WO2007029362A1 - 車両用衝撃吸収部材 - Google Patents
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- WO2007029362A1 WO2007029362A1 PCT/JP2006/304153 JP2006304153W WO2007029362A1 WO 2007029362 A1 WO2007029362 A1 WO 2007029362A1 JP 2006304153 W JP2006304153 W JP 2006304153W WO 2007029362 A1 WO2007029362 A1 WO 2007029362A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
- B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
- B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
- B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
- B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
Definitions
- the present invention relates to a vehicle impact absorbing member, and more particularly to an improvement of a vehicle impact absorbing member having a thin plate thickness.
- FIG. 11 is a view for explaining an example of such a vehicle impact absorbing member.
- FIG. 11 (a) is a schematic plan view of the vicinity of the bumper beam 10 on the front side of the vehicle as viewed from above the vehicle.
- Crash boxes 14R and 14L are disposed as shock absorbing members at the front ends of the members 12R and 12L, respectively.
- the bumper beam 10 has side members 12R and 12L via the crash boxes 14R and 14L at the left and right ends.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the B-B cross section in FIG. 11 (a), that is, in the vicinity of the right mounting portion, and the crash box 14R includes a cylindrical main body portion 20 such as an octagonal cross section, and the main body portion 20 It has a pair of mounting plates 22 and 24 that are integrally welded to both ends in the axial direction. Side members 12R and bumper beams 10 are attached via bolts or the like not shown through these mounting plates 22 and 24. It is supposed to be fixed to.
- the body 20 When a forward force impact is applied to the vehicle and a compressive load F is applied, the body 20 is crushed in an accordion shape in the axial direction as shown in FIG. Absorbs energy and mitigates impact applied to vehicle structural members such as side members 12R.
- This bellows-like crushing is a phenomenon that occurs when the main body 20 is buckled at many points (bending in the shape of a thin character in Fig. 11 (c)), and is usually seated from the bumper beam side, that is, the input side. Bending starts and progresses to the vehicle body side over time.
- the bumper beam 10 is symmetrical, and the left mounting part is configured in the same way.
- the bumper beam 10 functions as a reinforcement (reinforcing member) and a mounting member for the nonper.
- the bumper body 16 that is also made of synthetic resin, etc. can be attached physically.
- FIGS. 12 (a) to 12 (d) are diagrams illustrating several modes of welding and fixing between the main body 20 and one of the mounting plates 22 and 24 (the mounting plate 22 in the figure).
- the upper figure of each figure is a perspective view, and the lower figure is a cross-sectional view of a welding fixing portion.
- (a) shows the case where the end of the main body 20 is abutted against the mounting plate 22 and is fixed to both the main body 20 and the mounting plate 22 by spot welding using an L-shaped bracket 30
- (b ) Is the case where the end of the main body 20 is abutted against the mounting plate 22 and is fixed integrally by arc welding.
- C is the end of the main body 20 being bent outward and the flange 32 is integrated.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-244955
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-104107
- the present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to achieve a good error in a state where it abuts against the mounting plate even when the thickness of the main body is less than 1.4 mm.
- An object of the present invention is to provide a lightweight and inexpensive impact absorbing member that can be fixed by welding and obtain a predetermined impact energy absorbing performance.
- the first invention has a cylindrical shape and is arranged between a side member of a vehicle and a bumper beam, and receives a compressive load so as to be bellows in the axial direction.
- a shock absorbing member for a vehicle that is crushed into a shape and absorbs impact energy (a) a cylindrical main body, and a pair of mounting plates that are welded and fixed to both axial ends of the main body, respectively (B) the main body portion has a thin plate portion that is thinner than 1.4 mm and forms an intermediate portion in the axial direction; and a plate thickness of 1.4 mm or more, and the shaft
- a pair of thick plate portions that are integrally provided on both sides of the thin plate portion in a direction and are integrally welded and fixed to the mounting plate by arc welding in a state of being abutted against the mounting plate, respectively. It is characterized by having.
- the second invention is the impact-absorbing member for a vehicle according to the first invention, (a) the thin plate portion is made of a thin material having a thickness of less than 1.4 mm, and (b) the thickness The plate portion has a thickness of 1.4 mm or more and is constituted by a pair of thick materials integrally provided on both sides of the thin material in the axial direction.
- a third aspect of the invention is the vehicle impact absorbing member of the first aspect or the second aspect, wherein the main body has a pair of substantially U-shaped cross sections obtained by dividing the cylindrical shape into two substantially parallel to the axial direction. It consists of a half-divided body, the opening sides of the pair of half-cracked bodies are overlapped with each other, and the overlapped both side portions are each integrally welded.
- a fourth invention is the impact-absorbing member for vehicles according to the first invention, (a) the main body portion has a predetermined length that is fitted to both ends of the tubular knock member and the pipe member, respectively. (B) The double-structured portion at both ends where the ring member is fitted to the pipe member is the thick plate portion, and is located inside the thick plate portion in the axial direction. Located above The portion where only the force of the knives is also a thin plate portion.
- a fifth invention is the vehicle impact absorbing member according to the fourth invention, wherein the cylindrical ring material constituting the ring member is fitted to the outer peripheral side of the cylindrical pipe material constituting the pipe member.
- the ring material and the pipe material are integrally fastened in close contact with each other and have a predetermined cross-sectional shape.
- the main body portion in which the ring member is physically fitted to the pipe member is configured.
- a sixth aspect of the invention is the vehicle impact absorbing member according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the length dimension of the vehicle body side thick plate portion located on the side member side of the pair of thick plate portions.
- L2 is characterized by being in the range of 5 mm ⁇ L2 0.15 XL, where L is the total length of the main body.
- a seventh aspect of the invention is the vehicle impact absorbing member according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, in which the length of the bumper side thick plate portion located on the bumper beam side of the pair of thick plate portions is measured.
- Method L1 is characterized in that 10 mm ⁇ Ll and within 40 mm.
- An eighth invention is the vehicle impact absorbing member according to any one of the first to seventh inventions, wherein (a) the main body portion has a flat polygonal basic cross-sectional shape of a hexagon or more, (C) the two long sides are each provided with one or more concave grooves in the axial direction of the cylindrical shape.
- a ninth aspect of the invention is the vehicle impact absorbing member of the eighth aspect of the invention, wherein the basic cross-sectional shape is a flat octagon, and the two major sides that are substantially parallel to the major axis direction of the cross-section are provided with the major axis. In contrast, a pair of or more concave grooves are provided.
- a tenth aspect of the present invention is the vehicle impact absorbing member according to any one of the first to ninth aspects of the invention, wherein the side member side end edge of the axial end ends of the main body portion with respect to the axial center.
- the edge on the bumper beam side is inclined from a direction perpendicular to the axis so as to recede toward the vehicle body side toward the end of the bumper beam.
- both end portions in the axial direction of the cylindrical main body portion are Since it is composed of thick plate parts with a thickness of 1.4 mm or more, it can be welded and fixed satisfactorily by arc welding while abutting against the mounting plate.
- a shock absorbing member with stable absorption performance can be constructed at a light weight and at a low cost.
- the middle part of the main body is composed of a thin plate with a thickness of less than 1.4 mm. Therefore, the thickness of the plate is maintained while maintaining the specified impact energy absorption performance, such as by devising the cross-sectional shape.
- the plate thickness can be reduced. In some cases, the thickness can be made thinner than 1.4 mm so that the impact energy can be absorbed by crushing even at a lower load.
- the main body portion is configured by fitting a ring member having a predetermined length to both ends of the cylindrical pipe member, and both ends of the pipe member are fitted with the ring member.
- the double structure part of the part is a thick plate part, and the part where only the force of the pipe member is located inside the thick plate part is a thin plate part.
- the main body is formed using hydraulic forming, for example, it has a predetermined deformed cross section as in the eighth invention, the ninth invention, etc., compared to the case of forming with a mechanical press.
- a main body having a double-layered structure at both ends can be easily and inexpensively manufactured with high accuracy using commercially available cylindrical pipe materials and ring materials.
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion located on the side member side of the pair of thick plate portions is 5 mm or more, so that arc welding can be performed satisfactorily.
- the length L2 of the vehicle side plank part is shorter than 0.15 XL, the reduction of the crushing length (crash stroke) that can absorb impact energy regardless of the existence of the plank part is suppressed. It is done.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion located on the bumper beam side of the pair of thick plate portions is longer than 10 mm, arc welding can be performed well and the initial crushing Also good shock energy absorption performance can be obtained. Also, the length dimension L1 of the bumper side thick plate is less than 40mm, so the load input direction is 2 Even when it is tilted by about 0 °, it can collapse into a bellows until the end of the main body is bent (falls down), resulting in excellent impact energy absorption performance.
- the main body portion is formed of a flat polygonal basic cross-sectional shape having a hexagonal shape or more, and at least one concave groove is provided in each of the two long sides in the cylindrical axial direction.
- the plate thickness can be made thinner than 1.4 mm while maintaining the specified impact energy absorption performance, and it is configured to be lightweight.
- the vehicle impact absorbing member according to the ninth aspect of the invention can achieve the same function and effect.
- the end edge on the side member side of the both end edges in the axial direction of the main body is substantially perpendicular to the axis, but the end edge on the bumper beam side is the end of the bumper beam.
- the bumper beam end is moved backward to the vehicle body side to increase the roundness of the corner of the car. The degree of freedom of shape is increased.
- FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an arrangement mode of a vehicle impact absorbing member according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view corresponding to the II-II section in FIG. 1, and is a cross-sectional view of a main body portion composed of a thin plate portion and a thick plate portion.
- FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of a main body portion consisting of a thin plate portion and a thick plate portion force
- (a) is a plan view showing a flat plate material
- (b) and (c) are flat plates of (a).
- FIG. 3 is a diagram showing cross-sectional shapes of two types of main body parts manufactured using a shaped material.
- FIG. 4 is a diagram for explaining still another example of the main body manufactured using the flat plate material of FIG. 3 (a), (a) is a perspective view, and (b) is a diagram showing a cross-sectional shape. .
- FIG. 5 is a diagram for explaining a test method for investigating the impact energy absorption characteristics of the vehicle impact absorbing member of FIG. 1, and (a) is a diagram for explaining the shape and specific dimensions of the main body. (b) is a figure explaining the application method of the compressive load with respect to an impact-absorbing member.
- FIG. 5 (a) is a diagram showing the results of investigating impact energy absorption characteristics for multiple types of impact absorbing members with different dimensions L2, and (a) shows the relationship between load and stroke. (B) is the relationship between the absorbed energy and the stroke.
- FIG. 7 Impact energy for multiple types of impact absorbing members with different dimensions L1 in Fig. 5
- (a) It is a figure which shows the result of having investigated the ruby absorption characteristic, (a) is a relationship between a load and a stroke, (b) is a relationship between absorbed energy and a stroke.
- FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment in which a main body portion is configured using a pipe member, (a) is a perspective view, (b) is a longitudinal sectional view of one side wall, and (c) is relative to an axis. It is a figure which shows a right-angled cross-sectional shape.
- FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method for manufacturing the main body shown in FIG. 8 using a hydraulic molding technique.
- FIG. 10 is a diagram showing another example of a main body manufactured using the hydraulic molding technique of FIG. 9, (a) is a perspective view, and (b) is a diagram showing a cross-sectional shape.
- FIG. 11 is a diagram for explaining an impact absorbing member for a vehicle, in which (a) is a schematic plan view showing an example of a specific arrangement mode, (b) is a cross-sectional view along BB in (a), (c) FIG. 4 is a view showing a state in which the material is crushed in a bellows shape by a compression load F.
- FIG. 12 is a diagram illustrating four types of modes when welding and fixing the main body of the vehicle impact absorbing member of FIG. 11 to a mounting plate.
- the vehicle impact absorbing member of the present invention can be applied to either a bumper beam mounting portion attached to the front side of the vehicle or a bumper beam mounting portion attached to the rear side of the vehicle, but only to one of them. You can just do it.
- the shape of the bumper beam in the longitudinal direction that is, the shape in plan view as viewed from above the vehicle, for example, the front bumper is preferably a shape that smoothly curves so that the central portion protrudes forward.
- it may be substantially linear, and various modes are possible, such as inclining or curving only both ends backward.
- the cross-sectional shape of the main body portion of the vehicle impact absorbing member of the present invention is, for example, a hexagonal or more flat polygon as a basic cross-sectional shape as in the eighth invention, and a pair of concave grooves on two long sides.
- Thin plate part thinner than 4mm is composed of, for example, about 1.2mm.
- Thick plate part of 4mm or more is 1.6mm or more in order to reliably avoid defects such as holes in arc welding. Is desirable.
- These thin plate portions and thick plate portions are made of a flat plate material in which a thick plate material is joined to both ends of a thin plate material by mash seam welding, plasma welding, laser welding or the like as in the second invention.
- the body portion is formed by bending the end portion into a cylindrical shape by pressing or the like, and joining the end portions integrally by spot welding or the like.
- the flat plate material is pressed into a pair of halves having a substantially U-shaped cross section, that is, a semi-cylindrical shape, and both sides thereof are welded to form a cylindrical shape. You can also.
- the main body portion using a pipe material such as a cylinder or a rectangular tube.
- a pipe material such as a cylinder or a rectangular tube.
- a thick pipe material is coaxially butted against both ends of a thin pipe material.
- the main body portion can be formed by molding and forming into a predetermined shape by liquid pressure molding typified by a hide mouth foam, etc., if necessary, and integrally joining by plasma welding or laser welding. It is desirable that the two types of pipe materials with different wall thickness have the same outer diameter or inner diameter when they are positioned coaxially.
- the thin plate portion and the thick plate portion constituting the main body portion for example, a rolled steel plate or a carbon steel pipe is preferably used, but various other types that can obtain a desired impact energy absorption effect by being crushed in a bellows shape.
- the metal plate material can be a pipe material.
- the thick plate portion has its opening edge abutted against the mounting plate over substantially the entire circumference, and on the entire circumference. It is desirable that arc welding be performed without gaps and fixed integrally to the mounting plate.
- arc welding may be performed in the form of a dotted line with a predetermined gap therebetween.
- arc welding may be performed substantially evenly in the circumferential direction and fixed to the mounting plate.
- a pair of ring members are integrally press-fitted and fixed to the outer peripheral side or the inner peripheral side of both ends of the pipe member using a pipe member and a ring member that have been molded in a predetermined cross-sectional shape in advance.
- various metals such as steel materials such as carbon steel pipes or tube materials made of non-ferrous metals that can obtain a desired impact energy absorption action by being accordionally compressed in the axial direction. Material can be adopted.
- the noop member and the ring member are in a state in which the thick plate portion where both are overlapped is fixed to the mounting plate by arc welding, for example, the ring member fitted on the outer peripheral side is attached to the mounting plate by arc welding.
- the pipe member may be fixed to the mounting plate with a predetermined mounting strength in a fixed state. In other words, the pipe member and the ring member do not necessarily need to be firmly integrated, and may be positioned in close contact with each other.
- the hydraulic forming of the fifth invention is a forming technique typified by, for example, a nozzle-shaped foam, as described in JP-A-2001-334316, and a ring material is fitted on the outer peripheral side of the pipe material.
- a nozzle-shaped foam as described in JP-A-2001-334316
- a ring material is fitted on the outer peripheral side of the pipe material.
- the pipe material is plastically deformed to the outer peripheral side and brought into close contact with the female die, and the pipe material and the ring material are integrally fastened in close contact.
- the pipe material is molded into a predetermined cross-sectional shape together with the ring material.
- the pipe material is plastically deformed to the inner peripheral side by applying hydraulic pressure to the outer peripheral surface side of the pipe material with the ring material fitted to the inner peripheral side of the Neuve material.
- the pipe material and the ring material can be integrally fastened in close contact with the male mold, and the pipe material can be molded into a predetermined cross-sectional shape together with the ring material. In either case, it can be molded by applying compressive stress or tensile force in the axial direction as required.
- a pipe material that is sufficiently longer than the desired overall length L a large number of ring materials are placed at intervals of the overall length L (center-to-center distance) and hydroformed, and at the center of the ring material. By cutting, multiple body parts can be Various embodiments are possible, such as sometimes being molded.
- a cylindrical material is preferably used, but it is also possible to adopt a material having an irregular cross section such as a rectangular tube shape.
- the length dimension Ll of the bumper side thick plate portion and the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion are preferably within the ranges defined in the seventh invention and the sixth invention, respectively.
- the numerical range is based on the result of investigating impact energy absorption characteristics under relatively severe conditions where the load input direction is inclined 20 ° from the axial direction of the main body, and is indispensable for the implementation of other inventions. However, it is sufficient if it is provided with a length of 5 mm or more in order to avoid problems such as holes being drilled by arc welding!
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion is not more than a force of 0.10XL within a range of 5mm ⁇ L2 ⁇ 0.15XL.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion is in the range of 10 mm ⁇ Ll ⁇ 40 mm, but more preferably 20 mm or more.
- the upper limit of the length dimension L1 is 30 mm or less in order to obtain excellent impact energy absorption performance by collapsing into a bellows until the end of the main body is bent (falls). It is more desirable to set the range.
- a flat octagon (a shape in which four corners of a rectangle are flattened) is used as a basic cross-sectional shape. It is desirable to provide a pair of concave grooves symmetrically with respect to the long axis on the two long sides substantially parallel to the long axis direction of the cross section, but it is not always necessary to be symmetrical with respect to the long axis.
- the number and position of the grooves can be determined as appropriate, for example, grooves can be provided asymmetrically.
- a flat hexagonal shape whose end in the major axis direction has a triangular mountain shape can be used as a basic cross-sectional shape.
- a pair of concave grooves are provided symmetrically with respect to the long axis in the central part of the two long sides, and as a whole, the cross-sectional shape is an 8-shaped or bowl-shaped.
- Two or more concave grooves can be provided on the two long sides symmetrically with respect to the long axis.
- the inclination angle of the end of the main body on the bumper beam side can be inclined by a force that is appropriately determined according to the shape of the vehicle body, for example, about 5 ° to 25 °.
- a force that is appropriately determined according to the shape of the vehicle body, for example, about 5 ° to 25 °.
- the edge on the bumper beam side may be substantially perpendicular to the axis.
- the crash box 50 in FIG. 1 is used by being disposed between the side member 12R and the bumper beam 10 instead of the crash box 14R in FIG. 11, and corresponds to the vehicle impact absorbing member of the present invention.
- the bumper beam 10 in FIG. 1 is a plan view showing the right half of the vehicle, and the left half is configured symmetrically across the center line.
- the crash box 50 includes a cylindrical main body portion 52 having a basic cross-sectional shape such as an octagon, and a pair of mounting plates 54 and 56 that are integrally welded to both end portions of the main body portion 52 in the axial direction.
- the main body 52 is arranged between the side member 12R and the bumper beam 10 in a posture in which the axial center of the main body 52 is substantially parallel to the front-rear direction of the vehicle. Etc. are fixed to the side member 12R and the bumper beam 10 integrally.
- the end edge on the side member 12R side that is, the mounting plate 54 side is perpendicular to the axis of the main body 52, and the mounting plate 54 is It is provided at a substantially right angle to the shaft center so as to be in close contact over the entire circumference, and is fixed so as to be in close contact with the front end surface of the side member 12R.
- the end of the bumper beam 10 side that is, the mounting plate 56 side, corresponds to the shape of the bumper beam 10 so that the end of the bumper beam 10 moves backward toward the vehicle body side.
- the direction force perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle) is also tilted, and the mounting plate 56 is also tilted with respect to the axis of the main body 52 so as to be in close contact with the entire periphery of the edge. It is fixed so as to be in close contact with the bumper beam 10.
- This inclination angle is set to about 10 ° in this embodiment according to the shape of the bumper beam 10.
- the main body 52 constitutes an intermediate portion in the axial direction and the plate thickness is thinner than 1.4 mm.
- a thin plate portion 60 of about 1.2 mm and a pair of about 1.6 mm in the present embodiment which are integrally provided on both sides of the thin plate portion 60 in the axial direction and have a plate thickness of 1.4 mm or more.
- the thick plate portions 62 and 64 are provided.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the thin plate portion 60, the thick plate portions 62 and 64, and the main body portion 52 having a force different from each other as described above, and is a view corresponding to the II-II cross section of FIG.
- the main body 52 is integrated with the mounting plates 54 and 56 by arc welding in the circumferential direction with the thick plate portions 62 and 64 being in contact with the mounting plates 54 and 56, respectively. It is fixed by welding.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion 64 located on the bumper beam 10 side of the pair of thick plate portions 62 and 64 is located on the side member 12R side within the range of 10 mm ⁇ LI ⁇ 40 mm.
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion 62 is within a range of 5 mm ⁇ L2 and 0.15 XL, where L is the total length of the main body portion 52.
- the main body portion 52 forms thick plate portions 62 and 64 at both ends of a steel plate 70 having a plate thickness of 1.2 mm that constitutes the thin plate portion 60.
- a steel plate 70 having a plate thickness of 1.2 mm that constitutes the thin plate portion 60.
- a flat plate material 76 in which a pair of steel plates 72, 74 having a thickness of 1.6 mm are joined by mash seam welding, plasma welding, laser welding or the like. That is, as shown in (b) or (c) of FIG.
- a pair of half-cracks 78 having a substantially U-shaped cross section obtained by dividing the cylindrical shape of the target main body 52 into two substantially parallel to the axial direction or 80 is formed by the bending force of the press, and the open sides of these half-cracks 78, 80 are overlapped with each other (both upper and lower ends in (b) and (c) of Fig. 3).
- Each of the main body parts 52-1 and 52-2 having a predetermined cross-sectional shape is obtained by welding and joining by spot welding or the like.
- the steel plate 70 corresponds to a thin material
- the steel plates 72 and 74 correspond to a thick material.
- 3B and 3C are views corresponding to cross-sectional views perpendicular to the cylindrical axis of the main body portions 52-1, 52-2, respectively.
- the main body 52-1 in Fig. 3 (b) is a flat octagon with a simple basic cross-sectional shape, and is intended to absorb impact energy at low loads, for example, to reduce vehicle damage during low-speed collisions.
- the steel plate 70 (thin plate portion 60) is made thinner.
- the main body 52-2 in Fig. 3 (c) has an octagonal shape with a flat basic cross-sectional shape and two long sides that are substantially parallel to the major axis direction of the cross-section (both left and right sides in Fig. 3 (c)).
- FIG. 4 is a view for explaining still another example of the main body 52 that is also manufactured using the flat plate material 76, in which (a) is a perspective view, and (b) is a diagram (b) of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to (c).
- the main body 52-3 is composed of a pair of half-broken bodies 90 obtained by bending a flat plate material 76 with a press, and has a basic cross section.
- the shape is a flat octagon with two long sides (both left and right in Fig. 4 (b)) that are approximately parallel to the long axis direction of the cross section.
- two pairs of concave grooves 82 and 84 are provided in the cylindrical axial direction (perpendicular to the plane of FIG. 4 (b)).
- the rigidity is further increased by the two pairs of concave grooves 82 and 84, and the plate thickness of the steel plate 70 (thin plate portion 60) is further reduced while ensuring a predetermined impact energy absorption performance, thereby reducing the weight. I can plan.
- both end portions in the axial direction of the cylindrical main body 52 are thick plate portions having a thickness of 1.4 mm or more. Because it is composed of 62 and 64, it can be welded and fixed satisfactorily by arc welding while abutting against the mounting plates 54 and 56, and the specified impact energy absorption performance is stable without using a bracket or the like.
- the crash box 50 obtained in this way can be constructed at a low cost and at a low cost.
- the intermediate portion of the main body 52 (2-1, 52-2, 52-3) is composed of a thin plate portion 60 having a plate thickness thinner than 1.4 mm, FIG. ) And body parts 52-2 and 52-3 in Fig. 4 to reduce the thickness of the plate to less than 1.4 mm when reducing the plate thickness while maintaining the prescribed impact energy absorption performance. Can be further reduced in weight.
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion 62 located on the side member 12R side of the pair of thick plate portions 62, 64 is 5 mm or more, so that the arc welding is excellent. To do You can.
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion 62 is shorter than 0.15 XL, the crushing length (crush stroke) that can absorb the impact energy regardless of the presence of the thick plate portion 62 is obtained. Reduction is suppressed.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion 64 located on the bumper beam 10 side of the pair of thick plate portions 62 and 64 is longer than 10 mm, the arc welding is favorably performed. In addition, good impact energy absorption performance can be obtained even in the initial stage of crushing. In addition, since the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion 64 is shorter than 40 mm, even when the load input direction is inclined about 20 ° from the axial direction, the main body portion 52 is bent halfway ( It collapses in a bellows shape until the end of falling down, and excellent impact energy absorption performance is obtained.
- the end edge on the side member 12R side, that is, the mounting plate 54 side, of both end edges in the axial direction of the main body 52 is substantially perpendicular to the axis.
- the edge on the bumper beam 10 side is inclined in a direction force perpendicular to the axial center so as to retreat to the vehicle body side following the shape of the end of the bumper beam 10, so that the bumper beam 10
- the degree of freedom of the shape is increased, for example, by retreating the end toward the vehicle body to increase the roundness of the corner of the car.
- the main body 52 is composed of a pair of half-broken bodies 80 in the same manner as the main body 52-2 shown in FIG. 3 (c). In addition, it has a bowl shape, the thickness of the thin plate portion 60 is 1.2 mm, the thickness of the thick plate portions 62 and 64 is 1.6 mm, and the tensile strength thereof is 440 MPa. As shown in FIG. 5 (a), the main body 52 has a vertical dimension of 100 mm and a width dimension of 60 mm.
- the overall length L of the main body 52 is 200 mm, and the length dimension L1 of the bumper side thick plate 64 is L1.
- the overall length L of the main body 52 is 200 mm
- a crash box 150 shown in FIG. 8 is used by being disposed between the side member 12R and the bumper beam 10 instead of the crash box 14R of FIG. It corresponds to a vehicle impact absorbing member.
- the crash box 150 includes a cylindrical main body 152 and a pair of mounting plates 154 and 156 that are integrally welded to both ends of the main body 152 in the axial direction. Similar to the crash box 50 in FIG. 1, the body 152 is disposed between the side member 12R and the bumper beam 10 so that the axial center of the main body 152 is substantially parallel to the longitudinal direction of the vehicle, and the mounting plates 15 4, 156 And are fixed to the side member 12R and the bumper beam 10 integrally by bolts (not shown).
- the end edge on the side member 12R side that is, the mounting plate 154 side is perpendicular to the axis of the main body section 152, and the mounting plate 154 also has its end edge. Is provided at a substantially right angle with respect to the shaft center so as to be in close contact with each other, and is fixed in close contact with the front end surface of the side member 12R.
- the edge of the bumper beam 10 side that is, the mounting plate 156 side, corresponds to the shape of the bumper beam 10 so that the end of the main body 152 is retracted toward the vehicle body side toward the end of the bumper beam 10.
- the mounting plate 156 is also tilted with respect to the axis of the main body 152 so as to be in close contact with the entire periphery of the edge. And is fixed so as to be in close contact with the bumper beam 10.
- This inclination angle is about 10 ° in the present embodiment in accordance with the shape of the bumper beam 10.
- FIG. 8A is a perspective view of the main body 152
- FIG. 8B is a vertical cross-sectional view of one side wall portion corresponding to FIG. 2
- FIG. 8C is an axis of the main body 152.
- This body portion 152 constitutes an intermediate portion in the axial direction and has a plate thickness thinner than 1.4 mm, which is about 1.2 mm in this embodiment.
- a thin plate portion 160 and a pair of thick plate portions 162 and 164 that are integrally provided on both sides of the thin plate portion 160 in the axial direction and have a plate thickness of 1.4 mm or more and about 1.6 mm in this embodiment. . As shown in FIG.
- the thin plate portion 160 is composed of a single cylindrical pipe member 170, while the thick plate portions 162 and 164 are both end portions of the pipe member 170. And cylindrical ring members 172 and 174 that are integrally fitted to the outer peripheral side.
- the length dimension of the bumper side thick plate part 164 located on the bumper beam 10 side of the pair of thick plate parts 162, 164, that is, the length dimension L1 of the ring member 174 is within the range of 10 mm ⁇ Ll 40 mm.
- the length dimension of the car body side thick plate part 162 located on the member 12R side that is, the length dimension L2 of the ring member 172, when the total length of the main body part 152 is L, 5 mm ⁇ L2 range 0.15 XL It is said to be inside.
- the main body 152 has an octagonal shape with a flat basic cross-sectional shape (a shape in which four corners of a rectangle are flattened), and the length of the cross-section is long. It has two long sides (both left and right in Fig. 8 (c)) that are substantially parallel to the axial direction, and a pair of concave grooves symmetric to the long axis at the center of the two long sides. Is provided in the axial direction of the cylinder (perpendicular to the plane of the paper in FIG. 8 (c)), and forms a figure 8 or a bowl as a whole. By doing so, the rigidity becomes high, and even if the thickness of the thin plate portion 160 is about 1.2 mm, a predetermined impact energy absorption performance can be obtained, and a light weight can be achieved.
- the vertical direction of 8 (c) is the same as the vertical direction in the arrangement state on the vehicle.
- the main body 152 of the present embodiment is manufactured, for example, as shown in FIG. (A) in Fig. 9 shows that the cylindrical pipe material 180 with a wall thickness of about 1.2 mm has a wall thickness of about 0.4 mm on the outer peripheral side and a predetermined length (twice the length dimensions L2 and L1). These cylindrical ring materials 182 and 184 are fitted at a distance of the total length L (center-to-center distance) to form a double structure. And by hydraulic molding When hydraulic pressure is applied to the inside of the pipe material 180, the pipe material 180 is plastically deformed to the outer peripheral side and brought into close contact with a female mold (not shown).
- the pipe material 180 force S-ring material 182 , 184 and 184 are molded into a predetermined cross-sectional shape and are brought into close contact with each other, and the ring materials 182 and 184 are integrally fastened so as to be embedded in the outer peripheral surface of the pipe material 180.
- molding can be performed while applying compressive stress or tensile force in the axial direction as required.
- pipe material 180 that is sufficiently longer than the target overall length L is used, and a large number of ring materials 182 and 184 are arranged at intervals of the overall length L, and each of the ring materials 182 and 184 is arranged.
- the thickness of the Neuve material 180 and the ring materials 182 and 184 are determined so that the thin plate portion 160 and the thick plate portions 162 and 164 have the desired plate thickness in the state after the hydraulic forming.
- FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the main body manufactured using the pipe material 180 and the ring materials 182 and 184.
- FIG. 10A is a perspective view, and FIG. It is sectional drawing corresponding to c).
- the main body 190 is basically similar to the main body 152 in that the thin plate portion 160 of the intermediate portion composed only of the pipe member 170 (pipe material 180) and ring members at both ends of the pipe member 170 are provided. 172, 174 (ring material 182, 184) fitted with thick plate parts 162, 164 The force is composed of two long sides on both sides of a flat octagonal section (Fig.
- the main body portions 152 and 190 are arranged in the circumferential direction in a state where the open end edges of the thick plate portions 162 and 164 are respectively abutted against the mounting plates 154 and 156 over the entire circumference.
- the welding plates are integrally fixed to the mounting plates 154 and 156.
- Arc welding is performed on the ring members 172 and 174 located on the outer peripheral side, and the pipe member 170 is attached to the mounting plates 154 and 1 via the ring members 172 and 174. It is fixed to 56 with a predetermined mounting strength.
- the pipe member 170 and the ring members 172, 174 may be welded and fixed by arc welding. However, the pipe member 170 (pipe material 180) becomes the ring members 172, 174 by the plastic deformation by the hydraulic forming. It may be only fixed to (pipe material 182, 184).
- the main body portions 152, 190 are formed of only the tubular pipe member 170, and the thin plate portion 160 is formed with a predetermined length at both ends of the pipe member 170.
- the cylindrical ring members 172 and 174 are integrally fitted to each other to form a pair of thick plate portions 162 and 164, and the opening edges of the thick plate portions 162 and 164 are respectively Arc welding is performed in the circumferential direction while being abutted against the mounting plates 154 and 156, so that they are integrally welded to the mounting plates 154 and 156, so the strength around the axis is almost uniform. Provides stable impact energy absorption performance.
- the thin plate portion 160 can be well welded and fixed to the mounting plates 154 and 156 via the thick plate portions 162 and 164.
- the thickness of the pipe member 170 constituting the thin plate portion 160 is maintained while maintaining a predetermined impact energy absorption performance.
- the thickness can be reduced to less than 1.4 mm to further reduce the weight, while reducing the wall thickness for the purpose of absorbing impact energy at low loads, such as reducing vehicle damage during low-speed collisions. It is also possible to make it thinner than 4mm so that the impact energy can be absorbed by crushing even at lower loads.
- the thin plate portion 160 is constituted by a cylindrical pipe member 170, and ring members 172 and 174 are integrally fitted to both ends of the pipe member 170, respectively, so that a pair of thicknesses are obtained. Since the plate portions 162 and 164 are provided, spot welding is performed in comparison with the case where spot welding is performed by superimposing both sides of a pair of half cracks 78, 80, or 90 like the crash box 50 described above. This eliminates the need for a stacking allowance, reduces the number of manufacturing steps, and makes the crash box 150 lightweight and inexpensive.
- the main body 152 is formed by using hydraulic forming, and therefore, as shown in FIG. 8 (c) and FIG. 10 (b), compared to the case of forming with a mechanical press.
- the cylindrical pipe material 180 and the ring materials 182 and 184 that are used can be easily and inexpensively manufactured with high accuracy.
- the length dimension L2 of the vehicle body side thick plate portion 162 located on the side member 12R side of the pair of thick plate portions 162, 164 is 5 mm or more, so that the arc welding is excellent. It can be carried out.
- the length dimension L2 of the carboard-side thick plate part 162 is shorter than 0.15 XL, the collapse length (crash stroke) that can absorb the impact energy regardless of the existence of the thick plate part 162 is reduced. Is suppressed.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate portion 164 located on the bumper beam 10 side of the pair of thick plate portions 162, 164 is longer than 10 mm, so that the arc welding is excellent. It can be performed, and good impact energy absorption performance can be obtained even in the initial stage of crushing.
- the length dimension L1 of the bumper side thick plate part 164 is shorter than 40 mm, even if the load input direction is inclined about 20 ° from the axial direction, the main body parts 152 and 190 bend in the middle (fall down). It can be crushed into a bellows until the end, and excellent impact energy absorption performance can be obtained.
- the edge on the side member 12R side that is, the end on the mounting plate 154 side is substantially perpendicular to the axis.
- the end of the bumper beam 10 is inclined at a direction perpendicular to the axial center so that the edge on the side of the one beam 10 follows the shape of the end of the bumper beam 10 and retracts toward the vehicle body side.
- the degree of freedom of shape is increased, for example, by retreating toward the car body and increasing the roundness of the corner of the car.
- the shock absorbing member for a vehicle of the present invention is provided between the side member of the vehicle and the bumper beam. When an impact is applied from the front of the vehicle and a compressive load is applied, it is crushed in a bellows shape in the axial direction and absorbs impact energy, thereby reducing the impact on the vehicle body.
Landscapes
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Abstract
筒形状の本体部52の軸方向の両端部は板厚が1.4mm以上の厚板部62、64にて構成されているため、取付プレート54、56に突き当てた状態でアーク溶接により良好に溶接固定することが可能で、ブラケット等を用いることなく所定の衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られるクラッシュボックス50を軽量で且つ安価に構成できる。本体部52の中間部分は板厚が1.4mmよりも薄い薄板部60にて構成されているため、所定の衝撃エネルギー吸収性能を維持しつつ板厚を薄くして軽量化を図ったり、薄板化でより低荷重でも圧壊して衝撃エネルギー吸収作用が得られるようにしたりすることができる。
Description
明 細 書
車両用衝撃吸収部材
技術分野
[0001] 本発明は車両用衝撃吸収部材に係り、特に、板厚が薄い車両用衝撃吸収部材の 改良に関するものである。
背景技術
[0002] 筒形状を成しているとともに車両のサイドメンバーとバンパービームとの間に配設さ れ、圧縮荷重を受けることにより軸方向に蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを 吸収する車両用衝撃吸収部材が広く用いられている(特許文献 1、 2参照)。図 11は 、このような車両用衝撃吸収部材の一例を説明する図で、(a)は車両のフロント側の バンパービーム 10の近傍を車両の上方から見た概略平面図であり、左右のサイドメ ンバー 12R、 12Lの前端部にはそれぞれ衝撃吸収部材としてクラッシュボックス 14R 、 14Lが配設されており、バンパービーム 10は、その左右の両端部においてクラッシ ュボックス 14R、 14Lを介してサイドメンバー 12R、 12Lに取り付けられている。図 11 の (b)は、 (a)における B— B断面すなわち右側の取付部付近の断面図で、クラッシュ ボックス 14Rは、八角形断面等の筒形状の本体部 20と、その本体部 20の軸方向の 両端部にそれぞれ一体的に溶接固定された一対の取付プレート 22、 24とを備えて おり、それ等の取付プレート 22、 24を介して図示しないボルト等によりサイドメンバー 12R、バンパービーム 10に固定されるようになっている。
[0003] そして、車両前方力 衝撃が加えられて圧縮荷重 Fを受けると、図 11の (c)に示す ように本体部 20が軸方向に蛇腹状に圧壊させられ、この時の変形で衝撃エネルギー を吸収し、サイドメンバー 12R等の車両の構造部材に加えられる衝撃を緩和する。こ の蛇腹状の圧壊は、本体部 20が多数箇所で座屈(図 11(c)における細かなくの字状 の折れ曲がり)することによって生じる現象で、通常はバンパービーム側すなわち入 力側から座屈が開始し、時間の経過と共に車体側へ進行する。なお、バンパービー ム 10は左右対称で、左側の取付部も同様に構成されている。また、このバンパービ ーム 10は、ノ ンパーのリインフォースメント (補強部材)および取付部材として機能す
るもので、合成樹脂等力も成るバンパー本体 16がー体的に取り付けられるようになつ ている。
[0004] 図 12の (a)〜(d)は、上記本体部 20と取付プレート 22、 24の一方(図は取付プレー ト 22)との溶接固定の幾つかの態様を説明する図で、各図の上の図は斜視図、下の 図は溶接固定部分の断面図である。 (a)は、本体部 20の端部を取付プレート 22に突 き当てるとともに、 L字型のブラケット 30を用いて本体部 20および取付プレート 22の 双方にスポット溶接で固定する場合で、(b)は、本体部 20の端部を取付プレート 22 に突き当てた状態でアーク溶接により一体的に固定する場合で、(c)は本体部 20の 端部を外側へ折り曲げてフランジ 32を一体に設け、スポット溶接により取付プレート 2 2に一体的に固定する場合で、(d)は取付プレート 22の一部を曲げ起こしてフランジ 34を一体に設け、スポット溶接により本体部 20に一体的に固定する場合である。 特許文献 1:特開平 10— 244955号公報
特許文献 2 :特開 2002— 104107号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、上記図 12の (a)の場合は、ブラケット 30を別に用意して溶接する必 要があるため、部品点数が多くなつてコストアップ、質量増加の原因となる。 (c)の場 合は、荷重入力時にフランジ 32の曲げに起因して本体部 20が曲げ変形を起こし易く なり、衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性がある。 (d)の場合は、本体部 2 0の全周を取付プレート 22に溶接固定することが難しいため、軸心まわりの均一な圧 壊が困難で衝撃エネルギー吸収性能が損なわれる可能性がある。
[0006] 一方、本体部 20の端部を取付プレート 22に突き当てた状態でアーク溶接する図 1 2の (b)の場合は、安定した衝撃エネルギー吸収性能が得られるが、板厚が薄くなる と溶接時に溶けて穴が空いたり板厚が薄くなつて強度が低下したりする不具合が生じ 易くなるため、例えば 1. 4mm程度以上の板厚が要求される。これに対し、本体部 20 の形状を工夫するなどして所定の衝撃エネルギー吸収性能を維持しつつ板厚を薄く したり、 lOkmZh程度以下の低速衝突時における車両損傷の低減など低荷重での 衝撃エネルギー吸収を目的として本体部 20の板厚を薄くしたりすることが考えられて
いるが、上記のように本体部 20を取付プレート 22に突き当てた状態でアーク溶接で 固定する場合には、板厚を 1. 4mmより薄くすることが難しいという問題があった。
[0007] 本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、本体 部の板厚が 1. 4mmより薄い場合でも取付プレートに突き当てた状態で良好にァー ク溶接で固定できるようにして、所定の衝撃エネルギー吸収性能が得られる軽量で 且つ安価な衝撃吸収部材を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] かかる目的を達成するために、第 1発明は、筒形状を成しているとともに車両のサイ ドメンバーとバンパービームとの間に配設され、圧縮荷重を受けることにより軸方向に 蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを吸収する車両用衝撃吸収部材であって 、 (a)筒形状の本体部と、その本体部の軸方向の両端部にそれぞれ溶接固定される 一対の取付プレートとを備えているとともに、 (b)前記本体部は、板厚が 1. 4mmより も薄くて前記軸方向の中間部分を構成している薄板部と、板厚が 1. 4mm以上で、 前記軸方向にぉ 、て前記薄板部の両側に一体的に設けられ、それぞれ前記取付プ レートに突き当てられた状態でアーク溶接によりその取付プレートに一体的に溶接固 定される一対の厚板部とを有することを特徴とする。
[0009] 第 2発明は、第 1発明の車両用衝撃吸収部材において、 (a)前記薄板部は、肉厚が 1. 4mmよりも薄い薄肉材にて構成されており、 (b)前記厚板部は、肉厚が 1. 4mm 以上で、前記軸方向において前記薄肉材の両側に一体的に設けられた一対の厚肉 材にて構成されて ヽることを特徴とする。
[0010] 第 3発明は、第 1発明または第 2発明の車両用衝撃吸収部材において、前記本体 部は、前記筒形状を軸方向と略平行に 2分割した断面が略 U字形状の一対の半割 れ体から成り、その一対の半割れ体の開口側が互いに重ね合わされ、且つその重ね 合わされた両側部がそれぞれ一体的に溶接接合されたものであることを特徴とする。
[0011] 第 4発明は、第 1発明の車両用衝撃吸収部材において、 (a)前記本体部は、筒状の ノ ィプ部材とそのパイプ部材の両端部にそれぞれ嵌合された所定長さのリング部材 とから構成されており、 (b)前記パイプ部材に前記リング部材が嵌合された両端部の 2 重構造の部分が前記厚板部で、軸方向においてその厚板部の内側に位置して前記
ノ ィプ部材のみ力も成る部分が薄板部であることを特徴とする。
[0012] 第 5発明は、第 4発明の車両用衝撃吸収部材において、前記パイプ部材を構成す る筒状のパイプ素材の外周側に前記リング部材を構成する筒状のリング素材が嵌合 された状態で液圧成形が施され、そのパイプ素材が外周側へ塑性変性させられるこ とにより、それ等のリング素材とパイプ素材とが密着状態で一体的に締結され且つ所 定の断面形状とされることにより、前記パイプ部材に前記リング部材がー体的に嵌合 された前記本体部が構成されていることを特徴とする。
[0013] 第 6発明は、第 1発明〜第 5発明の何れかの車両用衝撃吸収部材において、前記 一対の厚板部のうち前記サイドメンバー側に位置する車体側厚板部の長さ寸法 L2 は、前記本体部の全長を Lとした時、 5mm≤L2く 0. 15 X Lの範囲内であることを特 徴とする。
[0014] 第 7発明は、第 1発明〜第 6発明の何れかの車両用衝撃吸収部材において、前記 一対の厚板部のうち前記バンパービーム側に位置するバンパー側厚板部の長さ寸 法 L1は、 10mm<Llく 40mmの範囲内であることを特徴とする。
[0015] 第 8発明は、第 1発明〜第 7発明の何れかの車両用衝撃吸収部材において、 (a)前 記本体部は、六角形以上の扁平な多角形の基本断面形状から成り、その断面の長 軸方向と略平行な 2つの長辺を有するとともに、 (c)その 2つの長辺には、各々一つ 以上の凹溝が前記筒形状の軸方向に設けられていることを特徴とする。
[0016] 第 9発明は、第 8発明の車両用衝撃吸収部材において、前記基本断面形状は扁平 な八角形で、その断面の長軸方向と略平行な 2つの長辺には、その長軸に対して対 称的に一対以上の凹溝が設けられていることを特徴とする。
[0017] 第 10発明は、第 1発明〜第 9発明の何れかの車両用衝撃吸収部材において、前 記本体部の軸方向の両端縁のうち前記サイドメンバー側の端縁は軸心に対して略直 角であるが、前記バンパービーム側の端縁は、そのバンパービームの端部に向かう に従って車体側へ後退するように軸心に対して直角な方向から傾斜させられている ことを特徴とする。
発明の効果
[0018] このような車両用衝撃吸収部材においては、筒形状の本体部の軸方向の両端部は
板厚が 1. 4mm以上の厚板部にて構成されているため、取付プレートに突き当てた 状態でアーク溶接により良好に溶接固定することが可能で、ブラケット等を用いること なく所定の衝撃エネルギー吸収性能が安定して得られる衝撃吸収部材を軽量で且 つ安価に構成できる。また、本体部の中間部分は板厚が 1. 4mmよりも薄い薄板部 にて構成されて 、るため、断面形状等を工夫するなどして所定の衝撃エネルギー吸 収性能を維持しつつ板厚を薄くする場合に、 1. 4mmよりも薄くして一層の軽量ィ匕を 図ることができるとともに、低速衝突時における車両損傷の低減など低荷重での衝撃 エネルギー吸収を目的として板厚を薄くする場合に、 1. 4mmよりも薄くしてより低荷 重でも圧壊して衝撃エネルギー吸収作用が得られるようにすることができる。
[0019] 第 4発明では、筒状のパイプ部材の両端部にそれぞれ所定長さのリング部材が嵌 合されることによって本体部が構成されており、パイプ部材にリング部材が嵌合され た両端部の 2重構造部分が厚板部で、その厚板部の内側に位置してパイプ部材の み力も成る部分が薄板部とされているため、第 3発明のように一対の半割れ体の両側 部を重ね合わせて溶接接合したものに比較して、溶接のための重ね代が不用である とともに製造工数が低減され、軽量で且つ安価に構成される。
[0020] 第 5発明では、液圧成形を用いて本体部が成形されるため、機械式プレスで成形 する場合に比較して、例えば第 8発明、第 9発明等の所定の異形断面を有するととも に両端部 (厚板部)が 2重構造とされた本体部を、市販されて!ヽる筒状のパイプ素材 およびリング素材を用いて高い精度で簡単且つ安価に製造できる。
[0021] 第 6発明は、一対の厚板部のうちサイドメンバー側に位置する車体側厚板部の長さ 寸法 L2が 5mm以上であるため、アーク溶接を良好に行うことができる。また、その車 体側厚板部の長さ寸法 L2は 0. 15 X Lよりも短いため、その厚板部の存在に拘らず 衝撃エネルギー吸収作用が得られる圧壊長さ(クラッシュストローク)の減少が抑制さ れる。
[0022] 第 7発明では、一対の厚板部のうちバンパービーム側に位置するバンパー側厚板 部の長さ寸法 L1が 10mmより長いため、アーク溶接を良好に行うことができるとともに 、圧壊初期においても良好な衝撃エネルギー吸収性能が得られる。また、そのバン パー側厚板部の長さ寸法 L1は 40mmよりも短いため、荷重入力方向が軸方向から 2
0° 程度傾斜している場合でも、本体部が途中で折れ曲がる (倒れる)ことなぐ最後 まで蛇腹状に圧壊して優れた衝撃エネルギー吸収性能が得られる。
[0023] 第 8発明は、本体部が六角形以上の扁平な多角形の基本断面形状から成り、 2つ の長辺にはそれぞれ一つ以上の凹溝が筒形状の軸方向に設けられて 、る場合で、 所定の衝撃エネルギー吸収性能を維持しつつ板厚を 1. 4mmよりも薄くできて軽量 に構成される。第 9発明の車両用衝撃吸収部材も同様の作用効果が得られる。
[0024] 第 10発明は、本体部の軸方向の両端縁のうちサイドメンバー側の端縁は軸心に対 して略直角であるが、バンパービーム側の端縁は、そのバンパービームの端部に向 力うに従って車体側へ後退するように軸心に対して直角な方向から傾斜させられて いるため、バンパービームの端部を車体側へ後退させて自動車のコーナー部分の丸 みを大きくするなど形状の自由度が高くなる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明の一実施例である車両用衝撃吸収部材の配設態様の一例を示す概略 平面図である。
[図 2]図 1における II II断面に相当する図で、薄板部および厚板部から成る本体部 の断面図である。
[図 3]薄板部および厚板部力 成る本体部の製造方法の一例を説明する図で、(a)は 平板状素材を示す平面図、 (b)、 (c)は (a)の平板状素材を用いて製造される 2種類 の本体部の断面形状を示す図である。
[図 4]図 3(a)の平板状素材を用いて製造される本体部の更に別の例を説明する図で 、 (a)は斜視図、 (b)は断面形状を示す図である。
[図 5]図 1の車両用衝撃吸収部材の衝撃エネルギー吸収特性を調べる際の試験方 法を説明する図で、 (a)は本体部の形状および具体的寸法を説明する図であり、 (b) は衝撃吸収部材に対する圧縮荷重の印加方法を説明する図である。
[図 6]図 5(a)における寸法 L2が異なる複数種類の衝撃吸収部材につ ヽて衝撃エネ ルギー吸収特性を調べた結果を示す図で、 (a)は荷重とストロークとの関係であり、 (b )は吸収エネルギーとストロークとの関係である。
[図 7]図 5(a)における寸法 L1が異なる複数種類の衝撃吸収部材について衝撃エネ
ルギー吸収特性を調べた結果を示す図で、 (a)は荷重とストロークとの関係であり、 (b )は吸収エネルギーとストロークとの関係である。
[図 8]パイプ部材を用いて本体部を構成した実施例を説明する図で、 (a)は斜視図、 ( b)は片側の側壁の縦断面図、 (c)は軸心に対して直角な断面形状を示す図である。
[図 9]図 8に示す本体部を液圧成形技術を用いて製造する際の製造方法の一例を説 明する図である。
[図 10]図 9の液圧成形技術を用いて製造される本体部の別の例を示す図で、 (a)は 斜視図、 (b)は断面形状を示す図である。
[図 11]車両用衝撃吸収部材を説明する図で、 (a)は具体的な配設態様の一例を示す 概略平面図、 (b)は (a)における B— B断面図、 (c)は圧縮荷重 Fにより蛇腹状に圧壊 させられた状態を示す図である。
[図 12]図 11の車両用衝撃吸収部材の本体部を取付プレートに溶接固定する際の 4 種類の態様を説明する図である。
符号の説明
[0026] 10 :バンパービーム 12R、 12L :サイドメンバー 50、 150 :クラッシュボックス( 車両用衝撃吸収部材) 52、 52— 1、 52— 2、 52— 3、 152、 190 :本体部 54、 56、 154、 156 :取付プレート 60、 160 :薄板部 62、 162 :車体側厚板部(厚板 部) 64、 164 :バンパー側厚板部 (厚板部) 70 :鋼板 (薄肉材) 72、 74 :鋼板 (厚肉材) 78、 80、 90 :半割れ体 82、 84、 176、 192、 194 :凹溝 170 :ノ ィ プ部材 172、 174 :リング部材 180 :ノィプ素材 182、 184 :リング素材 発明を実施するための最良の形態
[0027] 本発明の車両用衝撃吸収部材は、車両前側に取り付けられるバンパービームの取 付部にも車両後側に取り付けられるバンパービームの取付部にも適用され得るが、 何れか一方のみに適用するだけでも差し支えない。
[0028] また、バンパービームの長手方向の形状、すなわち車両の上方から見た平面視の 形状は、例えば前側バンパーについては中央部が前方へ突き出すように滑らかに湾 曲した形状とすることが望ましいが、略直線状であっても良いし、両端部のみ後方へ 傾斜させたり湾曲させたりするなど、種々の態様が可能である。
[0029] 本発明の車両用衝撃吸収部材の本体部の断面形状は、例えば第 8発明のように 六角形以上の扁平な多角形を基本断面形状として、 2つの長辺に一対以上の凹溝 を設けたものが望ましいが、正方形や長方形、凹溝が無い五角形以上の単純な角形 形状、或いは円形、楕円形など、種々の断面形状を採用できる。筒形状の軸心まわ りにおいて所定の間隔で凹溝や凸条を軸方向に設けることにより、所定の衝撃エネ ルギー吸収性能を維持しつつ板厚を薄くして軽量ィ匕を図ることができる。凹溝ゃ凸条 の数や位置は適宜定められる力 軸心に対して対称的に設けることが望ましい。また 、蛇腹状に圧壊させるために、必要に応じて軸方向に所定の間隔で切欠や溝、突起 等を設けることも可能である。
[0030] 1. 4mmより薄い薄板部は例えば 1. 2mm程度で構成され、 1. 4mm以上の厚板 部は、アーク溶接時の穴空き等の不具合を確実に回避する上で 1. 6mm以上が望ま しい。これ等の薄板部および厚板部は、例えば第 2発明のように薄肉の板材の両端 部に厚肉の板材をマツシユシーム溶接やプラズマ溶接、レーザー溶接などで接合し た平板状素材にて構成され、これをプレス加工等により筒形状に曲げ加工するととも に端部をスポット溶接などで一体的に接合することにより本体部が形成される。第 3発 明のように、平板状素材を断面が略 U字形状すなわち半円筒形状等の一対の半割 れ体にプレス加工し、それ等の両側部をそれぞれ溶接接合して筒形状とすることもで きる。
[0031] 第 2発明ではまた、円筒或いは角筒などのパイプ材を用いて本体部を構成すること も可能で、例えば薄肉のパイプ材の両端部に、厚肉のパイプ材を同軸に突き合わせ て配置し、プラズマ溶接やレーザー溶接等により一体的に接合するとともに、必要に 応じてハイド口フォームを代表とする液圧成形等により所定形状に成形して本体部を 形成することもできる。肉厚が異なる 2種類のパイプ材は、両者を同軸に位置決めす る上で、外径または内径が一致して 、ることが望ま U、。
[0032] 本体部を構成する薄板部や厚板部は、例えば圧延鋼板や炭素鋼管などが好適に 用いられるが、蛇腹状に圧壊させられることにより所望の衝撃エネルギー吸収作用が 得られる他の種々の金属板材ゃパイプ材を採用することができる。また、厚板部は、 その開口端縁が略全周に亘つて取付プレートに突き当てられるとともに、その全周に
隙間無くアーク溶接が施されて取付プレートに一体的に固定されることが望ましいが
、所定の隙間を隔てて点線状にアーク溶接を施すようにしても良いなど、周方向に略 均等にアーク溶接が施されて取付プレートに固定されておれば良い。
[0033] 第 4発明では、予め所定の断面形状に成形されたパイプ部材およびリング部材を 用いて、一対のリング部材をパイプ部材の両端部の外周側または内周側に一体的に 圧入固定するだけでも良いが、第 5発明のように液圧成形を用いて成形、一体化す ることが望ましい。これ等のパイプ部材ゃリング部材としては、軸方向に蛇腹状に圧 壊させられることにより所望の衝撃エネルギー吸収作用が得られる炭素鋼管などの 鉄鋼材料、或いは非鉄金属製の管材など、種々の金属材料を採用できる。
[0034] ノ ィプ部材およびリング部材は、両者が重ね合わされた厚板部がアーク溶接で取 付プレートに固定された状態、例えば外周側に嵌合されたリング部材がアーク溶接 で取付プレートに固定された状態で、パイプ部材が所定の取付強度で取付プレート に固定されるようになっておれば良い。言い換えれば、パイプ部材とリング部材とは 必ずしも強固に一体ィ匕される必要はなぐ互いに密着する状態で位置決めされてい るだけでも差し支えない。
[0035] 第 5発明の液圧成形は、例えば特開 2001— 334316号公報に記載されているよう なノ、イド口フォームを代表とする成形技術で、パイプ素材の外周側にリング素材を嵌 合した状態で、パイプ素材の内側に液圧を作用させることにより、そのパイプ素材を 外周側へ塑性変形させて雌型に密着させ、パイプ素材とリング素材とを密着状態で 一体的に締結するとともに、パイプ素材をリング素材と共に所定の断面形状に成形 するものである。他の発明の実施に際しては、ノイブ素材の内周側にリング素材を嵌 合した状態で、パイプ素材の外周面側に液圧を作用させることにより、パイプ素材を 内周側へ塑性変形させて雄型に密着させ、パイプ素材とリング素材とを密着状態で 一体的に締結するとともに、パイプ素材をリング素材と共に所定の断面形状に成形 することもできる。何れの場合も、必要に応じて軸方向に圧縮応力或いは引張力を作 用させて成形することができる。また、目的とする全長寸法 Lよりも十分に長いパイプ 素材を用いて、リング素材をその全長寸法 Lの間隔(中心間距離)で多数配置して液 圧成形するとともに、そのリング素材の中央で切断することにより、複数の本体部を同
時に成形カ卩ェすることもできるなど、種々の態様が可能である。上記パイプ素材ゃリ ング素材としては、円筒形状のものが好適に用いられるが、角筒形状など異形断面 のものを採用することも可能である。
[0036] 前記バンパー側厚板部の長さ寸法 Ll、車体側厚板部の長さ寸法 L2は、それぞれ 第 7発明、第 6発明で規定する範囲内とすることが望ましいが、これ等の数値範囲は 、荷重入力方向が本体部の軸方向から 20° 傾斜している比較的厳しい条件下で衝 撃エネルギー吸収特性を調べた結果に基づくもので、他の発明の実施に際しては必 ずしも満足する必要はなぐ例えばアーク溶接で穴が空くなどの不具合を回避するた めに 5mm以上の長さ寸法で設けられれば良!、。
[0037] 第 6発明では、車体側厚板部の長さ寸法 L2が、 5mm≤L2< 0. 15 X Lの範囲内 とされている力 0. 10 X L以下であることが一層望ましい。
[0038] 第 7発明では、バンパー側厚板部の長さ寸法 L1が、 10mm<Ll <40mmの範囲 内とされているが、 20mm以上であることが一層望ましい。また、長さ寸法 L1の上限 値については、本体部が途中で折れ曲がる (倒れる)ことなぐ最後まで蛇腹状に圧 壊して優れた衝撃エネルギー吸収性能が得られるようにする上で、 30mm以下の範 囲で設定することが一層望ましい。
[0039] 第 8発明の本体部の形状としては、例えば第 9発明のように、扁平な八角形 (長方 形の 4つの角部に平面取りを施した形状)を基本断面形状として、その断面の長軸方 向と略平行な 2つの長辺に、その長軸に対して対称的に一対以上の凹溝を設けるこ とが望ましいが、必ずしも長軸に対して対称的である必要はなぐ非対称に凹溝を設 けることもできるなど、凹溝の数や位置は適宜定めることができる。また、長軸方向の 端部が三角山形状とされた扁平な六角形を基本断面形状とすることもできるなど、種 々の態様が可能である。第 9発明では、例えば 2つの長辺の中央部分に、長軸に対 して対称的に一対の凹溝が設けられ、全体として 8の字形状乃至瓢箪形状の断面形 状とされるが、 2つの長辺に長軸に対して対称的に 2対以上の凹溝を設けることもで きる。
[0040] 第 10発明における本体部のバンパービーム側の端縁の傾斜角度は、車体形状等 に応じて適宜定められる力 例えば 5° 〜25° 程度傾斜させることができる。他の発
明の実施に際しては、バンパービーム側の端縁が軸心に対して略直角であっても良 いなど、種々の態様が可能である。
実施例
[0041] 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図 1のクラッシュボックス 50は、前記図 11のクラッシュボックス 14Rの代わりにサイド メンバー 12Rとバンパービーム 10との間に配設されて使用されるもので、本発明の 車両用衝撃吸収部材に相当する。図 1のバンパービーム 10は、車両の右側半分を 示す平面図で、左側半分は中心線を挟んで対称的に構成される。クラッシュボックス 50は、基本断面形状が八角形等の筒形状の本体部 52と、その本体部 52の軸方向 の両端部にそれぞれ一体的に溶接固定された一対の取付プレート 54、 56とを備え ており、本体部 52の軸心が車両の前後方向と略平行となる姿勢でサイドメンバ 12Rと バンパービーム 10との間に配設され、取付プレート 54、 56を介して図示しないボルト 等によりそれ等のサイドメンバー 12R、バンパービーム 10に一体的に固定される。
[0042] 上記本体部 52の軸方向の両端縁のうちサイドメンバー 12R側すなわち取付プレー ト 54側の端縁は、本体部 52の軸心に対して直角で、取付プレート 54もその端縁の 全周に亘つて密着するように軸心に対して略直角に設けられており、サイドメンバー 1 2Rの前端面に密着するように固設される。一方、バンパービーム 10側すなわち取付 プレート 56側の端縁は、バンパービーム 10の形状に対応して、バンパービーム 10の 端部に向かうに従って車体側へ後退するように、本体部 52の軸心(車両の前後方向 )に対して直角な方向力も傾斜させられているとともに、取付プレート 56もその端縁の 全周に亘つて密着するように本体部 52の軸心に対して傾斜するように設けられてお り、バンパービーム 10に密着するように固設されている。この傾斜角度は、バンパー ビーム 10の形状に合わせて本実施例では約 10° 程度とされている。そして、車両前 方力も衝撃が加えられて圧縮荷重を受けると、前記クラッシュボックス 14Rと同様に、 図 11の (c)に示すように軸方向に蛇腹状に圧壊させられ、この時の変形で衝撃エネ ルギーを吸収し、サイドメンバー 12R等の車両の構造部材に加えられる衝撃を緩和 する。
[0043] 上記本体部 52は、軸方向の中間部を構成しているとともに板厚が 1. 4mmよりも薄
くて本実施例では約 1. 2mmの薄板部 60と、軸方向において薄板部 60の両側に一 体的に設けられるとともに板厚が 1. 4mm以上で本実施例では約 1. 6mmの一対の 厚板部 62、 64とを備えている。図 2は、このように板厚が異なる薄板部 60と厚板部 6 2、 64と力 成る本体部 52の一例を示す断面図で、図 1の II— II断面に相当する図で あるが、この本体部 52は、厚板部 62、 64がそれぞれ前記取付プレート 54、 56に突 き当てられた状態で周方向にアーク溶接が施されることにより、その取付プレート 54 、 56に一体的に溶接固定されている。また、一対の厚板部 62、 64のうちバンパービ ーム 10側に位置するバンパー側厚板部 64の長さ寸法 L1は、 10mm< LI < 40mm の範囲内で、サイドメンバー 12R側に位置する車体側厚板部 62の長さ寸法 L2は、 本体部 52の全長を Lとした時、 5mm≤L2く 0. 15 X Lの範囲内とされている。
[0044] 上記本体部 52は、例えば図 3の (a)に示すように前記薄板部 60を構成する板厚が 1. 2mmの鋼板 70の両端部に、厚板部 62、 64を構成する板厚が 1. 6mmの一対の 鋼板 72、 74をマツシユシーム溶接やプラズマ溶接、レーザー溶接などで接合した平 板状素材 76を用いて製造される。すなわち、図 3の (b)或いは (c)に示すように、目的 とする本体部 52の筒形状を軸方向と略平行に 2分割した断面が略 U字形状の一対 の半割れ体 78または 80をプレスによる曲げ力卩ェで形成し、それ等の半割れ体 78、 8 0の開口側を互いに重ね合わせて両側部(図 3の (b)、 (c)における上下の両端部)を それぞれスポット溶接等により溶接接合することにより、所定の断面形状を成す筒形 状の本体部 52— 1、 52— 2が得られる。上記鋼板 70は薄肉材に相当し、鋼板 72、 7 4は厚肉材に相当する。また、図 3の (b)、 (c)は、それぞれ本体部 52— 1、 52— 2の 筒形状の軸心に対して直角な断面図に相当する図である。
[0045] 図 3の (b)の本体部 52— 1は、基本断面形状が単純な扁平な八角形で、例えば低 速衝突時における車両損傷の低減など低荷重での衝撃エネルギー吸収を目的とし て鋼板 70 (薄板部 60)の板厚を薄くしたものである。また、図 3の (c)の本体部 52— 2 は、基本断面形状が扁平な八角形で、その断面の長軸方向と略平行な 2つの長辺( 図 3(c)における左右の両辺)を有するとともに、その 2つの長辺の中央部分には、長 軸に対して対称的に一対の凹溝 82が筒形状の軸方向(図 3(c)の紙面に対して垂直 方向)に設けられ、全体として 8の字形状乃至瓢箪形状を成している。このようにすれ
ば剛性が高くなり、鋼板 70 (薄板部 60)の板厚が 1. 2mm程度であっても所定の衝 撃エネルギー吸収性能が得られるようになり、軽量ィ匕を図ることができる。なお、図 3( b)、 (c)の上下方向は、何れも車両への配設状態における上下方向と同じである。
[0046] また、図 4は、同じく平板状素材 76を用いて製造される本体部 52の更に別の例を 説明する図で、 (a)は斜視図、 (b)は図 3の (b)、 (c)に対応する断面図である。この本 体部 52— 3は、図 3(c)の本体部 52— 2と同様に、平板状素材 76をプレスにより曲げ 加工した一対の半割れ体 90にて構成されているとともに、基本断面形状が扁平な八 角形で、その断面の長軸方向と略平行な 2つの長辺(図 4(b)における左右の両辺) を備えているが、その 2つの長辺には、長軸に対して対称的に 2対の凹溝 82、 84が それぞれ筒形状の軸方向(図 4(b)の紙面に対して垂直方向)に設けられている。こ の場合には、 2対の凹溝 82、 84により剛性が更に高くなり、所定の衝撃エネルギー 吸収性能を確保しつつ鋼板 70 (薄板部 60)の板厚を更に薄くして軽量ィ匕を図ること ができる。
[0047] このようなクラッシュボックス 50においては、筒形状の本体部 52 (52—1、 52— 2、 5 2— 3)の軸方向の両端部は板厚が 1. 4mm以上の厚板部 62、 64にて構成されてい るため、取付プレート 54、 56に突き当てた状態でアーク溶接により良好に溶接固定 することが可能で、ブラケット等を用いることなく所定の衝撃エネルギー吸収性能が 安定して得られるクラッシュボックス 50を軽量で且つ安価に構成できる。
[0048] また、上記本体部 52 (52—1、 52— 2、 52— 3)の中間部分は板厚が 1. 4mmよりも 薄い薄板部 60にて構成されているため、図 3(c)や図 4の本体部 52— 2、 52— 3のよ うに断面形状を工夫することにより、所定の衝撃エネルギー吸収性能を維持しつつ 板厚を薄くする場合に、 1. 4mmよりも薄くして一層の軽量ィ匕を図ることができる。図 3 (b)の本体部 52—1のように単純な八角形断面で、低速衝突時における車両損傷の 低減など低荷重での衝撃エネルギー吸収を目的として板厚を薄くする場合にも、 1. 4mmよりも薄くしてより低荷重でも圧壊して衝撃エネルギー吸収作用が得られるよう にすることができる。
[0049] また、本実施例では、一対の厚板部 62、 64のうちサイドメンバー 12R側に位置する 車体側厚板部 62の長さ寸法 L2が 5mm以上であるため、アーク溶接を良好に行うこ
とができる。また、その車体側厚板部 62の長さ寸法 L2は 0. 15 X Lよりも短いため、 その厚板部 62の存在に拘らず衝撃エネルギー吸収作用が得られる圧壊長さ(クラッ シュストローク)の減少が抑制される。
[0050] また、本実施例では、一対の厚板部 62、 64のうちバンパービーム 10側に位置する バンパー側厚板部 64の長さ寸法 L1が 10mmより長いため、アーク溶接を良好に行う ことができるとともに、圧壊初期においても良好な衝撃エネルギー吸収性能が得られ る。また、そのバンパー側厚板部 64の長さ寸法 L1は 40mmよりも短いため、荷重入 力方向が軸方向から 20° 程度傾斜している場合でも、本体部 52が途中で折れ曲が る (倒れる)ことなぐ最後まで蛇腹状に圧壊して優れた衝撃エネルギー吸収性能が 得られる。
[0051] また、本実施例では、図 1に示すように本体部 52の軸方向の両端縁のうちサイドメ ンバー 12R側、すなわち取付プレート 54側の端縁は軸心に対して略直角であるが、 バンパービーム 10側の端縁は、そのバンパービーム 10の端部形状に倣って車体側 へ後退するように軸心に対して直角な方向力 傾斜させられているため、バンパービ ーム 10の端部を車体側へ後退させて自動車のコーナー部分の丸みを大きくするな ど形状の自由度が高くなる。
[0052] ここで、図 5(a)に示す本体部 52を有するクラッシュボックス 50を用いて、本体部 52 の長さ寸法 Ll、 L2をそれぞれ変更しながら、図 5(b)に示すように本体部 52の軸方 向に対して 20° 傾斜した方向から圧縮荷重 Fを加えて衝撃エネルギー吸収特性を 調べた結果を説明する。本体部 52は、前記図 3(c)に示す本体部 52— 2と同様に一 対の半割れ体 80にて構成したもので、一対の凹溝 82が設けられて断面が 8の字形 状乃至瓢箪形状を成しているとともに、薄板部 60の板厚は 1. 2mm,厚板部 62、 64 の板厚は 1. 6mmで、それ等の引張強度は 440MPaである。また、図 5(a)に示すよ うに本体部 52の上下寸法は 100mm、幅寸法は 60mmである。
[0053] そして、先ず、本体部 52の全長 L= 200mm、バンパー側厚板部 64の長さ寸法 L1
= 5mmで、車体側厚板部 62の長さ寸法 L2を Omm、 5mm( = 0. 025 X L)、 10mm ( = 0. 05 X L) , 20mm( = 0. 10 X L)、 30mm( = 0. 15 X L)、 40mm( = 0. 20 X L)とした 6種類のクラッシュボックス 50について、圧縮荷重 Fをカ卩えて衝撃エネルギ
一吸収特性を有限要素法 (動解析)で調べたところ、図 6に示す結果が得られた。図 6の (a)は荷重とストロークとの関係で、(b)は (a)の荷重の積分値に相当する吸収ェ ネルギ一とストロークとの関係を示す図であり、二点鎖線は L2 = 0mm、細い実線は L2 = 5mm、破線は L2= 10mm、一点鎖線は L2 = 20mm、破線よりも細かい点線 は L2 = 30mm、太い実線は L2= 40mmである。
[0054] 上記図 6の (a)、 (b)から、 L2 = 0mmについては、軸方向の圧壊途中、すなわちスト ロークが 110mmを超えた当たりから大きな荷重低下が認められ、衝撃エネルギー吸 収性能が低下する。これは、車体側厚板部 62が存在しないことからアーク溶接による 溶接強度が弱ぐ軸方向から 20° 傾斜した方向から荷重が印加されることにより、本 体部 52が根元から倒れて折れ曲がつたためである。一方、 L2 = 30mm、 40mmで は、ストロークが 160mm付近からの荷重の立ち上がりが急で、衝撃エネルギー吸収 作用が得られなくなり、 L2 = 5mm、 10mm, 20mmに比べて圧壊長さ(クラッシュスト ローク)が短くなる。したがって、 5mm≤L2< 30mm( = 0. 15 X L)の範囲内が適当 である力 L2 = 5mmの場合はストロークが 180mm前後で僅かながら荷重低下が認 められるなど、 L2= 10mn!〜 20mm程度が特に望ましい。
[0055] また、本体部 52の全長 L = 200mm、車体側厚板部 62の長さ寸法 L2 = 20mmで 、バンパー側厚板部 64の長さ寸法 L1を 10mm ( = 0. 05 X L) , 20mm ( = 0. 10 X L) , 30mm ( = 0. 15 X L)、 40mm ( = 0. 20 X L) , 50mm (0. 25 X L)とした 5種類 のクラッシュボックス 50につ 、て、圧縮荷重 Fをカ卩えて衝撃エネルギー吸収特性を有 限要素法 (動解析)で調べたところ、図 7に示す結果が得られた。図 7の (a)は荷重と ストロークとの関係で、(b)は (a)の荷重の積分値に相当する吸収エネルギーとスト口 ークとの関係を示す図であり、細い実線は Ll = 10mm、破線は Ll = 20mm、一点 鎖線は Ll = 30mm、破線よりも細かい点線は Ll =40mm、太い実線は Ll = 50m mである。
[0056] この図 7の (a)、 (b)から、 Ll = 10mmについては、ストロークが 15mm〜25mm程 度の圧壊初期において荷重低下が認められ、衝撃エネルギー吸収性能が低下する 。これは、バンパー側厚板部 64が短いため、僅かなストローク(15mm程度)で薄板 部 60が座屈を開始するためと考えられる。一方、 Ll = 50mmでは、ストロークが 50
mm程度以下の圧壊初期にお 、ては良好な衝撃エネルギー吸収性能が得られるも のの、 50mmを超えると荷重が低下し、 Ll =40mmでは、ストロークが 100mm程度 以下の圧壊前半では良好な衝撃エネルギー吸収性能が得られるものの、 100mmを 超えると荷重が低下し、何れも所定の衝撃エネルギー吸収性能が得られない。これ は、荷重入力方向が軸方向から 20° 傾斜しているため、長さ寸法 L1が長くなると本 体部 52が途中で折れ曲がってしまうためである。したがって、 10mm<LK40mm ( = 0. 20 X L)の範囲内が適当で、 Ll = 20mm〜30mmの範囲が特に望ましい。
[0057] 次に、本体部をパイプ部材およびリング部材を用いて構成した実施例を説明する。
図 8に示すクラッシュボックス 150は、前記クラッシュボックス 50と同様に図 11のクラ ッシュボックス 14Rの代わりにサイドメンバー 12Rとバンパービーム 10との間に配設さ れて使用されるもので、本発明の車両用衝撃吸収部材に相当する。このクラッシュボ ックス 150は、筒形状の本体部 152と、その本体部 152の軸方向の両端部にそれぞ れ一体的に溶接固定された一対の取付プレート 154、 156とを備えており、図 1にお けるクラッシュボックス 50と同様に、本体部 152の軸心が車両の前後方向と略平行と なる姿勢でサイドメンバ 12Rとバンパービーム 10との間に配設され、取付プレート 15 4、 156を介して図示しないボルト等によりそれ等のサイドメンバー 12R、バンパービ ーム 10に一体的に固定される。
[0058] 上記本体部 152の軸方向の両端縁のうちサイドメンバー 12R側すなわち取付プレ ート 154側の端縁は、本体部 152の軸心に対して直角で、取付プレート 154もその端 縁の全周に亘つて密着するように軸心に対して略直角に設けられており、サイドメン バー 12Rの前端面に密着するように固設される。一方、バンパービーム 10側すなわ ち取付プレート 156側の端縁は、バンパービーム 10の形状に対応して、バンパービ ーム 10の端部に向かうに従って車体側へ後退するように、本体部 152の軸心(車両 の前後方向)に対して直角な方向から傾斜させられているとともに、取付プレート 156 もその端縁の全周に亘つて密着するように本体部 152の軸心に対して傾斜するよう に設けられており、バンパービーム 10に密着するように固設されている。この傾斜角 度は、バンパービーム 10の形状に合わせて本実施例では約 10° 程度とされている 。そして、車両前方力も衝撃が加えられて圧縮荷重を受けると、前記クラッシュボック
ス 14Rと同様に、図 11の (c)に示すように軸方向に蛇腹状に圧壊させられ、この時の 変形で衝撃エネルギーを吸収し、サイドメンバー 12R等の車両の構造部材にカ卩えら れる衝撃を緩和する。
[0059] 図 8の (a)は本体部 152の斜視図で、(b)は前記図 2に相当する図で片側の側壁部 分の縦断面図、 (c)は本体部 152の軸心に対して直角な断面形状を示す図であり、 この本体部 152は、軸方向の中間部を構成しているとともに板厚が 1. 4mmよりも薄 くて本実施例では約 1. 2mmの薄板部 160と、軸方向において薄板部 160の両側に 一体的に設けられるとともに板厚が 1. 4mm以上で本実施例では約 1. 6mmの一対 の厚板部 162、 164とを備えている。図 8の (b)力も明らかなように、上記薄板部 160 は筒状の単一のパイプ部材 170にて構成されている一方、厚板部 162、 164は、そ のパイプ部材 170の両端部の外周側に一体的に嵌合された筒状のリング部材 172、 174を含んで構成されている。一対の厚板部 162、 164のうちバンパービーム 10側 に位置するバンパー側厚板部 164の長さ寸法、すなわちリング部材 174の長さ寸法 L1は、 10mm<Llく 40mmの範囲内で、サイドメンバー 12R側に位置する車体側 厚板部 162の長さ寸法、すなわちリング部材 172の長さ寸法 L2は、本体部 152の全 長を Lとした時、 5mm≤L2く 0. 15 X Lの範囲内とされている。
[0060] 本体部 152はまた、図 8(c)力も明らかなように、基本断面形状が扁平な八角形 (長 方形の 4つの角部に平面取りを施した形状)で、その断面の長軸方向と略平行な 2つ の長辺(図 8(c)における左右の両辺)を有するとともに、その 2つの長辺の中央部分 には、長軸に対して対称的に一対の凹溝 176が筒形状の軸方向(図 8(c)の紙面に 対して垂直方向)に設けられ、全体として 8の字形状乃至瓢箪形状を成している。こ のようにすれば剛性が高くなり、薄板部 160の肉厚が 1. 2mm程度であっても所定の 衝撃エネルギー吸収性能が得られるようになり、軽量ィ匕を図ることができる。なお、図
8(c)の上下方向は、車両への配設状態における上下方向と同じである。
[0061] 本実施例の本体部 152は、例えば図 9に示すようにして製造される。図 9の (a)は、 肉厚が約 1. 2mmの円筒形状のパイプ素材 180の外周側に肉厚が約 0. 4mmで所 定長さ(前記長さ寸法 L2、 L1の 2倍)の円筒形状のリング素材 182、 184を前記全長 Lの間隔(中心間距離)で嵌合して 2重構造としたものである。そして、液圧成形により
パイプ素材 180の内側に液圧を作用させることにより、そのパイプ素材 180を外周側 へ塑性変形させて図示しない雌型に密着させると、 (b)に示すようにパイプ素材 180 力 Sリング素材 182、 184と共に所定の断面形状に成形され、互いに密着させられると ともに、リング素材 182、 184がパイプ素材 180の外周面に埋め込まれるように一体 的に締結される。この時、必要に応じて軸方向に圧縮応力或いは引張力を作用させ ながら成形することもできる。また、本実施例では目的とする全長寸法 Lよりも十分に 長いパイプ素材 180が用いられるとともに、リング素材 182、 184が全長 Lの間隔で 多数配置されており、そのリング素材 182、 184の各々の中央で切断することにより、 (c)に示すように前記パイプ部材 170およびリング部材 172、 174から成る多数の本 体部 152が同時に成形カ卩ェされる。なお、ノイブ素材 180およびリング素材 182、 1 84の肉厚は、厳密には液圧成形後の状態において薄板部 160や厚板部 162、 164 が目的とする板厚となるように定められる。
[0062] 図 10は、上記パイプ素材 180およびリング素材 182、 184を用いて製造される本体 部の別の例を説明する図で、 (a)は斜視図、 (b)は図 8の (c)に対応する断面図である 。この本体部 190は、基本的には前記本体部 152と同様に、パイプ部材 170 (パイプ 素材 180)のみで構成されている中間部分の薄板部 160と、そのパイプ部材 170の 両端部にリング部材 172、 174 (リング素材 182、 184)が嵌合された厚板部 162、 16 4とから構成されている力 扁平な八角形断面の両側の 2つの長辺(図 10(b)におけ る左右の両辺)には、その断面の長軸に対して対称的に 2対の凹溝 192、 194がそ れぞれ筒形状の軸方向(図 10(b)の紙面に対して垂直方向)に設けられている。この 場合には、 2対の凹溝 192、 194により剛性が更に高くなり、所定の衝撃エネルギー 吸収性能を確保しつつパイプ部材 170の肉厚を更に薄くして軽量ィ匕を図ることがで きる。
[0063] そして、このような本体部 152、 190は、厚板部 162、 164の開口端縁がそれぞれ 全周に亘つて前記取付プレート 154、 156に突き当てられた状態で、その周方向に アーク溶接が施されることにより、取付プレート 154、 156に対して一体的に溶接固定 されている。アーク溶接は、外周側に位置する前記リング部材 172、 174に対して施 され、それ等のリング部材 172、 174を介してパイプ部材 170が取付プレート 154、 1
56に対して所定の取付強度で固定されることになる。アーク溶接によりパイプ部材 1 70とリング部材 172、 174とが溶接固定されるようになっていても良いが、前記液圧 成形による塑性変形でパイプ部材 170 (パイプ素材 180)がリング部材 172、 174 (パ ィプ素材 182、 184)に固定されているだけでも良い。
[0064] このようなクラッシュボックス 150においては、本体部 152、 190が、筒状のパイプ部 材 170のみで構成されて ヽる薄板部 160と、そのパイプ部材 170の両端部に所定長 さの筒状のリング部材 172、 174がそれぞれ一体的に嵌合されて 2重構造とされた一 対の厚板部 162、 164とから成り、その厚板部 162、 164の開口端縁が、それぞれ取 付プレート 154、 156に突き当てられた状態で周方向にアーク溶接が施されることに より一体的にその取付プレート 154、 156に溶接固定されているため、軸心まわりの 強度が略均一で安定した衝撃エネルギー吸収性能が得られる。
[0065] また、薄板部 160の肉厚が 1. 4mmより薄くても、厚板部 162、 164を介して取付プ レート 154、 156に対して良好に溶接固定することができる。これにより、例えば図 8(c )や図 10(b)に示すように断面形状を工夫することにより、所定の衝撃エネルギー吸 収性能を維持しつつ、薄板部 160を構成するパイプ部材 170の肉厚を 1. 4mmより も薄くして一層の軽量ィ匕を図ることができるとともに、低速衝突時における車両損傷 の低減など低荷重での衝撃エネルギー吸収を目的として肉厚を薄くする場合に、 1. 4mmよりも薄くしてより低荷重でも圧壊して衝撃エネルギー吸収作用が得られるよう にすることも可能である。
[0066] 一方、上記薄板部 160は筒状のパイプ部材 170にて構成されており、そのパイプ 部材 170の両端部にリング部材 172、 174がそれぞれ一体的に嵌合されることにより 一対の厚板部 162、 164が設けられているため、前記クラッシュボックス 50のように一 対の半割れ体 78、 80、または 90の両側部を重ね合わせてスポット溶接する場合に 比較して、スポット溶接のための重ね代が不用であるとともに製造工数が低減され、ク ラッシュボックス 150が軽量で且つ安価に構成される。
[0067] また、本実施例では液圧成形を用いて本体部 152が成形されるため、機械式プレ スで成形する場合に比較して、図 8(c)や図 10(b)に示す所定の異形断面を有すると ともに両端部 (厚板部 162、 164)が 2重構造とされた本体部 152、 190を、広く巿販
されている円筒状のパイプ素材 180およびリング素材 182、 184を用いて高い精度 で簡単且つ安価に製造できる。
[0068] また、本実施例では、一対の厚板部 162、 164のうちサイドメンバー 12R側に位置 する車体側厚板部 162の長さ寸法 L2が 5mm以上であるため、アーク溶接を良好に 行うことができる。また、その車体側厚板部 162の長さ寸法 L2は 0. 15 X Lよりも短い ため、その厚板部 162の存在に拘らず衝撃エネルギー吸収作用が得られる圧壊長さ (クラッシュストローク)の減少が抑制される。
[0069] また、本実施例では、一対の厚板部 162、 164のうちバンパービーム 10側に位置 するバンパー側厚板部 164の長さ寸法 L 1が 10mmより長いため、アーク溶接を良好 に行うことができるとともに、圧壊初期においても良好な衝撃エネルギー吸収性能が 得られる。また、そのバンパー側厚板部 164の長さ寸法 L1は 40mmよりも短いため、 荷重入力方向が軸方向から 20° 程度傾斜している場合でも、本体部 152、 190が 途中で折れ曲がる (倒れる)ことなぐ最後まで蛇腹状に圧壊して優れた衝撃エネル ギー吸収性能が得られる。
[0070] また、本実施例では、本体部 152 (190)の軸方向の両端縁のうちサイドメンバー 12 R側、すなわち取付プレート 154側の端縁は軸心に対して略直角である力 パンパ 一ビーム 10側の端縁は、そのバンパービーム 10の端部形状に倣って車体側へ後退 するように軸心に対して直角な方向力も傾斜させられているため、バンパービーム 10 の端部を車体側へ後退させて自動車のコーナー部分の丸みを大きくするなど形状の 自由度が高くなる。
[0071] なお、上記本体部 152を有するクラッシュボックス 150について、前記図 5と同じ試 験方法で衝撃エネルギー吸収特性を調べたところ、前記図 6、図 7と略同様の結果が 得られた。
[0072] 以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一 実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態 様で実施することができる。
産業上の利用可能性
[0073] 本発明の車両用衝撃吸収部材は、車両のサイドメンバーとバンパービームとの間
に配設され、車両前方カゝら衝撃が加えられて圧縮荷重を受けると、軸方向に蛇腹状 に圧壊させられて衝撃エネルギーを吸収することにより、車体に対する衝撃を軽減で きる。
Claims
[1] 筒形状を成しているとともに車両のサイドメンバーとバンパービームとの間に配設さ れ、圧縮荷重を受けることにより軸方向に蛇腹状に圧壊させられて衝撃エネルギーを 吸収する車両用衝撃吸収部材であって、
筒形状の本体部と、該本体部の軸方向の両端部にそれぞれ溶接固定される一対 の取付プレートとを備えているとともに、
前記本体部は、板厚が 1. 4mmよりも薄くて前記軸方向の中間部分を構成している 薄板部と、板厚が 1. 4mm以上で、前記軸方向において前記薄板部の両側に一体 的に設けられ、それぞれ前記取付プレートに突き当てられた状態でアーク溶接により 該取付プレートに一体的に溶接固定される一対の厚板部とを有する
ことを特徴とする車両用衝撃吸収部材。
[2] 前記薄板部は、板厚が 1. 4mmよりも薄い薄板材にて構成されており、
前記厚板部は、板厚が 1. 4mm以上で、前記軸方向において前記薄板材の両側 に一体的に設けられた一対の厚板材にて構成されている
ことを特徴とする請求項 1に記載の車両用衝撃吸収部材。
[3] 前記本体部は、前記筒形状を軸方向と略平行に 2分割した断面が略 U字形状の一 対の半割れ体から成り、該一対の半割れ体の開口側が互いに重ね合わされ、且つ 該重ね合わされた両側部がそれぞれ一体的に溶接接合されたものである
ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の車両用衝撃吸収部材。
[4] 前記本体部は、筒状のパイプ部材と該パイプ部材の両端部にそれぞれ嵌合された 所定長さのリング部材とから構成されており、
前記パイプ部材に前記リング部材が嵌合された両端部の 2重構造の部分が前記厚 板部で、軸方向にお!、て該厚板部の内側に位置して前記パイプ部材のみ力 成る 部分が薄板部である
ことを特徴とする請求項 1に記載の車両用衝撃吸収部材。
[5] 前記パイプ部材を構成する筒状のパイプ素材の外周側に前記リング部材を構成す る筒状のリング素材が嵌合された状態で液圧成形が施され、該パイプ素材が外周側 へ塑性変性させられることにより、該リング素材と該パイプ素材とが密着状態で一体
的に締結され且つ所定の断面形状とされることにより、前記パイプ部材に前記リング 部材がー体的に嵌合された前記本体部が構成されている
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。
[6] 前記一対の厚板部のうち前記サイドメンバー側に位置する車体側厚板部の長さ寸 法 L2は、前記本体部の全長を Lとした時、 5mm≤L2< 0. 15 X Lの範囲内である ことを特徴とする請求項 1〜5の何れか 1項に記載の車両用衝撃吸収部材。
[7] 前記一対の厚板部のうち前記バンパービーム側に位置するバンパー側厚板部の 長さ寸法 L1は、 10mmく L1く 40mmの範囲内である
ことを特徴とする請求項 1〜6の何れか 1項に記載の車両用衝撃吸収部材。
[8] 前記本体部は、六角形以上の扁平な多角形の基本断面形状から成り、該断面の 長軸方向と略平行な 2つの長辺を有するとともに、
該 2つの長辺には、各々一つ以上の凹溝が前記筒形状の軸方向に設けられている ことを特徴とする請求項 1〜7の何れか 1項に記載の車両用衝撃吸収部材。
[9] 前記基本断面形状は扁平な八角形で、該断面の長軸方向と略平行な 2つの長辺 には、該長軸に対して対称的に一対以上の凹溝が設けられている
ことを特徴とする請求項 8に記載の車両用衝撃吸収部材。
[10] 前記本体部の軸方向の両端縁のうち前記サイドメンバー側の端縁は軸心に対して 略直角であるが、前記バンパービーム側の端縁は、該バンパービームの端部に向か うに従って車体側へ後退するように軸心に対して直角な方向から傾斜させられている ことを特徴とする請求項 1〜9の何れか 1項に記載の車両用衝撃吸収部材。
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