JP2005297623A - Shock absorbing structure of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在されて変形することにより衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収構造体に関する。 The present invention relates to a shock absorbing structure for a vehicle that absorbs energy at the time of collision by being deformed by being interposed between a load input portion to which a collision load is input and a load transmission portion to which the collision load is transmitted.
従来から、自動車には種々の衝撃吸収構造体が採用されている。例えば、フロントサイドメンバの前端部とフロントバンパリインフォースメントとの間には、衝撃吸収構造体としてのクラッシュボックスが設定されることがある。 Conventionally, various shock absorbing structures have been adopted for automobiles. For example, a crash box as an impact absorbing structure may be set between the front end portion of the front side member and the front bumper reinforcement.
ここで、下記特許文献1には、繊維複合材料によって構成された筒状の中空体の内部中央にI型の補強材を配設した衝撃吸収構造体が開示されている。この衝撃吸収構造体は自身の長手方向が衝突時の荷重入力方向となるように配置され、衝突時には圧縮されて座屈変形することによってエネルギーを吸収するようになっている。
しかしながら、上記先行技術による場合、衝撃吸収構造体が圧縮座屈変形する際に壁面の面外変形を伴うが、圧縮座屈という現象は元来不安定な現象であるため、座屈開始時のピーク荷重と面外変形が進行する過程で発生する荷重との間に大きな差が生じ、高いエネルギー吸収吸収量を維持できないという問題がある。 However, in the case of the above prior art, when the shock absorbing structure undergoes compression buckling deformation, the wall surface undergoes out-of-plane deformation, but the phenomenon of compression buckling is an inherently unstable phenomenon. There is a problem that a large difference occurs between the peak load and the load generated in the course of the out-of-plane deformation, and a high energy absorption / absorption amount cannot be maintained.
前記問題を模式図を使って解り易く説明すると、今仮に、図9に示されるように、2本の筒状の衝撃吸収構造体100を並列的に配置したとする。なお、各衝撃吸収構造体100の基端部は、荷重伝達部材102に固定的に支持されているものとする。
The above problem will be described in an easy-to-understand manner using schematic diagrams. Assume that two cylindrical
この状態で、衝撃吸収構造体100の先端部に衝突体104が所定値以上の荷重Fで衝突したとすると、当該衝撃吸収構造体100は軸圧縮方向に衝突荷重Fを受け、蛇腹状に圧縮座屈変形していく。つまり、衝撃吸収構造体100の壁面には面外変形が生じ、かかる面外変形によって衝突時のエネルギーが吸収される。
In this state, if the collision body 104 collides with the tip of the
図10は、この場合のエネルギー吸収特性(F‐S特性)をグラフ化したものである。図10に示された破線グラフPが理想波形である。これに対し、実際のエネルギー吸収特性は実線グラフQのようになる。すなわち、衝突開始時から荷重が急激に立ち上がり、ピーク荷重aを迎える。このa点は圧縮座屈変形の開始時点でもあり、それ以降は急激に荷重が下がり、ジグザグに推移していく。このジグザグに推移していく部分が衝撃吸収構造体100が面外変形を起こしているときである。エネルギー吸収量はグラフと横軸とで囲まれた面積で表されるから、この衝撃吸収構造体100の場合、衝突時のエネルギー吸収量が理想波形(破線グラフP)の場合に比べて少ないと言える。
FIG. 10 is a graph showing the energy absorption characteristics (FS characteristics) in this case. A broken line graph P shown in FIG. 10 is an ideal waveform. On the other hand, the actual energy absorption characteristic is as shown by a solid line graph Q. That is, the load suddenly rises from the beginning of the collision and reaches the peak load a. This point a is also the starting point of the compression buckling deformation, and thereafter, the load is suddenly lowered and changes in a zigzag manner. This zigzag portion is when the
このように単純に筒状の衝撃吸収構造体を用いると衝突時のエネルギー吸収量が少なくなる。このため、従来の先行技術等では、衝撃吸収構造体の内部に複雑なリブを設定する等の対策を講じて、エネルギー吸収量の不足分を補っていた。しかしながら、複雑なリブは鋼材のプレス成形によっては設定することができないため、他の方法、例えば、アルミニウム合金材を用いた押出し成形等の手法を使わざるを得ず、材料の制約を受けると共にコストアップを招く。また、最近では、アルミニウム合金材以外にも、前述した特許文献1にみられるようにFRP等の繊維複合材を用いることも検討されているが、鋼板のプレス成形に比べれば高価であり、又リブ形状が複雑であれば高い生産性は望めない。
If a cylindrical shock absorbing structure is simply used in this way, the amount of energy absorbed during a collision is reduced. For this reason, in the conventional prior art etc., measures such as setting a complicated rib inside the shock absorbing structure have been taken to compensate for the shortage of energy absorption. However, complicated ribs cannot be set by pressing steel, so other methods, such as extrusion using aluminum alloy materials, must be used, which is subject to material limitations and costs. Invite up. Recently, in addition to the aluminum alloy material, it has been studied to use a fiber composite material such as FRP as seen in
上述したことを総括すると、単純な筒状体を基本構造体として其処にリブを設けるといった従来の衝撃吸収構造体から脱却した新たな着想が求められている。 Summarizing the above, there is a need for a new idea that departs from the conventional shock absorbing structure such that a simple cylindrical body is used as a basic structure and ribs are provided there.
本発明は上記事実を考慮し、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性(即ち、荷重入力方向への変形が進んでも依然としてエネルギー吸収量が高い特性)を得ることができる車両の衝撃吸収構造体を得ることが目的である。 The present invention takes the above-mentioned facts into consideration, and the impact of a vehicle that can obtain a desired energy absorption characteristic at the time of a collision with a low-cost structure (that is, a characteristic in which the amount of energy absorption is still high even when deformation in the load input direction proceeds). The purpose is to obtain an absorbent structure.
請求項1記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、衝突荷重が入力される荷重入力部と衝突荷重が伝達される荷重伝達部との間に介在されて変形することにより衝突時のエネルギーを吸収する車両の衝撃吸収構造体であって、中空の略円錐台形状に形成された衝撃吸収要素を軸方向に複数個重ね合わせて積層構造とし、小径側を荷重入力部側へ向け大径側を荷重伝達部側へ向けて配置した、ことを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a shock absorbing structure for a vehicle which is interposed between a load input portion to which a collision load is input and a load transmission portion to which the collision load is transmitted, and is deformed by being deformed. A shock absorbing structure for a vehicle that absorbs energy, and a plurality of shock absorbing elements formed in a hollow, substantially frustoconical shape are stacked in the axial direction to form a laminated structure, with the small diameter side facing the load input section side. It is characterized in that the radial side is arranged toward the load transmission part side.
請求項2記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1記載の発明において、隣り合う前記衝撃吸収要素同士は、接着剤によって接合されている、ことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the shock absorbing structure for a vehicle according to the first aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the adjacent shock absorbing elements are joined together by an adhesive.
請求項3記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記衝撃吸収要素は、周壁部の板厚が小径側から大径側まで均一に設定されており、かつ周壁部の壁面が平滑面とされている、ことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the vehicle impact absorbing structure according to the first or second aspect, wherein the shock absorbing element has a uniform thickness from the small diameter side to the large diameter side. It is set and the wall surface of a surrounding wall part is made into the smooth surface, It is characterized by the above-mentioned.
請求項4記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記衝撃吸収要素の周壁部には、周方向への所定値以上の引張力が作用することにより伸長する凹凸部が形成されている、ことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle impact absorbing structure according to the first or second aspect, wherein the peripheral wall portion of the shock absorbing element has a tensile force of a predetermined value or more in the circumferential direction. It is characterized in that a concavo-convex portion that extends by acting is formed.
請求項5記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記衝撃吸収要素は、周壁部の大径側の板厚の方が小径側の板厚よりも薄く設定されている、ことを特徴としている。 A shock absorbing structure for a vehicle according to a fifth aspect of the present invention is the shock absorbing structure according to the first or second aspect, wherein the shock absorbing element has a plate thickness on the large diameter side of the peripheral wall portion on the smaller diameter side. It is characterized by being set thinner than the plate thickness.
請求項1記載の本発明によれば、衝突時になると、衝突荷重は荷重入力部に入力される。入力された衝突荷重は、衝撃吸収構造体を介して荷重伝達部へ伝達される。この際、衝撃吸収構造体が軸方向に圧縮されて変形することにより、所定のエネルギー吸収がなされる。 According to the first aspect of the present invention, when a collision occurs, the collision load is input to the load input unit. The input collision load is transmitted to the load transmission unit via the shock absorbing structure. At this time, the shock absorbing structure is compressed and deformed in the axial direction, whereby predetermined energy absorption is performed.
ここで、本発明では、中空の略円錐台形状に形成された衝撃吸収要素を軸方向に複数個重ね合わせて積層構造とすることにより衝撃吸収構造体を構成し、小径側を荷重入力部側へ向け大径側を荷重伝達部側へ向けて配置したので、荷重入力部を介して衝撃吸収構造体の小径側に圧縮荷重が作用すると(即ち、衝突の負荷がかかると)、個々の衝撃吸収要素の大径側には周方向への引張荷重が作用する。このため、衝撃吸収要素の大径側には引張応力による面内塑性変形が生じ、この面内塑性変形の連なりによって衝突時のエネルギーが吸収される。従って、従来の壁面の面外座屈変形という不安定現象を利用したエネルギー吸収構造に比べて、エネルギー吸収過程における変形荷重が高めに安定する。 Here, in the present invention, a shock absorbing structure is formed by stacking a plurality of shock absorbing elements formed in a hollow substantially truncated cone shape in the axial direction to form a laminated structure, and the smaller diameter side is the load input portion side. Since the large-diameter side is arranged toward the load transmitting portion side, when a compressive load is applied to the small-diameter side of the shock absorbing structure via the load input portion (that is, when a collision load is applied), each impact A tensile load in the circumferential direction acts on the large diameter side of the absorbent element. For this reason, in-plane plastic deformation due to tensile stress occurs on the large diameter side of the shock absorbing element, and the energy at the time of collision is absorbed by a series of this in-plane plastic deformation. Therefore, the deformation load in the energy absorption process is stabilized to be higher than that of the conventional energy absorption structure using the instability phenomenon called out-of-plane buckling deformation of the wall surface.
しかも、本発明によれば、個々の衝撃吸収要素の形状を中空の略円錐台形状としたので、例えば、鋼板をプレス成形することによって製作することができる。このため、例えば、アルミニウム合金材を押出し成形して衝撃吸収要素を製作する場合に比べてコストを削減することができる。 In addition, according to the present invention, since the shape of each shock absorbing element is a hollow substantially truncated cone shape, for example, it can be manufactured by press forming a steel plate. For this reason, for example, cost can be reduced compared with the case where an aluminum alloy material is extruded and an impact-absorbing element is manufactured.
請求項2記載の本発明によれば、隣り合う衝撃吸収要素同士を接着剤によって接合したので、接着剤の分離荷重をエネルギー吸収効果を高めるために利用することができる。特に、本発明では、衝撃吸収要素を中空の略円錐台形状としたので、接着剤の接着面に作用する分離荷重がせん断荷重となる。よって、エネルギー吸収効果が高くなる。 According to the second aspect of the present invention, since the adjacent shock absorbing elements are joined together by the adhesive, the separation load of the adhesive can be used to enhance the energy absorption effect. In particular, in the present invention, since the shock absorbing element has a hollow substantially truncated cone shape, the separation load acting on the adhesive surface of the adhesive is the shear load. Therefore, the energy absorption effect is increased.
つまり、接着剤の接着層の破壊荷重は、せん断荷重によるものなのか、剥離荷重によるものなのかによって大きく異なるが、従来のように面外座屈変形を利用した衝撃吸収構造体であれば、変形の進行に伴って接着層には剥離荷重がより多く作用するため、あまり高いエネルギー吸収効果を期待することができない。しかし、本発明のように、衝撃吸収要素を中空の略円錐台形状とすれば、接着剤の接着面にせん断荷重がより多く作用するため、変形の進行に伴って接着剤の接着層の破断荷重も高くなる。 In other words, the fracture load of the adhesive layer of the adhesive varies greatly depending on whether it is due to shear load or due to peeling load, but if it is a shock absorbing structure using out-of-plane buckling deformation as in the past, As the deformation progresses, more peeling load acts on the adhesive layer, so that a very high energy absorption effect cannot be expected. However, if the shock absorbing element has a hollow substantially truncated cone shape as in the present invention, more shear load acts on the adhesive surface of the adhesive, and therefore the adhesive adhesive layer breaks as the deformation progresses. The load increases.
請求項3記載の本発明によれば、衝撃吸収要素の周壁部の板厚を小径側から大径側まで均一に設定し、かつ周壁部の壁面を平滑面としたので、隣り合う衝撃吸収要素間の隙間を均一にすることができる。従って、例えば、接着剤によって隣り合う衝撃吸収要素同士を接合する場合には、接着層の厚さが均一になると共に接着剤の塗布作業も容易になる。 According to the third aspect of the present invention, since the plate thickness of the peripheral wall portion of the shock absorbing element is set uniformly from the small diameter side to the large diameter side, and the wall surface of the peripheral wall portion is a smooth surface, adjacent shock absorbing elements The gap between them can be made uniform. Therefore, for example, when adjoining impact absorbing elements are bonded together with an adhesive, the thickness of the adhesive layer becomes uniform and the application of the adhesive becomes easy.
請求項4記載の本発明によれば、衝撃吸収要素の周壁部に周方向への所定値以上の引張力が作用することにより伸長する凹凸部を形成したので、当該凹凸部を設けた部分は「伸長」という塑性変形が可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the concavo-convex portion is formed on the peripheral wall portion of the shock absorbing element by applying a tensile force of a predetermined value or more in the circumferential direction, the portion provided with the concavo-convex portion Plastic deformation called “elongation” becomes possible.
請求項5記載の本発明によれば、衝撃吸収要素の周壁部の大径側の板厚の方を小径側の板厚よりも薄く設定したので、小径側での圧縮座屈を起こり難くしかつ大径側での周方向の引張応力による塑性変形を円滑に促進させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the plate thickness on the large diameter side of the peripheral wall portion of the shock absorbing element is set to be thinner than the plate thickness on the small diameter side, so that compression buckling on the small diameter side hardly occurs. In addition, plastic deformation due to circumferential tensile stress on the large diameter side can be smoothly promoted.
以上説明したように、請求項1記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、中空の略円錐形状に形成された衝撃吸収要素を軸方向に複数個重ね合わせて積層構造とし、小径側を荷重入力部側へ向け大径側を荷重伝達部側へ向けて配置したので、引張応力による面内塑性変形によって衝突時のエネルギーを吸収することができ、その結果、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性(即ち、荷重入力方向への変形が進んでも依然としてエネルギー吸収量が高い特性)を得ることができるという優れた効果を有する。 As described above, the shock absorbing structure for a vehicle according to the first aspect of the present invention has a laminated structure in which a plurality of impact absorbing elements formed in a hollow, substantially conical shape are stacked in the axial direction to form a laminated structure. Is arranged with the large-diameter side facing the load input side and the large-diameter side facing the load-transmitting side, so it is possible to absorb the energy at the time of collision by in-plane plastic deformation due to tensile stress, resulting in collision with a low-cost structure. At the same time, it has an excellent effect that the intended energy absorption characteristic (that is, the characteristic that the amount of energy absorption is still high even when the deformation in the load input direction progresses) can be obtained.
請求項2記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1記載の発明において、隣り合う衝撃吸収要素同士を接着剤によって接合したので、接着剤の分離荷重をエネルギー吸収効果を高めるために利用することができ、その結果、エネルギー吸収性能を向上させることができるという優れた効果を有する。 The impact absorbing structure for a vehicle according to the second aspect of the present invention is the invention according to the first aspect, in which the adjacent shock absorbing elements are joined together by an adhesive, so that the energy separation effect of the adhesive is increased. Therefore, as a result, the energy absorption performance can be improved.
請求項3記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、衝撃吸収要素の周壁部の板厚を小径側から大径側まで均一に設定し、かつ周壁部の壁面を平滑面としたので、接着剤による接合を採用する場合には接着層の厚さの均一化及び接着剤の塗布作業の容易化を図ることができ、その結果、安定した衝撃吸収性能の確保及び衝撃吸収構造体の製造効率の向上を図ることができるという優れた効果を有する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the vehicle impact absorbing structure according to the first or second aspect of the present invention, wherein the thickness of the peripheral wall portion of the shock absorbing element is set uniformly from the small diameter side to the large diameter side. In addition, since the wall surface of the peripheral wall portion is a smooth surface, the thickness of the adhesive layer can be made uniform and the operation of applying the adhesive can be facilitated when bonding with an adhesive is employed. It has the outstanding effect that the improvement of the manufacturing efficiency of the impact-absorbing performance secured and the impact-absorbing structure can be aimed at.
請求項4記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、衝撃吸収要素の周壁部に周方向への所定値以上の引張力が作用することにより伸長する凹凸部を形成したので、「伸長」という塑性変形が可能となり、その結果、エネルギー吸収特性の調整範囲を拡大することができると共に、基本的には変形荷重が小さく変形ストロークが大きくなるようなエネルギー吸収特性が得られるという優れた効果を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle impact absorbing structure according to the first or second aspect, wherein a tensile force of a predetermined value or more in the circumferential direction acts on the peripheral wall portion of the shock absorbing element. As a result of forming the concavo-convex portion that extends, the plastic deformation called “elongation” becomes possible. As a result, the adjustment range of the energy absorption characteristic can be expanded, and the deformation load is basically small and the deformation stroke is large. Such an energy absorption characteristic can be obtained.
請求項5記載の本発明に係る車両の衝撃吸収構造体は、請求項1又は請求項2記載の発明において、衝撃吸収要素の周壁部の大径側の板厚の方を小径側の板厚よりも薄く設定したので、小径側での圧縮座屈を起こり難くしかつ大径側での周方向の引張応力による塑性変形を円滑に促進させることができ、その結果、塑性変形の進行に伴う荷重変動の少ない安定したエネルギー吸収特性を得ることができるという優れた効果を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a shock absorbing structure for a vehicle according to the first or second aspect of the present invention. Since it is set thinner than that, compression buckling is less likely to occur on the small diameter side, and plastic deformation due to the tensile stress in the circumferential direction on the large diameter side can be promoted smoothly. It has an excellent effect that a stable energy absorption characteristic with little load fluctuation can be obtained.
〔第1実施形態〕
以下、図1〜図4を用いて、本発明に係る車両の衝撃吸収構造体の第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a shock absorbing structure for a vehicle according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図2には、本実施形態に係る衝撃吸収構造体10がクラッシュボックスとして採用された車体前部の概略平面図が示されている。この図に示されるように、車体の前端部には、平面視で略コ字状に形成された荷重入力部としての長尺状のフロントバンパリインフォースメント12が車両幅方向を長手方向して配置されている。このフロントバンパリインフォースメント12は高強度部材であり、その前面側に図示しないフロントバンパカバーが取り付けられている。
FIG. 2 is a schematic plan view of the front portion of the vehicle body in which the
一方、前輪14が配置されるフロントホイールハウス16の内側には、長尺状に形成された荷重伝達部としての高強度のフロントサイドメンバ18が車両前後方向を長手方向として配置されている。フロントサイドメンバ18の後端部は、フロントクロスメンバ20の前面に結合されている。また、フロントサイドメンバ18の前端部は、フロントバンパリインフォースメント12に対して所定距離だけ車両後方側へ離間した位置(オフセットした位置)に配置されている。そして、フロントサイドメンバ18の前端部とフロントバンパリインフォースメント12の後端面との間に、本実施形態に係る衝撃吸収構造体10が介在されている。なお、衝撃吸収構造体10は、フロントサイドメンバ18に対して連続的に配置されている。
On the other hand, inside the
図1(B)には上記衝撃吸収構造体10の全体構成が軸線を中心とした半断面図で示されており、又図1(A)には当該衝撃吸収構造体10を構成する衝撃吸収要素22の単体構成が斜視図で示されている。
FIG. 1B shows the overall structure of the
これらの図に示されるように、衝撃吸収要素22は、鋼板をプレス成形することにより、中空の薄肉円錐台形状に形成されている。また、衝撃吸収要素22の周壁部22Aの内周面及び外周面は、その周方向に平滑な面とされている。さらに、衝撃吸収構造体10の周壁部22Aの傾斜角度θ(図3参照)は、エネルギー吸収特性との関係で所定角度に設定されている。また、衝撃吸収構造体10の周壁部22Aの板厚t(図4参照)は、小径部22A1から大径部(スカート部)22A2に至るまで均一に設定されている。
As shown in these drawings, the
上記構成の衝撃吸収要素22をその軸方向に複数個重ね合わされて積層し、隣り合う衝撃吸収要素22の周壁部22A同士を接着剤24で接着することにより、本実施形態に係る衝撃吸収構造体10が構成されている。
A plurality of
なお、上記衝撃吸収構造体10をクラッシュボックスとして設置する際には、小径部22A1をフロントリインフォースメント12側へ向けると共に、大径部22A2をフロントサイドメンバ18側へ向けて設置される。また、衝撃吸収構造体10の軸方向の一方の端部(即ち、クラッシュボックスとしての組付状態において車両後方側に位置する衝撃吸収要素22側)には、略円板形状に形成された保持具26が装着されている。保持具26は、円板形状に形成されかつクラッシュボックスとしての使用時にフロントサイドメンバ18の前端部にボルト及びナット等の図示しない固定手段によって固定される底部26Aと、この底部26Aの周縁部に90度間隔で立設されかつ衝撃吸収構造体10の軸線に対して平行に延出された複数の突起部26Bと、によって構成されている。
When the
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
前面衝突すると、その際の衝突荷重はフロントバンパリインフォースメント12に入力される。入力された衝突荷重は、衝撃吸収構造体10を介してフロントサイドメンバ18へ伝達される。この際、衝撃吸収構造体10が軸方向に圧縮されて塑性変形することにより、所定のエネルギー吸収がなされる。
When a frontal collision occurs, the collision load at that time is input to the
ここで、本実施形態では、中空の円錐台形状に形成された衝撃吸収要素22を軸方向に複数個重ね合わせて積層構造とすることにより衝撃吸収構造体10を構成し、小径部22A1側をフロントバンパリインフォース12側へ向けて配置し、大径部22A2側をフロントサイドメンバ18側へ向けて配置したので、フロントバンパリインフォース12を介して衝撃吸収構造体10の小径部22A1側に圧縮荷重F(図1(B)、図3参照)が入力されると(即ち、衝突の負荷がかかると)、個々の衝撃吸収要素22の大径部22A2側には周方向への引張荷重T(図3参照)が作用する。このため、衝撃吸収要素22の大径部22A2側には引張応力による面内塑性変形が生じ、この面内塑性変形の軸方向への連なり(連続)によって前面衝突時のエネルギーが吸収される。従って、従来の壁面の面外座屈変形という不安定現象を利用したエネルギー吸収構造に比べて、エネルギー吸収過程における変形荷重が高めに安定する。なお、複数個の衝撃吸収要素22を積層させて個々の衝撃吸収要素22にそれぞれ面内塑性変形させていることも、エネルギー吸収量の増加に寄与している。
Here, in the present embodiment, the
しかも、本実施形態によれば、個々の衝撃吸収要素22の形状を中空の円錐台形状という極めてシンプルな形状とした(換言すれば、従来のように複雑なリブを伴う形状にはしなかった)ので、鋼板をプレス成形することによって容易に衝撃吸収要素22を製作することができる。このため、例えば、アルミニウム合金材を押出し成形して衝撃吸収要素を製作する場合に比べてコストを削減することができる。
Moreover, according to the present embodiment, the shape of each
その結果、本実施形態に係る衝撃吸収構造体10によれば、低コストな構造で衝突時に狙い通りのエネルギー吸収特性(即ち、図10の破線グラフ(理想波形)Pで示されるように、荷重入力方向への変形が進んでも依然としてエネルギー吸収量が高い特性)を得ることができる。
As a result, according to the
また、本実施形態では、隣り合う衝撃吸収要素22の周壁部22A同士を接着剤24によって接合したので、接着剤24の分離荷重をエネルギー吸収効果を高めるために利用することができる。特に、本実施形態では、衝撃吸収要素22を中空の円錐台形状としたので、接着剤24の接着面に作用する分離荷重がせん断荷重S(図4参照)となる。よって、エネルギー吸収効果が高くなる。
Moreover, in this embodiment, since the surrounding
つまり、接着剤24の接着層の破壊荷重は、せん断荷重によるものなのか、剥離荷重によるものなのかによって大きく異なるが、従来のように面外座屈変形を利用した衝撃吸収構造体であれば、変形の進行に伴って接着層には剥離荷重がより多く作用するため、あまり高いエネルギー吸収効果を期待することができない。しかし、本実施形態のように、衝撃吸収要素22を中空の円錐台形状とすれば、接着剤24の接着面にせん断荷重Sがより多く作用するため、変形の進行に伴って接着剤24の接着層の破断荷重も高くなる。その結果、本実施形態によれば、エネルギー吸収性能を向上させることができる。
In other words, the breaking load of the adhesive layer of the adhesive 24 varies greatly depending on whether it is due to a shear load or a peeling load, but if it is a shock absorbing structure using out-of-plane buckling deformation as in the past, As the deformation progresses, more peeling load acts on the adhesive layer, so that a very high energy absorption effect cannot be expected. However, if the
さらに、本実施形態では、衝撃吸収要素22の周壁部22Aの板厚tを小径部22A1側から大径部22A2側まで均一に設定し、かつ周壁部22Aの壁面を平滑面としたので、隣り合う衝撃吸収要素22間の隙間28(図4参照)を均一にすることができる。従って、例えば、接着剤24によって隣り合う衝撃吸収要素22同士を接合する場合には、接着層の厚さが均一になる。その結果、本実施形態によれば、安定した衝撃吸収性能を確保することができる。加えて、接着剤24の塗布作業も容易になるため、衝撃吸収構造体10の製造効率を向上させることができる。
Further, in this embodiment, the plate thickness t of the
また、本実施形態によれば、衝撃吸収要素22を中空の円錐台形状としたので、周壁部22Aの傾斜角度θを変更することにより、エネルギー吸収特性を容易に調整することができる。つまり、周壁部22Aの傾斜角度θは大径部22A2の周方向への引張荷重Tによる面内塑性変形の生じ易さに影響するため、かかる傾斜角度θを変更することによって衝撃吸収構造体10のエネルギー吸収特性を容易に調整することができる。加えて、衝撃吸収要素22の使用個数を変更することによっても、エネルギー吸収特性を容易に調整することができる。さらに、衝撃吸収要素22の周壁部22Aの板厚tを変更することによっても、エネルギー吸収特性を容易に調整することができる。このように本実施形態によれば、衝撃吸収要素22ひいては衝撃吸収構造体10のエネルギー吸収特性を種々の観点から容易に調整することができるというメリットがある。
Further, according to the present embodiment, since the
〔第2実施形態〕
次に、図5〜図7を用いて、本発明に係る車両の衝撃吸収構造体の第2実施形態について説明する。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the vehicle impact absorbing structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same component as 1st Embodiment mentioned above, the same number is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図5(A)、(B)に示されるように、この第2実施形態では、衝撃吸収構造体30を構成する衝撃吸収要素32の周壁部32Aを、凹凸部としての山部34と谷部36が周方向に交互に配列された波型形状とした点に特徴がある。
As shown in FIGS. 5A and 5B, in the second embodiment, the
上記構成によれば、衝撃吸収構造体30の周壁部32Aの小径部32A1側から軸方向に衝突荷重が入力されると、大径部32A2側には周方向に引張荷重Tが作用する。この引張荷重Tが所定値以上に達すると、隣り合う山部34同士が互いに離間する方向へ伸長される。その結果、本実施形態によれば、エネルギー吸収特性の調整範囲を拡大することができると共に、基本的には変形荷重が小さく変形ストロークが大きくなるようなエネルギー吸収特性が得られる。
According to the above configuration, when a collision load is input in the axial direction from the small diameter portion 32A1 side of the
補足すると、この実施形態の場合、周壁部32Aが周方向に伸長されるため、板材の曲げ変形を利用していることになるが、従来の面外座屈と異なって、変形の進行に伴う荷重変動は少なく、安定したエネルギー吸収特性となる。
Supplementally, in the case of this embodiment, since the
なお、上記の衝撃吸収要素32の積層の仕方には、大別して二種類がある。図6(A)、(B)に示される積層パターンは、軸方向に隣り合う衝撃吸収要素32の山部34同士及び谷部36同士が重なる積層パターンである。この場合、衝撃吸収要素32の積層ピッチW1は短くなる。
In addition, there are roughly two types of methods for stacking the
一方、図7(A)、(B)に示される積層パターンは、軸方向に隣り合う衝撃吸収要素32の山部34と谷部36とが重なる積層パターンである。この場合、衝撃吸収要素32の積層ピッチW2は長くなる。
On the other hand, the laminated pattern shown in FIGS. 7A and 7B is a laminated pattern in which the
〔第3実施形態〕
次に、図8を用いて、本発明に係る車両の衝撃吸収構造体の第3実施形態について説明する。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the vehicle impact absorbing structure according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same component as 1st Embodiment mentioned above, the same number is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図8(A)、(B)に示されるように、この第3実施形態では、衝撃吸収構造体40を構成する衝撃吸収要素42の周壁部42Aの板厚を小径部42A1から大径部42A2に向かうにつれて徐々に薄くした点に特徴がある。なお、この衝撃吸収要素42は、不等厚の鋼板をプレス成形することによって製作されている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, in the third embodiment, the thickness of the
上記構成の衝撃吸収要素42を複数個積層させて構成された衝撃吸収構造体40によれば、大径部42A2の板厚を薄くすることによって、周方向の引張応力による面内塑性変形が生じ易くなる。また、仮に小径部42A1側の板厚が特に薄い場合には、荷重入力時に小径部42A1側で圧縮座屈傾向が現れ易くなることが予想される。かかる圧縮座屈が生じると、衝撃吸収構造体40の変形が進行する際に荷重変動が生じる原因となると共に、大径部42A2側での塑性変形が阻害されることも考えられる。しかし、本実施形態のように小径部42A1から大径部42A2へ向かうにつれて徐々に板厚を薄くすれば、このような不具合を未然に防ぐことができる。
According to the
つまり、本実施形態の衝撃吸収構造体40によれば、小径部42A1側での圧縮座屈を起こり難くしかつ大径部42A2側での周方向の引張応力による塑性変形を円滑に促進させることができる。その結果、本実施形態によれば、塑性変形の進行に伴う荷重変動の少ない安定したエネルギー吸収特性を得ることができる。
That is, according to the
〔実施形態の補足説明〕
なお、上述した各実施形態では、鋼板のプレス成形によって衝撃吸収要素22、32、42を製作したが、これに限らず、FRP等の樹脂材料を使ってこれらを製作してもよい。
[Supplementary explanation of the embodiment]
In each of the above-described embodiments, the
また、上述した各実施形態では、衝撃吸収構造体10、30、40をクラッシュボックスとして利用したが、これに限らず、他の用途に利用することも当然可能である。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the impact-absorbing
さらに、上述した各実施形態では、隣り合う衝撃吸収要素22、32、42を接着剤24で接合したが、これに限らず、接着剤以外の接合手段によって隣り合う衝撃吸収要素22、32、42を接合するようにしてもよい。
Furthermore, in each embodiment mentioned above, the adjacent impact-absorbing
また、上述した各実施形態では、衝撃吸収要素22、32、42を中空の円錐台形状に形成したが、これに限らず、中空の略円錐台形状であればよい。従って、周壁部22A、32A、42Aが半径方向内側又は半径方向外側へ多少湾曲した形状等であってもよい。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the impact-absorbing
10 衝撃吸収構造体
12 フロントバンパリインフォースメント(荷重入力部)
18 フロントサイドメンバ(荷重伝達部)
22 衝撃吸収要素
22A 周壁部
22A1 小径部
22A2 大径部
24 接着剤
30 衝撃吸収構造体
32 衝撃吸収要素
32A 周壁部
32A1 小径部
32A2 大径部
34 山部(凹凸部)
36 谷部(凹凸部)
40 衝撃吸収構造体
42 衝撃吸収要素
42A 周壁部
42A1 小径部
42A2 大径部
10 Shock-absorbing
18 Front side member (load transmission part)
22
36 valley (concave and convex)
40
Claims (5)
中空の略円錐台形状に形成された衝撃吸収要素を軸方向に複数個重ね合わせて積層構造とし、小径側を荷重入力部側へ向け大径側を荷重伝達部側へ向けて配置した、
ことを特徴とする車両の衝撃吸収構造体。 A shock absorbing structure for a vehicle that absorbs energy at the time of collision by being deformed by being interposed between a load input portion to which a collision load is input and a load transmission portion to which the collision load is transmitted,
A plurality of impact absorbing elements formed in a hollow, substantially frustoconical shape are stacked in the axial direction to form a laminated structure, with the small diameter side facing the load input part and the large diameter side facing the load transmission part.
A shock absorbing structure for a vehicle.
ことを特徴とする請求項1記載の車両の衝撃吸収構造体。 The adjacent shock absorbing elements are joined by an adhesive,
The shock absorbing structure for a vehicle according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の衝撃吸収構造体。 The shock absorbing element is configured such that the thickness of the peripheral wall portion is uniformly set from the small diameter side to the large diameter side, and the wall surface of the peripheral wall portion is a smooth surface.
The impact absorbing structure for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の衝撃吸収構造体。 On the peripheral wall portion of the shock absorbing element, an uneven portion is formed that extends when a tensile force of a predetermined value or more in the circumferential direction acts.
The impact absorbing structure for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の衝撃吸収構造体。 The shock absorbing element is set such that the plate thickness on the large diameter side of the peripheral wall portion is thinner than the plate thickness on the small diameter side,
The impact absorbing structure for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004112794A JP2005297623A (en) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | Shock absorbing structure of vehicle |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008239083A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hitachi Ltd | Transportation device |
JP2009180349A (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Hiroshima Univ | Damping device |
-
2004
- 2004-04-07 JP JP2004112794A patent/JP2005297623A/en active Pending
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