JP7040082B2

JP7040082B2 - バンパリインフォースメント

Info

Publication number: JP7040082B2
Application number: JP2018020680A
Authority: JP
Inventors: 敏行笠井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: JP2019137148A

Description

本発明は車両のバンパに備えられるバンパリインフォースメントに関する。

従来、車両の前端部や後端部に配設されるバンパには衝突荷重を吸収するためにバンパリインフォースメントが備えられている。このバンパリインフォースメントは、例えば特許文献１に開示されているように略矩形状の閉断面構造で成っている。つまり、バンパリインフォースメントは、車体前後方向の前側に位置する前板部、車体前後方向の後側に位置する後板部、前記前板部の上端と前記後板部の上端との間に亘る上板部、前記前板部の下端と前記後板部の下端との間に亘る下板部を備えている。また、この特許文献１に開示されているように、バンパリインフォースメントの内部に補強部材が備えられた構成も知られている。

図５は、この補強部材が備えられたリヤバンパリインフォースメントａにおける車幅方向左側端部およびその周辺部の概略構成を示す斜視図である。この図における矢印ＦＲは車体前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＬＨは車体左方向、矢印ＲＨは車体右方向をそれぞれ示している。この図５に示すように、リヤバンパリインフォースメントａは、前述したように、前板部ｂ、後板部ｃ、上板部ｄ、下板部ｅを備えていると共に、このリヤバンパリインフォースメントａの内部において前板部ｂと後板部ｃとの間に亘って、水平方向に沿って延在する補強部材としての補強板部ｆが配設されている。また、リヤバンパリインフォースメントａでは、前板部ｂにおける車幅方向左側端部がクラッシュボックスｇを介してリヤサイドメンバｈに接続されている。なお、図示しないが、リヤバンパリインフォースメントａにおける車幅方向右側端部も同様の構成となっている。

この構成により、車両の後突時には、リヤバンパリインフォースメントａに入力された衝突荷重がクラッシュボックスｇを介してリヤサイドメンバｈに伝達され、このリヤサイドメンバｈによって衝突荷重が吸収されることになる。

図６は、後突のオフセット衝突試験時における車体フレームの変形状態を示す平面図である。この後突のオフセット衝突の場合における理想的な荷重吸収形態としては、衝突荷重が入力された側（図６に示すものにあっては車幅方向の左側）から、リヤバンパリインフォースメントａを経て、衝突荷重が入力されていない側（図６に示すものにあっては車幅方向の右側）に向けて荷重が伝達され、左右の各クラッシュボックスｇ，ｇを介して各リヤサイドメンバｈ，ｈに荷重伝達が行われて車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが求められる。つまり、リヤバンパリインフォースメントａには、車幅方向への高い荷重伝達機能が求められている。

特開２０１７－５６７６０号公報

しかしながら、前記オフセット衝突の場合、衝突物（バリア等）ｉの一部であって、リヤバンパリインフォースメントａよりも車幅方向外側に存在する部分（図６に示すものにあってはリヤバンパリインフォースメントａよりも車幅方向左側に存在する部分）が、該リヤバンパリインフォースメントａの外側（車幅方向外側）に回り込むように変形し、リヤバンパリインフォースメントａの車幅方向の一方側の端部に応力が集中することがある。つまり、このリヤバンパリインフォースメントａの外側に回り込んだ部分が、リヤバンパリインフォースメントａの車幅方向の一方側の端部に対して斜め前方への荷重を作用させることになり（図６における矢印を参照）、これによって、リヤバンパリインフォースメントａの車幅方向の一方側の端部に応力が集中することになる。なお、一般道路でのオフセット衝突の場合、前記衝突物としては車両（後突した車両）やガードレールが相当することになる。

このような応力の集中が生じた場合、リヤバンパリインフォースメントａの端部に割れや亀裂が発生する可能性が高く、この場合、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまい（この場合の補強板部ｆにおける割れや亀裂の進展方向を図５の矢印で示す）、リヤバンパリインフォースメントａに要求されている車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうことになる。このため、一方側（衝突荷重が入力された側）のリヤサイドメンバｈによって衝突荷重の大部分を吸収する必要が生じることから、このリヤサイドメンバｈの剛性を大幅に高くしておく必要があるが、これでは、車体重量の増大に繋がってしまうため好ましくない。

前述した説明では後突のオフセット衝突の場合を例に挙げて説明したが、前突のオフセット衝突の場合も同様である。つまり、フロントバンパリインフォースメントにあっても、車幅方向への高い荷重伝達機能が求められている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オフセット衝突の場合に、車幅方向の一方側の端部に応力が集中することを回避可能なバンパリインフォースメントを提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車幅方向の両側に配設されて車体前後方向に沿って延在する各メンバ部材における車体前後方向の一方側の端部同士の間に架け渡されたバンパリインフォースメントを前提とする。このバンパリインフォースメントに対し、矩形閉断面構造で成る中空部の内部に、水平方向に沿って延在する補強板材が配設されており、前記補強板材は、その車幅方向の両端部に凹部が設けられており、車体前後方向に沿う方向から見た場合に、前記補強板材において前記メンバ部材にオーバラップする領域内の一部に前記凹部の外縁の全体が位置しており、当該領域内において前記凹部以外の部分が車体前後方向に延在して前記矩形閉断面構造における前板部の上下方向の中間部と後板部の上下方向の中間部との間に亘って配設されていることを特徴とする。

この特定事項により、車両のオフセット衝突時、バンパリインフォースメントの車幅方向の一方側に衝突荷重が入力され、この衝突荷重によるバンパリインフォースメントの変形は、前記補強板材における車幅方向の一方側の部分に設けられた凹部において進行する。このため、バンパリインフォースメントの車幅方向の一方側の特定の部位に応力が集中してしまうといったことを回避でき（応力を分散でき）、バンパリインフォースメントの端部に割れや亀裂が発生してしまうことを抑制できる。従って、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまってバンパリインフォースメントにおける車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうといったことが抑制される。その結果、車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが可能になり、メンバ部材の剛性を大幅に高くしておく必要がなくなって、車体重量の軽量化を図ることができる。

本発明では、バンパリインフォースメントの中空の内部に配設されて水平方向に沿って延在する補強板材の車幅方向の両端部に凹部を設けている。これにより、オフセット衝突時に、バンパリインフォースメントの車幅方向の一方側の特定の部位に応力が集中してしまうといったことを回避でき、バンパリインフォースメントの端部に割れや亀裂が発生してしまうことを抑制できる。つまり、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまってバンパリインフォースメントにおける車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうといったことが抑制される。その結果、車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが可能になり、メンバ部材の剛性を大幅に高くしておく必要がなくなって、車体重量の軽量化を図ることができる。

実施形態におけるリヤバンパおよびその周辺部の断面図である。実施形態におけるリヤバンパリインフォースメントの車幅方向左側端部およびその周辺部の概略構成を示す斜視図である。変形例１における図２相当図である。変形例２における図２相当図である。従来技術における図２相当図である。後突のオフセット衝突試験時における車体フレームの変形状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両の後端部に配設されたリヤバンパに備えられるリヤバンパリインフォースメントに本発明を適用した場合について説明する。

－リヤバンパおよびその周辺部の概略構成－
図１は、本実施形態におけるリヤバンパ１およびその周辺部の断面図（リヤバンパ１およびその周辺部の水平方向での断面を上側から見た図）である。また、図２は、本実施形態におけるリヤバンパリインフォースメント２の車幅方向左側端部およびその周辺部の概略構成を示す斜視図である。これらの図における矢印ＦＲは車体前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＬＨは車体左方向、矢印ＲＨは車体右方向をそれぞれ示している。

図１に示すように、車体の後端部にはリヤバンパ１が設けられている。このリヤバンパ１は、車体の後端下部において車幅方向に沿って延在されている。

また、車体の車幅方向両側の下部には、車体前後方向に沿って延在する一対のリヤサイドメンバ３，３が配設されている。これらリヤサイドメンバ３，３は、車体前後方向から見て矩形の閉断面構造となっている。各リヤサイドメンバ３，３は、車幅方向に沿って延在する図示しないクロスメンバによって互いに連結されている。

各リヤサイドメンバ３，３の後端部には、それぞれ車体上下方向および車幅方向に延在するロアバックパネル３１，３１が接合されている。そして、このロアバックパネル３１，３１を介して各リヤサイドメンバ３，３の後端部にはクラッシュボックス４，４が接合されている。これらリヤサイドメンバ３，３、ロアバックパネル３１，３１およびクラッシュボックス４，４によって本発明でいうメンバ部材が構成されている。

そして、これらクラッシュボックス４，４の後端部同士の間に亘ってリヤバンパリインフォースメント２が架け渡されている。このリヤバンパリインフォースメント２の構成については後述する。

リヤバンパリインフォースメント２の後端面には、例えばウレタンフォーム等の柔軟な素材で形成されて後突時の衝突荷重を吸収するバンパアブソーバ１１が設けられている。そして、リヤバンパリインフォースメント２およびバンパアブソーバ１１の外周囲は、リヤバンパカバー１２によって被覆されている。

－リヤバンパリインフォースメントの構成－
次に、前記リヤバンパリインフォースメント２について説明する。

図２に示すように、リヤバンパリインフォースメント２は、車体前後方向の前側に位置して鉛直方向に沿って延在する前板部２１、車体前後方向の後側に位置して鉛直方向に沿って延在する後板部２２、前板部２１の上端と後板部２２の上端との間に亘って水平方向に沿って延在する上板部２３、前板部２１の下端と後板部２２の下端との間に亘って水平方向に沿って延在する下板部２４を備えている。また、このリヤバンパリインフォースメント２は、その中空部の内部において前板部２１の上下方向の中間部と後板部２２の上下方向の中間部との間に亘って水平方向に沿って延在する補強板部（本発明でいう補強板材）２５が配設されている。このリヤバンパリインフォースメント２はアルミニウム合金の押し出し成形によって作製されており、前記各板部２１，２２，２３，２４，２５が一体化されている。

そして、前記前板部２１における車幅方向左側端部がクラッシュボックス４およびロアバックパネル３１を介してリヤサイドメンバ３に接続されている。具体的には前記前板部２１がクラッシュボックス４の背面（車体後方を向いている面）に溶接されている。なお、リヤバンパリインフォースメント２における車幅方向右側端部も同様の構成となっている。この構成により、車両の後突時には、リヤバンパリインフォースメント２に入力された衝突荷重がクラッシュボックス４を介してリヤサイドメンバ３に伝達されることになる。

本実施形態の特徴は、前記上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状にある。具体的に、これら上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａは、それぞれ車体前後方向の中央部分が車幅方向の内側に向かって湾曲した形状（凹部）で形成されている。言い替えると、上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａが部分的に切り欠かれた構成となっており、その車幅方向の内側への切り欠き量が、各板部２３，２４，２５それぞれにおける車体前後方向の中央部分に向かうに従って大きくなる形状となっている。本実施形態では、これら端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状としては、平面視が円弧形状となっており、各形状は互いに同一形状となっている。これら端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状としては円弧形状に限定されるものではなく、また、各形状は互いに異なる形状（例えば互いに曲率の異なる円弧形状等）となっていてもよい。

このような形状とした場合、車両の後突時に後方から入力される衝突荷重は、端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの車体前後方向の中央部分を大きく変形させる（例えば上下方向に折り曲げるように変形させる）ことになる。

－後突のオフセット衝突試験－
次に、後突のオフセット衝突試験時について説明する。ここでは、車幅方向の左側に衝突物（バリア）が衝突される場合について説明する。

この場合、図１および図２に矢印Ｆで示すように、リヤバンパリインフォースメント２における車幅方向の左側部分に衝突荷重が入力されることになる。この場合、この衝突荷重によるリヤバンパリインフォースメント２の変形は、上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５それぞれにおける車幅方向の一方側（この場合には車幅方向の左側）の部分に設けられた曲面で成る端縁２３ａ，２４ａ，２５ａにおいて進行する。このため、リヤバンパリインフォースメント２の車幅方向の一方側（車幅方向の左側）の特定の部位（例えば図５に示すように後板部ｃと補強板部ｆとの境界部分）に応力が集中してしまうといったことを回避でき（応力を分散でき）、リヤバンパリインフォースメント２の端部に割れや亀裂が発生してしまうことを抑制できる。従って、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまってリヤバンパリインフォースメント２における車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうといったことが抑制される。その結果、車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが可能になり、リヤサイドメンバ３，３の剛性を大幅に高くしておく必要がなくなって、車体重量の軽量化を図ることができる。

（変形例１）
次に、変形例１について説明する。本変形例も、リヤバンパリインフォースメント２の上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状を改良したものである。その他の構成は前記実施形態のものと同様であるので、ここでは、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状についてのみ説明する。

図３は、本変形例における図２相当図である。この図３に示すように、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状としては、その車体前後方向における後端部近傍位置のみに、車幅方向の内側に向かって湾曲した形状で成る凹部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂが形成されている。つまり、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの車体前後方向の前端部および中央部にあっては車体前後方向に沿って延在する直線状となっているのに対し、車体前後方向の後端部にあっては車幅方向の内側に向かって湾曲した形状で成る凹部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂとなっている。本変形例では、これら凹部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂの形状は互いに同一形状となっているが、各形状は互いに異なっていてもよい。

本変形例にあっては、後突のオフセット衝突試験時、衝突荷重によるリヤバンパリインフォースメント２の変形は、上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５それぞれにおける車幅方向の一方側（この場合には車幅方向の左側）の部分に設けられた凹部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂの周辺において進行する。このため、この場合にも、リヤバンパリインフォースメント２の車幅方向の一方側（車幅方向の左側）の特定の部位に応力が集中してしまうといったことを回避でき（応力を分散でき）、リヤバンパリインフォースメント２の端部に割れや亀裂が発生してしまうことを抑制できる。従って、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまってリヤバンパリインフォースメント２における車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうといったことが抑制される。その結果、車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが可能になり、リヤサイドメンバ３，３の剛性を大幅に高くしておく必要がなくなって、車体重量の軽量化を図ることができる。

（変形例２）
次に、変形例２について説明する。本変形例は、リヤバンパリインフォースメント２の上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの近傍の構成を改良したものである。その他の構成は前記実施形態のものと同様であるので、ここでは、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの近傍の構成についてのみ説明する。

図４は、本変形例における図２相当図である。この図４に示すように、本変形例では、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの形状としては車体前後方向に沿って延在する直線状となっている。また、この端縁２３ａ，２４ａ，２５ａの近傍には、各板部２３，２４，２５が部分的に下側に湾曲されて成る凹陥部（凹部）２３ｃ，２４ｃ，２５ｃが形成されている。つまり、各板部２３，２４，２５における車幅方向の両側の端縁２３ａ，２４ａ，２５ａから車幅方向に所定間隔を存した内側位置に凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃが形成されている。本変形例では、各板部２３，２４，２５それぞれにおいて、車体前後方向の２箇所に凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃが形成されている。また、これら凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃの平面視形状としては車幅方向を長軸方向とする楕円形状となっている。本変形例では、これら凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃの形状は互いに同一形状となっているが、各形状は互いに異なっていてもよい。

本変形例にあっては、後突のオフセット衝突試験時、衝突荷重によるリヤバンパリインフォースメント２の変形は、上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５それぞれに形成されている凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃの周辺において進行する。このため、この場合にも、リヤバンパリインフォースメント２の車幅方向の一方側（車幅方向の左側）の特定の部位に応力が集中してしまうといったことを回避でき（応力を分散でき）、リヤバンパリインフォースメント２の端部に割れや亀裂が発生してしまうことを抑制できる。従って、この割れや亀裂が車幅方向に沿って進展してしまってリヤバンパリインフォースメント２における車幅方向への荷重伝達機能が大きく阻害されてしまうといったことが抑制される。その結果、車体フレームの広範囲で衝突荷重を吸収することが可能になり、リヤサイドメンバ３，３の剛性を大幅に高くしておく必要がなくなって、車体重量の軽量化を図ることができる。

－他の実施形態－
なお、本発明は、前記実施形態および前記各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態および前記各変形例では、車両の後端部に配設されたリヤバンパ１に備えられるリヤバンパリインフォースメント２に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、車両の前端部に配設されたフロントバンパに備えられるフロントバンパリインフォースメントに対しても適用が可能である。

また、前記実施形態および前記各変形例では、リヤバンパリインフォースメント２の上板部２３、下板部２４、および、補強板部２５それぞれに凹部（前記実施形態にあっては湾曲した形状で成る端縁２３ａ，２４ａ，２５ａ、変形例１にあっては凹部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ、変形例２にあっては凹陥部２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ）を設けた場合について説明した。本発明はこれに限らず、補強板部２５のみに凹部を設けるようにしてもよい。また、補強板部２５に加えて、上板部２３および下板部２４のうちの一方のみに凹部を設けるようにしてもよい。

本発明は、車体のリヤバンパリインフォースメントに適用可能である。

１リヤバンパ
２リヤバンパリインフォースメント
２３上板部
２４下板部
２５補強板部
２３ａ，２４ａ，２５ａ端縁
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ凹部
２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ凹陥部
３リヤサイドメンバ
３１ロアバックパネル
３２クラッシュボックス

Claims

車幅方向の両側に配設されて車体前後方向に沿って延在する各メンバ部材における車体前後方向の一方側の端部同士の間に架け渡されたバンパリインフォースメントにおいて、
矩形閉断面構造で成る中空部の内部に、水平方向に沿って延在する補強板材が配設されており、
前記補強板材は、その車幅方向の両端部に凹部が設けられており、車体前後方向に沿う方向から見た場合に、前記補強板材において前記メンバ部材にオーバラップする領域内の一部に前記凹部の外縁の全体が位置しており、当該領域内において前記凹部以外の部分が車体前後方向に延在して前記矩形閉断面構造における前板部の上下方向の中間部と後板部の上下方向の中間部との間に亘って配設されていることを特徴とするバンパリインフォースメント。