(57)【要約】【課題】軽量化を図りつつエネルギ吸収性能を向上させることができるダイカストアルミ合金製のクラッシュカンを提供する。【解決手段】車体前後方向に延びるサイドフレーム５の端部と車幅方向に延びるバンパレイン１との間に設けられ、バンパレイン１に入力された荷重を吸収するためのクラッシュカン１０は、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２を備え、該壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部１３、１４、１６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延びるサイドフレームの端部と車幅方向に延びるバンパレインとの間に設けられ、該バンパレインに入力された荷重を吸収するためのクラッシュカンであって、
前記クラッシュカンは、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、車体前後方向に延びるとともに車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部を備え、該壁面部に、車体前後方向と略直交する方向に延び、前記クラッシュカンの内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部又は前記クラッシュカンの外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部が少なくとも１つ形成されている、
ことを特徴とするダイカストアルミ合金製クラッシュカン。
【請求項２】
前記壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、該稜線を介して隣接する面部に設けられる前記凹部が車体前後方向に沿って千鳥状に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミ合金製クラッシュカン。
【請求項３】
前記壁面部に、前記凹部が車体前後方向に少なくとも３つ以上形成され、車体前後方向に隣接する２つの前記凹部の離間距離が車体前後方向において異なっている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイカストアルミ合金製クラッシュカン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車体前後方向に延びるサイドフレームと車幅方向に延びるバンパレインとの間に設けられたクラッシュカンに関し、特に、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成されるクラッシュカンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両においては、車両衝突時などに車体に衝撃荷重が入力される際に、乗員の安全性を確保するためや車体への損傷を抑制するために衝撃荷重を吸収するための衝撃吸収部材が備えられている。このような衝撃吸収部材として、車体前後方向に延びるサイドフレームの端部と車両の前後部に配設されて車幅方向に延びるバンパレインとの間に設けられたクラッシュカン（クラッシュボックス）が知られている。
【０００３】
クラッシュカンは一般に、プレス加工により断面ハット状に形成した２枚の鋼板のフランジ部を互いに重ね合わせて溶接することにより閉断面状に形成されたものが用いられ、バンパレインのサイドフレーム側に取り付けられて正面衝突やオフセット衝突などの車両衝突時に、バンパレインを通じてクラッシュカンに衝撃荷重が入力されると車体前後方向に折り畳まれるように潰れることでエネルギを吸収する。
【０００４】
このようなクラッシュカンとして、例えば特許文献１には、車体前後方向に延びるサイドフレームと車幅方向に延びるバンパレインとの間に取り付けられ、２枚の鋼板をプレス加工して接合した断面略十字状の閉断面部を有するクラッシュカンが開示されている。
【０００５】
また、鋼板をプレス加工して形成したものではないが、例えば特許文献２には、略中空矩形断面を有し、壁面部の外側に矩形断面の凸部が設けられたアルミ合金の押出成形によって形成された衝撃吸収部材が開示され、例えば特許文献３には、中空部の肉厚を軸方向に沿って連続的に又は部分的に変化させたアルミ合金鋳物製の衝撃吸収部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１６５号公報
【特許文献３】特開２００２−３９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、自動車等の車両においては、燃費性能の向上を図るためにクラッシュカンについても軽量化が求められている。このため、クラッシュカンについては、前記特許文献１に記載されるように鉄鋼材料を用いることに代えて、前記特許文献２及び前記特許文献３に記載されるようにアルミ合金を用いることが望まれる。
【０００８】
また、バンパレインとサイドフレームとの間に設けられるクラッシュカンにおいては、車両衝突時などに車体に衝撃荷重が入力される際に、乗員の安全性の更なる向上や車体への損傷の更なる軽減を図るために、エネルギ吸収性能をさらに向上させることが望まれる。
【０００９】
そこで、この発明は、アルミ合金を用いることによって軽量化を図りつつエネルギ吸収性能を向上させることができるアルミ合金製のクラッシュカンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため、本願の請求項１に係る発明は、車体前後方向に延びるサイドフレームの端部と車幅方向に延びるバンパレインとの間に設けられ、該バンパレインに入力された荷重を吸収するためのクラッシュカンであって、前記クラッシュカンは、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、車体前後方向に延びるとともに車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部を備え、該壁面部に、車体前後方向と略直交する方向に延び、前記クラッシュカンの内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部又は前記クラッシュカンの外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部が少なくとも１つ形成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、該稜線を介して隣接する面部に設けられる前記凹部が車体前後方向に沿って千鳥状に設けられている、ことを特徴とする。
【００１２】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記壁面部に、前記凹部が車体前後方向に少なくとも３つ以上形成され、車体前後方向に隣接する２つの前記凹部の離間距離が車体前後方向において異なっている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願の請求項１に係るクラッシュカンによれば、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成することにより軽量化を図りつつ、略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカンの内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部又はクラッシュカンの外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部が少なくとも１つ形成されていることにより、車両衝突時などにバンパレインを通じてクラッシュカンに荷重が入力された際に、凹部を起点としてクラッシュカンを座屈変形させることができるので、クラッシュカンに作用する初期荷重を低下させるとともにクラッシュカンに作用する荷重の変動を少なくすることができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。これにより、乗員の安全性の向上及び車体への損傷の軽減を図ることができる。
【００１４】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、該稜線を介して隣接する面部に設けられる凹部が車体前後方向に沿って千鳥状に設けられていることにより、クラッシュカンの座屈変形を安定化させ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００１５】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、壁面部に、凹部が車体前後方向に少なくとも３つ以上形成され、車体前後方向に隣接する２つの凹部の離間距離が車体前後方向において異なっていることにより、凹部の離間距離に応じて凹部を起点とするクラッシュカンの座屈変形を制御することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るクラッシュカンを示す側面図である。
【図２】前記クラッシュカンを示す斜視図である。
【図３】前記クラッシュカンがバンパレインに取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図４】図３におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図４（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。
【図６】前記クラッシュカンの壁面部に形成された凹部を説明するための説明図である。
【図７】前記クラッシュカンを成形するための成形型を示す断面図である。
【図８】前記クラッシュカンの荷重変位曲線を模式的に示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係るクラッシュカンの要部を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るクラッシュカンを示す斜視図である。
【図１１】十字形断面を有するクラッシュカンを示す図である。
【図１２】図１１に示すクラッシュカンの荷重変位曲線を示すグラフである。
【図１３】クラッシュカンの荷重変位曲線を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１８】
本願発明者等は、アルミ合金を用いることによって軽量化を図りつつエネルギ吸収性能を向上させることができるアルミ合金製のクラッシュカンの開発にあたり、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成したクラッシュカンについて荷重変位を計測する試験を行った。具体的には、車体前後方向に延びる稜線を備え、車体前後方向である軸方向と略直交する方向において十字形断面を有する閉断面状に形成されたクラッシュカンについて荷重変位を計測する試験を行った。
【００１９】
図１１は、荷重変位を計測するために用いたクラッシュカンを示す図であり、図１１（
ａ）は、クラッシュカンの斜視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＹ１１ｂ−Ｙ１１ｂ線に沿った断面図を示している。図１１に示すように、十字形断面を有して閉断面状に形成される壁面部１１２と、壁面部１１２の一方の端部に設けられ該壁面部１１２と略直交する方向に延びる十字形の底面部１１５と、壁面部１１２の他方の端部に設けられ該壁面部１１２と略直交する方向に延びるフランジ部１１７とを備え、底面部１１５の中央に開口部１１５ａが形成されるとともに底面部１１５の外方側に４つのボルト挿通穴１１５ｂが形成され、フランジ部１１７の中央に十字形の開口部１１７ａが形成されるとともにその外方側に４つのボルト挿通穴１１７ｂが形成された略一定厚さを有するクラッシュカン１１０をアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成し、このクラッシュカン１１０について荷重変位を計測した。
【００２０】
具体的には、クラッシュカン１１０のフランジ部１１７を下方から支持した状態で、クラッシュカン１１０の底面部１１５に上方から図示しない圧子を一定速度で下降させ、前記圧子を介して、車両衝突時に外部から入力される衝撃荷重を模擬した荷重をクラッシュカン１１０に付加し、クラッシュカン１１０の荷重変位曲線を調べた。
【００２１】
図１２は、図１１に示すクラッシュカンの荷重変位曲線を示すグラフである。図１２に示すように、クラッシュカン１１０については、前記圧子の下降ストロークである変位が小さいときには最大荷重まで変位に伴って荷重が大きくなり、最大荷重を超えると変位が大きくなるにつれて荷重が変動しながら小さくなり、所定変位まで作用するという荷重変位曲線が得られた。
【００２２】
図１３は、クラッシュカンの荷重変位曲線を説明するための説明図である。クラッシュカン１１０の荷重変位曲線の実験結果から、図１３において模式的に示すように、十字形断面を有して閉断面状に形成されるクラッシュカン１１０については、Ｐ１で示す位置において初期荷重が大きくなり、その後にＰ２で示す位置において変位の増加とともに小さい荷重で変動し、Ｐ３で示す所定変位まで荷重が作用するという荷重変位曲線を有している。なお、クラッシュカン１１０のエネルギ吸収量は、クラッシュカン１１０が潰れることにより吸収できるエネルギであり、荷重と変位との積（斜線ハッチングを施した領域）で表されるものである。
【００２３】
ここで、図１３に示す荷重変位曲線において、Ｐ１で示す位置における初期荷重を低下させるとともにＰ２で示す位置における荷重の変動を少なくすることで、エネルギ吸収性能を向上させることができ、乗員の安全性向上及び車体への損傷軽減を図ることができると考えられる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係るクラッシュカンについて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るクラッシュカンを示す側面図、図２は、前記クラッシュカンを示す斜視図、図３は、前記クラッシュカンがバンパレインに取り付けられた状態を示す斜視図、図４は、図３におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線及びＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図であり、図４（ａ）は、図３におけるＹ４ａ−Ｙ４ａ線に沿った断面図、図４（ｂ）は、図３におけるＹ４ｂ−Ｙ４ｂ線に沿った断面図である。なお、図３では、図を見やすくするために、クラッシュカンの壁面部に設けられた凹部の一部を省略して示している。
【００２５】
図１では、車体の右前部に設けられたクラッシュカン１０について示しているが、この図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るクラッシュカン１０は、車体前方側において車幅方向に延びるバンパ（不図示）内に設けられたバンパレイン１と、バンパレイン１の車幅方向端部における車体後方側に配設され、車体前後方向に延びるサイドフレーム５との間に設けられている。
【００２６】
なお、以下の説明では、車体の右前部に設けられたクラッシュカン１０について説明しているが、車体の左前部に設けられるクラッシュカン、車体の右後部に設けられるクラッシュカン及び車体の左後部に設けられるクラッシュカンについても同様に構成されて同様に形成されている。
【００２７】
図３に示すように、バンパレイン１は、車体外方側に位置して略平板状に形成されるバンパレインアウタ２と、車体内方側に位置して断面ハット状に形成されるバンパレインインナ３、具体的には後面部３ａと、後面部３ａの両端から該後面部３ａと略直交する方向に延びる両側の側面部３ｂと、両側の側面部３ｂから後面部３ａと平行に延びるフランジ部３ｃとを備えて断面ハット状に形成されたバンパレインインナ３によって構成されている。
【００２８】
バンパレイン１は、バンパレインインナ３のフランジ部３ｃをバンパレインアウタ２と接合させることにより後面部３ａが車体前後方向内方側に突出して閉断面状に形成され、バンパレインアウタ２とバンパレインインナ３の後面部３ａ及び側面部３ｂとによって形成される閉断面部４を有している。なお、バンパレインインナ２とバンパレインアウタ３とは、例えば鋼板をプレス加工して成形することができる。
【００２９】
一方、サイドフレーム５は、車体前後方向に延びるとともに、車幅方向外方側に位置して断面ハット状に形成されるサイドフレームアウタ６と、車幅方向内方側に位置して断面ハット状に形成されるサイドフレームインナ７とによって閉断面状に形成されている。また、サイドフレーム５の車体前方側に、車体前後方向と直交する方向に延びる取付プレート８が取り付けられている。なお、サイドフレームアウタ６とサイドフレームインナ７とは、例えば鋼板をプレス加工して成形することができる。
【００３０】
これらバンパレイン１とサイドフレーム５との間に、具体的にはバンパレイン１の閉断面部４とサイドフレーム１の端部との間に設けられるクラッシュカン１０は、バンパレイン１に入力された荷重を吸収するためものであり、車体前後方向に延びるとともに車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２と、該壁面部１２の車体前後方向における一方の端部に設けられる底面部１５と、該壁面部１２の車体前後方向における他方の端部に設けられるフランジ部１７とを備えている。
【００３１】
クラッシュカン１０の壁面部１２は、図４（ｂ）に示すように、上下左右にそれぞれ位置する上壁面部１２ａ、下壁面部１２ｂ、左壁面部１２ｃ及び右壁面部１２ｄと、上壁面部１２ａの左右方向両端から下側に延びる上左縦壁面部１２ｅ及び上右縦壁面部１２ｆと、下壁面部１２ｂの左右方向両端からそれぞれ上側に延びる下左縦壁面部１２ｇ及び下右縦壁面部１２ｈと、左壁面部１２ｃの上下方向両端からそれぞれ右側に延びる左上横壁面部１２ｉ及び左下横壁面部１２ｊと、右壁面部１２ｄの上下方向両端からそれぞれ左側に延びる右上横壁面部１２ｋ及び右下横壁面部１２ｌを備えている。
【００３２】
これにより、壁面部１２は、上下左右にそれぞれ突出する突出部１２ｍ、１２ｎ、１２ｐ、１２ｑを備えるとともに車体前後方向に延びる１２本の稜線ｒ１〜ｒ１２を備え、車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有して閉断面状に形成されている。
【００３３】
壁面部１２はまた、図４（ａ）に示すように、バンパレイン１に取り付けられた際にサイドフレーム５側からバンパレイン１側に向けて先細り状に形成されるとともに略一定の所定厚さを有するように形成されているが、壁面部１２には、車体前後方向と略直交する方向に延び、壁面部１２の略全周に亘ってクラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される３つの凹部１３、１４、１６が形成されている。
【００３４】
図５は、図４（ａ）のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。また、図６は、前記クラッシュカンの壁面部に形成された凹部を説明するための説明図であり、図６（ａ）は、クラッシュカンの壁面部に形成された１つの凹部を模式的に示し、図６（ｂ）及び図６（ｃ）はそれぞれ、図６（ａ）のＢ部及びＣ部を拡大して示している。
【００３５】
図５に示すように、壁面部１２は、略一定の厚さを有し、クラッシュカン１０の軸方向である車体前後方向と所定角度αを有するように形成されているが、壁面部１２には、クラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される３つの凹部１３、１４、１６が形成され、車体前方側から第１の凹部１３、第２の凹部１４及び第３の凹部１６が設けられている。
【００３６】
これら凹部１３、１４、１６は、クラッシュカン１０をアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成する際に成形型の型抜きを行うことができるように形成されている。具体的には、図６（ａ）に示すように、第１の凹部１３は、所定角度をなして略Ｖ字状に設けられる第１面部１３ａと第２面部１３ｂによって構成されている。
【００３７】
本実施形態では、第１の凹部１３は、図６（ｂ）に示すように、第１面部１３ａの外方側端面と車体前後方向と直交する方向との角度をθ１とすると、角度θ１が、次式（９０°−α）＜θ１＜９０°を満たすように設定され、第１面部１３ａの内方側端面と車体前後方向と直交する方向との角度をθ２とすると、角度θ２が、次式９０°＜θ２＜（９０°＋α）を満たすように設定される。
【００３８】
また、第１の凹部１３は、図６（ｃ）に示すように、第２面部１３ｂの外方側端面と車体前後方向との角度をθ３とすると、角度θ３が、次式α＜θ３＜１８０°を満たすように設定され、第２面部１３ｂの内方側端面と車体前後方向との角度をθ４とすると、角度θ４が、次式α＜θ４＜１８０°を満たすように設定される。
【００３９】
このようにして、第１の凹部１３は、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成する際に成形型の型抜きを行うことができるように形成されている。なお、第２の凹部１４及び第３の凹部１６についても第１の凹部１３と同様に形成され、成形型の型抜きを行うことができるように形成されている。
【００４０】
また、壁面部１２に形成される凹部１３、１４、１６は、車体前後方向に離間して設けられ、車体前後方向に隣接する２つの凹部１３、１４、すなわち第１の凹部１３と第２の凹部１４の離間距離Ｌ１と、車体前後方向に隣接する２つの凹部１４、１６、すなわち第２の凹部１４と第３の凹部１６の離間距離Ｌ２とが略等しく設定されている。
【００４１】
一方、クラッシュカン１０の底面部１５は、壁面部１２の車体前後方向における一方の端部において車体前後方向と略直交する方向に延び、壁面部１２内の空間を塞ぐように十字状に形成されている。底面部１５にはまた、その中央に円形状の開口部１５ａが形成されるともに、その外方側にクラッシュカン１０をバンパレイン１に取り付けるための４つのボルト挿通穴１５ｂが形成されている。
【００４２】
そして、図４（ａ）に示すように、クラッシュカン１０の底面部１５をバンパレイン１の閉断面部４、具体的にはバンパレインインナ３の後面部３ａに当接させ、クラッシュカン１０の底面部１５とバンパレインインナ２とをボルトＢ１及びナットＮ１を用いて相互に締結させることにより、クラッシュカン１０の底面部１５がバンパレイン１と結合され、クラッシュカン１０がバンパレイン１に取り付けられている。なお、バンパレインインナ３には、ボルトＢ１を挿通させるためのボルト挿通穴が形成されている。
【００４３】
また、クラッシュカン１０のフランジ部１７は、壁面部１２の車体前後方向における他方の端部において車体前後方向と略直交する方向に外方側に延び、略矩形状に形成されている。フランジ部１７にはまた、その中央に壁面部１２の形状に対応して十字形の開口部１７ａが形成されるとともに、その外方側にクラッシュカン１０をサイドフレーム５に取り付けるための４つのボルト挿通穴１７ｂが形成されている。
【００４４】
そして、図１に示すように、クラッシュカン１０のフランジ部１７をサイドフレーム５の取付プレート８に当接させ、クラッシュカン１０のフランジ部１７とサイドフレーム５とをボルトＢ２及びナットＮ２を用いて締結させることにより、クラッシュカン１０のフランジ部１７がサイドフレーム５と結合され、クラッシュカン１０がサイドフレーム５の端部に取り付けられている。なお、サイドフレーム５の取付プレート８には、ボルトＢ２を挿通させるためのボルト挿通穴が形成されている。
【００４５】
このようにして、クラッシュカン１０は、壁面部１２の車体前後方向における一方の端部にバンパレイン１と結合される底面部１５を備えるとともに壁面部１２の車体前後方向における他方の端部にサイドフレーム５と結合されるフランジ部１７を備え、車体前後方向に延びるサイドフレーム５の端部と車幅方向に延びるバンパレイン１との間に設けられている。
【００４６】
次に、本実施形態に係るクラッシュカン１０の製造について説明する。
図７は、前記クラッシュカンを成形するための成形型を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態に係るクラッシュカン１０をアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成する際には、クラッシュカン１０の形状に応じて形成されたキャビティＳを有する成形型２０を備えた高真空ダイカスト鋳造装置を用いて形成され、成形型２０は、固定型２１と該固定型２１に対して開閉可能に構成される可動型２５とを備えている。
【００４７】
成形型２０の固定型２１は、クラッシュカン１０の外面形状に応じて凹状に窪んで形成されたキャビティ面２１ａを備え、キャビティ面２１ａには、クラッシュカン１０の壁面部１２に形成される凹部１３、１４、１６に対応して設けられる３つの凹部２１ｂが形成されている。これら凹部２１ｂは、ダイカスト鋳造後にクラッシュカン１０が可動型２５とともに型開き方向に移動することができるように形成されている。また、固定型２１には、４本の固定ピン２２が挿入され、クラッシュカン１０の底面部１５に形成されるボルト挿通穴１５ｂに対応するキャビティ面２１ａの一部が固定ピン２２の先端部２２ａによって形成されている。
【００４８】
一方、成形型２０の可動型２５は、クラッシュカン１０の内面形状に応じて形成されたキャビティ面２５ａを備え、キャビティ面２５ａの一部は、クラッシュカン１０の壁面部１２に対応して断面十字状に且つ先細り状に形成されている。また、キャビティ面２５ａには、クラッシュカン１０の壁面部１２に形成される凹部１３、１４、１６に対応して設けられる３つの凸部２５ｂが形成されている。これら凸部２５ｂは、ダイカスト鋳造後にクラッシュカン１０を可動型２５から取り外すことができるように形成されている。可動型２５にはまた、図示しない４本の固定ピンが挿入され、クラッシュカン１０のフランジ部１７に形成されるボルト挿通穴１７ｂに対応するキャビティ面２５ａの一部が前記固定ピンの先端部によって形成されている。
【００４９】
本実施形態では、このようにして形成される成形型２０を備えた高真空ダイカスト鋳造装置を用い、離型剤をキャビティ面２１ａ、２５ａに塗布した後に固定型２１と可動型２５とを型閉めすることにより成形型２０内にクラッシュカン１０の形状に応じたキャビティＳを形成し、該キャビティＳに図示しない注入手段によってアルミ合金を注入し、所定時間経過後に成形型２０を型開きしてクラッシュカン１０を形成した。
【００５０】
具体的には、型閉め力５００トンの高真空ダイカスト鋳造装置を使用し、鋳造条件として、プランジャ速度を１．５ｍ／ｓ、キャビティＳ内の真空度を９８ｋＰａ、成形型２０の温度を１５０〜１６０℃に設定してダイカスト鋳造を行った。また、アルミ合金材料として、Ｍｎ：１．５６％、Ｓｉ：０．２２％、Ｃｕ：０．０５％、Ｍｇ：０．１６％、Ｆｅ：０．６５％、Ｔｉ：０．１５％、残部がＡｌ及び不可避的不純物である化学成分組成を有するものを用いて行った。
【００５１】
前記アルミ合金材料を用いて前記条件について製造したものについて、機械的特性を評価すると、０．２％耐力が約８０ＭＰａ、引張強さが約１６０ＭＰａ、伸びが約２５％である機械的特性が得られた。なお、前記機械的特性を有するアルミ合金材料は、クラッシュカン１０に衝撃荷重が作用する場合においても割れを抑制することができ、好適に潰れてエネルギを吸収することができる。
【００５２】
図８は、前記クラッシュカンの荷重変位曲線を模式的に示すグラフであり、図８では、クラッシュカン１０の荷重変位曲線を模式的に実線で示し、前述したクラッシュカン１００の荷重変位曲線を一点鎖線で示している。なお、クラッシュカン１０は、クラッシュカン１００と同一の材料を用いて形成し、壁面部１２に凹部１３、１４、１６が形成されていること以外は同様に形成されたものについて荷重変位曲線を模式的に示している。
【００５３】
図８において模式的に示すように、クラッシュカン１０では、十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２にクラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部１３、１４、１６を形成することにより、凹部１３、１４，１６を起点としてクラッシュカン１０を座屈変形させることができるので、クラッシュカン１０に作用する初期荷重を低下させるとともにクラッシュカン１０に作用する荷重の変動を少なくして、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００５４】
なお、クラッシュカン１０では、壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部１３、１４、１６が車体前後方向に３つ設けられているが、車体前後方向に１つの凹部、又は２つの凹部、あるいは４つ以上の凹部を設けるようにしてもよい。
【００５５】
このように、本実施形態に係るクラッシュカン１０は、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成することにより軽量化を図りつつ、略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン１０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部１３、１４、１６が少なくとも１つ形成されていることにより、車両衝突時などにバンパレイン１を通じてクラッシュカン１０に荷重が入力された際に、凹部１３、１４、１６を起点としてクラッシュカン１０を座屈変形させることができるので、クラッシュカン１０に作用する初期荷重を低下させるとともにクラッシュカン１０に作用する荷重の変動を少なくすることができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。これにより、乗員の安全性の向上及び車体への損傷の軽減を図ることができる。
【００５６】
また、前述した実施形態では、クラッシュカン１０の壁面部１２に３つの凹部１３、１４、１６が形成され、車体前後方向に離間する２つの凹部１３、１４の離間距離Ｌ１と車体前後方向に離間する２つの凹部１４、１６の離間距離がＬ２とが略等しく形成されているが、離間距離Ｌ１を離間距離Ｌ２より小さくするなど、車体前後方向に隣接する２つの凹部の離間距離を車体前後方向において異なるようにすることも可能である。また、壁面部１２に車体前後方向に４つ以上の凹部が形成される場合に、車体前後方向に隣接する２つの凹部の離間距離を車体前後方向において異なるようにすることも可能である。
【００５７】
このように、壁面部１２に、凹部１３、１４、１６が車体前後方向に少なくとも３つ以上形成され、車体前後方向に隣接する２つの凹部１３、１４と１４、１６の離間距離Ｌ１とＬ２を車体前後方向において異なるようにしてもよい。かかる場合には、凹部の離間距離に応じて凹部を起点とするクラッシュカン１０の座屈変形を制御することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、クラッシュカン１０の壁面部１２は、車体前後方向に延びる稜線ｒ１〜ｒ１２を備え、車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有して閉断面状に形成されていることにより、車体前後方向に延びる稜線ｒ１〜ｒ１２によって車体前後方向に荷重を伝達することができ、バンパレイン１への荷重入力方向とクラッシュカン１０の軸方向とがずれたオフセット衝突時などにおいても、前記効果を有効に得ることができる。
【００５９】
図９は、本発明の第２実施形態に係るクラッシュカンの要部を示す要部断面図である。なお、図９では、前記クラッシュカンの壁面部を、クラッシュカン１０における図５に対応する断面について示している。本発明の第２実施形態に係るクラッシュカン３０は、本発明の第１実施形態に係るクラッシュカン１０と、壁面部１２に形成される凹部がクラッシュカン３０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成されること以外は同様であるので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
クラッシュカン３０においても、クラッシュカン１０と同様に、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、車体前後方向に延びるとともに車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２を備えているが、クラッシュカン３０では、図９に示すように、壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン１０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部３３、３４、３６が形成されている。
【００６１】
図９に示すように、略一定の厚さを有する壁面部１２には、クラッシュカン１０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される３つの凹部３３、３４、３６が設けられ、これら凹部３３、３４、３６は、クラッシュカン１０をアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成する際に成形型の型抜きを行うことができるように形成されている。
【００６２】
このように、本実施形態に係るクラッシュカン３０においても、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成することにより軽量化を図りつつ、略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン１０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部３３、３４、３６が少なくとも１つ形成されていることにより、車両衝突時などにバンパレイン１を通じてクラッシュカン３０に荷重が入力された際に、凹部３３、３４、３６を起点としてクラッシュカン３０を座屈変形させることができるので、クラッシュカン３０に作用する初期荷重を低下させるとともにクラッシュカン３０に作用する荷重の変動を少なくすることができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００６３】
図１０は、本発明の第３実施形態に係るクラッシュカンを示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係るクラッシュカン５０は、本発明の第１実施形態に係るクラッシュカン１０と、壁面部１２に形成される凹部の配置が異なっていること以外は同様であるので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
クラッシュカン５０においても、クラッシュカン１０と同様に、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、車体前後方向に延びるとともに車体前後方向と略直交する方向において略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２を備えているが、クラッシュカン５０では、図１０に示すように、壁面部１２にクラッシュカン５０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部５３ａ、５４ａ、５６ａ、５３ｂ、５４ｂ、５６ｂが、該壁面部１２の車体前後方向に延びる稜線ｒ１〜ｒ１２を介して隣接する面部１２ａ〜１２ｌにおいて車体前後方向に沿って互い違いに千鳥状に設けられている。
【００６５】
例えば、壁面部１２の車体前後方向に延びる稜線ｒ８を介して隣接する面部１２ｄと１２ｌ、すなわち右壁面部１２ｄと右下横壁面部１２ｌにそれぞれ、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン５０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される３つの凹部５３ａ、５４ａ、５６ａと５３ｂ、５４ｂ、５６ｂが設けられ、これら３つの凹部５３ａ、５４ａ、５６ａと５３ｂ、５４ｂ、５６ｂとが車体前後方向に沿って互い違いに千鳥状に設けられている。
【００６６】
また、壁面部１２の他の面部についても同様に、壁面部１２の車体前後方向に延びる稜線を介して隣接する面部にそれぞれ、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン５０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される３つの凹部が形成され、これら３つの凹部が車体前後方向に沿って互い違いに千鳥状に設けられている。
【００６７】
なお、クラッシュカン５０では、壁面部１２の各面部１２ａ〜１２ｌに車体前後方向に３つの凹部が形成されているが、車体前後方向に１つの凹部、又は２つの凹部、あるいは４つ以上の凹部を設け、壁面部１２の車体前後方向に延びる稜線を介して隣接する面部に形成される凹部を車体前後方向に沿って互い違いに千鳥状に設けるようにしてもよい。また、壁面部１２に形成される凹部を、クラッシュカン５０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成するようにすることも可能である。
【００６８】
このように、第３実施形態に係るクラッシュカン５０においても、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成することにより軽量化を図りつつ、略十字形断面を有する閉断面状に形成された壁面部１２に、車体前後方向と略直交する方向に延び、クラッシュカン５０の内方側から外方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部又はクラッシュカン５０の外方側から内方側に向かって凹状に窪んで形成される凹部が少なくとも１つ形成されていることにより、車両衝突時などにバンパレイン１を通じてクラッシュカン５０に荷重が入力された際に、凹部を起点としてクラッシュカン５０を座屈変形させることができるので、クラッシュカン５０に作用する初期荷重を低下させるとともにクラッシュカン５０に作用する荷重の変動を少なくすることができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００６９】
また、壁面部１２は、車体前後方向に延びる稜線ｒ１〜ｒ１２を備え、該稜線ｒ１〜ｒ１２を介して隣接する面部に設けられる凹部が車体前後方向に沿って千鳥状に設けられていることにより、クラッシュカン５０の座屈変形を安定化させ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００７０】
本実施形態では、クラッシュカン１０、３０の壁面部１２は、略一定の所定厚さを有するように形成されるとともに凹部１３、１４、１６、３３、３４、３６が形成される部分についても同一厚さを有するように形成されているが、壁面部１２において凹部が形成される部分の厚さを薄く形成するようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、壁面部１２に設けられる凹部は、断面Ｖ字状に形成されているが、クラッシュカンをアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成する際に成形型の型抜きを行うことができる形状であれば、断面Ｖ字状に限定されることなく、その他の形状で形成するようにしてもよい。
【００７２】
本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明によれば、車体前後方向に延びるサイドフレームと車幅方向に延びるバンパレインとの間にクラッシュカンが設けられた車両において、軽量化を図りつつエネルギ吸収性能を向上させることができることが可能となるから、この種の車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００７４】
１  バンパレイン
５  サイドフレーム
１０  クラッシュカン
１２  壁面部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ  面部
１３、１４、１６、３３、３４、３６、５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂ  凹部
ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８、ｒ９、ｒ１０、ｒ１１、ｒ１２  稜線
【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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【図１２】
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【図１３】
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