(57)【要約】【課題】衝撃エネルギーを良好に吸収しながらも、レイアウトの制約が少ない上に成形の自由度が高く、且つ製造コストが低いエネルギー吸収部材及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】長繊維１１ａ，１２ａを交差積層して複数層（長繊維基材）１１，１２に形成した繊維強化複合材からなるエネルギー吸収部材１は、エネルギー入力方向Ｘに対して直交する断面において、複数の変曲点Ｐを有する波形形状に形成されるとともに、隣り合う変曲点Ｐ，Ｐにおける法線Ｈ，Ｈの角度差θが９０度以上であり、交差積層した隣り合う層１１，１２の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2010138953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維を交差積層して複数層に形成した繊維強化複合材からなる開断面形状のエネルギー吸収部材であって、
前記繊維強化複合材は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、複数の変曲点を有する波形形状に形成されるとともに、前記隣り合う変曲点における法線の角度差が９０度以上であり、
前記交差積層した隣り合う層間の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることを特徴とするエネルギー吸収部材。
【請求項２】
長繊維を交差積層して複数層に形成した繊維強化複合材からなる開断面形状のエネルギー吸収部材であって、
前記繊維強化複合材は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、一方に突出した突部と他方に突出した突部とを交互に繰り返して連続的に形成されており、
前記交差積層した隣り合う層間の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることを特徴とするエネルギー吸収部材。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載のエネルギー吸収部材の製造方法であって、
前記エネルギー吸収部材をプレス加工により成形することを特徴とするエネルギー吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材からなるエネルギー吸収部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両のバンパー等において、衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材が用いられている。このエネルギー吸収部材には、軽量でありつつ、高いエネルギー吸収量を有することが求められることから、樹脂と繊維との複合材料である繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」という）が用いられている。例えば、特許文献１には、円筒状等からなる閉断面形状のＦＲＰ製エネルギー吸収部材やリブを有する横断面視Ｔ字形状等からなる開断面形状のＦＲＰ製エネルギー吸収部材が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０００６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記閉断面形状のエネルギー吸収部材では、形状の自由度が低いため、車両のバンパー等に適用する際にレイアウト上の制約が多かった。また、その製造方法がフィラメントワインディング製法（以下、「Ｆ／Ｗ製法」という）や引抜製法に限られており、これらの製法では繊維配向角度等において成形限界があった。さらには、Ｆ／Ｗ製法や引抜製法により製造されるため、製造コストが高かった。
【０００５】
一方、前記開断面形状のエネルギー吸収部材では、衝撃を受けた際の座屈変形を防止する手段としてリブを設けており、その形状がリブを有する形状に限定されるため、形状の自由度が低く、車両のバンパー等に適用する際にレイアウト上の制約が多かった。また、リブを形成する製造方法が引抜製法に限られており、この製法では繊維配向角度等において成形限界があった。
【０００６】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、衝撃エネルギーを良好に吸収しながらも、レイアウトの制約が少ない上に成形の自由度が高く、且つ製造コストが低いエネルギー吸収部材を提供することを課題とする。
また、本発明は、成形の自由度が高く且つ製造コストを低くすることができるエネルギー吸収部材の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、長繊維を交差積層して複数層に形成した繊維強化複合材からなる開断面形状のエネルギー吸収部材であって、前記繊維強化複合材は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、複数の変曲点を有する波形形状に形成されるとともに、前記隣り合う変曲点における法線の角度差が９０度以上であり、前記交差積層した隣り合う層間の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、エネルギー吸収部材が長繊維を交差積層して複数層に形成した繊維強化複合材からなり、また、複数の変曲点を有する波形形状に形成され、隣り合う変曲点における法線の角度差が９０度以上であるとともに、交差積層した隣り合う層間の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることによって、開断面形状でありながらもリブを設けることなく座屈変形を阻止し、ひいては衝撃エネルギーを良好に吸収することができる。
また、波形形状に形成された開断面形状であるため、従来の閉断面形状のエネルギー吸収部材やリブを有する開断面形状のエネルギー吸収部材に比べると、形状の自由度が高くなり、車両のバンパー等に適用する際のレイアウト上の制約を少なくすることができ、ひいては省スペース化に寄与することができる。
さらに、リブを有しない開断面形状であることから、その製造方法が限定されず、例えばプレス加工等の製法によっても製造することが可能であるため、Ｆ／Ｗ製法や引抜製法等により製造する場合に比べると、成形の自由度が高く且つ製造コストを低くすることができる。
【０００９】
また、前記課題を解決するために、本発明は、長繊維を交差積層して複数層に形成した繊維強化複合材からなる開断面形状のエネルギー吸収部材であって、前記繊維強化複合材は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、一方に突出した突部と他方に突出した突部とを交互に繰り返して連続的に形成されており、前記交差積層した隣り合う層間の長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることを特徴とする。このようにしても、前記した作用効果を奏することができる。
【００１０】
さらに、前記課題を解決するために、本発明は、前記エネルギー吸収部材の製造方法であって、前記エネルギー吸収部材をプレス加工により成形することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、エネルギー吸収部材をプレス加工により製造するため、Ｆ／Ｗ製法や引抜製法等により製造する場合に比べると、成形の自由度が高く且つ製造コストを低くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るエネルギー吸収部材によれば、衝撃エネルギーを良好に吸収しながらも、レイアウトの制約が少ない上に成形の自由度が高く、且つ製造コストを低くすることができる。また、本発明に係るエネルギー吸収部材の製造方法によれば成形の自由度が高く且つ製造コストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る繊維強化複合材からなるエネルギー吸収部材およびその製造方法について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。尚、エネルギー吸収部材は、例えば、自動車のバンパー、フロントサイドメンバー等の部品に用いられる。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るエネルギー吸収部材を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
実施形態に係るエネルギー吸収部材１は、繊維強化複合材で形成されており、図１に示すように、複数（例えば合計六枚）の長繊維基材１１，１２・・・が順次交互に積層されて構成されている。
【００１５】
この長繊維基材１１，１２・・・は、それぞれ長繊維１１ａ，１２ａをシート状にした強化部材にマトリックス樹脂を含浸することで形成されている。
長繊維１１ａの繊維配向角度は、エネルギー入力方向Ｘに対して、０度になっている。一方、長繊維１２ａの繊維配向角度は、エネルギー入力方向Ｘに対して９０度になっている。すなわち、本実施形態のエネルギー吸収部材１は、長繊維１１ａ，１２ａの配向角度が異なる２種の長繊維基材１１，１２で構成されており、より詳しくは、隣り合う長繊維基材１１の長繊維１１ａと長繊維基材１２の長繊維１２ａとの繊維配向角度差が９０度になるように交差積層されて構成されている。
【００１６】
また、本実施形態のエネルギー吸収部材１は、図１及び図２に示すように、開断面形状を呈し、詳しくはエネルギー入力方向Ｘに対して直交する断面において、複数（例えば４つ）の変曲点Ｐ，Ｐ・・・を有する横断面視波形形状を呈する。すなわち、エネルギー吸収部材１は、中心線Ｃに対して直交するＹ方向（一方）に突出した断面視半円状の突部１０ａと、これと逆向きのＺ方向（他方）に突出した断面視半円状の突部１０ｂとを交互に繰り返して連続的に形成されている。本実施形態では、一対の突部１０ａ，１０ａの間に突部１０ｂが形成されている。また、各突部１０ａ，１０ａの一端には、中心線Ｃに対して平行方向に沿って延在する基端部１０ｃ，１０ｃが連続して形成されている。
【００１７】
各突部１０ａ，１０ｂは、頂部１０ｄを有している。また、突部１０ａと１０ｂとの境界部分及び突部１０ａと基端部１０ｃとの境界部分には、変曲点Ｐが形成されている。そして、本実施形態では、隣り合う変曲点Ｐ，Ｐにおける法線Ｈ，Ｈ間の角度差θが、１８０度になるように設定されている。
【００１８】
尚、長繊維基材１１，１２の積層枚数は何枚であってもよい。本実施形態では、長繊維基材１１の積層枚数と、長繊維基材１２の積層枚数との比が１：１であるが、本発明はこれに限定されず、長繊維１１ａ，１２ａの配向角度が異なる二種の長繊維基材１１，１２の枚数比が１：１〜１：４の範囲内であることが望ましい。また、隣り合う長繊維基材１１と長繊維基材１２との長繊維配向角度差が９０度になるように交差積層されているが、本発明はこれに限定されず、この角度差が７０度以上９０度以下の範囲内であればよい。さらに、隣り合う変曲点Ｐ，Ｐにおける法線Ｈ，Ｈ間の角度差θは、９０度以上１８０度以下の範囲内であればよい。
【００１９】
また、本実施形態の長繊維１１ａ，１２ａとしては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維等を用いることが好ましい。また、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００２０】
次に、本実施形態に係るエネルギー吸収部材１の製造方法の一例について、図３を参照して説明する。尚、図３は、図１の長繊維基材を金型内に投入した状態を示す側面図である。
【００２１】
図１に示すように、まず、マトリックス樹脂と長繊維１１ａ，１２ａをシート状にした強化部材とから長繊維基材１１，１２をそれぞれ三枚ずつ形成する。金型４への投入前に、六枚の長繊維基材１１，１２・・・を予め交差積層して接着させておく。そして、この長繊維基材１１と長繊維基材１２が一体となったものを、図３に示すように、金型４内の所定位置へ配設する。
【００２２】
そして、このようにセットされた長繊維基材１１と長繊維基材１２を、波形に形成された金型４内で加圧および加熱する。この長繊維基材１１と長繊維基材１２を金型４内で加圧および加熱することで、これらの部材が熱硬化してエネルギー吸収部材１が波形に成型されることとなる（図１参照）。
【００２３】
尚、本実施形態のエネルギー吸収部材１を、例えばＦ／Ｗ製法や引抜製法等により製造しても勿論差し支えない。
【００２４】
次に、本実施形態に係るエネルギー吸収部材１の破壊過程及び長繊維の破断メカニズムについて図４及び図５を参照して説明する。
尚、図４は、本実施形態に係るエネルギー吸収部材の破壊過程を示す模式図であり、図５は、本実施形態に係るエネルギー吸収部材の長繊維の破断メカニズムを示す模式図である。
【００２５】
エネルギー吸収部材１の一端面全体に、その一端面に対して直交方向に沿う衝撃荷重Ｆが加わると、図４（ａ）に示すように、各変曲点Ｐ，Ｐ・・・を起点として剥離Ｅ（層間剥離）が発生する。詳しくは、エネルギー吸収部材１の厚さ方向中心において、層方向（厚さ方向に交差する方向）に沿った剥離Ｅが生じる。
【００２６】
そして、図４（ｂ）に示すように、層方向に沿って剥離Ｅがさらに進行するが、波形形状の効果によって、剥離Ｅの進行が頂部１０ｄの近傍で止まる。層方向に沿った剥離Ｅの進行が止まった後は、剥離部位が法線Ｈ方向両側に向かって裂けはじめる。
【００２７】
さらに、剥離部位が法線Ｈ方向両側に広がるように裂けていくと、図４（ｃ）に示すように、頂部１０ｄにおいて突出側に位置する長繊維基材の長繊維（エネルギー入力方向Ｘに対して交差する長繊維）に対して、繊維平行方向の引張応力が作用し、長繊維の破断が生じる。
一方、頂部１０ｄにおいて突出側と反対側に位置する長繊維基材の長繊維（エネルギー入力方向Ｘに対して交差する長繊維）に対して、繊維平行方向の圧縮応力が作用して、突出側に位置する長繊維基材の長繊維が破断した後に、突出側と反対側に位置する長繊維基材の長繊維が破断する。
【００２８】
ここで、本実施形態の長繊維１２ａの破断メカニズムについて、図５を参照してより詳しく説明する。図５に示すように、エネルギー吸収部材１が衝撃荷重Ｆを受けると、エネルギー入力方向Ｘに対して平行方向に配列された長繊維１１ａが先に変形（破壊）する。
そして、この長繊維１１ａが、エネルギー入力方向Ｘに対して直交する方向に配列された長繊維１２ａに絡み、長繊維１２ａに対して繊維平行方向の引張応力が作用する。その結果、長繊維１２ａが破断される。
従って、変形した長繊維１１ａによって、長繊維１２ａが順次破断されることにより、衝撃エネルギーを良好に吸収することができる。
【００２９】
そして、長繊維１１ａが変形するとともに、長繊維１２ａが破断されると、エネルギー吸収部材１は、最終的に図４（ｄ）に示すような破壊形状（花びら形状）になる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、エネルギー吸収部材１が複数の長繊維基材１１，１２・・・を交差積層して形成した繊維強化複合材からなり、また、複数の変曲点Ｐ，Ｐ・・・を有する波形形状に形成され、隣り合う変曲点Ｐ，Ｐにおける法線Ｈ，Ｈ間の角度差θが９０度以上であるとともに、交差積層した隣り合う長繊維基材１１と長繊維基材１２との長繊維配向角度差が７０度以上９０度以下であることによって、開断面形状でありながらもリブを設けることなく座屈変形を阻止し、ひいては衝撃エネルギーを良好に吸収することができる。
【００３１】
また、波形形状に形成された開断面形状であるため、従来の閉断面形状のエネルギー吸収部材やリブを有する開断面形状のエネルギー吸収部材に比べると、形状の自由度が高くなり、車両のバンパー等に適用する際のレイアウト上の制約を少なくすることができ、ひいては省スペース化に寄与することができる。
さらに、リブを有しない開断面形状であることから、その製造方法が限定されず、例えばプレス加工等の製法によっても製造することが可能であるため、Ｆ／Ｗ製法や引抜製法等により製造する場合に比べると、成形の自由度が高く且つ製造コストを低くすることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できるのはいうまでもない。
【００３３】
本実施形態では、エネルギー吸収部材１を横断面視波形形状に形成したが、図６（ａ）に示すように、横断面視ジグザグ形状にしてもよいし、図６（ｂ）に示すように、横断面視凹凸形状にしても構わない。
尚、図６（ａ）は、変形例に係るエネルギー吸収部材の構成を示す横断面図であり、（ｂ）は、他の変形例に係るエネルギー吸収部材の構成を示す横断面図である。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、変形例に係るエネルギー吸収部材２は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、中心線Ｃに対して直交するＺ方向（一方）に突出した断面視山形状の突部２１と、これと逆向きのＹ方向（他方）に突出した断面視山形状の突部２２とを交互に繰り返して連続的に形成されている。すなわち、中心線Ｃを境にして、反対方向に突出する突部２１と突部２２とが、交互に繰り返して連続的に形成されている。
【００３５】
突部２１は、中心線Ｃに対して傾斜する傾斜部２１ａと、これと逆向きに傾斜する傾斜部２１ｂとから構成されている。傾斜部２１ａと傾斜部２１ｂは、その一端同士が連続的に結合しており、その結合部位が突部２１の中心部２１ｃを成している。傾斜部２１ａと傾斜部２１ｂは、この中心部２１ｃを基点として、その一端から他端に向かうにつれて互いに離間するように形成されている。
【００３６】
突部２２は、突部２１と同様に構成されており、中心線Ｃに対して傾斜する傾斜部２２ａと、これと逆向きに傾斜する傾斜部２２ｂとから構成されている。また、傾斜部２２ａと傾斜部２２ｂは、その一端同士が連続的に結合しており、その結合部位が突部２２の中心部２２ｃを成している。傾斜部２２ａと傾斜部２２ｂは、この中心部２２ｃを基点として、その一端から他端に向かうにつれて互いに離間するように形成されている。
【００３７】
また、図６（ｂ）に示すように、変形例に係るエネルギー吸収部材３は、エネルギー入力方向に対して直交する断面において、中心線Ｃに対して直交するＹ方向（一方）に突出した断面視コ字形状の突部３１と、これと逆向きのＺ方向（他方）に突出した断面視コ字形状の突部３２とを、交互に繰り返して連続的に形成されている。すなわち、中心線Ｃを境にして、反対方向に突出する突部３１と突部３２とが、交互に繰り返して連続的に形成されている。
【００３８】
突部３１は、中心線Ｃに対して直交するＹ方向に延出する垂直部３１ａと、これと対向して平行に形成された垂直部３１ｂと、垂直部３１ａと垂直部３１ｂとを連結する連結部３１ｃとから構成されている。
垂直部３１ａと垂直部３１ｂは、連結部３１ｃの両端から直交する方向に延在している。
【００３９】
突部３２は、突部３１と同様に構成されており、中心線Ｃに対して直交するＺ方向に延出する垂直部３２ａと、これと対向して平行に形成された垂直部３２ｂと、垂直部３２ａと垂直部３２ｂとを連結する連結部３２ｃとから構成されている。
また、垂直部３１ａと垂直部３１ｂは、連結部３１ｃの両端から直交する方向に延在している。
【００４０】
このようにエネルギー吸収部材２（３）の横断形状をジグザグ形状や凹凸形状に形成するとともに、複数の長繊維基材を交差積層して形成し、交差積層した隣り合う長繊維基材間の長繊維配向角度差を７０度以上９０度以下にすることによって、本実施形態と同様の作用効果を奏することができる。    
【実施例】
【００４１】
次に、本発明のエネルギー吸収部材について、適宜図面を参照しながら実施例及び比較例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
以下に示すエネルギー吸収部材と試験装置を用いて、実施例及び比較例に係るエネルギー吸収部材のエネルギー吸収量の測定を行うとともに、以下に示す計算方法によってエネルギー吸収効率を求め、この結果を図８に示した。
[エネルギー吸収部材]
・使用材料
ＣＦ（カーボンファイバー）／エポキシのプリプレグ
プリプレグＱ−１１１１ ２０００
ＣＦ体積含有率：５５％
繊維形態：一方向材
目付け：２００ｇ／ｍ３（厚さ約０．１８ｍｍ）
・積層
金型には、オス型を用いた。この金型に図８に示した繊維方向及び積層枚数となる様に積層した。
・成形
前記の積層物を通常のオートクレーブによって、硬化温度１３０度、硬化時間２Ｈｒ、圧力０．６Ｍｐａで成形した。
・トリミング
前記成形物を両端が平行になるようにダイヤモンドカッターでトリミングした。また、一方の端面については、サンドペーパーで削り、図７に示すようなテーパー１０ｅを付けた。
[測定方法]
・装置：検力ブロック式高速材料試験機ＴＳ−５０００（鷺宮製作所製）
・試験速度：１０００ｍｍ／ｓ
・試験片寸法：縦７５ｍ、横５０ｍｍ
・測定項目：エネルギー吸収効率
[エネルギー吸収効率の計算方法]
荷重変位線と変位線とで囲まれた領域の総面積（エネルギー吸収量）を、試験片（破壊部分のみ）の重量で除すことにより、エネルギー吸収効率を計算した。
【００４３】
（実施例１）
本実施例では、隣り合う変曲点における法線間の角度差が１８０度の横断面視波形形状であり、長繊維の配向角度が０度からなる五枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる四枚の長繊維基材とを交互に積層する構成を採用した。尚、本実施例の板厚は、１．５ｍｍである。図９に、本実施例のエネルギー吸収部材の断面形状を示す。
この構成を採用することによって、図１５（ａ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４４】
（実施例２）
本実施例は、隣り合う変曲点における法線間の角度差が１２９度の横断面視波形形状とした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。図１０に、本実施例のエネルギー吸収部材の断面形状を示す。
この構成を採用することによって、図１５（ｂ）に示すように、初期耐荷重が高い上に変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４５】
（実施例３）
本実施例は、隣り合う変曲点における法線間の角度差が９０度の横断面視波形形状とした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。図１１に、本実施例のエネルギー吸収部材の断面形状を示す。
この構成を採用することによって、図１５（ｃ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４６】
（実施例４）
本実施例では、長繊維の配向角度が０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１５（ｄ）に示すように、初期耐荷重が高い上に変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４７】
（実施例５）
本実施例では、長繊維の配向角度が０度からなる二枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる一枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１５（ｅ）に示すように、初期耐荷重は低いが、その後の落差が少なく且つ変位が大きくなっても荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４８】
（実施例６）
本実施例では、長繊維の配向角度が５度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１６（ａ）に示すように、初期耐荷重が高い上に変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００４９】
（実施例７）
本実施例では、長繊維の配向角度が１０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１６（ｂ）に示すように、初期耐荷重が高い上に変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５０】
（実施例８）
本実施例では、長繊維の配向角度が１５度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１６（ｃ）に示すように、初期耐荷重が高い上に変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５１】
（実施例９）
本実施例では、長繊維の配向角度が０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が８５度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１６（ｄ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５２】
（実施例１０）
本実施例では、長繊維の配向角度が０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が８０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１６（ｅ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５３】
（実施例１１）
本実施例では、長繊維の配向角度が０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が７５度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１７（ａ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５４】
（実施例１２）
本実施例では、長繊維の配向角度が４５度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が−４５度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１７（ｂ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５５】
（実施例１３）
本実施例では、長繊維の配向角度が９０度からなる二枚の長繊維基材で、長繊維の配向角度が０度からなる四枚の長繊維基材を狭持するように積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１７（ｃ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５６】
（実施例１４）
本実施例では、長繊維の配向角度が９０度からなる二枚の長繊維基材で、長繊維の配向角度が０度からなる六枚の長繊維基材を狭持するように積層し、板厚を１．２ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１７（ｄ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５７】
（実施例１５）
本実施例では、長繊維の配向角度が９０度からなる二枚の長繊維基材で、長繊維の配向角度が０度からなる八枚の長繊維基材を狭持するように積層し、板厚を１．６ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１７（ｅ）に示すように、初期耐荷重が高い上に、その後の落差も少なく且つ変位が大きくなっても高荷重を維持することができる結果が得られた。
【００５８】
（比較例１）
本比較例では、円筒状からなる閉断面形状とした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。図１２に、本比較例のエネルギー吸収部材の全体形状を示す。
この構成を採用することによって、図１８（ａ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きい結果が得られた。尚、本比較例は、本実施例に比べて、総断面積が大きいため耐荷重が高いが、エネルギー吸収率は低い結果となった（図８参照）。
【００５９】
（比較例２）
本比較例では、隣り合う変曲点における法線間の角度差が７０度の横断面視波形形状とした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。尚、図１３に、本比較例のエネルギー吸収部材の断面形状を示す。
この構成を採用することによって、図１８（ｂ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きい結果が得られた。
【００６０】
（比較例３）
本比較例では、隣り合う変曲点における法線間の角度差が２３度の横断面視波形形状とした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。尚、図１４に、本比較例のエネルギー吸収部材の断面形状を示す。
この構成を採用することによって、図１８（ｃ）に示すように、初期耐荷重が低い上に、その後の落差も大きく且つ変位が大きくなると荷重を全く受けることができない結果が得られた。
【００６１】
（比較例４）
本比較例では、長繊維の配向角度が３０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１８（ｄ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きく且つ変位が大きくなると高荷重を維持することができない結果が得られた。
【００６２】
（比較例５）
本比較例では、長繊維の配向角度が０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が６０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１９（ａ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きく且つ変位が大きくなると高荷重を維持することができない結果が得られた。
【００６３】
（比較例６）
本比較例では、長繊維の配向角度が６０度からなる三枚の長繊維基材と長繊維の配向角度が９０度からなる三枚の長繊維基材とを交互に積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１９（ｂ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きく且つ変位が大きくなると安定して高荷重を維持することができない結果が得られた。
【００６４】
（比較例７）
本比較例では、長繊維の配向角度が０度からなる六枚の長繊維基材を積層し、板厚を１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様の構成を採用した。
この構成を採用することによって、図１９（ｃ）に示すように、初期耐荷重は高いが、その後の落差が大きく且つ変位が大きくなると高荷重を維持することができない結果が得られた。
【００６５】
図２０乃至図２３を参照して、本発明の範囲に属する実施例１〜１５と本発明の範囲に属さない比較例１〜７とを比較すると、以下のことが実証されたことになる。尚、図２０乃至図２３は、図８の結果から項目ごとに最適な実施例及び比較例を抽出してグラフ化したものであり、図２０は、法線の角度差とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフであり、図２１は、同一角度の層の割合とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフであり、図２２は、隣り合う層間の配向繊維角度差とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフであり、図２３は、板厚とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフである。
【００６６】
図２０に示すように、横断面視波形形状のエネルギー吸収部材において、隣り合う変曲点における法線間の角度差を９０度以上１８０度以下にすると、法線間の角度差を９０度未満にした場合に比べて、高いエネルギー吸収効率を得られる（実施例１〜３に対する比較例２及び３）。また、隣り合う変曲点における法線間の角度差が９０度以上１８０度以下の横断面視波形形状にすると、横断面視円筒形状にした場合に比べて、高いエネルギー吸収効率が得られる（実施例１〜３に対する比較例１）。よって、エネルギー吸収部材を横断視波形形状にするとともに、隣り合う変曲点における法線間の角度差を９０度以上１８０度以下の範囲内にすることによって、高いエネルギー吸収効率を得られることが実証された。
【００６７】
また、横断面視波形形状のエネルギー吸収部材の同一角度の層の割合としては、図２１に示すように、長繊維の配向角度が異なる二種の長繊維基材を用いた方が、長繊維の配向角度が全て同一の長繊維基材を用いた場合に比べて、高いエネルギー吸収効率を得られることが実証された（実施例４、実施例１３〜１５に対する比較例７）。すなわち、高いエネルギー吸収効率を得るためには、一方の長繊維基材の長繊維が他方の長繊維基材の長繊維に絡んで、他方の長繊維基材の長繊維を破断することが重要であり、長繊維の配向角度が全て同一の長繊維基材では、エネルギー吸収部材が座屈し、エネルギー吸収効率が低下することが実証された。
【００６８】
また、長繊維の配向角度が異なる二種の長繊維基材を用いた場合には、一方の長繊維基材と他方の長繊維基材との割合を５０：５０〜２０：８０の範囲内にすることによって、高いエネルギー吸収効率を得られることが実証された（実施例４、実施例１３〜１５）。
【００６９】
また、図２２に示すように、横断面視波形形状のエネルギー吸収部材において、交差積層した隣り合う層間の配向繊維角度差を７０度以上９０度以下の範囲にすると、隣り合う層間の配向繊維角度差を７０度未満にした場合に比べて、高いエネルギー吸収効率を得られることが実証された（実施例４、６〜１２に対する比較例４〜６）。尚、図２４に示すように、隣り合う層間の配向繊維角度差が低い場合には、長繊維１１ａが変形しても、長繊維１１ａが長繊維１２ａを破断することができない。このとき長繊維１１ａの変形は、長繊維１２ａの繊維方向に沿った剪断応力として作用し、この剪断応力によって長繊維１２ａ間の樹脂１３が破壊される。従って、衝撃エネルギーを良好に吸収力することができない。
【００７０】
さらに、図２３に示すように、横断面視波形形状のエネルギー吸収部材の板厚を変更しても、エネルギー吸収効率に影響を及ぼさないことが実証された（実施例１、４、５）。尚、継続荷重の絶対値は、板厚にほぼ比例することになるが、エネルギー吸収効率にすると略等しい値になる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係るエネルギー吸収部材を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の長繊維基材を金型内に投入した状態を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るエネルギー吸収部材の破壊過程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るエネルギー吸収部材の長繊維の破断メカニズムを示す模式図である。
【図６】（ａ）は、変形例に係るエネルギー吸収部材の構成を示す横断面図であり、（ｂ）は、他の変形例に係るエネルギー吸収部材の構成を示す横断面図である。
【図７】本発明の実施例に係るエネルギー吸収部材の構成を示す斜視図である。
【図８】実施例及び比較例の試験結果を示す図である。
【図９】本発明のエネルギー吸収部材の一実施例（実施例１）を示す横断面図である。
【図１０】本発明のエネルギー吸収部材の他の実施例（実施例２）を示す横断面図である。
【図１１】本発明のエネルギー吸収部材の他の実施例（実施例３）を示す横断面図である。
【図１２】本発明外のエネルギー吸収部材の比較例（比較例１）を示す斜視図である。
【図１３】本発明外のエネルギー吸収部材の比較例（比較例２）を示す横断面図である。
【図１４】本発明外のエネルギー吸収部材の比較例（比較例３）を示す横断面図である。
【図１５】本発明のエネルギー吸収部材の実施例１〜５の荷重変位を示すグラフである。
【図１６】本発明のエネルギー吸収部材の実施例６〜１０の荷重変位を示すグラフである。
【図１７】本発明のエネルギー吸収部材の実施例１１〜１５の荷重変位を示すグラフである。
【図１８】本発明外のエネルギー吸収部材の比較例１〜４の荷重変位を示すグラフである。
【図１９】本発明外のエネルギー吸収部材の比較例５〜７の荷重変位を示すグラフである。
【図２０】法線の角度差とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフである。
【図２１】同一角度の層の割合とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフである。
【図２２】隣り合う層間の配向繊維角度差とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフである。
【図２３】板厚とエネルギー吸収効率の関係を表したグラフである。
【図２４】隣り合う層間の配向繊維角度差が低い場合における長繊維の破断メカニズムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１（２，３）エネルギー吸収部材
１１    長繊維基材
１１ａ  長繊維
１２    長繊維基材
１２ａ  長繊維
１３    樹脂
１０ａ  突部
１０ｂ  突部
１０ｃ  基端部
１０ｄ  頂部
１０ｅ  テーパー
２１    突部
２１ａ  傾斜部
２１ｂ  傾斜部
２１ｃ  中心部
２２    突部
２２ａ  傾斜部
２２ｂ  傾斜部
２２ｃ  中心部
３１    突部
３１ａ  垂直部
３１ｂ  垂直部
３１ｃ  連結部
３２    突部
３２ａ  垂直部
３２ｂ  垂直部
３２ｃ  連結部
４      金型
Ｐ      変曲点
Ｈ      法線
Ｆ      衝撃荷重
Ｘ      エネルギー入力方向
Ｅ      剥離
【図１】
2010138953.tif 000003
【図２】
2010138953.tif 000004
【図３】
2010138953.tif 000005
【図４】
2010138953.tif 000006
【図５】
2010138953.tif 000007
【図６】
2010138953.tif 000008
【図７】
2010138953.tif 000009
【図８】
2010138953.tif 000010
【図９】
2010138953.tif 000011
【図１０】
2010138953.tif 000012
【図１１】
2010138953.tif 000013
【図１２】
2010138953.tif 000014
【図１３】
2010138953.tif 000015
【図１４】
2010138953.tif 000016
【図１５】
2010138953.tif 000017
【図１６】
2010138953.tif 000018
【図１７】
2010138953.tif 000019
【図１８】
2010138953.tif 000020
【図１９】
2010138953.tif 000021
【図２０】
2010138953.tif 000022
【図２１】
2010138953.tif 000023
【図２２】
2010138953.tif 000024
【図２３】
2010138953.tif 000025
【図２４】
2010138953.tif 000026