(57)【要約】【課題】曲げ変形に対する最大反力および吸収エネルギー量を高めたハット形断面を有した柱状部材を提供すること。【解決手段】先端から衝撃エネルギーを受けて軸方向に圧壊する自動車の衝撃吸収部材が、基端部と、該基端部とは反対側の衝撃荷重を受ける先端部とを有し、先端部における垂直方向の断面ａ、基端部での垂直方向の断面ｂ、前記先端部と基端部との間の任意断面を断面ciとしたとき、断面２次モーメントＭが、Ｍa<Ｍci、かつ、Ｍa＜０．８０Ｍbの関係を有し、更に、最大座屈耐力ＦがＦa＜Ｆci、かつ、Ｆa＜０．８５Ｆbの関係を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端から衝撃エネルギーを受けて軸方向に圧壊する自動車の衝撃吸収部材において、
前記衝撃吸収部材は、自動車の客室を形成する車体部分に結合される基端部と、該基端部とは反対側の衝撃荷重を受ける先端部とを有した中空の柱状部材であって、先端部における垂直方向の断面ａ、基端部での垂直方向の断面ｂ、前記先端部と基端部との間の任意断面を断面ciとしたとき、断面２次モーメントＭが、Ｍa<Ｍci、かつ、Ｍa＜０．８０Ｍbの関係を有し、更に、最大座屈耐力ＦがＦa＜Ｆci、かつ、Ｆa＜０．８５Ｆbの関係を有していることを特徴とした衝撃吸収部材。
【請求項２】
前記衝撃吸収部材は、その基端部において自動車の客室を形成する車体部分の前縁部に直接結合されている請求項１に記載の衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記衝撃吸収部材は、自動車の客室を形成する車体部分の前縁部に結合されたベース部材と、自動車の幅方向に斜めに延設された中間部材とを介して、自動車の幅方向に内側にオフセットされている請求項１に記載の衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記衝撃吸収部材は角柱である請求項１〜３の何れか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自動車の車体用の衝撃吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突事故に際して客室の生存空間を確保するため、自動車の車体には、軸方向に圧壊しながら衝突時の衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が取り付けられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、安定した状態で座屈変形して衝突の際のエネルギー吸収量を高めた衝撃吸収部材が開示されている。この衝撃吸収部材は、内径が略一定に形成されたストレート筒部と、テーパ状に形成されたテーパ状筒部と、ストレート筒部と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ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の衝撃吸収部材は、然しながら、複数の部材を溶接して製造しなければならず、そのため、構造が複雑で製造コストが増加する問題がある。また、特許文献１に記載の衝撃吸収部材は、中間筒部から圧壊し始めるため、中間筒部よりも先端側に取り付けられているテーパー状筒部の圧壊の開始が、衝撃吸収部材の圧壊プロセスの最終段階まで遅れてしまい、その分吸収される衝撃エネルギーが低下する。
【０００６】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを目的としており、衝撃吸収部材の全体に亘って軸方向に安定して圧壊させることによって、吸収される衝撃エネルギー量を高めた衝撃吸収部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、先端から衝撃エネルギーを受けて軸方向に圧壊する自動車の衝撃吸収部材において、前記衝撃吸収部材は、自動車の客室を形成する車体部分に結合される基端部と、該基端部とは反対側の衝撃荷重を受ける先端部とを有した中空の柱状部材であって、先端部における垂直方向の断面ａ、基端部での垂直方向の断面ｂ、前記先端部と基端部との間の任意断面を断面ciとしたとき、断面２次モーメントＭが、Ｍa<Ｍci、かつ、Ｍa＜０．８０Ｍbの関係を有し、更に、最大座屈耐力ＦがＦa＜Ｆci、かつ、Ｆa＜０．８５Ｆbの関係を有していることを特徴とした衝撃吸収部材が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、先端部から安定して座屈しながら、衝撃吸収部材の全体に亘って圧壊できる衝撃吸収部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による衝撃吸収部材の略図である。
【図２】第２の実施形態による衝撃吸収部材の略図である。
【図３】シミュレーションで用いた衝撃吸収部材の断面二次モーメントを示すグラフである。
【図４】シミュレーションで用いた衝撃吸収部材の最大座屈耐力を示すグラフである。
【図５】図３、４に示す断面二次モーメントと最大座屈耐力のグラフの横軸の座標を衝撃吸収部材に投影した位置を示す略図である。
【図６】図３、４に示した断面二次モーメントと最大座屈耐力を有した衝撃吸収部材の先端から衝撃荷重を与えたときの圧壊プロセスの開始を数値解析によって求めたシミュレーション結果を示す図である。
【図７】更なるシミュレーションで用いた衝撃吸収部材の断面二次モーメントを示す図４と同様のグラフである。
【図８】更なるシミュレーションで用いた衝撃吸収部材の最大座屈耐力を示す図５と同様のグラフである。
【図９】本発明の要件を満たさない衝撃吸収部材の圧壊プロセスを数値解析によって求めたシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明による衝撃吸収部材の圧壊プロセスを数値解析によって求めたシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】圧壊プロセス中の衝撃吸収部材の変位に対する反力の変化を示すグラフである。
【図１２】圧壊プロセス中の衝撃吸収部材の変位に対する吸収されるエネルギー量の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１、２を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１に示す第１の実施形態による衝撃吸収部材１０は、四角柱状の部材であり、自動車の客室を形成する車体１００に溶接される基端部１０ｂと、基端部１０ｂの反対側の先端部１０ａを有している。特に、図１において、衝撃吸収部材１０は、その基端部１０ｂにおいて、自動車の客室を形成する車体１００の前縁部に直接結合されている。自動車の正面衝突に際しては、衝撃吸収部材１０は、先端部１０ａから圧壊が開始して、軸方向に安定的に圧壊プロセスが進行するようになっている。衝撃吸収部材１０は車体１００の後縁部に結合してもよい。
【００１１】
図２に示す第２の実施形態による衝撃吸収部材２０もまた四角柱状の部材であるが、本実施形態では、衝撃吸収部材２０は、自動車の客室を形成する車体１００、特に車体１００の前縁部に溶接されたベース部材２４と、自動車の幅方向に斜めに延設された中間部材２２とを介して、自動車の幅方向に内側にオフセットされて、自動車の客室を形成する車体１００に結合されている。衝撃吸収部材２０は、中間部材２２に溶接される基端部２０ｂと、基端部２０ｂの反対側の先端部２０ａを有している。自動車の正面衝突に際しては、衝撃吸収部材２０は、先端部２０ａから圧壊が開始して、軸方向に安定的に圧壊プロセスが進行するようになっている。衝撃吸収部材２０は車体１００の後縁部に結合してもよい。
【００１２】
本発明によれば、第１と第２の実施形態による衝撃吸収部材１０、２０は、衝突端を形成する先端部１０ａ、２０ａでの垂直方向の断面ａ、基端部１０ｂ、２０ｂでの垂直方向の断面ｂ、先端部１０ａ、２０ａと基端部１０ｂ、２０ｂとの間の任意断面を断面ciとしたとき、断面２次モーメントＭが、Ｍa<Ｍci、かつ、Ｍa＜０．８０Ｍbの関係を有し、更に、最大座屈耐力ＦがＦa＜Ｆci、かつ、Ｆa＜０．８５Ｆbの関係を有している。
【００１３】
以下、断面二次モーメントと最大座屈耐力とを変更した様々な衝撃吸収部材について行ったシミュレーション（数値解析）結果について説明する。
先ず、４つの衝撃吸収部材Ｔ0、Ｔ1、Ｔ3、Ｔ4について、圧壊の挙動をシミュレーションした。４つの衝撃吸収部材Ｔ0、Ｔ1、Ｔ3、Ｔ4の断面二次モーメントと最大座屈耐力は、図３、４に示す通りである。図５は、図３、４に示す断面二次モーメントと最大座屈耐力のグラフの横軸の座標を衝撃吸収部材に投影した位置を示している。
【００１４】
シミュレーション結果である図６を参照すると、４つの衝撃吸収部材Ｔ0、Ｔ1、Ｔ3、Ｔ4の先端部に衝撃荷重を与えた時の圧壊開始位置が明らかである。図６から、本発明の条件を満たす衝撃吸収部材Ｔ1、Ｔ3は、先端部から圧壊が開始していることが理解されよう。
【００１５】
更に、２つの衝撃吸収部材Ｔ6、Ｔ7について、圧壊の挙動をシミュレーションした。４つの衝撃吸収部材Ｔ6、Ｔ7の断面二次モーメントと最大座屈耐力は、図７、８に示す通りである。図７、８に示す断面二次モーメントと最大座屈耐力のグラフの横軸の座標は、図５に示す通りである。
【００１６】
シミュレーション結果である図９、１０は、２つの衝撃吸収部材Ｔ６、Ｔ７の各々の先端部に衝撃荷重を与えた時の圧壊プロセスを示している。図９、１０から、本発明の条件を満たさない衝撃吸収部材Ｔ6は、先端部から圧壊が開始しているが、斜めに座屈しており、不安定な圧壊プロセスとなっているが、本発明の条件を満たす衝撃吸収部材Ｔ7は、先端部から周方向に均等に座屈しており、安定した圧壊プロセスとなっていることが理解されよう。
【００１７】
図１１に、圧壊プロセス中の変位に対する、反力の変化を、そして図１２に吸収される衝撃エネルギー量の変化を示す。図１１からは、安定した圧壊プロセスを呈する衝撃吸収部材Ｔ7では、圧壊プロセスが進行するにつれ反力が高くなっているが、圧壊プロセスが不安定な衝撃吸収部材Ｔ6では、衝撃吸収部材Ｔ6の基端部が座屈し始めるときから反力が急激に低下していることが理解されよう。また、図１２からは、圧壊プロセスの途中まで衝撃吸収部材Ｔ6、Ｔ7は同じように衝撃吸収エネルギーを吸収しているが、やはり衝撃吸収部材Ｔ6の基端部が座屈し始めるときから、吸収される衝撃エネルギー量が低くなっていることが理解されよう。
【００１８】
更に、表１は、長手方向に衝撃吸収部材の断面二次モーメントおよび最大座屈荷重を変更した複数の衝撃吸収部材Ｎ0〜Ｎ9について、十分な衝撃エネルギーを吸収できるか否かを示した表である。表１には、衝撃吸収部材の基端からの距離が０ｍｍ（基端）、３１０ｍｍ、４６０ｍｍ、６６０ｍｍにおける断面二次モーメントおよび最大座屈荷重が、基端部における断面二次モーメントおよび最大座屈荷重に対する比で示されている。また、表１において、○は、十分なエネルギー吸収量が確認できる先端（衝突端）から変形が開始される衝撃吸収部材を示しており、×は先端（衝突端）以外から変形し十分なエネルギー吸収量が確保できなかった衝撃吸収部材を示している。
【表１】
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【００１９】
表１からは、本発明によれば、衝撃吸収部材が、そうではない衝撃吸収部材に比べて高い衝撃吸収エネルギーを吸収できていることが理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、自動車の衝撃吸収部材に用いることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０    衝撃吸収部材
１０ａ    先端部
１０ｂ    基端部
２０    衝撃吸収部材
２０ａ    先端部
２０ｂ    基端部
１００    車体
【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７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
2015000682.tif 000012
【図６】
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【図９】
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【図１０】
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