WO2014196093A1

WO2014196093A1 - クラッシュボックス

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Publication number: WO2014196093A1
Application number: PCT/JP2013/075583
Authority: WO
Inventors: 啓介神谷
Original assignee: 豊田鉄工株式会社
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2014-12-11
Also published as: EP3006271A4; JP5926875B2; CN105263761A; EP3006271A1; US9469265B2; EP3006271B1; CN105263761B; JP2014238103A; US20160129866A1

Abstract

　車両の斜め横方向から衝撃荷重が加えられた場合の耐横倒れ性能を向上させて、衝撃エネルギー吸収性能が一層安定して得られるようにする。　筒状体２２の複数の稜線のうち車幅方向外側の上下の稜線部４０、４２のみにフランジ４８、５０が筒状体２２の軸方向の全長に亘って設けられているため、その筒状体２２の車幅方向外側部分の圧縮荷重に対する剛性が高くなる。これにより、車両の斜め外側から衝撃荷重が加えられるオフセット衝突の場合でも、車両内側方向へ向かうモーメント荷重が低減されて横倒れが抑制され、優れた衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られるようになる。

Description

クラッシュボックス

　本発明はクラッシュボックスに係り、特に、車両の斜め前方或いは斜め後方から衝撃荷重を受けた場合の衝撃エネルギー吸収性能を向上させる技術に関するものである。

　平板状の複数の側壁を有する断面が多角形状の筒状体を備えており、その筒状体の軸方向が車両の前後方向となる姿勢で配設され、その軸方向に圧縮荷重を受けることによりその軸方向に蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスが知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、筒状体の外周面には複数のフランジが筒状体の軸方向に設けられている。

特開２００２－１５５９８１号公報

　しかしながら、このようなフランジを有するクラッシュボックスにおいても、例えば図４に示すオフセット衝突では横倒れが生じ易くなり、衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる場合があった。すなわち、図４の例では、車両右側のクラッシュボックスには斜め右前方から衝撃荷重が加えられるため、例えば図９、図１０に示すように衝撃荷重Ｆに基づいてモーメント荷重Ｍａ、Ｍｂが発生し、車両の内側（図９、図１０における左方向）へ横倒れする可能性がある。

　図９および図１０は、クラッシュボックスを上方から見た平面視の状態の入力荷重の説明図で、点ａはクラッシュボックスの基端側の車幅方向外側の支持点、点ｂは車幅方向内側の支持点であり、荷重Ｆ１、Ｆ２は各支持点ａ、ｂの軸方向正面の入力荷重である。そして、支持点ａについては、図９に示すように入力荷重Ｆ１、Ｆ２が何れも左回り方向に作用し、左回り方向のモーメント荷重Ｍａが生じる。入力荷重Ｆ１の軸方向分力ｆ１ａはモーメント荷重Ｍａに関与しないが、他の分力ｆ１ｐ、ｆ２ａ、ｆ２ｐは何れも左回り方向に作用する。支持点ｂについては、図１０に示すように入力荷重Ｆ２は左回り方向に作用するものの、入力荷重Ｆ１は右回り方向に作用し、それ等の合力でモーメント荷重Ｍｂが定まる。入力荷重Ｆ２の軸方向分力ｆ２ａはモーメント荷重Ｍｂに関与しないが、入力荷重Ｆ１の軸方向分力ｆ１ａは右回り方向に作用し、軸方向と直角な分力ｆ１ｐ、ｆ２ｐは何れも左回り方向に作用する。すなわち、モーメント荷重Ｍｂは、支持点ａ、ｂ間の距離やバリア角度γによって右回り方向に作用する場合もあるが（Ｍｂ＜０）、その大きさはモーメント荷重Ｍａに比べて十分に小さく、支持点ａ、ｂを含めてクラッシュボックスに作用する全体のモーメント荷重は左回り方向に作用する。特許文献１では筒状体の外側に複数のフランジが設けられているが、車幅方向の左右両側に略対称的に設けられるため、単に軸方向の剛性が高くなるだけで、斜め方向からの衝撃荷重Ｆに起因する上記モーメント荷重を低減する作用は得られない。

　本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、車両の斜め横方向から衝撃荷重が加えられた場合の耐横倒れ性能を向上させて、優れた衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られるようにすることにある。

　かかる目的を達成するために、第１発明は、平板状の複数の側壁を有する断面が多角形状の筒状体を備えており、その筒状体の軸方向が車両の前後方向となる姿勢で配設され、その軸方向に圧縮荷重を受けることによりその軸方向に蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスにおいて、前記筒状体には、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側に位置する複数の外側稜線部のみに、その筒状体の外側へ突き出す複数のフランジがその筒状体の軸方向の全長に亘って設けられていることを特徴とする。

　第２発明は、第１発明のクラッシュボックスにおいて、(a) 前記筒状体は、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側の上下に位置する一対の外上稜線部および外下稜線部で分割された一対の半割体にて構成されているとともに、(b) その一対の半割体のうち前記一対の外上稜線部および外下稜線部に位置する両側端部には、それぞれ互いに重ね合わされて一体的に接合されるとともに前記筒状体の外側へ突き出す接合部が設けられており、その接合部によって前記複数のフランジとして機能する一対の上フランジおよび下フランジが構成されていることを特徴とする。

　第３発明は、第１発明または第２発明のクラッシュボックスにおいて、(a) 前記筒状体は、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側の上下に位置する一対の外上稜線部および外下稜線部に、前記複数のフランジとして機能する一対の上フランジおよび下フランジが設けられており、(b) 前記上フランジは、前記筒状体の軸方向と直角な断面において、車幅方向外側の斜め上方へ突き出すように、前記外上稜線部を挟んで隣接する一対の側壁に対して何れも６０°を超える角度で設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられており、(b) 前記下フランジは、前記筒状体の軸方向と直角な断面において、車幅方向外側の斜め下方へ突き出すように、前記外下稜線部を挟んで隣接する一対の側壁に対して何れも６０°を超える角度で設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられていることを特徴とする。

　第４発明は、第１発明～第３発明の何れかのクラッシュボックスにおいて、前記複数のフランジは、前記筒状体の軸方向の全長に亘ってそれぞれ一定の突出寸法で設けられていることを特徴とする。

　第５発明は、第１発明～第４発明の何れかのクラッシュボックスにおいて、(a) 前記筒状体は、その筒状体の軸方向と直角な断面が車両上下方向に長い扁平な八角形状で、車幅方向の左右両側に互いに平行に一対の幅広側壁を備えているとともに、その一対の幅広側壁には左右対称にその筒状体の内側へ凹む凹溝がその筒状体の軸方向と平行に設けられており、(b) 前記複数のフランジは、断面八角形状の前記筒状体の上下両端部に位置する互いに平行な一対の幅狭側壁の各々の車幅方向外側の一対の外上稜線部および外下稜線部に設けられていることを特徴とする。

　このようなクラッシュボックスにおいては、筒状体の複数の稜線のうち車幅方向外側の外側稜線部のみにフランジが筒状体の軸方向の全長に亘って設けられているため、その筒状体の車幅方向外側部分の圧縮荷重に対する剛性が高くなる。これにより、車両の斜め外側から衝撃荷重が加えられるオフセット衝突の場合でも、車両内側方向へ向かうモーメント荷重が低減されて横倒れが抑制され、優れた衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られるようになる。

　前記図９、図１０を参照して具体的に説明すると、車幅方向外側部分の剛性が高くなることから入力荷重Ｆ１がＦ２に比較して相対的に大きくなり、特に入力荷重Ｆ１の軸方向分力ｆ１ａが大きくなる。この軸方向分力ｆ１ａは、車幅方向内側の支持点ｂに対しては右回り方向のモーメントとして作用するため、その支持点ｂの左回り方向のモーメント荷重Ｍｂが小さくなり、或いはマイナスになって右回り方向に作用する。車幅方向外側の支持点ａの左回り方向のモーメント荷重Ｍａは、軸方向と直角な方向の分力ｆ１ｐの増加で多少大きくなるものの、分力ｆ１ｐの変化は軸方向分力ｆ１ａの変化に比べて小さいとともに、支持点ａと支持点ｂの間では支持点ｂに向かうに従って軸方向分力ｆ１ａの影響が大きくなるため、全体として左回り方向のモーメント荷重が低減され、クラッシュボックスの横倒れが抑制される。

　第２発明では、筒状体が一対の半割体にて構成されているとともに、その一対の半割体の両側端部に設けられた接合部によって上記複数のフランジとして機能する一対の上フランジおよび下フランジが構成されている。この場合には、複数のフランジを有する筒状体をプレス加工や溶接などで簡単且つ安価に製造できるとともに、押出し成形で製造する場合に比較して材料や形状の制約が少なく、フランジを後から溶接等で固設する場合に比較して材料の歩留りが高くなる。

　第３発明では、一対の上フランジおよび下フランジが何れも稜線部を挟んで隣接する一対の側壁に対して６０°を超える角度を有して設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられているため、筒状体の圧壊による衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ耐横倒れ性能を向上させることができる。すなわち、一対の上フランジおよび下フランジが設けられることにより、筒状体の圧壊が阻害されて衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性があるが、それ等のフランジを上記角度で設けることにより筒状体の圧壊特性に対する影響を抑制できるのである。

　第４発明では、複数のフランジが筒状体の軸方向の全長に亘ってそれぞれ一定の突出寸法で設けられているため、車幅方向外側部分の剛性を高くして耐横倒れ性能を適切に向上させることができる。

　第５発明は、断面が扁平な八角形状を成しているとともに、左右両側の一対の幅広側壁に凹溝が設けられている筒状体を有する場合で、複数のフランジは上下両端部に位置する一対の幅狭側壁の各々の車幅方向外側の一対の外上稜線部および外下稜線部に設けられているため、筒状体の圧壊による衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ耐横倒れ性能を向上させることができる。すなわち、複数のフランジが設けられることにより、筒状体の圧壊が阻害されて衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性があるが、圧壊に関与する凹溝から離れた上下両端の稜線部分にフランジが設けられているため、凹溝による筒状体の圧壊特性に対する影響を抑制できるのである。

本発明の一実施例であるクラッシュボックスを説明する図で、配設態様の一例を示す概略平面図である。図１のクラッシュボックスの軸方向と直角な断面形状を示す図で、図１におけるII－II矢視部分の拡大断面図である。図１のクラッシュボックスの斜視図である。車両の斜め横方向から衝撃荷重が加えられるオフセット衝突試験を説明する図である。オフセット衝突試験で使用する従来のクラッシュボックスを説明する図で、図２に対応する断面図である。オフセット衝突試験で使用する比較品を説明する図で、車幅方向内側の稜線部分に一対のフランジが設けられた場合の図２に対応する断面図である。本発明品、従来品、および比較品を用いてオフセット衝突試験を行い、ＦＥＭ解析により得られた圧縮ストロークに対する軸方向の荷重の変化特性を示した図である。図７の荷重の変化特性から求められる吸収エネルギーの特性を示した図である。オフセット衝突時に衝撃荷重Ｆに基づいて生じる車幅方向外側の支持点ａまわりのモーメント荷重Ｍａを説明する図で、車両上方からクラッシュボックスを見た平面視における各部の荷重を示した図である。図９において、車幅方向内側の支持点ｂまわりのモーメント荷重Ｍｂを説明する図である。オフセット衝突試験の別の試験結果を説明する図で、図２の角度αおよびβが相違する６種類の試験品No１～No６と試験結果を示した図である。図１１の６種類の試験品No１～No６を用いてオフセット衝突試験を行い、ＦＥＭ解析により得られた圧縮ストロークに対する軸方向の荷重の変化特性を示した図である。図１２の荷重の変化特性から求められる吸収エネルギーの特性を示した図である。

　本発明のクラッシュボックスは、車両前側に取り付けられるバンパー部材の取付部にも車両後側に取り付けられるバンパー部材の取付部にも適用され得るが、何れか一方のみに適用するだけでも差し支えない。クラッシュボックスは、筒状体の軸方向が車両の前後方向となる姿勢で配設されるが、必ずしも厳密に前後方向である必要はなく、バンパー部材の形状等により左右或いは上下方向へ傾斜する姿勢で配設することもできる。

　クラッシュボックスは、筒状体の他に例えば筒状体の軸方向の両端に一体的に固設される一対の取付プレートを有して構成される。複数のフランジも、これ等の取付プレートに一体的に固設することが望ましい。筒状体は、例えば断面が扁平な八角形状のものが好適に用いられるが、断面が四角形状や六角形状等の八角形以外の多角形状の筒状体を採用することもできる。この断面多角形状の筒状体には、必要に応じて筒状体の内側へ凹む凹溝が軸方向と平行に設けられるが、この凹溝の数は適宜定められ、一つの側壁に複数の凹溝を設けることも可能である。第５発明では左右対称に凹溝が設けられるが、非対称に設けることもできるし、上下の側壁に凹溝を設けることも可能である。凹溝は、断面Ｖ字状やＵ字状、半円弧状、矩形状、台形状など種々の態様が可能である。稜線部は必ずしも厳密に角張っている必要はなく、断面が全体として多角形状を成していれば、その角部（稜線部）が円弧等の湾曲部であっても良い。

　このような筒状体は、第２発明のように２分割した一対の半割体にて構成することができるが、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の軟質の金属材料を用いて、筒形状の軸方向に押出し成形することにより、複数のフランジを含めて一体に成形することも可能である。また、１枚の薄板材を所定の断面多角形状となるように曲げ加工して、その両側端縁部を互いに重ね合わせて一体的に接合したり、パイプ材を所定形状に成形したりした後、それ等の筒状体にフランジを溶接等により一体的に固設しても良いなど、種々の態様が可能である。繊維強化プラスチックなどの金属材料以外の材料を用いて構成しても良い。

　一対の半割体にて構成される第２発明では一対の上フランジおよび下フランジが設けられるが、第１発明の実施に際しては、３箇所以上の外側稜線部に３つ以上のフランジを設けることも可能である。第２発明で一対の半割体の両側端部を重ね合わせて接合する手段としては、スポット溶接が適当であるが、アーク溶接等の他の溶接手段を採用することもできるし、リベット等の接合部材を用いて接合することも可能である。軸方向において所定の間隔を隔てて断続的に接合しても良いが、アーク溶接などでは軸方向に連続して接合することも可能である。上フランジおよび下フランジの突出方向は、例えば第３発明のように設定することが望ましいが、筒状体の基本形状やフランジが設けられる稜線部の場所等により適宜定めることができる。また、筒状体が一対の上フランジおよび下フランジを有する場合、例えばその筒状体の軸方向と直角な断面において、それ等の上フランジおよび下フランジを含めて上下対称形状を成すように構成されるが、上下非対称形状であっても良い。上フランジおよび下フランジのみ、上下非対称に設けることもできる。

　第４発明では、複数のフランジが筒状体の軸方向の全長に亘ってそれぞれ一定の突出寸法で設けられるが、筒状体の軸方向において突出寸法が変化していても良い。例えば、車体側の基端部では突出寸法が大きく、バンパー部材側の先端部では突出寸法が小さくなるように、線形または非線形に突出寸法を連続的に変化させることもできる。

　第５発明の筒状体は断面が扁平な八角形状を成しており、上下両端部に位置する一対の幅狭側壁の各々の車幅方向外側の一対の外上稜線部および外下稜線部に上フランジおよび下フランジが設けられるが、それ等のフランジに加えて、或いはそれ等のフランジの代わりに、車幅方向外側に位置する幅広側壁の上下の両端の稜線部分に、上フランジおよび下フランジを設けることも可能である。

　以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１は、車両のフロント側のバンパービーム１４の近傍を車両の上方から見た概略平面図である。クラッシュボックス１０は、サイドメンバー１２Ｒとバンパービーム１４の右端部との間に配設されて使用されるもので、図１は車両の右側半分を示す平面図であり、左側半分は中心線を挟んで対称的に構成される。クラッシュボックス１０は、平板状の複数の側壁を有する断面多角形状の中空の筒状体２２と、その筒状体２２の軸方向（軸心Ｓの方向）の両端部にそれぞれ一体的に溶接固定された一対の取付プレート２４、２６とを備えており、筒状体２２の軸心Ｓが車両の前後方向と略平行になる姿勢でサイドメンバー１２Ｒとバンパービーム１４との間に配設され、取付プレート２４、２６を介して図示しないボルト等によりそれ等のサイドメンバー１２Ｒ、バンパービーム１４に一体的に固定される。サイドメンバー１２Ｒは車体側部材で、バンパービーム１４はバンパー部材である。

　上記筒状体２２の軸方向の両端縁は、それぞれその端縁の全周に亘って取付プレート２４、２６に密着させられ、アーク溶接等により一体的に固設されている。図１では、取付プレート２４、２６共に筒状体２２の軸心Ｓに対して略直角になる姿勢で取り付けられているが、例えばバンパービーム１４の取付部分が傾斜している場合には、筒状体２２の端縁を軸心Ｓに対して傾斜させ、その傾斜端縁に密着するように取付プレート２６を傾斜させた姿勢で固設することもできる。このようなクラッシュボックス１０は、車両前方から衝撃が加えられて軸圧縮荷重を受けると、筒状体２２が蛇腹状に圧壊させられ、その変形で衝撃エネルギーを吸収し、サイドメンバー１２Ｒ等の車両の構造部材に加えられる衝撃を緩和する。この蛇腹状の圧壊は、筒状体２２が軸方向の多数箇所で連続的に座屈（Ｖ字状の折れ曲がり）することによって生じる現象で、通常はバンパービーム１４側すなわち入力側から座屈が開始し、時間の経過と共に車体側へ進行する。バンパービーム１４は、バンパーのリインフォースメント（補強部材）および取付部材として機能するもので、図示しない、合成樹脂等から成るバンパーフェイシアが一体的に取り付けられるようになっている。

　図２は、クラッシュボックス１０の軸方向と直角な断面形状を示す図で、図１におけるII－II矢視部分の拡大断面図である。また、図３は、クラッシュボックス１０を単独で示す斜視図である。筒状体２２は、軸方向に対して直角な断面が上下方向に長い扁平な多角形状、具体的には上下に長い長方形の４つの角部に平面取りを施した八角形状を基本形状としており、全体として８の字形状乃至瓢箪形状の断面形状を成している。すなわち、その基本形状の長辺を構成している略垂直で互いに平行な一対の幅広側壁３０、３１と、その幅広側壁３０、３１の上下の両端からそれぞれ内側へ斜めに傾斜するように設けられた４箇所の傾斜側壁３４、３５と、基本形状の短辺を構成するように長手方向（長軸Ａ方向）の両端に長手方向と直角に設けられて左右の傾斜側壁３４、３５を接続している略水平で互いに平行な一対の幅狭側壁３６、３７とを備えている。そして、幅広側壁３０、３１の幅方向の中央部分、すなわち図２における上下方向の中央の略水平な短軸Ｂ部分には、長軸Ａに対して対称的すなわち左右対称形状となるように、それぞれ筒形状の内側へ凹む一対の凹溝３２、３３が設けられている。凹溝３２、３３は、先端部すなわち溝底側へ向かうに従って幅寸法が狭くなる台形形状の断面で、軸心Ｓと平行に筒状体２２の軸方向の全長に亘って設けられている。長軸Ａおよび短軸Ｂは、何れも図２に示す断面形状に基づいて定められ、左右両側の一対の長辺である幅広側壁３０、３１と平行で且つそれ等の幅広側壁３０、３１の間の中心線が長軸Ａであり、上下両端の一対の短辺である幅狭側壁３６、３７と平行で且つそれ等の幅狭側壁３６、３７の間の中心線が短軸Ｂである。軸心Ｓは、これ等の長軸Ａと短軸Ｂとの交点であり、本実施例ではこの軸心Ｓ方向（軸方向）の全長に亘って図２に示す一定の断面形状で構成されている。

　上記筒状体２２は、断面八角形の上下両端部に位置する互いに平行な一対の幅狭側壁３６、３７の各々の車幅方向外側の一対の外上稜線部４０および外下稜線部４２で２つに分割されており、それぞれプレス加工によって成形された一対の半割体４４、４６によって構成されている。すなわち、車幅方向内側に位置する内側半割体４４は、凹溝３２が設けられた幅広側壁３０、その幅広側壁３０の上下両端から斜めに車幅方向外側へ延び出す一対の傾斜側壁３４、およびその一対の傾斜側壁３４の端部から水平に延び出す一対の幅狭側壁３６、３７を一体に備えている。また、車幅方向外側に位置する外側半割体４６は、凹溝３３が設けられた幅広側壁３１、およびその幅広側壁３１の上下両端から車幅方向内側へ斜めに延び出す一対の傾斜側壁３５を一体に備えている。

　上記内側半割体４４、外側半割体４６はまた、その両側端部、すなわち稜線部４０、４２を構成する部分に、互いに重ね合わされてスポット溶接、アーク溶接等により一体的に接合される接合部を有し、その接合部によって筒状体２２の外側へ突き出す一対の上フランジ４８および下フランジ５０が形成される。上フランジ４８、下フランジ５０は平板状のリブ状突出部で、短軸Ｂに対して対称的すなわち上下対称形状となるように突き出しており、一定の突出寸法ｔで筒状体２２の軸方向の全長に亘って連続して設けられている。この上フランジ４８および下フランジ５０の軸方向の両端縁は、それぞれ前記取付プレート２４、２６に密着するように突き当てられ、溶接等によりそれ等の取付プレート２４、２６に一体的に固定されている。外上稜線部４０および外下稜線部４２は複数の外側稜線部に相当し、上フランジ４８および下フランジ５０は複数のフランジに相当する。

　上フランジ４８について具体的に説明すると、図２に示す断面において稜線部４０を挟んで隣接する一対の側壁３５、３６に対して何れも６０°を超える角度を有するとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられ、車幅方向外側の斜め上方へ突き出すように設けられている。すなわち、上フランジ４８と傾斜側壁３５との間の交差角度αが６０°より大きく、上下方向の垂線からの傾斜角度βが１５°以上である。本実施例では、外上稜線部４０の内角θ≒１３５°で、交差角度α≒１０５°、傾斜角度β≒３０°である。また、突出寸法ｔは８ｍｍ以上が適当で、本実施例では約１２ｍｍである。下フランジ５０は上フランジ４８と対称形状を成しており、各部の角度や寸法は上フランジ４８と同じである。なお、筒状体２２の高さ寸法Ｈは約１００ｍｍ、幅寸法Ｗは約６０ｍｍ、軸方向長さは約１４０ｍｍであり、一対の半割体４４、４６の板厚は約１．０ｍｍ、取付プレート２４、２６の板厚は約２．０ｍｍである。図１～図３における各部の寸法や角度、寸法比は、必ずしも正確なものではない。

　ここで、図４に示すようにバリア角度γで傾斜した衝突面６２を有する衝突バリア６０に対して車速Ｖ１で車両の右側前部を衝突させるオフセット衝突試験を行い、ＦＥＭ解析によりクラッシュボックス１０の圧縮ストロークに対する軸方向の荷重変化特性および吸収エネルギー特性を調べた結果を説明する。今回の衝突試験では、バリア角度γ≒１５°で、車速Ｖ１≒１６ｋｍ／ｈである。また、本発明品（クラッシュボックス１０）の他に、図５に示すように前記フランジ４８、５０を備えていない従来品７０、および図６に示すように本発明のクラッシュボックス１０と左右反対でフランジ４８、５０が車幅方向内側に設けられた比較品７２についても同じ条件で試験を行った。図６の比較品７２は、フロント左側のクラッシュボックスとして用いる場合、本発明品と見做すことができる。

　図７および図８は、圧縮ストロークに対する軸方向荷重および吸収エネルギーの特性を、本発明品、比較品、および従来品について比較して示した図である。吸収エネルギーは、軸方向荷重の積分値に対応する。これ等の図から明らかなように、本発明品では軸方向荷重が圧壊過程の終盤まで高いレベルで比較的安定しており、従来品や比較品に比べて吸収エネルギーが大きくなり、優れた衝撃エネルギー吸収性能が得られる。比較品は、圧壊中盤の圧縮ストロークＳＴ１付近で横倒れが生じ、軸方向荷重が低下して十分な衝撃エネルギー吸収性能が得られない。

　上記試験結果について、図９、図１０を参照して検討する。図９および図１０は、クラッシュボックスを上方から見た平面視の状態の荷重説明図で、点ａはクラッシュボックスの基端側の車幅方向外側の支持点、点ｂは車幅方向内側の支持点であり、荷重Ｆ１、Ｆ２は各支持点ａ、ｂの車両前側の真正面の入力荷重である。そして、これ等の入力荷重Ｆ１、Ｆ２に基づいて、支持点ａ、ｂまわりにそれぞれモーメント荷重Ｍａ、Ｍｂが生じ、全体として左回り方向（車幅方向内側向き）のモーメント荷重が発生する。その場合に、本発明品では車幅方向外側の上下の稜線部４０、４２に一対のフランジ４８、５０が設けられているため、車幅方向外側部分の剛性が高くなり、右側の入力荷重Ｆ１が左側の入力荷重Ｆ２に比較して相対的に大きくなる。特に入力荷重Ｆ１の軸方向分力ｆ１ａが大きくなる。この軸方向分力ｆ１ａは、車幅方向内側の支持点ｂに対しては右回り方向のモーメントとして作用するため、その支持点ｂの左回り方向のモーメント荷重Ｍｂが小さくなり、或いはマイナスになって右回り方向に作用する。車幅方向外側の支持点ａの左回り方向のモーメント荷重Ｍａは、軸方向と直角な方向の分力ｆ１ｐの増加で多少大きくなるものの、分力ｆ１ｐの変化は軸方向分力ｆ１ａの変化に比べて小さいとともに、支持点ａと支持点ｂの間では支持点ｂに向かうに従って軸方向分力ｆ１ａの影響が大きくなるため、全体として左回り方向のモーメント荷重が低減され、クラッシュボックスの横倒れが抑制されると考えられる。これに対し、車幅方向内側にフランジ４８、５０が設けられた比較品は、車幅方向内側部分の剛性が高くなり、左側の入力荷重Ｆ２が右側の入力荷重Ｆ１に比較して相対的に大きくなるため、左回り方向のモーメント荷重が大きくなり、従来品よりも更に横倒れが生じ易くなったと考えられる。

　また、図１１に示すように前記交差角度αおよび傾斜角度βが異なる６種類の試験品（本発明品）No１～No６を用意し、上記と同じ条件でオフセット衝突試験を行って、ＦＥＭ解析により荷重変化特性および吸収エネルギー特性を調べたところ、図１２および図１３に示す結果が得られた。何れの試験品No１～No６も荷重変化特性が比較的安定しており、優れた衝撃エネルギー吸収性能が得られるが、交差角度αが６０°の試験品No６（細い破線）については、圧壊終盤の圧縮ストロークＳＴ２付近で横倒れが発生した。また、傾斜角度βが１５°の試験品No１（太い実線）については、明確な横倒れは認められなかったものの、圧壊終盤で軸方向荷重や衝撃エネルギー吸収性能が若干低下した。

　このように、本実施例のクラッシュボックス１０においては、筒状体２２の複数の稜線のうち車幅方向外側の一対の稜線部４０、４２のみにフランジ４８、５０が筒状体２２の軸方向の全長に亘って設けられているため、その筒状体２２の車幅方向外側部分の圧縮荷重に対する剛性が高くなる。これにより、車両の斜め外側から衝撃荷重Ｆが加えられるオフセット衝突の場合でも、車両内側方向へ向かうモーメント荷重が低減されて横倒れが抑制され、優れた衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られるようになる。

　また、筒状体２２が一対の半割体４４、４６にて構成されているとともに、その一対の半割体４４、４６の両側端部に、互いに重ね合わされて一体的に接合されることにより筒状体２２の外側へ突き出す一対の上フランジ４８および下フランジ５０が設けられる。このため、複数のフランジ４８、５０を有する筒状体２２をプレス加工や溶接などで簡単且つ安価に製造できるとともに、押出し成形で製造する場合に比較して材料や形状の制約が少なく、フランジ４８、５０を後から溶接等で固設する場合に比較して材料の歩留りが高くなる。

　また、上下のフランジ４８、５０が何れも稜線部４０、４２を挟んで隣接する一対の側壁３５および３６、或いは３５および３７に対して６０°を超える角度を有して設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられているため、筒状体２２の圧壊による衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ耐横倒れ性能を向上させることができる。すなわち、一対の上フランジ４８および下フランジ５０が設けられることにより、筒状体２２の圧壊が阻害されて衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性があるが、それ等のフランジ４８、５０を上記角度で設けることにより筒状体２２の圧壊特性に対する影響を抑制できるのである。

　また、複数のフランジ４８、５０が筒状体２２の軸方向の全長に亘ってそれぞれ一定の突出寸法ｔで設けられているため、車幅方向外側部分の剛性を高くして耐横倒れ性能を適切に向上させることができる。

　また、本実施例の筒状体２２は断面が扁平な八角形状を成しているとともに、左右両側の一対の幅広側壁３０、３１に凹溝３２、３３が設けられている場合で、複数のフランジ４８、５０は上下両端部に位置する一対の幅狭側壁３６、３７の各々の車幅方向外側の一対の稜線部４０、４２に設けられているため、筒状体２２の圧壊による衝撃エネルギー吸収性能を適切に確保しつつ耐横倒れ性能を向上させることができる。すなわち、複数のフランジ４８、５０が設けられることにより、筒状体２２の圧壊が阻害されて衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性があるが、圧壊に関与する凹溝３２、３３から離れた上下両端の稜線部４０、４２にフランジ４８、５０が設けられているため、凹溝３２、３３による筒状体２２の圧壊特性に対する影響を抑制できるのである。

　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

　１０：クラッシュボックス　　２２：筒状体　　３０、３１：幅広側壁　　３２、３３：凹溝　　３４、３５：傾斜側壁　　３６、３７：幅狭側壁　　４０：外上稜線部（外側稜線部）　　４２：外下稜線部（外側稜線部）　　４４：内側半割体　　４６：外側半割体　　４８：上フランジ（接合部）　　５０：下フランジ（接合部）　　Ｓ：軸心（軸方向）　　α：交差角度　　β：傾斜角度　　ｔ：突出寸法

Claims

　平板状の複数の側壁を有する断面が多角形状の筒状体を備えており、該筒状体の軸方向が車両の前後方向となる姿勢で配設され、該軸方向に圧縮荷重を受けることにより該軸方向に蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスにおいて、
　前記筒状体には、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側に位置する複数の外側稜線部のみに、該筒状体の外側へ突き出す複数のフランジが該筒状体の軸方向の全長に亘って設けられている
　ことを特徴とするクラッシュボックス。
　前記筒状体は、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側の上下に位置する一対の外上稜線部および外下稜線部で分割された一対の半割体にて構成されているとともに、
　該一対の半割体のうち前記一対の外上稜線部および外下稜線部に位置する両側端部には、それぞれ互いに重ね合わされて一体的に接合されるとともに前記筒状体の外側へ突き出す接合部が設けられており、該接合部によって前記複数のフランジとして機能する一対の上フランジおよび下フランジが構成されている
　ことを特徴とする請求項１に記載のクラッシュボックス。
　前記筒状体は、前記複数の側壁の境界に位置する複数の稜線のうち車幅方向外側の上下に位置する一対の外上稜線部および外下稜線部に、前記複数のフランジとして機能する一対の上フランジおよび下フランジが設けられており、
　前記上フランジは、前記筒状体の軸方向と直角な断面において、車幅方向外側の斜め上方へ突き出すように、前記外上稜線部を挟んで隣接する一対の側壁に対して何れも６０°を超える角度で設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられており、
　前記下フランジは、前記筒状体の軸方向と直角な断面において、車幅方向外側の斜め下方へ突き出すように、前記外下稜線部を挟んで隣接する一対の側壁に対して何れも６０°を超える角度で設けられているとともに、車両上下方向の垂線から１５°以上車幅方向外側へ傾斜させられている
　ことを特徴とする請求項１または２に記載のクラッシュボックス。
　前記複数のフランジは、前記筒状体の軸方向の全長に亘ってそれぞれ一定の突出寸法で設けられている
　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のクラッシュボックス。
　前記筒状体は、該筒状体の軸方向と直角な断面が車両上下方向に長い扁平な八角形状で、車幅方向の左右両側に互いに平行に一対の幅広側壁を備えているとともに、該一対の幅広側壁には左右対称に該筒状体の内側へ凹む凹溝が該筒状体の軸方向と平行に設けられており、
　前記複数のフランジは、断面八角形状の前記筒状体の上下両端部に位置する互いに平行な一対の幅狭側壁の各々の車幅方向外側の一対の外上稜線部および外下稜線部に設けられている
　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のクラッシュボックス。