JP3938451B2 - エネルギー吸収部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー吸収部材に関し、例えば自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車、船舶、電車などの輸送機の外板や構造材あるいは部品用として、または家電製品の構造材あるいは部品用として、さらには屋根材などの建築構造物の部材用として、軽量化の観点からアルミニウム（Ａｌ）合金の使用が期待されている。
【０００３】
アルミニウム合金の用途の一つとして、自動車のバンパー補強（リインフォースメント）材などのエネルギー吸収部材がある。エネルギー吸収部材には断面矩形の中空形材として成形されるものがある。エネルギー吸収部材には、様々なタイプのものが存在するが、バンパー補強材などとして使われるエネルギー吸収部材は、自動車の衝突などにより外部からエネルギーが与えられたときに、その衝撃エネルギーを形材の塑性変形により吸収する。これにより、他の部材が極力破損しないようにすることが可能となる。
【０００４】
このようなエネルギー吸収部材については、それが使用される構造物の種類や使用部位によって、他の部材が極力破損しないようにするのに必要な吸収すべきエネルギーの大きさが決まってくる。一方で、吸収可能なエネルギーの大きさがあまりに大きいと、過剰設計となって重量が過大となってしまう。従って、エネルギー吸収部材は、必要最小限のエネルギーを吸収することができるように、しかも、過剰設計となって重量が過大とならないように設計される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような中空構造を有するエネルギー吸収部材を例えば自動車のバンパー補強材として用いた場合、自動車の高速衝突時のエネルギー吸収性能が低くなるという問題がある。この点について、図９に基づいて説明する。図９（ａ）は、いわゆるバリア試験といわれる自動車の高速衝突時におけるエネルギー吸収部材のエネルギー吸収性能を測定する試験の様子を示す概略図である。また、図９（ｂ）〜（ｄ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を衝突過程に従って経時的に表した断面図である。
【０００６】
図９（ａ）、（ｂ）において、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材１０１は上壁部１１１、底壁部１１２、ウェブ（側壁部）１１３、１１４からなる略矩形断面を有しており、その端部近傍には、２本のステイ（支持部材）１０２、１０３がボルト１０５によって取り付けられている。このような状態で、エネルギー吸収部材１０１と壁１０４とが高速衝突して、上壁部１１１および底壁部１１２に荷重が加えられると、エネルギー吸収は行われるものの、衝突力ないしは衝撃力が大きいため、図９（ｃ）に示すように、ウェブ１１３、１１４が外側に変形するとともに、ウェブ１１３、１１４と底壁部１１２との接続個所１１６やウェブ１１３、１１４の曲げ変形個所１１７で割れが生じる。
【０００７】
この結果、さらに変形が進行すると、図９（ｄ）に示すように、エネルギー吸収部材１０１を支えるステイ１０２、１０３が底壁部１１２を突き抜けてエネルギー吸収部材１０１の中空部分の内部に侵入する、いわゆるステイ１０２、１０３による打ち抜き現象が発生する。そのため、図９（ｄ）のような打ち抜きが生じた後はエネルギー吸収部材１０１によるエネルギー吸収が行われないことになり、エネルギー吸収部材１０１の高速衝突時におけるエネルギー吸収性能は不十分なものであった。
【０００８】
これに対し、エネルギー吸収部材を構成するＡｌ合金材料を高強度化することが試みられてきた。しかしながら、強度の高い材料は、その一方で比較的割れやすいという特性を有しており、かえってステイによる打ち抜きを助長することになる。そのため、材料強度を高くしても、高速衝突時のエネルギー吸収量を向上させることができない。
【０００９】
一方、最近では、エネルギー吸収部材などの補強部材には、衝突の際のエネルギー吸収量だけではなく、軽量かつ省スペースな構造であることも要求されるようになっている。この軽量化と省スペースの要求を満足するためには、第１にエネルギー吸収部材の材料である鋼なり、Ａｌ合金なりの材料強度を高くする必要がある。しかし、材料を高強度化した場合には材料は割れやすくなり、割れが生じたときにはエネルギー吸収量は逆に低下する。つまり、エネルギー吸収量の向上と軽量化および省スペースのための高強度化は相矛盾する課題であって、材料側での成分、組織などの変更による冶金的な解決もさることながら、構造的な工夫も強く求められている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、軽量化および省スペースを実現しつつ、高速衝突時におけるエネルギー吸収量の大きいエネルギー吸収部材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のエネルギー吸収部材は、上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる断面が略矩形の中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されており、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１のエネルギー吸収部材は、一対の側壁部のそれぞれが、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、上壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、第１平面部と第２平面部との間にあって第１平面部及び第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されており、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成されているために、例えばステイのようなエネルギー吸収部材を支持する支持部材が高速衝突時に中空内側に侵入するのを中空内側に曲がった側壁部が抑制するので、支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができる。そのため、支持部材による打ち抜きが生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増加する。
【００１３】
また、側壁部が中空内側に曲がることにより側壁部と底壁部とが干渉するので、エネルギー吸収部材により大きな荷重が加えられることになってエネルギー吸収量が増加する。
【００１４】
さらに、側壁部が中空内側に曲がることにより、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、割れた部分が上壁部および底壁部の幅内に収まっていることが多いと考えられ、そのため、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることが多くなり、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００１５】
なお、請求項１のエネルギー吸収部材は、任意の断面形状を有していてよく、略矩形の断面形状を有するものに限られるものではない。また、上壁部および底壁部は、必ずしも互いに平行に対向している必要はない。また、上壁部、底壁部および側壁部は、それぞれ必ずしも１つの面で構成されている必要はなく、複数の面（平面および曲面の両方を含む）で構成されていてよい。また、「少なくとも一部が中空内側に曲がる」としたのは、側壁部を構成する各部分のすべてが中空内側に曲がらなくとも、側壁部の一部が中空内側に曲がることにより、支持部材による打ち抜きを防止する作用が働くことが考えられるからである。
【００１６】
請求項１において、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるようにするための具体的な手段について説明する。上述したように、断面が完全に矩形で４つの面が直交している場合には、外部からの荷重が加えられた上壁部および底壁部が中空内側に向けて曲がるとともに、側壁部としてのウェブが中空外側に向けて曲がる。従って、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するには、上壁部および底壁部と平行な面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分が側壁部にあることが少なくとも必要である。また、上壁部（または底壁部）が曲面である場合には、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分を側壁部がそれぞれ有していることが必要である。
【００１７】
また、ある面はその両端の角部での曲率半径が大きくなるほど中空外側に曲がりやすくなる傾向がある。従って、側壁部の少なくとも一部を中空内側に曲がりやすくするには、曲率半径が比較的小さい角部を有する部分が側壁部にあることが好ましい。また、ある面はその両端の角部が肉盛などで補強されていても中空内側に曲がりやすくなる。従って、側壁部の少なくとも一部を中空内側に曲がりやすくするには、肉盛などで補強された角部を有する部分が側壁部にあることが好ましい。
【００１８】
すなわち、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するためには、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分が側壁部にあることが必要であり、その「鋭角」の角度範囲は、曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度に依存して変化する。なお、ここでは、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するための好適な条件として曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度を挙げたが、これら以外に好適な条件があれば、その条件を満たすようにすることが好ましい。
【００１９】
また、請求項２のエネルギー吸収部材は、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部が前記上壁部の幅よりも突出することなく曲がるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２のエネルギー吸収部材は、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がるように構成されているために、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きをより効果的に防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が大きくなるので、エネルギー吸収量が増大する。また、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることとなって、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００２１】
なお、請求項２のエネルギー吸収部材において、「側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がる」としたのは、側壁部が上壁部の幅よりも突出すると、その部分で支持部材による打ち抜きを防止することができなくなるとともに、その突出部において側壁部に割れが生じると、その部分で荷重によるエネルギー吸収を行うことができなくなるからである。また、ここでいう「上壁部の幅」は、荷重がかけられた方向に垂直な方向に関する上壁部の断面寸法を意味するものとする。
【００２２】
請求項２において、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で上壁部および底壁部に挟まれた側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がるようにするための具体的な手段は、請求項１の場合とほぼ同様である。すなわち、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分を側壁部がそれぞれ有していることが必要であり、その「鋭角」の角度範囲は、曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度に依存して変化する。また、上壁部の幅よりも突出しない範囲において、側壁部の一部が中空外側に曲がってもよい。
【００２３】
また、請求項３のエネルギー吸収部材は、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記第３平面部が、前記上壁部および底壁部の少なくともいずれか一方と実質的に垂直に近接することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３のエネルギー吸収部材は、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で第３平面部が上壁部および底壁部の少なくともいずれか一方と実質的に垂直に近接するために、中空部分の変形途中において第３平面部が上壁部および底壁部を垂直に支えることになる。そのため、第３平面部を曲げて中空部分を変形させるには比較的大きな荷重が必要となることから、中空部分の変形をより効果的に抑制することができる。従って、部材の板厚を変えないという条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能となり、同じ大きさのエネルギーを吸収するという条件では板厚を薄くして部材の軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項３のエネルギー吸収部材を輸送機用として用いた場合、中空部分の変形当初は比較的小さな荷重で中空部分が変形するため、エネルギー吸収部材を支持する部材に大きな荷重が加えられることがなく、破壊が予定されているエネルギー吸収部材だけを壊すことができる。
【００２６】
また、請求項４のエネルギー吸収部材は、上述したエネルギー吸収部材において、前記第３平面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項４のエネルギー吸収部材によると、第３平面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことにより、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、第３平面部の強度だけを補強し且つ全体の軽量化を図ることが可能である。
【００２８】
また、請求項５のエネルギー吸収部材は、上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されているとともに、前記一対の側壁部に少なくとも１個所の中空内側に向いた折り曲げ個所がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項５によると、一対の側壁部のそれぞれが底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、上壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、第１平面部と第２平面部との間にあって第１平面部及び第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されているために、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部が中空内側に曲げられやすくなっており、しかも一対の側壁部に少なくとも１個所の中空内側に向いた折り曲げ個所がそれぞれ設けられていることにより、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部を非常に高い割合で中空内側に曲げることができる。従って、請求項１と同様に、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が生じるために、エネルギー吸収量を増大させることができる。また、側壁部に割れが生じたとしても、予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００３０】
また、請求項５では、一対の側壁部が底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続されているために、側壁部に設けられる折り曲げ個所のうち最も底壁部に近い折り曲げ個所（以下、本明細書において「第１折り曲げ部」という）は非常に高い割合で中空内側に向いた折り曲げ個所となる。そして、中空内側に向いた第１折り曲げ部を設けるようにした場合には、後述の実施例で詳述するように、中空内側に向いた第１折り曲げ部と底壁との距離、および、第１折り曲げ部と底壁端との距離を適宜設定することによって、用途に応じてエネルギー吸収部材として好適な特性を実現することができるという利点がある。
【００３１】
また、請求項５のエネルギー吸収部材は、任意の断面形状を有していてよく、略矩形の断面形状を有するものに限られるものではない。また、上壁部と底壁部は、必ずしも互いに平行に対向している必要はない。また、上壁部および底壁部は、それぞれ必ずしも１つの面で構成されている必要はなく、複数の面（平面および曲面の両方を含む）で構成されていてよい。
【００３２】
また、請求項６のエネルギー吸収部材は、前記上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有することを特徴とするものである。
【００３３】
請求項６によると、上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有するために、上壁部の曲げ剛性が向上して上壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても衝突面となる上壁部が中空内側に座屈しづらく、エネルギー吸収部材におけるエネルギー吸収量が増加する。また、請求項６によると、低速衝突時のエネルギー吸収部材の変形量を小さく抑制できるという利点がある。
【００３４】
また、請求項７のエネルギー吸収部材は、前記上壁部が、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とするものである。
【００３５】
請求項７によると、上壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて上壁部が外側に伸延しているために、上壁部がその端点において側壁部と接続されている場合と比較して上壁部の曲げ剛性が向上し、衝突時に上壁部が座屈しにくく、エネルギー吸収量が増加する。
【００３６】
また、請求項８のエネルギー吸収部材は、前記底壁部が、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とするものである。
【００３７】
請求項８によると、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているために、請求項７と同様に底壁部の曲げ剛性が向上してエネルギー吸収量を増加させることができる。また、このようにいわゆるフランジとなる部分を底壁部に設けることによって、底壁部と側壁部との接続個所近傍に割れが発生した場合に、その割れが反対側の接続個所に伝播していくのを防止することができる。また、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているので、底壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部が中空内側方向に打ち抜かれるのを確実に抑制することができる。
【００３８】
また、請求項９のエネルギー吸収部材は、前記中空構造の内部にはリブが形成されていないことを特徴とするものである。また、請求項１０のエネルギー吸収部材は、上述したようなエネルギー吸収部材がアルミニウム合金製の押出形材であることを特徴とするものである。
【００３９】
請求項１０のように、エネルギー吸収部材がアルミニウム合金製の押出形材であることにより、部材の重量を軽量化することができるとともに、部材を比較的容易に製造することが可能となる。
【００４０】
また、本発明で用いられる材料は、鋼としては低炭素鋼や炭素鋼或いはハイテン（高強度）鋼が、アルミニウム合金としては、要求特性に応じて、ＡＡないしＪＩＳ規格による１０００系、３０００系、５０００系、６０００系または７０００系などのアルミニウム合金が適宜選択されて用いられる。前記したとおり、本発明では、材料の高強度化とエネルギー吸収量低下との矛盾を構造的に解決しているので、より高強度な材料が使用できるという利点もある。この点、前記曲げ剛性を向上させるためにはハイテン鋼、また、軽量化のためにはＡＡないしＪＩＳ規格による７０００系アルミニウム合金板（以下、単に「７０００系Ａｌ合金板」という）であることが好ましい。また、これら高強度材料を用いることにより、バンパーなどをより薄肉化できるという効果がある。
【００４１】
７０００系アルミニウム合金の一例としての７００３アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金であって、基本的にＺｎを５．０〜６．５重量％、Ｍｇを０．５〜１．０重量％、Ｆｅを０．３５重量％、Ｍｎを０．３重量％、Ｓｉを０．３重量％、Ｃｕを０．２重量％、Ｃｒを０．２重量％、Ｔｉを０．２重量％、残部Ａｌおよび不可避的不純物を含有している。しかし、必ずしも各成分が規格通りにならずとも、適宜成分組成の変更は許容される。すなわち、上記元素の成分範囲の変更や、より具体的な用途および要求特性に応じて、他の元素を適宜含むことは許容される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４３】
図１は、本発明の参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本参考例のエネルギー吸収部材１は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材１は、互いに平行に対向する上壁部１１および底壁部１２と、上壁部１１および底壁部１２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）１３、１４とを具備している。
【００４４】
ウェブ１３、１４は、やや中空内側に湾曲した１つの曲面で構成されており、上壁部１１および底壁部１２と７０°程度の角度でそれぞれ接続されている。また、ウェブ１３、１４と上壁部１１および底壁部１２との連結個所近傍のウェブ１３、１４内外には、ウェブ１３、１４を補強するための肉盛１５が施されている。
【００４５】
エネルギー吸収部材１が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示したように、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材１の底壁部１２に２本のステイ（支持部材）が取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材１と壁とが高速衝突して、上壁部１１および底壁部１２にエネルギー吸収部材１を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ１３、１４がステイとの接続個所を中心として変形する。
【００４６】
図２は、高速衝突時のステイとの接続部分でのエネルギー吸収部材１の変形過程での一状態を示す断面図である。本参考例では、上壁部１１および底壁部１２とウェブ１３、１４とが７０°程度の角度をなして接続されているとともにウェブ１３、１４の両端部近傍に肉盛１５が施されているために、図２に示すように、ウェブ１３、１４は、上壁部１１および底壁部１２に対して加えられた荷重によるエネルギーにより中空内側に曲げられる。
【００４７】
従って、さらに変形が進んでウェブ１３、１４のいずれかの個所に割れが発生したとしても、変形の最終段階、つまり上壁部１１と底壁部１２とが実質的に接触する程度に近接するまでの間にウェブ１３、１４の割れた部分が上壁部１１または底壁部１２と当接することになる。そのため、たとえウェブ１３、１４に割れが生じたとしても、割れた部分には上壁部１１および底壁部１２から荷重が加えられることになり、割れが生じた以降その部分でのエネルギー吸収が行われないということがなくなる。つまり、割れが生じたウェブ１３、１４にもある程度の荷重が加えられ、荷重によるウェブ１３、１４の変形によってエネルギーの吸収が行われることになる。
【００４８】
また、ウェブ１３、１４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ１３、１４がステイの侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる打ち抜き現象を防止することができる（この点については、後の第３の実施の形態において図７を参照にして詳述する）。このように、本参考例によると、ステイによる底壁部１２の打ち抜きを極力防止することができるため、打ち抜き現象が生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増大する。また、ステイの幅を小さくしても打ち抜きが生じにくくなるので、ステイの幅を可能な限り小さくすることができ、ステイの小型化によって車両の軽量化を図ることができる。
【００４９】
また、本参考例によると、ウェブ１３、１４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ１３、１４が底壁部１２と接触してエネルギー吸収部材１に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材１によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００５０】
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本実施の形態のエネルギー吸収部材２は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材２は、互いに平行に対向する上壁部２１および底壁部２２と、上壁部２１および底壁部２２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）２３、２４とを具備している。
【００５１】
ウェブ２３は、上部２３ａと中央部（垂直面部）２３ｂと下部２３ｃとの３つの平面部分から構成されている。上部２３ａは上壁部２１と８０°程度の角度で接続されており、下部２３ｃは底壁部２２と８０°程度の角度で接続されている。また、上壁部２１および底壁部２２と垂直である中央部２３ｂは、上部２３ａおよび下部２３ｃとそれぞれ１６０°程度の角度で接続されている。つまり、ウェブ２３は、上壁部２１および底壁部２２の端部からやや中空内側に凹んだ形状に形成されている。そして、ウェブ２３と上壁部２１および底壁部２２との連結角部は、非常に小さな曲率半径を有している。
【００５２】
また、ウェブ２４についても、ウェブ２３と同様に、上部２４ａと中央部（垂直面部）２４ｂと下部２４ｃという３つの平面部分から構成されており、これら各部分の接続角度などはウェブ２３の上部２３ａと中央部２３ｂと下部２３ｃと同じである。また、ウェブ２４と上壁部２１および底壁部２２との連結角部の曲率半径が非常に小さい点もウェブ２３同様である。
【００５３】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材２において、ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂの板厚は、エネルギー吸収部材２の他の部分の板厚よりも若干大きく形成されている。
【００５４】
このように構成されたエネルギー吸収部材２が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示したのと同様に、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材２の底壁部２２に２本のステイが取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材２と壁とが高速衝突して、上壁部２１および底壁部２２にエネルギー吸収部材２を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ２３、２４がステイとの接続部分を中心として変形する。
【００５５】
図４は、ステイとの接続部分でのエネルギー吸収部材２の変形過程での一状態を示す断面図である。本実施の形態では、上壁部２１および底壁部２２とウェブ２３、２４とが８０°程度の角度をなして接続されているとともにウェブ２３、２４と上壁部２１および底壁部２２との連結角部の曲率半径が非常に小さいために、図４に示すように、ウェブ２３、２４は、上壁部２１および底壁部２２に対して加えられた荷重によるエネルギーにより中空内側に曲げられる。このとき、ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂには、上部２３ａ、２４ａおよび下部２３ｃ、２４ｃからほぼ同等の荷重がそれぞれ加えられるので、中央部２３ｂ、２４ｂは上壁部２１および底壁部２２に対して垂直な状態を保ったままである。つまり、ウェブ２３、２４は、その凹みの程度が大きくなるように変形していく。
【００５６】
図５は、図４よりもさらに変形が進んだ状態でのエネルギー吸収部材２の断面図である。ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂは上壁部２１および底壁部２２の対して垂直な状態を保ったまま、上壁部２１および底壁部２２に接近していき、最終的にはこれらに接触する。
【００５７】
従って、ここまでの過程でウェブ２３、２４に割れが発生したとしても（本実施の形態では特に上部２３ａ、２４ａと中央部２３ｂ、２４ｂとの境界付近などで割れが発生しやすいと考えられる）、中央部２３ｂ、２４ｂが上壁部２１および底壁部２２と当接することになるため、中央部２３ｂ、２４ｂには上壁部２１および底壁部２２から荷重が加えられることになり、割れが生じた以降中央部２３ｂ、２４ｂでのエネルギー吸収が行われないということがない。つまり、割れが生じたウェブ２３、２４にもある程度の荷重が加えられ、荷重によるウェブ２３、２４の変形によってエネルギーの吸収が行われることになる。
【００５８】
また、本実施の形態では、中央部２３ｂ、２４ｂが上壁部２１および底壁部２２と実質的に垂直に近接するので、上壁部２１および底壁部２２が中央部２３ｂ、２４ｂと接触した以降において中央部２３ｂ、２４ｂを変形させるには比較的大きな荷重が必要となる。従って、エネルギー吸収部材２の中空部分の変形が抑制され、これを変形させるには大きなエネルギーが必要となる。つまり、中央部２３ｂ、２４ｂの板厚が一定という条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能であり、同じ大きさのエネルギーを吸収するという条件では中央部２３ｂ、２４ｂの板厚を薄くしてエネルギー吸収部材２の軽量化を図ることが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材２を自動車などの輸送機用とした用いた場合、上記のようにエネルギー吸収部材２の軽量化を図ることができると同時に、変形当初は比較的小さな荷重により中空部分が変形するため、エネルギー吸収部材２を支持する部材に大きな荷重が加えられることがなく、破壊が予定されているエネルギー吸収部材２だけを壊すことができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態のエネルギー吸収部材２では、中央部２３ｂ、２４ｂの板厚が他の部分の板厚よりも大きいために、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、中央部２３ｂ、２４ｂの強度だけを補強し且つエネルギー吸収部材２全体の軽量化を図ることができる。
【００６１】
図５に示した状態からさらに変形が進むと、中央部２３ｂ、２４ｂが中空内側または外側に曲がることによるエネルギー吸収が行われる。中央部２３ｂ、２４ｂが中空内側に曲がるか外側に曲がるかは、中央部２３ｂ、２４ｂと上壁部２１および底壁部２２との接触角度やウェブ２３、２４における割れの有無などの条件に依存する。中央部２３ｂ、２４ｂが中空外側に曲がる場合には、中央部２３ｂ、２４ｂは、上壁部２１および底壁部２２の幅よりも突出しないことが好ましい。なぜなら、このようなときに突出部で割れが発生すると、そこでのエネルギー吸収が行われなくなるおそれがあるからである。
【００６２】
また、本実施の形態においても、参考例と同様に、内側に倒れたウェブ２３、２４によって高速衝突時の底壁部２２の打ち抜き現象を防止することができるとともに、内側に倒れたウェブ２３、２４が底壁部２２と接触することによってエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本実施の形態のエネルギー吸収部材３は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材３は、若干中空外側（すなわち上向き）に膨らむように湾曲した上壁部３１と、上壁部３１と対向する平板として形成された底壁部３２と、上壁部３１および底壁部３２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）３３、３４とを具備している。
【００６４】
上壁部３１は、左端部３１ａ、中央部３１ｂ、右端部３１ｃの３つの部分から構成されている。左端部３１ａと中央部３１ｂとの境界部にはウェブ３３が接続されており、中央部３１ｂと右端部３１ｃとの境界部にはウェブ３４が接続されている。つまり、上壁部３１の左端部３１ａは、上壁部３１とウェブ３３との接続個所を越えて左外側に伸延しており、上壁部３１の右端部３１ｃは、上壁部３１とウェブ３４との接続個所を越えて右外側に伸延している。同様に、底壁部３２は、左端部３２ａ、中央部３２ｂ、右端部３２ｃの３つの部分から構成されており、左端部３２ａと中央部３２ｂとの境界部にはウェブ３３が接続されており、中央部３２ｂと右端部３２ｃとの境界部にはウェブ３４が接続されている。また、上壁部３１の場合に比べて伸延長さは短いものの、底壁部３２の左端部３２ａは、底壁部３２とウェブ３３との接続個所を越えて左外側に伸延しており、底壁部３２の右端部３２ｃは、底壁部３２とウェブ３４との接続個所を越えて右外側に伸延している。
【００６５】
また、ウェブ３３は、上部３３ａと中央部（垂直面部）３３ｂと下部３３ｃとの３つの平面部分から構成されている。上部３３ａは上壁部３１と８０°程度の角度で接続されており、下部３３ｃは底壁部３２と６０°程度の角度で接続されている。また、上壁部３１の中央部３１ｂおよび底壁部３２の中央部３２ｂと垂直である中央部３３ｂは、中空内側に向いた折り曲げ個所３６ａにおいて上部３３ａと１６０°程度の角度で接続されているとともに、中空内側に向いた折り曲げ個所３７ａにおいて下部３３ｃと１２０°程度の角度で接続されている。つまり、ウェブ３３は、やや中空内側に凹んだ形状に形成されている。
【００６６】
また、ウェブ３４についても、ウェブ３３と同様に、上部３４ａと中央部（垂直面部）３４ｂと下部３４ｃという３つの平面部分から構成されており、中空内側に向いた折り曲げ個所３６ｂ、３７ｂにおける接続角度などはウェブ３３の場合と同じである。
【００６７】
なお、本実施の形態では底壁部３２が平面であるが、これが中空外側または内側に膨らむように湾曲していてもよい。この場合には、ウェブ３３、３４は底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ鋭角をなして接続されていればよい。
【００６８】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３において、ウェブ３３、３４の中央部３３ｂ、３４ｂの板厚は、エネルギー吸収部材３の他の部分の板厚よりも若干大きく形成されている。
【００６９】
このように構成されたエネルギー吸収部材３が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図７（ａ）に示すように、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材３の底壁部３２の両端部近傍に２本のステイ（図７（ａ）には１つのステイ７２だけが示されている）がボルト７３によって取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材３と壁とが高速衝突して、上壁部３１および底壁部３２にエネルギー吸収部材３を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ３３、３４がステイとの接続部分を中心として変形する。
【００７０】
このとき、ウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃと底壁部３２とが鋭角をなして接続されており、ウェブ３３、３４の折り曲げ個所３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂがすべて中空内側に向いているために、ウェブ３３、３４は上壁部３１および底壁部３２に加えられたエネルギーによって中空内側に曲げられ、図７（ｂ）に示すように、ウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃが底壁部３２と接触する。また、さらに変形が進むと、図７（ｃ）に示すように、ウェブ３３、３４の中央部３３ｂ、３４ｂにも曲げ個所が生じてボルト７３の頂部が上壁部３１の内側と接するようになる。
【００７１】
このように、ウェブ３３、３４が中空内側に曲がると、ウェブ３３、３４のいずれかの個所に割れが発生したとしても割れた部分にも上壁部３１および底壁部３２からの荷重が加えられることになり、エネルギー吸収部材３は予定していたエネルギー量またはそれに近いエネルギー量を吸収することになる。
【００７２】
また、本実施の形態では、ウェブ３３、３４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃがステイ７２の侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる底壁部３２の打ち抜き現象を防止することができて、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大幅に増加する。
【００７３】
また、本実施の形態によると、ウェブ３３、３４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ３３、３４が底壁部３２と接触してエネルギー吸収部材３に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量を増大させることができる。なお、図７（ｃ）に示されているようなボルト７３と上壁部３１との接触によっても、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が増大する。
【００７４】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３においては、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲していること、および、上壁部３１がウェブ３３、３４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部３１ａ、右端部３１ｃを有していることにより、上壁部３１の曲げ剛性が通常の断面矩形のエネルギー吸収部材のものよりも大きい。そのため、上壁部３１が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きくなっている。
【００７５】
さらに、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲しているために、高速衝突でのエネルギー吸収量が増大することに加えて、低速衝突時においてエネルギー吸収部材３の変形量を小さく抑制することができるという利点がある。
【００７６】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３においては、底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所を越えて底壁部３２が外側に伸延しているために、底壁部３２の曲げ剛性が通常の断面矩形のエネルギー吸収部材のものよりも大きい。そのため、底壁部３２が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きい。
【００７７】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３には、底壁部３２にウェブ３３、３４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部３２ａ、右端部３２ｃのようないわゆるフランジとなる部分が設けられているために、底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所近傍に割れが発生した場合であっても、その割れが反対側の接続個所に伝播しづらい。この点からも、エネルギー吸収部材３のエネルギー吸収量を増加させることができる。また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３によると、左端部３２ａ、右端部３２ｃが設けられているために、高速衝突によって底壁部３２に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部３２がステイによって中空内側方向に打ち抜かれるのを抑制することができる。従って、この点からも、エネルギー吸収部材３のエネルギー吸収量を増加させることができる。また、底壁部３２に左端部３２ａ、右端部３２ｃを設けることでステイによる打ち抜き防止効果があるので、ステイの幅をより小さくしても打ち抜きが発生しづらく、ステイ幅の減少分だけ車両の軽量化を図ることができる。
【００７８】
次に、本発明の別の参考例について説明する。図８は、本参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本参考例のエネルギー吸収部材４は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材４は、若干中空外側（すなわち上向き）に膨らむように湾曲した上壁部４１と、上壁部４１と対向する平板として形成された底壁部４２と、上壁部４１および底壁部４２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）４３、４４とを具備している。
【００７９】
本参考例のエネルギー吸収部材４が第２の実施の形態のエネルギー吸収部材３と異なるのは、ウェブ４３、４４の構造に関する点だけであり、上壁部４１および底壁部４２の構造は第２の実施の形態の上壁部３１および底壁部３２と実質的に同じである。すなわち、第２の実施の形態のエネルギー吸収部材３ではウェブ３３、３４がそれぞれ３つの部分から構成されていたが、本参考例ではウェブ４３、４４が２つの部分から構成されている。具体的には、ウェブ４３は、上部４３ａと下部４３ｂとの２つの平面部分から構成されており、上部４３ａは上壁部４１と８０°程度の角度で接続されており、下部４３ｂは底壁部４２と６０°程度の角度で接続されている。また、ウェブ４３の上部４３ａと下部４３ｂは中空内側に向いた折り曲げ個所４６ａにおいて１２０°程度の角度で接続されており、ウェブ４３は、やや中空内側に凹んだ形状に形成されている。
【００８０】
また、ウェブ４４についても、ウェブ４３と同様に、上部４４ａと下部４４ｂという２つの平面部分から構成されており、中空内側に向いた折り曲げ個所４６ｂにおける接続角度などはウェブ４３の場合と同じである。
【００８１】
このように構成されたエネルギー吸収部材４が自動車のバンパー補強材として用いられると、図７（ａ）で説明したのと同様に底壁部４２にステイが取り付けられる。そして、高速衝突によって上壁部４１および底壁部４２にエネルギー吸収部材４を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ４３、４４がステイとの接続部分を中心として変形する。このとき、ウェブ４３、４４の下部４３ｂ、４４ｂと底壁部４２とが鋭角をなして接続されており、ウェブ４３、４４の折り曲げ個所４６ａ、４６ｂがすべて中空内側に向いているために、ウェブ４３、４４は上壁部４１および底壁部４２に加えられたエネルギーによって中空内側に曲げられる。従って、ウェブ４３、４４のいずれかの個所に割れが発生したとしても割れた部分にも上壁部４１および底壁部４２からの荷重が加えられることになり、エネルギー吸収部材４は予定していたエネルギー量またはそれに近いエネルギー量を吸収することになる。
【００８２】
また、本参考例では、ウェブ４３、４４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ４３、４４の下部４３ｂ、４４ｂがステイの侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる底壁部４２の打ち抜き現象を防止することができる。このように、本参考例によると、ステイによる打ち抜きを極力防止することができるため、ステイの幅を可能な限り小さくすることができ、この点から車両の軽量化を図ることができる。
【００８３】
また、本参考例によると、ウェブ４３、４４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ４３、４４が底壁部４２と接触してエネルギー吸収部材４に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材４によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００８４】
また、本参考例のエネルギー吸収部材４においては、上壁部４１が中空外側に膨らむように湾曲していること、および、上壁部４１がウェブ４３、４４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部４１ａ、右端部４１ｃを有していることにより、上壁部４１が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きくなっている。さらに、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲しているために、低速衝突時においてエネルギー吸収部材３の変形量を小さく抑制することができる。
【００８５】
また、本参考例のエネルギー吸収部材４においては、底壁部４２とウェブ４３、４４との接続個所を越えて底壁部４２が外側に伸延しているために、底壁部４２が座屈しづらく、エネルギー吸収部材４によるエネルギー吸収量が大きい。また、本参考例のエネルギー吸収部材４には、底壁部４２にウェブ４３、４４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部４２ａ、右端部４２ｃが設けられているために、底壁部４２とウェブ４３、４４との接続個所近傍に割れが発生した場合であっても、その割れが反対側の接続個所に伝播しづらく、また、底壁部４２に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部４２が中空内側方向に打ち抜かれるのを抑制することができ、これらの点からもエネルギー吸収部材４のエネルギー吸収量を増加させることができる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施の形態及び参考例について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な設計変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では断面が略矩形のエネルギー吸収部材について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば断面が略５角形であってもよい。また、上述の実施の形態では、ウェブ全体が中空内側に曲がる場合を説明したが、ウェブは少なくともその一部が中空内側に曲がればよく、必ずしもウェブ全体が中空内側に曲がる必要はない。
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のエネルギー吸収部材によると、例えばステイのようなエネルギー吸収部材を支持する支持部材が高速衝突時に中空内側に侵入するのを中空内側に曲がった側壁部が抑制するので、支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができて、支持部材による打ち抜きが生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増加する。また、側壁部が中空内側に曲がることにより側壁部と底壁部とが干渉するので、エネルギー吸収部材により大きな荷重が加えられることになってエネルギー吸収量が増加する。
【００９４】
さらに、側壁部が中空内側に曲がることにより、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、割れた部分が上壁部および底壁部の幅内に収まっていることが多いと考えられ、そのため、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることが多くなり、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９５】
請求項２のエネルギー吸収部材によると、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きをより効果的に防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が大きくなるので、エネルギー吸収量が増大する。また、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることとなって、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９６】
請求項３のエネルギー吸収部材によると、中空部分の変形途中において垂直面部が上壁部および底壁部を垂直に支えることになるので、中空部分の変形をより効果的に抑制することができる。従って、部材の板厚を変えないという条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９７】
請求項４のエネルギー吸収部材によると、垂直面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことにより、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、垂直面部の強度だけを補強し且つ全体の軽量化を図ることが可能である。
【００９８】
請求項５のエネルギー吸収部材によると、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部を非常に高い割合で中空内側に曲げることができるので、請求項１と同様に、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が生じるために、エネルギー吸収量を増大させることができる。また、側壁部に割れが生じたとしても、予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９９】
また、請求項５によると、中空内側に向いた第１折り曲げ部が設けられるために、第１折り曲げ部と底壁との距離、および、第１折り曲げ部と底壁端との距離を適宜設定することによって、用途に応じてエネルギー吸収部材として好適な特性を実現することができる。
【０１００】
請求項６のエネルギー吸収部材によると、上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有するために、上壁部の曲げ剛性が向上して上壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても衝突面となる上壁部が中空内側に座屈しづらく、エネルギー吸収部材におけるエネルギー吸収量が増加する。また、低速衝突時のエネルギー吸収部材の変形量を小さく抑制できる。
【０１０１】
請求項７のエネルギー吸収部材によると、上壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて上壁部が外側に伸延しているために、上壁部がその端点において側壁部と接続されている場合と比較して上壁部の曲げ剛性が向上し、衝突時に上壁部が座屈しにくく、エネルギー吸収量が増加する。
【０１０２】
請求項８のエネルギー吸収部材によると、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているために、底壁部の曲げ剛性が向上してエネルギー吸収量を増加させることができる。また、底壁部と側壁部との接続個所近傍に割れが発生した場合に、その割れが反対側の接続個所に伝播していくのを防止することができる。また、底壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部が中空内側方向に打ち抜かれるのを確実に抑制することができる。
【０１０３】
請求項１０のエネルギー吸収部材によると、部材の重量を軽量化することができるとともに、部材を比較的容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。
【図２】図１に示したエネルギー吸収部材の変形過程での一状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。
【図４】図３に示したエネルギー吸収部材の変形過程での一状態を示す断面図である。
【図５】図４よりもさらに変形が進んだ状態でのエネルギー吸収部材の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るエネルギー吸収部材の断面図である。
【図７】図６のエネルギー吸収部材の変形過程を経時的に示した断面図である。
【図８】本発明の別の参考例に係るエネルギー吸収部材の断面図である。
【図９】エネルギー吸収部材の使用状態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１、２エネルギー吸収部材
１１、２１上壁部
１２、２２底壁部
１３、１４、２３、２４ウェブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー吸収部材に関し、例えば自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車、船舶、電車などの輸送機の外板や構造材あるいは部品用として、または家電製品の構造材あるいは部品用として、さらには屋根材などの建築構造物の部材用として、軽量化の観点からアルミニウム（Ａｌ）合金の使用が期待されている。
【０００３】
アルミニウム合金の用途の一つとして、自動車のバンパー補強（リインフォースメント）材などのエネルギー吸収部材がある。エネルギー吸収部材には断面矩形の中空形材として成形されるものがある。エネルギー吸収部材には、様々なタイプのものが存在するが、バンパー補強材などとして使われるエネルギー吸収部材は、自動車の衝突などにより外部からエネルギーが与えられたときに、その衝撃エネルギーを形材の塑性変形により吸収する。これにより、他の部材が極力破損しないようにすることが可能となる。
【０００４】
このようなエネルギー吸収部材については、それが使用される構造物の種類や使用部位によって、他の部材が極力破損しないようにするのに必要な吸収すべきエネルギーの大きさが決まってくる。一方で、吸収可能なエネルギーの大きさがあまりに大きいと、過剰設計となって重量が過大となってしまう。従って、エネルギー吸収部材は、必要最小限のエネルギーを吸収することができるように、しかも、過剰設計となって重量が過大とならないように設計される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような中空構造を有するエネルギー吸収部材を例えば自動車のバンパー補強材として用いた場合、自動車の高速衝突時のエネルギー吸収性能が低くなるという問題がある。この点について、図９に基づいて説明する。図９（ａ）は、いわゆるバリア試験といわれる自動車の高速衝突時におけるエネルギー吸収部材のエネルギー吸収性能を測定する試験の様子を示す概略図である。また、図９（ｂ）〜（ｄ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を衝突過程に従って経時的に表した断面図である。
【０００６】
図９（ａ）、（ｂ）において、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材１０１は上壁部１１１、底壁部１１２、ウェブ（側壁部）１１３、１１４からなる略矩形断面を有しており、その端部近傍には、２本のステイ（支持部材）１０２、１０３がボルト１０５によって取り付けられている。このような状態で、エネルギー吸収部材１０１と壁１０４とが高速衝突して、上壁部１１１および底壁部１１２に荷重が加えられると、エネルギー吸収は行われるものの、衝突力ないしは衝撃力が大きいため、図９（ｃ）に示すように、ウェブ１１３、１１４が外側に変形するとともに、ウェブ１１３、１１４と底壁部１１２との接続個所１１６やウェブ１１３、１１４の曲げ変形個所１１７で割れが生じる。
【０００７】
この結果、さらに変形が進行すると、図９（ｄ）に示すように、エネルギー吸収部材１０１を支えるステイ１０２、１０３が底壁部１１２を突き抜けてエネルギー吸収部材１０１の中空部分の内部に侵入する、いわゆるステイ１０２、１０３による打ち抜き現象が発生する。そのため、図９（ｄ）のような打ち抜きが生じた後はエネルギー吸収部材１０１によるエネルギー吸収が行われないことになり、エネルギー吸収部材１０１の高速衝突時におけるエネルギー吸収性能は不十分なものであった。
【０００８】
これに対し、エネルギー吸収部材を構成するＡｌ合金材料を高強度化することが試みられてきた。しかしながら、強度の高い材料は、その一方で比較的割れやすいという特性を有しており、かえってステイによる打ち抜きを助長することになる。そのため、材料強度を高くしても、高速衝突時のエネルギー吸収量を向上させることができない。
【０００９】
一方、最近では、エネルギー吸収部材などの補強部材には、衝突の際のエネルギー吸収量だけではなく、軽量かつ省スペースな構造であることも要求されるようになっている。この軽量化と省スペースの要求を満足するためには、第１にエネルギー吸収部材の材料である鋼なり、Ａｌ合金なりの材料強度を高くする必要がある。しかし、材料を高強度化した場合には材料は割れやすくなり、割れが生じたときにはエネルギー吸収量は逆に低下する。つまり、エネルギー吸収量の向上と軽量化および省スペースのための高強度化は相矛盾する課題であって、材料側での成分、組織などの変更による冶金的な解決もさることながら、構造的な工夫も強く求められている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、軽量化および省スペースを実現しつつ、高速衝突時におけるエネルギー吸収量の大きいエネルギー吸収部材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のエネルギー吸収部材は、上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる断面が略矩形の中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されており、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１のエネルギー吸収部材は、一対の側壁部のそれぞれが、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、上壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、第１平面部と第２平面部との間にあって第１平面部及び第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されており、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成されているために、例えばステイのようなエネルギー吸収部材を支持する支持部材が高速衝突時に中空内側に侵入するのを中空内側に曲がった側壁部が抑制するので、支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができる。そのため、支持部材による打ち抜きが生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増加する。
【００１３】
また、側壁部が中空内側に曲がることにより側壁部と底壁部とが干渉するので、エネルギー吸収部材により大きな荷重が加えられることになってエネルギー吸収量が増加する。
【００１４】
さらに、側壁部が中空内側に曲がることにより、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、割れた部分が上壁部および底壁部の幅内に収まっていることが多いと考えられ、そのため、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることが多くなり、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００１５】
なお、請求項１のエネルギー吸収部材は、任意の断面形状を有していてよく、略矩形の断面形状を有するものに限られるものではない。また、上壁部および底壁部は、必ずしも互いに平行に対向している必要はない。また、上壁部、底壁部および側壁部は、それぞれ必ずしも１つの面で構成されている必要はなく、複数の面（平面および曲面の両方を含む）で構成されていてよい。また、「少なくとも一部が中空内側に曲がる」としたのは、側壁部を構成する各部分のすべてが中空内側に曲がらなくとも、側壁部の一部が中空内側に曲がることにより、支持部材による打ち抜きを防止する作用が働くことが考えられるからである。
【００１６】
請求項１において、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるようにするための具体的な手段について説明する。上述したように、断面が完全に矩形で４つの面が直交している場合には、外部からの荷重が加えられた上壁部および底壁部が中空内側に向けて曲がるとともに、側壁部としてのウェブが中空外側に向けて曲がる。従って、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するには、上壁部および底壁部と平行な面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分が側壁部にあることが少なくとも必要である。また、上壁部（または底壁部）が曲面である場合には、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分を側壁部がそれぞれ有していることが必要である。
【００１７】
また、ある面はその両端の角部での曲率半径が大きくなるほど中空外側に曲がりやすくなる傾向がある。従って、側壁部の少なくとも一部を中空内側に曲がりやすくするには、曲率半径が比較的小さい角部を有する部分が側壁部にあることが好ましい。また、ある面はその両端の角部が肉盛などで補強されていても中空内側に曲がりやすくなる。従って、側壁部の少なくとも一部を中空内側に曲がりやすくするには、肉盛などで補強された角部を有する部分が側壁部にあることが好ましい。
【００１８】
すなわち、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するためには、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分が側壁部にあることが必要であり、その「鋭角」の角度範囲は、曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度に依存して変化する。なお、ここでは、側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成するための好適な条件として曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度を挙げたが、これら以外に好適な条件があれば、その条件を満たすようにすることが好ましい。
【００１９】
また、請求項２のエネルギー吸収部材は、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部が前記上壁部の幅よりも突出することなく曲がるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２のエネルギー吸収部材は、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がるように構成されているために、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きをより効果的に防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が大きくなるので、エネルギー吸収量が増大する。また、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることとなって、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００２１】
なお、請求項２のエネルギー吸収部材において、「側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がる」としたのは、側壁部が上壁部の幅よりも突出すると、その部分で支持部材による打ち抜きを防止することができなくなるとともに、その突出部において側壁部に割れが生じると、その部分で荷重によるエネルギー吸収を行うことができなくなるからである。また、ここでいう「上壁部の幅」は、荷重がかけられた方向に垂直な方向に関する上壁部の断面寸法を意味するものとする。
【００２２】
請求項２において、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で上壁部および底壁部に挟まれた側壁部が上壁部の幅よりも突出することなく曲がるようにするための具体的な手段は、請求項１の場合とほぼ同様である。すなわち、底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続された部分を側壁部がそれぞれ有していることが必要であり、その「鋭角」の角度範囲は、曲率半径の大小や肉盛などでの補強程度に依存して変化する。また、上壁部の幅よりも突出しない範囲において、側壁部の一部が中空外側に曲がってもよい。
【００２３】
また、請求項３のエネルギー吸収部材は、前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記第３平面部が、前記上壁部および底壁部の少なくともいずれか一方と実質的に垂直に近接することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３のエネルギー吸収部材は、上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で第３平面部が上壁部および底壁部の少なくともいずれか一方と実質的に垂直に近接するために、中空部分の変形途中において第３平面部が上壁部および底壁部を垂直に支えることになる。そのため、第３平面部を曲げて中空部分を変形させるには比較的大きな荷重が必要となることから、中空部分の変形をより効果的に抑制することができる。従って、部材の板厚を変えないという条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能となり、同じ大きさのエネルギーを吸収するという条件では板厚を薄くして部材の軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項３のエネルギー吸収部材を輸送機用として用いた場合、中空部分の変形当初は比較的小さな荷重で中空部分が変形するため、エネルギー吸収部材を支持する部材に大きな荷重が加えられることがなく、破壊が予定されているエネルギー吸収部材だけを壊すことができる。
【００２６】
また、請求項４のエネルギー吸収部材は、上述したエネルギー吸収部材において、前記第３平面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項４のエネルギー吸収部材によると、第３平面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことにより、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、第３平面部の強度だけを補強し且つ全体の軽量化を図ることが可能である。
【００２８】
また、請求項５のエネルギー吸収部材は、上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されているとともに、前記一対の側壁部に少なくとも１個所の中空内側に向いた折り曲げ個所がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項５によると、一対の側壁部のそれぞれが底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、上壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、第１平面部と第２平面部との間にあって第１平面部及び第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されているために、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部が中空内側に曲げられやすくなっており、しかも一対の側壁部に少なくとも１個所の中空内側に向いた折り曲げ個所がそれぞれ設けられていることにより、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部を非常に高い割合で中空内側に曲げることができる。従って、請求項１と同様に、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が生じるために、エネルギー吸収量を増大させることができる。また、側壁部に割れが生じたとしても、予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００３０】
また、請求項５では、一対の側壁部が底壁部と一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ中空構造の内角が鋭角となるように接続されているために、側壁部に設けられる折り曲げ個所のうち最も底壁部に近い折り曲げ個所（以下、本明細書において「第１折り曲げ部」という）は非常に高い割合で中空内側に向いた折り曲げ個所となる。そして、中空内側に向いた第１折り曲げ部を設けるようにした場合には、後述の実施例で詳述するように、中空内側に向いた第１折り曲げ部と底壁との距離、および、第１折り曲げ部と底壁端との距離を適宜設定することによって、用途に応じてエネルギー吸収部材として好適な特性を実現することができるという利点がある。
【００３１】
また、請求項５のエネルギー吸収部材は、任意の断面形状を有していてよく、略矩形の断面形状を有するものに限られるものではない。また、上壁部と底壁部は、必ずしも互いに平行に対向している必要はない。また、上壁部および底壁部は、それぞれ必ずしも１つの面で構成されている必要はなく、複数の面（平面および曲面の両方を含む）で構成されていてよい。
【００３２】
また、請求項６のエネルギー吸収部材は、前記上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有することを特徴とするものである。
【００３３】
請求項６によると、上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有するために、上壁部の曲げ剛性が向上して上壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても衝突面となる上壁部が中空内側に座屈しづらく、エネルギー吸収部材におけるエネルギー吸収量が増加する。また、請求項６によると、低速衝突時のエネルギー吸収部材の変形量を小さく抑制できるという利点がある。
【００３４】
また、請求項７のエネルギー吸収部材は、前記上壁部が、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とするものである。
【００３５】
請求項７によると、上壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて上壁部が外側に伸延しているために、上壁部がその端点において側壁部と接続されている場合と比較して上壁部の曲げ剛性が向上し、衝突時に上壁部が座屈しにくく、エネルギー吸収量が増加する。
【００３６】
また、請求項８のエネルギー吸収部材は、前記底壁部が、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とするものである。
【００３７】
請求項８によると、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているために、請求項７と同様に底壁部の曲げ剛性が向上してエネルギー吸収量を増加させることができる。また、このようにいわゆるフランジとなる部分を底壁部に設けることによって、底壁部と側壁部との接続個所近傍に割れが発生した場合に、その割れが反対側の接続個所に伝播していくのを防止することができる。また、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているので、底壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部が中空内側方向に打ち抜かれるのを確実に抑制することができる。
【００３８】
また、請求項９のエネルギー吸収部材は、前記中空構造の内部にはリブが形成されていないことを特徴とするものである。また、請求項１０のエネルギー吸収部材は、上述したようなエネルギー吸収部材がアルミニウム合金製の押出形材であることを特徴とするものである。
【００３９】
請求項１０のように、エネルギー吸収部材がアルミニウム合金製の押出形材であることにより、部材の重量を軽量化することができるとともに、部材を比較的容易に製造することが可能となる。
【００４０】
また、本発明で用いられる材料は、鋼としては低炭素鋼や炭素鋼或いはハイテン（高強度）鋼が、アルミニウム合金としては、要求特性に応じて、ＡＡないしＪＩＳ規格による１０００系、３０００系、５０００系、６０００系または７０００系などのアルミニウム合金が適宜選択されて用いられる。前記したとおり、本発明では、材料の高強度化とエネルギー吸収量低下との矛盾を構造的に解決しているので、より高強度な材料が使用できるという利点もある。この点、前記曲げ剛性を向上させるためにはハイテン鋼、また、軽量化のためにはＡＡないしＪＩＳ規格による７０００系アルミニウム合金板（以下、単に「７０００系Ａｌ合金板」という）であることが好ましい。また、これら高強度材料を用いることにより、バンパーなどをより薄肉化できるという効果がある。
【００４１】
７０００系アルミニウム合金の一例としての７００３アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金であって、基本的にＺｎを５．０〜６．５重量％、Ｍｇを０．５〜１．０重量％、Ｆｅを０．３５重量％、Ｍｎを０．３重量％、Ｓｉを０．３重量％、Ｃｕを０．２重量％、Ｃｒを０．２重量％、Ｔｉを０．２重量％、残部Ａｌおよび不可避的不純物を含有している。しかし、必ずしも各成分が規格通りにならずとも、適宜成分組成の変更は許容される。すなわち、上記元素の成分範囲の変更や、より具体的な用途および要求特性に応じて、他の元素を適宜含むことは許容される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４３】
図１は、本発明の参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本参考例のエネルギー吸収部材１は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材１は、互いに平行に対向する上壁部１１および底壁部１２と、上壁部１１および底壁部１２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）１３、１４とを具備している。
【００４４】
ウェブ１３、１４は、やや中空内側に湾曲した１つの曲面で構成されており、上壁部１１および底壁部１２と７０°程度の角度でそれぞれ接続されている。また、ウェブ１３、１４と上壁部１１および底壁部１２との連結個所近傍のウェブ１３、１４内外には、ウェブ１３、１４を補強するための肉盛１５が施されている。
【００４５】
エネルギー吸収部材１が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示したように、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材１の底壁部１２に２本のステイ（支持部材）が取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材１と壁とが高速衝突して、上壁部１１および底壁部１２にエネルギー吸収部材１を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ１３、１４がステイとの接続個所を中心として変形する。
【００４６】
図２は、高速衝突時のステイとの接続部分でのエネルギー吸収部材１の変形過程での一状態を示す断面図である。本参考例では、上壁部１１および底壁部１２とウェブ１３、１４とが７０°程度の角度をなして接続されているとともにウェブ１３、１４の両端部近傍に肉盛１５が施されているために、図２に示すように、ウェブ１３、１４は、上壁部１１および底壁部１２に対して加えられた荷重によるエネルギーにより中空内側に曲げられる。
【００４７】
従って、さらに変形が進んでウェブ１３、１４のいずれかの個所に割れが発生したとしても、変形の最終段階、つまり上壁部１１と底壁部１２とが実質的に接触する程度に近接するまでの間にウェブ１３、１４の割れた部分が上壁部１１または底壁部１２と当接することになる。そのため、たとえウェブ１３、１４に割れが生じたとしても、割れた部分には上壁部１１および底壁部１２から荷重が加えられることになり、割れが生じた以降その部分でのエネルギー吸収が行われないということがなくなる。つまり、割れが生じたウェブ１３、１４にもある程度の荷重が加えられ、荷重によるウェブ１３、１４の変形によってエネルギーの吸収が行われることになる。
【００４８】
また、ウェブ１３、１４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ１３、１４がステイの侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる打ち抜き現象を防止することができる（この点については、後の第３の実施の形態において図７を参照にして詳述する）。このように、本参考例によると、ステイによる底壁部１２の打ち抜きを極力防止することができるため、打ち抜き現象が生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増大する。また、ステイの幅を小さくしても打ち抜きが生じにくくなるので、ステイの幅を可能な限り小さくすることができ、ステイの小型化によって車両の軽量化を図ることができる。
【００４９】
また、本参考例によると、ウェブ１３、１４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ１３、１４が底壁部１２と接触してエネルギー吸収部材１に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材１によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００５０】
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本実施の形態のエネルギー吸収部材２は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材２は、互いに平行に対向する上壁部２１および底壁部２２と、上壁部２１および底壁部２２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）２３、２４とを具備している。
【００５１】
ウェブ２３は、上部２３ａと中央部（垂直面部）２３ｂと下部２３ｃとの３つの平面部分から構成されている。上部２３ａは上壁部２１と８０°程度の角度で接続されており、下部２３ｃは底壁部２２と８０°程度の角度で接続されている。また、上壁部２１および底壁部２２と垂直である中央部２３ｂは、上部２３ａおよび下部２３ｃとそれぞれ１６０°程度の角度で接続されている。つまり、ウェブ２３は、上壁部２１および底壁部２２の端部からやや中空内側に凹んだ形状に形成されている。そして、ウェブ２３と上壁部２１および底壁部２２との連結角部は、非常に小さな曲率半径を有している。
【００５２】
また、ウェブ２４についても、ウェブ２３と同様に、上部２４ａと中央部（垂直面部）２４ｂと下部２４ｃという３つの平面部分から構成されており、これら各部分の接続角度などはウェブ２３の上部２３ａと中央部２３ｂと下部２３ｃと同じである。また、ウェブ２４と上壁部２１および底壁部２２との連結角部の曲率半径が非常に小さい点もウェブ２３同様である。
【００５３】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材２において、ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂの板厚は、エネルギー吸収部材２の他の部分の板厚よりも若干大きく形成されている。
【００５４】
このように構成されたエネルギー吸収部材２が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示したのと同様に、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材２の底壁部２２に２本のステイが取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材２と壁とが高速衝突して、上壁部２１および底壁部２２にエネルギー吸収部材２を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ２３、２４がステイとの接続部分を中心として変形する。
【００５５】
図４は、ステイとの接続部分でのエネルギー吸収部材２の変形過程での一状態を示す断面図である。本実施の形態では、上壁部２１および底壁部２２とウェブ２３、２４とが８０°程度の角度をなして接続されているとともにウェブ２３、２４と上壁部２１および底壁部２２との連結角部の曲率半径が非常に小さいために、図４に示すように、ウェブ２３、２４は、上壁部２１および底壁部２２に対して加えられた荷重によるエネルギーにより中空内側に曲げられる。このとき、ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂには、上部２３ａ、２４ａおよび下部２３ｃ、２４ｃからほぼ同等の荷重がそれぞれ加えられるので、中央部２３ｂ、２４ｂは上壁部２１および底壁部２２に対して垂直な状態を保ったままである。つまり、ウェブ２３、２４は、その凹みの程度が大きくなるように変形していく。
【００５６】
図５は、図４よりもさらに変形が進んだ状態でのエネルギー吸収部材２の断面図である。ウェブ２３、２４の中央部２３ｂ、２４ｂは上壁部２１および底壁部２２の対して垂直な状態を保ったまま、上壁部２１および底壁部２２に接近していき、最終的にはこれらに接触する。
【００５７】
従って、ここまでの過程でウェブ２３、２４に割れが発生したとしても（本実施の形態では特に上部２３ａ、２４ａと中央部２３ｂ、２４ｂとの境界付近などで割れが発生しやすいと考えられる）、中央部２３ｂ、２４ｂが上壁部２１および底壁部２２と当接することになるため、中央部２３ｂ、２４ｂには上壁部２１および底壁部２２から荷重が加えられることになり、割れが生じた以降中央部２３ｂ、２４ｂでのエネルギー吸収が行われないということがない。つまり、割れが生じたウェブ２３、２４にもある程度の荷重が加えられ、荷重によるウェブ２３、２４の変形によってエネルギーの吸収が行われることになる。
【００５８】
また、本実施の形態では、中央部２３ｂ、２４ｂが上壁部２１および底壁部２２と実質的に垂直に近接するので、上壁部２１および底壁部２２が中央部２３ｂ、２４ｂと接触した以降において中央部２３ｂ、２４ｂを変形させるには比較的大きな荷重が必要となる。従って、エネルギー吸収部材２の中空部分の変形が抑制され、これを変形させるには大きなエネルギーが必要となる。つまり、中央部２３ｂ、２４ｂの板厚が一定という条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能であり、同じ大きさのエネルギーを吸収するという条件では中央部２３ｂ、２４ｂの板厚を薄くしてエネルギー吸収部材２の軽量化を図ることが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材２を自動車などの輸送機用とした用いた場合、上記のようにエネルギー吸収部材２の軽量化を図ることができると同時に、変形当初は比較的小さな荷重により中空部分が変形するため、エネルギー吸収部材２を支持する部材に大きな荷重が加えられることがなく、破壊が予定されているエネルギー吸収部材２だけを壊すことができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態のエネルギー吸収部材２では、中央部２３ｂ、２４ｂの板厚が他の部分の板厚よりも大きいために、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、中央部２３ｂ、２４ｂの強度だけを補強し且つエネルギー吸収部材２全体の軽量化を図ることができる。
【００６１】
図５に示した状態からさらに変形が進むと、中央部２３ｂ、２４ｂが中空内側または外側に曲がることによるエネルギー吸収が行われる。中央部２３ｂ、２４ｂが中空内側に曲がるか外側に曲がるかは、中央部２３ｂ、２４ｂと上壁部２１および底壁部２２との接触角度やウェブ２３、２４における割れの有無などの条件に依存する。中央部２３ｂ、２４ｂが中空外側に曲がる場合には、中央部２３ｂ、２４ｂは、上壁部２１および底壁部２２の幅よりも突出しないことが好ましい。なぜなら、このようなときに突出部で割れが発生すると、そこでのエネルギー吸収が行われなくなるおそれがあるからである。
【００６２】
また、本実施の形態においても、参考例と同様に、内側に倒れたウェブ２３、２４によって高速衝突時の底壁部２２の打ち抜き現象を防止することができるとともに、内側に倒れたウェブ２３、２４が底壁部２２と接触することによってエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本実施の形態のエネルギー吸収部材３は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材３は、若干中空外側（すなわち上向き）に膨らむように湾曲した上壁部３１と、上壁部３１と対向する平板として形成された底壁部３２と、上壁部３１および底壁部３２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）３３、３４とを具備している。
【００６４】
上壁部３１は、左端部３１ａ、中央部３１ｂ、右端部３１ｃの３つの部分から構成されている。左端部３１ａと中央部３１ｂとの境界部にはウェブ３３が接続されており、中央部３１ｂと右端部３１ｃとの境界部にはウェブ３４が接続されている。つまり、上壁部３１の左端部３１ａは、上壁部３１とウェブ３３との接続個所を越えて左外側に伸延しており、上壁部３１の右端部３１ｃは、上壁部３１とウェブ３４との接続個所を越えて右外側に伸延している。同様に、底壁部３２は、左端部３２ａ、中央部３２ｂ、右端部３２ｃの３つの部分から構成されており、左端部３２ａと中央部３２ｂとの境界部にはウェブ３３が接続されており、中央部３２ｂと右端部３２ｃとの境界部にはウェブ３４が接続されている。また、上壁部３１の場合に比べて伸延長さは短いものの、底壁部３２の左端部３２ａは、底壁部３２とウェブ３３との接続個所を越えて左外側に伸延しており、底壁部３２の右端部３２ｃは、底壁部３２とウェブ３４との接続個所を越えて右外側に伸延している。
【００６５】
また、ウェブ３３は、上部３３ａと中央部（垂直面部）３３ｂと下部３３ｃとの３つの平面部分から構成されている。上部３３ａは上壁部３１と８０°程度の角度で接続されており、下部３３ｃは底壁部３２と６０°程度の角度で接続されている。また、上壁部３１の中央部３１ｂおよび底壁部３２の中央部３２ｂと垂直である中央部３３ｂは、中空内側に向いた折り曲げ個所３６ａにおいて上部３３ａと１６０°程度の角度で接続されているとともに、中空内側に向いた折り曲げ個所３７ａにおいて下部３３ｃと１２０°程度の角度で接続されている。つまり、ウェブ３３は、やや中空内側に凹んだ形状に形成されている。
【００６６】
また、ウェブ３４についても、ウェブ３３と同様に、上部３４ａと中央部（垂直面部）３４ｂと下部３４ｃという３つの平面部分から構成されており、中空内側に向いた折り曲げ個所３６ｂ、３７ｂにおける接続角度などはウェブ３３の場合と同じである。
【００６７】
なお、本実施の形態では底壁部３２が平面であるが、これが中空外側または内側に膨らむように湾曲していてもよい。この場合には、ウェブ３３、３４は底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所どうしを結ぶ平面に対してそれぞれ鋭角をなして接続されていればよい。
【００６８】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３において、ウェブ３３、３４の中央部３３ｂ、３４ｂの板厚は、エネルギー吸収部材３の他の部分の板厚よりも若干大きく形成されている。
【００６９】
このように構成されたエネルギー吸収部材３が自動車のバンパー補強材として用いられる場合、例えば図７（ａ）に示すように、長尺部材として成形されたエネルギー吸収部材３の底壁部３２の両端部近傍に２本のステイ（図７（ａ）には１つのステイ７２だけが示されている）がボルト７３によって取り付けられる。このような状態で、エネルギー吸収部材３と壁とが高速衝突して、上壁部３１および底壁部３２にエネルギー吸収部材３を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ３３、３４がステイとの接続部分を中心として変形する。
【００７０】
このとき、ウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃと底壁部３２とが鋭角をなして接続されており、ウェブ３３、３４の折り曲げ個所３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂがすべて中空内側に向いているために、ウェブ３３、３４は上壁部３１および底壁部３２に加えられたエネルギーによって中空内側に曲げられ、図７（ｂ）に示すように、ウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃが底壁部３２と接触する。また、さらに変形が進むと、図７（ｃ）に示すように、ウェブ３３、３４の中央部３３ｂ、３４ｂにも曲げ個所が生じてボルト７３の頂部が上壁部３１の内側と接するようになる。
【００７１】
このように、ウェブ３３、３４が中空内側に曲がると、ウェブ３３、３４のいずれかの個所に割れが発生したとしても割れた部分にも上壁部３１および底壁部３２からの荷重が加えられることになり、エネルギー吸収部材３は予定していたエネルギー量またはそれに近いエネルギー量を吸収することになる。
【００７２】
また、本実施の形態では、ウェブ３３、３４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ３３、３４の下部３３ｃ、３４ｃがステイ７２の侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる底壁部３２の打ち抜き現象を防止することができて、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大幅に増加する。
【００７３】
また、本実施の形態によると、ウェブ３３、３４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ３３、３４が底壁部３２と接触してエネルギー吸収部材３に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量を増大させることができる。なお、図７（ｃ）に示されているようなボルト７３と上壁部３１との接触によっても、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が増大する。
【００７４】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３においては、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲していること、および、上壁部３１がウェブ３３、３４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部３１ａ、右端部３１ｃを有していることにより、上壁部３１の曲げ剛性が通常の断面矩形のエネルギー吸収部材のものよりも大きい。そのため、上壁部３１が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きくなっている。
【００７５】
さらに、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲しているために、高速衝突でのエネルギー吸収量が増大することに加えて、低速衝突時においてエネルギー吸収部材３の変形量を小さく抑制することができるという利点がある。
【００７６】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３においては、底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所を越えて底壁部３２が外側に伸延しているために、底壁部３２の曲げ剛性が通常の断面矩形のエネルギー吸収部材のものよりも大きい。そのため、底壁部３２が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きい。
【００７７】
また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３には、底壁部３２にウェブ３３、３４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部３２ａ、右端部３２ｃのようないわゆるフランジとなる部分が設けられているために、底壁部３２とウェブ３３、３４との接続個所近傍に割れが発生した場合であっても、その割れが反対側の接続個所に伝播しづらい。この点からも、エネルギー吸収部材３のエネルギー吸収量を増加させることができる。また、本実施の形態のエネルギー吸収部材３によると、左端部３２ａ、右端部３２ｃが設けられているために、高速衝突によって底壁部３２に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部３２がステイによって中空内側方向に打ち抜かれるのを抑制することができる。従って、この点からも、エネルギー吸収部材３のエネルギー吸収量を増加させることができる。また、底壁部３２に左端部３２ａ、右端部３２ｃを設けることでステイによる打ち抜き防止効果があるので、ステイの幅をより小さくしても打ち抜きが発生しづらく、ステイ幅の減少分だけ車両の軽量化を図ることができる。
【００７８】
次に、本発明の別の参考例について説明する。図８は、本参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。本参考例のエネルギー吸収部材４は、７０００系Ａｌ合金からなる押出形材であって、４つの部位に囲まれた略矩形の中空構造を有している。すなわち、エネルギー吸収部材４は、若干中空外側（すなわち上向き）に膨らむように湾曲した上壁部４１と、上壁部４１と対向する平板として形成された底壁部４２と、上壁部４１および底壁部４２の間に設けられてこれら２つの部位を連結する一対のウェブ（側壁部）４３、４４とを具備している。
【００７９】
本参考例のエネルギー吸収部材４が第２の実施の形態のエネルギー吸収部材３と異なるのは、ウェブ４３、４４の構造に関する点だけであり、上壁部４１および底壁部４２の構造は第２の実施の形態の上壁部３１および底壁部３２と実質的に同じである。すなわち、第２の実施の形態のエネルギー吸収部材３ではウェブ３３、３４がそれぞれ３つの部分から構成されていたが、本参考例ではウェブ４３、４４が２つの部分から構成されている。具体的には、ウェブ４３は、上部４３ａと下部４３ｂとの２つの平面部分から構成されており、上部４３ａは上壁部４１と８０°程度の角度で接続されており、下部４３ｂは底壁部４２と６０°程度の角度で接続されている。また、ウェブ４３の上部４３ａと下部４３ｂは中空内側に向いた折り曲げ個所４６ａにおいて１２０°程度の角度で接続されており、ウェブ４３は、やや中空内側に凹んだ形状に形成されている。
【００８０】
また、ウェブ４４についても、ウェブ４３と同様に、上部４４ａと下部４４ｂという２つの平面部分から構成されており、中空内側に向いた折り曲げ個所４６ｂにおける接続角度などはウェブ４３の場合と同じである。
【００８１】
このように構成されたエネルギー吸収部材４が自動車のバンパー補強材として用いられると、図７（ａ）で説明したのと同様に底壁部４２にステイが取り付けられる。そして、高速衝突によって上壁部４１および底壁部４２にエネルギー吸収部材４を押しつぶす方向の荷重が加えられると、主にウェブ４３、４４がステイとの接続部分を中心として変形する。このとき、ウェブ４３、４４の下部４３ｂ、４４ｂと底壁部４２とが鋭角をなして接続されており、ウェブ４３、４４の折り曲げ個所４６ａ、４６ｂがすべて中空内側に向いているために、ウェブ４３、４４は上壁部４１および底壁部４２に加えられたエネルギーによって中空内側に曲げられる。従って、ウェブ４３、４４のいずれかの個所に割れが発生したとしても割れた部分にも上壁部４１および底壁部４２からの荷重が加えられることになり、エネルギー吸収部材４は予定していたエネルギー量またはそれに近いエネルギー量を吸収することになる。
【００８２】
また、本参考例では、ウェブ４３、４４が中空内側に曲げられるので、内側に倒れたウェブ４３、４４の下部４３ｂ、４４ｂがステイの侵入を食い止めることになって、図９（ｄ）に示したようなステイによる底壁部４２の打ち抜き現象を防止することができる。このように、本参考例によると、ステイによる打ち抜きを極力防止することができるため、ステイの幅を可能な限り小さくすることができ、この点から車両の軽量化を図ることができる。
【００８３】
また、本参考例によると、ウェブ４３、４４が中空内側に曲げられるので、エネルギー吸収が進むと内側に倒れたウェブ４３、４４が底壁部４２と接触してエネルギー吸収部材４に加えられる荷重が大きくなり、この点からもエネルギー吸収部材４によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
【００８４】
また、本参考例のエネルギー吸収部材４においては、上壁部４１が中空外側に膨らむように湾曲していること、および、上壁部４１がウェブ４３、４４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部４１ａ、右端部４１ｃを有していることにより、上壁部４１が座屈しづらく、エネルギー吸収部材３によるエネルギー吸収量が大きくなっている。さらに、上壁部３１が中空外側に膨らむように湾曲しているために、低速衝突時においてエネルギー吸収部材３の変形量を小さく抑制することができる。
【００８５】
また、本参考例のエネルギー吸収部材４においては、底壁部４２とウェブ４３、４４との接続個所を越えて底壁部４２が外側に伸延しているために、底壁部４２が座屈しづらく、エネルギー吸収部材４によるエネルギー吸収量が大きい。また、本参考例のエネルギー吸収部材４には、底壁部４２にウェブ４３、４４との接続個所を越えて外側に伸延した左端部４２ａ、右端部４２ｃが設けられているために、底壁部４２とウェブ４３、４４との接続個所近傍に割れが発生した場合であっても、その割れが反対側の接続個所に伝播しづらく、また、底壁部４２に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部４２が中空内側方向に打ち抜かれるのを抑制することができ、これらの点からもエネルギー吸収部材４のエネルギー吸収量を増加させることができる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施の形態及び参考例について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な設計変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では断面が略矩形のエネルギー吸収部材について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば断面が略５角形であってもよい。また、上述の実施の形態では、ウェブ全体が中空内側に曲がる場合を説明したが、ウェブは少なくともその一部が中空内側に曲がればよく、必ずしもウェブ全体が中空内側に曲がる必要はない。
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のエネルギー吸収部材によると、例えばステイのようなエネルギー吸収部材を支持する支持部材が高速衝突時に中空内側に侵入するのを中空内側に曲がった側壁部が抑制するので、支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができて、支持部材による打ち抜きが生じる場合と比較してエネルギー吸収量が大幅に増加する。また、側壁部が中空内側に曲がることにより側壁部と底壁部とが干渉するので、エネルギー吸収部材により大きな荷重が加えられることになってエネルギー吸収量が増加する。
【００９４】
さらに、側壁部が中空内側に曲がることにより、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、割れた部分が上壁部および底壁部の幅内に収まっていることが多いと考えられ、そのため、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることが多くなり、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９５】
請求項２のエネルギー吸収部材によると、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きをより効果的に防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が大きくなるので、エネルギー吸収量が増大する。また、たとえ側壁部に割れが生じたとしても、側壁部には上壁部および底壁部を介して荷重がかけられることとなって、割れた部分を有する側壁部によってもエネルギーを吸収することができるようになる。従って、側壁部に割れの生じた場合であっても予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９６】
請求項３のエネルギー吸収部材によると、中空部分の変形途中において垂直面部が上壁部および底壁部を垂直に支えることになるので、中空部分の変形をより効果的に抑制することができる。従って、部材の板厚を変えないという条件ではより大きなエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９７】
請求項４のエネルギー吸収部材によると、垂直面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことにより、所定の大きさのエネルギー吸収を実現しつつ、垂直面部の強度だけを補強し且つ全体の軽量化を図ることが可能である。
【００９８】
請求項５のエネルギー吸収部材によると、一対の側壁部に荷重がかけられた場合に側壁部を非常に高い割合で中空内側に曲げることができるので、請求項１と同様に、高速衝突時における支持部材による底壁部の打ち抜きを防止することができるとともに側壁部と底壁部との干渉作用が生じるために、エネルギー吸収量を増大させることができる。また、側壁部に割れが生じたとしても、予定された大きさまたはそれに近いエネルギーを吸収することが可能となる。
【００９９】
また、請求項５によると、中空内側に向いた第１折り曲げ部が設けられるために、第１折り曲げ部と底壁との距離、および、第１折り曲げ部と底壁端との距離を適宜設定することによって、用途に応じてエネルギー吸収部材として好適な特性を実現することができる。
【０１００】
請求項６のエネルギー吸収部材によると、上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有するために、上壁部の曲げ剛性が向上して上壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても衝突面となる上壁部が中空内側に座屈しづらく、エネルギー吸収部材におけるエネルギー吸収量が増加する。また、低速衝突時のエネルギー吸収部材の変形量を小さく抑制できる。
【０１０１】
請求項７のエネルギー吸収部材によると、上壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて上壁部が外側に伸延しているために、上壁部がその端点において側壁部と接続されている場合と比較して上壁部の曲げ剛性が向上し、衝突時に上壁部が座屈しにくく、エネルギー吸収量が増加する。
【０１０２】
請求項８のエネルギー吸収部材によると、底壁部と一対の側壁部との接続個所を越えて底壁部が外側に伸延しているために、底壁部の曲げ剛性が向上してエネルギー吸収量を増加させることができる。また、底壁部と側壁部との接続個所近傍に割れが発生した場合に、その割れが反対側の接続個所に伝播していくのを防止することができる。また、底壁部に大きな荷重が与えられた場合であっても底壁部が中空内側方向に打ち抜かれるのを確実に抑制することができる。
【０１０３】
請求項１０のエネルギー吸収部材によると、部材の重量を軽量化することができるとともに、部材を比較的容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。
【図２】図１に示したエネルギー吸収部材の変形過程での一状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る自動車のバンパー補強材として用いられるエネルギー吸収部材の断面図である。
【図４】図３に示したエネルギー吸収部材の変形過程での一状態を示す断面図である。
【図５】図４よりもさらに変形が進んだ状態でのエネルギー吸収部材の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るエネルギー吸収部材の断面図である。
【図７】図６のエネルギー吸収部材の変形過程を経時的に示した断面図である。
【図８】本発明の別の参考例に係るエネルギー吸収部材の断面図である。
【図９】エネルギー吸収部材の使用状態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１、２エネルギー吸収部材
１１、２１上壁部
１２、２２底壁部
１３、１４、２３、２４ウェブ
Claims (10)
- 上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、
前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されており、
前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部の少なくとも一部が中空内側に曲がるように構成されていることを特徴とするエネルギー吸収部材。 - 前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記側壁部が前記上壁部の幅よりも突出することなく曲がるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収部材。
- 前記上壁部および底壁部に対して加えられた外部からの荷重によるエネルギーを吸収する過程で、前記第３平面部が、前記上壁部および底壁部の少なくともいずれか一方と実質的に垂直に近接することを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー吸収部材。
- 前記第３平面部の板厚がそれ以外の部分の板厚よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のエネルギー吸収部材。
- 上壁部と、前記上壁部と対向する底壁部と、前記上壁部および底壁部の間に設けられた一対の側壁部とからなる中空構造を有しており、前記上壁部から前記底壁部へと向かう方向の外部からの荷重によるエネルギーを中空部分の変形により吸収するエネルギー吸収部材において、
前記一対の側壁部のそれぞれが、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第１平面部と、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所どうしを結ぶ平面に対して前記中空構造の内角が鋭角となるように接続された第２平面部と、前記第１平面部と前記第２平面部との間にあって前記第１平面部及び前記第２平面部のいずれとも直交する方向に延在した第３平面部とから構成されているとともに、前記一対の側壁部に少なくとも１個所の中空内側に向いた折り曲げ個所がそれぞれ設けられていることを特徴とするエネルギー吸収部材。 - 前記上壁部が中空外側に膨らむように湾曲している部分を有していることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー吸収部材。
- 前記上壁部が、前記上壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のエネルギー吸収部材。
- 前記底壁部が、前記底壁部と前記一対の側壁部との接続個所を越えて外側に伸延して設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
- 前記中空構造の内部にはリブが形成されていないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
- アルミニウム合金製の押出形材であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
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