(57)【要約】【課題】クラッシュボックスを構成する筒体の板厚が１．４ｍｍよりも薄い場合であってもバックプレートにアーク溶接により突き合わせ溶接しても、筒体の端部における穴空きや板厚減少の発生を防止でき、これにより、例えば特許文献１により提案した特許発明が有する衝撃吸収性能を十分に発揮する。【解決手段】サイドメンバーとバンパーとの間に配置され、金属板４ａ、４ｂの成形体である筒体２を備えるクラッシュボックス１である。筒体２の少なくとも軸方向の一方の端面２ａを含む端部における周方向の一部又は全部に、金属板４ａ、４ｂが折り重ねられた形状に形成される折り重ね部６ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一方の端面から軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により座屈することにより衝突エネルギーを吸収するための、金属板の成形体である筒体を備える衝撃吸収部材であって、前記筒体の軸方向の少なくとも一方の端面を含む端部における周方向の少なくとも一部に、前記金属板が折り重ねられた形状に形成される折り重ね部を有することを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
前記端面に突き合わせて、あるいは前記端面を含む端部を差し込んで前記端面に溶接固定される板状部材を備える請求項１に記載された衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記折り重ね部の前記軸方向への長さは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載された衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記筒体は、少なくとも一方の前記端面とは反対側の他方の端面を含む端部を構成する側壁に内部へ向けて凸となるとともに、軸方向へ向けて延設される溝部を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
【請求項５】
前記金属板の板厚は、０．８ｍｍ以上１．４ｍｍ未満である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
【請求項６】
前記衝撃吸収部材が自動車車体に用いられるクラッシュボックスである請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
【請求項７】
金属板における対向する二つの縁部のうち少なくとも一の縁部の長さ方向の少なくとも一部を折り返すヘム加工を行うことにより折り重ね部を形成し、形成された折り重ね部が軸方向の一方の端面を含む端部となるように、前記折り重ね部を形成された金属板を成形することによって、請求項１に記載された筒体を製造することを特徴とする衝撃吸収部材の製造方法。
【請求項８】
前記筒体を製造した後に、該筒体と板状部材とを、前記折り重ね部により溶接することを特徴とする請求項７に記載された衝撃吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収部材及びその製造方法に関する。具体的には、本発明は、自動車等の車両の衝突時にその軸方向へ負荷される衝撃荷重により座屈することにより衝突エネルギーを吸収するための、金属板の成形体である筒体を備える、例えばクラッシュボックス等の衝撃吸収部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両は、例えば前方衝突のような衝突の際には車両の前端から後端へ向けて順次配置される衝撃吸収部材により衝撃エネルギーを吸収することによってキャビン内の乗員を保護できるように、設計される。このような衝撃吸収部材の一例として、筒状体からなるクラッシュボックスがある。
【０００３】
クラッシュボックスは、車両の衝突時にその軸方向（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）へ衝撃荷重が負荷されると、自動車車体の強度部材であるサイドメンバーが塑性変形する前に優先して、軸方向へ繰り返し座屈して蛇腹状（アコーディオン状）に塑性変形することによって、衝突エネルギーを吸収する。クラッシュボックスを車体の所定の位置に装着することにより、（ａ）溶接によりボディーシェルに装着されることからその交換が事実上困難なサイドメンバーの機能の低下を抑制するとともにキャビン内の乗員を保護する機能を向上することによる安全性の向上と、（ｂ）低速での衝突の際には、サイドメンバーの損傷を防止し、衝突により損傷したバンパー及びクラッシュボックスのみ交換することで補修できることによる修理費の低減とを、ともに図ることができる。
【０００４】
このため、クラッシュボックスに要求される衝撃吸収性能とは、大別すると、（ａ）衝撃荷重が軸方向へ負荷されると倒れや曲がりを生じずに軸方向へ安定して繰り返し座屈することにより蛇腹状に塑性変形すること、（ｂ）クラッシュボックスの圧壊の後半まで荷重低下が小さいこと、さらには、（ｃ）クラッシュボックスの圧壊の際に発生する最大反力がこのクラッシュボックスを介して衝撃荷重を負荷される、例えばサイドメンバー等の他の部材を破壊しない範囲に抑制され、その結果クラッシュボックスの圧壊が完了するまでの間にサイドメンバー等の損傷が生じないことの３点である。
【０００５】
これまでにも、この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に係る発明が、多数提案されている。例えば、クラッシュボックスを構成する筒状体の外壁に、軸方向と直交する方向へのビードを、軸方向について複数列形成することにより、クラッシュボックスを軸方向へ繰り返し安定して座屈させる発明が知られており、既に実用化されている。しかし、この発明では、軸方向へ繰り返し座屈する途中においてクラッシュボックスが大きく屈曲変形してしまうことが多く、この場合には、軸方向の一部でしか蛇腹状に塑性変形しない。このため、狙いとする蛇腹状の塑性変形を安定して得ることが難しくなり、衝撃エネルギーの吸収量も少ない。
【０００６】
そこで、本出願人らは、先に、国際公開第ＷＯ２００５−０１０３９８号（特願２００５−５１２１２０号、特許第３９１２４２２号）により、略述すれば、横断面をなす多角形の長辺に内部へ向けて凸となるとともに軸方向へ向けて延設される溝部を有する筒体を備え、軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により確実に繰り返し座屈して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスに係る特許発明を提案した。
【０００７】
この提案に係る特許発明によれば、クラッシュボックスを構成する筒体の横断面をなす多角形の長辺に内部へ向けて凸となるとともに軸方向へ向けて延設される溝部を形成するので、溝部を設けられた部分の剛性が高まり、これにより、軸方向へ衝撃荷重を負荷されて繰り返し座屈する途中においてクラッシュボックスが倒れや曲がりを生じることを防止しながら、軸方向へ安定して繰り返し座屈して蛇腹状に塑性変形することができる。したがって、クラッシュボックスを構成する筒体の板厚を、従来の１．６ｍｍ程度から、０．８〜１．４ｍｍ程度に低減でき、単位質量当たりの衝撃吸収エネルギー量を飛躍的に高めることができる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５−０１０３９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この特許発明に係るクラッシュボックスも含めて多くのクラッシュボックスは、通常、軸方向の一方の端面をバックプレートに突き合わせ溶接され、そのバックプレートは自動車のバンパーレインフォースの取り付け面にボルトとナットで固定され、あるいは、軸方向の一方の端面を自動車のバンパーレインフォースの取り付け面に突き合わせ溶接により固定される。そして、クラッシュボックスは、その他方の端面に突き合わせ溶接等により装着されたバックプレートを、自動車車体を構成するサイドメンバーの端面（フロントサイドメンバーでは前端面、リアーサイドメンバーの場合には後端面）に溶接等により装着されたセットプレート（又はサイドメンバーの端部に設けたフランジ）と重ね合わせ、これらを貫通して装着されるボルトとナットとにより締結することによって、車体に脱着自在に装着される。このように、クラッシュボックスを構成する筒体の少なくとも一方の端面は、バンパーレインフォースやバックプレートに突き合わせ溶接（通常はアーク溶接）される。
【０００９】
ここで、筒体の板厚を上述したように１．４ｍｍ未満に低減すると、バンパーレインフォースやバックプレートにアーク溶接等の大入熱溶接により突き合わせ溶接する際に筒体の端部が溶けて穴が開いたり、穴は開かなくとも端部の板厚が薄くなって突き合わせ溶接部の強度が低下してしまう。このため、例えば特許文献１により提案した特許発明が有する衝撃吸収性能を十分に発揮することができない。
【００１０】
本発明の目的は、例えばクラッシュボックス等の衝撃吸収部材を構成する筒体の板厚が１．４ｍｍよりも薄い場合であってもバンパーレインフォースやバックプレートにアーク溶接等の大入熱溶接により突き合わせ溶接しても、筒体の端部における穴空きや板厚減少の発生を防止でき、これにより、例えば特許文献１により提案した特許発明が有する衝撃吸収性能を十分に発揮できる衝撃吸収部材及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、軸方向の一方の端面から軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により座屈することにより衝突エネルギーを吸収するための、金属板の成形体である筒体を備える衝撃吸収部材であって、この筒体の軸方向の少なくとも一方の端面を含む端部における周方向の少なくとも一部に、金属板が折り重ねられた形状に形成される折り重ね部を有することを特徴とする衝撃吸収部材である。
【００１２】
この本発明に係る衝撃吸収部材は、上記端面に突き合わせて、あるいはこの端面を含む端部を差し込んでこの端面に溶接固定される板状部材を備えることが望ましい。
別の観点からは、本発明は、金属板における対向する二つの縁部のうち少なくとも一の縁部の長さ方向の少なくとも一部を折り返すヘム加工を行うことにより折り重ね部を形成し、形成された折り重ね部が軸方向の一方の端面を含む端部となるように、折り重ね部を形成された金属板を成形することによって、上記の本発明に係る衝撃吸収部材を構成する筒体を製造することを特徴とする衝撃吸収部材の製造方法である。
【００１３】
この本発明に係る衝撃吸収部材の製造方法では、筒体を製造した後に、筒体と板状部材とを、折り重ね部により溶接することが望ましい。
これらの本発明では、折り重ね部の軸方向への長さが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
これらの本発明では、少なくとも一方の端面とは反対側の他方の端面を含む端部を構成する側壁に内部へ向けて凸となるとともに、軸方向へ向けて延設される溝部を有することが望ましい。
【００１５】
これらの本発明では、金属板の板厚が、０．８ｍｍ以上１．４ｍｍ未満であることが望ましい。
さらに、これらの本発明における衝撃吸収部材が自動車車体に用いられるクラッシュボックスであることが望ましい。
【００１６】
さらに、これらの本発明では、溝部が、略台形状又は略Ｖ字状の横断面を有する溝部であることが望ましい。さらに、これらの本発明では、衝撃吸収部材を構成する筒体が、閉断面構造を有するとともに外部へ向けたフランジを有さないことが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る衝撃吸収部材及びその製造方法によれば、例えばクラッシュボックス等の衝撃吸収部材を構成する筒体の板厚が１．４ｍｍよりも薄い場合であってもバンパーレインフォースやバックプレートにアーク溶接等の大入熱溶接により突き合わせ溶接しても、筒体の端部における穴空きや板厚減少の発生を防止でき、これにより、例えば特許文献１により提案した特許発明が有する衝撃吸収性能を十分に発揮できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る衝撃吸収部材及びその製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実施の形態の説明では、衝撃吸収部材が、特許文献１により開示された特許発明に係るクラッシュボックスである場合を例にとるが、本発明に係る衝撃吸収部材はこのクラッシュボックスに限定されるものではなく、略述すれば、筒状体により構成される部材の一方の端面を、筒状体により構成されるサイドメンバーの軸方向の一方の端面に対向して配置することにより、軸方向と略平行な方向へ向けて負荷される衝撃荷重により繰り返し座屈して蛇腹状に塑性変形することにより衝撃エネルギーを吸収するためのクラッシュボックスであれば、特許文献１により開示されたクラッシュボックス以外のクラッシュボックスに対しても同様に適用可能である。
【００１９】
また、以降の説明では、第１の部材が自動車車体を構成するサイドメンバーであるとともに、第２の部材がバンパーである場合を例にとるが、これはあくまでも例示であり、これら以外についても本発明は適用可能である。
【００２０】
図１は、本実施の形態のクラッシュボックス１の構造を示す説明図であり、図１（ａ）はこのクラッシュボックス１の全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すクラッシュボックス１における縦断面Ｐ１を示す斜視図、図１（ｃ）は縦断面Ｐ１における筒体２の切断面を示す説明図、図１（ｄ）は図１（ａ）に示すクラッシュボックス１における縦断面Ｐ２を示す斜視図、さらに図１（ｅ）は縦断面Ｐ２における筒体２の切断面を示す説明図である。
【００２１】
上述したように、本実施の形態のクラッシュボックス１は、特許文献１により開示されたクラッシュボックスであるので、その特徴をはじめに簡単に説明する。
本実施の形態のクラッシュボックス１は、軸方向（図１（ａ）における両矢印方向）へ負荷される衝撃荷重を受けて蛇腹状に座屈することにより衝突エネルギーを吸収する筒体２を備える。
【００２２】
筒体２は、後述する溝部３ａ、３ｂを有するように例えばプレス成形された第１の金属板４ａと、溝部３ｃ、３ｄを有するように例えばプレス成形された第２の金属板４ｂとを、それぞれの端部に形成される平面部（図１（ａ）における左右の縦壁面５ａ，５ｂ）で重ね合わせ、この重ね合わせ部で適宜手段（例えばレーザー溶接やスポット溶接）により接合することにより、組み立てられる。このため、筒体２は、その横断面形状が図示するような略多角形を有する閉断面であるとともに、この閉断面の外側へ向けたフランジを具備しないものである。
【００２３】
さらに、筒体２の横断面形状は、略多角形を構成する複数の頂点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断面である基本断面の多角形ＡＢＣＤＥＦＧＨの辺ＡＢ、ＥＦの一部の領域であって、かつこの辺の端点Ａ、Ｂ、Ｅ及びＦを除いた位置に、内側へ向けて凸となる溝部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを、筒体２の軸方向へ向けて有する。
【００２４】
つまり、このクラッシュボックス１は、筒体２の基本断面をなす八角形（辺ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨ、ＨＡから構成され八角形）の長辺を含む側壁に、内部へ向けて凸となるとともに軸方向（図１（ａ）における両矢印方向）へ向けて延設される、溝部３ａ〜３ｄを形成される筒体２により構成されるものである。筒体２が、その軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により繰り返し座屈し、最終的に蛇腹状に塑性変形することによって、クラッシュボックス１は衝撃エネルギーを吸収する。
【００２５】
本実施の形態では、溝部３ａ〜３ｄが略台形状の横断面形状を有する場合を例にとった。しかし、溝部３ａ〜３ｄの横断面形状は略台形状に限定されるものではなく、例えば略Ｖ字状等の略台形状以外の形状の場合であっても、同様の作用効果が奏される。
【００２６】
また、本実施の形態では、溝部３ａ〜３ｄを筒状体３の軸方向の全域に形成した場合を例に取ったが、溝部３ａ〜３ｄは軸方向の全域に設ける必要はなく、筒状体３のサイドメンバー側の一方の端面から他方の端面へ向けて、筒体２の軸方向の長さの少なくとも３０％の範囲の全てに設けられていれば、後述する本発明の作用効果が奏せられる。
【００２７】
このクラッシュボックス１は、特許文献１により開示されるように、筒体２の横断面をなす多角形ＡＢＣＤＥＦＧＨの辺部分ＡＢ、ＥＦに、内部へ向けて凸となるとともに軸方向へ向けて延設される溝部３ａ〜３ｄを形成されており、これら溝部３ａ〜３ｄを設けられた部分の剛性が高まっているので、隔壁の追加や板厚の増加を行わなくとも、軸方向へ衝撃荷重を負荷されて繰り返し座屈する途中において筒体２が倒れや曲がりを生じることが防止される。このため、クラッシュボックス１は、質量の増加を伴わずに軸方向へ安定して繰り返し座屈でき、これにより、最終的に蛇腹状に塑性変形することができる。したがって、単位質量当たりの衝撃エネルギーの吸収量を飛躍的に向上することができる。
【００２８】
このように、本実施の形態のクラッシュボックス１は、第１の部材であるサイドメンバーと、第２の部材であるバンパーとの間に配置され、軸方向の一方の端面２ａから軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により座屈することにより衝突エネルギーを吸収するための、金属板４ａ，４ｂの成形体である筒体を備える。本実施の形態における金属板４ａ，４ｂの板厚は、０．８ｍｍ以上１．４ｍｍ未満である。
【００２９】
そして、本実施の形態では、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、筒体１の少なくとも軸方向の一方（本実施の形態では両方）の端面２ａ、２ｂを含む端部における周方向の一部又は全部（本実施の形態では全部）に、金属板４ａ，４ｂが折り重ねられた形状に形成される折り重ね部６ａ，６ｂが設けられている。
【００３０】
特に、図１（ｃ）に示すように、金属板４ａの折り重ね部６ａは筒体２の外部側へ向けて折り返され、金属板４ｂの折り重ね部６ａは筒体２の内部側へ向けて折り返されている。これにより、金属板４ａ及び金属板４ｂを縦壁面５ａ，５ｂで重ね合わせた際に、金属板４ａ、４ｂの間に隙間が生じない。このように、折り重ね部６ａ、６ｂの折り返し方向を筒体２の内部側及び外部側で異なる方向とすることが、金属板４ａ、４ｂの重ね合わせ部に隙間を生じないためには望ましい。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は，折り重ね部の説明図である。
図２（ａ）に示すように、折り重ね部６ａ、６ｂは、完全にヘミングされた構造であることが、溶接不良の発生を防止するためには望ましいが、ヘミング工程におけるスプリングバックが不可避的に生じるので、折り重ね部６ａ、６ｂにおける隙間ｄを零とすることは現実には難しい。隙間ｄは０．８ｍｍ程度までは許容される。
【００３２】
また、折り重ね部６ａ、６ｂの折り返し範囲ｌは、短過ぎると溶接不良の発生を防止できず、一方長過ぎると衝撃吸収性能及び重量増加につながるので、３ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることが望ましい。なお、溶接作業の作業性等を勘案して、バンパー側又はバックプレート側に応じて折り返し範囲ｌを異ならせて適宜設定すればよいことはいうまでもない。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、金属板４ａ（４ｂ）の端部に折り重ね部６ａ、６ｂを形成する手順を模式的に示す説明図である。
図３（ａ）に示す金属板４ａ（４ｂ）であるブランク（平板）の両縁部を、図３（ｂ）に示すようにフランジアップする。この時の金型Ｒを大きく設定すると、ヘム加工形状精度が低下するおそれがあるため、できる限り小さくしたほうがよい。次に、図３（ｃ）に示すようにヘム加工１を行う。この工程では、最終ヘム工程を行い易くするために１３５°程度に予曲げ成形する。さらに図３（ｄ）に示すように１８０°曲げのヘム加工２を行って、図３に示す形状に折り重ね部６ａ，６ｂを形成する。以上のブランク加工工程により、金属板４ａ（４ｂ）に折り重ね部６ａ，６ｂが形成される。なお、第１ヘム、第２ヘム工程は必ずしも工程をわける必要はなく、金型にカム機構を織り込むこと等により一の工程で行うようにしてもよい。
【００３４】
この後、折り重ね部６ａ，６ｂを形成された金属板４ａ（４ｂ）に例えばプレス成形を行うことにより、図１（ａ）に示す溝部３ａ，３ｂ（３ｃ、３ｄ）を有する金属板４ａ（４ｂ）とする。
【００３５】
図４は、本実施の形態のクラッシュボックス１の構成要素である、折り重ね部６ａ，６ｂに形成される端面に突き合わせて溶接固定される板状部材であるバックプレート７を示す説明図である。
【００３６】
本実施の形態のクラッシュボックス１をなす筒体２の端面２ａを構成する、金属板４ａ（４ｂ）の端部に形成される折り重ね部６ａ，６ｂと、バックプレート７とを突き合わせ、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すように、すみ肉溶接を行ってアーク溶接部を形成することにより、筒体２とバックプレート７とが溶接により接合される。
【００３７】
このアーク溶接の際に、本実施の形態のクラッシュボックス１によれば、クラッシュボックス１を構成する筒体２をなす金属板４ａ（４ｂ）の板厚が１．４ｍｍよりも薄い場合であっても，バックプレート７にアーク溶接等の大入熱溶接により突き合わせ溶接しても、筒体２の端部に折り重ね部６ａ，６ｂが形成されてこの端部の板厚が実質的に倍増しているので、この端部における穴空きや板厚減少の発生を防止でき、筒体２とバックプレート７とを溶接不良を生じることなく確実に溶接することができる。
【００３８】
このため、本実施の形態によれば、例えば特許文献１により提案した特許発明に係るクラッシュボックスが有する衝撃吸収性能を十分に発揮することができるようになる。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２を説明する。なお、以降の説明では上述した実施の形態１と相違する部分を説明し、共通する部分については重複する説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態が上述した実施の形態１と相違するのは、平板状のバックプレート７に筒体２を突き合わせてアーク溶接を行うのではなく、バックプレート７に筒体２の端部を差し込むことが可能な穴を、打ち抜くことにより形成しておき、この穴に筒体２の端部を差し込んで筒体２とバックプレート７とのアーク溶接を行う点である。
【００４１】
図５（ａ）はこの穴を形成したバックプレート７に筒体２を貫通させ、溶接ワイヤーを用いてアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図であり、図５（ｂ）はこの穴を形成したバックプレート７に筒体２を貫通させ、溶接ワイヤーを用いてアーク溶接を行って得られる他のアーク溶接部を示す説明図であり、図５（ｃ）はこの穴を形成したバックプレート７に筒体２を貫通させ、溶接ワイヤーを用いずにアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図であり、さらも図５（ｄ）はこの穴を形成したバックプレート７に筒体２を貫通させ、溶接ワイヤーを用いずにアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図である。図５（ｂ）及び図５（ｄ）は、溶接部がバックプレートの上面からはみ出さないように筒体の差し込み位置を調整したものである。
【００４２】
さらに、図６（ａ）〜図６（ｄ）はそれぞれ図５（ａ）〜図５（ｄ）を拡大して示す説明図である。
いずれに示す手法によっても、筒体２とバックプレート７とを確実にアーク溶接することが可能になる。
【００４３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３を説明する。
【００４４】
上述した実施の形態１及び２の説明では、衝撃吸収部材が、特許文献１により開示された特許発明に係るクラッシュボックス１である場合を例にとったが、本発明に係る衝撃吸収部材はこのクラッシュボックス１に限定されるものではなく、例えば、図７に示す横断面形状を有するクラッシュボックス１０であってもよいので、このクラッシュボックス１０について説明する。
【００４５】
本実施の形態のクラッシュボックス１０は、図７に示すように、対向して配置された一対のコーナー部１１、１２と、この一対のコーナー部１１、１２同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部１３、１４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１１〜１４により規定される四角形の横断面形状を有する金属製の筒体１５から構成される。
【００４６】
本実施の形態のクラッシュボックス１０は、外側にフランジを有さないとともにコーナー部１１〜１４により規定される四角形の横断面形状を有する金属製の筒体１５により構成するが、これとは異なり、外側にフランジを有する筒体によりクラッシュボックスを構成するようにしてもよい。
【００４７】
このように、このクラッシュボックス１０は、車幅方向（例えば図７における左右方向）又は車高方向（例えば図７における上下方向）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１１〜１４を配置する四角形の断面形状を有する。
【００４８】
このクラッシュボックス１０の横断面形状は、一対のコーナー部１１、１２を通過する仮想の線Ｌに対称な形状である。さらに、他の一対のコーナー部１３、１４を通過する仮の線Ｍに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。
【００４９】
オフセット衝突の場合、車幅方向又は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１０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１０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１５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１５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１３、１４を配置する。このため、このクラッシュボックス１０では、図７に示すように、断面中心を通る直線上にコーナー部１１〜１５を配置する。
【００５０】
また、このクラッシュボックス１０では、一対のコーナー部１１、１２の成す内角の角度θ１、θ２を９０°以上１５０°以下とする（本実施の形態ではいずれも１２０度）とともに、他の一対のコーナー部１３、１４の成す内角の角度θ３、θ４を３０°以上９０°以下とする（本実施の形態ではいずれも６０度）。この理由を説明する。
【００５１】
稜線部であるコーナー部１１〜１４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１１〜１４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１１〜１５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１０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１１、１２の成す内角の角度θ１、θ２を９０°以上１５０°以下とする。θ１、θ２が１５０°を超えると、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）の場合に、コーナー部１３、１４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。
【００５２】
また、他の一対のコーナー部１３、１４の成す内角の角度θ３、θ４は、一対のコーナー部１１、１２の成す内角の角度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。
【００５３】
一対のコーナー部１１、１２に比べ、他の一対のコーナー部１３、１４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１１、１２の成す角度θ１、θ２が、他の一対のコーナー部１３、１４の成す角度θ３、θ４よりも大きいことが望ましい。
【００５４】
このクラッシュボックス１０は、剛性が高い稜線部であるコーナー部１１〜１４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１１〜１４が配置される横断面形状とする。このような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１１〜１４に対する圧縮ひずみを高めることができる。
【００５５】
さらに、このクラッシュボックス１０は一対のコーナー部１１、１２を通過する仮想の直線Ｌに対称に配置される２組の対をなす辺（１６、１７）、（１８、１９）のうちの全てに、一対のコーナー部１１、１２と、他の一対のコーナー部１３、１４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７では一つの場合を示す）の溝２０〜２３を有している。
【００５６】
そして、これらの溝２０〜２３は、いずれも、辺１６〜１９それぞれの、板厚ｔ（ｍｍ）、長さＷ（ｍｍ）、溝２０〜２３それぞれの設置個数Ｎ（図７の場合では１）、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、下記式（１’）の関係を充足することがさらに望ましい。
【００５７】
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１０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。
【００５８】
クラッシュボックス１０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１０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１０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１６〜１９の長さ、すなわち隣接するコーナー部１１〜１４間の距離を小さくすればよい。
【００５９】
具体的には、コーナー部１１〜１４の間の距離を、筒体１５の板厚ｔの５０倍未満とする。すなわち、コーナー部１１〜１４の間の距離が板厚ｔの５０倍以上となる辺１６〜１９には、図７に示すように、溝２０〜２３をそれぞれ設けることによって、辺１６〜１９を分断する。なお、コーナー部の間の距離（１１−１４、１４−１２、１２−１３、１３−１１）が板厚の５０倍未満の場合であっても、辺１６〜１９に溝２０〜２３を設けることにより辺１６〜１９をさらに細かく分断するようにしてもよい。
【００６０】
溝２０〜２３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１１〜１４を含まない位置に設けることが望ましい。
【００６１】
このように、クラッシュボックス１０は、辺１６〜１９の長さ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辺１６〜１９に溝２０〜２３を設けて、この溝２０〜２３により新たな稜線部を形成し、辺１６〜１９の長さを、短い座屈波長を得られる範囲に制御するものである。
【００６２】
なお、溝２０〜２３の深さが浅過ぎると、上述した辺１６〜１９を分断する効果が弱まるため、溝２０〜２３の深さは１０ｍｍ超とすることが望ましい。
このクラッシュボックス１０では、全てのコーナー部１１〜１５の曲率半径Ｒが、溝２０〜２３を構成する角部２０ａ〜２０ｄ、２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ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。
【００６３】
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１０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１１〜１４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２０〜２３を構成する角部２０ａ〜２０ｄ、２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄの曲率半径を大きくすると、溝２０〜２３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。
【００６４】
以上の理由により、本発明では、クラッシュボックス１０の全体の曲げ強度を最も支配する全てのコーナー部１１〜１４の曲率半径Ｒを、溝２０〜２３を構成する角部２０ａ〜２０ｄ、２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄの曲率半径Ｒｃより大きくすることが望ましい。
【００６５】
このように、本実施の形態のクラッシュボックス１０は、車幅方向又は車高方向にコーナー部１１〜１４を配置し、そのコーナー部１１〜１４を形成する内角θ１〜θ４を最適な範囲に制御するとともに、一対のコーナー部１１、１２を通過する仮想の直線Ｌに対称に配置される２組の対をなす辺（１６、１７）、（１８、１９）の全てに、コーナー部１１〜１４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。
【００６６】
さらに、このクラッシュボックス１０の筒体１５は、軸方向に沿って分割される二つの構成部材１５ａ，１５ｂを、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、コーナー部１３、１４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を備える。そして、切欠き部２４は、複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部をなしている。これにより、切欠き部２４の剛性が高められており、軸方向への圧壊の際によりいっそう曲がり変形を生じ難い構造とされている。
【００６７】
このため、このクラッシュボックス１０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。
【００６８】
なお、図示していないが、本実施の形態においても、クラッシュボックス１０を構成する筒体１５の軸方向の少なくとも一方の端面を含む端部における周方向の少なくとも一部に折り重ね部が形成されており、この折り重ね部を介してバックプレート７にアーク溶接される。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６９】
なお、本実施の形態においても実施の形態２と同様に、バックプレート７に筒体１５の端部を差し込むことが可能な穴を、打ち抜くことにより形成しておき、この穴に筒体１５の端部を差し込んで筒体１５とバックプレート７とのアーク溶接を行うようにしてもよい。
【００７０】
（変形形態）
実施の形態１〜３では、外向きフランジを具備しない横断面形状を有するクラッシュボックス１、１０を例にとって説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば、図８（ａ）に示す、いわゆる片ハットの横断面形状を有するクラッシュボックス３０や、図８（ｂ）に示す、いわゆる両ハットの横断面形状を有するクラッシュボックス４０といった、外向きフランジを具備する横断面形状を有するクラッシュボックスであっても、同様に適用される。
【００７１】
さらに、実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
【実施例１】
【００７２】
図４（ａ）に示すように、特許文献１により開示されたクラッシュボックスであって、板厚が０．８ｍｍ又は１．０ｍｍである金属板４ａ及び４ｂにより構成される筒体の軸方向の両端部に軸方向長さ５ｍｍの範囲に折り重ね部を設けた本発明例（Ａ２、Ｂ２）、折り重ね部を設けなかった比較例（Ａ１、Ｂ１）の端面を、板厚が２．９ｍｍの平板状のバックプレートに突き合わせてすみ肉溶接を行い、溶接性を評価した。
【００７３】
この際、バックプレートと筒体との溶接はＭＡＧ溶接とし、溶接時のガス条件は（Ａｒ＋１０体積％ＣＯ２）とし、溶接速度は６０ｃｍ／ｍｉｎとし、溶接電流は８０Ａとし、溶接電圧は１８Ｖとし、溶接ワイヤ径は０．９ｍｍとし、さらに、溶接ワイヤの材質はＪＩＳ  ＹＧＷ−１５相当のものを用いた。
【００７４】
そして、アーク溶接時に筒体２に穴空き等の溶接不良を生じなかったものを○とし、生じなかったものを×として、溶接性を評価した。
次に、汎用動的陽解法ソフトを用いて、本発明例（Ａ２、Ｂ２）、比較例（Ａ１、Ｂ１）の端面に平板状のバックプレートに突き合わせた解析モデルに、上方から剛体壁を１５ｋｍ／ｈの一定速度で衝突させ、クラッシュボックスの圧壊ストロークが０ｍｍから１２０ｍｍまでの軸圧壊時における平均荷重を測定した。
【００７５】
上記平均荷重の解析結果を、解析条件とともに表１にまとめて示すとともに、０〜１２０ｍｍまでの圧壊ストローク（ｍｍ）と荷重との関係を図９にグラフで示す。
【００７６】
【表１】
2008261493.tif 000003
【００７７】
表１においてＡ１とＡ２、Ｂ１とＢ２を比較すると、平均荷重に差はなく溶接性が向上することから、本発明によれば、折り重ね部を設けない比較例と衝突特性に差を生じることはなく、溶接性を顕著に向上させることができたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１（ａ）はクラッシュボックスの全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すクラッシュボックスにおける縦断面Ｐ１を示す斜視図、図１（ｃ）は縦断面Ｐ２における筒体の切断面を示す説明図、図１（ｄ）は図１（ａ）に示すクラッシュボックスにおける縦断面Ｃを示す斜視図、さらに図１（ｅ）は縦断面Ｃにおける筒体の切断面を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は，折り重ね部の説明図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、金属板の端部に折り重ね部を形成する手順を模式的に示す説明図である。
【図４】実施の形態のクラッシュボックスの構成要素である、折り重ね部に形成される端面に突き合わせて溶接固定される板状部材であるバックプレートを示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は穴を形成したバックプレートに筒体を貫通させ、溶接ワイヤーを用いてアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図であり、図５（ｂ）は穴を形成したバックプレートに筒体を貫通させ、溶接ワイヤーを用いてアーク溶接を行って得られる他のアーク溶接部を示す説明図であり、図５（ｃ）は穴を形成したバックプレートに筒体を貫通させ、溶接ワイヤーを用いずにアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図であり、さらも図５（ｄ）は穴を形成したバックプレートに筒体を貫通させ、溶接ワイヤーを用いずにアーク溶接を行って得られるアーク溶接部を示す説明図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）はそれぞれ図５（ａ）〜図５（ｄ）を拡大して示す説明図である。
【図７】実施の形態３で用いるクラッシュボックスの横断面形状を示す説明図である。
【図８】変形形態のクラッシュボックスの横断面形状を示す説明図である。
【図９】実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１  クラッシュボックス
２  筒体
３ａ〜３ｄ  溝部
４ａ，４ｂ  金属板
５ａ，５ｂ  縦壁面
６ａ，６ｂ  折り重ね部
７  バックプレート
８  アーク溶接部
１０  クラッシュボックス
１１、１２  一対のコーナー部
１３、１４  他の一対のコーナー部
１５  筒体
１６〜１９  辺
２０〜２３  溝
２０ａ〜２０ｄ、２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ  角部
２４  切欠き部
３０  片ハットの横断面形状を有するクラッシュボックス
４０  両ハットの横断面形状を有するクラッシュボックス
【図１】
2008261493.tif 000004
【図２】
2008261493.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008261493.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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