CN109963752A - 车辆的冲击吸收结构 - Google Patents

Abstract

车辆的冲击吸收结构中，各冲击吸收构件(4)具有向车宽方向的一侧开口的开放剖面形状，各冲击吸收构件(4)中设有：上壁部(41)；下壁部(42)；侧壁部(43)，在上壁部(41)和下壁部(42)之间延伸；上侧凸缘部(48)，从上壁部41向上方延伸；下侧凸缘部(49)，从下壁部42向下方延伸。侧壁部(43)中形成有向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部(43a)至(43c)，并且上壁部(41)和下壁部(42)中分别设有在车宽方向上相邻的多个平板状的平面部(41a)、(41c)、(42a)、(42c)和将这些相邻的平面部(41a)、(41c)、(42a)、(42c)彼此沿上下方向相连并且形成级差的台阶部(41b)、(42b)。

Description

车辆的冲击吸收结构

技术领域

本发明涉及具备沿车宽方向延伸的保险杠加强件和一对冲击吸收构件的车辆的冲击吸收结构。

背景技术

以往，已知有如下的结构：在车身前部沿车宽方向并列地设置有一对前纵梁或者在车身后部沿车宽方向并列地设置有一对后纵梁。此外，还已知有如下的结构：在上述的纵梁的远端部设置有能够吸收碰撞时的冲击能的冲击吸收构件(所谓的溃缩盒)。

作为冲击吸收构件，采用主要由金属材料成形的构件。在采用这种结构的情况下，发生车辆碰撞时，冲击吸收构件通过伴随轴向压曲的弹塑性变形来吸收冲击能。

为了实现冲击吸收构件的轻型化进而车身重量的轻型化，已有利用纤维增强树脂成型体来构成冲击吸收构件的研究。纤维增强树脂成型体是以玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等作为增强材并通过将其与母材(matrix)组合而形成的成型体。尤其是碳纤维树脂(Carbon-Fiber-Reinforced-Plastic：CFRP(碳纤维增强塑料))，其的比强度(强度/比重)和比刚性(刚性/比重)均高，具有兼备轻型和强度及刚性的特性。因此，若将具有这样的特性的碳纤维树脂用于冲击吸收构件，便可以既维持强度及刚性又实现车身重量的更轻型化。

例如，专利文献1中公开了一种结构，该结构具备：一对纤维增强树脂制的负荷能吸收材(冲击吸收构件)；安装在这些负荷能吸收材的远端部上且沿车宽方向延伸的保险杠加强件。该结构中，负荷能吸收材的剖而形状由多个向车宽方向开口的“凵”形状构成。具体而言，专利文献1所公开的负荷能吸收材由沿车宽方向延伸的四个平板、在上下方向上将这些平板彼此相连的三个平板所构成。

若如专利文献1那样采用纤维增强树脂制的冲击吸收构件，当冲击负荷沿前后方向被施加于车辆时，在冲击吸收构件上在从冲击负荷被施加的这一侧(前侧或后侧)至其相反侧(后侧或前侧)的范围会发生连续性破坏(在冲击吸收构件上发生所谓的逐步破坏)。这能够提高冲击吸收构件的冲击能的吸收效率。此外，在如专利文献1那样利用纤维增强树脂来制成负荷能吸收材(冲击吸收构件)的情况下，只要将其设定为向车宽方向开口的开放剖面形状并且以平板状的构件来构成便能够容易地进行制造。

然而，若如此以开放剖面形状及平板状的构件来构成冲击吸收构件时，冲击吸收构件会容易发生压曲。压曲的发生会妨碍上述的逐步破坏。因此，有可能导致冲击能不能被冲击吸收构件恰当地吸收。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-008283号

发明内容

本发明鉴于上述的情况而作，其目的在于提供一种如下的车辆的冲击吸收结构：在车辆发生碰撞时，能够使冲击吸收构件吸收更大的冲击能。

本发明的车辆的冲击吸收结构包括：保险杠加强件，沿车宽方向延伸；以及一对冲击吸收构件，利用包含多个以沿前后方向连续地延伸的方式排列的强化纤维的纤维增强树脂而被成形，并且从所述保险杠加强件的车宽方向两端部分别向前后方向的一侧延伸；其中，各所述冲击吸收构件具有向车宽方向的一侧开口的开放剖面形状，并且包括：上壁部；下壁部，在所述上壁部的下方与其相向地设置；侧壁部，在所述上壁部和所述下壁部的各车宽方向的另一侧的缘部之间沿上下方向延伸；上侧凸缘部，从所述上壁部的车宽方向的一侧的缘部向上方延伸；以及下侧凸缘部，从所述下壁部的车宽方向的一侧的缘部向下方延伸；其中，所述侧壁部中至少形成有一个向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部，所述上壁部和所述下壁部分别具有在车宽方向上相邻的多个平板状的平面部和将这些相邻的平面部彼此沿上下方向相连并且形成级差的台阶部。

根据本发明的车辆的冲击吸收结构，在车辆发生碰撞时，通过冲击吸收构件能够吸收更大的冲击能。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的具备车辆的冲击吸收结构的车身后部的简略立体图。

图2是车身后部右侧部分的俯视图。

图3是表示溃缩盒的图。

图4是图2的IV-IV线剖视图。

图5是车身后部右端部的沿图1的箭头Y1观察时的局部放大图。

图6是图4的局部放大图。

图7是表示纤维增强树脂的破坏状况的简略图。

图8是表示平均发生应力与板厚的关系的图形。

图9是表示其它的例子所涉及的溃缩盒的剖面图。

图10是表示其它的例子所涉及的溃缩盒的剖面图。

具体实施方式

(1)车身后部的结构

参照附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式中，对本发明的车辆的冲击吸收结构应用到车身后部的情形进行说明。

图1是具备本实施方式所涉及的车辆的冲击吸收结构的车身后部的简略立体图。本说明书中，前后方向是指车身的前后方向。此外，为方便起见，以下相应地将车宽方向称作左右方向，将朝向车身前侧的状态下的右、左分别称作右、左。此外，附图中所记载的“外”表示车宽方向的外侧。

如图1所示，车辆100具备：沿前后方向延伸的左右一对后纵梁1；架设在该一对后纵梁1之间并且沿着大致水平面延伸的底板2；左右延伸的保险杠加强件3；设置在一对后纵梁1与保险杠加强件3之间并且沿前后方向延伸的左右一对溃缩盒4(冲击吸收构件)。保险杠加强件3后侧的外周部分被保险杠罩面(省略图示)覆盖。

各后纵梁1是支撑底板2等的构件。各后纵梁1具有沿前后方向延伸的大致长方体形状。与各后纵梁2的前后方向正交的剖面为闭合剖面。各后纵梁1例如通过将铝合金材料挤压成形而成形为一体的构件。本实施方式中，如图1所示，各后纵梁1具有在左右方向上大致平行地延伸的侧面。各后纵梁1被设定为车宽方向的内侧侧面的上下方向的尺寸短于车宽方向外侧的上下方向的尺寸而具有大致梯形的剖面。

底板2的左右两端部分通过焊接而分别接合于一对后纵梁1，由此，底板2被该一对后纵梁1支撑。在底板2的后侧部分，通过向下方凹入而形成有能够收纳备胎(省略图示)的备胎盘2a。

图2是车身后部的右侧部分的俯视图。

保险杠加强件3具有沿左右方向延伸的大致长方体形状。与保险杠加强件3的前后方向正交的纵剖面为大致梯形形状。具体而言，保险杠加强件3具有：在前后方向上彼此大致平行地排列并且分别沿上下方向延伸的保险杠后壁部3a及保险杠前壁部3b；在保险杠后壁部3a和保险杠前壁部3b的上缘彼此之间延伸的保险杠上壁部3c；在保险杠后壁部3a和保险杠前壁部3b的下缘彼此之间延伸的保险杠下壁部3d。保险杠加强件3的内侧被划分为上下两个闭合剖面。保险杠加强件3具有将保险杠后壁部3a的上下大致中央部分和保险杠前壁部3b的上下大致中央部分连结的节壁部3e。

本实施方式中，保险杠后壁部3a及保险杠前壁部3b以稍向后方隆起的方式弯曲。此外，保险杠上壁部3c及保险杠下壁部3d延伸至比保险杠前壁部3b更前方处。保险杠加强件3例如通过将铝合金材料挤压成形而被成形为一体的构件。

<溃缩盒>

各溃缩盒4是为了在车辆发生后碰撞时吸收冲击能的构件。各溃缩盒4是由纤维增强树脂形成的构件。而且，各溃缩盒4如后所述由强化纤维层叠构件形成，该强化纤维层叠构件通过多个由增强材的纤维排列而成的纤维层层叠而形成。如此由纤维增强树脂形成的溃缩盒4在车辆发生后碰撞而被施加一个来自后方的冲击负荷时，从后方往前方被连续地破坏。即，溃缩盒4以能够发生所谓的逐步破坏的方式而被构成，能够效率良好地吸收冲击能。

一对溃缩盒4具有在左右方向上互相对称的形状。以下，对右侧的溃缩盒4进行说明。图3是右侧的溃缩盒4被单独表示的图。图4是图2的IV-IV线剖视图。图5是沿着图1的箭头Y1观察车身后部的右端部时的局部放大图。

如图4等所示，溃缩盒4具有向右侧(车宽方向外侧)开口的开放剖面形状。

如图3等所示，溃缩盒4包括：具有在前后方向上开口的形状的主体部40；封闭主体部40的后端部的远端壁部51；从主体部40的前端部向右侧突出的基端壁部4e。远端壁部51延伸至比主体部40更右方处。

如图4所示，溃缩盒4的主体部40具有大致帽状的剖面。具体而言，溃缩盒40的主体部40包括：在前后方向及左右方向上延伸的上壁部41；在上壁部的下方与其相向地设置的下壁部42；在上述的上壁部41及下壁部42的左缘部之间的范围沿上下方向延伸的侧壁部43。此外，溃缩盒4的主体部40还具有：从上壁部41的右缘向上方延伸的上侧凸缘部48；从下壁部42的右缘向下方延伸的下侧凸缘部49。本实施方式中，上壁部41整体向右斜上方若干程度倾斜，下壁部42整体向右斜下方若干程度倾斜。

侧壁部43由三个弯曲部43a、43b、43c构成。具体而言，侧壁部43包括：构成侧壁部43的上部并且向左侧呈凸状弯曲的上侧弯曲部43a；构成侧壁部43的下部并且向左侧呈凸状弯曲的下侧弯曲部43c；位于上侧弯曲部43a和下侧弯曲部43c之间并且向右侧呈凸状弯曲的中间弯曲部(内侧弯曲部)43b。上侧弯曲部43a和下侧弯曲部43c具有在上下方向上对称的形状。

上侧弯曲部43a以其上下方向的大致中央部分位于最左侧的方式而向左方隆起。即，上侧弯曲部43a以从位于上下方向的大致中央的最左端部分越往上方及越往下方而越位于右侧的方式弯曲。上侧弯曲部43a以大致沿着圆弧的方式弯曲。

同样地，下侧弯曲部43c也以其上下方向的大致中央部分位于最左侧并且从最左端部分越往上方及越往下方而越位于右侧的方式而且以大致沿着圆弧的方式弯曲。

中间弯曲部43b在从上侧弯曲部43a的下缘以越往下方越位于右侧的方式弯曲之后，以越往下方越位于左侧的方式弯曲。即，中间弯曲部43b以其上下方向的中央部分位于最右侧的方式向右侧隆起。中间弯曲部43b也以大致沿着圆弧的方式弯曲。

侧壁部43整体仅由弯曲的部分构成。即，通过中间弯曲部43b上端的中间弯曲部43b的切线与通过上侧弯曲部43a下端的上侧弯曲部43a的切线相一致，通过中间弯曲部43b下端的中间弯曲部43b的切线与通过下侧弯曲部43c上端的下侧弯曲部43c的切线相一致。

在图4所示的例子中，中间弯曲部43b的车宽方向的尺寸(从车宽方向的一侧的端部向另一侧突出的突出量)与上侧弯曲部43a及下侧弯曲部43c的车宽方向的尺寸(从车宽方向的一侧的端部向另一侧突出的突出量)被设定为大致相同。

上壁部41由相邻的两个平板状的平面部41a、41c和将这些平面部41a、41b彼此沿上下方向相连并形成级差的台阶部41b构成。具体而言，上壁部41包括：从侧壁部43(上侧弯曲部43a)的上缘向右斜上方笔直地延伸的上侧第一平面部41a；在位于上侧第一平面部41a上方且右方的位置以与上侧第一平面部41a大致相同的倾斜度向右斜上方笔直地延伸的上侧第二平面部41c；将上述的上侧第一平面部41a和上侧第二平而部41c相连的上侧台阶部41b。上侧台阶部41b其大致整体弯曲。上侧台阶部41b以相对于将上侧第一平面部41a的右缘与上侧第二平面部41c的左缘笔直地相连的线而向上方隆起的方式弯曲。

下壁部42具有与上壁部41在上下方向上对称的形状。下壁部42包括：从侧壁部43(下侧弯曲部43c)的下缘向右斜下方笔直地延伸的平板状的下侧第一平面部42a；以向下方隆起的方式弯曲的下侧台阶部42b；从下侧台阶部42b的右缘向右斜下方笔直地延伸的下侧第二平面部42c。

上侧凸缘部48从上壁部41(上侧第二平面部41c)的右缘一边弯曲一边向上方延伸。上侧凸缘部48的上端部分呈平板状。上侧凸缘部48包括：从上壁部41的右缘朝着右斜上方以向右斜下方隆起的方式弯曲的上侧凸缘弯曲部48a；从上侧凸缘弯曲部48a的上端向上方笔直地延伸的上侧凸缘平面部48b。

下侧凸缘部49具有与上侧凸缘部48在上下方向上对称的形状。下侧凸缘部49包括：从下壁部42(下侧第二平面部42c)的右缘朝着右斜下方以向右斜上方隆起的方式弯曲的下侧凸缘弯曲部49a；从下侧凸缘弯曲部49a的下端向下方笔直地延伸的下侧凸缘平面部49b。

如图2及图3所示，上壁部41整体以越往前侧而越位于上方的方式倾斜。下壁部42整体以越往前侧而越位于下方的方式倾斜。随此，溃缩盒4的上下方向的尺寸便越往前侧而越大。此外，如图2等所示，上壁部41及下壁部42具有随着向前侧延伸而向右方(车宽方向的外侧)扩展的形状。随此，溃缩盒4便成为越往前侧而越向右侧扩展的形状。

如此构成的溃缩盒4被固定于保险杠加强件3。详细而言，如图5所示，远端壁部51和保险杠加强件3的保险杠前壁部3b利用螺栓及螺母9而被紧固。在该固定状态下，溃缩盒4的远端壁部51、上侧凸缘部48及下侧凸缘部49位于保险杠加强件3的保险杠上壁部3c与保险杠下壁部3d之间。

如图1所示，溃缩盒4通过安装支架20还被固定于后纵梁1。安装支架20以夹持着溃缩盒4的基端壁部4e的状态而被固定于后纵梁1。

<层叠结构>

图6是将溃缩盒4的局部(例如中间弯曲部43b的局部)放大表示的图。如图6所示以及如上所述，溃缩盒4由强化纤维层叠构件构成，通过多个纤维层S1、S2被层叠而形成。本实施方式中，作为溃缩盒4的增强材而采用了碳纤维。溃缩盒4包含由碳纤维沿前后方向延伸地排列而成的多个第一纤维层S1和由碳纤维沿着与前后方向正交的方向(图6所示的部分为上下方向)延伸地排列而成的多个第二纤维层S2。

第一纤维层S1包含多个由同样地沿前后方向延伸的指定数量的单纤维(单丝)被束扎而成的纤维束(丝束)R1。第一纤维层S1通过上述的纤维束R1在与前后方向正交的方向(图6中为上下方向)上排列而被形成。第二纤维层S2包含多个由同样地沿与前后方向正交的方向(图6中为上下方向)延伸的指定数量的单纤维(单丝)被束扎而成的纤维束(丝束)R2。第二纤维层S2通过上述的纤维束R2在前后方向上排列而被形成。

碳纤维的单纤维的直径例如为7至10μm。此外，溃缩盒4的母材采用热固性环氧合成树脂。此外，图6中省略了母材的图示。

溃缩盒4的大部分由第一纤维层S1形成。第二纤维层S2在溃缩盒4的板厚方向的端部附近以被第1层S1相夹的状态设置。

在图6所示的例子中，第一纤维层S1在溃缩盒4的主体部40的板厚方向(左右方向)两端各设置1层，在它们的内侧各设置2层的第二纤维层S2，在这些第二纤维层S2之间设置有3以上的多个第一纤维层S1。

当碰撞物B沿前后方向碰撞到由纤维层S1、S2如此层叠而构成的溃缩盒4时，溃缩盒4发生逐步破坏。图7是表示将对应于碰撞物B的加压部B压住具有上述的层叠结构的试验片来对试验片加压时的状况的简略图。如该图7所示，当负荷沿前后方向被施加到具有上述的层叠结构的构件上时，在该构件上形成：被压缩破坏的柱状部分(以下称作柱(pillar)部)P；在板厚方向(图7中的左右方向)的两端部分从柱部P剥离而呈大致弯曲状而与碰撞物B抵接的枝部(以下称作枝状(fond)部)F形成。

具体而言，第二纤维层S2基于纤维向与前后方向正交的方向延伸设置而使得其的对前后方向的压缩负荷的强度小于第一纤维层S1。因此，在冲击负荷施加于溃缩盒4时，第二纤维层S2发生早期破坏。由此，便促进第二纤维层S2及位于该第二纤维层S2的板厚方向外侧的第一纤维层S1(枝状部F)从位于板厚方向中间部分的第一纤维层S1(柱部P)的剥离。即，切实地形成剥离破坏进而逐步破坏的起点。因此，能够使枝状部F的剥离破坏和柱部P的压缩破坏连续地发生，能够恰当地使溃缩盒4逐步破坏。此外，在与枝状部相当的部分发生剥离破坏时，第二纤维层S2在多个第一纤维层S1之间形成纤维桥。因此，能够将由拉伸负荷切断第二纤维层S2的切断能利用到能量吸收。因此，能够使溃缩盒4有效地吸收冲击能。

本实施方式中，溃缩盒4通过以长纤维的碳纤维作为增强材而成的碳纤维树脂(CFRP)成型体，例如采用RTM法而被一体形成。所谓RTM法是如下的成形方法：将碳纤维的预制体设置到上下可分离的成形模的模腔内，向该模腔内射出熔融的合成树脂。

(2)溃缩盒的平板部分的板厚和板宽

其次，对溃缩盒4其中的具有平板状的部分亦即上侧第一平面部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c、上侧凸缘平面部48b、下侧凸缘平面部49b的板厚与板宽之间的关系进行说明。

如上所述，溃缩盒4基于逐步破坏而能够有效地吸收车辆碰撞时的冲击能。因此，为了使溃缩盒4有效地吸收冲击能，有必要使破坏沿着前后方向恰当地传递。然而，本案发明人发现如下问题：若单纯地由平板状的构件来构成溃缩盒4，则难以使该破坏的传递恰当地进行。而且，还查明了该问题是由于在平板状部分上发生较早期的压曲而导致的。

为此，本实施方式中，针对具有平板状的所述各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b，将其板厚和板宽设定为能够使压曲负荷大于逐步破坏负荷的尺寸。

具体而言，平板状的构件(具有板厚为规定值的长方体形状的构件)的压曲负荷fcr能够由下述数式(4)来表示。

该数式(4)中，各变量为如下。t：平板状的构件的板厚(mm)，b：平板状的构件的板宽(相当于各平面部41a、41c、42a、42c的车宽方向的长度、各平面部48b、49b的上下方向的长度)(mm)，E：长边方向(相当于各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的前后方向)的强化纤维层叠构件的杨氏模量(GPa)，ν：强化纤维层叠构件的泊松比，k：约束系数。

另一方面，由纤维增强树脂成形的平板构件的逐步破坏负荷的理论式还未明确知道。针对此情况，本案发明人进行了多数的实验，结果查明了：纤维增强树脂制的平板构件尤其是由多层基于多个强化纤维排列而形成的纤维层层叠而成的强化纤维层叠构件构成的平板构件的逐步破坏负荷与强化纤维层叠构件单件的抗压强度成比例，是该抗压强度乘指定值A(逐步破坏负荷换算系数)所得的值。此外还查明了该指定值A为大约1/4，详细而言为1/4的±10％以内的值亦即0.225以上且0.275以下的值，至少为0.225以上的值。

对应于此，本实施方式中，各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的板厚t(mm)以满足下述数式(5)的方式而被设定。此外，例如碳纤维树脂(CFRP(碳纤维增强复合材料))的杨氏模量E(GPa)为2至132。

该数式(5)的各参数为如下。b：各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的板宽(相当于各平面部41a、41c、42a、42c的车宽方向的长度b1、各平面部48b、49b的上下方向的长度b2)(mm)，k：各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的约束系数，σf：强化纤维层叠构件的抗压强度(GPa)。此外，如上所述，A为逐步破坏负荷换算系数，是被设定为0.225以上且0.275以下的值的常数。

此外，本案发明人还查明了由纤维增强树脂构成的平板构件中其泊松比ν为大约0.3。

此处，在平板构件中，在其板宽方向的端部连接于其他构件的情况下，可将4.0用作约束系数k。上侧第一平面部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c各者的板宽方向(车宽方向)的两端部分别连接于侧壁部43、台阶部41b、42b、凸缘弯曲部48a、49b。因此，可将4.0用作上述的各个部41a、41c、42a、42c的约束系数k(k1)。

对应于此，本实施方式中，将所述指定值A设为1/4，在上侧第一平面部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c中，各者的板厚t1(mm)和板宽b1(mm)以满足下述数式(2)的方式而被设定。

本实施方式中，上侧第一平面部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c的板宽被设定为彼此大致相同的值。此外，本实施方式中，台阶部41b、42b、上侧凸缘弯曲部48a、下侧凸缘弯曲部49a及侧壁部43的板厚被设定为与上述的平面部41a、41c、42a、42c相同的值。

此外，在平板构件中，在其板宽方向的一端为开放的情况下，可将0.435用作约束系数k。上侧凸缘平面部48b、下侧凸缘平面部49b各者的一端开放。

对应于此，本实施方式中，上侧凸缘平面部48b、下侧凸缘平面部49b的板厚t2(mm)和板宽b2(mm)分别以满足下述数式(3)的方式而被设定。

此处，如上所述，上侧第一平而部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c的各板宽b(b1)以满足数式(2)的方式被设定便可。另一方面，由于溃缩盒4被安装于后纵梁1，因此，为了将负荷恰当地从溃缩盒4传递到后纵梁1，较为理想的是溃缩盒4的车宽方向的尺寸被设定为后纵梁1的车宽方向的尺寸以下。随此，本实施方式中，上侧第一平面部41a、上侧第二平面部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c的板宽b(b1)分别被设定为100mm以下。

(3)作用等

如上所述，本实施方式中，溃缩盒4具有开放剖面形状。因此，能够比较容易地将溃缩盒4成形。此外，在车辆发生碰撞时，能够使被逐步破坏的纤维增强树脂从溃缩盒4内部排出到外部而不会滞留在溃缩盒4内部。因此，能够防止溃缩盒4还剩下未溃缩部分的情况发生。于是，基于溃缩盒4的溃缩，能够吸收更多的冲击能。

而且，由于在溃缩盒4的侧壁部43形成有向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部43a、43b、43c，因此，与侧壁部43整体由平板构件构成的情形相比，侧壁部43的压曲负荷增大。尤其是在本实施方式中，侧壁部43仅由上述的弯曲部43a、43b、43c构成，因此，其压曲负荷便变得非常大。此外，本实施方式中，由于溃缩盒4的上壁部41和下壁部42中分别形成有台阶部41b、42b，因此，与分别由一块的平板构件来构成上述的上壁部41和下壁部42的情形相比，能够提高上述的上壁部41和下壁部42的压曲负荷。

因此，能够加大上壁部41和下壁部42的车宽方向的长度进而加大溃缩盒4的剖而而积从而能够确保其刚性，并且能够抑制压曲的发生从而能够使溃缩盒4恰当地发生逐步破坏。这便能够使溃缩盒4吸收更多的冲击能。

此外，为了将压曲负荷与由平板构件构成时相比更切实地提高，较为理想的是将各弯曲部43a、43b、43c的曲率设为2000以下。此外，该曲率越小越理想，但是，出于制造上的考虑，较为理想的是其被设为3以上。

此外，本实施方式中，在侧壁部43中设有向车宽方向外侧亦即向溃缩盒4开口的方向呈凸状弯曲的中间弯曲部43b。因此，能够抑制溃缩盒4使上壁部41和下壁部42之间的间隔距离扩大那样的变形动作亦即所谓的开口扩开变形的发生。这能够更切实地实现恰当的逐步破坏。

此外，本实施方式中，具有平板状的各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b以满足数式(5)的方式而被设定。尤其是板宽方向的两端被约束的上侧第一平面部41a、上侧第二平而部41c、下侧第一平面部42a、下侧第二平面部42c以满足数式(2)的方式而被设定，并且板宽方向的一端开放的上侧凸缘弯曲部48a、下侧凸缘弯曲部49a以满足数式(3)的方式而被设定。因此，能够将各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的压曲负荷设定为大于逐步破坏负荷。因此，能够抑制在逐步破坏产生之前或者在逐步破坏发生中途在上述的平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b上发生压曲的情况。这能够更切实地使溃缩盒4实现恰当的逐步破坏。

此处，通过如此以满足数式(5)(数式(2)或数式(3))的方式来构成各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b，能够将上述的平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的压曲负荷设定为大于逐步破坏负荷。

然而，在如本实施方式那样让多个纤维层层叠而形成的纤维增强树脂制的溃缩盒4中，在对发生逐步破坏时的平均发生应力与板厚之间的关系进行了调查后发现如下情况：如图8所示，板厚t为指定值(基准值)时，平均发生应力最大，板厚t与该值相差越大，则平均发生应力越低。平均发生应力是以溃缩盒4中未发生龟裂的部分(例如相对于被施加负荷这一侧的端部离开了5至30mm左右的部位)的剖面面积除被施加于溃缩盒4的负荷所得的值。板厚被设定得过小而导致平均发生应力变低有可能是因板厚变小而导致所述柱部的厚度变小。即，有可能是因柱部的厚度变小而导致柱部发生局部性压曲从而使得每一行程的单位长度亦即每一前后方向的单位长度的纤维破损量下降，其结果，导致溃缩盒4可吸收的冲击能变小。

因此，较为理想的是将溃缩盒4的板厚，至少将主要吸收冲击负荷的上壁部41、下壁部42及侧壁部43的板厚控制在指定的范围内。

例如，已知道将板厚设定为小于0.6mm时，不能充分地确保柱部。此外，在采用由多个纤维层层叠而形成的纤维增强树脂制的圆筒构件的情况下，所述基准值便为例如2.4mm左右的值，能够使平均发生应力成为指定值以上的板厚便为6.0mm以下。因此，在溃缩盒4中，只要将各平面部41a、41c、42a、42c、48b、49b的板厚t设定为0.6mm以上且6.0mm以下的值或者设定为2.4mm左右的值(例如1.6mm以上且3.0mm以下的值)，并且以满足数式(5)的方式来构成其板宽b，便能够更进一步提高可被溃缩盒4吸收的冲击能。

此外，本实施方式中，如上所述，溃缩盒4的上侧凸缘部48及下侧凸缘部49被设置在保险杠加强件3的保险杠上壁部3c和保险杠下壁部3d之间。因此，上述的保险杠上壁部3c以及保险杠下壁部3d限制溃缩盒4的上侧凸缘部48及下侧凸缘部49分别向上方及下方位移。这能够抑制溃缩盒4的扩开变形，从而能够防止因扩开变形所导致的溃缩盒4的不可预料的压曲。

(4)变形例

所述实施方式中，对上侧凸缘部48及下侧凸缘部49分别由弯曲部(上侧凸缘弯曲部、下侧凸缘弯曲部)48a、49a、平面部(上侧凸缘平面部、下侧凸缘平面部)48b、49b构成的情形进行了说明，但是，也可以省略平面部48b、49b而仅由弯曲部48a、49a来构成。

此外，所述实施方式中，对台阶部41b、42b被设为弯曲形状的情形进行了说明，但是，也可以将这些台阶部41b、42b设为直线形状(平板状)。不过，若将这些台阶部41b、42b设为弯曲形状，便能够更切实地抑制这些台阶部41b、42b及上壁部41、下壁部42的压曲。

此外，所述实施方式中，对中间弯曲部43b的车宽方向的尺寸与上侧弯曲部43a及下侧弯曲部43c的车宽方向的尺寸为大致相同的情形进行了说明，但是，它们的尺寸也可以为彼此互不相同。例如，也可以将中间弯曲部43b的车宽方向的尺寸(突出量)设定为小于其他的弯曲部43a、43b的车宽方向的尺寸(突出量)。

此外，所述实施方式中，对侧壁部43中形成有三个弯曲部43a、43b、43c的情形进行了说明，但是，弯曲部的数量并不仅限于此。例如，也可以在侧壁部43中仅设置一个弯曲部，也可以如图9所示那样，在侧壁部143中形成5个弯曲部143a至143e。

此外，也可以如图10所示那样，在侧壁部243中形成多个向车宽方向的相同侧(图示的例中为车宽方向内侧)呈凸状弯曲的弯曲部243a、243b、243c。

然而，若如上述实施方式或图9所示的结构那样，在侧壁部43中段置向车宽方向外侧呈凸状弯曲的弯曲部和向车宽方向内侧呈凸状弯曲的弯曲部时，基于向车宽方向内侧呈凸状弯曲的弯曲部(向与开口侧相反侧呈凸状弯曲的弯曲部)，能够加大溃缩盒4的剖面面积从而能够提高其刚性，并且基于向车宽方向外侧呈凸状弯曲的弯曲部(向开口侧呈凸状弯曲的弯曲部)，能够如上述那样抑制溃缩盒4的扩开变形。

此外，所述实施方式中，对将上述的结构应用于被安装在后纵梁1上的后侧的溃缩盒的情形进行了说明，但是，上述的结构也可以应用于被安装在前纵梁上的前侧的溃缩盒。

此外，所述实施方式中，对溃缩盒4具有向车宽方向外侧开口的开放剖面形状的情形进行了说明，但是，上述的结构也可以适用于具有向车宽方向内侧开口的开放剖面形状的溃缩盒。

此外，所述实施方式中，对溃缩盒4由碳纤维树脂形成的情形进行了说明，但是，也可以取代此而采用玻璃纤维或金属纤维等。

此外，对于母材树脂，也可以根据溃缩盒的规格而任意选择。

此外，纤维层的层叠结构并不限于上述的情形。例如，也可以由如下的取向0度的纤维增强树脂来形成溃缩盒4，该纤维增强树脂通过多个由增强材的纤维以沿前后方向延伸的方式排列而成的取向0度的纤维层层叠而成。此外，也可以由准各向同性纤维增强树脂来形成溃缩盒4，该准各向同性纤维增强树脂通过依次让取向0度纤维层、纤维以向相对于前后方向45度交叉的方向延伸的方式排列而成的取向45度纤维层、纤维以向与前后方向正交的方向延伸的方式排列而成的取向90度纤维层、纤维以向相对于前后方向-45度交叉的方向延伸的方式排列而成的取向-45度纤维层层叠而成。

如上所述，本案发明人经过锐意的研究查明了：在采用呈开放剖面形状的冲击吸收构件的情况下，平板状的部分越宽阔则越容易发生压曲，换言之，将冲击吸收构件的开放剖面形状设为平板状的部分在大范围不持续那样的形状，对于避免压曲负荷下降而行之有效。

本发明基于以上的见解而作，本发明总结如下。

本发明的车辆的冲击吸收结构包括：保险杠加强件，沿车宽方向延伸；以及一对冲击吸收构件，利用包含多个以沿前后方向连续地延伸的方式排列的强化纤维的纤维增强树脂而被成形，并且从所述保险杠加强件的车宽方向两端部分别向前后方向的一侧延伸；其中，各所述冲击吸收构件具有向车宽方向的一侧开口的开放剖面形状，并且包括：上壁部；下壁部，在所述上壁部的下方与其相向地设置；侧壁部，在所述上壁部和所述下壁部的各车宽方向的另一侧的缘部之间沿上下方向延伸；上侧凸缘部，从所述上壁部的车宽方向的一侧的缘部向上方延伸；以及下侧凸缘部，从所述下壁部的车宽方向的一侧的缘部向下方延伸；其中，所述侧壁部中至少形成有一个向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部，所述上壁部和所述下壁部分别具有在车宽方向上相邻的多个平板状的平面部和将这些相邻的平面部彼此沿上下方向相连并且形成级差的台阶部。

根据该结构，由于冲击吸收构件为开放剖面形状，因此能够容易地制造冲击吸收构件，并且在冲击吸收构件被破坏时能够将强化纤维排出到剖面外，能够抑制破坏后的强化纤维对冲击吸收构件的破坏造成妨碍的情况。

而且，由于在冲击吸收构件的侧壁部中形成有向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部，因此，与侧壁部整体被设为平板状的情形相比，能够提高侧壁部的压曲负荷，而且，由于在冲击吸收构件的上壁部和下壁部中形成有台阶部，因此，与上壁部和下壁部分别由一块的平板构件来构成的情形相比，能够提高这些壁部的压曲负荷。因此，能够抑制冲击吸收构件上的压曲的发生，能够使冲击吸收构件恰当地发生逐步破坏，能够使冲击吸收构件吸收更大的冲击能。

上述结构中较为理想的是，所述冲击吸收构件利用由多个纤维层层叠而成的强化纤维层叠构件而被形成，所述纤维层由多个强化纤维排列而成，所述上壁部及所述下壁部的各平面部的板厚t1分别以满足下述数式(1)的方式而被设定，其中，t1的单位为mm，

上述数式(1)中，各个变量如下，b1是所述上壁部及所述下壁部的各平面部的车宽方向的长度，单位为mm，E是与所述冲击吸收构件的前后方向对应的方向的所述强化纤维层叠构件的杨氏模量，单位为GPa，ν是所述强化纤维层叠构件的泊松比，k1是所述上壁部及所述下壁部的各平面部的约束系数，σf是所述强化纤维层叠构件的抗压强度，单位为GPa，A是逐步破坏负荷换算系数，且是被设定为0.225以上且0.275以下的值的常数。

这样做，能够更切实地抑制冲击吸收构件上的压曲的发生，能够更恰当地使冲击吸收构件发生逐步破坏，能够恰当地使冲击吸收构件吸收冲击能。

具体而言，在沿前后方向延伸的平板状的所述强化纤维层叠构件中，在其板厚被设为t(mm)，其板宽被设为b(mm)，其约束系数被设为k的情况下，沿前后方向施加负荷时的压曲负荷fcr利用所述参数可以以下述数式(4)来表示，

而且，已知道在由基于纤维层层叠而成的纤维增强树脂构成的平板构件中，发生逐步破坏时的负荷亦即逐步破坏负荷相当于强化纤维单件的抗压强度的大约1/4亦即0.225倍以上且0.275倍以下(至少0.225倍以上)的值。因此，如果将上壁部及下壁部的各平面部的板厚t1分别以满足上述数式(1)的方式来构成，便能够使压曲负荷fcr大于逐步破坏负荷，能够在发生压曲之前使冲击吸收构件发生逐步破坏。

上述结构中较为理想的是，所述上壁部及所述下壁部的各平面部的板厚t1以满足下述数式(2)的方式而被设定，其中，t1的单位为mm，

具体而言，对于由基于纤维层层叠而形成的纤维增强树脂构成的平板构件，能够将大约0.3这一值用于其泊松比ν。此外，该平板构件中，在其宽度方向的端部连接于其他的构件的情况下，能够将4.0用于其约束系数。此处，所述上壁部及所述下壁部的各平面部的车宽方向的端部连接于其他的平面部、凸缘部或侧壁部。因此，能够将4.0用于这些平面部的约束系数k1。

因此，只要将上壁部及下壁部的各平面部以满足利用所述各值将数式(1)简略后所得的数式(2)的方式来进行设定，便能够抑制压曲而使逐步破坏恰当地发生。

此外，上述结构中较为理想的是，所述上侧凸缘部具有从其上端朝着所述上壁部而沿上下方向延伸的平板状的上侧凸缘平面部，所述下侧凸缘部具有从其下端朝着所述下壁部而沿上下方向延伸的平板状的下侧凸缘平面部，所述上侧凸缘平面部及所述下侧凸缘平面部的板厚t2分别以满足下述数式(3)的方式而被设定，其中，t2的单位为mm，

上述数式(3)中，b2是所述上侧凸缘平面部及所述下侧凸缘平面部的上下方向的长度，单位为mm。

具体而言，在由基于纤维层层叠而形成的纤维增强树脂构成的平板构件中，在其宽度方向的一端为开放的情况下，能够将0.435用于其约束系数k(k1)。

因此，在所述上侧凸缘部具有从其上端朝着所述上壁部而沿上下方向延伸的平板状的上侧凸缘平而部，并且所述下侧凸缘部具有从其下端朝着所述下壁部而沿上下方向延伸的平板状的下侧凸缘平面部的结构中，只要将这些宽度方向的一端开放的上侧凸缘平面部和下侧凸缘平面部以满足利用所述各值将数式(1)简略化后所得的数式(3)的方式来进行设定，便能够抑制压曲而使逐步破坏恰当地发生。

此外，上述结构中较为理想的是，所述侧壁部具有两个以上的向车宽方向的所述另一侧呈凸状弯曲的弯曲部，并且具有位于相邻的所述弯曲部之间且向车宽方向的所述一侧呈凸状弯曲的内侧弯曲部。

这样做，通过由多个弯曲部来构成侧壁部，能够提高侧壁部的压曲负荷。而且，由于设有内侧弯曲部，因此，在冲击负荷施加于冲击吸收构件时，能够抑制上壁部和下壁部之间的间隔距离扩大那样的变形动作亦即所谓的开口的扩开变形的发生。这能够促进冲击吸收构件的恰当的逐步破坏。

Claims (5)

1.一种车辆的冲击吸收结构，其特征在于包括：

保险杠加强件，沿车宽方向延伸；以及

一对冲击吸收构件，利用包含多个以沿前后方向连续地延伸的方式排列的强化纤维的纤维增强树脂而被成形，并且从所述保险杠加强件的车宽方向两端部分别向前后方向的一侧延伸；其中，

各所述冲击吸收构件具有向车宽方向的一侧开口的开放剖面形状，并且包括：

上壁部；

下壁部，在所述上壁部的下方与其相向地设置；

侧壁部，在所述上壁部和所述下壁部的各车宽方向的另一侧的缘部之间沿上下方向延伸；

上侧凸缘部，从所述上壁部的车宽方向的一侧的缘部向上方延伸；以及

下侧凸缘部，从所述下壁部的车宽方向的一侧的缘部向下方延伸；其中，

所述侧壁部中至少形成有一个向车宽方向呈凸状弯曲的弯曲部，

所述上壁部和所述下壁部分别具有在车宽方向上相邻的多个平板状的平面部和将这些相邻的平面部彼此沿上下方向相连并且形成级差的台阶部。

2.根据权利要求1所述的车辆的冲击吸收结构，其特征在于：

所述冲击吸收构件利用由多个纤维层层叠而成的强化纤维层叠构件而被形成，所述纤维层由多个强化纤维排列而成，

所述上壁部及所述下壁部的各平面部的板厚t1分别以满足下述数式(1)的方式而被设定，其中，t1的单位为mm，

式中，

b1是所述上壁部及所述下壁部的各平面部的车宽方向的长度，单位为mm，

E是与所述冲击吸收构件的前后方向对应的方向的所述强化纤维层叠构件的杨氏模量，单位为GPa，

ν是所述强化纤维层叠构件的泊松比，

k1是所述上壁部及所述下壁部的各平面部的约束系数，

σf是所述强化纤维层叠构件的抗压强度，单位为GPa，

A是逐步破坏负荷换算系数，且是被设定为0.225以上且0.275以下的值的常数。

3.根据权利要求2所述的车辆的冲击吸收结构，其特征在于：

所述上壁部及所述下壁部的各平面部的板厚t1以满足下述数式(2)的方式而被设定，其中，t1的单位为mm，

4.根据权利要求2或3所述的车辆的冲击吸收结构，其特征在于：

所述上侧凸缘部具有从其上端朝着所述上壁部而沿上下方向延伸的平板状的上侧凸缘平面部，

所述下侧凸缘部具有从其下端朝着所述下壁部而沿上下方向延伸的平板状的下侧凸缘平面部，

所述上侧凸缘平面部及所述下侧凸缘平面部的板厚t2分别以满足下述数式(3)的方式而被设定，其中，t2的单位为mm，

式中，

b2是所述上侧凸缘平面部及所述下侧凸缘平面部的上下方向的长度，单位为mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的冲击吸收结构，其特征在于：

所述侧壁部具有两个以上的向车宽方向的所述另一侧呈凸状弯曲的弯曲部，并且具有位于相邻的所述弯曲部之间且向车宽方向的所述一侧呈凸状弯曲的内侧弯曲部。