(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の閉断面部４との間に設けられ、該バンパレイン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、該クラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部を通じて閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられている。【選択図】図１
2012166672.tif 000002
【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の閉断面部との間に設けられ、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、該クラッシュカンのバンパレイン側が前記バンパレインの閉断面部のサイドフレーム側に形成された開口部を通じて前記閉断面部内に挿入されて前記バンパレインに取り付けられている、
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】
前記クラッシュカンは、車体前後方向に延びるとともに所定厚さを有する壁面部を備え、前記バンパレインの閉断面部内に挿入された前記クラッシュカンの壁面部に他の壁面部よりも厚さの薄い薄肉部が設けられている、
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】
前記クラッシュカンは、前記サイドフレーム側から前記バンパレイン側に向かうにつれて先細り形状に形成されている、
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。
【請求項４】
前記クラッシュカンは、該クラッシュカンの車体前後方向内方側にフランジ部を備え、該フランジ部が前記バンパレインの閉断面部における前記開口部の周縁部と連結されることにより前記バンパレインに取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項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５】
前記クラッシュカンは、車体前後方向に延びる壁面部を備え、該壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、車体前後方向と略直交する方向において非円形断面を有する閉断面状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項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６】
前記クラッシュカンの壁面部は、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いる、
ことを特徴とする請求項５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するものであり、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された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る衝撃吸収部材が開示され、例えば特許文献３には、中空部の肉厚が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２０１０−０７００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−０１２１６５号公報
【特許文献３】特開２００２−０３９２４５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、バンパレインのサイドフレーム側に取り付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、エネルギ吸収性能を更に向上させることが望まれる。
【０００９】
そこで、この発明は、バンパレインに閉断面部が設けられた車両において、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の閉断面部との間に設けられ、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、該クラッシュカンのバンパレイン側が前記バンパレインの閉断面部のサイドフレーム側に形成された開口部を通じて前記閉断面部内に挿入されて前記バンパレインに取り付けられている、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、前記クラッシュカンは、車体前後方向に延びるとともに所定厚さを有する壁面部を備え、前記バンパレインの閉断面部内に挿入された前記クラッシュカンの壁面部に他の壁面部よりも厚さの薄い薄肉部が設けられている、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、前記クラッシュカンは、前記サイドフレーム側から前記バンパレイン側に向かうにつれて先細り形状に形成されている、ことを特徴とする。
【００１３】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明において、前記クラッシュカンは、該クラッシュカンの車体前後方向内方側にフランジ部を備え、該フランジ部が前記バンパレインの閉断面部における前記開口部の周縁部と連結されることにより前記バンパレインに取り付けられている、ことを特徴とする。
【００１４】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明において、前記クラッシュカンは、車体前後方向に延びる壁面部を備え、該壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、車体前後方向と略直交する方向において非円形断面を有する閉断面状に形成されている、ことを特徴とする。
【００１５】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記クラッシュカンの壁面部は、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いる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
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、クラッシュカンのバンパレイン側がバンパレインの閉断面部のサイドフレーム側に形成された開口部を通じて閉断面部内に挿入されてバンパレインに取り付けられることにより、バンパレインの閉断面部のサイドフレーム側に取り付けられる場合に比してバンパレインとサイドフレームとの離間距離を大きくすることなくクラッシュカンの長さを長くすることができるので、クラッシュカンのエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができる。特に、バンパレインに入力される荷重が大きい場合にエネルギを効果的に吸収することができる。
【００１７】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、クラッシュカンは、車体前後方向に延びるとともに所定厚さを有する壁面部を備え、バンパレインの閉断面部内に挿入されたクラッシュカンの壁面部に他の壁面部よりも厚さの薄い薄肉部が設けら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る際に、薄肉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が大きくなることを抑制してクラッシュカンに連結されるサイドフレームなどの他の部材が損傷することを抑制することができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００１８】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、クラッシュカンは、サイドフレーム側からバンパレイン側に向かうにつれて先細り形状に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る際に、クラッシュカンの座屈変形をバンパレイン側から行わせることができ、前記効果を有効に得ることができる。また、クラッシュカンをダイカスト鋳造によって形成する場合に、成形時の型抜きを容易に行うことができる。
【００１９】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、クラッシュカンは、該クラッシュカンの車体前後方向内方側にフランジ部を備え、フランジ部がバンパレインの閉断面部における開口部の周縁部と連結されることによりバンパレインに取り付けられていることにより、前記効果を具体的に実現することができる。
【００２０】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、クラッシュカンは、車体前後方向に延びる壁面部を備え、該壁面部は、車体前後方向に延びる稜線を備え、車体前後方向と略直交する方向において非円形断面を有する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、バンパレインへの荷重入力方向とクラッシュカン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。
【００２１】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、クラッシュカンの壁面部は、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いることにより、前記効果をより具体的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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３】図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図である。
【図４】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５】前記クラッシュカンの荷重変位曲線を示すグラフである。
【図６】バンパレインのサイドフレーム側に取り付けられたクラッシュカンを示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るクラッシュカンを示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るクラッシュカンを示す断面図である。
【図９】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る。
【図１０】図９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１１】シミュレーション解析に用いた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のシミュレーション結果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】
【００２３】
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。
【００２４】
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、先ず、アルミ合金のダイカスト鋳造によって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。
【００２５】
図９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９（ａ）は、クラッシュカンの斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＹ９ｂ−Ｙ９ｂ線に沿った断面図を示している。図９に示すように、略矩形状に形成された面部１０１と、面部１０１から略直交する方向に延びるとともに矩形閉断面状に形成された壁面部１０２と、壁面部１０２から面部１０１と平行に外方側に延びるフランジ部１０３とを備え、面部１０１に２つの開口部１０１ａが形成されるとともに４つのボルト挿通穴１０１ｂが形成され、フランジ部１０３に４つのボルト挿通穴１０３ａが形成された略一定厚さを有するクラッシュカン１００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１００について荷重変位を計測した。
【００２６】
具体的には、クラッシュカン１００のフランジ部１０３を下方から支持した状態で、クラッシュカン１００の面部１０１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１００に付加し、クラッシュカン１００の荷重変位曲線を調べた。
【００２７】
図１０は、図９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１０に示すように、クラッシュカン１００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、所定変位まで荷重が作用するという荷重変位曲線が得られた。
【００２８】
また、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、鉄鋼材料とアルミ合金材料を用いて略十字状断面を有するクラッシュカンの荷重変位特性について、ＣＡＥによるシミュレーション解析を行った。
【００２９】
図１１は、シミュレーション解析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、シミュレーション解析に用いたクラッシュカン１１０は、閉断面状に形成される閉断面部１１１と、該閉断面部１１１の長手方向である軸方向両端に設けられる平板状の板状部１１５とを備え、閉断面部１１１は、十字状断面を有する壁面部１１２を備え、板状部１１５には４つのボルト挿通穴１１５ａが形成されている。
【００３０】
壁面部１１２はまた、閉断面部１１１の軸方向に延び、図１１（ｂ）に示すように、上下左右にそれぞれ位置する上壁面部１１２ａ、下壁面部１１２ｂ、左壁面部１１２ｃ及び右壁面部１１２ｄと、上壁面部１１２ａの左右方向両端から下側に延びる上左縦壁面部１１２ｅ及び上右縦壁面部１１２ｆと、下壁面部１１２ｂ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１１２ｇ及び下右縦壁面部１１２ｈと、左壁面部１１２ｃ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１１２ｉ及び左下横壁面部１１２ｊと、右壁面部１１２ｄ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１１２ｋ及び右下横壁面部１１２ｌを備え、上下左右にそれぞれ突出する突出部１１２ｍ、１１２ｎ、１１２ｐ、１１２ｑを備えて断面十字状に形成されている。
【００３１】
図１１に示すクラッシュカン１１０ではまた、閉断面部１１１と板状部１１５は一定厚さを有するように形成されている。そして、このクラッシュカン１１０について、板状部１１５の一方を外方側から支持した状態で、板状部１１５の他方から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に付加した場合について、荷重変位をシミュレーション解析した。
【００３２】
また、この解析では、クラッシュカン１１０を鉄鋼材料で成形した場合とアルミ合金で成形した場合について解析し、以下の表１に示すサンプルＡからＥまでの５つのサンプルについてそれぞれ行った。なお、表１では、クラッシュカンの材料、板厚、重量を示し、ダイカスト用アルミ合金材料としては伸びが小さい材料、すなわちＭｎ：０．４３％、Ｓｉ：９．９７％、Ｍｏ：０．１２％、Ｚｒ：０．１３％、Ｍｇ：０．０４％、Ｆｅ：０．１％、Ｔｉ：０．０９％、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材料と伸びが大きい材料、すなわち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材料との２種類について行った。
【００３３】
【表１】
2012166672.tif 000003
【００３４】
図１２は、図１１に示すクラッシュカンの荷重変位のシミュレーション結果を示すグラフである。図１２に示すように、サンプルＡとサンプルＢ及びサンプルＣとの荷重変位曲線から、鉄鋼材料に代えてアルミ合金材料を用いることで、板厚を増加させても重量を低下させて略等しい荷重変位曲線を得ることができることが分かった。
【００３５】
また、サンプルＢとサンプルＣの荷重変位曲線から、アルミ合金材料を用いる場合、伸びが大きい材料と伸びが小さい材料では、板厚が等しい場合には変位が小さいときの初期荷重は略等しくなるが、伸びが大きい材料では変位が大きくなっても荷重が略一定であるのに対し、伸びが小さい材料では変位が大きくなると荷重が低下することが分かった。
【００３６】
サンプルＢとサンプルＣに対してそれぞれ板厚を増加させたサンプルＤとサンプルＥについても同様に、サンプルＤとサンプルＥの荷重変位曲線から、伸びが大きい材料と伸びが小さい材料では、板厚が等しい場合には初期荷重は略等しくなるが、伸びが大きい材料では変位が大きくなっても荷重が略一定であるのに対し、伸びが小さい材料では変位が大きくなると荷重が低下することが分かった。また、サンプルＢとサンプルＤの荷重変位曲線及びサンプルＣとサンプルＥの荷重変位曲線から、板厚を増加させることで荷重が増加することが分かった。
【００３７】
このシミュレーション解析結果から、閉断面部１１１を有するクラッシュカン１１０について鉄鋼材料に代えてアルミ合金を用い、ダイカスト鋳造によって形成することで、クラッシュカン１１０の軽量化を図りつつ、鉄鋼材料を用いる場合と同等以上のエネルギ吸収性能を得ることができると考えられる。
【００３８】
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１００の荷重変位曲線の実験結果やクラッシュカン１１０の荷重変位曲線のシミュレーション結果から、図１３に示すように、閉断面状に形成された閉断面部を有するクラッシュカン１００、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が得られる。
【００３９】
クラッシュカン１００、１１０のエネルギ吸収量は、クラッシュカン１００、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ので、荷重が発生する変位を長くすることで、すなわちＰ３で示す位置を図１３において右側に移動させることで、クラッシュカン１００、１１０のエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができると考えられる。
【００４０】
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がバンパレインに取り付けられた状態を示す斜視図、図３は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図であり、図３（ａ）は、図２におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は、図２におけるＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿った断面図である。
【００４１】
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）内に設けられ閉断面状に形成された閉断面部を有するバンパレイン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。
【００４２】
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。
【００４３】
図２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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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十字状断面を有して閉断面状に形成される壁面部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取付部１７とを備えている。
【００４７】
クラッシュカン１０の壁面部１２は、図３（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。
【００４８】
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本の稜線を備え、車体前後方向と略直交する方向において非円形断面、具体的には略十字形断面を有して閉断面状に形成されている。
【００４９】
壁面部１２はまた、図３（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に他の壁面部１２よりも厚さの薄い薄肉部１２ｒが設けられ、薄肉部１２ｒは、壁面部１２の車体前後方向と略直交する方向に略全周に亘って設けられている。薄肉部１２ｒはまた、後述するようにクラッシュカン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。
【００５０】
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。
【００５１】
一方、クラッシュカン１０の取付部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。取付部１７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。
【００５２】
このようにして構成されるクラッシュカン１０は、後述するようにアルミ合金のダイカスト鋳造によって形成され、バンパレイン１とサイドフレーム５との間に配設されてバンパレイン１とサイドフレーム５にそれぞれ取り付けられるが、本実施形態では、クラッシュカン１０が取り付けられるバンパレイン１の閉断面状に形成された閉断面部４のサイドフレーム５側に、すなわちバンパレインインナ３の後面部３ａに、クラッシュカン１０のバンパレイン１側を挿入するための十字形の開口部４ａが形成されている。
【００５３】
図３（ａ）に示すように、クラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａを通じて閉断面部４内に挿入され、クラッシュカン１０の底面部１５とバンパレインアウタ２とがボルトＢ１及びナットＮ１を用いて相互に締結させられ、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、バンパレインアウタ２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。
【００５４】
クラッシュカン１０の壁面部１２に設けられた薄肉部１２ｒは、このようにクラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４内に挿入された状態において、バンパレイン１の閉断面部４内に挿入された壁面部１２に設けられるように形成されている。
【００５５】
一方、クラッシュカン１０のサイドフレーム５側は、図１に示すように、クラッシュカン１０の取付部１７とサイドフレーム５の取付プレート８とがボルトＢ２及びナットＮ２を用いて締結させられ、クラッシュカン１０がサイドフレーム５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。
【００５６】
ここで、本実施形態に係るクラッシュカンの製造について説明する。
図４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４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。
【００５７】
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に設けられる薄肉部１２ｒに対応して該キャビティ面２１ａの内方側に突出する凸部２１ｂが形成されている。この凸部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。
【００５８】
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。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の取付部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。
【００５９】
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て、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
また、本実施形態では、前記条件で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１０について、荷重変位を計測する試験を行った。前述したクラッシュカン１００の試験と同様に、クラッシュカン１０の取付部１７を下方から支持した状態で、クラッシュカン１０の底面部１５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１０に付加し、クラッシュカン１０の荷重変位曲線を調べた。
【００６３】
図５は、前記クラッシュカンの荷重変位曲線を示すグラフである。図５に示すように、アルミ合金のダイカスト鋳造によって形成されたクラッシュカン１０については、変位が小さいときに荷重が大きくなることを抑制し、所定変位まで荷重が変動しながら略一定に作用するという荷重変位曲線が得られた。
【００６４】
図６は、バンパレインのサイドフレーム側に取り付けられたクラッシュカンを示す断面図であり、図６では、バンパレイン１とサイドフレーム５とが図３と同様の所定位置に配置され、バンパレインアウタ２とサイドフレーム５との離間距離Ｌが一定である場合に、バンパレイン１のサイドフレーム５側、具体的にはバンパレインインナ３のサイドフレーム５側に取り付けられたクラッシュカン３０を示している。
【００６５】
このクラッシュカン３０は、クラッシュカン１０に対して壁面部１２の車体前後方向における長さが短く形成されたものであり、本実施形態では、このクラッシュカン３０についても荷重変位を計測する試験を行った。図５には、破線によって、バンパレイン１のサイドフレーム５側に取り付けられるクラッシュカン３０の荷重変位曲線の最大変位を示している。
【００６６】
図５に示すように、クラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられる場合には、バンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に取り付けられる場合に比してバンパレイン１とサイドフレーム５との離間距離を大きくすることなく、クラッシュカン１０の車体前後方向における長さを長くすることができるので、クラッシュカンのエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができる。これは、クラッシュカン１０と連結されるサイドフレーム５に入力される荷重を低減する効果となる。
【００６７】
なお、本実施形態に係るクラッシュカン１０では、該クラッシュカン１０の壁面部１２に設けられる薄肉部１２ｒは、クラッシュカン１０の壁面部１２の外側が窪んで形成されているが、クラッシュカン１０の壁面部１２の内側が外側に窪んで形成することも可能である。
【００６８】
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、クラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａを通じて閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられることにより、バンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に取り付けられる場合に比してバンパレイン１とサイドフレーム５との離間距離を大きくすることなくクラッシュカン１０の長さを長くすることができるので、クラッシュカン１０のエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができる。特に、バンパレイン１に入力される荷重が大きい場合にエネルギを効果的に吸収することができる。
【００６９】
また、クラッシュカン１０は、車体前後方向に延びるとともに所定厚さを有する壁面部１２を備え、バンパレイン１の閉断面部４内に挿入されたクラッシュカン１０の壁面部１２に他の壁面部１２よりも厚さの薄い薄肉部１２ｒが設けら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に荷重が入力される際に、薄肉部１２ｒ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が大きくなることを抑制してクラッシュカン１０に連結されるサイドフレーム５などの他の部材が損傷することを抑制することができる。
【００７０】
更に、クラッシュカン１０は、サイドフレーム５側からバンパレイン１側に向かうにつれて先細り形状に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に荷重が入力される際に、クラッシュカン１０の座屈変形をバンパレイン１側から行わせることができる。また、クラッシュカン１０をダイカスト鋳造によって形成する場合に、成形時の型抜きを容易に行うことができる。
【００７１】
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が、車体前後方向に延びる稜線を備え、多角形断面などのその他の非円形断面を有して閉断面状に形成することも可能である。これにより、車体前後方向に延びる稜線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。
【００７２】
図７は、本発明の第２実施形態に係るクラッシュカンを示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るクラッシュカン４０は、本発明の第１実施形態に係るクラッシュカン１０と、車体を牽引するための牽引フックを取り付けることができるように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。なお、図７では、図３に対応する断面について示している。
【００７３】
図７に示すように、クラッシュカン４０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、該クラッシュカン４０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａを通じて閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられているが、クラッシュカン４０では、クラッシュカン４０の底面部１５に牽引フック取付用ネジ部４１ａを有するインサート部品４１が鋳ぐるまれて形成されている。
【００７４】
クラッシュカン４０の底面部１５は、その中央にクラッシュカン１５の内方側に突出する厚肉部１５ｃが設けられ、該厚肉部１５ｃには、牽引フック４５を取り付けるための牽引フック取付用ネジ部４１ａを有するインサート部品４１が鋳ぐるまれている。このインサート部品４１は、成形型内の所定位置に配置された状態でダイカスト鋳造することによって一体的に形成されている。なお、クラッシュカン１０の牽引フック取付用ネジ部４１ａに対応してバンパレインアウタ２にもボルト挿通穴が形成されている。
【００７５】
このようにして形成される第２実施形態に係るクラッシュカン４０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、クラッシュカン１０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられることにより、バンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に取り付けられる場合に比してクラッシュカン４０のエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００７６】
また、クラッシュカン４０の底面部１５に牽引フック４５を取り付けるための牽引フック取付用ネジ部４１ａを備えたクラッシュカン４０をアルミ合金のダイカスト鋳造によって一体的に形成することで、バンパレイン１に牽引フック４５を取り付けるための部材を別途製造して取り付ける必要がなく、製造工程及び製造コストの低減を図ることができる。
【００７７】
なお、第２実施形態に係るクラッシュカン４０では、牽引フック取付用ネジ部４１ａを有するインサート部品４１をダイカスト鋳造によって一体的に形成しているが、インサート部品を用いることなく、クラッシュカン４０の底面部１５に厚肉部１５ｃを形成した後に、該厚肉部１５ｃに牽引フック取付用ネジ部を機械加工によって形成するようにしてもよい。
【００７８】
図８は、本発明の第３実施形態に係るクラッシュカンを示す断面図である。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において、底面部１５がバンパレイン１と取り付けられることに代えて、クラッシュカン５０の車体前後方向内方側に設けられたフランジ部を用いてバンパレイン１と取り付けるようにしたものであり、クラッシュカン１０と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。なお、図８では、図３に対応する断面について示している。
【００７９】
図８に示すように、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、該クラッシュカン５０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａを通じて閉断面部４内に挿入されているが、クラッシュカン５０では、壁面部１２にフランジ部１２ｓが形成され、該フランジ部１２ｓがバンパレイン１の閉断面部４における開口部４ａの周縁部４ｂと連結されることによりバンパレイン１に取り付けられている。
【００８０】
クラッシュカン５０では、クラッシュカン５０の車体前後方向内方側において壁面部１２に底面部１５と略平行にクラッシュカン５０の外方側に延びるフランジ部１２ｓが形成され、フランジ部１２ｓは、壁面部１２の略全周に亘って形成されている。また、フランジ部１２ｓには、クラッシュカン５０をバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａの周縁部４ｂに連結するためのボルト挿通穴１２ｔが形成されている。なお、バンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａの周縁部４ｂにも、フランジ部１２ｓのボルト挿通穴１２ｔに対応してボルト挿通穴が形成されている。
【００８１】
これにより、クラッシュカン５０では、図８に示すように、クラッシュカン５０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に形成された開口部４ａを通じて閉断面部４内に挿入された状態で、フランジ部１２ｓとバンパレイン１の開口部４ａの周縁部４ｂとがボルトＢ３及びナットＮ３を用いて相互に締結させられることにより、クラッシュカン５０がバンパレイン１に取り付けられている。
【００８２】
このようにして形成される第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、クラッシュカン５０のバンパレイン１側がバンパレイン１の閉断面部４内に挿入されてバンパレイン１に取り付けられることにより、バンパレイン１の閉断面部４のサイドフレーム５側に取り付けられる場合に比してクラッシュカン５０のエネルギ吸収量を増加させてエネルギ吸収性能を向上させることができる。なお、図示しないが、このクラッシュカン５０は、前後方向、及び左右方向に分割可能な割型を用いることで成形可能である。
【００８３】
なお、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】
【００８４】
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の端部と車幅方向に延びるバンパレインの閉断面部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】
【００８５】
１  バンパレイン
４  閉断面部
４ａ  開口部
４ｂ  周縁部
５  サイドフレーム
１０、３０、４０、５０、１００、１１０  クラッシュカン
１２  壁面部
１２ｒ  薄肉部
１２ｓ  フランジ部
【図１】
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【図２】
2012166672.tif 000005
【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】
2012166672.tif 000010
【図８】
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【図９】
2012166672.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2012166672.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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