JP5387759B2 - バンパリインフォースメント構造 - Google Patents

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Description

本発明は、バンパリインフォースメント構造に関する。
内側部材と外側部材との接合により構成された閉断面構造のバンパリインフォースメントは知られている(例えば、特開2001−199293号公報、特開平6−135290号公報、特開2005−271734号公報、実開平2−78451号公報参照)。また、このようなバンパリインフォースメント構造において上下に複数の閉断面が形成される構造が知られている(例えば、特開2000−198401号公報参照)。さらに、バンパリインフォースメントにおいて、ウエブの曲げ中立軸に対する圧縮フランジ側で引張フランジ側よりも該ウエブを厚肉化する技術が知られている(例えば、特開平11−59296号公報参照)。
しかしながら、部材の肉厚化すなわち質量増加に頼ることなくバンパリインフォースメントの曲げ強度を向上するには改善の余地がある。
本発明は、内側部材と外側部材との接合にて構成される閉断面構造のバンパリインフォースメントについて、所要の曲げ強度を確保しながら軽量化することができるバンパリインフォースメント構造を得ることが目的である。
参考態様に係るバンパリインフォースメント構造は、車両前後方向の端部で車幅方向に沿って配置されると共に車両前後方向の中央側から骨格部材にて支持された内側部材と、前記内側部材に対する前記骨格部材側とは反対側で車幅方向に沿って配置された外側部材とが、それぞれ車両上下方向に離間して設けられた3つ以上の接合部で接合されることで、車両上下方向に2つ以上の閉断面が形成されて成り、かつ、前記接合部の少なくとも一部は、前記閉断面を構成する車両前後方向の前側又は後側の壁部に対して、車両前後方向の位置が同じか、又は前記閉断面から離れる側に配置されている。
上記の態様によれば、外側部材に骨格部材側への荷重が作用すると、該外側部材と内側部材とで構成する閉断面構造(バンパリインフォースメント)には曲げが生じる。この曲げにより、閉断面の図心(中立軸)に対する内側では引張りが生じ、外側では圧縮が生じる。
ここで、複数の接合部の全部又は一部が閉断面の壁部に対し車両前後方向の同じ位置か、又は閉断面(の図心)から離れる側に配置されている。すなわち、板合わせ部となる接合部は、閉断面の図心から該閉断面を成す壁部以上に離れて位置するので、曲げに伴う引張り又は圧縮の応力を分担する部分として機能する。すなわち、接合部が曲げに抗する部分として有効に利用されるので、質量あたりの曲げ強度が向上する。
このように、上記の態様に係るバンパリインフォースメント構造では、内側部材と外側部材との接合にて構成される閉断面構造のバンパリインフォースメントについて、所要の曲げ強度を確保しながら軽量化することができる。
上記の態様において、複数の前記接合部が、前記閉断面を構成する車両前後方向の前側及び後側の壁部のうち前記外側部材が構成する壁部に対して、車両前後方向の位置が同じか、又は前記閉断面から離れる側に配置されている、構成としても良い。
上記の態様によれば、複数の接合部が曲げに抗する部分として有効に利用されるので、質量あたりの曲げ強度が一層向上する。
参考態様に係るバンパリインフォースメント構造は、車両前後方向の端部で車幅方向に沿って配置されると共に車両前後方向の中央側から骨格部材にて支持され、車両上下方向に離間して設けられた3つ以上の接合部の間に前記骨格部材側と反対側を向いて開口する複数の凹部が形成された内側部材と、前記内側部材の各接合部にそれぞれ接合される3つ以上の接合部と、前記凹部とで閉断面を成す壁部の車両上下方向の両端部を含む少なくとも一部とが、該閉断面の長手方向に直交する断面視で同一直線に配置されている外側部材と、を備えている。
上記の態様によれば、外側部材に骨格部材側への荷重が作用すると、該外側部材と内側部材とで構成する閉断面構造のバンパリインフォースメントには曲げが生じる。この曲げにより、閉断面の図心に対する内側では引張りが生じ、外側では圧縮が生じる。
ここで、外側部材の各接合部は、閉断面における荷重入力側の壁部の少なくとも一部と断面視で同一直線上に配置されている。すなわち、外側部材の各接合部は、閉断面における圧縮側の壁部に対し車両前後方向の同じ位置に位置している。このため、板合わせ部となる接合部は閉断面の図心から該閉断面を成す壁部と同じだけ離れて位置することとなる。これにより、3つ以上の各接合部は、曲げに伴う圧縮応力を分担する部分として機能する。すなわち、各接合部が曲げに抗する部分として有効に利用されるので、質量あたりの曲げ強度が向上する。
このように、上記の態様に係るバンパリインフォースメント構造では、内側部材と外側部材との接合にて構成される閉断面構造のバンパリインフォースメントについて、所要の曲げ強度を確保しながら軽量化することができる。
上記の態様において、前記外側部材が構成する壁部には、車幅方向に長手とされたビードが形成されている、構成としても良い。
上記の態様によれば、曲げによる圧縮側の壁部にビードが形成されている。このビードによって、閉断面構造のバンパリインフォースメントの圧縮側が曲げに対し補強される。すなわち、バンパリインフォースメントの圧縮側の局部座屈が防止又は効果的に抑制される。
上記の態様において、前記内側部材は、車幅方向の両端側で前記骨格部材に支持されており、前記ビードは、前記骨格部材による支持部位間に形成されている、構成としても良い。
上記の態様によれば、バンパリインフォースメントにおける骨格部材による支持点(固定点)間にビードが形成されるので、該ビードの形成範囲でバンパリインフォースメントの圧縮側が曲げに対し補強される。また、支持点の車幅方向外側ではビードが設けられないので、例えば外側部材における壁部を平坦に構成することで、軽量化が果たされる。
上記の態様において、前記内側部材及び外側部材の接合部のうち車両上下方向の両端に位置する接合部は、前記外側部材の壁部に対して車両前後方向の位置が同じか、又は前記閉断面から離れる側に配置されると共に、それぞれ車幅方向に離間した3箇所以上の接合部位で接合されており、かつ、内側部材側又は外側部材側の接合部における車幅方向に隣り合う前記接合部位間の少なくとも一部が、不連続部とされている、構成としても良い。
上記の態様によれば、外側部材に作用する荷重により曲げに伴う圧縮を受ける側に上下両端の接合部が配置されている。また、上下両端の内側又は外側接合部における車幅方向に隣り合う接合点間の少なくとも一部には不連続部が設けられている。このため、内側部材の接合部と外側部材の接合部とは、圧縮を受けた場合に接合点間の部分で互いに前後に離間する変形が抑制され、この離間に伴う接合点の剥離が抑制される。
上記の態様において、車両上下方向の上端に位置する前記接合部と、車両上下方向の下端に位置する前記接合部とで、前記不連続部の車幅方向における位置がオフセットされている、構成としても良い。
上記の態様によれば、上下の接合部で不連続部が車幅方向にオフセットして配置されているので、上記の曲げに対する断面係数(断面力)の急変を抑制することができる。
上記の態様において、前記不連続部は、前記内側部材と外側部材とで形成された閉断面を該閉断面の外部と連通するように、前記外側部材の接合部に形成されている、構成としても良い。
上記の態様によれば、不連続部を通じて閉断面の内外が連通されている。このため、例えば内側部材と外側部材との接合後に電着塗装を行う場合に、不連続部を通じて塗装液を閉断面内に流入させることができる。
以上説明したように本発明に係るバンパリインフォースメント構造は、内側部材と外側部材との接合にて構成される閉断面構造のバンパリインフォースメントについて、所要の曲げ強度を確保しながら軽量化することができるという優れた効果を有する。
本発明の態様に係るバンパリインフォースメント構造は、両前後方向の端部で車幅方向に沿って配置されると共に車両前後方向の中央側から骨格部材にて支持され、車両上下方向に離間して設けられた3つ以上の接合部の間に前記骨格部材側と反対側を向いて開口する複数の凹部が形成された内側部材と、前記内側部材の各接合部にそれぞれ接合される3つ以上の接合部と、前記凹部とで閉断面を成す壁部の車両上下方向の両端部を含む少なくとも一部とが、該閉断面の長手方向に直交する断面視で同一直線上に配置されている外側部材と、前前記外側部材を構成する壁部における前記閉断面内に突出する側に形成され、車幅方向に長手とされたビードと、を備えて構成されたバンパリインフォースメント図心が、前記ビードにおける前記壁部からの突出端よりも前記壁部側に位置している
上記の態様において、前記内側部材は、車幅方向の両端側で前記骨格部材に支持されており、前記ビードは、前記骨格部材による支持部位間に形成されている、構成としても良い。
上記の態様において、前記内側部材側と外側部材との接合部において、該内側部材側又は外側部材側の接合部における車幅方向に隣り合う前記接合部位間の少なくとも一部が、不連続部とされている、構成としても良い。
上記の態様において、車両上下方向の上端に位置する前記接合部と、車両上下方向の下端に位置する前記接合部とで、前記不連続部の車幅方向における位置がオフセットされている、構成としても良い。
上記の態様において、前記不連続部は、前記内側部材と外側部材とで形成された閉断面を該閉断面の外部と連通するように、前記外側部材の接合部に形成されている、構成としても良い。
本発明の第1の実施形態に係るフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントを示す図であって、図2の1−1線に沿った断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るフロントバンパの概略構成を示す斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係るフロントバンパの概略構成を示す図であって、図2の3−3線に沿った断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントの前面衝突に伴う発生曲げモーメントの解析結果を、比較例と比較しつつ示す線図である。 本発明の実施形態との比較例に係るバンパリインフォースメントの解析モデルでの変形モードを示す断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るバンパリインフォースメントの解析モデルでの変形モードを示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントを示す図であって、図7の6−6線に沿った断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るフロントバンパの概略構成を示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係るフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントの三点曲げ解析の結果を、第1の実施形態と比較しつつ示す線図である。 本発明の第3の実施形態に係るフロントバンパの概略構成を示す斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係るフロントバンパの概略構成を示す平面図である。 本発明の第3の実施形態に係るバンパリインフォースメントの端部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係るバンパリインフォースメントの端部を図11Aと比較するために拡大して示す斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係るバンパリインフォースメントの端部を拡大して示す斜視図である。 フランジの曲げに伴って該フランジのスポット溶接点間に圧縮荷重が作用することを示す模式図である。 フランジの曲げに伴って該フランジのスポット溶接点間が座屈した状態を示す模式図である。 本発明の第5の実施形態に係るバンパリインフォースメントの端部を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態の第1変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第2変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第3変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第4変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第5変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第6変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第7変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態の第8変形例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態との第1比較例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 本発明の実施形態との第2比較例に係るバンパリインフォースメントを示す断面図である。 第1参考例に係るバンパリインフォースメントの一部を示す斜視図である。 第2参考例に係るバンパリインフォースメントの一部を示す斜視図である。
本明細書において、第1の実施形態、第4の実施形態、第5の実施形態、第1〜第8変形例とあるのは、参考例と読み替えるものとする。
本発明の第1の実施形態に係るバンパリインフォースメント構造が適用されたフロントバンパ10について、図1〜図5に基づいて説明する。なお、図中に適宜記す矢印FRは車両前後方向の前方向を、矢印UPは車両上下方向の上方向を、矢印INは車幅方向内側を、矢印OUTは車幅方向外側をそれぞれ示す。
図2には、フロントバンパ10の主要部が斜視図にて示されており、図3には図2の3−3線に沿った断面図が示されている。これらの図に示される如く、フロントバンパ10は、その骨格部材となるバンパリインフォースメント12を備えている。バンパリインフォースメント12は、図2では図示を省略したバンパカバー14にて車両前方から覆われてフロントバンパ10を構成している。
バンパリインフォースメント12は、車幅方向の両端近傍にて、左右一対の車体骨格を成すフロントサイドメンバ16に支持されている。この実施形態では、バンパリインフォースメント12は、車幅方向の両端近傍で車両後方に向けて曲がった屈曲部又は湾曲部12Aに対し幅方向外側に位置する部分が傾斜部12Bとされている。一対のフロントサイドメンバ16は、クラッシュボックス18を介して車幅方向の中央に対し同じ側に位置する傾斜部12Bに結合されている。なお、バンパリインフォースメント12は、平面視で全体として弧状に湾曲して形成されても良い。
これにより、バンパリインフォースメント12は、フロントサイドメンバ16による支持(固定)点間に車両前方から後向きの荷重が作用すると、該荷重入力点が後方に移動するように曲げを生じる構成とされている。したがって、バンパリインフォースメント12は、この曲げに伴って、その図心C(中立軸CL、図1参照)に対する車両後方側が引張りを受け、その図心Cに対する車両前方側が圧縮を受けるようになっている。
そして、図1にも示される如く、バンパリインフォースメント12は、内側部材としてインナパネル20と、外側部材としてアウタパネル22との接合により成る2部材構成とされている。インナパネル20は、それぞれ接合部としての上フランジ20U、下フランジ20L、及び中間フランジ20Cを有する。上フランジ20Uと中間フランジ20Cとの間及び中間フランジ20Cと下フランジ20Lとの間には、それぞれ車両前向きに開口する断面U字状の凹形状部20Nが形成されている。
すなわち、インナパネル20は、断面ハット形状の2部材を上下に連結した如く構成されている。換言すれば、インナパネル20の車幅方向の各部(断面)において、上フランジ20U、下フランジ20L、及び中間フランジ20Cがインナパネル20の最前部に位置する構成とされている。この実施形態における上フランジ20U、下フランジ20L、中間フランジ20Cは、側断面視で同一直線上に配置されている。すなわち、バンパリインフォースメント12における左右の湾曲部14A間に位置するストレート部12Cにおいては、上フランジ20U、下フランジ20L、中間フランジ20Cが同一平面に沿って形成されている。
アウタパネル22は、上フランジ20Uに接合される上フランジ22Uと、下フランジ20Lに接合される下フランジ22Lと、中間フランジ20Cに接合される中間フランジ22Cとを有する。上フランジ22Uと中間フランジ22Cとの間及び中間フランジ22Cと下フランジ22Lとの間には、それぞれ凹形状部20Nとで閉断面CSを成す壁部22Wが形成されている。この実施形態では、壁部22Wは凹形状部20Nの開口面に沿って該凹形状部20Nの開口部を塞ぐ構成されている。したがって、アウタパネル22は、上フランジ22U、中間フランジ22C、及び下フランジ22Lと、上下の壁部22Wとが、側断面視で鉛直方向に沿った同一直線上に配置されている。この実施形態では、アウタパネル22は、側断面視で前後に凸凹のないフラットな板状に形成されている。
バンパリインフォースメント12では、上フランジ20Uと上フランジ22U、下フランジ20Lと下フランジ22L、中間フランジ20Cと中間フランジ22Cのそれぞれがスポット溶接にて接合されている。なお、図1に示す「×」印は、スポット溶接の打点を示している。
上記の通り、バンパリインフォースメント12におけるインナパネル20とアウタパネル22との接合部は、該バンパリインフォースメント12の車幅方向の各断面において、該バンパリインフォースメント12の最前部に位置している。すなわち、バンパリインフォースメント12は、図1に示されるバンパリインフォースメント12の中立軸CL(図心Cを通る鉛直線)に対する車両前方に最も離間した位置に、インナパネル20とアウタパネル22との接合部分が配置されている。
また、図2及び図3に示される如く、アウタパネル22の壁部22Wにおける傾斜部12Bを構成する部分には、工具孔(締結作業孔)22Aが形成されている。一方、図3に示される如く、インナパネル20における壁部22Wと対向する壁部20Wには、ボルト孔20Aが形成されている。傾斜部12Bは、工具孔22Aを通じて閉断面CS内に挿入されると共にボルト孔20Aを通じて、ボルト26がクラッシュボックス18側のウェルドナット24に螺合されることで、該クラッシュボックス18に固定されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
上記構成のフロントバンパ10では、適用された自動車の前面衝突の際には、バンパリインフォースメント12におけるフロントサイドメンバ16による支持部位間に衝突荷重が入力される。すると、バンパリインフォースメント12には、衝突部位が相対的に車両後方へ移動する方向の曲げが生じる。
この曲げに伴って、バンパリインフォースメント12における中立軸CLよりも車両後側の部分(壁部20Wを含む部分)には、引張応力が作用する。一方、バンパリインフォースメント12における中立軸CLよりも車両前側の部分には、圧縮応力が作用する。すなわち、フロントバンパ10では、バンパリインフォースメント12における壁部22Wだけでなく、互いに接合された上フランジ20U、22U、中間フランジ20C、22C、及び下フランジ20L、22Lに圧縮応力が作用する。
例えば図23に示す第1比較例に係るバンパリインフォースメント200では、中立軸CLに沿ってインナパネル202の上フランジ202U、中間フランジ202C、下フランジ202Lが、アウタパネル204の上フランジ204U、中間フランジ204C、下フランジ204Lに接合されている。この構造では、それぞれ断面ハット形状のインナパネルとアウタパネルとを接合して成る閉断面CSが1つのバンパリインフォースメントと比較すると、質量当たりの曲げ耐力(発生する曲げモーメント)は高い。しかしながら、比較例に係るバンパリインフォースメント200では、上フランジ202U、204U、中間フランジ202C、204C、及び下フランジ202L、204Lは、曲げ荷重を負担する(曲げに伴い高い応力が作用する)ことがない。したがって、上フランジ202U、204U、中間フランジ202C、204C、及び下フランジ202L、204Lの質量が有効に利用されているとはいえない。
これに対してフロントバンパ10では、上記の通りバンパリインフォースメント12の上フランジ20U、22U、中間フランジ20C、22C、及び下フランジ20L、22Lが圧縮荷重を負担する。このため、比較例に係るバンパリインフォースメント200と比較して、バンパリインフォースメント12の質量当たりの曲げ耐力が向上する。特に、複数の接合部である上フランジ20U、22U、中間フランジ20C、22C、及び下フランジ20L、22Lのそれぞれが、バンパリインフォースメント12における中立軸CLから最も離間した位置で圧縮応力を受ける。このため、上フランジ20U、22U、中間フランジ20C、22C、及び下フランジ20L、22Lの一部が中立軸CLから最も離間した位置で圧縮応力を受ける構成と比較しても、バンパリインフォースメント12の質量当たりの曲げ耐力が向上する。
しかも、フロントバンパ10では、上フランジ20U、22U、中間フランジ20C、22C、及び下フランジ20L、22Lが荷重入力側である前側(車両外側)に配置されている。このため、バンパリインフォースメント12の荷重(曲げ耐力)の持続性が向上する。この点を、本発明に含まれる第2比較例に係る図24のバンパリインフォースメント300との比較で説明する。
先ず、バンパリインフォースメント300について補足する。バンパリインフォースメント300は、車両後方に開口する断面ハット形状のアウタパネル302を備えている。アウタパネル302は、上フランジ302U、中間フランジ302C、下フランジ302Lを有する。中間フランジ302Cは、閉断面CSの前壁を成す上下の壁部302W間に該302Wと同一平面に沿って形成されている。また、バンパリインフォースメント300は、車両後方に開口すると共に開口幅の小さい断面ハット形状のインナパネル304を備えている。インナパネル304は、上フランジ304U、中間フランジ304C、下フランジ304Lを有する。上下のフランジ304U、304Lは、閉断面CSの後壁を成す上下の壁部304Wと同一平面に沿って形成されている。バンパリインフォースメント300は、上フランジ302U、中間フランジ302C、下フランジ302Lが上フランジ304U、中間フランジ304C、下フランジ304Lにスポット溶接にて接合されて構成されている。このバンパリインフォースメント300は、中立軸CLに対する前側(荷重入力側)に中間フランジ302C、304Cが位置し、中立軸CLに対する後側に上下のフランジ302U、304U、302L、304Lが位置している。
このバンパリインフォースメント300では、前面衝突に伴って衝突荷重が入力されると曲げが生じ、中立軸CLよりも後側に引張応力が作用し、中立軸CLよりも前側で圧縮応力が作用する。なお、閉断面CSの上下は、上壁302NU、下壁302NLにて構成されている。
ここで、バンパリインフォースメント300(単一閉断面に単純化した解析モデル)の変形モードは、図5Aに示す如くなる。閉断面を成す上壁302NU、下壁302NLは、軸圧縮を受ける梁と捉えることができる。また、圧縮側(衝突荷重の入力側)にフランジのないバンパリインフォースメント300では、上壁302NU、下壁302NLの変形モードは、撓みのピークが1つの変形モードとなる。ここで座屈荷重Fは、nを前後端の拘束条件に基づく変形モードの次数、Eを縦弾性係数(ヤング率)、Iを断面2次モーメント、Lを上壁302NU、下壁302NLの前後長として、
F = nπEI/L
で表わすことができ、この場合はn=1であるから、上壁304NU、下壁304NLの座屈荷重F300は、
300 = πEI/L
となる。この点は、例えば比較例としてバンパリインフォースメント12を前後逆転させた構成(本発明に含まれる例)を用いた場合も同様である。
これに対して、荷重入力側にフランジが配置されたバンパリインフォースメント12(単一閉断面に単純化した解析モデル)は、閉断面CSを成す上壁20NU、下壁20NLの変形モードが図5Bに示す如くなる。すなわち、上壁20NU、下壁20NLは、車両前後方向の圧縮を受けて側面視で略S字状に変形される。すなわち、バンパリインフォースメント12の上フランジ22U、中間フランジ20C、下フランジ20Lによって上壁20NU、下壁20NLの前端における回転が抑制された変形モードとなり、この場合はn=2となる。
したがって、バンパリインフォースメント12の座屈荷重F12は、
12 = 4πEI/L
ピーク荷重を発生した後においても高い発生荷重を維持ができる。
図4には、バンパリインフォースメント12、300の発生する曲げモーメント(曲げ耐力)とストロークとの関係が示されている。この図から、バンパリインフォースメント12は、発生荷重のピークは図5Aの比較例に係るバンパリインフォースメント300と同等であるものの、ストロークが増した場合の発生荷重がバンパリインフォースメント300よりも高くなることが判る。すなわち、フロントバンパ10では、バンパリインフォースメント12の曲げに伴う発生荷重の持続性が向上する。
(他の実施形態)
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品・部分については、上記第1の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略する。また、各実施形態におけるバンパリインフォースメントの平面視での形状は、バンパリインフォースメント12の平面視での形状と同様であるので、説明は省略する。
(第2の実施形態)
図6には、本発明の第2の実施形態に係るフロントバンパ30を構成するバンパリインフォースメント32が図1に対応する断面図にて示されている。また、図7には、フロントバンパ30が図2に対応する斜視図にて示されている。これらの図に示される如く、フロントバンパ30は、平坦な壁部22Wを有するアウタパネル22に代えて、壁部34Wにビード36が形成されたアウタパネル34を備えている。
アウタパネル34は、上フランジ34U、中間フランジ34C、下フランジ34L間にそれぞれ壁部34Wが形成されている。上フランジ34U、中間フランジ34C、下フランジ34Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。そして、各壁部34Wの上下方向の中間部には、車幅方向に沿って長手とされたビード36が形成されている。この実施形態では、ビード36は、バンパリインフォースメント32の全長に亘り形成されている。また、この実施形態におけるビード36は、壁部34Wと凹形状部20Nとで構成する閉断面CS内に突出する側に形成されている。
壁部34Wにおけるビード36の形成部位を除く部分である上下両端部は、側断面視で上フランジ34U、中間フランジ34C、下フランジ34Lと同一直線上に配置されている(同一平面に沿って延在している)。また、アウタパネル34の工具孔34Aは、上下のビード36を貫通して形成されている。フロントバンパ30における他の構成は、図示しない部分を含め、フロントバンパ10の対応する部分と同様に構成されている。
したがって、第2の実施形態に係るフロントバンパ30によっても、基本的に第1の実施形態に係るフロントバンパ10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、フロントバンパ30では、バンパリインフォースメント32における曲げに伴い圧縮応力が作用する側にビード36が形成されている。このため、バンパリインフォースメント32における圧縮側の部分が局部的に座屈することが効果的に抑制される。すなわち、ビード36を形成することで、発生する曲げモーメント(曲げ耐力)を効率良く向上させることができる。
図8は、ビード36を有するバンパリインフォースメント32、及びビード36を有しないバンパリインフォースメント12の3点曲げ解析の結果を示している。この図から、フロントバンパ30のバンパリインフォースメント32では、バンパリインフォースメント12に対しても発生曲げモーメントすなわち曲げ耐力が向上していることが判る。
(第3の実施形態)
図9には、本発明の第3の実施形態に係るフロントバンパ40を構成するバンパリインフォースメント42が図7に対応する斜視図にて示されている。また、図10には、バンパリインフォースメント42が平面図にて示されている。これらの図に示される如く、フロントバンパ40は、ビード36の形成範囲において、第2の実施形態に係るフロントバンパ30とは異なる。
バンパリインフォースメント42は、アウタパネル34に代えてアウタパネル44を備えている。アウタパネル44は、上フランジ44U、中間フランジ44C、下フランジ44L間にそれぞれ壁部44Wが形成されている。上フランジ44U、中間フランジ44C、下フランジ44Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。
バンパリインフォースメント42におけるビード36は、該バンパリインフォースメント42の長手方向において、クラッシュボックス18(フロントサイドメンバ16)との連結部位間だけに形成されている。したがって、インナパネル20とでバンパリインフォースメント42を構成するアウタパネル44は、工具孔44Aはビード36が形成されていない部分に形成されている。フロントバンパ40における他の構成は、図示しない部分を含め、フロントバンパ30の対応する部分と同様に構成されている。
したがって、第3の実施形態に係るフロントバンパ40によっても、基本的に第2の実施形態に係るフロントバンパ30と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、フロントバンパ40では、バンパリインフォースメント42長手方向の長手方向両端にビード36が形成されていない。このため、バンパリインフォースメント42は、バンパリインフォースメント32と同等の曲げ耐力を確保しながら、該バンパリインフォースメント32に対し軽量化されている。
さらに、フロントバンパ40では、アウタパネル44におけるビード36の形成されていない部分(略平坦な部分)に工具孔44Aが配置されている。これにより、簡単な加工で工具孔44Aを形成することができる。また、精度の高い工具孔44Aを形成することができる。
すなわち、図11Bに示される如くアウタパネル34の工具孔34Aは、ビード36の底壁36A及び上下の溝壁36Bを切り抜いて形成されるので、孔あけ加工が難しく、加工精度も出しにくい。これに対して図11Aに示される如くアウタパネル44における略平坦な部分を切り抜いて形成される工具孔44Aは、加工が容易で、その配置、寸法について高精度で形成することができる。
(第4の実施形態)
図12には、本発明の第4の実施形態に係るフロントバンパ50を構成するバンパリインフォースメント52の一部が斜視図にて示されている。この図に示される如く、フロントバンパ50は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント52を成すアウタパネル54の上下のフランジ54U、54Lが車幅方向に不連続とされている。
アウタパネル54は、上フランジ54U、中間フランジ54C、下フランジ54L間にそれぞれ壁部54Wが形成されている。上フランジ54U、中間フランジ54C、下フランジ54Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。
そして、アウタパネル54の上フランジ54U、54Lは、上フランジ20U、20Lとのスポット溶接点S間の部分が不連続部としての切欠部56とされている。この実施形態では、切欠部56は、凹形状部20Nとで閉断面CSを成す壁部54Wにまで至っている。このため、バンパリインフォースメント52では、閉断面CSは、切欠部56(底部56A側の一部)において外部と連通されている。また、各切欠部56は、少なくとも底部56Aが滑らかな曲面で構成されている。
上下の壁部54W間に形成された中間フランジ54Cは、中間フランジ20Cにスポット溶接にて接合されている。フロントバンパ50における他の構成は、図示しない部分を含め、フロントバンパ10の対応する部分と同様に構成されている。
したがって、第4の実施形態に係るフロントバンパ50によっても、基本的に第1の実施形態に係るフロントバンパ10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、フロントバンパ50では、バンパリインフォースメント52における曲げに伴い圧縮応力が作用する上フランジ54U、下フランジ54Lに切欠部56が形成されている。このため、上フランジ20Uと上フランジ54U、下フランジ20Lと下フランジ54Lとのスポット溶接の剥離が生じにくい。
この点を、図13に基づいて補足する。図13Aに示される如くスポット溶接にて接合された2枚のパネル400、402が圧縮されると、スポット溶接点S間でパネル400、402が座屈する。この座屈よりパネル400、402が離間する方向に変形すると、図13Bに示される如く、スポット溶接点Sには矢印Aにて示す剥離方向の荷重が作用する。この場合、スポット溶接点Sが剥離する可能性がある。このため、バンパリインフォースメントの場合には、スポット溶接点Sを多く設定する等の対策が要求される。
一方、上フランジ54U、下フランジ54Lにおけるスポット溶接点S間に切欠部56が設定されたバンパリインフォースメント52では、スポット溶接点Sに剥離方向の荷重が作用しにくい。したがって、フロントバンパ50では、バンパリインフォースメント52におけるスポット溶接点Sの剥離が防止又は効果的に抑制される。
また、フロントバンパ50では、閉断面CSを外部と連通させる切欠部56を電着塗装法による防錆塗装の際に、電着液(ED液)を流通させるための流通孔(以下、「ED孔」という)として機能させることができる。バンパリインフォースメント52において専用のED孔を設定する場合、強度要件を除く観点からは、インナパネル20の上壁20NU、下壁20NLにED孔を形成することが望ましい。一方、インナパネル20をホットプレス通電加熱で製作する場合、加熱ムラ防止の観点からは、上壁20NU、下壁20NLにED孔を形成することは望ましくない。さらに、プレス工程後に降温してから孔あけ加工を行うと、遅れ破壊が生じる可能性があり、これも望ましくない。これらにより、閉断面CS内に十分な電着液を流入させるためのED孔の設定(加工性要件)と、所要の強度要件とを共に満たすことは困難であった。
これに対してフロントバンパ50では、アウタパネル54に切欠部56を設定することでED孔が形成される。このため、ED孔の設定(加工性要件)と、所要の強度要件とを両立することができる。
(第5の実施形態)
図14には、本発明の第5の実施形態に係るフロントバンパ60を構成するバンパリインフォースメント62の一部が斜視図にて示されている。この図に示される如く、フロントバンパ60は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント62を構成するアウタパネル64の上フランジ64Uと下フランジ64Lとで、切欠部56の車幅方向における配置が異なる。
アウタパネル64は、上フランジ64U、中間フランジ64C、下フランジ64L間にそれぞれ壁部64Wが形成されている。上フランジ64U、中間フランジ64C、下フランジ64Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。
具体的には、バンパリインフォースメント62では、上フランジ64Uと下フランジ64Lとで車幅方向におけるスポット溶接点Sの位置が交互に(千鳥状)に配置されており、このため上下の切欠部56の車幅方向位置がずれている。したがって、フロントバンパ60では、バンパリインフォースメント62の壁部64Wにおいて開口するED孔の位置についても、上下で車幅方向にずれている。
この実施形態では、上フランジ64Uの上フランジ20Uとのスポット溶接点Sと、下フランジ64Lの下フランジ20Lとのスポット溶接点Sを結ぶ直線状に中間フランジ64Cの中間フランジ20Cとのスポット溶接点Sが配置されている。すなわち、バンパリインフォースメント62のスポット溶接点Sは、全体として略三角波状に配置されている。フロントバンパ60における他の構成は、図示しない部分を含め、フロントバンパ10の対応する部分と同様に構成されている。
したがって、第5の実施形態に係るフロントバンパ60によっても、基本的に第4の実施形態に係るフロントバンパ50と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、フロントバンパ60では、上フランジ64Uと下フランジ64Lとで切欠部56の車幅方向位置がずれているので、衝突に伴うバンパリインフォースメント62の曲げに対する断面係数(断面力)の急変を抑制することができる。すなわち、バンパリインフォースメント62は、バンパリインフォースメント52に対し曲げ耐力が向上する。
なお、第4及び第5の実施形態では、全てのスポット溶接点S間に切欠部56が形成された例を示したが、本発明はこれに限定さない。したがって、例えば、バンパリインフォースメント52、62のスポット溶接点S間における曲げに伴い応力集中が生じる部位を含む一部に切欠部56を形成するようにしても良い。また、第4及び第5の実施形態では、不連続部の一例として切欠部56を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上フランジ54U、64U、下フランジ54L、64Lにおけるスポット溶接点S間の部分を、上フランジ20U、下フランジ20Lに対し前方に離間されるビード形状に形成しても良い。この構成によっても、スポット溶接点Sに剥離方向の荷重が作用しにくく、第4、第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本発明に含まれない参考例として、図25、図26に示される如く、単一の閉断面CSを有するバンパリインフォースメント500、600に切欠部56を設定しても良い。図25の第1参考例に係るバンパリインフォースメント500は、前向きに開口する断面ハット形状のインナパネル502の上下のフランジ502Fと、平板状のアウタパネル504の上下のフランジ504Fとの接合により構成されている。切欠部56は、上下のフランジ504Fのスポット溶接点S間に形成されている。図26の第2参考例に係るバンパリインフォースメント600は、インナパネル502のフランジ502Fと、平板状のアウタパネル602の上下のフランジ602Fとの接合により構成されている。切欠部56は、上下のフランジ602Fで車幅方向にオフセットされたスポット溶接点S間に形成されている。これらの参考例に係るバンパリインフォースメント500、600においても、衝突時の曲げに伴うスポット溶接点Sの剥離が、第4、第5実施形態と同様の作用効果によって抑制される。また、各閉断面CSと外部とを連通する切欠部56がED孔として機能する。
さらに、上記した各実施形態では、上フランジ22U、34U、44U、54U、64U、下フランジ22L、34L、44L、54L、64L、中間フランジ22C、34C、44C、54C、64Cが閉断面CSの前壁を成す壁部22W、34W、44W、54W、64Wと側断面視で同一直線上に配置された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図15〜図18に示す変形例に係る構成を採用することができる。
(第1変形例)
図15に示す第1変形例は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント70を構成するアウタパネル72を有する。アウタパネル72は、上フランジ72U、中間フランジ72C、下フランジ72L間にそれぞれ壁部72Wが形成されている。上フランジ72U、中間フランジ72C、下フランジ72Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル72は、凹形状部20Nとで閉断面CSを成す壁部72Wが、上フランジ72U、下フランジ72L、中間フランジ72Cに対し車両後方に位置している。
(第2変形例)
図16に示す第2変形例は、バンパリインフォースメント80がインナパネル82とアウタパネル84との接合にて構成されている。インナパネル82は、上フランジ82Uと下フランジ82Lとの間に2つの凹形状部82Nが形成されている。また、2つの凹形状部82N間には中間フランジ82Cが配置されている。中間フランジ82Cは、上下のフランジ82U、82Lに対し車両後方に位置している。アウタパネル84は、上フランジ84U、中間フランジ84C、下フランジ84L間にそれぞれ壁部84Wが形成されている。上フランジ84U、中間フランジ84C、下フランジ84Lは、上フランジ82U、中間フランジ82C、下フランジ82Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル84は、上フランジ84U、下フランジ84Lと、凹形状部82Nとで閉断面CSを成す壁部84Wとが側断面視で同一直線上に配置されている。一方、中間フランジ84Cは、上記の同一直線に対し車両後方に位置している。
(第3変形例)
図17に示す第3変形例は、バンパリインフォースメント90がインナパネル92とアウタパネル94との接合にて構成されている。インナパネル92は、上フランジ92Uと下フランジ92Lとの間に2つの凹形状部92Nが形成されている。また、2つの凹形状部92N間には中間フランジ92Cが配置されている。中間フランジ92Cは、上下のフランジ92U、92Lに対し車両前方に位置している。アウタパネル94は、上フランジ94U、中間フランジ94C、下フランジ94L間にそれぞれ壁部94Wが形成されている。上フランジ94U、中間フランジ94C、下フランジ94Lは、上フランジ92U、中間フランジ92C、下フランジ92Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル94は、中間フランジ94Cと、凹形状部92Nとで閉断面CSを成す壁部94Wとが側断面視で同一直線上に配置されている。一方、上フランジ94U、下フランジ94Lは、上記の同一直線に対し車両後方に位置している。
(第4変形例)
図18に示す第4変形例は、バンパリインフォースメント100がインナパネル102とアウタパネル104との接合にて構成されている。インナパネル102は、上フランジ102Uと下フランジ102Lとの間に2つの凹形状部102Nが形成されている。また、2つの凹形状部102N間には中間フランジ102Cが配置されている。下フランジ102Lは、その上方に配置されたフランジ102U、102Cに対し車両後方に位置している。アウタパネル104は、上フランジ104U、中間フランジ104C、下フランジ104L間にそれぞれ壁部104Wが形成されている。上フランジ104U、中間フランジ104C、下フランジ104Lは、上フランジ102U、中間フランジ102C、下フランジ102Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル104は、上フランジ104U、中間フランジ104Cと、凹形状部102Nとで閉断面CSを成す壁部104Wとが側断面視で同一直線上に配置されている。一方、下フランジ104Lは、上記の同一直線に対し車両後方に位置している。なお、バンパリインフォースメント100を上下反転させた形状としても良い。
第1〜第4変形例から判る通り、本発明は、上フランジ、下フランジ、及び中間フランジの少なくとも一部が閉断面CSの荷重入力側の壁部と同一平面に沿って形成されるか、該壁部よりも車両前方に位置していれば良い。但し、上下方向に離間して配置された3つ以上のフランジのうち複数のフランジが閉断面CSの荷重入力側の壁部と側断面視で同一直線上配置されるか、該壁部よりも車両前方に位置することが望ましい。また、図示は省略するが、アウタパネルの上フランジ、下フランジが壁部よりも車両前方に位置する例として、上下フランジの上下端(自由端が)が根元(壁部側)よりも車両前方に位置するように、上下のフランジの少なくとも一方を壁部に対し傾斜させた構成を挙げることができる。
また、第2、第3の実施形態では、閉断面CSの内方に突出したビード36が設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図19に示す変形例の如く構成しても良い。
(第5変形例)
図19に示す第4変形例は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント110を構成するアウタパネル112を有する。アウタパネル112は、上フランジ112U、中間フランジ112C、下フランジ112L間にそれぞれ壁部112Wが形成されている。上フランジ112U、中間フランジ112C、下フランジ112Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル112は、壁部112Wの上下方向中央部から車両前方に向けてビード114が突出されている。
この第5変形例から判る通り、上フランジ、下フランジ、及び中間フランジの少なくとも一部は、閉断面CSの荷重入力側の壁部を基準に、該壁部と同一直線上に配置されるか又は荷重入力側にオフセットして配置されていれば良い。
さらに、上記した各実施形態では、閉断面CSが2つ形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図20に示す変形例の如く構成しても良い。
(第6変形例)
図20に示す第6変形例は、バンパリインフォースメント120がインナパネル122とアウタパネル124との接合にて構成されている。インナパネル122は、上フランジ122Uと下フランジ122Lとの間に、3つの凹形状部122N及び2つの中間フランジ122Cが形成されている。アウタパネル124は、上フランジ124U、2つの中間フランジ124C、下フランジ124L間に、3つの凹形状部122Nとで閉断面CSを成す3つの壁部124Wが形成されている。上フランジ124U、2つの中間フランジ124C、下フランジ124Lは、上フランジ122U、2つの中間フランジ122C、下フランジ122Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル124は、上フランジ124U、中間フランジ124C、下フランジ124Lと、壁部124Wとが同一平面に沿って形成されている。なお、上下の4つ以上の閉断面CSが形成(並列)される構成としても良い。
さらに、上記した各実施形態では、アウタパネル22、34、44、54、64、72、84、94、104、112、124が単一部材である例を示したが本発明はこれに限定されず、例えば、図21、図22に示す変形例の如く構成しても良い。
(第7変形例)
図21に示す第7変形例は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント130を構成するアウタパネル132を有する。アウタパネル132は、上フランジ132U、中間フランジ132C、下フランジ132L間にそれぞれ壁部132Wが形成されている。上フランジ132U、中間フランジ132C、下フランジ132Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル132は、アッパパネル134とロアパネル136との2部品構成とされている。アッパパネル134は、上フランジ132U、中間フランジ132C、上側の壁部132Wを有する。ロアパネル136は、アウタパネル132、中間フランジ132C、下側の壁部132Wを有する。この変形例では、中間フランジ132Cは、アッパパネル134とロアパネル136との重ね合わせ分として構成されている。
(第8変形例)
図22に示す第8変形例は、インナパネル20とでバンパリインフォースメント140を構成するアウタパネル142を有する。アウタパネル142は、上フランジ142U、中間フランジ142C、下フランジ142L間にそれぞれ壁部142Wが形成されている。上フランジ142U、中間フランジ142C、下フランジ142Lは、上フランジ20U、中間フランジ20C、下フランジ20Lにスポット溶接にて接合されている。アウタパネル142は、アッパパネル144とロアパネル146とを差厚結合して構成されている。この変形例では、ロアパネル146をアッパパネル144に対し厚肉としているが、逆にしても良い。また、この変形例では、中間フランジ142Cが厚肉のロアパネル146に設定されているが、薄肉側のアッパパネル144に中間フランジ142Cを設定しても良い。
またさらに、本発明は、上記した各実施形態、変形例に限定されることはなく、さらに各種変形して実施可能である。さらに、上記した各実施形態、変形例の特徴的な構成を適宜組み合わせて構成しても良い。
また、上記した各実施形態では、本発明に係るバンパリインフォースメント構造がフロントバンパに適用された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明に係るバンパリインフォースメント構造はリヤバンパに適用されても良い。
さらに、上記した各実施形態では、インナパネル20等とアウタパネル22等とがスポット溶接にて接合された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接着やリベット締結等のかしめによってインナパネル20等とアウタパネル22等とを接合する構成としても良い。
さらにまた、上記した各実施形態では、バンパリインフォースメント12、32、42、52、62、70、80、90、100、110、120、130、140がウェルドナット24、ボルト26にてクラッシュボックス18に締結された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バンパリインフォースメント12等とクラッシュボックス18とが溶接にて結合(固定)される構成としても良い。

Claims (5)

  1. 車両前後方向の端部で車幅方向に沿って配置されると共に車両前後方向の中央側から骨格部材にて支持され、車両上下方向に離間して設けられた3つ以上の接合部の間に前記骨格部材側と反対側を向いて開口する複数の凹部が形成された内側部材と、
    前記内側部材の各接合部にそれぞれ接合される3つ以上の接合部と、前記凹部とで閉断面を成す壁部の車両上下方向の両端部を含む少なくとも一部とが、該閉断面の長手方向に直交する断面視で同一直線上に配置されている外側部材と、
    前記外側部材を構成する壁部における前記閉断面内に突出する側に形成され、車幅方向に長手とされたビードと、
    を備えて構成されたバンパリインフォースメント図心が、前記ビードにおける前記壁部からの突出端よりも前記壁部側に位置しているバンパリインフォースメント構造。
  2. 前記内側部材は、車幅方向の両端側で前記骨格部材に支持されており、
    前記ビードは、前記骨格部材による支持部位間に形成されている請求項1記載のバンパリインフォースメント構造。
  3. 前記内側部材側と外側部材との接合部において、該内側部材側又は外側部材側の接合部における車幅方向に隣り合う前記接合部位間の少なくとも一部が、不連続部とされている請求項1又は請求項2記載のバンパリインフォースメント構造。
  4. 車両上下方向の上端に位置する前記接合部と、車両上下方向の下端に位置する前記接合部とで、前記不連続部の車幅方向における位置がオフセットされている請求項記載のバンパリインフォースメント構造。
  5. 前記不連続部は、前記内側部材と外側部材とで形成された閉断面を該閉断面の外部と連通するように、前記外側部材の接合部に形成されている請求項3又は請求項4記載のバンパリインフォースメント構造。
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