(57)【要約】【課題】バンパービームの傾斜部における断面形状の変形を制御し、バンパービームの耐荷重性の低下を抑制する。【解決手段】連続繊維樹脂で形成され、車幅方向に延びる中央部４と、中央部４の両端から車体側に湾曲する左右一対の傾斜部５とを有するバンパービーム２と、連続繊維樹脂と異なる短繊維樹脂で形成され、傾斜部５から前後方向外側に突出するバンパー補助部３と、を備え、バンパービーム２は、前後方向外側に対向する衝突荷重入力部６と、車体側に開口する車体取付部７とを有して、断面形状が横向きの略Ｕ字状を呈する車両用バンパー装置１であって、傾斜部５において、衝突荷重入力部６と車体取付部７とにかけて、面の段差１８によって形成される稜線１９を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維樹脂で形成され、車幅方向に延びる中央部と、前記中央部の両端から車体側に湾曲する左右一対の傾斜部とを有するバンパービームと、
前記連続繊維樹脂と異なる短繊維樹脂で形成され、前記傾斜部から前後方向外側に突出するバンパー補助部と、
を備え、前記バンパービームは、前後方向外側に対向する衝突荷重入力部と、車体側に開口する車体取付部とを有して、断面形状が横向きの略Ｕ字状を呈する車両用バンパー装置であって、
前記傾斜部の上面および下面の少なくとも一方において、前記衝突荷重入力部と前記車体取付部とにかけて、面の段差によって形成される稜線を設けたことを特徴とする車両用バンパー装置。
【請求項２】
前記稜線を車幅方向に間隔を空けて複数設け、一対の稜線と前記衝突荷重入力部と前記車体取付部とで囲まれる稜線画成面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパー装置。
【請求項３】
前記車体取付部において、ボルト締結部が車幅方向に関して前記稜線画成面の幅範囲内に位置していることを特徴とする請求項２に記載の車両用バンパー装置。
【請求項４】
前記稜線画成面の板厚を、周囲の前記上面或いは前記下面の板厚よりも大きくしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用バンパー装置。
【請求項５】
前記中央部における衝突荷重入力部の板厚を、周囲の前記上面或いは前記下面の板厚よりも大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用バンパー装置。
【請求項６】
前記バンパービームの内面に、前記短繊維樹脂で形成され前記バンパービームの変形を抑制するリブを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用バンパー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バンパー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体の前端または後端に配置される車両用バンパー装置において、車幅方向に延びる中央部と、中央部の両端から車体側に湾曲する左右一対の傾斜部とを有した連続繊維樹脂製のバンパービームと、短繊維樹脂で形成され前記傾斜部から前後方向外側に突出するバンパー補助部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような車両用バンパー装置によれば、連続繊維樹脂のバンパービームと短繊維樹脂のバンパー補助部とに分けることで、衝撃エネルギーの吸収機能と、軽量化や低コスト化との両立を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンパービームの傾斜部は湾曲状に形成されていることから、衝突荷重が入力した際、中央部に比して、断面形状がランダムに変形しやすくなり、耐荷重性が低下しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、バンパービームの傾斜部における断面形状の変形を制御し、バンパービームの耐荷重性の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、連続繊維樹脂で形成され、車幅方向に延びる中央部と、前記中央部の両端から車体側に湾曲する左右一対の傾斜部とを有するバンパービームと、前記連続繊維樹脂と異なる短繊維樹脂で形成され、前記傾斜部から前後方向外側に突出するバンパー補助部と、を備え、前記バンパービームは、前後方向外側に対向する衝突荷重入力部と、車体側に開口する車体取付部とを有して、断面形状が横向きの略Ｕ字状を呈する車両用バンパー装置であって、前記傾斜部の上面および下面の少なくとも一方において、前記衝突荷重入力部と前記車体取付部とにかけて、面の段差によって形成される稜線を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バンパービームの傾斜部における断面形状の変形を容易に制御でき、バンパービームの耐荷重性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の車両用バンパー装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の車両用バンパー装置の部分平面図である。
【図３】本発明の車両用バンパー装置の傾斜部周りを車両前方側から見た外観斜視図である。
【図４】（ａ）は連続繊維樹脂の構成説明図、（ｂ）は短繊維樹脂の構成説明図である。
【図５】図２におけるV-V断面図である。
【図６】図２におけるVI-VI断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を車両のリヤバンパー装置に適用した場合について説明するが、本発明は車両のフロントバンパー装置に適用することもできる。
【００１０】
図１ないし図３を参照して、車両用バンパー装置１は、バンパービーム２と、バンパー補助部３とを備えて構成されている。バンパービーム２は、連続繊維樹脂で形成されている。連続繊維樹脂は、例えば熱可塑性ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）である。図４（ａ）に示すように、連続繊維樹脂は、マトリックス状に配された熱可塑性樹脂Ｒと、長繊維からなる炭素繊維Ｃ１とを含む。炭素繊維Ｃ１は規則正しく配向されている。一方、後に詳述するバンパー補助部３は、短繊維樹脂で形成されている。図４（ｂ）に示すように、短繊維樹脂は、熱可塑性樹脂Ｒと、短繊維からなる炭素繊維Ｃ２とを含む。短繊維Ｃ２は不規則な配向性を有している。
【００１１】
図１ないし図３において、連続繊維樹脂からなるバンパービーム２と、短繊維樹脂からなるバンパー補助部３とは、射出成形を用いた二色成形法により容易に一体成形できる。具体的には、単体で成形済みのバンパービーム２を金型にセットし、キャビティに短繊維樹脂を射出することでバンパービーム２にバンパー補助部３を一体に成形できる。
【００１２】
バンパービーム２は、車幅方向に延びる中央部４と、中央部４の両端から図示しない車体側に向けて前側に湾曲する左右一対の傾斜部５とを有する。バンパービーム２の縦断面形状は、中央部４と傾斜部５とでは若干の寸法等の違いはあるものの、全長にわたり衝突荷重入力部６と車体取付部７と上面８と下面９とを備えた横向きの略Ｕ字状を呈している。
【００１３】
衝突荷重入力部６は、前後方向外側、本実施形態では後方に対向する略鉛直状の面として形成されている。車体取付部７は、車体の後端に向けて開口しており、開口部の上下の縁からそれぞれ上方、下方に延びるフランジ１０，１１を有している。傾斜部５の後記する外端部１４において、上側のフランジ１０には、バンパービーム２を車体に取り付けるためのボルトを通すボルト通し孔１２が左右一対に形成され、下側のフランジ１１にも同様のボルト通し孔１２が１つ形成されている。
【００１４】
図５に示すように、上面８は、衝突荷重入力部６から車体取付部７に向かうにしたがい僅かに上方に変位する緩傾斜面として形成されている。下面９は、衝突荷重入力部６から車体取付部７に向かうにしたがい僅かに下方に変位する緩傾斜面として形成されている。中央部４において、衝突荷重入力部６の厚みｔ１は上面８や下面９の厚みｔ２よりも大きい。厚みｔ１の領域は、衝突荷重入力部６と上面８、下面９とのコーナー部までカバーするように形成することが望ましい。
【００１５】
図１、図２に示すように、傾斜部５は、湾曲部１３と外端部１４とを備えて構成されている。湾曲部１３は、図２に示すように、中央部４の端部から中央部４の前後幅寸法Ｌ１と略同寸のまま前側に湾曲した後、次第に前後幅寸法Ｌ２が拡がりつつ車幅方向外側に延びるように形成されている。外端部１４は、湾曲部１３の端部から次第に前後幅寸法Ｌ３が狭まりつつ車幅方向外側に延びるように形成されている。湾曲部１３における車体取付部７は、車幅方向外側に向かうにしたがい前方に変位するように湾曲形成されている一方、外端部１４における車体取付部７は、略車幅方向に沿って直線状に形成されている。
【００１６】
図１において、外端部１４の後面（衝突荷重入力部６）には、バンパー補助部３が、前後方向外側に、本実施形態では後方に突出するように設けられている。バンパー補助部３は、前記したようにバンパービーム２に一体成形されている。バンパー補助部３は、前後方向視して、縦リブ１５と横リブ１６とにより、後端が開口した升目空間が縦横に積層されたハニカム構造を有している。バンパー補助部３の後面は、図２に示すように、車幅方向内端から車幅方向外側に向かうにしたがい後方に傾斜した後、最後端部１７から車幅方向外側に向かうにしたがい前方に傾斜している。最後端部１７の位置は、バンパービーム２の中央部４の衝突荷重入力部６よりも若干前方に位置している。
【００１７】
図３に示すように、バンパービーム２の内面（外部から隠れる面）には、短繊維樹脂で形成されバンパービーム２の変形を抑制するリブ２１が設けられている。前記したようにバンパー補助部３は射出成形により容易に成形することができるので、金型にリブ２１用の射出流路およびキャビティを形成しておくことにより、バンパー補助部３の射出成形と同時にリブ２１も射出成形することができる。
【００１８】
リブ２１は、図５に示すように、例えば、バンパービーム２の内面全体にわたるように形成され、リブ２１の端部はフランジ１０の上端、フランジ１１の下端まで形成されている。フランジ１０の上端には後方に屈曲するフランジ端部１０Ａが形成され、フランジ１１の下端には後方に屈曲するフランジ端部１１Ａが形成されている。リブ２１は、フランジ１０においては、フランジ１０の下端から上方に延びてフランジ端部１０Ａまで回り込むように形成され、フランジ１１においては、フランジ１１の上端から下方に延びてフランジ端部１１Ａまで回り込むように形成されている。図１に示すように、中央部４の端部近傍において、フランジ１０にはリブ２１Ａが形成されている。同様にフランジ１１にもリブ２１Ｂ（図３）が形成されている。また、図１において、湾曲部１３の車幅方向外端近傍において、フランジ１０にはリブ２１Ｃが形成されている。同様にフランジ１１にもリブ２１Ｄ（図３）が形成されている。
【００１９】
図１ないし図３、図６において、傾斜部５の上面８および下面９には、衝突荷重入力部６と車体取付部７とにかけて、面の段差１８によって形成される稜線１９が設けられている。場合により、稜線１９を上面８および下面９のどちらか一方のみに設けてもよい。本実施形態では、図２に示すように、車幅方向に間隔を空けて一対の段差１８Ａ，１８Ｂを形成することにより、一対の稜線１９Ａ,１９Ｂを設けている。上面８および下面９には、一対の稜線１９Ａ，１９Ｂと衝突荷重入力部６と車体取付部７とで囲まれる稜線画成面２０（図２に網線で囲った領域）が画成される。稜線画成面２０は、平坦面に限られることはなく、全体的に滑らかに連なっていれば多少のうねりや曲面等が形成されていてもよい。
【００２０】
上面８において、一方の稜線１９Ａの一端は、湾曲部１３の車幅方向内端近傍の衝突荷重入力部６に位置している。稜線１９Ａは、この一端から湾曲部１３を斜めに横切るように延び、稜線１９Ａの他端は湾曲部１３の車幅方向外端近傍の車体取付部７に位置している。他方の稜線１９Ｂの一端は、湾曲部１３の車幅方向中程の衝突荷重入力部６に位置している。稜線１９Ｂは、この一端から湾曲部１３と外端部１４を斜めに横切るように延び、稜線１９Ｂの他端は外端部１４の車幅方向外端近傍の車体取付部７に位置している。これにより、稜線画成面２０は、湾曲部１３の車幅方向内側寄りの衝突荷重入力部６から、車幅方向外側に向かうにしたがい前方に変位するように延びるように形成される。そして、稜線画成面２０は、車体取付部７においては、外端部１４の略全長にわたって形成されている。したがって、前記したボルト通し孔１２は、車幅方向に関して、車体取付部７における稜線画成面２０の幅範囲Ｗ内に位置している。
【００２１】
図６に示すように、稜線画成面２０は、稜線１９Ａを構成する段差１８Ａ側においては、段差相手の上面８Ａよりも低く形成され、稜線１９Ｂを構成する段差１８Ｂ側においては、段差相手の上面８Ｂよりも高く形成されている。また、稜線画成面２０の板厚ｔ３は、周囲の上面８Ａ，８Ｂの板厚ｔ４よりも大きい。なお、下面９側に形成される稜線１９Ａ,１９Ｂについては、上面８側の稜線１９Ａ,１９Ｂと上下に面対称の関係にあるので、説明は省略する。
【００２２】
「作用」
図２において、フルフラット衝突等の衝突荷重Ｆがバンパービーム２の中央部４の衝突荷重入力部６に入力すると、バンパービーム２は連続繊維樹脂で形成されて高い強度を有しているため、バンパービーム２が圧壊して衝突エネルギーを効果的に吸収する。したがって、バンパービーム２を支持する車体の変形を抑制できる。また、比較的大きなフルフラット衝突等の衝突荷重Ｆが入力した場合、衝突荷重Ｆは先ず中央部４の衝突荷重入力部６に入力することにより、中央部４が圧壊し、中央部４の衝突荷重入力部６が前方に変位する。中央部４の衝突荷重入力部６が前方に変位することで、衝突荷重Ｆはバンパー補助部３の後面にも入力することとなり、衝突エネルギーはバンパービーム２の圧壊とバンパー補助部３の圧壊とによって効果的に吸収される。
【００２３】
また、駐車の出し入れの切り返し時に衝突する等、低速走行時に斜め後から比較的小さな衝突荷重が入力した場合には、バンパー補助部３のみで衝突エネルギーを効果的に吸収できる。以上のように、連続繊維樹脂のバンパービーム２と短繊維樹脂のバンパー補助部３とに分けることで、衝撃エネルギーの吸収機能と、軽量化や低コスト化との両立を図ることができる。
【００２４】
比較的大きなフルフラット衝突等の衝突荷重Ｆが中央部４に入力した場合、その衝突エネルギーは傾斜部５にも分散されることとなるが、傾斜部５は湾曲状に形成されているため、所定の圧壊変形とは異なった断面形状の変形が生じるおそれがある。この問題に対し、本発明は、傾斜部５の上面８および下面９において、衝突荷重入力部６と車体取付部７とにかけて、面の段差１８によって形成される稜線１９を設けた。これにより、傾斜部５において、衝突荷重入力部６と車体取付部７との間に稜線１９に沿った荷重伝達経路（図２に矢印Ｐ５で示す）が確立されることとなり、傾斜部５のランダムな断面形状の変形が抑制され、所望の変形となるように容易に制御できる。
【００２５】
稜線１９Ａ，１９Ｂと衝突荷重入力部６と車体取付部７とで囲まれた稜線画成面２０により、荷重伝達経路を構成する稜線画成面２０の面で集中的に荷重を受けることができ、傾斜部５の耐荷重性が向上する。図６に示すように、稜線画成面２０の板厚ｔ３は周囲の板厚ｔ４よりも大きいので、稜線画成面２０が周辺領域よりも高剛性となり、傾斜部５の耐荷重性がより向上する。荷重伝達経路のみを高剛性とすることで、周辺領域の不要な重量増加が抑制される。車体取付部７においては、図２に示すように、ボルト通し孔１２が車幅方向に関して稜線画成面２０の幅範囲Ｗ内に位置しているので、稜線画成面２０を経由してきた荷重を、強度の高いボルト締結部に効果的に受けさせることができる。
【００２６】
また、中央部４の衝突荷重入力部６に衝突荷重Ｆが加わった場合、図５において、バンパービーム２には、矢印Ｐ１，Ｐ２の方向に変形させようとする力が作用する。このとき、概ね、上面８、下面９の前後方向中程を境として、衝突荷重入力部６寄りの圧縮領域ではバンパービーム２に圧縮応力がかかり、車体取付部７寄りの引張領域ではバンパービーム２に引張応力がかかる。圧縮領域側では、衝突荷重入力部６の強度低下やコーナー部（衝突荷重入力部６と上面８、下面９とのコーナー部）の座屈等が起きやすい。これに対し、中央部４の衝突荷重入力部６の厚みｔ１は上面８や下面９の厚みｔ２よりも大きいので、衝突荷重入力部６の強度低下やコーナー部の座屈が抑制される。
【００２７】
さらに、衝突荷重入力部６に衝突荷重Ｆが加わった場合、引張領域側のフランジ１０，１１には、矢印Ｐ３，Ｐ４の方向に変形させようとする力が作用する。このため、バンパービーム２の横向き断面Ｕ字形状が開くように作用し、断面係数が減少し、剛性が低下するおそれがある。これに対し、リブ２１がバンパービーム２の変形を抑制するので、バンパービーム２の断面形状の開きが抑制され、バンパービーム２の剛性の低下を抑制できる。
【００２８】
以上のように、連続繊維樹脂で形成され、車幅方向に延びる中央部４と、中央部４の両端から車体側に湾曲する左右一対の傾斜部５とを有するバンパービーム２と、連続繊維樹脂と異なる短繊維樹脂で形成され、傾斜部５から前後方向外側に突出するバンパー補助部３と、を備え、バンパービーム２は、前後方向外側に対向する衝突荷重入力部６と、車体側に開口する車体取付部７とを有して、断面形状が横向きの略Ｕ字状を呈する車両用バンパー装置１であって、傾斜部５の上面８および下面９の少なくとも一方において、衝突荷重入力部６と車体取付部７とにかけて、面の段差１８によって形成される稜線１９を設けたことにより、次のような効果が奏される。傾斜部５において、衝突荷重入力部６と車体取付部７との間に稜線１９に沿った荷重伝達経路が確立されることとなり、傾斜部５のランダムな断面形状の変形が抑制される。
【００２９】
稜線１９を車幅方向に間隔を空けて複数設け、一対の稜線１９Ａ，１９Ｂと衝突荷重入力部６と車体取付部７とで囲まれる稜線画成面２０を形成したことにより、荷重伝達経路を構成する稜線画成面２０の面で集中的に荷重を受けることができ、傾斜部５の耐荷重性が向上する。
【００３０】
車体取付部７において、ボルト締結部（ボルト通し孔１２）が車幅方向に関して稜線画成面２０の幅範囲Ｗ内に位置していることにより、稜線画成面２０を経由してきた荷重をボルト締結部に効果的に受けさせることができる。
【００３１】
稜線画成面２０の板厚ｔ３を、周囲の上面８或いは下面９の板厚ｔ４よりも大きくしたことにより、稜線画成面２０が周辺領域よりも高剛性となり、傾斜部５の耐荷重性がより向上する。荷重伝達経路のみを高剛性とすることで、周辺領域の不要な重量増加が抑制される。
【００３２】
中央部４における衝突荷重入力部６の板厚ｔ１を、周囲の上面８或いは下面９の板厚ｔ２よりも大きくしたことにより、衝突荷重入力部６周りの強度低下が抑制される。
【００３３】
バンパービーム２に、短繊維樹脂で形成されバンパービーム２の変形を抑制するリブ２１を設ければ、バンパービーム２の断面形状の開きが抑制され、バンパービーム２の剛性の低下が抑制される。
【符号の説明】
【００３４】
１      車両用バンパー装置
２      バンパービーム
３      バンパー補助部
４      中央部
５      傾斜部
６      衝突荷重入力部
７      車体取付部
８      上面
９      下面
１０，１１  フランジ
１２      ボルト通し孔（ボルト締結部）
１３      湾曲部
１４      外端部
１８      段差
１９      稜線
２０      稜線画成面
２１      リブ
【図１】
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【図２】
2019116116.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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