クラッシュボックス及びその車体への取付け構造
【課題】斜め方向へ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し、連続的に安定した蛇腹状の塑性座屈変形をするクラッシュボックスを提供する。
【解決手段】対向するコーナー部４、５とコーナー部６、７とを備え、四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成されるクラッシュボックス３である。コーナー部４、５の成す角度が９０°以上１５０°以下、コーナー部６、７の成す角度が３０°以上９０°以下であり、かつ横断面形状が、一対のコーナー部４、５を通過する線に対称な形状である。さらに、辺８、９に、長手方向へ延び、内部へ向けて凸となる溝１２、１３を有する。これらの溝１２、１３は、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）の関係を充足する。５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０・・・・・・・（１）
【解決手段】対向するコーナー部４、５とコーナー部６、７とを備え、四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成されるクラッシュボックス３である。コーナー部４、５の成す角度が９０°以上１５０°以下、コーナー部６、７の成す角度が３０°以上９０°以下であり、かつ横断面形状が、一対のコーナー部４、５を通過する線に対称な形状である。さらに、辺８、９に、長手方向へ延び、内部へ向けて凸となる溝１２、１３を有する。これらの溝１２、１３は、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）の関係を充足する。５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０・・・・・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッシュボックス及びその車体への取付け構造に関し、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その車体への取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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前後方向へ向けて要所に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。
【０００３】
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、フロントサイドメンバー先端部や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。
【０００４】
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連携して衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護する。
【０００５】
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。
【０００６】
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ビームに係る発明が開示される。
【０００７】
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に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。
【特許文献１】ＥＰ０８５６６８１
【特許文献２】特表２００３−２０３２７２号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０１０３９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
図１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２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１に矢印で示すように、オフ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２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。
【００１０】
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大きな曲がり変形を発生し易い。このような大き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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成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が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が３０°以上９０°以下であり、横断面形状が、一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であり、かつ一対のコーナー部を通過する線に対称に配置される２組の対をなす辺のうちの少なくとも１組の対をなす辺それぞれに設けられる、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、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を特徴とするクラッシュボックスである。
【００１２】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
この場合、下記式（１’）の関係を充足することが望ましい。
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、溝が４つの辺全てに設けられること、又は、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。
【００１３】
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、一対のコーナー部の成す角度が、他の一対のコーナー部の成す角度よりも大きいことが望ましい。
【００１４】
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、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望ましい。ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【００１５】
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
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。
【００１６】
５＜（Ｗ’／ｔ）＜３０ ・・・・・・・（３’）
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、さらに、一対のコーナー部と他の一対のコーナー部のうち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、この切欠き部の長さが筒体の板厚の５０倍以上であるとともに、この切欠き部の両端のコーナー部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又は複数の溝を有し、かつ、この切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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（４）の関係を充足することが望ましい。ただし、この場合、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【００１７】
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（４）
この場合、下記式（４’）の関係を充足することがさらに望ましい。
【００１８】
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０ ・・・・・・・（４’）
また、切欠き部を設ける場合には、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、切欠き部が、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。
【００１９】
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が、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、さらに、他の一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であることが望ましい。
【００２０】
本発明は、好適には、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直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材それぞれの縁部を部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、前記一対のコーナー部の成す角度、及び他の一対のコーナー部の成す角度が、いずれも９０°であり、横断面形状が、一対のコーナー部を通過する線、及び他の一対のコーナー部を通過する線のいずれにも対称な形状であり、四角形断面を構成する４つのすべての辺において、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又は複数の溝を有し、他の一対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、この切欠き部が、複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部をなし、かつ全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、切欠き部を設けられた状態における辺の長さ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）の関係を充足し、さらに、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を特徴とするクラッシュボックスである。
【００２１】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
この本発明の好適態様では、全てのコーナー部の曲率半径Ｒが、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。
【００２２】
別の観点からは、本発明は、上述したこれらの本発明に係るクラッシュボックスを、一対のコーナー部を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部を通過する線が指向する方向が上下方向となるようにして、車体に取り付けることを特徴とするクラッシュボックスの車体への取付け構造である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るクラッシュボックス及びその車体への取付け構造によれば、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。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るクラッシュボックス及びその車体への取付け構造を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。はじめに、本発明に係るクラッシュボックスの原理を説明する。
（１）原理
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）を生じるが、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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
（２）本発明に係るクラッシュボックス
つぎに、この原理を前提として、本発明に係るクラッシュボックスを説明する。
【００３３】
図３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。図４（ａ）〜図４（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。
【００３４】
本発明のクラッシュボックス３は、図３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同士を結ぶ線に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横断面形状を有する金属製の筒体から構成される。
【００３５】
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。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横断面形状を有する金属製の筒体から構成される。
【００３６】
このように、このクラッシュボックス３は、車幅方向（図３における左右方向）又は車高方向（図３における上下方向）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断面形状を有する。
【００３７】
このクラッシュボックス３の横断面形状は、一対のコーナー部４、５を通過する仮想の線ｌに対称な形状である。さらに、他の一対のコーナー部６、７を通過する線に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。
【００３８】
オフセット衝突の場合、車幅方向又は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４（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。
【００３９】
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θ３、θ４を３０°以上９０°以下とする。この理由を説明する。
【００４０】
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θ１、θ２を９０°以上１５０°以下とする。θ１、θ２が１５０°を超えると、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）の場合に、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。
【００４１】
また、他の一対のコーナー部６、７の成す内角の角度θ３、θ４は、一対のコーナー部４、５の成す内角の角度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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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３では一つの場合を示す）の溝１２、１３を有している。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
具体的には、コーナー部４〜７の間の距離Ｗを、筒体の板厚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。
【００４９】
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３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
このように、本実施の形態のクラッシュボックス３は、車幅方向又は車高方向にコーナー部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。
【００５８】
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。
【００５９】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３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。
【００６０】
図４（ａ）に示すクラッシュボックス３−１は、図３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。
【００６１】
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。
【００６２】
図４（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１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倍以上５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００６３】
なお、この切欠き部２４、２５を設ける場合、上記式（１）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。
【００６４】
図４（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、１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倍以上５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００６５】
なお、この切欠き部２６、２７を設ける場合にも、上記式（１）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。
【００６６】
図４（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。
【００６７】
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未満であると、負荷される衝撃荷重により軸方向へ蛇腹状に塑性座屈変形する際に隣接する稜線が同期して変形するようになり、塑性座屈変形が不安定となる。一方、比（Ｗ’／ｔ）が５０超であると、連続的な塑性座屈変形を生じる際の座屈波長が長くなり、衝撃エネルギーを効果的に吸収することができない。
【００６８】
以上説明したクラッシュボックス３〜３−４では、１のコーナー部４、５が上下方向に位置するようにして車体に装着することが望ましい。
なお、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すクラッシュボックス３−２〜３−４において、切欠き部２４〜２７に、その長さＷ’が筒体の板厚ｔの５０倍以上であるものが存在する場合には、この切欠き部２４〜２７の両端のコーナー部を除く位置に、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数の溝を設け、かつ、この切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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、５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０の関係、望ましくは５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０の関係を充足することにより、衝撃荷重を負荷されて圧壊する際に発生する面外変形の量を抑制できるので、望ましい。
【００６９】
また、図４（ｃ）〜図４（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。
【００７０】
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全体の大きな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、筒体の曲げ剛性をさらに高めることができるので、望ましい。
【００７１】
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を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部６、７を通過する線が指向する方向が上下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、車幅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。
【実施例１】
【００７２】
さらに、実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す断面形状を有するクラッシュボックス３０〜３２を用いて、クラッシュボックス３０〜３２に対して斜め方向からの荷重が入力された場合の塑性座屈挙動について検討した。
【００７３】
なお、図５（ａ）に示すクラッシュボックス３０、及び図５（ｂ）に示すクラッシュボックス３１は、いずれも、対向して配置された一対のコーナー部３３、３４と、この一対のコーナー部３３、３４同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部３５、３６とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材３７ａ、３７ｂそれぞれを部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
（ａ）図５（ｂ）において、一対のコーナー部３３、３４の成す角度、及び他の一対のコーナー部３５、３６の成す角度は、いずれも９０°であること、図５（ａ）において、一対のコーナー部３３、３４の成す角度は１２０°で、他の一対のコーナー部３５、３６の成す角度は６０°であること、
（ｂ）横断面形状が、一対のコーナー部３３、３４を通過する線、及び他の一対のコーナー部３５、３６を通過する線のいずれにも対称な形状であること、
（ｃ）四角形断面を構成する４つのすべての辺において、一対のコーナー部３３、３４と、他の一対のコーナー部３５、３６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の溝３８を有すること、
（ｄ）全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺の長さＷ（ｍｍ）、溝３８の個数Ｎ、及びＮ個の溝３８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
（ｅ）他の一対のコーナー部３５、３６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３９を備え、この切欠き部３９が、複数の構成部材３７ａ、３７ｂ同士の重ね合わせ接合部をなすこと、及び
（ｆ）全てのコーナー部３３〜３６の曲率半径Ｒが、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きいことを特徴とする。
【００７４】
図５（ａ）のＭｏｄｅｌ Ａ、ならびに図５（ｂ）のＭｏｄｅｌ Ｂは、いずれも本発明例であり、図５（ｃ）のＭｏｄｅｌ Ｃは比較例である。なお、Ｍｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂの板厚は１．２ｍｍであり、Ｍｏｄｅｌ Ｃの板厚は１．４ｍｍであり、Ｍｏｄｅｌ Ａ〜Ｃの軸方向長さは２００ｍｍである。また、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則にて考慮した。
【００７５】
解析条件は、図６に示すように、図５に示す断面形状を有するクラッシュボックス３０〜３２をそれぞれ二つずつバンパーレインフォース４０ａに装着したモジュール部材４０に対して、剛体壁４１を１０度の斜め方向から速度１６ｋｍ／ｈで衝突させ、クラッシュボックス３０〜３２の塑性座屈挙動を評価した。なお、剛体壁４１のバンパーレインフォース４０ａに対するオーバーラップ率は４０％である。
【００７６】
図７は、クラッシュボックス３０〜３２の荷重履歴を比較して示すグラフである。図８は、クラッシュボックス３０〜３２の載荷点変位２５ｍｍ、５５ｍｍ、９０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【００７７】
図７にグラフで示すように、本発明例であるＭｏｄｅｌ ＡならびにＭｏｄｅｌ Ｂは、比較例のＭｏｄｅｌ Ｃに比べて、薄肉にあるにもかかわらず高荷重を示し、また荷重の変動も小さいことがわかる。
【００７８】
また、図８に示すように、比較例のＭｏｄｅｌ Ｃが載荷点変位δ＝５５ｍｍにおいて側面に大きな座屈しわが生成し、載荷点変位δ＝９０ｍｍにおいては、反衝突端で塑性座屈変形を発生しているのに対して、本発明例であるＭｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂは、衝突端から順に細かい座屈しわを生成していることがわかる。すなわち、斜め方向からの荷重が入力することによって曲げモーメントが作用する場合あっても、本発明例によれば、従来例に比較して、安定した塑性座屈変形を生じることがわかる。
【００７９】
図９は、クラッシュボックス３０〜３２について面外変形の量を比較して示すグラフであり、図９（ａ）は車両幅方向の内側の側面における面外変形の量を示し、図９（ｂ）は車両幅方向の外側の側面における面外変形の量を示す。
【００８０】
図９（ａ）及び図９（ｂ）にグラフで示すように、本発明例であるＭｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂは、比較例であるＭｏｄｅｌ Ｃに比べて、面外変形の量が小さいことがわかる。
【実施例２】
【００８１】
本実施例では、斜め方向からの衝撃荷重がクラッシュボックスに入力した場合の塑性座屈挙動に及ぼす、コーナー部の曲率半径Ｒ、及び溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃの影響を明確にするために、数値解析による検討を行った。
【００８２】
図１０は、この解析に用いたクラッシュボックス５０の横断面形状を示す説明図である。解析には、内角α＝９０度の部材を対象として、溝５１ならびにコーナー部５２を構成する稜線の曲率半径を、それぞれ、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：２ｍｍ）、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：８ｍｍ）、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：１６ｍｍ）とした計３種類の断面形状を有するクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃを用いた。なお、ａ部とは溝５１を構成する４つの稜線部を意味し、ｂ部とはコーナー部５２を構成する稜線部を意味する。
【００８３】
クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの板厚は１．２ｍｍであり、軸方向の長さは２００ｍｍである。また、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則にて考慮した。
【００８４】
解析条件は、図１１に示すように、図１０に示す横断面形状を有するクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃを二つバンパーレインフォース５３に装着させたモジュール部材５４に対して、剛体壁５５を１５度、２０度の方向から、速度１６ｋｍ／ｈで衝突させた際のクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの塑性座屈挙動を評価した。なお、剛体壁５５のバンパーレインフォース５３に対するオーバーラップ率は４０％である。
【００８５】
図１２は、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃについて載荷点変位δ＝５０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
図１２に示すように、衝突角度が１５度から２０度になると、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃに作用する斜め方向荷重が大きくなるため、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃには大きい曲げモーメントが作用するようになる。その結果、衝突角度が２０度の場合は、衝突角度が１５度の場合に比べて、図中の破線からのずれ量が増大することからも理解されるように、全体での曲げ変形量が大きくなっている。
【００８６】
さらに、衝突角度２０度の場合の変形図に着目し、溝部及びコーナー部を構成する稜線部の曲率半径の影響を解析してみると、コーナー部の曲率半径ρｂが小さいクラッシュボックス５０ａは、曲率半径ρｂが大きいクラッシュボックス５０ｂ、５０ｃに比較して、軸方向中央から反衝突端側の方向の部材幅方向の内側の稜線（図中矢印）において、大きな曲げ変形部位が発生することがわかる。すなわち、曲率半径ρｂが小さい部材は、コーナー部の剛性が低いため、入力された衝撃荷重によってクラッシュボックス５０ａに生じる曲げモーメントに起因した曲げ変形を抑制することができず、幅方向の側面で大きな面外変位を生じ、その結果、高い衝撃吸収エネルギー吸収量を得るために必要となる軸方向への連続的な塑性座屈変形を発生することができない。
【００８７】
図１３、１４は、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、図１３は衝突角度１５度の場合を示し、図１４は、衝突角度２０度の場合の結果を示す。
【００８８】
いずれも結果とも、衝突端側（ｘ＝０付近側）では、面外変形が正負側に生じ、その面外変形の曲線の山谷が重なった様子を示しており、座屈しわが重なった状態を意味する。
また、図１３、１４のグラフの結果を比較すると、衝突角度１５度の場合は、衝突角度が２０度の場合に比較して、面外変形の絶対値が小さく、また反衝突側方向における面外変位はほぼゼロであり、全体での曲がり変形を発生していないことがわかる。
【００８９】
これに対し、衝突角度２０度の場合は、軸方向の中央から反衝突端側にかけて面外変形を生じており、全体での曲がり変形が発生することがわかる。
次に、各クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃ間での面外変形の量を比較すると、ρｂ＝１６ｍｍであるクラッシュボックス５０ｃは、ρｂ＝２ｍｍであるクラッシュボックス５０ａや、ρｂ＝８ｍｍであるクラッシュボックス５０ｂに比較して面外変形が小さく、クラッシュボックス５０ｃがもっとも面外変形が抑制され、曲がり変形の程度が軽度であることがわかる。すなわち曲率半径ρｂが大きいクラッシュボックスほど、斜め荷重が入力された場合の曲がり変形の程度が小さいことがわかる。
【００９０】
このように、全てのコーナー部の曲率半径Ｒを、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きくすることにより、クラッシュボックスに対し斜め方向からの荷重が作用した場合の全体での曲がり変形を抑制することが可能となり、これによって、短い座屈波長での塑性座屈変形を維持することができ、高い衝撃エネルギー吸収量を得ることができる。コメント：曲率半径の記号が不統一である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】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。
【図２】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３】本発明に係るクラッシュボックスの基本的な横断面形状を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明に係るクラッシュボックスの各種の横断面形状例を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施例１で解析したクラッシュボックスの断面形状を示す説明図である。
【図６】解析条件を示す説明図である。
【図７】クラッシュボックスの荷重履歴を比較して示すグラフである。
【図８】クラッシュボックスの載荷点変位２５ｍｍ、５５ｍｍ、９０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【図９】クラッシュボックスについて面外変形の量を比較して示すグラフであり、図９（ａ）は車両幅方向の内側の側面における面外変形の量を示し、図９（ｂ）は車両幅方向の外側の側面における面外変形の量を示す。
【図１０】実施例２の解析に用いたクラッシュボックスの横断面形状を示す説明図である。
【図１１】解析条件を示す説明図である。
【図１２】クラッシュボックスについて載荷点変位δ＝５０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【図１３】クラッシュボックスの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、衝突角度１５度の場合を示す。
【図１４】クラッシュボックスの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、衝突角度２０度の場合の結果を示す。
【符号の説明】
【００９２】
３，３−１〜３−４ 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
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
３０〜３２ クラッシュボックス
３３、３４ 一対のコーナー部
３５、３６ 他の一対のコーナー部
３７ａ、３７ｂ 構成部材
３８ 溝
３９ 切欠き部
４０ａ バンパーレインフォース
４０ モジュール部材
４１ 剛体壁
５０、５０ａ〜５０ｃ クラッシュボックス
５１ 溝
５２ コーナー部
５３ バンパーレインフォース
５４ モジュール部材
５５ 剛体壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッシュボックス及びその車体への取付け構造に関し、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その車体への取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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前後方向へ向けて要所に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。
【０００３】
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、フロントサイドメンバー先端部や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。
【０００４】
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連携して衝撃エネルギーを効果的に吸収して乗員を保護する。
【０００５】
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。
【０００６】
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ビームに係る発明が開示される。
【０００７】
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に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。
【特許文献１】ＥＰ０８５６６８１
【特許文献２】特表２００３−２０３２７２号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０１０３９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
図１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２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１に矢印で示すように、オフ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２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。
【００１０】
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大きな曲がり変形を発生し易い。このような大き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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成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が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が３０°以上９０°以下であり、横断面形状が、一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であり、かつ一対のコーナー部を通過する線に対称に配置される２組の対をなす辺のうちの少なくとも１組の対をなす辺それぞれに設けられる、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、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を特徴とするクラッシュボックスである。
【００１２】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
この場合、下記式（１’）の関係を充足することが望ましい。
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、溝が４つの辺全てに設けられること、又は、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。
【００１３】
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、一対のコーナー部の成す角度が、他の一対のコーナー部の成す角度よりも大きいことが望ましい。
【００１４】
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、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望ましい。ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【００１５】
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
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。
【００１６】
５＜（Ｗ’／ｔ）＜３０ ・・・・・・・（３’）
これらの本発明に係るクラッシュボックスでは、さらに、一対のコーナー部と他の一対のコーナー部のうち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、この切欠き部の長さが筒体の板厚の５０倍以上であるとともに、この切欠き部の両端のコーナー部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又は複数の溝を有し、かつ、この切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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（４）の関係を充足することが望ましい。ただし、この場合、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【００１７】
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（４）
この場合、下記式（４’）の関係を充足することがさらに望ましい。
【００１８】
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０ ・・・・・・・（４’）
また、切欠き部を設ける場合には、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、切欠き部が、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。
【００１９】
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が、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、さらに、他の一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であることが望ましい。
【００２０】
本発明は、好適には、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直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材それぞれの縁部を部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、前記一対のコーナー部の成す角度、及び他の一対のコーナー部の成す角度が、いずれも９０°であり、横断面形状が、一対のコーナー部を通過する線、及び他の一対のコーナー部を通過する線のいずれにも対称な形状であり、四角形断面を構成する４つのすべての辺において、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又は複数の溝を有し、他の一対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、この切欠き部が、複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部をなし、かつ全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、切欠き部を設けられた状態における辺の長さ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）の関係を充足し、さらに、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を特徴とするクラッシュボックスである。
【００２１】
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
この本発明の好適態様では、全てのコーナー部の曲率半径Ｒが、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。
【００２２】
別の観点からは、本発明は、上述したこれらの本発明に係るクラッシュボックスを、一対のコーナー部を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部を通過する線が指向する方向が上下方向となるようにして、車体に取り付けることを特徴とするクラッシュボックスの車体への取付け構造である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るクラッシュボックス及びその車体への取付け構造によれば、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。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るクラッシュボックス及びその車体への取付け構造を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。はじめに、本発明に係るクラッシュボックスの原理を説明する。
（１）原理
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）を生じるが、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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
（２）本発明に係るクラッシュボックス
つぎに、この原理を前提として、本発明に係るクラッシュボックスを説明する。
【００３３】
図３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。図４（ａ）〜図４（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。
【００３４】
本発明のクラッシュボックス３は、図３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同士を結ぶ線に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横断面形状を有する金属製の筒体から構成される。
【００３５】
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。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横断面形状を有する金属製の筒体から構成される。
【００３６】
このように、このクラッシュボックス３は、車幅方向（図３における左右方向）又は車高方向（図３における上下方向）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断面形状を有する。
【００３７】
このクラッシュボックス３の横断面形状は、一対のコーナー部４、５を通過する仮想の線ｌに対称な形状である。さらに、他の一対のコーナー部６、７を通過する線に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。
【００３８】
オフセット衝突の場合、車幅方向又は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４（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。
【００３９】
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θ３、θ４を３０°以上９０°以下とする。この理由を説明する。
【００４０】
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θ１、θ２を９０°以上１５０°以下とする。θ１、θ２が１５０°を超えると、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）の場合に、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。
【００４１】
また、他の一対のコーナー部６、７の成す内角の角度θ３、θ４は、一対のコーナー部４、５の成す内角の角度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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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３では一つの場合を示す）の溝１２、１３を有している。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
具体的には、コーナー部４〜７の間の距離Ｗを、筒体の板厚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。
【００４９】
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３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
このように、本実施の形態のクラッシュボックス３は、車幅方向又は車高方向にコーナー部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。
【００５８】
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。
【００５９】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３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。
【００６０】
図４（ａ）に示すクラッシュボックス３−１は、図３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。
【００６１】
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。
【００６２】
図４（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１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倍以上５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００６３】
なお、この切欠き部２４、２５を設ける場合、上記式（１）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。
【００６４】
図４（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、１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倍以上５０倍未満、望ましくは３０倍未満になっている。
【００６５】
なお、この切欠き部２６、２７を設ける場合にも、上記式（１）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。
【００６６】
図４（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。
【００６７】
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未満であると、負荷される衝撃荷重により軸方向へ蛇腹状に塑性座屈変形する際に隣接する稜線が同期して変形するようになり、塑性座屈変形が不安定となる。一方、比（Ｗ’／ｔ）が５０超であると、連続的な塑性座屈変形を生じる際の座屈波長が長くなり、衝撃エネルギーを効果的に吸収することができない。
【００６８】
以上説明したクラッシュボックス３〜３−４では、１のコーナー部４、５が上下方向に位置するようにして車体に装着することが望ましい。
なお、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すクラッシュボックス３−２〜３−４において、切欠き部２４〜２７に、その長さＷ’が筒体の板厚ｔの５０倍以上であるものが存在する場合には、この切欠き部２４〜２７の両端のコーナー部を除く位置に、長手方向へ延びるとともに内部へ向けて凸となる１又は複数の溝を設け、かつ、この切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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、５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０の関係、望ましくは５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜３０の関係を充足することにより、衝撃荷重を負荷されて圧壊する際に発生する面外変形の量を抑制できるので、望ましい。
【００６９】
また、図４（ｃ）〜図４（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。
【００７０】
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全体の大きな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、筒体の曲げ剛性をさらに高めることができるので、望ましい。
【００７１】
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を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部６、７を通過する線が指向する方向が上下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、車幅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。
【実施例１】
【００７２】
さらに、実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す断面形状を有するクラッシュボックス３０〜３２を用いて、クラッシュボックス３０〜３２に対して斜め方向からの荷重が入力された場合の塑性座屈挙動について検討した。
【００７３】
なお、図５（ａ）に示すクラッシュボックス３０、及び図５（ｂ）に示すクラッシュボックス３１は、いずれも、対向して配置された一対のコーナー部３３、３４と、この一対のコーナー部３３、３４同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部３５、３６とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材３７ａ、３７ｂそれぞれを部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
（ａ）図５（ｂ）において、一対のコーナー部３３、３４の成す角度、及び他の一対のコーナー部３５、３６の成す角度は、いずれも９０°であること、図５（ａ）において、一対のコーナー部３３、３４の成す角度は１２０°で、他の一対のコーナー部３５、３６の成す角度は６０°であること、
（ｂ）横断面形状が、一対のコーナー部３３、３４を通過する線、及び他の一対のコーナー部３５、３６を通過する線のいずれにも対称な形状であること、
（ｃ）四角形断面を構成する４つのすべての辺において、一対のコーナー部３３、３４と、他の一対のコーナー部３５、３６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の溝３８を有すること、
（ｄ）全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、辺の長さＷ（ｍｍ）、溝３８の個数Ｎ、及びＮ個の溝３８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
（ｅ）他の一対のコーナー部３５、３６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３９を備え、この切欠き部３９が、複数の構成部材３７ａ、３７ｂ同士の重ね合わせ接合部をなすこと、及び
（ｆ）全てのコーナー部３３〜３６の曲率半径Ｒが、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きいことを特徴とする。
【００７４】
図５（ａ）のＭｏｄｅｌ Ａ、ならびに図５（ｂ）のＭｏｄｅｌ Ｂは、いずれも本発明例であり、図５（ｃ）のＭｏｄｅｌ Ｃは比較例である。なお、Ｍｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂの板厚は１．２ｍｍであり、Ｍｏｄｅｌ Ｃの板厚は１．４ｍｍであり、Ｍｏｄｅｌ Ａ〜Ｃの軸方向長さは２００ｍｍである。また、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則にて考慮した。
【００７５】
解析条件は、図６に示すように、図５に示す断面形状を有するクラッシュボックス３０〜３２をそれぞれ二つずつバンパーレインフォース４０ａに装着したモジュール部材４０に対して、剛体壁４１を１０度の斜め方向から速度１６ｋｍ／ｈで衝突させ、クラッシュボックス３０〜３２の塑性座屈挙動を評価した。なお、剛体壁４１のバンパーレインフォース４０ａに対するオーバーラップ率は４０％である。
【００７６】
図７は、クラッシュボックス３０〜３２の荷重履歴を比較して示すグラフである。図８は、クラッシュボックス３０〜３２の載荷点変位２５ｍｍ、５５ｍｍ、９０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【００７７】
図７にグラフで示すように、本発明例であるＭｏｄｅｌ ＡならびにＭｏｄｅｌ Ｂは、比較例のＭｏｄｅｌ Ｃに比べて、薄肉にあるにもかかわらず高荷重を示し、また荷重の変動も小さいことがわかる。
【００７８】
また、図８に示すように、比較例のＭｏｄｅｌ Ｃが載荷点変位δ＝５５ｍｍにおいて側面に大きな座屈しわが生成し、載荷点変位δ＝９０ｍｍにおいては、反衝突端で塑性座屈変形を発生しているのに対して、本発明例であるＭｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂは、衝突端から順に細かい座屈しわを生成していることがわかる。すなわち、斜め方向からの荷重が入力することによって曲げモーメントが作用する場合あっても、本発明例によれば、従来例に比較して、安定した塑性座屈変形を生じることがわかる。
【００７９】
図９は、クラッシュボックス３０〜３２について面外変形の量を比較して示すグラフであり、図９（ａ）は車両幅方向の内側の側面における面外変形の量を示し、図９（ｂ）は車両幅方向の外側の側面における面外変形の量を示す。
【００８０】
図９（ａ）及び図９（ｂ）にグラフで示すように、本発明例であるＭｏｄｅｌ Ａ、Ｍｏｄｅｌ Ｂは、比較例であるＭｏｄｅｌ Ｃに比べて、面外変形の量が小さいことがわかる。
【実施例２】
【００８１】
本実施例では、斜め方向からの衝撃荷重がクラッシュボックスに入力した場合の塑性座屈挙動に及ぼす、コーナー部の曲率半径Ｒ、及び溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃの影響を明確にするために、数値解析による検討を行った。
【００８２】
図１０は、この解析に用いたクラッシュボックス５０の横断面形状を示す説明図である。解析には、内角α＝９０度の部材を対象として、溝５１ならびにコーナー部５２を構成する稜線の曲率半径を、それぞれ、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：２ｍｍ）、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：８ｍｍ）、（ａ部：２ｍｍ、ｂ部：１６ｍｍ）とした計３種類の断面形状を有するクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃを用いた。なお、ａ部とは溝５１を構成する４つの稜線部を意味し、ｂ部とはコーナー部５２を構成する稜線部を意味する。
【００８３】
クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの板厚は１．２ｍｍであり、軸方向の長さは２００ｍｍである。また、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則にて考慮した。
【００８４】
解析条件は、図１１に示すように、図１０に示す横断面形状を有するクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃを二つバンパーレインフォース５３に装着させたモジュール部材５４に対して、剛体壁５５を１５度、２０度の方向から、速度１６ｋｍ／ｈで衝突させた際のクラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの塑性座屈挙動を評価した。なお、剛体壁５５のバンパーレインフォース５３に対するオーバーラップ率は４０％である。
【００８５】
図１２は、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃについて載荷点変位δ＝５０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
図１２に示すように、衝突角度が１５度から２０度になると、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃに作用する斜め方向荷重が大きくなるため、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃには大きい曲げモーメントが作用するようになる。その結果、衝突角度が２０度の場合は、衝突角度が１５度の場合に比べて、図中の破線からのずれ量が増大することからも理解されるように、全体での曲げ変形量が大きくなっている。
【００８６】
さらに、衝突角度２０度の場合の変形図に着目し、溝部及びコーナー部を構成する稜線部の曲率半径の影響を解析してみると、コーナー部の曲率半径ρｂが小さいクラッシュボックス５０ａは、曲率半径ρｂが大きいクラッシュボックス５０ｂ、５０ｃに比較して、軸方向中央から反衝突端側の方向の部材幅方向の内側の稜線（図中矢印）において、大きな曲げ変形部位が発生することがわかる。すなわち、曲率半径ρｂが小さい部材は、コーナー部の剛性が低いため、入力された衝撃荷重によってクラッシュボックス５０ａに生じる曲げモーメントに起因した曲げ変形を抑制することができず、幅方向の側面で大きな面外変位を生じ、その結果、高い衝撃吸収エネルギー吸収量を得るために必要となる軸方向への連続的な塑性座屈変形を発生することができない。
【００８７】
図１３、１４は、クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、図１３は衝突角度１５度の場合を示し、図１４は、衝突角度２０度の場合の結果を示す。
【００８８】
いずれも結果とも、衝突端側（ｘ＝０付近側）では、面外変形が正負側に生じ、その面外変形の曲線の山谷が重なった様子を示しており、座屈しわが重なった状態を意味する。
また、図１３、１４のグラフの結果を比較すると、衝突角度１５度の場合は、衝突角度が２０度の場合に比較して、面外変形の絶対値が小さく、また反衝突側方向における面外変位はほぼゼロであり、全体での曲がり変形を発生していないことがわかる。
【００８９】
これに対し、衝突角度２０度の場合は、軸方向の中央から反衝突端側にかけて面外変形を生じており、全体での曲がり変形が発生することがわかる。
次に、各クラッシュボックス５０ａ〜５０ｃ間での面外変形の量を比較すると、ρｂ＝１６ｍｍであるクラッシュボックス５０ｃは、ρｂ＝２ｍｍであるクラッシュボックス５０ａや、ρｂ＝８ｍｍであるクラッシュボックス５０ｂに比較して面外変形が小さく、クラッシュボックス５０ｃがもっとも面外変形が抑制され、曲がり変形の程度が軽度であることがわかる。すなわち曲率半径ρｂが大きいクラッシュボックスほど、斜め荷重が入力された場合の曲がり変形の程度が小さいことがわかる。
【００９０】
このように、全てのコーナー部の曲率半径Ｒを、溝を構成する複数の角部のいずれの曲率半径Ｒｃより大きくすることにより、クラッシュボックスに対し斜め方向からの荷重が作用した場合の全体での曲がり変形を抑制することが可能となり、これによって、短い座屈波長での塑性座屈変形を維持することができ、高い衝撃エネルギー吸収量を得ることができる。コメント：曲率半径の記号が不統一である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】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。
【図２】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３】本発明に係るクラッシュボックスの基本的な横断面形状を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明に係るクラッシュボックスの各種の横断面形状例を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施例１で解析したクラッシュボックスの断面形状を示す説明図である。
【図６】解析条件を示す説明図である。
【図７】クラッシュボックスの荷重履歴を比較して示すグラフである。
【図８】クラッシュボックスの載荷点変位２５ｍｍ、５５ｍｍ、９０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【図９】クラッシュボックスについて面外変形の量を比較して示すグラフであり、図９（ａ）は車両幅方向の内側の側面における面外変形の量を示し、図９（ｂ）は車両幅方向の外側の側面における面外変形の量を示す。
【図１０】実施例２の解析に用いたクラッシュボックスの横断面形状を示す説明図である。
【図１１】解析条件を示す説明図である。
【図１２】クラッシュボックスについて載荷点変位δ＝５０ｍｍにおける変形状態を示す説明図である。
【図１３】クラッシュボックスの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、衝突角度１５度の場合を示す。
【図１４】クラッシュボックスの幅方向の半割品重ね位置の、幅方向内側の側面の面外変位を比較した結果を示すグラフであり、衝突角度２０度の場合の結果を示す。
【符号の説明】
【００９２】
３，３−１〜３−４ 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
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
３０〜３２ クラッシュボックス
３３、３４ 一対のコーナー部
３５、３６ 他の一対のコーナー部
３７ａ、３７ｂ 構成部材
３８ 溝
３９ 切欠き部
４０ａ バンパーレインフォース
４０ モジュール部材
４１ 剛体壁
５０、５０ａ〜５０ｃ クラッシュボックス
５１ 溝
５２ コーナー部
５３ バンパーレインフォース
５４ モジュール部材
５５ 剛体壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対のコーナー部と、該一対のコーナー部同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
前記一対のコーナー部の成す角度は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は３０°以上９０°以下であり、
前記横断面形状は、前記一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であり、かつ
該一対のコーナー部を通過する線に対称に配置される２組の対をなす辺のうちの少なくとも１組の対をなす辺それぞれに設けられる、前記一対のコーナー部と、前記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、前記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
を特徴とするクラッシュボックス。
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
【請求項２】
前記溝は４つの辺全てに設けられる請求項１に記載されたクラッシュボックス。
【請求項３】
前記溝を設けられない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）の関係を充足する請求項１に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（２）
【請求項４】
前記一対のコーナー部の成す角度は、前記他の一対のコーナー部の成す角度よりも大きい請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項５】
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、該切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）及び長さＷ’（ｍｍ）が、下記式（３）の関係を充足する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【請求項６】
さらに、前記一対のコーナー部と前記他の一対のコーナー部のうち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、該切欠き部の長さは前記筒体の板厚の５０倍以上であるとともに、該切欠き部の両端のコーナー部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又は複数の溝を有し、かつ、該切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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（４）の関係を充足すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（４）
ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【請求項７】
前記筒体は、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、前記切欠き部は、該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
を特徴とする請求項５又は請求項６に記載されたクラッシュボックス。
【請求項８】
全ての前記コーナー部の曲率半径Ｒは、前記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
を特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項９】
さらに、他の一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であること
を特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項１０】
対向して配置された一対のコーナー部と、該一対のコーナー部同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材それぞれの縁部を部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
前記一対のコーナー部の成す角度、及び前記他の一対のコーナー部の成す角度は、いずれも９０°であり、
前記横断面形状は、前記一対のコーナー部を通過する線、及び他の一対のコーナー部を通過する線のいずれにも対称な形状であり、
前記四角形断面を構成する４つのすべての辺において、前記一対のコーナー部と、前記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又は複数の溝を有し、
前記他の一対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、該切欠き部は、前記複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部をなし、かつ
前記全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さ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）の関係を充足し、さらに
前記切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）及び長さＷ’（ｍｍ）が、下記式（３）の関係を充足すること
を特徴とするクラッシュボックス。
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
【請求項１１】
全ての前記コーナー部の曲率半径Ｒは、前記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
を特徴とする請求項１０に記載されたクラッシュボックス。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックスを、前記一対のコーナー部を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部を通過する線が指向する方向が上下方向となるようにして、車体に取り付けること
を特徴とするクラッシュボックスの車体への取付け構造。
【請求項１】
対向して配置された一対のコーナー部と、該一対のコーナー部同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有する金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
前記一対のコーナー部の成す角度は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は３０°以上９０°以下であり、
前記横断面形状は、前記一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であり、かつ
該一対のコーナー部を通過する線に対称に配置される２組の対をなす辺のうちの少なくとも１組の対をなす辺それぞれに設けられる、前記一対のコーナー部と、前記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、前記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
を特徴とするクラッシュボックス。
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
【請求項２】
前記溝は４つの辺全てに設けられる請求項１に記載されたクラッシュボックス。
【請求項３】
前記溝を設けられない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）の関係を充足する請求項１に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（２）
【請求項４】
前記一対のコーナー部の成す角度は、前記他の一対のコーナー部の成す角度よりも大きい請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項５】
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、該切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）及び長さＷ’（ｍｍ）が、下記式（３）の関係を充足する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【請求項６】
さらに、前記一対のコーナー部と前記他の一対のコーナー部のうち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、該切欠き部の長さは前記筒体の板厚の５０倍以上であるとともに、該切欠き部の両端のコーナー部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又は複数の溝を有し、かつ、該切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）、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（４）の関係を充足すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
５＜（Ｗ’−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（４）
ただし、上記式（１）における辺の長さＷ（ｍｍ）とは、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さを意味する。
【請求項７】
前記筒体は、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、前記切欠き部は、該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
を特徴とする請求項５又は請求項６に記載されたクラッシュボックス。
【請求項８】
全ての前記コーナー部の曲率半径Ｒは、前記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
を特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項９】
さらに、他の一対のコーナー部を通過する線に対称な形状であること
を特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックス。
【請求項１０】
対向して配置された一対のコーナー部と、該一対のコーナー部同士を結ぶ線に直交して配置された他の一対のコーナー部とを備え、かつ外側にフランジを有さない四角形の横断面形状を有するとともに、軸方向に沿って分割される二つの構成部材それぞれの縁部を部分的に重ね合わせて接合されることにより構成される金属製の筒体から構成されるクラッシュボックスであって、
前記一対のコーナー部の成す角度、及び前記他の一対のコーナー部の成す角度は、いずれも９０°であり、
前記横断面形状は、前記一対のコーナー部を通過する線、及び他の一対のコーナー部を通過する線のいずれにも対称な形状であり、
前記四角形断面を構成する４つのすべての辺において、前記一対のコーナー部と、前記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又は複数の溝を有し、
前記他の一対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、該切欠き部は、前記複数の構成部材同士の重ね合わせ接合部をなし、かつ
前記全ての辺それぞれにおける、板厚ｔ（ｍｍ）、前記切欠き部を設けられた状態における辺の長さ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）の関係を充足し、さらに
前記切欠き部の板厚ｔ（ｍｍ）及び長さＷ’（ｍｍ）が、下記式（３）の関係を充足すること
を特徴とするクラッシュボックス。
５＜（Ｗ−Ｎ×Ｗｃ）／（Ｎ＋１）／ｔ＜５０ ・・・・・・・（１）
５＜（Ｗ’／ｔ）＜５０ ・・・・・・・（３）
【請求項１１】
全ての前記コーナー部の曲率半径Ｒは、前記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
を特徴とする請求項１０に記載されたクラッシュボックス。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載されたクラッシュボックスを、前記一対のコーナー部を通過する線が指向する方向、又は他の一対のコーナー部を通過する線が指向する方向が上下方向となるようにして、車体に取り付けること
を特徴とするクラッシュボックスの車体への取付け構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１８４４１７（Ｐ２００９−１８４４１７Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０１１（Ｐ２００８−２４０１１）
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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