KR101719944B1 - 충격 흡수 부품 - Google Patents
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Abstract
충격 하중의 부하 방향에 관계없이, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 가능하고, 또한 좌굴 파장이 작고, 좌굴 하중이 큰 충격 흡수 부품을 제공한다. 적층 금속판(9)(충격 흡수 부품)은, 코어층(10)의 양면에 코어층(10)보다 영률 및 밀도가 큰 금속판으로 이루어지는 표층(5A, 5B)을 적층한 적층 금속판(9)을 적어도 2개의 능선(3)을 갖는 형상으로 성형 가공한 부재를, 부품 단면의 최장 주위 길이의 50％ 이상 포함하여 구성되고, 표층(5A, 5B)의 판 두께(tf)와 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 10.0 이하이다.
Description
본 발명은, 자동차 등의 수송 기관에 사용되는 충격 흡수 부품에 관한 것이다.
수송 기관의 안전 기준은 해마다 높아지고 있고, 충돌시에, 수송 기관의 기능을 손상시켜도, 캐빈의 탑승자를 보호하는 것이 가장 중요한 것으로 되어 있다. 이로 인해, 캐빈 주위의 프레임에는, 충돌시의 에너지를 흡수하여, 캐빈 내에 전달되는 충격을 완화시킬 목적으로, 고강도 강판의 적용이 진행되어, 충돌 안전성의 향상이 도모되어 있다.
또한, 최근, 충돌 안전성뿐만 아니라, 충돌 후의 보수성을 고려하여, 크래쉬 박스와 같은 교환 가능한 충격 흡수 부품에 의해 충격을 흡수시키는 차종이 증대되고 있다. 당해 충격 흡수 부품은, 캐빈의 전방면 및 후방면에, 충격 흡수 부품의 충격 흡수 방향이 자동차의 길이 방향으로 되도록 장착되어, 충돌시에 충격 흡수 부품이 충격 흡수 방향으로 압궤 변형됨으로써, 충격 에너지를 흡수한다. 이로 인해, 당해 충격 흡수 부품에는 이하의 특성이 요구된다.
[1] 높은 충격 에너지 흡수능을 갖는다.
[2] 자동차의 충돌은 반드시 충격 흡수 부품의 충격 흡수 방향과 평행한 것은 아니므로, 충격 흡수 방향과 교차하는 방향(예를 들어, 충격 흡수 방향과의 교차 각도가 10도인 경사 방향)으로부터 충격 하중이 부하되는 경우에 있어서도, 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.
[3] 연비 효율을 확보하기 위해, 경량이다.
충격 흡수 부품의 형상은, 자동차 기술회 논문집, no.7 (1974), p.60에 기재되어 있는 바와 같이, 햇형의 단면 형상의 부품에 설치된 플랜지를 통해 이면판을 용접한 폐단면의 상자형 형상(도 1e 참조) 등의 중공 형상이 일반적이다.
충격 흡수 부품이 충격 에너지를 흡수할 때의 변형 거동을 도 1a∼도 1h에 의해 설명한다. 여기서, 도 1a∼도 1d는, 변형전부터 최초의 좌굴 변형 완료까지의 사시도이다. 본 명세서에서 말하는 충격 흡수 방향이라 함은, 충격 흡수 부품(1)의 능선 방향이 상하 방향으로 되도록 설치한 때, 설치면(4)에 대해 수직인 방향이다(도 1a의 화살표 P2). 또한, 도 1e∼도 1g는, 각 변형시의 충격 흡수 방향(화살표 P2)에 대해 수직인 수평 단면의 형상을 나타낸다. 또한, 도 1b의 점선은, 충격이 가해진 직후의 측면(2)의 중앙부의 변형 거동을 나타내고, 도 1f 및 도 1g의 점선은, 변형 전의 수평 단면이다.
충격 흡수 방향(화살표 P2)으로 충격 하중 P1이 가해지면, 우선, 강성이 작은 측면(2)의 중앙부에서 면외 방향(면에 대해 수직으로 관통하는 방향)으로 팽창되는(혹은 오목하게 들어가는) 탄성 변형이 주기적(주기 H)으로 발생한다(도 1b의 점선 및 도 1f의 실선). 한편, 강성이 큰 능선(3)은, 높이 방향으로 압축 변형된다. 여기서, 측면에서 발생하는 탄성 변형은, 티모셴코 저, 좌굴 이론, 코로나사, 1971, p221-225(이하, 단순히 「티모셴코」라고 함)에 나타내는 바와 같이 주변이 단순 지지된 판의 탄성 좌굴과 등가이며, 변분 원리로부터, 좌굴 파장 H는 판 폭[측면(2)의 폭(능선간의 간격)]과 동등해진다.
또한, 충격 흡수 방향(화살표 P2)으로 변형이 진행되면, 측면(2)의 탄성 변형은 중앙부로부터 능선(3)의 방향으로 확대되고, 또한 면외 방향의 변형도 커진다. 한편, 능선(3)에서도, 압축 변형량이 증대된다. 그리고, 측면(2)의 면외 변형이 능선(3)에 도달한 시점에서, 탄성 변형량이 가장 많은 개소에 응력 집중되어, 능선(3)의 접힘이 발생한다. 그리고 측면(2) 및 능선(3)의 양쪽에서, 국소적인 소성 좌굴(주름 형상의 변형)을 개시한다(도 1c의 점선부 및 도 1g). 더욱 변형이 진행되면, 능선(3), 측면(2)이 완전히 접혀 접촉되어, 최초의 주기의 좌굴 변형이 완료된다(도 1d). 이때의 압궤 변위는, 주기 H와 일치한다. 그리고, 다른 단면에서 마찬가지의 좌굴 변형이 개시된다. 이상과 같은 좌굴 변형을 반복함으로써, 충격 흡수 부품(1)은, 도 1h와 같은 벨로우즈 형상(아코디언 형상)으로 압궤 변형되어, 충격 에너지를 흡수하는 것이 알려져 있다(상기 자동차 기술회 논문집).
또한, 이후, 본 명세서에서는, H를 압궤 변형시의 좌굴 파장, 충격 흡수 방향으로 변형시켜 도 6에 도시하는 바와 같이 벨로우즈 형상으로 변형되는 압궤를 축 압궤, 충격 흡수 방향에 수직으로 절단한 단면을 부품 단면이라고 정의한다.
다음으로, 이때의 충격 흡수 방향의 변위와 하중의 관계를, 도 2에 의해 설명한다. 충격 하중이 가해져 능선(3)의 접힘이 발생할(도 1b로부터 도 1c 사이의 변형에 대응) 때까지는 하중은 상승하고(도 2, O→A), 최초의 좌굴 변형시에 최대 하중 Pm1에 도달한다. 그 후, 능선(3)의 소성 좌굴이 개시되면, 소성 좌굴의 진행(도 1c로부터 도 1d 사이의 변형에 대응)과 함께 능선(3)에서 흡수할 수 있는 에너지량이 감소하므로, 하중이 저하된다(도 2, A→B). 측면(2)이 완전히 접혀 접촉하여 최초의 좌굴 변형을 완료하면, 제2 주기의 변형이 마찬가지로 개시되어, 하중은 능선(3)이 접힐 때까지는 상승(도 2, B→C), 국소적인 소성 좌굴이 개시되어 완료할 때까지는 하강(도 2, C→D)한다. 이후, 이 변위-하중 거동을 반복한다. 이 결과, 주기 H의 벨로우즈 형상(아코디언 형상) 변형에 수반하여, 가해지는 하중도 도 2와 같이 주기 H로 상승, 하강을 반복한다. 여기서, 도 2의 C점, E점은, 각각 2회째의 좌굴 변형시의 최대 하중 Pm2, 3회째의 좌굴 변형시의 최대 하중 Pm3이다. 또한, Pm1보다도 2회째 이후의 최대 하중이 작은 것은, 최초의 좌굴에 의해 축 편차가 발생하여, 2주기 이후에 능선(3)에 가해지는 하중이 편하중이 되기 때문이다.
충격 흡수 부품은 상기한 바와 같은 도 1a∼도 1h, 도 2의 변위-하중 곡선 프로파일, 압궤 변형을 나타내므로, 상기 [1]을 만족시키기 위해서는, 이하의 대책을 강구해야 한다.
충돌시의 흡수 에너지는, 변위-하중 곡선 하부 면적, 즉, (W: 평균 하중)×(변위)와 동등하다. 따라서, W를 크게 하는 것이 중요하고, Pmi(i=1, 2, 3···, n), 및 좌굴 변형 횟수 n을 크게 할수록 W가 증대된다. 이것을 위해서는, 구성하는 판재의 인장 강도 혹은 굽힘 모멘트를 증가시켜 Pmi를 증가시키고, 또한 좌굴 파장을 작게 하여 좌굴 변형 횟수 n을 증가시키는 것이 유효하다.
또한, 경사 방향으로부터 충격 하중이 부하된 경우, 충격 흡수 부품에 가해지는 하중은 편하중으로 된다. 따라서, 편하중에 대해서도, 변위-하중 곡선 하부 면적을 크게 할 수 있도록 부품 형상, 재료 강도를 설계할 필요가 있다.
한편, 최근 CO2 삭감이나, 연비 향상의 관점에서, 차체의 경량화가 강하게 요구되고 있다. 또한, 전기 자동차 등의 차세대 자동차에서는, 대폭의 CO2 삭감을 기대할 수 있지만, 전지를 탑재함으로써 차체 총 질량이 증가하므로, 충분한 항속 거리를 얻을 수 없어, 차세대 자동차가 보급되는 데 있어서 큰 장벽으로 되어 있었다. 이러한 관점에서도, 자동차를 구성하는 재료 및 부품의 대폭의 경량화가 강하게 요구되고 있었다.
상기 [3]의 경량화를 도모하기 위해서는, 부품 자체의 경량화뿐만 아니라, 부품 체적을 작게 하여 주변 부재의 용량 증가를 방지하는 것도 중요하다. 이것을 위해서는, 경량 부재로 부품을 구성하는 동시에, 구성 재료의 생략화나 체적당 충격 흡수 에너지를 향상시킬 수 있는 재료, 형상을 설계할 필요가 있다.
종래, 상기 [1]∼[3]의 특성을 만족시키기 위해, 이하의 기술 등이 알려져 있다. 재료 및 부품 형상의 양쪽의 면에서, 대책이 이루어져 왔다.
예를 들어, 일본 특허 제2783100호 공보에서는, 잔류 오스테나이트의 형태가 충격 흡수능에 영향을 미치는 것이 개시되어 있다. 그리고, 양호한 충돌 성능을 나타내는 잔류 오스테나이트강의 형태를 얻을 수 있는 화학 성분 및 제조 프로세스를 규정함으로써, 잔류 오스테나이트를 갖는 강판의 충돌 성능을 향상시키는 발명이 개시되어 있다. 이것은, 강판의 인장 강도를 향상시켜 Pmi를 증대시키는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나, 좌굴 파장 H를 작게 하는 효과가 없으므로, 좌굴 변형 횟수는 증가하지 않는다. 이 결과, Pmi가 증대되어도, 흡수 에너지의 대폭의 증가는 곤란하다. 특히, 충격 흡수 부품의 충격 흡수 방향을 작게 하면, 충분히 충격을 흡수하는 것이 곤란하므로, 부품을 콤팩트하게 하여 경량화하는 것이 곤란하다.
또한, 일본 특허 공개 평7-224874호 공보에서는, 섬유 강화 수지로 이루어지는 충격 흡수 부품이 개시되어 있다. 취성을 갖는 수지 재료를 사용함으로써 축차적인 파괴가 발생하여, 충격 에너지 흡수 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 고강도의 섬유로 보강함으로써, 좌굴 강도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 당해 발명에서는, 취성 재료를 사용하고 있으므로, 강재와 같은 소성 재료의 변형과는 달리, 좌굴 변형부 전체에서 충격 에너지를 흡수할 수 있어, 충격 에너지 흡수 효율이 높다. 또한, 보강 섬유에 의해 Pmi도 커진다. 또한, 경량 재료로 구성하고 있으므로, 용이하게 경량화도 할 수 있다. 그러나, 제조성이 낮고, 고비용인 것이 과제이다. 또한, 취성 파괴되므로, 파편이 주위로 비산하여, 이것이 주위의 사람, 물체에 해를 끼칠 가능성도 생각된다.
자동차 기술, vol.47, no.4(1993), p.57에는, 크래쉬 비드라고 칭하는 노치를 측면에 가공한 충격 흡수 부품이 개시되어 있다. 이것은, 충돌시의 좌굴 변형의 기점으로 되는 노치를 소간격으로 측면에 가공함으로써, 좌굴 파장을 작게 하고, 좌굴 변형 횟수를 증가시키는 것을 목적으로 한 기술이다. 그러나, 노치를 형성함으로써, 재료 본래의 Pmi가 발현될 수 없을 가능성이 높아, W를 효율적으로 크게 할 수 없다. 또한 충격 흡수 방향과 교차하는 방향으로부터 충격 하중에 대해, 노치가 좌굴 개시 기점으로서 기능하지 않는 경우가 있어, 좌굴 파장을 작게 할 수 없다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-207724호 공보에서는, 내부를 향해 오목하게 들어간 홈부를 갖는 다각형 폐단면으로 구성하고, 또한 단면의 일부에 굽힘 모멘트에 차를 설정한 충격 흡수 부품이 개시되어 있다. 다각형 단면으로 함으로써 능선의 간격을 작게 할 수 있어, 좌굴 파장을 작게 할 수 있다. 또한, 내외 반대 방향을 향해 오목하게 들어간 홈부를 형성함으로써, 능선의 축 편차를 억제하여 편하중을 방지할 수 있다. 이 결과, 안정적으로 압궤 변형된다. 그리고, 굽힘 모멘트에 차이를 설정함으로써, 경사 방향으로부터의 충돌에 대해서도 압궤 변형을 축방향으로 교정할 수 있어, 충분한 충격 에너지 흡수가 가능해진다. 그러나, 좌굴 파장은 능선의 간격으로 정해지므로, 충분히 좌굴 파장을 작게 하여 W를 크게 하기 위해서는, 능선 간격을 상당히 작게 해야 해, 형상의 자유도에 제약이 있다. 또한, 이 충격 흡수 부품은, 형상이 복잡하기 때문에 형상 제약이 있는데다가, 단일의 강재로 구성되어 있으므로, 차체의 대폭의 경량화는 곤란하였다.
또한, 일본 특허 공개 제2012-81826에는, 다수의 개구를 갖는 금속제의 코어재를 2매의 금속제의 스킨재 사이에 끼워 접합된 샌드위치 패널이 개시되어 있다. 그러나, 샌드위치 패널의 주연은, 다수의 개구가 형성되지 않는 중실부로 되어 있어, 개구 형성부보다도 강성이 높게 되어 있으므로, 좌굴 파장이 커져, 충격 에너지 흡수량이 적어진다. 또한, 1개의 패널에 있어서의 강성 변화가 크기 때문에, 안정적으로 압궤 변형시키는 것이 어렵다.
이상과 같이, 재료 및 충격 흡수 부품의 구조에 의한 대책이 이루어져 있지만, 특성을 충분히 만족시킬 수 있는 충격 흡수 부품의 개발에는 이르고 있지 않다.
본 발명은,
(a) 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 가능.
(b) 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi가 큼.
(c) 좌굴 파장 H가 작음.
(d) 충격 하중의 부하 방향에 관계없이, (a)∼(c)를 발현시킬 수 있음.
(e) 형상 제약이 비교적 적어, (a)∼(d)를 발현시킬 수 있음.
(f) 단순한 부품 형상으로 충격 에너지 흡수 효율을 향상시켜, 대폭의 경량화가 가능함.
의 특성을 발현시킬 수 있는 충격 흡수 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 이하의 항목을 발견하였다. 즉, 금속판으로 이루어지는 한 쌍의 표층의 사이에 코어층을 접합 적층하여 이루어지고 단면이 균일한 적층 금속판을, 적어도 2개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공하여 이루어지는 충격 흡수 부품에 적용한다. 이에 의해, 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 평균 하중이 높아, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 가능한 것을 발견하고, 이 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 이하를 요지로 하는 것이다.
(1) 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수 부품이며, 코어층의 양면에 상기 코어층보다 영률 및 밀도가 큰 금속판으로 이루어지는 표층을 접합 적층하여 이루어지고 단면이 균일한 적층 금속판을, 적어도 2개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공하여 이루어지는 부재를, 부품 단면의 최장 주위 길이의 50％ 이상 포함하여 구성되고, 상기 표층의 판 두께(tf)와 상기 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 10.0 이하인 충격 흡수 부품.
(2) 상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 모두 개단면 형상인 (1)에 기재된 충격 흡수 부품.
(3) 상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 일부 개단면 형상인 (1)에 기재된 충격 흡수 부품.
(4) 상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 모두 폐단면 형상인 (1)에 기재된 충격 흡수 부품.
(5) 상기 적층 금속판은, 상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/100000인 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 흡수 부품.
(6) 상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/1000인 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 흡수 부품.
(7) 상기 능선의 간격이 적어도 10㎜인 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 흡수 부품.
(8) 상기 표층과 상기 코어층의 전단 접착 강도가 25㎫ 이상인 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 흡수 부품.
(9) 상기 표층과 코어층의 접합 적층이, 납땜재 또는 도전성 접착제에 의한 접착인 (1) 또는 (2)에 기재된 충격 흡수 부품.
(10) 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수 부품이며, 코어층의 양면에 상기 코어층보다 영률이 큰 금속판으로 이루어지는 표층이 적층되어 있고, 상기 표층의 판 두께(tf)와 상기 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 2.0∼7.0인 단면이 균일한 적층 금속판을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된 충격 흡수 부품.
(11) 상기 판 두께비(tc/tf)가 3.5∼5.0인 (10)에 기재된 충격 흡수 부품.
(12) 상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/1000인 (10) 또는 (11)에 기재된 충격 흡수 부품.
(13) 상기 적층 금속판은, 적어도 4개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공되어 있고, 상기 능선의 간격은, 각각 50∼80㎜인 (10) 또는 (11)에 기재된 충격 흡수 부품.
(14) 상기 적층 금속판은, 상기 표층 및 상기 코어층의 사이에 접합층을 더 구비하고, 상기 접합층의 전단 탄성률이 30∼500㎫인 (10) 또는 (11)에 기재된 충격 흡수 부품.
본 발명에 따르면, 상기 (a)∼(e)를 만족시키는 충격 흡수 부품을 제공할 수 있다. 이 결과, 본 발명의 충격 흡수 부품을 사용하면, 정면뿐만 아니라 경사 방향으로부터의 충돌에 대해서도 캐빈의 탑승원을 보호할 수 있다. 또한, 접합 부재를 손상시키는 일 없이 충격 에너지를 흡수하므로, 메인터넌스도 용이하고, 또한 효율적이다. 또한 본 발명의 충격 흡수 부품은, 비교적 적은 형상 제약으로 상기한 충돌에 대해 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있으므로, 콤팩트하게 수납할 수 있어, 주위의 부재의 중량 증가를 초래하지 않는다. 또한, 경량재로 구성되므로 부품 자체도 경량화할 수 있다. 이 결과, 연비 향상에도 유효하다.
도 1 내지 도 17은, 제1 실시 형태에 관한 것이다. 도 1a는, 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1b는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1c는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1d는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1e는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1f는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1g는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1h는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 나타내는 사진.
도 2는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 하중-변위 곡선도.
도 3은 적층 금속판의 구성을 도시하는 단면도.
도 4a는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4b는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4c는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4d는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4e는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 5는 능선을 1개만 형성한 부재에 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 6은 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적 축 편차를 나타내는 사진.
도 7a는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 7b는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 7a의 A에서 절단한 단면도.
도 7c는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 7a의 B에서 절단한 단면도.
도 8은 "V자형" 변형을 나타내는 사진.
도 9a는 적층 금속판의 두께 구성이 변화된 경우의 좌굴 변형을 도시하는 모식도.
도 9b는 적층 금속판의 두께 구성이 변화된 경우의 좌굴 변형을 도시하는 모식도.
도 10은 본 발명의 충격 흡수 부품의 응용예를 도시하는 사시도.
도 11a는 실시예에서 사용한 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 11b는 실시예에서 사용한 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 12a는 실시예에서 사용한 폐단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 12b는 실시예에서 사용한 폐단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 13은 실시예에 사용한 복수의 능선을 갖는 다각형의 부품 단면 형상을 갖는 부재를 도시하는 설명도.
도 14는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 15a는 비교예에서 사용한 원통 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 15b는 비교예에서 사용한 원통 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 15a의 C에서 절단한 단면도.
도 16a는 비교예에 사용한 능선을 1개만 형성한 부재를 도시하는 사시도.
도 16b는 비교예에 사용한 능선을 1개만 형성한 부재를 도시하는, 도 16a의 D에서 절단한 단면도.
도 17은 코어층에 금망을 갖는 적층 금속판을 도시하는 단면도.
도 18a 내지 도 20은, 제2 실시 형태에 관한 것이다. 도 18a는 충격 흡수 부품의 형상의 일례를 도시하는 사시도.
도 18b는 충격 흡수 부품의 형상의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 19는 실시예 103, 비교예 101 및 102에 있어서, Ec/Ef에 대한 평균 좌굴 파장을 나타내는 선도.
도 20은 충격 흡수 부품의 형상에 대한 평균 좌굴 파장을 나타내는 선도.
도 1b는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1c는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1d는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 1e는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1f는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1g는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 도시하는 단면도.
도 1h는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 변형 거동을 나타내는 사진.
도 2는 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적인 하중-변위 곡선도.
도 3은 적층 금속판의 구성을 도시하는 단면도.
도 4a는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4b는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4c는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4d는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 4e는 적층 금속판의 좌굴 변형시의 표층 및 코어층의 변형 거동을 도시하는 모식도.
도 5는 능선을 1개만 형성한 부재에 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 변형 거동을 도시하는 사시도.
도 6은 충격 흡수 방향으로 하중을 부하한 경우의 대표적 축 편차를 나타내는 사진.
도 7a는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 7b는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 7a의 A에서 절단한 단면도.
도 7c는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 7a의 B에서 절단한 단면도.
도 8은 "V자형" 변형을 나타내는 사진.
도 9a는 적층 금속판의 두께 구성이 변화된 경우의 좌굴 변형을 도시하는 모식도.
도 9b는 적층 금속판의 두께 구성이 변화된 경우의 좌굴 변형을 도시하는 모식도.
도 10은 본 발명의 충격 흡수 부품의 응용예를 도시하는 사시도.
도 11a는 실시예에서 사용한 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 11b는 실시예에서 사용한 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 12a는 실시예에서 사용한 폐단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 12b는 실시예에서 사용한 폐단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 13은 실시예에 사용한 복수의 능선을 갖는 다각형의 부품 단면 형상을 갖는 부재를 도시하는 설명도.
도 14는 실시예에서 사용한 일부 개단면 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 사시도.
도 15a는 비교예에서 사용한 원통 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는 단면도.
도 15b는 비교예에서 사용한 원통 형상의 충격 흡수 부품을 도시하는, 도 15a의 C에서 절단한 단면도.
도 16a는 비교예에 사용한 능선을 1개만 형성한 부재를 도시하는 사시도.
도 16b는 비교예에 사용한 능선을 1개만 형성한 부재를 도시하는, 도 16a의 D에서 절단한 단면도.
도 17은 코어층에 금망을 갖는 적층 금속판을 도시하는 단면도.
도 18a 내지 도 20은, 제2 실시 형태에 관한 것이다. 도 18a는 충격 흡수 부품의 형상의 일례를 도시하는 사시도.
도 18b는 충격 흡수 부품의 형상의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 19는 실시예 103, 비교예 101 및 102에 있어서, Ec/Ef에 대한 평균 좌굴 파장을 나타내는 선도.
도 20은 충격 흡수 부품의 형상에 대한 평균 좌굴 파장을 나타내는 선도.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[제1 실시 형태]
본 실시 형태는, 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수 부품이다. 이 충격 흡수 부품은, 적정한 영률과 밀도의 코어층의 양면에 금속판을 접합 적층하여 이루어지고 단면이 균일한 적층 금속판을, 적어도 2개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공하여 이루어지는 부재를 포함하여 구성된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 능선이라 함은, 충격 흡수 부품의 충격 흡수 방향에 대해 수직인 단면의 형상이 직선 부분을 갖는 경우의, 직선 부분끼리에 의해 형성되는 코너부(각도는 0°초과 180°미만)를 충격 흡수 방향으로 연속해서 연결한 선이다[도 1의 능선(3) 참조].
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)은, 코어층(10)의 양면에 각각 금속판[표층(5A, 5B)]이 적층된 구조, 즉, 표층(5A) 상에 코어층(10)이 적층되고, 또한 그 위에 표층(5B)이 적층된 구조를 갖고 있다. 본 실시 형태는, 코어층(10)이, 표층(5A, 5B)의 영률(Ef) 미만의 영률(Ec)과 밀도를 갖는 판상층이다. 적층 금속판(9)의 단면 전체에 균일한 코어층(10)이 존재하는 것이 바람직하다. 코어층(10)의 영률(Ec)은, JIS Z2241(금속 재료) 및 JIS-K7113에 준거한 인장 시험에 의해 평가할 수 있다. 코어층(10)이 복수의 물질이 조합된 구조체인 경우, 영률(Ec)은, 그 구조체에 대한 동축 방향의 변형과 응력의 비례 상수(종탄성 계수)로 된다.
여기서, 단면이 균일하다고 하는 것은, 적층 금속판의 단면 전체에 균일한 표층과 코어층이 존재하는 것을 말한다. 균일에는, 금망과 같이 주기적(규칙적)으로 구성된 것도 포함된다. 주기는 일정한 것에 한정되지 않고, 약간 변화되어 있어도 된다. 단면 전체에 있어서, 주기적인 부분과 비주기적인 부분이 조합된 것과 같은 것은, 균일에는 포함되지 않는다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 적어도 2개의 능선을 갖는 형상으로 가공한 적층 금속판(9)의 축 압궤 변형(도 1h)을 이용함으로써, 효율적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있다. 따라서, 충격 에너지를 흡수할 때, 당해 충격 흡수 부품의 변형 모드의 50％ 이상이 축 압궤 모드에서 변형되는 범위의 방향으로부터 충격 하중이 가해지는 것을 상정하고 있다. 당해 조건을 만족시키는 충격 하중의 입력 방향은, 충격 하중의 크기, 속도에 따라 다르지만, 충격 흡수 방향에 대한 교차각이 0°이상, 60°미만이 기준이 된다. 60°이상인 경우, 충격 하중에 의한 당해 부품의 변형 모드는, 축 압궤가 아니라 횡하중(충격 흡수 방향과 직각의 하중)에 의한 굽힘 압궤 변형 모드가 주로 되는 경우가 많다. 바람직하게는, 충돌 하중의 입력 방향이, 45°이하, 보다 바람직하게는 30°이하로 되도록 설치하는 것이다. 그것에 의해, 축 압궤 변형 모드가 차지하는 비율이 보다 커져, 한층 효율적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있다. 또한, 상기한 수송 기관의 충격 흡수 부품에의 적용도 상정하고 있으므로, 충격 하중이 가해지는 속도는, 1m/h 이상 500km/h 이하를 상정하고 있다.
여기서, 적층 금속판(9)의 코어층(10)이라 함은, 표층(5A, 5B)을 구성하는 금속판보다 낮은 영률과 밀도를 갖는 판상층이다. 판상층은, 영률과 밀도가 표층(5A, 5B)보다도 낮으면 되고, 후술하는 바와 같이 재질 및 구조를 특별히 규정하는 것은 아니다. 따라서, 능선(3)이 1개인 경우는 "L자형 형상", 2개 이상의 능선을 갖는다고 하는 것은, 1개소 이상을 "U자형 혹은 S자 형상"으로 가공한 형상이다. 또한, 도 1e의 햇형 형상의 능선(3)은 4개이다.
다음으로, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품이, 효율적으로 에너지 흡수할 수 있는 이유를 상세하게 설명한다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 밀도가 낮은 코어층(10)과 금속판(5)의 접합 적층체로 구성되어 있으므로, 단일 금속판과 비교하여 밀도가 작다. 이 결과, 코어층(10)의 두께를 증대시켜도, 적층 금속판(9)의 질량의 증가를 최대한 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 질량 등가인 단일 금속판과 비교하여, 높은 굴곡 강성을 발현시킬 수 있다. 티모셴코에 개시되어 있는 바와 같이, 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi는, 구성하는 판의 굴곡 강성의 함수[(1)식 참조]로 되어, 굴곡 강성이 클수록 Pmi는 증대된다. 따라서, 적층 금속판(9)의 강성 증가 효과에 의해, Pmi를 증대시킬 수 있다.
또한, k는 비례 상수, D는 굴곡 강성, b는 충격 흡수 부품 측면의 폭이다.
한편, 좌굴 변형의 소파장화는, 이하의 메커니즘에 의해 달성된다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)은, 저영률의 코어층(10)이 양면의 금속판(5)을 접합 구속하고 있으므로, 탄성 스프링(20)으로 서로를 구속한 2매의 표층재(21)로서 모델화할 수 있다(도 4a). 표층재(21)의 변형 자유도에는 차이가 있지만, 이 2매판의 축 압궤 변형 모드는, 탄성 바닥 상의 판의 압궤 변형 모드(도 4b)와 등가이다. 탄성 바닥(22)이 탄성 스프링(20)에 상당한다. 탄성 스프링(20)으로 구속한 2매의 표층재(21)(도 4a)에서는, 2매판[표층재(21)] 양쪽이 비고정, 탄성 바닥(22) 상의 표층재(21)(도 4b)에서는, 1매의 판[표층재(21)]만이 비고정이다. 그러나, 어느 쪽도 축 압궤 에너지를, 탄성 스프링(20)의 신장 변형과 표층재(21)의 변형으로 흡수한다. 또한, 변분 원리로부터, 변형 에너지 총합이 최소로 되는 변형으로 된다. 여기서, 표층 금속판은 티모셴코에 기재되어 있는 바와 같이, 능선간의 간격과 동등한 파장 H1(도 4c)로 변형된 때, 에너지 ef가 최소로 된다. 한편, 탄성 바닥의 변형은, 신장을 최대한 작게 한 쪽이 에너지를 작게 할 수 있다. 이 결과, 도 4d에 도시하는 바와 같이 능선간의 간격보다도 작은 파장 H2로 변형된 때, 에너지 ec가 최소로 된다. 따라서, 탄성 바닥(22) 상의 판의 좌굴 파장은, ec, ef의 크기의 밸런스로 정해지고, H1보다 작고, 또한 H2보다도 큰 값으로 된다(도 4c, 도 4d).
본 실시 형태를 구성하는 적층 금속판(9)도 마찬가지의 원리에 의해, 소 파장화하는 것을 설명할 수 있다. 즉, 표층(5A, 5B)은, 큰 파장에서 좌굴된 경우에 변형 에너지가 작아진다. 코어층(10)은, 작은 파장에서 좌굴된 경우에 변형 에너지가 작아진다. 적층 금속판(9)은, 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 변형 에너지의 대소 관계로 균형을 이루고, 또한 양쪽의 변형 에너지의 합이 최소로 되는 파장에서 좌굴 변형된다. 작은 파장으로 되기 쉬운 코어층(10)의 변형 기여가 있으므로, 단일 재료로 구성된 충격 흡수 부품과 비교하여, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은 작은 파장에서 압궤 변형되는 것이 가능해진다.
한편, 적층 금속판(9)의 코어층(10)의 영률을 표층(5A, 5B) 이상으로 한 경우의 변형은, 강체에 의해 구속된 2매의 금속판으로서 모델화할 수 있다. 이 경우, 코어층은 (도 4c, 도 4d)와 같은 신장 변형을 하지 않고, 강체(23)로서 2매의 표층재(21)의 거리를 일정하게 유지한다. 변형 에너지는, 평면 유지(변형 전에 재축에 직교하고 있던 단면은, 변형 후에도 재축에 직교한 단면으로 됨)된 변형(도 4e)을 할 때 최소로 된다. 이 결과, 좌굴 파장을 작게 할 수 없다. 따라서, 본 실시 형태를 구성하는 적층 금속판(9)의 코어층(10)의 영률은 표층(5A, 5B)의 영률 미만이어야 한다.
또한, 본 실시 형태의 적층 금속판(9)은, 적어도 2개의 능선(3)을 갖는 형상으로 가공되어 있어야 한다. 능선(3)을 구성함으로써 코너가 생긴다. 코너부는 측면(2)보다도 강성이 크므로, 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi를 한층 크게 할 수 있다. 또한, 능선(3)은 2개 이상이어야 한다. 능선(3)이 1개인 경우, 능선(3)을 끼우는 측면의 한쪽의 주위 단부면이 자유 단부면으로 된다. 이 결과, 압궤 하중이 가해지면 도 5와 같이 측면이 이루는 각을 확대하는 변형 모드를 발생한다. 이에 의해, 경계 조건이 변화되어, 비틀림 변형이 발생하여 좌굴 변형이 안정되지 않아, 상기한 적층 금속판의 장점을 충분히 발현할 수 없다.
이상의 이유에 의해, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 높은 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi를 유지하고, 또한 소 파장에서 좌굴 변형할 수 있으므로, 좌굴 횟수를 크게 하여 높은 평균 하중(W)을 실현할 수 있다. 이 결과, 충격 에너지 흡수량을 크게 할 수 있다. 또한, 변형 중에 경계 조건이 변화되는 일 없이, 안정적으로 좌굴할 수 있다. 이 결과, 효율적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있다.
또한, 소 파장에서 좌굴 변형되는 다른 효과로서, 단일 금속판에 있어서의 좌굴 변형시의 축 편차(도 6)와 같은 현상의 발생을 억제할 수 있다. 이 결과, 좌굴을 안정시켜, 재현성 좋게 충격 에너지를 흡수할 수 있다. 동시에 충격 흡수 방향에 대해 비스듬히 교차하는 방향으로부터의 하중(이들은 편하중으로서 충격 흡수 부품에 가해짐)에 대해서도, 안정적으로 에너지 흡수를 할 수 있다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 영률 및 밀도가 상기 조건을 만족시키는 적정한 적층 금속판(9)을 적어도 2개의 능선(3)을 갖는 형상으로 가공하여 이루어지는 부재를 포함하여 구성하고 있으면 되고, 특히 능선(3)의 형태를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 능선(3)은 2개 이상이면 되고, 충격 흡수 방향에 평행해도 되고, 충격 하중 부하 방향에 대해 끝이 퍼지도록 배치되어 있어도 되고, 혹은 이 반대여도 된다. 바람직한 능선(3)의 수는 25개 이하이다. 25개 초과로 되면, 셰이핑이 곤란해진다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품의 형상도, 상기한 조건을 만족시키고 있으면 되고, 특별히 규정하는 것은 아니다. 상기 일본 특허 공개 제2006-207724호 공보에 기재되어 있는 크래쉬 비드를 측면에 부여하는 충격 흡수 부품을 특정 형태로 가공하는 등의 형상이어도 되지만, 본 실시 형태의 필요 조건은 아니다. 따라서, 종래 기술과 비교하여 형상 제약이 적어, 목적에 따라서 형태를 선택할 수 있다. 예를 들어, 간단한 프로세스에서 충격 흡수 부품을 성형 가공하는 것이면, 단순한 U자형이나 S자형, 햇형과 같은 사각형 등을 선택할 수 있다. 또한, 경사 방향으로부터의 하중에 대한 에너지 흡수를, 형태로부터도, 보다 안정화시킬 목적으로, 충격 하중 방향에 대해 수직한 단면 형상을, 다수의 능선을 갖는 다각(사각 이상)형으로 하고, 보다 등방적인 형태로 할 수도 있다. 보다 바람직하게는, 셰이핑성과 경사 하중에 대한 에너지 흡수능의 안정성의 밸런스로부터, 육∼팔각형 단면이다. 또한, 충격 하중 부하 방향에 대해 끝이 퍼지도록 배치된 2개의 능선을 적어도 갖는 형상으로 하고, 단부면의 단면 형상이 다른 형태로 하는 것도 가능하다. 당해 형상은, 충격 하중을 초기에 받는 측의 단면을 작게 함으로써, Pm1[원래, Pm1＞Pmj(j＞1)]을 작게 하고, 충격 하중이 다른 부재로 전파하는 것을 보다 확실하게 억제하는 것에 유효하다. 혹은, 반대로 충격 하중 부하 방향에 대해 점차 좁아지도록 배치된 2개의 능선을 적어도 갖는 형상으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 충격 하중을 초기에 받는 측의 단면을 크게 할 수 있으므로, Pm1을 크게 할 수 있다. 이 결과, 부품의 초기 충격 내력이 필요한 용도(부품을 깨지기 어렵게 하는 용도)에 적합하게 응용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품의 높이 h도 특별히 규정하는 것은 아니다. 여기서 충격 흡수 부품의 높이 h라 함은, 충격 흡수 부품의 충격 흡수 방향 축에 사영한 높이이며, 대부분의 경우, 실질적인 충격 흡수 부품 높이를 의미한다. 좌굴 1파장당 충격 에너지 흡수능은 부품 단면 및 구성하는 재료로 정해지므로, 바람직한 부품 높이는 이들에 따라서 결정할 수 있다. 예를 들어, 좌굴 1파장당 충격 에너지 흡수능은, 구성하는 적층판의 소성 굽힘 모멘트 Mp, 부품 단면의 최장 주위 길이 Lm의 곱의 함수로 된다. 따라서, 목표로 하는 에너지 흡수량 U0으로 하면, 부품 높이 h≤(U0/M0)Lm일 때, 당해 충격 흡수 부품만으로는 충격 에너지를 완전히 흡수할 수 없는 경우가 있다. 따라서, h＞(U0/Mp)Lm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 h＞2×(U0/Mp)Lm이다. 한편, h≤(100×U0/Mp)Lm인 것이 바람직하다. h＞(100×U0/Mp)Lm의 경우, 충격 에너지에 관여하지 않고 건전한 부위가 다수 잔류하여, 질량당 충격 흡수능을 저하시키는 경우가 있다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형태는, 개단면(도 11a, 도 11b 참조), 폐단면(도 12a, 도 12b 참조), 혹은 단면의 일부에 개구부를 형성한 폐단면(도 14 참조)이어도 된다. 또한, 측면에 비드를 실시한 형태, 측면에 공공을 형성한 일부가 개단면으로 되는 형태(도 7a∼도 7c), 충돌 개시 개소에 일부 절결을 형성한 형태 등이어도 된다.
경량성을 중시하는 경우는, 능선을 2개 확보한 후 적어도 1개의 측면(후술하는 실시예에서는 배면판을 형성하는 측면)을 생략하고, 부품 단면을 개단면으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 적정한 적층 금속판(9)을 2개 이상의 능선을 갖는 형상으로 성형한 부재로 구성되므로, 소 파장에서 안정적으로 좌굴한다. 이 결과, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이 개단면으로 하여 배면판을 생략해도, 충격 흡수 부품이 "V자형"으로 변형되는 일 없이 벨로우즈 형상으로 변형된다. 한편, 단일 금속판을 2개 이상의 능선을 갖는 형상으로 성형한 경우, 당해 충격 흡수 부품은 능선간의 간격과 동등한 파장 H1에서 좌굴된다. 이 결과, 개단면으로 한 경우, 후술하는 비교예에 나타내는 바와 같이 자유 단부에서는 크게 내측으로 들어가는 변형이 발생하여, "V자형"으로 변형되어, 안정적으로 벨로우즈 형상의 주름을 형성할 수 없다(도 8). 이 결과, 단일 금속판으로 구성되는 경우, 개단면에서는 효율적으로 충격 에너지를 흡수하는 것이 곤란하다. 따라서, 개단면에서도 안정적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있는 것은, 본 실시 형태의 특색 중 하나이다. 또한, 부품 단면을 개단면으로 하는 다른 효과로서, 용접의 생략, 부품과 차체의 체결 자유도 상승(개단면이므로, L자판을 통과한 볼트 고정 등도 가능) 등도 있다.
또한, 충격 흡수 부품의 경량성과 비틀림 강성을 중시하는 경우에는, 부품 단면의 일부에 개구부를 형성한 폐단면, 측면에 공공을 형성한 일부 개단면으로 하는 것이 바람직하다. 폐단면부를 설치함으로써 비틀림 강성이 증대된다. 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 원래, 개단면으로 해도 안정적으로 벨로우즈 형상으로 변형되어 에너지 흡수할 수 있는 포텐셜이 있으므로, 개공한 측면에는 "V자형 변형"을 억제할 정도의 강도를 갖게 할 필요는 없다. 이 결과, 단일 금속판으로 이루어지는 충격 흡수 부품과 비교하여 설계의 자유도가 크다.
또한, 충격 흡수 부품의 비틀림 강성이나 굴곡 강성을 한층 중시하는 경우는, 부품 단면을 모두 폐단면으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 적정한 적층 금속판(9)을 2개 이상의 능선을 갖는 형상으로 가공하여 이루어지는 부재가, 최장 주위 길이를 갖는 부품 단면의 주위 길이의 50％ 이상을 구성하고 있으면 되며, 구성하는 재료를 모두 적층 금속판(9)으로 할 필요는 없다. 목적에 따라, 일부를 단일 금속판으로 치환하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 1e의 햇형상의 형의 충격 흡수 부품의 경우, 이면판(13)을 단일 금속판으로 치환하는 것도 가능하다. 적층 금속판(9)끼리의 용접의 경우, 용접시의 입열에 의해 코어층과 표층 금속판 사이의 접합이 해제되는 경우가 있다. 이 결과, 금속판, 코어층 사이를 재접합할 수 있는 용접 조건을 설정해야 해, 용접이 곤란한 경우가 있다. 이면판(13)을 단일 금속판으로 하면, 이면판(13)에는 당해 조건은 필요 없고, 용접 조건을 보다 설정하기 쉽게 할 수 있다. 단, 적층 금속판(9)은 당해 충격 흡수 부품의 부품 단면의 최장 주위 길이의 50％ 미만이어서는 안 된다. 적층 금속판(9)과 단일 금속판을 혼합하여 구성하면, 적층 금속판(9)으로부터 단일 금속판부로 전파된 좌굴 주름은, 합체 통합하여 파장이 커진다. 단일 금속판이 50％ 초과로 된 경우, 합체된 좌굴 파장에 의한 변형이 좌굴시의 주요한 변형으로 되어, 에너지 흡수 효율이 저하된다. 합체한 좌굴 파장에 의한 영향을 작게 하기 위해 바람직한 것은, 적층 금속판(9)의 단면 주위 길이에 차지하는 비를 70％, 더욱 바람직하게는 85％ 이상이다.
적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 영률비(Ec/Ef)는 1/10∼1/100000인 것이 바람직하고, 영률비(Ec/Ef)는 1/10∼1/1000이 더욱 바람직하다. 이하에 이유를 설명한다.
Ec/Ef가 1/10 초과에서는, 코어층(10)의 영률(Ec)이 지나치게 커, 코어층(10)이 전단 변형되기 어렵기 때문에, 단일 재료보다 약간 작은 파장에서 좌굴 변형되는 것이 추정된다. 따라서, 상기 영률비의 적층 금속판(9)을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된 충격 흡수 부품에서는, 충격 에너지 흡수 효율이 대폭으로 향상되지 않을 가능성이 있다.
또한, Ec/Ef가 1/100000 미만에서는, 코어층(10)의 영률 Ec가 매우 작으므로, 코어층(10)은 변형되기 쉬워진다. 이때의 코어층(10)의 변형 에너지는, Ec가 매우 작으므로, 변형량이 커도, 변형 에너지는 작아진다. 이 결과, 표층(5A, 5B) 및 코어층(10)의 각 변형 에너지의 총합에 차지하는 코어층(10)의 변형 에너지는 거의 무시할 수 있고, 표층(5A, 5B)의 변형 에너지를 작게 하는 변형이 발생하기 쉽다. 즉, Ec/Ef가 1/100000 미만인 경우, 적층 금속판(9)은, 단일 재료보다 약간 작은 파장에서 좌굴 변형되는 것이 추정된다. 따라서, 상기 영률비의 적층 금속판(9)을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된 충격 흡수 부품에서는, 충격 에너지 흡수 효율이 대폭으로 향상되지 않을 가능성이 있다.
또한, Ec/Ef가 1/1000 미만인 경우, 적층 금속판(9)을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된 충격 흡수 부품(1)은, 좌굴 파장이 작게 되어 있어도, Ec의 저하에 의해, 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi가 작아지는 경우가 있다. 이 결과, 평균 하중(W)이 저하되는 경우가 있다.
이상으로부터, 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/100000인 것이 바람직하고, 영률비(Ec/Ef)는 1/10∼1/1000이 더욱 바람직하다.
또한, 적층 금속판(9)으로 이루어지는 부재의 능선(3)의 간격을 10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 코어층(10)의 영률을 상기한 범위로 한 경우, 상기한 이유에 의해, 좌굴 파장을 특히 작게 하는 것이 가능하고, 10㎜ 이하로 되는 경우가 많다. 따라서, 능선(3)의 간격을 10㎜ 이상으로 해도, 충격 흡수 부품(1)의 좌굴 파장을 10㎜ 이하로 할 수 있다. 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/100000이면, 보다 실현하기 쉽다. 2개의 능선의 간격을 크게 할 수 있으면, 당해 충격 흡수 부품을 제조할 때의 가공이 용이해진다. 한편, 단일 금속판으로 구성한 경우, 좌굴 파장은 2개의 능선의 간격과 동등해진다. 따라서, 좌굴 파장을 10㎜ 미만으로 하기 위해서는, 2개의 능선의 간격을 10㎜ 미만으로 해야 한다. 적정한 적층 금속판(9)으로 구성함으로써 형상 제약을 보다 적게 할 수 있는 것도, 본 실시 형태의 특색 중 하나이다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)의 판 두께(tf)와 코어층(10)의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)는 10.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, 적층 금속판(9)을 구성하는 표층(5A, 5B) 및 코어층(10)의 비중에 따라 약간 다르지만, 적층 금속판(9)의 경량성을 고려하면, tc/tf는, 2.0 이상인 것이 바람직하고, 3.5 이상인 것이 더욱 바람직하다.
판 두께비(tc/tf)가 10.0배 초과인 경우는, 표층(5A, 5B)과 비교하여 코어층(10)이 매우 두꺼워지므로, 적층 금속판(9)의 강성과 표층(5A, 5B)의 강성에 큰 괴리가 발생한다. 이 결과, 좌굴 변형시의 표층(5A, 5B)끼리에서 각각 대칭인 변형이 발생하기 쉽다.
구체적으로는, 판 두께비(tc/tf)가 10.0 이하인 경우는, 적층 금속판(9)의 강성과 표층(5A, 5B)의 강성의 차는 비교적 작다. 따라서, 적층 금속판(9)은, 1매의 단일 재료와 마찬가지의 굽힘 변형으로 된다. 즉, 표층(5A)은 외측 방향으로 굽힘 변형되는 것에 반해, 표층(5B)은 코어층(10) 방향으로 굽힘 변형됨으로써, 표층(5A, 5B)은, 비대칭인 굽힘 변형을 한다(도 9a).
한편, 판 두께비(tc/tf)가 10.0 초과인 경우는, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 표층(5A)은 외측 방향으로 굽힘 변형되는 것에 반해, 표층(5B)도 외측 방향으로 굽힘 변형된다. 이 결과, 적층 금속판(9)은 판 두께 방향으로 팽창되는(페이퍼 랜턴이 열리는 것과 같은) 변형이 발생하여, 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 박리부(9a)가 발생한다. 따라서, 적층 금속판(9)을 성형 가공하여 구성된 충격 흡수 부품에, 높이 방향의 충격 하중을 부하한 경우, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 얻을 수 없을 가능성이 있다.
판 두께비(tc/tf)가 2.0 미만인 경우는, 적층 금속판(9)의 두께에 대해 표층(5A, 5B)의 두께가 차지하는 비율이 50％ 이상으로 된다. 표층(5A, 5B)은, 코어층(10)과 비교하여 비중이 크기 때문에, 적층 금속판(9)의 질량이 대폭 증대된다. 이 결과, 상기 적층 금속판(9)으로 구성된 충격 흡수 부품의 충분한 경량화를 도모할 수 없을 가능성이 있다.
이상으로부터, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 판 두께비(tc/tf)는, 10.0 이하인 것이 바람직하고, 7.0 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.0 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 표층(5A, 5B)은, 특별히 제한은 되지 않지만, 탄소강, 알루미늄, 티타늄, 구리, 마그네슘 및 이들의 합금 등의 금속판을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 강판이면, 예를 들어 블리크, 박 주석 도금 강판, 전해 크롬산 처리 강판(틴 프리 스틸), 니켈 도금 강판 등의 캔용 강판이나, 용융 아연 도금 강판, 용융 아연-철 합금 도금 강판, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금 강판, 용융 알루미늄-실리콘 합금 도금 강판, 용융 납-주석 합금 도금 강판 등의 용융 도금 강판이나, 전기 아연 도금 강판, 전기 아연-니켈 도금 강판, 전기 아연-철 합금 도금 강판, 전기 아연-크롬 합금 도금 강판 등의 전기 도금 강판 등의 표면 처리 강판, 냉연 강판, 열연 강판, 스테인리스 강판 등을 사용할 수 있다.
또한, 동일 종류의 금속판에서 영률이 동일 정도의 서로 다른 성질인 금속판으로 이루어지는 표층(5A, 5B) 사이에, 코어층(10)을 적층하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 굽힘 가공, 드로잉 가공 등이 필요한 용도에서는, 강도가 서로 다른 강판 사이에 코어층(10)을 적층하고, 곡률 반경이 작고 가공이 엄격한 면에 연강을 사용하고, 다른 쪽의 면에는 강도 확보를 위해, 고장력강을 사용하는 것 등도 가능하다. 또한, 표층(5A, 5B)의 2매의 금속판의 영률이 다른 경우, 본 명세서에서 규정하는 영률비(Ec/Ef)의 Ef는, 영률이 작은 표층의 값을 채용하는 것으로 한다.
또한, 본 실시 형태에 관한 표층(5A, 5B)의 표면에, 밀착력이나 내식성 향상을 위하여, 공지의 표면 처리를 실시하는 것도 가능하다. 이러한 표면 처리로서는, 예를 들어 크로메이트 처리(반응형, 도포형, 전해) 및 논 크롬 처리, 인산염 처리, 유기 수지 처리 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한 바람직한 표층(5A, 5B)의 두께는, 0.2㎜ 이상이다. 표층(5A, 5B)의 두께가 0.2㎜ 미만에서는, 충격 흡수 부품을 제조할 때의 굽힘 가공시에, 표층(5A, 5B)의 파단이 발생하기 쉬워, 원하는 단면 형상이 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 표층(5A, 5B)의 두께가 2.0㎜를 초과하면 경량화 효과가 불충분해지기 쉽다. 경량화의 관점에서는, 표층(5A, 5B)의 두께는 2.0㎜ 이하가 바람직하다.
또한, 코어층(10)의 상하에 접합 적층하는 표층(5A, 5B)의 두께가 상하에서 달라도 된다. 예를 들어, 상기한 굽힘 가공시의 표층(5A, 5B)의 파단을 방지하기 위해, 인장 변형이 발생하는 표층을 두껍게 하는 것도 가능하다. 단, 표층(5A, 5B)의 두께를 바꾸는 경우는, 두껍게 하는 표층의 두께(TL)와 다른 한쪽의 표층의 두께(Ts)의 판 두께비(TL/TS)는 1∼1.5인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 두껍게 하는 표층의 두께(TL)와 다른 한쪽의 표층의 두께(Ts)의 판 두께비(TL/TS)가 1.5 초과인 경우, 적층 금속판(9)의 대폭의 중량 증가를 초래할 뿐만 아니라, 당해 적층 금속판(9)을 성형 가공하여 구성된 충격 흡수 부품은, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 얻을 수 없을 가능성이 있다.
또한, 코어층(10)의 상하에 설치하는 표층(5A, 5B)의 두께가 상하에서 다른 경우, 두께가 큰 표층의 두께(TL)를, 상기한 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 판 두께비(tc/tf)의 두께(tf)로 한다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 적층 금속판(9)의 코어층(10)에 대해 설명한다. 코어층(10)은, 표층(5A, 5B)의 영률(Ef) 미만의 영률을 갖는 판상층이면, 특별히 한정되지 않고, 공지의 재료를 적절하게 선택할 수 있다. 구체적으로는, 코어층(10)의 재질로서는, Al 합금, 티타늄, 구리 등의 금속 및 세라믹스, 수지, 섬유 강화 수지, 종이 등의 비금속 재료를 들 수 있다.
또한, 코어층(10)으로서, 상기 재료 및 Fe 합금, 스테인리스 등에 공지의 구조를 부여한 재료, 예를 들어 망상 구조체, 허니콤 구조체, 익스팬드 등의 공공을 갖는 구조체, 파형 구조체, 코루게이트 구조체, 롤 구조체, 발포체 등을 들 수 있다.
또한, 코어층(10)으로서, 또한 상기 재료를 2개 이상 조합하여 복합화한 코어층, 예를 들어 허니콤 구조체의 공공에 발포 수지를 충전한 복합 재료나, 수지 시트와 망상 구조체를 순차 적층한 복합 재료 등을 들 수 있다. 또한, 2개 이상 조합하여 복합화한 재료를 코어층(10)으로 하는 경우, 복합체의 영률이 코어층(10)의 영률(Ec)이다.
또한, 코어층(10)으로서 절연물인 수지 등을 사용하는 경우, 수지 중에 알루미늄분, 알루미늄 합금분, 니켈분, 아연분, Fe계 금속분(Fe-Si 합금, Fe-Cr 합금, Fe-Co 합금, Fe-Mn 등)이나, 전기 저항률이 1.0×10-7∼1.9×10- 4Ω·cm인 붕화물, 탄화물, 질화물, 규화물 등의 비산화물 세라믹스 입자를 함유함으로써, 용접성을 확보하는 데 있어서 필요한 도전성을 확보하는 것이 가능하다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합에 대해 설명한다. 접합재 및 접합법에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 공지의 접합재 및 접합법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 접합재로서는, 상세하게는 후술하지만, 접착제, 도전성 접착제, 납땜재, 접합법으로서는, 접착 접합, 브레이징, 용접 등을 들 수 있다.
적층 금속판(9)은, 금속판[표층(5A, 5B)]의 사이에 금망(30)을 배치하고, 간극에 접합제(37)를 충전한 것이어도 된다(도 17 참조). 바꾸어 말하면, 금망(30) 및 접합제(37)에 의해 코어층(10)을 구성해도 된다. 접합제(37)로서는, 폴리에스테르 수지나 도전성 접착제 등을 들 수 있다. 이 금망(30)은 주기적으로 구성되어 있으므로, 이 적층 금속판(9)은 단면이 균일한 것이라고 생각할 수 있다. 또한, 이 주기는 일정한 것에 한정되지 않고, 변화되어 있어도 된다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)은, 5㎫ 이상의 전단 접착 강도로 접합되는 것이 바람직하고, 25㎫ 이상으로 하는 것이 보다 더 바람직하다. 여기서, 전단 접착 강도라 함은, 표층(5A, 5B)과 코어층(10)이 박리될 때의 최대 하중을, 접합되어 있는 면적으로 나눈 값이다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 전단 접착 강도가 5㎫ 미만인 경우, 충격 하중을 부하한 때, 코어층(10)의 양면의 표층(5A, 5B)에 박리가 발생하여, 적층 금속판(9)이 일체로 되어 변형될 수 없을 우려가 있다. 이 결과, 당해 충격 흡수 부품에서는 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 얻을 수 없을 가능성이 있다.
또한, 당해 충격 흡수 부품의 압궤 변형시에, 적층 금속판(9)에서 발생하는 전단력에 의한 코어층(10)의 양면과 표층(5A, 5B)의 박리를 방지하기 위해, 전단 접착 강도를 25㎫ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 전단 접착 강도는, JIS-K6850에 준거한 인장 전단 시험에 의해 평가할 수 있다.
본 실시 형태의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합 적층은, 예를 들어 접합층(7A, 7B)을 통한 접합인 것이 바람직하다. 접합층(7A, 7B)은, 공지의 접합재에 의해 형성되고, 예를 들어 접착제, 납땜재, 도전성 접착제 등으로 형성되어도 된다.
납땜재로서는, 예를 들어 납, 주석, 안티몬, 카드뮴, 아연 등의 합금을 포함하는 연납(땜납), Ni-Cr계의 납땜재, 구리납, 금납, 팔라듐납, 은납, 알루미늄납 등의 경납 등을 들 수 있다.
도전성 접착제로서는, 예를 들어 후술하는 접착제에, 알루미늄분, 니켈분이나 철분 등의 금속분을 소정량 첨가한 것 등을 들 수 있다. 또한, 용접을 안정적으로 할 수 있도록 도전성 접착제의 전기 저항률은, 1.0×10-3∼1.0×10- 4Ω·cm인 것이 바람직하다.
적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합 적층이, 납땜재 혹은 도전성 접착제에 의한 접합임으로써, 코어층(10)이 도전 재료인 경우, 적층 금속판(9)의 용접성을 확보할 수 있어, 용접 등의 방법에 의한 충격 흡수 부품이 제조 가능해진다.
또한, 적층 금속판(9)의 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합부로서의 전단 강도는 5㎫ 이상인 것이 바람직하고, 25㎫ 이상인 것이 보다 바람직하다. 접합부의 전단 강도가 5㎫ 미만인 경우, 전단력에 의해 접합부에서 파괴(응집 박리)가 발생한다. 이 결과, 당해 충격 흡수 부품에서는 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 얻을 수 없을 가능성이 있다. 또한, 당해 충격 흡수 부품의 압궤 변형시에, 적층 금속판(9)에서 발생하는 전단력에 의한 접합부의 응집 박리를 방지하기 위해, 접합부의 전단 강도를 25㎫ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합을 접착 접합에 의해 행하는 경우에는, 접합재로서 접착제를 사용하지만, 가공 후에도 내열 형상 안정성을 유지하기 위해, 접착제의 100℃∼160℃에서의 저장 탄성률 G'가, 0.05㎫ 이상 100㎬ 이하인 것이 바람직하다. 0.05㎫ 미만에서는, 적층 금속판(9)을 충격 흡수 부품으로 성형하는 경우에 발생한 표층/접착제 계면의 잔류 응력에 의해, 적층 금속판(9)의 성형품을 당해 온도(100℃∼160℃)로 가열하면, 접합부가 크리프 변형되어, 접합부가 파괴되거나, 접합부를 기점으로 한 박리를 야기시키는 경우가 있다. 접합부의 크리프 변형을 보다 확실하게 방지하기 위해서는, G'가 1.0㎫ 이상인 것이 보다 바람직하고, G'가 5㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 100㎬ 초과의 경우, 상온의 G'는 보다 커지므로, 가공 추종성이 저하되어 가공시에 파괴되어, 접합부를 기점으로 한 박리를 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 접착제의 저장 탄성률 G'는, 주파수 0.1∼10Hz에서 측정한 접착제의 저장 탄성률의 최대값으로 평가할 수 있다. 열경화성 접착제의 경우는, 적층 조건과 동일한 열이력을 부여하여 가교 경화한 접착제 필름을 사용하여, 열가소성 접착제의 경우에는 접착제 필름으로 성형하여, 공지의 동적 점탄성 측정 장치로 측정할 수 있다.
또한, 접착제의 100℃∼160℃에서의 손실 탄성률 G"와 저장 탄성률 G'의 비 tanδ(=G"/G')는, tanδ＜1인 것이 바람직하고, tanδ＜0.8인 것이 보다 바람직하고, tanδ＜0.5인 것이 더욱 바람직하고, tanδ＜0.1인 것이 한층 더 바람직하다. tanδ가 작을수록, 가열해도 잔류 응력에 의한 접합부의 크리프 변형을 억제하여, 형상을 안정시킬 수 있다. tanδ≥1에서는, 100℃∼160℃로 가공품을 가열하면, 접합부가 점성 유동하여, 형상이 불안정해지거나, 크리프 변형 파괴되어 박리되거나 할 가능성이 있다.
또한, 접착제로서는, 예를 들어 에폭시계 접착제, 아크릴계 접착제 및 우레탄계 접착제 등을 사용할 수 있다. 접착제의 내열성 및 내구성을 확보한다고 하는 관점에서, 에폭시 수지를 기재로 한 구조용 접착제가 바람직하고, 그 중에서도 경화제가 미리 혼합된 1액 가열 경화형 접착제가, 핸들링성의 면에서 더욱 바람직하다.
또한, 코어층(10)이 도전성 재료인 경우는, 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합을 용접에 의해 행하는 것도 가능하다. 공지의 용접법을 사용할 수 있지만, 구체적인 용접법으로서, 예를 들어 스폿 용접, 시임 용접 등의 저항 용접, 전자 빔 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등을 들 수 있다.
또한, 표층(5A, 5B)과 코어층(10)의 접합 방법으로서, 적층 금속판(9)의 생산성 및 용접성의 확보라고 하는 견지로부터, 특히 바람직한 것은, 융점이 400℃ 이하인 납땜재(예를 들어, 땜납 등)나, 혹은 내열성을 갖는 도전성 접착제에 의한 접합에 의한 접합이다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품의 제조법에 대해 설명한다. 충격 흡수 부품은 공지의 방법에 의해 제조하면 되고, 특정 제조법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적층 금속판(9)에 프레스 굽힘, 드로잉, 롤 포밍 등의 가공을 어느 하나 혹은 복수 행함으로써, 충격 흡수 부품을 제조해도 된다.
또한, 2매 이상의 판을 사용하고, 충격 흡수 부품을 제조할 때의 판끼리의 접합법에 관해서는, 공지의 접합 방법에 의해 제조하면 되고, 특정 접합법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스폿 용접, 시임 용접 등의 저항 용접, 전자 빔 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 용접, 볼트 등을 이용한 기계 접합, 접착제를 이용한 접착, 납땜재를 이용한 브레이징 등에 의해, 판끼리를 접합하여, 충격 흡수 부품을 접합해도 된다.
이상, 본 실시 형태에 관한 적층 금속판(9)의 구성에 대해 상세하게 설명하였지만, 계속해서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 적층 금속판(9)의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 관한 적층 금속판(9)은, 공지의 적층 방법을 적용하여 제조하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 이하의 공정 등에서 제조할 수 있다.
코어층(10)의 양면에 필요에 따라서 접합재(접착제, 납땜재 등)를 도포하고, 표층(5A), 코어층(10), 표층(5B)의 순으로 적층하여, 상온 혹은 가열하면서 가압한다. 또는, 표층(5A, 5B)의 편면에 접합제를 도포하고, 도포한 면끼리의 사이에 코어층(10)을 끼워 넣어 적층하고, 상온 혹은 가열하면서 가압하여 제조하는 것도 가능하다.
또한, 접합재나 접합 방법의 구체예에 대해서는 전술한 바와 같으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
본 실시 형태는, 능선(3)을 적어도 2개 가지므로, 양단부가 능선(3)으로 지지(자유 단부가 아님)된 측면(2)이 있어, 충격 하중에 대해 안정적으로 좌굴하는 것이 가능하다. 또한 당해 충격 흡수 부품은, 적정한 영률과 밀도의 코어층(10)을 표층(5A, 5B) 사이에 적층한 적층 금속판(9)으로 이루어지는 부재에 의해 구성되므로, 경량성을 유지하면서 판 두께를 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 굴곡 강성을 크게 할 수 있다. 또한, 능선을 갖도록 가공되어 있으므로, 강성이 높은 코너부가 생긴다. 이 결과, 높은 좌굴 변형시의 최대 하중 Pmi를 달성할 수 있다. 또한, 상기한 적층 금속판(9)은, 탄성 스프링에 의해 구속된 2매 금속판과 등가인 좌굴 변형을 한다. 따라서, 이미 서술한 바와 같이 단일 금속판과 비교하여 소 파장에서 좌굴 변형되는 것이 가능하고, 좌굴 변형 횟수 n을 증가시킬 수 있다. 또한, 소 파장에서 좌굴될 수 있으므로, 변형 중인 축 편차도 적고, 충격 흡수 방향에 대해 비스듬히 입력되는 충격 하중에 대해서도 효율적으로 에너지를 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은 상기한 특색을 가지므로, 기능 발현하기 위한 형상 제약도 비교적 적다. 목적에 따라 적절하게 형태를 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 부품 단면을 개단면으로 하여 경량화하거나, 측면에 개공부를 형성하여 경량화와 비틀림 강성을 확보하거나, 폐단면으로 하여 굽힘, 비틀림 강성을 확보하는 것 등을 들 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품의 응용으로서, 중공이며 긴 형상의 골격 부재(예를 들어, 자동차의 프론트 사이드 멤버)를 들 수 있다. 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이, 금속판으로 이루어지는 충격 흡수 부품(31)과 본 실시 형태의 충격 흡수 부품(1)을 용접 혹은 접착 접합하고, 복수의 좌굴 유발부[비드(17)] 사이(도 10 중의 점선으로 둘러싸인 영역)에, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품(1)을 배치하고, 긴 형상의 골격 부재를 형성한다. 당해 긴 형상의 골격 부재는, 골격 부재의 길이 방향으로 충격 하중이 부하된 때, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품이 안정적으로 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 하므로, 충분한 충격 흡수 효과를 얻을 수 있다.
이들 특성에 의해, 본 실시 형태의 충격 흡수 부품은, 보통 승용차뿐만 아니라, 경자동차로부터 트럭, 버스 등의 대형차에 이르는 자동차 전반, 전철 등의 수송 기관의 충격 흡수 부품으로서 적합하게 사용하는 것이 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면 청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
[제1 실시예]
이하, 실시예, 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(사용한 적층 금속판의 구성과 제조 방법)
본 발명의 실시예 및 비교예로서, 표 1에 나타내는 표층과 코어층의 구성의 적층 금속판을 제조하였다. 또한, 표층과 코어층의 접합은, 구조용 접착제(기재: 에폭시 수지, 도포량 200g/㎡), 순간 접착제(기재: 시아노아크릴레이트, 도포량 200g/㎡), 납땜재(저온 납땜제, Sn-Pb계, 융점 183℃, 사용량 15g/㎡)를 사용하였다.
적층 금속판 A∼D, G, H, J는, 접합재로서 구조용 접착제를 사용하고, 표층 상에 접합재, 코어층, 접합재, 표층의 순으로 적층하고, 진공하에서 180℃까지 가온하였다. 이어서, 적층한 표층, 접합재 및 코어층을 압착력 10∼40kgf/㎠(0.98∼3.92㎫)로 20분간 가열 압착하고, 그 후, 상온까지 냉각하여, 대기 개방하고, 표 1에 나타낸 각 적층 금속판을 얻었다.
또한, 적층 금속판 E는, 접합제로서 순간 접착제를 사용하고, 적층한 표층, 접합재 및 코어층을 가열하는 일 없이, 압착력 10∼40kgf/㎠로 가압함으로써, 적층 금속판 E를 제조하였다.
또한, 적층 금속판 F는, 접합제로서 납땜재를 사용하고, 적층한 표층, 접합재 및 코어층을 300℃까지 가열하고, 압착력 10∼40kgf/㎠로 20분간 가열 압착하고, 그 후, 상온까지 냉각하여, 대기 개방하고, 적층 금속판 F를 제조하였다.
또한, 적층 금속판 I는, 접합재로서 구조용 접착제에 Al분을 전기 저항률이 0.5×10-3Ω·cm로 될 때까지 첨가한 접착제를 사용하고, 표층 상에 접합재, 코어층, 접합재, 표층의 순으로 적층하고, 진공하에서 180℃까지 가온하였다. 이어서, 적층한 표층, 접합재 및 코어층을 압착력 10∼40kgf/㎠(0.98∼3.92㎫)로 20분간 가열 압착하고, 그 후, 상온까지 냉각하여, 대기 개방하고, 적층 금속판을 얻었다.
또한, 적층 금속판 K는, Al분을 전기 저항률이 0.5×10- 3Ω·cm로 될 때까지 첨가한 폴리에스테르 수지를 코어층에 사용하고, 접합재로서 구조용 접착제에 Al분을 전기 저항률이 0.5×10- 3Ω·cm로 될 때까지 첨가한 접착제를 사용하고, 표층 상에 접합재, 코어층, 접합재, 표층의 순으로 적층하고, 진공하에서 180℃까지 가온하였다. 이어서, 적층한 표층, 접합재 및 코어층을 압착력 10∼40kgf/㎠(0.98∼2.92㎫)로 20분간 가열 압착하고, 그 후, 상온까지 냉각하여, 대기 개방하고, 적층 금속판을 얻었다.
비교예로서, 980㎫급의 고장력 강판(판 두께: 1.0㎜)을 사용하였다.
또한, 코어층에 사용한 금망은, 원료 소선이 선 직경 0.6㎜φ의 강선재이며, 메쉬 간격(선재간의 간극)은 1.6㎜이다. 또한, 사용한 수지에 관해서는, ASTM-D638에 준거한 인장 시험에서, 영률을 측정하였다. 또한, 각 적층 금속판의 전단 접착 강도는, JIS-K6850에 준거한 인장 전단 시험에 의해 측정하였다.
(충돌 성능 평가 시험)
본 발명에 관한 충격 흡수 부품의 효과를 검증하기 위해, 다음의 낙중 시험을 행하였다. 표 1의 구성 적층 금속판을 사용하여, 프레스 브레이크에 의한 굽힘 가공에 의해 성형하고, 도 11a, 도 11b에 나타내는 길이 200㎜의 햇 단면 형상(개단면)의 충격 흡수 부품을 제작하였다.
실시예 2, 13 및 비교예 4의 충격 흡수 부품은, 도 12a, 도 12b에 도시하는 바와 같이 개단면 구조의 햇재(11)에 설치된 플랜지(12)를 통해, 적층 금속판으로 이루어지는 이면판(13)을 스폿 용접하고, 개단면 구조의 햇재(11)의 개구부를 폐색하여, 폐단면 구조로 하였다.
실시예 10의 충격 흡수 부품은, 표 1의 적층 금속판 F를 능선(3)이 6개 갖도록, 도 13에 도시하는 바와 같이 성형 가공한 부재끼리를 스폿 용접에 의해 접합하고, 다각형 폐단면 형상으로 하였다.
실시예 11의 충격 흡수 부품을 제작함에 있어서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 우선 도 11a, 도 11b에 나타내는 길이 200㎜의 햇 단면 형상의 부품을 제작하였다. 그 후, 햇재(11)에 설치된 플랜지(12)를 통해, 횡단면 형상의 일부가 개단면 형상으로 되도록 적층 금속판으로 이루어지는 폭 22㎜의 이면판(13)을 22㎜ 간격으로 부분적으로 스폿 용접에 의해 장착하여, 충격 흡수 부품을 제작하였다.
실시예 12의 충격 흡수 부품은, 적층 금속판 I를 도 11a, 도 11b에 나타내는 햇 단면 형상으로 가공하고, 590㎫급의 고장력강(1.0㎜)을 이면판(13)으로 하고, 스폿 용접에 의해 도 12a, 도 12b에 도시하는 바와 같이 폐단면 구조의 충격 흡수 부품을 제작하였다.
비교예 2의 충격 흡수 부품은, 도 15a, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 표 1의 적층 금속판 F를 직경이 70㎜인 원통으로 되도록 성형하고, 단부(15)끼리를 레이저 용접에 의해 접합하여, 원통 형상으로 하였다.
비교예 3의 충격 흡수 부품은, 도 16a, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 표 1의 적층 금속판 A를 굽힘 성형하여, L자형 형상으로 하였다.
충격 흡수 부품은, 추가 충돌하는 단부와는 반대측의 단부를 지그로 고정하였다. 그리고, 120kg의 질량의 추를 3.5m의 높이로부터 자유 낙하시킴으로써 충격 흡수 부품의 충돌 단부측에 축방향으로 30km/h의 속도로 충돌시켰다.
또한, 경사 하중을 부하시키는 경우는, 충격 흡수 부품을 10°기울인 다이에 고정하고, 상기한 바와 마찬가지의 순서로, 낙중 시험을 실시하였다.
(평가)
＜충돌 성능의 평가＞
낙중 시험시의 하중-변위 곡선으로부터, 100㎜ 압궤까지의 충격 흡수 에너지를 산출하였다. 또한, 부품의 경량성을 평가하기 위해, 부품의 질량으로 충격 흡수 에너지를 나누고, 단위 질량당 충격 흡수 에너지로 하여, 비교 평가하였다.
또한, 경사 하중을 부하한 경우의 충격 흡수 에너지는, 축방향으로부터 10° 기울어져 하중이 부하되므로, 기울기분을 보정한 하중-변위 곡선으로부터 산출하였다.
＜좌굴 파장 및 변형 형태의 평가＞
좌굴 파장은, 낙중 시험시의 변위(추에 의해 충격 흡수 부품이 압입된 양)-하중 곡선으로부터, 산출하였다.
구체적으로는, 하중이 상승 하강하는 주기마다, 하중의 상승이 개시된 변위와 하중이 최소로 된 변위를 측정하였다. 다음으로, 하중이 최소로 된 변위로부터 하중의 상승이 개시된 변위를 뺌으로써, 주기마다의 좌굴 파장을 산출하였다. 마찬가지로 각 주기에서 좌굴 파장을 산출하고, 마지막으로 평균화하여 평균 좌굴 파장을 산출하였다. 이 평균 좌굴 파장을 본 발명의 실시예에 있어서의 좌굴 파장으로 하여, 평가하였다. 시험 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.
또한, 표 2의 변형 형태 란에 있어서의 「A」라 함은, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 발생한 것을 나타내고, 「B」라 함은, 부품 전체에서 발생한 압궤 변형 중, 일부에서 좌굴 파장이 큰 부위가 발생한 것을 나타낸다. 또한 「C」라 함은, 변형 초기에 발생한 1회째의 좌굴 부위를 기점으로 부품 전체가 'V자'로 절곡되는 변형이 발생한 것을 나타낸다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼13의 충격 흡수 부품은, 단위 질량당 충격 흡수 에너지＞6.6으로, 비교예 4의 고장력강으로 이루어지는 충격 흡수 부품과 비교하여, 높은 충격 에너지 흡수능을 나타내고, 경량성이 우수한 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 실시예 1과 비교예 4를 비교한 경우, 동일한 충격 흡수 에너지를 얻는 경우, 실시예 1의 충격 흡수 부품은 비교예 4에 대해 40％ 약간 미만의 경량화가 가능해졌다.
또한, 실시예 1∼13의 충격 흡수 부품의 평균 좌굴 파장은 7.1㎜∼9.8㎜로 모두 10㎜ 이하로, 비교예 4∼5의 고장력강으로 이루어지는 충격 흡수 부품의 평균 좌굴 파장과 비교해도 매우 작은 것을 알 수 있었다.
또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, 축방향으로부터 충격 하중을 가한 경우와 경사 방향으로부터 충격 하중을 가한 경우의 단위 질량당 충격 흡수 에너지량 및 좌굴 파장은 거의 동등하다. 한편, 비교예 4의 충격 흡수 부품은, 상기한 바와 마찬가지의 비교를 한 경우, 충격 흡수 에너지량 및 좌굴 파장은 다른 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 하중의 입력 방향이 다소 변화되었다고 해도, 작은 좌굴 파장에서 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형함으로써, 높은 충격 흡수능이 실현 가능한 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 2와 비교예 4의 충격 흡수 부품은, 형상은 동일하지만, 좌굴 파장은 달랐다. 비교예 4의 충격 흡수 부품의 좌굴 파장은, 부품의 능선의 간격과 거의 일치하고 있어, 좌굴 파장은, 능선의 간격에 의존하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 2의 충격 흡수 부품의 좌굴 파장은, 부품의 능선 간격과 일치하고 있지 않아, 적층 금속판으로 구성되는 충격 흡수 부품은, 능선의 간격에 의존하지 않고, 좌굴 파장을 작게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 1, 3∼8의 충격 흡수 부품은, 도 11a, 도 11b에 나타내는, 모두 개단면 형상이다. 실시예 2, 10, 13의 충격 흡수 부품은, 각각 도 12a, 도 12b 및 도 13에 나타내는, 모두 폐단면 형상이다. 실시예 11의 충격 흡수 부품은, 도 14에 도시하는 일부 개단면 형상이다. 이들 충격 흡수 부품에서는, 모두 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 얻어졌다. 즉, 적층 금속판으로 구성되는 충격 흡수 부품은, 부품의 형상에 의존하지 않고, 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 11을 비교하면, 단위 질량당 충격 흡수 에너지량은, 실시예 1(모두 개단면 형상)＞실시예 11(일부 개단면 형상)＞실시예 2(모두 폐단면 형상)인 것을 알 수 있었다. 이것은, 일부 혹은 모두 폐단면 구조로 하기 위해, 플랜지(12)를 통해 스폿 용접한 이면판(13)이 충격 흡수 에너지량에 대한 기여가 작아, 중량 증가분의 효과를 얻지 못했기 때문이라고 생각된다.
실시예 8은, 본 발명의 실시 형태 중, 좌굴 파장은 가장 작지만, 단위 질량당 충격 흡수 에너지도 비교적 작다. 이것은, 1회의 좌굴 변형시의 최대 하중이 작음으로써, 평균 하중도 작아지므로, 효과적으로 충격 에너지 흡수량을 증대시킬 수 없었다고 생각된다.
실시예 9는, 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 표층과 코어층의 영률비(Ec/Ef)가 1/10000 미만이다. 이로 인해, 실시예 1∼8, 10, 11과 비교하여, 좌굴 파장이 커졌다고 추정된다.
실시예 5는, 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 표층과 코어층의 판 두께비(tc/tf)가 10배 초과이다. 이로 인해, 양호한 에너지 흡수능을 나타내지만, 압궤 변형이 진행됨에 따라, 표층의 박리에 의해, 일부에서 불안정한 압궤 변형이 발생하였다. 그러나, 부재 전체적으로는, 양호한 변형 모드를 나타내는 것을 알 수 있었다.
접합부의 전단 접착 강도를 측정한 결과, 실시예 1∼5, 7∼11의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 전단 접착 강도는 25㎫ 초과였지만, 실시예 6의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 전단 접착 강도는 15㎫인 것을 알 수 있었다. 이로 인해, 양호한 에너지 흡수능을 나타내지만, 압궤 변형이 진행됨에 따라, 표층의 박리에 의해, 일부에서 불안정한 압궤 변형이 발생하였다. 그러나, 부재 전체적으로는, 양호한 변형 모드를 나타낸다고 추정된다.
실시예 2, 10, 11, 12, 13의 충격 흡수 부품은, 적층 금속판끼리 스폿 용접에 의해 접합하고, 제조하였다. 상기 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 표층과 코어층의 접합 적층이, 납땜재 혹은 도전성 접착제에 의한 접합이었기 때문에, 양호한 도전성을 확보할 수 있어, 스폿 용접에 의한 접합이 가능해졌다.
실시예 12의 충격 흡수 부품은, 이면판만이 단일 금속판으로 치환되어 있지만, 최장 주위 길이를 갖는 부품 단면의 주위 길이의 60％를 적층 금속판이 차지하고 있으므로, 다른 실시예 마찬가지로 작은 파장에서 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형이 발생하였다고 생각된다.
비교예 1의 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판의 코어층은, 표층의 영률과 동등하다. 이로 인해, 비교예 5의 고장력강으로 이루어지는 충격 흡수 부품과 마찬가지로 좌굴 파장은 커, 변형 초기에 발생한 1회째의 좌굴 부위를 기점으로 부품 전체가 절곡되는 변형이 발생하였다.
비교예 2의 충격 흡수 부품은, 실시예와 비교하여, 단위 질량당 충격 흡수 에너지는 작다. 이것은, 충격 흡수 부품의 형상이, 능선이 존재하지 않는 원통 형상이므로, 좌굴 파장은 작지만, 실시예와 비교하여, 최대 하중이 작았기 때문에, 효과적으로 충격 에너지 흡수량을 증대시킬 수 없었다고 생각된다.
비교예 3의 충격 흡수 부품은, 능선이 1개밖에 없는 L자형 형상이었기 때문에, 좌굴 변형이 안정적으로 발생하지 않아, 코너가 넓어지는 것과 같은 변형(도 5)에 의해, 충격 흡수 부품이 비틀리는 것과 같은 변형이 발생하였다.
이와 같이, 본 발명을 만족시키는 구성의 적층 금속판으로 이루어지는 충격 흡수 부품은, 경량성이 우수하다. 또한, 충격 하중의 입력 방향에 관계없이, 최대 하중이 높고, 작은 좌굴 파장에서 안정된 벨로우즈 형상의 압궤 변형됨으로써, 높은 충격 에너지 흡수가 가능해져, 양호한 충돌 성능을 나타내는 것이다.
[제2 실시 형태]
(개요)
본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 코어층의 양면에 코어층보다도 영률이 큰 금속판으로 이루어지는 표층이 접합 적층되고, 적층 금속판의 표층 판 두께(tf)와 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 2.0∼7.0인 단면이 균일한 적층 금속판을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된다. 이 충격 흡수 부품은, 단순 형상이라도 충격 에너지 흡수 효율이 높아, 대폭의 경량화를 달성하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 적층 금속판은, 상기 적층 금속판의 표층 판 두께(tf)와 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)를 2.0∼7.0으로 함으로써, 좌굴 파장을 보다 작게 할 수 있다. 따라서, 이러한 적층 금속판으로 형성된 충격 흡수 부품은, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 적층 금속판의 표층 판 두께(tf)와 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)만으로, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다. 그로 인해, 충격 흡수 부품의 형상을 복잡하게 가공할 필요가 없어, 형상을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 좌굴 파장을 보다 작게 하기 위해 적층 금속판의 표층 및 코어층의 영률을 변경할 필요가 없으므로, 충격 흡수 부품의 강도를 변경하지 않고 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판에 대해, 좌굴 파장을 작게 할 수 있는 메커니즘의 관점에서 설명을 행한다.
코어층의 양면에 표층이 접합 적층된 적층 금속판에서는, 상술한 바와 같이, 코어층의 변형 에너지 Uc와 표층의 변형 에너지 Uf의 합이 최소로 되도록 좌굴 변형시의 좌굴 파장이 결정된다. 여기서, 코어층의 변형 에너지 Uc 및 표층의 변형 에너지 Uf는, 이하의 식(2) 및 (3)으로 나타내어진다.
또한, 상기한 식 (1) 및 (2)에 있어서, Ec는 코어층의 영률을 나타내고, Vc는 코어층의 변형에 관계되는 체적을 나타내고, γ는 코어층의 변형된 양을 나타낸다. 또한, EF는 표층의 영률을 나타내고, VF는 표층의 변형에 관계되는 체적을 나타내고, ε는 표층의 변형된 양을 나타낸다. 또한, 표층의 변형은 굽힘 변형인 것에 반해, 코어층의 변형은 전단 변형이므로, 영률을 2.6으로 나누어 전단 변형의 탄성률로 하고 있다.
코어층이 전단 변형되는 경우에 있어서도, 제1 실시 형태에 있어서 도 4a∼4e를 참조하여 설명한 바와 같이, 기본적으로는, 코어층의 변형 에너지 Uc는, 좌굴 파장이 작아질수록 작아지고, 표층의 변형 에너지 Uf는, 좌굴 파장이 커질수록 작아진다. 그로 인해, 좌굴 파장을 작게 하기 위해서는, Uc＞＞Uf로 하고, 변형 에너지의 합에 있어서, 코어층의 변형 에너지 Uc를 지배적으로 하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 적층 금속판에 있어서의 표층과 코어층의 비율이 동등한 경우, 코어층 및 표층의 영률 Ec 및 Ef를 제어하여, Uc＞＞Uf를 실현시키기 위해서는, Ec와 Ef를 접근시켜야 한다. 그러나, Ec와 Ef의 차가 작아질수록 적층 금속판의 축 압궤 변형시에 있어서의 변형의 거동이 단일 재료의 금속판에 가까워지므로, 상술한 이론으로부터 벗어나, 좌굴 파장의 감소폭이 작아진다고 하는 문제가 있었다. 또한, Ec를 크게 한 경우, 코어층의 밀도도 높아지는 경우가 많아, 적층 금속판의 질량이 증가해 버린다. 한편, 충격 흡수 부품은, 연비 효율을 확보하기 위해 경량화가 요구되는 자동차 등에 장착되는 것이다. 그로 인해, 이 적층 금속판은, 이 충격 흡수 부품을 구성하는 것으로서 적합하지 않았다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품을 구성하는 적층 금속판에서는, 상기 식 (2) 및 (3)에 있어서, Uc 및 Uf를 제어하는 또 하나의 파라미터인 Vc 및 Vf를 제어함으로써, Uc＞＞Uf를 실현시키는 것이다. 구체적으로는, 적층 금속판에 있어서의 코어층의 비율(즉, 판 두께)을 증가시킴으로써, Vc를 크게 하고, 또한 Vf를 작게 한다. 그 결과, 적층 금속판은, 표층의 변형 에너지 Uf에 대해 코어층의 변형 에너지 Uc를 크게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 축 압궤 변형시에 있어서의 좌굴 파장을 보다 작게 할 수 있다.
(충격 흡수 부품의 구성)
이하에서는, 도 3, 도 18a 및 도 18b를 참조하여, 충격 흡수 부품의 구성에 대해 설명을 행한다. 도 3은, 적층 금속판(9)의 구성을 도시하는 단면도이다. 이 적층 금속판(9)은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 공통 사항의 설명은 생략한다. 도 18a는, 충격 흡수 부품의 형상 일례를 나타내는 사시도이다. 도 18b는, 충격 흡수 부품의 형상의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
적층 금속판(9)에 있어서, 표층(5A 및 5B)의 판 두께(tf)와, 코어층(10)의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 2.0∼7.0이다. 후술하는 제2 실시예에서 실증되는 바와 같이, 이 판 두께비(tc/tf)가 이들 범위의 값으로 되는 경우에, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 그 좌굴 파장을 작게 할 수 있다.
구체적으로는, 판 두께비(tc/tf)가 2.0 미만인 경우, 축 압궤 변형시의 변형 에너지에 있어서의 코어층(10)의 변형 에너지의 기여가 작아지므로, 좌굴 파장을 작게 할 수 없다. 또한 판 두께비(tc/tf)가 7.0을 초과하는 경우, 표층(5A 및 6B)에 대해 코어층(10)이 매우 두꺼워지므로, 표층(5A 및 5B)과, 코어층(10) 사이에서, 강성에 큰 괴리가 발생한다. 그로 인해, 충격 흡수 부품은, 접합층(7A 및 7B)이 파괴되어, 안정적으로 벨로우즈 형상의 축 압궤 변형을 할 수 없을 가능성이 있다.
또한, 적층 금속판(9)에 있어서, 표층(5A 및 5B)의 판 두께(tf)와, 코어층(10)의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)는, 바람직하게는 3.5∼5.0이어도 된다. 이 판 두께비(tc/tf)가 이들 범위의 값으로 되는 경우에, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 그 좌굴 파장을 보다 작게 하여, 안정적으로 벨로우즈 형상의 축 압궤 변형을 일으킬 수 있게 된다. 구체적으로는, 판 두께비(tc/tf)가 3.5∼5.0인 경우, 축 압궤 변형시의 코어층(10)의 변형 에너지와, 표층(5A 및 5B)의 변형 에너지의 밸런스가 적합해지므로, 좌굴 파장을 더욱 작게 할 수 있다.
또한, 적층 금속판(9)에 있어서, 표층(5A 및 5B)의 영률 Ef와, 코어층(10)의 영률 Ec의 영률비(Ec/Ef)는 1/10∼1/1000이어도 된다. 이 영률비(Ec/Ef)가 이 범위의 값으로 되는 경우에, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 영률비(Ec/Ef)가 1/1000 미만인 경우, 적층 금속판(9)은, 충격 흡수 부품의 좌굴 파장을 작게 할 수는 있지만, Ec의 저하에 의해 좌굴 변형시의 평균 하중(W)을 저하시켜, 충격 에너지 흡수 효율을 저하시켜 버리므로 바람직하지 않다. 또한, 영률비(Ec/Ef)가 1/10을 초과하는 경우, 코어층(10)의 영률 Ec가 커, 전단 변형되기 어려워진다. 그로 인해, 축 압궤 변형시의 거동이, 단일 재료의 금속판과 가까워져, 좌굴 파장을 작게 할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 또한, 영률에 대해서는, 예를 들어 ASTM-D638에 준거한 인장 시험 등에 의해 측정하는 것이 가능하다.
또한, 접합층(7A 및 7B)은, 코어층(10)과 접합층(7A 및 7B)으로 이루어지는 층의 전단 변형을 제어하기 위해, 전단 탄성률이 30∼500㎫인 것이 바람직하다. 이 전단 탄성률이 30㎫ 미만인 경우, 접합층(7A 및 7B)이 과잉으로 전단 변형됨으로써, 표층(5A 및 5B)이 서로 독립적으로 변형될 가능성이 있어, 안정된 좌굴 변형이 발생하기 어려워지므로 바람직하지 않다. 또한, 전단 탄성률이 500㎫를 초과하는 경우, 코어층(10)과, 접합층(7A 및 7B)으로 이루어지는 층의 전단 변형이 발생하기 어려워지므로, 좌굴 파장이 커질 가능성이 있어 바람직하지 않다. 또한, 상기한 전단 탄성률에 대해서는, JIS-K6850에 준거한 인장 전단 시험에 의해 측정할 수 있다.
(충격 흡수 부품의 형상)
다음으로, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품의 형상에 대해 설명한다. 도 18a 및 도 18b에 도시되는 바와 같이, 충격 흡수 부품(20A 및 20B)은, 예를 들어 적어도 4개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공된다.
구체적으로는, 도 18a에 도시되는 바와 같이, 충격 흡수 부품(20A)은, 적층 금속판을 일단부로부터 차례로 골접기, 산접기, 산접기, 골접기로 된 개단면 구조의 햇형 형상이여도 된다.
또한, 도 18b에 도시되는 바와 같이, 충격 흡수 부품(20B)은, 적층 금속판을 일단부로부터 차례로 산접기, 산접기, 산접기, 산접기로 되어, 단부끼리가 용접 등에 의해 접합된 폐단면 구조의 통형 형상이어도 된다.
또한, 충격 흡수 부품(20A 및 20B)에 있어서, 능선 방향이 충격 흡수 방향이다.
또한, 충격 흡수 부품(20A 및 20B)에 있어서, 능선끼리의 간격의 각각은, 50∼80㎜이어도 된다. 여기서, 능선끼리의 간격이라 함은, 예를 들어 도 18a 및 도 18b에 나타내어지는 간격 L이다. 능선끼리의 간격이 이 범위에 포함되는 경우에, 충격 흡수 부품(20A 및 20B)은, 안정적으로 작은 좌굴 파장에서 벨로우즈 형상의 축 압궤 변형을 일으킬 수 있다.
구체적으로는, 능선끼리의 간격의 각각이 50㎜ 미만인 경우, 형상이 복잡해져, 형상 제약을 받기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 능선끼리의 간격의 각각이 80㎜를 초과하는 경우, 강성이 작아져 탄성 변형되는 측면이 많아져, 좌굴 파장이 커지고, 또한 안정적으로 벨로우즈 형상의 축 압궤 변형이 일어나기 어려워지므로 바람직하지 않다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품의 형상이, 예시한 형상에 한정되지 않는 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품(20A 및 20B)은, 상기 충격 흡수 부품(20A 및 20B)을 구성하는 적층 금속판(9)의 표층(5A 및 5B)의 판 두께(tf)와, 코어층(10)의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)를 2.0∼7.0으로 함으로써, 좌굴 파장을 보다 작게 하여, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품(20A 및 20B)은, 형상을 복잡하게 할 필요가 없고, 보다 단순한 형상으로 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 충격 흡수 부품(20A 및 20B)은, 좌굴 파장을 보다 작게 하기 위해 적층 금속판(9)의 표층(5A 및 5B)과 코어층(10)의 영률비를 더욱 저하시킬 필요가 없다. 이로 인해, 충격 흡수 부품(20A 및 20B)의 강도를 변경하지 않고, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
[제2 실시예]
이하에서는, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품의 제2 실시예에 대해 설명한다.
(적층 금속판의 제조)
우선, 표 3에 나타내어지는 표층 및 코어층을 적층 접합하여, 적층 금속판을 제조하였다. 또한, 표층과 코어층의 접합에는, 표 4에 나타나는 접합재를 사용하였다. 표층 상에 접합재, 코어층, 접합재, 표층의 순으로 적층하고, 80℃∼180℃까지 가열하고, 압착력 40kgf/㎠(3.92㎫)로 20∼30분 가열 압착하고, 그 후, 상온까지 냉각하여 대기 개방하고, 각 실시예 및 각 비교예에 관한 적층 금속판을 제조하였다.
표 4에 있어서, 접착제 1은, 기재가 에폭시 수지의 접착제이고, 도포량 200g/㎡, 180℃ 가온, 압착력 40kgf/㎠(3.92㎫), 압착 시간 20분간 접합에 사용하였다. 또한, 접착제 2는, 기재가 우레탄 수지의 접착제이고, 도포량 200g/㎡, 80℃ 가온, 압착력 40kgf/㎠(3.92㎫), 압착 시간 30분간 접합에 사용하였다. 또한, 접착제 3은, 접착제 2에 탄성 고무를 분산시킨 접착제이고, 도포량 200g/㎡, 80℃ 가온, 압착력 40kgf/㎠(3.92㎫), 압착 시간 20분간 접합에 사용하였다. 또한, 브레이징에서는, 납땜재(저온 납땜재, Sn-Pb계, 융점 183℃)를 사용량 15g/㎡로 사용하였다. 또한, 접합재의 전단 탄성률은, JIS-K6850에 준거한 인장 전단 시험에 의해 측정하였다.
또한, 표 4에 있어서, 코어층으로서 사용한 폴리프로필렌은, 밀도가 0.94g/㎤이고, 또한 코어층으로서 사용한 금망의 선 직경은 0.6㎜φ, 선재간의 간극은 1.6㎜이다. 또한, 상술한 바와 같이, Ec는 코어층의 영률이고, Ef는 표층의 영률이고, tc는 코어층의 판 두께이고, tf는 표층의 판 두께이다.
(충돌 성능 평가 시험)
다음으로, 상기에서 제조한 각 실시예 및 각 비교예에 관한 적층 금속판으로 구성된 충격 흡수 부품의 충돌 성능 평가를 행하였다. 구체적으로는, 표 4에 나타내어진 구성의 각 실시예 및 각 비교예에 관한 적층 금속판을 사용하여, 프레스 브레이크에 의한 굽힘 가공으로 성형하고, 도 11a 및 도 11b에 도시되는 길이 200㎜의 햇형 형상의 충격 흡수 부품을 제조하였다. 도 11a는, 본 실시예에 관한 충격 흡수 부품을, 충격 흡수 방향인 능선 방향에 수직인 단면에서 절단한 단면도이다. 도 11b는, 그 사시도이다.
제조한 충격 흡수 부품의 충돌 성능 평가는, 낙중 시험에 의해 행하였다. 구체적으로는, 충격 흡수 부품을, 그 능선 방향이 충돌 흡수 방향으로 되도록 배치하고, 추가 충돌하는 단부와 반대측의 단부를 지그로 고정하였다. 그 후, 120kg의 질량의 추를 3.5m의 높이로부터 자유 낙하시킴으로써, 이 추를 충격 흡수 부품의 충돌 단부측에 대해 30km/h의 속도로 충돌시켰다.
상기한 낙중 시험에 있어서의 하중-변위 곡선으로부터, 100㎜ 압궤될 때까지의 충격 에너지 흡수량을 산출하였다. 충격 에너지 흡수량은, 충격 흡수 부품의 경량화를 평가하기 위해, 부품의 질량으로 충격 에너지 흡수량을 제산하여, 단위 질량당 충격 에너지 흡수량으로 하였다.
또한, 낙중 시험의 하중-변위 곡선으로부터 평균 좌굴 파장을 산출하였다. 구체적으로는, 하중이 상승 하강하는 주기마다, 하중이 최소로 된 변위를 측정하고, 직전에 하중이 극소로 된 변위로부터, 다음으로 하중이 극소로 된 변위를 뺌으로써, 주기 단위의 좌굴 파장을 산출하였다. 마찬가지의 방법으로 각 주기에 있어서의 좌굴 파장을 산출하고, 산술 평균을 취함으로써 평균 좌굴 파장을 산출하였다. 상기에서 산출한 단위 질량당 충격 에너지 흡수량 및 평균 좌굴 파장의 평가 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 표 5에 있어서, 좌굴 형태 란의 「A」, 「B」, 「C」의 의미에 대해서는, 표 2의 변형 형태의 「A」, 「B」, 「C」의 의미와 동일하다.
표 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 101∼109에 관한 충격 흡수 부품은, 비교예 101∼103에 관한 충격 흡수 부품에 대해 평균 좌굴 파장이 작아져, 단위 질량당 충격 에너지 흡수량이 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 비교예 101 및 102는, tc/tf가 2.0 미만이므로, 평균 좌굴 파장이 커져, 충격 에너지 흡수량이 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 103은, tc/tf가 본 발명의 범위에 포함되지만, 코어층의 영률과, 표층의 영률이 동일하므로, 단일 재료로 구성된 충격 흡수 부품과 실질적으로 동일한 좌굴 변형의 거동을 나타내고, 평균 좌굴 파장이 커져, 충격 에너지 흡수량이 실질적으로 감소하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 102, 103, 105∼109는, tc/tf가 본 실시 형태에 있어서의 바람직한 범위 내에 포함되므로, 평균 좌굴 파장이 보다 작아져, 단위 질량당 충격 에너지 흡수량이 더욱 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 101은 tc/tf가 3.5 미만이므로, 실시예 102, 103, 105∼109보다 평균 좌굴 파장이 크게 되어 있다. 또한, 실시예 104는, tc/tf가 5.0을 초과하고 있으므로, 좌굴 형태가 「B」로 되어 있다.
또한, 실시예 101∼107, 109는, 접합층의 전단 탄성률이 본 실시 형태에 있어서의 바람직한 범위 내에 포함되어 있으므로, 평균 좌굴 파장이 보다 작게 되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 108은, 접합층의 전단 탄성률이 500㎫를 초과하고 있으므로, 다른 조건이 동일한 실시예 105에 대해 평균 좌굴 파장이 커져, 충격 에너지 흡수량이 감소하고 있다.
또한, 실시예 101∼108은, 코어층 및 표층의 영률비(Ec/Ef)가 본 실시 형태에 있어서의 바람직한 범위 내에 포함되어 있으므로, 단위 질량당 충격 에너지 흡수량이 보다 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 109는, 코어층 및 표층의 영률비(Ec/Ef)가 1×10-3 미만이므로, 다른 조건이 동일한 실시예 105에 대해 충격 에너지 흡수량이 감소하고 있다.
또한, 실시예 103, 비교예 101 및 102에 관한 적층 금속판에 대해, 시뮬레이션으로, 표층과 코어층의 영률비(Ec/Ef)를 변경하면서, 표층과 코어층의 영률비(Ec/Ef)에 대한 평균 좌굴 파장의 변화를 평가하였다. 시뮬레이션은, 비선형 해석 프로그램인 Marc를 사용하여, 좌굴 고유값 해석을 실시하였다. 그 평가 결과를 도 19에 나타낸다. 여기서, 도 19는, 실시예 103, 비교예 101 및 102에 관한 충격 흡수 부품에 있어서, 영률비(Ec/Ef)에 대한 평균 좌굴 파장을 나타낸 선도이다. 도 19에 있어서, 종축은 평균 좌굴 파장이고, 횡축은 영률비(Ec/Ef)의 상용 로그이다.
도 19에 도시되는 바와 같이, 실시예 103(총 두께 2.0㎜, tc/tf=4.3)은, 어느 표층 및 코어층의 영률비(Ec/Ef)에 있어서도, 비교예 101(총 두께 1.0㎜, tc/tf=1.1)에 대해 평균 좌굴 파장이 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 103은, tc/tf가 본 실시 형태의 범위 내에 포함되므로, 표층 및 코어층의 영률비(Ec/Ef)에 관계없이, 비교예 101 및 102에 대해 평균 좌굴 파장을 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 103 및 비교예 102의 굴곡 강성은, 9.6×104N·㎠이고, 비교예 101의 굴곡 강성은, 1.7×104N·㎠이다. 즉, 실시예 103은, 비교예 102에 대해 적층 금속판의 강도(구체적으로는, 굴곡 강성)을 저하시키지 않고 평균 좌굴 파장을 작게 할 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 실시예 103은, 비교예 102 및 103에 대해, 특히, 표층 및 코어층의 영률비(Ec/Ef)가 1×10-3∼1×10-1인 범위에서, 평균 좌굴 파장을 보다 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 표층 및 코어층의 영률비(Ec/Ef)가 1×10-1을 초과하는 경우는, 평균 좌굴 파장의 감소량이 작기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 표층 및 코어층의 영률비(Ec/Ef)가 1×10-3 미만인 경우는, 코어층의 영률 Ec의 저하에 의해 좌굴 변형시의 평균 하중(W)이 저하되어, 충격 에너지 흡수 효율이 저하되므로 바람직하지 않다.
다음으로, 상기한 바와 마찬가지로 Marc를 사용한 시뮬레이션에서, 능선의 간격 L을 각각 50㎜, 65㎜, 80㎜로 한 햇형 부재에 있어서의 표층과 코어층의 영률비(Ec/Ef)에 대한 평균 좌굴 파장의 변화를 평가하였다. 그 평가 결과를 도 20에 나타낸다. 여기서, 도 20은, 충격 흡수 부품의 형상에 대한 평균 좌굴 파장을 나타낸 선도이다. 도 20에 있어서, 종축은 평균 좌굴 파장이고, 횡축은 영률비(Ec/Ef)의 상용 로그이다.
도 20을 참조하면, 충격 흡수 부품의 능선의 간격 L이 50∼80㎜인 경우에, 본 실시 형태에 있어서 바람직한 영률비(Ec/Ef)의 범위인 1×10-3∼1×10-1로, 평균 좌굴 파장이 보다 현저하게 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 능선의 간격(L)이 80㎜를 초과하는 경우, 평균 좌굴 파장이 커지고, 또한 안정적으로 벨로우즈 형상의 축 압궤 변형이 일어나기 어려워지므로, 바람직하지 않다. 또한, 능선의 간격 L이 50㎜ 미만인 경우는, 충격 흡수 부품의 형상이 복잡해져, 형상 제약을 받기 때문에 바람직하지 않다.
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품에 의하면, 코어층의 양면에 코어층보다 영률이 큰 금속판으로 이루어지는 표층을 접합 적층하고, 표층의 판 두께 tf와 코어층의 판 두께 tc를 2.0∼7.0으로 한 적층 금속판으로 구성함으로써, 좌굴 파장을 작게 하여, 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품에 의하면, 충격 흡수 부품의 형상을 복잡하게 가공하지 않아도 좌굴 파장을 작게 할 수 있으므로, 충격 흡수 부품의 형상을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 좌굴 파장을 보다 작게 하기 위해, 적층 금속판의 표층과 코어층의 영률비를 더욱 저하시킬 필요가 없으므로, 충격 흡수 부품의 강도를 저하시키지 않고 충격 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 종래의 충격 흡수 부품에 대해, 영률이 작고, 또한 비교적 밀도가 작은 코어층의 비율이 큰 적층 금속판으로 구성되므로, 보다 경량화를 도모할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 충격 흡수 부품은, 보다 경량화를 도모할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의해 포함되는 것이 구체적 또한 개개에 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.
본 발명은, 보통 승용차뿐만 아니라, 경자동차로부터 트럭, 버스 등의 대형차에 이르는 자동차 전반, 전철 등의 수송 기관의 충격 흡수 부품으로서 적합하게 적용할 수 있다.
1 : 충격 흡수 부품
2 : 측면
3 : 능선
5A, 5B : 표층
7A, 7B : 접합층
9 : 적층 금속판
10 : 코어층
11 : 개단면 구조의 햇재
12 : 플랜지
13 : 이면판
14 : 공공
15 : 단부
16 : 측면 단부
25 : 코어층
2 : 측면
3 : 능선
5A, 5B : 표층
7A, 7B : 접합층
9 : 적층 금속판
10 : 코어층
11 : 개단면 구조의 햇재
12 : 플랜지
13 : 이면판
14 : 공공
15 : 단부
16 : 측면 단부
25 : 코어층
Claims (14)
- 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 좌굴 변형에 의해 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수 부품이며,
코어층의 양면에 상기 코어층보다 영률 및 밀도가 큰 금속판으로 이루어지는 표층을 접합 적층하여 이루어지고 단면이 균일한 적층 금속판을, 적어도 2개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공하여 이루어지는 부재를 포함하고, 상기 충격 흡수 부품을 상기 충격 흡수 방향에 수직으로 절단한 단면인 부품 단면에 있어서의 상기 부재의 길이는, 상기 충격 흡수 부품의 상기 부품 단면 중 주위 길이가 최장이 되는 개소의 부품 단면의 주위 길이에 대하여 50％ 이상이 되도록 구성되고, 상기 표층의 판 두께(tf)와 상기 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 10.0 이하인, 충격 흡수 부품. - 제1항에 있어서,
상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 모두 개단면 형상인, 충격 흡수 부품. - 제1항에 있어서,
상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 일부 개단면 형상인, 충격 흡수 부품. - 제1항에 있어서,
상기 충격 흡수 부품의 부품 단면의 형상이 모두 폐단면 형상인, 충격 흡수 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적층 금속판은, 상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/100000인, 충격 흡수 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/1000인, 충격 흡수 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 능선의 간격이 적어도 10㎜인, 충격 흡수 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 표층과 상기 코어층의 전단 접착 강도가 25㎫ 이상인, 충격 흡수 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 표층과 코어층의 접합 적층이, 납땜재 혹은 도전성 접착제에 의한 접착인, 충격 흡수 부품. - 부품의 충격 흡수 방향의 한쪽 단부에 충격 하중이 부하된 때, 좌굴 변형에 의해 충격 에너지를 흡수하는 충격 흡수 부품이며,
코어층의 양면에 상기 코어층보다 영률이 큰 금속판으로 이루어지는 표층이 적층되어 있고, 상기 표층의 판 두께(tf)와 상기 코어층의 판 두께(tc)의 판 두께비(tc/tf)가 2.0∼7.0인 단면이 균일한 적층 금속판을 성형 가공하여 이루어지는 부재로 구성된, 충격 흡수 부품. - 제10항에 있어서,
상기 판 두께비(tc/tf)가 3.5∼5.0인, 충격 흡수 부품. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 표층의 영률(Ef)과 상기 코어층의 영률(Ec)의 영률비(Ec/Ef)가 1/10∼1/1000인, 충격 흡수 부품. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 적층 금속판은, 적어도 4개의 능선을 갖는 형상으로 성형 가공되어 있고,
상기 능선의 간격은, 각각 50∼80㎜인, 충격 흡수 부품. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 적층 금속판은, 상기 표층 및 상기 코어층의 사이에 접합층을 더 구비하고,
상기 접합층의 전단 탄성률이 30∼500㎫인, 충격 흡수 부품.
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