JP2007001358A - 車両用フロントバンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突時における衝突エネルギを円滑に吸収し、もって歩行者等が受ける衝撃の緩和を実現した車両用フロントバンパ装置を提供する。
【解決手段】 衝撃吸収プレート２４は、第１補強プレート４１によりバンパビーム２１に連結されている。第１補強プレート４１は、比較的薄い鋼板を素材とするプレス成型品であり、その壁部４１ａが上下方向に延びる屈曲線４１ｄをもって屈曲している。衝撃吸収プレート２４は、下壁３８の切欠部３８ｂを補完するかたちで取り付けられた第２補強プレート４２により、バンパビーム２１に連結されている。第２補強プレート４２は、比較的厚い鋼板を素材とするプレス成型品であり、その壁部４２ａが左右方向に延びる２本の屈曲線４２ｄ，４２ｅをもって２箇所で屈曲している。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車両用フロントバンパ装置に係り、衝突時における歩行者の安全を向上させる技術に関する。

近年の乗用車では、衝突安全性やスタイリングの向上等を図るため、バンパビームをバンパフェイスで覆う形態のフロントバンパが主流となっている（特許文献１参照）。バンパビームは、比較的高強度の鋼板をコ字断面形状等にプレス成形したもので、その両端部がボルト締め等によって車体構造材（フロントサイドフレーム等）に強固に取り付けられる。また、バンパフェイスは、例えば、ポリプロピレンやポリカーボネイト等の樹脂を射出成形することによって製造され、バンパビームとの間に所定の空間が形成されるかたちで車体構造材や外板パネル（フロントフェンダ等）に取り付けられる。自動車が他の車両や建造物等に衝突すると、バンパフェイスは変形あるいは破損し、衝突エネルギの大部分がバンパビームから車体構造材に伝達される。

上述した構造のフロントバンパでは、自動車がごく低速で歩行者に衝突した場合、バンパフェイスが比較的容易に撓むことにより、歩行者の受ける衝撃は小さく抑えられる。ところが、自動車がある程度（バンパフェイスとバンパビームとの間の空間が無くなる程度）以上の速度で歩行者に衝突した場合、変形したバンパフェイスの後面がバンパビームの前面に当接した瞬間に大きな衝突エネルギが歩行者に作用することになる。そこで、本出願人は、軽衝突時に歩行者が受ける衝撃を緩和すべく、比較的剛性の低い薄鋼板をＵ字形状にプレス成形してなる衝撃吸収プレート（安全プレート）をバンパビームの中央部に取り付け、衝突時に衝撃吸収プレートを変形させることにより衝突エネルギのなだらかな吸収を行わせる衝撃低減型のフロントバンパを過去に提案した（特許文献２）。
特開２００１−５８５１９号公報 特開２００３−２８５７０４号公報

特許文献２のフロントバンパでは、バンパフェイスが、車幅方向に略平坦な中央平坦部と、中央平坦部の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部とを有し、衝撃吸収プレートが中央平坦部に対峙する位置に装着されている場合、歩行者の衝突部位によっては衝突エネルギの吸収が円滑に行われない問題があった。例えば、歩行者が衝撃吸収プレートの端部付近に対応する位置でバンパフェイスに衝突した場合、バンパフェイスの傾斜部側が拘束されていないことにより、衝突初期にはバンパフェイスがごく容易に変形して衝突エネルギの吸収が殆ど行われない。また、衝撃吸収プレートは、その端部が中央部に較べて変形し易いため、変形が終了するまでに吸収する衝突エネルギの量が少なくなり、バンパフェイスの後面がバンパビームに当接した時点で大きな衝撃が歩行者に作用する。

このような問題を解消すべく、本発明者等は、衝撃吸収プレートの端部の強度を向上させるべく、衝撃吸収プレートの側端とバンパビームとを補強プレートによって連結することを試みた。しかしながら、この方法を採った場合、補強プレートは、前方からの衝突荷重に対して一時的に高い抵抗を示した後、ある時点で急激に座屈変形してしまうことが判った。この場合、歩行者が受ける衝撃は、バンパフェイスの後面が衝撃吸収プレートに当接した直後において一時的に大きなピークを示し、補強プレートの座屈変形が始まると一旦小さくなった後に、バンパフェイスの後面がバンパビームに当接した時点で非常に大きなピークを示す。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、衝突時における衝突エネルギを円滑に吸収し、もって歩行者等が受ける衝撃の緩和を実現した車両用フロントバンパ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、車体前部に取り付けられ、車幅方向に延設されたバンパビームと、このバンパビームの前方に所定の間隔をもって設置され、車幅方向に略平坦な中央平坦部と、当該中央平坦部の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部とを有するバンパフェイスと、前記バンパビームの前面に取り付けられ、前記中央平坦部と対峙する衝撃吸収プレートとを備えた車両用フロントバンパ装置であって、前記バンパビームには、前方に突出した突出部が前記衝撃吸収プレートの左右側方にそれぞれ形成され、前記バンパフェイスの左右傾斜部の後面には、当該バンパフェイスが後方に変形した際に当該バンパフェイスと前記バンパビームとを係合させるべく、前記突出部と所定の間隙をもって対峙する係合部がそれぞれ形成されたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、車体前部に取り付けられ、車幅方向に延設されたバンパビームと、このバンパビームの前方に所定の間隔をもって設置され、車幅方向に略平坦な中央平坦部と、当該中央平坦部の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部とを有するバンパフェイスと、前記バンパビームの前面に取り付けられ、前記中央平坦部と対峙する衝撃吸収プレートとを備えた車両用フロントバンパ装置であって、前記衝撃吸収プレートは、車幅方向に延設されたプレート本体と、前記プレート本体に取り付けられ、当該プレート本体の左右端部の変形を制御する変形制御手段とを有することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用フロントバンパ装置において、前記変形制御手段が前記衝撃吸収プレートの側端部と前記バンパビームとを連結する第１の補強プレートであって、当該第１の補強プレートは、その側面が上下方向に延びる屈曲線をもって屈曲していることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の車両用フロントバンパ装置において、前記プレート本体が左右端部側に切欠部を有し、前記変形制御手段が、前記切欠部を補完するかたちで取り付けられた第２の補強プレートであり、前記第２の補強プレートは、その板厚が前記プレート本体の板厚より大きく設定され、かつ、左右方向に延びる屈曲線をもって前記プレート本体より多く屈曲していることを特徴とする。

請求項１の車両用フロントバンパ装置によれば、歩行者がバンパフェイスの傾斜部の中央平坦部寄りに衝突した場合、バンパフェイスが後方に所定量変形した時点で係合部がバンパビームの突出部と係合する。これにより、バンパフェイスでは、傾斜部側の後方への変形が抑制され、中央平坦部側が衝撃吸収プレートを押し付けて変形させることにより、衝突エネルギの効果的な吸収が行われる。また、請求項２の車両用フロントバンパ装置によれば、歩行者等が衝撃吸収プレートの端部付近に衝突した際に、衝撃吸収プレートの変形が変形制御手段により制御され、衝突エネルギの円滑な吸収が実現される。また、請求項３の車両用フロントバンパ装置によれば、歩行者等が衝撃吸収プレートの端部付近に衝突した際に、第１の補強プレートが存在することにより衝突エネルギの吸収量が増大するとともに、上下方向に延びる屈曲線により第１の補強プレートが屈曲変形するために過大な衝撃が抑制される。また、請求項３の車両用フロントバンパ装置によれば、歩行者等が衝撃吸収プレートの端部付近に衝突した際に、圧肉の第２の補強プレートが存在することにより衝突エネルギの吸収量が増大するとともに、左右方向に延びる屈曲線により第２の補強プレートが屈曲変形し易くなるために過大な衝撃が抑制される。

以下、図面を参照して、本発明を適用した自動車の前部車体構造の一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の斜視図であり、図２は図１中II部の拡大縦断面図であり、図３はフロントバンパの展開斜視図であり、図４はバンパビームアッセンブリの要部を上方から観た斜視図であり、図５はバンパビームアッセンブリの要部を下方から観た斜視図である。また、図６〜図８は実施形態の作用説明図であり、図９は本実施形態でのフロントバンパのストロークと衝突荷重との関係を示すグラフであり、図１０は実施形態の作用説明図である。

≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すように、本実施形態は、４ドア乗用車（以下、自動車と記す）に本発明を適用したものである。本実施形態の自動車のボディ１は、鋼板パネル溶接組立によるモノコック構造を採用しており、その前部がフロントバンパ２や左右のフェンダパネル３，４、ボンネット５等により覆われている。フロントバンパ２は、その左右端がホイールアーチ６にまで回り込む形状を呈するとともに、前面下部にエンジンルームに走行風を導入するためのグリル７を備えている。フロントバンパ２の上方には、ボンネット５との間にフロントガーニッシュ８が設置され、フェンダパネル３，４との間に左右のヘッドランプユニット９，１０が設置されている。

＜フロントバンパ＞
図２，図３に示すように、フロントバンパ２は、バンパビームアッセンブリ２０と、バンパフェイス５０とを主要構成要素としており、車体構造材である左右のフロントサイドフレーム６１，６２の先端に固定されている。

＜バンパビームアッセンブリ＞
バンパビームアッセンブリ２０は、鋼板溶接構造品であり、車幅方向に延設されたバンパビーム２１と、バンパビーム２１の左右後面に接合された左右バンパステイ２２，２３と、バンパビーム２１の前面に接合された衝撃吸収プレート２４とを主要構成要素としている。

バンパビーム２１は、比較的厚い鋼板を素材とするプレス成型品であり、後方に開いた略コ字断面形状を呈している。バンパビーム２１の前面には、その左右端にバンパステイ２２，２３に連続するかたちで前方にガセット（突出部）２５が突設されている。図４，図５に示すように、ガセット２５は、他車との衝突時における衝突エネルギを吸収すべく、３つの段部２５ａ，２５ｂ，２５ｃをもって形成されるとともに、後述するアイボルト７２（図１０参照）が挿通される貫通孔２５ｄをその中心に有している。

図４，図５に示すように、バンパステイ２２（２３）は、比較的厚い鋼板を素材とするプレス成型品であり、略矩形断面形状を呈すると共に、その内部にアイボルト７２がねじ込まれる雌ねじ部（図示せず）を備えている。本実施形態の場合、バンパステイ２２（２３）の後部には、その左右端から左右側方フランジ２８，２９が側方に延設され、その上下端から上部後方フランジ３０および下部後方フランジ３１がそれぞれ後方に延設されている。左右側方フランジ２８，２９は、円形のボルト孔２８ａ，２９ａをそれぞれ有しており、これらボルト孔２８ａ，２９ａに挿通されるボルト６４によってフロントサイドフレーム６１（６２）の先端から左右方向に延設された接合フランジ６３に締結される。また、上部後方フランジ３０は、長孔３０ａを有しており、この長孔３０ａに挿通されるボルト６４によってフロントサイドフレーム６１（６２）の上面に締結される。そして、下部後方フランジ３１は、円形のボルト孔３１ａを有しており、このボルト孔３１ａに挿通されるボルト６４によってフロントサイドフレーム６１（６２）の下面に締結される。

＜衝撃吸収プレート＞
衝撃吸収プレート２４は、比較的薄い鋼板を素材とするプレス成型品であり、上壁３５や前壁３６、先端突出部３７、下壁３８等から構成されている。上壁３５は、所定の角度をもって前傾しており、その基端に形成されたフランジ３５ａがバンパビーム２１の前面に溶接されている。前壁３６は、上壁３５の前端から下方に向けて略垂直に延設されている。先端突出部３７は、後方が開いた略Ｕ字断面形状を呈しており、前壁３６の下端から前方に延設されている。下壁３８は、先端突出部３７の下部後端から延設され、上壁３５と略同一の角度をもって前傾すると共に、その後端に形成されたフランジ３８ａがバンパビーム２１の下面に溶接されている。更に、下壁３８は、その左右端部側に略全面にわたる矩形の切欠部３８ｂを有すると共に、左右方向に延びる１本の屈曲線３８ｃをもって屈曲している。

＜第１補強プレート＞
衝撃吸収プレート２４は、第１補強プレート４１によりバンパビーム２１に連結されている。第１補強プレート４１は、比較的薄い鋼板を素材とするプレス成型品であり、前後に長い壁部４１ａと、壁部４１ａの前端から延設されて衝撃吸収プレート２４の上壁３５に溶接されるフランジ４１ｂと、壁部４１ａの後端から延設されてバンパビーム２１の前面に溶接されるフランジ４１ｃとを有している。第１補強プレート４１の壁部４１ａは、上下方向に延びる屈曲線４１ｄをもって屈曲している。

＜第２補強プレート＞
衝撃吸収プレート２４は、下壁３８の切欠部３８ｂを補完するかたちで取り付けられた第２補強プレート４２により、バンパビーム２１に連結されている。第２補強プレート４２は、比較的厚い鋼板を素材とするプレス成型品であり、切欠部３８ｂを覆う左右方向に長い壁部４２ａと、壁部４２ａの前端から延設されて衝撃吸収プレート２４の先端突出部３７の下面に溶接されるフランジ４２ｂと、壁部４２ａの後端から延設されてバンパビーム２１の下面に溶接されるフランジ４２ｃとを有している。第２補強プレート４２の壁部４２ａは、左右方向に延びる２本の屈曲線４２ｄ，４２ｅをもって２箇所で屈曲している。

＜バンパフェイス＞
バンパフェイス５０は、樹脂射出成型品であり、車幅方向に略平坦な中央平坦部５１と、中央平坦部５１の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部５２，５３とをその前面に有している。バンパフェイス５０には、左右傾斜部５２，５３における中央平坦部５１よりの部位において、ガセット２５に対峙するかたちでアイボルト挿通孔（係合部）５４がそれぞれ穿設されている。アイボルト挿通孔５４は、ガセット２５の先端側の段部２５ａが嵌入する寸法および形状を有しており、走行時においては樹脂製のリッド５５により塞がれている。

≪実施形態の作用≫
自動車は、その走行時において、他の車両や路上の障害物等と衝突する他、車道に飛び出してきた歩行者と軽衝突することがある。歩行者は、自動車のボディ１における種々の部位に衝突する可能性があるが、多くの場合にフロントバンパ２の前面に衝突する。歩行者の脚部がフロントバンパ２の中央部（すなわち、バンパフェイス５０の中央平坦部５１）に衝突した場合、衝撃吸収プレート２４が変形することにより、歩行者の受ける衝撃が緩和される。また、歩行者の脚部がフロントバンパ２の左右側部（すなわち、バンパフェイス５０の左右傾斜部５２，５３）に衝突した場合、歩行者は傾斜に沿って滑るかたちで側方（例えば、歩道側）に移動し、大きな衝撃を受けない。

一方、図６に示すように、歩行者の脚部７１がフロントバンパ２の中央部と左側部の中間位置（すなわち、バンパフェイス５０の中央平坦部５１の左端部付近）に衝突した場合、軟質のバンパフェイス５０は、脚部７１との衝突により後方に変形し、その後面が衝撃吸収プレート２４に当接する。この際、本実施形態では、バンパフェイス５０側のアイボルト挿通孔５４とバンパビーム２１のガセット２５とが対峙しているため、バンパフェイス５０が所定量後退することにより、アイボルト挿通孔５４にガセット２５の先端側の段部２５ａが嵌入する。これにより、バンパフェイス５０は、その中央平坦部５１の左端がガセット２５（すなわち、バンパビーム２１）に拘束され、衝突荷重の衝撃吸収プレート２４に効率よく伝達されることになる。

本実施形態の場合、衝撃吸収プレート２４の左端に衝突荷重が入力すると、上壁３５と下壁３８とは、前述したようにどちらも前傾しているため、図７，図８に示すように、時計回りに回転するからちで変形する。そして、第１補強プレート４１は、衝撃吸収プレート２４の上壁３５とバンパビーム２１の前面とに溶接されているため、衝撃吸収プレート２４の変形に伴って屈曲線４１ｄで大きく屈曲変形し、その際に比較的大きな衝突エネルギを吸収する。第１補強プレート４１は、屈曲線４１ｄを有しているため、前方からの衝突荷重に対して高い抵抗を示すことなく変形する。

一方、第２補強プレート４２は、衝撃吸収プレート２４の先端突出部３７の下面とバンパビーム２１の下面とに溶接されているため、衝撃吸収プレート２４の変形に伴い、２本の屈曲線４２ｄ，４２ｅで大きく屈曲変形し、その際に比較的大きな衝突エネルギを吸収する。第２補強プレート４２は、衝撃吸収プレート２４より厚い鋼板を素材としているため、より大きな衝突エネルギを吸収する一方、２本の屈曲線４２ｄ，４２ｅを有しているため、前方からの衝突荷重に対して高い抵抗を示すことなく変形する。

このように、本実施形態では、衝突時において、バンパフェイス５０の中央平坦部５１の左端がバンパビーム２１に拘束されるとともに、第１補強プレート４１および第２補強プレート４２により衝突エネルギの吸収を行わせるようにしたため、バンパフェイス５０の後面がバンパビーム２１に当接した時点で歩行者が受ける衝撃が緩和されるようになった。

図９から判るように、衝突荷重は、当初はバンパフェイス５０が変形するのみであるが、中央平坦部５１の左端がバンパビーム２１に拘束されるために比較的大きな値を確保できた。そして、衝突荷重は、バンパフェイス５０の後面が衝撃吸収プレート２４に当接した時点（Ｓａ）からリニアに増大して略一定の値を維持した後、バンパフェイス５０がバンパビーム２１に当接した時点（Ｓｂ）から一時的に上昇して衝撃吸収が完了する。このように、本実施形態では、前述した従来装置のような衝撃吸収プレート２４の変形過程での衝突荷重のピークを避けられるだけでなく、バンパフェイス５０がバンパビーム２１に当接した後のピークも許容限度（Ｇｍａｘ）以下に抑えることができた。

故障時等における自動車の牽引は、図１０に示すように、アイボルト７２をバンパフェイス５０のアイボルト挿通孔５４に挿通させ、バンパステイ２２内の雌ねじ部にねじ込んだ後、他車の後部に取り付けられた図示しないロープ等をアイボルト７２に結びつけて行う。そのため、牽引時にはバンパステイ２２には大きな引っ張り荷重が作用し、バンパステイ２２とフロントサイドフレーム６１との結合部位には過大なストレスが発生する。従来、バンパステイ２２とフロントサイドフレーム６１との結合は、それぞれの端面にフランジを形成し、これらフランジをボルトによって締結するようにしていたため、バンパステイ２２を比較的厚い鋼板で製造する必要があった。

ところが、本実施形態では、バンパステイ２２の上部後方フランジ３０および下部後方フランジ３１をそれぞれ後方に延設してフロントサイドフレーム６１の上面あるいは下面に締結するようにしたため、後方フランジ３０，３１には引っ張り荷重が剪断方向で作用することとなり、バンパステイ２２を比較的薄い鋼板で製造することが可能となった。また、締結面を垂直面（左右側方フランジ２８，２９）と水平面（上下部後方フランジ３０，３１）とのに分けたため、組み付け精度の向上も図ることができた。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を４ドア乗用車に適用したものであるが、２ドア自動車や２座席の自動車等に本発明を適用してもよい。その他、バンパビームアッセンブリの具体的構成や、突出部や、係合部、第１，第２補強プレートの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る自動車の斜視図である。 図１中II部の拡大縦断面図である。 フロントバンパの展開斜視図である。 バンパビームアッセンブリの要部を上方から観た斜視図である。 バンパビームアッセンブリの要部を下方から観た斜視図である。 実施形態の作用説明図である。 実施形態の作用説明図である。 実施形態の作用説明図である。 本実施形態でのフロントバンパのストロークと衝突荷重との関係を示すグラフである。 実施形態の作用説明図である。

符号の説明

２ フロントバンパ
２０ バンパビームアッセンブリ
２１ バンパビーム
２２、２３ バンパステイ
２４ 衝撃吸収プレート
２５ ガセット（突出部）
３８ｂ 切欠部
３８ｃ 屈曲線
４１ 第１補強プレート
４１ｄ 屈曲線
４２ 第２補強プレート
４２ｄ，４２ｅ 屈曲線
５０ バンパフェイス
５１ 中央平坦部
５２，５３ 傾斜部
５４ アイボルト挿通孔（係合部）

Claims (4)

1. 車体前部に取り付けられ、車幅方向に延設されたバンパビームと、
   このバンパビームの前方に所定の間隔をもって設置され、車幅方向に略平坦な中央平坦部と、当該中央平坦部の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部とを有するバンパフェイスと、
   前記バンパビームの前面に取り付けられ、前記中央平坦部と対峙する衝撃吸収プレートと
   を備えた車両用フロントバンパ装置であって、
   前記バンパビームには、前方に突出した突出部が前記衝撃吸収プレートの左右側方にそれぞれ形成され、
   前記バンパフェイスの左右傾斜部の後面には、当該バンパフェイスが後方に変形した際に当該バンパフェイスと前記バンパビームとを係合させるべく、前記突出部と所定の間隙をもって対峙する係合部がそれぞれ形成されたことを特徴とする車両用フロントバンパ装置。
2. 車体前部に取り付けられ、車幅方向に延設されたバンパビームと、
   このバンパビームの前方に所定の間隔をもって設置され、車幅方向に略平坦な中央平坦部と、当該中央平坦部の左右端から延設されて後方に傾斜した左右傾斜部とを有するバンパフェイスと、
   前記バンパビームの前面に取り付けられ、前記中央平坦部と対峙する衝撃吸収プレートと
   を備えた車両用フロントバンパ装置であって、
   前記衝撃吸収プレートは、
   車幅方向に延設されたプレート本体と、
   前記プレート本体に取り付けられ、当該プレート本体の左右端部の変形を制御する変形制御手段と
   を有することを特徴とする車両用フロントバンパ装置。
3. 前記変形制御手段が前記衝撃吸収プレートの側端部と前記バンパビームとを連結する第１の補強プレートであって、
   当該第１の補強プレートは、その側面が上下方向に延びる屈曲線をもって屈曲していることを特徴とする、請求項２に記載の車両用フロントバンパ装置。
4. 前記プレート本体が左右端部側に切欠部を有し、
   前記変形制御手段が、前記切欠部を保補完するかたちで取り付けられた第２の補強プレートであり、
   前記第２の補強プレートは、その板厚が前記プレート本体の板厚より大きく設定され、かつ、左右方向に延びる屈曲線をもって前記プレート本体より多く屈曲していることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の車両用フロントバンパ装置。

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