JP2019167012A - 衝撃吸収構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収構造体を提供すること。【解決手段】衝撃吸収構造体は、車体の幅方向両側に設けられて車体の前後方向へ延在するサイドフレームの先端部と車体の幅方向に延在するバンパ部材との間に設けられ、サイドフレームの先端部からバンパ部材にかけて前後方向に延びる第１部材と、第１部材の前端部から第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して延びる第２部材と、第１部材の後端部から第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して第２部材に繋がるように延びる第３部材と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収構造体に関する。

車両のバンパーとフレームとの間には、衝突時の衝撃を吸収するクラッシュボックスと呼ばれる衝撃吸収体が設けられ、事故発生時の損害を軽減するようにしている。クラッシュボックスは、例えば筒状部材で、衝突時に筒状部材が軸方向に沿って圧縮変形することで衝撃を吸収する。

特開２０１１−１１１０３６号公報

クラッシュボックスは、例えば車両のサイドフレームの先端から、その軸方向を車体の前後方向に沿わせて設けられている。そのため、衝突の方向が平面視で車体の前後方向に対して傾斜している場合、衝撃が十分に吸収されないおそれがある。

本発明は、車体の前後方向と平行な方向に加え、車体の前後方向に対して傾斜した方向からの衝突に対しても衝撃を効果的に吸収できる衝撃吸収構造体を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、衝撃吸収構造体を次のように構成した。衝撃吸収構造体は、車体の幅方向両側に設けられて車体の前後方向へ延在するサイドフレームの先端部と車体の幅方向に延在するバンパ部材との間に設けられ、サイドフレームの先端部からバンパ部材にかけて車体の前後方向に延びる第１部材と、第１部材の前端部から第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して延びる第２部材と、第１部材の後端部から第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して第２部材に繋がるように延びる第３部材と、を備えて構成されている。

本発明にかかる衝撃吸収構造体は、次の効果を有する。車体の前後方向と平行な方向からの衝突に加え、平面視で前後方向に対して傾斜している方向からの衝突の場合でも、衝突時の衝撃を確実に吸収することができる。

本発明にかかる一実施形態の衝撃吸収構造体を備えた車両を示す側面図。 同車両のサイドフレームを示す平面図。 衝撃吸収構造体を示す平面図。 図３のＦ４−Ｆ４線で破断した衝撃吸収構造体を示す断面図。 衝撃吸収構造体を示す斜視図。 衝撃吸収構造体を示す分解斜視図。 他の例の衝撃吸収構造体を示す平面図。 図７のＦ８−Ｆ８線で破断した衝撃吸収構造体を示す断面図。 他の例の衝撃吸収構造体を示す平面図。

本発明にかかる一実施形態の衝撃吸収構造体について説明する。図１に、衝撃吸収構造体１０を備えた車両１２を示す。車両１２は、四か所に車輪１６を有し、矢印Ａの方向を車両１２の直進方向としている。車両１２は、下部に車体を構成するサイドフレーム１４を備え、サイドフレーム１４の先端部に衝撃吸収構造体１０が取り付けられている。矢印Ａは、車両１２（車体）の前後方向に対して平行な方向である。

図２は、サイドフレーム１４の平面図である。サイドフレーム１４は、図２に示すように、車両１２の前後方向と平行な方向に沿って２本、互いに幅方向に所定距離離れて設けられている。それぞれのサイドフレーム１４には、同様の衝撃吸収構造体１０がそれぞれ設けられている。以下、衝撃吸収構造体１０について、図１、図５に示すように、車両１２の上下(Ｚ方向)、前後(Ｘ方向)、幅方向(Ｙ方向)を基準にして説明する。

衝撃吸収構造体１０は、図２に示すように、第１部材２０と第２部材２２と第３部材２４とを備え、サイドフレーム１４の前方の先端部Ｂとバンパビーム１８との間に設けられている。バンパビーム１８は車両１２の幅方向に延び、車両１２の前部のバンパフェイシャ１９(図１参照)を支持している。請求項にいうバンパ部材は、バンパフェイシャ１９やバンパビーム１８などの車両１２のバンパを構成する部材をいう。

図３は、衝撃吸収構造体１０の平面図であり、図４は、衝撃吸収構造体１０を図３のＦ４−Ｆ４線で破断した断面図である。図３に示す衝撃吸収構造体１０は、車両１２の左側に設けられている衝撃吸収構造体１０であり、以下これを例にして説明し、右側に設けられている衝撃吸収構造体１０は、左側の衝撃吸収構造体１０とほぼ同じであるので、説明は省略する。

図３、図４に示すように、第１部材２０と第２部材２２と第３部材２４は、いずれも、断面ほぼ四角形の筒状体で形成されている。第１部材２０と第２部材２２と第３部材２４は、所定の強度を有する金属素材で形成され、それぞれの軸方向に沿って圧縮圧力を受けると、適度な反力を伴って圧縮変形する。

図３に示すように、衝撃吸収構造体１０は、中央に第１部材２０を有し、第１部材２０の幅方向両側に第２部材２２と第３部材２４とがそれぞれ設けられている。

第１部材２０は、サイドフレーム１４の前方の先端部Ｂに、軸方向を車両１２の前後方向（矢印Ａ）と平行にして取り付けられている。つまり、第１部材２０は、その後端部２０ｂがサイドフレーム１４の先端部Ｂに取り付けられ、その前端部２０ａが車両１２の前後方向と平行な方向に沿って、先端部Ｂから車両１２の外方に延びている。

第１部材２０の前端部２０ａは、バンパビーム１８に連結している。第１部材２０の前端部２０ａの車幅方向両側に、第２部材２２が連結されている。

第２部材２２は、第１部材２０の前端部２０ａの車幅方向の両側面にそれぞれ一対設けられている。以下、第１部材２０の右側に設けられている第２部材２２を右第２部材２２Ｒと、又、左側に設けられている第２部材２２を左第２部材２２Ｌとも呼ぶ。

右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌは、ほぼ同じ長さを有し、平面視で第１部材２０の前端部２０ａから、第１部材２０の軸方向に対してほぼ４５度の角度で、車両１２側に延びている。右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌのそれぞれの後端２２ｂに、第３部材２４の先端２４ａがそれぞれほぼ９０度の角度で連結している。以下、第２部材２２と同様、第１部材２０の右側に設けられている第３部材２４を右第３部材２４Ｒと、又、左側に設けられている第３部材２４を左第３部材２４Ｌとも呼ぶ。

右第３部材２４Ｒと左第３部材２４Ｌは、右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌそれぞれの後端２２ｂにほぼ直角に交わり、第３部材２４の各後端２４ｂが第１部材２０の後端部２０ｂ、つまりサイドフレーム１４の先端部Ｂに連結している。

図５は、衝撃吸収構造体１０を斜め前方から示す斜視図である。図５に示すように、衝撃吸収構造体１０の右第２部材２２Ｒと右第３部材２４Ｒ、及び左第２部材２２Ｌと左第３部材２４Ｌとは、基本的に第１部材２０を含む同一の平面内に含まれ、更にそれらを含む平面は、車両１２の車幅方向Ｙと平行に配置されている。

更に衝撃吸収構造体１０の右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌ、及び右第３部材２４Ｒと左第３部材２４Ｌは、第１部材２０に対して車幅方向に対称、かつ第１部材２０の軸方向に沿って第１部材２０の中心に対してほぼ対称に設けられている。

尚、右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌの第１部材２０に対する傾斜角度は、４５度以外であっても、又、それぞれ角度が異なっていてもよい。同様に、右第２部材２２Ｒと右第３部材２４Ｒ、及び左第２部材２２Ｌと左第３部材２４Ｌのなす角度も９０度以外であっても、又、それぞれの角度が異なっていてもよい。

次に、衝撃吸収構造体１０を製造する製造方法の一例を説明する。図６は、衝撃吸収構造体１０を、それを構成する各構成部材に分解した分解斜視図である。図６に示すように、第１部材２０は、上面部３０ａと左右の側面部３０ｂとを有する断面コの字型の第１素材３０と、第１素材３０に対応し、下面部３２ａと左右の側面部３２ｂとを有する断面コの字型の第２素材３２とを、断面四角になるように組み付けて形成されている。

第２部材２２と第３部材２４は、ほぼ９０度の角度で屈曲した外壁部３４ａと、外壁部３４ａと平行で、外壁部３４ａの内側に設けられた内壁部３４ｂと、外壁部３４ａと内壁部３４ｂの間に設けられる山形の上面部３４ｃとを有する第３素材３４と、第３素材３４に対応し、ほぼ９０度の角度で屈曲した外壁部３６ａと、外壁部３６ａと平行で、外壁部３６ａの内側に設けられた内壁部３６ｂと、外壁部３６ａと内壁部３６ｂの間に設けられる山形の下面部３６ｃとを有する第４素材３６とを組み付けて形成されている。

第１素材３０と第２素材３２は、それぞれの側面部３０ｂと側面部３２ｂとを重ね合わせた箇所を溶接等で固着させる。第３素材３４と第４素材３６は、それぞれの外壁部３４ａと外壁部３６ａ及び内壁部３４ｂと内壁部３６ｂとの重ね合わせ部分を溶接し、そして、それぞれの第１部材２０と接合される部分に設けられている接合片４０を、第１素材３０と第２素材３２とで形成された第１部材２０に溶接等で固着させる。

これにより、図５に示すような衝撃吸収構造体１０が製造される。尚、衝撃吸収構造体１０の製造方法は上記例に限るものではない。適宜切断したり、一体で屈曲させた角パイプを溶接で組み付けてもよい。更に、断面が四角形に限らず、他の断面形状でもよい。

次に、衝撃吸収構造体１０の作用、効果について説明する。図１、図２に示すように、衝撃吸収構造体１０は、車両１２のサイドフレーム１４の先端部Ｂに取り付けられている。衝撃吸収構造体１０の第１部材２０の前端部２０ａは、バンパビーム１８を介してバンパフェイシャ１９に連結している。

車両１２が、例えば障害物に前突したと仮定する。バンパフェイシャ１９を介して入力した衝突の力は、バンパビーム１８から衝撃吸収構造体１０に伝達される。

衝突の力が、図２に示すように、矢印Ａと平行な方向からの力Ｐ１であると、第１部材２０を軸方向に押圧し、第１部材２０を圧縮変形させる。又、その際、第２部材２２と第３部材２４は、第１部材２０の軸方向に沿った、右第２部材２２Ｒと左第２部材２２Ｌとの連結部Ｄ１と、右第３部材２４Ｒと左第３部材２４Ｌとの連結部Ｄ２の間隔が短縮するように変形する。これにより、衝突により車両１２が正面から受けるエネルギを衝撃吸収構造体１０が吸収し、衝撃が緩和される。

一方、衝突の方向が矢印Ａに対して傾斜しており、図３に示す力Ｐ２が衝撃吸収構造体１０に入力されたと仮定する。すると、力Ｐ２は、右第２部材２２Ｒと左第３部材２４Ｌを、それぞれの軸方向に沿って押圧し、右第２部材２２Ｒと左第３部材２４Ｌが軸方向に沿って圧縮変形される。

具体的には、右第２部材２２Ｒの先端２２ａと後端２２ｂの間、及び左第３部材２４Ｌの先端２４ａと後端２４ｂの間が軸方向に圧縮される。これにより、衝突によるエネルギが、衝撃吸収構造体１０により効果的に吸収される。その際、力Ｐ２の多くは、第１部材２０をその軸方向に沿って押圧する力にはならず、第１部材２０でエネルギを効果的に吸収することが生じない場合があっても、右第２部材２２Ｒと左第３部材２４Ｌが軸方向に沿って圧縮変形することにより十分にその衝撃が吸収される。

更に、力Ｐ２と第１部材２０の軸方向に対して対称な角度を有する力Ｐ３が車両１２にかかった場合も、同様に作用する。この場合力Ｐ３は、左第２部材２２Ｌと右第３部材２４Ｒを、それぞれの軸方向に沿って押圧し、左第２部材２２Ｌと右第３部材２４Ｒが軸方向に沿って圧縮変形される。これにより、第１部材２０ではエネルギが効果的に吸収されることがなくとも、左第２部材２２Ｌと右第３部材２４Ｒにより衝突によるエネルギが効果的に吸収され、衝撃が緩和される。

次に、第２実施形態の衝撃吸収構造体１０について説明する。図７は、第２実施形態の衝撃吸収構造体１０を示す平面図であり、図８は、第２実施形態の衝撃吸収構造体１０を図７のＦ８−Ｆ８線で破断して示す断面図である。

この例は、第１部材２０と第２部材２２と第３部材２４については、第１実施形態とほとんど変更はなく、第４部材２６が設けられている点で第１実施形態と異なっている。

第４部材２６は、板状部材で、第２部材２２と第３部材２４の幅方向双方の連結部Ｄ３とＤ４との間に設けられている。第４部材２６は、図８に示すように、第２部材２２と第３部材２４の上下にそれぞれ溶接等で固着されている。又、第４部材２６は、第１部材２０とも結合されている。

第４部材２６は、所定の力以下では剥離することのない強度で連結部Ｄ３及びＤ４に取り付けられているか、もしくは、第４部材２６が破断するより強い強度で連結部Ｄ３及びＤ４に取り付けられている。

第２実施形態の衝撃吸収構造体１０によれば、第１部材２０の軸方向と平行な方向から力Ｐ１を受けたとき、第１部材２０が軸方向に圧縮されるとともに、第２部材２２と第３部材２４との連結部である、連結部Ｄ３と連結部Ｄ４との間隔が、車幅方向に拡大されるのを第４部材２６が防止する。つまり、第４部材２６は、衝撃吸収構造体１０を容易に変形させず、もしくは第４部材２６が変形したり破断したり、又は、連結部Ｄ３やＤ４との取り付けが剥離されることにより、多くの衝突エネルギを消費する。これによって、第２実施形態の衝撃吸収構造体１０は、力Ｐ１を受けたときの変形に対する高い剛性を備えるとともに、エネルギ吸収能力がより向上される。

又、第２実施形態の衝撃吸収構造体１０に力Ｐ２や力Ｐ３が加えられた場合は、第２部材２２や第３部材２４で衝突エネルギを吸収するとともに、力Ｐ１の場合と同様、第２部材２２と第３部材２４で形成される平面視四角形の変形が第４部材２６により抑制されたり、第４部材２６が適宜変形等することにより、衝突時の剛性が高められるとともに、エネルギ吸収能力の向上が図られる。

次に、第３実施形態の衝撃吸収構造体１０について説明する。図９は、第３実施形態の衝撃吸収構造体１０を示す平面図である。この衝撃吸収構造体１０は、第１実施形態の衝撃吸収構造体１０と同様に、車両１２の左のサイドフレーム１４の先端部Ｂに取り付けられているもので、第１部材２０の車幅方向の右側にのみ、第２部材２２と第３部材２４、つまり右第２部材２２Ｒと右第３部材２４Ｒとを備えている。

かかる衝撃吸収構造体１０では、力Ｐ１に対しては、第１部材２０が主に衝撃を吸収し、力Ｐ２に対しては、主に右第２部材２２Ｒが衝撃を吸収し、力Ｐ３に対しては、主に右第３部材２４Ｒが衝撃を吸収すると考えられる。

車両１２が衝突するときの状態を考えると、車両１２の正面の左方半分の部分は、正面や左方、つまり力Ｐ１や力Ｐ２を受け易く、力Ｐ３を受ける頻度は、力Ｐ１や力Ｐ２の頻度に比較すると低くなると思われる。この観点から、力Ｐ２に有効と判断される第１部材２０の幅方向の一方側にのみ第２部材２２や第３部材２４を設けることが好ましい。

したがって、仮に左側のサイドフレーム１４に対しては、左第２部材２２Ｌと左第３部材２４Ｌの組み合わせの方が、力Ｐ２に対して有効と判断されれば、上記例に代えて左第２部材２２Ｌと左第３部材２４Ｌを第１部材２０に組み付けることとする。

更に、第２実施形態に示したように、第４部材２６を、例えば、右第２部材２２Ｒと右第３部材２４Ｒの連結部Ｄ４と第１部材２０の軸方向中央との間に設け、これらの間を連結させてもよい。又、この例は、右側のサイドフレーム１４に対しても、左右を反転して同様に判断する。

このように第３実施形態の衝撃吸収構造体１０によれば、発生すると推定される衝突に対して十分な衝撃吸収作用を有し、かつ車両１２の前部のスペースの有効利用や軽量化等を図ることができる。

更に、本発明は、上記例に限るものでなく、適宜変更して実施できる。例えば、図１に示すように、衝撃吸収構造体１０を車両１２の後部バンパ２１とサイドフレーム１４の後方の後端部Ｃとの間に設けてもよい。このようにすれば、車両１２の後突の衝撃吸収に対しても、十分に対応することができる。又、第１部材２０と第２部材２２と第３部材２４については、軸方向に圧縮変形が可能であれば、筒状体に限らず他の構造体でもよい。

本発明は、衝突時の車両の衝撃吸収機構に利用できる。

１０…衝撃吸収構造体、１２…車両、１４…サイドフレーム、１６…車輪、１８…バンパビーム、１９…バンパフェイシャ、２０…第１部材、２０ａ…前端部、２０ｂ…後端部、２２…第２部材、２２ａ…先端、２２ｂ…後端、２４…第３部材、２４ａ…先端、２４ｂ…後端、２６…第４部材、３０…第１素材、３２…第２素材、３４…第３素材、３６…第４素材、４０…接合片、Ａ…直進方向、Ｂ…先端部、Ｃ…後端部、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…連結部、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…力。

Claims (6)

1. 車体の幅方向両側に設けられて該車体の前後方向へ延在するサイドフレームの先端部と前記車体の幅方向に延在するバンパ部材との間に設けられる衝撃吸収構造体であって、
   前記サイドフレームの先端部から前記バンパ部材にかけて前記前後方向に延びる第１部材と、
   前記第１部材の前端部から該第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して延びる第２部材と、
   前記第１部材の後端部から該第１部材の軸方向に対して平面視で所定の角度をもって傾斜して延び、前記第２部材に繋がる第３部材と、
   を備えた衝撃吸収構造体。
2. 前記第２部材と前記第３部材とは一体で設けられている請求項１に記載の衝撃吸収構造体。
3. 前記第２部材及び前記第３部材は、前記第１部材の軸方向に対して平面視で左右対称に設けられている請求項１又は２に記載の衝撃吸収構造体。
4. 前記第１部材を挟んで前記車体の幅方向両側に設けられた、前記第２部材と前記第３部材との連結部の間に、第４部材が前記幅方向に沿って設けられている請求項３に記載の衝撃吸収構造体。
5. 前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材は、それぞれの延設方向に垂直な断面が略四角形の筒状部材である請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃吸収構造体。
6. 前記第１部材と前記第２部材とのなす角度が略４５度で、前記第２部材と前記第３部材とのなす角度が略９０度である請求項１〜５のいずれか１項に記載の衝撃吸収構造体。

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