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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023131695
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】バンパアセンブリ
(51)【国際特許分類】
   B60R 19/04 20060101AFI20230914BHJP
   B60R 19/24 20060101ALI20230914BHJP
【FI】
B60R19/04 M
B60R19/24 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022036593
(22)【出願日】2022-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社UACJ
(74)【代理人】
【識別番号】100101683
【弁理士】
【氏名又は名称】奥田 誠司
(74)【代理人】
【識別番号】100155000
【弁理士】
【氏名又は名称】喜多 修市
(74)【代理人】
【識別番号】100202197
【弁理士】
【氏名又は名称】村瀬 成康
(72)【発明者】
【氏名】小島 章裕
(72)【発明者】
【氏名】江口 慎司
(57)【要約】
【課題】スモールオーバーラップテストにおける衝突の荷重を一層効果的に車体の骨格に伝達できる荷重伝達部材を備えるバンパアセンブリを提供する。
【解決手段】
バンパアセンブリ100Aは、車両に取り付けられた状態において、車両の車幅方向に延びるビーム10と、ビームの後面に接合されたエネルギー吸収部材20と、SOTにおいてバリアが衝突するビーム10の位置と、エネルギー吸収部材20との間に位置し、車幅方向においてエネルギー吸収部材の少なくとも一部と重なるように、ビームの後面に接合されている荷重伝達部材30Aとを備える。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の前部に取り付けられるバンパアセンブリであって、
前記車両に取り付けられた状態において、
前記車両の車幅方向に延びるビームと、
前記ビームの後面に部分的に接合されたエネルギー吸収部材(ステイ)と、
SOT(スモールオーバーラップテスト)においてバリアが衝突する前記ビームの位置と、前記エネルギー吸収部材との間に位置し、前記車幅方向において前記エネルギー吸収部材の少なくとも一部と重なるように、前記ビームの後面に接合されている荷重伝達部材(荷重伝達部材)と
を有する、バンパアセンブリ。
【請求項2】
前記車両に取り付けられた状態において、
前記荷重伝達部材は、
水平面に平行な断面において、前記ビームに沿って延び、前記車幅方向において前記エネルギー吸収部材の少なくとも一部と重なる平板部分を含むと板状部分と、
前記板状部分から、前記ビームの後面と前記エネルギー吸収部材との間の空間に突き出た凸状部分と
を有する、請求項1に記載のバンパアセンブリ。
【請求項3】
前記車両のフレームに接合されるプレートをさらに有し、
前記エネルギー吸収部材は、前記プレートに接合されており、
前記プレートは、前記エネルギー吸収部材より前記車幅方向にはみ出た周辺部を有し、
前記車両に取り付けられた状態において、
前記荷重伝達部材の前記凸状部分は、水平面に平行な断面において、前記ビームの後面と、前記エネルギー吸収部材と、前記プレートを延長した平面との間の空間に位置する、請求項2に記載のバンパアセンブリ。
【請求項4】
前記凸状部分は、SOTにおいて、
前記プレートの前記周辺部に接触する第1部分を有する、請求項3に記載のバンパアセンブリ。
【請求項5】
前記凸状部分は、SOTにおいて、
前記エネルギー吸収部材の前記プレートに垂直な側面に接触する第2部分をさらに有する、請求項4に記載のバンパアセンブリ。
【請求項6】
前記凸状部分は、SOTにおいて、
水平面に平行な断面において、前記バリアが衝突する前記ビームの位置と、前記プレートと前記エネルギー吸収部材の前記側面との交点とを結ぶ線に略平行となる第3部分をさらに有する、請求項5に記載のバンパアセンブリ。
【請求項7】
前記ビームの後面は、凹部を有し、
前記荷重伝達部材の前記板状部分は、前記凹部に嵌合されている、請求項2から6のいずれか1項に記載のバンパアセンブリ。
【請求項8】
前記エネルギー吸収部材は、前記車両の前後方向に延びる複数の筒部を有している、請求項1から7のいずれか1項に記載のバンパアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の前部に配置されるバンパアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、車の安全性能を向上させるためのオフセット前面衝突試験の一種として、スモールオーバーラップテスト(Small Overlap Test:SOT)が導入されている。SOTは、米国のIIHS(米国道路安全保険協会)が2012年末に実施して公表したもので、車の前面の運転席側25%(1/4)を時速40マイル(約64km)で衝突バリア(以下、バリアという。)に衝突させる部分衝突試験である。
【0003】
スモールオーバーラップテストにおける安全性能を高めるために、例えば、特許文献1には、パワーユニットを間に介して対称に配置される一対の骨格部材と、一対の骨格部材の先端部に接続されたバンパ骨格部と、バンパ骨格部の張出部から骨格部材側に突出されたスペーサ部材とを備える車体端部構造が開示されている。各骨格部材は,フロントサイドメンバと、フロントサイドメンバの前端に設けられたクラッシュボックス(エネルギー吸収部材、「ステイ」ともいう。)を有している。スペーサ部材(スライドスペーサ)は、バンパリインフォースメント(「ビーム」ともいう。)の張出部と骨格部材との間に配置されており、張出部に入力された後向きの荷重を、車幅方向内向きの荷重に変換してフロントサイドメンバの前端近傍に伝達する荷重伝達部材として機能する(例えば特許文献1の図1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2014-113894号公報(特許第5880417号公報)
【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、本発明者の検討によると、特許文献1の構成では、スモールオーバーラップテストにおける衝突荷重をスペーサ部材が車体の骨格に必ずしも十分効果的に伝達できているとはいえず、改善の余地があった。
【0006】
そこで、本発明は、スモールオーバーラップテストにおける衝突荷重を一層効果的に車体の骨格に伝達できる荷重伝達部材を備えるバンパアセンブリ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】
【0007】
本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
【0008】
[項目1]
車両の前部に取り付けられるバンパアセンブリであって、
前記車両に取り付けられた状態において、
前記車両の車幅方向に延びるビームと、
前記ビームの後面に接合されたエネルギー吸収部材と、
SOT(スモールオーバーラップテスト)においてバリアが衝突する前記ビームの位置と、前記エネルギー吸収部材との間に位置し、前記車幅方向において前記エネルギー吸収部材の少なくとも一部と重なるように、前記ビームの後面に接合されている荷重伝達部材と
を有する、バンパアセンブリ。
【0009】
[項目2]
前記車両に取り付けられた状態において、
前記荷重伝達部材は、
水平面に平行な断面において、前記ビームに沿って延び、前記車幅方向において前記エネルギー吸収部材の少なくとも一部と重なる平板部分を含むと板状部分と、
前記板状部分から、前記ビームの後面と前記エネルギー吸収部材との間の空間に突き出た凸状部分と
を有する、項目1に記載のバンパアセンブリ。
【0010】
[項目3]
前記車両のフレームに接合されるプレートをさらに有し、
前記エネルギー吸収部材は、前記プレートに接合されており、
前記プレートは、前記エネルギー吸収部材より前記車幅方向にはみ出た周辺部を有し、
前記車両に取り付けられた状態において、
前記荷重伝達部材の前記凸状部分は、水平面に平行な断面において、前記ビームの後面と、前記エネルギー吸収部材と、前記プレートを延長した平面との間の空間に位置する、項目2に記載のバンパアセンブリ。
【0011】
[項目4]
前記凸状部分は、SOTにおいて、
前記プレートの前記周辺部に接触する第1部分を有する、項目3に記載のバンパアセンブリ。
【0012】
[項目5]
前記凸状部分は、SOTにおいて、
前記エネルギー吸収部材の前記プレートに垂直な側面に接触する第2部分をさらに有する、項目4に記載のバンパアセンブリ。
【0013】
[項目6]
前記凸状部分は、SOTにおいて、
水平面に平行な断面において、前記バリアが衝突する前記ビームの位置と、前記プレートと前記エネルギー吸収部材の前記側面との交点とを結ぶ線に略平行となる第3部分をさらに有する、項目5に記載のバンパアセンブリ。
【0014】
[項目7]
前記ビームの後面は、凹部を有し、
前記荷重伝達部材の前記板状部分は、前記凹部に嵌合されている、項目2から6のいずれか1項に記載のバンパアセンブリ。
【0015】
[項目8]
前記エネルギー吸収部材は、前記車両の前後方向に延びる複数の筒部を有している、項目1から7のいずれかに記載のバンパアセンブリ。
【発明の効果】
【0016】
本発明の実施形態によると、スモールオーバーラップテストにおける衝突の荷重を一層効果的に車体の骨格に伝達することができるバンパアセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】スモールオーバーラップ・テスト(SOT)における、バリアBRと本発明の実施形態によるバンパアセンブリ100との位置関係を示す模式的な平面図である。
図2】本発明の実施形態によるバンパアセンブリ100Aの模式的な分解斜視図である。
図3A】バンパアセンブリ100Aの模式的な背面図である。
図3B図3A中の3B-3B’線に沿った、バンパアセンブリ100Aの模式的な断面図である。
図3C図3A中の3C-3C’線に沿った、バンパアセンブリ100Aの模式的な断面図である。
図4A】SOTにおける衝突した瞬間のバリアBRとバンパアセンブリ100Aとの位置関係を示す模式的な上面図である。
図4B】SOTにおける衝突(初期)のバンパアセンブリ100Aの形態を示す模式的な上面図である。
図4C】SOTにおける衝突(中前期)のバンパアセンブリ100Aの形態を示す模式的な上面図である。
図4D】SOTにおける衝突(中後期)のバンパアセンブリ100Aの形態を示す模式的な上面図である。
図4E】SOTにおける衝突(後期)のバンパアセンブリ100Aの形態を示す模式的な上面図である。
図5A】SOTにおける衝突した瞬間のバリアBRと比較例のバンパアセンブリ200との位置関係を示す模式的な上面図である。
図5B】SOTにおける衝突(初期)のバンパアセンブリ200の形態を示す模式的な上面図である。
図5C】SOTにおける衝突(中前期)のバンパアセンブリ200の形態を示す模式的な上面図である。
図5D】SOTにおける衝突(中後期)のバンパアセンブリ200の形態を示す模式的な上面図である。
図5E】SOTにおける衝突(後期)のバンパアセンブリ200の形態を示す模式的な上面図である。
図6】SOTにおけるバンパアセンブリが車体の骨格に伝達する荷重を示す、荷重-ストローク線図である。
図7A】本発明の実施形態による他のバンパアセンブリ100Bの模式的な断面図である。
図7B】本発明の実施形態によるさらに他のバンパアセンブリ100Cの模式的な断面図である。
図7C】本発明の実施形態によるさらに他のバンパアセンブリ100Dの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるバンパアセンブリを説明する。本発明の実施形態によるバンパアセンブリは、以下で例示するものに限定されない。
【0019】
図1に、スモールオーバーラップ・テスト(SOT)における、バリアBRと本発明の実施形態によるバンパアセンブリ100との位置関係を示す模式的な平面図を示す。ここでは、車両VHとして普通乗用車(左ハンドル)の例を示す。図1に示すように、SOTでは、車両VHの前面の車幅Wの中心CLからW/4オフセットした部分を時速40マイル(約64km)の速度vでバリアBRに衝突させる。
【0020】
本発明の実施形態によるバンパアセンブリ100は、車両VHの前部に取り付けられ、車両VHに取り付けられた状態において、車両VHの車幅方向に延びるビーム10と、ビーム10の後面に接合されたエネルギー吸収部材(ステイ)20と、SOTにおいてバリアBRが衝突するビーム10の位置(例えば、図4Aの点PS参照)と、エネルギー吸収部材20との間に位置し、車幅方向においてエネルギー吸収部材20の少なくとも一部と重なるように、ビーム10の後面に接合されている荷重伝達部材30とを備える。バンパアセンブリ100は、車両VHのフレームFRに接合されるプレート40をさらに有し、エネルギー吸収部材20は、プレート40に接合されている。なお、プレート40を省略し、エネルギー吸収部材20をフレームFRに直接接合してもよい。このとき、フレームFRは、エネルギー吸収部材20より車幅方向にはみ出た部分を有すればよい。ここで、フレームFRは、車体の骨格に含まれる。
【0021】
次に、図2図3A図3Bおよび図3C図を参照して、本発明の実施形態によるバンパアセンブリ100Aの構造を説明する。
【0022】
まず、図2を参照する。図2は、バンパアセンブリ100Aの模式的な分解斜視図である。バンパアセンブリ100Aは、ビーム10と、エネルギー吸収部材20と、荷重伝達部材30Aと、プレート40とを有している。
【0023】
エネルギー吸収部材20は、プレート40に接合されており、プレート40は、エネルギー吸収部材20より車幅方向にはみ出た周辺部40pを有している。ここでは、周辺部40pは、上下方向にもエネルギー吸収部材20よりはみ出た部分を含んでいる。プレート40は、例えば、周辺部40pに設けられた貫通孔40hを用いて、例えば、ボルト・ナットで、車両のフレーム(図1中のフレームFR)に接合される。
【0024】
エネルギー吸収部材20は、車両の前後方向に延びる複数の筒部20t1、20t2を有している。荷重伝達部材30Aは、車両の上下方向に貫通している貫通孔30h1を有している。ビーム10の後面は、車幅方向に延びる溝状に形成された凹部10gを有しており、荷重伝達部材30Aの一部が凹部10gに嵌合される。
【0025】
次に、図3A図3Bおよび図3Cを参照して、バンパアセンブリ100Aの構造をさらに詳細に説明する。図3Aに、バンパアセンブリ100Aの模式的な背面図を示し、図3Bに、図3A中の3B-3B’線に沿った、バンパアセンブリ100Aの模式的な断面図を示し、図3Cに、図3A中の3C-3C’線に沿った、バンパアセンブリ100Aの模式的な断面図を示す。なお、図3Aでは、プレート40で隠れている部分については、プレート40がないものとして図示している。すなわち、手前からエネルギー吸収部材20、荷重伝達部材30、ビーム10を示している。
【0026】
バンパアセンブリ100Aが有する荷重伝達部材30Aは、図3Bに示すように、水平面に平行な断面において、ビーム10に沿って延び、車幅方向においてエネルギー吸収部材20の一部と重なる平板部分32aを含む板状部分32と、板状部分32から、ビーム10の後面とエネルギー吸収部材20との間の空間に突き出た凸状部分34とを有する。ここでは、凸状部分34は、ビーム10の後面と、エネルギー吸収部材20と、プレート40を延長した平面との間の空間に位置している。凸状部分34は、第1部分34aと、第2部分34bと、第3部分34cとを有しており、板状部分32の部分32bとで、貫通孔30h1を形成している。第1部分34a、第2部分34bおよび第3部分34cを有する荷重伝達部材30Aは、図4A図4Eを参照して後述するように、SOTにおける衝突荷重を効率よく車体のフレームFRに伝達することができる。
【0027】
ビーム10の後面は、車幅方向に延びる溝状に形成された凹部10gを有しており、荷重伝達部材30Aの板状部分32が凹部10gに嵌合されている。このとき、板状部分32はビーム10と面一となっている。板状部分32をビーム10の後面の凹部10gに嵌合させることによって、板状部分32の厚さ分だけ、エネルギー吸収部材20の前後方向の長さを大きくすることができるので、エネルギー吸収部材20によって吸収できるエネルギーの量を増大することができる。あるいは、逆に、エネルギー吸収量を同じにした場合には、車両全体の前後方向の長さを小さくできる。
【0028】
エネルギー吸収部材20は、ここで例示したように、車両の前後方向に延びる複数の筒部20t1、20t2を有していることが好ましい。複数の筒部20t1、20t2は、上下方向に配列されているが、車両の車幅方向に配列されてもよい。また、エネルギー吸収部材20は、上下方向および/または車幅方向に配列された3以上の筒部を有してもよい。複数の筒部20t1、20t2を構成する壁部分が変形することによってエネルギーを吸収する。
【0029】
次に、図4Aから図4Eを参照して、SOTにおいて、バンパアセンブリ100Aが有する荷重伝達部材30Aが車体のフレームFRに荷重を効率よく伝達できることを説明する。図4Aから図4Eに、SOTにおけるバンパアセンブリ100Aの形態の変化を示す。図4Aから図4Eは、有限要素法による衝突シミュレーションで得られたバンパアセンブリ100Aの形態を示している。シミュレーションには、汎用の有限要素解析ソフトRADIOSS(登録商標)を用いた。
【0030】
図4Aは、SOTにおける衝突した瞬間のバリアBRとバンパアセンブリ100Aとの位置関係を示す模式的な上面図であり、バリアBRが衝突するビーム10の位置(点PS)を示している。図4Bから図4Eは、それぞれ、SOTにおける衝突の初期、中前期、中後期、および後期のバンパアセンブリ100Aの形態を示す模式的な上面図である。
【0031】
図4Bに示すように、衝突の初期において、ビーム10が変形すると、荷重伝達部材30Aが斜め後方に移動しようとして、エネルギー吸収部材20と重なっている部分(板状部分32)から、後方に向けてエネルギー吸収部材20に荷重が伝達される。さらに、荷重伝達部材30Aの凸状部分34を構成する第1部分34aがプレート40の周辺部に接触し、凸状部分34を介して荷重がフレームFRに伝達される。このときも、エネルギー吸収部材20と重なっている板状部分32から、後方に向けてエネルギー吸収部材20に荷重が伝達される。また、板状部分32から後方に伝達される荷重によりエネルギー吸収部材20の一部(図4B中の左上角部)がつぶれる。
【0032】
また、図4Cに示すように、衝突の中前期においては、凸状部分34を構成する第2部分34bが、エネルギー吸収部材20のプレート40に垂直な側面に接触する。凸状部分34の第1部分34aと第2部分34bとがなす角と、エネルギー吸収部材20の側面とプレート40の周辺部とがなす角(ここでは垂直)とがほぼ等しいと、上述のような関係になる。また、凸状部分34の第3部分34cは、バリアBRが衝突するビーム10の位置PSと、プレート40とエネルギー吸収部材20の側面との交点とを結ぶ線に略平行となる。このときも、エネルギー吸収部材20と重なっている板状部分32から、後方に向けてエネルギー吸収部材20に荷重が伝達される。
【0033】
上述したように、図4Aから図4Cの課程において荷重伝達部材30Aから車体のフレームFRに荷重が効率的に伝達される。なお、荷重伝達部材30Aは、車幅方向においてエネルギー吸収部材20の一部と重なる平板部分32aを少なくとも有せば、エネルギー吸収部材20を介して荷重を効果的に車体のフレームFRに伝達することができる。もちろん、ここで例示したように、第1部分34a、第2部分34bおよび第3部分34cを有することが好ましいが、これらの内の1つだけを有してもよく、2つだけを有してもよい。
【0034】
図4Cから図4Eに示すように、凸状部分34と板状部分32の部分32b(図3B参照)とで形成されている貫通孔30h1がつぶれていることからわかるように、荷重伝達部材30Aが変形する過程においても、エネルギー吸収部材20の一部と重なる平板部分32aが引き続き後方に移動しようとして、板状部分32から後方に向けてエネルギー吸収部材20に荷重が伝達される。
【0035】
図5Aから図5Eに、SOTにおける比較例のバンパアセンブリ200の形態の変化を示す。バンパアセンブリ200は、バンパアセンブリ100Aの荷重伝達部材30Aを有しない。図5Aは、SOTにおける衝突した瞬間のバリアBRとバンパアセンブリ200との位置関係を示す模式的な上面図であり、バリアBRが衝突するビーム10の位置(点PS)を示している。図5Bから図5Eは、それぞれ、SOTにおける衝突の初期、中前期、中後期、および後期のバンパアセンブリ200の形態を示す模式的な上面図である。
【0036】
バンパアセンブリ200では、衝突の後期において、例えば図5Eから理解されるように、ビーム10がエネルギー吸収部材20との接合部で、破断される恐れがある。これに対し、例えば、図4Eから理解されるように、バンパアセンブリ100Aでは、エネルギー吸収部材20と重なっている板状部分32から荷重伝達部材30Aが車幅方向の外側に延設されているため、車幅方向におけるバンパアセンブリ100Aの剛性の急激な変化を抑制できる。従って、ビーム10がエネルギー吸収部材20との接合部で破断されることを抑制することができる。
【0037】
図6に、SOTにおけるバンパアセンブリが車体の骨格(ここでは、フレームFR)に伝達する荷重を示す、荷重-ストローク線図を示す。横軸のストロークは衝突の時間経過に伴うバリアの侵入位置を示し、縦軸の荷重は、フレームFRの反力を示す。図6からわかるように、実施例のバンパアセンブリ100Aは、比較例のバンパアセンブリ200よりも効率よく荷重を後方に伝達している。
【0038】
本発明の実施形態によるバンパアセンブリが有する荷重伝達部材は種々に改変され得る。図7A図7Bおよび図7Cに、本発明の実施形態による他のバンパアセンブリ100B、100Cおよび100Dの模式的な断面図を示す。
【0039】
図7Aに示すバンパアセンブリ100Bが有する荷重伝達部材30Bは、平板部分32a1を含む板状部分32Bと、凸状部分34とを有する。凸状部分34は、バンパアセンブリ100Aが有する荷重伝達部材30Aが有する凸状部分34と同じである。板状部分32Bが有する平板部分32a1が、車幅方向においてエネルギー吸収部材20の全体と重なっている点において、荷重伝達部材30Aと異なる。このように、エネルギー吸収部材20の全体と重なる平板部分32a1を有することによって、荷重伝達部材30Bにより車体のフレームFRに効率的に荷重を伝達することができる。
【0040】
図7Bに示すバンパアセンブリ100Cが有する荷重伝達部材30Cは、板状部分32Cと、凸状部分34とを有する。凸状部分34は、バンパアセンブリ100Aが有する荷重伝達部材30Aが有する凸状部分34と同じである。板状部分32Cは、第3部分34cよりも車幅方向の外側に延びている部分32cを有している点において、荷重伝達部材30Aと異なる。板状部分32Cが部分32cを有しているので、ビーム10への接合箇所を車幅方向外側に拡張できる。また、衝突時にバリアBRが車幅方向外側にずれても、車体のフレームFRに効率的に荷重を伝達することができる。
【0041】
図7Cに示すバンパアセンブリ100Dが有する荷重伝達部材30Dは、板状部分32Dと、凸状部分34Dとを有する。板状部分32Dは、第3部分34cよりも車幅方向の外側に延びている部分32cを有し、凸状部分34Dは、部分32cと第3部分34cと貫通孔30h2を形成する第4部分34dを有している点において、荷重伝達部材30Aと異なる。荷重伝達部材30Dは、荷重伝達部材30Aよりも効率的にエネルギーをエネルギー吸収部材20に伝達することができるとともに、エネルギーを吸収することもできる。
【0042】
(製造方法)
ビームは、例えば6000系(Al-Mg-Si系)や7000系(Al-Zn-Mg系)のアルミニウム合金を用い、押出成形により形成できる。エネルギー吸収部材は、例えば6000系のアルミニウム合金を用い、押出成形によって形成できる。荷重伝達部材は、例えば6000系のアルミニウム合金を用い、押出成形によって形成できる。プレートは、例えば5000系(Al-Mg系)や6000系のアルミニウム合金を用い、押出成形および圧延によって形成できる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の実施形態によるバンパアセンブリは、SOTにおける安全性を向上させることができる。
【符号の説明】
【0044】
10 ビーム
10g 凹部(溝)
20 エネルギー吸収部材
30、30A 荷重伝達部材
40 プレート
40p 周辺部
40h 貫通孔
20t1、20t2 筒部
図1
図2
図3A
図3B
図3C
図4A
図4B
図4C
図4D
図4E
図5A
図5B
図5C
図5D
図5E
図6
図7A
図7B
図7C