(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向に垂直な断面が均等肉厚に形成された複合材料製の筒状部材を用いつつ、斜めに偏った圧潰進展を抑制する。【解決手段】クラッシュボックス１は、車両前部の左右両側にそれぞれ搭載され、車両の前後方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するものであり、複合材料で構成され、前後方向に沿った筒状であるとともに前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された筒状部材１１と、複合材料で構成され、筒状部材１１の車両内側に一体的に設けられた補強部材１２とを備える。当該クラッシュボックス１は、前後方向に垂直な各断面において、筒状部材１１の中心軸よりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されている。【選択図】図２
2015172402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部の左右両側にそれぞれ搭載され、車両の前後方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材であって、
樹脂を繊維で強化した複合材料で構成され、前後方向に沿った筒状であるとともに前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された第一部材と、
樹脂を繊維で強化した複合材料で構成され、前記第一部材の車両内側に一体的に設けられた第二部材と、
を備え、
前後方向に垂直な各断面において、前記第一部材の中心軸よりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されていることを特徴とするエネルギー吸収部材。
【請求項２】
前記第二部材が、前記第一部材よりも高い縦弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項３】
前記第二部材が、前記第一部材の車両内側の外周面に貼付されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載されて衝突時などの衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の前部に搭載されて、主に前方からの衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材が知られている。このエネルギー吸収部材は、一般に自動車の前後方向に沿った筒状に形成されており、衝撃荷重を受けて軸方向に圧潰することによって当該衝撃荷重（衝撃エネルギー）を吸収する。当該エネルギー吸収部材としては、従来から金属（例えばアルミニウム合金）製のものが用いられてきたが、近年では、より優れたエネルギー吸収性能を有し且つ軽量な複合材料（例えば繊維強化プラスチック）製のものが開発され、実用化されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなエネルギー吸収部材は、一般に、自動車のバンパービームとフロントフレームの間の左右両側にそれぞれ設けられる。そのため、各エネルギー吸収部材では、バンパービームの左右両側が斜めに傾斜している影響などから、図４（ａ）に示すように、前面衝突時にその車両内側の部分に作用する荷重が、車両外側の部分に作用するものよりも大きく且つ斜め外側向きのものとなる。
【０００５】
このとき、エネルギー吸収部材が単純な均等肉厚の筒状のものであると、前後方向に垂直な断面での荷重分布が一様となることから、図４（ｂ）に示すように、当該エネルギー吸収部材の圧潰は、車両内側の方に斜めに偏った状態で進んでしまう。そして、エネルギー吸収部材が斜めに偏って圧潰してしまうと、吸収可能な荷重が安定しなかったり、圧潰残量（潰れ残り）が大きくなったりといった問題が生じてしまう。
【０００６】
この問題は、車両内側の方がより厚肉に形成された筒状のエネルギー吸収部材を用いることで解決できるようにも思われる。しかし、当該エネルギー吸収部材は、繊維強化プラスチックなどの複合材料製であるため、生産性の点で好ましい引抜成形などの製法では、上述のような偏肉の筒状に形成することが難しい。つまり、当該エネルギー吸収部材を偏肉の筒状に形成することは、生産性の点で好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、軸方向に垂直な断面が均等肉厚に形成された複合材料製の筒状部材を用いつつ、斜めに偏った圧潰進展を抑制することができるエネルギー吸収部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両前部の左右両側にそれぞれ搭載され、車両の前後方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材であって、
樹脂を繊維で強化した複合材料で構成され、前後方向に沿った筒状であるとともに前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された第一部材と、
樹脂を繊維で強化した複合材料で構成され、前記第一部材の車両内側に一体的に設けられた第二部材と、
を備え、
前後方向に垂直な各断面において、前記第一部材の中心軸よりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。
ここで、「縦弾性率」とは、前後方向に沿った荷重（圧縮荷重）に対する弾性率のことである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエネルギー吸収部材において、
前記第二部材が、前記第一部材よりも高い縦弾性率を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエネルギー吸収部材において、
前記第二部材が、前記第一部材の車両内側の外周面に貼付されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、前後方向に沿った筒状であるとともに前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された複合材料製の第一部材の車両内側に、同じく複合材料製の第二部材が一体的に設けられており、前後方向に垂直な各断面において、第一部材の中心軸よりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されている。これにより、単純な均等肉厚の筒状に形成されていた従来と異なり、車両内側に偏った衝撃荷重を受けた場合であっても、当該エネルギー吸収部材の圧潰が斜めに偏った状態で進んでしまうことを抑制できる。したがって、軸方向に垂直な断面が均等肉厚に形成された複合材料製の筒状部材（第一部材）を用いつつ、斜めに偏った圧潰進展を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、第二部材が第一部材よりも高い縦弾性率を有するので、均等肉厚の単一の筒状に形成されていた従来に比べ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態におけるクラッシュボックスが搭載された車両の要部を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のII−II線での断面図である。
【図３】実施形態におけるクラッシュボックスの変形例を示す断面図である。
【図４】従来のクラッシュボックスでの圧潰進展を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態におけるクラッシュボックス１が搭載された車両１００の要部を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のII−II線での断面図である。
なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」との記載は、特に断りのない限り、クラッシュボックス１が搭載された車両１００から見た方向を意味するものとする。
【００１５】
図１に示すように、クラッシュボックス１は、本発明に係るエネルギー吸収部材であり、車両（自動車）１００のバンパービーム１０１とフロントフレーム１０２の間の左右両側に２つ搭載されて、主に車両前方からの衝撃を吸収する。具体的には、図１及び図２に示すように、クラッシュボックス１は、その主部である筒状部材１１と、筒状部材１１を補強する補強部材１２とを備えて構成されている。
【００１６】
このうち、筒状部材１１は、前後方向に沿った中心軸Ａｘを有するとともに、前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された円筒状となっている。この筒状部材１１は、樹脂を繊維で強化した複合材料である繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）で構成されている。繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、アラミド繊維等があるが、エネルギー吸収量と強度に優れる炭素繊維を用いることが好ましい。また、筒状部材１１は、前端面がバンパービーム１０１に取り付けられており、後端面がフロントフレーム１０２に取り付けられている。
【００１７】
一方、補強部材１２は、半円筒状に形成されて、筒状部材１１の全長に亘ってその車両内側に一体的に設けられており、本実施形態では、筒状部材１１の車両内側の外周面に貼付されている。この補強部材１２は、筒状部材１１と同様に、樹脂を繊維で強化した複合材料であるＦＲＰで構成されており、特に炭素繊維を用いたＦＲＰで構成されていることが好ましい。但し、補強部材１２は、前後方向に沿った荷重（圧縮荷重）に対する弾性率（以下、「縦弾性率」という。）が、筒状部材１１よりも高いものとなっている。
【００１８】
このような補強部材１２を設けることにより、クラッシュボックス１は、前後方向に垂直な各断面において、中心軸Ａｘよりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されている。特に本実施形態では、車両内側の部分における上記の積が、車両外側の部分におけるものの約１．４倍となっている。
【００１９】
以上の構成を具備するクラッシュボックス１では、例えば車両１００が前方の物体に衝突などすると、前方からの衝撃荷重がバンパービーム１０１を介して当該クラッシュボックス１に加わる。そして、クラッシュボックス１は、この衝撃荷重を受けて軸方向（前後方向）に圧潰することで、当該衝撃荷重（衝撃エネルギー）を吸収する。
【００２０】
このとき、クラッシュボックス１の車両内側の部分には、車両外側の部分へのものよりも大きく且つ斜め外側向きの荷重が作用する（図４（ａ）参照）。そのため、仮にクラッシュボックス１が単純な均等肉厚の筒状であった場合には、当該クラッシュボックス１の圧潰は、車両内側の方に斜めに偏った状態で進んでしまう（図４（ｂ）参照）。
しかし、本実施形態のクラッシュボックス１は、前後方向に垂直な各断面において、車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積，つまり当該車両内側の部分を前後方向に変形させる荷重が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されている。そのため、クラッシュボックス１の圧潰が斜めに偏った状態で進んでしまうことを抑制でき、前後方向に略垂直な圧潰面を保ちつつ当該クラッシュボックス１を圧潰させることができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態のクラッシュボックス１によれば、前後方向に沿った筒状であるとともに前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成された複合材料製の筒状部材１１の車両内側に、同じく複合材料製の補強部材１２が一体的に設けられており、前後方向に垂直な各断面において、中心軸Ａｘよりも車両内側の部分における縦弾性率と断面積との積が、車両外側の部分におけるものよりも大きくなるように構成されている。これにより、単純な均等肉厚の筒状に形成されていた従来と異なり、車両内側に偏った衝撃荷重を受けた場合であっても、当該クラッシュボックス１の圧潰が斜めに偏った状態で進んでしまうことを抑制できる。
したがって、軸方向に垂直な断面が均等肉厚に形成された複合材料製の筒状部材１１を用いつつ、斜めに偏った圧潰進展を抑制することができる。ひいては、均等肉厚の単一の筒状に形成されていた従来に比べ、同様に均等肉厚に形成された筒状部材１１を用いることで良好な生産性を保ちつつ、エネルギー吸収性能の安定化や圧潰残量（潰れ残り）の低減化を図ることができる。
【００２２】
また、補強部材１２が筒状部材１１よりも高い縦弾性率を有するので、均等肉厚の単一の筒状に形成されていた従来に比べ、軽量化を図ることができる。
以下、この軽量化効果について具体的に説明する。
本実施形態のクラッシュボックス１は、高い弾性率の補強部材１２を設けることにより、均等肉厚の単一の筒状に形成された従来のものに比べて圧潰時の荷重が上昇する。一方で、この従来のものに対し、全体での荷重−変位特性を保持する必要性から、筒状部材１１の肉厚を薄くする必要が生じる。
ここで、縦弾性率と断面積の積と、圧潰荷重との間に相関があることから、「補強部材１２を設けた（追加した）ことによる重量増加分」＜「筒状部材１１の肉厚を薄くしたことによる重量減少分」が成立する。
したがって、本実施形態のクラッシュボックス１は、前後方向に垂直な断面積が、均等肉厚の単一の筒状に形成された従来のものよりも小さくなり、これらは同様の複合材料製で密度もほほ同じであることから、従来のものに比べて軽量になる。但し、クラッシュボックス１と従来のものとで全長が同じことや、いずれのものも前後方向に沿って一様な形状に形成されていることが前提であるのは勿論である。
【００２３】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、筒状部材１１が円筒状であることとしたが、当該筒状部材１１は筒状であれば円筒状でなくともよく、図３に示すように、角筒状であってもよい。
また、筒状部材１１は、前後方向に垂直な断面が略均等肉厚に形成されていればよく、前後方向に沿って肉厚が変化する形状に形成されていたり、中空円錐台状に形成されていたりしてもよい。
【００２５】
また、補強部材１２は、筒状部材１１の車両内側に一体的に設けられていれば、筒状部材１１の外周半分を覆うような半筒状でなくともよく、より局所的に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１        クラッシュボックス（エネルギー吸収部材）
１１    筒状部材（第一部材）
Ａｘ  中心軸
１２    補強部材（第二部材）
１００    車両
１０１  バンパービーム
１０２  フロントフレーム
【図１】
2015172402.tif 000003
【図２】
2015172402.tif 000004
【図３】
2015172402.tif 000005
【図４】
2015172402.tif 000006