JP3624803B2

JP3624803B2 - 車両の衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP3624803B2
Application number: JP2000200825A
Authority: JP
Inventors: 浩一水上; 宏粥川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: JP2002012109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の衝撃吸収部材に係り、特に、自動車等の車両におけるサイドメンバ等の車両骨格部材の先端に配設される車両の衝撃吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両におけるサイドメンバ等の車両骨格部材の先端に配設される車両の衝撃吸収部材としては、その例が特表平６−５０３７８２号公報、ＵＳＰ４１５２０１２に開示されている。
【０００３】
図１０に示される如く、特表平６−５０３７８２号公報の車両の衝撃吸収部材では、衝撃吸収部材としてのアルミニウム押し出し成形部品７０が、鋳造部品７２の形成された円筒状の収容部７４内に挿入されており、収容部７４の前端部７４Ａにおいて溶接されている。
【０００４】
また、図１１に示される如く、ＵＳＰ４１５２０１２の車両の衝撃吸収部材では、板厚の異なる複数の衝撃吸収部材８０、８２、８４が連結され、車両骨格部材としてのサイドメンバ８６の前端部に配設されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの車両の衝撃吸収部材では、軸方向に圧縮変形させたい衝撃吸収部材の外周壁部に重合部９０（図１０参照）または連結フランジ９２（図１１参照）がある。この結果、軸方向（図１０、図１１の矢印Ｆ方向）に荷重が作用した場合に、重合部９０または連結フランジ９２が、衝撃吸収部材における他の部位に比べて変形し難い、または、変形しない。このため、衝撃吸収部材が重合部９０または連結フランジ９２との境を起点に座屈変形し易く、エネルギー吸収能力が低下する。また、重合部９０または連結フランジ９２により、衝撃吸収部材の重量増加及びコスト増加を招いている。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、重量増加及びコスト増加を招くことなく、エネルギ吸収能力を確実に向上できる車両の衝撃吸収部材を得ることが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、車両骨格部材の端部に配設される車両の衝撃吸収部材において、
押出し成形され中空部を形成する外周壁部と、鍛造成形され前記外周壁部と略直交する座部と、を有し、
前記座部が、前記外周壁部の外側へ向かう外側フランジと、前記外周壁部の内側へ向かう内側フランジと、前記車両骨格部材側へ突出し、前記外周壁部の延長線上に配置され前記外周壁部と同じ断面形状とされた突出壁と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
従って、外周壁部を押出し成形し、座部を鍛造成形したため、衝撃吸収部材の全体を鋳造により成形する場合に比べて、柔らかい材料を使えると共に、溶接熱等による材料特性の変化もない。また、外周壁部の板厚を自由に可変できるので、板厚の境となる部位に従来構造のような連結フランジが形成されず、この連結フランジに起因する座屈変形も発生しない。この結果、衝撃吸収部材のエネルギ吸収能力を確実に向上できる。
また、衝撃吸収部材の外周壁部と座部との間に従来構造のような重合部が存在しないため、重合部を起点とする衝撃吸収部材の座屈変形を防止できると共に、重合部により重量増加及びコスト増加を招くこともない。また、座部に形成した外周壁部の外側へ向かう外側フランジと、外周壁部の内側へ向かう内側フランジとによって、外周壁部の端部において、荷重作用時に外周壁部が倒れ難くなる。この結果、外周壁部の端部が座屈変形するのを防止でき、外周壁部が軸方向に確実に圧縮変形するため、エネルギ吸収能力を確実に向上できる。
また、突出壁により、高いエネルギー収部特性を確保した上で、座部と車両骨格部材との間に別部品の組付けが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明における車両の衝撃吸収部材の第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１８】
なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示す。
【００１９】
図３に示される如く、本実施形態では、自動車車体における前部の車幅方向両端下部近傍に車体前後方向に沿って配設された車両骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１０の先端部（前端部）に、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１２を介して、バンパリインフォースメント１４が取り付けられている。なお、フロントサイドメンバ１０とクラッシュボックス１２との連結部には、樹脂材で成形されたフロントエンドモジュール１６の取付部１６Ａが挟持されている。
【００２０】
フロントサイドメンバ１０は、断面矩形状の閉断面構造とされており、前端部には、前端開口部を閉塞する矩形板状の座部１０Ａが配設されており、この座部１０Ａの四隅に形成された凸部には、取付孔１８が延設されている。また、これらの取付孔１８と対向するフロントエンドモジュール１６の取付部１６Ａの各部位にも取付孔２０が形成されている。
【００２１】
図２に示される如く、クラッシュボックス１２は、アルミニウムの押出し成形品から成り、中空部２２を形成する外周壁部２４と、この外周壁部２４の後端部に形成した座部２６と、を有している。また、外周壁部２４は矩形状の閉断面構造とされており、外周壁部２４と略直交している座部２６は矩形板状とされ、その四隅に形成された凸部には、取付孔２８が形成されている。なお、クラッシュボックス１２は、マグネシウム等の他の金属の押出し成形品としても良い。
【００２２】
図３に示される如く、クラッシュボックス１２の取付孔２８、フロントエンドモジュール１６の取付孔２０、及びフロントサイドメンバ１０の取付孔１８には、車両前方側から締結部材としてのボルト３０がそれぞれ挿入されており、各ボルト３０の螺子部には、車両後方側からナット３２が螺合されている。
【００２３】
図１に示される如く、クラッシュボックス１２の座部２６は、外周壁部２４の後端部を、冷間鍛造（金属が再結晶する温度より低い温度条件での鍛造）することで成形しており、座部２６は、外周壁部２４の外側へ向かう外側フランジ２６Ａと、外周壁部２４の内側へ向かう内側フランジ２６Ｂとを備えている。
【００２４】
また、座部２６には、フロントサイドメンバ１０側、即ち車両後方側へ向けて突出壁２６Ｃが突出形成されている。突出壁２６Ｃは、外周壁部２４と同じ断面形状とされており、外周壁部２４の延長線上に配設されている。
【００２５】
また、突出壁２６Ｃは、フロントサイドメンバ１０への取付け状態（図１に示す状態）で、フロントサイドメンバ１０との間に間隙４０が形成されており、クラッシュボックス１２に前方（図１の矢印Ａ方向）から所定値以上の荷重が作用した場合には、クラッシュボックス１２の座部２６とフロントサイドメンバ１０の座部１０Ａとの間に挟持されたフロントエンドモジュール１６の取付部１６Ａが潰れ、突出壁２６Ｃがフロントサイドメンバ１０の座部１０Ａに当接するようになっている。
【００２６】
なお、クラッシュボックス１２における外周壁部２４の前端部２４Ａは、バンパリインフォースメント１４の取付面１４Ａ（図３参照）に対応して平面視において傾斜面となっている。
【００２７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２８】
本実施形態では、クラッシュボックス１０の外周壁部２４と座部２６との間に、図１０に示す従来構造のような重合部９０が存在しないため、重合部を起点とするクラッシュボックス１０の座屈変形を防止できると共に、重合部により重量増加及びコスト増加を招くこともない。
【００２９】
また、本実施形態では、クラッシュボックス１０の座部２６に形成した外側フランジ２６Ａと内側フランジ２６Ｂとによって、外周壁部２４における上下左右の各壁部が、略前方（図１の矢印Ａ方向）から荷重に対して倒れ難くなっている。即ち、座部２６によって、外周壁部２４の後端部において、発生する曲げモーメント（図１の矢印Ｓ１、Ｓ２）を抑制できるので、この点においても、クラッシュボックス１０の座屈変形を防止できる。この結果、外周壁部２４が軸方向に確実に圧縮変形するため、エネルギーを効果的に吸収できる。
【００３０】
また、本実施形態では、クラッシュボックス１２を鋳造により成形する場合に比べて、柔らかい材料を使えると共に、別部材を溶接によって連結する場合に比べて、溶接熱により材料のエネルギー吸収特性が低下することもない。また、鍛造によりクラッシュボックス１２の外周壁部２４の板厚を自由に可変できるので、板厚の境となる部位に図１１に示す従来構造のような連結フランジ９２が形成されず、この連結フランジ９２に起因する座屈変形も発生しない。この結果、クラッシュボックス１２のエネルギ吸収能力を確実に向上できると共に、板厚の調整も容易である。
【００３１】
また、本実施形態では、クラッシュボックス１２における座部２６に形成した、突出壁２６Ｃにより、座部２６とフロントサイドメンバ１０との間にフロントエンドモジュール１６の組付けが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、フロントサイドメンバ１０への取付け状態（図１に示す状態）で、突出壁２６Ｃとフロントサイドメンバ１０との間に間隙４０が形成されているため、フロントエンドモジュール１６の取付部１６Ａの厚さが、突出壁２６Ｃの高さよりも常に大きく、締結の軸力確保の妨げにならない。一方、クラッシュボックス１２に前方から所定値以上の荷重が作用した場合には、クラッシュボックス１２の座部２６とフロントサイドメンバ１０の座部１０Ａとの間に挟持されたフロントエンドモジュール１６の取付部１６Ａが潰れ、突出壁２６Ｃがフロントサイドメンバ１０の座部１０Ａに当接する。この結果、荷重をフロントサイドメンバ１０へ確実に伝達できる。
【００３３】
次に、本発明における車両の衝撃吸収部材の第２実施形態を図４に従って説明する。
【００３４】
なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図４に示される如く、本実施形態では、クラッシュボックス１２の外周壁部２４は、２つの異なる板厚Ｍ１、Ｍ２からなり、車体前部２４Ｂの板厚Ｍ１が車体後部２４Ｃの板厚Ｍ２に比べて薄くなっている（Ｍ１＜Ｍ２）。なお、車体前部２４Ｂと車体後部２４Ｃとの境となる傾斜部２４Ｄの傾斜角度αは４５度に設定されている。
【００３６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３７】
本実施形態では、第１実施形態の作用に加えて、外周壁部２４の板厚Ｍ１、Ｍ２及び、傾斜部２４Ｄの前後方向の位置を変えることで、所望のエネルギー吸収特性が容易に得られる。
【００３８】
また、荷重が車体前方（図４の矢印Ａ方向）から作用した場合に、板厚を薄くした外周壁部２４の車体前部２４Ｂ側からクラッシュボックス１２を潰していくことができる。この結果、車体前部２４Ｂに比べ潰れ難い車体後部２４Ｃの近傍に周辺部品を配設する等の構成とすることによって、損傷個所を低減でき修理または交換する部品を低減できる。
【００３９】
なお、本実施形態では、板厚をＭ１、Ｍ２の２種類としたが、図５に示される如く、板厚をＭ１、Ｍ２、Ｍ３の３種類としても良く、更には、４種類以上（図示省略）の板厚としても良い。また、図６に示される如く、外周壁部２４における、前後上下左右の各板厚、例えば、車幅方向外側壁部２４Ｅの板厚Ｍ４、Ｍ５と車幅方向内側壁部２４Ｆの板厚Ｍ６、Ｍ７とを異ならせた構成としても良い。また、外周壁部２４における、前後上下左右の一部、例えば、左右の壁部のみの板厚を変えた構成としたも良い。更には、座部２６における外側フランジ２６Ａの板厚Ｍ８と内側フランジ２６Ｂの板厚Ｍ９を異ならせても良い。
【００４０】
次に、本発明における車両の衝撃吸収部材の第３実施形態を図７〜図９に従って説明する。
【００４１】
なお、第２実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図７に示される如く、本実施形態では、外周壁部２４における車体前部２４Ｂと車体後部２４Ｃとの境となる傾斜部２４Ｄの傾斜角度αが小さく、なだらかな板厚変化になっている。この結果、図８に示す比較例のように、車体前部２４Ｂと車体後部２４Ｃとの境となる傾斜部２４Ｄの傾斜角度αを９０度とした場合、即ち段差部２４Ｄを設けた構成の荷重特性と、本実施形態の荷重特性を比較すると、図９のようになる。
【００４３】
即ち、外周壁部２４に段差部２４Ｄ（図８の構成）がある場合には、図９に二点鎖線で示すように、クラッシュボックス１２が軸圧縮変形する際に、段差部２４Ｄに起因するピーク値Ｐが発生する。一方、外周壁部２４がなだらかに板厚変化にする（図７の構成）場合には、図９に実線で示すように、クラッシュボックス１２が軸圧縮変形する際に、ピーク値が発生しないようにできる。
【００４４】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記各実施形態では、車両骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１０に本発明の車両の衝撃吸収部材を適用し例について説明したが、本発明の車両の衝撃吸収部材は、フロントサイドメンバ以外のリヤサイドメンバ、ロッカ、ピラー等の他の車両骨格部材にも適用可能である。また、本実施形態では、フロントサイドメンバ１０及びクラッシュボックス１２の断面形状を矩形状としたが、フロントサイドメンバ１０及びクラッシュボックス１２の断面形状は矩形状（四角形）に限定されず、三角形、五角形、六角形等の多角形、円形等の他の形状としても良い。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、車両骨格部材の端部に配設される車両の衝撃吸収部材において、押出し成形され中空部を形成する外周壁部と、鍛造成形され外周壁部と略直交する座部と、を有し、座部が、外周壁部の外側へ向かう外側フランジと、外周壁部の内側へ向かう内側フランジと、車両骨格部材側へ突出し、外周壁部の延長線上に配置され外周壁部と同じ断面形状とされた突出壁と、を備えたため、重量増加及びコスト増加を招くことなく、エネルギ吸収能力を確実に向上できるという優れた効果を有する。また、座部と車両骨格部材との間に別部品の組付けが可能となるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両の衝撃吸収部材を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る車両の衝撃吸収部材が適用された車体前部を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の変形例に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の他の変形例に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の比較例に係る車両の衝撃吸収部材を示す平断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車両の衝撃吸収部材の荷重特性と比較例の荷重特性を示すグラフである。
【図１０】従来の車両の衝撃吸収部材を示す側断面図である。
【図１１】従来の車両の衝撃吸収部材を示す平面図である。
【符号の説明】
１０フロントサイドメンバ（車両骨格部材）
１２クラッシュボックス（衝撃吸収部材）
１４バンパリインフォースメント
１６フロントエンドモジュール
２２クラッシュボックスの中空部
２４クラッシュボックスの外周壁部
２６クラッシュボックスの座部
２６Ａ座部の外側フランジ
２６Ｂ座部の内側フランジ
２６Ｃ座部の突出壁
４０間隙

Claims

車両骨格部材の端部に配設される車両の衝撃吸収部材において、
押出し成形され中空部を形成する外周壁部と、鍛造成形され前記外周壁部と略直交する座部と、を有し、
前記座部が、前記外周壁部の外側へ向かう外側フランジと、前記外周壁部の内側へ向かう内側フランジと、前記車両骨格部材側へ突出し、前記外周壁部の延長線上に配置され前記外周壁部と同じ断面形状とされた突出壁と、を備えたことを特徴とする車両の衝撃吸収部材。