JPWO2014136733A1 - 衝撃吸収部品 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]高い衝撃エネルギー吸収能を有する。
[2]自動車の衝突は必ずしも衝撃吸収部品の衝撃吸収方向と平行ではないため、衝撃吸収方向と交差する方向(例えば、衝撃吸収方向との交差角度が10度の斜め方向)から衝撃荷重が負荷される場合においても、衝突エネルギーを吸収できる。
[3]燃費効率を確保するため、軽量である。
(a)安定した蛇腹状の圧潰変形が可能。
(b)座屈変形時の最大荷重Pmiが大きい。
(c)座屈波長Hが小さい。
(d)衝撃荷重の負荷方向に関係なく、(a)〜(c)を発現できる。
(e)形状制約が比較的少なく、(a)〜(d)を発現できる。
(f)単純な部品形状で衝撃エネルギー吸収効率を向上させ、大幅な軽量化が可能である。
の特性を発現できる衝撃吸収部品を提供することを目的とする。
(1) 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、コア層の両面に前記コア層よりヤング率及び密度が大きい金属板からなる表層を接合積層してなり断面が一様な積層金属板を、少なくとも2つの稜線を有する形状に成形加工してなる部材を、部品断面の最長周長の50%以上含んで構成され、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が10.0以下である衝撃吸収部品。
(2) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて開断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(3) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状が一部開断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(4) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて閉断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(5) 前記積層金属板は、前記表層のヤング率(Ef)と前記コア層のヤング率(Ec)とのヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/100000である(1)〜(4)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(6) 前記ヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である(1)〜(5)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(7) 前記稜線の間隔が少なくとも10mmである(1)〜(6)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(8) 前記表層と前記コア層とのせん断接着強度が25MPa以上である(1)〜(7)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(9) 前記表層とコア層の接合積層が、ろう材もしくは導電性接着剤での接着である(1)〜(8)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(10) 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、コア層の両面に前記コア層よりヤング率が大きい金属板からなる表層が積層されており、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が2.0〜7.0である断面が一様な積層金属板を成形加工してなる部材で構成された衝撃吸収部品。
(11) 前記板厚比(tc/tf)が3.5〜5.0である(10)に記載の衝撃吸収部品。
(12) 前記ヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である(10)又(11)に記載の衝撃吸収部品。
(13) 前記積層金属板は、少なくとも4つの稜線を有する形状に成形加工されており、前記稜線の間隔は、それぞれ50〜80mmである(10)〜(12)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(14) 前記積層金属板は、前記表層及び前記コア層の間に接合層をさらに備え、前記接合層のせん断弾性率が30〜500MPaである(10)〜(13)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
本実施形態は、部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品である。この衝撃吸収部品は、適正なヤング率と密度のコア層の両面に金属板を接合積層してなり断面が一様な積層金属板を、少なくとも2つの稜線を有する形状に成形加工してなる部材を含んで構成される。なお、本明細書において、稜線とは、衝撃吸収部品の衝撃吸収方向に対して垂直な断面の形状が直線部分を有する場合の、直線部分同士で形成される角部(角度は0°超180°未満)を、衝撃吸収方向に連続して結んだ線である(図1の稜線3参照)。
Pmi=kπ2D/b2 ・・・(1)
なお、kは比例定数、Dは曲げ剛性、bは衝撃吸収部品側面の幅である。
[第1実施例]
本発明の実施例及び比較例として、表1に示す表層とコア層の構成の積層金属板を製造した。また、表層とコア層との接合は、構造用接着剤(基材:エポキシ樹脂、塗布量200g/m2)、瞬間接着剤(基材:シアノアクリレート、塗布量200g/m2)、ろう材(低温ろう剤、Sn−Pb系、融点183℃、使用量15g/m2)を使用した。
本発明に係る衝撃吸収部品の効果を検証するため、下記の落重試験を行った。表1の構成の積層金属板を使用し、プレスブレーキによる曲げ加工にて成形し、図11A、図11Bに示す長さ200mmのハット断面形状(開断面)の衝撃吸収部品を作製した。
<衝突性能の評価>
落重試験時の荷重−変位曲線より、100mm圧潰までの衝撃吸収エネルギーを算出した。さらに、部品の軽量性を評価するために、部品の質量で衝撃吸収エネルギーを除し、単位質量あたりの衝撃吸収エネルギーとし、比較評価した。
座屈波長は、落重試験時の変位(錘により衝撃吸収部品が押し込まれた量)−荷重曲線より、算出した。
(概要)
本実施形態に係る衝撃吸収部品は、コア層の両面にコア層よりもヤング率が大きい金属板からなる表層が接合積層され、積層金属板の表層の板厚(tf)とコア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が2.0〜7.0である断面が一様な積層金属板を成形加工してなる部材で構成される。この衝撃吸収部品は、単純形状でも衝撃エネルギー吸収効率が高く、大幅な軽量化を達成することが可能となる。
Uf=Ef×VF×ε ・・・式(3)
以下では、図3、図18A及び18Bを参照して、衝撃吸収部品の構成について説明を行う。図3は、積層金属板9の構成を示す断面図である。この積層金属板9は、第1実施形態と同様であるので、共通事項の説明は省略する。図18Aは、衝撃吸収部品の形状の一例を示す斜視図である。図18Bは、衝撃吸収部品の形状の他の例を示す斜視図である。
次に、本実施形態に係る衝撃吸収部品の形状について説明する。図18A及び図18Bに示されるように、衝撃吸収部品20A及び20Bは、例えば、少なくとも4つの稜線を有する形状に成形加工される。
以下では、本実施形態に係る衝撃吸収部品の第2実施例について説明する。
まず、表3に示される表層及びコア層を積層接合して、積層金属板を製造した。また、表層とコア層との接合には、表4に示される接合材を用いた。表層上に接合材、コア層、接合材、表層の順に積層し、80℃〜180℃まで加熱し、圧着力40kgf/cm2(3.92MPa)で20〜30分加熱圧着し、その後、常温まで冷却して大気開放し、各実施例及び各比較例に係る積層金属板を製造した。
次に、上記で製造した各実施例及び各比較例に係る積層金属板で構成された衝撃吸収部品の衝突性能評価を行った。具体的には、表4に示された構成の各実施例及び各比較例に係る積層金属板を使用して、プレスブレーキによる曲げ加工にて成形し、図11A及び11Bに示される長さ200mmのハット型形状の衝撃吸収部品を製造した。図11Aは、本実施例に係る衝撃吸収部品を、衝撃吸収方向である稜線方向に垂直な断面で切断した断面図である。図11Bは、その斜視図である。
1 衝撃吸収部品
2 側面
3 稜線
5A、5B 表層
7A、7B 接合層
9 積層金属板
10 コア層
11 開断面構造のハット材
12 フランジ
13 裏板
14 空孔
15 端部
16 側面端部
25 コア層
(1) 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、軸圧潰変形により衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、コア層の両面に前記コア層よりヤング率及び密度が大きい金属板からなる表層を接合積層してなり断面が一様な積層金属板を、少なくとも2つの稜線を有する形状に成形加工してなる部材を、部品断面の最長周長の50%以上含んで構成され、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が10.0以下である衝撃吸収部品。
(2) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて開断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(3) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状が一部開断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(4) 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて閉断面形状である(1)に記載の衝撃吸収部品。
(5) 前記積層金属板は、前記表層のヤング率(Ef)と前記コア層のヤング率(Ec)とのヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/100000である(1)〜(4)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(6) 前記ヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である(5)に記載の衝撃吸収部品。
(7) 前記稜線の間隔が少なくとも10mmである(1)〜(6)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(8) 前記表層と前記コア層とのせん断接着強度が25MPa以上である(1)〜(7)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(9) 前記表層とコア層の接合積層が、ろう材もしくは導電性接着剤での接着である(1)〜(8)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(10) 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、軸圧潰変形により衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、コア層の両面に前記コア層よりヤング率が大きい金属板からなる表層が積層されており、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が2.0〜7.0である断面が一様な積層金属板を成形加工してなる部材で構成された衝撃吸収部品。
(11) 前記板厚比(tc/tf)が3.5〜5.0である(10)に記載の衝撃吸収部品。
(12) 前記表層のヤング率(Ef)と前記コア層のヤング率(Ec)とのヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である(10)又(11)に記載の衝撃吸収部品。
(13) 前記積層金属板は、少なくとも4つの稜線を有する形状に成形加工されており、前記稜線の間隔は、それぞれ50〜80mmである(10)〜(12)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
(14) 前記積層金属板は、前記表層及び前記コア層の間に接合層をさらに備え、前記接合層のせん断弾性率が30〜500MPaである(10)〜(13)のいずれかに記載の衝撃吸収部品。
Claims (14)
- 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、
コア層の両面に前記コア層よりヤング率及び密度が大きい金属板からなる表層を接合積層してなり断面が一様な積層金属板を、少なくとも2つの稜線を有する形状に成形加工してなる部材を、部品断面の最長周長の50%以上含んで構成され、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が10.0以下である衝撃吸収部品。 - 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて開断面形状である請求項1に記載の衝撃吸収部品。
- 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状が一部開断面形状である請求項1に記載の衝撃吸収部品。
- 前記衝撃吸収部品の部品断面の形状がすべて閉断面形状である請求項1に記載の衝撃吸収部品。
- 前記積層金属板は、前記表層のヤング率(Ef)と前記コア層のヤング率(Ec)とのヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/100000である請求項1〜4のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
- 前記ヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である請求項1〜5のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
- 前記稜線の間隔が少なくとも10mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
- 前記表層と前記コア層とのせん断接着強度が25MPa以上である請求項1〜7のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
- 前記表層とコア層の接合積層が、ろう材もしくは導電性接着剤での接着である請求項1〜8のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
- 部品の衝撃吸収方向の一方の端部に衝撃荷重を負荷された際に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部品であって、
コア層の両面に前記コア層よりヤング率が大きい金属板からなる表層が積層されており、前記表層の板厚(tf)と前記コア層の板厚(tc)との板厚比(tc/tf)が2.0〜7.0である断面が一様な積層金属板を成形加工してなる部材で構成された衝撃吸収部品。 - 前記板厚比(tc/tf)が3.5〜5.0である請求項10に記載の衝撃吸収部品。
- 前記ヤング率比(Ec/Ef)が1/10〜1/1000である請求項10又は請求項11に記載の衝撃吸収部品。
- 前記積層金属板は、少なくとも4つの稜線を有する形状に成形加工されており、
前記稜線の間隔は、それぞれ50〜80mmである請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。 - 前記積層金属板は、前記表層及び前記コア層の間に接合層をさらに備え、
前記接合層のせん断弾性率が30〜500MPaである請求項10〜請求項13のいずれか1項に記載の衝撃吸収部品。
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