JP3870503B2 - 自動車用バンパ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低速走行中の車両が障害物に衝突した際にバンパだけが圧潰し、車体には影響しない耐損傷性能と、人に衝突した際における歩行者の保護性能を合わせもつ自動車用バンパ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用バンパ構造としては、外装部材としてのバンパフェイシアの後側に、強度部材としてレインフォースを設け、該レインフォースと、その後方にある車体前部とを、前後方向に沿うバンパステーにより結合している。そして、バンパフェイシアとレインフォースとの間には、車両衝突時等のために、エネルギー吸収部材が設けられている。従って、車両衝突等により前側から入力された荷重は、バンパフェイシア、エネルギー吸収部材、レインフォース、車体前部の順で伝達する構造になっている（類似技術として、実開平２−６００５４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、車両衝突時等の荷重が、バンパフェイシア、エネルギー吸収部材、レインフォース、車体前部の順で伝達するだけの構造になっており、主にエネルギー吸収部材によるバネ要素が中心となって初期衝突減速度波形が決定されるため、減速度波形の急峻な立ち上がり特性を得ることができない。
【０００４】
一方、外部荷重には電柱等の重量物や、やや軽量な歩行者等によるものがあるが、その両方に対応させるためには、従来のようなバンパ構成部材を前後方向に並べる構造では、どうしてもバンパの前後長さが増大してしまい、車両のデザイン性を損ねたり、最小回転半径の増加など車体の基本性能にも影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
この発明はこのような従来の技術に着目してなされたものであり、前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能が向上する自動車用バンパ構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車体前部に設けられ車幅方向に伸びるフロントクロスメンバと、
該フロントクロスメンバに垂直に固定され車体前方に延びるバンパステーと、
車幅方向に伸び前記バンパステーの前側に固定されるレインフォースと、
車幅方向に伸び前記レインフォースの前方に近接配置されると共に前記レインフォースを覆うバンパフェイシアとを有し、
前記バンパステーには車体前後方向前側に前側ステーと車体前後方向後側に後側ステーとが設けられると共に前記後側ステーの強度が前記前側ステーの強度よりも弱い構成となっており、
衝突時には、レインフォースの質量の作用によって、衝突初期の車体変形のストロークに対する車体の減速度の増加を急峻にする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、車両衝突時における荷重伝達の経路を変更し、マス（質量）の大きなレインフォースをバンパフェイシアに近接させ、該レインフォースに対して早期に外部荷重が伝達される構造にすることで、初期減速度波形を急峻に立ち上げ、矩形波に近づく最適波形とした。また、初期のマス効果に続き、低強度のバンパステーが圧潰変形することで、エネルギー吸収量を略矩形状にすることができる。このように、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。
また、バンパステーの後側ステーだけが低強度になっているため、車両衝突時にバンパステーの前側ステーがレインフォースのマスの一部として後退し、初期減速度波形を更に急峻に立ち上げることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、少なくとも部分的な板厚の減少により強度を低下させたものである。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、板厚の減少で強度を低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、バンパステーが、外筒ステーと、該外筒ステーよりも短い内筒ステーとから形成された二重構造で、外筒ステーをレインフォースと車体前部の両方に結合すると共に、内筒ステーを外筒ステー内に挿入した状態で前記車体前部のみに結合した。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、荷重の小さい場合には、長い外筒ステーのみが圧潰変形し、軽衝突など荷重の大きい場合には、外筒ステーと内筒ステーが同時に圧潰変形し、大きな衝突エネルギーを吸収することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、レインフォース及びバンパステーの下方に、補助レインフォース及び補助バンパステーを設け、下側の補助バンパステーの前後方向での強度よりも、上側のバンパステーの前後方向での強度の方が小さく設定されている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、衝突初期に本来のバンパステーが変形することで、初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下部の補助バンパステーが歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、レインフォースの断面形状を下面部の方が上面部よりも前側に長い台形状にすると共に、該上面部及び下面部にそれぞれ前後方向に沿うスリットを形成し、バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で前記スリットを貫通するピンにより取付け、且つバンパステーの前端とレインフォースの前面部との間にエネルギー吸収部材を設けた。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、エネルギー吸収体を設けた構造でありながら、このエネルギー吸収体がレインフォースの内部に設けられているため、バンパの前後長さを増加させない。また、レインフォースが断面台形状で、前面部が斜めになっているため、歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で結合し、バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部だけに、車幅方向に沿うビード部を形成した。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、レインフォースの上面部だけにビード部が形成されているため、上面部だけが圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部及び下面部の両方に、車幅方向に沿うビード部を形成すると共に、上面部のビード部の方が下面部のビード部よりも多く形成されている。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、レインフォースの上面部に形成されているビード部の数が多いため、上面部の方が下面部よりも大きく圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、レインフォースをそれぞれ前後長さの小さい前側レインフォースと後側レインフォースに分離し、前側レインフォースをバンパフェイシアの後面に設けると共に、前側レインフォースと後側レインフォースとの間に、エネルギー吸収部材を設けた。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、バンパフェイシアの後面に設けた前側レインフォースにより、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォースと後側レインフォースの前後長さを、それぞれ小さくしているため、中間にエネルギー吸収部材を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において、共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１〜図６は、この発明の第１実施形態を示す図である。図１は、自動車のフロントバンパの構造を示すもので、一番前側は外装部材としてのバンパフェイシア１で形成されている。このバンパフェイシア１は軟質樹脂製で、変形容易である。このバンパフェイシア１の後側には、エネルギー吸収部材１０を介し、バンパフェイシア１に対して近接した状態で、矩形の閉断面構造をしたレインフォース２が設けられている。このレインフォース２は金属製の強度部材であり、フロントバンパの全体強度を担っている。
【００２６】
このレインフォース２は、前後方向に沿うバンパステー３を介して、「車体前部」としてのファーストクロスメンバ４に固定されている。このバンパステー３は、長い外筒ステー５と短い内筒ステー６とから成る二重構造になっており、外筒ステー５は、更に前側ステー７と後側ステー８から形成されている。後側ステー８はストレート筒形状だが、前側ステー７は前側が開いたテーパ筒形状になっている。
【００２７】
外筒ステー５は、前端がレインフォース２に結合され、後端がファーストクロスメンバ４に結合されている。また、この外筒ステー５は、後側ステー８の方が、前側ステー７よりも板厚が薄く形成されており、バンパステー３の前後方向での強度を低下させている。これにより、歩行者保護時のエネルギー吸収を行うことができる。
【００２８】
一方、内筒ステー６は後端がファーストクロスメンバ４に結合されているだけで、内筒ステー６の前端とレインフォース２との間には間隔がある。従って、図３に示すように、歩行者等との衝突のように、荷重が低い場合は、外筒ステー５の薄い後側ステー８だけが圧潰変形した変形モードを示す。
【００２９】
また、軽衝突時や大荷重の生じる衝突時には、図４に示すように、薄い後側ステー８が前記の間隔に相当する分だけ潰れた後に、厚い前側ステー７と内部の内筒ステー６が同時に蛇腹変形して、衝突エネルギー吸収量を増加する構造になっている。
【００３０】
この第１実施形態における変形モードと、従来の変形モードとの違いを、図５及び図６を用いて説明する。図５の上側に、従来構造とそのモデルを示し、下側に第１実施形態の構造とモデルを示した。従来構造では、車体の耐損傷性能を高めるためのレインフォース９の前に、歩行者保護用のエネルギー吸収部材１０が直列に配置されているだけの構造なので、従来構造における車両衝突時の減速度波形は、耐損傷性用のレインフォース９が底付きしたときにピークＰが生じる（図６参照）。
【００３１】
これに対し、第１実施形態では、前述のように、前後方向で強度が異なるバンパステー３を採用したことにより、耐損傷用のレインフォース２をエネルギー吸収部材１０を介してバンパフェイシア１に近接させた小型化を図ることができる。レインフォース２がバンパフェイシア１に近接した状態で設けられているため、このレインフォース２のマスの影響により、減速度の初期の立ち上がりを急峻にさせることができる。従って、減速度波形をエネルギー効率の良い矩形形状にできると共に、ストロークも短くできるというメリットがある（図６参照）。尚、前側ステー７もレインフォース２と同時に後退するため、該前側ステー７がレインフォース２のマスの増大に寄与している。
【００３２】
このように、レインフォース２をバンパフェイシア１に近接させて小型化しても、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。また、この第１実施形態では、後側ステー８の強度を板厚の減少で低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００３３】
図７〜図１０は、この発明の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態では、バンパステー１１を、前側ステー１２と後側ステー１３のみから成る一重構造とし、前側ステー１２及び後側ステー１３の両方が薄く形成されている。
【００３４】
荷重が低い場合は、前側ステー１２か、後側ステー１３のいずれかが圧潰変形し（図９参照）、レインフォース２のマスによる効果が得られる。荷重が高い場合は、前側ステー１２と後側ステー１３の両方が圧潰変形し（図１０参照）、衝突エネルギー吸収量を増加する構造になっている。
【００３５】
図１１〜図１５は、この発明の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態では、第１実施形態と同じレインフォース２及びバンパステー３が配されていると共に、該レインフォース２の下側には小断面の補助レインフォース１４と補助バンパステー１５が設けられている。補助バンパステー１５はストレート筒形状で、その後端は図示せぬブラケットを介してファーストクロスメンバ４に結合されている。この補助バンパステー１５は、通常の板厚で形成されている。
【００３６】
この第３実施形態によれば、衝突初期に上側のバンパステー３が変形することで、先の実施形態同様に初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下側の補助バンパステー１５が歩行者の下肢Ｒの挙動を、図１３中矢示Ａ方向へ回転するようにコントロールする。軽衝突時には、バンパステー３と補助バンパステー１５が同時に圧潰変形し、大きな荷重を吸収することができる。
【００３７】
すなわち、図１４及び図１５の変形モードで示すように、エネルギー吸収構造を上下に分割配置し、剛性とマスを最適化することで、歩行者下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールし、歩行者造の膝Ｈの損傷を最小限に抑えることができるというメリットがある。
【００３８】
図１６〜図１８は、この発明の第４実施形態を示す図である。この第４実施形態では、レインフォース１６が断面台形状をしている。すなわち、下面部１６ｂの方が上面部１６ａよりも前側に延びて、前面部１６ｃが斜め状態になった断面形状になっている。このレインフォース１６の後面には開口１７が形成されており、該開口１７からバンパステー１８の前側ステー１９が、レインフォース１６の内部に入り込んでいる。尚、このバンパステー１８の前側ステー１９は肉厚で、後側ステー２０は薄肉である。
【００３９】
レインフォース１６の上面部１６ａ及び下面部１６ｂには、前後方向に沿うスリットＳがそれぞれ形成されており、このスリットＳに挿入したピン２１が、バンパステー１８の前側ステー１９を貫通している。そして、前側ステー１９とレインフォース１６の前面部１６ｃとの間に、樹脂材製のエネルギー吸収部材２２が設けられている。エネルギー吸収部材２２がレインフォース１６の内部に設けられているため、バンパ構造の前後長さが増加することはない。
【００４０】
車両衝突時の荷重によりレインフォース１６が押されると、スリットＳにより、レインフォース１６がエネルギー吸収部材２２を潰しながら後退するため、エネルギーを確実に吸収することができる。レインフォース１６がバンパフェイシア１に近接した状態になっているため、先の実施形態同様に、初期減速度を急峻に増加させることもできる。更に、レインフォース１６の前面部１６ｃが斜め状態のため、歩行者下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールでき、歩行者造の膝Ｈを保護することができる。
【００４１】
図１９及び図２０は、この発明の第５実施形態を示す図である。この第５実施形態では、樹脂製のエネルギー吸収部材２２に代えて、薄肉の金属筒形状のエネルギー吸収部材２３を前側ステー１９の前方に延長形成し、該エネルギー吸収部材２３の前端を、レインフォース１６の前面部１６ｃに接続したものである。
【００４２】
図２１〜図２３は、この発明の第６実施形態を示す図である。この第６実施形態では、第１実施形態と同じバンパステー３の前側ステー７がレインフォース２の後面部に形成された開口１７から若干挿入された状態で結合されている。
【００４３】
そして、前側ステー７の挿入部分と重合しないレインフォース２の上面部２ａに、車幅方向に沿う２本のビード部２４を形成した。従って、歩行者の下肢Ｒが衝突した際に、上面部２ａだけが圧潰変形し、前面部２ｃが斜め状態となるため、歩行者の下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールでき、膝Ｈを保護することができる。尚、ビード部２４は、レインフォース１６の下面部２ｂに形成しても良い。但し、その場合は、上面部２ａのビード部２４の数を、下面部２ｂよりも多くする必要がある。
【００４４】
図２４及び図２５は、この発明の第７実施形態を示す図である。この第７実施形態では、前後に分離した前側レインフォース２５と後側レインフォース２６の間に、エネルギー吸収体２７を設けた構造になっている。前側レインフォース２５は樹脂板製で、バンパフェイシア２８の後面に設けられている。後側レインフォース２６は閉断面形状をした金属製で、前後長さが通常よりも小さく形成されている。バンパフェイシア２８に近接した状態で、前側レインフォース２５が設けられているため、先の実施形態同様に、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォース２５と後側レインフォース２６の前後長さを、それぞれ小さくしているため、その間にエネルギー吸収部材２７を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、車両衝突時における荷重伝達の経路を変更し、マス（質量）の大きなレインフォースをバンパフェイシアに近接させ、該レインフォースに対して早期に外部荷重が伝達される構造にすることで、初期減速度波形を急峻に立ち上げ、矩形波に近づく最適波形とした。また、初期のマス効果に続き、低強度のバンパステーが圧潰変形することで、エネルギー吸収量を略矩形状にすることができる。このように、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。
また、バンパステーの後側ステーだけが低強度になっているため、車両衝突時にバンパステーの前側ステーがレインフォースのマスの一部として後退し、初期減速度波形を更に急峻に立ち上げることができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、板厚の減少で強度を低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、荷重の小さい場合には、長い外筒ステーのみが圧潰変形し、軽衝突など荷重の大きい場合には、外筒ステーと内筒ステーが同時に圧潰変形し、大きな衝突エネルギーを吸収することができる。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、衝突初期に本来のバンパステーが変形することで、初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下部の補助バンパステーが歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５０】
請求項５記載の発明によれば、エネルギー吸収体を設けた構造でありながら、このエネルギー吸収体がレインフォースの内部に設けられているため、バンパの前後長さを増加させない。また、レインフォースが断面台形状で、前面部が斜めになっているため、歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５１】
請求項６記載の発明によれば、レインフォースの上面部だけにビード部が形成されているため、上面部だけが圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５２】
請求項７記載の発明によれば、レインフォースの上面部に形成されているビード部の数が多いため、上面部の方が下面部よりも大きく圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５３】
請求項８記載の発明によれば、バンパフェイシアの後面に設けた前側レインフォースにより、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォースと後側レインフォースの前後長さを、それぞれ小さくしているため、中間にエネルギー吸収部材を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図３】荷重が小さい場合の変形状態を示す図２相当の側面図。
【図４】荷重が大きい場合の変形状態を示す図２相当の側面図。
【図５】従来と第１実施形態の変形モードを示す図。
【図６】減速度波形を示すグラフ。
【図７】この発明の第２実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図８】第２実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図９】荷重が小さい場合の変形状態を二形態示す図８相当の側面図。
【図１０】荷重が大きい場合の変形状態を二形態示す図８相当の側面図。
【図１１】この発明の第３実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図１２】第３実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図１３】歩行者の下肢との衝突状態を示す図１２相当の側面図。
【図１４】第３実施形態の変形前のモードを示す図。
【図１５】第３実施形態の変形後のモードを示す図。
【図１６】この発明の第４実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図１７】第４実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図１８】歩行者の下肢との衝突状態を示す図１７相当の側面図。
【図１９】この発明の第５実施形態に係るバンパ構造を示す側面図。
【図２０】変形状態を示す図１９相当の側面図。
【図２１】この発明の第６実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２２】第６実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図２３】歩行者の下肢との衝突状態を示す図２２相当の側面図。
【図２４】この発明の第７実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２５】第７実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【符号の説明】
１、２８ バンパフェイシア
２、１６ レインフォース
３、１１、１８ バンパステー
４ ファーストクロスメンバ（フロントクロスメンバ）
５ 外筒ステー
６ 内筒ステー
７、１２、１９ 前側ステー
８、１３、２０ 後側ステー
１０ エネルギー吸収部材
１４ 補助レインフォース
１５ 補助バンパステー
２ａ、１６ａ 上面部
２ｂ、１６ｂ 下面部
２ｃ、１６ｃ 前面部
２１ ピン
２２、２３、２７ エネルギー吸収部材
２４ ビード部
２５ 前側レインフォース
２６ 後側レインフォース
Ｓ スリット
【発明の属する技術分野】
この発明は、低速走行中の車両が障害物に衝突した際にバンパだけが圧潰し、車体には影響しない耐損傷性能と、人に衝突した際における歩行者の保護性能を合わせもつ自動車用バンパ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用バンパ構造としては、外装部材としてのバンパフェイシアの後側に、強度部材としてレインフォースを設け、該レインフォースと、その後方にある車体前部とを、前後方向に沿うバンパステーにより結合している。そして、バンパフェイシアとレインフォースとの間には、車両衝突時等のために、エネルギー吸収部材が設けられている。従って、車両衝突等により前側から入力された荷重は、バンパフェイシア、エネルギー吸収部材、レインフォース、車体前部の順で伝達する構造になっている（類似技術として、実開平２−６００５４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、車両衝突時等の荷重が、バンパフェイシア、エネルギー吸収部材、レインフォース、車体前部の順で伝達するだけの構造になっており、主にエネルギー吸収部材によるバネ要素が中心となって初期衝突減速度波形が決定されるため、減速度波形の急峻な立ち上がり特性を得ることができない。
【０００４】
一方、外部荷重には電柱等の重量物や、やや軽量な歩行者等によるものがあるが、その両方に対応させるためには、従来のようなバンパ構成部材を前後方向に並べる構造では、どうしてもバンパの前後長さが増大してしまい、車両のデザイン性を損ねたり、最小回転半径の増加など車体の基本性能にも影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
この発明はこのような従来の技術に着目してなされたものであり、前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能が向上する自動車用バンパ構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車体前部に設けられ車幅方向に伸びるフロントクロスメンバと、
該フロントクロスメンバに垂直に固定され車体前方に延びるバンパステーと、
車幅方向に伸び前記バンパステーの前側に固定されるレインフォースと、
車幅方向に伸び前記レインフォースの前方に近接配置されると共に前記レインフォースを覆うバンパフェイシアとを有し、
前記バンパステーには車体前後方向前側に前側ステーと車体前後方向後側に後側ステーとが設けられると共に前記後側ステーの強度が前記前側ステーの強度よりも弱い構成となっており、
衝突時には、レインフォースの質量の作用によって、衝突初期の車体変形のストロークに対する車体の減速度の増加を急峻にする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、車両衝突時における荷重伝達の経路を変更し、マス（質量）の大きなレインフォースをバンパフェイシアに近接させ、該レインフォースに対して早期に外部荷重が伝達される構造にすることで、初期減速度波形を急峻に立ち上げ、矩形波に近づく最適波形とした。また、初期のマス効果に続き、低強度のバンパステーが圧潰変形することで、エネルギー吸収量を略矩形状にすることができる。このように、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。
また、バンパステーの後側ステーだけが低強度になっているため、車両衝突時にバンパステーの前側ステーがレインフォースのマスの一部として後退し、初期減速度波形を更に急峻に立ち上げることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、少なくとも部分的な板厚の減少により強度を低下させたものである。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、板厚の減少で強度を低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、バンパステーが、外筒ステーと、該外筒ステーよりも短い内筒ステーとから形成された二重構造で、外筒ステーをレインフォースと車体前部の両方に結合すると共に、内筒ステーを外筒ステー内に挿入した状態で前記車体前部のみに結合した。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、荷重の小さい場合には、長い外筒ステーのみが圧潰変形し、軽衝突など荷重の大きい場合には、外筒ステーと内筒ステーが同時に圧潰変形し、大きな衝突エネルギーを吸収することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、レインフォース及びバンパステーの下方に、補助レインフォース及び補助バンパステーを設け、下側の補助バンパステーの前後方向での強度よりも、上側のバンパステーの前後方向での強度の方が小さく設定されている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、衝突初期に本来のバンパステーが変形することで、初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下部の補助バンパステーが歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、レインフォースの断面形状を下面部の方が上面部よりも前側に長い台形状にすると共に、該上面部及び下面部にそれぞれ前後方向に沿うスリットを形成し、バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で前記スリットを貫通するピンにより取付け、且つバンパステーの前端とレインフォースの前面部との間にエネルギー吸収部材を設けた。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、エネルギー吸収体を設けた構造でありながら、このエネルギー吸収体がレインフォースの内部に設けられているため、バンパの前後長さを増加させない。また、レインフォースが断面台形状で、前面部が斜めになっているため、歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で結合し、バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部だけに、車幅方向に沿うビード部を形成した。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、レインフォースの上面部だけにビード部が形成されているため、上面部だけが圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部及び下面部の両方に、車幅方向に沿うビード部を形成すると共に、上面部のビード部の方が下面部のビード部よりも多く形成されている。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、レインフォースの上面部に形成されているビード部の数が多いため、上面部の方が下面部よりも大きく圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、レインフォースをそれぞれ前後長さの小さい前側レインフォースと後側レインフォースに分離し、前側レインフォースをバンパフェイシアの後面に設けると共に、前側レインフォースと後側レインフォースとの間に、エネルギー吸収部材を設けた。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、バンパフェイシアの後面に設けた前側レインフォースにより、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォースと後側レインフォースの前後長さを、それぞれ小さくしているため、中間にエネルギー吸収部材を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において、共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１〜図６は、この発明の第１実施形態を示す図である。図１は、自動車のフロントバンパの構造を示すもので、一番前側は外装部材としてのバンパフェイシア１で形成されている。このバンパフェイシア１は軟質樹脂製で、変形容易である。このバンパフェイシア１の後側には、エネルギー吸収部材１０を介し、バンパフェイシア１に対して近接した状態で、矩形の閉断面構造をしたレインフォース２が設けられている。このレインフォース２は金属製の強度部材であり、フロントバンパの全体強度を担っている。
【００２６】
このレインフォース２は、前後方向に沿うバンパステー３を介して、「車体前部」としてのファーストクロスメンバ４に固定されている。このバンパステー３は、長い外筒ステー５と短い内筒ステー６とから成る二重構造になっており、外筒ステー５は、更に前側ステー７と後側ステー８から形成されている。後側ステー８はストレート筒形状だが、前側ステー７は前側が開いたテーパ筒形状になっている。
【００２７】
外筒ステー５は、前端がレインフォース２に結合され、後端がファーストクロスメンバ４に結合されている。また、この外筒ステー５は、後側ステー８の方が、前側ステー７よりも板厚が薄く形成されており、バンパステー３の前後方向での強度を低下させている。これにより、歩行者保護時のエネルギー吸収を行うことができる。
【００２８】
一方、内筒ステー６は後端がファーストクロスメンバ４に結合されているだけで、内筒ステー６の前端とレインフォース２との間には間隔がある。従って、図３に示すように、歩行者等との衝突のように、荷重が低い場合は、外筒ステー５の薄い後側ステー８だけが圧潰変形した変形モードを示す。
【００２９】
また、軽衝突時や大荷重の生じる衝突時には、図４に示すように、薄い後側ステー８が前記の間隔に相当する分だけ潰れた後に、厚い前側ステー７と内部の内筒ステー６が同時に蛇腹変形して、衝突エネルギー吸収量を増加する構造になっている。
【００３０】
この第１実施形態における変形モードと、従来の変形モードとの違いを、図５及び図６を用いて説明する。図５の上側に、従来構造とそのモデルを示し、下側に第１実施形態の構造とモデルを示した。従来構造では、車体の耐損傷性能を高めるためのレインフォース９の前に、歩行者保護用のエネルギー吸収部材１０が直列に配置されているだけの構造なので、従来構造における車両衝突時の減速度波形は、耐損傷性用のレインフォース９が底付きしたときにピークＰが生じる（図６参照）。
【００３１】
これに対し、第１実施形態では、前述のように、前後方向で強度が異なるバンパステー３を採用したことにより、耐損傷用のレインフォース２をエネルギー吸収部材１０を介してバンパフェイシア１に近接させた小型化を図ることができる。レインフォース２がバンパフェイシア１に近接した状態で設けられているため、このレインフォース２のマスの影響により、減速度の初期の立ち上がりを急峻にさせることができる。従って、減速度波形をエネルギー効率の良い矩形形状にできると共に、ストロークも短くできるというメリットがある（図６参照）。尚、前側ステー７もレインフォース２と同時に後退するため、該前側ステー７がレインフォース２のマスの増大に寄与している。
【００３２】
このように、レインフォース２をバンパフェイシア１に近接させて小型化しても、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。また、この第１実施形態では、後側ステー８の強度を板厚の減少で低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００３３】
図７〜図１０は、この発明の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態では、バンパステー１１を、前側ステー１２と後側ステー１３のみから成る一重構造とし、前側ステー１２及び後側ステー１３の両方が薄く形成されている。
【００３４】
荷重が低い場合は、前側ステー１２か、後側ステー１３のいずれかが圧潰変形し（図９参照）、レインフォース２のマスによる効果が得られる。荷重が高い場合は、前側ステー１２と後側ステー１３の両方が圧潰変形し（図１０参照）、衝突エネルギー吸収量を増加する構造になっている。
【００３５】
図１１〜図１５は、この発明の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態では、第１実施形態と同じレインフォース２及びバンパステー３が配されていると共に、該レインフォース２の下側には小断面の補助レインフォース１４と補助バンパステー１５が設けられている。補助バンパステー１５はストレート筒形状で、その後端は図示せぬブラケットを介してファーストクロスメンバ４に結合されている。この補助バンパステー１５は、通常の板厚で形成されている。
【００３６】
この第３実施形態によれば、衝突初期に上側のバンパステー３が変形することで、先の実施形態同様に初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下側の補助バンパステー１５が歩行者の下肢Ｒの挙動を、図１３中矢示Ａ方向へ回転するようにコントロールする。軽衝突時には、バンパステー３と補助バンパステー１５が同時に圧潰変形し、大きな荷重を吸収することができる。
【００３７】
すなわち、図１４及び図１５の変形モードで示すように、エネルギー吸収構造を上下に分割配置し、剛性とマスを最適化することで、歩行者下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールし、歩行者造の膝Ｈの損傷を最小限に抑えることができるというメリットがある。
【００３８】
図１６〜図１８は、この発明の第４実施形態を示す図である。この第４実施形態では、レインフォース１６が断面台形状をしている。すなわち、下面部１６ｂの方が上面部１６ａよりも前側に延びて、前面部１６ｃが斜め状態になった断面形状になっている。このレインフォース１６の後面には開口１７が形成されており、該開口１７からバンパステー１８の前側ステー１９が、レインフォース１６の内部に入り込んでいる。尚、このバンパステー１８の前側ステー１９は肉厚で、後側ステー２０は薄肉である。
【００３９】
レインフォース１６の上面部１６ａ及び下面部１６ｂには、前後方向に沿うスリットＳがそれぞれ形成されており、このスリットＳに挿入したピン２１が、バンパステー１８の前側ステー１９を貫通している。そして、前側ステー１９とレインフォース１６の前面部１６ｃとの間に、樹脂材製のエネルギー吸収部材２２が設けられている。エネルギー吸収部材２２がレインフォース１６の内部に設けられているため、バンパ構造の前後長さが増加することはない。
【００４０】
車両衝突時の荷重によりレインフォース１６が押されると、スリットＳにより、レインフォース１６がエネルギー吸収部材２２を潰しながら後退するため、エネルギーを確実に吸収することができる。レインフォース１６がバンパフェイシア１に近接した状態になっているため、先の実施形態同様に、初期減速度を急峻に増加させることもできる。更に、レインフォース１６の前面部１６ｃが斜め状態のため、歩行者下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールでき、歩行者造の膝Ｈを保護することができる。
【００４１】
図１９及び図２０は、この発明の第５実施形態を示す図である。この第５実施形態では、樹脂製のエネルギー吸収部材２２に代えて、薄肉の金属筒形状のエネルギー吸収部材２３を前側ステー１９の前方に延長形成し、該エネルギー吸収部材２３の前端を、レインフォース１６の前面部１６ｃに接続したものである。
【００４２】
図２１〜図２３は、この発明の第６実施形態を示す図である。この第６実施形態では、第１実施形態と同じバンパステー３の前側ステー７がレインフォース２の後面部に形成された開口１７から若干挿入された状態で結合されている。
【００４３】
そして、前側ステー７の挿入部分と重合しないレインフォース２の上面部２ａに、車幅方向に沿う２本のビード部２４を形成した。従って、歩行者の下肢Ｒが衝突した際に、上面部２ａだけが圧潰変形し、前面部２ｃが斜め状態となるため、歩行者の下肢Ｒの曲げ挙動を回転方向にコントロールでき、膝Ｈを保護することができる。尚、ビード部２４は、レインフォース１６の下面部２ｂに形成しても良い。但し、その場合は、上面部２ａのビード部２４の数を、下面部２ｂよりも多くする必要がある。
【００４４】
図２４及び図２５は、この発明の第７実施形態を示す図である。この第７実施形態では、前後に分離した前側レインフォース２５と後側レインフォース２６の間に、エネルギー吸収体２７を設けた構造になっている。前側レインフォース２５は樹脂板製で、バンパフェイシア２８の後面に設けられている。後側レインフォース２６は閉断面形状をした金属製で、前後長さが通常よりも小さく形成されている。バンパフェイシア２８に近接した状態で、前側レインフォース２５が設けられているため、先の実施形態同様に、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォース２５と後側レインフォース２６の前後長さを、それぞれ小さくしているため、その間にエネルギー吸収部材２７を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、車両衝突時における荷重伝達の経路を変更し、マス（質量）の大きなレインフォースをバンパフェイシアに近接させ、該レインフォースに対して早期に外部荷重が伝達される構造にすることで、初期減速度波形を急峻に立ち上げ、矩形波に近づく最適波形とした。また、初期のマス効果に続き、低強度のバンパステーが圧潰変形することで、エネルギー吸収量を略矩形状にすることができる。このように、バンパの前後長さを短くしても、車両衝突時における車体の耐損傷性能と歩行者の保護性能を向上させることができる。
また、バンパステーの後側ステーだけが低強度になっているため、車両衝突時にバンパステーの前側ステーがレインフォースのマスの一部として後退し、初期減速度波形を更に急峻に立ち上げることができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、板厚の減少で強度を低下させるため、強度のコントロールが容易である。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、荷重の小さい場合には、長い外筒ステーのみが圧潰変形し、軽衝突など荷重の大きい場合には、外筒ステーと内筒ステーが同時に圧潰変形し、大きな衝突エネルギーを吸収することができる。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、衝突初期に本来のバンパステーが変形することで、初期減速度を急峻に増加させることができると共に、下部の補助バンパステーが歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５０】
請求項５記載の発明によれば、エネルギー吸収体を設けた構造でありながら、このエネルギー吸収体がレインフォースの内部に設けられているため、バンパの前後長さを増加させない。また、レインフォースが断面台形状で、前面部が斜めになっているため、歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５１】
請求項６記載の発明によれば、レインフォースの上面部だけにビード部が形成されているため、上面部だけが圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５２】
請求項７記載の発明によれば、レインフォースの上面部に形成されているビード部の数が多いため、上面部の方が下面部よりも大きく圧潰変形して、レインフォースの前面部が斜め状態になる。従って、この斜めの前面部により歩行者の下肢の挙動を回転方向にコントロールし、膝を保護することができる。
【００５３】
請求項８記載の発明によれば、バンパフェイシアの後面に設けた前側レインフォースにより、マス効果を増加させることができる。前後に分離した前側レインフォースと後側レインフォースの前後長さを、それぞれ小さくしているため、中間にエネルギー吸収部材を挟んでも、バンパ全体の前後長さは増加しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図３】荷重が小さい場合の変形状態を示す図２相当の側面図。
【図４】荷重が大きい場合の変形状態を示す図２相当の側面図。
【図５】従来と第１実施形態の変形モードを示す図。
【図６】減速度波形を示すグラフ。
【図７】この発明の第２実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図８】第２実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図９】荷重が小さい場合の変形状態を二形態示す図８相当の側面図。
【図１０】荷重が大きい場合の変形状態を二形態示す図８相当の側面図。
【図１１】この発明の第３実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図１２】第３実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図１３】歩行者の下肢との衝突状態を示す図１２相当の側面図。
【図１４】第３実施形態の変形前のモードを示す図。
【図１５】第３実施形態の変形後のモードを示す図。
【図１６】この発明の第４実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図１７】第４実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図１８】歩行者の下肢との衝突状態を示す図１７相当の側面図。
【図１９】この発明の第５実施形態に係るバンパ構造を示す側面図。
【図２０】変形状態を示す図１９相当の側面図。
【図２１】この発明の第６実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２２】第６実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【図２３】歩行者の下肢との衝突状態を示す図２２相当の側面図。
【図２４】この発明の第７実施形態に係るバンパ構造を示す分解斜視図。
【図２５】第７実施形態のバンパ構造を示す側面図。
【符号の説明】
１、２８ バンパフェイシア
２、１６ レインフォース
３、１１、１８ バンパステー
４ ファーストクロスメンバ（フロントクロスメンバ）
５ 外筒ステー
６ 内筒ステー
７、１２、１９ 前側ステー
８、１３、２０ 後側ステー
１０ エネルギー吸収部材
１４ 補助レインフォース
１５ 補助バンパステー
２ａ、１６ａ 上面部
２ｂ、１６ｂ 下面部
２ｃ、１６ｃ 前面部
２１ ピン
２２、２３、２７ エネルギー吸収部材
２４ ビード部
２５ 前側レインフォース
２６ 後側レインフォース
Ｓ スリット
Claims (8)
- 車体前部に設けられ車幅方向に伸びるフロントクロスメンバと、
該フロントクロスメンバに垂直に固定され車体前方に延びるバンパステーと、
車幅方向に伸び前記バンパステーの前側に固定されるレインフォースと、
車幅方向に伸び前記レインフォースの前方に近接配置されると共に前記レインフォースを覆うバンパフェイシアとを有し、
前記バンパステーには車体前後方向前側に前側ステーと車体前後方向後側に後側ステーとが設けられると共に前記後側ステーの強度が前記前側ステーの強度よりも弱い構成となっており、
衝突時には、レインフォースの質量の作用によって、衝突初期の車体変形のストロークに対する車体の減速度の増加を急峻にすることを特徴とする自動車用バンパ構造。 - 少なくとも部分的な板厚の減少により強度を低下させた請求項１記載の自動車用バンパ構造。
- バンパステーが、外筒ステーと、該外筒ステーよりも短い内筒ステーとから形成された二重構造で、外筒ステーをレインフォースとフロントクロスメンバの両方に結合すると共に、内筒ステーを外筒ステー内に挿入した状態で前記フロントクロスメンバのみに結合した請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の自動車用バンパ構造。
- レインフォース及びバンパステーの下方に、補助レインフォース及び補助バンパステーを設け、下側の補助バンパステーの前後方向での強度よりも、上側のバンパステーの前後方向での強度の方が小さく設定されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用バンパ構造。
- レインフォースの断面形状を下面部の方が上面部よりも前側に長い台形状にすると共に、該上面部及び下面部にそれぞれ前後方向に沿うスリットを形成し、バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で前記スリットを貫通するピンにより取付け、且つバンパステーの前端とレインフォースの前面部との間にエネルギー吸収部材を設けた請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用バンパ構造。
- バンパステーの前側部分をレインフォースの内部に挿入した状態で結合し、バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部だけに、車幅方向に沿うビード部を形成した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用バンパ構造。
- バンパステーの挿入部分と重合しないレインフォースの上面部及び下面部の両方に、車幅方向に沿うビード部を形成すると共に、上面部のビード部の方が下面部のビード部よりも多く形成されている請求項６記載の自動車用バンパ構造。
- レインフォースをそれぞれ前後長さの小さい前側レインフォースと後側レインフォースに分離し、前側レインフォースをバンパフェイシアの後面に設けると共に、前側レインフォースと後側レインフォースとの間に、エネルギー吸収部材を設けた請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用バンパ構造。
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