(57)【要約】【課題】省スペース性を確保しつつ、衝撃吸収能力が高いクラッシュボックスの提供。【解決手段】車両が衝突したことによる衝撃を吸収するクラッシュボックス１００である。クラッシュボックス１００は、衝撃を受ける先端面１１と、車両に取り付けられる末端面１２と、末端面１２から先端面１１に延び、互いに対向する第一及び第二の壁面１３、１４とを備える。第二の壁面１４の先端面１１から末端面１２までの長さＬ２は、第一の壁面１３の先端面１１から末端面１２までの長さＬ１よりも長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が衝突したことによる衝撃を吸収するクラッシュボックスであって、
衝撃を受ける先端面と、
前記車両に取り付けられる末端面と、
前記末端面から前記先端面に延び、互いに対向する第一及び第二の壁面と、を備え、
前記第二の壁面の前記先端面から前記末端面までの長さは、前記第一の壁面の前記先端面から前記末端面までの長さよりも長い、
クラッシュボックス。
【請求項２】
前記第一の長さと前記第二の長さとの差分の絶対値は、前記第一、又は前記第二の壁面の座屈波長の５０％と略等しい、
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。
【請求項３】
前記第一の壁面及び前記第二の壁面の少なくとも一部は、切欠きを備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッシュボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクラッシュボックスに関し、特に車両に搭載されるクラッシュボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両に搭載されるクラッシュボックスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１０３７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者等は、このようなクラッシュボックスについて、以下の課題を発見した。
クラッシュボックスは、車両内のスペースに搭載することができるように、所定の大きさに限定されている。クラッシュボックスは、省スペース性を確保しつつ、衝撃吸収能力が高いことを要求されている。
【０００５】
本発明は、省スペース性を確保しつつ、衝撃吸収能力が高いクラッシュボックスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るクラッシュボックスは、
車両が衝突したことによる衝撃を吸収するクラッシュボックスであって、
衝撃を受ける先端面と、
前記車両に取り付けられる末端面と、
前記末端面から前記先端面に延び、互いに対向する第一及び第二の壁面と、を備え、
前記第二の壁面の前記先端面から前記末端面までの長さは、前記第一の壁面の前記先端面から前記末端面までの長さよりも長い。
【０００７】
このような構成によれば、互いに対向する第一及び第二の壁面の圧潰のタイミングが異なるように調整することができる。すなわち、第一及び第二の壁面の圧潰による荷重のピークの発生位置をずらすことができる。そのため、衝撃吸収可能量を増加することができる。よって、このようなクラッシュボックスは、省スペース性を確保しつつ、高い衝撃吸収力を有する。
【０００８】
また、前記第一の長さと前記第二の長さとの差分の絶対値は、前記第一、又は前記第二の壁面の座屈波長の５０％と略等しいことを特徴としてもよい。
【０００９】
このような構成によれば、互いに対向する第一及び第二の壁面の圧潰のタイミングの差異が大きい。そのため、衝撃吸収可能量をさらに増加することができる。よって、このようなクラッシュボックスは、省スペース性を確保しつつ、さらに高い衝撃吸収力を有する。
【００１０】
また、前記第一の壁面及び前記第二の壁面の少なくとも一部は、切欠きを備えることを特徴としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、衝撃吸収可能量をさらに増加させるとともに、初期荷重を受けた際の部材への衝撃伝達量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、省スペース性を確保しつつ、衝撃吸収能力が高いクラッシュボックスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るクラッシュボックスの左側面図である。
【図２】実施の形態１に係るクラッシュボックスの断面図である。
【図３】ストロークに対する荷重の一例を概略的に示すグラフである。
【図４】ストロークに対する荷重の別の一実施例を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例１の左側面図である。
【図６】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例２の左側面図である。
【図７】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例３の左側面図である。
【図８】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例４の左側面図である。
【図９】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例５の左側面図である。
【図１０】実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例５の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの左側面図である。図２は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの断面図である。図２は、図１に示すクラッシュボックス１００の断面を示す。図３は、ストロークに対する荷重の一例を概略的に示すグラフである。図４は、ストロークに対する荷重の別の一実施例を示すグラフである。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した三次元直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。
【００１６】
図１に示すように、クラッシュボックス１００は、前後方向において所定の長さを有するボックス状体である。クラッシュボックス１００は、車両（図示略）の前側に配置されたクロス部材２に取り付けられている。クロス部材２は、例えば、エンジンコンパートメントの一部に取り付けられていてもよい。このエンジンコンパートメントの一部とは、例えば、電池セルスタックを搭載するスタックフレームである。電池セルスタックは、例えば、燃料電池セルスタックや二次電池セルスタックである。当該車両が衝突すると、クラッシュボックス１００は、衝撃を受けて、前後方向に圧潰する。そのため、クラッシュボックス１００は、車両が衝突したことによる衝撃を吸収することができる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、クラッシュボックス１００は、先端面１１と、末端面１２と、天井面１３（第一の壁面とも称する。）と、底面１４（第二の壁面とも称する。）と、右側面１５と、左側面１６とを備える。クラッシュボックス１００は、先端面１１から末端面１２へ延びる筒状体である。図２に示すクラッシュボックス１００の一例は、前後方向及び上下方向に延びる縦リブと、前後方向及び左右方向延びる横リブとを備える。
【００１８】
先端面１１は、車両が衝突したときに、衝撃を直接受ける面である。末端面１２は、先端面１１と対向しており、クロス部材２に取り付けられる。末端面１２は、屈曲した面である。末端面１２は、具体的には、鉛直線と略平行な平行面と、当該平行面と接続しつつ、当該鉛直線に対して傾斜する傾斜面とを備える。
【００１９】
天井面１３は、末端面１２から先端面１１に延びた平面である。天井面１３は、先端面１１側の先端１３ａと、末端面１２側の末端１３ｂとを備える。先端１３ａから末端１３ｂまでの長さＬ１（第一の長さとも称する。）は、所定の大きさを有する。
【００２０】
底面１４は、天井面１３と対向する。底面１４は、天井面１３と同様に、末端面１２から先端面１１に延びた平面であるとよい。底面１４は、先端面１１側の先端１４ａと、末端面１２側の末端１４ｂとを備える。先端１４ａから末端１４ｂまでの長さＬ２（第二の長さとも称する。）は、所定の大きさを有する。長さＬ２は、長さＬ１よりも長い。すなわち、底面１４の先端面から末端面までの長さＬ２は、天井面１３の先端面から末端面までの長さＬ１よりも長い。
【００２１】
右側面１５は、末端面１２から先端面１１に延びた平面である。右側面１５は、天井面１３の右側端部と底面１４の右側端部とを接続する。左側面１６は、右側面１５と対向する。左側面１６は、右側面１５と同様に、末端面１２から先端面１１に延びた平面である。左側面１６は、天井面１３の右側端部と底面１４の右側端部とを接続する。
【００２２】
ここで、クラッシュボックス１００が搭載された車両が衝突する。すると、クラッシュボックス１００は、前後方向に衝撃を受けて、圧潰する。クラッシュボックス１００が圧潰するとき、先端面１１が末端面１２側へ移動する。先端面１１の移動距離をストロークとする。ストロークに対して、天井面１３及び底面１４がそれぞれ受ける荷重の変化の一例を計測した。この計測結果として、天井面１３の荷重変位曲線Ｗ１と、底面１４の荷重変位曲線Ｗ２とを模式的に図３に示した。
【００２３】
図３に示すように、天井面１３の荷重変位曲線Ｗ１と、底面１４の荷重変位曲線Ｗ２とは、いずれも、荷重がストロークに対して所定の周期で変位する座屈波長を示す。座屈波長は、天井面１３及び底面１４を構成する材料やその厚み等に応じて、決まる。天井面１３の荷重変位曲線Ｗ１の座屈波長と、底面１４の荷重変位曲線Ｗ２の座屈波長とは、略同じであるとよい。荷重変位曲線Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ、初期荷重のピークＷ１ＩＮ、Ｗ２ＩＮを示す。荷重変位曲線Ｗ１と荷重変位曲線Ｗ２とのピークは、所定のストローク量Ｄ１だけ、ずれている。長さＬ１とＬ２との差分ΔＬの絶対値は、天井面１３の荷重変位曲線Ｗ１の座屈波長、又は底面１４の荷重変位曲線Ｗ２の座屈波長の略５０％であればよく、例えば、座屈波長の４６％以上、５６％以下であればよい。つまり、座屈波長が１５ｍｍである場合、差分ΔＬの絶対値は、７〜８ｍｍであるとよい。
【００２４】
すなわち、互いに対向する天井面１３と底面１４の圧潰のタイミングが異なるように調整することができる。そのため、衝撃吸収可能量を増加することができる。よって、クラッシュボックス１００は、省スペース性を確保しつつ、高い衝撃吸収力を有する。
【００２５】
なお、所定の条件の下、クラッシュボックス１００の一実施例について荷重変位曲線Ｗ１ａ、Ｗ２ａを計測し、図４に示した。荷重変位曲線Ｗ１ａ、Ｗ２ａは、それぞれ、荷重変位曲線Ｗ１、Ｗ２の一具体例である。図４に示すように、荷重変位曲線Ｗ１ａ、Ｗ２ａは、ストローク量に関わらず、荷重クライテリアＷｃ１以下である。
【００２６】
（変形例）
次に、クラッシュボックス１００の変形例１〜５について説明する。
【００２７】
（変形例１）
図５に示すクラッシュボックス１００ａがある。図５は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例１の左側面図である。クラッシュボックス１００ａは、図１に示すクラッシュボックス１００の一変形例であり、末端面１２を除いて、同じ構成を備える。
【００２８】
クラッシュボックス１００ａは、末端面１２ａを備える。末端面１２ａは、先端面１１と対向しており、車両のクロス部材２ａに取り付けられる。末端面１２は、平面であり、当該平面は、上下方向に延びる。クロス部材２ａは、上下方向に延びた平面を有し、末端面１２に倣う形状を有する。なお、図５に示すように、他の周辺機器３は、先端面１１と対向するように配置されている。また、クラッシュボックス１００ａの各構成は、溶接部ＷＥ１、ＷＥ２、ＷＥ３、ＷＥ４によって、接合されている。
【００２９】
（変形例２）
また、図６に示すクラッシュボックス１００ｂがある。図６は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例２の左側面図である。クラッシュボックス１００ｂは、図１に示すクラッシュボックス１００、又は図５に示すクラッシュボックス１００ａの一変形例である。クラッシュボックス１００ｂは、天井面と底面の長さを除いて、図５に示すクラッシュボックス１００ａと同じ構成を備える。
【００３０】
クラッシュボックス１００ａは、天井面２３と、底面２４とを備える。
【００３１】
天井面２３は、先端１３ａから末端１３ｂまでの長さを除いて、天井面１３と同じ構成を備える。先端１３ａから末端１３ｂまでの長さＬ１ａは、図５に示す長さＬ２と同じ長さである。
【００３２】
底面２４は、先端１４ａから末端１４ｂまでの長さを除いて、天井面１３と同じ構成を備える。先端１４ａから末端１４ｂまでの長さＬ２ａは、図５に示す長さＬ１と同じ長さである。長さＬ１ａは、長さＬ２ａよりも長い。すなわち、天井面２３の先端面から末端面までの長さＬ１ａは、底面２４の先端面から末端面までの長さＬ２ａよりも長い。
【００３３】
（変形例３）
また、図７に示すクラッシュボックス１００ｃがある。図７は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例３の左側面図である。クラッシュボックス１００ｃは、図１に示すクラッシュボックス１００の一変形例である。クラッシュボックス１００ｃは、天井面と底面の長さを除いて、図１に示すクラッシュボックス１００と同じ構成を備える。
【００３４】
クラッシュボックス１００ｃは、天井面３３と、底面３４とを備える。
【００３５】
天井面３３は、先端１３ａから末端１３ｂまでの長さを除いて、天井面１３と同じ構成を備える。天井面３３における先端１３ａから末端１３ｂまでの長さＬ１ｂは、図１に示す長さＬ２と同じ長さである。
【００３６】
底面３４は、先端１４ａから末端１４ｂまでの長さを除いて、底面１４と同じ構成を備える。底面３４における先端１４ａから末端１４ｂまでの長さＬ２ｂは、図１に示す長さＬ１と同じ長さである。長さＬ１ｂは、長さＬ２ｂよりも長い。すなわち、天井面３３の先端面から末端面までの長さＬ１ｂは、底面２４の先端面から末端面までの長さＬ２ｂよりも長い。
【００３７】
（変形例４）
また、図８に示すクラッシュボックス１００ｄがある。図８は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例４の上面図である。クラッシュボックス１００ｄは、図１に示すクラッシュボックス１００、又は図５に示すクラッシュボックス１００ａの一変形例である。クラッシュボックス１００ｄは、天井面と底面と右側面と左側面との長さを除いて、図５に示すクラッシュボックス１００ａと同じ構成を備える。
【００３８】
クラッシュボックス１００ｄは、右側面２５と、左側面２６と、天井面４３と、底面４４とを備える。
【００３９】
右側面２５は、クラッシュボックス１００ｄの右側面に位置するところを除いて、図５に示す天井面１３と同じ構成を備える。右側面２５は、先端面１１側の先端２５ａと、末端面１２ａ側の末端２５ｂとを備える。先端２５ａから末端２５ｂまでの長さＬ３は、所定の大きさを有する。
【００４０】
左側面１６は、クラッシュボックス１００ｄの左側面に位置するところを除いて、図５に示す底面１４と同じ構成を備える。左側面１６は、先端面１１側の先端１６ａと、末端面１２側の末端１６ｂとを備える。先端１６ａから末端１６ｂまでの長さＬ４は、所定の大きさを有する。長さＬ４は、長さＬ３よりも長い。
【００４１】
天井面４３は、クラッシュボックス１００ｄの天井に位置するところを除いて、図５に示す左側面１６と同じ構成を備える。底面４４は、クラッシュボックス１００ｄの底面に位置するところを除いて、図５に示す右側面１５と同じ構成を備える。
【００４２】
以上より、上記したクラッシュボックス１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、クラッシュボックス１００と同様に、互いに対向する壁面同士の圧潰のタイミングが異なるように調整することができる。そのため、衝撃吸収可能量を増加することができる。よって、クラッシュボックス１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、省スペース性を確保しつつ、高い衝撃吸収力を有する。
【００４３】
（変形例５）
また、図９及び図１０に示すクラッシュボックス１００ｅがある。図９は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例５の左側面図である。図１０は、実施の形態１に係るクラッシュボックスの変形例５の断面図である。クラッシュボックス１００ｅは、切り欠きＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４を有するところを除いて、図１に示すクラッシュボックス１００と同じ構成を有する。異なる構成について説明する。
【００４４】
図９及び図１０に示すように、クラッシュボックス１００ｅは、切り欠きＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４をさらに備える。図９及び図１０に示す切り欠きＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の一具体例は、矩形状であるが、切り欠きＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、略三角形状、略多角形状、略円形状、略半円形状等、多種多様な形状を備えてもよい。切り欠きＮ１は、天井面１３と左側面１６との接続部に配置され、切り欠きＮ２は、左側面１６と底面１４の接続部に配置される。切り欠きＮ３は、天井面１３と右側面１５との接続部に配置され、切り欠きＮ４は、右側面１５と底面１４の接続部に配置される。
【００４５】
切り欠きＮ１、Ｎ３は、先端１３ａから末端１３ｂ側に、長さＬ１の１/７〜１/８までに位置する。切り欠きＮ２、Ｎ４は、先端１４ａから末端１４ｂ側に、長さＬ２の１/７〜１/８までに位置する。
【００４６】
ここで、クラッシュボックス１００ｅが搭載された車両が衝突する。すると、クラッシュボックス１００ｅは、前後方向に衝撃を受けて、圧潰する。クラッシュボックス１００ｅが圧潰するとき、先端面１１が末端面１２側へ移動する。先端面１１が切り欠きＮ１、Ｎ３、Ｎ２、Ｎ４に到達したとき、荷重の上昇が抑制される。ここで、切り欠きＮ１、Ｎ３は、先端１３ａから末端１３ｂ側に、長さＬ１の１/７〜１/８までに位置する。切り欠きＮ２、Ｎ４は、先端１４ａから末端１４ｂ側に、長さＬ２の１/７〜１/８までに位置する。そのため、圧潰による初期荷重のピークが減じる。
【００４７】
また、クラッシュボックス１００と同様に、図３に示すように、荷重変位曲線Ｗ１と荷重変位曲線Ｗ２とのピークは、所定のストローク量Ｄ１だけ、ずれている。よって、互いに対向する天井面１３と底面１４の圧潰のタイミングが異なるように調整することができる。そのため、衝撃吸収可能量を増加することができる。よって、クラッシュボックス１００は、省スペース性を確保しつつ、高い衝撃吸収力を有する。また、切欠きによって、圧潰による初期荷重のピークが減じる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  クラッシュボックス
２、２ａ  クロス部材
１１  先端面                              １２、１２ａ  末端面
１３、２３、３３  天井面
１３ａ  先端                              １３ｂ  末端
１４、２４、３４  底面
１４ａ  先端                              １４ｂ  末端
１５、２５  右側面
１５ａ、２５ａ  先端                      １５ｂ、２５ｂ  末端
１６、２６  左側面
１６ａ  先端                              １６ｂ  末端
Ｄ１  ストローク量
Ｗ１、Ｗ１ａ、Ｗ２  荷重変位曲線          Ｗｃ１  荷重クライテリア
Ｗ１ＩＮ、Ｗ１２Ｎ  初期荷重のピーク
ΔＬ  差分
【図１】
2020111184.tif 000003
【図２】
2020111184.tif 000004
【図３】
2020111184.tif 000005
【図４】
2020111184.tif 000006
【図５】
2020111184.tif 000007
【図６】
2020111184.tif 000008
【図７】
2020111184.tif 000009
【図８】
2020111184.tif 000010
【図９】
2020111184.tif 000011
【図１０】
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