JP2008094236A - 車両の衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】効率の良い軸圧縮変形の実現と質量ダウンとの両立を図ることができる車両の衝撃吸収部材を得る。
【解決手段】クラッシュボックス１０は、フランジ部３０が筒状の衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向と直交する面方向に対して傾斜した傾斜面３２を備えており、当て部２６が衝撃吸収部２２のフランジ部３０側に傾斜面３２に沿って設けられると共にその先端部２６Ａが傾斜面３２に溶接されるので、衝撃吸収部２２の軸方向視において衝撃吸収部２２への荷重入力位置から溶接位置までのオフセット量Ｌが抑えられる。これによって、衝突時において、溶接位置を支点としたモーメントの発生が抑えられて衝撃吸収部２２の内側への根元折れモードでの座屈の発生を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸方向に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収部材に関する。

車両においては、衝突時の衝撃を吸収するために、衝撃吸収用のクラッシュボックスを配設している場合がある（例えば、特許文献１参照）。このようなクラッシュボックスでは、効率の良い軸圧縮変形（軸方向への圧縮変形）を実現するために、装着板（フランジ部）にクラッシュボックス本体の端部を突き当てて溶接している。

この従来の接合構造では、クラッシュボックス本体と装着板との接合部を支点としたクラッシュボックス本体の根元折れモードでの座屈の発生を抑制することはできるが、クラッシュボックス本体の板厚を薄くすると溶接が困難になる。よって、効率の良い軸圧縮変形の実現と質量ダウンとの両立を図ることが難しい。
特表２００５−５００１９６公報

本発明は、上記事実を考慮して、効率の良い軸圧縮変形の実現と質量ダウンとの両立を図ることができる車両の衝撃吸収部材を提供することを課題とする。

請求項１に記載する本発明の車両の衝撃吸収部材は、衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在され、衝突荷重の入力時に軸方向に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部と、前記衝撃吸収部と前記荷重伝達部との間に配設されて当該荷重伝達部への取付用に供され、前記衝撃吸収部の軸方向と直交する面方向に対して傾斜した傾斜面を備えたフランジ部と、前記衝撃吸収部の前記フランジ部側に前記傾斜面に沿って設けられ、先端部が当該傾斜面に溶接されることによって前記衝撃吸収部と前記フランジ部とを接合する当て部と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明の車両の衝撃吸収部材によれば、衝突時には、衝突荷重が荷重入力部に入力され、入力された衝突荷重は、衝撃吸収部、当て部及びフランジ部を備えた衝撃吸収部材を介して荷重伝達部へ伝達される。この際に、衝撃吸収部材の衝撃吸収部が軸方向に圧縮されて変形することによって、衝突時のエネルギーが吸収される。

ここで、フランジ部が筒状の衝撃吸収部の軸方向と直交する面方向に対して傾斜した傾斜面を備えており、当て部が衝撃吸収部のフランジ部側に傾斜面に沿って設けられると共にその先端部が傾斜面に溶接されるので、例えば、フランジ部に衝撃吸収部の軸方向と直交する面を設けると共にこの面に沿って当て部を設けてその先端部を溶接する構造に比べて、衝撃吸収部の軸方向視において衝撃吸収部への荷重入力位置から溶接位置までのオフセット量を抑えることが可能となる。このため、溶接位置を支点としたモーメントの発生が抑えられ、衝撃吸収部の根元折れモードでの座屈の発生が抑制される。

また、例えば、フランジ部に衝撃吸収部側の端部が突き当てられて溶接される従来構造では、衝撃吸収部側の板厚を薄く設定してしまうと、溶接時にフランジ部に突き当てられた衝撃吸収部側の端部が溶けきってしまうが、本発明では、当て部がフランジ部の傾斜面に沿って設けられてその先端部が傾斜面に溶接されるので、当て部の板厚を薄く設定しても、フランジ部に当てられた当て部が溶けきることなく容易に溶接することができる。

請求項２に記載する本発明の車両の衝撃吸収部材は、請求項１記載の構成において、前記衝撃吸収部と前記当て部とが一体に形成されることを特徴とする。

請求項２に記載する本発明の車両の衝撃吸収部材によれば、衝撃吸収部と当て部とが一体に形成されるので、例えば、衝撃吸収部の先端部分に別体を重ね合わせて接合することによって衝撃吸収部の先端側に当て部を設ける構造と比べた場合、衝撃吸収部における軸方向への圧縮変形の終盤での耐力を容易に低くすることができ、潰れ残りをより少なくする（クラッシュストロークをより大きく確保する）ことが可能となる。また、前記の別体を接合させる構造に比べて、重ね合わせ部分がない分だけ軽量化を図ることができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両の衝撃吸収部材によれば、効率の良い軸圧縮変形の実現と質量ダウンとの両立を図ることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両の衝撃吸収部材によれば、衝撃吸収部と当て部とを一体に形成することで、衝撃吸収部の潰れ残りを抑えることができると共に、衝撃吸収部の先端部分も軽量化することができるという優れた効果を有する。

（実施形態の構成）
本発明における車両の衝撃吸収部材の実施形態を図面に基づき説明する。なお、図中の矢印ＵＰは車両の上方向、矢印ＦＲは車両の前方向、矢印ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示す。

図１には、本実施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が採用された車体前部の平面図が示されている。なお、図１では、車幅方向の一方側のみを図示している。図１に示されるように、車体の前端部には、平面視で略円弧状に形成された荷重入力部としての長尺状のフロントバンパリインフォースメント１２が車幅方向を長手方向として配置されている。このフロントバンパリインフォースメント１２は、高強度部材であり、車両前面衝突時やオフセット衝突時（ＯＤＢ）には衝突荷重ｆが入力されることとなる。フロントバンパリインフォースメント１２の前面側にはフロントバンパカバー１４が取り付けられている。

また、車体前部におけるフロントバンパリインフォースメント１２の車両後方側の両サイドには、長尺状に形成された荷重伝達部としての高強度のフロントサイドメンバ１６が車両前後方向を長手方向として配置されている。このフロントサイドメンバ１６には、車両前面衝突時やオフセット衝突時（ＯＤＢ）等に衝突荷重ｆが伝達されるようになっている。図１及び図２に示されるように、フロントサイドメンバ１６の前端部に設けられる接合フランジ１６Ａは、フロントバンパリインフォースメント１２に対して所定距離だけ車両後方側へ離間した位置に配置されている。フロントサイドメンバ１６の前端部とフロントバンパリインフォースメント１２の後端部との間には、長尺状のクラッシュボックス１０が介在されており、このクラッシュボックス１０は、フロントサイドメンバ１６に対して車両前後方向に連続的に配置されている。

図３に示されるように、フロントバンパリインフォースメント１２とクラッシュボックス１０との間には、ブラケット１８が配設されており、ブラケット１８によってフロントバンパリインフォースメント１２とクラッシュボックス１０とが連結されている。このブラケット１８は、車両上方側の端部及び車両下方側の端部を車両前方側へ直角に屈曲させ、車両前後方向に切断した状態の縦断面形状がコ字状とされており、その先端部がフロントバンパリインフォースメント１２に溶接されている。なお、ブラケット１８の略鉛直な縦壁部１８Ａ及びクラッシュボックス１０の前端部２２Ａには、図示しない牽引用フックを取り付けるためのナット１９が固定されている。

クラッシュボックス１０は、本体部２０と、本体部２０の車両後方側に配設される蓋状のフランジ部３０と、を含んで構成されている。本体部２０は、衝突荷重ｆ（図２参照）の入力時に軸２２Ｘ方向に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する有底筒状の衝撃吸収部２２と、衝撃吸収部２２のフランジ部３０側に設けられる当て部２６と、を備えている。本実施形態では、衝撃吸収部２２と当て部２６とが一体に形成されて本体部２０を構成している。

本体部２０の衝撃吸収部２２は、車両前後方向に延在して略矩形筒状とされる周壁部２２Ｂを備えており、図２に示されるように、本体部２０の衝撃吸収部２２における左右の側壁部１２２Ｂには、衝突荷重ｆの入力時に衝撃吸収部２２を軸２２Ｘ（図３参照）方向に蛇腹状に圧縮変形させるためのビード（脆弱部）２４が所定の間隔で形成されている。図３に示されるように、衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向の一端部となる車両前方側の前端部２２Ａは閉止されており、ブラケット１８の縦壁部１８Ａへネジや溶接等によって結合されている。また、本体部２０は、軸２２Ｘ方向の他端部（後端部）側が開放されており、その端部が当て部２６とされてフランジ部３０に当てられている。

図２に示されるように、フランジ部３０は、略矩形平板状とされて衝撃吸収部２２とフロントサイドメンバ１６との間に配設され、フロントサイドメンバ１６への取付用に供されている。フランジ部３０の四隅部には、ボルト挿通孔（図示省略）が貫通形成されており、ボルト挿通孔にボルト３４が挿通されて接合フランジ１６Ａを貫通し、その先端側にナット３５が螺合されることで、フランジ部３０がフロントサイドメンバ１６の接合フランジ１６Ａへ結合されるようになっている。フランジ部３０の板厚は、本体部２０の板厚よりも厚く設定されており、これによって、フロントサイドメンバ１６の接合フランジ１６Ａへの結合剛性が確保されている。

図３に示されるように、フランジ部３０は、衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向と直交する面方向に対して４５°前後に傾斜した傾斜面３２を備えている。換言すれば、傾斜面３２は、衝突荷重ｆ（図２参照）の入力方向と直交する（垂直な）面方向の面でなく、かつ、衝突荷重ｆの入力方向と平行な面方向の面でもない。傾斜面３２は、クラッシュボックス正面視（車両正面視）で軸２２Ｘ回りの全周に亘って形成されており、車両前後方向に切断した状態における縦断面形状（図３参照）及び水平断面形状（図示省略）のいずれにおいても、（上下又は左右に）対となる傾斜面３２が車両後方側に向かうにつれて末広がり状となるように傾斜している。すなわち、傾斜面３２は、車両上方側に配設される部位では車両後方上側へ、車両下方側に配設される部位では車両後方下側へ、車幅方向両側に配設される部位では車両後方車幅方向外側へ、それぞれ傾斜している。

傾斜面３２は、当て部２６を取り付けるための取付け座面とされている。すなわち、本体部２０の当て部２６は、傾斜面３２に沿って設けられ、先端部２６Ａが傾斜面３２にアーク溶接されることによって衝撃吸収部２２とフランジ部３０とを接合している。なお、傾斜面３２は、衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向と直交する面方向に対して４５°前後に傾斜しており、当て部２６は、傾斜面３２に沿って設けられているので、溶接作業は容易にできる。先端部２６Ａの傾斜面３２への溶接部３６は、クラッシュボックス正面視（車両正面視）で軸２２Ｘ回りの全周に亘っている。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果を説明する。

図２に示されるように、例えば、オフセット衝突時（ＯＤＢ）には、車両前方側から大きな衝突荷重ｆがフロントバンパリインフォースメント１２に入力され、入力された衝突荷重ｆは、ブラケット１８及びクラッシュボックス１０を介してフロントサイドメンバ１６へ伝達される。この際に、クラッシュボックス１０の衝撃吸収部２２が軸２２Ｘ（図３参照）方向に圧縮されて各ビード２４を起点として蛇腹状に順次変形（圧壊）することによって、衝突時の所定エネルギーが吸収される。

ここで、図３に示されるクラッシュボックス１０の衝撃吸収部２２に荷重が入力された時、衝撃吸収部２２における周壁部２２Ｂで受けられた荷重は、当て部２６を介して溶接部３６で受けることになるが、本実施形態では、衝撃吸収部２２の内側への根元折れモードでの座屈の発生を抑制することができる。

すなわち、クラッシュボックス１０は、フランジ部３０が筒状の衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向と直交する面方向に対して傾斜した傾斜面３２を備えており、当て部２６が衝撃吸収部２２のフランジ部３０側に傾斜面３２に沿って設けられると共にその先端部２６Ａが傾斜面３２に溶接されるので、例えば、フランジ部に衝撃吸収部の軸方向と直交する面を設けると共にこの面に沿って当て部を設けてその先端部を溶接する構造に比べて、衝撃吸収部２２の軸方向視において衝撃吸収部２２への荷重入力位置から溶接位置までのオフセット量Ｌが抑えられる。これによって、衝突時において、溶接位置を支点としたモーメントの発生が抑えられて衝撃吸収部２２の内側への根元折れモード（上下における縦折れモード及び左右における横折れモードを含む内凸折れモード）での座屈の発生を抑制することができる。

このため、周壁部２２Ｂの耐力を有効に使って安定的に荷重を受けることができるので、衝突時には早期に反力となる荷重を立ち上がらせることが可能となり、また、クラッシュボックス１０の衝撃吸収部２２が軸２２Ｘ方向に効率良く圧縮されて潰れ変形することになるので、前記対比構造に比べてエネルギー吸収量（ＥＡ量）をアップさせることができる。

また、例えば、フランジ部に衝撃吸収部側の端部が突き当てられて溶接される従来構造では、衝撃吸収部側の板厚を薄く設定してしまうと、溶接時にフランジ部に突き当てられた衝撃吸収部側の端部が溶けきってしまうが、本実施形態では、当て部２６が傾斜面３２に沿って設けられて面当ての状態で先端部２６Ａがアーク溶接されるので、溶接条件が厳しくなく、当て部２６の板厚をフランジ部３０の板厚よりも薄く設定してもフランジ部３０に当てられた当て部２６が溶けきることなく容易に溶接することができる。これによって、クラッシュボックス１０の最適断面化に伴う板厚ダウン（ゲージダウン）が可能になる。

さらに、衝撃吸収部２２と当て部２６とが一体に形成されるので、例えば、衝撃吸収部の先端部分に別体を重ね合わせて接合することによって衝撃吸収部の先端側に当て部を設ける構造と比べた場合、衝撃吸収部２２における軸２２Ｘ方向への圧縮変形の終盤での耐力を容易に低くすることができ、潰れ残りをより少なくする（クラッシュストロークをより大きく確保する）ことが可能となる。また、前記の別体を接合させる構造に比べて、重ね合わせ部分がない分だけ衝撃吸収部２２の先端部分の軽量化を図ることができる。

なお、以上においては、高速衝突となるオフセット衝突時（ＯＤＢ）の場合を例に挙げて本実施形態の作用及び効果を説明したが、低速衝突時の（低速度域での）ダメージャビリティ性能も同様に向上させることができる。また、衝撃吸収部２２の軸２２Ｘ方向に対して平行でない荷重入力がなされた場合においても、同様に安定的なエネルギー吸収を実現することができる。

次に、本実施形態におけるクラッシュボックス１０のエネルギー吸収特性（Ｆ−Ｓ特性）を対比例と対比しながら示す。図４は、本実施形態におけるクラッシュボックス１０及び対比例のＦ−Ｓ特性、すなわち、変形ストロークと荷重（反力）との関係をグラフ化したものである。図４の実線Ａは、本実施形態におけるクラッシュボックス１０のＦ−Ｓ特性を示す。一の対比例とされる図４の一点鎖線Ｂは、フランジ部に衝撃吸収部の軸方向と直交する面を設けると共にこの面に沿って衝撃吸収部の車両後方側を屈曲させてその先端部を溶接する構造のＦ−Ｓ特性を示す。他の対比例とされる図４の点線Ｃは、フランジ部に衝撃吸収部の軸方向と直交する面を設けると共にこの面に衝撃吸収部の車両後方側の先端部を突き当て、さらに、別体のＬ字状のブラケットの一方の片部をフランジ部における前記面に当ててその先端部を当該面に溶接すると共に、Ｌ字状のブラケットの他方の片部を衝撃吸収部の車両後方側の面に当ててその先端部を衝撃吸収部の当該面に溶接する構造のＦ−Ｓ特性を示す。また、荷重値Ｐは、理想とする荷重値である。

図４に示されるように、本実施形態におけるクラッシュボックス１０のＦ−Ｓ特性は、一の対比例（一点鎖線Ｂの場合）に比べて、理想とする荷重値Ｐ付近で長く推移しており、また、他の対比例（点線Ｃの場合）に比べて、クラッシュボックス変形の終盤における（荷重値Ｐを超える）急激な立ち上がりが、より変形ストロークの大きい段階になってから発生している。すなわち、本実施形態におけるクラッシュボックス１０は、クラッシュボックス変形の前半から後半まで比較的長い間、理想とする荷重値Ｐ付近で推移しており、効果的にエネルギー吸収できる範囲が対比例に比べて広い。なお、フランジ部に衝撃吸収部の軸方向と直交する面を設けると共、このフランジ部に衝撃吸収部の車両後方側の先端部を突き当てて溶接する他の構造においても、本実施形態におけるクラッシュボックス１０とほぼ同様のＦ−Ｓ特性を得ることができるが、この場合には、衝撃吸収部の板厚を本実施形態の衝撃吸収部２２の板厚よりも厚くしなければならない。

以上説明したように、本実施形態のクラッシュボックス１０によれば、効率の良い軸圧縮変形の実現と質量ダウンとの両立を図ることができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、図３等に示されるように、車両の衝撃吸収部材としてクラッシュボックス１０を例に挙げて具体的に説明したが、車両の衝撃吸収部材は、例えば、フロントサイドメンバ前部の板厚をフロントサイドメンバ後部の板厚に比べて薄く設定している差厚鋼板構造のフロントサイドメンバにおけるフロントサイドメンバ前部等のような他の衝撃吸収部材としてもよい。

また、上記実施形態では、衝撃吸収部２２と当て部２６とが一体に形成されているが、例えば、衝撃吸収部の先端部分に、板状で鈍角に屈曲された別体ブラケットの片側を重ね合わせて（溶接等で）接合することによって衝撃吸収部の先端側に当て部を設ける構成としてもよい。この場合、例えば、衝撃吸収部の先端をフランジ部の傾斜面に突き当ててもよい。

さらに、上記実施形態では、クラッシュボックス１０が車体前部に配置される場合について説明したが、例えば、クラッシュボックスは、荷重入力部としてのリヤバンパリインフォースメントと荷重伝達部としてのリヤサイドメンバとの間に介在されて車体後部に配置されてもよい。

本発明の実施形態に係るクラッシュボックスが採用された車体前部の構造を示す平面図である（車幅方向一方側のみを図示する。）。 図１の２−２線断面図である。 本発明の実施形態に係るクラッシュボックスの縦断面構造（車両前後方向に切断した状態）を示す側断面図である。 本実施形態に係るクラッシュボックスのＦ−Ｓ特性を対比例と対比しながら示すグラフである。

符号の説明

１０ クラッシュボックス（衝撃吸収部材）
１２ フロントバンパリインフォースメント（荷重入力部）
１６ フロントサイドメンバ（荷重伝達部）
２２ 衝撃吸収部
２２Ｘ 軸
２６ 当て部
２６Ａ 先端部
３０ フランジ部
３２ 傾斜面
ｆ 衝突荷重

Claims (2)

1. 衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在され、衝突荷重の入力時に軸方向に圧縮変形することによって衝突時のエネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部と、
   前記衝撃吸収部と前記荷重伝達部との間に配設されて当該荷重伝達部への取付用に供され、前記衝撃吸収部の軸方向と直交する面方向に対して傾斜した傾斜面を備えたフランジ部と、
   前記衝撃吸収部の前記フランジ部側に前記傾斜面に沿って設けられ、先端部が当該傾斜面に溶接されることによって前記衝撃吸収部と前記フランジ部とを接合する当て部と、
   を有することを特徴とする車両の衝撃吸収部材。
2. 前記衝撃吸収部と前記当て部とが一体に形成されることを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収部材。

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