JP2010111239A - 衝突エネルギ吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突エネルギ吸収部材の機能を質量効率に優れた複数円管の潰れで実現するに当たり、円管根元部での倒れを防止して、各円管に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることができる衝突エネルギ吸収部材の提供を目的とする。
【解決手段】複数個の円管９が車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列され、円管９基端部とその取付け面部との接合部近傍に、円管９先端部への衝突荷重入力時に所定方向に交差する方向に円管９の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段２０を設けたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、車体の前端または後端に取付けられ、かつ円管が複数個束ねられて成る衝突エネルギ吸収部材に関する。

一般に車体の前端または後端には、衝突エネルギを吸収するフロント側のクラッシュカン、または、リヤ側のクラッシュカンが取付けられており、車両の衝突時には上記クラッシュカンの圧縮変形により衝突エネルギを吸収するように構成している。

従来の衝突エネルギ吸収部材としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
すなわち、フロントサイドフレームの前端に、フランジ部材を介して衝突エネルギ吸収部材としてのクラッシュカンを取付けたものであって、該クラッシュカンは、鋼板を用いて角筒状に形成されている。

しかしながら、この従来のクラッシュカンにおいては単に鋼板を角筒状と成したものであるから、衝突荷重により容易に圧縮変形し、充分な衝突エネルギ吸収量が確保できない問題点があった。
このような問題点を解決するために、図２５に示す衝突エネルギ吸収部材が考えられる。

この衝突エネルギ吸収部材１００は、中央の１つの円管と、この中央の円管に対して上側に２個、下側に２個、合計５個の円管１０１（但し、図２５は平面図であるから上側の２個の円管のみが示されている）を束ねたもので、同図に示すように、車両のフロント側のクラッシュカンとして用いる。

この衝突エネルギ吸収部材１００は、複数の各円管１０１の基端を、セットプレート１０２に固定し、フロントサイドフレーム１０３の前端に設けられたフランジ部材１０４に上記セットプレート１０２を、ボルト、ナット等の締結部材を用いて、取付ける。
上述の衝突エネルギ吸収部材１００を図２５で示したように車体に取付け、この車体構造の車両を１６ｋｍ／ｈの車速で、１０度傾斜のリジッドバリア１０５に衝突させた結果を、図２６、図２７に示す。

図２６は衝突後１６ｍｓｅｃ経過時点の状態、図２７は衝突後３２ｍｓｅｃ経過時点の状態を示し、上記円管１０１はその根元部の衝撃に対する耐力が比較的弱いため、図２６に示すように、円管１０１の根元部が衝突荷重により、曲がった場合には、同図に示すように衝突エネルギ吸収部材１００の全体が傾き、この全体が傾いた状態でさらに衝突荷重が入力されるので、図２６の状態から図２７に示すように、円管１０１は座屈変形するものの、衝突エネルギ吸収部材１００の全体が大きく傾き、各円管１０１に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることが困難となる。
なお、図２５〜図２７において、矢印Ｆは車両前方を示し、矢印ＯＵＴは車両外方を示し、矢印ＩＮは車両内方を示す。
特開２００７−１８２１６２号公報

そこで、この発明は、複数の円管を車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列し、上記円管基端部とその取付け面部との接合部近傍に、円管先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向に上記円管の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けることで、衝突エネルギ吸収部材の機能を質量効率に優れた複数円管の潰れで実現するに当たり、円管根元部での倒れを防止して、各円管に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることができる衝突エネルギ吸収部材の提供を目的とする。

この発明による衝突エネルギ吸収部材は、車体の前端または後端に取付けられ、かつ円管が複数個束ねられて成る衝突エネルギ吸収部材であって、上記複数個の円管は車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列され、上記円管基端部とその取付け面部との接合部近傍に、上記円管先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向に上記円管の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けたものである。
上述の所定方向は、衝突エネルギ吸収部材をフロント側のクラッシュカンとして用いる場合には、上下方向に設定してもよく、また、リヤ側のクラッシュカンとして用いる場合には、車幅方向に設定してもよい。

上記構成によれば、衝突エネルギ吸収部材の機能を質量効率に優れた複数円管の潰れで実現するに当たり、円管の基端部が所定方向に交差する方向へ曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けたので、円管根元部での倒れを防止して、各円管に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることができ、この結果、充分な衝突エネルギ吸収量を確保することができる。
上述の衝突エネルギ吸収部材は、その先端から順に規則的変形を生じさせるためには、先端から順に荷重入力なされる必要があるが、円管根元部が先に傾くと『先端から順に荷重入力される』という規則的変形のメカニズムが崩壊する。この点、上記構成によれば、円管根元部の倒れを曲げ抑止手段にて防止するので、『先端から順に荷重入力される』という規則的変形のメカニズムを維持、確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記複数個の円管は、中央に位置する中央管の所定方向の上下側にそれぞれ２個の略同径の周辺管が配置されて成り、上記中央管とそれぞれ２個の周辺管は、これらの間に挟窄空間を形成するよう各円管の近接部位で円管の軸方向に連続する板状の短絡連結部で連結されて一体と成されたものである。
上記構成によれば、一つの円管の軸圧縮方向の潰れが、閉断面方向に関して、上記短絡連結部を介して周囲の２つの円管を押したり引いたりして互いに作用し合い、それぞれが略正三角形の閉断面をなすように、複数の円管の集合体が規則的変形（塑性変形）を生じ、質量効率高くエネルギ吸収を行なうことができる。

この発明の一実施態様においては、上記曲げ抑止手段は、複数個の円管集合体の四隅に対応すべく、上記各周辺管の外周部に軸方向に形成されたリブ部であることを特徴とする。
上記構成によれば、リブ部を形成する最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

この発明の一実施態様においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍の外広がり拡管であることを特徴とする。
上記構成によれば、外広がり拡管を形成する最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

この発明の一実施態様においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍の四隅外向き方向の曲げであることを特徴とする。
上記構成によれば、四隅外向き方向の曲げを形成する最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

この発明の一実施態様においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍に内嵌される詰め部材であることを特徴とする。
上記構成によれば、周辺管に詰め部材を内嵌する最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

この発明の一実施態様においては、上記曲げ抑止手段は、上記全円管の外周に合致した形状を有し、同形状に沿って円管外周部を内嵌する上記取付け面部に形成された土手部であることを特徴とする。
上記構成によれば、円管集合体の外形状に沿う土手部を設ける最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

この発明によれば、複数の円管を車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列し、上記円管基端部とその取付け面部との接合部近傍に、円管先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向に上記円管の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けたので、衝突エネルギ吸収部材の機能を質量効率に優れた複数円管の潰れで実現するに当たり、円管根元部での倒れを防止して、各円管に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることができる効果がある。

円管根元部での倒れを防止して、各円管に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせるという目的を、車体の前端または後端に取付けられ、かつ円管が複数個束ねられて成る衝突エネルギ吸収部材において、上記複数個の円管は車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列され、上記円管基端部とその取付け面部との接合部近傍に、上記円管先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向に上記円管の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けるという構成にて実現した。

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は衝突エネルギ吸収部材を示し、図１は該衝突エネルギ吸収部材をクラッシュカンとして使用した車体前部構造を示す平面図、図２はクラッシュカンの斜視図、図３はクラッシュカンの正面図である。

図１に示すように、車体前部にはエンジンルーム１の左右両サイドにおいて車両の前後方向に延びる閉断面構造のフロントサイドフレーム２，２を設けている。これら左右一対のフロントサイドフレーム２，２の前端部にはフランジ部材３，３が取付けられると共に、フランジ部材３とフロントサイドフレーム２との間には、ガセット４，５が設けられている。

上述のフロントサイドフレーム２，２前端のフランジ部材３には、平板状のセットプレート６を介して車両の前後方向に延びるクラッシュカン７を設けており、左右のクラッシュカン７，７の前端相互間には、車幅方向に延びるバンパレインフォースメント８を取付けている。

図２、図３に示すように、上述のクラッシュカン７（衝突エネルギ吸収部材）は、円管としての複数の円筒パイプ（以下単にパイプと略記する）９…が複数個束ねられて構成されており、図３に正面図で示すように、複数個のパイプ９…は車両正面視で互いに隣接して所定方向としての上下方向に長く配列されている。なお、クラッシュカン７をフロント側に設ける場合には、上下方向に長く配列されるが、該クラッシュカン７をリヤ側に設ける場合には、車幅方向に長く配列させてもよい。

これら複数個のパイプ９は、図３に正面図で示すように、中央に位置する中央管としての中央パイプ９Ａの上側に２個の略同径の周辺パイプ（周辺管）９Ｂ，９Ｃが配置されると共に、中央パイプ９Ａの下側に２個の略同径の周辺パイプ（周辺管）９Ｄ，９Ｅが配置され、合計５個のパイプ９Ａ〜９Ｅから構成され、中央パイプ９Ａと上下側のそれぞれ２個の周辺パイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅは、これらの間に狭窄空間１０を形成するよう各パイプ９Ａ〜９Ｅの近接部位でパイプ９Ａ〜９Ｅの軸方向に連結する板状の短絡連結部１１〜１６で連結されて一体と成されている。

具体的には、上述の各パイプ９Ａ〜９Ｅおよび短絡連結部１１〜１６は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の熱間押し出し成形により形成され、例えば、直径（外径）ｄ＝３４ｍｍφに、肉厚ｔ＝１ｍｍに形成、あるいは、ｄ＝２４ｍｍφに、肉厚ｔ＝１．８ｍｍに形成されるが、これらの数値に限定するものではない。

このように、上述のクラッシュカン７は、複数のパイプ９…を集合させて結合した、いわゆる『集合パイプ体』で構成されており、このクラッシュカン７は、車両の前後方向の衝突荷重が作用すると、軸方向に座屈変形して、衝突エネルギを吸収するように構成している。
特に、このクラッシュカン７は、５本のパイプ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅを同時に座屈変形させるため、衝突荷重の吸収量を従前のクラッシュカンに対して大幅に高めることができ、エネルギ吸収量を多くすることができる。

図２に示すように、集合パイプ体の前端から後方側へ距離Ｌ１（例えば、約１５ｍｍ）の位置には、衝突荷重が作用した時、クラッシュカン７の潰れ形状を規定する変形促進部としての横ビード１７…を設けている。ここで、上述の距離Ｌ１はパイプ９の潰れ周期のピッチによって任意に設定することができ、熱間押し出し成形品に対して後加工することにより形成される。

図３に示すように、上述の横ビード１７は、全てのパイプ９に、約１２０度の間隔で設けた内凹形状で構成されており、この横ビード１７は、クラッシュカン７が座屈変形する際、該座屈変形の切っ掛けを与える要素である。
一方、クラッシュカン７には、図３に示すように隣り合うパイプ９，９同士を短絡連結する複数の短絡連結部１１〜１６が設けられている。

図３から明らかなように、短絡連結部１１はパイプ９Ｂ，９Ｃ間を横方向に短絡連結し、短絡連結部１２はパイプ９Ｂ，９Ａ間を上下方向に短絡連結し、短路連結部１３はパイプ９Ｃ，９Ａ間を上下方向に短絡連結して、パイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ａ間に略正三角形の狭窄空間１０を形成すべく構成している。
また、短絡連結部１４はパイプ９Ａ，９Ｄ間を上下方向に短絡連結し、短絡連結部１５はパイプ９Ａ，９Ｅ間を上下方向に短絡連結し、短絡連結部１６はパイプ９Ｄ，９Ｅ間を横方向に短絡連結して、パイプ９Ａ，９Ｄ，９Ｅ間に逆向き略正三角形の狭窄空間１０を形成すべく構成している。

ここで、図３におけるパイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ａ間の略正三角形の狭窄空間１０と、パイプ９Ａ，９Ｄ，９Ｅ間の逆向き略正三角形の狭窄空間１０とは、中央パイプ９Ａを挟んで上下対称となるように形成される。
この対称構造は、パイプ９の座屈変形時の変形挙動を考慮して、このように設定するものである。

図４は、パイプ９の座屈変形時の断面形状の変形状態を示す模式図であって、（ａ）は座屈変形前のパイプの側面図と、Ａ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は座屈変形後のパイプの側面図と、Ｂ−Ｂ線矢視断面図、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。

図４の（ａ）に示すように、パイプ９は、座屈変形前には真円形状の円筒断面を有している。
このパイプ９が車両前後方向の衝突荷重を受けて座屈変形する場合には、同図の（ｂ）に示すように、座屈変形の潰れ周期の半ピッチ毎に、断面形状が『略正三角形』と『逆向きの略正三角形』を繰返して変形する。

これは、『面』を構成する最小の多角形が三角形であるため、軸方向の圧縮力を受けて円筒断面が外周側に拡張しようとする際、局所的に三点に応力集中が生じて『略正三角形』の断面と、『逆向きの略正三角形』の断面と周期的に繰返して、座屈変形していくものと推考される。
このように、断面形状が『略正三角形』と『逆向きの略正三角形』とを繰返しながら変形していくため、パイプ９における短絡連結部１１〜１６の位置は、この繰返し変形を阻害しないように設定される。

そこで、この実施例では、図５、図６に示すように変形状態を考慮して、短絡連結部１１〜１６の形成位置を設定している。図５はクラッシュカン７の正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図であり、図６はクラッシュカン７の正面図に左側を頂点とする三角形に変形モデルを加えた図である。

図５に示すように、断面形状が右側を頂点とする三角形に変形する場合、パイプ９Ｂにおいては、短絡連結部１１が右方に移動して、隣接するパイプ９Ｃの一部を押して、該パイプ９Ｃに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１２の左斜め上方への移動により、パイプ９Ｂの一部が押されてパイプ９Ｂに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｂの他の一部ａ，ｂが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｂは略三角形状となる。

パイプ９Ｃにおいては、短絡連結部１３が左斜め下方に移動して、隣接するパイプ９Ａの一部を押して、該パイプ９Ａに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１１の右方への移動により、パイプ９Ｃの一部が押されてパイプ９Ｃに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｃの他の一部ｃ，ｄが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｃは略三角形状となる。

パイプ９Ａにおいては、短絡連結部１３，１５で該パイプ９Ａが押されて三角形の二辺を形成し、短絡連結部１２，１４が隣接する上下のパイプ９Ｂ，９Ｄの一部を押して、これら各パイプ９Ｂ，９Ｄに三角形の一辺を形成すると共に、当該パイプ９Ａに三角形の頂点を形成し、パイプ９Ａの他の一部ｅが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ａは略三角形状になる。

パイプ９Ｄにおいては、短絡連結部１６が右方に移動して、隣接するパイプ９Ｅの一部を押して、該パイプ９Ｅに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１４の左斜め下方への移動により、パイプ９Ｄの一部が押されてパイプ９Ｄに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｄの他の一部ｆ，ｇが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｄは略三角形状となる。

パイプ９Ｅにおいては、短絡連結部１５が左斜め上方に移動して、隣接するパイプ９Ａの一部を押して、該パイプ９Ａに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１６の右方への移動により、パイプ９Ｅの一部が押されてパイプ９Ｅに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｅの他の一部ｈ，ｊが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｅは略三角形状となる。

図６に示すように、断面形状が左側を頂点とする三角形に変形する場合、パイプ９Ｃにおいては、短絡連結部１１が左方に移動して、隣接するパイプ９Ｂの一部を押して、該パイプ９Ｂに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１３の右斜め上方への移動により、パイプ９Ｃの一部が押されてパイプ９Ｃに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｃの他の一部ｊ，ｋが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｃは略三角形状となる。

パイプ９Ｂにおいては、短絡連結部１２が右斜め下方に移動して、隣接するパイプ９Ａの一部を押して、該パイプ９Ａに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１１の左方への移動により、パイプ９Ｂの一部が押されてパイプ９Ｂに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｂの他の一部ｌ，ｍが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｂは略三角形状となる。

パイプ９Ａにおいては、短絡連結部１２，１４で該パイプ９Ａが押されて三角形の二辺を形成し、短絡連結部１３，１５が隣接する上下のパイプ９Ｃ，９Ｅの一部を押して、これら各パイプ９Ｃ，９Ｅに三角形の一辺を形成すると共に、当該パイプ９Ａに三角形の頂点を形成し、パイプ９Ａの他の一部ｎが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ａは略三角形状になる。

パイプ９Ｅにおいては、短絡連結部１６が左方に移動して、隣接するパイプ９Ｄの一部を押して、該パイプ９Ｄに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１５の右斜め下方への移動により、パイプ９Ｅの一部が押されてパイプ９Ｅに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｅの他の一部ｐ，ｑが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｅは略三角形状となる。

パイプ９Ｄにおいては、短絡連結部１４が右斜め上方に移動して、隣接するパイプ９Ａの一部を押して、該パイプ９Ａに三角形の一辺を形成し、短絡連結部１６の左方への移動により、パイプ９Ｄの一部が押されてパイプ９Ｄに三角形の一辺を形成し、パイプ９Ｄの他の一部ｒ，ｓが三角形の頂点を形成する方向に押されるので、パイプ９Ｄは略三角形状となる。
このように、上述の各短絡連結部１１〜１６は、パイプ９の断面形状の繰返し変形に対応して往復移動することになる。

ここで、上述の短絡連結部１１〜１６の移動は、パイプ９の変形を阻害することなく、また、パイプ９，９間の連結状態も維持することができる。
上述の短絡連結部１１〜１６により、『略正三角形』と『逆向きの略正三角形』の狭窄空間１０，１０を形成するように設定しているので、各パイプ９間の短絡連結状態を維持した状態で、クラッシュカン７の座屈変形を許容することができる。
このように、各短絡連結部１１〜１６がクラッシュカン７の座屈変形を阻害しないため、図示実施例のクラッシュカン７では、全てのパイプ９が完全に座屈変形して、衝突エネルギを確実に吸収することができる。

図３で示した集合パイプ体の車幅方向の幅（Ｗ）を５０ｍｍに設定し、高さ（Ｈ）を６９．０３ｍｍに設定し、各パイプ９の直径（外径）ｄを２４ｍｍφに設定し、パイプ９の肉厚ｔを１．８ｍｍに設定したクラッシュカン７を設け、全てのパイプ９が完全に座屈変形することを裏付けるために、該クラッシュカン７を図７の（ａ）に示すベース部材１８に取付け、加圧ブロック１９で０〜１８０ＫＮの荷重を付加した図を、図７の（ａ）〜（ｇ）に示す。

図７の（ａ）は、クラッシュカン７をベース部材１８上面に取付け、加圧ブロック１９をセットした無負荷時の状態を示し、図７の（ｂ）〜図７の（ｇ）は加圧ブロック１９で１８０ＫＮまで順次荷重を付加した状態を時系列に示すものである。
図７の（ｂ）に示す荷重入力初期から各パイプ９は順次座屈変形し、図７の（ｃ）〜（ｅ）に示す荷重入力中期にかけて各パイプ９はさらに座屈変形が進み、図７の（ｆ）に示す荷重入力終期を経て、図７の（ｇ）に示す荷重入力完了最終期には、同図に示すように、全てのパイプ９が規則的かつ完全に座屈変形した。

しかも、この実施例においては、図２のＤ−Ｄ線矢視断面図を図８に示すように、パイプ９の基端部（フロント側のクラッシュカン７の後端部）と、その取付け面部としてのセットプレート６との接合部近傍に、パイプ９の先端部（フロント側のクラッシュカン７の前端部）への衝突荷重入力時に所定方向（上下方向）に交差する方向つまり左右方向に、上述のパイプ９の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けている。

図８に示すこの実施例では、上述の曲げ抑止手段は、合計５個のパイプ９Ａ〜９Ｅから成る集合パイプ体（円管集合体）の少なくとも四隅に対応するように、上述の各周辺パイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅの左右外周部にパイプ軸方向（車両の前後方向）に形成された複数のリブ部２０…に設定している。
この実施例では、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅのみならず中央パイプ９Ａの左右外周部にもパイプ軸方向に延びるリブ部２０，２０を設けている。

また、この実施例では、パイプ９とは別体のリブ部２０を設け、クラッシュカン７の熱間押し出し成形後に、該リブ部２０をパイプ９の所定部に略水平方向に向くように、接着固定して、曲げ抑止手段と成したものである。
上記構成のクラッシュカン７を図９に示すように、セットプレート６およびフランジ部材３を介してフロントサイドフレーム２の前端部に取付け、この車体構造の車両を１６ｋｍ／ｈの車速で、１０度傾斜のリジッドバリア２１に衝突させた結果を、図１０、図１１に示す。

図１０は衝突後１６ｍｓｅｃ経過時点の状態を示し、図１１は衝突後３２ｍｓｅｃ経過時点の状態を示すもので、この実施例ではパイプ９の基端部に曲げ抑止手段としてのリブ部２０を設けているので、該パイプ９の根元部の衝撃に対する耐力が充分に向上し、このため、パイプ９の根元部が衝突荷重により、曲がるのを防止することができ、複数個のパイプ９から成るクラッシュカン７は図１０、図１１に示すように、その先端から順に規則的変形を生じ、各パイプ９が安定して軸方向の圧縮変形を生じ、この結果、充分な衝突エネルギ吸収量を確保することができた。
なお、図中、矢印Ｆは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示し、矢印ＩＮは車両内方を示し、矢印ＯＵＴは車両外方を示す。

このように、図１〜図１１で示した実施例の衝突エネルギ吸収部材は、車体の前端または後端に取付けられ、かつ円管（パイプ９参照）が複数個束ねられて成る衝突エネルギ吸収部材（クラッシュカン７参照）であって、上記複数個の円管（パイプ９）は車両正面視で互いに隣接して所定方向（上下方向参照）に長く配列され、上記円管（パイプ９）基端部とその取付け面部（セットプレート６参照）との接合部近傍に、上記円管（パイプ９）先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向（左右方向参照）に上記円管（パイプ９）の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段（リブ部２０参照）を設けたものである（図１、図２、図８参照）。

この構成によれば、衝突エネルギ吸収部材（クラッシュカン７）の機能を質量効率に優れた複数円管（パイプ９）の潰れで実現するに当たり、円管（パイプ９）の基端部が所定方向に交差する方向（左右方向）へ曲がるのを抑止する曲げ抑止手段（リブ部２０）を設けたので、円管根元部での倒れを防止して、各円管（パイプ９）に安定して軸方向の圧縮変形を生じさせることができ、この結果、充分な衝突エネルギ吸収量を確保することができる。

上述の衝突エネルギ吸収部材（クラッシュカン７参照）は、その先端から順に規則的変形を生じさせるためには、先端から順に荷重入力なされる必要があるが、円管根元部が先に傾くと『先端から順に荷重入力される』という規則的変形のメカニズムが崩壊する。この点、上記構成によれば、円管根元部の倒れを曲げ抑止手段（リブ部２０参照）にて防止するので、『先端から順に荷重入力される』という規則的変形のメカニズムを維持、確保することができる。

また、上記複数個の円管（パイプ９）は、中央に位置する中央管（中央パイプ９Ａ参照）の所定方向の上下側にそれぞれ２個の略同径の周辺管（周辺パイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ参照）が配置されて成り、上記中央管（中央パイプ９Ａ）とそれぞれ２個の周辺管（周辺パイプ９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ）は、これらの間に挟窄空間１０，１０を形成するよう各円管９Ａ〜９Ｅの近接部位で円管９Ａ〜９Ｅの軸方向に連続する板状の短絡連結部１１〜１６で連結されて一体と成されたものである（図８参照）。

この構成によれば、一つの円管（パイプ９）の軸圧縮方向の潰れが、閉断面方向に関して、上記短絡連結部１１〜１６を介して周囲の２つの円管９，９を押したり引いたりして互いに作用し合い、それぞれが略正三角形の閉断面をなすように、複数の円管９…の集合体が規則的変形（塑性変形）を生じ、質量効率高くエネルギ吸収を行なうことができる。

さらに、上記曲げ抑止手段は、複数個の円管（パイプ９）集合体の四隅に対応すべく、上記各周辺管（周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅ）の外周部に軸方向に形成されたリブ部２０である。
この構成によれば、リブ部２０を形成する最小限の追加構成で、円管（パイプ９）根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

図８で示した構成に代えて、図１２に示す構造を採用してもよい。
すなわち、図８で示した構造は合計６個のリブ部２０…を、各パイプ９Ａ〜９Ｅの外周に水平方向に取付けたが、図１２で示すこの実施例においては、集合パイプ体の四隅に位置する周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅから各リブ部２０が放射方向外方に位置するように１つのパイプ９につき２個のリブ部２０，２０を接合固定する一方、中央パイプ９Ａにおいては図８の実施例と同様に、該中央パイプ９Ａの外周部から水平方向に延びる２個のリブ部２０，２０を取付け、全体として合計１０個のリブ部２０…をパイプ９の軸方向に沿って設けたものである。

このように構成しても、先の実施例（図８参照）とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図１２において前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

また、図２、図８で示した構成に代えて、図１３、図１４（但し、図１４は図１３のＥ−Ｅ線矢視断面図）に示す構造を採用してもよい。
すなわち、図２、図８で示したリブ部２０はパイプ９とは別体のものを接着固定すべく構成したが、図１３、図１４に示すこの実施例では、パイプ９の熱間押し出し成形後において、該パイプ９の基端側に部分加工を施して、パイプ９と一体のリブ部２０を形成したものである。

上記リブ部２０の配列は図１２と同様に、集合パイプ体の四隅に位置する周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅから各リブ部２０が放射方向外方に位置するように１つのパイプ９につき２個のリブ部２０，２０を一体形成する一方、中央パイプ９Ａにおいては、該中央パイプ９Ａの外周部から水平方向左右外方に延びる２個のリブ部２０，２０を一体形成し、全体として合計１０個のリブ部２０…をパイプ９の軸方向に沿って設けたものである。
このように構成すると、部分加工が必要となるものの、部品点数の削減を図りつつ、最小限の追加構成にて、パイプ９の根元部の倒れ防止機能を確保することができる。

図１３、図１４で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例と同様であるから、図１３、図１４において、前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

図１５、図１６（但し、図１６は図１５のＧ―Ｇ線矢視断面図）は衝突エネルギ吸収部材の他の実施例を示し、この実施例では、中央パイプ９Ａを隔てて上側に位置する２個の周辺パイプ９Ｂ，９Ｃおよび下側に位置する２個の周辺パイプ９Ｄ，９Ｅの取付け面部としてのセットプレート６（前図参照）に対する接合部近傍に、所定方向（上下方向）に交差する方向（左右方向）に車幅方向へ広がる外広がり部３０，３０をそれぞれ一体形成し、これら各外広がり部３０…を曲げ抑止手段と成したものである。

この場合、合計５個のパイプ９から成るクラッシュカン７を熱間押し出し成形した後に、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅの根元部を拡管加工することにより、上述の外広がり部３０…がそれぞれ形成される。
また、該外広がり部３０…は図１６に示すように真円形状の円筒断面であってもよく、図１７に示すように楕円形状の円筒断面であってもよい。

このように、図１５〜図１７で示した実施例においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管（周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅ参照）の取付け面部（セットプレート６参照）に対する接合部近傍の外広がり拡管（外広がり部３０参照）であるから、外広がり拡管（外広がり部３０参照）を形成する最小限の追加構成で、円管（パイプ９）根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

図１５〜図１７で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例と同様であるから、図１５〜図１７において前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

図１８、図１９（但し、図１９は図１８のＪ−Ｊ線矢視断面図）は衝突エネルギ吸収部材のさらに他の実施例を示し、この実施例では、中央パイプ９Ａを隔てて上側に位置する２個の周辺パイプ９Ｂ，９Ｃおよび下側に位置する２個の周辺パイプ９Ｄ，９Ｅの取付け面部としてのセットプレート６（前図参照）に対する接合部近傍に、集合パイプ体の四隅に対応し、かつ所定方向（上下方向）に交差する方向（左右方向）に車幅方向へ広がる四隅外向き方向の曲げ部４０をそれぞれ一体形成し、これらの各曲げ部４０…を曲げ抑止手段と成したものである。

この場合、合計５個のパイプ９から成るクラッシュカン７を熱間押し出し成形した後に、まずパイプ９の基端部から所定距離前方までの短絡連結部１１〜１６を除去、または切り裂き加工し、その後、各周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅを四隅外向き方向（左右方向）に曲げ加工すると、上述の曲げ部４０を形成することができる。

このように、図１８、図１９で示した実施例においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管（周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅ参照）の取付け面部（セットプレート６参照）に対する接合部近傍の四隅外向き方向の曲げ部４０である。
この構成によれば、四隅外向き方向の曲げ部４０を形成する最小限の追加構成で、円管（パイプ９）根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

図１８、図１９で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については、先の実施例とほぼ同様であるから、図１８、図１９において前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

図２０、図２１（但し、図２１は図２０のＫ−Ｋ線矢視断面図）は衝突エネルギ吸収部材のさらに他の実施例を示し、この実施例では、少なくとも合計４個の周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅの取付け面部としてのセットプレート６に対する接合部近傍に詰め部材５０…を内嵌および接合（接着固定）し、これらの各詰め部材５０により曲げ抑止手段を構成したものである。
この実施例では、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅのみならず、中央パイプ９Ａのセットプレート６に対する接合部近傍にも、詰め部材５０を内嵌および接合（接着固定）している。

ここで、上記詰め部材５０はパイプ９と同一材料のものが好ましい。また該詰め部材５０の車両前後方向の長さＬ２（いわゆる高さ）は、短過ぎると倒れ防止機能が減少し、長過ぎるとパイプ９の潰れ変形範囲が減少して、エネルギ吸収効率が劣化するので、図４の（ｂ）で示す１ピッチの半分よりやや長い程度が望ましい。
さらに、図２０、図２１では、詰め部材５０として円柱形状のものを例示したが、これは各パイプ９の内周に密着する円筒形状の詰め物であってもよい。

このように、図２０、図２１で示した実施例においては、上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管（周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅ参照）の取付け面部（セットプレート６参照）に対する接合部近傍に内嵌される詰め部材５０である。
この構成によれば、周辺管（周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅ）に詰め部材５０を内嵌する最小限の追加構成で、円管（パイプ９）根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

図２０、図２１で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については、先の実施例とほぼ同様であるから、図２０、図２１において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

図２２、図２３は衝突エネルギ吸収部材のさらに他の実施例を示し、この実施例では、取付け面部としてのセットプレート６に全てのパイプ９…の外周に合致した形状で、かつ同形状に沿って各パイプ９の外周部を内嵌する土手部としてのバンク（ｂａｎｋ）６０を一体形成し、このバンク６０で曲げ抑止手段を構成したものである。
この場合、クラッシュカン７をアルミニウムまたはアルミニウム合金の熱間押し出し成形で構成する時、成形後のクラッシュカン７と、セットプレート６およびバンク６０とはアルミ溶湯を用いる鋳ぐるみにて一体化することができる。

また、この実施例では上記バンク６０により、それぞれの短絡連結部１１〜１６よりも外側の各パイプ９Ａ〜９Ｅを密着状に内嵌している。
さらに、上記バンク６０の車両前後方向の長さＬ３（いわゆる高さ）は、短過ぎると倒れ防止機能が減少し、長過ぎるとパイプ９の潰れ変形範囲が減少して、エネルギ吸収効率が低下するので、図４の（ｂ）で示す１ピッチの半分よりやや長い程度が望ましい。

加えて、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅを上下から囲繞するバンク６０の肉厚ｔ１に対して、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅを左右から囲繞するバンク６０の肉厚ｔ２は、図２３に示すように、充分大きく設定（ｔ２＞ｔ１）されており、これにより、クラッシュカン７がその根元部から倒れるのを防止することができる。

このように、図２２、図２３で示した実施例においては、上記曲げ抑止手段は、上記全円管（パイプ９）の外周に合致した形状を有し、同形状に沿って円管外周部を内嵌する上記取付け面部（セットプレート６）に形成された土手部（バンク６０参照）である。
この構成によれば、円管集合体の外形状に沿う土手部（バンク６０参照）を設ける最小限の追加構成で、円管根元部の倒れ防止機能を実現することができる。

図２２、図２３で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については、先の実施例とほぼ同様であるから、図２２、図２３において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。なお、上記各実施例１〜５においては各パイプ９Ａ〜９Ｅを短絡連結部１１〜１６で図示の如く連結したクラッシュカン７を例示したが、本実施例は、短絡連結部１１〜１６に代えて、図２４に示す如く、各パイプ９Ａ〜９Ｅの近接部位でパイプ９の軸方向に連続する連続部３１〜３６を備えたクラッシュカン７にも適用することができ、上記接続部３１〜３６はレーザ溶接等により形成することができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の衝突エネルギ吸収部材は、実施例のクラッシュカン７に対応し、
以下同様に、
円管は、パイプ９に対応し、
取付け面部は、セットプレート６に対応し、
中央管は、中央パイプ９Ａに対応し、
周辺管は、周辺パイプ９Ｂ〜９Ｅに対応し、
外広がり拡管は、外広がり部３０に対応し、
四隅外向き方向の曲げは、曲げ部４０に対応し、
土手部は、バンク６０に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
なお、パイプ９を形成する材料はＡｌやＡｌ合金に限定されるものではなく、鋼材を用いてもよい。特に、図２４の実施例では鋼材が有効である。

本発明の衝突エネルギ吸収部材をクラッシュカンとして使用した車体前部構造を示す平面図 クラッシュカンの斜視図 クラッシュカンの正面図 パイプの座屈変形時の断面形状の変形状態を示した模式図で（ａ）は座屈変形前のパイプの側面図とＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は座屈変形後のパイプの側面図とＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図。 クラッシュカンの正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図 クラッシュカンの正面図に左側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図 クラッシュカンの変形状態を時系列に示す説明図 図２のＤ−Ｄ線矢視断面図 衝突実験に用いたクラッシュカンの平面図 衝突初期の状態を示す平面図 衝突終期の状態を示す平面図 リブ部の他の実施例を示す断面図 クラッシュカンの他の実施例を示す斜視図 図１３のＥ−Ｅ線矢視断面図 クラッシュカンのさらに他の実施例を示す斜視図 図１５のＧ−Ｇ線矢視断面図 外広がり部の他の実施例を示す正面図 クラッシュカンのさらに他の実施例を示す斜視図 図１８のＪ−Ｊ線矢視断面図 クラッシュカンのさらに他の実施例を示す斜視図 図２０のＫ−Ｋ線矢視断面図 クラッシュカンのさらに他の実施例を示す分解斜視図 バンクで円管集合体を内嵌した状態の断面図 円管集合体の他の実施例を示す概略正面図 衝突実験に用いた比較例のクラッシュカンの平面図 衝突初期の状態を示す平面図 衝突終期の状態を示す平面図

符号の説明

６…セットプレート（取付け面部）
７…クラッシュカン（衝突エネルギ吸収部材）
９…パイプ（円管）
９Ａ…中央パイプ（中央管）
９Ｂ〜９Ｅ…周辺パイプ（周辺管）
１０…狭窄空間
１１〜１６…短絡連結部
２０…リブ部（曲げ抑止手段）
３０…外広がり部（曲げ抑止手段）
４０…曲げ部（曲げ抑止手段）
５０…詰め部材（曲げ抑止手段）
６０…バンク（曲げ抑止手段）

Claims (7)

1. 車体の前端または後端に取付けられ、かつ円管が複数個束ねられて成る衝突エネルギ吸収部材であって、
   上記複数個の円管は車両正面視で互いに隣接して所定方向に長く配列され、
   上記円管基端部とその取付け面部との接合部近傍に、上記円管先端部への衝突荷重入力時に上記所定方向に交差する方向に上記円管の基端部が曲がるのを抑止する曲げ抑止手段を設けた
   衝突エネルギ吸収部材。
2. 上記複数個の円管は、中央に位置する中央管の所定方向の上下側にそれぞれ２個の略同径の周辺管が配置されて成り、
   上記中央管とそれぞれ２個の周辺管は、これらの間に挟窄空間を形成するよう各円管の近接部位で円管の軸方向に連続する板状の短絡連結部で連結されて一体と成された
   請求項１記載の衝突エネルギ吸収部材。
3. 上記曲げ抑止手段は、複数個の円管集合体の四隅に対応すべく、上記各周辺管の外周部に軸方向に形成されたリブ部である
   請求項１または２記載の衝突エネルギ吸収部材。
4. 上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍の外広がり拡管である
   請求項１または２記載の衝突エネルギ吸収部材。
5. 上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍の四隅外向き方向の曲げである
   請求項１または２記載の衝突エネルギ吸収部材。
6. 上記曲げ抑止手段は、上記各周辺管の取付け面部に対する接合部近傍に内嵌される詰め部材である
   請求項１または２記載の衝突エネルギ吸収部材。
7. 上記曲げ抑止手段は、上記全円管の外周に合致した形状を有し、同形状に沿って円管外周部を内嵌する上記取付け面部に形成された土手部である
   請求項１または２記載の衝突エネルギ吸収部材。
   

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