JP2018111378A - 車両用バンパ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突体との衝突時に、衝突体が受ける衝突荷重を効果的に軽減し、しかも車両のピッチングを抑制する。【解決手段】車両前後方向の外端部４０のうち車両上下方向下側が車両上下方向上側よりも車両前後方向外側に位置されたバンパリインフォースメント１８を設ける。また、バンパリインフォースメント１８の下端部５２、中間部５４の車両前後方向外側に、車両前後方向外側からの衝突荷重に対する軸剛性及び曲げ剛性がバンパリインフォースメント１８の他の部位よりも低く設定された脆弱部としての第１下端部６８、第１中間部６４を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用バンパ構造に関する。

車両が衝突体と衝突した際の衝撃を吸収する車両用バンパ構造として、例えば、下記特許文献１には、フロントバンパの下部のスカート部の車両後側に、可撓性の部材で形成されたフロントプレートを設けた車両用バンパ構造が開示されている。この構造によれば、フロントプレートは、車両上側に容易に変形されるため、フロントプレートの車両前方に位置するフロントバンパのスカート部は、衝突時に車両前後方向後側に大きく変形される。このため、衝突体が受ける衝突荷重は効果的に軽減でき、しかも、フロントバンパの車両後側に配設される部材等に作用する荷重も軽減させることができる。

特開２００６−００１３５８公報

しかしながら、特許文献１に開示されている車両用バンパ構造による場合、車両の前面衝突時には、衝突体と車両のフロントバンパの下部が最初に衝突する。衝突体が衝突バリアのように高い強度を有している場合、衝突体は衝突によって大きく変形されないため、最初に衝突した車両のフロントバンパの下部は、衝突体に拘束される。一方、車両は車両前方に向けた慣性力を有しているため、車両のフロントバンパの下部を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするモーメントが生じる。この結果、車両のピッチングが引き起こされるという不利な点が生じる。

本発明は、上記事実を考慮し、車両の衝突体との衝突時に、衝突体が受ける衝突荷重を効果的に軽減し、しかも車両のピッチングを抑制することができる車両用バンパ構造を得ること目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両用バンパ構造は、車両の車両前後方向の前端部又は後端部に設けられると共に、車両前後方向の外端部のうち車両上下方向下側が車両上下方向上側よりも車両前後方向外側に位置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の下端側の車両前後方向外側に形成されると共に、車両前後方向外側からの衝突荷重に対する軸剛性及び曲げ剛性が前記バンパリインフォースメントの他の部位よりも低く設定された脆弱部と、を有する。

本発明に係る車両用バンパ構造では、バンパリインフォースメントの車両前後方向の外端部のうち車両上下方向下側が車両上下方向上側よりも車両前後方向外側に位置されている。これにより、衝突体が車両に衝突された直後の衝突体の下部は、車両の車両前後方向の前端部又は後端部に設けられたバンパリインフォースメントの車両前後方向の外端部のうち車両上下方向下側に衝突される。この状態から、衝突体の下部は車両前後方向外側に押し出されるため、衝突体の下部は、車両上側かつ車両前後方向外側に向けて持ち上げられると共に、衝突体の上部は車両前後方向内側かつ車両下側に傾けられる。この結果、衝突体の上部が、バンパリインフォースメントの外端部の車両上下方向上側に衝突される時点の衝突速度は、衝突体の下部がバンパリインフォースメントに衝突された直後の衝突速度よりも遅くなる。衝突によるエネルギーは、衝突速度の２乗に比例する。このため、このような衝突速度の違いを作り出すことにより、バンパリインフォースメントを介して衝突体に作用する衝突荷重を効果的に低減させることができる。

また、本発明では、バンパリインフォースメントの車両上下方向の下端部の車両方向外側に、衝突荷重に対する軸剛性及び曲げ剛性がバンパリインフォースメントの他の部位に比べて低く設定された脆弱部が形成されている。バンパリインフォースメントに衝突荷重が作用した場合、最初に、脆弱部が、車両前後方向内側への圧縮荷重に対して座屈または圧壊される。これにより、バンパリインフォースメントの外端部が圧縮変形されるため、外端部全体が衝突体に当接される。このため、バンパリインフォースメントの車両上下方向下側を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするピッチングを抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用バンパ構造は、車両の衝突体との衝突時に、衝突体が受ける衝突荷重を効果的に軽減し、しかも車両のピッチングを抑制することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る車両用バンパ構造が適用されたフロントバンパの全体を示す平面図である。 本実施形態で用いるバンパリインフォースメントの短手方向から見た側断面図である。 本実施形態に係る車両用バンパ構造が適用された車両の衝突体との衝突直後の概略側断面図である。 本実施形態で用いるバンパリインフォースメントの衝突時の変形の様子を表す短手方向から見た断面図である。 本実施形態の第１変形例に係り、脆弱部が車両前後方向前側に延設されているバンパリインフォースメントの短手方向から見た断面図である。 本実施形態の第１変形例に係り、脆弱部に加えて脆弱部以外の部材も車両前後方向前側に延設されているバンパリインフォースメントの短手方向から見た断面図である。 本実施形態の第２変形例に係り、脆弱部が車両前後方向に屈曲されて形成されたバンパリインフォースメントの短手方向から見た断面図である。 本実施形態の第２変形例に係り、外端部が車両上下方向に沿って立設されたバンパリインフォースメントの短手方向から見た断面図である。 本実施形態の第２変形例に係り、ヤング率の低い部材を用いて脆弱部が形成されたバンパリインフォースメントの短手方向から見た断面図である。

以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る車両用バンパ構造の一実施形態である車両用バンパ構造が適用された車両１０のフロントバンパ１４について説明する。なお、以下の図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方を示しており、矢印ＵＰは車両上方を示しており、矢印ＩＮは車幅方向内側を示している。

図１に示されるように、フロントバンパ１４は、車両１０の前端部に配置されている。このフロントバンパ１４は、車両１０の前端面を構成するバンパカバー１６と、バンパ骨格部材を成すバンパリインフォースメント１８と、を含んで構成されている。また、フロントバンパ１４は、バンパカバー１６とバンパリインフォースメント１８との間に配置されたバンパアブソーバ２０と、を備えている。以下、上記の各構成について説明する。

（バンパカバー１６について）
バンパカバー１６は、車幅方向に延在されて、図示しない取付部にてバンパリインフォースメント１８等に固定されている。バンパカバー１６は車両１０の外観形状の一部を成しており、バンパアブソーバ２０及びバンパリインフォースメント１８は、バンパカバー１６に覆れている。バンパカバー１６の車幅方向外側部分２２は、平面視で車幅方向外側へ向かうにつれて車両前後方向後側へ傾斜されて、車両１０のコーナー部２４を形成している。バンパカバー１６は例えば樹脂により薄肉に形成されており、衝突荷重が作用すると変形して、衝突荷重がバンパアブソーバ２０に伝達されるようになっている。

（バンパアブソーバ２０について）
バンパアブソーバ２０は、発泡樹脂材であるウレタンフォーム等によって構成されている。このバンパアブソーバ２０は、バンパカバー１６とバンパリインフォースメント１８との間に設けられると共に、車幅方向を長手方向とした長尺状に形成され、バンパリインフォースメント１８の車幅方向に沿って配置されている。具体的には、バンパアブソーバ２０は、バンパアブソーバ２０の車幅方向の中間部を構成するバンパアブソーバ本体部２６と、バンパアブソーバ２０の車幅方向外側を構成するバンパアブソーバサイド部２８と、を含んで構成されている。

バンパアブソーバ本体部２６は、バンパリインフォースメント１８の車幅方向の中間部の車両前後方向前側に隣接して配置されている。また、バンパアブソーバサイド部２８はバンパリインフォースメント１８の屈曲部３０の車両前後方向前側に隣接して配置されている。

また、バンパアブソーバ２０は、車幅方向から見た断面視で略矩形状に形成されると共に、バンパリインフォースメント１８の車両前後方向前側に配置されて、バンパリインフォースメント１８の前面３２に固定されている。また、バンパアブソーバ２０の車幅方向の長さが、バンパリインフォースメント１８の車幅方向の長さと略等しく設定されている。

（バンパリインフォースメント１８について）
バンパリインフォースメント１８はバンパカバー１６の車両前後方向後側に配置されている。図２に示されるように、このバンパリインフォースメント１８は、車幅方向を長手方向とし、中空部分を設けた略台形状の短手方向断面を有して柱状に形成され、車幅方向外側へ延在されている。また、バンパリインフォースメント１８は、一例として、アルミニウム系等の金属材料により構成され、押出成形等の手法によって製作されている。

図１に示されるように、バンパリインフォースメント１８の車両前後方向後側には、車体側の骨格部材を構成する左右一対のフロントサイドメンバ３４が車両前後方向に延在して設けられている。そして、バンパリインフォースメント１８の屈曲部３０における基端部分が、クラッシュボックス３６を介してフロントサイドメンバ３４の車両前後方向前側に連結されている。さらに、バンパリインフォースメント１８がフロントサイドメンバ３４及びクラッシュボックス３６に連結された状態では、バンパリインフォースメント１８の屈曲部３０の長手方向の先端部は、クラッシュボックス３６及びフロントサイドメンバ３４に対して車幅方向外側へ突出されている。

図２に示されるように、バンパリインフォースメント１８は、車両前後方向外側の端面である外端面３８を有する外端部４０と、車両前後方向内側の端部である内端部４４と、車両上下方向上側の端部である上端部４８と、車両上下方向下側の端部である下端部５２と、を有して外形が形成されている。

外端面３８は、外端部４０の車両上下方向上側から車両上下方向下側に向けて車両前側かつ車両下側に傾斜されている。内端部４４は、車両上下方向に沿って立設されている。また、上端部４８と下端部５２は、外端部４０から内端部４４にかけて車両前後方向に略平行に延在されている。

バンパリインフォースメント１８の車両上下方向の略中間部には、外端部４０から内端部４４にかけて車両前後方向に延在された中間部５４が設けられている。このため、バンパリインフォースメント１８の短手方向の断面構造は、２つの略台形閉断面が車両上下方向に並ぶ断面構造とされている。外端部４０、内端部４４、上端部４８及び中間部５４により、バンパリインフォースメント１８の上部側に上側閉断面部５６が形成されている。また、外端部４０、内端部４４、中間部５４及び下端部５２により、バンパリインフォースメント１８の下部側に下側閉断面部５８が形成されている。なお、本実施形態では、略台形閉断面を上側閉断面部５６と下側閉断面部５８の２つとして説明したが、これに限らず、中間部５４を二個以上設けることにより、略台形閉断面を三個以上設けてもよい。

上端部４８の車両前後方向前側には、衝突時のバンパリインフォースメント１８の外端部４０の変形を促すために、第１上端部６０が設けられている。第１上端部６０の板厚は、上端部４８の第２上端部６２よりも薄く設定されている。

中間部５４の車両前後方向前側には、脆弱部としての第１中間部６４が設けられている。第１中間部６４の板厚は、中間部５４の一般部である第２中間部６６よりも薄く設定されている。これにより、第１中間部６４の車幅方向の断面に係る断面積及び断面２次モーメントは、第２中間部６６の車幅方向の断面に係る断面積及び断面２次モーメントよりも小さく設定される。このため、第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性が第２中間部６６の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定される。また、第１中間部６４と第２中間部６６の境界部は、第１上端部６０と第２上端部６２の境界部と車両前後方向の略同一位置Ａに設けられている。これにより、第１中間部６４の前後長は、第１上端部６０の前後長よりも長くされている。このため、第１中間部６４と第１上端部６０の板厚が等しくされていても、第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性が第１上端部６０の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定される。

下端部５２の車両前後方向前側には、脆弱部としての第１下端部６８が設けられている。第１下端部６８の板厚は、下端部５２の一般部である第２下端部７０よりも薄く設定されている。これにより、第１下端部６８の車幅方向の断面に係る断面積及び断面２次モーメントは、第２下端部７０の車幅方向の断面に係る断面積及び断面２次モーメントよりも小さく設定される。このため、第１下端部６８の軸剛性及び曲げ剛性が第２下端部７０の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定される。また、第１下端部６８と第２下端部７０の境界部は、第１上端部６０と第２上端部６２の境界部及び第１中間部６４と第２中間部６６の境界部と車両前後方向の略同一位置Ａに設けられている。これにより、第１下端部６８の前後長は、第１中間部６４の前後長よりも長くされている。このため、第１下端部６８と第１中間部６４の板厚が等しくされていても、第１下端部６８の軸剛性及び曲げ剛性が第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定される。

（第１実施形態の作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図３に示されるように、本実施形態に係る車両用バンパ構造では、傾斜された外端部４０を有するため、第１衝突体７２が車両に衝突された直後は、第１衝突体７２の下部７４が、車両の車両前後方向前側に設けられたフロントバンパ１４の車両上下方向下側に衝突される。なお、第１衝突体７２は、フロントバンパ１４の車両上下方向上側付近から車両上側に延在された上部７６とその車両下側から地面にまで車両下側に延在された下部７４が、連結部７８により車両上下方向に結合されて形成されている。

第１衝突体７２の下部７４は、車両の車両前後方向の前端部に設けられたフロントバンパ１４の車両上下方向下側に衝突された状態で、車両前後方向外側に押し出される。これにより、第１衝突体７２の下部７４は、車両上側かつ車両前後方向前側に向けて持ち上げられると共に、第１衝突体７２の上部７６は、車両前後方向後側かつ車両下側に傾けられる。

この結果、第１衝突体７２の上部７６が、フロントバンパ１４の車両上下方向上側に衝突された時点の衝突速度は、第１衝突体７２の下部７４がバンパの車両上下方向下側に衝突された直後の衝突速度よりも遅くなる。衝突によるエネルギーは、衝突速度の２乗に比例する。このため、このような衝突速度の違いを作り出すことにより、フロントバンパ１４を介して第１衝突体７２に作用する衝突荷重を効果的に低減させることができる。さらに、連結部７８及び上部７６に作用する衝突荷重が遅くなることから、連結部７８に作用される車両前後方向の曲げモーメントも低減させることができる。

また、図４に示されるように、衝突バリアのように高い強度を有する第２衝突体８０とバンパリインフォースメント１８との前面衝突時の作用にもとづき、本実施形態に係る車両用バンパ構造によりピッチングが抑制される効果を説明する。車両上下方向上側から車両上下方向下側に向けて車両前側かつ車両下側に傾斜された外端部４０を有するフロントバンパ１４の下端部５２と第２衝突体８０の車両上下方向下側が、最初に衝突される。このため、フロントバンパ１４の下端部５２には、第２衝突体８０と衝突したことによる衝突荷重の反力としての車両前後方向の圧縮荷重が集中的に作用される。第１下端部６８の軸剛性及び曲げ剛性は、第２下端部７０の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定されていることから、第１下端部６８が第２下端部７０よりも先に圧壊又は座屈により圧縮変形される。

さらに衝突が進むにつれて、フロントバンパ１４の中間部５４と車両上下方向の同一位置において、外端部４０に第２衝突体８０が衝突される。これにより、フロントバンパ１４の中間部５４には、第２衝突体８０から衝突荷重の反力としての車両前後方向の圧縮荷重が作用される。第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性は、第２中間部６６の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定されていることから、第１中間部６４が第２中間部６６よりも先に圧壊又は座屈により圧縮変形される。このように、第１下端部６８及び第１中間部６４がフロントバンパ１４の他の部位よりも先に圧壊又は座屈により圧縮変形された結果、外端面３８全体で第２衝突体８０に当接されるため、外端面３８の車両上下方向下側を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするモーメントが抑制される。このため、フロントバンパ１４の車両上下方向下側を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするピッチングを抑制することができる。

これらのことから、本実施形態に係る車両用バンパ構造は、バンパリインフォースメント１８に車両上下方向上側から車両上下方向下側に向けて車両前側かつ車両下側に傾斜された外端部４０を設けると共に、バンパリインフォースメント１８の下端部５２に脆弱部としての第１下端部６８及び第１中間部６４を形成することにより、車両１０の衝突体との衝突時に衝突体が受ける荷重を効果的に軽減し、しかも、車両１０のピッチングを抑制することができる。

（実施形態の第１変形例）
次に、図５及び図６を用いて、本発明に係る車両用バンパ構造の実施形態の第１変形例について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図５及び図６に示されるように、この変形例に係る車両用バンパ構造では、基本的な構成は前述した実施形態で説明した車両用バンパ構造と略同様とされている。すなわち、この変形例に係る車両用バンパ構造は、外端部４０の車両上下方向下側は車両上下方向上側よりも車両前後方向前側に位置されたバンパリインフォースメント１８を備えている。また、バンパリインフォースメント１８には、脆弱部としての第１下端部６８及び第１中間部６４が形成されている。

但し、本変形例では、図５及び図６に示されるように、第１下端部６８が前述した実施形態よりも更に車両前後方向前側に延設されている（以下、「第１延設部６８Ａ」と称する）。なお、中間部５４、上端部４８又はこれらの両方の車両前後方向の前端部が、第１延設部６８Ａよりも車両前後方向後側となるように延在されてもよい。

上記変形例によれば、前述した、実施形態と比べて、第１延設部６８Ａが設けられたことにより、第１衝突体７２の下部７４が、フロントバンパ１４の車両上下方向下側に衝突されてから、第１衝突体７２の連結部７８及び上部７６が、フロントバンパ１４の車両上下方向上側に衝突されるまでの時間間隔が長くなる。このため、第１衝突体７２にフロントバンパ１４を介して作用される衝突荷重を効果的に低減させることができる。

さらに、第１延設部６８Ａが設けられたことにより、第１下端部６８の車両前後方向の長さが実質的に増加するため、第１下端部６８の軸剛性及び曲げ剛性が低下する。これにより、バンパリインフォースメント１８と第２衝突体８０のように高い強度を有する衝突体との衝突時に、バンパリインフォースメント１８が、容易に第１下端部６８の圧壊又は座屈により圧縮変形される。

このため、本実施形態と同様に、車両１０の衝突体との衝突時に、フロントバンパ１４を介して衝突体に作用する衝突荷重を効果的に低減させることができ、しかもフロントバンパ１４の車両上下方向下側を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするピッチングを抑制することができる。

（実施形態の第２変形例）
次に、図７から図９を用いて、本発明に係る車両用バンパ構造の実施形態の第２変形例について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図７から図９に示されるように、この変形例に係る車両用バンパ構造では、基本的な構成は前述した実施形態で説明した車両用バンパ構造と略同様とされている。すなわち、この変形例に係る車両用バンパ構造は、外端部４０の車両上下方向下側は車両上下方向上側よりも車両前後方向前側に位置されたバンパリインフォースメント１８を備えている。また、バンパリインフォースメント１８には、脆弱部としての第１下端部６８及び第１中間部６４が形成されている。

但し、本変形例では、図７から図９に示されるように、第１下端部６８及び第１中間部６４の板厚を薄くすること以外の形態で、第１下端部６８及び第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性が低く設定されている。

図７に示される例では、第１下端部６８及び第１中間部６４は、車両前後方向に屈曲されてバンパリインフォースメント１８に設けられている。これにより、車両前後方向の圧縮荷重に対する曲げ剛性が、バンパリインフォースメント１８の他の部位よりも低く設定されている。

また、本変形例では図８に示される例では、外端部４０が傾斜されることなく車両上下方向に沿って立設されている。このため、第１下端部６８及び第１中間部６４が、外端部４０から車両方向外側に突出されている。これにより、第１下端部６８及び第１中間部６４には、直接的に衝突荷重が作用される。この結果、第１下端部６８及び第１中間部６４の車両前方に外端部４０が設けられている実施形態と比較して、低い圧縮荷重に対して、圧壊又は座屈をさせることができる。このため、第１下端部６８及び第１中間部６４の軸剛性及び曲げ剛性が、バンパリインフォースメント１８の他の部位の軸剛性及び曲げ剛性よりも低く設定されることと同等の効果が得られる。

さらに、本変形例では図９に示される例では、第１下端部６８及び第１中間部６４は、例えば樹脂素材のように、バンパリインフォースメント１８の他の部位に比べて、ヤング率の低い部材を用いて形成されている。これにより、車両前後方向の圧縮荷重に対する軸剛性及び曲げ剛性が低く設定されている。

上記変形例によれば、本実施形態と同様に第１衝突体７２の下部７４が、フロントバンパ１４の車両上下方向下側に衝突されてから、第１衝突体７２の連結部７８及び上部７６が、フロントバンパ１４の車両上下方向上側に衝突されるまでに時間間隔を生じる。このため、フロントバンパ１４を介して第１衝突体７２に作用する衝突荷重を効果的に低減させることができる。

さらに、第１下端部６８及び第１中間部６４は、前述した本実施形態よりも軸剛性及び曲げ剛性が低く設定されている。このため、バンパリインフォースメント１８と第２衝突体８０のように高い強度を有する衝突体との衝突時に、容易に第１下端部６８の圧壊又は座屈により圧縮変形される。

このため、前述した、実施形態と同様に、車両１０の衝突体との衝突時に、フロントバンパ１４を介して衝突体に作用する衝突荷重を効果的に低減させることができ、しかもフロントバンパ１４の車両上下方向下側を回転中心とし、車幅方向を回転軸とするピッチングを抑制することができる。

なお、本実施形態で示した車両用バンパ構造は、フロントバンパに適用するものとして説明したが、これに限らず、リアバンパに適用してもよい。

１０ 車両
１８ バンパリインフォースメントメント
４０ 外端部
５２ 下端部（下端側）
５４ 中間部（下端側）
６４ 第１中間部（脆弱部）
６８ 第１下端部（脆弱部）
６８Ａ 第１延設部（脆弱部）

Claims (1)

1. 車両の車両前後方向の前端部又は後端部に設けられると共に、車両前後方向の外端部のうち車両上下方向下側が車両上下方向上側よりも車両前後方向外側に位置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の下端側の車両前後方向外側に形成されると共に、車両前後方向外側からの衝突荷重に対する軸剛性及び曲げ剛性が前記バンパリインフォースメントの他の部位よりも低く設定された脆弱部と、
   を有する車両用バンパ構造。