JP2017185977A - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収性能を高めることができる衝撃吸収部材を提供する。【解決手段】筒型形状の衝撃吸収部材１であって、衝撃吸収部材１は、断面が矩形状の筒型形状であり、衝撃吸収部材１の一方端１１から他方端１２に沿った方向を、衝撃吸収方向Ｌとしており、衝撃吸収部材１には、一方端１１から他方端１２まで衝撃吸収方向Ｌに沿って、矩形状の各辺となる側壁部１３の一部が内側に凹んだビード１５が形成されており、側壁部１３の肉厚は、衝撃吸収方向Ｌに沿って、徐々に薄くなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、筒型形状の衝撃吸収部材に関する。

従来から、車両には、クラッシュボックス等の衝撃吸収部材が配置されている。このような衝撃吸収部材は、衝撃荷重が作用した際に、それ自体を変形させることにより、衝撃エネルギーを吸収する構造となっている。

例えば、このような技術として、特許文献１には、筒型形状の衝撃吸収部材が開示されている。この衝撃吸収部材は、断面が矩形状の筒型形状であり、前記衝撃吸収部材の一方端から他方端に沿った方向を、衝撃吸収方向として配置される。衝撃吸収部材には、衝撃吸収方向に沿って、側壁部の一部が内側に凹んだビードが形成されている。

この衝撃吸収部材によれば、側壁部の一部が内側に凹んだビードを形成することにより、衝撃荷重が発生したときに、衝撃吸収部材を衝撃吸収方向に蛇腹状に座屈変形させ、衝撃エネルギーを吸収することができる。

特開２００９−１８４４１７号公報

しかしながら、衝撃吸収部材に、このようなビードを形成した場合であっても、衝撃吸収部材の座屈変形により衝撃エネルギーを十分に吸収できるとは言い難く、さらに衝撃吸収性を高める必要があった。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、衝撃吸収性能を高めることができる衝撃吸収部材を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る衝撃吸収部材は、筒型形状の衝撃吸収部材であって、前記衝撃吸収部材は、断面が矩形状の筒型形状であり、前記衝撃吸収部材の一方端から他方端に沿った方向を、衝撃吸収方向としており、前記衝撃吸収部材には、前記一方端から前記他方端まで前記衝撃吸収方向に沿って、前記矩形状の各辺となる側壁部の一部が内側に凹んだビードが形成されており、前記側壁部の肉厚は、前記衝撃吸収方向に沿って、徐々に薄くなっていることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃吸収部材の肉厚が、衝撃吸収方向に沿って、徐々に薄くなっているので、衝撃吸収方向に衝撃荷重が発生したときには、衝撃吸収部材が蛇腹状に座屈変形することがさらに助長される。これにより、衝撃吸収部材の衝撃吸収性能を高めることができる。

本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の模式的斜視図である。 （ａ）は、衝撃吸収部材の一方端の端面図であり、（ｂ）は、衝撃吸収部材の他方端の端面図である。 実施例に係る衝撃吸収部材の模式的斜視図である。 比較例に係る衝撃吸収部材の模式的斜視図である。 実施例に係る衝撃吸収部材を座屈変形させたときのシミュレーション結果を示した図である。 実施例および比較例に係る衝撃吸収部材の単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーの結果を示したグラフである。

以下に、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材を図１〜３を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材１の模式的斜視図である。図２（ａ）は、衝撃吸収部材１の一方端１１の端面図であり、（ｂ）は、衝撃吸収部材１の他方端１２の端面図である。なお、図２（ａ）および（ｂ）では、一方端１１および他方端１２の端面をハッチングで示している。

本実施形態に係る衝撃吸収部材１は、車両のクラッシュボックスとして、車両に取付けられるものであり、自由鋳造法等により一体的に成形される。衝撃吸収部材１は、例えば、鉄、アルミニウム合金等の金属からなる。

衝撃吸収部材１は、長手方向に対して直交する断面が矩形状の筒型形状であり、衝撃吸収部材１の一方端１１から、その他方端１２に沿った方向（長手方向）を、衝撃吸収方向（衝撃荷重が作用する方向）Ｌとして用いられる。

衝撃吸収部材１は、矩形状の各辺となる４つの連続した側壁部１３を備えることにより、衝撃吸収部材１には、衝撃吸収方向Ｌに連続した１つの内部空間１４が形成されている。衝撃吸収部材１には、一方端１１から他方端１２まで、衝撃吸収方向Ｌに沿って、矩形状の各辺となる側壁部１３の一部が内側に凹んだビード１５が形成されている。より具体的には、ビード１５は、衝撃吸収部材１の外側面１６から内側に凹み、衝撃吸収部材１の内側面１７から内部空間１４に向かって突出するように形成されている。

本実施形態では、衝撃吸収部材１の各側壁部１３に、１つのビード１５が形成されているが、衝撃吸収時の座屈変形の途中に、ビード１５同士が干渉（接触）しなければ、各側壁部１３に形成されるビード１５の個数は、特に限定されるものではない。

衝撃吸収部材１の外側面１６からのビード１５の深さが小さいと、各側壁部１３が座屈変形せず、衝撃吸収部材１が全体的に屈曲するように座屈（全体座屈）する。したがって、ビード１５の深さは、このような全体座屈が発生しない深さに設定されている。

一方、衝撃吸収部材１の外側面１６からのビード１５の深さが大きいと、衝撃吸収時の座屈変形の途中で、ビード１５が、衝撃吸収部材１の内側面１７に接触し、各側壁部１３の座屈変形が阻害される。したがって、ビード１５の深さは、このような座屈変形を阻害しない深さに設定することが好ましい。

本実施形態では、衝撃吸収部材１の長手方向である衝撃吸収方向Ｌと直交する断面において、衝撃吸収部材１の肉厚は略同じであるが、衝撃吸収方向Ｌに沿った肉厚は変化している。具体的には、衝撃吸収部材１の肉厚は、衝撃吸収方向Ｌに沿って、徐々に薄くなっている。

したがって、図２（ａ），（ｂ）に示すように、他方端１２における衝撃吸収部材１の肉厚は、一方端１１における衝撃吸収部材１の肉厚よりも薄くなっている。ここで「衝撃吸収部材１の肉厚が、衝撃吸収方向Ｌに沿って、徐々に薄くなっている」とは、以下の実施例で示すように、一方端１１から他方端１２に向かって、その肉厚が傾斜的に薄くなることをいう。

本実施形態によれば後述するように、衝撃吸収部材１の各側壁部１３の肉厚が、衝撃吸収方向Ｌに沿って、徐々に薄くなっているので、衝撃吸収方向Ｌに衝撃荷重が発生したときには、肉厚が薄い側（他方端１２側）の側壁部１３から、ビード１５を起点として、衝撃吸収部材１が蛇腹状に座屈変形する。これにより、衝撃吸収部材１の衝撃吸収性を高めることができる。

以下に、本発明を実施例により説明する。
〔実施例〕
図３に示す形状の筒型形状の衝撃吸収部材１のモデルを作製した。具体的には、衝撃吸収部材１の長さＬは１５０ｍｍであり、矩形状の断面の幅および長さは、６４ｍｍ×６４ｍｍである。衝撃吸収部材１の一方端１１から他方端１２に進むに従って、側壁部１３の肉厚は、徐々に（傾斜的に）薄くなっている。なお、図３では、一方端１１から他方端１２まで、衝撃吸収方向Ｌに沿った３０ｍｍ毎の位置における側壁部１３の肉厚を記載している。衝撃吸収材１の側壁部１３のビード１５の深さは、１０ｍｍ以上（具体的には１０ｍｍ）であり、ビード１５の幅は、衝撃吸収方向Ｌに沿って１４〜１８ｍｍに傾斜的に変化している。

〔比較例〕
図４に示す形状の筒型形状の衝撃吸収部材９のモデルを作製した。このモデルでは、衝撃吸収部材９の高さは、１６７．１ｍｍであり、厚さ２．４ｍｍの４つの側壁部９３により、内部空間９４が形成されており、内部空間９４には、対向する側壁部９３を連結するように、十字状の厚さ１．７ｍｍの内リブ部９５が形成されている。

〔ＣＡＥ解析〕
実施例および比較例の衝撃吸収部材１，９の材質をアルミニウム合金（Ａ６０６３）として、衝撃吸収方向に、所定の荷重を作用させた際の、衝撃吸収部材１，９の座屈変形をＣＡＥ解析により確認し、各衝撃吸収部材１，９に対して、単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーを算出した。

図５は、実施例に係る衝撃吸収部材１を座屈変形させたときのシミュレーション結果を示した図である。図６は、実施例および比較例に係る衝撃吸収部材１，９の単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーの結果を示したグラフである。

〔結果〕
図５に示すように、実施例に係る衝撃吸収部材１は、衝撃吸収方向Ｌに衝撃荷重が発生したときには、肉厚が薄い下側の側壁部１３から順に、ビード１５を起点として、衝撃吸収部材１が蛇腹状に座屈変形していることが確認できた。

さらに、図６に示すように、実施例の衝撃吸収部材１の単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーは、５７．０Ｊ／ｇであり、比較例の衝撃吸収部材９の単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーは、衝撃部材２２．４ｇ／Ｊであった。したがって、実施例に係る衝撃吸収部材１は、比較例のものに比べて、単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーが２．５倍程度大きくなり、衝撃吸収性が高いことが分かった。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１：衝撃吸収部材、１１：一方端、１２：他方端、１３：側壁部、１４：内部空間、１５：ビード、１６：外側面、１７：内側面、Ｌ：衝撃吸収方向

Claims (1)

1. 筒型形状の衝撃吸収部材であって、
   前記衝撃吸収部材は、断面が矩形状の筒型形状であり、前記衝撃吸収部材の一方端から他方端に沿った方向を、衝撃吸収方向としており、
   前記衝撃吸収部材には、前記一方端から前記他方端まで前記衝撃吸収方向に沿って、前記矩形状の各辺となる側壁部の一部が内側に凹んだビードが形成されており、
   前記側壁部の肉厚は、前記衝撃吸収方向に沿って、徐々に薄くなっていることを特徴とする衝撃吸収部材。

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