JP6133824B2 - 車両用バンパー - Google Patents

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本発明は、歩行者と車両前部との衝突を検出するとともに、衝突時の衝撃を緩和する車両用バンパーに関する。
自動車等の車両前部には、車両用バンパーに、前方又は後方からの衝撃荷重を緩和するための緩衝部材が設けられた技術が知られている(例えば、特許文献1(図6、図7)参照。)。
この特許文献1に示される車両用バンパーは、車体の後部に車幅方向に延びている剛性ビームが設けられ、この剛性ビームの外側に車幅方向に延びる発泡材が設けられている。さらに、発泡材の内部には、発泡材の長手方向に沿って圧力チューブが設けられており、車両衝突時に衝撃荷重が入力された場合、発泡材の変形に伴って圧力チューブが変形し、圧力チューブ内の圧力が上昇する。圧力チューブに接続された圧力センサーが、圧力の変化を検出することにより、衝突信号が検出される。
仮に、車両が歩行者に衝突した際、発泡材が変形することによって、歩行者への衝撃が緩和される。しかし、発泡材は衝撃を緩和するために比較的厚く構成されているため、発泡材内部の変形には時間がかかり、圧力チューブ内が所定の圧力まで上昇するには時間がかかる。このため、圧力センサーによる圧力変化の検出が遅れ、衝突信号の出力に遅れが生じる。衝突信号によって、歩行者用エアバッグ等を起動させる場合、衝突信号の出力はできるだけ速い方が好ましい。また、特許文献1の技術では、発泡材が変形し得る分の距離を確保しつつ、圧力チューブ及び圧力センサーを設けるため、大きなスペースを必要とする上、パンバーの構造も複雑になる。また、車両の種類によっては車体前部の形状が異なるため、車体前部の形状に応じて、異なる形状の発泡材を造る必要があり、金型費等の製造コストが嵩む。
特表2006−512245号公報
本発明は、衝突荷重を緩和することができ、簡単な構造で小さなスペースに設けることができるレイアウトの自由度が高い車両用バンパー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、歩行者との衝突時の衝撃を緩和するための車両用バンパーであって、車幅方向に延びたバンパービームと、前記バンパービームを含む車体前面を覆うバンパーフェースと、前記バンパービームと前記バンパーフェースの間に設けられた緩衝部材とからなり、前記緩衝部材は、車幅方向の断面において、少なくとも1つの屈曲部を有し衝突荷重によって折り畳み可能な板状部材によって構成され、前記板状部材には、前記屈曲部を介した少なくとも2つの面部の間に空間部が形成され、前記各面部の少なくとも1つには、上下方向に延びた少なくとも1つの凸条又は凹条が形成されるとともに、前記凸条や前記凹条を有していない部位に取付部を備え、前記取付部は車体に取り付けられており、前記空間部には、前記2つの面部間に挟まれることで変形可能な衝撃検出用の圧力チューブが設けられており、前記圧力チューブは前記2つの面部のそれぞれに接していることを特徴とする。
請求項に記載のごとく、より好ましくは、緩衝部材は、車幅方向から見た断面形状がV字状、U字状、W字状、M字状、L字状、半円状をなすことを特徴とする。
請求項に記載のごとく、より好ましくは、緩衝部材は、各面部の開口端の一部同士を変形抑制部によって接続することにより、変形を抑制されていることを特徴とする。
請求項に記載のごとく、より好ましくは、変形抑制部は、取付部に一体的に設けられていることを特徴とする。
請求項に記載のごとく、より好ましくは、取付部は、バンパービームに固定されていることを特徴とする。
請求項に記載のごとく、より好ましくは、取付部は、バンパーフェースに固定されていることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、緩衝部材は、車幅方向の断面において、少なくとも1つの屈曲部を有し衝突荷重によって折り畳み可能な板状部材によって構成されているので、屈曲部が折り畳まれることによって衝突荷重を緩和することができる。
また、緩衝部材は、板状部材からなる簡単な構造であるので、成形し易く、屈曲部を介した面部間の間隔も調整し易い。このため、緩衝部材は、車両衝突時に板状部材が折れ曲がるストロークの設定の自由度や、レイアウトの自由度が高い。
また、各面部の少なくとも1つには、上下方向に延びた少なくとも1つの凸条又は凹条が形成されるので、凸条又は凹条から曲げることで緩衝部材への形状付与が容易となり、よりレイアウトの自由度を高めることができる。
さらに、空間部には、2つの面部間に挟まれることで変形可能な衝撃検出用の圧力チューブが設けられているので、車両衝突時に、板状部材が折れ曲がって潰れることで、面部によって圧力チューブを挟み込み、車両衝突時に圧力チューブ内の圧力を瞬時に高めることができる。このため、圧力センサー自体の感度を変えずに衝突信号の出力を速くすることができる。
また、板状部材の空間部に、2つの面部間に挟まれることで変形可能な衝撃検出用の圧力チューブを設けただけであるので、簡単な構造で小さなスペースに設けることができる。
請求項に係る発明では、緩衝部材は、車幅方向から見た断面形状がV字状、U字状、W字状、M字状、L字状、半円状をなす。緩衝部材の断面形状は、屈曲部を介して開いているので、車両衝突時、屈曲部を座屈の起点にして容易に変形し、衝突エネルギーを吸収することができる。
請求項に係る発明では、緩衝部材は、各面部の開口端の一部同士を変形抑制部によって接続されているので、形状保持のための剛性が確保される。また、変形抑制部材によって部分的に補強し、緩衝部材の変形をコントロールすることができる。
請求項に係る発明では、変形抑制部は、取付部に一体的に設けられているので、緩衝部材を車体に取り付ける際、取付剛性を高めることができる。
請求項に係る発明では、取付部は、バンパービームに固定されているので、バンパービームと一体的に着脱可能となり、作業性を向上することができる。
請求項に係る発明では、取付部は、バンパーフェースに固定されているので、バンパーフェースと一体的に着脱可能となり、作業性を向上することができる。
本発明の車両用バンパーを構成する圧力チューブの基本原理を説明する図である。 本発明の車両用バンパーを取り付けた車両前部を示す分解斜視図である。 本発明の緩衝部材の要部斜視図である。 本発明の緩衝部材の平面図である。 図4の5−5線断面図である。 図4の6−6線断面図である。 図2の車両前部の車幅方向中央の断面図である。 図7の車両用バンパーの作用図である。 図7の車両用バンパーの平面視における作用図である。 図7の車両用バンパーの第1〜第3変形例の断面図である。 図7の車両用バンパーの第4、第5変形例の断面図である。 図7の車両用バンパーの第6〜第8変形例の断面図である。 図7の車両用バンパーの第9〜第11変形例の断面図である。 図7の車両用バンパーの第12変形例の断面図である。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前(Fr)」、「後(Rr)」、「左(L)」、「右(R)」、「上(Up)」、「下(Down)」は運転者から見た方向にしたがう。
先ず、本発明の実施例における圧力チューブの基本原理を図面に基づいて説明する。
図1(a)に示されるように、車両用バンパー20は、衝撃検出用の圧力チューブ31を有している。圧力チューブ31は可撓性を有し、この圧力チューブ31の一端に端部を塞ぐキャップ32が設けられ、圧力チューブ31の他端に端部を塞ぐとともに圧力チューブ31内の圧力を検出する圧力センサー33が設けられている。
圧力センサー33は、ハーネス34を介して制御部35に接続され、この制御部35に歩行者用安全装置36が接続されている。歩行者用安全装置36は、歩行者に自動車等の車両が衝突した際に作動する歩行者のための安全装置であり、例えば、自動車のフロンフード近傍に設けられる歩行者用エアバッグや、衝突時に持ち上がるフロントフード、いわゆるポップアップフード等である。
図1(b)に示されるように、車両衝突前においては、圧力チューブ31は実線で示すように円形断面を呈している。車両衝突時においては、可撓性の圧力チューブ31は矢印(1)のように衝突荷重を受けて変形し、想像線で示すように潰れた長丸断面となり、圧力チューブ31内の圧力が変化する。圧力チューブ31内の圧力変化を圧力センサー33によって検出し、衝突信号を出力する。そして、衝突信号を受けた制御部35が、歩行者用安全装置36を作動させる。
次に、実施例の車両10の前部について説明する。
図1及び図2に示されるように、自動車(以下、車両という)10の前部は、車体11の前部左右側に設けられた左右のフロントサイドフレーム12,13と、左フロントサイドフレーム12の前端部12aおよび右フロントサイドフレーム13の前端部13aに設けられたフロントバルクヘッド14とを有する。
さらに、車両10の前部には、車両用バンパー20が設けられている。車両用バンパー20は、左フロントサイドフレーム12の前端から右フロントサイドフレーム13の前端に掛け渡されたバンパービーム15と、このバンパービーム15を含む車体11の前面を覆うバンパーフェイス21と、バンパービーム15とバンパーフェース21の間に設けられた緩衝部材41と、この緩衝部材41に設けられた圧力チューブ31とを有する。
バンパービーム15は、車幅方向中央部が車両10の前方に突出するように曲がっている。緩衝部材41は、バンパービーム15の形状に沿うように曲がっている。圧力チューブ31は、緩衝部材41の形状に沿うように曲がっている。
左右のフロントサイドフレーム12,13は、車体11の前部左右側に所定間隔をおいて設けられ、かつ、エンジン・トランスミッションユニット22の左右側に沿って車体前後方向に向けて延出されている。左右のフロントサイドフレーム12,13は、それぞれ略矩形状の閉断面状に形成されることにより車体11の骨格を構成する剛性・強度の高い部材である。
バンパービーム15は、左フロントサイドフレーム12の前端および右フロントサイドフレーム13の前端に略水平に掛け渡されている。よって、バンパービーム15は、フロントバルクヘッド14の車体前方で、かつ、バンパーフェイス21の車体後方に設けられている。バンパーフェイス21は、樹脂製の部材であり、仮に車両10が歩行者と衝突した際は、変形可能に設けられている。なお、バンパーフェイス21は、変形可能であれば、金属製等、他の材質であっても差し支えない。
フロントバルクヘッド14の内側には、冷却機器(ラジエータ23)が設けられており、このラジエータ23の車体前方にバンパービーム15が設けられている。ラジエータ23は、エンジン・トランスミッションユニット22の冷却水を外気(空気)で冷却するための熱交換器である。
フロントバルクヘッド14は、正面視略矩形状に形成され、バンパーフェイス21やバンパービーム15の車体後方に配置されている。フロントバルクヘッド14は、左フロントサイドフレーム12から上方に延在する左フロントバルクヘッドサイド(フロントバルクヘッドサイド)16と、右フロントサイドフレーム12から上方に延在する右フロントバルクヘッドサイド(フロントバルクヘッドサイド)17と、左右のフロントバルクヘッドサイド16,17の各上端を連接するフロントバルクヘッドアッパ18と、左右のフロントバルクヘッドサイド16,17の各下端を連接するフロントバルクヘッドロア19とが含まれている。
また、車体11は、左右のフロントサイドフレーム12,13の車幅方向外側で且つ上方で車体前後に延びた左右のアッパフレーム12b,13bを含む。左右のフロントバルクヘッドサイド16,17、左右のアッパフレーム12b,13bに囲まれるようにして、左右のヘッドライト24,25が配置されている。
図2、図3及び図7に示されるように、緩衝部材41は、車幅方向の断面において、1つの屈曲部42を有し衝突荷重によって折り畳み可能な板状部材43によって構成されている。この板状部材43には、屈曲部42を介した2つの面部43a,43bの間に空間部44が形成されている。この空間部44には、2つの面部43a,43b間に挟まれることで変形可能な衝撃検出用の圧力チューブ31が設けられている。
各面部43a,43bには、上下方向に延びるとともに外方に突出する凸条45が形成されている。凸条45を有していない部位に取付部46が備えられ、取付部46は、車体11のバンパービーム15に締結部材46aによって取り付けられている。凸条45を有することで、緩衝部材41を凸条45を曲げることができる。取付部46は、各面部43a,43bの端部に設けられており、板状部材43をプレスすることで、容易に成形することができる。
なお、実施例では、取付部46を、バンパービーム15に取り付けたがこれに限定されず、車体11であれば、左フロントサイドフレーム12及び右フロントサイドフレーム13等に取り付けてもよく、さらには、バンパーフェイス21に取り付けても差し支えない。また、実施例では、取付部46を、全ての凸条45と凸条45の間に設けたが、これに限定されず、緩衝部材41を車体11に取り付けることができれば、1カ所、2カ所、3カ所等、取付部46の数はいくつであっても差し支えない。また、実施例では、取付部46を締結部材46aによって車体11に取り付けたが、これに限定されず、溶接等、取り付けることができれば他の方法であっても差し支えない。
図4に示されるように、緩衝部材41は、凸条45の位置に且つ屈曲部42の位置に貫通孔47が形成されている。この貫通孔47によって、凸条45を起点として緩衝部材41を容易に曲げることができる。
図5に示されるように、取付部46の位置における断面では、圧力チューブ31は、板状部材43の面部43a,43b、に接していいる。
図6に示されるように、凸条45の位置における断面では、凸条45は、板状部材43の各面部43a,43bの上端から下方に延び、下端の手前まで形成されている。屈曲部42に対応する位置では、凸条45は形成されておらず、貫通孔47が形成されている。
また、実施例では、各面部43a,43bの全てに、上下方向に延びる凸条45を形成したが、これに限定されず、各面部43a,43bの少なくとも1つに、凸条45が形成されていればよく、さらには、凸条45自体も少なくとも1つ形成されていれば差し支えない。また、実施例では、凸条45としたが、これに限定されず、各面部43a,43bの少なくとも1つに、上下方向に延びるとともに内方に窪む凹部を形成しても差し支えない。凸条45又は凹条は、緩衝部材41を曲げるためのものであり、蛇腹と同様の機能を有するものである。
図2、図7に示されるように、緩衝部材41は、前方からの衝撃荷重を緩和するための衝撃緩和部材である。板状部材43は、屈曲部42と2つの面部43a,43bとにより、車幅方向からみて、V字状断面に形成されている。屈曲部42は板状部材43のなかの最下位に位置しており、板状部材43が上に凹状を呈している。このため、圧力チューブ31を、上から板状部材43の空間部44に投入するだけで、圧力チューブ31を板状部材43に保持することができる。結果、圧力チューブ31を保持するための部品が必要なく、部品点数を削減することができる。
車両10の前部は、フロントバルクヘッドロア19の下方がアンダーカバー26によって覆われ、車体11の前部がバンパーフェイス21及びフロントグリル27によって覆われ、車体11の上部がフロントフード28によって覆われている。
また、車両10の前部が歩行者70の脚部71に衝突した場合に、バンパーフェイス21の下部を下腿部72に接触させ、バンパーフェイス21の上部を大腿部73に接触させることができる。膝関節74は、緩衝部材41の前方に位置する。
以上の述べた車両用バンパー20の作用を次に述べる。
図8に示されるように、車両10が想像線で示す歩行者70に衝突すると、脚部71は、矢印(2)のように想像線で示す位置から実線で示す位置に移動する。脚部71によってバンパーフェイス21が押され、さらにバンパーフェイス21が緩衝部材41のなかの車両前側の面部43aに当接する。板状部材43は、屈曲部42を基点にして折り畳まれ、面部43aは矢印(3)のように移動する。
緩衝部材41が、屈曲部42を基点にして折り畳まれる過程で、脚部71への衝撃が緩和される。また、圧力チューブ31は、車両前側の面部43aと車両後側の面部43bとによって挟まれて変形し、圧力チューブ31内部の圧力が変化する。この圧力変化を圧力センサー33(図1参照)によって検出し、歩行者用安全装置36を作動させる。
車両衝突前の状態において、圧力チューブ31は、車両前側の面部43aと車両後側の面部43bの両方に当接している。このため、車両前側の面部43aが若干移動するだけで、圧力チューブ31は変形して圧力変化を検出し、瞬時に衝突信号を出力することができる。
次に車両用バンパー20の平面視における作用を述べる。
図9に示されるように、バンパービーム15は、車幅方向中央部が車両前方に突出するように曲がっている。緩衝部材41は、凸条45を起点に曲げることで、バンパービーム15に沿った形状に曲がっている。このように緩衝部材41には、凸条45が形成されるので、凸条45から曲げることで緩衝部材41への形状付与が容易となり、よりレイアウトの自由度を高めることができる。
車両10の衝突時の作用は、車幅方向中央において、車両10が脚部71aに衝突すると、バンパフェース21の変形に伴い、緩衝部材41も変形する。圧力チューブ31も変形し、瞬時に衝突信号を出力することができる。
車幅方向端部において、車両10が脚部71bに衝突すると、バンパフェース21の変形に伴い、緩衝部材41も変形する。圧力チューブ31も変形し、瞬時に衝突信号を出力することができる。このように、圧力チューブ31を車幅方向に延びるようにして緩衝部材41に沿って配置したので、脚部71a,71bの衝突位置に関わらず、圧力チューブ31は変形し、瞬時に衝突信号を出力することができる。
次に車両用バンパーの第1〜第3変形例について説明する。なお、図7に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図10(a)に示されるように、第1変形例において、板状部材43は、車幅方向から見た断面形状がU字状をなしている。U字状の底が屈曲部42となり、屈曲部42から2つの面部43a,43bが上方に延びている。圧力チューブ31はU字状の底に設けられている。このため、衝突時、屈曲部42であるU字状の底が座屈の起点となるとともに、板状部材43の2つの面部43a,43bによって着実に圧力チューブ31をつぶして圧力を発生させることができる。
図10(b)に示されるように、第2変形例において、板状部材43は、車幅方向から見た断面形状がW字状をなしている。W字状の2つの下端部が屈曲部42となり、1つの屈曲部42から2つの面部43a,43bがそれぞれ上方に延びている。圧力チューブ31は2つある空間部44の一方に設けられている。また、断面W字状とすることで、一方の面部43aと他方の面部43bとの上端の接続部にも屈曲部42が形成される。屈曲部42を複数形成することで、バンパービーム15からバンパーフェース21までの距離が大きい場合でも、緩衝部材41の上下幅を一定に保ったまま、緩衝部材41を車両前後方向に延ばすことができる。結果、緩衝部材41の上下方向のコンパクト化を図ることができる。
図10(c)に示されるように、第3変形例において、板状部材43は、車幅方向から見た断面形状がM字状をなしている。M字状の下端部が屈曲部42となり、屈曲部42から2つの面部43a,43bがそれぞれ上方に延び、上端の2つの屈曲部42aから下方へ面部43a,43bがそれぞれ延びている。圧力チューブ31は空間部44に設けられている。また、断面M字状とすることで、面部43aの下端から取付部46を延ばすことができ、バンパービーム15の下部に取付部46を固定することができる。結果、緩衝部材41のレイアウトの自由度を向上させることができる。
次に車両用バンパーの第4〜第5変形例について説明する。なお、図7に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図11(a)に示されるように、第4変形例において、板状部材43は、車幅方向から見た断面形状がL字状をなしている。L字状の下部が屈曲部42となり、屈曲部42から一方の面部43aが前方に延び、他方の面部43bが上方に延びている。圧力チューブ31は屈曲部42近傍に設けられている。L字状とすることで、緩衝部材41を容易に成形することができる。
図11(b)に示されるように、第5変形例において、板状部材43は、車幅方向から見た断面形状が半円状をなしている。半円状とすることで、圧力チューブ31を容易に配置することができる。このように、第1〜第5変形例において、緩衝部材41の断面形状は、屈曲部42を介して開いているので、車両衝突時、屈曲部42を座屈の起点にして容易に変形し、衝突エネルギーを吸収することができる。
次に車両用バンパーの第6〜第11変形例について説明する。なお、図10、図11に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図12、図13に示されるように、第6〜第11変形例は、車幅方向から見た断面形状が、第1〜第5変形例及び図7に示した実施例と同様である。図12(a)〜(c)の順に第6〜第8変形例を示し、図13(a)〜(c)の順に第9〜第11変形例を示す。便宜上図13(c)を代表として説明する。
図13(c)に示されるように、緩衝部材41は、各面部43a,43bの開口端の一部同士を変形抑制部材51によって接続されている。変形抑制部材51は、緩衝部材に一体の部材又は別体の部材のどちらでも差し支えない。緩衝部材41は、変形抑制部材51によって、形状保持のための剛性が確保される。また、変形抑制部材41によって部分的に補強し、緩衝部材41の変形をコントロールすることができる。
変形抑制部材51は、取付部46に一体的に設けられている。このため、緩衝部材41を車体11に取り付ける際、取付剛性を高めることができる。
次に車両用バンパーの第12変形例について説明する。なお、図7に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図14に示されるように、緩衝部材41は、各面部43a,43bの開口端の一部同士を変形抑制部材51によって接続されている。取付部46及び変形抑制部材51は共に、バンパーフェイス21に、締結部材46aによって固定されている。取付部46を、バンパーフェース21に固定することで、バンパーフェース21と緩衝部材41とを一体的に扱うことができ、着脱作業等の作業性を向上することができる。
尚、本発明の車両用バンパーは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。例えば、車体、左右のフロントサイドフレーム、フロントバルクヘッド、左右の衝撃吸収部材、フロントグリル、バンパフェイス、左右のフロントバルクヘッドサイドおよび縦壁部などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、歩行者との衝突検出に関し、衝突時の衝撃を緩和する車両用バンパーへの適用に好適である。
10…自動車(車両)、11…車体、15…バンパービーム、20…車両用バンパー、21…バンパーフェイス、31…圧力チューブ、41…緩衝部材、42,42a…屈曲部、43…板状部材、43a,43b…面部、44…空間部、45…凸条(凹条)、46…取付部、51…変形抑制部材、70…歩行者。

Claims (6)

  1. 歩行者との衝突時の衝撃を緩和するための車両用バンパーであって、
    車幅方向に延びたバンパービームと、前記バンパービームを含む車体前面を覆うバンパーフェースと、前記バンパービームと前記バンパーフェースの間に設けられた緩衝部材とからなり、
    前記緩衝部材は、車幅方向の断面において、少なくとも1つの屈曲部を有し衝突荷重によって折り畳み可能な板状部材によって構成され、
    前記板状部材には、前記屈曲部を介した少なくとも2つの面部の間に空間部が形成され、
    前記各面部の少なくとも1つには、上下方向に延びた少なくとも1つの凸条又は凹条が形成されるとともに、前記凸条や前記凹条を有していない部位に取付部を備え、
    前記取付部は車体に取り付けられており、
    前記空間部には、前記2つの面部間に挟まれることで変形可能な衝撃検出用の圧力チューブが設けられており、
    前記圧力チューブは前記2つの面部のそれぞれに接していることを特徴とする車両用バンパー。
  2. 前記緩衝部材は、車幅方向から見た断面形状がV字状、U字状、W字状、M字状、L字状、半円状をなすことを特徴とする請求項記載の車両用バンパー。
  3. 前記緩衝部材は、前記各面部の開口端の一部同士を変形抑制部によって接続することにより、変形を抑制されていることを特徴とする請求項1又は2記載の車両用バンパー。
  4. 前記変形抑制部は、前記取付部に一体的に設けられていることを特徴とする請求項記載の車両用バンパー。
  5. 前記取付部は、前記バンパービームに固定されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の車両用バンパー。
  6. 前記取付部は、前記バンパーフェースに固定されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の車両用バンパー。
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