JP2021109615A - 衝撃吸収部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】逐次破壊機能をもった衝撃吸収部材を構成できると共に、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部の腐食(電食)を防止することができる衝撃吸収部材の提供を目的とする。【解決手段】バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材10であって、上記衝撃吸収部材10は、バンパレインフォースメントに締結される先端部20と、車体に締結される基端フランジ部30と、上記先端部20と上記基端フランジ部30とを車両前後方向に延びて連結する吸収部材本体部40と、を備え、上記吸収部材本体部40は炭素繊維強化プラスチック層40Cを備えて形成され、上記先端部20と上記基端フランジ部30との締結固定部位A´,D´は、ガラス繊維強化プラスチック層20G,30Gで形成されたことを特徴とする。【選択図】図1

Description

この発明は、バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材に関するものである。
従来、車両の前部および後部において、バンパレインフォースメントと車体との間に介設されて、衝突エネルギを吸収する衝撃吸収部材としてのクラッシュボックスが知られている。
上記クラッシュボックスが逐次破壊機能(特開2017−2998号公報参照)をもって構成される場合には、炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber−Glass Reinforced Plastics、CFRP)やガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics、GFRP)が用いられる。
これらの繊維強化プラスチックのうち、強度上の優位性から炭素繊維強化プラスチックの適用が好ましい。
しかしながら、炭素繊維強化プラスチックは、導電性を有する関係上、クラッシュボックスが締結されるフロントサイドフレームやリヤサイドフレーム先端のセットプレート等の車体側の金属(アルミニウムまたはアルミニウム合金)との電位差が大きく、締結部に電気が流れて水などの存在によって電食(電流によって生じる腐食のことで、詳しくは、迷走電流腐食という)するという問題が生じる。
このような問題点を解決するために、従来においては、クラッシュボックスの締結部と車体との間に、絶縁部材などの電気を通さない部材を介設して対応しているが、別部材が必要となり、コストアップを招くという課題があった。
ところで、特許文献1には上述の炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックを用いたクラッシュボックスが開示されているが、該特許文献1には炭素繊維強化プラスチックを用いることによる電食発生の技術的課題については全く開示されていない。
特開平8−177922号公報
そこで、この発明は、逐次破壊機能をもった衝撃吸収部材を構成できると共に、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部の腐食(電食)を防止することができる衝撃吸収部材の提供を目的とする。
この発明による衝撃吸収部材は、バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材であって、上記衝撃吸収部材は、バンパレインフォースメントに締結される先端部と、車体に締結される基端フランジ部と、上記先端部と上記基端フランジ部とを車両前後方向に延びて連結する吸収部材本体部と、を備え、上記吸収部材本体部は炭素繊維強化プラスチック層を備えて形成され、上記先端部と上記基端フランジ部との締結固定部位は、ガラス繊維強化プラスチック層で形成されたものである。
上記構成によれば、逐次破壊機能をもった衝撃吸収部材を構成することができると共に、上記先端部と上記基端フランジ部との締結固定部位を、ガラス繊維強化プラスチック層で形成したので、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部位の腐食(電食)を防止することができる。
また、上記吸収部材本体部は炭素繊維強化プラスチック層を備えて形成しているので、強度が高く薄肉化が可能となる。
この発明の一実施態様においては、上記先端部と上記基端フランジ部において、締結部材が挿通される挿通孔部分は、板厚全てがガラス繊維強化プラスチック層で形成されたものである。
上述の締結部材は、締結ボルトであってもよい。
上記構成によれば、上記挿通孔部分を、その板厚全てがガラス繊維強化プラスチック層で形成されているので、確実に電食防止効果を確保することができる。
この発明の一実施態様においては、上記炭素繊維強化プラスチック層と上記ガラス繊維強化プラスチック層との移行部は、上記両層が交互に積層されたものである。
上記構成によれば、上述の移行部は、両層が交互に積層されているので、当該移行部の層間結合強度の向上を図ることができ、延いては、衝撃吸収部材の強度向上を確保することができる。
この発明の一実施態様においては、上記吸収部材本体部の上記基端フランジ部との結合部側は、先端側から基端側にかけて徐々に積層部が増加形成されたものである。
上記構成によれば、上述の積層部の増加形成により、吸収部材本体部の結合部側の強度向上を図ることができる。
この発明の一実施態様においては、上記吸収部材本体部は最外層を含む2層構造に形成され、当該最外層はガラス繊維強化プラスチック層にて形成されたものである。
上記構成によれば、上述の最外層をガラス繊維強化プラスチック層と成したので、被水、異物の飛散、チッピング(chipping、車両走行の石跳ねによる小さな欠け傷)等に対する耐食性、耐久性の向上を図ることができる。
この発明によれば、逐次破壊機能をもった衝撃吸収部材を構成できると共に、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部の腐食(電食)を防止することができる効果がある。
本発明の衝撃吸収部材を示す外観斜視図 衝撃吸収部材の平面図 衝撃吸収部材の側面図 衝撃吸収部材の正面図 図4のX−X線に沿う要部の拡大断面図 図1のY−Y線に沿う要部の拡大断面図 図4のZ−Z線に沿う要部の拡大断面図
逐次破壊機能をもった衝撃吸収部材を構成できると共に、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部の腐食(電食)を防止するという目的を、バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材であって、上記衝撃吸収部材は、バンパレインフォースメントに締結される先端部と、車体に締結される基端フランジ部と、上記先端部と上記基端フランジ部とを車両前後方向に延びて連結する吸収部材本体部と、を備え、上記吸収部材本体部は炭素繊維強化プラスチック層を備えて形成され、上記先端部と上記基端フランジ部との締結固定部位は、ガラス繊維強化プラスチック層で形成されるという構成にて実現した。
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は衝撃吸収部材を示し、図1は当該衝撃吸収部材の外観斜視図、図2は衝撃吸収部材の平面図、図3は衝撃吸収部材の側面図、図4は衝撃吸収部材の正面図、図5は図4のX−X線に沿う要部の拡大断面図、図6は図1のY−Y線に沿う要部の拡大断面図、図7は図4のZ−Z線に沿う要部の拡大断面図である。
なお、図中、矢印Fは車両前方を示し、矢印Rは車両後方を示し、矢印UPは車両上方を示す。
本発明の衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス10は車両前側のクラッシュボックスと、車両後側のクラッシュボックスとの何れにも適用できるが、以下の実施例においては、車両前側のクラッシュボックスに適用した場合について説明するので、矢印Fで示す車両前方側が先端側となり、矢印Rで示す車両後方側が基端側となる。
図1、図2、図3に示すクラッシュボックス10(衝撃吸収部材)は、バンパレインフォースメント1と、車体強度部材であるフロントサイドフレーム等の車体2との間に設けられて、車両衝突時に衝突荷重を吸収するものである。当該クラッシュボックス10は特開2017−2998号公報で開示した逐次破壊機能を有することが好ましい。
同図に示すように、上述のクラッシュボックス10は、バンパレインフォースメント1に締結される先端部20と、上記車体2に締結される基端フランジ部30と、上述の先端部20と上述の基端フランジ部30とを車両前後方向に延びて一体連結するクラッシュボックス本体部40(吸収部材本体部)と、を備えている。
クラッシュボックス10の上記先端部20は、バンパレインフォースメントに対する取付けの容易化を図る目的で、偏平に形成されると共に、当該先端部20の四隅部には取付け部としてのボルト挿通孔21,22,23,24が開口形成されている。これらの各ボルト挿通孔21〜24は、締結部材としてのボルトが挿通される挿通孔である。
上記クラッシュボックス10の基端フランジ部30は、車体に対する取付けの容易化を図る目的で、偏平に形成されると共に、当該基端フランジ部30の上下左右の合計4箇所には、取付け部としてのボルト挿通孔31,32,33,34が開口形成されている。これらの各ボルト挿通孔31〜34は、締結部材としてのボルトが挿通される挿通孔である。
上記クラッシュボックス10のクラッシュボックス本体部40は、先端側(車両前方)から基端側(車両後方)にかけて上下方向寸法および車幅方向寸法が漸増するように形成されると共に、車両正面視で多角形の筒状に形成されている。この実施例では、図1、図4に示すように、16角形の筒状に形成されている。
ここで、上述の先端部20は、偏平に形成されて最先端に位置する偏平部20aと、この偏平部20aの外周縁部20bとクラッシュボックス本体部40の先端とを接続する環状のアール形状部25と、を備えている。
図1、図4に示すように、上述のアール形状部25とクラッシュボックス本体部40の先端との境界部を位置αとし、クラッシュボックス本体部40基端寄りの後述する多段形状部50の先端を位置βとし、クラッシュボックス本体部40の基端と基端フランジ部30との境界部を位置γとする。但し、図4では、図示の便宜上、上記多段形状部50の多段構造を省略して示している。
また、図1、図4に示すように、上述の先端部20における上下方向中間部、並びに、位置αからクラッシュボックス本体部40の前後方向中間部までの範囲をエリアAとしている。クラッシュボックス本体部40の前後方向中間部から位置βまでの範囲をエリアBとしている。さらに、位置βから基端フランジ部30の先端面までの範囲をエリアCとしている。加えて、基端フランジ部30をエリアDとしている。
図4に示すように、クラッシュボックス10の先端部20において、その締結固定部位、すなわち、締結部材であるボルトが挿通される挿通孔21,22,23,24を含む上側部分と下側部分(同図にハッチングを施して示すエリアA´、A´参照)は、図5に示すように、その板厚全てがガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics のことで、以下、単にGFRPと略記する)の層、つまり、GFRP層20Gで形成されている。
すなわち、図4に示すエリアA´、A´は、図5に示すように、板厚全てがGFRP層20Gで形成されている。GFRPはガラス繊維を強化材としてプラスチックをマトリックスとした複合体であって、上記エリアA´の板厚全てをGFRP層20Gとすることで、当該GFRP層20Gの電気絶縁性が高いことで、確実な電食防止効果を確保することができる。
図5に示す断面図では、上記エリアA´においてGFRP層20Gを8層積層した構造を示しているが、この層数に限定されるものではない。
図4に示すように、先端部20の締結部材が挿通される挿通孔部分としての上下のエリアA´、A´間はエリアAと成している。
図5に示すように、このエリアAにおいては、最外層の2層のみをGFRP層20Gとし、残りの全ての層は炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber−Glass Reinforced Plastics のことで、以下、単にCFRPと略記する)の層、つまり、CFRP層20Cで形成されている。
すなわち、先端部20は最外層を除いて全てCFRP層20Cで形成しており、これにより、高強度化および薄肉化を図るように構成したものである。ここで、上述のCFRP層20Cは、CF(カーボン繊維)をプラスチックで固めたものであり、この実施例では、母材として熱硬化性樹脂が用いられている。
図5に示すように、CFRP層20CとGFRP層20Gとの移行部26は、これら両層20C,20Gが交互に積層されている。
上述のCFRP層20CおよびGFRP層20Gは、CF(カーボン繊維)およびGF(ガラス繊維)にエポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)の液を含浸させて半硬化したプリプレグを、順次積層してレンジ等の加熱装置にて加熱硬化するものである。
この際、CFRP層20CとGFRP層20Gとの移行部26にて、これら両層20C,20Gを交互に積層させることで、移行部26の層間結合強度の向上を図り、延いては、クラッシュボックス10の強度向上を確保すべく構成している。
図5に示すように、移行部26上端の各継ぎ目27と、移行部26下端の各継ぎ目28とは、突き当て構造と成しており、これら各継ぎ目27,27、28,28の上下方向の位置が同一高さ位置に位置するように形成している。
図6に示すように、クラッシュボックス本体部40は最外層を除いて全てCFRP層40Cで形成されている。これにより、クラッシュボックス本体部40の高強度化と薄肉化との両立を図るように構成したものである。
また、図6に示すように、クラッシュボックス本体部40の上記最外層は2層構造に形成されており、この最外層はGFRP層40Gにて形成されている。
このように、最外層をGFRP層40Gとすることで、被水、異物の飛散、チッピング(chipping、車両走行の石跳ねによる小さな欠け傷)等に対する耐食性、耐久性の向上を図るように構成している。
図6に示すように、クラッシュボックス本体部40において、エリアAはGFRP層40GとCFRP層40Cとの合計層数をn層(この実施例では、8層)とし、エリアBでは、GFRP層40GとCFRP層40Cとの合計層数をn+1層(この実施例では、9層)としている。
このため、エリアAの外側から2番目の層40Gと、エリアBの外側から3番目の層40Cとの間には、継ぎ目41が形成されるが、この継ぎ目41は両層の突き当て構造と成している。
なお、上記層数は8層および9層に限定されるものではない。
図4に示すように、クラッシュボックス10の基端フランジ部30において、その締結固定部位、すなわち、締結部材であるボルトが挿通される挿通孔31,32,33,34を含む上側部分と下側部分(同図にハッチングを施して示すエリアD´、D´参照)は、図7に示すように、その板厚全てがGFRP層30Gで形成されている。
すなわち、図4に示すエリアD´、D´は、図7に示すように、その板厚全てがGFRP層30Gで形成されており、このように、エリアD´の板厚全てをGFRP層30Gとすることで、当該GFRP層30Gの電気絶縁性が高いことにより、確実な電食防止効果を確保するように構成したものである。
図4に示すように上側のエリアD´と下側のエリアD´との間は、エリアDと成している。そして、このエリアDは最外層の2層のみをGFRP層30Gとし、残りの全ての層はCFRP層としている。
上述のように、エリアDにおいて、残りの全ての層をCFRP層とすることで、基端フランジ部30の高強度化および薄肉化を図るものである。
図7に示すように、クラッシュボックス本体部40の基端フランジ部30との結合部側(エリアC参照)は、先端側から基端側にかけて徐々に積層部が増加形成された多段形状部50に形成されている。
すなわち、図7に示すように、上述の多段形状部50は最外層の2層をGFRP層50Gとし、最外層を除いて他の全ての層をCFRP層50Cと成し、かつ先端側から基端側にかけて徐々に積層部の層数が順次1層ずつ増加するように多段形状に構成している。
この実施例では、図1に示すように、エリアCにおいて合計11段構造と成しているが、この段数に限定されるものではない。
上述の多段形状部50における積層部の増加形成により、クラッシュボックス本体部40の基端フランジ部30との結合部側(エリアC参照)の強度向上を図るように構成している。
上述のエリアCを多段形状と成すことで、各段の境目には、GFRP層50GとCFRP層50Cとの継ぎ目51,52,53が形成されるが、これらの各継ぎ目51,52,53は両層の突き当て構造と成している。
図7に示すように、上述の多段形状部50の基端側と位置γとの間はクラッシュボックス本体部40が上下方向および車幅方向外方へ拡径する拡大部54が形成されている。
そして、この拡大部54には、多段形状部50側のCFRP層50Cと、基端フランジ部30から拡大部54側に延びるGFRP層30Gとの移行部55が形成されている。
図7に示すように、上述のCFRP層50CとGFRP層30Gとの移行部55においては、これら両層50C,30Gが交互に積層されており、これにより移行部55の層間結合強度の向上を図り、延いては、クラッシュボックス10の強度向上を確保すべく構成している。
また、図7に示すように、移行部55先端側の各継ぎ目56と、移行部55基端側の各継ぎ目57とは、突き当て構造と成しており、これら各継ぎ目56,57は内外方向において一直線状に並ぶように形成されている。
図4のZ−Z線断面図である図7においては、基端フランジ部30と多段形状部50との間の移行部55について図示したが、図4に示すエリアD´とエリアDとの間の移行部においても、GFRP層30GとCFRP層とが交互に積層されている。
また、図7においては、図示の便宜上、各層30G,50Cの内外方向の中間層を省略して示している。
このように、上記実施例のクラッシュボックスは、バンパレインフォースメント1と車体2との間に設けられるクラッシュボックス10であって、上記クラッシュボックス10は、バンパレインフォースメント1に締結される先端部20と、車体2に締結される基端フランジ部30と、上記先端部20と上記基端フランジ部30とを車両前後方向に延びて連結するクラッシュボックス本体部40と、を備え、上記クラッシュボックス本体部40は炭素繊維強化プラスチック層(CFRP層40C)を備えて形成され、上記先端部20と上記基端フランジ部30との締結固定部位(エリアA´、D´参照)は、ガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層20G、30G参照)で形成されたものである(図1、図3〜図7参照)。
この構成によれば、逐次破壊機能をもったクラッシュボックス10を構成することができると共に、上記先端部20と上記基端フランジ部30との締結固定部位(エリアA´、D´参照)を、ガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層20G、30G)で形成したので、バンパレインフォースメントまたは車体への締結固定部位(エリアA´、D´参照)の腐食(電食)を防止することができる。
また、上記クラッシュボックス本体部40は炭素繊維強化プラスチック層(CFRP層40C)を備えて形成しているので、強度が高く薄肉化が可能となる。
さらに、この発明の一実施形態においては、上記先端部20と上記基端フランジ部30において、締結部材(ボルト参照)が挿通される挿通孔21〜24、31〜34部分(エリアA´、D´)は、板厚全てがガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層20G、30G)で形成されたものである(図5、図7参照)。
この構成によれば、上記挿通孔21〜24、31〜34部分を、その板厚全てがガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層20G、30G)で形成されているので、確実に電食防止効果を確保することができる。
加えて、この発明の一実施形態においては、上記炭素繊維強化プラスチック層20C,50Cと上記ガラス繊維強化プラスチック層20G,30Gとの移行部26,55は、上記両層が交互に積層されたものである(図5、図7参照)。
この構成によれば、上述の移行部26,55は、両層が交互に積層されているので、当該移行部26,55の層間結合強度の向上を図ることができ、延いては、クラッシュボックス10の強度向上を確保することができる。
またこの発明の一実施形態においては、上記クラッシュボックス本体部40の上記基端フランジ部30との結合部側(エリアC参照)は、先端側から基端側にかけて徐々に積層部が増加形成(多段形状部50参照)されたものである(図7参照)。
この構成によれば、上述の積層部の増加形成により、クラッシュボックス本体部40の結合部側(エリアC)の強度向上を図ることができる。
さらにまた、この発明の一実施形態においては、上記クラッシュボックス本体部40は最外層を含む2層構造に形成され、当該最外層はガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層40G)にて形成されたものである(図6参照)。
この構成によれば、上述の最外層をガラス繊維強化プラスチック層(GFRP層40G)と成したので、被水、異物の飛散、チッピング(chipping、車両走行の石跳ねによる小さな欠け傷)等に対する耐食性、耐久性の向上を図ることができる。
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の衝撃吸収部材は、実施例のクラッシュボックス10に対応し、
以下同様に、
吸収部材本体部は、クラッシュボックス本体部40に対応し、
炭素繊維強化プラスチック層は、CFRP層20C,40C,50Cに対応し、
ガラス繊維強化プラスチック層は、GFRP層20G,30G,40Gに対応し、
先端部と基端フランジ部との締結固定部位は、エリアA´、D´に対応し、
締結部材は、ボルトに対応し、
挿通孔は、ボルト挿通孔21〜24、31〜34に対応し、
クラッシュボックス本体部40の基端フランジ部30との結合部側は、エリアCに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
例えば、上記実施例においては、車両前側のクラッシュボックス10について説明したが、本発明は車両後側のクラッシュボックスにも適用することができ、この場合には、矢印Fで示す車両前方側が基端側となり、矢印Rで示す車両後方側が先端側となる。
以上説明したように、本発明は、バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材について有用である。
1…バンパレインフォースメント
2…車体
10…クラッシュボックス(衝撃吸収部材)
20…先端部
20C、40C、50C…CFRP層(炭素繊維強化プラスチック層)
20G、30G、40G…GFRP層(ガラス繊維強化プラスチック層)
21〜24…ボルト挿通孔(挿通孔)
26、55…移行部
30…基端フランジ部
31〜34…ボルト挿通孔(挿通孔)
40…クラッシュボックス本体部(吸収部材本体部)
A´、D´…エリア(締結固定部位、挿通孔部分)
C…エリア(クラッシュボックス本体部の基端フランジ部との結合部側)

Claims (5)

  1. バンパレインフォースメントと車体との間に設けられる衝撃吸収部材であって、
    上記衝撃吸収部材は、バンパレインフォースメントに締結される先端部と、車体に締結される基端フランジ部と、上記先端部と上記基端フランジ部とを車両前後方向に延びて連結する吸収部材本体部と、を備え、
    上記吸収部材本体部は炭素繊維強化プラスチック層を備えて形成され、
    上記先端部と上記基端フランジ部との締結固定部位は、ガラス繊維強化プラスチック層で形成された
    衝撃吸収部材。
  2. 上記先端部と上記基端フランジ部において、締結部材が挿通される挿通孔部分は、板厚全てがガラス繊維強化プラスチック層で形成された
    請求項1に記載の衝撃吸収部材。
  3. 上記炭素繊維強化プラスチック層と上記ガラス繊維強化プラスチック層との移行部は、
    上記両層が交互に積層された
    請求項1または2に記載の衝撃吸収部材。
  4. 上記吸収部材本体部の上記基端フランジ部との結合部側は、先端側から基端側にかけて
    徐々に積層部が増加形成された
    請求項1〜3の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
  5. 上記吸収部材本体部は最外層を含む2層構造に形成され、
    当該最外層はガラス繊維強化プラスチック層にて形成された
    請求項1〜4の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
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