JP4543778B2 - Shock absorbing member - Google Patents
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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。 The present invention relates to an impact absorbing member. Specifically, the present invention relates to an impact absorbing member that can absorb impact energy generated when a vehicle such as an automobile collides.
周知のように、現在の多くの自動車の車体は、軽量化及び高剛性を両立するために、フレームと一体化したボディ全体によって荷重を支えるモノコックボディにより、構成される。自動車の車体は、車両の衝突時には、車両としての機能損傷を抑制するとともに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。車両の衝突時の衝突エネルギを吸収してキャビン内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、衝突時に衝撃荷重が負荷されると圧壊することによって衝突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きた。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。 As is well known, the body of many current automobiles is constituted by a monocoque body that supports a load by the entire body integrated with the frame in order to achieve both weight reduction and high rigidity. An automobile body must have a function of suppressing functional damage as a vehicle and protecting the lives of passengers in the cabin in the event of a vehicle collision. In order to reduce the damage of the cabin as much as possible by absorbing the collision energy at the time of the vehicle collision and reducing the impact force into the cabin, it is possible to preferentially crush spaces other than the cabin such as the engine room and the trunk room. It is valid. Because of these safety requirements, shock absorption to actively absorb collision energy by collapsing when an impact load is applied to the appropriate parts such as the front, rear, or side of the vehicle body during a collision. Members have been provided. Conventionally, as such an impact absorbing member, a front side member, a side sill, a rear side member, and the like are known.
近年、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も行われるようになってきている。クラッシュボックスとは、負荷された衝撃荷重によって長手方向に蛇腹状に優先的に圧潰することによって衝突エネルギの多くを吸収するための部材である。 In recent years, by installing an impact absorbing member called a crash box at the front end of the front side member by appropriate means such as fastening or welding, the safety of the vehicle body is improved and the vehicle body damage due to a light collision is substantially eliminated. It is also becoming possible to reduce the repair costs due to The crash box is a member for absorbing much of the collision energy by preferentially collapsing in a bellows shape in the longitudinal direction by a loaded impact load.
フロントサイドメンバ等やこのクラッシュボックスといった衝撃吸収部材に要求される衝撃吸収性能を具体的に説明すると、(a)衝撃荷重が軸方向に負荷されるとその負荷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、(b)衝撃吸収部材の圧壊時の平均荷重が高いこと、さらには、(c)衝撃吸収部材の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の三点である。 The shock absorbing performance required for the front side member and the like and the shock absorbing member such as the crash box will be described in detail. (A) When an impact load is applied in the axial direction, it repeatedly buckles stably in the load direction. (B) the average load when the shock absorbing member is crushed is high, and (c) the maximum reaction force generated when the shock absorbing member is crushed is near the shock absorbing member. It is three points of being restrained in the range which does not destroy the other member arrange | positioned.
図1は、軸方向に衝撃荷重が負荷された衝撃吸収部材について、軸圧潰荷重と軸圧潰量との関係と、負荷された衝撃エネルギのうちで衝撃吸収部材により吸収されたエネルギ(本明細書では「吸収エネルギ」という)の量との一例を示すグラフである。図1のグラフにおける曲線と横軸との間の面積が吸収エネルギの量を示している。 FIG. 1 shows the relationship between the axial crushing load and the axial crushing amount and the energy absorbed by the impact absorbing member among the applied impact energy with respect to the impact absorbing member loaded with an impact load in the axial direction (this specification). Then, it is a graph showing an example of the amount of “absorbed energy”. The area between the curve and the horizontal axis in the graph of FIG. 1 indicates the amount of absorbed energy.
吸収エネルギの量を十分に確保するためには、安定した軸圧壊変形を生じて蛇腹状に圧潰することが必要である。すなわち、図1にグラフで示すように、圧壊時の衝撃吸収部材が蛇腹状の変形を継続できずに断続的に折れ曲がり変形を伴ってしまうと、折れ曲がり変形を生じる度に軸圧壊荷重が急激に低下するため、吸収エネルギの量が低下してしまう。図1のグラフにおける軸圧壊荷重の急激な低下(本明細書ではこのように軸圧潰荷重が断続的に急激に低下する現象を「荷重振幅」という)を防止するには、衝撃吸収部材の板厚を増加せざるを得なくなるため、自動車車体に強く要求される軽量化に反してしまう。 In order to secure a sufficient amount of absorbed energy, it is necessary to generate a stable axial crushing deformation and crush in a bellows shape. That is, as shown in the graph of FIG. 1, when the impact absorbing member at the time of the collapse cannot continue the bellows-like deformation and the bending deformation is intermittently accompanied by the bending deformation, the axial crushing load suddenly increases every time the bending deformation occurs. As a result, the amount of absorbed energy decreases. In order to prevent an abrupt decrease in the axial crushing load in the graph of FIG. 1 (in this specification, the phenomenon in which the axial crushing load decreases intermittently and rapidly is referred to as “load amplitude”), Since the thickness must be increased, this is contrary to the weight reduction that is strongly demanded of automobile bodies.
このような背景下にあって、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これまでにも積極的に開発されている。フロントサイドメンバ等の一般的に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、ハット形の断面形状の部材に設けられたフランジを介して裏板を溶接して箱状部材となしたものである。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、その一端が部材の横断面形状に連続しない部位を意味する。
Under such circumstances, materials and shapes for improving the shock absorbing performance of the shock absorbing member have been actively developed so far. A generally used shock absorbing member such as a front side member is a box in which a back plate is welded via a flange provided on a hat-shaped member as disclosed in
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多角形からこの多角形よりも辺の数が多い他の多角形へと連続的に変化する閉断面構造とすることによって、衝突初期の荷重を低減しながら吸収エネルギの量を増加させた衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。
On the other hand,
特許文献3には、内部に隔壁を有する多角形の閉断面形状を有する衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。
特許文献4には、四角形の横断面を有する素材の4つの頂点を含む領域に、内部へ向けた略直角三角形状の凹み部を形成することによって強度を確保した衝撃吸収部材に係る発明が開示されている。
Patent Document 3 discloses an invention relating to a shock absorbing member having a polygonal closed cross-sectional shape having a partition inside.
Patent Document 4 discloses an invention relating to an impact absorbing member that secures strength by forming a substantially right-angled triangular recess toward the inside in a region including four apexes of a material having a rectangular cross section. Has been.
さらに、特許文献5には、フランジを有するハット形の断面形状のフロントサイドフレームの側面に軸線方向へ向けてビードを形成することにより、衝撃荷重が負荷された際のフロントサイドメンバの折れ曲がり変形を抑制する発明が開示されている。
しかし、これらの従来のいずれの発明によっても、簡単に製作することができ、軽量で、高い平均圧潰荷重を有し、蛇腹状に確実に変形することにより高い吸収エネルギを有する衝撃吸収部材を提供することは、できない。 However, according to any of these conventional inventions, a shock absorbing member that can be easily manufactured, has a light weight, has a high average crushing load, and has a high absorption energy by being reliably deformed into a bellows shape is provided. I can't do it.
すなわち、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、矩形等の扁平形状である。このため、特許文献2により開示されたような単純な正多角形等の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、衝撃吸収部材の略全長に渡って横断面形状が徐々に変化するため、軸方向の位置によっては不可避的に安定した座屈には適さない横断面形状になってしまう。したがって、この衝撃吸収部材は、衝撃荷重が軸方向に負荷されると、衝撃荷重の負荷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。
That is, the cross-sectional shape of the impact absorbing member used in the car body of an automobile is almost flat such as a rectangle. For this reason, it is difficult to use a shock absorbing member having a polygonal cross-sectional shape such as a simple regular polygon as disclosed in
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吸収エネルギの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してしまうおそれもある。また、この発明では、内部に隔壁を設ける分だけ衝撃吸収部材の重量が不可避的に増加する。このため、この発明では近年特に強く要請されている車体の軽量化に逆行する。 In the invention disclosed by patent document 3, there exists a possibility that the intensity | strength of the part provided with the partition may rise excessively. For this reason, in this invention, buckling may become unstable and the amount of absorbed energy may be insufficient, and the maximum reaction force generated in the shock absorbing member particularly in the initial stage of crushing exceeds the strength of other members, There is also a possibility that other members may be crushed before the shock absorbing member is crushed. In the present invention, the weight of the shock absorbing member inevitably increases by the amount of the partition provided inside. Therefore, the present invention goes against the weight reduction of the vehicle body, which has been particularly strongly demanded in recent years.
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角部にさらに加工を行って凹み部を設けるために、この凹み部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、特許文献3により開示された発明と同様に、吸収エネルギの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る。 In the invention disclosed in Patent Document 4, since the corner portion having high strength is further processed to provide the recess portion, the strength of the recess portion may be excessively increased. For this reason, in this invention, similarly to the invention disclosed in Patent Document 3, the amount of absorbed energy may be insufficient, and other members may be crushed before the shock absorbing member is crushed. There is a risk that.
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変形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、衝撃荷重を負荷されても、軸方向へ蛇腹状に安定して圧壊することはできない。
Furthermore, in the invention disclosed by
本発明の目的は、簡単に製作することができ、軽量で、高い平均圧潰荷重を有し、蛇腹状に確実に変形することにより高い吸収エネルギを有する衝撃吸収部材を提供することである。 An object of the present invention is to provide an impact-absorbing member that can be easily manufactured, has a light weight, has a high average crushing load, and has a high absorption energy by being reliably deformed into a bellows shape.
本発明は、軸方向へ負荷される衝撃荷重により軸方向に蛇腹状に変形することにより衝突エネルギを吸収する筒体を有する衝撃吸収部材であって、筒体が、開いた断面形状を有するユニット部材と、開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材とを少なくとも有する複数のユニット部材を並列に配置して閉じた輪郭の断面を備えること、筒体が、開いた断面形状を有するユニット部材の縁部に設けられた接合される部分と、開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材の断面を構成する曲面又は平面に設けられた接合される部分とを重ね合わせて接合した接合部を前記輪郭の内部側に備えること、及び、筒体が、曲面又は平面の一部によって輪郭の内部に向けて形成された凹み部を備えることを特徴とする衝撃吸収部材である。 The present invention relates to a shock absorbing member having a tubular body which absorbs impact energy by deforming by impact load applied in the axial direction in the axial direction like bellows, the cylindrical body is, units having a cross section open A plurality of unit members having at least a member and another unit member having an open cross-sectional shape or a closed cross-sectional shape are arranged in parallel to provide a cross-section with a closed contour, and the cylindrical body has an open cross-sectional shape. The portion to be joined provided at the edge of the unit member having and the portion to be joined provided on the curved surface or plane constituting the cross section of another unit member having an open sectional shape or a closed sectional shape overlap. A joint portion joined together is provided on the inner side of the contour, and the cylindrical body is provided with a concave portion formed toward the inside of the contour by a part of a curved surface or a plane. A shock absorbing member for the.
本発明に係る衝撃吸収部材は、横断面において、(i)輪郭についての仮想の最大の輪郭の長辺の長さ(L1)と、この長辺の長さ方向への一つのユニット部材の最大の長さ(W1)とが、W1≦L1×(2/3)の関係を満足すること、又は(ii)接合部と、この接合部に隣接する平面又は曲面の接線とが、接合部の端部においてなす角度である接合部内角(α)が180°以下であることの少なくとも一方であることが、望ましい。 The impact-absorbing member according to the present invention has, in the cross section, (i) the length (L1) of the long side of the virtual maximum contour for the contour and the maximum of one unit member in the length direction of the long side. The length (W1) satisfies the relationship of W1 ≦ L1 × (2/3), or (ii) the junction and the plane or curved tangent adjacent to the junction are It is desirable that the joint internal angle (α), which is an angle formed at the end, is at least one of 180 ° or less.
また、これらの本発明に係る衝撃吸収部材では、横断面において、凹み部が形成された領域におけるユニット部材の、ユニット部材の接合方向と直交する方向の長さである高さ(H)と、凹み部が形成された領域におけるユニット部材の、ユニット部材の接合方向の最大長さである幅(Wu)とが、H≧0.05×Wuの関係を満足することが望ましい。 Further, in these impact absorbing members according to the present invention, in the cross section, the height (H), which is the length in the direction perpendicular to the joining direction of the unit members, of the unit members in the region where the recessed portions are formed, It is desirable that the width (Wu), which is the maximum length of the unit member in the joining direction of the unit member, in the region where the recess is formed satisfies the relationship of H ≧ 0.05 × Wu.
この本発明に係る衝撃吸収部材は、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた断面形状を有するユニット部材と、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材とを少なくとも有する複数のユニット部材を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面又は平面の少なくとも一方の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有するため、蛇腹状への変形の初期に生じる各しわ一つずつを小さくするとともに、このしわの発生数を多くすることができる。 The shock absorbing member according to the present invention includes a unit member having an open cross-sectional shape composed of at least one of a curved surface and a flat surface, and another unit having an open cross-sectional shape composed of at least one of a curved surface and a flat surface. A plurality of unit members having at least a member are provided in a state of being arranged in parallel, and have a closed contour having a recessed portion formed inwardly by at least one part of the curved surface or flat surface. It is possible to reduce the number of wrinkles generated at the initial stage of deformation into a small amount and to increase the number of wrinkles.
また、本発明に係る衝撃吸収部材は、開いた断面形状を有するユニット部材の縁部に設けられた接合される部分と、開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材の断面を構成する曲面又は平面に設けられた接合される部分とを重ね合わせて、接合されるため、折れ曲がり変形を伴うことなく軸圧壊変形を維持できるために、蛇腹状に確実に圧潰される。 Further, the impact absorbing member according to the present invention includes a portion to be joined provided at an edge of a unit member having an open cross-sectional shape, and a cross section of another unit member having an open cross-sectional shape or a closed cross-sectional shape. Since the portions to be joined provided on the curved surface or plane constituting are overlapped and joined, the axial crushing deformation can be maintained without causing bending deformation, so that the material is reliably crushed in a bellows shape.
さらに、本発明に係る衝撃吸収部材では、複数のユニット部材の板厚又は強度の少なくとも一方が、衝撃吸収部材に要求される所定の吸収エネルギを満足するように個別に設定すれば、衝撃吸収部材の輪郭の大きさを設計目標値内にとどめたままで、また板厚増加による重量増を最小限に抑えて、所望の吸収エネルギを得ることができるとともに、荷重の負荷方向に対して斜めに装着される場合であっても、強度及び剛性差のバランス設定を容易に行って蛇腹状の変形を維持することができる。 Furthermore, in the impact absorbing member according to the present invention, if at least one of the plate thicknesses or strengths of the plurality of unit members is individually set so as to satisfy a predetermined absorbed energy required for the impact absorbing member, the impact absorbing member While keeping the contour size within the design target value and minimizing weight increase due to increase in plate thickness, it is possible to obtain the desired absorbed energy and attach it obliquely with respect to the load direction. Even in this case, the balance between strength and rigidity can be easily set to maintain the bellows-like deformation.
これらにより、本発明によれば、簡単に製作することができ、軽量で、高い平均圧潰荷重を有し、蛇腹状に確実に変形することにより高い吸収エネルギを有する衝撃吸収部材を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a shock absorbing member that can be easily manufactured, has a light weight, has a high average crushing load, and has a high absorption energy by being reliably deformed into a bellows shape. it can.
以下、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細に説明する。
初めに、本発明に係る衝撃吸収部材の原理を簡単に説明する。
Hereinafter, the best mode for carrying out an impact absorbing member according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First, the principle of the shock absorbing member according to the present invention will be briefly described.
横断面形状が例えば多角形からなる衝撃吸収部材に衝撃荷重が負荷された際に生じる荷重振幅の幅をできるだけ抑制し、衝撃荷重の負荷方向へ繰り返し安定して座屈させることによって蛇腹状の変形を促進して吸収エネルギを高めるためには、蛇腹状への変形の起点として圧潰の初期に生じる各しわ一つずつを小さくするとともに、このしわの発生数を多くする必要がある。 A bellows-shaped deformation by suppressing the width of the load amplitude generated when an impact load is applied to an impact absorbing member having a polygonal cross section, for example, as much as possible, and repeatedly buckling stably in the direction of the impact load. In order to promote absorption and increase absorbed energy, it is necessary to reduce each wrinkle generated at the initial stage of crushing as a starting point of deformation into a bellows shape and to increase the number of wrinkles generated.
このしわを小さくかつ多量に発生することだけを達成するには、衝撃吸収部材の板厚を薄くするとともに衝撃吸収部材の各辺の長さを小さく設定すればよいのでは、と一見思われる。しかし、単に、衝撃吸収部材の板厚の低下及び各辺長さの短縮を図ってしまうと、所望の強度等を確保する必要性から、衝撃吸収部材の横断面積を大きく確保しなければならなくなり、エンジンコンパートメント等の狭隘部に配置されることからその輪郭の大きさについて厳しい制限が課される衝撃吸収部材として実用化することが困難になる。 In order to achieve only the generation of a large amount of wrinkles, it seems that it is only necessary to reduce the plate thickness of the impact absorbing member and set the length of each side of the impact absorbing member to be small. However, if the plate thickness of the shock absorbing member is reduced and the length of each side is shortened, it is necessary to secure a large cross-sectional area of the shock absorbing member because it is necessary to secure the desired strength and the like. Since it is arranged in a narrow part such as an engine compartment, it becomes difficult to put it into practical use as an impact absorbing member in which severe restrictions are imposed on the size of the contour.
これに対し、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた形状若しくは閉じた形状を有する複数のユニット部材を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面又は平面の少なくとも一方の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有するように衝撃吸収部材を構成すれば、蛇腹状への変形の初期に生じる各しわ一つずつを小さくするとともに、このしわの発生数を多くすることができる。このため、衝撃吸収部材の大きさの拡大を防止でき、横断面積をできるだけ小さく抑制したままで、強度等の微調整を容易に行うとともに板厚の増加に起因した重量増加も最小限に抑制することができ、これにより、蛇腹状に圧潰させることができる。 In contrast, a plurality of unit members having an open shape or a closed shape made of at least one of a curved surface and a flat surface are provided in a state of being arranged in parallel, and are directed to the inside by at least one part of the curved surface or the flat surface. If the shock absorbing member is configured so as to have a closed contour having a formed recess, each wrinkle generated at the initial stage of deformation into the bellows shape is reduced and the number of occurrences of this wrinkle is increased. Can do. For this reason, it is possible to prevent the impact absorbing member from increasing in size, and while making the cross-sectional area as small as possible, it is possible to easily finely adjust the strength and the like, and to suppress the increase in weight due to the increase in the plate thickness to a minimum. Can be crushed into a bellows shape.
しかし、このような衝撃吸収部材を構成するユニット部材同士をその端部に外向きに突出して形成したフランジを介して接合すると、衝撃荷重を負荷された際にこのフランジが部分的に口開きする変形(以下、「口開き変形」という)を生じ、これにより、蛇腹状に変形する軸圧壊変形を継続できずに折れ曲がり変形が断続的に発生し、軸圧壊荷重の低下すなわち吸収エネルギが低下する。 However, when unit members constituting such an impact absorbing member are joined to each other through a flange that protrudes outward from the end, the flange partially opens when an impact load is applied. Deformation (hereinafter referred to as “opening deformation”) occurs, and the axial crushing deformation that deforms in a bellows shape cannot be continued, and the bending deformation occurs intermittently, resulting in a decrease in the axial crushing load, that is, the absorbed energy. .
図2は、外向きのフランジを有するハット部材同士を、このフランジを介して適当な打点間距離でのスポット溶接により接合して得られる衝撃吸収部材に、軸方向への衝撃荷重を負荷した際の軸圧潰の様子と、荷重応答状況(軸圧潰量と、荷重/平均荷重との関係)とを示す説明図である。 FIG. 2 shows a case where an impact load in the axial direction is applied to an impact absorbing member obtained by joining hat members having outward flanges with each other by spot welding at an appropriate inter-spot distance through the flange. It is explanatory drawing which shows the mode of axial crushing, and a load response condition (a relationship between the amount of axial crushing and a load / average load).
図2に示すように、ハット部材同士を外向きのフランジ同士を重ね合わせて一定の打点間距離でスポット溶接すると、衝撃荷重による圧潰の際にスポット打点間で図2に例示するような口開き変形を生じ、吸収エネルギの量が減少する。 As shown in FIG. 2, when the hat members are overlapped with the outward flanges and spot-welded at a fixed spot-to-spot distance, the opening shown in FIG. Deformation occurs and the amount of absorbed energy is reduced.
これに対し、フランジが内側を指向するように設け、ハット部材同士を内向きのフランジ同士を重ね合わせて一定の打点間距離でスポット溶接すると、衝撃荷重による圧潰の際にスポット打点間での口開き変形を生じることが解消され、軸圧潰変形を継続して確実に蛇腹状に圧潰させることができるようになるため、吸収エネルギの低下を抑制できる。 On the other hand, if the flanges are provided so that they point inward, and the hat members are overlapped with the inward flanges and spot-welded at a fixed distance between the hit points, the mouth between the spot hit points during crushing due to impact load Since the occurrence of the opening deformation is eliminated and the axial crushing deformation can be continued and reliably crushed into a bellows shape, a decrease in absorbed energy can be suppressed.
略述すると、本発明は、衝撃荷重による圧潰の際に上述した口開き変形が生じることを抑制することにより、蛇腹状への軸圧潰変形を確実に実現して、吸収エネルギの増加を図るものである。次に、本実施の形態の衝撃吸収部材の特徴を説明する。 Briefly described, the present invention can realize the axial crushing deformation into the bellows shape by suppressing the above-described opening deformation at the time of crushing by impact load, and increase the absorbed energy. It is. Next, features of the impact absorbing member of the present embodiment will be described.
本実施の形態の衝撃吸収部材は、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた形状若しくは閉じた形状を有する複数のユニット部材を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面及び/又は平面の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有する。図3は、各種のユニット部材の例O1〜O13、C1〜C11の横断面形状を示す説明図である。 The impact absorbing member of the present embodiment includes a plurality of unit members having an open shape or a closed shape, which are at least one of a curved surface and a flat surface, arranged in parallel, and a part of the curved surface and / or the flat surface. Has a closed contour with a recess formed inwardly. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the cross-sectional shapes of examples O1 to O13 and C1 to C11 of various unit members.
図3に示すように、本実施の形態では、例えば、曲面からなるユニット部材C1、C2や、複数の平面からなるユニット部材C3、C4、C6、C7,C8,O2〜O4、O7〜O9、さらには一又は二以上の曲面及び平面からなるユニット部材C5、C9、C10、C11、O1、O5、O6、O10〜O13を用いることができる。 As shown in FIG. 3, in the present embodiment, for example, unit members C1 and C2 made of curved surfaces, unit members C3, C4, C6, C7, C8, O2 to O4, O7 to O9 made of a plurality of planes, Furthermore, unit members C5, C9, C10, C11, O1, O5, O6, and O10 to O13 having one or two or more curved surfaces and planes can be used.
また、本実施の形態では、その周長方向に端部が存在しない閉じた形状のユニット部材C1〜C11を用いることができるし、あるいは、周長方向に端部が存在する開いた形状のユニット部材O1〜O13を用いることができる。さらには、閉じた形状のユニット部材C1〜C11と開いた形状のユニット部材O1〜O13とを適宜組み合わせた形状であってもよい。 Moreover, in this Embodiment, the unit member C1-C11 of the closed shape in which the edge part does not exist in the circumferential direction can be used, or the unit of the open shape in which the edge part exists in the circumferential direction Members O1 to O13 can be used. Furthermore, the shape which combined suitably the unit members C1-C11 of the closed shape and the unit members O1-O13 of the open shape may be sufficient.
また、同一の横断面形状を有する一種のユニット部材のみを用いてもよいし、異なる横断面形状を有する複数種のユニット部材を組み合わせて用いてもよい。この場合に、組み合わせるユニット部材の板厚や材質等も同じに揃える必要はなく、適宜設定すればよい。ユニット部材の材質としては、鋼、アルミニウム合金さらにはマグネシウム合金等が例示される。 Further, only one type of unit member having the same cross-sectional shape may be used, or a plurality of types of unit members having different cross-sectional shapes may be used in combination. In this case, the unit thickness of the unit members to be combined need not be the same, and may be set as appropriate. Examples of the material of the unit member include steel, aluminum alloy, and magnesium alloy.
このようなユニット部材の成形方法は、公知の適当な手段によればよく特定の手段には限定されない。例えば、所定の板厚の薄板にプレス成形を行って得られたものを用いてもよいし、管又は管を切断加工したもの、さらにはハイドロフォーム加工したもの等を用いることもできる。 Such a unit member molding method may be a known appropriate means and is not limited to a specific means. For example, what was obtained by press-molding a thin plate having a predetermined plate thickness may be used, or a tube or a tube that has been cut and further hydroformed may be used.
また、本発明者らは、様々な横断面形状を有するユニット部材を組み合わせて得られる様々な横断面形状を有する衝撃吸収部材に、その軸方向への衝撃荷重が負荷された場合の衝撃軸圧潰特性を、動的陽解法有限要素法ソフトを用いて解析した結果、ユニット部材に設けられた曲面又は平面の少なくとも一方の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有する衝撃吸収部材は、軸圧潰時の変形が安定するとともに、その輪郭を形成する角部や曲面によって座屈耐力が高まり、これにより、高い吸収エネルギを確保することができることを知見した。 In addition, the inventors of the present invention have also described the impact axial crush when an impact load in the axial direction is applied to an impact absorbing member having various cross-sectional shapes obtained by combining unit members having various cross-sectional shapes. As a result of analyzing the characteristics using dynamic explicit finite element method software, an impact having a closed contour having a concave portion formed inward by at least one of a curved surface or a flat surface provided in the unit member It has been found that the absorbing member is stable in deformation at the time of axial crushing and has increased buckling proof strength due to corners and curved surfaces forming the contour thereof, thereby ensuring high absorbed energy.
そこで、本実施の形態では、上述した複数のユニット部材をそれぞれの接合部を重ね合わせて並列配置した状態で接合することにより、衝撃吸収部材を構成する。本実施の形態の衝撃吸収部材は、ユニット部材に形成された曲面又は平面の少なくとも一方の一部により、衝撃吸収部材の内部へ向けて凹み部が形成されるとともに、閉じた横断面形状を呈する。 Therefore, in the present embodiment, the shock absorbing member is configured by joining the plurality of unit members described above in a state where the respective joint portions are overlapped and arranged in parallel. The impact absorbing member of the present embodiment has a concave cross section formed toward the inside of the impact absorbing member by a part of at least one of a curved surface or a flat surface formed on the unit member, and has a closed cross-sectional shape. .
本実施の形態の衝撃吸収部材は、例えばプレス成形により所望の横断面形状に成形された上述した複数のユニット部材を、それぞれの平面状または曲面状に形成された接合部を重ね合わせて並列配置した状態で、接着剤や治具等により仮止めして組み立てた後に、その内部に位置する接合部で例えばスポット溶接等を行うことにより接合されることにより、製造される。 The shock absorbing member of the present embodiment is a parallel arrangement of the above-described plurality of unit members formed into a desired cross-sectional shape by press molding, for example, with the joint portions formed in a planar shape or curved shape being overlapped. In this state, it is manufactured by temporarily fixing with an adhesive, a jig or the like and then assembling, and then joining by performing spot welding or the like at the joint located inside.
なお、ポータブルスポット溶接機によりスポット溶接を行う場合には、接合部が衝撃吸収部材の内部に存在するため、外部からのスポット作業が容易ではない場合には、複数のユニット部材の該当する位置にポータブルスポット溶接機のチップを貫通させるための作業孔を設けておけばよい。 When spot welding is performed with a portable spot welder, the joint is present inside the shock absorbing member. A work hole for penetrating the tip of the portable spot welder may be provided.
また、ユニット部材の接合手段として、上述したスポット溶接の他に、レーザ溶接やアーク溶接等も例示される。さらに、衝撃吸収部材の断面寸法が小さくポータブルスポット溶接機を用いることが容易でない場合には、例えば衝撃吸収部材の外部側からロウ付け溶接等を行うことによりユニット部材同士を接合することとしてもよい。 In addition to the spot welding described above, laser welding, arc welding, and the like are also exemplified as the unit member joining means. Furthermore, when the cross-sectional dimension of the impact absorbing member is small and it is not easy to use a portable spot welder, the unit members may be joined by performing brazing welding or the like from the outside of the impact absorbing member, for example. .
また、組み合わせるユニット部材の個数は、衝撃吸収部材の断面寸法により適宜設定すればよく特段の限定は要さないが、2〜10個程度とすることが好ましい。組み合わせるユニット部材の個数が多過ぎると、製造コストの増加を招くとともに、衝撃吸収部材の外法が過大になることを防ぐために各ユニット部材の断面積を小さく設定するために個々のユニット部材の寸法が小さくなり過ぎてしまい、衝撃荷重を負荷された際に衝撃吸収部材に折れ曲がり変形が発生し易くなるからである。 The number of unit members to be combined may be set as appropriate depending on the cross-sectional dimensions of the shock absorbing member, and is not particularly limited, but is preferably about 2 to 10. If the number of unit members to be combined is too large, the manufacturing cost increases, and the size of each unit member is set to reduce the cross-sectional area of each unit member in order to prevent the outer method of the shock absorbing member from becoming excessive. This is because it becomes too small and the impact absorbing member is easily bent and deformed when an impact load is applied.
また、組み合わせるユニット部材それぞれは、軸方向の長さを同じ値に揃える必要はなく、例えば、3つのユニット部材を横方向に並べて組み上げる場合に真ん中のユニット部材の全長を両端のユニット部材の全長よりも短く設定して初期の衝撃荷重を両端に位置する2つのユニット部材のみで受けるように構成すれば、初期ピーク荷重を低減することも可能である。 In addition, the unit members to be combined do not have to have the same length in the axial direction. For example, when three unit members are assembled side by side, the total length of the middle unit member is greater than the total length of the unit members at both ends. If the initial impact load is received only by the two unit members located at both ends, the initial peak load can be reduced.
また、用いるユニット部材の横断面形状や、ユニット部材により構成される衝撃吸収部材の横断面形状は、軸方向に一定としなくともよい。例えば、初期ピーク荷重の軽減や蛇腹状の変形を促進するために、衝撃荷重の入力面側から徐々に横断面積が拡大されるように構成してもよい。 Further, the cross-sectional shape of the unit member used and the cross-sectional shape of the shock absorbing member constituted by the unit member may not be constant in the axial direction. For example, in order to reduce the initial peak load and promote bellows-like deformation, the cross-sectional area may be gradually enlarged from the impact load input surface side.
さらに、初期ピーク荷重の軽減や蛇腹状の変形を促進するために、潰れビードや切り欠きを適宜設けてもよい。また、吸収エネルギを向上させるためには、ユニット部材の接合後に高周波加熱による焼入れや窒化処理を施してもよく、あるいは、ユニット部材の内部に発泡樹脂等を充填してもよい。 Furthermore, in order to reduce the initial peak load and promote bellows-like deformation, a crushing bead or a notch may be provided as appropriate. In order to improve the absorbed energy, quenching or nitriding treatment by high frequency heating may be performed after the unit members are joined, or the inside of the unit member may be filled with foamed resin or the like.
本実施の形態では、上述した接合部は、複数のユニット部材それぞれの曲面及び/又は平面に平面状又は曲面状に形成されるとともに、衝撃吸収部材の閉じた形状の内部にこの内部側に臨んで配置される。複数のユニット部材は、この接合部を重ね合わせて、接合される。 In the present embodiment, the joint portion described above is formed in a flat surface or a curved surface on the curved surface and / or plane of each of the plurality of unit members, and faces the inside of the closed shape of the shock absorbing member. It is arranged with. The plurality of unit members are joined by overlapping the joining portions.
図4は、本実施の形態の衝撃吸収部材1の一例を示す説明図であって、図4(a)は横断面図、図4(b)は圧潰量と軸圧潰荷重との関係の一例を示すグラフである。なお、図4(a)における破線の丸印を付した部分は、各ユニット部材O1、O1、O6、O6の接合部を示しており、本例ではこの接合部で軸方向への適当な打点間距離となるようにしてスポット溶接を行った。
4A and 4B are explanatory views showing an example of the
この衝撃吸収部材1は、上述した図3におけるユニット部材O1、O6を用いた場合を示す。本例では、接合部は、円弧状の輪郭を有するユニット部材O1、O6の円弧端における接線方向へ向けて平面として形成した。
This
本例の衝撃吸収部材1は、曲面及び平面からなる開いた形状を有するユニット部材O1、O1、O6、O6を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面の一部によって内部に向けて形成された8つの凹み部24を有する閉じた輪郭を有する。そして、ユニット部材O1、O1、O6、O6が、曲面の端部に平面状に形成されるとともに衝撃吸収部材1の閉じた形状の内部にこの内部側に臨んで配置される4組の接合部22、23を重ね合わせて、接合されている。
The
本例の衝撃吸収部材1は、軸方向への衝撃荷重が負荷されると、それぞれのユニット部材O1、O6の円弧部は、小さいしわを形成し、さらに4組の接合部22、23を介して軸方向に交互にしわを発生することができる。このため、全体として安定した軸圧潰変形を示す。このため、図4(b)にグラフで示すように振幅の小さい荷重応答を示す。また、4組の接合部22、23は、しわの整合を図ることができるだけではなく、衝撃吸収部材1の曲げ剛性も向上させるため、斜めからの衝撃荷重に対しても安定変形に寄与する。
When an impact load in the axial direction is applied to the
一方、図5は、本実施の形態の他の衝撃吸収部材2の一例を示す説明図であって、図5(a)は横断面図、図5(b)は圧潰量と軸圧潰荷重との関係を示すグラフである。なお、図5(a)における破線の丸印を付した部分は、各ユニット部材O3、O3、O8、O8の接合部を示しており、本例においても接合部で軸方向への適当な打点間距離となるようにしてスポット溶接を行った。
On the other hand, FIG. 5 is explanatory drawing which shows an example of the other impact-absorbing
この衝撃吸収部材2は、上述した図3におけるユニット部材O3、O8を用いた場合を示す。本例では、4組の接合部22、23は、円弧状の輪郭を有するユニット部材O3、O8の円弧端における接線方向へ向けて平面として形成した。
This
本例の衝撃吸収部材2は、平面からなる開いた形状を有するユニット部材O3、O3、O8、O8を並列に配置した状態で備えるとともに、この平面の一部によって内部に向けて形成された8つの凹み部25を有する閉じた輪郭を有する。そして、ユニット部材O3、O3、O8、O8が、平面の端部に平面状に形成されるとともに衝撃吸収部材2の閉じた形状の内部にこの内部側に臨んで配置される4組の接合部22、23を重ね合わせて、接合されている。
The
本例においても、それぞれのユニット部材O3、O8の角部を有する平面部が小さいしわを形成することができ、さらに4組の接合部22、23を介して軸方向に交互にしわを発生することができるため、全体として安定した軸圧潰変形を示し、図5(b)にグラフで示すように振幅の小さい荷重応答を示す。また、4組の接合部22、23は、しわの整合を図るだけではなく、衝撃吸収部材2の曲げ剛性も向上させるため、斜めからの衝撃荷重に対しても安定変形に寄与する。
Also in this example, the flat portions having the corners of the unit members O3 and O8 can form small wrinkles, and the wrinkles are alternately generated in the axial direction via the four sets of
図6は、本実施の形態のさらに他の衝撃吸収部材3〜13の横断面を示す説明図である。なお、図6における破線の丸印を付した部分は、各ユニット部材の接合部を示しており、本例でもこの接合部で軸方向への適当な打点間距離となるようにしてスポット溶接を行った。 FIG. 6 is an explanatory view showing a cross section of still other shock absorbing members 3 to 13 of the present embodiment. In addition, the part which attached | subjected the broken-line circle | round | yen mark in FIG. 6 has shown the junction part of each unit member, and also in this example, spot welding is performed so that it may become a suitable inter-spot distance in the axial direction at this junction part. went.
衝撃吸収部材3は上述した図3におけるユニット部材O6を用いた場合を示し、衝撃吸収部材4はユニット部材O1、O12を用いた場合を示し、衝撃吸収部材5はユニット部材O2、O7を用いた場合を示し、衝撃吸収部材6はユニット部材O1、O6を用いた場合を示し、衝撃吸収部材7はユニット部材O1、O11を用いた場合を示し、衝撃吸収部材8はユニット部材O11を用いた場合を示し、衝撃吸収部材9はユニット部材O1、O6を用いた場合を示し、衝撃吸収部材10はユニット部材O2、O6、O8を用いた場合を示し、衝撃吸収部材11はユニット部材C11、O6を用いた場合を示し、衝撃吸収部材12はユニット部材O1、O5を用いた場合を示し、さらに、衝撃吸収部材13はユニット部材C2、O13を用いた場合を示す。
The shock absorbing member 3 shows the case where the unit member O6 in FIG. 3 is used, the shock absorbing member 4 shows the case where the unit members O1 and O12 are used, and the
これらの衝撃吸収部材3〜13も、上述した衝撃吸収部材1、2と同様に、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた形状若しくは閉じた形状を有する複数のユニット部材を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面又は平面の少なくとも一方の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有する。そして、複数のユニット部材は、曲面又は平面の少なくとも一方に平面状又は曲面状に形成されるとともに衝撃吸収部材の閉じた形状の内部にこの内部側に臨んで配置される接合部を重ね合わせて、接合されるものである。
Similarly to the
ここで、接合部の形態に関し「平面状又は曲面状」である理由は、衝撃吸収部材1〜12のように、「平面状」とすれば、接合が容易であり、且つ、接合部の剛性が過度に強くならず、安定変形に寄与できるからである。また、衝撃吸収部材13のように、曲面のみからなるユニット部材C2を用いる場合にはユニット部材O13の接合部のように接合部形状をユニット部材C2の接合面に沿うような曲面状とすれば、ユニット部材C2−ユニット部材O13間のしわの整合もとれ、接合部剛性が過度に強くなることを防止できる。その結果、衝撃吸収部材3〜13のいずれも、それぞれのユニット部材O1、O2、O5、O6、O7、O8、O11、O12、O13、C2、C11に形成された曲面又は平面部の少なくとも一方は、小さいしわを形成することができ、さらに、軸方向に形成された平面部又は曲面部である接合部を介して交互にしわを発生することができるため、全体として安定した軸圧潰変形を示し、振幅の小さい荷重応答を示すことができる。また、接合部は、しわの整合を図るだけでなく、部材の曲げ剛性を向上させるため、斜めからの衝撃荷重に対しても安定変形に寄与する。
Here, the reason why it is “planar or curved” with respect to the form of the joint is that if it is “planar” like the
また、本実施の形態の衝撃吸収部材1〜13は、横断面において、
(i)輪郭についての仮想の最大の輪郭の長辺の長さ(L1)と、この長辺の長さ方向への一つのユニット部材の最大の長さ(W1)とが、W1≦L1×(2/3)の関係を満足すること、
(ii)接合部と、この接合部に隣接する平面又は曲面の接線とが、接合部の端部においてなす角度である接合部内角(α)が180°以下であること、又は
(iii)凹み部が形成された領域におけるユニット部材の、ユニット部材の接合方向と直交する方向の長さである高さ(H)と、凹み部が形成された領域におけるユニット部材の、ユニット部材の接合方向の最大長さである幅(Wu)とが、H≧0.05×Wuの関係を満足すること
のうちの少なくとも一つを満足することが望ましいため、この点について説明する。
Further, the
(I) The length (L1) of the long side of the virtual maximum contour for the contour and the maximum length (W1) of one unit member in the length direction of the long side are W1 ≦ L1 × Satisfying the relationship (2/3),
(Ii) The joint interior angle (α), which is an angle formed by the joint and the flat or curved tangent adjacent to the joint, at the end of the joint is 180 ° or less, or (iii) a dent The height (H), which is the length of the unit member in the region where the portion is formed, in the direction perpendicular to the joining direction of the unit member, and the unit member in the joining direction of the unit member in the region where the recessed portion is formed Since it is desirable that the width (Wu) which is the maximum length satisfies at least one of satisfying the relationship of H ≧ 0.05 × Wu, this point will be described.
(i)項について
図7は、本実施の形態の衝撃吸収部材1〜13の矩形の設計領域である、辺の長さがL1、L2(L1≧L2)である仮想の最大の輪郭14を示す説明図である。また、図8は、この仮想の最大の輪郭14内に存在する衝撃吸収部材1、8を示す説明図であり、一つのユニット部材により構成されるユニット領域15の辺の長さがW1、W2(W1≦W2)である。
Regarding Item (i) FIG. 7 shows a virtual
図7及び図8においてW1>L1×(2/3)の関係が成り立つと、軸圧潰時に形成されるしわの波長が大きく、かつ、荷重振幅が大きくなり、結果として吸収エネルギが低下する。このため、W1≦L1×(2/3)の関係が成り立つことが望ましい。なお、この関係が成立していれば、W2=L2となっても変形が長さL1の長辺方向に追従するため、特に限定を要さない。 7 and 8, when the relationship of W1> L1 × (2/3) is established, the wavelength of wrinkles formed at the time of axial crushing is increased and the load amplitude is increased, resulting in a decrease in absorbed energy. For this reason, it is desirable that the relationship of W1 ≦ L1 × (2/3) holds. If this relationship is established, the deformation follows the long side direction of the length L1 even if W2 = L2, so that there is no particular limitation.
(ii)項について
図9は、平面からなるユニット部材からなる衝撃吸収部材16、又は平面及び曲面からなるユニット部材からなる衝撃吸収部材17について、隣接するユニット部材同士の接合部を抽出して示す説明図である。
Regarding Item (ii) FIG. 9 shows an extracted joint portion between adjacent unit members of the shock absorbing member 16 made of a flat unit member or the
図9に示すように、衝撃吸収部材16では、横断面において、接合部18と、この接合部18に隣接する平面20とが、接合部18の端部18aにおいてなす角度である接合部内角αが180°以下であること、一方、衝撃吸収部材17では、横断面において、接合部19と、この接合部19に隣接する曲面21の接線26とが、接合部19の端部19aにおいてなす角度である接合部内角αが180°以下であることが満足されると、衝撃荷重が負荷された圧潰時における接合部18、20の口開き変形の発生が効果的に抑制される。このため、衝撃吸収部材16、17は全体として安定な軸圧潰変形を維持でき、確実に蛇腹状に圧潰されるため、望ましい。
As shown in FIG. 9, in the impact absorbing member 16, in the cross section, the joint 18 and the
(iii)項について
図10は、ユニット部材の端部の領域を抽出して示す説明である。同図において、符号Hは、凹み部が形成された領域におけるユニット部材の接合方向(図面の左右方向)と直交する方向の長さである高さを示し、符号Wuは、凹み部が形成された領域におけるユニット部材の、ユニット部材の接合方向の最大長さである幅を示す。
Regarding Item (iii) FIG. 10 is an explanatory drawing showing the region of the end of the unit member. In the same figure, the symbol H indicates the height which is the length in the direction orthogonal to the joining direction of the unit members (the left-right direction in the drawing) in the region where the recess is formed, and the symbol Wu indicates that the recess is formed. The width which is the maximum length of the unit member in the joining direction of the unit member in the region is shown.
本実施の形態では、高さHが幅Wuに対してH<0.05×Wuの関係が成り立つと、断面の曲げ剛性が低下し、軸圧潰変形時の不安定な座屈変形を示す恐れがあり、結果として吸収エネルギが低下する。そこで、本実施の形態では、H≧0.05×Wuの関係を満足することが望ましい。 In the present embodiment, when the height H is in a relationship of H <0.05 × Wu with respect to the width Wu, the bending rigidity of the cross section is lowered, and unstable buckling deformation at the time of axial crushing deformation may be exhibited. As a result, the absorbed energy decreases. Therefore, in the present embodiment, it is desirable to satisfy the relationship of H ≧ 0.05 × Wu.
さらに、本実施の形態では、複数のユニット部材の板厚又は強度の少なくとも一方が、衝撃吸収部材に要求される所定の吸収エネルギーを満足することができる値に、それぞれ個別に設定されることが望ましい。これにより、衝撃吸収部材の重量増加を最低限に抑制しながら所望の吸収エネルギを得ることができ、衝撃荷重の負荷方向に対して斜めに装着される場合にも強度や剛性差のバランスを設定し易くなる。 Furthermore, in the present embodiment, at least one of the plate thicknesses or strengths of the plurality of unit members may be individually set to values that can satisfy the predetermined absorbed energy required for the shock absorbing member. desirable. This makes it possible to obtain the desired absorbed energy while minimizing the increase in the weight of the shock absorbing member, and to set a balance between strength and rigidity even when mounted obliquely with respect to the load direction of the impact load. It becomes easy to do.
このように、本実施の形態の衝撃吸収部材は、曲面又は平面の少なくとも一方からなる開いた形状若しくは閉じた形状を有する複数のユニット部材を並列に配置した状態で備えるとともに、この曲面又は平面の少なくとも一方の一部によって内部に向けて形成された凹み部を有する閉じた輪郭を有するため、蛇腹状への変形の初期に生じる各しわ一つずつを小さくするとともに、このしわの発生数を多くすることができる。 As described above, the shock absorbing member of the present embodiment includes a plurality of unit members having an open shape or a closed shape formed of at least one of a curved surface and a flat surface arranged in parallel. Since it has a closed contour with a recess formed inwardly by at least one part, it reduces each wrinkle generated at the initial stage of deformation into a bellows shape and increases the number of wrinkles generated. can do.
また、本実施の形態の衝撃吸収部材は、複数のユニット部材が、曲面又は平面の少なくとも一方に平面状又は曲面状に形成されるとともに衝撃吸収部材の閉じた形状の内部にこの内部側に臨んで配置される接合部を重ね合わせて、接合されるため、衝撃吸収部材の大きさの拡大を防止できるとともに、軸圧壊変形が維持されて蛇腹状に破壊される。 Further, in the impact absorbing member of the present embodiment, the plurality of unit members are formed on at least one of the curved surface and the flat surface in a flat shape or a curved shape, and face the inside of the closed shape of the impact absorbing member. Since the joints arranged in (1) are overlapped and joined, the size of the shock absorbing member can be prevented from expanding, and the axial crushing deformation is maintained and the bellows is destroyed.
さらに、本実施の形態の衝撃吸収部材では、複数のユニット部材の板厚又は強度の少なくとも一方が、衝撃吸収部材に要求される所定の吸収エネルギを満足するように個別に設定すれば、衝撃吸収部材の形状を修正することなく、さらに板厚増加による重量増を最小限に抑えつつ、所望の軸圧潰荷重レベル、すなわち、吸収エネルギが得られ、斜めに取り付けられる部材に対しても強度及び剛性差のバランス設定を容易に行うことができる。 Further, in the impact absorbing member of the present embodiment, if at least one of the thickness or strength of the plurality of unit members is individually set so as to satisfy a predetermined absorbed energy required for the impact absorbing member, the impact absorbing member Without modifying the shape of the member, while minimizing the weight increase due to the increase in plate thickness, the desired axial crushing load level, that is, the absorbed energy can be obtained, and the strength and rigidity for the diagonally mounted member The balance of the difference can be easily set.
これらにより、本発明によれば、簡単に製作することができ、軽量で、高い平均圧潰荷重を有し、蛇腹状に確実に変形することにより高い吸収エネルギを有する衝撃吸収部材を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a shock absorbing member that can be easily manufactured, has a light weight, has a high average crushing load, and has a high absorption energy by being reliably deformed into a bellows shape. it can.
さらに、本発明を実施例を参照しながらより具体的に説明する。
図7に示す、120×60(mm)の矩形の仮想の最大の輪郭内で、上述した本実施の形態に基づいて断面形状を設計し、動的陽解法有限要素法ソフトを使用して衝撃軸圧潰性能を調査した。なお、衝撃速度は等速64km/h、部材長は200mmとし、圧潰量を150mmに設定した。なお、実車で使用されることを想定し、初期変形安定化・1ピーク荷重低減のための切り欠きを衝撃面側に導入している。材質は590MPa級の高張力鋼板(Cowper-Symonds則によるひずみ依存性考慮)で統一した。
Furthermore, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
A cross-sectional shape is designed based on the above-described embodiment within the imaginary maximum contour of a rectangle of 120 × 60 (mm) shown in FIG. 7, and the impact axis using dynamic explicit finite element method software is used. The crushing performance was investigated. The impact speed was 64 km / h, the member length was 200 mm, and the crushing amount was set to 150 mm. In addition, assuming that it is used in a real vehicle, a notch for stabilizing the initial deformation and reducing one peak load is introduced on the impact surface side. The material was unified with a high-tensile steel plate of 590 MPa class (considering strain dependence according to the Cowper-Symonds law).
評価を行った衝撃吸収部材の横断面形状及び板厚を、図11にまとめて示す。なお、図11(c)は、従来より公知である、いわゆる片ハット部材を示す。
図11(a)、図11(b)、図11(d)、図11(g)〜図11(i)に示す本発明例と、図11(c)に示す比較例とについて、重量・吸収エネルギ比較を表1に示す。断面周長による重量差を考慮し、吸収エネルギを重量で除した値もあわせて記載している。
FIG. 11 shows the cross-sectional shape and plate thickness of the impact-absorbing member evaluated. In addition, FIG.11 (c) shows what is called a one-hat member conventionally well-known.
11 (a), FIG. 11 (b), FIG. 11 (d) , FIG. 11 (g) to FIG. 11 (i), and the comparative example shown in FIG. Table 1 shows a comparison of absorbed energy. In consideration of the weight difference due to the cross-sectional circumference, the value obtained by dividing the absorbed energy by the weight is also shown.
また、軸圧潰時の荷重変位線図を図12にグラフで示す。図12に示すグラフでは発明例・比較例で荷重レベルが異なるため平均荷重で除したグラフにて比較している。 Moreover, the load displacement diagram at the time of axial crushing is shown with a graph in FIG. In the graph shown in FIG. 12, since the load level is different between the invention example and the comparative example, comparison is made by a graph divided by the average load.
表1をみるとわかるように、本発明例1、2、3、6〜8は、比較例よりも軽量であり、吸収エネルギ量および単位重量当たりの吸収エネルギ量が比較例3よりも大きく、衝撃特性が良好であることが分かる。 As can be seen from Table 1, Examples 1 , 2 , 3 , and 6 to 8 of the present invention are lighter than the comparative example, and the amount of absorbed energy and the amount of absorbed energy per unit weight are larger than those of Comparative Example 3. It can be seen that the impact characteristics are good.
図12のグラフから明らかなように、本発明例は、比較例より波形の凹凸が小さくなっている。これは各ユニット部材が小さいしわを形成し、塑性座屈周期が短く、板厚が比較例より小さくても荷重の落ち込みを抑えることができるためであり、結果として荷重が高位で安定し、吸収エネルギ量を高めている。 As is apparent from the graph in FIG. 12, the waveform of the present invention example is smaller than that of the comparative example. This is because each unit member forms small wrinkles, the plastic buckling period is short, and even if the plate thickness is smaller than the comparative example, it is possible to suppress the drop of the load. As a result, the load is stabilized at a high level and absorbed. The amount of energy is increased.
さらに、発明例2は発明例1の各ユニット部材の1つを板厚1.2tに増加したものであるが、荷重応答特性を崩すことなく、表1に示すように吸収エネルギ量を向上している。このように、ユニット毎に板厚・材質を調整すれば、形状を修正することなく、さらに板厚増加による重量増を最小限に抑えつつ、軸圧潰荷重レベル、すなわち、吸収エネルギのコントロールに寄与できる。 Furthermore, in Invention Example 2, one of the unit members of Invention Example 1 is increased to a plate thickness of 1.2 t, but the absorbed energy amount is improved as shown in Table 1 without destroying the load response characteristics. ing. In this way, adjusting the plate thickness and material for each unit contributes to the control of the axial crush load level, that is, the absorbed energy, without modifying the shape and minimizing the weight increase due to the increase in plate thickness. it can.
1〜13 衝撃吸収部材
14 仮想の最大の輪郭
15 ユニット領域
16、17 衝撃吸収部材
18,19 接合部
18a,19a 端部
20 平面
21 曲面
22、23 接合部
24、25 凹み部
26 接線
α 接合部内角
C1〜C11 閉じた形状のユニット部材
O1〜O13 開いた形状のユニット部材
1-13
Claims (6)
前記筒体は、開いた断面形状を有するユニット部材と、開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材とを少なくとも有する複数のユニット部材を並列に配置して閉じた輪郭の断面を備えること、
前記筒体は、前記開いた断面形状を有するユニット部材の縁部に設けられた接合される部分と、前記開いた断面形状若しくは閉じた断面形状を有する他のユニット部材の断面を構成する曲面又は平面に設けられた接合される部分とを重ね合わせて接合した接合部を前記輪郭の内部側に備えること、及び
前記筒体は、前記曲面又は平面の一部によって前記輪郭の内部に向けて形成された凹み部を備えること
を特徴とする衝撃吸収部材。 An impact absorbing member having a cylindrical body that absorbs collision energy by being deformed into an accordion shape in the axial direction by an impact load applied in the axial direction,
The cylindrical body has a cross-section with a closed contour by arranging in parallel a plurality of unit members having at least a unit member having an open cross-sectional shape and another unit member having an open cross-sectional shape or a closed cross-sectional shape. Preparing,
The cylindrical body is a curved surface constituting a cross-section of a portion to be joined provided at an edge of the unit member having the open cross-sectional shape and another unit member having the open cross-sectional shape or the closed cross-sectional shape, or A joining portion formed by overlapping and joining a portion to be joined provided on a plane is provided on the inner side of the contour, and the cylindrical body is formed toward the inside of the contour by a part of the curved surface or the plane. The impact-absorbing member characterized by including the recessed part made.
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