(57)【要約】【課題】所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する特性を満たした上で、この衝突荷重感知性に優れた、横断面が多角形であるアルミニウム合金押出中空形材からなるエネルギー吸収部材を提供する。【解決手段】多角形な横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材１０からなり、多角形を構成する各辺の押出中空形材軸方向長さを各辺１、２、３、４、５、６毎に選択的に変えて、押出中空形材の先端部１３側に向かって存在する各辺の数が段階的に減少するように構成し、この押出中空形材の前記圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知してエアバックを作動させる際の衝突荷重感知性を向上させる。【選択図】図１
2009096225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車車体前後方向を押出方向および軸方向とした、多角形な横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材からなり、この押出中空形材が軸方向に衝突荷重を受けて圧縮変形して自動車車体の衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材であって、この押出中空形材の多角形な横断面を構成する各辺毎の軸方向長さを選択的に変えて、この押出中空形材の軸方向端部側において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部に向かって段階的に減少するように構成したことを特徴とするエネルギー吸収部材。
【請求項２】
前記エネルギー吸収部材のアルミニウム合金押出中空形材が、前記多角形な横断面における、横断面の中心点に対称である各辺同士の軸方向長さを略同じとした、請求項１に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項３】
前記エネルギー吸収部材のアルミニウム合金押出中空形材が、２つの多角形断面が互いにその一辺を共有して重なり合って一体化された、全体が略８の字型の横断面を有する請求項１又は２のいずれかに記載のエネルギー吸収部材。
【請求項４】
前記エネルギー吸収部材が自動車車体のバンパ補強材とサイドメンバとの間にステイあるいはエネルギー吸収部材として配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項５】
前記エネルギー吸収部材が、前記押出中空形材の前記圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知するシステムに用いられる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項６】
前記エネルギー吸収部材が、前記押出中空形材の前記圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知して衝突緩和手段を作動させるシステムに用いられる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエネルギー吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に衝突荷重を受けて圧縮変形して、車両の衝突エネルギーを吸収するとともに、前記自動車車体の衝突を検知してエアバックなどの衝突緩和手段を作動させるシステムに用いられて好適な、衝突荷重感知性に優れたエネルギー吸収部材（クラッシュボックス）に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車体の前端 (フロント) 及び後端 (リア) に取り付けられているバンパの内部には、強度補強材としてのバンパ補強材 (バンパリインフォースメントあるいはバンパアマチャアなどともいう) が設けられている。また、車体の衝突時の乗員への衝撃を緩和するために、車体のバンパ補強材と車体側のサイドメンバ（サイドフレーム）との間に、塑性変形可能な衝撃エネルギー吸収部材（クラッシュボックス又はバンパステイともいう）を介在させた例が、従来から提案されている。このクラッシュボックス（バンパステイ）は、元々バンパ補強材の後面からの支持部材 (車体連結用部材) としての役割も持つ。
【０００３】
従来から、軽量化のために、鋼製に代わるアルミニウム合金製ステイとして、押出中空形材などを用いたステイが種々提案、採用されている。このアルミニウム合金押出中空形材からなるステイ（以下、単にアルミステイとも言う）は、以下の二つのタイプに大別される。
（１）車体前後方向（車体長手方向）を押出方向とし、押出形材の押出方向に縦圧壊するステイ（以下、縦圧壊型ステイという）
（２）車体左右方向（車体幅方向）あるいは車体上下方向を押出方向とし、押出形材の断面方向に横圧壊するステイ（以下、横圧壊型ステイという）
【０００４】
上記横圧壊型ステイは、取り付け面に合わせたフランジをステイ本体の形材とともに、予め一体に押出して形成することができる。また、バンパ端部の湾曲面や、後面のサイドメンバ形状などに合わせた形状を、押出にて一体に形成できる。そして、この押出された形材を長手方向に一定長さに切断することで、所定のステイ形状を得ることが可能である、などの特徴がある。しかし、下記縦圧壊型ステイに較べて、圧壊時の変形荷重が比較的低いという問題がある。
【０００５】
一方、上記縦圧壊型ステイは、衝突方向に直交する断面を閉断面構造にすることが可能であり、圧壊変形時には縦方向にアコーディオン状に変形を行うため、比較的高い荷重で長いストロークの間に変形を行い、エネルギー吸収特性に比較的優れるという特性を持ち、横圧壊型ステイに比べて軽量化が可能である。
【０００６】
縦圧壊型ステイのエネルギー吸収効率を高めるためには、アコーディオン状に潰れる中空部材内部のリブの数を増すなどの工夫が知られている。しかしながら、中空部材内部のリブ数を増すと、一般的に押出性の限界のため、製造が困難になりやすい、あるいは大型断面が得られにくい、などの欠点があった。このため、近年ますます強化される衝突基準に対応して安全性を高める必要がある状況において、その良好な特性を発揮できないという課題があった。
【０００７】
このため上記縦圧壊型ステイ（クラッシュボックス）として、従来から、その断面形状を六角形、あるいは八角形などの多角形断面形状として稜線の数を増した断面部材、さらにこれらを二つ組み合わせて一体化したような略８の字断面部材などが提案されている（特許文献１〜４参照）。これら多角形断面形状の縦圧壊型ステイの多くは、作りやすさと軽量化の利点から、記載されている通り、アルミニウム合金押出中空形材から構成される。
【０００８】
また、多角形ではなく、アルミニウム合金からなる四角形断面のクラッシュボックスではあるが、その筒壁の端部の一部に切欠きを設けて、荷重−変位曲線における最大荷重を下げるとともに、最大荷重以降の荷重の領域での上下動を抑制して、衝突エネルギ吸収効率を増加させることも提案されている（特許文献５参照）。なお、これに限らず、アルミニウム合金からなる中空エネルギー吸収部材において、縦圧壊の起点となる、切欠き、凹み、薄肉部などを設けて、荷重−変位曲線における最大荷重を下げ、変形しやすくすること自体は公知である。
【特許文献１】特開２００６−３４７２６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１６２０４９号公報
【特許文献３】特開２００５−２２５３９４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３０４４４号公報
【特許文献５】特開２００５−１６２０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、衝突安全基準の強化に従い、自動車用バンパステイにも、高いエネルギ吸収性能が要求されるようになってきた。特に、オフセットバリア衝突では、バンパ乃至バンパ補強材の片側に偏心して衝突荷重が加わる。このため、バンパ補強材の裏面（背面）に取り付けられた各々片側のステイについても、オフセットバリア衝突に対応しうるの強度やエネルギ吸収などの特性の調整が必要となる。この強度特性の調整とは、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収することである。即ち、最も理想的にエネルギを吸収する構造体として、圧壊時の最大荷重が、目標要件を超過せず、かつ、荷重変動が無く（荷重が低下せずに）圧壊変形が進行することが求められている。
【００１０】
クラッシュボックス（ステイ）の変形荷重が荷重制限を超過した場合（圧壊時の最大荷重が高過ぎる場合）には、ステイよりも車体を構成するサイドメンバなどの部品が先に変形する。限られたストローク内でエネルギを吸収できない場合にも、当然その後方に位置するサイドメンバ、ラジエータ、エンジンなどの部品が破損するという問題が生じる。
【００１１】
これに対して、前記多角形断面形状とし稜線の数を増した縦圧壊型ステイ（クラッシュボックス）は、エネルギー吸収効率が改善されており、荷重−変位曲線における最大荷重は下がり、所定の荷重制限以下で変形する。また、その一方で、荷重−変位曲線におけるプラトー領域（最大荷重以降の荷重の領域）での上下動を抑制して、限られた変形ストロークの中で、衝突エネルギ吸収効率を増加させることができる。
【００１２】
しかし、これらの多角形断面形状の縦圧壊型ステイに共通する傾向（問題）として、前記荷重−変位曲線における初期の（変形開始時の）立ち上がりが早く、立ち上がりの勾配がきつい（立ち上がりの角度が大きい）という問題がある。
【００１３】
通常、これら縦圧壊型ステイ（クラッシュボックス）やその後方には、エアバックの作動センサーが備えられており、このステイの縦圧壊（軸方向の圧縮変形）によって、自動車車体の衝突を検知し、エアバックを作動させるシステムとなっている。
【００１４】
しかし、これら縦圧壊型ステイの荷重−変位曲線における前記初期の立ち上がりが早いと、自動車車体の軽微な衝突時でも、荷重−変位曲線におけるこの初期の立ち上がりが早くなることとなる。このため、自動車車体の軽微な衝突時でも、大きな荷重が発生したと認識して、エアバックを動作させる誤動作の原因となりやすい。自動車車体の軽微な衝突時に、エアバックが動作した場合には、却って運転操作を不能にするなどの危険を招くこととなる。
【００１５】
したがって、これら多角形断面形状とした縦圧壊型ステイ（クラッシュボックス）には、前記した所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する特性を満たした上で、自動車車体の軽微な衝突時には、エアバックを誤動作させない特性が求められている。即ち、前記荷重−変位曲線における初期の立ち上がりが遅く、立ち上がりの勾配が緩い特性を有して、自動車車体の軽微な衝突時にエアバックを誤動作させない、衝突荷重感知性に優れた特性が求められている。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑み、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する特性を満たした上で、この衝突荷重感知性に優れた、横断面が多角形であるアルミニウム合金押出中空形材からなるエネルギー吸収部材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】
【００１７】
上記目的を達成するために、衝突荷重感知性に優れた本発明エネルギー吸収部材の要旨は、自動車車体前後方向を押出方向および軸方向とした、多角形な横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材からなり、この押出中空形材が軸方向に衝突荷重を受けて圧縮変形して自動車車体の衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材であって、この押出中空形材の多角形な横断面を構成する各辺毎の軸方向長さを選択的に変えて、この押出中空形材の軸方向端部側において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部に向かって段階的に減少するように構成したことである。
【００１８】
上記目的を達成するために、前記エネルギー吸収部材のアルミニウム合金押出中空形材が、前記多角形な横断面における、横断面の中心点に対称である各辺同士の軸方向長さを略同じとすることが好ましい。また、前記エネルギー吸収部材のアルミニウム合金押出中空形材が、２つの多角形断面が互いにその一辺を共有して重なり合って一体化された、全体が略８の字型の横断面を有することが好ましい。更に、前記エネルギー吸収部材が自動車車体のバンパ補強材とサイドメンバとの間にステイあるいはエネルギー吸収部材として配置されていることが好ましい。更に、前記エネルギー吸収部材が、前記押出中空形材の前記圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知するシステム、あるいは前記押出中空形材の前記圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知して衝突緩和手段を作動させるシステムに用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
ここで、本発明で言う多角形な横断面とは、三角や四角（三個や四個の辺からなる角形状）を超える、五角形以上の多角形（五個以上の辺からなる多角形状）であって、円形ではない多角形の横断面形状を言う。
【００２０】
本発明は、前提として、エネルギー吸収部材を、前記多角形な横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材から構成して、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する、基本特性を先ず満たす。また、前記多角形な横断面を有する場合には、横断面が丸、三角、四角の場合に比して、圧壊変形時に、横倒れに対する耐性が強く、圧縮方向長さが比較的長い場合でも、横倒れすることなく、安定してアコーディオン状に潰れる。
【００２１】
更に、本発明は、この押出中空形材の軸方向の圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知してエアバックを作動させる（システムに用いられる）エネルギー吸収部材である。このため、特徴的には、この押出中空形材の多角形な横断面を構成する各辺毎の軸方向長さを選択的に変えて、この押出中空形材の軸方向端部側において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部に向かって段階的に減少するように構成する。
【００２２】
この特徴的な構成によって、前記荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配が緩い特性を有して、自動車車体の軽微な衝突時（軽微な衝突荷重負荷）にエアバックを誤動作させない、衝突荷重感知性に優れた特性を、前記基本特性に加えて、エネルギー吸収部材に持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図を参照しながら、本発明エネルギー吸収部材の態様について、より具体的に説明する。図１は本発明エネルギー吸収部材の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は本発明エネルギー吸収部材の別の態様の斜視図、図４は本発明エネルギー吸収部材の別の態様の斜視図、図５は図３の本発明エネルギー吸収部材の変形過程の解析結果を示す説明図、図６は図５の荷重−変位曲線を示す説明図である。
【００２４】
（多角形断面）
図１では、図の上下方向を自動車車体の前後方向とし、かつアルミニウム合金押出中空形材（エネルギー吸収部材１０）の押出方向および軸方向としている。このような図１では、自動車車体前後方向を押出方向とするとともに軸方向とした、多角形断面（横断面）１１、１２を有するアルミニウム合金押出中空形材からなる、本発明エネルギー吸収部材１０を示している。ここで、押出中空形材は２つの多角形断面１１、１２が互いにその一辺１、１同士を共有して重なり合って一体化されており、全体が略８の字型の横断面を有する。このような押出中空形材は、他の押出中空形材の多角形断面と同様に、熱間押出によって一体に、かつ比較的簡便に押出すことができる。
【００２５】
図１、２において、多角形断面１１、１２は、横断面を構成する各辺１、２、３、４、５、６からなる、偏平な六角形である多角形形状（六個の辺からなる偏平な六角形形状：但し辺１は互いに共有）を有している。そして、全体としては、これら六角形断面１１、１２の２つの多角形の横断面が互いにその一辺１、１を共有して重なり合って一体化された、全体が略８の字型の横断面を有する。
【００２６】
（多角形横断面）
ここで、本発明のエネルギー吸収部材において、多角形の横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材とは、前記した通り、横断面が、三角や四角（三個や四個の辺からなる角形状）を超える、五角形以上の多角形（五個以上の辺からなる多角形状）の横断面形状を言う。言い換えると、五角形、六角形、七角形、八角形などの、直線状の辺を有して、円形とは言えない多角形の横断面形状を言う。また、多角形形状自体も、辺を有していれば、正五角形などの互いの辺が等しい必要はなく、後述する通りの偏平な多角形（偏平な六角形）など、互いの辺の長さが異なる多角形でも良い。
【００２７】
五角形以上の多角形な横断面を有するアルミニウム合金押出中空形材から構成することで、縦（軸方向）圧壊変形させたとき、多角形の辺の数が五角形以上に多くなるほど、圧壊変形に伴う荷重の上下変動が小さく安定する。この結果、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する、基本特性を先ず満たす。
【００２８】
また、五角形以上の多角形な横断面は、横断面が丸、三角、四角の場合に比して、縦軸回りの曲げに対する抵抗（剛性）が大きい。従って、五角形以上の多角形な横断面は、前記した通り、圧壊変形時に、横倒れに対する耐性が強く、圧縮方向長さが比較的長い場合でも横倒れすることなく安定してアコーディオン状に潰れ、結果として総エネルギー吸収量が大きく、エネルギー吸収部材としての性能向上が望める。一方で、横断面が丸（円）や、三角や四角形状のアルミステイは、横方向の断面剛性が低下し、そのため圧壊変形時に不安定であり、特に押出方向に長くした場合には、圧壊変形時に折れ易く、エネルギー吸収効率が低下するという可能性がある。
【００２９】
しかし、一方で、多角形な横断面の辺の数が多くなりすぎると、隣接する辺同士の角度が浅くなり、隣接する２辺が同時に圧壊変形し、かえって圧壊変形の安定性が損なわれる可能性がある。したがって、圧壊変形の安定性の観点からは適当な多角形範囲がある。
【００３０】
（六角形横断面）
この点で、押出中空形材は六角形の横断面（以下、横断面と言わず、単に断面とも言う）が圧壊変形の安定性から最も優れる。また、単位質量当たりの荷重及び単位質量当たりのエネルギー吸収量は、六角形断面において最も大きくなる。このため、エネルギー吸収部材を、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する、基本特性を満たすことができる。
【００３１】
（略８の字型の断面形状）
ただ、本発明における押出中空形材は、単一の多角形断面だけではなく、２個以上の複数の多角形断面を一体化させた多角形断面とした方が、更に、前記圧壊変形の安定性が優れる。図１、２の多角形断面の押出中空形材は、このような態様を示している。このような六角形断面１１、１２を二つ組み合わせて一体化した略８の字断面の押出中空形材（アルミステイ）は、最大荷重以降の荷重の上下動を抑制して、エネルギ吸収効率を増加させることができる。また、アルミニウム合金押出中空形材であるので、このように複雑な多角形断面であっても、軸方向に均一な多角形断面を有するエネルギー吸収部材を比較的簡便に得ることができる。
【００３２】
（偏平化多角形断面）
但し、図１、２に例示する略８の字型断面形状において、各六角形断面１１、１２は、正六角形断面ではなく、横方向に偏平化した六角形断面（偏平化多角形断面）を各々有する。この偏平化した六角形断面とは、２つの正六角形断面を高さをそのままで横方向に拡大、偏平化した形状を意味する。
【００３３】
即ち、六角形断面１１、１２の偏平化とは、六個の辺の内の、辺２、３、５、６を、図の左上と右下との斜めの横方向に延ばす形態で偏平化したものである。ここでは、それぞれ稜角（稜を挟んで隣接する２つの辺のなす角度）が、左右の２箇所θ１（辺５−辺６）、θ２（辺２−辺３）で１２０度より小さく、４箇所のθ３〜θ６（θ３：辺１−辺６、θ４：辺１−辺２、θ５：辺４−辺５、θ６：辺３−辺４）で１２０度より大きい。ここで、θ１とθ２、θ３〜θ６とは互いに同一とは限らない。また、斜め方向に上下の辺１、４より、斜め方向に左右の辺２、３、５、６の方が長い。
【００３４】
本発明の典型的な略８の字型断面形状において、図２の二つの六角形断面１１、１２は、共有する辺１と、斜めに上下方向に対向する辺４、４とが互いに平行とされ、かつ辺１、４は互いに水平に配置される。これは圧壊変形時の挙動の安定化のためである。他の対辺（辺２と辺５、辺３と辺６）同士も互いに平行であることが望ましいが、必ずしもそれに限定されない。また、辺１〜６の肉厚は基本的に同一厚さでよいが、必要に応じて変える（例えば長くなった辺を厚くするなど）こともできる。
【００３５】
ここで、図２の二つの六角形断面１１、１２は偏平化されているから、各辺１〜６の間隔は、上下の対辺１、４間の間隔は、左右の２組の対辺２、５間、対辺３、６間の間隔より狭くなっている。このため、図２の二つの六角形断面１１、１２が正六角形の断面である場合に比して、縦軸回りの曲げに対する抵抗（剛性）が大きい。従って、圧壊変形時に、横倒れに対する耐性が強く、圧縮方向長さが比較的長い場合でも横倒れすることなく安定してアコーディオン状に潰れ、結果として総エネルギー吸収量が大きく、エネルギー吸収部材としての性能向上が望める。
【００３６】
また、二つの六角形断面１１、１２は、圧壊変形時の挙動の安定化のためには、各々同一形状であることが望ましい（その場合、略８の字型の断面が上下対称又は／及び１８０度回転対称となる）。しかし、本発明にはそうでない場合（非対称）も含まれる。
【００３７】
（多角形の各辺長さ）
以上説明した基本特性を持たせる構成に加えて、以下に、衝突荷重感知性に優れた特性をエネルギー吸収部材に持たせるための特徴的な構成を、図１を用いて説明する。
【００３８】
本発明は、この押出中空形材の軸方向の圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知するシステム、あるいは、エアバックなどの衝突緩和手段を作動させるシステムに用いられて好適な、エネルギー吸収部材である。このため、図１に示すように、押出中空形材の六角形断面（横断面）１１、１２を構成する各辺１、２、３、４、５、６毎の軸方向長さを選択的に変えて、この押出中空形材の軸方向端部側（１３〜１５の領域）において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部１３に向かって段階的に、即ち、２段を超える３段以上の多段階に減少、変化するように構成する。言い換えると、本発明における段階的とは２段を超える３段以上の多段階であって、前記存在する辺の数を２段を超える３段以上の多段階に変化させるようにするために、この押出中空形材の横断面を多角形な形状にして、辺の数を増やしているとも言える。また、本発明のように、押出中空形材の横断面を多角形な形状にしていないと、前記存在する辺の数を２段を超える３段以上の多段階に減少、変化するように構成できないとも言える。
【００３９】
これによって、前記した通り、荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配を緩くして、自動車車体の軽微な衝突時（軽微な衝突荷重負荷）にエアバックを誤動作させない、衝突荷重感知性に優れた特性を、基本特性に加えて、エネルギー吸収部材に持たせることができる。
【００４０】
一方、従来のあるいは通常の押出中空形材は、周知の通り、多角形断面（横断面）における各辺の軸方向（押出方向）の長さは同じであり、軸方向の両端部は、特別な目的で特別な加工しない限り、面一な先端部を有している。しかし、このような面一な先端部では、前記した通り、例えば、縦圧壊型ステイとしての、荷重−変位曲線における前記初期の立ち上がりが早くなる。このため、自動車車体の軽微な衝突時でも、荷重−変位曲線におけるこの初期の立ち上がりが早くなる。この結果、自動車車体の軽微な衝突時でも、大きな荷重が発生したと認識して、エアバックを動作させる誤動作の原因となりやすい。
【００４１】
これは、前記特許文献５などの、アルミニウム合金四角形クラッシュボックスの筒壁の端部の一部に切欠きを設ける場合も同様である。前記特許文献５では、四角形であるがゆえに、クラッシュボックスの筒壁の軸方向端部側において存在する前記辺の数は僅か２段階に変化できるだけであり、本発明の多角形断面（多角形辺）のように、２段を超える多段階に減少、変化するようには構成していない。即ち、前記した通り、本発明のように、押出中空形材の横断面を多角形な形状にしていないと、押出中空形材の前記端部に存在する辺の数を２段を超える３段以上の多段階に減少、変化するように構成できない。したがって、荷重−変位曲線における最大荷重を下げるとともに、衝突エネルギ吸収効率を増加させる前記基本特性ことはできても、荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配を緩くすることはできない。これは、前記特許文献５に示された実施例図３の荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配がきついこと自体から裏付けられる。これは、前記特許文献５に限らず、アルミニウム合金からなる中空エネルギー吸収部材において、縦圧壊の起点となる、切欠き、凹み、薄肉部などを設けて、荷重−変位曲線における最大荷重を下げ、変形しやすくした、前記公知のエネルギー吸収部材でも同様である。
【００４２】
（切欠き）
図１に示すように、押出中空形材の六角形断面（横断面）１１、１２を構成する各辺１、２、３、４、５、６毎の軸方向長さを選択的に変えるために、各辺毎に、これらの各辺の横断面長さ全般に亘る幅だけ、辺の先端部を（辺の先端部側から）一定長さだけ、辺を選択的に切欠いている。即ち、図１の上方向（自動車車体の前方向）のアルミニウム合金押出中空形材（エネルギー吸収部材１０）の軸方向端部（先端部）１３側の領域（１３〜１５）においては、辺先端部を選択的に切欠いている。この辺毎の切欠きは、例えば、一旦製造した押出中空形材の、通常の同じ長さの辺（面一な先端部）を、選択される辺毎に、その先端部から切欠き加工して行う。
【００４３】
上記各辺を選択的に切欠く点、言い換えると、衝突荷重感知性に優れた本発明エネルギー吸収部材を製作する点から、各辺毎の軸方向長さを選択的に変えることを、以下に説明する。図１に示すように、前記六角形断面（横断面）１１、１２の各辺の内、辺４、４には切欠きを設けておらず、辺１、２、３、５、６には切欠きを設けている。このように、切欠きを設けない辺も存在させる、切欠きを設ける辺を選択することが「これら切欠きを選択的に設ける」意味である。したがって、切欠きは勿論全ての辺に設けても良い。
【００４４】
図１において、１５は、中空形材の先端部１３からの最も切欠き長さｌが長い、辺１、２の先端面１ｂ、２ｂの切欠き後端部（切欠き後端面）を示している。図１に示す３ａ、４ａ、５ａ、６ａは、各々、各辺３、４、５、６の上端部であり、上記切欠き後端部１５の位置より図の上側（先端側）の、「切欠いた残りの」あるいは「切欠きを設けた」各辺先端部分のことである。したがって、軸方向の切欠き長さｌ（ｌ１、ｌ２）が最も長い、各辺の内、辺１、２は、上記仮の切欠き部後端部１５の位置より図の上側（先端側）の、各辺の切欠いた残りの先端部分３ａ、４ａ、５ａ、６ａのような切欠いた残りの先端部分は存在しない。ここで、辺３、４、５、６の中空形材先端部１３側（図の上側）の先端面は、各々３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂである。
【００４５】
次に、上記切欠きの幅は、これらの各辺１、２、３、４、５、６の横断面長さ全般に亘る幅とすることで、各辺毎の軸方向長さを選択的に変えることができる。図１においても、六角形断面（横断面）１１、１２の各辺１、２、３、４、５、６は、その先端部での前記切欠きが、これらの各辺の横断面長さ全般に亘る幅を有している点では各々共通している。このように、切欠きの幅を各辺の横断面長さ全般とする、即ち、各辺毎の軸方向長さを選択的に変えることによって、衝突荷重感知性に優れた特性をエネルギー吸収部材に持たせることができる。切欠きの幅が各辺の横断面長さ全般よりも短ければ、単なるスリット状の切欠きとなり、各辺毎の軸方向長さを選択的に変えたことにはならず、衝突荷重感知性向上効果が低くなる。ただ、各辺毎の切欠きの幅を、各辺の横断面長さと厳密に等しくする必要はなく、衝突荷重感知性向上効果を低下させない範囲での、若干の違いやズレは当然ながら許容される。
【００４６】
（切欠き長さ）
この際、上記切欠きを設けないことも含めて、上記切欠きの押出中空形材軸方向先端部１３からの軸方向長さを、各辺毎に変えて、各辺毎の軸方向長さを選択的に変える。即ち、各辺毎の軸方向先端面１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂの（あるいは先端部）の、押出中空形材の前記先端部１３側からの軸方向の位置を各々段階的に変える。これによって、押出中空形材の軸方向端部側（１３〜１５の領域）において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部１３に向かって段階的に、即ち、２段を超える３段以上の多段階に減少、変化するように構成できる。
【００４７】
図２の各辺の軸方向の長さで示すように、六角形断面１１、１２の各辺の内、各辺４のみは、切欠きを設けておらず、辺４の軸方向の長さは、中空形材（エネルギー吸収部材）１０の軸方向長さ１４０ｍｍと同じで、最も長い。一方、各辺１、２は、共に切欠きの軸方向の長さｌ２が最も大きく（長く）、後端部１５の位置までの２０ｍｍであり、辺の軸方向の長さが１２０ｍｍと、各辺の中では最も短い。
【００４８】
２番目に辺の軸方向の長さが短いのは、軸方向の長さ１２８ｍｍの各辺６であり、上記切欠き後端部１５の位置より上側の先端部分６a の高さ（長さ）ｌ６が、同じ各先端部分３a 、４a 、５a よりも短い。３番目に辺の軸方向の長さが短いのは、辺３の軸方向の長さ１３２ｍｍであり、上記切欠き後端部１５の位置より上側の先端部分３a の高さ（長さ）ｌ３が、同じ各先端部分４a 、５a よりも短い。４番目に辺の軸方向の長さが短いのは、辺５の軸方向の長さ１３６ｍｍであり、上記切欠き後端部１５の位置より上側の先端部分５a の高さ（長さ）ｌ５が、同じ各先端部分４a よりも短い。
【００４９】
このように、本発明では、各辺の押出中空形材先端部１３からの軸方向長さを、六角形断面１１、１２の各辺１、２、３、４、５、６毎に変える。これによって、押出中空形材軸方向端部（先端部）１３側の領域（１３〜１５）において、先端部１３側に向かって存在する各辺の数が、後端部１５方向側から順に数えて、六角形断面１個当たり、先ず上記切欠き後端部１５の位置では、辺４、５、３、６、１、２の六個が存在する。そして、多角形押出中空形材軸方向先端部１３に向かうにしたがって、辺４、５、３、６の四個、次に辺４、５、３の三個、次に辺４、５の二個と順次辺の数が段階的に減少する。最後に、先端部１３の位置では、辺４の一個しか存在せず、順次段階的に辺の数が減少するように設けている。即ち、各辺毎の軸方向先端面１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂの（あるいは先端部）の、多角形押出中空形材の前記先端部１３側からの軸方向の位置を各々段階的に変えている。即ち、押出中空形材の軸方向端部側（１３〜１５の領域）において存在する前記辺の数が、この押出中空形材の軸方向先端部１３に向かって、５段階という多段階に減少、変化するように構成している。
【００５０】
（点対称）
図２の態様では（後述する図３も）、衝突荷重感知性向上効果を増すために、多角形押出中空形材の横断面の中心点に対称（点対称）である各辺同士の辺の軸方向長さを互いに略同じとしている。言い換えると、多角形押出中空形材の点対称である各辺同士の切欠きの軸方向長さを互いに略同じとして、それ以外の各辺同士の押出中空形材軸方向長さを選択的に変えている。例えば、図２では、六角形断面１１、１２の点対称である各辺同士、辺１と１、辺２と２、辺３と３、辺４と４（切欠きを設けず）、辺５と５、辺６と６の軸方向長さを、各々互いに略同じとしている。勿論、必ずしもこのようにせずとも、前記衝突荷重感知性向上効果はあるが、点対称である各辺同士の辺の軸方向長さを互いに同じとするよりは、効果が低くなる。
【００５１】
このような各辺毎の軸方向長さ（軸方向端部位置）を段階的に変える構成は、通常は、図１のように、多角形押出中空形材（エネルギー吸収部材１０）の衝突荷重が負荷される方向に対してフロント側（先端側）に設ける。しかし、必要により、あるいは設計上、リア側（後端側）に設けてもよく、フロント側とリア側の両方に設けても良い。
【００５２】
このように、押出中空形材の先端部１３側に向かって存在する各辺の数が、後端部１５方向側から順に段階的に減少するように設ける、特徴的な構成によって、先端部１３側における各辺の数が中央部と同じで多い、従来の多角形押出中空形材に比して、押出中空形材の先端部１３側からの圧縮変形がしやすくなる。この結果、前記荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配が緩い特性を有することとなる。このため、自動車車体の軽微な衝突時（軽微な衝突荷重負荷）には、エアバックを誤動作させない、衝突荷重感知性に優れた特性を、前記基本特性に加えて、エネルギー吸収部材に持たせることができる。
【００５３】
（他部材との接合）
本発明エネルギー吸収部材は、好適には、自動車車体のバンパ補強材とサイドメンバとの間に、ステイとして、あるいはステイの後方のサイドメンバの一部として（エネルギー吸収部材）として配置される。このため、図１では、本発明エネルギー吸収部材１０を、前記使用態様に応じて、他部材と接合する態様も示している。即ち、各辺六角形断面（横断面）１１、１２の各辺４、4 の各先端部分４a 、４a に、押出中空形材の先端部１３よりも更に図の上方（車体前側）に延在するフランジ４ｃ、４ｃを、各辺４、4 を上方に延ばすことによって設けている。このフランジ４ｃ、４ｃは、図の左右方向に各々折り曲げられて、他部材との締結用フランジとされる。
【００５４】
即ち、本発明エネルギー吸収部材１０はバンパステイとして、図示しないが、更に図の上方（車体前側）に存在するバンパ補強材の左右の端部側背面（背面壁）と、ボルト３０などの機械的な接合手段や溶接などによって、適宜接合される。また、エネルギー吸収部材１０の車体後側（図１の下側）の後端部１４は、このまま、サイドメンバ前端部のフランジなどと、機械的な接合手段や溶接などによって、適宜接合される。そして、本発明エネルギー吸収部材１０はバンパステイとして、自動車車体のバンパ補強材とサイドメンバとの間に配置され、押出中空形材の圧縮変形によって自動車車体の衝突を検知してエアバックを作動させるシステムに用いられる。この際、図１の本発明エネルギー吸収部材１０はバンパステイとしては、車体幅方向に間隔を開けて２個設けられ、バンパ補強材の左右両端部側における各背面（背面壁）と適宜接合される。
【００５５】
このように、本発明エネルギー吸収部材１０の他部材との接合は、エネルギー吸収部材１０の両先端部あるいはいずれかの先端部において、各辺の一部を接合用のフランジとして、上記のように適宜加工して良い。これに組み合わせて、あるいは別途に、他部材との接合用のフランジや蓋を、エネルギー吸収部材１０の両先端部あるいはいずれかの先端部に、機械的な接合手段や溶接などによって取り付けても良い。
【００５６】
図４は、図１の態様の本発明エネルギー吸収部材１０の先端部１３側と、後端部１４側から、エネルギー吸収部材１０の軸方向に直交する、各々平板状の蓋（フランジ）２１、２２を別途に取り付けた態様を示している。この場合、他部材とは、この蓋２１、２２に設けた、ボルト穴２３、２３を介して、機械的な接合手段にて接合する。
【００５７】
（変形促進エンボス）
図３の本発明エネルギー吸収部材１０は、圧壊変形時の初期荷重低下のため、その側壁に押出方向に対して略直交方向に初期荷重低下のための、変形促進エンボス２０を形成した点のみが図１の態様と相違する。この変形促進エンボス２０は、図３では、各辺の横断面長さ全般に亘る直線的な（溝状の）凹みである。しかし、この図３のようにせずとも、エネルギー吸収部材１０の用途や設計形状に応じて、その横断面長さや深さが選択される。また、その形状も、円形、楕円形の凹みが各辺に点在するなど、自由に選択される。また、エネルギー吸収部材１０の用途や設計形状に応じて、その軸方向の任意の位置に設けて良い。ただ、この図３では、前記切欠きと連携して初期荷重低下の効果を促進するために、最も切欠き長さｌが長い、辺１、２の先端面１ｂ、２ｂの切欠き後端部１５の位置に設けている。
【００５８】
この変形促進エンボス２０は、略８の字型断面形状の輪郭を構成する１０個の辺（側壁）の全てに形成してもよいし、その一部のみに形成してもよく、全ての側壁で前後方向の同じ位置に形成してもよい。また、エネルギー吸収部材１０の軸方向の異なる位置（例えば隣接する２つの側壁をみたとき千鳥配置）に形成してもよく、各辺（側壁）について１個だけ形成してもよいし、複数個形成してもよい。この変形促進エンボス２０は、中空押出材をプレス加工して凹みを形成することによって設けることができる。
【００５９】
（アルミニウム合金中空押出材の製造）
以上説明したアルミニウム合金中空押出材は、横方向（半径方向）の多角形断面な形状をその長手方向に亙って均一に有している。このような中空押出材は、前記した通り、６０００系あるいは７０００系などの適宜選択される公知のアルミニウム合金の、公知の押出機による熱間押出によって簡便に得られる。なお、これらのアルミニウム合金材料は、素材の耐力として、０．２％耐力で１９０ＭＰａ以上の好ましい比較的高強度が得られやすく、また、塑性域での加工硬化量が小さく、エネルギー吸収部材として好ましい。このため、押出材は、熱間押出後に、得ようとする強度特性や車体衝突エネルギの吸収特性とに応じて、焼入れ処理や人工時効処理など、必要な調質処理（熱処理）を施して、あるいは施さずに、使用される。
【実施例】
【００６０】
（縦圧縮時の特性）
図５に、ＦＥＭ解析により求めた、前記図３の本発明エネルギー吸収部材の縦圧縮時の変形過程の解析結果を示す。また、図６に、図４の荷重−変位曲線を示す。ＦＥＭ解析は汎用の動的陽解法ソフトＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ．９７０を用いて動的圧壊試験解析を行なった。
【００６１】
ＦＥＭ解析の条件は、中空形材の材質は、７０００系アルミニウム合金で０．２％耐力が３１０ＭＰａ、引張強さ３５０ＭＰａとした。中空形材の形状は、図１と同じく、軸方向長さ１４０ｍｍとし、各辺の厚みは共通して１．８ｍｍ、質量１２０ｇとした。また、中空形材は、図３の切欠きを設けた図の上端部側を先端側として、衝突荷重が図の上方（車体前側）から下向きに（車体後方に向かって）負荷され、軸方向に圧縮するものとした。
【００６２】
図３の本発明エネルギー吸収部材の形状は、図２に示す、中空形材の幅ｌ１０：５４．０ｍｍ、六角形断面の幅ｌ１１：２７．０ｍｍ、六角形断面の幅ｌ１２：３９．０ｍｍ、辺４の長さｌ１３：１７．３ｍｍ、ｌ１４：１０．８５ｍｍ、ｌ１５：１３．５０ｍｍとした。
【００６３】
また、図３の各辺の切欠きの設け方は、前記した図２に記載の各辺の各軸方向長さの数値と同じとし、辺１、２の先端面１ｂ、２ｂの切欠き後端部１５の位置は、中空形材の先端部１３から２０ｍｍ下方（後方）とした。また、変形促進エンボス２０は、図３のように、略８の字型断面形状の輪郭を構成する１０個の辺（側壁）の全てに、各辺の横断面長さ全般に亘る直線的な凹みとして形成し、凹みの深さは均一に２ｍｍとした。
【００６４】
図６から分かる通り、本発明エネルギー吸収部材は、最大荷重が低く、所定の荷重制限以下で変形する。しかも、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収でき、エネルギー吸収量（ＥＡ量）も大きい。また、図５から分かる通り、圧壊変形時に、横倒れに対する耐性が強く、圧縮方向長さが比較的長い場合でも、横倒れすることなく、安定してアコーディオン状に潰れる。
【００６５】
更に、図６から分かる通り、本発明エネルギー吸収部材は、前記荷重−変位曲線における初期の立ち上がりの勾配が緩い特性を有している。このため、自動車車体の軽微な衝突時（軽微な衝突荷重負荷）にエアバックを誤動作させない、衝突荷重感知性に優れた特性を、前記基本特性に加えて有している。
【００６６】
これらの解析結果から、本発明効果が裏付けられるとともに、本発明の各要件規定の意義が裏付けられる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明は、所定の荷重制限以下で変形し、かつ、限られた変形ストロークの中で効率よく衝突エネルギを吸収する特性を満たした上で、衝突荷重感知性に優れた、横断面が多角形であるアルミニウム合金押出中空形材からなるエネルギー吸収部材を提供できる。したがって、本発明は、軸方向に衝突荷重を受けて圧縮変形し車両の衝突エネルギーを吸収するとともに、自動車車体の衝突を検知してエアバックを作動させるシステムに用いられるエネルギー吸収部材（クラッシュボックス）に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施態様例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】本発明の別の実施態様例を示す斜視図である。
【図４】本発明の別の実施態様例を示す斜視図である。
【図５】図３の本発明エネルギー吸収部材を縦圧縮したときの変形状態の解析結果を示す斜視図である。
【図６】図５の荷重−変位曲線である。
【符号の説明】
【００６９】
１、２、３、４、５、６：各辺、１ｂ、２ｂ：辺１、２の先端面、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ：切欠きを設けた先端部分、１０：エネルギー吸収部材、１１、１２：多角形断面、１３：中空形材の先端部、１５：切欠き後端部
【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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