(57)【要約】【課題】クラッシュボックスの途中に支持ブラケットを介してクロスメンバを下方に支持した車体フレームの衝撃吸収構造において、車両衝突時にクラッシュボックスが適切に軸圧壊し、衝突エネルギーの吸収効率を高める。【解決手段】車体フレームを構成する左右のサイドレール１の先端に前方に延出して設けられ、衝突時に軸圧壊するクラッシュボックス２と、クラッシュボックス２の途中に取り付けられ、下方に延出された支持ブラケット３と、支持ブラケット３に取り付けられ、クラッシュボックス２の下方にて車幅方向に延出されたクロスメンバ４とを備え、クラッシュボックス２は、支持ブラケット３よりも後方部分２ｒの軸方向強度が、支持ブラケット３よりも前方部分２ｆの軸方向強度よりも小さい。【選択図】図５
2017128148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームを構成する左右のサイドレールの先端に取り付けられ、衝突時に潰れることで衝撃を吸収する車体フレームの衝撃吸収構造であって、
前記サイドレールの先端に前方に延出して設けられ、衝突時に軸圧壊するクラッシュボックスと、該クラッシュボックスの途中に取り付けられ、下方に延出された支持ブラケットと、該支持ブラケットに取り付けられ、前記クラッシュボックスの下方にて車幅方向に延出されたクロスメンバとを備え、
前記クラッシュボックスは、前記支持ブラケットよりも後方部分の軸方向強度が、前記支持ブラケットよりも前方部分の軸方向強度よりも小さい、ことを特徴とする車体フレームの衝撃吸収構造。
【請求項２】
前記クラッシュボックスは、前記後方部分の軸方向強度を前記前方部分の軸方向強度よりも小さくするため、前記後方部分と前記前方部分とで、断面形状、板厚およびビード数の少なくとも一つが異なっている、ことを特徴とする請求項１に記載の車体フレームの衝撃吸収構造。
【請求項３】
前記クロスメンバに、前方に延出された牽引フックを設けた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体フレームの衝撃吸収構造。
【請求項４】
前記後方部分の長さが、前記前方部分の長さよりも長い、ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の車体フレームの衝撃吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体フレームを構成する左右のサイドレールの先端に、衝突時に潰れることで衝撃を吸収するクラッシュボックスを取り付けた車体フレームの衝撃吸収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が衝突した際の衝撃を吸収するための構造として、トラックやバス等の車体フレームを構成する左右のサイドレールの先端に、衝突時に後方に潰れることで衝撃を吸収するクラッシュボックス（エクステンションフレーム）を設けたものが知られている（特許文献１、２等参照）。
【０００３】
本発明者等は、この種の車体フレームの衝撃吸収構造として、図１に示すタイプ（本発明に対する比較例）を開発中である。図１に示すように、この比較例は、車体フレームを構成する左右のサイドレール１の先端に取り付けられ衝突時に軸圧壊するクラッシュボックス２ｊと、クラッシュボックス２ｊの途中に取り付けられ下方に延出された支持ブラケット３と、支持ブラケット３に取り付けられクラッシュボックス２ｊの下方にて車幅方向に延出されたクロスメンバ４とを備えている。
【０００４】
クロスメンバ４は、ラジエータを支持するものであり、クロスメンバ４には、牽引フック５が前方に向けて取り付けられている。また、図１に示す６はエンジン支持用のクロスメンバ、７はキャブマウントブラケット、８はバンパーである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６９２８６号公報
【特許文献２】特開平１０−１６７１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
斯様な比較例について衝突試験を行った結果を図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す。図２（ａ）〜図２（ｄ）において、車体フレーム（サイドレール１）は、左方が架台（図示せず）に固定されて後退しないように支持されており、右方から衝突車両（衝突物）を模擬したインパクタＸが衝突される。
【０００７】
図２（ａ）はインパクタＸがバンパー８に当たった瞬間を示し、図２（ｂ）はバンパー８が潰れてクラッシュボックス２ｊが先端から軸圧壊（座屈）していく様子を示す。クラッシュボックス２ｊは、一般に、先端（車両前方）から軸圧壊するように設計されているため、軸圧壊が進行すると、インパクタＸが矢印Ｆで示すようにクロスメンバ４の牽引フック５に衝突する。すると、インパクタＸが衝突する牽引フック５は、その反力を支持するクラッシュボックス２ｊよりも下方に配設されているため、図２（ｃ）に示すように、クラッシュボックス２ｊに下向きのモーメントＭが発生する。この結果、クラッシュボックス２ｊが根元で折れ曲がり、以降、図２（ｄ）に示すように、クラッシュボックス２ｊの軸圧壊が妨げられてしまう。よって、クラッシュボックス２ｊに潰れ残りが生じ、衝突エネルギーを適切に吸収できない。
【０００８】
なお、牽引フック５が無い場合であっても、インパクタＸの衝突によりクラッシュボックス２ｊが先端から軸圧壊し、圧壊が進行することでインパクタＸがクロスメンバ４に衝突するため、牽引フック５が有る場合と同様に、クラッシュボックス２ｊに下向きのモーメントＭが発生する。よって、クラッシュボックス２ｊが根元で折れ曲がってしまい、クラッシュボックス２ｊによる衝突エネルギーの吸収効率が悪化する。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、クラッシュボックスの途中に支持ブラケットを介してクロスメンバを下方に支持した車体フレームの衝撃吸収構造において、車両衝突時にクラッシュボックスが適切に軸圧壊し、衝突エネルギーの吸収効率を高めた車体フレームの衝撃吸収構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成すべく創案された本発明によれば、車体フレームを構成する左右のサイドレールの先端に取り付けられ、衝突時に潰れることで衝撃を吸収する車体フレームの衝撃吸収構造であって、サイドレールの先端に前方に延出して設けられ、衝突時に軸圧壊するクラッシュボックスと、クラッシュボックスの途中に取り付けられ、下方に延出された支持ブラケットと、支持ブラケットに取り付けられ、クラッシュボックスの下方にて車幅方向に延出されたクロスメンバとを備え、クラッシュボックスは、支持ブラケットよりも後方部分の軸方向強度が、支持ブラケットよりも前方部分の軸方向強度よりも小さい、ことを特徴とする車体フレームの衝撃吸収構造が提供される。
【００１１】
本発明に係る車体フレームの衝撃吸収構造においては、クラッシュボックスは、後方部分の軸方向強度を前方部分の軸方向強度よりも小さくするため、後方部分と前方部分とで、断面形状、板厚およびビード数の少なくとも一つが異なっていてもよい。
【００１２】
本発明に係る車体フレームの衝撃吸収構造においては、クロスメンバに、前方に延出された牽引フックを設けてもよい。
【００１３】
本発明に係る車体フレームの衝撃吸収構造においては、クラッシュボックスは、後方部分の長さが、前方部分の長さよりも長くなっていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車体フレームの衝撃吸収構造においては、クラッシュボックスの途中に支持ブラケットを介してクロスメンバが下方に支持されており、クラッシュボックスは、支持ブラケットよりも後方部分の軸方向強度が、支持ブラケットよりも前方部分の軸方向強度よりも小さい。このため、衝突物がクラッシュボックスの先端側から衝突すると、クラッシュボックスは、先ず、後方部分から軸圧壊し、後方部分が潰れた後、前方部分が軸圧壊し、その後、クロスメンバに衝突物の衝撃が加わる。すなわち、クラッシュボックスの後方部分および前方部分が軸圧壊した後、クロスメンバに衝撃が加わってクラッシュボックスに下向きのモーメントが生じる。このように、衝突時、クラッシュボックスに生じる下向きのモーメントの発生時期を可及的に遅らせることができるので、クラッシュボックスが略全域に亘って適切に軸圧壊することになり、衝突エネルギーの吸収効率を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例ではない比較例を示す車体フレームの衝撃吸収構造の斜視図である。
【図２】比較例についての衝突試験を示す側面図であり、（ａ）はインパクタが衝突した瞬間、（ｂ）はインパクタが牽引フックに衝突したとき、（ｃ）はクラッシュボックスに下向きのモーメントが生じる様子、（ｄ）クラッシュボックスが折れ曲がった様子、を夫々示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す車体フレームの衝撃吸収構造の斜視図である。
【図４】図３に示すクラッシュボックスの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態についての衝突試験を示す側面図であり、（ａ）はインパクタが衝突した瞬間、（ｂ）はクラッシュボックスが後端から軸圧壊する様子、（ｃ）はクラッシュボックスの後方部分が軸圧壊する様子、（ｄ）クラッシュボックスの前方部分が軸圧壊する様子、を夫々示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態（発明品）と比較例（比較品）とについて、インパクタの変位量とエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
（車体フレームの衝撃吸収構造）
図３に、本実施形態に係る車体フレームの衝撃吸収構造を示す。この車体フレームの衝撃吸収構造は、車体フレームを構成する左右のサイドレール１の先端に前方に延出して設けられ、衝突時に軸圧壊するクラッシュボックス２と、クラッシュボックス２の途中に取り付けられ、下方に延出された支持ブラケット３と、支持ブラケット３に取り付けられ、クラッシュボックス２の下方にて車幅方向に延出されたクロスメンバ４とを備えており、クラッシュボックス２は、支持ブラケット３よりも後方部分２ｒの軸方向強度が、支持ブラケット３よりも前方部分２ｆの軸方向強度よりも小さい。クロスメンバ４は、ラジエータを支持するものであり、クロスメンバ４には、牽引フック５が前方に向けて取り付けられている。なお、図３に示す６はエンジン支持用のクロスメンバ、７はキャブマウントブラケット、８はバンパーである。
【００１８】
図４に示すように、クラッシュボックス２は、コ字断面材２ｘ、２ｙを最中状に向き合わせて溶接した断面長方形の中空体から構成されているが、この構造に限られず、例えば、ロ字断面材を用いてもよい。クラッシュボックス２は、支持ブラケット３が取り付けられる部分（取付部３ａ）の後方部分２ｒの軸方向強度が取付部３ａの前方部分２ｆの軸方向強度よりも小さくなるように、後方部分２ｒと前方部分２ｆとで、断面形状、板厚およびビード数の少なくとも一つが異なっている。本実施形態においては、クラッシュボックス２は、断面高さが最小となる部分２ａが支持ブラケット３の取付部３ａよりも後方に配置され、且つ、その部分２ａを含めた後方部分２ｒに軸圧壊を誘発するためのビード（クラッシュビード、軸圧壊促進ビード）９が配設され、軸方向から圧縮された際に上記部分２ａが軸圧壊の起点となるように構成されている。
【００１９】
図５（ａ）にも示すように、クラッシュボックス２は、前方部分２ｆから後方部分２ｒの途中までは断面高さ一定であるが、後方部分２ｒの下面が途中から後方に向かって上昇するように傾斜されており、後方部分２ｒの断面高さが絞られている。また、クラッシュボックス２の後方部分２ｒの上面および下面に、前後方向（長手方向）に間隔を隔てて、ビード９を成す窪み部が形成されている。ビード９の数は、本実施形態のように長手方向に間隔を隔てた２個に限られず、同様に３個以上でもよく、１個でもよい。なお、本実施形態においては、クラッシュボックス２の断面幅は、長手方向に一定となっているが、後方部分２ｒを前方部分２ｆよりも狭くすることで、軸方向強度を落としてもよい。
【００２０】
クラッシュボックス２の後方部分２ｒの軸方向強度を前方部分２ｆの軸方向強度よりも小さくするための構成は、上述したものに限られず、例えば、クラッシュボックス２の後方部分２ｒの板厚を前方部分２ｆの板厚よりも薄くしてもよく、後方部分２ｒの材質を前方部分２ｆの材質よりも軟らかいものを用いてもよい。これらの構成の場合、後方部分２ｒと前方部分２ｆとを別部品としてボルトナットや溶接で連結することも考えられる。また、上述した複数の構成の幾つかを組み合わせてもよい。
【００２１】
（作用・効果）
本実施形態に係る車体フレームの衝撃吸収構造について、衝突試験を行った結果を、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す。図５（ａ）〜図５（ｄ）において、車体フレーム（サイドメンバ１）は、左方が架台（図示せず）に固定されて後退しないように支持されており、右方から衝突車両（衝突物）を模擬したインパクタが衝突（オフセット衝突又はフルラップ衝突）される。
【００２２】
本実施形態に係る車体フレームの衝撃吸収構造あっては、クラッシュボックス２の途中に支持ブラケット３を介してクロスメンバ４が下方に支持されており、クラッシュボックス２は、支持ブラケット３よりも後方部分２ｒの軸方向強度が、支持ブラケット３よりも前方部分２ｆの軸方向強度よりも小さく設定されている。
【００２３】
このため、図５（ａ）に示すように、インパクタＸがクラッシュボックス２の先端側から衝突し、バンパー８が潰れると、クラッシュボックス２は、先ず、図５（ｂ）に示すように、後方部分２ｒの断面高さ最小部分２ａ（図４参照）を起点に軸圧壊し、図５（ｃ）に示すように、後方部分２ｒが潰れた後、図５（ｄ）に示すように、前方部分２ｆが軸圧壊し、最後に、牽引フック５にインパクタＸが当たり衝撃が加わる。
【００２４】
すなわち、クラッシュボックス２の後方部分２ｒおよび前方部分２ｆが軸圧壊した後、牽引フック５に衝撃が加わってクラッシュボックス２に下向きのモーメントが生じることになる。このように、衝突時、クラッシュボックス２に生じる下向きのモーメントの発生時期を可及的に遅らせることができるので、クラッシュボックス２が略全域に亘って適切に軸圧壊することになり、衝突エネルギーの吸収効率を高められる（図２の比較例参照）。なお、牽引フック５を省略した場合であっても、図５（ｃ）において、前方部分２ｆの圧壊が進行することでインパクタＸがクロスメンバ４に衝突するため、同様の作用効果を奏する。
【００２５】
図６に、本実施形態（発明品、図５参照）と比較例（比較品、図２参照）について、インパクタＸの変位量とエネルギー吸収量の関係をグラフに示す。図６において、横軸の（ａ）は、インパクタＸがバンパー８に接した瞬間であり、図５（ａ）および図２（ａ）に相当し、この状態におけるインパクタＸの変位量を０ｍｍとする。図６の（ｂ）は、図５（ｂ）および図２（ｂ）に相当し、図６の（ｃ）は、図５（ｃ）および図２（ｃ）に相当し、図６の（ｄ）は、図５（ｄ）および図２（ｄ）に相当する。
【００２６】
図６に示すように、インパクタＸがバンパー８に接してから３００ｍｍ移動したとき、発明品のエネルギー吸収量は比較品よりも１８％増大し、同様に、４００ｍｍ移動したとき３３％増大し、５００ｍｍ移動したとき３６％増大する。このようなエネルギー吸収量の増大は、クラッシュボックス２全体に対する軸圧壊の比率が、図５（ｄ）に示す発明品の方が図２（ｄ）に示す比較品よりも高まることによって生じる。また、発明品においては、比較品と同等のエネルギー吸収量を確保する場合、クラッシュボックス２の板厚を薄くできるので、軽量化および材料費低減を推進できる。
【００２７】
また、図６の縦軸に着目すると、例えば、インパクタ（衝突車両）Ｘの運動エネルギー（衝突エネルギー）が５０ｋＪである場合、インパクタＸは、発明品ではバンパー８から約３８０ｍｍの位置で停止するものの、比較品では約４７０ｍｍの位置まで移動して停止することになる。この結果、発明品の方が比較品よりもインパクタ（衝突車両）Ｘが食い込まないことになり、乗員の生存空間を確保し易い。
【００２８】
ところで、発明品においては、図５（ｃ）から図５（ｄ）にかけて、インパクタＸの移動に応じて、クラッシュボックス２の前方部分２ｆの軸圧壊が進み、インパクタＸが牽引フック５（牽引フック５を省略した場合にはクロスメンバ４）に衝突すると、クラッシュボックス２に下向きのモーメントが生じ、前方部分２ｆに折れ曲がりが生じ得る。従って、クラッシュボックス２の後方部分２ｒは略完全に軸圧壊するものの、前方部分２ｆに僅かな潰れ残りが生じる可能性がある。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、図４に示すように、クラッシュボックス２の後方部分２ｒの長さが、前方部分２ｆの長さよりも長くなっているので、後方部分２ｒの軸圧壊による衝突エネルギー吸収量を前方部分２ｆの軸圧壊による衝突エネルギー吸収量よりも大きくでき、前方部分２ｆに僅かな潰れ残りが生じたとしても、クラッシュボックス２全体として必要な衝突エネルギー吸収量を確保できる。
【００３０】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、車体フレームを構成するサイドレールの先端に、衝突時に潰れることで衝撃を吸収するクラッシュボックスを取り付け、クラッシュボックスの途中に支持ブラケットを介してクロスメンバを下方に支持した車体フレームの衝撃吸収構造に利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  サイドレール
２  クラッシュボックス
２ｆ  前方部分
２ｒ  後方部分
３  支持ブラケット
４  クロスメンバ
５  牽引フック
９  ビード
【図１】
2017128148.tif 000003
【図２】
2017128148.tif 000004
【図３】
2017128148.tif 000005
【図４】
2017128148.tif 000006
【図５】
2017128148.tif 000007
【図６】
2017128148.tif 000008