JP6550419B2 - バンパビーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のバンパを構成するバンパビーム構造に関する。

車両の前部には、車両前方側からの衝突荷重に対して乗員と車体とを保護するために、車幅方向に延びるバンパビームが設けられている。

バンパビームは、例えば、車両の高速衝突など、重度の衝突の際には、バンパビームの潰れ残りを抑えて破壊量を増加させることにより、衝突エネルギーを多く吸収することが望まれる。一方、例えば、車両の低速衝突など、軽度の衝突の際には、車体保護の観点から衝突物の車両への侵入を最小限に抑え、車体損傷による部品交換などのリペアコストを抑えることが望まれる。

従来、このような高速衝突と低速衝突とに適応させたバンパビーム構造として、バンパビームの閉断面の面積を拡大したり、板厚を増加させたりすることで、バンパビーム自体の耐力を向上させる対策がなされている。

また、他の対策として、バンパビームの閉断面の内部に補強部材を設置したものが知られている。例えば、特許文献１に記載のバンパビーム構造では、バンパビームの車幅方向中央部において、バンパビームの閉断面の内部に水平断面ハット形状の補強部材が設置している。この補強部材は、ハット形状の開口側が車両前後方向において車両外側を向いており、この開口側のフランジ部がバンパビームの閉断面を構成している外縦壁に結合され、ハット形状の頂部がバンパビームの閉断面を構成している内縦壁に結合されることでバンパビーム内に固定されている。また、補強部材は、ハット形状の開口側から頂部側（すなわち、車両外側から内側）に向かって車幅方向の離間距離が狭くなる一対の傾斜部を有している。

特開２００８−２６０３６４号公報

しかしながら、バンパビームの閉断面の面積を拡大したり、板厚を増加させたりするものでは、車体重量が増大してしまうという問題があった。

一方、特許文献１に記載のバンパビーム構造では、補強部材をバンパビームの局部（車幅方向中央部）に配置するものであるため、従来の構造に比して軽量化が可能である。また、補強部材によって軽衝突時の車体損傷を抑えることができるとともに、重衝突時に補強部材を破壊させて衝突エネルギーを吸収させることができる。

しかしながら、補強部材がバンパビームの局部に配置されていることから、車両の高速衝突時にバンパビームが上下方向において偏った潰れ方をした場合、例えば、バンパビームの上方側又は下方側に潰れが集中した場合には、補強部材の破壊が十分になされず、所望の衝突エネルギー吸収を行うことができないことがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、軽量化を図ることができ、かつ軽度の衝突及び重度の衝突に対応することが可能なバンパビーム構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のバンパビーム構造は、左右のサイドフレーム間を車幅方向に延びており、互いに対向する外縦壁及び内縦壁と、該外縦壁及び内縦壁を繋ぐ上面部及び底面部とにより構成された閉断面を有するバンパビームと、該バンパビームの車幅方向中央部において前記バンパビームの閉断面内に取付けられた補強部材と、を備えたバンパビーム構造において、前記補強部材は、前記外縦壁側から前記内縦壁側に移行するにつれて車幅方向に離間する左右一対の傾斜部を有し、該一対の傾斜部は、一端部及び他端部のそれぞれが前記バンパビームの前記外縦壁及び前記内縦壁のそれぞれに結合されるとともに、各傾斜部は、前記バンパビームの前記上面部及び／又は前記底面部と面接触する取付面を備えた取付部を有し、該取付部は、前記バンパビームの前記外縦壁及び前記内縦壁と離間しており、前記取付面を介して前記バンパビームの前記上面部及び／又は前記底面部にスポット溶接により固定されたことを特徴とする。

この構成によれば、補強部材をバンパビームの車幅方向中央部に配置しているので、車体重量の軽量化を図ることができる。

また、補強部材が、バンパビームの外縦壁側から内縦壁側に移行するにつれて車幅方向に離間する左右一対の傾斜部を有しているので、車両前後方向の衝突において軽度の衝突が発生した場合に、一対の傾斜部を介して、車両外側からの衝撃力をバンパビームの外縦壁から内縦壁へ伝達し、外縦壁と内縦壁とにおいて車幅方向の引張力として作用させることができる。このように、バンパビームの延在方向に引張力を作用させることにより、バンパビームに座屈や曲げが生じるのを抑えて高い反力を発生させることができ、その結果、軽衝突による車体損傷を防止することができる。

また、重度の衝突の際には、バンパビームの前後方向の圧潰により、補強部材の取付面のスポット溶接部に上下方向の引張力を作用させることができる。スポット溶接は、溶接面と平行に作用するせん断力に対して高い強度を有する一方、溶接面に垂直に作用する引張力に対して強度が低くなることから、重度の衝突の際に、スポット溶接部に上下方向（すなわち、溶接面の垂直方向）の引張力が作用することにより、溶接点を破断させることができる。車両の高速衝突時にバンパビームが上下方向において偏った潰れ方をした場合であっても、スポット溶接面には上下方向の引張力が作用するので、溶接点を破断させて所望の衝突エネルギー吸収を行うことができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバンパビーム構造において、前記バンパビームは、前記外縦壁及び／又は前記内縦壁に凹凸面を有し、前記補強部材は、取付状態において前記凹凸面に嵌合する嵌合部を有することを特徴とする。

この構成によれば、取付状態において補強部材の嵌合部が、バンパビームの凹凸面に嵌合しているので、バンパビームに対して補強部材の位置がずれることを防止することができる。これにより、軽衝突時及び重衝突時において、補強部材に衝突荷重をより適切に作用させることができる。

本発明に係るバンパビーム構造によれば、車体の軽量化を図りながら、軽度の衝突の際に車体損傷を抑えることができ、重度の衝突の際に潰れ残りを抑制することができる。

本発明の実施の形態であるバンパビーム構造を示す斜視図。 図１に示すバンパビーム構造を水平方向に切断した断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。 軽衝突時のバンパビーム構造の作用を説明する断面図。 重衝突時のバンパビーム構造の作用を説明する断面図。 重衝突時のバンパビーム構造の作用を説明する図３と同様の断面図。

図１は、本発明の実施の形態であるバンパビーム構造１０を示す断面図、図２は、バンパビーム構造１０を水平方向に切断した断面図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。本発明に係るバンパビーム構造１０は、自動車等の車両に適用されるものであり、車幅方向Ｘに延びる長尺状のバンパビーム１２と、バンパビーム１２の両端部に配設されたクラッシュボックス１４，１５と、バンパビーム１２の内部に取付けられた補強部材１６とを含む。なお、図３では補強部材１６にドットを付している。

バンパビーム１２は、鋼板等の金属材料や樹脂材料により形成され、車両のフロントバンパを構成する強度部材であり、車両衝突時に衝突エネルギーを吸収するものである。車両設置状態において、バンパビーム１２の正面（車両外側の面）は、図示しないバンパフェイスで覆われる。バンパビーム１２は閉断面を有し、本実施の形態では、車両前後方向において車両外側に配置される長尺板状の第１部材２１と、第１部材２１と対向して車両内側に配置され、断面ハット形状に屈曲された長尺板状の第２部材２２とを備える。

図１及び図３に示すように、第２部材２２のハット形状の開口側のフランジ部２２ａ，２２ｂは、第１部材２１の内面（車両内側の面）に接合され、これにより、略矩形状の閉断面が形成される。なお、図３では、車両設置状態において、バンパビーム１２の車両後方側のエンジン房内に設置されたエンジン構成部品５０を記載している。このエンジン構成部材５０は、例えば、エンジンのクランクシャフトに取付けられたクランクプーリ等であり、バンパビーム１２に比して高い剛性を有する。

第１部材２１は、閉断面において車両外側に位置する外縦壁２５を形成し、第２部材は、閉断面において、外縦壁２５と対向する内縦壁２６と、外縦壁２５及び内縦壁２６の上端を繋ぐ上面部２７と、外縦壁２５及び内縦壁２６の下端を繋ぐ底面部２８とを形成する。本実施の形態では、上面部２７と底面部２８とが、外縦壁２５から内縦壁２６に向かうに連れて離間距離が僅かに狭くなるように形成されているが、上面部２７と底面部２８とは車幅方向Ｘに平行に延びる構成であってもよい。

外縦壁２５及び内縦壁２６は、車幅方向Ｘ中央部において、閉断面内側に凹凸面２５ａ，２６ａを有する。凹凸面２５ａ，２６ａは、第１部材２１及び第２部材２２のそれぞれを車幅方向Ｘに延びる折れ線で屈曲して形成されており、本実施の形態の凹凸面２５ａ，２６ａは、図３に示すように、上下方向の中央部において閉断面内側に向かって凸となる台形状の断面を有する凹凸面となっている。

バンパビーム１２は、車幅方向Ｘの両端部がクラッシュボックス１４，１５を介して、車両前後方向に延びる左右のサイドフレーム１８，１９（図２参照）の端部に結合される。

クラッシュボックス１４，１５は、設置状態において車両前後方向に延びる筒状の部材であり、鋼板または軽合金板をプレス成形することにより成形される。クラッシュボックス１４，１５の一端部は、バンパビーム１２の第２部材２５に接合され、他端部はサイドフレーム１８，１９に接合される。車両前後方向の衝突荷重を受けた際、クラッシュボックス１４，１５が座屈変形することにより衝撃力を吸収する。

なお、本実施の形態のバンパビーム１２は、車幅方向中央部において車両外側に凸となるように湾曲しているが、バンパビーム１２は、車幅方向に直線状に延びる構造であってもよい。

補強部材１６は、金属材料や樹脂材料により形成され、バンパビーム１２の車幅方向中央部の閉断面内に配設される。図１及び図２に示すように、補強部材１６は、バンパビーム１２の外縦壁２５と当接する外面部３０と、外面部３０から車両内側に向かって傾斜して延びる左右一対の傾斜部３１，３２と、一対の傾斜部３１，３２のそれぞれの先端部に形成されたフランジ部３７，３８とを有する。

外面部３０は、バンパビーム１２の外縦壁２５の内面と面接触状態で結合される板状の部分である。図３に示すように、外面部３０の上端部及び下端部は、バンパビーム１２の外縦壁２５とフランジ部２２ａ，２２ｂとの間に挟持された状態で、これらに固定される。外面部３０には、外縦壁２５の凹凸面２５ａと嵌合する凹凸面状の嵌合部３０ａが形成されている。

一対の傾斜部３１，３２は、バンパビーム１２の外縦壁２５側から内縦壁２６側に移行するにつれて車幅方向Ｘに離間するように、外面部３０の車幅方向の両外側からハの字状に広がる板状の部分である。図１及び図２に示すように、傾斜部３１，３２は、それぞれ下端部に、バンパビーム１２の底面部２８と面接触する取付面を備えた底面取付部３３，３４を有している。

底面取付部３３，３４は、設置状態においてバンパビーム１２の外縦壁２５及び内縦壁２６と離間しており、取付面において、底面部２８とスポット溶接で固定されている。図２及び図３では、底面取付部３３，３４のスポット溶接部３５を黒塗りで示している。スポット溶接の溶接面は上下方向を向いている。なお、図示例では、各取付部３３，３４に対して二箇所の溶接点を設けているが、スポット溶接による溶接点は一箇所以上あればよい。

補強部材１６のフランジ部３７，３８は、傾斜部３１，３２の先端部において車幅方向外側に屈曲した部位であり、内縦壁２６の内面と面接触状態で結合される。図１において破線で示すように、フランジ部３７，３８は、内縦壁２６の凹凸面２６ａと嵌合する凹凸面状の嵌合部３７ａ，３８ａを有する。

上述のとおり、傾斜部３１，３２は、一端部が外面部３０により外縦壁２５に固定され、他端部（先端部）がフランジ部３７，３８により内縦壁に固定される。また、図１及び図３に示すように、傾斜部３１，３２は、傾斜方向に沿って延びる複数の折れ線３９で屈曲している。この折れ線３９は、外縦壁２５及び内縦壁２６のそれぞれの折れ線を繋ぐように形成されている。

次に、上述したバンパビーム構造１０の車両衝突時の作用を説明する。

図４は、軽衝突時のバンパビーム構造１０の作用を説明する図であって、バンパビーム構造１０を水平方向に切断した断面図である。

車両が低速で衝突（軽衝突）し、車両前方からバンパビーム１２に衝突荷重Ｆが入力されると、バンパビーム１２の外縦壁２５に引張力（図４の矢印Ｆ１参照）が作用するとともに、補強部材１６の外面部３０を介して伝達された衝突荷重は、左右の傾斜部３１，３２に分散されて（荷重Ｆ２，Ｆ３）、バンパビーム１２の内縦壁２６に伝達される（荷重Ｆ４，Ｆ５）。これにより、内縦壁２６には引張力が作用する。この引張力に対する反力を発生させることで、外縦壁２５及び内縦壁２６において座屈や曲げを抑制しながら、外縦壁２５及び内縦壁２６による高い反力でバンパビーム１２の車内側への侵入量を抑制することができる。

従来の補強部材を備えたバンパビーム構造では、補強部材の一対の傾斜部が、車両外側から内側に向かって車幅方向の離間距離が狭くなるように形成（すなわち、本実施の形態の一対の傾斜部３１，３２とは逆のハの字状に形成）されており、衝突荷重に対して主に補強部材の剛性で対抗しているため、バンパビームの外縦壁や補強部材に座屈や曲げが生じやすい構造であった。本実施の形態のバンパビーム構造１０では、一対の傾斜部３１，３２によってバンパビーム１２の内縦壁２６に引張力を作用させることで、座屈や曲げを抑えながら高い反力で侵入量を抑制し、その結果、軽衝突の際の車体損傷を防止することができる。

次に、車両が高速で衝突（重衝突）した際の作用について説明する。図５及び図６は重衝突時のバンパビーム構造１０の作用を説明する図であって、図５はバンパビーム構造１０を水平方向に切断した断面図であり、図６は車幅方向中央位置の縦断面図である。

車両が高速で衝突した場合、車両前方からの衝突物の侵入により、バンパビーム１２は車内側へ移動して、後方に設置された高剛性のエンジン構成部材５０に当接して圧壊する。車両前後方向の圧縮力が加わることで、バンパビーム１２は上下方向に膨らむように変形し、補強部材１６とバンパビーム１２とを結合するスポット溶接部３５には、上下方向の引張力が作用する。

スポット溶接は、溶接面と平行に作用するせん断力に対しては高い強度を有するが、溶接面に垂直に作用する引張力（すなわち、スポット溶接部３５に作用する上下方向の引張力）に対してはせん断力に比して強度が低くなることから、重衝突の際に作用する引張力によりスポット溶接部３５が破断し、これにより、確実に衝突エネルギーを吸収させることができる。また、スポット溶接部３５が破断することにより、バンパビーム１２及び補強部材１６がより圧潰されやすくなり、衝突ストロークを確保することができる。また、重衝突の際には、クラッシュボックス１４，１５が座屈変形することにより衝突エネルギーの吸収性が向上する。

なお、図示していないが、エンジン構成部材５０が上下方向においてバンパビーム１２の下方側やバンパビーム１２と同じ高さ位置に配置されている場合であっても、重衝突時にはバンパビーム１２が上下方向に膨らむように潰れる。そのため、エンジン構成部材５０の上下方向の配置の相違によりバンパビーム１２の潰れに偏りが生じた場合であっても、スポット溶接部３５を破断させて所望の衝突エネルギー吸収を行うことができる。

なお、底面取付部３３，３４に代えて、又は、底面取付部３３，３４と共に、傾斜部３１，３２の上端部にバンパビーム１２の上面部２６と面接触する上面取付部を設け、この上面取付部とバンパビーム１２の上面部２６とスポット溶接により固定してもよい。このようなスポット溶接部は、衝突時にバンパビーム１２に当接するエンジン構成部材５０がバンパビーム１２の上方側にある場合には、少なくとも底面部２８側に形成され、エンジン構成部材５０がバンパビーム１２の下方側にある場合には、少なくとも上面部２７側に形成されていることが好ましい。

上述したように、本実施の形態のバンパビーム構造１０は、バンパビーム１２の車幅方向中央部に補強部材１６を配置することで、バンパビーム自体の閉断面の面積を拡大したり、板厚を増加させたりするものに比べて、車体重量の軽量化を図ることができるとともに、軽度の衝突の際に車体損傷を抑え、重度の衝突の際に部材の潰れ残りをなくすことができる。

また、補強部材１６の嵌合部３０ａ及び３７ａ，３８ａのそれぞれが、バンパビーム１２の凹凸面２５ａ及び２６ｂのそれぞれに嵌合しているので、バンパビーム１２に対して補強部材１６の取付位置がずれることを防止される。その結果、軽衝突時及び重衝突時のそれぞれにおいて、補強部材１６に衝突荷重をより適切に作用させることができる。なお、凹凸面２５ａ，２６ｂ及びこれに嵌合する嵌合部３０ａ，３７ａ，３８ａは、外縦壁２５側及び内縦壁２６側のうちのいずれか一方にあればよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、補強部材１６の一対の傾斜部は一体ではなく、左側傾斜部３２と右側傾斜部３１とに分割された構造であってもよい。

また、上述の実施の形態では、車両前部に配置されるフロントバンパを構成するバンパビーム構造１０について記載しているが、本発明に係るバンパビーム構造は、車両後部に配置されるリヤバンパを構成するものであってもよい。

１０ バンパビーム構造
１２ バンパビーム
１６ 補強部材
２５ 外縦壁
２６ 内縦壁
２７ 上面部
２８ 底面部
３０ 補強部材の外面部
３１，３２ 傾斜部
３３，３４ 底面取付部
３７，３７ フランジ部
３５ スポット溶接部

Claims (3)

1. 左右のサイドフレーム間を車幅方向に延びており、互いに対向する外縦壁及び内縦壁と、該外縦壁及び内縦壁を繋ぐ上面部及び底面部とにより構成された閉断面を有するバンパビームと、
   該バンパビームの車幅方向中央部において前記バンパビームの閉断面内に取付けられた補強部材と、を備えたバンパビーム構造において、
   前記補強部材は、前記外縦壁側から前記内縦壁側に移行するにつれて車幅方向に離間する左右一対の傾斜部を有し、
   該一対の傾斜部は、一端部及び他端部のそれぞれが前記バンパビームの前記外縦壁及び前記内縦壁のそれぞれに結合されるとともに、各傾斜部は、前記バンパビームの前記上面部及び／又は前記底面部と面接触する取付面を備えた取付部を有し、
   該取付部は、前記バンパビームの前記外縦壁及び前記内縦壁と離間しており、前記取付面を介して前記バンパビームの前記上面部及び／又は前記底面部にスポット溶接により固定されたことを特徴とするバンパビーム構造。
2. 前記バンパビームは、前記外縦壁及び／又は前記内縦壁に凹凸面を有し、
   前記補強部材は、取付状態において前記凹凸面に嵌合する嵌合部を有することを特徴とする請求項１に記載のバンパビーム構造。
3. 前記補強部材は、前記一対の傾斜部の車両後方側の端部から車幅方向外側に延出する一対のフランジ部を有し、該一対のフランジ部は、前記バンパビームの前記内縦壁と面接触状態で結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバンパビーム構造。

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