JP2010169109A

JP2010169109A - エネルギー吸収部材

Info

Publication number: JP2010169109A
Application number: JP2009009750A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Akazaki; 圭輔赤▲崎▼
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP5179390B2

Abstract

【課題】略４角形の外周壁と前記外周壁の２組の対辺にそれぞれ接続する十字形の内壁を有するアルミニウム合金押出形材製のエネルギー吸収部材の改良。軽量で、多くのエネルギー量を吸収できるようにする。
【解決手段】外周壁を構成する外辺１，２に、折れ部６，９が鈍角となるように凹部５，８を形成する。このエネルギー吸収部材を軸方向に圧縮変形させると、外周壁のコーナー及び外周壁と内壁の接続箇所７，１１が座屈変形の「節（ｎｏｄｅ）」となり、折れ部６を挟む屈曲した辺（辺１ａと辺５ａ）及び折れ部９を挟む屈曲した辺（辺２ａと辺８ａ）が座屈変形の「腹（ｌｏｏｐ）」となって閉断面の内側又は外側の同一方向に変形する。外周壁の座屈強度が高くなり、エネルギー吸収量も増加する。
【選択図】図５

Description

本発明は、軸方向に衝撃又は静的荷重が負荷された場合に、軸方向に変形しながらエネルギーを吸収するエネルギ吸収部材に関する。

近年、環境への負荷を低減するという目的から、自動車をはじめとして、様々な分野で軽量化ニーズが高まっている。自動車用クラッシュボックスなどのエネルギー吸収部材もそのようなニーズが高い部品の一つである。このような背景から、従来の鋼製に代わってアルミニウム合金押出形材などの軽金属製エネルギー吸収部材の適用も検討され、実際に採用されている。

アルミニウム合金押出形材からなるエネルギー吸収部材として、略４角形の外周壁と外周壁の２組の対辺にそれぞれ接続しかつ互いにクロスする２個の内壁からなる略田形断面のものが一般に知られている（特許文献１〜５参照）。この断面のアルミニウム合金押出形材に対し、軸方向に衝撃又は静的な圧縮荷重を掛けると、後述する図１７に示すように、外周壁のコーナー及び外周壁と内壁の接続箇所を座屈変形の「節（ｎｏｄｅ）」として、蛇腹状に（軸方向に繰り返し）変形しながらエネルギーを吸収する。
なお、本発明において、座屈変形の「節」とは外周壁又は内壁が蛇腹状に変形する際に張り出しの基点になる箇所であり、「節」自体は張り出さず、「節」と「節」の間の壁面が張り出し変形（外周壁であれば閉断面の内側又は外側に張り出し変形）する。このように張り出し変形する部分を座屈変形の「腹（ｌｏｏｐ）」という。

特開２００５−１６２０６１号公報特開２００２−１５５９８１号公報特開平１１−２９０６４号公報特開平１０−４５０２３号公報特開平６−２４７３３９号公報

しかし、軽量化ニーズの高まりの中で、この種のエネルギー吸収部材について、重量当たりのエネルギー吸収量をさらに高めて、所定のエネルギーを吸収するための重量をさらに低減することが求められている。
従って、本発明の目的は、略４角形の外周壁と前記外周壁の２組の対辺にそれぞれ接続しかつ互いにクロスする２個の内壁を有するアルミニウム合金押出形材製のエネルギー吸収部材を改良し、従来より軽量で、多くのエネルギー量を吸収できるエネルギー吸収部材を提供することを目的とする。

本発明に係るエネルギー吸収部材は、押出方向に垂直な断面において略４角形の外周壁と前記外周壁の各対辺に接続しかつ互いにクロスする内壁を有するアルミニウム合金押出材からなり、前記断面において前記外周壁の４個の辺のうち少なくとも１個の辺の前記内壁との接続箇所に内向きの凹部が形成され、これにより前記凹部が形成された辺の前記接続箇所の両側に折れ部が形成され、軸方向に圧縮荷重を受けて前記外周壁が座屈変形するとき、前記凹部が形成された辺が前記折れ部を座屈変形の「腹」として座屈変形することを特徴とする

上記アルミニウム合金押出形材の断面のさらに具体的な形態として、前記外周壁を構成する４個の辺の全てに前記凹部及び折れ部が形成されていること、及び前記折れ部として内角が鈍角である折れ部が形成されていること等を挙げることができる。
さらに、略四角形の外周壁の４個のコーナーのうち少なくとも１個のコーナーが傾斜辺とされ、前記傾斜辺の端点（一方又は両方の端点）に内角が鈍角になる折れ部が形成され、軸方向に圧縮荷重を受けて前記外周壁が座屈変形するとき、前記折れ部を挟む辺（傾斜辺ともう１つの辺）が前記折れ部を座屈変形の「腹」として座屈変形するようになっていてもよい。

アルミニウム合金押出形材が外周壁に凹部を有しない従来断面の場合、軸方向に圧縮荷重を掛けると、外周壁は４つのコーナー及び外周壁と内壁の４つの接続箇所を座屈変形の「節」として蛇腹状に折り畳まれるが、この蛇腹状変形の間、「節」と「節」の間の座屈変形の「腹」になる壁面の座屈強度はそれほど高くない。一方、本発明の断面の場合、凹部が形成された辺に折れ部が形成され、該辺が前記折れ部を座屈変形の「腹」として座屈変形し、この折れ部を挟む屈曲した辺が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形する。その結果、折れ部がない場合に比べて、座屈変形の「腹」になる壁面の座屈強度が高くなり、アルミニウム合金押出形材全体の平均圧壊荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。
外周壁のコーナーに形成される折れ部も、凹部が形成された辺に形成される折れ部と同様の作用を有する。

エネルギー吸収部材（本発明モデルＡ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＢ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＣ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＤ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＥ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＦ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＧ）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（比較例モデル）の断面形状を示す図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＡ）の斜視図、斜視変形図、平面変形図である。エネルギー吸収部材の外辺に形成する凹部の他の形態を説明する図である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＢ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＣ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＤ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＥ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＦ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＧ）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（比較例モデル）の斜視図（上）及び変形図（斜視図：左下、平面図：右下）である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＡ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＢ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＣ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＤ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＥ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＦ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＧ，比較例モデル）の無次元応力−無次元変位曲線である。エネルギー吸収部材（本発明モデルＡ〜Ｇ，比較例モデル）の無次元平均応力を比較する図である。

以下、本発明に係るエネルギー吸収部材（アルミニウム合金押出形材）について、図１〜図２５を参照して説明する。
まず、比較例として、図８に、従来のアルミニウム合金押出形材の断面を示す。この断面は田の字形で、４角形（矩形）の外周壁（外辺１０１，１０１，１０２，１０２）と、外周壁の各対辺の中央に接続する十字形の内壁（内辺１０３，１０４）からなる。外周壁と内壁の各辺はいずれも平板状である。

一方、図１〜５に示すアルミニウム合金押出形材の断面は略田の字形で、略４角形の外周壁と十字形の内壁からなる。これらはいずれも本発明例であり、図８の４角形の外周壁と十字形の内壁を基本断面とし、前記基本断面の一部を変形させた断面形状、具体的には、前記基本断面の４角形の外周壁のうち１個〜４個の辺（外辺）の、内壁との接続箇所に内向きの凹部が形成され、これにより前記凹部が形成された外辺の前記接続箇所の両側に折れ部が形成され、かつ前記基本断面の十字形の内壁が前記凹部の深さだけ短くなった断面形状ということができる。なお、図１〜図５において、前記基本断面を破線で示している。

図１の断面（本発明モデルＡ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、外周壁の１個の外辺１の中央に三角形状の凹部５が形成されている。凹部５は屈曲する２個の辺５ａ．５ａからなり、辺５ａ，５ａと外辺１の残部である両側の辺１ａ，１ａとの境界に、内角が鈍角の折れ部６がそれぞれ形成され、凹部５の底部（三角形の頂点）に内辺４の一方の端点が接続している。凹部５が形成された外辺１の内壁（内辺４）との接続箇所７の両側に、内角が鈍角の折れ部６が形成されている、ということもできる。

図２の断面（本発明モデルＢ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、外周壁の２個の外辺１，１の中央に三角形状の凹部５がそれぞれ形成されている。各凹部５は屈曲する２個の辺５ａ．５ａからなり、辺５ａ，５ａと外辺１の残部である両側の辺１ａ，１ａとの境界に、内角が鈍角の折れ部６がそれぞれ形成され、凹部５，５の底部（三角形の頂点）に内辺４の両方の端点が接続している。凹部５が形成された外辺１，１の内壁（内辺４）との接続箇所７の両側に、内角が鈍角の折れ部６が形成されている、ということもできる。

図３の断面（本発明モデルＣ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、外周壁の２個の外辺１，２の中央に三角形状の凹部５，８がそれぞれ形成されている。凹部５は屈曲する２個の辺５ａ，５ａからなり、凹部８は屈曲する２個の辺８ａ，８ａからなり、辺５ａ，５ａと外辺１の残部である両側の辺１ａ，１ａとの境界に内角が鈍角の折れ部６、辺８ａ，８ａと外辺２の残部である辺２ａ，２ａとの境界に内角が鈍角の折れ部９がそれぞれ形成され、凹部５，８の底部（三角形の頂点）に内辺４，３の一方の端点がそれぞれ接続している。凹部５，８が形成された外辺１，２の内壁（内辺４，３）との接続箇所７，１１の両側に、内角が鈍角の折れ部６，９が形成されている、ということもできる。

図４の断面（本発明モデルＤ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、外周壁の３個の外辺１，１，２の中央に三角形状の凹部５，５，８がそれぞれ形成されている。凹部５は屈曲する２個の辺５ａ，５ａからなり、凹部８は屈曲する２個の辺８ａ，８ａからなり、辺５ａ，５ａと外辺１の残部である両側の辺１ａ，１ａとの境界に内角が鈍角の折れ部６、辺８ａ，８ａと外辺２の残部である辺２ａ，２ａとの境界に内角が鈍角の折れ部９がそれぞれ形成され、凹部５，５の底部（三角形の頂点）に内辺４の両方の端点が接続し、凹部８の底部（三角形の頂点）に内辺３の一方の端点が接続している。凹部５，８が形成された外辺１，２の内壁（内辺４，３）との接続箇所７，１１の両側に、内角が鈍角の折れ部６，９が形成されている、ということもできる。

図５の断面（本発明モデルＥ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、外周壁の４個の外辺１，１，２，２の中央に三角形状の凹部５，５，８，８がそれぞれ形成されている。凹部５は屈曲する２個の辺５ａ，５ａからなり、凹部８は屈曲する２個の辺８ａ，８ａからなり、辺５ａ，５ａと外辺１の残部である両側の辺１ａ，１ａとの境界に内角が鈍角の折れ部６、辺８ａ，８ａと外辺２の残部である両側の辺２ａ，２ａとの境界に内角が鈍角の折れ部９がそれぞれ形成され、凹部５，５の底部（三角形の頂点）に内辺４の両方の端点が接続し、凹部８の底部（三角形の頂点）に内辺３の両方の端点が接続している。凹部５，８が形成された外辺１，２の内壁（内辺４，３）との接続箇所７，１１の両側に、内角が鈍角の折れ部６，９が形成されている、ということもできる。

図６，７に示すアルミニウム合金押出形材の断面も略田の字形で、全体として略４角形の外周壁と十字形の内壁からなる。これらはいずれも本発明例であり、図８の４角形の外周壁と十字形の内壁を基本断面とし、前記基本断面の一部を変形させた断面形状、具体的には、前記基本断面の４角形の外周壁の４個の辺（外辺）の、内壁との接続箇所に内向きの凹部が形成され、これにより前記凹部が形成された外辺の前記接続箇所の両側に折れ部が形成され、かつ前記基本断面の十字形の内壁が前記凹部の深さだけ短くなり、さらに前記基本断面の外周壁の４個のコーナーが面取りされて傾斜辺となった形状ということができる。なお、図６，７において、前記基本断面を破線で示している。

図６の断面（本発明モデルＦ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、略４角形の４個の外辺１，１，２，２の中央に三角形状の凹部５，５，８，８がそれぞれ形成されている。この点は図５に示す断面と同じであるが、図６の断面は、さらに外周壁の４個のコーナーにそれぞれ傾斜辺１２が形成され、傾斜辺１２の両方の端点に内角が鈍角になる折れ部１３，１４が形成されている。傾斜辺１２と辺１ａの境界、及び傾斜辺１２と辺２ａの境界に、それぞれ内角が鈍角の折れ部１３，１４が形成されているということもできる。

図７の断面（本発明モデルＧ）は、略４角形の外周壁（外辺１，１，２，２）と十字形の内壁（内辺３，４）からなり、略４角形の４個の外辺１，１，２，２の中央にそれぞれ凹部５，５，８，８が形成され、さらに、略四角形の４個のコーナーに傾斜辺１２が形成されている点で、図６の本発明モデルＦと共通するが、外辺２が凹部８を構成する２個の辺８ａ，８ａのみとなって（残部の辺２ａが消滅）、辺８ａと傾斜辺９が直接つながり、傾斜辺１２の一方の端点に内角が鈍角となる折れ部１３、他方の端点に内角が略直角の折れ部１５が形成されている。傾斜辺１２と辺１ａの境界に内角が鈍角の折れ部１３が形成され、傾斜辺１２と辺８ａの境界に内角が略直角の折れ部１５が形成されているということもできる。

図１〜図７に示す断面は、凹部５，８がいずれも三角形状であり、凹部５を構成する辺５ａと辺１ａの折れ部６の内角、及び凹部８を構成する辺８ａと辺２ａの折れ部９の内角がいずれも鈍角に形成されているが、図９に示すように、四角形状（ａ）又は円弧状（ｂ）の凹部であってもよい。
図９（ａ）では、凹部１６が四角形状に屈曲する辺１６ａ，１６ｂからなり、凹部１６が形成された外辺１の内壁（内辺４）との接続箇所１７の両側に、内角が直角の折れ部１８と外角が直角の折れ部１９が形成されている。
図９（ｂ）では、凹部２１が円弧２１ａ，２１ａからなり、凹部２１が形成された外辺１の内壁（内辺４）との接続箇所２２の両側に、内角が直角（辺１ａとの境界における円弧２１ａの接線と辺１ａの角度が直角）の折れ部２３が形成されている。

図１〜図８に示す本発明モデルＡ〜Ｇ及び比較例モデルについて、軸方向に圧縮変形させたときの変形形態をＦＥＭ解析して求めた。
ＦＥＭ解析の材料モデルは、０．２％耐力が２４０ＭＰａの６０００系アルミニウム合金押出形材からなるものとし、基本断面の外形寸法が１１５ｍｍ×７０ｍｍ、押出方向の長さが１００ｍｍ、肉厚が全て２．０ｍｍとした。
ＦＥＭ解析には、汎用の有限要素法解析ソフトＬＳ−ＤＹＮＡを用いた。端部の拘束条件は端板を溶接で設置する場合を想定して、圧壊方向以外の変位と回転を拘束し、剛体で押し込む態様とし、ＨＡＺの軟化は無視した。

ＦＥＭ解析の結果を図１０〜１７，１８〜２５に示す。
図１８〜２４は、図１〜７に示す本発明モデルＡ〜Ｇと図８に示す比較例モデルで得られた無次元応力−無次元変位曲線を対比して示すものである。無次元応力、無次元変位は次式で示される。
無次元応力：（σ／σ_０．２）＝（Ｐ／Ａ）・（１／σ_０．２）
無次元変位：（ｕ／ｈ）
ここで、σ_０．２：０．２％耐力、Ｐ：荷重、Ａ：断面積、ｕ：変位、ｈ：軸方向の長さ、である。
なお、今回の検討では、断面積をほぼ一定として評価した。従って、無次元応力を荷重、無次元変位を変位として扱うことができる。
図２５は、図１〜８に示す本発明モデルＡ〜Ｇ及び比較例モデルの、無次元変位（ｕ／ｈ）＜０．７の区間で求めた無次元平均応力（σ_ｍ／σ_０．２）を示す。
図９〜１６の変形図は、ストローク（ｕ／ｈ）：３５ｍｍにおける変形図である。

まず、図１７は比較例モデル（図８）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、座屈変形の「腹」になる部分に折れ部が存在しない。なお、内壁は外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）及び内壁がクロスする箇所（１箇所）を座屈変形の「節」として座屈変形している。

図１０は本発明モデルＡ（図１）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、この点は図１７に示す比較例モデルと同様である。しかし、本発明モデルＡでは、新たに形成された鈍角の折れ部６が座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１の前記折れ部６を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、折れ部６がない比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図１８，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１１は本発明モデルＢ（図２）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、この点は図１７に示す比較例モデルと同様である。しかし、本発明モデルＢでも、新たに形成された鈍角の折れ部６が座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１，１の前記折れ部６を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、折れ部６がない比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図１９，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１２は本発明モデルＣ（図３）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、この点は図１７に示す比較例モデルと同様である。しかし、本発明モデルＣでは、新たに形成された鈍角の折れ部６，９がそれぞれ座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１，２の前記折れ部６，９を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ，辺２ａと辺８ａ）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、折れ部６，９がない比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図２０，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１３は本発明モデルＤ（図４）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、この点は図１７に示す比較例モデルと同様である。しかし、本発明モデルＤでは、新たに形成された鈍角の折れ部６，９がそれぞれ座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１，１，２の前記折れ部６，９を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ，辺２ａと辺８ａ）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、折れ部６，９がない比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図２１，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１４は本発明モデルＥ（図５）の変形図である。外周壁はコーナー（４箇所）及び外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、この点は図１０に示す比較例モデルと同様である。しかし、本発明モデルＥでは、新たに形成された鈍角の折れ部６，９が座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１，１，２，２の前記折れ部６，９を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ，辺２ａと辺８ａ）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、折れ部６，９がない比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図２２，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１５は本発明モデルＦ（図６）の変形図である。外周壁は外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形する。本発明モデルＦでは、コーナーの傾斜辺１２の両端点に形成された折れ部１３，１４も、折れ部６，９とともに座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、外辺１，１，２，２の前記折れ部６，９，１３，１４を挟む両側の辺（辺５ａと辺１ａ，辺８ａと辺２ａ，傾斜辺１２と辺１ａ，傾斜辺１２と辺２ａ）が、それぞれ座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形する。このため、外辺１と内辺４の接続箇所７から外辺２と内辺３の接続箇所１１までの屈曲した各辺が座屈変形の「腹」として、閉断面の内側又は外側の同一方向に変形する。その結果、比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなり、、図２３，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

図１６は本発明モデルＧ（図６）の変形図である。外周壁は外周壁と内壁の接続箇所（４箇所）を座屈変形の「節」（図中に□印を付与）として座屈変形し、また、コーナーの傾斜辺１２と辺８ａとの境界の折れ部１５が座屈変形の「節」（図中に□印を付与）となっている。一方、鈍角の折れ部６，１３が座屈変形の「腹」となり（図中に○印で示す）、前記折れ部６，１３を挟む両側の辺（辺１ａと辺５ａ，辺１ａと傾斜辺１２）が座屈変形の「腹」として閉断面の内側又は外側の同一方向に変形することから、比較例モデルと比べて外周壁の座屈強度が高くなる。その結果、図２４，２５に示すように、断面全体の圧壊荷重及び圧壊平均荷重も高くなり、エネルギー吸収量が増加する。

なお、上記の実施例で、座屈変形の「腹」となる折れ部６，９，１３，１４はいずれも内角が鈍角とされている。そして、この鈍角が大きいほど、また折れ部を挟む両辺（特に新たに導入された辺５ａ，８ａ，１２）の幅厚比Ｌ／ｔ（Ｌは各辺の板幅、ｔは各辺の板厚・・・図１，３，６参照）が小さいほど、上記実施例に示すように、該折れ部が座屈変形の「腹」となりやすい。折れ部が座屈変形の「腹」になり得る折れ部の角度及び辺の幅厚比は、ＦＥＭ解析又は実験的に容易に確認することができる。なお、同等のサイズ及びエネルギー吸収量であれば、鋼製のものはアルミニウム合金押出材に比べて一般に板厚が小さく、幅厚比が大きくなるので、折れ部が鈍角でも座屈変形の「節」になりやすい。

一方、図９（ａ）に示すように、凹部１６が四角形状で折れ部１８，１８が直角に屈曲している場合や、図９（ｂ）に示すように、凹部２１が円弧形状で折れ部２２が直角に屈曲している場合なども、これらの折れ部１８，１９，２２が座屈変形の「腹」となり得る。具体的には、図９（ａ）の場合、新たに導入された辺１６ａ，１６ｂの幅厚比Ｌ１／ｔ１，Ｌ２／ｔ２の値が小さいほど（Ｌ１，Ｌ２は辺１６ａ，１６ｂの板幅、ｔ１，ｔ２は辺１６ａ，１６ｂの板厚）、折れ部１８又は１９のいずれか一方又は双方が座屈変形の「腹」となりやすい。図９（ｂ）の場合も同様に、辺２１ａの幅厚比（Ｌ３／ｔ３）の値が小さいほど、折れ部２２が座屈変形の「腹」となりやすい。

１，２外周壁を構成する外辺
３，４内壁を構成する内辺
５，８凹部
６，１１外周壁と内壁の接続箇所
５ａ，８ａ凹部を構成する辺
６，９，１３，１４，１５折れ部
１２コーナーの傾斜辺

Claims

押出方向に垂直な断面において略４角形の外周壁と前記外周壁の各対辺に接続しかつ互いにクロスする内壁を有するアルミニウム合金押出材からなり、前記断面において前記外周壁の４個の辺のうち少なくとも１個の辺の前記内壁との接続箇所に内向きの凹部が形成され、これにより前記凹部が形成された辺の前記接続箇所の両側に折れ部が形成され、軸方向に圧縮荷重を受けて前記外周壁が座屈変形するとき、前記凹部が形成された辺が前記折れ部を座屈変形の「腹」として座屈変形することを特徴とする軸方向に圧縮荷重を受けるエネルギー吸収部材。
前記外周壁の４個の辺の全てに前記凹部及び折れ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたエネルギー吸収部材。
前記折れ部は内角が鈍角であることを特徴とする請求項１又は２に記載されたエネルギー吸収部材。
略四角形の外周壁の４個のコーナーのうち少なくとも１個のコーナーが傾斜辺とされ、前記傾斜辺の端点に内角が鈍角になる折れ部が形成され、軸方向に圧縮荷重を受けて前記外周壁が座屈変形するとき、前記折れ部を挟む辺が前記折れ部を座屈変形の「腹」として座屈変形することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたエネルギー吸収部材。