JP2011051581A - Crash box and automobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クラッシュボックス及び自動車車体に関し、具体的には、その軸方向に対して平行な方向のみならず斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力されても、連続的に安定して蛇腹状に塑性座屈変形することができ、これにより、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を有するクラッシュボックス及び、このクラッシュボックスを備える自動車車体に関する。 The present invention relates to a crash box and an automobile body, and more specifically, even if an impact load due to a collision from an oblique direction as well as a direction parallel to the axial direction is input, it is continuously stable and bellows-like. The present invention relates to a crash box having an excellent shock absorption characteristic against oblique collision, that is, a high shock absorption energy absorption amount, and an automobile body including the crash box.
自動車の車体は、一般的に、フロントサイドメンバーやサイドシル、さらにはリアサイドメンバーといった筒体からなる強度部材を車体の要所に前後方向へ向けて配置したモノコック構造を有する。そして、衝突事故の際には、衝突により負荷される衝撃エネルギーを、これらの強度部材を衝撃吸収部材として利用して吸収することによって、乗員の安全を図っている。 A vehicle body of an automobile generally has a monocoque structure in which strength members made of a cylindrical body such as a front side member, a side sill, and a rear side member are arranged in a front-rear direction at important points of the vehicle body. And in the case of a collision accident, the safety | security of a passenger | crew is aimed at by absorbing the impact energy loaded by a collision using these intensity | strength members as an impact-absorbing member.
近年、衝撃吸収部材の一つとしてクラッシュボックスが用いられる。クラッシュボックスは、例えば、全長が一般的に80〜300mm程度の閉じた横断面形状を有する筒体からなり、バンパーレインフォースを支持しながら、左右のフロントサイドメンバーの先端部や左右のリアサイドメンバーの後端部に脱着自在に装着される。クラッシュボックスは、通常、一つのバンパーレインフォースに対して左右一個ずつ合計二個、車体の前後方向へ向けて配置される。 In recent years, a crash box is used as one of the shock absorbing members. For example, the crash box is composed of a cylindrical body having a closed cross-sectional shape generally having an overall length of about 80 to 300 mm, and supports the bumper reinforcement while the front end members of the left and right front side members and the left and right rear side members are It is detachably attached to the rear end. Usually, two crash boxes are arranged in the front-rear direction of the vehicle body, one for each bumper reinforcement.
クラッシュボックスは、衝突の際、バンパーレインフォースに入力される衝撃荷重によって、ボディシェルをなすフロントサイドメンバーやリアサイドメンバーよりも優先して、蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより衝撃エネルギーを吸収し、これにより、ボディシェルの損傷を防いで軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、サイドメンバー等とともに衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護する。 Crash boxes are impacted by impacts input to the bumper reinforcement at the time of a collision, giving priority to the front side members and rear side members that make up the body shell, and plastic buckling deformation and collapsing. This prevents damage to the body shell and reduces repair costs during light collisions, and effectively absorbs impact energy together with side members to protect the occupant.
筒体であるクラッシュボックスは、例えば、薄鋼板をプレスして成形される半割品である二つの構成部材を溶接することや、中空パイプにハイドロフォーム加工を行うこと、さらにはアルミニウム合金材に熱間押し出しや冷間押し出しを行うこと等によって、所定の形状に製造される。 Crash boxes that are cylindrical bodies are, for example, welded to two components, which are half-finished products formed by pressing thin steel plates, hydroformed to hollow pipes, and further to aluminum alloy materials It is manufactured into a predetermined shape by performing hot extrusion or cold extrusion.
このクラッシュボックスの衝撃吸収特性を高めるために、これまでにも多数の提案がなされている。例えば特許文献1には、直角に交差する4つの同一形状の枝部を有する十字形の横断面形状を備える筒体からなるクラッシュボックスに係る発明が開示され、特許文献2には、等角度で配置された4つのアームを有する断面から構成される中空体からなるクラッシュボックスを備えるバンパービームに係る発明が開示される。
Many proposals have been made so far in order to improve the shock absorption characteristics of the crash box. For example,
本発明者らは、特許文献3により、稜線部を除く外壁に長手方向へ延びる溝を備える筒体からなるクラッシュボックスに係る特許発明を開示した。このクラッシュボックスは、特許文献1、2により開示されるクラッシュボックスよりも衝撃吸収性能を大幅に向上させたものであり、軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重により、フロントサイドメンバーやリアサイドメンバーよりも優先して、軸方向の略全域で蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより、衝撃エネルギーを極めて効率的に吸収することができる。
The present inventors disclosed a patented invention related to a crash box composed of a cylindrical body provided with a groove extending in a longitudinal direction on an outer wall excluding a ridge line portion according to Patent Document 3. This crash box has significantly improved shock absorption performance compared to the crash box disclosed in
自動車の実際の衝突事故では、衝突による衝撃荷重が、クラッシュボックスの蛇腹状の塑性座屈変形の開始の初期から後期に至るまでの間、継続してクラッシュボックスの軸方向へ向けて入力されることはむしろ少なく、クラッシュボックスの軸方向に対して斜め方向へ入力されることが多い。 In an actual automobile crash, the impact load due to the collision is continuously input in the axial direction of the crash box from the beginning to the beginning of the bellows-like plastic buckling deformation of the crash box. This is rather rare, and the input is often made obliquely with respect to the axial direction of the crash box.
図10は、いわゆるオフセット衝突の状況を模式的に示す説明図である。また、図11は、クラッシュボックスへの衝撃荷重の入力方向を模式的に示す説明図である。
図10に矢印で示すように、オフセット衝突の場合には、車体1の前後方向に対して斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力される。また、車対車の衝突事故の場合にも、それぞれの車両のバンパー設置高さの差等に起因して、車高方向に対する斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力される。すなわち、図11に示すように、車体1の前後方向を指向するように配置されるクラッシュボックス2に対して、車幅方向及び/又は車高方向に対して斜め方向から衝撃荷重が入力されることが多い。
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a so-called offset collision situation. Moreover, FIG. 11 is explanatory drawing which shows typically the input direction of the impact load to a crash box.
As indicated by arrows in FIG. 10, in the case of an offset collision, an impact load is input in an oblique direction with respect to the longitudinal direction of the
これに対し、特許文献3により開示したクラッシュボックスは、確かに、その軸方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しては軸方向の略全域で安定して蛇腹状に塑性座屈変形を発生することができるものの、軸方向に対して斜め方向へ向けて衝撃荷重が入力されると、筒体に曲げモーメントが発生するので、この曲げモーメントにより、蛇腹状の塑性座屈変形の途中の時点において筒体全体に曲がり変形を発生し易い。このような曲がり変形が発生すると、それ以降に蛇腹状に塑性座屈変形することが難しくなるので、その分だけ衝撃エネルギーの吸収能が低下する。 On the other hand, the crash box disclosed in Patent Document 3 certainly generates plastic buckling deformation in a bellows shape stably over almost the entire area in the axial direction against an impact load applied in the axial direction. However, if an impact load is input in an oblique direction with respect to the axial direction, a bending moment is generated in the cylindrical body, and this bending moment causes a point in the middle of the bellows-like plastic buckling deformation. In this case, the entire cylinder is easily bent and deformed. When such bending deformation occurs, it becomes difficult to perform plastic buckling deformation in the shape of a bellows thereafter, and thus the impact energy absorption capacity decreases accordingly.
本発明は、対向して配置された一対のコーナー部と、この一対のコーナー部同士を結ぶ線に対して80°以上100°以下の角度で交差して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ四角形の基本横断面形状、望ましくは外側にフランジを有さない四角形の基本横断面形状を備える横断面形状を有する金属製の筒体から構成され、この筒体の軸方向の一方の端部から他方の端部へ向けて衝撃荷重を入力されるクラッシュボックスであって、一対のコーナー部の成す角度(α)は90°以上150°以下であるとともに他の一対のコーナー部の成す角度(β)は30°以上90°以下であり、一対のコーナー部の少なくともいずれか一方のコーナーを挟む二つの辺それぞれに設けられる、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる1又は複数の溝、望ましくは、一対のコーナー部と、他の一対のコーナー部とを除く位置に長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる1又は複数の溝を有するとともに、一方の端部の側における筒体の断面周長は、他方の端部の側におけるこの筒体の断面周長よりも小さいことを特徴とするクラッシュボックスである。
この本発明では、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とは、85°以上95°以下の角度で交差することが望ましく、略直交することがさらに望ましい。
The present invention includes a pair of corner portions disposed opposite to each other, and another pair of corner portions disposed so as to intersect at an angle of 80 ° to 100 ° with respect to a line connecting the pair of corner portions. And having a quadrangular basic cross-sectional shape, preferably a quadrangular basic cross-sectional shape having no quadrangular basic cross-sectional shape, and one axial direction of the cylindrical body. A crash box in which an impact load is input from one end to the other end, and an angle (α) formed by a pair of corners is 90 ° or more and 150 ° or less and the other pair of corners The angle (β) formed is not less than 30 ° and not more than 90 °, and is provided on each of two sides sandwiching at least one of the pair of corner portions, extending in the longitudinal direction and projecting toward the
In the present invention, the line connecting the pair of corner portions and the line connecting the other pair of corner portions preferably intersect at an angle of 85 ° to 95 °, and more preferably approximately orthogonal.
本発明によれば、衝突端側である一方の端部の側における筒体の断面周長が、反衝突端側である他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さいため、衝撃力が筒体に作用したときに衝突端側から確実に筒体の圧壊が進行する。すなわち、この本発明によれば、クラッシュボックスの軸方向に対して平行な方向へ衝撃荷重が入力された場合のみならず、軸方向に対して斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力された場合においても、衝撃荷重を入力された一方の端部から筒体の軸方向の他方の端部へ向けて筒体の圧壊が進行し、筒体が確実に蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収することが可能になる。 According to the present invention, since the cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on the one end side that is the collision end side is smaller than the cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on the other end side that is the anti-collision end side, When the impact force acts on the cylindrical body, the cylindrical body is surely crushed from the collision end side. That is, according to the present invention, not only when an impact load is input in a direction parallel to the axial direction of the crash box, but also when an impact load due to a collision from an oblique direction with respect to the axial direction is input. In this case, the crushing of the cylinder progresses from one end where the impact load is input toward the other end in the axial direction of the cylinder, and the cylinder is effectively buckled and deformed in a bellows shape. It is possible to absorb impact energy.
これらの本発明に係るクラッシュボックスの横断面形状は、一対のコーナー部を通過する線に略対称な形状であること、および/または、他の一対のコーナー部を通過する線に略対称な形状であることが望ましい。 The cross-sectional shape of the crash box according to the present invention is substantially symmetric with respect to a line passing through a pair of corner portions, and / or substantially symmetric with respect to a line passing through another pair of corner portions. It is desirable that
この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度(α)と他の一対のコーナー部の成す角度(β)との差(α−β)が、増加することが望ましい。筒体の他方の端部の側において他の一対のコーナー部が略上下方向へ配置されることにより、上下方向の曲げに対するサイドメンバーの近傍におけるクラッシュボックスの剛性が衝突端側である一方の端部の側よりも高まる。これにより、圧壊中に筒体に生じる上下方向の曲げ変形が抑制されるため、サイドメンバーに伝播される曲げ力が抑制される。さらに、サイドメンバーの断面形状も、クラッシュボックスの反衝突端側である他方の端部の側と同様に上下方向の曲げに対する剛性が高い形状とすることが可能になり、エンジンマウントブラケットを介して伝達されるエンジンの上下方向への振動に対する剛性が高まり、車体の振動や騒音に対する性能が向上する。 In the crash box according to the present invention, a difference (α) between an angle (α) formed by a pair of corner portions and an angle (β) formed by another pair of corner portions from one end portion toward the other end portion. It is desirable that -β) increase. One end where the rigidity of the crash box in the vicinity of the side member against the bending in the vertical direction is the collision end side by arranging the other pair of corner portions in the vertical direction on the other end side of the cylindrical body It is higher than the part side. Thereby, since the bending deformation of the up-down direction which arises in a cylinder during crushing is suppressed, the bending force transmitted to a side member is suppressed. Furthermore, the cross-sectional shape of the side member can be made to have a shape with high rigidity against bending in the vertical direction, similarly to the other end side, which is the anti-collision end side of the crash box, via the engine mount bracket. The rigidity with respect to the transmitted vertical vibration of the engine is increased, and the performance against the vibration and noise of the vehicle body is improved.
この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度(α)と他の一対のコーナー部の成す角度(β)との差(α−β)が、減少してもよい。これにより、クラッシュボックスからサイドメンバーに伝播される荷重の断面周方向の不均一が抑制されサイドメンバーが早期に屈曲変形することが抑制される。また、一対のコーナー部を結ぶ線を水平方向に配置することにより、バンパーレインフォースの上下方向の高さを十分に確保できない場合であっても、バンパーレインフォースを確実に支持することができ、斜め衝突などの横荷重が筒体に作用した場合においても、安定した座屈挙動を示すとともにサイドメンバーに確実に荷重を伝播することができる。 In the crash box according to the present invention, a difference (α) between an angle (α) formed by a pair of corner portions and an angle (β) formed by another pair of corner portions from one end portion toward the other end portion. -Β) may decrease. Thereby, non-uniformity in the circumferential direction of the cross section of the load propagated from the crash box to the side member is suppressed, and the side member is prevented from bending and deforming at an early stage. In addition, by arranging the line connecting the pair of corners in the horizontal direction, even if the height of the bumper reinforcement in the vertical direction cannot be secured sufficiently, the bumper reinforcement can be reliably supported, Even when a lateral load such as an oblique collision is applied to the cylindrical body, a stable buckling behavior is exhibited and the load can be reliably transmitted to the side member.
なお、この本発明に係るクラッシュボックスでは、一方の端部から他方の端部に向けて、一対のコーナー部の成す角度(α)と他の一対のコーナー部の成す角度(β)との差(α−β)が、一定であってもよい。 In the crash box according to the present invention, the difference between the angle (α) formed by the pair of corner portions and the angle (β) formed by the other pair of corner portions from one end portion to the other end portion. (Α−β) may be constant.
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、一対のコーナー部の成す角度(α)は、他の一対のコーナー部の成す角度(β)よりも大きいことが望ましい。
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、横断面形状における全ての辺それぞれにおける、板厚t(mm)、辺の長さW(mm)、溝の個数N、及びN個の溝の開口幅の平均値Wc(mm)が、下記式(1)の関係を充足することが望ましく、この場合、下記式(1’)の関係を充足することがさらに望ましい。
In these crash boxes according to the present invention, the angle (α) formed by the pair of corner portions is preferably larger than the angle (β) formed by the other pair of corner portions.
In these crash boxes according to the present invention, the thickness t (mm), the length W (mm) of the side, the number N of grooves, and the opening widths of the N grooves on all the sides in the cross-sectional shape. It is desirable that the average value Wc (mm) satisfies the relationship of the following formula (1), and in this case, it is more desirable to satisfy the relationship of the following formula (1 ′).
5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<50 ・・・・・・・(1)
5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<30 ・・・・・・(1’)
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、溝は4つの辺全てに設けられることが望ましい。
5 <(W−N × Wc) / (N + 1) / t <50 (1)
5 <(W−N × Wc) / (N + 1) / t <30 (1 ′)
In these crash boxes according to the present invention, the grooves are preferably provided on all four sides.
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、溝を設けられない1組の対をなす辺それぞれにおける板厚t(mm)及び辺の長さW(mm)が、下記式(2)の関係を充足することが望ましい。
5<(W/t)<50 ・・・・・・・(2)
In these crash boxes according to the present invention, the plate thickness t (mm) and the side length W (mm) in each of a pair of sides where no groove is provided satisfy the relationship of the following formula (2). It is desirable to do.
5 <(W / t) <50 (2)
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、さらに、少なくとも一のコーナー部を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部を備えることが望ましく、この切欠き部の板厚t(mm)及び長さW’(mm)が、下記式(3)の関係を充足することがさらに望ましく、この場合、下記式(3’)の関係を充足することがさらに望ましい。なお、切り欠き部を形成する場合において、上記式(1)、(1’)、(2)における辺の長さW(mm)とは、切り欠き部を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。 In these crash boxes according to the present invention, it is preferable that a region including at least one corner portion is provided with a notch portion formed by being cut out in a planar shape, and the thickness t (mm) of the notch portion. ) And the length W ′ (mm) more preferably satisfy the relationship of the following formula (3), and in this case, it is more preferable to satisfy the relationship of the following formula (3 ′). In the case of forming the notch, the side length W (mm) in the above formulas (1), (1 ′), and (2) is the length after being shortened by forming the notch. It means the length of the side.
5<(W’/t)<50 ・・・・・・・(3)
5<(W’/t)<30 ・・・・・・・(3’)
5 <(W ′ / t) <50 (3)
5 <(W ′ / t) <30 (3 ′)
この場合に、筒体は、一の構成部材の縁部を重ね合わせて接合されること、又は軸方向に沿って分割される複数の構成部材それぞれの縁部を重ね合わせて接合されることによって構成され、切欠き部は、一の構成部材の重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であることが望ましい。 In this case, the cylindrical body is joined by overlapping the edges of one component member or by overlapping the edges of each of the plurality of component members divided along the axial direction. It is desirable that the cut-out portion is an overlap joint portion of one constituent member or an overlap joint portion of a plurality of constituent members.
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、全てのコーナー部の曲率半径Rは、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Rcより大きいことが望ましい。
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、筒体の断面周長が、一方の端部から他方の端部に向かって単調に増加することが望ましい。
In these crash boxes according to the present invention, it is desirable that the radius of curvature R of all corner portions is larger than the radius of curvature Rc of any of the plurality of corner portions constituting the groove.
In these crash boxes according to the present invention, it is desirable that the cross-sectional circumferential length of the cylindrical body monotonously increases from one end to the other end.
別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係るクラッシュボックスを、車体の前部または後部の幅方向へ車幅センターに対して一対または二対対称配置することを特徴とするクラッシュボックスを備える自動車車体である。 From another viewpoint, the present invention is a crash box characterized in that the above-described crash box according to the present invention is arranged in a pair or two-pair symmetry with respect to the vehicle width center in the width direction of the front part or the rear part of the vehicle body. It is a car body provided with.
本発明に係る自動車車体では、クラッシュボックスは、一対のコーナー部を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向または略水平方向となるように、配置されることが望ましい。 In the automobile body according to the present invention, it is desirable that the crash box be arranged so that the direction in which the line connecting the pair of corner portions is oriented is substantially the vertical direction or the substantially horizontal direction.
さらに、これらの本発明に係る自動車車体では、他の一対のコーナー部のうちの一方のコーナー部を含む領域は、平面状に切り欠かれて形成される切欠き部を有し、かつクラッシュボックスは、切欠き部を形成された側が車体の外側に位置するように、配置されることが望ましい。 Further, in the automobile body according to the present invention, the region including one corner portion of the other pair of corner portions has a notch portion formed by being cut out in a planar shape, and the crash box. Is preferably arranged so that the side on which the notch is formed is located outside the vehicle body.
本発明に係るクラッシュボックス及びクラッシュボックスを備える自動車車体によれば、軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、これにより、連続的に安定した蛇腹状の塑性座屈変形をより確実に発生することができることから、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を確保することができる。 According to the automobile body including the crash box and the crash box according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of bending deformation as a whole, even with respect to an impact load applied in an oblique direction with respect to the axial direction. Since continuous and stable bellows-like plastic buckling deformation can be generated more reliably, it is possible to ensure excellent shock absorption characteristics, that is, high shock absorption energy absorption amount even against oblique collision.
これにより、ボディシェルの損傷を抑制して軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員の安全性を向上することができる。 As a result, damage to the body shell can be suppressed to reduce the repair cost during a light collision, and impact energy can be effectively absorbed to improve the safety of the passenger.
[実施の形態1]
以下、本発明に係るクラッシュボックス及び、クラッシュボックスを備える自動車車体を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とが略直交する形態を例にとる。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a form for carrying out a crash box concerning the present invention and a car body provided with a crash box is explained, referring to an accompanying drawing. In the following description, an example in which a line connecting a pair of corner portions and a line connecting another pair of corner portions are approximately orthogonal to each other is taken.
しかし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、一対のコーナー部を結ぶ線と、他の一対のコーナー部を結ぶ線とは、80°以上100°以下で交差すればよい。交差する角度が80°未満あるいは100°超であると、断面形状の非対称性が大きくなるため、圧壊が不安定になるからである。交差する角度は、85°以上95°以下であることが望ましく、略直交することがさらに望ましい。 However, the present invention is not limited to this embodiment, and a line connecting a pair of corner portions and a line connecting another pair of corner portions may intersect at 80 ° or more and 100 ° or less. This is because if the crossing angle is less than 80 ° or more than 100 °, the asymmetry of the cross-sectional shape increases, and the crushing becomes unstable. The intersecting angle is desirably 85 ° to 95 °, and more desirably substantially orthogonal.
はじめに、本発明に係るクラッシュボックスの原理を簡単に説明する。
筒体であるクラッシュボックスの横断面形状である多角形断面は、筒体における稜線部をなす角と、筒体における稜線部間の平面部である辺とにより構成される。この筒体の軸方向へ荷重が負荷されてこの断面に荷重が作用する場合、稜線部と平面部とは面外変形(閉じた断面の外部側に向かう変形)を生じる。
First, the principle of the crash box according to the present invention will be briefly described.
The polygonal cross-section which is the cross-sectional shape of the crash box which is a cylinder is configured by an angle forming a ridge line part in the cylinder and a side which is a plane part between the ridge line parts in the cylinder. When a load is applied in the axial direction of the cylindrical body and the load acts on this cross section, the ridge line portion and the plane portion undergo out-of-plane deformation (deformation toward the outside of the closed cross section).
この際に、剛性が高い稜線部は、剛性が稜線に対して相対的に低い平面部よりも小さい面外変形を発生するとともに、圧縮ひずみを生じる。その後、負荷される荷重が増大するに伴って、稜線部においても面外変形の量が増加していき、やがて稜線部が座屈して稜線部が折れ、塑性座屈変形が発生する。このクラッシュボックスは、これら一連の変形を数回繰り返すことにより、軸方向に蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより、衝撃エネルギーを吸収する。 At this time, the ridge line portion having high rigidity generates out-of-plane deformation smaller than that of the flat surface portion having relatively low rigidity with respect to the ridge line, and causes compressive strain. Thereafter, as the applied load increases, the amount of out-of-plane deformation also increases in the ridge line portion, eventually the ridge line portion buckles and the ridge line portion breaks, and plastic buckling deformation occurs. This crush box absorbs impact energy by repeating these series of deformations several times, and by plastic buckling deformation in a bellows shape in the axial direction and crushing.
この一連の変形挙動は、入力される荷重の方向によって、変化する。例えば、クラッシュボックスの軸方向に対して斜め方向の荷重が入力される場合は、軸方向に荷重が入力される場合に比較して、稜線部の面外変形の量が大きくなるとともに圧縮ひずみが小さくなる。 This series of deformation behavior changes depending on the direction of the input load. For example, when a load in the oblique direction with respect to the axial direction of the crash box is input, the amount of out-of-plane deformation of the ridge line portion is increased and the compressive strain is larger than when the load is input in the axial direction. Get smaller.
さらに、入力される斜め荷重が大きくなると、稜線部に生じる圧縮ひずみが限りなく小さくなり、大きな面外変形を生じ、稜線部が大きな曲率半径で曲がり、クラッシュボックス全体が折れ曲がる。特に、剛性が低い平面部に作用する斜め方向から入力される荷重が大きくなると、クラッシュボックスは容易に折れ曲がってしまう。 Further, when the inputted oblique load is increased, the compressive strain generated in the ridge line portion is reduced as much as possible, a large out-of-plane deformation is generated, the ridge line portion is bent with a large curvature radius, and the entire crash box is bent. In particular, when the load input from an oblique direction acting on the flat surface portion having low rigidity is increased, the crash box is easily bent.
このため、クラッシュボックス全体での折れ曲がりを抑制して軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対する衝撃吸収性能を高めるためには、以下の観点に基づいて、クラッシュボックスの横断面形状を決定することが有効である。 For this reason, in order to suppress the bending of the entire crash box and improve the shock absorption performance against the impact load applied in the oblique direction with respect to the axial direction, the cross section of the crash box is based on the following viewpoints. It is effective to determine the shape.
すなわち、斜め方向からの荷重入力に対して曲げ変形の抑制を可能とするためには、
(I)剛性が高い稜線部における斜め荷重の負担度合いを増加させること、すなわち斜め荷重の入力方向に対して稜線部が配置される横断面形状とすること、及び
That is, in order to be able to suppress bending deformation with respect to load input from an oblique direction,
(I) Increasing the degree of load of the oblique load in the ridge line portion having high rigidity, that is, having a cross-sectional shape in which the ridge line portion is arranged with respect to the input direction of the oblique load, and
(II)稜線部は、斜め方向から入力される荷重に対して生じる面外変形を小さくし、圧縮ひずみが高まる横断面形状とすること
が重要である。
(II) It is important that the ridge portion has a cross-sectional shape that reduces out-of-plane deformation caused by a load input from an oblique direction and increases compressive strain.
また、クラッシュボックスを構成する筒体の軸方向に衝撃荷重が入力されると、筒体は複数回の塑性座屈変形を生じ、その際に生じる荷重履歴によって、衝撃吸収エネルギーが決定される。すなわち、連続的に発生する塑性座屈変形の回数によって衝撃エネルギーの吸収量が決定される。 Further, when an impact load is input in the axial direction of the cylindrical body constituting the crash box, the cylindrical body undergoes a plurality of plastic buckling deformations, and the impact absorption energy is determined by the load history generated at that time. In other words, the amount of impact energy absorbed is determined by the number of plastic buckling deformations that occur continuously.
まず、筒体に衝撃荷重が入力されると、筒体の横断面を構成する平面部は面外変形を生じ、稜線部は圧縮ひずみを生じる。その後、入力される衝撃荷重の増大に伴って、平面部での面外変形、及び稜線部での圧縮ひずみはいずれも増加し、やがて、稜線部での面外変形を発生するようになり、稜線部でn回目(nは1以上の自然数)の座屈を生じる。 First, when an impact load is input to the cylinder, the plane portion constituting the cross section of the cylinder undergoes out-of-plane deformation, and the ridge line portion causes compressive strain. After that, as the input impact load increases, the out-of-plane deformation at the plane portion and the compressive strain at the ridge line portion both increase, and eventually the out-of-plane deformation at the ridge line portion occurs. Buckling occurs n times (n is a natural number of 1 or more) at the ridge line portion.
そして、稜線部で生じた座屈変形によって生成した座屈しわが平面部へと拡大され、平面部で座屈しわが生成する。その後、この平面部で生じた座屈しわを重ね、軸方向の他の部位で生じる次の座屈変形(n+1回目)へと移行する。 And the buckling wrinkle produced | generated by the buckling deformation which arose in the ridgeline part is expanded to a plane part, and a buckling wrinkle produces | generates in a plane part. Thereafter, the buckling wrinkles generated in this plane portion are overlapped, and the process proceeds to the next buckling deformation (n + 1) occurring in another part in the axial direction.
n回目の座屈発生から(n+1)回目の座屈発生までの間隔、すなわち座屈波長は、上述したような変形の稜線部の座屈によって生成したしわの大きさに影響される。また、そのしわの大きさは、平面部で生じる面外変形に支配される。したがって、座屈波長が短い塑性座屈挙動によって衝撃エネルギーの吸収性能を向上させるためには、平面部で生じる面外変形を小さくすることが有効である。 The interval from the n-th buckling occurrence to the (n + 1) -th buckling occurrence, that is, the buckling wavelength, is affected by the size of the wrinkles generated by the buckling of the ridge portion of the deformation as described above. In addition, the size of the wrinkles is governed by out-of-plane deformation that occurs in the flat portion. Therefore, in order to improve the impact energy absorption performance by the plastic buckling behavior with a short buckling wavelength, it is effective to reduce the out-of-plane deformation that occurs in the plane portion.
すなわち、曲げ変形を抑制しつつ、高い衝撃エネルギー吸収性能を得るために、座屈波長が短い連続的な塑性座屈変形を生じさせるためには、
(III)面外変形を小さく制御するために平面部の長さを短くすること、及び
(IV)平面部に稜線が存在する凹部を設けることによって所望の短い平面部の長さとすること
が重要である。
That is, in order to obtain a high impact energy absorption performance while suppressing bending deformation, in order to cause continuous plastic buckling deformation with a short buckling wavelength,
(III) It is important to shorten the length of the plane portion to control out-of-plane deformation, and (IV) to provide a desired short plane portion length by providing a recess having a ridge line in the plane portion. It is.
さらに、クラッシュボックスの軸方向に対して平行な方向へ衝撃荷重が入力された場合のみならず、斜め方向からの衝突による衝撃荷重が入力された場合であっても、衝撃荷重を入力された側の一方の端部から筒体の軸方向の他方の端部の側へ向けて圧壊が確実に進行し、最終的に蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収するためには、
(V)筒体における、衝撃荷重を入力される一方の端部の側における筒体の断面周長を、他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さくすること
が重要である。
Furthermore, not only when an impact load is input in a direction parallel to the axial direction of the crash box, but also when an impact load due to a collision from an oblique direction is input, the side where the impact load is input In order for the crushing to proceed reliably from one end of the tube toward the other end in the axial direction of the cylindrical body, and finally to buckle and deform in a bellows shape to effectively absorb impact energy ,
(V) In the cylinder, it is important to make the cross-sectional circumference of the cylinder on the one end side to which the impact load is input smaller than the cross-sectional circumference of the cylinder on the other end side. .
本発明は、これらの原理I〜Vに基づくものである。
つぎに、これらの原理I〜Vを前提として、本発明に係るクラッシュボックスを説明する。
The present invention is based on these principles I to V.
Next, on the premise of these principles I to V, the crash box according to the present invention will be described.
図1は、本発明に係るクラッシュボックス3の基本的な横断面形状を示す説明図である。また、図2(a)〜図2(d)は、本発明に係るクラッシュボックス3−1〜3−4の各種の横断面形状例を示す説明図である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a basic cross-sectional shape of a crash box 3 according to the present invention. 2 (a) to 2 (d) are explanatory views showing various cross-sectional shape examples of the crash boxes 3-1 to 3-4 according to the present invention.
本発明のクラッシュボックス3は、図1に示すように、対向して配置された一対のコーナー部4、5と、この一対のコーナー部4、5同士を結ぶ線Lに略直交して配置された他の一対のコーナー部6、7とを備え、かつ外側にフランジを有さないとともにコーナー部4〜7により規定される四角形の基本横断面形状を有する金属製の筒体38から構成される。
As shown in FIG. 1, the crash box 3 of the present invention is arranged substantially orthogonal to a pair of
連続的な塑性座屈変形を安定して発生させるためには、座屈変形によって生じた座屈しわを連続的に重ねることが求められる。外側にフランジを有する横断面形状を有する金属製の筒体では、フランジにおいても座屈しわを重ねる場合に、平面部とは異なる方向でしわを重ねる必要があり、その際の変形抵抗が高くなる。換言すれば、外側にフランジを有する横断面形状を有する金属製の筒体は、容易に座屈しわを重ねることができなくなる。以上の理由により、金属製の筒体は、横断面形状において外側にフランジを有さないほうが、安定して塑性座屈変形を示すことができるので、望ましい。 In order to stably generate the continuous plastic buckling deformation, it is required to continuously overlap the buckling wrinkles generated by the buckling deformation. In the case of a metal cylinder having a cross-sectional shape having a flange on the outer side, it is necessary to overlap the wrinkle in a direction different from that of the flat portion when the buckling wrinkle is also superimposed on the flange, and the deformation resistance at that time is increased. . In other words, a metal cylinder having a cross-sectional shape having a flange on the outside cannot easily be buckled and wrinkled. For the above reasons, it is desirable that the metal cylinder does not have a flange on the outer side in the cross-sectional shape because it can stably exhibit plastic buckling deformation.
そこで、本発明のクラッシュボックス3は、外側にフランジを有さないとともにコーナー部4〜7により規定される四角形の基本横断面形状を備える横断面形状を有する金属製の筒体38から構成される。金属製としては、普通鋼製や高張力鋼製が例示されるが、これらに限定されるものではなく、クラッシュボックス3として要求するスペックに応じて適宜選定すればよい。
以上の説明では、筒体38が外側にフランジを有さない場合を例にとったが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、筒体38が外側にフランジを有する場合にも適用される。
Therefore, the crash box 3 of the present invention is configured by a
In the above description, the case where the
また、本発明における「基本横断面形状」とは、筒体38の横断面において、内部へ向けて凸となる溝部を除く輪郭をなす四角形の横断面形状を意味し、基本的には図2(a)に示すようにコーナー部4、6、5、7により規定される四角形4−6―5−7を意味するが、図1に示すようにコーナー部4〜7にR部が形成される場合や、後述する図2(b)〜図2(d)に示すように切欠き部24〜27が形成される場合には、筒体の輪郭をなす四角形の4つの辺の4つの交点4、6、5、7により規定される仮想の四角形4−6―5−7を意味する。
In addition, the “basic cross-sectional shape” in the present invention means a quadrangular cross-sectional shape that forms an outline excluding a groove portion that protrudes toward the inside in the cross-section of the
このように、このクラッシュボックス3は、第1の方向(図1における略左右方向)又は第1の方向と略直交する第2の方向(図1における略上下方向)に、横断面形状の外郭をなす剛性が高い稜線部であるコーナー部4〜7を配置する四角形の基本横断面形状を有する。
このクラッシュボックス3では、上述したように、一対のコーナー部4、5を結ぶ線と、他の一対のコーナー部6、7を結ぶ線とは、本発明の好適態様として略直交するが、80°以上100°以下の角度で交差すればよく、85°以上95°以下の角度で交差することが望ましい。
In this way, the crash box 3 has an outer shape having a cross-sectional shape in the first direction (substantially left-right direction in FIG. 1) or in the second direction (substantially up-down direction in FIG. 1) substantially orthogonal to the first direction. The basic cross-sectional shape of a quadrangle in which the
In the crash box 3, as described above, the line connecting the pair of
このクラッシュボックス3の基本横断面形状は、一対のコーナー部4、5を通過する仮想の線Lに略対称な形状であることが望ましい。さらに、他の一対のコーナー部6、7を通過する線に略対称な形状であることが望ましい。対称性が高まるほど、それだけ多様な入力方向からの斜め荷重に対する性能が向上するからである。しかし、幾何学的な意味で完全に対称である必要はなく、対称の程度は、クラッシュボックス3として要求するスペックに応じて適宜決定すればよい。
It is desirable that the basic cross-sectional shape of the crash box 3 is substantially symmetric with respect to a virtual line L that passes through the pair of
オフセット衝突の場合、第1の方向(例えば車幅方向)又は第1の方向と略直交する方向(例えば上下方向)への斜め荷重が入力されるので、クラッシュボックス3に曲げモーメントが生じる。このような斜め方向からの荷重入力に対してもクラッシュボックス3が安定して塑性座屈変形を発生するためには、曲げモーメントによって生じる全体での曲げ変形(折れ曲がり)を抑制することと、入力された衝撃荷重によって、筒体38の軸方向へ衝撃荷重が入力された場合と同様の座屈波長が短い連続的な塑性座屈変形を発生することが重要である。筒体38の全体での曲げ変形を生じる場合は、座屈波長が長い変形となるからである。そこで、荷重が作用する外郭端に該当する位置に剛性が高いコーナー部6、7を配置する。このため、このクラッシュボックス3では、図2(a)に示すように、断面中心を通る直線上にコーナー部6、7を配置する。
In the case of an offset collision, an oblique load in the first direction (for example, the vehicle width direction) or a direction substantially orthogonal to the first direction (for example, the vertical direction) is input, so that a bending moment is generated in the crash box 3. In order for the crash box 3 to stably generate plastic buckling deformation even when the load is input from such an oblique direction, the entire bending deformation (bending) caused by the bending moment is suppressed, and the input It is important that the generated impact load causes continuous plastic buckling deformation with a short buckling wavelength similar to the case where the impact load is input in the axial direction of the
また、このクラッシュボックス3では、一対のコーナー部4、5の成す内角の角度α(図1における角度θ1、θ2)を90°以上150°以下とするとともに、他の一対のコーナー部6、7の成す内角の角度β(図1における角度θ3、θ4)を30°以上90°以下とする。この理由を説明する。
In the crash box 3, the angle α (the angles θ 1 and θ 2 in FIG. 1) formed by the pair of
稜線部であるコーナー部4〜7の剛性は、稜線部に存在する円弧長によって決定され、コーナー部4〜7が特定の曲率半径で設定される場合、この円弧長は、コーナー部4〜7の内角によって変化する。したがって、斜め方向から入力される衝撃荷重により生じる曲げモーメントに対してクラッシュボックス3が全体での曲がりを生じることなくこの衝撃荷重により塑性座屈変形を発生するためには、一対のコーナー部4、5の成す内角の角度α(θ1、θ2)を90°以上150°以下とする。
The rigidity of the
角度α(θ1、θ2)が150°を超えると、コーナーR部の曲率半径が、クラッシュボックスの製造ならびに設計スペースを考慮に入れた範囲で決定される現実的な曲率半径(1.5〜10.0mm程度)である場合に、コーナー部6、7の円弧長が短くなり過ぎて所望の剛性を確保することができなくなり、狙いとする塑性座屈変形を生じることができなくなる。
When the angle α (θ 1 , θ 2 ) exceeds 150 °, the radius of curvature of the corner R portion is determined within a range that takes into account the manufacturing and design space of the crash box (1.5). In the case where the arc length of the
また、他の一対のコーナー部6、7の成す内角の角度β(θ3、θ4)は、一対のコーナー部4、5の成す内角の角度α(θ1、θ2)と連動するので、角度θ1、θ2を90°以上150°以下とすることに伴って、30°以上90°以下とする。
好ましくは、角度αは90°以上120°以下で、角度βは60°以上90°以下である。これにより、角度αの稜線の剛性と角度βの稜線の剛性とが適正なバランスに保たれ、部材全体としてより安定した座屈変形が得られる。
Further, the internal angle β (θ 3 , θ 4 ) formed by the other pair of
Preferably, the angle α is not less than 90 ° and not more than 120 °, and the angle β is not less than 60 ° and not more than 90 °. As a result, the rigidity of the ridge line at the angle α and the rigidity of the ridge line at the angle β are maintained in an appropriate balance, and a more stable buckling deformation can be obtained as a whole member.
一対のコーナー部4、5に比べ、他の一対のコーナー部6、7がより高い曲げ剛性が要求される場合は、一対のコーナー部4、5の成す角度θ1、θ2が、他の一対のコーナー部6、7の成す角度θ3、θ4よりも大きいことが望ましい。
When higher bending rigidity is required for the other pair of
このクラッシュボックス3は、剛性が高い稜線部であるコーナー部4〜7における斜め荷重の負担度合いを増加させることが可能な形状、すなわち斜め荷重の入力方向に対してコーナー部4〜7が配置される横断面形状とする。また、コーナー部4〜7を設ける横断面形状とすることにより、斜め方向から入力される荷重に対して生じる面外変形を小さくすることができるとともにし、コーナー部4〜7に対する圧縮ひずみを高めることができる。
The crash box 3 has a shape capable of increasing the degree of load of the oblique load at the
さらに、このクラッシュボックス3は、一対のコーナー部4、5を通過する仮想の直線線Lに略対称に配置される2組の対をなす辺(8、9)、(10、11)のうちの少なくとも1組の対をなす辺8、9それぞれに、一対のコーナー部4、5と、他の一対のコーナー部6、7とを除く位置に、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる1又は複数(図1では一つの場合を示す)の溝12、13を有している。
Further, the crash box 3 includes two pairs of sides (8, 9) and (10, 11) that are arranged substantially symmetrically with respect to a virtual straight line L passing through the pair of
そして、これらの溝12、13は、辺8,9それぞれにおける、板厚t(mm)、辺8〜11の長さW(mm)、溝12、13の個数N、及びN個の溝12、13の開口幅の平均値Wc(mm)が、下記式(1)の関係、望ましくは下記式(1’)の関係を充足するものである。
These
5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<50 ・・・・・・(1)
5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<30 ・・・・・・(1’)
これにより、このクラッシュボックス3は、短い座屈波長により蛇腹状に塑性座屈変形することができ、高い衝撃吸収エネルギー吸収性能を得られる。この理由を説明する。
5 <(W−N × Wc) / (N + 1) / t <50 (1)
5 <(W−N × Wc) / (N + 1) / t <30 (1 ′)
As a result, the crash box 3 can be plastic buckled and deformed in a bellows shape with a short buckling wavelength, and high impact absorption energy absorption performance can be obtained. The reason for this will be explained.
クラッシュボックス3が連続的な塑性座屈(進行性座屈)を生じ、その変形によって生じる荷重履歴によって決定される衝撃吸収エネルギー吸収量を高めるためには、座屈発生から次の座屈発生までの荷重変動を抑制すること、すなわち、座屈波長を短くすることが有効である。この座屈波長は、クラッシュボックス3を構成する筒体38の横断面において衝撃荷重によって生じる面外変形(変位)と密接な関係があり、この面外変形の量が大きいと座屈波長が長くなり、一方面外変形が小さいと座屈波長が短くなる。そのため、クラッシュボックス3を構成する筒体38の横断面で生じる面外変形を小さくするためには、横断面を構成する辺8〜11の幅、すなわち隣接するコーナー部4〜7間の距離を小さくすればよい。
From the occurrence of buckling to the next occurrence of buckling, the crash box 3 causes continuous plastic buckling (progressive buckling), and in order to increase the amount of shock absorption energy absorption determined by the load history caused by the deformation. It is effective to suppress the load fluctuation of the material, that is, to shorten the buckling wavelength. This buckling wavelength is closely related to the out-of-plane deformation (displacement) caused by the impact load in the cross section of the
具体的には、コーナー部4〜7の間の距離Wを、筒体38の板厚tの50倍未満とする。すなわち、このクラッシュボックス3では、溝12、13を設けられない1組の対をなす辺10、11それぞれにおける板厚t(mm)及び辺の長さW(mm)は、下記式(2)の関係を充足する。
5<(W/t)<50 ・・・・・・・(2)
Specifically, the distance W between the
5 <(W / t) <50 (2)
これに対し、コーナー部4〜7の間の距離Wが板厚tの50倍以上となる辺8、9には、図1に示すように、溝12、13をそれぞれ設けることによって、平面部8、9を分断し、溝12、13を除いた辺8、9が上記式(2)の関係を充足する。
On the other hand, as shown in FIG. 1, by providing
なお、コーナー部4〜7の間の距離Wが板厚の50倍未満の場合であっても、平面部8、9に溝12、13を設けることにより平面部8、9をさらに細かく分断するようにしてもよい。
Even if the distance W between the
溝8、9は、斜め荷重が作用した際における全体での曲がり変形の抑制とともに、その荷重によって塑性座屈変形の起点となるコーナー部4〜7を含まない位置に設けることが望ましい。
It is desirable to provide the
このように、クラッシュボックス3は、平面部8、9の幅Wが大きい横断面形状である場合に、短い座屈波長を得るために平面部8、9に溝12、13を設けて、この溝12、13により新たな稜線部を形成し、平面部8、9の幅を、短い座屈波長を得られる範囲に制御するものである。
As described above, the crush box 3 is provided with the
ここで、上述した効果を確実に得るためには、全ての辺8〜11それぞれにおける、板厚t(mm)、辺8〜11の長さW(mm)、溝12、13の個数N、及びN個の溝12、13の開口幅の平均値Wc(mm)が、式(1):5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<50の関係を充足することが望ましく、式(2):5<(W−N×Wc)/(N+1)/t<30の関係を充足することが望ましい。
Here, in order to surely obtain the above-described effect, the plate thickness t (mm), the length W (mm) of the
なお、溝12、13の深さdcが浅過ぎると、上述した辺8、9を分断する効果が弱まるため、溝12、13の深さdcは10mm超とすることが望ましい。
このクラッシュボックス3では、全てのコーナー部4〜7の曲率半径Rが、溝12、13を構成する角部14〜21のいずれの曲率半径Rcより大きいことが望ましい。この理由を説明する。
Incidentally, when the depth d c of the
In the crash box 3, it is desirable that the curvature radius R of all the
薄肉円環の断面2次モーメントは、径及び肉厚によって支配され、径が大きいほど断面2次モーメントは大きくなり、曲げ強度に影響を及ぼす断面係数も同様に径が大きいほど増大する。すなわち、クラッシュボックス3に対し斜め方向から荷重が作用した際に生じる曲げモーメントに対して曲げ変形を抑制するためには、横断面の外郭に位置して入力される荷重を支持するコーナー部4〜7の断面2次モーメントを大きくとることが有効である。また、溝12、13を構成する角部14〜21の曲率半径を大きくすると、溝12、13での変形抵抗が過度に高まり、この部分での塑性座屈変形が生じ難くなる。
The cross-sectional secondary moment of the thin-walled ring is governed by the diameter and the wall thickness, and the cross-sectional secondary moment increases as the diameter increases, and the section modulus that affects the bending strength also increases as the diameter increases. That is, in order to suppress bending deformation against a bending moment generated when a load is applied to the crash box 3 from an oblique direction, the
以上の理由により、本発明では、クラッシュボックス3の全体の曲げ強度を最も支配する全てのコーナー部4〜7の曲率半径Rを、溝12、13を構成する角部14〜21の曲率半径Rcより大きくすることが望ましい。
For the reasons described above, in the present invention, the radius of curvature R of all the
このように、本実施の形態のクラッシュボックス3は、第1の方向又は第2の方向にコーナー部4〜7を配置し、そのコーナー部4〜7を形成する内角θ1〜θ4を最適な範囲に制御するとともに、一対のコーナー4、5部を通過する仮想の直線Lに略対称に配置される2組の対をなす辺(8、9)、(10、11)のうちの少なくとも1組の対をなす辺8、9それぞれに、コーナー部4、6、7を除く位置に長手方向へ延び、内部へ向けて凸となるとともに式(1)を満足する1又は複数の溝を設けることによって、斜め荷重が入力された場合の曲げ強度を向上させるとともにこの衝撃荷重により塑性座屈変形を発生するものである。
Thus, the crash boxes 3 of the present embodiment, the first direction or the second direction is arranged a corner portion 4-7, the inner angle theta 1 through? 4 which form the corner portion 4-7 optimal At least one of the two pairs of sides (8, 9) and (10, 11) arranged approximately symmetrically with a virtual straight line L passing through the pair of
このため、このクラッシュボックス3は、軸方向に対して斜め方向へ向けて負荷される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、蛇腹状に塑性座屈変形することができる。 For this reason, the crash box 3 can suppress the occurrence of bending deformation as a whole even with an impact load applied in an oblique direction with respect to the axial direction, and can be plastically buckled and deformed in a bellows shape. it can.
図2(a)〜図2(d)は、図1により示す本発明に係るクラッシュボックス3の基本的な横断面形状を変形した横断面形状を有する各種のクラッシュボックス3−1〜3−4を示す説明図である。以下、これらのクラッシュボックス3−1〜3−4について、クラッシュボックス3と相違する部分を説明し、共通する部分については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 2 (a) to 2 (d) show various crash boxes 3-1 to 3-4 having cross-sectional shapes obtained by modifying the basic cross-sectional shape of the crash box 3 according to the present invention shown in FIG. It is explanatory drawing which shows. Hereinafter, with respect to the crash boxes 3-1 to 3-4, portions that are different from the crash box 3 will be described, and common portions will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図2(a)に示すクラッシュボックス3−1は、図1に示すクラッシュボックス3において、対をなす辺8、9のみならず対をなす辺10、11にも溝22、23を設けることによって、4つの辺8〜11の全てに溝12、13、22、23を設けたものである。
The crash box 3-1 shown in FIG. 2A is the same as the crash box 3 shown in FIG. 1 except that the
このクラッシュボックス3−1は、クラッシュボックス3と比較すると、横断面形状の対称性がより高まるので、それだけ多様な入力方向からの斜め荷重に対する性能が向上する。 Compared with the crash box 3, the crash box 3-1 is more symmetrical with respect to the cross-sectional shape, so that the performance against oblique loads from various input directions is improved accordingly.
図2(b)に示すクラッシュボックス3−2は、クラッシュボックス3において、他の一対のコーナー部6、7を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部24、25を備えるものである。切欠き部24、25の幅W’は、クラッシュボックス3−2をなす筒体の板厚tの5倍超50倍未満、望ましくは30倍未満になっている。
The crash box 3-2 shown in FIG. 2B includes
なお、この切欠き部24、25を設ける場合、上記式(1)、(1’)、(2)における辺の長さW(mm)とは、この切欠き部24、25を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。
When the
図2(c)に示すクラッシュボックス3−3は、クラッシュボックス3−2において、一対のコーナー部4、5を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部26、27を備えるものである。切欠き部26、27の幅W’は、クラッシュボックス3−3をなす筒体の板厚tの5倍超50倍未満、望ましくは30倍未満になっている。
The crush box 3-3 shown in FIG. 2 (c) includes
なお、この切欠き部26、27を設ける場合にも、上記式(1)、(1’)、(2)における辺の長さW(mm)とは、この切欠き部26、27を形成することにより短くなった後における辺の長さを意味する。
Even when the
図2(d)に示すクラッシュボックス3−3は、クラッシュボックス3−2において切欠き部24〜27を設けることにより形成されるとともにクラッシュボックス3−3の全体の曲げ強度を最も支配する新たな頂点28a〜28hの曲率半径ρbを、溝12、13を構成する角部14〜21の曲率半径Rcより大きくすることによって、塑性座屈変形を確実に発生させるものである。
A crash box 3-3 shown in FIG. 2 (d) is formed by providing
切欠き部24〜27を具備することにより塑性座屈変形がより安定するが、これらの切欠き部24〜27の幅(長さ)W’と板厚tの比(W’/t)が5倍以下ではその効果が小さく、一方、比(W’/t)が50倍以上では座屈波長が長くなり、衝撃エネルギーの吸収効果が低下する。
Although the plastic buckling deformation is further stabilized by providing the
以上説明したクラッシュボックス3〜3−4では、一対のコーナー部4、5を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向又は略水平方向となるようにして車体に装着されることが望ましい。
In the crash boxes 3 to 3-4 described above, it is desirable that the crash box 3-3-4 is mounted on the vehicle body so that the direction in which the line connecting the pair of
また、図2(b)〜図2(d)に示すクラッシュボックス3−2〜3−4において、筒体が、一の構成部材の縁部を重ね合わせて接合されること、又は軸方向に沿って分割される複数の構成部材それぞれの縁部を重ね合わせて接合されることによって構成され、上述した切欠き部24〜27の一部、例えば切欠き部24、25又は切欠き部26、27が、一の構成部材の重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であることが望ましい。
Moreover, in the crash boxes 3-2 to 3-4 shown in FIG. 2B to FIG. 2D, the cylindrical body is joined by overlapping the edges of one component member, or in the axial direction. It is constituted by overlapping and joining the respective edge portions of the plurality of constituent members divided along, and a part of the above-described
特に、切欠き部24、25が、一の構成部材の縁部である重ね合わせ接合部、又は複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部であると、特に斜め方向からの衝突による衝撃荷重が負荷された際における筒体38の曲げ剛性が向上し、蛇腹状の塑性座屈変形の途中の時点での筒体38全体の曲がり変形の発生を抑制することが可能となる。さらに、重ね合わせ接合部の接合を、例えば構造接着剤を用いた接着や、例えばレーザー溶接等の連続溶接といった、連続的な接合とすると、例えばスポット溶接といった断続的な接合とする場合よりも、筒体38の曲げ剛性をさらに高めることができるので、望ましい。
In particular, when the
これらのクラッシュボックス3〜3−4は、一対のコーナー部4、5を結ぶ線が指向する方向が、略上下方向又は略水平方向となるようにして、車体に取り付けられることにより、例えば車幅方向又は車高方向に対して斜め方向から入力される衝撃荷重に対しても、全体での曲がり変形の発生を抑制でき、これにより、連続的に安定した蛇腹状の塑性座屈変形を発生できることから、斜め衝突に対しても優れた衝撃吸収特性、すなわち高い衝撃吸収エネルギー吸収量を確保することができる。
These crash boxes 3 to 3-4 are attached to the vehicle body so that the direction in which the line connecting the pair of
さらに、本発明に係るクラッシュボックスは、衝撃荷重を入力される一方の端部の側における筒体の断面周長が、他方の端部の側における筒体の断面周長よりも小さいことを特徴とするものであるので、この点を説明する。なお、以降の説明では、図2(a)に示す横断面形状を有するクラッシュボックス3−1を例にとるが、図1に示す横断面形状を有するクラッシュボックス3や、図2(a)に示す横断面形状を有する他のクラッシュボックス3−2〜3−4においても同様に成り立つものである。 Furthermore, the crash box according to the present invention is characterized in that the cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on one end side to which an impact load is input is smaller than the cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on the other end side. Therefore, this point will be described. In the following description, the crush box 3-1 having the cross-sectional shape shown in FIG. 2A is taken as an example, but the crush box 3 having the cross-sectional shape shown in FIG. The same holds true for the other crash boxes 3-2 to 3-4 having the cross-sectional shape shown.
図3は、本発明に係るクラッシュボックス3−1を備える自動車車体30を示す説明図であり、図3の中図は図3の左図におけるクラッシュボックス装着領域Aに装着されるクラッシュボックス3−1を抽出および拡大して示す説明図であり、図3の右図は図3の左図におけるB矢視図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing an
このクラッシュボックス3−1は、全長が一般的に80〜300mm程度の閉じた横断面形状を有する金属製の筒体38からなり、フロントバンパーレインフォース31の後面に溶接等の適宜手段により接合されることによってフロントバンパーレインフォース31を支持しながら、エンジンコンパートメントの一部をなす左右のフードリッジ32に固定して配置される左右のフロントサイドメンバー33の先端部の直ぐ前側に設定されるクラッシュボックス装着領域Aに、図3の右図に示す取付けプレート35(図3の左図および中図では省略する)を介して脱着自在に装着される。通常と同様に、クラッシュボックス3−1は、フロントバンパーレインフォースに対して車幅方向へ一個ずつ合計二個、車体の前後方向へ向けて配置される。
The crash box 3-1 is made of a
なお、図3における符号36は、フロントサイドメンバー33の上面に装着されるとともにエンジンユニットを支持するためのエンジンマウントブラケットであり、符号37は、左右のフロントサイドメンバー33の下面に装着されるとともにこれら両者を結合するためのロアークロスメンバーである。 3 denotes an engine mount bracket that is mounted on the upper surface of the front side member 33 and supports the engine unit, and 37 is mounted on the lower surfaces of the left and right front side members 33. It is a lower cross member for joining these two.
このクラッシュボックス3−1では、フロントバンパーレインフォース31から衝撃荷重を直接入力される一方の端部39から他方の端部40へ向けて、一対のコーナー部4、5の成す角度α(θ1、θ2)と、他の一対のコーナー部6、7の成す角度β(θ3、θ4)との差(α−β)が、増加するとともに、一方の端部39の側における筒体38の断面周長(本明細書では「断面周長」とは、筒体の横断面における周長を意味する)が、他方の端部40の側における筒体39の断面周長よりも小さくなるように、筒体38の各部寸法が設定されている。
In the crash box 3-1, an angle α (θ 1 , a pair of
図3に示す例は、筒体38の断面周長が、一方の端部39の側から他方の端部40の側へ向けて単調に増加するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の端部39と他方の端部40との間の途中においては増加したりあるいは減少したりしてもよく、これによっても本発明の効果は損なわれない。要するに、一方の端部39における断面周長が他方の端部40における断面周長よりも小さければよい。
In the example shown in FIG. 3, the cross-sectional circumferential length of the
ここで、(一方の端部39の断面周長)/(他方の端部40の断面周長)として規定される断面周長比は、0.6以上0.9以下であることが望ましい。断面周長比が0.6未満であると、衝突開始後圧壊初期の荷重が過剰に小さくなり、圧壊初期のエネルギー吸収性能が低下し、一方、断面周長比が0.9超であると、本発明の効果である、斜め衝突の際の曲がり変形の抑制による座屈の安定化が小さく、折れ曲がりが発生し易い。 Here, the cross-sectional peripheral length ratio defined as (the cross-sectional peripheral length of one end portion 39) / (the cross-sectional peripheral length of the other end portion 40) is preferably 0.6 or more and 0.9 or less. When the cross-section circumference ratio is less than 0.6, the load at the initial stage of crushing after the start of the collision becomes excessively small, and the energy absorption performance at the initial stage of the collapse is lowered, while the cross-section circumference ratio is more than 0.9. The stabilization of buckling due to the suppression of bending deformation at the time of an oblique collision, which is the effect of the present invention, is small, and bending is likely to occur.
また、図3の右図に示すように、この例では、筒体38の断面周長の増加が車体側面側からみて上下対称となっているが、断面周長の増加はこの形態に限られるものではなく、筒体38の中心を通る水平面よりも上側の領域における断面周長の増加の程度と、この下側の領域における断面周長の増加の程度とが異なっていてもよい。
Further, as shown in the right diagram of FIG. 3, in this example, the increase in the cross-sectional circumference of the
図3に示すクラッシュボックス3−1では、一方の端部39の側では筒体38は略正方形の輪郭を有しており、角度α≒角度β≒90°であるのに対し、他方の端部40の側では角度α>角度βとなっており、一方の端部39から他方の端部40へ向かうにつれて、一対のコーナー部4、5の成す角度αと、他の一対のコーナー部6、7の成す角度β(θ3、θ4)との差(α−β)が増加する。
In the crash box 3-1 shown in FIG. 3, the
図3に示すクラッシュボックス3−1は、一方の端部39の側における筒体38の断面周長が他方の端部40の側における筒体38の断面周長よりも小さいため、一方の端部39にフロントバンパーレインフォース31により衝撃荷重を入力されると、この一方の端部39から他方の端部40へ向けて圧壊が確実に進行し、最終的に筒体38は蛇腹状に座屈変形して効果的に衝撃エネルギーを吸収することが可能になる。
The crush box 3-1 shown in FIG. 3 has a cross-sectional circumferential length of the
また、筒体38の他方の端部40の側において他の一対のコーナー部6、7が略上下方向へ離間して配置されると、上下方向の曲げに対する他方の端部40の側の近傍の剛性が衝突端側に比べ高まり、これにより、圧壊中にクラッシュボックスに生じる上下方向の曲がり変形が抑制される。その結果、サイドメンバーに伝播する曲げ力が抑制される。さらに、フロントサイドメンバー33の上面に配置されるエンジンマウントブラケット36を介して伝達されるエンジンの上下方向への振動に起因した車体の振動や騒音を低減することも可能である。
Further, when the other pair of
このようにして、クラッシュボックス3−1は、正面衝突のみならず斜め衝突の場合であっても、バンパーレインフォース31に入力される衝撃荷重によって、ボディシェルをなすフロントサイドメンバー33よりも優先して、蛇腹状に塑性座屈変形して圧壊することにより衝撃エネルギーを吸収し、これにより、ボディシェルの損傷を防いで軽衝突時の修理費の低減を図るとともに、フロントサイドメンバー33とともに衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護することができる。
In this way, the crash box 3-1 has priority over the front side member 33 that forms the body shell by the impact load input to the
[実施の形態2]
次に、実施の形態2を説明する。なお、以降の各実施の形態の説明では、既に説明した実施の形態と相違する部分を説明することとし、既に説明した部分と同一の部分には同一の図中符号を付することにより、重複する説明を適宜省略する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment will be described. In the following description of each embodiment, parts that are different from the already described embodiments will be described, and the same parts as those already described are denoted by the same reference numerals in the drawings, thereby overlapping. Description to be omitted is omitted as appropriate.
図4は、本発明に係るクラッシュボックス3−1−1を示す説明図であり、図5は、本発明に係るクラッシュボックス3−1−2を示す説明図である。図4、5ともに、上述した図3の右図に相当するB矢視図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the crash box 3-1-1 according to the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the crash box 3-1-2 according to the present invention. 4 and 5 are both B arrow views corresponding to the right view of FIG. 3 described above.
図4に示すクラッシュボックス3−1−1、および図5に示すクラッシュボックス3−1−2のいずれも、フロントバンパーレインフォース31により衝撃荷重を入力される一方の端部39から他方の端部40へ向けて、一対のコーナー部4、5の成す角度α(θ1、θ2)と、他の一対のコーナー部6、7の成す角度β(θ3、θ4)との差(α−β)が、減少するとともに、一方の端部39の側における筒体38の断面周長が、他方の端部40の側における筒体39の断面周長よりも小さくなるように、筒体38の各部寸法が設定されている。
Both the crash box 3-1-1 shown in FIG. 4 and the crash box 3-1-2 shown in FIG. 5 have one
図4、5に示す例では、筒体38の断面周長は、一方の端部39の側から他方の端部40の側へ向けて単調に増加する場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の端部39と他方の端部40との間の途中においては増加または減少してもよく、これによっても本発明の効果は損なわれない。
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the circumferential length of the cross section of the
また、図4、5に示すように、筒体38の断面周長の増加が車体側面側からみて上下対称となっているが、断面周長の増加はこの形態に限られるものではなく、筒体38の中心を通る水平面よりも上側の領域における断面周長の増加の程度と、この下側の領域における断面周長の増加の程度とが異なっていてもよい。
4 and 5, the increase in the cross-sectional circumference of the
図4に示すクラッシュボックス3−1−1、および図5に示すクラッシュボックス3−1−2のいずれも、フロントサイドメンバー33の先端部に接続される他方の端部40の側における筒体38の横断面形状が略正方形となるので、クラッシュボックス3−1−1、3−1−2の変形終了時には、フロントサイドメンバー33の全周に略均等な荷重が作用することとなり、クラッシュボックスの圧壊終了に引き続いて生じるフロントサイドメンバー33の圧壊変形の際に、フロントサイドメンバー33が早期に屈曲変形することを抑制することが可能になる。
4 and the crash box 3-1-2 shown in FIG. 5 are both
また、図4に示すクラッシュボックス3−1−1は、一方の端部39の横断面形状が車幅方向に広い形状となるので、斜め衝突等の横荷重が作用する場合を重視する設計の際に有効であり、クラッシュボックス3−1−1の衝突端側である一方の端部39の側の曲げ剛性は、上下方向よりも車幅方向の方が高くなる。また、図4に示すクラッシュボックス3−1−1は、この一方の端部39の側における上下方向の高さが低い断面形状を有するため、例えば、エクステリアデザイン上の要請によりフロントバンパーレインフォース31の上下方向の高さを十分に確保できないような場合にも、フロントバンパーレインフォース31を確実に支持することができる。
In addition, the crash box 3-1-1 shown in FIG. 4 has a design in which the lateral cross-sectional shape of one
さらに、図4に示すクラッシュボックス3−1−1−2は、クラッシュボックス3−1−1において、他の一対のコーナー部6、7を含む領域が平面状に切り欠かれて形成される切欠き部6−3、7−3を備えるものである。切欠き部6−3の幅(すなわち、図4における頂点6−1、6−2間の距離)、および切欠き部7−3の幅(すなわち、図4における頂点7−1、7−2間の距離)は、いずれも、クラッシュボックス3−1−1−2をなす筒体の板厚tの5倍以上50倍未満、望ましくは30倍未満になっている。
Furthermore, the crash box 3-1-1-2 shown in FIG. 4 is a cut-out formed by cutting out the area including the other pair of
切欠き部6−3、7−3は、他の一対のコーナー部6、7を含む領域が平面状に形成することが望ましい。このように切欠き部6−3、7−3を形成することは、図3に示すクラッシュボックス3−1や、図5に示すクラッシュボックス3−1−2、さらには後述する図6に示すクラッシュボックス3−1−3、3−1−4、3−1−5においても有効である。切欠き部6−3、7−3を形成することによって、図2(b)に示すクラッシュボックス3−2と同様の効果を得ることができる。
It is desirable that the notches 6-3 and 7-3 are formed so that a region including the other pair of
一方、図5に示すクラッシュボックス3−1−2は、一方の端部39の横断面形状が車高方向に広いので、上下でのオフセット衝突など、上下方向に作用する曲げ力を重視する設計の際に有効である。
On the other hand, the crash box 3-1-2 shown in FIG. 5 has a design in which one
[実施の形態3]
図6は、本発明に係るクラッシュボックス3−1−3、3−1−4、3−1−5をまとめて示す説明図である。図6も、上述した図3の右図に相当するB矢視図である。
図6に示すクラッシュボックス3−1−3、3−1−4、3−1−5は、いずれも、フロントバンパーレインフォース31により衝撃荷重を入力される一方の端部39から他方の端部40へ向けて、一対のコーナー部4、5の成す角度α(θ1、θ2)と、他の一対のコーナー部6、7の成す角度β(θ3、θ4)との差(α−β)が一定であるとともに、一方の端部39の側における筒体38の断面周長が、他方の端部40の側における筒体39の断面周長よりも小さくなるように、筒体38の各部寸法が設定されている。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is an explanatory diagram collectively showing the crash boxes 3-1-3, 3-1-4, and 3-1-5 according to the present invention. 6 is also a B arrow view corresponding to the right view of FIG. 3 described above.
The crash boxes 3-1-3, 3-1-4, and 3-1-5 shown in FIG. 6 are all from one
クラッシュボックス3−1−3は、筒体38が、一方の端部39および他方の端部40のいずれにおいても正方形に近い横断面形状を有する場合であり、クラッシュボックス3−1−4、3−1−5は、筒体38が、一方の端部39および他方の端部40のいずれにおいても扁平な横断面形状(略菱形)を有する場合である。
The crash box 3-1-3 is a case where the
クラッシュボックス3−1−3、3−1−4、3−1−5のいずれも、衝突端側である一方の端部39の側における筒体38の断面周長が小さいため、一方の端部39の先端から確実に塑性変形を生じやすい。また、他方の端部40の側の断面周長が大きいことから、曲げに対する剛性が一方の端部39よりも高いため、フロントサイドメンバー33に過剰な曲げ力を作用させることなく、圧壊を進行することができる。
Since each of the crash boxes 3-1-3, 3-1-4, and 3-1-5 has a small cross-sectional circumferential length of the
以上の説明では、フロントサイドメンバーに装着されるフロントクラッシュボックスを例にとったが、本発明はフロントクラッシュボックスに限定されるものではなく、リアサイドメンバーに装着されるリアクラッシュボックスにおいても同様に適用される。 In the above description, the front crash box attached to the front side member is taken as an example. However, the present invention is not limited to the front crash box, and similarly applies to the rear crash box attached to the rear side member. Is done.
図7、8は、いずれも、自動車車体41における本発明に係るクラッシュボックス42a、42bの配置例を示す説明図である。
この例では、本発明に係るクラッシュボックス42a、42bは、フロントバンパーリインフォースメント44の後面に例えば溶接等の適宜手段により接合されるとともに、ボディシェルを構成するフロントサイドメンバー43a、43bの前端部に、締結等の適宜手段により脱着自在に装着される。
7 and 8 are explanatory diagrams showing examples of arrangement of the
In this example, the
この例に示すように、本発明に係るクラッシュボックス42a、42bを、車体の前部又は後部の幅方向へ車幅センターに対して一対または二対対称配置することが望ましい。
なお、本発明に係るクラッシュボックス42a、42bを車幅センターに対して二対配置する場合には、例えばフロントサイドメンバー43a、43bに対して、図7に示すように、左のフロントサイドメンバー43aの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス42aを配置するとともに右のフロントサイドメンバー43bの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス42bを配置するようにしてもよいし、図8に示すように、左のフロントサイドメンバー43aの先端部に車高方向へ二つのクラッシュボックス42aを配置するとともに右のフロントサイドメンバー43bの先端部に車幅方向へ二つのクラッシュボックス42bを配置するようにしてもよい。
As shown in this example, it is desirable to arrange the
When two pairs of the
実施例を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
表1に、この実施例で用いたクラッシュボックスの形状を示す。
The present invention will be specifically described with reference to examples.
Table 1 shows the shape of the crash box used in this example.
(1)形状
表1に示す発明例1〜4および発明例6は、図4のクラッシュボックス3−1−1−2に示すように、各辺に一つの溝を備えるとともに切欠き部を備え、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって単調に増加し、かつ、発明例1,2は角度差(α−β)が衝突端側から反衝突端側に向かってそれぞれ単調に増加、減少する形状であり、発明例3、4、6は角度差(α−β)が衝突端側から反衝突端側に向かって一定である。
(1) Shape Inventive Examples 1 to 4 and Inventive Example 6 shown in Table 1 include notches as well as one groove on each side, as shown in the crash box 3-1-1-2 in FIG. Further, the cross-sectional circumference increases monotonously from the collision end side toward the anti-collision end side, and in the first and second invention examples, the angle difference (α−β) is monotonous from the collision end side toward the anti-collision end side. In the invention examples 3, 4, and 6, the angle difference (α−β) is constant from the collision end side to the anti-collision end side.
また、発明例1〜4と発明例6のそれぞれの断面を構成するコーナーR部の曲率半径は5mmであり、発明例1〜4の基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは直交し、発明例6の基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは85°で交差する。 Moreover, the curvature radius of the corner R part which comprises each cross section of invention example 1-4 and invention example 6 is 5 mm, and the line which connects a pair of corner parts which comprise the basic cross-sectional shape of invention example 1-4 Is perpendicular to the line connecting the other pair of corner portions, and the line connecting the pair of corner portions constituting the basic cross-sectional shape of Invention Example 6 and the line connecting the other pair of corner portions are 85 °. Cross at.
表1における発明例5は、図4のクラッシュボックス3−1−1に示すように、各辺に一つの溝を備え、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって単調に増加し、かつ、角度差(α−β)が衝突端側から反衝突端側に向かって一定であり、また、断面を構成するコーナーR部の曲率半径は5mmで、基本横断面形状を構成する一対のコーナー部同士を結ぶ線と他の一対のコーナー部同士を結ぶ線とは直交する。 Invention Example 5 in Table 1 is provided with one groove on each side as shown in the crash box 3-1-1 of FIG. 4, and the cross-sectional circumference increases monotonously from the collision end side toward the anti-collision end side. In addition, the angle difference (α−β) is constant from the collision end side toward the anti-collision end side, and the radius of curvature of the corner R portion constituting the cross section is 5 mm, which constitutes the basic cross-sectional shape. A line connecting a pair of corner portions and a line connecting another pair of corner portions are orthogonal to each other.
さらに、表1における比較例1、2、3、4は、断面周長が衝突端側から反衝突端側に向かって一定である以外は、それぞれ発明例3、発明例1、発明例5、発明例6と同様である。 Further, Comparative Examples 1, 2, 3, and 4 in Table 1 are Invention Example 3, Invention Example 1, Invention Example 5, respectively, except that the circumferential length of the cross section is constant from the collision end side toward the anti-collision end side. This is similar to Invention Example 6.
(2)解析方法
図9は、解析条件を示す説明図である。
図9に示すように、発明例1〜6、比較例1〜4のクラッシュボックス45の端面(当接面)45aに対して傾斜角0度と10度の剛体壁46をクラッシュボックス45の軸方向に16km/hの速度で、ストローク150mm圧壊衝突させる解析を行い、クラッシュボックス45の塑性座屈挙動を調査した。
(2) Analysis Method FIG. 9 is an explanatory diagram showing analysis conditions.
As shown in FIG. 9, the rigid wall 46 having an inclination angle of 0 degrees and 10 degrees with respect to the end face (contact surface) 45 a of the
なお、クラッシュボックス45の板厚は、いずれも1.2mmであり、クラッシュボックス45を構成する筒体の軸方向長さは200mmとし、解析には、440MPa級高張力鋼板を想定した材料特性を用い、さらにひずみ速度依存性はCowper−Symonds則により考慮した。
The plate thickness of the
(3)解析結果
表2に解析結果をまとめて示す。
表2において、F1は圧壊初期の変形が安定する圧下量30mmから70mmまでの間の圧壊荷重の平均値であり、F2は圧下量120mmから140mmまでの間の圧壊荷重の平均値であり、圧壊荷重比fは、F1とF2との比(F1/F2)であり、f0、f10は、それぞれ傾斜角度0度,10度の圧壊荷重比を表す。
(3) Analysis results Table 2 summarizes the analysis results.
In Table 2, F1 is the average value of the crushing load between the rolling amount of 30 mm and 70 mm at which the initial deformation is stable, and F2 is the average value of the crushing load between the reduction amount of 120 mm and 140 mm. The load ratio f is a ratio between F1 and F2 (F1 / F2), and f 0 and f 10 represent crush load ratios with inclination angles of 0 ° and 10 °, respectively.
表2に示すように、傾斜角度10度において、比較例1〜4は、いずれも圧壊ストロークの後半において折れ曲がり変形が発生して不安定な座屈となるため、後半の圧壊荷重が著しく低下し、圧壊荷重比f10が0.78以下となった。 As shown in Table 2, when the inclination angle is 10 degrees, all of Comparative Examples 1 to 4 are bent in the latter half of the crushing stroke and become unstable buckling. , crushing load ratio f 10 became 0.78 or less.
一方、発明例1〜6は、傾斜角度10度において、比較例に比べ、折れ曲がり変形が抑制されるため、安定した座屈となり、圧壊荷重比f10は0.83以上と大幅に向上した。
特に、反衝突端側の断面の角度α、βがそれぞれ120°、60°である発明例1、発明例3、発明例5、発明例6は、いずれも圧壊荷重比f10が極めて高く良好であった。
On the other hand, Invention Examples 1 to 6, in the inclination angle of 10 degrees, compared with the comparative example, the bending deformation is suppressed, becomes stable buckling, the crushing load ratio f 10 was significantly improved and 0.83 or more.
In particular, Invention Example 1, Invention Example 3, Invention Example 5, and Invention Example 6 in which the angles α and β of the cross section on the anti-collision end side are 120 ° and 60 °, respectively, have a very high crushing load ratio f 10 and are good. Met.
また、表2のf10/f0に示すように、比較例1、3に比べ、発明例1、3では、傾斜角度0度での圧壊に対し、傾斜角度10度での圧壊時の性能低下が小さい。すなわち、本発明のクラッシュボックスは、斜め方向からの衝突荷重に対する性能低下が大幅に軽減することが判った。 Further, as shown by f 10 / f 0 in Table 2, in comparison with Comparative Examples 1 and 3, in Invention Examples 1 and 3, the performance at the time of crushing at an inclination angle of 10 degrees compared to the crushing at an inclination angle of 0 degrees. The decrease is small. That is, it has been found that the crash box of the present invention significantly reduces the performance degradation against the collision load from the oblique direction.
3,3−1〜3−4、3−1−1〜3−1−5、3−1−1−2 本発明に係るクラッシュボックス
4、5 一対のコーナー部
6、7 他の一対のコーナー部
6−1、6−2、7−1、7−2 頂点
6−3、7−3 切欠き部
8〜11 辺(平面部)
12、13、22、23 溝
14〜21 角部
24〜27 切欠き部
28a〜28h 頂点
30 自動車車体
31 フロントバンパーレインフォース
32 フードリッジ
33 フロントサイドメンバー
35 取付けプレート
36 エンジンマウントブラケット
37 ロアークロスメンバー
38 筒体
39 一方の端部
40 他方の端部
41 自動車車体
42a、42b 本発明に係るクラッシュボックス
43a、43b フロントサイドメンバー
44 フロントバンパーリインフォースメント
45 クラッシュボックス
45a 端面(当接面)
46 剛体壁
3,3-1 to 3-4, 3-1-1 to 3-1-5, 3-1-1-2
12, 13, 22, 23
46 rigid wall
Claims (10)
前記一対のコーナー部の成す角度(α)は90°以上150°以下であるとともに前記他の一対のコーナー部の成す角度(β)は30°以上90°以下であり、
該一対のコーナー部の少なくともいずれか一方のコーナーを挟む二つの辺それぞれに設けられる、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる1又は複数の溝を有するとともに、
前記一方の端部の側における前記筒体の断面周長は、前記他方の端部の側における当該筒体の断面周長よりも小さいこと
を特徴とするクラッシュボックス。 A pair of corner portions disposed opposite to each other, and another pair of corner portions disposed so as to intersect at an angle of 80 ° to 100 ° with respect to a line connecting the pair of corner portions, and A crash box composed of a metal cylinder having a cross-sectional shape with a quadrangular basic cross-sectional shape, in which an impact load is input from one end of the cylinder in the axial direction to the other end. There,
The angle (α) formed by the pair of corner portions is 90 ° or more and 150 ° or less, and the angle (β) formed by the other pair of corner portions is 30 ° or more and 90 ° or less,
Having one or a plurality of grooves provided on each of two sides sandwiching at least one of the pair of corner portions and extending in the longitudinal direction and projecting toward the inside;
The crash box according to claim 1, wherein a cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on the one end side is smaller than a cross-sectional circumferential length of the cylindrical body on the other end side.
を特徴とするクラッシュボックスを備える自動車車体。 A crash box characterized in that the crash box according to any one of claims 1 to 8 is arranged in a pair or two-pair symmetry with respect to a vehicle width center in a width direction of a front portion or a rear portion of a vehicle body. A car body with a box.
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