(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状に形成され、衝突荷重が入力される荷重入力部材と衝突荷重が伝達される荷重伝達部材との間に介在されると共に、前記荷重入力部材が結合される結合壁を有し、圧縮変形することにより衝突時のエネルギーを吸収すると共に、前記荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力された際には曲げモーメントが発生する衝撃吸収部材と、
前記結合壁に設けられ、前記荷重入力部材の一端側に所定値以上の衝突荷重が入力された際に破断して前記衝撃吸収部材の一部の変形を促進することで前記曲げモーメントのモーメントアームを短くする脆弱部と、
を有する衝撃吸収構造。
【請求項２】
前記荷重入力部材は、車両のバンパリインフォースメントとされ、前記荷重伝達部材は、車両のサイドメンバとされ、前記衝撃吸収部材は、前記バンパリインフォースメントの車幅方向端部に衝突荷重が入力された際に前記曲げモーメントが発生すると共に、前記脆弱部は、前記結合壁に車体上下方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収構造。
【請求項３】
前記脆弱部は、前記結合壁の車幅方向中央部よりも車幅方向内側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の衝撃吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突荷重が入力される荷重入力部材と衝突荷重が伝達される荷重伝達部材との間に介在された衝撃吸収部材を圧縮変形させることで衝突時のエネルギーを吸収する衝撃吸収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両では、バンパリインフォースメントとフロントサイドメンバとの間にクラッシュボックスと呼ばれる衝撃吸収部材（例えば、特許文献１参照）を介在させたものがある。このような衝撃吸収部材は、バンパリインフォースメントに衝突荷重が入力された際に軸線方向に圧縮変形することで、衝突時のエネルギーを吸収するようになっている。
【特許文献１】ＷＯ２００５／０１０３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両の斜め衝突時においては、衝突開始時の衝突荷重がバンパリインフォースメントの車幅方向端部（荷重入力部材の一端側）に集中するため、バンパリインフォースメントとフロントサイドメンバとの間、すなわちバンパリインフォースメントの車幅方向端部よりも車幅方向内側にオフセットした位置に設けられたクラッシュボックスには曲げモーメントが発生する。このため、この曲げモーメントによってクラッシュボックスの横倒れや中折れが発生すると、クラッシュボックスが設定どおりに軸圧縮変形しなくなり、クラッシュボックスのエネルギー吸収量が大幅に減少してしまう可能性がある。
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力された場合でも衝撃吸収部材を効率的に圧縮変形させることができる衝撃吸収構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明に係る衝撃吸収構造は、中空状に形成され、衝突荷重が入力される荷重入力部材と衝突荷重が伝達される荷重伝達部材との間に介在されると共に、前記荷重入力部材が結合される結合壁を有し、圧縮変形することにより衝突時のエネルギーを吸収すると共に、前記荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力された際には曲げモーメントが発生する衝撃吸収部材と、前記結合壁に設けられ、前記荷重入力部材の一端側に所定値以上の衝突荷重が入力された際に破断して前記衝撃吸収部材の一部の変形を促進することで前記曲げモーメントのモーメントアームを短くする脆弱部と、を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の衝撃吸収構造では、中空状に形成された衝撃吸収部材には、荷重入力部材が結合される結合壁が設けられており、この結合壁には脆弱部が設けられている。そして、荷重入力部材に衝突荷重が入力されると、この衝突荷重が衝撃吸収部材を介して荷重伝達部材に伝達されると共に、衝撃吸収部材が当該衝突荷重によって圧縮変形する。これにより、衝突時のエネルギーが吸収される。
【０００７】
また、この衝撃吸収構造では、荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力されると、衝撃吸収部材には曲げモーメントが発生する。ここで、上記衝突荷重が所定値以上の場合には、衝撃吸収部材に設けられた脆弱部が破断して衝撃吸収部材の一部の変形が促進される。これにより、衝撃吸収部材に発生する曲げモーメントのモーメントアームが短くなるため、衝撃吸収部材を上記衝突荷重によって効率的に圧縮変形させることができる。
しかも、荷重入力部材が結合される衝撃吸収部材の結合壁に脆弱部が設けられるため、衝撃吸収部材の圧縮変形部に影響を与えずに、衝撃吸収部材に脆弱部（破断部）を設けることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明に係る衝撃吸収構造は、請求項１に記載の衝撃吸収構造において、前記荷重入力部材は、車両のバンパリインフォースメントとされ、前記荷重伝達部材は、車両のサイドメンバとされ、前記衝撃吸収部材は、前記バンパリインフォースメントの車幅方向端部に衝突荷重が入力された際に前記曲げモーメントが発生すると共に、前記脆弱部は、前記結合壁に車体上下方向に沿って設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の衝撃吸収構造では、バンパリインフォースメントが結合される衝撃吸収部材の結合壁には、車体上下方向に沿って脆弱部が設けられている。ここで、バンパリインフォースメントの車幅方向端部に所定値以上の衝突荷重が入力された際には、車体上下方向に沿った脆弱部が破断することで衝撃吸収部材の一部の変形が促進され、衝撃吸収部材に発生する曲げモーメントのモーメントアームが短くなる。このように、脆弱部が衝撃吸収部材の結合壁に車体上下方向に沿って設けられるため、バンパリインフォースメントの車幅方向端部に入力される衝突荷重によって効率的に脆弱部を破断させることができる。
請求項３に記載の発明に係る衝撃吸収構造は、請求項２に記載の衝撃吸収構造において、前記脆弱部は、前記結合壁の車幅方向中央部よりも車幅方向内側に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る衝撃吸収構造では、荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力された場合でも衝撃吸収部材を効率的に圧縮変形させることができる。
【００１３】
しかも、この衝撃吸収構造では、衝撃吸収部材の圧縮変形部に影響を与えずに、衝撃吸収部材に脆弱部（破断部）を設けることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明に係る衝撃吸収構造では、バンパリインフォースメントの車幅方向端部に作用する衝撃荷重によって効率的に脆弱部を破断させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係る衝撃吸収構造１０が適用されて構成された車両の車体前部の部分的な構成が斜視図にて示されている。なお、図中矢印ＦＲは車体前方側を示し、矢印ＵＰは車体上方側を示し、矢印ＩＮは車体幅方向内側を示している。
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態に係る衝撃吸収構造１０では、荷重入力部材としてのフロントバンパリインフォースメント１２と、荷重伝達部材としてのフロントサイドメンバ１４との間に、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１６が設けられている。
【００１７】
フロントバンパリインフォースメント１２は、長尺状に形成された強度部材であり、車両の前端部において車幅方向を長手方向として配置されている。また、フロントサイドメンバ１４は、長尺状に形成された強度部材であり、フロントバンパリインフォースメント１２の車体後方側において、車体前後方向を長手方向として配置されている。フロントバンパリインフォースメント１２の車幅方向端部は、フロントサイドメンバ１４よりも車幅方向外側に突出しており、当該突出部分は車体後方側へ向けて緩やかにカーブしている。
【００１８】
また、フロントサイドメンバ１４の前端部は、フロントバンパリインフォースメント１２の後端面に対して所定距離だけ車両後方側へ離間して配置されており、両者の間に介在されたクラッシュボックス１６を介して、フロントバンパリインフォースメント１２がフロントサイドメンバ１４の前端部に連結されている。
【００１９】
ここで、図２には、上記クラッシュボックス１６の全体斜視図が示されている。また、図３及び図４には当該クラッシュボックス１６の適宜断面図が示されている。
【００２０】
これらの図に示されるように、本実施形態に係るクラッシュボックス１６は、中空状に形成されており、軸線方向が車体前後方向に沿った上下二個の上側筒状部２２及び下側筒状部２４を備えている。これらの上側筒状部２２及び下側筒状部２４は軸直角方向（車体上下方向）に並列的に配置されており、クラッシュボックス１６は筒状部の複合体として構成されている。図３に示されるように、上側筒状部２２及び下側筒状部２４は各々正八角形に形成されており、底壁と頂壁を共有することで全体としては高いエネルギー吸収性能を発揮する略８の字形状に形成されている。
【００２１】
また、上側筒状部２２の左右の上部壁２２Ａ及び側部壁２２Ｃ並びに下側筒状部２４の左右の下部壁２４Ａ及び側部壁２４Ｃには、圧縮座屈起点を特定するためのビード２６が所定の間隔で形成されている。なお、上部壁２２Ａに形成されたビード２６と側部壁２２Ｃに形成されたビード２６とは互い違いに配置されている。同様に、下部壁２４Ｃに形成されたビード２６と側部壁２４Ｃに形成されたビード２６とは互い違いに配置されている。
【００２２】
上記クラッシュボックス１６の軸線方向の一端部（後端部）は開放されており、フロントサイドメンバ１４の前端部に結合される矩形平板状のフランジ部３０が周囲に一体に形成されている。フランジ部３０の四隅には、ボルト挿通孔３２が形成されており、これらのボルト挿通孔３２に挿通された図示しないボルトがフロントサイドメンバ１４の前端部に形成された雌ねじに螺合することで、クラッシュボックス１６がフロントサイドメンバ１４の前端部に結合されている。なお、フランジ部３０の板厚は、フロントサイドメンバ１４の前端部への結合剛性を確保するべく、上側筒状部２２及び下側筒状部２４の板厚よりも厚く設定されている。
【００２３】
一方、クラッシュボックス１６の軸線方向の他端部（前端部）は閉止されており、フロントバンパリインフォースメント１２に結合される結合壁２８とされている。この結合壁２８は、略８の字形状に形成された縦長の厚肉部２８Ａと、この厚肉部２８Ａの高さ方向中間部の左右両側を抉るように形成された一対の薄肉部２８Ｂと、によって構成されている。なお、厚肉部２８Ａの板厚は、フロントサイドメンバ１４の前端部への結合剛性を確保するべく、上側筒状部２２及び下側筒状部２４の板厚よりも厚く設定されている。
【００２４】
薄肉部２８Ｂは、上側筒状部２２の下部壁２２Ｂと、下側筒状部２４の上部壁２４Ｂと、上側筒状部２２及び下側筒状部２４の中リブ（共有壁）２３の三枚の壁が交差する部分を包囲した範囲に設定されている。一方、厚肉部２８Ａは、クラッシュボックス１６の８の字状の外形形状から左右一対の薄肉部２８Ｂを除いた範囲に設定されている。厚肉部２８Ａと薄肉部２８Ｂとの間には段差３４が形成されており、この段差３４の高さは衝突初期のピーク荷重が発生するストロークに対応する所定高さ（数ミリ程度）に設定されている。
【００２５】
また、厚肉部２８Ａの上下四箇所（上側筒状部２２の中間両サイド二箇所と下側筒状部２４の中間両サイド二箇所）には、フロントバンパリインフォースメント１２への取付部である取付孔３６が形成されている。取付孔３６の内周面には雌ねじが形成されており、フロントバンパリインフォースメント１２側から図示しないボルトが螺合されるようになっている。なお、クラッシュボックス１６のフロントバンパリインフォースメント１２側への締結方向及びフロントサイドメンバ１４の前端部側への締結方向は、いずれも車体前後方向とされている。
【００２６】
さらに、厚肉部２８Ａの前端面（フロントバンパリインフォースメント１２に当接する面）には、その上端部から下端部にかけて車体上下方向に沿った直線状の折れビード３８（溝）が形成されている。この折れビード３８は、本実施形態では、断面半円形に形成されており、厚肉部２８Ａの車幅方向中央部よりも車幅方向内側に配置されている。このため、厚肉部２８Ａは、当該折れビード３８が形成された部分が薄肉な脆弱部４０とされており、当該脆弱部４０は、折れビード３８に対応して車体上下方向に沿って厚肉部２８Ａに設けられている。
【００２７】
なお、上記構成のクラッシュボックス１６は一部品によって構成されており、アルミニウム合金を鍛造成形することにより製作されている。概略的には、クラッシュボックス１６は、前方押出し工法と後方押出し工法の二工程を活用した（組み合わせた）アルミニウム合金の鍛造によって製造されている。
【００２８】
（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２９】
本実施形態では、車両が正面衝突すると、その際の衝突荷重はフロントバンパリインフォースメント１２に入力される。入力された衝突荷重はクラッシュボックス１６を介してフロントサイドメンバ１４へ伝達される。この際、クラッシュボックス１６の上側筒状部２２及び下側筒状部２４が軸線方向に圧縮されて各ビード２６を起点として蛇腹状に順次変形（圧壊）することにより、所定のエネルギー吸収がなされる。
【００３０】
また、本実施形態では、図５に示されるように、車両が衝突物４２に対して斜めに衝突した際には、衝突開始時の衝突荷重Ｆがバンパリインフォースメントの車幅方向端部に集中する。この場合、当該衝突荷重Ｆの荷重中心Ｓ１とクラッシュボックス１６の中心軸Ｓ２とが車幅方向にオフセットしているため（図５の符号Ｌ参照）、クラッシュボックス１６には曲げモーメントが発生する（図５の矢印Ｍ参照）。
【００３１】
ここで、本実施形態では、上記斜め衝突時の衝突荷重Ｆが所定値以上の場合には、図６に示されるように、クラッシュボックス１６の結合壁２８に設けられた脆弱部４０が破断し、クラッシュボックス１６の前端部が衝突荷重Ｆによって部分的に変形される（すなわち、脆弱部４０の破断によって、クラッシュボックス１６の前端部の変形が促進される）。これにより、衝突荷重Ｆの荷重中心Ｓ１が車幅方向内側へ移動し、上記曲げモーメントのモーメントアームが短くなる。このため、斜め衝突の初期（図６図示状態）には、上記曲げモーメントの影響が小さくなり、クラッシュボックス１６は、衝突荷重Ｆによって軸線方向に圧縮される。このため、クラッシュボックス１６は、車両が正面衝突した場合と同様に、各ビード２６を起点として蛇腹状に順次変形（圧壊）し、所定のエネルギーを吸収する。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、斜め衝突の初期において、クラッシュボックス１６の前端部を意図的に変形させることで、衝突荷重Ｆの荷重中心Ｓ１を車幅方向内側へ移動させ、クラッシュボックス１６に発生する曲げモーメントをキャンセルする。これにより、クラッシュボックス１６を、本来の軸圧縮形態に誘導することが可能になり、クラッシュボックス１６を効率的に軸圧縮変形させることができる。
【００３３】
ところで、クラッシュボックス１６をフロントサイドメンバ１４の前端部に対して回動可能に連結する構成にすれば、上述の如き曲げモーメントをキャンセルすることができる。しかしながら、このような構成の場合には、クラッシュボックス１６をフロントサイドメンバ１４の前端部に回動可能に連結するための構造（支軸など）が必要になるため、部品点数が増加するという問題が生じる。また、当該回動構造によってクラッシュボックス１６の有効変形可能部の長さ寸法（クラッシュストローク）が減じることになり、これを補うためには、この減じた有効変形可能部の長さ寸法の延長が必要になるという問題も生じる。
【００３４】
一方、上述の如き曲げモーメントに対抗するためにクラッシュボックスの強度を増加させることも考えられる。しかしながら、クラッシュボックスの強度が過大に増加された場合には、本来の衝突エネルギー吸収のための軸圧縮変形が阻害され、本来クラッシュボックスで吸収すべき荷重を超えてもクラッシュボックスが変形できなくなる。このため、フロントサイドメンバ等の他の部材で吸収しなければならないエネルギーが増加してしまう。
【００３５】
また一方、クラッシュボックスが効率的に軸圧縮変形するようにクラッシュボックスの強度を設定した場合には、背景技術の欄で説明したように、上記曲げモーメントによってクラッシュボックスの横倒れや中折れが発生し、クラッシュボックスの吸収エネルギー量が大幅に減少してしまう可能性がある。
【００３６】
この点、本実施形態では、上記曲げモーメントをキャンセルするための構成（脆弱部４０）が、クラッシュボックス１６の結合壁２８に設けられているため、当該構成とは無関係に上側筒状部２２及び下側筒状部２４の強度（すなわちクラッシュボックス１６の圧縮変形部の強度）を設定することができる。したがって、クラッシュボックス１６の効率的な軸圧縮変形を確保することができると共に、脆弱部４０によって上記曲げモーメントをキャンセルすることができるため、正面衝突時および斜め衝突時の何れにおいても効率的に衝突エネルギーを吸収することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、クラッシュボックス１６の結合壁２８に脆弱部４０を設けるだけで、斜め衝突時の曲げモーメントをキャンセルすることができるため、部品点数の増加や有効変形可能部（上側筒状部２２及び下側筒状部２４）の長さ寸法の延長が不要になる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、クラッシュボックス１６の結合壁２８に折れビード３８（溝）が形成されることで、結合壁２８に脆弱部４０が設けられているため、極めて容易に脆弱部４０を設定することができる。しかも、この脆弱部４０が車体上下方向に沿って直線的に形成されているため、フロントバンパリインフォースメント１２の車幅方向端部に作用する車体後側向きの衝突荷重Ｆによって効率的に脆弱部４０を破断させることができる。
【００３９】
〔実施形態の補足説明〕
なお、上記実施形態では、クラッシュボックス１６の結合壁２８における車幅方向内側寄りの部分に車体上下方向に沿った折れビード３８が形成されることで、結合壁２８に脆弱部４０が設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、クラッシュボックス１６（衝撃吸収部材）の脆弱部は、車両側要因によって定まるフロントバンパリインフォースメント１２の車幅方向端部の位置、フロントサイドメンバ１４の位置、及び車両の運動エネルギー（その主たる要因である車両質量・設定速度）に基づいて、適宜その配置及び形状を設定されるものである。
【００４０】
また、上記実施形態では、クラッシュボックス１６の結合壁２８に折れビード３８（溝）が形成されることで、結合壁２８に脆弱部４０が設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、クラッシュボックス１６の結合壁２８に孔又は凹部が形成されることで、結合壁２８に脆弱部が設けられる構成にしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、アルミニウム合金の鍛造成形によってクラッシュボックス１６を製作したが、これに限らず、押し出し成形によってクラッシュボックス１６を製作してもよい。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、クラッシュボックス１６の材質をアルミニウム合金材としたが、これに限らず、鉄、カーボン、樹脂、グラスファイバ等、種々の材料を適用することが可能である。
【００４３】
また、上記実施形態では、クラッシュボックス１６が上側筒状部２２及び下側筒状部２４を備えた構成にしたが、本発明はこれに限らず、クラッシュボックス１６の形状は適宜変更することができる。
【００４４】
さらに、上記実施形態では、衝撃吸収部材としてのクラッシュボックス１６が車両のフロントバンパリインフォースメント（荷重入力部材）と、フロントサイドメンバ１４（荷重伝達部材）との間に介在された構成にしたが、これに限らず、本発明は、荷重入力部材と荷重伝達部材との間に衝撃吸収部材が介在されると共に、荷重入力部材の一端側に衝突荷重が入力された際に、衝撃吸収部材に曲げモーメントが発生する構造のものであれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係る本発明の実施形態に係る衝撃吸収構造が適用されて構成された車両の車体前部の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示される衝撃吸収構造の構成部材であるクラッシュボックスの斜視図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】図１の５−５線断面図であり、車両が衝突物に対して斜めに衝突した瞬間の状態を説明するための図である。
【図６】図５に対応する断面図であり、クラッシュボックスの前壁に設けられた脆弱部が破断してクラッシュボックスの前端部が変形した状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０      衝撃吸収構造
１２      フロントバンパリインフォースメント（荷重入力部材）
１４      フロントサイドメンバ（荷重伝達部材）
１６      クラッシュボックス（衝撃吸収部材）
２８      結合壁
４０      脆弱部
【図１】
0005078597.tif 000002
【図２】
0005078597.tif 000003
【図３】
0005078597.tif 000004
【図４】
0005078597.tif 000005
【図５】
0005078597.tif 000006
【図６】
0005078597.tif 000007