剛体ボックス及びその製造方法

【課題】構造を簡単にし、耐荷重及び生産性を向上させることができる剛体ボックス及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】剛体ボックス１は、車両衝突時における衝突荷重を受けて、車両における所定のスペースを維持するために用いる。剛体ボックス１は、互いに平行に配置した一対の平行プレート部２と、一対の平行プレート部２の間において一対の平行プレート部２に対して垂直に配置した垂直プレート部３とを備えている。一対の平行プレート部２の内側面２０１と垂直プレート部３の端面３０１とは、垂直プレート部３の端面３０１の伸びる方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合されている。剛体ボックス１は、一対の平行プレート部２の外側面２０２に加わる衝突荷重を、垂直プレート部３によって受け止めることにより、所定のスペースを維持するよう構成してある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両衝突時における衝突荷重を受けて、車両における所定のスペースを維持するために用いる剛体ボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のフレーム構造体においては、車両衝突時に衝突荷重を受け、乗員、機能部品等を保護するための剛体ボックスが用いられている。この剛体ボックスとしては、例えば、コンソールの下部に配設して、車両衝突時に、運転席と助手席との間隔が狭くならないようにするものがある。かかる剛体ボックスは、車両の左右方向に向けて互いに平行に配置した一対の平行プレート部と、一対の平行プレート部の間に配置した垂直プレート部とを、スポット溶接を行って接合している。
また、車両の構成部品において、スポット溶接を行う以外に、加圧力を加えて接触部分の抵抗溶接を行ったものとしては、例えば、特許文献１、２に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４７０５１号公報
【特許文献２】特開平８−１００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スポット溶接によって一対の平行プレート部と垂直プレート部とを溶接する際には、各プレート部を一対の電極チップによって挟み込むために、垂直プレート部には、その端部を折り曲げて、平行プレート部と対面するフランジ部を形成する必要がある。そのため、フランジ部を形成するために垂直プレート部の形状が複雑になる。さらに、車両衝突時に、一対の平行プレート部の両側から剛体ボックスに荷重が加わったときには、フランジ部の根元部分が変形し易く、剛体ボックスの耐荷重を向上させるためには十分ではない。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造を簡単にし、耐荷重及び生産性を向上させることができる剛体ボックス及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、車両衝突時における衝突荷重を受けて、車両における所定のスペースを維持するために用いる剛体ボックスであって、
互いに平行に配置した一対の平行プレート部と、
該一対の平行プレート部の間において該一対の平行プレート部に対して垂直に配置して、該一対の平行プレート部の間隔を複数箇所において維持する垂直プレート部とを備えており、
上記一対の平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面とを、該垂直プレート部の端面の長手方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合しており、
上記一対の平行プレート部の外側面に加わる上記衝突荷重を、上記垂直プレート部によって受け止めることにより、上記所定のスペースを維持するよう構成してあることを特徴とする剛体ボックスにある（請求項１）。
【０００７】
第２の発明は、上記剛体ボックスを製造する方法において、
上記一対の平行プレート部を互いに平行に配置するとともに、上記垂直プレート部を、上記一対の平行プレート部の間に該一対の平行プレート部に対して垂直に配置し、
上記一対の平行プレート部の外側面に配置した一対の電極から、荷重を加えるとともに上記一対の平行プレート部及び上記垂直プレート部に通電を行い、上記一対の平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面との接触部分の全体を同時に溶融させて、上記一対の平行プレート部と上記垂直プレート部とを接合することを特徴とする剛体ボックスの製造方法にある（請求項６）。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明の剛体ボックスにおいては、一対の平行プレート部の内側面と垂直プレート部の端面とを、垂直プレート部の端面の長手方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合している。そして、車両衝突時に一対の平行プレート部の外側面に衝突荷重が加わる際には、この衝突荷重を、垂直プレート部の板面に沿った方向に直接受け止めることができる。これにより、垂直プレート部には、板面に垂直な曲げ荷重が作用し難く、ほとんどが板面に平行な圧縮荷重として作用する。そのため、一対の平行プレート部の外側面から加わる衝突荷重に対する剛体ボックスの耐荷重を向上させることができる。
【０００９】
また、垂直プレート部の端部に、フランジ部等の折曲げ形状を形成する必要がなく、その形状を簡単にすることができる。さらに、一対の平行プレート部の内側面に対して垂直プレート部の端面を突き合わせて抵抗溶接を行うことができ、剛体ボックスの生産性を向上させることもできる。
【００１０】
それ故、第１の発明の剛体ボックスによれば、その構造を簡単にし、耐荷重及び生産性を向上させることができる。また、耐荷重が向上することにより、剛体ボックスの軽量化を図ることもできる。
【００１１】
第２の発明の剛体ボックスの製造方法においては、一対の平行プレート部の外側面に配置した一対の電極から、荷重を加えるとともに一対の平行プレート部及び垂直プレート部に通電を行う。そして、一対の平行プレート部の内側面と垂直プレート部の端面との接触部分の全体を同時に溶融させて、一対の平行プレート部と垂直プレート部とを接合する。
これにより、一対の平行プレート部と垂直プレート部との接合を、一対の電極を互いに接近させる１ストロークの動作によって１回で行うことができ、剛体ボックスの生産性を飛躍的に向上させることができる。
それ故、第２の発明の剛体ボックスの製造方法によれば、耐荷重に優れた剛体ボックスを極めて短時間に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例にかかる、剛体ボックスを示す斜視図。
【図２】実施例にかかる、剛体ボックスを左右方向から見た状態で示す断面図。
【図３】実施例にかかる、平行プレート部を示す斜視図。
【図４】実施例にかかる、蛇行リンホース部を示す斜視図。
【図５】実施例にかかる、上面取付部を示す斜視図。
【図６】実施例にかかる、一対の平行プレート部と垂直プレート部とを接合した状態を前後方向から見た状態で示す断面図。
【図７】実施例にかかる、剛体ボックスを車両のフロアに設置した状態を、車両の前後方向から見た状態で示す断面図。
【図８】実施例にかかる、他の一対の平行プレート部と他の垂直プレート部とを接合する前の状態を前後方向から見た状態で示す断面図。
【図９】実施例にかかる、一対の電極を備えたプロジェクション溶接機を示す説明図。
【図１０】実施例にかかる、一対の平行プレート部と垂直プレート部とを接合する前の状態を前後方向から見た状態で示す断面図。
【図１１】実施例にかかる、剛体ボックス内に電池を収納した場合を、車両の前後方向から見た状態で示す断面図。
【図１２】確認試験にかかる、発明品及び比較品について、横軸に剛体ボックスの変位をとり、縦軸に剛体ボックスに生じた反力及び衝撃吸収エネルギーをとって、これらの試験結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述した第１、第２の発明の剛体ボックス及びその製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記剛体ボックスは、上記一対の平行プレート部を上記車両の左右方向に位置させて、該車両のボディにおける運転席と助手席との間に位置するコンソールボックスの下方に配置し、上記所定のスペースとしての上記運転席と上記助手席との間のスペースを維持するよう構成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記耐荷重に優れた剛体ボックスによって、運転席と助手席との間のスペースを維持して、車両衝突時に、運転席に着座した乗員と助手席に着座した乗員との接近を防いで、これらの乗員を保護することができる。
【００１４】
また、上記一対の平行プレート部と上記垂直プレート部とによって囲まれた空間には、電池が収納してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、車両衝突時に、剛体ボックスによって電池が破損しないよう保護することができる。
【００１５】
また、上記垂直プレート部は、上記一対の平行プレート部の間隔を形成する幅の平板を複数回折り返して、蛇行形状に形成してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、垂直プレート部を蛇行形状に加工することにより、その加工が容易であり、垂直プレート部の端面が、一対の平行プレート部の内側面に対する複数箇所に接触する状態を容易に形成することができる。
【００１６】
また、上記平行プレート部と上記垂直プレート部とは、上記平行プレート部の内側面から突出させて形成した複数の突起と上記垂直プレート部の端面とを当接させた第１の当接関係と、上記平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面から突出させて形成した複数の突起とを当接させた第２の当接関係とのいずれかを用いて、接合してあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、一対の平行プレート部の内側面と垂直プレート部の端面とを、容易に局所的に溶融させて接合することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の剛体ボックス及びその製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の剛体ボックス１は、図７に示すごとく、車両衝突時における衝突荷重を受けて、車両４における所定のスペースＳを維持するために用いる。剛体ボックス１は、図１に示すごとく、互いに平行に配置した一対の平行プレート部２と、一対の平行プレート部２の間において一対の平行プレート部２に対して垂直に配置した垂直プレート部３とを備えている。垂直プレート部３は、一対の平行プレート部２の間隔を複数箇所において維持するよう構成されている。
【００１８】
図６に示すごとく、一対の平行プレート部２の内側面２０１と垂直プレート部３の端面３０１とは、垂直プレート部３の端面３０１の伸びる方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合されている。図７に示すごとく、剛体ボックス１は、一対の平行プレート部２の外側面２０２に加わる衝突荷重を、垂直プレート部３によって受け止めることにより、所定のスペースＳを維持するよう構成してある。
【００１９】
以下に、本例の剛体ボックス１及びその製造方法につき、図１〜図１０を参照して詳説する。
図７には、本例の剛体ボックス１を、車両４のフロアに設置した状態を、車両４の前後方向から見た断面にして示す。同図に示すごとく、本例の剛体ボックス１は、一対の平行プレート部２を車両４の左右方向Ｗに位置させて、車両４のボディにおける運転席Ｄと助手席Ｎとの間に位置するセンターコンソールボックス４１の下方に配置して、所定のスペースＳとしての運転席Ｄと助手席Ｎとの間のスペースＳを維持するものである。
【００２０】
剛体ボックス１は、インパクトサポートボックスとして、フロアパネル４２に対して取付部材４３を介して設置されている。剛体ボックス１の上には、センターコンソールボックス４１が取り付けられている。剛体ボックス１における一対の平行プレート部２の外側面２０２に対しては、運転席Ｄ及び助手席Ｎを構成するフロントシートのフレーム部４４が対向している。
剛体ボックス１は、車両衝突時に、運転席Ｄと助手席Ｎとの間のスペースＳであるセンターコンソールボックス４１の配置スペースＳを維持して、運転席Ｄに着座した乗員と助手席Ｎに着座した乗員との接近を防いで、これらの乗員を保護することができる。
【００２１】
図１、図４、図５に示すごとく、本例の垂直プレート部３は、一対の平行プレート部２の間隔を形成する幅の平板を複数回折り返して、蛇行形状に形成した蛇行リンホース部３１と、蛇行リンホース部３１の上に配置して、センターコンソールボックス４１を取り付ける部位を形成する上面取付部３２とによって形成されている。
図４に示すごとく、蛇行リンホース部３１は、車両４の前後方向Ｌに板面を向けた上下中間部分３１１と、上下中間部分３１１の上方端に繋がり車両４の上下方向Ｈに板面を向けた上部分３１２と、上下中間部分３１１の下方端に繋がり車両４の上下方向Ｈに板面を向けた下部分３１３とが、蛇行して繋がるように折り曲げられている。
なお、図３は、平行プレート部２を示し、図４は、蛇行リンホース部３１を示し、図５は、上面取付部３２を示す。
【００２２】
また、図６に示すごとく、本例の平行プレート部２と垂直プレート部３とは、平行プレート部２の内側面２０１から突出する複数の突起２１と垂直プレート部３の端面３０１とが当接する部分において互いに溶融して接合されている。この溶融部分においては、突起２１に対して垂直プレート部３の端面３０１が主に凹部３０２として凹んで接合される。
図１〜図３に示すごとく、本例の各平行プレート部２の内側面２０１には、蛇行リンホース部３１の端面３０１及び上面取付部３２の端面３０１が対向する位置の複数箇所に、突起２１が形成してある。突起２１は、平行プレート部２の一部を内側に突出させるよう変形させて形成してある。また、突起２１は、垂直プレート部３の端面３０１の伸びる方向に対して交差する方向に長い形状に形成してある。より具体的には、突起２１は、蛇行リンホース部３１の上下中間部分３１１の端面３０１に対向する位置において前後方向Ｌに長く形成してあり、蛇行リンホース部３１の上部分３１２の端面３０１及び上面取付部３２の端面３０１に対向する位置において上下方向Ｈに長く形成してある。
【００２３】
なお、図８に示すごとく、突起２１は、各平行プレート部２の内側面２０１に形成する代わりに、垂直プレート部３の端面３０１に形成することもできる。この場合、突起２１は、垂直プレート部３の端面３０１の伸びる方向の複数箇所に形成することができる。また、垂直プレート部３としての蛇行リンホース部３１及び上面取付部３２の端面３０１の複数箇所を突起２１として突出させることができる。
【００２４】
本例の剛体ボックス１は、抵抗溶接の一種類であるプロジェクション溶接を行って、一対の平行プレート部２と垂直プレート部３とを溶接して製造する。
図９に示すごとく、プロジェクション溶接を行う際には、被溶接物を所定の荷重を加えて挟持するとともに被溶接物に対して所定の電流を流す一対の電極５１を備えたプロジェクション溶接機５を用いる。このプロジェクション溶接機５は、１０万〜３０万Ａの大電流を流すことが可能であるとともに、１０〜３０ｋＮの大荷重を加えることが可能である大容量のものである。符号５２は、一方の電極５１を可動させる可動部を示し、符号５３は、他方の電極５１を配設したテーブルを示し、符号５４は、一対の電極５１に電流を流すための電源を示す。
【００２５】
同図に示すごとく、剛体ボックス１の溶接を行うにあたっては、一方の電極５１に一方の平行プレート部２を対向配置し、他方の電極５１に他方の平行プレート部２を対向配置し、これらの平行プレート部２の間に垂直プレート部３を配置する。このとき、図１０に示すごとく、各平行プレート部２の内側面２０１に設けた突起２１に対して、垂直プレート部３の端面３０１が垂直に対向するようにする。
【００２６】
次いで、一対の電極５１を互いに接近させ、一対の平行プレート部２の外側面２０２に配置した一対の電極５１によって、一対の平行プレート部２及び垂直プレート部３を挟み込む。そして、一対の電極５１によって一対の平行プレート部２及び垂直プレート部３を高荷重で押さえ付けながら、一対の電極５１間に加える電圧によって、一対の平行プレート部２及び垂直プレート部３に大電流を流す。
【００２７】
このとき、一対の平行プレート部２の内側面２０１における複数の突起２１と、垂直プレート部３の端面３０１との接触部分に電流が流れ、この接触部分が溶融する。また、この接触部分が溶融すると同時に、一対の電極５１によって加えられる荷重によって、一対の平行プレート部２が互いに接近する。そして、図６に示すごとく、各平行プレート部２の内側面２０１における突起２１の形状に沿って、垂直プレート部３の端面３０１が凹部３０２として凹むようにして、複数の突起２１の形成部分において一対の平行プレート部２と垂直プレート部３とが溶接される。
【００２８】
こうして、一対の電極５１を接近させる１ストロークの動作によって、一対の平行プレート部２の内側面２０１と垂直プレート部３の端面３０１との接触部分の全体を同時に溶融させて、一対の平行プレート部２と垂直プレート部３とを接合することができる。そのため、剛体ボックス１を極めて短時間に製造することができる。
【００２９】
本例の剛体ボックス１においては、一対の平行プレート部２の内側面２０１と垂直プレート部３の端面３０１とを、垂直プレート部３の端面３０１の伸びる方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合している。そして、車両衝突時に一対の平行プレート部２の外側面２０２に衝突荷重が加わる際には、この衝突荷重を、垂直プレート部３の板面に沿った方向に直接受け止めることができる。これにより、垂直プレート部３には、板面に垂直な曲げ荷重が作用し難く、ほとんどが板面に平行な圧縮荷重として作用する。そのため、一対の平行プレート部２の外側面２０２から加わる衝突荷重に対する剛体ボックス１の耐荷重を向上させることができる。
【００３０】
また、垂直プレート部３の端部に、フランジ部等の折曲げ形状を形成する必要がなく、その形状を簡単にすることができる。さらに、一対の平行プレート部２の内側面２０１に対して垂直プレート部３の端面３０１を突き合わせて抵抗溶接を行うことができ、剛体ボックス１の生産性を向上させることもできる。
それ故、本例の剛体ボックス１によれば、その構造を簡単にし、耐荷重及び生産性を向上させることができる。また、耐荷重が向上することにより、剛体ボックス１の軽量化を図ることもできる。
【００３１】
また、図１１に示すごとく、剛体ボックス１においては、一対の平行プレート部２と垂直プレート部３とによって囲まれた空間には、電池６を収納することができる。そして、剛体ボックス１の形状は、電池６の形状に合わせて形成する。この場合には、車両衝突時に、剛体ボックス１によって電池６が破損しないよう保護することができる。
【００３２】
（確認試験）
本確認試験においては、剛体ボックス１（発明品）による優れた耐荷重性能（反力）、衝撃吸収性能を確認する試験を行った。
具体的には、剛体ボックス１における一対の平行プレート部２の外側面２０２から加え、剛体ボックス１が押し潰された変形量を変位（ｍｍ）として測定し、また、剛体ボックス１に作用した反力（ｋＮ）及び衝撃吸収エネルギー（Ｊ）を測定した。
また、垂直プレート部３の端部を直角に折り曲げて形成したフランジ部を、スポット溶接によって平行プレート部２に接合する剛体ボックス（比較品）についても同様に測定を行った。
【００３３】
この測定を行った結果を図１２に示す。同図は、発明品及び比較品について、横軸に剛体ボックスの変位（ｍｍ）をとり、縦軸に剛体ボックスに生じた反力（ｋＮ）及び衝撃吸収エネルギー（Ｊ）をとって、これらの試験結果を示すグラフである。
比較品については、変位（変形）が小さい時点から大きくなるに連れて、緩やかに反力が増加していった。これに対し、発明品については、ほとんど変位が変化しない時点で大きな反力が生じ、その後、反力が一定に近い状態で推移した。この結果より、発明品によれば、大きな反力が作用することにより、耐荷重性能が高いことがわかった。
また、衝撃吸収エネルギーについては、発明品は、比較品に比べて変位が小さい段階で多くの衝撃を吸収できることがわかった。この結果より、発明品によれば、大きな衝撃吸収エネルギーにより、衝撃吸収性能が高いことがわかった。
【符号の説明】
【００３４】
１剛体ボックス
２平行プレート部
２０１内側面
２０２外側面
２１突起
３垂直プレート部
３０１端面
４車両
Ｓ所定のスペース
Ｄ運転席
Ｎ助手席

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両衝突時における衝突荷重を受けて、車両における所定のスペースを維持するために用いる剛体ボックスであって、
互いに平行に配置した一対の平行プレート部と、
該一対の平行プレート部の間において該一対の平行プレート部に対して垂直に配置して、該一対の平行プレート部の間隔を複数箇所において維持する垂直プレート部と、を備えており、
上記一対の平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面とを、該垂直プレート部の端面の長手方向の複数箇所において局所的に溶融させて接合しており、
上記一対の平行プレート部の外側面に加わる上記衝突荷重を、上記垂直プレート部によって受け止めることにより、上記所定のスペースを維持するよう構成してあることを特徴とする剛体ボックス。
【請求項２】
請求項１に記載の剛体ボックスにおいて、該剛体ボックスは、上記一対の平行プレート部を上記車両の左右方向に位置させて、該車両のボディにおける運転席と助手席との間に位置するコンソールボックスの下方に配置し、上記所定のスペースとしての上記運転席と上記助手席との間のスペースを維持するよう構成してあることを特徴とする剛体ボックス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の剛体ボックスにおいて、上記一対の平行プレート部と上記垂直プレート部とによって囲まれた空間には、電池が収納してあることを特徴とする剛体ボックス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の剛体ボックスにおいて、上記垂直プレート部は、上記一対の平行プレート部の間隔を形成する幅の平板を複数回折り返して、蛇行形状に形成してあることを特徴とする剛体ボックス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の剛体ボックスにおいて、上記平行プレート部と上記垂直プレート部とは、上記平行プレート部の内側面から突出させて形成した複数の突起と上記垂直プレート部の端面とを当接させた第１の当接関係と、上記平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面から突出させて形成した複数の突起とを当接させた第２の当接関係とのいずれかを用いて、接合してあることを特徴とする剛体ボックス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の剛体ボックスを製造する方法において、
上記一対の平行プレート部を互いに平行に配置するとともに、上記垂直プレート部を、上記一対の平行プレート部の間に該一対の平行プレート部に対して垂直に配置し、
上記一対の平行プレート部の外側面に配置した一対の電極から、荷重を加えるとともに上記一対の平行プレート部及び上記垂直プレート部に通電を行い、上記一対の平行プレート部の内側面と上記垂直プレート部の端面との接触部分の全体を同時に溶融させて、上記一対の平行プレート部と上記垂直プレート部とを接合することを特徴とする剛体ボックスの製造方法。

【図１】