JP4255909B2 - バンパビーム構造体 - Google Patents

Description

この発明は、車両用バンパの骨格部を成すバンパビーム構造体に関するものである。

車両用バンパは、一対のサイドフレームの前端部に車幅方向に延出するバンパビームが結合され、このバンパビームの前面側に樹脂製のバンパフェイスが取り付けられている。

また、近年、支柱等に対する低速度での衝突（以下、これを「ポール衝突」と呼ぶ）を考慮した構造が車両用バンパに採用されるようになってきている。この車両用バンパには、特殊なバンパビーム構造体が用いられ、そのバンパビーム構造体によって衝突荷重を柔軟に吸収し得るようになっている（例えば、特許文献１参照）。

このバンパビーム構造体は、バンパビーム本体がアルミニウムの押出成形によって一体に形成され、そのバンパビーム本体の長手方向の略中央部に別体のセンタガセットが結合されている。センタガセットは、バンパビーム本体の前面（バンパフェイスが配置される側の面）に重合固定され、バンパビーム本体の前面側に閉断面を形成している。
このバンパビーム構造体の場合、ポール衝突時には、略中央のセンタガセットが支柱等から荷重を受けて容易に圧壊し、さらなる荷重入力によってバンパビーム本体が曲げ変形し、さらに断面圧壊する。
特開平６−２８６５３６号公報

ところで、この従来のバンパビーム構造体においては、ポール衝突時にセンタガセットを先に確実に圧壊させるためにはバンパビーム本体のうちのガセット支持部の断面二次モーメントを高めなければならない。しかし、この従来のバンパビーム構造体は、バンパビーム本体が金属押出成形品であることから、肉厚増加によってガセット支持部の断面二次モーメントを高めようとすると、バンパビーム本体全体が肉厚になり、車両の重量増加を招いてしまう。
また、こうしてバンパビーム本体全体の肉厚が厚くなると、バンパビーム本体の側縁部の断面圧壊荷重も大きくなるため、高速オフセット衝突時にサイドフレームの座屈をバンパビーム本体の断面圧壊よりも遅らせるためのチューニングが難しくなる。

そこでこの発明は、車両の重量増加等の不具合を招くことなくポール衝突時にセンタガセットを先に確実に圧壊し得るようにして、種々の衝突に確実に対処することのできるバンパビーム構造体を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車体両側のサイドフレーム（例えば、後述の実施形態におけるリヤサイドフレーム２）に結合され車幅方向に延出する金属成形品であるバンパビーム本体（例えば、後述の実施形態におけるバンパビーム本体３）と、このバンパビーム本体の長手方向の略中央部に結合されてバンパビーム本体の前面側に閉断面を形成するセンタガセット（例えば、後述の実施形態におけるセンタガセット４）と、を備え、前記バンパビーム本体とセンタガセットがアルミニウムの押出しによって形成されているバンパビーム構造体において、前記バンパビーム本体の上壁（例えば、後述の実施形態における上壁１０）と下壁（例えば、後述の実施形態における下壁１１）に重合される一対の挟持壁（例えば、後述の実施形態における挟持壁１９，２０）を前記センタガセットに延設し、前記センタガセットに、バンパビーム本体の前壁前面に当接する突き当て部（例えば、後述の実施形態における突き当て部２１）を設けるとともに、前記挟持壁の先端側で前記バンパビーム本体の前面側と反対のコーナに係合する係止爪（例えば、後述の実施形態における係止爪２３）を設け、前記挟持壁を前記バンパビーム本体の上壁と下壁に重合状態で接着固定するようにした。
この発明の場合、センタガセットに延設した一対の挟持壁がバンパビーム本体の上壁と下壁に重合状態で接着固定されたことにより、バンパビーム本体の略中央部の上壁と下壁がセンタガセットの挟持壁によって補強される。これにより、バンパビーム本体の略中央部のガセット支持部の上壁と下壁の肉厚が実質的に厚くなり、この部分の断面二次モーメントが高まる。この結果、ポール衝突時にはセンタガセットが先に確実に圧壊するようになり、しかも、バンパビーム本体のガセット支持部以外の部分の肉厚増加は抑えられるようになる。
また、ポール衝突時やフラット衝突時にセンタガセットに衝突荷重が入力されると、その荷重が突き当て部を介してバンパビーム本体の前面に支持されるため、バンパビーム本体の上下壁に接着される挟持壁にせん断荷重が入力されにくくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記挟持壁の長手方向の端末部（例えば、後述の実施形態における端末部２６ａ，２６ｂ）を、長手方向と直交する面（例えば、後述の実施形態における面Ｃ）に対して傾斜させるようにした。
この場合、バンパビーム本体の上壁と下壁のうちの、センタガセットの挟持壁接着部分の端末が長手方向と直交する面に対して傾斜することとなるため、高速オフセット衝突時等にバンパビーム本体の側縁部に衝撃荷重が入力されたときには、挟持壁接着部分の端末に作用する応力が傾斜した広い領域に分散され易くなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記センタガセットに、前記挟持壁に対して段差状に屈曲した連結壁（例えば、後述の実施形態における連結壁１１７）を設け、この連結壁に前記突き当て部を設けるようにした。
この場合、センタガセットに入力された衝突荷重は連結壁と突き当て部を介してバンパビーム本体の前面に支持されるようになる。また、衝突荷重の入力される連結壁は挟持壁に対して段差状に屈曲しているため、挟持壁とバンパビーム本体との接着面にはせん断荷重がより入力されにくくなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記バンパビーム本体に、その前壁と後壁を連結する中間壁（例えば、後述の実施形態における中間壁９）を一体に形成すると共に、前記センタガセットの裏面に、前記中間壁と直線を成し、かつバンパビーム本体の前壁の前面に対向するようにリブ（例えば、後述の実施形態における第２のリブ１４）を形成するようにした。
この場合、センタガセットの裏面に設けたリブにより、センタガセットとバンパビーム本体の略中央部の断面二次モーメントが高められ、かつセンタガセットの前後方向の圧壊荷重がリブによって高められる。リブはバンパビーム本体の中間壁と直線を成すように形成されているため、衝突荷重がセンタガセットに入力されたときには中間壁に背部を支持されるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記バンパビーム本体にその前壁と後壁を連結する中間壁を一体に形成すると共に、このバンパビーム本体の前壁の前面側に、バンパビーム本体の前壁の前面に対向し、かつ前記中間壁と直線を成すようにリブ（例えば、後述の実施形態におけるリブ２５）を形成した。
この場合、バンパビーム本体の前壁の前面に設けたリブにより、バンパビーム本体の断面二次モーメントが高められ、かつセンタガセット部分の前後方向の圧壊荷重がリブによって高められる。リブはバンパビーム本体の中間壁と直線を成すように形成されているため、衝突荷重がセンタガセットに入力されたときには、その荷重が中間壁によって支持されるようになる。

請求項１に記載の発明によると、センタガセットの挟持壁をバンパビーム本体の上下壁に重合状態で接着固定したことにより、バンパビーム本体の略中央部の断面二次モーメントが高められるため、ポール衝突時にセンタガセットを先に確実に圧壊させて衝撃吸収性能を高めることができ、しかも、バンパビーム本体全体の肉厚を増加するものでないことから、車両重量の増加やバンパビーム本体の側縁部の不必要な断面圧壊荷重の増加を無くすことができる。
したがって、この発明によれば、車両重量の増加等の不具合を招くことなく、ポール衝突やフラット衝突、高速オフセット衝突等の種々の衝突に確実に対処することができる。
また、この発明においては、挟持壁をバンパビーム本体に接着によって固定しているため、挟持壁とバンパビーム本体を広い面積で接合して接合部強度を高めることができるという利点がある。
また、この発明においては、センタガセットに入力された衝突荷重を突き当て部を介してバンパビーム本体の前壁前面で確実に支持することができるため、センタガセットの挟持壁接着部分に作用するせん断荷重を小さくして、挟持壁の剥離を確実に防止することができる。

請求項２に記載の発明によると、バンパビーム本体の側縁部に衝撃荷重が入力されたときに、バンパビーム本体の挟持壁接着部分の端末に作用する応力集中を小さくすることができるため、高速オフセット衝突等におけるバンパビーム本体での衝撃吸収性能を確実に高めることができる。

請求項３に記載の発明によると、センタガセットからバンパビーム本体への荷重伝達経路となる連結壁が挟持壁接着部分とオフセットするようになるため、衝突時における挟持壁の剥離をさらに確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明によると、センタガセットの裏面に設けたリブによってセンタガセットとバンパビーム本体の略中央部の断面二次モーメントと、センタガセットの前後方向の圧壊荷重をバランス良く高めることができるため、ポール衝突に対する望ましい衝撃吸収性能を容易にかつ確実に得ることができる。

請求項５に記載の発明によると、バンパビーム本体の前壁の前面に設けたリブによってバンパビーム本体の略中央部の断面二次モーメントと、センタガセットの前後方向の圧壊荷重をバランス良く高めることができるため、ポール衝突に対する望ましい衝撃吸収性能を容易にかつ確実に得ることができる。また、リブをセンタガセット幅を超えてバンパビーム本体の長手方向に延出させた場合には、バンパビーム本体の側縁部の断面二次モーメントを高めることが可能になると共に、種々のバンパ形状のデザインにリブの設定によって容易に対応することが可能になる。

以下、この発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
この発明にかかるバンパビーム構造体１は、図３，図４に示すように、車体両側のリヤサイドフレーム２，２に結合され車幅方向に延出するバンパビーム本体３と、このバンパビーム本体３の長手方向の略中央に結合されたセンタガセット４と、を主構成要素している。なお、バンパビーム構造体１には、図４に示すようにバンパフェイス５が取り付けられるようになっている。

バンパビーム本体３は、アルミニウムの押出によって一体に形成され、長手方向の両縁部が前方側に若干湾曲したかたちとなっている。そして、バンパビーム本体３はその両縁部の後壁８にバンパステイ６が取り付けられ、このバンパステイ６を介してリヤサイドフレーム２の前端部（車体後方側端部）に結合されるようになっている。

バンパビーム本体３は、図１，図２に示すように断面外形が略方形状に形成され、その方形断面の上下方向中央には前壁７と後壁８を連結する中間壁９が形成されている。中間壁９は上壁１０と下壁１１に対して略平行に配置され、バンパビーム本体３の全体断面は略日の字状になっている。前壁７の前面上端には、上壁１０から直線状に前方（車体後方）に延出する第１のリブ１２が一体に形成されている。この第１のリブ１２の端末部１３は下方にＬ字状に屈曲している。また、前壁７の前面の中間壁９の延長位置には、中間壁９と直線を成すように第２のリブ１４が前方に延出して形成されている。この第２のリブ１４の端末部１５は断面Ｔ字状に形成されている。

センタガセット４は、バンパビーム本体３と同様にアルミニウムの押出によって全体が略コ字形の基本断面形状に形成されている。具体的には、センタガセット４はバンパビーム本体３の前方を覆うガセット基壁１６の上下の両縁に連結壁１７，１８が屈曲して設けられ、この上下の連結壁１７，１８に、バンパビーム本体３の上壁１０と下壁１１に重合される一対の挟持壁１９，２０が延設されている。各挟持壁１９，２０は連結壁１７，１８に比較して肉薄に形成され、各連結壁１７，１８の前端部には挟持壁１９，２０との肉厚差に相当する段差状の突き当て部２１が設けられている。センタガセット４は、この各突き当て部２１をバンパビーム本体３の第１のリブ１２と前壁７の下端コーナに夫々当接させ、その状態において上下の挟持壁１９，２０がバンパビーム本体３の上壁１０と下壁１１に重合状態で接着固定されている。この実施形態では、バンパビーム本体３の前面側に前壁７とガセット基壁１６によって囲まれた閉断面が形成されている。なお、図１中の破線で囲む領域２２は挟持壁１７，１８の接着固定部を示す。
また、各連結壁１７，１８の先端部には、内向きに屈曲した係止爪２３が設けられ、この係止爪２３がバンパビーム本体３のコーナの窪み部２４に係合されている。
さらにまた、ガセット基壁１６の裏面には、バンパビーム本体３側の第２のリブ１４に所定隙間をもって対向するリブ２５が設けられている。このリブ２５は、センタガセット４がバンパビーム本体３に取り付けられた状態において、バンパビーム本体３の中間壁９と直線を成すように形成されている。

また、センタガセット４の両挟持壁１９，２０は、図３に示すように長手方向の両端末部２６ａ，２６ｂが長手方向と直交する面Ｃに対し車幅中心方向に向かって設定角度傾斜している。

このバンパビーム構造体１は、以上構成を説明したように、センタガセット４に延設された一対の挟持壁１９，２０がバンパビーム本体３の上壁１０と下壁１１に重合状態で接着固定されているため、ビンパビーム本体３の側縁部の肉厚増加を招くことなく、ガセット支持部の断面二次モーメントを高めることができる。つまり、このバンパビーム構造体１においては、バンパビーム本体３の上壁１０と下壁１１の長手方向略中央にセンタガセット４の挟持壁１９，２０を重合接着したため、この挟持壁１９，２０によってバンパビーム本体３の長手方向の略中央付近のみが実質的に肉厚になる。したがって、バンパビーム本体３の不必要な重量増加を招くことなく、ポール衝突時やフラット衝突時にはセンタガセット４を確実に先に圧壊させることができる。
また、バンパビーム本体３の側縁部の不必要な肉厚増加を無くすことができるため、オフセット衝突時にリヤサイドフレーム２の圧壊（座屈）に先駆けてバンパビーム本体３を圧壊させるチューニングを容易に行うことができる。

図５は、車両Ｃの後退時にバンパビーム構造体１の略中央部が低速で支柱Ｐに衝突するポール衝突のイメージ図であり、このようなポール衝突においては、支柱Ｐとの衝突初期にまずセンタガセット４が圧壊し、つづいてバンパビーム本体３が曲げ変形し、さらにバンパビーム本体３が圧壊することによって衝突衝撃を確実に吸入することができる。
また、図６は、車両Ｃの後部に別の車両Ｃ´が高速で正面から衝突するフラット衝突のイメージ図であり、このようなフラット衝突においては、最初にセンタガセット４が圧壊した後にバンパビーム本体３が曲げ変形、さらに圧壊し、最後にリヤサイドフレーム２が圧壊することによって衝突衝撃を確実に吸収することができる。

図７は、車両Ｃの後縁部に別の車両Ｃ´が高速で衝突するオフセット衝突のイメージ図であり、このようなオフセット衝突においては、最初にバンパビーム本体３の側縁部が圧壊し、その後にリヤサイドフレーム２が圧壊することによって衝突衝撃を確実に吸入することができる。

ところで、このバンパビーム構造体１は、センタガセット４の挟持壁１９，２０をバンパビーム本体３の上壁１０と下壁１１に接着によって固定しているため、熱による材料強度や圧壊荷重の低下が生じず、しかも、広い面積での接合が可能であることから、接合部強度が高まるという利点がある。

また、このバンパビーム構造体１は、センタガセット４の挟持壁１９，２０のうちの両端末部２６ａ，２６ｂが長手方向と直交する面Ｃに対して傾斜して形成されているため、前述のオフセット衝突時には、バンパビーム本体３のうちの、挟持壁１９，２０の端末部２６ａ，２６ｂとの境界部分に作用する応力が傾斜した広い領域に分散されるようになる。このため、バンパビーム本体３に応力集中が生じにくくなり、衝突衝撃を部材の広い範囲の塑性変形によって確実に吸収することが可能になる。

さらに、このバンパビーム構造体１の場合、センタガセット４の突き当て部２１をバンパビーム本体３の前面側に当接させた状態で挟持壁１９，２０を上壁１０と下壁１１に接着するようにしているため、ポール衝突時やフラット衝突時に衝突荷重が突き当て部２１を介してバンパビーム本体３の前面側に入力され、挟持壁１９，２０の重合接着面に入力されにくくなる。このため、挟持壁１９，２０の剥離を防止することができる。

また、この実施形態においては、バンパビーム本体３の前壁７に中間壁９と直線を成すように第２のリブ１４が設けられ、ポール衝突時やフラット衝突時に、センタガセット４の裏面のリブ２５がこの第２のリブ１４に当接するようになっているため、これらのリブ２５，１４によって圧壊荷重を容易にチューニングすることができる。しかも、これらのリブ２５，１４はバンパビーム本体３やセンタガセット４の断面二次モーメントを高めることができるが、単純にバンパビーム本体３やセンタガセット４の外径断面を広げるのと異なり、圧壊荷重を高く維持することができる。

さらに、第１のリブ１２や第２のリブ１４は、センタガセット４の取付範囲を超えてバンパビーム本体３の側方まで延出させるようにすれば、バンパビーム本体３の大幅な重量増加を招くことなく、バンパビーム本体３の側縁部の強度を高めることができる。また、この場合、第１のリブ１２や第２のリブ１４の突出高さをバンパフェイスの形状に応じて設定するようにすれば、バンパビーム本体３の重量増加を招くことなく種々のバンパデザインに容易に対応することができる。

以上説明した実施形態は、センタガセット４の連結壁１７と挟持壁１９の肉厚を変え、両者の間にできた段差部分をバンパビーム本体３の前面側に当接させる突き当て部２１としたが、図８に示すように連結壁１１７を挟持壁１９に対して段差状に屈曲させ、その屈曲部分に突き当て部２１を設けるようにしても良い。
この場合、ポール衝突やフラット衝突の際に衝突荷重の伝達経路となる連結壁１１７が挟持壁１９に対してオフセットすることになるため、挟持壁１９の剥離をより確実に防止することができる。

また、バンパビーム本体３の第１のリブ１２や第２のリブ１４は必ずしも設けなければならないものではなく、図９に示すようにバンパビーム本体３側のリブを無くし、連結壁２１７の突き当て部をバンパビーム本体３の前面の上部コーナ付近に直接当接させるようにしても良い。
この場合、長尺な大型部品であるバンパビーム本体の断面形状を簡素化し、押出成形を容易にすることができる。
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の一実施形態のバンパビーム構造体を示す図４の要部の拡大図。 同実施形態のバンパビーム構造体の図３のＢ−Ｂ部分で破断した部分破断斜視図。 同実施形態のバンパビーム構造体を取り付けた車体後部の骨格部の平面図 同実施形態のバンパビーム構造体の図３のＡ−Ａ断面図。 同実施形態のバンパビーム構造体を採用した車両のフラット衝突のイメージを示す平面図。 同実施形態のバンパビーム構造体を採用した車両のポール衝突のイメージを示す平面図。 同実施形態のバンパビーム構造体を採用した車両の高速オフセット衝突のイメージを示す平面図。 この発明の別の実施形態のバンパビーム構造体を示す図１と同様の要部の拡大断面図。 この発明のさらに別の実施形態のバンパビーム構造体を示す図１と同様の要部の拡大断面図。

符号の説明

１…バンパビーム構造体 ２…リヤサイドフレーム（サイドフレーム） ３…バンパビーム本体 ４…センタガセット ９…中間壁 １０…上壁 １１…下壁 １４…第２のリブ（リブ） １９，２０…挟持壁 ２１…突き当て部 ２５…リブ ２６ａ，２６ｂ…端末部 １１７，２１７…連結壁

Claims (5)

1. 車体両側のサイドフレームに結合され車幅方向に延出する金属成形品であるバンパビーム本体と、このバンパビーム本体の長手方向の略中央部に結合されてバンパビーム本体の前面側に閉断面を形成するセンタガセットと、を備え、前記バンパビーム本体とセンタガセットがアルミニウムの押出しによって形成されているバンパビーム構造体において、
   前記バンパビーム本体の上壁と下壁に重合される一対の挟持壁を前記センタガセットに延設し、
   前記センタガセットに、バンパビーム本体の前壁前面に当接する突き当て部を設けるとともに、前記挟持壁の先端側で前記バンパビーム本体の前面側と反対のコーナに係合する係止爪を設け、
   前記挟持壁を前記バンパビーム本体の上壁と下壁に重合状態で接着固定したことを特徴とするバンパビーム構造体。
2. 前記挟持壁の長手方向の端末部を、長手方向と直交する面に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載のバンパビーム構造体。
3. 前記センタガセットに、前記挟持壁に対して段差状に屈曲した連結壁を設け、この連結壁に前記突き当て部を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項１または２に記載のバンパビーム構造体。
4. 前記バンパビーム本体に、その前壁と後壁を連結する中間壁を一体に形成すると共に、前記センタガセットの裏面に、バンパビーム本体の前壁の前面に対向し、かつ前記中間壁と直線を成すようにリブを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバンパビーム構造体。
5. 前記バンパビーム本体にその前壁と後壁を連結する中間壁を一体に形成すると共に、このバンパビーム本体の前壁の前面側に、前記中間壁と直線を成し、かつ前記センタガセットの裏面に対向するようにリブを形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバンパビーム構造体。

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