車両用衝撃吸収部材

【課題】高い衝撃吸収性能を有し、軽量化、低コスト化及び省スペース化を図った車両用衝撃吸収部材の提供を目的とする。
【解決手段】筒状の本体部と、当該本体部の一方に一体的に形成した先端フランジ部と、当該本体部の他方に一体的に形成した台座部とを備え、先端フランジ部及び台座部の外接円は本体部の周廻り外接円よりも大きく、台座部は本体部がターニング変形して反転するための開口部を有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材に関し、車両の前後のバンパー部材とサイドメンバー部材との間に取り付けるのが効果的である。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の分野においては、高い衝突安全性が要求されていることは言うまでもないが、燃費向上の観点から軽量化が要求され、軽衝突事故の場合における補修の容易性等も要求されている。
そこで近年、車両の前後方向に延在する車両構造部材であるサイドメンバーのフロント側あるいはリア側の端部とバンパー部材（バンパリインフォースメント，バンパービーム）との間にクラッシュボックス等の衝撃吸収部材が取り付けられるようになってきている。
【０００３】
クラッシュボックスの例としては特許文献１〜３等が挙げられる。
特許文献１は、本体部が薄肉でもフランジ部を良好に溶接できる構造を開示し、特許文献２も溶接工程を採用しているが、溶接工法は工数がかかり、熱影響等による強度低下が問題となる。
特許文献２は、本体部の前半部に設けた座屈変形が容易な縦ビードと後半部に設けた横ビードを配設した例を開示するが、座屈変形による吸収モードでは衝突時の潰れ残りの長さが大きく、その分だけ全長の長い衝撃吸収部材となるために車両への取付スペースが広くなる問題がある。
特許文献３は、アルミの鍛造により両端の取付部と本体部を一体的に形成した衝撃吸収部材を開示するが、両端の取付部のうち一方のみがフランジ部を有し、他方が筒状のままであるために相手部材に取付用の突出部が必要であり、ボルトによる締結作業が大変であるのみならず、座屈変形を前提とする点では特許文献２と同様の問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８７９２号公報
【特許文献２】特開２００９−６１８４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高い衝撃吸収性能を有し、軽量化、低コスト化及び省スペース化を図った車両用衝撃吸収部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用衝撃吸収部材は、筒状の本体部と、当該本体部の一方に一体的に形成した先端フランジ部と、当該本体部の他方に一体的に形成した台座部とを備え、先端フランジ部及び台座部の外接円は本体部の周廻り外接円よりも大きく、台座部は本体部がターニング変形して反転するための開口部を有することを特徴とする。
ここで、筒状の本体部の一方に先端フランジ部を設け、他方に台座部を設けるとともに台座部に開口部を設けたことにより先端フランジ部に衝撃が加わると、筒状の本体部がターニング変形モードで折れ曲がりながら台座部の開口部から後方に突出するので、重衝突の場合に潰れ残りが少なく、従来の座屈モードに比較して全長を短くすることができる。
【０００７】
このようなターニング変形モードにおいては、高く安定してエネルギー吸収を実現するには、変位−荷重曲線（Ｆ−Ｓ線図）が矩形になるのが理想的であり、そのためには、本体部の筒形状は、台座部側から先端フランジ部側に向けて垂直に立設した実質的に同一断面形状であるのが好ましい。
また、本体部がターニング変形する際に横に倒れにくくするのに本体部と台座部とのつなぎ部は台座部側に向けて外形が大きくなるように除変したＲ形状になっているのが好ましい。
【０００８】
本発明においては、溶接工程が不要で嵌合連結やボルト締結できるのがよく、先端フランジ部及び台座部は連結部又は取付孔を有し、当該連結部や取付孔は本体部の中心軸に対する直交方向において本体部の外周部より外側に位置するようにするのがよい。
また、ここで軽量化を図るのに先端フランジ部は、周廻りに複数の連結部又は取付孔を有するとともに、前記先端フランジ部の周廻り外形形状が当該複数の連結部又は取付孔の外側を直線で結んだ矩形外形線よりも内側に入り込んだ肉抜き部を有するようにするとよい。
ここで矩形外形線と表現したのは、例えば直線状の嵌合連結部を対向して一対設けた場合にはこの対向する連結部の外側を直線で囲んだ矩形形状をいい、取付孔を３つ以上設けた場合には取付孔の外側を囲んだ三角形、四角形・・・・等の矩形形状外形線よりも内側に入り込んだ肉抜部をいう。
【０００９】
本発明に係る衝撃吸収部材は車両の衝突時に衝撃を受けやすい部位に取り付けるのが効果的であり、先端フランジ部はバンパー部材に締結し、台座部はサイドメンバー部材側に締結するとクラッシュボックスとして利用できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、本体部の両側に先端フランジ部と台座を有し、台座部に開口部を設けたのでターニング変形モードによる衝撃吸収特性を採用することができ、全長が従来よりも短く、高いエネルギー吸収を得ることができる。
また、本体部の両側の取付部をいずれも本体部の周廻り外側に突出したフランジ形状としたことにより、本体部の横倒れを防止しやすく、また、車両のサイドメンバーの大きさ、バンパー部材の形状、大きさに合せて台座部及び先端フランジ部の形状や取付孔のピッチを変えるだけで対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る車両用の衝撃吸収部材１０の外観図を示し、（ａ）は先端フランジ部側から見た斜視図で、（ｂ）は台座部側から見た斜視図である。
【図２】衝撃吸収部材１０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図３】衝撃吸収部材に衝撃が加わった場合の変形を模式的に示す。
【図４】衝撃吸収部材のＦ−Ｓ線図の例を示す。
【図５】衝撃吸収部材の製造例を示す。
【図６】他の実施例に係る衝撃吸収部材２０の外観斜視図を示す。
【図７】衝撃吸収部材２０の平面図（ｂ）、側面図（ａ）、正面図（ｃ）、Ｂ−Ｂ線断面図（ｄ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る車両用の衝撃吸収部材１０をクラッシュボックスに適用した例で以下、図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、衝撃吸収部材１０は筒状の本体部１１と、バンパー部材取付部としての先端フランジ部１３と、サイドメンバー部材の先端部への取付部としての台座部１２とを有し、本体部１１、先端フランジ部１３及び台座部１２はアルミの鍛造成形等により一体的に形成してある。
【００１３】
本体部１１は、図２（ｅ）にＡ−Ａ線断面図を示すように中空部１１ａを有する筒状であり、台座部１２から垂直に立設した実質的に同一断面形状となっている。
本実施例では、本体部１１が円筒状になっているが、これに限定されず例えば、楕円形状でもよい。
ここで実質的に同一断面形状と表現したのは本体部の中心軸方向に沿って肉厚変化が実質的になく、均一であることをいう。
【００１４】
先端フランジ部１３は、バンパー部材のバンパリインフォースメント（バンパービーム）等に取り付けるための取付孔１３ａを有する。
本実施例では取付孔が４つの例を示すが数に制限はない。
また、図２（ｄ）に示すようにバンパー部材の取付部の形状に合せて先端フランジ部１３も斜めになっている。
先端フランジ部１３の中心部は開口していてもよいが、取付強度向上の観点から閉塞しているのがよく、その場合に図２（ｅ）に示すようにくぼみ１３ｂをもたせ、薄肉化による軽量化を図るとよい。
外形形状も本体部１１の外周部よりも外側に位置した部分に取付孔１３ａを設けるだけでなく、４つの取付孔１３ａの外側を直線で結んだ四角形の外形線よりも内側に入り込んだ（くぼんだ）肉抜き部１３ｃを形成し、いわゆるヒトデ形状を採用し、軽量化を図っている。
【００１５】
台座部１２は、本体部１１の外側にプレート状に突出したフランジ状の外形になっていて、サイドメンバー部材との取付孔１２ａを有する。
台座部１２も先端フランジ部１３と同様に軽量化を図るべく、取付強度を考慮しつつネットシェイプ化された平面視略楕円形状になっている。
台座部１２は、図２（ｅ）に示すように本体部１１がターニングしながら変形できるように内径寸法が本体部１１の外形よりも大きい開口部１２ｂを有する。
また、本体部１１と台座部１２とのつなぎ部１４は、台座部１２側に向けて外形が広がったＲ形状になっている。
この部分をＲ形状にしたことにより、衝撃吸収初期に本体部が横に倒れるのを防止する。
ここで、本体部１１の肉厚ｔ＝１．５〜４．５ｍｍに対してつなぎ部１４から台座部にかけての肉厚は一定でも少しずつ厚くなるように除変されてもよい。
この場合につなぎ部１４はＲ＝１．５〜１２ｍｍの範囲が好ましい。
【００１６】
本発明に係る衝撃吸収部材１０に荷重が加わった場合の変形モードを模式的に図３に示す。
先端フランジ部１３に荷重Ｆが加わると、折り曲がり部１１ｂが矢印Ｓの方向に進行するように本体部１１の側壁がターニングしながら変形する。
その試験評価したＦ−Ｓ線図の例を図４に示す。
なお、このサンプルは本体部の肉厚ｔ＝３．４ｍｍである。
本実施例では、本体部１１の側壁が中心軸方向に肉厚が一定であり、実質的に同一断面形状であるので、矩形形状のＦ−Ｓ線図となった。
また、折り曲がり部１１ｂはサイドメンバー部材の内側に入り込むので先端フランジ部１３が台座部１２に当接するまで変形するので本体部１１の潰れ残りが殆ど生じない。
【００１７】
次に本発明に係る衝撃吸収部材１０の製造例を図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように金型３２ａと３２ｂとを突き合せ、キャビティ内にアルミ素材を投入し、パンチ３１にて加圧し、鍛造を行う。
次にパンチ３１を抜き取り、（ｂ）に示すように型開きを行い粗形材１０ａを取り出す。
パンチ３１を抜き取るための抜き勾配が必要な場合には、（ｄ）に示すように本体部１１の側壁１１ｂの肉厚が一定になるように切削代ａ部分を切削する。
なお、製造方法はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図６及び図７に他の実施例を示す。
本実施例における衝撃吸収部材２０は側部が内側に入り込んだ異形断面の本体部２１の一方にＲ形状のつなぎ部２４を介して台座部２２を有し、他方に先端フランジ部２３を有する。
台座部２２には取付孔２２ａを有するが、先端フランジ部２３は外側に突出した嵌合連結部２３ａを対向して一対有し、この嵌合連結部２３ａをバンパーリインフォースメントの長手方向のレール溝に嵌合連結させる例である。
この場合にも一対の連結部２３ａの外側を囲んだ矩形外形線（四角形）よりも内側に入り込んだ肉抜部２３ｃを有する。
また、本実施例の場合には先端フランジ部２３の中央部は開口した孔部２３ｂを有する。
【符号の説明】
【００１９】
１０衝撃吸収部材
１１本体部
１２台座部
１２ｂ開口部
１３先端フランジ部
１４つなぎ部
３１パンチ
３２ａ，３２ｂ金型
ａ切削代

【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部と、当該本体部の一方に一体的に形成した先端フランジ部と、当該本体部の他方に一体的に形成した台座部とを備え、
先端フランジ部及び台座部の外接円は本体部の周廻り外接円よりも大きく、
台座部は本体部がターニング変形して反転するための開口部を有することを特徴とする車両用衝撃吸収部材。
【請求項２】
本体部の筒形状は、台座部側から先端フランジ部側に向けて垂直に立設した実質的に同一断面形状であることを特徴とする請求項１記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項３】
本体部と台座部とのつなぎ部は台座部側に向けて外形が大きくなるように除変したＲ形状になっていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項４】
先端フランジ部及び台座部は連結部又は取付孔を有し、
当該連結部又は取付孔は本体部の中心軸に対する直交方向において本体部の外周部より外側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項５】
先端フランジ部は、周廻りに複数の連結部又は取付孔を有するとともに、前記先端フランジ部の周廻り外形形状が当該複数の連結部又は取付孔の外側を直線で結んだ矩形外形線よりも内側に入り込んだ肉抜き部を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項６】
先端フランジ部はバンパー部材に締結し、台座部はサイドメンバー部材側に締結することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用衝撃吸収部材を用いたクラッシュボックス。

【図１】