(57)【要約】【課題】衝撃吸収エネルギー量が高く安定して得られ、しかも生産性に優れた自動車用の衝突エネルギー吸収部材を提供する。【解決手段】金属材料で構成される自動車用衝突エネルギー吸収部材において、その断面形状が矩形形状をした中空部材であり、該中空部材の４つの表面の各面に少なくとも１つ以上ずつ、衝撃を吸収する際の圧縮変形を促進する溝形状（潰れビード５）を有し、該溝形状は、対向２表面のもの同士が互いに同じ長手方向位置にあり、隣接２表面のもの同士が互いに異なる長手方向位置にあって、各面の横幅全体に亘って形成されている部材。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料で構成される自動車用衝突エネルギー吸収部材において、その断面形状が矩形形状をした中空部材であり、該中空部材の４つの表面の各面に少なくとも１つ以上ずつ、衝撃を吸収する際の圧縮変形を促進する溝形状を有し、該溝形状は、対向２表面のもの同士が互いに同じ長手方向位置にあり、隣接２表面のもの同士が互いに異なる長手方向位置にあって、各面の横幅全体に亘って形成されていることを特徴とする自動車用の衝突エネルギー吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の衝突エネルギー吸収部材、すなわち金属材料で形成された自動車の車体フレーム等において、自動車衝突時の衝突エネルギーを吸収する部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車車体のフレーム構造部品のなかで、図４に示すようなフロントサイドフレーム１や車両後方に配置されるリヤサイドフレームなどは、自動車の衝突時のエネルギー吸収部材として重要な役割を果たしている。自動車が衝突した際に、前記サイドフレームが適度に蛇腹状に潰れることにより衝突時のエネルギーを吸収し、キャビン内の乗員生存空間を確保するような構造とするのが一般的である。例えば図４に示したフロントサイドフレーム１では前方での衝突時に入力される図中矢印２で示した衝突時の荷重が、バンパ３を介してフロントサイドフレーム１へ伝達され、このときにフロントサイドフレーム１が適切に潰れずエネルギーを吸収できなかった場合には、衝突時の荷重がさらに後方のキャビン４に伝達され乗員に損傷を与えることになる。
【０００３】
このような背景のもと、フロントサイドフレーム等の衝突エネルギー吸収部材には、エネルギー吸収能力の高い部材が望まれ、開発が進められてきた。
例えば、特許文献１には、軽金属より閉断面構造に押し出し成形された基本メンバとこの基本メンバ内に嵌合し略同じ長さの、少なくとも先端に圧縮変形促進部、好ましくは切り欠きを設けた補強メンバとで２重構造を形成した部材が提案されている。また、特許文献２，３には、同じく軽金属材料の押し出し加工により、中空材の中心軸を通る面上に、中空材の内面に接続するリブを設けたことを特徴とする自動車車体のフレーム構造が提案されている。
【０００４】
これらの部材において求められる性能は、圧縮変形して衝撃を吸収する際の全吸収エネルギーが可能な限り大きいこと、そして、圧縮変形が開始する際に、潰れ易くして、最大の衝撃荷重が可能な限り小さくなる、すなわち〔平均荷重／最大荷重〕比が大きくなることである。そのため、圧縮変形を促進するための溝形状（以下、潰れビードともいう）を部材の表面に設けることが一般的に用いられている。しかし、この潰れビードの配置が不適切であると、適切に圧縮変形が進行しなくなるという問題点があった。
【０００５】
例えば、特許文献４には、アルミニウム合金中空部材について、少なくとも形材の長さ方向の端部に、形材の長さ方向に圧縮応力を負荷したとき形材の蛇腹状変形の起点となり得る中空形材の壁面を外面または内面に屈曲させて形成される溝条を形材の横方向に形成し、この溝条のピッチが〔（中空部の縦の長さ＋中空部の横の長さ）／２〕±２０％の寸法の範囲で形材の各側面部の長さ方向に並設することが好ましい旨開示されている。
【０００６】
この技術で開示されている溝条、すなわちビードの付け方は、例えば矩形形状に潰れビードを形成する場合、潰れビードが片側の面による等して、横幅方向全体を覆っていない。このような場合、衝撃の入力が、衝撃吸収部材の長さ方向に対し、垂直に加わる場合はよいが、衝撃の入力が僅かにずれると、きれいな形で蛇腹状に潰れない場合があり、衝撃吸収エネルギーが少なくなるという問題があった。また、潰れビード同士の位置関係により、吸収エネルギーが異なり、十分な全吸収エネルギーを確保できない場合があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−３１０４７７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９０６４号公報
【特許文献３】
特開平１１−２０８５１９号公報
【特許文献４】
特開平７−１４５８４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した従来技術の問題点を解決し、衝撃吸収エネルギー量が高く安定して得られ、しかも生産性に優れた自動車用の衝突エネルギー吸収部材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属材料で構成される自動車用衝突エネルギー吸収部材において、その断面形状が矩形形状をした中空部材であり、該中空部材の４つの表面の各面に少なくとも１つ以上ずつ、衝撃を吸収する際の圧縮変形を促進する溝形状を有し、該溝形状は、対向２表面のもの同士が互いに同じ長手方向位置にあり、隣接２表面のもの同士が互いに異なる長手方向位置にあって、各面の横幅全体に亘って形成されていることを特徴とする自動車用の衝突エネルギー吸収部材である。
【００１０】
本発明において、矩形とは長方形または正方形を指す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る自動車用の衝突エネルギー吸収部材（：本発明部材）は、断面形状が矩形形状、すなわち角型断面の中空形状を有する衝撃吸収部材の４つの面の表に、少なくとも各面に１つ以上の溝形状（潰れビード）を有しており、その配置が例えば図１に示されるように、対向２表面（：向かい合う２つの表面：図では断面長辺方向８に平行な表面同士と断面短辺方向９に平行な表面同士）上の潰れビード５の長手方向７位置が同じであり、かつ、隣接２表面（：隣り合う２つの表面：図では断面長辺方向８に平行な表面と断面短辺方向９に平行な表面）上の潰れビード５の長手方向７位置が互いに異なり、かつ、潰れビード５の横幅方向の長さが各面の横幅全体をカバーしていることを特徴としている。
【００１２】
図２に本発明部材例の潰れ具合を、図３に潰れビードの長手方向位置が対向２表面と隣接２表面で同じである部材（：比較部材例）の潰れ具合を示す。図２に示されるように、潰れビードの長手方向位置を隣接２表面で違えることにより、部材全体が圧縮変形して、その結果、全吸収エネルギーが大きくなる。また、変形の際に先端から順に潰れ易くなるため、最大荷重も小さくなる。また、対向２表面上の潰れビードの長さ方向位置を同じとするのは本発明部材自体が屈服変形してしまうのを防止するためである。また、実際の部品の有り様として、衝撃の入力が軸方向（長手方向）からずれる場合も多く、衝撃吸収部材をきれいな形で蛇腹状に潰し、〔平均荷重／最大荷重〕比を大きくするために、各面の横幅方向全体を通す形で潰れビードを形成する。
【００１３】
一方、図３に示されるように、潰れビードの長手方向位置が隣接２表面で同じであると、部材の一部のみが圧縮変形し易く、全吸収エネルギーが大きくなりにくい。
潰れビードの形成にあたっては、例えば従来行われているようにポンチ等を用い、溝形状、すなわち内方あるいは外方に屈曲の形状を付与すればよく、特に限定されない。よって、生産性に優れるものである。
【００１４】
潰れビードは、少なくとも各表面に１本以上設ければよいが、複数本設けることにより、安定して蛇腹状態で潰すことができるため、２本以上形成することが好ましい。また、隣接２表面間の潰れビードの配置としては、少なくとも隣接２表面の一方の面に２本以上の潰れビードを形成する場合は、他方の面の潰れビードのピッチは、前記２本以上の潰れビード間のピッチの１／２  だけずらして配置することが、きれいな蛇腹形状に潰し、〔平均荷重／最大荷重〕比を大きくするという観点で好ましい。
【００１５】
なお、本発明部材の素材である断面矩形形状の中空部材は、通常行われているように、鋼板等の金属板をスポット溶接等により接合して断面矩形形状としたものでよく、また角管を用いてもよく、特に限定されない。
【００１６】
【実施例】
本発明例１として、ある向かい合う２つの面の幅（以下ａと記す）＝６０ｍｍ、これらの面と隣り合う２  つの面の幅（以下ｂと記す）＝３７．５ｍｍ、長手方向寸法（以下Ｌと記す）＝１００ｍｍ  の長方形断面形状で、潰れビードの長手方向配設位置が断面の長辺側と短辺側で異なる鋼製部材、本発明例２として、ａ＝８０ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、Ｌ＝１００ｍｍ  の長方形断面形状で、潰れビードの長手方向配設位置が断面の長辺側と短辺側で異なる鋼製部材、本発明例３として、ａ＝１００ｍｍ  、ｂ＝６２．５ｍｍ、Ｌ＝１００ｍｍ  の長方形断面形状で、潰れビードの長手方向配設位置が断面の長辺側と短辺側で異なる鋼製部材、本発明例４として、ａ＝５０ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、Ｌ＝１００ｍｍ  の長方形断面形状で、潰れビードの長手方向配設位置が断面の長辺側と短辺側で異なる鋼製部材、比較例１  〜４として、部材材料及び寸法は前記本発明例１〜４とそれぞれ同じで、潰れビードの長手方向配設位置が長辺側と短辺側で同じものを準備し、それぞれの部材に対して圧潰試験を行った。
【００１７】
なお、これら本発明例及び比較例は、向かい合う２つの面の表面の潰れビードの長手方向位置は同じとした。また、部材の肉厚は平均で約２ｍｍとしており、潰れビードの数は各面３つずつとした。長辺側では長手方向を４等分する位置、すなわち長手方向の端部から２５ｍｍの位置に１  つ目の潰れビードを設け、潰れビード間の間隔（ピッチ）を２５ｍｍとして潰れビードを設けた。また、本発明例１〜４では、短辺側でこの配置を長手方向の圧潰の先頭側に１／２  ピッチずらし、長手方向の端部から１２．５ｍｍの位置に１つ目のビードを設け、潰れビード間の間隔を２５ｍｍとして潰れビードを設けて、潰れビードの長手方向配設位置を長辺側と短辺側で異なるようにした。比較例１〜４では、短辺側でも前記長辺側と同じ長手方向配設位置に潰れビードを設けた。また、本発明例１〜４と比較例１〜４の各面のビードはその面の幅方向全体に亘って設けた。
【００１８】
また、比較例３については、比較例３‐２として、ビードの長手方向位置は本発明例と同様に隣り合う面で異なるように配置しているが、ビードの横幅方向の長さが幅方向の９０％であり、横幅方向全体を通していないものの結果を加えている。さらに、矩形形状材の断面形状は長方形もしくは正方形と標記しているが、角部は５ｍｍのＲ（アール；曲率半径）を有した形状となっている。
【００１９】
なお、これら本発明例、比較例の部材は、図５に模式図を示すように、板厚２ｍｍの鋼板をプレス成形して部材のパーツを各例につき２個ずつ作製後、これら（部材のパーツ１３と１４、及び同１５と１６）をスポット溶接して部材（衝撃吸収部材６）に仕上げた。
圧潰試験は、部材を固定して、片方の端部から圧潰工具により部材を押し込んで潰し、工具ストローク‐荷重のデータを測定し、３５ｍｍ潰した時点での吸収エネルギー及び最大荷重を測定した。表１にその結果を示す。表中、各辺の長さをａ、ｂとして実施例の寸法を示している。
【００２０】
表１に示されるように、本発明例では比較例に比べて最大荷重が小さく、吸収エネルギーが大きく、衝撃吸収部材として優れた特性を示した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来部材に比べ、吸収エネルギーが大きく最大荷重が小さい衝撃吸収部材が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明部材の１例を示す立体図である。
【図２】本発明部材例の潰れ具合を示す立体模式図である。
【図３】比較部材例の潰れ具合を示す立体模式図である。
【図４】フロントサイドフレームの役割の説明図である。
【図５】本発明例（ｂ）および比較例（ａ）の部材作製要領を示す模式図である。
【符号の説明】
１  フロントサイドフレーム
２  衝突時の荷重を示す矢印
３  バンパ
４  キャビン
５  潰れビード
６  衝撃吸収部材
７  長手方向
８  断面長辺方向
９  断面短辺方向
１０  圧潰工具
１１  圧潰（強制変位）
１２  スポット溶接点
１３，１４，１５，１６    部材のパーツ
【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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