JP3794966B2

JP3794966B2 - バンパレインフォース補強構造

Info

Publication number: JP3794966B2
Application number: JP2002050824A
Authority: JP
Inventors: 英雄上妻; 拓男佐野; 千尋榊原
Original assignee: Unipres Corp
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003252134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は乗用車などの車体の前部及び後部構造に関し、詳しくは車体の前部又は後部において幅方向に延び、サイドメンバの端部に固定されるバンパレインフォースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車などの車体においてサイドメンバの前端又は後端にはバンパレインフォースが車体幅方向に延びるようにバンパステーを介して固定される。バンパレインフォースは障害物などとの衝突に際してその衝撃を受け止め、車体の保護を図るものである。バンパレインフォースの素材としてはアルミニューム押出し材よりコストを低減しうるため鋼材製の矩形断面の電縫管等の金属管を使用したものがある。ところが、バンパレインフォースは車両両側のサイドメンバ間に張り渡すように取付けられ、中間ではフリーであり、電縫管の場合は内部が完全な空洞になっており、強度が足りないため、中央部に加わる衝撃に対しては大きな曲げモーメントにより、容易に座屈し、車両の損傷の原因となりえた。そこで、矩形断面のバンパレインフォースの中間部を補強するため特開２００１−３２２５１７はバンパレインフォースの前面に補強部材を設けたものを開示する。この補強部材は断面コの字状板材の中間部をバンパレインフォースの前面に向けて凹面状に絞ったものである。衝突時にこの絞り加工部が圧縮荷重に対する剛性を高めるように挙動し、バンパレインフォースを補強するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−３２２５１７の技術はバンパレインフォースの前面に補強部材を設けることによりその補強を図ったものである。ところが、近年歩行者の保護の観点から、従来よりバンパレインフォースの前面に設けられていた緩衝用の発泡ポリウレタン素材を大幅に厚くするようになっており、その方向での法整備も進められている。従って、バンパレインフォースの前面の余裕がなくなる傾向となっており、バンパレインフォース補強手段としてその前面に大きな占有空間を持たない代替手段が希求されてきた。また、バンパレインフォース前面の補強部材の分、車の全長が延びることになり、車の運転性や車両スペース等において問題となっていた。
【０００４】
この発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、バンパレインフォースの前面の空間を殆ど占有することなく、バンパレインフォースの補強を必要に応じて図りうる新規な構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される矩形断面の金属管材より成るバンパレインフォースと、バンパレインフォースに固定される少なくとも一つの補強部材とよりなる構造において、前記少なくとも一つの補強部材は車体上下方向におけるバンパレインフォースとの対向面に開口した断面コの字状をなし、補強部材は前記断面コの字状の開口部をバンパレインフォースの外部上面若しくは外部下面に向けてバンパレインフォースに上方若しくは下方より嵌挿され、前記開口部がバンパレインフォースの対向面に対して所定の高さの空洞を残しつつ補強部材はバンパレインフォースに溶接固定され、かつ前記補強部材はバンパレインフォースの中央部における長手方向に延設されていることを特徴とするバンパレインフォース補強構造が提供される。
【０００６】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、断面コの字状の補強部材はその開口部がバンパレインフォースの上面若しくは下面に所定の高さの空洞を残して対向するようにバンパレインフォースの中央部に配置されている。そのため、衝突時にバンパレインフォース前面にかかる荷重をバンパレインフォースのみならず空洞の高さ分における補強部材の部分にも分散させることができ、補強部材がないとする場合におけるバンパレインフォース中央部の応力集中を緩和する。そのため、衝突に対するバンパレインフォースの変形量を相対的に減少し、座屈を防止することができ、車体の保護を図ることができる。そして、従来の補強部材とは異なり車体前方における占有面積は実質的にゼロとすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、補強部材は金属管材を挟んで一対設けられていることを特徴とするバンパレインフォースが提供される。
【０００８】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、補強部材は上下に設けられているため補強部材による荷重分散効果をより高めることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１若しくは２に記載の発明において、前記金属管材はサイドメンバに固定される両端部が車体に向けて曲折されており、前記補強部材は金属管材の前記曲折部まで延設されていることを特徴とするバンパレインフォースが提供される。
【００１０】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、バンパレインフォースが両端で曲折されている構造において、補強部材はその曲折部を補強することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施形態をサイドメンバの前端にバンパレインフォースを設けた場合について説明するが、この発明はサイドメンバの後端におけるバンパレインフォースについても適用しうる。図１において１０はサイドメンバであり、車体の両側に設けられている。サイドメンバ１０の前端にバンパステー１２の後端が固定される。１４はバンパレインフォースを示し、矩形断面の鋼管により構成される。鋼管としてはコスト面から電縫管により構成することが好適である。電縫管は、板材をロールによって矩形断面に成形し、通電により対向端面を溶着し、管材とするものである。この発明は電縫管に限定せず、アルミニューム素材のバンパレインフォースにも応用可能であるが、アルミニューム素材の場合は押出しにより中間に突っ張りを有する断面形状（“日”の字若しくは“目”の字状の断面形状など）に成形することにより補強を図ることが容易であり、補強部材が必要ないことが多いため、この発明は電縫管のように内部が完全に空洞であるため補強部材が別途必要となる金属鋼管により好適である。
【００１２】
バンパレインフォース１４はその両端14-1が車体後方に曲折され、この曲折部14-1にバンパステー１２の前端が固定される。図２（イ）は図１のバンパレインフォース１４の矩形断面形状を示し、車体の前方を面した前面１４Ａと、車体の後方を面した後面１４Ｂと、車体の上方を面した上面１４Ｃと、車体の下方を面した底面１４Dとを備えている。そして、バンパレインフォース１４の後面１４Ｂにバンパステー１２の前端が図示しないボルトによって締結されている。
【００１３】
この発明の補強部材としての補強板１６はこの実施形態ではバンパレインフォースの上側に１個設けられ、断面コの字状をなし、図１に示すようにバンパレインフォース１４の中央部においてバンパレインフォース１４の長手方向に延設されている。図２（イ）に示す補強板１６の断面コの字状断面形状において、補強板１６は前面１６Ａと、後面１６Ｂと、上面１６Ｃとを備え、下向きの断面コの字状開口部16-1を形成している。開口部16-1は下向き、即ち、バンパレインフォース１４の上面１４Ｃに対向しておりかつ空洞１８がバンパレインフォース１４と補強板１６との上下方向の対抗面14C, 16C間に形成される。この空洞１８の高さ、即ち、対抗面14C, 16C間の距離をｘにて表す。そして、バンパレインフォース１４と補強板１６との車体前方側の対向面、即ち、車体前後方向の対抗面であるバンパレインフォースの前面１４Ａと補強板の前面１６Ａとが長手方向に沿って間隔をおいた適当数の個所にて溶接され、溶接部を２０にて示す。同様に、バンパレインフォース１４と補強板１６との車体後方側の対向面、即ち、車体前後方向の対抗面であるバンパレインフォースの後面１４Ｂと補強板の後面１６Ｂとが長手方向に沿って間隔をおいた適当数の個所２０´にて溶接される。
【００１４】
バンパレインフォース１４を上面より見て示す図３において、障害物Ａと矢印ｆ方向に衝突した場合において、バンパレインフォースの車幅方向における中央部に車体後方（図２の矢印ｇ方向）に向けた荷重が加わる。この発明においては、補強板１６は図２（イ）に示すようにその断面コの字状の開口部において空洞１８（高さ＝x）が形成されるように設置しているため、バンパレインフォース１４の上面１４Ｃが “日”の字若しくは“目”の字の断面形状のバンパレインフォースの突っ張りのように機能し、衝突によりバンパレインフォース１４の車幅方向における中央部に加わる荷重をより広い範囲に分散せしめ、バンパレインフォース中央部における応力集中を緩和することができる。そのため、バンパレインフォース１４を座屈に強い構造とすることができる。バンパレインフォース１４は補強板１６との上下方向の対抗面14C, 16C間の間隔ｘの値は所望の補強性能が得られるように適宜設定される。
【００１５】
次に、図３で示すように補強板１６で補強したバンパレインフォース１４の中央部全面において矢印ｆに示すように障害物Ａに所定速度で衝突させたときの有限要素法によるモデル実験を実施した。図４の実線イは図２（イ）に示すこの発明の構造の経過時間−変形量特性を模式的に示しており、衝突開始からの変形量は極大に達したのち最初の値に戻り、座屈が生じないことを表している。即ち、衝突により図２（イ）の矢印ｇ方向（車体後方）の力がバンパレインフォース１４に加わるが、この発明ではバンパレインフォース１４に補強板１６が高さ方向に空洞部１８が形成されるように固定され、補強板の高さｘの前面部分を補強材として有効に機能させることができ、衝突荷重がより広範囲に分散されるため、応力集中が生ぜず座屈に強い補強構造を提供することが可能である。一方、図４の破線ロは図２の（ロ）に示すように補強板の断面コの字状開口部に空間が存在しない場合、即ち、バンパレインフォース１１４と補強板１１６との上下方向の対抗面間の距離ｘ=0の場合における図２（イ）と同一条件の有限要素法によるモデル実験の結果を模式的に示しており、この場合は衝突開始からの変形量は極大を維持し、座屈が生じ、バンパレインフォースは中央部で折損してしまうことを表している。即ち、図２（ロ）の場合は補強板１１６を有してはいてもバンパレインフォース１１４の上方の高さが実質的に増加しないため、バンパレインフォース中央部での応力の分散ができず、より低速度の衝突で応力集中が起こり、充分な補強機能を得ることができないのである。
【００１６】
図５はこの発明の第２の実施形態のバンパレインフォースを示しており、この実施形態ではバンパレインフォース１４の上下に断面コの字状の補強板16, 16'が設けられている。バンパレインフォース１４に対する補強板16, 16'の取付け構造は図２（イ）と同様であり、補強板16, 16'の断面コの字状開口部がバンパレインフォース１４の上、下面を面しており、かつ対抗上、下面との間に所定高さの空洞18, 18'が形成され、車体前後方向の対抗面同士が溶接部20, 20'において固定される。バンパレインフォース１４の上下に補強板16, 16'を設けることによりバンパレインフォース１４の中央部の補強をより効果的に行うことができる。
【００１７】
図６は第３の実施形態を示し、この実施形態においては、補強板１６は両端に曲折部16-1を備えており、補強板１６はバンパレインフォース１４の両端の曲折部14-1に至るまでバンパレインフォースの長手方向に延設されている。補強板１６の両端の曲折部16-1の曲折加工はバンパレインフォース１４への溶接に先立って実施され、このとき、補強板１６の曲折部16-1の曲折角度はバンパレインフォース１４の両端の曲折部14-1の曲折角度に一致せしめられており、バンパレインフォース１４の曲折形状に係らず補強板16, 16'を当てがうだけで、装着し溶接することが可能である。この実施形態では補強板１６によりバンパレインフォースの曲折部も補強することができる効果がある。また、過剰にバンパレインフォース全体を補強することなく必要な部位へ補強板の取付位置を上下に設定するだけで補強することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の補強板を有したバンパレインフォースの斜視図である。
【図２】図２の（イ）は図１のII−II線に沿って表される矢視断面図であり、（ロ）は補強板がバンパレインフォースの対抗面に密着した非好適構成を示す。
【図３】図３はこの発明のバンパレインフォースの上面図である。
【図４】図４はこの発明のバンパレインフォースに関し有限要素法によるモデル実験における時間−変形量特性を模式的に示すグラフである。
【図５】図５はこの発明の別の実施形態におけるバンパレインフォースの斜視図である。
【図６】図６はこの発明の更に別の実施形態におけるバンパレインフォースの斜視図である。
【符号の説明】
１０…サイドメンバ
１２…バンパステー
１４…バンパレインフォース
１６…補強板
１８…空洞
20, 20'…溶接部
ｘ…空洞高さ

Claims

車体の幅方向に延びつつサイドメンバの端部に固定される矩形断面の金属管材より成るバンパレインフォースと、バンパレインフォースに固定される少なくとも一つの補強部材とよりなる構造において、前記少なくとも一つの補強部材は車体上下方向におけるバンパレインフォースとの対向面に開口した断面コの字状をなし、補強部材は前記断面コの字状の開口部をバンパレインフォースの外部上面若しくは外部下面に向けてバンパレインフォースに上方若しくは下方より嵌挿され、前記開口部がバンパレインフォースの対向面に対して所定の高さの空洞を残しつつ補強部材はバンパレインフォースに溶接固定され、かつ前記補強部材はバンパレインフォースの中央部における長手方向に延設されていることを特徴とするバンパレインフォース補強構造。
請求項１に記載の発明において、補強部材はバンパレインフォースを挟んで一対設けられていることを特徴とするバンパレインフォース補強構造。
請求項１若しくは２に記載の発明において、前記バンパレインフォース材はサイドメンバに固定される両端部が車体に向けて曲折されており、前記補強部材は金属管材の前記曲折部まで延設されていることを特徴とするバンパレインフォース。