JP2006176093A - バンパ及び車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 搭載スペースの増大を抑制し、且つ、車両衝突に伴う衝撃を効率的に吸収することができるバンパ及び車両の衝撃吸収構造を提供する。
【解決手段】 バンパフレーム１１は、車両の幅方向に伸びるバンパリインホース１６と、その両端部に固定されて車両の前後方向に伸びる、中空構造を有する一対のクラッシュボックス１７とを備えている。バンパリインホース１６は、上下方向に立設された壁部１６ａ及びその上端及び下端にそれぞれ連続して車両の後方に屈曲された一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃを有する板状に形成されている。クラッシュボックス１７は、壁部１６ａに先端が覆われるとともに対向壁部１６ｂ，１６ｃ間に挟み入れられてバンパリインホース１６に固定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バンパ及び車両の衝撃吸収構造に関するものである。

従来、バンパとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このバンパは、車両の幅方向に伸びるバンパリインホースと、バンパリインホースの両端部にそれぞれボルト締結にて固定され車両後方に伸びる一対のクラッシュボックスとを備えている。これらバンパリインホース及びクラッシュボックスは、中空構造を有している。このバンパにおいて、例えば車両衝突により車両後方への衝撃（荷重）がバンパリインホースに加えられると、バンパリインホースの曲げ及び座屈後にこの荷重は軸圧縮荷重としてクラッシュボックスへと伝達される。これにより、クラッシュボックスは、伝達された荷重を軸方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。以上により、バンパにおいて、車両衝突に伴う衝撃が緩和されてボディ及び乗員へと伝達される。
特開２００２−１８８６７３号公報（第１図）

ところで、このバンパでは、車両衝突において、基本的にバンパリインホースの曲げ及び座屈後にクラッシュボックスの軸圧縮荷重が発生することになるため、その分、クラッシュボックスの軸圧縮荷重の立ち上がりが遅くなり、エネルギー吸収効率が低減されてしまう。

詳述すると、図６（ａ）にバンパリインホースの荷重（断面座屈荷重）とストローク（変形量）との関係を示したように、バンパリインホースは、断面座屈荷重Ｆ１に至るまで曲げ変形し、その後に座屈変形する。一方、図６（ｂ）にクラッシュボックスの荷重（軸圧縮荷重）とストロークとの関係を示したように、クラッシュボックスは、初期座屈変形の開始に伴い、これを起点に蛇腹状に連続的に座屈変形を繰り返す。このときの軸圧縮荷重は、上記断面座屈荷重Ｆ１に対し比較的大きな値を推移するように設定されている。従って、図６（ｃ）にこれらバンパリインホース及びクラッシュボックスにより構成されるバンパの荷重とストロークとの関係を示したように、当該バンパでは、バンパリインホースがその断面座屈荷重Ｆ１に達した後に、クラッシュボックスが座屈変形を開始しており、その立ち上がりに遅れが生じている。

この場合、エネルギー吸収効率が低減される分、クラッシュボックスを長くする必要があり、バンパとしてその搭載スペースをより大きく確保する必要性が生じる。一方、車両衝突において、クラッシュボックスに直ちに軸圧縮荷重を発生させるために、バンパリインホースの断面座屈荷重Ｆ１をクラッシュボックスの軸圧縮荷重（座屈荷重）よりも大きく設定した場合には、エネルギー吸収が主としてクラッシュボックスの座屈変形によることになる。従って、バンパリインホースの車両前後方向の幅（閉断面）分だけデッドスペースとなり、やはり搭載スペースをより大きく確保する必要性が生じる。

本発明の目的は、搭載スペースの増大を抑制し、且つ、車両衝突に伴う衝撃を効率的に吸収することができるバンパ及び車両の衝撃吸収構造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、車両の幅方向に伸びるバンパリインホースと、該バンパリインホースの両端部に固定されて車両の前後方向に伸びる、中空構造を有する一対のクラッシュボックスとを備えたバンパにおいて、前記バンパリインホースは、上下方向に立設された壁部及び該壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に屈曲された一対の対向壁部を有する板状に形成されており、前記クラッシュボックスは、前記壁部に先端が覆われるとともに前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバンパにおいて、前記バンパリインホースには、前記一対の対向壁部の各先端に連続して互いに相反する上下方向に屈曲されたフランジ壁部が形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、車両の幅方向に伸びるバンパリインホースの両端部において、該バンパリインホースと車両の前後方向に伸びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在される一対の中空構造を有するクラッシュボックスを備えた車両の衝撃吸収構造において、前記バンパリインホースは、上下方向に立設された壁部及び該壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に屈曲された一対の対向壁部を有する板状に形成されており、前記クラッシュボックスは、前記壁部に先端が覆われるとともに前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定されていることを要旨とする。

請求項１又は３に記載の発明では、前記バンパリインホースは、前記壁部及び前記一対の対向壁部を有する板状に形成されている。そして、前記クラッシュボックスは、前記壁部に先端が覆われるとともに前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定される。従って、このバンパ又は車両の衝撃吸収構造において、例えば車両衝突により車両前後方向（例えば後方）への衝撃（荷重）がバンパリインホースに加えられると、板状であるバンパリインホースの若干の曲げ後に直ちにこの荷重は車両の前後方向の荷重（軸圧縮荷重）としてクラッシュボックスへと伝達される。つまり、バンパリインホースの曲げ後に速やかに、クラッシュボックスの軸圧縮荷重を立ち上げることができる。これにより、クラッシュボックスは、伝達された荷重を軸方向（車両の前後方向）の塑性変形で直ちに吸収して衝撃エネルギーを吸収することができる。

また、前記クラッシュボックスは、前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定されるため、その挿入分だけ車両の前後方向の長さが確保され、搭載スペースの増大を全体として抑制することができる。

さらに、前記バンパリインホースは、前記壁部に連続して屈曲された一対の対向壁部にてその断面二次モーメントが増大されている。この場合、例えば他車両などとのオフセット衝突によりバンパリインホースの一側端部に固定された一側のクラッシュボックスにのみ車両の前後方向の荷重（軸圧縮荷重）が加わって著しい塑性変形が生じたとする。このとき、バンパリインホースの他側端部に固定された他側（反衝突側）のクラッシュボックスは、バンパリインホースを介して引っ張られる。しかしながら、前記バンパリインホースの断面二次モーメントが増大されていることで、当該クラッシュボックスはこれを倒そうとする荷重が抑制されて軸方向（車両の前後方向）に引っ張られることになり、例えば前記バンパリインホースとの接合部や車両（サイドメンバなど）との接合部の破断を抑制することができる。そして、このオフセット衝突により反衝突側のクラッシュボックスがバンパリインホース等から外れたりすることを抑制できる。

請求項２に記載の発明では、前記バンパリインホースは、前記フランジ壁部にてその断面二次モーメントが更に増大されている。従って、例えば他車両などとのオフセット衝突において、他側（反衝突側）のクラッシュボックスと前記バンパリインホースとの接合部や車両（サイドメンバなど）との接合部の破断を更に抑制することができる。そして、このオフセット衝突により反衝突側のクラッシュボックスがバンパリインホース等から外れたりすることを抑制できる。

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、本発明が適用される自動車などの車両の、前方に向かって左側のフロント部分を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。なお、このフロント部分は、車両の幅方向で左右対称であって、右側のフロント部分については同様の形状である。

図１に示されるように、このフロント部分には、バンパの骨格をなすバンパフレーム１１と、車両の前後方向に伸びてボディの一部を構成する一対のサイドメンバ１２とが配設されている。そして、上記バンパフレーム１１は、車両の幅方向に伸びるバンパリインホース１６と、一対のクラッシュボックス１７とを備えている（図１では左側のサイドメンバ１２及びクラッシュボックス１７のみ図示）。

図１及び図２に示されるように、前記バンパリインホース１６は、例えば金属材料（鉄など）からなる板材を曲げ加工することで成形されており、長手方向（車両の幅方向）に略一定断面（開断面）を有している。すなわち、このバンパリインホース１６は、上下方向に立設された壁部１６ａと、壁部１６ａの上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向（後方）に屈曲された一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃと、これら対向壁部１６ｂ，１６ｃの各先端に連続して互いに相反する上下方向に屈曲されたフランジ壁部１６ｄ，１６ｅとを有している。

前記一対のクラッシュボックス１７は、バンパリインホース１６の幅方向両端部において、同バンパリインホース１６と前記一対のサイドメンバ１２との間にそれぞれ介在されている。詳述すると、図２に示されるように、前記クラッシュボックス１７は、車両の前後方向に軸線が伸びる断面四角形の中空構造を有している。そして、前記クラッシュボックス１７の先端に形成された開口端は、蓋体２１により閉塞されている。すなわち、この蓋体２１は、例えば金属材料（鉄など）からなる板材を曲げ加工することで断面コ字状に成形されており、閉塞壁部２１ａと、閉塞壁部２１ａの上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向（後方）に屈曲された一対の取付壁部２１ｂとを有している。この蓋体２１は、両取付壁部２１ｂ間に挿入されたクラッシュボックス１７との同取付壁部２１ｂの先端に沿った溶接によってこれに固着されている。そして、上記蓋体２１は、前記閉塞壁部２１ａの後端面に溶着された複数のウェルドナット２２を備えている。

前記クラッシュボックス１７は、前記蓋体２１（閉塞壁部２１ａ）の前端面が前記壁部１６ａの後端面（対向面）に当接するように前記一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃ間に挟み入れられ、蓋体２１を介してその先端が壁部１６ａに覆われている。そして、前記バンパリインホース１６は、前記壁部１６ａ及び閉塞壁部２１ａを車両前方から貫通する締結用ボルト２３が前記ウェルドナット２２に締め付けられることでクラッシュボックス１７と固定されている。

前記クラッシュボックス１７の後端には、ボルト締結用のブラケット１８が溶接にて固着されている。一方、前記サイドメンバ１２は、上記クラッシュボックス１７の軸線に略一致して軸線が伸びる四角筒状に形成されている。そして、このサイドメンバ１２の前端には、上記クラッシュボックス１７のブラケット１８に対応してこれに対向するボルト締結用のブラケット１９が設けられている。このブラケット１９の後端面には、複数のウェルドナット２４が溶着されている。前記クラッシュボックス１７は、前記ブラケット１８，１９を車両前方から貫通する締結用ボルト２５が前記ウェルドナット２４に締め付けられることで上記サイドメンバ１２と固定されている。そして、バンパフレーム１１（バンパ）は、クラッシュボックス１７のブラケット１８とサイドメンバ１２のブラケット１９とが締結されることで、ボディに固定されている。

ここで、例えば車両衝突により車両前後方向（後方）への衝撃（荷重）がバンパリインホース１６に加えられると、板状であるバンパリインホース１６の若干の曲げ後に直ちにこの荷重は車両の前後方向の荷重（軸圧縮荷重）としてクラッシュボックス１７へと伝達される。つまり、本実施形態では、バンパリインホース１６の曲げ後に速やかに、クラッシュボックス１７の軸圧縮荷重が立ち上がる。

詳述すると、図３（ａ）にバンパリインホース１６の荷重（曲げ荷重）とストローク（変形量）との関係を示したように、板状であるバンパリインホース１６は、クラッシュボックス１７の荷重（軸圧縮荷重）に比べて十分に小さな荷重で曲げ変形及び座屈変形する。一方、図３（ｂ）にクラッシュボックス１７の荷重（軸圧縮荷重）とストロークとの関係を示したように、クラッシュボックス１７は、初期座屈変形の開始に伴い、これを起点に蛇腹状に連続的に座屈変形を繰り返す。このときの軸圧縮荷重は、前記バンパリインホース１６の塑性変形に係る上記した荷重に比べて十分に大きな値を推移するように設定されている。従って、図３（ｃ）にこれらバンパリインホース１６及びクラッシュボックス１７により構成されるバンパ（バンパフレーム１１）の荷重とストロークとの関係を示したように、バンパは、バンパリインホース１６での塑性変形が実質的に無視しうる態様で直ちにクラッシュボックス１７が座屈変形を開始しており、軸圧縮荷重が速やかに立ち上がっている。このことは、図３（ｃ）に破線にて併せて図示した従来例（特許文献１）での特性（荷重とストロークとの関係）と比べることでより明確となる。

これにより、クラッシュボックス１７は、軸方向に座屈変形を繰り返すことにより伝達された荷重を直ちに吸収して衝撃エネルギーを吸収する。以上により、バンパにおいて、車両衝突に伴う衝撃が緩和されてボディ及び乗員へと伝達される。

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、車両衝突に際し、バンパリインホース１６の曲げ後に速やかに、クラッシュボックス１７の軸圧縮荷重を立ち上げることができる。これにより、クラッシュボックス１７は、伝達された荷重を軸方向（車両の前後方向）の塑性変形で直ちに吸収して衝撃エネルギーを吸収することができる。以上により、車両衝突に伴う衝撃を効率的に吸収することができる。

また、前記クラッシュボックス１７は、前記一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃ間に挟み入れられて前記バンパリインホース１６に固定されるため、その挿入分だけ車両の前後方向の長さが確保され、搭載スペースの増大を全体として抑制することができる。

さらに、前記バンパリインホース１６は、前記壁部１６ａに連続して屈曲された一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃにてその断面二次モーメントが増大されている。これに加え、前記バンパリインホース１６は、前記フランジ壁部１６ｄ，１６ｅにてその断面二次モーメントが更に増大されている。この場合、例えば他車両などとのオフセット衝突によりバンパリインホース１６の一側端部に固定された一側のクラッシュボックス１７にのみ車両の前後方向の荷重（軸圧縮荷重）が加わって著しい塑性変形が生じたとする。このとき、バンパリインホース１６の他側端部に固定された他側（反衝突側）のクラッシュボックス１７は、バンパリインホース１６を介して引っ張られる。しかしながら、前記バンパリインホース１６の断面二次モーメントが増大されていることで、当該クラッシュボックス１７はこれを倒そうとする荷重が抑制されて軸方向（車両の前後方向）に引っ張られることになり、例えば前記バンパリインホース１６との接合部や前記サイドメンバ１２（ボディ）との接合部の破断を抑制することができる。そして、このオフセット衝突により反衝突側のクラッシュボックス１７がバンパリインホース１６等から外れたりすることを抑制できる。

（２）本実施形態では、前記壁部１６ａ及び前記蓋体２１を締結する全てのウェルドナット２４及び締結用ボルト２５は、壁部１６ａ等に直交する方向、即ち車両前後方向に軸線を一致させて締め付けることができるため、前記バンパリインホース１６及びクラッシュボックス１７の固定を円滑に行うことができる。

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、図４に示されるように、前記クラッシュボックス１７に固着された蓋体２１を割愛して、同クラッシュボックス１７の上壁部１７ａ及び下壁部１７ｂの先端部内側面にそれぞれウェルドナット３１を溶着してもよい。そして、前記対向壁部１６ｂ及び上壁部１７ａを車両上方から貫通する締結用ボルト３２を対応するウェルドナット３１に締め付け、前記対向壁部１６ｃ及び下壁部１７ｂを車両下方から貫通する締結用ボルト３３を対応するウェルドナット３１に締め付けて、バンパリインホース１６及びクラッシュボックス１７を固定してもよい。この場合、前記バンパリインホース１６は、取付具（蓋体２１）などの別部品を介することなく前記クラッシュボックス１７に直に固定されるため、部品点数を削減することができる。

・また、図５に示されるように、前記フランジ壁部１６ｄ，１６ｅが形成された前記一対の対向壁部１６ｂ，１６ｃの先端と、前記クラッシュボックス１７の対向する上壁部１７ａ及び下壁部１７ｂとを溶接部Ｗにより溶着してバンパリインホース１６及びクラッシュボックス１７を固定（接合）してもよい。この場合であっても、前記バンパリインホース１６は、取付具（蓋体２１）などの別部品を介することなく前記クラッシュボックス１７に直に固定されるため、部品点数を削減することができる。

・前記実施形態において、前記バンパリインホース１６の断面形状は一例であって、適宜変更してもよい。例えば、十分な断面二次モーメントが確保されるのであれば、フランジ壁部１６ｄ，１６ｅを割愛してもよい。あるいは、クラッシュボックス１７（蓋体２１）との固定に支障をきたさなければ、断面二次モーメントを増大するために前記壁部１６ａに、対向壁部１６ｂ，１６ｃに沿って車両後方に凹設された凹部（あるいは溝部）を形成してもよい。

・前記実施形態において、前記クラッシュボックス１７の断面形状は一例であって、適宜変更してもよい。例えば断面田の字、目の字、日の字等、任意の中空構造を有するクラッシュボック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１６若しくはクラッシュボックス１７をアルミニウム合金材にて成形してもよい。そして、この場合には、バンパリインホース１６若しくはクラッシュボックス１７を押出し成形により製造してもよい。

・前記実施形態において、バンパリインホース１６若しくはクラッシュボックス１７を、例えばマグネシウム合金材などその他の材料にて成形してもよい。
・前記実施形態において、クラッシュボックス１７とサイドメンバ１２との結合態様は一例である。

・前記実施形態においては、自動車のフロント部分のバンパ（バンパフレーム１１）に本発明を適用したが、リヤ部分のバンパに本発明を適用してもよい。
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、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）請求項１又は２に記載のバンパにおいて、
前記クラッシュボックスには、先端に形成された開口端を閉塞する蓋体が固着されており、
前記バンパリインホースは、前記壁部が前記蓋体とボルトナットで締結されることで前記クラッシュボックスに固定されていることを特徴とするバンパ。この技術的思想によれば、前記壁部及び前記蓋体を締結するボルトナットは、該壁部等に直交する方向、即ち車両前後方向に軸線を一致させて締め付けることができるため、前記バンパリインホース及びクラッシュボックスの固定を円滑に行うことができる。

（ロ）請求項１又は２に記載のバンパにおいて、
前記バンパリインホースは、前記一対の対向壁部が前記クラッシュボックスの対向する上壁部及び下壁部とボルトナットで締結されることで前記クラッシュボックスに固定されていることを特徴とするバンパ。この技術的思想によれば、前記バンパリインホースは、取付具などの別部品を介することなく前記クラッシュボックスに直に固定されるため、部品点数を削減することができる。

（ハ）請求項２に記載のバンパにおいて、
前記バンパリインホースは、前記フランジ壁部が形成された前記一対の対向壁部の先端が前記クラッシュボックスの対向する上壁部及び下壁部と溶着されることで前記クラッシュボックスに固定されていることを特徴とするバンパ。この技術的思想によれば、前記バンパリインホースは、取付具などの別部品を介することなく前記クラッシュボックスに直に固定されるため、部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図。 同実施形態を示す断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、荷重とストロークとの関係を示すグラフ。 本発明の変形形態を示す断面図。 本発明の変形形態を示す断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、荷重とストロークとの関係を示すグラフ。

符号の説明

１１…バンパフレーム、１２…サイドメンバ、１６…バンパリインホース、１６ａ…壁部、１６ｂ，１６ｃ…対向壁部、１６ｄ，１６ｅ…フランジ壁部、１７…クラッシュボックス。

Claims (3)

1. 車両の幅方向に伸びるバンパリインホースと、該バンパリインホースの両端部に固定されて車両の前後方向に伸びる、中空構造を有する一対のクラッシュボックスとを備えたバンパにおいて、
   前記バンパリインホースは、上下方向に立設された壁部及び該壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に屈曲された一対の対向壁部を有する板状に形成されており、
   前記クラッシュボックスは、前記壁部に先端が覆われるとともに前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定されていることを特徴とするバンパ。
2. 請求項１に記載のバンパにおいて、
   前記バンパリインホースには、前記一対の対向壁部の各先端に連続して互いに相反する上下方向に屈曲されたフランジ壁部が形成されていることを特徴とするバンパ。
3. 車両の幅方向に伸びるバンパリインホースの両端部において、該バンパリインホースと車両の前後方向に伸びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在される一対の中空構造を有するクラッシュボックスを備えた車両の衝撃吸収構造において、
   前記バンパリインホースは、上下方向に立設された壁部及び該壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に屈曲された一対の対向壁部を有する板状に形成されており、
   前記クラッシュボックスは、前記壁部に先端が覆われるとともに前記一対の対向壁部間に挟み入れられて前記バンパリインホースに固定されていることを特徴とする車両の衝撃吸収構造。

Images