CN113748053A - 冲击吸收体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制塑性变形开始后的载荷变动的冲击吸收体。根据本发明，提供一种冲击吸收体，其由中空成型体构成，具备载荷输入面、与所述载荷输入面对置的固定面、以及将所述载荷输入面与所述固定面连接的连接面，所述连接面具备横槽肋，所述横槽肋具有向所述冲击吸收体的外侧凸出的弯曲诱导部，至少有2个所述弯曲诱导部设置在与所述载荷输入面的距离互不相同的位置。

Description

冲击吸收体
技术领域
本发明涉及由中空成型体构成的冲击吸收体，特别涉及护膝板(knee bolster)、保险杠吸能器(bumper absorber)等适宜的冲击吸收体。
背景技术
汽车等车辆中，在发生碰撞事故时与乘员接触可能性较高的内装部件与位于该内装部件的与车厢侧相反一侧(背侧)构成车体的一部分的各种面板等车体构成部件之间的设置空间内设有用于吸收冲击的冲击吸收体。通过该冲击吸收体，在发生碰撞事故时等乘员与内装部件接触时可减轻作用于乘员的冲击，实现对乘员的保护。作为这种冲击吸收体，可举出护膝板。
另外，针对人身事故，还设计了能够减小对行人腿部的负荷、减轻对行人的伤害值的保险杠结构。作为用于该保险杠结构的冲击吸收体，可举出保险杠吸能器。
例如，护膝板设置在乘坐于车辆前部座席的乘员的膝部前方，当车辆发生正面碰撞时，护膝板具有通过塑性变形来保护乘员膝部的功能。专利文献1中公开了一种也可适用于护膝板等的由吹塑成型体构成的中空的冲击吸收体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-130936号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
关于冲击吸收体的载荷与变形的关系，如图2中“理想状态”所示，优选在塑性变形开始后，载荷(力)相对于变形量在长时间内基本恒定。
将表示冲击吸收体(护膝板等)的变形量与载荷(力)的关系的波形示于图2。冲击吸收体的理想状态是塑性变形开始后载荷变动基本恒定。与此相对，专利文献1等现有技术的变形量-载荷特性中，冲击吸收体受到的载荷随着变形量逐渐增大直到冲击吸收体的载荷达到弹性变形极限点(弹性极限)Lmax，变形量超过弹性极限Lmax后，冲击吸收体整体迅速发生塑性变形而载荷减小，因此若将这种冲击吸收体用作护膝板，则有在达到弹性极限Lmax时会对膝部造成极大的冲击力的问题。此外，还存在变形量-载荷特性的面积积分值、即所吸収的总冲击能量减小的问题。
本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种可抑制塑性变形开始后的载荷变动的冲击吸收体。
(用于解决课题的技术手段)
根据本发明，提供一种由中空成型体构成的冲击吸收体，其具备载荷输入面、与上述载荷输入面对置的固定面、以及将上述载荷输入面与上述固定面连接的连接面，上述连接面具备横槽肋，上述横槽肋具有向上述冲击吸收体的外侧凸出的弯曲诱导部，至少有2个上述弯曲诱导部设置在与上述载荷输入面的距离互不相同的位置。
本发明所涉及的冲击吸收体具备横槽肋，横槽肋具有弯曲诱导部。作为冲击吸收体整体，多个弯曲诱导部随着冲击吸收体的变形分别在不同时刻依次达到弹性极限，因此冲击吸收体整体可起到抑制塑性变形开始后的载荷变动的有利效果。
附图说明
图1是本发明实施方式所涉及的冲击吸收体1的立体图。
图2是表示冲击吸收体的载荷与变形量的关系的图。
图3是表示将冲击吸收体1作为护膝板安装于汽车的例子的图。
图4中，图4A是本发明实施方式所涉及的冲击吸收体1的侧面图，图4B是沿图4A中的A-A线的截面图。
图5中，图5A是沿图4A中的B-B线的截面图，图5B是沿图4A中的C-C线的截面图。
图6是说明载荷输入面11与各弯曲诱导部15的距离的图。
图7是对纵向切割冲击吸收体1而成的结构体内侧照射光并从斜上方观察时的图。
具体实施方式
以下使用附图对实施方式进行说明。以下所示的实施方式中示出的各种特征事项可相互组合。另外，各特征事项可独立构成发明。
<冲击吸收体1作为护膝板的安装例>
首先，参照图3，对将本实施方式的冲击吸收体1作为护膝板安装于汽车的例子进行说明。图3表示将下文的冲击吸收体1作为护膝板安装于汽车100后的状态。
图3所示的汽车100构成为具有乘员车厢103，该乘员车厢103具备包括驾驶员101在内的乘员乘坐的前部座席102。仪表盘104位于方向盘105的侧面。方向盘105与转向柱(steering column：未图示)相连，支承该转向柱的转向支承件被支承于车体内壁面并沿车宽方向设置。本实施方式的冲击吸收体1在驾驶席侧隔着转向柱安装在转向柱的两侧。转向柱两侧的空间因与其他车辆构成部件(仪表盘104、导航装置、空调设备等)的设置空间的关系而为纵长，因此冲击吸收体1与驾驶员101的各膝部106相邻地安装于该纵长的空间。由此，当汽车100受到冲击时，驾驶员101的膝部106与各冲击吸收体1接触，冲击吸收体1吸收冲击，从而减小作用于膝部106的冲击。应予说明，图3中示出了驾驶席侧的冲击吸收体1(护膝板)，副驾驶席侧与驾驶席侧同样地与乘坐在副驾驶席的乘员的膝部相邻地安装有护膝板。
1.实施方式的构成
图1是本发明的实施方式所涉及的冲击吸收体1的立体图。另外，图4A表示冲击吸收体1的侧面图，图4B表示图4A中的A-A截面图。此外，图5A表示图4A中的B-B截面图，图5B表示图4A中的C-C截面图。
如图1和图4A所示，冲击吸收体1具备载荷输入面11、与该载荷输入面11对置的固定面12、以及将载荷输入面11与固定面12连接的连接面13。这里示出的构成是冲击吸收体1整体为角和边呈圆弧形的大致六面体，并且连接面13为上部连接面13(T)、下部连接面13(B)、右侧连接面13(R)和左侧连接面13(L)这4个面，但连接面13的数量和形状并不限定于此。由图4B、图5A、图5B的各截面图可知，冲击吸收体1为中空成型体。
右侧连接面13(R)和左侧连接面13(L)中的至少一者具备横槽肋14。本实施方式中，右侧连接面13(R)具备3根横槽肋14(a)、14(b)、14(c)，另外，左侧连接面13(L)具备3根横槽肋14(d)、14(e)、14(f)。横槽肋14的根数和具有横槽肋14的连接面13的位置没有限定。另外，所有横槽肋14的长边方向均与载荷输入面11大致垂直，当然并不限定于该角度。此外，多个横槽肋14的长边方向可以不相互平行。
横槽肋14具有向冲击吸收体1的外侧凸出的弯曲诱导部15。图4A中，横槽肋14(a)具有弯曲诱导部15(a1)、15(a2)，横槽肋14(b)具有弯曲诱导部15(b1)，横槽肋14(c)具有弯曲诱导部15(c1)、15(c2)。向外侧凸出的情形请参照图5A、图5B。图5A中示出了横槽肋14(d)所具有的弯曲诱导部15(d1)、15(d2)，图5B中示出了横槽肋14(e)所具有的弯曲诱导部15(e1)。应予说明，本实施方式中，横槽肋14(f)的形状与横槽肋14(c)相同。每个横槽肋14所具有的弯曲诱导部15的数量没有限定。
图6是载荷输入面11与各弯曲诱导部15的距离的图。本实施方式中，至少有2个弯曲诱导部15设置在与载荷输入面11的距离互不相同的位置。若将弯曲诱导部15(a1)、(a2)、(b1)、(c1)、(c2)与载荷输入面11的距离分别定义为da1、da2、db1、dc1、dc2，则da1<dc1<db1<dc2<da2。距离的顺序并不限定于此，可以是任意顺序。另外，并无必要均为不等号，可以有一部分是等号，即在与载荷输入面11等距离的位置可以具有多个弯曲诱导部15，但至少要在2个不同的位置存在弯曲诱导部15。
换言之，本实施方式的冲击吸收体1为中空成型体，具备载荷输入面11、与上述载荷输入面11对置的固定面12、以及在上述载荷输入面与上述固定面之间进行连接的连接面13，上述连接面13具备横槽肋14，上述横槽肋14具有向上述冲击吸收体1的外侧凸出的弯曲诱导部15，至少有2个上述弯曲诱导部15设置在与上述载荷输入面11的距离互不相同的位置。
像这样通过在与载荷输入面11的距离不同的位置具有多个弯曲诱导部15，伴随于冲击吸收体1的变形的各弯曲诱导部15的塑性变形开始的时刻能够多阶段地错开。由此，还能够减小冲击吸收体1整体塑性变形开始后的载荷变动。
另外，该冲击吸收体1为中空结构，还具有可通过吹塑成型简单地制作这一优点。
1个横槽肋14存在多个弯曲诱导部15时，可以使相邻的弯曲诱导部15之间的横槽肋14为桶状形状部16。这里，桶状形状部16满足以下条件(1)或(2)。
(1)桶状形状部16的中央部的宽度大于桶状形状部16的端部的宽度。
(2)桶状形状部16向冲击吸收体1的内侧凸出。
图4A中，横槽肋14(a)在弯曲诱导部15(a1)与弯曲诱导部15(a2)之间具有桶状形状部16(a)，横槽肋14(c)在弯曲诱导部15(c1)与弯曲诱导部15(c2)之间具有桶状形状部16(c)。
图4的桶状形状部16(a)中，中央部的宽度为wc，端部的宽度为we，wc>we，满足上述条件(1)。另外，图7是对纵向切割冲击吸收体1而成的结构体内侧照射光并从斜上方观察时的图。如图7所示，左侧连接面13(L)(图7背面侧)具备横槽肋14(d)、14(e)、14(f)，横槽肋14(d)具有弯曲诱导部15(d1)、15(d2)和桶状形状部16(d)，横槽肋14(e)具有弯曲诱导部15(e1)，横槽肋14(f)具有弯曲诱导部15(f1)、15(f2)和桶状形状部16(f)。根据桶状形状部16(d)和桶状形状部16(f)的光反射情况，可以说桶状形状部16(d)、16(f)向冲击吸收体1的内侧凸出，即满足上述条件(2)。
通过改变这些桶状形状部16的宽度的变化量或者向冲击吸收体1内侧凸出的程度，能够调整冲击吸收体1整体的刚性。
如上所述，本实施方式中，至少存在2个弯曲诱导部15设置在与载荷输入面11的距离互不相同的位置，通过在尽可能宽的范围内分散该距离，能够延长图2所示的载荷-变形量曲线的平坦部。具体而言，将载荷输入面11与最靠近载荷输入面11的弯曲诱导部15之间的距离定义为dmin(图6中的da1)，将载荷输入面11与最远离载荷输入面11的弯曲诱导部15之间的距离定义为dmax(图6中的da2)时，优选满足dmax/dmin>1.5。
另外，在某个横槽肋14中存在的弯曲诱导部15开始塑性变形时，减小对相邻的其他横槽肋14中存在的弯曲诱导部15的影响能够提高冲击吸收体1整体的设计自由度。因此弯曲诱导部15存在于相邻的横槽肋14所具有的所有弯曲诱导部15与载荷输入面11的距离互不相同的位置。
为了对每个相邻的横槽肋14在不同的位置配置弯曲诱导部15，优选相邻的横槽肋14具有数量互不相同的弯曲诱导部15。例如如图4A所示，横槽肋14(a)具有2个：弯曲诱导部15(a1)和弯曲诱导部15(a2)，横槽肋14(b)具有1个：弯曲诱导部15(b1)。通过这样的构成，如图6所示，能够增大载荷输入面11与这些弯曲诱导部15(a1)、15(a2)、15(b1)的距离da1、da2、db1之间的差。
每个弯曲诱导部15开始塑性变形的局部弹性极限取决于构成该弯曲诱导部15的材质和厚度，以及向冲击吸收体1的外侧凸出的程度、即弯曲诱导部顶点的内角θ(参照图5A)。为了有效地诱导弯曲，需要使该内角θ小于180°，若为锐角则弹性极限变小，因此优选90°以上的角度。换言之，若将弯曲诱导部15的顶点的内角设为θ，则优选满足90°≤θ<180°。具体而言例如为90、100、110、120、130、140、150、155、160、165、170、175、179°，也可以是任意2个所例示数值之间的范围内。
本实施方式中多个弯曲诱导部15以多阶段塑性变形，但不必要地增加设计参数会产生设计和评价繁琐的问题。因此，优选构成作为中空成型体的冲击吸收体1的材料厚度不会因位置的不同而大幅变动。即采用吹塑成型等方法制作冲击吸收体1时，能够抑制各连接面13的凹凸程度。例如优选使如图5A所示的横槽肋14端部的深度dpe(1)和dpe(2)接近桶状形状部16的深度最大值dpb。具体而言，若将横槽肋14端部的深度定义为dpe，将桶状形状部的深度最大值定义为dpb，则满足0.7≤dpe/dpb≤1.5。优选为0.8≤dpe/dpb≤1.3，进一步优选为0.9≤dpe/dpb≤1.1。具体而言例如为0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5，也可以是任意2个所例示数值之间的范围内。
2.结论
如上所述，根据本实施方式，能够实施可抑制塑性变形开始后的载荷变动的冲击吸收体。
上述冲击吸收体1由中空成型体构成，具备载荷输入面11、与上述载荷输入面11对置的固定面12、以及将上述载荷输入面11与上述固定面12连接的连接面13，上述连接面13具备横槽肋14，上述横槽肋14具有向上述冲击吸收体1的外侧凸出的弯曲诱导部15，至少有2个上述弯曲诱导部15设置在与上述载荷输入面11的距离互不相同的位置。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但仅为例示，并不意图限定发明范围。这些新颖的实施方式可通过其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和主旨内，并且包含在权利要求所记载的发明以及其均等的范围内。
(符号说明)
1：冲击吸收体
11：载荷输入面
12：固定面
13：连接面
14：横槽肋
15：弯曲诱导部
16：桶状形状部
100：汽车
101：驾驶员
102：前部座席
103：乘员车厢
104：仪表盘
105：方向盘
106：膝部
θ：内角。

Claims (7)

1.一种冲击吸收体，其由中空成型体构成，具备：
载荷输入面、与所述载荷输入面对置的固定面、以及将所述载荷输入面与所述固定面连接的连接面，
所述连接面具备横槽肋，
所述横槽肋具有向所述冲击吸收体的外侧凸出的弯曲诱导部，
至少有2个所述弯曲诱导部设置在与所述载荷输入面的距离互不相同的位置。
2.根据权利要求1所述的冲击吸收体，其中，
所述横槽肋具有多个所述弯曲诱导部和桶状形状部，
所述桶状形状部位于所述弯曲诱导部之间，
所述桶状形状部满足以下条件(1)或(2)，
(1)所述桶状形状部的中央部的宽度大于所述桶状形状部的端部的宽度，
(2)所述桶状形状部向所述冲击吸收体的内侧凸出。
3.根据权利要求1或2所述的冲击吸收体，其中，
若将所述载荷输入面与最靠近所述载荷输入面的所述弯曲诱导部之间的距离定义为dmin，将所述载荷输入面与最远离所述载荷输入面的所述弯曲诱导部之间的距离定义为dmax，则满足dmax/dmin>1.5。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冲击吸收体，其中，
所述弯曲诱导部存在于相邻的所述横槽肋所具有的全部所述弯曲诱导部与所述载荷输入面的距离互不相同的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲击吸收体，其中，
相邻的所述横槽肋具有数量互不相同的所述弯曲诱导部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲击吸收体，其中，
若将所述弯曲诱导部的顶点的内角设为θ，则满足90°≤θ<180°。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冲击吸收体，其中，
若将所述横槽肋的端部的深度定义为dpe，将所述桶状形状部的深度最大值定义为dpb，则满足0.7≤dpe/dpb≤1.5。
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