(57)【要約】【課題】車体の前方又は後方から衝突荷重が入力し、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収させるに際し、衝突エネルギー吸収効果を向上した自動車用衝突エネルギー吸収部品を提供する。【解決手段】本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１は、車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収するものであって、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材３と、筒状部材３内に充填された樹脂９とを有し、樹脂９は、筒状部材３の周壁部と10MPa以上の接着強度で接着されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品であって、
軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材と、
該筒状部材内に充填された樹脂とを有し、
該樹脂は、前記筒状部材と10MPa以上の接着強度で接着されていることを特徴とする自動車用衝突エネルギー吸収部品。
【請求項２】
車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品であって、
軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材と、
該筒状部材の外側又は内側に設けられ、該筒状部材の周壁部との間に閉断面空間を形成する閉断面空間形成壁部材と、
前記閉断面空間内に充填された樹脂とを有し、
該樹脂は、前記筒状部材及び前記閉断面空間形成壁部材と10MPa以上の接着強度で接着されていることを特徴とする自動車用衝突エネルギー吸収部品。
【請求項３】
前記筒状部材の周壁部は、該筒状部材の軸方向と交差する断面が略矩形状であり、
前記閉断面空間形成壁部材は、前記略矩形状の少なくとも２つの角部を含む前記周壁部との間に閉断面空間を形成し、
前記樹脂は、該閉断面空間内の一部であって、少なくとも前記角部を含む領域に充填されていることを特徴とする請求項２記載の自動車用衝突エネルギー吸収部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用衝突エネルギー吸収部品に関し、特に、車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突エネルギー吸収特性を向上させる技術として、自動車部品の形状・構造・材料最適化など多くの技術が存在する。さらに、近年では、閉断面構造を有する自動車部品の内部に樹脂（発泡樹脂など）を充填することで、該自動車部品の衝突エネルギー吸収特性の向上と軽量化を両立させる技術が数多く提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内部に閉鎖空間を有する構造の自動車用構造部材において、その内部に発泡充填剤を充填することにより、最小限の重量増で該自動車用構造部材の曲げ強度、ねじり剛性及び衝突エネルギー吸収性を向上させ、車体の剛性及び衝突安全性を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ピラー等の閉断面構造の内部空間内に高剛性発泡体を充填するに際し、該高剛性発泡体を確実に固定し、振動音の伝達を抑制する防振性の向上を図るとともに、強度、剛性、衝撃エネルギー吸収性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４０１３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に開示されている技術によれば、自動車部品の内部に発泡樹脂を充填することにより、該自動車部品の曲げ変形に対する強度や衝撃エネルギー吸収性、さらには捻り変形に対する剛性を向上することができ、当該自動車部品の変形を抑制することが可能であるとされている。
しかしながら、フロントサイドメンバーやクラッシュボックスのように、自動車の前方又は後方から衝突荷重が入力して軸圧壊する際に、蛇腹状に座屈変形して衝突エネルギーを吸収する自動車部品に対しては、該自動車部品の内部に発泡樹脂を充填する技術を適用したとしても、衝突エネルギーの吸収性を向上させることが困難であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フロントサイドメンバーやクラッシュボックスのような車体の前方又は後方から衝突荷重が入力して軸圧壊する際に、内部に樹脂を充填して衝突エネルギーの吸収効果を向上することができる自動車用衝突エネルギー吸収部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品は、車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収するものであって、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材と、該筒状部材内に充填された樹脂とを有し、該樹脂は、前記筒状部材と10MPa以上の接着強度で接着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品は、車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収するものであって、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材と、該筒状部材の外側又は内側に設けられ、該筒状部材の周壁部との間に閉断面空間を形成する閉断面空間形成壁部材と、前記閉断面空間内に充填された樹脂とを有し、該樹脂は、前記筒状部材及び前記閉断面空間形成壁部材と10MPa以上の接着強度で接着されていることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記筒状部材の周壁部は、該筒状部材の軸方向と交差する断面が略矩形状であり、前記閉断面空間形成壁部材は、前記略矩形状の少なくとも２つの角部を含む前記周壁部との間に閉断面空間を形成し、前記樹脂は、該閉断面空間内の一部であって、少なくとも前記角部を含む領域に充填されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、車体の前部又は後部に設けられ、該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収するものであって、軸圧壊して衝突エネルギーを吸収する筒状部材と、該筒状部材の外側又は内側に設けられ、該筒状部材の周壁部との間に閉断面空間を形成する閉断面空間形成壁部材と、前記閉断面空間内に充填された樹脂とを有し、該樹脂は、前記筒状部材及び前記閉断面空間形成壁部材と10MPa以上の接着強度で接着されていることにより、前記筒状部材が軸圧壊する圧縮変形の過程において、前記筒状部材の周壁部に接着した樹脂の剥離が生じにくくなるために前記筒状部材の座屈耐力を向上させることができ、該筒状部材の変形抵抗を低下させることなく蛇腹状に繰り返し座屈変形が発生することで、前記衝突エネルギーの吸収効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の構成を説明する説明図である。
【図３】実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の断面図である。
【図４】実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の他の態様の断面図である。
【図５】実施例における自動車用衝突エネルギー吸収部品の軸圧壊試験方法を説明する図である。
【図６】実施例において軸圧壊試験に用いた試験体の構造を示す図である（その１）。
【図７】実施例において軸圧壊試験に用いた試験体の構造を示す図である（その２）。
【図８】実施例において軸圧壊試験に用いた試験体の構造を示す図である（その３）。
【図９】実施例において比較例に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品を試験体として軸圧壊試験を行ったときの、衝突荷重と軸圧壊変形量（ストローク）の測定結果と、該試験体の変形状態を示す図である（その１）。
【図１０】実施例において比較例に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品を試験体として軸圧壊試験を行ったときの、衝突荷重と軸圧壊変形量（ストローク）の測定結果と、該試験体の変形状態を示す図である（その２）。
【図１１】実施例において発明例に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品を試験体として軸圧壊試験を行ったときの、衝突荷重と軸圧壊変形量（ストローク）の測定結果と、該試験体の変形状態を示す図である。
【図１２】実施例において軸圧壊試験に用いた試験体の重量と吸収エネルギーの関係を示すグラフである。
【図１３】実施例において試験体に充填した樹脂の接着強度と吸収エネルギーの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態１及び２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品について、図１〜図４に基づいて以下に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１は、図１に例示するように、アウタリンフォース５とインナリンフォース７からなる筒状部材３を有し、車体の前部又は後部に設けられて該車体の前方又は後方から筒状部材３の軸方向に衝突荷重が入力した際に、筒状部材３が軸圧壊して衝突エネルギーを吸収するものであって、筒状部材３内に充填された樹脂９とを備えたものである。
以下、上記の各構成について説明する。
【００１５】
＜筒状部材＞
筒状部材３は、図１に示すように、鋼板からなるハット断面形状のアウタリンフォース５と、鋼板からなる平板状のインナリンフォース７とが接合して筒状に形成され、その内部に閉断面空間を有するものである。
ここで、閉断面空間とは、筒状部材３の軸方向に交差する方向における筒状部材３の周壁部の断面形状が閉断面であり、図１に示す筒状部材３においては、その軸方向に沿って連続する閉断面により形成された空間のことをいう。
【００１６】
このような閉断面空間を有する筒状部材３は、車体前部の左右位置において車体前後方向に延びて車体骨格の一部を構成するフロントサイドメンバーや、該車体骨格の前端又は後端に設けられるクラッシュボックスといった閉断面構造を有する自動車部品に用いられ、該自動車部品は、筒状部材３の軸方向が車体の前後方向と一致するように前記車体に配設される。
【００１７】
なお、自動車部品として用いられる筒状部材３は、金属板製であり、金属板の種類としては、冷延鋼板、熱延鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛系めっき鋼板、アルミ合金系めっき鋼板、アルミニウム合金板が例示できる。
【００１８】
＜樹脂＞
樹脂９は、筒状部材３内に充填されたものであり、図１においては、アウタリンフォース５とインナリンフォース７との間に形成された閉断面空間に充填されている。そして、筒状部材３内に充填された樹脂９は、筒状部材３の周壁部、すなわち、アウタリンフォース５及びインナリンフォース７と10MPa以上の接着強度で接着されている。
【００１９】
本実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１における樹脂９の種類については、熱可塑系、熱硬化系又はエラストマー系のものが挙げられる。
ここで、熱可塑系の樹脂としては、ビニル系（酢酸ビニル、塩化ビニル等）、アクリル系、ポリアミド系、ポリスチレン系、シアノアクリレート系のものが例示できる。
また、熱硬化系の樹脂としては、エポキシ系、ウレタン系、エステル系、フェノール系、メラミン系、ユリア系のものが例示できる。
また、エラストマー系の樹脂としては、ニトロゴム系、スチレンブタジエンゴム系、変性シリコン系、ブチルゴム系、ウレタンゴム系、アクリルゴム系のものが例示できる。
【００２０】
さらに、自動車用衝突エネルギー吸収部品の軽量化の観点からは、樹脂９として発泡樹脂を用いるものであってもよい。樹脂９として発泡樹脂を筒状部材３に充填する場合、その発泡倍率は特に制限はなく、適宜設定することができる。
【００２１】
筒状部材３内に充填した樹脂９は、加熱処理を行うことで接着させることができる。この場合、筒状部材３の周壁部と樹脂９との接着強度は、所定の温度及び時間で加熱処理をすることで10MPa以上とすることができ、樹脂９の種類に応じて加熱処理の温度及び時間を適宜調整すればよい。
【００２２】
若しくは、樹脂９は、筒状部材３内に充填する際に接着剤を塗布してアウタリンフォース５及びインナリンフォース７に接着してもよく、この場合、接着強度が10MPa以上となる接着剤を選択して使用すればよい。接着剤を用いた場合においても、筒状部材３内に樹脂９を充填した後に加熱処理を行ってもよく、所定の接着強度となるように加熱処理における温度及び時間を適宜調整すればよい。
【００２３】
なお、樹脂９と筒状部材３の接着強度は、金属板と樹脂との界面に作用する最大せん断応力又は平均せん断応力とすることができ、該最大せん断応力又は平均せん断応力は、例えば、金属板（鋼板など）と樹脂とを接着した２層角柱の衝突解析により求めることができる。
【００２４】
また、樹脂９と筒状部材３の接着強度は、接着後の筒状部材と樹脂の一部を切り出し、該切り出した樹脂と筒状部材とを引張試験機に設置して、一方は樹脂を、他方は筒状部材を挟んで、引っ張って求めてもよい。同様に、筒状部材と樹脂の一部を切り出して引張試験機に設置し、一方は樹脂を挟み、他方は金属製の筒状部材を折り曲げて形成した掴み部を掴んで引っ張る、若しくは、筒状部材に掴み部品を接着して、該掴み部品を引張試験機で掴んで引っ張る方法で測定してもよい。
【００２５】
次に、本実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品が軸圧壊する過程において衝突エネルギーの吸収性能が向上する理由について、以下に説明する。
【００２６】
鋼板等で形成された筒状部材を有する従来の自動車用衝突エネルギー吸収部品は、該自動車用衝突エネルギー吸収部品の軸方向先端に衝突荷重が入力して該筒状部材が座屈耐力を越えて軸圧壊する過程において、該筒状部材は蛇腹状に繰り返し座屈を繰り返すことで衝突エネルギーを吸収する。そのため、前記自動車用衝突エネルギー吸収部品における衝突エネルギーの吸収性を向上させるためには、前記筒状部材の座屈耐力を向上させるとともに、軸圧壊過程において該筒状部材に繰り返し座屈を発生させることが重要である。
【００２７】
しかしながら、自動車用衝突エネルギー吸収部品の筒状部材内に充填された樹脂が周壁部と接着強度10MPa未満で接着されている場合、前記自動車用衝突エネルギー吸収部品の軸方向先端に衝突荷重が入力してクラッシュが開始した直後から軸圧壊変形の終了に至るまでの過程において、前記筒状部材内に充填された樹脂が周壁部から剥離してしまい、前記筒状部材の座屈耐力を向上させることができない。さらに、該剥離した樹脂が該筒状部材内で行き場を失った結果、筒状部材が破断したり、該筒状部材の形成に用いられたスポット溶接部が破断し、その隙間から樹脂が噴出する場合もある。その結果、筒状部材が軸圧壊する過程における変形抵抗が低下し、該筒状部材に蛇腹状の繰り返し座屈が生じないため、衝突エネルギー吸収性を向上させることができなくなってしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１においては、筒状部材３の内部に充填されて10MPa以上の接着強度で接着されている樹脂９は、軸圧壊の過程において筒状部材３の周壁部からの剥離が生じることなく筒状部材３とともに圧縮変形する。
【００２９】
これにより、筒状部材３の座屈耐力を向上させるとともに、筒状部材３の変形抵抗を低下させることなく筒状部材３に蛇腹状に繰り返し座屈変形を発生させることでき、その結果、衝突エネルギーの吸収性を向上させることができる。
【００３０】
なお、上記の説明において、筒状部材３は、ハット断面形状のアウタリンフォース５と平板状のインナリンフォース７とをスポット溶接等により接合して形成されたものである。もっとも、筒状部材３はこれに限定するものではなく、例えば、ハット断面形状やコ字断面形状の部材同士を接合して筒状に形成したものであってもよいし、円筒部材または円筒部材の断面を多角形に成形したものや、複数の部材をフランジ面を合わせて多角形としたものであってもよい。
【００３１】
［実施の形態２］
本実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１１は、図２に示すように、アウタリンフォース５とインナリンフォース７からなる筒状部材３を有し、車体の前部又は後部に設けられて該車体の前方又は後方から衝突荷重が入力した際に衝突エネルギーを吸収するものであって、筒状部材３の周壁部の一部であるアウタリンフォース５との間に閉断面空間を形成する閉断面空間形成壁部材１３と、該閉断面空間に充填された樹脂１５とを備え、樹脂１５は、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３と10MPa以上の接着強度で接着されている。
【００３２】
＜筒状部材＞
筒状部材３は、前述の実施の形態１と同様、鋼板からなるハット断面形状のアウタリンフォース５と、鋼板からなる平板状のインナリンフォース７とが接合して筒状に形成されたものである。
【００３３】
＜閉断面空間形成壁部材＞
閉断面空間形成壁部材１３は、図２に示すように、筒状部材３の内側となるアウタリンフォース５とインナリンフォース７との間に設けられ、筒状部材３の周壁部の一部であるアウタリンフォース５との間に閉断面空間を形成するものであり、筒状部材３の周壁部とスポット溶接等により接合されている。
【００３４】
ここで、閉断面空間形成壁部材１３とアウタリンフォース５との間に形成される閉断面空間とは、前述の実施の形態１と同様、筒状部材３の軸方向に交差する方向の断面形状が閉断面であり、該閉断面が筒状部材３の軸方向に沿って連続して形成された空間のことをいう。
【００３５】
さらに、閉断面空間形成壁部材１３は、例えば図３に示すようにアウタリンフォース５と接合することにより、樹脂１５を充填する閉断面空間を形成する機能に加え、筒状部材３を補強する機能とを兼ね備えることができる。
【００３６】
なお、閉断面空間形成壁部材１３は、図３に示すように、パンチ肩Ｒ部５ａを含むように配置してアウタリンフォース５との間に閉断面空間を形成することが好ましい。これにより、パンチ肩Ｒ部５ａを含む領域に樹脂１５を充填することができ、座屈耐力と衝突エネルギーの吸収性をさらに向上させることができる。
【００３７】
＜樹脂＞
樹脂１５は、閉断面空間形成壁部材１３とアウタリンフォース５との間に形成された閉断面空間に充填されたものであり、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３とと10MPa以上の接着強度で接着されている。
【００３８】
本実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１１における樹脂１５の種類については、前述の実施の形態１と同様、熱可塑系、熱硬化系又はエラストマー系のものを用い、また、発泡樹脂を好適に使用することができる。
【００３９】
樹脂１５とアウタリンフォース５との接着強度は、閉断面空間内に樹脂１５を充填し、所定の温度及び時間で加熱処理をすることで10MPa以上とすることができ、樹脂１５の種類に応じて加熱処理の温度及び時間を適宜調整すればよい。
【００４０】
なお、樹脂９と筒状部材３又は閉断面空間形成壁部材１３との接着強度は、前述の実施の形態１と同様に、金属板（鋼板など）と樹脂とを接着した２層角柱の衝突解析により求めてもよいし、接着後の樹脂と筒状部材及び閉断面空間形成部材の一部を切り出して引張試験機により測定して求めてもよい。
【００４１】
また、樹脂１５は、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３とを接合して閉断面空間を形成する前に、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３のそれぞれに接着剤を塗布して接着してもよい。この場合、樹脂１５をアウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３に接着してからアウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３を接合し、さらにインナリンフォース７を接合することで、自動車用衝突エネルギー吸収部品１１を組み立てることができる。
【００４２】
樹脂１５の接着に用いる接着剤は、前述の実施の形態１と同様に、接着強度が10MPa以上となるものであれば特に限定なく、適宜選択して使用すればよい。さらに、接着剤を用いて樹脂１５とアウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３とを接着する場合においても、閉断面空間に樹脂１５を充填した後に加熱処理を行ってもよく、所定の接着強度となるように加熱処理における温度及び時間を適宜調整すればよい。
【００４３】
本実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１１においても、筒状部材３が軸圧壊する過程における座屈抵抗を向上させることで、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３の破断やアウタリンフォース５とインナリンフォース７のスポット溶接部の破断を防止し、筒状部材３の変形抵抗を低下させることなく筒状部材３に蛇腹状に繰り返し座屈を発生させ、衝突エネルギーの吸収性を向上させることができる。
【００４４】
さらに、自動車用衝突エネルギー吸収部品１１においては、前述の実施の形態１に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１に比べると、樹脂１５が充填される閉断面空間の体積を小さくすることができるため、樹脂１５を充填したことによる重量増加を抑制することができて好ましい。
【００４５】
また、本実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の他の態様として、図２及び図３に示すように、筒状部材３の周壁部と閉断面空間形成壁部材１３との間に形成された閉断面空間内の全領域に樹脂１５を充填したものに限るものではなく、該閉断面空間内の一部の領域に充填したものであってもよい。
【００４６】
そして、筒状部材３の周壁部が、図４に示すように筒状部材３の軸方向に交差する断面形状が略矩形状である場合、本実施の形態２の他の態様としては、閉断面空間形成壁部材１３が少なくとも前記略矩形状の２つの角部であるパンチ肩Ｒ部５ａを含むようにアウタリンフォース５との間に閉断面空間を形成し、該閉断面空間内の一部であって少なくともパンチ肩Ｒ部５ａを含む領域に樹脂２３を充填した自動車用衝突エネルギー吸収部品２１が挙げられる。もっとも、自動車用衝突エネルギー吸収部品２１においても、樹脂２３とアウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３との間の接着強度は10MPa以上とする。
【００４７】
このように、パンチ肩Ｒ部５ａを含む一部の領域に樹脂２３を充填した自動車用衝突エネルギー吸収部品２１においても、軸方向に衝突荷重が入力して軸圧壊する過程における座屈耐力を向上させることができ、閉断面空間の全領域に樹脂１５を充填した自動車用衝突エネルギー吸収部品１１と比べて衝突エネルギーの吸収性を低下させることなく、樹脂２３の充填による重量増加をさらに抑制することができる。
【００４８】
また、以上の説明は、図３及び図４に示すように、筒状部材３の内側に閉断面空間形成壁部材１３を設けた場合のものであったが、本発明は、筒状部材の外側に閉断面空間形成壁部材を設けて閉断面空間を形成し、該閉断面空間に樹脂を充填したものであってもよい。この場合であっても、筒状部材の外側に形成した閉断面空間の全領域又はその一部に樹脂を充填したものであってもよく、樹脂を充填する領域については、衝突エネルギーの吸収性や重量との関係で適宜設定すればよい。
【実施例】
【００４９】
本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の効果を確認するための実験を行ったので、その結果について以下に説明する。
【００５０】
実験は、本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品を試験体として軸圧壊試験を行うものであり、図５に示すように、試験体３１の軸方向に試験速度10m/sで荷重を入力して試験体長（試験体３１の軸方向長さL0）を200mmから120mmまで80mm軸圧壊変形させたときの荷重と軸圧壊変形量（ストローク）の関係を示す荷重−ストローク曲線の測定及び高速度カメラによる変形状態の撮影を行った。さらに、測定した荷重−ストローク曲線から、ストロークが0〜80mmまでの吸収エネルギーを求めた。
【００５１】
本実施例では、筒状部材の周壁部と樹脂との接着強度が本発明の範囲内（10MPa以上）である試験体を発明例として、軸圧壊試験を行った。なお、本実施例における接着強度は、筒状部材に用いた金属板と樹脂とを接着した２層角柱の衝突解析を行い、該衝突解析により求めた金属板と樹脂との界面に作用する最大せん断応力又は平均せん断応力とした。
【００５２】
図６及び図７に、発明例とした試験体の構造及び形状を示す。
図６は、前述した本発明の実施の形態２に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品１１（図２及び図３）を試験体３１としたものである。
試験体３１は、アウタリンフォース５とインナリンフォース７とがスポット溶接により接合された筒状部材３を有し、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３との間の閉断面空間が形成され、該閉断面空間の全領域に樹脂１５が充填されている。
【００５３】
図７は、本発明の実施の形態２の他の態様に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品２１（図４）を試験体３３としたものである。
試験体３３は、試験体３１と同様に、アウタリンフォース５とインナリンフォース７とがスポット溶接により接合された筒状部材３を有し、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３とにより閉断面空間が形成されている。ただし、樹脂２３は、閉断面空間の一部であってアウタリンフォース５のパンチ肩Ｒ部５ａを含む領域に充填されている。
【００５４】
図６及び図７に示す試験体３１及び試験体３３に用いられるアウタリンフォース５及びインナリンフォース７は、いずれも同一形状・寸法であり、これらの試験体長L0は200mmとした。
また、発明例においては、試験体３１及び試験体３３に充填した樹脂１５及び樹脂２３には、エポキシ系又はウレタン系の発泡樹脂を用いた。そして、樹脂１５及び樹脂２３は、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３と接着剤を用いて接着し、その後、所定の加熱温度及び加熱時間で加熱処理することで、接着強度を本発明の範囲内である10MPa以上とした。
【００５５】
さらに、本実施例では、発明例の筒状部材３及び閉断面空間形成壁部材１３と同一形状であって樹脂が充填されていない試験体３５（図８）を用いた場合と、発明例と同一形状の試験体３１及び試験体３３において樹脂１５又は樹脂２３の接着強度が本発明の範囲よりも小さい10.0MPa未満の場合を比較例とし、発明例と同様に軸圧壊試験を行った。
表１に、発明例及び比較例とした試験体の構造、樹脂の種類及び接着強度の各条件を示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
図９〜図１１に、比較例１、比較例２及び発明例１における軸圧壊試験を行ったときの荷重―ストローク曲線の測定結果と試験体の変形状態を示す。
図９〜図１１において、左側のグラフは、横軸を衝突開始から試験体の軸方向における変形量を表すストローク（mm）とし、縦軸を試験体に入力した荷重（kN）とした荷重―ストローク曲線であり、右側の写真は、ストロークが80mmの時点における試験体の変形状態を高速度カメラで撮影したものである。さらに、荷重―ストローク曲線中に示す吸収エネルギーは、ストロークが0〜80mmにおける衝突エネルギーの吸収量である。
【００５８】
図９に示す比較例１は、樹脂が充填されていない試験体３５（図８）の結果であり、試験体３５に入力する荷重は、入力開始直後に最大値を示し、その後、壁座屈とともに荷重の値は変動した。そして、ストロークが80mmに達した試験終了時において、図９（ｂ）に示すように、試験体３５の上部に繰り返し座屈した形状が見られた。また、ストロークが0〜80mmにおける吸収エネルギーは6.5kJであった。
【００５９】
図１０に示す比較例２は、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３との間に樹脂１５が充填されているのみであり、樹脂１５はアウタリンフォース２５と閉断面空間形成壁部材１３とは接着されていない試験体３１（図６）の結果であり、比較例１に比べて荷重の入力を開始した直後における最大荷重は約250kNに上昇し、樹脂１５を充填することにより座屈耐力が増加していることがわかる。しかしながら、ストロークが10mm以降の変形荷重は比較例１とほぼ同程度であり、ストロークが0〜80mmにおける吸収エネルギーは6.9kJとわずかな向上に留まった。さらに、比較例１においては、圧縮荷重の入力による試験体３５の変形状態は蛇腹状ではなく、試験途中で筒状部材３に折れが発生し、アウタリンフォース５とインナリンフォース７とを接合するスポット溶接が破断した（図１０（ｂ）中の破線楕円で囲む部位）。
【００６０】
図１１に示す発明例１は、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３との間に樹脂１５が充填され、接着強度が本発明の範囲内（10.0MPa以上）の12.5MPaである試験体３１の結果である。図１１（ａ）に示す荷重−ストローク曲線から、荷重入力開始直後の最大荷重は比較例２とほぼ同等の255kNであり、ストロークが10mm以降における変形荷重は、比較例２に比べると安定して高い値で推移し、ストロークが0〜80mmにおける吸収エネルギーは大幅に向上して12.8kJとなった。
また、図１１（ｂ）に示すように、軸圧壊による変形状態は、アウタリンフォース５とインナリンフォース７のスポット溶接が破断せずに蛇腹状となった。
このように、発明例１においては、アウタリンフォース５及び閉断面空間形成壁部材１３との間に樹脂１５を充填し、その接着強度を10MPa以上としたことにより、軸圧壊過程において座屈耐力が増加するとともに樹脂１５が剥離せずに変形抵抗が上昇し、蛇腹状の圧縮変形が生じて衝突エネルギーの吸収性が向上したことが分かる。
【００６１】
次に、軸圧壊試験に用いる試験体の構造、樹脂の種類及び接着強度を変更して軸圧壊試験を行ったときのストロークが0〜80mmにおける吸収エネルギーの結果と試験体重量を前掲した表１に示す。表１中の試験体重量は、樹脂１５又は樹脂２３が充填されている試験体３１、３３においてはアウタリンフォース５、インナリンフォース７、閉断面空間形成壁部材１３及び樹脂１５若しくは樹脂２３の各重量の総和であり、樹脂が充填されていない試験体３５においてはアウタリンフォース５、インナリンフォース７及び閉断面空間形成壁部材１３の各重量の総和である。
【００６２】
発明例１は、接着強度が本発明の範囲内（10.0MPa以上）の12.5MPaである試験体３１を用いたものである。発明例１における試験体重量は1.27kgであり、樹脂を充填していない比較例１における試験体重量（＝1.04kg）よりも増加した。しかしながら、前述した図１１（ａ）に示したとおり、吸収エネルギーは12.8kJであリ、比較例１における吸収エネルギー6.5kJ（図９（ａ））に比べて大幅に向上した。
【００６３】
発明例２は、閉断面空間の一部の領域に樹脂２３が充填された試験体３３を用いたものである。発明例２における吸収エネルギーは11.5kJであり、発明例１に比べて若干低いものの、比較例１における吸収エネルギー6.5kJ（図９（ａ））に比べて大幅に向上した。また、発明例２における試験体重量は1.13kgであり、発明例１よりも軽量であった。
【００６４】
発明例３は、発明例１と同一形状の試験体３１において樹脂１５の発泡倍率を2倍から4倍に増加させたものである。発明例３における吸収エネルギーは10.1kJであり、発明例１に比べて低いものの、比較例１よりも大幅に向上した。また、発明例３における試験体重量は1.08kgであり、発明例１よりも軽量であった。
【００６５】
発明例４は、発明例１と同一形状の試験体３１において樹脂１５の種類をウレタン系に変更したものである。発明例４における吸収エネルギーは11.3kJであり、発明例１に比べて若干低いものの、比較例１よりも大幅に向上した。また、発明例４における試験体重量は1.10kgであり、発明例１よりも軽量であった。
【００６６】
発明例５は、発明例１と同一形状の試験体３１において接着強度が12.5MPaから11.4MPaに変更したものである。発明例５における吸収エネルギーは11.8kJであり、発明例１に比べて低いものの、比較例１よりも大幅に向上した。また、発明例５における試験体重量は1.32kgであり、発明例１と同等であった。
【００６７】
比較例１は、樹脂が充填されていない試験体３５を用いた場合のものであり、前述した図９（ａ）に示したとおり、吸収エネルギーは6.5kJであった。
【００６８】
比較例２は、発明例１と同一形状の試験体３１において樹脂１５の種類をウレタン系とし、接着強度が本発明の範囲外（10.0MPa未満）の0.0MPaのもの、すなわちウレタン系樹脂を充填したのみで接着していないものである。比較例２における吸収エネルギーは、前述の図１０（ａ）に示すとおり、比較例１に比べてわずかに上昇したが、発明例１に比べてその向上はわずかであった。また、比較例２における試験体重量は1.27kgであり、発明例１と同等であった。
【００６９】
比較例３は、比較例１と同一形状の試験体３５において、アウタリンフォース５に高強度鋼板（980MPa級）を用い、その板厚を増加（1.4mm）したものである。比較例３における吸収エネルギーは9.4kJであり、比較例１よりも増加しているものの、発明例１〜発明例５のいずれよりも低い結果に留まった。なお、比較例３における試験体重量は1.14kgであり、発明例１に比べて軽量であった。
【００７０】
比較例４は、発明例２と同一形状である試験体３３において接着強度が本発明の範囲外（10.0MPa未満）の4.0MPaのものである。比較例４における試験体重量は、発明例２とほぼ同等の1.10kgであったが、吸収エネルギーは6.7kJであり、発明例２と比較して吸収エネルギーの向上効果はほとんど見られなかった。
【００７１】
比較例５は、発明例１と同一形状である試験体３１において接着強度が本発明の範囲外（10.0MPa未満）の9.0MPaのものである。比較例５における試験体重量は、発明例１とほぼ同等の1.27kgであった。ただし、比較例５における吸収エネルギーは9.0kJであり、吸収エネルギーの向上効果は小さかった。
【００７２】
図１２に、軸圧壊試験に用いた試験体の重量と吸収エネルギーの関係を示す。
図１２においては、前掲した表１における発明例１及び発明例２と比較例１及び比較例２の結果に加え、樹脂を充填しない試験体３５においてアウタリンフォース５の鋼板強度及び板厚をそれぞれ図中に示す値に変更したときの結果もあわせてプロットしている（図１２中、「樹脂なし」と表記）。
【００７３】
図１２より、樹脂を充填しない試験体３５においては、重量増加（板厚増加）に従って、または、鋼板強度の増加に従って、吸収エネルギは上昇している。
また、接着強度の低い比較例２（板厚1.2mm）における吸収エネルギーは、樹脂を充填せずに590MPa級の鋼板を用いた比較例１に比べて吸収エネルギーはわずかに上昇する結果であり、試験体重量も増加している。
【００７４】
これに対し、接着強度が10MPa以上である発明例１及び発明例２は、アウタリンフォース５に590MPa級の鋼板を用いたものであるにもかかわらず、試験体重量を増加させずに、980MPa級の鋼板をアウタリンフォース５に用いた場合よりも大幅に吸収エネルギーが向上する結果となった。
【００７５】
図１３に、アウタリンフォース５と閉断面空間形成壁部材１３との間の閉断面空間の全領域に充填した樹脂１５の接着強度と吸収エネルギーの関係を示す。
図１３より、接着強度の増加に伴って吸収エネルギーも増加する傾向が見られる。ただし接着強度が10MPa未満における吸収エネルギーと比べると、接着強度が10MPa以上においては吸収エネルギーは大幅に上昇し、さらに、接着強度の増加による吸収エネルギーの向上効果が大きいことが分かる。
【００７６】
以上、本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品においては、筒状部材と閉断面空間形成壁部材との間に形成された閉断面空間に樹脂を充填し、該樹脂と筒状部材との接着強度を10MPa以上とすることで、前記筒状部材の軸圧壊過程において樹脂が剥離せずに座屈耐力が向上するとともに、前記自動車用衝突エネルギー吸収部品の破断及び溶接部の破裂を防止し、前記筒状部材の変形抵抗を低下させずに繰り返し座屈を発生させることができるので、衝突エネルギーの吸収効果を向上できることが示された。
【符号の説明】
【００７７】
１  自動車用衝突エネルギー吸収部品
３  筒状部材
５  アウタリンフォース
５ａ  パンチ肩Ｒ部
７  インナリンフォース
９  樹脂
１１  自動車用衝突エネルギー吸収部品
１３  閉断面空間形成壁部材
１５  樹脂
２１  自動車用衝突エネルギー吸収部品
２３  樹脂
３１  試験体
３３  試験体
３５  試験体
【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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