(57)【要約】  ＪＰ  ２０１１−５１５８１Ａにより開示されたクラッシュボックスよりも耐ロバスト性をさらに高めたクラッシュボックスを提供する。  対向して配置された一対のコーナ部３２、３３と、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部３４、３５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３１から構成されクラッシュボックス３０である。コーナ部３２、３３の成す角度は９０°以上１５０°以下であるとともにコーナ部３４、３５の成す角度は３０°以上９０°以下である。長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる複数の溝部３６乃至溝部３９を有する。一方の端部３１ａの側における筒体３１の断面周長は、他方の端部３１ｂの側における筒体３１の断面周長よりも小さい。基本断面形状を構成する多角形の対角線のうち、最も長い対角線と最も短い対角線の比である矩形比(扁平率)が、筒体３１の軸方向の位置で変化する。さらに、溝部３６乃至溝部３９を構成する対向する斜面の高さが異なることによって、一方の端部３１ａにおける横断面を構成する全ての辺が、他方の端部３１ｂにおける横断面を構成する対向辺と平行に形成される。
2014030592.tif 000002
【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、横断面において、
前記一対のコーナー部の成す角度は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は３０°以上９０°以下であること、
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又は複数の溝部を有すること、
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、
基本断面形状を構成する多角形の対角線のうち、最も長い対角線と最も短い対角線の比である矩形比（扁平率）が、前記筒体の軸方向の位置で変化すること、及び
前記溝部を構成する対向する斜面の高さ（横断面内における斜辺の長さ）が異なることによって、前記一方の端部における横断面を構成する全ての辺が、前記他方の端部における横断面を構成する対向辺と平行に形成されること、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と前記他の一対のコーナー部の成す角度との差が増加する請求項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と前記他の一対のコーナー部の成す角度との差が減少する請求項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】
前記溝部は４つの辺全てに設けられる請求項１乃至請求項４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形成された接合面を備える請求項１乃至請求項５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乃至請求項６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】
前記溝部は、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乃至請求項７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乃至請求項８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する。具体的には、本発明は、例えば自動車等の車両の衝突時に発生する衝撃荷重を負荷されて座屈して蛇腹状に塑性変形することによって衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックス及び自動車車体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のバンパーの芯材であるバンパーレインフォースメントは、旧来、接合された例えばチャンネル状のブラケットを介して、ボディシェルの一部を構成するサイドメンバーの端部に例えば締結等の適宜手段によって脱着自在に装着されていた。これに対して近年、車体の安全性の向上、及び、軽衝突による車体の損傷を略解消することによる修理費の低減を図るために、このブラケットに替えてクラッシュボックスが用いられるようになってきた。クラッシュボックスとは、筒状の本体を有し、その軸方向（本明細書ではクラッシュボックスの長手方向を意味する。）へ負荷される衝撃荷重によって本体が他の部材よりも優先して軸方向へ座屈して蛇腹状（アコーディオン状）に塑性変形することによって衝撃エネルギーの吸収を図ったものである。【０００３】
クラッシュボックスに要求される衝撃吸収性能は、具体的には例えば次のようなものが挙げられる。
（ａ）衝撃荷重が軸方向へ負荷されると軸方向へ繰り返し安定して座屈することにより確実に蛇腹状に塑性変形する。
（ｂ）クラッシュボックスの圧壊時の平均荷重が高い。
（ｃ）圧壊の際に発生する最大反力がクラッシュボックスを支持するサイドメンバーを破壊しない範囲に抑制される。【０００４】
例えば特許文献１乃至５には、クラッシュボックスの衝撃吸収性能を向上させるための材質や形状が種々開示される。しかし、これらの従来のいずれの発明によっても、隔壁の追加や板厚の増加による重量の増加を招くことなく、負荷される衝撃荷重によって本体をその軸方向へ繰り返し安定して座屈させて蛇腹状に塑性変形させることは容易ではない。【０００５】
本出願人は、特許文献６により、図１３にその横断面を示すように、軸方向の少なくとも一部の横断面形状が、略多角形からなる閉断面であり、閉断面の外側にフランジを具備しないとともに、略多角形を構成する複数の頂点Ａ乃至Ｐのうちの一部を直線で連結して得られる多角形のうちで最大の面積を有する多角形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａとして規定される基本断面の二辺Ｄ−Ｉ、Ｌ−Ａの一部の領域であってかつその端点Ｄ、Ｉ、Ｌ、Ａを除く位置に基本断面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの内側へ凸となる、筒状の本体２の軸方向に延びる溝部３、４を有する形状に形成されるクラッシュボックス１に係る特許発明を提案した。【０００６】
クラッシュボックス１によれば、隔壁の追加や板厚の増加による重量の増加や、軸方向での屈曲を招くことなく、軸方向へ負荷される衝撃荷重によって安定して座屈して蛇腹状に塑性変形することによって高い衝撃エネルギーの吸収量を確保できる。【０００７】
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１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１の軸方向へ向けて入力されることは少なく、クラッシュボックス１の軸方向に対して斜め方向へ入力されることが多い。クラッシュボックス１は、確かに、本体２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することができるものの、軸方向に対して傾斜した方向へ向けて衝撃荷重が入力されると、本体２に発生する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で本体２全体に大きな曲がり変形を発生し易く、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ため、その分だけ衝撃エネルギーの吸収能が低下する。【０００８】
そこで、本出願人は、特許文献７により、図１４に示す次のようなクラッシュボックス５を開示した。すなわち、クラッシュボックス５は、対向して配置された一対のコーナー部６、７と、コーナー部６、７を結ぶ線Ｌ１に直交して配置された他の一対のコーナー部８、９とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有する筒状の本体１０から構成される。ここで一対のコーナー部６、７の成す角度θ１は９０°以上１５０°以下である。他の一対のコーナー部８、９の成す角度は３０°以上９０°以下である。
クラッシュボックス５の横断面形状は、一対のコーナー部６、７を通過する線に対称な形状であり、かつ一対のコーナー部６、７を通過する線Ｌ１に対称に配置される２組の対をなす辺のうちの少なくとも１組の対をなす辺それぞれに設けられる、一対のコーナー部６、７と、他の一対のコーナー部８、９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又は複数の溝部１１乃至溝部１４を有する。また、全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺の長さＷ（ｍｍ）、溝部１１乃至溝部１４の個数Ｎ、及びＮ個の溝部の開口幅の平均値Ｗｃ（ｍｍ）が、５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０の関係を充足する。【０００９】
さらに、本出願人は、特許文献８によりクラッシュボックス５のさらなる性能向上を図り、図１５に示す次のようなクラッシュボックス１５を開示した。すなわち、クラッシュボックス１５は、対向して配置された一対のコーナー部１６、１７と、一対のコーナー部１６、１７同士を結ぶ線に対して８０°乃至１００°の角度で交差して配置された他の一対のコーナー部１８、１９とを備えている。さらに、四角形の基本横断面形状を有する金属製の筒体２０から構成され、筒体２０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。
また、クラッシュボックス１５では、一対のコーナー部１６、１７の成す角度は９０°以上１５０°以下であるとともに他の一対のコーナー部１８、１９の成す角度は３０°以上９０°以下である。また、一対のコーナー部１６、１７と、他の一対のコーナー部１８、１９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又は複数の溝部２１乃至溝部２４を有するとともに、一方の端部の側における筒体２０の断面周長が、他方の端部の側における筒体２０の断面周長よりも小さい。【００１０】
クラッシュボックス１５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る。これにより、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性（本明細書では「ロバスト性」という。）、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を有する。【００１１】
また、クラッシュボックス１５によれば、衝撃力が筒体２０に作用したときに衝突端側から確実に筒体２０の圧壊が進行する。筒体２０の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２０の軸方向の他方の端部へ向けて筒体２０の圧壊が進行し、筒体２０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である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−１２８４８７号公報
【特許文献２】特開平９−２７７９５３号公報
【特許文献３】特開２００３−４８５６９号公報
【特許文献４】特開２００２−２８４０３３号公報
【特許文献５】特開平８−１０８８６３号公報
【特許文献６】特許第３９１２４２２号明細書
【特許文献７】特開２００９−１８４４７号公報
【特許文献８】特開２０１１−５１５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
自動車の安全性をよりいっそう高めるために、クラッシュボックスに対してはロバスト性をさらに高めることが求められる。【００１４】
本発明の目的は、特許文献８により開示されたクラッシュボックスよりもロバスト性をさらに高めたクラッシュボックスと、このクラッシュボックスを装着された自動車車体とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、特許文献８により開示されたクラッシュボックスにおいて、さらに、溝部を構成する対向する斜面の高さ（横断面内における斜辺の長さ）を異ならせることによって、筒体の一方の端部（衝撃荷重の入力部）における横断面を構成する全ての辺を、筒体の他方の端部における横断面を構成する対向する辺に対して平行に形成することによって、特許文献８により開示されたクラッシュボックスよりもロバスト性をさらに高めることができる、という技術思想に基づく。【００１６】
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、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、横断面において、（ｉ）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°以下であること、（ｉｉ）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又は複数の溝部を有すること、（ｉｉｉ）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筒体の断面周長よりも小さいこと、（ｉｖ）基本断面形状を構成する多角形の対角線のうち、最も長い対角線と最も短い対角線の比である矩形比（扁平率）が、筒体の軸方向の位置で変化すること、及び（ｖ）溝部を構成する対向する斜面の高さ（横断面内における斜辺の長さ）が異なることによって、一方の端部における横断面を構成する全ての辺が、他方の端部における横断面を構成する対向辺と平行に形成されることを特徴とするクラッシュボックスである。【００１７】
また、本発明は、本発明に係る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である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特許文献８により開示されたクラッシュボックスよりも耐ロバスト性をさらに高めたクラッシュボックスと、このクラッシュボックスを装着された自動車車体とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るクラッシュボックスの形状の一例を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は本発明に係るクラッシュボックスの一例の一方の端部（衝突端）の端面形状の一例を示す説明図であり、図２（ｂ）は本発明に係るクラッシュボックスの一例の他方の端部（反衝突端）の端面形状の一例を示す説明図である。
【図３】一方の端部の一つの形態例を説明する図である。
【図４】図４（ａ）は本発明に係るクラッシュボックスの他の一例の一方の端部（衝突端）の端面形状の一例を示す説明図であり、図４（ｂ）は本発明に係るクラッシュボックスの他の一例の他方の端部（反衝突端）の端面形状の一例を示す説明図である。
【図５】図５は、溝部を構成する対向する斜面の高さが同一である場合にクラッシュボックスが成立しないことを示す説明図である。
【図６】図６は、扁平率が衝突端で大きい本発明に係るクラッシュボックスのさらに他の一例における、一方の端部（衝突端）、中間及び他方の端部（反衝突端）それぞれにおける端面形状を併せて示す説明図である。
【図７】図７は、扁平率が衝突端で小さい本発明に係るクラッシュボックスのさらに他の一例における、一方の端部（衝突端）、中間及び他方の端部（反衝突端）それぞれにおける端面形状を併せて示す説明図である。
【図８】図８は、一つのコーナー部を挟む二つの辺に溝部を設けた場合の横断面を有するクラッシュボックスを示す説明図であり、扁平率が衝突端側で大きい場合を示す。
【図９】図９は、一つのコーナー部を挟む二つの辺に溝部を設けた場合の横断面を有するクラッシュボックスを示す説明図であり、扁平率が衝突端側で小さい場合を示す。
【図１０】図１０（ａ）はバンパーレインフォースへのクラッシュボックスの装着状況を示す正面図であり、図１０（ｂ）はバンパーレインフォースへのクラッシュボックスの装着状況を示す上面図である。
【図１１】図１１（ａ）は発明例１のクラッシュボックスの断面形状の一例を示す説明図であり、図１１（ｂ）は比較例１乃至３のクラッシュボックスの断面形状の一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、発明例１、比較例１乃至３について、圧壊ストロークが０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１５０ｍｍにおける圧壊状況を示す説明図である。
【図１３】図１３は、特許文献６により提案した特許発明に係るクラッシュボックスの断面形状の一例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、特許文献７により開示したクラッシュボックスの断面形状の一例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、特許文献８により開示したクラッシュボックスの断面形状の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。
図１は、本発明に係るクラッシュボックス３０の形状の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は本発明に係るクラッシュボックス３０の一例の一方の端部（衝突端）３１ａの端面形状の一例を示す説明図であり、図２（ｂ）は本発明に係るクラッシュボックス３０の一例の他方の端部（反衝突端）３１ｂの端面形状の一例を示す説明図である。
【００２１】
なお、図１では、クラッシュボックス３０が後述する接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを備える場合を示すが、接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを有さない場合の輪郭を破線により併せて示す。
【００２２】
図１に示すように、本発明に係るクラッシュボックス３０は金属製の筒体３１を備える。クラッシュボックス３０は筒体３１のみにより構成されていてもよいし、筒体３１の一方又は双方の端部に、バンパーレインフォースメント又はサイドメンバーに装着するために接合された取り付け板を有していてもよい。取り付け板を有することによりクラッシュボックス３０を脱着自在に装着することができる。
【００２３】
クラッシュボックスの一方の端部３１ａには溶接等の適宜手段によってバンパーレインフォースメントが接合される。また、他方の端部３１ｂは、直接的にあるいは上記取り付け板を介して間接的に、自動車車体のボディシェルの一部をなすサイドメンバーに望ましくは脱着自在に装着される。
【００２４】
クラッシュボックス３０は、バンパーレインフォースメントを介して筒体３１の軸方向の一方の端部３１ａから他方の端部３１ｂへ向けて衝撃荷重を入力される。
【００２５】
筒体３１は、四角形の基本横断面形状の横断面形状を有する。すなわち、本発明における「基本横断面形状」とは、筒体３１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、基本的には例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すようにコーナー部３２乃至コーナー部３５により規定される四角形を意味するが、実際にはコーナー部３２乃至コーナー部３５の成形に不可避的に伴う微小なＲ部が形成される場合や、図１に示す後述する接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂ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つの交点により規定される仮想の四角形を意味する。
【００２６】
筒体３１では、基本横断面形状とは、対向して配置された一対のコーナー部３２、３３と、一対のコーナー部３２、３３同士を結ぶ仮想線Ｌ１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３４、３５とを備える。
【００２７】
交差する角度が８０°未満あるいは１００°を超えると、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。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。
【００２８】
このように、このクラッシュボックス３０は、一対のコーナー部３２、３３を結ぶ方向と、他の一対のコーナー部３４、３５を結ぶ方向に、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３２乃至コーナー部３５を配置する四角形の基本横断面形状を有する。
【００２９】
クラッシュボックス３０では、上述したように、一対のコーナー部３２、３３を結ぶ線と、他の一対のコーナー部３４、３５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。
【００３０】
はじめに、本発明に係るクラッシュボックス３０の原理を簡単に説明する。
筒体３１であるクラッシュボックス３０の横断面形状である多角形断面は、筒体３１における稜線部をなす角と、筒体３１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３１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。
【００３１】
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３０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。
【００３２】
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３０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。
【００３３】
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３０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３０は容易に折れ曲がってしまう。
【００３４】
このため、クラッシュボックス３０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３０の横断面形状を決定することが有効である。
【００３５】
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
（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。
【００３６】
また、クラッシュボックス３０を構成する筒体３１の軸方向に衝撃荷重が入力されると、筒体３１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。
【００３７】
まず、筒体３１に衝撃荷重が入力されると、筒体３１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）横断面の面外変形を小さく制御するために横断面における平面部の長さを短くすること、及び
（ＩＶ）横断面において、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。
【００４１】
さらに、クラッシュボックス３０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３１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３１における、衝撃荷重を入力される一方の端部３１ａの側における筒体３１の断面周長を、他方の端部３１ｂの側における筒体３１の断面周長よりも小さくすることが重要である。
【００４２】
本発明は、特許文献８により開示された発明と同様に、これらの原理Ｉ乃至原理Ｖを前提とし、さらに、ロバスト性を高める要素を加味したものである。
【００４３】
筒体３１の横断面形状は、一対のコーナー部３２、３３を通過する仮想線Ｌ１、及び他の一対のコーナー部３４、３５を通過する仮想線Ｌ２の少なくともいずれか一方に略対称な形状であることが好ましい。筒体３１は、コーナー部３２乃至コーナー部３５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３１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３０として要求するスペックに応じて適宜選定すればよい。
【００４４】
このように、クラッシュボックス３０の基本横断面形状は、一対のコーナー部３２、３３を通過する仮想線Ｌ１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３４、３５を通過する仮想線Ｌ２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３０として要求するスペックに応じて適宜決定すればよい。
【００４５】
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３０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３０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３１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３１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３４、３５を配置する。
【００４６】
一対のコーナー部３２、３３の成す内角の角度θ１は９０°以上１５０°以下である。また、他の一対のコーナー部３４、３５の成す内角の角度θ２は３０°以上９０°以下である。この理由を説明する。
【００４７】
稜線部であるコーナー部３２乃至コーナー部３５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３２乃至コーナー部３５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３２乃至コーナー部３５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３０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３２、３３の成す内角の角度θ１を９０°以上１５０°以下とする。
【００４８】
角度θ１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（１．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下程度）である場合に、コーナー部３２、３３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。
【００４９】
また、他の一対のコーナー部３４、３５の成す内角の角度θ２は、一対のコーナー部３２、３３の成す内角の角度θ１と連動するので、角度θ１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。
【００５０】
好ましくは、角度θ１は９０°以上１２０°以下で、角度θ２は６０°以上９０°以下である。これにより、角度θ１の稜線の剛性と角度θ２の稜線の剛性とが適正なバランスに保たれ、筒体３１全体としてより安定した座屈変形が得られる。
【００５１】
一対のコーナー部３２、３３に比べ、他の一対のコーナー部３４、３５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３２、３３の成す角度θ１が、他の一対のコーナー部３４、３５の成す角度θ２よりも大きいことが望ましい。
【００５２】
このクラッシュボックス３０は、剛性が高い稜線部であるコーナー部３２乃至コーナー部３５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３２乃至コーナー部３５が配置される横断面形状とする。また、コーナー部３２乃至コーナー部３５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、コーナー部３２乃至コーナー部３５に対する圧縮ひずみを高めることができる。
【００５３】
筒体３１には、一対のコーナー部３２、３３の少なくともいずれか一方のコーナー部３２、３３を挟む二つの辺それぞれに、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（本実施の形態では、四つの辺のそれぞれに一つの溝部）の溝部３６、３７、３８、３９が設けられている。
【００５４】
溝部３６乃至溝部３９は４つの辺全てに設けられることが好ましいが、一対のコーナー部３２、３３の少なくともいずれか一方のコーナー部３２、３３を挟む二つの辺のみに設けられていてもよい。また、溝部３６乃至溝部３９は、一対のコーナー部３２、３３と、他の一対のコーナー部３４、３５とを除く位置に設けられることが、衝撃荷重を筒体３１が負荷された場合に軸圧壊して確実に蛇腹状に塑性変形するために望ましい。以下、溝部３６乃至溝部３９を説明する。
【００５５】
溝部３６乃至溝部３９は、基本横断面形状である四角形の各辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、各辺の長さＷ（ｍｍ）、溝部３６乃至溝部３９の個数Ｎ、及びＮ個の溝部３６乃至溝部３９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。
【００５６】
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３０は、座屈後の形状において短い波長で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。
【００５７】
クラッシュボックス３０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３０を構成する筒体３１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３０を構成する筒体３０の横断面で生じる面外変形を小さくするためには、横断面を構成する各辺の幅、すなわち隣接するコーナー部３２乃至コーナー部３５間の距離を小さくすればよい。
【００５８】
具体的には、コーナー部３２乃至コーナー部３５の間の距離Ｗを、筒体３１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３０では、溝部３６乃至溝部３９を設けない辺がある場合には、この辺における板厚ｔ（ｍｍ）及び辺の長さＷ（ｍｍ）は、下記式（２）の関係を充足する。
【００５９】
５＜（Ｗ／ｔ）＜５０                      ・・・・・・・（２）
これに対し、コーナー部３２乃至コーナー部３５の間の距離Ｗが板厚ｔの５０倍以上となる辺には、溝部３６乃至溝部３９をそれぞれ設けることによって、平面部の長さを分断し、溝部３６乃至溝部３９を除いた辺が上記式（２）の関係を充足する。
【００６０】
なお、コーナー部３２乃至コーナー部３５の間の距離Ｗが板厚の５０倍未満の場合であっても、平面部に溝部３６乃至溝部３９を設けることにより平面部をさらに細かく分断するようにしてもよい。
【００６１】
溝部３６乃至溝部３９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３２乃至コーナー部３５を含まない位置に設けることが望ましい。
【００６２】
このように、クラッシュボックス３０は、平面部の幅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に溝部３６乃至溝部３９を設けて、溝部３６乃至溝部３９により新たな稜線部を形成し、平面部の幅を、短い座屈波長を得られる範囲に制御するものである。
【００６３】
ここで、上述した効果を確実に得るためには、全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺の長さＷ（ｍｍ）、溝部３６乃至溝部３９の個数Ｎ、及びＮ個の溝部３６乃至溝部３９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。
【００６４】
なお、溝部３６乃至溝部３９の深さｄｃが浅過ぎると、上述した辺を分断する効果が弱まるため、溝部３６乃至溝部３９の深さｄｃは１０ｍｍ超とすることが望ましい。
【００６５】
このクラッシュボックス３０では、全てのコーナー部３２乃至コーナー部３５の曲率半径Ｒが、溝部３６乃至溝部３９を構成する角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きいことが望ましい。この理由を説明する。
【００６６】
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３０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３２乃至コーナー部３５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、溝部３６乃至溝部３９を構成する角部の曲率半径を大きくすると、溝部３６乃至溝部３９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。
【００６７】
以上の理由により、本発明では、クラッシュボックス３０の全体の曲げ強度を最も支配する全てのコーナー部３２乃至コーナー部３５の曲率半径Ｒを、溝部３６乃至溝部３９を構成する角部の曲率半径Ｒｃより大きくすることが望ましい。
【００６８】
筒体３１の一方の端部３１ａの側における筒体３１の断面周長（図２（ａ）における筒体３１の外周長）は、他方の端部３１ｂの側における筒体３１の断面周長（図２（ｂ）における筒体３１の外周長）よりも小さい。
【００６９】
筒体３１の断面周長は、一方の端部３１ａから他方の端部３１ｂに向かって単調に一定の比率で増加することが好ましい。これにより、衝撃荷重が筒体３１に負荷されると、一方の端部３１ａの側から圧壊が開始されるようになる。このときには、端部３１ａと端部３１ｂとを結ぶ稜線は直線状となる。
【００７０】
図２（ｂ）に示すように、筒体３１は、基本断面形状を構成する多角形の対角線のうち、最も長い対角線の長さＷ２と最も短い対角線の長さの比である矩形比（本明細書では「扁平率」という。）が、筒体３１の軸方向の位置で変化する。
【００７１】
さらに、溝部３６乃至溝部３９を構成する対向する斜面の高さ、すなわち図２（ａ）及び図２（ｂ）における溝部３６の斜辺（３６ａ、３６ｂ）の長さは相違し、溝部３７の斜辺（３７ａ、３７ｂ）の長さは相違し、溝部３８の斜辺（３８ａ、３８ｂ）の長さは相違し、さらに、溝部３９の斜辺（３９ａ、３９ｂ）の長さは相違する。これにより、筒体３１は、一方の端部３１ａにおける横断面を構成する全ての辺４６−１乃至辺４６−２２が、他方の端部３１ｂにおける横断面を構成する対向辺４７−１乃至辺４７−２２と平行に形成される。
【００７２】
筒体３１は、一方の端部３１ａから他方の端部３１ｂに向けて、一対のコーナー部３２、３３の成す角度θ１と他の一対のコーナー部３４、３５の成す角度θ２との差が増加するか、あるいは減少することが好ましい。
【００７３】
筒体３１は、図１に示すように、第１の鋼板４０と第２の鋼板４１とを適宜手段（例えばレーザ溶接やスポット溶接等）により接合することにより構成されていてもよい。この場合、第１の鋼板４０及び第２の鋼板４１を接合するための平面状に形成された接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを、第１の鋼板４０及び第２の鋼板４１それぞれの端部であって他の一対のコーナー部３４、３５の近傍に形成してもよい。この場合には、筒体３１は、他の一対のコーナー部３４、３５を仮想点として有することとなる。
【００７４】
このように、筒体３１は、薄板を曲げ成形した２部品を、例えば溶接や接着等の適宜手段によって組み立てることが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、例えば管状素材を液圧成形や押し出しなどの工法によって一体設計してもよい。
【００７５】
クラッシュボックス３０は、平面状の接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを備えるものであり、第１の鋼板４０及び第２の鋼板４１を接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂにより重ね合わせて接合することにより、構成される。接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂの幅Ｗ’は、クラッシュボックス３０をなす筒体３１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。
【００７６】
なお、この接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを設ける場合、上記式（１）、（１’）、（２）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、この接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂ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。
【００７７】
接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂを具備することにより塑性座屈変形がより安定するが、これらの接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂ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。
【００７８】
特に、接合面４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂが、一の鋼板の縁部である重ね合わせ接合部、又は複数の鋼板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３１の曲げ剛性が向上する。これにより、蛇腹状の塑性座屈変形の途中の時点での筒体３１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３１の曲げ剛性をさらに高めることができるので、望ましい。
【００７９】
筒体３１の材質も、鉄鋼板に限るものではなく、例えばアルミ合金のような非鉄金属材料や樹脂等の金属以外の素材を用いても構成してもよい。
【００８０】
筒体３１の断面周長は、衝突端を構成する一方の端部３１ａの側を他方の端部３１ｂの側よりも小さくすることにより、一方の端部３１ａの側から確実に圧壊を生じさせることができ、衝突時の衝撃吸収性能の安定性を高めることができる。このため、筒体３１全体が軸方向に向けてテーパ状に形成されることが望ましい。
【００８１】
クラッシュボックス３０では、フロントバンパーレインフォースから衝撃荷重を直接入力される一方の端部３１ａから他方の端部３１ｂへ向けて、一対のコーナー部３２、３３の成す角度θ１と、他の一対のコーナー部３４、３５の成す角度θ２との差が、増加するとともに、一方の端部３１ａの側における筒体３１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３１ｂの側における筒体３１の断面周長よりも小さくなるように、筒体３１の各部寸法が設定されている。
【００８２】
以上の説明では、筒体３１の断面周長が、一方の端部３１ａの側から他方の端部３１ｂの側へ向けて一定の比率で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３１ａと他方の端部３１ｂ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３１ａにおける断面周長が他方の端部３１ｂにおける断面周長よりも小さければよい。
一方の端部と他方の端部との途中において増加したり減少したりする例としては次のようなことが挙げられる。図３に示したように、一方の端部である衝突端近傍の断面が急激に小さくなるよう形成し、衝突の初期に変形し易くする。これにより、初期の変形を適切なものとし、その後の変形もこれに続いて適切に導くことができる。また、他方の端部である固定端は基本的に座屈しないので、断面形状を変化させる必要がなく、一定とすることもできる。
【００８３】
ここで、（一方の端部３１ａの断面周長）／（他方の端部３１ｂ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。
【００８４】
また、以上の例では、筒体３１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３１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。
【００８５】
一方の端部３１ａの側における筒体３１の断面周長が他方の端部３１ｂの側における筒体３１の断面周長よりも小さいと、一方の端部３１ａにフロントバンパーレインフォースにより衝撃荷重を入力されると、この一方の端部３１ａから他方の端部３１ｂへ向けて圧壊が確実に進行し、最終的に筒体３１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。
【００８６】
また、筒体３１の他方の端部３１ｂの側において一対のコーナー部３２、３３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３１ｂ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の上面に配置される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。
【００８７】
また、筒体３１に付与するテーパ状は、軸方向への断面全体が相似形状であるよりも、ある方向へ向けて変化する形状、具体的には、上記扁平率を軸方向で変化させることによって、斜め荷重に対するロバスト性を充分に確保することができる。
【００８８】
図４（ａ）は本発明に係るクラッシュボックスの他の一例３０−１の一方の端部（衝突端）３１ａの端面形状の一例を示す説明図であり、図４（ｂ）は本発明に係るクラッシュボックスの他の一例３０−１の他方の端部（反衝突端）３１ｂの端面形状の一例を示す説明図である。
【００８９】
例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一方の端部３１ａの扁平率が他方の端部３１ｂの扁平率よりも大きくなるように設計した場合、一方の端部３１ａの形状はより扁平形状になる。この場合、クラッシュボックス３０に斜め方向に荷重が作用すると、他方の端部３１ｂでは一対のコーナー部３２、３３と、他の一対のコーナー部３４、３５のうちで距離が短い方向の剛性が、残りの距離が長い方向の剛性に比較して低下するため、剛性が高い側が、衝撃荷重を負荷された筒体３１の早期の倒れ込みを拘束しながら、剛性が低い側が起点となって一方の端部３１ａから圧壊が開始され易くなる。
【００９０】
これに対し、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、一方の端部３１ａの側の扁平率が他方の端部３１ｂの側の扁平率より小さくなるように設計した場合には、一方の端部３１ａの側は他方の端部３１ｂの側に比べてより正方形に近づく形状となるため、衝撃荷重の入力方向に対するロバスト性が高まる。
【００９１】
一方の端部３１ａ、他方の端部３１ｂのいずれの扁平率を大きくするかは、クラッシュボックスとしての用途や確保すべき性能等を勘案して、適宜選択すればよい。
【００９２】
図５は、溝部３６乃至溝部３９を構成する対向する斜面（３６ａ、３６ｂ）、（３７ａ、３７ｂ）、（３８ａ、３８ｂ）、（３９ａ、３９ｂ）の高さが同一である場合にクラッシュボックスが成立しないことを示す説明図である。図５では、一方の端部３１ａにおける筒体３１の形状は点線により、他方の端部３１ｂにおける筒体３１の形状は実線によりそれぞれ示されており、衝突端である一方の端部３１ａの扁平率が他方の端部３１ｂの扁平率よりも大きくなっている。
【００９３】
これに対し、図６は、扁平率が一方の端部３１ａで大きいクラッシュボックス３０の一例における、一方の端部３１ａ（衝突端）、中間及び他方の端部３１ｂ（反衝突端）それぞれにおける端面形状を併せて示す説明図であり、図７は、扁平率が一方の端部３１ａで小さいクラッシュボックス３０の一例における、一方の端部３１ａ（衝突端）、中間及び他方の端部３１ｂ（反衝突端）それぞれにおける端面形状を併せて示す説明図である。
【００９４】
上述したように、筒体３１において、溝部３６及び溝部３９を構成する対向する斜面（３６ａ、３６ｂ）、（３７ａ、３７ｂ）、（３８ａ、３８ｂ）、（３９ａ、３９ｂ）の高さ（横断面内における斜辺の長さ）を相違させる理由は、斜面（３６ａ、３６ｂ）、（３７ａ、３７ｂ）、（３８ａ、３８ｂ）、（３９ａ、３９ｂ）の高さが同一である場合に、図５に示すように、衝突端側である一方の端部３１ａと反衝突側である他方の端部３１ｂとにおいて、それぞれの扁平率を変えると筒体３１に捻れが不可避的に生じてしまい、筒体３１の製作が難しくなるためである。また、このような筒体３１は、各コーナー部３２乃至各コーナー部３５により構成される筒体３１の稜線４２乃至稜線４５（図１参照）が捻れることとなるため、ロバスト性を要求されるクラッシュボックスには適さない。
【００９５】
そこで、図１乃至図４、図６及び図７に例示するように、溝部３６乃至溝部３９を構成する対向する斜面（３６ａ、３６ｂ）、（３７ａ、３７ｂ）、（３８ａ、３８ｂ）、（３９ａ、３９ｂ）の高さ（横断面内における斜辺の長さ）を相違させることによって、一方の端部３１ａにおける横断面を構成する全ての辺４６−１乃至辺４６−２２、及び、他方の端部３１ｂにおける横断面を構成する対向辺４７−１乃至辺４７−２２がそれぞれ捻じれのない平行関係となるように設計することが可能となる。
【００９６】
本発明に係るクラッシュボックス３０は以上のように構成される。このクラッシュボックスは、自動車の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又は二対対称配置されることによって、自動車車体に装着されることが好ましい。
【００９７】
具体的に説明すると、クラッシュボックス３０は、全長が一般的に８０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度の閉じた横断面形状を有する金属製の筒体３１からなり、バンパーレインフォースに溶接等の適宜手段により接合されることによってバンパーレインフォースを支持する左右のサイドメンバーの端部側に設定される領域に、取り付け板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３０は、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。
【００９８】
この場合、本発明に係るクラッシュボックス３０は、一対のコーナー部３２、３３を結ぶ仮想線Ｌ１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、配置されることが好ましい。
【００９９】
このようにして、クラッシュボックス３０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に入力される衝撃荷重によって、ボディシェルをなす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。
【０１００】
図１乃至図４、図６及び図７に示す例は、横断面の基本の四つの辺３６乃至辺３９のそれぞれに溝部が設けられる場合であるが、一つのコーナー部３２乃至コーナー部３５のいずれかを挟む二つの辺（３６，３７）、（３８，３９）、（３６，３８）または（３７，３９）のみに溝部を設けるようにしてもよい。
【０１０１】
図８は、一つのコーナー部３２を挟む二つの辺（３６，３７）に溝部を設けた場合の横断面を有するクラッシュボックス１４０を示し、扁平率が衝突端側で大きい場合を示す。また、図９は、一つのコーナー部３２を挟む二つの辺（３６，３７）に溝部を設けた場合の横断面を有するクラッシュボックス１４１を示し、扁平率が衝突端側で小さい場合を示す。さらに、図１０（ａ）はバンパーレインフォース１４２へのクラッシュボックス１４１の装着状況を示す正面図であり、図１０（ｂ）はバンパーレインフォース１４２へのクラッシュボックス１４１の装着状況を示す上面図である。
【０１０２】
図８、図９に示す横断面を有するクラッシュボックス１４０、１４１は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、バンパーレインフォース１４２に取り付けられる。クラッシュボックス１４１を例にとると、クラッシュボックス１４１−１がバンパーレインフォース１４２の左側に装着され、クラッシュボックス１４１−２がバンパーレインフォース１４２の右側に装着される。
【０１０３】
図１０（ｂ）に示すように、自動車の左前方から衝突した場合、左側に装着されたクラッシュボックス１４１−１には自動車前方側を時計回りの向きに回転させるようにクラッシュボックス１４１−１を曲げる衝撃力が負荷されるが、クラッシュボックス１４１−１は、横断面で溝部を設けた辺（３６、３７）の剛性が高いため、曲がることなく衝撃を吸収することができる。
【実施例】
【０１０４】
数値解析を行うことにより本発明に係るクラッシュボックスの効果を検証した。
図１、図２及び図６に示す形状のクラッシュボックス３０を１５度傾斜して床面に固定し、剛体壁をクラッシュボックス３０の軸方向へ１６ｋｍ／ｈの速度で衝突させて、クラッシュボックス３０を軸方向へ１５０ｍｍ圧壊させる解析を行い、クラッシュボックス３０の塑性座屈挙動を調査した。【０１０５】
なお、比較例１、２として正方形の基本断面形状を有するクラッシュボックスを用い、同様の解析を行った。なお、各クラッシュボックスの板厚は、いずれも１．２ｍｍとし、クラッシュボックス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。【０１０６】
ここで、比較例２に示す形状が、本発明者らが特許文献８の実施例にて開示した発明例４に該当するものである。【０１０７】
図１１及び表１に、本発明例、比較例１及び比較例２にかかるクラッシュボックスの形状を示す。また、図１２に、発明例１、比較例１及び比較例２について、圧壊ストロークが０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ及び１５０ｍｍにおけるクラッシュボックスの圧壊状況を示す。【０１０８】
なお、表１には、圧壊初期の変形が安定する圧下量４０ｍｍ乃至６０ｍｍの間の圧壊荷重の平均値Ｆ１と、圧下量１２０ｍｍ乃至１４０ｍｍの間の圧壊荷重の平均値Ｆ２の圧壊荷重比（Ｆ１／Ｆ２）を示す。【０１０９】
【表１】
2014030592.tif 000003
【０１１０】
表１及び図１２に示すように、比較例１及び比較例２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、圧壊荷重比が０．５以下であった。
【符号の説明】
【０１１１】
３０  本発明に係るクラッシュボックス
３１  筒体
３１ａ  一方の端部（衝突端）
３１ｂ  他方の端部（反衝突端）
３２、３３、３４、３５  コーナー部
３６、３７、３８、３９  溝部
３６ａ、３６ｂ  斜辺
３７ａ、３７ｂ  斜辺
３８ａ、３８ｂ  斜辺
３９ａ、３９ｂ  斜辺
４０  第１の鋼板
４１  第２の鋼板
４０ａ、４１ａ、４０ｂ、４１ｂ  接合面
４２、４３、４４、４５  稜線
４６−１乃至４６−２２  一方の端部における横断面を構成する全ての辺
４７−１乃至４７−２２  他方の端部における横断面を構成する対向辺
【図１】
2014030592.tif 000004
【図２】
2014030592.tif 000005
【図３】
2014030592.tif 000006
【図４】
2014030592.tif 000007
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月7日(2016.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、横断面において、
前記一対のコーナー部の成す角度は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は３０°以上９０°以下であること、
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又は複数の溝部を有すること、
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、
前記四角形の基本断面形状が前記筒体の軸方向の位置で変形し、前記一対のコーナー部を結ぶ対角線と前記他の一対のコーナー部を結ぶ対角線の比が、前記筒体の軸方向の位置で変化すること、及び
前記溝部を構成する対向する斜面の高さ（横断面内における斜辺の長さ）が異なることによって、前記一方の端部における横断面を構成する全ての辺が、前記他方の端部における横断面を構成する対向辺と平行に形成されること、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】
前記溝部は４つの辺全てに設けられる請求項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】
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形成された接合面を備える請求項１乃至請求項３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５】
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乃至請求項４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】
前記溝部は、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乃至請求項５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】
請求項１乃至請求項６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８】
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７に記載されたクラッシュボックスを備える自動車車体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
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、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、横断面において、（ｉ）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°以下であること、（ｉｉ）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又は複数の溝部を有すること、（ｉｉｉ）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筒体の断面周長よりも小さいこと、（ｉｖ）四角形の基本断面形状が前記筒体の軸方向の位置で変形し、一対のコーナー部を結ぶ対角線と他の一対のコーナー部を結ぶ対角線の比が、筒体の軸方向の位置で変化すること、及び（ｖ）溝部を構成する対向する斜面の高さ（横断面内における斜辺の長さ）が異なることによって、一方の端部における横断面を構成する全ての辺が、他方の端部における横断面を構成する対向辺と平行に形成されることを特徴とするクラッシュボックスである。
【国際調査報告】
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