JP2005162049A - 車両の衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができる車両の衝撃吸収部材を得る。
【解決手段】クラッシュボックス１０は、第１クラッシュボックス２２及び第２クラッシュボックス２４の二部品によって構成されている。フロントバンパリインフォースメント側への結合強度は、第１クラッシュボックス２２の第１フランジ部２６によって確保されている。また、フロントサイドメンバ側への結合強度は、第２クラッシュボックス２４の第２フランジ部３４によって確保されている。さらに、第１衝撃吸収部３０と第２衝撃吸収部３８との結合強度は、複数の凹溝３２と複数の凸条４０との凹凸嵌合によって確保されている。従って、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在されて変形することにより衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収部材に関する。

従来から、フロントサイドメンバの前端部とバンパリインフォースメントとの間に衝撃吸収部材としてのクラッシュボックスを設定することが行われている。

この種のクラッシュボックスでは、狙い通りのエネルギー吸収特性（変形荷重・変形モード）が得られることが何より重要であるが、そのためにはクラッシュボックスのボディー側への結合剛性とフロントバンパリインフォースメント側への結合剛性とがいずれも十分に確保される（両立させることができる）ことが前提となり、更には少ない部品点数で構成を成立させてコスト削減に資することも要求される。

かかる観点から先行技術を観ると、下記特許文献１に開示された車両の衝撃吸収部材では、フロントサイドメンバの前端部に略凸字状のサイドメンバ側取付ブラケットをボルトで固定すると共に、フロントバンパリインフォースメントの後端部の所定位置に同じく略凸字状のバンパリインフォースメント側取付ブラケットをボルトで固定し、各取付ブラケットに筒状のクラッシュボックスの長手方向の端部をそれぞれ嵌合させる構成となっている。なお、クラッシュボックスは、アルミニウム合金の押出し成形によって構成されている。

この場合、クラッシュボックスの長手方向の端部が各取付ブラケットに嵌合のみで結合されているため、十分な結合剛性を確保することが難しい。従って、衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性が得られない可能性がある。さらに、この構成の場合、クラッシュボックスが実質的に三部品で構成されているのと同じであるから、部品点数が多くコストアップに繋がる。

一方、下記特許文献２に開示された車両の衝撃吸収部材では、図８に概略的に示されるように、クラッシュボックス１００がアルミニウム合金の押出し成形によって構成されており、フロントサイドメンバ１０２への取付ブラケットとしてフランジ部１０４が一体に形成されている。このフランジ部１０４はフロントエンドモジュール１０６を介してフロントサイドメンバ１０２の前端部にボルト１０８で固定されるようになっているため、ボディー側への結合剛性は確保される。

しかしながら、クラッシュボックス１００の前端部はフロントバンパリインフォースメント１１０の後端面に直接溶接されるようになっている。このため、溶接時の熱影響がフロントバンパリインフォースメント１１０やクラッシュボックス１００に及び、衝突時に当該熱影響部から変形が発生し、狙い通りのエネルギー吸収特性が得られない等の可能性がある。
特開２００２−１９５５３号公報 特開２００２−１２１０９号公報

このように従来の技術では、部品点数を削減しつつ、ボディー側への結合剛性の確保とバンパリインフォースメント側への結合剛性の確保とを両立させて衝突時にクラッシュボックスによって狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることは十分に達成されなかった。

本発明は上記事実を考慮し、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができる車両の衝撃吸収部材を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る車両の衝撃吸収部材は、衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在されて変形することにより衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収部材であって、荷重入力部への取付用の第１フランジ部と、この第１フランジ部から延出された筒状の第１衝撃吸収部と、この第１衝撃吸収部に沿って形成された凹凸形状の第１嵌合部と、を備えた第１衝撃吸収部材と、荷重伝達部への取付用の第２フランジ部と、この第２フランジ部から延出された筒状の第２衝撃吸収部と、この第２衝撃吸収部に沿って形成されると共に第１嵌合部に嵌合される凹凸形状の第２嵌合部と、を備えた第２衝撃吸収部材と、を有することを特徴としている。

請求項２記載の本発明に係る車両の衝撃吸収部材は、請求項１記載の発明において、前記第２フランジ部における第１衝撃吸収部材の長手方向の端部との対向位置には、当該第１衝撃吸収部材の長手方向の端部が嵌合される位置決め部が設けられている、ことを特徴としている。

請求項１記載の本発明によれば、衝突時になると、衝突荷重は荷重入力部に入力される。入力された衝突荷重は、第１衝撃吸収部材及び第２衝撃吸収部材を含んで構成された衝撃吸収部材を介して荷重伝達部へ伝達される。この際、第１衝撃吸収部材が備える筒状の第１衝撃吸収部及び第２衝撃吸収部材が備える筒状の第２衝撃吸収部が圧縮されて変形することにより、所定のエネルギー吸収がなされる。

ここで、本発明では、第１衝撃吸収部材が荷重入力部への取付用の第１フランジ部を備えているため、荷重入力部に対する結合強度は十分に確保される。また、第２衝撃吸収部材が荷重伝達部への取付用の第２フランジ部を備えているため、荷重伝達部に対する結合強度は十分に確保される。しかも、衝突時のエネルギー吸収機能を担う第１衝撃吸収部と第２衝撃吸収部とは、凹凸形状による第１嵌合部と第２嵌合部との嵌合という機械的接合により結合されるため、両者一体となってエネルギー吸収を行う。その結果、本発明によれば、狙い通りのエネルギー吸収特性（変形荷重・変形モード）が得られる。

さらに、本発明によれば、衝撃吸収部材が第１衝撃吸収部材と第２衝撃吸収部材との二部品で構成することが可能であるから、従来の三部品で構成された衝撃吸収部材よりも部品点数が少なくなり、コストダウンを図ることができる。

請求項２記載の本発明によれば、第１衝撃吸収部材の第１嵌合部を第２衝撃吸収部材の第２嵌合部に嵌合させて組付ける際に、第１衝撃吸収部材の長手方向の端部を第２フランジ部に設けられた位置決め部に嵌合させれば、正確に位置決めされた状態で第１衝撃吸収部材を第２衝撃吸収部材に組付けることができる。従って、荷重入力部と荷重伝達部との間への組付後の状態で、第１衝撃吸収部材と第２衝撃吸収部材との間のガタつきを効果的に抑制することができる。

以上説明したように請求項１記載の本発明に係る車両の衝撃吸収部材は、荷重入力部への取付用の第１フランジ部と、この第１フランジ部から延出された筒状の第１衝撃吸収部と、この第１衝撃吸収部に沿って形成された凹凸形状の第１嵌合部と、を備えた第１衝撃吸収部材と、荷重伝達部への取付用の第２フランジ部と、この第２フランジ部から延出された筒状の第２衝撃吸収部と、この第２衝撃吸収部に沿って形成されると共に第１嵌合部に嵌合される凹凸形状の第２嵌合部と、を備えた第２衝撃吸収部材と、を有するので、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係る車両の衝撃吸収部材は、請求項１記載の発明において、第２フランジ部における第１衝撃吸収部材の長手方向の端部との対向位置に、当該第１衝撃吸収部材の長手方向の端部が嵌合される位置決め部を設けたので、荷重入力部と荷重伝達部との間への組付後の状態で、第１衝撃吸収部材と第２衝撃吸収部材との間のガタつきを効果的に抑制することができ、その結果、より高い精度で狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができるという優れた効果を有する。

以下、図１〜図７を用いて、本発明に係る車両の衝撃吸収部材の一実施形態について説明する。

図５には、本実施形態に係る衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１０が採用された車体前部の平面図が示されている。この図に示されるように、車体の前端部には、平面視で略コ字状に形成された荷重入力部としての長尺状のフロントバンパリインフォースメント１２が車両幅方向を長手方向して配置されている。このフロントバンパリインフォースメント１２は高強度部材であり、その前面側に図示しないフロントバンパカバーが取り付けられている。

一方、前輪１４が配置されるフロントホイールハウス１６の内側には、長尺状に形成された荷重伝達部としての高強度のフロントサイドメンバ１８が車両前後方向を長手方向として配置されている。フロントサイドメンバ１８の後端部は、フロントクロスメンバ２０の前面に結合されている。また、フロントサイドメンバ１８の前端部は、フロントバンパリインフォースメント１２に対して所定距離だけ車両後方側へ離間した位置（オフセットした位置）に配置されている。そして、フロントサイドメンバ１８の前端部とフロントバンパリインフォースメント１２の後端面との間に、長尺状のクラッシュボックス１０が介在されている。なお、クラッシュボックス１０は、フロントサイドメンバ１８に対して連続的に配置されている。

図１には上記クラッシュボックス１０の組付状態が斜視図で示されており、又図２には当該クラッシュボックス１０の分解斜視図が示されている。さらに、図３、図４には、クラッシュボックス１０の縦断面図、横断面図がそれぞれ示されている。

これらの図に示されるように、本実施形態のクラッシュボックス１０は、上部側を構成する第１衝撃吸収部材としての第１クラッシュボックス２２と、下部側を構成する第２衝撃吸収部材としての第２クラッシュボックス２４との二部品によって構成されている。なお、これらの第１クラッシュボックス２２及び第２クラッシュボックス２４はいずれもアルミニウム合金を鍛造することにより製作されている。

第１クラッシュボックス２２は、フロントバンパリインフォースメント１２への結合面となる略方形平板状の第１フランジ部２６を備えている。第１フランジ部２６は所定の結合強度が得られる板厚を有しており、その四隅には車両前後方向を締結方向とするボルト挿通孔２８が形成されている。この第１フランジ部２６からは、正八角形の筒状に形成された第１衝撃吸収部３０が一体に形成されている。さらに、第１衝撃吸収部３０の下端部には、断面形状が上下逆向きの等脚台形状とされた第１嵌合部としての複数の凹溝３２が平行に形成されている。これらの凹溝３２は第１フランジ部２６及び第１衝撃吸収部３０の全長に亘って形成されている。

一方、第２クラッシュボックス２４は、フロントサイドメンバ１８への結合面となる略矩形平板状の第２フランジ部３４を備えている。第２フランジ部３４は所定の結合剛性が得られる板厚を有しており、その四隅にはボルト挿通孔３６が形成されている。また、第２フランジ部３４の下部からは、正八角形の筒状に形成された第２衝撃吸収部３８が一体に形成されている。この第２衝撃吸収部３８の長手方向寸法は、第１クラッシュボックス２２の長手方向寸法に略一致されている。従って、第２衝撃吸収部３８の方が、第１衝撃吸収部３０よりも第１フランジ部２６の板厚分だけ軸方向に長い寸法取りとなっている。さらに、第２衝撃吸収部３８の上端部には、断面形状が上下逆向きの等脚台形状とされかつ第１クラッシュボックス２２の複数の凹溝３２に嵌合可能な第２嵌合部としての複数の凸条４０が平行に形成されている。これらの凸条４０は第２衝撃吸収部３８の全長に亘って形成されている。

さらに、図２に示されるように、上記第２フランジ部３４の上部には、下端部が開放された略正八角形状の位置決め部としての嵌合フランジ部４２が一体に形成されている。この嵌合フランジ部４２は、第１クラッシュボックス２２が第２クラッシュボックス２４に組付けられる際に、第１衝撃吸収部３０の内側に嵌合されるようになっている。

補足すると、本実施形態のクラッシュボックス１０がフロントバンパリインフォースメント１２とフロントサイドメンバ１８との間に組付けられた状態では、第１クラッシュボックス２２の第１フランジ部２６と第２クラッシュボックス２４の前端面の双方が、フロントバンパリインフォースメント１２の後端面に面一に当接するようになっている。また、第１衝撃吸収部３０と第２衝撃吸収部３８とが嵌合により両者一体となって上下に並んだ状態では、高いエネルギー吸収性能を発揮する略「８」の字形状の衝撃吸収断面が形成される。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

正面衝突すると、その際の衝突荷重はフロントバンパリインフォースメント１２に入力される。入力された衝突荷重は、第１クラッシュボックス２２及び第２クラッシュボックス２４を含んで構成されたクラッシュボックス１０を介してフロントサイドメンバ１８へ伝達される。この際、第１クラッシュボックス２２が備える筒状の第１衝撃吸収部３０及び第２クラッシュボックス２４が備える筒状の第２衝撃吸収部３８が軸方向に圧縮されて変形（圧壊）することにより、所定のエネルギー吸収がなされる。

ここで、本実施形態では、第１クラッシュボックス２２がフロントバンパリインフォースメント１２への取付用とされかつ十分な板厚を有する第１フランジ部２６を備えているため、フロントバンパリインフォースメント１２に対する結合強度は十分に確保される。また、第２クラッシュボックス２４がフロントサイドメンバ１８への取付用とされかつ十分な板厚を有する第２フランジ部３４を備えているため、フロントサイドメンバ１８に対する結合強度は十分に確保される。しかも、衝突時のエネルギー吸収機能を担う第１衝撃吸収部３０と第２衝撃吸収部３８とは、複数の凹溝３２と複数の凸条４０との嵌合という機械的接合により結合されるため（換言すれば、第１衝撃吸収部３０と第２衝撃吸収部３８との接合にボルト接合やＭＩＧ接合等の接合技術を用いないので）、両者一体となってエネルギー吸収を行う。その結果、本実施形態によれば、狙い通りのエネルギー吸収特性（変形荷重・変形モード）が得られる。なお、これらの第１フランジ部２６及び第２フランジ部３４の締結方向がいずれも荷重作用方向である車両前後方向とされている点も、狙い通りのエネルギー吸収特性を得るのに寄与している。

さらに、本実施形態によれば、クラッシュボックス１０が第１クラッシュボックス２２と第２クラッシュボックス２４との二部品で構成されているため、従来の三部品で構成された衝撃吸収部材よりも部品点数が少なく、コストダウンを図ることができる。

総じて言えば、本実施形態に係るクラッシュボックス１０によれば、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができる。

加えて、本実施形態によれば、第１クラッシュボックス２２の複数の凹溝３２を第２クラッシュボックス２４の複数の凸条４０に嵌合させて組付ける際に、第１クラッシュボックス２２の長手方向の端部を第２フランジ部３４に設けられた嵌合フランジ部４２に嵌合させれば、正確に位置決めされた状態で第１クラッシュボックス２２を第２クラッシュボックス２４に組付けることができる。従って、フロントバンパリインフォースメント１２とフロントサイドメンバ１８との間への組付後の状態で、第１クラッシュボックス２２と第２クラッシュボックス２４との間のガタつきを効果的に抑制することができる。その結果、本実施形態に係るクラッシュボックス１０によれば、より高い精度で狙い通りのエネルギー吸収特性を得ることができる。

また、従来技術のようにクラッシュボックスの前端部をフロントバンパリインフォースメントに直に当接させ、溶接等により結合する構造の場合、当たり面がクラッシュボックスの断面形状に沿った線接触となり、操縦安定性やＮＶＨに寄与する結合剛性を確保することが難しくなるが、本実施形態のクラッシュボックス１０の場合、第１フランジ部３０によってフロントバンパリインフォースメント１２への当たり面が面接触となるので、操縦安定性及びＮＶＨのいずれも良好なものにすることができる。

さらに、クラッシュボックスのフロントバンパリインフォースメントへの結合剛性が不十分な場合には、オフセット衝突したときに衝突側と反対側の接合部が破断しないような特別な配慮をする必要があるが、本実施形態によれば、前記の如く、クラッシュボックス１０のフロントバンパリインフォースメント１２への結合剛性は十分に確保されるため、オフセット衝突対策として特別な配慮をする必要がない。

なお、図７に示されるように、第１クラッシュボックス２２の第１フランジ部２６に牽引フック取付部（雌ねじ）５０を予め設定する場合には、衝突性能に対する寄与が少ない部分にMＩＧ接合等の接合部５２を設定し、車両前後方向に対する強度を確保するようにしてもよい。

また、上述した本実施形態では、第１衝撃吸収部３０及び第２衝撃吸収部３８を正八角形状の筒型に形成したが、これに限らず、正方形や円形や他の多角形等の筒型に形成してもよい。

さらに、上述した本実施形態では、第１衝撃吸収部３０の形状に合わせて正八角形の嵌合フランジ部４２を形成したが、これに限らず、ガタつきを防止できる程度に数箇所にフランジ部を設定するようにしてもよい。

また、上述した本実施形態では、第１衝撃吸収部３０の長手方向の端部を第２フランジ部３４に当接するまで嵌合フランジ部４２に嵌合させているが、これに限らず、第１衝撃吸収部３０の長手方向の端部が嵌合フランジ部４２に嵌合される状態が維持されていればよい。つまり、第１衝撃吸収部３０の長手方向の端部が第２フランジ部３４に当接せず、第１衝撃吸収部３０の長手方向の端部と第２フランジ部３４との間に若干隙間が形成される寸法取り（即ち、第１衝撃吸収部３０の長手方向の端部が第２フランジ部３４に対して近接して配置される構成）となっていてもよい。

本実施形態に係るクラッシュボックスの組付状態を示す斜視図である。 図１に示されるクラッシュボックスの分解斜視図である。 図１に示されるクラッシュボックスの縦断面構造を示す図１の３−３線断面図である。 図１に示されるクラッシュボックスの横断面構造を示す図１の４−４線断面図である。 本実施形態に係るクラッシュボックスが採用された車体前部の構造を示す平面図である。 変形例に係るクラッシュボックスの組付状態を示す斜視図である。 図６に示されるクラッシュボックスの縦断面構造を示す図６の７−７線断面図である。 従来のクラッシュボックスの構造を示す平面配置図である。

符号の説明

１０ クラッシュボックス（衝撃吸収部材）
１２ フロントバンパリインフォースメント（荷重入力部）
１６ フロントサイドメンバ（荷重伝達部）
２２ 第１クラッシュボックス（第１の衝撃吸収部材）
２４ 第２クラッシュボックス（第２の衝撃吸収部材）
２６ 第１フランジ部
３０ 第１衝撃吸収部
３２ 凹溝（第１嵌合部）
３４ 第２フランジ部
３８ 第２衝撃吸収部
４０ 凸条（第２嵌合部）
４２ 嵌合フランジ部（位置決め部）

Claims (2)

1. 衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在されて変形することにより衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収部材であって、
   荷重入力部への取付用の第１フランジ部と、この第１フランジ部から延出された筒状の第１衝撃吸収部と、この第１衝撃吸収部に沿って形成された凹凸形状の第１嵌合部と、を備えた第１衝撃吸収部材と、
   荷重伝達部への取付用の第２フランジ部と、この第２フランジ部から延出された筒状の第２衝撃吸収部と、この第２衝撃吸収部に沿って形成されると共に第１嵌合部に嵌合される凹凸形状の第２嵌合部と、を備えた第２衝撃吸収部材と、
   を有することを特徴とする車両の衝撃吸収部材。
2. 前記第２フランジ部における第１衝撃吸収部材の長手方向の端部との対向位置には、当該第１衝撃吸収部材の長手方向の端部が嵌合される位置決め部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収部材。

Images