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    • 专利摘要:
    具有軸線、對該軸線平行地延伸之複數之矩形狀壁部、及對軸線垂直之多角形截面，將由外部施加之衝擊能量一面朝軸線方向屈曲變形一面吸收，朝軸線方向延伸之中空柱狀之衝擊吸收構件，具有從複數之壁部中之至少兩組之鄰接之壁部所形成之至少兩個角部突出之至少兩個凸緣部，該至少兩個凸緣部係配置成從其前述角部突出之方向在周方向中往相同方向。
    公开号:TW201319425A
    申请号:TW101128636
    申请日:2012-08-08
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Satoshi Hirose
    申请人:Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp；
    IPC主号:F16F7-00
    专利说明:
    衝擊吸收構件(二) 技術領域
    本發明係有關於將由外部施加之衝擊能量一面屈曲(buckling)變形一面吸收之衝擊吸收構件。 背景技術
    近年來，在汽車等領域，一方面謀求耗油量與運動性能之改善，一方面要求更進一步之衝突安全性之改善。為了同時達成輕量化與高剛性化，汽車之車體一般是採用被稱作整體車身(monocoque body)之將框體(frame)與車身(body)予以一體化之車體構造。又，為了於衝突時確保駕駛及乘客的生存空間，汽車之車體廣泛地採用所謂之衝擊吸收構造，使例如引擎室與儲物室等乘客隔間以外之空間優先壓潰而盡量減少施加於乘客隔間之衝擊，令乘客隔間之變形止於最小限度。
    從而，為了成為衝突安全性佳之車體構造，要如何有效地吸收衝突時之衝擊能量為重要之課題。因此，正積極地研發以良好效率來吸收衝突時之衝擊能量的衝擊吸收構件(例如，參照專利文獻1~16)。
    一般而言，衝擊吸收構件係使用將鋼板壓製成形後以焊接等接合而成形為中空柱狀之薄厚度構造體(中空柱狀構件)。又，為了同時達成上述之輕量化與高剛性化，衝擊吸收構件係由具有例如四角形或六角形等多角形狀之截面的中空構件構成。如此之衝擊吸收構件係使用於例如車體之前側元件等，當在衝突時由其一端側受到衝擊負載時，藉由於軸線方向屈曲變形(軸壓潰)而吸收衝擊能量。從而，為了提高衝擊吸收性能，要如何效率良好地產生如此之屈曲變形、及提高其屈曲負載，這兩點是重要。
    以往，針對如此之課題，作為從材料面之對策，為了製造衝擊吸收構件板，使用比較厚之鋼板或強度比較高之高強度鋼板，以提高屈曲負載。另一方面，作為從構造面之對策，則設置被稱作珠(bead)之賦予屈曲變形開端的坑(珠部)，以效率良好地產生屈曲變形。又，藉由使中空之衝擊吸收構件之截面為多角形狀，來提高屈曲負載。
    然而，因為將上述衝擊吸收構件之板厚度增厚會牽扯到構件之重量增加，而導致採用該衝擊吸收構件之車體的重量增加，結果將使汽車之耗油量與行走性能惡化。又，關於高強度鋼板，一般而言，伸長率會與其強度成反比例而下降。因此，成形性亦會惡化，在現狀，要將衝擊吸收構件用鋼板予以高強度化有其極限。
    話說，單單使衝擊吸收構件之屈曲負載增加，會牽扯到使產生屈曲之最低衝擊負載增大。此情況下，施加於衝擊吸收構件之衝擊負載將不會受衝擊吸收構件之變形所吸收，而原封不動地傳到乘客隔間等其他之構造部分。又，本來不應該變形的地方產生屈曲變形、因乘客隔間之變形造成駕駛及乘客之生存空間難以確保、大的加速度變化施加於駕駛及乘客，對駕駛及乘客造成傷害之危險性會提高。
    因此，對衝擊吸收構件而言，舉例來說，為了自屈曲之開始端將截面形狀盡量地保持於一定且確保由屈曲造成之變形量，對衝擊吸收構件進行直線化之設計。又，為了使施加於衝擊吸收構件之初期衝擊負載降低，藉由進行配置上述之珠來於衝突時使蛇腹狀之屈曲變形安定產生。
    然而，關於上述之珠的配置，並無已確立之求取理論，現狀是藉由多次反覆進行對衝擊吸收構件之屈曲試驗或電腦模擬等來求取。因此，由於對各種車輛皆必須反覆上述實驗或模擬，不但設計效率差，且無法對應於實際衝突時預想之種種負載條件或屈曲模式，故使用如此方法來進行珠配置之最佳化非常困難。 先行技術文獻 專利文獻
    [專利文獻1]日本特開2009-286221號公報
    [專利文獻2]日本特開2009-285668號公報
    [專利文獻3]日本特開2009-168115號公報
    [專利文獻4]日本特開2009-154587號公報
    [專利文獻5]日本特開2009-113596號公報
    [專利文獻6]日本特開2008-018792號公報
    [專利文獻7]日本特開2007-030725號公報
    [專利文獻8]日本特開2006-207726號公報
    [專利文獻9]日本特開2006-207724號公報
    [專利文獻10]日本特開2005-225394號公報
    [專利文獻11]日本特開2005-153567號公報
    [專利文獻12]日本特開2005-001462號公報
    [專利文獻13]日本特開平10-138950號公報
    [專利文獻14]日本特開平09-277954號公報
    [專利文獻15]日本特開平09-277953號公報
    [專利文獻16]日本特開平2011-56997號公報
    話說，上述之使衝擊吸收構件蛇腹部狀地屈曲變形之屈曲模式(Compact-mode)中有被稱作「凹凸混合模式」者及被稱作「凹凸獨立模式」者。其中，凹凸混合模式係在因施加衝擊負載而屈曲變形成蛇腹狀之中空柱狀之衝擊吸收構件之任意之橫截面中，蛇腹之谷部(凹部)與山部(凸部)混合存在之變形模式。另一方面，凹凸獨立模式係同樣在任意之橫截面中，只存在凹部或凸部之變形模式。此情形下，凹凸獨立模式由於在變形部分對構件整體之比例上比凹凸混合模式大，對該變形量(壓潰量)之衝擊能量之吸收量高，可發揮優秀之衝擊吸收性能。
    然而，習知之衝擊吸收構件雖然在使之於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形並提高其衝擊能量之吸收量方面下了種種工夫，但完全未考慮刻意誘發上述之凹凸獨立模式。亦即，習知之衝擊吸收構件之屈曲模式係以凹凸混合模式為主，並未釋明到使凹凸獨立模式產生之機制。
    於是，本發明係鑑於如此之習知之情形而提案者，目的在於提供衝擊吸收特性優良之衝擊吸收構件，特別是可刻意地誘發凹凸獨立模式之衝擊吸收構件。
    為了達成上述目的，根據本發明，提供一種衝擊吸收構件，係具有軸線、對該軸線平行地延伸之複數之矩形狀壁部、及對前述軸線垂直之多角形截面，將由外部施加之衝擊能量一面朝前述軸線方向屈曲變形一面吸收，朝前述軸線方向延伸之中空柱狀之衝擊吸收構件；其中具有從前述複數之壁部中之至少兩組之鄰接之壁部所形成之至少兩個角部突出之至少兩個凸緣(flange)部，該至少兩個凸緣部係配置成從其前述角部突出之方向在周方向中往相同方向。
    前述衝擊吸收構件可於至少1個壁部設置有珠(bead)部。珠部可以是自該衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑(dimple)或自外表面突出之膨隆。凹坑宜朝位於周方向中之與凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置，膨隆宜朝位於周方向中之凸緣部突出之方向的角部側偏倚配置。
    再者，可於前述衝擊吸收構件之壁部及/或角部設置屈曲誘發部，來刻意地誘發上述凹凸獨立模式，該屈曲誘發部係為了於軸線方向屈曲變形時令各角部之稜線在周方向中朝相同方向倒下並開始屈曲，而決定其方向者。
    如以上，根據本發明，可提供衝擊吸收特性優良之衝擊吸收構件，特別是可藉由刻意地誘發上述凹凸獨立模式而於軸線方向效率良好地產生屈曲變形，結果，可提高從外部施加之衝擊能量之吸收量、發揮優秀之衝擊吸收性能。圖式簡單說明
    圖1A係藉由FEM數值分析而求得之對具有正方形狀截面之中空柱狀構件由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時於中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示因局部屈曲而彎折之狀態的圖。
    圖1B係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，顯示於軸線方向不規則地屈曲變形之非緊密(compact)模式。
    圖1C係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形之緊密模式中的凹凸混合模式的圖。
    圖1D係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形之緊密模式中的凹凸獨立模式的圖。
    圖2A係舉例顯示凹凸混合模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之任意之橫截面的示意圖。
    圖2B係舉例顯示凹凸混合模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之與圖2A不同之其他橫截面的示意圖。
    圖3A係顯示凹凸獨立模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之任意之橫截面的示意圖。
    圖3B係舉例顯示凹凸獨立模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之與圖3A不同之其他橫截面的示意圖。
    圖4A係用於說明凸緣部突出之方向之截面示意圖，係顯示凸緣部沿著一方之壁部延長之構成的圖。
    圖4B係用於說明凸緣部突出之方向之截面示意圖，係顯示凸緣部以對一方之壁及另一方之壁分別不同角度而彎折所形成之構成的圖。
    圖5A係用於說明本發明之衝擊吸收構件之一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖5B係用於說明本發明之衝擊吸收構件之另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖5C係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖6A係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖6B係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖7A係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖7B係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖7C係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖8A係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖
    圖8B係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖9A係針對比較例1之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9B係針對實施例1之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9C係針對實施例2之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9D係針對實施例3之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9E係針對實施例4之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖10係藉由FEM數值分析而求得之於比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖11係藉由FEM數值分析而求得之於實施例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖12係藉由FEM數值分析而求得之於實施例2之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖13係藉由FEM數值分析而求得之於實施例3之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖14係藉由FEM數值分析而求得之於實施例4之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖15A係測定於實施例1與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15B係測定於實施例2與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15C係測定於實施例3與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15D係測定於實施例4與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖16A係測定於實施例1與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16B係測定於實施例2與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16C係測定於實施例3與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16D係測定於實施例4與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。用以實施發明之較佳型態
    以下，參照圖面來針對適用了本發明之衝擊吸收構件進行詳細說明。
    本發明之衝擊吸收構件係具有軸線、對該軸線平行地延伸之複數之矩形狀壁部、及對前述軸線垂直之多角形截面，將由外部施加之衝擊能量一面朝前述軸線方向屈曲變形一面吸收，朝前述軸線方向延伸之中空柱狀之衝擊吸收構件。從前述複數之壁部中之至少兩組之鄰接之壁部所形成之至少兩個角部，突出至少兩個凸緣部；該至少兩個凸緣部係配置成從其前述角部突出之方向在周方向中往相同方向。
    再者，該衝擊吸收構件可於至少1個壁部設置珠部。珠部可以是自該衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑或自外表面突出之膨隆。凹坑宜朝位於周方向中之與凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置，膨隆宜朝位於周方向中之凸緣部突出之方向的角部側偏倚配置。
    以下，參照圖面來針對適用了本發明之衝擊吸收構件進行詳細說明。
    參照圖1A~圖1D，顯示對具有正方形狀截面之直線狀中空柱狀構件由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時於該中空柱狀構件所產生之各種變形模式。圖1A~圖1D顯示之變形模式係藉由FEM(Finite Element Method)數值分析(電腦模擬)求得於該等中空柱狀構件施加衝擊負載時之變形狀態者。
    圖1A表示因局部屈曲而彎折之狀態。另一方面，圖1B表示於軸線方向不規則地屈曲變形之非緊密模式。圖1C、1D表示於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形之模式，亦即於軸線方向中山部與谷部交互地反覆且壓潰之緊密模式。特別是，圖1C表示緊密模式中的凹凸混合模式。該凹凸混合模式係於圖2A、2B示意地舉例顯示之中空柱狀構件之任意之橫截面中，蛇腹之谷部(凹部)與山部(凸部)混合存在表示之模式。相較於此，圖1D係表示緊密模式中的凹凸獨立模式。該凹凸獨立模式係於圖3A、3B示意地顯示之中空柱狀構件之任意之橫截面中，只表示蛇腹之谷部(凹部)或山部(凸部)之模式。「凹凸獨立模式」及「凹凸混合模式」之用語亦有被稱作「擴張模式(extension mode)」及「不擴張模式(inextension mode)」。
    此情況，隨著從圖1A所示之變形模式往圖1D所示之變形模式，變形部分對構件整體之比例變大。因此，對構件之變形量(壓潰量)之衝擊能量之吸收量最高的是圖1D所示之凹凸獨立模式。亦即，因為該凹凸獨立模式可於軸線方向最效率良好地使屈曲變形產生，故顯示非常優秀之衝擊吸收性能。
    如上述，適用了本發明之衝擊吸收構件係至少於2個角部設置有凸緣部，該凸緣部係配置成從角部突出之方向在周方向中往相同方向。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    在此，關於凸緣部突出之方向，舉例來說，如圖4A所示意地顯示之凸緣部100A，是指在由構成該凸緣部100A之其中一方之壁部101與該凸緣部100A所形成之角α、由另一方之壁部102與該凸緣部100A所形成之角β中，開角變小之側之壁部(在本圖中，因β<α故為另一方之壁部102)所位在之方向，以該方向(定向)作為在衝擊吸收構件之周方向中之凸緣部100A突出之方向。
    又，在圖4A中，該凸緣部100A雖然為沿著其中一方之壁部101延長之構成(β<α=180°)，但凸緣部並非一定要限定於如此之構成，舉例來說，亦可為如圖4B所示意地顯示之凸緣部100B，其中一方之壁部101及另一方之壁102分別以不同角度彎折而構成凸緣部100B(β<α>180°)，視情況，亦可構成為β<180°<α之凸緣部(未圖示)。
    舉例來說，於圖5A所顯示之由具有正方形狀截面之中空構件所成之衝擊吸收構件1A，係具有中心軸線O、配置於該中心軸線O之周圍之4個壁部1a、1b、1c、1d，藉由將該4個壁部1a、1b、1c、1d之間予以接合，而從4個角部1e、1f、1g、1h形成凸緣部2a、2b、2c、2d。各凸緣部2a、2b、2c、2d係配置成從其角部1e、1f、1g、1h突出之方向X在以軸線O作為中心之周方向中往相同方向Y。
    此情況下，因為由衝擊吸收構件1之一端側朝軸線方向施加衝擊負載，各角部1e、1f、1g、1h之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，對各凸緣部2a、2b、2c、2d之開角變小之側之壁部1a、1b、1c、1d所位在之方向X)倒下並開始屈曲。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    又，如圖5B所顯示之具有正方形狀截面之衝擊吸收構件1B，當藉由將由壁部1a、1d所成之壁板(panel)與由壁部1b、1c所成之壁板在壁部1a、1b之間與壁部1c、1d之間予以接合，而從2個角部1e、1g突出設置凸緣部2時，各凸緣部2係配置成從其角部1e、1g突出之方向X在以軸線O作為中心之周方向中往相同方向Y。
    此外，當在該衝擊吸收構件1B中，於夾著與設置有凸緣部2之角部1e、1g不同之角部1f、1h而鄰接之其中一方之壁部1a、1c，設置自外表面凹陷之凹坑3時，各凹坑3係相對於該壁部1a、1c之中央部，朝位於以軸線O作為中心之周方向中之與凸緣部2突出之方向X相反之方向的角部1f、1h側偏倚配置。
    此情況下，因為由衝擊吸收構件1B之一端側朝軸線方向施加衝擊負載，角部1e、1g之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，對各凸緣部2之開角變小之側之壁部1b、1d所位在之方向X)倒下並開始屈曲。又，角部1f、1h之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，設置有凹坑3之側(方向X))倒下並開始屈曲。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    又，如圖5C所顯示之具有正方形狀截面之衝擊吸收構件1C，當藉由將由壁部1a’、1d’所成之壁板與由壁部1b’、1c’所成之壁板在壁部1a’、1b’之間與壁部1c’、1d’之間予以接合，而從2個角部1e’、1g’突出設置凸緣部2’時，各凸緣部2’係配置成從其角部1e’、1g’突出之方向X’在以軸線O作為中心之周方向中往相同方向Y’。
    此外，當在該衝擊吸收構件1C中，於夾著與設置有凸緣部2’之角部1e’、1g’不同之角部1f’、1h’而鄰接之其中一方之壁部1a’、1c’，設置自外表面突出之膨隆3’時，各膨隆3’係相對於該壁部1a’、1c’之中央部，朝位於以軸線O作為中心之周方向中之凸緣部2突出之方向X’的角部1f’、1h’側偏倚配置。
    此情況下，因為由衝擊吸收構件1C之一端側朝軸線方向施加衝擊負載，角部1e’、1g’之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y’(亦即，對各凸緣部2’之開角變小之側之壁部1a’、1c’所位在之方向X’)倒下並開始屈曲。又，角部1f’、1h’之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，與設置有膨隆3’之側為相反側(方向X’))倒下並開始屈曲。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    適用了本發明之衝擊吸收構件係如上述般地於1個角部設置凸緣部並至少於1個壁部設從衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑或從外表面突出之膨隆。設置凹坑的情況下，該凹坑係朝位於以軸線O作為中心之周方向中之與凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置。設置膨隆的情況下，該膨隆係朝位於以軸線O作為中心之周方向中之凸緣部突出之方向的角部側偏倚配置。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    舉例來說，如圖6A所示之具有正方形狀截面之衝擊吸收構件1D，藉由將由壁部1a、1b、1c、1d所成之壁板在壁部1a、1b之間予以接合，而設置從1個角部1e突出之凸緣部2時，於夾著與設置有該凸緣部2之角部1e不同之角部1f、1g、1h而鄰接之其中一方之壁部1a、1c、1d，設置自衝擊吸收構件1D之外表面凹陷之凹坑3，且各凹坑3係相對於該壁部1a、1c、1d之中央部，朝位於以軸線O作為中心之周方向中之與凸緣部2突出之方向X相反之方向的角部1f、1h、1g側偏倚配置。
    此情況下，因為由衝擊吸收構件1D之一端側朝軸線方向施加衝擊負載，角部1e之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，對各凸緣部2之開角變小之側之壁部1b所位在之方向X)倒下並開始屈曲。又，其他之角部1f、1g、1h之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y(亦即，設置有凹坑3之側(方向X))倒下並開始屈曲。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    又，如圖6B所示之具有正方形狀截面之衝擊吸收構件1E，藉由將由壁部1a’、1d’、1c’、1b’所成之壁板在壁部1a’、1b’之間予以接合，而設置從1個角部1e突出之凸緣部2’時，於夾著與設置有該凸緣部27之角部1e’不同之角部1f’、1g’、1h’而鄰接之其中一方之壁部1a’、1c’、1d’，設置自衝擊吸收構件1E之外表面突出之膨隆3’，且各膨隆3’係相對於該壁部1a’、1c’、1d’之中央部，朝位於以軸線O作為中心之周方向中之凸緣部2突出之方向X’的角部1f’、1h’、1g’側偏倚配置。
    此情況下，因為由衝擊吸收構件1E之一端側朝軸線方向施加衝擊負載，角部1e’之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y’(亦即，對各凸緣部2’之開角變小之側之壁部1a’所位在之方向X)倒下並開始屈曲。又，其他之角部1f’、1g’、1h’之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向Y’(亦即，與設置有膨隆3’之側為相反側(方向X’)倒下並開始屈曲。藉此，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    如以上，本發明之凸緣部及珠部係作為刻意地誘發上述凹凸獨立模式之屈曲誘發部，為了令衝擊吸收構件於軸線方向屈曲變形時，各角部之稜線在以軸線O作為中心之周方向中朝相同方向倒下並開始屈曲，具有決定其方向之機能。又，不同於如上述習知珠部之賦予屈曲變形開端的機能，本發明之珠部不直接作為屈曲變形之開端，反而是具有在角部之稜線倒下後(屈曲後)迅速地往凹凸獨立模式移轉的機能。
    因此，適用了本發明之衝擊吸收構件可藉由刻意地誘發上述凹凸獨立模式而於軸線方向效率良好地產生屈曲變形，結果，可提高從外部施加之衝擊能量之吸收量、發揮優秀之衝擊吸收性能。
    於是，在汽車等車體中採用如此之衝擊吸收構件時，可一面同時達成車體之輕量化與高剛性化，一面謀求改善耗油量及運動性能，成為衝突安全性佳之車體構造。
    本實施形態雖然以圖5A~圖5C及圖6A、6B所顯示之衝擊吸收構件1A~1E來舉例，但適用了本發明之衝擊吸收構件並不限於如此之形態，可採用各種形態。亦即，本發明可廣泛地適用於具有多角形之截面而將由外部施加之衝擊能量一面朝軸線方向屈曲變形(軸壓潰)一面吸收之中空柱狀之衝擊吸收構件。
    具體而言，作為衝擊吸收構件，舉例來說，可為利用將經過壓製成形之鋼板以焊接等予以接合而形成有凸緣部之中空柱狀之薄厚度構造體(中空柱狀構件)來構成者。珠部則可於將該中空柱狀構件接合之前後藉由壓製加工等來設置。
    另外，關於衝擊吸收構件之材質，並不限於由上述之鋼板所構成者，例如鐵、鋁、銅、或該等之合金等之金屬材料、FRP等之樹脂材料等，是可將由外部施加之衝擊能量一面朝軸線方向屈曲變形(軸壓潰)一面吸收者即可。又，並不限於藉由焊接等來接合者，亦可為藉由擠出成形等而成形為中空柱狀者。此情況下，珠部可於成形後藉由壓製加工等來設置。
    又，為了同時達成輕量化與高剛性化，衝擊吸收構件宜為具有例如四角形或六角形等之四~八角形狀之截面。此情況下，例如圖7A~圖7C所顯示之具有六角形狀截面之衝擊吸收構件，藉由將該凸緣部2配置成凸緣部2之突出方向在以軸線O作為中心之周方向中往相同方向，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。
    又，如圖8A、8B所顯示，凹坑3可自衝擊吸收構件之屈曲之開始端側於軸線方向排列配置。此情況下，凹坑3宜以壁部之一邊長度間距(pitch)配置。再者，最位於開始端側之凹坑3宜配置在自該開始端離開壁部之一邊長度之1/2以上之位置。藉此，可使蛇腹狀之屈曲變形安定產生。
    又，關於珠部之形狀，只要是可發揮上述本發明之珠部之機能，則並不限於已提到之具有球面一部分形狀之凹坑、膨隆，亦可為例如具有V字狀或U字狀等截面形狀。圖8A、8B所顯示之凹坑3係由朝與衝擊吸收構件1之軸線方向正交之方向(橫截面方向)延伸之槽形凹處所成。此情況下，可更加提高作為上述本發明之珠部的機能。槽形之凹坑3之與衝擊吸收構件1之軸線O垂直之方向的長度L1，宜為1/10W≦L1≦3/4W(W：壁部之寬度，衝擊吸收構件1之稜線間之距離)。槽形之凹坑3之衝擊吸收構件1之軸線O之方向的長度L2宜為1/20L1≦L2≦L1。再者，凹坑3與稜線之間的距離L3宜為T≦L3≦1/5T(T：板厚)。
    根據本發明，藉由於衝擊吸收構件之至少1個壁部中朝其中一方之角部偏倚配置珠部，可刻意地誘發上述凹凸獨立模式。亦即，在本發明中，令至少於1個壁部偏倚設置之珠部為起點，決定位於珠部所偏倚之側之角部的稜線所倒下的方向，因此，可誘發其他之角部的稜線與該成為起點之角部的稜線朝相同方向倒下。
    然而，為了使如此之角部往相同方向倒下予以安定化，較佳為於2個壁部將珠部朝角部側偏倚配置，甚至，最佳為於全部壁部將珠部朝角部側偏倚配置。亦即，賦予了珠部之部分會於屈曲變形後在衝擊吸收構件之截面內成為蛇腹之谷部(凹部)。因此，於全部壁部配置了珠部時，可防範未然，避免橫截面中未被賦予珠部之角部在屈曲變形後成為蛇腹之山部(凸部)。另外，於複數之壁部將珠部朝角部側偏倚配置時，考慮到珠部配置之均衡，宜為從構成多角形狀之截面之對角的壁部依序配置。
    又，在本發明中，將珠部朝角部側偏倚配置是指以珠部不及於壁部之中央部(不使中央部變形)的程度朝角部側偏配置。再者，珠部宜配置到在周方向中位於同方向之角部的附近。在此，角部的附近是指以不及於角部之稜線(不使角部變形)的程度接近角部之位置，指將珠部之中心相對於壁部之寬度約1/4以下地接近角部側之位置。在本發明中，藉由將珠部配置於角部附近，可使上述角部之稜線的倒下安定進行。
    一方面，在角部形成珠部時，雖然屈曲會安定，但角部可支持之負載會降低，結果，屈曲變形之能量吸收量會降低。但是，因為具有凸緣部之角部係夾著該角部而鄰接之壁部的接合部分，故變形抵抗高、負載之降低少。因此，要謀求屈曲安定性時，可設置凸緣部、於設置有該凸緣部之角部設置珠部，又，亦可在凸緣部與壁部之間細長地形成珠部。
    又，在本發明中，藉由使珠部偏倚之方向與施加於衝擊吸收構件之扭轉方向負載之定向一致，可對該扭轉負載亦有效地發揮衝擊吸收性能。 [實施例]
    以下，藉由實施例來使本發明之效果更為明白。另外，本發明並不限定於以下之實施例，可在不變更其要旨之範圍適當地變更而實施。
    在本實施例，首先，對實施例1~4及比較例1之衝擊吸收構件，藉由FEM數值分析(電腦模擬)而求得由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時之變形狀態。另外，該FEM數值分析之分析條件係以板厚1.4mm、一邊50mm、長度300mm之具有四角形狀截面之直線狀之中空柱狀構件為模型。該模型之材料常數係如下述表1。
    然後，求得於該中空柱狀構件之一端(上端)側將1000kg之剛體壁以4.44m/s落下時之變形狀態。另外，在該FEM數值分析所使用之構成方程式係下述顯示之Swift+Cowper-Symonds之式子。又，分析時間為50ms。
    [數1] (比較例1)
    如圖9A所顯示，比較例1係所謂帽型之中空柱狀構件，2個凸緣部配置成在周方向中往不同方向。另外，該帽型之中空柱狀構件之尺吋係如圖9A所顯示。此情況下，如圖10所顯示，從屈曲變形之初期階段即以凹凸混合模式進行屈曲變形。 (實施例1)
    如圖9B所顯示，實施例1係於上述中空柱狀構件之構成對角之2個角部設置凸緣部(突出量20mm)，且該等2個凸緣部配置成在周方向中往相同方向。此情況下，如圖11所顯示，從屈曲變形之初期階段即以凹凸獨立模式進行屈曲變形。 (實施例2)
    如圖9C所顯示，實施例2係於上述實施例1之構成，更於夾著與設置有凸緣部之角部不同之2個角部而鄰接之壁部之其中一方，設置自衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑，且該凹坑係相對於該壁部之中央部，朝位於周方向中之與凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置。此情況下，如圖12所顯示，從屈曲變形之初期階段即以凹凸獨立模式進行屈曲變形。 (實施例3)
    如圖9D所顯示，實施例3係於上述實施例2之構成，更於夾著設置有凸緣部之2個角部而鄰接之壁部之其中一方，設置自衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑，且該凹坑係相對於該壁部之中央部，朝位於周方向中之與凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置。此情況下，如圖13所顯示，從屈曲變形之初期階段即以凹凸獨立模式進行屈曲變形。 (實施例4)
    如圖9E所顯示，實施例4係實施例2之衝擊吸收構件中，更於凸緣部設置凹坑之例子。此情況下，如圖14所顯示，從屈曲變形之初期階段即以凹凸獨立模式進行屈曲變形。
    接著，於圖15A~圖15D顯示對實施例1~4及比較例1之衝擊吸收構件測定由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時來自衝擊吸收構件之反力(對衝擊能量之構件的抵抗力)與變形量(壓潰量)之關係的結果。於圖15A~圖15D中，圖15A之圖表為實施例1的情況，圖15B之圖表為實施例2的情況，圖14C之圖表為實施例3的情況，圖14D之圖表為實施例4的情況，各圖表係表示與比較例1的比較。另外，由於來自衝擊吸收構件之反力與壓潰量的積相當於所吸收之能量的量，故反力越高則具有優秀之衝擊吸收性能。
    又，於圖16A~圖16D顯示對實施例1~4及比較例1之衝擊吸收構件測定由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的結果。於圖16A~圖16D中，圖16A之圖表為實施例1的情況，圖16B之圖表為實施例2的情況，圖16C之圖表為實施例3的情況，圖15D之圖表為實施例4的情況，各圖表係表示與比較例1的比較。
    如圖15A~圖15D及圖16A~圖16D所顯示，實施例1~3之衝擊吸收構件利用誘發凹凸獨立模式，對變形量(壓潰量)之衝擊能量之吸收量的比例是較比較例1之凹凸混合模式高，發揮優秀之衝擊吸收性能。
    1A~1E‧‧‧衝擊吸收構件
    1a~1d‧‧‧壁部
    1a’~1d’‧‧‧壁部
    1e~1h‧‧‧角部
    1e’~1h’‧‧‧角部
    2、2’‧‧‧凸緣部
    2a~2d‧‧‧凸緣部
    2a’~2d’‧‧‧凸緣部
    3‧‧‧凹坑
    3’‧‧‧膨隆
    100A~100B‧‧‧凸緣部
    101‧‧‧壁部
    102‧‧‧壁部
    L1‧‧‧長度
    L2‧‧‧長度
    L3‧‧‧距離
    O‧‧‧軸線
    X‧‧‧方向
    X’‧‧‧方向
    Y‧‧‧方向
    Y’‧‧‧方向
    圖1A係藉由FEM數值分析而求得之對具有正方形狀截面之中空柱狀構件由其一端側朝軸線方向施加衝擊負載時於中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示因局部屈曲而彎折之狀態的圖。
    圖1B係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，顯示於軸線方向不規則地屈曲變形之非緊密(compact)模式。
    圖1C係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形之緊密模式中的凹凸混合模式的圖。
    圖1D係藉由FEM數值分析而求得之於與圖1A相同之中空柱狀構件所產生之變形的立體圖，係顯示於軸線方向蛇腹狀地屈曲變形之緊密模式中的凹凸獨立模式的圖。
    圖2A係舉例顯示凹凸混合模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之任意之橫截面的示意圖。
    圖2B係舉例顯示凹凸混合模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之與圖2A不同之其他橫截面的示意圖。
    圖3A係顯示凹凸獨立模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之任意之橫截面的示意圖。
    圖3B係舉例顯示凹凸獨立模式中之對於中空柱狀構件之軸線垂直之與圖3A不同之其他橫截面的示意圖。
    圖4A係用於說明凸緣部突出之方向之截面示意圖，係顯示凸緣部沿著一方之壁部延長之構成的圖。
    圖4B係用於說明凸緣部突出之方向之截面示意圖，係顯示凸緣部以對一方之壁及另一方之壁分別不同角度而彎折所形成之構成的圖。
    圖5A係用於說明本發明之衝擊吸收構件之一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖5B係用於說明本發明之衝擊吸收構件之另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖5C係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖6A係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖6B係用於說明本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態中之屈曲變形的截面示意圖。
    圖7A係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖7B係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖7C係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖8A係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖
    圖8B係顯示本發明之衝擊吸收構件之再另一實施形態的立體圖。
    圖9A係針對比較例1之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9B係針對實施例1之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9C係針對實施例2之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9D係針對實施例3之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖9E係針對實施例4之各衝擊吸收構件顯示施加衝擊負載前之狀態的立體圖。
    圖10係藉由FEM數值分析而求得之於比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖11係藉由FEM數值分析而求得之於實施例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖12係藉由FEM數值分析而求得之於實施例2之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖13係藉由FEM數值分析而求得之於實施例3之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖14係藉由FEM數值分析而求得之於實施例4之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形狀態的立體圖。
    圖15A係測定於實施例1與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15B係測定於實施例2與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15C係測定於實施例3與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖15D係測定於實施例4與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之來自衝擊吸收構件之反力與變形量(壓潰量)之關係的圖表。
    圖16A係測定於實施例1與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16B係測定於實施例2與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16C係測定於實施例3與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    圖16D係測定於實施例4與比較例1之衝擊吸收構件施加衝擊負載時之變形量(壓潰量)與所吸收之能量的量之關係的圖表。
    1A‧‧‧衝擊吸收構件
    1a~1d‧‧‧壁部
    1e~1h‧‧‧角部
    2a~2d‧‧‧凸緣部
    O‧‧‧軸線
    X‧‧‧方向
    Y‧‧‧方向
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種衝擊吸收構件，係具有軸線、對該軸線平行地延伸之複數之矩形狀壁部、及對前述軸線垂直之多角形截面，將由外部施加之衝擊能量一面朝前述軸線方向屈曲變形一面吸收，且朝前述軸線方向延伸之中空柱狀之衝擊吸收構件，其中具有從前述複數之壁部中之至少兩組之鄰接之壁部所形成之至少兩個角部突出之至少兩個凸緣(flange)部，且該至少兩個凸緣部係配置成從前述角部突出之方向在周方向中往相同方向。
    [2] 如申請專利範圍第1項之衝擊吸收構件，其中於前述至少1個壁部設置有珠(bead)部，該珠部係自前述衝擊吸收構件之外表面凹陷之凹坑或自外表面突出之膨隆，前述凹坑係朝位於周方向中之與前述凸緣部突出之方向相反之方向的角部側偏倚配置，前述膨隆係朝位於周方向中之前述凸緣部突出之方向的角部側偏倚配置。
    [3] 如申請專利範圍第2項之衝擊吸收構件，其中前述珠部係配置在位於與前述凸緣部突出之方向相反之方向的角部的附近。
    [4] 如申請專利範圍第2或3項之衝擊吸收構件，前述珠部係形成為朝與前述軸線方向正交之方向延伸之槽形的凹坑。
    [5] 如申請專利範圍第2至4項中任一項之衝擊吸收構件，其中前述珠部係自前述屈曲之開始端側於軸線方向排列配置。
    [6] 一種衝擊吸收構件，係將由外部施加之衝擊能量一面朝軸線方向屈曲變形一面吸收之中空柱狀之衝擊吸收構件，且具有多角形狀之截面，其特徵在於：於前述衝擊吸收構件之壁部及/或角部設置有屈曲誘發部，該屈曲誘發部係為了於前述軸線方向屈曲變形時令各角部之稜線在周方向中朝相同方向倒下並開始屈曲，而決定其方向者。
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    法律状态:
    2021-10-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011174201||2011-08-09||
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