(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
車体の前端部又は後端部で左右方向に延設され、左右両端部が左右のサイドメンバにそれぞれ接続されるとともに、前記左右両端部の間に所定の補強領域が設けられたバンパビーム本体を備え、
前記バンパビーム本体は、
互いに上下に離隔して配置された一対の外側横面部と、前記一対の外側横面部における前後方向外側の端部同士を接続する外側縦面部と、前記補強領域で少なくとも一方の前記外側横面部における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設された外側フランジ部と、を具備した外側パネルと、
前記外側パネルの内側に入れ子状に設けられ、前記一対の外側横面部にそれぞれ接合された一対の内側横面部と、前記一対の内側横面部における前後方向外側の端部同士を接続するとともに前記外側縦面部と隙間をあけて配置された内側縦面部と、前記補強領域で少なくとも一方の前記内側横面部における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設されるとともに前記外側フランジ部に接合された内側フランジ部と、を具備した内側パネルと、を有し、
前記補強領域は、前記バンパビーム本体の前記左右両端部を含まない領域であり、前記左右両端部の少なくとも一方に隣接して設けられ、
前記外側フランジ部及び前記内側フランジ部は、前記補強領域にのみ立設される
ことを特徴とする、バンパビーム構造。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述したようにフランジ部が立設されたバンパビームでは、例えば衝突荷重や牽引荷重が作用した場合に、左右両端部の特にフランジ部において応力が集中しやすい。このため、バンパビームの左右両端部の変形を抑えることが難しいという課題がある。
【0006】
これに対し、例えば、二つのU字型断面のパネルを入れ子状に組み合わせてバンパビームを構成し、上述したようなフランジ部を省略すれば、バンパビームの左右両端部における応力集中を緩和しうる。しかしながら、このようにフランジ部が省略されたバンパビームでは、左右両端部の間の領域において、局所的に口開き(U字型断面の開口が広がるような変形)が生じやすい。
【0007】
本件のバンパビーム構造は、上述したような課題に鑑み創案されたものであり、バンパビームの変形を抑制することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)ここで開示するバンパビーム構造は、車体の前端部又は後端部で左右方向に延設され、左右両端部が左右のサイドメンバにそれぞれ接続されるとともに、前記左右両端部の間に所定の補強領域が設けられたバンパビーム本体を備えている。前記バンパビーム本体は、互いに上下に離隔して配置された一対の外側横面部と、前記一対の外側横面部における前後方向外側の端部同士を接続する外側縦面部と、前記補強領域で少なくとも一方の前記外側横面部における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設された外側フランジ部と、を具備した外側パネルを有する。また、前記バンパビーム本体は、前記外側パネルの内側に入れ子状に設けられ、前記一対の外側横面部にそれぞれ接合された一対の内側横面部と、前記一対の内側横面部における前後方向外側の端部同士を接続するとともに前記外側縦面部と隙間をあけて配置された内側縦面部と、前記補強領域で少なくとも一方の前記内側横面部における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設されるとともに前記外側フランジ部に接合された内側フランジ部と、を具備した内側パネルを有
し、前記補強領域は、前記バンパビーム本体の前記左右両端部を含まない領域であり、前記左右両端部の少なくとも一方に隣接して設けられ、前記外側フランジ部及び前記内側フランジ部は、前記補強領域にのみ立設される。
【0009】
(2)前記外側フランジ部が、前記補強領域で前記一対の外側横面部の夫々における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設されていることが好ましい。また、前記内側フランジ部が、前記補強領域で前記一対の内側横面部の夫々における前後方向内側の端部から上下方向外側へ立設されていることが好ましい
。
【0010】
(
3)前記バンパビーム構造が、前記バンパビーム本体にバンパを固定するための少なくとも一つのブラケットを備えていることが好ましい。この場合、前記ブラケットが、前記バンパビーム本体に固定される固定部を有し、前記固定部の左右両端部と前記補強領域の左右両端部とが何れも、左右方向にずれて位置することが好ましい。なお、前記バンパは、車両の前端部又は後端部に配置される部材であって、「バンパカバー」や「バンパフェイシャ」とも呼ばれる。
【0011】
(
4)前記補強領域の左右何れか一方の端部が、前記固定部の前記左右両端部の間に位置することが好ましい。
(
5)前記外側縦面部及び前記内側縦面部の少なくとも一方が、凹凸を有することが好ましい。
【0012】
(
6)前記外側パネルの板厚が、前記内側パネルの板厚よりも小さいことが好ましい。
(
7)前記バンパビーム構造が、前記バンパビーム本体の前記左右両端部の少なくとも一方に設けられ、前記車体を牽引するための牽引部材が装着される取付部材を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
開示のバンパビーム構造によれば、バンパビーム本体の左右両端部の間に設けられた所定の補強領域で外側フランジ部及び内側フランジ部が立設されるため、補強領域における口開きの発生を抑制することができるとともに、左右両端部における応力集中を緩和することができる。したがって、バンパビーム本体の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図面を参照して、実施形態としてのバンパビーム構造について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の説明では、本バンパビーム構造が適用された車両を基準にして、前後方向及び左右方向を定める。また、この車両の中心に向かう側を内側といい、この逆側を外側という。さらに、重力の方向を上方とし、この逆方向を下方とする。
【0016】
[1.構成]
本実施形態に係るバンパビーム構造1は、
図1に示す車体10に適用されている。この車体10は、車両の骨格をなす構造体であって、前後方向に延設された左右一対のサイドメンバ11,11と、サイドメンバ11,11の前端部に結合された左右一対のサポートメンバ12,12と、サポートメンバ12,12の間に架設されたアッパバー13及びクロスメンバ14とを含んで構成される。
【0017】
左右のサイドメンバ11,11は、互いの間に間隔をあけて配置される。また、左右のサポートメンバ12,12も、互いの間に間隔をあけて配置される。各サポートメンバ12は、上下方向に延設され、上端部がアッパバー13に結合されるとともに、下端部がクロスメンバ14に結合される。
【0018】
バンパビーム構造1は、車体10の前端部において左右方向に延設されたバンパビーム本体2と、バンパビーム本体2を車両のフロントバンパに固定するためのブラケット3と、車体10を牽引するための牽引部材20が装着される取付部材4とを備えている。なお、ここでいうフロントバンパは、車両の前端部に設けられる部材であって、バンパカバーやバンパフェイシャとも呼ばれる。また、牽引部材20は、例えばアイボルト(牽引フック)であって、車体10を他の車両で引っ張る場合や、船や積載車等による輸送に際してその床面に車体10を固定する場合に、ロープやワイヤ等が取り付けられるものである。
【0019】
本実施形態のバンパビーム本体2は、前面衝突時の衝撃を受け止めるための部材であって、フロントバンパの後方に配置される。本実施形態では、バンパビーム本体2が車体10の前端部に設けられていることから、バンパビーム本体2についての前後方向外側は前側であり、前後方向内側は後側である。
【0020】
本実施形態のバンパビーム本体2は、左右対称な形状である。バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aには、取付部材4を配置するための孔部2h,2hが前後方向に貫設されている。バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aは、クラッシュカン15及び上述したサポートメンバ12等を介して左右のサイドメンバ11,11にそれぞれ接続される。クラッシュカン15は、前面衝突時の衝撃を吸収する箱型の部材であって、前後方向に延設され、前端部が図示しない補強板を介してバンパビーム本体2に結合されるとともに、後端部が取付板16を介してサポートメンバ12に結合されている。
【0021】
図2に示すように、バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aの間には、所定の補強領域Rが設けられる。補強領域Rは、バンパビーム本体2において、牽引時や衝突時に応力が集中しやすい領域であり、例えばシミュレーションや実験等に基づいて予め定められる。本実施形態のバンパビーム本体2には、二つの補強領域R,Rが設けられている。具体的には、補強領域R,Rは、バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aの夫々に隣接して設けられている。
【0022】
図3(a),(b)に示すように、バンパビーム本体2は、互いに接合された二つのパネル5,6を備えている。各パネル5,6は、例えば、一様な厚みを持つ鋼板を曲げ加工したものであって、左右方向に延設される。本実施形態のパネル5,6は何れも、横断面形状が、補強領域Rの外部と補強領域Rの内部とで異なる。
【0023】
具体的には、各パネル5,6の横断面形状は、補強領域Rの外部では後方に向かって開放された略U字型であり、補強領域Rでは後方に向かって開放されたハット型である。なお、ここでいう横断面とは、前後方向及び上下方向に沿う断面である。一方のパネル6は、他方のパネル5の内側に入れ子状に設けられる。以下、これらのパネル5,6のうち、外側のパネル5を「外側パネル5」ともいい、内側のパネル6を「内側パネル6」ともいう。
【0024】
外側パネル5は、互いに上下に離隔して配置された一対の外側横面部5a,5aと、これらの外側横面部5a,5aの前端部同士を接続する外側縦面部5bとを有する。各外側横面部5aは、左右方向及び前後方向に沿って設けられる。また、外側縦面部5bは、左右方向及び上下方向に沿って設けられる。
【0025】
本実施形態の外側縦面部5bは、凹凸を有する。具体的には、外側縦面部5bは、後方に向かって窪んだ凹部5dを有する。
図2に示すように、外側縦面部5bの凹部5dは、外側パネル5の左右方向の全域にわたって設けられている。なお、外側縦面部5bの凹部5dには、複数の軽量孔5hが形成される。
【0026】
また、外側パネル5は、補強領域Rで一対の外側横面部5aの夫々における後端部から上下方向外側へ立設された外側フランジ部5c,5cを有する。これらの外側フランジ部5cは、バンパビーム本体2における補強領域Rのみに設けられるものであり、補強領域Rの外部には設けられない。
【0027】
本実施形態の外側フランジ部5c,5cは、正面視形状が略台形状である。ただし、外側フランジ部5cの左右両端部は、外側横面部5aとの間に角が生じないように、外側横面部5aと滑らかに接続されている。すなわち、外側フランジ部5cは、外側横面部5aに向かって末広がりとなるように形成されている。
【0028】
図3(a),(b)に示すように、内側パネル6は、外側パネル5の外側横面部5a,外側縦面部5b及び外側フランジ部5cとそれぞれ同様に構成された内側横面部6a,内側縦面部6b及び内側フランジ部6cを有する。
図3(a)に示すように、本実施形態では、外側パネル5の板厚t1が、内側パネル6の板厚t2よりも小さくされている(t1<t2)。また、内側横面部6aは、前後方向の寸法が外側横面部5aの前後方向の寸法の半分程度に小さく形成されている。
【0029】
一対の内側横面部6a,6aは、例えば溶接により、一対の外側横面部5a,5aにそれぞれ接合される。また、内側縦面部6bは、一対の内側横面部6a,6aの前端部同士を接続し、外側縦面部5bとの間に隙間をあけて設けられる。したがって、バンパビーム本体2では、一対の外側横面部5a,5aと外側縦面部5bと内側縦面部6bとの四つの面部により略矩形状の閉断面が形成される。
【0030】
内側縦面部6bは、外側縦面部5bの凹部5dと同様の凹部6dを有する。つまり、本実施形態では、外側縦面部5b及び内側縦面部6bが何れも凹凸を有している。また、内側フランジ部6cは、外側フランジ部5cと同様に、一対の内側横面部6aの夫々における後端部から上下方向外側へ立設されている。これらの内側フランジ部6c,6cは、例えば溶接により、外側フランジ部5c,5cにそれぞれ接合される。
【0031】
図2に示すように、ブラケット3は、バンパビーム本体2の前方に配置される。本実施形態では、二つのブラケット3,3が、バンパビーム本体2の左右方向の中心に対して互いに左右対称な位置に設けられている。なお、本実施形態では、左右のブラケット3,3が互いに左右対称な形状である場合を例示する。
【0032】
ブラケット3は、例えば鋼板を曲げ加工したものであって、バンパビーム本体2に固定された固定部3aを有する。本実施形態の固定部3aは、ブラケット3の一端部において略矩形状に形成されており、外側パネル5の外側縦面部5aに締結固定されている。また、ブラケット3の他端部3bは、フロントバンパの後面部に固定される。
【0033】
図4に示すように、ブラケット3は、固定部3aの左右両端部が、補強領域Rの左右両端部と左右方向にずれて位置するように設けられる。すなわち、ブラケット3の固定部3aにおける左右両端部の位置P1,P2と、補強領域Rの左右両端部の位置P3,P4との四つの位置P1〜P4が何れも左右方向において重ならないように、ブラケット3と補強領域Rとの位置関係が設定されている。
【0034】
本実施形態では、補強領域Rの左右方向内側の端部が、ブラケット3の固定部3aの左右両端部の間に位置する。具体的には、補強領域Rにおける左右方向内側の端部の位置P3が、ブラケット3の固定部3aにおける左右両端部の位置P1,P2の略中間となるように、ブラケット3が設けられている。
【0035】
なお、補強領域Rは、外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cが設けられる領域であることから、補強領域Rの左右両端部の位置P3,P4は、外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cの左右両端部の位置と同一である。また、
図4にはバンパビーム構造1の左側を拡大して示しているが、バンパビーム構造1の右側におけるブラケット3と補強領域Rとの位置関係も、バンパビーム構造1の左側のものと同様(
図4と左右対称)である。
【0036】
取付部材4は、筒状に形成され、牽引部材20が螺合可能な雌ねじ部4aを有する。取付部材4は、バンパビーム本体2の孔部2h,2hの夫々に配置され、クラッシュカン15に固定されている。このように、取付部材4は、バンパビーム本体2の左右両端部2aに設けられることから、補強領域Rの外部に位置する。本実施形態の取付部材4,4は、左右のサイドメンバ11,11の前方にそれぞれ位置する。言い換えると、取付部材4は、バンパビーム構造1の正面視でサイドメンバ11と重なる位置に設けられている。
【0037】
[2.作用,効果]
(1)上述したバンパビーム本体2では、左右両端部2a,2aの間に設けられた所定の補強領域Rで外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cが立設される。このため、バンパビーム本体2の補強領域Rにおいて、例えば牽引や衝突に伴ってバンパビーム本体2に荷重が作用した場合に、口開きを発生しにくくすることができる。また、たとえ口開きが生じたとしても、その変形量を低減することができる。
【0038】
また、バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aには外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cが設けられないため、左右両端部2a,2aにおける応力集中を緩和することができる。したがって、上述したバンパビーム構造1によれば、バンパビーム本体2の変形を抑制することができる。
【0039】
(2)上述した外側パネル5では、外側フランジ部5cが補強領域Rで一対の外側横面部5aの夫々における後端部から上下方向外側へ立設されている。同様に、上述した内側パネル6では、内側フランジ部6cが補強領域Rで一対の内側横面部6aの夫々における後端部から上下方向外側へ立設されている。このように外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cをバンパビーム本体2の上下の夫々に設けることで、補強領域Rにおける口開きをより発生しにくくすることができる。また、たとえ口開きが発生したとしても、その変形量を更に抑えることができる。
【0040】
(3)バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aに隣接する部分は、他の部分に比べて口開きが生じやすいが、上述したバンパビーム構造1ではこの部分に補強領域Rが設けられているため、バンパビーム本体2の口開きの発生をより適切に抑制することができる。
【0041】
(4)バンパビーム本体2では、ブラケット3の固定部3aの左右両端部と、補強領域Rの左右両端部とに応力が集中しやすく、これらの部分が重なると曲げ点となりやすい。これに対し、上述したバンパビーム構造1では、ブラケット3の固定部3aの左右両端部と補強領域Rの左右両端部とが何れも左右方向にずれて位置するため、バンパビーム本体2にかかる応力を分散させることができる。これにより、バンパビーム本体2に曲げ点を生じにくくすることができるため、バンパビーム本体2の変形をより効果的に抑制することができる。
【0042】
(5)特に、上述したバンパビーム構造1では、補強領域Rの左右方向内側の端部がブラケット3の固定部3aにおける左右両端部の間に位置するため、バンパビーム本体2にかかる応力をより適切に分散させることができ、曲げ点を更に生じにくくすることができる。したがって、バンパビーム本体2の変形をより効果的に抑制することができる。
【0043】
(6)上述した外側パネル5は、外側縦面部5bが凹凸を有するため剛性が高められている。これによりバンパビーム本体2の剛性が高められることから、バンパビーム本体2の変形を更に抑制することができる。同様に、上述した内側パネル6は、内側縦面部6bが凹凸を有するため剛性が高められている。これによってもバンパビーム本体2の剛性が高められることから、バンパビーム本体2の変形を更に抑制することができる。
【0044】
(7)外側パネル5の板厚t1が内側パネル6の板厚t2よりも小さいため、外側パネル5を内側パネル6よりも変形しやすくすることができる。したがって、例えば衝突時に衝突相手に与える衝撃力を低減することができ、衝突相手の保護に寄与することができる。
【0045】
(8)従来のバンパビームのようにフランジ部が左右方向の全域にわたって立設されたものでは、バンパビームの左右両端部の少なくとも一方に牽引荷重が作用した場合に、牽引荷重が作用した端部の特にフランジ部において応力が集中し、バンパビームが変形する虞があった。また、フランジ部が省略されたバンパビームでは、左右両端部の少なくとも一方に牽引荷重が作用した場合に、左右両端部の間の領域に口開きが生じる虞があった。
【0046】
これに対し、上述したバンパビーム構造1によれば、車体10が牽引部材20を介して引っ張られることでバンパビーム本体2の左右両端部2aの少なくとも一方に牽引荷重が作用したとしても、上述したようにバンパビーム本体2の変形を抑制することができる。すなわち、牽引時にも、バンパビーム本体2の補強領域Rにおける口開きを発生しにくくすることができるとともに、左右両端部2a,2aにおける応力集中を緩和することができる。
【0047】
[3.変形例]
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【0048】
ブラケット3と補強領域Rとの位置関係は、上述したものに限定されない。例えば
図5に示すように、ブラケット3は、固定部3aの左右両端部が、左右方向において補強領域Rの左右両端部の間に位置するように設けられてもよい。すなわち、ブラケット3の固定部3aにおける左右両端部の位置P1,P2が何れも、補強領域Rの左右両端部の位置P3,P4の間に入るように、ブラケット3と補強領域Rとの位置関係が設定されてもよい。
【0049】
あるいは
図6に示すように、ブラケット3は、固定部3aの左右両端部が、左右方向において補強領域Rの外部に位置するように設けられてもよい。すなわち、ブラケット3の固定部3aにおける左右両端部の位置P1,P2が何れも、補強領域Rの左右両端部の位置P3,P4の間から外れるように、ブラケット3と補強領域Rとの位置関係が設定されてもよい。
【0050】
図5及び
図6に例示する何れの場合にも、ブラケット3の固定部3aの左右両端部と補強領域Rの左右両端部とが何れも左右方向にずれて位置するため、上述した実施形態と同様に、バンパビーム本体2にかかる応力を分散させることができる。これにより、バンパビーム本体2に曲げ点を生じにくくすることができるため、バンパビーム本体2の変形をより効果的に抑制することができる。
【0051】
上述した実施形態では、外側フランジ部5cが一対の外側横面部5aの夫々から上下方向外側へ立設される場合について説明したが、外側フランジ部5cが一対の外側横面部5aの一方から上下方向外側へ立設されてもよい。この場合、内側フランジ部6cは、一対の内側横面部6aの一方から上下方向外側へ立設されて外側フランジ部5cに接合されればよい。
【0052】
このように外側フランジ部5c及び内側フランジ部6cがバンパビーム本体2の上下何れか一方のみに設けられる場合であっても、上述したように、バンパビーム本体2の補強領域Rにおいて口開きを発生しにくくすることができる。また、たとえ口開きが発生したとしても、その変形量を低減することができる。したがって、バンパビーム本体2の変形を抑制することができる。
【0053】
上述した補強領域Rの位置及び個数は一例である。補強領域Rは、バンパビーム本体2においてサイドメンバ11,11に接続される左右両端部2a,2aの間の領域内に、少なくとも一つ設けられればよい。例えば、バンパビーム本体2の左右方向の中央部に一つの補強領域Rが設けられてもよい。あるいは、バンパビーム本体2の左右両端部2a,2aの間に三つ以上の補強領域Rが左右方向に間隔をあけて設けられてもよい。
【0054】
上述した実施形態では、外側縦面部5bが凹凸を有する場合を例示したが、外側縦面部5bは平面状に形成されてもよい。この場合、外側パネル5の形状を簡素化でき、成形性を向上させることができる。内側パネル6についても同様であり、内側縦面部6bを平面状に形成すれば成形性を向上させることができる。
【0055】
上述した実施形態では、取付部材4がバンパビーム本体2の左右両端部2a,2aに設けられる場合を例示したが、左右の取付部材4の何れか一方又は両方が省略されてもよい。また、左右のブラケット3,3の何れか一方が省略されてもよいし、ブラケット3と補強領域Rとの位置関係が上述した位置関係以外となるようにブラケット3が配置されてもよい。取付部材4及びブラケット3が省略された場合や、ブラケット3の位置が変更された場合であっても、バンパビーム構造1によれば、上述したようにバンパビーム本体2の変形を抑制することができる。
【0056】
上述した実施形態では、車両のフロントバンパに適用されたバンパビーム構造1について説明したが、本バンパビーム構造は、車両のリヤバンパにも適用可能である。すなわち、本バンパビーム構造は、車体の後端部で左右方向に延設されバンパビーム本体を備えるものであってもよい。なお、この場合には、バンパビーム本体についての前後方向内側が前側となり、前後方向外側が後側となる。