JP6679531B2 - バンパーリインフォースメント - Google Patents

Description

本発明は、バンパーリインフォースメントに関する。特に、自動車の前部または後部に装備されるバンパ構造の芯材として配設され、衝突時の荷重を受けるバンパーリインフォースメントに関する。

自動車車体の前部または後部には、車両衝突時における衝突荷重を受けるバンパ構造が備えられる。バンパ構造には芯材としてのバンパーリインフォースメントが備えられる。バンパーリインフォースメントは自動車車体の幅方向に長尺形状として配設されており、自動車車体の幅方向の両端部位置で自動車車体のフレーム部材にバンパ支持構造で連結されて支持される。バンパ支持構造は、通常、車両衝突時のエネルギー吸収作用が行われるクラッシュボックス（Ｃ／Ｂ）が用いられる。なお、クラッシュボックスが用いられない場合は、サイドメンバが接続結合されて、エネルギー吸収作用が行われる。

バンパーリインフォースメントの構成形態は、各種形態がある。例えば、バンパーリインフォースメントは、本体部材と補強部材とからなる形態がある。この場合、本体部材は断面ハット型形状の主体部材と、この主体部材の開口側に当該開口部を閉鎖するように配設されて、当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とからなる。この本体部材は長尺部材として形成され、その長手方向が自動車の幅方向に配設される。

補強部材は本体部材の中央位置に衝突荷重が入力した際の補強のために、閉じ断面形状の本体部材の内部に配設される。その配設位置は、長尺部材として形成された本体部材の長手方向の中央部位置とされる。そして、補強部材の断面形状は本体部材の閉じ断面形状の内部形状に面して形成された断面四角形に形成されている。このように本体部材と補強部材とにより形成されたバンパーリインフォースメントは、本体部材の面状板部材側が衝突荷重の入力側となるように配置される。これにより、バンパーリインフォースメントの中央位置に衝突荷重が入力した際に、補強部材の補強作用によってバンパーリインフォースメントにより受ける荷重の増大を図っている。

特開２００８−２６５７３８号公報 特開２００５−２６３１１４号公報 特開２０１７−４７８１８号公報

ところで、上述した形態のバンパーリインフォースメントにおいては、衝突荷重がバンパーリインフォースメントの中央位置に入力した際の衝突荷重を受ける特性としては、当該中央位置で座屈（折損）が生じるようにするのが好ましい。すなわち、バンパーリインフォースメントに衝突荷重が入力した際、中央位置で応力集中が生じ、座屈が生じる状態にあっては、バンパーリインフォースメントの両側で受ける衝突荷重は設計通りの荷重を受けることができる。

ところが、バンパーリインフォースメントを両端で支持するクラッシュボックス（Ｃ／Ｂ）等のバンパ支持構造の支持強度に偏りがあると、それに伴って、中央位置より左右に偏った位置で座屈を生じる。このように偏った位置で座屈を生じると、狙った所定の衝突荷重をバンパーリインフォースメントで受けることができないことがある。

それは、偏った位置で座屈を生じると、その座屈により、閉じ断面形状とする主体部材と面状板部材とのフランジ部の溶接箇所に剥離方向の作用力を及ぼされる。溶接はせん断には強いが剥離には弱いため、溶接箇所が剥がれて、主体部材と面状板部材とが破断する。このため、バンパーリインフォースメントの荷重低下が生じることによる。

而して、本発明は上述した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、バンパーリインフォースメントを支持する両端の支持強度の相違がある場合であっても、中央位置で確実に座屈を生じるようにして、所定の衝突荷重が受けられるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るバンパーリインフォースメントは、次の手段をとる。

本発明の第１の発明は、車幅方向に配設される長尺形状の本体部材は、断面ハット型形状の主体部材と、該主体部材の開口側に該主体部材の開口部を閉鎖するように配設されて当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とから成り、該閉じ断面形状の本体部材における長手方向の中央部位置の内部に断面四角形の補強部材が配設され、前記面状板部材が衝突荷重の入力側となるように配設されるバンパーリインフォースメントであって、前記補強部材における衝突荷重が入力する方向に対する剛性が、該補強部材における長手方向の中央部位が該中央部位から両側に接続される両側部位より、強い形状構成とされているバンパーリインフォースメントである。

上記第１の発明によれば、閉じ断面形状の本体部材を補強するために、本体部材の中央部位置に配設される補強部材は、衝突荷重が入力する方向に対する剛性が、中央部位が両側部位より強い形状構成とされている。これにより、バンパーリインフォースメントの両端の支持剛性に相違があったとしても、衝突荷重が加わった際には、剛性が強い形状構成とされた中央部位において応力集中を生じて、当該位置で座屈を生じる。これにより、バンパーリインフォースメントは所定の衝突荷重を受けることができる。

本発明の第２の発明は、上述した第１の発明のバンパーリインフォースメントであって、前記補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成は、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交す形成面が、凸形状又は凹形状のビード面形状とされているバンパーリインフォースメントである。

上記第２の発明によれば、凸形状又は凹形状のビード面形状により補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成を構成する。当該構成によれば、ビード面形状という比較的簡単な構成により強い形状構成を達成することができる。

本発明の第３の発明は、上述した第１の発明のバンパーリインフォースメントであって、前記補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成は、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面の形成幅が、前記中央部位が前記両側部位より幅広とされているバンパーリインフォースメントである。

上記第３の発明によれば、中央部位の形成面を両側部位の形成面より幅広とすることにより剛性の強い形状構成とする。当該構成によれば、補強部材における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面の形成幅を変えるという比較的簡単な構成により強い形状構成を達成することができる。

本発明の第４の発明は、上述した第１の発明のバンパーリインフォースメントであって、前記補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成は、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面が、凸形状又は凹形状のビード面形状とされていると共に、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面の形成幅が、前記中央部位が前記両側部位より幅広とされているバンパーリインフォースメントである。

上記第４の発明は、上述した第２の発明による構成と、第３の発明による構成を組合せて構成するものである。これにより、補強部材の中央部位の剛性を両側部位の剛性より確実に強く形成することが可能となる。また、両構成を組合せることにより、剛性の強さも適切に設定することもできる。

本発明の第５の発明は、上述した第１の発明又は第２のバンパーリインフォースメントであって、前記ビード面形状のビードは凸形状であるバンパーリインフォースメントである。

上記第５の発明によれば、ビードは凸形状である。凸形状のビードは、凹形状のビードに比べ、衝突荷重方向に対する剛性を強く形成することができる。

本発明の第６の発明は、上述した第５の発明のバンパーリインフォースメントであって、前記ビードを形成する補強部材の形成面は、断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向の最前面の形成面であるバンパーリインフォースメントである。

上記第６の発明によれば、ビードを形成する形成面は衝突荷重が入力する方向の最前面の形成面とされる。これにより、最前面の形成面により効率よく衝突荷重を受けることができる。

上述した手段の本発明によれば、バンパーリインフォースメントを支持する両端の支持強度の相違がある場合であっても、中央位置で確実に座屈を生じるようにして、所定の衝突荷重が受けられるようにすることができる。

自動車車体に対するバンパ構造の配置位置を示す概略図である。 バンパーリインフォースメントの全体形状を斜め左上方から見た斜視図である。 本体部材を構成する主体部材及び補強部材の配置構成を図２と同様に見て示した斜視図である。 図２のIV−IV線断面図である。 補強部材単品を左後方の斜め上方から見た示す斜視図である。 図５のVI−VI線断面図である。 図５のVII−VII線断面図である。 バンパーリインフォースメントに衝突荷重が加わり、中央位置で座屈を生じた正常状態を示す図である。 バンパーリインフォースメントに衝突荷重が加わり、中央位置から左方向に偏った位置で座屈を生じた異常状態を示す図である。 衝突荷重が加わった際のバンパーリインフォースメントの変位と荷重の変化特性線図を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の説明における「右・左」の方向表示は、自動車の車室から見た方向である。また、各部材及び部位の接頭に付する「前・後」の区別表示は、バンパーリインフォースメントを自動車に装着した状態における、自動車の前進及び後進の進行方向で見た相対的位置関係を示す。同様に、「上・下」区別表示も、高さ方向で見た相対的位置関係を示す。

先ず、図１は自動車におけるバンパ構造１０の配置位置を示す。バンパ構造１０は、通常、自動車車体１２の前部と後部に自動車車体１２に対して車幅方向に配置される。図１において、自動車車体１２の前方を矢印Ｆｒで示し、後方を矢印Ｒｒで示した。自動車の車室は自動車車体１２の位置に形成される。バンパ構造１０は、バンパーリインフォースメント１４と、バンパ被覆部材１６と、バンパ支持構造１８とから成っている。バンパーリインフォースメント１４はバンパ構造１０の強度上の芯材として配設される。バンパ被覆部材１６はバンパーリインフォースメント１４の前面を被覆するように配設される。バンパ被覆部材１６はバンパ構造１０の最外面に配設され、見栄えを考慮した構成とされている。通常、意匠の成形に適する樹脂製で形成される。

バンパ支持構造１８は、バンパーリインフォースメント１４の長手方向（自動車車体１２で見て幅方向）の両端部の位置で自動車車体１２のフレーム部材（不図示）とバンパーリインフォースメント１４との間に配設される。そして、このバンパ支持構造１８によりバンパーリインフォースメント１４で受ける衝突荷重を自動車車体１２に伝えて受ける。バンパ支持構造１８は本実施形態ではクラッシュボックス（Ｃ／Ｂ）及びサイドメンバと称される衝突エネルギーを吸収することができる構成部材で形成されている。

なお、以後に説明する実施形態は、自動車車体１２の前部に配設されるバンパーリインフォースメント１４の場合を例にして説明する。

本実施形態のバンパ構造１０は、上述した配置構成であることにより、自動車の正面衝突によりバンパ構造１０の中央位置に作用する衝突荷重Ｆは、次のように受けられる。先ず、バンパ被覆部材１６で受けて、これをバンパーリインフォースメント１４で支える。そして、バンパーリインフォースメント１４に作用した荷重は、バンパーリインフォースメント１４の両端部に配設されたバンパ支持構造１８としてのクラッシュボックス（Ｃ／Ｂ）を介して自動車車体１２により受けられる。この際、クラッシュボックス（Ｃ／Ｂ）が衝突エネルギーを吸収する。

バンパーリインフォースメント１４は、図４の断面図に示されるように、本体部材２０と補強部材３０とから構成される。本体部材２０はハット型断面形状の主体部材２２と面状板部材２４とからなる。面状板部材２４は断面ハット型形状の主体部材２２の開口部を閉鎖するように配設されて、当該本体部材２０を閉じ断面形状の構成とする。補強部材３０は断面四角形の枠状の形状であり、閉じ断面形状の本体部材２０の内部に配設される。そして、本実施形態のバンパーリインフォースメント１４は、面状板部材２４側に衝突荷重Ｆが入力するように配設される。

図２はバンパーリインフォースメント１４の全体形状を斜め左上方から見た斜視図である。バンパーリインフォースメント１４は長手方向の両端を後退させた湾曲形状に形成されている。上述した図４は図２のIV−IV線断面図である。図３は本体部材２０を形成する主体部材２２と、その主体部材２２内に配設される補強部材３０の構成を、図２と同様に斜め左上方から見た斜視図である。図３に示されるように、補強部材３０は長尺形状のバンパーリインフォースメント１４の中央部位置に配設される。なお、この補強部材３０が配設される範囲は、本実施形態では、図１に示す両端に配設される支持構造としてのクラッシュボックス１８の間の範囲内である。これによりバンパーリインフォースメント１４の中央位置に入力される衝突荷重Ｆは、補強部材３０により補強されたバンパーリインフォースメント１４の剛性で受けられる。

図４に示すように、本体部材２０を構成する断面ハット型の主体部材２２は、後側面板部位２２Ａと、上側面板部位２２Ｂと、下側面板部位２２Ｃとからなる。上側面板部位２２Ｂの開口部側には上フランジ部位２２Ｄが図４で見て上方に延設して形成されている。下側面板部位２２Ｃの開口部側には下フランジ部位２２Ｅが図４で見て下方に延設して形成されている。面状板部材２４は主体部材２２の開口側に形成された上フランジ部位２２Ｄと下フランジ部位２２Ｅに当てがわれて、溶接Ｗ１、Ｗ２により接合されて固定される。これにより、本体部材２０の閉じ断面形状が作られる。溶接は本実施形態ではスポット溶接である。以下に述べる溶接の場合も同様である。なお、本体部材２０を構成する主体部材２２、及び面状板部材２４は、本実施形態では鋼板製とされている。

図５に示される補強部材３０は、図４に示すように閉じ断面形状の本体部材２０の内部に配設される。補強部材３０の断面形状は、図４に示すように、断面四角形の枠形状である。枠形状は前部面板部位３２と、後部面板部位３４と、上部面板部位３６と、下部面板部位３８とからなっている。上部面板部位３６と下部面板部位３８は分割されて形成されている。上部面板部位３６は上部前方面板部位３６Ａと上部後方面板部位３６Ｂとに分割形成されており、分割箇所が一部重ね合わされて溶接Ｗ３で接合されて一体化されている。同様に、下部面板部位３８は下部前方面板部位３８Ａと下部後方面板部位３８Ｂとに分割形成されており、分割箇所が一部重ね合わされて溶接Ｗ４で接合されて一体化されている。なお、補強部材３０も、前述の本体部材２０と同様に、本実施形態では鋼板製とされている。

図４に示されるように、本体部材２０と補強部材３０は、本体部材２０を構成する面状板部材２４と補強部材３０の前部面板部位３２とが溶接Ｗ５で接合されて一体化されている。また、本体部材２０を構成する主体部材２２の後側面板部位２２Ａと補強部材３０の後部面板部位３４とが溶接Ｗ６で接合されて一体化されている。

図５に示される補強部材３０は、上方が自動車の前方向として図示されている。補強部材３０は、その長手方向の中央部位置の中央部位３０Ａとその両側に配設される両側部位３０Ｂとが一体的状態に接続されて形成されている。図６は図５における中央部位３０ＡのVI−VI線断面を示し、図７は図５における両側部位３０ＢのVII−VII線断面を示す。

図６に示すように、中央部位３０Ａの前部面板部位３２の形成面には、凸形状４０のビードが形成されている。すなわち、前部面板部位３２の形成面は、幅方向の中央部が図で見て上方に凸形状４０とされたビード面形状として形状構成されており、面剛性が強化されている。これに対して、図７に示すように、両側部位３０Ｂにおける前部面板部位３２の形成面の形状構成は、平面形状として構成されており、凸形状のビード面形状としては構成されていない。この中央部位３０Ａと両側部位３０Ｂの形状構成の違いにより、補強部材３０における衝突荷重が入力する方向に対する剛性が、両側部位３０Ｂに比べ中央部位３０Ａの方が強くされている。なお、本実施形態において補強部材３０を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重Ｆが入力する方向に対して長手方向に直交する形成面は、前部面板部位３２と後部面板部位３４である。本実施形態は当該形成面における中央部位３０Ａをビード面形状とするものである。なお、本実施形態においてビード面形状を形成する前部面板部位３２は、補強部材３０を形成する四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向の最前面の形成面である。

本実施形態の補強部材３０は、中央部位３０Ａと両側部位３０Ｂの形成幅Ｙが、図６及び図７に比較して示すように異なっている。すなわち、図６に示す中央部位３０Ａの形成幅Ｙ１は幅広に形成されているのに対して、図７に示す両側部位３０Ｂの形成幅Ｙ２は幅狭に形成されている。すなわち、Ｙ１＞Ｙ２として設定形成されている。このように補強部材３０の形状構成は、中央部位３０Ａの方が両側部位３０Ｂより相対的に幅広に設定されて、相対的に剛性が強く形成されている。この中央部位３０Ａと両側部位３０Ｂの幅形状の形状構成の違いにより、補強部材３０における衝突荷重Ｆが入力する方向に対する剛性が、両側部位３０Ｂに比べ中央部位３０Ａの方が強くされている。

本実施形態における中央部位３０Ａの幅広の形成幅Ｙ１から両側部位３０Ｂの幅狭の形成幅Ｙ２への形状変化は、両側部位３０Ｂの範囲において、徐々に狭くするように変化させている。しかし、中央部位３０Ａと両側部位３０Ｂの境界部で段状に変化形成してもよいが、かかる構成の場合、段状形成箇所に応力集中を生じやすいので好ましくない。

本実施形態のバンパーリインフォースメント１４は、上述したように本体部材２０と補強部材３０とにより形成される。特に、補強部材３０の中央部位３０Ａが両側部位３０Ｂより剛性強く形成されていることにより、バンパーリインフォースメント１４に入力された衝突荷重による応力集中は、剛性が強く形成された補強部材３０の中央部位置で生じる。これにより、図８に示すように、衝突荷重Ｆによるバンパーリインフォースメント１４の座屈現象は、中央部位置で生じることになる。この座屈現象はバンパーリインフォースメント１４の両端のバンパ支持構造１８の支持強度に多少の違いがあっても、本実施形態の上述した補強部材３０の形状構成により確実に中央部位置で行われる。これにより、衝突荷重をバンパーリインフォースメント１４の左右位置でバランスよく効果的に受けることできる。このため、従来の問題点として指摘したように、溶接箇所に剥離が生じて、バンパーリインフォースメント１４の荷重低下が生じることがない。

図９は従来の問題点として指摘したバンパーリインフォースメント１４の座屈状態の一例を示す。この例は衝突荷重による応力集中箇所が中央部位置より図で見て左方向に偏った位置となっており、溶接箇所の剥離が生じ、バンパーリインフォースメント１４の荷重低下が生じる場合である。

図１０は上述した本実施形態におけるバンパーリインフォースメント１４の荷重と変位との特性線図を示す。なお、この特性線図の実施形態の補強部材３０の形状構成は、ビード面形状と幅広構成の両方を備えている構成の場合である。当該線図において、実線が本実施形態の場合であり、破線が従来の構成の場合である。破線で示すように従来の場合は、溶接箇所が剥離破断すると荷重が一気に低下する。これに対して、実線で示す本実施形態の場合には、その後も一定の変位範囲において荷重を受けることができる。この点が本実施形態の特徴とするところである。

以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。

例えば、上述の実施形態では、ビード面形状のビードが凸形状４０の場合について説明したが、凹形状であってもよい。但し、本実施形態における補強部材３０の配置形態においては、凸形状４０のビード面形状の方がビード面形状の剛性が高められる利点がある。

また、上述の実施形態では、ビード面形状は前部面板部位３２に設定したが、後部面板部位３４に設定してもよい。また、両部位３２，３４共に設定してもよい。

また、上述した実施形態では、補強部材３０における中央部位の強い形状構成としてのビード面形状及び幅広とする構成を一緒に設定した実施形態であったが、それぞれ単独で設定することもできる。

また、上述した実施形態では、補強部材３０はクラッシュボックスが配設される位置間に配設するものであったが、クラッシュボックスの配置間外まで配設するものであっても良い。

また、上述した実施形態では、本体部材２０と補強部材３０との接合手段は溶接であったが、リベット等の機械的接合手段であっても良い。

また、上述した実施形態では、溶接はスポット溶接であったが、アーク溶接、レーザ溶接や、その他の溶接手段であっても良い。

また、上述した実施形態では、本体部材２０及び補強部材３０の材質は鋼板製であるが、剛性のある材質であれば、鋼板製に限らない。

１０ バンパ構造
１２ 自動車車体
１４ バンパーリインフォースメント
１６ バンパ被覆部材
１８ バンパ支持構造（クラッシュボックス）
２０ 本体部材
２２ 主体部材
２２Ａ 後側面板部位
２２Ｂ 上側面板部位
２２Ｃ 下側面板部位
２２Ｄ 上フランジ部位
２２Ｅ 下フランジ部位
２４ 面状板部材
３０ 補強部材
３２ 前部面板部位
３４ 後部面板部位
３６ 上部面板部位
３６Ａ 上部前方面板部位
３６Ｂ 上部後方面板部位
３８ 下部面板部位
３８Ａ 下部前方面板部位
３８Ｂ 下部後方面板部位
４０ 凸形状
Ｗ１〜Ｗ６ 溶接

Claims (4)

1. 車幅方向に配設される長尺形状の本体部材は、断面ハット型形状の主体部材と、該主体部材の開口側に該主体部材の開口部を閉鎖するように配設されて当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とから成り、該閉じ断面形状の本体部材における長手方向の中央部位置の内部に断面四角形の補強部材が配設され、前記面状板部材が衝突荷重の入力側となるように配設されるバンパーリインフォースメントであって、
   前記補強部材における衝突荷重が入力する方向に対する剛性が、該補強部材における長手方向の中央部位が該中央部位から両側に接続される両側部位より、強い形状構成とされており、
   前記補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成は、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面の形成幅が、前記中央部位が前記両側部位より幅広とされているバンパーリインフォースメント。
2. 車幅方向に配設される長尺形状の本体部材は、断面ハット型形状の主体部材と、該主体部材の開口側に該主体部材の開口部を閉鎖するように配設されて当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とから成り、該閉じ断面形状の本体部材における長手方向の中央部位置の内部に断面四角形の補強部材が配設され、前記面状板部材が衝突荷重の入力側となるように配設されるバンパーリインフォースメントであって、
   前記補強部材における衝突荷重が入力する方向に対する剛性が、該補強部材における長手方向の中央部位が該中央部位から両側に接続される両側部位より、強い形状構成とされており、
   前記補強部材における中央部位の剛性の強い形状構成は、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面が、凸形状又は凹形状のビード面形状とされていると共に、前記補強部材を形成する断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向に対して長手方向に直交する形成面の形成幅が、前記中央部位が前記両側部位より幅広とされているバンパーリインフォースメント。
3. 請求項２に記載のバンパーリインフォースメントであって、
   前記ビード面形状のビードは凸形状であるバンパーリインフォースメント。
4. 請求項２又は請求項３に記載のバンパーリインフォースメントであって、
   前記ビードを形成する補強部材の形成面は、断面四角形の形成面における衝突荷重が入力する方向の最前面の形成面であるバンパーリインフォースメント。
   

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