專利名稱：保險杠結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由保險杠加強件和保險杠托架構成的保險杠結構。
背景技術：
已知有一種保險杠結構，該保險杠結構由具有曲面部分的保險杠加強件和支承該 保險杠加強件的保險杠托架構成，并在使保險杠加強件的曲面部分伸展為直線狀后，進行 保險杠加強件的朝前后方向的壓潰(參照專利文獻1)。根據(jù)該保險杠結構，能將壓潰負載 的峰值抑制得較低并能提高碰撞能量的吸收量，因此，能防止小碰撞時的保險氣袋等安全 裝置的誤動作并能緩和作用于車身的損傷。另外，已知有一種保險杠結構，該保險杠結構具有由扇形展開形狀(寬度尺寸隨 著從側梁朝保險杠加強件逐漸增大的形狀)的中空型材構成的保險杠托架(參照專利文獻 2、3)。若使用扇形展開形狀的保險杠托架，則能使保險杠加強件壓潰的范圍增大，因此，能 使碰撞能量的吸收量增大。在本說明書中，將使保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直線狀的過程稱 為“伸長過程”，將使保險杠加強件朝前后方向壓潰的過程稱為“截面壓潰過程”，將使保險 杠托架朝前后方向壓潰的過程稱為“托架壓潰過程”。專利文獻1 國際公開第2007/110938號冊子專利文獻2 日本專利特開2003-312399號公報專利文獻3 日本專利特開2004-182139號公報發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術問題專利文獻1的保險杠加強件由中空型材構成，但為了實現(xiàn)上述方式的保險杠加強 件的輕量化，使中空型材的板厚減小是有效的。但是，當使保險杠加強件的板厚減小時，其 截面二次矩變小，因此，保險杠加強件的曲面部分伸展成直線狀時的變形阻力變小，其結果 是，在伸長過程中所吸收的碰撞能量的量也變小。也就是說，當減小板厚以實現(xiàn)保險杠加強 件的輕量化時，就無法滿足增大碰撞能量的吸收量的需求。若能縮短左右保險杠托架的間隔距離(S卩，保險杠加強件的支點間距離)，則不會 減少在伸長過程中所吸收的碰撞能量的量，并能實現(xiàn)保險杠加強件的薄板化(輕量化)，但 變更固定于側梁的保險杠托架的安裝位置是極困難的，且不現(xiàn)實。在專利文獻2、3的保險杠結構中，由于呈扇形展開形狀的保險杠托架的存在，使 得看起來保險杠加強件的支點間距離縮短了，但由于在專利文獻2、3的保險杠托架中，形 成扇形展開形狀的車寬度方向內側的側壁是在碰撞的初期就很快屈曲的構件，因此，不能 說起到了提高保險杠加強件的變形阻力的作用。也就是說，在專利文獻2、3的保險杠結構 中，當減小板厚以實現(xiàn)保險杠加強件的輕量化時，也會使在伸長過程中所吸收的碰撞能量 的量變少。從上述觀點出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種保險杠結構，該保險杠結構能實現(xiàn)輕量化而不會使碰撞能量的吸收量減少。解決技術問題所采用的技術方案解決上述技術問題的本發(fā)明是包括固定于車身的左右成對的保險杠托架和支承 于上述兩保險杠托架的保險杠加強件的保險杠結構，其特征是，上述保險杠托架具有寬度 尺寸隨著從上述車身朝上述保險杠加強件逐漸增大的形狀，上述保險杠加強件在上述兩保 險杠托架之間折彎成形或曲面成形，設定上述保險杠加強件及上述保險杠托架的剛性以在 上述保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直線狀后，使上述保險杠托架朝前后方向 壓潰。本發(fā)明是利用呈扇形擴展形狀的保險杠托架來支承保險杠加強件的構件，由于在 伸長過程(使保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直線狀的過程)中不會出現(xiàn)保險 杠托架壓潰這樣的情況，因此，不僅表面看來且實質上也縮短了保險杠加強件的支點間距 離。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，能減小保險杠加強件的板厚而不會使保險杠托架間的保險杠加 強件的變形阻力下降，因此，能實現(xiàn)輕量化而不會使在伸長過程中所吸收的碰撞能量的吸 收量減少。另外，在本發(fā)明中，當將保險杠加強件的板厚設為與使用寬度尺寸一定的保險杠 托架支承的情況下的板厚相同時，保險杠托架間的保險杠加強件的變形阻力比使用寬度尺 寸一定的保險杠托架支承的情況還高，因此，能使在伸長過程中所吸收的碰撞能量增大。保險杠托架具有一對在車寬度方向上相隔一定距離的相對側壁，而且，在上述兩 側壁的間隔距離隨著從上述車身朝保險杠加強件逐漸增大的情況下，只需設定上述保險杠 加強件及上述保險杠托架的剛性，以在上述保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直 線狀后，使位于車寬度方向內側的上述側壁屈曲即可。藉此，不存在保險杠托架的車寬度方 向內側的側壁在伸長過程中屈曲的情況，因此，不僅表面看來且實質上也縮短了保險杠加 強件的支點間距離。也就是說，能減小保險杠加強件的板厚而不會使保險杠托架間的保險 杠加強件的變形阻力下降，因此，能實現(xiàn)輕量化而不會使在伸長過程中所吸收的碰撞能量 的吸收量減少。也可將朝上述保險杠托架的內空側彎曲的構件形成于位于車寬度方向內側的上 述內壁。藉此，能將車寬度方向內側的側壁的屈曲模式引導成凹進保險杠托架3的內空側 的屈曲模式，因此，對在保險杠托架壓潰時所吸收的碰撞能量不易產(chǎn)生偏差。也可使上述保險杠托架具有與上述保險杠加強件抵接的固定部和從位于車寬度 方向內側的上述側壁到上述固定部的加強板，并利用車寬度方向內側的上述側壁、上述固 定部及上述加強板來形成俯視呈三角形的中空空間。藉此，使車寬度方向內側的側壁不易 變形，從而能更穩(wěn)定并支承伸長過程中的保險杠加強件。在上述發(fā)明中，也可設定上述保險杠加強件及上述保險杠托架的剛性，以在上述 保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直線狀后，使上述保險杠托架凹進上述保險杠 加強件。藉此，在伸長過程中傳遞到車身的碰撞負載的峰值與在截面壓潰過程(使保險杠 加強件朝前后方向壓潰的過程)中傳遞到車身的碰撞負載(壓潰負載)的峰值以存在時間 差的方式依次出現(xiàn)，因此，能防止在傳遞到車身的碰撞負載增大后碰撞負載大幅度減小的 情況的發(fā)生，從而能維持負載值。另外，當使扇形展開形狀的保險杠托架凹進保險杠加強件 時，保險杠加強件的壓潰范圍增大，因此，能使碰撞能量的吸收量增大。
此外，在本發(fā)明中，也可設定上述保險杠加強件及上述保險杠托架的剛性，以在上 述保險杠托架凹進上述保險杠加強件后，使上述保險杠托架壓潰。藉此，在伸長過程、截面 壓潰過程及托架壓潰過程(使保險杠托架自身壓潰的過程)的各過程中傳遞到車身的碰撞 負載的峰值以存在時間差的方式依次出現(xiàn)，因此，能防止在碰撞負載增大后碰撞負載大幅 度減小的情況的發(fā)生，從而能維持負載值。當使 用鋁合金制的擠壓型材來形成上述保險杠加強件及保險杠托架中至少一方 時，能實現(xiàn)保險杠結構的輕量化、低成本化，此外，能使制造變得容易，并能使質量穩(wěn)定。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能實現(xiàn)輕量化而不會使碰撞能量的吸收量減少。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的保險杠結構的立體圖。圖2(a)是表示本發(fā)明第一實施方式的保險杠結構的放大俯視圖，圖2(b)是圖 2(a)的X-X線剖視圖。圖3(a)是表示碰撞負載起作用前的保險杠結構的俯視圖，圖3(b)是表示伸長過 程的俯視圖，圖3(c)是表示截面壓潰過程的俯視圖，圖3(d)是表示托架壓潰過程的俯視 圖。圖4(a)及圖4(b)是表示保險杠托架(bumper stay)的變形例的俯視圖。圖5是表示保險杠加強件(bumper reinforcement)的變形例的俯視圖。圖6(a)是表示本發(fā)明第二實施方式的保險杠結構的放大俯視圖，圖6(b)是用于 說明車寬度方向內側的側壁結構的放大俯視圖。圖7是表示本發(fā)明第二實施方式的保險杠結構的放大立體圖。圖8(a)是表示碰撞負載起作用前的保險杠結構的俯視圖，圖8(b)是表示伸長過 程的俯視圖，圖8(c)是表示截面壓潰過程的俯視圖，圖8(d)是表示托架壓潰過程的俯視 圖。圖9(a)是表示本發(fā)明第三實施方式的保險杠結構的俯視圖，圖9(b)是表示本發(fā) 明第三實施方式的保險杠結構的后視圖。圖10是表示本發(fā)明第三實施方式的保險杠結構的放大俯視圖。(符號說明)Bl保險杠結構1保險杠托架12、13 側壁14固定部2保險杠加強件B2保險杠結構3保險杠托架32、33 側壁34B內側固定部(固定部)36加強板
4保險杠加強件B3保險杠結構5保險杠托架52、53 側壁54B內側固定部(固定部)56加強板6保險杠加強件
具體實施例方式(第一實施方式)如圖1所示，第一實施方式所涉及的保險杠結構Bl包括固定于側梁(side member)(車身)的左右成對的保險杠托架1、1和支承于兩保險杠托架1、1的保險杠加強 件2。在本實施方式中，例示了以保險杠結構Bl構成前保險杠(front bumper)的情況，“前 后”、“左右”、“上下”以安裝于車身的狀態(tài)為基準。另外，“車寬度方向”與“左右方向”同義。保險杠托架1具有寬度尺寸隨著從側梁S朝保險杠加強件2逐漸增大的形狀(扇 形展開形狀)。本實施方式的保險杠托架1由具有三個中空空間a、b、c的鋁合金制的中空 擠壓型材構成，且被配置成其擠壓方向為上下方向。如圖2(a)所示，保險杠托架1采用包括底座部11、一對側壁12和13、固定部14、 隔板15、加強板16、外側突出部17及內側突出部18的結構。底座部11是固定于側梁S的前端面的平板狀的構件。在底座部11的合適位置， 形成有螺栓貫穿孔。用于將底座部11緊固于側壁S的前端面的螺栓貫穿該螺栓貫穿孔。車寬度方向外側的側壁12是從底座部11的車寬度方向外側的端緣到固定部14 的車寬度方向外側的端緣的構件。車寬度方向內側的側壁13是從底座部11的車寬度方向 內側的端緣到固定部14的車寬度方向內側的端緣的平板狀的構件。兩側壁12、13配置成 夾持隔板15，并在車寬度方向(左右方向)上空開間隔相對。兩側壁12、13的間隔距離隨 著從側梁S朝保險杠加強件2而逐漸增大。在以下的說明中，在區(qū)別兩側壁12、13的情況下，有時將車寬度方向外側(靠保險 杠加強件2的長邊方向的端部)的側壁12稱為“外壁12”，將車寬度方向內側(靠保險杠 加強件2的長邊方向的中央部)的側壁13稱為“內壁13”。外壁12通過底座部11的車寬度方向外側的端緣且位于比與底座部11正交的平 面si更靠車寬度方向外側的位置，在本實施方式中，呈沒有折彎的平板狀。也就是說，由底 座部11和外壁12形成的內角α為鈍角。通過調整外壁12的板厚、長度、內角α的大小 等，主要能調整中空空間a的壓潰難易度。例如，當增大外壁12的板厚或減小外壁12的長 度時，外壁12的屈曲負載變大，因此，中空空間a變得不易壓潰，當減小外壁12的板厚或增 大外壁12的長度時，外壁12的屈曲負載變小，因此，中空空間a變得容易壓潰。內壁13通過底座部11的車寬度方向內側的端緣且位于比與底座部11正交的平 面S2更靠車寬度方向內側的位置。即，由底座部11和內壁13形成的內角β為鈍角。本 實施方式的內壁13在前后方向的中央部的一個部位(折線q)彎曲。由內壁13中位于比 折線q更靠底座部11側的第一平板部13A和位于比折線q更靠保險杠加強件2側的第二
6平板部13B形成的內角γ比180度大。通過調整內壁13的板厚、長度、內角β和γ的大 小等，能調整中空空間b、c的壓潰難易度。例如，當增大內壁13的板厚或減小內壁13的長 度時，內壁13的屈曲負載變大，因此，中空空間b、c變得不易壓潰，當減小內壁13的板厚或 增大內壁13的長度時，內壁13的屈曲負載變小，因此，中空空間b、c變得容易壓潰固定部14是固定于保險杠加強件2的車身側的側面2a的構件。固定部14的抵 接面14a成形為與保險杠加強件2的側面2a相同曲率的曲面(圓弧面)，并能與保險杠加 強件2的側面2a面接觸。隔板15是連接底座部11和固定部14的構件。隔板15主要起調整中空空間a、b 的壓潰難易度的作用，例如，當增大隔板15的板厚或減小隔板15的長度時，隔板15的屈曲 負載變大，因此，中空空間a、b變得不易壓潰，當減小隔板15的板厚或增加隔板15的長度 時，隔板15的屈曲負載變小，因此，中空空間a、b變得容易壓潰。本實施方式的隔板15垂 直設置于底座部11的中央部，但并不是指限定隔板15的位置、傾斜角等。加強板16是連接內壁13和固定部14的構件。加強板16起提高內壁13的屈曲 強度的作用，并起到調整中空空間b、c的壓潰難易度的作用。例如，當增大加強板16的板 厚或減小加強板16的長度時，加強板16的屈曲負載變大，因此，內壁13變得不易屈曲，且 中空空間b、c變得不易壓潰。另外，當減小加強板16的板厚或增長加強板16的長度時，力口 強板16的屈曲負載變小，因此，內壁13變得容易屈曲，且中空空間b、c變得容易壓潰。本 實施方式的加強板16設成連接平面s2與固定部14的交線ρ和內壁13的折線q，且與內 壁13的第二平板部13B和固定部14 一起形成桁架結構，但并不是指限制加強板16的位置寸。外側突出部17是從外壁12與固定部14的連接部朝車寬度方向外側(圖2 (a)的 左側)突出的構件。外側突出部17的抵接面17a成形為與保險杠加強件2的側面2a相同 曲率的曲面(圓弧面)，并能與保險杠加強件2的側面2a面接觸。內側突出部18是從內壁13與固定部14的連接部朝車寬度方向內側(圖2 (a)的 右側)突出的構件。內側突出部18的抵接面18a成形為與保險杠加強件2的側面2a相同 曲率的曲面(圓弧面)，并能與保險杠加強件2的側面2a面接觸。在本實施方式的保險杠托架1中，設定各構件的剛性(板厚、截面尺寸等)以在內 壁13及加強板16產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形后，在外壁12及隔板15產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變 形。保險杠加強件2是架設于保險杠托架1、1的構件，通過焊接等方法固接于保險杠 托架1的抵接面14a、17a、18a。圖示的保險杠加強件2整體彎曲成圓弧狀(參照圖3(a))， 兩端部朝車身側(后方)傾斜。另外，通過對鋁合金制的中空擠壓型材進行彎曲加工，能獲 得如上所述的保險杠加強件2。如圖2(b)所示，保險杠加強件2包括成為其外殼的方筒狀的主體部21和配置于 該主體部21內部的中間板22。中間板22是以提高保險杠加強件2的截面剛性的目的而配 置的構件，在本實施方式中，中間板22被配置成將主體部21的內部空間分割為上下兩個。保險杠加強件2在保險杠托架1、1之間，通過曲面部分伸展成直線狀的過程(伸 長過程)來吸收碰撞能量，在與保險杠托架1相鄰的區(qū)域，通過在上板21a、下板21b及中 間板22產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形的過程(截面壓潰過程)來吸收碰撞能量。在本實施方式中，設定保險杠加強件2整體的彎曲剛性，以在伸長過程進行后進行截面壓潰過程。另外，對伸長過程的開始、結束的時間點產(chǎn)生影響的，主要是保險杠加強件2整體 的彎曲剛性。通過增大、減小截面二次矩，來調整該彎曲剛性。由于對保險杠加強件2的截 面二次矩的大小產(chǎn)生影響的，主要是前板21c及后板21d的板厚的大小和前板21c與后板 21d的分隔距離的大小，因此，通過增大、減小上述要素，能調整伸長過程的開始、結束的時 間點。另一方面，由于對截面壓潰過程的開始、結束的時間點產(chǎn)生影響的，主要是上板21a、 下板21b及中間板22的板厚和前板21c與后板21d的分隔距離的大小，因此，通過增大、減 小上述要素，能調整截面壓潰過程的開始、結束的時間。此外，在本實施方式中，設定保險杠托架1及保險杠加強件2的剛性(各構件的板 厚、截面尺寸等)，以在保險杠加強件2的伸長過程及截面壓潰過程進行后進行托架壓潰過程。接著，參照圖3來說明保險杠結構Bl吸收碰撞能量的過程。當車身前后方向的碰撞負載作用于保險杠結構Bl時，如圖3(b)所示，首先，通過 在保險杠托架1、1間使保險杠加強件2的曲面部分伸展成直線狀，來吸收碰撞能量(伸長 過程)。在僅通過伸長過程不能吸收碰撞能量的情況下，如圖3 (C)所示，通過使保險杠托 架1凹進保險杠加強件2，來吸收碰撞能量(截面壓潰過程)。若將保險杠加強件2的曲面 部分伸展成直線狀后，使保險杠托架1凹進保險杠加強件2，則在伸長過程中傳遞到側梁S 的碰撞負載的峰值與在截面壓潰過程(保險杠加強件朝前后方向壓潰的過程)中傳遞到側 梁S的碰撞負載的峰值以存在時間差的方式出現(xiàn)。在截面壓潰過程中，在與保險杠托架1 相鄰的區(qū)域中，在圖2(b)所示的保險杠加強件2的主體部21中，主要在上板21a、下板21b 及中間板22產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形，主體部21的內部空間被壓潰。在即使進行截面壓潰過程也不能吸收完碰撞能量的情況下，通過使保險杠托架1 自身朝前后方向壓潰來吸收碰撞能量(托架壓潰過程)。當在使保險杠托架1凹進保險杠 加強件2后，使保險杠托架1壓潰時，在截面壓潰過程中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值與 在托架壓潰過程中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值以存在時間差的方式出現(xiàn)。在托架壓潰 過程中，在作為保險杠托架1的主要部分的外壁12、內壁13、隔板15及加強板16中產(chǎn)生屈 曲、塑性彎曲變形等，中空空間a、b、c(參照圖2(a))壓潰。另外，在本實施方式的托架壓潰 過程中，首先，在保險杠托架1的內壁13及加強板16產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形而使中空空 間b、c壓潰，接著，在隔板15產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形而使中空空間b更進一步壓潰，并在 外壁12產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形而將中空空間a壓潰。根據(jù)以上說明的保險杠結構Bl，在保險杠托架1、1間，在保險杠加強件2的曲面部 分伸展成直線狀的過程(伸長過程)中，不存在保險杠托架1、1在前后方向上壓潰這樣的 情況(即，在伸長過程中不存在內壁13屈曲這樣的情況)，因此，不僅表面看來且實質上也 縮短了保險杠加強件2的支點間距離。當不采取任何對策，使保險杠加強件2的前板21c及后板21d的板厚減小時，能實 現(xiàn)保險杠加強件2的輕量化，另一方面，保險杠加強件2的彎曲剛性會變小，而使保險杠加 強件2的變形阻力下降，且在伸長過程中所吸收的碰撞能量的吸收量減少。與此相對，根據(jù) 本實施方式的保險杠結構Bi，利用扇形展開形狀的保險杠托架1來縮短保險杠加強件2的支點間距離，因此，能減小保險杠加強件2的前板21c及后板21d的板厚來實現(xiàn)輕量化，而 不存在使保險杠加強件2的變形阻力大幅度下降這樣的情況，因此，也不存在在伸長過程 中所吸收的碰撞能量的吸收量大幅度減少這樣的情況。即，根據(jù)保險杠結構Bi，能減小保險 杠加強件2的板厚(特別是前板21c、后板21d的板厚)而不會使保險杠托架1、1間的保險 杠加強件2的變形阻力下降，因此，能實現(xiàn)輕量化而不會使在伸長過程中所吸收的碰撞能 量的吸收量減少。另外，在保險杠結構Bl中，當將保險杠加強件2的板厚設為與使用寬度尺寸一定 的保險杠托架支承的情況相同的板厚時，保險杠托架1、1間的保險杠加強件2的變形阻力 變得比使用寬度尺寸一定的保險杠托架支承的情況下的變形阻力大，因此，在伸長過程中 所吸收的碰撞能量增大。 此外，根據(jù)保險杠結構Bi，在伸長過程、截面壓潰過程及托架壓潰過程的各過程中 傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值以存在時間差的方式依次出現(xiàn)，因此，能防止在碰撞負載 增大后使碰撞負載大幅度減小的情況的出現(xiàn)，能維持負載值。此外，在保險杠結構Bl中，使用扇形展開形狀的保險杠托架1，因此，與使用不是 扇形展開形狀的保險杠托架1的情況相比，能使保險杠加強件2的壓潰范圍增大，進而能使 碰撞能量的吸收量增大。除此之外，在保險杠結構Bl中，使用鋁合金制的擠壓型材來形成保險杠托架1及 保險杠加強件2這兩者，因此，能實現(xiàn)保險杠結構Bl的輕量化、低成本化，此外，能使制造變
得容易，并能使質量穩(wěn)定。即使適當變更保險杠托架1及保險杠加強件2的結構也無礙。例如，在上述實施方式中，例示了采用一個保險杠托架1的隔板15的情況，但也可 如圖4(a)所示，配置兩個以上的隔板15。另外，在上述實施方式中，通過配置加強板16來防止在伸長過程中使內壁13屈 曲，但也可如圖4(b)所示，通過使內壁13的板厚比其他部分的板厚大來防止伸長過程中的 屈曲。在該情況下，能省略加強板16。另外，在上述實施方式中，例示了整體彎曲成圓弧狀的保險杠加強件2，但如圖5 所示，即使是在保險杠托架1、1之間具有兩處曲面部分2a、2a的保險杠加強件2也無礙。在 該情況下，通過使保險杠加強件2的曲面部分2a、2a伸展成直線狀，來吸收碰撞初期的碰撞
能量°(第二實施方式)在第一實施方式中，例示了具有外側突出部17和內側突出部18的保險杠托架1， 但也可省略外側突出部17和內側突出部18。如圖6(a)所示，第二實施方式的保險杠結構B2包括不具有突出部的保險杠托架 3和保險杠加強件4。保險杠結構B2構成前保險杠。保險杠托架3具有寬度尺寸隨著從側梁S朝保險杠加強件4逐漸增大的形狀(扇 形展開形狀)。本實施方式的保險杠托架3由具有封閉截面形狀的中空空間a、b、c的鋁合 金制的中空擠壓型材(空心型材)構成，且被配置成其擠壓方向為上下方向。三個中空空 間a、b、c中，車寬度方向外側的中空空間a及車寬度方向內側的中空空間c俯視呈三角形， 而位于中空空間a、c之間的中空空間b俯視呈五邊形。
進一步詳細地說明保險杠托架3的結構。保險杠托架3采用包括基座部31、一對側壁32和33、外側固定部34A、內側固定部 34B、連結部34C、隔板35及加強板36的結構。底座部31是固定于側梁S的前端面的平板狀的構件，并構成中央的中空空間b的 外殼的一部分。在底座部31的合適位置，形成有螺栓貫穿孔。用于將底座部31緊固于側 梁S的前端面的螺栓貫穿該螺栓貫穿孔。車寬度方向外側的側壁32是從底座部31的車寬度方向外側的端緣到外側固定部 34A的車寬度方向外側的端緣的構件，并從車身側支承外側固定部34A。車寬度方向內側的 側壁33是從底座部31的車寬度方向內側的端緣到內側固定部34B的車寬度方向內側的端 緣的構件，并從車身側支承內側固定部34B。兩側壁32、33被配置成夾持隔板35，并在車寬 度方向上空開間隔而相對。兩側壁32、33的分隔距離隨著從側梁S朝保險杠加強件4逐漸 增大。在區(qū)別兩側壁32、33的情況下，將車寬度方向外側的側壁32稱為“外壁32”，將車 寬度方向內側的側壁33稱為“內壁33”。外壁32是構成中空空間a的外殼的一部分的構件，并與底座部31斜交。由底座 部31和外壁32形成的內角為鈍角。此外，外壁32的整體俯視呈圓弧狀，并朝保險杠托架3 的內空側(中空空間a側)彎曲。即，外壁32位于比通過底座部31的車寬度方向外側的 端緣和外側固定部34A的車寬度方向外側的端緣的平面s3更靠中空空間a側的位置。在 本實施方式中，例示了俯視呈圓弧狀的外壁32，但并不是指限定外壁32的結構。盡管未圖 示，但可變更為連接多個圓弧狀部方式的外壁，也可變更為呈平板狀的外壁。內壁33與底座部31斜交。由底座部31和內壁33形成的內角為鈍角。內壁33 朝保險杠托架3的內空側(中空空間b、c側)彎曲。即，內壁33的整體位于比通過底座部 31的車寬度方向內側的端緣和內側固定部34B的車寬度方向內側的端緣的平面s4更靠中 空空間b、c側的位置。如圖6(b)所示，內壁33具有多個圓弧狀部33A、33B、33C。在以下的說明中，將與 底座部31連接的圓弧狀部33A稱為“第一圓弧狀部33A”，將與內側固定部34B連接的圓弧 狀部33C稱為“第三圓弧狀部33C”，將連接第一圓弧狀部33A與第三圓弧狀部33C的圓弧 狀部33B稱為“第二圓弧狀部33B”。標注于圖6(b)的陰影是為了明確第一圓弧狀部33A 和第三圓弧狀部33C的范圍而標注的。第一圓弧狀部33A是從底座部31的車寬度方向內側的端緣到與加強板36的連接 部的構件，并構成中空空間b的外殼的一部分。第一圓弧狀部33A俯視呈圓弧狀，并朝中空 空間b側彎曲。第二圓弧狀部33B是從第一圓弧狀部33A的前端部到第三圓弧狀部33C的后端部 的構件，并構成中空空間c的外殼的一部分。第二圓弧狀部33B俯視呈圓弧狀，并朝中空空 間c側彎曲。第二圓弧狀部33B與第三圓弧狀部33C被平滑地連接，但以折彎成形的狀態(tài) (切線不相同的狀態(tài))連接第一圓弧狀部33A與第二圓弧狀部33B。第三圓弧狀部33C是從第二圓弧狀部33B的前端部到內側固定部34B的車寬度方 向內側的端緣的構件，并構成中空空間c的外殼的一部分。第三圓弧狀部33C俯視呈圓弧 狀，并朝中空空間c側彎曲。
第一圓弧狀部33A的半徑Ra、第二圓弧狀部33B的半徑Rb及第三圓弧狀部33C的 半徑Rc存在Rb > Ra > Rc這樣的大小關系，但即使適當變更也無礙。此外，在本實施方式 中，例示了連接有三個圓弧狀部33A、33B、33C方式的內壁33，但并不是指限定內壁33的結 構。盡管未省略，但可變更為具有一個圓弧狀部的內壁，也可變更為呈平板狀的內壁。如圖6 (a)所 示，外側固定部34A及內側固定部34B是固定于保險杠加強件4的車 身側的側面4a的構件。沿車寬度方向空開間隔來并排設置外側固定部34A及內側固定部 34B。外側固定部34A的抵接面34a及內側固定部34B的抵接面34b成形為與保險杠加強 件4的側面4a相同曲率的曲面(圓弧面)，并能與保險杠加強件4的側面4a面接觸。連結部34C是連接外側固定部34A與內側固定部34B的構件。連結部34C與保險 杠加強件4的側面4a隔著間隙相對。即，連結部34C的前表面位于比兩固定部34A、34B的 抵接面34a、34b更低一層的位置，與保險杠加強件4的側面4a不接觸。隔板35是連接底座部31與外側固定部34A的構件。隔板35從底座部31的車 寬度方向外側的端部朝外側固定部34A的車寬度方向內側的端部立起，并到達外側固定部 34A的車寬度方向內側的端部。另外，隔板35呈平板狀，并與底座部31正交。加強板36是連接內壁33與內側固定部34B的構件。加強板36呈平板狀，如圖 6 (b)所示，從第一圓弧狀部33A與第二圓弧狀部33B的邊界部分朝內側固定部34B立起，并 到達內側固定部34B的車寬度方向外側的端部。圖6(a)所示的中空空間a的壓潰難易度，除了取決于圍住中空空間a的外壁32、 外側固定部34A及隔板35的板厚、長度等以外，還取決于外壁32的曲率(半徑)的大小。 例如，當使外壁32的曲率變小(增大半徑)時，外壁32的屈曲負載變大，因此，中空空間a 變得不易壓潰，當使外壁32的曲率變大(減小半徑)時，外壁32的屈曲負載變小，因此，中 空空間a變得容易壓潰。中空空間b的壓潰難易度，除了取決于圍住中空空間b的底座部31、第一圓弧狀部 33A(參照圖6(b))、連結部34C、隔板35及加強板36的板厚、長度等以外，還取決于第一圓 弧狀部33A的半徑的大小。例如，當使第一圓弧狀部33A的半徑變大時，第一圓弧狀部33A 的屈曲負載變大，因此，中空空間b變得不易壓潰，而當使第一圓弧狀部33A的半徑變小時， 第一圓弧狀部33A的屈曲負載變小，因此，中空空間b變得容易壓潰。圖6 (b)所示的中空空間c的壓潰難易度，除了取決于圍住中空空間c的第二圓弧 狀部33B、第三圓弧狀部33C、內側固定部34B及加強板36的板厚、長度等以外，還取決于第 二圓弧狀部33B及第三圓弧狀部33C的半徑的大小。例如，當使第二圓弧狀部33B或第三 圓弧狀部33C的半徑變大時，中空空間c變得不易壓潰，而當使第二圓弧狀33B或第三圓弧 狀部33C的半徑變小時，中空空間c變得容易壓潰。如圖7所示，通過沿外側固定部34A的上緣、下緣及車寬度方向外側的側緣進行焊 接wl，并沿內側固定部34B的上緣、下緣及車寬度方向內側的側緣進行焊接w2，來將保險杠 托架3固定于保險杠加強件4。S卩，在中空空間a的外殼和中空空間c的外殼處，將保險杠 托架3固接于保險杠加強件4。保險杠加強件4的結構與第一實施方式的保險杠加強件2相同，因此，省略詳細的 說明，但在本實施方式中，也設定保險杠加強件4整體的彎曲剛性，以在伸長過程進行后進 行截面壓潰過程。此外，在本實施方式中，也設定保險杠托架3及保險杠加強件4的剛性(各構件的板厚、截面尺寸等)，以在保險杠加強件4的伸長過程及截面壓潰過程進行后進 行托架壓潰過程。接著，參照圖8來說明正面碰撞時的碰撞能量的吸收過程。從正面?zhèn)?車身前方)對圖8(a)所示的保險杠結構B2作用車身前后方向的碰撞 負載時，如圖8 (b)所示，首先，通過在保險杠托架3、3間使保險杠加強件4的曲面部分伸展 成直線狀來吸收碰撞能量(伸長過程)。當保險杠加強件4的曲面部分伸展成直線狀時，對保險杠托架3作用有將中空空 間c的外殼(圖6(b)所示的內側固定部34B、第二圓弧狀部33B、第三圓弧狀部33C及加強 板36)朝車身側按壓的力F，但由于中空空間c的外殼俯視呈力學上穩(wěn)定的三角形，因此，保 險杠托架3穩(wěn)定并支承伸長過程中的保險杠加強件4。在伸長過程中，彎曲變形產(chǎn)生于內 壁33、內側固定部34B，因此，并不會牢牢地維持中空空間c的外殼的初始形狀，但能將伸長 過程中的中空空間c的外殼維持在俯視大致呈三角形的狀態(tài)。即，中空空間c的外殼適度 地變形，以穩(wěn)定并支承伸長過程中的保險杠加強件4，且不會阻礙保險杠加強件4的彎曲伸 展。當伸長過程臨近最后階段、或伸長過程結束時，如圖8(c)所示，開始進行截面壓 潰過程。在截面壓潰過程中，通過使保險杠托架3凹進保險杠加強件4，并在與保險杠托架 3相鄰的區(qū)域進行保險杠加強件4的截面變形(即，使保險杠加強件4的內部空間壓潰)， 來吸收碰撞能量。若在使保險杠加強件4的曲面部分伸展成直線狀后，使保險杠托架3凹 進保險杠加強件4，則在伸長過程中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值與在截面壓潰過程(使 保險杠加強件4朝前后方向壓潰的過程)中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值以存在時間差 的方式出現(xiàn)。當保險杠托架3凹進保險杠加強件4時，保險杠加強件4被保險杠托架3的邊緣 部分撕裂，會使截面壓潰過程的能量吸收量變小，但根據(jù)保險杠結構B2，由于中空空間c的 外殼適度地變形，因此，能使保險杠加強件4不易被撕裂。S卩，中空空間c的外殼維持俯視 大致呈三角形的狀態(tài)，并凹進保險杠加強件4，但由于在內壁33、內側固定部34B產(chǎn)生有適 度的彎曲變形，因此，在內側固定部34B的車寬度方向內側的端緣處的“撕裂”變得不易產(chǎn) 生，從而能使保險杠加強件4在大范圍內壓潰。當使內壁33與加強板36所成的角度θ2(參照圖6(b))變小時，能穩(wěn)定地支承保 險杠加強件4，另一方面，由于中空空間c的外殼可能變得過于堅固，因此，θ 2的大小最好 設定在不必擔心在內側固定部34Β的車寬度方向內側的端緣處產(chǎn)生“撕裂”的程度。如圖 6 (b)所示，在本實施方式中，內側固定部34B與加強板36所成的角度θ i、內壁33與加強板 36所成的角度θ 2、內壁33與內側固定部34B所成的角度θ 3存在θ i > θ 2 > θ3這樣的 關系，但若預先設定成該大小關系，則能防止撕裂現(xiàn)象的產(chǎn)生，并能穩(wěn)定地支承保險杠加強 件4。當截面壓潰過程臨近最后階段、或截面壓潰過程結束時，如圖8(d)所示，開始進 行托架壓潰過程。在托架壓潰過程中，通過使保險杠托架3自身朝前后方向壓潰來吸收碰 撞能量。當在使保險杠托架3凹進保險杠加強件4后，使保險杠托架3壓潰時，在截面壓潰 過程中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰值與在托架壓潰過程中傳遞到側梁S的碰撞負載的峰 值以存在時間差的方式出現(xiàn)。在托架壓潰過程中，通過在保險杠托架3中的圖6(a)所示的外壁32、內壁33、隔板35、加強板36等中產(chǎn)生屈曲、塑性彎曲變形等，來使中空空間a、b、c 壓潰。另外，由于保險杠托架3的外壁32及內壁33朝保險杠托架3的內空側彎曲，因此， 外壁32及內壁33的屈曲模式在很多情況下是凹進保險杠托架3的內空側的屈曲模式。即， 根據(jù)保險杠托架3，偏差不易產(chǎn)生于該壓潰過程、壓潰后的方式，因此，在托架壓潰過程中所 吸收的碰撞能量不易產(chǎn)生偏差。
根據(jù)以上說明的保險杠結構B2，至少在正面碰撞的情況中，不會出現(xiàn)在伸長過程 中保險杠托架3、3朝前后方向壓潰的情況。即，在保險杠結構B2中，不僅表面看來且實質 上縮短了保險杠加強件4的支點間距離。另外，根據(jù)保險杠結構B2，能減小保險杠加強件4的板厚而不會使保險杠托架3、 3間的保險杠加強件4的變形阻力下降，因此，能實現(xiàn)輕量化而不會使在伸長過程中所吸收 的碰撞能量的吸收量減少。此外，根據(jù)保險杠結構B2，至少在正面碰撞的情況中，依次進行伸長過程、截面壓 潰過程及托架壓潰過程，因此，碰撞負載的峰值也以存在時間差的方式依次出現(xiàn)。因此，根 據(jù)保險杠結構B2，能防止在碰撞負載增大后碰撞負載大幅度減小的情況的出現(xiàn)，從而能維 持負載值。此外，在保險杠結構B2中，使用扇形展開形狀的保險杠托架3，因此，與使用不是 扇形展開形狀的保險杠托架的情況相比，能使保險杠加強件4的壓潰范圍增大，進而能使 碰撞能量的吸收量增大。除此之外，根據(jù)保險杠結構B2，使用鋁合金制的擠壓型材來形成保險杠托架3及 保險杠加強件4這兩者，因此，能實現(xiàn)保險杠結構B2的輕量化、低成本化，此外，能使制造變 得容易，并能使質量穩(wěn)定。(第三實施方式)如圖9(a)所示，第三實施方式的保險杠結構B3包括不具有突出部的保險杠托架 5、5和保險杠加強件6。保險杠結構B3構成后保險杠。保險杠托架5具有寬度尺寸隨著從側梁S朝保險杠加強件6逐漸增大的形狀(扇 形展開形狀)。保險杠托架5由具有封閉截面空間即中空空間c和打開截面空間即槽狀空 間d、e、f的鋁合金制的擠壓型材形成，且被配置成其擠壓方向為上下方向。中空空間c俯 視呈三角形。如圖9(b)所示，將保險杠托架5的上表面斜著切斷，保險杠托架5的高度尺 寸隨著從側梁S朝保險杠加強件6逐漸減小。進一步詳細地說明保險杠托架5的結構。如圖10所示，保險杠托架5采用包括底座部51、一對側壁52和53、外側固定部 54A、內側固定部54B、中間固定部54C和54D、隔板55C和55D及加強板56的結構。底座部51是固定于側梁S的后端面的平板狀的構件。在底座部51的合適位置， 形成有螺栓貫穿孔。車寬度方向外側的側壁52是從底座部51的車寬度方向外側的端緣到外側固定部 54A的車寬度方向外側的端緣的構件，并從車身側支承外側固定部54A。車寬度方向內側的 側壁53是從底座部51的車寬度方向內側的端緣到內側固定部54B的車寬度方向內側的端 緣的構件，并從車身側支承內側固定部54B。兩側壁52、53被配置成夾持隔板55C、55D，并在車寬度方向上空開間隔相對。兩側壁52、53的間隔距離隨著從側梁S朝保險杠加強件6 逐漸增大。在區(qū)別兩側壁52、53的情況下，將車寬度方向外側的側壁52稱為“外壁52”，將車 寬度方向內側的側壁53稱為“內壁53”。外壁52與底座部51斜交。由底座部51與外壁52形成的內角為鈍角。內壁53與底座部51斜交。由底座部51與內壁53形成的內角為鈍角。內壁53 的整體俯視呈圓弧狀，并朝保險杠托架5的內空側(中空空間c側)彎曲。外側固定部54A、內側固定部54B及中間固定部54C、54D是固定于保險杠加強件6 的車身側的側面6a的構件，并在車寬度方向上空開間隔并排設置。外側固定部54A、內側固 定部54B及中間固定部54C、54D均能與保險杠加強件6的側面6a面接觸。隔板55C、55D從基座部51的車寬度方向中央部朝中間固定部54C、54D垂直地立 起，并支承中間固定部54C、54D。加強板56是連接內壁53與內側固定部54B的構件。本實施方式的加強板56呈 平板狀，從底座部51與內壁53的邊界部分朝內側固定部54B立起，并到達內側固定部54B 的車寬度方向外側的端部。在本實施方式中，也設定保險杠托架5及保險杠加強件6的剛性(各構件的板厚、 截面尺寸等)，以在保險杠加強件6的伸長過程及截面壓潰過程進行后進行托架壓潰過程。當從正面(車輛后方)對保險杠結構B3作用有車身前后方向的碰撞負載時，盡管 未圖示，但首先，通過在保險杠5、5間使保險杠加強件6的曲面部分伸展成直線狀，來吸收 碰撞能量(伸長過程)。在伸長過程中，并不牢牢地維持中空空間c的外殼的平面形狀，但將在伸長過程 中的中空空間c的外殼維持在俯視大致呈三角形的狀態(tài)。即，中空空間c的外殼適度地變 形，以穩(wěn)定并支承伸長過程中的保險杠加強件6，且不會阻礙保險杠加強件6的彎曲伸展。此外，在僅通過伸長過程不能吸收碰撞能量的情況下，通過使保險杠托架5凹進 保險杠加強件6，并進行保險杠加強件6的截面變形(即，使保險杠加強件6的內部空間壓 潰)，來吸收碰撞能量(截面壓潰過程)，在即使進行了截面壓潰過程也不能吸收完碰撞能 量的情況下，通過使保險杠托架5自身朝前后方向壓潰，能吸收碰撞能量(托架壓潰過程)。根據(jù)以上說明的保險杠結構B3，至少在來自后方正面的碰撞(以下簡稱“正面碰 撞”)的情況下，不會使保險杠托架5、5在伸長過程中朝前后方向壓潰。S卩，在保險杠結構 B3中，不僅表面看來且實質上縮短了保險杠加強件6的支點間距離。另外，根據(jù)保險杠結構B3，能減小保險杠加強件6的板厚而不會使保險杠托架5、 5間的保險杠加強件6的變形阻力下降，因此，能實現(xiàn)輕量化而不會使在伸長過程中所吸收 的碰撞能量的吸收量減少。此外，根據(jù)保險杠結構B3，至少在正面碰撞的情況下，依次進行伸長過程、截面壓 潰過程及托架壓潰過程，因此，碰撞負載的峰值也以存在時間差的方式依次出現(xiàn)。因此，根 據(jù)保險杠結構B3，能防止在碰撞負載增大后碰撞負載大幅度減小的情況的發(fā)生，從而能維 持負載值。此外，在保險杠結構B3中，使用扇形展開形狀的保險杠托架5，因此，與使用不是 扇形展開形狀的保險杠托架的情況相比，能使保險杠加強件6的壓潰范圍增大，進而能使碰撞能量的吸收量增大 除此之外，根據(jù)保險杠結構B3，使用鋁合金制的擠壓型材來形成保險杠托架5及 保險杠加強件6這兩者，因此，能實現(xiàn)保險杠結構B3的輕量化、低成本化，此外，能使制造變 得容易，并能使質量穩(wěn)定。
權利要求
一種保險杠結構，包括固定于車身的左右成對的保險杠托架；以及支承于所述兩保險杠托架的保險杠加強件，其特征在于，所述保險杠托架具有寬度尺寸隨著從所述車身朝所述保險杠加強件逐漸增大的形狀，所述保險杠加強件在所述兩保險杠托架之間折彎成形或曲面成形，設定所述保險杠加強件及所述保險杠托架的剛性，以在所述保險杠加強件的折彎部分或曲面部分伸展成直線狀后，使所述保險杠托架朝前后方向壓潰。
2.一種保險杠結構，包括固定于車身的左右成對的保險杠托架；以及 支承于所述兩保險杠托架的保險杠加強件， 其特征在于，所述保險杠托架具有一對在車寬度方向上相隔一定距離的相對側壁， 所述兩側壁的間隔距離隨著從所述車身朝所述保險杠加強件逐漸增大， 所述保險杠加強件在所述兩保險杠托架之間折彎成形或曲面成形， 設定所述保險杠加強件及所述保險杠托架的剛性，以在所述保險杠加強件的折彎部分 或曲面部分伸展成直線狀后，使位于車寬度方向內側的所述側壁屈曲。
3.如權利要求2所述的保險杠結構，其特征在于，位于車寬度方向內側的所述側壁具有朝所述保險杠托架的內空側彎曲的部位。
4.如權利要求2所述的保險杠結構，其特征在于，所述保險杠托架具有與所述保險杠加強件抵接的固定部和從位于車寬度方向內側的 所述側壁到所述固定部的加強板，利用車寬度方向內側的所述側壁、所述固定部及所述加強板，來形成俯視呈三角形的 中空空間。
5.如權利要求1或2所述的保險杠結構，其特征在于，設定所述保險杠加強件及所述保險杠托架的剛性，以在所述保險杠加強件的折彎部分 或曲面部分伸展成直線狀后，使所述保險杠托架凹進所述保險杠加強件。
6.如權利要求5所述的保險杠結構，其特征在于，設定所述保險杠加強件及所述保險杠托架的剛性，以在所述保險杠托架凹進所述保險 杠加強件后，使所述保險杠托架壓潰。
7.如權利要求1或2所述的保險杠結構，其特征在于，所述保險杠加強件及保險杠托架中至少一方由鋁合金制的擠壓型材形成。
全文摘要
一種保險杠結構，能實現(xiàn)輕量化而不會使碰撞能量的吸收量減少。保險杠結構(B1)包括固定于側梁(S)的左右成對的保險杠托架(1、1)和支承于兩保險杠托架(1、1)的保險杠加強件(2)，其特征是，保險杠托架(1)具有寬度尺寸隨著從側梁(S)朝保險杠加強件(2)逐漸增大的形狀，保險杠加強件(2)在兩保險杠托架(1、1)之間彎曲，設定保險杠托架(1)及保險杠加強件(2)的剛性，以在保險杠加強件(2)的曲面部分伸展成直線狀后，使保險杠托架(1)朝前后方向壓潰。
文檔編號B60R19/34GK101965278SQ20098010786
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權日2008年3月5日
發(fā)明者中島克, 島野裕年, 齋藤榮德, 李季, 野口和浩 申請人:日輕金Act株式會社;日本輕金屬株式會社