JP2023170762A - 自動車用エネルギ吸収部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れたエネルギ吸収効率を発揮可能な自動車用エネルギ吸収部材を提供する。【解決手段】この自動車用エネルギ吸収部材20は、所定方向からみたときに、サブフレーム16に連結される連結部41と、連結部41よりも前方に設けられる第1屈曲点42を介して前方に延びる第1アーム部43と、第1アーム部43の先端から、第2屈曲点44を介して前方に向けて延びる第2アーム部45と、第2アーム部45の先端から、第3屈曲点46を介して前方に延びる第3アーム部47と、第3アーム部47の先端から、第4屈曲点48を介して前方に向けて延びる第4アーム部49と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、自動車用エネルギ吸収部材に関する。
自動車用エネルギ吸収部材として、特許文献1に開示されているような、サブフレームの前端部から車体前方に向けて延出された後半部分と、後半部分から車体前方に向けて延出された前半部分と、を備えた構造が知られている。後半部分はプレス成形部材で形成された部分であり、前半部分は中空パイプ成形部材で形成された部分である。
このエネルギ吸収部材によれば、簡単な構成で衝突時の衝撃エネルギを効果的に吸収することができるとともに、所定形状のサスペンションフレームを軽量かつ安価に製造することが可能であるとされている。
しかしながら、近年、エネルギ吸収部材を軽量に構成しながらも、高いエネルギ吸収性能を安定的に確保できる技術の実用化が求められている。換言すれば、単位重量あたりのエネルギ吸収量であるエネルギ吸収効率が高い自動車用エネルギ吸収部材が求められている。
そこで、本発明は、優れたエネルギ吸収効率を発揮可能な自動車用エネルギ吸収部材を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、優れたエネルギ吸収効率を発揮可能な自動車用エネルギ吸収部材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
(1)本発明の一態様は、前方に向けて延びるように自動車のサブフレームに取り付けられる自動車用エネルギ吸収部材であって、所定方向からみたときに、前記サブフレームに連結される連結部と、前記連結部よりも前方に設けられる第1屈曲点を介して前方に延びる第1アーム部と、前記第1アーム部の先端から、第2屈曲点を介して前方に向けて延びる第2アーム部と、前記第2アーム部の先端から、第3屈曲点を介して前方に延びる第3アーム部と、前記第3アーム部の先端から、第4屈曲点を介して前方に向けて延びる第4アーム部と、を備えることを特徴とする自動車用エネルギ吸収部材である。
(2)上記(1)の自動車用エネルギ吸収部材は、金属材料から形成されていることが好ましい。
(3)上記(1)または(2)に記載の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第1屈曲点は、前記第3屈曲点に比べて屈曲し難く形成され、前記第2屈曲点は、前記第4屈曲点に比べて屈曲し難く形成されていることが好ましい。
(4)上記(3)の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置の断面係数が、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置の断面係数よりも大きいことが好ましい。
(5)上記(3)の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さが、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さよりも大きいことが好ましい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べて断面係数が1.2倍以上であることが好ましい。
(7)上記(1)から(5)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べてビッカース硬さが1.2倍以上であることが好ましい。
(8)上記(1)から(7)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、(A1)前記第1屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、(A2)前記第2屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、(A3)前記第3屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、及び、(A4)前記第4屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記第3アーム部の長さをL3、前記第3アーム部の車幅方向長さをW3としたとき、前記第4アーム部の長さL4は、(L3-W3)以上且つ、(L3 2+W3 2)1/2以下であることが好ましい。
(10)上記(1)から(9)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記第3屈曲点と、前記第4アーム部の先端との、車長方向の長さαが、20mm超500mm未満であることが好ましい。
(11)上記(1)から(10)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、(B1)前記第1屈曲点における厚さは、前記連結部における厚さ又は前記第1アーム部における厚さよりも10%以上大きい、(B2)前記第2屈曲点における厚さは、前記第2アーム部における厚さ又は前記第2アーム部における厚さよりも10%以上大きい、(B3)前記第3屈曲点における厚さは、前記第3アーム部における厚さ又は前記第3アーム部における厚さよりも10%以上大きい、及び、(B4)前記第4屈曲点における厚さは、前記第4アーム部における厚さ又は前記第4アーム部における厚さよりも10%以上大きい、の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
(1)本発明の一態様は、前方に向けて延びるように自動車のサブフレームに取り付けられる自動車用エネルギ吸収部材であって、所定方向からみたときに、前記サブフレームに連結される連結部と、前記連結部よりも前方に設けられる第1屈曲点を介して前方に延びる第1アーム部と、前記第1アーム部の先端から、第2屈曲点を介して前方に向けて延びる第2アーム部と、前記第2アーム部の先端から、第3屈曲点を介して前方に延びる第3アーム部と、前記第3アーム部の先端から、第4屈曲点を介して前方に向けて延びる第4アーム部と、を備えることを特徴とする自動車用エネルギ吸収部材である。
(2)上記(1)の自動車用エネルギ吸収部材は、金属材料から形成されていることが好ましい。
(3)上記(1)または(2)に記載の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第1屈曲点は、前記第3屈曲点に比べて屈曲し難く形成され、前記第2屈曲点は、前記第4屈曲点に比べて屈曲し難く形成されていることが好ましい。
(4)上記(3)の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置の断面係数が、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置の断面係数よりも大きいことが好ましい。
(5)上記(3)の自動車用エネルギ吸収部材において、前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さが、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さよりも大きいことが好ましい。
(6)上記(1)から(5)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べて断面係数が1.2倍以上であることが好ましい。
(7)上記(1)から(5)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べてビッカース硬さが1.2倍以上であることが好ましい。
(8)上記(1)から(7)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、(A1)前記第1屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、(A2)前記第2屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、(A3)前記第3屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、及び、(A4)前記第4屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
(9)上記(1)から(8)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記第3アーム部の長さをL3、前記第3アーム部の車幅方向長さをW3としたとき、前記第4アーム部の長さL4は、(L3-W3)以上且つ、(L3 2+W3 2)1/2以下であることが好ましい。
(10)上記(1)から(9)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、前記第3屈曲点と、前記第4アーム部の先端との、車長方向の長さαが、20mm超500mm未満であることが好ましい。
(11)上記(1)から(10)のいずれかの自動車用エネルギ吸収部材において、(B1)前記第1屈曲点における厚さは、前記連結部における厚さ又は前記第1アーム部における厚さよりも10%以上大きい、(B2)前記第2屈曲点における厚さは、前記第2アーム部における厚さ又は前記第2アーム部における厚さよりも10%以上大きい、(B3)前記第3屈曲点における厚さは、前記第3アーム部における厚さ又は前記第3アーム部における厚さよりも10%以上大きい、及び、(B4)前記第4屈曲点における厚さは、前記第4アーム部における厚さ又は前記第4アーム部における厚さよりも10%以上大きい、の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
本発明によれば、前方からの衝突時にエネルギ吸収部材を少なくとも4つの屈曲点で変形させることができるため、優れたエネルギ吸収効率を発揮することができる。
以下、本発明の実施形態に係る自動車用エネルギ吸収部材を図面に基づいて説明する。なお、図面において、矢印FRは自動車の前方、矢印UPは自動車の上方、矢印LHは自動車の左側方を示す。また、自動車の前方向を車体前方(又は単に前方)、自動車の後方向を車体後方(又は単に後方)、自動車の前後方向を車体前後方向、自動車の幅方向を車幅方向として説明する。
(自動車10)
図1は、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20を備えた自動車10を下方からみた底面図である。
図1に示すように、自動車10は、車体の前部において、例えば、一対のフロントサイドフレーム12と、サブフレーム16と、一対の自動車用エネルギ吸収部材20と、を備えている。
一対のフロントサイドフレーム12は、エンジンルーム13の車幅方向の外側に配置され、車体前後方向に延びている。一対のフロントサイドフレーム12の前端部には、クラッシュボックスを介してフロントバンパビーム15が車幅方向に延びるように架け渡されている。一対のフロントサイドフレーム12は、例えば、前面衝突により先端部分が車体後方に潰されることにより、衝撃エネルギの一部を吸収する。
図1は、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20を備えた自動車10を下方からみた底面図である。
図1に示すように、自動車10は、車体の前部において、例えば、一対のフロントサイドフレーム12と、サブフレーム16と、一対の自動車用エネルギ吸収部材20と、を備えている。
一対のフロントサイドフレーム12は、エンジンルーム13の車幅方向の外側に配置され、車体前後方向に延びている。一対のフロントサイドフレーム12の前端部には、クラッシュボックスを介してフロントバンパビーム15が車幅方向に延びるように架け渡されている。一対のフロントサイドフレーム12は、例えば、前面衝突により先端部分が車体後方に潰されることにより、衝撃エネルギの一部を吸収する。
一対のフロントサイドフレーム12及び駆動源24(例えば、エンジン/トランスミッションユニット)の下部にはサブフレーム16が設けられている。
このサブフレーム16において、前端部16aに一対の自動車用エネルギ吸収部材20が取り付けられる。尚、サブフレーム16の車幅方向の側端部16bには、前輪18をそれぞれ支持する一対のサスペンションアーム17が連結されている。
一対のエネルギ吸収部材20は、概ね左右対称に形成された部材である。よって、以下、一対のエネルギ吸収部材20の各構成部に同じ符号を付し、左側のエネルギ吸収部材20を本実施形態に係るエネルギ吸収部材20(エネルギ吸収部材20と略記する場合がある)として説明し、右側のエネルギ吸収部材20の説明を省略する。
このサブフレーム16において、前端部16aに一対の自動車用エネルギ吸収部材20が取り付けられる。尚、サブフレーム16の車幅方向の側端部16bには、前輪18をそれぞれ支持する一対のサスペンションアーム17が連結されている。
一対のエネルギ吸収部材20は、概ね左右対称に形成された部材である。よって、以下、一対のエネルギ吸収部材20の各構成部に同じ符号を付し、左側のエネルギ吸収部材20を本実施形態に係るエネルギ吸収部材20(エネルギ吸収部材20と略記する場合がある)として説明し、右側のエネルギ吸収部材20の説明を省略する。
(エネルギ吸収部材20)
エネルギ吸収部材20は、車体前方に向けて延びるように自動車10に取り付けられる。詳細には、後端(後述する連結部41)がサブフレーム16に連結され、且つ、先端(後述する第4アーム部49)が、車幅方向に延びるフロントロアバンパビーム22に連結されることにより、エネルギ吸収部材20は自動車10に取り付けられる。
尚、エネルギ吸収部材20は、先端が不図示のブラケットを介してフロントサイドフレーム12の先端に連結される態様で自動車10に取り付けられてもよい。また、エネルギ吸収部材20の先端は、ラジエータ、又は、バンパ以外のビーム部品など、他の部材に取り付けられてもよい。
エネルギ吸収部材20は、車体前方に向けて延びるように自動車10に取り付けられる。詳細には、後端(後述する連結部41)がサブフレーム16に連結され、且つ、先端(後述する第4アーム部49)が、車幅方向に延びるフロントロアバンパビーム22に連結されることにより、エネルギ吸収部材20は自動車10に取り付けられる。
尚、エネルギ吸収部材20は、先端が不図示のブラケットを介してフロントサイドフレーム12の先端に連結される態様で自動車10に取り付けられてもよい。また、エネルギ吸収部材20の先端は、ラジエータ、又は、バンパ以外のビーム部品など、他の部材に取り付けられてもよい。
図2は、エネルギ吸収部材20をより詳細に説明するための底面図であり、図3は、図2のI-I線に沿って得られる断面図である。
図2及び図3に示すように、エネルギ吸収部材20は、中空矩形断面を連続的に有する長尺部材である。すなわち、エネルギ吸収部材20は、内側縦壁31と、外側縦壁32と、頂部33と、底部34と、第1湾曲角部35と、第2湾曲角部36と、第3湾曲角部37と、第4湾曲角部38と、を有する。
内側縦壁31および外側縦壁32は、車幅方向において間隔をあけて配置されている。頂部33および底部34は、上下方向において間隔をあけて配置されている。第1湾曲角部35は、内側縦壁31および頂部33が交差する部位である。第2湾曲角部36は、内側縦壁31および底部34が交差する部位である。第3湾曲角部37は、外側縦壁32および底部34が交差する部位である。第4湾曲角部38は、外側縦壁32および頂部33が交差する部位である。
尚、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20は矩形の閉断面形状を有しているが、エネルギ吸収部材20は円形、楕円形、又は、多角形の閉断面形状を有してもよい。
また、エネルギ吸収部材20の内部には別部材が詰められてもよい。
図2及び図3に示すように、エネルギ吸収部材20は、中空矩形断面を連続的に有する長尺部材である。すなわち、エネルギ吸収部材20は、内側縦壁31と、外側縦壁32と、頂部33と、底部34と、第1湾曲角部35と、第2湾曲角部36と、第3湾曲角部37と、第4湾曲角部38と、を有する。
内側縦壁31および外側縦壁32は、車幅方向において間隔をあけて配置されている。頂部33および底部34は、上下方向において間隔をあけて配置されている。第1湾曲角部35は、内側縦壁31および頂部33が交差する部位である。第2湾曲角部36は、内側縦壁31および底部34が交差する部位である。第3湾曲角部37は、外側縦壁32および底部34が交差する部位である。第4湾曲角部38は、外側縦壁32および頂部33が交差する部位である。
尚、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20は矩形の閉断面形状を有しているが、エネルギ吸収部材20は円形、楕円形、又は、多角形の閉断面形状を有してもよい。
また、エネルギ吸収部材20の内部には別部材が詰められてもよい。
エネルギ吸収部材20は、例えば、金属管をハイドロフォーミング加工することによって、又は、金属板をプレス加工することによって、得ることができる。
エネルギ吸収部材20の材質としては、鋼、アルミ、又はアルミニウム合金などの金属材料が例示される。
エネルギ吸収部材20は、軽量化の観点から引張り強さが590MPa以上であることが好ましく、980MPa以上であることがより好ましい。
エネルギ吸収部材20の材質としては、鋼、アルミ、又はアルミニウム合金などの金属材料が例示される。
エネルギ吸収部材20は、軽量化の観点から引張り強さが590MPa以上であることが好ましく、980MPa以上であることがより好ましい。
図2に示すように、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20は、連結部41と、第1アーム部43と、第2アーム部45と、第3アーム部47と、第4アーム部49と、を備える。
より詳細には、エネルギ吸収部材20では、車体前方に向かって連結部41、第1屈曲点42、第1アーム部43、第2屈曲点44、第2アーム部45、第3屈曲点46、第3アーム部47、第4屈曲点48、および第4アーム部49がこの順番で連続して形成されている。
尚、連結部41と、第1アーム部43と、第2アーム部45と、第3アーム部47と、第4アーム部49は、単一の部材を加工することで一体化した構成であってもよく、別個の二以上の部材を溶接等により接続した構成であってもよい。
以下、それぞれの構成について説明する。
より詳細には、エネルギ吸収部材20では、車体前方に向かって連結部41、第1屈曲点42、第1アーム部43、第2屈曲点44、第2アーム部45、第3屈曲点46、第3アーム部47、第4屈曲点48、および第4アーム部49がこの順番で連続して形成されている。
尚、連結部41と、第1アーム部43と、第2アーム部45と、第3アーム部47と、第4アーム部49は、単一の部材を加工することで一体化した構成であってもよく、別個の二以上の部材を溶接等により接続した構成であってもよい。
以下、それぞれの構成について説明する。
(連結部41)
連結部41は、その基端がサブフレーム16の前端部16aに溶接により固定されている。固定する手段としては、溶接の代わりに、ボルト、ナットなどの締結部材を採用してもよい。
連結部41は、サブフレーム16の前端部16aから車体前方に向けて延びるように取り付けられる。連結部41は、例えば、平面視において、先端に比べて基端が車幅方向において幅広に形成されている。
連結部41の前方には、第1屈曲点42を介して第1アーム部43が連続して形成されている。
連結部41は、その基端がサブフレーム16の前端部16aに溶接により固定されている。固定する手段としては、溶接の代わりに、ボルト、ナットなどの締結部材を採用してもよい。
連結部41は、サブフレーム16の前端部16aから車体前方に向けて延びるように取り付けられる。連結部41は、例えば、平面視において、先端に比べて基端が車幅方向において幅広に形成されている。
連結部41の前方には、第1屈曲点42を介して第1アーム部43が連続して形成されている。
(第1アーム部43)
第1アーム部43は、第1屈曲点42から車体前方に向かうにしたがって車幅方向外側に向けて傾斜するように延びている。
第1アーム部43は、第1屈曲点42における断面と概ね同じ断面を有している。
第1アーム部43の先端には、第2屈曲点44を介して第2アーム部45が連続して形成されている。
第1アーム部43は、第1屈曲点42から車体前方に向かうにしたがって車幅方向外側に向けて傾斜するように延びている。
第1アーム部43は、第1屈曲点42における断面と概ね同じ断面を有している。
第1アーム部43の先端には、第2屈曲点44を介して第2アーム部45が連続して形成されている。
(第2アーム部45)
第2アーム部45は、第2屈曲点44から車体前方に向けて延びている。
第2アーム部45は、第2屈曲点44における断面と概ね同じ断面を有している。
第2アーム部45の先端には、第3屈曲点46を介して第3アーム部47が連続して形成されている。
第2アーム部45は、第2屈曲点44から車体前方に向けて延びている。
第2アーム部45は、第2屈曲点44における断面と概ね同じ断面を有している。
第2アーム部45の先端には、第3屈曲点46を介して第3アーム部47が連続して形成されている。
(第3アーム部47)
第3アーム部47は、第3屈曲点46から車体前方に向かうにしたがって車幅方向外側に向けて傾斜するように延びている。
第3アーム部47は、第3屈曲点46における断面と概ね同じ断面を有している。
第3アーム部47の先端には、第4屈曲点48を介して第4アーム部49が連続して形成されている。
第3アーム部47は、第3屈曲点46から車体前方に向かうにしたがって車幅方向外側に向けて傾斜するように延びている。
第3アーム部47は、第3屈曲点46における断面と概ね同じ断面を有している。
第3アーム部47の先端には、第4屈曲点48を介して第4アーム部49が連続して形成されている。
(第4アーム部49)
第4アーム部49は、第4屈曲点48から車体前方に向けて延びている。
第4アーム部49は、第4屈曲点48における断面と概ね同じ断面を有している。
第4アーム部49の先端49a(すなわち、エネルギ吸収部材20の先端)には、フロントロアバンパビーム22が車幅方向に延びるように取り付けられている。
第4アーム部49は、第4屈曲点48から車体前方に向けて延びている。
第4アーム部49は、第4屈曲点48における断面と概ね同じ断面を有している。
第4アーム部49の先端49a(すなわち、エネルギ吸収部材20の先端)には、フロントロアバンパビーム22が車幅方向に延びるように取り付けられている。
(屈曲点)
第1屈曲点42と第3屈曲点46は、エネルギ吸収部材20を平面視したときに、車幅方向の外側の端縁が175度未満の屈曲角度θ1、θ3で屈曲している箇所である。換言すると、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42及び第3屈曲点46において、車幅方向内側に向けて突出するように屈曲されている。
一方、第2屈曲点44と第4屈曲点48は、エネルギ吸収部材20を平面視したときに、車幅方向の内側の端縁が175度未満の屈曲角度θ2、θ4で屈曲している箇所である。換言すると、エネルギ吸収部材20は、第2屈曲点44と第4屈曲点48において、車幅方向外側に向けて突出するように屈曲されている。
第1屈曲点42と第3屈曲点46は、エネルギ吸収部材20を平面視したときに、車幅方向の外側の端縁が175度未満の屈曲角度θ1、θ3で屈曲している箇所である。換言すると、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42及び第3屈曲点46において、車幅方向内側に向けて突出するように屈曲されている。
一方、第2屈曲点44と第4屈曲点48は、エネルギ吸収部材20を平面視したときに、車幅方向の内側の端縁が175度未満の屈曲角度θ2、θ4で屈曲している箇所である。換言すると、エネルギ吸収部材20は、第2屈曲点44と第4屈曲点48において、車幅方向外側に向けて突出するように屈曲されている。
屈曲角度θ1~θ4は下記のように定義される。
第1屈曲点42の屈曲角度θ1は、連結部41の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第1アーム部43の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の外側の角度である。
第2屈曲点44の屈曲角度θ2は、第1アーム部43の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第2アーム部45の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の内側の角度である。
第3屈曲点46の屈曲角度θ3は、第2アーム部45の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第3アーム部47の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の外側の角度である。
第4屈曲点48の屈曲角度θ4は、第3アーム部47の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第4アーム部49の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の内側の角度である。
第1屈曲点42の屈曲角度θ1は、連結部41の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第1アーム部43の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の外側の角度である。
第2屈曲点44の屈曲角度θ2は、第1アーム部43の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第2アーム部45の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の内側の角度である。
第3屈曲点46の屈曲角度θ3は、第2アーム部45の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第3アーム部47の車幅方向の外側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の外側の角度である。
第4屈曲点48の屈曲角度θ4は、第3アーム部47の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線と、第4アーム部49の車幅方向の内側の端縁を直線近似して得られる仮想線とが成す車幅方向の内側の角度である。
尚、連結部41は、第1屈曲点42よりも基端側、すなわち、サブフレーム16に近位の部位に、一つ以上の更なる屈曲点を有してもよい。ただし、屈曲角度が175度以上である場合には屈曲点として見做さない。
本明細書においては、エネルギ吸収部材20のうち、サブフレーム16に対し最も近位である屈曲点を、「基端側屈曲点」と呼ぶ場合がある。
本明細書においては、エネルギ吸収部材20のうち、サブフレーム16に対し最も近位である屈曲点を、「基端側屈曲点」と呼ぶ場合がある。
このように、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20は、車体後方から車体前方へ向けて4か所に屈曲方向が順に異なる第1屈曲点42、第2屈曲点44、第3屈曲点46、および第4屈曲点48を備えている。
また、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46では、車幅方向内側に向けて突出するように屈曲され、第2屈曲点44および第4屈曲点48では、車幅方向外側に向けて突出するように屈曲されている。すなわち、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46と、第2屈曲点44および第4屈曲点48とにおいて、それぞれ車幅方向反対側に屈曲されている。
従って、前面衝突の際に車体前方から第4アーム部49の先端49aに衝撃荷重が入力されると、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46で車幅方向内側に向けて更に屈曲し、且つ、第2屈曲点44および第4屈曲点48で車幅向外側に向けて更に屈曲する。
また、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46では、車幅方向内側に向けて突出するように屈曲され、第2屈曲点44および第4屈曲点48では、車幅方向外側に向けて突出するように屈曲されている。すなわち、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46と、第2屈曲点44および第4屈曲点48とにおいて、それぞれ車幅方向反対側に屈曲されている。
従って、前面衝突の際に車体前方から第4アーム部49の先端49aに衝撃荷重が入力されると、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42および第3屈曲点46で車幅方向内側に向けて更に屈曲し、且つ、第2屈曲点44および第4屈曲点48で車幅向外側に向けて更に屈曲する。
(作用効果)
つぎに、エネルギ吸収部材20による衝撃エネルギの吸収性能について説明する。
まず、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20で前面衝突による衝撃エネルギを吸収する例を図4及び図5に基づいて説明する。
つぎに、エネルギ吸収部材20による衝撃エネルギの吸収性能について説明する。
まず、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20で前面衝突による衝撃エネルギを吸収する例を図4及び図5に基づいて説明する。
図4は、エネルギ吸収部材20が前面衝突により変形した状態を説明するための底面図である。
図5は、エネルギ吸収部材20を備えた自動車10が前面衝突により変形した状態を示す底面図である。
図5は、エネルギ吸収部材20を備えた自動車10が前面衝突により変形した状態を示す底面図である。
図4に示すように、エネルギ吸収部材20は、前面衝突による衝撃エネルギE1を、第1屈曲点42、第2屈曲点44、第3屈曲点46、及び、第4屈曲点48における変形によって吸収する。
より詳細には、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42と第3屈曲点46において車幅方向内側に向けて屈曲し、第2屈曲点44と第4屈曲点48において車幅方向外側に向けて屈曲する。
これらの変形によって、エネルギ吸収部材20は、後方においては、連結部41、第1アーム部43、および、第2アーム部45が概ねZ状に屈曲され、且つ、前方においては、第2アーム部45、第3アーム部47、および、第4アーム部49が概ねZ状に屈曲される。
より詳細には、エネルギ吸収部材20は、第1屈曲点42と第3屈曲点46において車幅方向内側に向けて屈曲し、第2屈曲点44と第4屈曲点48において車幅方向外側に向けて屈曲する。
これらの変形によって、エネルギ吸収部材20は、後方においては、連結部41、第1アーム部43、および、第2アーム部45が概ねZ状に屈曲され、且つ、前方においては、第2アーム部45、第3アーム部47、および、第4アーム部49が概ねZ状に屈曲される。
このように、エネルギ吸収部材20に車体前方へ向けて屈曲方向が順に異なる偶数個の屈曲点(第1屈曲点42から第4屈曲点48)を備えることにより、エネルギ吸収部材20の全体を好適に屈曲させることができ、高いエネルギ吸収性能を安定的に確保できる。
従って、図5に示すように、サブフレーム16や駆動源24等の車体後方への移動量を好適に抑えることができ、エンジンルーム13側の部材等が車室側に侵入することを抑えることができる。
従って、図5に示すように、サブフレーム16や駆動源24等の車体後方への移動量を好適に抑えることができ、エンジンルーム13側の部材等が車室側に侵入することを抑えることができる。
また、エネルギ吸収部材20を4か所に第1屈曲点42、第2屈曲点44、第3屈曲点46、および第4屈曲点48を備えるだけの簡素な構成にできる。よって、エネルギ吸収部材20は、優れたエネルギ吸収効率を発揮することができる。
(好適な態様)
エネルギ吸収部材20において、更に優れたエネルギ吸収効率を発揮するためには、後方側エネルギ吸収部52よりも先に、前方側エネルギ吸収部54を変形させることが好ましい。
図2に示すように、後方側エネルギ吸収部52は、連結部41から第2アーム部45の途中45aまでの部位であり、前方側エネルギ吸収部54は、第2アーム部45の途中45aから第4アーム部49までの部位である。
エネルギ吸収部材20において、更に優れたエネルギ吸収効率を発揮するためには、後方側エネルギ吸収部52よりも先に、前方側エネルギ吸収部54を変形させることが好ましい。
図2に示すように、後方側エネルギ吸収部52は、連結部41から第2アーム部45の途中45aまでの部位であり、前方側エネルギ吸収部54は、第2アーム部45の途中45aから第4アーム部49までの部位である。
このように、前方側エネルギ吸収部54が先行して変形する場合、前方側エネルギ吸収部54に含まれる第3屈曲点46の近傍の部位は、ストローク初期において、図5に示されるように、フロントロアバンパビーム22に干渉するように変形する。
そして、ストローク後期においては、第3屈曲点46の近傍の部位を支点として後方側エネルギ吸収部52の変形が進行する。
従って、エネルギ吸収部材20の全体を好適な順序で屈曲させることによって、更に優れたエネルギ吸収効率を発揮することができる。
そして、ストローク後期においては、第3屈曲点46の近傍の部位を支点として後方側エネルギ吸収部52の変形が進行する。
従って、エネルギ吸収部材20の全体を好適な順序で屈曲させることによって、更に優れたエネルギ吸収効率を発揮することができる。
後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54を変形させるためには、後方側エネルギ吸収部52に存在する第1屈曲点42は、前方側エネルギ吸収部54に存在する第3屈曲点46に比べて屈曲し難く形成され、且つ、後方側エネルギ吸収部52に存在する第2屈曲点44は、前方側エネルギ吸収部54に存在する第4屈曲点48に比べて屈曲し難く形成されていることが好ましい。
ここで、屈曲点における「屈曲のし難さ」は、後方側エネルギ吸収部52と前方側エネルギ吸収部54との間で、断面形状や材料強度を異ならせることによって調整することができる。
断面形状や材料強度を部位ごとに異ならせる手段としては、差厚鋼管やテーラードブランクを利用することや、パッチ等の補強部材を取り付けることや、部分焼き入れなどの熱処理を行うことが挙げられる。
ここで、屈曲点における「屈曲のし難さ」は、後方側エネルギ吸収部52と前方側エネルギ吸収部54との間で、断面形状や材料強度を異ならせることによって調整することができる。
断面形状や材料強度を部位ごとに異ならせる手段としては、差厚鋼管やテーラードブランクを利用することや、パッチ等の補強部材を取り付けることや、部分焼き入れなどの熱処理を行うことが挙げられる。
(断面係数)
後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54を変形させるための一つの方策として、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分の断面係数が、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分の断面係数よりも大きくなるように調整してもよい。
具体的には、後方側エネルギ吸収部52の第2アーム部45において、第2屈曲点44の近傍での断面係数が、第3屈曲点46の近傍での断面係数よりも大きい場合には、後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54が変形しやすくなり、高いエネルギ吸収性能をより安定的に確保することができる。
第2屈曲点44の近傍での断面係数とは、厳密には、第2アーム部45における、第2屈曲点44から20mm離間した位置における、第2アーム部45の軸方向に垂直な断面の断面係数である。
第3屈曲点46の近傍での断面係数とは、厳密には、第2アーム部45における、第3屈曲点46から20mm離間した位置における、第2アーム部45の軸方向に垂直な断面の断面係数である。
尚、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分の断面係数が、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分の断面係数よりも1.2倍以上大きくなるように調整することがより好ましい。
後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54を変形させるための一つの方策として、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分の断面係数が、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分の断面係数よりも大きくなるように調整してもよい。
具体的には、後方側エネルギ吸収部52の第2アーム部45において、第2屈曲点44の近傍での断面係数が、第3屈曲点46の近傍での断面係数よりも大きい場合には、後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54が変形しやすくなり、高いエネルギ吸収性能をより安定的に確保することができる。
第2屈曲点44の近傍での断面係数とは、厳密には、第2アーム部45における、第2屈曲点44から20mm離間した位置における、第2アーム部45の軸方向に垂直な断面の断面係数である。
第3屈曲点46の近傍での断面係数とは、厳密には、第2アーム部45における、第3屈曲点46から20mm離間した位置における、第2アーム部45の軸方向に垂直な断面の断面係数である。
尚、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分の断面係数が、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分の断面係数よりも1.2倍以上大きくなるように調整することがより好ましい。
(ビッカース硬さ)
後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54を変形させるための他の方策として、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分のビッカース硬さが、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分のビッカース硬さよりも大きくなるように調整してもよい。
具体的には、後方側エネルギ吸収部52の第2アーム部45において、第2屈曲点44の近傍でのビッカース硬さが、第3屈曲点46の近傍でのビッカース硬さよりも大きい場合には、後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54が変形しやすくなり、高いエネルギ吸収性能をより安定的に確保することができる。
第2屈曲点44の近傍でのビッカース硬さとは、厳密には、第2アーム部45における、第2屈曲点44から20mm離間した測定位置における、第2アーム部45のビッカース硬さである。
第3屈曲点46の近傍でのビッカース硬さとは、厳密には、第2アーム部45における、第3屈曲点46から20mm離間した測定位置における、第2アーム部45のビッカース硬さである。
ビッカース硬さは、測定位置を含む試料を切り出し、JIS Z 2244:2009に記載の方法で実施する。尚、試料は、曲げ部など加工部や穴縁は避け、できるだけ平面部から切り出す。切り出した試料の板厚の1/4位置に、荷重50gfで、圧痕の3倍以上の間隔で5点測定し、その平均値をビッカース硬さとする。
後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54を変形させるための他の方策として、後方側エネルギ吸収部52を構成する部分のビッカース硬さが、前方側エネルギ吸収部54を構成する部分のビッカース硬さよりも大きくなるように調整してもよい。
具体的には、後方側エネルギ吸収部52の第2アーム部45において、第2屈曲点44の近傍でのビッカース硬さが、第3屈曲点46の近傍でのビッカース硬さよりも大きい場合には、後方側エネルギ吸収部52よりも先に前方側エネルギ吸収部54が変形しやすくなり、高いエネルギ吸収性能をより安定的に確保することができる。
第2屈曲点44の近傍でのビッカース硬さとは、厳密には、第2アーム部45における、第2屈曲点44から20mm離間した測定位置における、第2アーム部45のビッカース硬さである。
第3屈曲点46の近傍でのビッカース硬さとは、厳密には、第2アーム部45における、第3屈曲点46から20mm離間した測定位置における、第2アーム部45のビッカース硬さである。
ビッカース硬さは、測定位置を含む試料を切り出し、JIS Z 2244:2009に記載の方法で実施する。尚、試料は、曲げ部など加工部や穴縁は避け、できるだけ平面部から切り出す。切り出した試料の板厚の1/4位置に、荷重50gfで、圧痕の3倍以上の間隔で5点測定し、その平均値をビッカース硬さとする。
尚、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収性能を安定的に確保するためには、基端側屈曲点を強化して折れを抑制することが重要である。つまり、例えば、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20のように4つの屈曲点を有する場合には、第1屈曲点42での断面係数や材料強度が重要である。
具体的には、基端側屈曲点では、第1アーム部43に比べて断面係数が1.2倍以上であることが好ましい。
基端側屈曲点の断面係数とは、基端側屈曲点を含む、エネルギ吸収部材20の軸線方向に垂直な断面における断面係数である。
第1アーム部43の断面係数とは、第1アーム部43における第2屈曲点44から20mm離間した位置を含む、エネルギ吸収部材20の軸線方向に垂直な断面における断面係数である。
具体的には、基端側屈曲点では、第1アーム部43に比べて断面係数が1.2倍以上であることが好ましい。
基端側屈曲点の断面係数とは、基端側屈曲点を含む、エネルギ吸収部材20の軸線方向に垂直な断面における断面係数である。
第1アーム部43の断面係数とは、第1アーム部43における第2屈曲点44から20mm離間した位置を含む、エネルギ吸収部材20の軸線方向に垂直な断面における断面係数である。
更に、基端側屈曲点では、第1アーム部43に比べてビッカース硬さが1.2倍以上であることが好ましい。
基端側屈曲点のビッカース硬さとは、基端側屈曲点におけるビッカース硬さである。
第1アーム部43のビッカース硬さとは、第1アーム部43における第2屈曲点44から20mm離間した位置におけるビッカース硬さである。
基端側屈曲点のビッカース硬さとは、基端側屈曲点におけるビッカース硬さである。
第1アーム部43のビッカース硬さとは、第1アーム部43における第2屈曲点44から20mm離間した位置におけるビッカース硬さである。
(屈曲角度)
第1屈曲点42の屈曲角度θ1、第2屈曲点44の屈曲角度θ2、第3屈曲点46の屈曲角度θ3、及び、第4屈曲点48の屈曲角度θ4は、いずれも小さい程、エネルギ吸収部材20の材軸方向の線長は長くなるため、エネルギ吸収部材20の重量は増大する。すなわち、優れたエネルギ吸収効率を発揮するためには、屈曲角度が大きい方が良い。
また、
(A1)第1屈曲点42の屈曲角度θ1が90度超175度未満、
(A2)第2屈曲点44の屈曲角度θ2が90度超175度未満、
(A3)第3屈曲点46の屈曲角度θ3が90度超175度未満、及び、
(A4)第4屈曲点48の屈曲角度θ4が90度超175度未満、
の少なくとも一つを満たすことが好ましく、全てを満たすことがより好ましい。
また、
(A5)第1屈曲点42の屈曲角度θ1が120度超175度未満、
(A6)第2屈曲点44の屈曲角度θ2が120度超175度未満、
(A7)第3屈曲点46の屈曲角度θ3が120度超175度未満、及び、
(A8)第4屈曲点48の屈曲角度θ4が120度超175度未満、
の少なくとも一つを満たすことが更に好ましく、全てを満たすことが更に好ましい。
第1屈曲点42の屈曲角度θ1、第2屈曲点44の屈曲角度θ2、第3屈曲点46の屈曲角度θ3、及び、第4屈曲点48の屈曲角度θ4は、いずれも小さい程、エネルギ吸収部材20の材軸方向の線長は長くなるため、エネルギ吸収部材20の重量は増大する。すなわち、優れたエネルギ吸収効率を発揮するためには、屈曲角度が大きい方が良い。
また、
(A1)第1屈曲点42の屈曲角度θ1が90度超175度未満、
(A2)第2屈曲点44の屈曲角度θ2が90度超175度未満、
(A3)第3屈曲点46の屈曲角度θ3が90度超175度未満、及び、
(A4)第4屈曲点48の屈曲角度θ4が90度超175度未満、
の少なくとも一つを満たすことが好ましく、全てを満たすことがより好ましい。
また、
(A5)第1屈曲点42の屈曲角度θ1が120度超175度未満、
(A6)第2屈曲点44の屈曲角度θ2が120度超175度未満、
(A7)第3屈曲点46の屈曲角度θ3が120度超175度未満、及び、
(A8)第4屈曲点48の屈曲角度θ4が120度超175度未満、
の少なくとも一つを満たすことが更に好ましく、全てを満たすことが更に好ましい。
(長さ)
第4アーム部49の長さL4は、(L3-W3)以上、(L3 2+W3 2)1/2以下であることが好ましい。ここで、L3は第3アーム部47の長さであり、W3は第3アーム部47の車幅方向長さ(=L3×sinθ3)である。
第4アーム部49の長さL4は、(L3-W3)以上、(L3 2+W3 2)1/2以下であることが好ましい。ここで、L3は第3アーム部47の長さであり、W3は第3アーム部47の車幅方向長さ(=L3×sinθ3)である。
第4アーム部49の長さL4が、(L3-w3)よりも長い場合、第3屈曲点46が車幅方向の中央側に並進するような変形挙動を防ぐことができるため、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収効率を更に高めることができる。
また、第4アーム部49の長さL4が、(L3 2+W3 2)1/2よりも短い場合、第3屈曲点46において衝突荷重の反力を発揮することができるため、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収効率を更に高めることができる。
また、第4アーム部49の長さL4が、(L3 2+W3 2)1/2よりも短い場合、第3屈曲点46において衝突荷重の反力を発揮することができるため、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収効率を更に高めることができる。
更に、第3屈曲点46と、第4アーム部49の先端49aとの、車長方向の長さαは、20mm超500mm未満であることが好ましい。
長さαが短かすぎる場合、ストローク初期でのエネルギ吸収量を十分に得ることができない。従って、車長方向の長さαは、20mm超であることが好ましい。
一方、長さαが長すぎる場合、最大ストロークに達するまでに十分なエネルギ吸収量を得ることができない。従って、長さαは500mm未満であることが好ましい。
尚、第1アーム部43~第4アーム部49の、車幅方向の合計長さは、小さいほど好ましい。
長さαが短かすぎる場合、ストローク初期でのエネルギ吸収量を十分に得ることができない。従って、車長方向の長さαは、20mm超であることが好ましい。
一方、長さαが長すぎる場合、最大ストロークに達するまでに十分なエネルギ吸収量を得ることができない。従って、長さαは500mm未満であることが好ましい。
尚、第1アーム部43~第4アーム部49の、車幅方向の合計長さは、小さいほど好ましい。
(厚さ)
下記のB1、B2、B3、B4の少なくとも一つを満たすことが好ましく、全てを満たすことがより好ましい。
(B1)第1屈曲点42における厚さは、連結部41における厚さ又は第1アーム部43における厚さよりも10%以上大きい。
(B2)第2屈曲点44における厚さは、第2アーム部45における厚さ又は第2アーム部45における厚さよりも10%以上大きい。
(B3)第3屈曲点46における厚さは、第3アーム部47における厚さ又は第3アーム部47における厚さよりも10%以上大きい。
(B4)第4屈曲点48における厚さは、第4アーム部49における厚さ又は第4アーム部49における厚さよりも10%以上大きい。
下記のB1、B2、B3、B4の少なくとも一つを満たすことが好ましく、全てを満たすことがより好ましい。
(B1)第1屈曲点42における厚さは、連結部41における厚さ又は第1アーム部43における厚さよりも10%以上大きい。
(B2)第2屈曲点44における厚さは、第2アーム部45における厚さ又は第2アーム部45における厚さよりも10%以上大きい。
(B3)第3屈曲点46における厚さは、第3アーム部47における厚さ又は第3アーム部47における厚さよりも10%以上大きい。
(B4)第4屈曲点48における厚さは、第4アーム部49における厚さ又は第4アーム部49における厚さよりも10%以上大きい。
以上、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20とその好適な態様について説明したが、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、上記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
例えば、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20では、一対のエネルギ吸収部材20を概ね左右対称に形成された部材として説明したが、左側のエネルギ吸収部材20および右側のエネルギ吸収部材20は左右対称に限らない。
また、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20においては第1屈曲点42から第4屈曲点48の4か所(すなわち、多点箇所)に屈曲点を備えるが、屈曲点の個数は4個に限らない。その他の例として、エネルギ吸収部材20において、4か所以上で、かつ、偶数の多点箇所に多数の屈曲点を備えてもよい。この場合においても、エネルギ吸収部材を多数の屈曲点で屈曲させることにより、連続する2つの屈曲点の折曲によりZ状の折り曲げが可能になり、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収効率を更に高めることができる。
例えば、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20では、一対のエネルギ吸収部材20を概ね左右対称に形成された部材として説明したが、左側のエネルギ吸収部材20および右側のエネルギ吸収部材20は左右対称に限らない。
また、本実施形態に係るエネルギ吸収部材20においては第1屈曲点42から第4屈曲点48の4か所(すなわち、多点箇所)に屈曲点を備えるが、屈曲点の個数は4個に限らない。その他の例として、エネルギ吸収部材20において、4か所以上で、かつ、偶数の多点箇所に多数の屈曲点を備えてもよい。この場合においても、エネルギ吸収部材を多数の屈曲点で屈曲させることにより、連続する2つの屈曲点の折曲によりZ状の折り曲げが可能になり、エネルギ吸収部材20のエネルギ吸収効率を更に高めることができる。
(実施例)
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
尚、衝突解析は、LS-DYNA(登録商標)を用いたCAEシミュレーションにより実行した。
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
尚、衝突解析は、LS-DYNA(登録商標)を用いたCAEシミュレーションにより実行した。
(比較例)
比較例では、板厚が2.0mmである鋼板を中空矩形断面に成形して得られるエネルギ吸収部材100を用いたCAEシミュレーションを実施した。
図6に示すように、比較例のエネルギ吸収部材100は、屈曲点104で車幅方向内側に向けて屈曲し、屈曲点106で車幅方向外側に向けて屈曲する形状を有する。すなわち、屈曲点は二箇所のみに形成されている。
図7には、前面衝突によりエネルギ吸収部材100の前端部分102で衝撃エネルギE2を吸収させた場合の変形の様子を示す。
比較例では、板厚が2.0mmである鋼板を中空矩形断面に成形して得られるエネルギ吸収部材100を用いたCAEシミュレーションを実施した。
図6に示すように、比較例のエネルギ吸収部材100は、屈曲点104で車幅方向内側に向けて屈曲し、屈曲点106で車幅方向外側に向けて屈曲する形状を有する。すなわち、屈曲点は二箇所のみに形成されている。
図7には、前面衝突によりエネルギ吸収部材100の前端部分102で衝撃エネルギE2を吸収させた場合の変形の様子を示す。
(発明例1、2)
発明例1、2では、上記実施形態で説明したエネルギ吸収部材20と同様の形状を有するエネルギ吸収部材を用いたCAEシミュレーションを実施した。それぞれの発明例では、板厚と重量を変更している。
発明例1、2では、上記実施形態で説明したエネルギ吸収部材20と同様の形状を有するエネルギ吸収部材を用いたCAEシミュレーションを実施した。それぞれの発明例では、板厚と重量を変更している。
上記の比較例及び発明例1、2のエネルギ吸収部材を取り付けたサブフレームと、自動車のボディ部との取り付け部を完全拘束した状態で、CAEシミュレーションを実施した。具体的には、エネルギ吸収部材の前方からインパクタ(剛体壁)を56km/hで衝突させ、インパクタの500mmストローク時におけるエネルギ吸収量を算出した。
表1に、比較例及び発明例1、2のエネルギ吸収部材の特性と評価結果を示す。
表1に、比較例及び発明例1、2のエネルギ吸収部材の特性と評価結果を示す。
(発明例1)
発明例1のエネルギ吸収部材は、後方側エネルギ吸収部52と前方側エネルギ吸収部54を板厚2.0mmの鋼板で中空矩形断面に加工したものである。
発明例1のエネルギ吸収部材は、4か所の屈曲点(第1屈曲点42から第4屈曲点48)を備えているため、比較例よりも線長が長く、重量は5.11kgであったが、エネルギ吸収量は13.4kJであった。これをエネルギ吸収効率に換算すると2.62kJ/kgであり、比較例よりも優れたエネルギ吸収効率を発揮できることが確認できた。
発明例1のエネルギ吸収部材は、後方側エネルギ吸収部52と前方側エネルギ吸収部54を板厚2.0mmの鋼板で中空矩形断面に加工したものである。
発明例1のエネルギ吸収部材は、4か所の屈曲点(第1屈曲点42から第4屈曲点48)を備えているため、比較例よりも線長が長く、重量は5.11kgであったが、エネルギ吸収量は13.4kJであった。これをエネルギ吸収効率に換算すると2.62kJ/kgであり、比較例よりも優れたエネルギ吸収効率を発揮できることが確認できた。
(発明例2)
発明例2のエネルギ吸収部材は、後方側エネルギ吸収部52を板厚2.2mmの鋼板で中空矩形断面に加工し、前方側エネルギ吸収部54を板厚1.8mmの鋼板で中空矩形断面に加工したものである。
発明例2のエネルギ吸収部材は、4か所の屈曲点(第1屈曲点42から第4屈曲点48)を備えている。さらに、後方側エネルギ吸収部52を板厚2.2mm、前方側エネルギ吸収部54を板厚1.8mmとしている。
よって、エネルギ吸収部材に衝撃エネルギを吸収させる際に、車体前方に位置する第3屈曲点46を車幅方向内側に向けて屈曲させた後に、車体後方に位置する第1屈曲点42を車幅方向内側に向けて順に屈曲させることができる。また、車体前方に位置する第4屈曲点48を車幅方向外側に向けて屈曲させた後に、車体後方に位置する第2屈曲点44を車幅方向外側に向けて順に屈曲させることができる。
これにより、発明例2のエネルギ吸収部材では、重量が発明例1とほぼ同等の5.09kgでありながら、エネルギ吸収量は14.5kJであった。これをエネルギ吸収効率に換算すると2.85kJ/kgであり、発明例1よりもさらに優れたエネルギ吸収効率を発揮できることが確認できた。
発明例2のエネルギ吸収部材は、後方側エネルギ吸収部52を板厚2.2mmの鋼板で中空矩形断面に加工し、前方側エネルギ吸収部54を板厚1.8mmの鋼板で中空矩形断面に加工したものである。
発明例2のエネルギ吸収部材は、4か所の屈曲点(第1屈曲点42から第4屈曲点48)を備えている。さらに、後方側エネルギ吸収部52を板厚2.2mm、前方側エネルギ吸収部54を板厚1.8mmとしている。
よって、エネルギ吸収部材に衝撃エネルギを吸収させる際に、車体前方に位置する第3屈曲点46を車幅方向内側に向けて屈曲させた後に、車体後方に位置する第1屈曲点42を車幅方向内側に向けて順に屈曲させることができる。また、車体前方に位置する第4屈曲点48を車幅方向外側に向けて屈曲させた後に、車体後方に位置する第2屈曲点44を車幅方向外側に向けて順に屈曲させることができる。
これにより、発明例2のエネルギ吸収部材では、重量が発明例1とほぼ同等の5.09kgでありながら、エネルギ吸収量は14.5kJであった。これをエネルギ吸収効率に換算すると2.85kJ/kgであり、発明例1よりもさらに優れたエネルギ吸収効率を発揮できることが確認できた。
(発明例3)
発明例3のエネルギ吸収部材は、発明例2に対して強度クラスを高くし、板厚を薄くしたものである。この様に構成することで、比較例と同等以上のエネルギ吸収量を確保しつつ重量を抑えることができたので、エネルギ吸収効率を更に高めることができた。
発明例3のエネルギ吸収部材は、発明例2に対して強度クラスを高くし、板厚を薄くしたものである。この様に構成することで、比較例と同等以上のエネルギ吸収量を確保しつつ重量を抑えることができたので、エネルギ吸収効率を更に高めることができた。
10…自動車
16…サブフレーム
20…エネルギ吸収部材(自動車用エネルギ吸収部材)
41…連結部
42…第1屈曲点
43…第1アーム部
44…第2屈曲点
45…第2アーム部
45a…第2アーム部の途中
46…第3屈曲点
47…第3アーム部
48…第4屈曲点
49…第4アーム部
52…後方側エネルギ吸収部
54…前方側エネルギ吸収部
L1…第3アーム部の長さ
L2…第4アーム部の長さ
θ1…第1屈曲点の屈曲角度
θ2…第3屈曲点の屈曲角度
θ3…第2屈曲点の屈曲角度
θ4…第4屈曲点の屈曲角度
16…サブフレーム
20…エネルギ吸収部材(自動車用エネルギ吸収部材)
41…連結部
42…第1屈曲点
43…第1アーム部
44…第2屈曲点
45…第2アーム部
45a…第2アーム部の途中
46…第3屈曲点
47…第3アーム部
48…第4屈曲点
49…第4アーム部
52…後方側エネルギ吸収部
54…前方側エネルギ吸収部
L1…第3アーム部の長さ
L2…第4アーム部の長さ
θ1…第1屈曲点の屈曲角度
θ2…第3屈曲点の屈曲角度
θ3…第2屈曲点の屈曲角度
θ4…第4屈曲点の屈曲角度
Claims (11)
- 前方に向けて延びるように自動車のサブフレームに取り付けられる自動車用エネルギ吸収部材であって、
所定方向からみたときに、
前記サブフレームに連結される連結部と、
前記連結部よりも前方に設けられる第1屈曲点を介して前方に延びる第1アーム部と、
前記第1アーム部の先端から、第2屈曲点を介して前方に向けて延びる第2アーム部と、
前記第2アーム部の先端から、第3屈曲点を介して前方に延びる第3アーム部と、
前記第3アーム部の先端から、第4屈曲点を介して前方に向けて延びる第4アーム部と、
を備えることを特徴とする自動車用エネルギ吸収部材。 - 金属材料から形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記第1屈曲点は、前記第3屈曲点に比べて屈曲し難く形成され、
前記第2屈曲点は、前記第4屈曲点に比べて屈曲し難く形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置の断面係数が、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置の断面係数よりも大きい
ことを特徴とする請求項3に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記第2アーム部における前記第2屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さが、前記第2アーム部における前記第3屈曲点から20mm離間した位置のビッカース硬さよりも大きい
ことを特徴とする請求項3に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べて断面係数が1.2倍以上である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記サブフレームに最も近い屈曲点である基端側屈曲点では、前記第1アーム部に比べてビッカース硬さが1.2倍以上である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - (A1)前記第1屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、
(A2)前記第2屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、
(A3)前記第3屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、及び、
(A4)前記第4屈曲点の屈曲角度が90度超175度未満、
の少なくとも一つを満たす
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記第3アーム部の長さをL3、前記第3アーム部の車幅方向長さをW3としたとき、前記第4アーム部の長さL4は、(L3-W3)以上、且つ、(L3 2+W3 2)1/2以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - 前記第3屈曲点と、前記第4アーム部の先端との、車長方向の長さαが、20mm超500mm未満である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。 - (B1)前記第1屈曲点における厚さは、前記連結部における厚さ又は前記第1アーム部における厚さよりも10%以上大きい、
(B2)前記第2屈曲点における厚さは、前記第2アーム部における厚さ又は前記第2アーム部における厚さよりも10%以上大きい、
(B3)前記第3屈曲点における厚さは、前記第3アーム部における厚さ又は前記第3アーム部における厚さよりも10%以上大きい、及び、
(B4)前記第4屈曲点における厚さは、前記第4アーム部における厚さ又は前記第4アーム部における厚さよりも10%以上大きい、
の少なくとも一つを満たす
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車用エネルギ吸収部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022082765A JP2023170762A (ja) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | 自動車用エネルギ吸収部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022082765A JP2023170762A (ja) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | 自動車用エネルギ吸収部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023170762A true JP2023170762A (ja) | 2023-12-01 |
Family
ID=88927618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022082765A Pending JP2023170762A (ja) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | 自動車用エネルギ吸収部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023170762A (ja) |
-
2022
- 2022-05-20 JP JP2022082765A patent/JP2023170762A/ja active Pending
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