JP5203852B2 - 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、車両用バンパ装置に適用されるバンパリインホースは、車両幅方向に延在しており、その両端部が車両前後方向に延びる一対の結合部材（サイドメンバ等）に結合されている。

こうしたバンパリインホースとしては、種々のものが知られている。例えば、特許文献１に記載されたバンパリインホースは、長手方向に一定断面形状を有するロール成形された高張力鋼板からなり、一定の曲率半径を有するように車両幅方向で円弧状に曲げ成形されている。また、特許文献２に記載されたバンパリインホースは、アルミニウム合金の押出材からなり、両端部が車体側に傾斜するように曲げ成形（いわゆる２節曲げ）されている。従って、このバンパリインホースは、両曲げ成形の内側となる車両幅方向中央部が直線形状となっている。さらに、特許文献３に記載されたバンパリインホースは、鋼鉄からなり、両結合部材（フレームレール８８）の結合位置に合わせて車両高さ方向に拡大された突起部を有する。
特許第２８４６９８３号公報 特開２００７−２６１４２６号公報 特表２００４−５３３９６０号公報

ところで、特許文献１では、一定の曲率半径を有するように曲げ成形されたバンパリインホースであるため、例えば車体前部が車両幅方向で緩やかに曲成された相手車両と正面衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホースへの入力荷重が車両幅方向中央部の１点に集中することで、該バンパリインホースが折れやすくなり、衝撃吸収に係る発生荷重が低くなってしまう。そして、バンパリインホースに十分な強度を持たせるべく、例えば鋼板の板厚を厚くするなどした場合、該バンパリインホースの質量の増加を余儀なくされてしまう。

また、特許文献２では、車両幅方向中央部が直線形状のバンパリインホースであるため、例えば車体前部が車両幅方向で緩やかに曲成された相手車両と正面衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホースへの入力荷重が前記直線形状の中心に概ね集中することで、やはり衝撃吸収に係る発生荷重が低くなってしまう。

さらに、特許文献３では、両結合部材の結合位置に合わせて突起部を有するものの、該突起部による拡大が車両高さ方向であるため、車両幅方向中央部が車両前方に最も突出していることに変わりない。従って、例えば車体前部が車両幅方向で緩やかに曲成された相手車両と正面衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホースへの入力荷重が車両幅方向中央部の１点に集中することで、やはり衝撃吸収に係る発生荷重が低くなってしまう。

本発明の目的は、車体の車両前後方向端部が車両幅方向で曲成された相手車両と衝突した場合において、該衝突の衝撃吸収に係る発生荷重をより増大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、車両幅方向に延在するとともに両端部が車両前後方向に延びる一対の結合部材に結合される金属製のバンパリインホースを備える車両用バンパ装置において、前記バンパリインホースは、車両幅方向に直線状に延在する直線部と、前記直線部の車両幅方向両外側に位置し車両前後方向内側に傾斜する両端部と、車両幅方向において、前記直線部の車両幅方向両外側に配置され、車両前後方向外側に突出する少なくとも一対の凸部を備え、前記両凸部に挟まれる車両幅方向の全範囲が該凸部よりも車両前後方向内側に引っ込むように形成されてなり、さらに、前記バンパリインホースは、車両前後方向外側の外形をなす第１フレーム部と、前記第１フレーム部との間で少なくとも一つの中空部を形成して車両前後方向内側の外形をなす第２フレーム部とを備え、前記第２フレーム部には、車両高さ方向中間部に配置され車両前後方向外側に向けて突出して車両幅方向に延在する突出壁が形成され、前記第１フレーム部には、前記突出壁に当接する当接壁が形成され、前記各凸部は、前記第１フレーム部の前記当接壁を挟んだ車両上下方向の部分が前記当接壁よりも車両前後方向外側に突出する態様にて前記第１フレーム部に一体的に形成されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記一対の結合部材により２箇所で支持されたバンパリインホースにおいて、例えば車体の車両前後方向端部が車両幅方向で曲成された相手車両と衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホースへの入力荷重が前記一対の凸部の２点に集中することで、衝撃吸収に係る発生荷重を増大することができる。そして、バンパリインホースに十分な強度を持たせることができ、車両変形量を低減することができる。あるいは、所要の強度を有するバンパリインホースをより軽量化することができる。

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、前記凸部は、車両前後方向外側の先端面を平坦に成形してなる平坦部を有することを要旨とする。
同構成によれば、例えば車体の車両前後方向端部が車両幅方向で曲成された相手車両と衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホースへの一部の入力荷重を、前記各凸部の前記平坦部において面で受けることができる。このため、前記各凸部の変形を抑制することができ、ひいては衝撃吸収に係る発生荷重を更に増大することができる。

本発明では、車体の車両前後方向端部が車両幅方向で曲成された相手車両と衝突した場合において、該衝突の衝撃吸収に係る発生荷重をより増大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平面図である。同図に示されるように、車両幅方向両側には、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前後方向に延びる一対の結合部材としてのサイドメンバ１１が配設されている。これらサイドメンバ１１は、ボデーの一部を構成する。そして、前記各サイドメンバ１１の前端には、車両幅方向に延在するバンパリインホース１２の各端部１２ａが取着されている。なお、バンパリインホース１２は、各サイドメンバ１１よりも車両幅方向中心Ｏ寄りの位置Ｐにおいて屈曲されており、各端部１２ａは、車両幅方向外側に向かうに従い車両前後方向内側（車体側）に向かって傾斜する。また、バンパリインホース１２は、両位置Ｐ間に、車両幅方向に直線状に延在する直線部１２ｂを形成する。

そして、このように曲げ成形（いわゆる２節曲げ）されたバンパリインホース１２は、その前側に配置された樹脂製のバンパカバー１３にて覆われている。バンパカバー１３は、車両のフロント部分の意匠を決定するもので、バンパリインホース１２は、バンパカバー１３の外形に沿って曲げ成形されている。

次に、バンパリインホース１２について図２及び図３に基づき更に説明する。なお、図２（ａ）は、図１の右半分を示す拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）を車両前方から見た正面図（図１のＡ矢視図に相当）である。また、図３（ａ）（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線にそれぞれ沿った断面図である。

図３に示されるように、バンパリインホース１２は、車両幅方向に延在して車両前後方向外側（前側）の外形をなす金属板からなる第１フレーム２１と、該第１フレーム２１に結合され車両幅方向に延在して車両前後方向内側（後側）の外形をなす金属板からなる第２フレーム２２とを備えて構成される。そして、バンパリインホース１２は、第２フレーム２２の両端部において、一対のサイドメンバ１１に結合されている。

第２フレーム２２は、車両高さ方向に並設された断面コ字状のフレーム部２２ａ，２２ｂが突出壁としての連結片２２ｃを介して連結されて、車両幅方向全長に亘って車両前方に開口する断面Ｗ字状の一定断面に成形されている。なお、連結片２２ｃは、第２フレーム２２の車両高さ方向中間部に配置されて、車両幅方向に長尺状に延在しており、フレーム部２２ａ，２２ｂの後端に対して相対的に車両前方に向けて突出している。

一方、第１フレーム２１は、車両幅方向における前記直線部１２ｂの範囲で、車両後方に開口する断面コ字状の直線フレーム部２１ａを有しており（図３（ａ）参照）、該直線フレーム部２１ａの両開口端部がフレーム部２２ａの上面及びフレーム部２２ｂの下面に、例えば溶接にてそれぞれ接合されるとともに、車両高さ方向中間部が連結片２２ｃの対向面に、例えば溶接にて接合されて第２フレーム２２と結合している。

また、第１フレーム２１は、車両幅方向における前記各端部１２ａの範囲で、連結片２２ｃに当接する当接片２４を備えるとともに、該当接片２４の上側で車両前後方向外側（前側）に台状に突出する凸壁２５を備え、更に当接片２４の下側で車両前後方向外側（前側）に台状に突出する凸壁２６を備える（図３（ｂ）参照）。これら凸壁２５，２６は、上下対称であることを除き互いに同一形状を呈している。つまり、第１フレーム２１は、車両幅方向における前記各端部１２ａの範囲で、車両後方に開口する断面Ｍ字状に成形されている。第１フレーム２１は、車両幅方向における前記各端部１２ａの範囲で、凸壁２５，２６の開口端部がフレーム部２２ａの上面及びフレーム部２２ｂの下面に、例えば溶接にてそれぞれ接合されるとともに、当接片２４が連結片２２ｃの対向面に、例えば溶接にて接合されて第２フレーム２２と結合している。

凸壁２５，２６は、各位置Ｐにおいて当接片２４からの突出長が最大となるように成形されて凸部２７，２８をそれぞれ形成するとともに、各位置Ｐから車両幅方向先端側に向かうに従い当接片２４からの突出長が徐々に短くなるように成形されている。位置Ｐにおける各凸部２７，２８の前端面は、車両幅方向及び車両高さ方向に平坦に広がって平坦部２７ａ，２８ａを形成する。各位置Ｐにおける両凸部２７，２８をまとめて「凸部Ｔ」で表すと、両側の凸部Ｔに挟まれる第１フレーム２１（バンパリインホース１２）の車両幅方向の全範囲（直線フレーム部２１ａ）は、該凸部Ｔよりも車両前後方向内側（後側）に引っ込む凹形状となっている。

なお、第１フレーム２１は、車両高さ方向中間部において、当接片２４及び該当接片２４に連続する両凸壁２５，２６とともに、車両後方に台状に窪んで前記連結片２２ｃに当接する凹壁２９を形成する。そして、バンパリインホース１２は、これら第１及び第２フレーム２１，２２間に、車両幅方向に連通する一対の中空部Ｃ１，Ｃ２を形成する。これら中空部Ｃ１，Ｃ２は、互いに同一形状を有して車両高さ方向に並設されている。中空部Ｃ１，Ｃ２の開口面積は、凸部２７，２８の配置される各位置Ｐで最大となる。

ここで、本実施形態におけるバンパリインホース１２の断面幅（平面視における第１及び第２フレーム２１，２２間の距離）について説明する。図１に示すように、直線部１２ｂにおけるバンパリインホース１２の断面幅をａ、位置Ｐ（凸部Ｔ）におけるバンパリインホース１２の断面幅をｂ、端部１２ａの先端におけるバンパリインホース１２の断面幅をｃで表した場合、これら距離ａ〜ｃは、「ｂ＞ａ＞ｃ」の関係になるように設定されている。特に、「ａ＞ｃ」の関係にしているのは、前記バンパカバー１３の外形に追従させるべく端部１２ａを先細りに成形したことによる。換言すれば、端部１２ａを先細りに成形することで、バンパリインホース１２及びバンパカバー１３間の間隙をより均一化している。ただし、バンパカバー１３との干渉が回避されるのであれば、「ｃ＞ａ」の関係であってもよい。

次に、車体の車両前後方向端部が車両幅方向で中心が外側に凸になるように緩やかに曲成された相手車両Ｖと衝突した場合の動作について説明する。この相手車両Ｖとの衝突は、正面衝突時にあっては当該相手車両Ｖの前部との衝突であり、追突時にあっては当該相手車両Ｖの後部との衝突である。

図４は、一定の曲率半径を有するように車両幅方向で円弧状に曲げ成形された従来のバンパリインホース９１、両端部が車体側に傾斜するように２節曲げされた他の従来のバンパリインホース９２及び本実施形態のバンパリインホース１２を、それぞれ両サイドメンバ１１による両端支持ばりと見なしたときの衝突時に発生する曲げモーメントを表す説明図である。なお、説明を簡略化するため、これらのバンパリインホース９１，９２，１２は、衝突の衝撃による荷重の入力点のみが相違する、互いに同一の断面形状（断面二次モーメント）を有しているものする。同図から明らかなように、円弧状に曲げ成形されたバンパリインホース９１では、入力荷重が車両幅方向中心の１点に集中することで、発生荷重が最も低くなる。また、２節曲げされたバンパリインホース９２では、入力荷重が車両幅方向で概ね等分布するものの、車両幅方向中心の曲げモーメントが最大になることで、発生荷重が依然として低くなる。一方、本実施形態のバンパリインホース１２では、入力荷重が車両幅方向で両サイドメンバ１１に隣接する２点（両凸部Ｔ）に集中することで、発生荷重が増大される。

図５は、各バンパリインホース９１，９２，１２において、変形量（ストローク）に対する荷重の推移を示すグラフである。同図から明らかなように、入力荷重が１点集中となるバンパリインホース９１、等分布となるバンパリインホース９２、２点集中となる本実施形態のバンパリインホース１２の順番で発生荷重が大きくなることが確認される。

次に、本実施形態の動作について説明する。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、バンパカバー１３からバンパリインホース１２を介して両サイドメンバ１１（ボデー）に伝達される。このとき、衝突の衝撃による入力荷重が小さければ、バンパカバー１３の変形に合わせてバンパリインホース１２が弾性変形することで、ボデー及び乗員へと伝達される衝撃を緩衝する。また、衝突の衝撃による入力荷重が大きければ、バンパリインホース１２の弾性変形後に該バンパリインホース１２とともに両サイドメンバ１１が塑性変形することで、ボデー及び乗員へと伝達される衝撃を緩衝する。

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、一対のサイドメンバ１１により２箇所で支持されたバンパリインホース１２において、例えば車体の車両前後方向端部が車両幅方向で緩やかに曲成された相手車両Ｖと衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホース１２への入力荷重が前記両凸部Ｔの２点に集中することで、衝撃吸収に係る発生荷重を増大することができる。そして、バンパリインホース１２に十分な強度を持たせることができ、車両変形量を低減することができる。あるいは、所要の強度を有するバンパリインホース１２をより軽量化することができる。

（２）本実施形態では、凸部２７，２８は、前端面を平坦に成形してなる平坦部２７ａ，２８ａを有することで、相手車両Ｖと衝突した場合、該衝突の衝撃によるバンパリインホース１２への一部の入力荷重を、各凸部２７，２８の平坦部２７ａ，２８ａにおいて面で受けることができる。このため、各凸部２７，２８の変形を抑制することができ、ひいては衝撃吸収に係る発生荷重を更に増大することができる。

（３）本実施形態では、バンパリインホース１２の後側（第２フレーム２２）に連結片２２ｃが形成され、凸部Ｔに前記連結片２２ｃに当接する凹壁２９が形成されていることで、相手車両Ｖと衝突した場合、該衝突の衝撃による各凸部Ｔへの一部の入力荷重を、凹壁２９から連結片２２ｃへと直に伝えることができる。そして、連結片２２ｃに伝えられた荷重は、第２フレーム２２を２箇所で支持する一対のサイドメンバ１１により支えられる。このため、各凸部Ｔの変形を抑制することができ、ひいては衝撃吸収に係る発生荷重を更に増大することができる。

（４）本実施形態では、衝撃吸収に係る発生荷重を主として決定する両凸部Ｔが第１フレーム２１に形成されていることで、強度の要求仕様に応じて該第１フレーム２１のみを変更すればよく、第２フレーム２２を異なる車種同士で共通化することができる。これにより、車種に応じた部品の類別の労力を軽減することができる。あるいは、車両の意匠に応じて第１フレーム２１のみを変更すればよいため、意匠性の自由度を向上することができる。

（５）本実施形態では、バンパリインホース１２の両端部１２ａが、バンパカバー１３に沿って先細りに成形されていることで、これらバンパリインホース１２及びバンパカバー１３間の間隙をより均一化することができる。そして、例えば、斜め方向からの車両衝突において、バンパカバー１３に衝突が生じる初期段階から速やかにバンパリインホース１２による衝撃吸収を開始することができ、バンパカバー１３の変形量、ひいては車両の変形量を小さくすることができる。

また、バンパリインホース１２の両端部１２ａを先細りにすることで、バンパカバー１３の意匠に追従することができ、設計自由度を増大することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・バンパリインホース１２の第２フレーム２２をアルミニウム合金等の軽金属の押出材で形成してもよい。また、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、軽金属の押出材からなる、断面略Ｂ字状の第２フレーム３１、断面略口字状の第２フレーム３２、断面略日字状の第２フレーム３３、断面略目字状の第２フレーム３４などを採用してもよい。

・二対以上の凸部を備えたバンパリインホースであってもよい。この場合、例えば車体の車両前後方向端部が車両幅方向で緩やかに曲成された相手車両Ｖと衝突した際に、該相手車両Ｖと最初に接触する一対の凸部にて衝突の衝撃によるバンパリインホース１２への入力荷重を集中的に受け、その後、その他の一対の凸部にて前記入力荷重を補助的に受けることができる。

・前記実施形態において、第２フレームを割愛したバンパリインホース、即ち中空部の存在しない、いわゆる開断面のバンパリインホースを採用してもよい。
・前記実施形態において、バンパリインホース１２と各サイドメンバ１１との間に、軸方向への塑性変形（蛇腹変形、ターニング変形等）で衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスを介在させてもよい。

・本発明は、車両のリヤ部分に適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
・前記バンパリインホースの両端部は、該バンパリインホースを覆うバンパカバーに沿って先細りに成形されてなることを特徴とする。同構成によれば、前記バンパリインホースの両端部が、前記バンパカバーに沿って先細りに成形されていることで、これらバンパリインホース及びバンパカバー間の間隙をより均一化することができる。そして、例えば、斜め方向からの車両衝突において、前記バンパカバーに衝突が生じる初期段階から速やかにバンパリインホースによる衝撃吸収を開始することができ、前記バンパカバーの変形量、ひいては車両の変形量を小さくすることができる。

本発明の一実施形態を示す平面図。 （ａ）（ｂ）は図１の右半分を示す拡大図及び図１のＡ矢視図。 （ａ）（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図。 各種バンパリインホースと相手車両との衝突に伴い発生する曲げモーメントを表す説明図。 各種バンパリインホースの変形量と荷重との関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の変形形態を示す横断面図。

符号の説明

Ｔ，２７，２８…凸部、Ｃ１，Ｃ２…中空部、１１…サイドメンバ（結合部材）、１２…バンパリインホース、１２ａ…端部、２１…第１フレーム、２２，３１，３２，３３，３４…第２フレーム、２２ｃ…連結片（突出壁）、２７ａ，２８ａ…平坦部、２９…凹壁。

Claims (2)

1. 車両幅方向に延在するとともに両端部が車両前後方向に延びる一対の結合部材に結合される金属製のバンパリインホースを備える車両用バンパ装置において、
   前記バンパリインホースは、
   車両幅方向に直線状に延在する直線部と、
   前記直線部の車両幅方向両外側に位置し車両前後方向内側に傾斜する両端部と、
   車両幅方向において、前記直線部の車両幅方向両外側に配置され、車両前後方向外側に突出する少なくとも一対の凸部を備え、
   前記両凸部に挟まれる車両幅方向の全範囲が該凸部よりも車両前後方向内側に引っ込むように形成されてなり、
   さらに、前記バンパリインホースは、
   車両前後方向外側の外形をなす第１フレーム部と、
   前記第１フレーム部との間で少なくとも一つの中空部を形成して車両前後方向内側の外形をなす第２フレーム部とを備え、
   前記第２フレーム部には、車両高さ方向中間部に配置され車両前後方向外側に向けて突出して車両幅方向に延在する突出壁が形成され、
   前記第１フレーム部には、前記突出壁に当接する当接壁が形成され、
   前記各凸部は、前記第１フレーム部の前記当接壁を挟んだ車両上下方向の部分が前記当接壁よりも車両前後方向外側に突出する態様にて前記第１フレーム部に一体的に形成されている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、
   前記凸部は、車両前後方向外側の先端面を平坦に成形してなる平坦部を有することを特徴とする車両用バンパ装置。

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