JP6482833B2

JP6482833B2 - 車両用バンパ装置

Info

Publication number: JP6482833B2
Application number: JP2014236210A
Authority: JP
Inventors: 孝信金子; 北　恭一; 恭一北; 正保　順; 順正保; 一貴森; 環大林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: EP3023305B1; EP3023305A1; CN205149746U; US9884598B2; US20160144812A1; JP2016097795A

Description

本発明は、車両のバンパ装置に関する。

従来から、下記特許文献１に記載されているように、車両が物体に衝突したときに生じた衝撃を吸収する車両用バンパ装置は知られている。この車両用バンパ装置（バンパーリインフォースメント）は、車幅方向に延びる筒状（中空状）に形成された筒状部と、前記筒状部内に挿入されて前記筒状部を補強する補強部を有する。筒状部の長手方向に垂直な断面は略長方形を呈する。すなわち、筒状部は、車両高さ方向に垂直な板状に形成された上壁部及び下壁部と、前記上壁部及び下壁部の前端同士及び後端同士を接続する前壁部及び後壁部を有する。筒状部は金属製である。筒状部は、例えば、押出成形法を用いて製造される。補強部は、前記筒状部の内側面であって、前記筒状部を構成する上壁部と前壁部との接続部（上側の角部）に沿って車幅方向に延設された上側発泡樹脂材（熱硬化型発泡樹脂材）、下壁部と前壁部との接続部（下側の角部）に沿って車幅方向に延設された下側発泡樹脂材（熱硬化型発泡樹脂材）、及び前記上側発泡樹脂材と下側発泡樹脂材とを支持する支持部材（キャリア部材）を有する。

車両（バンパ装置）に物体が衝突したとき、前記上側の角部及び下側の角部に、特に大きな荷重が作用する。特許文献１のバンパ装置は、前記上側の角部及び下側の角部を、上側発泡樹脂材及び下側発泡樹脂材によって補強して車両用バンパ装置の曲げ剛性を向上させることにより、衝撃吸収量を増大させている。

特許第５２１０１１７号公報

特許文献１の車両用バンパ装置は、前記上側角部及び下側角部が発泡樹脂材によって補強されているが、発泡樹脂材の曲げ剛性は筒状部の曲げ剛性に比べて低いので、前記上側角部及び下側角部が発泡樹脂材によって補強されたとしても、車両用バンパ装置の曲げ剛性が僅かに向上するだけであって、衝撃吸収量も僅かに向上するだけである。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、従来よりも衝撃吸収量を増大させた車両用バンパ装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車室の前方又は後方にて車幅方向に延設された車両用バンパ装置（１０）であって、車幅方向に延びる筒状を呈するように一体的に形成された金属製の筒状部（２０）と、前記筒状部の内面に沿って車幅方向に延びる板状を呈するように形成された炭素繊維強化樹脂製の補強部材（３１）であって、発泡して体積が増大する発泡樹脂材によって前記筒状部の内部に固定されている補強部材と、前記筒状部内に挿入され、前記補強部材を支持するとともに、前記筒状部内に空洞を形成する支持部材（３２）と、を備え、前記補強部材の一方の側面が、前記筒状部の内面のうち、前記車室側に位置する部分に対面するように配置され、前記補強部材の一方の側面と前記筒状部の内面との間に前記発泡樹脂材が充填されている、車両用バンパ装置としたことにある。

上記のように、筒状部は、炭素繊維強化樹脂製の補強部材によって補強されている。したがって、車両用バンパ装置の曲げ剛性を従来よりも向上させることができ、車両用バンパ装置の衝撃吸収量を増大させることができる。また、補強部材を筒状部の外周面に接着した場合には、車両が物体に衝突した際の衝撃によって、補強部材が筒状部から剥がれて脱落する可能性が高い。この場合、補強部材は、筒状部を補強する部材として機能しない。これに対し、本発明に係る車両用バンパ装置では、補強部材は、発泡樹脂材によって筒状部の内部に固定されているので、筒状部から脱落することなく、筒状部を補強する部材として確実に機能する。

また、車両が物体に衝突した場合、筒状部のうち車室とは反対側（物体が衝突した側）に位置する部分には圧縮方向の力が作用し、車室側（物体が衝突した側とは反対側）に位置する部分には引っ張り方向の力が作用する（図５参照）。一般に、炭素繊維強化樹脂材は、引っ張り方向の強度が高い。そこで、本発明では、筒状部のうち車室とは反対側（物体が衝突した側）に位置する部分に、補強部材が固定されている。これにより、車両用バンパ装置の曲げ剛性をより効果的に向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用バンパ装置が適用された車両の概略を示す平面図である。図１の車両用バンパ装置の斜視図である。図１の車両用バンパ装置の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。補強部の組み立て手順を示す斜視図である。車両用バンパ装置に物体が衝突した際、車両用バンパ装置に作用する力の方向の概略を示す平面図である。本発明の変形例に係る車両用バンパ装置の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る車両用バンパ装置１０について説明する。まず、車両用バンパ装置１０が組み付けられる車両１の構成について簡単に説明しておく。この車両１は、図１に示すように、左右一対のサイドメンバＳＬ，ＳＲを有する。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車両前後方向にそれぞれ延設されている。サイドメンバＳＬ，ＳＲは、車幅方向に間隔をおいて配置されている。車両用バンパ装置１０は車幅方向に延設され、その車幅方向両端部がサイドメンバＳＬ，ＳＲの前端面に締結部材（ボルト及びナット）を用いて組み付けられる。車両用バンパ装置１０は、図示しないバンパカバーによって覆われている。なお、本実施形態では、本発明を、車両の前端部（車室Ｃの前方）に組み付けられる車両用バンパ装置１０に適用した例について説明する。しかし、本発明は、車両の後端部（車室Ｃの後方）に組み付けられる車両用バンパ装置にも適用可能である。

車両用バンパ装置１０は、図２に示すように、筒状部２０及び補強部３０を有する。筒状部２０は、金属製（例えばアルミニウム製）である。筒状部２０は、車幅方向に延びる筒状（中空状）に形成されている。図３に示すように、筒状部２０の長手方向に垂直な断面の外形は略長方形を呈する。すなわち、筒状部２０は、上壁部２１、下壁部２２、前壁部２３及び後壁部２４を有する。上壁部２１及び下壁部２２は、車両高さ方向に垂直な板状に形成されている。下壁部２２は上壁部２１の下方に配置されている。

前壁部２３は、上壁部２１及び下壁部２２に垂直な板状に形成されている。前壁部２３の後面に上壁部２１及び下壁部２２の前端面が接続されている。前壁部２３の上端は、上壁部２１の上面よりも少し上方に位置している。また、前壁部２３の下端は、下壁部２２の下面よりも少し下方に位置している。前壁部２３は、凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有する。凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、前壁部２３の部分であって、筒状部２０の前方から見て、後方へ凹むように形成された部分である。凹部２３ａは、前壁部２３の車両高さ方向における中央部にて、車幅方向に延設されている。凹部２３ａの延設方向に垂直な断面は、台形を呈する。凹部２３ｂ，２３ｃは、凹部２３ａの上方及び下方にて、車幅方向にそれぞれ延設されている。凹部２３ｂ，２３ｃの延設方向に垂直な断面は、Ｖ字を呈する。

後壁部２４は、上壁部２１及び下壁部２２に垂直な板状に形成されている。後壁部２４の上端部及び下端部は、前方へ湾曲しており、上壁部２１及び下壁部２２の後端面にそれぞれ接続されている。

筒状部２０は、平面視において、弓状に少し湾曲している（図１参照）。すなわち、筒状部２０の車幅方向中央部は、筒状部２０の車幅方向両端部よりも前方に位置している。

筒状部２０は、例えば、押出成形法を用いて一体的に製造された直筒状の成形体を、弓状に曲げ加工して製造される。なお、上壁部２１、下壁部２２、前壁部２３及び後壁部２４の肉厚は、例えば、６ｍｍである。

補強部３０は、筒状部２０内に挿入されて筒状部２０を補強する補強部材３１と、補強部材３１を支持する支持部材３２と、を有する。

補強部材３１は、炭素繊維強化樹脂製である。補強部材３１は、車幅方向に延設されている。補強部材３１は、車両前後方向に垂直な平板状に形成されている。補強部材３１の車両高さ方向の寸法は、筒状部２０の車両高さ方向における内寸よりも少し小さい。補強部材３１の車幅方向の寸法は、筒状部２０の車幅方向の寸法と略同一である。補強部材３１の肉厚は、例えば、０．５ｍｍである。このように、補強部材３１の肉厚は比較的薄いので、補強部材３１に外力を加えることにより、補強部材３１を多少湾曲させることができる。つまり、補強部材３１は可撓性を有する。

支持部材３２は、合成樹脂製（例えば、ポリプロピレン樹脂製）である。支持部材３２は、上壁部３２１、下壁部３２２及び中間壁部３２３を有する。上壁部３２１及び下壁部３２２は、車両高さ方向に垂直な板状に形成されている。下壁部３２２は、上壁部３２１の下方に位置している。中間壁部３２３は、車両前後方向に垂直な板状に形成されている。中間壁部３２３の上端は、上壁部３２１の車両前後方向における中間部に接続されている。また、中間壁部３２３の下端は、下壁部３２２の車両前後方向における中間部に接続されている。支持部材３２の車両高さ方向の寸法は、筒状部２０の車両高さ方向における内寸の３分の１程度である。支持部材３２の車幅方向の寸法は、筒状部２０の車幅方向の寸法と略同一である。支持部材３２の車両前後方向の寸法は、筒状部２０の車両前後方向における内寸の８０％程度である。支持部材３２を構成する各壁部の肉厚は、例えば、３ｍｍである。支持部材３２は、押出成形法を用いて、一体的に形成される。支持部材３２は、車幅方向に沿うように直線状に延設されているが、支持部材３２を構成する各壁部の肉厚は比較的薄いので、支持部材３２に外力を加えることにより、支持部材３２を多少湾曲させることができる。つまり、支持部材３２は可撓性を有する。

つぎに、車両用バンパ装置１０の組み立て手順について説明する。まず、図４に示すように、補強部材３１の前面及び後面に熱硬化型発泡樹脂材ＲＦが塗布される。熱硬化型発泡樹脂材ＲＦは、加熱されることにより発泡して体積が増大するとともに硬化する。熱硬化型発泡樹脂材ＲＦの体積の増大率は、例えば、３倍程度である。つぎに、補強部材３１と支持部材３２とが接着される。具体的には、支持部材３２の上壁部３２１及び下壁部３２２の後端面と補強部材３１の前面とが接着される。支持部材３２は、補強部材３１の車両高さ方向中央部に接着される。すなわち、補強部材３１と支持部材３２とが接着された状態では、上壁部３２１の上面と補強部材３１の上端面との距離は、下壁部３２２の下面と補強部材３１の下端面との距離に等しい。互いに接着された補強部材３１及び支持部材３２は、筒状部２０内に挿入される。上記のように、筒状部２０は弓状に多少湾曲しているのに対し、補強部材３１及び支持部材３２は車幅方向に沿うように直線状に延設されている。しかし、補強部材３１及び支持部材３２は可撓性を有するので、補強部材３１及び支持部材３２は、筒状部２０内に挿入されると、筒状部２０に沿うように湾曲する。

筒状部２０内に補強部材３１及び支持部材３２が挿入された状態では、上壁部３２１の前端部は、凹部２３ａと凹部２３ｂとの間に位置している（図３参照）。また、下壁部３２２の前端部は、凹部２３ａと凹部２３ｃとの間に位置している。すなわち、上壁部３２１と下壁部３２２との間に、凹部２３ａが位置している。

筒状部２０内に補強部材３１及び支持部材３２が挿入されることにより、筒状部２０の内部空間は５つの空間（空間Ｓ１〜Ｓ５）に区切られている。上壁部２１、前壁部２３、上壁部３２１及び補強部材３１で囲まれた空間を空間Ｓ１と呼ぶ。下壁部２２、前壁部２３、下壁部３２２及び補強部材３１で囲まれた空間を空間Ｓ２と呼ぶ。上壁部３２１、下壁部３２２、中間壁部３２３及び補強部材３１で囲まれた空間を空間Ｓ３と呼ぶ。補強部材３１及び後壁部２４で囲まれた空間を空間Ｓ４と呼ぶ。また、上壁部３２１、下壁部３２２、中間壁部３２３及び前壁部２３で囲まれた空間を空間Ｓ５と呼ぶ。なお、補強部材３１の前面のうち、空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内にそれぞれ位置する部分に塗布されている熱硬化型発泡樹脂材ＲＦの体積は、空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の体積の３分の１程度である。補強部材３１の後面に塗布されている熱硬化型発泡樹脂材ＲＦの体積は、空間Ｓ４の体積の３分の１程度である。

つぎに、筒状部２０、並びに筒状部２０に挿入された補強部材３１及び支持部材３２を加熱する。すると、熱硬化型発泡樹脂材ＲＦが発泡して体積が増大して硬化する。すなわち、空間Ｓ１〜Ｓ４が熱硬化型発泡樹脂材ＲＦで充填された状態になる。これにより、補強部材３１が筒状部２０の内部に固定される。なお、この状態において、空間Ｓ５は空洞のままである。また、補強部材３１は、後壁部２４に沿って延設されている。すなわち、補強部材３１の後面と後壁部２４の前面とが平行であって、且つ近接している。

上記のように、筒状部２０は、炭素繊維強化樹脂製の補強部材３１によって補強されている。したがって、車両用バンパ装置１０の曲げ剛性を従来よりも向上させることができ、車両用バンパ装置１０の衝撃吸収量を増大させることができる。また、補強部材３１を筒状部２０の外周面に接着した場合には、車両１が物体に衝突した際の衝撃によって、補強部材３１が筒状部２０から剥がれて脱落する可能性が高い。この場合、補強部材３１は、筒状部２０を補強する部材として機能しない。これに対し、車両用バンパ装置１０では、補強部材３１は、熱硬化型発泡樹脂材ＲＦによって筒状部２０の内部に固定されているので、筒状部２０から脱落することなく、筒状部２０を補強する部材として確実に機能する。

また、車両１に前端に物体が衝突した場合、図５に示すように、車両用バンパ装置１０の前部には圧縮方向の力が作用し、後部には引っ張り方向の力が作用する。一般に、炭素繊維強化樹脂材は、引っ張り方向の強度が高い。本実施形態では、補強部材３１が後壁部２４に沿って固定されている。これにより、車両用バンパ装置１０の曲げ剛性をより効果的に向上させることができる。

また、補強部材３１は支持部材３２によって支持されている。そして、補強部材３１及び支持部材３２が筒状部２０内に挿入されることにより筒状部２０内に形成された空間Ｓ５内は空洞である。したがって、補強部材３１及び支持部材３２が筒状部２０内に挿入されることにより筒状部２０内に形成された全ての空間が熱硬化型発泡樹脂材ＲＦで充填された場合に比べて、車両用バンパ装置１０を軽量化できる。

また、前壁部２３には、筒状部２０の長手方向に延びる凹部２３ａ，２３ｂ，２３ｃが形成されている。そして、支持部材３２の上壁部３２１の前端部が、凹部２３ａと凹部２３ｂとの間に挿入され、支持部材３２の下壁部３２２の前端部が、凹部２３ａと凹部２３ｃとの間に挿入されている。したがって、支持部材３２の車両高さ方向の位置がずれ難い。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、図６に示すように、補強部材３１の後面と筒状部２０の後壁部２４の前面とを当接させてもよい。また、支持部材３２を省略してもよい。この場合、補強部材３１が筒状部２０内に挿入されることにより筒状部２０内に形成される全ての空間に、熱硬化型発泡樹脂材ＲＦが隙間なく充填されるとよい。また、上記実施形態では、補強部材３１は筒状部２０の後壁部２４に沿うように配置されているが、これに代えて、又はこれに加えて、補強部材３１が筒状部２０の前壁部２３、上壁部２１及び下壁部２２のうちのいずれか１つの壁部又は複数の壁部に沿うように配置されていてもよい。

１・・・車両、１０・・・車両用バンパ装置、２０・・・筒状部、２１・・・上壁部、２２・・・下壁部、２３・・・前壁部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・・凹部、２４・・・後壁部、３０・・・補強部、３１・・・補強部材、３２・・・支持部材、３２１・・・上壁部、３２２・・・下壁部、３２３・・・中間壁部、Ｃ・・・車室、ＲＦ・・・熱硬化型発泡樹脂材、Ｓ１〜Ｓ５・・・空間、ＳＬ，ＳＲ・・・サイドメンバ

Claims

車室の前方又は後方にて車幅方向に延設された車両用バンパ装置であって、
車幅方向に延びる筒状を呈するように一体的に形成された金属製の筒状部と、
前記筒状部の内面に沿って車幅方向に延びる板状を呈するように形成された炭素繊維強化樹脂製の補強部材であって、発泡して体積が増大する発泡樹脂材によって前記筒状部の内部に固定されている補強部材と、
前記筒状部内に挿入され、前記補強部材を支持するとともに、前記筒状部内に空洞を形成する支持部材と、を備え、
前記補強部材の一方の側面が、前記筒状部の内面のうち、前記車室側に位置する部分に対面するように配置され、
前記補強部材の一方の側面と前記筒状部の内面との間に前記発泡樹脂材が充填されている、車両用バンパ装置。