JP2005170232A - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用バンパなどに用いられる衝撃吸収部材について、衝撃吸収性能を損なうことなく初期ピーク荷重を小さくする。
【解決手段】 衝撃前方壁１と衝撃後方壁２とを間隙をおいて対向配置し、これら壁の両側の端部間に外側壁３、４を連結した中空構造からなる。外側壁３、４間に内側壁５を独立して位置させ、内側壁５は衝撃予測方向に沿う位置で衝撃前方壁および衝撃後方壁１、２に連結させ、この両連結部５ａ、５ｂに対し連結部間の本体５ｃを一側方に偏位させる。この構成により初期荷重ピーク値を低くして衝撃吸収部材に連なる他部材等に大きな荷重が伝達されるのを防止する。さらに初期荷重ピーク後の荷重が高く維持され、良好な衝撃吸収性能を得る。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両のバンパなどとして取り付けられ、この車両の衝突などによって生じる衝撃を吸収して自車両の損傷や衝突相手の損傷などを軽減する衝撃吸収部材に関するものである。

自動車のバンパ型材などに用いられる衝撃吸収部材は、断面四角形などの中空型材を用い、この中空型材が断面方向からの衝撃によって圧潰するまで塑性変形するときの荷重によって衝撃を吸収するように構成されている（例えば特許文献１）。
そして上記特許文献に示されるように、中空型材では、その強度を上げて衝撃吸収性能を向上させるために、図６に示すように、衝撃前方板２０と衝撃後方板２１と外側板２２、２３で構成される中空型材の内側に、補強板として内側板２４を立設したものが提案されている。

ところで上記のような衝撃吸収部材では、衝撃が加わった直後には、衝撃方向に沿った外側板２２、２３および内側板２４によって大きな荷重がピーク的に発生し、その後は、外側板２２、２３、内側板２４が座屈し始めることによって圧潰に至るまで荷重が次第に減少する。しかし上記したピーク荷重が大きいと、衝撃吸収部材に連結されている、例えばサイドメンバー部材に大きな荷重が伝達され、これら部材に損傷を与えてしまうという問題がある。このため、上記した初期荷重ピーク値を低下させることが要望されている。
特開平７−８１５０４号公報

衝撃時に衝撃吸収部材に発生するピーク荷重を低下させる方法としては、例えば補強板を省いたり、側板の板厚を薄くするなどして衝撃吸収部材の強度を低下させる方法が考えられる。しかし、衝撃吸収部材の強度が低下すると、これに伴って圧潰に至るまでの衝撃吸収部材の荷重値が全体的に低下して衝撃吸収能力が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、前記初期荷重ピーク値を小さくできるとともに、その後の荷重低下を小さくして良好な衝撃吸収能を発揮する衝撃吸収部材を提供するものである。

すなわち、本発明の衝撃吸収部材のうち、第１の発明は、衝撃前方壁と衝撃後方壁とが間隙を有して対向配置され、前記衝撃前方壁および衝撃後方壁の両側の端部間にそれぞれ外側壁が連結された中空構造からなり、前記両外側壁間に内側壁が独立して位置しており、該内側壁は衝撃予測方向に沿う位置で前記衝撃前方壁および衝撃後方壁に連結されているとともに、衝撃前方壁および衝撃後方壁への両連結部に対し、連結部間の一部または全部が一側方に偏位していることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃前方壁に対し衝撃荷重が加わると、該衝撃が両側壁および内側壁で支持され、初期荷重が発生し、その後、両側壁と内側壁が塑性変形して座屈し始めることで衝撃を吸収する。なお、衝撃が加わった初期には、両側壁と内側壁の突っ張り強度によって初期荷重ピークが発生するものの、偏位した内側壁では、突っ張り強度は小さなものとなり、偏位した側に容易に座屈するため、座屈開始荷重は、両側壁が分担する結果、初期荷重ピークを比較的小さくすることができる。また内側壁は、両外側壁を補強する効果があり、座屈が開始した後には、衝撃吸収能力を十分に高める作用を果たす。

内側壁が独立して位置しているとは、他の外側壁との連結や内側壁同士の連結がなく、衝撃前方壁と衝撃後方壁との連結によって配置されていることを意味している。
なお、内側壁が複数の場合、内側壁としては、上記偏位がなされず、衝撃予測方向に沿って配置されるものが含まれていてもよい。この場合にも全ての内側壁を偏位させることなく配置したものに比べて初期荷重を小さくする効果が得られる。

上記内側壁の偏位は、前記内側壁を連結部間で屈曲または湾曲することにより行うことができる。また、前記内側壁が複数からなり、これら内側壁が両側方間の中心線に対し、略対称に位置し、略対称位置の内側壁は互いに連結部間が他方側に偏位するように構成することができる。このように内側壁を対称に配置することで衝撃前方壁に加わる荷重を特定方向に大きく偏ることなく略均等に吸収して良好な衝撃吸収性能を得ることを可能にする。また、これらの内側壁が対称に位置するもの同士で連結部間が他方側に偏位するように構成することで、塑性変形時の均等性がより確実に確保される。
また、前記外側壁は、衝撃前方壁および衝撃後方壁に対し、湾曲部を介して連結することができる。これにより衝撃が加わった初期に外側壁の突っ張り強度を低くして座屈しやすくすることにより、衝撃吸収性能を損なうことなく初期荷重ピークを小さくすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、衝撃前方壁と衝撃後方壁とが間隙を有して対向配置され、前記衝撃前方壁および衝撃後方壁の両側の端部間にそれぞれ外側壁が連結された中空構造からなり、前記両外側壁間に内側壁が独立して位置しており、該内側壁は衝撃予測方向に沿う位置で前記衝撃前方壁および衝撃後方壁に連結されているとともに、衝撃前方壁および衝撃後方壁への両連結部に対し、連結部間の一部または全部が一側方に偏位しているので、初期荷重ピーク値を小さくして衝撃吸収部材に連なる他部材等に大きな荷重が伝達されるのを防止する。また、初期荷重ピーク後の荷重が高く維持され、良好な衝撃吸収性能を得ることができる。

（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態の衝撃吸収部材１０を、図１に基づいて説明する。
長尺な衝撃前方壁１と同じく長尺な衝撃後方壁２とが対向し、これら衝撃前方壁１と衝撃後方壁２の長尺方向に沿った両側端部間にそれぞれ長尺な外側壁３、４が連結されて断面略四角形の長尺な中空型材になっている。なお、外側壁３、４と衝撃前方壁１、衝撃後方壁２との連結部３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、Ｒ面によって湾曲形状になっている。

また、上記外側壁３と外側壁４との間には、これら外側壁３、４の長手方向に沿って長尺な内側壁５が位置している。該内側壁５は、衝撃前方壁１と衝撃後方壁２の幅方向中央線位置で衝撃前方壁１および衝撃後方壁２の内壁に、長尺方向に沿った連結部５ａ、５ｂによって連結されている。前記連結部５ａ、５ｂ間にある内側壁本体５ｃは、連結部５ａ、５ｂの近傍で徐々に外側方（図では左方）に偏位するように斜行し、それらの間は斜行部に対し屈曲して、上記連結部間を基準にした位置６から外側に偏位した位置で直状になっている。なお、内側壁５の偏位量は特定の量に限定されるものではなく、初期荷重ピーク値を勘案して適宜の値に設定することができる。
この衝撃吸収部材１０は、例えばアルミニウム合金を押出した押出型材によって製作することができる。ただし、本発明としてはその製造方法が特に限定されるものではなく、例えば壁材同士を溶接などによって接合することで中空材を得るものであってもよく、材質もアルミニウム合金が好適であるがこれに限定されるものではない。

次に、この実施形態の衝撃吸収部材１０の作用について説明する。
衝撃吸収部材１０は、例えば図２に示すように、車両のサイドメンバー３０などに連結され、該衝撃吸収部材１０を骨格にしてバンパ３１を構成する。
上記バンパ３１に対し、外方から衝突などによって衝撃が加えられると、その衝撃は衝撃吸収部材１０に伝わり、外側壁および内側壁が座屈することによって衝撃を吸収する作用が機能する。以下に詳細に説明する。

まず、衝撃吸収部材１０に伝わった衝撃荷重は、衝撃前方壁１に伝わり、この衝撃前方壁１を介してそれぞれ外側壁３、４および内側壁５に伝達される。この際に、外側壁３、４では、突張り強度によって荷重が発生し、初期荷重を大きくする。また、内側壁５においても突張り強度によって荷重が発生するものの、連結部５ａ、５ｂに対し本体５ｃが偏位しているので座屈しやすく、突張り強度は比較的小さくて発生荷重も小さくなる。また、外側壁３、４は、衝撃前方壁１、衝撃後方壁２に対し湾曲形状の連結部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを介して連結されているため、衝撃前方壁１に加わった荷重に対する外側壁３、４の突張り強度が多少低下する。これらのため、初期荷重ピークは、従来のように外側壁の中央に補強用の内側壁を直状に連結したものに比べて遙かに小さくなる。その後は、外側壁３、４および内側壁５が座屈することで荷重は低下するものの、塑性変形に伴う荷重を得て衝撃を効果的に吸収することができる。この座屈の過程では、内側壁５で塑性変形による荷重が発生するため、外側壁３、４に対する補強効果を果たすことができる。

（実施形態２）
なお上記実施形態では、両外側壁３、４の間に、一つの内側壁５を有する衝撃吸収部材について説明したが、内側壁は複数有するものであってもよい。図３は、両外側壁３、４の間に複数の内側壁５１、５２を有する衝撃吸収部材１１を示すものである。なお、この実施形態２で実施形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。

外側壁３、４の間には、２つの内側壁５１、５２が間隔を置いて配置されており、これら内側壁５１、５２は、衝撃前方壁１と衝撃後方壁２の幅方向中心線７に対し対称に位置している。また、内側壁５１、５２は、衝撃予想方向に沿って連結部５１ａ、５１ｂおよび連結部５２ａ、５２ｂが位置している。また、連結部５１ａ、５１ｂ間の内側壁本体５１ｃおよび連結部５２ａ、５２ｂ間の内側壁本体５２ｃは、いずれもそれぞれの連結部位置を基準にして連結部近傍で徐々に外側方に偏位するように斜行し、それらの間は、外方側に偏位した位置で直状になっている。すなわち、内側壁５１、５２では、偏位方向も当然に上記中心線７に対し対称になっている。

この衝撃吸収部材１１では、内側壁５１、５２の本体５１ｃ、５２ｃが偏位しているので前記実施形態の衝撃吸収部材１０と同様に衝撃が加わった初期での初期荷重ピークが小さくなり、その後は、外側壁３、４と内側壁５１、５２の塑性変形により発生する荷重で衝撃が効果的に吸収される。しかも、内側壁５１、５２の偏位方向は対称であるため、上記中心線７を中心にして均等に衝撃荷重が伝達されて均等に衝撃が吸収される効果がある。

（実施形態３）
上記実施形態１、２では、内側壁の断面形状が両端の斜行部とその間の直状部からなるものについて説明したが、図４に示すように内側壁５３全体が湾曲することで偏位するものであってもよい。なお、この実施形態においても前記実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。

この実施形態の衝撃吸収部材１２は、外側壁３、４の間に内側壁５３が位置しており、該内側壁５３は、衝撃前方壁１と衝撃後方壁２の幅方向中心線位置で、衝撃前方壁１および衝撃後方壁２の内壁に、長尺方向に沿った連結部５３ａ、５３ｂによって連結されている。前記連結部５３ａ、５３ｂ間にある内側壁本体５３ｃは、一外側方に湾曲することで上記連結部間を基準とする位置６から外側に偏位している。
この実施形態の衝撃吸収部材１２においても、衝撃が加わった初期には、内側壁５３が偏位していることによって初期荷重ピークが低くなり、その後は、内側壁５３による補強効果によって荷重が高く維持されて良好な衝撃吸収性能が得られる。

以下に、本発明の実施例を比較例と比較して説明する。
上記実施形態１で示した衝撃吸収部材１０を発明材１として用意し、外側壁３、４と衝撃前方壁１、衝撃後方壁２との連結部分を湾曲させることなく直角状に連結した発明材２とを用意した。また、内側壁を偏位させることなく内側壁本体が連結部間に直状に位置する衝撃吸収部材を比較材として用意した。
これらの試験材に対し、衝撃前方壁１側から衝撃荷重を加え、荷重の変位量と発生荷重とを測定し、その結果を図５に示した。
図から明らかなように、比較材では、衝撃初期に大きな荷重ピークが出現していることが分かる。一方、発明材１では、初期荷重ピークが低く抑えられているとともに、その後の荷重が高く維持されて優れた衝撃吸収性能が得られていることがわかる。また、発明材２においても発明材１よりはやや高いものの、比較材に対し明らかに初期荷重ピークが低く抑えられており、その後の荷重も高く維持されている。

本発明の一実施形態の正面図である。 同じく取り付け状態を示す斜視図である。 同じく他の実施形態を示す正面図である。 同じくさらに他の実施形態を示す正面図である。 同じく実施例における各試験材の変位量−荷重変化を示すグラフである。 従来の衝撃吸収部材を示す図である。

符号の説明

１ 衝撃前方壁
２ 衝撃後方壁
３ 外側壁
４ 外側壁
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ 連結部
５、５１、５２、５３ 内側壁
５ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ 連結部
５ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ 連結部
５ｃ、５１ｃ、５２ｃ、５３ｃ 内側壁本体
１０、１１、１２ 衝撃吸収部材

Claims (4)

1. 衝撃前方壁と衝撃後方壁とが間隙を有して対向配置され、前記衝撃前方壁および衝撃後方壁の両側の端部間にそれぞれ外側壁が連結された中空構造からなり、前記両外側壁間に内側壁が独立して位置しており、該内側壁は衝撃予測方向に沿う位置で前記衝撃前方壁および衝撃後方壁に連結されているとともに、衝撃前方壁および衝撃後方壁への両連結部に対し、連結部間の一部または全部が一側方に偏位していることを特徴とする衝撃吸収部材。
2. 前記内側壁は、連結部間で屈曲または湾曲して一側方に偏位していることを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収部材。
3. 両側方間の中心線に対し、複数の内側壁が略対称に位置しており、略対称位置の内側壁は、互いに連結部間が他方側に偏位していることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収部材。
4. 前記外側壁は、衝撃前方壁および衝撃後方壁に対し、湾曲部を介して連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収部材。

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