JP7348585B1 - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Abstract

衝撃吸収部材の軸方向に垂直な断面である第１断面と、第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面である第２断面とを備え、第１断面は、第２断面と頂点を共有する共有頂点と、第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝と、を備え、凹溝は、内角が１８０°超の頂点である第１変曲点と、内角が１８０°未満の頂点である第２変曲点と、を有し、第１断面の少なくとも一部の領域では、第１変曲点と第２変曲点とが、第１断面の周方向に沿って交互に配置され、第１変曲点と第２変曲点を除く第１断面の頂点の少なくとも一つの内角は、１００°以上であり、第１断面は、内部に隔壁部を有しない、衝撃吸収部材。

Description

本開示は、衝撃吸収部材に関する。

軸方向の圧壊により衝撃を吸収する衝撃吸収部材が知られている。このような衝撃吸収部材は、軸方向に荷重が入力されると、蛇腹状に連続的な座屈が進行することで衝撃を吸収する。衝撃吸収部材は、例えば自動車車体において、クラッシュボックスとしてサイドメンバー（フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー）の先端に配置される。

例えば特許文献１には、基本断面の少なくとも一の辺の一部の領域で、かつ該辺の端点を除く位置に、輪郭の内側へ凹んだ溝部を有する衝撃吸収部材が開示されている。また、特許文献２には、筒状部の周壁に、車両前後方向の圧縮に対して強度が部分的に低くなるように材質変性部が設けられているダイカストアルミ合金製クラッシュカンが開示されている。また、特許文献３には、第１閉断面部の四隅部に、横壁部の一部及び縦壁部の一部と協働して長手方向に延びる断面矩形状の第２閉断面部を形成するコーナ壁部を夫々設け、四隅部のコーナ壁部が互いに離隔している衝撃吸収部材が開示されている。また、特許文献４には、軸方向に垂直な断面の断面形状が、断面の中心に対して点対称で、かつ非線対称の多角形である衝突エネルギー吸収構造体が開示されている。このエネルギー吸収体構造においては、上記断面の外郭を四角形としたときのアスペクト比が１．５未満であり、かつ断面を構成する多角形の辺のうち隣接する辺の長さの比が２．３以下である。

また、特許文献５には、基本断面の少なくとも一の辺の一部であってかつ該辺の端点を除く領域が、筒体の内部へ向けて凹んだ溝部を形成するように、屈曲して形成された衝撃吸収部材が開示されている。また、特許文献６には、筒形状の本体部と、該本体部の軸方向の両端部にそれぞれ溶接固定される一対の取付プレートとを備えている衝撃吸収部材が開示されている。さらに、特許文献７には、軸方向の圧壊により衝撃を吸収する衝撃吸収部材であって、その軸方向に沿って延びた筒形状を有し、その軸方向に垂直な断面を第１断面とし、その第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面を第２断面とした場合に、その第２断面は、多角形であり、第１断面は、第２断面と頂点を共有する共有頂点と、第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝と、を備え、第１断面の頂点の少なくとも一つの内角は、１００゜以上である、衝撃吸収部材が開示されている。

国際公開第２００５／０１０３９８号 日本国特許出願公開第２０１２－１６６６４１号公報 日本国特許出願公開第２０１７－１４１８６０号公報 日本国特許出願公開第２０１１－２１８９３５号公報 日本国特許出願公開第２００６－２０７７２４号公報 国際公開第２００７／０２９３６２号 国際公開第２０２２／０８５５７５号

衝撃吸収部材には、衝撃吸収性能および軽量性の両立が求められている。本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、衝撃吸収性能および軽量性のバランスが良好な衝撃吸収部材を提供することを主目的とする。

本開示の一態様は、軸方向の圧壊により衝撃を吸収する衝撃吸収部材であって、上記衝撃吸収部材は、上記軸方向に沿って延びた、複数の平面部を含む筒形状を有し、上記衝撃吸収部材の上記軸方向に垂直な断面を第１断面とし、上記第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面を第２断面とした場合に、上記第２断面は、１８０°以上の内角が存在しない多角形であり、上記第１断面は、上記第２断面と頂点を共有する共有頂点と、上記第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝と、を備え、上記凹溝は、内角が１８０°超の頂点である第１変曲点と、内角が１８０°未満の頂点である第２変曲点と、を有し、上記第１変曲点は、複数設けられ、上記第１断面の少なくとも一部の領域では、上記第１変曲点と上記第２変曲点とが、上記第１断面の周方向に沿って交互に配置され、上記第１変曲点と上記第２変曲点を除く上記第１断面の頂点の少なくとも一つの内角は、１００°以上であり、上記第１断面は、内部に隔壁部を有しないことを特徴としている。

本開示によれば、第１断面が、第２断面との共有頂点および凹溝を備え、かつ、その凹溝が複数の第１変曲点と、第２変曲点を有することから、衝撃吸収性能および軽量性のバランス（重さ当たりの衝撃吸収性能）が良好な衝撃吸収部材が得られる。

上記開示において、上記第１断面における上記凹溝の少なくとも一部の領域では、上記第１変曲点と上記第２変曲点とが、上記第１断面の周方向に沿って交互に配置されてもよい。

上記開示において、上記第１断面の幅高さ比が０．７０以下であってもよい。

上記開示において、上記第１断面は、上記共有頂点および上記凹溝を複数備え、少なくとも二つの上記凹溝は、上記第２断面における同一の対角線上の頂点の各々に対応する位置に配置されてもよい。上記の対角線は、一つの頂点から延びる複数の対角線のうちの最も長い対角線である。

上記開示において、上記第１断面は、上記共有頂点および上記凹溝を複数備え、上記共有頂点および上記凹溝は、上記第１断面の周方向に沿って、交互に配置されてもよい。

上記開示では、上記第１断面において、１８０°未満の内角が、全て７５°以上、１３５°以下であり、上記第１変曲点の外角の角度が、全て７５°以上、１３５°以下であってもよい。

本開示における衝撃吸収部材は、衝撃吸収性能および軽量性のバランスが良好であるという効果を奏する。

本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略斜視図である。 本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図である。 従来の衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図である。 本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図である。 本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図である。 本開示における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 本開示における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 参考例１および比較例１、２における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 参考例１および比較例１、２におけるＦＥＭ解析の結果である。 参考例２におけるＦＥＭ解析の結果である。 参考例３におけるＦＥＭ解析の結果である。 座屈の変形モードを例示する概略正面図である。 参考例４、５および比較例３における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 参考例４、５および比較例３におけるＦＥＭ解析の結果である。 実施例１、比較例４および参考例６における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 実施例１～３における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。 実施例１～３における衝撃吸収部材の変形挙動を示す斜視図である。 実施例１および比較例５における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。

以下、本開示における衝撃吸収部材について詳細に説明する。以下に示す各図は、理解を容易にするため、各部の大きさ、形状を適宜誇張している。さらに、各図において、便宜上、ハッチングまたは符号を省略する場合がある。

また、ある部材に対して他の部材を配置する態様を表現するにあたり、「上に」または「下に」と表記する場合の態様には、ある部材に接するように、直上または直下に他の部材を配置する態様と、ある部材の上方または下方に、別の部材を介して他の部材を配置する態様の両方が含まれる。

（実施形態の説明について）
本開示における衝撃吸収部材は、第１断面、第２断面および凹溝を備える筒形状の部材であって、凹溝は、“複数”の変曲点を有することを主な特徴とする。この特徴を説明するにあたって、本実施形態においては、説明の便宜上、まずは凹溝が“１つ”の変曲点を有する場合の衝撃吸収部材を例示して、第１断面や第２断面、凹溝等の定義、および従来技術に対する利点等について説明する。この説明で参照する図面は主に図１～図６である。その説明の後に、凹溝が“複数”の変曲点を有する場合の衝撃吸収部材を例示して、本開示における衝撃吸収部材の主な特徴について説明する。この説明で参照する図面は主に図７～図８である。

（第１断面、第２断面および凹溝の概略）
図１は、本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略斜視図である。また、図２は、本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図であり、具体的には、図１における衝撃吸収部材１０の軸方向Ｄ_Aに対して垂直な切断面を示す断面図に相当する。

図１に示す衝撃吸収部材１０は、軸方向Ｄ_Aの圧壊により衝撃を吸収する。衝撃吸収部材１０は、軸方向Ｄ_Aに沿って延びた筒形状を有する。また、衝撃吸収部材１０は、軸方向Ｄ_Aに沿って延在する複数の平面部を有している。

図２に示すように、本開示においては、衝撃吸収部材１０の軸方向Ｄ_Aに垂直な断面を第１断面１１とする。図２において、第１断面１１は、太い実線で記載された断面である。上述したように、衝撃吸収部材１０は複数の平面部を有しているため、第１断面１１の形状は複数の頂点と各頂点を結ぶ辺で構成された多角形状である。

一方、本開示においては、第１断面１１における複数の辺（頂点を結ぶ線分）の延長線から規定される断面を第２断面１２とする。図２において、第２断面１２は、破線で記載された断面である。

図２に示すように、第２断面１２は多角形である。具体的に、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｈまでの８つの頂点を有する八角形である。第１断面１１は、第２断面１２と頂点を共有する共有頂点を備える。図２において、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈを共有していない。第１断面１１は、頂点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈを跨ぐように凹溝を備える。これらの凹溝は、それぞれ、頂点Ｂ´、Ｄ´、Ｆ´、Ｈ´を底部に有する。

本開示における衝撃吸収部材１０は、第１断面１１が共有頂点と、第２断面１２の頂点に対応するように位置する凹溝とを備えることによって、衝撃吸収性能および軽量性のバランス（重さ当たりの衝撃吸収性能）が良好なものとなる。

従来の衝撃吸収部材との違いについて、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、特許文献１の図３に相当する断面である。図３（ａ）に示す第１断面１１は、第２断面１２における辺ＨＡの一部および辺ＤＥの一部に、それぞれ凹溝を有する。例えば、辺ＨＡは、凹溝により辺ＨＭおよび辺ＰＡに区画されるが、これらの辺は同一直線上にある。軸方向を考慮すると、辺ＨＭを含む平面部と、辺ＰＡを含む平面部とは、同一平面上にある。このような衝撃吸収部材は、後述する図９および図１０で検討する比較例のように衝撃吸収性能および軽量性のバランスについて、改善の余地がある。

また、図３（ｂ）は、後述する比較例２で検討した断面であるが、図３（ａ）と同様に、凹溝により区画された二つの辺が同一直線上にあるため、後述の図１０で示すように衝撃吸収性能および軽量性のバランスについて、改善の余地がある。

これに対して、本開示における第１断面は、第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝を備える。このような凹溝により区画された二つの辺は、図３（ａ）、（ｂ）とは異なり、同一直線上にない。例えば図２において、辺ＡＢと辺ＢＣは、頂点Ｂに対応する頂点Ｂ´を底部に有する凹溝により、辺ＡＩおよび辺ＪＣに区画されるが、これらの辺は同一直線上にない。また、軸方向を考慮すると、辺ＡＩを含む平面部と、辺ＪＣを含む平面部とは、同一平面上にない。そのため、衝撃吸収性能および軽量性のバランスを良好にすることができる。

図３（ｃ）は、特許文献２の図３に相当する断面であり、後述する比較例１で検討した断面でもある。図３（ｃ）に示す第１断面１１は、第２断面１２における全ての頂点（頂点Ａ～Ｄ）に、それぞれ凹溝を有する。すなわち、図３（ｃ）に示す第１断面１１は、第２断面１２と頂点を共有する共有頂点を有しない。共有頂点は、軸方向において衝撃吸収部材に曲げ応力が発生した場合に、主要な抵抗部位となる。そのため、第１断面が共有頂点を有しないと、曲げ応力に対する抵抗が低い。これに対して、本開示における第１断面は共有頂点を有するため、曲げ応力に対する抵抗が高いという利点がある。

また、図３（ｄ）は、ハニカム構造を有する断面であるが、図３（ｃ）と同様に、第１断面１１は、第２断面１２と頂点を共有する共有頂点を有しない。そのため、曲げ応力に対する抵抗が低い。

また、図３（ｄ）に示す第１断面１１は、内部に隔壁部を有する。このような衝撃吸収部材においては、第１断面１１の外縁を構成する平面部Ｐ₁、Ｐ₂と、隔壁部を構成する平面部Ｐ₃とにより、強固な結合構造が構成される。しかしながら、第１断面１１の内部に隔壁部を有する衝撃吸収部材においては、軸方向の圧壊時に、結合構造に高い応力が発生し、その応力によって結合構造が破壊される場合がある。したがって、蛇腹状の座屈の発生を促して衝撃吸収性能を向上させる観点では、上記の結合構造の破壊を回避するために複雑な対策が必要になる。これに対して、本開示における衝撃吸収部材によれば、第１断面１１が内部に隔壁部を有しないことによって、上記の結合構造の破壊対策を施すことなく、衝撃吸収性能および軽量性のバランスを良好にできるという利点を有する。

また例えば、引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼板等の金属板を用いてハニカム構造の衝撃吸収部材を製造する際には、押出成形のような成形を行うことが困難であるため、複数の金属板どうしを互いに結合してハニカム構造を完成させる必要がある。しかしながら、第１断面１１の内部に隔壁部を構築する際の金属板の組み立て作業に負荷がかかり、その作業を自動化することも容易ではない。したがって、衝撃吸収部材の量産を考慮すると、ハニカム構造の衝撃吸収部材に引張強さが７８０Ｐａ以上の金属板を適用することは困難である。これに対して、本開示における衝撃吸収部材は、第１断面１１が内部に隔壁部を有しない構造であるため、引張強さが７８０ＭＰａ以上の金属板を用いた場合でも衝撃吸収部材の量産を実現し易い。これに加え、衝撃吸収部材に高強度の金属板を適用できることによって、衝撃吸収性能および軽量性のバランスをより高いレベルで良好にできるという利点を有する。すなわち、本開示における衝撃吸収部材によれば、ハニカム構造の衝撃吸収部材では得られない利点を有する。

（第１断面、第２断面および凹溝の詳細な説明）
以下、本開示における衝撃吸収部材の第１断面１１、第２断面１２および凹溝Ｘについて、より詳細に説明する。

なお、第１断面１１の隣り合う２辺がなす角度としては、第１断面１１の内側において隣り合う２辺がなす角度と、第１断面１１の外側において隣り合う２辺がなす角度という２つの角度がある。本開示における「頂点の内角」とは、第１断面１１の内側において隣り合う２辺がなす角度であり、３６０°－（頂点の外角）に相当する角度である。一方、本開示における「頂点の外角」とは、第１断面１１の外側において隣り合う２辺のなす角度であり、３６０°－（頂点の内角）に相当する角度である。

また、本開示における「頂点」とは、２辺の交点を指すが、２辺の端点の間に一定曲率で形成された円弧部が存在し、２辺の端点がその円弧部を介して接続されている場合には、当該円弧部も「頂点」に該当する。円弧部は、例えば金属板の曲げ加工を行う際に形成される曲げ部であり、一定曲率の円弧部の曲率半径は、例えば１２ｍｍ以下である。

一方、例えば２辺の端点が円弧部を介して接続されている場合であっても、その円弧部が異なる曲率の円弧が複数連なって形成されている場合には、一定曲率の円弧部を介して２辺が接続されていないため、当該円弧部は「頂点」に該当しない。

本開示においては、衝撃吸収部材の軸方向に垂直な断面を第１断面と定義する。図１および図２に示すように、第１断面１１は、衝撃吸収部材１０の筒形状を、軸方向Ｄ_Aを法線方向とする平面で切断した場合の断面であり、通常は、筒形状の外縁により規定される閉断面である。

一方、本開示においては、第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面を第２断面と定義する。具体的には、図２に示すように、第１断面１１における複数の辺（辺ＡＩ、辺ＪＣ、辺ＣＫ、辺ＬＥ、辺ＥＭ、辺ＮＧ、辺ＧＯおよび辺ＰＡ）の延長線（図２で示す破線）から規定される断面を第２断面１２と定義する。複数の辺は、第２断面１２を構成可能な最大数になるように設定する。例えば図２において、第２断面１２を構成する複数の辺として、辺ＡＩ、辺ＣＫ、辺ＥＭおよび辺ＧＯを採用すると、それらの延長線から大きな四角形が規定され得るが、それは第２断面１２には該当しない（辺ＪＣ等の他の辺を考慮していないため）。

また、第２断面の定義に使用される「第１断面における複数の辺の延長線」は、第１断面を構成する他の辺と交差しない延長線が採用される。図２に示した例では、第１断面１１を構成する辺の延長線として、図２の破線で示された延長線の他に、例えば図２の二点鎖線で示された辺ＩＢ´の延長線ｅｘも存在する。この辺ＩＢ´の延長線ｅｘは、第１断面１１を構成する他の辺ＫＤ´と交差するため、延長線ｅｘは第２断面の定義に使用される「第１断面における複数の辺の延長線」としては採用されない。同様に、辺ＪＢ´、辺ＫＤ´、辺ＬＤ´、辺ＭＦ´、辺ＮＦ´、辺ＯＨ´、辺ＰＨ´の延長線も第１断面１１を構成する他の辺と交差するため、第２断面１２の定義に使用される延長線としては採用されない。

換言すると、第２断面１２は、１８０°以上の内角が存在しないように規定される。例えば、第２断面１２を構成する複数の辺として、辺ＩＢ´および辺Ｂ´Ｊを採用すると、頂点Ｂ´を有する図形が規定され得るが、それは第２断面１２には該当しない（頂点Ｂ´の内角が１８０°以上であるため）。第２断面１２は、通常、第１断面１１の外縁を囲むように定義される。

本開示においては、第２断面は多角形である。第２断面は、四角形等の２ｎ角形（ｎは２以上の整数）であってもよく、三角形等の２ｎ＋１角形（ｎは１以上の整数）であってもよい。２ｎ角形の第２断面は、図形としての対称性が高いため、曲げ応力に対する抵抗が、軸方向において均一な衝撃吸収部材が得られる。このような衝撃吸収部材は、例えば、任意の方向からの衝撃（曲げ応力）に対して強いことが要求される部材として有用である。２ｎ＋１角形の第２断面は、２ｎ角形の第２断面に比べて図形としての対称性が低いため、曲げ応力に対する抵抗が、軸方向において不均一な衝撃吸収部材が得られる。このような衝撃吸収部材は、例えば、特定の方向からの衝撃（曲げ応力）に対して強いことが要求される部材として有用である。ｎは、特に限定されず、２以上であってもよく、３以上であってもよく、４以上であってもよい。一方、ｎは、例えば１０以下である。

図４は、本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図であり、図２における第１断面１１および第２断面１２の一部を示している。図４において、第１断面１１は、第２断面１２と頂点を共有する共有頂点（頂点Ａ、Ｃ）を備える。一方、第１断面１１は、第２断面１２の頂点（頂点Ｂ）に対応するように位置する凹溝Ｘを備える。第１断面１１が凹溝Ｘを備えることは、以下の手順によって判断される。

まず、第２断面の頂点のうち、第１断面と共有していない頂点（非共有頂点）を特定する。図４では、頂点Ｂが非共有頂点に該当する。次に、非共有頂点と共有頂点とを結ぶ辺の中間に存在し、第１断面および第２断面が当該辺を共有するか否かの境界である境界点（第１断面の境界頂点）を特定する。図４では、辺ＢＡの中間に存在する第１断面の頂点Ｉ、および、辺ＢＣの中間に存在する第１断面の頂点Ｊが、それぞれ境界頂点に該当する。最後に、非共有頂点を跨ぐ二つの境界頂点を結ぶ直線を想定し、その直線よりも、第２断面の外縁の内側（非共有頂点とは反対側）に、第１断面が変曲点（変曲頂点）を有する場合に、第１断面は凹溝を備えると判断される。図４では、境界頂点である頂点Ｉおよび頂点Ｊを結ぶ直線ＩＪを想定し、その直線ＩＪよりも、第２断面１２の外縁の内側（非共有頂点である頂点Ｂとは反対側）に、第１断面１１が変曲点（頂点Ｂ´）を有するため、第１断面１１は凹溝Ｘを備えると判断される。なお、本明細書においては、内角が１８０°超の変曲点（後述の第１変曲点１３）を凹溝Ｘの底部頂点と称することがある。

第１断面は、上述した共有頂点を単独で備えていてもよく、複数備えていてもよい。同様に、第１断面は、上述した凹溝を単独で備えていてもよく、複数備えていてもよい。共有頂点および凹溝の数は、任意に組み合わせることができる。また、図２に示すように、共有頂点および凹溝は、第１断面１１の周方向に沿って、交互に配置されていることが好ましい。座屈が安定的に進行するためである。第２断面１２が２ｎ角形（ｎは２以上の整数、図２では八角形）である場合、共有頂点および凹溝は、周方向に沿って、一方が連続することなく交互に配置される。また、図示しないが、第２断面１２が２ｎ＋１角形（ｎは１以上の整数）である場合、共有頂点および凹溝は、周方向に沿って、一方が連続する連続部が生じ、その連続部を除いて交互に配置される。

図５は、本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図であり、図２における第１断面１１および第２断面１２の一部を示している。衝撃吸収部材１０は、凹溝Ｘの変曲点（例えば頂点Ｂ´）を除く第１断面１１の頂点の内角のうち、少なくとも一つの頂点の内角が１００°以上である。後述の実施例で示すように、凹溝Ｘの変曲点を除く第１断面１１の少なくとも一つの頂点の内角が１００°以上であれば、頂点の内角が９０°以下の場合と比較して曲げ応力に対する抵抗力が向上する。凹溝Ｘの変曲点を除く第１断面１１の少なくとも一つの頂点の内角は、１０５°以上であってもよいし、１１０°以上であってもよい。

凹溝Ｘの変曲点を除く第１断面１１の少なくとも一つの頂点の内角が１００°以上であれば、他の頂点の内角の角度は、特に限定されない。例えば他の頂点の内角の角度は、例えば７５°以上であり、９０°以上であってもよく、１０５°以上であってもよい。

第１断面における内角は、軸方向を考慮すると、隣り合う平面部の稜線角に該当する。隣り合う平面部の稜線角が、衝撃吸収部材の形状や板厚等に応じて定まる適切な角度以上であることによって、軸方向の圧壊時に、隣り合う平面部の面外変形に位相ずれが生じやすくなる。これにより、位相を異にする平面部同士の面外変形が相互干渉し、これに伴い、各平面部の抵抗が高まり、衝撃吸収性能および軽量性のバランスが良好なものとなりやすい。

第１断面における１８０°未満の内角（例えば図５に示す内角θ_Aと内角θ_I）の角度は、例えば１３５°以下であり、１３０°以下であることが好ましい。第１断面における内角は、衝撃吸収部材１０の隣り合う平面部の稜線角に該当し、内角の角度（隣り合う平面部の稜線角）が上記の範囲であれば、座屈の安定性を高めることができる。また、第１断面における全ての１８０°未満の内角が上記範囲内であることが好ましい。

凹溝における底部頂点（後述の第１変曲点１３）の外角の角度（例えば図５に示す外角θ_B´）は、特に限定されない。底部頂点の外角の角度は、例えば７５°以上であり、９０°以上であってもよく、１０５°以上であってもよい。底部頂点の角度も、第１断面における内角と同様に、隣り合う平面部の稜線角に該当する。このため、隣り合う平面部の稜線角が、衝撃吸収部材の形状や板厚等に応じて定まる適切な角度以上であることによって、位相を異にする面外変形が相互干渉し、平面部の抵抗が高まりやすくなる。

一方、底部頂点（後述の第１変曲点１３）の外角の角度は、例えば１３５°以下であり、１３０°以下であってもよい。これにより、座屈の安定性を高めることができる。また、凹溝における全ての底部頂点の角度が上記範囲内であることが好ましい。

本開示における衝撃吸収部材の第１断面は、内部に隔壁部を有しない。上述した図３（ｄ）を用いて説明したように、隔壁部を設けた場合には強固な結合構造が構成されるが、軸方向の圧壊時に、結合構造に高い応力が発生する。このため、その応力による結合構造の破壊を回避するために複雑な対策が必要になる。

図６は、本開示における衝撃吸収部材の参考例を示す概略断面図である。図６（ａ）において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｆまでの６つの頂点を有する六角形である。第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｃ、Ｆを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅを共有していない。第１断面１１は、頂点Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅの各々を跨ぐように４つの凹溝Ｘを備える。これらの凹溝Ｘは、それぞれ、頂点Ａ´、Ｂ´、Ｄ´、Ｅ´を底部に有する。図６（ａ）に示すように、共有頂点の数は、凹溝Ｘの数より少なくてもよい。

なお、少なくとも二つの凹溝Ｘは、第２断面１２における同一の対角線上にある頂点の各々に対応する位置に配置されていることが好ましい。この場合における同一の対角線とは、一つの頂点から延びる複数の対角線のうちの最も長い対角線（以下、「最長対角線」）である。このような衝撃吸収部材によれば、共有頂点と凹溝の配置の対称性が高まり、座屈の安定性が向上する。図６（ａ）に示す例では、最長対角線として、頂点Ａから延びる対角線Ｙ₁、頂点Ｂから延びる対角線Ｙ₂、および頂点Ｃから延びる対角線Ｙ₃の３本の最長対角線がある。そして、凹溝Ｘは、対角線Ｙ₁の端点となる頂点Ａ、Ｄの各々の頂点と、対角線Ｙ₂の端点となる頂点Ｂ、Ｅの各々の頂点に対応する位置に配置されている。

図６（ｂ）において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｊまでの１０の頂点を有する十角形である。第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｊを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｄ、Ｆ、Ｉを共有していない。第１断面１１は、頂点Ａ、Ｄ、Ｆ、Ｉの各々を跨ぐように４つの凹溝Ｘを備える。これらの凹溝Ｘは、それぞれ、頂点Ａ´、Ｄ´、Ｆ´、Ｉ´を底部に有する。図６（ｂ）に示すように、共有頂点の数は、凹溝Ｘの数より多くてもよい。また、図６（ｂ）に示す例では、最長対角線として、５本の対角線Ｙ₁～Ｙ₅があり、凹溝Ｘは、対角線Ｙ₁の端点となる頂点Ａ、Ｆの各々の頂点と、対角線Ｙ₄の端点となる頂点Ｄ、Ｉの各々の頂点に対応する位置に配置されている。

図６（ｃ）において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｆまでの６つの頂点を有する六角形である。第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｃ、Ｅを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｂ、Ｄ、Ｆを共有していない。第１断面１１は、頂点Ｂ、Ｄ、Ｆの各々を跨ぐように３つの凹溝Ｘを備える。これらの凹溝Ｘは、それぞれ、頂点Ｂ´、Ｄ´、Ｆ´を底部に有する。図６（ｃ）に示すように、共有頂点の数は、凹溝Ｘの数と同じであってもよい。

また、図６（ｄ）において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｅまでの５つの頂点を有する五角形である。第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｄを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｂ、Ｃ、Ｅを共有していない。第１断面１１は、頂点Ｂ、Ｃ、Ｅの各々を跨ぐように３つの凹溝Ｘを備える。これらの凹溝Ｘは、それぞれ、頂点Ｂ´、Ｄ´、Ｆ´を底部に有する。

以上、凹溝Ｘに１つの変曲点を有する衝撃吸収部材１０を例示して第１断面１１、第２断面１２および凹溝Ｘの定義等について説明した。次に、凹溝Ｘに複数の変曲点を有する本開示における衝撃吸収部材１について説明する。なお、以下で説明する衝撃吸収部材１は、凹溝Ｘの変曲点が複数であることを除き、上述した衝撃吸収部材１０と共通の特徴を有している。このため、上述した従来技術に対する衝撃吸収部材１０の利点や好ましい形態を採用した場合の効果等は、以下で説明する衝撃吸収部材１においても同様に発現する。そして、本開示における衝撃吸収部材１は、凹溝Ｘが複数の変曲点を有することによって、参考例として上述した衝撃吸収部材１０に対し、衝撃吸収性能および軽量性のバランスがさらに良好なものとなる。

（複数の変曲点を有する凹溝）
図７は、本開示における衝撃吸収部材を例示する概略断面図である。図７に示す衝撃吸収部材１において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｆまでの６つの頂点を有する六角形である。第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆを共有し、これらが共有頂点に該当する。一方、第１断面１１および第２断面１２は、頂点Ｂ、Ｅを共有していない。第１断面１１は、これらの非共有頂点Ｂ、Ｅに対応する位置にそれぞれ凹溝Ｘを備える。

上記の凹溝Ｘは、第１変曲点１３と、第２変曲点１４を有する。本開示における「第１変曲点」とは、凹溝Ｘの底部にある頂点のうちの内角が１８０°超の頂点を指す。一方、本開示における「第２変曲点」とは、凹溝Ｘの底部にある頂点のうちの内角が１８０°未満の頂点を指す。

図７に示した例においては、頂点Ｂに対応する凹溝Ｘの変曲点として、頂点Ｂ₁´、Ｂ₂´、Ｂ₃´が存在し、これらの頂点のうち、内角が１８０°を超えた頂点Ｂ₁´、Ｂ₃´が第１変曲点１３に該当する。一方、内角が１８０°未満の頂点は頂点Ｂ₂´であり、この頂点Ｂ₂´が第２変曲点１４に該当する。頂点Ｂに対応する凹溝Ｘにおいては、第１変曲点１３と第２変曲点１４が第１断面１１の周方向に沿って交互に配置されている。

また、図７に示した例においては、頂点Ｅに対応する凹溝Ｘの変曲点として、頂点Ｅ₁´、Ｅ₂´、Ｅ₃´が存在し、これらの頂点のうち、内角が１８０°を超えた頂点Ｅ₁´、Ｅ₃´が第１変曲点１３に該当する。一方、内角が１８０°未満の頂点は頂点Ｅ₂´であり、この頂点Ｅ₂´が第２変曲点１４に該当する。頂点Ｅに対応する凹溝Ｘにおいても、第１変曲点１３と第２変曲点１４が第１断面１１の周方向に沿って交互に配置されている。

本開示における衝撃吸収部材１によれば、凹溝Ｘが第１変曲点１３と第２変曲点１４を有し、さらに第１変曲点１３が複数設けられている。このため、凹溝Ｘの変曲点が１つのみである場合と比較して凹溝Ｘを構成する辺の長さを短くすることができ、各辺における面剛性を高めることができる。これにより、衝撃吸収部材１に軸方向の荷重が入力された際に、衝撃吸収部材１の軸方向において不安定な座屈が生じ難くなり、軸方向荷重が入力された側の端部から、蛇腹状の連続的な座屈が生じ易くなる。その結果、衝撃吸収性能を向上させることができる。

また、本開示における衝撃吸収部材１は、後述の実施例で示すように、凹溝Ｘが１つの変曲点（第１変曲点）のみを有する衝撃吸収部材と同等以下の重量であっても、その衝撃吸収部材と同等以上の衝撃吸収性能を奏することができる。すなわち、本開示における衝撃吸収部材１は、凹溝Ｘが１つの変曲点（第１変曲点）のみを有する衝撃吸収部材と比較し、衝撃吸収性能および軽量性のバランスがさらに優れたものである。

加えて、第１変曲点１３と第２変曲点１４が、第１断面１１の周方向に沿って交互に配置されていることによって、凹溝Ｘの形状の対称性が高まり、座屈の安定性が向上する。これにより、衝撃吸収部材１に規則的な軸圧壊変形が生じ易くなり、衝撃吸収性能の向上に寄与する。

また、図７に示した衝撃吸収部材１においては、頂点Ａから延びる最長対角線として対角線Ｙ₁と、頂点Ｂから延びる最長対角線として対角線Ｙ₂と、頂点Ｃから延びる最長対角線として対角線Ｙ₃という３本の最長対角線が存在する。そして、凹溝Ｘは、対角線Ｙ₂の端点となる頂点Ｂ、Ｅの各々の頂点に配置されている。図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して既述したように、少なくとも二つの凹溝Ｘが同一の最長対角線上の頂点の各々に対応する位置に配置されている場合には、共有頂点と凹溝の配置の対称性が高まり、座屈の安定性が向上する。すなわち、図７に示した衝撃吸収部材１は、規則的な軸圧壊変形が生じ易く、衝撃吸収性能が向上し易いものである。

なお、複数の変曲点１３、１４を有する凹溝Ｘを備えた衝撃吸収部材１の形状は、図７に示した例に限定されない。図８は、本開示における衝撃吸収部材を例示する概略断面図であり、上述した衝撃吸収性能および軽量性のバランスに優れた衝撃吸収部材の一例である。

図８（ａ）に示す例において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｆまでの６つの頂点を有する六角形である。第１断面１１および第２断面１２の共有頂点は、頂点Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆであり、非共有頂点である頂点Ｂ、Ｅに対応する位置には、それぞれ凹溝Ｘが設けられている。

そして、頂点Ｂに対応する凹溝Ｘにおいては、変曲点として頂点Ｂ₁´、Ｂ₂´、Ｂ₃´、Ｂ₄´が存在し、これらの頂点のうち、第１変曲点１３は、頂点Ｂ₁´、Ｂ₃´、Ｂ₄´であり、第２変曲点１４は、頂点Ｂ₂´である。また、頂点Ｅに対応する凹溝Ｘにおいては、第１変曲点１３として頂点Ｅ₁´、Ｅ₃´、Ｅ₄´が設けられ、第２変曲点１４として頂点Ｅ₂´が設けられている。

この衝撃吸収部材１においては、第１断面１１の周方向に沿って、第１変曲点１３（例えば頂点Ｂ₁´）、第２変曲点１４（例えば頂点Ｂ₂´）、第１変曲点１３（例えば頂点Ｂ₃´）、第１変曲点１３（例えば頂点Ｂ₄´）が順に配置されている。すなわち、凹溝Ｘの底部においては、第１変曲点１３と第２変曲点１４とが交互に配置された領域（例えば頂点Ｂ₁´から頂点Ｂ₃´までの領域）と、複数の第１変曲点１３が隣り合う領域（例えば頂点Ｂ₃´から頂点Ｂ₄´までの領域）が存在する。

このように、第１変曲点１３と第２変曲点１４は、第１断面１１の周方向に沿って交互に配置されない領域があってもよいが、第１断面１１の少なくとも一部の領域では、第１変曲点１３と第２変曲点１４が交互に配置される必要がある。これにより、凹溝Ｘの形状の対称性が高まり、座屈の安定性を向上させることができる。

図８（ｂ）に示す例において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｆまでの６つの頂点を有する六角形である。共有頂点は、頂点Ｃ、Ｆであり、非共有頂点である頂点Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅに対応する位置には、それぞれ凹溝Ｘが設けられている。

頂点Ａ、Ｄに対応する各凹溝Ｘは、それぞれ１つの第１変曲点１３（頂点Ａ´、Ｄ´）を有する。一方、頂点Ｂに対応する凹溝Ｘは、２つの第１変曲点１３（頂点Ｂ₁´、Ｂ₃´）と、それらの第１変曲点１３の間に設けられた第２変曲点１４（頂点Ｂ₂´）を有する。同様に、頂点Ｅに対応する凹溝Ｘは、２つの第１変曲点１３（頂点Ｅ₁´、Ｅ₃´）と、それらの第１変曲点１３の間に設けられた第２変曲点１４（頂点Ｅ₂´）を有する。

この図８（ｂ）に示した衝撃吸収部材１は、第１断面１１の周方向に沿って、第１変曲点１３を１つのみ有する凹溝Ｘと、複数の第１変曲点１３および第２変曲点１４とを有する凹溝Ｘが、第１断面１１の周方向に沿って交互に配置された例である。

図８（ｃ）に示す例において、第２断面１２は、周方向に沿って、頂点Ａから頂点Ｄまでの４つの頂点を有する四角形である。共有頂点は、頂点Ｂ、Ｄであり、非共有頂点である頂点Ａ、Ｃに対応する位置には、それぞれ凹溝Ｘが設けられている。

頂点Ａに対応する凹溝Ｘは、それぞれ２つの第１変曲点１３（頂点Ａ₁´、Ａ₃´）と、それらの第１変曲点１３の間に設けられた第２変曲点１４（頂点Ａ₂´）を有する。同様に、頂点Ｃに対応する凹溝Ｘは、２つの第１変曲点１３（頂点Ｄ₁´、Ｄ₃´）と、それらの第１変曲点１３の間に設けられた第２変曲点１４（頂点Ｄ₂´）を有する。各凹溝Ｘにおいては、第１変曲点１３と第２変曲点１４とが第１断面１１の周方向に沿って交互に配置されている。

以上、本開示における衝撃吸収部材１について説明した。なお、凹溝Ｘが複数の変曲点を有する場合の変曲点の数は、衝撃吸収部材１の断面サイズに応じて適宜設定される。

この断面サイズに関し、複数の変曲点を有する凹溝Ｘは、図７～図９に例示した第１断面１１の高さｄ₁と幅ｄ₂の比（以下、「幅高さ比」）が０．７０以下の衝撃吸収部材１に適用されることが好ましい。以下、第１断面１１の幅高さ比の定義について説明する。

本開示における「第１断面の高さｄ₁」とは、第２断面１２における互いに平行な２辺のうち、最も間隔が長い２辺間の間隔のことを指す。図７に示した例では、第２断面１２における互いに平行な２辺の間隔のうち、最も間隔が長い２辺は、辺ＦＡと辺ＣＤであるため、辺ＦＡと辺ＣＤの間隔が、第１断面１１の高さｄ₁である。

また、本開示における「第１断面の幅ｄ₂」とは、第１断面１１の高さｄ₁の方向（高さ方向）に垂直な方向における第１断面１１の最大長さのことを指す。図７に示した例において、第１断面１１の高さｄ₁の方向に垂直な方向は、図７の紙面横方向であり、この方向における最大長さは、凹溝Ｘの頂点Ｂ₂´、Ｅ₂´間の長さである。このため、頂点Ｂ₂´、Ｅ₂´間の長さが、第１断面１１の幅ｄ₂である。

そして、第１断面１１の幅ｄ₂／第１断面１１の高さｄ₁で算出される値が、「第１断面１１の幅高さ比」である。この幅高さ比（ｄ₂／ｄ₁）が０．７０以下である場合には、後述の実施例で示すように、衝撃吸収部材１に安定した座屈が生じ易くなり、変形挙動の安定性を向上させることができる。幅高さ比は、好ましくは、０．６５以下であり、より好ましくは、０．６０以下であり、さらに好ましくは、０．５５以下である。

なお、図８に示した衝撃吸収部材１における第１断面の高さｄ₁および幅ｄ₂は、以下の通りである。

図８（ａ）における第１断面１１の高さｄ₁は、辺ＦＡと辺ＤＣの間隔であり、第１断面１１の幅ｄ₂は、頂点Ｋ、Ｊ間の長さである。なお、図８（ａ）に示した例では、頂点Ｋ、Ｊ間の長さと、頂点Ｌ、Ｉ間の長さが等しいため、第１断面１１の幅ｄ₂を頂点Ｌ、Ｉ間の長さとしてもよい。

図８（ｂ）における第１断面１１の高さｄ₁は、辺ＦＡと辺ＤＣの間隔であり、第１断面１１の幅ｄ₂は、頂点Ｋの位置における第１断面１１の高さｄ₁の方向に垂直な方向の長さ（図中の二点鎖線の長さ）である。なお、図８（ｂ）に示した例においても、第１断面１１の幅ｄ₂と同一の幅を有する箇所が複数存在するが、それらを代表して頂点Ｋの位置における幅を第１断面１１の幅ｄ₂としている。

図８（ｃ）における第１断面１１の高さｄ₁は、辺ＤＡと辺ＣＢの間隔であり、第１断面１１の幅ｄ₂は、頂点Ｃ₂´の位置における第１断面１１の高さｄ₁の方向に垂直な方向の長さ（図中の二点鎖線の長さ）である。なお、図８（ｃ）に示した例では、第１断面１１の幅ｄ₂と同一の幅を有する箇所が他にも存在するが、それらを代表して頂点Ｃ₂´の位置における幅を第１断面１１の幅ｄ₂としている。

以上、本開示における衝撃吸収部材１の幅高さ比（ｄ₂／ｄ₁）について説明した。

なお、第２断面１２の形状によっては、互いに平行な２辺の間隔と、それら２辺とは異なる他の２辺の間隔とが互いに等しくなり、第１断面１１の高さｄ₁として定義可能な２辺の組み合わせが複数存在する場合がある。この場合、第１断面１１の高さｄ₁として採用する２辺の組み合わせによって幅方向の定義が異なるため、第１断面１１の幅ｄ₂の長さも複数存在する。すなわち、１つの衝撃吸収部材に対して複数の幅高さ比を定義できる場合がある。このような場合には、複数の幅高さ比のうちの最小の幅高さ比を本開示における幅高さ比として採用する。

以上で説明した本開示における衝撃吸収部材の材料は、例えば、鋼、アルミニウム合金等の金属が挙げられる。また、上記金属の引張強さは、例えば７８０ＭＰａ以上であることが好ましい。より好ましくは、９８０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは１１８０ＭＰａ以上である。なお、本開示における「金属」には、母材に多数の気孔を含む発泡金属は含まない。

また、衝撃吸収部材の板厚は、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下であり、０．５ｍｍ以上、１．６ｍｍ以下であってもよい。７８０ＭＰａ以上の材料は、衝撃吸収性能には有利であるものの、変形の安定性低下を抑制する観点では改善の余地がある。変形の安定性は曲げ変形に起因して変化するという知見が得られており、同曲率半径の曲げ変形で発生するひずみ量は、板厚が薄いほど有利である。この観点においては、衝撃吸収部材の板厚は１．６ｍｍ以下であることが好ましい。

また、衝撃吸収部材は、軸方向の圧壊により衝撃を吸収する任意の用途に用いることができるが、典型的な用途としては、自動車用クラッシュボックスが挙げられる。

本開示における衝撃吸収部材の製造方法は、特に限定されないが、例えば、筒形状を有する素材に、押出、ハイドロフォーミング（液封成形）およびロールフォーミング等の加工のいずれか一つあるいは複数行う方法が挙げられる。衝撃吸収部材の製造方法の他の例としては、鋼板に、プレス曲げ、絞り、巻きおよびロールフォーミング等の加工をいずれか一つあるいは複数行うことにより、第１断面を有する筒形状を形成する方法が挙げられる。

筒形状を閉断面にするために、適宜接合を行ってもよい。接合方法としては、例えば、スポット溶接、カシメおよびスポット摩擦攪拌接合等の断続接合、アーク（プラズマ）溶接、レーザー溶接および摩擦攪拌接合等の連続接合が挙げられる。

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

以下の説明では、本開示における衝撃吸収部材の実施例について説明する前に、各凹溝に１つの底部頂点（第１変曲点）を有する参考例と、比較例についての評価を行う。

［参考例１］
ＦＥＭ解析により座屈変形挙動を評価した。参考例１では、図９（ａ）に示す第１断面を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図９（ａ）に示す第１断面は、軸方向に延びる平面部Ｐの幅Ｗｐ（第１断面を構成する辺）として、Ｗｐ₁（１１ｍｍ）およびＷｐ₂（９ｍｍ）を設定した。なお、図示しないが、図９（ａ）に示す衝撃吸収部材における第２断面は、図２と同様に八角形である。また、第１断面における１８０°未満の内角（稜線角）を全てθ₁＝１２０°とし、さらに、４つの凹溝の底部頂点の角度（稜線角）を全てθ₂＝９０°とした。また、稜線曲率半径を５ｍｍとし、衝撃吸収部材の軸方向の長さ（部材長さ）を２００ｍｍとした。ＦＥＭ解析には、板厚１．０ｍｍの１１８０ＭＰａ級鋼板の材料特性を用い、ひずみ速度依存性はCowper-Symonds則により考慮し、座屈変形時の変形速度（衝突速度）は５ｍ／ｓとした。

［比較例１］
比較例１では、図９（ｂ）に示す第１断面を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図９（ｂ）に示す第１断面は、軸方向に延びる平面部Ｐの幅Ｗｐとして、Ｗｐ₁（１０ｍｍ）、Ｗｐ₂（１２ｍｍ）およびＷｐ₃（８ｍｍ）を設定した。また、第１断面における１８０°未満の内角（稜線角）を全てθ₁＝９０°とし、さらに、４つの凹溝の底部頂点の角度（稜線角）も全てθ₁＝９０°とした。その他の条件は、参考例１と同様にした。

［比較例２］
比較例２では、図９（ｃ）に示す第１断面を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図９（ｃ）に示す第１断面は、軸方向に延びる平面部Ｐの幅Ｗｐとして、Ｗｐ₁（１２ｍｍ）、Ｗｐ₂（８ｍｍ）、Ｗｐ₃（９ｍｍ）およびＷｐ₄（１２ｍｍ）を設定した。また、第１断面における１８０°未満の内角（稜線角）を全てθ₁＝９０°とし、さらに、４つの凹溝の底部頂点の角度（稜線角）も全てθ₁＝９０°とした。その他の条件は、参考例１と同様にした。参考例１および比較例１、２の設定条件を表１に示す。

［評価］
参考例１および比較例１、２におけるＦＥＭ解析の結果を図１０に示す。図１０において、グラフの横軸は載荷点変位δ［ｍｍ］を示し、グラフの縦軸は、荷重Ｆを部材の断面積Ｌｔで除した、単位断面積当たりの荷重Ｆ／Ｌｔ［ｋＮ／ｍｍ²］を示す。図１０に示すように、参考例１は、比較例１、２に比べて、圧壊ストローク全体を通じて、荷重レベルが高くなることが確認された。具体的に、変位０ｍｍ～１２５ｍｍにおける荷重の平均であるＦ_ave／Ｌｔ［ｋＮ／ｍｍ²］は、参考例１が０．５３ｋＮ／ｍｍ²であり、比較例１が０．４４ｋＮ／ｍｍ²であり、比較例２が０．４６ｋＮ／ｍｍ²であった。すなわち、参考例１は、比較例１、２に比べて、衝撃吸収性能および軽量性のバランス（重さ当たりの衝撃吸収性能）が良好であった。

［参考例２、３］
ＦＥＭ解析により座屈変形挙動を評価した。参考例２、３では、参考例１と同様に、図９（ａ）に示す第１断面を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。参考例２、３の設定条件を表２に示す。

［評価］
参考例２におけるＦＥＭ解析の結果を図１１に、参考例３におけるＦＥＭ解析の結果を図１２に示す。図１１、図１２に示すように、稜線角θ₁が１３０°になるまでは、稜線角θ₁が大きくなる程、Ｆ_ave／Ｌｔの値が良好であった。一方、図１２に示すように、稜線角θ₁が１３５°である場合、Ｆ_ave／Ｌｔの値は若干小さくなった。ここで、図１１および図１２に示す四角形のプロットは、図１３（ａ）に示すように、座屈が安定的に進行した変形モード（Type I）である。一方、図１２に示す三角形のプロットは、図１３（ｂ）に示すように、座屈が不安定に進行した変形モード（Unstable）である。図１２に示すように、稜線角θ₁が１３０°の場合、変形モードがUnstableになるものの、Ｆ_ave／Ｌｔの値は最も高くなるため、稜線角θ₁は特に１３０°以下であることが好ましいことが示唆された。

［参考例４］
参考例４では、図１４（ａ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１４（ａ）に示す第１断面は、平面部Ｐの幅Ｗｐとして、Ｗｐ₁（１６ｍｍ）およびＷｐ₂（１４ｍｍ）を設定した。第２断面は、四角形である。また、第１断面の共有頂点Ｂ、Ｄの内角（稜線角）を全てθ₁＝９０°、境界頂点Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの内角（稜線角）を全てθ₂＝１００°、底部頂点Ａ′、Ｃ´の外角（稜線角）を全てθ₃＝１１０°とした。その他の条件は、参考例１と同様にした。

［参考例５］
参考例５では、図１４（ｂ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１４（ｂ）に示す第１断面は、平面部Ｐの幅Ｗｐとして、Ｗｐ₁（１６ｍｍ）およびＷｐ₂（１４ｍｍ）を設定した。第２断面は、四角形である。また、第１断面の共有頂点Ｂ、Ｄの内角（稜線角）を全てθ₁＝１１０°、境界頂点Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの内角（稜線角）を全てθ₂＝９０°、底部頂点Ａ′、Ｃ´の外角（稜線角）を全てθ₃＝１１０°とした。その他の条件は、参考例１と同様にした。

［比較例３］
比較例３では、図１４（ｃ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１４（ｃ）に示す第１断面は、平面部Ｐの幅Ｗｐとして、Ｗｐ₁（１６ｍｍ）およびＷｐ₂（１４ｍｍ）を設定した。第２断面は、四角形である。また、第１断面の共有頂点Ｂ、Ｄの内角（稜線角）、境界頂点Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの内角（稜線角）、および底部頂点Ａ′、Ｃ′の外角（稜線角）を全て１１０°とした。その他の条件は、参考例１と同様にした。参考例４、５および比較例３の設定条件を表１に示す。

［評価］
参考例４、５および比較例３におけるＦＥＭ解析の結果を図１５に示す。図１５に示すように、参考例４、５は、比較例３に比べて、圧壊ストローク全体を通じて、荷重レベルが高くなることが確認された。具体的には、変位０ｍｍ～１２５ｍｍにおける荷重の平均であるＦ_ave／Ｌｔ［ｋＮ／ｍｍ²］に着目すると、参考例４、５のＦ_ave／Ｌｔが比較例３と比べて約１０％向上した。すなわち、参考例４、５は、比較例３に比べて、衝撃吸収性能および軽量性のバランス（重さ当たりの衝撃吸収性能）が良好であった。

以上、各凹溝に１つの底部頂点（第１変曲点）を有する衝撃吸収部材の参考例と、比較例とを対比し、参考例の優位性について説明した。続いて、凹溝に複数の第１変曲点と、第２変曲点を有する衝撃吸収部材の実施例について評価を行う。なお、実施例と上述の参考例は、凹溝の変曲点の数は異なるが、凹溝を有するという点では実施例と参考例で共通しているため、上述した比較例に対する参考例の優位性は、実施例においても発現する。

［実施例１］
実施例１では、図１６（ａ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１６（ａ）に示す衝撃吸収部材は、共有頂点として頂点Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆを有し、非共有頂点Ｂ、Ｅに対応する位置にそれぞれ凹溝を有する。各凹溝には、２つの第１変曲点と、それら第１変曲点の間に配置された第２変曲点とが設けられている。

［比較例４］
比較例４では、図１６（ｂ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１６（ｂ）に示す衝撃吸収部材は、共有頂点として頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを有しているが、非共有頂点は存在しない。辺ＢＣおよび辺ＦＧには、凹溝が設けられているが、非共有頂点に対応する位置に設けられた凹溝ではないため、比較例４は、本開示で定義される凹溝を有しない衝撃吸収部材である。

［参考例６］
参考例６では、図１６（ｃ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１６（ｃ）に示す衝撃吸収部材は、共有頂点として頂点Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆを有し、非共有頂点Ｂ、Ｅに対応する位置にそれぞれ凹溝を有する。各凹溝には、１つの底部頂点（第１変曲点）が設けられている。

ＦＥＭ解析のその他の設定条件および解析結果を表４に示す。なお、表４中の「Ｆ_ave／Ｌｔ比」とは、参考例６の衝撃吸収部材のＦ_ave／Ｌｔに対する各例の衝撃吸収部材のＦ_ave／Ｌｔの比である。すなわち、Ｆ_ave／Ｌｔ比が１を超えることは、参考例６と比較して衝撃吸収性能と軽量性のバランスに優れていることを意味する。

［評価］
表４に示すように、実施例１の衝撃吸収部材は、比較例４および参考例６の衝撃吸収部材に対してＦ_ave／Ｌｔ比が向上している。すなわち、複数の第１変曲点と、それらの第１変曲点の間に第２変曲点とを有する凹溝を備えた衝撃吸収部材は、比較例４および参考例６に対して衝撃吸収性能と軽量性のバランスに優れている。

次に、以下の実施例２と実施例３の衝撃吸収部材のモデルを用いて、上記の実施例１と同様のＦＥＭ解析を行い、座屈変形挙動を評価した。

［実施例２］
実施例２では、図１７（ｂ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１７（ｂ）に示す衝撃吸収部材は、図１７（ａ）に示す実施例１の衝撃吸収部材と比較し、第１断面の高さが低いモデルである。

［実施例３］
実施例３では、図１７（ｃ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。図１７（ｃ）に示す衝撃吸収部材は、図１７（ｂ）に示す実施例２の衝撃吸収部材と比較し、第１断面の高さがさらに低いモデルである。

ＦＥＭ解析のその他の設定条件および解析結果を表５に示す。なお、表５中の「Ｆ_ave／Ｌｔ比」とは、上述した参考例６の衝撃吸収部材のＦ_ave／Ｌｔに対する各例の衝撃吸収部材のＦ_ave／Ｌｔの比である。すなわち、Ｆ_ave／Ｌｔ比が１を超えることは、参考例６と比較して衝撃吸収性能と軽量性のバランスに優れていることを意味する。

［評価］
表５に示すように、実施例１～３のＦ_ave／Ｌｔ比は、いずれも１を超えている。すなわち、複数の第１変曲点と、それらの第１変曲点の間に第２変曲点とを有する凹溝を備えた衝撃吸収部材は、参考例６に対して衝撃吸収性能と軽量性のバランスに優れていることが確認される。

図１８は、実施例１～３における衝撃吸収部材の変形挙動を示す斜視図である。図１８に示すように、実施例１、２では、座屈が安定的に進行する変形モードであったが、実施例３では、座屈が不安定に進行する変形モード（Unstable）であった。前述の表５によれば、実施例１、２の幅高さ比は、実施例３の幅高さ比よりも小さいことから、変形挙動の安定性向上の観点からは、第１断面の幅高さ比は、０．７０以下であることが好ましい。

次に、以下の比較例５の衝撃吸収部材のモデルを用いて、上記の実施例１と同様のＦＥＭ解析を行い、座屈変形挙動を評価した。

［比較例５］
比較例５では、図１９（ｂ）に示す第１断面（実線部）を有する衝撃吸収部材で座屈変形挙動を評価した。比較例５の衝撃吸収部材は、共有頂点として頂点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈを有し、非共有頂点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇに対応する位置にそれぞれ凹溝を有する。

各凹溝には、第１変曲点と第２変曲点が２つずつ設けられ、各凹溝においては、第１断面の周方向に沿って第２変曲点、第１変曲点、他の第１変曲点、他の第２変曲点がこの順で配置されている。例えば非共有頂点Ｃに対応する位置の凹溝においては、第２変曲点としての頂点Ｃ₁´、第１変曲点としての頂点Ｃ₂´、他の第１変曲点としての頂点Ｃ₃´、他の第２変曲点としてのＣ₄´がこの順で配置されている。また、非共有頂点Ｇに対応する位置の凹溝においては、第２変曲点としての頂点Ｇ₁´、第１変曲点としての頂点Ｇ₂´、他の第１変曲点としての頂点Ｇ₃´、他の第２変曲点としてのＧ₄´がこの順で配置されている。なお、図１９（ｂ）においては、非共有頂点Ｃ、Ｇに対応する凹溝の変曲点にのみ符号（Ｃ₁´～Ｃ₄´及びＧ₁´～Ｇ₄´）を付しているが、非共有頂点Ａ、Ｅに対応する凹溝においても、非共有頂点Ｃ、Ｇに対応する凹溝と同様の変曲点が存在する。

ＦＥＭ解析のその他の設定条件および解析結果を表６に示す。なお、表６中の「重量比」とは、比較例５の衝撃吸収部材の重量に対する各例の衝撃吸収部材の重量の比である。すなわち、重量比が１未満であることは、比較例５の衝撃吸収部材よりも軽量であることを意味する。また、表６中の「エネルギー吸収比」とは、比較例５の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量に対する各例の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量の比である。すなわち、エネルギー吸収量比が１を超えることは、比較例５の衝撃吸収部材よりもエネルギー吸収量が大きく、衝撃吸収性能に優れていることを意味する。

［評価］
表６に示すように、実施例１の重量比は１未満である。このため、実施例１の衝撃吸収部材は比較例５の衝撃吸収部材よりも軽量である。また、実施例１のエネルギー吸収量比は１を超えている。このため、実施例１の衝撃吸収部材は、比較例５の衝撃吸収部材よりも衝撃吸収性能に優れている。すなわち、実施例１の衝撃吸収部材は、比較例５の衝撃吸収部材に対して軽量であるにも関わらず衝撃吸収性能が向上しており、衝撃吸収性能と軽量性のバランスに優れている。

特に、比較例５の衝撃吸収部材は、実施例１の衝撃吸収部材の凹溝の数よりも多い４つの凹溝を有しているため、衝撃吸収性能に有利な形状であると考えられるところ、解析結果としては実施例１の衝撃吸収部材の方が衝撃吸収性能に優れていた。このような結果となった理由は、比較例５においては各凹溝の２つの第１変曲点（例えばＣ₂´、Ｃ₃´）が隣り合って配置されている一方で、実施例１では第１変曲点と第２変曲点が交互に配置されていることによって凹溝を構成する各平面部の面剛性が向上したためと推察される。

以上、本開示にかかる衝撃吸収部材について説明した。本開示においては、衝撃吸収部材の構成を複数例示したが、各衝撃吸収部材の構成は、衝撃吸収部材としての機能を阻害しない範囲で任意に組み合わせることができる。

例えば、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）軸方向の圧壊により衝撃を吸収する衝撃吸収部材であって、
前記衝撃吸収部材は、前記軸方向に沿って延びた、複数の平面部を含む筒形状を有し、
前記衝撃吸収部材の前記軸方向に垂直な断面を第１断面とし、
前記第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面を第２断面とした場合に、
前記第２断面は、１８０°以上の内角が存在しない多角形であり、
前記第１断面は、前記第２断面と頂点を共有する共有頂点と、前記第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝と、を備え、
前記凹溝は、
内角が１８０°超の頂点である第１変曲点と、
内角が１８０°未満の頂点である第２変曲点と、を有し、
前記第１変曲点は、複数設けられ、
前記第１断面の少なくとも一部の領域では、前記第１変曲点と前記第２変曲点とが、前記第１断面の周方向に沿って交互に配置され、
前記第１変曲点と前記第２変曲点を除く前記第１断面の頂点の少なくとも一つの内角は、１００°以上であり、
前記第１断面は、内部に隔壁部を有しない、衝撃吸収部材。
（２）前記第１断面の幅高さ比が０．７０以下である、（１）に記載の衝撃吸収部材。
（３）前記第１断面は、前記共有頂点および前記凹溝を複数備え、
少なくとも二つの前記凹溝は、前記第２断面における同一の対角線上の頂点の各々に対応する位置に配置され、
前記対角線は、一つの頂点から延びる複数の対角線のうちの最も長い対角線である、（１）または（２）に記載の衝撃吸収部材。
（４）前記第１断面は、前記共有頂点および前記凹溝を複数備え、
前記共有頂点および前記凹溝は、前記第１断面の周方向に沿って、交互に配置されている、（１）～（３）のいずれかに記載の衝撃吸収部材。
（５）前記第１断面において、
１８０°未満の内角が、全て７５°以上、１３５°以下であり、
前記第１変曲点の外角の角度が、全て７５°以上、１３５°以下である、
（１）～（４）のいずれかに記載の衝撃吸収部材。

１０ 衝撃吸収部材
１１ 第１断面
１２ 第２断面
１３ 第１変曲点
１４ 第２変曲点
Ｘ 凹溝

Claims (5)

1. 軸方向の圧壊により衝撃を吸収する衝撃吸収部材であって、
   前記衝撃吸収部材は、前記軸方向に沿って延びた、複数の平面部を含む筒形状を有し、
   前記衝撃吸収部材の前記軸方向に垂直な断面を第１断面とし、
   前記第１断面における複数の辺の延長線から規定される断面を第２断面とした場合に、
   前記第２断面は、１８０°以上の内角が存在しない多角形であり、
   前記第１断面は、前記第２断面と頂点を共有する共有頂点と、前記第２断面の頂点に対応するように位置する凹溝と、を備え、
   前記凹溝は、
   内角が１８０°超の頂点である第１変曲点と、
   内角が１８０°未満の頂点である第２変曲点と、を有し、
   前記第１変曲点は、複数設けられ、
   前記第１断面の少なくとも一部の領域では、前記第１変曲点と前記第２変曲点とが、前記第１断面の周方向に沿って交互に配置され、
   前記第１変曲点と前記第２変曲点を除く前記第１断面の頂点の少なくとも一つの内角は、１００°以上であり、
   前記第１断面は、内部に隔壁部を有しない、衝撃吸収部材。
2. 前記第１断面の幅高さ比が０．７０以下である、請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 前記第１断面は、前記共有頂点および前記凹溝を複数備え、
   少なくとも二つの前記凹溝は、前記第２断面における同一の対角線上の頂点の各々に対応する位置に配置され、
   前記対角線は、一つの頂点から延びる複数の対角線のうちの最も長い対角線である、請求項１または２に記載の衝撃吸収部材。
4. 前記第１断面は、前記共有頂点および前記凹溝を複数備え、
   前記共有頂点および前記凹溝は、前記第１断面の周方向に沿って、交互に配置されている、請求項１または２に記載の衝撃吸収部材。
5. 前記第１断面において、
   １８０°未満の内角が、全て７５°以上、１３５°以下であり、
   前記第１変曲点の外角の角度が、全て７５°以上、１３５°以下である、
   請求項１または２に記載の衝撃吸収部材。
   

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