(57)【要約】【課題】衝突の際に、安定した状態に座屈変形すると共に、衝突の際のエネルギー吸収量が大きい衝撃吸収部材を提供すること。【解決手段】衝撃吸収部材２は、自動車の衝突時に作用する荷重Ｗによって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の部材である。衝撃吸収部材２は、内径Ｄ１が略一定に形成されたストレート筒部２１と、一端部の外径Ｄ２と他端部の外径Ｄ３とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部２２と、ストレート筒部２１とテーパ状筒部２２の他端部との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部２３と、を有する。内径Ｄ１、外径Ｄ２、外径Ｄ３は、Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２の長さに形成されている。【選択図】図２
2011011661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、
内径Ｄ１が略一定に形成されたストレート筒部と、
一端部の外径Ｄ２と他端部の外径Ｄ３とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、
前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部とを同軸上に連結する中間筒部と、を有し、
前記内径Ｄ１、前記外径Ｄ２、前記外径Ｄ３は、
Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２
の長さに形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、
外径Ｄ１０が略一定に形成されたストレート筒部と、
一端部の内径Ｄ２０と他端部の外径Ｄ３０とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、
前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部と、を有し、
前記外径Ｄ１０、前記内径Ｄ２０、前記外径Ｄ３０は、
Ｄ２０＜Ｄ１０＜Ｄ３０
の長さに形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の少なくとも一方は、
板厚の増加、焼き入れ、あるいは、材質の変更のいずれかによって、前記中間筒部より高強度に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２の衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記ストレート筒部及び前記テーパ状筒部は、断面が略多角形状に形成され、
前記テーパ状筒部は、前記中間筒部側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が徐々に円形になるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の衝突時の衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の衝突時に作用する荷重によって軸方向に圧潰変形することにより、衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材を車体フレームに設けたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の衝撃吸収部材（衝突エネルギー吸収構造体）は、小さな外径で一定に形成されたストレートの円筒状の第１筒状部材と、大きな外径で一定に形成されたストレートの円筒状の第２筒状部材と、第２筒状部材の端部を軸心側にリング状に折曲し、第１筒状部材及び第２筒状部材の端部をアーク溶接で接合して同軸的に一体化した段差部と、から構成された段付きの円筒体からなる。
この衝突エネルギー吸収構造体は、衝突時に、段差部の小径の部分が衝突荷重によって外側にカールし、大径の部分が内側にカールすることにより、連続的な塑性変形をすることで衝突エネルギーを吸収している。
【０００４】
特許文献２に記載の筒状エネルギー管理システムは、大径の第１筒部と、この第１筒部より小径の第２筒部と、第１筒部と第２筒部とを一体に接続する中間筒部と、を熱処理可能な鋼等で連続形成された衝撃吸収部材（エネルギー管理筒）からなる。
その衝撃吸収部材は、バンパシステムが長手方向に衝撃を受けたときに、第１円筒部及び第２筒部が予測可能な一定のロール潰れにより入れ子式に圧壊するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４１４７８（段落０００７，０００８、図１及び図３）
【特許文献２】特表２００７−５０３５６１（特許請求の範囲、図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載の衝撃吸収部材は、いずれも、外径が異なるストレートの筒状部材の２つの端部を段差状に繋いだ形状に形成されている。このため、それらの衝撃吸収部材は、軸方向に圧潰させる軸圧潰荷重を安定させることができるという効果がある。
しかしながら、それらの衝撃吸収部材は、１つのストレートの筒部からなる単なる筒体を圧潰したときよりも、小さい荷重で圧潰されるようになる。
そのため、衝突の際に、安定した状態に座屈変形させることと、衝突の際の圧潰荷重を上昇させて、エネルギー吸収量を増加させることを両立させることが望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、前記問題点を解決するために創案されたものであり、衝突の際に、安定した状態に座屈変形すると共に、衝突の際のエネルギー吸収量が大きい衝撃吸収部材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】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の衝撃吸収部材の発明は、自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、内径Ｄ１が略一定に形成されたストレート筒部と、一端部の外径Ｄ２と他端部の外径Ｄ３とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部とを同軸上に連結する中間筒部と、を有し、前記内径Ｄ１、前記外径Ｄ２、前記外径Ｄ３は、Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２の長さに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、衝撃吸収部材は、内径Ｄ１のストレート筒部と、一端部が内径Ｄ１より大きい外径Ｄ２、他端部が内径Ｄ１より小さい外径Ｄ３のテーパ状筒部と、中間筒部とを有することにより、圧潰変形時にストレート筒部の内側にテーパ状筒部が入り込むように変形する。テーパ状筒部がストレート筒部の内面に入り込んだ際には、中間筒部が折り返すように変形すると共に、テーパ状筒部の小径側の部分がストレート筒部の端部内面に当接しながら圧潰変形することにより、圧潰荷重が上昇するため、エネルギー吸収量を増加させることができる。また、衝撃吸収部材は、中間筒部に変形を集中させ、大きな歪みを発生させることによって、前述した特許文献１，２に記載の従来の構造よりも、材料の持つ延性をより効果的に活用することができる。さらに、衝撃吸収部材は、エネルギー吸収能を向上させて、衝突の際に座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができると共に、衝突の際に、安定した状態に座屈変形するようにさせることができる。
【００１０】
請求項２に記載の衝撃吸収部材の発明は、自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、外径Ｄ１０が略一定に形成されたストレート筒部と、一端部の内径Ｄ２０と他端部の外径Ｄ３０とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部と、を有し、前記外径Ｄ１０、前記内径Ｄ２０、前記外径Ｄ３０は、Ｄ２０＜Ｄ１０＜Ｄ３０の長さに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、衝撃吸収部材は、内径Ｄ１０のストレート筒部と、一端部が内径Ｄ１０より小さい外径Ｄ２０、他端部が内径Ｄ１０より大きい外径Ｄ３０のテーパ状筒部と、中間筒部とを有することにより、圧潰変形時にストレート筒部の外側にテーパ状筒部が押し出されるように変形する。テーパ状筒部がストレート筒部の外面に押し出される際には、括れ状の中間筒部が折り返すように変形すると共に、テーパ状筒部の大径側の部分がストレート筒部の端部外面に当接しながら圧潰変形することにより、圧潰荷重が上昇するため、エネルギー吸収量を増加させることができる。このため、請求項２の発明は、前記請求項１と同様な作用効果を得ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の衝撃吸収部材の発明は、請求項１または請求項２の衝撃吸収部材であって、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の少なくとも一方は、板厚の増加、焼き入れ、あるいは、材質の変更のいずれかによって、前記中間筒部より高強度に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、ストレート筒部とテーパ状筒部の少なくとも一方は、中間筒部より高強度に形成されていることによって、衝撃吸収部材に軸方向の衝撃荷重が負荷された際に、中間筒部がより集中して座屈変形するようになる。
【００１４】
請求項４に記載の衝撃吸収部材の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材は、前記ストレート筒部及び前記テーパ状筒部は、断面が略多角形状に形成され、前記テーパ状筒部は、前記中間筒部側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が徐々に円形になるように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、ストレート筒部及びテーパ状筒部は、断面が略多角形状に形成され、テーパ状筒部は、中間筒部側へ向かって近付くのに連れてその断面形状が徐々に円形になるように形成されていることによって、テーパ状筒部の連結側端部が座屈変形の際に、ストレート筒部内に入り込み易くすることができる。このため、軸方向の衝撃荷重を受けた際に、中間筒部が局部的に変形し易くなり、集中して座屈変形するようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る衝撃吸収部材によれば、衝突の際のエネルギー吸収量を大きくして、座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができると共に、衝突の際に、安定した状態に座屈変形するようにさせることができる。また、衝撃吸収部材は、この材料の持つ延性をより効果的に活用して、エネルギー吸収能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の設置状態の一例を示す車体フレームの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は衝撃吸収部材が荷重を受けて変形する状態を示す中央断面図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）はＡ部、Ｂ部、Ｃ部、Ｄ部、Ｅ部の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の変形量と荷重との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、八角形断面及び比較例１，２のエネルギー吸収量とをそれぞれ示す棒グラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材、八角形断面及び比較例１，２における荷重と変形量との関係を示すグラフである。
【図７】塑性変形した衝撃吸収部材の歪みの分布図である。
【図８】各種材料の応力−塑性ひずみ特性を表すグラフある。
【図９】各種の材料で形成した本発明の衝撃吸収部材の歪みと、各種の材料で形成した八角形断面の衝撃吸収部材の歪みとの違いを表した棒グラフである。
【図１０】本発明に係る衝撃吸収部材の第１変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、第２変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量とを示す棒グラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材、第２変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材における荷重と変形量との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る衝撃吸収部材の第３変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＨ部拡大図、（ｄ）はテーパ状筒部と中間筒部との連結部の部分拡大図である。
【図１４】本発明の衝撃吸収部材の第４変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩ部拡大図である。
【図１５】本発明に係る衝撃吸収部材の第５変形例を示す図であり、（ａ）は中央断面図、（ｂ）は衝撃吸収部材が圧潰変形した状態を示す中央断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材を説明する。以下、便宜上、自動車１の進行方向を「前」、後退方向を「後」として説明する。その衝撃吸収部材２を説明する前に、衝撃吸収部材２が搭載される自動車１について説明する。
【００１９】
≪自動車の構成≫
図１に示すように、自動車１は、車体の下部に、車体の骨格を形成する車体フレーム１０が搭載されている。自動車１は、車体フレーム１０を有するものであればよく、その形式及び種類は特に限定されない。以下、ＦＲの乗用車の場合を例に挙げて本発明を説明する。
【００２０】
＜車体フレームの構成＞
車体フレーム１０は、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム１１，１１と、このサイドフレーム１１，１１の間に車幅方向に沿って架設される複数のクロスメンバ１２，…と、が一体に溶接結合されて構成されている。車体フレーム１０は、例えば、板厚が厚く高強度の鋼材あるいはアルミニウム合金からなる。
【００２１】
サイドフレーム１１，１１は、前側から後方に向かってフロントサイドフレーム１３，１３、フロアフレーム１４，１４、リヤサイドフレーム１５，１５が連設されてなる。左右のサイドフレーム１１，１１（フロントサイドフレーム１３，１３）の前端部には、前面衝突の際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材２，２をそれぞれ介在してフロントバンパビーム１６が架設されている。左右のサイドフレーム１１，１１（リヤサイドフレーム１５，１５）の後端部には、追突の際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材２，２をそれぞれ介在してリヤバンパビーム１７が架設されている。
このため、サイドフレーム１１は、衝撃吸収部材２，２によって自動車１が重度の正面衝突及び追突をした場合に、押し潰されて変形し衝突エネルギーを吸収するクラッシュストロークを有する構造になっている。
【００２２】
≪衝撃吸収部材の構成≫
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記衝撃吸収部材２は、自動車１（図１参照）の衝突時に作用する荷重Ｗによって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の部材であり、クラッシュボックスの機能を有する。衝撃吸収部材２は、例えば、厚さが均一な八角形の筒体からなり、７８０Ｔ鋼（７８０ＭＰａ級加工誘起変態型複合組織高強度鋼）、５９０Ｒ鋼（５９０ＭＰａ級析出強化型鋼）、ＴＷＩＰ(Twining Induced Plasticity（双晶誘起塑性）)鋼等の高強度な高張力鋼によって形成されている。衝撃吸収部材２は、内径Ｄ１が略一定に形成されたストレート筒部２１と、一端部の外径Ｄ２と他端部の外径Ｄ３とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部２２と、ストレート筒部２１とテーパ状筒部２２との間に連結された中間筒部２３と、を一体形成してなる。
車体の前側に設置される衝撃吸収部材２は、テーパ状筒部２２を前側（荷重Ｗを受ける側）にして配置される。車体の後側に設置される衝撃吸収部材２は、車体の前側用のものと同一形状であり、テーパ状筒部２２を後側（荷重Ｗを受ける側）にして配置される。
【００２３】
衝撃吸収部材２は、ストレート筒部２１の内径Ｄ１、テーパ状筒部２２の開口端２２ａの外径Ｄ２、中間筒部２３の外径Ｄ３が、
Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２
の長さに形成されている。
【００２４】
＜ストレート筒部の構成＞
ストレート筒部２１は、開口端２１ａが、サイドフレーム１１の前端部または後端部に軸心を一致させて溶接されている。ストレート筒部２１は、開口端２１ａから中間筒部２３側にわたって内径Ｄ１が一定に形成されている。
【００２５】
＜テーパ状筒部の構成＞
テーパ状筒部２２は、開口端２２ａが、フロントバンパビーム１６またはリヤバンパビーム１７に溶接されている（図１参照）。つまり、車体の前側に設置された衝撃吸収部材２のテーパ状筒部２２は、正面衝突の際に、荷重Ｗが開口端２２ａにかかるように、開口端２２ａを前側にして配置される。そして、車体の後側に設置された衝撃吸収部材２のテーパ状筒部２２は、追突の際に、荷重Ｗが開口端２２ａにかかるように、開口端２２ａを後側にして配置される。テーパ状筒部２２は、開口端２１ａから中間筒部２３側にわたってテーパ状に縮径されて形成されている。テーパ状筒部２２は、連結側端部２２ｂの外径Ｄ３が開口端２１ａの外径Ｄ２、及び、ストレート筒部２１の内径Ｄ１より小径に形成されている。
【００２６】
＜中間筒部の構成＞
中間筒部２３は、ストレート筒部２１とテーパ状筒部２２とを連結していることにより、ストレート筒部２１側が内径Ｄ１に形成され、テーパ状筒部２２側が外径Ｄ３に形成されている。このため、中間筒部２３は、テーパ状筒部２２側からストレート筒部２１側に拡径した状態に形成されている。
【００２７】
≪衝撃吸収部材の作用≫
次に、図１〜図９を参照しながら本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材２の作用を、自動車１が他車と重度の正面衝突（前面衝突）した場合を例に挙げて説明する。
なお、車両の前側に配置される衝撃吸収部材２と車両の後側に配置される衝撃吸収部材２は、荷重Ｗを受けた際に、同じ作用効果がある。以下、車両の前側に配置される衝撃吸収部材２のみ説明して、車両の後側に配置される衝撃吸収部材２の説明は省略する。
【００２８】
＜衝撃吸収部材の変形について＞
まず、図１及び図３を参照して衝突時の衝撃吸収部材２の変形を時系列的に説明する。
図１に示すように、自動車１が走行中に、例えば、他車と重度の正面衝突をした場合は、自動車１の前部に設置されたフロントバンパ（図示せず）及びフロントバンパビーム１６が他車によって後側方向に押圧されて、フロントバンパビーム１６を介して衝撃吸収部材２，２のテーパ状筒部２２の前端部（開口端２２ａ）が押圧される。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、衝撃吸収部材２に加わった荷重（軸圧潰荷重）Ｗは、テーパ状筒部２２の開口端２２ａを押圧する。すると、テーパ状筒部２２は、中間筒部２３を押圧して、図３（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）に示すように中間筒部２３を集中的に座屈変形させる。
【００３０】
つまり、テーパ状筒部２２の中間筒部２３側の連結側端部２２ｂの外径Ｄ３は、ストレート筒部２１の内径Ｄ１よりも小さく形成されている。このため、衝撃吸収部材２は、テーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂが、ストレート筒部２１内に入り込んで侵入するように移動しながら変形するので、中間筒部２３が折り返すように安定した状態で座屈変形すると共に、テーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂ寄りの外周面が、ストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂの内面を中間筒部２３を介して押圧しながら変形することにより、圧潰荷重が上昇する。このため、エネルギー吸収量を増加させることができる。
さらに、図３（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すように、衝撃吸収部材２は、テーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂが、ストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂをストレート筒部２１内に引っ張りながらストレート筒部２１内に大きく入り込むと、中間筒部２３及びストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂを、ストレート筒部２１内に引き込んで停止する。衝突荷重（軸圧潰荷重）Ｗは、中間筒部２３及びストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂが座屈変形することによって吸収される。
【００３１】
これにより、図１に示す左右のサイドフレーム１１は、自動車１が正面衝突の際に、衝撃吸収部材２，２の中間筒部２３に変形を集中させて、大きな歪みを発生させることによって、エネルギー吸収能を向上させて、衝突の際に座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができる。
【００３２】
そして、衝撃吸収部材２,２は、衝突の際に押し潰されるクラッシャブルゾーンを、サイドフレーム１１，１１の前端部に設置することができるので、車体フレーム１０の前端部で衝突時の衝突エネルギーを吸収して、その衝撃を局部的に受け止めることができる。このため、衝撃吸収部材２，２は、この衝撃吸収部材２，２より車体後方へ衝撃が伝達されるのを抑制することができる。また、衝撃吸収部材２，２は、中間筒部２３より車両後方にある部材にかかる衝撃を緩和させて、衝突時の荷重Ｗにより衝撃吸収部材２，２の後方にある部材が変形したり、破壊したりするのを抑えることができる。
【００３３】
なお、図１に示す自動車１に他車が追突した場合にも、車体の後部に配置した衝撃吸収部材２，２が、正面衝突の場合と同様に、追突荷重を吸収する。
【００３４】
＜変形量と荷重との関係について＞
次に、図３及び図４を参照しながら衝撃吸収部材２が変形する際の変形量と荷重との関係を説明する。図４は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の変形量と荷重との関係を示すグラフである。
【００３５】
図４に示すように、自動車１が正面衝突して軸方向の荷重Ｗによって衝撃吸収部材２が変形し始めるときは、ａ部に示すように、衝撃吸収部材２に大きな荷重Ｗが負荷される。衝撃吸収部材２が変形し始めると、ａ部より弱い荷重Ｗによって、テーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂが中間筒部２３を押圧して座屈させながらストレート筒部２１内に入り込む（図３の（ｃ）、（ｄ）の状態）。
【００３６】
テーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂは、さらに、ストレート筒部２１内に入り込むと、ストレート筒部２１の内壁に当接する。すると、荷重Ｗがｂ部から上昇し始める（図３の（ｅ）、（ｆ）の状態）。
【００３７】
さらに、ストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂが座屈変形してストレート筒部２１内に引き込まれると、テーパ状筒部２２による楔効果により、変形量がｃ部からｄ部にかけて上昇すると共に、荷重Ｗも上昇する（図３の（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）の状態）。つまり、衝撃吸収部材２のエネルギー吸収効率が上昇する。
そして、衝撃吸収部材２は、ｅ部まで変形量が増加したときに、ストレート筒部２１の座屈変形が始まり、荷重が大きくなる。
【００３８】
＜エネルギー吸収量について＞
次に、図５及び図６を参照しながら衝撃吸収部材２のエネルギー吸収量について、従来の衝撃吸収部材と比較して説明する。図５は、本発明の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、八角形断面及び比較例１，２のエネルギー吸収量とをそれぞれ示す棒グラフである。図６は、本発明の衝撃吸収部材、八角形断面及び比較例１，２における荷重Ｗと変形量との関係を示すグラフである。
【００３９】
図５に示すように、本発明の衝撃吸収部材２は、八角形断面のストレートの衝撃吸収部材１００、中間部２０１が段差状の八角筒体２００の比較例１、及び、傾斜した中間筒部３０１を有する八角筒体３００の比較例２と比較して、エネルギー吸収量が大きいという実験結果が得られた。本発明の衝撃吸収部材２のエネルギー吸収量は、図５に示すように、同等重量の八角形断面の衝撃吸収部材１００と比較して、Ｌ（１．６ｋＪ）大きい。
【００４０】
また、図６に示すように、本発明の衝撃吸収部材２において、前述したテーパ状筒部２２の中間筒部２３側がストレート筒部２１内に入り込んで中間筒部２３及びストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂが座屈変形する際の変形量に対する荷重Ｗは、八角形断面の衝撃吸収部材１００及び比較例１，２と比較して全体的に大きくなっている。
【００４１】
＜塑性変形した衝撃吸収部材の歪みについて＞
次に、図７を参照して塑性変形した衝撃吸収部材２の歪みについて説明する。図７は、塑性変形した衝撃吸収部材２の歪みの分布図である。
図７に示すように、衝撃吸収部材２は、自動車１（図１参照）が正面衝突してテーパ状筒部２２の連結側端部２２ｂがストレート筒部２１内に食い込むことによって、ストレート筒部２１の荷重負荷側端部２１ｂが周方向に引張力を受けて均一な歪みが発生する。そして、断面八角筒状の衝撃吸収部材２の歪みは、括れた形状の中間筒部２３の角綾部２ａに集中して高くなる。このように、衝撃吸収部材２は、中間筒部２３に大きな歪みが集中して座屈変形することにより、ストレート筒部２１の大部分に歪みが発生せず、変形量が小さいため、ショートストローク化が可能である。
【００４２】
＜材料特性による歪みの違い＞
次に、図８及び図９を参照して衝撃吸収部材２に使用する材料特性による歪みの違いについて説明する。図８は、各種材料の応力−塑性ひずみ特性を表すグラフある。図９は、各種の材料で形成した本発明の衝撃吸収部材の吸収エネルギー量と、各種の材料で形成した八角形断面の衝撃吸収部材吸収エネルギー量との違いを表した棒グラフである。
【００４３】
本発明の衝撃吸収部材２と八角形断面の衝撃吸収部材１００（図５参照）とを、７８０Ｔ鋼（ｆ）、５９０Ｒ鋼（ｇ）及びＴＷＩＰ鋼（ｈ）でそれぞれ形成した場合の応力に対する塑性歪みは、図８に示すようになる。図８から、それらの材料の中で衝撃吸収部材２をＴＷＩＰ鋼（ｈ）で形成した場合の応力が一番高く、７８０Ｔ鋼（ｆ）で形成した場合の応力が一番低いという結果になった。
このように、衝撃吸収部材２は、高強度及び高延性を有するＴＷＩＰ鋼（ｈ）で形成することによって、さらに、大きな荷重Ｗで圧潰されるようにすることができる。
【００４４】
また、図９に示すように、本発明の衝撃吸収部材２と八角形断面の衝撃吸収部材１００（図５参照）とを、７８０Ｔ鋼（ｆ）、５９０Ｒ鋼（ｇ）及びＴＷＩＰ鋼（ｈ）でそれぞれ形成した場合のエネルギー吸収量（ｋＪ）を比較すると、本発明の衝撃吸収部材２のエネルギー吸収量が八角形断面の衝撃吸収部材１００（図５参照）より、全ての材料で大きいという実験結果が得られた。
特に、ＴＷＩＰ鋼（ｈ）で衝撃吸収部材２の全体を形成した場合は、エネルギー吸収量が大きく、エネルギー吸収能の向上が顕著に現れた。衝撃吸収部材２は、前述したように括れた形状のテーパ状筒部２２で高い歪みが発生するので、ＴＷＩＰ鋼（ｈ）のような高歪み領域での強度が高く、高延性の材料を用いることによって、さらに、エネルギー吸収効果を向上させることができる。
【００４５】
［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００４６】
≪第１変形例≫
図１０は、本発明に係る衝撃吸収部材の第１変形例を示す断面図である。
前記実施形態では、図２に示すように、衝撃吸収部材２の一例として、テーパ状に拡開して衝撃吸収部材２における外径Ｄ２が最大なテーパ状筒部２２の開口端２２ａ側を荷重Ｗが負荷される側にして配置したものを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示す衝撃吸収部材３のように、ストレート筒部３１と、テーパ状筒部３２と中間筒部３３とを有する筒体であればよい。
【００４７】
衝撃吸収部材３は、外径Ｄ１０が略一定に形成されたストレート筒部３１と、荷重Ｗが負荷される開口端３２ａ側（一端部）の内径Ｄ２０と連結側端部３２ｂ（他端部）の外径Ｄ３０とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部３２と、前記ストレート筒部３１とテーパ状筒部３２の連結側端部３２ｂ（他端部）との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部３３と、を有して一体形成されている。
前記外径Ｄ１０、内径Ｄ２０、外径Ｄ３０は、
Ｄ２０＜Ｄ１０＜Ｄ３０
の長さになるように形成してもよい。
つまり、テーパ状筒部３２は、荷重Ｗがかかる側が縮径されて細く、中間筒部３３側の連結側端部３２ｂが最大の外径Ｄ３０になるように形成されている。
【００４８】
衝撃吸収部材３は、このように形成されたことによって、テーパ状筒部３２の開口端３２ａに過大な荷重Ｗが負荷されると、連結側端部３２ｂが中間筒部３３の外周からストレート筒部３１の外周側へ押し出されて、中間筒部３３が折り返すように変形すると共に、
テーパ状筒部３２の連結側端部３２ｂ寄りの内面が、中間筒部３３を介してストレート筒部３１の荷重負荷側端部３１ｂの外面を押圧しながら座屈変形することにより、圧潰荷重が上昇する。このため、第１変形例の場合も、前記実施形態と同様に、エネルギー吸収量を増加させることができるという効果がある。
【００４９】
≪第２変形例≫
図１１は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、第２変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量とを示す棒グラフである。図１２は、本発明の衝撃吸収部材、第２変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材における荷重と変形量との関係を示すグラフである。
【００５０】
前記実施形態及び第１変形例では、八角筒形状の衝撃吸収部材２，３を説明したが、衝撃吸収部材２，３は、図１１に示すように、十二角筒形状の衝撃吸収部材４や、円筒形状の衝撃吸収部材５であっても構わない。つまり、衝撃吸収部材４，５は、軸直交方向の断面の形状が筒状であればよく、角筒体でも円筒体でもよい。
【００５１】
この場合、図１１に示す十二角筒形状の衝撃吸収部材４は、前記実施形態の衝撃吸収部材２よりもエネルギー吸収量が大きいという実験結果が得られた。また、円筒形状の衝撃吸収部材５は、前記実施形態の衝撃吸収部材２と略同等のエネルギー吸収量が得られた。十二角筒形状の衝撃吸収部材４は、括れ形状の中間筒部４３に角綾部４ａを有することによって、その中間筒部４３で歪みが大きく、数多く出て、その歪みの生じる領域も増加するため、エネルギー吸収量が大きくなっていると考えられる。
【００５２】
また、図１２に示すように、十二角筒形状の衝撃吸収部材４及び円筒形状の衝撃吸収部材５は、前述した本発明の衝撃吸収部材２と略同様に、圧潰変形させる荷重Ｗが大きいという実験結果が得られた。
【００５３】
≪第３変形例≫
図１３は、本発明に係る衝撃吸収部材の第３変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＨ部拡大図、（ｄ）はテーパ状筒部と中間筒部との連結部の部分拡大図である。
図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、衝撃吸収部材６は、テーパ状筒部６２の角綾部６ａのアールＲ２を、ストレート筒部６１の角綾部６ａのアールＲ１より大きくして、円弧状に形成してもよい。衝撃吸収部材２は、このように、テーパ状筒部６２の角綾部６ａのアールＲ２を大きくすることによって、ストレート筒部６１の角綾部６ａとテーパ状筒部６２の連結側端部６２ｂの角綾部６ａとのオフセット量Ｓ（内径Ｄ１と外径Ｄ３との差）が大きくなる。衝撃吸収部材は、このように形成することにより、圧潰変形時に、ストレート筒部６１の角綾部６ａとテーパ状筒部６２の連結側端部６２ｂの角綾部６ａとが干渉し難くなる。そのため、テーパ状筒部６２は、圧潰変形する際に、ストレート筒部６１内に入り込み易くなり、安定して圧潰される。
【００５４】
≪第４変形例≫
図１４は、本発明に係る衝撃吸収部材の第４変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩ部拡大図である。
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、衝撃吸収部材７は、テーパ状筒部７２を、中間筒部７３側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が略八角形状（略多角形状）から徐々に円形になるように形成してもよい。つまり、テーパ状筒部７２の連結側端部７２ｂは、角綾部７ａが無くなり、アールＲ４が円形になるように形成する。このため、そのアールＲ４は、ストレート筒部７１の角綾部７ａのアールＲ３より大きくなる。
このようにしても、前記第３変形例の衝撃吸収部材６と同様な作用効果を得られる。
【００５５】
≪第５変形例≫
図１５は、本発明に係る衝撃吸収部材の第５変形例を示す図であり、（ａ）は中央断面図、（ｂ）は衝撃吸収部材が圧潰変形した状態を示す中央断面図である。
図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材８は、ストレート筒部８１とテーパ状筒部８２の少なくとも一方の板厚ｔ１，ｔ２を、中間筒部７３の板厚ｔ３よりも大きくすることによって、ストレート筒部８１またはテーパ状筒部８２の強度を中間筒部７３より高強度にすることができる。
【００５６】
このようにすれば、衝撃吸収部材８に圧潰荷重Ｗが負荷された際に、括れ形状の中間筒部７３に歪みが集中するようにさせることができる。つまり、テーパ状筒部８２とストレート筒部８１とを強化して衝突の際の変形を抑制することによって、図１５（ｂ）に示すように、中間筒部８３を折り返すように変形させて、テーパ状筒部８２に引張荷重が作用して中間筒部８３に分散するため、さらに、中間筒部８３に集中して歪みが発生する。
その結果、衝撃吸収部材８に圧潰荷重Ｗが負荷された際に、不容易にテーパ状筒部８２及びストレート筒部８１が座屈するのを抑制することができる。
【００５７】
なお、テーパ状筒部８２及びストレート筒部８１は、前記板厚ｔ１，ｔ２，ｔ３を相違させることに代えて、焼き入れよって強度を変更したり、あるいは、強度の相違する材質に変更したりすることよって、中間筒部８３よりも高強度になるように形成してもよい。この場合も、前記第５変形例と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１      自動車
２，３，４，５，６，７，８  撃吸収部材
２１，３１，６１，７１，８１  ストレート筒部
２２，３２，６２，７２，８２  テーパ状筒部
２３，３３，４３，６３，７３，８３  中間筒部
Ｄ１，Ｄ２０  内径
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ１０，Ｄ３０  外径
ｔ１，ｔ２，ｔ３  板厚
Ｗ      荷重
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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