JP6370690B2

JP6370690B2 - 車両用バンパ装置

Info

Publication number: JP6370690B2
Application number: JP2014236209A
Authority: JP
Inventors: 孝信金子; 北　恭一; 恭一北; 正保　順; 順正保; 環大林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016097794A

Description

本発明は、車両のバンパ装置に関する。

従来から、下記特許文献１及び２に記載されているように、車両が物体に衝突したときに生じた衝撃を吸収する車両用バンパ装置は知られている。これらの車両用バンパ装置は、例えば、車両の前端部に組み付けられる。車両用バンパ装置は、バンパカバーによって覆われている。車両用バンパ装置は、第１衝撃吸収部及び第２衝撃吸収部を備える。第１衝撃吸収部（バンパーリインフォースメント）は、金属製である。第１衝撃吸収部は、車幅方向に延びる筒状（中空状）に形成されている。第１衝撃吸収部は、例えば、押出成形法を用いて製造される。第１衝撃吸収部には、第２衝撃吸収部が組み付けられている。第２衝撃吸収部は、合成樹脂製である。すなわち、第２衝撃吸収部は、発泡樹脂材で構成されている。第２衝撃吸収部は、第１衝撃吸収部の前面に沿って車幅方向に延びる柱状（中実状）に形成されている。

車両が低速（例えば時速１０ｋｍ未満）で走行しているときに車両の前端が物体に衝突（以下、低速衝突と呼ぶ）すると、第２衝撃吸収部のうちの前記物体が衝突した部分が車両前後方向に圧縮される。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第１衝撃吸収部は、ほとんど変形しない。一方、車両が高速（例えば時速１０ｋｍ以上）で走行しているときに車両の前端が物体に衝突（以下、高速衝突と呼ぶ）すると、第２衝撃吸収部のうちの前記物体が衝突した部分が車両前後方向に圧縮されるとともに、第１衝撃吸収部を構成する各壁部のうちの前記物体が衝突した部分が湾曲又は座屈する。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第２衝撃吸収部によって吸収される衝撃は僅かであり、前記衝撃の大部分が第１衝撃吸収部によって吸収される。

特許第４２３３０４２号公報特開２００７−２９０４９９号公報

上記のように、第２衝撃吸収部は発泡樹脂材によって柱状（中実状）に形成されているので、第２衝撃吸収部が圧縮されて残った残骸（以下、潰れ残りと呼ぶ）の車両前後方向の寸法は比較的大きい。言い換えれば、圧縮前の第２衝撃吸収部の車両前後方向の寸法と圧縮後の第２衝撃吸収部の車両前後方向の寸法との比（圧縮率）は比較的小さい。つまり、第２衝撃吸収部は、衝突時に少し潰れ、それ以上は潰れない。よって、車両を設計するにあたり、上記の潰れ残りを考慮して、バンパカバーと車両用バンパ装置の間の寸法を決定する必要がある。そのため、上記従来のバンパ装置を車両に適用した場合、前記車両の前後方向の寸法が大きくなってしまう。

また、上記のように、高速衝突時には、その衝撃の大部分が第１衝撃吸収部によって吸収される。したがって、この場合、衝撃を十分に吸収するためには、第１衝撃吸収部の剛性を高くする必要がある。例えば、第１衝撃吸収部を構成する壁部の肉厚を大きくすれば、第１衝撃吸収部の剛性を高くすることができる。しかし、この場合、第１衝撃吸収部の重量が大きくなるだけでなく、材料コストが高くなる。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、低速衝突時及び高速衝突時の衝撃を効率良く吸収できる車両用バンパ装置であって、小型且つ軽量な車両用バンパ装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車室の前方又は後方にて車幅方向に延設された車両用バンパ装置であって、車幅方向に延びる筒状に形成された金属製の第１衝撃吸収部と、車幅方向に延びる筒状に形成され、前記第１衝撃吸収部の側面であって、前記車室とは反対側の側面に接着された合成樹脂製の第２衝撃吸収部と、を備え、第２衝撃吸収部は、車幅方向に延びる板状に形成された板状部であって、第１衝撃吸収部の前記側面に接着される炭素繊維強化樹脂製の板状部を有し、第２衝撃吸収部における前記板状部とその他の部分が共押出成形法を用いて一体的に形成されている、車両用バンパ装置としたことにある。

この場合、第１衝撃吸収部の前記側面が、第２衝撃吸収部の前記板状部によって覆われているとよい。

これによれば、低速衝突時においては、第２衝撃吸収部のうち、前記物体が衝突した部分が破壊される。具体的には、第２衝撃吸収部（筒状の部分）を構成する壁部が割れたり砕けたりする。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第１衝撃吸収部は、ほとんど変形しない。

第２衝撃吸収部は筒状（中空状）に形成されているので、車両用バンパ装置を軽量化である。また、第２衝撃吸収部のうち、前記物体が衝突した部分は破壊される。つまり、上記従来の車両用バンパ装置とは異なり、潰れ残りがほとんど発生しない。したがって、車両を設計するにあたり、第２衝撃吸収部の潰れ残りの寸法を考慮する必要が無い。そのため、第２衝撃吸収部の車両前後方向の寸法を小さくできる。

また、第２衝撃吸収部３０のうち、炭素繊維樹脂製の部分とその他の部分とが一体的に形成されている。したがって、前記炭素繊維強化樹脂製の部分とその他の部分とを別々に製造した後に両者を接着する場合に比べて、第２衝撃吸収部の製造工数を削減できる。

一方、高速衝突時においては、第２衝撃吸収部が破壊されるとともに、第１衝撃吸収部を構成する各壁部が湾曲又は座屈する。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第２衝撃吸収部によって吸収される衝撃は僅かであり、前記衝撃の大部分が第１衝撃吸収部によって吸収される。

第１衝撃吸収部には、第２衝撃吸収部の板状部が接着されている。板状部は炭素繊維強化樹脂製であるので、第１衝撃吸収部の剛性（曲げ剛性）が従来に比べて向上している。言い換えれば、第１衝撃吸収部が変形していく際に、第１衝撃吸収部に作用する荷重が従来よりも大きい。つまり、本発明に係る車両用バンパ装置は、従来の車両用バンパ装置に比べて、高速衝突時の衝撃吸収量が大きい。第１衝撃吸収部の衝撃吸収性能は従来よりも向上しているが、第１衝撃吸収部の構成は従来と同等であるので、第１衝撃吸収部の重量及び材料コストは従来の車両用バンパ装置の第１衝撃吸収部と同等である。

上記のように、本発明によれば、低速衝突時及び高速衝突時の衝撃を効率良く吸収できる車両用バンパ装置であって、小型且つ軽量な車両用バンパ装置を提供することができる。

また、本発明の他の特徴は、第１衝撃吸収部の前記側面及び第２衝撃吸収部の前記板状部は、車幅方向に延設された嵌合部であって、第２衝撃吸収部の前記板状部が第１衝撃吸収部の前記側面に接着される際に互いに嵌合する嵌合部をそれぞれ有することにある。

これによれば、第２衝撃吸収部を第１衝撃吸収部に接着する際に、第１衝撃吸収部に対する第２衝撃吸収部の車両高さ方向の位置がずれ難い。

本発明の一実施形態に係る車両用バンパ装置が適用された車両の概略を示す平面図である。図１の車両用バンパ装置の分解斜視図である。図１の車両用バンパ装置の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。本発明の変形例に係る車両用バンパ装置の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。本発明の他の変形例に係る車両用バンパ装置の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る車両用バンパ装置１０について説明する。まず、車両用バンパ装置１０が組み付けられる車両１の構成について簡単に説明しておく。この車両１は、図１に示すように、左右一対のサイドメンバＳＬ，ＳＲを有する。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車両前後方向にそれぞれ延設されている。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車幅方向に間隔をおいて配置されている。車両用バンパ装置１０は車幅方向に延設され、その車幅方向両端部がサイドメンバＳＬ，ＳＲの前端面に締結部材（ボルト及びナット）を用いて組み付けられる。車両用バンパ装置１０は、図示しないバンパカバーによって覆われている。なお、本実施形態では、本発明を、車両の前端部（車室Ｃの前方）に組み付けられる車両用バンパ装置１０に適用した例について説明する。しかし、本発明は、車両の後端部（車室Ｃの後方）に組み付けられる車両用バンパ装置にも適用可能である。

車両用バンパ装置１０は、図２に示すように、第１衝撃吸収部２０と第２衝撃吸収部３０とを有する。第１衝撃吸収部２０の構成は、上記従来の車両用バンパ装置の第１衝撃吸収部の構成と同等である。すなわち、第１衝撃吸収部２０は、金属製（例えばアルミニウム製）である。第１衝撃吸収部２０は、車幅方向に延びる筒状（中空状）に形成されている。図３に示すように、第１衝撃吸収部２０の長手方向に垂直な断面の外形は略長方形を呈する。第１衝撃吸収部２０は、上壁部２１、下壁部２２、前壁部２３及び後壁部２４を有する。上壁部２１及び下壁部２２は、車両高さ方向に垂直な板状に形成されている。下壁部２２は上壁部２１の下方に配置されている。

前壁部２３は、上壁部２１及び下壁部２２に垂直な板状に形成されている。前壁部２３の後面に上壁部２１及び下壁部２２の前端面が接続されている。前壁部２３の上端は、上壁部２１の上面よりも少し上方に位置している。また、前壁部２３の下端は、下壁部２２の下面よりも少し下方に位置している。前壁部２３は、凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有する。凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、前壁部２３の部分であって、第１衝撃吸収部２０の前方から見て、後方へ凹むように形成された部分である。凹部２３ａは、前壁部２３の車両高さ方向における中央部にて、車幅方向に延設されている。凹部２３ａの延設方向に垂直な断面は、台形を呈する。凹部２３ｂ，２３ｃは、凹部２３ａの上方及び下方にて、車幅方向にそれぞれ延設されている。凹部２３ｂ，２３ｃの延設方向に垂直な断面は、Ｖ字を呈する。

後壁部２４は、上壁部２１及び下壁部２２に垂直な板状に形成されている。後壁部２４の上端部及び下端部は、前方へ湾曲しており、上壁部２１及び下壁部２２の後端面にそれぞれ接続されている。

第１衝撃吸収部２０は、平面視において、弓状に湾曲している（図１参照）。すなわち、第１衝撃吸収部２０の車幅方向中央部は、第１衝撃吸収部２０の車幅方向両端部よりも前方に位置している。

第１衝撃吸収部２０は、例えば、押出成形法を用いて一体的に製造された直筒状の成形体を、弓状に曲げ加工して製造される。なお、上壁部２１、下壁部２２、前壁部２３及び後壁部２４の肉厚は、例えば、６ｍｍである。

第２衝撃吸収部３０は、詳しくは後述するように、合成樹脂製である。第２衝撃吸収部３０は、車幅方向に延びる筒状（中空状）に形成されている。図３に示すように、第２衝撃吸収部３０の長手方向に垂直な断面の外形は略台形を呈する。すなわち、第２衝撃吸収部３０は、上壁部３１、下壁部３２、前壁部３３及び後壁部３４を有する。上壁部３１は、車両高さ方向に垂直な平面に対して僅かに傾斜した板状に形成されている。具体的には、上壁部３１の前端部が上壁部３１の後端部よりも少し下方に位置している。下壁部３２は、車両高さ方向に垂直な板状に形成されている。下壁部３２は上壁部３１の下方に配置されている。上壁部３１の後端と下壁部３２の後端との車両高さ方向の距離は、第１衝撃吸収部２０の車両高さ方向の寸法の半分程度である。

前壁部３３は、下壁部３２に垂直な板状に形成されている。前壁部３３の上端及び下端が、上壁部３１及び下壁部３２の前端面にそれぞれ接続されている。

後壁部３４は、下壁部３２に垂直な板状に形成されている。後壁部３４の車両高さ方向の寸法は、第１衝撃吸収部２０の前壁部２３の車両高さ方向の寸法と同等である。後壁部３４の前面に、上壁部３１の後端及び下壁部３２の後端が接続されている。上壁部３１の後端は、後壁部３４の車両高さ方向における中央よりも少し上方に位置している。下壁部３２の後端は、後壁部３４の下端よりも少し上方に位置している。後壁部３４は、第１衝撃吸収部２０の凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃにそれぞれ嵌合する凸部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。凸部３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、後壁部３４の部分であって、第２衝撃吸収部３０の後方から見て、後方へ突出するように形成された部分である。凸部３４ａは、後壁部３４の車両高さ方向における中央部にて、車幅方向に延設されている。凸部３４ａの延設方向に垂直な断面は、台形を呈する。凸部３４ｂ，３４ｃは、凸部３４ａの上方及び下方にて、車幅方向にそれぞれ延設されている。凸部３４ｂ，３４ｃの延設方向に垂直な断面は、Ｖ字を呈する。

上壁部３１、下壁部３２及び前壁部３３はポリプロピレン樹脂製であり、後壁部３４は、炭素繊維強化樹脂製である。ポリプロピレン樹脂製の部分（上壁部３１、下壁部３２及び前壁部３３）と、炭素繊維強化樹脂製の部分（後壁部３４）とが、共押出成形法（二色押出成形法）を用いて一体的に形成される。すなわち、押出型における上壁部３１、下壁部３２及び前壁部３３を形成する部分からポリプロピレン樹脂材を押し出すとともに、前記押出型における後壁部３４を形成する部分から炭素繊維及びエポキシ樹脂材を同時に押し出すことにより、第２衝撃吸収部３０が一体的に製造される。なお、上壁部３１、下壁部３２及び前壁部３３の肉厚は、例えば、３ｍｍであり、後壁部３４の肉厚は、例えば、０．５ｍｍである。

第２衝撃吸収部３０は、第１衝撃吸収部２０の前面に接着される。具体的には、第２衝撃吸収部３０の後壁部３４の後面が第１衝撃吸収部２０の前壁部２３の前面に接着される。後壁部３４が前壁部２３の前面に接着された状態において、前壁部２３の前面は、後壁部３４によって覆われている。後壁部３４が前壁部２３の前面に接着された状態において、凸部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに嵌合している（図３参照）。上記のように、第１衝撃吸収部２０は、弓状に湾曲している。一方、第２衝撃吸収部３０が共押出成形法を用いて製造された状態においては、第２衝撃吸収部３０は直筒状を呈する。ただし、上記のように、第２衝撃吸収部３０を構成する各壁部の肉厚が比較的小さいため、第２衝撃吸収部３０を第１衝撃吸収部２０に沿うように湾曲させつつ、第１衝撃吸収部２０と第２衝撃吸収部３０とを接着することができる。なお、第２衝撃吸収部３０を湾曲させ易くするために、第２衝撃吸収部３０を加熱して少し軟化させてもよい。なお、後壁部３４が、本発明の「板状部」に相当する。また、前壁部２３の前面が、本発明の「車室とは反対側の側面」に相当する。

低速衝突時においては、第２衝撃吸収部３０のうち、前記物体が衝突した部分が破壊される。具体的には、第２衝撃吸収部３０の前壁部３３が、前記物体（又は前記物体によって後方へ押圧されたバンパカバー）によって後方へ押圧される。すると、上壁部３１及び下壁部３２が湾曲する。前壁部３３がさらに後方へ押圧されると、上壁部３１及び下壁部３２が割れる（砕ける）。なお、前壁部３３が割れる（砕ける）場合もある。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第１衝撃吸収部２０は、ほとんど変形しない。

第２衝撃吸収部３０は筒状（中空状）に形成されているので、車両用バンパ装置１０を軽量化できる。また、第２衝撃吸収部３０における前記物体が衝突した部分は破壊される。つまり、上記従来の車両用バンパ装置とは異なり、潰れ残りがほとんど発生しない。したがって、車両１を設計するにあたり、第２衝撃吸収部３０の潰れ残りの寸法を考慮する必要が無い。そのため、第２衝撃吸収部の車両前後方向の寸法を小さくできる。

また、第２衝撃吸収部３０のうち、ポリプロピレン樹脂製の部分（上壁部３１、下壁部３２及び前壁部３３）と、炭素繊維強化樹脂製の部分（後壁部３４）とが、共押出成形法（二色押出成形法）を用いて一体的に形成される。したがって、前記ポリプロピレン樹脂製の部分と炭素繊維強化樹脂製の部分とを別々に製造した後に両者を接着する場合に比べて、第２衝撃吸収部３０の製造工数を削減できる。

一方、高速衝突時においては、第２衝撃吸収部３０が破壊されるとともに、第１衝撃吸収部２０を構成する各壁部が湾曲又は座屈する。これにより、前記衝突によって生じた衝撃が吸収される。なお、この場合、第２衝撃吸収部３０によって吸収される衝撃は僅かであり、前記衝撃の大部分が第１衝撃吸収部２０によって吸収される。

第１衝撃吸収部２０の前壁部２３の前面には、第２衝撃吸収部３０の後壁部３４が接着されている。後壁部３４は炭素繊維強化樹脂製であるので、前壁部２３の曲げ剛性が従来に比べて向上している。言い換えれば、前壁部２３が変形していく際に、前壁部２３に作用する荷重が従来よりも大きい。つまり、従来の車両用バンパ装置に比べて、高速衝突時の衝撃吸収量が大きい。第１衝撃吸収部２０の衝撃吸収性能は従来よりも向上しているが、第１衝撃吸収部２０の構成は従来と同等であるので、第１衝撃吸収部２０の重量及び材料コストは従来の車両用バンパ装置の第１衝撃吸収部と同等である。

また、第１衝撃吸収部２０の前壁部２３には、車幅方向に延びる凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃが形成されている。これにより、前壁部２３が平板状である場合に比べて、前壁部２３の剛性が高くなる。また、第２衝撃吸収部３０の後壁部３４には、前記凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに嵌合する凸部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されている。したがって、第２衝撃吸収部３０を第１衝撃吸収部２０に接着する際に、第１衝撃吸収部２０に対する第２衝撃吸収部３０の車両高さ方向の位置がずれ難い。

上記のように、本発明によれば、低速衝突時及び高速衝突時の衝撃を効率良く吸収できる車両用バンパ装置１０であって、小型且つ軽量な車両用バンパ装置１０を提供することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、第１衝撃吸収部２０及び第２衝撃吸収部３０の断面形状を変更しても良い。例えば、凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び凸部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの断面形状は上記実施形態に限られず、互いに嵌合可能な形状であれば、どのような形状であってもよい。一方、図４に示すように、前壁部２３及び後壁部３４を平板状に形成しても良い。

また、第１衝撃吸収部２０及び第２衝撃吸収部３０のいずれか一方又は両方の内部にリブを設けても良い。

また、第２衝撃吸収部３０のうちのポリプロピレン樹脂製の部分の車両高さ方向の位置を変更しても良い。例えば、バンパの位置が比較的低い車両においては、図５に示すように、前記ポリプロピレン樹脂製の部分を上記実施形態よりも上方に位置させるとよい。また、上記実施形態では、第１衝撃吸収部２０の前壁部２３の前面が第２衝撃吸収部３０の後壁部３４によって完全に覆われているが、後壁部３４の車両高さ方向の寸法を小さくして、前壁部２３の一部（上端部又は下端部）を露出させてもよい。

１・・・車両、１０・・・車両用バンパ装置、２０・・・第１衝撃吸収部、２１・・・上壁部、２２・・・下壁部、２３・・・前壁部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・・凹部、２４・・・後壁部、３０・・・第２衝撃吸収部、３１・・・上壁部、３２・・・下壁部、３３・・・前壁部、３４・・・後壁部、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ・・・凸部、Ｃ・・・車室、ＳＬ，ＳＲ・・・サイドメンバ

Claims

車室の前方又は後方にて車幅方向に延設された車両用バンパ装置であって、
車幅方向に延びる筒状に形成された金属製の第１衝撃吸収部と、
車幅方向に延びる筒状に形成され、前記第１衝撃吸収部の側面であって、前記車室とは反対側の側面に接着された合成樹脂製の第２衝撃吸収部と、を備え、
前記第２衝撃吸収部は、車幅方向に延びる板状に形成された板状部であって、前記第１衝撃吸収部の前記側面に接着される炭素繊維強化樹脂製の板状部を有し、
前記第２衝撃吸収部における前記板状部とその他の部分が共押出成形法を用いて一体的に形成されている、車両用バンパ装置。
請求項１に記載の車両用バンパ装置において、
前記第１衝撃吸収部の前記側面及び前記第２衝撃吸収部の前記板状部は、車幅方向に延設された嵌合部であって、前記第２衝撃吸収部の前記板状部が前記第１衝撃吸収部の前記側面に接着される際に互いに嵌合する嵌合部をそれぞれ有する、車両用バンパ装置。
請求項１又は２に記載の車両用バンパ装置において、
前記第１衝撃吸収部の前記側面が、前記第２衝撃吸収部の前記板状部によって覆われている、車両用バンパ装置。