(57)【要約】【課題】衝突発生直後に発現する荷重のピークを増大させつつ、エネルギ吸収部材全体としての衝突荷重吸収量を維持可能なエネルギ吸収構造体を提供する。【解決手段】エネルギ吸収構造体は、荷重入力時に軸方向に圧壊して衝突荷重を吸収する繊維強化樹脂製の筒状のエネルギ吸収部材と、エネルギ吸収部材の先端面側に配置される荷重伝達部材と、エネルギ吸収部材の先端部の周囲に設けられ、エネルギ吸収部材の圧壊初期に破断するエネルギ吸収部材の繊維強化樹脂を詰まらせるための空間を形成するとともに、エネルギ吸収部材の圧壊の進展に伴い、破断するエネルギ吸収部材を内側又は外側に逃がすための壁面部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重入力時に軸方向に圧壊して衝突荷重を吸収する繊維強化樹脂製の筒状のエネルギ吸収部材と、
前記エネルギ吸収部材の先端面側に配置される荷重伝達部材と、
前記エネルギ吸収部材の先端部の周囲に設けられ、前記エネルギ吸収部材の圧壊初期に破断する前記エネルギ吸収部材の繊維強化樹脂を詰まらせるための空間を形成するとともに、前記エネルギ吸収部材の圧壊の進展に伴い、破断する前記エネルギ吸収部材を内側又は外側に逃がすための壁面部と、
を備えた、エネルギ吸収構造体。
【請求項２】
前記エネルギ吸収部材の先端部の内周面又は外周面のいずれか一方に対向して配置されて前記壁面部を形成する第１の壁部と、
前記エネルギ吸収部材の先端部の内周面又は外周面の他方に対向して配置された第２の壁部と、を備え、
前記第２の壁部は、前記エネルギ吸収部材の圧壊時に、圧壊する前記エネルギ吸収部材を逃がさないように拘束し、
前記第１の壁部は、前記エネルギ吸収部材の圧壊初期においては、前記破断する前記エネルギ吸収部材を逃がさないように拘束しつつ、前記エネルギ吸収部材の圧壊の進展に伴い変形して、前記破断する前記エネルギ吸収部材を逃がす、請求項１に記載のエネルギ吸収構造体。
【請求項３】
前記第１の壁部の剛性が、前記第２の壁部の剛性よりも低い、請求項２に記載のエネルギ吸収構造体。
【請求項４】
前記第１の壁部の厚さが、前記第２の壁部の厚さよりも薄い、請求項２又は３に記載のエネルギ吸収構造体。
【請求項５】
前記第１の壁部が、前記変形の基点として脆弱部を有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載のエネルギ吸収構造体。
【請求項６】
前記エネルギ吸収部材に対向する前記壁面部と前記エネルギ吸収部材との距離が、前記エネルギ吸収部材の先端側から後端側に向かうにつれて大きくなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエネルギ吸収構造体。
【請求項７】
前記壁面部が段形状を有する、請求項６に記載のエネルギ吸収構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突発生時に圧壊して衝突荷重を吸収する繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材を含むエネルギ吸収構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、衝突時に軸圧壊して衝突荷重を吸収するエネルギ吸収部材が備えられている。エネルギ吸収部材の代表的な例として、フロントバンパビームとフロントフレームとの間に配置されるクラッシュボックスが挙げられる。従来、鉄鋼板等の金属材料により構成されたクラッシュボックスが用いられているが、近年、車体の軽量化のために、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）製のエネルギ吸収部材が実用化されている。
【０００３】
かかる繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材は、例えば筒形状を有し、衝突荷重の入力時に先端側から軸方向に逐次的に破壊され、衝突荷重を吸収する。例えば、特許文献１には、繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材の先端側が内巻きに、又は、外巻きに開きながら、エネルギ吸収部材の逐次圧壊が進展することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８７７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材は、衝突発生直後において、発生する荷重のピークが立上らないために、エアバッグを展開させるか否かの判定が困難になるおそれがある。具体的には、エアバッグを展開させるか否かを判定する方法の一つに、加速度センサを用いる方法がある。かかる方法では、例えば、加速度センサにより検出される車両の加速度が急激に変化して所定の閾値を超えたときに、車両に重大な衝突が発生したと判定して、エアバッグを展開させるように制御が行われる。このため、衝突時に発生するエネルギ吸収部材の荷重が増大しない場合には、加速度が所定の閾値を超えづらくなって、エアバッグを適切に展開させられないおそれがある。
【０００６】
図１６は、繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材の荷重特性を示しており、横軸が圧壊ストローク（ｍｍ）であり、縦軸が荷重（Ｎ）である。特許文献１に記載のエネルギ吸収構造体の場合、図１６中の特性線ＦＳ１に示すように、衝突発生時に軸圧壊の進展に伴い、発現される荷重は、徐々に増大した後に、略一定で推移する。特性線ＦＳ１で示した荷重特性では、衝突発生直後に荷重のピークが現れないために、エアバッグを展開させるか否かの判定が困難である。一方、特性線ＦＳ２に示すように、衝突発生直後に発現する荷重を大きくした場合には、エネルギ吸収部材が圧壊しにくくなって、圧壊ストローク量が減少するおそれがある。この場合、エネルギ吸収部材全体としての衝突荷重吸収量が低下することになる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、衝突発生直後に発現する荷重のピークを増大させつつ、エネルギ吸収部材全体としての衝突荷重吸収量を維持可能な、新規かつ改良されたエネルギ吸収構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、荷重入力時に軸方向に圧壊して衝突荷重を吸収する繊維強化樹脂製の筒状のエネルギ吸収部材と、エネルギ吸収部材の先端面側に配置される荷重伝達部材と、エネルギ吸収部材の先端部の周囲に設けられ、エネルギ吸収部材の圧壊初期に破断するエネルギ吸収部材の繊維強化樹脂を詰まらせるための空間を形成するとともに、エネルギ吸収部材の圧壊の進展に伴い、破断するエネルギ吸収部材を内側又は外側に逃がすための壁面部と、を備えた、エネルギ吸収構造体が提供される。
【０００９】
エネルギ吸収部材の先端部の内周面又は外周面のいずれか一方に対向して配置されて壁面部を形成する第１の壁部と、エネルギ吸収部材の先端部の内周面又は外周面の他方に対向して配置された第２の壁部と、を備え、第２の壁部は、エネルギ吸収部材の圧壊時に、圧壊するエネルギ吸収部材を逃がさないように拘束し、第１の壁部は、エネルギ吸収部材の圧壊初期においては、破断するエネルギ吸収部材を逃がさないように拘束しつつ、エネルギ吸収部材の圧壊の進展に伴い変形して、破断するエネルギ吸収部材を逃がしてもよい。
【００１０】
第１の壁部の剛性が、第２の壁部の剛性よりも低くてもよい。
【００１１】
第１の壁部の厚さが、第２の壁部の厚さよりも薄くてもよい。
【００１２】
第１の壁部が、変形の基点として脆弱部を有してもよい。
【００１３】
エネルギ吸収部材に対向する壁面部とエネルギ吸収部材との距離が、エネルギ吸収部材の先端側から後端側に向かうにつれて大きくなってもよい。
【００１４】
壁面部が段形状を有してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、衝突発生直後に発現する荷重のピークを増大させつつ、エネルギ吸収部材全体としての衝突荷重吸収量を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエネルギ吸収構造体を示す断面図である。
【図２】荷重伝達部材の構成例を示す説明図である。
【図３】荷重伝達部材の別の構成例を示す説明図である。
【図４】荷重伝達部材の別の構成例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の圧壊初期の様子を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の圧壊が進展する様子示す説明図である。
【図７】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の圧壊が進展する様子示す説明図である。
【図８】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の荷重特性を示す説明図である。
【図９】第１の比較例に係るエネルギ吸収構造体の構成を示す説明図である。
【図１０】第２の比較例に係るエネルギ吸収構造体の構成を示す説明図である。
【図１１】第１の実施の形態の変形例に係るエネルギ吸収構造体を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るエネルギ吸収構造体を示す断面図である。
【図１３】エネルギ吸収部材の連続繊維の配向角度を示す説明図である。
【図１４】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の圧壊が進展する様子示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係るエネルギ吸収構造体の圧壊が進展する様子示す説明図である。
【図１６】従来のエネルギ吸収構造体による荷重特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、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複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【００１８】
＜＜１．第１の実施の形態＞＞
＜１−１．エネルギ吸収構造体＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエネルギ吸収構造体１の一例を示す。図１は、エネルギ吸収構造体１が、車両の右前方のフロントバンパビーム２とフロントフレーム４との間に取り付けられた様子を示す断面図である。図１は、エネルギ吸収構造体１が保持されている様子を車両の上方側から見た図である。以下の説明においては、エネルギ吸収構造体１のフロントバンパビーム２側を先端側といい、フロントフレーム４側を後端側という場合がある。
【００１９】
エネルギ吸収構造体１は、エネルギ吸収部材１０と、荷重伝達部材２０と、保持部材４０とを備える。エネルギ吸収部材１０は、先端側が荷重伝達部材２０に固定され、後端側が保持部材４０によって保持されている。荷重伝達部材２０は、フロントバンパビーム２に接合されている。フロントバンパビーム２が荷重伝達部材を兼ねていてもよい。保持部材４０は、フロントフレーム４の先端側に接合されている。エネルギ吸収構造体１は、フロントバンパビーム２とフロントフレーム４との間に配置され、フロントバンパビーム２に固定された先端側が、衝突荷重の入力側となっている。
【００２０】
（１−１−１．エネルギ吸収部材）
エネルギ吸収部材１０は、車両が、先行車両や障害物その他の対象物に衝突したときに衝突荷重を受けて軸圧壊し、衝突荷重を吸収する。また、エネルギ吸収部材１０は、衝突荷重が大きい場合には、衝突荷重をフロントフレーム４に効率的に伝達する役割も担う。エネルギ吸収部材１０は、繊維強化樹脂により形成されている。本実施形態では、エネルギ吸収部材１０は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と炭素繊維とからなる炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いて形成される複数層の複合材料であり、高強度、かつ、軽量化を実現可能になっている。
【００２１】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１では、エネルギ吸収部材１０は円筒形状を有する。繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材１０は、衝突荷重の入力時に先端が破断し、以降、逐次的に破壊しながら潰れることによって圧壊荷重が発現する。繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材１０は、鉄鋼板製のクラッシュボックスに比べて、小さい間隔で逐次破壊が生じるために、荷重変動の少ない安定した衝突荷重吸収特性を実現することができる。また、繊維強化樹脂製のエネルギ吸収部材１０は、潰れ残りが比較的少なく、単位重量当たりの衝突荷重吸収量が大きいという特性を有する。
【００２２】
繊維強化樹脂製の円筒形状のエネルギ吸収部材１０は、例えば、ブレーディング法や、フィラメントワインディング法を用いて、複数の繊維を延伸させながらマトリックス樹脂を含浸させることにより製造され得る。エネルギ吸収部材１０を構成する繊維強化樹脂に使用される強化繊維としては、代表的には炭素繊維が用いられるが、炭素繊維以外の繊維も用いられ得る。例えば、ガラス繊維等のセラミックス繊維、アラミド繊維等の有機繊維、さらにはこれらを組み合わせた強化繊維を使用することができる。中でも、高い機械特性を有することや、強度設計の行いやすさ等の観点から、炭素繊維を含むことが好ましい。
【００２３】
繊維強化樹脂のマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合合成樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、又はポリイミド樹脂等が例示される。
【００２４】
マトリックス樹脂としては、これらの熱可塑性樹脂のうちの１種類、あるいは２種類以上の混合物が使用され得る。あるいは、マトリックス樹脂は、これらの熱可塑性樹脂の共重合体であってもよい。熱可塑性樹脂が混合物である場合には、さらに相溶化剤が併用されてもよい。さらに、熱可塑性樹脂には、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤燐などが加えられてもよい。
【００２５】
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等が例示される。マトリックス樹脂としては、これらの熱硬化性樹脂のうちの１種類、あるいは２種類以上の混合物が使用され得る。これらの熱硬化性樹脂が用いられる場合、熱硬化性樹脂に、適宜の硬化剤や反応促進剤が加えられてもよい。
【００２６】
円筒形状を有するエネルギ吸収部材１０は、軸方向が、車両の前後方向に沿うようにして配置される。かかるエネルギ吸収部材１０の寸法は、車両の大きさや、得ようとする荷重特性、エネルギ吸収部材１０の重量等によって適宜設計することができる。例えば、エネルギ吸収部材１０の軸方向長さは１３０〜２００ｍｍであり、内側空間の直径は４０〜７０ｍｍであり、厚さは３〜５ｍｍである。
【００２７】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１のエネルギ吸収部材１０は、先端側に、端部に向かって縮径するテーパ部１２を有する。かかるテーパ部１２により、エネルギ吸収部材１０の先端側に衝突荷重が入力されたときに、エネルギ吸収部材１０を構成する複数の層間で剥離が生じやすくなる。これにより、エネルギ吸収部材１０の先端側の破断のきっかけが与えられ、エネルギ吸収部材１０を先端側から容易に逐次破壊させることができる。
【００２８】
（１−１−２．保持部材）
保持部材４０は、フロントフレーム４の先端に取り付けられ、エネルギ吸収部材１０の後端側を保持する。保持部材４０は、例えば鉄鋼板等に代表される金属材料やアルミニウム等からなるプレート状の部材であってもよい。かかる保持部材４０は、例えばエネルギ吸収部材１０の軸方向に立ち上がる環状の保持部４７を有し、当該保持部４７の内周面に対してエネルギ吸収部材１０の外周面が接着剤等によって接合されている。エネルギ吸収部材１０と保持部４７との接合に使用可能な接着剤としては、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系の接着剤等を適宜使用することができる。なお、保持部４７がエネルギ吸収部材１０の内周面側に設けられ、保持部４７の外周面に対してエネルギ吸収部材１０の後端部の内周面が接合されていてもよい。
【００２９】
また、保持部材４０は、エネルギ吸収部材１０の内側空間に対応する位置に、開口部４３を有する。かかる開口部４３は、エネルギ吸収部材１０の圧壊時に、内巻きに破壊された繊維強化樹脂を、エネルギ吸収部材１０の外部に排出する通路となり得る。したがって、破壊された繊維強化樹脂がエネルギ吸収部材１０の内側空間に詰まることによるエネルギ吸収部材１０の潰れ残りの発生が抑制される。なお、開口部４３の代わりに、フロントフレーム４側に突出する凹部が設けられてもよい。
【００３０】
（１−１−３．荷重伝達部材）
荷重伝達部材２０は、フロントバンパビーム２に接合され、エネルギ吸収構造体１の先端側を支持する部材である。荷重伝達部材２０は、例えばバンパステーとも言われる部材であってもよい。荷重伝達部材２０は、例えば鉄鋼板等に代表される金属材料やアルミニウム等からなる。車両の衝突発生時において、荷重伝達部材２０は、フロントバンパビーム２が受けた荷重を、エネルギ吸収構造体１に伝達する。
【００３１】
図２は、荷重伝達部材２０をエネルギ吸収部材１０側から見た平面図を示す。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１において、荷重伝達部材２０は、エネルギ吸収部材１０の先端側の内周面に対向する環状の第１の壁部２３と、エネルギ吸収部材１０の先端側の外周面に対向する環状の第２の壁部２１とを有する。エネルギ吸収部材１０の先端部は、荷重伝達部材２０、第１の壁部２３、又は第２の壁部２１の少なくとも一つに対して、接着剤等により固定されて保持される。エネルギ吸収部材１０と荷重伝達部材２０との接合に使用可能な接着剤としては、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系の接着剤等を適宜使用することができる。
【００３２】
なお、エネルギ吸収部材１０が保持部材４０によって強固に保持されている場合、エネルギ吸収部材１０の先端部は、荷重伝達部材２０に接合されていなくてもよい。エネルギ吸収部材１０の先端部を、荷重伝達部材２０、第１の壁部２３、又は第２の壁部２１のいずれに固定するか、あるいは、エネルギ吸収部材１０と、荷重伝達部材２０、第１の壁部２３、又は第２の壁部２１とを離間させる場合の距離は、圧壊初期に発現させたい荷重特性によって適宜選択することができる。
【００３３】
第１の壁部２３の外周面からなる壁面部と、第２の壁部２１の内周面からなる壁面部とにより形成される空間２９は、衝突発生時において、エネルギ吸収部材１０の圧壊初期に破断するエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂を詰まらせるための空間となる。かかる空間２９は、比較的小さい容積の空間とされ、エネルギ吸収部材１０が圧壊し始めてから極短時間の間に、空間２９内に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まるようになっている。かかる空間２９に繊維強化樹脂が詰まることによって、発現する荷重のピークが増大する。
【００３４】
ここで、エネルギ吸収部材１０の先端部の内周面に対向する第１の壁部２３の剛性は、エネルギ吸収部材１０の先端部の外周面に対向する第２の壁部２１の剛性よりも小さくされている。第１の壁部２３は、エネルギ吸収部材１０の圧壊初期に、空間２９内に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まった後、荷重により変形するように強度が設計されている。一方、第２の壁部２１は、エネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展する間、荷重に耐え得るように強度が設計されており、エネルギ吸収部材１０の外周面側を拘束する。したがって、衝突発生時において、破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が空間２９内に詰まった後は、内巻きに開きながらエネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展する。
【００３５】
図１及び図２に例示した荷重伝達部材２０においては、第１の壁部２３の径方向の厚さを第２の壁部２１の径方向の厚さよりも薄くすることによって、第１の壁部２３の剛性が低下されている。このため、空間２９内に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まった後、さらに入力される荷重により、第１の壁部２３は破壊される等して内周側に倒れやすくなっている。これにより、外周側を第２の壁部２１により拘束されたエネルギ吸収部材１０は、内巻きに開かれるようになる。
【００３６】
第１の壁部２３及び第２の壁部２１は、例えば鉄鋼板等の金属により構成され、荷重伝達部材２０に溶接等により接合され得る。例えば、第１の壁部２３の軸方向の長さを５〜１０ｍｍとし、径方向の厚さを１〜２ｍｍとすることができる。また、例えば、第２の壁部２１の軸方向の長さを５〜１５ｍｍとし、径方向の厚さを２〜５ｍｍとすることができる。
【００３７】
第１の壁部２３の剛性を第２の壁部２１の剛性よりも低くするためには、種々の構成を採用することができる。図３は、荷重伝達部材２０の別の構成例を示す説明図であって、荷重伝達部材２０をエネルギ吸収部材１０側から見た平面図である。荷重伝達部材２０に設けられた第１の壁部２４は、全体として環状に形成されつつ、周方向に分割された複数の壁要素２４ａからなる第１の壁部２４であってもよい。かかる第１の壁部２４は、壁要素２４ａの周方向の長さが短くされ、かつ、隣り合う壁要素２４ａとの間に、脆弱部としての隙間２４ｂが形成されているために、内周側により倒れやすくなっている。
【００３８】
図４は、荷重伝達部材２０のさらに別の構成例を示す説明図であって、第１の壁部２５を外周側から見た側面図である。荷重伝達部材２０から立ち上がる第１の壁部２５は、根元部分に脆弱部としての複数の開口２５ａを有する第１の壁部２５であってもよい。かかる第１の壁部２５は、根元部分に複数の開口２５ａを有することにより、根元部分の強度が弱められており、内周側により倒れやすくなっている。
【００３９】
第１の壁部２３に設ける脆弱部は、隙間や開口に限らず、薄肉部やビード（溝）等であってもよい。また、第１の壁部２３の構成材料を、第２の壁部２１とは異なる材料とすることによって、第１の壁部２３の剛性を、第２の壁部２１の剛性よりも低くしてもよい。
【００４０】
以上例示したように、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１は、エネルギ吸収部材１０の先端部の内周面に対向する第１の壁部２３と、エネルギ吸収部材１０の先端部の外周面に対向する第２の壁部２１とを備える。これらの第１の壁部２３及び第２の壁部２１により、エネルギ吸収部材１０の圧壊初期に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まる空間２９が形成され、衝突発生直後に発現する荷重を増大させることができる。
【００４１】
また、第２の壁部２１は、軸圧壊の進展中、エネルギ吸収部材１０が外向きに開かないようにエネルギ吸収部材１０を拘束する。一方、第１の壁部２３は、空間２９内に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まった後、さらに入力される荷重によって変形し、エネルギ吸収部材１０を内周側に逃がす。したがって、エネルギ吸収部材１０が内周側に逃がされる以降は、発現荷重が小さくなりつつも、安定した荷重を発現しつつ、エネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展する。
【００４２】
＜１−２．エネルギ吸収構造体の軸圧壊作用＞
ここまで、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１の構成について説明した。次に、本実施形態に係るエネルギ吸収部材１０が逐次的に軸圧壊する様子、及び、荷重特性について説明する。図５〜図７は、エネルギ吸収部材１０の逐次破壊の様子を示す模式図である。図８は、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１の荷重特性を示す説明図であって、横軸に圧壊ストローク（ｍｍ）が示され、縦軸に発現荷重（Ｎ）が示されている。
【００４３】
図８中、荷重特性線ＦＳ３が、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１による荷重特性を示している。また、荷重特性線ＦＳ１は、図９に示すように、エネルギ吸収部材１０の先端部の外周面に対向する第２の壁部２１のみを設けた場合に発現する荷重特性を示している。荷重特性線ＦＳ４は、図１０に示すように、第１の壁部２３及び第２の壁部２１ともにエネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展しても破壊されないようにした場合に発現する荷重特性を示している。
【００４４】
車両の衝突が発生し、エネルギ吸収構造体１に衝突荷重が入力されると、荷重伝達部材２０によってエネルギ吸収部材１０が圧縮され、先端部から圧壊し始める。これに伴って、エネルギ吸収部材１０の発現荷重が上昇し始める（図８に示すストローク領域Ｓｔ０〜Ｓｔ１）。
【００４５】
エネルギ吸収部材１０の先端部の外周面に対向する第２の壁部２１のみを設けた場合、エネルギ吸収部材１０は内巻きに開きながら軸圧壊するため、発現荷重が所定の荷重まで上昇した後は、荷重変動が少ない状態で、発現荷重が安定的に推移する（荷重特性線ＦＳ１のストローク領域Ｓｔ１以降）。
【００４６】
一方、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１では、図５に示すように、圧壊初期において、破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂は、第１の壁部２３及び第２の壁部２１により形成された空間２９から逃がされることなく、空間２９内に詰まっていく。この間、エネルギ吸収部材１０の発現荷重は上昇し続ける（荷重特性線ＦＳ３のストローク領域Ｓｔ１〜Ｓｔ２）。
【００４７】
さらに荷重の入力が継続され、空間２９内に詰まった繊維強化樹脂に加えられる荷重が大きくなると、図６に示すように、空間２９内に詰まった繊維強化樹脂の圧力によって、剛性が低い第１の壁部２３が内周側に押されて変形する。エネルギ吸収部材１０の外周側は剛性の高い第２の壁部２１により拘束されているために、空間２９内に詰まっていた繊維強化樹脂が内周側に逃がされる。これにより、エネルギ吸収部材１０の発現荷重は一旦低下する（荷重特性線ＦＳ３のストローク領域Ｓｔ２〜Ｓｔ３）。
【００４８】
以降は、入力される衝突荷重によってエネルギ吸収部材１０は内巻きに開きながらエネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展する。この間、圧壊初期の発現荷重のピークよりも小さい発現荷重に戻って、荷重変動の少ない安定した荷重で推移する（荷重特性線ＦＳ３のストローク領域Ｓｔ３以降）。エネルギ吸収部材１０が内巻きに逃がされるようになった後は、発現荷重が過大な状態ではないことから、エネルギ吸収部材１０の潰れ残りは少なくなり得る。したがって、エネルギ吸収部材１０の全体の衝突荷重吸収量が低下することがない。
【００４９】
一方、第１の壁部２３及び第２の壁部２１ともに、空間２９内に詰まった繊維強化樹脂の荷重によっても破壊されない剛性を有する場合、エネルギ吸収部材１０の発現荷重はさらに上昇し続けた後に、急激に低下する（荷重特性線ＦＳ４）。かかる壁部の場合には、内巻きに繊維を開きながら圧壊する効果が無くなるために、ストローク量がＳｔ３の時点における発現荷重が、荷重特性線ＦＳ１の例よりも低下し、エネルギ吸収量が減少する。
【００５０】
なお、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１では、エネルギ吸収部材１０の後端側を保持する保持部材４０の中央に開口部４３が設けられているため、内巻きに破壊されるエネルギ吸収部材１０がエネルギ吸収部材１０の内部に詰まりにくいことによっても、エネルギ吸収部材１０の潰れ残りが少なくされる。したがって、エネルギ吸収部材１０の圧壊ストローク量が少なくなることを防いで、大きな衝突荷重吸収量を得ることができる。
【００５１】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１では、第１の壁部２３及び第２の壁部２１により形成される空間２９の容積や、第１の壁部２３が変形し始める時期、変形の仕方等を適宜設定することにより、発現荷重の推移を変化させることができる。つまり、圧壊初期の荷重のピークの大きさや、発現荷重がピークに到達した後に安定するまでの間の発現平滑性を、所望の荷重特性に合わせて設定することができる。
【００５２】
図１１は、本実施形態の変形例に係るエネルギ吸収構造体１Ａを示している。図１１に示すエネルギ吸収構造体１Ａは、エネルギ吸収部材１０に対向する第１の壁部２３Ａの壁面が段形状に形成されている。このため、第１の壁部２３Ａのうち、荷重伝達部材２０に接合された根元部分の強度が確保される一方、後端側に向かうにつれて厚さが薄くなって変形しやすくなっている。また、エネルギ吸収部材１０の内周面と第１の壁部２３Ａとの距離が、先端側から後端側に向かうにつれて大きくなっている。
【００５３】
かかるエネルギ吸収構造体１Ａでは、圧壊初期に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まる空間２９Ａの容積が、図１に示したエネルギ吸収構造体１に比べて大きくされている。したがって、圧壊初期に発現する荷重のピークが現れる時期が、図１に示したエネルギ吸収構造体１に比べて遅くなる。また、第１の壁部２３Ａの厚さが後端側に向かうにつれて薄くなっているために、空間２９Ａからエネルギ吸収部材１０を逃がす際に、発現荷重の急激な変化を防ぐことができる。したがって、衝突時の減速度の急激な変化を抑制することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１は、エネルギ吸収部材１０の先端部の内周面に対向する第１の壁部２３と、エネルギ吸収部材１０の先端部の外周面に対向する第２の壁部２１とを備える。これらの第１の壁部２３及び第２の壁部２１により、エネルギ吸収部材１０の圧壊初期に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まる空間２９が形成され、エネルギ吸収部材１０を変更することなく、衝突発生直後に発現する荷重を増大させることができる。
【００５５】
また、第２の壁部２１は、軸圧壊の進展中、エネルギ吸収部材１０が外向きに開かないようにエネルギ吸収部材１０を拘束する。一方、第１の壁部２３は、空間２９内に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂が詰まった後、さらに入力される荷重によって変形し、エネルギ吸収部材１０を内周側に逃がす。したがって、エネルギ吸収部材１０が内周側に逃がされる以降は、発現荷重が小さくなりつつも、安定した荷重を発現しつつ、エネルギ吸収部材１０の軸圧壊が進展する。これにより、エネルギ吸収部材１０全体としての衝突荷重吸収量を維持させることができる。
【００５６】
なお、エネルギ吸収部材１０の先端部の内周面側及び外周面側に設けられる壁部により形成される空間２９に破断したエネルギ吸収部材１０の繊維強化樹脂を詰まらせた後、エネルギ吸収部材１０を外巻きに開きながら軸圧壊させたい場合には、相対的に剛性が低い第１の壁部をエネルギ吸収部材１０の外周面側に配置させてもよい。このように構成した場合であっても、エネルギ吸収部材１０を変更することなく、衝突発生直後に発現する荷重を増大させることができ、かつ、全体としての衝突荷重吸収量を維持させることができる。
【００５７】
＜＜２．第２の実施の形態＞＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係るエネルギ吸収構造体について説明する。図１２は、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂを示す説明図である。
【００５８】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂにおいて、エネルギ吸収部材６０は、それぞれ円筒形状を有する第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３により構成される。第２のエネルギ吸収部材６３は、第１のエネルギ吸収部材６１の内周側に重ねて配置されている。第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３は、例えば、ブレーディング法や、フィラメントワインディング法を用いて、強化繊維からなる複数の連続繊維を軸方向に対して左右に傾けて編み込みつつ、マトリックス樹脂を含浸させることにより製造され得る。また、第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３は、それぞれ、連続繊維を含む繊維強化樹脂シートが複数積層された積層構造体であってもよい。
【００５９】
ここで、第１のエネルギ吸収部材６１は、軸方向に対して斜め方向からの荷重入力に対するロバスト性が疑似等方性を有する。つまり、第１のエネルギ吸収部材６１は、荷重入力方向の違いにかかわらず、荷重変動が少ないという特性を有する。一般に、繊維強化樹脂は、繊維の配向方向によって得られる特性が異なり得る、いわゆる異方性材料であるが、第１のエネルギ吸収部材６１は、軸方向に対して左右に傾けた連続繊維の配向角度θ１を適切に設定することによって、斜め方向からの荷重入力に対するロバスト性が、疑似的に等方性を示すように構成される。また、かかる第１のエネルギ吸収部材６１は、荷重の入力方向にかかわらず、発現する荷重吸収特性が安定しているという特性を有する。
【００６０】
図１３に示したように、斜め方向からの荷重入力に対するロバスト性が疑似等方性を有する第１のエネルギ吸収部材６１は、例えば、連続繊維の配向方向を、軸方向に対して左右に６０°傾けて編み込んだ繊維強化樹脂により構成され得る。ただし、連続繊維の配向角度θ１が６０°とは、配向角度θ１が５０〜７０°の範囲内にあるものを含む。より好ましくは、第１のエネルギ吸収部材６１の連続繊維の配向角度θ１は、５５〜６５°の範囲内の値であってもよい。したがって、エネルギ吸収部材６０のうちの第１のエネルギ吸収部材６１は、斜め方向からの荷重入力時においても荷重変動が少ないという特性を有する。
【００６１】
一方、第２のエネルギ吸収部材６３は、軸方向に対する連続繊維の配向角度θ２が、第１のエネルギ吸収部材６１の連続繊維の配向角度θ１よりも小さくされている。本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１において、第２のエネルギ吸収部材６３の連続繊維の配向角度θ２は、３０°とされている。ただし、連続繊維の配向角度θ２が３０°とは、配向角度θ２が２０〜４０°の範囲内にあるものを含む。より好ましくは、第２のエネルギ吸収部材６３の連続繊維の配向角度θ２は、２５〜３５°の範囲内の値であってもよい。第２のエネルギ吸収部材６３の連続繊維の配向角度θ２が、かかる範囲内となっていれば、斜め方向からの荷重入力に対するロバスト性は低いものの、軸圧壊時に高い荷重吸収特性を発現し得る。一方、かかる第２のエネルギ吸収部材６３は、荷重の入力方向によって、発現する荷重吸収特性が変動するという特性を有する。
【００６２】
第２のエネルギ吸収部材６３の先端面の位置は、第１のエネルギ吸収部材６１の先端面の位置よりも後退している。後退した第２のエネルギ吸収部材６３の先端側、かつ、第１のエネルギ吸収部材６１の先端部の内周部は、荷重伝達部材２０が配置される空間となる。第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３の軸方向の長さや径方向の長さ（直径）あるいは幅（厚さ）は、実現させたいロバスト性や荷重吸収特性等に応じて、適宜設定されてよい。また、第１のエネルギ吸収部材６１の軸方向長さと第２のエネルギ吸収部材６３の軸方向長さとの差についても、実現させたいロバスト性や荷重吸収特性等に応じて、適宜設定されてよい。例えば、第１のエネルギ吸収部材６１の軸方向長さを１３０〜２００ｍｍ、内側空間の直径を４０〜７０ｍｍ、厚さを２〜４ｍｍとし、第２のエネルギ吸収部材６３の軸方向長さを１００〜１５０ｍｍ、内側空間の直径を３７〜６５ｍｍ、厚さを２〜６ｍｍとしてもよい。
【００６３】
第１のエネルギ吸収部材６１と第２のエネルギ吸収部材６３との間は接していてもよいし、隙間が設けられていてもよい。なお、第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３は、連続繊維の配向角度を異ならせつつ一体的に積層されてマトリックス樹脂が含浸された成形体の部分要素ではなく、それぞれ個別に成形されて径方向に重ねて配置されるものであることが望ましい。本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１では、第１のエネルギ吸収部材６１の内周部に第２のエネルギ吸収部材６３が重ねて配置され、第２のエネルギ吸収部材６３の外周面と第１のエネルギ吸収部材６１の内周面との一部又は全部が接着剤等を用いて接合されている。使用可能な接着剤としては、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系の接着剤等を適宜使用することができる。
【００６４】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂは、フロントバンパビーム２に接合された荷重伝達部材（第１の荷重伝達部材）２０と併せて、第２の荷重伝達部材２２を備える。第２の荷重伝達部材２２は、第１の荷重伝達部材２０に接合され、エネルギ吸収部材６０の先端側を支持する部材である。第２の荷重伝達部材２２は、フロントバンパビーム２に直接接合されてもよい。車両の衝突発生時において、第２の荷重伝達部材２２は、フロントバンパビーム２が受けた荷重を、主として第２のエネルギ吸収部材６３の先端部に伝達する。かかる第２の荷重伝達部材２２は、少なくとも第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３よりも大きい剛性を有する。好ましくは、第２の荷重伝達部材２２の剛性は、第１の荷重伝達部材２０の剛性よりも大きくされてよい。第２の荷重伝達部材２２は、例えば鉄鋼板等に代表される金属材料やアルミニウム等から構成されてよい。
【００６５】
かかる第２の荷重伝達部材２２は、例えば、第１のエネルギ吸収部材６１の内周面に対応する外周面を有する略円筒形の外形を有する。第２の荷重伝達部材２２の外周面と、第１のエネルギ吸収部材６１の内周面とは、部分的に又は全体的に、接着剤等により接合されていてもよい。また、第２の荷重伝達部材２２の後端面（第２のエネルギ吸収部材６３側の面）は、第２のエネルギ吸収部材６３の先端部に当接していてもよい。第２の荷重伝達部材２２の後端面と第２のエネルギ吸収部材６３の先端面とは、接着剤等により接合されていてもよい。
【００６６】
かかる第２の荷重伝達部材２２は、外周が、軸方向に対して斜め方向からの荷重入力に対するロバスト性の高い第１のエネルギ吸収部材６１によって包囲されているために、径方向への移動が規制され、衝突荷重の入力方向にかかわらず軸方向に移動しやすくなっている。このため、第２の荷重伝達部材２２は、フロントバンパビーム２に衝突荷重が入力された場合に、軸圧壊による衝突荷重の吸収量が大きい第２のエネルギ吸収部材６３に対して、軸方向に確実に荷重を伝達することができる。これにより、軸圧壊による荷重吸収量が大きい第２のエネルギ吸収部材６３が軸圧壊されやすくなって、効率的に衝突荷重を吸収させることができる。
【００６７】
したがって、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂによれば、フロントバンパビーム２への衝突荷重の入力方向にかかわらず、第２のエネルギ吸収部材６３を軸方向に圧壊させて、衝突荷重吸収量を増大させることができる。これにより、疑似等方性の第１のエネルギ吸収部材６１により、荷重の入力方向にかかわらず一定の衝突荷重吸収量を得つつ、第２のエネルギ吸収部材６３による衝突荷重吸収量を増大させて、合計の衝突荷重吸収量を増大させることができる。
【００６８】
かかるエネルギ吸収構造体１Ｂにおいて、第２の荷重伝達部材２２の後端部（フロントフレーム４側の部分）が、端部に向けて縮径するテーパ形状を有する。また、第２のエネルギ吸収部材６３の先端部は、第２の荷重伝達部材２２のテーパ部分２２ａに接し得る。かかるテーパ部分２２ａが、本発明の壁面部に相当する。このため、第２の荷重伝達部材２２と第２のエネルギ吸収部材６３とが接するときには、第１のエネルギ吸収部材６１と、第２のエネルギ吸収部材６３と、第２の荷重伝達部材２２とにより、空間２９Ｂが形成される（破線で囲んだ領域を参照）。このとき、第２のエネルギ吸収部材６３に対向するテーパ部分２２ａと第２のエネルギ吸収部材６３との距離が、第２のエネルギ吸収部材６３の先端側から後端側に向かうにつれて大きくなる。
【００６９】
図１４〜図１５は、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂに対して斜め方向からの荷重が入力された場合の圧壊時の様子を示す説明図である。本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂでは、車両の衝突が発生し、フロントバンパビーム２に対して斜め方向から荷重が入力された場合であっても、第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３には、第１の荷重伝達部材２０及び第２の荷重伝達部材２２を介して、軸方向に対して荷重が入力され得る。これにより、第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３が圧縮され、先端部から圧壊し始める。
【００７０】
このとき、破断した第２のエネルギ吸収部材６３の繊維強化樹脂は、第１のエネルギ吸収部材６１と、第２のエネルギ吸収部材６３と、第２の荷重伝達部材２２とにより形成されていた空間２９Ｂに詰まり始める。これに伴って、エネルギ吸収部材６０の発現荷重が上昇し始める。その後も、先端部から破断した第２のエネルギ吸収部材６３の繊維強化樹脂は、当該空間２９Ｂから逃がされることなく、空間２９Ｂ内に詰まっていく。この間、エネルギ吸収部材６０の発現荷重は上昇し続ける。
【００７１】
さらに荷重の入力が継続され、空間２９Ｂ内に詰まった繊維強化樹脂に加えられる荷重が大きくなると、図１５に示すように、空間２９Ｂ内に詰まった繊維強化樹脂は、テーパ部分２２ａによりガイドされて、第２のエネルギ吸収部材６３の内部空間に逃がされる。これにより、エネルギ吸収部材６０の発現荷重は一旦低下する。以降は、入力される衝突荷重によって、第１のエネルギ吸収部材６１及び第２のエネルギ吸収部材６３が外巻きあるいは内巻きに開きながら、エネルギ吸収部材６０の軸圧壊が進展する。この間、圧壊初期の発現荷重のピークよりも小さい発現荷重に戻って、荷重変動の少ない安定した荷重で推移する。第２のエネルギ吸収部材６３が内巻きに逃がされるようになった後は、発現荷重が過大な状態ではないことから、エネルギ吸収部材６０の潰れ残りは少なくなり得る。したがって、エネルギ吸収部材６０の全体の衝突荷重吸収量が低下することがない。
【００７２】
このように、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂでは、衝突発生時に、エネルギ吸収部材６０の圧壊初期に発現する荷重のピークを増大させることができる。したがって、例えば、加速度センサを用いて検出される加速度の変化度合い、あるいは、加速度の絶対値によって、エアバッグを展開させるか否かの判定を容易に行うことができるようになる。
【００７３】
また、本実施形態に係るエネルギ吸収構造体１Ｂは、軸方向に対して斜め方向からの荷重の入力に対するロバスト性の高い疑似等方性の第１のエネルギ吸収部材６１と、軸圧壊によって発現する衝突荷重吸収量が大きい第２のエネルギ吸収部材６３とが、径方向に重ねて配置されたエネルギ吸収部材６０を備える。第２のエネルギ吸収部材６３の先端面の位置は、第１のエネルギ吸収部材６１の先端面の位置よりも後退しており、この第２のエネルギ吸収部材６３の先端側、かつ、第１のエネルギ吸収部材６１の内周部又は外周部には、剛性の高い第２の荷重伝達部材２２が配置される。
【００７４】
このため、エネルギ吸収構造体１Ｂに対して斜め方向から荷重が入力された場合であっても、第２の荷重伝達部材２２の径方向への移動が抑制されて、第２の荷重伝達部材２２を介して、第２のエネルギ吸収部材６３に対して軸方向に荷重を伝達させることができる。したがって、荷重の入力方向にかかわらず一定の荷重吸収特性を発現し得る第１のエネルギ吸収部材６１と、軸圧壊時に良好な荷重吸収特性を発現し得る第２のエネルギ吸収部材６３とにより、安定的に、かつ、効率的に、衝突荷重を吸収させることができる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記の実施形態及び各変形例を互いに組み合わせた態様も、当然に本発明の技術的範囲に属する。
【００７６】
例えば、上記の各実施形態では、車体前方に備えられるエネルギ吸収構造体を例にとって説明したが、本発明は係る例に限定されない。エネルギ吸収構造体は、車体後方に備えられてもよい。この場合、フロントバンパビームがリアバンパビームに置き換えられ、荷重伝達部材２０が、車体リア側に位置することとなる。
【符号の説明】
【００７７】
１      エネルギ吸収構造体
２      フロントバンパビーム
４      フロントフレーム
１０    エネルギ吸収部材
１２    テーパ部
２０    荷重伝達部材
２１    第１の壁部（壁面部）
２３    第２の壁部
２９    空間
【図１】
2017227276.tif 000003
【図２】
2017227276.tif 000004
【図３】
2017227276.tif 000005
【図４】
2017227276.tif 000006
【図５】
2017227276.tif 000007
【図６】
2017227276.tif 000008
【図７】
2017227276.tif 000009
【図８】
2017227276.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017227276.tif 000012
【図１１】
2017227276.tif 000013
【図１２】
2017227276.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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