JP6232989B2 - 車両前部の荷重吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部の荷重吸収構造に関し、さらに詳しくは、歩行者保護を目的としたバンパー内部荷重吸収構造に係るものである。

車両前端部には、衝突時の荷重を緩和するためにフロントバンパー（バンパーフェイシア）が設けられている。このフロントバンパーは、車両前端の構造要素（ラジエータサポートメンバーやロアメンバーなど）の前方を覆う樹脂成形品で構成され、フロントバンパーの裏面側にその変形を可能にする空間や荷重吸収材が設けられている。

上記構造において、車両前部が歩行者の脚部と衝突した際に、歩行者の下肢が車体の下に入り込むと、膝関節や脛が損傷する危険が高まることが知られている。そこで、フロントバンパーの下端部と車体との間に荷重吸収材を兼ねたアンダーカバーを設け、この部分の剛性を相対的に高めることで、車体との接触時に歩行者の脚部が払い上げられるようにする構造が提案されている（特許文献１，２参照）。

しかし、上記のような荷重吸収材（アンダーカバー）は、ほぼ車幅全体に亘る大型部品であるため、部材剛性や取付け剛性が不足すると走行時の振動や騒音の原因となる。そのため、相応の取付け構造が必要であり、既存車体構造に導入する場合の設計変更は不可避であり、コストアップにつながることに加えて、フロントバンパー下端部が必然的に一定の剛性を有することで歩行者保護のための荷重吸収性能が損なわれる問題がある。

特開２０１０−１８８８４２号公報 特開２０１１−２５５７７８号公報

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、既存車体構造を変更することなく歩行者の脚部保護機能を導入でき、荷重吸収性能も良好な車両前部の荷重吸収構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、
車体前端部（１３，１４）の前方を覆うフロントバンパー（２）と、
前記フロントバンパーの下端部に一体または別体で設けられたロアバンパー（２２，２３）と、
前記車体前端部と前記ロアバンパーとの間に配設された樹脂製のアブソーバー（３）と、
を備えた車両前部の荷重吸収構造において、
前記アブソーバー（３）は、前記ロアバンパーの下縁後部（２３ｂ）に固定される基部（３０）と、前記基部から前方に延出した水平部（３１）と、前記基部から上方に延出した縦壁部（３２）とを有し、前記水平部および前記縦壁部は他部材に固定されておらず、
前記ロアバンパーの裏面には、前記アブソーバーの前記水平部の上方にて前記縦壁部に向けて突出部（２２ｂ）が形成されており、前記突出部と前記縦壁部との間に第１間隙（Ｃ１）が画成され、前記縦壁部と前記車体前端部との間に第２間隙（Ｃ２）が画成され、前記アブソーバーの前記水平部の前縁と前記ロアバンパーの裏面との間に第３間隙（Ｃ３）が画成されていることを特徴とする。

本発明は、上記構成により、以下に記載されるような効果を奏する。
フロントバンパーに歩行者等が衝突した場合、最前部に位置したロアバンパーに荷重が作用する。この際、ロアバンパー（キャップ）がアブソーバーに対して第１間隙および第３間隙にて離隔され、アブソーバーが車体前端部に対して第２間隙を有して離隔されているので、これらの間隙によってロアバンパーの変形が許容され、該変形に応じて荷重が吸収され、次いで、ロアバンパーの変形によって突出部で縦壁部が車体前端部に押し付けられることで、アブソーバーの姿勢が拘束され、ロアバンパーの下部にアブソーバーによる限定的な支持力が作用し始め、この支持力によって、ロアバンパー下部の圧潰や歩行者の脚部の巻き込みが阻止される。一方、ロアバンパー上部は依然として変形が許容され、さらなる荷重吸収がなされる。

このように、本発明に係る荷重吸収構造は、作用する荷重に応じて優れた荷重吸収性能を得つつも、アブソーバーが小型軽量の部品であるため、取付け構造が極めて簡素であることに加えて、ロアバンパーに取り付けられるので、水平部の前縁とロアバンパーの裏面との間の第３間隙を厳密に管理でき、車両走行時の振動による干渉や騒音を防止できる。また、既存の車体構造に導入する場合の設計変更も不要または最小限で済み、コストアップにつながることもない。

本発明において、前記車体前端部の下部に牽引フック（１５）が設けられ、
前記ロアバンパーには、前記牽引フックに前方からアクセスするための切欠部（２２ａ）が形成され、前記切欠部を覆うキャップ（２３）が、前記切欠部の縁に形成された取付け枠（２２ａ，２２ｂ）に着脱可能に取り付けられており、
前記アブソーバー（３）は、前記キャップの下縁後部（２３ｂ）に固定され、
前記第３間隙（Ｃ３）が、前記水平部の前縁（３１ａ）と前記キャップの裏面との間に画成されており、
前記縦壁部（３２）との間に前記第１間隙（Ｃ１）を画成する前記突出部（２２ｂ）が、前記取付け枠の一部であることが好適である。

この態様では、キャップと共にアブソーバーが取り外し可能であるので、開発時に多種のバンパーを用意することなく部品交換によりテストを実施可能であり、また、類似車種による特性変更（各国の規制への適合など）を容易に行える利点もある。さらに、キャップの取付け枠は、相対的に剛性の高い部分であるので、突出部として最適であり、突出部に負荷される荷重が取付け枠で分散される利点もある。また、キャップと共にアブソーバーが外れるので、この部分にアブソーバーが配設されていながらも、牽引フックの使用時にアブソーバーがアクセスの障害になることがない。

本発明の好適な態様では、前記ロアバンパーの車両幅方向端部は車両後方または後下方に向かって湾曲しており、この湾曲領域に、前記アブソーバーが配設され、前記水平部の前縁が、前記ロアバンパーの裏面と前記第３間隙を画成しつつ湾曲している。この態様では、湾曲形状を利用した歩行者の脚部払い上げ効果を得ながらも、三次元的な第３間隙の寸法管理を容易に行える。

本発明の他の好適な態様では、前記ロアバンパー（２２）が、前記フロントバンパー（２，２１）と別体で構成され、前記突出部（２２ｂ）を含む前記取付け枠（２２ａ）が、前記ロアバンパーと前記フロントバンパーの両方で構成されている。この態様では、ロアバンパー裏面側の突出部の剛性を確保しつつも、ロアバンパー意匠面の外観や成形性が損なわれることがない。

本発明の他の好適な態様では、前記第３間隙（Ｃ３）が、前記第１間隙（Ｃ１）と前記第２間隙（Ｃ２）の寸法の合計以上の寸法を有している。この態様では、ロアバンパー裏面とアブソーバー水平部前縁が当接する以前に、ロアバンパー裏面の突出部によって縦壁部が車体前端部に押し付けられ、アブソーバーの姿勢が拘束されるので、ロアバンパーによる歩行者の脚部保護効果を確実に得られる。

本発明において、前記第２間隙（Ｃ２）は少なくとも部分的に前記第１間隙（Ｃ１）よりも下方まで画成されかつ前記水平部（３１）より上方で終端している態様では、ロアバンパー裏面の突出部によって縦壁部が車体前端部に押し付けられ、アブソーバーの姿勢が拘束された状態で、拘束領域（Ｃ２）よりも下方にあり後方への変形が可能な水平部や基部には圧縮応力とともに曲げや剪断応力が作用し、効果的な荷重吸収がなされる。

本発明に係る荷重吸収構造を備えた車両前部を示す斜視図である。 本発明に係る荷重吸収構造を備えたフロントバンパーを示す要部正面図である。 本発明に係る荷重吸収構造を備えた車両前部の車体構造を示す斜視図である。 本発明に係る荷重吸収構造を実施したフロントバンパーを裏面から見た斜視図である。 （ａ）は、本発明に係る荷重吸収構造を備えた車両前部を示す側断面図であり、（ｂ）は、その前方から荷重が負荷された状態を示す側断面図である。 本発明に係る荷重吸収構造を備えた車両前部の車体構造を下方から見た斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２において、本発明実施形態の車両１は、車体前部にエンジン室を有するフロントエンジン車であり、車両前端部の下側に樹脂成形品で構成されたフロントバンパー２を備えている。フロントバンパー２は、メインバンパー２１の中央開口部に別体のバンパーガーニッシュ２０が設けられ、その下方に車幅方向に延在するロアバンパー２２が装着されている。

図３は、車両前部の車体構造を示しており、エンジン室１０の両側には、左右一対のエプロンサイドメンバー１１が車両前後方向に延設され、エプロンサイドメンバー１１の前端部には、上方に延びるランプサポートブレース１２、および、下方に延びるロアメンバーサポートブレース１３が剛接合されており、左右のロアメンバーサポートブレース１３の下端は、車幅方向に延在するロアメンバー１４の端部に剛接合されるとともに、牽引用フック１５が固定されている。

ロアメンバー１４は、下方に開放したハット状の断面を有しており、ロアメンバーサポートブレース１３に接合される両端部に対して中央部分が前方に張出している。ロアメンバー１４の上方における左右のランプサポートブレース１２の間には、図示しないラジエータサポートメンバーが車幅方向に延設されており、このラジエータサポートメンバーとロアメンバー１４、および左右のロアメンバーサポートブレース１３で囲まれた空間の左側にラジエータ５およびコンデンサーが搭載されている。

上記のように構成された車体前部を前方から覆うフロントバンパー２は、メインバンパー２１の上縁部２１ａにおいてグリルやフェンダーと結合され、バンパーガーニッシュ２０の左右両側の後方に突設された受け部２０ｃにおいて左右のロアメンバーサポートブレース１３に係止され、メインバンパー２１の下端部２１ｂでは、左右２か所の取付け部２１ｃ（図４）において、ロアメンバー１４下面の取付け部１４ｃ（図６）にスクリューで締結固定される。

左右のロアメンバーサポートブレース１３の前面下部には、金属製アブソーバー４が取り付けられており、それらの下方には、樹脂製アブソーバー３が配置されている。樹脂製アブソーバー３は、左右のロアメンバーサポートブレース１３には取り付けられておらず、図４に示すようにフロントバンパー２（ロアバンパー２２、キャップ２３）の下縁後部２３ｂにスクリュー３ｂで締結固定されている。樹脂製アブソーバー３については後に詳述する。

図４は、フロントバンパー２の下端部を構成するメインバンパー２１、ロアバンパー２２、およびキャップ２３を裏面側から見た斜視図であり、図示のように、ロアバンパー２２は、樹脂成形品で構成され、その縁部裏面側に適宜間隔を有して突設された複数の係止爪２２ｃを、メインバンパー２１の対応する係止孔に前方から差し込み係止することにより、メインバンパー２１の下端部前面側に装着されている。なお、係止爪２２ｃの一部はバンパーガーニッシュ２０にも係合している。ロアバンパー２２が装着された部分のメインバンパー２１には開口が設けられ、軽量化が図られると同時に当該部分の剛性が調節されている。

ロアバンパー２２の左側の端部に隣接して、牽引フック１５に前方からアクセスするための切欠部（２２ａ）が設けられ、この切欠部はキャップ２３で閉鎖されている。キャップ２３は、ロアバンパー２２と同様に樹脂成形品で構成され、その縁部裏面側に適宜間隔を有して突設された複数の係止爪２３ｃを、切欠部の縁に形成された取付け枠２２ａの対応する係止孔に前方から差し込み係止することにより、着脱可能に取り付けられている。なお、ロアバンパー２２の右側の端部には切欠部やキャップは設けられておらず、右側の樹脂製アブソーバー３は、ロアバンパー２２の裏面側に位置したメインバンパー２１にスクリューで直接固定される。

樹脂製アブソーバー３は、図４〜図６に示されるように、ロアバンパー２２の下縁後部（２３ｂ）にスクリュー３ｂで後方から固定される基部３０、この基部３０から前方に延出した水平部３１、および、基部３０から上方に延出した縦壁部３２を有しており、側面視においてＬ字状をなしている。樹脂製アブソーバー３は、図６に示されるように、リブ格子状結合構造とすることで厚肉化を回避したブロック状に形成されている。

上記のように構成された樹脂製アブソーバー３は、図５（ａ）に示されるように、基部３０のみで固定され、水平部３１および縦壁部３２は何れの部材にも当接しておらず、縦壁部３２の前面は、取付け枠２２ａの一部をなす突出部２２ｂとの間に間隙Ｃ１を有して離隔され、縦壁部３２の後面は、ロアメンバーサポートブレース１３の前面と間隙Ｃ２を有して離隔されている。このうち、間隙Ｃ２は、ロアメンバーサポートブレース１３の前面と面一の牽引用フック１５前縁においても維持されており、間隙Ｃ１よりも下方まで画成されている。

さらに、水平部３１の前縁３１ａは、キャップ２３の裏面との間に間隙Ｃ３を有して離隔されている。図６に示されるように、ロアバンパー２２の車両幅方向端部は車両後下方に向かって湾曲しており、キャップ２３も共通の意匠面をなして湾曲している。そのため、水平部３１の前縁３１ａもキャップ２３の裏面に沿って一定の間隙Ｃ３を維持しながら湾曲している。

次に、上記実施形態に基づき、フロントバンパーの前方から荷重が作用した場合の挙動について、図５（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。

車両１の前部において、ロアバンパー２２が最も前方に突出しており、図５（ｂ）に示されるように、前方から歩行者（成人）の脚部が衝突した場合には、膝より下方の脛の中間付近がロアバンパー２２に当たることになる。そこで、前方からの荷重Ｆａがロアバンパー２２に作用する場合を想定すると、荷重Ｆａによってロアバンパー２２（キャップ２３）が後方に撓曲され、それに伴い、ロアバンパー２２の突出部２２ｂが、樹脂製アブソーバー３の縦壁部３２に突き当たるとともに、縦壁部３２がロアメンバーサポートブレース１３の前面および牽引用フック１５前縁に突き当てられる。

この状態では、樹脂製アブソーバー３の縦壁部３２が、ロアバンパー２２の突出部２２ｂとロアメンバーサポートブレース１３の前面および牽引用フック１５前縁とで挟み付けられることで、樹脂製アブソーバー３は傾倒不可能な状態に姿勢が拘束されるので、ロアバンパー２２（キャップ２３）が水平部３１の前縁３１ａに突き当てられても、樹脂製アブソーバー３はその姿勢を維持しており、ロアバンパー２２の下部に樹脂製アブソーバー３による限定的な支持力が作用し始め、この支持力によって、ロアバンパー２２下部のこれ以上の圧潰が一旦阻止され、これにより、歩行者の脚部が直線状に保たれる。

一方、上方のロアバンパー２２の上部やバンパーガーニッシュ２０は、図５（ｂ）に２点鎖線で示されるように、さらなる変形が許容されており、かつ、歩行者の重心が上方にあるので、歩行者は上方に誘導されることになる。この間のフロントバンパー２の弾性および塑性変形（２ａ，２ｂ）によって荷重吸収がなされ、衝突の荷重が緩和される。

特に、樹脂製アブソーバー３が縦壁部３２の上部から拘束されることで、車体前端部側に固定されていない樹脂製アブソーバー３でありながら、荷重が作用した場合には、車体前端部に固定されているような挙動が可能となる。それにより、突出部２２ｂとロアメンバーサポートブレース１３および牽引用フック１５による拘束領域（Ｃ２）よりも下方にあり後方への変形が可能な水平部３１や基部３０、キャップ２３（ロアバンパー２２）の下縁後部２３ｂには圧縮応力とともに曲げや剪断応力が作用し、最終的に、樹脂製アブソーバー３が弾性的あるいは塑性的に変形することで荷重吸収がなされ、さらに、樹脂製アブソーバー３の直ぐ上方に設置された金属製アブソーバー４の弾性的あるいは塑性的変形による荷重吸収へと移行していくことになる。

また、樹脂製アブソーバー３は、図３に示すように、ロアバンパー２２の両側に設置された小さな部品でありながら、それらの間に延在するロアバンパー２２を左右両端で支承することにより、ロアバンパー２２の全体に亘って荷重吸収と限定的な支持力をもたらすことになり、しかも、車体側への取付け部を持たないため、既存の車体構造を変更することなく歩行者の脚部保護機能を導入できる点でも有利である。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、ロアバンパー２２がメインバンパー２１と別部材で構成され、メインバンパー２１の前側に重ねて装着される場合を示したが、裏面側に格子状リブを形成するなどして強度剛性を補填してメインバンパー２１と一体に成形することもできる。但し、成形性や強度設計においては別体で構成することが有利である。

また、上記実施形態では、ロアバンパー２２の左側にのみキャップ２３が設定される場合を示したが、左右両側にキャップが設定されても良い。なお、フック１５は牽引用のみならず搬送時の緊締フックとしても利用されるので、左右両側に設置されているが、樹脂製アブソーバー３の縦壁部３２との間で間隙Ｃ２を、ロアメンバーサポートブレース１３などの車体構造要素のみで画成するように構成することもできる。

１ 車両
２ フロントバンパー（バンパーフェイシア）
３ 第１アブソーバー
４ 第２アブソーバー
５ ラジエータ
１０ エンジン室
１１ エプロンサイドメンバー
１２ ランプサポートブレース
１３ ロアメンバーサポートブレース
１４ ロアメンバー
１５ 牽引用フック
２０ バンパーガーニッシュ
２１ メインバンパー
２１ｂ メインバンパー下端部
２２ ロアバンパー
２２ａ キャップ取付け枠
２２ｂ 突出部
２２ｃ 係止爪
２３ キャップ
２３ｂ 下縁後部
２３ｃ 係止爪
３０ 基部
３１ 水平部
３１ａ 前縁
３２ 縦壁部

Claims (6)

1. 車体前端部の前方を覆うフロントバンパーと、
   前記フロントバンパーの下端部に一体または別体で設けられたロアバンパーと、
   前記車体前端部と前記ロアバンパーとの間に配設された樹脂製のアブソーバーと、
   を備えた車両前部の荷重吸収構造において、
   前記アブソーバーは、前記ロアバンパーの下縁後部に固定される基部と、前記基部から前方に延出した水平部と、前記基部から上方に延出した縦壁部とを有し、前記水平部および前記縦壁部は他部材に固定されておらず、
   前記ロアバンパーの裏面には、前記アブソーバーの前記水平部の上方にて前記縦壁部に向けて突出部が形成されており、前記突出部と前記縦壁部との間に第１間隙が画成され、前記縦壁部と前記車体前端部との間に第２間隙が画成され、前記アブソーバーの前記水平部の前縁と前記ロアバンパーの裏面との間に第３間隙が画成されていることを特徴とする車両前部の荷重吸収構造。
2. 前記車体前端部の下部に牽引フックが設けられ、
   前記ロアバンパーには、前記牽引フックに前方からアクセスするための切欠部が形成され、前記切欠部を覆うキャップが、前記切欠部の縁に形成された取付け枠に着脱可能に取り付けられており、
   前記アブソーバーは、前記キャップの下縁後部に固定され、
   前記第３間隙が、前記水平部の前縁と前記キャップの裏面との間に画成されており、
   前記縦壁部との間に前記第１間隙を画成する前記突出部が、前記取付け枠の一部であることを特徴とする請求項１記載の車両前部の荷重吸収構造。
3. 前記ロアバンパーの車両幅方向端部は車両後方または後下方に向かって湾曲しており、この湾曲領域に、前記アブソーバーが配設され、前記水平部の前縁が、前記ロアバンパーの裏面と前記第３間隙を画成しつつ湾曲していることを特徴とする請求項１または２記載の車両前部の荷重吸収構造。
4. 前記ロアバンパーが、前記フロントバンパーと別体で構成され、前記突出部を含む前記取付け枠が、前記ロアバンパーと前記フロントバンパーの両方で構成されていることを特徴とする請求項２記載の車両前部の荷重吸収構造。
5. 前記第３間隙が、前記第１間隙と前記第２間隙の寸法の合計以上の寸法を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の車両前部の荷重吸収構造。
6. 前記第２間隙は少なくとも部分的に前記第１間隙よりも下方まで画成されかつ前記水平部より上方で終端していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の車両前部の荷重吸収構造。

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