(57)【要約】全体が、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄、及び鋼のいずれか１又は２以上の金属材からなり、側壁の縦断面形状が波形で、横断面形状が、円形、長円形、及び角部を丸くした角形のいずれか１となった筒体部（１１）を有し、衝撃荷重を受けて変形する衝撃吸収部材であって、筒体部（１１）の横断面形状が前記円形の場合にはその平均半径、円形以外の場合はその外周の平均長さと同一の円周を有する円形の半径をＲ、筒体部（１１）の肉厚をｔ、筒体部（１１）に形成された波形の波長をλ、及び波形の振幅をａとした際に、ｔ／Ｒが０．０１５０以上、ａ／Ｒが０．０３６以上、及びλ／Ｒが０．２以上０．８９以下で、筒体部（１１）を少なくとも一端から等速で押圧した場合、両端部を除く波形が均等変形し、かつ筒体部（１１）の受ける荷重の瞬時低下量がそれ以前に受けた最大荷重の１０％以内の荷重変動を有して、筒体部（１１）の受ける荷重が単調増加する。
2008012876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体が、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄、及び鋼のいずれか１又は２以上の金属材からなり、側壁の縦断面形状が波形で、横断面形状が、円形、長円形、及び角部を丸くした角形のいずれか１となった筒体部を有し、衝撃荷重を受けて変形する衝撃吸収部材であって、
前記筒体部の横断面形状が前記円形の場合にはその平均半径、該円形以外の場合はその外周の平均長さと同一の円周を有する円形の半径をＲ、前記筒体部の肉厚をｔ、該筒体部に形成された波形の波長をλ、及び該波形の振幅をａとした際に、ｔ／Ｒが０．０１５０以上、ａ／Ｒが０．０３６以上、及びλ／Ｒが０．２以上０．８９以下で、前記筒体部を少なくとも一端から等速で押圧した場合、両端部を除く前記波形が均等変形し、かつ前記筒体部の受ける荷重の瞬時低下量がそれ以前に受けた最大荷重の１０％以内の荷重変動を有して、前記筒体部の受ける荷重が単調増加することを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項２】
請求項１記載の衝撃吸収部材において、前記ｔ／Ｒ、ａ／Ｒ、及びλ／Ｒが、以下の関係を満足することを特徴とする衝撃吸収部材。
（１）ｔ／Ｒが０．０１５０以上０．０１７９以下の場合、ａ／Ｒ：０．０５４以上、λ／Ｒ：０．２以上０．４以下
（２）ｔ／Ｒが０．０１７９超０．０３５７以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．５以下
（３）ｔ／Ｒが０．０３５７超０．０５３７以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．６５以下
（４）ｔ／Ｒが０．０５３７超０．０７１４以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．８９以下
（５）ｔ／Ｒが０．０７１４超の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．８９以下
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材において、前記筒体部は鋳物であることを特徴とする衝撃吸収部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃吸収部材において、前記筒体部の両側を除く部分には、該筒体部の内周及び外周のいずれか一方又は双方に沿って設けられ、該筒体部の変形に対して該筒体部の横断面形状を保持可能な１又は複数の補強部材が設けられていることを特徴とする衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性変形して衝撃エネルギーを効果的に吸収できる衝撃吸収部材に係り、更に詳細には、例えば自動車の衝突時における衝撃を吸収し、搭乗者の安全を確保すると共に、車体へ与える損傷も低減可能な衝撃吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車に装着される衝撃吸収部材は、一般的に鉄板金製又はアルミニウム押出材製の筒状体で構成されていた。しかし、このような衝撃吸収部材は、衝撃を受けた初期に荷重のピークが現れるため、搭乗者及び車体へ与えるダメージが大きいという欠点があった。
そこで、衝突時における搭乗者の安全確保及び車体へのダメージを低減するため、衝撃吸収部材には、以下の要件が求められていた。
ａ）初期に発生する荷重のピークを低減すること。
ｂ）発生する荷重の振幅のうち荷重が低下する領域は、衝撃エネルギーの吸収効率の低下を意味するため、荷重の瞬時低下量を小さくして荷重を単調に増加させ、衝撃エネルギーの吸収効率を良好にすること。
このような衝撃吸収部材としては、表面にうねりが形成されたアルミ押出型材（例えば、日本国特開平６−３４４０２３号公報参照）、及び蛇腹形状を持った車輌用衝撃吸収体（例えば、日本国特開２００２−１０４１０７号公報参照）が開示されている。【０００３】
前記したうねり又は蛇腹形状を形成した衝撃吸収部材は、初期に発生する荷重のピークを低減することはできる。しかし、このような衝撃吸収部材は、形成された波形の形状によって、不安定な変形を起こしたり、また受ける荷重の瞬時低下量の低減が不十分（従来は、荷重の瞬時低下量がそれ以前に受けた最大荷重の２０〜３０％程度）であるため、衝撃エネルギーの吸収性能が十分でなかった。【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、衝撃荷重を受けた場合に、初期に発生する荷重のピークを低減でき、しかも衝撃吸収部材の受ける荷重の瞬時低下量を従来よりも抑制することで、衝撃エネルギーの吸収性能に優れた衝撃吸収部材を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る衝撃吸収部材は、全体が、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄、及び鋼のいずれか１又は２以上の金属材からなり、側壁の縦断面形状が波形で、横断面形状が、円形、長円形、及び角部を丸くした角形のいずれか１となった筒体部を有し、衝撃荷重を受けて変形する衝撃吸収部材であって、
前記筒体部の横断面形状が前記円形の場合にはその平均半径、該円形以外の場合はその外周の平均長さと同一の円周を有する円形の半径をＲ、前記筒体部の肉厚をｔ、変形を受ける前、即ち製造時（未使用状態）の該筒体部に形成された波形の波長をλ、及び該波形の振幅をａとした際に、ｔ／Ｒが０．０１５０以上、ａ／Ｒが０．０３６以上、及びλ／Ｒが０．２以上０．８９以下で、前記筒体部を少なくとも一端から等速で押圧した場合、両端部を除く前記波形が均等変形し、かつ前記筒体部の受ける荷重の瞬時低下量がそれ以前に受けた最大荷重の１０％以内の荷重変動を有して、前記筒体部の受ける荷重が単調増加する。
このように、衝撃吸収部材は、側壁の縦断面形状が波形となった筒体部を有するので、筒体部に蛇腹状の塑性変形を誘起させ、衝撃荷重を受けた際の初期に発生する荷重のピークを従来よりも低減できる。また、筒体部は、波形が均等変形し、しかも筒体部の受ける荷重の瞬時低下量を従来よりも低減できるので、衝撃エネルギーの吸収性能を従来よりも向上できる。
これにより、この衝撃吸収部材を、例えば自動車に設置した場合、衝撃吸収部材が自動車の衝突時における衝撃を吸収し、搭乗者の安全を確保すると共に、車体へ与える損傷も低減できる。
【０００６】
本発明に係る衝撃吸収部材において、前記ｔ／Ｒ、ａ／Ｒ、及びλ／Ｒが、以下の関係を満足することが好ましい。
（１）ｔ／Ｒが０．０１５０以上０．０１７９以下の場合、ａ／Ｒ：０．０５４以上、λ／Ｒ：０．２以上０．４以下
（２）ｔ／Ｒが０．０１７９超０．０３５７以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．５以下
（３）ｔ／Ｒが０．０３５７超０．０５３７以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．６５以下
（４）ｔ／Ｒが０．０５３７超０．０７１４以下の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．８９以下
（５）ｔ／Ｒが０．０７１４超の場合、ａ／Ｒ：０．０３６以上、λ／Ｒ：０．２以上０．８９以下
これにより、衝撃吸収性能に優れた衝撃吸収部材を、必要とする筒体部の大きさ、及びその肉厚に応じて、容易に設計できる。
【０００７】
本発明に係る衝撃吸収部材において、前記筒体部は鋳物であることが好ましい。
これにより、形成可能な筒体部の形状の自由度は高くなるので、筒体部への波形の成形を容易にできる。
また、衝撃吸収部材は、フランジ部によって他部品へ取付けられるが、このフランジ部と筒体部との一体成形も容易にできる。
そして、筒体部は、波形の成形に際して機械加工を行う必要がないので、筒体部に加工硬化を発生させることなく筒体部を製造できる。これにより、衝撃吸収部材の使用にあっては、筒体部が安定した変形を行う。
【０００８】
本発明に係る衝撃吸収部材において、前記筒体部の両側を除く部分には、該筒体部の内周及び外周のいずれか一方又は双方に沿って設けられ、該筒体部の変形に対して該筒体部の横断面形状を保持可能な１又は複数の補強部材が設けられていることが好ましい。
これにより、筒体部は、例えば、座屈が生じることなく、安定した変形を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る衝撃吸収部材の側断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ衝撃吸収部材の筒体部の変形状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ衝撃吸収部材の筒体部の形状と変形モードとの関係を示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ衝撃吸収部材の筒体部の形状と変形モードとの関係を示す説明図である。
【図５】衝撃吸収部材の筒体部の形状と変形モードとの関係を示す説明図である。
【図６】衝撃吸収部材の筒体部が受けた荷重と変位との関係を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部が受けた荷重と変位との関係を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部が受けた荷重と変位との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施例に係る衝撃吸収部材１０は、全体が金属材からなり側壁の縦断面形状（即ち、衝撃吸収部材１０の軸心を含む面で切断された側壁の形状）が波形となった筒体部１１を有し、衝撃荷重を受けて変形するものである。筒体部１１は、少なくとも一端から等速で押圧された場合、両端部を除く波形が均等変形し、かつ筒体部１１の受ける荷重の瞬時低下量がそれ以前に受けた最大荷重の１０％以内の荷重変動を有して、筒体部１１の受ける荷重が単調増加する。これらについて詳細に説明する。【００１１】
筒体部１１は、鋳物であって、筒体部１１を形成する金属材は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄、及び鋼のいずれか１又は２以上である。金属材の性能は、具体的には、例えば、０．２％耐力が１００〜４００ＭＰａ程度、引張強さが２００〜６００ＭＰａ程度、伸びが１０〜４０％程度である。
ここで、筒体部１１がアルミニウム合金鋳物の場合は、軽量で、しかも衝撃エネルギーの吸収効率に優れる。また、マグネシウム合金鋳物の場合は、その比重が他の金属材と比較して小さいため最軽量である。そして、鉄鋳物の場合は、低価格であり経済的である。更に、鋼鋳物の場合は、強度及び延性に優れるため、他の金属材と比較して大きな衝撃エネルギーを吸収することが可能である。【００１２】
衝撃吸収部材１０の筒体部１１の両側には、筒体部１１の変形の際の横断面形状（即ち、筒体部１１の軸心と直交する面で切断された形状）を維持させるフランジ部１２、１３が設けられている。筒体部１１は鋳物であるので、フランジ部１２、１３を筒体部１１と一体的に製造できる。この場合、衝撃吸収部材１０は、例えば、従来公知の中子を用いた金型鋳造又は砂型鋳造により製造する。
なお、筒体部とフランジ部とを個別に製造し、例えば溶接によって接合してもよい。この場合、筒体部とフランジ部とを構成する各金属材を、異なる種類にしてもよい。【００１３】
筒体部１１は、その横断面形状が円形となっており、その一方側から他方側へかけて、最大外径Ｄと最小内径ｄがそれぞれ同一で、しかも同一の肉厚（厚み）ｔで構成されている。
なお、筒体部の横断面形状は、長円形（例えば、楕円形又は卵形）又は角形（例えば、三角形又は五角形などの多角形、正方形、又は長方形）でもよい。ここで、筒体部の横断面形状を角形とした場合は、平断面視して角部となる部分を面取りして丸みを設ける。
また、円形の筒体部は、筒体部の一方側から他方側へかけて縮径させたテーパ状としてもよく、長円形又は角形の場合には、その内幅を筒体部の一方側から他方側へかけて縮幅させた形状としてもよい。
ここで、テーパ状とする場合は、テーパ角度、即ち筒体部の一方側端面に対する側壁の傾斜角度を、例えば６０度以上９０度未満程度に設定する。
そして、筒体部の肉厚は、筒体部の一方側から他方側へかけて徐々に薄くしたり、また部分的に薄く（例えば、長手方向の中央部を他の部分よりも薄く）してもよい。【００１４】
筒体部１１の平均半径（即ち、筒体部１１の最大外径Ｄと最小内径ｄの平均値φの半分）Ｒは、例えば、２０ｍｍ以上７０ｍｍ以下程度、肉厚ｔは、例えば、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。なお、筒体部の横断面形状が円形以外の場合、即ち長円形又は角形の場合は、その外周の平均長さと同一の円周を有する円形の半径を、前記した大きさとする。また、フランジ部１２、１３の厚みは、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度である。
この筒体部１１の軸方向の長さについては、例えば、衝撃吸収部材１０を自動車のバンパーのステイ（固定部）に使用する場合、筒体部１１の軸方向の長さを５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下程度とするが、これに限定されるものではない。しかし、筒体部１１の長さが長くなり過ぎれば（例えば、５００ｍｍ以上）、衝撃吸収部材１０が衝撃荷重を受けることで、筒体部１１に折れ曲がりが発生する恐れがある。【００１５】
そこで、図１に示すように、筒体部１１の両側を除く部分（ここでは、筒体部１１の軸方向中央部）に、筒体部１１の内周に沿って円盤状の補強部材１４を設ける。この補強部材１４の厚みは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度である。補強部材１４は、筒体部１１とは個別に製造して、例えば溶接により接続してもよいが、筒体部１１と一体的に製造することが好ましい。なお、更に、筒体部の外周に沿ってリング状の補強部材を設けてもよく、またこのリング状の補強部材のみを設けてもよい。
補強部材１４を設けることで、筒体部１１の変形に対して、断面円形の形状を崩すことなく、その形を保持することができる。
なお、この補強部材は、筒体部の長さに応じて複数設けてもよく、一方、筒体部の長さが短ければ設けなくてもよい。【００１６】
筒体部１１の側壁の波形は、一定の振幅が一定の周期で繰り返し形成された形状である。この波形は、例えば、正弦曲線（ｙ＝ａ・ｓｉｎ（２πλ）ｘ、ここでａは波形の振幅、λは波形の波長、ｘは側壁の長さ）、三角波、ギザギザ波、円弧と直線とを組み合わせた波により形成できる。
このような形状の筒体部１１を、その一端から筒体部１１の軸心に沿って等速で押圧した場合、筒体部１１に蛇腹状の塑性変形、つまり波形を形成する断面Ｕ字状又はＶ字状の突出部１５、１６が潰れる（即ち、頂点付近で曲がる）変形を誘起させるものであり、その形状として、以下の変形モードが現れる。
（ａ）蛇腹状の塑性変形が波形の形状に沿うことなく発生する変形モード。
（ｂ）蛇腹状の塑性変形が波形の形状に沿って変形するが、複数の突出部が１個ずつ順次潰れていく変形モード。
（ｃ）蛇腹状の塑性変形が波形の形状に沿って変形し、しかも複数の突出部が略同時期に潰れる変形モード。【００１７】
ここで、前記した（ａ）〜（ｃ）の各変形モードで変形した筒体部の波形の模式図を、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す。この図２（Ａ）〜（Ｄ）の破線で示す模式図は、筒体部の変形前の形状であり、実線で示す模式図は、筒体部の変形が図２の左側から右側へ進行する際の変形途中の筒体部の断面形状である。なお、波形が設けられていない筒体部を一端から押圧すると、規則的にしわが形成されて圧潰変形する場合がある。このしわの波長は、筒体部の材料特性にはよらず、筒体部の半径と肉厚によってのみ決まることが分かっている。
（ａ）の変形モードとしては、図２（Ａ）に示すように、筒体部に設けた波形の波長が、波形が無い場合の筒体部に発生するしわの波長より大きいため、波形に沿わないしわが形成される場合、又は図２（Ｂ）に示すように、逆に波形が無い場合の筒体部に発生するしわの波長より小さいため、波形に沿わないしわが形成される場合がある。
（ｂ）の変形モードは、図２（Ｃ）に示すように、波形に沿ってしわが生じる変形で、筒体部の波形が一つ一つ順次潰れていく。
（ｃ）の変形モードは、図２（Ｄ）に示すように、波形に沿ってしわが生じる変形で、かつ筒体部の波形が同時に潰れていく。ここで、同時とは、各突出部の変形の時間的なばらつきが、全突出部の変形に要する全時間の３％以下（更には２％以下）の範囲も含まれる。【００１８】
衝撃吸収性能に優れる変形モード（ｃ）を実現するために、筒体部として、ＪＩＳ  ＡＣ４ＣＨ−Ｔ４（０．２％耐力：８７ＭＰａ、引張強さ：１９２ＭＰａ、伸び：１８％）のアルミニウム合金製の円筒体を使用し、この円筒体を一端から等速で押圧して潰す数値圧潰解析（有限要素法による）を行って、変形モードが発生する筒体部の形状について検討した。なお、この検討に際しては、筒体部の平均半径（Ｒ）、筒体部の肉厚（ｔ）、筒体部に形成された波形の波長（λ）、及び波形の振幅（ａ）を使用し、筒体部の半径に対する筒体部の肉厚（ｔ／Ｒ）、波形の振幅（ａ／Ｒ）、波形の波長（λ／Ｒ）を調査した。ここで、波形の波長とは、隣り合う突出部の頂点の間隔、即ち未使用時の筒体部の長さを筒体部に形成される外側突出部１５又は内側突出部１６の個数で割った長さを意味し、波形の振幅とは、筒体部の最大外径と最大内径の平均値を基準とした筒体部の外側への突出量、即ち膨らみの程度を意味する。【００１９】
以下、Ｒを５６ｍｍとし、ｔを１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、５．０超ｍｍとした場合に、λを１３〜５２ｍｍの範囲で、ａを１〜５ｍｍの範囲でそれぞれ変更した結果について説明する。この解析結果は、（ｔ／Ｒ）が０．０１５０以上の条件について、ｔ（ｔ／Ｒ）、ａ／Ｒ、及びλ／Ｒを３軸（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）にとることで、３次元的に現すことができるが、説明の便宜上、ｔが１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、及び５．０ｍｍでのａ／Ｒとλ／Ｒとの関係を示した図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、及び図５を参照しながら説明する。なお、図中において、変形モード（ａ）〜（ｃ）は、前記した各変形モードに対応しており、変形モード（ｄ）とは、変形モード（ｃ）となる場合がほとんどであるが、局部的に変形モード（ｂ）も発生する恐れがある部分を意味する。【００２０】
図３（Ａ）に示すように、ｔを１．０ｍｍとし、筒体部の半径に対して肉厚を薄くした場合（ｔ／Ｒ＝０．０１７９）、筒体部の外側への膨らみを大きくし、同一長さの筒体部に形成される突出部の個数を多くすること（即ち、λを小さくすること）で、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現させることができる。
次に、図３（Ｂ）に示すように、ｔを２．０ｍｍとし、筒体部の半径に対する肉厚を図２（Ａ）の場合よりも厚くした場合（ｔ／Ｒ＝０．０３５７）、筒体部の外側への膨らみを小さくし、筒体部に形成される突出部の個数を減らしても（即ち、λを大きくしても）、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現させることができる。
そして、図４（Ａ）に示すように、ｔを３．０ｍｍとし、筒体部の半径に対する肉厚を更に厚くすると（ｔ／Ｒ＝０．０５３７）、筒体部に形成される突出部の個数を更に減らしても、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現させることができる。【００２１】
また、図４（Ｂ）に示すように、ｔを４．０ｍｍとし、筒体部の半径に対する肉厚を更に厚くした場合（ｔ／Ｒ＝０．０７１４）、筒体部に形成される突出部の個数を更に減らしても、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現させることができる。
更に、図５に示すように、ｔを５．０ｍｍとし、筒体部の半径に対する肉厚を更に厚くした場合（ｔ／Ｒ＝０．０８９３）、肉厚が厚くなり過ぎるため、突出部が曲がりにくくなり、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現できる領域を、更に拡大できなくなる。
以上の結果から、筒体部に前記した変形モード（ｃ）を発現させるには、ｔ／Ｒが０．０１５０以上、ａ／Ｒが０．０３６以上、及びλ／Ｒが０．２以上０．８９以下の条件を満足する必要がある。
なお、より具体的には、以下に示す条件を満足することが好ましい。【００２２】
（１）ｔ／Ｒが０．０１５０以上０．０１７９以下の場合、ａ／Ｒを０．０５４超（好ましくは、０．０６以上、更に好ましくは、０．０７以上）とし、λ／Ｒを０．２以上０．４以下（好ましくは、下限を０．２５、上限を、０．３５）とする。
（２）ｔ／Ｒが０．０１７９超０．０３５７以下の場合、ａ／Ｒを０．０３６以上（好ましくは、０．０４以上、更に好ましくは、０．０５以上）とし、λ／Ｒを０．２以上０．５以下（好ましくは、下限を０．２２、上限を、０．４５）とする。
（３）ｔ／Ｒが０．０３５７超０．０５３７以下の場合、ａ／Ｒを０．０３６以上（好ましくは、０．０４以上、更に好ましくは、０．０５以上）とし、λ／Ｒを０．２以上０．６５以下（好ましくは、下限を０．２５、上限を０．５更には０．４５）とする。【００２３】
（４）ｔ／Ｒが０．０５３７超０．０７１４以下の場合、ａ／Ｒを０．０３６以上（好ましくは、０．０４以上、更に好ましくは、０．０５以上）とし、λ／Ｒを０．２以上０．８９以下（好ましくは、下限を０．２５、上限を０．５更には０．４５）とする。
（５）ｔ／Ｒが０．０７１４超の場合、ａ／Ｒを０．０３６以上（好ましくは、０．０４以上、更に好ましくは、０．０５以上）とし、λ／Ｒを０．２以上０．８９以下（好ましくは、下限を０．３、上限を０．７更には０．５）とする。【００２４】
以上に示した（１）〜（５）の条件においては、ａ／Ｒの上限値を記載していない。これは、ａ／Ｒが大きくなれば、筒体部の外側への膨らみが大きくなり過ぎるため、筒体部が潰れ易くなり、容易に変形モード（ｃ）を発現できるからである。
しかし、この場合、衝撃吸収部材は、衝撃荷重を十分に受けることができなくなるので、使用上はａ／Ｒを０．１５以下、更には０．１０以下に設定することが好ましい。
なお、筒体部が、その一方側から他方側へかけて同一直径となっている場合は、その半径を前記した条件に適合させて、筒体部の形状を規定する。また、筒体部がテーパ状の場合は、半径が大きい方を、前記した条件に適合させて、筒体部の形状を規定する。これは、前記した変形モードが、大きな半径に影響を受け易いことに起因する。なお、この場合、筒体部の軸方向の任意の位置での半径をも、前記した条件に適合させて、筒体部の形状を規定することが好ましい。【００２５】
このように、筒体部１１の形状を規定することで、衝撃吸収部材１０の使用にあっては、筒体部１１の変形に際し、両端部（即ち、フランジ部１２、１３に接続された部分近傍：例えば、筒体部１１の端から１０ｍｍ程度までの範囲）を除く波形を均等変形できる。ここで、均等変形とは、筒体部１１に形成された全波形の８０％以上（好ましくは、９０％以上）が変形することを意味する。
このとき、筒体部１１の受ける荷重の瞬時低下量を、それ以前に受けた最大荷重の１０％（好ましくは７％、更に好ましくは５％）以内にできる。
これにより、筒体部の受ける荷重は、従来よりも小さい荷重変動を有しながら単調増加する。【００２６】
次に、前記した数値圧潰解析した結果において、筒体部の半径を５６ｍｍとし、肉厚を２ｍｍ、３ｍｍとして、筒体部の荷重と変位との関係を調査した結果について、図６を参照しながら説明する。ここで、筒体部に形成された波形の波長（λ）、及び波形の振幅（ａ）、筒体部の半径に対する筒体部の肉厚（ｔ／Ｒ）、波形の波長（ａ／Ｒ）、波形の振幅（λ／Ｒ）を、それぞれ表１に示す。【００２７】
【表１】
2008012876.tif 000003
【００２８】
図６及び表１から明らかなように、各筒体部の形状が、前記した変形モード（ｃ）を発現できる条件を満足した実施例１〜４については、筒体部の受ける荷重の瞬時低下量が、それ以前に受けた最大荷重の１０％以内の荷重変動を有して、筒体部の受ける荷重が単調増加することを確認できた。
一方、前記した変形モード（ｃ）を発現できる条件を満足していない比較例１、２については、筒体部の受ける荷重の瞬時低下量が、それ以前に受けた最大荷重の２０％以上の荷重変動を有しており、瞬時低下量の低減が不十分であった。【００２９】
続いて、本発明の第２、第３の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部を使用して圧潰実験を行い、筒体部の荷重と変位との関係を調査した結果について、図７、図８を参照しながら説明する。なお、この実験は、前記した材料特性を備えるアルミニウム合金製の円筒体で構成された筒体部に対し、一端から等速で荷重をかけ、そのときに受けた荷重をロードセルで、また変形する筒体部の変位量を変位計で測定することにより行った。
なお、図７に示す圧潰実験に使用した第２の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部は、軸方向の長さ：１３０ｍｍ、半径：５６ｍｍ、肉厚：３．５ｍｍ、波長：１６．６７ｍｍ、振幅：３ｍｍであり、（ｔ／Ｒ）：０．０６２５、（ａ／Ｒ）：０．０５４、（λ／Ｒ）：０．３０であった。また、図８に示す圧潰実験に使用した第３の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部は、軸方向の長さ：１３０ｍｍ、半径：５６ｍｍ、肉厚：４ｍｍ、波長：１９．２３ｍｍ、振幅：３ｍｍであり、（ｔ／Ｒ）：０．０７１４、（ａ／Ｒ）：０．０５４、（λ／Ｒ）：０．３４であった。
このように、各筒体部の形状は、前記した変形モード（ｃ）を発現できる条件を満足している。【００３０】
まず、第２の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部について説明する。
図７から明らかなように、筒体部が荷重を受けた場合に、ｘ１〜ｘ３の３箇所で荷重が低下するものの、全体としては荷重が単調に増加していた。また、荷重の低下した各点ｘ１〜ｘ３の以前で最大荷重を示す点は、Ｘ１〜Ｘ３であった。ここで、各点Ｘ１〜Ｘ３での筒体部の変位量及びその最大荷重と、荷重が低下した点ｘ１〜ｘ３での筒体部の変位量及び各点Ｘ１〜Ｘ３の最大荷重に対する荷重の低下量（瞬時低下量）と、最大荷重に対する瞬時低下量の荷重変動を、表２に示す。【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２から明らかなように、各点ｘ１〜ｘ３での荷重低下量は最大で３ｋＮ程度であり、この荷重変動は、最大荷重の３％程度であった。
このように、筒体部の受ける荷重の瞬時低下量を抑制しながら、筒体部の受ける荷重を単調増加させることができることを確認できた。【００３３】
次に、第３の実施例に係る衝撃吸収部材の筒体部について説明する。
図８から明らかなように、筒体部が荷重を受けた場合に、ｙ１〜ｙ６の６箇所で荷重が低下するものの、全体としては荷重が単調に増加していた。また、荷重の低下した各点ｙ１〜ｙ３の以前で最大荷重を示す点はＹ１、各点ｙ４、ｙ５の以前で最大荷重を示す点はＹ４、点ｙ６の以前で最大荷重を示す点はＹ６であった。ここで、各点Ｙ１、Ｙ４、Ｙ６での筒体部の変位量及びその最大荷重と、荷重が低下した点ｙ１〜ｙ６での筒体部の変位量及び各点Ｙ１、Ｙ４、Ｙ６の最大荷重に対する荷重の低下量（瞬時低下量）と、最大荷重に対する瞬時低下量の荷重変動を、表３に示す。【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３から明らかなように、各点ｙ１〜ｙ６での荷重低下量は最大で１０ｋＮ程度であり、この荷重変動は最大荷重の８％程度（１０％以内）であった。
このように、この筒体部についても、筒体部の受ける荷重の瞬時低下量を抑制しながら、筒体部の受ける荷重を単調増加させることができることを確認できた。
これにより、例えば自動車の衝突時における衝撃を吸収し、搭乗者の安全を確保すると共に、車体へ与える損傷も低減できることを確認できた。【００３６】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施例や変形例の一部又は全部を組み合わせて構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る衝撃吸収部材は、側壁の縦断面形状が波形となった筒体部を有するので、筒体部に蛇腹状の塑性変形を誘起させ、衝撃荷重を受けた際の初期に発生する荷重のピークを従来よりも低減できる。また、筒体部は、波形が均等変形し、しかも筒体部の受ける荷重の瞬時低下量を従来よりも低減できるので、衝撃エネルギーの吸収性能を従来よりも向上できる。これによって、本発明に係る衝撃吸収部材を自動車に適用し、効率的に衝撃の緩和ができる。
【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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【国際調査報告】
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