JP4723942B2 - 車両の衝撃吸収具及び車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝撃吸収具及び車両の衝撃吸収構造に関するものである。

従来、自動車などの車両において、バンパリインホースと車両の幅方向両側に配置されて前後方向に伸びる一対のサイドメンバとの間には、それぞれ衝撃吸収具としてのクラッシュボックスが介在されている（例えば特許文献１など）。このクラッシュボックスは、蛇腹状に連続的に塑性変形（座屈変形）を繰り返すことで衝撃エネルギーを吸収する。

こうしたクラッシュボックスとしては、例えば断面コ字状の一対の鉄プレス材を突き合わせて溶接した断面四角形の中空構造を有するものや、平板状の鉄材と角取りされた断面コ字状の鉄プレス材を溶接した断面六角形の中空構造を有するものが知られている。
特開２００２−１５５９８０号公報

ところで、こうした断面四角形や断面六角形の中空構造を有するクラッシュボックスでは、軸方向に伸びる稜線の数（断面における頂点の数）が少ないために、板厚を厚くしてつぶれ荷重（軸圧縮荷重）を増大させる必要がある。また、上記クラッシュボックスでは、断面における１辺の長さが長くなるために、衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形（座屈変形）を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長が大きくなり、同荷重の振幅が大きくなることでエネルギー吸収効率（以下、「ＥＡ効率」という）が悪くなってしまう。ＥＡ効率とは、（エネルギー吸収量）／（最大荷重×最大ストローク）を示す。

ここで、断面四角形や断面六角形の中空構造を有するクラッシュボックスの具体的な形状及びこれらに対応して実験的に求めた軸圧縮のエネルギー吸収態様について以下に説明する。

図１０（ａ）は、断面四角形の中空構造を有するクラッシュボックス９１を示す正面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス９１は、二隅が直角をなす断面コ字状の一対の鉄プレス材９１ａ，９１ｂを突き合わせてこれらを溶接することで構成されている。このクラッシュボックス９１の長辺及び短辺の長さはそれぞれ８７［ｍｍ］及び５９．６［ｍｍ］に設定されている。また、このクラッシュボックス９１の板厚は、２．３［ｍｍ］に設定されている。そして、このクラッシュボックス９１の軸方向（図１０（ａ）において紙面に直交する方向）の長さは、１１４．２［ｍｍ］に設定されている。なお、このクラッシュボックス９１の軸方向先端部には、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部（脆弱部）が形成されている（図示略）。これは、クラッシュボックス９１に塑性変形（初期座屈変形）を開始させるときの軸圧縮荷重を低減するためである。

このような構造を有するクラッシュボックス９１とバンパリインホース１６（図３参照）とにおいて、所定のエネルギー量［Ｊ（ジュール）］となる軸圧縮のエネルギーを加えたときの変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との実験的に求めた関係について、図６の破線にて示したグラフに基づき説明する。図６では、バンパリインホース変形域を併せ示している。同グラフから明らかなように、断面四角形の中空構造を有するクラッシュボックス９１では、衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長及び振幅が大きいことが確認される。また、このクラッシュボックス９１がつぶれるまでの間で求めたＥＡ効率も、６５％と低い値であったことが実験的に確認されている。

一方、図１０（ｂ）は、断面六角形の中空構造を有するクラッシュボックス９２を示す正面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス９２は、平板状の鉄材９２ａと角取りされた断面コ字状の鉄プレス材９２ｂを溶接することで構成されている。なお、鉄材９２ａ及び鉄プレス材９２ｂは、各接合部において直角をなしている。また、鉄プレス材９２ｂは、仮想的に角取りを割愛したとしてその長辺及び短辺が直角をなしている。このクラッシュボックス９２は、仮想的に角取りを割愛したとしてその長辺及び短辺の長さがそれぞれ１１５．７［ｍｍ］及び６２．５［ｍｍ］に設定されている。また、鉄材９２ａの板厚は２［ｍｍ］に設定されており、鉄プレス材９２ｂの板厚は１．６［ｍｍ］に設定されている。そして、このクラッシュボックス９２の軸方向（図１０（ｂ）において紙面に直交する方向）の長さは、２３２［ｍｍ］に設定されている。なお、このクラッシュボックス９２の軸方向先端部には、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部（脆弱部）が形成されている（図示略）。

このような構造を有するクラッシュボックス９２とバンパリインホース１６とにおいて、所定のエネルギー量［Ｊ］となる軸圧縮のエネルギーを加えたときの変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との実験的に求めた関係について、図６の２点鎖線にて示したグラフに基づき説明する。同グラフから明らかなように、断面六角形の中空構造を有するクラッシュボックス９２では、断面四角形のクラッシュボックス９１に比べて前記つぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長及び振幅が小さくなっているものの、依然として大きいことが確認される。また、このクラッシュボックス９２がつぶれるまでの間で求めたＥＡ効率も、８０％と依然として低い値であったことが実験的に確認されている。

本発明の目的は、エネルギー吸収効率を向上させてより小型化することができる車両の衝撃吸収具及び車両の衝撃吸収構造を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸圧縮荷重を塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する車両の衝撃吸収具において、断面凹形状をなす一対の板材を溶接することにより断面八角形の中空構造を呈し、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部を有し、鉄系金属からなり、断面において、互いに平行に伸びる一対の第１辺と、該第１辺に直交する方向で互いに平行に伸びる一対の第２辺と、各隣り合う前記第１及び第２辺間を結ぶ４つの辺とを有し、前記各板材は前記第１辺に沿って溶接されており、前記第１辺には溶接された部位を挟むように前記応力集中部が一対設けられ、前記第２辺には前記応力集中部が設けられ、前記各応力集中部は、車両外側の先端側に配置され、且つ同一断面上に配置されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の衝撃吸収具において、前記第１辺の長さをａ、前記一対の第２辺間の距離をＡ、前記第２辺の長さをｂ、前記一対の第１辺間の距離をＢで表すとき、距離Ａを距離Ｂよりも大きく設定し、且つ、距離Ａに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び距離Ｂに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）をそれぞれ、０．４≦ａ／Ａ≦０．８ ０．２≦ｂ／Ｂ≦０．７の範囲に設定したことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両の衝撃吸収具において、前記溶接はスポット溶接であり、前記応力集中部及びスポット溶接部は、軸方向において互い違いとなる位置に配置されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、車両の幅方向に伸びるバンパリインホースの両端部において、該バンパリインホースと車両の前後方向に伸びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在される一対のクラッシュボックスを備えた車両の衝撃吸収構造において、前記クラッシュボックスは、断面凹形状をなす一対の板材を溶接することにより断面八角形の中空構造を呈し、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部を有し、鉄系金属からなり、断面において、互いに平行に伸びる一対の第１辺と、該第１辺に直交する方向で互いに平行に伸びる一対の第２辺と、各隣り合う前記第１及び第２辺間を結ぶ４つの辺とを有し、前記各板材は前記第１辺に沿って溶接されており、前記第１辺には溶接された部位を挟むように前記応力集中部が一対設けられ、前記第２辺には前記応力集中部が設けられ、前記各応力集中部は、車両外側の先端側に配置され、且つ同一断面上に配置されている
ことを要旨とする。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明では、断面八角形の中空構造を有することで、軸方向に伸びる稜線の数（断面における頂点の数）が多くなる。これにより、つぶれ荷重（軸圧縮荷重）が増大される分、板厚を薄くすることができる。つまり、板厚を薄くしても高いつぶれ荷重を得ることができるため、小型化及び軽量化を図ることができる。

また、断面における１辺の長さが短くなるために、衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形（座屈変形）を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長が小さく（周期が短く）なって細かくつぶれることになり、同荷重の振幅が小さくなることでエネルギー吸収効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、鉄系金属において、距離Ａを距離Ｂよりも大きく設定し、且つ、距離Ａに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び距離Ｂに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）をそれぞれ、０．４≦ａ／Ａ≦０．８、０．２≦ｂ／Ｂ≦０．７の範囲に設定したとき、エネルギー吸収効率において優れていることが本出願人により確認されている。従って、つぶれ荷重（軸圧縮荷重）の振幅を抑えつつ、塑性変形の範囲内（塑性変形量が最大となる状態まで間）において、効率的に衝撃エネルギーを吸収することができる。

請求項３に記載の発明は、塑性変形の起点となる応力集中部とスポット溶接部とが軸方向において互い違いとなる位置に配置されているので、前記一対の板材の全長に亘ってアーク溶接したものよりも、蛇腹状の塑性変形を連続的に安定させることができる。その結果、更にエネルギー吸収効率を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、前記クラッシュボックスは、断面八角形の中空構造を有することで、軸方向に伸びる稜線の数（断面における頂点の数）が多くなる。これにより、前記クラッシュボックスのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）が増大される分、その板厚を薄くすることができる。つまり、前記クラッシュボックスの板厚を薄くしても高いつぶれ荷重を得ることができるため、その小型化及び軽量化を図ることができる。

また、前記クラッシュボックスの断面における１辺の長さが短くなるために、その衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形（座屈変形）を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長が小さく（周期が短く）なって細かくつぶれることになり、同荷重の振幅が小さくなることでエネルギー吸収効率を向上させることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図３は、本発明が適用される自動車などの車両のフロント部分を概略的に示す斜視図である。同図に示されるように、このフロント部分には、バンパの骨格をなすバンパフレーム１１と、車両の前後方向に伸びてボディの一部を構成する一対のサイドメンバ１２とが配設されている。

上記バンパフレーム１１は、車両の幅方向に伸びるバンパリインホース１６と、一対のクラッシュボックス１７とを備えている。そして、上記一対のクラッシュボックス１７は、バンパリインホース１６の幅方向両端部において、同バンパリインホース１６と前記一対のサイドメンバ１２との間にそれぞれ介在されている。各クラッシュボックス１７は、前記バンパリインホース１６に締結又は溶接により固着されており、車両後方に軸線が伸びる断面八角形の中空構造を有している。そして、各クラッシュボックス１７の後端には、ボルト締結用のブラケット１８が溶接にて固着されている。

前記サイドメンバ１２は、上記クラッシュボックス１７の軸線に略一致して軸線が伸びる四角筒状に形成されている。そして、このサイドメンバ１２の前端には、上記クラッシュボックス１７のブラケット１８に対応してこれに対向するボルト締結用のブラケット１９が設けられている。従って、バンパフレーム１１は、クラッシュボックス１７のブラケット１８とサイドメンバ１２のブラケット１９とが締結されることで、ボディに固定されている。

ここで、車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃はバンパフレーム１１のクラッシュボックス１７を介してボディ（サイドメンバ１２）に伝達されるようになっている。そしてこの際、上記クラッシュボックス１７は軸方向に座屈変形を繰り返すことにより、ボディへと伝達される衝撃を緩衝するようになっている。これにより、ボディ及び乗員に加えられる衝撃エネルギーが吸収される。

図２は、本実施形態のクラッシュボックス１７等を示す斜視図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス１７は、八角筒状に形成されており、その前端部には内側に凹設されたビード状の複数（８つ）の応力集中部１７ａが形成されている。これら応力集中部１７ａは型押しにて形成されており、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となるものである。これら応力集中部１７ａは、クラッシュボックス１７に塑性変形（初期座屈変形）を開始させるときの軸圧縮荷重を低減するために設けられている。

また、上記クラッシュボックス１７の前端には、前記バンパリインホース１６とのボルト締結用（又は溶接による固着用）のブラケット１５が溶接にて固着されている。このクラッシュボックス１７は、その開口端（前端）がなす八角形の少なくとも左右及び上下の４辺に沿って上記ブラケット１５との溶接部位を有している。一方、上記クラッシュボックス１７は、その開口端（後端）がなす八角形の少なくとも左右及び上下の４辺に沿って前記ブラケット１８との溶接部位を有している。これは、上記クラッシュボックス１７の横曲げ強度を増大させて横折れしにくくするためである。

次に、上記クラッシュボックス１７の形状及びこれに対応して実験的に求めた軸圧縮のエネルギー吸収態様について以下に説明する。
図１は、上記クラッシュボックス１７を示す正面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス１７は、鉄系金属であるＳＰＨ４４０からなり、角取りされた断面コ字状の一対の鉄プレス材２１，２２を突き合わせてこれらを溶接することで構成されている。このクラッシュボックス１７（鉄プレス材２１，２２）の軸方向（図１において紙面に直交する方向）の長さは９１．５［ｍｍ］に設定されており、板厚は１．６［ｍｍ］に設定されている。上記クラッシュボックス１７は、正面視（断面）において、点Ｏ１に関して板厚分を除いて概ね点対称の構造を有しており、両鉄プレス材２１，２２の接合される先端部により形成される第１辺としての互いに平行な左右の辺（図１において左右に配置されて上下に伸びる辺）１７ｂ，１７ｃと、第２辺としての互いに平行な上下の辺（図１において上下に配置されて左右に伸びる辺）１７ｄ，１７ｅとが直交している。そして、上記クラッシュボックス１７は、正面視（断面）において、各隣り合う辺１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ間を結ぶ４つの辺（斜辺）を有している。

ここで、左右の辺１７ｂ，１７ｃの長さａは６０［ｍｍ］に設定されている。また、仮想的に鉄プレス材２１，２２の角取りを割愛して断面四角形（長方形）と見なしたときの左右の辺（長辺）の長さ（辺１７ｄ，１７ｅ間の距離）Ａは１００［ｍｍ］に設定されている。

一方、上下の辺１７ｄ，１７ｅの長さｂは２４［ｍｍ］に設定されている。また、仮想的に鉄プレス材２１，２２の角取りを割愛して断面四角形（長方形）と見なしたときの上下の辺（短辺）の長さ（辺１７ｂ，１７ｃ間の距離）Ｂは６３［ｍｍ］（＜Ａ）に設定されている。

従って、本実施形態では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）は、６０％（＝６０／１００×１００）となっている。また、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）は、３８％（＝２４／６３×１００）となっている。つまり、上記クラッシュボックス１７の軸方向に伸びる稜線ＳＬ（図２参照）は、これらの比をなす位置に設定されている。

このような構造を有するクラッシュボックス１７において、所定のエネルギー量［Ｊ］となる軸圧縮のエネルギーを加えたときの変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との実験的に求めた関係について、図６の実線にて示したグラフに基づき説明する。同グラフから明らかなように、断面八角形の中空構造を有する本実施形態のクラッシュボックス１７では、衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長及び振幅が小さいことが確認される。また、このクラッシュボックス１７がつぶれるまでの間で求めたＥＡ効率も、９０％と高い値であったことが実験的に確認されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記クラッシュボックス１７は、断面八角形の中空構造を有することで、軸方向に伸びる稜線ＳＬの数（断面における頂点の数）が多くなる。これにより、前記クラッシュボックス１７のつぶれ荷重（軸圧縮荷重）が増大される分、その板厚を薄くすることができる。つまり、前記クラッシュボックス１７の板厚を薄くしても高いつぶれ荷重を得ることができるため、その小型化及び軽量化を図ることができる。

また、前記クラッシュボックス１７の断面における１辺の長さが短くなるために、その衝撃吸収に際して蛇腹状に連続的に塑性変形（座屈変形）を繰り返すときのつぶれ荷重（軸圧縮荷重）の波長が小さく（周期が短く）なって細かくつぶれることになり、同荷重の振幅が小さくなることでＥＡ効率を向上させることができる。

（２）本実施形態では、前記クラッシュボックス１７の断面における１辺の長さが短くなるために、クラッシュボックス１７全体（稜線ＳＬ）に均等に荷重を伝達することができる。従って、図４（ａ）（ｂ）に断面四角形のクラッシュボックス９１及び断面八角形のクラッシュボックス１７の側面図を模式的に示したように、クラッシュボックス１７の稜線ＳＬに効率よく荷重を入力することができ、良好な荷重の伝達効率を得ることができる。

また、前記クラッシュボックス１７の断面における１辺の長さが短くなるために、図４（ａ）で示したような面座屈Ｓの発生を抑制して横倒れを抑制することができる。
（３）本実施形態では、好適なＥＡ効率（８５％以上）を得ることができ、所定のエネルギーを吸収するためのクラッシュボックス１７の前後方向の長さを短くできる。つまり、つぶれ荷重（軸圧縮荷重）の振幅を抑えつつ、塑性変形の範囲内（塑性変形量が最大となる状態まで間）において、効率的に衝撃エネルギーを吸収することができる。このため、車両の決められたスペースにクラッシュボックス１７を収めることができる。また、クラッシュボックス１７で衝撃エネルギーを十分に吸収することができ、ボディ（サイドメンバ１２）へと伝達される衝撃を抑えることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のクラッシュボックスに対し長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。

図５は、本実施形態のクラッシュボックス３０を示す正面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス３０は、角取りされた断面コ字状の一対の鉄プレス材３１，３２を突き合わせてこれらを溶接することで構成されている。このクラッシュボックス３０（鉄プレス材３１，３２）の板厚は１．４［ｍｍ］に設定されている。上記クラッシュボックス３０は、正面視（断面）において、点Ｏ２に関して板厚分を除いて概ね点対称の構造を有しており、両鉄プレス材３１，３２の接合される先端部により形成される第１辺としての互いに平行な左右の辺（図１において左右に配置されて上下に伸びる辺）３０ａ，３０ｂと、第２辺としての互いに平行な上下の辺（図１において上下に配置されて左右に伸びる辺）３０ｃ，３０ｄとが直交している。そして、上記クラッシュボックス３０は、正面視（断面）において、各隣り合う辺３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ間を結ぶ４つの辺（斜辺）を有している。

ここで、左右の辺３０ａ，３０ｂの長さａは４８［ｍｍ］に設定されている。また、仮想的に鉄プレス材３１，３２の角取りを割愛して断面四角形（長方形）と見なしたときの左右の辺（長辺）の長さ（辺３０ｃ，３０ｄ間の距離）Ａは１２０［ｍｍ］に設定されている。

一方、上下の辺３０ｃ，３０ｄの長さｂは４０［ｍｍ］に設定されている。また、仮想的に鉄プレス材３１，３２の角取りを割愛して断面四角形（長方形）と見なしたときの上下の辺（短辺）の長さ（辺３０ａ，３０ｂ間の距離）Ｂは７０［ｍｍ］（＜Ａ）に設定されている。

従って、本実施形態では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）は、４０％（＝４８／１２０×１００）となっている。また、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）は、５７％（＝４０／７０×１００）となっている。つまり、上記クラッシュボックス３０の軸方向に伸びる稜線ＳＬ（図２参照）は、これらの比をなす位置に設定されている。

以上詳述したように、本実施形態であっても、前記第１の実施形態の効果と同様の効果が得られるようになる。
（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図面に従って説明する。なお、第３の実施形態は、第１の実施形態に準じた解析モデルを設定し、前記した実験結果（図６参照）と解析モデルによる解析結果との関係から、好適なＥＡ効率（８５％以上）が得られるクラッシュボックスの形状について明らかにするものである。

上記解析モデルにおいて、クラッシュボックスは、ＳＰＨ４４０からなる断面八角形状を呈し、軸方向の長さを１００［ｍｍ］に、板厚を１．６［ｍｍ］にそれぞれ設定している。そして、クラッシュボックスの一側（荷重の入力側）開口端部をＳＰＨ４４０からなる板厚２．０［ｍｍ］の板材で閉塞し、他側（固定側）開口端部をＳＰＨ４４０からなる板厚３．０［ｍｍ］の板材で閉塞する。この解析モデルにおける剛体の強制変位の時間推移及び解析に用いたソフトウェアについては共通である。解析では、有限要素法を採用している。

そして、この解析モデルにおけるクラッシュボックスの基本モデルＭｂ（図７（ａ）参照）では、前記クラッシュボックス１７に対応して、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）が６２．４％、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）が３９．７％、断面における全周の長さ（以下、「周長」という）が２７９．１５［ｍｍ］、重量が０．３８６９［ｋｇ］にそれぞれ設定されている。この解析モデル（基本モデルＭｂ）に対し、前述の態様で解析した変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を、図８に太実線にて示す。この解析モデルの解析結果では、ＥＡ効率は、第１の実施形態での実験結果（９０％）と同様、９０％であることが確認されている。このことから、所定の解析モデルの解析結果において好適なＥＡ効率（例えば８５％以上）が得られるのであれば、これと同様の形状のクラッシュボックスでは、実験結果においても同様に好適なＥＡ効率が得られることが推定される。

ここで、上述した解析結果と実験結果との関係を鑑みて、図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）で示したクラッシュボックスの各モデルＭ１〜Ｍ４を採用した場合の解析結果について説明する。

図７（ｂ）で示したクラッシュボックスのモデルＭ１では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）が７５％、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）が３５％、周長が２８７．７１６［ｍｍ］、重量が０．３９８０［ｋｇ］にそれぞれ設定されている。そして、この解析モデル（モデルＭ１）に対し、解析した変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を、図８に太破線にて示す。この解析モデルの解析結果では、ＥＡ効率は、８８％と高い値であることが確認されている。従って、モデルＭ１と同様の形状のクラッシュボックスでは、実験結果において好適なＥＡ効率が得られることになる。

また、図７（ｃ）で示したクラッシュボックスのモデルＭ２では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）が３５％、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）が７５％、周長が２９７．９０２［ｍｍ］、重量が０．４１１４［ｋｇ］にそれぞれ設定されている。そして、この解析モデル（モデルＭ２）に対し、解析した変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を、図８に細実線にて示す。この解析モデルの解析結果では、ＥＡ効率は、７８％と低い値であることが確認されている。

さらに、図７（ｄ）で示したクラッシュボックスのモデルＭ３では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）が２０％、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）が８０％、周長が３０２．６６８［ｍｍ］、重量が０．４１７６［ｋｇ］にそれぞれ設定されている。そして、この解析モデル（モデルＭ３）に対し、解析した変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を、図８に細破線にて示す。この解析モデルの解析結果では、ＥＡ効率は、７７％と低い値であることが確認されている。

さらにまた、図７（ｅ）で示したクラッシュボックスのモデルＭ４では、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）が８０％、長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）が２０％、周長が２９１．０６２［ｍｍ］、重量が０．４０２６［ｋｇ］にそれぞれ設定されている。そして、この解析モデル（モデルＭ４）に対し、解析した変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を、図８に太一点鎖線にて示す。この解析モデルの解析結果では、ＥＡ効率は、８５％と高い値であることが確認されている。従って、モデルＭ４と同様の形状のクラッシュボックスでは、実験結果において好適なＥＡ効率が得られることになる。

前記第１及び第２の実施形態での実験結果とともに以上の解析結果を参酌すると、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）をそれぞれ、
０．４≦ａ／Ａ≦０．８
０．２≦ｂ／Ｂ≦０．７
の範囲に設定したクラッシュボックスでは、実験結果において好適なＥＡ効率（８５％以上）が得られることになる。

以上詳述したように、本実施形態では、前記第１の実施形態の効果と同様の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）鉄系金属（ＳＰＨ４４０）において、長さＡを長さＢよりも大きく設定し、且つ、長さＡに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び長さＢに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）をそれぞれ、０．４≦ａ／Ａ≦０．８、０．２≦ｂ／Ｂ≦０．７の範囲に設定することで、好適なＥＡ効率（８５％以上）を得ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図９に示したクラッシュボックス４０を採用してもよい。すなわち、このクラッシュボックス４０は、角取りされた断面コ字状の一対の板材としての鉄プレス材４１，４２を突き合わせて、波形状に延出形成された開口端部でこれら一対の鉄プレス材４１，４２を軸方向に間隔をおいてスポット溶接することで構成されている。従って、このクラッシュボックス４０も、八角筒状に形成されている。そして、上記クラッシュボックス４０には、軸方向に間隔をおいて内側に凹設されたビード状の複数の応力集中部４０ａが形成されている。これら応力集中部４０ａは型押しにて形成されており、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となるものである。これら応力集中部４０ａは、クラッシュボックス４０に塑性変形（座屈変形）を開始させるときの軸圧縮荷重を低減するために設けられている。なお、前記一対の鉄プレス材４１，４２の接合部に隣り合う応力集中部４０ａは、スポット溶接部としてのスポット溶接による接合点（打点：×印で図示）とは軸方向において互い違いとなる位置に配置されている。このような構造であっても、前記第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、図９に示したクラッシュボックス４０によれば、応力集中部４０ａに加えてスポット溶接による接合点も、軸圧縮荷重に対する応力集中により塑性変形の起点となる。すなわち、接合点が谷部となる蛇腹状の塑性変形となる。さらに、ビード状の応力集中部４０ａと接合点とが軸方向において互い違いとなる位置に配置されているので、鉄プレス材４１，４２の全長に亘ってアーク溶接したものよりも、蛇腹状の塑性変形を連続的に安定させることができる。その結果、更にＥＡ効率を向上させることができる。

・前記第３の実施形態において、クラッシュボックス４０は、鉄系金属であるＳＰＨ２７０やＳＰＨ５９０からなっていてもよい。また、板厚は１．４［ｍｍ］であってもよい。

・前記各実施形態において、クラッシュボックス１７，３０とバンパリインホース１６若しくはサイドメンバ１２との結合態様は一例である。
・前記各実施形態においては、自動車のフロント部分のバンパ（バンパフレーム１１）に本発明を適用したが、リヤ部分のバンパに本発明を適用してもよい。

・本発明において、鉄系金属とは、鉄、鋼又は鉄合金である。

本発明の第１の実施形態を示す正面図。 同実施形態を示す斜視図。 自動車のフロント部分を示す斜視図。 （ａ）（ｂ）は、断面四角形及び断面八角形のクラッシュボックスの動作を示す模式図。 本発明の第２の実施形態を示す正面図。 クラッシュボックスの変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を示すグラフ。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本発明の第３の実施形態を示す正面図。 クラッシュボックスの変形量（ストローク）と軸圧縮荷重との関係を示すグラフ。 本発明の変更形態を示す斜視図。 （ａ）（ｂ）は、従来例を示す正面図。

符号の説明

１２…サイドメンバ、１６…バンパリインホース、１７，３０，４０…衝撃吸収具としてのクラッシュボックス、１７ａ，４０ａ…応力集中部、１７ｂ，１７ｃ，３０ａ，３０ｂ…第１辺としての辺、１７ｄ，１７ｅ，３０ｃ，３０ｄ…第２辺としての辺、４１，４２…板材としての鉄プレス材。

Claims (4)

1. 軸圧縮荷重を塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する車両の衝撃吸収具において、
   断面凹形状をなす一対の板材を溶接することにより断面八角形の中空構造を呈し、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部を有し、
   鉄系金属からなり、断面において、互いに平行に伸びる一対の第１辺と、該第１辺に直交する方向で互いに平行に伸びる一対の第２辺と、各隣り合う前記第１及び第２辺間を結ぶ４つの辺とを有し、
   前記各板材は前記第１辺に沿って溶接されており、前記第１辺には溶接された部位を挟むように前記応力集中部が一対設けられ、前記第２辺には前記応力集中部が設けられ、
   前記各応力集中部は、車両外側の先端側に配置され、且つ同一断面上に配置されていることを特徴とする車両の衝撃吸収具。
2. 請求項１に記載の車両の衝撃吸収具において、
   前記第１辺の長さをａ、前記一対の第２辺間の距離をＡ、前記第２辺の長さをｂ、前記一対の第１辺間の距離をＢで表すとき、
   距離Ａを距離Ｂよりも大きく設定し、且つ、距離Ａに対する長さａの比（ａ／Ａ）及び距離Ｂに対する長さｂの比（ｂ／Ｂ）をそれぞれ、
   ０．４≦ａ／Ａ≦０．８
   ０．２≦ｂ／Ｂ≦０．７
   の範囲に設定したことを特徴とする車両の衝撃吸収具。
3. 請求項１又は２に記載の車両の衝撃吸収具において、
   前記溶接はスポット溶接であり、
   前記応力集中部及びスポット溶接部は、軸方向において互い違いとなる位置に配置されていることを特徴とする車両の衝撃吸収具。
4. 車両の幅方向に伸びるバンパリインホースの両端部において、該バンパリインホースと車両の前後方向に伸びる一対のサイドメンバとの間にそれぞれ介在される一対のクラッシュボックスを備えた車両の衝撃吸収構造において、
   前記クラッシュボックスは、断面凹形状をなす一対の板材を溶接することにより断面八角形の中空構造を呈し、軸圧縮荷重に対する塑性変形の起点となる応力集中部を有し、
   鉄系金属からなり、断面において、互いに平行に伸びる一対の第１辺と、該第１辺に直交する方向で互いに平行に伸びる一対の第２辺と、各隣り合う前記第１及び第２辺間を結ぶ４つの辺とを有し、
   前記各板材は前記第１辺に沿って溶接されており、前記第１辺には溶接された部位を挟むように前記応力集中部が一対設けられ、前記第２辺には前記応力集中部が設けられ、
   前記各応力集中部は、車両外側の先端側に配置され、且つ同一断面上に配置されている
   ことを特徴とする車両の衝撃吸収構造。

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