JP7000168B2 - 車両用衝突安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用衝突安全装置に関する。

トラックと乗用車とが衝突した場合に、乗用車がトラックの下部に潜り込んで、乗用車及び乗用車の乗員に損害を与えることを防止するために、トラック等の車両の前方及び後方には、一般的に、アンダーランプロテクタとよばれる衝突安全装置が設置されている。特に、日本国内では、トラック等の車両は、乗用車の車体前部がトラックなどの車両の下部に突入することを防止するための車両用衝突安全装置を後面に備えることが義務づけられている（道路運送車両の保安基準第１８条の２第３項）。このような車両用衝突安全装置として、特許文献１に示すような中空のバンパー本体と、バンパー本体に取り付けられたバンパーステイとを備えるものがある。このような車両用衝突安全装置では、車両の衝突時には、バンパー本体とバンパーステイとの取付部分に大きな負荷がかかることから、同保安基準では、バンパー本体とバンパーステイとの取付部分において、最も高い強度を要求している。

また、国際的にも、突入防止装置に係る協定規則（第５８号）の改正に伴い、車両の後方に設置される衝突安全装置全体の強度を向上させることが要求されている。

実開平５－５４１０６号公報

しかし、特許文献１の衝突安全装置ではバンパーステイが連結されたバンパー本体の部分において、バンパー本体に作用する局所的な高負荷に対する有効な対策について教示されていない。

本発明は、ステイとビームとを備える衝突安全装置において、ステイが連結するビームの部分の強度を部分的に向上することを目的とする。

本発明の一態様は、車幅方向に延びる中空状のビームと、前記ビームに連結されたステイと、前記ステイが連結された前記ビームの部分の前記ビームの内部又は外部に配置された中空状の補強部材とを備え、前記ビームと前記補強部材とが前記ステイに対して共締めされており、車高方向に並べて配置された複数の前記補強部材を備えてもよく、複数の前記補強部材のうち最も上方に位置する前記補強部材の材料の降伏応力は、複数の前記補強部材のうちの他の前記補強部材の材料の降伏応力よりも大きい、車両用衝突安全装置を提供する。ここで、降伏応力とは、材料が降伏するときの応力であり、アルミニウム合金などの降伏現象を示さない材料の場合では、耐力を示す。

この構成によれば、ステイが連結するビームの部分に補強部材が配置されているため、ビームの強度を部分的に向上できる。また、この構成によれば、ビームの上側は、ビームの下側よりも衝突荷重に対して変形しにくい。このため、トラックなどの車両に近いビームの上側で荷重を受けることができるので、車両とステイの連結部分回りの回転モーメントを低減できる。これにより、車両とステイとの連結部分回りのビームの回転を抑制でき、乗用車がトラックなどの車両の下部に潜り込むことを防止できる。

前記ビームは、車長方向に離れて配置された一対のフランジと、前記一対のフランジの間に、車高方向に離れて配置された複数のウェブとを備えていてもよい。

前記補強部材は、車高方向において隣接する前記ウェブと、前記一対のフランジとで囲まれる中空部に配置されていてもよい。

複数の前記ウェブのうち最も上方に位置する前記ウェブの厚みは、複数の前記ウェブのうちの他の前記ウェブの厚みよりも大きくてもよい。

この構成によれば、ビームの上側は、ビームの下側よりも衝突荷重に対して変形しにくい。このため、トラックなどの車両に近いビームの上側で荷重を受けることができるので、車両とステイの連結部分回りの回転モーメントを低減できる。これにより、車両とステイとの連結部分回りのビームの回転を抑制でき、乗用車がトラックなどの車両の下部に潜り込むことを防止できる。

前記補強部材は、前記補強部材を前記ビームと前記ステイとに取り付けるためのボルトが螺合するピアスナットを備えていてもよい。

この構成によれば、補強部材は、ピアスナットが予め接合されているため、ボルトとピアスナットとを螺合させる際に、ピアスナットの回転止めが必要ない。また、補強部材は、ビームよりも短い寸法を有しているため、ビームのような長尺の部材の内側にピアスナットを打ち込む場合と比較して、ピアスナットを打ち込むための装置を小型化及び簡易化できる。

前記補強部材は、アルミニウム合金からなっていてもよい。

この構成によれば、補強部材がアルミニウム合金からなっているため、ピアスナットを高張力鋼のような塑性変形しにくい材料に打ち込んで接合する場合と比較して、ピアスナットを補強部材に接合しやすい。

前記ビームは、車幅方向に延びる凹部と、車幅方向に延びて前記凹部と嵌合する凸部とのうちの一方を備えていてもよく、前記補強部材は、前記凸部と前記凹部のうちの他方を備えていてもよい。

この構成によれば、ビーム又は補強部材のうちの一方に設けられた凹部と、ビーム又は補強部材のうちの他方に設けられた凸部とが嵌合することで、補強部材をビームの取付位置に対して正確に位置決めできるため、補強部材のビームに対する取付精度を向上できる。

前記ビームと前記補強部材とは、異なる種類の金属材料から形成されていてもよく、前記ビームと前記補強部材との間には、絶縁性を有する接着剤が配置されていてもよい。

この構成によれば、絶縁性を有する接着剤は、ビームと補強部材とが直接接触することを防止するため、異種金属接触腐食によってビームの強度と補強部材の強度とが低下することを抑制できる。

前記ビームは、アルミニウム合金からなる中空状の押出形材であってもよい。

本発明によれば、ステイとビームとを備える衝突安全装置において、ステイが連結するビームの部分の強度を局所的に向上できる。

本発明の第１実施形態に係るアンダーランプロテクタが採用される車両の側面図。 本発明の第１実施形態に係るアンダーランプロテクタが採用される車両の背面図。 本発明の第１実施形態に係るアンダーランプロテクタの斜視図。 図３のＩＶ－ＩＶ線での断面図。 第１実施形態の変形例に係る図４と同様の図。 第１実施形態の他の変形例に係る図４と同様の図。 本発明の第２実施形態に係るアンダーランプロテクタの断面図。 本発明の第３実施形態に係るアンダーランプロテクタの断面図。 本発明の第４実施形態に係るアンダーランプロテクタの斜視図。 図９のＸ－Ｘ線での断面図。

（第１実施形態）
図１を参照すると、本実施形態に係るアンダーランプロテクタ（車両用衝突安全装置）１は、トラックなどの車両２の後部かつ下部に設けられた取付部２ａに取り付けられており、乗用車が後方から車両２の下部に突入することを防止する。アンダーランプロテクタ１は、車両２に取り付けられて後方（図１において右側）かつ下方（図１において下側）に延びるステイ１０と、ステイ１０に固定された中空状のビーム２０とを備える。以下の説明において、車両２の車幅方向、車長方向、及び車高方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向という場合がある。

図２を参照すると、ステイ１０は、車両２のＸ方向の中心線ＣＬに対して対称な位置に１つずつ設けられている。ビーム２０は、Ｘ方向に沿うように設置されており、中心線ＣＬに対して対称となるように設けられている。アンダーランプロテクタ１は、道路運送車両の保安基準に定められた強度基準に適合している必要があり、車両の衝突を模擬した強度試験が行われる。具体的には、ビーム２０のＸ方向の外側に水平荷重Ｐ１を加える試験、ステイ１０が固定されたビーム２０の部分に水平荷重Ｐ２を加える試験、及びビーム２０のＸ方向中心に水平荷重Ｐ３を加える試験がそれぞれ行われる。ここで、水平荷重Ｐ２は、水平荷重Ｐ１及び水平荷重Ｐ３の概略２倍の大きさである。

図３を参照すると、アンダーランプロテクタ１は、ビーム２０の内部に配置された中空状の第１補強部材３０と、ビーム２０の内部かつ第１補強部材３０のＺ方向下側に配置された中空状の第２補強部材４０とを備える。ビーム２０と第１補強部材３０とは、ステイ１０に対して、ボルト５０によって共締めされている。同様に、ビーム２０と第２補強部材４０とは、ステイ１０に対して、ボルト５０によって共締めされている。

図３及び図４を参照すると、ステイ１０は、車両２に取り付けられるステイ本体１１と、ステイ本体１１と一体に形成された板状の取付板部１２とを備える。取付板部１２は、ボルト５０を挿通するための取付孔１２ａが設けられている。

本実施形態のビーム２０は、アルミニウム合金からなる角筒状の押出形材である。本実施形態のビーム２０は、Ｙ方向に離れて配置された一対のフランジと、一対のフランジの間に配置された３つのウェブとを備えており、ＹＺ平面において日の字形の断面形状を有している。具体的には、ビーム２０は、前部フランジ２１と、前部フランジ２１からＹ方向の後方側に離間して配置された後部フランジ２２とを備える。ビーム２０は、前部フランジ２１と後部フランジ２２とをＺ方向上側で接続する上部ウェブ２３と、前部フランジ２１と後部フランジ２２とをＺ方向下側で接続する下部ウェブ２４とを備える。また、ビーム２０は、前部フランジ２１と後部フランジ２２とを上部ウェブ２３と下部ウェブ２４との間で接続する中部ウェブ２５を更に備え、中部ウェブ２５の上下に２つの中空部が形成されている。具体的には、ビーム２０は、前部フランジ２１、後部フランジ２２、上部ウェブ２３、及び中部ウェブ２５で囲まれた中空部２６Ａと、前部フランジ２１、後部フランジ２２、下部ウェブ２４、及び中部ウェブ２５で囲まれた中空部２６Ｂとを備える。前部フランジ２１は、ボルト５０が挿通するための貫通孔２１ａが設けられている。

ここで、本実施形態の上部ウェブ２３の厚さｔ１は、下部ウェブ２４の厚さｔ２及び中部ウェブ２５の厚さｔ３よりも大きい。また、中部ウェブ２５の厚さｔ３は下部ウェブ２４の厚さｔ２よりも大きい。

図３を参照すると、本実施形態の第１補強部材３０は、高張力鋼からなる角筒状の部材であり、Ｘ方向においてビーム２０よりも短い寸法を有している。第１補強部材３０は、ビーム２０の中空部２６Ａに挿入され、Ｘ方向においてビーム２０とステイ１０とが取り付けられる部分に配置されている。図４を参照すると、第１補強部材３０は、前壁３１と、前壁３１からＹ方向の後方側に配置された後壁３２と、前壁３１と後壁３２とを接続する上壁３３及び下壁３４とを備える。第１補強部材３０の前壁３１には、ボルト５０と螺合するピアスナット５１が予め接合されている。ピアスナット５１が予め接合されている前壁３１の厚さＴ１は、後壁３２、上壁３３、及び下壁３４の厚さよりも大きい。

ビーム２０の内周面と第１補強部材３０の外周面との間には、Ｙ方向の前方以外の部分で、接着剤５２が充填されている。接着剤５２は、例えばエポキシ樹脂系接着剤であり、絶縁性を有する。

図３を参照すると、本実施形態の第２補強部材４０は、アルミニウム合金からなる角筒状の部材である。ここで、本実施形態の第２補強部材４０を形成するアルミニウム合金の耐力は、第１補強部材３０を形成する高張力綱の降伏応力よりも小さい。第２補強部材４０は、Ｘ方向においてビーム２０よりも短い寸法を有している。第２補強部材４０は、ビーム２０の中空部２６Ｂに挿入され、Ｘ方向においてビーム２０とステイ１０とが取り付けられる部分に配置されている。図４を参照すると、第２補強部材４０は、前壁４１と、前壁４１からＹ方向の後方側に配置された後壁４２と、前壁４１と後壁４２とを接続する上壁４３及び下壁４４とを備える。第２補強部材４０の前壁４１には、ボルト５０と螺合するピアスナット５１が予め接合されている。ピアスナット５１が予め接合されている前壁４１の厚さＴ２は、後壁４２、上壁４３、及び下壁４４の厚さよりも大きい。

ボルト５０は、Ｙ方向の前方側から、ステイ１０の取付孔１２ａと、ビーム２０の貫通孔２１ａとに挿通され、第１補強部材３０に設けられたピアスナット５１に螺合することで、ビーム２０と第１補強部材３０とをステイ１０に対して共締めしている。同様に、ボルト５０は、Ｙ方向の前方側から、ステイ１０の取付孔１２ａとビーム２０の貫通孔２１ａに挿通され、第２補強部材４０に設けられたピアスナット５１に螺合することで、ビーム２０と第２補強部材４０とをステイ１０に対して共締めしている。

この構成によれば、第１補強部材３０及び第２補強部材４０は、ステイ１０が取り付けられるビーム２０の部分に配置されているため、ビーム２０の強度を部分的に向上できる。

また、ビーム２０と第１補強部材３０とがボルト５０によってステイ１０に対して共締めされており、ビーム２０と第２補強部材４０とがボルト５０によってステイ１０に対して共締めされている。このため、ステイ１０とビーム２０、ビーム２０と第１補強部材３０、及びビーム２０と第２補強部材４０をそれぞれ別個に接合する場合と比較して、アンダーランプロテクタ１を軽量化できる。

第１補強部材３０と第２補強部材４０とは、ピアスナット５１が予め接合されているため、ボルト５０とピアスナット５１とを螺合させる際に、ピアスナット５１の回転止めが必要ない。また、第１補強部材３０と第２補強部材４０とは、Ｘ方向においてビーム２０よりも短い寸法を有しているため、ビーム２０のような長尺の部材の内側にピアスナット５１を打ち込む場合と比較して、ピアスナット５１を打ち込むための装置を小型化及び簡易化できる。

また、第２補強部材４０がアルミニウム合金からなっているため、ピアスナット５１を高張力鋼のような塑性変形しにくい材料に打ち込んで接合する場合と比較して、ピアスナット５１を第２補強部材４０に接合しやすい。

ピアスナット５１が予め接合されている第１補強部材３０の前壁３１の厚みＴ１が、第１補強部材３０の他の部分の厚みよりも大きいため、第１補強部材３０全体の重量の増加を抑制しつつ、第１補強部材３０とピアスナット５１との接合強度を向上できる。

同様に、ピアスナット５１が予め接合されている第２補強部材４０の前壁４１の厚みＴ１が、第２補強部材４０の他の部分の厚みよりも大きいため、第１補強部材４０全体の重量の増加を抑制しつつ、第１補強部材４０とピアスナット５１との接合強度を向上できる。

ビーム２０の上部ウェブ２３の厚さｔ１が、下部ウェブ２４の厚さｔ２及び中部ウェブ２５の厚さｔ３よりも大きいため、ビーム２０の上側は、ビーム２０の下側よりも衝突荷重に対して変形しにくい。このため、乗用車が車両２に追突した場合に、車両２に近いビーム２０の上側で荷重を受けることができ、取付部２ａ回りのステイ１０の回転モーメントを低減できる。これにより、ビーム２０が取付部２ａ回りに回転することを抑制でき、乗用車が車両２の下部に潜り込むことを防止できる。

ビーム２０の中空部２６Ａに配置された第１補強部材３０の材料の降伏応力が、中空部２６Ｂに配置された第２補強部材４０の材料の耐力よりも大きいため、ビーム２０の上側は、ビーム２０の下側よりも衝突荷重に対して変形しにくい。このため、乗用車が車両２に追突した場合に、車両２に近いビーム２０の上側で荷重を受けることができるので、取付部２ａ回りのステイ１０の回転モーメントを抑制できる。これにより、これにより、ビーム２０が取付部２ａ回りに回転することを抑制でき、乗用車が車両２の下部に潜り込むことを防止できる。

また、ビーム２０と第１補強部材３０との間に絶縁性を有する接着剤５２が配置されていることで、アルミニウム合金からなるビーム２０と、高張力綱からなる第１補強部材３０とが直接接触することを防止でき、ビーム２０の強度と第１補強部材３０の強度とが異種金属接触腐食によって低下することを防止できる。

ここで、中空部２６Ａに配置された第１補強部材３０と、中空部２６Ｂに配置された第２補強部材４０とは、同じ材料によって形成されてもよい。この場合、第１補強部材３０の厚みを、第２補強部材４０の厚みよりも大きくすることで、第１補強部材３０の剛性を第２補強部材４０の剛性よりも大きくしてもよい。

図５及び図６を参照して、第１実施形態に係るアンダーランプロテクタ１の変形例を説明する。

図５に示す変形例では、ビーム２０は、ＹＺ平面において、口の字形の断面形状を有している。具体的には、前部フランジ２１、後部フランジ２２、上部ウェブ２３、及び下部ウェブ２４によって中空部２６が形成されている。中空部２６には、第１補強部材３０が配置されている。

図６に示す他の変形例では、ビーム２０は、ＹＺ平面において、目の字形の断面形状を有している。具体的には、ビーム２０は、２つの中部ウェブ２５Ａ，２５Ｂを更に備え、前部フランジ２１、後部フランジ２２、中部ウェブ２５Ａ、及び中部ウェブ２５Ｂによって中空部２６Ｃが形成されている。また、中空部２６Ａには、第１補強部材３０が配置されており、中空部２６Ｃには、第２補強部材４０が配置されている。

以下に説明する第２実施形態から第４実施形態では、第１実施形態と同一ないし同様の要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。さらに、これらの実施形態では、特に言及する点を除いて、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第２実施形態）
本実施形態のビーム２０は、Ｘ方向に延在する凹部５３を備え、第１補強部材３０及び第２補強部材４０は、Ｘ方向に延在してビーム２０の凹部５３と嵌合する凸部５４を備える。凹部５３は、ビーム２０の上部ウェブ２３と、下部ウェブ２４と、後部フランジ２２の上側及び下側に設けられている。凸部５４は、第１補強部材３０の上壁３３及び後壁３２と、第２補強部材４０の下壁４４と後壁４２とに設けられている。

この構成によれば、ビーム２０に設けられた凹部５３と、第１補強部材３０及び第２補強部材４０に設けられた凸部５４とが嵌合することで、第１補強部材３０及び第２補強部材４０をビーム２０の取付位置に対してＹＺ面内で位置決めできる。このため、第１補強部材３０及び第２補強部材４０のビーム２０に対する取付精度を向上できる。

ここで、ビーム２０が凸部５４を備えていてもよく、第１補強部材３０及び第２補強部材４０が凹部５３を備えていてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態の第１補強部材３０は、前壁３１と、前壁３１からＹ方向の後方側に配置された後壁３２と、前壁３１と後壁３２とを接続する上壁３３及び下壁３４と、前壁３１と後壁３２とを接続し上壁３３と下壁３４の間に配置された中壁３５Ａ，３５Ｂとを備える。

この構成によれば、第１補強部材３０が中壁３５Ａ，３５Ｂを備えているため、Ｙ方向の後方からの衝撃に対する強度を向上できる。また、補強部材を複数備える必要がなく、ボルト５０の数を低減できるとともに、貫通孔２１ａやピアスナット５１の加工コストを低減できる。

（第４実施形態）
図９を参照すると、本実施形態の補強部材１３０は、ビーム２０を取り囲むようにビーム２０の外側に配置されている。図１０を併せて参照すると、本実施形態の補強部材１３０の内周面は、ビーム２０の外周面よりも大きい。ビーム２０は、前部フランジ２１に予め接合されているピアスナット５１を備える。また、補強部材１３０は、前壁１３１に貫通孔１３１ａが設けられている。ボルト５０は、Ｙ方向の前方側から、取付板部１２の取付孔１２ａと、補強部材１３０の貫通孔１３１ａに挿通され、ビーム２０のピアスナット５１と螺合することで、ビーム２０と補強部材１３０とをステイ１０に対して共締めする。

補強部材をビーム２０の中空部に挿入する場合と比較して、補強部材１３０をビーム２０の外側から取り付けることができるので、補強部材１３０とビーム２０のＸ方向の位置決めを容易にでき、作業性を向上できる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、アンダーランプロテクタは、トラックなどの車両の前方に取り付けられていてもよい。すなわち、車両用衝突安全装置は、フロントアンダーランプロテクタであってもよい。

ビームは、鋼板プレス部品から構成されていてもよい。

第１実施形態から第４実施形態では、ピアスナットを補強部材又はビームに接合していたが、ウェルドナットを溶接によって補強部材又はビームに接合してもよい。

中空部の数及び大きさは、アンダーランプロテクタの取付位置や取付状況、又は要求される強度によって適宜変更されてもよい。

１ アンダーランプロテクタ（車両用衝突安全装置）
２ トラックなどの車両
１０ ステイ
１１ ステイ本体
１２ 取付板部
１２ａ 取付孔
２０ ビーム
２１ 前部フランジ
２１ａ 貫通孔
２２ 後部フランジ
２３ 上部ウェブ
２４ 下部ウェブ
２５ 中部ウェブ
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ 中空部
３０ 第１補強部材
３１ 前壁
３１ａ 貫通孔
３２ 後壁
３３ 上壁
３４ 下壁
３５ 中壁
４０ 第２補強部材
４１ 前壁
４２ 後壁
４３ 上壁
４４ 下壁
５０ ボルト
５１ ピアスナット
５２ 接着剤
５３ 凹部
５４ 凸部

Claims (9)

1. 車幅方向に延びる中空状のビームと、
   前記ビームに連結されたステイと、
   前記ステイが連結された前記ビームの部分の前記ビームの内部又は外部に配置された中空状の補強部材と
   を備え、
   前記ビームと前記補強部材とが前記ステイに対して共締めされており、
   車高方向に並べて配置された複数の前記補強部材を備え、
   複数の前記補強部材のうち最も上方に位置する前記補強部材の材料の降伏応力は、複数の前記補強部材のうちの他の前記補強部材の材料の降伏応力よりも大きい、車両用衝突安全装置。
2. 前記ビームは、
   車長方向に離れて配置された一対のフランジと、
   前記一対のフランジの間に、車高方向に離れて配置された複数のウェブと
   を備える、請求項１に記載の車両用衝突安全装置。
3. 前記補強部材は、車高方向において隣接する前記ウェブと、前記一対のフランジとで囲まれる中空部に配置されている、請求項２に記載の車両用衝突安全装置。
4. 複数の前記ウェブのうち最も上方に位置する前記ウェブの厚みは、複数の前記ウェブのうちの他の前記ウェブの厚みよりも大きい、請求項２又は３に記載の車両用衝突安全装置。
5. 前記補強部材は、前記補強部材を前記ビームと前記ステイとに取り付けるためのボルトが螺合するピアスナットを備える、請求項２から４のいずれか１項に記載の車両用衝突安全装置。
6. 前記補強部材は、アルミニウム合金からなる、請求項５に記載の車両用衝突安全装置。
7. 前記ビームは、車幅方向に延びる凹部と、車幅方向に延びて前記凹部と嵌合する凸部とのうちの一方を備え、
   前記補強部材は、前記凸部と前記凹部のうちの他方を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用衝突安全装置。
8. 前記ビームと前記補強部材とは、異なる種類の金属材料から形成されており、
   前記ビームと前記補強部材との間には、絶縁性を有する接着剤が配置されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用衝突安全装置。
9. 前記ビームは、アルミニウム合金からなる中空状の押出形材である、請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用衝突安全装置。

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