(57)【要約】    【課題】  車両のバンパ構造において、バンパの背面側に大きな空間を確保する必要がないものとする。    【解決手段】  バンパレインフォース１０のアウタパネル１１，１２とインナパネル１３，１４とによって形成された断面矩形環の格納空間に磁性粉体１６が充填され、インナパネル１３，１４によって形成されたインナ壁の内側空間に、インナ壁に沿って螺旋状に電磁コイル２１を設け、この電磁コイル２１に電圧を印加して磁性粉体１６を磁化させることにより、バンパレインフォース１０の剛性を高める。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に設けられたバンパを補強するバンパレインフォースの剛性を、車速に応じて変化させることを特徴とするバンパ構造。
【請求項２】
前記バンパレインフォースが、アウタパネルとインナパネルとにより格納空間を形成するとともに、前記格納空間に磁性粉体が充填され、前記バンパレインフォースに沿って電磁コイルが設けられ、前記電磁コイルへの電圧印加有無に応じて前記格納空間に電磁力を発生または消滅させて、前記バンパレインフォースの剛性を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバンパ構造。
【請求項３】
前記格納空間は、前記バンパレインフォースの表層に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバンパ構造。
【請求項４】
前記格納空間は、複数の区画に仕切られていることを特徴とする請求項２または３に記載のバンパ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンパ構造に関し、詳細には、バンパを補強するためのバンパレインフォースの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の前後端にはバンパが設けられ、このバンパの背面側には、バンパを補強するバンパレインフォースが設けられている。さらに、バンパとバンパレインフォースとの間には、バンパレインフォースに対して剛性が低い衝突緩和部材が設けられている（特許文献１）。
【０００３】
そして、このようなバンパ構造を有する車両では、比較的低い車速で走行している車両に歩行者等が衝突したときは、剛性の低い衝突緩和部材が衝突初期から圧潰変形することによって、この歩行者等から受けた入力エネルギを吸収し、これによって、歩行者等に対する反力を弱め、一方、比較的高い車速で走行している車両が他車や建造物等に衝突したときは、衝突緩和部材の変形に続いて、剛性が高いバンパレインフォースが圧潰変形することによって衝突のエネルギを吸収し、車室の内部空間を十分に確保するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１６００６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来のバンパ構造によれば、低速衝突時における歩行者等保護と高速衝突時の車内乗員保護との両立を図ることができるが、剛性の低い衝突緩和部材と剛性の高いバンパレインフォースとを、パンパに対して直列的に配置する必要があり、バンパの背面側にこれらを配置するための大きな空間を確保する必要がある。
【０００５】
このため、車体の造形自由度を阻害したり、フロントバンパの後方に設けられるパワーユニット配置用の空間やリヤバンパの前方に設けられる荷室空間を縮小しなければならない事態も生じうる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、バンパの背面側に大きな空間を確保する必要がないバンパ構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るバンパ構造は、車体に設けられたバンパを補強するバンパレインフォースの剛性を、車速に応じて変化させることを特徴とする。
【０００８】
なお、車速に応じたバンパレインフォースの剛性の変化は、車速が比較的低速の範囲では、剛性を相対的に低下させ、車速が比較的高速の範囲では、剛性を相対的に高めるような変化を意味する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るバンパ構造によれば、バンパレインフォースの剛性が車速に応じて変化するため、比較的低速では剛性を相対的に低くして歩行者等の保護を図り、一方、比較的高速では剛性を相対的に高くして乗員の保護を図ることができる。
【００１０】
したがって、バンパの背面側には、本発明に係るバンパ構造のバンパレインフォースだけを配設する空間を確保すれば足り、従来のように、剛性の高いバンパレインフォースと剛性の低い衝突緩和部材との２部品を直列的に設けるための大きな空間を確保する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のバンパ構造に係る最良の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、車体の前端部のバンパ構造を示す要部斜視図であり、フロントサイドメンバＲＨ（右側）７１およびフロントサイドメンバＬＨ（左側）７２の前端部に結合されて車体前方Ｆｒに配設され、フロントバンパ６０を支持補強するバンパレインフォース１０を示し、同図（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図、同図（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図である。
【００１３】
また、図２は本実施形態のバンパ構造の全体構成を示す図であり、（ａ）は図１（ｂ）のバンパレインフォース１０に沿って螺旋状に設けられた電磁コイル２１と電気系との接続状態を示す図、（ｂ）はバンパレインフォース１０に接続される電気系を示すブロック図である。
【００１４】
まず、バンパレインフォース１０は、フロントバンパ６０の背面側に、このバンパ６０に沿って車幅方向に延びた本体部分と、この本体部分の両端部近傍に設けられ、各サイドメンバ７１，７２に結合されるバンパステイ１９，１９とからなる。
【００１５】
そして、バンパレインフォース１０の本体部分は、図１（ｂ）に示すように、断面が略コ字状を呈する２つのアウタパネル１１，１２を向かい合わせて、断面が矩形環となるようにレーザ溶接して形成されたアウタ壁と、断面が略コ字状を呈する２つのインナパネル１３，１４を向かい合わせて、断面が矩形環となるようにレーザ溶接して形成されたインナ壁と、同図（ｃ）に示すように、この本体の車幅方向両端部の開口を塞ぐゴム製の弾接部材１８を備えたエンドプレート１７とによって形成され、両壁および側面パネル１７で囲まれた筒状の格納空間には、磁性粉体１６が充填されている。
【００１６】
一方、インナ壁の内側空間には、インナ壁に沿って螺旋状に設けられ、バンパレインフォース１０の長手方向に延びる電磁コイル２１が配設されている。
【００１７】
そして、この電磁コイル２１に所定の電圧Ｖが印加されることによって、電磁コイル２１の周囲にも静磁場が形成され、この磁場によって、磁性粉体１６の各粉粒間、並びに磁性粉体１６とアウタ壁およびインナ壁との間で、磁気力が生じ、アウタ壁とインナ壁とは、ジョイントプレート１５による連結力に加えて、磁性粉体１６を介したこの磁気力に応じた連結力で結合された状態となる。
【００１８】
また、磁性粉体１６が充填されている筒状の格納空間は、その筒の周方向について、同図（ｂ）に示すように、ジョイントプレート１５によって、例えば４つの区画に仕切られている。
【００１９】
なお、図示において、●印はレーザ溶接を示し、格納空間を仕切る各ジョイントプレート１５はそれぞれ、アウタパネル１１または１２と、インナパネル１３または１４とに跨ってレーザ溶接されている。
【００２０】
一方、電気系は、車載のバッテリ３０とコントロールユニット４２とリレー４３と車速センサ４１とを備え、バッテリ３０はリレー４３およびコントロールユニット４２を駆動する電源として用いられ、コントロールユニット４２は、車速センサ４３によって検出された車速Ｓに応じて、リレー４３をＯＮまたはＯＦＦに切り替える作用をなしている（図２（ｂ））。
【００２１】
このＯＮ／ＯＦＦ切替制御は具体的には、車速Ｓが所定の速度Ｓ０よりも大きいときは、リレー４３をＯＮに切り替え、車速Ｓが所定の速度Ｓ０以下のときは、リレー４３をＯＦＦに切り替える制御である。ここで、所定の速度Ｓ０は、比較的低速の車速であり、例えば２０〜３０ｋｍ／ｈ程度に設定されている。
【００２２】
コントロールユニット４２は、リレー４３のＯＮ／ＯＦＦ制御のみを行う独立したユニットである必要はなく、例えばエンジン制御やＡＴ（オートマチックトランスミッション）制御、ブレーキ制御、エアバッグ制御等車両の各種機能の制御を行う車載コンピュータの一部分として設けられていてもよい。
【００２３】
また、車速センサ４１は、Ｔ／Ｍ（トランスミッション）に接続された車速メータ表示用のセンサの検出信号を利用するものであってもよいし、ホイール部に設けられたブレーキ制御用のセンサの検出信号を利用するものであってもよいし、独立して新たに設けてもよい。もちろん、車載コンピュータによって得られる車速データの信号をそのまま利用するものであってもよい。
【００２４】
リレー４３は、電磁コイル２１に電気的に接続されている（図２（ｂ））。
【００２５】
次に、本実施形態に係るバンパ構造の作用について、図３に示したフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、車両が走行可能状態となって電源スイッチがＯＮ状態となると、コントロールユニット４２等電気系もバッテリ３０から電力が供給されてＯＮ状態となり、それぞれの機能が発揮される。
【００２７】
ここで、車速センサ４１によって検出された車速Ｓがコントロールユニット４２に入力され、コントロールユニット４２は、入力された車速Ｓと、コントロールユニット４２の内部メモリに予め記憶されている所定の車速Ｓ０とを大小比較する（＃１）。
【００２８】
そして、入力車速Ｓが所定車速Ｓ０より大きいとき、すなわち車速Ｓが低速ではなくある程度高速であるときは、コントロールユニット４２は、リレー４３をＯＮ（通電）させるようにリレー４３を制御し（＃２）、入力車速Ｓが所定車速Ｓ０以下であるとき、すなわち車速Ｓが比較的低速であるときは、コントロールユニット４２は、リレー４３をＯＦＦ（非通電）させるようにリレー４３を制御する（＃３）。
【００２９】
コントロールユニット４２の制御によって通電（＃２）されたリレー４３は、端子間電圧Ｖを、電磁コイル２１に印加する。
【００３０】
そして、電磁コイル２１に電圧Ｖが印加されることによって、電磁コイル２１の周囲に静磁場が形成され、この磁場によって、格納空間に充填された磁性粉体１６の各粉粒間、並びに磁性粉体１６とアウタ壁およびインナ壁との間で、磁気力が生じ、アウタパネル１２，１１とインナパネル１４，１３とは、ジョイントプレート１５による連結力に加えて、磁性粉体１６を介したこの磁気力に応じた連結力で一体的に結合された状態と見做すことができ、アウタパネル１２，１１の板厚が実質的に増大した効果すなわち剛性増大の効果を発揮する。
【００３１】
この結果、例えば、車両が前方の障害物等に衝突して、フロントバンパ６０を介して荷重Ｆが入力されたとき、剛性が増大したバンパレインフォース１０がこの荷重Ｆによる入力エネルギを大きく吸収することができ、車両の乗員を保護する効果を向上させることができる。
【００３２】
一方、コントロールユニット４２の制御によって非通電（＃３）のリレー４３は、電磁コイル２１に電圧を印加しない。
【００３３】
そして、電磁コイル２１に電圧が印加されないことによって、格納空間に充填された磁性粉体１６の各粉粒間に磁気力は作用せず、アウタパネル１１，１２とインナパネル１３，１４とは、ジョイントプレート１５による連結力のみによって連結された状態となり、上述した剛性増大の効果は生じない。
【００３４】
この結果、例えば、車両の前方の歩行者等が衝突して、フロントバンパ６０を介して荷重Ｆ′が入力されたとき、剛性が増大していないバンパレインフォース１０は、特にアウターパネル１１，１２が衝突初期より変形してこの荷重Ｆ′による入力エネルギを吸収するため、衝突した歩行者等に対する反力が小さくなり、この歩行者等を保護する効果を向上させることができる。
【００３５】
そして、上述した車速Ｓに応じたリレー４３への通電／非通電の切替制御は、車両の電源がＯＦＦになるまで（＃４）繰り返される。
【００３６】
このように、本実施形態に係るバンパ構造によれば、バンパレインフォース１０の剛性が車速Ｓに応じて変化させることにより、車速Ｓ０以下の比較的低速では剛性を相対的に低くして歩行者等の保護を図り、一方、車速Ｓ０を超える比較的高速では剛性を相対的に高くして乗員の保護を図ることができる。
【００３７】
したがって、バンパ６０の背面側には、本実施形態に係るバンパ構造のバンパレインフォース１０だけを配設する空間を確保すれば足り、従来のように、剛性の高いバンパレインフォースと剛性の低い衝突緩和部材との２部品を前後に直列的に設けるための大きな空間を確保する必要がない。
【００３８】
また、バンパレインフォース１０が、アウタパネル１１，１２とインナパネル１３，１４とにより格納空間を形成するとともに、この格納空間に磁性粉体１６が充填され、バンパレインフォース１０に沿って電磁コイル２１が設けられ、電磁コイル２１への電圧印加有無に応じて格納空間に電磁力を発生または消滅させて、バンパレインフォース１０の剛性を変化させるため、例えば油圧等を用いて機械的に剛性を変化させる場合に比べて、剛性変化のタイムラグが殆どなく、瞬時に剛性を変化させることができる。
【００３９】
さらに、この磁性粉体１６が充填される格納空間は、バンパレインフォース１０の表層すなわち外表面からごく僅かな厚さの周縁範囲にのみ形成されているため、使用する磁性粉体１６の量を少量に抑えつつ、バンパレインフォース１０の剛性を増大させることができる。
【００４０】
また、磁性粉体１６が充填される格納空間は、ジョイントプレート１５によって複数の区画に仕切られているため、磁性粉体１６の充填状態の偏りを防止することができ、バンパレインフォース１０の剛性増大の均一性を確実に確保することができる。
【００４１】
なお、本実施形態のバンパ構造は、磁性粉体１６の格納空間の横断面（Ａ−Ａ線断面）が、図１（ｂ）に示す矩形環状を呈するものであるが、本発明に係るバンパ構造はこの形態に限定されるものではなく、例えば図４（ａ）に示すように、横断面（Ａ−Ａ線断面）が八角形等多角形環状を呈するものや、同図（ｂ）に示すように、横断面が環状とはならずに車体後方側が開口する略コ字状を呈するものや、同図（ｃ）に示すように、アウタパネル１１，１２の前後縦壁面にのみ格納空間を形成したものを適用することもできる。
【００４２】
また、電磁コイル２１への電圧印加回路としては、図２（ｂ）に示した車載のバッテリ３０のみを用いたものの他、図５に示すように、車載のバッテリ３０に加えて高電圧バッテリ２２をさらに備え、リレー４３によって、この高電圧バッテリ２２の電圧を利用して電磁コイル２１に電圧を印加し、発生磁界の強度を高めるようにしてもよい。
【００４３】
電磁コイル２１の形態についても、例えば図６に示すように、巻線自体を小径の螺旋状に巻回することなく、バンパレインフォース１０に沿って全体として螺旋状を呈する形態としてもよいし、図７に示すように、小径の電磁コイル２１，２１，２１，２１を、それぞれバンパレインフォース１０の断面の対応する四隅部にそれぞれ配設した構造としてもよく、上述した実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００４４】
また、電磁コイル２１の配設向きについても、例えば図８に示すように、電磁コイル２１の延び方向を車体の前後方向に一致させて、車体の前後方向についてのみ磁界を形成させてもよい。
【００４５】
なお、本発明に係るバンパ構造は、バンパレインフォース１０の剛性を、車速Ｓに応じて変化させるものであれば、上述した磁性粉体１６を用いるものに限定されるものではない。
【００４６】
例えば、格納空間内に、所定温度においてインナパネル１３，１４とアウタパネル１１，１２とに跨るように接する形状を呈し、常温においてアウタパネル１１，１２から離間した形状を呈する形状記憶合金部材等を配するとともに、この形状記憶合金部材を、車速Ｓに応じて所定温度となるように熱し、あるいは冷却する温熱手段または冷却手段を備えた構成を採用することもできる。
【００４７】
このように構成されたバンパ構造によれば、低速の車速Ｓに対応した常温においては、形状記憶合金部材がアウタパネル１１，１２から離間しているため、バンパレインフォースの剛性は比較的低い状態となり、一方、高速の車速Ｓにおいては、温熱手段が形状記憶合金部材を所定温度に温熱し、あるいは冷却手段が形状記憶合金部材を所定温度に冷却することにより、形状記憶合金部材がアウタパネル１１，１２とインナパネル１３，１４とに跨った形状に変化して、アウタパネル１１，１２とインナパネル１３，１４とが形状記憶合金部材を介して一体化して、バンパレインフォースの剛性を高い状態に変化させることができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、車体前側に設けられるフロントバンパについて説明したが、本発明のバンパ構造は、車体後側に設けられるリヤバンパの構造についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は車体の前端部のバンパ構造を示す要部斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図である。
【図２】本発明のバンパ構造に係る実施形態の全体構成を示す図であり、（ａ）は図１（ｂ）の電磁コイルと電気系との接続状態を示す図、（ｂ）は電磁コイルに接続される電気系を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係るバンパ構造の作用を説明するフローチャートである。
【図４】格納空間の各種形態を示す図１（ｂ）相当の断面図であり、（ａ）は略八角形環状を呈するもの、（ｂ）は略コ字状を呈するもの、（ｃ）はアウタパネルの前後縦壁面にのみ格納空間を形成したものをそれぞれ表す。
【図５】電磁コイルに接続される電気系の他の実施形態を示す、図２（ｂ）相当のブロック図である。
【図６】巻線自体を小径の螺旋状に巻回することなく、バンパレインフォースに沿って全体として螺旋状を呈する形態の電磁コイルを用いた実施形態を示す図である。
【図７】小径の電磁コイルをバンパレインフォースの断面の対応する四隅部にそれぞれ配設した構造の実施形態を示す図である。
【図８】電磁コイルの配設向きを車体の前後方向に一致させた実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    バンパレインフォース
１１，１２  アウタパネル
１３，１４  インナパネル
１５    ジョイントプレート
１６    磁性粉体
１７    エンドプレート
１８    弾接部材
１９    バンパステイ
２１    電磁コイル
２２    高電圧バッテリ
３０    バッテリ
４１    車速センサ
４２    コントロールユニット
４３    リレー
６０    フロントバンパ
７１，７２  フロントサイドメンバ
Ｖ    電圧
Ｆ，Ｆ′  荷重
Ｓ    車速
Ｆｒ  車体前方
Ｕｐ  車体上方
Ｏｔ  車体外側
【図１】
2005145375.tif 000003
【図２】
2005145375.tif 000004
【図３】
2005145375.tif 000005
【図４】
2005145375.tif 000006
【図５】
2005145375.tif 000007
【図６】
2005145375.tif 000008
【図７】
2005145375.tif 000009
【図８】
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