JP6051085B2 - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Description

本発明は、バンパを構成する衝撃吸収部材に関し、特に歩行者等に接触した際に歩行者等に及ぼす障害ダメージを低減する衝撃吸収部材に関する。

従来から、歩行者等に接触した際に、歩行者に及ぼす障害ダメージを少なくする自動車のバンパが提案されている。

下記特許文献１の図５、図６およびその説明箇所を参照すると、樹脂から成るバンパの構造が開示されている。具体的には、樹脂表皮１の内部で前面に補強部材２が設けられており、この樹脂表皮１が補強部材２と共に変形して衝撃を吸収する構成となっている。

下記特許文献２では、図２等を参照すると、バンパ支持部材を特定の形状とする事項が開示されている。具体的には、エネルギー吸収体３の形状を、上部よりも下部が前方へ突出したものとしている。これにより、被衝撃物の折れ曲がり点から遠い位置が衝撃箇所となることで、折れ曲がり点の回りのモーメントが小さくなる。よって、発生するエネルギーが小さくなり、被衝撃物への衝撃が軽減される。

特開昭５８−１２４３５４号公報 特開平１１−３４２８１２号公報

しかしながら、上記した各特許文献に記載された発明では、衝撃を吸収する部材を構成する上面または下面が変形する際の挙動を制御するのみで、衝撃時のエネルギーを吸収していた。よって、衝撃吸収部材が衝撃を吸収する効率およびスペースの効率の観点から改善の余地があった。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、衝撃エネルギーの吸収効率およびスペース効率が向上された衝撃吸収部材を提供することに有る。

本発明は、幅方向に延在するバンパ支持部材とバンパ表皮との間に配置され、潰れ変形することで衝撃を吸収する衝撃吸収部材において、前記バンパ支持部材に対向して延在する後面と、前記後面の上端と連続して前方に延在する上面と、前記上面の前端部と連続して前記バンパ表皮の内壁に面する上側前面と、前記後面の下端と連続して前方に延在する下面と、前記下面の前端部と連続して前記バンパ表皮の内壁に面する下側前面と、を具備し、前記上側前面は下端が上端よりも後方に位置する傾斜形状であり、前記下側前面は上端が下端よりも後方に位置する傾斜形状であり、前記後面の上端と前記上面とが連続する連続部は、前記バンパ支持部材と離間し且つ前記バンパ支持部材の上端部よりも上方に配置され、前記後面の下端と前記下面とが連続する連続部は、前記バンパ支持部材と離間し且つ前記バンパ支持部材の下端部よりも下方に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃吸収部材の上側前面および下側前面を傾斜形状とすることにより、衝撃時に上面および下面が面座屈するように挙動制御され、これにより衝撃時のエネルギー吸収効率およびスペース効率が向上する。

更に、衝撃吸収部材の後面の上端および下端を、衝撃吸収部材を支持するバンパ支持部材の上端および下端から突出させている。これにより、衝撃吸収部材が衝撃時にビームの端部から上方および下方に張り出し、これにより、潰れストロークが阻害されずにスペース効率が向上する。

本発明の衝撃吸収部材を示す図であり、（Ａ）は衝撃吸収部材が備えられる車両を示す斜視図であり、（Ｂ）は衝撃吸収部材を含むエネルギー吸収バンパを示す斜視図である。 本発明の衝撃吸収部材を示す図であり、（Ａ）は衝撃吸収部材が備えられる車両を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。 本発明の衝撃吸収部材を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面で衝撃吸収部材が変形する状態を示す断面図である。 本発明の衝撃吸収部材を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ’線での断面で衝撃吸収部材が変形する状態を示す断面図である。

以下、図を参照して、本形態の衝撃吸収部材を説明する。以下の説明において、ＵＰは上方向を示し、ＤＯＷＮは下方向を示し、ＬＨは車両の進行方向を向いた場合の左方向を示し、ＲＨは同様の場合の右方向を示し、ＦＲは前方を示し、ＲＥは後方を示す。

図１（Ａ）を参照して、本形態のエネルギー吸収バンパ１２は、車両１０の前端部に於いて幅方向（左右方向）に伸びる部材である。低速走行する車両１０の前端部が歩行者等に接触した際には、エネルギー吸収バンパ１２自体がＲＥ側に潰れ変形することで衝撃荷重が吸収され、歩行者に及ぼす障害ダメージが小さくなる。

図１（Ｂ）を参照して、本形態のエネルギー吸収バンパ１２は、ＲＥ側から、車体側に取り付けられるバンパ支持部材１４と、バンパ支持部材１４の前側に配置される衝撃吸収部材１６と、衝撃吸収部材１６の前側に配置されるバンパ表皮１８とから構成される。バンパ支持部材１４は車両の幅方向に伸びる金属製の部材であり、衝撃吸収部材１６を支持し、且つ、大衝突時のエネルギーを吸収する役割を有する。車両１０が低速走行時に衝撃した際には、バンパ支持部材１４は基本的には変形しない。衝撃吸収部材１６は、厚みが２．５ｍｍから３．０ｍｍ程度のポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料等を所定形状に成形した部材であり、バンパ支持部材１４にネジ止めされる等して固定される。衝撃吸収部材１６は、低速走行時の衝突で発生する衝撃を吸収する役割を有し、その詳細は図２等を参照して後述する。バンパ表皮１８は、樹脂材料を所定形状に成形した部材であり、衝撃吸収部材１６を被覆して車両１０の外装の一部を構成する。

図２を参照して、上記したエネルギー吸収バンパ１２の構成を詳述する。図２（Ａ）は車両１０の前端部付近を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。即ち、図２（Ｂ）は車両１０の幅方向で中央部付近での断面図であり、図２（Ｃ）はＬＨ側の端部での断面図である。

図２（Ｂ）を参照して、衝撃吸収部材１６は、バンパ支持部材１４の前面に取り付けられている。また、衝撃吸収部材１６の上部の前端部はバンパ表皮１８と嵌合またはビス結合され、衝撃吸収部材１６の下部の前端部はバンパ表皮１８とビス結合されている。これにより、バンパ表皮１８と衝撃吸収部材１６とで箱の如き形状が実現され、衝撃時に箱形状の両者が潰れ変形することで効率的に衝撃エネルギーが吸収される。バンパ表皮１８の上端付近にはグリル３０が嵌合固定されている。グリル３０は、衝撃吸収部材１６等と比較すると剛性を有して変形し難い材料から成る。しかしながら、本形態では下記するように、衝撃時にグリル３０をバンパ支持部材１４の上方に移動させて逃がすことで、衝撃吸収の効率を維持している。

衝撃吸収部材１６は、バンパ支持部材１４の前面に取り付けられ、低速衝突時に潰れ変形を起こすことで衝突エネルギーを吸収する。具体的には、衝撃吸収部材１６は、バンパ支持部材１４に面する後面２０と、後面２０の上端からＦＲ側に伸びる上面と、後面２０の下端からＦＲ側に伸びる下面とを有している。また、後面２０の中間部分は、レ字形状断面を呈し、上部より下部が突出した形状を呈している。更に、この、レ字形状断面の下面の途中には曲折部３８が設けられており、この曲折部３８よりもＦＲ側の面は略水平であり、曲折部３８よりもＲＥ側の面は、ＲＥ側の方が下方に配置された傾斜面となっている。後面２０の一部をレ字形状断面とすることで、衝撃時にこの断面部分が変形して衝撃荷重が吸収される。このレ字形状断面は、衝撃吸収部材１６の中央部付近のみに設けても良いし、衝撃吸収部材１６の全域に設けても良い。また、後面２０の一部を逆レ字形状断面としても良く、これにより後面２０の一部をレ字形状断面とした場合と同様の効果が奏される。

この断面に於いて、後面２０の上端と上面２２とが連続する角部は、バンパ支持部材１４の上端よりも上方に配置されており、両者は所定の距離Ｌ１で離間されている。このように、後面２０の上端をバンパ支持部材１４よりも上方に配置することで、衝撃が作用した際に、グリル３０をバンパ支持部材１４の上方に移動させることで潰れ残りスペースを減少させ、潰れ変形による衝撃吸収の効率が向上する。

後面２０の下端は、バンパ支持部材１４の下端よりも上方に配置されている。これは、図２（Ａ）を参照して、車両１０の幅方向の中央部付近の下部には、吸気口４０が配置されているので、衝撃吸収部材１６を下方に突出させるためのスペースが無いからである。このため、後面２０と連続する部分付近の下面２６に逆反り部３２を設けている。逆反り部３２とは、内側に凸となる湾曲形状を呈する部分である。逆反り部３２を設けることで、衝撃変形時に下面２６の中間部分が外側に湾曲するようになり、潰れ変形時のスペース効率が高められる。この事項の詳細は図４を参照して後述する。

図２（Ｃ）を参照して、衝撃吸収部材１６の後面２０の上端は、衝撃吸収部材１６の上端よりも上方に設けられ、両者は距離Ｌ２で離間している。これにより、衝撃により湾曲した上面２２の一部が衝撃吸収部材１６の上方に位置し、スペース効率が高められる。同様に、後面２０の下端も、衝撃吸収部材１６の下端よりも下方に設けられ、両者は距離Ｌ３で離間している。これにより、衝撃により湾曲した下面２６の一部が衝撃吸収部材１６の下方に位置するように成り、スペース効率が高められる。

また、車両１０の幅方向の端部付近では、衝撃吸収部材１６はバンパ表皮１８とは結合されず、両者は分離している。この理由は、ヒケの発生に起因して、バンパ表皮１８の内壁にビス止めの為の突起部を設けることが困難だからである。

上面２２のＦＲ側端部には、下端が上端よりも後方に位置するように傾斜する上側前面２４が設けられている。即ち、上側前面２４は、垂直から所定の角度θで傾斜しており、その下端が上端よりもバンパ表皮１８から離間している。これにより、衝撃時にバンパ表皮１８が上側前面２４に接触することで、モーメントが発生して上面２２が所定方向に湾曲するように成る。

同様に、下面２６のＦＲ側端部には、上端が下端よりも後方に位置するように傾斜する下側前面２８が設けられており、下側前面２８は垂直から所定の角度θで傾斜している。この下側前面２８により、衝撃作用時に下面２６が所定の方向に湾曲してモーメントが発生する。

上面２２の中間部には、曲折部３４が設けられており、曲折部３４よりもＲＥ側の部分の上面２２は、曲折部３４よりもＦＲ側の上面２２よりも水平面から傾斜する角度が大きくなっている。このような曲折部３４を設けることにより、衝撃変形時にモーメントが発生して上面２２が所定方向に湾曲するように成る。

同様に、下面２６にも曲折部３６が設けられており、曲折部３６よりもＲＥ側の部分の下面２６は、曲折部３６よりもＦＲ側の下面２６よりも水平面から傾斜する角度が大きくなっている。このような曲折部３６を設けることにより、衝撃作用時にモーメントが発生し、下面２６が所定の潰れ変形を起こす。

ここで、図２（Ｂ）を参照して、上面２２および／または下面２６の後端面が、バンパ支持部材１４の上面、下面の前端部分を覆う様に構成されても良い。これにより、上記と同様の効果が奏される。

上記形状を有する衝撃吸収部材１６の機能を、図３および図４を参照して説明する。図３は車両の幅方向の端部付近で衝撃吸収部材１６が変形する状況を示し、図２（Ａ）のＣ−Ｃ’断面に対応している。図４は車両の幅方向の中央付近で衝撃吸収部材１６が変形する状況を示し、図２（Ａ）のＢ−Ｂ’断面に対応している。

図３を参照して車両の幅方向に於ける端部付近で衝撃吸収部材１６が衝撃を吸収する状況を説明する。図３（Ａ）から図３（Ｃ）は、車両が歩行者等に低速衝撃した際に衝撃吸収部材１６が潰れ変形する状況を時系列に示す断面図である。

図３（Ａ）を参照して、先ず、歩行者等に車両が低速衝撃したら、バンパ表皮１８が歩行者等に接触する結果、衝撃荷重Ｆがバンパ表皮１８を経由して衝撃吸収部材１６に作用する。

具体的には、バンパ表皮１８の内壁が、衝撃吸収部材１６の上側前面２４に衝撃荷重Ｆを与える。上記したように、上側前面２４は傾斜面であるので、上側前面２４がその付け根部分で、後方に倒れるように変形する。これにより、紙面上にて時計回りのモーメントＭｆが発生する。更に、上面２２の中間部に設けた曲折部３４には、上面２２が圧縮されることによる紙面上にて逆時計回りのモーメントＭｇが発生する。これらのモーメントが発生することで、上面２２が折り畳まれるように面座屈し、衝撃に対する効力が適切に確保される。換言すると、上面２２はアコーディオンの蛇腹の如き形状を呈するように潰れ変形する。仮に、このような構成を採用しなければ、多重折り曲げを実現するためのモーメントが発生せず、衝撃時の衝撃により上面２２は単にＵＰ方向に開くように変形してしまい、衝撃吸収の作用が小さくなると考えられる。

この事項は衝撃吸収部材１６の下面２６でも同様である。即ち、下側前面２８が、バンパ表皮１８で押圧されることで、下側前面２８がその付け根部分で、後方に倒れるように変形する。これにより、反時計回りのモーメントＭｆが発生する。更に、曲折部３６にて時計回りのモーメントＭｇが発生する。

図３（Ｂ）を参照して、更に衝撃荷重Ｆが作用すると、上記のように発生したモーメントＭｇ、Ｍｆの影響により上面２２の途中部分が面座屈（提灯座屈）を起こし、その結果、上面２２の形状が上方（外側）に膨らむように潰れ変形している。同様に、下面２６も、曲げモーメントＭｆ、Ｍｇの効果により下方に膨らむように潰れ変形している。

また、この図に示す変形の途中段階においても、図３（Ａ）の場合と同様に、衝撃吸収部材１６の各部位でモーメントＭｆ、Ｍｇが発生している。

図３（Ｃ）を参照して、上記の潰れ変形が進行すると、衝撃吸収部材１６の上面２２はバンパ支持部材１４の上方で折り畳まれるように変形している。また、折り畳まれた部分の上面２２の一部は、バンパ支持部材１４の前面端部よりもＲＥ側に配置されている。これは、衝撃吸収部材１６の後面２０の上端部がバンパ支持部材１４の上端よりも上方に張り出しているからである。これにより、上面２２の潰れストロークがバンパ支持部材１４で阻害されず、スペース効率が高められる。

同様に、潰れ変形の進行に伴い、下面２６はバンパ支持部材１４の下端で折り畳まれるように変形している。そして、このように変形した下面２６の一部は、バンパ支持部材１４の前端よりもＲＥ側に配置されている。この変形の理由も、後面２０の下端が、バンパ支持部材１４の下端よりも下方に配置されているからである。これにより、上面と同様の効果が奏される。

尚、本形態では、歩行者等に車両が低速で衝撃した際に発生する衝撃荷重は、主に衝撃吸収部材１６の潰れ変形により吸収され、バンパ支持部材１４は潰れ変形しない。バンパ支持部材１４は、例えば車両同士が衝撃するなどの結果、大きな衝撃が作用した際に、その衝撃を吸収して車体を保護するための部材である。

図４を参照して車両の幅方向に於ける中央付近で衝撃吸収部材１６が衝撃を吸収する状況を説明する。図４（Ａ）から図４（Ｃ）は、車両が歩行者等に低速衝撃した際に衝撃吸収部材１６が潰れ変形する状況を時系列に示す断面図である。

図４（Ａ）を参照して、車両が歩行者等に低速衝撃すると、衝撃荷重Ｆがバンパ表皮１８に作用する。上記したように、車両の中央部付近では、ピン留め等の連結構造によりバンパ表皮１８と衝撃吸収部材１６とは連結されている。よって、この部分では、バンパ表皮１８と衝撃吸収部材１６とは一体に潰れ変形を起こす。

図４（Ｂ）を参照して、バンパ表皮１８を経由して衝撃荷重Ｆが衝撃吸収部材１６に伝達されると、上面２２は、バンパ支持部材１４の上方に膨らむように潰れ変形を起こす。これは、後面２０と上面とが連続する部分が、バンパ支持部材１４の上端よりも上方に配置されているからである。更に、同様の理由により、湾曲する上面２２の一部は、バンパ支持部材１４の前面よりもＲＥ側に位置し、これによっても衝撃吸収の効率が向上する。

また、このような上面の変形に伴い、グリル３０は、変形前の状態と比較して、ＵＰ側であり且つＲＥ側に移動している。グリル３０は、バンパ表皮１８や衝撃吸収部材１６と比較すると、硬い樹脂部材から成り衝撃吸収の役割を有しない。よって、衝撃吸収には原則的に寄与しないグリル３０を紙面上にて斜め後方に移動させることで、潰れ残りとなるスペースを低減させ、スペース効率を高めることができる。

下面２６と後面２０とが接続する部分は逆反り部３２となっている。よって、衝撃荷重Ｆが逆反り部３２に作用することにより、下面２６を下方に湾曲させるモーメントが発生する。これによっても、下面２６が下方に向かって湾曲して潰れストロークが阻害されない。

図４（Ｃ）に、上記した衝撃吸収部材１６の潰れ変形が進行した後の状態を示す。上記した衝撃荷重Ｆが作用することで、衝撃吸収部材１６の上面２２および下面２６は面座屈を起こし、これに衝撃が良好に吸収されている。

また、レ字形状を呈している部分の後面２０も、バンパ表皮１８の内壁を経由して衝撃荷重Ｆが作用することでＲＥ側に潰れるように潰れ変形し、これにより衝撃を吸収する効果が更に大きくなる。

上記した本形態は、例えば以下のように変更可能である。

図１（Ｂ）を参照して、衝撃吸収部材１６の両端部の側面に孔部を設けても良い。これにより、衝撃吸収部材１６の効力を適当な程度に低減できる。

図２（Ｂ）を参照して、逆反り部３２は下面のみに設けられていたが、上面２２にも逆反り部３２を設けても良い。

１０ 車両
１２ エネルギー吸収バンパ
１４ バンパ支持部材
１６ 衝撃吸収部材
１８ バンパ表皮
２０ 後面
２２ 上面
２４ 上側前面
２６ 下面
２８ 下側前面
３０ グリル
３２ 逆反り部
３４ 曲折部
３６ 曲折部
３８ 曲折部
４０ 吸気口
Ｍｆ モーメント
Ｍｇ モーメント
Ｆ 衝撃荷重

Claims (4)

1. 幅方向に延在するバンパ支持部材とバンパ表皮との間に配置され、潰れ変形することで衝撃を吸収する衝撃吸収部材において、
   前記バンパ支持部材に対向して延在する後面と、前記後面の上端と連続して前方に延在する上面と、前記上面の前端部と連続して前記バンパ表皮の内壁に面する上側前面と、前記後面の下端と連続して前方に延在する下面と、前記下面の前端部と連続して前記バンパ表皮の内壁に面する下側前面と、を具備し、
   前記上側前面は下端が上端よりも後方に位置する傾斜形状であり、前記下側前面は上端が下端よりも後方に位置する傾斜形状であり、
   前記後面の上端と前記上面とが連続する連続部は、前記バンパ支持部材と離間し且つ前記バンパ支持部材の上端部よりも上方に配置され、
   前記後面の下端と前記下面とが連続する連続部は、前記バンパ支持部材と離間し且つ前記バンパ支持部材の下端部よりも下方に配置されることを特徴とする衝撃吸収部材。
2. 前記上面の途中に、後方部分が前方部分よりも水平面から傾斜する角度が大きくなる曲折部を設け、
   前記下面の途中に、後方部分が前方部分よりも水平面から傾斜する角度が大きくなる曲折部を設けることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 前記上面または前記下面の一部を、内側に湾曲する逆反り部とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収部材。
4. 前記後面の下端は、前記幅方向の端部付近では前記バンパ支持部材の下端よりも下方に配置され、前記幅方向の中央付近では前記バンパ支持部材の下端よりも上方に配置され、
   前記後面の前記下端が、前記バンパ支持部材の下端よりも上方に配置される車幅の領域で、前記下面の一部を、内側に湾曲する逆反り部とすることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の衝撃吸収部材。
   

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