(57)【要約】【課題】質量増加を抑制しつつ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができる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、円筒状の小径部２１及び該小径部２１に環状段差部２２を介して拡開されて接続される円筒状の大径部２３を備え、加えられた荷重を環状段差部２２を起点に小径部２１を大径部２３内に折り返す態様の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。小径部２１には、軸方向全長に亘って径方向外側に突出する突部２６が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の小径部及び該小径部に環状段差部を介して拡開されて接続される円筒状の大径部を備え、加えられた荷重を前記環状段差部を起点に前記小径部を前記大径部内に折り返す態様の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収具において、
前記小径部に、軸方向全長に亘って径方向外側に突出する突部を設けたことを特徴とする衝撃吸収具。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃吸収具において、
前記突部は、前記小径部に、等角度間隔で複数配設されていることを特徴とする衝撃吸収具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の衝撃吸収具において、
前記小径部の先端部及び前記大径部の先端部に、取付対象物に取着するための取付部を一体形成したことを特徴とする衝撃吸収具。
【請求項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。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用バンパ装置において、
前記バンパリインホースは、
前記小径部の先端を閉塞して該先端に取着され、車両の幅方向に延びる本体壁部と、
前記本体壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に前記大径部側に屈曲され、前記クラッシュボックスの塑性変形時に前記大径部を挟み入れる一対の対向壁部とを有することを特徴とする車両用バンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収具及び車両用バンパ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、衝撃吸収具として、加えられた荷重を軸方向に折り返す態様の塑性変形（いわゆるターニング変形）で吸収して衝撃エネルギーを吸収するものが提案されている。例えば特許文献１には、テーパ部（３）を介して、小径部（２ａ）と大径部（２ｂ）とが連続する金属管からなる衝撃吸収具が記載されている。また、特許文献２には、塑性加工可能な直管を部分的に縮径又は拡径し、互いに向かい合う中間端縁を環状段差部（４）により結んだ外径の異なる小管体（２）及び大管体（３）からなる衝撃吸収具が記載されている。さらに、特許文献３には、中間筒部（１１６）によって接続される小径部（１１５）及び大径部（１１４）を有する連続した高分子材料からなる衝撃吸収具が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−８０８８号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００３−３２７０６２号公報（第１図）
【特許文献３】特表２００８−５１２６２７号公報（第２５Ａ図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１、３では、ターニング変形時により大きな衝撃エネルギーを吸収するためには、単純に板厚を厚くすることが要求されるため、質量増加及び材料消費量の増加を余儀なくされてしまう。一方、特許文献２では、部分的な縮径又は拡径によって、ターニング変形時により大きな衝撃エネルギーを吸収することが記載されているが、その際の荷重が徐変又はステップ状に変動しており、依然として衝撃エネルギーの吸収が非効率と推定される。また、ターニング変形の折返しに係る縮径の部分等が複雑な形状を呈しており、その製造に困難を強いられることも推定される。
【０００４】
本発明の目的は、質量増加を抑制しつつ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができる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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、円筒状の小径部及び該小径部に環状段差部を介して拡開されて接続される円筒状の大径部を備え、加えられた荷重を前記環状段差部を起点に前記小径部を前記大径部内に折り返す態様の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収具において、前記小径部に、軸方向全長に亘って径方向外側に突出する突部を設けたことを要旨とする。
【０００６】
同構成によれば、衝撃エネルギーの吸収時、前記小径部が前記大径部内に折り返す際に、前記小径部の折り返す部分及び残りの部分の径方向で対向する前記突部同士が圧接することで摩擦力からなる抵抗力が生まれる。同時に、折返しの部分における突部の変形分、吸収する荷重が増加される。このため、塑性変形の全区間に亘って略一定量だけ嵩上げされた安定した荷重を吸収することができ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができる。また、塑性変形時に吸収する荷重が嵩上げ分だけ増加されるため、その分、衝撃吸収具の板厚や軸方向の長さを短くすることができ、より軽量化することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衝撃吸収具において、前記突部は、前記小径部に、等角度間隔で複数配設されていることを要旨とする。
同構成によれば、塑性変形時、前記小径部の折り返す部分及び残りの部分の径方向で対向する前記突部同士が圧接することで生じる摩擦力からなる抵抗力等は、衝撃吸収具に対し等角度間隔に均等に作用する。従って、例えば衝撃吸収具に対し所定角度位置に偏った抵抗力等が作用して該衝撃吸収具の横倒れが助長されたりすることを回避することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の衝撃吸収具において、前記小径部の先端部及び前記大径部の先端部に、取付対象物に取着するための取付部を一体形成したことを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、衝撃吸収具を取付対象物に取着する際、該衝撃吸収具の各端部に取付用の板（ブラケット）を別途、溶接などで接合する必要がないため、部品点数を削減することができる。
【００１０】
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。
【００１１】
同構成によれば、質量増加を抑制しつつ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収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。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車両用バンパ装置において、前記バンパリインホースは、前記小径部の先端を閉塞して該先端に取着され、車両の幅方向に延びる本体壁部と、前記本体壁部の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に前記大径部側に屈曲され、前記クラッシュボックスの塑性変形時に前記大径部を挟み入れる一対の対向壁部とを有することを要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、前記クラッシュボックスの塑性変形時に、前記一対の対向壁部に前記大径部が挟み入れられることで支えられ、前記クラッシュボックス（大径部）の倒れが抑えられて、該クラッシュボックスの塑性変形を安定的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、質量増加を抑制しつつ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができる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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を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り、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお、この車両用バンパ装置は、車両幅方向で対称（左右対称）であるため、その一側（車両の前方に向かって右側半分）の構造を割愛して描画している。
【００１５】
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取付対象物としてのブラケット１２が溶接にて固着されている。
【００１６】
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衝撃吸収具としてのクラッシュボックス１３を備える。各クラッシュボックス１３は、円筒状の小径部２１及び該小径部２１にテーパ状の環状段差部２２を介して拡開されて接続される円筒状の大径部２３を一体的に備えており、車両前後方向の中心線が前記サイドメンバ１１の車両前後方向の中心線と一致するように配置されている。これら小径部２１及び大径部２３は、外径Ｒ１及び外径Ｒ２（＞Ｒ１）をそれぞれ有して同心円上に配置されている。また、小径部２１の軸方向の長さＬ１の半分の長さ（＝Ｌ１／２）は、大径部２３の軸方向の長さＬ２よりも長く設定されている（Ｌ１／２＞Ｌ２）。そして、小径部２１の前端には、その所定角度位置（例えば本実施形態では、車両幅方向両側の２箇所の角度位置）で径方向外側に延出する複数（例えば２つ）の板状の取付部２４が一体形成されている。また、大径部２３の後端には、その所定角度位置（例えば本実施形態では、車両幅方向両側の２箇所の角度位置）で径方向外側に延出する複数（例えば２つ）の板状の取付部２５が一体形成されている。各クラッシュボックス１３は、これら取付部２５ともども前記ブラケット１２を貫通するボルトＢ１のねじ部にナットが締め付けられることで該ブラケット１２に固定されている。
【００１７】
また、車両用バンパ装置は、例えば金属板からなり、車両幅方向に延在するとともに該車両幅方向両端部において前記両クラッシュボックス１３の前端にそれぞれ取着される取付対象物としてのバンパリインホース１６を備える。このバンパリインホース１６は、前記大径部２３の外径Ｒ２よりも大きい車両上下方向の幅を有して車両幅方向に延在する長尺状の本体壁部３１を有するとともに、該本体壁部３１の上端及び下端にそれぞれ連続して車両の前後方向に前記大径部２３側に屈曲された一対の対向壁部３２，３３を有する。つまり、本体壁部３１は、クラッシュボックス１３側に開いた略コの字の一定断面形状（開断面形状）を有している。そして、対向壁部３２，３３の先端は、上側及び下側にそれぞれ屈曲されてフランジ３２ａ，３３ａを形成する。バンパリインホース１６は、本体壁部３１の車両上下方向中央部で小径部２１の前端を閉塞しており、本体壁部３１ともども前記複数の取付部２５を貫通するボルトＢ２のねじ部にナットが締め付けられることで該取付部２５（クラッシュボックス１３）に固定されている。
【００１８】
図３（ａ）は、クラッシュボックス１３を示す斜視図であり、図３（ｂ）（ｃ）は、図２のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。同図に示されるように、このクラッシュボックス１３の小径部２１には、その所定角度位置（例えば本実施形態では、車両幅方向両側及び車両上下方向両側の４箇所の角度位置）で円筒状の内周面及び外周面を径方向外側に円弧状に湾出させる態様で成形された複数（例えば４つ）の突部２６が設けられている。各突部２６は、小径部２１の軸方向全長に亘って延在する。一方、円筒形状をなす大径部２３の周方向の長さ（円周の長さ）は、突部２６を含む小径部２１の周方向の長さと同等になっている。
【００１９】
次に、本実施形態の動作について説明する。車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃は、バンパリインホース１６及び両クラッシュボックス１３を介して両サイドメンバ１１（ボデー）に伝達される。このとき、バンパリインホース１６とともに両クラッシュボックス１３が塑性変形することで、ボデー及び乗員へと伝達される衝撃を緩衝する。
【００２０】
この際、図４（ａ）（ｂ）に示すように、各クラッシュボックス１３は、加えられた荷重（軸圧縮荷重）を前記環状段差部２２を起点に小径部２１を大径部２３内に折り返す態様の塑性変形（いわゆるターニング変形）で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。つまり、環状段差部２２は、ターニング変形の起点となる応力集中部を形成しており、大径部２３は、その内周側に小径部２１の軸方向への折り返しを許容する空間Ｓを形成する。このとき、突部２６全体のうち、小径部２１の折り返す部分２１ａにある突部２６ａ及び残りの部分２１ｂにある突部２６ｂが径方向で対向し圧接することで摩擦力からなる抵抗力が生まれる。同時に、前記折返しの部分２１ａにおける突部２６（２６ａ）の変形分、吸収する荷重が増加される。以上により、クラッシュボックス１３は、ターニング変形に伴いより大きな衝撃エネルギーを吸収する。なお、長さＬ１，Ｌ２の前述の関係（Ｌ１／２＞Ｌ２）は、ターニング変形の潰れ残りを考慮したものである。
【００２１】
また、クラッシュボックス１３のターニング変形時、前記バンパリインホース１６は、その両対向壁部３２，３３間に大径部２３を挟み入れる。これにより、クラッシュボックス１３のターニング変形時に両対向壁部３２，３３によって支えられ、クラッシュボックス１３（大径部２３）の倒れが抑えられる。加えて、クラッシュボックス１３のターニング変形時、バンパリインホース１６は、両対向壁部３２，３３間にクラッシュボックス１３（大径部２３）を収めることで該クラッシュボックス１３との干渉が抑制される。
【００２２】
図５は、衝撃エネルギーの吸収時のクラッシュボックス１３単品での変形量（ストローク）に対する荷重の推移を示すグラフである。同図には、突部２６を割愛した円筒状の小径部を備えることを除き同等の構造を有する従来のクラッシュボックスの推移を破線にて併せ描画している。同図から明らかなように、従来のクラッシュボックスにあっても、ターニング変形に伴い、荷重の安定化された状態で衝撃エネルギーを吸収する。そして、本実施形態のクラッシュボックス１３では、従来のクラッシュボックスに対しターニング変形（塑性変形）の全区間に亘って略一定量だけ嵩上げされた安定した荷重を吸収しており、衝撃エネルギーをより効率的に吸収できることが確認される。この嵩上げ分の荷重は、従来の荷重の２０％程度に相当することが本発明者によって確認されている。この安定した荷重の吸収が、大径部２３（環状段差部２２）の前側の潰れ残りが皆無となるまで、即ち変形量が概ね長さＬ１に達するまで継続されることはいうまでもない。
【００２３】
次に、本実施形態のクラッシュボックス１３の製造法について説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、クラッシュボックス１３の素材Ｗは、アルミニウム合金の押出成形により、突部２６の設けられた小径部２１と同等の一定断面形状（図３（ｂ）参照）を有するように成形されており、その前端部が間欠的に切り欠かれることで相対的に突出してなる突片Ｗａを等角度間隔（例えば本実施形態では、１８０°間隔）に複数（例えば２つ）備え、一方、その後端部が間欠的に切り欠かれることで相対的に突出してなる突片Ｗｂを等角度間隔（例えば本実施形態では、１８０°間隔）に複数（例えば２つ）備える。
【００２４】
そして、この素材Ｗは、環状段差部２２及び大径部２３へと加工される軸方向の範囲ＲＡに合わせて円環状の第１金型Ｍ１に挿通される。この第１金型Ｍ１は、環状段差部２２及び大径部２３の外周面とそれぞれ同等の内周面を有しており、第１金型Ｍ１と同心になるように素材Ｗが配置・支持される。
【００２５】
そして、図４（ｂ）に示すように、このように配置等された素材Ｗに対し、環状段差部２２及び大径部２３の内周面とそれぞれ同等の外周面を有する円錐台状の第２金型Ｍ２が同心で圧入される。これにより、素材Ｗの突部２６に相当する部分を押し広げる態様で環状段差部２２及び大径部２３が容易に成形される。
【００２６】
なお、第２金型Ｍ２は、大径部２３の後端に合わせて外側フランジＦを備えており、素材Ｗへの圧入に際し、外側フランジＦにて突片Ｗｂを押圧することで該突片Ｗｂを径方向外側に折り曲げて前記取付部２５を同時に成形する。突片Ｗａについても、図示しない金型にて押圧されることで同様に取付部２４が成形される。
【００２７】
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、クラッシュボックス１３による衝撃エネルギーの吸収時、小径部２１が大径部２３内に折り返す際に、小径部２１の折り返す部分２１ａ及び残りの部分２１ｂの径方向で対向する突部２６ａ，２６ｂ同士が圧接することで摩擦力からなる抵抗力が生まれる。同時に、前記折返しの部分２１ａにおける突部２６（２６ａ）の変形分、吸収する荷重が増加される。このため、塑性変形の全区間に亘って略一定量だけ嵩上げされた安定した荷重を吸収することができ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができる。また、クラッシュボックス１３の塑性変形時に吸収する荷重が嵩上げ分だけ増加されるため、その分、クラッシュボックス１３の板厚や軸方向の長さを短くすることができ、より軽量化することができる。特に、クラッシュボックス１３の軸方向の長さを短くする場合には、車両全長を短縮できる。
【００２８】
（２）本実施形態では、突部２６は、小径部２１に等角度間隔で複数配設されていることで、塑性変形時、小径部２１の折り返す部分２１ａ及び残りの部分２１ｂの径方向で対向する突部２６ａ，２６ｂ同士が圧接することで生じる摩擦力からなる抵抗力等は、クラッシュボックス１３に対し等角度間隔に均等に作用する。従って、例えばクラッシュボックス１３に対し所定角度位置に偏った抵抗力等が作用して該クラッシュボックス１３の横倒れが助長されたりすることを回避することができる。
【００２９】
（３）本実施形態では、小径部２１の前端部及び大径部２３の後端部に、取付対象物（バンパリインホース１６又はブラケット１２）に取着するための取付部２４，２５を一体形成したことで、クラッシュボックス１３の前端部及び後端部に取付用の板（ブラケット）を別途、溶接などで接合する必要がない。このため、部品点数を削減し、ひいてはコストを削減することができる。
【００３０】
（４）本実施形態では、質量増加を抑制しつつ、衝撃エネルギーをより効率的に吸収することができるクラッシュボックス１３を備えた車両用バンパ装置を提供することができる。
【００３１】
（５）本実施形態では、クラッシュボックス１３の塑性変形時に、一対の対向壁部３２，３３に大径部２３が挟み入れられることで支えられ、クラッシュボックス１３（大径部２３）の倒れが抑えられて、該クラッシュボックス１３の塑性変形を円滑且つ安定的に行うことができる。また、クラッシュボックス１３の塑性変形時、バンパリインホース１６は、両対向壁部３２，３３間にクラッシュボックス１３（大径部２３）を収めることで該クラッシュボックス１３との干渉を抑制することができ、該クラッシュボックス１３の変形可能な量（ストローク）を有効利用することができる。
【００３２】
（６）本実施形態では、押出材からなる素材Ｗの突部２６に相当する部分を押し広げる態様で、クラッシュボックス１３の環状段差部２２及び大径部２３を容易に成形することができる。また、中空構造をなす素材Ｗを押出成形にて容易に製造でき、且つ、押出しの型を変更するのみで素材Ｗ（クラッシュボックス１３）を容易に設計変形することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、各部材の締結に係るいずれかのボルトＢ１，Ｂ２及び当該ボルトと組み合わされるナットに代えて、ブラインドナットを採用してもよい。この場合、ボルト及びナットの組み合わせのように組み付け方向を二方向にする必要がなく、組み付け方向が一方向のみでよいため、組付け性を向上することができる。
【００３４】
・前記実施形態において、バンパリインホース１６をアルミニウム合金等の軽金属の押出材で形成してもよい。この場合、バンパリインホースの断面形状は、口の字や日の字、目の字、あるいは田の字などであってもよい。
【００３５】
・前記実施形態においては、両対向壁部３２，３３により塑性変形するクラッシュボックス１３を上下で支えたが、これに代えて、若しくはこれに加えて、例えば車両幅方向に並設された一対の対向壁部により、塑性変形するクラッシュボックス１３を左右で支えるように変更してもよい。
【００３６】
・前記実施形態において、複数の突部２６は、小径部２１に等角度間隔に配置されていなくてもよい。また、突部２６の個数は、３個以下や５個以上であってもよい。
・前記実施形態において、クラッシュボックス１３は、金属板（鋼板）や金属パイプ（鉄パイプ）をプレス加工等して製造してもよい。
【００３７】
・前記実施形態において、小径部２１又は大径部２３の円筒形状は、若干の扁平を有する円筒形状（楕円筒形状、扁平円筒形状）を含む概念である。
・本発明に係る衝撃吸収具を、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。
【００３８】
・本発明は、車両のリヤ部分に適用してもよい。
・クラッシュボックス１３の大径部２３に、その所定角度位置で円筒状の内周面及び外周面を径方向内側に円弧状に湾出させる態様で成形された突部を設けても、塑性変形時に同様の抵抗力が生まれて効率的な衝撃エネルギーの吸収が可能になると考えられる。しかしながら、この場合、押出材からなる素材Ｗを拡開して大径部２３を成形する際に、当該突部の突出長の制御が困難であることから品質管理上、現実的ではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】（ａ）はクラッシュボックスを示す斜視図であり、（ｂ）（ｃ）は図２のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、同実施形態の動作を示す断面図。
【図５】同実施形態の変形量と荷重との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）（ｂ）は、同実施形態の製造態様を示す模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１１…サイドメンバ、１３…クラッシュボックス（衝撃吸収具）、１６…バンパリインホース、２１…小径部、２２…環状段差部、２３…大径部、２４，２５…取付部、２６，２６ａ，２６ｂ…突部、３１…本体壁部、３２，３３…対向壁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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