JP6187393B2

JP6187393B2 - 車両用バンパ

Info

Publication number: JP6187393B2
Application number: JP2014122410A
Authority: JP
Inventors: 徹也中島; 和紀杉江; 哲夫塗木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: CN106660504B; WO2015189679A1; CN106660504A; US20170182960A1; JP2016002798A; WO2015189679A8; US10059290B2

Description

本発明は、車両用バンパに関する。

例えば、特許文献１には、フロントサイドメンバとフロントバンパリインフォースメントとの間にクラッシュボックス（衝撃吸収部）を設けた技術が開示されている。具体的には、フロントサイドメンバの前端部に接続フランジが固定され、当該接続フランジにクラッシュボックスの後端部に設けられた接続フランジが固定されている。また、クラッシュボックスの前端部に形成された接続フランジには、フロントバンパリインフォースメントの接続台部が固定（結合）されている。

また、クラッシュボックスにはフロントバンパサポートが外装され、当該フロントバンパサポートはフロントバンパリインフォースメントの上面及び下面に溶接（結合）されている。このため、車両の前面衝突時においてフロントバンパリインフォースメントに衝撃荷重が入力されると、当該衝撃荷重の一部はフロントバンパリインフォースメントからフロントバンパサポートを介してクラッシュボックスへ衝突荷重が伝達されるようになっている。

特開２００９−１０１７３１号公報

上記のように、この先行技術では、結合箇所が多いため、フロントバンパリインフォースメントに入力された衝突荷重をクラッシュボックスへ伝達させるに当って当該結合箇所において応力集中が発生する可能性がある。この場合、当該結合箇所において破断する可能性もあり、この点においてさらなる改善の余地がある。

本発明は、バンパリインフォースメントに入力された衝突荷重を効率良く衝撃吸収部へ伝達させることができる車両用バンパを得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る車両用バンパは、車両幅方向を長手方向として配置されると共に長手方向と直交する車両前後方向に沿って切断されたときの断面形状が閉断面構造とされたバンパリインフォースメントと、前記バンパリインフォースメントから車室内側へ向かって延出され、前記バンパリインフォースメントに対して結合部が設けられることなく一体成形され、かつ当該バンパリインフォースメントよりも低い剛性となるように形成されると共に、車両上下方向に沿って形成された溝部が複数設けられた衝撃吸収部と、を有している。

請求項１記載の発明に係る車両用バンパでは、車両幅方向を長手方向として配置されたバンパリインフォースメントは、その長手方向と直交する車両前後方向に沿って切断されたときの断面形状が閉断面構造とされている。そして、当該バンパリインフォースメントからは、車室内側へ向かって衝撃吸収部が延出されている。この衝撃吸収部は、バンパリインフォースメントに対して結合部が設けられることなく一体成形されており、バンパリインフォースメントよりも低い剛性となるように形成されると共に、車両上下方向に沿って形成された溝部が複数設けられている。

このように、衝撃吸収部がバンパリインフォースメントに対して結合部が設けられることなく一体成形されることによって、衝撃吸収部とバンパリインフォースメントとを接続する部材は介在しない。

例えば、バンパリインフォースメントと衝撃吸収部との間に別部材が介在するとする。この場合、車両の前突時にバンパリインフォースメントへ衝撃荷重が入力された場合において、部材同士を連結するための連結部で応力集中が発生する可能性があり、場合によっては、当該連結部において破断する可能性がある。

しかし、バンパリインフォースメントに対して衝撃吸収部が結合部が設けられることなく一体成形されることによって、両者を接続するための介在部材が不要なため、当該応力集中の発生を抑制することができる。これにより、バンパリインフォースメントから衝撃吸収部へ伝達される荷重伝達効率を向上させることができ、衝撃吸収部で衝撃エネルギを吸収することができる。

請求項２記載の発明に係る車両用バンパは、請求項１記載の発明に係る車両用バンパにおいて、前記衝撃吸収部は、前記バンパリインフォースメント側において車両幅方向の少なくとも一方に拡幅する拡幅部が設けられている。

請求項２記載の発明に係る車両用バンパでは、例えば、拡幅部がバンパリインフォースメント側において車両幅方向の中央側に設けられた場合、電柱等のポールからバンパリインフォースメントにおける車両幅方向の中央部に衝撃荷重が入力される形態の前面衝突（ポール前突）時において、当該拡幅部へ衝撃荷重を伝達することができる。

また、拡幅部がバンパリインフォースメント側において車両幅方向の外側に設けられた場合、バンパリインフォースメントにおける車両幅方向の外側に衝突体により衝撃荷重が入力される形態の前面衝突（微小ラップ衝突）や斜め衝突（オブリーク衝突）時において、当該拡幅部へ衝撃荷重を伝達することができる。

請求項３記載の発明に係る車両用バンパは、請求項１又は請求項２記載の発明に係る車両用バンパにおいて、前記バンパリインフォースメントにおいて、長手方向の中央部は長手方向の端部よりも肉厚が厚くなるように形成されている。

請求項３記載の発明に係る車両用バンパでは、バンパリインフォースメントの長手方向の中央部は、長手方向の端部よりも肉厚が厚いため、その分長手方向の端部よりも剛性が高くなっている。このため、例えば、ポール前突時において、バンパリインフォースメントの（長手方向の）中央部の剛性が端部側の剛性よりも高くなっているため、バンパリインフォースメントの中央部の変形を抑制することができる。

請求項４記載の発明に係る車両用バンパは、請求項３記載の発明に係る車両用バンパにおいて、前記バンパリインフォースメントは、長手方向の中央部から長手方向の端部へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように形成されている。

例えば、バンパリインフォースメントにおいて長手方向に沿って当該バンパリインフォースメントの肉厚が段階的に薄くなっている場合、剛性が急変することで前面衝突時において急変部を起点として折れやすくなってしまう可能性がある。

このため、請求項４記載の発明に係る車両用バンパでは、バンパリインフォースメントは、長手方向の中央部から長手方向の端部へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように形成されている。このように、バンパリインフォースメントの長手方向に対して当該バンパリインフォースメントの肉厚の変化を連続的にすることで、前面衝突時において、バンパリインフォースメントの折れを抑制することができる。

以上、説明したように、請求項１に係る車両用バンパは、バンパリインフォースメントに入力された衝突荷重を効率良く衝撃吸収部へ伝達させることができる、という優れた効果を有する。

請求項２に係る車両用バンパは、バンパリインフォースメントに対する衝突体のラップ量が小さい衝突形態に対する衝突安全性能を向上させることができる、という優れた効果を有する。

請求項３に係る車両用バンパは、バンパリインフォースメントの長手方向の中央部に衝突体が衝突する衝突形態に対する衝突安全性能を向上させることができる、という優れた効果を有する。

請求項４に係る車両用バンパは、前面衝突時において、バンパリインフォースメントの折れを抑制することができる、という優れた効果を有する。

本実施の形態に係る車両用バンパを示す概略斜視図である。図１の２−２線に沿って切断したときの部分断面図である。図２の変形例である。（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ比較例を示す平面図である。

本発明の実施形態に係る車両用バンパについて図面に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、及び矢印ＲＨは、それぞれ車両用バンパ１０が適用された車両の前方向、上方向、及び右方向を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、前方向を向いた場合の左右を示すものとする。

（車両用バンパの概略構成）
図１には、車両用バンパ１０の概略構成が斜視図にて示されており、図２には図１の２−２線に沿って切断したときの部分断面図が示されている。図１及び図２に示されるように、車両用バンパ１０は、車両前後方向に長手とされる一対のフロントサイドメンバ１２の前方側に設けられている。各フロントサイドメンバ１２は、長手方向と直交する車両幅方向に沿って切断されたときの断面形状が略矩形状を成す閉断面構造となっており、フロントサイドメンバ１２の前端部には、略矩形状のフランジ部１４がそれぞれ設けられている。

一方、車両用バンパ１０は車両前部に設けられており、車両用バンパ１０の一部を構成するバンパリインフォースメント１６は車両幅方向に沿って延在されている。なお、バンパリインフォースメント１６の車両幅方向の両端部１６Ａには、車両幅方向の外側へ向かうにつれて後方側へ向かって湾曲する湾曲部１６Ｂが設けられている。

また、図示はしないが、バンパリインフォースメント１６における長手方向と直交する車両前後方向に沿って切断されたときの断面形状は、略矩形状を成す閉断面構造となっている。そして、図２に示されるように、バンパリインフォースメント１６の長手方向の中央部１６Ｃは、長手方向の端部１６Ａよりも肉厚が厚くなるように形成されており、バンパリインフォースメント１６の長手方向の中央部１６Ｃから長手方向の端部１６Ａ側へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように形成されている。

また、バンパリインフォースメント１６の長手方向の両端部１６Ａ側には、衝撃吸収部１８がバンパリインフォースメント１６と一体に形成されており、バンパリインフォースメント１６の長手方向の両端部１６Ａ側からは、後方側（車室内側）へ向かって衝撃吸収部１８がそれぞれ延出されている。

各衝撃吸収部１８の長手方向と直交する車両幅方向に沿って切断されたときの断面形状は、略矩形状を成す閉断面構造となっている。衝撃吸収部１８には、前後方向に沿った衝撃力に対して圧縮変形するように脆弱部１９（図１参照）が形成されている。脆弱部１９として、例えば、当該衝撃吸収部１８の長手方向（車両前後方向）に対して略直交する方向に沿って複数の溝部１９Ａ（図１参照）が形成される。溝部１９Ａが形成されることによって、衝撃吸収部１８に衝撃荷重が伝達されると、当該溝部１９Ａを起点として衝撃吸収部１８が圧縮変形し、これにより衝撃エネルギが吸収されることになる。なお、図２〜図４では、脆弱部１９の図示を省略している。

そして、図２に示されるように、本実施形態では、衝撃吸収部１８は、バンパリインフォースメント１６側において車両幅方向の外側に拡幅部１８Ａが設けられている。拡幅部１８Ａは、フロントサイドメンバ１２の外壁１２Ａからバンパリインフォースメント１６の長手方向の端部１６Ａへ向かってフロントサイドメンバ１２の外壁１２Ａよりも外側へ張り出した状態で円弧状に拡幅されている。

また、衝撃吸収部１８は、バンパリインフォースメント１６側において車両幅方向の内側に拡幅部１８Ｂが設けられている。拡幅部１８Ｂは、フロントサイドメンバ１２の内壁１２Ｂからバンパリインフォースメント１６の長手方向の中央側へ向かってフロントサイドメンバ１２の内壁１２Ｂよりも内側へ張り出した状態で円弧状に拡幅されている。

また、衝撃吸収部１８の後端部には、略矩形状のフランジ部２０がそれぞれ設けられており、フロントサイドメンバ１２の前端部に設けられたフランジ部１４に当接可能とされている。当該フランジ部１４がフランジ部２０に当接された状態で、ボルト２２及びナット２４によってフランジ部１４及びフランジ部２０を介して、フロントサイドメンバ１２に衝撃吸収部１８（衝撃吸収部１８を介してバンパリインフォースメント１６）が連結される。

ここで、バンパリインフォースメント１６は、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属が用いられており、鋳型を用いない自由鋳造方法により形成されている。自由鋳造方法では、本出願人により既に出願された特開２０１３−１９３０９８号公報等に記載された製造装置が用いられる。

この製造装置では、図示はしないが、鋳造品の外形を形成するための外形規定部材と内形を形成するための内形規定部材とが設けられており、外形規定部材と内形規定部材との離間距離を変えることによって、鋳造品の肉厚が変化すると共に、鋳造品の形状を変えることができる。

（車両用バンパの作用・効果）
一般的に、バンパリインフォースメント１６は衝撃荷重が入力されると、当該衝撃荷重を後方側、車両幅方向に沿って伝達させる必要があるため、所定の強度及び剛性が必要となる。つまり、変形を抑制する必要がある。これに対して、衝撃吸収部１８では、衝撃荷重が入力されると、衝撃エネルギを吸収させるため変形させる必要がある。

このため、図４（Ａ）に示されるように、バンパリインフォースメント１００と衝撃吸収部１０２は別部材で形成され、バンパリインフォースメント１００に衝撃吸収部１０２の前端部に設けられたフランジ部１０４とをボルト１０６及びナット（図示省略）により締結する（締結部１０８）ことによって、両者を一体化させている。しかし、締結部１０８は、形状が急変することで他の部分に比べて応力が集中しやすいため、バンパリインフォースメント１００へ衝撃荷重が入力されると、当該締結部１０８へ応力が集中する可能性がある。このように、締結部１０８へ応力集中が発生した場合、当該締結部１０８において破断する可能性がある。

また、これ以外にも、図４（Ｂ）に示されるように、バンパリインフォースメント１００に衝撃吸収部１０２を溶接結合（結合部１１０）させることによって、両者を一体化させる構成もある。しかし、この場合においても、結合部１１０は、形状が急変することで他の部分に比べて応力が集中しやすいため、バンパリインフォースメント１００へ衝撃荷重が入力されると、当該結合部１１０へ応力が集中して当該結合部１１０において破断する可能性がある。

しかし、本実施形態では、図２に示されるように、バンパリインフォースメント１６に対して衝撃吸収部１８が一体成形されている。したがって、本実施形態では、衝撃吸収部１８とバンパリインフォースメント１６とを接続させるための介在部材が不要なため、当該応力集中の発生を抑制することができる。

これにより、バンパリインフォースメント１６から衝撃吸収部１８へ伝達される荷重伝達効率を向上させることができ、衝撃吸収部１８で衝撃エネルギを吸収することができる。また、当該介在部材がない分、部品点数が削減される。これにより、作業工数が削減され、その結果、コストダウンを図ることができる。

さらに、本実施形態では、衝撃吸収部１８は、バンパリインフォースメント１６側において車両幅方向の外側に拡幅部１８Ａが設けられている。これにより、例えば、バンパリインフォースメント１６における車両幅方向の外側に衝突体２６により衝撃荷重が入力される形態の前面衝突（微小ラップ衝突）や斜め衝突（オブリーク衝突）時において、当該拡幅部１８Ａへ衝撃荷重を伝達することができる。したがって、本実施形態によれば、バンパリインフォースメント１６に対する衝突体２６のラップ量が小さい衝突形態に対する衝突安全性能を向上させることができる。

また、拡幅部１８Ａは、フロントサイドメンバ１２の外壁１２Ａからバンパリインフォースメント１６の長手方向の端部１６Ａへ向かってフロントサイドメンバ１２の外壁１２Ａよりも外側へ張り出した状態で円弧状に拡幅されている。このように、拡幅部１８Ａを円弧状に形成することによって、衝撃吸収部１８に衝撃荷重が伝達された際、当該拡幅部１８Ａにおける応力集中を抑制することができる。また、拡幅部１８Ａは前方側へ向かうにつれて車両幅方向外側へ向かって略傾斜しているため、特にオブリーク衝突時において、当該拡幅部１８Ａへ衝撃荷重を効果的に伝達することができる。

また、衝撃吸収部１８は、バンパリインフォースメント１６側において車両幅方向の内側に拡幅部１８Ｂが設けられている。これにより、例えば、電柱等のポール２８からバンパリインフォースメント１６における車両幅方向の中央部に衝撃荷重が入力される形態の前面衝突（ポール前突）時において、当該拡幅部１８Ｂへ衝撃荷重を伝達することができる。

また、拡幅部１８Ｂは、フロントサイドメンバ１２の内壁１２Ｂからバンパリインフォースメント１６の長手方向の中央側へ向かってフロントサイドメンバ１２の内壁１２Ｂよりも内側へ張り出した状態で円弧状に拡幅されている。このように、拡幅部１８Ｂを円弧状に形成することによって、衝撃吸収部１８に衝撃荷重が伝達された際、当該拡幅部１８Ｂにおける応力集中を抑制することができる。

このように、衝撃吸収部１８におけるバンパリインフォースメント１６側において、拡幅部１８Ａ、１８Ｂが設けられることによって、当該拡幅部１８Ａ、１８Ｂが設けられていない場合と比較して、バンパリインフォースメント１６に入力された衝撃荷重を効果的にフロントサイドメンバ１２側へ伝達することができる。なお、拡幅部１８Ａ、１８Ｂは何れか一方が設けられた構成であってもよいのは勿論のことである。

また、本実施形態では、バンパリインフォースメント１６の長手方向の中央部１６Ｃは、長手方向の端部１６Ａ側よりも肉厚が厚くなるように形成されている。このため、バンパリインフォースメント１６の長手方向の中央部１６Ｃでは、長手方向の端部１６Ａ側よりも剛性が高くなっている。このため、例えば、いわゆるポール前突時において、バンパリインフォースメント１６の中央部１６Ｃの変形を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、バンパリインフォースメント１６の長手方向の中央部１６Ｃから長手方向の端部１６Ａ側へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように形成されている。例えば、図示はしないが、バンパリインフォースメント１６において長手方向に沿って当該バンパリインフォースメント１６の肉厚が段階的に薄くなっている場合、剛性が急変することで前面衝突時において急変部を起点として折れやすくなってしまう可能性がある。

しかし、本実施形態では、上記のように、バンパリインフォースメント１６は、長手方向の中央部１６Ｃから長手方向の端部１６Ａ側へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように設定されている。このように、バンパリインフォースメント１６の長手方向に対して当該バンパリインフォースメント１６の肉厚の変化を連続的にすることで、前面衝突時において、バンパリインフォースメント１６の折れを抑制することができる。

ところで、前述したように、図１に示す衝撃吸収部１８には、脆弱部１９として、例えば、当該衝撃吸収部１８の長手方向に対して略直交する方向に沿って複数の溝部１９Ａが形成される。この衝撃吸収部１８を例えばダイキャストで鋳造する場合、溝部１９Ａを形成するに当って、スライド型が必要となり、その分ダイキャスト自体が大きくなってしまう。このため、バンパリインフォースメント１６に対して衝撃吸収部１８を一体成形するとなると、さらにダイキャストが大きくなってしまう。

しかし、本実施形態では、いわゆる自由鋳造方法によりバンパリインフォースメント１６を形成するため、上記のような問題は生じない。そして、衝撃吸収部１８では図示しない外形規定部材を内形規定部材に対して接近させるだけで、溝部１９Ａが容易に形成される。つまり、自由鋳造方法による鋳造方法を用いることにより、バンパリインフォースメント１６に対して衝撃吸収部１８を一体成形することができる。

なお、本実施形態では、フロント側のバンパリインフォースメント１６について説明したが、リヤ側のバンパリインフォースメントにおいても本実施形態における構成は適用可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０車両用バンパ
１２フロントサイドメンバ
１６バンパリインフォースメント
１６Ａ端部（バンパリインフォースメントの長手方向の端部）
１６Ｃ中央部（バンパリインフォースメントの長手方向の中央部）
１８衝撃吸収部
１８Ａ拡幅部

Claims

車両幅方向を長手方向として配置されると共に長手方向と直交する車両前後方向に沿って切断されたときの断面形状が閉断面構造とされたバンパリインフォースメントと、
前記バンパリインフォースメントから車室内側へ向かって延出され、前記バンパリインフォースメントに対して結合部が設けられることなく一体成形され、かつ当該バンパリインフォースメントよりも低い剛性となるように形成されると共に、車両上下方向に沿って形成された溝部が複数設けられた衝撃吸収部と、
を有する車両用バンパ。
前記衝撃吸収部は、前記バンパリインフォースメント側において車両幅方向の少なくとも一方に拡幅する拡幅部が設けられている請求項１に記載の車両用バンパ。
前記バンパリインフォースメントにおいて、長手方向の中央部は長手方向の端部よりも肉厚が厚くなるように形成されている請求項１又は請求項２に記載の車両用バンパ。
前記バンパリインフォースメントにおいて、長手方向の中央部から長手方向の端部へ向かって肉厚が連続的に薄くなるように形成されている請求項３に記載の車両用バンパ。