JP4914307B2 - 車両用バンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用バンパ装置に関するものである。

従来、車両用バンパ装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。図４に示すように、この車両用バンパ装置は、車両の幅方向（図４において紙面に直交する方向）に延びるバンパリインホース９１と、該バンパリインホース９１の幅方向両端部に配設された一対のクラッシュボックス９２とを備え、これら両クラッシュボックス９２を介して車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバ９３に結合されている。

また、この車両用バンパ装置は、バンパリインホース９１の幅方向両端部においてその下部に結合された一対のステー９４と、車両の幅方向に延びその両端部がこれら両ステー９４に結合された突出部材９５とを備える。なお、前記各ステー９４は、クラッシュボックス９２及びサイドメンバ９３の結合部にも結合されている。そして、各ステー９４の突出部材９５との結合部は、蛇腹状に成形されてエネルギー吸収部９４ａを形成する。

このような構成にあって、例えば車両衝突時には、先ず突出部材９５が当たることでステー９４のエネルギー吸収部９４ａが変形し始め、そのときの衝撃エネルギーを吸収する。
特開２００２−１４５１１３号公報

ところで、この車両用バンパ装置では、突出部材９５とエネルギー吸収部９４ａが変形する際に発生する荷重をステー９４で支える構造であるため、該荷重を支えるためには前記ステー９４に十分な強度を確保する必要がある。この場合、図４に矢印で示すように、例えば車両衝突時に突出部材９５からステー９４に車両の前後方向の荷重Ｆ９１が加わることで、前記サイドメンバ９３に対し偏心的な力（車両の前後方向に対し傾いた方向の力）Ｆ９２が加わることになり、該サイドメンバ９３又はクラッシュボックス９２が軸方向に塑性変形することなく折れてしまう可能性がある。この場合、車両衝突時の衝撃エネルギーが十分に吸収できなくなってしまう。

本発明の目的は、例えば車両衝突時にサイドメンバに対し偏心的な力が加わることを抑制し、衝撃エネルギーを好適に吸収することができる車両用バンパ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の幅方向に延びる第１バンパリインホースの両端部において、該第１バンパリインホースと車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第１クラッシュボックスと、車両の幅方向に延びる第２バンパリインホースの両端部において、該第２バンパリインホースと前記一対のサイドメンバの端部に結合された支持部材との間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第２クラッシュボックスと、車両の幅方向両側に配設され、一方の端部が前記支持部材に結合されるとともに、他方の端部が前記サイドメンバに結合される取付部材に結合され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第３クラッシュボックスとを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記第１〜第３クラッシュボックスによる３段構えのクラッシュボックスにより、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。また、前記第３クラッシュボックスは、自身の塑性変形による衝撃エネルギーの吸収機能に加えて、前記支持部材と前記取付部材との間に介在される前記第２クラッシュボックスの変形を支える機能を併せ有することで、該第２クラッシュボックスに加わる車両の前後方向の荷重により、前記サイドメンバに対し偏心的な力（車両の前後方向に対し傾いた方向の力）が加わることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用バンパ装置において、前記第２クラッシュボックスは、軸方向に折り返す態様で塑性変形して衝撃エネルギーを吸収してなり、前記第２クラッシュボックスの軸方向への折り返しを許容する空間を有することを要旨とする。

同構成によれば、前記第２クラッシュボックスは、前記空間に許容されて軸方向に折り返す態様で塑性変形（いわゆるターニング変形）することで、少なくとも第２クラッシュボックスが結合部（支持部材）と当接するまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる。このため、第２クラッシュボックスの結合部の先端側に潰れ残りを見込む必要がなく、省スペースで効率的に衝撃エネルギーを吸収することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用バンパ装置において、前記第３クラッシュボックスの先端は、前記第２クラッシュボックスの先端よりも車両前後方向内側に配置されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記第３クラッシュボックスの先端は、前記第２クラッシュボックスの先端よりも車両前後方向内側に配置されていることで、前記第３クラッシュボックスの塑性変形するタイミングを、前記第２クラッシュボックスの該タイミングから遅らせることができ、前記第２クラッシュボックスの変形をより確実に支えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、前記支持部材は、ラジエータサポートで構成してなることを要旨とする。
同構成によれば、前記支持部材を、ラジエータを支持するための既存のラジエータサポートで構成することで、部品点数の増大を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、前記取付部材は、サスペンションメンバで構成してなることを要旨とする。
同構成によれば、前記取付部材を、サスペンションやエンジン等を支持するための既存のサスペンションメンバで構成することで、部品点数の増大を抑制することができる。

本発明では、例えば車両衝突時にサイドメンバに対し偏心的な力が加わることを抑制し、衝撃エネルギーを好適に吸収することができる車両用バンパ装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、自動車などの車両のフロント部分に適用される本実施形態に係る車両用バンパ装置を示す斜視図及び縦断面図である。なお、図１では、便宜的に車両の幅方向一側（車両の前方に向かって右側）の構造を一部割愛して描画している。同図に示されるように、この車両用バンパ装置は、車両の幅方向両側に配設されてボデーの一部を構成する一対のサイドメンバ１１を有する。各サイドメンバ１１は、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両の前後方向に延びる。

前記各サイドメンバ１１の前端には、該サイドメンバ１１の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなる支持部材としてのラジエータサポートサイド１２が溶接にて固着されている。一対のラジエータサポートサイド１２は、両上端部間を橋渡しするラジエータサポートアッパ（図示略）及び両下端部間を橋渡しするラジエータサポートロア（図示略）とともに、ラジエータを支持するラジエータサポートを構成する。

前記各ラジエータサポートサイド１２の前面には、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両の前後方向に延びる第１クラッシュボックス１３が取着されている。この第１クラッシュボックス１３は、前後方向の中心線が前記サイドメンバ１１の前後方向の中心線と一致するように配置されており、その後端に溶接にて固着されたブラケット１４において、前記ラジエータサポートサイド１２にボルト１５及びナットにて締結されている。一対の第１クラッシュボックス１３は、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。なお、各第１クラッシュボックス１３は、軸方向に蛇腹状に塑性変形する。

前記各第１クラッシュボックス１３の前端には、該第１クラッシュボックス１３の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなるプレート１６が溶接にて固着されるとともに、該プレート１６には、車両の幅方向に延びる第１バンパリインホース１７の各端部がボルト１８及びナットにて締結されている。この第１バンパリインホース１７は、例えばアルミニウムの押出材からなる断面略目の字形の一定断面を有しており、車両の幅方向両端部において、上述の態様で前記一対の第１クラッシュボックス１３に支持されている。

前記各ラジエータサポートサイド１２は、前記ブラケット１４の下側に、前後方向に貫通する円形の貫通孔１２ａを有するとととともに、該ラジエータサポートサイド１２には、前記貫通孔１２ａの内径よりも小さい外径を有して該貫通孔１２ａの中心線に沿って配置された有蓋円筒状の第２クラッシュボックス２１が取着されている。この第２クラッシュボックス２１は、例えば金属板（鋼板）の深絞り成形により成形されており、その基端部は、その全周に亘って先端側に折り返されて円環状の周溝２１ａを形成するとともに、該周溝２１ａの先端から径方向外側に屈曲されて外側フランジ２１ｂを形成する。前記第１クラッシュボックス１３の下側に位置する第２クラッシュボックス２１は、外側フランジ２１ｂにおいて、前記ラジエータサポートサイド１２にボルト２２及びナットにて締結されている。この第２クラッシュボックス２１は、平面視おいて前後方向の中心線が前記第１クラッシュボックス１３（及びサイドメンバ１１）の前後方向の中心線と一致するように配置されている。一対の第２クラッシュボックス２１は、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。

なお、各第２クラッシュボックス２１は、軸方向に折り返す態様で塑性変形（いわゆるターニング変形）するもので、該第２クラッシュボックス２１の後側には、その軸方向への折り返しを許容する空間Ｓが存在する。この空間Ｓは、車両の構造上、特別な設計変更をすることなく存在する既存のものである。図３（ａ）（ｂ）に示すように、前記第２クラッシュボックス２１は、前記空間Ｓ内に収まる態様でターニング変形することで、少なくとも第２クラッシュボックス２１が結合部（ラジエータサポートサイド１２）と当接するまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる。また、各第２クラッシュボックス２１の前記ラジエータサポートサイド１２側で曲成された前記周溝２１ａは、該第２クラッシュボックス２１のターニング変形の起点となる応力集中部を形成する。

前記各第２クラッシュボックス２１の前端には、車両の幅方向に延びる第２バンパリインホース２３の各端部がボルト２４及びナットにて締結されている。この第２バンパリインホース２３は、例えばアルミニウムの押出材からなる断面略四角形の一定断面を有しており、車両の幅方向両端部において、上述の態様で前記一対の第２クラッシュボックス２１に支持されている。なお、第２バンパリインホース２３の前端面の位置は、車両前後方向において前記第１バンパリインホース１７の前端面の位置と略一致するように設定されている。従って、例えば車両衝突時には、基本的に第１及び第２バンパリインホース１７，２３に同時に前方からの衝撃が加わるようになっている。

前記サイドメンバ１１の基端部には、その下側において取付部材としての金属製のサスペンションメンバ２６が結合されている。このサスペンションメンバ２６は、例えばフロントのサスペンションやエンジン等をマウントするためのもので、ボデーの一部を構成する。なお、前記サスペンションメンバ２６の下部には、前側及び下側に開口する略矩形状の切り欠き２６ａが形成されている。この切り欠き２６ａの上面の高さ位置は、前記ラジエータサポートサイド１２の下面の高さ位置と一致するように設定されている。

前記ラジエータサポートサイド１２の下面には、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両の前後方向に延びる第３クラッシュボックス２７の一方の端部がボルト２８及びナットにて締結されるとともに、該第３クラッシュボックス２７の他方の端部は、前記切り欠き２６ａの底面に当接する態様で該切り欠き２６ａの上面にボルト２９にて締結されている。この第３クラッシュボックス２７は、平面視おいて前後方向の中心線が前記サイドメンバ１１の前後方向の中心線と一致するように配置されている。前記第３クラッシュボックス２７の前端は、前記第２クラッシュボックス２１の前端よりも車両前後方向内側となる後側に配置されていることはいうまでもない。一対の第３クラッシュボックス２７は、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。なお、各第３クラッシュボックス２７は、軸方向に蛇腹状に塑性変形する。

ここで、車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃は、第１バンパリインホース１７及び第１クラッシュボックス１３を介してサイドメンバ１１（ボデー）に伝達されるとともに、第２バンパリインホース２３及び第２クラッシュボックス２１を介してラジエータサポートサイド１２を支持するサイドメンバ１１に伝達される。このとき、第１及び第２バンパリインホース１７，２３とともに第１及び第２クラッシュボックス１３，２１が塑性変形することで、ボデーへと伝達される衝撃を緩衝する。

この際、前記第３クラッシュボックス２７は、前記第２クラッシュボックス２１の変形終了まで該第２クラッシュボックス２１の変形を支えることで、前記第２クラッシュボックス２１に加わる車両の前後方向の荷重により、前記サイドメンバ１１に対し偏心的な力（車両の前後方向に対し傾いた方向の力）が加わることが抑制される。そして、前記第２クラッシュボックス２１の変形が概ね終了すると、前記第３クラッシュボックス２７は、自身が塑性変形することで、サスペンションメンバ２６（ボデー）へと伝達される衝撃を緩衝する。

これにより、ボデー及び乗員に加えられる衝撃エネルギーが吸収される。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記第１〜第３クラッシュボックス１３，２１，２７による３段構えのクラッシュボックスにより、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができ、ひいては車両変形量の低減された安全性に優れた車両を実現することができる。また、前記ラジエータサポートサイド１２と前記サスペンションメンバ２６との間に介在される前記第３クラッシュボックス２７は、自身の塑性変形による衝撃エネルギーの吸収機能に加えて、前記第２クラッシュボックス２１の変形終了まで該第２クラッシュボックス２１の変形を支える機能を併せ有することで、該第２クラッシュボックス２１に加わる車両の前後方向の荷重により、前記サイドメンバ１１に対し偏心的な力（車両の前後方向に対し傾いた方向の力）が加わることを抑制することができる。そして、例えば車両衝突時に、前記第１クラッシュボックス１３やサイドメンバ１１が軸方向に塑性変形（軸圧潰）することなく折れたりすることを抑制できる。これにより、衝撃エネルギーを好適に吸収することができ、ひいては車両の安全性を高めることができる。

（２）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１は、既存の空間Ｓ内に収まる態様でターニング変形することで、少なくとも第２クラッシュボックス２１が結合部（ラジエータサポートサイド１２）と当接するまで衝撃エネルギーを吸収し続けることができる。このため、第２クラッシュボックス２１の結合部の前側に潰れ残りを見込む必要がなく、省スペースで効率的に衝撃エネルギーを吸収することができる。なお、蛇腹状に塑性変形するクラッシュボックスでは、その全長（前後方向の長さ）の概ね３０％が潰れ残りとして生じることが確認されている。つまり、クラッシュボックスの衝撃エネルギーの吸収量が同等であれば、その全長の概ね３０％分だけ省スペース化が可能である。

（３）本実施形態では、前記第３クラッシュボックス２７の前端は、前記第２クラッシュボックス２１の前端よりも車両前後方向内側（後側）に配置されていることで、前記第３クラッシュボックス２７の塑性変形するタイミングを、前記第２クラッシュボックス２１の該タイミングから遅らせることができ、前記第２クラッシュボックス２１の変形をより確実に支えることができる。

（４）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１の結合を、ラジエータを支持するための既存のラジエータサポートで行うことで、部品点数の増大を抑制することができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。

（５）本実施形態では、前記第３クラッシュボックス２７の結合を、サスペンションやエンジン等を支持するための既存のサスペンションメンバで構成することで、部品点数の増大を抑制することができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。

（６）本実施形態では、前記第２クラッシュボックス２１は、ターニング変形することで、衝撃エネルギーの吸収時の荷重をより安定化することができる。
（７）本実施形態では、前記第１〜第３クラッシュボックス１３，２１，２７による３段構えのクラッシュボックスにてより大きな衝撃エネルギーを吸収することで、例えば前記第１及び第２クラッシュボックス１３，２１の前後方向の長さを短くすることができ、オーバーハング（前輪の中心からバンパ前端までの距離）のより短いデザイン性に優れた車両を実現することができる。

（８）本実施形態では、第１及び第２バンパリインホース１７，２３等でより広範囲で衝撃エネルギーを吸収することで、例えば車両同士の衝突時に相手車両に加わる単位面積当たりの荷重を低減することができ、自車両の加害性を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、第１及び第２バンパリインホース１７，２３（第１及び第２クラッシュボックス１３，２１）による衝撃エネルギーの吸収開始タイミングは、いずれか一方がいずれか他方よりもある程度遅れていてもよい。

・また、第３クラッシュボックス２７による衝撃エネルギーの吸収は、第２クラッシュボックス２１の変形が終了するよりもある程先立って開始してもよい。ただし、第１〜第３クラッシュボックス１３，２１，２７等による衝撃エネルギーの吸収開始タイミングは、ボデー等に加わる荷重が過大にならないように設定することが好ましい。

・前記実施形態において、各部材の締結に係るいずれかのボルト１５，１８，２２，２４，２８及び当該ボルトと組み合わされるナットに代えて、ブラインドナットを採用してもよい。この場合、ボルト及びナットの組み合わせのように組み付け方向を二方向にする必要がなく、組み付け方向が一方向のみでよいため、組付け性を向上することができる。

・前記実施形態において、ラジエータサポートサイド１２及び第１クラッシュボックス１３、あるいは第１クラッシュボックス１３及び第１バンパリインホース１７を溶接にて結合してもよい。また、ラジエータサポートサイド１２及び第２クラッシュボックス２１、あるいは第２クラッシュボックス２１及び第２バンパリインホース２３を溶接にて結合してもよい。さらに、ラジエータサポートサイド１２及び第３クラッシュボックス２７、あるいは第３クラッシュボックス２７及びサスペンションメンバ２６を溶接にて結合してもよい。

・前記実施形態において、第１バンパリインホース１７の断面形状は、口の字や日の字、あるいは田の字などであってもよい。
・前記実施形態において、第２バンパリインホース２３の断面形状は、日の字や目の字、あるいは田の字などであってもよい。

・前記実施形態において、第１及び第２バンパリインホース１７，２３を金属板で形成してもよい。
・前記実施形態において、第１及び第３クラッシュボックス１３，２７の断面形状は、日の字や目の字、あるいは田の字などであってもよい。

・前記実施形態において、第１及び第３クラッシュボックス１３，２７をアルミニウムの押出材で形成してもよい。
・前記実施形態において、第２クラッシュボックス２１は、蛇腹状に塑性変形して衝撃エネルギーを吸収する構造であってもよい。この場合、第２クラッシュボックス２１の断面形状は、口の字や日の字、目の字、あるいは田の字などであってもよい。また、第２クラッシュボックス２１をアルミニウムの押出材で形成してもよい。

・前記実施形態において、サスペンションメンバ２６は、サイドメンバ１１に直結されていなくてもよく、適宜の中間部材を介して実質的にサイドメンバ１１に一体化されていればよい。

本発明の一実施形態を示す斜視図。 同実施形態を示す縦断面図。 （ａ）（ｂ）は、同実施形態の動作を示す模式図。 従来例を示す説明図。

符号の説明

Ｓ…空間、１１…サイドメンバ、１２…ラジエータサポートサイド（支持部材）、１３…第１クラッシュボックス、１７…第１バンパリインホース、２１…第２クラッシュボックス、２３…第２バンパリインホース、２６…サスペンションメンバ（取付部材）、２７…第３クラッシュボックス。

Claims (5)

1. 車両の幅方向に延びる第１バンパリインホースの両端部において、該第１バンパリインホースと車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第１クラッシュボックスと、
   車両の幅方向に延びる第２バンパリインホースの両端部において、該第２バンパリインホースと前記一対のサイドメンバの端部に結合された支持部材との間にそれぞれ介在され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第２クラッシュボックスと、
   車両の幅方向両側に配設され、一方の端部が前記支持部材に結合されるとともに、他方の端部が前記サイドメンバに結合される取付部材に結合され、加えられた荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する一対の第３クラッシュボックスとを備えたことを特徴とする車両用バンパ装置。
2. 請求項１に記載の車両用バンパ装置において、
   前記第２クラッシュボックスは、軸方向に折り返す態様で塑性変形して衝撃エネルギーを吸収してなり、
   前記第２クラッシュボックスの軸方向への折り返しを許容する空間を有することを特徴とする車両用バンパ装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用バンパ装置において、
   前記第３クラッシュボックスの先端は、前記第２クラッシュボックスの先端よりも車両前後方向内側に配置されていることを特徴とする車両用バンパ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、
   前記支持部材は、ラジエータサポートで構成してなることを特徴とする車両用バンパ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バンパ装置において、
   前記取付部材は、サスペンションメンバで構成してなることを特徴とする車両用バンパ装置。

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