CN115135900A - 冲击吸收部件 - Google Patents

Abstract

提供一种冲击吸收部件，该冲击吸收部件能够以更少的空间进行碰撞时的能量吸收，冲击吸收部件(10)具备：板材(12)，具有弯曲部(12a)以及经由弯曲部(12a)相连的多个板部(12b)；以及约束部件(14)，约束多个板部(12b)，多个板部(12b)以在弯曲部(12a)在第1方向上被折回的状态而重叠，约束部件(14)将重叠的多个板部(12b)从第2方向的两侧约束，第1方向是连结板材(12)的两个端部(12c)中的一方的端部(12c)与相对于上述端部(12c)所在的板部相邻的弯曲部(12a)的方向，第2方向是相对于第1方向正交的方向。

Description

冲击吸收部件

技术领域

本发明涉及冲击吸收部件。

背景技术

最近，正在积极地推进汽车碰撞时的碰撞安全性的提高以及用来实现车辆燃耗改善的轻量化。例如，在下述的专利文献1中，记载了一种冲击吸收部件，该冲击吸收部件因碰撞载荷连续地产生弯曲变形，以较小的载荷振幅吸收冲击能量，并且实现此时的最大载荷的降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-85156号公报

发明内容

发明要解决的课题

可以想到，车辆中使用的冲击吸收部件会被设置到车辆的各种部位。上述专利文献1中记载的冲击吸收部件由筒状体构成，通过连续地发生因冲击载荷而外壁被折回的折回部的长度增加的弯曲变形，由此吸收冲击能量。在这样的结构中，冲击吸收部件为闭截面的立体构造，三维占据空间变大，因此在不能充分地确保空间的情况下存在不能配置冲击吸收部件的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种冲击吸收部件，该冲击吸收部件能够以更少的空间进行碰撞时的能量吸收。

用来解决课题的手段

本公开的主旨如下。

(1)一种冲击吸收部件，具备：板材，具有弯曲部和经由上述弯曲部相连的多个板部；以及约束部件，约束上述多个板部，上述多个板部以在上述弯曲部在第1方向上被折回的状态而重叠，上述约束部件将重叠的上述多个板部从第2方向的两侧约束，上述第1方向是连结上述板材的两个端部中的一方的端部与相对于上述端部所在的板部相邻的上述弯曲部的方向，上述第2方向是相对于上述第1方向正交的方向。

(2)如上述(1)所述的冲击吸收部件，上述约束部件是中空部件，上述重叠的多个板部被配置在上述中空部件之中。

(3)如上述(1)或(2)所述的冲击吸收部件，上述板材具有两个上述弯曲部以及经由两个上述弯曲部而相连的3个上述板部，3个上述板部以在两个上述弯曲部在上述第1方向上交替地被折回的状态而重叠。

(4)如上述(3)所述的冲击吸收部件，上述第2方向是上述板材的厚度方向，上述约束部件具有在上述第2方向上约束上述重叠的多个板部的两个约束面，在上述第2方向上，在一方的上述弯曲部的附近上述板部与上述约束面最接近的部位的余隙和在另一方的上述弯曲部的附近上述板部与上述约束面最接近的部位的余隙的平均值即余隙c，满足以下的式(1)：

c/c^*≤0.3…(1)，

当设3个上述板部中的在上述第2方向上位于中间的板部的上述第1方向上的长度为l₀，设在上述弯曲部中与上述弯曲部相连的上述板部的板厚中心线的曲率半径为r时，c^*＝l₀/2－r。

(5)如上述(3)或(4)所述的冲击吸收部件，上述第2方向是上述板材的厚度方向；在上述重叠的多个板部中，当设上述第2方向上的上述重叠的多个板部的板厚平均值为t时，在上述第2方向上对置的上述板部的内表面彼此的余隙c’满足以下的式(2)：

c’/t≤0.2…(2)。

(6)如上述(1)至(5)中任一项所述的冲击吸收部件，上述板材的两端部的一方与车辆用座椅的支承座椅靠背的铰链部连接，另一方与座椅座垫的侧框架连接。

发明效果

根据本发明，能够提供一种冲击吸收部件，该冲击吸收部件能够以更少的空间进行碰撞时的能量吸收。

附图说明

图1是表示应用了有关本发明的一实施方式的冲击吸收部件的车辆用座椅的结构的示意图。

图2是表示冲击吸收部件的结构的立体图。

图3是从左侧方观察到的车辆用座椅的侧视图，表示由于车辆的前方碰撞而在座椅靠背上在箭头A1方向上被输入较大的载荷、座椅靠背向车辆前方变形的状况的图。

图4是表示在图3中的箭头A3方向上观察到的铰链部的状态的示意图。

图5A是以时间序列表示冲击吸收部件受到拉伸载荷而变形的状况的示意图。

图5B是以时间序列表示冲击吸收部件受到拉伸载荷而变形的状况的示意图。

图5C是以时间序列表示冲击吸收部件受到拉伸载荷而变形的状况的示意图。

图6A是用来说明在没有设置约束部件、且在冲击吸收部件的第1方向上被输入了拉伸载荷的情况下板材变形的状况的示意图。

图6B是用来说明在没有设置约束部件、且在冲击吸收部件的第1方向上被输入了拉伸载荷的情况下板材变形的状况的示意图。

图7是表示在对冲击吸收部件施加了拉伸载荷的情况下行程(stroke)与反作用力的关系的特性图。

图8是关于在图7中说明的发明例和比较例分别表示每单位体积的吸收能量的特性图。

图9是表示弯曲部的数量为1个的情况的示意图。

图10是表示使板材具有约束部件的功能的例子的示意图。

图11是表示在车辆用座椅的铰链部以外配置了冲击吸收部件的例子的示意图。

图12是表示车辆的车体框架的立体图，是表示对车辆的区域R1、区域R2、区域R3应用了有关本实施方式的冲击吸收部件的例子的图。

图13A是更详细地表示在设置有约束部件、且在冲击吸收部件的第1方向上被输入了拉伸载荷的情况下板材变形的状况的示意图。

图13B是更详细地表示在设置有约束部件、且在冲击吸收部件的第1方向上被输入了拉伸载荷的情况下板材变形的状况的示意图。

图14是表示冲击吸收部件的结构的剖视图。

图15是表示增大板材与约束部件之间的余隙c、板材与约束部件抵接的情况下的极限的示意图。

图16是通过模拟计算得到当对冲击吸收部件输入了拉伸载荷时、余隙c相对于临界余隙c^*的比率c/c^*与冲击吸收部件的吸收能量的关系的特性图。

图17是除了图16所示的特性C3以外、还计算并标绘了l₀为20cm的情况下的特性C4以及构成板材的钢板的厚度为2mm的情况下的特性C5的特性图。

图18是通过模拟计算得到当对冲击吸收部件输入了拉伸载荷时、板材被重叠的部位的余隙c’相对于多个板部的平均板厚t的比率c’/t与吸收能量的关系的特性图。

图19是通过模拟计算得到当对冲击吸收部件输入了拉伸载荷时、板材被重叠的部位的余隙c’相对于多个板部的平均板厚t的比率c’/t与吸收能量的关系的特性图。

图20是通过模拟计算得到当对冲击吸收部件输入了拉伸载荷时、板材被重叠的部位的余隙c’相对于多个板部的平均板厚t的比率c’/t与吸收能量的关系的特性图。

图21A是用来说明如果c’/t的值超过0.2则相对于比率c’/t的增加而吸收能量的减小率变大的理由的示意图。

图21B是用来说明如果c’/t的值超过0.2则相对于比率c’/t的增加而吸收能量的减小率变大的理由的示意图。

图22是详细地表示板厚t、余隙c、余隙c’、曲率半径r、长度l₀的定义(测量方法)的图。

具体实施方式

以下，参照附图对有关本发明的一实施方式的冲击吸收部件进行说明。首先，参照图1说明应用了该冲击吸收部件的车辆用座椅100的结构。图1是表示车辆用座椅100的结构的示意图。车辆用座椅100例如被用于驾驶席或副驾驶席的座椅。

车辆用座椅100具有作为就座部的座椅座垫50和作为背倚靠部的座椅靠背60。座椅座垫50经由设置在车辆的地板上的左右一对滑轨(未图示)等被支承在地板上。

另外，图1示意地表示了具有座椅座垫50和座椅靠背60的车辆用座椅100的骨架部。车辆用座椅100通过对这些结构附上海绵等的内包材料、皮革或布等的外装材料而构成。

座椅座垫50具有被设置在左右的侧框架(side frame)102及侧框架104。侧框架102和侧框架104被车宽方向上延伸的连结部件110、连结部件112、连结部件114连结而被一体化。

座椅靠背60具有设置在左右的侧框架106及侧框架108。侧框架106和侧框架108被车宽方向上延伸的连结部件116及连结部件118连结而被一体化。

座椅座垫50和座椅靠背60被用左右的铰链部70及铰链部80连结。座椅座垫50和座椅靠背60被用铰链部70、80连结，从而能够以铰链部70、80为支点来变更座椅靠背60相对于座椅座垫50的角度。由此，实现车辆用座椅100的斜倚功能。

铰链部70和铰链部80的构造不同。如果以车辆用座椅100为右舵车的驾驶席侧的座椅的情况为例，则对于朝向车辆的前方看为右侧的铰链部70而言，构成为，以在车宽方向上延伸的轴72为旋转中心，座椅靠背60的侧框架108能够相对于座椅座垫50的侧框架104转动。

另一方面，对于朝向车辆的前方看为左侧的铰链部80而言，座椅靠背60的侧框架106经由冲击吸收部件10相对于座椅座垫50的侧框架102连结。详细地讲，构成为，以在车宽方向上延伸的轴82为旋转中心，冲击吸收部件10能够相对于座椅座垫50的侧框架102转动。此外构成为，以在车宽方向上延伸的轴84为旋转中心，座椅靠背60的侧框架106能够相对于冲击吸收部件10转动。这样，冲击吸收部件10的板材12的两端部的一方与车辆用座椅100的支承座椅靠背60的铰链部连接，另一方与座椅座垫50的侧框架102连接。

调整座椅靠背60的角度的斜倚装置(未图示)仅设置在朝向车辆的前方看为右侧的铰链部70。斜倚装置例如具备闩锁机构，将座椅靠背60的侧框架108相对于座椅座垫50的侧框架104的角度固定为用户调整后的角度。由于侧框架106和侧框架108通过连结部件116及连结部件118被一体化，所以当使用一方的铰链部70将侧框架108相对于侧框架104的角度固定时，侧框架106相对于侧框架102的角度也被固定。由此，座椅靠背60相对于座椅座垫50的角度被固定。通过斜倚装置仅被设置于一方的铰链部70，从而零件件数被削减，制造成本被降低。

图2是表示冲击吸收部件10的结构的立体图。此外，图14是表示冲击吸收部件10的结构的剖视图。冲击吸收部件10具备板材12，该板材12具有弯曲部12a和经由弯曲部12a相连的多个板部12b。多个板部12b以在弯曲部12a在第1方向上折回的状态而重叠。此外，冲击吸收部件10具备约束部件14，该约束部件14从第2方向的两侧约束重叠的多个板部12b。第1方向是连结板材12的两个端部12c中的一方的端部12c与相邻于该端部12c所在的板部12b的弯曲部12a的方向。另外，连结板材12的另一方的端部12c与相邻于该端部12c所在的板部12b的弯曲部12a的方向优选的是与第1方向一致。第1方向被设计为，与预想会受到后述的冲击载荷的方向一致。第2方向是相对于第1方向正交的方向。第2方向优选的是包括板材12(板部12b)的厚度方向和宽度方向。这里，板材12(板部12b)的厚度方向表示对于板部12b的板面的法线方向(也称作与面正交的方向)。板材12(板部12b)的宽度方向相当于板部12b的板宽方向，表示与第1方向及厚度方向正交的方向。约束部件14通过约束(限制)板部12b在第2方向上的移动，从而将施加于板材12的端部12c的冲击载荷有效地在第1方向上传递。特别是，由于板部12b是平面形状，所以对于板部12b在容易变形的厚度方向上的约束在吸收冲击载荷方面是有效的。这里，“从第2方向的两侧约束板部12b”，表示限制板部12b在第2方向上的移动量。因此，约束部件14和板部12b在第2方向上既可以是密接，也可以是接近的状态。但是，为了有效地吸收冲击载荷，约束部件14与板部12b在第2方向上的距离优选的是为后述的距离以内。另外，图14表示冲击吸收部件10的沿着第1方向的截面。

在车辆中，为了吸收碰撞时的冲击而设有各种冲击吸收构造。例如，在构成车体地板的前侧构件(front side member)等部件中，比较容易确保用于设置冲击吸收构造的空间。另一方面，在配置于车室内的车辆用座椅100中，用于设置冲击吸收构造的空间非常受限。因而，被设置于车辆用座椅100的冲击吸收部件10的大小优选的是尽可能小。

在本实施方式中，冲击吸收部件10由被弯折而重叠的板材12构成。板材12的弯曲部12a或板部12b的板厚是几毫米左右。因而，冲击吸收部件10的占据空间被抑制，特别是板厚方向的占据空间被抑制。因而，冲击吸收部件10也能够配置在较窄的间隙等，在仅能够确保受限的空间的车辆用座椅100中也能够被可靠地内置。

在图2所示的例子中，板材12是带状的钢板在两处弯曲部12a弯折、将钢板3层地重叠而构成。板材12的重叠的带状的钢板(板部12b)彼此既可以密接，也可以如后述那样在重叠的板部12b之间设置有规定的余隙。另外，弯曲部12a的数量只要是1个以上即可。如果弯曲部12a是1处，则板材12通过将板部12b两层地重叠而构成。此外，如果弯曲部12a是3处，则板材12通过将板部12b四层地重叠而构成。另外，板材12也可以由钢板以外的金属板构成。

约束部件14由钢管等中空部件构成，例如通过将方管在长度方向上切断得较短而构成。约束部件14可以通过板材的弯折而形成为中空形状，在此情况下，既可以将弯折后的端部彼此通过焊接等接合，也可以不接合端部彼此而是在端部彼此之间设置间隙。在约束部件14中，配置重叠的3个板部12b。如图2及图14所示，约束部件14具有两个约束面14a，该两个约束面14a在第2方向(板部12b的厚度方向)上约束重叠的3个板部12b。在板部12b的厚度方向上，在约束部件14的内侧对置的两个约束面14a之间的距离D被设为3个板部12b的平均板厚t的3倍左右。优选的是在板材12的端部12c，设置供轴82插入的孔18和供轴84插入的孔16。另外，如果弯曲部12a是1处，则由于板材12是通过两个板部12b重叠而构成，所以在约束部件14的内侧对置的两个约束面14a之间的距离D为两个板部12b的平均板厚t的2倍左右。同样，如果弯曲部12a是3处，则由于板材12是通过4个板部12b重叠而构成，所以在约束部件14的内侧对置的约束面14a之间的距离D为4个板部12b的平均板厚t的4倍左右。约束部件14的约束面14a和板材12的外表面可以密接，也可以如后述那样设置有规定的余隙。

另外，约束部件14从相对于第1方向正交的第2方向的两侧约束重叠的多个板部12b，也可以是除了在板材12的厚度方向上从两侧约束板部12b以外，还在板材12的宽度方向上从两侧约束板部12b。

在约束部件14中配置有重叠的3个板部12b的状态下，为了使得约束部件14相对于板材12不移动，也可以将约束部件14和板材12通过点焊接等来固接。但是，如果将约束部件14和板材12完全固接，则在被输入冲击载荷的情况下有板材12的变形被阻碍的情况，因此约束部件14与板材12的固接优选的是以在对冲击吸收部件10输入了冲击载荷的情况下破裂之程度低的强度进行。

在座椅靠背60内，内置有3点式的座椅安全带装置(未图示)。在座椅安全带的使用时，通过座椅安全带将乘员的身体固定在座椅靠背60上。因此，如果在座椅安全带的使用时车辆碰撞(前方碰撞)，则对于座椅靠背60，输入了图1中箭头A1表示的方向上较大的冲击载荷(惯性力)。另外，作为在座椅靠背60内内置有3点式的座椅安全带装置的结构，可以应用例如在日本特开2012-76494号公报等中记载的结构。

图3是从左侧方观察到的车辆用座椅100的侧视图，是表示由于车辆的前方碰撞而对于座椅靠背60输入了箭头A1方向上较大的载荷、座椅靠背60向车辆前方变形了的状况的图。在图3所示的状态下，对于朝向车辆的前方看为右侧的铰链部70而言，通过斜倚装置将座椅靠背60的侧框架108相对于座椅座垫50的侧框架104的角度固定。因此，虽然也取决于被输入的载荷的大小，但侧框架108相对于侧框架104的角度基本上不发生较大地变化。因此，在前方碰撞时在侧框架108上发生较大的加速度。另外，在铰链部70中，也可能因为闩锁机构中的止挡件的上升等使得侧框架108相对于侧框架104的角度发生变化。

另一方面，在图3所示的状态下，对于朝向车辆的前方看为左侧的铰链部80而言，座椅靠背60的侧框架106相对于座椅座垫50的侧框架102的角度没有被固定。因此，如果被输入箭头A1的方向上的载荷，则侧框架106相对于侧框架102的角度较大地变化。此外，如果被输入箭头A1的方向上的冲击载荷，则在第1方向上被施加轴82和轴84相离的方向(图3所示的箭头A2方向)的冲击载荷，在冲击吸收部件10的第1方向上被施加拉伸载荷。另外，在本实施方式中，表示了在板材12的端部12c的孔16和孔18中分别插入轴82和轴84而将冲击吸收部件10与其他部件连结的例子，但将冲击吸收部件10的端部与其他部件连结的方法并不限定于此，例如也可以通过焊接连结。

图4是表示在图3中的箭头A3方向上观察铰链部80的状态的示意图。如图4所示，如果对于侧框架106施加箭头A2方向的力，则由于轴84被插入在冲击吸收部件10的一方的孔16中，所以从轴84向板材12传递箭头A2方向的力。在冲击吸收部件10的另一方的孔18中插入着轴82，轴82相对于侧框架102被固定。因而，力向轴82和轴84相离的方向作用，在冲击吸收部件10上施加拉伸载荷。

由此，冲击吸收部件10以板材12在第1方向上延伸的方式变形。图5A～图5C是以时间序列表示在弯曲部12a的数量为两个的情况下、冲击吸收部件10受到拉伸载荷而变形的状况的示意图。另外，在图5A～图5C中，将板材12的弯曲部12a及板部12b从板材12的宽度方向进行了图示，表示了3个板部12b中的位于中间的板部12b的第1方向上的长度L。图5A表示在冲击吸收部件10的第1方向上开始输入拉伸载荷的状态。从该状态开始由冲击吸收部件10进行的碰撞能量的吸收。在图5A所示的状态下，板材12的两个弯曲部12a的外表面位于约束部件14之外。在图5A所示的状态下，3个板部12b中的位于中间的板部12b的长度L与约束部件14的长度大致相同。

图5B表示在冲击吸收部件10的第1方向上被输入拉伸载荷从而板材12变形的状态。在该状态下，如果图5A所示的板材12的两个弯曲部12a被伸展，则新形成的弯曲部12a’的外表面进入到约束部件14的内部。在图5B所示的状态下，3个板部12b中的位于中间的板部12b的长度L变得比约束部件14的长度短。

图5C表示在冲击吸收部件10的第1方向上被输入拉伸载荷从而板材12从图5B所示的状态进一步变形的状态。在该状态下，若图15B所示的板材12的两个弯曲部12a’被伸展，则新形成的弯曲部12a”的位置与图5B的弯曲部12a’相比进一步进入到约束部件14的内部。在图5C所示的状态下，3个板部12b中的位于中间的板部12b的长度L相比图5B进一步变短。

如以上这样，在图5A、图5B及图5C所示的过程中，冲击吸收部件10的板材12被拉伸，板材12通过折回而重叠的部位(3个板部12b中的位于中间的板部12b)的长度L减小。此时，两个弯曲部被伸展，新的弯曲部与原来的弯曲部相邻而形成，反复进行该操作，从而成为弯曲部的两个部位在板材12的第1方向上朝向约束部件14的内部相互移动。即，板材12的变形在第1方向上传播而变形扩展到板材12的全域，因此弯曲部的向面外方向(板材12的厚度方向)的变形被抑制。另外，在被输入冲击载荷之前的状态下，为了确保作为弯曲部的部位能够在第1方向上移动的距离，3个板部12b中的位于中间的板部12b的长度L的下限值优选的是大致为构成板材12的钢板的板厚。

这里，如上述那样，在约束部件14的内侧对置的两个约束面14a之间的距离D被设为多个板部12b的平均板厚t的3倍左右，在板材12的厚度方向上，板材12和约束部件14处于配合(嵌合))状态。通过该配合状态，在被施加了冲击载荷从而作为弯曲部的部位朝向约束部件14的内部在第1方向上移动的过程中，由约束部件14抑制了重叠的板材12在厚度方向(图5A～5C所示的箭头A4方向)上变形。因而，板材12不会以在厚度方向上扩展的方式变形，而是以两个作为弯曲部的部位朝向约束部件14的内部在第1方向上相互移动的方式发生变形。由此，可靠地吸收在冲击吸收部件10的第1方向上作用的拉伸载荷。

图6A及图6B是用来说明在没有设置约束部件14的情况下、冲击吸收部件10的第1方向上输入了拉伸载荷的情况下板材12变形的状况的示意图。图6A表示当在第1方向上输入了拉伸载荷F时发生的力矩，图6B表示对于板材12输入拉伸载荷F从而板材12变形的状况。

如图6A所示，如果在第1方向上被输入拉伸载荷F，则发生以点O为中心使重叠的板部12b如图中右旋地旋转的力矩M1。因此，如图6B所示，板部12b一边右旋地旋转一边变形。

如图6B所示，在没有设置约束部件14的情况下，板材12一边在厚度方向上扩展一边变形。因此，板材12向弯曲部12a的弯曲被伸展的方向变形。此时，图6B所示的板材12的区域R1几乎不变形，仅弯曲部12a被伸展而向打开的方向变形，因此由于区域R1不变形从而对于板材12输入了拉伸载荷的情况下的反作用力变小。由此，向弯曲部12a的弯曲被伸展的方向变形时的反作用力，相比在图5A、图5B及图5C所示的过程中作为弯曲部的两个部位朝向约束部件14的内部在第1方向上一边相互移动一边变形时的反作用力充分小。因此，在没有设置约束部件14的情况下，对于拉伸载荷的反作用力下降，碰撞能量的吸收变得不充分。另外，约束部件14具有能够抑制图6B所示变形的发生之程度的强度。

另一方面，图13A及图13B是更详细地表示在设置有约束部件14、且冲击吸收部件10的第1方向上被输入了拉伸载荷的情况下板材12变形的状况的示意图。图13A表示当在冲击吸收部件10的第1方向上被输入了拉伸载荷F时发生的力矩，图13B表示对于板材12输入拉伸载荷F而板材12变形的状况。

如图13A所示，如果在冲击吸收部件10的第1方向上被输入拉伸载荷F，则发生以点O为中心使重叠的板部12b如图中右旋地旋转的力矩M1。由此，板部12b如图中要右旋地旋转，但通过板部12b与约束部件14抵接，板部12b从约束部件14受到图15中所示的力f。由此，发生以点O为中心使板部12b如图中左旋地旋转的力矩M2。因而，与图6B不同，不发生板材12向厚度方向的变形，此外板部12b不会一边右旋地旋转一边变形。

如果板材12与约束部件14之间的余隙较大，则当在冲击吸收部件10的第1方向上被输入了拉伸载荷F时，在板材12与约束部件14抵接之前的期间，板部12b在余隙的范围内如图中右旋地旋转。板材12与约束部件14抵接之前的期间是与图6B相同的状态，当板材12与约束部件14抵接，板材12从约束部件14受到图13A中所示的力f，发生较大的反作用力。因而，在如本实施方式那样施加有冲击载荷时发生力矩的情况下，通过适当地管理板材12与约束部件14之间的余隙，吸收能量的下降被抑制。

如图13B所示，在冲击吸收部件10的板材12变形的过程中，在区域R2中图15A所示的弯曲部12a被伸展，在区域R3中与原来的弯曲部12a相邻地形成新的弯曲部12a’。这样，如果原来的弯曲部被伸展，则形成与原来的弯曲部相邻的新的弯曲部，该处理被反复进行，从而变形以弯曲部移动的方式传播。因而，不发生如图6B所示那样的板材12不变形的区域R1，而是被输入了冲击载荷时的反作用力增大，吸收能量变大。另外，本实施方式中，为了在被施加冲击载荷的情况下得到充分的吸收能量而使用了板材12，假设在使用棒材的情况下，则难以得到充分的吸收能量。

图7是表示在对冲击吸收部件10施加了拉伸载荷的情况下行程与反作用力的关系的特性图。另外，行程是在施加了拉伸载荷的情况下冲击吸收部件10延伸的量，设没有施加拉伸载荷的情况下的行程为0。在图7中，示出了表示有关本实施方式的冲击吸收部件10(发明例)的行程与反作用力的关系的特性C1(发明例)、以及表示有关比较例的冲击吸收部件的行程与反作用力的关系的特性C2。

另外，发明例以冷轧钢板且拉伸强度为1180MPa的钢板为材料，将钢板弯折，构成板部12b的平均板厚t＝1mm、板部12b的板宽为60mm的板材12。此外，比较例以冷轧钢板且拉伸强度为1180MPa的钢板为材料，板厚t＝1mm、板宽为60mm。此外，发明例的约束部件14的第1方向的长度为40mm。发明例的形状为与图2所示的冲击吸收部件10同样、具有两处弯曲部的N字型。此外，比较例的形状为无折回的简单的板的形状(无弯曲部)，在比较例中没有设置约束部件14。

如图7所示，在发明例的特性C1中，在行程超过60mm之前，作为弯曲部的两个部位一边朝向约束部件14的内部在第1方向上相互移动一边变形，从而持续地发生反作用力。另一方面，在比较例的特性C2中，在行程为5mm以下时反作用力急剧地上升之后，板材破裂，得不到希望的反作用力。另外，在发明例中，能够确保约束部件14的第1方向上的长度的2倍左右的行程，如果超过行程60mm则板材12邻近断裂，计算停止。

图8是关于在图7中说明的发明例和比较例分别表示单位体积的吸收能量的特性图。另外，吸收能量根据在行程上的反作用力的积分值而得到。如图8所示，在发明例中，在作为弯曲部的部位在第1方向上朝向约束部件14的内部在第1方向上相互移动而变形传播的过程中，碰撞能量被充分地吸收。换言之，在发明例中，由于板材12的变形以作为弯曲部的部位在第1方向上移动的方式进行传播，所以板材12的全域变形，单位体积的能量吸收量变大。另一方面，在比较例中，在小行程时反作用力急剧地上升之后，板材较早地破裂，没有得到希望的碰撞能量吸收能力。根据以上可知，通过发明例，能够以较少的占据空间吸收更多的碰撞能量。

如上述那样，约束部件14的约束面14a与板材12的外表面既可以密接，也可以设置有规定的余隙。此外，板部12b彼此既可以密接，也可以如后述那样在板部12b之间设置有规定的余隙。板材12和约束部件14的余隙越大，通过在图13A中说明的力矩M1，板部12b在约束部件14的内部旋转的量变大，图6B所示的板材12不变形的区域R1变大，所以被输入拉伸载荷时的反作用力下降。此外，板部12b彼此的余隙越大，图6B所示的板材12不变形的区域R1越大，所以被输入拉伸载荷时的反作用力下降。以下，对关于板材12与约束部件14之间的余隙以及板部12b的内表面彼此的余隙使用适当的数值范围进行模拟的结果进行说明。

首先，如图14所示，定义板材12的板厚t、余隙c、余隙c’、弯曲部12a的曲率半径r、长度l₀。图22是更详细地表示图14所示的板厚t、余隙c、余隙c’、曲率半径r、长度l₀的定义(测量方法)的图。在图22中，mp表示板厚测量部，板材12的板厚t被设为在这6处板厚测量部测量的板厚的平均值。

余隙c是在一方的弯曲部12a的附近板部12b与约束部件14的约束面14a最接近的部位的余隙c₁、和在另一方的弯曲部12a的附近板部12b与约束部件14的约束面14a最接近的部位的余隙c₂的平均值，相当于板材12与约束部件14之间的余隙。余隙c’是3个板部12b中的位于中间的板部12b与位于其两侧的两个板部12b各自之间的余隙c’₁、c’₂的平均值，相当于板部12b彼此的余隙。此外，曲率半径r是当设两个弯曲部12a的弯曲内侧的内接圆(在图中用虚线表示)的半径分别为r₁、r₂时，r＝(r₁+r₂+t)/2，曲率半径r相当于板厚中心线的曲率半径。此外，长度l₀是两个弯曲部12a的弯曲内侧的内接圆的中心间的第1方向上的距离，相当于3个板部12b中的位于中间的板部12b的长度。余隙c’₁的测量位置优选的是从图中左侧的弯曲部12a离开，且为在比表示长度l₀的1/2的位置的线l_c靠右侧、板部12b与约束面14a最接近的部位。同样，余隙c’₂的测量位置优选的是从图中右侧的弯曲部12a离开，且为在比表示长度l₀的1/2的位置的线l_c靠左侧、板部12b与约束面14a最接近的部位。板厚测量部mp为与测量余隙c、余隙c’的部位相同的部位。在本例的情况下，在与余隙c1、c2、c’1、c’2相同的测量部位mp测量板厚，设其平均值为板厚t(也称作板厚平均值)。另外，长度l₀是没有被施加冲击载荷的状态(初始状态)下的长度，例如为图5A所示的长度L(L＝l₀)。另外，关于板材12的板厚t、余隙c、余隙c’、弯曲部12a的曲率半径r、长度l₀，分别在冲击吸收部件10的宽度方向1/2的位置处从第1方向上将其切断时得到的截面中测量。此时，在约束部件14与板材12没有被结合的情况下，通过树脂固定冲击吸收部件10的整体。

首先，对板材12与约束部件14之间的余隙c的适当的数值范围进行说明。如在图13A中说明那样，如果在冲击吸收部件10的第1方向上被输入拉伸载荷F，则发生以点O为中心的力矩M1。由此，板部12b如图中要右旋地旋转，但通过板材12与约束部件14抵接，板材12从约束部件14受到图13A中所示的力f。如果板材12与约束部件14之间的余隙c是0，则在约束部件14中板部12b不会右旋地旋转。

另一方面，如果板材12与约束部件14之间的余隙c较大，则当在冲击吸收部件10的第1方向上被输入了拉伸载荷F时，板部12b在余隙c的范围内如图中右旋地旋转。接着，如果板材12抵接在约束部件14，则板材12从约束部件14受到图13A中所示的力f。在此情况下，在板材12与约束部件14抵接之前的期间，发生与图6B同样的变形，反作用力下降。

如果板材12与约束部件14之间的余隙c进一步变大，则当在冲击吸收部件10的第1方向上被输入了拉伸载荷F时，板部12b如图中右旋地进一步旋转，发生板材12不再与约束部件14抵接的情况。在此情况下，板材12不再受到图13A中所示的力f。图15是表示板材12与约束部件14之间的余隙c增大、板材12与约束部件14抵接的情况下的极限的示意图。使板材12与约束部件14之间的余隙c增大，定义发生图15所示的状态时、即成为板材12与约束部件14抵接的情况下的极限时的余隙c为临界余隙c^*。根据图15所示的几何学的关系，以下的式(1)成立。

与约束部件14的约束面14a之间的距离D＝l₀+2(r+t/2)…(1)

另一方面，根据图14，以下的式(2)成立。

D＝2c^*+3t+2(2r－t)…(2)

如果从式(1)和式(2)将D消除，对c^*求解，则能得到以下的式(3)。另外，在式(2)、式(3)中2r－t＝c’。

c^*＝l₀/2－r＝(l₀－c’－t)/2…(3)

为了使板材12受到图13A中所示的力f，优选的是使板材12与约束部件14之间的余隙c比临界余隙c^*小，即、使余隙c相对于临界余隙c^*的比率c/c^*小于1。本发明的发明人反复进行了专门研究，结果发现，在比率c/c^*小于1的区域中，被输入拉伸载荷时的冲击吸收部件10的吸收能量相应于比率c/c^*而变化，比率c/c^*越大则吸收能量减少。而且，发现存在使比率c/c^*增大时吸收能量急剧地减少的临界点。

图16是模拟对冲击吸收部件10输入了拉伸载荷时余隙c相对于临界余隙c^*的比率c/c^*与冲击吸收部件10的吸收能量的关系而得到的特性图。在图16中，横轴表示比率c/c^*，纵轴表示吸收能量。图16所示的特性C3是在使用1mm厚的冷轧钢板且拉伸强度为1180MPa的钢板作为构成板材12的钢板、使图14所示的l₀为10cm的情况下，模拟使比率c/c^*变化的情况下的吸收能量的变化而得到的。另外，以约束部件14为刚体的固定物而进行了模拟。

如图16所示，可知在比率c/c^*小于1的区域，余隙c越增加、即比率c/c^*越增加，吸收能量下降；但如果c/c^*超过0.3，则相对于比率c/c^*的增加而言吸收能量的减少率变大。换言之，可知越是减小余隙c，吸收能量越增加，但在比率c/c^*为0.3附近吸收能量饱和。此外，可知如果c/c^*超过0.6，则相对于比率c/c^*的增加而言吸收能量的减少率进一步变大。

图17是除了图16所示的特性C3以外，还计算了l₀为20cm的情况下的特性C4、以及设构成板材12的钢板的厚度为2mm的情况下的特性C5并标绘的特性图。另外，特性C4其l₀以外的条件与特性C3相同，特性C5其板厚以外的条件与特性C3相同。

如图17所示，可知在l₀为20cm的情况下的特性C4以及设构成板材12的钢板的厚度为2mm的情况下的特性C5中，如果c/c^*超过0.3则相对于比率c/c^*的增加而言吸收能量的减少率也变大。此外可知，在特性C4及特性C5中，如果c/c^*超过0.6则相对于比率c/c^*的增加而言吸收能量的减少率进一步变大。因而，为了增大吸收能量提高冲击吸收部件10的冲击吸收能力，优选的是使比率c/c^*的值为0.6以下，更优选的是使比率c/c^*的值为0.3以下。此外，为了使吸收能量最大限度变大，优选的是使余隙c为0而使板材12与约束部件14密接。

接着，对板部12b的内表面彼此的余隙c’的适当的数值范围进行说明。图18～图20是通过模拟计算在对冲击吸收部件10输入了拉伸载荷时、板部12b彼此的余隙c’相对于多个板部12b的平均板厚t的比率c’/t与吸收能量的关系得到的特性图。在图18～图20中，横轴表示比率c’/t，纵轴表示吸收能量。图18所示的特性C6是使用1mm厚的冷轧钢板且拉伸强度为1180MPa的钢板作为构成板材12的钢板的情况下，通过模拟求出了使板部12b彼此的余隙c’变化的情况下的吸收能量的变化而得到的。此外，图19所示的特性C7表示设构成板材12的钢板的板厚为2mm而进行模拟得到的结果，图20所示的特性C8表示设构成板材12的钢板的板厚为3mm而进行模拟得到的结果。在进行图19所示的特性C7及图20所示的特性C8的模拟中，板厚以外的条件设为与图18所示的特性C6的模拟相同。

如图18～图20所示，可知在任一板厚情况下，都是板部12b彼此的余隙c’越增加、即比率c’/t越增加则吸收能量下降，但如果c’/t超过0.2，则相对于比率c’/t的增加而言吸收能量的减少率变大。换言之，可知越是减小余隙c’则吸收能量越增加，但在比率c’/t为0.2附近，吸收能量饱和。因而，为了使吸收能量变大而提高冲击吸收部件10的冲击吸收能力，优选的是使比率c’/t的值为0.2以下。此外，为了使吸收能量最大限度变大，优选的是使余隙c’为0而使板部12b彼此密接。

另外，在板材12变形时发生弯曲塑性变形，对于板材12要求有能承受该变形的弯曲性。由于板部12b彼此的余隙c’优选为板厚t的20％以下，所以优选的是对于弯曲部的板厚中心线的曲率半径r而言r/t为0.6左右、对于弯曲部的弯曲内侧的曲率半径r而言r/t为0.1左右的弯曲性。

图21A及图21B是用来说明当c’/t的值超过0.2时相对于比率c’/t的增加而言吸收能量的减少率变大的理由的示意图。图21A表示对板材12输入拉伸载荷之前的状态，图21B表示对板材12输入拉伸载荷F而板材12变形的状况。另外，为了便于说明，在图21A及图21B中示例了c’/t比1大的情况。

如图21B所示，在冲击吸收部件10的板材12变形的过程中，在区域R2中，图21A所示的弯曲部12a被伸展，在区域R3中形成新的弯曲部12a’。此时，如果余隙c’相对于板厚t的比率c’/t超过0.2，则在与弯曲部12a被伸展的区域R2相离的区域R3中形成新的弯曲部12a’，在区域R2与区域R3之间出现没有形成弯曲部的区域R4。即，如果比率c’/t为0.2以下，则如在图13B中所说明，若原来的弯曲部12a被伸展，则与原来的弯曲部12a相邻地形成新的弯曲部12a’，该动作被反复进行从而在弯曲部移动的同时变形进行传播，如果比率c’/t超过0.2，则可以想到会在与原来的弯曲部12a相离的位置形成新的弯曲部12a’。由此，在原来的弯曲部12a与新的弯曲部12a’之间的区域R4中板材12不变形，所以吸收能量下降。

因而，为了抑制在与原来的弯曲部12a相离的位置形成新的弯曲部12a’，优选的是使比率c’/t为0.2以下，由此，能够抑制在被输入了冲击载荷的情况下吸收能量下降。

(变形例)

如上述那样，冲击吸收部件10的弯曲部12a的数量只要是1以上即可。图9是表示弯曲部12a的数量为1个的情况的示意图。在图9所示的例子中，当在第1方向上沿箭头的方向施加载荷，则弯曲部12a一边向右移动一边变形。更具体地讲，对于图9所示的结构而言，若板材12从连结在端部12d的部件20受到箭头A5方向的拉伸载荷，则从连结在端部12e的部件22受到箭头A6方向的力，作为弯曲部的部位以如图中向右移动的方式在第1方向上变形，板材12的变形进行传播。

另外，在图9中，由于在端部12e沿第1方向施加压缩力，所以如果在端部12e板材12中发生变形等，则施加了冲击载荷的情况下的吸收能量有可能不稳定。特别是，在构成板材12的钢板的板厚较薄的情况下、或端部12e的截面积较小的情况下等，有可能在端部12e板材12中发生变形等。此外，如果弯曲部12a的数量成为3以上，则在受到冲击载荷而板材12变形时，板材12的被重叠的部位有可能容易从约束部件14脱离。因而，弯曲部12a的数量优选的是为两个。

图10是表示使板材12拥有约束部件14的功能的例子的示意图。在图10所示的例子中，作为约束部件的另一例，在板材12的宽度方向上设有从第1方向观察时为日语“コ”字形的约束片12f。约束片12f通过使板材12在宽度方向上突出、且从第1方向观察时弯折为“コ”字形而形成。如图10所示，通过与板材12一体地设置约束片12f，构成冲击吸收部件10的零件件数被削减。

图11是表示在车辆用座椅100的铰链部以外还配置有冲击吸收部件10的例子的示意图。图11所示的车辆用座椅100其座椅座垫50的侧框架102被分割为上侧框架102a和下侧框架102b，上侧框架102a和下侧框架102b通过有关本实施方式的冲击吸收部件10而被连结。座椅座垫50的侧框架104(在图11中未图示)也与侧框架102同样地构成。根据这样的结构，通过将座椅座垫50的侧框架102、104分割，侧框架102、104被小型化，实现车辆用座椅100的进一步的轻量化。

在图11所示的结构中，在发生前方碰撞时座椅靠背60向车辆前方变形，车辆后方侧的冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸长，从而碰撞能量被吸收。此外，在发生后方碰撞时座椅靠背60向车辆后方变形，车辆前方侧的冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸长，从而碰撞能量被吸收。此外，在发生侧方碰撞时，车辆前方侧及车辆后方侧的冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸长，从而碰撞能量被吸收。

在上述的实施方式中，说明了对冲击吸收部件10施加拉伸载荷的情况，但在对冲击吸收部件10施加压缩载荷的情况下，通过作为弯曲部的部位一边在第1方向上移动一边变形，冲击吸收部件10的板材12在第1方向上收缩，冲击载荷也被吸收。

(应用于车辆用座椅以外的例子)

在上述的实施方式中，表示了将冲击吸收部件10应用于车辆用座椅100的例子。另一方面，冲击吸收部件10能够应用于车辆各种的部位。图12是表示车辆的车体框架200的立体图，是表示对于车辆的区域R11、区域R12、区域R13应用了有关本实施方式的冲击吸收部件10的例子的图。

在区域R11中，在中柱(Center pillar)210与下纵梁(side sill)220的结合部位处设置有冲击吸收部件10。在此情况下，冲击吸收部件10的一方的孔16被固定在中柱210，冲击吸收部件10的另一方的孔18被固定在下纵梁220侧。通过该结构，在发生侧方碰撞等时候，当中柱210向离开下纵梁220的方向变形，通过冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸长从而碰撞能量被吸收。

在区域R12中，冲击吸收部件10被应用于车辆的发动机支架(engine mount)。在此情况下，冲击吸收部件10的一方的孔16被固定在发动机(未图示)，另一方的孔18被固定在车体框架200。当车辆发生碰撞，由惯性力带来的较大的力被施加在发动机上，但通过冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸长，从而碰撞能量被吸收。

在区域R13中，冲击吸收部件10被应用于发动机罩(bonnet)的开闭部。在此情况下，冲击吸收部件10的一方的孔16被固定在车体框架200，另一方的孔18被固定在当发动机罩关闭时与发动机罩机械地卡合的闩锁部件。例如在车辆与行人碰撞的情况下，有行人的头部或身体碰到发动机罩、或在向下推发动机罩的方向上作用力的情况。在这样的情况下，在冲击吸收部件10上被施加拉伸载荷，冲击吸收部件10的板材12在第1方向上伸展，从而碰撞能量被吸收。因而，确保了行人的安全性。

如以上说明，根据本实施方式，在空间受制约的场所中也能够配置冲击吸收部件10，所以能够有效地吸收碰撞能量。

标号说明

10冲击吸收部件；12板材；12a、12a’、12a”弯曲部；12b板部；12c、12d、12e端部；12f约束片；14约束部件；16、18孔；20、22部件；50座椅座垫；60座椅靠背；70、80铰链部；72、82、84轴；100车辆用座椅；102、104、106、108侧框架；102a上侧框架；102b下侧框架；110、112、114、116、118连结部件；200车体框架；210中柱；220下纵梁。

Claims (6)

1.一种冲击吸收部件，

具备：

板材，具有弯曲部以及经由上述弯曲部而相连的多个板部；以及

约束部件，约束上述多个板部，

上述多个板部以在上述弯曲部在第1方向上被折回的状态而重叠，

上述约束部件将重叠的上述多个板部从第2方向的两侧约束，

上述第1方向是连结上述板材的两个端部中的一方的端部与相对于上述端部所在的板部相邻的上述弯曲部的方向，

上述第2方向是相对于上述第1方向正交的方向。

2.如权利要求1所述的冲击吸收部件，

上述约束部件是中空部件，

上述重叠的多个板部被配置在上述中空部件之中。

3.如权利要求1或2所述的冲击吸收部件，

上述板材具有两个上述弯曲部、以及经由两个上述弯曲部而相连的3个上述板部，

3个上述板部以在两个上述弯曲部在上述第1方向上交替地被折回的状态而重叠。

4.如权利要求3所述的冲击吸收部件，

上述第2方向是上述板材的厚度方向，

上述约束部件具有在上述第2方向上约束上述重叠的多个板部的两个约束面，

在上述第2方向上，在一方的上述弯曲部的附近上述板部与上述约束面最接近的部位的余隙和在另一方的上述弯曲部的附近上述板部与上述约束面最接近的部位的余隙的平均值即余隙c，满足以下的式(1)：

c/c^*≤0.3 …(1)，

当设3个上述板部中的在上述第2方向上位于中间的板部的上述第1方向上的长度为l₀，设在上述弯曲部中与上述弯曲部相连的上述板部的板厚中心线的曲率半径为r时，c^*＝l₀/2－r。

5.如权利要求3或4所述的冲击吸收部件，

上述第2方向是上述板材的厚度方向，

在上述重叠的多个板部中，当设上述第2方向上的上述重叠的多个板部的板厚平均值为t时，在上述第2方向上对置的上述板部的内表面彼此的余隙c’满足以下的式(2)：

c’/t≤0.2 …(2)。

6.如权利要求1～5中任一项所述的冲击吸收部件，

上述板材的两端部的一方与车辆用座椅的支承座椅靠背的铰链部连接，另一方与座椅座垫的侧框架连接。

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