(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対のコーナー部と、該一対のコーナー部同士を結ぶ線に対して８０°以上１００°以下の角度で交差して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ四角形の基本横断面形状を備える横断面形状を有する金属製の筒体から構成され、当該筒体の軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて衝撃荷重を入力されるクラッシュボックスであって、
前記一対のコーナー部の成す角度（α）は９０°以上１５０°以下であるとともに前記他の一対のコーナー部の成す角度（β）は３０°以上９０°以下であり、
該一対のコーナー部の少なくともいずれか一方のコーナーを挟む二つの辺それぞれに設けられる、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数の溝を有するとともに、
前記一方の端部の側における前記筒体の断面周長は、前記他方の端部の側における当該筒体の断面周長よりも小さいこと
を特徴とするクラッシュボックス。
【請求項２】
前記横断面形状は、前記一対のコーナー部を通過する線、及び前記他の一対のコーナー部を通過する線の少なくともいずれか一方に略対称な形状である請求項１に記載されたクラッシュボックス。
【請求項３】
前記一方の端部から前記他方の端部に向けて、前記一対のコーナー部の成す角度（α）と前記他の一対のコーナー部の成す角度（β）との差（α−β）が増加する請求項１または請求項２に記載されたクラッシュボックス。
【請求項４】
前記一方の端部から前記他方の端部に向けて、前記一対のコーナー部の成す角度（α）と前記他の一対のコーナー部の成す角度（β）との差（α−β）が減少する請求項１または請求項２に記載されたクラッシュボックス。
【請求項５】
前記溝は４つの辺全てに設けられる請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項６】
さらに、少なくとも一のコーナー部を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部を備える請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項７】
前記筒体の断面周長は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって単調に増加する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項８】
前記溝は、前記一対のコーナー部と、前記他の一対のコーナー部とを除く位置に設けられる請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックスを、車体の前部又は後部の幅方向へ車幅センターに対して一対または二対対称配置すること
を特徴とするクラッシュボックスを備える自動車車体。
【請求項１０】
前記クラッシュボックスは、前記一対のコーナー部を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向又は略水平方向となるように、配置される請求項９に記載されたクラッシュボックスを備える自動車車体。
【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及び自動車車体に関し、具体的には、その軸方向に対して平行な方向のみならず斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力されても、連続的に安定して蛇腹状に塑性座屈変形することができ、これにより、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を有するクラッシュボックス及び、このクラッシュボックスを備える自動車車体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体は、一般的に、フロントサイドメンバーやサイドシル、さらにはリアサイドメンバーといった筒体からなる強度部材を車体の要所に前後方向へ向けて配置したモノコック構造を有する。そして、衝突事故の際には、衝突により負荷される衝撃エネルギーを、これらの強度部材を衝撃吸収部材として利用して吸収することによって、乗員の安全を図っている。
【０００３】
近年、衝撃吸収部材の一つとしてクラッシュボックスが用いられる。クラッシュボックスは、例えば、全長が一般的に８０〜３００ｍｍ程度の閉じた横断面形状を有する筒体からなり、バンパーレインフォースを支持しながら、左右のフロントサイドメンバーの先端部や左右のリアサイドメンバーの後端部に脱着自在に装着される。クラッシュボックスは、通常、一つのバンパーレインフォースに対して左右一個ずつ合計二個、車体の前後方向へ向けて配置される。
【０００４】
クラッシュボックスは、衝突の際、バンパーレインフォースに入力される衝撃荷重によって、ボディシェルをなすフロントサイドメンバーやリアサイドメンバーよりも優先して、蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより衝撃エネルギーを吸収し、これにより、ボディシェルの損傷を防いで軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、サイドメンバー等とともに衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護する。
【０００５】
筒体であるクラッシュボックスは、例えば、薄鋼板をプレスして成形される半割品である二つの構成部材を溶接することや、中空パイプにハイドロフォーム加工を行うこと、さらにはアルミニウム合金材に熱間押し出しや冷間押し出しを行うこと等によって、所定の形状に製造される。
【０００６】
このクラッシュボックスの衝撃吸収特性を高めるために、これまでにも多数の提案がなされている。例えば特許文献１には、直角に交差する４つの同一形状の枝部を有する十字形の横断面形状を備える筒体からなるクラッシュボックスに係る発明が開示され、特許文献２には、等角度で配置された４つのアームを有する断面から構成される中空体からなるクラッシュボックスを備えるバンパービームに係る発明が開示される。
【０００７】
本発明者らは、特許文献３により、稜線部を除く外壁に長手方向へ延びる溝を備える筒体からなるクラッシュボックスに係る特許発明を開示した。このクラッシュボックスは、特許文献１、２により開示されるクラッシュボックスよりも衝撃吸収性能を大幅に向上させたものであり、軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により、フロントサイドメンバーやリアサイドメンバーよりも優先して、軸方向の略全域で蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより、衝撃エネルギーを極めて効率的に吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＥＰ０８５６６８１Ａ１
【特許文献２】特表２００３−２０３２７２号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０１０３９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自動車の実際の衝突事故では、衝突による衝撃荷重が、クラッシュボックスの蛇腹状の塑性座屈変形の開始の初期から後期に至るまでの間、継続してクラッシュボックスの軸方向へ向けて入力されることはむしろ少なく、クラッシュボックスの軸方向に対して斜め方向へ入力されることが多い。
【００１０】
図１０は、いわゆるオフセット衝突の状況を模式的に示す説明図である。また、図１１は、クラッシュボックスへの衝撃荷重の入力方向を模式的に示す説明図である。
図１０に矢印で示すように、オフセット衝突の場合には、車体１の前後方向に対して斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力される。また、車対車の衝突事故の場合にも、それぞれの車両のバンパー設置高さの差等に起因して、車高方向に対する斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力される。すなわち、図１１に示すように、車体１の前後方向を指向するように配置されるクラッシュボックス２に対して、車幅方向及び／又は車高方向に対して斜め方向から衝撃荷重が入力されることが多い。
【００１１】
これに対し、特許文献３により開示したクラッシュボックスは、確かに、その軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しては軸方向の略全域で安定して蛇腹状に塑性座屈変形を発生することができるものの、軸方向に対して斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力されると、筒体に曲げモーメントが発生するので、この曲げモーメントにより、蛇腹状の塑性座屈変形の途中の時点において筒体全体に曲がり変形を発生し易い。このような曲がり変形が発生すると、それ以降に蛇腹状に塑性座屈変形することが難しくなるので、その分だけ衝撃エネルギーの吸収能が低下する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、対向して配置された一対のコーナー部と、この一対のコーナー部同士を結ぶ線に対して８０°以上１００°以下の角度で交差して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ四角形の基本横断面形状、望ましくは外側にフランジを有さない四角形の基本横断面形状を備える横断面形状を有する金属製の筒体から構成され、この筒体の軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて衝撃荷重を入力されるクラッシュボックスであって、一対のコーナー部の成す角度（α）は９０°以上１５０°以下であるとともに他の一対のコーナー部の成す角度（β）は３０°以上９０°以下であり、一対のコーナー部の少なくともいずれか一方のコーナーを挟む二つの辺それぞれに設けられる、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数の溝、望ましくは、一対のコーナー部と、他の一対のコーナー部とを除く位置に長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数の溝を有するとともに、一方の端部の側における筒体の断面周長は、他方の端部の側におけるこの筒体の断面周長よりも小さいことを特徴とするクラッシュボックスである。
この本発明では、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とは、８５°以上９５°以下の角度で交差することが望ましく、略直交することがさらに望ましい。
【００１３】
本発明によれば、衝突端側である一方の端部の側における筒体の断面周長が、反衝突端側である他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さいため、衝撃力が筒体に作用したときに衝突端側から確実に筒体の圧壊が進行する。すなわち、この本発明によれば、クラッシュボックスの軸方向に対して平行な方向へ衝撃荷重が入力された場合のみならず、軸方向に対して斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力された場合においても、衝撃荷重を入力された一方の端部から筒体の軸方向の他方の端部へ向けて筒体の圧壊が進行し、筒体が確実に蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収することが可能になる。
【００１４】
これらの本発明に係るクラッシュボックスの横断面形状は、一対のコーナー部を通過する線に略対称な形状であること、および／または、他の一対のコーナー部を通過する線に略対称な形状であることが望ましい。
【００１５】
この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度（α）と他の一対のコーナー部の成す角度（β）との差（α−β）が、増加することが望ましい。筒体の他方の端部の側において他の一対のコーナー部が略上下方向へ配置されることにより、上下方向の曲げに対するサイドメンバーの近傍におけるクラッシュボックスの剛性が衝突端側である一方の端部の側よりも高まる。これにより、圧壊中に筒体に生じる上下方向の曲げ変形が抑制されるため、サイドメンバーに伝播される曲げ力が抑制される。さらに、サイドメンバーの断面形状も、クラッシュボックスの反衝突端側である他方の端部の側と同様に上下方向の曲げに対する剛性が高い形状とすることが可能になり、エンジンマウントブラケットを介して伝達されるエンジンの上下方向への振動に対する剛性が高まり、車体の振動や騒音に対する性能が向上する。
【００１６】
この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度（α）と他の一対のコーナー部の成す角度（β）との差（α−β）が、減少してもよい。これにより、クラッシュボックスからサイドメンバーに伝播される荷重の断面周方向の不均一が抑制されサイドメンバーが早期に屈曲変形することが抑制される。また、一対のコーナー部を結ぶ線を水平方向に配置することにより、バンパーレインフォースの上下方向の高さを十分に確保できない場合であっても、バンパーレインフォースを確実に支持することができ、斜め衝突などの横荷重が筒体に作用した場合においても、安定した座屈挙動を示すとともにサイドメンバーに確実に荷重を伝播することができる。
【００１７】
なお、この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度（α）と他の一対のコーナー部の成す角度（β）との差（α−β）が、一定であってもよい。
【００１８】
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、一対のコーナー部の成す角度（α）は、他の一対のコーナー部の成す角度（β）よりも大きいことが望ましい。
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、横断面形状における全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺の長さＷ（ｍｍ）、溝の個数Ｎ、及びＮ個の溝の開口幅の平均値Ｗｃ（ｍｍ）が、下記式（１）の関係を充足することが望ましく、この場合、下記式（１’）の関係を充足することがさらに望ましい。
【００１９】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０          ・・・・・・・（１）
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０          ・・・・・・（１’）
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、溝は４つの辺全てに設けられることが望ましい。
【００２０】
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、溝を設けられない１組の対をなす辺それぞれにおける板厚ｔ（ｍｍ）及び辺の長さＷ（ｍｍ）が、下記式（２）の関係を充足することが望ましい。
５＜（Ｗ／ｔ）＜５０                                ・・・・・・・（２）
【００２１】
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、さらに、少なくとも一のコーナー部を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部を備えることが望ましく、この切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）及び長さＷ’（ｍｍ）が、下記式（３）の関係を充足することがさらに望ましく、この場合、下記式（３’）の関係を充足することがさらに望ましい。なお、切り欠き部を形成する場合において、上記式（１）、（１’）、（２）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、切り欠き部を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。
【００２２】
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０                                ・・・・・・・（３）
５＜（Ｗ’／ｔ）＜３０                              ・・・・・・・（３’）
【００２３】
この場合に、筒体は、一の構成部材の縁部を重ね合わせて接合されること、又は軸方向に沿って分割される複数の構成部材それぞれの縁部を重ね合わせて接合されることによって構成され、切欠き部は、一の構成部材の重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であることが望ましい。
【００２４】
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、全てのコーナー部の曲率半径Ｒは、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きいことが望ましい。
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、筒体の断面周長が、一方の端部から他方の端部に向かって単調に増加することが望ましい。
【００２５】
別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係るクラッシュボックスを、車体の前部または後部の幅方向へ車幅センターに対して一対または二対対称配置することを特徴とするクラッシュボックスを備える自動車車体である。
【００２６】
本発明に係る自動車車体では、クラッシュボックスは、一対のコーナー部を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向または略水平方向となるように、配置されることが望ましい。
【００２７】
さらに、これらの本発明に係る自動車車体では、他の一対のコーナー部のうちの一方のコーナー部を含む領域は、平面状に切り欠かれて形成される切欠き部を有し、かつクラッシュボックスは、切欠き部を形成された側が車体の外側に位置するように、配置されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るクラッシュボックス及びクラッシュボックスを備える自動車車体によれば、軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、これにより、連続的に安定した蛇腹状の塑性座屈変形をより確実に発生することができることから、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を確保することができる。
【００２９】
これにより、ボディシェルの損傷を抑制して軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るクラッシュボックスの基本的な横断面形状を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明に係るクラッシュボックスの各種の横断面形状例を示す説明図である。
【図３】本発明に係るクラッシュボックスを備える自動車車体を示す説明図である。
【図４】本発明に係るクラッシュボックスを示す説明図である。
【図５】本発明に係るクラッシュボックスを示す説明図である。
【図６】本発明に係るクラッシュボックスを示す説明図である。
【図７】自動車車体における本発明に係るクラッシュボックスの配置例を示す説明図である。
【図８】自動車車体における本発明に係るクラッシュボックスの配置例を示す説明図である。
【図９】解析条件を示す説明図である。
【図１０】いわゆるオフセット衝突の状況を模式的に示す説明図である。
【図１１】クラッシュボックスへの衝撃荷重の入力方向を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［実施の形態１］
以下、本発明に係るクラッシュボックス及び、クラッシュボックスを備える自動車車体を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とが略直交する形態を例にとる。
【００３２】
しかし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とは、８０°以上１００°以下で交差すればよい。交差する角度が８０°未満あるいは１００°超であると、断面形状の非対称性が大きくなるため、圧壊が不安定になるからである。交差する角度は、８５°以上９５°以下であることが望ましく、略直交することがさらに望ましい。
【００３３】
はじめに、本発明に係るクラッシュボックスの原理を簡単に説明する。
筒体であるクラッシュボックスの横断面形状である多角形断面は、筒体における稜線部をなす角と、筒体における稜線部間の平面部である辺とにより構成される。この筒体の軸方向へ荷重が負荷されてこの断面に荷重が作用する場合、稜線部と平面部とは面外変形（閉じた断面の外部側に向かう変形）を生じる。
【００３４】
この際に、剛性が高い稜線部は、剛性が稜線に対して相対的に低い平面部よりも小さい面外変形を発生するとともに、圧縮ひずみを生じる。その後、負荷される荷重が増大するに伴って、稜線部においても面外変形の量が増加していき、やがて稜線部が座屈して稜線部が折れ、塑性座屈変形が発生する。このクラッシュボックスは、これら一連の変形を数回繰り返すことにより、軸方向に蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより、衝撃エネルギーを吸収する。
【００３５】
この一連の変形挙動は、入力される荷重の方向によって、変化する。例えば、クラッシュボックスの軸方向に対して斜め方向の荷重が入力される場合は、軸方向に荷重が入力される場合に比較して、稜線部の面外変形の量が大きくなるとともに圧縮ひずみが小さくなる。
【００３６】
さらに、入力される斜め荷重が大きくなると、稜線部に生じる圧縮ひずみが限りなく小さくなり、大きな面外変形を生じ、稜線部が大きな曲率半径で曲がり、クラッシュボックス全体が折れ曲がる。特に、剛性が低い平面部に作用する斜め方向から入力される荷重が大きくなると、クラッシュボックスは容易に折れ曲がってしまう。
【００３７】
このため、クラッシュボックス全体での折れ曲がりを抑制して軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対する衝撃吸収性能を高めるためには、以下の観点に基づいて、クラッシュボックスの横断面形状を決定することが有効である。
【００３８】
すなわち、斜め方向からの荷重入力に対して曲げ変形の抑制を可能とするためには、
（Ｉ）剛性が高い稜線部における斜め荷重の負担度合いを増加させること、すなわち斜め荷重の入力方向に対して稜線部が配置される横断面形状とすること、及び
【００３９】
（ＩＩ）稜線部は、斜め方向から入力される荷重に対して生じる面外変形を小さくし、圧縮ひずみが高まる横断面形状とすること
が重要である。
【００４０】
また、クラッシュボックスを構成する筒体の軸方向に衝撃荷重が入力されると、筒体は複数回の塑性座屈変形を生じ、その際に生じる荷重履歴によって、衝撃吸収エネルギーが決定される。すなわち、連続的に発生する塑性座屈変形の回数によって衝撃エネルギーの吸収量が決定される。
【００４１】
まず、筒体に衝撃荷重が入力されると、筒体の横断面を構成する平面部は面外変形を生じ、稜線部は圧縮ひずみを生じる。その後、入力される衝撃荷重の増大に伴って、平面部での面外変形、及び稜線部での圧縮ひずみはいずれも増加し、やがて、稜線部での面外変形を発生するようになり、稜線部でｎ回目（ｎは１以上の自然数）の座屈を生じる。
【００４２】
そして、稜線部で生じた座屈変形によって生成した座屈しわが平面部へと拡大され、平面部で座屈しわが生成する。その後、この平面部で生じた座屈しわを重ね、軸方向の他の部位で生じる次の座屈変形（ｎ＋１回目）へと移行する。
【００４３】
ｎ回目の座屈発生から（ｎ＋１）回目の座屈発生までの間隔、すなわち座屈波長は、上述したような変形の稜線部の座屈によって生成したしわの大きさに影響される。また、そのしわの大きさは、平面部で生じる面外変形に支配される。したがって、座屈波長が短い塑性座屈挙動によって衝撃エネルギーの吸収性能を向上させるためには、平面部で生じる面外変形を小さくすることが有効である。
【００４４】
すなわち、曲げ変形を抑制しつつ、高い衝撃エネルギー吸収性能を得るために、座屈波長が短い連続的な塑性座屈変形を生じさせるためには、
（ＩＩＩ）面外変形を小さく制御するために平面部の長さを短くすること、及び
（ＩＶ）平面部に稜線が存在する凹部を設けることによって所望の短い平面部の長さとすること
が重要である。
【００４５】
さらに、クラッシュボックスの軸方向に対して平行な方向へ衝撃荷重が入力された場合のみならず、斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力された場合であっても、衝撃荷重を入力された側の一方の端部から筒体の軸方向の他方の端部の側へ向けて圧壊が確実に進行し、最終的に蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収するためには、
（Ｖ）筒体における、衝撃荷重を入力される一方の端部の側における筒体の断面周長を、他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さくすること
が重要である。
【００４６】
本発明は、これらの原理Ｉ〜Ｖに基づくものである。
つぎに、これらの原理Ｉ〜Ｖを前提として、本発明に係るクラッシュボックスを説明する。
【００４７】
図１は、本発明に係るクラッシュボックス３の基本的な横断面形状を示す説明図である。また、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明に係るクラッシュボックス３−１〜３−４の各種の横断面形状例を示す説明図である。
【００４８】
本発明のクラッシュボックス３は、図１に示すように、対向して配置された一対のコーナー部４、５と、この一対のコーナー部４、５同士を結ぶ線Ｌに略直交して配置された他の一対のコーナー部６、７とを備え、かつ外側にフランジを有さないとともにコーナー部４〜７により規定される四角形の基本横断面形状を有する金属製の筒体３８から構成される。
【００４９】
連続的な塑性座屈変形を安定して発生させるためには、座屈変形によって生じた座屈しわを連続的に重ねることが求められる。外側にフランジを有する横断面形状を有する金属製の筒体では、フランジにおいても座屈しわを重ねる場合に、平面部とは異なる方向でしわを重ねる必要があり、その際の変形抵抗が高くなる。換言すれば、外側にフランジを有する横断面形状を有する金属製の筒体は、容易に座屈しわを重ねることができなくなる。以上の理由により、金属製の筒体は、横断面形状において外側にフランジを有さないほうが、安定して塑性座屈変形を示すことができるので、望ましい。
【００５０】
そこで、本発明のクラッシュボックス３は、外側にフランジを有さないとともにコーナー部４〜７により規定される四角形の基本横断面形状を備える横断面形状を有する金属製の筒体３８から構成される。金属製としては、普通鋼製や高張力鋼製が例示されるが、これらに限定されるものではなく、クラッシュボックス３として要求するスペックに応じて適宜選定すればよい。
以上の説明では、筒体３８が外側にフランジを有さない場合を例にとったが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、筒体３８が外側にフランジを有する場合にも適用される。
【００５１】
また、本発明における「基本横断面形状」とは、筒体３８の横断面において、内部へ向けて凸となる溝部を除く輪郭をなす四角形の横断面形状を意味し、基本的には図２（ａ）に示すようにコーナー部４、６、５、７により規定される四角形４−６―５−７を意味するが、図１に示すようにコーナー部４〜７にＲ部が形成される場合や、後述する図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように切欠き部２４〜２７が形成される場合には、筒体の輪郭をなす四角形の４つの辺の４つの交点４、６、５、７により規定される仮想の四角形４−６―５−７を意味する。
【００５２】
このように、このクラッシュボックス３は、第１の方向（図１における略左右方向）又は第１の方向と略直交する第２の方向（図１における略上下方向）に、横断面形状の外郭をなす剛性が高い稜線部であるコーナー部４〜７を配置する四角形の基本横断面形状を有する。
このクラッシュボックス３では、上述したように、一対のコーナー部４、５を結ぶ線と、他の一対のコーナー部６、７を結ぶ線とは、本発明の好適態様として略直交するが、８０°以上１００°以下の角度で交差すればよく、８５°以上９５°以下の角度で交差することが望ましい。
【００５３】
このクラッシュボックス３の基本横断面形状は、一対のコーナー部４、５を通過する仮想の線Ｌに略対称な形状であることが望ましい。さらに、他の一対のコーナー部６、７を通過する線に略対称な形状であることが望ましい。対称性が高まるほど、それだけ多様な入力方向からの斜め荷重に対する性能が向上するからである。しかし、幾何学的な意味で完全に対称である必要はなく、対称の程度は、クラッシュボックス３として要求するスペックに応じて適宜決定すればよい。
【００５４】
オフセット衝突の場合、第１の方向（例えば車幅方向）又は第１の方向と略直交する方向（例えば上下方向）への斜め荷重が入力されるので、クラッシュボックス３に曲げモーメントが生じる。このような斜め方向からの荷重入力に対してもクラッシュボックス３が安定して塑性座屈変形を発生するためには、曲げモーメントによって生じる全体での曲げ変形（折れ曲がり）を抑制することと、入力された衝撃荷重によって、筒体３８の軸方向へ衝撃荷重が入力された場合と同様の座屈波長が短い連続的な塑性座屈変形を発生することが重要である。筒体３８の全体での曲げ変形を生じる場合は、座屈波長が長い変形となるからである。そこで、荷重が作用する外郭端に該当する位置に剛性が高いコーナー部６、７を配置する。このため、このクラッシュボックス３では、図２（ａ）に示すように、断面中心を通る直線上にコーナー部６、７を配置する。
【００５５】
また、このクラッシュボックス３では、一対のコーナー部４、５の成す内角の角度α（図１における角度θ１、θ２）を９０°以上１５０°以下とするとともに、他の一対のコーナー部６、７の成す内角の角度β（図１における角度θ３、θ４）を３０°以上９０°以下とする。この理由を説明する。
【００５６】
稜線部であるコーナー部４〜７の剛性は、稜線部に存在する円弧長によって決定され、コーナー部４〜７が特定の曲率半径で設定される場合、この円弧長は、コーナー部４〜７の内角によって変化する。したがって、斜め方向から入力される衝撃荷重により生じる曲げモーメントに対してクラッシュボックス３が全体での曲がりを生じることなくこの衝撃荷重により塑性座屈変形を発生するためには、一対のコーナー部４、５の成す内角の角度α（θ１、θ２）を９０°以上１５０°以下とする。
【００５７】
角度α（θ１、θ２）が１５０°を超えると、コーナーＲ部の曲率半径が、クラッシュボックスの製造ならびに設計スペースを考慮に入れた範囲で決定される現実的な曲率半径（１．５〜１０．０ｍｍ程度）である場合に、コーナー部６、７の円弧長が短くなり過ぎて所望の剛性を確保することができなくなり、狙いとする塑性座屈変形を生じることができなくなる。
【００５８】
また、他の一対のコーナー部６、７の成す内角の角度β（θ３、θ４）は、一対のコーナー部４、５の成す内角の角度α（θ１、θ２）と連動するので、角度θ１、θ２を９０°以上１５０°以下とすることに伴って、３０°以上９０°以下とする。
好ましくは、角度αは９０°以上１２０°以下で、角度βは６０°以上９０°以下である。これにより、角度αの稜線の剛性と角度βの稜線の剛性とが適正なバランスに保たれ、部材全体としてより安定した座屈変形が得られる。
【００５９】
一対のコーナー部４、５に比べ、他の一対のコーナー部６、７がより高い曲げ剛性が要求される場合は、一対のコーナー部４、５の成す角度θ１、θ２が、他の一対のコーナー部６、７の成す角度θ３、θ４よりも大きいことが望ましい。
【００６０】
このクラッシュボックス３は、剛性が高い稜線部であるコーナー部４〜７における斜め荷重の負担度合いを増加させることが可能な形状、すなわち斜め荷重の入力方向に対してコーナー部４〜７が配置される横断面形状とする。また、コーナー部４〜７を設ける横断面形状とすることにより、斜め方向から入力される荷重に対して生じる面外変形を小さくすることができるとともにし、コーナー部４〜７に対する圧縮ひずみを高めることができる。
【００６１】
さらに、このクラッシュボックス３は、一対のコーナー部４、５を通過する仮想の直線線Ｌに略対称に配置される２組の対をなす辺（８、９）、（１０、１１）のうちの少なくとも１組の対をなす辺８、９それぞれに、一対のコーナー部４、５と、他の一対のコーナー部６、７とを除く位置に、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数（図１では一つの場合を示す）の溝１２、１３を有している。
【００６２】
そして、これらの溝１２、１３は、辺８，９それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺８〜１１の長さＷ（ｍｍ）、溝１２、１３の個数Ｎ、及びＮ個の溝１２、１３の開口幅の平均値Ｗｃ（ｍｍ）が、下記式（１）の関係、望ましくは下記式（１’）の関係を充足するものである。
【００６３】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０          ・・・・・・（１）
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０          ・・・・・・（１’）
これにより、このクラッシュボックス３は、短い座屈波長により蛇腹状に塑性座屈変形することができ、高い衝撃吸収エネルギー吸収性能を得られる。この理由を説明する。
【００６４】
クラッシュボックス３が連続的な塑性座屈（進行性座屈）を生じ、その変形によって生じる荷重履歴によって決定される衝撃吸収エネルギー吸収量を高めるためには、座屈発生から次の座屈発生までの荷重変動を抑制すること、すなわち、座屈波長を短くすることが有効である。この座屈波長は、クラッシュボックス３を構成する筒体３８の横断面において衝撃荷重によって生じる面外変形（変位）と密接な関係があり、この面外変形の量が大きいと座屈波長が長くなり、一方面外変形が小さいと座屈波長が短くなる。そのため、クラッシュボックス３を構成する筒体３８の横断面で生じる面外変形を小さくするためには、横断面を構成する辺８〜１１の幅、すなわち隣接するコーナー部４〜７間の距離を小さくすればよい。
【００６５】
具体的には、コーナー部４〜７の間の距離Ｗを、筒体３８の板厚ｔの５０倍未満とする。すなわち、このクラッシュボックス３では、溝１２、１３を設けられない１組の対をなす辺１０、１１それぞれにおける板厚ｔ（ｍｍ）及び辺の長さＷ（ｍｍ）は、下記式（２）の関係を充足する。
５＜（Ｗ／ｔ）＜５０                                ・・・・・・・（２）
【００６６】
これに対し、コーナー部４〜７の間の距離Ｗが板厚ｔの５０倍以上となる辺８、９には、図１に示すように、溝１２、１３をそれぞれ設けることによって、平面部８、９を分断し、溝１２、１３を除いた辺８、９が上記式（２）の関係を充足する。
【００６７】
なお、コーナー部４〜７の間の距離Ｗが板厚の５０倍未満の場合であっても、平面部８、９に溝１２、１３を設けることにより平面部８、９をさらに細かく分断するようにしてもよい。
【００６８】
溝８、９は、斜め荷重が作用した際における全体での曲がり変形の抑制とともに、その荷重によって塑性座屈変形の起点となるコーナー部４〜７を含まない位置に設けることが望ましい。
【００６９】
このように、クラッシュボックス３は、平面部８、９の幅Ｗが大きい横断面形状である場合に、短い座屈波長を得るために平面部８、９に溝１２、１３を設けて、この溝１２、１３により新たな稜線部を形成し、平面部８、９の幅を、短い座屈波長を得られる範囲に制御するものである。
【００７０】
ここで、上述した効果を確実に得るためには、全ての辺８〜１１それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺８〜１１の長さＷ（ｍｍ）、溝１２、１３の個数Ｎ、及びＮ個の溝１２、１３の開口幅の平均値Ｗｃ（ｍｍ）が、式（１）：５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０の関係を充足することが望ましく、式（２）：５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０の関係を充足することが望ましい。
【００７１】
なお、溝１２、１３の深さｄｃが浅過ぎると、上述した辺８、９を分断する効果が弱まるため、溝１２、１３の深さｄｃは１０ｍｍ超とすることが望ましい。
このクラッシュボックス３では、全てのコーナー部４〜７の曲率半径Ｒが、溝１２、１３を構成する角部１４〜２１のいずれの曲率半径Ｒｃより大きいことが望ましい。この理由を説明する。
【００７２】
薄肉円環の断面２次モーメントは、径及び肉厚によって支配され、径が大きいほど断面２次モーメントは大きくなり、曲げ強度に影響を及ぼす断面係数も同様に径が大きいほど増大する。すなわち、クラッシュボックス３に対し斜め方向から荷重が作用した際に生じる曲げモーメントに対して曲げ変形を抑制するためには、横断面の外郭に位置して入力される荷重を支持するコーナー部４〜７の断面２次モーメントを大きくとることが有効である。また、溝１２、１３を構成する角部１４〜２１の曲率半径を大きくすると、溝１２、１３での変形抵抗が過度に高まり、この部分での塑性座屈変形が生じ難くなる。
【００７３】
以上の理由により、本発明では、クラッシュボックス３の全体の曲げ強度を最も支配する全てのコーナー部４〜７の曲率半径Ｒを、溝１２、１３を構成する角部１４〜２１の曲率半径Ｒｃより大きくすることが望ましい。
【００７４】
このように、本実施の形態のクラッシュボックス３は、第１の方向又は第２の方向にコーナー部４〜７を配置し、そのコーナー部４〜７を形成する内角θ１〜θ４を最適な範囲に制御するとともに、一対のコーナー４、５部を通過する仮想の直線Ｌに略対称に配置される２組の対をなす辺（８、９）、（１０、１１）のうちの少なくとも１組の対をなす辺８、９それぞれに、コーナー部４、６、７を除く位置に長手方向へ延び、内部へ向けて凸となるとともに式（１）を満足する１又は複数の溝を設けることによって、斜め荷重が入力された場合の曲げ強度を向上させるとともにこの衝撃荷重により塑性座屈変形を発生するものである。
【００７５】
このため、このクラッシュボックス３は、軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、蛇腹状に塑性座屈変形することができる。
【００７６】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１により示す本発明に係るクラッシュボックス３の基本的な横断面形状を変形した横断面形状を有する各種のクラッシュボックス３−１〜３−４を示す説明図である。以下、これらのクラッシュボックス３−１〜３−４について、クラッシュボックス３と相違する部分を説明し、共通する部分については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００７７】
図２（ａ）に示すクラッシュボックス３−１は、図１に示すクラッシュボックス３において、対をなす辺８、９のみならず対をなす辺１０、１１にも溝２２、２３を設けることによって、４つの辺８〜１１の全てに溝１２、１３、２２、２３を設けたものである。
【００７８】
このクラッシュボックス３−１は、クラッシュボックス３と比較すると、横断面形状の対称性がより高まるので、それだけ多様な入力方向からの斜め荷重に対する性能が向上する。
【００７９】
図２（ｂ）に示すクラッシュボックス３−２は、クラッシュボックス３において、他の一対のコーナー部６、７を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部２４、２５を備えるものである。切欠き部２４、２５の幅Ｗ’は、クラッシュボックス３−２をなす筒体の板厚ｔの５倍超５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００８０】
なお、この切欠き部２４、２５を設ける場合、上記式（１）、（１’）、（２）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、この切欠き部２４、２５を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。
【００８１】
図２（ｃ）に示すクラッシュボックス３−３は、クラッシュボックス３−２において、一対のコーナー部４、５を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部２６、２７を備えるものである。切欠き部２６、２７の幅Ｗ’は、クラッシュボックス３−３をなす筒体の板厚ｔの５倍超５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００８２】
なお、この切欠き部２６、２７を設ける場合にも、上記式（１）、（１’）、（２）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、この切欠き部２６、２７を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。
【００８３】
図２（ｄ）に示すクラッシュボックス３−３は、クラッシュボックス３−２において切欠き部２４〜２７を設けることにより形成されるとともにクラッシュボックス３−３の全体の曲げ強度を最も支配する新たな頂点２８ａ〜２８ｈの曲率半径ρｂを、溝１２、１３を構成する角部１４〜２１の曲率半径Ｒｃより大きくすることによって、塑性座屈変形を確実に発生させるものである。
【００８４】
切欠き部２４〜２７を具備することにより塑性座屈変形がより安定するが、これらの切欠き部２４〜２７の幅（長さ）Ｗ’と板厚ｔの比（Ｗ’／ｔ）が５倍以下ではその効果が小さく、一方、比（Ｗ’／ｔ）が５０倍以上では座屈波長が長くなり、衝撃エネルギーの吸収効果が低下する。
【００８５】
以上説明したクラッシュボックス３〜３−４では、一対のコーナー部４、５を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向又は略水平方向となるようにして車体に装着されることが望ましい。
【００８６】
また、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すクラッシュボックス３−２〜３−４において、筒体が、一の構成部材の縁部を重ね合わせて接合されること、又は軸方向に沿って分割される複数の構成部材それぞれの縁部を重ね合わせて接合されることによって構成され、上述した切欠き部２４〜２７の一部、例えば切欠き部２４、２５又は切欠き部２６、２７が、一の構成部材の重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であることが望ましい。
【００８７】
特に、切欠き部２４、２５が、一の構成部材の縁部である重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であると、特に斜め方向からの衝突による衝撃荷重が負荷された際における筒体３８の曲げ剛性が向上し、蛇腹状の塑性座屈変形の途中の時点での筒体３８全体の曲がり変形の発生を抑制することが可能となる。さらに、重ね合わせ接合部の接合を、例えば構造接着剤を用いた接着や、例えばレーザー溶接等の連続溶接といった、連続的な接合とすると、例えばスポット溶接といった断続的な接合とする場合よりも、筒体３８の曲げ剛性をさらに高めることができるので、望ましい。
【００８８】
これらのクラッシュボックス３〜３−４は、一対のコーナー部４、５を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向又は略水平方向となるようにして、車体に取り付けられることにより、例えば車幅方向又は車高方向に対して斜め方向から入力される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、これにより、連続的に安定した蛇腹状の塑性座屈変形を発生できることから、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を確保することができる。
【００８９】
さらに、本発明に係るクラッシュボックスは、衝撃荷重を入力される一方の端部の側における筒体の断面周長が、他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さいことを特徴とするものであるので、この点を説明する。なお、以降の説明では、図２（ａ）に示す横断面形状を有するクラッシュボックス３−１を例にとるが、図１に示す横断面形状を有するクラッシュボックス３や、図２（ａ）に示す横断面形状を有する他のクラッシュボックス３−２〜３−４においても同様に成り立つものである。
【００９０】
図３は、本発明に係るクラッシュボックス３−１を備える自動車車体３０を示す説明図であり、図３の中図は図３の左図におけるクラッシュボックス装着領域Ａに装着されるクラッシュボックス３−１を抽出および拡大して示す説明図であり、図３の右図は図３の左図におけるＢ矢視図である。
【００９１】
このクラッシュボックス３−１は、全長が一般的に８０〜３００ｍｍ程度の閉じた横断面形状を有する金属製の筒体３８からなり、フロントバンパーレインフォース３１の後面に溶接等の適宜手段により接合されることによってフロントバンパーレインフォース３１を支持しながら、エンジンコンパートメントの一部をなす左右のフードリッジ３２に固定して配置される左右のフロントサイドメンバー３３の先端部の直ぐ前側に設定されるクラッシュボックス装着領域Ａに、図３の右図に示す取付けプレート３５（図３の左図および中図では省略する）を介して脱着自在に装着される。通常と同様に、クラッシュボックス３−１は、フロントバンパーレインフォースに対して車幅方向へ一個ずつ合計二個、車体の前後方向へ向けて配置される。
【００９２】
なお、図３における符号３６は、フロントサイドメンバー３３の上面に装着されるとともにエンジンユニットを支持するためのエンジンマウントブラケットであり、符号３７は、左右のフロントサイドメンバー３３の下面に装着されるとともにこれら両者を結合するためのロアークロスメンバーである。
【００９３】
このクラッシュボックス３−１では、フロントバンパーレインフォース３１から衝撃荷重を直接入力される一方の端部３９から他方の端部４０へ向けて、一対のコーナー部４、５の成す角度α（θ１、θ２）と、他の一対のコーナー部６、７の成す角度β（θ３、θ４）との差（α−β）が、増加するとともに、一方の端部３９の側における筒体３８の断面周長（本明細書では「断面周長」とは、筒体の横断面における周長を意味する）が、他方の端部４０の側における筒体３９の断面周長よりも小さくなるように、筒体３８の各部寸法が設定されている。
【００９４】
図３に示す例は、筒体３８の断面周長が、一方の端部３９の側から他方の端部４０の側へ向けて単調に増加するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の端部３９と他方の端部４０との間の途中においては増加したりあるいは減少したりしてもよく、これによっても本発明の効果は損なわれない。要するに、一方の端部３９における断面周長が他方の端部４０における断面周長よりも小さければよい。
【００９５】
ここで、（一方の端部３９の断面周長）／（他方の端部４０の断面周長）として規定される断面周長比は、０．６以上０．９以下であることが望ましい。断面周長比が０．６未満であると、衝突開始後圧壊初期の荷重が過剰に小さくなり、圧壊初期のエネルギー吸収性能が低下し、一方、断面周長比が０．９超であると、本発明の効果である、斜め衝突の際の曲がり変形の抑制による座屈の安定化が小さく、折れ曲がりが発生し易い。
【００９６】
また、図３の右図に示すように、この例では、筒体３８の断面周長の増加が車体側面側からみて上下対称となっているが、断面周長の増加はこの形態に限られるものではなく、筒体３８の中心を通る水平面よりも上側の領域における断面周長の増加の程度と、この下側の領域における断面周長の増加の程度とが異なっていてもよい。
【００９７】
図３に示すクラッシュボックス３−１では、一方の端部３９の側では筒体３８は略正方形の輪郭を有しており、角度α≒角度β≒９０°であるのに対し、他方の端部４０の側では角度α＞角度βとなっており、一方の端部３９から他方の端部４０へ向かうにつれて、一対のコーナー部４、５の成す角度αと、他の一対のコーナー部６、７の成す角度β（θ３、θ４）との差（α−β）が増加する。
【００９８】
図３に示すクラッシュボックス３−１は、一方の端部３９の側における筒体３８の断面周長が他方の端部４０の側における筒体３８の断面周長よりも小さいため、一方の端部３９にフロントバンパーレインフォース３１により衝撃荷重を入力されると、この一方の端部３９から他方の端部４０へ向けて圧壊が確実に進行し、最終的に筒体３８は蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収することが可能になる。
【００９９】
また、筒体３８の他方の端部４０の側において他の一対のコーナー部６、７が略上下方向へ離間して配置されると、上下方向の曲げに対する他方の端部４０の側の近傍の剛性が衝突端側に比べ高まり、これにより、圧壊中にクラッシュボックスに生じる上下方向の曲がり変形が抑制される。その結果、サイドメンバーに伝播する曲げ力が抑制される。さらに、フロントサイドメンバー３３の上面に配置されるエンジンマウントブラケット３６を介して伝達されるエンジンの上下方向への振動に起因した車体の振動や騒音を低減することも可能である。
【０１００】
このようにして、クラッシュボックス３−１は、正面衝突のみならず斜め衝突の場合であっても、バンパーレインフォース３１に入力される衝撃荷重によって、ボディシェルをなすフロントサイドメンバー３３よりも優先して、蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより衝撃エネルギーを吸収し、これにより、ボディシェルの損傷を防いで軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、フロントサイドメンバー３３とともに衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護することができる。
【０１０１】
［実施の形態２］
次に、実施の形態２を説明する。なお、以降の各実施の形態の説明では、既に説明した実施の形態と相違する部分を説明することとし、既に説明した部分と同一の部分には同一の図中符号を付することにより、重複する説明を適宜省略する。
【０１０２】
図４は、本発明に係るクラッシュボックス３−１−１を示す説明図であり、図５は、本発明に係るクラッシュボックス３−１−２を示す説明図である。図４、５ともに、上述した図３の右図に相当するＢ矢視図である。
【０１０３】
図４に示すクラッシュボックス３−１−１、および図５に示すクラッシュボックス３−１−２のいずれも、フロントバンパーレインフォース３１により衝撃荷重を入力される一方の端部３９から他方の端部４０へ向けて、一対のコーナー部４、５の成す角度α（θ１、θ２）と、他の一対のコーナー部６、７の成す角度β（θ３、θ４）との差（α−β）が、減少するとともに、一方の端部３９の側における筒体３８の断面周長が、他方の端部４０の側における筒体３９の断面周長よりも小さくなるように、筒体３８の各部寸法が設定されている。
【０１０４】
図４、５に示す例では、筒体３８の断面周長は、一方の端部３９の側から他方の端部４０の側へ向けて単調に増加する場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の端部３９と他方の端部４０との間の途中においては増加または減少してもよく、これによっても本発明の効果は損なわれない。
【０１０５】
また、図４、５に示すように、筒体３８の断面周長の増加が車体側面側からみて上下対称となっているが、断面周長の増加はこの形態に限られるものではなく、筒体３８の中心を通る水平面よりも上側の領域における断面周長の増加の程度と、この下側の領域における断面周長の増加の程度とが異なっていてもよい。
【０１０６】
図４に示すクラッシュボックス３−１−１、および図５に示すクラッシュボックス３−１−２のいずれも、フロントサイドメンバー３３の先端部に接続される他方の端部４０の側における筒体３８の横断面形状が略正方形となるので、クラッシュボックス３−１−１、３−１−２の変形終了時には、フロントサイドメンバー３３の全周に略均等な荷重が作用することとなり、クラッシュボックスの圧壊終了に引き続いて生じるフロントサイドメンバー３３の圧壊変形の際に、フロントサイドメンバー３３が早期に屈曲変形することを抑制することが可能になる。
【０１０７】
また、図４に示すクラッシュボックス３−１−１は、一方の端部３９の横断面形状が車幅方向に広い形状となるので、斜め衝突等の横荷重が作用する場合を重視する設計の際に有効であり、クラッシュボックス３−１−１の衝突端側である一方の端部３９の側の曲げ剛性は、上下方向よりも車幅方向の方が高くなる。また、図４に示すクラッシュボックス３−１−１は、この一方の端部３９の側における上下方向の高さが低い断面形状を有するため、例えば、エクステリアデザイン上の要請によりフロントバンパーレインフォース３１の上下方向の高さを十分に確保できないような場合にも、フロントバンパーレインフォース３１を確実に支持することができる。
【０１０８】
さらに、図４に示すクラッシュボックス３−１−１−２は、クラッシュボックス３−１−１において、他の一対のコーナー部６、７を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部６−３、７−３を備えるものである。切欠き部６−３の幅（すなわち、図４における頂点６−１、６−２間の距離）、および切欠き部７−３の幅（すなわち、図４における頂点７−１、７−２間の距離）は、いずれも、クラッシュボックス３−１−１−２をなす筒体の板厚ｔの５倍以上５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【０１０９】
切欠き部６−３、７−３は、他の一対のコーナー部６、７を含む領域が平面状に形成することが望ましい。このように切欠き部６−３、７−３を形成することは、図３に示すクラッシュボックス３−１や、図５に示すクラッシュボックス３−１−２、さらには後述する図６に示すクラッシュボックス３−１−３、３−１−４、３−１−５においても有効である。切欠き部６−３、７−３を形成することによって、図２（ｂ）に示すクラッシュボックス３−２と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
一方、図５に示すクラッシュボックス３−１−２は、一方の端部３９の横断面形状が車高方向に広いので、上下でのオフセット衝突など、上下方向に作用する曲げ力を重視する設計の際に有効である。
【０１１１】
［実施の形態３］
図６は、本発明に係るクラッシュボックス３−１−３、３−１−４、３−１−５をまとめて示す説明図である。図６も、上述した図３の右図に相当するＢ矢視図である。
図６に示すクラッシュボックス３−１−３、３−１−４、３−１−５は、いずれも、フロントバンパーレインフォース３１により衝撃荷重を入力される一方の端部３９から他方の端部４０へ向けて、一対のコーナー部４、５の成す角度α（θ１、θ２）と、他の一対のコーナー部６、７の成す角度β（θ３、θ４）との差（α−β）が一定であるとともに、一方の端部３９の側における筒体３８の断面周長が、他方の端部４０の側における筒体３９の断面周長よりも小さくなるように、筒体３８の各部寸法が設定されている。
【０１１２】
クラッシュボックス３−１−３は、筒体３８が、一方の端部３９および他方の端部４０のいずれにおいても正方形に近い横断面形状を有する場合であり、クラッシュボックス３−１−４、３−１−５は、筒体３８が、一方の端部３９および他方の端部４０のいずれにおいても扁平な横断面形状（略菱形）を有する場合である。
【０１１３】
クラッシュボックス３−１−３、３−１−４、３−１−５のいずれも、衝突端側である一方の端部３９の側における筒体３８の断面周長が小さいため、一方の端部３９の先端から確実に塑性変形を生じやすい。また、他方の端部４０の側の断面周長が大きいことから、曲げに対する剛性が一方の端部３９よりも高いため、フロントサイドメンバー３３に過剰な曲げ力を作用させることなく、圧壊を進行することができる。
【０１１４】
以上の説明では、フロントサイドメンバーに装着されるフロントクラッシュボックスを例にとったが、本発明はフロントクラッシュボックスに限定されるものではなく、リアサイドメンバーに装着されるリアクラッシュボックスにおいても同様に適用される。
【０１１５】
図７、８は、いずれも、自動車車体４１における本発明に係るクラッシュボックス４２ａ、４２ｂの配置例を示す説明図である。
この例では、本発明に係るクラッシュボックス４２ａ、４２ｂは、フロントバンパーリインフォースメント４４の後面に例えば溶接等の適宜手段により接合されるとともに、ボディシェルを構成するフロントサイドメンバー４３ａ、４３ｂの前端部に、締結等の適宜手段により脱着自在に装着される。
【０１１６】
この例に示すように、本発明に係るクラッシュボックス４２ａ、４２ｂを、車体の前部又は後部の幅方向へ車幅センターに対して一対または二対対称配置することが望ましい。
なお、本発明に係るクラッシュボックス４２ａ、４２ｂを車幅センターに対して二対配置する場合には、例えばフロントサイドメンバー４３ａ、４３ｂに対して、図７に示すように、左のフロントサイドメンバー４３ａの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス４２ａを配置するとともに右のフロントサイドメンバー４３ｂの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス４２ｂを配置するようにしてもよいし、図８に示すように、左のフロントサイドメンバー４３ａの先端部に車高方向へ二つのクラッシュボックス４２ａを配置するとともに右のフロントサイドメンバー４３ｂの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス４２ｂを配置するようにしてもよい。
【実施例】
【０１１７】
実施例を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
表１に、この実施例で用いたクラッシュボックスの形状を示す。
【０１１８】
（１）形状
表１に示す発明例１〜４および発明例６は、図４のクラッシュボックス３−１−１−２に示すように、各辺に一つの溝を備えるとともに切欠き部を備え、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって単調に増加し、かつ、発明例１，２は角度差（α−β）が衝突端側から反衝突端側に向かってそれぞれ単調に増加、減少する形状であり、発明例３、４、６は角度差（α−β）が衝突端側から反衝突端側に向かって一定である。
【０１１９】
また、発明例１〜４と発明例６のそれぞれの断面を構成するコーナーＲ部の曲率半径は５ｍｍであり、発明例１〜４の基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは直交し、発明例６の基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは８５°で交差する。
【０１２０】
表１における発明例５は、図４のクラッシュボックス３−１−１に示すように、各辺に一つの溝を備え、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって単調に増加し、かつ、角度差（α−β）が衝突端側から反衝突端側に向かって一定であり、また、断面を構成するコーナーＲ部の曲率半径は５ｍｍで、基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは直交する。
【０１２１】
さらに、表１における比較例１、２、３、４は、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって一定である以外は、それぞれ発明例３、発明例１、発明例５、発明例６と同様である。
【０１２２】
（２）解析方法
図９は、解析条件を示す説明図である。
図９に示すように、発明例１〜６、比較例１〜４のクラッシュボックス４５の端面（当接面）４５ａに対して傾斜角0度と１０度の剛体壁４６をクラッシュボックス４５の軸方向に１６ｋｍ／ｈの速度で、ストローク１５０ｍｍ圧壊衝突させる解析を行い、クラッシュボックス４５の塑性座屈挙動を調査した。
【０１２３】
なお、クラッシュボックス４５の板厚は、いずれも１．２ｍｍであり、クラッシュボックス４５を構成する筒体の軸方向長さは２００ｍｍとし、解析には、４４０ＭＰａ級高張力鋼板を想定した材料特性を用い、さらにひずみ速度依存性はＣｏｗｐｅｒ−Ｓｙｍｏｎｄｓ則により考慮した。
【０１２４】
（３）解析結果
表２に解析結果をまとめて示す。
表２において、Ｆ１は圧壊初期の変形が安定する圧下量３０ｍｍから７０ｍｍまでの間の圧壊荷重の平均値であり、Ｆ２は圧下量１２０ｍｍから１４０ｍｍまでの間の圧壊荷重の平均値であり、圧壊荷重比ｆは、Ｆ１とＦ２との比（Ｆ１／Ｆ２）であり、ｆ０、ｆ１０は、それぞれ傾斜角度０度，１０度の圧壊荷重比を表す。
【０１２５】
表２に示すように、傾斜角度１０度において、比較例１〜４は、いずれも圧壊ストロークの後半において折れ曲がり変形が発生して不安定な座屈となるため、後半の圧壊荷重が著しく低下し、圧壊荷重比ｆ１０が０．７８以下となった。
【０１２６】
一方、発明例１〜６は、傾斜角度１０度において、比較例に比べ、折れ曲がり変形が抑制されるため、安定した座屈となり、圧壊荷重比ｆ１０は０．８３以上と大幅に向上した。
特に、反衝突端側の断面の角度α、βがそれぞれ１２０°、６０°である発明例１、発明例３、発明例５、発明例６は、いずれも圧壊荷重比ｆ１０が極めて高く良好であった。
【０１２７】
また、表２のｆ１０／ｆ０に示すように、比較例１、３に比べ、発明例１、３では、傾斜角度０度での圧壊に対し、傾斜角度１０度での圧壊時の性能低下が小さい。すなわち、本発明のクラッシュボックスは、斜め方向からの衝突荷重に対する性能低下が大幅に軽減することが判った。
【０１２８】
【表１】
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【０１２９】
【表２】
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【符号の説明】
【０１３０】
３，３−１〜３−４、３−１−１〜３−１−５、３−１−１−２  本発明に係るクラッシュボックス
４、５  一対のコーナー部
６、７  他の一対のコーナー部
６−１、６−２、７−１、７−２  頂点
６−３、７−３  切欠き部
８〜１１  辺（平面部）
１２、１３、２２、２３  溝
１４〜２１  角部
２４〜２７  切欠き部
２８ａ〜２８ｈ  頂点
３０  自動車車体
３１  フロントバンパーレインフォース
３２  フードリッジ
３３  フロントサイドメンバー
３５  取付けプレート
３６  エンジンマウントブラケット
３７  ロアークロスメンバー
３８  筒体
３９  一方の端部
４０  他方の端部
４１  自動車車体
４２ａ、４２ｂ  本発明に係るクラッシュボックス
４３ａ、４３ｂ  フロントサイドメンバー
４４  フロントバンパーリインフォースメント
４５  クラッシュボックス
４５ａ  端面（当接面）
４６  剛体壁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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