JP2022151280A

JP2022151280A - 衝撃吸収部材

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Publication number: JP2022151280A
Application number: JP2021054271A
Authority: JP
Inventors: 健二大沼; Kenji Onuma; 剛士谷口; Takeshi Taniguchi
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: JP7502224B2

Abstract

【課題】第２部材に作用する初期荷重の増大を好適に抑制することができる。
【解決手段】衝撃吸収部材１０は、第１部材９１と第２部材９２との対向方向に沿って延びる軸線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ有する第１筒体２０及び第２筒体４０を備える。第１筒体２０は、筒状の第１側壁２２と、第１側壁２２の第１部材９１の側の端を閉塞する多角形状の第１底壁２１とを有し、第１側壁２２の第２部材９２の側の端が開放されている。第２筒体４０は、筒状の第２側壁４２と、第２側壁４２の第２部材９２の側の端を閉塞する多角形状の第２底壁４１とを有し、第２側壁４２の第１部材９１の側の端が開放されている。第１筒体２０と第２筒体４０とは、互いに隣り合って配置されている。第１側壁２２と第２側壁４２とは、各々の周方向の一部において互いに連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１部材と、第１部材と対向して配置される第２部材との間に設けられ、第１部材から第２部材に向けて作用する衝撃力を吸収する衝撃吸収部材に関する。

特許文献１には、筒状本体部を備える衝撃吸収部材が記載されている。筒状本体部の断面形状は、略十字状の凹多角形である。
筒状本体部の基端には、接合フランジが設けられている。接合フランジには、ボルト孔が設けられている。このボルト孔によって、衝撃吸収部材の基端が車両のフロントサイドフレームの前端の取付プレートに結合される。

筒状本体部の先端には、壁が設けられている。この壁の中央には、軽量孔が開口している。軽量孔の周囲には、ボルト孔が開口している。このボルト孔によって、衝撃吸収部材の先端がバンパリインフォースメントに結合される。

筒状本体部の内部は、軸線方向に延びるリブによって４つの空間に区画されている。筒状本体部は、基端側から先端側に向かって先細状である。
こうした構成を備える衝撃吸収部材は、バンパリインフォースメントからフロントサイドフレームに向けて作用する衝撃力を、筒状本体部が軸線方向に圧縮変形されることによって吸収する。

特開２０１３－４４４０７号公報

衝撃吸収部材においては、バンパリインフォースメントなどの第１部材から衝撃吸収部材に対して衝撃力が作用すると、まずは、衝撃吸収部材が衝撃力に対して突っ張る。そのため、筒状本体部の最初の座屈が生じるまでは、フロントサイドフレームなどの第２部材に作用する荷重が増大する。その後に衝撃吸収部材の座屈が生じることに伴って第２部材に作用する荷重が急激に低下することで、所謂初期荷重のピークが生じる。

ところで、特許文献１に記載の衝撃吸収部材は、筒状本体部全体が先端側から座屈する構造である。また、筒状本体部は、４つの筒体が互いに隣り合って配置された構造である。このため、筒状本体部の先端部が座屈する際に、互いに隣り合う筒体同士が座屈を阻害し合うことで、第２部材に作用する初期荷重が増大しやすい。

上記課題を解決するための衝撃吸収部材は、第１部材と、前記第１部材と対向して配置される第２部材との間に設けられ、前記第１部材から前記第２部材に向けて作用する衝撃力を吸収する衝撃吸収部材であって、前記第１部材と前記第２部材との対向方向に沿って延びる軸線をそれぞれ有する第１筒体及び第２筒体を備え、前記第１筒体は、筒状の第１側壁と、前記第１側壁の前記第１部材の側の端を閉塞する多角形状の第１底壁と、を有し、前記第１側壁の前記第２部材の側の端が開放されており、前記第２筒体は、筒状の第２側壁と、前記第２側壁の前記第２部材の側の端を閉塞する多角形状の第２底壁と、を有し、前記第２側壁の前記第１部材の側の端が開放されており、前記第１筒体と前記第２筒体とは、互いに隣り合って配置されており、前記第１側壁と前記第２側壁とは、各々の周方向の一部において互いに連結されている。

衝撃吸収部材の一実施形態について、第１部材と第２部材との間に配置された状態の衝撃吸収部材を示す断面図。同実施形態の衝撃吸収部材を示す斜視図。図１の３－３線に沿った断面図。（ａ）、（ｂ）は、同実施形態の作用を説明する断面図。第１変形例の衝撃吸収部材を示す斜視図。同変形例の衝撃吸収部材を示す平面図。図６の７－７線に沿った断面図。第２変形例の衝撃吸収部材を示す斜視図。同変形例の衝撃吸収部材を示す平面図。図９の１０Ａ－１０Ａ線に沿った断面図。第３変形例の衝撃吸収部材を示す斜視図。同変形例の衝撃吸収部材を示す平面図。図１２の１３－１３線に沿った断面図。

以下、図１～図４を参照して、一実施形態について説明する。なお、図１は、図３の１－１線に沿った断面図である。
図１に示すように、衝撃吸収部材１０は、第１部材９１と、第１部材９１と対向して配置される第２部材９２との間に設けられるとともに、第１部材９１から第２部材９２に向けて作用する衝撃力を吸収する部材である。

第１部材９１は、車両の前部に設けられるバンパリインフォースメントである。第２部材９２は、フロントサイドメンバである。
第１部材９１と第２部材９２とは、車両の前後方向に対向して配置される。以降において、第１部材９１と第２部材９２との対向方向を単に対向方向Ａとして説明する。

衝撃吸収部材１０は、フランジ１１、第１筒体２０及び第２筒体４０を備える。衝撃吸収部材１０は、硬質樹脂材料によって一体に成形されている。
第１筒体２０は、対向方向Ａに沿って延びる軸線Ｌ１を有する。第１筒体２０は、筒状の第１側壁２２と、第１側壁２２の第１部材９１の側の端を閉塞する多角形状の第１底壁２１とを有する。第１側壁２２は、第１底壁２１の複数の辺に対応する複数の側面を有する。第１側壁２２の第２部材９２の側の端は、開放されている。第１筒体２０は、対向方向Ａにおいて第１底壁２１に近づくほど先細状である。

第２筒体４０は、対向方向Ａに沿って延びる軸線Ｌ２を有する。第２筒体４０は、筒状の第２側壁４２と、第２側壁４２の第２部材９２の側の端を閉塞する多角形状の第２底壁４１とを有する。第２側壁４２は、第２底壁４１の複数の辺に対応する複数の側面を有する。第２側壁４２の第１部材９１の側の端は、開放されている。第２筒体４０は、対向方向Ａにおいて第２底壁４１に近づくほど先細状である。

図２及び図３に示すように、本実施形態の衝撃吸収部材１０は、８つの第１筒体２０と、３つの第２筒体４０とを有している。
３つの第２筒体４０は、一列且つ等間隔に並んで設けられている。第２底壁４１は、同一長さであり、且つ平行な２つの辺の組を４組有する八角形である。

以降において、第２筒体４０の並び方向を単に並び方向Ｂとし、対向方向Ａと並び方向Ｂとの双方に直交する方向を幅方向Ｃとして説明する。
図３に示すように、第２底壁４１は、並び方向Ｂに沿って延びる２つの辺と、幅方向Ｃに沿って延びる２つの辺と、並び方向Ｂ及び幅方向Ｃの双方に対して傾斜して延びる４つの辺とを有する。

第１底壁２１は、略八角形である（図２参照）。
８つの第１筒体２０は、以下のように配置されている。すなわち、並び方向Ｂにおいて４つの第１筒体２０が等間隔に並設されるとともに、幅方向Ｃにおいて２つの第１筒体２０が互いに間隔をおいて並設されている。

１つの第２筒体４０の周囲には、４つの第１筒体２０が隣り合って配置されている。４つの第１筒体２０は、第１筒体２０の軸線Ｌ１が第２筒体４０を中心とする正方形の角の位置となるようにそれぞれ配置されている。２つの第１筒体２０の間には、１つの第２筒体４０が配置されている（図１参照）。

第１側壁２２及び第２側壁４２は、各々の周方向の一部を共有している。より詳しくは、第１側壁２２及び第２側壁４２は、第２底壁４１の上記八角形の８つの辺のうち、並び方向Ｂ及び幅方向Ｃの双方に対して傾斜して延びる１つの辺に対応する部分を共有している。すなわち、第１側壁２２と第２側壁４２とは、各々の周方向の一部において互いに連結されている。

第２筒体４０の周囲に配置される４つの第１筒体２０のうち第２筒体４０の周方向において互いに隣り合う第１筒体２０の第１側壁２２同士が連結されている。
図３の左側及び右側に示すように、並び方向Ｂにおいてそれぞれ外側に位置するとともに幅方向Ｃにおいて互いに隣り合う第１筒体２０同士は、幅方向Ｃに沿って延びる延出部２３と第２側壁４２とによって連結されている。第２側壁４２と延出部２３とは、並び方向Ｂに沿って延びる連結部２４によって連結されている。

第１筒体２０は、上記連結部２４に対向する部分に、第１側壁２２が設けられていない連通部２５を有している。連通部２５により、第１筒体２０の内部と、第２側壁４２と延出部２３との間の空間とが連通されている。

図３の中央に示すように、並び方向Ｂにおいてそれぞれ内側に位置するとともに幅方向Ｃにおいて互いに隣り合う第１筒体２０同士は、互いに隣り合う第２筒体４０の第２側壁４２によって連結されている。これら２つの第２側壁４２は、並び方向Ｂに沿って延びる連結部２４によって連結されている。

第１筒体２０は、上記連結部２４に対向する部分に、第１側壁２２が設けられていない連通部２５を有している。連通部２５により、第１筒体２０の内部と、互いに隣り合う第２側壁４２同士の間の空間とが連通されている。

図３の上側及び下側に示すように、並び方向Ｂにおいて互いに隣り合う第１筒体２０同士は、並び方向Ｂに沿って延びる延出部２３と第２側壁４２とによって連結されている。第２側壁４２と延出部２３とは、幅方向Ｃに沿って延びる連結部２４によって連結されている。

延出部２３、連結部２４、及び連通部２５は、第１筒体２０において対向方向Ａの全体にわたって設けられている。
図１～図３に示すように、フランジ１１は、第１側壁２２の第２部材９２の側の端から第１側壁２２の外側に向かって突出している。

フランジ１１の縁部には、ボルト孔１２が設けられている。ボルト孔１２に挿通されるボルト（図示略）によって、衝撃吸収部材１０が第２部材９２に取り付けられる。
なお、図示は省略するが、第１側壁２２には、第１部材９１の側の端から第１側壁２２の外側に向かって突出するステーが設けられている。このステーによって、衝撃吸収部材１０が第１部材９１に取り付けられる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４（ａ）に示すように、車両の衝突に伴って第１部材９１から衝撃吸収部材１０に対して衝撃力が作用すると、各筒体２０，４０には、まず、各筒体２０，４０の軸線Ｌ１，Ｌ２に直交する径方向外側に向かって力が作用する。

第１筒体２０においては、第２部材９２側の端が開口している。また、第２筒体４０においては、第１部材９１の側の端が開口している。第１底壁２１側においては、第１筒体２０と隣り合って配置される第２筒体４０が開口していることで第２筒体４０が変形しやすい。このため、第１筒体２０の径方向外側への変形が第２筒体４０によって阻害されにくい。第２底壁４１側においては、第２筒体４０と隣り合って配置される第１筒体２０が開口していることで第１筒体２０が変形しやすい。このため、第２筒体４０の径方向外側への変形が第１筒体２０によって阻害されにくい。

これらのことから、図４（ｂ）に示すように、第１筒体２０は、上記衝撃力によって、第１底壁２１側から座屈を開始するようになる。また、第２筒体４０は、上記衝撃力によって、第２底壁４１側から座屈を開始するようになる。すなわち、第１筒体２０及び第２筒体４０は、互いに異なる位置から座屈を開始するようになる。これにより、第１筒体２０と第２筒体４０とが互いの変形を阻害しにくくなるため、上記衝撃力が衝撃吸収部材１０によって吸収されやすくなる（以上、作用１）。

また、第２部材９２に対して第２筒体４０の第２底壁４１が当接して配置されることで、第１部材９１から衝撃吸収部材１０を介して第２部材９２に作用する衝撃力を、第２底壁４１によって分散させることができる。これにより、衝撃吸収部材１０の大きな変形及び横倒れを抑制できる（以上、作用２）。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）衝撃吸収部材１０は、互いに隣り合って配置された第１筒体２０及び第２筒体４０を備える。第１筒体２０は、筒状の第１側壁２２と、第１側壁２２の第１部材９１の側の端を閉塞する多角形状の第１底壁２１とを有し、第１側壁２２の第２部材９２の側の端が開放されている。第２筒体４０は、筒状の第２側壁４２と、第２側壁４２の第２部材９２の側の端を閉塞する多角形状の第２底壁４１とを有し、第２側壁４２の第１部材９１の側の端が開放されている。第１側壁２２と第２側壁４２とは、各々の周方向の一部において互いに連結されている。

こうした構成によれば、上記作用１及び作用２を奏する。したがって、第２部材９２に作用する初期荷重の増大を好適に抑制することができる。
（２）第１筒体２０は、対向方向Ａにおいて第１底壁２１に近づくほど先細状である。第２筒体４０は、対向方向Ａにおいて第２底壁４１に近づくほど先細状である。

こうした構成によれば、第１筒体２０の断面係数は、対向方向Ａにおいて第１底壁２１に近づくほど小さくなる。このため、第１筒体２０の第１底壁２１側からの座屈が促進されるようになる。また、第２筒体４０の断面係数は、対向方向Ａにおいて第２底壁４１に近づくほど小さくなる。このため、第２筒体４０の第２底壁４１側からの座屈が促進されるようになる。したがって、第２部材９２に作用する初期荷重の増大を一層好適に抑制することができる。

（３）第１側壁２２及び第２側壁４２は、各々の周方向の一部を共有している。
こうした構成によれば、第１筒体２０と第２筒体４０とを近接して配置することができる。したがって、上記対向方向Ａに直交する方向における衝撃吸収部材１０の体格を小さくできる。

（４）２つの第１筒体２０の間に、１つの第２筒体４０が配置されている。
こうした構成によれば、２つの第１筒体２０によって第２筒体４０が両側から支えられる。これにより、第２筒体４０の大きな変形及び横倒れを抑制することができる。したがって、衝撃吸収部材１０の大きな変形及び横倒れを一層抑制できる。

（５）第２底壁４１は、同一長さであり、且つ平行な２つの辺の組を４組有する八角形である。１つの第２筒体４０の周囲には、４つの第１筒体２０が配置されている。
こうした構成によれば、第２筒体４０が上記八角形の筒状をなすため、第２筒体４０による衝撃吸収性を好適に高めることができる。

＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・幅方向Ｃにおいて第１筒体２０を３つ以上設けるようにしてもよい。
・並び方向Ｂにおいて第２筒体４０を４つ以上設けるようにしてもよい。また、並び方向Ｂにおいて第２筒体４０を１つまたは２つ設けるようにしてもよい。

・連結部２４を省略することもできる。
・延出部２３を省略することもできる。この場合、連結部２４及び連通部２５を省略することで第１底壁２１は八角形となる。

・第２底壁４１の形状は八角形に限定されず、四角形や六角形などの他の多角形に変更することもできる。
例えば図５～図７に示す第１変形例の衝撃吸収部材１０、図８～図１０に示す第２変形例の衝撃吸収部材１０、図１１～図１３に示す第３変形例の衝撃吸収部材１０を採用することもできる。なお、これら変形例において上記実施形態の構成と同一または対応する構成には、同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

＜第１変形例＞
図５～図７に示すように、第１変形例の衝撃吸収部材１０は、４つの第１筒体２０と、１つの第２筒体４０とを有している。第１筒体２０は、正方形状の第１底壁２１を有している。第２筒体４０は、正方形状の第２底壁４１を有している。第１筒体２０は、第２筒体４０を中心に十字状に配置されている。

こうした構成によれば、上記実施形態の効果（１）～（４）と同様な作用効果を奏することができる。
＜第２変形例＞
図８～図１０に示すように、第２変形例の衝撃吸収部材１０は、基本的には、第１変形例の衝撃吸収部材１０と同様な構成を有している。以下、第１変形例との相違点を中心に説明する。

第１筒体２０は、対向方向Ａにおいて第１底壁２１に近づくほど先細状ではなく、第１側壁２２の断面の大きさは、対向方向Ａにおいて同一である。また、第２筒体４０についても同様である。

第１側壁２２において第１底壁２１に隣り合う部分には、薄肉部２２ａが設けられている。薄肉部２２ａは、１つの第１筒体２０における第１側壁２２の４つの外面にそれぞれが設けられている。薄肉部２２ａは、側面視長方形状である。薄肉部２２ａは、第１側壁２２の外面を他の部分よりも窪ませることにより形成されている。

図１０に示すように、第２側壁４２において第２底壁４１に隣り合う部分には、薄肉部４２ａが設けられている。薄肉部４２ａは、１つの第２筒体４０における第２側壁４２の４つの外面にそれぞれ設けられている。薄肉部４２ａは、側面視長方形状である。薄肉部４２ａは、第２側壁４２の外面を他の部分よりも窪ませることにより形成されている。

こうした構成によれば、上記実施形態の効果（１）、（３）及び（４）と同様な効果に加えて、以下の効果（６）を奏する。
（６）第１筒体２０は、薄肉部２２ａを基点として座屈するようになる。また、第２筒体４０は、薄肉部４２ａを基点として座屈するようになる。したがって、第２部材９２に作用する初期荷重の増大を一層好適に抑制することができる。

なお、薄肉部２２ａ，４２ａに代えて、側壁２２，４２を貫通する孔部を設けるようにしてもよい。この場合であっても、上記（６）の効果と同様な作用効果を奏することができる。

＜第３変形例＞
図１１～図１３に示すように、第３変形例の衝撃吸収部材１０は、４つの第１筒体２０と、３つの第２筒体４０とを有している。第１筒体２０は、正六角形状の第１底壁２１を有している。第２筒体４０は、正六角形状の第２底壁４１を有している。

３つの第２筒体４０は、直線状に並んで配置されている。互いに隣り合う第２筒体４０同士は、第２側壁４２を共有している。
第１筒体２０は、第２筒体４０の並び方向Ｄに交差する方向において第２筒体４０の両側に隣り合って配置されている。

上記交差する方向において第２筒体４０の両側には、それぞれ２つの第１筒体２０が、第２筒体４０の並び方向Ｄに並んで配置されている。互いに隣り合う第１筒体２０同士は、第１側壁２２を共有している（図示略）。

こうした構成によれば、上記実施形態の効果（１）～（４）と同様な作用効果を奏することができる。
・第２筒体４０は、少なくとも第１筒体２０と隣り合って配置されているものであればよく、第２筒体４０が２つの第１筒体２０によって挟まれていないものであってもよい。

・第１側壁２２と第２側壁４２とは、各々の周方向の一部を共有しない構成であってもよい。例えば第１筒体２０と第２筒体４０とを各別に設けるとともに、第１側壁２２と第２側壁４２とを、各々の周方向の一部において互いに連結するようにしてもよい。

・第１筒体２０及び第２筒体４０は、先細状に限定されない。第１筒体２０及び第２筒体４０は、対向方向Ａにおいて同一の断面形状及び大きさを有するものであってもよい。
・第１部材９１を、車両の後部に設けられるバンパリインフォースメントとし、第２部材９２をリアサイドメンバとすることもできる。

・第１部材９１を、バンパカバーとし、第２部材９２をバンパリインフォースメントとすることもできる。

１０…衝撃吸収部材
１１…フランジ
１２…ボルト孔
２０…第１筒体
２１…第１底壁
２２…第１側壁
２２ａ…薄肉部
２３…延出部
２４…連結部
２５…連通部
４０…第２筒体
４１…第２底壁
４２…第２側壁
４２ａ…薄肉部
９１…第１部材
９２…第２部材

Claims

第１部材と、前記第１部材と対向して配置される第２部材との間に設けられるとともに、前記第１部材から前記第２部材に向けて作用する衝撃力を吸収する衝撃吸収部材であって、
前記第１部材と前記第２部材との対向方向に沿って延びる軸線をそれぞれ有する第１筒体及び第２筒体を備え、
前記第１筒体は、筒状の第１側壁と、前記第１側壁の前記第１部材の側の端を閉塞する多角形状の第１底壁と、を有し、前記第１側壁の前記第２部材の側の端が開放されており、
前記第２筒体は、筒状の第２側壁と、前記第２側壁の前記第２部材の側の端を閉塞する多角形状の第２底壁と、を有し、前記第２側壁の前記第１部材の側の端が開放されており、
前記第１筒体と前記第２筒体とは、互いに隣り合って配置されており、
前記第１側壁と前記第２側壁とは、各々の周方向の一部において互いに連結されている、
衝撃吸収部材。
前記第１筒体は、前記対向方向において前記第１底壁に近づくほど先細状であり、
前記第２筒体は、前記対向方向において前記第２底壁に近づくほど先細状である、
請求項１に記載の衝撃吸収部材。
前記第１側壁及び前記第２側壁は、各々の周方向の一部を共有している、
請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収部材。
２つの前記第１筒体の間に、１つの前記第２筒体が配置されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の衝撃吸収部材。
前記第２底壁は、同一長さであり、且つ平行な２つの辺の組を４組有する八角形であり、
１つの前記第２筒体の周囲には、４つの前記第１筒体が配置されている、
請求項４に記載の衝撃吸収部材。