(57)【要約】【課題】衝突時のエネルギー吸収性能を向上させることができる車両用の衝撃吸収構造を得る。【解決手段】角筒部２０の外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とは仕切壁部３０により繋がれ、外側縦壁部２２からは突出部４０が突出している。仕切壁部３０は、突出部４０側の第一面３０Ａが平面状とされると共に第二面３０Ｂのうち板厚変化部３６を構成する面３６Ｓが厚肉部３４の側から薄肉部３２の側へ向けて板厚変化部３６の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜している。仕切壁部３０の第一面３０Ａと外側縦壁部２２との境界部Ｋ１を回転中心として薄肉部３２を突出部４０側に回転移動させた場合に薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部でかつ第一面３０Ａを構成する部位Ｋ２が突出部４０における仕切壁部３０との対向面４０Ｘに当接するように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角筒状とされて車両に設けられ、車両外側に配置される外側縦壁部と、車両内側に配置される内側縦壁部と、を備えた角筒部と、
前記外側縦壁部と前記内側縦壁部とを繋いで前記角筒部の内部を仕切ると共に、前記外側縦壁部に連続して形成された部位である薄肉部の板厚が、前記内側縦壁部に連続して形成された部位である厚肉部の板厚よりも薄く設定され、更に前記薄肉部と前記厚肉部との間に板厚変化部が介在された仕切壁部と、
前記外側縦壁部から前記角筒部の内側に向けて突出し、前記仕切壁部の板厚方向の一方側に設定された突出部と、
を有し、
前記仕切壁部は、前記突出部の側の第一面が平面状とされると共に前記第一面とは反対側の第二面のうち前記板厚変化部を構成する面が前記厚肉部の側から前記薄肉部の側へ向けて前記板厚変化部の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面とされており、
前記仕切壁部の前記第一面と前記外側縦壁部との境界部を回転中心としてかつ前記外側縦壁部と前記内側縦壁部とを前記仕切壁部で繋ぐ方向における前記薄肉部の長さを回転半径として前記薄肉部を前記突出部の側に回転移動させた場合に前記薄肉部と前記板厚変化部との境界部でかつ前記第一面を構成する部位が前記突出部における前記仕切壁部の側を向く部分に当接するように、前記突出部が設定されている、車両用の衝撃吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の衝撃吸収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、衝突時のエネルギーを吸収するためのバンパステイの構造が開示されている。簡単に説明すると、この先行技術におけるバンパステイは、アルミニウム合金の押出形材からなって中空部を有しており、中空部の貫通方向が車体上下方向とされると共にバンパとフレームとの間に配置されている。そして、このバンパステイには、中空部において車体前後方向に沿う仕切壁が設けられており、この仕切壁は、バンパ寄りの部位が薄肉部とされると共にフレーム寄りの部位が厚肉部とされ、薄肉部と厚肉部との間が板厚変化部とされている。これにより、この先行技術では、衝突時にまず仕切壁の薄肉部側を座屈変形させて衝突エネルギーを吸収させようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、仕切壁の薄肉部側の変形によるエネルギー吸収量はさほど大きくない。また、上記先行技術による場合、薄肉部と板厚変化部との境界付近で変形し、中空部における前壁部分と板厚変化部とが接近した後、厚肉部の前端側付近が前壁部分の後面を滑ってしまうとその後に吸収できるエネルギー量が確保しにくくなる。よって、上記先行技術による場合、衝突時のエネルギー吸収性能を向上させる観点からは改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、衝突時のエネルギー吸収性能を向上させることができる車両用の衝撃吸収構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載する本発明の車両用の衝撃吸収構造は、角筒状とされて車両に設けられ、車両外側に配置される外側縦壁部と、車両内側に配置される内側縦壁部と、を備えた角筒部と、前記外側縦壁部と前記内側縦壁部とを繋いで前記角筒部の内部を仕切ると共に、前記外側縦壁部に連続して形成された部位である薄肉部の板厚が、前記内側縦壁部に連続して形成された部位である厚肉部の板厚よりも薄く設定され、更に前記薄肉部と前記厚肉部との間に板厚変化部が介在された仕切壁部と、前記外側縦壁部から前記角筒部の内側に向けて突出し、前記仕切壁部の板厚方向の一方側に設定された突出部と、を有し、前記仕切壁部は、前記突出部の側の第一面が平面状とされると共に前記第一面とは反対側の第二面のうち前記板厚変化部を構成する面が前記厚肉部の側から前記薄肉部の側へ向けて前記板厚変化部の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面とされており、前記仕切壁部の前記第一面と前記外側縦壁部との境界部を回転中心としてかつ前記外側縦壁部と前記内側縦壁部とを前記仕切壁部で繋ぐ方向における前記薄肉部の長さを回転半径として前記薄肉部を前記突出部の側に回転移動させた場合に前記薄肉部と前記板厚変化部との境界部でかつ前記第一面を構成する部位が前記突出部における前記仕切壁部の側を向く部分に当接するように、前記突出部が設定されている。
【０００７】
上記構成によれば、角筒部における外側縦壁部と内側縦壁部とは仕切壁部によって繋がれており、仕切壁部は角筒部の内部を仕切っている。このため、角筒部における外側縦壁部に衝突時の荷重が入力された場合、衝突荷重の一部は外側縦壁部から仕切壁部を介して内側縦壁部に伝達される。また、仕切壁部においては、外側縦壁部に連続して形成された部位である薄肉部の板厚が、内側縦壁部に連続して形成された部位である厚肉部の板厚よりも薄く設定され、薄肉部と厚肉部との間に板厚変化部が介在されている。したがって、外側縦壁部に衝突荷重が入力された場合には薄肉部と板厚変化部との境界部を起点として変形し得る。
【０００８】
一方、外側縦壁部から角筒部の内側に向けて突出した突出部が仕切壁部の板厚方向の一方側に設定されている。そして、仕切壁部は、突出部の側の第一面が平面状とされると共に第一面とは反対側の第二面のうち板厚変化部を構成する面が厚肉部の側から薄肉部の側へ向けて板厚変化部の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面となっている。このため、外側縦壁部に衝突荷重が入力された場合、仕切壁部は、薄肉部が仕切壁部の第一面と外側縦壁部との境界部を回転中心として突出部の側に回転するように変形しようとする。
【０００９】
ここで、本発明では、仕切壁部の第一面と外側縦壁部との境界部を回転中心としてかつ外側縦壁部と内側縦壁部とを仕切壁部で繋ぐ方向における薄肉部の長さを回転半径として薄肉部を突出部の側に回転移動させた場合に薄肉部と板厚変化部との境界部でかつ第一面を構成する部位が突出部における仕切壁部の側を向く部分に当接するように、突出部が設定されている。したがって、外側縦壁部に衝突荷重が入力された場合には、仕切壁部の薄肉部と板厚変化部との境界部付近が突出部に当接する。これにより、厚肉部を変形させようとする荷重が発生するので、エネルギー吸収量を増加させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の車両用の衝撃吸収構造によれば、衝突時のエネルギー吸収性能を向上させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示される車両用の衝撃吸収構造を備えた構造体における衝突時の変形を説明するための図であり、角筒部の軸方向視で示す。図２（Ａ）は変形前の状態を示す。図２（Ｂ）は変形後の状態を示す。
【図３】対比構造を備えた構造体における衝突時の変形を説明するための図であり、角筒部の軸方向視で示す。図３（Ａ）は変形前の状態を示す。図３（Ｂ）は変形後の状態を示す。
【図４】図４（Ａ）は、図１等に示される車両用の衝撃吸収構造及び図３に示される対比構造について変形量と発生荷重との関係を示すグラフである。図４（Ｂ）は、図１等に示される車両用の衝撃吸収構造及び図３に示される対比構造について変形量とエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造を角筒部の軸方向視で示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造について図１〜図４を用いて説明する。図１には、本実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造を備えた構造体１０が斜視図で示されている。なお、この構造体１０に適用された衝撃吸収構造は、例えば、車体前部において車体幅方向を長手方向として配置されるバンパリインフォースメント、自動車のフロアパネルの車体下方側に配置された電池を側面衝突時における車体側部の変形から保護するための電池保護部材等に適用することができる。
【００１３】
図１に示される構造体１０は、押出成形によって形成されたアルミニウム合金製の部材とされて車両に設けられており、角筒状とされた角筒部２０を有している。角筒部２０は、車両外側に配置される外側縦壁部２２と、車両内側に配置される内側縦壁部２４と、外側縦壁部２２と内側縦壁部２４との一端同士（図中では上端同士）を繋ぐ第一連結壁部２６と、外側縦壁部２２と内側縦壁部２４との他端同士（図中では下端同士）を繋ぐ第二連結壁部２８と、を備えている。図２（Ａ）に示されるように、内側縦壁部２４は、車体側の構成部材１２に締結具１４を用いて締結されている。
【００１４】
図１に示されるように構造体１０は、第一連結壁部２６と第二連結壁部２８との間において外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とを繋いで角筒部２０の内部を仕切る仕切壁部３０を備えている。仕切壁部３０においては、外側縦壁部２２に連続して形成された部位である薄肉部３２の板厚が、内側縦壁部２４に連続して形成された部位である厚肉部３４の板厚よりも薄く設定され、更に薄肉部３２と厚肉部３４との間に板厚変化部３６が介在されている。薄肉部３２及び厚肉部３４は、それぞれ一定の板厚に設定された平板部とされている。また、板厚変化部３６は、本実施形態では、外側縦壁部２２と内側縦壁部２４との間の中央位置よりも外側縦壁部２２の側に設定されている。また、薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部及び厚肉部３４と板厚変化部３６との境界部は、角筒部２０の軸方向に沿って延在している。
【００１５】
また、外側縦壁部２２からは角筒部２０の内側に向けて突出した突出部４０が仕切壁部３０の板厚方向の一方側（より具体的には仕切壁部３０に対して第一連結壁部２６の側）に設定されている。仕切壁部３０は、突出部４０の側の第一面３０Ａが平面状とされると共に第一面３０Ａとは反対側の第二面３０Ｂのうち板厚変化部３６を構成する面３６Ｓが厚肉部３４の側から薄肉部３２の側へ向けて板厚変化部３６の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面とされている。
【００１６】
図２（Ａ）に示されるように、仕切壁部３０の第一面３０Ａと外側縦壁部２２との境界部Ｋ１を回転中心としてかつ外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とを仕切壁部３０で繋ぐ方向における薄肉部３２の長さを回転半径として薄肉部３２を突出部４０の側に回転移動させた場合に薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部でかつ第一面３０Ａを構成する部位Ｋ２が突出部４０における仕切壁部３０の側を向く部分（対向面４０Ｘ）に当接するように、突出部４０が設定されている。なお、図２（Ａ）では、薄肉部３２を前記のように回転移動させた場合に、薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部でかつ第一面３０Ａを構成する部位Ｋ２が移動する軌跡を二点鎖線３８で示す。
【００１７】
本実施形態では、突出部４０は、外側縦壁部２２と一体成形されており、外側縦壁部２２に連続して形成されたブロック状の基部４０Ａと、基部４０Ａから外側縦壁部２２の側とは反対側に突出された板状突出部４０Ｂと、を備えている。突出部４０は、角筒部２０の軸方向から見て、基部４０Ａにおける外側縦壁部２２に沿う方向の中間部から板状突出部４０Ｂが突出した構成とされている。
【００１８】
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
【００１９】
上記構成によれば、図２（Ａ）等に示されるように角筒部２０における外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とは仕切壁部３０によって繋がれており、仕切壁部３０は角筒部２０の内部を仕切っている。このため、角筒部２０における外側縦壁部２２に衝突時の荷重が入力された場合、衝突荷重の一部は外側縦壁部２２から仕切壁部３０を介して内側縦壁部２４に伝達される。また、仕切壁部３０においては、外側縦壁部２２に連続して形成された部位である薄肉部３２の板厚が、内側縦壁部２４に連続して形成された部位である厚肉部３４の板厚よりも薄く設定され、薄肉部３２と厚肉部３４との間に板厚変化部３６が介在されている。これにより、外側縦壁部２２に衝突相手６０の側から衝突荷重が入力された場合には薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部を起点として変形し得る。
【００２０】
一方、外側縦壁部２２からは角筒部２０の内側に向けて突出した突出部４０が仕切壁部３０の板厚方向の一方側に設定されている。そして、仕切壁部３０は、突出部４０の側の第一面３０Ａが平面状とされると共に第一面３０Ａとは反対側の第二面３０Ｂのうち板厚変化部３６を構成する面３６Ｓが厚肉部３４の側から薄肉部３２の側へ向けて板厚変化部３６の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面となっている。このため、外側縦壁部２２に衝突荷重が入力された場合には、ＣＡＥ解析の結果である図２（Ｂ）に示されるように、仕切壁部３０は、薄肉部３２が仕切壁部３０の第一面３０Ａと外側縦壁部２２との境界部Ｋ１を回転中心として突出部４０の側に回転するように変形しようとする。
【００２１】
ここで、図２（Ａ）に示されるように、本実施形態では、仕切壁部３０の第一面３０Ａと外側縦壁部２２との境界部Ｋ１を回転中心としてかつ外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とを仕切壁部３０で繋ぐ方向における薄肉部３２の長さを回転半径として薄肉部３２を突出部４０の側に回転移動させた場合に薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部でかつ第一面３０Ａを構成する部位Ｋ２が突出部４０における仕切壁部３０の側を向く部分（対向面４０Ｘ）に当接するように、突出部４０が設定されている。したがって、図２（Ｂ）に示されるように、外側縦壁部２２に衝突相手６０の側から衝突荷重が入力された場合、仕切壁部３０の薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部付近が突出部４０に当接する。これにより、厚肉部３４を変形させようとする荷重が発生するので、エネルギー吸収量を増加させることが可能となる。つまり、衝突時のエネルギーを効率的に吸収することができる。
【００２２】
ここで、図３に示される対比構造を参照しながら補足説明する。
【００２３】
図３に示される対比構造１００は、図３（Ａ）に示されるように、本実施形態の仕切壁部３０（図２（Ａ）等参照）に代えて仕切壁部１３０が設けられている点、及び、突出部４０（図２（Ａ）等参照）が設けられていない点を除いて、本実施形態と同様の構成とされている。よって、本実施形態と同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
対比構造１００の仕切壁部１３０は、外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とを繋いで角筒部２０の内部を仕切っている。仕切壁部１３０においては、外側縦壁部２２に連続して形成された部位である薄肉部１３２の板厚が、内側縦壁部２４に連続して形成された部位である厚肉部１３４の板厚よりも薄く設定され、更に薄肉部１３２と厚肉部１３４との間に板厚変化部１３６が介在されている。薄肉部１３２及び厚肉部１３４は、それぞれ一定の板厚に設定されている。また、板厚変化部１３６は、外側縦壁部２２と内側縦壁部２４との間の中央位置よりも外側縦壁部２２の側に設定され、板厚方向の両側の面が厚肉部１３４の側から薄肉部１３２の側へ向けて板厚変化部１３６の板厚を徐々に薄くする方向に傾斜した傾斜面とされている。また、薄肉部１３２と板厚変化部１３６との境界部及び厚肉部１３４と板厚変化部１３６との境界部は、角筒部２０の軸方向（紙面に垂直な方向）に沿って延在している。
【００２５】
このような対比構造１００では、角筒部２０における外側縦壁部２２に衝突相手６０の側から衝突荷重が入力された場合、ＣＡＥ解析の結果である図３（Ｂ）に示されるように、仕切壁部１３０における薄肉部１３２と板厚変化部１３６との境界付近で変形し、外側縦壁部２２に薄肉部１３２と板厚変化部１３６との境界部付近が当接する。なお、このとき、薄肉部１３２と板厚変化部１３６との境界部付近が破断する場合もあり得る。その後、図示を省略するが、板厚変化部１３６ないしは厚肉部１３４が外側縦壁部２２の内面を滑ってしまうとその後に吸収できるエネルギー量が確保しにくくなる。
【００２６】
これに対して、本実施形態では、図２（Ｂ）に示される仕切壁部３０の薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部付近は、外側縦壁部２２には当接しないで突出部４０に当接する。したがって、本実施形態では、前述したように厚肉部３４を変形させようとする荷重が発生してエネルギー吸収量を増加させることが可能となる。また、薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部での破断可能性を低減することもできる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造における変形量と発生荷重との関係及び変形量とエネルギー吸収量との関係を図３に示される対比構造と対比しながら説明する。図４（Ａ）には変形量と発生荷重との関係がグラフで示され、図４（Ｂ）には変形量とエネルギー吸収量との関係がグラフで示されている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、グラフ中の実線は本実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造の特性を示し、グラフ中の二点鎖線は図３に示される対比構造の特性を示す。
【００２８】
図４（Ａ）に示されるように、本実施形態では対比構造よりも早いタイミングで発生荷重を高めることができる（図４（Ａ）のグラフにおいて矢印Ａ１、Ａ２で指す部分参照）。これは、図３（Ｂ）に示される対比構造１００の仕切壁部１３０の薄肉部１３２と板厚変化部１３６との境界部付近が外側縦壁部２２に当接するタイミングよりも早いタイミングで、図２（Ｂ）に示される本実施形態の仕切壁部３０の薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部付近が突出部４０と当接することによる。また、図４（Ａ）に示されるように、本実施形態では対比構造よりも発生荷重が概ね高くなっているのは、対比構造では、図３（Ｂ）に示される薄肉部１３２よりも断面積が大きい厚肉部１３４を変形させようとする荷重がさほど発生しないのに対して、本実施形態では、図２（Ｂ）に示される薄肉部３２よりも断面積が大きい厚肉部３４を変形させようとする荷重が良好に発生するためである。そして、図４（Ａ）に示されるように、本実施形態では対比構造に対して発生荷重が向上したことで、図４（Ｂ）に示されるように、本実施形態では対比構造よりもエネルギー吸収量が増加していることが判る。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造によれば、衝突時のエネルギー吸収性能を向上させることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造について、図５を用いて説明する。図５には、本実施形態に係る車両用の衝撃吸収構造が角筒部２０の軸方向視の断面図で示されている。この図に示されるように、本実施形態は、突出部４０（図２（Ａ）参照）に代えて、ボルト５２及びナット５４で構成された突出部５０を備える点で、第１の実施形態とは異なる。他の構成は、第１の実施形態と同様の構成となっている。よって、第１の実施形態と同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図５に示されるように、外側縦壁部２２からは角筒部２０の内側に向けて突出した突出部５０が仕切壁部３０の板厚方向の一方側（より具体的には仕切壁部３０に対して第一連結壁部２６の側）に設定されている。この突出部５０は、第１の実施形態における突出部４０（図２（Ａ）参照）と実質的に同様の位置に設けられている。すなわち、仕切壁部３０の第一面３０Ａと外側縦壁部２２との境界部Ｋ１を回転中心としてかつ外側縦壁部２２と内側縦壁部２４とを仕切壁部３０で繋ぐ方向における薄肉部３２の長さを回転半径として薄肉部３２を突出部５０の側に回転移動させた場合に薄肉部３２と板厚変化部３６との境界部でかつ第一面３０Ａを構成する部位Ｋ２が突出部５０における仕切壁部３０の側を向く部分５０Ｘに当接するように、突出部５０が設定されている。
【００３２】
角筒部２０の外側縦壁部２２には、突出部５０の一部を構成するボルト５２の軸部５２Ａを通すためのボルト挿通孔２２Ｈが貫通形成されている。そして、ボルト挿通孔２２Ｈを角筒部２０の外側から貫通したボルト５２の軸部５２Ａにナット５４が角筒部２０の内側において螺合されている。これにより、ボルト５２の頭部５２Ｂとナット５４との間に外側縦壁部２２が挟まれて締め付けられると共に、ボルト５２の軸部５２Ａの一部及びナット５４が外側縦壁部２２から角筒部２０の内側に向けて突出した突出部５０を構成している。
【００３３】
本実施形態の構成によっても、前述した第１の実施形態と概ね同様の作用及び効果が得られる。
【００３４】
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
２０    角筒部
２２    外側縦壁部
２４    内側縦壁部
３０    仕切壁部
３０Ａ  第一面
３０Ｂ  第二面
３２    薄肉部
３４    厚肉部
３６    板厚変化部
３６Ｓ  第二面のうち板厚変化部を構成する面
４０    突出部
４０Ｘ  対向面（突出部における仕切壁部の側を向く部分）
５０    突出部
５０Ｘ  突出部における仕切壁部の側を向く部分
Ｋ１    仕切壁部の第一面と外側縦壁部との境界部
Ｋ２    薄肉部と板厚変化部との境界部でかつ第一面を構成する部位
【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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