JP6722069B2 - 自動車用バンパリインフォース - Google Patents

Description

本発明は、車幅方向に延在される中空構造の自動車用バンパリインフォースに関する。

従来より、閉じ断面で形成された中空構造のバンパリインフォースが知られている。例えば、特許文献１には、矩形形状の閉じ断面で構成され、正面フランジと、上面ウエブ、中間ウエブおよび下面ウエブとの各連結部分の肉厚を、その連結部分以外の肉厚に比べて厚くしたものが開示されている。また、特許文献２には、矩形形状の閉じ断面で構成され、４つの隅部を厚肉に形成されたものが開示されている。

特開２００３−１８２４８１号公報 特開平１１−１７０９３５号公報

ところで、バンパリインフォースとしては、背面側が開口された開き断面（リップ溝形）で構成されるものがある。この場合、サイドメンバ（クラッシュボックス）をバンパリインフォースの内部に挿入することができるため、例えばサイドメンバ（クラッシュボックス）を延長することができ、そのエネルギ吸収量を増やすことができる。しかしながら、開き断面で構成されたバンパリインフォースは、閉じ断面で構成されたバンパリインフォースとは衝突荷重を受けたときの変形モードが異なるため、厚肉部の形成に際しては、このことを十分に考慮しなければならない。

本発明の自動車用バンパリインフォースは、開き断面で構成されたものにおいて、厚肉部を適切な位置に設けることで、衝突時のストローク量を低減させることを主目的とする。

本発明の自動車用バンパリインフォースは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車用バンパリインフォースは、
車幅方向に延在される中空構造の自動車用バンパリインフォースであって、
正面フランジと、前記正面フランジの上端部から直交方向に延在される上面ウエブと、前記正面フランジの下端部から直交方向に延在される下面ウエブと、前記上面ウエブの延在端から下方に延在される上リップと、前記下面ウエブの延在端から上方に延在される下リップとを有し、前記上リップおよび前記下リップ間が開口され、
前記上面ウエブおよび前記下面ウエブの少なくとも一方において、前記上リップおよび前記下リップが設けられる前記リップ側の端部が中央部よりも厚肉化された厚肉部を有する、
ことを要旨とする。

この本発明の自動車用バンパリインフォースは、正面フランジと上面ウエブと下面ウエブと上リップと下リップを有し、両リップ間が開口されるものとし、上面ウエブおよび下面ウエブの少なくとも一方において、上リップおよび下リップが設けられるリップ側の端部に中央部よりも厚肉化された厚肉部を形成する。こうした上リップおよび下リップが設けられる自動車用バンパリインフォースは、正面フランジに衝突荷重が加わると、上面ウエブや下面ウエブが正面フランジに対して外側に開く方向に変形すると共に、上リップや下リップが上面ウエブや下面ウエブに対して内側に閉じる方向に変形する。そのため、上面ウエブまたは下面ウエブのリップ側の端部を厚肉化することで、リップの変形を抑制することができる。この結果、開き断面で構成された自動車用バンパリインフォースにおいて、衝突時のストローク量をより低減させることができる。なお、上面ウエブおよび下面ウエブの少なくとも一方における正面フランジ側の端部も中央部より厚肉化されるものとしてもよい。

こうした本発明の自動車用バンパリインフォースにおいて、前記厚肉部は、外側に向かって盛り上がるように形成されているものとしてもよい。こうすれば、開き断面で構成されるバンパリインフォースにおけるリップの変形をより効果的に抑制することができる。この場合、前記厚肉部は、肉の盛り上がりの頂部が略平坦面により形成されているものとしてもよい。

或いは、本発明の自動車用バンパリインフォースにおいて、前記厚肉部は、前記中央部から前記端部にかけて徐々に厚みが増すように形成されているものとしてもよい。こうすれば、衝突時の応力集中をより効果的に回避することができる。

また、本発明の自動車用バンパリインフォースにおいて、サイドメンバまたは該サイドメンバに固定された連結部材がバンパリインフォース内部に挿入された状態で連結されるものとしてもよい。こうすれば、例えば、サイドメンバや連結部材を車両前後方向に延長してそのエネルギ吸収量をより向上させたり、サイドメンバや連結部材の全長を延長することなくバンパリインフォースを弧状に湾曲させる際の曲率を大きくしてバンパ周辺の意匠性を高めたりすることができる。

本発明の一実施例としてのバンパリインフォース１０を正面側から見た外観を示す外観斜視図である。 実施例のバンパリインフォース１０を背面側から見た外観を示す外観斜視図である。 実施例のバンパリインフォース１０の上面図である。 実施例のバンパリインフォース１０の背面図である。 図３のバンパリインフォース１０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 振り子衝突試験において正面フランジ１１の上側に衝突荷重を受けた場合に実施例および第１比較例の各バンパリインフォースの変形の様子を示す説明図である。 実施例および第１比較例の各バンパリインフォースにおける荷重−ストローク曲線およびエネルギ吸収量−ストローク曲線を示す説明図である。 振り子衝突試験における実施例および第２比較例の各バンパリインフォースの変形の様子を示す説明図である。 変形例のバンパリインフォース１１０の断面図である。

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としてのバンパリインフォース１０を正面側から見た外観を示す外観斜視図であり、図２は実施例のバンパリインフォース１０を背面側から見た外観を示す外観斜視図であり、図３は実施例のバンパリインフォース１０の上面図であり、図４は実施例のバンパリインフォース１０の背面図であり、図５は図３のバンパリインフォース１０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

実施例のバンパリインフォース１０は、長手方向を車幅方向として、その両端部が車幅方向に設置された左右一対のサイドメンバ１にそれぞれ締結され、低速度の軽衝突に対して当該バンパリインフォース１０の背面側に設置される補機類（ラジエータ等）を保護するものである。

実施例のバンパリインフォース１０は、図１〜５に示すように、正面フランジ１１と、正面フランジ１１の上端付近から直交方向に延在する上面ウエブ１２と、正面フランジ１１の下端付近から上面ウエブ１２と平行に延在する下面ウエブ１３と、上面ウエブ１２の延在端から下方に延在する上リップ１４と、下面ウエブ１３の延在端から上方に延在する下リップ１５とを有するリップ溝形（Ｃ字形断面）の長尺部材であり、例えば、押出機を用いてアルミニウムやその合金を押し出すことによって成形される押出形材に楕円弧状に曲げ加工を施すことにより構成される。

実施例のバンパリインフォース１０は、図５に示すように、当該バンパリインフォース１０の内部にサイドメンバ１の先端部が挿入されており、正面フランジ１１の内壁面をサイドメンバ１の先端面に突き当てた状態でボルトおよびナット等によりサイドメンバ１に締結される。これにより、サイドメンバ１を延長してそのエネルギ吸収量を向上させたり、サイドメンバ１の全長を短縮することなくバンパリインフォース１０の楕円弧の曲率を大きくしてバンパ周辺の意匠性を高めたりすることができる。

上面ウエブ１２は、図５に示すように、正面フランジ１１側の端部１２Ｆの板厚と上リップ１４側の端部１２Ｂの板厚ｄ２とがその間の中央部１２Ｍの板厚ｄ１に比して厚く、即ち厚肉化されている。本実施例では、上面ウエブ１２の正面フランジ１１側の端部１２Ｆは、中央部１２Ｍから正面フランジ１１側にかけて内面側と外面側の両面側が徐々に盛り上がるようにテーパ状に厚肉化される。一方、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂは、中央部１２Ｍから上リップ１４側にかけて外面側が盛り上がると共に内面側が盛り上がらないように厚肉化される。これは、本実施例では、バンパリインフォース１０の内部にサイドメンバ１の先端部が挿入される際に、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂの内面とサイドメンバ１の外面とが干渉しないようにするためである。

下面ウエブ１３は、図５に示すように、正面フランジ１１側の端部１３Ｆが中央部１３Ｍに比して厚肉化されている。本実施例では、下面ウエブ１３の正面フランジ１１側の端部１３Ｆは、中央部１３Ｍから正面フランジ１１側にかけて内面側と外面側の両面側が徐々に盛り上がるようにテーパ状に厚肉化される。下面ウエブ１３の下リップ１５側の端部１３Ｂは、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂよりも薄肉になっている。

図６は振り子衝突試験において正面フランジ１１の上側に衝突荷重を受けた場合に実施例および第１比較例の各バンパリインフォースの変形の様子を示す説明図であり、図７は実施例および第１比較例の各バンパリインフォースにおける荷重−ストローク曲線およびエネルギ吸収量−ストローク曲線を示す説明図である。ここで、第１比較例のバンパリインフォース２１０は、上面ウエブ２１２の上リップ１４側の端部が厚肉化されていない点を除いて実施例のバンパリインフォース１０と同様の構成とした。なお、振り子衝突試験は、両端部が支持されたバンパリインフォースの正面フランジに対して振り子を規定の速度で衝突させ、そのときのバンパリインフォースのストローク量やエネルギ吸収量等を検査するものである。本出願の発明者は、リップ溝形のバンパリインフォースを用いて振り子衝突試験を行ない応力集中の評価を行なった結果、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂに最も大きな応力が作用することを発見した。上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂを厚肉化した実施例のバンパリインフォース１０を用いた場合、図７に示すように、上リップ１４側の端部を厚肉化していない第１比較例のバンパリインフォース２１０に比して、荷重−ストローク曲線の積分値を大きくすることができ（図７（ａ）参照）、目標とするエネルギ吸収量をより少ないストローク量で実現することができる（図７（ｂ）参照）。

図８は、振り子衝突試験における実施例および第２比較例の各バンパリインフォースの変形の様子を示す説明図である。ここで、第２比較例のバンパリインフォース３１０は、正面フランジ３１１と、正面フランジ３１１と平行な背面フランジ３１５と、正面フランジ３１１の上端と背面フランジ３１５の上端とを繋ぐ上面ウエブ３１２と、正面フランジ３１１の下端と背面フランジ３１５の下端とを繋ぐ下面ウエブ３１３と、上面ウエブ３１２および下面ウエブ３１３の間の中間ウエブ３１４とを有する閉じ断面で構成されたものを用いるものとした。閉じ断面で構成される第２比較例のバンパリインフォース３１０では、正面フランジ３１１に対して振り子による衝突荷重が加わると、車幅方向においては正面フランジ３１１に圧縮応力が作用すると共に背面フランジ３１５に引張応力が作用する。このため、上下方向においては正面フランジ３１１に伸びが生じると共に背面フランジ３１５に縮みが生じるから、正面フランジ３１１と背面フランジ３１５とに拘束される上面ウエブ３１２および下面ウエブ３１３は、正面フランジ３１１側に対しては内側に閉じる方向に変形し、背面フランジ３１５側に対しては外側に開く方向に変形することになる。これに対して、リップ溝形の開き断面で構成される実施例のバンパリインフォース１０では、正面フランジ１１に振り子による衝突荷重が加わると、上面ウエブ１２および下面ウエブ１３は、正面フランジ１１とは反対側の延在端がフリーであるため、正面フランジ１１の上下方向に生じる伸びによって外側に開く方向に変形する。また、上リップ１４および下リップ１５は、上下方向に生じる縮みによって上面ウエブ１２および下面ウエブ１３に対して内側に閉じる方向に変形する。このように、開き断面の実施例のバンパリインフォース１０と閉じ断面の第２比較例のバンパリインフォース３１０とでは、軽衝突時の変形モードが異なっており、第２比較例のバンパリインフォース３１０では上面ウエブ３１２の端部を内側に盛り上がるように厚肉化した方が変形を効果的に抑制することができ、実施例のバンパリインフォース１０では上面ウエブ１２の端部１２Ｂを外側に盛り上がるように厚肉化した方が変形を効果的に抑制することができると考えられる。

以上説明した実施例のバンパリインフォース１０によれば、正面フランジ１１と上面ウエブ１２と下面ウエブ１３と上リップ１４と下リップ１５とを有し、リップ間が開口されるリップ溝形により形成されるものにおいて、上面ウエブ１２における上リップ１４側の端部１２Ｂを中央部１２Ｍよりも厚肉化する。リップ溝形のバンパリインフォース１０は、正面フランジ１１の上側に衝突荷重が加わると、上面ウエブ１２が正面フランジ１１に対して外側に開く方向に変形すると共に上リップ１４が内側に閉じる方向に変形する。このため、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂを中央部１２Ｍよりも厚肉化することで、内側に閉じる方向の曲げ強度が補強され、その変形を抑制することができる。この結果、開き断面で構成されたバンパリインフォース１０において、軽衝突時のストローク量をより低減させることができる。

また、実施例のバンパリインフォース１０は、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂを、外面側に盛り上がると共に内面側に盛り上がらないように厚肉化するため、上リップ１４が上面ウエブ１２に対して内側へ閉じる方向の変形を効果的に抑制することができる。加えて、端部１２Ｂの内面側が盛り上がらないように厚肉化することで、バンパリインフォース１０の内部にサイドメンバ１の先端部が挿入される際に端部１２Ｂの内面とサイドメンバ１の外面とが干渉しないようにすることができる。

実施例のバンパリインフォース１０では、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂを、肉の盛り上がりの頂部（外面）が略平坦面になる（板厚が略均一の厚みとなる）ように形成するものとしたが、図９の変形例のバンパリインフォース１１０に示すように、上リップ１４側に向かうほど徐々に板厚が増すように、上面ウエブ１１２の板厚をテーパー状に変化させてもよい。

実施例やその変形例では、上面ウエブ１２（上面ウエブ１１２）の上リップ１４側の端部１２Ｂ（端部１１２Ｂ）を厚肉化したが、下面ウエブ１３の下リップ１５側の端部１３Ｂを厚肉化してもよいし、上面ウエブ１２の上リップ１４側の端部１２Ｂおよび下面ウエブ１３の下リップ１５側の端部１３Ｂの両方を厚肉化してもよい。なお、上面ウエブ１２と下面ウエブ１３の何れに厚肉部を設けるかは、衝突試験（振り子衝突試験）においてバンパリインフォース１０（正面フランジ１１）に対して振り子が衝突する位置、即ちバンパリインフォース１０の取り付け高さに応じて適宜決定することができる。

実施例では、サイドメンバ１にバンパリインフォース１０を直接締結するものとしたが、サイドメンバ１にクラッシュボックスを介してバンパリインフォース１０を締結するものとしてもよい。この場合、バンパリインフォース１０の内部にクラッシュボックスの一部または全部が挿入されるものとしてもよい。また、サイドメンバ１にステイを介してバンパリインフォース１０に締結するものとしてもよい。

実施例では、バンパリインフォース１０の材料として、アルミニウムやその合金を用いたが、アルミニウム以外の軽量金属や合成樹脂材、鋼材、ステンレス鋼材などを用いるものとしてもよい。また、バンパリインフォース１０の製造方法として、押し出し成形法に限られず、鋳造などを用いるものとしてもよい。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、バンパリインフォースの製造産業などに利用可能である。

１ サイドメンバ、１０、１１０，２１０，３１０ バンパリインフォース、１１，３１１ 正面フランジ、１２，１１２，２１２，３１２ 上面ウエブ、１２Ｆ，１２Ｂ，１１２Ｂ 端部、１２Ｍ 中央部、１３，３１３ 下面ウエブ、１３Ｆ，１３Ｂ 端部、１３Ｍ 中央部、１４ 上リップ、１５ 下リップ、３１４ 中間ウエブ、３１５ 背面フランジ。

Claims (2)

1. 車幅方向に延在される中空構造の自動車用バンパリインフォースであって、
   正面フランジと、前記正面フランジの上端部から直交方向に延在される上面ウエブと、前記正面フランジの下端部から直交方向に延在される下面ウエブと、前記上面ウエブの延在端から下方に延在される上リップと、前記下面ウエブの延在端から上方に延在される下リップとを有し、前記上リップおよび前記下リップ間が開口され、
   前記正面フランジは、上端部において前記上面ウエブよりも上方に突出する上突出部を有すると共に、下端部において前記下面ウエブよりも下方に突出する下突出部を有し、
   前記上面ウエブにおいて、前記上リップ側の端部が中央部よりも外側に向かって盛り上がるように厚肉化されると共に肉の盛り上がりの頂部が略平坦面により形成された厚肉部を有し、
   前記下リップは、下端部において、前記下面ウエブよりも下方に突出した第２下突出部を有する、
   ことを特徴とする自動車用バンパリインフォース。
2. 請求項１記載の自動車用バンパリインフォースであって、
   サイドメンバまたは該サイドメンバに固定された連結部材がバンパリインフォース内部に挿入された状態で連結される、
   ことを特徴とする自動車用バンパリインフォース。
   

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