JP2018075905A - 車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を抑制するとともに重量を削減しながら、クラッシュカンをフロントサイドフレームで強固に、かつ、安定的に支持して所期のエネルギ吸収性能を発揮できるようにする。【解決手段】車両前後方向視で、フロントサイドフレーム２の上板部２１、下板部２２、左側板部２３及び右側板部２４の前端部と、クラッシュカン４の上壁部４１、下壁部４２、左側壁部４３及び右側壁部４４の後端部とがそれぞれ重複している。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に設けられる衝撃吸収構造に関し、特に車両前後方向から衝撃荷重が入力したときに前後方向に潰れ変形することによってエネルギ吸収を行う構造の技術分野に属する。
一般に、自動車の前部には、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームが左右両側にそれぞれ配設されている。これらフロントサイドフレームの前端部には車両前方から衝撃荷重が入力したときに前後方向に潰れ変形することによってエネルギ吸収を行うためのクラッシュカンが取り付けられている。さらに左右のクラッシュカンの前端部には、車幅方向に延びるバンパービームが固定されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されている構造では、クラッシュカンの外形状がフロントサイドフレームの前端部の内形状よりも小さくなっている。このクラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部内へ挿入され、さらにクラッシュカンの内部には３つの中子が挿入されており、中子、クラッシュカンの後端部及びフロントサイドフレームの前端部の３部材が複数のボルト及びナットによって共締めされている。
また、特許文献１のクラッシュカンの内部には、上側横壁部と下側横壁部とが形成されるとともに、クラッシュカンの上壁部から上側横壁部まで延びる上側縦壁部と、クラッシュカンの下壁部から下側横壁部まで延びる下側縦壁部とが形成されている。
特開２００６−３４７２６２号公報
ところで、特許文献１のようにクラッシュカンの内部に上側横壁部、下側横壁部、上側縦壁部及び下側縦壁部を設けることで、バンパービームの支持剛性を確保しながら、クラッシュカンの潰れ変形によるエネルギ吸収をコントロールしてクラッシュカンの所期の目的である軽衝突時におけるフロントサイドフレーム等へのダメージを極小化することが可能になると考えられる。
しかしながら、特許文献１では、３つの中子をクラッシュカンの内部に挿入して各中子を２組のボルト及びナットで締結しており、部品点数が大幅に増加してしまうとともに、重量の増加を招く。
また、クラッシュカンの機能を十分に発揮させるためには、潰れ変形の初期から潰れ変形が終わるまでの間、クラッシュカンをその後端部においてしっかりと支持しておく必要がある。ところが、特許文献２の場合、中子がクラッシュカンの上側横壁部よりも上方の空間及び下側横壁部よりも下方の空間では、それぞれ車幅方向外側にのみ設けられていて、車幅方向内側には中子が無い状態となっている。従って、クラッシュカンの車幅方向外側が内側に比べて相対的に強固にフロントサイドフレームに固定されることになり、前方から衝撃荷重が入力したときにその衝撃の程度や方向によってはクラッシュカンが意図しない方向に変位し、このことでクラッシュカンの所期のエネルギ吸収性能が発揮されない場合が考えられる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、部品点数を抑制するとともに重量を削減しながら、クラッシュカンをフロントサイドフレームで強固に、かつ、安定的に支持して所期のエネルギ吸収性能を発揮できるようにすることにある。
上記目的を達成するために、本発明では、車両前後方向視で、クラッシュカンの後端部とフロントサイドフレームの前端部とが重複するように配置し、衝撃荷重が入力したときにクラッシュカンの後端部の上部及び下部をフロントサイドフレームの前端部の上部及び下部によってそれぞれしっかりと支持できるようにした。
第１の発明は、車両の左右両側にそれぞれ配設されて車両前後方向に延びるフロントサイドフレームの車両前端部にクラッシュカンがそれぞれ取り付けられ、該左右のクラッシュカンの車両前端部に車幅方向に延びるバンパービームが取り付けられた車両の衝撃吸収構造において、上記クラッシュカンは、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上壁部及び下壁部と、該上壁部及び下壁部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側壁部と、該上壁部及び下壁部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側壁部とを有する押出成形部材からなり、上記クラッシュカンの内部には、上記右側壁部から上記左側壁部まで延びる上側横壁部及び下側横壁部が上下方向に互いに間隔をあけて設けられるとともに、上記上壁部から上記上側横壁部まで上下方向に延びる上側縦壁部と、上記下壁部から上記下側横壁部まで上下方向に延びる下側縦壁部とが設けられ、上記フロントサイドフレームの前端部は、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上板部及び下板部と、該上板部及び下板部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側板部と、該上板部及び下板部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側板部とを有し、車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの上記上板部、下板部、左側板部及び右側板部の車両前端部と、上記クラッシュカンの上記上壁部、下壁部、左側壁部及び右側壁部の車両後端部とがそれぞれ重複するように配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、フロントサイドフレームの前端部における上部には上板部と左側板部及び右側板部とによって稜線部が２箇所形成され、また、下部には下板部と左側板部及び右側板部とによって稜線部が２箇所形成されることになる。平板な部分に比べて稜線部は強度が高くなるので、フロントサイドフレームの前端部における上部及び下部の強度が高くなる。
一方、クラッシュカンもフロントサイドフレームの前端部と同様に上部及び下部に２箇所ずつ稜線部が形成されることになるので、クラッシュカンの上部及び下部の強度が高くなる。しかも、クラッシュカンの上部の強度は、上側横壁部及び上側縦壁部によって更に高まっており、また、クラッシュカンの下部の強度も、下側横壁部及び下側縦壁部によって更に高まっている。
そして、フロントサイドフレームの上板部、下板部、左側板部及び右側板部の前端部と、クラッシュカンの上壁部、下壁部、左側壁部及び右側壁部の後端部とがそれぞれ重複することで、フロントサイドフレームの上部の強度の高い部分と、クラッシュカンの上部の強度の高い部分とが対応する位置関係になるとともに、フロントサイドフレームの下部の強度の高い部分と、クラッシュカンの下部の強度の高い部分とも対応する位置関係になる。これにより、バンパービームを介してクラッシュカンに衝撃荷重が入力した際に、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部で強固に、かつ、安定的に支持することが可能になるので、従来例のような複数の中子を不要にしながら、クラッシュカンが意図しない方向に変位してしまうのが抑制され、クラッシュカンの所期のエネルギ吸収性能が発揮される。
第２の発明は、第１の発明において、上記フロントサイドフレームの上記左側板部及び上記右側板部には、上下方向中間部に該フロントサイドフレームの内方へ窪んで車両前後方向に延びる凹条部が形成され、上記凹条部は、上記クラッシュカンの上記上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さに配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、フロントサイドフレームの左側板部及び右側板部の凹条部がリブのように機能するので、左側板部及び右側板部が凹条部の形成によって補強される。この凹条部がクラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さにあるので、衝撃荷重が前方から入力した際に、クラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部が、フロントサイドフレームにおける高強度な部位である凹条部の形成部位によって支持される。これにより、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第３の発明は、第１または２の発明において、上記フロントサイドフレームの前端部及び上記クラッシュカンの後端部は、上下方向に長い略矩形断面とされ、車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの前端部の４箇所に形成される稜線部と、上記クラッシュカンの後端部の４箇所に形成される稜線部とがそれぞれ重複していることを特徴とする。
この構成によれば、フロントサイドフレームの稜線部及びクラッシュカンの稜線部は強度の高い部分であり、強度の高い部分同士が対応する位置関係となるので、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記フロントサイドフレームの車両前端部の外形状と、上記クラッシュカンの車両後端部の外形状とは略一致していることを特徴とする。
この構成によれば、衝撃荷重が前方から入力した際に、クラッシュカンの後端部の広い範囲がフロントサイドフレームの前端部によって支持されることになるので、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第１の発明によれば、フロントサイドフレームの上部及び下部の強度の高い部分と、クラッシュカンの上部及び下部の強度の高い部分とがそれぞれ対応する位置関係になるので、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部で強固に、かつ、安定的に支持することができる。これにより、従来例のような複数の中子を不要にして部品点数を抑制できるとともに重量を削減しながら、所期のエネルギ吸収性能を発揮できる。
第２の発明によれば、フロントサイドフレームに形成された凹条部がクラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さに配置されているので、クラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部をフロントサイドフレームの前端部によって確実に支持することができ、クラッシュカンを狙い通りに潰すことができる。
第３の発明によれば、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持することができる。
第４の発明によれば、フロントサイドフレームの前端部の外形状とクラッシュカンの後端部の外形状とが略一致しているので、クラッシュカンの後端部の広い範囲をフロントサイドフレームの前端部によって支持することができ、衝撃荷重が入力したときにクラッシュカンを安定させることができる。
本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造を左上方から見た斜視図である。 車両の衝撃吸収構造の前側部分を示す平面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 図１におけるIV−IV線断面図である。 図１におけるV−V線断面図である。 左側クラッシュカンを右下方から見た斜視図である。 左側クラッシュカンを左上方から見た斜視図である。 左側クラッシュカンの平面図である。 左側クラッシュカンの右側面図である。 図８におけるX−X線断面図である。 図１におけるXI−XI線断面図である。 実施形態の変形例１に係る図６相当図である。 実施形態の変形例１に係る図７相当図である。 実施形態の変形例１に係る図８相当図である。 実施形態の変形例１に係る図９相当図である。 実施形態の変形例２に係る図６相当図である。 実施形態の変形例２に係る図７相当図である。 実施形態の変形例２に係る図８相当図である。 実施形態の変形例２に係る図９相当図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造１を左斜め上方から見た斜視図である。衝撃吸収構造１は、例えば、乗用自動車の前部に設けられており、左側フロントサイドフレーム２と、右側フロントサイドフレーム３と、左側クラッシュカン４と、右側クラッシュカン５と、車幅方向に延びるバンパービーム６とを備えている。左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の前端部に左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５がそれぞれ取り付けられている。左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５の前端部にバンパービーム６が取り付けられている。尚、この実施形態では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両左側を単に「左」といい、車両右側を単に「右」というものとする。
左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３は、それぞれ車体の左側及び右側に配設されており、互いに左右方向に離れた状態で前後方向に延びている。左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の間には、図示しないがエンジンや変速機等が配設されている。また、この車両には、エンジンルームＥと車室（図示せず）とを仕切るダッシュパネルＤＰ（仮想線で概略形状を示す）が設けられている。このダッシュパネルＤＰは略上下方向に延びている。左側フロントサイドフレーム２は、ダッシュパネルＤＰの下部左側近傍から前側へ向けて延び、また、右側フロントサイドフレーム３は、ダッシュパネルＤＰの下部右側近傍から前側へ向けて延びている。
車両の前部には、左側フロントサイドフレーム２の左側方でタワー形状に形成された左側サスタワー部７と、右側フロントサイドフレーム３の右側方でタワー形状に形成された右側サスタワー部８とが設けられている。左側サスタワー部７及び右側サスタワー部８の側方には、それぞれレインフォースメント７ａ、８ａが設けられている。
尚、車両にはフロントバンパ、フェンダー、ボンネットフード等が設けられているが、これらの図示は省略している。
（フロントサイドフレームの構成）
左側フロントサイドフレーム２と右側フロントサイドフレーム３は、左右対称構造であるため、以下、左側フロントサイドフレーム２の構造について詳細に説明する。図３〜図５にも示すように、左側フロントサイドフレーム２は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上板部２１及び下板部２２と、上板部２１及び下板部２２の左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側板部２３と、上板部２１及び下板部２２の右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側板部２４とを有しており、全体として略矩形状に近い断面形状となっている。上板部２１及び下板部２２の左右方向の寸法よりも、左側板部２３及び右側板部２４の上下方向の寸法の方が長く設定されている。
図３に示すように、上板部２１は、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部まで略水平に延びている。下板部２２は、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部近傍までは上板部２１と略平行に延びているが、下板部２２の後端部近傍は湾曲しており、下板部２２の後端部近傍から後端部までは下降傾斜しながら後側へ延びている。図４及び図５に示すように、左側板部２３は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向外側部分を構成している。また、右側板部２４は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側部分を構成している。
左側板部２３には、上下方向中間部に左側フロントサイドフレーム２の内方（右側）へ窪んで前後方向に延びる補強用外側凹条部２３ａが形成されている。外側凹条部２３ａを左側フロントサイドフレーム２の内方へ窪ませることにより、左側フロントサイドフレーム２の側方空間を狭くすることなく、左側フロントサイドフレーム２の補強が可能になる。
外側凹条部２３ａは、左側板部２３の前端部には形成されておらず、左側板部２３の前端部よりも後側の部分から左側板部２３の後端部まで連続して延びている。外側凹条部２３ａの深さは、該外側凹条部２３ａの前端部に近づくほど浅くなり、該外側凹条部２３ａの後端部に近づくほど深くなるように設定されている。外側凹条部２３ａの深さとは、該外側凹条部２３ａの左右方向の寸法である。また、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法は、該外側凹条部２３ａの前端部から後端部まで略等しく設定されており、この実施形態では、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の上下方向の寸法の約１／３とされていて、後述するクラッシュカン４の上側横壁部４６と下側横壁部４７との上下方向の離間寸法と略同等である。
図４及び図５にのみ示すが、外側凹条部２３ａは、左側フロントサイドフレーム２の内方へ突出する上部２３ｂ及び下部２３ｃと、上部２３ｂの突出方向先端部（右端部）から下部２３ｃの突出方向先端部（右端部）まで上下方向に延びる中間板部２３ｄとで構成されている。上部２３ｂ及び下部２３ｃの離間寸法が外側凹条部２３ａの上下方向の寸法に対応している。上部２３ｂは、右端部に近づくほど下に位置するように傾斜している。また、下部２３ｃは、右端部に近づくほど上に位置するように傾斜している。
右側板部２４には、上下方向中間部に左側フロントサイドフレーム２の内方（左側）へ窪んで前後方向に延びる補強用内側凹条部２４ａが形成されている。内側凹条部２４ａは、右側板部２４の前端部には形成されておらず、右側板部２４の前端部よりも後側の部分から右側板部２４の後端部まで連続して延びている。つまり、内側凹条部２４ａ及び外側凹条部２３ａが左側フロントサイドフレーム２の前端部には形成されないことになるので、左側フロントサイドフレーム２の前端部は、上下方向に長い略矩形状の断面を有している。これにより、左側フロントサイドフレーム２の前端部には、上部に２つの稜線部２ａ、２ｂが左右方向に互いに間隔をあけて形成され、下部に２つの稜線部２ｃ、２ｄが左右方向に互いに間隔をあけて形成されることになる。稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部まで連続している。稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが形成された箇所は、平板な部分に比べて強度が高まる。
内側凹条部２４ａの深さは、該内側凹条部２４ａの前端部に近づくほど浅くなり、該内側凹条部２４ａの後端部に近づくほど深くなるように設定されている。また、内側凹条部２４ａの上下方向の寸法は、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法と同様に設定されている。
内側凹条部２４ａは、外側凹条部２３ａと同様に、左側フロントサイドフレーム２の内方へ突出する上部２４ｂ及び下部２４ｃと、上部２４ｂの突出方向先端部（左端部）から下部２４ｃの突出方向先端部（左端部）まで延びる中間板部２４ｄとで構成されている。上部２４ｂは、左端部に近づくほど下に位置するように傾斜している。また、下部２４ｃは、左端部に近づくほど上に位置するように傾斜している。
左側フロントサイドフレーム２は、車幅方向外側に配置されるアウタパネルＯＰと、車幅方向内側に配置されるインナパネルＩＰとを接合することによって構成されている。アウタパネルＯＰ及びインナパネルＩＰは、例えば鋼鈑等をプレス成形してなるものである。アウタパネルＯＰの上部及び下部には接合用フランジＯＰ１、ＯＰ２が形成され、また、インナパネルＩＰの上部及び下部には接合用フランジＩＰ１、ＩＰ２が形成されており、接合用フランジＯＰ１と接合用フランジＩＰ１、接合用フランジＯＰ２と接合用フランジＩＰ２が例えばスポット溶接により接合されている。アウタパネルＯＰとインナパネルＩＰの接合位置は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向中央部よりも内側（右側）である。
図３に示すように、左側フロントサイドフレーム２の前端部には、上下方向に延びるフレーム側セットプレート２５が固定されている。フレーム側セットプレート２５は、左側フロントサイドフレーム２の前端部の外形状よりも大きく形成されており、クラッシュカン４を取り付けるための部材である。同様に、右側フロントサイドフレーム３の前端部にもフレーム側セットプレート３５が固定されている。
（クラッシュカンの構成）
左側クラッシュカン４と右側クラッシュカン５は左右対称構造であるため、以下、左側クラッシュカン４の構造について詳細に説明する。図６〜図９にも示すように、左側クラッシュカン４は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上壁部４１及び下壁部４２と、上壁部４１及び下壁部４２の左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側壁部４３と、上壁部４１及び下壁部４２の右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側壁部４４とを有する押出成形部材からなる。押出成形部材とは、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の材料を口金（図示せず）から押し出すことによって成形された部材である。
上壁部４１及び下壁部４２の左右方向の寸法よりも、左側壁部４３及び右側壁部４４の上下方向の寸法の方が長く設定されており、全体として上下方向に長い略矩形状に近い断面形状となっている。左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の左右方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の上板部２１及び下板部２２の左右方向の寸法と略同じに設定されている。また、左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の上下方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の左側板部２３及び右側板部２４の上下方向の寸法と略同じに設定されている。
左側クラッシュカン４の前端部には、上部に２つの稜線部４ａ、４ｂが左右方向に互いに間隔をあけて形成され、下部に２つの稜線部４ｃ、４ｄが左右方向に互いに間隔をあけて形成されることになる。稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで連続している。
また、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の後側の縁部は左右方向に延びている。左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の後側の縁部は上下方向に延びている。これにより、左側クラッシュカン４の後端面は上下及び左右方向に延びる面となり、この後端面には、クラッシュカン側セットプレート４５（図１〜図３にのみ示す）が固定されている。クラッシュカン側セットプレート４５とフレーム側セットプレート２５とは、例えばボルト１００及びナット１０１等の締結部材によって締結されている。
左側フロントサイドフレーム２の前端部の外形状と、左側クラッシュカン４の後端部の外形状とは略一致している。これにより、車両前後方向視において、左側フロントサイドフレーム２の前端部の４箇所に形成される稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、左側クラッシュカン４の後端部の４箇所に形成される稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとがそれぞれ重複するとともに、左側フロントサイドフレーム２の上板部２１、下板部２２、左側板部２３及び右側板部２４の前端部と、左側クラッシュカン４の上壁部４１、下壁部４２、左側壁部４３及び右側壁部４４の後端部とがそれぞれ重複することになる。
尚、図３に示すように、左側フロントサイドフレーム２と左側クラッシュカン４との間には、セットプレート２５、４５が介在しているので、左側フロントサイドフレーム２と左側クラッシュカン４とが接触していないが、車両前後方向から見たときには、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とが互いに重複するような位置関係となる。また、車両前後方向から見たときに、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とが完全に重複していなくてもよく、板厚の半分程度のずれは許容される。
一方、図７及び図８に示すように、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部は、左側へ行くほど後に位置するように、左右方向に対して所定の傾斜角度を持って傾斜しながら左右方向に延びている。これにより、左側クラッシュカン４の左側壁部４３の前側の縁部が、右側壁部４４の前側の縁部よりも後に位置することになる。この上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部の形状は、後述するバンパービーム６の形状に対応させるための形状である。尚、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部は、左側へ行くほど後に位置するように、湾曲しながら延びる形状であってもよい。また、左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の前側の縁部は上下方向に延びている。
図７及び図１０に示すように、左側クラッシュカン４の内部には、右側壁部４４から左側壁部４３まで延びる上側横壁部４６及び下側横壁部４７が上下方向に互いに間隔をあけて設けられるとともに、上壁部４１から上側横壁部４６まで上下方向に延びる上側縦壁部４８と、下壁部４２から下側横壁部４７まで上下方向に延びる下側縦壁部４９とが設けられている。すなわち、上側横壁部４６は、右側壁部４４の上下方向中央部よりも上側の部位から左側壁部４３の上下方向中央部よりも上側の部位まで左右方向に延びるとともに、上壁部４１と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。下側横壁部４７は、右側壁部４４の上下方向中央部よりも下側の部位から左側壁部４３の上下方向中央部よりも下側の部位まで左右方向に延びるとともに、下壁部４２と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。上側横壁部４６及び下側横壁部４７により、左側クラッシュカン４の内部が上下方向に３つの空間、即ち上側空間Ｒ１、中央空間Ｒ２及び下側空間Ｒ３に区画される。この実施形態では、上側空間Ｒ１、中央空間Ｒ２及び下側空間Ｒ３の上下方向の寸法は略同じに設定されている。
上側横壁部４６及び下側横壁部４７の高さと、左側フロントサイドフレーム２の外側凹条部２３ａ及び内側凹条部２４ａの高さとは略同一となるように設定されている。具体的には、上側横壁部４６の高さは、外側凹条部２３ａを構成している上部２３ｂ及び内側凹条部２４ａを構成している上部２４ｂと略同一高さに設定されている。下側横壁部４７の高さは、外側凹条部２３ａを構成している下部２３ｃ及び内側凹条部２４ａを構成している下部２４ｃと略同一高さに設定されている。
上側縦壁部４８は、上壁部４１の左右方向中央部から上側横壁部４６の左右方向中央部まで上下方向に延びるとともに、左右両側壁部４３、４４と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。上側縦壁部４８によって上側空間Ｒ１が左右方向に２つに区画されている。下側縦壁部４９は、下壁部４２の左右方向中央部から下側横壁部４７の左右方向中央部まで上下方向に延びるとともに、左右両側壁部４３、４４と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。下側縦壁部４９によって下側空間Ｒ３が左右方向に２つに区画されている。
上壁部４１と下壁部４２とは略同じ肉厚であり、また、左側壁部４３と右側壁部４４とは略同じ肉厚である。さらに、上側横壁部４６と下側横壁部４７とは略同じ肉厚であり、また、上側縦壁部４８と下側縦壁部４９とは略同じ肉厚である。
左側クラッシュカン４には、前後方向に圧縮荷重が入力したときに潰れを誘起するための誘起部４０が設けられている。誘起部４０は、右側壁部４４の前部において該右側壁部４４の前端部よりも後側に離れた部位に、左側へ窪むように形成されたビードからなり、右側壁部４４の上端部から下端部まで延びている。誘起部４０の水平断面形状は、右側へ開放する円弧に近似した形状である。誘起部４０が溝状部であることから、図６に示すように、上壁部４１及び下壁部４２の右側の縁部の一部が切り欠かれることになり、上壁部４１及び下壁部４２には欠損部４１ａ、４２ａが形成される。また、同様に、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右側の縁部の一部が切り欠かれることになり、図７に示すように、上側横壁部４６及び下側横壁部４７には欠損部４６ａ、４７ａが形成される。一方、左側クラッシュカン４の左側壁部４３には誘起部が設けられていない。尚、誘起部４０は、省略してもよい。
（バンパービームの構成）
図１及び図１１に示すように、バンパービーム６は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上板部６１及び下板部６２と、上板部６１及び下板部６２の前端部同士を繋ぐように上下方向に延びる前板部６３と、上板部２１及び下板部２２の後端部同士を繋ぐように上下方向に延びる後板部６４とを有しており、全体として略矩形状に近い断面形状となっている。上板部６１及び下板部６２の前後方向の寸法よりも、前板部６３及び後板部６４の上下方向の寸法の方が長く設定されている。
バンパービーム６もクラッシュカン４、５と同様に押出成形部材とすることができるが、これに限られるものではなく、プレス成形された板材で構成されたものであってもよい。バンパービーム６は、図２に示すように平面視で全体として湾曲するように形成されており、車幅方向外側ほど後側に位置するような形状、即ち、車幅方向中央部が最も前に位置するような形状となっている。このようなバンパービーム６の形状は、車両デザインの関係から決定されている。また、バンパービーム６は、車幅方向外側ほど後側に位置するように平面視で傾斜した形状であってもよい。
図１及び図１１に示すように、バンパービーム６の内部には、前板部６３から後板部６４まで延びる上側横板部６６及び下側横板部６７が上下方向に互いに間隔をあけて設けられている。上側横板部６６は、前板部６３の上下方向中央部よりも上側の部位から後板部６４の上下方向中央部よりも上側の部位まで前後方向に延びるとともに、上板部６１と略平行にバンパービーム６の左端部から右端部まで延びている。下側横板部６７は、前板部６３の上下方向中央部よりも下側の部位から後板部６４の上下方向中央部よりも下側の部位まで前後方向に延びるとともに、下板部６２と略平行にバンパービーム６の左端部から右端部まで延びている。
上側横板部６６及び下側横板部６７により、バンパービーム６の内部が上下方向に３つの空間、即ち上側空間Ｓ１、中央空間Ｓ２及び下側空間Ｓ３に区画される。この実施形態では、上側空間Ｓ１、中央空間Ｓ２及び下側空間Ｓ３の上下方向の寸法は略同じに設定されている。上側横板部６６及び下側横板部６７の高さは、それぞれ、左側クラッシュカン４の上側横壁部４６及び下側横壁部４７の高さと略一致している。
また、前板部６３及び後板部６４の肉厚は、略等しくなっており、上板部６１、下板部６２、上側横板部６６及び下側横板部６７の肉厚と比較して厚く設定されている。上板部６１、下板部６２、上側横板部６６及び下側横板部６７の肉厚は略等しい。
（実施形態の作用効果）
次に、上記のように構成された車両の衝撃吸収構造１の作用効果について説明する。車両が低車速（例えば１５ｋｍ／ｈ以下）で正面衝突したとき（軽衝突時）のように、前方から所定以下の衝撃荷重が入力した場合について説明する。前方からの衝撃荷重は、図示しないフロントバンパ等を介してバンパービーム６に入力し、このバンパービーム６から左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５に圧縮力が作用する。尚、衝突の状況によっては、左側クラッシュカン４にのみ圧縮力が作用する場合や、右側クラッシュカン５にのみ圧縮力が作用する場合がある。
左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５は、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３に取り付けられているので、バンパービーム６と、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３との間で圧縮力を受ける。このとき、左側フロントサイドフレーム２の前端部における上部には稜線部２ａ、２ｂが形成され、また、下部には稜線部２ｃ、２ｄが形成されていて、左側フロントサイドフレーム２の前端部における上部及び下部には平板な部分に比べて強度の高い部分が２箇所ずつ存在することになり、これにより、フロントサイドフレーム２の前端部における上部及び下部の強度が高まっている。
一方、左側クラッシュカン４も左側フロントサイドフレーム２の前端部と同様に上部及び下部に稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されているので、左側クラッシュカン４の上部及び下部の強度が高まっている。しかも、左側クラッシュカン４の上部の強度は、上側横壁部４６及び上側縦壁部４８によって更に高まっており、また、左側クラッシュカン４の下部の強度も、下側横壁部４７及び下側縦壁部４９によって更に高まっている。
そして、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とがそれぞれ重複することで、左側フロントサイドフレーム２の上部の強度の高い部分と、左側クラッシュカン４の上部の強度の高い部分とが対応する位置関係になるとともに、左側フロントサイドフレーム２の下部の強度の高い部分と、左側クラッシュカン４の下部の強度の高い部分とも対応する位置関係になる。
これにより、バンパービーム６を介して左側クラッシュカン４に衝撃荷重が入力した際に、左側クラッシュカン４の後端部を左側フロントサイドフレーム２の前端部で強固に、かつ、安定的に支持することが可能になるので、従来例のような複数の中子を不要にしながら、左側クラッシュカン４が意図しない方向に変位してしまうのが抑制され、左側クラッシュカン４がバンパービーム６と左側フロントサイドフレーム２との間で潰れ変形して所期のエネルギ吸収性能が発揮される。右側クラッシュカン５も同様である。
左側クラッシュカン４が潰れ変形するときには、左側クラッシュカン４の右側壁部４４の前部に誘起部４０を設けているので、左側クラッシュカン４の右側の前部が潰れ変形を開始した後、他の部分が潰れ変形し始める。これにより、左側クラッシュカン４の右側と左側とを同等のタイミングで潰すことができるので、左側クラッシュカン４の全体を利用してエネルギ吸収が可能になる。
また、例えばバンパービーム６の車幅方向中間部に衝突荷重が入力された場合に、左側クラッシュカン４の右側壁部４４の潰れ変形が誘起部４０によって誘起されるので、右側壁部４４を介して左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側に伝達される荷重を抑制することができる。これにより、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側の変形が抑制される。右側クラッシュカン５も同様である。
以上より、軽衝突時における左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の変形が抑制される。
（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
図１２〜図１５に示す変形例１及び図１６〜図１９に示す変形例２のように、左側クラッシュカン４の右側に、材料の一部を欠損することによって複数の欠損部７０〜７３、８０〜８３を設けてもよい。変形例１、２の欠損部７０〜７３、８０〜８３は、左側クラッシュカン４の前部に設けられており、上記誘起部４０と同様に作用するものである。
変形例１の欠損部７０〜７３は、右側壁部４４の前端部から後側に離れた部分に位置しており、上下方向に互いに間隔をあけて設けられていて、全て貫通孔となっている。上下２つの欠損部７０、７３は、それぞれ、稜線部４ａ、４ｃに形成されている。中間の２つの欠損部７１、７２は、それぞれ、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右端部まで連続して設けられている。
また、変形例２の欠損部８０〜８３は、上下方向に互いに間隔をあけて設けられていて、右側壁部４４の前端部から後側に向けて所定範囲を切り欠くことによってできた切欠部となっている。上下２つの欠損部８０、８３は、それぞれ、稜線部４ａ、４ｃに形成されている。中間の２つの欠損部８１、８２は、それぞれ、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右端部まで連続して切り欠くことによって設けられている。
変形例１、２では４つの欠損部７０〜７３、８０〜８３を設けているが、これに限らず、３つ以下、５つ以上であってもよい。
上記実施形態では、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３がプレス成形された板材で構成されている場合について説明したが、これに限らず、押出成形部材で構成されていてもよい。
以上説明したように、本発明に係る車両の衝撃吸収構造は、例えば乗用自動車の前部に設けることができる。
１ 車両の衝撃吸収構造
２、３ フロントサイドフレーム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 稜線部
４、５ クラッシュカン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 稜線部
６ バンパービーム
２１ 上板部
２２ 下板部
２３ 左側板部
２３ａ 外側凹条部
２４ 右側板部
２４ａ 内側凹条部
４１ 上壁部
４２ 下壁部
４３ 左側壁部
４４ 右側壁部
本発明は、車両に設けられる衝撃吸収構造に関し、特に車両前後方向から衝撃荷重が入力したときに前後方向に潰れ変形することによってエネルギ吸収を行う構造の技術分野に属する。
一般に、自動車の前部には、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームが左右両側にそれぞれ配設されている。これらフロントサイドフレームの前端部には車両前方から衝撃荷重が入力したときに前後方向に潰れ変形することによってエネルギ吸収を行うためのクラッシュカンが取り付けられている。さらに左右のクラッシュカンの前端部には、車幅方向に延びるバンパービームが固定されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されている構造では、クラッシュカンの外形状がフロントサイドフレームの前端部の内形状よりも小さくなっている。このクラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部内へ挿入され、さらにクラッシュカンの内部には３つの中子が挿入されており、中子、クラッシュカンの後端部及びフロントサイドフレームの前端部の３部材が複数のボルト及びナットによって共締めされている。
また、特許文献１のクラッシュカンの内部には、上側横壁部と下側横壁部とが形成されるとともに、クラッシュカンの上壁部から上側横壁部まで延びる上側縦壁部と、クラッシュカンの下壁部から下側横壁部まで延びる下側縦壁部とが形成されている。
特開２００６−３４７２６２号公報
ところで、特許文献１のようにクラッシュカンの内部に上側横壁部、下側横壁部、上側縦壁部及び下側縦壁部を設けることで、バンパービームの支持剛性を確保しながら、クラッシュカンの潰れ変形によるエネルギ吸収をコントロールしてクラッシュカンの所期の目的である軽衝突時におけるフロントサイドフレーム等へのダメージを極小化することが可能になると考えられる。
しかしながら、特許文献１では、３つの中子をクラッシュカンの内部に挿入して各中子を２組のボルト及びナットで締結しており、部品点数が大幅に増加してしまうとともに、重量の増加を招く。
また、クラッシュカンの機能を十分に発揮させるためには、潰れ変形の初期から潰れ変形が終わるまでの間、クラッシュカンをその後端部においてしっかりと支持しておく必要がある。ところが、特許文献２の場合、中子がクラッシュカンの上側横壁部よりも上方の空間及び下側横壁部よりも下方の空間では、それぞれ車幅方向外側にのみ設けられていて、車幅方向内側には中子が無い状態となっている。従って、クラッシュカンの車幅方向外側が内側に比べて相対的に強固にフロントサイドフレームに固定されることになり、前方から衝撃荷重が入力したときにその衝撃の程度や方向によってはクラッシュカンが意図しない方向に変位し、このことでクラッシュカンの所期のエネルギ吸収性能が発揮されない場合が考えられる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、部品点数を抑制するとともに重量を削減しながら、クラッシュカンをフロントサイドフレームで強固に、かつ、安定的に支持して所期のエネルギ吸収性能を発揮できるようにすることにある。
上記目的を達成するために、本発明では、車両前後方向視で、クラッシュカンの後端部とフロントサイドフレームの前端部とが重複するように配置し、衝撃荷重が入力したときにクラッシュカンの後端部の上部及び下部をフロントサイドフレームの前端部の上部及び下部によってそれぞれしっかりと支持できるようにした。
第１の発明は、車両の左右両側にそれぞれ配設されて車両前後方向に延びるフロントサイドフレームの車両前端部にクラッシュカンがそれぞれ取り付けられ、該左右のクラッシュカンの車両前端部に車幅方向に延びるバンパービームが取り付けられた車両の衝撃吸収構造において、上記クラッシュカンは、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上壁部及び下壁部と、該上壁部及び下壁部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側壁部と、該上壁部及び下壁部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側壁部とを有する押出成形部材からなり、上記クラッシュカンの内部には、上記右側壁部から上記左側壁部まで延びる上側横壁部及び下側横壁部が上下方向に互いに間隔をあけて設けられるとともに、上記上壁部から上記上側横壁部まで上下方向に延びる上側縦壁部と、上記下壁部から上記下側横壁部まで上下方向に延びる下側縦壁部とが設けられ、上記フロントサイドフレームの前端部は、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上板部及び下板部と、該上板部及び下板部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側板部と、該上板部及び下板部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側板部とを有し、上記フロントサイドフレームの上記左側板部及び上記右側板部には、上下方向中間部に該フロントサイドフレームの内方へ窪んで車両前後方向に延びる凹条部が形成され、車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの上記上板部、下板部、左側板部及び右側板部の車両前端部と、上記クラッシュカンの上記上壁部、下壁部、左側壁部及び右側壁部の車両後端部とがそれぞれ重複するように配置され、上記凹条部は、上記クラッシュカンの上記上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さに配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、フロントサイドフレームの前端部における上部には上板部と左側板部及び右側板部とによって稜線部が２箇所形成され、また、下部には下板部と左側板部及び右側板部とによって稜線部が２箇所形成されることになる。平板な部分に比べて稜線部は強度が高くなるので、フロントサイドフレームの前端部における上部及び下部の強度が高くなる。
一方、クラッシュカンもフロントサイドフレームの前端部と同様に上部及び下部に２箇所ずつ稜線部が形成されることになるので、クラッシュカンの上部及び下部の強度が高くなる。しかも、クラッシュカンの上部の強度は、上側横壁部及び上側縦壁部によって更に高まっており、また、クラッシュカンの下部の強度も、下側横壁部及び下側縦壁部によって更に高まっている。
そして、フロントサイドフレームの上板部、下板部、左側板部及び右側板部の前端部と、クラッシュカンの上壁部、下壁部、左側壁部及び右側壁部の後端部とがそれぞれ重複することで、フロントサイドフレームの上部の強度の高い部分と、クラッシュカンの上部の強度の高い部分とが対応する位置関係になるとともに、フロントサイドフレームの下部の強度の高い部分と、クラッシュカンの下部の強度の高い部分とも対応する位置関係になる。これにより、バンパービームを介してクラッシュカンに衝撃荷重が入力した際に、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部で強固に、かつ、安定的に支持することが可能になるので、従来例のような複数の中子を不要にしながら、クラッシュカンが意図しない方向に変位してしまうのが抑制され、クラッシュカンの所期のエネルギ吸収性能が発揮される。
また、フロントサイドフレームの左側板部及び右側板部の凹条部がリブのように機能するので、左側板部及び右側板部が凹条部の形成によって補強される。この凹条部がクラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さにあるので、衝撃荷重が前方から入力した際に、クラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部が、フロントサイドフレームにおける高強度な部位である凹条部の形成部位によって支持される。これにより、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第２の発明は、第１の発明において、上記フロントサイドフレームの前端部及び上記クラッシュカンの後端部は、上下方向に長い略矩形断面とされ、車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの前端部の４箇所に形成される稜線部と、上記クラッシュカンの後端部の４箇所に形成される稜線部とがそれぞれ重複していることを特徴とする。
この構成によれば、フロントサイドフレームの稜線部及びクラッシュカンの稜線部は強度の高い部分であり、強度の高い部分同士が対応する位置関係となるので、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第３の発明は、第１または２の発明において、上記フロントサイドフレームの車両前端部の外形状と、上記クラッシュカンの車両後端部の外形状とは略一致していることを特徴とする。
この構成によれば、衝撃荷重が前方から入力した際に、クラッシュカンの後端部の広い範囲がフロントサイドフレームの前端部によって支持されることになるので、クラッシュカンの後端部がフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持される。
第１の発明によれば、フロントサイドフレームの上部及び下部の強度の高い部分と、クラッシュカンの上部及び下部の強度の高い部分とがそれぞれ対応する位置関係になるので、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部で強固に、かつ、安定的に支持することができる。これにより、従来例のような複数の中子を不要にして部品点数を抑制できるとともに重量を削減しながら、所期のエネルギ吸収性能を発揮できる。
また、フロントサイドフレームに形成された凹条部がクラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さに配置されているので、クラッシュカンの上側横壁部及び下側横壁部をフロントサイドフレームの前端部によって確実に支持することができ、クラッシュカンを狙い通りに潰すことができる。
第２の発明によれば、クラッシュカンの後端部をフロントサイドフレームの前端部によってより一層強固に支持することができる。
第３の発明によれば、フロントサイドフレームの前端部の外形状とクラッシュカンの後端部の外形状とが略一致しているので、クラッシュカンの後端部の広い範囲をフロントサイドフレームの前端部によって支持することができ、衝撃荷重が入力したときにクラッシュカンを安定させることができる。
本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造を左上方から見た斜視図である。 車両の衝撃吸収構造の前側部分を示す平面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 図１におけるIV−IV線断面図である。 図１におけるV−V線断面図である。 左側クラッシュカンを右下方から見た斜視図である。 左側クラッシュカンを左上方から見た斜視図である。 左側クラッシュカンの平面図である。 左側クラッシュカンの右側面図である。 図８におけるX−X線断面図である。 図１におけるXI−XI線断面図である。 実施形態の変形例１に係る図６相当図である。 実施形態の変形例１に係る図７相当図である。 実施形態の変形例１に係る図８相当図である。 実施形態の変形例１に係る図９相当図である。 実施形態の変形例２に係る図６相当図である。 実施形態の変形例２に係る図７相当図である。 実施形態の変形例２に係る図８相当図である。 実施形態の変形例２に係る図９相当図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造１を左斜め上方から見た斜視図である。衝撃吸収構造１は、例えば、乗用自動車の前部に設けられており、左側フロントサイドフレーム２と、右側フロントサイドフレーム３と、左側クラッシュカン４と、右側クラッシュカン５と、車幅方向に延びるバンパービーム６とを備えている。左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の前端部に左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５がそれぞれ取り付けられている。左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５の前端部にバンパービーム６が取り付けられている。尚、この実施形態では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両左側を単に「左」といい、車両右側を単に「右」というものとする。
左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３は、それぞれ車体の左側及び右側に配設されており、互いに左右方向に離れた状態で前後方向に延びている。左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の間には、図示しないがエンジンや変速機等が配設されている。また、この車両には、エンジンルームＥと車室（図示せず）とを仕切るダッシュパネルＤＰ（仮想線で概略形状を示す）が設けられている。このダッシュパネルＤＰは略上下方向に延びている。左側フロントサイドフレーム２は、ダッシュパネルＤＰの下部左側近傍から前側へ向けて延び、また、右側フロントサイドフレーム３は、ダッシュパネルＤＰの下部右側近傍から前側へ向けて延びている。
車両の前部には、左側フロントサイドフレーム２の左側方でタワー形状に形成された左側サスタワー部７と、右側フロントサイドフレーム３の右側方でタワー形状に形成された右側サスタワー部８とが設けられている。左側サスタワー部７及び右側サスタワー部８の側方には、それぞれレインフォースメント７ａ、８ａが設けられている。
尚、車両にはフロントバンパ、フェンダー、ボンネットフード等が設けられているが、これらの図示は省略している。
（フロントサイドフレームの構成）
左側フロントサイドフレーム２と右側フロントサイドフレーム３は、左右対称構造であるため、以下、左側フロントサイドフレーム２の構造について詳細に説明する。図３〜図５にも示すように、左側フロントサイドフレーム２は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上板部２１及び下板部２２と、上板部２１及び下板部２２の左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側板部２３と、上板部２１及び下板部２２の右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側板部２４とを有しており、全体として略矩形状に近い断面形状となっている。上板部２１及び下板部２２の左右方向の寸法よりも、左側板部２３及び右側板部２４の上下方向の寸法の方が長く設定されている。
図３に示すように、上板部２１は、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部まで略水平に延びている。下板部２２は、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部近傍までは上板部２１と略平行に延びているが、下板部２２の後端部近傍は湾曲しており、下板部２２の後端部近傍から後端部までは下降傾斜しながら後側へ延びている。図４及び図５に示すように、左側板部２３は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向外側部分を構成している。また、右側板部２４は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側部分を構成している。
左側板部２３には、上下方向中間部に左側フロントサイドフレーム２の内方（右側）へ窪んで前後方向に延びる補強用外側凹条部２３ａが形成されている。外側凹条部２３ａを左側フロントサイドフレーム２の内方へ窪ませることにより、左側フロントサイドフレーム２の側方空間を狭くすることなく、左側フロントサイドフレーム２の補強が可能になる。
外側凹条部２３ａは、左側板部２３の前端部には形成されておらず、左側板部２３の前端部よりも後側の部分から左側板部２３の後端部まで連続して延びている。外側凹条部２３ａの深さは、該外側凹条部２３ａの前端部に近づくほど浅くなり、該外側凹条部２３ａの後端部に近づくほど深くなるように設定されている。外側凹条部２３ａの深さとは、該外側凹条部２３ａの左右方向の寸法である。また、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法は、該外側凹条部２３ａの前端部から後端部まで略等しく設定されており、この実施形態では、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の上下方向の寸法の約１／３とされていて、後述するクラッシュカン４の上側横壁部４６と下側横壁部４７との上下方向の離間寸法と略同等である。
図４及び図５にのみ示すが、外側凹条部２３ａは、左側フロントサイドフレーム２の内方へ突出する上部２３ｂ及び下部２３ｃと、上部２３ｂの突出方向先端部（右端部）から下部２３ｃの突出方向先端部（右端部）まで上下方向に延びる中間板部２３ｄとで構成されている。上部２３ｂ及び下部２３ｃの離間寸法が外側凹条部２３ａの上下方向の寸法に対応している。上部２３ｂは、右端部に近づくほど下に位置するように傾斜している。また、下部２３ｃは、右端部に近づくほど上に位置するように傾斜している。
右側板部２４には、上下方向中間部に左側フロントサイドフレーム２の内方（左側）へ窪んで前後方向に延びる補強用内側凹条部２４ａが形成されている。内側凹条部２４ａは、右側板部２４の前端部には形成されておらず、右側板部２４の前端部よりも後側の部分から右側板部２４の後端部まで連続して延びている。つまり、内側凹条部２４ａ及び外側凹条部２３ａが左側フロントサイドフレーム２の前端部には形成されないことになるので、左側フロントサイドフレーム２の前端部は、上下方向に長い略矩形状の断面を有している。これにより、左側フロントサイドフレーム２の前端部には、上部に２つの稜線部２ａ、２ｂが左右方向に互いに間隔をあけて形成され、下部に２つの稜線部２ｃ、２ｄが左右方向に互いに間隔をあけて形成されることになる。稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、左側フロントサイドフレーム２の前端部から後端部まで連続している。稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが形成された箇所は、平板な部分に比べて強度が高まる。
内側凹条部２４ａの深さは、該内側凹条部２４ａの前端部に近づくほど浅くなり、該内側凹条部２４ａの後端部に近づくほど深くなるように設定されている。また、内側凹条部２４ａの上下方向の寸法は、外側凹条部２３ａの上下方向の寸法と同様に設定されている。
内側凹条部２４ａは、外側凹条部２３ａと同様に、左側フロントサイドフレーム２の内方へ突出する上部２４ｂ及び下部２４ｃと、上部２４ｂの突出方向先端部（左端部）から下部２４ｃの突出方向先端部（左端部）まで延びる中間板部２４ｄとで構成されている。上部２４ｂは、左端部に近づくほど下に位置するように傾斜している。また、下部２４ｃは、左端部に近づくほど上に位置するように傾斜している。
左側フロントサイドフレーム２は、車幅方向外側に配置されるアウタパネルＯＰと、車幅方向内側に配置されるインナパネルＩＰとを接合することによって構成されている。アウタパネルＯＰ及びインナパネルＩＰは、例えば鋼鈑等をプレス成形してなるものである。アウタパネルＯＰの上部及び下部には接合用フランジＯＰ１、ＯＰ２が形成され、また、インナパネルＩＰの上部及び下部には接合用フランジＩＰ１、ＩＰ２が形成されており、接合用フランジＯＰ１と接合用フランジＩＰ１、接合用フランジＯＰ２と接合用フランジＩＰ２が例えばスポット溶接により接合されている。アウタパネルＯＰとインナパネルＩＰの接合位置は、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向中央部よりも内側（右側）である。
図３に示すように、左側フロントサイドフレーム２の前端部には、上下方向に延びるフレーム側セットプレート２５が固定されている。フレーム側セットプレート２５は、左側フロントサイドフレーム２の前端部の外形状よりも大きく形成されており、クラッシュカン４を取り付けるための部材である。同様に、右側フロントサイドフレーム３の前端部にもフレーム側セットプレート３５が固定されている。
（クラッシュカンの構成）
左側クラッシュカン４と右側クラッシュカン５は左右対称構造であるため、以下、左側クラッシュカン４の構造について詳細に説明する。図６〜図９にも示すように、左側クラッシュカン４は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上壁部４１及び下壁部４２と、上壁部４１及び下壁部４２の左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側壁部４３と、上壁部４１及び下壁部４２の右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側壁部４４とを有する押出成形部材からなる。押出成形部材とは、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の材料を口金（図示せず）から押し出すことによって成形された部材である。
上壁部４１及び下壁部４２の左右方向の寸法よりも、左側壁部４３及び右側壁部４４の上下方向の寸法の方が長く設定されており、全体として上下方向に長い略矩形状に近い断面形状となっている。左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の左右方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の上板部２１及び下板部２２の左右方向の寸法と略同じに設定されている。また、左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の上下方向の寸法は、左側フロントサイドフレーム２の左側板部２３及び右側板部２４の上下方向の寸法と略同じに設定されている。
左側クラッシュカン４の前端部には、上部に２つの稜線部４ａ、４ｂが左右方向に互いに間隔をあけて形成され、下部に２つの稜線部４ｃ、４ｄが左右方向に互いに間隔をあけて形成されることになる。稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで連続している。
また、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の後側の縁部は左右方向に延びている。左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の後側の縁部は上下方向に延びている。これにより、左側クラッシュカン４の後端面は上下及び左右方向に延びる面となり、この後端面には、クラッシュカン側セットプレート４５（図１〜図３にのみ示す）が固定されている。クラッシュカン側セットプレート４５とフレーム側セットプレート２５とは、例えばボルト１００及びナット１０１等の締結部材によって締結されている。
左側フロントサイドフレーム２の前端部の外形状と、左側クラッシュカン４の後端部の外形状とは略一致している。これにより、車両前後方向視において、左側フロントサイドフレーム２の前端部の４箇所に形成される稜線部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、左側クラッシュカン４の後端部の４箇所に形成される稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとがそれぞれ重複するとともに、左側フロントサイドフレーム２の上板部２１、下板部２２、左側板部２３及び右側板部２４の前端部と、左側クラッシュカン４の上壁部４１、下壁部４２、左側壁部４３及び右側壁部４４の後端部とがそれぞれ重複することになる。
尚、図３に示すように、左側フロントサイドフレーム２と左側クラッシュカン４との間には、セットプレート２５、４５が介在しているので、左側フロントサイドフレーム２と左側クラッシュカン４とが接触していないが、車両前後方向から見たときには、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とが互いに重複するような位置関係となる。また、車両前後方向から見たときに、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とが完全に重複していなくてもよく、板厚の半分程度のずれは許容される。
一方、図７及び図８に示すように、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部は、左側へ行くほど後に位置するように、左右方向に対して所定の傾斜角度を持って傾斜しながら左右方向に延びている。これにより、左側クラッシュカン４の左側壁部４３の前側の縁部が、右側壁部４４の前側の縁部よりも後に位置することになる。この上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部の形状は、後述するバンパービーム６の形状に対応させるための形状である。尚、左側クラッシュカン４の上壁部４１及び下壁部４２の前側の縁部は、左側へ行くほど後に位置するように、湾曲しながら延びる形状であってもよい。また、左側クラッシュカン４の左側壁部４３及び右側壁部４４の前側の縁部は上下方向に延びている。
図７及び図１０に示すように、左側クラッシュカン４の内部には、右側壁部４４から左側壁部４３まで延びる上側横壁部４６及び下側横壁部４７が上下方向に互いに間隔をあけて設けられるとともに、上壁部４１から上側横壁部４６まで上下方向に延びる上側縦壁部４８と、下壁部４２から下側横壁部４７まで上下方向に延びる下側縦壁部４９とが設けられている。すなわち、上側横壁部４６は、右側壁部４４の上下方向中央部よりも上側の部位から左側壁部４３の上下方向中央部よりも上側の部位まで左右方向に延びるとともに、上壁部４１と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。下側横壁部４７は、右側壁部４４の上下方向中央部よりも下側の部位から左側壁部４３の上下方向中央部よりも下側の部位まで左右方向に延びるとともに、下壁部４２と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。上側横壁部４６及び下側横壁部４７により、左側クラッシュカン４の内部が上下方向に３つの空間、即ち上側空間Ｒ１、中央空間Ｒ２及び下側空間Ｒ３に区画される。この実施形態では、上側空間Ｒ１、中央空間Ｒ２及び下側空間Ｒ３の上下方向の寸法は略同じに設定されている。
上側横壁部４６及び下側横壁部４７の高さと、左側フロントサイドフレーム２の外側凹条部２３ａ及び内側凹条部２４ａの高さとは略同一となるように設定されている。具体的には、上側横壁部４６の高さは、外側凹条部２３ａを構成している上部２３ｂ及び内側凹条部２４ａを構成している上部２４ｂと略同一高さに設定されている。下側横壁部４７の高さは、外側凹条部２３ａを構成している下部２３ｃ及び内側凹条部２４ａを構成している下部２４ｃと略同一高さに設定されている。
上側縦壁部４８は、上壁部４１の左右方向中央部から上側横壁部４６の左右方向中央部まで上下方向に延びるとともに、左右両側壁部４３、４４と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。上側縦壁部４８によって上側空間Ｒ１が左右方向に２つに区画されている。下側縦壁部４９は、下壁部４２の左右方向中央部から下側横壁部４７の左右方向中央部まで上下方向に延びるとともに、左右両側壁部４３、４４と略平行に左側クラッシュカン４の前端部から後端部まで延びている。下側縦壁部４９によって下側空間Ｒ３が左右方向に２つに区画されている。
上壁部４１と下壁部４２とは略同じ肉厚であり、また、左側壁部４３と右側壁部４４とは略同じ肉厚である。さらに、上側横壁部４６と下側横壁部４７とは略同じ肉厚であり、また、上側縦壁部４８と下側縦壁部４９とは略同じ肉厚である。
左側クラッシュカン４には、前後方向に圧縮荷重が入力したときに潰れを誘起するための誘起部４０が設けられている。誘起部４０は、右側壁部４４の前部において該右側壁部４４の前端部よりも後側に離れた部位に、左側へ窪むように形成されたビードからなり、右側壁部４４の上端部から下端部まで延びている。誘起部４０の水平断面形状は、右側へ開放する円弧に近似した形状である。誘起部４０が溝状部であることから、図６に示すように、上壁部４１及び下壁部４２の右側の縁部の一部が切り欠かれることになり、上壁部４１及び下壁部４２には欠損部４１ａ、４２ａが形成される。また、同様に、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右側の縁部の一部が切り欠かれることになり、図７に示すように、上側横壁部４６及び下側横壁部４７には欠損部４６ａ、４７ａが形成される。一方、左側クラッシュカン４の左側壁部４３には誘起部が設けられていない。尚、誘起部４０は、省略してもよい。
（バンパービームの構成）
図１及び図１１に示すように、バンパービーム６は、互いに上下方向に離れて左右方向に延びる上板部６１及び下板部６２と、上板部６１及び下板部６２の前端部同士を繋ぐように上下方向に延びる前板部６３と、上板部２１及び下板部２２の後端部同士を繋ぐように上下方向に延びる後板部６４とを有しており、全体として略矩形状に近い断面形状となっている。上板部６１及び下板部６２の前後方向の寸法よりも、前板部６３及び後板部６４の上下方向の寸法の方が長く設定されている。
バンパービーム６もクラッシュカン４、５と同様に押出成形部材とすることができるが、これに限られるものではなく、プレス成形された板材で構成されたものであってもよい。バンパービーム６は、図２に示すように平面視で全体として湾曲するように形成されており、車幅方向外側ほど後側に位置するような形状、即ち、車幅方向中央部が最も前に位置するような形状となっている。このようなバンパービーム６の形状は、車両デザインの関係から決定されている。また、バンパービーム６は、車幅方向外側ほど後側に位置するように平面視で傾斜した形状であってもよい。
図１及び図１１に示すように、バンパービーム６の内部には、前板部６３から後板部６４まで延びる上側横板部６６及び下側横板部６７が上下方向に互いに間隔をあけて設けられている。上側横板部６６は、前板部６３の上下方向中央部よりも上側の部位から後板部６４の上下方向中央部よりも上側の部位まで前後方向に延びるとともに、上板部６１と略平行にバンパービーム６の左端部から右端部まで延びている。下側横板部６７は、前板部６３の上下方向中央部よりも下側の部位から後板部６４の上下方向中央部よりも下側の部位まで前後方向に延びるとともに、下板部６２と略平行にバンパービーム６の左端部から右端部まで延びている。
上側横板部６６及び下側横板部６７により、バンパービーム６の内部が上下方向に３つの空間、即ち上側空間Ｓ１、中央空間Ｓ２及び下側空間Ｓ３に区画される。この実施形態では、上側空間Ｓ１、中央空間Ｓ２及び下側空間Ｓ３の上下方向の寸法は略同じに設定されている。上側横板部６６及び下側横板部６７の高さは、それぞれ、左側クラッシュカン４の上側横壁部４６及び下側横壁部４７の高さと略一致している。
また、前板部６３及び後板部６４の肉厚は、略等しくなっており、上板部６１、下板部６２、上側横板部６６及び下側横板部６７の肉厚と比較して厚く設定されている。上板部６１、下板部６２、上側横板部６６及び下側横板部６７の肉厚は略等しい。
（実施形態の作用効果）
次に、上記のように構成された車両の衝撃吸収構造１の作用効果について説明する。車両が低車速（例えば１５ｋｍ／ｈ以下）で正面衝突したとき（軽衝突時）のように、前方から所定以下の衝撃荷重が入力した場合について説明する。前方からの衝撃荷重は、図示しないフロントバンパ等を介してバンパービーム６に入力し、このバンパービーム６から左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５に圧縮力が作用する。尚、衝突の状況によっては、左側クラッシュカン４にのみ圧縮力が作用する場合や、右側クラッシュカン５にのみ圧縮力が作用する場合がある。
左側クラッシュカン４及び右側クラッシュカン５は、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３に取り付けられているので、バンパービーム６と、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３との間で圧縮力を受ける。このとき、左側フロントサイドフレーム２の前端部における上部には稜線部２ａ、２ｂが形成され、また、下部には稜線部２ｃ、２ｄが形成されていて、左側フロントサイドフレーム２の前端部における上部及び下部には平板な部分に比べて強度の高い部分が２箇所ずつ存在することになり、これにより、フロントサイドフレーム２の前端部における上部及び下部の強度が高まっている。
一方、左側クラッシュカン４も左側フロントサイドフレーム２の前端部と同様に上部及び下部に稜線部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されているので、左側クラッシュカン４の上部及び下部の強度が高まっている。しかも、左側クラッシュカン４の上部の強度は、上側横壁部４６及び上側縦壁部４８によって更に高まっており、また、左側クラッシュカン４の下部の強度も、下側横壁部４７及び下側縦壁部４９によって更に高まっている。
そして、左側フロントサイドフレーム２の各板部２１〜２４の前端部と、左側クラッシュカン４の各壁部４１〜４４の後端部とがそれぞれ重複することで、左側フロントサイドフレーム２の上部の強度の高い部分と、左側クラッシュカン４の上部の強度の高い部分とが対応する位置関係になるとともに、左側フロントサイドフレーム２の下部の強度の高い部分と、左側クラッシュカン４の下部の強度の高い部分とも対応する位置関係になる。
これにより、バンパービーム６を介して左側クラッシュカン４に衝撃荷重が入力した際に、左側クラッシュカン４の後端部を左側フロントサイドフレーム２の前端部で強固に、かつ、安定的に支持することが可能になるので、従来例のような複数の中子を不要にしながら、左側クラッシュカン４が意図しない方向に変位してしまうのが抑制され、左側クラッシュカン４がバンパービーム６と左側フロントサイドフレーム２との間で潰れ変形して所期のエネルギ吸収性能が発揮される。右側クラッシュカン５も同様である。
左側クラッシュカン４が潰れ変形するときには、左側クラッシュカン４の右側壁部４４の前部に誘起部４０を設けているので、左側クラッシュカン４の右側の前部が潰れ変形を開始した後、他の部分が潰れ変形し始める。これにより、左側クラッシュカン４の右側と左側とを同等のタイミングで潰すことができるので、左側クラッシュカン４の全体を利用してエネルギ吸収が可能になる。
また、例えばバンパービーム６の車幅方向中間部に衝突荷重が入力された場合に、左側クラッシュカン４の右側壁部４４の潰れ変形が誘起部４０によって誘起されるので、右側壁部４４を介して左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側に伝達される荷重を抑制することができる。これにより、左側フロントサイドフレーム２の車幅方向内側の変形が抑制される。右側クラッシュカン５も同様である。
以上より、軽衝突時における左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３の変形が抑制される。
（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
図１２〜図１５に示す変形例１及び図１６〜図１９に示す変形例２のように、左側クラッシュカン４の右側に、材料の一部を欠損することによって複数の欠損部７０〜７３、８０〜８３を設けてもよい。変形例１、２の欠損部７０〜７３、８０〜８３は、左側クラッシュカン４の前部に設けられており、上記誘起部４０と同様に作用するものである。
変形例１の欠損部７０〜７３は、右側壁部４４の前端部から後側に離れた部分に位置しており、上下方向に互いに間隔をあけて設けられていて、全て貫通孔となっている。上下２つの欠損部７０、７３は、それぞれ、稜線部４ａ、４ｃに形成されている。中間の２つの欠損部７１、７２は、それぞれ、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右端部まで連続して設けられている。
また、変形例２の欠損部８０〜８３は、上下方向に互いに間隔をあけて設けられていて、右側壁部４４の前端部から後側に向けて所定範囲を切り欠くことによってできた切欠部となっている。上下２つの欠損部８０、８３は、それぞれ、稜線部４ａ、４ｃに形成されている。中間の２つの欠損部８１、８２は、それぞれ、上側横壁部４６及び下側横壁部４７の右端部まで連続して切り欠くことによって設けられている。
変形例１、２では４つの欠損部７０〜７３、８０〜８３を設けているが、これに限らず、３つ以下、５つ以上であってもよい。
上記実施形態では、左側フロントサイドフレーム２及び右側フロントサイドフレーム３がプレス成形された板材で構成されている場合について説明したが、これに限らず、押出成形部材で構成されていてもよい。
以上説明したように、本発明に係る車両の衝撃吸収構造は、例えば乗用自動車の前部に設けることができる。
１ 車両の衝撃吸収構造
２、３ フロントサイドフレーム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 稜線部
４、５ クラッシュカン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 稜線部
６ バンパービーム
２１ 上板部
２２ 下板部
２３ 左側板部
２３ａ 外側凹条部
２４ 右側板部
２４ａ 内側凹条部
４１ 上壁部
４２ 下壁部
４３ 左側壁部
４４ 右側壁部

Claims (4)

  1. 車両の左右両側にそれぞれ配設されて車両前後方向に延びるフロントサイドフレームの車両前端部にクラッシュカンがそれぞれ取り付けられ、該左右のクラッシュカンの車両前端部に車幅方向に延びるバンパービームが取り付けられた車両の衝撃吸収構造において、
    上記クラッシュカンは、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上壁部及び下壁部と、該上壁部及び下壁部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側壁部と、該上壁部及び下壁部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側壁部とを有する押出成形部材からなり、
    上記クラッシュカンの内部には、上記右側壁部から上記左側壁部まで延びる上側横壁部及び下側横壁部が上下方向に互いに間隔をあけて設けられるとともに、上記上壁部から上記上側横壁部まで上下方向に延びる上側縦壁部と、上記下壁部から上記下側横壁部まで上下方向に延びる下側縦壁部とが設けられ、
    上記フロントサイドフレームの前端部は、互いに上下方向に離れて車両左右方向に延びる上板部及び下板部と、該上板部及び下板部の車両左端部同士を繋ぐように上下方向に延びる左側板部と、該上板部及び下板部の車両右端部同士を繋ぐように上下方向に延びる右側板部とを有し、
    車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの上記上板部、下板部、左側板部及び右側板部の車両前端部と、上記クラッシュカンの上記上壁部、下壁部、左側壁部及び右側壁部の車両後端部とがそれぞれ重複するように配置されていることを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
  2. 請求項１に記載の車両の衝撃吸収構造において、
    上記フロントサイドフレームの上記左側板部及び上記右側板部には、上下方向中間部に該フロントサイドフレームの内方へ窪んで車両前後方向に延びる凹条部が形成され、
    上記凹条部は、上記クラッシュカンの上記上側横壁部及び下側横壁部と略同一高さに配置されていることを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
  3. 請求項１または２に記載の車両の衝撃吸収構造において、
    上記フロントサイドフレームの前端部及び上記クラッシュカンの後端部は、上下方向に長い略矩形断面とされ、
    車両前後方向視で、上記フロントサイドフレームの前端部の４箇所に形成される稜線部と、上記クラッシュカンの後端部の４箇所に形成される稜線部とがそれぞれ重複していることを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
  4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両の衝撃吸収構造において、
    上記フロントサイドフレームの車両前端部の外形状と、上記クラッシュカンの車両後端部の外形状とは略一致していることを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
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