各部の薄肉化(バンパーステイの軽量化)を図ることが可能となり、さらには、バンパーステイSの断面圧潰によるエネルギー吸収も期待できるので、「軸圧潰型」のバンパーステイ(押出方向が前後方向となるように配置されたバンパーステイ)に比べて、支持力のピークを低く抑えることができ、なおかつ、ピーク後における支持力の急低下を抑制することが可能となる。 Moreover, according to the bumper structure according to the present embodiment, energy absorption by axial crushing of the bumper stay S can be expected, so that the “cross-sectional crushing type” bumper stay (the extrusion direction is arranged in the vertical direction or the horizontal direction). Compared to the bumper stay), it is possible to reduce the thickness of each part of the stay (lightening the bumper stay), and also to expect energy absorption by crushing the cross section of the bumper stay S. Compared to bumper stays (bumper stays arranged so that the extrusion direction is the front-rear direction), the peak of the support force can be kept low, and it is possible to suppress a sudden drop in the support force after the peak. Become.
また、本実施形態に係るバンパー構造によれば、バンパーリインフォースメントRの支点間距離が狭まるようになるので、バンパーステイS,S間におけるバンパーリインフォースメントRの変形抵抗を維持したままバンパーリインフォースメントRの薄肉化(軽量化)を図ることが可能となる。すなわち、押出方向が車両直進方向と一致するようにバンパーステイを配置すると、バンパーステイの内側縁は、図2の仮想線Qの位置となり、バンパーリインフォースメントRの端部は、仮想線Qとの交点q’まで支持されることになるが、押出方向が車両直進方向と一致しない本実施形態のバンパー構造では、バンパーステイSが仮想線Qよりも中央線C側に張り出していて、バンパーステイSの内側縁が仮想線Qよりも中央線C側の位置となるので、バンパーリインフォースメントRの端部は、交点q’よりも中央線Cに近い支持点qまで支持されるようになる。このように、バンパーステイSによれば、仮想線Qから中央線C側に張り出す平面視三角形状の部分によっても、バンパーリインフォースメントRが支持されるようになるので、バンパーリインフォースメントRの支点間距離がサイドメンバM,Mの離間距離よりも小さくなる。また、バンパーステイSがバンパーリインフォースメントRと広範囲に接触するようになるので、バンパーリインフォースメントRの圧潰範囲を増大させることが可能になり、ひいては、衝突エネルギーの吸収量を増大させることが可能となる。 Further, according to the bumper structure according to the present embodiment, the distance between the fulcrums of the bumper reinforcement R is reduced, so that the bumper reinforcement R is maintained while maintaining the deformation resistance of the bumper reinforcement R between the bumper stays S and S. Can be made thinner (lighter). That is, when the bumper stay is arranged so that the pushing direction coincides with the vehicle straight running direction, the inner edge of the bumper stay becomes the position of the imaginary line Q in FIG. 2, and the end of the bumper reinforcement R is In the bumper structure of the present embodiment in which the pushing direction does not coincide with the vehicle straight running direction, the bumper stay S projects to the center line C side from the virtual line Q, and the bumper stay S is supported up to the intersection point q ′. Since the inner edge of the bumper reinforcement R is located on the side of the center line C from the virtual line Q, the end of the bumper reinforcement R is supported up to the support point q closer to the center line C than the intersection q ′. As described above, according to the bumper stay S, the bumper reinforcement R is supported by the triangular portion extending from the imaginary line Q toward the center line C, so that the fulcrum of the bumper reinforcement R is supported. The distance between the members is smaller than the distance between the side members M and M. In addition, since the bumper stay S comes into contact with the bumper reinforcement R over a wide range, it is possible to increase the crushing range of the bumper reinforcement R and, in turn, increase the amount of collision energy absorbed. Become.
また、本実施形態に係るバンパー構造によれば、バンパーステイSの外殻に座屈調整用の凹部3aおよび開口3bを設けているので、座屈の開始位置をコントロールすることが可能になり、ひいては、圧潰パターンの再現性が高まる。また、凹部3aおよび開口3bを設けると、これらを設けない場合に比べて、バンパーステイSの剛性が低下するため、支持力のピークを抑えることが可能になる。
Further, according to the bumper structure according to the present embodiment, since the
また、フランジFのボルト挿通孔2aの中心軸線上においてバンパーステイSに欠損部2c,2dを形成しているので、ボルトあるいはボルト締結用の工具をバンパーステイSに挿入し易くなり、ひいては、車体への取付作業が容易になる。
Further, since the
本実施形態では、バンパーステイSの外殻に凹部3aおよび開口3bを設けた場合を例示したが、凹部3aおよび開口3bの一方あるいは両方を省略してもよい。例えば、図7の(a)に示すバンパーステイSでは、その外殻の三箇所(上壁31,下壁32および内壁33)に座屈調整用の開口3b,3b,3bを形成している。開口3b,3b,3bは、いずれも、バンパーステイSの三角形部S1(図2参照)に位置し、第一空間H1に通じている。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施形態では、後加工にて形成した凹部3aを例示したが、図7の(b)に示す凹部3a’,3a’のように、押出成形によって形成してもよい。一方の凹部3a’は、上壁31に形成されており、他方の凹部3a’は、下壁32に形成されている。両凹部3a’,3a’は、内壁33に隣接する位置に形成されており、かつ、押出方向に連続している。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態においては、円弧状のバンパーリインフォースメントRを例示したが、本発明に適用可能なバンパーリインフォースメントの形状を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、楕円弧や放物線をなすバンパーリインフォースメントのほか、曲率の異なる複数の円弧を組み合わせた形状や曲線と直線とを組み合わせた形状のバンパーリインフォースメント、さらには、直線部の両側に後方に向けて傾斜する傾斜部を具備するバンパーリインフォースメント(屈折部分を具備するバンパーリインフォースメント)を使用してもよい。 In the present embodiment, the arc-shaped bumper reinforcement R is exemplified, but the shape of the bumper reinforcement applicable to the present invention is not limited. Although not shown, in addition to the bumper reinforcement that forms an elliptical arc or a parabola, the bumper reinforcement that has a combination of a plurality of arcs with different curvatures or a combination of a curve and a straight line, and the back of both sides of the straight line part Bumper reinforcement having an inclined portion inclined toward the surface (bumper reinforcement having a refractive portion) may be used.
また、図8の(a)に示すように、直線状を呈するバンパーリインフォースメントR’を使用しても差し支えない。バンパーリインフォースメントR’に組み合わされるバンパーステイS’は、前記のバンパーステイSにおいて三角形部S1を省略した形状となる。なお、ビーム曲げ過程では、バンパーリインフォースメントR’のうち、左右のバンパーステイS’,S’の間の部分が車体側に凸となるように変形することで、衝突初期における衝突エネルギーが吸収されることになる。 Further, as shown in FIG. 8A, a bumper reinforcement R 'having a linear shape may be used. The bumper stay S 'combined with the bumper reinforcement R' has a shape in which the triangular portion S1 is omitted from the bumper stay S. In the beam bending process, the portion of the bumper reinforcement R ′ between the left and right bumper stays S ′ and S ′ is deformed so as to be convex toward the vehicle body, thereby absorbing the collision energy at the initial stage of the collision. Will be.
また、本実施形態では、バンパーステイSを、サイドメンバMからバンパーリインフォースメントRに向かうに従って仮想基準線Pが中央線Cに近づくように配置した場合を例示したが(図2参照)、図7の(b)に示すバンパーステイS”のように、サイドメンバMからバンパーリインフォースメントRに向かうに従って仮想基準線Pが中央線Cから遠ざかるように配置してもよい。 In the present embodiment, the bumper stay S is illustrated as being arranged so that the virtual reference line P approaches the center line C as it goes from the side member M to the bumper reinforcement R (see FIG. 2). The virtual reference line P may be arranged so as to move away from the center line C as it goes from the side member M to the bumper reinforcement R, as in the bumper stay S ″ shown in FIG.
M サイドメンバ(車体)
R バンパーリインフォースメント
F フランジ
2a ボルト挿通孔
S バンパーステイ
3 中空押出形材
3a 凹部
3b 開口
X 横軸(車両幅方向)
Y 縦軸(車両直進方向)
P 仮想基準線M Side member (vehicle body)
R Bumper
Y vertical axis (straight direction of vehicle)
P Virtual reference line
Claims (5)
車体と前記バンパーリインフォースメントとの間に介設される左右一対のバンパーステイと、を備えるバンパー構造であって、
前記各バンパーステイは、中空押出形材からなり、かつ、前記中空押出形材の内部空間の一方の開口端が前記バンパーリインフォースメントの前記車体側の面によって閉塞されるように配置されるとともに、前記各バンパーステイを上から見たときに、前記中空押出形材の押出方向が車両直進方向に斜交する方向となるように配置されている、
ことを特徴とするバンパー構造。 Bumper reinforcement,
A bumper structure comprising a pair of left and right bumper stays interposed between a vehicle body and the bumper reinforcement,
Each of the bumper stays is made of a hollow extruded shape, and is arranged so that one open end of the internal space of the hollow extruded shape is closed by the surface of the bumper reinforcement on the vehicle body side, When the bumper stays are viewed from above, they are arranged such that the extrusion direction of the hollow extruded profile is oblique to the vehicle straight direction,
Bumper structure characterized by that.
前記中空押出形材の内部空間の他方の開口端の少なくとも一部は、前記フランジによって閉塞されており、At least a part of the other open end of the internal space of the hollow extruded profile is closed by the flange;
前記バンパーステイは、前記フランジを介して前記車体に固定される、ことを特徴とする請求項1に記載のバンパー構造。The bumper structure according to claim 1, wherein the bumper stay is fixed to the vehicle body via the flange.
前記バンパーステイのうち、前記ボルト挿通孔の中心軸線と交差する部分が切除されている、ことを特徴とする請求項2に記載のバンパー構造。 Bolt insertion holes are formed in the flange,
The bumper structure according to claim 2 , wherein a portion of the bumper stay that intersects with a central axis of the bolt insertion hole is cut off.
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