JP2005162028A - 車両用エネルギ吸収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、しかもエネルギ吸収効率を十分に高めることができる車両用エネルギ吸収構造の提供。
【解決手段】 山型形状に突出する山型部２６を有する固定台２４の山型部２６に、その頂部２９を跨ぐ形状のエネルギ吸収部材３０を当接させることにより、車両衝突時にエネルギ吸収部材３０に荷重が加わると、このエネルギ吸収部材３０が山型部２６で切り裂かれながら曲げられることになる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に設けられて衝突時に生じるエネルギを吸収する車両用エネルギ吸収構造に関する。

車両に設けられて衝突時に生じるエネルギを吸収する車両用エネルギ吸収構造に関する技術として、中空の角錐台形状のエネルギ吸収部材を用いたものがある。この車両用エネルギ吸収構造では、衝撃荷重によりエネルギ吸収部材が軸線方向に圧縮されると、エネルギ吸収部材の側壁すべてに略同一の変形を生じることになり、エネルギ吸収部材が中空の角錐台形状なしていることから、側壁はその長手方向で見て中央部分をエネルギ吸収部材の外側に突出させようと変形することになる。その結果、隣り合う側壁間に互いを引き離す方向に力が働くことになり、隣り合う側壁間の稜線に亀裂が生じてエネルギ吸収部材が引き裂かれ、その後、各側壁が圧壊座屈することで、エネルギを吸収するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８０４３８号公報

しかしながら、上記のようにエネルギ吸収部材を圧壊座屈させるものでは、変形の進行にともなって荷重が波打つように変動し安定しないという問題があった。また、エネルギ吸収部材を圧壊座屈させることから座屈した一部の材料が重なり合うこと等で他の圧壊座屈可能な部分に潰れ残りを生じることがあり、エネルギ吸収効率を十分に高めることができないという問題もあった。

したがって、本発明は、変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、しかもエネルギ吸収効率を十分に高めることができる車両用エネルギ吸収構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、山型形状に突出する山型部（例えば実施形態における錐形部２６，４１、山型部５７）を有する固定台（例えば実施形態における固定台２４，３９，５５）の前記山型部に、該山型部の頂部（例えば実施形態における頂部２９，４２，５８）を跨ぐ形状のエネルギ吸収部材（例えば実施形態におけるエネルギ吸収部材３０，４５，６１）を当接させてなることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記エネルギ吸収部材は一端部に切欠部（例えば実施形態における切欠部３１，５１）が形成された筒状をなしており、該エネルギ吸収部材を前記一端部において前記固定台の前記山型部に当接させてなることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記山型部の頂部側には前記エネルギ吸収部材の内側に嵌合して該エネルギ吸収部材を位置決めする位置決め嵌合部（例えば実施形態における位置決め嵌合部２８，４３，５９）が突出形成されていることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、固定台の山型部に、この山型部の頂部を跨ぐ形状のエネルギ吸収部材が当接させられているため、車両衝突時にエネルギ吸収部材に荷重が加わると、例えばエネルギ吸収部材が頂部を跨ぐ筒状をなしている場合は、このエネルギ吸収部材が山型部で切り裂かれながら曲げられることになる。したがって、圧壊座屈に比して、変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、しかも十分な荷重を発生させることができる。加えて、切り裂かれ曲げられたエネルギ吸収部材は山型部に沿って外側に移動するため、潰れ残りをほとんど生じることがなくなる。したがって、エネルギ吸収効率を十分に高めることができる。また、例えばエネルギ吸収部材が頂部を跨ぐ複数の脚部を有する形状をなしている場合は、このエネルギ吸収部材が曲げられることになる。したがって、この場合も、圧壊座屈に比して、変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、曲げられたエネルギ吸収部材が山型部に沿って外側に移動することから潰れ残りの発生が防止され、エネルギ吸収効率を十分に高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、一端部に切欠部が形成された筒状のエネルギ吸収部材を切欠部が形成された一端部において固定台の山型部に当接させることになるため、車両衝突時にエネルギ吸収部材に荷重が加わると、このエネルギ吸収部材が切欠部において円滑に切り裂かれ始め、切り裂かれながら曲げられることになる。したがって、圧壊座屈に比して、変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、しかも十分な荷重を発生させることができる。

請求項３に係る発明によれば、山型部の頂部側に突出形成された位置決め嵌合部を、エネルギ吸収部材の内側に嵌合させることでエネルギ吸収部材を山型部に対して位置決めすることができるため、車両衝突時にエネルギ吸収部材を確実に変形させることができる。

本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造を図１〜図６を参照して以下に説明する。

図１は車両１０の車体前部を示すもので、車体前部には車体骨格部材であるフロントサイドフレーム１１が車体前後方向に沿う状態で車幅方向に離間して一対設けられている。これらフロントサイドフレーム１１は、それぞれの先端側が、個別のブラケット１２を介して車幅方向に沿うフロントバンパビーム１３に連結されており、それぞれの基端側が、車幅方向に沿う車体骨格部材であるダッシュボードロアクロスメンバ１４と交差して、車体前後方向に沿う車体骨格部材であるフロアフレーム１５に個別に連結されている。

上記したブラケット１２は、図２に示すように、各フロントサイドフレーム１１の車体前後方向における前端部にそれぞれボルト１７によって取り付けられており、これらブラケット１２に上記したフロントバンパビーム１３が溶接により固定されている。ここで、このフロントバンパビーム１３は、鋼材からなるもので、長さ方向に直交する断面がほぼコ字状をなしている。そして、第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造は、このフロントバンパビーム１３に適用されることになる。

つまり、フロントバンパビーム１３の車体前後方向における前側となる前板部２０は、略車幅方向に沿いかつ鉛直に沿っており、その前面２１に、例えば鋼材からなる固定台２４が溶接により固定されている。

固定台２４には、厚さ方向における一側に、テーパ面（スロープ）２５を有し山型形状具体的には切頭円錐形状に突出する錐形部（山型部）２６が形成されている。固定台２４は、錐形部２６に対し反対側の取付面２７においてフロントバンパビーム１３の前面２１に固定されることになり、この状態で錐形部２６はそのテーパ面２５が車体前側ほど小径となるように傾斜する。固定台２４の錐形部２６の頂部２９側には、この錐形部２６と同軸をなして車体前方に突出する円環状の位置決め嵌合部２８が形成されている。

そして、固定台２４の車両衝突時における主な荷重入力側である車体前側には、円筒状のエネルギ吸収部材３０が設けられている。このエネルギ吸収部材３０は、図４に示すように、軸線方向における一端部の外周面側に円周方向に等間隔をなして複数具体的には４カ所の切欠部３１が形成されており、これら切欠部３１が形成された一端部において固定台２４の錐形部２６のテーパ面２５に当接させられている。ここで、エネルギ吸収部材３０は、固定台２４の位置決め嵌合部２８を内周側に嵌合させるようにして錐形部２６に当接させられることになり、その結果、錐形部２６の頂部２９を跨ぐ形状をなし頂部２９を跨ぐ状態で錐形部２６のテーパ面２５に当接させられる。なお、このエネルギ吸収部材３０は、例えば合成樹脂材料等から形成されている。

上記のような固定台２４およびエネルギ吸収部材３０の組が、図１に示すようにフロントバンパビーム１３の長さ方向つまり車幅方向に複数組、フロントバンパビーム１３の長さ方向のほぼ全体にわたるように並べられている。そして、各エネルギ吸収部材３０の車体前後方向前側の端部には、エネルギ吸収部材３０よりも十分に剛な板状のエネルギ吸収部材３２がこれらエネルギ吸収部材３０を連結させるように接着されており、隣り合うエネルギ部材３０同士の間に荷重が加わった場合でもこれらの隣り合うエネルギ吸収部材３０で十分にエネルギを吸収できるようになっている。このエネルギ吸収部材３２の車体前後方向前側に図２に示すフロントバンパフェース３５が設けられている。

車両１０の前面衝突時に、フロントバンパフェース３５に荷重が入力されると、フロントバンパフェース３５およびエネルギ吸収部材３２を介してエネルギ吸収部材３０に軸線方向に荷重が加わり、エネルギ吸収部材３０は、錐形部２６のテーパ面２５に押し付けられることになる。その結果、エネルギ吸収部材３０のテーパ面２５への当接側には径を広げる方向の荷重が加わり、切欠部３１において切り裂きが発生する（図５におけるＸ点）。そして、エネルギ吸収部材３０は、図６に模式的に示すように、切り裂きを軸線方向に沿って進行させながら切り裂き後の分離された各片部３７をテーパ面２５で案内することで放射状にしかもテーパ面２５の傾斜方向に沿って曲げることになり、これらの切り裂きと曲げとがエネルギ吸収部材３０のほぼ全長にわたってほぼ一様に続くことになる。そして、これらの切り裂きと曲げとによって全体の荷重変形特性が、図５に示すように、変形の進行にともなう荷重変動も小さくピーク荷重もない安定的な略矩形の荷重を発生させる特性になり、衝突エネルギを安定的に吸収することができる。

以上に述べた第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造によれば、固定台２４の錐形部２６のテーパ面２５に、この錐形部２６の頂部２９を跨ぐ形状のエネルギ吸収部材３０が当接させられているため、車両衝突時にエネルギ吸収部材３０に荷重が加わると、エネルギ吸収部材３０が筒状をなしていることから、このエネルギ吸収部材３０が切り裂かれながら曲げられることになる。したがって、圧壊座屈に比して、変形の進行にともなう荷重変動を抑制した荷重変形特性を得ることができ、しかも十分な荷重を発生させることができる。加えて、切り裂かれ曲げられたエネルギ吸収部材３０は錐形部２６に沿って外側に移動するため、潰れ残りをほとんど生じることがなくなる。したがって、エネルギ吸収効率を十分に高めることができることから、車体のショートノーズ化が可能となる。

また、エネルギ吸収部材３０は切欠部３１が形成された一端部において固定台２４の錐形部２６のテーパ面２５に当接させられるため、車両衝突時にエネルギ吸収部材３０に荷重が加わると、このエネルギ吸収部材３０が切欠部３１において円滑に切り裂かれ始め、その後は、切り裂かれながら曲げられることになる。したがって、安定して切り裂きを開始させることができ、上記した荷重変形特性を安定的に得ることができる。

さらに、テーパ面２５の頂部２９側に突出形成された位置決め嵌合部２８を、エネルギ吸収部材３０の内側に嵌合させることでエネルギ吸収部材３０をテーパ面２５に対して位置決めすることができるため、車両衝突時にエネルギ吸収部材３０を確実に変形させることができる。

本発明の第２実施形態の車両用エネルギ吸収構造を主に図７および図８を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第２実施形態においても、フロントバンパビーム１３の前面２１に固定台３９が固定されることになる。この固定台３９は、厚さ方向における一側であって車体前後方向前側に配置される部分に、平面状の複数具体的には四カ所の傾斜面（スロープ）４０が放射状に形成されて山型形状具体的には切頭四角錐形状をなす錐形部（山型部）４１が形成されている。そして、固定台３９の錐形部４１の頂部４２側には、角環状具体的には四角環状の位置決め嵌合部４３が突出形成されている。この固定台３９も、錐形部４１に対し反対側の取付面４４においてフロントバンパビーム１３の前面２１に固定されることになる。

そして、固定台３９の車両衝突時における主な荷重入力側である車体前側となる位置に、角筒状具体的には四角筒状のエネルギ吸収部材４５が設けられることになる。このエネルギ吸収部材４５は、複数具体的には四つの板部４６〜４９が隣り合うもの同士が直交しつつ枠状に連結されて構成されている。板部４６〜４９の隣り合うもの同士の各境界位置には、それぞれ切欠部５１が形成されており、これら切欠部５１はエネルギ吸収部材４５の外周面側に形成されている。このエネルギ吸収部材４５は、これら切欠部５１が形成された一端部において固定台３９の錐形部４１の傾斜面４０に当接させられる。ここで、エネルギ吸収部材４５は、固定台３９の位置決め嵌合部４３を内周側に嵌合させるようにして傾斜面４０に当接させられることになり、その結果、錐形部４１の頂部４２を跨ぐ形状をなし頂部４２を跨ぐ状態で錐形部４１の傾斜面４０に当接させられる。

そして、車両の前面衝突時に、フロントバンパフェース３５に荷重が入力されると、フロントバンパフェース３５を介してエネルギ吸収部材４５に軸線方向に荷重が加わり、エネルギ吸収部材４５は、固定台３９の錐形部４１の各傾斜面４０に押し付けられることになる。その結果、エネルギ吸収部材４５の傾斜面４０への当接側には軸線方向に直交する外方向の荷重が加わり、切欠部５１において切り裂きが発生する。そして、エネルギ吸収部材４５は、切り裂きを軸線方向に沿って進行させながら切り裂き後の分離された各片部を傾斜面４０で案内しつつ放射状にしかも傾斜面４０の傾斜方向に沿って曲げることになり、これらの切り裂きと曲げとがエネルギ吸収部材４５のほぼ全長にわたってほぼ一様に続くことになる。よって、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

本発明の第３実施形態の車両用エネルギ吸収構造を主に図９および図１０を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第３実施形態においても、フロントバンパビーム１３の前面２１に固定台５５が固定されることになる。この固定台５５は、一つのものがフロントバンパビーム１３のほぼ全長を覆うように車幅方向に長い形状をなしている。そして、この固定台５５の厚さ方向における一側であって車体前後方向前側に配置される部分に、二カ所の傾斜面５６が相反方向である上下に形成されることにより山型形状をなす山型部５７が固定台５５の全長にわたって形成されている。そして、この山型部５７の頂部５８側には、上下二カ所のリブ状部６０からなる位置決め嵌合部５９が固定台５５の全長にわたって形成されている。

そして、固定台５５の車両衝突時における主な荷重入力側である車体前側には、固定台５５とほぼ同長さで二股形状をなすエネルギ吸収部材６１が設けられている。このエネルギ吸収部材６１は、二つの板部（脚部）６２が同側で連結板部６３により連結されて断面コ字状に形成されている。このエネルギ吸収部材６１は、連結板部６３に対し反対側において固定台５５の傾斜面５６に当接させられる。ここで、エネルギ吸収部材６１は、固定台５５の位置決め嵌合部５９を内周側に嵌合させるようにして傾斜面５６に当接させられることになり、その結果、山型部５７の頂部５８を跨ぐ形状をなし頂部５８を跨ぐ状態で山型部５７の傾斜面５６に当接させられる。

そして、車両の前面衝突時に、フロントバンパフェース３５（図９および図１０においては図示略）に荷重が入力されると、フロントバンパフェース３５を介してエネルギ吸収部材６１に荷重が加わり、エネルギ吸収部材６１は、山型部５７の各傾斜面５６に押し付けられることになる。その結果、エネルギ吸収部材６１の傾斜面５６への当接側の各板部６２には相反方向の荷重が加わり各板部６２をそれぞれ傾斜面５６で案内しつつ相反方向に曲げることになる。したがって、この場合も、圧壊座屈に比して、変形の進行にともなう荷重変動を抑制することができ、しかも曲げられたエネルギ吸収部材６１が山型部５７に沿って外側に移動することから潰れ残りの発生を防止してエネルギ吸収効率を十分に高めることができる。

なお、第１〜第３実施形態においては、フロントバンパビーム１３に適用される例を説明したが、車両のいずれの部分にも適用可能である。例えば、フロントバンパビーム内に設けたり、フロントバンパビームがサイドフレームの先端部に対し上下にオフセットして設けられる場合にサイドフレームの先端部に設けたり、車幅方向に沿うリヤバンパビームの内または外に設けて後面衝突時のエネルギ吸収を行ったり、車体前後方向に沿うサイドシル内に設けて側面衝突時のエネルギ吸収を行ったり、上下方向に沿うピラー内に設けて側面衝突時のエネルギ吸収を行ったりすることができる。

ここで、第１〜第３実施形態のように主に歩行者保護を目的としてフロントバンパビームとフロントバンパフェースとの間に設けられる場合は、エネルギ吸収部材を合成樹脂材料で形成するのが良く、乗員保護を主目的とする場合は、エネルギ吸収部材をアルミニウム材や鋼材等で形成するのが良い。
固定台２４，３９，５５を鋼製の代わりに、合成樹脂材料で作ることで、エネルギ吸収部材３０，４５，６１よりも剛だがバンパビーム１３よりも柔らかな土台にすることができ、エネルギ吸収部材３０，４５，６１の変形完了時に固定台２４，３９，５５が粉々に潰れ、潰れ残りを無くすことができるようにもなる。
また、バンパフェース３５とエネルギ吸収部材３０，４５，６１とを一体化しても良い。

本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造が適用された車両の前部を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す側断面図である。 本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す正面図である。 本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造におけるエネルギ吸収部材の背面図である。 本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造の荷重特性を示す特性線図である。 本発明の第１実施形態の車両用エネルギ吸収構造の作動を概略的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す側断面図である。 本発明の第２実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す正面図である。 本発明の第３実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態の車両用エネルギ吸収構造を示す斜視図である。

符号の説明

２６，４１ 錐形部（山型部）
２４，３９，５５ 固定台
２８，４３，５９ 位置決め嵌合部
２９，４２，５８ 頂部
３０，４５，６１ エネルギ吸収部材
３１，５１ 切欠部
５７ 山型部

Claims (3)

1. 山型形状に突出する山型部を有する固定台の前記山型部に、該山型部の頂部を跨ぐ形状のエネルギ吸収部材を当接させてなることを特徴とする車両用エネルギ吸収構造。
2. 前記エネルギ吸収部材は一端部に切欠部が形成された筒状をなしており、該エネルギ吸収部材を前記一端部において前記固定台の前記山型部に当接させてなることを特徴とする請求項１記載の車両用エネルギ吸収構造。
3. 前記山型部の頂部側には前記エネルギ吸収部材の内側に嵌合して該エネルギ吸収部材を位置決めする位置決め嵌合部が突出形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用エネルギ吸収構造。
   

Images