JP2011098630A - 車両用バンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】徒な質量の増大を伴うことなく、バンパリインホースの長手方向中央部における曲げ強度及び端部における断面座屈強度を確保することができる車両用バンパ装置を提供する。
【解決手段】バンパリインホース１６は、車両前側の外形をなす前壁部２１と、前壁部２１の上端縁に接続されて車両後側上部の外形をなす上側壁部２２と、前壁部２１の下端縁に接続されて車両後側下部の外形をなす下側壁部２３とを備える。前壁部２１に形成され車両後側に凹設されて車両幅方向に延在する外側ビード３１と、上側壁部２２の上側の外形をなす上壁部２４に形成され車両幅方向に間欠的な配置で下側に凹設されて車両前後方向に延在する上側ビード３２と、下側壁部２３の下側の外形をなす下壁部２７に形成され車両幅方向に間欠的な配置で上側に凹設されて車両前後方向に延在する下側ビード３３とを有する。
【選択図】図１

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、プレス成形された高張力鋼板からなり、略Ｂ字の断面形状が車両幅方向中央部から各端部に向かって徐変されるように成形されている。

特許第２８４６９８３号公報 特開２０００−３３５３３３号公報

ところで、図４（ａ）に示すように、これら特許文献１、２に記載されたバンパリインホース９０では、ポールＰとの衝突時など梁として最も弱い長手方向中央部に一点集中荷重が加わった場合に、容易に折れ（いわゆるカモメ折れ）が発生する可能性がある。また、図４（ｂ）に示すように、このバンパリインホース９０では、例えば障害物Ｖとのオフセット衝突時など結合部材９１の前側となる長手方向の端部に等分布荷重が加わった場合に、結合部材との間に挟まれる端部の断面が座屈して衝撃エネルギーを効率的に吸収できなくなる可能性がある。

一方、バンパリインホース９０の長手方向中央部における曲げ強度及び端部における断面座屈強度を確保すべく、例えばバンパリインホース９０全体に亘ってその板厚を増加するなどした場合には、質量の増大を余儀なくされるなど、別の問題が生じることになる。

本発明の目的は、徒な質量の増大を伴うことなく、バンパリインホースの長手方向中央部における曲げ強度及び端部における断面座屈強度を確保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、車両幅方向に延在して車両前後方向外側の外形をなす外側壁部と、前記外側壁部の上端縁に接続され、該外側壁部との間で車両幅方向に開口する中空部を形成して車両前後方向内側上部の外形をなす上側壁部と、前記外側壁部の下端縁に接続され、該外側壁部との間で車両幅方向に開口する中空部を形成して車両前後方向内側下部の外形をなす下側壁部とを備え、前記外側壁部に形成され、車両前後方向内側に凹設されて車両幅方向に延在する外側ビードと、前記上側壁部の上側の外形をなす上壁部に形成され、車両幅方向に間欠的な配置で下側に凹設されて車両前後方向に延在する上側ビードと、前記下側壁部の下側の外形をなす下壁部に形成され、車両幅方向に間欠的な配置で上側に凹設されて車両前後方向に延在する下側ビードとを有することを要旨とする。

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、前記外側ビードは、前記バンパリインホースの車両幅方向中央部に配置されており、前記上側ビード及び前記下側ビードは、前記バンパリインホースの車両幅方向両端部に配置されていることを要旨とする。

上記各構成によれば、ポール衝突時など梁として最も弱い長手方向中央部に一点集中荷重が加わった場合であっても、前記バンパリインホースは、前記外側ビードにより前記外側壁部の面剛性が増大されることで、その折れ（カモメ折れ）を抑制することができる。また、オフセット衝突時など、前記結合部材の車両前後方向外側となる長手方向の端部に等分布荷重が加わった場合であっても、前記バンパリインホースは、前記上側ビード及び前記下側ビードにより前記上壁部及び前記下壁部の面剛性が増大されることで、その断面座屈を抑制することができる。従って、例えばバンパリインホース全体に亘ってその板厚を増加しなくても、衝突形態に応じて該当箇所に必要な強度を好適に確保することができる。

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、前記上側壁部及び前記下側壁部の上下方向に対向する対向壁部の各々に、車両前後方向外側及び内側間で高低差を設定する段差を形成したことを要旨とする。

同構成によれば、前記対向壁部の各々に、車両前後方向外側及び内側間で高低差を設定する段差を形成したことで、前記対向壁部の座屈を前記段差で規制する態様でその波長を縮小することができ、その分、座屈強度を増加することができる。

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、前記バンパリインホースは、車両幅方向中央部が直線状に成形された直線部を形成しており、該直線部に繋がる車両幅方向両端部が先端に向かうに従い車両前後方向内側に向かうように傾斜することを要旨とする。

同構成によれば、前記バンパリインホースは、車両幅方向中央部が直線状に成形され、車両幅方向両端部が先端に向かうに従い車両前後方向内側に向かうように傾斜する、いわゆる２節曲げされている。従って、例えば車体の車両前後方向端部が平坦な相手車両と衝突した場合など、前記バンパリインホース（直線部）の車両前後方向外側から全体に亘って入力荷重が加わっても、該入力荷重は前記直線部で均等に分散されるため、例えば前記バンパリインホースの１点に入力荷重が集中して該バンパリインホースが折れること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、前記バンパリインホースの断面形状がなす角部の曲率半径をＲ５以下に設定したことを要旨とする。

同構成によれば、前記バンパリインホースの断面形状がなす角部の曲率半径をＲ５以下に設定したことで、例えば前記曲率半径をＲ５よりも大きく設定した場合に比べて前記バンパリインホースの曲げ強度及び断面座屈強度を共に増加することができる。

本発明では、徒な質量の増大を伴うことなく、バンパリインホースの長手方向中央部における曲げ強度及び端部における断面座屈強度を確保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。

本発明の一実施形態を示す斜視図。 （ａ）（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図。 同実施形態の動作を示す断面図。 （ａ）（ｂ）は、従来形態の動作を示す説明図。

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斜視図である。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、各サイドメンバ１１の前端には、適宜のブラケット（図示略）を介して、車両幅方向に延在するバンパリインホース１６の各端部が結合されている。このバンパリインホース１６は、例えば長手方向に略一定断面形状を有するロール成形された金属板（例えば１５００ＭＰａ級の鋼板）からなり、車両幅方向に直線状に延びる直線部１７を有するとともに、該直線部１７の各先端に連続して外側に向かうに従い後側に配置されるように傾斜された端部１８を有する。そして、バンパリインホース１６は、各端部１８において前記サイドメンバ１１の前端面に結合・支持されている。つまり、バンパリインホース１６は、車両幅方向において両サイドメンバ１１間に挟まれる直線部１７及び端部１８の各境界位置で屈曲されて、いわゆる２節曲げされている。直線部１７及び端部１８の境界位置が車両幅方向で対称に配置されることはいうまでもない。

図２（ａ）（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。同図に示されるように、本実施形態のバンパリインホース１６は、その後側に配置される前記サイドメンバ１１の高さと同等の高さを有してその上下方向略全体に支持されている。このバンパリインホース１６は、車両幅方向に延在して車両前後方向外側（前側）の外形をなす外側壁部としての前壁部２１と、該前壁部２１の上端縁に接続され前壁部２１との間で車両幅方向（図２において紙面に直交する方向）に開口する中空部Ｃ１を形成して車両前後方向内側（後側）上部の外形をなす上側壁部２２と、前壁部２１の下端縁に接続され前壁部２１との間で車両幅方向に開口する中空部Ｃ２を形成して車両前後方向内側（後側）下部の外形をなす下側壁部２３とを有して断面略Ｂ字形状を呈する。すなわち、上側壁部２２は、前壁部２１の上端縁に接続して上側の外形をなす上壁部２４と、該上壁部２４の後端縁から下方に延出する後壁部２５と、該後壁部２５の下端縁から車両前方に延出して前壁部２１の後端面に当接する延出壁部２６とを有して、前側に開口する断面略コ字形状に成形されている。同様に、下側壁部２３は、前壁部２１の下端縁に接続して下側の外形をなす下壁部２７と、該下壁部２７の後端縁から上方に延出する後壁部２８と、該後壁部２８の上端縁から車両前方に延出して前壁部２１の後端面に当接する延出壁部２９とを有して、前側に開口する断面略コ字形状に成形されている。バンパリインホース１６が後壁部２５（上側壁部２２）及び後壁部２８（下側壁部２３）においてサイドメンバ１１と結合することはいうまでもない。

なお、前壁部２１は、例えば車両衝突時における車両前方からの荷重受面であって、ロール成形に係る金属板の両端縁同士が上下方向中央部で突き合わされる態様で形成されている。そして、前壁部２１（バンパリインホース１６）は、自由端となる金属板の両端縁が接続壁３０に溶接にて接合されることで断面が一体化されている。また、上側壁部２２及び下側壁部２３の上下方向に対向する対向壁部としての延出壁部２６，２９は、前壁部２１の上下方向中央部に重ねられて車両幅方向に延在する接続壁３０を介して連続している。そして、延出壁部２６には、後壁部２５側（後側）の壁部２６ａよりも接続壁３０側（前側）の壁部２６ｂの方が低くなるように高低差を設定する段差２６ｃが形成されている。同様に、延出壁部２９には、後壁部２８側（後側）の壁部２９ａよりも接続壁３０側（前側）の壁部２９ｂの方が高くなるように高低差を設定する段差２９ｃが形成されている。さらに、バンパリインホース１６の断面形状がなす角部のうち、少なくとも図２（ａ）に示す範囲Ｚの角部は、各々の曲率半径がＲ２〜Ｒ５の範囲（例えば２ｍｍ）に設定されている。これら範囲Ｚの角部（バンパリインホース１６の稜線）は、例えば車両衝突時におけるバンパリインホース１６の塑性変形態様に支配的な部分であって、各々の曲率半径をＲ２〜Ｒ５の範囲に設定することで、製造方法に制約を受けない現実的な範囲で、バンパリインホース１６の断面２次モーメント及び断面潰れの固定端係数、即ち曲げ強度及び断面座屈強度が増加されている。

図１及び図２に示すように、前壁部２１には、車両前後方向内側（後側）に凹設された一対の溝状の外側ビード３１が形成されている。これら外側ビード３１は、上下方向中央部を挟んでその上下に離隔配置されており、前記直線部１７の範囲で車両幅方向に延在する。外側ビード３１は、車両前方からの荷重に対する前壁部２１の面剛性を増大させるためのものである。

一方、上壁部２４には、車両幅方向において前記サイドメンバ１１と結合する端部１８の位置で下側に凹設された複数（例えば４つ）の溝状の上側ビード３２が形成されている。これら上側ビード３２は、車両幅方向に間欠的に配置されて、車両前後方向に延在する。同様に、下壁部２７には、車両幅方向において前記サイドメンバ１１と結合する端部１８の位置で上側に凹設された複数（例えば４つ）の溝状の下側ビード３３が形成されている。これら下側ビード３３は、上側ビード３２と上下で対向するように車両幅方向に間欠的に配置されて、車両前後方向に延在する。上側ビード３２及び下側ビード３３は、車両前方からの荷重に対する上壁部２４及び下壁部２７の面剛性をそれぞれ増大させるためのものである。なお、上壁部２４（及び下壁部２７）には、直線部１７及び端部１８の各境界位置に合わせて同様の複数（例えば４つ）のビード３４が形成されている。これらビード３４は、バンパリインホース１６を２節曲げする際の曲げ加工を助長して余分な応力の発生を抑えるためのものである。

なお、このような形状を有するバンパリインホース１６の製造にあたっては、ロール工程に先立つプレス（プリプレス）工程において、所要の取付孔や各種ビード３１〜３４を予め設けた金属板１枚の素材を製造する。そして、その後のロール工程において、バンパリインホース１６を製造する。これは、ロール工程のみでバンパリインホース１６を製造する場合に比べて必要な段数を削減することができ、製造ラインをより短縮するためである。

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、バンパリインホース１６を介してサイドメンバ１１（ボデー）に伝達される。このとき、バンパリインホース１６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。特に、延出壁部２６，２９の各々に段差２６ｃ，２９ｃを設定したことで、図３に示すように、延出壁部２６，２９の座屈を段差２６ｃ，２９ｃで規制する態様でその波長を縮小することができ、その分、座屈強度を増加することができる。

さらに、ポール衝突時などバンパリインホース１６の梁として最も弱い長手方向中央部に一点集中荷重が加わった場合、前記外側ビード３１により前壁部２１の面剛性が増大されていることで、バンパリインホース１６の折れ（カモメ折れ）が抑制される。また、オフセット衝突時など、サイドメンバ１１の前側となるバンパリインホース１６の端部１８に等分布荷重が加わった場合、前記上側ビード３２及び前記下側ビード３３により上壁部２４及び下壁部２７の面剛性が増大されることで、サイドメンバ１１との間に挟まれる端部１８の断面座屈が抑制される。

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、ポール衝突時などバンパリインホース１６の梁として最も弱い長手方向中央部に一点集中荷重が加わった場合であっても、外側ビード３１によりその折れを抑制することができる。また、オフセット衝突時など、サイドメンバ１１の前側でバンパリインホース１６の端部１８に等分布荷重が加わった場合であっても、上側ビード３２及び下側ビード３３によりその断面座屈を抑制することができる。従って、例えばバンパリインホース１６全体に亘ってその板厚を増加しなくても、衝突形態に応じて該当箇所に必要な強度を好適に確保することができる。そして、車両前方からの衝撃を効率的に吸収することができる。

（２）本実施形態では、延出壁部２６，２９の各々に段差２６ｃ，２９ｃを形成したことで、延出壁部２６，２９の座屈を段差２６ｃ，２９ｃで規制する態様でその波長を縮小することができ、その分、座屈強度を増加することができる。

（３）本実施形態では、バンパリインホース１６は２節曲げされている。従って、例えば車体の車両前後方向端部が平坦な相手車両と衝突した場合など、バンパリインホース１６（直線部１７）の前側から全体に亘って入力荷重が加わっても、該入力荷重は直線部１７で均等に分散されるため、例えばバンパリインホース１６の１点に入力荷重が集中して該バンパリインホース１６が折れることを抑制することができる。

（４）本実施形態では、バンパリインホース１６の断面形状がなす角部の曲率半径をＲ２〜Ｒ５の範囲に設定したことで、例えば該曲率半径をＲ５よりも大きく設定した場合に比べてバンパリインホース１６の曲げ強度及び断面座屈強度を共に増加することができる。

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、外側ビード３１は、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。また、外側ビード３１は、バンパリインホース１６の長手方向略全長に亘って延在していてもよい。

・前記実施形態において、上側ビード３２又は下側ビード３３は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、上側ビード３２又は下側ビード３３は、バンパリインホース１６の長手方向略全長に亘って間欠的に配置されていてもよい。

・前記実施形態において、バンパリインホース１６は、鉄プレス材やアルミニウム合金の押出材であってもよい。
・本発明は、車両のリヤ部分に適用してもよい。

・なお、前記実施形態においてはバンパリインホース１６をロール成形により形成した例を挙げたが、バンパリインホース１６の製法はこれに限らず、例えばバンパリインホース１６を押出成形やハイドロフォーミング工法により形成してもよい。このようにすれば、バンパリインホース１６の断面形状がなす角部の曲率半径をＲ２〜Ｒ５の範囲に限らずＲ２以下（Ｒ０を含む）に設定することが容易に可能となり、バンパリインホース１６の曲げ強度及び断面座屈強度をより高めることができる。

Ｃ１，Ｃ２…中空部、１１…サイドメンバ（結合部材）、１６…バンパリインホース、１７…直線部、１８…端部、２１…前壁部（外側壁部）、２２…上側壁部、２３…下側壁部、２４…上壁部、２６，２９…延出壁部（対向壁部）、２６ｃ，２９ｃ…段差、２７…下壁部、３１…外側ビード、３２…上側ビード、３３…下側ビード。

Claims (5)

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、
   車両幅方向に延在して車両前後方向外側の外形をなす外側壁部と、
   前記外側壁部の上端縁に接続され、該外側壁部との間で車両幅方向に開口する中空部を形成して車両前後方向内側上部の外形をなす上側壁部と、
   前記外側壁部の下端縁に接続され、該外側壁部との間で車両幅方向に開口する中空部を形成して車両前後方向内側下部の外形をなす下側壁部とを備え、
   前記外側壁部に形成され、車両前後方向内側に凹設されて車両幅方向に延在する外側ビードと、
   前記上側壁部の上側の外形をなす上壁部に形成され、車両幅方向に間欠的な配置で下側に凹設されて車両前後方向に延在する上側ビードと、
   前記下側壁部の下側の外形をなす下壁部に形成され、車両幅方向に間欠的な配置で上側に凹設されて車両前後方向に延在する下側ビードとを有す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、
   前記外側ビードは、前記バンパリインホースの車両幅方向中央部に配置されており、
   前記上側ビード及び前記下側ビードは、前記バンパリインホースの車両幅方向両端部に配置されてい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、
   前記上側壁部及び前記下側壁部の上下方向に対向する対向壁部の各々に、車両前後方向外側及び内側間で高低差を設定する段差を形成した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、
   前記バンパリインホースは、車両幅方向中央部が直線状に成形された直線部を形成しており、該直線部に繋がる車両幅方向両端部が先端に向かうに従い車両前後方向内側に向かうように傾斜す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、
   前記バンパリインホースの断面形状がなす角部の曲率半径をＲ５以下に設定したことを特徴とする車両用バンパ装置。

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