JP2005178710A

JP2005178710A - 衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP2005178710A
Application number: JP2003426525A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Morikawa; 正明森川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】容易に形成することができ、断面積を有効に活用できる自動車のクラッシュボックス等の衝撃吸収部材を提供する。
【解決手段】断面多角形の筒状構造を有し、衝撃荷重を変形により吸収して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックス（衝撃吸収部材）４０において、筒状構造を構成する外壁面１１間の稜線部１２に、所定の間隔を空けて、焼き入れにより高強度化された複数の高強度部１３を形成する。さらに、焼き入れ線の端部を稜線部１２から外し、高強度部１３の端部から外壁面１１間に延出された圧壊モード制御部１５を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、衝撃荷重を変形により吸収して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材に関する。

一般に、車両には、衝突時等の衝撃エネルギーを吸収するために衝撃吸収部材が設けられている。この衝撃吸収部材は、フロントサイドメンバであったり、クラッシュボックスであったりする。衝撃吸収部材は、衝突等に伴う軸圧縮荷重が加えられると、蛇腹状（アコーディオン状）に連続的に座屈変形を繰り返しながら衝撃を吸収する。

図４は、従来のクラッシュボックスの概略構成を示す斜視図である。このクラッシュボックスでは、安定した荷重特性、圧壊モード（潰れ方）を得るために、稜線部５１および外壁面５２にビード形状（弱体部）５３、５４を設定している。

図５は、従来の自動車のフレームの概略構成を示す斜視図である。このフレームには、圧縮荷重を受けた場合に折り畳まれるように、稜線部６１に沿って不連続に施工したステッチ状の肉盛り溶接ビード部６２が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１２２６０号公報

しかし、図４のクラッシュボックスでは、ビード設定された部位５３での断面積が減少してしまい、潰れ始める荷重（ピーク荷重）が小さくなり、トータル的にエネルギー吸収性能が低下してしまう。このため、目的のピーク荷重を得るためには、大きい断面積、厚い板厚、または高強度材料の使用が必要となる。言い換えれば、クラッシュボックスの断面全体を有効に活用しきれていない。

図５のフレームでは、上記問題は生じないが、ステッチ状の肉盛り溶接ビード部６２を形成するので、衝撃吸収構造を形成するための作業が容易でない。

そこで、本発明は、容易に形成することができ、エネルギー吸収性能が高い衝撃吸収部材を提供する。

本発明は、断面多角形の筒状構造を有し、衝撃荷重を変形により吸収して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材であって、前記筒状構造を構成する外壁面間の稜線部に、所定の間隔を空けて、焼き入れにより高強度化された複数の高強度部が形成されていることを特徴とする。

本発明の衝撃吸収部材の一実施態様では、前記高強度部は、すべての稜線部について軸方向に略同一のパターンで形成されている。

本発明の衝撃吸収部材において、前記高強度部の端部から前記外壁面に延出され焼き入れにより高強度化された、当該衝撃吸収部材の潰れ方を制御する圧壊モード制御部がさらに形成されていることが望ましい。

また、望ましくは、前記焼き入れは、レーザー照射による焼き入れである。

本発明によれば、断面多角形の筒状構造を構成する外壁面間の稜線部に、所定の間隔を空けて複数の高強度部を形成するので、断面積を減少させることなく、相対的に強度が強い部分と弱い部分とを稜線部に交互に形成することができる。このため、筒状構造の断面すべてをエネルギー吸収に使用でき、エネルギー吸収性能が高い衝撃吸収部材を提供することができる。また、焼き入れにより高強度部を形成するので、強度が強い部分と弱い部分とを、容易に稜線部に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、実施の形態に係る衝撃吸収部材を含む自動車のフロント部分を示す斜視図である。図１において、車体前後方向に沿って配設された車両骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ２０の前端部に、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１０を介して、バンパリインフォースメント３０が取り付けられている。

車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃はクラッシュボックス１０を介してフロントサイドメンバ２０に伝達されるようになっている。この際、クラッシュボックス１０は軸方向に座屈変形を繰り返すことにより、ボディに伝達される衝撃を緩衝するようになっている。これにより、ボディ及び乗員に加えられる衝撃エネルギーが吸収される。

図２は、本実施の形態に係る衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１０の概略斜視図である。図２に示されるとおり、クラッシュボックス１０は、断面矩形の筒状構造を有している。その断面の大きさは１００ｍｍ×５０ｍｍ程度であり、軸線は車体前後方向に沿って延びている。このクラッシュボックス１０は、本実施の形態では、アルミニウム合金の押し出し成形品である。ただし、同様の形状に成形することができ、かつ、焼き入れ強化処理を施すことができるものであれば、鋼板をプレス成形したもの等、他のものであってもかまわない。

図２において、クラッシュボックス１０の筒状構造は、４つの外壁面１１によって構成されている。そして、外壁面１１間には、４つの稜線部１２が形成されている。

稜線部１２には、所定の間隔を空けて、焼き入れにより高強度化された複数の高強度部１３が形成されている。これにより、稜線部１２のうち焼き入れされていない部位は、相対的に弱体化された弱体部１４となる。すなわち、稜線部１２には、高強度部１３と弱体部１４とが軸線方向に交互に形成されている。

このような構成により、潰れにくい部位と潰れやすい部位とが軸線方向に交互に形成されるので、クラッシュボックス１０は前方から衝撃荷重を受けたときに軸線方向に座屈変形を繰り返すこととなる。

なお、本実施の形態では、高強度部１３は、すべての稜線部１２について軸方向に略同一のパターンで形成されている。ただし、必ずしも略同一のパターンである必要はないし、必ずしもすべての稜線部１２に高強度部１３を形成する必要もない。

また、本実施の形態では、高強度部１３は、レーザー焼き入れにより形成される。ただし、焼き入れは、高周波加熱や電子ビーム加熱等の他の手段で行われてもかまわない。

また、本実施の形態では、成形後に高強度部１３の形成を行うが、クラッシュボックス１０が鋼板をプレス成形したものであれば成形前に高強度部１３を形成してもよい。

また、上記所定の間隔の長さ、および、高強度部１３の軸線方向の長さは、適宜設定されればよく、一定である必要はない。なお、本実施の形態では、いずれの長さも５０〜１００ｍｍである。

以上のとおり、本実施の形態では、クラッシュボックス１０の稜線部１２にビードを設定し弱体化することで圧壊の起点を作るのではなく、稜線部１２に焼き入れによる高強度部１３を作ることにより相対的に焼き入れしていない部位を弱体化する。言い換えると、座屈変形させるために稜線部１２の潰したい部位に弱体部（ビード形状）を形成するのではなく、逆に潰したくない部位にレーザー焼き入れ強化処理を施す。このため、本実施の形態によれば、クラッシュボックス１０の断面積を減少させることなく、座屈変形を繰り返す衝撃吸収構造を実現することができ、断面すべてをエネルギー吸収に使うことができる。すなわち、クラッシュボックス１０の断面積を有効に活用することができる。この結果、稜線部１２にビードを設定する場合に比べて、より薄い板厚材の使用、より安価な材料の使用、およびより小さい断面の設定が可能となる。また、不連続な高強度部１３を焼き入れ処理によって形成するので、不連続な肉盛り溶接ビード部を形成する場合に比べて、容易に不連続な高強度部を形成することができる。

特に、レーザー照射によって焼き入れを行うので、急速に加熱することができ、作業時間を短縮することができる。この結果、コストダウンを図ることができる。また、局所加熱することができるので、高強度部１３と弱体部１４との強度差を大きくすることができる。

図３は、他の実施の形態に係る衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス４０の概略斜視図である。このクラッシュボックス４０は、上記クラッシュボックス１０とほとんど同じであるが、圧壊モード制御部がさらに形成されていることを特徴とするものである。以下、クラッシュボックス４０について説明するが、上記クラッシュボックス１０と共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略することとする。

図３に示されるとおり、本実施の形態では、焼き入れ線の端部をわざと稜線部１２から外すこととしている。これにより、高強度部１３の端部から外壁面１１に延出された、焼き入れにより高強度化された圧壊モード制御部１５が形成される。なお、焼き入れ線の前後を稜線部１２から外すこととしてもよいし、前後のうちいずれか一方を外すこととしてもよい。

このように焼き入れ線の端部をわざと稜線部１２から外すのは、圧壊モードをコントロールするためである。したがって、焼き入れ線のパターンは、各弱体部１４での潰れ方（凹に潰れるか凸に潰れるか）が予定した態様となるように形成される。

以上のとおり、本実施の形態によれば、焼き入れ線の端部を稜線部１２から外し圧壊モード制御部１５を形成するので、各弱体部１４で凹になるか凸になるかを予定した方向にコントロールすることが可能となる。これにより、クラッシュボックス４０を安定してアコーディオン状に潰すことが可能となる。

以上、本発明の好適な実施の形態を示したが、本発明が上記の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記の実施の形態では、断面矩形であるが、断面多角形であればよい。例えば、断面六角形、断面八角形とすることができる。

また、上記の実施の形態の特徴的な衝撃吸収構造は、フロントサイドメンバ２０に設けられてもよいし、自動車部品以外の衝撃吸収部材に設けられてもよい。

実施の形態に係る衝撃吸収部材を含む自動車のフロント部分を示す斜視図である。実施の形態に係る衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１０の概略斜視図である。他の実施の形態に係る衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス４０の概略斜視図である。従来のクラッシュボックスの概略構成を示す斜視図である。従来の自動車のフレームの概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０，４０クラッシュボックス、２０フロントサイドメンバ、３０バンパリインフォースメント、１１外壁面、１２稜線部、１３高強度部、１４弱体部、１５圧壊モード制御部。

Claims

断面多角形の筒状構造を有し、衝撃荷重を変形により吸収して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材であって、
前記筒状構造を構成する外壁面間の稜線部に、所定の間隔を空けて、焼き入れにより高強度化された複数の高強度部が形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
請求項１に記載の衝撃吸収部材であって、
前記高強度部は、すべての稜線部について軸方向に略同一のパターンで形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
請求項１または２に記載の衝撃吸収部材であって、
前記高強度部の端部から前記外壁面に延出され焼き入れにより高強度化された、当該衝撃吸収部材の潰れ方を制御する圧壊モード制御部がさらに形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材であって、
前記焼き入れは、レーザー照射による焼き入れであることを特徴とする衝撃吸収部材。