(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンパフェイシアと車体との間に配置される樹脂製のバンパ補強部材において、
前後面が開口した枠体と、
前記枠体の内部空間を長手方向において中央空間とその両側の２つの端部空間とに区画する２枚の仕切板と、
前記中央空間の前面側を覆う前面板と、
前記端部空間の後面側を覆う後面板とを有することを特徴とするバンパ補強部材。
【請求項２】
前記枠体は、両端の車体取付部と、その内側において前方に向かって膨らむアーチ部とを有することを特徴とする請求項１に記載のバンパ補強部材。
【請求項３】
前記中央空間の長さの前記両端の前記後面板にある車体取付部内側の間隔に対する比率ａが０＜ａ≦０．６であることを特徴とする請求項１または２に記載のバンパ補強部材。
【請求項４】
前記バンパ補強部材が、オレフィン系樹脂又はオレフィン系樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバンパ補強部材。
【請求項５】
前記バンパ補強部材が、前記バンパフェイシアと同じ樹脂あるいは樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバンパ補強部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のバンパフェイシアの裏面側に配置され、バンパに加えられた衝撃を吸収するためのバンパ補強部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すのは、乗用車の衝撃吸収構造を示すもので、車両前部あるいは後部の先端には、ボディ１００の下側にバンパフェイシア１０２が配置され、バンパフェイシア１０２の裏面側と車体の間には衝撃吸収用の補強部材１０４が設けられている。補強部材１０４はブラケット１０６を介してサイドメンバ１０８に取り付けられている。この補強部材１０４は、軽量化、耐腐食性等の向上を図るため、近年、金属に替わって樹脂で成形したものが提案されている。
【０００３】
特開平３−２２７７５０号公報に提案されている補強部材は、上板部、下板部、及び後方を覆う縦壁部と、これらによって形成される空間部を区画する仕切壁とから前面が開口して形成されており、これは一体に樹脂成形することができる。
【０００４】
特開平６−２９８０１８号公報には補強部材が提案されているが、前記補強部材は、断面コ字状の部材と、その裏面側を補強する規制バーとを別体として形成し、これを接合することにより構成されている。幅方向所定位置には、車体取付孔を有する凹部が形成されている。また、特開平９−２２６４８４号公報には、開口面を別の板部材で完全に覆うようにしたものも提案されている。
【０００５】
このような補強部材は、中央が前方にやや膨らんだアーチ構造をなし、両側部分において車体に取り付けられている。そして、バンパに衝撃荷重が負荷された時には、補強部材の弾性変形さらには塑性変形によるエネルギー吸収機能により車体への衝撃を緩和するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術においては、いずれも一長一短がある。すなわち、特開平３−２２７７５０号公報に提案されているような、後面が覆われ、前面が開口する形式のものは、前面側の強度が小さくなり、その結果、所定の衝撃量を吸収するために、全体の重量が大きくなってしまう。また、特開平６−２９８０１８号公報に提案されているような、後方が全面的に開口するものは、前方から荷重を受けた際に外側に開く方向に変形しやすい。これを回避するために別部材で裏側を補強しているが、別体であるために効果が小さく、製作のための工数も多いという不具合がある。特開平９−２２６４８４号公報に記載の例においては、完全に裏面側を密閉しているので、強度的には充分であるが、工数が多い上に全体の重量も増加してしまうという不具合が有る。
【０００７】
この発明は、このような課題に鑑みて、一体成形が可能で軽量でありながら充分な衝撃強度を有し、かつ製作コストが安いバンパ補強部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、バンパフェイシアと車体との間に配置される樹脂製のバンパ補強部材において、前後面が開口した枠体と、前記枠体の内部空間を長手方向において中央空間とその両側の２つの端部空間とに区画する２枚の仕切板と、前記中央空間の前面側を覆う前面板と、前記端部空間の後面側を覆う後面板とを有することを特徴とするバンパ補強部材である。
【０００９】
枠体と前面板、後面板によって格子構造が構成され、前面板と後面板が互い違いに枠体内の空間を覆うので、前後面全部を覆う場合よりも軽量でありながら所定の強度を保持し、特に枠体の中央部に負荷される衝撃に耐える能力が高いバンパ補強部材を提供することができる。また、射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形等による一体成形が可能であるので製作工数が少なくて済む。さらに、バンパフェイシアからの衝撃を受ける前側部分が前面板によって覆われているので、バンパフェイシアを過度に変形させることが防止される。枠体には、適当な箇所に横桟や縦桟のようなリブ部材を設けてもよい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記枠体は、両端の車体取付部と、その内側において前方に向かって膨らむアーチ部とを有することを特徴とする請求項１に記載のバンパ補強部材である。これにより、前側からバンパ補強部材の中央部へ負荷される衝撃に耐える能力が一層向上する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記中央空間の長さの前記両端の前記後面板にある車体取付部内側の間隔に対する比率ａが０＜ａ≦０．６であることを特徴とする請求項１または２に記載のバンパ補強部材である。さらに前記ａが０．２５〜０．５５であることが好ましい。このような比率範囲において、バンパ補強部材の単位重量当たりの耐衝撃特性が最も高くなる。
【００１２】
本発明で用いられる樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれでもよい。また、無機フィラーが含有されていてもよい。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記バンパ補強部材が、オレフィン系樹脂又はオレフィン系樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバンパ補強部材である。オレフィン系樹脂は他の樹脂と比較して比重が小さいため、バンパ補強部材を軽くすることができる。また、オレフィン系樹脂組成物の場合も同様である。
【００１４】
オレフィン系樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えばエチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、３−メチルブテン−１、４−メチルペンテン−１などのα−オレフィンの単独重合体や、これらと共重合が可能な他の不飽和単量体との共重合体、あるいは炭素数３以上のα−オレフィンおよびエチレンの中から選ばれる少なくとも２種類のモノマーからなる共重合体等が挙げられる。また、これらを単独または２種類以上用いてもよい。
【００１５】
上記の中でも、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン系樹脂、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンや、プロピレン−エチレンブロック共重合体などのプロピレン系樹脂等が好ましい。特に、この中でもプロピレン系樹脂がより好ましい。
【００１６】
また、オレフィン系樹脂組成物としては、上記オレフィン系樹脂に、例えば少なくとも１種の熱可塑性エラストマー、及び／又は、少なくとも１種の無機フィラーを含有させたオレフィン系樹脂組成物が挙げられる。
【００１７】
熱可塑性エラストマーとしては、例えばオレフィン系エラストマーやスチレン系エラストマーが挙げられる。オレフィン系エラストマーとしては、例えばエチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン系共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１−共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１−非共役ジエン系共重合体ゴム、プロピレン−ブタジエン系共重合体ゴム、エチレン−オクテン系共重合体ゴムのようなオレフィンを主成分とする無定型ランダムな共重合弾性体が挙げられる。非共役ジエンとしては、例えばジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチルノルボルネン、エチリデンノルボルネン等が挙げられる。
【００１８】
スチレン系エラストマーとしては、例えばスチレンブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプロピレンブロック共重合体、水素化スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレングラフトエチレン−プロピレン共重合体ゴム、スチレン−アクリルリロニトリルグラフトエチレン−プロピレン共重合体ゴム、スチレングラフトエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体ゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体ゴム等が挙げられる。
【００１９】
本発明で用いられる樹脂に含有させることができる無機フィラーとしては、例えばタルク、マイカ、ワラストナイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、クレー、アルミナ、シリカ、硫酸カルシウム、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、酸化チタン、カーボンブラック、水酸化マグネシウム、けいそう土等が挙げられる。
【００２０】
さらに、本発明で用いられる樹脂あるいは樹脂組成物には、また、酸化防止剤、紫外線吸収材、滑剤、顔料、帯電防止剤、銅害防止剤、中和剤、造核剤等の添加物を含ませることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記バンパ補強部材が、前記バンパフェイシアと同じ樹脂あるいは樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバンパ補強部材である。これにより、バンパフェイシアのリサイクル材を全量あるいは適量混合使用することも可能になり、地球環境問題対策に寄与することができる。バンパフェイシアは前記バンパ補強部材と同様の公知の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のいずれでもよい。また、無機フィラーが含有されていてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は、この発明の１つの実施の形態のバンパ補強部材１０であり、（ａ）は前面側から見た斜視図、（ｂ）は裏面側から見た斜視図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿った断面図、（ｅ）は（ａ）のｅ−ｅ線に沿った断面図である。
【００２３】
このバンパ補強部材１０は、耐衝撃性ポリプロピレン樹脂（プロピレン−エチレンブロック共重合体）で形成されている。そして、横方向に延びる上板１２及び下板１４と、左右の側板１６とから枠体１８が構成され、上板１２及び下板１４の間にはこれらと平行に２枚の横桟２０が配置されている。枠体１８の左右端部の所定長さの部分は、後面側が平坦である車体取付部２２になっており、その間の部分は前方に向けて緩やかに凸になるアーチ部２４となっている。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、枠体１８には、その内部の空間を長手方向に３つの空間、すなわち、中央空間２６とその両側の端部空間３０に区画する仕切板３２が設けられている。そして、中央空間２６を前面側から覆う前面板３４と、端部空間３０を後面側から覆う後面板３６とがそれぞれ上板１２、下板１４及び仕切板３２と連絡するように設けられている。さらに、この実施の形態では、前面板３４の裏面側に仕切板３２と平行に３枚の縦桟３８が設けられている。前面板３４の被覆長さ、すなわち、中央空間２６の長さＣは、アーチ部２４の長さ（スパン）Ｂに対して好ましくは０を越えて０．６以下、より好ましくは０．２５〜０．５５の比率となるように設定されている。
【００２５】
このようなバンパ補強部材１０は、通常の射出成形法によって一体に成形することができる。すなわち、仕切板３２で区画された枠体１８内の３つの空間は、中央が後方側に、両端が前方側に開口しているので、中子をその開口方向に抜き出せば良い。なお、横桟２０及び縦桟３８には、いずれも図１（ｃ）〜（ｅ）に示すように、先端側が薄肉となるテーパが形成されており、樹脂成形の後の型抜けを容易にしている。
【００２６】
以下、上記のような構成の本発明の実施の形態のバンパ補強部材の耐衝撃特性を、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションによって調べた結果を説明する。シミュレーションを行なった特性試験の内容は、図２に示すように所定の衝撃エネルギーを与えて試験サンプルの前面中央部を柱（ポール）４０に衝突させて変形量を測定するポール衝突試験である。シュミレーションでは、直径１７８ｍｍ、重量１０００ｋｇのポールを衝突速度８ｋｍ／ｈｒでサンプルに衝突させ、変形量を測定した。サンプルは、横方向長さＡ（図１（ｃ）参照）が１２００ｍｍ、車体取付部２２を除いたアーチ部２４の長さ（スパン）Ｂが８００ｍｍであり、重量は５．０７ｋｇに統一し、前面板３４による被覆長さＣを０〜１２００ｍｍの範囲で変えて評価した。
【００２７】
また、解析に用いたソフトは、Livermore Software Technology Corporation製の LS-DYNA3D (version 9.30)であり、樹脂材料は耐衝撃性ポリプロピレン樹脂（プロピレン−エチレンブロック共重合体）、材料物性データは以下のCowper-Symonds式を用いてシュミレーションを実施した。
σy＝σy0［１＋（ε/Ｃ）1/P］
ここで、σy：降伏応力、σy0：静的降伏応力、ε：歪み速度、Ｃ，Ｐ：パラメータである。
パラメータ及び物性値を表１に示す。また、解析結果を、図３及び表２に示す。
【００２８】
【表１】
0003979480.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003979480.tif 000003
【００３０】
このポール衝突試験のシミュレーションの結果を、前面板３４の被覆長さとバンパ補強部材１０の変形量について整理したものを図４に示す。この結果、被覆長さＣのアーチ部スパンＢに対する比の値ａが０＜ａ≦０．６であると、変形量が８０ｍｍ未満であるのに対して、比の値がそれより大きくなると変形量が大幅に増加することが分かる。
【００３１】
なお、この実施の形態では、横桟２０を２枚とし、縦桟３８を中央空間２６に３枚配置したが、この発明はこれに限られるものではなく、図６に示すように、端部空間３０に縦桟３８を配してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のバンパ補強部材によれば、軽量であって、特に枠体の中央部に負荷される衝撃に耐える能力が高いバンパ補強部材を提供することができ、また、射出成形や射出圧縮成形、圧縮成形等による一体成形も可能であるので工数が少なくなって製作のコストも安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の補強部材を示すもので、（ａ）は前面側からの斜視図、（ｂ）は後面側からの斜視図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ矢視図、（ｅ）は（ａ）のｅ−ｅ矢視図である。
【図２】ポール衝突試験の工程を示す図である。
【図３】ポール衝突試験のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】ポール衝突試験のシミュレーション結果を整理して示すグラフである。
【図５】車両の衝撃吸収構造を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０    バンパ補強部材
１２    上板
１４    下板
１６    側板
１８    枠体
２２    取付部
２６    中央空間
３０    端部空間
３２    仕切板
３４    前面板
３６    後面板
【図１】
0003979480.tif 000004
【図２】
0003979480.tif 000005
【図４】
0003979480.tif 000006
【図３】
0003979480.tif 000007
【図５】
0003979480.tif 000008
【図６】
0003979480.tif 000009