JP5880838B2 - 車両のバンパ構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のバンパ構造に関し、衝撃吸収性を向上させる技術に関する。

近年、衝突時において車両のバンパから衝撃を受けた歩行者の足部を保護することが要求されており、バンパに衝撃吸収部材を備えたものが開発されている。
衝撃吸収部材は、例えば、薄板金属をハット状にして、バンパを支持するクロスメンバの前面に固定し、縦断面で中空状に、かつクロスメンバとともに車幅方向に延びるように構成されており、歩行者の脚部等がバンパに衝突した際に潰れて衝撃を吸収する構造となっている。

更に、衝撃吸収部材の上板部及び下板部に屈曲部を夫々設け、衝突時における衝撃吸収部材の変形を制御可能としているものが提案されている（特許文献１、２)。

特開２００９−１７９１３６号公報 特開２００８−２６５７３８号公報

上記のように中空状の衝撃吸収部材は、上板部及び下板部の長さ、すなわち当該衝撃吸収部材の前後寸法を大きくすることで潰れ量が増加し衝撃吸収性が向上するが、このような衝撃吸収部材の拡大はバンパの前後寸法を大きくし、車両全体を前後方向に拡大させてしまう。したがって、限られた寸法で衝撃吸収性を向上させるために、衝突時における潰れ量を大きく確保できるように衝撃吸収部材の潰れ残りを極力少なくすることが望まれる。

しかしながら、特許文献１では、衝突時に衝撃吸収部材の下板部が内側（上方）に入り込むので、衝撃吸収部材の潰れ量が規制され、潰れ残りが大きくなってしまう。
また、特許文献２では、衝撃吸収部材が接続されるクロスメンバの接続面が、衝撃吸収部材よりも車両上下方向車外側に延びており、この接続面が衝突時における衝撃吸収部材の潰れを妨げ、衝撃吸収部材の潰れ残りが発生してしまう。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、衝突時に衝撃吸収部材の潰れ残りを減少させて潰れ量を大きく確保可能とし、衝撃吸収性の優れた車両のバンパ構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両のバンパ構造は、車両の前後端部において車幅方向に延びるクロスメンバと、クロスメンバの車両前後方向車外側に配置され、クロスメンバに沿って車幅方向に延設されるとともにクロスメンバとの間に中空部を形成する衝撃吸収部材とを備えた車両のバンパ構造であって、衝撃吸収部材は、板部材で構成され、クロスメンバと離間された位置で車両上下方向に延設される縦板部と、同縦板部の上下端からクロスメンバ側に向かって車両前後方向に延設されるとともに、その基端部が前記クロスメンバに支持される上板部および下板部と、上板部および下板部のそれぞれの基端部から車両上下方向車外側に延設されてクロスメンバに面接合される上下フランジ部とを有し、上板部及び下板部には、上板部及び下板部が、それぞれ車両前後方向中間部で車両上下方向車外側に突出するよう屈曲される屈曲部が夫々設けられ、上下フランジ部は、鉛直線よりも車両前後方向車内側に傾斜された状態でクロスメンバに接合され、衝撃吸収部材は、縦板部の上下方向長さと縦板部の上端から上板部の屈曲部までの長さと縦板部の下端から下板部の屈曲部までの長さとを加算した値が、上板部の屈曲部から基端部までの長さと下板部の屈曲部から基端部までの長さと上板部及び下板部の基端部間での上下方向の離間寸法とを加算した値と一致するように設定されていることを特徴とする。

また、請求項２の車両のバンパ構造は、請求項１において、上下フランジ部の水平線に対する傾斜角は、縦板部の上端と上板部の基端部とを結ぶ線及び縦板部の下端と下板部の基端部とを結ぶ線の水平線に対する傾斜角より大きく設定されていることを特徴とする。
また、請求項３の車両のバンパ構造は、請求項１または２において、衝撃吸収部材は、その車両前後方向縦断面が上下で線対称となるよう形成されていることを特徴とする。

また、請求項４の車両のバンパ構造は、請求項１〜３のいずれか１項において、上板部及び下板部の少なくとも一方に屈曲部を跨いで車両前後方向に延びるビードが形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両衝突時にバンパに対して車両前後方向内方に向けて荷重が作用したときに、衝撃吸収部材が潰れて衝撃を吸収する。そして、衝撃吸収部材の上板部及び下板部には、車両前後方向中間部で車両上下方向車外側に突出するように屈曲部が設けられているので、衝突時に上板部及び下板部が屈曲部で車両上下方向車外側に屈曲し、縦板部がクロスメンバに近付くように、衝突時における衝撃吸収部材の変形を制御することができる。

更に、衝撃吸収部材の上板部及び下板部の基端部から延設される上下フランジ部が、鉛直線よりも車両前後方向車内側に傾斜されてクロスメンバに面接合されるので、衝突時に衝撃吸収部材の上板部及び下板部を基端部でクロスメンバに邪魔されずに車両前後方向車内側に大きく変形させることができ、衝撃吸収部材の潰れ残りを減少させることができる。これにより、衝撃吸収部材の前後寸法を拡大しなくとも潰れ量を大きく確保することができ、バンパの衝撃吸収性を向上させることができる。

更に、縦板部の上下方向長さと縦板部の上端から上板部の屈曲部までの長さと縦板部の下端から屈曲部までの長さとを加算した値が、上板部の屈曲部から基端部までの長さと下板部の屈曲部から基端部までの長さと上板部及び下板部の基端部間での上下方向の離間寸法とを加算した値と一致するように設定されるので、衝突時に縦板部がクロスメンバに近接する位置まで上板部及び下板部を屈曲させることが可能となり、衝撃吸収部材の潰れ残りを更に減少させ衝撃吸収性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、上下フランジ部の水平線に対する傾斜角が、縦板部の上端と上板部の基端部とを結ぶ線、及び縦板部の下端と下板部の基端部とを結ぶ線の水平線に対する傾斜角より大きく設定されているので、衝突時に衝撃吸収部材の上板部及び下板部を基端部で車両上下方向車外側に確実かつ容易に屈曲させることができ、衝突時における衝撃吸収部材からの反力を抑制させることができる。

請求項３の発明によれば、衝撃吸収部材の車両前後方向縦断面が上下で線対称となるよう形成されているので、衝突時に衝撃吸収部材を上下で対称的に潰すことができ、衝突時における衝撃吸収部材の潰れ残りをより減少させ、衝撃吸収性を更に高めることができる。
請求項４の発明によれば、上板部及び前記下板部の少なくとも一方に前記屈曲点をまたいでビードが形成されているので、ビードの高さを適宜設定することで屈曲点での曲げ易さを任意に設定することが可能となる。よって、衝突時における衝撃吸収部材の反力、延いてはバンパの反力を容易に設定することができる。

本願発明の一実施形態に係る車両のフレームの概略構造を示す平面図である。 本実施形態のフロントバンパ内の構造を示す縦断面図である。 本実施形態の衝撃吸収部材の上板部の形状を示す斜視図である。 衝突時での衝撃吸収部材の潰れた状態を示す断面図である。 衝撃吸収部材に受ける荷重と潰れ量の関係の一例を示すグラフである。 従来例のフロントバンパ内の構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両１のフレーム２の概略構造を示す平面図である。図２は、本実施形態のフロントバンパ３内の構造を示す縦断面図である。
図１に示すように、本実施形態の車両１の前端部には、車両左右幅方向に延びるフロントクロスメンバ６(クロスメンバ)が設けられている。

フロントクロスメンバ６は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム４、５の前端に接続され、車両のフロントバンパフェイス３の後部に配置されている。
図２に示すように、フロントクロスメンバ６は、車両前側に車両上下方向に延びる接続面７を有している。フロントクロスメンバ６の前方（車両前後方向車外側）には、当該フロントクロスメンバ６に沿って車両左右幅方向に延びる衝撃吸収部材１０が設けられている。そして、フロントバンパフェイス３の内側でフロンバンパフェイス３とフロントクロスメンバ６との間に衝撃吸収部材１０が配置される。

衝撃吸収部材１０は、その車両前後方向縦断面が略コの字型となるよう板部材を折り曲げて形成されており、開口部をフロントクロスメンバ６側（車両後方）に向けた状態で配置されている。
衝撃吸収部材１０は、上板部１１、下板部１２及び縦板部１３から構成されている。衝撃吸収部材１０の車両前後方向縦断面視において、上板部１１及び下板部１２は、車両前後方向に延び、車両後方側（車両前後方向車内側）の基端部がフロントクロスメンバ６に支持されている。上板部１１と下板部１２とは上下方向に互いに離間して配置されている。縦板部１３は、フロントクロスメンバ６から車両前方（車両前後方向車外側）に離間した位置で車両上下方向に延設され、縦板部１３の上端Ａが上板部１１の車両前方側の先端と連結し、縦板部１３の下端Ｅが下板部１２の車両前方側の先端と連結するように構成されている。すなわち、上板部１１および下板部１２が縦板部１３の上下両端Ａ、Ｅからフロントクロスメンバ６に向かって車両後方側に延設されて断面略コの字型とされている。したがって、衝撃吸収部材１０は、縦板部１３とフロントクロスメンバ６との間に中空部が形成されるように構成されている。

更に、本実施形態では、衝撃吸収部材１０の上板部１１及び下板部１２には、上板部１１及び下板部１２が、それぞれ車両前後方向中間部で車両上下方向車外側に突出するように屈曲部Ｂ、Ｆが夫々設けられている。すなわち、衝撃吸収部材１０の車両前後方向縦断面視において、上板部１１が車両上方に突出するよう屈曲部Ｂで屈曲され、下板部１２が車両下方に突出するよう屈曲部Ｆで屈曲されている。

また、次式(１)に示すように、縦板部１３の上下方向長さＬ1と縦板部１３の上端Ａから上板部１１の屈曲部Ｂまでの長さＬ2と縦板部１３の下端Ｅから下板部１２の屈曲部Ｆまでの長さＬ3とを加算した値が、上板部１１の屈曲部Ｂから基端部Ｃまでの長さＬ4と下板部１２の屈曲部Ｆから基端部Ｇまでの長さＬ5と上板部１１及び下板部１２の基端部Ｃ、Ｇ間での上下方向の離間寸法Ｌ6とを加算した値と一致するように設定されている。

Ｌ1+Ｌ2+Ｌ3＝Ｌ4+Ｌ5+Ｌ6・・・（１）
なお、本実施形態では、衝撃吸収部材１０は、その上下方向中央を通る水平線に対して線対象に形成されており、Ｌ2＝Ｌ3、及びＬ4＝Ｌ5となっている。
また、フロントクロスメンバ６の接続面７は、上板部１１及び下板部１２の基端部Ｃ、Ｇより車両上下方向車外側の部位である上部７a及び下部７bが車両後方に傾斜して形成されている。

衝撃吸収部材１０の上板部１１には、基端部Ｃより上方かつ車両後方に延びる上フランジ部１４が形成され、下板部１２には、基端部Ｇより下方かつ車両後方に延びる下フランジ部１５が形成されている。上下フランジ部１４、１５は、接続面７の上部７a及び下部７bの傾斜に沿って同角度で傾斜しており、フロントクロスメンバ６の上部７a及び下部７bに面接触し、基端部Ｃ、Ｇより車両後方の位置Ｄ、Ｈで溶接によって固定されている。

更に、上フランジ部１４の水平線に対する傾斜角θ1は、９０度より小さく、かつ縦板部１３の上端Ａと上板部１１の基端部Ｃとを結ぶ線Ｌaの水平線に対する傾斜角θ2より大きく設定されている。また、下フランジ部１４の水平線に対する傾斜角θ1も、９０度より小さく、かつ縦板部１３の下端Ｅと下板部１２の基端部Ｇとを結ぶ線Ｌbの水平線に対する傾斜角θ2より大きく設定されている。傾斜角θ1は、上記の条件を満たした上で極力０度に近いことが望ましく、例えば５度〜３０度に設定される。

図３は、本実施形態の衝撃吸収部材１０の上板部１１の一部形状を示す斜視図である。
図１及び３に示すように、上板部１１には、車両左右方向に間隔をおいて、複数のビード２０が形成されている。ビード２０は、上板部１１から上方に突出し屈曲部Ｂを跨いで車両前後方向に延びている。
以上のように構成することで、本実施形態では、衝突時に車両後方に荷重が作用したときに、衝撃吸収部材１０が潰れて衝撃を吸収する。

以下、図４を用いて衝突時での衝撃吸収部材１０の潰れ方について説明する。
図４は、衝突時での衝撃吸収部材１０の潰れた状態を示す断面図である。図中実線が潰れた状態での各部材の位置、一点鎖線が潰れる前の各部材の位置を示している。
図４に示すように、衝撃吸収部材１０の上板部１１及び下板部１２には車両上下方向車外側に突出するように屈曲部Ｂ、Ｆが設けられているので、衝突時に車両後方に向って荷重が作用すると、上板部１１及び下板部１２が屈曲部Ｂ、Ｆで車両上下方向車外側に屈曲し(図４中Ｂ→Ｂ’、Ｆ→Ｆ’)、縦板部１３がクロスメンバ６の接続面７に近づくように移動する(図４中Ａ→Ａ’、Ｅ→Ｅ’)。このように、衝突時の衝撃吸収部材１０の変形を制御することができる。

更に、フロントクロスメンバ６の接続面７が、衝撃吸収部材１０の上板部１１及び下板部１２の基端部Ｃ、Ｇより車両上下方向車外側の部位(上部７a、下部７b)で車両後方に傾斜しており、上板部１１及び下板部１２の上下フランジ部１３、１４が鉛直線よりも車両後方に傾斜された状態でフロントクロスメンバ６に接合されているので、衝突時に衝撃吸収部材１０の上板部１１及び下板部１２が基端部Ｃ、Ｇでフロントクロスメンバ７の接続面７の上部７a、下部７bに邪魔にならずに折れ曲がることができ、衝撃吸収部材１０の潰れ残りを減少させることができる。これにより、衝撃吸収部材１０の車両前後方向の寸法を拡大させなくとも潰れ量を充分に確保することができ、衝突時における衝撃を効率よく吸収することが可能となるので、衝撃吸収性を向上させることができる。

特に、縦板部１３の上下方向長さＬ1と縦板部１３の上端Ａから上板部１１の屈曲部Ｂまでの長さＬ2と縦板部１３の下端Ｅから下板部１２の屈曲部Ｆまでの長さＬ3とを加算した値が、上板部１１の屈曲部Ｂから基端部Ｃまでの長さＬ4と下板部１２の屈曲部Ｆから基端部Ｇまでの長さＬ5と上板部１１及び下板部１２の基端部Ｃ、Ｇ間での上下方向の離間寸法Ｌ6とを加算した値と一致するように設定されているので、衝突時に縦板部１３がフロントクロスメンバ６の接続面７に近接する位置まで上板部１１及び下板部１２を屈曲させることが可能となり、衝撃吸収部材１０の潰れ残りを減少させ衝撃吸収性を更に向上させることができる。

また、衝撃吸収部材１０は、その車両前後方向縦断面が上下で線対称となるよう形成されているので、衝突時に衝撃吸収部材１０を上下で対称的に潰すことができ、衝突時における衝撃吸収部材１０の潰れ残りを更に減少させることが可能となる。
また、上下フランジ部１４、１５の水平線に対する傾斜角θ1が、縦板部１３の上端Ａと上板部１１の基端部Ｃとを結ぶ線Ｌa及び縦板部１３の下端Ｅと下板部１２の基端部Ｇとを結ぶ線Ｌbの水平線に対する傾斜角θ2より大きく設定されているので、衝突時に衝撃吸収部材１０の上板部１１及び下板部１２を基端部Ｃ、Ｇで確実かつ容易に車両上下方向車外側に屈曲させることができる。

以下、本実施形態と従来例との衝突時における衝撃吸収部材の反力の違いについて説明する。
図５は、衝撃吸収部材１０に受ける荷重と潰れ量（縦板部１３の車両後方への変位）の関係の一例を示すグラフである。図５中実線が本実施形態、破線が従来例を示す。図６は、従来例のフロントバンパ内の構造を示す縦断面図である。

図６に示す従来例は、衝撃吸収部材３０の上板部３１及び下板部３２に屈曲部を有せず、更に、基端部Ｃ、Ｇより車両上下方向車外側で衝撃吸収部材１０のフランジ部１４、１５及びフロントクロスメンバ６の接続面７が上下方向に延びるように形成されている。
図５に示すように、本実施形態は図６に示す従来例と比較して、潰れ量を大きく確保でき、この分最大荷重が抑制される。この最大荷重は衝突時に歩行者等がフロントバンパ３から受ける反力と相関する値であるので、本実施形態は最大荷重が低減することで衝突時に例えば歩行者の脚部に対するダメージを軽減させることができる。

また、本実施形態では、上板部１１に屈曲部Ｂを跨いでビード２０が形成されているので、ビード２０の高さや個数等を変更することで屈曲部Ｂでの曲げ易さを適宜設定することが可能となる。よって、衝撃吸収部材１０の反力、すなわち、歩行者との衝突時における衝撃吸収特性を容易に設定することができる。なお、ビード２０は下板部１２に設けてもよいし、必要に応じて上板部１１と下板部１２の両方に設けてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。例えば上板部１１と下板部１２とを上下に線対称の形状としなくともよい。
また、本実施形態では、車両のフロントバンパに本発明を適用しているが、車両後端部のリアバンパでも同様に適用することができる。本発明は、各種車両に設けられ、板部材で中空状に形成された衝撃吸収部材に広く適用することができる。

３ フロントバンパフェイス
６ フロントクロスメンバ
１０ 衝撃吸収部材
１１ 上板部
１２ 下板部
１３ 縦板部
１４ 上フランジ部
１５ 下フランジ部
２０ ビード
Ｂ、Ｆ 屈曲部

Claims (4)

1. 車両の前後端部において車幅方向に延びるクロスメンバと、前記クロスメンバの車両前後方向車外側に配置され、前記クロスメンバに沿って車幅方向に延設されるとともに前記クロスメンバとの間に中空部を形成する衝撃吸収部材とを備えた車両のバンパ構造であって、
   前記衝撃吸収部材は、板部材で構成され、前記クロスメンバと離間された位置で車両上下方向に延設される縦板部と、同縦板部の上下端からクロスメンバ側に向かって車両前後方向に延設されるとともに、その基端部が前記クロスメンバに支持される上板部および下板部と、前記上板部および前記下板部のそれぞれの前記基端部から車両上下方向車外側に延設されて前記クロスメンバに面接合される上下フランジ部とを有し、
   前記上板部及び前記下板部には、前記上板部及び前記下板部がそれぞれ車両前後方向中間部で車両上下方向車外側に突出するよう屈曲される屈曲部が夫々設けられ、
   前記上下フランジ部は、鉛直線よりも車両前後方向車内側に傾斜された状態で前記クロスメンバに接合され、
   前記衝撃吸収部材は、前記縦板部の上下方向長さと前記縦板部の上端から前記上板部の前記屈曲部までの長さと前記縦板部の下端から前記下板部の前記屈曲部までの長さとを加算した値が、前記上板部の前記屈曲部から前記基端部までの長さと前記下板部の前記屈曲部から前記基端部までの長さと前記上板部及び前記下板部の前記基端部間での上下方向の離間寸法とを加算した値と一致するように設定されていることを特徴とする車両のバンパ構造。
2. 前記上下フランジ部の水平線に対する傾斜角は、前記縦板部の前記上端と前記上板部の前記基端部とを結ぶ線及び前記縦板部の前記下端と前記下板部の前記基端部とを結ぶ線の水平線に対する傾斜角より大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のバンパ構造。
3. 前記衝撃吸収部材は、その車両前後方向縦断面が上下で線対称となるよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両のバンパ構造。
4. 前記上板部及び前記下板部の少なくとも一方に前記屈曲部を跨いで車両前後方向に延びるビードが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両のバンパ構造。

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