(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車幅方向両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設されかつ横断面が矩形の閉断面形状に形成されたフロントサイドフレームの前端部に対し、衝突時に車体内方への荷重を受けて潰れることにより衝突エネルギーを吸収するクラッシュボックスが配設された車両の車体構造において、
上記クラッシュボックスは、第１のクラッシュボックスと、該第１のクラッシュボックスに対し内装もしくは外装され、上記第１のクラッシュボックスの潰れ変形時の荷重波形特性における耐荷重のピーク値以降の耐荷重値の落ち込みを補完する第２のクラッシュボックスとで構成され、
上記第１及び第２の両クラッシュボックスはそれぞれ荷重作用方向である同一の車体外方側に延びる筒壁部を有し、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部は、基端部が互いに独立してフロントサイドフレームの前端部に対し取付けられ、衝突時の荷重を受ける先端部が互いに独立しかつ車体の内外方向に対し互いにずれた位置に配設され、
上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部の基端部である後端開口縁が、フロントサイドフレームの前端部の矩形の先端縁に対し交差するように配置されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【請求項２】
車両の車幅方向両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設されかつ横断面が矩形の閉断面形状に形成されたフロントサイドフレームの前端部に対し、衝突時に車体内方への荷重を受けて潰れることにより衝突エネルギーを吸収するクラッシュボックスが配設された車両の車体構造において、
上記クラッシュボックスは、第１のクラッシュボックスと、該第１のクラッシュボックスに対し内装もしくは外装され、上記第１のクラッシュボックスの潰れ変形時の潰れ行程途中において上記第１のクラッシュボックスとは別に耐荷重を発揮するように構成された第２のクラッシュボックスとで構成され、
上記第１及び第２の両クラッシュボックスはそれぞれ荷重作用方向である同一の車体外方側に延びる筒壁部を有し、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部は、基端部が互いに独立してフロントサイドフレームの前端部に対し取付けられ、衝突時の荷重を受ける先端部が互いに独立しかつ車体の内外方向に対し互いにずれた位置に配設され、
上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部の基端部である後端開口縁が、フロントサイドフレームの前端部の矩形の先端縁に対し交差するように配置されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
第２のクラッシュボックスは、第１のクラッシュボックスに対し内装されて、
上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部が第１のクラッシュボックスの筒壁部の潰れ変形に伴い相互に干渉することになる位置関係に配置されていることを特徴とする車両の車体構造。
【請求項４】
請求項１または２において、
第１のクラッシュボックスは、潰れに対する剛性が第２のクラッシュボックスに比して相対的に高くなるように構成されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【請求項５】
請求項１または２において、
第１及び第２のクラッシュボックスが取付けられたフロントサイドフレームの前端部には、両クラッシュボックスからの荷重伝達を受ける受け部が配設され、
上記受け部の剛性が車体内方側のフロントサイドフレームよりも高く設定されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【請求項６】
請求項１または２において、
第１及び第２の各クラッシュボックスは板素材のプレス絞り成形により一体に形成されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【請求項７】
請求項６において、
第１及び第２の各クラッシュボックスは、前面壁部と、この前面壁部の周縁から車体内方側に延びる筒壁部とからなる略お椀形状に形成されている
ことを特徴とする車両の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時の車両への衝撃エネルギーを初期吸収するためのクラッシュボックスを備えた車両の車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のクラッシュボックスを備えた車両の車体構造として、エアバック装置を作動させる加速度センサの衝突検出機能と関係付けたものが提案されている（例えば特開平５−１３９２４２号公報参照）。このものは、車体のフロントサイドフレームの前端に対し、互いに異なる２種類の全塑性荷重特性のクラッシュボックス部分を直列に連結して車両の前方に突出させたものである。そして、前側のクラッシュボックス部分を薄肉厚の４枚の板材で小矩形断面の筒状に形成する一方、後側のクラッシュボックス部分を厚肉厚の４枚の板材で大矩形断面の筒状に形成し、前後のクラッシュボックス部分を両者間に剛性を高めた段部を介して連結している。これにより、衝突荷重を受けた際に、前側のクラッシュボックス部分だけがより低い荷重で先に潰れ、この前側のクラッシュボックス部分の潰れが完了した後に、後側のクラッシュボックス部分がより高い荷重で潰れるというように潰れが高低２段階の荷重で生じるようにし、この後側のクラッシュボックス部分の潰れ開始に伴い上記加速度センサが作動するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の提案された前側と後側との２つのクラッシュボックス部分を有するクラッシュボックスでは、変形量を横軸に、軸方向に圧縮変形させる荷重を縦軸にそれぞれ表した場合の荷重波形を図２１に示すように、前側のクラッシュボックス部分が変形量の増加に従い耐荷重のピーク値Ｐ1 と、耐荷重の落ち込み部とを交互に繰り返して潰れ変形を順次繰り返し、上記前側クラッシュボックス部分がほぼ完全に潰れた後に、後側のクラッシュボックス部分が変形量の増加に従い上記ピーク値Ｐ1 よりも高いピーク値Ｐ2 と、耐荷重の落ち込み部とを上記と同様に交互に繰り返すことになる。そして、この後側クラッシュボックス部分も完全に潰れた状態に至ると、フロントサイドフレーム（車体フレーム）に衝突荷重が直に作用することになる。
【０００４】
しかし、上記の従来のクラッシュボックスでは、上記荷重波形においてピーク値の生じる山部と、耐荷重が落ち込む谷部とを交互に繰り返すだけの前後方向変位量が前側及び後側の両クラッシュボックスのそれぞれにおいて必要になる上に、その前側及び後側の両クラッシュボックスを車両の前後方向に直列に連結する必要があるため、車両の車体フレームの前端からバンパーまでの間にかなり長い前後方向寸法（クラッシュスペース）を確保する必要がある。このため、車体全長の増大化を招く一方、全長に対する車体設計上の制約より車体フレームの前端側にあまり長いクラッシュスペースを確保できない場合には適用が困難もしくは不能となる。
【０００５】
一方、上記の従来のクラッシュボックスの前後方向寸法を短くしてしまうと、前側のクラッシュボックス及び後側のクラッシュボックスのそれぞれの荷重波形が１つの耐荷重の山部と谷部とで構成されることになり、衝突時の衝突エネルギーの吸収が十分に行い得ないことになってしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、衝突荷重の吸収により衝突荷重の車室側への伝達を遮断するための車体構造として、特にクラッシュボックスが取付けられた車体構造をよりよい潰れ特性にすることにあり、具体的には狭いクラッシュスペースでも有効に衝突荷重の吸収を行い得る車体構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両の車幅方向両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設されかつ横断面が矩形の閉断面形状に形成されたフロントサイドフレームの前端部に対し、衝突時に車体内方への荷重を受けて潰れることにより衝突エネルギーを吸収するクラッシュボックスが配設された車両の車体構造を前提とする。このものにおいて、上記クラッシュボックスは、第１のクラッシュボックスと、該第１のクラッシュボックスに対し内装もしくは外装され、上記第１のクラッシュボックスの潰れ変形時の荷重波形特性における耐荷重のピーク値以降の耐荷重値の落ち込みを補完する第２のクラッシュボックスとで構成され、上記第１及び第２の両クラッシュボックスはそれぞれ荷重作用方向である同一の車体外方側に延びる筒壁部を有し、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部は、基端部が互いに独立してフロントサイドフレームの前端部に対し取付けられ、衝突時の荷重を受ける先端部が互いに独立しかつ車体の内外方向に対し互いにずれた位置に配設され、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部の基端部である後端開口縁が、フロントサイドフレームの前端部の矩形の先端縁に対し交差するように配置されている構成とするものである。
【０００８】
上記の構成の場合、図１に第１のクラッシュボックスに対し衝突荷重が作用した際の変形−荷重特性（荷重波形）を実線Ｃ1 で例示するように、変形量に対する耐荷重がピーク値Ｐc1に到達して第１のクラッシュボックスが潰れ出すことにより耐荷重値が落ち込むことになるものの、この耐荷重値の落ち込みが第２のクラッシュボックスにより補完され、すなわち、第２のクラッシュボックスの有する変形−荷重特性における耐荷重の山部（同図の一点鎖線参照）が上記落ち込み部分が生じる変形量の範囲に生じることになる。これにより、第１のクラッシュボックスだけの場合に生じる耐荷重の落ち込みが上記の第２のクラッシュボックスによる補完分だけ低減されることになり、このため、衝撃吸収エネルギーも上記第２のクラッシュボックスによる補完分の面積（同図のハッチング部分）だけ増大し、上記衝突荷重の初期吸収を有効に行うことが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、車両の車幅方向両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設されかつ横断面が矩形の閉断面形状に形成されたフロントサイドフレームの前端部に対し、衝突時に車体内方への荷重を受けて潰れることにより衝突エネルギーを吸収するクラッシュボックスが配設された車両の車体構造を前提とする。このものにおいて、上記クラッシュボックスは、第１のクラッシュボックスと、該第１のクラッシュボックスに対し内装もしくは外装され、上記第１のクラッシュボックスの潰れ変形時の潰れ行程途中において上記第１のクラッシュボックスとは別に耐荷重を発揮するように構成された第２のクラッシュボックスとで構成され、上記第１及び第２の両クラッシュボックスはそれぞれ荷重作用方向である同一の車体外方側に延びる筒壁部を有し、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部は、基端部が互いに独立してフロントサイドフレームの前端部に対し取付けられ、衝突時の荷重を受ける先端部が互いに独立しかつ車体の内外方向に対し互いにずれた位置に配設され、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部の基端部である後端開口縁が、フロントサイドフレームの前端部の矩形の先端縁に対し交差するように配置されている構成とするものである。
【００１０】
上記の構成の場合、第１のクラッシュボックスの潰れ変形時の潰れ行程途中、例えば図１に実線Ｃ1 で例示するように衝突荷重の作用により変形量に対する耐荷重がピーク値Ｐc1に到達して第１のクラッシュボックスが潰れ出すことにより耐荷重値が落ち込むことになるという潰れ行程の途中において、上記第２のクラッシュボックスによる耐荷重が上記第１のクラッシュボックスとは別に発揮されるため、その第２のクラッシュボックスにより発揮される耐荷重の分だけ衝撃吸収エネルギーが増大し、上記衝突荷重の初期吸収を有効に行うことが可能になる。
【００１１】
また、上記の請求項１または２記載の発明における構成の場合、衝突荷重が第１のクラッシュボックスの先端部に入力し、この先端部とフロントサイドフレームの前端部に取付けられた基端部との間の筒壁部に作用する。この際、第２のクラッシュボックスの先端部は上記第１のクラッシュボックスの端部とは独立しかつ車体の内方にずらされているため上記衝突荷重は第２のクラッシュボックスには作用せず、しかも、その基端部もフロントサイドフレームに対し独立して前端部に取付けられているため、第１のクラッシュボックス側からの影響もない。そして、上記第１のクラッシュボックスがその耐荷重のピーク値Ｐc1（図１参照）に到達して潰れ出すと、この第１のクラッシュボックス自体の耐荷重値が落ち込み始めることになる。一方、上記第１のクラッシュボックスの変形の進行が上記第２のクラッシュボックスの先端部のずれ量に到達すると、第２のクラッシュボックスの先端部も衝突荷重を受けることになり、その第２のクラッシュボックスの荷重波形（図１にＣ2 で示す曲線参照）に基づき耐荷重のピーク値Ｐc2に向けて耐荷重を発揮し出すことになる。そして、この第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値Ｐc2が上記第１のクラッシュボックスによる耐荷重値の落ち込み部に生じることにより、第１のクラッシュボックスの耐荷重の落ち込みが補完されることになる。このため、第１及び第２の両クラッシュボックスを組み合わせることにより、第１のクラッシュボックスの荷重波形における耐荷重の落ち込み部（荷重波形の谷部）が第２のクラッシュボックスの荷重波形における耐荷重のピーク部（荷重波形の山部）により補完され、第１及び第２のクラッシュボックスの両荷重波形が合算されて全体の荷重波形特性がより平坦なものとされる。
【００１２】
しかも、上記の第１及び第２の両クラッシュボックスが共に同じ荷重作用方向に延びる筒壁部を有し、このような第２のクラッシュボックスか第１のクラッシュボックスに対し内装もしくは外装されているため、従来の如く２つの部分を荷重の作用方向に直列に連結する場合と比べ、例えば車体の前後方向の長さが短縮化されることになる。従って、このようにクラッシュスペースが狭いものになっても、上記の如く第１のクラッシュボックスの耐荷重の落ち込み部の補完により衝突エネルギーの初期吸収を十分有効に行い得ることになる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明における第２のクラッシュボックスを、第１のクラッシュボックスに対し内装し、上記第１及び第２のクラッシュボックスの両筒壁部を第１のクラッシュボックスの筒壁部の潰れ変形に伴い相互に干渉することになる位置関係に配置するものである。
【００１４】
上記の構成の場合、衝突荷重が第１のクラッシュボックスの先端部に作用して耐荷重のピーク値に到達し、その後、第１のクラッシュボックスの筒壁部が内方に曲がり出す潰れ変形が急速に進み出して耐荷重が落ち込むと、その潰れ変形に伴いその筒壁部が第２のクラッシュボックスの筒壁部と干渉し出し、この干渉により第２のクラッシュボックスの筒壁部が荷重の伝達を受けることになる。そして、この荷重の伝達を受けた第２のクラッシュボックスの筒壁部が耐荷重を発揮して第１のクラッシュボックスの耐荷重値の落ち込み部を補完することになる。このため、第１及び第２の両クラッシュボックスとの協働作用により衝突エネルギーの初期吸収を十分有効に行い得ることになる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、第１のクラッシュボックスの潰れに対する剛性を第２のクラッシュボックスに比して相対的に高くなるようにするものである。ここで、潰れに対する剛性の高低設定は、両筒壁部の例えば板厚を変化させることなどにより行われる。
【００１６】
上記の構成の場合、第１のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値Ｐc1に到達して第１のクラッシュボックス自体の耐荷重値の落ち込みが生じると、その耐荷重値の落ち込み部に第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値が生じることになる。ここで、第１及び第２のクラッシュボックスの潰れに対する剛性が共に同程度に設定されていると、通常、第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値は第１のクラッシュボックスの残存耐荷重が加わることにより、第１のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値Ｐc1よりも高くなる。ところが、請求項４記載の発明では、第１のクラッシュボックスの潰れに対する剛性が第２のクラッシュボックスに比して相対的に高く（強く）なるように、つまり、潰れに対する剛性が第２のクラッシュボックスの方がより低く（弱く）なるように設定されているため、第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値を図１にＰc2で示すように第１のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値Ｐc1と略同じにすることが可能になる。これにより、耐荷重値の変化がより一層小さくなり、衝突エネルギーの初期吸収がより効果的に図られることになる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、第１及び第２のクラッシュボックスが取付けられたフロントサイドフレームの前端部に対し、両クラッシュボックスからの荷重伝達を受ける受け部を配設し、その受け部の剛性を車体内方側のフロントサイドフレームよりも高く設定するものである。
【００１８】
上記の構成の場合、第１及び第２の両クラッシュボックスが受け部に取付けられ、この受け部がフロントサイドフレームよりも高い剛性を有するように形成されてるため、上記各クラッシュボックスが確実に支持されることになり、各クラッシュボックスを正確に設計通りに潰れ変形させることが可能になる。加えて、上記両クラッシュボックスを例えば車体の前端に荷重作用方向が車体の前後方向に向くように装着した場合、正確に正面衝突では無くて衝突方向が上記前後方向と多少異なる方向に衝突荷重が作用した場合（例えばいわゆるオフセット衝突の場合）であっても、その衝突荷重に対し両クラッシュボックスが上記受け部により確実に支持されて各クラッシュボックスの所定の潰れ変形特性を発揮させることが可能になる。つまり、正確に車体の内外方向のみならず、その内外方向に対し多少傾いた方向等のより幅広い方向から作用する衝突荷重に対しても、衝突エネルギーの吸収機能を発揮させることが可能になる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、第１及び第２の各クラッシュボックスを板素材のプレス絞り成形により一体に形成するものである。
【００２０】
上記の構成の場合、各クラッシュボックスがプレス絞り成形により一体に形成されることにより、その各筒壁部が確実に均一に形成されるため、衝突荷重を受けた際の潰れ変形を均一化させることが可能になる。例えば、４枚の板素材を溶接することにより矩形断面の筒壁部を形成する場合には、その溶接品質の不均一さや、溶接ビードの存在等の影響を受けて均一な潰れ変形が阻害されるおそれがあるが、上記の如くプレス成形により均一な筒壁部を形成することにより、上記の如き不都合を解消して潰れ変形の均一化、ひいては、当初の狙い通りに正確な潰れ変形を生じさせることが可能になる。
【００２１】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明における第１及び第２の各クラッシュボックスとして、前面壁部と、この前面壁部の周縁から車体内方側に延びる筒壁部とからなる略お椀形状に形成する構成とするものである。
【００２２】
上記の構成の場合、請求項６記載の発明におけるプレス絞り成形を行う場合の第１及び第２の各クラッシュボックスの形状が具体的に特定される。この場合、筒壁部の先端部である前面壁部の周縁に衝突荷重を受け、上記筒壁部の基端部の略お椀形状の開口周縁がフロントサイドフレームの前端部に取付けられるものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態に係る車体構造を適用した車両前部における車体フレームの平面図を示す。同図において、１，１は車両の左右（車幅方向）両側位置にそれぞれ前後方向に延びるように配設されたフロントサイドフレーム、２，２は各フロントサイドフレーム１の前端に取付けられたクラッシュボックス、３は上記各フロントサイドフレーム１の両前端を連結するように左右方向に延びるフロントクロスメンバ、４はこのフロントクロスメンバ３の略上方位置を左右方向に延びるシュラウドアッパ、５は上記両フロントサイドフレーム１，１に跨がって取付けられたダッシュパネルである。
【００２５】
上記ダッシュパネル５の前方であって、両フロントサイドフレーム１，１に挟まれた空間がエンジン等が配設されるエンジンルーム６とされ、上記ダッシュパネル５の後方空間が車室７とされる。また、８，８はそれぞれ前輪のタイヤハウス、９，９は各前輪を支持するサスペンションタワーであり、このサスペンションを支持するサスペンションブラケットが上記各フロントサイドフレーム１に支持されている。さらに、上記各フロントサイドフレーム１の車室７側位置と、サイドシル１０との間には補強部材としてのトルクボックス１１が掛け渡され、このトルクボックス１１により上記各フロントサイドフレーム１とサイドシル１０とを互いに連結するようにしている。上記各トルクボックス１１はパネル素材により閉断面の筒状に構成され、その外方端が上記サイドシル１０の上面を覆うように固定されている。これにより、上記各フロントサイドフレーム１の車幅方向軸回りの揺動に対する抵抗強度の増強が図られている。なお、図２において１２はトンネル、１３はバンパである。
【００２６】
上記各フロントサイドフレーム１は、いわゆるダブルハット型に構成されたものであり、断面がハット状の一対のパネルを相対向させて上下両フランジ部で溶着し矩形の閉断面形状に形成したものである。そして、上記各フロントサイドフレーム１は、ダッシュパネル５側からサスペンションブラケットを支持する部位にかけては上下方向に長い縦長の矩形を有し、車両前端側に向かうにつれて縦横の比率が１に近い、つまり正方形に近い矩形形状を有するように前後方向に対し矩形断面の縦横比率が変化するように形成されている。加えて、上記サスペンションブラケットを支持する部位から前方に進むに従い、各フロントサイドフレーム１が車幅方向外方に膨出して横幅が増加するように形成されている。これにより、後側の上記サスペンションブラケットを支持する部位の近傍においてはサスペンションからの入力荷重等に対抗して車幅方向軸回りの揺動に対する抵抗強度の増大を図る一方、前端側においては車両前方もしくは斜め前方からの衝突荷重が入力しても車幅方向の曲げを生じ難くして前後方向の潰れ変形による衝突荷重の吸収が行われ易くしている。
【００２７】
また、上記各フロントサイドフレーム１の前端側の所定の前後方向範囲の両側壁部には、図３〜図５に示すように、車幅方向に凹凸を繰り返すように折り曲げた第１ビード１４，１４が形成され、この第１ビード１４，１４により正面衝突による衝突荷重が各フロントサイドフレーム１にまで及ぶような重衝突荷重が入力した場合に、上記各フロントサイドフレーム１が確実に前後方向に潰れ変形を起こして上記重衝突荷重の吸収が行われるようになっている。なお、上記第１ビード１４，１４は両側壁部で車幅方向に対し互いに同じ凹凸形状になるように折曲され、これにより、両側壁部で互いに逆向きに折曲されるアコーディオン式にした場合に上下フランジ部が開いてしまうことになるというおそれを回避して、確実に前後方向に均一な潰れ変形が生じるようにされている。また、図３の１４ａ，１４ａ，…は上記第１ビード１４の凹凸に対応して下側フランジ部に形成されたＶの字状の折曲部である。
【００２８】
さらに、上記第１ビード１４，１４の前端位置には各フロントサイドフレーム１の矩形断面の全周に連続する第２ビード１５が形成されており、この第２ビード１５により前方から衝突荷重が作用した場合に、まず上記第２ビード１５が圧縮されて潰れることにより各フロントサイドフレーム１が確実に前後方向に潰れるようにきっかけを与えるようになっている。
【００２９】
そして、上記第２ビード１５が形成された部位から前方の部位である各フロントサイドフレーム１の前端部１６には、その下面側にフロントクロスメンバ３の左右両端部が取付けられ、このフロントクロスメンバ３により左右のフロントサイドフレーム１，１が上記前端部１６，１６で連結されている。加えて、上記各フロントサイドフレーム１の前端部１６の車幅方向内側面には図示省略のラジエータ取付け用のラジエータブラケット１７が取付けられ、また、車幅方向外側面にはタイダウンフック１８の上端部が取付けられている。上記ラジエータブラケット１７及びタイダウンフック１８の上端部は共にＬ型に屈曲され、これらが上記各フロントサイドフレーム１の前端部１６の前面に対し面一の状態で左右両側方に突出した状態とされており、これらラジエータブラケット１７及びタイダウンフック１８と、上記前端部１６の先端縁とによりクラッシュボックス２が取付けられる受け部１６ａ（図５参照）が構成されている。この受け部１６ａは、上記ラジエータブラケット１７及びタイダウンフック１８が取付けられることにより、フロントサイドフレーム１の前端部１６だけで受け部が構成される場合よりも剛性が高くされている。ここで、上記ラジエータブラケット１７及びタイダウンフック１８は上記受け部１６ａを補強して剛性を高めるため、及び、後述のクラッシュボックス２の固定部位を形成するために利用されるものであり、それらの目的だけの専用の補強部材もしくは取付部材を設ける場合に比べ、部品点数の低減化及び軽量化が図り得る。
【００３０】
上記クラッシュボックス２は、第１のクラッシュボックス２０と、第２のクラッシュボックス３０とが組み合わされて構成されたものである。上記第１のクラッシュボックス２０は、図６に示すように、矩形状の前面壁２１と、この前面壁２１の周縁から連続して車体後方に対しやや末広がりになるように延びる矩形断面の筒壁部２２と、この筒壁部２２の後端開口縁から外周側に広がるフランジ壁部２３とから略お椀形状に形成されたものである。また、上記第２のクラッシュボックス３０は、上記第１のクラッシュボックス２０の筒壁部２２内に内装されるように形成されたものであり、上記と同様に、矩形状の前面壁３１と、この前面壁３１の周縁から連続して車体後方に対しやや末広がりになるように延びる矩形断面の筒壁部３２と、この筒壁部３２の後端開口縁から外周側に広がるフランジ壁部３３とから略お椀形状に形成されたものである。この場合、上記各筒壁部２２，３２の先端部が各前面壁２１，３１の周縁により、基端部が各筒壁部２２，３２の後端開口縁によりそれぞれ構成されることになる。これら第１及び第２の各クラッシュボックス２０，３０は、所定の大きさの１枚の板素材を用い例えばプレス絞り成形により上記の所定形状に一体に形成すればよく、特に上記筒壁部２２，３２を均一に形成する上で上記のプレス絞り成形によるのが好ましい。
【００３１】
上記第１及び第２の各クラッシュボックス２０，３０は、上記の両フランジ壁部２３，３３が互いに重合された状態でこの両フランジ壁部２３，３３で溶着されて組み合わされている。なお、上記の溶着は例えば周方向全域に所定間隔おきに点溶接する等すればよく、また、上記の溶着により組み合わせたもの２０，３０を上記受け部１６ａに取付ける際に、上記フランジ壁部３３を覆う程度の大きさの平面板３４を介在させるのは好ましい。
【００３２】
さらに、上記の第１及び第２の各クラッシュボックス２０，３０の仕様について説明すると、第１のクラッシュボックス２０は前後方向（図６に矢印で示す方向）に対する筒壁部２２の潰れに対する剛性が第２のクラッシュボックス３０のそれよりも相対的に高くなるように形成されている。具体的には、上記前後方向に直交する方向に広がる断面積を筒壁部２２の方を筒壁部３２よりも大きくなるようにすればよく、この手段として筒壁部２２の矩形断面形状を筒壁部３２のそれよりも大きくする、もしくは、これに加えて板厚が筒壁部２２の方が筒壁部３２よりも分厚く設定すればよい。
【００３３】
そして、第１及び第２のクラッシュボックス２０，３０がそれぞれのフランジ壁部２３，３３で連結された状態のクラッシュボックス２は、図４，図５及び図７に示すように上記両フランジ壁部２３，３３を貫通するボルト及びナット３５，３５，…により、上記受け部１６ａ、具体的にはラジエータブラケット１７及びタイダウンフック１８の上端部にそれぞれ固定されている。この際、図８に示すように、第１のクラッシュボックス２０の筒壁部２２の基端部である後端開口縁と、第２のクラッシュボックス３０の筒壁部３２の基端部である後端開口縁とが、フロントサイドフレーム１の前端部１６の矩形の先端縁に対し図８にａ，ｂ，ｃ及びｄで示す４箇所でそれぞれ交差するように配置される。これにより、上記両筒壁部２２，３２の各基端部が互いに独立して上記フロントサイドフレーム１の前端部１６の同じ部位に当接されるとともに、矩形の閉断面に形成された前端部１６の先端縁に対し各筒壁部２２，３２が確実に当接して支持されるようになっている。
【００３４】
一方、各フロントサイドフレーム１，１の前端に固定された両クラッシュボックス２，２の第１のクラッシュボックス２０，２０には、図９及び図５に示すようにバンパレインフォースメント１３ａの各端部が覆うように被され、各前面壁部２１に対しボルト・ナット１３１，１３１により固定されている。そして、このバンパレインフォースメント１３ａに対しバンパ１３が取付けられている。これにより、正面衝突もしくはオフセット衝突等の際に上記バンパ１３に対し入力した衝突荷重が上記バンパレインフォースメント１３ａを介して各クラッシュボックス２に入力するようにされている。
【００３５】
上記構成の実施形態では、前方からの衝突荷重が上記各クラッシュボックス２に入力すると、図１０に示すように、その衝突荷重が、まず、第１のクラッシュボックス２０の前面壁部２１の全面に作用し、衝突荷重が前面壁部２１の周縁から筒壁部２２に伝達される。そして、この筒壁部２２の潰れ変形に対する耐荷重が急勾配で増大し（図１の荷重波形Ｃ1 参照）、その際の上記筒壁部２２の変形に伴い、すなわち、上記筒壁部２２の前面壁部２１側の部分が外方に膨み出すとともに、中間部分が内方側に折れ曲がって第２のクラッシュボックス３０の筒壁部３２に当接し出す。次に、上記筒壁部２２の耐荷重がピーク値Ｐc1に到達し出すと、その筒壁部２２が上記第２のクラッシュボックス３０の筒壁部３２に当接してこの筒壁部３２に衝突荷重を伝達して筒壁部３２を内方に折り曲げるようになる（図１１参照）。そして、上記第１のクラッシュボックス２０側の耐荷重のピーク値Ｐc1を過ぎると、その次に、第２のクラッシュボックス３０の筒壁部３２の耐荷重がピーク値Ｐc2（図１参照）が生じ、このピーク値Ｐc2を過ぎると両クラッシュボックス２０，３０が共に完全に潰れて受け部１６ａに対し衝突荷重が直に伝達されることになる。以上の各クラッシュボックス２０，３０の潰れ変形の過程で衝突エネルギーの吸収が行われる。
【００３６】
ここで、衝突荷重が前方からではなく、例えば斜め前方から入力するようなオフセット衝突の際にも、上記各クラッシュボックス２０，３０がラジータブラケット１７及びタイダウンフック１８により確実に支持されているため、上記斜め前方から入力する衝突荷重に対しても各クラッシュボックス２０，３０の潰れ特性を有効に発揮して衝突エネルギーの吸収を図ることができる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、潰れ特性として第１のクラッシュボックス２０の荷重波形が図１の如く１つの耐荷重のピーク値Ｐc1を生じた後に落ち込み、この第１のクラッシュボックス２０の耐荷重の落ち込み部に第２のクラッシュボックス３０の荷重波形における耐荷重のピーク値Ｐc2が生じようにしているが、これに限らず、例えば図１２に示すように第１のクラッシュボックス及び第２のクラッシュボックスの両荷重波形Ｃ1 ，Ｃ2 が共に変形量の増加に対し耐荷重が山部（ピーク）と、谷部（落ち込み部）とを交互に繰り返すようにし、かつ、第２のクラッシュボックスの変形波形の位相をずらせて第２のクラッシュボックスの変形波形における耐荷重の各山部が上記第１のクラッシュボックスの耐荷重の各谷部に位置するような潰れ特性にしてもよい。
【００３８】
上記のような潰れ特性を実現する構造として、例えば図１３に示すような第１のクラッシュボックス４０と、第２のクラッシュボックス５０とでクラッシュボックス２′を構成すればよい。上記第１のクラッシュボックス４０は、横断面形状が例えば矩形で軸方向Ｘに延びる筒壁部４１と、この筒壁部４１の基端開口縁から外周側に突出するフランジ壁部４２とで両端が開口した筒状に形成されたものである。また、上記第２のクラッシュボックス５０は、上記第１のクラッシュボックス４０の筒壁部４１の内周面と所定の隙間を隔てて内装される程度の横断面形状が例えば矩形の筒壁部５１と、上記フランジ壁部４２と重合可能なフランジ壁部５２とで両端が開口した筒状に形成されたものである。そして、上記第２のクラッシュボックス５０が第１のクラッシュボックス４０内に同軸Ｘ上に内装されて両フランジ壁部４２，５２が溶接等により接合されて、もしくは、平面板５４に対しボルト・ナット３５，３５により固定されて一体化されている。ここで、上記第１のクラッシュボックス４０の板厚ｔ1 が第２のクラッシュボックス５０の板厚ｔ2 よりも分厚く設定され（ｔ1 ＞ｔ2 ）、第１のクラッシュボックス４０の筒壁部４１の軸Ｘ方向長さＬ1 が第２のクラッシュボックス５０の筒壁部５１の軸Ｘ方向長さＬ2 よりも所定寸法長くなるように設定され（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）、上記筒壁部４１の先端開口４１ａから筒壁部５１の先端開口５１ａまでの長さ（Ｌ1 −Ｌ2 ）が上記の荷重波形の位相をずらす分に相当する比較的短い寸法になるように上記Ｌ2 に比してかなり短くなるように設定されている（Ｌ1 −Ｌ2 ＞＞Ｌ2 ）。以上の構造にすることにより、上記の如く両クラッシュボックス４０，５０のそれぞれで山部と谷部とが交互に繰り返す荷重波形となり、かつ、第２のクラッシュボックス５０の荷重波形の山部が第１のクラッシュボックス４０の谷部に位置するように位相がずらされることになる。
【００３９】
上記実施形態では、第１のクラッシュボックス２０を独立した一体の部品として形成しているが、これに限らず、第１のクラッシュボックスを例えば図１４に示すようにバンパレインフォースメント１３ｂの端部を延設しこの端部に第１のクラッシュボックス２０ａの左右一側部分に相当する形状の分割片部１３２を形成し、ボルト・ナット３５によりタイダウンフック１８の上端部に固定する一方、上記第１のクラッシュボックス２０ａの左右他側部分に相当する形状の分割片２５を上記分割片部１３２に対しボルト・ナット１３１ａにより、また、ラジエータブラケット１７に対しボルト・ナット３５によりそれぞれ固定することにより第２のクラッシュボックス２０ａを形成するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、第１及び第２のクラッシュボックス２０，３０を共に前面壁部２１，３１と筒壁部２２，３２と取付け用のフランジ壁部２３，３３とを有する略お椀形状にしているが、これに限らず、少なくとも潰れ変形を生じさせる筒壁部２２，３２を有していればよく、従って、上記各クラッシュボックスを両端が開口した筒状に形成するようにしてもよい。
【００４１】
＜参考例＞
上記実施形態では、第２のクラッシュボックス３０を第１のクラッシュボックス２０と同様に板素材を用いて略お椀形状に成形したものを用いているが、これに限らず、例えば図１５に示すようにポリウレタンもしくはラバー等により所定形状（例えば第２のクラッシュボックス３０と同じ外形形状）に成形しその弾性係数を所定の値に設定した弾性体３０ａを用いてもよい。
【００４２】
【実施例】
図６に示す第１のクラッシュボックス２０の板厚を１．４ｍｍに、第２のクラッシュボックス３０の板厚を１．２ｍｍにそれぞれ設定し、また、第２のクラッシュボックス３０のフランジ壁部３３から前面壁部３１までの高さＬ2 を２５ｍｍに、第１のクラッシュボックス２０のフランジ壁部２３から前面壁部２１までの高さＬ1 を５０ｍｍにそれぞれ設定したものを実施例として、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析によりクラッシュボックス２の潰れ特性を確認した。
【００４３】
図１６に示す無負荷の状態から第１のクラッシュボックス２０の前面（同図の左端面）に平板状態の衝撃荷重を図面の右方向に載荷した場合の経過時間に対する変形性状との関係をみると、１ｍｓｅｃ後には図１７に示すように第１のクラッシュボックス２０の筒壁部２２が潰れ変形して第２のクラッシュボックス３０の筒壁部３２に干渉し出し、２ｍｓｅｃ後には図１８に示すように筒壁部２２と共に筒壁部３２も潰れ変形し出し、３ｍｓｅｃ後には図１９に示すように両クラッシュボックス２０，３０共にほぼ完全に潰れてひしゃげた状態になった。その次に、フロントサイドフレーム１に対する上記衝撃荷重の伝達によりフロントサイドフレーム１の潰れ変形が始まった。
【００４４】
上記の潰れ特性を変形量と荷重との関係で表すと図２０のようになる。この図１８では、第２のクラッシュボックス３０のない第１のクラッシュボックス２０だけでクラッシュボックスを構成した場合を実線で示し、上記の第１及び第２の両クラッシュボックス２０，３０を組み合わせたクラッシュボックス２の場合を一点鎖線で示している。これをみると第１のクラッシュボックス２０だけで構成した場合では、第１のクラッシュボックス２０による耐荷重のピーク値Ｐc1が生じた後に耐荷重が急激に落ち込み、その第１のクラッシュボックス２０がほぼ完全に潰れてから変形量δ1 でフロントサイドフレーム１による耐荷重のピーク値Ｐf1が生じ、以後、そのフロントサイドフレーム１の潰れ変形特性に基づき耐荷重の落ち込みとピーク値Ｐc2とが交互に生じる。これに対し、第１及び第２のクラッシュボックス２０，３０を組み合わせた本実施例の場合では、上記ピーク値Ｐc1が生じた後の耐荷重の落ち込み量が低減される上に、その耐荷重の落ち込み部に第２のクラッシュボックス３０による耐荷重のピーク値Ｐc2が生じることになる。
【００４５】
以上の解析結果より、第２のクラッシュボックス３０によるピーク値Ｐc2の値を第１のクラッシュボックス２０によるピーク値Ｐc1の値と同程度にするには、潰れ変形に対する剛性（例えば板厚）を第１のクラッシュボックス２０に対し第２のクラッシュボックス３０の方を相対的に弱く、もしくは、第２のクラッシュボックス３０に対し第１のクラッシュボックス２０の方を相対的に強くすればよいと考えられる。また、この際、上記潰れ変形に対する剛性を第１のクラッシュボックス２０に対し第２のクラッシュボックス３０を相対的に弱くすることにより第２のクラッシュボックス３０によるピーク値Ｐc2が発生する変形量の位置を図１８の場合よりもさらに小値側に移行させて第１のクラッシュボックス２０の耐荷重の落ち込み部における最低耐荷重が発生する変形量の位置に移行させることができ、これにより、上記の第１のクラッシュボックス２０の耐荷重の落ち込み部を確実に補完させることができると考えられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における車両の車体構造によれば、第１のクラッシュボックスだけの場合に生じる耐荷重の落ち込みを第２のクラッシュボックスによる補完分だけ低減させることができ、衝撃吸収エネルギーも上記第２のクラッシュボックスによる補完分だけ増大させることができる。この結果、衝突荷重の初期吸収を有効に行うことができるようになる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、第１のクラッシュボックスだけの場合に生じる耐荷重の落ち込みを第２のクラッシュボックスによる耐荷重発揮分だけ低減させることができ、衝撃吸収エネルギーも上記第２のクラッシュボックスによる耐荷重発揮分だけ増大させることができる。この結果、衝突荷重の初期吸収を有効に行うことができるようになる。
【００４８】
請求項１または請求項２記載の発明によれば、クラッシュスペースが狭いものになっても、第１のクラッシュボックスの耐荷重の落ち込み部が第２のクラッシュボックスにより補完されることによって、衝突エネルギーの初期吸収を十分有効に行うことができることになる上に、全体の荷重波形特性をより平坦なものにすることができる。
【００４９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明による効果の加え、第１及び第２の両クラッシュボックスとの両筒壁部の干渉による協働作用により第１のクラッシュボックスの耐荷重値の落ち込み部を補完して衝突エネルギーの初期吸収を十分有効に行うことができるようになる。
【００５０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明による効果に加え、第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値を第１のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値と略同じにすることが可能になり、耐荷重値の変化がより一層小さくなり、衝突エネルギーの初期吸収がより効果的に図ることができるようになる。
【００５１】
請求項５記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明による効果に加え、第１及び第２の両クラッシュボックスを受け部によりそれぞれ確実に支持することができ、各クラッシュボックスを正確に設計通りに潰れ変形させることができるようになる。加えて、正確に車体の内外方向のみならず、その内外方向に対し多少傾いた方向等のより幅広い方向から作用する衝突荷重に対しても、衝突エネルギーの吸収機能を発揮させることができるようになる。
【００５２】
請求項６記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明による効果に加え、各クラッシュボックスの各筒壁部を確実に均一に形成することができ、衝突荷重を受けた際の潰れ変形を確実に均一化させることができるようになり、この結果、当初の狙い通りに正確な潰れ変形を生じさせることができるようになる。
【００５３】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の発明におけるプレス絞り成形を行う場合の第１及び第２の各クラッシュボックスの形状を具体的に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の架台を説明するための潰れ特性及び本発明による潰れ特性を示す変形量に対する耐荷重特性の説明図である。
【図２】  実施形態の車両前部の車体構造の平面説明図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線における一部省略拡大矢視図である。
【図４】  前方に向いて左側のクラッシュボックス部分の部分斜視図である。
【図５】  図３のＢ−Ｂ線における一部省略断面図である。
【図６】  クラッシュボックスの平面方向の断面説明図である。
【図７】  図２のＣ−Ｃ線における一部省略拡大矢視図である。
【図８】  図７のクラッシュボックスを基端部側位置で切った拡大断面説明図である。
【図９】  図２の前端部の部分斜視図である。
【図１０】  クラッシュボックスの潰れ変形の過程を概念的に描いた断面説明図である。
【図１１】  図１０の次の過程における潰れ変形を概念的に描いた断面説明図である。
【図１２】  上記実施形態とは異なる潰れ特性である変形量に対する耐荷重特性の説明図である。
【図１３】  図１２の潰れ特性を実現する上記実施形態とは異なる実施形態の断面説明図である。
【図１４】  図５等に示す実施形態とは異なる実施形態を示す図５対応図である。
【図１５】  さらに異なる実施形態を示す図６対応図である。
【図１６】  クラッシュボックス及びフロントサイドフレーム部分についてのＣＡＥ解析での骨組図である。
【図１７】  図１６のものに衝撃荷重を作用させた場合の１ｍｓｅｃ後の図１６対応図である。
【図１８】  同じく２ｍｓｅｃ後の図１６対応図である。
【図１９】  同じく３ｍｓｅｃ後の図１６対応図である。
【図２０】  ＣＡＥ解析結果を変形量に対する耐荷重の関係で示した潰れ特性図である。
【図２１】  従来のクラッシュボックスの潰れ特性の変形波形を示す関係図である。
【符号の説明】
１              フロントサイドフレーム
２，２′        クラッシュボックス
１６            フロントサイドフレームの前端部
１６ａ                      受け部
２０，２０ａ，４０          第１のクラッシュボックス
２１，３１                  前面壁部
２２，３２，４１，５１      筒壁部
３０，５０                  第２のクラッシュボックス
３０ａ                      弾性体
Ｐc1                        第１のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値
Ｐc2                        第２のクラッシュボックスの耐荷重のピーク値
【図１】
0003864502.tif 000002
【図２】
0003864502.tif 000003
【図３】
0003864502.tif 000004
【図４】
0003864502.tif 000005
【図５】
0003864502.tif 000006
【図６】
0003864502.tif 000007
【図７】
0003864502.tif 000008
【図８】
0003864502.tif 000009
【図９】
0003864502.tif 000010
【図１０】
0003864502.tif 000011
【図１１】
0003864502.tif 000012
【図１２】
0003864502.tif 000013
【図１３】
0003864502.tif 000014
【図１４】
0003864502.tif 000015
【図１５】
0003864502.tif 000016
【図１６】
0003864502.tif 000017
【図１７】
0003864502.tif 000018
【図１８】
0003864502.tif 000019
【図１９】
0003864502.tif 000020
【図２０】
0003864502.tif 000021
【図２１】
0003864502.tif 000022