WO2017163502A1

WO2017163502A1 - クラッシュボックスおよびその製造方法

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Publication number: WO2017163502A1
Application number: PCT/JP2016/086691
Authority: WO
Inventors: 孝信金子; 貴文林; 克彦中條; 北　恭一; 正保　順; 環大林; 恭輔松井
Original assignee: アイシン精機株式会社; アイシン軽金属株式会社
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-09-28
Also published as: US20190111873A1; JP2017171202A; JP6681761B2; US10661741B2; EP3434533A1; EP3434533B1; EP3434533A4

Abstract

クラッシュボックスは、車両の内外方向に配置される２つの部材の一方に取り付けられる台座部と、台座部から立ち上がる基端部と基端部から延びて底部をなす先端壁が２つの部材の他方に取り付けられる延在部とを有し延在部の側壁が基端部の側壁よりも厚みが小さくなるよう台座部と一体成形された有底の筒状部と、を備えるものである。

Description

クラッシュボックスおよびその製造方法

　本発明は、車両の衝突時に変形して衝突エネルギを吸収するクラッシュボックスおよびその製造方法に関する。

　従来、この種のクラッシュボックスとしては、車両の前方に設けられるバンパリインフォースメントと、車両の側方に設けられる中空のサイドメンバ（サイドフレーム）との間に設けられ、車両の衝突時に変形することで衝突エネルギを吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のクラッシュボックスは、鋼板を深絞りすることにより、先端が底付きで開口端の外周にフランジを有する筒状体に形成されており、先端の底部がバンパリインフォースメントに固定されると共にフランジがサイドメンバの開口端の外周に設けられた取付部に固定されている。また、筒状体の開口端からフランジまでは、バンパリインフォース側に谷状にカールした反転部として形成されている。このクラッシュボックスは、車両の衝突時には、反転部を起点として筒状体がサイドメンバ内に入り込んでいくようにターニング変形することで、衝突エネルギを吸収している。

特開２００３－３１２４０１号公報

　上述したクラッシュボックスでは、車両の衝突時に、筒状体をサイドフレーム内に入り込ませるような正面方向の衝突力が生じた場合には、筒状体のターニング変形により衝突エネルギを適切に吸収することができる。しかしながら、車両の衝突時に生じる衝突力は、様々な方向となることが想定されるところ、斜め方向の衝突力が生じると、筒状体が横方向に折れ曲がりサイドフレーム内に入り込み難いものとなる場合がある。その場合、ターニング変形による衝突エネルギの吸収が十分にできない可能性がある。

　本発明のクラッシュボックスは、衝突エネルギをより適切に吸収することを主目的とする。

　本発明のクラッシュボックスは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

　本発明のクラッシュボックスは、
　車両の内外方向に配置される２つの部材の一方に取り付けられる台座部と、
　前記台座部から立ち上がる基端部と、前記基端部から延びて底部をなす先端壁が前記２つの部材の他方に取り付けられる延在部と、を有し、前記延在部の側壁が前記基端部の側壁よりも厚みが小さくなるよう前記台座部と一体成形された有底の筒状部と、
　を備えることを要旨とする。

　本発明のクラッシュボックスは、車両の内外方向に配置される２つの部材の一方に取り付けられる台座部と、台座部から立ち上がる基端部と基端部から延びて底部をなす先端壁が２つの部材の他方に取り付けられる延在部とを有する筒状部とが、一体成形されている。また、筒状部は、延在部の側壁が基端部の側壁よりも厚みが小さくなるよう形成されている。これにより、延在部よりも基端部の剛性を高めることができるから、従来よりも広範囲の衝突に対して延在部の変形（潰れ）を促して、衝突エネルギを吸収することができる。また、このような筒状部内で厚みの異なるクラッシュボックスが一体成形されたものとするから、強度の低い接合部分が生じるのを防止して、車両の衝突時にクラッシュボックスが接合部分で折損するのを抑制することができる。この結果、車両の衝突時の衝突エネルギをより適切に吸収することができる。なお、例えば、車両の内外方向に配置される２つの部材の一方は、車両の側方に設けられるサイドメンバとすることができ、他方は、車両の前方に設けられるバンパリインフォースメントとすることができる。また、延在部は、基端部の立ち上がり方向と同方向に延びるものとすることができる。

　また、本発明のクラッシュボックスにおいて、前記筒状部は、前記基端部が前記延在部側から前記台座部側に向かうにつれて外径が大きくなるよう形成されているものとすることもできる。こうすれば、基端部の剛性をさらに高めることができ、相対的に延在部が変形し易いものとすることができるから、衝突エネルギをさらに適切に吸収することができる。

　また、本発明のクラッシュボックスにおいて、前記先端壁と、前記台座部とは、前記延在部の側壁よりも厚みが大きくなるよう形成されているものとすることもできる。こうすれば、車両の構成部材に取り付けられる先端壁や台座部の剛性を高めることができ、相対的に延在部が変形し易いものとすることができる。このため、車両の衝突時に車両の部材に取り付けられている箇所で意図しない変形が生じるのを防止して、衝突エネルギをさらに適切に吸収することができる。

　また、本発明のクラッシュボックスにおいて、前記筒状部は、前記延在部の側壁に凹みが形成されているものとすることもできる。こうすれば、車両の衝突時に凹みを起点として延在部の変形を引き起こすことができるから、延在部をさらに変形し易いものとすることができる。

　本発明のクラッシュボックスの製造方法は、
　一枚の金属板から台座部と前記台座部から立ち上がる有底の筒状部とを一体成形するよう深絞り加工を行う工程と、
　前記深絞り加工で成形された前記筒状部において、前記台座部側における側壁の厚みよりも前記底側における側壁の厚みが小さくなるようしごき加工を行う工程と、
　を含むことを要旨とする。

　本発明のクラッシュボックスの製造方法では、一枚の金属板から台座部と台座部から立ち上がる有底の筒状部とを一体成形するよう深絞り加工を行う工程と、深絞り加工で成形された筒状部において台座部側における側壁の厚みよりも底側における側壁の厚みが小さくなるようしごき加工を行う工程と、を含む。しごき加工により筒状部における底側の部分が側壁の厚みの小さな延在部として形成されると共に台座部側の部分が側壁の厚みの大きな基端部として形成され、底側の延在部よりも台座部側の基端部の剛性を高めることができるから、従来よりも広範囲の衝突に対して底側の延在部の変形（潰れ）を促して、衝突エネルギを吸収することができる。また、このような筒状部内で厚みの異なるクラッシュボックスを一枚の金属板から一体成形するから、強度の低い接合部分が生じるのを防止して、車両の衝突時にクラッシュボックスが接合部分で折損するのを抑制することができる。これにより、車両の衝突時の衝突エネルギをより適切に吸収するクラッシュボックスを、複雑な加工工程を経ることなく製造することができる。

本発明の一実施例としてのクラッシュボックス１０を含むバンパ装置１の外観を示す外観図である。クラッシュボックス１０の外観斜視図である。図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。

　本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

　図１は本発明の一実施例としてのクラッシュボックス１０を含むバンパ装置１の外観を示す外観図であり、図２はクラッシュボックス１０の外観斜視図であり、図３は図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。なお、以下の説明中の前後、左右、上下方向は、図１、図２に示す通りとする。

　実施例のバンパ装置１は、図１に示すように、車両の前方に幅方向（左右方向）に沿って設けられるバンパリインフォースメント２と、車両の側方に前後方向に沿って設けられるサイドメンバ４と、バンパリインフォースメント２の後面とサイドメンバ４の前面との間に設けられ車両の衝突時に変形することで衝突エネルギを吸収するクラッシュボックス１０と、を備える。クラッシュボックス１０は、左右に１つずつ設けられており、各クラッシュボックス１０は、同じ構造であるため特に区別することなく説明する。

　クラッシュボックス１０は、図２、図３に示すように、挿通孔１２ａが四隅に形成された矩形平板状の台座部１２と、台座部１２から立ち上がる中空の筒状部１３とが、一体成形された部材である。台座部１２は、挿通孔１２ａに挿通されたボルトがサイドメンバ４に形成された雌ネジ孔に締結されることで、サイドメンバ４に固定される。また、筒状部１３は、台座部１２から略円錐台状に立ち上がる円錐台部１４と、円錐台部１４の立ち上がり方向と同方向（前方）に円錐台部１４から円筒状に延びる円筒部１６と、を備え、有底の筒状に形成されている。

　筒状部１３の円錐台部１４は、台座部１２側から円筒部１６側に向かうにつれて外径が小さくなっている（円筒部１６側から台座部１２側へ向かうにつれて外径が大きくなっている）。円筒部１６の底部をなす先端壁１８には、雌ネジ孔としての２つの締結孔１８ａが形成されている。先端壁１８は、バンパリインフォースメント２に形成された挿通孔に挿通されたボルトが先端壁１８の締結孔１８ａに締結されることで、バンパリインフォースメント２に固定される。また、円筒部１６は、側壁に複数の凹み１６ａが形成されている。なお、図３では、凹み１６ａの図示を省略した。

　クラッシュボックス１０は、図３に示すように、円筒部１６の側壁の厚みｔ１が、円錐台部１４の側壁の厚みｔ２よりも小さいものとなっている。また、実施例では、円筒部１６の先端壁１８の厚みｔ３と、台座部１２の厚みｔ４とが、いずれも円錐台部１４の厚みｔ２と同等の厚みとなっている。即ち、円筒部１６の先端壁１８の厚みｔ３と、台座部１２の厚みｔ４とが、円筒部１６の側壁の厚みｔ１よりも大きいものとなっている。

　ここで、図４Ａ～図４Ｅは、クラッシュボックス１０を製造する様子を示す説明図である。本実施例のクラッシュボックス１０は、素材である一枚の金属板Ｐ（図４Ａ）に対し、深絞り加工を行う深絞り工程と、しごき加工を行うしごき工程とを経て、一体的に形成されるものである。金属板Ｐとしては、例えばＳＰＣＤなどの冷間圧延鋼板を用いることができる。

　深絞り工程では、複数段階に亘る深絞り加工が行われる。図４Ａ～図４Ｅでは、一例として図４Ｂ～図４Ｄの３段階の深絞り加工を示すが、１段階としたり、２段階あるいは４段階以上の複数段階としたりしてもよい。各段階では、いずれも図示しないダイスとパンチとを用いて所定の形状となるよう深絞り加工が行われる。例えば、図４Ｂの第１段階では、金属板Ｐから大径の底付き円筒状のワーク１０Ａが形成される。図４Ｃの第２段階では、円筒状の部分の外径を小さくして深さ（高さ）を高くしたワーク１０Ｂが形成される。図４Ｄの第３段階では、円筒状の部分を円筒部１６に相当する部分の外径と円錐台部１４に相当する部分の外径とに分けた段付き円筒状のワーク１０Ｃが形成される。なお、段階が進むにつれて小さな径のパンチを用いて深絞り加工が行われる。

　こうして深絞り加工により形成されたワーク１０Ｃに対し、図４Ｅでは筒状部に相当する部分のうち先端側（底側）の側壁の厚みを小さくするしごき加工が行われる。図４Ｅにおいても、図示しないダイスとパンチとを用いて、円筒部１６に相当する部分の側壁の厚みが所定の厚み（厚みｔ１）まで薄くなると共に所定の高さまで延びるようにしごき加工が行われる。また、しごき加工が行われたワーク１０Ｄに対し、図示は省略するが、円錐台部１４に相当する部分の径を押し広げて円錐台部１４の形状を形成し、フランジ部分をレーザ加工によりトリミングしてから縁部を曲げることにより台座部１２の形状を形成する。さらに、円筒部１６に相当する部分の側壁に複数の凹み１６ａを形成したり、台座部１２に挿通孔１２ａを形成したり、筒状部１３の先端壁１８に締結孔１８ａを形成したりすることにより、クラッシュボックス１０が完成する。

　次に、実施例のクラッシュボックス１０が車両の衝突などにより変形する様子を説明する。図５Ａ～図５Ｆは、クラッシュボックス１０が変形する様子を示す説明図である。図示するように、衝突によりバンパリインフォースメント２がサイドメンバ４側に押し込まれると、クラッシュボックス１０は、円錐台部１４よりも厚みが小さいために剛性の低い円筒部１６から潰れ始める（変形し始める）ものとなる（図５Ａ～図５Ｃ）。また、上述したように、先端壁１８の厚みｔ３や台座部１２の厚みｔ４は、円筒部１６の厚みｔ１よりも厚く、剛性が高いため、円筒部１６よりも変形の度合いが小さなものとなっている。そして、円筒部１６が殆ど潰れると（図５Ｄ）、円錐台部１４が潰れ始めるものとなる（図５Ｅ，図５Ｆ）。クラッシュボックス１０は、一体成形されており、強度の低い接合部分がないため、接合部分などの強度の低い部分で意図しない折損が生じることがない。また、円錐台部１４よりも円筒部１６の厚みを小さくすることで、円筒部１６の変形を促すことができる。なお、図５Ａ～図５Ｆでは、バンパリインフォースメント２が傾くことなくサイドメンバ４側に平行に押し込まれる様子を示しているが、バンパリインフォースメント２が傾きながら押し込まれる場合であっても、衝突荷重が円筒部１６に作用して円筒部１６から変形し始めるものとなる。したがって、比較的広範囲の衝突方向に対して円筒部１６の変形（潰れ）を促して、衝突エネルギを吸収することができる。

　以上説明した本実施例のクラッシュボックス１０は、サイドメンバ４に取り付けられる台座部１２と、台座部１２から立ち上がる円錐台部１４と円錐台部１４から延びて先端壁１８がバンパリインフォースメント２に取り付けられる円筒部１６とを有する筒状部１３とが、一体成形されている。また、筒状部１３は、円筒部１６の側壁が円錐台部１４の側壁よりも厚みが小さくなるよう形成されている。これにより、円筒部１６よりも円錐台部
１４の剛性を高めることができるから、比較的広範囲の衝突方向に対して円筒部１６の変形（潰れ）を促して、衝突エネルギを吸収することができる。また、このようなクラッシュボックス１０が一体成形されているから、車両の衝突時に意図しない箇所でクラッシュボックス１０が折損するのを抑制することができる。この結果、車両の衝突時の衝突エネルギをより適切に吸収することができる。

　また、筒状部１３は、円錐台部１４が円筒部１６側から台座部１２側に向かうにつれて外径が大きくなるよう形成されており、円錐台部１４の剛性を高めて円筒部１６が変形し易いものとすることができるから、衝突エネルギをさらに適切に吸収することができる。

　また、円筒部１６の先端壁１８と、台座部１２とは、円筒部１６の側壁よりも厚みが大きくなるよう形成されているため、サイドメンバ４やバンパリインフォースメント２への取り付け箇所の剛性を高めることができる。このため、車両の衝突時にサイドメンバ４やバンパリインフォースメント２への取り付け箇所で意図しない変形が生じるのを防止して、衝突エネルギをさらに適切に吸収することができる。

　また、筒状部１３は、円筒部１６の側壁に凹み１６ａが形成されており、車両の衝突時に凹み１６ａを起点として円筒部１６の変形を引き起こすことができるから、円筒部１６をさらに変形し易いものとすることができる。

　また、本実施例では、一枚の金属板から台座部１２と筒状部１３とに相当する部分を一体成形するよう深絞り加工を行う工程と、深絞り加工で成形された筒状部１３に相当する部分において台座部側における側壁の厚みよりも先端側における側壁の厚みが小さくなるようしごき加工を行う工程と、を含む製造方法により、上述した効果を奏するクラッシュボックス１０を比較的簡易な加工で製造することができる。

　実施例のクラッシュボックス１０では、円錐台部１４が台座部１２から略円錐台状に立ち上がるものとしたが、これに限られず、円錐台部１４が台座部１２から角錐台状（例えば四角錐台状など）に立ち上がるものなどとしてもよい。また、円錐台部１４が、円筒部１６側から台座部１２側へ向かうにつれて外径が大きくなるものとしたが、これに限られず、略一定の外径で立ち上がるもの（例えば円筒状や角筒状など）としてもよい。また、このようにする場合、円錐台部１４の外径を円筒部１６よりも大きくして筒状部１３を段付き円筒状とするものとしてもよい。

　実施例のクラッシュボックス１０では、先端壁１８の厚みｔ３と、台座部１２の厚みｔ４とは、円錐台部１４の厚みｔ２と同等の厚みとすることで円筒部１６の側壁の厚みｔ１よりも大きな厚みに形成されているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、先端壁１８の厚みｔ３と、台座部１２の厚みｔ４とは、円錐台部１４の厚みｔ２よりも大きな厚みに形成されているものとしてもよいし、円錐台部１４の厚みｔ２よりも小さく円筒部１６の側壁の厚みｔ１よりも大きな厚みに形成されているものとしてもよい。あるいは、先端壁１８の厚みｔ３と、台座部１２の厚みｔ４とのうち少なくともいずれか一方が、円筒部１６の側壁の厚みｔ１と同等の厚みに形成されているものなどとしてもよい。

　実施例のクラッシュボックス１０では、筒状部１３の円筒部１６の側壁に複数の凹み１６ａが形成されているものとしたが、これに限られず、一つの凹み１６ａが形成されているものとしてもよい。あるいは、このような凹み１６ａが形成されていないものとしてもよい。

　実施例のクラッシュボックス１０は、深絞り加工を行う工程と、しごき加工を行う工程とを含む製造方法により製造されるものとしたが、これに限られず、後方押し出し加工や
機械加工などの他の加工を含む製造方法により製造されるものとしてもよい。

　実施例のクラッシュボックス１０は、サイドメンバ４に台座部１２が取り付けられる（固定される）と共にバンパリインフォースメント２に先端壁１８が取り付けられる（固定される）ものとしたが、これに限られず、車両の内外方向に配置される２つの部材間のうち一方に台座部１２が取り付けられ他方に先端壁１８が取り付けられるものであればよい。また、クラッシュボックス１０がボルトで取り付けられるものに限られず、溶接など他の方法で取り付けられるものとしてもよい。

　実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、クラッシュボックス１０が「クラッシュボックス」に相当し、台座部１２が「台座部」に相当し、円錐台部１４が「基端部」に相当し、円筒部１６が「延在部」に相当し、筒状部１３が「筒状部」に相当する。また、凹み１６ａが「凹み」に相当する。

　なお、実施例の主要な要素と発明の概要の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が発明の概要の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、発明の概要の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、発明の概要の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は発明の概要の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

　以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

　本発明は、クラッシュボックスの製造産業などに利用可能である。

Claims

　車両の内外方向に配置される２つの部材の一方に取り付けられる台座部と、
　前記台座部から立ち上がる基端部と、前記基端部から延びて底部をなす先端壁が前記２つの部材の他方に取り付けられる延在部と、を有し、前記延在部の側壁が前記基端部の側壁よりも厚みが小さくなるよう前記台座部と一体成形された有底の筒状部と、
　を備えるクラッシュボックス。
　請求項１に記載のクラッシュボックスであって、
　前記筒状部は、前記基端部が前記延在部側から前記台座部側に向かうにつれて外径が大きくなるよう形成されている
　クラッシュボックス。
　請求項１または２に記載のクラッシュボックスであって、
　前記先端壁と、前記台座部とは、前記延在部の側壁よりも厚みが大きくなるよう形成されている
　クラッシュボックス。
　請求項１から３のいずれか１項に記載のクラッシュボックスであって、
　前記筒状部は、前記延在部の側壁に凹みが形成されている
　クラッシュボックス。
　一枚の金属板から台座部と前記台座部から立ち上がる有底の筒状部とを一体成形するよう深絞り加工を行う工程と、
　前記深絞り加工で成形された前記筒状部において、前記台座部側における側壁の厚みよりも前記底側における側壁の厚みが小さくなるようしごき加工を行う工程と、
　を含むクラッシュボックスの製造方法。