JP6157438B2 - 自動車用バンパー - Google Patents

Description

本発明は、車幅方向に配置された繊維強化樹脂製のバンパービームと、前後方向に配置されて前記バンパービームの車幅方向両端を支持する左右一対の繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンションとを備える自動車用バンパーに関する。

前後方向に配置した左右一対のバンパービームエクステンションの後端の車幅方向内面に、車幅方向に配置したリヤバンパービームの車幅方向外端を接続するとともに、斜めに配置した左右一対の金属ガセットで、リヤバンパービームの前面とバンパービームエクステンションの前端とを接続したものが、下記特許文献１により公知である。

ＥＰ２３８０７８１

ところで、上記従来のものの金属ガセットは、リヤバンパービームの前面に接続される一方の端部と、リヤバンパービームおよびバンパービームエクステンション間を斜めに接続する中間部とが断面二次モーメントが大きい断面形状を有しているが、バンパービームエクステンションの前端の車幅方向内面に接続される他方の端部が断面二次モーメントが小さい平板状に形成されているため、後面衝突の衝突荷重がリヤバンパービームから金属ガセットに入力したとき、金属ガセットが前記他方の端部において簡単に折れ曲がってしまい、エネルギー吸収効果が低下する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バンパービームおよびバンパービームエクステンションを斜めに接続する金属ガセットのエネルギー吸収効果を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車幅方向に配置された繊維強化樹脂製のバンパービームと、前後方向に配置されて前記バンパービームの車幅方向両端を支持する左右一対の繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンションとを備える自動車用バンパーであって、前記バンパービームおよび前記バンパービームエクステンションの接続部を補強する左右一対の金属ガセットを備え、前記金属ガセットは、車幅方向に延びて前記バンパービームの前後方向内面に固定される第１固定部と、前記第１固定部の車幅方向外端から前後方向内側かつ車幅方向外側に斜めに延びる中間部と、前記中間部の前後方向内端に形成した屈曲部から前後方向内側に延びて前記バンパービームエクステンションの車幅方向内面に固定される第２固定部とからなり、前記バンパービームは外側の連続繊維強化樹脂層と内側の不連続繊維強化樹脂層とを積層した２層構造であり、前記連続繊維強化樹脂層は車幅方向に配向した連続繊維と、車幅方向に対して直交する方向に配向した連続繊維とを含み、前記不連続繊維強化樹脂層は前記連続繊維強化樹脂層の端部を囲みながら上面および下面の前後方向内端を前後方向外側に折り返した延長部を備えることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バンパービームの前記不連続繊維強化樹脂層は、前記金属ガセットの前記第１固定部との結合部の近傍の車幅方向中心側に上下方向に延びる補強リブを備えることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記金属ガセットは、少なくとも前記中間部の上下方向断面が屈曲あるいは湾曲することを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは、連続繊維を前後方向とそれに直交する方向とに配向した連続繊維強化樹脂層を含み、前記金属ガセットの前記第２固定部に機械的に結合されることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記左右一対の金属ガセット間の前後方向内側にエンジンのラジエータあるいは空調装置のコンデンサを前後移動可能に配置したことを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは前記左右一対のバンパービームエクステンションの前後方向外端に接続される左右一対の傾斜部と、前記左右一対の傾斜部間に挟まれたビーム部を備え、前記傾斜部は車幅方向外側が前後方向内側に傾斜し、前記ビーム部よりも断面積が小さいことを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームは底壁、上壁および下壁を有して前後方向内側に開放する断面コ字状に形成され、前記バンパービームエクステンションは内側の連続繊維強化樹脂層と外側の不連続繊維強化樹脂層とを積層した２層構造であり、その上壁および下壁は前記バンパービームの前記上壁および前記下壁にそれぞれ機械的に接合されることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項７の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは車幅方向幅が上下方向幅よりも大きい横長の中空閉断面であることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項７または請求項８の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションはその前後方向内端に前記不連続繊維強化樹脂層よりなる車体取付座を備えることを特徴とする自動車用バンパーが提案される。

請求項１の構成によれば、バンパービームおよびバンパービームエクステンションの接続部を補強する左右一対の金属ガセットを備え、金属ガセットは、車幅方向に延びてバンパービームの後面に固定される第１固定部と、第１固定部の車幅方向外端から前後方向内側かつ車幅方向外側に斜めに延びる中間部と、中間部の前後方向内端に形成した屈曲部から前後方向内側に延びてバンパービームエクステンションの車幅方向内面に固定される第２固定部とからなるので、衝突初期におけるバンパービームおよびバンパービームエクステンションの接続部を金属ガセットで補強して該接続部に加わる曲げモーメントを低減することで、バンパービームを軽量化しながら大きな衝突荷重を支持することが可能となる。特に、金属ガセットは全長に亙って一定断面の確保が容易になり、衝突初期に金属ガセットの中間部の屈曲部が曲げ変形する際のエネルギー吸収量を増加させることがでるだけでなく、衝突後期には金属ガセットの第２固定部が座屈すると同時にバンパービームエクステンションの繊維と樹脂とが分離して破壊し、その相乗効果で衝突エネルギーの吸収量が増加し、バンパービームは外側の連続繊維強化樹脂層と内側の不連続繊維強化樹脂層とを積層した２層構造であり、連続繊維強化樹脂層は車幅方向に配向した連続繊維と、車幅方向に対して直交する方向に配向した連続繊維とを含み、不連続繊維強化樹脂層は連続繊維強化樹脂層の端部を囲みながら上面および下面の前後方向内端を前後方向外側に折り返した延長部を備えるので、連続繊維強化樹脂層の端部に応力集中による亀裂が発生するのを不連続繊維強化樹脂層により抑制するとともに、バンパービームの断面二次モーメントを増加させる延長部を成形性に優れた不連続繊維強化樹脂層により容易に成形することができる。

また請求項２の構成によれば、バンパービームの不連続繊維強化樹脂層は、金属ガセットの第１固定部との結合部の近傍の車幅方向中心側に上下方向に延びる補強リブを備えるので、補強リブで成形後のバンパービームの上下方向寸法の収縮を防止することで、バンパービームの断面内への金属ガセットの組み付け性を低下させずに金属ガセットの上下方向寸法を最大限に拡大し、衝突荷重の支持効果を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、金属ガセットは、少なくとも中間部の上下方向断面が屈曲あるいは湾曲するので、金属ガセットの断面二次モーメントを増加させて中間部の屈曲部が曲げ変形する際のエネルギー吸収量を増加させることができる。

また請求項４の構成によれば、バンパービームエクステンションは、連続繊維を前後方向とそれに直交する方向とに配向した連続繊維強化樹脂層を含み、金属ガセットの第２固定部に機械的に結合されるので、金属ガセットからバンパービームエクステンションへの荷重伝達を確実なものにして衝突エネルギーの吸収性能を高めるとともに、連続繊維強化樹脂層が層間剥離して裂けながら圧壊して衝突エネルギーを吸収することができる。

また請求項５の構成によれば、左右一対の金属ガセット間の前後方向内側にエンジンのラジエータあるいは空調装置のコンデンサを前後移動可能に配置したので、バンパービームのクラッシュストロークを確保しながら、左右一対の金属ガセット間の空間を有効に利用してエンジンルームの容積を拡大することができる。

また請求項６の構成によれば、バンパービームは左右一対のバンパービームエクステンションの前後方向外端に接続される左右一対の傾斜部と、左右一対の傾斜部間に挟まれたビーム部を備え、傾斜部は車幅方向外側が前後方向内側に傾斜し、ビーム部よりも断面積が小さいので、衝突荷重を大断面積のビーム部で支持するとともに、衝突荷重を左右一対の傾斜部からバンパービームエクステンションに確実に伝達し、バンパービームエクステンションの圧壊により衝突エネルギーを吸収することができ、しかも軽量化が可能になる。

また請求項７の構成によれば、バンパービームは底壁、上壁および下壁を有して前後方向内側に開放する断面コ字状に形成され、バンパービームエクステンションは内側の連続繊維強化樹脂層と外側の不連続繊維強化樹脂層とを積層した２層構造であり、その上壁および下壁はバンパービームの上壁および下壁にそれぞれ機械的に接合されるので、バンパービームからバンパービームエクステンションに衝突荷重を確実に伝達して衝突エネルギーの吸収性能を高めるとともに、外側の不連続繊維強化樹脂層で補強された内側の連続繊維強化樹脂層が中心から裂けながら圧壊して衝突エネルギーを吸収することができる。

また請求項８の構成によれば、バンパービームエクステンションは車幅方向幅が上下方向幅よりも大きい横長の中空閉断面であるので、バンパービームエクステンションに衝突荷重が入力したときに上壁および下壁の面外変形を抑制し、バンパービームエクステンションを車幅方向外端から車幅方向内端に向けて順次圧壊して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。

また請求項９の構成によれば、バンパービームエクステンションはその前後方向内端に不連続繊維強化樹脂層よりなる車体取付座を備えるので、バンパービームエクステンションの車体への取り付けが容易になる。

自動車の車体前部の平面図。（第１の実施の形態） 図１の２部拡大図。（第１の実施の形態） 図２の３方向矢視図。（第１の実施の形態） 図２の４方向矢視図。（第１の実施の形態） 図２の５−５線断面図。（第１の実施の形態） 図２の６−６線断面図。（第１の実施の形態） 図２の７−７線断面図。（第１の実施の形態） バンパービームエクステンションの圧壊状態を示す図。（第１の実施の形態） バンパービームエクステンションの変形量と荷重との関係を示す図。（第１の実施の形態） バンパービームのプレス成形金型を示す図。（第１の実施の形態） バンパービームの延長部の成形過程の説明図。（第１の実施の形態） バンパービームエクステンションのプレス成形金型を示す図。（第１の実施の形態） 金属ガセットの他の実施の形態を示す図。（第２〜第４の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図１２に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。また本発明のバンパーはフロントバンパーおよびリヤバンパーの両方を含むが、以下フロントバンパーを例にとって説明する。

図１〜図５に示すように、自動車の車体後部に設けられるフロントバンパー１１は、車幅方向に延びる繊維強化樹脂製のバンパービーム１２と、バンパービーム１２の車幅方向両端の後面に前端を接続されて後方に延びる左右一対の繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンション１３，１３と、バンパービーム１２および左右一対のバンパービームエクステンション１３，１３を接続する左右一対の金属ガセット１４，１４とを備え、バンパービームエクステンション１３の後端の車幅方向内側部分には金属製のフロントサイドフレーム１５の前端が接続され、バンパービームエクステンション１３の後端の車幅方向外側部分にはフロントピラーから延びるアッパーメンバ１６の前端が接続される。

バンパービーム１２の後方であって左右一対の金属ガセット１４，１４間に挟まれた位置に、エンジンのラジエータ４０や空調装置のコンデンサ４１が前後方向にスライド自在に配置される（図１参照）。

バンパービーム１２は、左右一対のバンパービームエクステンション１３，１３の車幅方向内端間に挟まれた略一定断面積のビーム部１７と、ビーム部１７の車幅方向両端から車幅方向外側に延びてバンパービームエクステンション１３，１３の前端に支持される左右一対の傾斜部１８，１８と備える。傾斜部１８は車幅方向外側が後方に向かって傾斜しており、傾斜部１８の断面積Ｓ２はビーム部１７の断面積Ｓ１よりも小さく、かつ傾斜部１８の断面積Ｓ２は車幅方向外側に向かって漸減する（図１参照）。

バンパービーム１２は、前後方向を向く底壁１２ａと、底壁１２ａの上端から後方に延びる上壁１２ｂと、底壁１２ａの下端から後方に延びる下壁１２ｃとを備えて後方に向かって開放する断面コ字状に形成される（図５参照）。更に、バンパービーム１２は、上壁１２ｂおよび下壁１２ｃの後端の補強部１２ｄ，１２ｄを前方にフランジ状に折り返した延長部１２ｅ，１２ｅを備える。延長部１２ｅの前後方向幅はビーム部１７の車幅方向中央で最も大きいｄ１であり、そこからビーム部１７の車幅方向外端に向かって漸減し、延長部１２ｅでは極めて小さいｄ２である（図２参照）。

バンパービーム１２の底壁１２ａ、上壁１２ｂおよび下壁１２ｃは、その外面を構成する連続繊維強化樹脂層１９と、その内面を構成する不連続繊維強化樹脂層２０とを２層に積層した積層構造を有する（図５参照）。連続繊維強化樹脂層１９は、車幅方向に配向した連続繊維と、それと直交する方向（上下方向および前後方向）に配向した連続繊維とを熱可塑性樹脂で補強したものであり、車幅方向に配向した連続繊維の長さはバンパービーム１２の車幅方向一端から他端に達する長さである。不連続繊維強化樹脂層２０は、ランダムに配向した長さ５０ｍｍ程度の連続繊維を熱可塑性樹脂で補強したものである。

連続繊維強化樹脂層１９の端部は上壁１２ｂおよび下壁１２ｃの後端で終わっており、その端部は不連続繊維強化樹脂層２０で覆われて前記補強部１２ｄを構成する。また補強部１２ｄを前方にフランジ状に折り返した延長部１２ｅは全て不連続繊維強化樹脂層２０で構成される（図５参照）。更に、バンパービーム１２のビーム部１７の内面には、底壁１２ａ、上壁１２ｂおよび下壁１２ｃを上下方向に接続する左右一対の補強リブ１２ｆ，１２ｆが後述する金属ガセット１４の端部近傍の中央側に一体に形成される（図２および図４参照）。

このような構造のバンパービーム１２は、図１０に示すプレス成形金型２１を用いてプレス成形することができる。

プレス成形金型２１は、連続繊維強化樹脂層１９を成形する凹状のキャビティ２２ａを有する雌型２２と、不連続繊維強化樹脂層２０を成形する凸状のコア２３ａを有する雄型２３とからなる。プレス形成金型２１を型開きした状態で、雌型２２のキャビティ２２ａおよび雄型２３のコア２３ａ間に、連続繊維プリプレグ１９′と不連続繊維プリプレグ２０′とを予備加熱した状態で配置した後、プレス成形金型２１を型締めすることでバンパービーム１２をプレス成形する。

このとき、不連続繊維を含むために成形性の高い不連続繊維強化樹脂層２０により、補強リブ１２ｆ，１２ｆおよび延長部１２ｅを一体に成形することができる。延長部１２ｅは雌型２２のキャビティ２２ｂ（図１１参照）に溶融した不連続繊維プリプレグ２０′が流入することで成形されるが、補強部１２ｄにおいて不連続繊維強化樹脂層２０の端部を予め延長部１２ｅ側に湾曲させておくことで、溶融した不連続繊維プリプレグ２０′をキャビティ２２ｂにスムーズに流入させて延長部１２ｅを容易に成形することができる。

図２〜図４、図６および図７に示すように、バンパービームエクステンション１３は、下向きに開放する上半体２４と、上向きに開放する下半体２５とを結合して横長の四角筒状の中空閉断面に構成される。上半体２４は、内面を構成する連続繊維強化樹脂層２６と、外面を構成する不連続繊維強化樹脂層２７とを２層に積層した積層構造を有する（図６および図７参照）。連続繊維強化樹脂層２６は、少なくとも前後方向に配向した連続繊維と、前後方向に対して直交する方向（車幅方向および上下方向）に配向した連続繊維とを含む。

上半体２４は、その上壁２４ａに前後方向に延びる２本の補強リブ２４ｂ，２４ｂと、２本の補強リブ２４ｂ，２４ｂに挟まれた１本の補強溝２４ｃとを備え、更に車幅方向外端に前後方向に延びる１本の補強リブ２４ｄを備える。また上半体２４の後端には２本の補強リブ２４ｂ，２４ｂに接続する車体取付座２４ｅが形成され、この車体取付座２４ｅには３個の金属ブッシュ２９…が埋設される。これらの補強リブ２４ｂ，２４ｂ、補強リブ２４ｄおよび車体取付座２４ｅは、不連続繊維強化樹脂層２７で一体に形成される。

このような構造の上半体２４は、図１２に示すプレス成形金型３０を用いてプレス成形することができる。

プレス成形金型３０は、不連続繊維強化樹脂層２７を成形する凹状のキャビティ３１ａを有する雌型３１と、連続繊維強化樹脂層２６を成形する凸状のコア３２ａを有する雄型３２とからなる。プレス成形金型３０を型開きした状態で、雌型３１のキャビティ３１ａおよび雄型３２のコア３２ａ間に、連続繊維プリプレグ２６′と不連続繊維プリプレグ２７′とを予備加熱した状態で配置した後、プレス成形金型３０を型締めすることで上半体２４をプレス成形する。このとき、部分的に厚板化する場合は、連続繊維プリプレグ２６′または不連続繊維プリプレグ２７′の厚さを部分的に増加させれば良い。不連続繊維を含むために成形性の高い不連続繊維強化樹脂層２７により、補強リブ２４ｂ，２４ｂ、補強リブ２４ｄおよび車体取付座２４ｅを容易に成形することができる。

下半体２５は上記上半体２４と略上下対称な形状であり、上半体２４と同様に下壁２５ａ、補強リブ２５ｂ，２５ｂ、補強溝２５ｃ、補強リブ２５ｄおよび車体取付座２５ｅを備えており、上半体２４と同様にしてプレス成形される。

上半体２４および下半体２５の車幅方向内端を車幅方向に重ね合わせて接着した上でリベット（不図示）で締結し、上半体２４および下半体２５の車幅方向外側のフランジ２４ｆ，２５ｆを上下方向に重ね合わせて接着した上で複数のリベット３３…で締結することで、上半体２４および下半体２５が一体に結合される。また上半体２４および下半体２５の車体取付座２４ｅ，２５ｅに埋設した金属ブッシュ２９…を前から後に貫通するボルト３４…が、更にフロントサイドフレーム１５およびアッパーメンバ１６の前端を接続する取付フランジ３５を貫通してナット３６…に螺合することで、フロントサイドフレーム１５およびアッパーメンバ１６の前端にバンパービームエクステンション１３の後端が結合される。

バンパービームエクステンション１３は、その先端に位置する三角形状の傾斜部１３ａと、その後方に連続する一定断面積部１３ｂとを備え、バンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａは断面コ字状のバンパービーム１２の傾斜部１８に後方から嵌合し、バンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａの先端がバンパービーム１２の底壁１２ａの内面に略突き当てられた状態で、バンパービーム１２の上壁１２ｂとバンパービームエクステンション１３の上壁２４ａとが複数のリベット３７…で締結され、バンパービーム１２の下壁１２ｃとバンパービームエクステンション１３の下壁２５ａとが複数のリベット３７…で締結される。

このとき、バンパービーム１２の傾斜部１８は車幅方向外側が後方に傾斜しているため、バンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａも同様に車幅方向外側が後方に傾斜することになる（図２参照）。

図２、図４および図５に示すように、バンパービーム１２およびバンパービームエクステンション１３を接続する金属ガセット１４は１枚の金属板をプレス成形したもので、車幅方向に延びてバンパービーム１２のビーム部１７における底壁１２ａの内面に複数のリベット３８…で締結される第１固定部１４ａと、前後方向に延びてバンパービームエクステンション１３の車幅方向内壁２４ｇ，２５ｇに複数のリベット３９…で締結される第２固定部１４ｂと、第１固定部１４ａの車幅方向外端から第２固定部１４ｂの前端に向かって傾斜する中間部１４ｃとを備え、中間部１４ｃおよび第２固定部１４ｂの境界の屈曲部１４ｄが形成される。

金属ガセット１４の上下方向断面は第１固定部１４ａ、中間部１４ｃおよび第２固定部１４ｂに亙って一定であり、上下一対のフランジａ，ｂと、上下方向中間の補強溝ｃとを備えて屈曲している（図５参照）。

図２および図７に示すように、バンパービームエクステンション１３の補強溝２４ｃ，２５ｃよりも車幅方向内側部分は他の部分に比べて連続繊維強化樹脂層２６の板厚が部分的に大きくなっており（第１厚板部分１３ｃ）、またバンパービームエクステンション１３の車幅方向外側の補強リブ２４ｂ，２５ｂよりも車幅方向外側であって、車体取付座２４ｅ，２５ｅに隣接する部分は他の部分に比べて不連続繊維強化樹脂層２７の板厚が部分的に大きくなっている（第２厚板部分１３ｄ）。これらの第１、第２厚板部分１３ｃ，１３ｄは図２に網かけして示される。

尚、バンパービームエクステンション１３の車幅方向外側の補強リブ２４ｂ，２５ｂよりも車幅方向外側部分の補強溝２４ｃの部分に比べて連続繊維強化樹脂層２６の板厚を部分的に大きくして衝撃吸収性能を向上させても良い。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図２において、車幅方向全長に亙って配向された連続繊維を含み、かつ底壁１２ａ、上壁１２ｂおよび下壁１２ｃを有して断面コ字状に形成されたバンパービーム１２は高い曲げ強度を有している。バンパービーム１２に前面衝突の衝突荷重が入力したとき、バンパービーム１２は左右一対のバンパービームエクステンション１３の前端に接続される左右一対の傾斜部１８，１８と、左右一対の傾斜部１８，１８間に挟まれたビーム部１７とを備え、傾斜部１８，１８は車幅方向外側が後方に傾斜し、かつビーム部１７よりも断面積が小さいので、衝突荷重を大断面積のビーム部１７で支持するとともに、衝突荷重を左右一対の傾斜部１８，１８からバンパービームエクステンション１３，１３に確実に伝達し、バンパービームエクステンション１３，１３の圧壊により衝突エネルギーを吸収することができる。

また前面衝突の衝突荷重が入力するとバンパービーム１２に曲げモーメントが作用するが、中空閉断面に形成されたバンパービームエクステンション１３の前端はバンパービーム１２の傾斜部１８に後方から嵌合してリベット３７…固定されるので、バンパービーム１２およびバンパービームエクステンション１３を強固に結合して前記曲げモーメントを効率的に支持することができる。

しかもバンパービームエクステンション１３は車幅方向外側が後方に傾斜する傾斜部１３ａを備え、この傾斜部１３ａはバンパービーム１２の傾斜部１８の底壁１２ａの後面に略突き当てられるので、バンパービーム１２から衝突荷重が入力したとき、バンパービームエクステンション１３の圧壊が傾斜部１３ａの先端から始まって一定断面積部１３ｂに移行することで、衝突初期からの衝撃吸収を可能にしてエネルギー吸収量を増加させることができるだけでなく、衝突初期から車体減速度を発生させて衝突の発生を早期にかつ確実に検知してエアバッグを適切に展開することができる。

これを更に詳しく説明すると、図８に示すように、バンパービームエクステンション１３の前端の傾斜部１３ａに衝突荷重が入力すると、傾斜部１３ａの先端側から連続繊維強化樹脂層２６が順次層間剥離しながら圧壊して衝突エネルギーを吸収し、更に傾斜部１３ａの後方の一定断面積部１３ｂの層間剥離が進行して圧壊することで衝突エネルギーを吸収する。

図９に示すように、バンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａの先端のストロークをＳ０とし、バンパービームエクステンション１３の車幅方向内側の第１厚板部分１３ｃの幅が一定になる位置のストロークをＳ１とし、バンパービームエクステンション１３の一定断面積部１３ｂの前端のストロークをＳ２としたとき、バンパービームエクステンション１３の圧壊ストロークがＳ０からＳ１およびＳ２を超えて進行するとき、バンパービームエクステンション１３に加わる荷重は実線で示すように変化する。

即ち、ストロークがＳ０からＳ１までの範囲は、第１厚板部分１３ｃの断面積が次第に増加するために荷重は急激に立ち上がり、ストロークがＳ１からＳ２までの範囲は、第１厚板部分１３ｃの断面積が一定になって薄板部分の断面積が次第に増加するために荷重はゆっくりと立ち上がり、ストロークがＳ２以降の範囲は、バンパービームエクステンション１３の一定断面積部１３ｂが圧壊するために荷重は一定値になる。上下の鎖線の特性は乗員用のエアバッグを作動させる上限値および下限値のそれぞれの閾値を示すもので、本実施の形態の荷重特性は全領域で上限値および下限値のそれぞれの閾値の間にあるためにエアバッグを確実に展開させる減速度を発生させることができる。

破線Ａの特性はバンパービームエクステンション１３が第１厚板部分１３ｃを備えない場合のもので、衝突後期に荷重が閾値の下限値を下回るためにエアバッグが展開しない可能性がある。また破線Ｂの特性はバンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａが全て第１厚板部分１３ｃを備える場合のもので、衝突初期から衝突中期に荷重が閾値の上限値を上回るためにエアバッグが展開しない可能性がある。

以上のように、本実施の形態によれば、バンパービームエクステンション１３の車幅方向内側の第１厚板部分１３ｃの板厚が車幅方向外側部分の板厚よりも大きいので、最初に圧壊する板厚が大きい第１厚板部分１３ｃでエアバッグを作動させるための減速度を発生させるとともに、遅れて圧壊する板厚が小さい車幅方向外側部分で乗員の負担となる過剰な減速度の発生を防止するとともにバンパービームエクステンション１３の軽量化を図ることができる。

またバンパービーム１２は外側の連続繊維強化樹脂層１９と内側の不連続繊維強化樹脂層２０とを積層した２層構造であり、連続繊維強化樹脂層１９は車幅方向に配向した連続繊維と、車幅方向に対して直交する方向に配向した連続繊維とを含み、不連続繊維強化樹脂層２０は連続繊維強化樹脂層１９の端部（補強部１２ｄ）を囲みながら上壁１２ｂおよび下壁１２ｃの前後端を前外側に折り返した延長部１２ｅを備えるので（図５参照）、連続繊維強化樹脂層１９の端部（補強部１２ｄ）に応力集中による亀裂が発生するのを不連続繊維強化樹脂層２０により抑制するとともに、バンパービーム１２の断面二次モーメントを増加させる延長部１２ｅを成形性に優れた不連続繊維強化樹脂層２０により容易に成形することができる。

しかも延長部１２ｅの幅はバンパービーム１２の車幅方向中央のｄ１から車幅方向両端のｄ２へと漸減するので（図２参照）、延長部１２ｅによりバンパービーム１２の断面二次モーメントを増加させて曲げ強度を高めることができるだけでなく、バンパービーム１２をバンパービームエクステンション１３に取り付けるボルト３４…を操作するときに延長部１２ｅが工具の操作の邪魔にならないために作業性が向上する。

またバンパービーム１２は左右一対の傾斜部１８，１８間に挟まれたビーム部１７を備え、ビーム部１７の断面積は左右一対の傾斜部１８，１８の断面積よりも大きいので、ビーム部１７に入力した衝突荷重を左右一対の傾斜部１８，１８からバンパービームエクステンション１３，１３に確実に伝達し、バンパービームエクステンション１３，１３の圧壊により衝突エネルギーを吸収することができる。

このとき、バンパービームエクステンション１３は内側の連続繊維強化樹脂層２６と外側の不連続繊維強化樹脂層２７とを積層した２層構造であり、その上壁２４ａおよび下壁２５ａはバンパービーム１２の上壁１２ｂおよび下壁１２ｃにそれぞれリベット３７…で機械的に接合されるので、バンパービーム１２からバンパービームエクステンション１３への荷重伝達を確実なものにして衝突エネルギーの吸収性能を高めるとともに、外側の不連続繊維強化樹脂層２７で面外変形を抑制するように補強された内側の連続繊維強化樹脂層２６が中心から裂けながら圧壊して衝突エネルギーを吸収することができる。

またバンパービームエクステンション１３は車幅方向幅が上下方向幅よりも大きい横長の中空閉断面であるので、板厚が厚い第１厚板部分１３ｃの大きさの設定自由度を高めることで衝撃吸収特性の設定自由度を高めることができる。しかもバンパービームエクステンション１３は上壁２４ａおよび下壁２５ａに不連続繊維強化樹脂層２７よりなる前後方向に延びる補強リブ２４ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２５ｂおよび補強溝２４ｃ，２５ｃを備えるので、バンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａに衝突荷重が入力したときに上壁２４ａおよび下壁２５ａの面外変形を抑制し、バンパービームエクステンション１３を前端から後端に向けて順次圧壊して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。更に、バンパービームエクステンション１３はその後端に不連続繊維強化樹脂層２７よりなる車体取付座２４ｅ，２５ｅを備えるので、バンパービームエクステンション１３の車体への取り付けが容易になる。

またバンパービーム１２およびバンパービームエクステンション１３の接続部を補強する金属ガセット１４は、車幅方向に延びてバンパービーム１２の後面に固定される第１固定部１４ａと、前後方向に延びてバンパービームエクステンション１３の車幅方向内面に固定される第２固定部１４ｂと、第１固定部１４ａおよび第２固定部１４ｂを斜めに接続する中間部１４ｃとを備えるので、衝突初期にバンパービーム１２およびバンパービームエクステンション１３の接続部を金属ガセット１４で補強して曲げモーメントを低減するとともに、屈曲部１４ｄが曲げ変形して衝突エネルギーを吸収することで、バンパービーム１２を軽量化しながら大きな衝突荷重を支持することが可能となる。

特に、金属ガセット１４は全長に亙って一定断面の確保が容易であるため、その上下方向断面を屈曲あるいは湾曲させて断面二次モーメントを増加させることで変形する際のエネルギー吸収量を増加させることができ、また衝突後期には金属ガセット１４の中間部１４ｃが座屈すると同時にバンパービームエクステンション１３の繊維と樹脂とが分離して破壊し、その相乗効果で衝突エネルギーの吸収量が増加する。

しかもバンパービームエクステンション１３は、連続繊維を前後方向とそれに直交する方向とに配向した連続繊維強化樹脂層２６を含み、金属ガセット１４の第２固定部１４ｂにリベット３９…を介して機械的に結合されるので、金属ガセット１４からバンパービームエクステンション１３への荷重伝達を確実なものにして衝突エネルギーの吸収性能を高めるとともに、連続繊維強化樹脂層２６が層間剥離して裂けながら圧壊して衝突エネルギーを吸収することができる。

またバンパービーム１２の不連続繊維強化樹脂層２０は、金属ガセット１４の第１固定部１４ａとの結合部の近傍の車幅方向中心側に上下方向に延びる補強リブ１２ｆを備えるので（図２および図４参照）、補強リブ１２ｆで成形後のバンパービーム１２の上下方向寸法の収縮を防止することで、バンパービーム１２に対する金属ガセット１４のコ字状断面内への組み付け性を低下させずに金属ガセット１４の上下方向寸法を最大限に拡大して衝突荷重の支持効果を確保することができるだけでなく、バンパービーム１２の傾斜部１８にバンパービームエクステンション１３の傾斜部１３ａを組み付けてリベット３７…で締結する際の作業性も向上する。

しかも補強リブ１２ｆはバンパービーム１２の荷重入力部、つまり金属ガセット１４の第１固定部１４ａの近傍に位置するので、荷重入力部の近傍の圧縮変形を補強リブ１２ｆで抑制してバンパービーム１２の局所的破壊を防止することができる。

またバンパービームエクステンション１３の板厚は、衝突初期から衝突中期に亙ってフロントサイドフレーム１５の耐力以下の荷重を発生する板厚に設定されるとともに、衝突後期にはフロントサイドフレーム１５を折り曲げ変形させるように車幅方向内側に第１厚板部分１３ｃを設けたので、衝突初期から衝突中期にかけてバンパービーム１２から入力される衝突荷重は、フロントサイドフレーム１５を折り曲げることなくバンパービームエクステンション１３だけを圧壊して衝突エネルギーを吸収し、衝突後期にバンパービーム１２から入力される衝突荷重は第２厚板部分１３ｄの作用でバンパービームエクステンション１３に曲げモーメントを作用させ、フロントサイドフレーム１５を折り曲げることで衝突エネルギーを吸収するので、バンパービームエクステンション１３の板厚を最小限に抑えて重量を軽減しながら、エネルギー吸収量を増加させることができる。

またバンパービームエクステンション１３は、車幅方向中央の板厚に対して車幅方向内側の第１厚板部分１３ｃおよび車幅方向外側の第２厚板部分１３ｄの板厚が大きく設定され、前後方向長さが大きい第１厚板部分１３ｃは比較的に強度が高いフロントサイドフレーム１５の前端に接続され、前後方向長さが小さい第２厚板部分１３ｄは比較的に強度が低いアッパーメンバ１６の前端に接続されるので（図２参照）、フロントサイドフレーム１５およびアッパーメンバ１６にそれらの強度に応じた荷重を伝達し、軽衝突時に車体の変形を防止しながらエネルギー吸収量を増加させることができる。特に、第２厚板部分１３ｄは、車幅方向内側に位置するフロントサイドフレーム１５よりも車幅方向外側に位置するので、衝突後期にバンパービームエクステンション１３に曲げモーメントを作用させてフロントサイドフレーム１５を容易に折り曲げることができる。

更に、バンパービームエクステンション１３の前部では第１厚板部分１３ｃだけが存在するのに対し、バンパービームエクステンション１３の後部では第１厚板部分１３ｃおよび第２厚板部分１３ｄの両方が存在するため、バンパービームエクステンション１３は前部の強度に対して後部の強度の方が高くなる。その結果、衝突初期および衝突中期にはバンパービームエクステンション１３を前方から後方に向けて順次圧壊し、衝突後期には強度の高いバンパービームエクステンション１３の後部でフロントサイドフレーム１５の前端に大きな曲げモーメントを発生させ、フロントサイドフレーム１５の折れ曲がりを促進してエネルギー吸収量を増加させることができる。

またバンパービーム１２の後方であって左右一対の金属ガセット１４，１４間に挟まれた位置に、エンジンのラジエータ４０や空調装置のコンデンサ４１が前後方向にスライド自在に配置されるので（図１参照）、衝突荷重で後退するバンパービーム１２に押されてラジエータ４０やコンデンサ４１が後退することで、バンパービーム１２のクラッシュストロークを確保することができ、しかも左右一対の金属ガセット１４，１４間の空間を有効に利用してラジエータ４０およびコンデンサ４１を配置し、エンジンルームの容積を拡大することができる。

第２〜第４の実施の形態

第１の実施の形態の金属ガセット１４の断面形状は開断面であるが、それを閉断面とすることで更に強度を高めることができる。図１３（Ａ）に示す第２の実施の形態の金属ガセット１４は矩形状の閉断面を有しており、図１３（Ｂ）に示す第３の実施の形態の金属ガセット１４は矩形状の閉断面の長辺に補強溝を有しており、図１３（Ｃ）に示す第４の実施の形態の金属ガセット１４は円形の閉断面を有している。金属ガセット１４の第１固定部１４ａ、第２固定部１４ｂおよび中間部１４ｃは全て同一断面形状であっても良いし、それぞれ異なる断面形状であっても良い。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではフロントバンパー１１について説明したが、本発明はリヤバンパーに対しても適用することができる。フロントバンパー１１の場合には，前後方向外側が前方に対応し、リヤバンパーの場合には，前後方向外側が後方に対応する。

１２ バンパービーム
１２ａ 底壁
１２ｂ 上壁
１２ｃ 下壁
１２ｅ 延長部
１２ｆ 補強リブ
１３ バンパービームエクステンション
１４ 金属ガセット
１４ａ 第１固定部
１４ｂ 第２固定部
１４ｃ 中間部
１４ｄ 屈曲部
１７ ビーム部
１８ 傾斜部
１９ 連続繊維強化樹脂層
２０ 不連続繊維強化樹脂層
２４ａ 上壁
２４ｅ 車体取付座
２５ａ 下壁
２５ｅ 車体取付座
２６ 連続繊維強化樹脂層
２７ 不連続繊維強化樹脂層
４０ ラジエータ
４１ コンデンサ

Claims (9)

1. 車幅方向に配置された繊維強化樹脂製のバンパービーム（１２）と、前後方向に配置されて前記バンパービーム（１２）の車幅方向両端を支持する左右一対の繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンション（１３）とを備える自動車用バンパーであって、
   前記バンパービーム（１２）および前記バンパービームエクステンション（１３）の接続部を補強する左右一対の金属ガセット（１４）を備え、前記金属ガセット（１４）は、車幅方向に延びて前記バンパービーム（１２）の後面に固定される第１固定部（１４ａ）と、前記第１固定部（１４ａ）の車幅方向外端から前後方向内側かつ車幅方向外側に斜めに延びる中間部（１４ｃ）と、前記中間部（１４ｃ）の前後方向内端に形成した屈曲部（１４ｄ）から前後方向内側に延びて前記バンパービームエクステンション（１３）の車幅方向内面に固定される第２固定部（１４ｂ）とからなり、
   前記バンパービーム（１２）は外側の連続繊維強化樹脂層（１９）と内側の不連続繊維強化樹脂層（２０）とを積層した２層構造であり、前記連続繊維強化樹脂層（１９）は車幅方向に配向した連続繊維と、車幅方向に対して直交する方向に配向した連続繊維とを含み、前記不連続繊維強化樹脂層（２０）は前記連続繊維強化樹脂層（１９）の端部を囲みながら上面および下面の前後方向内端を前後方向外側に折り返した延長部（１２ｅ）を備えることを特徴とする自動車用バンパー。
2. 前記バンパービーム（１２）の前記不連続繊維強化樹脂層（２０）は、前記金属ガセット（１４）の前記第１固定部（１４ａ）との結合部の近傍の車幅方向中心側に上下方向に延びる補強リブ（１２ｆ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用バンパー。
3. 前記金属ガセット（１４）は、少なくとも前記中間部（１４ｃ）の上下方向断面が屈曲あるいは湾曲することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車用バンパー。
4. 前記バンパービームエクステンション（１３）は、連続繊維を前後方向とそれに直交する方向とに配向した連続繊維強化樹脂層（２６）を含み、前記金属ガセット（１４）の前記第２固定部（１４ｂ）に機械的に結合されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車用バンパー。
5. 前記左右一対の金属ガセット（１４）間の前後方向内側にエンジンのラジエータ（４０）あるいは空調装置のコンデンサ（４１）を前後移動可能に配置したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車用バンパー。
6. 前記バンパービーム（１２）は前記左右一対のバンパービームエクステンション（１３）の前後方向外端に接続される左右一対の傾斜部（１８）と、前記左右一対の傾斜部（１８）間に挟まれたビーム部（１７）を備え、前記傾斜部（１８）は車幅方向外側が前後方向内側に傾斜し、前記ビーム部（１７）よりも断面積が小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車用バンパー。
7. 前記バンパービーム（１２）は底壁（１２ａ）、上壁（１２ｂ）および下壁（１２ｃ）を有して前後方向内側に開放する断面コ字状に形成され、前記バンパービームエクステンション（１３）は内側の連続繊維強化樹脂層（２６）と外側の不連続繊維強化樹脂層（２７）とを積層した２層構造であり、その上壁（２４ａ）および下壁（２５ａ）は前記バンパービーム（１２）の前記上壁（１２ｂ）および前記下壁（１２ｃ）にそれぞれ機械的に接合されることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車用バンパー。
8. 前記バンパービームエクステンション（１３）は車幅方向幅が上下方向幅よりも大きい横長の中空閉断面であることを特徴とする、請求項７に記載の自動車用バンパー。
9. 前記バンパービームエクステンション（１３）はその前後方向内端に前記不連続繊維強化樹脂層（２７）よりなる車体取付座（２４ｅ，２５ｅ）を備えることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の自動車用バンパー。
   

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