JP7478080B2 - クラッシュボックス、及びクラッシュボックスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両が衝突した際の衝撃を吸収するクラッシュボックス、及びその製造方法に関する。

例えば図６に示すように、ピックアップトラックやＳＵＶ用の車両１２０に使用される車体フレーム１２１の前頭部には、車両が衝突した際に潰れることで衝撃を吸収するクラッシュボックス１００が設けられている。下記の特許文献１にも、同様のクラッシュボックスが示されている。

図６に示すように従来のクラッシュボックス１００は、一般的に第一部材１０１と第二部材１０２で構成されている。第一部材１０１と第二部材１０２は、車体前後方向に延出されたウェブ１０１ａ、１０２ａと、ウェブ１０１ａ、１０２ａの上端から車幅方向に延出された上部フランジ１０１ｂ、１０２ｂと、ウェブ１０１ａ、１０２ａの下端から車幅方向に延出された下部フランジ１０１ｃ、１０２ｃとを備えて略Ｕ字状に形成されている。そして、第一部材１０１と第二部材１０２を向かい合わせにした状態で上部フランジ１０１ｂと上部フランジ１０２ｂを溶接し、また下部フランジ１０１ｃと下部フランジ１０２ｃを溶接することによって閉断面構造のクラッシュボックス１００が形成される。

またクラッシュボックス１００には、衝突時の軸圧潰と衝撃吸収が安定して行われることを目的として、図示したように第一部材１０１と第二部材１０２に対して上下方向に延在するビード部１０１ｄ、１０２ｄを設けることが一般的である。

また、向かい合わせにして組み合わせた際に上部フランジ１０１ｂと上部フランジ１０２ｂとの重なる部位（下部フランジ１０１ｃと下部フランジ１０２ｃとが重なる部位）が外側に位置する部材（本実施形態では第一部材１０１）には、これらを組み合わせた際に幅方向の位置決めとなるランス部１０１ｅが設けられている。ランス部１０１ｅは、図６に示すように上部フランジ１０１ｂと下部フランジ１０１ｃを局所的に凹ませるようにして形成した突起状になる部分であって、第一部材１０１に対して第二部材１０２を車幅方向に移動させた際、上部フランジ１０２ｂの長手方向端部と下部フランジ１０２ｃの長手方向端部がランス部１０１ｅに当接して幅方向の位置が一意に決まることになる。

特開２００９－６１８４５号公報

ところでこのような第一部材１０１と第二部材１０２を形成するにあたっては、図７に示すように、まず板状の素材に対してブランク加工を行って所定の外形や穴等を備えるブランクピアスＢ１０を形成する工程を実施し（図７（ａ）を参照）、次いで、ブランクピアスＢ１０を曲げるフォームを行う工程を実施する（図７（ｂ）を参照）。なお、図６に示したように第一部材１０１と第二部材１０２にはビード部１０１ｄ、１０２ｄを設けているため、ウェブ１０１ａ、１０２ａに対する上部フランジ１０１ｂ、１０２ｂと下部フランジ１０１ｃ、１０２ｃの角度を１回の工程で安定的に直角にすることは難しい。このため、フォームを行った後は、角度の矯正を行う２次加工（リストライク工程）を実施する必要がある（図７（ｃ）を参照）。更に第一部材１０１においては、ランス部１０１ｅを形成するためにランス加工を実施する工程も必要である（図７（ｄ）を参照）。

このように従来のクラッシュボックス１００は、ビード部１０１ｄ、１０２ｄを備えることによる角度を矯正する工程やランス部１０１ｅを設けるための工程を必要としていて、加工費や金型費の増大につながっている。

本発明はこのような従来の問題点を解決することを目的とするものであって、適切な衝撃吸収能力を確保しつつ、従来に比してコスト削減を図ることができるクラッシュボックス、及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成される第一部材及び第二部材を含んで構成され、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした状態で当該上部フランジ同士及び当該下部フランジ同士が溶接されたクラッシュボックスであって、前記第一部材及び前記第二部材におけるそれぞれの前記上部フランジ及び前記下部フランジは、車体前後方向に間隔が隔てられ、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした際に孔部となる複数の切欠き部を備え、前記孔部には、前記切欠き部を介して前記第一部材及び前記第二部材とを位置決めする円柱状の位置決めピンを配置可能であり、前記孔部は、前記上部フランジ及び前記下部フランジに設けられる前側孔部と、前記前側孔部の後方で前記上部フランジ及び前記下部フランジに設けられる後側孔部とを備え、前記上部フランジの前記前側孔部と前記下部フランジの前記前側孔部とは、車体前後方向において同位置に設けられ、前記上部フランジの前記後側孔部と前記下部フランジの前記後側孔部とは、車体前後方向において同位置に設けられ、前記前側孔部は、前記位置決めピンによって車体前後方向及び車体幅方向に位置決めされることが可能な円形状又は正多角形状であり、前記後側孔部は、前記位置決めピンに対し車体前後方向に長い細長形状であって、車体前後方向に延びる一対のストレート部を有して前記位置決めピンによって車体幅方向に位置決め可能であることを特徴とする。

また前記第一部材の前記ウェブ及び前記第二部材の前記ウェブの少なくとも一方は、貫通孔を備えることが好ましい。

また前記貫通孔は、車体前後方向において、前記孔部に対応する位置に設けられることが好ましい。

また本発明は、車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成される第一部材及び第二部材を含んで構成され、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした状態で当該上部フランジ同士及び当該下部フランジ同士が溶接されたクラッシュボックスを製造する方法であって、前記第一部材及び前記第二部材におけるそれぞれの前記上部フランジ及び前記下部フランジとなる部位に、車体前後方向に間隔が隔てられ、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした際に孔部となる複数の切欠き部を設ける工程と、前記第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにするとともに、前記孔部に位置決めピンを配置する工程と、前記位置決めピンを前記孔部に配置した状態で前記上部フランジ同士及び前記下部フランジ同士を溶接する工程と、前記上部フランジ同士及び前記下部フランジ同士を溶接した後、前記位置決めピンを前記孔部から取り外す工程と、を含むクラッシュボックスの製造方法でもある。

このようなクラッシュボックスの製造方法において、複数の前記切欠き部による複数の前記孔部は、一つは正多角形状又は円形状であり、他は車体前後方向の長さが車幅方向よりも長くなる細長形状であることが好ましい。

また前記位置決めピンを前記孔部から取り外した後、前記クラッシュボックスを所定の溶剤に浸漬してその後引き上げるとともに、前記孔部から当該クラッシュボックス内の当該溶剤及び／又は空気を排出させる工程を含むことが好ましい。

本発明のクラッシュボックスによれば、車両が衝突した際には、第一部材及び第二部材の切欠き部によって形成される孔部を起点として軸圧潰させることができるため、意図した衝撃吸収能力を得ることができる。また従来のようなビード部は不要であり、更にクラッシュボックスを製造する際は孔部を第一部材と第二部材との位置決めとして利用できてランス部も不要であるため、これらを設けるために必要としていた加工費や金型費を省くことが可能となり、コスト削減を図ることができる。

本発明に係るクラッシュボックスの一実施形態を示した斜視図である。 図１に示したクラッシュボックスの分解斜視図である。 クラッシュボックスを構成する第一部材、第二部材を製造する工程を説明するための図である。 第一部材と第二部材からクラッシュボックスを製造する工程を説明するための図である。 図１に示したクラッシュボックスの変形例を示した図である。 従来のクラッシュボックスを示した図である。 従来のクラッシュボックスを構成する第一部材を製造する工程を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係るクラッシュボックスを具現化した一例について説明する。

図１は、本発明に係るクラッシュボックスの一実施形態を示した図である。図１、図２に示すように本実施形態のクラッシュボックス１０は、第一部材１と第二部材２とで構成されている。第一部材１は、車体前後方向に延出されたウェブ１ａと、ウェブ１ａの上端から車幅方向に延出された上部フランジ１ｂと、ウェブ１ａの下端から車幅方向に延出された下部フランジ１ｃとを備えて略Ｕ字状に形成されている。第二部材２は、第一部材１に対して車体前後方向を基準として略線対称の形状になるものであって、車体前後方向に延出されたウェブ２ａと、ウェブ２ａの上端から車幅方向に延出された上部フランジ２ｂと、ウェブ２ａの下端から車幅方向に延出された下部フランジ２ｃとを備えて略Ｕ字状に形成されている。

また第一部材１は、上部フランジ１ｂの長手方向端部に、車体前後方向に間隔が隔てられている複数の切欠き部（以下、車体前側を上部前側第一切欠き部１ｄと称し、車体後側を上部後側第一切欠き部１ｅと称する）を備えている。また下部フランジ１ｃの長手方向端部には、上部前側第一切欠き部１ｄと上部後側第一切欠き部１ｅに対して車体前後方向において同位置に、下部前側第一切欠き部１ｆと下部後側第一切欠き部１ｇが設けられている。本実施形態において、上部前側第一切欠き部１ｄと下部前側第一切欠き部１ｆは半円形状であり、上部後側第一切欠き部１ｅと下部後側第一切欠き部１ｇは、車体前後方向の長さが車幅方向よりも長くなる半角丸長方形状（半トラック形状）である。

更に第一部材１は、ウェブ１ａを貫通する貫通孔（以下、車体前側を前側貫通孔１ｈと称し、車体後側を後側貫通孔１ｊと称する）を備えている。前側貫通孔１ｈと後側貫通孔１ｊはともに同径の円形状である。また前側貫通孔１ｈは、車体前後方向において、上部前側第一切欠き部１ｄと下部前側第一切欠き部１ｆに対応する位置（前側貫通孔１ｈの中心における車体前後方向位置と、上部前側第一切欠き部１ｄと下部前側第一切欠き部１ｆの中心における車体前後方向位置は一致する）に設けられている。そして後側貫通孔１ｊは、車体前後方向において、上部後側第一切欠き部１ｅと下部後側第一切欠き部１ｇに対応する位置（後側貫通孔１ｊの中心における車体前後方向位置と、上部後側第一切欠き部１ｅと下部後側第一切欠き部１ｇの車体前後方向における中心の位置は一致する）に設けられている。

そして第二部材２は、上述した上部前側第一切欠き部１ｄ、上部後側第一切欠き部１ｅ、下部前側第一切欠き部１ｆ、下部後側第一切欠き部１ｇ、前側貫通孔１ｈ、後側貫通孔１ｊと同様の形態になる上部前側第二切欠き部２ｄ、上部後側第二切欠き部２ｅ、下部前側第二切欠き部２ｆ、下部後側第二切欠き部２ｇ、前側貫通孔２ｈ、後側貫通孔２ｊを備えている。

このような第一部材１と第二部材２は、図３に示す手順で形成することができる。まず板状の素材に対してブランク加工を行って、第一部材１と第二部材２の外形、上述した切欠き部（上部前側第一切欠き部１ｄ等や上部前側第二切欠き部２ｄ等）、及び上述した貫通孔（前側貫通孔１ｈ等や前側貫通孔２ｈ等）を備えるブランクピアスＢ１を形成する工程を実施する（図３（ａ）を参照）。次いで第一部材１と第二部材２の長手方向両端部を直角に曲げるフォームを行う工程を実施する（図３（ｂ）を参照）。これにより、略Ｕ字状になる第一部材１と第二部材２を形成することができる。

ところで、図６に示した従来の第一部材１０１と第二部材１０２は、これを形成するにあたって図７に示したように基本的に４つの工程を要する。これに対して本実施形態の第一部材１と第二部材２は、基本的に２つの工程で形成することができるため、従来に比して加工費や金型費を抑制してコストを削減することができる。

このようにして形成した第一部材１と第二部材２は、図４に示す手順でクラッシュボックス１０として組み立てられる。まず図４（ａ）に示すように、第一部材１と第二部材２の何れか一方（図示例では第一部材１）を平板状の組み立て治具Ｊ１に載置する。図示したように第一部材１は、組み立て治具Ｊ１に対してウェブ１ａが組み立て治具Ｊ１の上面に当接する向きで載置される。

そして図４（ｂ）に示すように第二部材２を、第一部材１に対して向かい合わせにした状態で第一部材１に被せる。このとき、上部前側第一切欠き部１ｄと下部前側第一切欠き部１ｆ、及び上部前側第二切欠き部２ｄと下部前側第二切欠き部２ｆとの間には、位置決めピンＪ２を配置する。なお、本実施形態の位置決めピンＪ２は、半円形状になる上部前側第一切欠き部１ｄ等と直径が等しい円柱状である。また上部後側第一切欠き部１ｅと下部後側第一切欠き部１ｇ、及び上部後側第二切欠き部２ｅと下部後側第二切欠き部２ｇとの間にも、位置決めピンＪ２を配置する。このように位置決めピンＪ２を配置することによって、第一部材１と第二部材２は、車体前後方向と車体幅方向に対して一意に位置決めされる。なお、第一部材１と第二部材２を形成する際の加工条件や金型精度等によっては、例えば上部前側第一切欠き部１ｄに対する上部後側第一切欠き部１ｅの車体前後方向位置と、上部前側第二切欠き部２ｄに対する上部後側第二切欠き部２ｅの車体前後方向位置にバラツキが生じることがあるが、上述したように上部後側第一切欠き部１ｅと上部後側第二切欠き部２ｅは、半角丸長方形状（半トラック形状）であるため、このバラツキを吸収することができる。そして第二部材２を第一部材１に被せた後は、第二部材２を第一部材１に押し付けるようにしてクランプを行う。

その後は、図４（ｃ）に示すように、溶接トーチＷによって、上部フランジ１ｂの長手方向端部で上部フランジ１ｂと上部フランジ２ｂを溶接し、また下部フランジ１ｃの長手方向端部で下部フランジ１ｃと下部フランジ２ｃを溶接する。その後、２本の位置決めピンＪ２を取り外すことによって、図１に示すクラッシュボックス１０が形成される。このようにして組み立てたクラッシュボックス１０には、図示したように上部前側第一切欠き部１ｄと上部前側第二切欠き部２ｄで構成される円形状の孔部（以下、前側孔部Ｈ１と称する）が形成される。なお図１には示していないが、下部前側第一切欠き部１ｆと下部前側第二切欠き部２ｆによっても円形状の前側孔部Ｈ１が形成される。またクラッシュボックス１０には、上部後側第一切欠き部１ｅと上部後側第二切欠き部２ｅで形成される角丸長方形状（トラック形状）の後側孔部Ｈ２も形成される。なお図１には示していないが、下部後側第一切欠き部１ｇと下部後側第二切欠き部２ｇによっても角丸長方形状（トラック形状）の後側孔部Ｈ２が形成される。

このようにクラッシュボックス１０を形成した後は、図６に示した従来のクラッシュボックス１００のように、車体フレーム１２１の前頭部に溶接等でこれを取り付ける。そして所定の溶剤（塗装剤、錆止め剤等）に浸漬させてこれを引き上げることによって、クラッシュボックス１０の周囲に溶剤を塗着させることができる。なお、クラッシュボックス１０を溶剤に浸漬させると、クラッシュボックス１０の内側に溶剤が入り込むことになるが、内側の空気が抜けずにエアポケットができた状態になると、溶剤が塗着できない部分が生じることになる。また溶剤に浸漬させたクラッシュボックス１０を引き上げた際、その内側に溶剤が残っていると、空気等をクラッシュボックス１０の内側に噴出させて残った溶剤を排出させる工程が必要になる。一方、本実施形態のクラッシュボックス１０は、前側孔部Ｈ１や後側孔部Ｈ２、更には前側貫通孔１ｈ、２ｈや後側貫通孔１ｊ、２ｊを設けていて、内側の空気や溶剤を前側孔部Ｈ１等から排出することができるため、これらの不具合を防止することができる。

以上の工程により形成したクラッシュボックス１０は、前側孔部Ｈ１や後側孔部Ｈ２が位置する部位の強度が他の部位よりも弱くなっている。このため、車両が衝突した際には前側孔部Ｈ１や後側孔部Ｈ２が起点となって軸圧潰が発生する。すなわち、意図した部位から潰れていくため、適切な衝撃吸収能力を発揮させることができる。また本実施形態においては、後側孔部Ｈ２は車体前後方向にストレート部がある角丸長方形状（トラック形状）である一方、前側孔部Ｈ１は円形状であるため、車体前後方向からの力に対して前側孔部Ｈ１の方が後側孔部Ｈ２よりも強度が弱くなっている。すなわち、車両が衝突した際に前方から衝撃力が加わった際、前方に位置する前側孔部Ｈ１を、後側に位置する後側孔部Ｈ２よりも優先して圧潰させることができるため、意図した部位から潰れる機能がより安定的なものとなる。またクラッシュボックス１０は、前側貫通孔１ｈ、２ｈや後側貫通孔１ｊ、２ｊを備えていて、ウェブ１ａ、２ａにおけるこれらを設けた部位の強度も局所的に弱くなっている。特に本実施形態においては、前側貫通孔１ｈ、２ｈや後側貫通孔１ｊ、２ｊは、車体前後方向において、前側孔部Ｈ１や後側孔部Ｈ２に対応する位置に設けられているため、意図した部位から潰れる機能が更に安定的なものとなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば前側貫通孔１ｈ、２ｈや後側貫通孔１ｊ、２ｊは、必要に応じて設ければよく、前側貫通孔１ｈ、２ｈのみを残してもよいし、図５に示すように、これらを全て廃止してもよい。

また前側孔部Ｈ１や後側孔部Ｈ２の形状も種々変更可能である。例えば本実施形態においては、円柱状になる位置決めピンＪ２に対して前側孔部Ｈ１が円形状になるようにして製造時の位置決めとしたが、前側孔部Ｈ１を正方形や正六角形のような正多角形状としても同様の機能を得ることができる。また後側孔部Ｈ２は、本実施形態では車体前後方向の長さが車幅方向よりも長くなる角丸長方形状（トラック形状）であったが、この形状に限られず、他の細長形状（例えば車体前後方向の長さが車幅方向よりも長くなる楕円形、長方形等）でもよい。また後側孔部Ｈ２は、車体前後方向に２つ以上設けてもよい。

１：第一部材
１ａ：ウェブ
１ｂ：上部フランジ
１ｃ：下部フランジ
１ｄ：上部前側第一切欠き部（切欠き部）
１ｅ：上部後側第一切欠き部（切欠き部）
１ｆ：下部前側第一切欠き部（切欠き部）
１ｇ：下部後側第一切欠き部（切欠き部）
１ｈ：前側貫通孔（貫通孔）
１ｊ：後側貫通孔（貫通孔）
２：第二部材
２ａ：ウェブ
２ｂ：上部フランジ
２ｃ：下部フランジ
２ｄ：上部前側第二切欠き部（切欠き部）
２ｅ：上部後側第二切欠き部（切欠き部）
２ｆ：下部前側第二切欠き部（切欠き部）
２ｇ：下部後側第二切欠き部（切欠き部）
２ｈ：前側貫通孔（貫通孔）
２ｊ：後側貫通孔（貫通孔）
１０：クラッシュボックス
Ｈ１：前側孔部（孔部）
Ｈ２：後側孔部（孔部）

Claims (6)

1. 車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成される第一部材及び第二部材を含んで構成され、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした状態で当該上部フランジ同士及び当該下部フランジ同士が溶接されたクラッシュボックスであって、
   前記第一部材及び前記第二部材におけるそれぞれの前記上部フランジ及び前記下部フランジは、車体前後方向に間隔が隔てられ、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした際に孔部となる複数の切欠き部を備え、
   前記孔部には、前記切欠き部を介して前記第一部材及び前記第二部材とを位置決めする円柱状の位置決めピンを配置可能であり、
   前記孔部は、前記上部フランジ及び前記下部フランジに設けられる前側孔部と、前記前側孔部の後方で前記上部フランジ及び前記下部フランジに設けられる後側孔部とを備え、
   前記上部フランジの前記前側孔部と前記下部フランジの前記前側孔部とは、車体前後方向において同位置に設けられ、
   前記上部フランジの前記後側孔部と前記下部フランジの前記後側孔部とは、車体前後方向において同位置に設けられ、
   前記前側孔部は、前記位置決めピンによって車体前後方向及び車体幅方向に位置決めされることが可能な円形状又は正多角形状であり、
   前記後側孔部は、前記位置決めピンに対し車体前後方向に長い細長形状であって、車体前後方向に延びる一対のストレート部を有して前記位置決めピンによって車体幅方向に位置決め可能であるクラッシュボックス。
2. 前記第一部材の前記ウェブ及び前記第二部材の前記ウェブの少なくとも一方は、貫通孔を備える請求項１に記載のクラッシュボックス。
3. 前記貫通孔は、車体前後方向において、前記孔部に対応する位置に設けられる請求項２に記載のクラッシュボックス。
4. 車体前後方向に延出されたウェブ、当該ウェブの上端から車幅方向に延出された上部フランジ、及び当該ウェブの下端から車幅方向に延出された下部フランジによって略Ｕ字状に形成される第一部材及び第二部材を含んで構成され、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした状態で当該上部フランジ同士及び当該下部フランジ同士が溶接されたクラッシュボックスを製造する方法であって、
   前記第一部材及び前記第二部材におけるそれぞれの前記上部フランジ及び前記下部フランジとなる部位に、車体前後方向に間隔が隔てられ、当該第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにした際に孔部となる複数の切欠き部を設ける工程と、
   前記第一部材及び当該第二部材を向かい合わせにするとともに、前記孔部に位置決めピンを配置する工程と、
   前記位置決めピンを前記孔部に配置した状態で前記上部フランジ同士及び前記下部フランジ同士を溶接する工程と、
   前記上部フランジ同士及び前記下部フランジ同士を溶接した後、前記位置決めピンを前記孔部から取り外す工程と、を含むクラッシュボックスの製造方法。
5. 複数の前記切欠き部による複数の前記孔部は、一つは正多角形状又は円形状であり、他は車体前後方向の長さが車幅方向よりも長くなる細長形状である請求項４に記載のクラッシュボックスの製造方法。
6. 前記位置決めピンを前記孔部から取り外した後、前記クラッシュボックスを所定の溶剤に浸漬してその後引き上げるとともに、前記孔部から当該クラッシュボックス内の当該溶剤及び／又は空気を排出させる工程を含む請求項４又は５に記載のクラッシュボックスの製造方法。

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