JP2017165185A - 車両の衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の例えばフロントバンパとサイドメンバとの間に介装されて前突時等の衝撃を吸収するクラッシュボックスと称される衝撃吸収部材について、衝撃吸収能を低下させることなく、そのコンパクト化を図る。
【解決手段】前部にフランジ部１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを設け、後部に前部側とは逆方向に折り曲げたフランジ部１１ｃ，１２ｃ，１３ｂ，１４ｂを設け、これら各フランジ部を当接させてバンパリインフォース２とサイドメンバ３に結合する。これにより衝撃入力時における左右側壁部１１，１２及び上壁部１３と底壁部１４の軸圧潰波形を適切に制御して潰れ残しを生じないようにすることで、当該衝撃吸収部材１０の衝撃吸収能を低下させることなくそのコンパクト化を図る。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両の例えばフロントバンパと車両ボディ前部との間に介装される衝撃吸収部材に関する。

車両のフロントバンパと車両ボディのフロントサイドメンバとの間に、クラッシュボックスと称される衝撃吸収部材を介装して、車両前突時等の衝撃をこの衝撃吸収部材を変形させることにより吸収する技術が提供されている。係る衝撃吸収部材に関する技術が下記の特許文献に開示されている。特許文献１には、ボックス本体が衝撃を受けて軸方向に変位（軸圧潰）する際に、側壁部の内側若しくは外側への変位を抑制して衝撃吸収能を高める技術が開示されている。特許文献２には、ボックス本体の側壁部間をリインフォースで相互に結合し、リインフォースの大きさや形状を適宜設定することにより衝撃吸収能をコントロールする技術が開示されている。

特許文献３には、ボックス後端を傾斜面に突き当てた状態で溶接することにより溶接位置を支点としたモーメントの発生を抑制し、これによりボックス本体の内側への座屈の発生を抑制して効率のよい軸圧縮変形を実現する技術が開示されている。特許文献４には、ボックス本体とバンパ骨格部材との間に断面コ字形に開いた補強部材を介在させ、これらの圧縮強度を適切に設定してボックス本体の設計の自由度を高める技術が開示されている。これら特許文献に開示されているようにこのの種の衝撃吸収部材について従来より様々な改良が施されている。

特開２０１３−１５４６６３号公報 特開２００９−２３４３７７号公報 特開２００８−９４２３６号公報 特開２００７−２８３８６８号公報

しかしながら、この種の衝撃吸収部材については、特にそのコンパクト化を図る上でさらに改良を施す必要があった。従来の一般的な衝撃吸収部材が図７に示されている。図７は、フロントバンパのリインフォース２とフロントサイドメンバ３との間に介在された衝撃吸収部材１を示している。一般に、この種の衝撃吸収部材１では、フロントバンパを経て入力される衝突エネルギーを効率よく吸収するため、フロントオーバーハングに相当する長さＬ₀は、長辺ａと短辺ｂに依存する軸圧潰波形の半波長（λ₀／２）の整数倍に設定される。このため、衝撃吸収部材１の長さＬ₀を軸圧潰波形の１波長λ₀に相当する９０ｍｍに設定した場合には効率のよい衝撃吸収がなされるが、例えば図８及び図９に示すように衝撃吸収部材１の長さＬ₀を例えば７０ｍｍに短縮すると、１波長λ₀に不足する部分は変形しないため、衝突エネルギーの吸収に寄与しなくなる。

このように、従来軸圧潰波形の半波長（λ₀／２）の整数倍を設定するために長さＬ₀として少なくとも９０ｍｍを要していたため、効率のよい衝撃吸収能を確保しつつ長さＬ₀のコンパクト化を図ること困難であった。本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたもので、クラッシュボックスと称される衝撃吸収部材の衝撃吸収能を低下させることなく、その軸方向の長さ寸法を短縮化できるようにすることを目的とする。

上記の課題は下記の各発明により解決される。第１の発明は、車両のバンパリインフォースとサイドメンバとの間に介装されて、車両前後方向に潰れて衝撃を吸収する衝撃吸収部材である。第１の発明では、車両前後方向の一端側に設けたフランジ部をバンパリインフォースに結合させ、他端側に設けたフランジ部をサイドメンバに結合させて、当該衝撃吸収部材がバンパリインフォースとサイドメンバとの間に介装されている。第１の発明では、バンパリインフォース側のフランジ部と、サイドメンバ側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きに設定されている。

第１の発明によれば、車両衝突時等において、衝撃吸収部材が車両前後方向（軸方向）に潰れるように変形して衝撃が吸収される。この軸方向に潰れる軸圧潰（じくあっかい）時には、前端側と後端側に設けたフランジ部がその曲げ側へ変位するように当該衝撃吸収部材が変形する。第１の発明は係るフランジ結合による軸圧潰時の現象を利用してなされている。第１の発明では、バンパリインフォース側のフランジ部とサイドメンバ側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きに設定されている。このため、当該衝撃吸収部材は、バンパリインフォース側とサイドメンバ側とで相互に逆方向へ膨らむように潰れる。

このように、当該衝撃吸収部材がその長手方向中央を境にして相互に逆方向に膨らむ（内側に膨らむ内凸と外側に膨らむ外凸）ことにより、当該衝撃吸収部材の前端から後端に至る全長の範囲内で軸圧潰波長の１波長を生成されやすくすることができる。一端から他端に至る全長の範囲内で軸圧潰波長の１波長が生成されるように潰れることから、全長にわたって潰れて効率よく衝撃が吸収される。第１の発明によれば、衝撃吸収部材の一端側から他端側に至る全長の範囲で強制的に軸圧潰波長が１波長生成されることから、従来のように軸方向の長さ寸法について制約を受けることなく効率のよい衝撃吸収を実現でき、ひいては従来よりも長さＬ₀が短い衝撃吸収部材で衝撃を効率よく吸収することができる。

第２の発明は、第１の発明において、左右の側壁部と、上壁部と、底壁部を有する角型筒体形状を有しており、前記左右の側壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向と、前記上壁部と前記底壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きに設定された衝撃吸収部材である。

第２の発明によれば、左右側壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向と、上壁部と底壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きである結果、左右側壁部の前側の膨らみ方向と、上壁部と底壁部の前側の膨らみ方向が相互に逆方向になり、これによっても効率のよう衝撃吸収がなされる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、左右の側壁部を備えた衝撃吸収部材である。第３の発明では、左右の側壁部の前端に左右相互に離間する外側へ折り曲げられた左右の前側フランジ部を備え、左右の側壁部の後端に左右相互に接近する内側へ折り曲げられた左右の後側フランジ部を備えた構成となっており、前側のフランジ部と後側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆になっている。

第３の発明によれば、左右の前側フランジ部が例えばバンパリインフォース側に結合され、左右の後側フランジ部が例えばサイドメンバ側に結合されて、当該衝撃吸収部材がバンパリインフォースとサイドメンバとの間に介装されている。この場合、バンパリインフォースを経て衝撃吸収部材に衝撃が入力されると、左右の側壁部はフランジ部をそれぞれ平板形に戻す方向に変位して当該衝撃吸収部材が潰れて衝撃が吸収される。これは、フランジ部の曲げを戻す方向の荷重の方が、曲げ角度をより大きくするための荷重よりも小さいという特性を利用している。このため、左右の側壁部の前側が相互に接近する方向（内側へ膨らむ方向）に変位し、後側が相互に離間する方向（外側へ膨らむ方向）に変位し、これにより左右の側壁部の全長について軸圧潰波長が強制的に１波長生成され、その結果衝撃吸収部材が全長にわたって効率よく潰れて衝撃が吸収される。

第４の発明は、第１〜第３の何れか一つの発明において、上壁部と底壁部を備えた衝撃吸収部材である。第４の発明では、上壁部と底壁部の前端に上下相互に接近する内側へ折り曲げられた上下の前側フランジ部を備え、上壁部と底壁部の後端に上下相互に離間する外側へ折り曲げられた上下の後側フランジ部を備えた構成となっており、前側のフランジ部と後側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆になっている。

第４の発明によれば、上下の前側フランジ部が例えばバンパリインフォース側に結合され、上下の後側フランジ部が例えばサイドメンバ側に結合されて、当該衝撃吸収部材がバンパリインフォースとサイドメンバとの間に介装されている。この場合、バンパリインフォースを経て衝撃吸収部材に衝撃が入力されると、フランジ部の上記特性により上壁部と底壁部はフランジ部をそれぞれ平板形に戻す方向に変位して当該衝撃吸収部材が潰れて衝撃が吸収される。このため、上壁部と底壁部の前側が相互に離間する方向（外側へ膨らむ方向）に変位し、後側が相互に接近する方向（内側へ膨らむ方向）に変位し、これにより上壁部と底壁部の全長について軸圧潰波長が強制的に１波長生成され、その結果衝撃吸収部材が全長にわたって効率よく潰れて衝撃が吸収される。

第５の発明は、第１の発明において、左右の側壁部と、上壁部と、底壁部を有する角型筒体形状を有しており、左右の側壁部と、底壁部との間に跨ってビード部を配置した衝撃吸収部材である。

第５の発明によれば、左右側壁部の左右方向の変位及び上壁部と底壁部の上下方向の変位について、ビード部を配置した長手方向部位に、軸圧潰波長の頂部若しくは谷部（腹部）が生成されやすくなり、これにより当該衝撃吸収部材の全長（前端から後端に至る範囲）に軸圧潰波長の１波長を確実に生成できるようになる。ビード部は、左右の側壁部と上壁部との間に跨って配置しても同等の作用効果を得ることができる。

本実施形態に係る衝撃吸収部材及びその周辺の斜視図である。 本実施形態に係る衝撃吸収部材及びその周辺の分解斜視図である。 本実施形態に係る衝撃吸収部材の斜視図である。 本実施形態に係る衝撃吸収部材の横断面図である。 本実施形態に係る衝撃吸収部材の縦断面図である。 図５中(VI)部について別形態の縦断面図である。 従来の衝撃吸収部材の斜視図である。 従来の衝撃吸収部材の横断面図である。 従来の衝撃吸収部材の縦断面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図中示した前後、左右、上下の各方向は、車両の前後、左右（車幅）、上下方向に一致している。図１及び図２に示すように本実施形態では、車両のフロントバンパとサイドメンバとの間に介装された左右の衝撃吸収部材のうち右側の衝撃吸収部材１０を図示して説明する。図示されていない左側の衝撃吸収部材についても同様に構成されている。また、車両の後側の衝撃吸収部材についても以下説明する構成を適用することができる。

クラッシュボックスとも称される衝撃吸収部材１０は、車両のフロントバンパのバンパリインフォース２と右側のサイドメンバ３との間に介装されている。衝撃吸収部材１０の前端がバンパリインフォース２に結合され、後端がサイドメンバ３に結合されている。例えば車両前突時等の衝撃がバンパリインフォース２を経てこの衝撃吸収部材１０に入力されると、当該衝撃吸収部材１０が車両前後方向（軸方向）に潰れることにより衝撃が吸収されて乗員の保護が図られる。

本実施形態の衝撃吸収部材１０の概要が図３に示されている。本実施形態の衝撃吸収部材１０は、左右の側壁部１１，１２と、上壁部１３と、底壁部１４と、取り付け壁部１７を有する角型筒体形状を有している。衝撃吸収部材１０は、Ｕ字形に折り曲げた鋼板の左右側部を左右の側壁部１１，１２とし、底部を底壁部１４としている。左右の側壁部１１，１２間には、リインフォース１５が結合されている。リインフォース１５は、矩形平板形状の鋼板の左右側部をそれぞれ上側へ折り曲げたもので、左右の折り曲げ部１５ａをそれぞれ左右の側壁部１１，１２の内面に当接させた状態で溶接により結合されている。リインフォース１５は、左右側壁部１１，１２間の上下方向ほぼ中程に結合されている。

左右の側壁部１１，１２の前部には、それぞれ相互に離間する外側へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１１ａ，１２ａが設けられている。両側壁部１１，１２の上部にも、それぞれ外側へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１１ｂ，１２ｂが設けられている。上部側の両フランジ部１１ｂ，１２ｂ間に跨って上側の開口を塞ぐように上壁部１３が結合されている。左右の側壁部１１，１２の後部には、それぞれ相互に接近する内側へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１１ｃ，１２ｃが設けられている。

上壁部１３の前部には、内側（下側）へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１３ａが設けられている。上壁部１３の後部には、外側（上側）へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１３ｂが設けられている。底壁部１４の前部には、内側（上側）へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１４ａが設けられている。底壁部１４の後部には、外側（下側）へＬ字形に折り曲げられてフランジ部１４ｂが設けられている。取り付け壁部１７は、左右の側壁部１１，１２のフランジ部１１ｃ，１２ｃと上壁部１３のフランジ部１３ｂがスポット溶接により結合されて左右の側壁部１１，１２の後部に沿って結合されている。この取り付け壁部１７が４箇所でボルト締結されて当該衝撃吸収部材１がサイドメンバ３の前部に結合されている。なお、フランジ部の曲げ方向については、当該衝撃吸収部材１０が角型円筒形状を有することから当該円筒形状の外周側を外側、内周側を内側と言い、外側への折り曲げを外曲げ、内側への折り曲げを内曲げとも言う。

このように、相互に対向する左右の側壁部１１，１２の前側のフランジ部１１ａ，１２ａの折り曲げ方向と後側のフランジ部１１ｃ，１２ｃの折り曲げ方向は、前者が外曲げであり、後者が内曲げである意味で相互に逆方向になっている。また、相互に対向する上壁部１３と底壁部１４のそれぞれの前側のフランジ部１３ａ，１４ａと、後側の底壁部１４の前側のフランジ部１４ａと後側のフランジ部１４ｂの折り曲げ方向についても、前者が内曲げで、後者が外曲げである意味で相互に逆方向になっている。

左右の側壁部１１，１２の前側のフランジ部１１ａ，１２ａと、底壁部１４の前側のフランジ部１４ａがバンパリインフォース２に当接されて溶接により結合されている。また、左右側壁部１１，１２の後側のフランジ部１１ｃ，１２ｃが、サイドメンバ３の前部に当接されて溶接により結合されている。上壁部１３の後側のフランジ部１３ｂと、底壁部１４の後側のフランジ部１４ｂは、それぞれ２本のボルト３ａによりサイドメンバ３に結合されている。

左右の側壁部１１，１２と底壁部１４とにより形成される角部には、左右一対のビード部１６が設けられている。左右のビード部１６は、当該角部を局部的に内側へ盛り上がらせる方向に変形させて設けられている。

以上のように構成した本実施形態の衝撃吸収部材１０によれば、その前後方向の長さＬ₁を例えば約７０ｍｍに設定した場合にも効率のよい衝撃吸収がなされる。図４に示すようにバンパリインフォース２を経て衝撃吸収部材１０に衝撃Ｆが入力されると、その潰れる過程において左右の側壁部１１，１２は図中破線で示した長手方向中央を境にして前側は内側へ膨らむ方向に変位し、後側は外側へ膨らむ方向に変位する。これは、前側のフランジ部１１ａ，１２ａが外曲げであるので側壁部１１，１２の前側は両フランジ部１１ａ，１２ａの曲げを戻す方向である内側へ膨らみ、後側のフランジ部１１ｃ，１２ｃが内曲げであるので側壁部１１，１２の後側は同じく両フランジ部１１ｃ，１２ｃの曲げを戻す方向である外側へ膨らむ方向に変位する現象に拠る。

この点は、図５に示すように上壁部１３と底壁部１４についても同様で、その潰れる過程において上壁部１３と底壁部１４は図中破線で示した長手方向中央を境にして前側は外側へ膨らむ方向に変位し、後側は内側へ膨らむ方向に変位する。前側のフランジ部１３ａ，１４ａが内曲げであるので、上壁部１３と底壁部１４の前側は両フランジ部１３ａ，１４ａの曲げを戻す方向である外側に膨らみ、後側のフランジ部１３ｂ，１４ｂが外曲げであるので上壁部１３と底壁部１４の後側は両フランジ部１３ｂ，１４ｂの曲げを戻す方向となる内側へ膨らむ方向に変位する現象に拠る。

衝撃吸収部材１０の左右の側壁部１１，１２及び上壁部１３と底壁部１４がそれぞれその長手方向中央を境にして相互に逆方向に膨らむように潰れることにより、当該衝撃吸収部材１０の前端から後端に至る全長の範囲内で軸圧潰波長の１波長λ₁が過不足なく生成される。衝撃吸収部材１０がその一端から他端に至る全長の範囲内で軸圧潰波長の１波長λ₁が生成されるように潰れることから、当該衝撃吸収部材１０が全長にわたって潰れて効率よく衝撃Ｆが吸収される。なお、図４，５では、側壁部１１，１２及び上壁部１３と底壁部１４がそれぞれ矢印で示す方向に膨らんで細線で示す波形に変形した様子が示されている。この波形が軸圧潰波形Ｊに相当する。軸圧潰波形の１波長λ₁が当該衝撃吸収部材１０の前端から後端に至る全長の範囲内で過不足なく生成されている様子が示されている。

このように衝撃吸収部材１０の全長の範囲内で強制的に軸圧潰波長が過不足なく１波長λ₁生成されることから、従来のように軸方向の長さＬ₀について制約を受けることなく効率のよい衝撃吸収を実現できる。これにより、本実施形態の衝撃吸収部材１０によれば、衝撃吸収能を損なうことなくその長さ寸法を従来の９０ｍｍから７０ｍｍに短縮化して前後方向のコンパクト化を図ることができる。

この点、図７に示す従来の衝撃吸収部材１によれば、その左右の側壁部１ａ，１ｂ及び上壁部１ｃと底壁部１ｄの前端と後端をそれぞれ図８，９に示すようにバンパリインフォース２とサイドメンバ３に突き当てた状態で結合されていた。このため、前側から衝撃が入力されると、左右の側壁部１ａ，１ｂ及び上壁部１ｃと底壁部１ｄはそれぞれ細線で示すようにその前端から後端に至る全長の範囲内で軸圧潰波形Ｊの１／２波長λ₀を生成する必要上、当該衝撃吸収部材１の長さＬ₀を約９０ｍｍに設定する必要があり、その結果衝撃吸収能を損なうことなく、そのコンパクト化を図ることが困難であった。本実施形態に係る衝撃吸収部材１０によれば、前後で逆向きに折り曲げられたフランジ部を当接させて当該衝撃吸収部材１０を結合する構成とすることにより、軸圧潰波形Ｊを適切に制御することができ、これにより衝撃吸収能を低下させることなく当該衝撃吸収部材１０のコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、左右の側壁部１１，１２と底壁部１４との角部に左右一対のビード部１６が設けられている。図４に示すようにビード部１６は、衝撃入力側（前側）の概ね１／４Ｌ₁の長さ位置に設けられている。このビード部１６によれば、軸圧潰波長の膨らみの頂部若しくは谷部の長手方向の位置を前側１／４の位置に設定しやすくなり、これにより当該衝撃吸収部材１０の全長において過不足なく軸圧潰波長の１波長λ₁をより確実に生成させることができるようになる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、図６に示すように上壁部１３の前側のフランジ部１３ａを省略して、バンパリインフォース２側に設けたフランジ部２ａに対して結合する構成としてもよい。フランジ部１３ａを省略することにより、当該上壁部１３の前部のバンパリインフォース２に対する溶接作業の便宜を図ることができる。

また、車両前側の衝撃吸収部材１０を例示したが、リヤバンパとサイドフレームとの間に介装する衝撃吸収部材について同様の構成を適用することができる。

各フランジ部１１ａ，１２ａ、１１ｃ，１２ｃ、１３ａ，１４ａ、１３ｂ，１４ｂの折り曲げ方向は外側、内側で逆にしてもよい。結合用のフランジ部は、各壁部１１，１２，１３，１４について前後で逆向きとなる方向に折り曲げて設けることにより同様の作用効果を得ることができる。

リインフォース１５若しくはビード部１６は省略することができる。

１…衝撃吸収部材（従来）
１ａ…側壁部（左）、１ｂ…側壁部（右）、１ｃ…上壁部、１ｄ…底壁部
２…バンパリインフォース（フロント）
３…サイドメンバ（右側）
１０…衝撃吸収部材
１１…側壁部（左）
１１ａ…フランジ部（前）、１１ｂ…フランジ部（上）、１１ｃ…フランジ部（後）
１２…側壁部（右）
１２ａ…フランジ部（前）、１２ｂ…フランジ部（上）、１２ｃ…フランジ部（後）
１３…上壁部
１３ａ…フランジ部（前）、１３ｂ…フランジ部（後）
１４…底壁部
１４ａ…フランジ部（前）、１４ｂ…フランジ部（後）
１５…リインフォース、１５ａ…折り曲げ部
１６…ビード部
１７…取り付け壁部
Ｊ…軸圧潰波形
λ₀、λ₁…軸圧潰波形Ｊの波長

Claims (5)

1. 車両のバンパリインフォースとサイドメンバとの間に介装されて、車両前後方向に潰れて衝撃を吸収する衝撃吸収部材であって、
   車両前後方向の一端側に設けたフランジ部を前記バンパリインフォースに結合させ、他端側に設けたフランジ部を前記サイドメンバに結合させて、前記バンパリインフォースと前記サイドメンバとの間に介装されており、前記バンパリインフォース側のフランジ部と、前記サイドメンバ側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きに設定された衝撃吸収部材。
2. 請求項１記載の衝撃吸収部材であって、左右の側壁部と、上壁部と、底壁部を有する角型筒体形状を有しており、前記左右の側壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向と、前記上壁部と前記底壁部の前側のフランジ部の折り曲げ方向が相互に逆向きに設定された衝撃吸収部材。
3. 請求項１又は２記載の衝撃吸収部材であって、左右の側壁部を備えており、該左右の側壁部の前端に左右相互に離間する外側へ折り曲げられた左右の前側フランジ部を備え、該左右の側壁部の後端に左右相互に接近する内側へ折り曲げられた左右の後側フランジ部を備えた衝撃吸収部材。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の衝撃吸収部材であって、上壁部と底壁部を備えており、該上壁部と該底壁部の前端に上下相互に接近する内側へ折り曲げられた上下の前側フランジ部を備え、該上壁部と該底壁部の後端に上下相互に離間する外側へ折り曲げられた上下の後側フランジ部を備えた衝撃吸収部材。
5. 請求項１記載の衝撃吸収部材であって、左右の側壁部と、上壁部と、底壁部を有する角型筒体形状を有しており、前記左右の側壁部と、前記底壁部との間に跨ってビード部を配置した衝撃吸収部材。
   

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