专利名称：保险杠结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由保险杠加强件和保险杠托架构成的保险杠结构。
背景技术：
已知有一种保险杠结构，该保险杠结构由具有曲面部分的保险杠加强件和支承该 保险杠加强件的保险杠托架构成，并在使保险杠加强件的曲面部分伸展为直线状后，进行 保险杠加强件的朝前后方向的压溃(参照专利文献1)。根据该保险杠结构，能将压溃负载 的峰值抑制得较低并能提高碰撞能量的吸收量，因此，能防止小碰撞时的保险气袋等安全 装置的误动作并能缓和作用于车身的损伤。另外，已知有一种保险杠结构，该保险杠结构具有由扇形展开形状(宽度尺寸随 着从侧梁朝保险杠加强件逐渐增大的形状)的中空型材构成的保险杠托架(参照专利文献 2、3)。若使用扇形展开形状的保险杠托架，则能使保险杠加强件压溃的范围增大，因此，能 使碰撞能量的吸收量增大。在本说明书中，将使保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直线状的过程称 为“伸长过程”，将使保险杠加强件朝前后方向压溃的过程称为“截面压溃过程”，将使保险 杠托架朝前后方向压溃的过程称为“托架压溃过程”。专利文献1 国际公开第2007/110938号册子专利文献2 日本专利特开2003-312399号公报专利文献3 日本专利特开2004-182139号公报发明的公开发明所要解决的技术问题专利文献1的保险杠加强件由中空型材构成，但为了实现上述方式的保险杠加强 件的轻量化，使中空型材的板厚减小是有效的。但是，当使保险杠加强件的板厚减小时，其 截面二次矩变小，因此，保险杠加强件的曲面部分伸展成直线状时的变形阻力变小，其结果 是，在伸长过程中所吸收的碰撞能量的量也变小。也就是说，当减小板厚以实现保险杠加强 件的轻量化时，就无法满足增大碰撞能量的吸收量的需求。若能缩短左右保险杠托架的间隔距离(S卩，保险杠加强件的支点间距离)，则不会 减少在伸长过程中所吸收的碰撞能量的量，并能实现保险杠加强件的薄板化(轻量化)，但 变更固定于侧梁的保险杠托架的安装位置是极困难的，且不现实。在专利文献2、3的保险杠结构中，由于呈扇形展开形状的保险杠托架的存在，使 得看起来保险杠加强件的支点间距离缩短了，但由于在专利文献2、3的保险杠托架中，形 成扇形展开形状的车宽度方向内侧的侧壁是在碰撞的初期就很快屈曲的构件，因此，不能 说起到了提高保险杠加强件的变形阻力的作用。也就是说，在专利文献2、3的保险杠结构 中，当减小板厚以实现保险杠加强件的轻量化时，也会使在伸长过程中所吸收的碰撞能量 的量变少。从上述观点出发，本发明的目的在于提供一种保险杠结构，该保险杠结构能实现轻量化而不会使碰撞能量的吸收量减少。解决技术问题所采用的技术方案解决上述技术问题的本发明是包括固定于车身的左右成对的保险杠托架和支承 于上述两保险杠托架的保险杠加强件的保险杠结构，其特征是，上述保险杠托架具有宽度 尺寸随着从上述车身朝上述保险杠加强件逐渐增大的形状，上述保险杠加强件在上述两保 险杠托架之间折弯成形或曲面成形，设定上述保险杠加强件及上述保险杠托架的刚性以在 上述保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直线状后，使上述保险杠托架朝前后方向 压溃。本发明是利用呈扇形扩展形状的保险杠托架来支承保险杠加强件的构件，由于在 伸长过程(使保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直线状的过程)中不会出现保险 杠托架压溃这样的情况，因此，不仅表面看来且实质上也缩短了保险杠加强件的支点间距 离。也就是说，根据本发明，能减小保险杠加强件的板厚而不会使保险杠托架间的保险杠加 强件的变形阻力下降，因此，能实现轻量化而不会使在伸长过程中所吸收的碰撞能量的吸 收量减少。另外，在本发明中，当将保险杠加强件的板厚设为与使用宽度尺寸一定的保险杠 托架支承的情况下的板厚相同时，保险杠托架间的保险杠加强件的变形阻力比使用宽度尺 寸一定的保险杠托架支承的情况还高，因此，能使在伸长过程中所吸收的碰撞能量增大。保险杠托架具有一对在车宽度方向上相隔一定距离的相对侧壁，而且，在上述两 侧壁的间隔距离随着从上述车身朝保险杠加强件逐渐增大的情况下，只需设定上述保险杠 加强件及上述保险杠托架的刚性，以在上述保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直 线状后，使位于车宽度方向内侧的上述侧壁屈曲即可。藉此，不存在保险杠托架的车宽度方 向内侧的侧壁在伸长过程中屈曲的情况，因此，不仅表面看来且实质上也缩短了保险杠加 强件的支点间距离。也就是说，能减小保险杠加强件的板厚而不会使保险杠托架间的保险 杠加强件的变形阻力下降，因此，能实现轻量化而不会使在伸长过程中所吸收的碰撞能量 的吸收量减少。也可将朝上述保险杠托架的内空侧弯曲的构件形成于位于车宽度方向内侧的上 述内壁。藉此，能将车宽度方向内侧的侧壁的屈曲模式引导成凹进保险杠托架3的内空侧 的屈曲模式，因此，对在保险杠托架压溃时所吸收的碰撞能量不易产生偏差。也可使上述保险杠托架具有与上述保险杠加强件抵接的固定部和从位于车宽度 方向内侧的上述侧壁到上述固定部的加强板，并利用车宽度方向内侧的上述侧壁、上述固 定部及上述加强板来形成俯视呈三角形的中空空间。藉此，使车宽度方向内侧的侧壁不易 变形，从而能更稳定并支承伸长过程中的保险杠加强件。在上述发明中，也可设定上述保险杠加强件及上述保险杠托架的刚性，以在上述 保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直线状后，使上述保险杠托架凹进上述保险杠 加强件。藉此，在伸长过程中传递到车身的碰撞负载的峰值与在截面压溃过程(使保险杠 加强件朝前后方向压溃的过程)中传递到车身的碰撞负载(压溃负载)的峰值以存在时间 差的方式依次出现，因此，能防止在传递到车身的碰撞负载增大后碰撞负载大幅度减小的 情况的发生，从而能维持负载值。另外，当使扇形展开形状的保险杠托架凹进保险杠加强件 时，保险杠加强件的压溃范围增大，因此，能使碰撞能量的吸收量增大。
此外，在本发明中，也可设定上述保险杠加强件及上述保险杠托架的刚性，以在上 述保险杠托架凹进上述保险杠加强件后，使上述保险杠托架压溃。藉此，在伸长过程、截面 压溃过程及托架压溃过程(使保险杠托架自身压溃的过程)的各过程中传递到车身的碰撞 负载的峰值以存在时间差的方式依次出现，因此，能防止在碰撞负载增大后碰撞负载大幅 度减小的情况的发生，从而能维持负载值。当使 用铝合金制的挤压型材来形成上述保险杠加强件及保险杠托架中至少一方 时，能实现保险杠结构的轻量化、低成本化，此外，能使制造变得容易，并能使质量稳定。发明效果根据本发明，能实现轻量化而不会使碰撞能量的吸收量减少。
图1是表示本发明第一实施方式的保险杠结构的立体图。图2(a)是表示本发明第一实施方式的保险杠结构的放大俯视图，图2(b)是图 2(a)的X-X线剖视图。图3(a)是表示碰撞负载起作用前的保险杠结构的俯视图，图3(b)是表示伸长过 程的俯视图，图3(c)是表示截面压溃过程的俯视图，图3(d)是表示托架压溃过程的俯视 图。图4(a)及图4(b)是表示保险杠托架(bumper stay)的变形例的俯视图。图5是表示保险杠加强件(bumper reinforcement)的变形例的俯视图。图6(a)是表示本发明第二实施方式的保险杠结构的放大俯视图，图6(b)是用于 说明车宽度方向内侧的侧壁结构的放大俯视图。图7是表示本发明第二实施方式的保险杠结构的放大立体图。图8(a)是表示碰撞负载起作用前的保险杠结构的俯视图，图8(b)是表示伸长过 程的俯视图，图8(c)是表示截面压溃过程的俯视图，图8(d)是表示托架压溃过程的俯视 图。图9(a)是表示本发明第三实施方式的保险杠结构的俯视图，图9(b)是表示本发 明第三实施方式的保险杠结构的后视图。图10是表示本发明第三实施方式的保险杠结构的放大俯视图。(符号说明)Bl保险杠结构1保险杠托架12、13 侧壁14固定部2保险杠加强件B2保险杠结构3保险杠托架32、33 侧壁34B内侧固定部(固定部)36加强板
4保险杠加强件B3保险杠结构5保险杠托架52、53 侧壁54B内侧固定部(固定部)56加强板6保险杠加强件
具体实施例方式(第一实施方式)如图1所示，第一实施方式所涉及的保险杠结构Bl包括固定于侧梁(side member)(车身)的左右成对的保险杠托架1、1和支承于两保险杠托架1、1的保险杠加强 件2。在本实施方式中，例示了以保险杠结构Bl构成前保险杠(front bumper)的情况，“前 后”、“左右”、“上下”以安装于车身的状态为基准。另外，“车宽度方向”与“左右方向”同义。保险杠托架1具有宽度尺寸随着从侧梁S朝保险杠加强件2逐渐增大的形状(扇 形展开形状)。本实施方式的保险杠托架1由具有三个中空空间a、b、c的铝合金制的中空 挤压型材构成，且被配置成其挤压方向为上下方向。如图2(a)所示，保险杠托架1采用包括底座部11、一对侧壁12和13、固定部14、 隔板15、加强板16、外侧突出部17及内侧突出部18的结构。底座部11是固定于侧梁S的前端面的平板状的构件。在底座部11的合适位置， 形成有螺栓贯穿孔。用于将底座部11紧固于侧壁S的前端面的螺栓贯穿该螺栓贯穿孔。车宽度方向外侧的侧壁12是从底座部11的车宽度方向外侧的端缘到固定部14 的车宽度方向外侧的端缘的构件。车宽度方向内侧的侧壁13是从底座部11的车宽度方向 内侧的端缘到固定部14的车宽度方向内侧的端缘的平板状的构件。两侧壁12、13配置成 夹持隔板15，并在车宽度方向(左右方向)上空开间隔相对。两侧壁12、13的间隔距离随 着从侧梁S朝保险杠加强件2而逐渐增大。在以下的说明中，在区别两侧壁12、13的情况下，有时将车宽度方向外侧(靠保险 杠加强件2的长边方向的端部)的侧壁12称为“外壁12”，将车宽度方向内侧(靠保险杠 加强件2的长边方向的中央部)的侧壁13称为“内壁13”。外壁12通过底座部11的车宽度方向外侧的端缘且位于比与底座部11正交的平 面si更靠车宽度方向外侧的位置，在本实施方式中，呈没有折弯的平板状。也就是说，由底 座部11和外壁12形成的内角α为钝角。通过调整外壁12的板厚、长度、内角α的大小 等，主要能调整中空空间a的压溃难易度。例如，当增大外壁12的板厚或减小外壁12的长 度时，外壁12的屈曲负载变大，因此，中空空间a变得不易压溃，当减小外壁12的板厚或增 大外壁12的长度时，外壁12的屈曲负载变小，因此，中空空间a变得容易压溃。内壁13通过底座部11的车宽度方向内侧的端缘且位于比与底座部11正交的平 面S2更靠车宽度方向内侧的位置。即，由底座部11和内壁13形成的内角β为钝角。本 实施方式的内壁13在前后方向的中央部的一个部位(折线q)弯曲。由内壁13中位于比 折线q更靠底座部11侧的第一平板部13A和位于比折线q更靠保险杠加强件2侧的第二
6平板部13B形成的内角γ比180度大。通过调整内壁13的板厚、长度、内角β和γ的大 小等，能调整中空空间b、c的压溃难易度。例如，当增大内壁13的板厚或减小内壁13的长 度时，内壁13的屈曲负载变大，因此，中空空间b、c变得不易压溃，当减小内壁13的板厚或 增大内壁13的长度时，内壁13的屈曲负载变小，因此，中空空间b、c变得容易压溃固定部14是固定于保险杠加强件2的车身侧的侧面2a的构件。固定部14的抵 接面14a成形为与保险杠加强件2的侧面2a相同曲率的曲面(圆弧面)，并能与保险杠加 强件2的侧面2a面接触。隔板15是连接底座部11和固定部14的构件。隔板15主要起调整中空空间a、b 的压溃难易度的作用，例如，当增大隔板15的板厚或减小隔板15的长度时，隔板15的屈曲 负载变大，因此，中空空间a、b变得不易压溃，当减小隔板15的板厚或增加隔板15的长度 时，隔板15的屈曲负载变小，因此，中空空间a、b变得容易压溃。本实施方式的隔板15垂 直设置于底座部11的中央部，但并不是指限定隔板15的位置、倾斜角等。加强板16是连接内壁13和固定部14的构件。加强板16起提高内壁13的屈曲 强度的作用，并起到调整中空空间b、c的压溃难易度的作用。例如，当增大加强板16的板 厚或减小加强板16的长度时，加强板16的屈曲负载变大，因此，内壁13变得不易屈曲，且 中空空间b、c变得不易压溃。另外，当减小加强板16的板厚或增长加强板16的长度时，力口 强板16的屈曲负载变小，因此，内壁13变得容易屈曲，且中空空间b、c变得容易压溃。本 实施方式的加强板16设成连接平面s2与固定部14的交线ρ和内壁13的折线q，且与内 壁13的第二平板部13B和固定部14 一起形成桁架结构，但并不是指限制加强板16的位置寸。外侧突出部17是从外壁12与固定部14的连接部朝车宽度方向外侧(图2 (a)的 左侧)突出的构件。外侧突出部17的抵接面17a成形为与保险杠加强件2的侧面2a相同 曲率的曲面(圆弧面)，并能与保险杠加强件2的侧面2a面接触。内侧突出部18是从内壁13与固定部14的连接部朝车宽度方向内侧(图2 (a)的 右侧)突出的构件。内侧突出部18的抵接面18a成形为与保险杠加强件2的侧面2a相同 曲率的曲面(圆弧面)，并能与保险杠加强件2的侧面2a面接触。在本实施方式的保险杠托架1中，设定各构件的刚性(板厚、截面尺寸等)以在内 壁13及加强板16产生屈曲、塑性弯曲变形后，在外壁12及隔板15产生屈曲、塑性弯曲变 形。保险杠加强件2是架设于保险杠托架1、1的构件，通过焊接等方法固接于保险杠 托架1的抵接面14a、17a、18a。图示的保险杠加强件2整体弯曲成圆弧状(参照图3(a))， 两端部朝车身侧(后方)倾斜。另外，通过对铝合金制的中空挤压型材进行弯曲加工，能获 得如上所述的保险杠加强件2。如图2(b)所示，保险杠加强件2包括成为其外壳的方筒状的主体部21和配置于 该主体部21内部的中间板22。中间板22是以提高保险杠加强件2的截面刚性的目的而配 置的构件，在本实施方式中，中间板22被配置成将主体部21的内部空间分割为上下两个。保险杠加强件2在保险杠托架1、1之间，通过曲面部分伸展成直线状的过程(伸 长过程)来吸收碰撞能量，在与保险杠托架1相邻的区域，通过在上板21a、下板21b及中 间板22产生屈曲、塑性弯曲变形的过程(截面压溃过程)来吸收碰撞能量。在本实施方式中，设定保险杠加强件2整体的弯曲刚性，以在伸长过程进行后进行截面压溃过程。另外，对伸长过程的开始、结束的时间点产生影响的，主要是保险杠加强件2整体 的弯曲刚性。通过增大、减小截面二次矩，来调整该弯曲刚性。由于对保险杠加强件2的截 面二次矩的大小产生影响的，主要是前板21c及后板21d的板厚的大小和前板21c与后板 21d的分隔距离的大小，因此，通过增大、减小上述要素，能调整伸长过程的开始、结束的时 间点。另一方面，由于对截面压溃过程的开始、结束的时间点产生影响的，主要是上板21a、 下板21b及中间板22的板厚和前板21c与后板21d的分隔距离的大小，因此，通过增大、减 小上述要素，能调整截面压溃过程的开始、结束的时间。此外，在本实施方式中，设定保险杠托架1及保险杠加强件2的刚性(各构件的板 厚、截面尺寸等)，以在保险杠加强件2的伸长过程及截面压溃过程进行后进行托架压溃过程。接着，参照图3来说明保险杠结构Bl吸收碰撞能量的过程。当车身前后方向的碰撞负载作用于保险杠结构Bl时，如图3(b)所示，首先，通过 在保险杠托架1、1间使保险杠加强件2的曲面部分伸展成直线状，来吸收碰撞能量(伸长 过程)。在仅通过伸长过程不能吸收碰撞能量的情况下，如图3 (C)所示，通过使保险杠托 架1凹进保险杠加强件2，来吸收碰撞能量(截面压溃过程)。若将保险杠加强件2的曲面 部分伸展成直线状后，使保险杠托架1凹进保险杠加强件2，则在伸长过程中传递到侧梁S 的碰撞负载的峰值与在截面压溃过程(保险杠加强件朝前后方向压溃的过程)中传递到侧 梁S的碰撞负载的峰值以存在时间差的方式出现。在截面压溃过程中，在与保险杠托架1 相邻的区域中，在图2(b)所示的保险杠加强件2的主体部21中，主要在上板21a、下板21b 及中间板22产生屈曲、塑性弯曲变形，主体部21的内部空间被压溃。在即使进行截面压溃过程也不能吸收完碰撞能量的情况下，通过使保险杠托架1 自身朝前后方向压溃来吸收碰撞能量(托架压溃过程)。当在使保险杠托架1凹进保险杠 加强件2后，使保险杠托架1压溃时，在截面压溃过程中传递到侧梁S的碰撞负载的峰值与 在托架压溃过程中传递到侧梁S的碰撞负载的峰值以存在时间差的方式出现。在托架压溃 过程中，在作为保险杠托架1的主要部分的外壁12、内壁13、隔板15及加强板16中产生屈 曲、塑性弯曲变形等，中空空间a、b、c(参照图2(a))压溃。另外，在本实施方式的托架压溃 过程中，首先，在保险杠托架1的内壁13及加强板16产生屈曲、塑性弯曲变形而使中空空 间b、c压溃，接着，在隔板15产生屈曲、塑性弯曲变形而使中空空间b更进一步压溃，并在 外壁12产生屈曲、塑性弯曲变形而将中空空间a压溃。根据以上说明的保险杠结构Bl，在保险杠托架1、1间，在保险杠加强件2的曲面部 分伸展成直线状的过程(伸长过程)中，不存在保险杠托架1、1在前后方向上压溃这样的 情况(即，在伸长过程中不存在内壁13屈曲这样的情况)，因此，不仅表面看来且实质上也 缩短了保险杠加强件2的支点间距离。当不采取任何对策，使保险杠加强件2的前板21c及后板21d的板厚减小时，能实 现保险杠加强件2的轻量化，另一方面，保险杠加强件2的弯曲刚性会变小，而使保险杠加 强件2的变形阻力下降，且在伸长过程中所吸收的碰撞能量的吸收量减少。与此相对，根据 本实施方式的保险杠结构Bi，利用扇形展开形状的保险杠托架1来缩短保险杠加强件2的支点间距离，因此，能减小保险杠加强件2的前板21c及后板21d的板厚来实现轻量化，而 不存在使保险杠加强件2的变形阻力大幅度下降这样的情况，因此，也不存在在伸长过程 中所吸收的碰撞能量的吸收量大幅度减少这样的情况。即，根据保险杠结构Bi，能减小保险 杠加强件2的板厚(特别是前板21c、后板21d的板厚)而不会使保险杠托架1、1间的保险 杠加强件2的变形阻力下降，因此，能实现轻量化而不会使在伸长过程中所吸收的碰撞能 量的吸收量减少。另外，在保险杠结构Bl中，当将保险杠加强件2的板厚设为与使用宽度尺寸一定 的保险杠托架支承的情况相同的板厚时，保险杠托架1、1间的保险杠加强件2的变形阻力 变得比使用宽度尺寸一定的保险杠托架支承的情况下的变形阻力大，因此，在伸长过程中 所吸收的碰撞能量增大。 此外，根据保险杠结构Bi，在伸长过程、截面压溃过程及托架压溃过程的各过程中 传递到侧梁S的碰撞负载的峰值以存在时间差的方式依次出现，因此，能防止在碰撞负载 增大后使碰撞负载大幅度减小的情况的出现，能维持负载值。此外，在保险杠结构Bl中，使用扇形展开形状的保险杠托架1，因此，与使用不是 扇形展开形状的保险杠托架1的情况相比，能使保险杠加强件2的压溃范围增大，进而能使 碰撞能量的吸收量增大。除此之外，在保险杠结构Bl中，使用铝合金制的挤压型材来形成保险杠托架1及 保险杠加强件2这两者，因此，能实现保险杠结构Bl的轻量化、低成本化，此外，能使制造变
得容易，并能使质量稳定。即使适当变更保险杠托架1及保险杠加强件2的结构也无碍。例如，在上述实施方式中，例示了采用一个保险杠托架1的隔板15的情况，但也可 如图4(a)所示，配置两个以上的隔板15。另外，在上述实施方式中，通过配置加强板16来防止在伸长过程中使内壁13屈 曲，但也可如图4(b)所示，通过使内壁13的板厚比其他部分的板厚大来防止伸长过程中的 屈曲。在该情况下，能省略加强板16。另外，在上述实施方式中，例示了整体弯曲成圆弧状的保险杠加强件2，但如图5 所示，即使是在保险杠托架1、1之间具有两处曲面部分2a、2a的保险杠加强件2也无碍。在 该情况下，通过使保险杠加强件2的曲面部分2a、2a伸展成直线状，来吸收碰撞初期的碰撞
能量°(第二实施方式)在第一实施方式中，例示了具有外侧突出部17和内侧突出部18的保险杠托架1， 但也可省略外侧突出部17和内侧突出部18。如图6(a)所示，第二实施方式的保险杠结构B2包括不具有突出部的保险杠托架 3和保险杠加强件4。保险杠结构B2构成前保险杠。保险杠托架3具有宽度尺寸随着从侧梁S朝保险杠加强件4逐渐增大的形状(扇 形展开形状)。本实施方式的保险杠托架3由具有封闭截面形状的中空空间a、b、c的铝合 金制的中空挤压型材(空心型材)构成，且被配置成其挤压方向为上下方向。三个中空空 间a、b、c中，车宽度方向外侧的中空空间a及车宽度方向内侧的中空空间c俯视呈三角形， 而位于中空空间a、c之间的中空空间b俯视呈五边形。
进一步详细地说明保险杠托架3的结构。保险杠托架3采用包括基座部31、一对侧壁32和33、外侧固定部34A、内侧固定部 34B、连结部34C、隔板35及加强板36的结构。底座部31是固定于侧梁S的前端面的平板状的构件，并构成中央的中空空间b的 外壳的一部分。在底座部31的合适位置，形成有螺栓贯穿孔。用于将底座部31紧固于侧 梁S的前端面的螺栓贯穿该螺栓贯穿孔。车宽度方向外侧的侧壁32是从底座部31的车宽度方向外侧的端缘到外侧固定部 34A的车宽度方向外侧的端缘的构件，并从车身侧支承外侧固定部34A。车宽度方向内侧的 侧壁33是从底座部31的车宽度方向内侧的端缘到内侧固定部34B的车宽度方向内侧的端 缘的构件，并从车身侧支承内侧固定部34B。两侧壁32、33被配置成夹持隔板35，并在车宽 度方向上空开间隔而相对。两侧壁32、33的分隔距离随着从侧梁S朝保险杠加强件4逐渐 增大。在区别两侧壁32、33的情况下，将车宽度方向外侧的侧壁32称为“外壁32”，将车 宽度方向内侧的侧壁33称为“内壁33”。外壁32是构成中空空间a的外壳的一部分的构件，并与底座部31斜交。由底座 部31和外壁32形成的内角为钝角。此外，外壁32的整体俯视呈圆弧状，并朝保险杠托架3 的内空侧(中空空间a侧)弯曲。即，外壁32位于比通过底座部31的车宽度方向外侧的 端缘和外侧固定部34A的车宽度方向外侧的端缘的平面s3更靠中空空间a侧的位置。在 本实施方式中，例示了俯视呈圆弧状的外壁32，但并不是指限定外壁32的结构。尽管未图 示，但可变更为连接多个圆弧状部方式的外壁，也可变更为呈平板状的外壁。内壁33与底座部31斜交。由底座部31和内壁33形成的内角为钝角。内壁33 朝保险杠托架3的内空侧(中空空间b、c侧)弯曲。即，内壁33的整体位于比通过底座部 31的车宽度方向内侧的端缘和内侧固定部34B的车宽度方向内侧的端缘的平面s4更靠中 空空间b、c侧的位置。如图6(b)所示，内壁33具有多个圆弧状部33A、33B、33C。在以下的说明中，将与 底座部31连接的圆弧状部33A称为“第一圆弧状部33A”，将与内侧固定部34B连接的圆弧 状部33C称为“第三圆弧状部33C”，将连接第一圆弧状部33A与第三圆弧状部33C的圆弧 状部33B称为“第二圆弧状部33B”。标注于图6(b)的阴影是为了明确第一圆弧状部33A 和第三圆弧状部33C的范围而标注的。第一圆弧状部33A是从底座部31的车宽度方向内侧的端缘到与加强板36的连接 部的构件，并构成中空空间b的外壳的一部分。第一圆弧状部33A俯视呈圆弧状，并朝中空 空间b侧弯曲。第二圆弧状部33B是从第一圆弧状部33A的前端部到第三圆弧状部33C的后端部 的构件，并构成中空空间c的外壳的一部分。第二圆弧状部33B俯视呈圆弧状，并朝中空空 间c侧弯曲。第二圆弧状部33B与第三圆弧状部33C被平滑地连接，但以折弯成形的状态 (切线不相同的状态)连接第一圆弧状部33A与第二圆弧状部33B。第三圆弧状部33C是从第二圆弧状部33B的前端部到内侧固定部34B的车宽度方 向内侧的端缘的构件，并构成中空空间c的外壳的一部分。第三圆弧状部33C俯视呈圆弧 状，并朝中空空间c侧弯曲。
第一圆弧状部33A的半径Ra、第二圆弧状部33B的半径Rb及第三圆弧状部33C的 半径Rc存在Rb > Ra > Rc这样的大小关系，但即使适当变更也无碍。此外，在本实施方式 中，例示了连接有三个圆弧状部33A、33B、33C方式的内壁33，但并不是指限定内壁33的结 构。尽管未省略，但可变更为具有一个圆弧状部的内壁，也可变更为呈平板状的内壁。如图6 (a)所 示，外侧固定部34A及内侧固定部34B是固定于保险杠加强件4的车 身侧的侧面4a的构件。沿车宽度方向空开间隔来并排设置外侧固定部34A及内侧固定部 34B。外侧固定部34A的抵接面34a及内侧固定部34B的抵接面34b成形为与保险杠加强 件4的侧面4a相同曲率的曲面(圆弧面)，并能与保险杠加强件4的侧面4a面接触。连结部34C是连接外侧固定部34A与内侧固定部34B的构件。连结部34C与保险 杠加强件4的侧面4a隔着间隙相对。即，连结部34C的前表面位于比两固定部34A、34B的 抵接面34a、34b更低一层的位置，与保险杠加强件4的侧面4a不接触。隔板35是连接底座部31与外侧固定部34A的构件。隔板35从底座部31的车 宽度方向外侧的端部朝外侧固定部34A的车宽度方向内侧的端部立起，并到达外侧固定部 34A的车宽度方向内侧的端部。另外，隔板35呈平板状，并与底座部31正交。加强板36是连接内壁33与内侧固定部34B的构件。加强板36呈平板状，如图 6 (b)所示，从第一圆弧状部33A与第二圆弧状部33B的边界部分朝内侧固定部34B立起，并 到达内侧固定部34B的车宽度方向外侧的端部。图6(a)所示的中空空间a的压溃难易度，除了取决于围住中空空间a的外壁32、 外侧固定部34A及隔板35的板厚、长度等以外，还取决于外壁32的曲率(半径)的大小。 例如，当使外壁32的曲率变小(增大半径)时，外壁32的屈曲负载变大，因此，中空空间a 变得不易压溃，当使外壁32的曲率变大(减小半径)时，外壁32的屈曲负载变小，因此，中 空空间a变得容易压溃。中空空间b的压溃难易度，除了取决于围住中空空间b的底座部31、第一圆弧状部 33A(参照图6(b))、连结部34C、隔板35及加强板36的板厚、长度等以外，还取决于第一圆 弧状部33A的半径的大小。例如，当使第一圆弧状部33A的半径变大时，第一圆弧状部33A 的屈曲负载变大，因此，中空空间b变得不易压溃，而当使第一圆弧状部33A的半径变小时， 第一圆弧状部33A的屈曲负载变小，因此，中空空间b变得容易压溃。图6 (b)所示的中空空间c的压溃难易度，除了取决于围住中空空间c的第二圆弧 状部33B、第三圆弧状部33C、内侧固定部34B及加强板36的板厚、长度等以外，还取决于第 二圆弧状部33B及第三圆弧状部33C的半径的大小。例如，当使第二圆弧状部33B或第三 圆弧状部33C的半径变大时，中空空间c变得不易压溃，而当使第二圆弧状33B或第三圆弧 状部33C的半径变小时，中空空间c变得容易压溃。如图7所示，通过沿外侧固定部34A的上缘、下缘及车宽度方向外侧的侧缘进行焊 接wl，并沿内侧固定部34B的上缘、下缘及车宽度方向内侧的侧缘进行焊接w2，来将保险杠 托架3固定于保险杠加强件4。S卩，在中空空间a的外壳和中空空间c的外壳处，将保险杠 托架3固接于保险杠加强件4。保险杠加强件4的结构与第一实施方式的保险杠加强件2相同，因此，省略详细的 说明，但在本实施方式中，也设定保险杠加强件4整体的弯曲刚性，以在伸长过程进行后进 行截面压溃过程。此外，在本实施方式中，也设定保险杠托架3及保险杠加强件4的刚性(各构件的板厚、截面尺寸等)，以在保险杠加强件4的伸长过程及截面压溃过程进行后进 行托架压溃过程。接着，参照图8来说明正面碰撞时的碰撞能量的吸收过程。从正面侧(车身前方)对图8(a)所示的保险杠结构B2作用车身前后方向的碰撞 负载时，如图8 (b)所示，首先，通过在保险杠托架3、3间使保险杠加强件4的曲面部分伸展 成直线状来吸收碰撞能量(伸长过程)。当保险杠加强件4的曲面部分伸展成直线状时，对保险杠托架3作用有将中空空 间c的外壳(图6(b)所示的内侧固定部34B、第二圆弧状部33B、第三圆弧状部33C及加强 板36)朝车身侧按压的力F，但由于中空空间c的外壳俯视呈力学上稳定的三角形，因此，保 险杠托架3稳定并支承伸长过程中的保险杠加强件4。在伸长过程中，弯曲变形产生于内 壁33、内侧固定部34B，因此，并不会牢牢地维持中空空间c的外壳的初始形状，但能将伸长 过程中的中空空间c的外壳维持在俯视大致呈三角形的状态。即，中空空间c的外壳适度 地变形，以稳定并支承伸长过程中的保险杠加强件4，且不会阻碍保险杠加强件4的弯曲伸 展。当伸长过程临近最后阶段、或伸长过程结束时，如图8(c)所示，开始进行截面压 溃过程。在截面压溃过程中，通过使保险杠托架3凹进保险杠加强件4，并在与保险杠托架 3相邻的区域进行保险杠加强件4的截面变形(即，使保险杠加强件4的内部空间压溃)， 来吸收碰撞能量。若在使保险杠加强件4的曲面部分伸展成直线状后，使保险杠托架3凹 进保险杠加强件4，则在伸长过程中传递到侧梁S的碰撞负载的峰值与在截面压溃过程(使 保险杠加强件4朝前后方向压溃的过程)中传递到侧梁S的碰撞负载的峰值以存在时间差 的方式出现。当保险杠托架3凹进保险杠加强件4时，保险杠加强件4被保险杠托架3的边缘 部分撕裂，会使截面压溃过程的能量吸收量变小，但根据保险杠结构B2，由于中空空间c的 外壳适度地变形，因此，能使保险杠加强件4不易被撕裂。S卩，中空空间c的外壳维持俯视 大致呈三角形的状态，并凹进保险杠加强件4，但由于在内壁33、内侧固定部34B产生有适 度的弯曲变形，因此，在内侧固定部34B的车宽度方向内侧的端缘处的“撕裂”变得不易产 生，从而能使保险杠加强件4在大范围内压溃。当使内壁33与加强板36所成的角度θ2(参照图6(b))变小时，能稳定地支承保 险杠加强件4，另一方面，由于中空空间c的外壳可能变得过于坚固，因此，θ 2的大小最好 设定在不必担心在内侧固定部34Β的车宽度方向内侧的端缘处产生“撕裂”的程度。如图 6 (b)所示，在本实施方式中，内侧固定部34B与加强板36所成的角度θ i、内壁33与加强板 36所成的角度θ 2、内壁33与内侧固定部34B所成的角度θ 3存在θ i > θ 2 > θ3这样的 关系，但若预先设定成该大小关系，则能防止撕裂现象的产生，并能稳定地支承保险杠加强 件4。当截面压溃过程临近最后阶段、或截面压溃过程结束时，如图8(d)所示，开始进 行托架压溃过程。在托架压溃过程中，通过使保险杠托架3自身朝前后方向压溃来吸收碰 撞能量。当在使保险杠托架3凹进保险杠加强件4后，使保险杠托架3压溃时，在截面压溃 过程中传递到侧梁S的碰撞负载的峰值与在托架压溃过程中传递到侧梁S的碰撞负载的峰 值以存在时间差的方式出现。在托架压溃过程中，通过在保险杠托架3中的图6(a)所示的外壁32、内壁33、隔板35、加强板36等中产生屈曲、塑性弯曲变形等，来使中空空间a、b、c 压溃。另外，由于保险杠托架3的外壁32及内壁33朝保险杠托架3的内空侧弯曲，因此， 外壁32及内壁33的屈曲模式在很多情况下是凹进保险杠托架3的内空侧的屈曲模式。即， 根据保险杠托架3，偏差不易产生于该压溃过程、压溃后的方式，因此，在托架压溃过程中所 吸收的碰撞能量不易产生偏差。
根据以上说明的保险杠结构B2，至少在正面碰撞的情况中，不会出现在伸长过程 中保险杠托架3、3朝前后方向压溃的情况。即，在保险杠结构B2中，不仅表面看来且实质 上缩短了保险杠加强件4的支点间距离。另外，根据保险杠结构B2，能减小保险杠加强件4的板厚而不会使保险杠托架3、 3间的保险杠加强件4的变形阻力下降，因此，能实现轻量化而不会使在伸长过程中所吸收 的碰撞能量的吸收量减少。此外，根据保险杠结构B2，至少在正面碰撞的情况中，依次进行伸长过程、截面压 溃过程及托架压溃过程，因此，碰撞负载的峰值也以存在时间差的方式依次出现。因此，根 据保险杠结构B2，能防止在碰撞负载增大后碰撞负载大幅度减小的情况的出现，从而能维 持负载值。此外，在保险杠结构B2中，使用扇形展开形状的保险杠托架3，因此，与使用不是 扇形展开形状的保险杠托架的情况相比，能使保险杠加强件4的压溃范围增大，进而能使 碰撞能量的吸收量增大。除此之外，根据保险杠结构B2，使用铝合金制的挤压型材来形成保险杠托架3及 保险杠加强件4这两者，因此，能实现保险杠结构B2的轻量化、低成本化，此外，能使制造变 得容易，并能使质量稳定。(第三实施方式)如图9(a)所示，第三实施方式的保险杠结构B3包括不具有突出部的保险杠托架 5、5和保险杠加强件6。保险杠结构B3构成后保险杠。保险杠托架5具有宽度尺寸随着从侧梁S朝保险杠加强件6逐渐增大的形状(扇 形展开形状)。保险杠托架5由具有封闭截面空间即中空空间c和打开截面空间即槽状空 间d、e、f的铝合金制的挤压型材形成，且被配置成其挤压方向为上下方向。中空空间c俯 视呈三角形。如图9(b)所示，将保险杠托架5的上表面斜着切断，保险杠托架5的高度尺 寸随着从侧梁S朝保险杠加强件6逐渐减小。进一步详细地说明保险杠托架5的结构。如图10所示，保险杠托架5采用包括底座部51、一对侧壁52和53、外侧固定部 54A、内侧固定部54B、中间固定部54C和54D、隔板55C和55D及加强板56的结构。底座部51是固定于侧梁S的后端面的平板状的构件。在底座部51的合适位置， 形成有螺栓贯穿孔。车宽度方向外侧的侧壁52是从底座部51的车宽度方向外侧的端缘到外侧固定部 54A的车宽度方向外侧的端缘的构件，并从车身侧支承外侧固定部54A。车宽度方向内侧的 侧壁53是从底座部51的车宽度方向内侧的端缘到内侧固定部54B的车宽度方向内侧的端 缘的构件，并从车身侧支承内侧固定部54B。两侧壁52、53被配置成夹持隔板55C、55D，并在车宽度方向上空开间隔相对。两侧壁52、53的间隔距离随着从侧梁S朝保险杠加强件6 逐渐增大。在区别两侧壁52、53的情况下，将车宽度方向外侧的侧壁52称为“外壁52”，将车 宽度方向内侧的侧壁53称为“内壁53”。外壁52与底座部51斜交。由底座部51与外壁52形成的内角为钝角。内壁53与底座部51斜交。由底座部51与内壁53形成的内角为钝角。内壁53 的整体俯视呈圆弧状，并朝保险杠托架5的内空侧(中空空间c侧)弯曲。外侧固定部54A、内侧固定部54B及中间固定部54C、54D是固定于保险杠加强件6 的车身侧的侧面6a的构件，并在车宽度方向上空开间隔并排设置。外侧固定部54A、内侧固 定部54B及中间固定部54C、54D均能与保险杠加强件6的侧面6a面接触。隔板55C、55D从基座部51的车宽度方向中央部朝中间固定部54C、54D垂直地立 起，并支承中间固定部54C、54D。加强板56是连接内壁53与内侧固定部54B的构件。本实施方式的加强板56呈 平板状，从底座部51与内壁53的边界部分朝内侧固定部54B立起，并到达内侧固定部54B 的车宽度方向外侧的端部。在本实施方式中，也设定保险杠托架5及保险杠加强件6的刚性(各构件的板厚、 截面尺寸等)，以在保险杠加强件6的伸长过程及截面压溃过程进行后进行托架压溃过程。当从正面(车辆后方)对保险杠结构B3作用有车身前后方向的碰撞负载时，尽管 未图示，但首先，通过在保险杠5、5间使保险杠加强件6的曲面部分伸展成直线状，来吸收 碰撞能量(伸长过程)。在伸长过程中，并不牢牢地维持中空空间c的外壳的平面形状，但将在伸长过程 中的中空空间c的外壳维持在俯视大致呈三角形的状态。即，中空空间c的外壳适度地变 形，以稳定并支承伸长过程中的保险杠加强件6，且不会阻碍保险杠加强件6的弯曲伸展。此外，在仅通过伸长过程不能吸收碰撞能量的情况下，通过使保险杠托架5凹进 保险杠加强件6，并进行保险杠加强件6的截面变形(即，使保险杠加强件6的内部空间压 溃)，来吸收碰撞能量(截面压溃过程)，在即使进行了截面压溃过程也不能吸收完碰撞能 量的情况下，通过使保险杠托架5自身朝前后方向压溃，能吸收碰撞能量(托架压溃过程)。根据以上说明的保险杠结构B3，至少在来自后方正面的碰撞(以下简称“正面碰 撞”)的情况下，不会使保险杠托架5、5在伸长过程中朝前后方向压溃。S卩，在保险杠结构 B3中，不仅表面看来且实质上缩短了保险杠加强件6的支点间距离。另外，根据保险杠结构B3，能减小保险杠加强件6的板厚而不会使保险杠托架5、 5间的保险杠加强件6的变形阻力下降，因此，能实现轻量化而不会使在伸长过程中所吸收 的碰撞能量的吸收量减少。此外，根据保险杠结构B3，至少在正面碰撞的情况下，依次进行伸长过程、截面压 溃过程及托架压溃过程，因此，碰撞负载的峰值也以存在时间差的方式依次出现。因此，根 据保险杠结构B3，能防止在碰撞负载增大后碰撞负载大幅度减小的情况的发生，从而能维 持负载值。此外，在保险杠结构B3中，使用扇形展开形状的保险杠托架5，因此，与使用不是 扇形展开形状的保险杠托架的情况相比，能使保险杠加强件6的压溃范围增大，进而能使碰撞能量的吸收量增大 除此之外，根据保险杠结构B3，使用铝合金制的挤压型材来形成保险杠托架5及 保险杠加强件6这两者，因此，能实现保险杠结构B3的轻量化、低成本化，此外，能使制造变 得容易，并能使质量稳定。
权利要求
一种保险杠结构，包括固定于车身的左右成对的保险杠托架；以及支承于所述两保险杠托架的保险杠加强件，其特征在于，所述保险杠托架具有宽度尺寸随着从所述车身朝所述保险杠加强件逐渐增大的形状，所述保险杠加强件在所述两保险杠托架之间折弯成形或曲面成形，设定所述保险杠加强件及所述保险杠托架的刚性，以在所述保险杠加强件的折弯部分或曲面部分伸展成直线状后，使所述保险杠托架朝前后方向压溃。
2.一种保险杠结构，包括固定于车身的左右成对的保险杠托架；以及 支承于所述两保险杠托架的保险杠加强件， 其特征在于，所述保险杠托架具有一对在车宽度方向上相隔一定距离的相对侧壁， 所述两侧壁的间隔距离随着从所述车身朝所述保险杠加强件逐渐增大， 所述保险杠加强件在所述两保险杠托架之间折弯成形或曲面成形， 设定所述保险杠加强件及所述保险杠托架的刚性，以在所述保险杠加强件的折弯部分 或曲面部分伸展成直线状后，使位于车宽度方向内侧的所述侧壁屈曲。
3.如权利要求2所述的保险杠结构，其特征在于，位于车宽度方向内侧的所述侧壁具有朝所述保险杠托架的内空侧弯曲的部位。
4.如权利要求2所述的保险杠结构，其特征在于，所述保险杠托架具有与所述保险杠加强件抵接的固定部和从位于车宽度方向内侧的 所述侧壁到所述固定部的加强板，利用车宽度方向内侧的所述侧壁、所述固定部及所述加强板，来形成俯视呈三角形的 中空空间。
5.如权利要求1或2所述的保险杠结构，其特征在于，设定所述保险杠加强件及所述保险杠托架的刚性，以在所述保险杠加强件的折弯部分 或曲面部分伸展成直线状后，使所述保险杠托架凹进所述保险杠加强件。
6.如权利要求5所述的保险杠结构，其特征在于，设定所述保险杠加强件及所述保险杠托架的刚性，以在所述保险杠托架凹进所述保险 杠加强件后，使所述保险杠托架压溃。
7.如权利要求1或2所述的保险杠结构，其特征在于，所述保险杠加强件及保险杠托架中至少一方由铝合金制的挤压型材形成。
全文摘要
一种保险杠结构，能实现轻量化而不会使碰撞能量的吸收量减少。保险杠结构(B1)包括固定于侧梁(S)的左右成对的保险杠托架(1、1)和支承于两保险杠托架(1、1)的保险杠加强件(2)，其特征是，保险杠托架(1)具有宽度尺寸随着从侧梁(S)朝保险杠加强件(2)逐渐增大的形状，保险杠加强件(2)在两保险杠托架(1、1)之间弯曲，设定保险杠托架(1)及保险杠加强件(2)的刚性，以在保险杠加强件(2)的曲面部分伸展成直线状后，使保险杠托架(1)朝前后方向压溃。
文档编号B60R19/34GK101965278SQ20098010786
公开日2011年2月2日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月5日
发明者中岛克, 岛野裕年, 斋藤荣德, 李季, 野口和浩 申请人:日轻金Act株式会社;日本轻金属株式会社