JP2009280145A - 車両用衝撃吸収具及び車両用バンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収し、変形量を低減することができる車両用衝撃吸収具及び車両用バンパ装置を提供する。
【解決手段】クラッシュボックス１３は、一定断面形状を有しており、第１中空部Ｃ１，Ｃ２においてリブ２２，２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ１），（Ｒｂ１）は、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において２２，２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ２），（Ｒｂ２）よりもそれぞれ大きく設定され、且つ、第１中空部Ｃ１，Ｃ２において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ１）は、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ２）よりも大きく設定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用衝撃吸収具及び車両用バンパ装置に関するものである。

従来、車両用衝撃吸収具としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この車両用衝撃吸収具は、略田の字の一定断面形状を有するアルミニウム合金の押出材からなり、例えば車両衝突に伴いその押出しの軸方向に圧縮の衝撃荷重（軸圧縮荷重）を受けた際に、オイラー座屈を抑えて軸圧縮変形、いわゆる蛇腹変形することで衝撃エネルギーを効率よく吸収するものである。そして、図６に示すように、衝撃エネルギーをより効率よく吸収するべく、内側に形成された複数のリブが外周部と接続する部位の曲率半径（Ｒａ）をリブの厚さの１／２以下にし、且つ、これらリブ同士が交差する部位の曲率半径（Ｒｂ）を１ｍｍ以下にすることが提案されている。
特許第３５２０９５９号公報

ところで、特許文献１の車両用衝撃吸収具では、リブの各曲率半径（Ｒａ，Ｒｂ）がそれぞれ一定であることで、図６に破線にて示すように、蛇腹変形時、基本的に同一断面上では該断面形状が全て同じ方向に凸変形する。この場合、図５に変形量（ストローク）に対する荷重の推移を破線にて示したように、荷重の振幅（変動幅）が大きくなって十分に効率よく衝撃エネルギーを吸収することができず、その分、変形量の増大を余儀なくされてしまう。

本発明の目的は、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収し、変形量を低減することができる車両用衝撃吸収具及び車両用バンパ装置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、軸圧縮荷重を蛇腹変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する押出材からなる車両用衝撃吸収具において、四角筒状の本体部と、該本体部に接続され互いに交差する一対の内側のリブとを備え、該両リブにより前記本体部内に一の対角方向に並設される２つの第１中空部及び他の対角方向に並設される２つの第２中空部が区画形成された一定断面形状を有し、
前記リブが前記本体部と接続する部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径よりも大きく設定し、且つ、
前記両リブが交差する部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径よりも大きく設定したことを要旨とする。

同構成によれば、前記第１中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径は、前記第２中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径よりも大きく設定されることで、前記第１中空部の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に隣接する前記第２中空部の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。同様に、前記第１中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径は、前記第２中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径よりも大きく設定されることで、前記第１中空部の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に隣接する前記第２中空部の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。つまり、この車両用衝撃吸収具では、前記各第１中空部の断面形状全体に凸変形が促進され、前記各第２中空部の断面形状全体に凹変形が促進されることで、断面形状が互い違いの方向に凸変形する。従って、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができ、その分、変形量を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用衝撃吸収具において、前記本体部の角部をなす部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径よりも大きく設定したことを要旨とする。

同構成によれば、前記第１中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径は、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径よりも大きく設定されることで、前記第１中空部の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に前記第２中空部の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。従って、前記各第１中空部の断面形状全体の凸変形及び前記各第２中空部の断面形状全体の凹変形が更に促進されることで、蛇腹変形時の荷重振幅を更に小さくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用衝撃吸収具において、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位に対向して、外向きのフランジを突設したことを要旨とする。

同構成によれば、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位では、前記外向きのフランジによって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。従って、前記各第２中空部の断面形状全体の凹変形が更に促進されることで、蛇腹変形時の荷重振幅を更に小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、車両の幅方向に延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延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用バンパ装置において、前記クラッシュボックスとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝撃吸収具を備えたことを要旨とする。

同構成によれば、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収し、変形量を低減することができるクラッシュボックスを備えた車両用バンパ装置を提供することができる。

本発明では、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収し、変形量を低減することができる車両用衝撃吸収具及び車両用バンパ装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面に従って説明する。
図１は、自動車などの車両のフロント部分に適用される本実施形態に係る車両用バンパ装置を示す平面図である。同図に示されるように、車両幅方向両側には、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１１が配設されている。これらサイドメンバ１１は、ボデーの一部を構成する。なお、各サイドメンバ１１の前端には、該サイドメンバ１１の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなる略四角形のブラケット１２が溶接にて固着されている。

車両用バンパ装置は、例えばアルミニウム合金の押出材からなり車両前後方向に延びて前記各ブラケット１２の前面に取着される車両用衝撃吸収具としてのクラッシュボックス１３を備える。一対のクラッシュボックス１３は、例えば車両衝突に伴う軸圧縮荷重を蛇腹変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。そして、前記各クラッシュボックス１３の前端には、車両幅方向に延在するバンパリインホース１６の各端部が取着されている。

図２は、前記クラッシュボックス１３を示す横断面図（図１のＡ−Ａ線に沿った断面図）である。同図に示されるように、本実施形態のクラッシュボックス１３は、その外形をなす四角筒状の本体部２１と、該本体部２１に接続され互いに交差する一対の内側のリブ２２，２３とを備える。なお、前記リブ２２，２３が前記本体部２１と接続する部位、前記両リブ２２，２３が交差する部位、前記本体部２１の角部をなす部位はそれぞれ湾曲形状に成形されている。

クラッシュボックス１３は、両リブ２２，２３により前記本体部２１内に一の対角方向（図２の左上から右下に向かう方向）に並設される２つの第１中空部Ｃ１，Ｃ２及び他の対角方向に並設される２つの第２中空部Ｃ３，Ｃ４が区画形成されて、略田の字の一定断面形状を有する。第１及び第２中空部Ｃ１〜Ｃ４の開口面積は互いに略同等に設定されている。

本実施形態では、図２の範囲Ａ１に示すように、第１中空部Ｃ１，Ｃ２においてリブ２２が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ１）を、第２中空部Ｃ３，Ｃ４においてリブ２２が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ２）よりも大きく設定している。すなわち、第２中空部Ｃ３，Ｃ４においてリブ２２は、本体部２１と略直角に接続して当該部位の曲率半径（Ｒａ２）が実質的にゼロとなっている。また、図２の範囲Ａ２に示すように、第１中空部Ｃ１，Ｃ２においてリブ２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒｂ１）を、第２中空部Ｃ３，Ｃ４においてリブ２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒｂ２）よりも大きく設定している。すなわち、第２中空部Ｃ３，Ｃ４においてリブ２３は、本体部２１と略直角に接続して当該部位の曲率半径（Ｒｂ２）が実質的にゼロとなっている。なお、本実施形態では、第１中空部Ｃ１，Ｃ２における曲率半径（Ｒａ１）及び曲率半径（Ｒｂ１）が互いに同等に設定されており、第２中空部Ｃ３，Ｃ４における曲率半径（Ｒａ２）及び曲率半径（Ｒｂ２）が互いに同等に設定されている。

さらに、図２の範囲Ａ３に示すように、第１中空部Ｃ１，Ｃ２において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ１）を、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ２）よりも大きく設定している。すなわち、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において両リブ２２，２３は、略直角で交差して当該部位の曲率半径（Ｒｃ２）が実質的にゼロとなっている。

以上により、第１中空部Ｃ１，Ｃ２の前記各部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に隣接する第２中空部Ｃ３，Ｃ４の前記各部位における断面形状の凹変形が促進される。

また、図２の範囲Ａ４に示すように、第１中空部Ｃ１，Ｃ２において本体部２１の角部をなす部位に曲率半径（Ｒｄ１）が設定されている。これに合わせて、本体部２１の角部外側に、曲率半径（Ｒｅ）が設定されている。そして、この曲率半径（Ｒｄ１）を、図２の範囲Ａ５に示すように、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位の曲率半径（Ｒｄ２）よりも大きく設定している。すなわち、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位は、略直角で交差して当該部位の曲率半径（Ｒｄ２）が実質的にゼロとなっている。これにより、第１中空部Ｃ１，Ｃ２の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に第２中空部Ｃ３，Ｃ４の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。なお、外側の曲率半径（Ｒｅ）は、内側の曲率半径（Ｒｄ１）よりも大きく設定されている。

さらに、図２の範囲Ａ５に併せ示すように、クラッシュボックス１３（本体部２１）には、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位に対向して、外向きのフランジ２４が前記リブ２２と平行に突設されている。そして、各フランジ２４が本体部２１と接続する部位に曲率半径（Ｒｆ）が設定されている。これにより、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位では、フランジ２４によって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。

図３は、本実施形態におけるクラッシュボックス１３の蛇腹変形時の断面形状の特性を示す説明図である。同図に破線にて示すように、蛇腹変形時、前述の態様で一の対角方向に並設される両第１中空部Ｃ１，Ｃ２の断面形状全体に凸変形が促進され、他の対角方向に並設される両第２中空部Ｃ３，Ｃ４の断面形状全体に凹変形が促進されることで、断面形状（各辺）が互い違いの方向に凸変形することが確認される。この場合、図４に変形量（ストローク）に対する荷重の推移を実線にて示したように、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができ、その分、変形量が低減される。

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、第１中空部Ｃ１，Ｃ２においてリブ２２，２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ１），（Ｒｂ１）は、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において２２，２３が本体部２１と接続する部位の曲率半径（Ｒａ２），（Ｒｂ２）よりもそれぞれ大きく設定されることで、第１中空部Ｃ１，Ｃ２の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に隣接する第２中空部Ｃ３，Ｃ４の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。同様に、第１中空部Ｃ１，Ｃ２において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ１）は、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において両リブ２２，２３が交差する部位の曲率半径（Ｒｃ２）よりも大きく設定されることで、第１中空部Ｃ１，Ｃ２の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に隣接する第２中空部Ｃ３，Ｃ４の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。つまり、このクラッシュボックス１３では、各第１中空部Ｃ１，Ｃ２の断面形状全体に凸変形が促進され、各第２中空部Ｃ３，Ｃ４の断面形状全体に凹変形が促進されることで、断面形状が互い違いの方向に凸変形する。従って、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができ、その分、変形量を低減することができる。そして、クラッシュボックス１３を車両の前後方向に短くできる分、全体としてより小型化することができ、あるいは意匠の自由度を向上することができる。

（２）本実施形態では、本体部２１の角部外側に曲率半径（Ｒｅ）が設定されており、第１中空部Ｃ１，Ｃ２において本体部２１の角部をなす部位の曲率半径（Ｒｄ１）は、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位の曲率半径（Ｒｄ２）よりも大きく設定されることで、第１中空部Ｃ１，Ｃ２の当該部位における断面形状の凸変形が促進され、相対的に第２中空部Ｃ３，Ｃ４の当該部位における断面形状の凹変形が促進される。従って、各第１中空部Ｃ１，Ｃ２の断面形状全体の凸変形及び各第２中空部Ｃ３，Ｃ４の断面形状全体の凹変形が更に促進されることで、蛇腹変形時の荷重振幅を更に小さくすることができる。

（３）本実施形態では、第２中空部Ｃ３，Ｃ４において本体部２１の角部をなす部位では、外向きのフランジ２４によって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。従って、各第２中空部Ｃ３，Ｃ４の断面形状全体の凹変形が更に促進されることで、蛇腹変形時の荷重振幅を更に小さくすることができる。

（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。
図５は、本実施形態のクラッシュボックス３０を示す横断面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス３０は、例えばアルミニウム合金の押出材からなり、その外形をなす四角筒状の本体部３１と、該本体部３１に接続され互いに交差する一対の内側のリブ３２，３３とを備える。クラッシュボックス３０は、両リブ３２，３３により前記本体部３１内に一の対角方向（図５の左上から右下に向かう方向）に並設される２つの第１中空部Ｃ１１，Ｃ１２及び他の対角方向に並設される２つの第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４が区画形成されて、略田の字の一定断面形状を有する。第１及び第２中空部Ｃ１１〜Ｃ１４の開口面積は互いに略同等に設定されている。

本実施形態では、第１及び第２中空部Ｃ１１〜Ｃ１４において、各リブ３２，３３が本体部３１と接続する部位の曲率半径を互いに同等に設定している。また、第１及び第２中空部Ｃ１１〜Ｃ１４において、両リブ３２，３３が交差する部位の曲率半径を互いに同等に設定している。さらに、第１及び第２中空部Ｃ１１〜Ｃ１４において、本体部３１の角部をなす部位の曲率半径を互いに同等に設定している。

そして、図５の範囲Ｂに示すように、クラッシュボックス３０（本体部３１）には、第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４において本体部３１の角部をなす部位に対向して、外向きのフランジ３４が前記リブ３２と平行に突設されている。そして、各フランジ３４が本体部３１と接続する部位に曲率半径（Ｒｇ）が設定されている。この曲率半径（Ｒｇ）は、第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４において本体部３１の角部をなす部位の曲率半径よりも大きく設定している。これにより、第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４において本体部３１の角部をなす部位では、フランジ３４によって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。従って、クラッシュボックス３０の蛇腹変形時、これを起点に一の対角方向に並設される両第１中空部Ｃ１１，Ｃ１２の断面形状全体に凸変形が促進され、他の対角方向に並設される両第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４の断面形状全体に凹変形が促進されることで、断面形状（各辺）が互い違いの方向に凸変形しやすくなる。この場合、蛇腹変形時の荷重振幅が小さくなるのは前記第１の実施形態と同様である。

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、第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４において本体部３１の角部をなす部位では、外向きのフランジ３４によって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。従って、クラッシュボックス３０の蛇腹変形時、これを起点に一の対角方向に並設される両第１中空部Ｃ１１，Ｃ１２の断面形状全体に凸変形が促進され、他の対角方向に並設される両第２中空部Ｃ１３，Ｃ１４の断面形状全体に凹変形が促進されることで、断面形状（各辺）が互い違いの方向に凸変形しやすくなる。この場合、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができ、その分、変形量を低減することができる。そして、クラッシュボックス３０を車両の前後方向に短くできる分、全体としてより小型化することができ、あるいは意匠の自由度を向上することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第１の実施形態において、曲率半径（Ｒｃ１）は、曲率半径（Ｒａ１）と同等であってもよい。同様に、曲率半径（Ｒｃ２）は、曲率半径（Ｒａ２）と同等であってもよい。

・前記第１の実施形態において、曲率半径（Ｒｄ２）は、曲率半径（Ｒａ２）と同等であってもよい。
・前記第１の実施形態において、曲率半径（Ｒｅ）は、曲率半径（Ｒａ１）と同等であってもよい。つまり、曲率半径（Ｒｄ１）は、曲率半径（Ｒａ１）よりも小さくてもよい。

・前記第１の実施形態において、フランジ２４を割愛してもよい。
・前記第１の実施形態において、本体部２１の角部外側の曲率半径（Ｒｅ）を割愛するとともに、曲率半径（Ｒｄ１）を曲率半径（Ｒｄ２）と同等に設定してもよい。

・前記第２の実施形態において、第１中空部Ｃ１１，Ｃ１２に合わせて本体部２１の角部外側に前記第１の実施形態と同様の曲率半径（Ｒｅ）を設定してもよい。
・本発明に係る車両用衝撃吸収具を、例えばサイドメンバ１１などその他の衝撃吸収用のフレームに適用してもよい。この場合、クラッシュボックス１３を割愛し、バンパリインホース１６をサイドメンバ１１に直結してもよい。

・本発明は、車両のリヤ部分に適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
・軸圧縮荷重を蛇腹変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する押出材からなる車両用衝撃吸収具において、
四角筒状の本体部と、該本体部に接続され互いに交差する一対の内側のリブとを備え、該両リブにより前記本体部内に一の対角方向に並設される２つの第１中空部及び他の対角方向に並設される２つの第２中空部が区画形成されて略田の字の一定断面形状を有し、
前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位に対向して、外向きのフランジを突設したことを特徴とする車両用衝撃吸収具。同構成によれば、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位では、前記外向きのフランジによって断面形状の凸変形が阻害されることで、相対的に凹変形が促進される。従って、この車両用衝撃吸収具では、前記各第２中空部の断面形状の凹変形が促進され、相対的に前記各第１中空部の断面形状の凸変形が促進されることで、断面形状が互い違いの方向に凸変形しやすくなる。これにより、蛇腹変形時の荷重振幅を小さくして衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができ、その分、変形量を低減することができる。

本発明の第１の実施形態を示す平面図。 同実施形態を示す断面図。 同実施形態の蛇腹変形時の断面形状の特性を示す説明図。 同実施形態の変形量と荷重との関係を示すグラフ。 本発明の第２の実施形態を示す断面図。 従来形態の蛇腹変形時の断面形状の特性を示す説明図。

符号の説明

Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２…第１中空部、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１３，Ｃ１４…第２中空部、１１…サイドメンバ、１３，３０…クラッシュボックス（車両用衝撃吸収具）、１６…バンパリインホース、２１，３１…本体部、２２，２３，３２，３３…リブ、２４，３４…フランジ。

Claims (4)

1. 軸圧縮荷重を蛇腹変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する押出材からなる車両用衝撃吸収具において、
   四角筒状の本体部と、該本体部に接続され互いに交差する一対の内側のリブとを備え、該両リブにより前記本体部内に一の対角方向に並設される２つの第１中空部及び他の対角方向に並設される２つの第２中空部が区画形成された一定断面形状を有し、
   前記リブが前記本体部と接続する部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記リブが前記本体部と接続する部位の曲率半径よりも大きく設定し、且つ、
   前記両リブが交差する部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記両リブが交差する部位の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴とする車両用衝撃吸収具。
2. 請求項１に記載の車両用衝撃吸収具において、
   前記本体部の角部をなす部位は湾曲形状に成形されており、前記第１中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径を、前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴とする車両用衝撃吸収具。
3. 請求項１又は２に記載の車両用衝撃吸収具において、
   前記第２中空部において前記本体部の角部をなす部位に対向して、外向きのフランジを突設したことを特徴とする車両用衝撃吸収具。
4. 車両の幅方向に延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延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用バンパ装置において、
   前記クラッシュボックスとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝撃吸収具を備えたことを特徴とする車両用バンパ装置。

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