JP7143970B1 - 自動車の衝撃吸収構造 - Google Patents

Abstract

金属材料からなる第１の部材と、第１の部材の軸方向に延伸する第２の部材と、を有し、第１の部材の形状は、円筒形状であり、軸方向における第２の部材の長さは、第１の部材の軸方向長さの１５～７５％の長さであり、第１の部材と第２の部材の端部間距離をＤ、第１の部材の最大曲率半径をＲ、第１の部材の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たし、第１の部材の周方向とは異なる方向に沿って延びる、第１の部材と第２の部材との接合線が存在する、衝撃吸収構造。

Description

本発明は、自動車の衝撃吸収構造に関する。

近年、地球環境保護の観点から、自動車の燃費改善が要求されている。その一方で、自動車の衝突安全性を向上させることも要求される。衝突安全性を向上させるためには、“クラッシャブルゾーン”とも呼ばれる自動車のフロント部およびリア部における衝突エネルギーの吸収性能を向上させ、衝突時の衝撃を吸収することが求められる。例えばフロント部のクラッシャブルゾーンは、主にフロントサイドメンバとその先端に配置されるクラッシュボックスで構成されており、自動車の前方衝突の際には、それらの部品によって衝撃が吸収される。

自動車車体の軽量化と衝撃吸収性能を両立させる観点からは、エネルギー吸収量の質量効率（以下「エネルギー吸収効率」）を高めることが望ましい。そして、エネルギー吸収効率を効果的に高めるためには、クラッシュボックスやサイドメンバなどの衝撃吸収構造への衝突荷重の入力時において、衝撃吸収構造の荷重入力側の端部から車内側（客室側）の端部に向かって軸圧潰変形が進むことが好ましい。

衝撃吸収構造として、特許文献１には、互いに径が異なる第１および第２の筒状部材の端部同士が合わされた状態で一体化された衝突エネルギー吸収構造体が開示されている。

特許文献２には、全長の一部に多重管構造を有するハイドロフォーム加工用高強度鋼管が開示されている。特許文献２においては、ベースチューブの内側にアドオンチューブが配置された構造の鋼管と、ベースチューブの外側にアドオンチューブが配置された構造の鋼管が開示されている。

特許文献３には、衝撃からの保護対象となる構造体に接合された仕切り部材と、その仕切り部材に対して基端部が接合された外筒部材と、仕切り部材に対して基端部が接合されるとともに外筒部材の先端部分に内接し且つ先端部が外筒部材から突出した内筒部材を備えた衝撃吸収装置が開示されている。

特許文献４には、第１のエネルギーレベルでの衝撃の際に変形するように適合されたメインユニットと、第１のエネルギーレベルを上回る第２のエネルギーレベルの衝撃を受ける補助ユニットを備えた車両用緩衝装置システムが開示されている。

特許文献５には、荷重入力時に軸方向に圧壊して衝突荷重を吸収する繊維強化樹脂製の筒状のエネルギー吸収部材と、エネルギー吸収部材の先端面側に配置される荷重伝達部材と、エネルギー吸収部材の先端部の周囲に設けられた壁面部を備えた、エネルギー吸収構造体が開示されている。

日本国特許出願公開第２００１－２４１４７８号公報 日本国特許出願公開第２００１－２１９２２６号公報 日本国特許出願公開第２００４－０２８１３５号公報 日本国特許出願公開第２０１６－５３３９３９号公報 日本国特許出願公開第２０１７－２２７２７６号公報

特許文献１に記載の衝突エネルギー吸収構造体は、第１の筒状部材と第２の筒状部材の端部同士が突き合わせ溶接されることで構成されている。しかしながら、本発明者らが特許文献１に記載の構造体と同様のモデルで衝突シミュレーションを実施したところ、第１の筒状部材と第２の筒状部材の接合部における相当塑性ひずみが大きくなるという結果が得られた。このため、特許文献１に記載の構造体では、衝突時に接合部での破断が懸念され、軸圧潰変形が生じないおそれがある。また、特許文献１に記載の構造体は、第１の筒状部材の端部と第２の筒状部材の端部を突き合わせることが必須であるため、肉厚部と薄肉部の配置に自由度がない。

特許文献２に記載の、ベースチューブの“内側”にアドオンチューブが配置された鋼管は、ベースチューブとアドオンチューブの隙間に加圧液が浸入しないように、ベースチューブに対してアドオンチューブの両端が全周溶接されている。ベースチューブとアドオンチューブがこのように全周溶接されている場合、軸方向荷重の入力時に接合部が剥離しやすく、ベースチューブの変形挙動が単管構造の鋼管と同様の変形挙動を示すおそれがある。このため、ベースチューブには軸圧潰変形が生じないおそれがある。

また、特許文献２に記載の、ベースチューブの“外側”にアドオンチューブが配置された鋼管は、両チューブが接合されていないため、軸方向荷重の入力時に各々のチューブが独立した変形挙動を示すおそれがある。このため、ベースチューブには軸圧潰変形が生じないおそれがある。

特許文献３に記載の衝撃吸収装置は、外筒部材と内筒部材が周方向溶接されているため、特許文献２に記載の鋼管と同様に、軸方向荷重の入力時に接合部が剥離しやすい。また、外筒部材と内筒部材の後端部においては、両部材の間に空隙があり、この空隙部近傍の筒部材においては、軸方向荷重の入力時に単一の筒部材としての変形挙動を示すおそれがある。このため、外筒部材に軸圧潰変形が生じないおそれがある。

特許文献４に記載の車両用緩衝装置システムは、補助ユニットがメインユニットの内方に配置されているものの、メインユニットの内面と補助ユニットの外面は接合されておらず、各々のユニットが独立して変形する構造である。このため、軸方向荷重の入力時にはメインユニットの車内側（客室側）の端部近傍に大きな座屈が生じ、メインユニットに軸圧潰変形が生じないおそれがある。

特許文献５に記載のエネルギー吸収構造体は、荷重伝達部材からの荷重を受けるエネルギー吸収部材が繊維強化樹脂製であるため、衝突時においては軸圧潰変形が生じにくい。

以上のように特許文献１～５に記載の衝撃吸収構造は、軸圧潰変形が安定的に生じないことが懸念されるため、エネルギー吸収効率を向上させる観点では改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車の衝撃吸収構造において、エネルギー吸収効率を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様は、自動車の衝撃吸収構造であって、金属材料からなる第１の部材と、前記第１の部材の外面または内面に接合された、前記第１の部材の軸方向に延伸する第２の部材と、を有し、前記第１の部材の形状は、円筒形状であり、前記第１の部材の軸方向における前記第２の部材の長さは、前記第１の部材の軸方向長さの１５～７５％の長さであり、前記第１の部材の軸方向における該第１の部材と前記第２の部材の端部間距離をＤ、前記第１の部材の軸方向に垂直な断面における該第１の部材の最大曲率半径をＲ、前記第１の部材の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たし、前記第１の部材の周方向とは異なる方向に沿って延びる、該第１の部材と前記第２の部材の接合線が存在することを特徴としている。

前記第２の部材の形状は、円筒形状であってもよい。

前記第２の部材における前記接合線で分割される領域の面積は、各領域の総面積の６０％以下であってもよい。

また、別の観点による本発明の一態様は、自動車の衝撃吸収構造であって、金属材料からなる第１の部材と、前記第１の部材の外面または内面に接合された、前記第１の部材の軸方向に延伸する第２の部材と、を有し、前記第１の部材の形状は、角筒形状であり、前記第１の部材の軸方向における前記第２の部材の長さは、前記第１の部材の軸方向長さの１５～７５％の長さであり、前記第１の部材の軸方向における該第１の部材と前記第２の部材の端部間距離をＤ、前記第１の部材の平面部の幅をＷ_p、前記第１の部材の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜１．１１Ｗ_pｔを満たし、前記第１の部材の周方向とは異なる方向に沿って延びる、該第１の部材と前記第２の部材の接合線が存在することを特徴としている。

前記第２の部材は、前記第１の部材の平面部に接合されてもよい。

前記第２の部材は、前記第１の部材の稜線部に接合されてもよい。

前記接合線は、前記第１の部材の軸方向に沿って延びていてもよい。

前記接合線は、前記第１の部材の軸方向に対して傾斜する方向に延びていてもよい。

前記第１の部材の周方向に沿って延びる他の接合線が存在してもよい。

前記第１の部材の板厚ｔと前記第２の部材の板厚ｔ’の板厚比ｔ／ｔ’が０．２５～４．０であってもよい。

前記衝撃吸収構造は、クラッシュボックス、サイドメンバ、サブフレームのエクステンションまたは中空状の圧潰部材内に配置されるレインフォースに用いられてもよい。

自動車の衝撃吸収構造において、エネルギー吸収効率を向上させることができる。

自動車の車体骨格の一例を示す図である。 自動車のサブフレームの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る衝撃吸収構造の概略構成を示す説明図である。 衝撃吸収構造を軸方向に沿って切断した断面図である。 衝撃吸収構造を軸方向に対して垂直に切断した断面図である。 接合線の一例を示す説明図である。 接合線の一例を示す説明図である。 第１の部材と第２の部材の端部間距離Ｄの説明図である。 第１の部材の最大曲率半径Ｒの説明図である。 衝撃吸収構造の構造例を示す図である。 第１の部材の内面に第２の部材が接合された例を示す説明図である。 図１１の衝撃吸収構造を軸方向に沿って切断した断面図である。 第１の部材が角筒形状である場合の例を示す説明図である。 図１３の衝撃吸収構造を軸方向に対して垂直に切断した断面図である。 第１の部材の内面に第２の部材が接合された例を示す説明図である。 衝撃吸収構造の構造例を示す図である。 衝撃吸収構造の構造例を示す図である。 図１７の衝撃吸収構造をＸ～Ｚ方向の各方向から見た図および軸方向に沿って切断した図である。 衝撃吸収構造の構造例を示す図である。 第２の実施形態に係る衝撃吸収構造の概略構成を示す説明図である。 図２０の衝撃吸収構造を軸方向に対して垂直に切断した断面図である。 第１の部材の稜線部に第２の部材が接合された例を示す説明図である。 図２２の衝撃吸収構造を軸方向に対して垂直に切断した断面図である。 第２の部材が接合された第１の部材の稜線部の拡大図である。 第１の部材の形状例を示す図である。 衝撃吸収構造の適用例を説明するための説明図である。 衝撃吸収構造の適用例を説明するための説明図である。 衝撃吸収構造の適用例を説明するための説明図である。 シミュレーション（１）の解析モデルを示す説明図である。 シミュレーション（１）における解析モデルの変形状態を示す図である。 シミュレーション（１）における解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。 シミュレーション（２）における解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。 シミュレーション（３）における解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。 シミュレーション（４）における解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。 シミュレーション（５）の解析モデルを示す説明図である。 シミュレーション（５）における解析モデルのエネルギー吸収効率を示す図である。 シミュレーション（６）における解析モデルの変形状態を示す図である。 シミュレーション（７）における解析モデルの変形状態を示す図である。 シミュレーション（８）における解析モデルの変形状態を示す図である。 シミュレーション（９）における解析モデルの変形状態を示す図である。 シミュレーション（１０）における解析モデルの変形状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

以下の実施形態にかかる自動車の衝撃吸収構造は、例えば図１に示すようなクラッシュボックスやサイドメンバ、図２に示すようなサブフレームのエクステンション、または中空状の圧潰部材内に配置されるレインフォースとして適用される。なお、衝撃吸収構造をクラッシュボックスまたはサイドメンバに適用する場合、および衝撃吸収構造を中空状の圧潰部材内のレインフォースとして適用する場合の具体例については後述する。

＜第１の実施形態＞
図３は、第１の実施形態に係る衝撃吸収構造１の概略構成を示す説明図である。図４は、衝撃吸収構造１を軸方向Ａに沿って切断した断面図である。図５は、衝撃吸収構造１を軸方向Ａに対して垂直に切断した断面図であり、第１の部材１０と第２の部材２０が重なる部分の断面を示している。なお、図３および図４おける衝撃吸収構造１の上方側は自動車の車長方向における車外側であり、下方側は車内側（客室側）である。

図３～図５に示すように、衝撃吸収構造１は、円筒形状の第１の部材１０と、円筒形状の第２の部材２０を有している。

第１の部材１０は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料からなる。第１の部材１０の金属材料として鋼材を用いる場合には、引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼板を用いることが好ましく、９８０ＭＰａ以上の鋼板を用いることがより好ましい。

第１の部材１０の軸方向Ａにおける長さは、例えば１５０～１０００ｍｍである。この第１の部材１０の軸方向長さは、好ましくは、５００ｍｍ以下であり、より好ましくは、３００ｍｍ以下である。

第１の部材１０の板厚は、例えば０．５～６．０ｍｍである。この第１の部材１０の板厚は、好ましくは、０．８ｍｍ以上であり、より好ましくは、１．０ｍｍ以上である。一方、第１の部材１０の板厚は、好ましくは、４．０ｍｍ以下であり、より好ましくは、３．０ｍｍ以下である。

第２の部材２０は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料や、繊維強化樹脂等の種々の樹脂素材からなる。第２の部材２０の金属材料として鋼材を用いる場合には、引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼板を用いることが好ましく、９８０ＭＰａ以上の鋼板を用いることがより好ましい。

軸方向Ａにおける第２の部材２０の長さは、特に限定されないが、後述するように第１の部材１０の軸方向長さよりも短い。なお、第２の部材２０の軸方向長さは、例えば１５０～１０００ｍｍであり、好ましくは、５００ｍｍ以下であり、より好ましくは、３００ｍｍ以下である。

第２の部材２０の板厚は、例えば０．５～６．０ｍｍである。この第２の部材２０の板厚は、好ましくは、０．８ｍｍ以上であり、より好ましくは、１．０ｍｍ以上である。一方、第２の部材２０の板厚は、好ましくは、４．０ｍｍ以下であり、より好ましくは、３．０ｍｍ以下である。

第１の部材１０の軸方向Ａにおける両端部１０ａ、１０ｂのうち、端部１０ａは、自動車の車長方向における車外側の端部であり、前方衝突時や後方衝突時における衝突荷重の入力側の端部である。一方、第１の部材１０の端部１０ｂは、車長方向における車内側（客室側）の端部である。

第２の部材２０は、第１の部材１０の軸方向Ａにおける端部１０ｂから端部１０ａに向かって延伸している。第２の部材２０の内径は、第１の部材１０の外径よりも大きく、第１の部材１０の外周面の一部は第２の部材２０で覆われている。図３および図４に示す例では、第１の部材１０の端部１０ｂと、第２の部材２０の端部２０ｂの位置が一致している。一方で、軸方向Ａにおける第２の部材２０の長さは、第１の部材１０の長さよりも短いために、第２の部材２０の他端部２０ａは、第１の部材１０の軸方向Ａにおける中央部に位置している。

（第２の部材の軸方向長さ）
軸方向Ａにおける第２の部材２０の長さＬ’（図４）は、第１の部材１０の長さＬの１５～７５％である。後述の実施例で示すように、第２の部材２０の長さＬ’が第１の部材１０の長さＬの１５％以上であれば、エネルギー吸収効率の向上効果が大きい。

この効果を高める観点においては、第２の部材２０の長さＬ’は、第１の部材１０の長さＬの３０％以上であることがより好ましく、さらに好ましくは４０％以上である。一方、第２の部材２０の長さＬ’が第１の部材１０の長さＬの７５％を超えると、エネルギー吸収効率の向上効果が飽和する。このため、第２の部材２０の長さＬ’が第１の部材１０の長さＬの７５％以下であれば、衝撃吸収構造１の重量の増加を抑えつつ、効果的にエネルギー吸収性能を確保することができる。

第１の部材１０の板厚ｔと第２の部材２０の板厚ｔ’の板厚比（ｔ／ｔ’）は、０．２５～４．０であることが好ましい。後述の実施例で示すように、板厚比がこの範囲を満たすことにより、エネルギー吸収効率が向上しやすい。この効果を高める観点において、上記板厚比は、より好ましくは０．７５以上であり、さらに好ましくは１．０以上である。また、同様の観点において、上記板厚比は、より好ましくは２．０以下であり、さらに好ましくは１．５以下である。

（接合線）
第１の部材１０と第２の部材２０は互いに接合されている。接合方法は、特に限定されず、例えばレーザー溶接などの溶接手段や接着剤を用いることによって両部材１０、２０が接合される。このように接合方法は限定されないが、第１の部材１０と第２の部材２０の接合領域と非接合領域の境界線となる「接合線３０」は、第１の部材１０の軸方向Ａに沿って延伸している必要がある。

図３に示す例では、第１の部材１０と第２の部材２０は溶接によって接合されており、軸方向Ａに沿って延びる溶接ビードが本例における接合線３０となる。接合線３０が軸方向Ａに沿って延伸していることで、接合線３０が例えば第１の部材１０の周方向Ｃに沿って延伸する場合よりもエネルギー吸収効率を向上させることができる。また、エネルギー吸収効率を向上させる観点からは、接合線３０は複数存在することが好ましく、図３～図５に示す例では、軸方向Ａに沿って延伸する接合線３０が第１の部材１０の周方向Ｃに間隔をおいて６本存在している。

軸方向Ａにおける接合線３０の長さは、要求されるエネルギー吸収効率に応じて任意に設定されるが、接合線３０は、図３のように第２の部材２０の一端部２０ａから他端部２０ｂまで延びていることが好ましい。

接合線３０が第２の部材２０の一端部２０ａから他端部２０ｂまで延びている場合、第２の部材２０の、第１の部材１０と対向する側の面（図３に示す例では第２の部材２０の内周面）は、接合線３０を境界として複数の領域に分割される。そして、この分割された各領域の面積は、各領域の面積を合計した総面積の６０％以下であることが好ましい。

図３～図５に示す例では、軸方向Ａに沿って延びる接合線３０が周方向Ｃに沿って間隔をおいて６箇所存在しているため、第２の部材２０の内周面は６つの領域に分割される。このため、その６つの領域の面積をそれぞれＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄、Ｓ₅、Ｓ₆としたとき（Ｓ₄～Ｓ₆については図示せず）、各面積Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄、Ｓ₅、Ｓ₆のそれぞれが総面積（Ｓ₁＋Ｓ₂＋Ｓ₃＋Ｓ₄＋Ｓ₅＋Ｓ₆）の６０％以下であることが好ましい。

後述の実施例で示すように、各領域の面積が総面積の６０％以下であれば、エネルギー吸収効率を効果的に向上させることができる。この効果を高める観点では、各領域の面積は総面積の５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。

なお、図６に示すように、接合線３０は軸方向Ａに対して傾斜していてもよい。この場合においても、周方向Ｃに延びる接合線３０のみが存在する場合に比べてエネルギー吸収効率を向上させることができる。すなわち、接合線３０は、周方向Ｃと異なる方向に延伸しているとよい。

また、図７に示すように、接合線３０は軸方向Ａと周方向Ｃの各々に延びるように配置されてもよいし、図６のように軸方向Ａに対して傾斜した方向（斜め方向）と周方向Ｃの各々に延びるように配置されてもよい。さらに、接合線３０は、図６の形態と図７の形態を組み合わせて、軸方向Ａ、斜め方向および周方向Ｃの各々に延びるように配置されてもよい。

以上の図３～図７に示した例では、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの位置が一致していたが、図８に示すように各端部１０ｂ、２０ｂの位置は一致してなくてもよい。

ただし、第２の部材２０の端部２０ｂが第１の部材１０の端部１０ｂから過度に離れている場合、車長方向における車外側の端部である第１の部材１０の端部１０ａと、第２の部材２０の端部２０ｂの間の領域で、十分に軸圧潰変形が進む前に、端部１０ｂ、２０ｂ間で座屈が生じるおそれがある。このような座屈が生じた後は、衝撃吸収構造１が軸圧潰変形しにくくなり、エネルギー吸収効率の向上効果が小さくなる。

（端部間距離Ｄ）
以上の理由により、図８のように第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの位置が一致しない場合には、端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄを制限する必要がある。第１の部材１０と第２の部材２０の「端部間の距離」としては、端部１０ａと端部２０ａの間の距離と、端部１０ｂと端部２０ｂの間の距離の２つがあるが、本明細書における距離Ｄとは、車長方向における車内側（客室側）の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離のことを意味する。

なお、車体に取り付けられる衝撃吸収構造１を単体で見た際に、第１の部材１０の端部１０ａと端部１０ｂのいずれの端部が車内側に位置するか判別できない場合には、上記の距離Ｄは、端部１０ａ、２０ａ間の距離と、端部１０ｂ、２０ｂ間の距離のうちの短い方の距離のことを意味する。

本実施形態のように第１の部材１０が円筒形状である場合、距離Ｄは、第１の部材１０の最大曲率半径をＲ、第１の部材１０の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たす必要がある。距離Ｄがこの範囲を満たすことで、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの間の領域において、座屈が生じにくくなる。

これにより、他方の端部１０ａと端部２０ａの間で軸圧潰変形しやくすなり、衝撃吸収構造１のエネルギー吸収効率を向上させることができる。この効果を高める観点では、Ｄ≦０．３６Ｒｔを満たすことが好ましく、Ｄ≦０．３２Ｒｔを満たすことがより好ましい。

なお、第１の部材１０が真円状の円筒であれば、その円の半径が最大曲率半径Ｒとなるが、例えば第１の部材１０が楕円形の円筒のように曲率半径が周方向において変化する場合は、次の方法で最大曲率半径Ｒが定義される。

まず、図９に示すように、第１の部材１０の軸方向Ａに垂直な断面において、第１の部材１０の周方向Ｃに沿って５ｍｍ間隔で曲率半径の測定点を設定する。そして、周方向Ｃにおいて連続する３点からなる曲率半径を測定していき、最も大きな曲率半径を最大曲率半径Ｒとする。図９に示す例では、黒丸の点で構成される曲線の曲率半径が、周方向Ｃにおいて連続する３点からなる曲率半径の中で最も大きい値であるため、この黒丸の３点からなる曲率半径が最大曲率半径Ｒである。

本実施形態にかかる衝撃吸収構造１は以上のように構成されている。この衝撃吸収構造１においては、第１の部材１０の外面に第２の部材２０が接合され、接合線３０が軸方向Ａに沿って延伸し、また、第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄは、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たしている。

このように構成された衝撃吸収構造１によれば、車内側の端部１０ｂ近傍の領域が第２の部材２０によって補剛されるため、衝突荷重の入力時において当該領域での座屈の発生を抑えることができる。これにより、衝撃吸収構造１の軸圧潰変形が生じやすくなり、衝撃吸収構造１のエネルギー吸収効率を向上させることができる。

なお、本明細書における「円筒形状の部材」には、例えば軸方向Ａに垂直な断面の形状が楕円形の部材も含まれる。また、円筒形状の部材は、単一の部材で構成されることに限定されず、複数の部材を組み合わせることで構成されてもよい。例えば円筒形状の部材は、図１０に示すような、フランジを有する半円筒形状の部材が互いに接合されることで構成された部材であってもよい。

以上で説明した衝撃吸収構造１は、第１の部材１０と第２の部材２０が共に円筒形状であったが、第２の部材２０は、軸方向Ａに垂直な断面の形状が弧状となった板部材であって、複数の第２の部材２０が互いに接合されることで円筒形状となってもよい。また、衝撃吸収構造１は、例えば以下のように構成されてもよい。

（他の構成例１）
図１１および図１２に示す構成例は、図３に示す構成例と同様に第１の部材１０と第２の部材２０が円筒形状であるが、第２の部材２０が第１の部材１０の外周面ではなく内周面に接合された例である。なお、本構成例においては、第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄは０である。

（他の構成例２）
図１３および図１４に示す構成例は、図３に示す構成例とは異なり、第１の部材１０と第２の部材２０が角筒形状の例である。この衝撃吸収構造１は、第１の部材１０の平面部１１の外面に第２の部材２０の平面部２１が接合されている。

第１の部材１０が角筒形状である場合、図８に示した距離Ｄは、第１の部材１０の平面部１１の幅をＷ_p、板厚をｔとしたときに、Ｄ＜１．１１Ｗ_pｔを満たす必要がある。本構成例においては、第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄは０であり、上記の距離Ｄの数値範囲を満たしている。なお、上記の距離Ｄは、Ｄ≦０．９０Ｗ_pｔを満たすことが好ましく、Ｄ≦０．７５Ｗ_pｔを満たすことがより好ましく、Ｄ≦０．５６Ｗ_pｔを満たすことがさらに好ましい。

なお、本明細書における「平面部」とは、軸方向Ａに対して垂直な断面において、隣り合う二平面を繋ぐ曲面（以下「稜線部１２」と記載する場合もある）を除いた部分である。「平面部の幅」とは、平面に隣接する一方の曲面のＲ止まりから他方の曲面のＲ止まりまでの長さである。また、上述したＤ＜１．１１Ｗ_pｔの関係は、第１の部材１０の全ての平面部１１で満たすことが好ましい。

（他の構成例３）
図１５に示す構成例は、図１３に示す構成例と同様に第１の部材１０と第２の部材２０が角筒形状であるが、第２の部材２０が第１の部材１０の外面ではなく内面に接合された例である。なお、本構成例においては、第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄは０である。

以上のような他の構成例１～３における衝撃吸収構造１においても、第１の部材１０の外面または内面に第２の部材２０が接合され、接合線３０は、軸方向Ａに沿って延伸している。また、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの間の距離Ｄは、Ｄ＜０．４０ＲｔまたはＤ＜１．１１Ｗ_pｔを満たしている。このため、前述したように、第１の部材１０の車内側の端部１０ｂ近傍での座屈の発生を抑えることができる。

なお、本明細書における「角筒形状の部材」は、軸方向Ａに垂直な断面の形状が正方形や長方形のような四角形に限定されず、例えば六角形などの多角形状であってもよいし、、図１６に示すような、軸方向Ａに垂直な断面の形状が十字状の部材であってもよい。

また例えば、角筒形状の部材は、図１７に示すような、衝撃吸収構造１の側面視における形状が台形状の部材であってもよい。ここで、図１８（ａ）は、図１７のＸ方向から見た衝撃吸収構造１であり、図１８（ｂ）は、図１７のＹ方向から見た衝撃吸収構造１であり、図１８（ｃ）は、図１７のＺ方向から見た衝撃吸収構造１である。また、図１８（ｄ）は、軸方向Ａに沿って、かつ、第１の部材１０および第２の部材２０の斜面を含むように衝撃吸収構造１を切断した図である。

なお、図１８（ｄ）に示すように、この例においては、第２の部材２０の斜面部２０ｃに対向する平面部２０ｄの延伸方向は、厳密には第１の部材１０の軸方向Ａとは一致していない。しかし、第２の部材２０の平面部２０ｄは、第１の部材１０の斜面部１０ｃに対向する平面部１０ｄに沿って、第１の部材１０の軸方向Ａと略同一の方向に延伸しているため、本明細書においては、このような場合も「第２の部材２０が第１の部材１０の軸方向Ａに延伸している」と定義する。

また、図１８（ｄ）に示した構造において、前述した第１の部材１０と第２の部材２０の軸方向長さの比率を検討する際には、第１の部材１０の斜面部１０ｃの長さ（斜面部１０ｃの端点間の距離）と、第２の部材２０の斜面部２０ｃの長さ（斜面部２０ｃの端点間の距離）とを対比する。そして、第２の部材２０の斜面部２０ｃの長さＬ‘が、第１の部材１０の斜面部１０ｃの長さＬの１５～７５％であれば、図１８（ｄ）に示すような衝撃吸収構造１は、本実施形態に係る軸方向長さの要件を満たすこととする。

また、角筒形状の部材は、単一の部材で構成されることに限定されず、複数の部材を組み合わせることで構成されてもよい。例えば角筒形状の部材は、図１９に示すような、ハット形部材とクロージングプレートが接合されることで構成された部材であってもよい。

また、以上の説明では、衝撃吸収構造１について、複数の構成例を示したが、いずれの構成例においても、、第１の部材１０と第２の部材２０の板厚比ｔ／ｔ’や、接合線３０で分割された領域の面積Ｓ（図３）等は、前述した数値範囲を満たすことが好ましい。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、第１の実施形態に対して第２の部材２０の形状が異なっている。以下、図面を参照しながら本実施形態に係る衝撃吸収構造１について説明する。

図２０は、本実施形態に係る衝撃吸収構造１の概略構成を示す説明図である。図２１は、衝撃吸収構造１を軸方向Ａに対して垂直に切断した断面図であり、第１の部材１０と第２の部材２０が重なる部分の断面を示している。

図２０および図２１に示す衝撃吸収構造１においては、第１の部材１０が角筒状に形成され、第２の部材２０が板状に形成されている。

第２の部材２０は複数設けられており、それらの第２の部材２０は、第１の部材１０の各々の平面部１１にそれぞれ接合されている。接合線３０は、第１の部材１０の軸方向Ａに沿って延伸している。なお、本実施形態のように第２の部材２０が板状に形成される場合も、第１の部材１０と第２の部材２０の接合方法は、特に限定されず、例えばアーク溶接やレーザー溶接による隅肉溶接などの溶接手段や、接着剤を用いることによって両部材１０、２０が接合される。

また、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの間の距離Ｄは０であり、前述したＤ＜１．１１Ｗ_pｔの関係を満たしている。

したがって、本実施形態にかかる衝撃吸収構造１においても、第１の実施形態と同様に、第２の部材２０による補剛効果によって第１の部材１０の端部１０ｂ近傍の座屈を抑制することができる。これにより、衝撃吸収構造１に軸圧潰変形が生じやすくなり、エネルギー吸収効率を向上させることができる。

第２の部材２０が第１の部材１０の平面部１１に接合されている場合、平面部１１における第２の部材２０が接合されている領域の幅Ｗ_p’は、平面部１１の幅Ｗ_pの２５％以上であることが好ましい。後述の実施例で示すように、幅Ｗ_p’がその範囲を満たすことにより、第１の部材１０の端部１０ａの近傍で軸圧潰変形を生じさせやすくすることができ、第１の部材１０の塑性変形領域をより多く確保することができる。この効果を高める観点では、上記の幅Ｗ_p’は、平面部１１の幅Ｗ_pの３０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは４０％以上である。

なお、本明細書における「第２の部材２０が接合されている領域」とは、１つの第２の部材２０に複数存在する接合線３０のうちの最も離れた２本の接合線３０の間にある領域である。例えば１つの第２の部材２０に３本の接合線３０が存在する場合には、中間に位置する接合線３０を除いた残りの２本の接合線３０の間の領域が、第２の部材２０が接合された領域である。

図２１に示す例では、１つの第２の部材２０に２本の接合線３０が存在し、これらの接合線３０は、第２の部材２０の両端に位置しているため、第２の部材２０が接合されている領域の幅は、第２の部材２０の幅に等しい。一方で、例えば２本の接合線３０が、第２の部材２０の両端に位置していない場合には、第２の部材２０が接合されている領域の幅は、第２の部材２０の幅よりも狭くなる。

また、図２０および図２１に示す例では、第２の部材２０が第１の部材１０の全ての平面部１１に対してそれぞれ接合されているが、全ての平面部１１に接合されてなくてもよい。例えば第２の部材２０は、対向する２つの平面部１１にのみ接合されてもよいし、隣り合う２つの平面部１１にのみ接合されてもよい。また例えば、第２の部材２０は、複数ある平面部１１のうちのいずれか一つの平面部１１にのみ接合されていてもよい。この場合であっても、第２の部材２０の補剛により、第１の部材１０の端部１０ｂ近傍における座屈の発生を抑える効果が得られる。

（他の構成例）
以上の例では、第２の部材２０が第１の部材１０の平面部１１に接合されていたが、第２の部材２０は、例えば図２２および図２３に示すように第１の部材１０の稜線部１２に接合されてもよい。

本構成例においては、複数の第２の部材２０が第１の部材１０の各稜線部１２にそれぞれ接合されており、接合線３０は軸方向Ａに沿って延伸している。また、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂの間の距離Ｄは０であり、前述したＤ＜１．１１Ｗ_pｔの関係を満たしている。

このため、図２２に示す衝撃吸収構造１においても、第２の部材２０の補剛効果により、第１の部材１０の端部１０ｂ近傍における座屈の発生を抑えることができる。

図２４に示すように、第１の部材１０の、第２の部材２０が接合されている領域の周方向Ｃにおける長さＷ_r’は、稜線部１２の長さＷ_rの１５％以上であることが好ましい。後述の実施例で示すように、周方向長さＷ_r’が稜線部１２の周方向長さＷ_rの１０％以上であることにより、第１の部材１０の端部１０ａの近傍で軸圧潰変形が生じやすくなり、第１の部材１０の塑性変形領域をより多く確保することができる。これにより、エネルギー吸収効率を高めることができる。この効果を高める観点では、上記の周方向長さＷ_r’は、稜線部１２の周方向長さＷ_rの２０％以上であることがより好ましい。

また、図２２および図２３に示す例では、第２の部材２０が第１の部材１０の全ての稜線部１２に対してそれぞれ接合されているが、全ての稜線部１２に接合されてなくてもよい。例えば第２の部材２０は、対角線上に位置する２つの稜線部１２にのみ接合されてもよいし、一つの平面部１１を間に挟む２つの稜線部１２にのみ接合されてもよい。また例えば、第２の部材２０は、複数ある稜線部１２のうちのいずれか一つの稜線部１２にのみ接合されていてもよい。この場合であっても、第２の部材２０の補剛により、第１の部材１０の端部１０ｂ近傍における座屈の発生を抑える効果が得られる。

なお、第２の実施形態では、平面部１１に第２の部材２０が接合される例と、稜線部１２に第２の部材２０が接合される例を示したが、平面部１１と稜線部１２の各々に第２の部材２０が接合されてもよい。また、第２の実施形態では、第１の部材１０の外面に第２の部材２０が接合される例を示したが、第１の部材１０の内面に第２の部材２０が接合されてもよい。

また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、軸方向Ａにおける第２の部材２０の長さＬ’（図４）や、第１の部材１０と第２の部材２０の板厚比ｔ／ｔ’は、前述した数値範囲を満たすことが好ましい。

また、前述の通り、第１の部材１０は、軸方向Ａに垂直な断面の形状が正方形や長方形のような四角形に限定されない。第１の部材１０は、例えば六角形などの多角形状の部材、図１６および図１７に示す形状の部材、あるいはハット形部材とクロージングプレートで構成された部材であってもよい。図２５は、第１の部材１０がハット形部材とクロージングプレートで構成されている場合の第２の部材２０の接合例である。

（衝撃吸収構造の適用例）
ここで、以上の第１～第２実施形態で説明したような衝撃吸収構造１が、クラッシュボックスまたはサイドメンバが適用される例について、より詳細に説明する。

まず、図２６（ａ）は、衝撃吸収構造１がクラッシュボックス５０として適用された例である。クラッシュボックス５０は、サイドメンバ５１の先端部に取り付けられ、サイドメンバ５１の他端部は、客室側の内板パネル５２（例えばダッシュパネル）に接合されている。この例では、クラッシュボックス５０単体で衝撃吸収構造１が構成されているため、衝突時にクラッシュボックス５０が圧潰した際には、他の新たなクラッシュボックス５０に交換することができる。

次に、図２６（ｂ）は、衝撃吸収構造１がクラッシュボックス５０とサイドメンバ５１で構成される例である。この例では、衝撃吸収構造１の第１の部材１０がクラッシュボックス５０であり、第２の部材２０がサイドメンバ５１の直線部５１ａである。

図２６（ｂ）に示すサイドメンバ５１は、クラッシュボックス５０側から内板パネル５２側に向かって、直線部５１ａ、屈曲部５１ｂ、傾斜部５１ｃ、屈曲部５１ｄ、直線部５１ｅを順に有する形状である。なお、本明細書における「直線部」とは、クラッシュボックス５０の軸方向と略同一方向に延びる部位である。例えば、サイドメンバ５１の傾斜部５１ｃも、直線部５１ａ、５１ｅと同様に直線状に形成されてはいるが、傾斜部５１ｃは、クラッシュボックス５０の軸方向とは明確に異なる方向に延びているため、本明細書における直線部には該当しない。

通常、サイドメンバ５１は、自身の変形により衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収部位と、客室空間を保護するために衝突荷重に対する変形を抑制する耐荷重部位を有する。図２６（ｂ）に示す例では、上記の衝撃吸収部位は、クラッシュボックス５０側の直線部５１ａであり、上記の耐荷重部位は、内板パネル５２側の直線部５１ｅである。

次に、図２７（ａ）は、衝撃吸収構造１がサイドメンバ５１の直線部５１ａ（衝撃吸収部位）に適用される例である。この例における第１の部材１０は、直線部５１ａであり、第２の部材２０は、直線部５１ａにおける屈曲部５１ｂ側の端部近傍に設けられた補強材である。

この例においては、第２の部材２０の軸方向の両端部が、いずれも直線部５１ａに位置している。換言すると、第２の部材２０における屈曲部５１ｂ側の端部は、当該屈曲部５１ｂとは重なっていない。このように、第２の部材２０が、屈曲部５１ｂに位置していないことによって、衝突時における前述した座屈の抑制効果の発現箇所が、直線部５１ａとなる。これにより、衝突時においては、当該直線部５１ａと屈曲部５１ｂの境界近傍における座屈の発生が抑制される。

換言すると、例えば第２の部材２０が、サイドメンバ５１の直線部５１ａから傾斜部５１ｃまで延びた形状である場合には、座屈の抑制効果の発現箇所が傾斜部５１ｃに移動する。このため、図２７（ａ）に示す衝撃吸収構造１と比較すると、衝突時には、直線部５１ａと屈曲部５１ｂの境界近傍において座屈が生じ易くなる。

次に、図２７（ｂ）は、衝撃吸収構造１がサイドメンバ５１の直線部５１ｅ（耐荷重部位）に適用される例である。この例における第１の部材１０は、直線部５１ｅであり、第２の部材２０は、直線部５１ｅにおける内板パネル５２側の端部近傍に設けられた補強材である。

なお、上述のクラッシュボックス５０およびサイドメンバ５１は、車体のフロント側のものであってもリア側のものであってもよい。また、サイドメンバ５１には、屈曲部や傾斜部が設けられない場合もあるが、その場合であっても、第２の部材２０が直線部の客室側端部近傍に設けられることにより、衝撃吸収構造１を構成することができる。

図２８は、衝撃吸収構造１の適用例を示す図であり、中空状の圧潰部材６０の軸方向に垂直な切断面を示している。「圧潰部材」とは、車両の衝突時に、壁面で衝突荷重を受ける部材であり、例えばバンパー（フロントバンパーまたはリアバンパー）やサイドシル等の部材が圧潰部材に相当する。

図２８に示す例では、圧潰部材６０の内方に衝撃吸収構造１が配置されている。この衝撃吸収構造１の第１の部材１０の一端部は、圧潰部材６０の車外側壁部６１の内面に接合され、第１の部材１０の他端部（第２の部材２０が接合されている側の端部）は、圧潰部材６０の車内側壁部６２の内面に接合されている。なお、圧潰部材６０がバンパーである場合の車外側壁部６１とは、車長方向において車外側に位置する壁部であり、圧潰部材６０がサイドシルである場合の車外側壁部６１とは、車幅方向において車外側に位置する壁部である。

図２８に示した衝撃吸収構造１の適用例によれば、圧潰部材６０の車外側壁部６１に衝突荷重が入力された際に、車内側壁部６２の近傍における衝撃吸収構造１の座屈が抑制され、圧潰部材６０の衝撃吸収性能を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

［シミュレーション（１）］
図２９に示す以下の解析モデルで衝突シミュレーションを実施した。
（ａ）第１の部材１０：円筒、第２の部材２０：円筒、接合形態：第１の部材１０の外面と第２の部材２０の内面が全面接合
（ｂ）第１の部材１０：円筒、第２の部材２０：円筒、接合形態：第１の部材１０の内面と第２の部材２０の外面が全面接合
（ｃ）第１の部材１０：角筒、第２の部材２０：角筒、接合形態：第１の部材１０の外面と第２の部材２０の内面が全面接合
（ｄ）第１の部材１０：角筒、第２の部材２０：角筒、接合形態：第１の部材１０の内面と第２の部材２０の外面が全面接合

第１の部材１０は、外径が１００ｍｍ（角筒の場合は１００ｍｍ四方）、軸方向長さが３００ｍｍ、板厚が１ｍｍの９８０ＭＰａ級の鋼板が想定され、第２の部材２０は、外径が１０２ｍｍ（角筒の場合は１０２ｍｍ四方）、軸方向長さが１５０ｍｍ、板厚が１ｍｍの９８０ＭＰａ級の鋼板が想定されている。図８で説明した第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ｂ、２０ｂ間の距離Ｄは０である。

シミュレーションは、第１の部材１０の端部１０ｂと第２の部材２０の端部２０ｂを完全拘束し、第１の部材１０の端部１０ａを、軸方向に沿って１０００ｍｍ／ｓストロークさせることで実施された。シミュレーションで使用されたソルバーは、汎用有限要素解析ソフトウェアLS-DYNA（R7.1.3）である。

図３０は、上記シミュレーションにおける図２９（ａ）のモデルと図２９（ｃ）のモデルの変形状態を示す図である。いずれのモデルにおいても、第２の部材２０で補剛されていない領域が軸圧潰変形した。その後、いずれのモデルにおいても、第２の部材２０で補剛された領域が軸圧潰変形した。なお、図示はしていないが、図２９（ｂ）と図２９（ｄ）のモデルにおいても同様の変形挙動を示した。

図３１は、第１の部材１０の端部１０ａを１００ｍｍストロークさせた際のエネルギー吸収効率（ＥＡ効率）を示すグラフである。図３１に示すように、本シミュレーションにおいては、図２９（ａ）のモデルのエネルギー吸収効率が最も高い結果となった。

［シミュレーション（２）］
図２９（ａ）のモデルに対し、第２の部材２０の軸方向長さが異なるモデルでシミュレーションを実施した。第２の部材２０の軸方向長さ以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３２は、第１の部材１０の端部１０ａを１００ｍｍストロークさせた際のエネルギー吸収効率を示すグラフである。図３２の横軸は、第１の部材１０の軸方向長さＬに対する第２の部材２０の軸方向長さＬ’の割合である。図３２に示すように、第２の部材２０の軸方向長さＬ’が、第１の部材１０の軸方向長さＬの１５％以上であれば、エネルギー吸収効率の向上効果が得られやすく、７５％を超える場合にはエネルギー吸収効率の向上効果が飽和する。

［シミュレーション（３）］
図２９（ａ）のモデルに対し、第１の部材１０の板厚ｔと第２の部材２０の板厚ｔ’の比が異なるモデルでシミュレーションを実施した。各部材１０、２０の板厚比以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３３は、第１の部材１０の端部１０ａを２００ｍｍストロークさせた際のエネルギー吸収効率を示すグラフである。図３３に示すように、第１の部材１０と第２の部材２０の板厚比ｔ／ｔ’が０．２５～４．０の範囲内あれば、エネルギー吸収効率の向上効果が大きい。

［シミュレーション（４）］
図２９（ａ）のモデルに対し、第１の部材１０と第２の部材２０の接合形態が異なるモデルでシミュレーションを実施した。各部材１０、２０の接合形態以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３４は、第１の部材１０の端部１０ａを２００ｍｍストロークさせた際のエネルギー吸収効率を示すグラフである。本シミュレーションでは、以下のモデルでシミュレーションが実施されている。
（ａ）第２の部材２０を有しない円筒形状の第１の部材１０のみのモデル
（ｂ）第１の部材１０と第２の部材２０が互いに接しているが、接合されていないモデル
（ｃ）第１の部材１０の端部１０ａから端部１０ｂまで延伸する接合線が１本のみ存在するモデル
（ｄ）上記の接合線が第１の部材１０の周方向に等間隔で８本存在するモデル
（ｅ）図２９（ａ）のモデル（第１の部材１０と第２の部材２０が全面接合）

図３４に示すように、第１の部材１０と第２の部材２０が全面接合された場合に最もエネルギー吸収効率が大きいが、軸方向の接合線が１本のみであっても、接合線がないモデルに対してはエネルギー吸収効率が向上する。

［シミュレーション（５）］
図２９（ａ）のモデルに対し、第１の部材１０と第２の部材２０の接合形態が異なるモデルでシミュレーションを実施した。図３５に示すように、本シミュレーションでは、接合形態を（ａ）周方向のみの接合線を有する形態と、（ｂ）周方向と軸方向に接合線を有する形態と、（ｃ）周方向と斜め方向に接合線を有する形態に大別し、各形態において接合線の本数が異なる複数のモデルを作成した。各部材１０、２０の接合形態以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３６は、第１の部材１０の端部１０ａを５０ｍｍストロークさせた際のエネルギー吸収効率を示すグラフである。図３６の横軸は、第２の部材２０における接合線で分割された各領域の面積と、それらの領域の面積の合計値である総面積の比である。なお、本シミュレーションでは、接合線で分割された各領域の面積は互いに等しい。図３６に示すように、接合線による分割領域の面積が総面積の６０％以下である場合には、エネルギー吸収効率が大きくなる。

［シミュレーション（６）］
図２９（ａ）および図２９（ｃ）のモデルに対し、第１の部材１０と第２の部材２０の端部１０ａ、１０ｂ間の距離Ｄが異なるモデルでシミュレーションを実施した。端部間距離Ｄ以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３７は、第１の部材１０の端部１０ａを１２ｍｍストロークさせた際の各モデルの変形状態を示す図である。図３７（ａ）と図３７（ｂ）のモデルにおける第１の部材１０の最大曲率半径Ｒと板厚ｔの設定値によれば、前述の実施形態で説明した端部間距離Ｄの上限を示す０．４０Ｒｔの値は１６である。図３７（ａ）のモデルは、端部間距離Ｄが１６であるため、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たすモデルである。一方、図３７（ｂ）のモデルは、端部間距離Ｄが２０であるため、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たさないモデルである。

そして、その図３７（ｂ）のモデルでは、端部１０ａ、２０ａの間の領域が十分に軸圧潰変形する前に、車内側（客室側）の端部１０ｂ近傍に座屈が生じた。このように端部１０ｂの近傍に座屈が生じると、第１の部材１０が十分に軸圧潰変形しないおそれがある。

図３７（ｃ）と図３７（ｄ）のモデルも同様の結果となり、Ｄ＜１．１１Ｗ_pｔを満たさない図３７（ｄ）のモデルでは、端部１０ａ、２０ａの間の領域が十分に軸圧潰変形する前に端部１０ｂ近傍に座屈が生じた。

［シミュレーション（７）］
図２９（ｃ）のモデルに対し、第２の部材２０の形状が異なるモデルでシミュレーションを実施した。第２の部材２０の形状以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３８は、第２の部材２０の接合位置と、第１の部材１０の端部１０ａを１２ｍｍストロークさせた際の各モデルの変形状態を示す図である。図３８に示すように、本シミュレーションにおいては、第１の部材１０の平面部に板状の第２の部材２０が接合されており、第１の部材１０の平面部の幅Ｗ_pに対する第２の部材２０の幅Ｗ_p’が異なるモデルでシミュレーションが実施されている。

図３８（ｂ）のモデルは、図３８（ｃ）のモデルと比較すると、第１の部材１０の端部１０ａにより近い領域で変形が生じている。このため、端部１０ａにより近い位置で変形を生じさせて塑性変形領域をより多く確保する観点では、平面部に接合された第２の部材２０の幅Ｗ_p’は、第１の部材１０の平面部の幅Ｗ_pの３０％以上の幅であることが好ましい。

［シミュレーション（８）］
図３８（ａ）のモデルに対し、第２の部材２０の接合位置が異なるモデルでシミュレーションを実施した。接合位置以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図３９は、第２の部材２０の接合位置と、第１の部材１０の端部１０ａを１００ｍストロークさせた際の各モデルの変形状態を示す図である。図３９に示すように、第１の部材１０の全ての平面部に第２の部材２０が接合されていなくても、第１の部材１０の端部１０ｂ近傍での座屈の発生を抑制し、端部１０ａ側の領域から軸圧潰変形を生じさせることができる。

［シミュレーション（９）］
図２９（ｃ）のモデルに対し、第２の部材２０の形状が異なるモデルでシミュレーションを実施した。第２の部材２０の形状以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図４０は、第２の部材２０の接合位置と、第１の部材１０の端部１０ａを１００ｍストロークさせた際の各モデルの変形状態を示す図である。図４０に示すように、本シミュレーションにおいては、第１の部材１０の稜線部に板状の第２の部材２０が接合されており、第１の部材１０の稜線部の周方向長さＷ_rに対する第２の部材２０の周方向長さＷ_r’が異なるモデルでシミュレーションが実施されている。

図４０に示すように、いずれのモデルにおいても、端部１０ｂ近傍での座屈が生じずに端部１０ａ側の領域から軸圧潰変形が生じている。本シミュレーションの結果によれば、稜線部に接合される第２の部材２０の周方向長さＷ_r’は、第１の部材１０の稜線部の周方向長さＷ_rの１５％以上の長さであることが好ましい。

［シミュレーション（１０）］
図４０（ａ）のモデルに対し、第２の部材２０の接合位置が異なるモデルでシミュレーションを実施した。接合位置以外のシミュレーション条件は、シミュレーション（１）と同様である。

図４１は、第２の部材２０の接合位置と、第１の部材１０の端部１０ａを１００ｍストロークさせた際の各モデルの変形状態を示す図である。図４１に示すように、第１の部材１０の全ての稜線部に第２の部材２０が接合されていなくても、第１の部材１０の端部１０ｂ近傍での座屈の発生を抑制し、端部１０ａ側の領域から軸圧潰変形を生じさせることができる。

本発明は、例えば自動車のクラッシュボックスやサイドメンバ、サブフレームのエクステンションまたは中空状の圧潰部材内に配置されるレインフォースに適用することができる。

１ 衝撃吸収構造
１０ 第１の部材
１０ａ 軸方向端部
１０ｂ 軸方向端部
１０ｃ 斜面部
１０ｄ 平面部
１１ 平面部
１２ 稜線部
２０ 第２の部材
２０ａ 軸方向端部
２０ｂ 軸方向端部
２０ｃ 斜面部
２０ｄ 平面部
２１ 平面部
３０ 接合線
５０ クラッシュボックス
５１ サイドメンバ
５１ａ、５１ｅ 直線部
５１ｂ、５１ｄ 屈曲部
５１ｃ 傾斜部
５２ 内板パネル
６０ 圧潰部材
６１ 車外側壁部
６２ 車内側壁部
Ａ 軸方向
Ｃ 周方向
Ｄ 端部間の距離
Ｌ 第１の部材の軸方向長さ
Ｌ’ 第２の部材の軸方向長さ
Ｒ 最大曲率半径
Ｓ 面積
Ｗ_p 第１の部材の平面部の幅
Ｗ_p’ 第２の部材が接合されている領域の幅
Ｗ_r 第１の部材の稜線部の周方向長さ
Ｗ_r’ 第２の部材が接合されている領域の稜線部の周方向長さ
ｔ 第１の部材の板厚
ｔ’ 第２の部材の板厚

Claims (11)

1. 自動車の衝撃吸収構造であって、
   金属材料からなる第１の部材と、
   前記第１の部材の外面または内面に接合された、前記第１の部材の軸方向に延伸する第２の部材と、を有し、
   前記第１の部材の形状は、円筒形状であり、
   前記第１の部材の軸方向における前記第２の部材の長さは、前記第１の部材の軸方向長さの１５～７５％の長さであり、
   前記第１の部材の軸方向における該第１の部材と前記第２の部材の端部間距離をＤ、前記第１の部材の軸方向に垂直な断面における該第１の部材の最大曲率半径をＲ、前記第１の部材の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜０．４０Ｒｔを満たし、
   前記第１の部材の周方向とは異なる方向に沿って延びる、該第１の部材と前記第２の部材の接合線が存在することを特徴とする、自動車の衝撃吸収構造。
2. 前記第２の部材の形状は、円筒形状であることを特徴とする、請求項１に記載された自動車の衝撃吸収構造。
3. 前記第２の部材における前記接合線で分割される領域の面積は、各領域の総面積の６０％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載された自動車の衝撃吸収構造。
4. 自動車の衝撃吸収構造であって、
   金属材料からなる第１の部材と、
   前記第１の部材の外面または内面に接合された、前記第１の部材の軸方向に延伸する第２の部材と、を有し、
   前記第１の部材の形状は、角筒形状であり、
   前記第１の部材の軸方向における前記第２の部材の長さは、前記第１の部材の軸方向長さの１５～７５％の長さであり、
   前記第１の部材の軸方向における該第１の部材と前記第２の部材の端部間距離をＤ、前記第１の部材の平面部の幅をＷ_p、前記第１の部材の板厚をｔとしたときに、Ｄ＜１．１１×Ｗ_p×ｔを満たし、
   前記第１の部材の周方向とは異なる方向に沿って延びる、該第１の部材と前記第２の部材の接合線が存在することを特徴とする、自動車の衝撃吸収構造。
5. 前記第２の部材は、前記第１の部材の平面部に接合されていることを特徴とする、請求項４に記載された自動車の衝撃吸収構造。
6. 前記第２の部材は、前記第１の部材の稜線部に接合されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載された自動車の衝撃吸収構造。
7. 前記接合線は、前記第１の部材の軸方向に沿って延びていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載された自動車の衝撃吸収構造。
8. 前記接合線は、前記第１の部材の軸方向に対して傾斜する方向に延びていることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載された自動車の衝撃吸収構造。
9. 前記第１の部材の周方向に沿って延びる他の接合線が存在することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載された自動車の衝撃吸収構造。
10. 前記第１の部材の板厚ｔと前記第２の部材の板厚ｔ’の板厚比ｔ／ｔ’が０．２５～４．０であることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載された自動車の衝撃吸収構造。
11. クラッシュボックス、サイドメンバ、サブフレームのエクステンションまたは中空状の圧潰部材内に配置されるレインフォースに用いられることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載された自動車の衝撃吸収構造。

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