KR101427020B1

KR101427020B1 - Collision energy absorbing structure

Info

Publication number: KR101427020B1
Application number: KR1020127026307A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 후타츠카; 다케시 후지타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2014-08-05
Also published as: WO2011126146A1; JP4930620B2; CN102834641B; JP2011218935A; KR20120135314A; CN102834641A

Abstract

구조가 복잡화되지 않고, 프레스 가공이 가능하여, 안정적인 변형 형상이 얻어지고, 변형 과정에서의 저항 하중이 고위 안정적이어서 에너지 흡수 효율이 높은 충돌 에너지 흡수 구조체를 제공한다. 통상을 이루고, 축방향으로 변형되어 충돌 에너지를 흡수하는 충돌 에너지 흡수 구조체로서, 축방향에 수직인 단면의 단면 형상이 단면의 중심에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭의 다각형으로서, 그 단면의 외곽을 사각형으로 했을 때의 애스펙트비가 1.5 미만이고, 또한 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비가 2.3 이하이다.The present invention provides an impact energy absorbing structure having a high structural energy-saving effect, a stable deformed shape, and a high resistance load in a deformation process. Wherein the cross-sectional shape of the cross-section perpendicular to the axial direction is a point-symmetric with respect to the center of the cross-section and is a non-line-symmetrical polygon, and the outline of the cross- The aspect ratio when formed into a rectangle is less than 1.5 and the ratio of the lengths of adjacent sides of the sides of the polygon constituting the cross section is 2.3 or less.

Description

[0001] COLLISION ENERGY ABSORBING STRUCTURE [0002]

본 발명은 자동차 등에 사용되는 충돌 에너지 흡수 구조체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a collision energy absorbing structure used in automobiles and the like.

자동차 등의 차체에는 충돌시의 승무원 혹은 차체에 대한 충돌을 완화하기 위해서, 충돌시에 변형되어 충돌 에너지를 흡수하는 구조체가 형성된다. 이와 같은 충돌 에너지 흡수 구조체에 요구되는 성능으로서, 최근의 환경 문제를 배려한 차체 경량화의 관점에서 에너지 흡수 효율을 높여 단면을 컴팩트화하거나, 혹은 박육화하는 것이 요구된다.A vehicle body such as an automobile is formed with a structure deformed at the time of collision to absorb impact energy in order to mitigate a collision against a vehicle or a vehicle body at the time of a collision. As performance required for such an impact energy absorbing structure, it is required to increase the energy absorbing efficiency from the viewpoint of the weight saving of the vehicle considering recent environmental problems, and to make the section compact or thin.

이와 같은 충돌 에너지 흡수 구조체는 에너지 흡수 효율이 높은, 요컨대 변형이 개시된 후에도 변형 저항 하중이 고위 안정적이어서 높은 에너지 흡수능을 갖는 것이 요구된다. 충돌 에너지 흡수 구조체는 충돌시의 변형이 도 21 의 (a) 와 같은 불안정 변형에서는 충분히 충돌 에너지를 흡수할 수 없기 때문에, 도 21 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 동심원상에 있는 크고 작은 관상 구조체로 이루어지고, 축방향의 충돌 하중에 대해 작은 직경관이 큰 직경관에 몰입되면서 소성 변형됨으로써, 충돌 에너지를 흡수하는 것 (몰입형；예를 들어 특허문헌 1), 혹은 도 21 의 (c) 에 나타내는 바와 같이 축방향의 충돌 하중에 대해 구조체가 사복상 (蛇腹狀) 으로 소성 변형되는 것 (예를 들어 특허문헌 2 ∼ 7) 이 요구된다.Such an impact energy absorbing structure is required to have a high energy absorption efficiency, that is, a high deformation resistance load even after the start of deformation, and thus to have a high energy absorbing ability. The impact energy absorbing structure can not sufficiently absorb the impact energy in the unstable deformation as shown in Fig. 21 (a), and therefore, as shown in Fig. 21 (b) And absorbs the impact energy by being plastically deformed while being immersed in a rectangular tube having a large rectangular pipe with respect to the axial collision load (immersion type; for example, Patent Document 1) or FIG. 21 (c) It is required that the structure is plastically deformed in a serpentine shape with respect to the axial collision load (for example, Patent Documents 2 to 7) as shown.

특허문헌 2 ∼ 7 중, 특허문헌 2 는 구조체의 단면에 패임부를 형성하여 다각 단면으로 한 것이고, 또 특허문헌 3 은 단면 중심으로부터 각 코너부를 연결하여 방사상의 중잔 (中棧) 을 갖는 단면 형상으로 하는 것이고, 특허문헌 4 는 8 자 단면 구조를 갖는 것으로, 모두 단면선 길이나 능선의 수를 증가시켜, 에너지 흡수 효율이 양호한 구조체를 얻는 것이다. 특허문헌 5 는 구조체 내부에 충전재를 구비함으로써, 충돌 흡수 성능을 높이는 것이다.Among Patent Documents 2 to 7, Patent Document 2 discloses a structure in which a depression is formed in a cross section of a structure to form a polygonal cross section, and Patent Document 3 discloses a cross-sectional shape having a radial center of gravity And Patent Document 4 has an eight-member cross-sectional structure. In this case, both the cross-sectional line length and the number of ridgelines are increased to obtain a structure having good energy absorption efficiency. Patent Document 5 improves the collision absorbing performance by providing a filler inside the structure.

또, 특허문헌 6, 7 은 주로 충돌 하중을 수용하는 축방향에 대해 수직 방향으로 요철을 형성하여, 경사 하중을 포함하는 축방향의 충격을 받았을 때에도 연속적으로 좌굴되어, 도 22(c) 에 나타내는 사복상의 소성 변형이 생기도록 변형 형상을 제어하는 것이다.In Patent Documents 6 and 7, concavities and convexities are formed in a direction perpendicular to the axial direction that mainly receives the collision load, so that even when an axial impact including an inclined load is applied, And the deformed shape is controlled so that plastic deformation of the plain is generated.

일본 공개특허공보 소48-1676호Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-1676 일본 공개특허공보 2008-284931호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-284931 일본 공개특허공보 2001-124128호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-124128 일본 공개특허공보 2008-296716호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-296716 일본 공개특허공보 2001-182769호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-182769 일본 공개특허공보 평2-175452호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-175452 일본 공개특허공보 2002-104107호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-104107

그러나, 상기 특허문헌 1 에 나타내는 몰입형인 것은 구조가 복잡해지기 때문에, 성형 공정의 증가를 초래하여 비용이나 생산성에 과제가 있다.However, the immersion type shown in the above Patent Document 1 has a complicated structure, which leads to an increase in the number of molding steps, resulting in problems of cost and productivity.

상기 특허문헌 2 ∼ 7 에 나타내는 구조체가 사복상으로 소성 변형되는 것은 이하와 같은 문제가 있다.The structures shown in the above Patent Documents 2 to 7 are plastically deformed in the plain form, which has the following problems.

상기 특허문헌 2 의 기술은 한정된 스페이스를 유효 활용하면서, 에너지 흡수 효율을 높이는 수법으로는 유효하지만, 경사 하중을 포함하는 축방향의 충격을 받았을 때에, 크게 좌굴되어 변형 하중이 안정되지 않는 경우가 있고, 그러한 경우에는 에너지 흡수 효율이 저하된다.The technique of Patent Document 2 is effective as a method of increasing the energy absorbing efficiency while making effective use of a limited space, but there is a case where the deformation load is not stabilized due to a large buckling when an axial impact including an inclined load is applied , The energy absorption efficiency is lowered in such a case.

상기 특허문헌 3, 4 에 개시된 기술에서는 단면 형상이 매우 복잡하여 단조 가공을 해야 하여, 일반적인 프레스 가공과 비교하여 비용 증가를 초래할 뿐만 아니라 생산면에서도 불리하다.In the techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4, the cross-sectional shape is very complicated and forging is required, resulting in an increase in cost as compared with general press working, and is also disadvantageous in terms of production.

상기 특허문헌 5 에 개시된 기술에서는 충전재를 사용함으로써 구조체의 중량 및 비용이 증가된다.In the technique disclosed in Patent Document 5, the weight and cost of the structure are increased by using the filler.

상기 특허문헌 6, 7 에 개시된 기술에서는 축방향에 대해 수직으로 요철부를 형성함으로써 변형 형상이 안정되지만, 요철부에서 변형이 촉진되기 때문에 하중은 저위 안정적이어서 에너지 흡수 효율이 우수한 구조체를 얻는 것은 곤란하다.In the techniques disclosed in the above Patent Documents 6 and 7, the deformation is stabilized by forming the concave-convex portion perpendicular to the axial direction, but since the deformation is promoted at the concave-convex portion, the load is low and stable and it is difficult to obtain a structure having excellent energy- .

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 구조가 복잡화되지 않고, 프레스 가공이 가능하며, 경량이고 또한 컴팩트하여, 안정적인 변형 형상이 얻어지고, 변형 과정에서의 저항 하중이 고위 안정적이어서 에너지 흡수 효율이 높은 충돌 에너지 흡수 구조체를 제공하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide an energy absorbing device which is not complicated in structure, capable of press working, is lightweight and compact, has a stable deformed shape, It is an object to provide such a high impact energy absorbing structure.

상기 과제는 이하의 (1) ∼ (6) 의 발명에 의해 해결된다.The above problem is solved by the following inventions (1) to (6).

(1) 통상을 이루고, 축방향으로 변형되어 충돌 에너지를 흡수하는 충돌 에너지 흡수 구조체로서,(1) A collision energy absorbing structure which is normal and deforms in an axial direction to absorb impact energy,

축방향에 수직인 단면의 단면 형상이 단면의 중심에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭의 다각형으로서, 그 단면의 외곽을 사각형으로 했을 때의 애스펙트비가 1.5 미만이고, 또한 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비가 2.3 이하인 것을 특징으로 하는 충돌 에너지 흡수 구조체. Sectional shape of the cross section perpendicular to the axial direction is point symmetry with respect to the center of the cross section and the aspect ratio when the cross section of the cross section is a rectangle is less than 1.5, And the ratio of the lengths of the adjacent sides is 2.3 or less.

(2) 축방향으로 테이퍼상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 충돌 에너지 흡수 구조체. (2) The impact energy absorbing structure according to (1), wherein the impact energy absorbing structure is tapered in the axial direction.

(3) 선단부에 축방향으로 패인 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 충돌 에너지 흡수 구조체. (3) The impact energy absorbing structure according to (1) or (2), wherein the impact energy absorbing structure has a concave portion in the axial direction in the front end portion.

(4) 금속판을 프레스하여 성형된 프레스 성형재로 구성되는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 충돌 에너지 흡수 구조체. (4) The impact energy absorbing structure according to any one of (1) to (3), wherein the impact energy absorbing structure is formed of a press-formed material molded by pressing a metal plate.

(5) 적어도 2 개의 상기 프레스 성형재를 접합시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 (4) 에 기재된 충돌 에너지 흡수 구조체.(5) The impact energy absorbing structure according to (4), wherein at least two of the press forming materials are joined.

(6) 상기 프레스 성형재를 구성하는 상기 금속판은 270 ∼ 1500 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5) 에 기재된 충돌 에너지 흡수 구조체.(6) The impact energy absorbing structure according to (4) or (5), wherein the metal plate constituting the press-formed member is a steel sheet having a tensile strength of 270 to 1500 MPa.

본 발명에 의하면, 축방향에 수직인 단면의 단면 형상이 단면의 중심에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭이며, 단면의 외곽을 사각형으로 했을 때의 애스펙트비가 1.5 미만이고, 또한 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비가 2.3 이하이기 때문에, 안정적인 변형 형상이 얻어진다. 그 때문에 에너지 흡수 효율이 높은 충돌 에너지 흡수 구조체가 생산성을 저해하지 않고 프레스 가공에 의해 얻어지고, 구조체의 컴팩트화나 경량화가 가능해진다.According to the present invention, the cross-sectional shape of the cross section perpendicular to the axial direction is point-symmetrical with respect to the center of the cross-section, is non-line-symmetrical, and the aspect ratio when the cross- Since the ratio of the lengths of the adjacent sides of the sides is 2.3 or less, a stable deformed shape can be obtained. Therefore, the impact energy absorbing structure having a high energy absorption efficiency can be obtained by press working without hindering the productivity, and the structure can be made compact and lightweight.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 충돌 에너지 흡수 구조체를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 충돌 에너지 흡수 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 충돌 에너지 흡수 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 도 1 의 충돌 에너지 흡수 구조체의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 도 1 의 충돌 에너지 흡수 구조체의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은, 본 발명예 1 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스크로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명예 2 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명예 3 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명예 4 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 발명예 5 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명예 6 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명예 7 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 비교예 1 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 14 는, 비교예 2 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 15 는, 비교예 3 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 16 은, 비교예 4 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 17 은, 비교예 5 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 18 은, 비교예 6 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 19 는, 비교예 7 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 20 은, 비교예 8 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 나타내는 도면이다.
도 21 은, 충돌 에너지 흡수 구조체의 변형 형태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view and a cross-sectional view showing an impact energy absorbing structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing an impact energy absorbing structure according to another embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an impact energy absorbing structure according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a view for explaining an example of a method of manufacturing the impact energy absorbing structure of Fig. 1. Fig.
Fig. 5 is a view for explaining another example of the method of manufacturing the impact energy absorbing structure of Fig. 1. Fig.
Fig. 6 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Inventive Example 1, the shape before and after the collision, and the load-scratch curve.
Fig. 7 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the second example of the present invention, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
8 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the third embodiment of the present invention, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
9 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the fourth embodiment, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
10 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the fifth embodiment of the present invention, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
11 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the present invention, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
12 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of the present invention, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
13 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 1, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
14 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 2, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
15 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 3, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
16 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 4, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
17 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 5, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
18 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 6, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
19 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 7, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
20 is a view showing the cross-sectional shape of the structure of Comparative Example 8, the shape before and after the collision, and the load-stroke curve.
Fig. 21 is a view for explaining a modification of the impact energy absorbing structure. Fig.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

＜구조체의 형상＞ <Shape of Structure>

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 충돌 에너지 흡수 구조체를 나타내는 것으로, 도 1 의 (a) 는 사시도이고, 도 1 의 (b) 는 단면도이다.Fig. 1 shows a collision energy absorbing structure according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a perspective view, and Fig. 1 (b) is a cross-sectional view.

본 실시형태에 관련된 충돌 에너지 흡수 구조체는 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 기본적으로 통상체로 이루어지고, 일방의 단부 (예를 들어 상단) 가 충돌 선단이 되어, 그 충돌 선단에 충돌물이 충돌했을 때에 축 (L) 방향으로 변형됨으로써 충돌 에너지를 흡수하게 되어 있다.As shown in Fig. 1 (a), the impact energy absorbing structure according to the present embodiment is basically made of a normal body, and one end (for example, the upper end) of the impact energy absorbing structure is a collision tip, And is deformed in the direction of the axis L to absorb the collision energy.

도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 축 (L) 방향에 수직인 단면의 형상은 단면의 중심 (O) 에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭의 다각형으로 이루어진다. 도면은 단면 형상이 오목부를 포함하는 16 각형인 경우를 나타내고 있다.As shown in Fig. 1 (b), the shape of the cross section perpendicular to the direction of the axis L is point-symmetric with respect to the center O of the cross section, and is formed of a polygon with non-line symmetry. The drawing shows a case where the cross-sectional shape is a hexagonal shape including a concave portion.

축 (L) 에 수직인 단면의 형상을 이와 같이 다각형으로 함으로써 프레스 가공에 의해 생산 가능하고, 단면선 길이를 긴 것으로 할 수 있기 때문에 한정된 스페이스에서 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.The shape of the cross section perpendicular to the axis L can be produced by press working by making the shape of the cross section in this manner a polygonal shape. Since the cross sectional line length can be made long, the collision performance can be improved in a limited space.

또, 충돌시의 하중은 예를 들어 축방향으로 입력되는 경우에 한정되지 않고, 축방향에 대해 각도를 가진 경사 하중을 받는 경우도 상정되며, 이와 같은 경사 하중을 포함하는 충돌을 받았을 때에, 크게 좌굴되거나 혹은 국소적인 절곡에 의해 부재의 변형이 불안정화되면, 변형 하중의 저하가 생겨 에너지 흡수능이 현저하게 저하되는데, 통상체의 축 (L) 에 수직인 단면의 형상을 점대칭 또한 비선대칭으로 함으로써, 이와 같은 경사 하중도 포함하여, 압궤시의 변형 형태를 안정시켜 안정적인 충돌 성능을 얻을 수 있다. 이것은 점대칭 또한 비선대칭으로 함으로써, 서로 마주 보는 변의 좌굴의 진행에 어긋남이 발생하여, 주기가 큰 좌굴이나 옆으로 넘어지거나 꺽임과 같은 큰 변형이 생기기 어려워지기 때문이라고 생각된다.In addition, the load at the time of impact is not limited to the case of input in the axial direction, for example, it may be assumed that an inclined load having an angle with respect to the axial direction is received, and when a collision including such an inclined load is received, If the deformation of the member is buckled or localized and the deformation of the member becomes unstable, the deformation load is lowered and the energy absorbing ability is remarkably lowered. By making the shape of the cross section perpendicular to the axis L of the normal body point- Stable impact performance can be obtained by stabilizing the deformed shape at the time of crushing, including such an inclined load. This is because the point symmetry is also non-line symmetrical, which causes a deviation in the progress of the buckling of the sides facing each other, and it is considered that the large buckling of the cycle or the side deformation or the large deformation such as bending becomes difficult to occur.

단면을 구성하는 다각형의 외곽을 이루는 사각형 (R) 은 애스펙트비가 1.5 미만이다. 여기서 애스펙트비는 장변/단변 (도면의 예에서는 a/b) 의 값으로 한다. 사각형 (R) 이 정방형 (a=b) 인 경우에는 애스펙트비는 1 이고, 애스펙트비는 반드시 1 이상이 된다.The square (R) forming the periphery of the polygon constituting the cross section has an aspect ratio of less than 1.5. Here, the aspect ratio is set to the value of the long side / short side (a / b in the example of the drawing). When the square R is a square (a = b), the aspect ratio is 1, and the aspect ratio is always 1 or more.

단면을 구성하는 다각형의 외곽을 이루는 사각형의 애스펙트비를 1.5 미만으로 규정한 것도 안정적인 변형을 얻기 위한 것으로, 애스펙트비가 커지는, 요컨대 가늘고 긴 장방형이 됨에 따라 압궤시에 절곡이 발생되기 쉬워지기 때문이다.This is because the aspect ratio of the rectangle constituting the outer periphery of the polygon constituting the cross section is defined to be less than 1.5 in order to obtain stable deformation. As the aspect ratio becomes larger, that is, becomes narrower and longer rectangular, bending is likely to occur at the time of crushing.

또, 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비가 2.3 이하이다. 여기서 인접하는 변의 길이의 비는 긴 쪽의 변/짧은 쪽의 변의 값으로 한다. 인접하는 2 개의 변의 길이가 동일한 경우에는 인접하는 변의 길이의 비가 1 이고, 인접하는 변의 길이의 비는 반드시 1 이상이 된다. 도면의 예에서는 인접하는 변의 길이의 비가 최대가 되는 조합은 변 (L1) 과 변 (L2) 의 조합 (L1 ＞ L2) 으로, L1/L2 ≤ 2.3 이 된다.In addition, the ratio of the lengths of the adjacent sides of the sides of the polygons constituting the cross section is 2.3 or less. Here, the ratio of the lengths of the adjacent sides is the value of the side of the longer side / the side of the shorter side. When the two adjacent sides have the same length, the ratio of the lengths of the adjacent sides is 1 and the ratio of the lengths of the adjacent sides is always 1 or more. In the example of the drawing, the combination in which the ratio of the lengths of the adjacent sides becomes the maximum is L1 / L2? 2.3, which is the combination of the side L1 and the side L2 (L1> L2).

단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비를 2.3 이하로 한 것은 이로 인해 변형 형태가 안정되기 때문이다. 이것은 아마 인접하는 변 중 변 길이가 긴 쪽에 큰 변형이 발생되기 쉬워, 이와 같은 큰 변형을 억제하기 위해서는 인접하는 변 중 변 길이가 짧은 쪽의 변의 변 길이가 중요하고, 이들 인접하는 변 사이에 최적인 비가 존재하기 때문으로 생각된다.The ratio of the length of adjacent sides of the sides of the polygon constituting the cross section is set to 2.3 or less because the deformation is stabilized by this. This is because it is likely that a large deformation is likely to occur on the longer side of the side lengths of adjacent sides. In order to suppress such a large deformation, the side length of the shorter side of the adjacent side length is important, This is due to the presence of phosphorus.

변형 형태를 안정시키는 관점에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이 충돌 에너지 흡수 구조체를 축방향에 테이퍼를 형성한 구조로 하는 것이 바람직하다. 이 경우의 테이퍼는 도시하는 바와 같이 선단 (충돌 선단) 에서 후단에 걸쳐 넓어지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 테이퍼를 형성함으로써 변형이 개시되는 부위를 특정하는 것이 가능해져, 안정적으로 변형이 개시되기 때문으로 생각된다.From the viewpoint of stabilizing the deformed shape, it is preferable that the impact energy absorbing structure has a structure in which a taper is formed in the axial direction as shown in Fig. It is preferable that the taper in this case is formed so as to be widened from the front end (collision front end) to the rear end as shown in the figure. This is because it is possible to specify a region where deformation is started by forming a taper, and deformation is stably started.

도 3 에 나타내는 바와 같이 선단 (충돌 선단) 에 절결과 같은 패임 형상 (N) 을 형성함으로써도 동일하게 변형이 개시되는 부위를 특정하는 것이 가능해져, 안정적으로 변형을 개시시킬 수 있다.As shown in Fig. 3, it is also possible to specify the portion where the deformation starts likewise by forming the dent shape N at the front end (collision front end), and the deformation can be stably started.

또한, 도 2 와 같은 테이퍼를 형성한 구조에 도 3 과 같은 패임 형상 (N) 을 형성해도 된다.3 may be formed in the tapered structure shown in Fig.

＜구조체의 적용 재료＞ &Lt; Materials to be applied to the structure &

본 실시형태의 충돌 에너지 흡수 구조체는 금속판을 프레스 성형하여 구성하는 것이 바람직하다. 적용되는 금속판으로는 열연 강판, 냉연 강판, 혹은 강판에 전기 아연계 도금이나 용융 아연계 도금 등의 도금을 실시한 도금 강판, 나아가서는 스테인리스 강판 (SUS) 을 들 수 있다. 용융 아연계 도금 강판의 경우에는 합금화 처리를 실시해도 된다. 또, 도금 강판에는 도금 후, 추가로 유기 피막 처리를 실시해도 된다. 강판으로는 270 ∼ 1500 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다. 또, 금속판으로는 강판 이외에 알루미늄, 마그네슘, 이들의 합금 등, 다른 금속 재료를 사용할 수도 있다.The impact energy absorbing structure of the present embodiment is preferably constituted by pressing a metal plate. Examples of the metal plate to be applied include a hot-rolled steel plate, a cold-rolled steel plate, or a plated steel plate plated with an electro-galvanizing coating or a molten zinc plated steel plate, and further a stainless steel plate (SUS). In the case of a hot-dip galvanized steel sheet, alloying treatment may be carried out. The plated steel sheet may be further subjected to organic coating treatment after plating. The steel sheet preferably has a tensile strength of 270 to 1500 MPa. As the metal plate, other metal materials such as aluminum, magnesium, alloys thereof and the like may be used in addition to the steel sheet.

＜제조 방법＞ <Manufacturing Method>

다음으로, 이와 같은 충돌 에너지 흡수 구조체의 제조 방법의 예에 대해 설명한다.Next, an example of a method for manufacturing such an impact energy absorbing structure will be described.

여기서는 프레스 성형에 의해 충돌 에너지 흡수체를 제조하는 경우를 나타낸다. 도 4 의 예에서는, 도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 2 장의 금속판을 준비하고, 이들을 다이 및 펀치로 이루어지는 금형을 사용하여 도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 성형하고, 도 4 의 (c) 에 나타내는 바와 같이 얻어진 성형품의 단면끼리를 접합시킴으로써 도 4 의 (d) 에 나타내는 구조체를 얻는다. 구체적으로는 도 1 의 구조체를 제조하기 위해서, 2 장의 금속판으로부터 프레스 성형에 의해 동일한 형상의 성형품을 제조하여 이들을 접합시킨다. 도 5 의 예에서는, 도 5 의 (a) 에 나타내는 1 장의 금속판을 다이 및 펀치로 이루어지는 금형을 사용하여 도 5 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 성형하고, 이것을 굽힘 가공에 의해 폐단면화하여 단부끼리를 접합시킴으로써 도 5 의 (c) 에 나타내는 구조체를 얻는다. 프레스 성형에 사용하는 금형 (다이 및 펀치) 은 상기 단면 형상 (단면의 중심에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭의 다각형으로서, 그 단면의 외곽을 사각형으로 했을 때의 애스펙트비가 1.5 미만이고, 또한 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비가 2.3 이하) 을 고려하여 설계되어 있다.Here, the case where the impact energy absorbing body is produced by press forming is shown. In the example of Fig. 4, two metal plates are prepared as shown in Fig. 4 (a), and they are molded as shown in Fig. 4 (b) by using a die made of a die and a punch, As shown in Fig. 4 (c), the cross-sections of the obtained molded article are joined together to obtain a structure shown in Fig. 4 (d). Specifically, in order to manufacture the structure shown in Fig. 1, molded articles having the same shape are produced from two metal plates by press molding, and they are bonded. In the example of Fig. 5, one metal plate shown in Fig. 5 (a) is molded using die and punch die as shown in Fig. 5 (b), and the die is made into a closed end face by bending, To obtain a structure shown in Fig. 5 (c). The molds (die and punch) to be used for press forming have a cross-sectional shape (point symmetry with respect to the center of the cross section, and a non-line-symmetrical polygon with an aspect ratio of less than 1.5 when the cross- The ratio of the length of adjacent sides of the sides of the polygons to be formed is 2.3 or less).

도 4, 도 5 의 예에서는 1 장 내지 2 장의 금속판으로부터 소정 단면 형상의 성형 부품을 제조하여 접합시킴으로써 구조체를 제조하는 경우에 대해 설명했는데, 3 장 이상의 금속판을 사용하여 각 부위를 성형하고, 이들을 접합시켜 구조체를 제조할 수도 있다. 단면끼리를 접합시키기 위한 수법으로는 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접, 코킹, 리벳 접합, 접착제 적용 등의 여러 가지 수법을 채용할 수 있다.In the examples of Figs. 4 and 5, a case is described in which a structure is manufactured by manufacturing and bonding molded parts having a predetermined cross-sectional shape from one or two sheets of metal plates. However, The structure may be manufactured by bonding. As a technique for joining the end faces, various techniques such as spot welding, laser welding, arc welding, caulking, riveting, and adhesive application can be employed.

실시예Example

여기서는 여러 가지 형상의 충돌 에너지 흡수 구조체의 특성을 시뮬레이션에 의해 파악하였다.Here, the characteristics of the collision energy absorbing structure of various shapes are grasped by simulation.

시뮬레이션에는 범용의 동적 양해법 소프트 LS-DYNA ver. 971 을 사용하였다. 적용 재료는 인장 강도가 440 ㎫, 판두께가 1.6 ㎜ 인 강판으로 하였다. 본 발명의 범위 내의 형상을 갖는 본 발명예 1 ∼ 7 의 구조체, 및 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예 1 ∼ 8 의 구조체에 대해 곡률이 없는 평면상의 압자를 시속 15 ㎞ 로 충돌시켰을 때의 압궤 성능을 시뮬레이션하였다. 압궤 성능은 변형 개시 후의 변형 저항 하중으로 평가하기 때문에, 압궤 거리가 20 ㎜ 내지 70 ㎜ 에 있어서의 하중-스트로크 곡선으로부터 평균 하중을 구하고, 단위 중량당 평균 하중 및 변형 후의 형상에 의해 평가하였다. 그 결과를 표 1 에 정리하여 나타낸다. 본 발명예 1 ∼ 7 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 도 6 ∼ 12 에 나타낸다. 비교예 1 ∼ 8 의 구조체의 단면 형상, 충돌 전후의 형상, 하중-스트로크 곡선을 도 13 ∼ 20 에 나타낸다. 표 1 에 있어서, 변형 형상란은 ○ 가 연속적으로 사복상으로 변형된 것이고, × 가 절곡이나 주기가 큰 좌굴이 발생한 것이다. 또, 도 6 ∼ 20 에 있어서 (a) 가 단면 형상, (b) 가 충돌 전후의 형상, (c) 가 하중-스트로크 곡선이다. 이들에 나타내는 바와 같이 본 발명의 범위 내인 본 발명예 1 ∼ 7 에서는, 압궤시에 연속해서 안정적으로 사복상으로 소성 변형되고 있고, 또 압궤시의 단위 중량당 평균 하중이 높고, 흡수 에너지 효율이 높은 것이 확인되었다. 한편, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예 1 ∼ 8 에서는 축방향으로 절곡이나 주기가 큰 좌굴이 발생되고 있어, 변형 형상이 불안정하고 단위 중량당 평균 하중이 저위인 것이 확인되었다.Simulation is a general-purpose dynamic understanding software LS-DYNA ver. 971 was used. The applied material was a steel sheet having a tensile strength of 440 MPa and a plate thickness of 1.6 mm. The structures of Inventive Examples 1 to 7 having shapes within the scope of the present invention and the structures of Comparative Examples 1 to 8 deviating from the scope of the present invention were evaluated for collision performance Respectively. Since the crushing performance is evaluated by the deformation resistance load after deformation commencement, an average load is obtained from a load-stroke curve at a crushing distance of 20 mm to 70 mm, and the average load per unit weight and the shape after deformation are evaluated. The results are summarized in Table 1. Sectional shapes of the structures of Inventive Examples 1 to 7, shapes before and after collision, and load-stroke curves are shown in Figs. Figs. 13 to 20 show the cross-sectional shapes of the structures of Comparative Examples 1 to 8, the shapes before and after the collision, and the load-stroke curves. In Table 1, in the deformed shape column,? Was continuously deformed into a plain shape, and X was bending or buckling with a large cycle. In Figs. 6 to 20, (a) is a sectional view, (b) is a shape before and after collision, and (c) is a load-stroke curve. As shown in these figures, in Examples 1 to 7 of the present invention, which were within the scope of the present invention, plastic deformation was continuously and stably performed in a collapsed state at the time of crushing, and the average load per unit weight at crushing was high, . On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8 deviating from the scope of the present invention, it was confirmed that buckling occurred in the axial direction and had a large cycle, and that the deformed shape was unstable and the average load per unit weight was low.

이상으로부터, 본 발명과 같이 축방향에 수직인 단면의 단면 형상이 단면의 중심에 대해 점대칭이고, 또한 비선대칭의 다각형으로서, 그 단면의 외곽을 사각형으로 했을 때의 애스펙트비가 1.5 미만이고, 또한 단면을 구성하는 다각형의 변 중 인접하는 변의 길이의 비를 2.3 이하로 함으로써 안정적인 변형 형상이 얻어지고, 저항 하중이 고위 안정이 되어, 에너지 흡수 효율이 높은 충돌 에너지 흡수 구조체가 얻어지는 것이 확인되었다.From the above, it can be concluded that the cross-sectional shape of the cross section perpendicular to the axial direction is point symmetrical with respect to the center of the cross section, and the aspect ratio when the cross- It is confirmed that a stable deformed shape can be obtained and the resistance load can be stabilized at a high level and the impact energy absorbing structure having a high energy absorbing efficiency can be obtained by setting the ratio of the lengths of the adjacent sides of the sides of the polygons constituting the polygon to 2.3 or less.

Claims

An impact energy absorbing structure which is normal and deforms in an axial direction to absorb impact energy,
Sectional shape of the cross section perpendicular to the axial direction is point symmetry with respect to the center of the cross section and the aspect ratio of the minimum square containing the cross section is less than 1.5 and the polygon adjacent to the cross- Wherein the ratio of the length of the side of the impact energy absorber is 2.3 or less.

The method according to claim 1,
And a tapered shape in the axial direction.

The method according to claim 1,
Wherein the axial direction end portion of the side subjected to the collision of the normal structure has a portion having sides different in length along the axial direction.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a press-formed material molded by pressing a metal plate.

5. The method of claim 4,
Wherein at least two of the press forming materials are joined to each other.

5. The method of claim 4,
Wherein the metal plate constituting the press-formed member is a steel sheet having a tensile strength of 270 to 1500 MPa.