【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に自動車のフロントサイドメンバーなどの軸方向に圧壊して衝撃を吸収する衝撃吸収部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動車業界では、燃費及び運動性能の向上策としての車体の軽量化とともに、衝突安全性能の向上も求められている。
自動車のフロントサイドメンバーなどの衝撃吸収部材は、自動車のフロントエンジンルームの左右に設けられており、衝突時の圧壊荷重を受けた際、軸方向に圧壊変形して衝撃エネルギーを吸収することにより、乗員の安全性を確保するものであり、蛇腹状に規則的に潰れることで効率の良いエネルギー吸収が行われることが知られている。
【０００３】
従来、このような衝撃吸収部材は、鋼板をプレス成形して溶接された構造が主流であった。図８で示すように、アウターフレーム８およびインナーフレーム９の製造時に、潰れビード１０をプレス成形した後、これら両部品をスポット溶接等で接合するものである。
しかしながら、前記衝撃吸収部材は溶接の位置による影響が大きく、規則的に変形もしない傾向があり、また製造工数が多いという問題点を有していた。
【０００４】
そこで、図９に示すようにアルミニウム合金製角管の断面における外周壁角部４の内側に押出軸方向に沿って肉盛りをする、或いは外周壁角部４の内側から当該角部近傍にわたる辺部の肉厚を厚くすることによって、外周壁角部の肉厚を外周壁辺部の肉厚よりも厚くした軸方向の圧縮特性に優れたフロントサイドメンバー用アルミニウム合金押出角管が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１によると、外周壁角部４の内側肉厚を外周壁辺部７の肉厚よりも厚くすることで、部材の重量をできるだけ低くおさえ、且つ衝突時の衝撃吸収部材の圧壊平均荷重を高めることができ、したがってエネルギー吸収効率を高めることができるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３４０３２９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、十分な大きさの変形空間を望めない形式の自動車では、特許文献１で提案された衝撃吸収部材より高性能な衝撃吸収部材が望まれている。そのためには、単位重量当たりのエネルギーの吸収量を増大させることが求められる。
即ち、図１０に示す衝撃吸収部材の軸方向に圧壊荷重を加えた際の荷重と変形量の関係図における蛇腹変形する際の平均荷重Ｐが大きい衝撃吸収部材である。
【０００８】
また、衝撃吸収部材を安定変形させるには、図１０における曲線の山と山の間の距離である座屈ピッチＬが短い衝撃吸収部材である。更に、成形加工が容易で、各種他部材との取り付けが容易であることも必要とされる。
【０００９】
本発明は、前記平均荷重Ｐが大きく、座屈ピッチＬが短く、そして成型加工や他の部材との取り付けが容易である衝撃吸収部材の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、角部と辺部とからなる四角形以上の多角形の形状である外周壁と、前記外周壁で囲まれる中空部を分割するように設けられた中柱とで構成する断面形状を有する衝撃吸収部材において、前記中空部に３以上の中柱の集まりによる交点部が少なくとも２以上設けられた断面形状であることを特徴とする衝撃吸収部材である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、少なくとも２以上の外周壁辺部を３以上に分割するように中柱が設けられている請求項１記載の衝撃吸収部材である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記衝撃吸収部材がアルミニウム合金押出材から成る請求項１または請求項２記載の衝撃吸収部材である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を、図１を用いて説明する。
図１は、本発明に係る衝撃吸収部材の一例の断面図である。
衝撃吸収部材２０は、外周壁１によって矩形断面を形成し、５本の中柱３が中空部２を４分割し、３本の中柱３からなる３重点の交点部５を２箇所備えている。また、外周壁角部４に挟まれた長辺側外周壁辺部７と中柱３が交わることで形成する交点部６が長辺側外周壁辺部７を３分割している。
【００１４】
このような構造により、衝撃エネルギーの大部分は、外周壁１を構成する外周壁角部４による吸収、並びに３本の中柱３の交わりによって作る交点部５及び中柱３が外周壁辺部７と交わって作る交点部６のような辺と辺が結合する箇所で吸収される。即ち、衝撃エネルギーの吸収は大部分が前記辺と辺が結合する箇所で行われ、外周壁辺部７及び中柱３のような辺部は、衝撃エネルギーをほとんど吸収しない。
【００１５】
従って、中空部２を分割するように中柱３を配置し、それらが互いに交わることで作られる交点部５を２箇所以上設けることで、中柱３が外周壁辺部７を３分割以上する交点部６を設けることもでき、平均荷重Ｐを飛躍的に増大させることができる。
【００１６】
次に、衝撃吸収部材の断面を多角形形状とするのは、四角形以上では周方向において、外周壁角部４と外周壁辺部７で強度差があるために蛇腹状の規則的な圧壊変形を生じやすく、良好な衝撃エネルギー吸収特性が得られるためである。
【００１７】
更に、部材を安定して圧壊変形させるには、中柱３を配置し、外周壁１を分割して座屈ピッチＬを小さくする。また、各辺の長さを均一、且つ短くすることによっても座屈ピッチＬを小さくできる。
従って、中柱３を配置する際には、外周壁角部４と結合するよりも、周壁辺部７と結合する方がよい。
なお、外周壁角部４、交点部５及び交点部６のような結合点は、外周壁辺部７及び中柱３のような辺部の板厚より肉厚にするのが望ましい。
外周壁辺部の板厚は、薄い方が軽量化を達成できるが、押出性や割れの発生を考慮すると板厚０．７ｍｍ以上が望ましい。
【００１８】
また、本発明による衝撃吸収部材は、アルミニウム合金押出材により形成することが望ましく、ＪＩＳ６０６３、６Ｎ０１、６０６１等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、並びにＪＩＳ７００３、７Ｎ０１等のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金を用いるのが良い。前記合金群は、押出性に優れ所定の断面形状を容易に作ることができ、更に押出後の熱処理で強度の向上がはかれる。
具体的には、前記合金群は、所定の形状に熱間押出し、次に焼入れ、時効硬化熱処理を施し、強度の向上をはかる。或いは熱間押出し後、空冷し（焼き入れの状態）、時効硬化熱処理して強度の向上をはかることもできる。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
ＪＩＳ６０６３アルミニウム合金を、図２〜図７の断面形状に熱間押出し後、時効硬化処理を施してＴ５調質とし、長さ３５０ｍｍに切断したものを供試材とした。
作製した供試材を用いて圧壊試験を行い、平均荷重Ｐと断面積Ｓの比（以下、Ｐ／Ｓと略す）と座屈ピッチＬについて評価を行い、その結果を表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．６に記す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１より、図２〜図４の断面形状を有する本発明例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の衝撃吸収部材は、図５〜図７の断面形状を有する比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．６の衝撃吸収部材と比べて、Ｐ／Ｓ高く、座屈ピッチＬは短くなっている。従って、衝撃エネルギー吸収効率と変形安定性に優れていることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る衝撃吸収部材は、衝突時における軸方向の衝撃エネルギーの吸収効率が高く、安定して圧壊変形を行うもので、更に容易に成形加工できる。また、本発明に係る衝撃吸収部材は、その断面形状が四角形や矩形などの単純形状であっても、衝撃エネルギーの吸収効率を高めることができて、各種他部材との取り付けも容易である。従って、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る衝撃吸収部材の一例の断面図である。
【図２】本発明例Ｎｏ．１の衝撃吸収部材の断面図である。
【図３】本発明例Ｎｏ．２の衝撃吸収部材の断面図である。
【図４】本発明例Ｎｏ．３の衝撃吸収部材の断面図である。
【図５】比較例Ｎｏ．４の衝撃吸収部材の断面図である。
【図６】比較例Ｎｏ．５の衝撃吸収部材の断面図である。
【図７】比較例Ｎｏ．６の衝撃吸収部材の断面図である。
【図８】従来の衝撃吸収部材を示す部分斜視図である。
【図９】特許文献１で提案されたアルミニウム合金押出角管の断面図である。
【図１０】衝撃吸収部材の圧壊試験における荷重と変形量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 外周壁
２ 中空部
３ 中柱
４ 外周壁角部
５ 交点部（中柱同士の交点部）
６ 交点部（中柱と外周壁辺部との交点部
７ 外周壁辺部
８ アウターフレーム
９ インナーフレーム
１０ 潰れビード
１１ スポット溶接部
２０ 衝撃吸収部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to an impact absorbing member that absorbs an impact by collapsing in an axial direction such as a front side member of an automobile.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the automobile industry has been required to improve the collision safety performance as well as the weight reduction of the vehicle body as a measure for improving the fuel consumption and the movement performance.
Shock absorbing members such as front side members of automobiles are provided on the left and right of the front engine room of the automobile, and when receiving a crushing load at the time of collision, by absorbing the impact energy by crushing and deforming in the axial direction, It is known that the safety of passengers is ensured, and efficient energy absorption is performed by regularly collapsing into a bellows shape.
[0003]
Conventionally, such an impact absorbing member has mainly been a structure in which a steel plate is press-formed and welded. As shown in FIG. 8, when the outer frame 8 and the inner frame 9 are manufactured, after the crushing bead 10 is press-molded, these two parts are joined by spot welding or the like.
However, the impact absorbing member has a problem that the influence of the welding position is large, there is a tendency not to be regularly deformed, and the number of manufacturing steps is large.
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 9, the inner wall of the square section made of aluminum alloy is laid on the inside of the corner 4 of the outer wall along the direction of the extrusion axis, or the side extending from the inside of the corner of the outer wall 4 to the vicinity of the corner. An aluminum alloy extruded square tube for front side members with excellent axial compression characteristics has been proposed in which the wall thickness of the outer peripheral wall is made thicker than the wall thickness of the peripheral wall side by increasing the wall thickness of the outer wall. (See Patent Document 1).
[0005]
According to Patent Document 1, by making the inner wall thickness of the outer peripheral wall corner 4 thicker than the outer wall side 7, the weight of the member can be kept as low as possible, and the crushing average load of the shock absorbing member at the time of collision Therefore, energy absorption efficiency can be increased.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3403290 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a type of automobile in which a sufficiently large deformation space cannot be expected, a higher performance shock absorbing member than the shock absorbing member proposed in Patent Document 1 is desired. For this purpose, it is required to increase the amount of energy absorbed per unit weight.
That is, the impact absorbing member has a large average load P when the bellows is deformed in the relationship diagram between the load and the deformation amount when the crushing load is applied in the axial direction of the impact absorbing member shown in FIG.
[0008]
Further, in order to stably deform the shock absorbing member, the shock absorbing member has a short buckling pitch L which is the distance between the crests of the curve in FIG. Furthermore, it is required that the molding process is easy and the attachment with various other members is easy.
[0009]
An object of the present invention is to provide an impact-absorbing member that has a large average load P, a short buckling pitch L, and that can be easily molded and attached to other members.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is constituted by an outer peripheral wall having a polygonal shape of a quadrangle or more made up of corners and sides, and a middle pillar provided so as to divide a hollow part surrounded by the outer peripheral wall. In the shock absorbing member having a cross-sectional shape, the shock absorbing member is characterized in that the hollow portion has a cross-sectional shape in which at least two or more intersections are formed by a group of three or more middle pillars.
[0011]
The invention according to claim 2 is the impact absorbing member according to claim 1, wherein the middle pillar is provided so as to divide at least two peripheral wall sides into three or more.
[0012]
The invention according to claim 3 is the impact absorbing member according to claim 1 or 2, wherein the impact absorbing member is made of an aluminum alloy extruded material.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of an impact absorbing member according to the present invention.
The shock absorbing member 20 has a rectangular cross section formed by the outer peripheral wall 1, the five middle pillars 3 divide the hollow part 2 into four parts, and two three-point intersections 5 consisting of the three middle pillars 3. Yes. Further, the intersection 6 formed by the intersection of the long side outer peripheral wall side 7 sandwiched between the outer peripheral wall corners 4 and the middle pillar 3 divides the long side outer peripheral wall side 7 into three parts.
[0014]
With such a structure, most of the impact energy is absorbed by the outer peripheral wall corner 4 constituting the outer peripheral wall 1, and the intersection part 5 and the intermediate pillar 3 formed by the intersection of the three middle pillars 3 are the outer peripheral wall side parts. 7 is absorbed at a place where the sides are joined together, such as the intersection 6 formed by crossing 7. That is, most of the impact energy is absorbed at the portion where the sides are joined to each other, and the side portions such as the outer peripheral wall side portion 7 and the middle pillar 3 hardly absorb the impact energy.
[0015]
Therefore, the middle column 3 is arranged so as to divide the hollow portion 2, and two or more intersections 5 are formed by crossing each other, so that the middle column 3 divides the outer peripheral wall side portion 7 into three or more. The intersection part 6 can also be provided, and the average load P can be increased dramatically.
[0016]
Next, the polygonal shape of the cross section of the impact-absorbing member is that, in the case of a quadrangle or more, in the circumferential direction, there is a difference in strength between the outer peripheral wall corner 4 and the outer peripheral wall side 7, and therefore the bellows-like regular crush deformation This is because a good impact energy absorption characteristic is obtained.
[0017]
Further, in order to stably crush and deform the member, the middle pillar 3 is disposed, the outer peripheral wall 1 is divided, and the buckling pitch L is reduced. Further, the buckling pitch L can be reduced by making the length of each side uniform and short.
Therefore, when the middle pillar 3 is arranged, it is better to couple with the peripheral wall side portion 7 than with the outer peripheral wall corner portion 4.
In addition, it is desirable that the connecting points such as the outer peripheral wall corner portion 4, the intersection portion 5, and the intersection portion 6 be thicker than the plate thickness of the side portions such as the outer peripheral wall side portion 7 and the middle pillar 3.
The plate thickness of the outer peripheral wall side portion can be reduced in weight, but considering the extrudability and the occurrence of cracks, a plate thickness of 0.7 mm or more is desirable.
[0018]
The impact absorbing member according to the present invention is preferably formed of an aluminum alloy extruded material, and includes an Al—Mg—Si alloy such as JIS6063, 6N01, and 6061, and an Al—Zn—Mg alloy such as JIS7003 and 7N01. It is good to use. The alloy group is excellent in extrudability, can easily make a predetermined cross-sectional shape, and further, the strength can be improved by heat treatment after extrusion.
Specifically, the alloy group is subjected to hot extrusion into a predetermined shape, and then subjected to quenching and age hardening heat treatment to improve the strength. Alternatively, the strength can be improved by hot extrusion, air cooling (quenched state), and age hardening heat treatment.
[0019]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
A JIS6063 aluminum alloy was hot-extruded into a cross-sectional shape as shown in FIGS. 2 to 7, subjected to age hardening treatment to be T5 tempered, and cut into a length of 350 mm as a test material.
A crushing test was performed using the prepared test material, and the ratio of the average load P to the cross-sectional area S (hereinafter abbreviated as P / S) and the buckling pitch L were evaluated. 1-No. Write to 6.
[0020]
[Table 1]
[0021]
From Table 1, No. of the example of this invention which has the cross-sectional shape of FIGS. 1-No. No. 3 of the comparative example having the cross-sectional shape of FIGS. 4-No. Compared with the shock absorbing member 6, the P / S is high and the buckling pitch L is short. Therefore, it can be seen that the impact energy absorption efficiency and the deformation stability are excellent.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the impact absorbing member according to the present invention has a high absorption efficiency of the impact energy in the axial direction at the time of collision, stably performs crushing deformation, and can be more easily molded. In addition, even if the cross-sectional shape of the impact absorbing member according to the present invention is a simple shape such as a quadrangle or a rectangle, the impact energy absorption efficiency can be increased, and attachment with various other members is easy. Therefore, there is an industrially remarkable effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of an impact absorbing member according to the present invention.
FIG. It is sectional drawing of the impact-absorbing member of 1.
FIG. It is sectional drawing of the impact-absorbing member of 2.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an impact absorbing member 3. FIG.
FIG. It is sectional drawing of the impact-absorbing member of 4.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the shock absorbing member 5. FIG.
FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the shock absorbing member 6.
FIG. 8 is a partial perspective view showing a conventional shock absorbing member.
9 is a cross-sectional view of an aluminum alloy extruded square tube proposed in Patent Document 1. FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a load and a deformation amount in a crush test of an impact absorbing member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer wall 2 Hollow part 3 Middle pillar 4 Outer wall corner 5 Intersection part (intersection part of middle pillars)
6 intersection part (intersection part of middle pillar and outer peripheral wall side part 7 outer peripheral wall side part 8 outer frame 9 inner frame 10 crushed bead 11 spot welded part 20 impact absorbing member
