JP2006207726A - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め荷重を負荷されても、軸方向での屈曲を招くことなく、軸方向へ安定して蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃吸収量を確保する。
【解決手段】筒体からなる外部部材１０と、閉断面である横断面形状を有し、外部部材１０の内部に配置されて曲げ剛性を高めるための内部部材２０とを備え、軸方向の一方の端部から軸方向又は軸方向と交差する方向へ向けて衝撃荷重を負荷されて座屈することにより衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収部材１である。外部部材１０の軸方向の少なくとも一部の横断面形状は、複数の頂点を有する閉断面であり、閉断面の外側にフランジを具備しないとともに、複数の頂点のうちの一部を直線で連結して得られる最大の輪郭からなる基本断面の少なくとも一の辺の一部の領域でかつ辺の端点を除く位置に輪郭の内側へ凹んだ溝部を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、衝撃吸収部材に関する。具体的には、本発明は、例えば自動車等の車両の衝突時に発生する衝撃エネルギを吸収することができる衝撃吸収部材に関する。

周知のように、現在の多くの自動車の車体は、軽量化と高剛性とを両立するために、フレームと一体化したボディ全体により荷重を支えるモノコックボディによって構成される。自動車の車体は、車両の衝突時には、車両の機能の損傷を抑制し、かつキャビン内の乗員の生命を守る機能を有さなければならない。車両の衝突時の衝撃エネルギを吸収してキャビンへの衝撃力を緩和することによってキャビンの損傷をできるだけ低減するためには、例えばエンジンルームやトランクルームといったキャビン以外のスペースを優先的に潰すことが有効である。

このような安全上の要請から、車体の前部、後部あるいは側部等の適宜箇所には、衝突時の衝撃荷重が負荷されると圧壊することによって衝撃エネルギを積極的に吸収するための衝撃吸収部材が設けられている。これまでにも、このような衝撃吸収部材として、フロントサイドメンバ、サイドシルさらにはリアサイドメンバ等が知られている。

近年には、クラッシュボックスといわれる衝撃吸収部材をフロントサイドメンバの先端に例えば締結や溶接等の適宜手段によって装着することによって、車体の安全性の向上と、軽衝突による車体の損傷を略解消することによる修理費の低減とをともに図ることが、行われるようになってきた。クラッシュボックスとは、軸方向（本明細書ではこの衝撃吸収部材の長手方向を意味する）へ負荷される衝撃荷重によって軸方向へ蛇腹状（アコーデオン状）に優先的に座屈することにより衝撃エネルギを吸収する部材である。

この衝撃吸収部材に要求される衝撃吸収性能とは、具体的には、衝撃荷重が軸方向へ負荷されると軸方向へ繰り返し安定して座屈することにより蛇腹状に変形すること、圧壊時の平均荷重が高いこと、さらには、圧壊の際に発生する最大反力がこの衝撃吸収部材の近傍に配置された他の部材を破壊しない範囲に抑制されることである。

これまでにも、衝撃吸収部材の衝撃吸収性能を向上させるための材質や形状が多数開発されている。一般的に広く用いられてきた衝撃吸収部材は、例えば特許文献１に開示されるような、ハット形の横断面形状の部材の縁に設けられたフランジを介して裏板をスポット溶接することによって横断面が四角形の箱状部材としたものである。なお、本明細書において「フランジ」とは、横断面における輪郭から外部へ向けて突出した平板状部を意味する。

これに対し、特許文献２には、一端から他端へ向けての横断面形状が四角形以上の凸多角形からこの凸多角形よりも辺の数が多い他の凸多角形へと連続的に変化する閉断面構造を有することによって、衝突の初期の荷重を低減しながら衝撃吸収量を向上させた衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。なお、本明細書において「凸多角形」とは、内部に存在する任意の二点を結んで得られる線分の全てがその内部に存在する多角形を意味する。

また、特許文献３には、内部に隔壁を有し、輪郭の横断面形状が凸多角形である衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。
また、特許文献４には、四角形の横断面を有する素材の４つの頂点を含む４つの角部に、内部へ向けた略直角二等辺三角形状の溝部を形成することによって、強度を高めた衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。

さらに、特許文献５には、フランジを有するハット形の横断面形状のフロントサイドフレームの側面に、軸方向へ延在するビードを形成することによって、衝撃荷重が負荷された際のフロントサイドフレームの折れ曲がりを抑制する発明が開示されている。

特開平８−１２８４８７号公報 特開平９−２７７９５３号公報 特開２００３−４８５６９号公報 特開２００２−２８４０３３号公報 特開平８−１０８８６３号公報

しかし、これらの従来のいずれの発明によっても、衝撃荷重、特に、衝撃吸収部材の軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれる方向へ向けての衝撃荷重（本明細書では、「斜め荷重」という）が入力された場合に、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃エネルギの吸収量を確保することができ、安定した高性能を発揮し得る衝撃吸収部材を提供することはできない。

すなわち、実際の車両衝突時に衝撃吸収部材に負荷される衝撃荷重は、衝撃吸収部材の軸方向と平行な方向ではなく、衝撃吸収部材の軸方向からずれた方向へ負荷されることのほうが多い。しかし、上述した特許文献１〜５に記載された発明が想定する衝撃荷重の負荷方向は、いずれも、衝撃吸収部材の軸方向と平行な方向である。このため、特許文献１〜５に開示された衝撃吸収部材に、斜め荷重が負荷されると、軸方向での屈曲を生じて安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することができなくなり、所定の衝撃エネルギの吸収量を確保できないおそれが高い。

なお、自動車の車体に用いられる衝撃吸収部材の横断面形状は、殆どの場合、扁平である。このため、特許文献１により開示されたような単純な正多角形等の凸多角形の横断面形状を有する衝撃吸収部材を用いることは、そもそも難しい。

また、特許文献２により開示された発明では、衝撃吸収部材の横断面形状が略全長に渡って徐々に変化する。このため、軸方向の位置によっては、衝撃吸収部材の横断面形状が不可避的に安定した座屈には適さない形状になる。したがって、この衝撃吸収部材は、衝撃荷重が軸方向と平行な方向へ負荷される場合であっても、軸方向へ繰り返し安定して座屈することが難しく、蛇腹状に変形しないおそれがある。

また、特許文献３により開示された発明では、隔壁を設けられた部分の強度が過剰に上昇するおそれがある。このため、この発明では、座屈が不安定となってかえって衝撃エネルギの吸収量が不足するおそれがあるとともに、圧壊の特に初期に衝撃吸収部材に生じる最大反力が、この衝撃吸収部材の近傍に存在する他の部材の強度を超え、衝撃吸収部材が圧壊される前に他の部材が先に圧壊されるおそれもある。したがって、この衝撃吸収部材は、衝撃荷重が軸方向と平行な方向へ負荷される場合であっても、軸方向へ繰り返し安定して座屈することができず、蛇腹状に変形しないおそれがある。

また、特許文献４により開示された発明では、もともと強度が高いコーナ部にさらに加工を行って切欠き部を設けるため、この切欠き部の強度が過剰に上昇し、安定して座屈することができないおそれがある。したがって、この発明では、特許文献３により開示された発明と同様に、衝撃エネルギの吸収量が不足するおそれがあるとともに、この衝撃吸収部材が圧壊される前に他の部材が先に圧壊してしまうおそれがあり、衝撃荷重が軸方向と平行な方向へ負荷される場合であっても、軸方向へ繰り返し安定して座屈することができず、蛇腹状に変形しないおそれがある。

さらに、特許文献５により開示された発明では、衝撃吸収部材がフランジを有するハット形の横断面形状を有する。このため、この発明によれば、負荷された衝撃荷重による折れ曲がりを抑制することは確かに可能になると考えられる。しかし、この発明によっては、衝撃荷重が軸方向と平行なへ負荷される場合であっても、軸方向へ繰り返し安定して座屈することができず、蛇腹状に変形しないおそれがある。

したがって、本発明の目的は、軸方向への衝撃荷重が負荷された場合のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれる方向へ向けての衝撃荷重が負荷された場合においても、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃エネルギの吸収量を確保することができ、安定した高性能を発揮し得る衝撃吸収部材を提供することである。

本発明者らは、上述した従来の技術が有する課題に鑑みて種々検討を重ねた結果、以下に列記する新規かつ重要な知見（Ｉ）〜（Ｖ）を得て、本発明を完成した。
（Ｉ）衝撃吸収部材の横断面形状を、（ａ）筒体からなる外部部材と、この外部部材の内部に配置されて外部部材の曲げ剛性を向上する曲げ剛性向上部材とを少なくとも備える多層構造とすることにより衝撃吸収部材の横断面の曲げ剛性をさらに高めるとともに（ｂ）上記の外部部材が、複数の頂点を有する閉断面をなし、外向きのフランジを有さないとともに、複数の頂点のうちの一部を直線で連結して得られる最大の輪郭からなる基本断面の少なくとも一の辺の一部の領域であってこの辺の端点を除く位置に、この輪郭の内側へ凹んだ溝部を有することという要素（ａ）及び（ｂ）を備える形状とすることによって、実際の衝撃吸収部材では多用される扁平な横断面形状を呈する場合であっても、軸方向への衝撃荷重や斜め荷重が負荷されても、軸方向での屈曲変形を招くことなく軸方向へ安定して蛇腹状に座屈することにより所定の衝撃吸収性能を確保できること。

（ＩＩ）軸方向での屈曲変形を招くことなく軸方向へ安定して蛇腹状に屈曲するためには、曲げ剛性向上部材が、軸方向の横断面形状が複数の頂点を有する閉断面である形状を有する内部部材であることが望ましく、この内部部材と外部部材との間の距離が１３ｍｍ以上であるとともに内部部材の横断面積が外部部材の横断面積の２０％以上であることがさらに望ましいこと。
（ＩＩＩ）軸方向での屈曲変形を招くことなく軸方向へ安定して蛇腹状に屈曲するためには、曲げ剛性向上部材が板状部材であってもよいこと。

（ＩＶ）ＦＥＭ解析を行った結果、曲げ剛性向上部材を外部部材に固定する位置には、座屈の安定化を図るために選択すべき好適な条件が存在し、この条件を逸脱してしまうと座屈の挙動が不安定となって、衝撃吸収性能が低下するおそれがあること。及び
（Ｖ）ＦＥＭ解析を行った結果、外部部材に設けられる上述した溝部の形状には、座屈の安定化を図るために選択すべき好適な条件が存在し、この条件を逸脱してしまうと座屈の挙動が不安定となって、衝撃吸収性能が低下するおそれがあること。

本発明は、筒体からなる外部部材と、この外部部材の内部に配置されて曲げ剛性を向上する曲げ剛性向上部材とを少なくとも備え、筒体の軸方向の一方の端部からこの軸方向又はこの軸方向と交差する方向へ向けて衝撃荷重を負荷されて座屈することにより蛇腹状に変形することによって衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収部材であって、外部部材の軸方向の少なくとも一部の横断面形状が、複数の頂点を有する閉断面であり、この閉断面の外側にフランジを具備しないとともに、複数の頂点のうちの一部を直線で連結して得られる最大の輪郭からなる基本断面の少なくとも一の辺の一部であってかつこの辺の端点を除く領域が、輪郭の内側へ凹んだ溝部を形成するように、屈曲して形成されることを特徴とする衝撃吸収部材である。

本発明に係る衝撃吸収部材では、曲げ剛性向上部材が、軸方向の横断面形状が複数の頂点を有する閉断面を有する内部部材であることが望ましい。この場合に、この内部部材と外部部材との間の距離が１３ｍｍ以上であるとともに、内部部材の横断面積が、外部部材の横断面積の２０％以上であることが、望ましい。

また、本発明に係る衝撃吸収部材では、曲げ剛性向上部材が、例えば平板や波板等の板状部材であっても、上述した内部部材と同様の効果を得ることができる。
これらの本発明に係る衝撃吸収部材では、負荷された衝撃荷重により座屈して蛇腹状に変形することによって衝撃エネルギを吸収することを阻害しないためには、曲げ剛性向上部材が外部部材の複数の頂点を含まない領域を介して外部部材の内面に固定されることが、望ましい。

これらの本発明に係る衝撃吸収部材では、外部部材に設けられる溝部を有する辺の前記一部の領域を除いた辺の残余の領域が、直線状に又は曲線状に、形成されることが望ましい。

本発明に係る衝撃吸収部材では、外部部材に設けられる溝部が、この溝部を有する辺の幅をａとし、一つの溝部の開口幅をＷｉとし、外部部材の板厚をｔとし、辺に設けられた溝部の個数をｎとし、辺に設けられたｎ個の溝部によって分割されて残った（ｎ＋１）個の残余の領域のそれぞれの幅をＸｊとした場合に、下記（１）式及び（２）式を満足するように、設けられることが望ましい。

４ｔ＜Ｗｉ＜６５ｔ ｉ＝１〜ｎ ・・・・・（１）
４ｔ＜Ｘｊ＜６５ｔ ｊ＝１〜（ｎ＋１） ・・・・・（２）
ただし、ΣＷｉ＋ΣＸｊ＝ａであり、かつΣＷｉは、幅ａの辺に形成された溝部の開口幅Ｗｉの総和であり、溝部の開口幅は、幅ａの辺と溝部の輪郭線との２つの交点の間の距離であり、ΣＸｊは幅Ｘｊの総和である。

これらの本発明に係る衝撃吸収部材では、外部部材の軸方向の全長をＴとした場合に（ａ）溝部を、一方の端部から軸方向へ距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の全部又は一部には、設けないこと、又は（ｂ）外部部材の横断面積が、一方の端部から軸方向へ距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部において、他の部位よりも小さいことが、それぞれ望ましい。

これらの本発明に係る衝撃吸収部材は、外部部材に設けられる溝部を有する幅ａの辺と溝部の輪郭線との交点の内角（α）が、辺の端点の内角（β）以上であることが望ましい。

さらに、これらの本発明に係る衝撃吸収部材では、外部部材に設けられる溝部の断面形状が、台形状、曲線を有する形状、三角形状若しくは四角形状、又はこれらの形状を二つ以上組み合わせた形状であることが望ましい。

本発明により、軸方向と平行な方向のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれる方向へ衝撃荷重（斜め荷重）が入力された場合であっても、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃吸収量を確保することができ、安定した高性能を発揮し得る衝撃吸収部材を提供することができる。

（実施の形態１）
本発明に係る衝撃吸収部材を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳述する。なお、この説明では、曲げ剛性向上部材が、軸方向の横断面形状が複数の頂点を有する閉断面を有する内部部材２０である場合を例にとる。

図１は、本実施の形態の衝撃吸収部材１の横断面を模式的に示す説明図である。図１に示すように、この衝撃吸収部材１は、外部部材１０と、曲げ剛性向上部材である内部部材２０とを備えるため、以下、外部部材１０及び内部部材２０について順次説明する。なお、この実施の形態１の説明では、外部部材１０に設けられる溝部１４が、横断面において、複数の頂点Ａ〜Ｐのうちの一部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌを直線で連結して得られる最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａからなる基本断面の少なくとも一の辺Ｄ−Ｉ、Ｌ−Ａの一部の領域であってこの辺の端点Ｄ、Ｉ、Ｌ、Ａを除く位置に、最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの内側へ凹んだ形状に設け、かつ、一の辺からこの領域を除いた残余の領域Ｄ−Ｅ、Ｈ−Ｉ、Ｌ−Ｍ、Ｐ−Ａが直線状に形成される場合を例にとる。

［外部部材１０］
図１に示すように、本実施の形態の衝撃吸収部材１を構成する外部部材１０は、軸方向の少なくとも一部の横断面形状が、複数の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ及びＰを有する閉断面であり、かつ、この閉断面の外側へ向けたフランジを具備しない形状の筒体である。さらに、軸方向の少なくとも一部の横断面形状が、複数の頂点Ａ〜Ｐのうちの一部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ及びＡを直線で連結して得られる最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａからなる基本断面の少なくとも一の辺Ｄ−Ｉ、Ｌ−Ａの一部の領域であってこの辺の端点Ｄ、Ｉ、Ｌ、Ａを除く位置に、最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの内側へ凹んだ溝部を有する形状である。

つまり、この外部部材１０の横断面形状は、（ｉ）複数の頂点Ａ〜Ｐを有する閉断面であること、（ｉｉ）この閉断面の外側へ向けたフランジを具備しないこと、及び（ｉｉｉ）複数の頂点Ａ〜Ｐのうちの一部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ及びＡを直線で連結して得られる最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａからなる基本断面の少なくとも一の辺Ｄ−Ｉ、Ｌ−Ａの一部の領域でかつこの辺の端点Ｄ、Ｉ、Ｌ、Ａを除く位置に最大の輪郭Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの内側へ凹んだ溝部１４を有する形状であることという３要素（ｉ）〜（ｉｉｉ）を全て備える形状である。

本実施の形態の衝撃吸収部材１は、上記３要素（ｉ）〜（ｉｉｉ）を全て備える外部部材１０を備えることにより、衝撃荷重を負荷されると、軸方向での屈曲を招くことなく軸方向へ蛇腹状に安定して座屈することによって所定の衝撃吸収性能を確保する。そこで、本実施の形態の外部部材１０の原理を説明する。

説明を行うための対象材料として、５９０ＭＰａ級の１．６ｍｍ厚の鋼板からなり、長さが２００ｍｍである外部部材１０を用いた。この外部部材の横断面形状は、（ａ）長辺の長さが８０ｍｍ、短辺の長さが６０ｍｍの四角形、又は、一辺の長さが３５ｍｍの正八角形をなし、（ｂ）外向きのフランジを有さないとともに（ｃ）台形形状の溝部１４を有する多角形形状とし、そのうちの対向する２辺の長さを延ばすことによって八角形の扁平度を様々に変更して、これらの外部部材１０についてＦＥＭ数値解析を行うことにより、座屈安定性に対する溝部１４の形状の効果を調査した。なお、本明細書において「扁平度」とは、衝撃吸収部材の横断面における輪郭に外接する長方形のうちで短辺長さが最も短い長方形における長辺及び短辺の長さの比（長辺長さ／短辺長さ）を意味する。

その結果、以下に列記する本実施の形態の外部部材の変形安定化に関する知見（知見１）〜（知見３）を得た。
（知見１）
例えばプレス成形等によって成形された２つ以上の部材を、例えばスポット溶接等により接合する際の接合代となるフランジを具備する外部部材と、このフランジを具備しない外部部材とのそれぞれに衝撃荷重を負荷したときの圧壊の挙動を、ＦＥＭ数値解析によって分析した。

図２は、ＦＥＭ数値解析による四角形の横断面を有する外部部材の圧壊の様子を示す説明図であり、図２（ａ）はフランジを具備する衝撃吸収部材３０を示し、図２（ｂ）はフランジを具備しない衝撃吸収部材３１を示す。

図２（ａ）に示すように、衝撃吸収部材３０がフランジを具備すると、衝撃荷重を負荷された衝撃吸収部材３０に生じる座屈が極めて不安定になり、衝撃吸収部材３０は圧壊の途中で長手方向で折れ曲がる。これに対し、図２（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材３１がフランジを具備しないと、衝撃吸収部材３１は長手方向で折れ曲がることなく安定して蛇腹状に座屈する。

（知見２）
正八角形の横断面形状を有する衝撃吸収部材３２を用い、正八角形から対向する２辺の長さを徐々に大きくした扁平な形状の八角形の圧壊の様子を図３に模式的に示す。衝撃吸収部材３２の扁平度を増していくと、圧壊時の座屈が安定しなくなって複雑な形状となり、次第に圧壊時の座屈が不安定になる。
（知見３）
この際、座屈が不安定となる扁平な八角形の長辺部に溝部を設けることにより、衝撃吸収部材３２の座屈を安定にすることができる。

図４は、衝撃吸収部材１の扁平な八角形の横断面を有する外部部材１０の長辺部１２の一部に、台形状に溝部１４を設けた状況を示す説明図である。この例では、溝部１４は、幅Ｗ及び深さｄの寸法で対称な位置に二つ設けられている。

本実施の形態の衝撃吸収部材１の外部部材１０の横断面形状を図４に示す形状とすること、具体的には（ｉ）複数の頂点Ａ〜Ｐを有する閉断面とすること、（ｉｉ）この閉断面の外側へ向けたフランジを具備しないこと、及び（ｉｉｉ）複数の頂点Ａ〜Ｐのうちの一部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ及びＡを直線で連結して得られる最大の輪郭からなる基本断面（図４における図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａ）の内側へ凹んだ溝部１４を、この基本断面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａを構成する辺１２（Ａ−Ｌ）及び辺１２（Ｄ−Ｉ）のそれぞれの一部の領域であって頂点Ａ、Ｄ、Ｉ、Ｌをいずれも含まない位置に一つ有すること、の３要素（ｉ）〜（ｉｉｉ）を全て備える形状とすることにより、衝撃吸収性能を発揮でき、安定して座屈が起こり、外部部材１０は蛇腹状に座屈する。すなわち、この外部部材１０は、衝撃荷重を受けて座屈することにより、溝部１４とこの溝部１４によって分割されて残った直線部分とが交互に変形することにより、蛇腹状に座屈する。

外部部材１０を備える本実施の形態の衝撃吸収部材１がこのような優れた作用効果を奏する機構は、前述のＦＥＭ数値解析の結果等を勘案して総合的に判断すると、以下のように考えられる。

辺１２に設ける溝部１４は、上述した基本断面（図４における図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａ）の内側へ凹んでいる。このため、衝撃荷重が負荷された際に溝部１４、１４を構成する頂点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｍ、Ｎ、Ｏ及びＰの変位は、図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの内側を指向する方向となる。

これに対し、基本断面（図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａ）を構成する頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬの変位は、図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａの外側を指向する方向となる。

このため、頂点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｍ、Ｎ、Ｏ及びＰの変位方向と、頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬの変位方向とは、互いに反対向きとなり、それぞれの変位が互いに打ち消され合う。

このため、外部部材１０が座屈の途中で一方向へ折れ曲がるといった大きな崩れを生じ難い。さらに、溝部１４を構成する頂点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｍ、Ｎ、Ｏ及びＰにおいて座屈が発生する時期と、基本断面（図形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ａ）を構成する頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬにおいて座屈が発生する時期とが、相違する。このため、座屈の挙動が安定する。

そして、この溝部１４が形成される範囲についての好適条件をＦＥＭ解析により調査した。この調査では、正四角形、正六角形、正八角形、正十角形の圧壊時のＦＥＭ解析を行って、各多角形を構成する辺の長さの好適な範囲を検討した。

ＦＥＭ解析の結果を図５にグラフで示す。図５のグラフにおける横軸はｌ（外部部材１０の辺の長さ）／ｔ（外部部材１０の板厚）を示し、縦軸Ｓは７０％圧壊での単位断面周長当りの平均荷重（ｋＮ／ｍｍ）を示す。

図５にグラフで示すように、外部部材１０の一つの辺の長さｌがその板厚ｔに対して、４＜（ｌ／ｔ）＜６５の範囲を満足すれば、多角形の角数には関係なく安定した変形が得られ、衝撃吸収性能が安定して確保される。すなわち、図５に示すグラフにおいて、（ｌ／ｔ）が４を僅かに下回る３．６であると、外部部材１０が蛇腹状に座屈せずに折れ曲がりを生じ、吸収エネルギを確保できなくなることがある。一方、（ｌ／ｔ）が４を僅かに上回る４．７であると、外部部材１０は折れ曲がりを生じることなく蛇腹状の望ましい座屈が得られ、吸収エネルギを十分に確保できる。

一方、同図に示すグラフにおいて、（１／ｔ）が６５を僅かに下回る６４であると、蛇腹状の座屈が得られ吸収エネルギを十分に確保できる。一方、（ｌ／ｔ）が６５以上であると外部部材１０の全体の曲がりを生じるために吸収エネルギ量は低下する。

以上の結果から、外部部材１０に設ける溝部１４が、この溝部１４を有する辺の幅をａとし、一つの溝部１４の開口幅をＷｉとし、外部部材１０の板厚をｔとし、上記辺に設けられた溝部１４の個数をｎとし、距離ａの辺がｎ個の溝部１４によって分割されて残った（ｎ＋１）個の残余の領域の一つの領域の幅をＸｊとした場合に、下記（１）式及び（２）式を満足するように、設けられることが望ましい。

４ｔ＜Ｗｉ＜６５ｔ ｉ＝１〜ｎ ・・・・・（１）
４ｔ＜Ｘｊ＜６５ｔ ｊ＝１〜ｎ＋１ ・・・・・（２）
ただし、ΣＷｉ＋ΣＸｊ＝ａであり、かつΣＷｉは、幅ａの辺に形成された溝部の開口幅Ｗｉの総和であり、溝部の開口幅は、幅ａの辺と溝部の輪郭線との２つの交点の間の距離であり、ΣＸｊは前記幅Ｘｊの総和である。

より好ましくは、図５のグラフにおいて、顕著に平均荷重が増加する範囲として、
４ｔ＜Ｗｉ＜３５ｔ ｉ＝１〜ｎ ・・・・・（１ａ）
４ｔ＜Ｘｊ＜３５ｔ ｊ＝１〜ｎ＋１ ・・・・・（２ａ）
である。

なお、溝部１４の深さｄは、この溝部１４の開口幅Ｗｉの０．３未満と小さ過ぎる場合には、溝部１４の強度が溝部１４を構成しない他の頂点の強度に対して弱くなり、座屈が不安定となり易い。このため、溝部１４の深さｄは、溝部１４の開口幅Ｗｉの０．３倍以上であることが望ましい。

すなわち、一つの溝部１４の開口幅Ｗｉは、外部部材１０の板厚をｔとしたとき、４ｔ＜Ｗｉ＜６５ｔを満足する。Ｗｉが４ｔ以下である場合には、溝部１４の座屈に対する強度が、多角形をなす他の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬよりも過剰に高くなり、圧壊中に曲がり等の座屈不安定を生じるおそれがある。一方、Ｗｉが６５ｔ以上である場合は、逆に溝部１４を設けることの効果が弱まるおそれがある。このような関係はｎ個数のいずれについても満足される。

また、本実施の形態における溝部１４は、多角形のいずれの辺に設けても良いし、溝部１４の個数は一の辺に２以上であってもよい。ただし、溝部１４を、基本断面の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬのいずれかを含む位置に設けると、上述した特許文献４に記載された発明と同様に、その頂点の強度が過剰に上昇する。このために座屈が不安定となって、かえって衝撃吸収量が不足するおそれがあるとともに、圧壊の特に初期に外部部材１０に生じる最大反力が他の部材の強度を超え、他の部材が損傷するおそれもある。

次に、溝部１４が形成された一部の領域を除いた残余の領域について説明する。
図４において、辺１２にｎ個の溝部１４を設けた場合、この辺は溝部１４によって（ｎ＋１）個の新たな直線部分に分割されることになる。このとき、（ｎ＋１）個の分割された各直線部分の幅をＸｊとすると、（２）式を満足する。

４ｔ＜Ｘｊ＜６５ｔ ｊ＝１〜ｎ＋１ ・・・・・（２）
この幅Ｘｊが、４ｔ以下又は６５ｔ以上である場合には、十分な吸収エネルギが得られない。

これらの関係を図６に具体的に示す。図６には幅ａを有する辺１２上に、溝部１４を３つ設けた場合を示す。各溝部１４の開口幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が、いずれも、外部部材１０の板厚ｔの４倍より大きいとともに板厚ｔの６５倍よりも小さい。同時に、幅ａの辺１２が分割されて残存する４つの直線部分の幅Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４のいずれもが板厚ｔの４倍より大きいとともに板厚ｔの６５倍よりも小さい。

以上の説明では、溝部１４の横断面形状が台形である形態を例にとった。しかし、本発明はこの形態に限定されるものではない。この形態以外に、溝部の横断面形状は、曲線を有する形状、三角形状若しくは四角形状又はこれらの形状を二以上組み合わせた形状であってもよい。

また、この溝部１４の底部の形状は平坦面でなくともよい。溝部１４の断面形状の幾つかの例を図７（ａ）〜図７（ｄ）にまとめて示す。図７（ａ）は円弧を有する形状に形成された場合を示し、図７（ｂ）は四角形状に形成された場合を示し、図７（ｃ）は三角形状に形成された場合を示し、さらに、図７（ｄ）は三角形の一部と円弧を有する形状とを組み合わせた形状に形成された場合を示す。

図８は、図４と同様の図面であって、同一符号は同一部材を示す。
本実施の形態では、図８に示すように、溝部１４の輪郭線と辺との交点Ｍの内角αが、辺の端点Ｌの内角β以上であること、すなわち図８においてα≧βであることが好ましい。αがβ未満では、溝部１４の強度が基本断面の頂点Ａ、Ｄ、Ｉ、Ｌの強度を上回り、座屈が不安定になり易い。

この外部部材１０を備える本実施の形態の衝撃吸収部材１は、十分な吸収エネルギを確保できるが、圧壊開始時の初期荷重が高くなり問題となることがある。このため、他の部材との関係によっては、高い初期最大荷重により他の部材を損傷するおそれがある。そこで、本実施の形態では、初期最大荷重を低減するために、外部部材１０の軸方向の全長をＴとした場合に、外部部材１０の横断面積が距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲において他の部位よりも小さいように設ける。例えば、一方の端部から軸方向へ距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部の領域において、距離（Ｔ×０．３）離れた位置から一方の端部１５へ向かうにつれて横断面積が徐々に減少するように、設ける。

次に、横断面積を減少させる軸方向の長さと、初期最大荷重の低減効果との関係を説明する。
図９は、本実施の形態の衝撃吸収部材１を構成する外部部材１０を示す説明図である。同図に示すように、扁平度が２．０で全長がＴである八角形断面の筒体に、開口幅Ｗが３７．５ｔである溝部１４を設けて、衝撃吸収部材とした。本例では、衝撃荷重が負荷される一方の端部１５における横断面積を、他方の端部１６における横断面積の６０％とした。そして、一方の端部１５から（Ｔ×０．３）以下の長さの範囲でこの横断面積を徐々に増加させ、この範囲を脱する位置の横断面積を、他方の端部１６における横断面積と同じとした。そして、軸方向へ部材長の７０％を圧壊する条件で解析を行って、初期最大荷重の大小を検討した。

検討結果を図１０にグラフで示す。図１０のグラフにおける横軸Ｕは、外部部材１０の断面積を減じる部位の長さ／外部部材１０の長さＴを示す。また、左側の縦軸Ｖは、初期最大荷重比(断面積を減じない場合を１とする)を示し、右側の縦軸Ｚは、７０％圧壊時の吸収エネルギ比（断面積を減じない場合を１とする）を示す。また、図１０のグラフでは、黒四角印は初期最大荷重比を示し、黒丸印は吸収エネルギ比を示す。

図１０にグラフで示すように、一方の端部１５の断面積を減少させない場合に比較すると、一方の端部１５から軸方向へ距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部において、所定の位置から一方の端部に向かうにつれて横断面積を徐々に減少させることにより、初期最大荷重の低減効果が得られ、かつ、衝撃エネルギ吸収量の大幅な低下を抑制できる。

また、図９に示す例とは異なり、図１１に示すように、この範囲では、一方の端部１５から軸方向へ距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部には、溝部１４を設けないようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、初期最大荷重を低減するとともに衝撃エネルギ吸収量の大幅な低下を抑制するために、一方の端部１５から軸方向へ距離（Ｔ×０．３)離れた位置までの範囲の全部又は一部において、（１）図９に示すように、一方の端部１５の横断面積を他方の端部１６における横断面積の６０％とし、一方の端部１５から（Ｔ×０．３）以下の長さの範囲でこの横断面積を徐々に増加させ、この範囲を脱する位置の横断面積を、他方の端部１６における横断面積と同じとすること、または（２）図１１に示すように、安定座屈のための溝部１４を設けないことによって、この範囲の外部部材１０をあえて不安定座屈として初期最大荷重を低減すること、のいずれかによって、初期最大荷重の低減効果が得られるとともに、衝撃エネルギ吸収量の大幅な低下を抑制できる。

なお、図９では、距離（Ｔ×０．３）を超える範囲の横断面積は、他方の端部の横断面積と同じとしたが、必ずしも一定の断面積でなくてもよい。
これら（１）又は（２）の手段を部材長Ｔの３０％を超える範囲にまで施してしまうと、初期座屈以後の座屈にまで影響し、安定座屈が得られなくなる。換言すれば、本発明で規定する溝部１４は、外部部材１０に衝撃荷重が作用する一方の端部１５の反対の他方の端部１６から軸方向の７０％以上の領域にわたって設けられることが望ましい。

なお、図９、１１に示す例では、他方の端部１６から軸方向へ７０％以上の領域の全域において溝部１４を連続して設けたが、溝部１４はこの領域の全域に連続して設ける必要はなく、この領域内に断続的に設けるようにしてもよい。

なお、図９に示す（１）の手段は、図９からも分かるように、外部部材１０の軸方向の全長をＴとした場合にこの外部部材１０の横断面積が距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部において他の部位よりも小さい限り、横断面積を急激に又は徐々に減じるように構成してもよい。また、これら（１）又は（２）の手段の他に、距離（Ｔ×０．３）離れた位置までの範囲の少なくとも一部に、連続的又は断続的につぶれの起点となるビードを形成してもよい。

本実施の形態における外部部材１０は、周知慣用の適宜手段により製造すればよく、特定の製造法には限定されない。例えば、中空材に押出、ハイドロフォーム(液封成形)若しくはロールフォーミング等の加工をいずれか一つあるいは複数行うことや、所定厚さの鋼板にプレス曲げ、絞り、巻き若しくはロールフォーミング等の加工をいずれか一つあるいは複数行うことにより、多角形の横断面形状を有する筒体としてから適宜箇所を接合することにより閉断面形状としてもよい。この際の接合方法としては、例えばスポット、カシメ若しくはスポット摩擦攪拌接合等の断続接合や、アーク（プラズマ）、レーザー若しくは摩擦攪拌接合等の連続接合等を用いればよい。

また、成形された後の外部部材１０に高周波焼き入れ、レーザ焼き入れ、浸炭、窒化等の後処理を行えば、外部部材１０の強度をさらに高めることができるため、望ましい。なお、テーラードブランク、さらには軽量化のために薄鋼板、アルミニウム合金以外の素材等を利用して本例の外部部材１０を構成すれば高荷重化を図ることもできる。

なお、この外部部材１０の扁平度は、１．０以上３．５以下であることが例示される。扁平度が３．５超であると、座屈が不安定となって衝撃吸収量が不足する恐れがあるとともに、圧壊の特に初期に筒体に生じる最大反力が他の部材の強度を超え、他の部材が損傷する恐れがある。

次に、この外部部材１０の変形例１０−１を説明する。
この変形例１０−１は、最大の輪郭からなる基本断面の少なくとも一の辺の一部の領域で、かつこの辺の端点を含まない位置に、輪郭の内側へ凹んだ溝部を有する点では、上述した外部部材１０と共通する。

しかし、変形例１０−１では、この一部の領域を除いた残余の領域を、外部部材１０のように直線状に形成するのではなく、輪郭の外側に凸となる曲線、又は輪郭の内側に凹となる曲線を有する形状に形成することにより、外部部材１０をさらに発展・改良するものである。

そこで、以降の説明では、上述した外部部材１０に対する相違点を中心に説明し、共通する部分については、重複する説明を適宜省略する。
一般的に、衝撃吸収部材の衝突性能は、衝撃吸収部材が座屈する荷重(座屈荷重)によって支配される。この座屈荷重は、衝撃吸収部材の横断面において剛性が高い頂点が座屈変形する際の荷重によって、略支配される。

一方、荷重が上昇するときは頂点に圧縮のひずみが蓄積され、座屈するまでに頂点には圧縮変形が進行する。その後、この頂点の座屈が発生すると荷重は急激に低下する。この荷重の低下を抑制するためには、頂点の座屈をより局所的に小さいエリアに限定して発生させること、及び、頂点の間に形成される面部に座屈しわが発生及び成長する際に発生する曲げ変形の変形応力を増大させることが、ともに重要である。

そこで、座屈時の荷重を上昇させるためには、頂点以外の面部を、容易に座屈せずに圧縮変形を促進することができる形状とし、圧縮変形が発生している領域を拡大することが望ましい。また、曲げ変形時の変形応力を高めるために、座屈しわが発生及び成長する面部に加工硬化を生じさせておけば、座屈開始までに圧縮変形を促進して曲げ変形時の変形応力を高めることができ、これにより、座屈時における上述した荷重の急激な低下を抑制できる。

つまり、上述した外部部材１０における残余の領域を、輪郭の外側に凸となる形状、又は輪郭の内側に凹となる形状に形成する理由は、面部の剛性を高め、座屈の開始までにこの面部にも圧縮ひずみを蓄積させることである。これにより、座屈荷重を高めて圧縮ひずみを蓄積すること（加工硬化）により座屈しわの発生及び成長時の変形抵抗を高めて、座屈時における荷重の低下を抑制することができる。

しかし、外部部材１０の横断面形状によっては、残余の領域を曲線状に形成することにより、面部の剛性が高まり、これにより、面部と頂点との間の剛性バランスが崩れ、頂点の座屈が不安定となる場合がある。したがって、残余の領域に曲線状の形状を形成して面部の剛性を高める場合には、頂点の剛性がもともと高い横断面形状を有する外部部材１０に適用することが望ましい。

図１２は、変形例の外部部材１０−１の横断面を示す説明図である。
図１２に示すように、変形例の外部部材１０−１では、頂点（Ａ−Ｌ、Ｄ−Ｉ）間に高性能かつ安定した座屈を図るために溝部１４、１４を設け、かつ面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に各種曲率ρを有する曲線形状を付与した横断面形状を有する外部部材１０−１について、ＦＥＭ解析を行った。

このＦＥＭ解析では、外部部材１０−１の材料を５９０ＭＰａ級の１．０ｍｍ厚の鋼板とし、ひずみ速度依存性はＣｏｗｐｅｒ−Ｓｙｍｏｎｄｓ則により考慮した。また、曲率の付与条件は、図１２に示した対象部位において頂点（Ａ−Ｌ、Ｄ−Ｉ）間の幅２８ｍｍの面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に対して、外側又は内側に向けて高さｈが０．５〜１５．０ｍｍの曲線形状を形成するように曲率を付与し、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線状に形成された場合に対する衝突性能を解析した。

性能は、部材の単位重量に対し、部材長の７０％圧壊変位までの吸収エネルギ比で比較した。解析に用いた部材長Ｔは２００ｍｍである。各条件間の比較は、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線状に形成された場合に対して相対的に行った。結果を図１３にグラフでまとめて示す。

図１３のグラフにおける横軸はｈ／Ｘを示し、縦軸Ｙは単位重量当たりの衝突性能(％)を示しており、面部が直線状に形成された場合には１００％である。また、このグラフでは、黒丸印は面部の外側へ向けて凸形状を設けた場合を示し、白丸印は面部の内側へ向けて凹形状を設けたことを示す。

図１３のグラフから理解されるように、（ｈ／Ｘ）が０．０７５以下の領域では内側に凹んだ形状（凹形状）を設け、（ｈ／Ｘ）が０．０７５〜０．３７５の領域では外側に凸の形状（凸形状）を設け、さらに、（ｈ／Ｘ）が０．２６以上の領域では内側に凹形状を設けることにより、単位重量当たりの衝突性能を向上できる。

このように、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に曲率を付与することにより、衝突性能をさらに向上させることができる。
図１４は、溝部１４を有する外部部材１０−１の面部に曲率を付与した場合の頂点及び面部の弾性座屈によるたわみの状況を模式的に示す説明図であり、図１４（ａ）は外側に凸となる曲率を付与した場合を示し、図１４（ｂ）は内側に凹となる曲率を付与した場合を示す。

図１４（ａ）に示すように、外側に凸となる曲率を付与すると、付与した曲率が小さい場合は衝突の初期における断面の広がりが大きくなる。このため、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線である場合に比較すると、断面が外側へ広がる弾性座屈を生じて頂点（Ａ〜Ｐ２）において軸方向へ作用する圧縮ひずみ量が小さくなり、座屈荷重が低下する。

しかし、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に付与した曲率がある程度大きくなると、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）自体の剛性が高まり、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）においても圧縮のひずみが高まり、座屈荷重が上昇する。また、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に付与する凸の高さを、ｈ／Ｘで０．０７５〜０．３７５程度と大きくすることにより、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）の塑性変形も促進されることから、座屈しわの成長時の変形抵抗が高まって座屈発生後の荷重低下が抑制される。これにより、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線である場合よりも衝突性能が向上する。

一方、図１４（ｂ）に示すように、内側に凹となる曲率を付与すると、付与した曲率が小さい場合は衝突の初期における頂点（Ａ〜Ｐ２）及び面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）それぞれにおける弾性座屈の方向が異なる。これにより、頂点（Ａ〜Ｐ２）の広がりが抑制され、より大きい圧縮のひずみが蓄積される。これによって、座屈荷重が大きくなり、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線である場合よりも衝突性能が向上する。

しかし、付与する曲率がさらに大きくなると、外部部材１０−１の全体において繰り返し発生する座屈モードが不安定となり、衝突性能は低下する。これは、頂点（Ａ〜Ｐ２）及び面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）へ付与する凹の高さが、ｈ／Ｘで０．０７５〜０．２６程度と大きくなることにより、成長する座屈しわを巻き込んで座屈が進行するような形態となるため、繰り返し発生する座屈が不安定となり、外部部材１０−１の全体での衝突性能の悪化を招くことになる。

しかしながら、付与する凹の高さを、ｈ／Ｘで０．２６〜０．５５程度とさらに大きくすると、外側へ向けて凸となる曲率を付与した場合と同様に、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）の塑性変形が促進され、座屈発生までの座屈荷重を上昇させるとともに、座屈しわの成長時の変形抵抗も高まるため、座屈発生後の荷重低下も抑制でき、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）が直線である場合よりも衝突性能が向上する。

本実施の形態のように、頂点（Ａ〜Ｐ２）の座屈強度を制御するとともに面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に対しても適度な曲率を付与することにより、衝突性能をさらに向上することができる。

なお、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）に付与する曲率の最適値は、外部部材１０−１の全体の断面剛性と、面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）の剛性、すなわち面部（Ｄ−Ｅ１、Ｈ１−Ｅ２、Ｈ２−Ｉ、Ｌ−Ｍ１、Ｐ１−Ｍ２、Ｐ２−Ａ）の長さによって、変化すると考えられる。

一方、この外部部材１０−１を備える自動車の車体用の衝撃吸収部材は、他の部材との寸法の取り合いの関係で、適用でき得る断面積には上限がある。また、他の部材を接合する際の基準平面を形成することも考慮する必要がある。

このため、高さｈは５０ｍｍ以下とすることが望ましい。
このように、変形例の外部部材１０−１は、衝突時における軸方向への圧壊過程での頂点以外の部位である面部においても、軸方向の圧縮ひずみの蓄積と、その部位において座屈しわの形成時における変形応力とをともに高めることによって、優れた衝撃吸収性能を得るものである。このためには、面部においても形状（曲率）を付与し、この面部の剛性を向上させることが望ましい。
このように、本実施の形態の衝撃吸収部材１は、外部部材１０又は１０−１を備えるため、軸方向に衝撃荷重が作用した際に安定した圧壊挙動が実現することができる。

［内部部材２０］
本実施の形態の衝撃吸収部材１は、図１に示すように、上述した外部部材１０の内部に内部部材２０を備える。この内部部材２０の軸方向の横断面形状は、複数の頂点を有する閉断面である。

この内部部材２０は、上述したように、上述した外部部材１０の内部に配置されて衝撃吸収部材１の曲げ剛性を向上するための曲げ剛性向上部材として機能する。
すなわち、本実施の形態の衝撃吸収部材１は、この内部部材２０を備えることにより外部部材１０の曲げ剛性を高め、これにより、軸方向と平行な方向のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれる方向へ衝撃荷重（斜め荷重）が入力された場合であっても、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に塑性座屈することによって所定の衝撃吸収量を確保でき、優れた衝撃吸収性能を発揮できる。内部部材２０の変形安定化に関する知見を以下に説明する。

（知見４）
本実施の形態の衝撃吸収部材１は、図１に示すように、外部部材１０の内部に配置された内部部材２０を有する。すなわち、本実施の形態では、外部部材１０（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ｍ−Ｎ−Ｏ−Ｐ）の内部に、外部部材１０に対して相似比０．６５の相似形の内部部材２０を配置している。内部部材２０は、接合部材２１によって、外部部材１０の辺Ｆ−Ｇ、Ｏ−Ｎを介して外部部材１０に接合されている。

このように、外部部材１０の内部に内部部材２０を配置すると、衝撃吸収部材１の横断面の曲げ剛性が高まるため、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれるあらゆる方向の衝撃荷重に対しても、屈曲変形を生じることなく安定した圧壊変形を示すようになる。

一般的に、衝撃吸収部材に斜め荷重が入力すると、衝突端側（斜め荷重入力側）の衝撃吸収部材には倒れ込みを誘発させるような荷重が作用する。この際に、外部部材１０しか存在せず内部部材２０を有さない構造であると、衝撃吸収部材の横断面の曲げ剛性が低いために、作用する荷重によって長手方向への倒れ込み（屈曲変形）が誘発されてしまい、軸方向への座屈変形を発生させるために必要となる圧縮ひずみが蓄積しない。このため、安定した座屈変形を示さずに衝撃吸収部材全体での屈曲変形を生じてしまい、衝撃エネルギの吸収量が所望の値に達しなくなる。

そこで、本実施の形態では、上述したように、外部部材１０の内部に内部部材２０を配置して、特に衝突端側（斜め荷重入力側）における衝撃吸収部材１の横断面の曲げ剛性を高める。これにより、外部部材１０及び内部部材２０が一体となって入力される斜め荷重を負担するようになり、衝撃吸収部材１を固定する支持点での剛性向上ならびに、斜め荷重の入力端側における外部部材１０の倒れこみを誘発させる荷重（外部部材１０を屈曲変形させようとするモーメント）を軽減することができる。このため、斜め方向の荷重に対しても安定した圧壊変形（座屈変形）を発生することが可能となり、斜め荷重に対する高い衝撃エネルギの吸収量を得ることができるようになり、衝突端側での座屈を確実に誘発させ、また反衝突端側の剛性を高め、衝撃吸収部材１を支える箇所（他部材との結合位置）を起点とした衝撃吸収部材１の倒れ込みを抑制することができるようになる。

次に、内部部材２０を設けることにより、斜め荷重が負荷された場合であっても、安定した変形特性を実現することができることを、ＦＥＭ解析結果を参照しながら具体的に説明する。

図１５は、内部部材２０を有する衝撃吸収部材、及び内部部材２０を有さない衝撃吸収部材について、衝突変形時の荷重特性をＦＥＭ解析した結果を示すグラフである。
図１５のグラフにおける条件１は、内部部材２０が存在せず外部部材１０のみからなる衝撃吸収部材の軸方向と略平行な方向へ衝撃荷重が入力した場合（荷重入力Ａ）における荷重特性（変位と荷重との関係）を示しており、条件３は、条件１の衝撃吸収部材と同一の衝撃吸収部材に軸方向に対し１０゜の方向から斜め荷重Ｆａが入力した場合（荷重入力Ｂ）における荷重特性を示している。これに対し、条件２、４は、上述した図１に示す衝撃吸収部材１に、軸方向と平行な方向、斜め１０゜方向から衝撃荷重が入力した場合（荷重入力Ａ，Ｂ）の荷重特性を、それぞれ示す。

なお、このＦＥＭ解析において用いる衝撃吸収部材１の外部部材１０及び内部部材２０の材料特性は、板厚１．０ｍｍの５９０ＭＰａ級高張力鋼板である。また、この外部部材１０には、衝突時の初期荷重低下を図るために、衝撃荷重入力側のＥ−Ｆ−Ｇ−ＨとＭ−Ｎ−Ｏ−Ｐの頂点部を対象に、長手方向への長さ１５ｍｍの範囲に切り欠きを設けた。内部部材２０にも同様に切り欠きを設けた。

図１５にグラフで示すように、内部部材２０を設けない条件１、条件３では、荷重入力Ａの場合には変形変位１１０ｍｍまで安定した荷重特性を示しているのに対し、荷重入力Ｂの場合には変位変位３０ｍｍ以降荷重が急激に低下する傾向を示す。しかしながら、内部部材２０を設けた条件２、４では、荷重入力ＡならびにＢともに安定した荷重特性を示し、良好である。

つまり、内部部材２０を設けない場合には、軸方向の荷重に対しては安定した荷重特性を示すものの、斜め荷重が作用すると倒れ込みが発生し、衝撃吸収部材全体での屈曲を生じ、変形荷重が低下する。しかしながら、内部部材２０を設けると、軸方向の荷重のみならず斜め荷重が作用しても衝撃吸収部材全体での屈曲を生じることなく、安定した座屈変形を発生し、良好な衝突性能を得ることができる。

図１５のグラフにおける条件３における変形荷重の急激な低下と、大きな荷重変動の原因は、斜め荷重が負荷されると外部部材１０が倒れ込んでしまうことである。このため、条件４のように、外部部材１０の内部に内部部材２０を配置して、衝撃吸収部材１の横断面における剛性を高めることにより、斜め荷重が負荷されたことに起因した外部部材１０の倒れ込みを抑制でき、これにより、衝撃吸収部材全体での屈曲を生じることなく、安定した座屈変形を発生し、良好な衝突性能を得ることができる。

この結果より、外部部材１０の内部に内部部材２０を設けることにより、軸方向のみならず軸方向と交差する方向から衝撃荷重が入力された場合においても、安定した性能を示し、所望の高性能な吸収エネルギを実現することが可能となることがわかる。

次に、この内部部材２０についてさらに具体的に説明する。
内径部材２０の最大サイズは、圧壊（座屈）していく際に生成するしわのサイズによって決定される。つまり、外部部材１０と内部部材２０とがそれぞれ座屈することによって生成される座屈しわ同士が干渉してお互いの座屈変形を阻害することがないようにするために、内部部材２０は、その全周において、外部部材１０から１３ｍｍ以上の距離を持たせ配置されることが望ましい。

圧壊変形時に生成するしわのサイズは辺の長さに依存し、長い辺は大きい座屈しわが生成する。したがって、上述したように外部部材１０と内部部材２０のしわの干渉は、外部部材１０及び内部部材２０それぞれの長い辺同士の間の距離（後述する図２２における距離ＳＰ）が重要であり、特にこの部位において１３ｍｍ以上の時に部材の変形挙動を大きく支配する。

また、上述したように、内部部材２０が外部部材１０と一体になって入力される斜め荷重を負担するためには、内部部材２０の横断面積が、外部部材１０の横断面積の２０％以上であることも望ましい。

また、内部部材２０は、外部部材１０が負担する斜め荷重を軽減してその倒れ込みを防止するとともに、外部部材１０の稜線間平面部の剛性向上による長手方向での屈曲を抑制することであるため、内部部材２０の形状ならびに配置は、特段の限定を要さない。例えば、内部部材２０は外部部材１０に対して相似形又は非相似形に構成されていてもよいし、内部部材２０は外部部材１０の対称線（図１における直線ｌ、ｍ）に対して対称となる位置又は非対称となる位置に設けてもよい。

なお、本実施の形態では、内部部材２０を支持する接合部材２１を、外部部材１０の辺Ｆ−Ｇ、Ｏ−Ｎの内面側に固定した。しかし、ＦＥＭ解析を行った結果、接合部材２０を外部部材１０の各頂点Ａ〜Ｐの内面を含む位置に接合すると、接合された頂点Ａ〜Ｐの剛性が高まることに起因して、座屈の挙動が不安定となって衝撃吸収性能が低下するおそれがある。このため、負荷された衝撃荷重により座屈して蛇腹状に変形することによって衝撃エネルギを吸収することを阻害しないためには、曲げ剛性向上部材である内部部材２０は、外部部材１０の各頂点Ａ〜Ｐを含まない領域、具体的には外部部材１０の隣接する各頂点Ａ〜Ｐの間に形成される各直線部（各辺）を介して、外部部材１０の内面に固定されることが、望ましい。

このように、内部部材２０の寸法は、衝撃荷重が入力される方向に対応して適宜調整すればよく、本実施の形態では、図１に示すように、例えばＦａの荷重が入力されることを想定して、外部部材１０の辺Ｆ−Ｇと、辺Ｏ−Ｎとをつなぐように接合部材２１を介して内部部材２０を配置した。内部部材２０の断面の大きさは、外部部材１０の断面の大きさの８０％程度とした。

さらに、本実施の形態の衝撃吸収部材１をクラッシュボックスとして自動車車体のフロントサイドメンバの先端に例えば締結や溶接等の適宜手段によって装着する場合、内部部材２０の内部に、タイダウンフック取付用のナットを内蔵することが考えられる。この場合、内径部材２０は、その面積がこのナットを内蔵するのに必要な面積を有する必要があるが、この面積は内蔵されるナットの寸法も勘案して適宜決定すればよく、例えば４０×４０ｍｍ以上の面積を確保することが例示される。なお、内部部材２０がこの面積を確保できない場合には、タイダウンフック取付用のナットの取付位置を、内部部材２０の内部以外の位置に変更すればよい。

内部部材２０は、外部部材１０と同様に、周知慣用の適宜手段により製造すればよく、特定の製造法には限定されない。例えば、中空材に押出、ハイドロフォーム(液封成形)又はロールフォーミング等の加工のいずれか一つ、あるいはこれらを複数組み合わせて行うことや、所定厚さの鋼板にプレス曲げ、絞り、巻き若しくはロールフォーミング等の加工をいずれか一つあるいは複数行うことによって、多角形の横断面形状を有する筒体に成形してから適宜箇所を接合することにより閉断面形状とすることが例示される。この際の接合方法として、例えばスポット、カシメ若しくはスポット摩擦攪拌接合等の断続接合や、アーク（プラズマ）、レーザー若しくは摩擦攪拌接合等の連続接合等を用いることが例示される。

また、内部部材２０を接合部材２１を介して外部部材１０に接合する際にも、スポットやアーク等の溶接を用いて組み立てればよい。
さらに、さらなる高性能化を図るために、内部部材２０に高周波焼き入れ、レーザ焼き入れ、浸炭、窒化等の後処理を行うことは有効である。また、内部部材２０の素材には、テーラードブランク、さらには軽量化のために薄鋼板、アルミニウム合金以外の素材等を利用することも可能である。

本実施の形態の衝撃吸収部材１は、外部部材１０と、この外部部材１０の内部に配置される内部部材２０とを備えるため、軸方向の一方の端部から、軸方向と平行な方向のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれるあらゆる方向へ向けて衝撃荷重を負荷されても、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができる。このため、この衝撃吸収部材１を、上述したクラッシュボックスに適用してフロントサイドメンバの先端に、例えば締結や溶接等の適宜手段によって装着すれば、車体の安全性の向上と、軽衝突による車体の損傷を略解消することによる修理費の低減とを、ともに図ることができる。

このようにして、本実施の形態により、特に斜め荷重が入力された場合であっても、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃吸収量を確保することができ、安定した高性能を発揮し得る衝撃吸収部材を提供できた。

（実施の形態２）
さらに、本発明を別の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実施の形態２〜４の説明では、上述した実施の形態１と相違する部分を説明し、重複する部分については同一の図中符合を付することにより重複する説明を適宜省略する。

図１６は、実施の形態２に係る衝撃吸収部材１−１の横断面を模式的に示す説明図である。なお、図１６における三角印は、スポット溶接部を示す。
本実施の形態の衝撃吸収部材１−１が実施の形態１に係る衝撃吸収部材１と相違するのは、内部部材２０−１の横断面形状である。

本実施の形態の衝撃吸収部材１−１における内部部材２０−１は、ハットチャンネル部材２０−１ａ、２０−１ｂをふたつ重ねて鼓状に組み立てるとともに、各ハットチャンネル部材２０−１ａ、２０−１ｂそれぞれの端部をクランク状に屈曲させて、接合部材２１−１を一体に構成した点である。

本例においても、内部部材２０はその全周において外部部材１０から１３ｍｍ以上離間して配置したとともに、内部部材２０の横断面積を外部部材１０の横断面積の４５％に設定した。

本例の衝撃吸収部材１−１によれば、実施の形態１の衝撃吸収部材１と同様に、外部部材１０と、この外部部材１０の内部に配置される内部部材２０−１とを備えるため、軸方向の一方の端部から、この軸方向のみならずこの軸方向と交差するあらゆる方向へ向けて衝撃荷重を負荷されても、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができる。このため、この衝撃吸収部材１−１を、上述したクラッシュボックスに適用してフロントサイドメンバの先端に、例えば締結や溶接等の適宜手段によって装着すれば、車体の安全性の向上と、軽衝突による車体の損傷を略解消することによる修理費の低減とを、ともに図ることができる。

また、本例の衝撃吸収部材１−１は、内部部材に関して、実施の形態１の衝撃吸収部材１よりも簡素な構造を有するために、低コストで製造することができる。
このようにして、本実施の形態により、特に斜め荷重が入力された場合であっても、軸方向での屈曲を生じることなく安定して軸方向へ蛇腹状に座屈することによって所定の衝撃吸収量を確保することができ、安定した高性能を発揮し得る衝撃吸収部材を、実施の形態１よりも安価に提供できる。

（実施の形態３）
図１７は、実施の形態３に係る衝撃吸収部材１−２の横断面を模式的に示す説明図である。なお、図１７における三角印は、スポット溶接部を示す。

本実施の形態の衝撃吸収部材１−２が実施の形態１、２に係る衝撃吸収部材１、１−１と相違する点も、内部部材２０−２の横断面形状である。
本実施の形態の衝撃吸収部材１−１における内部部材２０−２は、ハット形のチャンネル部材２０−２ａと底板２０−２ｂとを接合してなるものであり、ハット形のチャンネル部材２０−２ａ及び底板２０−２ｂそれぞれの端部をクランク状に屈曲させて、接合部材２１−２を一体に構成して、外部部材部材１０の対称線ｍよりも左方へオフセットした非対称な位置に配置したものである。

なお、本例においても、内部部材２０−２はその全周において外部部材１０から１３ｍｍ以上離間して配置したとともに、内部部材２０−２の横断面積を外部部材１０の横断面積の２５％に設定した。

自動車車体の構成部材によっては、他の部材との形状上の要件や結合上の要件から、想定される衝撃荷重の入力方向が一方向に特定されるものがある。このような部材に本発明を適用する場合には、図１７に示すように、面内で剛性の向上が必要とされる領域のみに頂点を多数有する内部部材２０−２をオフセットして配置することにより、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができるとともに、衝撃吸収部材１−２全体の軽量化を図ることができる。

このように、本発明によれば、想定される衝撃荷重の入力条件に応じて内部部材２０の形状や配置を適宜調整することにより、所望の衝撃吸収性能を重量増を最小限に抑制しながら、得ることができる。

（実施の形態４）
図１８は、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３の横断面を模式的に示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３では、曲げ剛性向上部材として、実施の形態１で用いた内部部材２０、実施の形態２で用いた内部部材２０−１、さらには実施の形態３で用いた内部部材２０−２に替えて、平板状の仕切り板４０を用いた。

図１８に示すように、この仕切り板４０は、平板の素材の二つの縁部を互いに逆方向へ曲げる加工を行って二つのフランジ部４０ａ、４０ｂを形成したものである。本例では、荷重Ｆａが入力されることを想定し、この仕切り板４０を外部部材４０の内部に挿入して仮止めし、図１８に示す三角印の位置でスポット溶接等の接合を行うことにより、フランジ部４０ａ、４０ｂを介して外部部材１０の辺Ｆ−Ｇと、辺Ｏ−Ｎとをつないだ。

仕切り板４０の配置は、想定される荷重の入力方向に対応して決定すればよい。すなわち、上述したように、本例では荷重Ｆａが入力されることを想定したために仕切り板４０を外部部材１０の辺Ｆ−Ｇと辺Ｏ−Ｎとをつなぐように配置したが、荷重Ｆａの方向とは９０°異なる方向から入力される荷重Ｆｂを想定する場合には、仕切り板４０を外部部材１０の辺Ｂ−Ｃと辺Ｋ−Ｊとをつなぐように配置すればよい。

また、図１９は、仕切り板４０の別の設置方法を示す説明図である。図１９に示すように、仕切り板４０に相当する部分４０’を備える閉じた断面形状を有する第１の外部部材１０ａと、開いた断面形状を有する第２の外部部材１０ｂとを製作し、これらを図示するように重ね合わせて、図中における三角印の位置で、例えばスポット溶接等の適当な接合手段によって接合することが例示される。なお、外部部材１０の構造や製作方法等は、上述した実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

本実施の形態の衝撃吸収部材１−３は、外部部材１０と、この外部部材１０の内部に外部部材１０の曲げ剛性向上部材として配置される仕切り板４０とを備えるため、軸方向の一方の端部から、軸方向と平行な方向のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれるあらゆる方向へ向けて衝撃荷重を負荷されても、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができる。

図２０は、図１８に示す横断面形状を有する衝撃吸収部材１−３に、軸方向から衝撃荷重が負荷された場合（条件５）における変位−荷重線図と、軸方向と１０度交差する方向から衝撃荷重が負荷された場合（条件６）における変位−荷重線図とをあわせて示すグラフである。

図２０にグラフで示すように、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３は、上述した実施の形態１〜３の衝撃吸収部材１、１−１、１−２と同様に外部部材１０を有するため、軸方向へ衝撃荷重が負荷されると、蛇腹状に安定して座屈変形でき、衝撃エネルギを十分に吸収することができる。

また、図２０にグラフで示すように、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３は、外部部材１０の内部に外部部材１０の曲げ剛性向上部材として仕切り板４０を配置されているために横断面の曲げ剛性が高められていることから、斜め荷重を入力されても、この入力の初期の時点における衝撃吸収部材１−３の倒れ込みが抑制され、軸方向へ安定して蛇腹状に座屈することにより所定の衝撃吸収量を確保でき、安定した衝撃吸収性能を示す。

このように、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３も、上述した実施の形態１〜３の衝撃吸収部材１、１−１、１−２と同様に、外部部材１０の内部に曲げ剛性向上部材を有するため、軸方向の一方の端部から、軸方向と平行な方向のみならず、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれるあらゆる方向へ向けて衝撃荷重を負荷されても、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができる。このため、この衝撃吸収部材１−３を、上述したクラッシュボックスに適用してフロントサイドメンバの先端に、例えば締結や溶接等の適宜手段によって装着すれば、車体の安全性の向上と、軽衝突による車体の損傷を略解消することによる修理費の低減とを、ともに図ることができる。

また、本実施の形態を、上述した実施の形態１と比較すると、相違点は曲げ剛性向上部材４０、２０の横断面形状のみとなる。すなわち、衝撃吸収部材に作用する荷重は実施の形態１の衝撃吸収部材１のほうが大きいが、構造が簡素である点や軽量である点においては、本実施の形態の衝撃吸収部材１−３のほうが有利である。このため、衝撃吸収部材に個別に要求されるスペックに応じて、曲げ剛性向上部材として仕切り板４０を用いるか、あるいは内部部材２０を用いるかを適宜決定すればよい。

なお、曲げ剛性向上部材として、実施の形態１では内部部材２０を、実施の形態２では内部部材２０−１を、実施の形態３では内部部材２０−２を、さらに本実施の形態４では仕切り板４０を、それぞれ例示した。しかしながら、本発明に係る衝撃吸収部材における曲げ剛性向上部材は、これら４例に限定されるものでないことはいうまでもなく、外部部材の内部に配置されてこの外部部材の蛇腹状の座屈変形を阻害することなくこの外部部材の曲げ剛性を高めることができる部材であれば、その形状や材質等には影響されずに、等しく適用可能である。

次に、本発明を実施例を参照しながらさらに具体的に説明する。
板厚１．０ｍｍの５９０ＭＰａ級の高張力鋼板を素材として折り曲げ加工を行って多角形断面とし、突き合わせ面を溶接することによって、図２１に示す横断面形状を有する筒体から成る外部部材１０を構成した。外部部材１０は、扁平八角形に溝部１４を一つ導入し、各形状の寸法諸元は、Ｗ＝６０ｍｍ、深さｄ＝１１．５ｍｍ、辺Ｘ５＝３５ｍｍ、Ｘ６＝３５ｍｍ、内角α＝１００°、β＝１０６°である。部材長さは１８０ｍｍである。

さらに、図２２に示すように、外部部材１０の内部に、横断面積が外部部材１０の横断面積の８０％となるように製作した内部部材２０を配置し、接合部材２１を介して、辺１４においてスポット溶接を行って外部部材１０と接合することによって、本実施例の衝撃吸収部材１を製作した。

内部部材２０の製作に用いた材料は、外部部材１０と同様の、厚さ１．０ｍｍの５９０ＭＰａ級の高張力鋼板である。
なお、図１９における三角印は、スポット溶接部を示す。また、本例では、外部部材１０と内部部材２０との間の距離は、外部部材１０の全周で１３ｍｍが確保されるようにした
また、表１には、外部部材１０及び内部部材２０それぞれの形状の寸法諸元を示す。

そして、図２３に示すように、斜め方向からの荷重入力を実現するために、製作した衝撃吸収部材１を、１０°傾いた台４０の上に搭載して固定した後、２００ｋｇｆの重量の錘体４１を１１．９ｍの高さから自由落下させることにより衝撃吸収部材１の衝突端側に軸方向に５５ｋｍ／ｈの速度で衝突させた。

そして、衝撃吸収部材１の圧壊時の変型抵抗を、圧電式のロードセルで測定した。なお、部材長Ｔはいずれも１８０ｍｍとし、１３０ｍｍ圧壊までの吸収エネルギを測定した。表２には、初期の最大荷重と７０％圧壊時の吸収エネルギを示す。なお、表２には比較のために内部部材２０を設けなかった衝撃吸収部材の測定値も併せて示す。

表２に示す結果から、内部部材２０を設けることにより、斜め荷重が負荷された場合であっても良好な吸収エネルギを示すことを確認できた。

板厚１．６ｍｍの５９０ＭＰａ級の高張力鋼板を素材として折り曲げ加工を行って多角形断面とし、突き合わせ面を溶接することによって、図１８に示す横断面形状を有する衝撃吸収部材１−３を製作した。また比較のため、図１８に示す仕切り板４０を設けていない衝撃吸収部材も製作した。

そして、これらの衝撃吸収部材をそれぞれ、図２３に示す試験装置における１０°傾いた台４０の上に設置した後、２００ｋｇｆの重量の錘体４１を１１．９ｍの高さからこれらの衝撃吸収部材に対して自由落下させ、５５ｋｍ／ｈの速度で衝撃吸収部材に軸方向へ衝突させ、衝撃吸収部材の圧壊時の変形抵抗を、圧電式のロードセルで測定した。なお、衝撃吸収部材の長さＴはいずれも１８０ｍｍとし、１３０ｍｍ圧壊までの衝撃エネルギの吸収量を比較した。表３には、初期最大荷重と、７０％圧壊時の衝撃エネルギの吸収量（７０(％)圧壊吸収エネルギ）とを示す。

表３に示す結果から、仕切り板４０を設けることにより、軸方向と交差する方向、例えば軸方向との交差角度が０度超１５度以下に含まれるあらゆる方向へ向けて衝撃荷重を負荷されても、確実に座屈して蛇腹状に変形することにより衝撃エネルギを十分に吸収して、所定の衝撃吸収性能を確保することができることがわかる。

実施の形態１の衝撃吸収部材の横断面を模式的に示す説明図である。 ＦＥＭ数値解析による四角形の横断面を有する外部部材の圧壊の様子を示す説明図であり、図２（ａ）はフランジを具備する衝撃吸収部材を示し、図２（ｂ）はフランジを具備しない衝撃吸収部材を示す。 扁平な八角形の横断面形状を有する外部部材の圧壊の様子を模式的に示す説明図である。 扁平な八角形の横断面を有する外部部材の長辺部の一部に、台形状に溝部を設けた状況を示す説明図である。 溝部が形成される範囲についての好適条件をＦＥＭ解析した結果を示すグラフである。 外部部材の一例の横断面を示す説明図である。 溝の例を示す説明図である。 外部部材の一例の横断面を示す説明図である。 外部部材の入力端側を示す説明図である。 外部部材の断面積を減じる部位の長さ／外部部材の長さと、初期最大荷重比又は７０％圧壊時の吸収エネルギ比との関係を示すグラフである。 外部部材の入力端側を示す説明図である。 外部部材の一例の横断面を示す説明図である。 比（ｈ／Ｘ）と単位重量当たりの衝突性能(％)との関係を示すグラフである。 溝部を有する外部部材の面部に曲率を付与した場合の頂点及び面部の弾性座屈によるたわみの状況を模式的に示す説明図であり、図１４（ａ）は外側に凸となる曲率を付与した場合を示し、図１４（ｂ）は内側に凹となる曲率を付与した場合を示す。 内部部材の効果についての試験結果を示すグラフである。 実施の形態２の衝撃吸収部材の横断面を模式的に示す説明図である。 実施の形態３の衝撃吸収部材の横断面を模式的に示す説明図である。 実施の形態４の衝撃吸収部材の横断面を模式的に示す説明図である。 仕切り板の別の設置方法を示す説明図である。 図１８に模式的に示す横断面を有する衝撃吸収部材に、軸方向から衝撃荷重が負荷された場合（条件５）における変位−荷重線図と、軸方向と１０度交差する方向から衝撃荷重が負荷された場合（条件ｔ６）における変位−荷重線図とをあわせて示すグラフである。 実施例における外部部材の横断面形状を示す説明図である。 実施例における衝撃吸収部材の横断面形状を示す説明図である。 試験装置の構成を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 衝撃吸収部材
１０ 外部部材
２０ 内部部材
４０ 仕切り板

Claims (6)

1. 筒体からなる外部部材と、該外部部材の内部に配置されて曲げ剛性を向上する曲げ剛性向上部材とを少なくとも備え、前記筒体の軸方向の一方の端部から該軸方向又は該軸方向と交差する方向へ向けて衝撃荷重を負荷されて座屈することにより蛇腹状に変形することによって衝撃エネルギを吸収するための衝撃吸収部材であって、
   前記外部部材の軸方向の少なくとも一部の横断面形状は、複数の頂点を有する閉断面であり、該閉断面の外側にフランジを具備しないとともに、前記複数の頂点のうちの一部を直線で連結して得られる最大の輪郭からなる基本断面の少なくとも一の辺の一部であってかつ該辺の端点を除く領域が、前記輪郭の内側へ凹んだ溝部を形成するように、屈曲して形成されること
   を特徴とする衝撃吸収部材。
2. 前記曲げ剛性向上部材は、前記軸方向の横断面形状が複数の頂点を有する閉断面を有する内部部材である請求項１に記載された衝撃吸収部材。
3. 前記内部部材と前記外部部材との間の距離は１３ｍｍ以上であるとともに、前記内部部材の横断面積は前記外部部材の横断面積の２０％以上である請求項２に記載された衝撃吸収部材。
4. 前記曲げ剛性向上部材は、板状部材である請求項１に記載された衝撃吸収部材。
5. 前記曲げ剛性向上部材は、前記外部部材の前記複数の頂点を含まない領域を介して、前記外部部材の内面に固定される請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
6. 前記溝部は、該溝部を有する前記辺の幅をａとし、一つの前記溝部の開口幅をＷｉとし、前記外部部材の板厚をｔとし、前記辺に設けられた前記溝部の個数をｎとし、前記辺に設けられたｎ個の前記溝部によって分割されて残った（ｎ＋１）個の残余の領域のそれぞれの幅をＸｊとした場合に、下記（１）式及び（２）式を満足するように、設けられる請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された衝撃吸収部材。
   ４ｔ＜Ｗｉ＜６５ｔ ｉ＝１〜ｎ ・・・・・（１）
   ４ｔ＜Ｘｊ＜６５ｔ ｊ＝１〜ｎ＋１ ・・・・・（２）
   ただし、ΣＷｉ＋ΣＸｊ＝ａであり、かつΣＷｉは、幅ａの辺に形成された溝部の開口幅Ｗｉの総和であり、溝部の開口幅は、幅ａの辺と溝部の輪郭線との２つの交点の間の距離であり、ΣＸｊは前記幅Ｘｊの総和である。

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