JP2005162061A - 車両用衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッシュボックスなどの衝撃吸収部材で初期応力ピークが高くなって衝撃が他部材に伝わるのを防止する。
【解決手段】 アルミニウム合金材などからなる筒形状を有する部材本体２の筒壁に、１または２以上の部分的な切り抜き５、６を形成する。前記切り抜きの一部または全部では、好適には、衝撃想定方向（例えば部材本体の軸方向）の略中心に対し互いに対称となるように対になって位置するように設ける。切り抜き部が形成された部位で部分的に強度が低下し、衝撃が加わった初期の初期応力ピークを低く抑える。その後は、部材全体の座屈によって適度な応力を示すので、平均的な応力値を高く維持でき、衝撃吸収性能を害することなく初期応力ピークを低くして衝撃吸収部材から他部材への衝撃が伝わるのを防止できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車、電車などの車両のクラッシュボックスなどに用いられる車両用衝撃吸収部材に関するものである。

車両の衝突時の衝撃を緩和するものとしてバンパが用いられており、さらに、バンパに加わった衝撃が車両用フレーム部材などに伝達するのを防止するために、バンパとフレーム部材との間に衝撃吸収部材を介設する手段が講じられている。
上記衝撃吸収部材としては、例えばテーパ開口部を有する部材とチューブとを組み合わせ、衝撃を両者の嵌め合い変形によって吸収するものが知られている（特許文献１参照）。また、バンパとサイドメンバとの間にクラッシュボックスとして中空角筒等を介設し、衝撃時にクラッシュボックスが座屈変形することで衝撃を吸収、緩和するものが知られている（例えば特許文献２）。
図４は、上記吸収クラッシュボックス２０の一例を図示するものであり、該クラッシュボックス２０は円筒形状に形成され、内部に軸方向に沿って断面十字状のリブ２１が形成されている。該クラッシュボックス２０が連結されるサイドメンバ３０には、クラッシュボックス２０を内挿できるようにやや大径の受け部３１を有しており、該受け部３１内壁には、受け部３１の端面からやや深部側において、クラッシュボックス２０が当接する受けリブ３２が軸方向に沿って放射状に形成されている。クラッシュボックス２０は、サイドメンバ３０に端部を内挿して車両に設けたバンパ（図示しない）との間に介装する。バンパを通して衝撃が加わると、図４（ｂ）に示すように衝撃はクラッシュボックス２０へと伝達され、遂には該クラッシュボックス２０が座屈して圧潰するまで衝撃を吸収して車両へのダメージを緩和するものである。
特開２００３−１６００１０号公報 特開２００１−１８２７６９号公報（第２頁左欄）

しかし、前記した衝撃吸収部材のうち前者では、構成部品が複数必要で構造も複雑になるため製造コストが嵩むという問題がある。また、後者の衝撃吸収部材では、部品点数が少なく、例えば押出材によって構成することができるため比較的製造コストは抑えられるという利点は有している。しかし、該部材では、衝撃発生の初期に衝撃吸収部材が座屈するまでに比較的大きな応力がピーク的に発生し、これが衝撃吸収部材に連なるサイドメンバなどに伝わって損傷を与えやすいという問題がある。このような問題に対し、衝撃吸収部材の強度を低く抑えることも考えられるが、そうすると、初期応力が下がるだけでなく衝撃吸収能力自体が低下してしまい使用に耐え得ないという問題がある。

本発明は上記課題を解決することを基本的な目的とし、衝撃吸収能力を低下させることなく初期応力を小さくすることができる車両用衝撃吸収部材を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の車両用衝撃吸収部材のうち請求項１記載の発明は、筒形状を有する部材本体の筒壁に、１または２以上の部分的な切り抜きが形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の車両用衝撃吸収部材の発明は、請求項１記載の発明において、前記切り抜きの一部または全部では、略軸中心に対し互いに対称となるように対になって切り抜き部が位置していることを特徴とする。

請求項３記載の車両用衝撃吸収部材の発明は、請求項１記載の発明において、前記切り抜きの一部または全部では、衝撃予定方向の略中心に対し互いに対称となるように対になって切り抜き部が位置していることを特徴とする。

請求項４記載の車両用衝撃吸収部材の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記部材本体の内壁面に、軸方向に沿ってリブが形成されていることを特徴とする。

すなわち本発明によれば、切り抜き部が形成された部位で部分的に強度が低下するので、衝撃が加わった初期に、該部位周辺が容易に座屈して、初期応力ピークを低く抑える。その後は、部材全体の座屈によって適度な応力を示して衝撃を効果的に吸収する。

本発明の衝撃吸収部材は、自動車、電車などの車両に広く応用が可能であり、自動車等、特定の車両に限定されるものではない。また、使用箇所としては、バンパに連結するクラッシュボックスに使用するのが好適であるが、これに限定されるものではなく、衝撃の吸収を必要とする箇所に適宜使用することができる。
筒形状を有する部材本体は、円筒、多角形筒の種々の形状の筒体により構成することができ、その形状は、筒形状であれば特定のものに限定されるものではない。該部材本体を構成する材料も特定のものに限定されるものではないが、適度の強度と延性を有し、効果的に衝撃を吸収できるものとしてアルミニウム合金材が好適である。

また、上記部材本体には軸方向に沿って、または衝撃付加予定方向に沿ってリブを形成することができ、リブの数は適宜選定することができる。
さらに、上記衝撃吸収部材本体に形成する切り抜きは、適宜の面積を有し、該部材の本体の１または２カ所以上に形成する。切り抜きの面積は、低減する初期応力ピークや、その後に示す応力の大きさなどを勘案して設定することができる。また、切り抜きは、衝撃が付加される方向（例えば部材本体の軸方向）の略中心に対し、対称となる位置に対にして設けるのが望ましい。対称位置に切り抜きを設けることで衝撃吸収部材本体が均等に座屈して効果的な衝撃吸収性能を示す。また、本発明の衝撃吸収部材の製造方法も特に限定されるものではなく、簡易には、例えば押出型材の壁部の一部を切断加工によって切り欠くことにより得られる。

以上説明したように、本発明の衝撃吸収部材は、衝撃が加わった初期の応力ピーク値を小さくして、応力値を平坦化し、また平均的な応力値を高く維持できるので、衝撃吸収性能を害することなく初期応力ピークを低くして衝撃吸収部材から他部材への衝撃が伝わるのを極力防止することができる。

以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の衝撃吸収部材１は、断面方形の４角筒状の部材本体２で主に構成されており、該部材本体２の内壁には軸方向に沿って、十字状にしたリブ３が形成されている。該形状の部材は、例えば押出型材によって得ることができる。また、部材本体２の一端側筒壁では前記リブ３のリブ片３ａ、３ｂ間において、所定の高さで水平状に切り抜き５が設けられており、さらに前記部材本体２の略中心に対し対称となる位置にリブ片３ｃ、３ｄ間において切り抜き５と同高さで水平状に切り抜き６が設けられている。切り抜きは、例えば上記押出型材の壁部の一部を切り欠くことによって形成することができる。ただし、本発明としては衝撃吸収部材の製造方法はこれに限定されるものではなく、例えば板材の溶接などによって製作してもよい。なお、図中４は、衝撃を衝撃吸収部材１に伝達する受圧板であり、図示しないバンパと衝撃吸収部材１との間に介設される。

上記衝撃吸収部材１は、図２に示すように、サイドメンバ３０に端部を内挿して車両４０に設けたバンパ４１との間に介装する。車両４０に対しバンパ４１を通して軸方向から衝撃が加わると、切り抜きが形成された筒壁の軸方向範囲では他部に対し優先的に座屈し、その後、他部が座屈をし始めて図１に示すように圧潰する。その結果、衝撃が加わった初期においても応力ピークが低くなり、その後は比較的平坦な応力パターンを示し、衝撃吸収部材が連結されたサイドメンバ部材などの損傷を極力防止することができる。

次に、本発明の一実施例を説明する。
ＪＩＳ規格６０６３−Ｔ５材を使用した押出材によって前記衝撃吸収部材１を作製した。なお、該部材は、筒壁が１辺５ｃｍ、高さ１００ｃｍ以上、肉厚１．５ｍｍからなり、リブは、肉厚１．５ｍｍからなる。
上記衝撃吸収部材を縦にして、衝撃吸収部材の上方から荷重重量３５０ｋｇを初速１５ｋｍ／Ｈｒの速度で打ち当てて衝撃吸収部材の高さ変化量（変位量）と、衝撃吸収部材で発生する応力とを測定する衝撃試験を行った。また、比較のため、上記衝撃吸収部材において切り抜きを設けないものを比較材として用意し、上記と同様の衝撃試験を行った。その結果は、上記変位量と発生応力の関係によって図３に示した。
図から明らかなように、比較材では、衝撃初期の応力ピークが高く、その後、漸減して平坦が応力パターンを示している。これに対し、発明材では、衝撃初期の応力ピークが低く、その後は、従来材と同等の平坦な応力パターンが得られている。したがって、発明材は、初期応力ピークが低く、しかもその後の応力値が十分に高くて平坦なパターンを示しており、十分な衝撃吸収性能を示すことが明らかになっている。

本発明の一実施形態の衝撃吸収部材と、その圧潰状態を示す図である。 同じく車両への衝撃吸収部材の取り付け位置を示す図である。 同じく実施例における変位量−応力変化を示すグラフである。 従来のクラッシュボックスを示す図であり、（ａ）はサイドメンバへの取り付け状態を示す斜視図、（ｂ）は圧潰した状態を示す一部正面断面図である。

符号の説明

１ 衝撃吸収部材
２ 部材本体
３ リブ
５ 切り抜き
６ 切り抜き
１０ 衝撃吸収部材
１２ 部材本体
１３ リブ
１５ 切り抜き
１６ 切り抜き

Claims (4)

1. 筒形状を有する部材本体の筒壁に、１または２以上の部分的な切り抜きが形成されていることを特徴とする車両用衝撃吸収部材。
2. 前記切り抜きの一部または全部では、略軸中心に対し互いに対称となるように対になって切り抜き部が位置していることを特徴とする請求項１記載の車両用衝撃吸収部材。
3. 前記切り抜きの一部または全部では、衝撃付加予定方向の略中心に対し互いに対称となるように対になって切り抜き部が位置していることを特徴とする請求項１記載の車両用衝撃吸収部材。
4. 前記部材本体の内壁面に、軸方向に沿って、または衝撃付加予定方向に沿ってリブが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用衝撃吸収部材。

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