CN110431045B - 车辆的冲击吸收构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆的冲击吸收构件。具有：上下一对支撑用木材(22)，在车身的端缘设置成梁状，将外侧面作为承受碰撞载荷的载荷输入面(22f)，年轮(22e)的轴心沿着载荷输入面(22f)延伸；以及冲击吸收用木材(21)，以使年轮(21e)的轴心在相对于上下一对支撑用木材(22)的载荷输入面(22f)成直角的方向上延伸的方式被夹在所述支撑用木材(22)之间，并从支撑用木材(22)的长度方向中的一端侧配置到另一端侧，且承受碰撞载荷的载荷输入面(21f)位于支撑用木材(22)的载荷输入面(22f)的内侧。

Description

车辆的冲击吸收构件
技术领域
本公开涉及一种车辆的冲击吸收构件，其利用木材的压溃来吸收车辆的碰撞载荷。
背景技术
在日本特开2015-182560号公报中记载了一种与上述的车辆的冲击吸收构件相关的技术。如图12所示，日本特开2015-182560号公报中记载的冲击吸收构件100具有棱柱状的木材102以及收纳木材102的外筒104。以使木材102的年轮的轴心方向与外筒104的轴向一致的方式将木材102收纳在该外筒104中。并且，由于车辆碰撞时的碰撞载荷F从轴向施加到木材102和外筒104，因此木材102与外筒104一起在轴向上被压溃，从而吸收车辆碰撞时的冲击。
发明内容
上述冲击吸收构件100为在棱柱状的木材102等的轴向的一端承受碰撞载荷F的结构。即，输入碰撞载荷F的载荷输入面的面积小。因此，若在例如像车辆与电线杆发生碰撞时等那样无法具体确定碰撞部位的情况下进行使用，则可能会无法发挥出性能。
因此，需要一种改良的冲击吸收构件。
本公开的第一方面是一种车辆的冲击吸收构件，利用木材的变形来吸收车辆的碰撞载荷，该车辆的冲击吸收构件具有：上下一对支撑用木材，在车身的端缘设置成梁状，所述支撑用木材的外侧面作为承受所述碰撞载荷的载荷输入面，并且所述支撑用木材的年轮的轴心沿着所述载荷输入面延伸；以及冲击吸收用木材，以使该冲击吸收用木材的年轮的轴心在相对于上下一对所述支撑用木材的载荷输入面成直角的方向上延伸的方式被夹在所述支撑用木材之间，并从所述支撑用木材的长度方向中的一端侧配置到另一端侧，且所述冲击吸收用木材的承受所述碰撞载荷的载荷输入面与所述支撑用木材的载荷输入面在同一面上或者位于所述支撑用木材的载荷输入面的内侧。
根据本方面，上下一对支撑用木材在车身的端缘设置成梁状，所述支撑用木材的外侧面作为承受碰撞载荷的载荷输入面。另外，冲击吸收用木材被夹在上下一对支撑用木材之间，并从所述支撑用木材的长度方向中的一端侧配置到另一端侧。并且，冲击吸收用木材的载荷输入面与所述支撑用木材的载荷输入面在同一面上或者位于所述支撑用木材的载荷输入面的内侧。这样，由于承受碰撞载荷的载荷输入面设置在宽范围内，因而能够在宽范围内承受所述碰撞载荷。因此，即使在例如像车辆与电线杆发生碰撞时等那样无法具体确定碰撞部位的情况下，也能够可靠地吸收碰撞载荷。另外，由于冲击吸收用木材的年轮的轴心在相对于所述支撑用木材的载荷输入面成直角的方向即设想的碰撞载荷的方向上延伸，因而通过所述冲击吸收用木材被压溃，能够吸收较大的碰撞载荷。而且，冲击吸收用木材被一对支撑用木材从上下夹住并束缚，该一对支撑用木材的年轮的轴心沿着载荷输入面延伸。因此，能够通过上下一对支撑用木材将冲击吸收用木材以大的强度束缚。
根据本公开的第二方面，所述冲击吸收用木材是多根棱柱状的木材，以横向排列的状态被夹在上下一对所述支撑用木材之间。因此，能够有效利用短的棱柱状的木材。
根据本公开的第三方面，冲击吸收用木材的载荷输入面，位于相对于上下一对支撑用木材的载荷输入面而向内侧深入规定尺寸的位置。因此，碰撞载荷最初被输入到上下一对支撑用木材的载荷输入面，并且在一对所述支撑用木材被压溃后，被输入到冲击吸收用木材的载荷输入面。然后，在碰撞载荷被输入到冲击吸收用木材的载荷输入面后，冲击吸收用木材与一对支撑用木材一起被压溃。因此，在施加碰撞载荷的初期，木材(支撑用木材)被压溃时的载荷较小，此后，木材(冲击吸收用木材+支撑用木材)被压溃的载荷变大。
根据本公开的第四方面，冲击吸收用木材被一对压抵用木材从支撑用木材的长度方向的两侧夹住并束缚，一对所述压抵用木材的年轮的方向与所述支撑用木材的年轮的方向相同。因此，当冲击吸收用木材承受碰撞载荷并在年轮的轴向上被压溃时，难以在年轮的径向上发生变形。
根据本公开的第五方面，一对压抵用木材具有与冲击吸收用木材的载荷输入面连续的凹面。
根据本公开的第六方面，冲击吸收用木材和上下一对支撑用木材能够沿着在车辆宽度方向上延伸的车辆的保险杠加强件进行安装。因此，能够通过冲击吸收构件吸收车辆前后方向上的碰撞载荷。
根据本公开的第七方面，冲击吸收用木材和上下一对支撑用木材能够沿着在车辆前后方向上延伸的车辆的下边梁进行安装。因此，能够通过冲击吸收构件吸收来自车辆侧面方向的碰撞载荷。
附图说明
图1是具有本公开的第一实施方式的冲击吸收构件的车辆前部的示意性俯视图。
图2是安装有本实施方式的冲击吸收构件的保险杠加强件的纵向剖视图(沿图1的II-II线的剖视图)。
图3是示出本实施方式的冲击吸收构件的示意性立体图。
图4是示出所述冲击吸收构件的局部主视图(从图3的IV-IV线方向观察时的视图)。
图5是示出施加在冲击吸收构件上的载荷与变形量(行程)的关系的曲线图。
图6是示出变形例1的冲击吸收构件的示意性立体图。
图7是变形例1的冲击吸收构件的局部主视图(从图6的VII-VII线方向观察时的视图)。
图8是示出变形例2的冲击吸收构件的示意性立体图。
图9是示出变形例2的冲击吸收构件的示意性立体图。
图10是示出对变形例2的冲击吸收构件局部地施加碰撞载荷的状态的示意性立体图。
图11是示出冲击吸收构件因碰撞载荷而变形的状态的示意性立体图。
图12是示出现有的冲击吸收构件的示意性立体图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，基于图1至图11对本公开的第一实施方式的冲击吸收构件进行说明。本实施方式的冲击吸收构件20是用于减小在车辆前方碰撞时施加到车辆10的碰撞载荷F的构件。其中，图中所示的前后左右及上下与安装有冲击吸收构件20的车辆10的前后左右及上下相对应。
＜车辆10的前部结构的概要＞
如图1、图2所示，在车辆10的前部，在左右两侧位置设置有在车辆前后方向上延伸的筒状的骨架构件即纵梁12。并且，在左右的纵梁12的前端法兰部12f(参照图2)连结有在车辆宽度方向上延伸的前保险杠14。前保险杠14包括与纵梁12连结的保险杠加强件15以及将所述保险杠加强件15和缓冲材料覆盖的保险杠罩(省略图示)。并且，在前保险杠14的保险杠加强件15上安装有梁状的冲击吸收构件20。即，保险杠加强件15相当于本公开的车身的端缘。
如图2所示，保险杠加强件15通过上板部15u、竖板部15w以及下板部15d形成为前侧开放的方形槽状。并且，在保险杠加强件15的方形槽内收纳有冲击吸收构件20。另外，在保险杠加强件15的上板部15u和下板部15d上形成有螺栓孔15h，用于将冲击吸收构件20安装在保险杠加强件15上的螺栓30穿过该螺栓孔15h。
＜冲击吸收构件20＞
冲击吸收构件20是将车辆的前方碰撞时的碰撞载荷F吸收的构件，如图2～图4所示，冲击吸收构件20包括上下一对支撑用木材22以及被上下一对支撑用木材22夹住并束缚的多根冲击吸收用木材21。如图3所示，上下一对支撑用木材22是形成为规定宽度的梁状的厚板，以使年轮22e的轴心在长度方向(车辆宽度方向(左右方向))上延伸的方式构成。并且，上下一对支撑用木材22的宽度方向上的前端面作为承受碰撞载荷F的载荷输入面22f。其中，作为所述支撑用木材22，优选使用如杉树或扁柏等针叶树。
冲击吸收构件20的冲击吸收用木材21主要是吸收碰撞载荷F的木材。如图3、图4所示，冲击吸收用木材21形成为棱柱状，该棱柱状的冲击吸收用木材21的长度尺寸被设定为比所述支撑用木材22的宽度尺寸小了尺寸L。并且，棱柱状的冲击吸收用木材21的轴心以在相对于支撑用木材22的载荷输入面22f成直角的方向即车辆前后方向上延伸的方式配置。另外，冲击吸收用木材21的年轮21e的轴心以沿着冲击吸收用木材21的轴心在车辆前后方向上延伸的方式构成。
如图3、图4所示，在上下一对支撑用木材22之间，多根冲击吸收用木材21以没有间隙地在左右方向上排成一列的状态配置。并且，如图3所示，多根冲击吸收用木材21的后端面以与上下一对支撑用木材22的宽度方向的后端面齐平的方式对齐。另外，多根冲击吸收用木材21的前端面被定位在从上下一对支撑用木材22的载荷输入面22f(前端面)向内侧深入尺寸L的位置。并且，将多根冲击吸收用木材21的前端面作为承受碰撞载荷F的载荷输入面21f。其中，作为冲击吸收用木材21，与支撑用木材22同样地优选使用如杉树或扁柏的针叶树。
如图2所示，在上下一对支撑用木材22以及多根冲击吸收用木材21上的与保险杠加强件15的上板部15u和下板部15d的螺栓孔15h相对应的位置，形成有供所述螺栓30穿过的螺栓孔21h、22h。其中，在图3、图4中，省略冲击吸收用木材21和支撑用木材22的螺栓孔21h、22h。
＜冲击吸收构件20的安装＞
在将冲击吸收构件20安装到保险杠加强件15的情况下，首先，如图3、图4所示，将多根冲击吸收用木材21相互粘合，然后使冲击吸收用木材21的集合体与上下一对支撑用木材22粘合。在该状态下，在与保险杠加强件15的上板部15u和下板部15d的螺栓孔15h相对应的位置形成螺栓孔21h、22h。接着，如图2所示，将冲击吸收构件20收纳在保险杠加强件15的上板部15u与下板部15d之间。此时，使保险杠加强件15(上板部15u、下板部15d)的螺栓孔15h与冲击吸收用木材21和支撑用木材22的螺栓孔21h、22h对齐。在该状态下，通过使螺栓30穿过所述螺栓孔15h、21h、22h，并将螺母35与螺栓30螺合并紧固，来将冲击吸收构件20安装到保险杠加强件15中。
在此，虽然示出了将冲击吸收用木材21的集合体与上下一对支撑用木材22粘合的例子，但也可以省略冲击吸收用木材21的集合体与支撑用木材22的粘合。另外，也可以代替通过粘合形成冲击吸收用木材21的集合体，而利用嵌合结构形成冲击吸收用木材21的集合体。而且，在冲击吸收用木材21的数量少的情况下，也可以省略粘合或嵌合工序，仅通过螺栓30与螺母35的紧固力来固定冲击吸收用木材21。
＜冲击吸收构件20的动作＞
接着，基于图5对冲击吸收构件20的动作进行说明。其中，图5中的横轴表示施加有碰撞载荷F时的冲击吸收构件20的压溃量(行程)，纵轴表示冲击吸收构件20被压溃时的载荷。
例如，若车辆10从前方与电线杆等发生碰撞，则碰撞载荷F首先输入冲击吸收构件20的上下一对支撑用木材22的载荷输入面22f。在此，由于支撑用木材22的年轮22e的轴心沿着载荷输入面22f延伸，因而支撑用木材22开始被压溃时的极限载荷F0较小。如图5所示，在输入碰撞载荷F的初期阶段，在碰撞载荷F超过上下一对支撑用木材22的极限载荷F0的状态下，这些支撑用木材22在宽度方向(车辆前后方向)上被压溃。
并且，若上下一对支撑用木材22被压溃了尺寸L的长度，则碰撞载荷F输入冲击吸收用木材21的载荷输入面21f。在此，由于冲击吸收用木材21的年轮21e的轴心在车辆前后方向上延伸，因而冲击吸收用木材21开始被压溃时的极限载荷Fx显著大于支撑用木材22开始被压溃时的极限载荷F0。然后，在碰撞载荷F超过冲击吸收用木材21的极限载荷Fx的状态下，冲击吸收用木材21与支撑用木材22一起在宽度方向(车辆前后方向)上被压溃。即，通过冲击吸收用木材21和支撑用木材22被压溃来吸收碰撞载荷F。
在此，上下一对支撑用木材22开始被压溃时的极限载荷F0能够通过增加或减小支撑用木材22的厚度尺寸T2(参照图4)来进行调整。另外，冲击吸收用木材21开始被压溃时的极限载荷Fx也同样地能够通过增加或减小冲击吸收用木材21的厚度尺寸T1来进行调整。
＜本实施方式的冲击吸收构件20的优点＞
根据本实施方式的冲击吸收构件20，上下一对支撑用木材22在保险杠加强件15的位置(车身的端缘)以梁状设置，前端面(外侧面)作为承受碰撞载荷F的载荷输入面22f。另外，冲击吸收用木材21被夹在上下一对支撑用木材22之间，并从支撑用木材22的长度方向上的一端侧配置到另一端侧。并且，冲击吸收用木材21的载荷输入面21f位于所述支撑用木材22的外侧面(载荷输入面22f)的内侧。这样，由于承受碰撞载荷F的载荷输入面21f、22f设置在宽范围内，因而能够在宽范围内承受碰撞载荷F。因此，即使在例如像车辆10与电线杆发生碰撞时等那样无法具体确定碰撞部位的情况下，也能够可靠地吸收碰撞载荷F。
另外，由于冲击吸收用木材21的年轮21e的轴心在相对于支撑用木材22的载荷输入面22f成直角的方向即设想的碰撞载荷F的方向上延伸，因而通过冲击吸收用木材21被压溃，能够吸收较大的碰撞载荷F。而且，冲击吸收用木材21被一对支撑用木材22从上下夹住并束缚，该一对支撑用木材22的年轮22e的轴心沿着载荷输入面22f延伸。因此，冲击吸收用木材21被上下一对支撑用木材22以大的强度束缚。另外，由于冲击吸收构件20由木材形成，因而，例如与通过轻金属制造具有相同载荷吸收性能的冲击吸收构件的情况相比，能够实现轻量化。
＜变形例1＞
上述实施方式能够在本公开的范围内进行变更。例如，在本实施方式中，示出了将多根冲击吸收用木材21用上下一对支撑用木材22夹住并束缚的例子。但是，如图6、图7所示，除了上下一对支撑用木材22之外，还可以通过左右一对压抵用木材23从左右方向夹住并束缚多根冲击吸收用木材21。即，左右一对压抵用木材23与上下一对支撑用木材22同样地以沿着载荷输入面23f的方式设置年轮23e的轴心。另外，在左右一对压抵用木材23的前部，与上下一对支撑用木材22的载荷输入面22f和冲击吸收用木材21的载荷输入面21f的位置关系相匹配地形成有方形槽部23m。
并且，所述压抵用木材23的方形槽部23m的底面23b以与冲击吸收用木材21的载荷输入面21f齐平的方式进行对齐。在该状态下，如图7等所示，左右一对压抵用木材23通过木螺钉34等固定在上下一对支撑用木材22上。即，压抵用木材23的方形槽部23m的底面23b相当于本公开的支撑用木材的凹面。这样，多根冲击吸收用木材21除了被上下一对支撑用木材22夹住并束缚外，还被左右一对压抵用木材23从左右方向夹住并束缚，因而当冲击吸收用木材21承受碰撞载荷F并在年轮21e的轴向上被压溃时，难以在年轮21e的径向上发生变形。
＜变形例2＞
在本实施方式中，示出了将多根冲击吸收用木材21中的冲击载荷F的载荷输入面21f配置在相对于上下一对支撑用木材22的冲击载荷F的载荷输入面22f向内侧深入尺寸L的位置处的例子。但是，如图8所示，在不需要使冲击吸收构件20分为两个阶段被压溃的情况下，可以使冲击吸收用木材21中的冲击载荷F的载荷输入面21f与上下一对支撑用木材22中的冲击载荷F的载荷输入面22f齐平地设置。另外，如图9所示，多根冲击吸收用木材21除了被上下一对支撑用木材22夹住并束缚外，还可以被左右一对压抵用木材23夹住并束缚。
在此，图10示意性地示出具有变形例2的冲击吸收构件20的车辆10与电线杆H发生碰撞时的形态。另外，图11示意性地示出冲击吸收构件20的冲击吸收用木材21的载荷输入面22f和上下一对支撑用木材22的载荷输入面22f开始被压溃时的形态。
在本实施方式中，示出了将冲击吸收构件20安装到保险杠加强件15上的例子。但是，也可以将所述冲击吸收构件20收纳在位于车辆10的左右两端部的在车辆前后方向上延伸的下边梁(侧梁)的内部空间中。另外，也可以将所述冲击吸收构件20通过螺栓固定在下边梁(侧梁)的下侧。由此，能够通过所述冲击吸收构件20来吸收车辆10的侧面碰撞载荷。

Claims (10)

1.一种车辆的冲击吸收构件，利用木材的变形来吸收车辆的碰撞载荷，其特征在于，具有：
上下一对支撑用木材，在车身的端缘设置成梁状，所述支撑用木材的外侧面作为承受所述碰撞载荷的载荷输入面，并且所述支撑用木材的年轮的轴心沿着所述载荷输入面延伸；以及
冲击吸收用木材，以使该冲击吸收用木材的年轮的轴心在相对于上下一对所述支撑用木材的载荷输入面成直角的方向上延伸的方式被夹在所述支撑用木材之间，并从所述支撑用木材的长度方向中的一端侧配置到另一端侧，且所述冲击吸收用木材的承受所述碰撞载荷的载荷输入面与所述支撑用木材的载荷输入面在同一面上或者位于所述支撑用木材的载荷输入面的内侧。
2.根据权利要求1所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材是多根棱柱状的木材，以横向排列的状态被夹在上下一对所述支撑用木材之间。
3.根据权利要求1所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材的载荷输入面，位于相对于上下一对所述支撑用木材的载荷输入面而向内侧深入规定尺寸的位置。
4.根据权利要求2所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材的载荷输入面，位于相对于上下一对所述支撑用木材的载荷输入面而向内侧深入规定尺寸的位置。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材被一对压抵用木材从所述支撑用木材的长度方向的两侧夹住并束缚，一对所述压抵用木材的年轮的方向与所述支撑用木材的年轮的方向相同。
6.根据权利要求5所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
一对所述压抵用木材具有与所述冲击吸收用木材的载荷输入面连续的凹面。
7.根据权利要求1至4、6中的任一项所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材和上下一对所述支撑用木材能够沿着在车辆宽度方向上延伸的车辆的保险杠加强件进行安装。
8.根据权利要求5所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材和上下一对所述支撑用木材能够沿着在车辆宽度方向上延伸的车辆的保险杠加强件进行安装。
9.根据权利要求1至4、6中的任一项所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材和上下一对所述支撑用木材能够沿着在车辆前后方向上延伸的车辆的下边梁进行安装。
10.根据权利要求5所述的车辆的冲击吸收构件，其特征在于，
所述冲击吸收用木材和上下一对所述支撑用木材能够沿着在车辆前后方向上延伸的车辆的下边梁进行安装。
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