JP6466771B2

JP6466771B2 - バンパーリインフォースメント

Info

Publication number: JP6466771B2
Application number: JP2015091093A
Authority: JP
Inventors: 孝信金子; 伊藤　嘉則; 嘉則伊藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Takaoka Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: JP2016203915A

Description

本発明は、車両のバンパーリインフォースメントに関する。

従来、下記特許文献１及び特許文献２に記載されているように、車両走行中において車両の前端（又は後端）に物体が衝突したとき、衝撃を吸収するバンパーリインフォースメントは知られている。

特許文献１のバンパーリインフォースメントは、車幅方向に長い帯状の金属板をプレス加工して形成されている。このバンパーリインフォースメントは、金属板の幅方向（車両高さ方向）における上側部分及び下側部分をそれぞれ前方（又は後方）へ突出させた２つの突出部を有する（特許文献１の図１（ｂ）参照）。前記２つの突出部は、車幅方向に延設されている。つまり、前記２つの突出部の間には車幅方向に延びる溝部が形成されている。ただし、バンパーリインフォースメントの長手方向における所定部（中央部から等距離にある２箇所）においては、前記溝部が形成されていない。言い換えれば、前記所定部は、前記金属板の幅方向における上端部及び下端部を除く部分を全体的に前方（又は後方）へ突出させた部分である（特許文献１の図１（ｃ）参照）。なお、前記所定部における車両高さ方向の寸法が、その他の部分における車両高さ方向の寸法よりも大きい。また、このバンパーリインフォースメントの上端部及び下端部には、車幅方向に延びるフランジ部が形成されている。また、このバンパーリインフォースメントは、後方（又は前方）へ開放されている。

特許文献２のバンパーリインフォースメントは、ビーム部材とプレート部材から構成されている。ビーム部材は、上壁部、下壁部及び後壁部（前壁部）を有する。上壁部及び下壁部は、車幅方向に長く、且つ車両高さ方向に垂直な板状に形成されている。後壁部（前壁部）は、上壁部及び下壁部に垂直な板状に形成されている。後壁部（前壁部）の上端が上壁部の後端（前端）に接続され、後壁部（前壁部）の下端が下壁部の後端（前端）に接続されている。つまり、ビーム部材は、前方（後方）へ開放されている。上壁部及び下壁部の前端（後端）がそれぞれ上方及び下方へ曲げられてフランジ部が形成されている。プレート部材は、車幅方向に長くビーム部材の後壁部（前壁部）に平行な板状に形成されている。プレート部材の上端部及び下端部がビーム部材のフランジ部に接合されている。つまり、ビーム部材の前側（又は後側）の開放端がプレート部材によって閉じられ、車幅方向に延びる筒状のバンパーリインフォースメントが形成される。

特開２０１３−１８２９７号公報特開２００８−６９６１号公報

物体が車両に衝突した際、前記衝突による荷重が特許文献１のバンパーリインフォースメントに作用すると、前記所定部が最初に変形し、その後、その他の部分が変形する。このバンパーリインフォースメントの変形初期（つまり、前記所定部が変形する際）の荷重は、前記所定部が形成されていない場合に比べて小さい。また、前記物体の侵入量（ストローク）が増大するに従って、バンパーリインフォースメントは、その開放端側（後端側（又は前端側））が開くように変形し（図７Ａ、図７Ｂ参照）、曲げ剛性（衝撃吸収性能）が低下する。

一方、上記特許文献２のバンパーリインフォースメントにおいては、ビーム部材の開放端側にプレート部材が接合されている。したがって、前記物体が車両に衝突した際、ビーム部材の開放端側が開くようにバンパーリインフォースメントが変形することを防止できる。したがって、バンパーリインフォースメントの曲げ剛性が高い。しかし、特許文献２のバンパーリインフォースメントは、特許文献１のバンパーリインフォースメントに比べて、部品点数が多く、重い。また、ビーム部材にプレート部材を接合する工程が必要であるので、製造コストが高い。

また、いずれのバンパーリインフォースメントにおいても、フランジ部が上方及び下方へ張り出している。このフランジ部によって、バンパーリインフォースメントの後方に配置されたラジエータへの空気の流れが阻害され、ラジエータの冷却性能が低下する虞がある。

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、曲げ剛性が高く、軽量かつ安価なバンパーリインフォースメント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外壁部（１３）と、前記外壁部の上端部から前記車室へ向かって延設された上壁部（１１）と、前記外壁部の下端部から前記車室へ向かって延設された下壁部（１２）と、前記上壁部における前記車室側の端部から下方へ延設された上側内壁部（１４）と、前記下壁部における前記車室側の端部から上方へ延設された下側内壁部（１５）と、を備え、前記外壁部、上壁部、下壁部、上側内壁部及び下側内壁部が、一枚の金属板から一体的に形成されていて、前記上壁部は、前記外壁部の上端部から前記車室へ向かって斜め上方へ延設され、前記下壁部は、前記外壁部の下端部から前記車室へ向かって斜め下方へ延設され、前記外壁部の前方又は後方から見て、前記上側内壁部の下端が前記外壁部の上端より上方に位置し、且つ前記下側内壁部の上端が前記外壁部の下端より下方に位置している、バンパーリインフォースメント（１０）としたことにある。

この場合、前記外壁部の車両高さ方向における中央部に、車幅方向に延びる凹溝が形成されているとよい。

上記のように構成したバンパーリインフォースメントに、外壁部側から物体が衝突すると、バンパーリインフォースメントは、その上壁部及び下壁部が互いに近づくように変形する。つまり、通常状態において上側内壁部及び下側内壁部がバンパーリインフォースメントの内側へ延びるように形成（負角曲げ）しておくことにより、物体が衝突したとき、バンパーリインフォースメントの後端部が閉じるように、バンパーリインフォースメントの各部を変形させることができた。これにより、従来のバンパーリインフォースメントに比べて、曲げ剛性（全塑性時の曲げモーメント）を１０％ほど向上させることができた。

また、バンパーリインフォースメントは、後方へ向かって開放されている。すなわち、特許文献２のようなプレート部材が不要である。したがって、特許文献２のバンパーリインフォースメントに比べて、部品点数を削減でき、軽量かつ安価なバンパーリインフォースメントを提供できる。

また、上側内壁部及び下側内壁部がバンパーリインフォースメントの内側へ曲げられているので、バンパーリインフォースメントの後方に配置されたラジエータへの空気の流れが阻害されない。したがって、本発明に係るバンパーリインフォースメントが適用された車両においては、上記従来のバンパーリインフォースメントが適用された車両のようにラジエータの冷却性能が低下してしまう虞がない。

本発明に係るバンパーリインフォースメントが適用された車両の平面図である。図１のバンパーリインフォースメントの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図１のバンパーリインフォースメントの左端部を斜め前方から見た斜視図である。図１のバンパーリインフォースメントの左端部を斜め後方から見た斜視図である。図１のバンパーリインフォースメントに物体が衝突した後の断面を示す断面図である。バンパーリインフォースメントの肉厚並びに上側後壁部及び下側後壁部の寸法を変更した変形例における曲げ剛性を示すグラフである。バンパーリインフォースメントの肉厚並びに上壁部及び下壁部の角度を変更した変形例における曲げ剛性を示すグラフである。凹溝部を省略したバンパーリインフォースメントの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。従来のバンパーリインフォースメントの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図７Ａのバンパーリインフォースメントに物体が衝突した後の断面を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係るバンパーリインフォースメント１０について説明する。まず、バンパーリインフォースメント１０が適用された車両１の概略について説明する。車両１は、図１に示すように、一対のサイドメンバＳＬ，ＳＲ、及びバンパーリインフォースメント１０を有する。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車幅方向に間隔をおいて配置され、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、車両の左右の端部にそれぞれ配置されている。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車両前後方向に延びる筒状に形成された本体部をそれぞれ有する。本体部の前端面及び後端面には、クラッシュボックス（図示略）が溶接されている。このクラッシュボックスには、複数の貫通孔が形成されている。また、このクラッシュボックスには、前記各貫通孔に対応するナットが溶接されている。これらのナットの中心軸と前記各貫通孔の中心軸は一致している。つまり、貫通孔に挿入されたボルトの先端を前記ナットに締結可能に構成されている。

上記のように構成されたサイドメンバＳＬ，ＳＲの前端側に、クラッシュボックスを介してバンパーリインフォースメント１０が取り付けられる。なお、本実施形態においては、サイドメンバＳＬ，ＳＲの前端側に組み付けられるバンパーリインフォースメント１０について説明するが、本発明は、サイドメンバＳＬ，ＳＲの後端側に組み付けられるバンパーリインフォースメントにも適用可能である。

バンパーリインフォースメント１０は、一枚の金属板を熱間プレス加工することにより、一体的に形成される。バンパーリインフォースメント１０は、車幅方向に延設されている。平面視において、バンパーリインフォースメント１０における車幅方向中央部は弓状に湾曲している（図１参照）。すなわち、バンパーリインフォースメント１０の車幅方向内側部分よりも車幅方向外側部分が少し後方に位置している。バンパーリインフォースメント１０の曲率は、車両の前端部のデザイン（バンパーカバーの形状）に応じて決定されている。バンパーリインフォースメント１０は、図２に示すように、上壁部１１、下壁部１２、前壁部１３、上側後壁部１４、下側後壁部１５を有する。上壁部１１は、車幅方向に延設されている。上壁部１１は、水平面（サイドメンバＳＬ，ＳＲの軸線を含む面）に対して少し傾斜した板状に形成されている。上壁部１１の後端側（車室側の端部）が前端側よりも少し上方に位置している。平面視において、上壁部１１は、上記のように弓状に湾曲している。下壁部１２は、上壁部１１の下方に位置しており、上壁部１１と対向している。下壁部１２は、水平面（サイドメンバＳＬ，ＳＲの軸線を含む面）に対して少し傾斜した板状に形成されている。下壁部１２の後端側（車室側の端部）が前端側よりも少し下方に位置している。平面視において、下壁部１２は、上記のように弓状に湾曲している。

前壁部１３は、車両高さ方向の上端側及び下端側において、水平面に対して垂直な板状に形成されている。また、前壁部１３の車両高さ方向中央部には、車幅方向に延びる凹溝１３１が形成されている。平面視において、前壁部１３は、上記のように弓状に湾曲している。前壁部１３の上端部は、後方へ湾曲形成され、上壁部１１の前端に接続されている。また、前壁部１３の下端部は、後方へ湾曲形成され、下壁部１２の前端に接続されている。言い換えれば、上壁部１１は、前壁部１３の上端部から車両１の車室へ向かって斜め上方へ延設され、下壁部１２は、前壁部１３の下端部から前記車室へ向かって斜め下方へ延設されている。

前壁部１３の左右の端部には、複数の貫通孔ＴＨ_１３がそれぞれ形成されている（図３Ａ参照）。後述するように、貫通孔ＴＨ_１３には、クラッシュボックスを介してバンパーリインフォースメント１０をサイドメンバＳＬ，ＳＲに固定するためのボルト及び工具が挿入される。なお、前壁部１３は、本発明の外壁部に相当する。

再び図２の説明に戻る。上側後壁部１４は、上壁部１１の後端から下方かつ後方へ斜めに延びる板状に形成されている。上側後壁部１４は、上壁部１１に対して略垂直である。下側後壁部１５は、下壁部１２の後端から上方かつ後方へ斜めに延びる板状に形成されている。下側後壁部１５は、下壁部１２に対して略垂直である。上側後壁部１４の左右の端部には、フランジ部Ｆ_１４がそれぞれ形成されている（図３Ｂ参照）。フランジ部Ｆ_１４は、上側後壁部１４の左右の端部における下端から下方へそれぞれ延びる板状に形成されている。下側後壁部１５の左右の端部には、フランジ部Ｆ_１５がそれぞれ形成されている。フランジ部Ｆ_１５は、下側後壁部１５の左右の端部における上端から上方へそれぞれ延びる板状に形成されている。

フランジ部Ｆ_１４及びフランジ部Ｆ_１５には、複数の貫通孔ＴＨ_１４及び貫通孔ＴＨ_１５がそれぞれ形成されている。前記複数の貫通孔ＴＨ_１４及び貫通孔ＴＨ_１５は、前記複数の貫通孔ＴＨ_１３の後方にそれぞれ位置している。つまり、貫通孔ＴＨ_１４及び貫通孔ＴＨ_１５の中心軸と、貫通孔ＴＨ_１３の中心軸線とが、それぞれ一致している。貫通孔ＴＨ_１４及び貫通孔ＴＨ_１５の孔径は、貫通孔ＴＨ_１３の孔径よりも小さい。なお、上側後壁部１４は、本発明の上側内壁部に相当し、下側後壁部１５は、本発明の下側内壁部に相当する。

バンパーリインフォースメント１０の前端における車両高さ方向の寸法ｈ_１０ｆは、「１０１ｍｍ」である。また、バンパーリインフォースメント１０の後端における車両高さ方向の寸法ｈ_１０ｒは、「１１９ｍｍ」である。また、バンパーリインフォースメント１０の車両前後方向の寸法ｄ_１０は、「５３ｍｍ」である。また、凹溝１３１の車両高さ方向の寸法ｈ_１３１は、「４３ｍｍ」である。凹溝１３１の深さｄ_１３１は、「３７．５ｍｍ」である。また、上壁部１１、下壁部１２、前壁部１３、上側後壁部１４及び下側後壁部１５の肉厚ｔは「１．６ｍｍ」である。また、水平面に対する上壁部１１の角度θ_１は、「１１°」である。また、水平面に対する下壁部１２の角度θ_２は、「１１°」である。なお、角度θ_１と角度θ_２が同一であることが好ましいが、角度θ_１と角度θ_２とが多少異なってもよい。また、上側後壁部１４における、上壁部１１に垂直な方向の寸法ｈ_１４は、「８ｍｍ」である。下側後壁部１５における、下壁部１２に垂直な方向の寸法ｈ_１５は、「８ｍｍ」である。なお、寸法ｈ_１０ｆと寸法ｈ_１４，ｈ_１５との比を「１００：６．５」〜「１００：９．５」に設定するとよい。

バンパーリインフォースメント１０は、次のようにして、クラッシュボックスを介してサイドメンバＳＬ，ＳＲの前端側に取り付けられる。まず、バンパーリインフォースメント１０をサイドメンバＳＬ，ＳＲの前方に配置する。つぎに、貫通孔ＴＨ_１４及び貫通孔ＴＨ_１５の位置と、クラッシュボックスに形成された貫通孔の位置とが一致するよう、バンパーリインフォースメント１０の位置を微調整する。つぎに、貫通孔ＴＨ_１３の前方からボルト及び工具を挿入する。そして、ボルトの先端を貫通孔ＴＨ_１４又は貫通孔ＴＨ_１５に挿入して、クラッシュボックスに設けられたナットに締結する。このように、バンパーリインフォースメント１０は、クラッシュボックスを介してサイドメンバＳＬ，ＳＲにボルト及びナットによって締結される。

上記のように構成したバンパーリインフォースメント１０（又はバンパーリインフォースメント１０が適用された車両）の前方から物体Ｗが衝突すると、バンパーリインフォースメント１０は、図４に示すように、その上壁部１１及び下壁部１２が互いに近づくように変形する。つまり、通常状態において上側後壁部１４及び下側後壁部１５がバンパーリインフォースメント１０の内側へ延びるように形成（負角曲げ）しておくことにより、物体Ｗが衝突したとき、バンパーリインフォースメント１０の後端部が閉じるように、バンパーリインフォースメント１０の各部を変形させることができた。これにより、例えば図７Ａに示す従来のバンパーリインフォースメントに比べて、曲げ剛性（全塑性時の曲げモーメント）を１０％ほど向上させることができた。なお、角度θ_１，θ_２が、「０°」以上「１５°」以下に設定されている場合に、同様の効果が得られた。

また、バンパーリインフォースメント１０は、後方へ向かって開放されている。すなわち、特許文献２のようなプレート部材が不要である。したがって、特許文献２のバンパーリインフォースメントに比べて、部品点数を削減でき、軽量かつ安価なバンパーリインフォースメント１０を提供できる。

また、上側後壁部１４及び下側後壁部１５がバンパーリインフォースメント１０の内側へ曲げられているので、バンパーリインフォースメント１０の後方に配置されたラジエータへの空気の流れが阻害されない。したがって、バンパーリインフォースメント１０が適用された車両１においては、上記従来のバンパーリインフォースメントが適用された車両のようにラジエータの冷却性能が低下してしまう虞がない。

なお、上記のように、バンパーリインフォースメント１０の曲げ剛性は、従来のバンパーリインフォースメントの曲げ剛性よりも大きい。曲げ剛性が従来と同等でも支障がない場合には、バンパーリインフォースメント１０の肉厚ｔを多少小さくしてもよい。例えば、肉厚ｔを「１．４ｍｍ」にしてもよい。ただし、上記実施形態の構成における肉厚ｔのみを変更した場合には、物体Ｗが衝突した際、上壁部１１及び下壁部１２が開くように変形することが実験的に分かった。すなわち、曲げ剛性が従来よりも低下する。そこで、図５Ａに示すように、寸法ｈ_１４，ｈ_１５を変更したが、いずれの場合も、上壁部１１及び下壁部１２が外側へ開くように変形することが実験的に分かった。そこで、図５Ｂに示すように、上壁部１１及び下壁部１２の角度θ_１及び角度θ_２を上記実施形態よりも小さくして実験した。例えば、角度θ_１，θ_２が「６°」のときには、上壁部１１及び下壁部１２が開くようにバンパーリインフォースメント１０の各部が変形し、曲げ剛性が従来よりも低下した。角度θ_１，θ_２が「３°」のときには、上壁部１１及び下壁部１２が閉じるように各部が変形し、曲げ剛性が従来と同等であった。また、角度θ_１，θ_２が「５°」のとき、上壁部１１及び下壁部１２が開く変形モードと、上壁部１１及び下壁部１２が閉じる変形モードの境界であることが分かった。したがって、上記実施形態の構成における肉厚ｔを「１．４ｍｍ」に変更するとともに、角度θ_１，θ_２を「０°」以上「５°」以下に設定する（例えば、「３°」に設定する）ことにより、従来のバンパーリインフォースメントと同等の曲げ剛性を備え、かつ従来よりも軽量なバンパーリインフォースメントを提供できる。

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、図６に示すように、上記実施形態の前壁部１３に形成されている凹溝１３１を省略してもよい。

１・・・車両、１０・・・バンパーリインフォースメント、１１・・・上壁部、１２・・・下壁部、１３・・・前壁部、１４・・・上側後壁部、１５・・・下側後壁部、１３１・・・凹溝、Ｆ_１４，Ｆ_１５・・・フランジ部、ＳＬ，ＳＲ・・・サイドメンバ、Ｗ・・・物体、θ_１，θ_２・・・角度

Claims

車室の前方又は後方にて車幅方向に延設された外壁部と、
前記外壁部の上端部から前記車室へ向かって延設された上壁部と、
前記外壁部の下端部から前記車室へ向かって延設された下壁部と、
前記上壁部における前記車室側の端部から下方へ延設された上側内壁部と、
前記下壁部における前記車室側の端部から上方へ延設された下側内壁部と、
を備え、
前記外壁部、上壁部、下壁部、上側内壁部及び下側内壁部が、一枚の金属板から一体的に形成されていて、
前記上壁部は、前記外壁部の上端部から前記車室へ向かって斜め上方へ延設され、
前記下壁部は、前記外壁部の下端部から前記車室へ向かって斜め下方へ延設され、
前記外壁部の前方又は後方から見て、前記上側内壁部の下端が前記外壁部の上端より上方に位置し、且つ前記下側内壁部の上端が前記外壁部の下端より下方に位置している、バンパーリインフォースメント。
請求項１に記載のバンパーリインフォースメントにおいて、
前記外壁部の車両高さ方向における中央部に、車幅方向に延びる凹溝が形成されている、バンパーリインフォースメント。