车辆用保险杠增强构造
【专利摘要】本发明提供一种车辆用保险杠增强构造，能够增大从车辆宽度方向上的中央部的前表面受到载荷时的能量的吸收量。该车辆用保险杠增强构造具备：基体构件(4)，沿车宽方向架设且两端被支承；以及第一增强构件(6)以及第二增强构件(5)，固定于基体构件(4)，并且分别配置于基体构件(4)的车宽方向上的中央部，且使中央部的弯曲强度增大，以在预先确定的规定的载荷从车辆的前方向车宽方向上的基体构件的中央部输入的情况下，第一增强构件(6)的两端部和第二增强构件(5)的两端部朝向车辆的后方弯曲的方式，将各增强构件(5、6)的车宽方向上的长度形成为不同。
【专利说明】
车辆用保险杠増强构造
技术领域
[0001]本发明涉及一种车辆用保险杠增强构造，该车辆用保险杠增强构造构成为在车辆与前方的障碍物等碰撞时一边变形一边吸收该碰撞能量。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中记载有将相对于压缩方向的刚性较高的增强构件安装于基体构件而构成的保险杠增强构件。因此，当较小的载荷从车辆前方输入时，不发生塑性变形地承受该载荷，当较大的载荷从车辆前方输入时，通过压溃基体构件和增强构件来吸收基于上述载荷的能量。
[0003]在专利文献2中记载有如下保险杠增强构造，其构成为抑制在从车辆的前方受到载荷时基体构件的上表面、下表面呈凸形状地挠曲的情况。具体地说，基体构件的剖面形状形成为矩形状，使形成为槽状的增强构件从基体构件的前方嵌合并接合于基体构件的上表面以及下表面而构成。
[0004]在专利文献3中记载有如下保险杠增强构造，其构成为抑制车宽方向上的中央朝向车辆的后方侧局部地变形的情况。具体地说，将在车宽方向上具有规定的长度的增强构件安装于基体构件的中央部而构成。在该结构中，在载荷向车宽方向上的中央部输入时，基体构件在增强构件的两端的位置发生弯曲。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开2001-322517号公报
[0008]专利文献2:日本特开2004-203066号公报
[0009]专利文献3:日本特开平4-143014号公报
【发明内容】
[0010]如上述各专利文献1、2、3所记载的那样，通过在基体构件安装增强构件而能够提高车宽方向上的中央部的弯曲强度。因此，当载荷向车宽方向上的中央部输入时，能够将该载荷向对基体构件的两侧进行支承的构件分散地传递。因此，能够增大基于从车辆的前方受到的载荷的能量的吸收量。
[0011]另一方面，保险杠处的能量的吸收量根据保险杠的位移量与反力的积而变化。因此，如上所述，除了提高弯曲强度以外，还优选增大保险杠的位移量。保险杠的位移量随着在车辆的前后方向上弯曲的位置的数量的增多而变大。然而，即使为了在多处位置弯曲而设置多个增强构件，也存在有如下可能性，即，当在任意增强构件的两端发生弯曲时，无法产生在其之上的反力，因此无法在其他增强构件的两端产生弯曲。即，即使将多个增强构件安装于基体构件，也存在有无法使保险杠的能量的吸收量增大的可能性。
[0012]本发明着眼于上述的技术问题而完成，其目的在于提供一种能够使从车宽方向上的中央部的前表面受到载荷时的能量的吸收量增大的车辆用保险杠增强构造。
[0013]为了实现上述目的，本发明为一种车辆用保险杠增强构造，沿车宽方向架设且两端被支承，且在载荷从车辆的前方向车宽方向上的中央部输入时，通过所述中央部以所述两端为支点朝向车辆的后方侧位移而吸收能量，其特征在于，所述车辆用保险杠增强构造具备:基体构件，沿所述车宽方向架设且两端被支承；以及第一增强构件以及第二增强部材，固定于所述基体构件，并且分别配置于所述基体构件的车宽方向上的中央部，且使所述中央部的弯曲强度增大，以在预先确定的载荷从所述车辆的前方向所述车宽方向上的所述基体构件的中央部输入的情况下，所述第一增强构件的两端部和所述第二增强构件的两端部朝向所述车辆的后方弯曲的方式，将所述各增强构件的所述车宽方向上的长度形成为不同。
[0014]在本发明中，可以的是，根据在载荷从所述车辆的前方向所述基体构件的中央部输入时的作用于所述各增强构件的端部的弯曲力矩和所述各增强构件的最大弯曲力矩来确定所述各增强构件的所述车辆宽度方向上的长度。
[0015]在本发明中，可以的是，所述车辆用保险杠增强构造构成为，所述车宽方向上的所述基体构件的端部和所述第一增强构件的端部之间的每单位距离对应的所述车宽方向上的所述第一增强构件的端部处的最大弯曲力矩与所述车宽方向上的所述基体构件的端部与所述第二增强构件的端部之间的每单位距离对应的所述车宽方向上的所述第二增强构件的端部处的最大弯曲力矩相同。
[0016]在本发明中，可以的是，所述第一增强构件配置于所述车辆的前后方向上的所述基体构件的任意一侧，所述第二增强构件配置于所述车辆的前后方向上的所述基体构件的任意另一侧。
[0017]在本发明中，可以的是，所述车辆用保险杠增强构造还具备从所述车宽方向上的两侧朝向所述车辆的前方延伸的侧梁，所述基体构件的两端与所述侧梁的前端部连结而支承于所述侧梁的前端部。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，在两端被支承的基体构件固定有第一增强构件和第二增强构件。另夕卜，以在预先确定的规定的载荷从车辆的前方向车宽方向上的基体构件的中央部输入的情况下，各增强构件的端部朝向车辆的后方弯曲的方式，将各增强构件的车宽方向上的长度形成为不同。因此，在从车宽方向上的中央部受到载荷的情况下，能够使第一增强部的两端部的位置和第二增强部的两端部的位置弯曲。其结果是，能够通过使弯曲的位置增大而使在载荷从车辆的前方输入的情况下的能量的吸收量增大。
【附图说明】
[0020]图1是用于说明本发明的保险杠增强构造的一例的立体图。
[0021]图2是用于说明在基体构件安装了支架和板的状态的剖视图。
[0022]图3是用于说明支架的其他例的立体图。
[0023]图4是表示作用于图1所示的保险杠加固件(reinforcement)的弯曲力矩的大小的线图。
[0024]图5是用于说明基于图1所示的保险杠加固件的能量吸收量的线图。
[0025]图6是用于说明将保险杠加固件安装于车辆的例子的示意图。
【具体实施方式】
[0026]本发明的保险杠增强构造在车辆与前方或后方的障碍物碰撞等较大的载荷输入的情况下，通过以车宽方向上的两端为支点向车辆的内侧弯曲而吸收能量。在图6中，示意性地示出了将如上所述起作用的保险杠加固件I安装于车辆的前方的例子。另外，在图6中，在车辆的前方示出了碰撞试验等所使用的杆形障碍物(pole barr i er) B。以下的说明中的方向表示为与在车辆前进行驶的情况下乘客所看到的方向相一致。
[0027]在图6所示的例中，一方的端部与形成车辆的骨架的未图示的框架连结的侧梁2以从车宽方向上的两侧朝向车辆的前方延伸的方式设置。该侧梁2构成为承受从前方作用的载荷，并将该载荷向框架传递。此外，如以往所公知的那样，框架为了使载荷分散而由多个梁(member)构成。如上所述，侧梁2用于承受从前方作用的载荷，由金属材料等刚性较高的构件形成，且其剖面形状形成为使压弯强度提高。
[0028]保险杠加固件I是在从车辆的前方作用有设计上确定的规定的载荷(以下，记为上限载荷)时通过车宽方向上的中央部Ce向车辆的内侧弯曲来吸收能量的构件，两端部通过未图示的螺栓等连结于侧梁2的前端。此外，也可以在侧梁2的前端部连结以往公知的未图示的碰撞盒(crush box)，并在其前方连结保险杠加固件I，在从车辆前方受到较大的载荷时，上述碰撞盒通过被压缩来吸收能量。另外，也可以在侧梁2的前端部形成与上述碰撞盒起同样作用的脆弱部，并在其前方连结保险杠加固件I。进而，在保险杠加固件I的车辆的前方侧安装有形成车辆的外观的未图示的保险杠。该保险杠加固件I的后方成为收容由发动机以及变速器构成的动力传动单元(power train unit)3等装置的发动机室。
[0029]在此，参照图1说明保险杠加固件I的一例。图1所示的保险杠加固件I具备:基体构件4，两端部与侧梁2连结而支承于该侧梁2;支架5，配置于基体构件4的背面(发动机室侧的面)中的车宽方向上的中央部Ce;以及板6，配置于基体构件4的前表面(车辆的前方侧的面)中的车宽方向上的中央部Ce。所述支架5和板6用于提高保险杠加固件I的弯曲强度，相当于实施本发明的情况下的第一增强构件以及第二增强构件。此外，弯曲强度可以通过将产生断裂时的最大弯曲力矩除以剖面系数而求得。
[0030]关于图1所示的基体构件4，为了轻型化而形成为中空状。另一方面，为了避免在较小的载荷输入时发生(塑性)变形而以剖面形状成为矩形状的方式弯折金属材料，使其背面中的高度方向上的中央部向前表面侧凹陷。该基体构件4例如可以通过辊成形法来形成，剖面形状以及板厚构成为在车宽方向上的各位置相同。即，以基体构件4的弯曲强度恒定的方式形成。此外，在以下的说明中，将基体构件4中的凹陷的部分记为第一凹筋部7。
[0031]在图2中示出了用于说明在基体构件4安装了支架5以及板6的状态的剖视图。如图1以及图2所示，在基体构件4的背面固定有支架5。该支架5由板状的基部8和从该基部8的一侧面向板厚方向(车辆的前方侧)突出且沿着车宽方向隔开规定的间隔地形成为一体的多个突起部9构成。并且，将突起部9插入第一凹筋部7，并使基部8与基体构件4的背面接触，通过焊接、螺栓等对基部8和基体构件4进行固定。因此，突起部9的长度形成为与第一凹筋部7的深度大致相同。另外，支架5夹着车宽方向上的中央部Ce而两侧形成为对称形状。
[0032]支架5是用于通过安装于基体构件4而使车宽方向上的保险杠加固件I的中央部Ce的弯曲强度增大的构件，材料、形状根据对该部分要求的弯曲强度来确定即可，并不限定于图1以及图2所示的结构。图3是表示支架5的其他结构的立体图。图3所示的支架5是使用通过挤压成形法而成形的剖面形状为矩形状的铝构件10并通过树脂注塑成形法而形成的构件，通过由树脂材料形成的基部8、以捆扎铝构件10的方式从基部8突出地形成的捆扎部11以及被该捆扎部11捆扎的三个铝构件10—体地形成。然后，铝构件10以及捆扎部11被插入第一凹筋部7，基部8通过螺栓等与基体构件4的背面连结。
[0033]而且，在基体构件4的前表面安装有板6。该板6夹着车宽方向上的中央部Ce而两侧形成为对称形状。即，板6夹着车宽方向上的中央部Ce而两侧的弯曲强度形成为相同。另外，沿车宽方向的长度形成为比支架5长。图1所示的板6由位于基体构件4的前表面侧的前壁
12、将前壁12的上部呈拱状地弯折且使其端部以与基体构件4的上表面面接触的方式弯折而成的上壁13以及将前壁12的下部呈U字状地弯折且使其端部以与基体构件4的下表面面接触的方式弯折而成的下壁14构成，该上壁13以及下壁14固定于基体构件4。为了提高该板6的弯曲强度，在前壁12中的高度方向上的中央部形成有向基体构件4侧凹陷的第二凹筋部15，该第二凹筋部15与基体构件4的前表面接触。该板6可以通过对金属板进行冲压加工、辊成形而形成。
[0034]在图4中示意性地示出了当上述上限载荷向图1所示的保险杠加固件I的中央部Ce输入时作用于各部位的弯曲力矩的大小。此外，图4中的横轴表示车宽方向上的位置，纵轴表示弯曲力矩的大小。另外，在图4中一并示出了各部位处的最大弯曲力矩的大小。
[0035]如上所述，关于基体构件4，弯曲强度在车宽方向上的各位置处恒定。在该基体构件4安装有板6，从而加上该板6的弯曲强度。如上所述，板6形成为夹着车宽方向上的中央部Ce而两侧成为相同的弯曲强度，因此安装有板6的范围内的弯曲强度成为恒定。同样地，支架5安装于基体构件4，该支架5也形成为夹着中央部Ce而两侧成为相同的弯曲强度，因此安装有支架5的范围内的弯曲强度成为恒定。如上所述，基体构件4及支架5以及板6形成为对称形状，安装有各构件的部分处的剖面系数在车宽方向上成为恒定。因此，如图4所示，关于保险杠加固件I的车宽方向上的各部位的最大弯曲力矩，安装有板6以及支架5的部分对应于弯曲强度的增大而逐步增大。此外，在以下的说明中，仅说明图4中的左侧的部分。另外，在图4中，将车宽方向上的基体构件4的端部的位置表示为c点，将板6的端部的位置且最大弯曲力矩逐步增大的位置表示为b点，将支架5的端部的位置且最大弯曲力矩逐步增大的位置表不为a点。
[0036]当载荷从车辆前方作用于该保险杠加固件I的车宽方向上的中央部Ce时，以两端部(c点)为支点，在各部位作用有弯曲力矩。该弯曲力矩可以通过从c点起的距离与作用于中央部Ce的载荷的积来求得。即，从c点起随着接近中央部Ce而成比例地增大。
[0037]当如上所述那样作用的弯曲力矩在车宽方向上的任意位置大于最大弯曲力矩时，该部分弯曲。在图4所示的例子中构成为，当上限载荷作用于中央部Ce时，作用于a点的弯曲力矩成为a点的最大弯曲力矩以上，且作用于b点的弯曲力矩成为b点的最大弯曲力矩以上，而且作用于其他部分的弯曲力矩成为小于该部分的最大弯曲力矩。换言之，构成为在中央部Ce作用有上限载荷时，a点和b点弯曲。
[0038]如上所述，中央部Ce的弯曲力矩最大，弯曲力矩从c点起成比例地增大，因此随着作用于中央部Ce的载荷增大，作用于车宽方向上的各位置的弯曲力矩增大。即，随着作用于中央部Ce的载荷增大，图4中表示弯曲力矩的大小的直线的斜率增大。该保险杠加固件I构成为，在如上述那样作用有弯曲力矩时，支架5以及板6的两端弯曲。即，支架5以及板6的两端的位置形成为与图4中的表示弯曲力矩的大小的直线吻合。具体地说，如上所述，以使最大弯曲力矩逐步地发生变化的a点以及b点的位置与图4中的表示弯曲力矩的大小的直线吻合的方式确定支架5以及板6的长度。更加具体地说，以使表示上限载荷作用于中央部Ce时的弯曲力矩的分布的直线的斜率比通过中央部Ce的最大弯曲力矩的最大值和c点的直线的斜率(c点与中央部之间的每单位距离对应的中央部Ce的最大弯曲力矩)小，且成为通过a点和c点的直线的斜率(c点与a点之间的每单位距离对应的a点的最大弯曲力矩)及通过b点和c点的直线的斜率(c点与b点之间的每单位距离对应的b点的最大弯曲力矩)以上的方式，确定支架5及板6的长度，而且，以使通过a点与c点的直线的斜率以及通过b点与c点的直线的斜率成为相同的方式确定支架5以及板6的长度。
[0039]通过这样设置支架5以及板6，在上限载荷作用于中央部Ce时，a点以及b点弯曲。即，保险杠加固件I在四个点弯曲。图5中示意性地示出了用于说明此时的能量的吸收量的图。此外，图5中的纵轴表示向车辆的内侧位移的量，横轴表示车宽方向上的长度。另外，用实线表示支架5以及板6的两端部弯曲的状态，用虚线表示仅支架5的两端部弯曲的状态，用点划线表示中央部Ce弯曲的状态。保险杠加固件I的能量的吸收量可以通过弯曲时的位移量与其反力的大小的积来求得。即，在将反力的大小设为相同的情况下，被图5中的横轴与各线包围的部分的面积的大小越大，能量的吸收量越大。如图5所示在支架5的两端部以及板6的两端部弯曲的情况下，能量的吸收量比支架5的两端部弯曲的情况增大标注了阴影线的部分的量。
[0040]因此，如上所述，通过在基体构件4安装支架5以及板6，并且以使该支架5的端部以及板6的端部弯曲的方式确定长度，而能够使保险杠加固件I的能量的吸收量增大。
[0041]另外，如图4所示，通过在中央部Ce安装支架5和板6，能够使该中央部Ce的弯曲强度增大，能够抑制中央部Ce弯曲。换言之，能够使基体构件4的弯曲强度降低。如上所述，基体构件4的板厚等在车宽方向上形成为恒定。因此，通过使基体构件4的弯曲强度降低，能够使基体构件4整体小型化。其结果是，能够使保险杠加固件I小型化。
[0042]此外，也可以在基体构件4安装三个以上的构件，此时，以使安装的构件的两端弯曲的方式确定该构件的长度和弯曲强度即可。另外，支架5、板6的形状并无特殊限定，根据如上述那样确定的弯曲强度来决定剖面形状、材料即可。而且，也可以将支架5形成为比板6长。另外，既可以将支架5和板6配置于基体构件4的前表面，也可以将两构件5、6配置于基体构件4的后表面。
[0043]标号说明
[0044]1、保险杠加固件;2、侧梁;3、动力传动单元;4、主体部;5、支架;6、板。
【主权项】
1.一种车辆用保险杠增强构造，沿车宽方向架设且两端被支承，且在载荷从车辆的前方向所述车宽方向上的中央部输入时，通过所述中央部以所述两端为支点朝向所述车辆的后方侧位移而吸收能量，其特征在于， 所述车辆用保险杠增强构造具备: 基体构件，沿所述车宽方向架设且两端被支承；以及 第一增强构件及第二增强构件，固定于所述基体构件，并且分别配置于所述基体构件的所述车宽方向上的中央部，且使所述中央部的弯曲强度增大， 以在预先确定的规定的载荷从所述车辆的前方向所述车宽方向上的所述基体构件的中央部输入的情况下，所述第一增强构件的两端部和所述第二增强构件的两端部朝向所述车辆的后方弯曲的方式，将所述各增强构件的所述车宽方向上的长度形成为不同。2.根据权利要求1所述的车辆用保险杠增强构造，其特征在于， 根据在载荷从所述车辆的前方向所述基体构件的中央部输入时的作用于所述各增强构件的端部的弯曲力矩和所述各增强构件的最大弯曲力矩来确定所述各增强构件的所述车宽方向上的长度。3.根据权利要求1或2所述的车辆用保险杠增强构造，其特征在于， 所述车辆用保险杠增强构造构成为，所述车宽方向上的所述基体构件的端部和所述第一增强构件的端部之间的每单位距离对应的所述车宽方向上的所述第一增强构件的端部处的最大弯曲力矩与所述车宽方向上的所述基体构件的端部和所述第二增强构件的端部之间的每单位距离对应的所述车宽方向上的所述第二增强构件的端部处的最大弯曲力矩相同。4.根据权利要求1?3中任一项所述的车辆用保险杠增强构造，其特征在于， 所述第一增强构件配置于所述车辆的前后方向上的所述基体构件的任意一侧，所述第二增强构件配置于所述车辆的前后方向上的所述基体构件的任意另一侧。5.根据权利要求1?4中任一项所述的车辆用保险杠增强构造，其特征在于， 所述车辆用保险杠增强构造还具备从所述车宽方向上的两侧朝向所述车辆的前方延伸的侧梁， 所述基体构件的两端与所述侧梁的前端部连结而支承于所述侧梁的前端部。
【文档编号】B60R19/18GK105905057SQ201610096508
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月22日
【发明人】森健雄
【申请人】丰田自动车株式会社