JP2017124720A - 車両用クラッシュボックス - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を抑えかつ簡単な構造で、車両衝突時の衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収性能を維持することができる車両用クラッシュボックスを得る。【解決手段】クラッシュボックス１０は四角筒状の閉断面構造体１１とされ、上壁部１６及び下壁部１８の板厚ｔ１が外壁部２０及び内壁部２２の板厚ｔ２よりも薄肉となるように形成されている。また、上壁部１６及び下壁部１８は、板厚方向に凹部２４及び凸部２６が形成され、互いに交差する複数の稜線Ｐ、Ｑが設けられている。このため、クラッシュボックス１０において、稜線Ｐ、Ｑが形成されていない場合よりも剛性を高くすることができる。つまり、重量の増加を抑えかつ簡単な構造でクラッシュボックス１０の横曲げ耐力を上げてクラッシュボックス１０の車両幅方向に沿った面外変形を抑制することができる。これにより、当該クラッシュボックス１０によって効果的に衝撃エネルギを吸収することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用クラッシュボックスに関する。

下記特許文献１には、ハニカム構造を備えた円筒状の樹脂体により構成された車両用のクラッシュボックスに関する技術が開示されている。この先行技術では、クラッシュボックスが、円筒状の樹脂体で構成されることによって軽量化を図ると共に、ハニカム構造で構成されることによって単純な筒体からなる樹脂体に比して軸方向の塑性変形に対する強度を向上させている。すなわち、ここでは、クラッシュボックスが、円筒状の樹脂体であるにも拘らず、ハニカム構造を構成することによって車両衝突時の衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収性能を確保することができる。

特開２０１４−００４９７３号公報

しかしながら、この先行技術では、衝撃吸収性能を維持するためにクラッシュボックスは複雑な構造とされるため、さらなる改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、重量の増加を抑えかつ簡単な構造で、車両衝突時の衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収性能を維持することができる車両用クラッシュボックスを得ることを目的とする。

請求項１に記載の車両用クラッシュボックスは、繊維強化樹脂で形成された四角筒状の閉断面構造体とされ、車両幅方向の両外側に配置された一対の第１壁部と、車両上下方向の上部及び下部に配置され、前記一対の第１壁部の板厚よりもそれぞれ薄肉に形成された第２壁部と、を備え、前記第２壁部の上部及び下部のうち少なくとも一方に、当該第２壁部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され前記凹部と前記凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している。

請求項１に記載の車両用クラッシュボックスは、繊維強化樹脂で形成された四角筒状の閉断面構造体とされている。また、車両用クラッシュボックスは、車両幅方向の両外側に一対の第１壁部と、車両上下方向の上部及び下部に第２壁部がそれぞれ配置されており、第２壁部の板厚は、一対の第１壁部の板厚よりもそれぞれ薄肉に形成されている。また、第２壁部の上部及び下部のうち少なくとも一方には、当該第２壁部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され当該凹部と凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している。

例えば、車両用クラッシュボックスは、車両前部において車両幅方向に沿って延在されたバンパリインフォースメントの車両幅方向の両端側にそれぞれ配置され、バンパリインフォースメントの車両前後方向の後方側へ向かってそれぞれ固定されている。

このため、車両の前面衝突の際、当該バンパリインフォースメントを介して車両用クラッシュボックスには衝撃荷重が伝達される。このとき、車両用クラッシュボックスに横曲げ応力が作用すると、当該車両用クラッシュボックスが面外変形し車両幅方向に沿って倒れてしまう（いわゆる断面崩れ）場合がある。このような場合、車両用クラッシュボックスでは軸方向に沿って変形する軸圧縮変形がなされず、車両用クラッシュボックスによる衝撃エネルギの吸収が上手く機能しないことになる。

このため、まず、車両用クラッシュボックスにおいて、車両幅方向の両外側に設けられた第１壁部の板厚を厚くする（厚肉にする）。これにより、第１壁部においてより高い剛性を得ることができ、車両用クラッシュボックスの横曲げ耐力を上げることができる。

ここで、第１壁部を厚肉にすると、その分、車両用クラッシュボックスの重量は増加し、車両衝突時において、車両用クラッシュボックスによる発生荷重が上がることになる。このため、車両用クラッシュボックスにおいて、第１壁部が厚肉とされた分、第２壁部では板厚を薄くする（薄肉にする）必要がある。このため、本発明では、第２壁部の板厚が第１壁部の板厚よりも薄肉となるように形成される。

次に、当該第２壁部を薄肉にした場合、車両用クラッシュボックスにおいて所定の剛性を担保できない可能性が生じる。このため、本発明では、第２壁部の上部及び下部のうち少なくとも一方に、当該第２壁部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され当該凹部と凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している（いわゆるダイヤカット形状）。

このように、車両用クラッシュボックスにおいて、互いに交差する複数の稜線を設けることによって、当該稜線が形成されていない場合と比較して、車両用クラッシュボックスの剛性を高くすることができる。つまり、第２壁部の形状を変えることによって、板厚を変えることなく第２壁部の剛性を向上させることができる。ここでは、第２壁部をダイヤカット形状にするだけなので、車両用クラッシュボックス自体を簡単な構造とすることができる。

したがって、本発明では、重量の増加を抑えた状態で車両用クラッシュボックスの横曲げ耐力を上げて車両用クラッシュボックスの車両幅方向に沿った面外変形を抑制することができる。これにより、車両用クラッシュボックスの軸圧縮変形を阻害することなく当該クラッシュボックスによって効果的に衝撃エネルギを吸収することができる。

請求項２に記載の車両用クラッシュボックスは、繊維強化樹脂で形成された円筒状の閉断面構造体とされ、車両上下方向の上下一対の半円部で構成された円筒部と、前記一対の半円部の径方向の外側へ車両幅方向に沿ってそれぞれ張り出し、互いに接合されたフランジ部と、を備え、前記フランジ部に、当該フランジ部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され前記凹部と前記凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している。

請求項２に記載の車両用クラッシュボックスは、繊維強化樹脂で形成された円筒状の閉断面構造体とされている。また、車両用クラッシュボックスは、車両上下方向の上下一対の半円部で円筒部が構成されている。この一対の半円部の径方向の外側へ車両幅方向に沿ってフランジ部がそれぞれ張り出しており、互いに接合されている。

ここで、円筒部は、多角形状の部材と比較して、当該多角形状の部材よりも剛性は高く面外変形し難い形状である。このため、当該車両用クラッシュボックスでは、円筒部とフランジ部とを比較すると、円筒部よりもフランジ部の剛性が低くなる。したがって、本発明では、当該フランジ部において、フランジ部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され当該凹部と凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している。

以上説明したように、本発明は、重量の増加を抑えかつ簡単な構造で、車両衝突時の衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収性能を維持することができる、という優れた効果を有する。

第１実施形態に係る車両用クラッシュボックス及び当該車両用クラッシュボックスが固定されたバンパリインフォースメントを示す車両斜め左前方側から見た斜視図である。 図１で示すバンパリインフォースメントの左側に固定された車両用クラッシュボックスが拡大された拡大斜視図である。 図２の３−３線に沿って切断された状態を示す断面図である。 （Ａ）は、斜め衝突を説明するための平面図であり、（Ｂ）は、センタポール衝突を説明するための平面図である。 第２実施形態に係る車両用クラッシュボックスを示す図２に対応する拡大斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明に係る車両用クラッシュボックスの実施形態について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印Ｗ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車両幅方向、車両幅方向の外側をそれぞれ示している。そして、以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両の前後方向の前後、車両の上下方向の上下、車両の左右方向（車両幅方向）の左右を示すものとする。

＜第１実施形態＞
（車両用クラッシュボックスの構成）

まず、本実施の形態に係る車両用クラッシュボックスの構成について説明する。図１には、本実施の形態に係る車両用クラッシュボックス（以下、単に「クラッシュボックス」という）１０及び当該クラッシュボックス１０が固定されたバンパリインフォースメント１２が図示されている。

バンパリインフォースメント１２は、例えば、車両前部において車両幅方向に沿って延在される四角筒状の閉断面構造体１３とされており、車両前後方向に沿って切断した断面形状は矩形状を成している。このバンパリインフォースメント１２の後壁部１４にクラッシュボックス１０は固定されている。

図２に示されるように、クラッシュボックス１０は、車両前後方向を長手とする四角筒状の閉断面構造体１１とされており、車両幅方向に沿って切断した断面形状は矩形状を成している。クラッシュボックス１０は、上部を構成する上壁部（第２壁部）１６と、当該上壁部１６と対向し下部を構成する下壁部（第２壁部）１８と、車両幅方向の外側に位置して上壁部１６と下壁部１８を繋ぐ外壁部（第１壁部）２０と、外壁部２０と対向し車両幅方向の内側に位置して上壁部１６と下壁部１８を繋ぐ内壁部（第１壁部）２２と、を含んで構成されている。

ここで、クラッシュボックス１０は、繊維強化樹脂で形成されており、クラッシュボックス１０の上壁部１６及び下壁部１８の板厚ｔ１は、外壁部２０及び内壁部２２の板厚ｔ２よりも薄くなる（薄肉となる）ように形成されている。また、上壁部１６及び下壁部１８は、その板厚方向に凹部２４及び凸部２６が形成され、凹部２４と凸部２６を繋ぐ稜線Ｐが複数設けられ互いに交差している。

具体的に説明すると、上壁部１６及び下壁部１８は、いわゆるダイヤカット形状とされており、トラス２８Ａ（三角形の骨格構造）を立体的に組み合わせた複数の四角錐２８でダイヤカット部１５が構成されている。この複数の四角錐２８は車両前後方向及び車両幅方向に沿って配列されており、平面視で各四角錐２８の中央が凸部２６となり、外周が凹部２４となる。

そして、各四角錐２８には、凸部２６と凹部２４を結ぶ４本の稜線Ｐが設けられ、各稜線Ｐが互いに交差している。また、各四角錐２８の外周は４本の稜線Ｑとされ、稜線Ｑと２本の稜線Ｐによってトラス２８Ａが形成される。なお、ここでは、図３に示されるように、上壁部１６の凸部２６の位置と下壁部１８の凹部２４の位置が上下で重なるように配置されている。また、下壁部１８の場合、当該下壁部１８を上にした状態で突出している部位が凸部２６となり、凹んでいる部位が凹部２４となる。

（車両用クラッシュボックスの作用・効果）
次に、本実施の形態に係る車両用クラッシュボックスの作用・効果について説明する。

例えば、車両の前面衝突の一形態として、所謂斜め衝突やセンタポール衝突がある。斜め衝突は、図４（Ａ）に示されるように、バンパリインフォースメント１２の車幅方向の端部側に対して斜め前方側からバリヤＢｒ１が相対的に衝突する形態をいう。また、センタポール衝突は、図４（Ｂ）に示されるように、バンパリインフォースメント１２の車幅方向の中央部に対し立ち木や電柱等のポール状のバリヤＢｒ２が相対的に衝突する形態をいう。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、バンパリインフォースメント１２にバリヤＢｒ１、Ｂｒ２が衝突すると、当該バンパリインフォースメント１２を介してクラッシュボックス１０には、衝撃荷重（Ｆ１、Ｆ２）がそれぞれ伝達されることになる。

しかし、これらの衝撃荷重（Ｆ１、Ｆ２）は、クラッシュボックス１０の軸線上に入力されないため、当該クラッシュボックス１０には横曲げ応力が作用する。これにより、例えば、図示はしないが、クラッシュボックス１０が面外変形し車両幅方向に沿って倒れてしまう場合がある。このような場合、クラッシュボックス１０では軸方向に沿って変形する軸圧縮変形がなされず、クラッシュボックス１０による衝撃エネルギの吸収が上手く機能しないことになる。

このため、本実施形態では、まず、図２及び図３に示されるように、クラッシュボックス１０は四角筒状の閉断面構造体１１とされ、外壁部２０及び内壁部２２の板厚ｔ２を厚くしている（厚肉にする）。これにより、外壁部２０及び内壁部２２においてより高い剛性を得ることができ、クラッシュボックス１０の横曲げ耐力を上げることができる。なお、ここでの「外壁部２０及び内壁部２２において板厚ｔ２を厚くしている」は、元の板厚をtとすると、板厚ｔ２はt２＞tとなっているという意味である。

ここで、外壁部２０及び内壁部２２を厚肉にすると、その分、クラッシュボックス１０の重量は増加してし、車両衝突時において、クラッシュボックス１０による発生荷重が上がることになる。このため、クラッシュボックス１０において、外壁部２０及び内壁部２２が厚肉とされた分、上壁部１６及び下壁部１８の板厚ｔ１を薄くする（薄肉にする）必要がある。なお、ここでの「上壁部１６及び下壁部１８の板厚ｔ１を薄くする」は、元の板厚をｔとすると、板厚ｔ１はｔ１＜ｔとなっているという意味である。結果的に、本実施形態では、上壁部１６及び下壁部１８の板厚ｔ１が、外壁部２０、内壁部２２の板厚ｔ２よりも薄肉となるように形成される（ｔ１＜ｔ２）。

次に、上壁部１６、下壁部１８を薄肉にした場合、クラッシュボックス１０において所定の剛性を担保できない可能性が生じる。このため、本実施形態では、上壁部１６及び下壁部１８は、ダイヤカット形状とされており、上壁部１６及び下壁部１８の板厚方向に凹部２４及び凸部２６が形成され、凹部２４と凸部２６を繋ぐ稜線Ｐが複数設けられ互いに交差している。

このように、クラッシュボックス１０において、互いに交差する複数の稜線Ｐを設けることによって、当該稜線Ｐが形成されていない場合と比較して、クラッシュボックス１０の剛性を高くすることができる。

つまり、上壁部１６及び下壁部１８の形状を変えることによって、板厚を変えることなく上壁部１６及び下壁部１８の剛性を向上させることができる。換言すると、上壁部１６及び下壁部１８の形状を変えることによって、上壁部１６及び下壁部１８の剛性が向上する分、上壁部１６及び下壁部１８の板厚を薄くすることができる。

クラッシュボックス１０の板厚を薄くすることによって、車両衝突時において、クラッシュボックス１０による発生荷重を下げることができ、例えば、図４（Ａ）に示すバリヤＢｒ１に対するダメージを軽減させることができる。また、クラッシュボックス１０の板厚を薄くすることによって、車両の軽量化を図ることができ、結果的に車両の燃費を向上させることができる。そして、本実施形態では、上壁部１６及び下壁部１８をダイヤカット形状にするだけなので、クラッシュボックス１０自体を簡単な構造とすることができる。

したがって、本実施形態では、重量の増加を抑えかつ簡単な構造でクラッシュボックス１０の横曲げ耐力を上げてクラッシュボックス１０の車両幅方向に沿った面外変形を抑制することができる。これにより、クラッシュボックス１０の軸圧縮変形を阻害することなく当該クラッシュボックス１０によって効果的に衝撃エネルギを吸収することができる。つまり、本実施形態によれば、車両衝突時の安全性能が向上する。

（その他の実施形態）
本実施形態では、図３に示されるように、上壁部１６の凸部２６の位置と下壁部１８の凹部２４の位置が上下で重なるように配置されている。しかし、クラッシュボックス１０の軸圧縮変形を阻害しなければよいため、これに限るものではない。例えば、図示はしないが、上壁部１６の凸部２６の位置と下壁部１８の凸部２６の位置が上下で重なるように配置されてもよい。

また、本実施形態では、図２に示されるように、上壁部１６及び下壁部１８には、ダイヤカット形状としてトラス２８Ａを立体的に組み合わせた複数の四角錐２８が形成され、複数の四角錐２８が車両前後方向及び車両幅方向に沿って配列されている。しかし、上壁部１６及び下壁部１８の板厚方向に凹部２４及び凸部２６が形成され、凹部２４と凸部２６を繋ぐ稜線Ｐが複数設けられていれば良いため、これに限るものではない。

例えば、図示はしないが、隣接する四角錐２８は、車両前後方向、車両幅方向で互い違いになるように配置されてもよい。また、ダイヤカット形状として、必ずしも複数の四角錐２８で構成される必要はなく、複数の六角錐で構成されてもよいし、複数の角錐台で構成されてもよい。さらには、ダイヤカット形状が、単数の四角錐２８等で構成されてもよい。

また、本実施形態では、クラッシュボックス１０の上壁部１６及び下壁部１８がダイヤカット形状とされているが、当該上壁部１６及び下壁部１８のうち、何れか一方がダイヤカット形状とされてもよい。さらに、上壁部１６及び下壁部１８に限らず、外壁部２０、内壁部２２がダイヤカット形状とされてもよい。この場合、外壁部２０及び内壁部２２の板厚をｔ２よりも薄くすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

第１実施形態では、図２に示されるように、クラッシュボックス１０は、四角筒状の閉断面構造体１１とされているが、クラッシュボックスの形状はこれに限るものではない。例えば、図５に示されるように、クラッシュボックス３０が円筒状の閉断面構造体３１とされてもよい。

ここでは、クラッシュボックス３０が、上下一対で構成されており、上部３２と下部３４とで円筒部３６、３８が構成されるようになっている。クラッシュボックス３０の上部３２は、車両幅方向に沿って配置される一対の半円部３６Ａ、３８Ａを備えており、半円部３６Ａと半円部３８Ａの間には、両者を繋ぐ接続片（フランジ部）４０Ａが設けられており、接続片４０Ａの反対側には、半円部３６Ａ、３８Ａの端部から径方向に沿ってそれぞれフランジ部４２Ａ、４４Ａが張り出している。

一方、クラッシュボックス３０の下部３４は、車両幅方向に沿って配置される一対の半円部３６Ｂ、３８Ｂを備えており、半円部３６Ｂと半円部３８Ｂの間には、クラッシュボックス３０の上部３２同様、半円部３６Ｂと半円部３８Ｂを繋ぐ接続片（フランジ部）４０Ｂが設けられている。また、接続片４０Ｂの反対側には、半円部３６Ｂ、３８Ｂの端部から径方向に沿ってそれぞれフランジ部４２Ｂ、４４Ｂが張り出している。

そして、クラッシュボックス３０の下部３４側のフランジ部４２Ｂ、接続片４０Ｂ及びフランジ部４４Ｂとクラッシュボックス３０の上部３２側のフランジ部４２Ａ、接続片４０Ａ及びフランジ部４４Ａとが接着や溶着などによりそれぞれ接合されることによって、円筒部３６、３８が形成される。

ここで、円筒部３６、３８は、図示はしないが多角形状の部材と比較して、当該多角形状の部材よりも剛性は高く面外変形し難い形状である。つまり、円筒状の閉断面構造体３１では、横曲げ応力に対して、円筒部３６、３８の周方向で板厚を変える必要がない。

また、当該クラッシュボックス３０では、円筒部３６、３８とフランジ部４２Ａ、４２Ｂ、接続片４０Ａ、４０Ｂ、フランジ部４４Ａ、４４Ｂとが同じ板厚で形成されている。このため、両者を比較すると、円筒部３６、３８よりもフランジ部４２Ａ、４２Ｂ、接続片４０Ａ、４０Ｂ、フランジ部４４Ａ、４４Ｂの剛性が低くなる。

したがって、本実施形態では、フランジ部４２Ａ、４２Ｂ、接続片４０Ａ、４０Ｂ、フランジ部４４Ａ、４４Ｂがダイヤカット形状とされたダイヤカット部１５が設けられている。これにより、フランジ部４２Ａ、４２Ｂ、接続片４０Ａ、４０Ｂ、フランジ部４４Ａ、４４Ｂにおいて、所定の剛性を担保している。

なお、本実施形態では、クラッシュボックス３０が２つの円筒部３６、３８を備えているが、円筒部は１つであってもよい。

以上の実施形態では、車両前部に配置される所謂フロントバンパリインフォースメントに固定されるクラッシュボックスについて説明したが、車両後部に配置される所謂リヤバンパリインフォースメントに固定されるクラッシュボックスに適用されてもよい。

また、ここでは、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ クラッシュボックス（車両用クラッシュボックス）
１１ 閉断面構造体
１６ 上壁部（第２壁部）
１８ 下壁部（第２壁部）
２０ 外壁部（第１壁部）
２２ 内壁部（第１壁部）
２４ 凹部
２６ 凸部
３０ クラッシュボックス
３１ 閉断面構造体
３６ 円筒部
３６Ａ 半円部
３６Ｂ 半円部
３８ 円筒部
３８Ａ 半円部
３８Ｂ 半円部
４０Ａ 接続片（フランジ部）
４０Ｂ 接続片（フランジ部）
４２Ａ フランジ部
４２Ｂ フランジ部
４４Ａ フランジ部
４４Ｂ フランジ部
Ｐ 稜線
ｔ２ 板厚（第１壁部の板厚）

Claims (2)

1. 繊維強化樹脂で形成された四角筒状の閉断面構造体とされ、
   車両幅方向の両外側に配置された一対の第１壁部と、
   車両上下方向の上部及び下部に配置され、前記一対の第１壁部の板厚よりもそれぞれ薄肉に形成された第２壁部と、
   を備え、
   前記第２壁部の上部及び下部のうち少なくとも一方に、当該第２壁部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され前記凹部と前記凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している車両用クラッシュボックス。
2. 繊維強化樹脂で形成された円筒状の閉断面構造体とされ、
   車両上下方向の上下一対の半円部で構成された円筒部と、
   前記一対の半円部の径方向の外側へ車両幅方向に沿ってそれぞれ張り出し、互いに接合されたフランジ部と、
   を備え、
   前記フランジ部に、当該フランジ部の板厚方向に凹部及び凸部が形成され前記凹部と前記凸部を繋ぐ稜線が複数設けられ互いに交差している車両用クラッシュボックス。

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