(57)【要約】【課題】オフセットした衝突荷重に対して有効な耐衝撃特性を発揮するとともに、重量の増大を招くことなく軽量化して性能を向上させる。【解決手段】前方位置に上下方向に沿って配置される前壁１１、後方位置に上下方向に沿って配置される後壁１２、これら前壁１１及び後壁１２の間の上下端部を相互に連結状態とする上壁１３及び下壁１４が備えられた中空断面を有するとともに、後壁１２にステー２への取り付け部が形成され、前壁１１の上端部は、後壁１２のステー２への取り付け部よりも上方に延びており、上壁１３の少なくとも後部は、後壁１２をステー２に取り付けたときにステー２の上端から斜め上方に向けて傾斜する傾斜壁２２とされ、傾斜壁２２は、水平方向に対する角度が１４５°以上であり、上壁１３の車体前後方向の長さの半分以上の長さの範囲に設けられている、【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前端のステーに車体の幅方向に沿って固定されるバンパレインフォースであって、
前方位置に上下方向に沿って配置される前壁、後方位置に上下方向に沿って配置される後壁、これら前壁及び後壁の間の上下端部を相互に連結状態とする上壁及び下壁が備えられた中空断面を有するとともに、前記後壁に前記ステーへの取り付け部が形成され、前記前壁の上端部は、前記後壁のステーへの取り付け部よりも上方に延びており、前記上壁の少なくとも後部は、前記後壁を前記ステーに取り付けたときに該ステーの前端から斜め上方に向けて傾斜する傾斜壁とされ、該傾斜壁は、水平方向に対する角度が１４５°以上であり、前記上壁の車体前後方向の長さの半分以上の長さの範囲に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。
【請求項２】
前記傾斜壁は、前記角度が１５０°以上であり、前記上壁の前部に、前記傾斜壁から連続する水平壁が前記上壁の車体前後方向の長さの０．４倍以下の範囲で形成されていることを特徴とする請求項１記載のバンパレインフォース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バンパレインフォースに係り、特に、大型車との衝突時を想定して対策した車両用バンパレインフォースに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の前部及び後部に位置するバンパレインフォースは、衝突時に、大きな衝撃が加わった場合には自身が変形することによりその衝撃を吸収し、衝撃が小さい場合には抵抗力となって、車体や衝突対象物を保護するものである。一般には特許文献１又は特許文献２に記載されるように、中空の筒状とされ、その長さ方向を車体の幅方向に沿って配置し、その両端部が車両のサイドメンバ先端のステーにそれぞれ固定されている。これら両特許文献に示されるバンパレインフォースの断面は、全体として矩形状に形成され、中央に横リブが形成されているが、特許文献３から５に示す断面形状のものもある。
特許文献３に示されるバンパレインフォースは、略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略二等辺三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている断面形状とされ、軽量化、小型化を図りつつ、高い強度及び耐衝撃性を有するものとされている。
【０００３】
また、特許文献４に示されるバンパレインフォースは、中空形材の断面形状を台形とし、その台形の長辺を荷重負荷面としたアルミニウム合金製押し出し中空形材が用いられており、断面積を増加させることなく座屈し難い構造としている。
特許文献５に示されるバンパレインフォースは、車両の前方に位置する前壁部と、車両の後方に位置する後壁部と、これら前壁部と後壁部とを連結する複数の横壁部とを有し、その横壁部のうち、車両の下方側又は上方側、あるいはその両方に、車長方向に対して斜めに延在する斜壁部を有する構造とすることにより、車両側面から見た場合に２本の斜壁部とこれに連続する壁とによりＹ字形状をした横壁部とし、車体フレームからオフセットした荷重入力に対する抗力を有効に生じさせるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０９８０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８９１５号公報
【特許文献３】特開２００２−２６４７４０号公報
【特許文献４】特開平８−９９５９１号公報
【特許文献５】特開２０００−３１８５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車体と地面との間隔が大きい大型車と、その大型車に対して比較的車高の低い乗用車等の車両とが衝突した場合、車高の低い車両が大型車の車体の下方にもぐり込む現象が生じることがあり、このときの衝撃を車高の低い車両のバンパレインフォースで受けることができるように対策が求められている。米国のＩＩＨＳ（Insurance Institute for Highway Safety：高速道路安全のための保険会社協会）の衝突安全性能試験にも、衝突位置をバンパレインフォースの上方にオフセットした状態で試験するものがあり、その対応も求められる。
【０００６】
上記特許文献のうち、特許文献１〜特許文献４記載のバンパレインフォースでは、そのようなオフセット状態での衝突荷重については考慮されていない。特許文献５記載のバンパレインフォースは、車長方向に対して斜めに延在する斜壁部により、オフセットした荷重入力に対する抗力を生じるようになっているが、この斜壁部に連続する壁部に局部的な応力集中が生じ易いため、小さい衝突荷重でも座屈等の変形が生じ易く、オフセット荷重対策としてはまだ不十分である。また、斜壁部が多い分、重量も増える不具合もある。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、オフセットした衝突荷重に対して有効な耐衝撃特性を発揮するとともに、重量の増大を招くことなく軽量化して性能を向上させたバンパレインフォースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバンパレインフォースは、車体前端のステーに車体の幅方向に沿って固定されるバンパレインフォースであって、前方位置に上下方向に沿って配置される前壁、後方位置に上下方向に沿って配置される後壁、これら前壁及び後壁の間の上下端部を相互に連結状態とする上壁及び下壁が備えられた中空断面を有するとともに、前記後壁に前記ステーへの取り付け部が形成され、前記前壁の上端部は、前記後壁のステーへの取り付け部よりも上方に延びており、前記上壁の少なくとも後部は、前記後壁を前記ステーに取り付けたときに該ステーの前端から斜め上方に向けて傾斜する傾斜壁とされ、該傾斜壁は、水平方向に対する角度が１４５°以上であり、前記上壁の車体前後方向の長さの半分以上の長さの範囲に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
このバンパレインフォースは、その前壁の上端部への衝突によりオフセット荷重を受けたときに、その荷重が大きいときは、中空断面であることから変形して荷重を吸収することができる。オフセット荷重が比較的小さい場合は、その前壁の上端部がステーよりも上方に突出しているため、後方に向けて変形しようとするが、そのオフセット荷重は、前壁の上端部から上壁に伝わり、その上壁には傾斜壁が形成されているので、この傾斜壁の面方向に伝達する。この傾斜壁は、ステーの前端から延びるように傾斜しているので、これを面方向に伝達する荷重は、結局、ステーの前端で支持されることになり、これを強固に支持することができる。
そして、この上壁の少なくとも一部を傾斜壁としたことにより、このような傾斜壁を有しない矩形枠断面で上方に突出させた形状としたものに比べて、同じ板厚であれば材料が少なくて済み、軽量化を図ることができる。
この傾斜壁の角度及び車体前後方向の長さについて上述の範囲とすることにより、傾斜壁を有しないバンパレインフォースに比べて、耐衝突特性が向上するとともに、軽量化にも好適である。
【００１０】
本発明のバンパレインフォースにおいて、前記傾斜壁は、前記角度が１５０°以上であり、前記上壁の前部に、前記傾斜壁から連続する水平壁が前記上壁の車体前後方向の長さの０．４倍以下の範囲で形成されているとよい。
この範囲に傾斜壁及び水平壁を形成することにより、さらに耐衝突特性を向上させ、軽量化を促進することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のバンパレインフォースによれば、中空断面とされていることにより大きな衝突荷重を変形して吸収するとともに、比較的小さいオフセット荷重の場合は、これを上壁の傾斜壁を介してステーに伝達し、このステーにより強固に支持することができるので、座屈の発生を防止することができ、オフセット荷重に対する耐衝突性能を向上させることができる。しかも、上壁の少なくとも後部を傾斜壁とした構成であるから、この傾斜壁を有しない矩形枠断面で上方に突出させた形状としたものに比べて、同じ板厚であれば材料が少なくて済み、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のバンパレインフォースの縦断面図である。
【図２】図１のバンパレインフォースの車体ステーへの取り付け構造を示す斜視図である。
【図３】図１のバンパレインフォースにハーネス取付用クリップを取り付けた例を示す縦断面図である。
【図４】図１のバンパレインフォースの傾斜壁の大きさ及び角度と、衝突時の最大進入量変化及び軽量化率との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態のバンパレインフォースの縦断面図である。
【図６】図５のバンパレインフォースの車体ステーへの取り付け構造を示す斜視図である。
【図７】図５のバンパレインフォースの傾斜壁の大きさ及び角度と、衝突時の最大進入量変化及び軽量化率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るバンパレインフォースの実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示している。図２は、車体前部に取り付けられた第１実施形態のバンパレインフォースの全体構造を示しており、この図２において、符号１Ａ，１Ｂは、車体の左右両側に前後方向に沿って一対設けられて自動車ボディの骨格となるサイドメンバであり、このサイドメンバ１Ａ，１Ｂの前端部にスティールによって形成されたバンパステー（ステー）２が固定され、これらバンパステー２の間に、バンパレインフォース１０がボルト及びナットからなる締結部材３（図１参照）を介して水平に固定されている。
【００１４】
バンパレインフォース１０はアルミ二ウムを押出成形することにより、全体として矩形枠状をなす中空の横断面に形成され、その押出方向を車体の幅方向に向けた状態として所定長さで切断して形成されたものである。このバンパレインフォース１０は、車体前部側に位置する前壁１１と、車体後部側に位置する後壁１２と、これら前壁１１及び後壁１２を上下位置でそれぞれ連結する上壁１３及び下壁１４とが一体に形成され、また、前壁１１と後壁１２との間でかつ矩形枠状断面内の中空部を高さ方向の中央部で横断するように連結する水平な横リブ１５が一体に設けられている。
【００１５】
また、上壁１３は、その前端部は水平方向に沿う平坦な水平壁２１とされるが、後端部は、後方に向けて下り勾配の傾斜壁２２とされている。そして、この傾斜壁２２の後端から後壁１２が垂直に配置され、前壁１１も垂直に形成され、一方、下壁１４は水平に配置されている。したがって、前壁１１の高さよりも後壁１２の高さの方が小さく、これら前壁１１及び後壁１２の下端は同じ水平レベルに配置されるが、上端は前壁１１の方が後壁１２よりも高い位置に配置されている。
この後壁１２は、その背面がバンパステー２の前端壁４に対する取り付け面（取り付け部）とされ、これら後壁１２及びステー２の前端壁４に複数の貫通孔１２ａ，４ａが形成され、これら貫通孔１２ａ，４ａの部分でボルト及びナットからなる締結部材３によって固定され、この固定状態において、後壁１２の上端とバンパステー２の上端面とは同一水平レベルに配置されている。したがって、後壁１２の上端から連続する傾斜壁２２の後端がバンパステー２の上端面と同じ水平レベルとなる。
【００１６】
この場合、このバンパレインフォース１０の上壁１３の全体の長さＡは４０ｍｍ≦Ａ≦１００ｍｍとされ、この上壁１３の長さＡと水平壁２１の長さＢとは、Ｂ／Ａが０．５以内がよい。また、前壁１１の全体高さＣは後壁１２の全体高さＤより大きく、Ｄ＜Ｃ≦１６０ｍｍとされ、後壁１２の全体高さＤは５０ｍｍ≦Ｄ≦１１０ｍｍとされる。傾斜壁２２の水平方向に対する傾斜角度φは１４５°以上がよい。この傾斜壁２２の高さＥは５０ｍｍ以下とされる。より好ましくは、Ｂ／Ａが０．４以下、傾斜角度φは１５０°以上がよい。
なお、バンパレインフォース１０の前方には、これを車体前方より被覆するバンパフェーシアが設けられる（図示略）。このバンパフェーシアは一般には合成樹脂により成形される。
【００１７】
このように構成したバンパレインフォース１０において、大型車との衝突等により、前壁１１の上端部に衝突荷重が作用した場合、その荷重が大きい場合は、中空断面であることから、前壁１１とともに上壁１３、下壁１４、横リブ１５のいずれか又はこれらの複数の壁が変形して、衝突荷重を吸収することにより、その衝突荷重の車体への伝達を極力小さくして、車体を保護することができる。
【００１８】
一方、衝突荷重が比較的小さい場合は、上壁１３の傾斜壁２２の作用により、その衝突荷重を強固に支持することができる。
すなわち、このバンパレインフォース１０は、前壁１１の上端部がバンパステー２の上端面よりも上方に突出しているため、その上端部に図１の矢印Ｆで示すように衝突荷重が作用した場合は、その荷重によって前壁１１が後方に倒れようとするが、前壁１１の上端には、後方に延びる上壁１３の水平壁２１が連結され、その水平壁２１の後端から傾斜壁２２が延びているので、前壁１１から水平壁２１に伝わった荷重が矢印Ｇに示すように傾斜壁２２に沿ってその面方向に伝達する。この傾斜壁２２は、バンパステー２の前端から延びるように傾斜しているので、これを面方向に伝達する荷重は、結局、バンパステー２の前端壁４で支持されることになる。また、前壁１１の下部に伝わる荷重は、横リブ１５及び下壁１４を介してバンパステー２の前端壁４に直接的に伝達される。
【００１９】
したがって、前壁１１の上端部に作用した比較的小さい衝突荷重は、その前壁１１から、上壁１３においては水平壁２１、傾斜壁１１を経由してバンパステー２に伝わり、下部においては横リブ１５及び下壁１４を介してバンパステー２に伝わり、いずれの部分でも、スティール製で剛構造のバンパステー２がその衝突荷重を受けることになり、これを強固に支持して、このバンパレインフォース１０の後方に配置されるラジエータ等の車両部品の損傷を防止することができる。
【００２０】
そして、このように上壁１３、横リブ１５、下壁１４のそれぞれの面方向の延長上にバンパステー２が配置されるので、これら上壁１３、横リブ１５、下壁１４に座屈等の変形が生じにくく、衝突荷重をバンパステー２に確実に伝達することができる。
また、このバンパレインフォース１０は、その上壁１３の後部を傾斜壁２２としたことにより、この傾斜壁２２を有しない矩形枠状の断面で全体を上方に突出させた形状としたものに比べて、同じ板厚であれば材料が少なくて済み、軽量化することができる。
また、バンパレインフォース１０の上壁１３における水平壁２１の上面にハーネスなどの部品を取り付けることができるが、図３に示すように、傾斜壁２２の上方に形成される空間Ｈを利用して、ハーネス取付用クリップ２５を傾斜壁２２に取り付けることも可能であり、このような取り付け構造とすることにより、バンパレインフォース１０の前方に配置されるエネルギー吸収材２６がバンパレインフォース１０の上方に回り込んだ配置となっても、ハーネスを回避させて配線しなくても済む。
なお、このバンパレインフォース１０は図２に示すように若干曲げ変形されるが、上壁１３に傾斜壁２２が形成されていることにより、上壁１３の綾線１３ａ，１３ｂ（図３参照）の間隔が小さくなるので、曲げによるしわの発生が抑制される。このため、上壁１３の上面の平坦性が確保され、その上面へのハーネス等の配線を容易にすることができる。
【００２１】
次に、このような形状のバンパレインフォース１０において、その上壁１３全体の前後方向に沿う寸法Ａを７０ｍｍ、前壁１１の全体高さＣ＝１３０ｍｍ、後壁１２の全体高さＤ＝１００ｍｍ、板厚ｔ＝２．０ｍｍとし、水平壁２１の前後方向に沿う寸法Ｂ、傾斜壁２２の水平方向に対する傾斜角度φについて、その最適値を選択するための実験を行った。
この場合、バンパレインフォース１０をアルミニウムの押し出し成形により製作するものとし、重量と、傾斜壁２２を有しないバンパレインフォース（言い換えるとＢ＝Ａ）に対する計量化率（Ｂ＝Ａのバンパレインフォースに対する重量減少率）も併せて測定した。
実験では、車両を８ｋｍ／時の低速で壁に衝突させたときの衝突開始位置からの車両の最大進入量（ｍｍ）を測定し、傾斜壁を有しないバンパレインフォースの最大進入量を１．０としたときの変化を求めた。
【００２２】
その結果を図４（ａ）（ｂ）に示す。図４（ａ）は、上壁１３全体の長さＡに対する水平壁２１の長さＢの比率（Ｂ／Ａ）を横軸とし、その比率を０〜１まで変化させ、最大進入量変化及び軽量化率との関係を示した。図４（ｂ）は、傾斜壁２２の角度φを９０から漸次大きく変化させ、同様に最大進入量変化及び軽量化率との関係を示した。
まず、軽量化率については、この図４に示されるように、傾斜壁２２を設けることにより、傾斜壁を有しないものに比べて軽量化することができる。
また、最大進入量変化については、図４にαで示した範囲においては、傾斜壁を有しないものに比べて小さくなっているが、それまでの傾斜壁の角度φが小さい領域においては、逆に、傾斜壁を有しないものに比べて最大進入量変化が大きくなっている。これは、傾斜壁がわずかな範囲であるため、断面係数が低下することが原因と考えられる。そして、αの範囲においては、傾斜壁の領域の増加に伴い水平壁が短くなるため、正面からの衝突荷重に対して座屈しにくくなること、また、水平壁と傾斜壁との角度φが大きくなることから、衝突荷重の伝達方向が直線に近くなることにより、最大進入量変化が小さくなるものと考えられる。
【００２３】
具体的には、図４（ａ）に示されるように、上壁１３の水平壁が全体の０．６５倍以下となるように傾斜壁２２を形成することにより、最大進入量変化を小さくすることができ、中でも、上壁１３の水平壁２１の前後方向の長さＢが全体長さＡの０．４５倍以下となる範囲で傾斜壁２２を形成すると、より進入量を小さくすることができる。軽量化率に関しては、ほぼＢ／Ａの減少とともに軽量化率が増大している。
また、図４（ｂ）に示されるように、その傾斜壁２２の角度φは、１３３°以上であると、傾斜壁２２を有しない（すなわちφ＝９０°の）バンパレインフォースに比べて進入量を小さくすることができ、１４５°以上の範囲がより好ましい。この場合も、軽量化率に関しては、傾斜角度φの増大とともに軽量化率が増大している。
なお、図４（ｂ）のグラフの下方に示したバンパレインフォースの断面の模式図は、対応する角度における形状を示している。
【００２４】
これらの結果から明らかなように、上壁１３の後部を上述の範囲で傾斜壁２２とすることにより、オフセットした比較的小さい衝突荷重を有効に支持して、変形量（進入量）が小さくなり、その結果、ラジエータ等の車両部品を効果的に保護することができることがわかる。
【００２５】
図５〜図７は本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態のバンパレインフォース３０は、その前壁３１に、その上部及び下部を前方に向けて突出するように屈曲させてなる凸状部３２，３３が形成されている。これらの図において、第１実施形態と共通部分には同一符号を付して説明を省略する。
この第２実施形態のバンパレインフォース３０においても、図７に示すように、傾斜壁２２を大きくすることにより、最大進入量変化が小さくなっている。ただし、第１実施形態のバンパレインフォースよりは傾斜壁の効果は小さい。具体的には、図７（ａ）に示すようにＢ／Ａが０．５以下、図７（ｂ）に示すように角度φが１４５°以上の場合に傾斜壁を有しないものに比べて最大進入量変化が小さくなっている。特に、Ｂ／Ａが０．４倍以下、角度φが１５０°以上がより好ましい。なお、軽量化率は傾斜壁を有することにより、有しないものに比べて大きくなっている。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えてもよい。
例えば、バンパレインフォースとバンパステーとをボルト及びナットによって固定したが、他の締結部材としてもよい。また、バンパレインフォースの後壁とバンパステーの前端面とは同じ高さ寸法として図示しているが、バンパレインフォースの後壁の高さをバンパステーの前端面の高さより低くしてもよい。この場合もバンパステーへの取り付け部は、バンパステーの後壁の全面とされ、バンパステーの前端から傾斜壁が斜め上方に向けて延びることになる。
また、バンパレインフォースの内部の一箇所のみに横リブ１５を設けたが、上下二段等に配置してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１Ａ，１Ｂ  サイドメンバ
２  バンパステー（ステー）
３  締結部材
４  前端壁
４ａ  貫通孔
１０  バンパレインフォース
１１  前壁
１２  後壁
１２ａ  貫通孔
１３  上壁
１４  下壁
１５  横リブ
２１  水平壁
２２  傾斜壁
３０  バンパレインフォース
３１，３２  凸状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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