車両の前部車体構造
【課題】車両の軽量化に寄与しつつクラッシュカンのエネルギー吸収量を維持又は向上させる。
【解決手段】フロントサイドフレーム１０の前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカン５０を備えた車両の前部車体構造において、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１に直交する面におけるクラッシュカン５０の断面形状は、頂辺５３ａを有する凸部５３と底辺５７ａを有する凹部５７とが周方向に交互に並んだ閉断面形状である。この閉断面形状は、六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を凸部５３の頂辺５３ａとしてその頂辺５３ａの両端部から多角形の内方側に第１の壁面部５３ｂを延設し、相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａを凹部５７の底辺として形成することにより設定される。
【解決手段】フロントサイドフレーム１０の前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカン５０を備えた車両の前部車体構造において、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１に直交する面におけるクラッシュカン５０の断面形状は、頂辺５３ａを有する凸部５３と底辺５７ａを有する凹部５７とが周方向に交互に並んだ閉断面形状である。この閉断面形状は、六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を凸部５３の頂辺５３ａとしてその頂辺５３ａの両端部から多角形の内方側に第１の壁面部５３ｂを延設し、相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａを凹部５７の底辺として形成することにより設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前部車体構造に関し、特に、フロントサイドフレームとバンパービームとの間にクラッシュカンが設けられた車両の前部車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両衝突時の衝突エネルギーを適切に吸収するため、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームの前端部と、車幅方向に延びるバンパービームの側端部との間に、サイドフレームよりも剛性を低くした車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンを設けて、このクラッシュカンを衝突初期に座屈変形させることにより、衝突初期の衝突エネルギーをクラッシュカンで吸収する技術が知られている。そして、このクラッシュカンの形状について、従来より、様々な改良が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状とすることにより、上下方向だけでなく車幅方向についてもクラッシュカンの断面係数を大きくすることができ、そのため、クラッシュカンの車幅方向の剛性を高めることができて、車幅方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカンの倒れ変形を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８３６８６号公報（段落００１２、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１の段落０００３にも記載されているように、クラッシュカンの断面稜線を増加させることにより、クラッシュカンのエネルギー吸収量、換言すればクラッシュカンの耐力が向上すると考えられる。そして、クラッシュカンの断面稜線を増加させるには、例えばクラッシュカンの断面形状が多角形である場合、辺を千鳥状に蛇行させたり、辺に突出部や陥没部を形成することが提案される。しかし、そうすると、断面稜線の総延長が長くなり、クラッシュカンを製造するための鋼板等の材料がより多く必要となり、車両の軽量化を妨げることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の軽量化を妨げることなく、クラッシュカンの断面稜線を増加させて、クラッシュカンの耐力を維持又は向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る車両の前部車体構造は、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンと、このクラッシュカンの前端部に側端部が接続されて車幅方向に延びるバンパービームとを備えた車両の前部車体構造であって、前記クラッシュカンの座屈軸に直交する面におけるクラッシュカンの断面形状を、頂辺を有する凸部と底辺を有する凹部とが周方向に交互に並んだ閉断面形状とした。そして、この閉断面形状を、六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を前記凸部の頂辺としてその頂辺の両端部から多角形の内方側に第１の壁面部を延設し、相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点より多角形の外方側の位置で前記第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部を凹部の底辺として形成することにより、設定した。
【０００８】
このような構成によれば、第１の壁面部同士が前記交点で交わったとした場合の形状のクラッシュカンと比べて、第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部が形成されている分、クラッシュカンの断面稜線が増加し、クラッシュカンの耐力が維持又は向上する。しかも、第２の壁面部は、前記交点より多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士をショートカットするように繋いでいるから、断面稜線の総延長が短くなり、クラッシュカンを製造するための鋼板等の材料を少なくできて、クラッシュカンが軽量化する。そのため、車両の軽量化が妨げられない。それどころか、車両の軽量化が促進される。すなわち、本発明に係る車両の前部車体構造は、車両の軽量化に寄与しつつ、クラッシュカンのエネルギー吸収量を維持又は向上させることができるものである。
【０００９】
本発明のより具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に等間隔に並んだ閉断面形状であり、この閉断面形状が、凸八角形を基本の凸多角形として設定されたものを挙げることができる。
【００１０】
このような構成によれば、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第１の壁面部同士が前記交点で交わった場合と比べて、クラッシュカンの断面稜線が１２個から１６個に増加し、クラッシュカンが軽量化しつつクラッシュカンの耐力が維持又は向上する。
【００１１】
本発明のさらに具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第１の壁面部は頂辺に直角に延設され、第２の壁面部は２つの第１の壁面部とそれぞれ１３５°の角度をなしているものを挙げることができる。
【００１２】
このような構成によれば、クラッシュカン全体の断面形状が対称性の高いものとなり、種々の方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカンの倒れ変形が抑制される。
【００１３】
本発明のさらに具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第２の壁面部は、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長をＬとしたときに、前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋いでいるものを挙げることができる。
【００１４】
このような構成によれば、実施例で実証されるように、第１の壁面部同士が前記交点で交わったとした場合の形状のクラッシュカンと比べて、クラッシュカンが軽量化されつつも、クラッシュカンの耐力が明らかに同等レベルに維持され又はそれ以上に向上する。
【００１５】
本発明においては、フロントサイドフレームの前端部は、クラッシュカンに対応した断面形状を有し、フロントサイドフレームの前端部とクラッシュカンとが正面視で重なり合っていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、衝突荷重を受けた際に、クラッシュカンがフロントサイドフレームの前端部によって座屈軸方向に確りと支持されるから、クラッシュカンは座屈軸方向の圧縮荷重に対して最もバランスよく座屈変形してクラッシュカンの座屈変形が促進され、クラッシュカンによる衝突初期のエネルギー吸収が確実に行われる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クラッシュカンの軽量化を達成しつつ、クラッシュカンの耐力を維持又は向上することができる。そのため、車両の軽量化を促進しつつ、衝突初期の衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の前部車体構造の斜視図である。
【図２】前記車両における車体右側のクラッシュカンとフロントサイドフレームとの位置関係を示す拡大正面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係るクラッシュカンの拡大正面図である。
【図４】本発明の実施例で作製したクラッシュカンの形状を説明するための正面図であって、（ａ）は比較例１、（ｂ）は実施例４、（ｃ）は参考例１を示すものである。
【図５】本発明の実施例の実行条件を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の実施例の結果を示す、クラッシュカンの形状毎の、クラッシュカンの変形量（クラッシュストローク）と荷重との特性図である。
【図７】本発明の実施例の結果を示す、クラッシュカンの形状とエネルギー吸収量との相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基いて本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態は例示に過ぎず、本発明はこの実施形態に何等限定されるものではない。また、以下の説明において、前後、左右、上下といった方向を示す文言は、特に断りのない限り、車両ないし車体を基準にいう。
【００２０】
本実施形態において、本発明は、図１に示す車両の前部車体構造に適用されている。図１に示すように、この車両は、前部車体構造として、まず、車室１とエンジンルーム２との隔壁をなすダッシュパネル３と、ダッシュパネル３の下部のダッシュクロスメンバー４と、ダッシュクロスメンバー４の下方からキックアップ部５を経由して車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１０，１０とを含んでいる。
【００２１】
フロントサイドフレーム１０は、それぞれ比較的厚みの厚い鋼板をプレス加工して形成された、車幅方向内側に位置する断面ハット状のインナメンバー１１と、車幅方向外側に位置するプレート状のアウタメンバー１２とが、縦長長方形の閉断面を形成するように、上下のフランジ部１３，１３でスポット溶接されることにより接合された構成である。
【００２２】
フロントサイドフレーム１０の前端部に、四隅にボルト孔２１…２１（図２参照）が形成された固定プレート２０が接合されている。この固定プレート２０の前面に、同じく四隅にボルト孔３１…３１（図２参照）が形成された取付プレート３０が重なり合わされている。そして、対応し合うボルト孔２１，３１に挿通されたボルト４１とナット４２との締結により（図２参照）、取付プレート３０が固定プレート２０に結合されている。
【００２３】
取付プレート３０の前面に、車両衝突時の初期の衝撃を吸収して緩和するためのクラッシュカン５０が接合されている。クラッシュカン５０は、それぞれ比較的厚みの薄い鋼板を略同形同寸法にプレス加工して形成された、車幅方向内側に位置するインナメンバー５１と、車幅方向外側に位置するアウタメンバー５２とが、上面同士及び下面同士が突き合わされて接合された構成である（図２参照）。クラッシュカン５０は、車両前後方向に延びる筒状であり、後述するように、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１（図２参照）に直行する面における断面形状は、多角形の閉断面形状である。
【００２４】
ここで、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１とは、クラッシュカン５０の長手方向中心を通り、取付プレート３０の平坦な前面に直交する軸をいう。
【００２５】
クラッシュカン５０の前端部に、車幅方向に延びるバンパービーム７０の側端部が接合されている。バンパービーム７０は、それぞれ鋼板をプレス加工して形成された、車両前後方向後側に位置する断面ハット状のビームメンバー７１と、車両前後方向前側に位置するプレート状のビームプレート７２とが、縦長長方形の閉断面を形成するように、上下のフランジ部７３，７３で接合された構成である。図示しないが、クラッシュカン５０の上面及び下面がクラッシュカン５０の前端部から前方に延設され、この延設部がビームメンバー７１のハット状の突条部を上下から挟み込み、この状態で延設部がビームメンバー７１にすみ肉溶接されることにより、クラッシュカン５０とバンパービーム７０とが強固に接合されている。
【００２６】
図２に示すように、クラッシュカン５０は、座屈軸Ｐ１に直行する面において、１６角形の閉断面形状を有している。なお、図２は、車体右側のクラッシュカン５０及びフロントサイドフレーム１０を示すが、車体左側のクラッシュカン５０及びフロントサイドフレーム１０もこれに準じて同様の構成である。したがって、本実施形態においては、図２の車体右側の構成を代表として説明し、車体左側の構成は説明を省略する。
【００２７】
ここで、図２には、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１と共に、この座屈軸Ｐ１と正面視で重なり合う、フロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２も示してある。フロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２とは、フロントサイドフレーム１０の前端部の長手方向中心を通り、固定プレート２０の平坦な後面に直交する軸をいう。
【００２８】
図２において、クラッシュカン５０は、上方に突出する上側凸部５３と、車幅方向に突出する右側凸部５４及び左側凸部５５と、下方に突出する下側凸部５６との４つの凸部をそれぞれ９０°の割付け角度間隔で有している。そして、これらの凸部５３〜５６の間に、第１〜第４の４つの凹部５７〜６０をそれぞれ９０°の割付け角度間隔で有している。その結果、クラッシュカン５０は、全体として、４つの凸部５３〜５６と４つの凹部５７〜６０とが周方向に交互に４５°の割付け角度で等間隔に並んだ略十字の閉断面形状を呈している。
【００２９】
各凸部５３〜５６は、クラッシュカン５０の最外辺を構成する頂辺５３ａ〜５６ａと、この頂辺５３ａ〜５６ａの両端部から頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に延設された第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂとを有している。第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂは、上側凸部５３であれば下方に、右側凸部５４であれば左方に、左側凸部５５であれば右方に、下側凸部５６であれば上方に延設されている。
【００３０】
各凹部５７〜６０は、隣接する凸部の第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａを底辺として有している。第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、各凹部５７〜６０において、２つの第１の壁面部とそれぞれ略１３５°の角度をなしている。
【００３１】
このクラッシュカン５０の閉断面形状は、概ね次のようにして設定されたものである。まず、４つの凸部５３〜５６の頂辺５３ａ〜５６ａの両端部を頂点とする凸八角形を想定し、この凸八角形の１つおきの辺を前記凸部５３〜５６の頂辺５３ａ〜５６ａとしてその頂辺５３ａ〜５６ａの両端部から頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に凸八角形の内方側に第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂを延設する。次に、相異なる頂辺５３ａ〜５６ａから延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点Ｏを想定し、その交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａを凹部５７〜６０の底辺として形成するのである。
【００３２】
ここで、第１の壁面部同士が前記交点Ｏで交わったとした場合の形状のクラッシュカンは、頂点が１２個の１２角形であり、断面稜線が１２個である。これに対し、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａが形成されたことにより、頂点が１６個の１６角形であり、断面稜線が１６個に増加している。そのため、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、クラッシュカン５０の耐力が維持又は向上している。
【００３３】
しかも、第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、前記交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士をショートカットするように繋いでいる。そのため、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線は増加しているが、断面稜線の総延長は短くなっている。その結果、クラッシュカン５０を製造するための鋼板等の材料を少なくできて、クラッシュカン５０が軽量化し、車両の軽量化を妨げることがない。それどころか、車両の軽量化が促進されている。
【００３４】
したがって、本実施形態に係る車両の前部車体構造は、車両の軽量化に寄与しつつ、クラッシュカン５０のエネルギー吸収量を維持又は向上させることができるものである。
【００３５】
また、本実施形態においては、第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂが頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に延設されたり、第２の壁面部５７ａ〜６０ａが２つの第１の壁面部とそれぞれ略１３５°の角度をなす等、クラッシュカン５０全体の断面形状が対称性の高いものとなっている。そのため、クラッシュカン５０は、種々の方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカン５０の倒れ変形が抑制される。
【００３６】
本実施形態において、クラッシュカン５０の各部の寸法は、特に限定されず、状況に応じて種々変更することができる。例えば、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長、つまり頂辺５３ａ〜５６ａの一端部から前記交点Ｏまでの長さをＬとしたときに、Ｌは４０ｍｍ程度とすることができる。このとき、頂辺５３ａ〜５６ａの長さは、４０ｍｍ程度が好ましい。つまり、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長Ｌと、頂辺５３ａ〜５６ａの長さとを、略同じにするのである。これにより、車幅方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカン５０の倒れ変形を防止するという観点から有利な結果が得られる。
【００３７】
また、第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、前記交点Ｏより０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋ぐことが好ましい。より好ましくは、前記交点Ｏより０．２５Ｌ〜０．３８Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置である。これにより、クラッシュカン５０は軽量化されながらも、第２の壁面部５７ａ〜６０ａが形成されなかったものに比べて、クラッシュカン５０の耐力が同等レベルに維持され又はそれ以上に向上するという観点から有利な結果が得られる。
【００３８】
また、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１方向の長さは、クラッシュカン５０によるエネルギー吸収量をどの程度確保するかという観点と、クラッシュカン５０の座屈変形をどの程度し易くするかという観点とを比較考量して、例えば８０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３９】
本実施形態においては、クラッシュカン５０が接続されるフロントサイドフレーム１０の前端部は、クラッシュカン５０に対応して、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に４５°の割付け角度で等間隔に並んだ略十字の閉断面形状を呈している。そして、図２に示すように、フロントサイドフレーム１０の前端部とクラッシュカン５０とが正面視で重なり合っている。また、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１とフロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２とが一致している。
【００４０】
すなわち、図２において、フロントサイドフレーム１０のインナメンバー１１は、その前端部において、クラッシュカン５０の上側凸部５３に対応して、ハット状の突条部の上面部１０ａの位置及び長さが設定され、クラッシュカン５０の下側凸部５６に対応して、ハット状の突条部の下面部１０ｂの位置及び長さが設定され、クラッシュカン５０の上側凸部５３及び下側凸部５６の左側の第１の壁面部５３ｂ，５６ｂに対応して、ハット状の突条部の左面部１０ｃの位置が設定されている。また、クラッシュカン５０の左側凸部５５に対応して、ハット状の突条部の左面部１０ｃに左突出部１０ｄが形成されている。
【００４１】
さらに、図２において、フロントサイドフレーム１０のアウタメンバー１２は、その前端部において、クラッシュカン５０の上側凸部５３及び下側凸部５６の右側の第１の壁面部５３ｂ，５６ｂに対応して、その位置が設定されている。また、クラッシュカン５０の右側凸部５４に対応して、右突出部１０ｅが形成されている。
【００４２】
さらに、図２において、クラッシュカン５０の第１凹部５７及び第２凹部５８の第２の壁面部５７ａ，５８ａに対応して、フロントサイドフレーム１０のアウタメンバー１２の右突出部１０ｅの形状が設定され、クラッシュカン５０の第３凹部５９及び第４凹部６０の第２の壁面部５９ａ，６０ａに対応して、フロントサイドフレーム１０のインナメンバー１１の左突出部１０ｄの形状が設定されている。
【００４３】
以上により、フロントサイドフレーム１０の前端部とクラッシュカン５０とは、正面視で輪郭が略一致している。
【００４４】
これにより、衝突荷重を受けた際に、クラッシュカン５０がフロントサイドフレーム１０の前端部によって座屈軸Ｐ１方向に確りと支持されるから、クラッシュカン５０は座屈軸Ｐ１方向の圧縮荷重に対して最もバランスよく座屈変形してクラッシュカン５０の座屈変形が促進され、クラッシュカン５０による衝突初期のエネルギー吸収が確実に行われる。
【００４５】
次に、本実施形態の作用を説明する。いま、バンパービーム７０に前方から衝突荷重が作用したとする。衝突初期は、クラッシュカン５０が座屈軸Ｐ１方向に蛇腹状に座屈変形することによって、衝突初期の衝突エネルギーがクラッシュカン５０に吸収される。
【００４６】
このとき、クラッシュカン５０の断面稜線が１６個であり、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線が増加しているので、クラッシュカン５０の耐力が維持又は向上している。その結果、クラッシュカン５０が吸収できる衝突エネルギーの量が維持または増大しており、クラッシュカン５０が完全に潰れて衝突エネルギーがサイドフレーム１０に直接作用する可能性が減少する。あるいは、衝突エネルギーがサイドフレーム１０に直接作用する場合でも、そのエネルギー量が低減する。かつ、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線の総延長が短くなっているので、クラッシュカン５０の重量が軽減しており、このクラッシュカン５０は車両の軽量化を促進し、車両の軽量化に寄与している。
【００４７】
また、クラッシュカン５０は、座屈軸Ｐ１に対する全体形状が対称性の高いものとなっているから、たとえオフセット荷重を受けた場合でも、倒れ変形が抑制され、座屈変形が促進されて、クラッシュカン５０によるエネルギー吸収が円滑に行われる。
【００４８】
さらに、クラッシュカン５０と、クラッシュカン５０が接続されるフロントサイドフレーム１０の前端部とで、断面形状を対応させ、かつ正面視で輪郭を一致させているから、クラッシュカン５０の座屈変形がこれによっても促進される。
【００４９】
なお、以上の実施形態においては、クラッシュカン５０の形状を設定するための基本の凸多角形を凸八角形としたが、六角形以上の偶数凸多角形であれば、特に限定されない。１例として、図３に、基本の凸多角形を凸六角形とした場合を示す。この場合、クラッシュカン１５０は、座屈軸Ｐ１に直行する面において、１２角形の閉断面形状を有している。クラッシュカン１５０は、頂点が１２個の１２角形であり、断面稜線が１２個である。クラッシュカン１５０は、３つの凸部１５３〜１５５と３つの凹部１５７〜１５９とが周方向に交互に６０°の割付け角度で等間隔に並んだ閉断面形状を呈している。
【００５０】
図３においては、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さを第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さよりも長くしているが、これに限定されず、状況に応じて、例えば、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さと第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さとを略同じとしてもよく、さらに、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さを第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さよりも短くしてもよい。これは、図２に示した略十字の閉断面形状のクラッシュカン５０についても同様である。
【００５１】
また、図３においては、凹部１５７〜１５９の底辺、すなわち第２の壁面部１５７ａ〜１５９ａは、各凹部１５７〜１５９において、２つの第１の壁面部とそれぞれ略１５０°の角度をなしている。
【００５２】
また、以上の実施形態においては、第２の壁面部が第１の壁面部となす角度を２つの第１の壁面部で同じとしたり、あるいは、第２の壁面部を挟む２つの第１の壁面部の長さを同じとしたが、これに限定されず、状況に応じて種々変更しても構わない。
【００５３】
クラッシュカンの形状を設定するための基本の凸多角形は、六角形以上の偶数凸多角形であれば、辺の長さが全て同じである正多角形であるか否かは、問題とはならない。
【００５４】
クラッシュカンの各部の寸法、例えば、凸部の頂辺の長さと第１の壁面部の長さとの比率や、第２の壁面部の長さ、あるいは第２の壁面部が第１の壁面部となす角度、さらには、凸部の数や凹部の数等は、第２の壁面部が形成されなかった場合と比べて、クラッシュカンが軽量化される度合いと、クラッシュカンの耐力が増加又は減少する度合いとを比較考量して設定することが好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を通して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何等限定されるものではない。
【００５６】
［クラッシュカンの作製］
板厚が１．４ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）を用い、図４（ａ）に示すように、頂辺の長さが４０ｍｍ、第１の壁面部の長さ（Ｌ）が４０ｍｍ、座屈軸方向の長さが８０ｍｍの、第２の壁面部を形成しない、断面形状が略十字の閉断面形状であるクラッシュカンを作製し、これを比較例１とした。
【００５７】
この比較例１に対して、図４（ｂ）に示すように、第２の壁面部を形成したものを実施例とした。その場合、第１の壁面部同士の交点（Ｏ）より５ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で２つの第１の壁面部同士を繋いだものを実施例１、１０ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で繋いだものを実施例２、…というように、５ｍｍ刻みで第２の壁面部の位置を変更していき、３５ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で繋いだものを実施例７とした。
【００５８】
そして、図４（ｃ）に示すように、第１の壁面部を形成しない、凸部も凹部もない、断面形状が凸八角形のものを参考例１とした。
【００５９】
［エネルギー吸収試験］
実施例１〜７、比較例１、参考例１の各クラッシュカンについて、エネルギー吸収試験を行った。図５に示すように、クラッシュカンの一端部Ｘを拘束し、他端部Ｙに剛壁Ｚを当て、剛壁Ｚを０．５ｍ／秒の速度でクラッシュカンの一端部Ｘ側に向けてクラッシュカンが潰れきるまで座屈軸方向に移動させた。剛壁Ｚの移動距離（クラッシュストローク、クラッシュカンの変形量）及び荷重を測定し、その結果から、クラッシュカンが潰れきるまでの各クラッシュカンのエネルギー吸収量を求めた。結果を図６、図７に示す。図６には、比較例１及び実施例２〜４の結果のみ示した。図７には、全クラッシュカンのエネルギー吸収量を示した。
【００６０】
なお、図７において、カッコ内の数字（％）は、比較例１における第１の壁面部の長さ（Ｌ＝４０ｍｍ）に対する、第１の壁面部同士の交点（Ｏ）と第２の壁面部が第１の壁面部同士を繋ぐ位置との間の長さ（実施例１では５ｍｍ、実施例２では１０ｍｍ、…）の比率である。
【００６１】
［結果考察］
図７から明らかなように、第２の壁面部を形成した実施例１〜７は、第２の壁面部を形成しない比較例１よりも、クラッシュカンが軽量化しているにも拘らず、エネルギー吸収量の減少の度合いは限定的であり、総じて良好な耐力が維持されていた。
【００６２】
特に、第２の壁面部が前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ実施例２〜４は、エネルギー吸収量が比較例１からほとんど減少せず同等レベルに維持されていた。さらに、これらのうちでも、第２の壁面部が前記交点より０．２５Ｌ〜０．３８Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ実施例２、３は、却ってエネルギー吸収量が比較例１以上に向上していた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、フロントサイドフレームとバンパービームとの間にクラッシュカンが設けられて、衝突初期の衝突エネルギーをクラッシュカンで吸収するように構成された車両の前部車体構造の技術分野において、広範な産業上の利用可能性が期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ フロントサイドフレーム
１０ａ 上面部
１０ｂ 下面部
１０ｃ 左面部
１０ｄ 左突出部
１０ｅ 右突出部
１１ インナメンバー
１２ アウタメンバー
２０ 固定プレート
３０ 取付プレート
５０ クラッシュカン
５１ インナメンバー
５２ アウタメンバー
５３ 上側凸部
５４ 右側凸部
５５ 左側凸部
５６ 下側凸部
５３ａ〜５６ａ 頂辺
５３ｂ〜５６ｂ 第１の壁面部
５７〜６０ 第１〜第４凹部
５７ａ〜６０ａ 第２の壁面部（底辺）
７０ バンパービーム
７１ ビームメンバー
７２ ビームプレート
Ｌ 頂辺の端部から交点までの長さ
Ｏ 交点
Ｐ１ 座屈軸
Ｐ２ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前部車体構造に関し、特に、フロントサイドフレームとバンパービームとの間にクラッシュカンが設けられた車両の前部車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両衝突時の衝突エネルギーを適切に吸収するため、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームの前端部と、車幅方向に延びるバンパービームの側端部との間に、サイドフレームよりも剛性を低くした車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンを設けて、このクラッシュカンを衝突初期に座屈変形させることにより、衝突初期の衝突エネルギーをクラッシュカンで吸収する技術が知られている。そして、このクラッシュカンの形状について、従来より、様々な改良が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状とすることにより、上下方向だけでなく車幅方向についてもクラッシュカンの断面係数を大きくすることができ、そのため、クラッシュカンの車幅方向の剛性を高めることができて、車幅方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカンの倒れ変形を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８３６８６号公報（段落００１２、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１の段落０００３にも記載されているように、クラッシュカンの断面稜線を増加させることにより、クラッシュカンのエネルギー吸収量、換言すればクラッシュカンの耐力が向上すると考えられる。そして、クラッシュカンの断面稜線を増加させるには、例えばクラッシュカンの断面形状が多角形である場合、辺を千鳥状に蛇行させたり、辺に突出部や陥没部を形成することが提案される。しかし、そうすると、断面稜線の総延長が長くなり、クラッシュカンを製造するための鋼板等の材料がより多く必要となり、車両の軽量化を妨げることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の軽量化を妨げることなく、クラッシュカンの断面稜線を増加させて、クラッシュカンの耐力を維持又は向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る車両の前部車体構造は、車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンと、このクラッシュカンの前端部に側端部が接続されて車幅方向に延びるバンパービームとを備えた車両の前部車体構造であって、前記クラッシュカンの座屈軸に直交する面におけるクラッシュカンの断面形状を、頂辺を有する凸部と底辺を有する凹部とが周方向に交互に並んだ閉断面形状とした。そして、この閉断面形状を、六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を前記凸部の頂辺としてその頂辺の両端部から多角形の内方側に第１の壁面部を延設し、相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点より多角形の外方側の位置で前記第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部を凹部の底辺として形成することにより、設定した。
【０００８】
このような構成によれば、第１の壁面部同士が前記交点で交わったとした場合の形状のクラッシュカンと比べて、第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部が形成されている分、クラッシュカンの断面稜線が増加し、クラッシュカンの耐力が維持又は向上する。しかも、第２の壁面部は、前記交点より多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士をショートカットするように繋いでいるから、断面稜線の総延長が短くなり、クラッシュカンを製造するための鋼板等の材料を少なくできて、クラッシュカンが軽量化する。そのため、車両の軽量化が妨げられない。それどころか、車両の軽量化が促進される。すなわち、本発明に係る車両の前部車体構造は、車両の軽量化に寄与しつつ、クラッシュカンのエネルギー吸収量を維持又は向上させることができるものである。
【０００９】
本発明のより具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に等間隔に並んだ閉断面形状であり、この閉断面形状が、凸八角形を基本の凸多角形として設定されたものを挙げることができる。
【００１０】
このような構成によれば、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第１の壁面部同士が前記交点で交わった場合と比べて、クラッシュカンの断面稜線が１２個から１６個に増加し、クラッシュカンが軽量化しつつクラッシュカンの耐力が維持又は向上する。
【００１１】
本発明のさらに具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第１の壁面部は頂辺に直角に延設され、第２の壁面部は２つの第１の壁面部とそれぞれ１３５°の角度をなしているものを挙げることができる。
【００１２】
このような構成によれば、クラッシュカン全体の断面形状が対称性の高いものとなり、種々の方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカンの倒れ変形が抑制される。
【００１３】
本発明のさらに具体的な構成として、クラッシュカンの断面形状を略十字の閉断面形状としたものにおいて、第２の壁面部は、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長をＬとしたときに、前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋いでいるものを挙げることができる。
【００１４】
このような構成によれば、実施例で実証されるように、第１の壁面部同士が前記交点で交わったとした場合の形状のクラッシュカンと比べて、クラッシュカンが軽量化されつつも、クラッシュカンの耐力が明らかに同等レベルに維持され又はそれ以上に向上する。
【００１５】
本発明においては、フロントサイドフレームの前端部は、クラッシュカンに対応した断面形状を有し、フロントサイドフレームの前端部とクラッシュカンとが正面視で重なり合っていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、衝突荷重を受けた際に、クラッシュカンがフロントサイドフレームの前端部によって座屈軸方向に確りと支持されるから、クラッシュカンは座屈軸方向の圧縮荷重に対して最もバランスよく座屈変形してクラッシュカンの座屈変形が促進され、クラッシュカンによる衝突初期のエネルギー吸収が確実に行われる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クラッシュカンの軽量化を達成しつつ、クラッシュカンの耐力を維持又は向上することができる。そのため、車両の軽量化を促進しつつ、衝突初期の衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の前部車体構造の斜視図である。
【図２】前記車両における車体右側のクラッシュカンとフロントサイドフレームとの位置関係を示す拡大正面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係るクラッシュカンの拡大正面図である。
【図４】本発明の実施例で作製したクラッシュカンの形状を説明するための正面図であって、（ａ）は比較例１、（ｂ）は実施例４、（ｃ）は参考例１を示すものである。
【図５】本発明の実施例の実行条件を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の実施例の結果を示す、クラッシュカンの形状毎の、クラッシュカンの変形量（クラッシュストローク）と荷重との特性図である。
【図７】本発明の実施例の結果を示す、クラッシュカンの形状とエネルギー吸収量との相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基いて本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態は例示に過ぎず、本発明はこの実施形態に何等限定されるものではない。また、以下の説明において、前後、左右、上下といった方向を示す文言は、特に断りのない限り、車両ないし車体を基準にいう。
【００２０】
本実施形態において、本発明は、図１に示す車両の前部車体構造に適用されている。図１に示すように、この車両は、前部車体構造として、まず、車室１とエンジンルーム２との隔壁をなすダッシュパネル３と、ダッシュパネル３の下部のダッシュクロスメンバー４と、ダッシュクロスメンバー４の下方からキックアップ部５を経由して車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１０，１０とを含んでいる。
【００２１】
フロントサイドフレーム１０は、それぞれ比較的厚みの厚い鋼板をプレス加工して形成された、車幅方向内側に位置する断面ハット状のインナメンバー１１と、車幅方向外側に位置するプレート状のアウタメンバー１２とが、縦長長方形の閉断面を形成するように、上下のフランジ部１３，１３でスポット溶接されることにより接合された構成である。
【００２２】
フロントサイドフレーム１０の前端部に、四隅にボルト孔２１…２１（図２参照）が形成された固定プレート２０が接合されている。この固定プレート２０の前面に、同じく四隅にボルト孔３１…３１（図２参照）が形成された取付プレート３０が重なり合わされている。そして、対応し合うボルト孔２１，３１に挿通されたボルト４１とナット４２との締結により（図２参照）、取付プレート３０が固定プレート２０に結合されている。
【００２３】
取付プレート３０の前面に、車両衝突時の初期の衝撃を吸収して緩和するためのクラッシュカン５０が接合されている。クラッシュカン５０は、それぞれ比較的厚みの薄い鋼板を略同形同寸法にプレス加工して形成された、車幅方向内側に位置するインナメンバー５１と、車幅方向外側に位置するアウタメンバー５２とが、上面同士及び下面同士が突き合わされて接合された構成である（図２参照）。クラッシュカン５０は、車両前後方向に延びる筒状であり、後述するように、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１（図２参照）に直行する面における断面形状は、多角形の閉断面形状である。
【００２４】
ここで、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１とは、クラッシュカン５０の長手方向中心を通り、取付プレート３０の平坦な前面に直交する軸をいう。
【００２５】
クラッシュカン５０の前端部に、車幅方向に延びるバンパービーム７０の側端部が接合されている。バンパービーム７０は、それぞれ鋼板をプレス加工して形成された、車両前後方向後側に位置する断面ハット状のビームメンバー７１と、車両前後方向前側に位置するプレート状のビームプレート７２とが、縦長長方形の閉断面を形成するように、上下のフランジ部７３，７３で接合された構成である。図示しないが、クラッシュカン５０の上面及び下面がクラッシュカン５０の前端部から前方に延設され、この延設部がビームメンバー７１のハット状の突条部を上下から挟み込み、この状態で延設部がビームメンバー７１にすみ肉溶接されることにより、クラッシュカン５０とバンパービーム７０とが強固に接合されている。
【００２６】
図２に示すように、クラッシュカン５０は、座屈軸Ｐ１に直行する面において、１６角形の閉断面形状を有している。なお、図２は、車体右側のクラッシュカン５０及びフロントサイドフレーム１０を示すが、車体左側のクラッシュカン５０及びフロントサイドフレーム１０もこれに準じて同様の構成である。したがって、本実施形態においては、図２の車体右側の構成を代表として説明し、車体左側の構成は説明を省略する。
【００２７】
ここで、図２には、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１と共に、この座屈軸Ｐ１と正面視で重なり合う、フロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２も示してある。フロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２とは、フロントサイドフレーム１０の前端部の長手方向中心を通り、固定プレート２０の平坦な後面に直交する軸をいう。
【００２８】
図２において、クラッシュカン５０は、上方に突出する上側凸部５３と、車幅方向に突出する右側凸部５４及び左側凸部５５と、下方に突出する下側凸部５６との４つの凸部をそれぞれ９０°の割付け角度間隔で有している。そして、これらの凸部５３〜５６の間に、第１〜第４の４つの凹部５７〜６０をそれぞれ９０°の割付け角度間隔で有している。その結果、クラッシュカン５０は、全体として、４つの凸部５３〜５６と４つの凹部５７〜６０とが周方向に交互に４５°の割付け角度で等間隔に並んだ略十字の閉断面形状を呈している。
【００２９】
各凸部５３〜５６は、クラッシュカン５０の最外辺を構成する頂辺５３ａ〜５６ａと、この頂辺５３ａ〜５６ａの両端部から頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に延設された第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂとを有している。第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂは、上側凸部５３であれば下方に、右側凸部５４であれば左方に、左側凸部５５であれば右方に、下側凸部５６であれば上方に延設されている。
【００３０】
各凹部５７〜６０は、隣接する凸部の第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａを底辺として有している。第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、各凹部５７〜６０において、２つの第１の壁面部とそれぞれ略１３５°の角度をなしている。
【００３１】
このクラッシュカン５０の閉断面形状は、概ね次のようにして設定されたものである。まず、４つの凸部５３〜５６の頂辺５３ａ〜５６ａの両端部を頂点とする凸八角形を想定し、この凸八角形の１つおきの辺を前記凸部５３〜５６の頂辺５３ａ〜５６ａとしてその頂辺５３ａ〜５６ａの両端部から頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に凸八角形の内方側に第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂを延設する。次に、相異なる頂辺５３ａ〜５６ａから延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点Ｏを想定し、その交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａを凹部５７〜６０の底辺として形成するのである。
【００３２】
ここで、第１の壁面部同士が前記交点Ｏで交わったとした場合の形状のクラッシュカンは、頂点が１２個の１２角形であり、断面稜線が１２個である。これに対し、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部５７ａ〜６０ａが形成されたことにより、頂点が１６個の１６角形であり、断面稜線が１６個に増加している。そのため、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、クラッシュカン５０の耐力が維持又は向上している。
【００３３】
しかも、第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、前記交点Ｏより多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士をショートカットするように繋いでいる。そのため、本実施形態に係るクラッシュカン５０は、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線は増加しているが、断面稜線の総延長は短くなっている。その結果、クラッシュカン５０を製造するための鋼板等の材料を少なくできて、クラッシュカン５０が軽量化し、車両の軽量化を妨げることがない。それどころか、車両の軽量化が促進されている。
【００３４】
したがって、本実施形態に係る車両の前部車体構造は、車両の軽量化に寄与しつつ、クラッシュカン５０のエネルギー吸収量を維持又は向上させることができるものである。
【００３５】
また、本実施形態においては、第１の壁面部５３ｂ〜５６ｂが頂辺５３ａ〜５６ａに略直角に延設されたり、第２の壁面部５７ａ〜６０ａが２つの第１の壁面部とそれぞれ略１３５°の角度をなす等、クラッシュカン５０全体の断面形状が対称性の高いものとなっている。そのため、クラッシュカン５０は、種々の方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカン５０の倒れ変形が抑制される。
【００３６】
本実施形態において、クラッシュカン５０の各部の寸法は、特に限定されず、状況に応じて種々変更することができる。例えば、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長、つまり頂辺５３ａ〜５６ａの一端部から前記交点Ｏまでの長さをＬとしたときに、Ｌは４０ｍｍ程度とすることができる。このとき、頂辺５３ａ〜５６ａの長さは、４０ｍｍ程度が好ましい。つまり、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長Ｌと、頂辺５３ａ〜５６ａの長さとを、略同じにするのである。これにより、車幅方向のオフセット荷重を受けた場合でも、クラッシュカン５０の倒れ変形を防止するという観点から有利な結果が得られる。
【００３７】
また、第２の壁面部５７ａ〜６０ａは、前記交点Ｏより０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋ぐことが好ましい。より好ましくは、前記交点Ｏより０．２５Ｌ〜０．３８Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置である。これにより、クラッシュカン５０は軽量化されながらも、第２の壁面部５７ａ〜６０ａが形成されなかったものに比べて、クラッシュカン５０の耐力が同等レベルに維持され又はそれ以上に向上するという観点から有利な結果が得られる。
【００３８】
また、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１方向の長さは、クラッシュカン５０によるエネルギー吸収量をどの程度確保するかという観点と、クラッシュカン５０の座屈変形をどの程度し易くするかという観点とを比較考量して、例えば８０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３９】
本実施形態においては、クラッシュカン５０が接続されるフロントサイドフレーム１０の前端部は、クラッシュカン５０に対応して、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に４５°の割付け角度で等間隔に並んだ略十字の閉断面形状を呈している。そして、図２に示すように、フロントサイドフレーム１０の前端部とクラッシュカン５０とが正面視で重なり合っている。また、クラッシュカン５０の座屈軸Ｐ１とフロントサイドフレーム１０の前端部の中心軸Ｐ２とが一致している。
【００４０】
すなわち、図２において、フロントサイドフレーム１０のインナメンバー１１は、その前端部において、クラッシュカン５０の上側凸部５３に対応して、ハット状の突条部の上面部１０ａの位置及び長さが設定され、クラッシュカン５０の下側凸部５６に対応して、ハット状の突条部の下面部１０ｂの位置及び長さが設定され、クラッシュカン５０の上側凸部５３及び下側凸部５６の左側の第１の壁面部５３ｂ，５６ｂに対応して、ハット状の突条部の左面部１０ｃの位置が設定されている。また、クラッシュカン５０の左側凸部５５に対応して、ハット状の突条部の左面部１０ｃに左突出部１０ｄが形成されている。
【００４１】
さらに、図２において、フロントサイドフレーム１０のアウタメンバー１２は、その前端部において、クラッシュカン５０の上側凸部５３及び下側凸部５６の右側の第１の壁面部５３ｂ，５６ｂに対応して、その位置が設定されている。また、クラッシュカン５０の右側凸部５４に対応して、右突出部１０ｅが形成されている。
【００４２】
さらに、図２において、クラッシュカン５０の第１凹部５７及び第２凹部５８の第２の壁面部５７ａ，５８ａに対応して、フロントサイドフレーム１０のアウタメンバー１２の右突出部１０ｅの形状が設定され、クラッシュカン５０の第３凹部５９及び第４凹部６０の第２の壁面部５９ａ，６０ａに対応して、フロントサイドフレーム１０のインナメンバー１１の左突出部１０ｄの形状が設定されている。
【００４３】
以上により、フロントサイドフレーム１０の前端部とクラッシュカン５０とは、正面視で輪郭が略一致している。
【００４４】
これにより、衝突荷重を受けた際に、クラッシュカン５０がフロントサイドフレーム１０の前端部によって座屈軸Ｐ１方向に確りと支持されるから、クラッシュカン５０は座屈軸Ｐ１方向の圧縮荷重に対して最もバランスよく座屈変形してクラッシュカン５０の座屈変形が促進され、クラッシュカン５０による衝突初期のエネルギー吸収が確実に行われる。
【００４５】
次に、本実施形態の作用を説明する。いま、バンパービーム７０に前方から衝突荷重が作用したとする。衝突初期は、クラッシュカン５０が座屈軸Ｐ１方向に蛇腹状に座屈変形することによって、衝突初期の衝突エネルギーがクラッシュカン５０に吸収される。
【００４６】
このとき、クラッシュカン５０の断面稜線が１６個であり、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線が増加しているので、クラッシュカン５０の耐力が維持又は向上している。その結果、クラッシュカン５０が吸収できる衝突エネルギーの量が維持または増大しており、クラッシュカン５０が完全に潰れて衝突エネルギーがサイドフレーム１０に直接作用する可能性が減少する。あるいは、衝突エネルギーがサイドフレーム１０に直接作用する場合でも、そのエネルギー量が低減する。かつ、第２の壁面部５７ａ〜６０ａを形成しなかった場合に比べて、断面稜線の総延長が短くなっているので、クラッシュカン５０の重量が軽減しており、このクラッシュカン５０は車両の軽量化を促進し、車両の軽量化に寄与している。
【００４７】
また、クラッシュカン５０は、座屈軸Ｐ１に対する全体形状が対称性の高いものとなっているから、たとえオフセット荷重を受けた場合でも、倒れ変形が抑制され、座屈変形が促進されて、クラッシュカン５０によるエネルギー吸収が円滑に行われる。
【００４８】
さらに、クラッシュカン５０と、クラッシュカン５０が接続されるフロントサイドフレーム１０の前端部とで、断面形状を対応させ、かつ正面視で輪郭を一致させているから、クラッシュカン５０の座屈変形がこれによっても促進される。
【００４９】
なお、以上の実施形態においては、クラッシュカン５０の形状を設定するための基本の凸多角形を凸八角形としたが、六角形以上の偶数凸多角形であれば、特に限定されない。１例として、図３に、基本の凸多角形を凸六角形とした場合を示す。この場合、クラッシュカン１５０は、座屈軸Ｐ１に直行する面において、１２角形の閉断面形状を有している。クラッシュカン１５０は、頂点が１２個の１２角形であり、断面稜線が１２個である。クラッシュカン１５０は、３つの凸部１５３〜１５５と３つの凹部１５７〜１５９とが周方向に交互に６０°の割付け角度で等間隔に並んだ閉断面形状を呈している。
【００５０】
図３においては、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さを第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さよりも長くしているが、これに限定されず、状況に応じて、例えば、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さと第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さとを略同じとしてもよく、さらに、凸部１５３〜１５５の頂辺１５３ａ〜１５５ａの長さを第１の壁面部１５３ｂ〜１５５ｂの長さよりも短くしてもよい。これは、図２に示した略十字の閉断面形状のクラッシュカン５０についても同様である。
【００５１】
また、図３においては、凹部１５７〜１５９の底辺、すなわち第２の壁面部１５７ａ〜１５９ａは、各凹部１５７〜１５９において、２つの第１の壁面部とそれぞれ略１５０°の角度をなしている。
【００５２】
また、以上の実施形態においては、第２の壁面部が第１の壁面部となす角度を２つの第１の壁面部で同じとしたり、あるいは、第２の壁面部を挟む２つの第１の壁面部の長さを同じとしたが、これに限定されず、状況に応じて種々変更しても構わない。
【００５３】
クラッシュカンの形状を設定するための基本の凸多角形は、六角形以上の偶数凸多角形であれば、辺の長さが全て同じである正多角形であるか否かは、問題とはならない。
【００５４】
クラッシュカンの各部の寸法、例えば、凸部の頂辺の長さと第１の壁面部の長さとの比率や、第２の壁面部の長さ、あるいは第２の壁面部が第１の壁面部となす角度、さらには、凸部の数や凹部の数等は、第２の壁面部が形成されなかった場合と比べて、クラッシュカンが軽量化される度合いと、クラッシュカンの耐力が増加又は減少する度合いとを比較考量して設定することが好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を通して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何等限定されるものではない。
【００５６】
［クラッシュカンの作製］
板厚が１．４ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）を用い、図４（ａ）に示すように、頂辺の長さが４０ｍｍ、第１の壁面部の長さ（Ｌ）が４０ｍｍ、座屈軸方向の長さが８０ｍｍの、第２の壁面部を形成しない、断面形状が略十字の閉断面形状であるクラッシュカンを作製し、これを比較例１とした。
【００５７】
この比較例１に対して、図４（ｂ）に示すように、第２の壁面部を形成したものを実施例とした。その場合、第１の壁面部同士の交点（Ｏ）より５ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で２つの第１の壁面部同士を繋いだものを実施例１、１０ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で繋いだものを実施例２、…というように、５ｍｍ刻みで第２の壁面部の位置を変更していき、３５ｍｍの長さだけ多角形の外方側の位置で繋いだものを実施例７とした。
【００５８】
そして、図４（ｃ）に示すように、第１の壁面部を形成しない、凸部も凹部もない、断面形状が凸八角形のものを参考例１とした。
【００５９】
［エネルギー吸収試験］
実施例１〜７、比較例１、参考例１の各クラッシュカンについて、エネルギー吸収試験を行った。図５に示すように、クラッシュカンの一端部Ｘを拘束し、他端部Ｙに剛壁Ｚを当て、剛壁Ｚを０．５ｍ／秒の速度でクラッシュカンの一端部Ｘ側に向けてクラッシュカンが潰れきるまで座屈軸方向に移動させた。剛壁Ｚの移動距離（クラッシュストローク、クラッシュカンの変形量）及び荷重を測定し、その結果から、クラッシュカンが潰れきるまでの各クラッシュカンのエネルギー吸収量を求めた。結果を図６、図７に示す。図６には、比較例１及び実施例２〜４の結果のみ示した。図７には、全クラッシュカンのエネルギー吸収量を示した。
【００６０】
なお、図７において、カッコ内の数字（％）は、比較例１における第１の壁面部の長さ（Ｌ＝４０ｍｍ）に対する、第１の壁面部同士の交点（Ｏ）と第２の壁面部が第１の壁面部同士を繋ぐ位置との間の長さ（実施例１では５ｍｍ、実施例２では１０ｍｍ、…）の比率である。
【００６１】
［結果考察］
図７から明らかなように、第２の壁面部を形成した実施例１〜７は、第２の壁面部を形成しない比較例１よりも、クラッシュカンが軽量化しているにも拘らず、エネルギー吸収量の減少の度合いは限定的であり、総じて良好な耐力が維持されていた。
【００６２】
特に、第２の壁面部が前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ実施例２〜４は、エネルギー吸収量が比較例１からほとんど減少せず同等レベルに維持されていた。さらに、これらのうちでも、第２の壁面部が前記交点より０．２５Ｌ〜０．３８Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で第１の壁面部同士を繋ぐ実施例２、３は、却ってエネルギー吸収量が比較例１以上に向上していた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、フロントサイドフレームとバンパービームとの間にクラッシュカンが設けられて、衝突初期の衝突エネルギーをクラッシュカンで吸収するように構成された車両の前部車体構造の技術分野において、広範な産業上の利用可能性が期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ フロントサイドフレーム
１０ａ 上面部
１０ｂ 下面部
１０ｃ 左面部
１０ｄ 左突出部
１０ｅ 右突出部
１１ インナメンバー
１２ アウタメンバー
２０ 固定プレート
３０ 取付プレート
５０ クラッシュカン
５１ インナメンバー
５２ アウタメンバー
５３ 上側凸部
５４ 右側凸部
５５ 左側凸部
５６ 下側凸部
５３ａ〜５６ａ 頂辺
５３ｂ〜５６ｂ 第１の壁面部
５７〜６０ 第１〜第４凹部
５７ａ〜６０ａ 第２の壁面部（底辺）
７０ バンパービーム
７１ ビームメンバー
７２ ビームプレート
Ｌ 頂辺の端部から交点までの長さ
Ｏ 交点
Ｐ１ 座屈軸
Ｐ２ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンと、このクラッシュカンの前端部に側端部が接続されて車幅方向に延びるバンパービームとを備えた車両の前部車体構造であって、
前記クラッシュカンの座屈軸に直交する面におけるクラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する凸部と底辺を有する凹部とが周方向に交互に並んだ閉断面形状であり、
この閉断面形状が、
六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を前記凸部の頂辺としてその頂辺の両端部から多角形の内方側に第１の壁面部を延設し、
相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点より多角形の外方側の位置で前記第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部を前記凹部の底辺として形成することにより、設定されたものであることを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項２】
前記クラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に等間隔に並んだ閉断面形状であり、
この閉断面形状が、凸八角形を基本の凸多角形として設定されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両の前部車体構造。
【請求項３】
第１の壁面部は頂辺に直角に延設され、
第２の壁面部は２つの第１の壁面部とそれぞれ１３５°の角度をなしていることを特徴とする請求項２に記載の車両の前部車体構造。
【請求項４】
第２の壁面部は、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長をＬとしたときに、前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋いでいることを特徴とする請求項３に記載の車両の前部車体構造。
【請求項５】
フロントサイドフレームの前端部は、クラッシュカンに対応した断面形状を有し、フロントサイドフレームの前端部とクラッシュカンとが正面視で重なり合っていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造。
【請求項１】
車両前後方向に延びるフロントサイドフレームと、このフロントサイドフレームの前端部に接続されて車両前後方向に延びる筒状のクラッシュカンと、このクラッシュカンの前端部に側端部が接続されて車幅方向に延びるバンパービームとを備えた車両の前部車体構造であって、
前記クラッシュカンの座屈軸に直交する面におけるクラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する凸部と底辺を有する凹部とが周方向に交互に並んだ閉断面形状であり、
この閉断面形状が、
六角形以上の偶数凸多角形の１つおきの辺を前記凸部の頂辺としてその頂辺の両端部から多角形の内方側に第１の壁面部を延設し、
相異なる頂辺から延設された隣接する第１の壁面部同士が交わったとした場合の交点より多角形の外方側の位置で前記第１の壁面部同士を繋ぐ第２の壁面部を前記凹部の底辺として形成することにより、設定されたものであることを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項２】
前記クラッシュカンの断面形状が、頂辺を有する４つの凸部と底辺を有する４つの凹部とが周方向に交互に等間隔に並んだ閉断面形状であり、
この閉断面形状が、凸八角形を基本の凸多角形として設定されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両の前部車体構造。
【請求項３】
第１の壁面部は頂辺に直角に延設され、
第２の壁面部は２つの第１の壁面部とそれぞれ１３５°の角度をなしていることを特徴とする請求項２に記載の車両の前部車体構造。
【請求項４】
第２の壁面部は、第１の壁面部同士が交わったとした場合の第１の壁面部の全長をＬとしたときに、前記交点より０．２５Ｌ〜０．５Ｌの長さだけ多角形の外方側の位置で、第１の壁面部同士を繋いでいることを特徴とする請求項３に記載の車両の前部車体構造。
【請求項５】
フロントサイドフレームの前端部は、クラッシュカンに対応した断面形状を有し、フロントサイドフレームの前端部とクラッシュカンとが正面視で重なり合っていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両の前部車体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１８３９５（Ｐ２０１３−１８３９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４０７８（Ｐ２０１１−１５４０７８）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
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