JP4467378B2 - 衝撃吸収構造体 - Google Patents
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Description
[端部接合部位に交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体]
本発明の第一実施形態に係る衝撃吸収構造体は、衝撃吸収部材の端部接合部位に交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体である。本実施形態に係る衝撃吸収構造体は、例えば、図1に示すような自動車400のBピラー等に適用することができる。図1におけるA付近の拡大図を図2に示す。図2における自動車400のBピラー410は、側面衝突時に曲げ変形を受ける構造部材の一つである。側面衝突時には、Bピラー410の端部接合部位420にねじり変形が生じ、端部接合部位420に大きな応力が発生するため、Bピラー410の耐力が低下し、Bピラー410はエネルギー吸収能力を喪失する。このため、本実施形態に係る衝撃吸収構造体は、ねじり変形を受けるBピラー410の端部接合部位420に交互配置構造を適用したものである。
[曲げモーメントが極値となる部位に交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体]
本発明の第二実施形態に係る衝撃吸収構造体は、圧縮部位が衝撃を受けることにより発生する曲げモーメントが極値となる部位に、交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体である。本実施形態で適用した交互配置構造は、第一実施形態のものと同様であり、引張最大荷重特性、圧縮最大荷重特性、引張最大変位特性、及び、圧縮最大変位特性の少なくとも一以上の特性によって特徴付けられる二種以上の部材を交互に配置したものである。具体的には、CFRPのUD材[45/−45]とCFRPのUD材[0/90]とを交互に配置したものが好ましく用いられる。なお、積層回数については、特に限定されない。
[補強部位に交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体]
本発明の第三実施形態に係る衝撃吸収構造体は、補強部位に交互配置構造を適用した衝撃吸収構造体である。本実施形態で適用した交互配置構造は、第一実施形態及び第二実施形態のものと同様であり、引張最大荷重特性、圧縮最大荷重特性、引張最大変位特性、及び、圧縮最大変位特性の少なくとも一以上の特性によって特徴付けられる二種以上の部材を交互に配置したものである。具体的には、CFRPのUD材[45/−45]とCFRPのUD材[0/90]とを交互に配置したものが好ましく用いられる。なお、積層回数については、特に限定されない。
第一実施形態〜第三実施形態に係る衝撃吸収構造体で適用される交互配置構造は、いずれも、引張最大荷重特性、圧縮最大荷重特性、引張最大変位特性、及び、圧縮最大変位特性の少なくとも一以上の特性によって特徴付けられる二種以上の部材を交互に配置したものである。これに対して、これら一以上の特性によって特徴付けられる二種以上の部分が交互に配置された一種の部材を配置することにより形成される交互配置構造が変形例として挙げられる。具体的には、CFRPのクロス材等を、構造体の端部接合部位、曲げモーメントが極値となる部位、補強部位に配置したものが挙げられる。CFRPのクロス材は炭素繊維の織物又は編物であり、炭素繊維同士がクロスする部分とクロスしていない部分とでは荷重特性や変位特性が異なる。このため、CFRPのクロス材を構造体の端部接合部位、曲げモーメントが極値となる部位、補強部位に配置することにより、高いエネルギー吸収効率を有する衝撃吸収構造体を提供することができる。
110 フロントピラーロアー
120 フロントロアメンバー
130 フロントロアクロスメンバー
150 両端が固定支持されたモデル構造体
160、430、610、710 CFRPのUD材[45/−45]
170、440、620、720 CFRPのUD材[0/90]
200、260、660、690、800、810、820、830 図心
210、270、670、770 圧縮部位
220、280、680、780 引張部位
230、630、730 補強部位
290、295、650、850 中立面
300 H型構造物
320 衝撃吸収部材
350、420 端部接合部位
400 自動車
410、750 Bピラー
500 従来の衝撃吸収部材
550 交互配置構造を適用した衝撃吸収部材
600 筒状のモデル構造体
700 支点
Claims (6)
- 中空の衝撃吸収部材を複数接合して形成された衝撃吸収構造体であって、
前記衝撃吸収部材は、衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、を有し、
複数の前記衝撃吸収部材のうち、長手方向に断面の形状が変化しかつ前記断面の形状が前記断面の図心に対して非対称である衝撃吸収部材の前記圧縮部位及び前記引張部位のいずれか一方の部位の側には、前記応力による変形を抑制する補強部位が前記一方の部位を構成するように設けられており、
前記断面で見たときにおいて、前記断面の図心を含む中立面から前記補強部位までの最小寸法は、前記中立面から他方の部位までの最大寸法に等しく、
前記補強部位は、引張最大荷重特性、圧縮最大荷重特性、引張最大変位特性、及び、圧縮最大変位特性よりなる群から選択される一以上の特性によって特徴付けられる二種以上の部材が前記長手方向に交互に配置されて形成されている衝撃吸収構造体。 - 前記部材は、繊維強化材である請求項1記載の衝撃吸収構造体。
- 前記繊維強化材は、炭素繊維強化プラスチックである請求項2記載の衝撃吸収構造体。
- 前記繊維強化材は、UD材である請求項2又は3記載の衝撃吸収構造体。
- 前記繊維強化材は、クロス材である請求項2又は3記載の衝撃吸収構造体。
- 請求項1から請求項5いずれか記載の衝撃吸収構造体を用いた自動車。
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