エネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法
【課題】エネルギを効率よく吸収でき、かつ剛性が保持されるエネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法を提供する。
【解決手段】荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部4が設けられた中空部材5と、前記中空部材5を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材7と、を有する。
【解決手段】荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部4が設けられた中空部材5と、前記中空部材5を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材7と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、荷重が作用する際のエネルギを吸収するエネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車における車体前方の車幅方向両側部の下方には、車体骨格部材としてフロントサイドメンバが設けられている。フロントサイドメンバには、例えば衝突の際に破壊されてエネルギを吸収するエネルギ吸収部材が設けられ、例えば特許文献1では、軽量化のためのCFRP製の中空のエネルギ吸収部材が提案されている。しかし、このようなエネルギ吸収部材は、エネルギを吸収しやすいが、剛性が損なわれる虞がある。
【特許文献1】特開2005−170299
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、エネルギを効率よく吸収でき、かつ剛性が保持されるエネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法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】
【0004】
上記目的を達成する本発明に係るエネルギ吸収構造は、荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、を有することを特徴とするエネルギ吸収構造である。
【0005】
上記目的を達成する本発明に係るエネルギ吸収方法は、荷重が作用して破壊されるエネルギ吸収構造によりエネルギを吸収するエネルギ吸収方法であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、からなるエネルギ吸収部を、前記荷重により荷重の作用方向に挫屈させてエネルギを吸収することを特徴とするエネルギ吸収方法である。
【発明の効果】
【0006】
上記のように構成した本発明に係るエネルギ吸収構造は、中空部材の強化繊維が、荷重の作用方向に配向されているため、荷重により座屈破壊し易くエネルギを吸収し易い。更に、荷重の作用方向にのみ強化繊維が配向された中空部材のみでは、剛性が不足する傾向があるが、強化繊維の配向が荷重の作用方向と交差する被覆部材が中空部材を覆って設けられるため、必要な剛性を確保できる。
【0007】
上記のように構成した本発明に係るエネルギ吸収方法は、荷重の作用方向に強化繊維が配向された中空部材を、強化繊維の配向が荷重の作用方向と交差する被覆部材で覆ったエネルギ吸収部を座屈させてエネルギを吸収するため、座屈破壊し易い中空部材によりエネルギを効率よく吸収するとともに、被覆部材によって必要な剛性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【0009】
図1は、本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバを示す斜視図、図2は、同フロントサイドメンバの内部の中空部材を説明するためのフロントサイドメンバを示す斜視図、図3は、図2のIII−III線に沿う断面を示す部分斜視図、図4は、図2のIV−IV線に沿う断面図、図5は、図2のV−V線に沿う断面図、図6は、本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造の中空部材の1つを示す斜視図、図7は、同エネルギ吸収構造の中実部材の1つを示す斜視図である。
【0010】
自動車の車体前方の車幅方向両側下方には、図1に示すようなフロントサイドメンバ1が設けられている。フロントサイドメンバ1は、車体の前方に位置するフロント部2と、後方に位置するリア部3とが一体的に形成されており、車体の前後方向に長尺な形状を有している。自動車が衝突すると、衝撃力F(荷重)がフロント部2の先端側からフロント部2の延在方向と略一致して図中の矢印方向へ入力され、フロント部2が座屈しつつエネルギを吸収する構造となっている。
【0011】
フロントサイドメンバ1は、本実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されており、図2〜7に示すように、内部に貫通孔4(中空部)を有する複数の中空部材5と、近接する中空部材5同士の間に配置される中実部材6と、連結された中空部材5および中実部材6の周囲を覆う被覆部材7と、を有している。すなわち、フロントサイドメンバ1には、中空部材5が被覆部材7により覆われたエネルギ吸収部10と、中実部材6が被覆部材7により覆われた剛性保持部11とが交互に配置される。
【0012】
中空部材5は、フロント部2において延在方向に複数設けられており、貫通孔4は、フロント部2の延在方向に貫通している。中空部材5は、フロント部2の延在方向に沿う一方向に強化繊維を配向したUD(UniDirection)材であり、強化繊維は例えば炭素繊維である。
【0013】
中実部材6は、発泡樹脂からなり、例えばポリウレタン製である。中実部材6の中空部材5と連結する端部には、中空部材5の貫通孔4の一部に嵌合する突出部12が形成されている。
【0014】
被覆部材7は、フロント部2の下面および一側面並びにリア部3を形成する第1被覆部材15と、フロント部2の上面および他側面を形成する第2被覆部材18を有している。第1被覆部材15および第2被覆部材18は、フロント部2の延在方向と交差する配向を有するクロス材を用いた繊維強化樹脂(FRP)である。クロス材には、炭素繊維が用いられ、樹脂には、例えばエポキシ樹脂が用いられる。クロス材は、フロント部2の延在方向に対して略+45度及び−45度の配向角度を有する繊維材からなるが、配向角度が異なってもよい。また、複数のクロス材が重ねて設けられてもよく、この際には、各々のクロス材の配向が一致しても異なってもよい。また、複数のクロス材の一部に、荷重の作用方向と一致する繊維を有するクロス材が含まれてもよい。
【0015】
なお、被覆部材7のFRPに適用される繊維には、強化材となるものであれば特に制限はなく、炭素繊維の他に、例えば黒鉛繊維、またはガラス繊維や、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げあられ、またはこれらの2種類以上を併用したものも使用できる。
【0016】
また、被覆部材7のFRPに適用される樹脂には、FRPのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能であり、エポキシ樹脂の他に、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、更にはこれらの混合樹脂も使用できる。
【0017】
被覆部材7は、第1被覆部材15および第2被覆部材18が、中空部材5および中実部材6を覆うように接合されているが、その断面形状や部材数に制限はなく、例えば断面形状が矩形形状ではなく円形形状であったり、また例えば2部材からなるのではなく1部材であったり、3部材以上が接合されていてもよい。
【0018】
中実部材6は、ポリウレタン製でなくてもよく、例えば塩化ビニル、ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂(PMI(ポリメタクリルイミド)、PEI(ポリエーテルイミド))などから適宜使用される。
【0019】
次に、フロントサイドメンバ1の製造方法について説明する。
【0020】
図8は、成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、エネルギ吸収部に該当する位置の断面図、図9は、成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、剛性保持部に該当する位置の断面図である。
【0021】
初めに、図8および9のように、一対の成形型20である上型21、下型22に、第1被覆部材15を構成する強化繊維である第1繊維材23に樹脂を含浸させて設置し、第1繊維材23の上に、中空部材5および中実部材6を配置する。この際には、中実部材6の突出部12を、中空部材5の貫通孔4に嵌合させる。次に、中空部材5および中実部材6の上に、第2被覆部材18を構成する強化繊維である第2繊維材24に樹脂を含浸させて被せ、上型21を下型22に近接させて型締めする。このとき、第1繊維材23と第2繊維材24は、縁部同士が面で接するようにして上型21と下型22の間に挟持される。成形型20はヒータ等の加熱手段により樹脂材の硬化温度以上に加熱されており、樹脂が硬化温度に達して硬化した後、上型21と下型22を離型して、成形されたフロントサイドメンバ1が取り出される。上型21と下型22の間に挟持された第1繊維材23と第2繊維材24の縁部には、フランジ部25が形成される(図4,5参照)。なお、樹脂として熱可塑性樹脂が用いられる場合には、成形型20内で温度を下げて樹脂を硬化させた後に、上型21と下型22を離型して取り出される。
【0022】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造によれば、エネルギ吸収部10の中空部材5の強化繊維が、衝撃力Fの作用方向に沿って配向されているため、衝撃力Fにより座屈破壊し易くエネルギを吸収し易い。また、衝撃力Fの作用方向に強化繊維が配向された中空部材5のみでは、剛性が不足する傾向があるが、中空部材5の周囲に、強化繊維の配向が衝撃力Fの作用方向と交差する被覆部材7が設けられるため、必要な剛性を確保できる。
【0023】
また、エネルギ吸収部10と剛性保持部11が交互に配置されるため、例えばフロント部2の先端にのみエネルギ吸収部を設ける構造と比較して、フロントサイドメンバ1のフロント部2の全体でエネルギ吸収を行いエネルギ吸収量を向上させることができ、更に、座屈破壊される部位を自由に設定できるため、破壊モードを制御することができる。したがって、本実施形態では、例えばフロント部2の先端側のエネルギ吸収部10から順に座屈破壊されるが、破壊モードを制御することにより、車体のフロア内へのエンジン侵入量を減らす効果も得られる。
【0024】
また、中実部材6の突出部12が中空部材5の貫通孔4に嵌合しているため、エネルギ吸収部10と剛性保持部11の間の曲げ剛性を向上させて折れ曲がりを抑制でき、適切な座屈破壊が可能となってエネルギを良好に吸収できる。また、貫通孔4に突出部12が嵌合することにより、成形の際の成形型20への中実部材6と中空部材5の配置が容易となり、製造工程における作業性に優れている。
【0025】
図10は、第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例を示す斜視図、図11は、同エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例を示す斜視図である。
【0026】
エネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例として、図10に示すように、外周面が隣接する複数の複中空部材31A〜31Dに分割した中空部材32を設けることもできる。複中空部材31A〜31Dは、それぞれが貫通孔33A〜33Dを有している。
【0027】
また、エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例として、図11に示すように、外周面が隣接する複数の複中空部材34A〜34Dに分割して設けられる中空部材35を設けることもできる。複中空部材34A〜34Dは、それぞれが貫通孔36A〜36Dを有するとともに、複中空部材34A〜34D同士が連結されることにより、貫通孔37が更に形成される。
【0028】
上述の変形例のように複数の貫通孔が設けられる場合には、それぞれの貫通孔に嵌合可能な突出部が、中実部材6に形成されることが好ましい。
【0029】
なお、フロント部2の延在方向と交差する面における複中空部材の断面形状は、図10,11の変形例以外にも、適宜設定することができる。
【0030】
図12は、本発明の第2の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバの先端部の断面を示す部分斜視図である。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【0031】
第1実施形態におけるフロントサイドメンバ1は、中空部材5および中実部材6の外周に、共通する被覆部材7が設けられるが、第2の実施形態におけるフロントサイドメンバ41は、中空部材5および中実部材6の外周の被覆部材42の積層枚数が、それぞれ異なる。すなわち、剛性保持部43の剛性をより高く設定するために、共通する最外層の被覆部材15,18の内側に、中実部材6の外周のみを覆う第3被覆部材44が設けられる。第3被覆部材44は、第1,第2被覆部材15,18と同様の材料からなり、フロント部2の延在方向と交差する配向を有するクロス材を用いた炭素繊維強化樹脂であり、フロント部2の延在方向に対して略+45度及び−45度の配向角度を有する繊維材であるが、配向角度が異なってもよい。また、複数のクロス材が重ねて設けられてもよく、この際には、各々のクロス材の配向が一致しても異なってもよい。また、複数のクロス材の一部に、荷重の作用方向と一致する繊維を有するクロス材が含まれてもよい。ここで、図12において、第3被覆部材44が第1,第2被覆部材15,18と別部材として示されているが、これは説明の便宜のためであり、実際には第1,第2被覆部材15,18と一体的に形成される。
【0032】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、中空部材5の数は限定されず、実施形態のように5つでなくてもよい。また、中空部材を複中空部材に分割して設けることなしに、1つの中空部材に複数の貫通孔を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバを示す斜視図である。
【図2】同フロントサイドメンバの内部の中空部材を説明するためのフロントサイドメンバを示す斜視図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う断面を示す部分斜視図である。
【図4】図2のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】図2のV−V線に沿う断面図である。
【図6】本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造の中空部材の1つを示す斜視図である。
【図7】同エネルギ吸収構造の中実部材の1つを示す斜視図である。
【図8】成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、エネルギ吸収部に該当する位置の断面図である。
【図9】成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、剛性保持部に該当する位置の断面図である。
【図10】第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例を示す斜視図である。
【図11】同エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例を示す斜視図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバの先端部の断面を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【0034】
1,41 フロントサイドメンバ、
2 フロント部、
3 リア部、
4,33A〜33D,36A〜36D 貫通孔(中空部)、
5,32,35 中空部材、
6 中実部材、
7,42 被覆部材、
10 エネルギ吸収部、
11,43 剛性保持部、
12 突出部、
15 第1被覆部材、
18 第2被覆部材、
23 第1繊維材、
24 第2繊維材、
44 第3被覆部材、
F 衝撃力(荷重)。
【技術分野】
【0001】
本発明は、荷重が作用する際のエネルギを吸収するエネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車における車体前方の車幅方向両側部の下方には、車体骨格部材としてフロントサイドメンバが設けられている。フロントサイドメンバには、例えば衝突の際に破壊されてエネルギを吸収するエネルギ吸収部材が設けられ、例えば特許文献1では、軽量化のためのCFRP製の中空のエネルギ吸収部材が提案されている。しかし、このようなエネルギ吸収部材は、エネルギを吸収しやすいが、剛性が損なわれる虞がある。
【特許文献1】特開2005−170299
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、エネルギを効率よく吸収でき、かつ剛性が保持されるエネルギ吸収構造およびエネルギ吸収方法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】
【0004】
上記目的を達成する本発明に係るエネルギ吸収構造は、荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、を有することを特徴とするエネルギ吸収構造である。
【0005】
上記目的を達成する本発明に係るエネルギ吸収方法は、荷重が作用して破壊されるエネルギ吸収構造によりエネルギを吸収するエネルギ吸収方法であって、前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、からなるエネルギ吸収部を、前記荷重により荷重の作用方向に挫屈させてエネルギを吸収することを特徴とするエネルギ吸収方法である。
【発明の効果】
【0006】
上記のように構成した本発明に係るエネルギ吸収構造は、中空部材の強化繊維が、荷重の作用方向に配向されているため、荷重により座屈破壊し易くエネルギを吸収し易い。更に、荷重の作用方向にのみ強化繊維が配向された中空部材のみでは、剛性が不足する傾向があるが、強化繊維の配向が荷重の作用方向と交差する被覆部材が中空部材を覆って設けられるため、必要な剛性を確保できる。
【0007】
上記のように構成した本発明に係るエネルギ吸収方法は、荷重の作用方向に強化繊維が配向された中空部材を、強化繊維の配向が荷重の作用方向と交差する被覆部材で覆ったエネルギ吸収部を座屈させてエネルギを吸収するため、座屈破壊し易い中空部材によりエネルギを効率よく吸収するとともに、被覆部材によって必要な剛性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【0009】
図1は、本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバを示す斜視図、図2は、同フロントサイドメンバの内部の中空部材を説明するためのフロントサイドメンバを示す斜視図、図3は、図2のIII−III線に沿う断面を示す部分斜視図、図4は、図2のIV−IV線に沿う断面図、図5は、図2のV−V線に沿う断面図、図6は、本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造の中空部材の1つを示す斜視図、図7は、同エネルギ吸収構造の中実部材の1つを示す斜視図である。
【0010】
自動車の車体前方の車幅方向両側下方には、図1に示すようなフロントサイドメンバ1が設けられている。フロントサイドメンバ1は、車体の前方に位置するフロント部2と、後方に位置するリア部3とが一体的に形成されており、車体の前後方向に長尺な形状を有している。自動車が衝突すると、衝撃力F(荷重)がフロント部2の先端側からフロント部2の延在方向と略一致して図中の矢印方向へ入力され、フロント部2が座屈しつつエネルギを吸収する構造となっている。
【0011】
フロントサイドメンバ1は、本実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されており、図2〜7に示すように、内部に貫通孔4(中空部)を有する複数の中空部材5と、近接する中空部材5同士の間に配置される中実部材6と、連結された中空部材5および中実部材6の周囲を覆う被覆部材7と、を有している。すなわち、フロントサイドメンバ1には、中空部材5が被覆部材7により覆われたエネルギ吸収部10と、中実部材6が被覆部材7により覆われた剛性保持部11とが交互に配置される。
【0012】
中空部材5は、フロント部2において延在方向に複数設けられており、貫通孔4は、フロント部2の延在方向に貫通している。中空部材5は、フロント部2の延在方向に沿う一方向に強化繊維を配向したUD(UniDirection)材であり、強化繊維は例えば炭素繊維である。
【0013】
中実部材6は、発泡樹脂からなり、例えばポリウレタン製である。中実部材6の中空部材5と連結する端部には、中空部材5の貫通孔4の一部に嵌合する突出部12が形成されている。
【0014】
被覆部材7は、フロント部2の下面および一側面並びにリア部3を形成する第1被覆部材15と、フロント部2の上面および他側面を形成する第2被覆部材18を有している。第1被覆部材15および第2被覆部材18は、フロント部2の延在方向と交差する配向を有するクロス材を用いた繊維強化樹脂(FRP)である。クロス材には、炭素繊維が用いられ、樹脂には、例えばエポキシ樹脂が用いられる。クロス材は、フロント部2の延在方向に対して略+45度及び−45度の配向角度を有する繊維材からなるが、配向角度が異なってもよい。また、複数のクロス材が重ねて設けられてもよく、この際には、各々のクロス材の配向が一致しても異なってもよい。また、複数のクロス材の一部に、荷重の作用方向と一致する繊維を有するクロス材が含まれてもよい。
【0015】
なお、被覆部材7のFRPに適用される繊維には、強化材となるものであれば特に制限はなく、炭素繊維の他に、例えば黒鉛繊維、またはガラス繊維や、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げあられ、またはこれらの2種類以上を併用したものも使用できる。
【0016】
また、被覆部材7のFRPに適用される樹脂には、FRPのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能であり、エポキシ樹脂の他に、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、更にはこれらの混合樹脂も使用できる。
【0017】
被覆部材7は、第1被覆部材15および第2被覆部材18が、中空部材5および中実部材6を覆うように接合されているが、その断面形状や部材数に制限はなく、例えば断面形状が矩形形状ではなく円形形状であったり、また例えば2部材からなるのではなく1部材であったり、3部材以上が接合されていてもよい。
【0018】
中実部材6は、ポリウレタン製でなくてもよく、例えば塩化ビニル、ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂(PMI(ポリメタクリルイミド)、PEI(ポリエーテルイミド))などから適宜使用される。
【0019】
次に、フロントサイドメンバ1の製造方法について説明する。
【0020】
図8は、成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、エネルギ吸収部に該当する位置の断面図、図9は、成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、剛性保持部に該当する位置の断面図である。
【0021】
初めに、図8および9のように、一対の成形型20である上型21、下型22に、第1被覆部材15を構成する強化繊維である第1繊維材23に樹脂を含浸させて設置し、第1繊維材23の上に、中空部材5および中実部材6を配置する。この際には、中実部材6の突出部12を、中空部材5の貫通孔4に嵌合させる。次に、中空部材5および中実部材6の上に、第2被覆部材18を構成する強化繊維である第2繊維材24に樹脂を含浸させて被せ、上型21を下型22に近接させて型締めする。このとき、第1繊維材23と第2繊維材24は、縁部同士が面で接するようにして上型21と下型22の間に挟持される。成形型20はヒータ等の加熱手段により樹脂材の硬化温度以上に加熱されており、樹脂が硬化温度に達して硬化した後、上型21と下型22を離型して、成形されたフロントサイドメンバ1が取り出される。上型21と下型22の間に挟持された第1繊維材23と第2繊維材24の縁部には、フランジ部25が形成される(図4,5参照)。なお、樹脂として熱可塑性樹脂が用いられる場合には、成形型20内で温度を下げて樹脂を硬化させた後に、上型21と下型22を離型して取り出される。
【0022】
本実施形態に係るエネルギ吸収構造によれば、エネルギ吸収部10の中空部材5の強化繊維が、衝撃力Fの作用方向に沿って配向されているため、衝撃力Fにより座屈破壊し易くエネルギを吸収し易い。また、衝撃力Fの作用方向に強化繊維が配向された中空部材5のみでは、剛性が不足する傾向があるが、中空部材5の周囲に、強化繊維の配向が衝撃力Fの作用方向と交差する被覆部材7が設けられるため、必要な剛性を確保できる。
【0023】
また、エネルギ吸収部10と剛性保持部11が交互に配置されるため、例えばフロント部2の先端にのみエネルギ吸収部を設ける構造と比較して、フロントサイドメンバ1のフロント部2の全体でエネルギ吸収を行いエネルギ吸収量を向上させることができ、更に、座屈破壊される部位を自由に設定できるため、破壊モードを制御することができる。したがって、本実施形態では、例えばフロント部2の先端側のエネルギ吸収部10から順に座屈破壊されるが、破壊モードを制御することにより、車体のフロア内へのエンジン侵入量を減らす効果も得られる。
【0024】
また、中実部材6の突出部12が中空部材5の貫通孔4に嵌合しているため、エネルギ吸収部10と剛性保持部11の間の曲げ剛性を向上させて折れ曲がりを抑制でき、適切な座屈破壊が可能となってエネルギを良好に吸収できる。また、貫通孔4に突出部12が嵌合することにより、成形の際の成形型20への中実部材6と中空部材5の配置が容易となり、製造工程における作業性に優れている。
【0025】
図10は、第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例を示す斜視図、図11は、同エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例を示す斜視図である。
【0026】
エネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例として、図10に示すように、外周面が隣接する複数の複中空部材31A〜31Dに分割した中空部材32を設けることもできる。複中空部材31A〜31Dは、それぞれが貫通孔33A〜33Dを有している。
【0027】
また、エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例として、図11に示すように、外周面が隣接する複数の複中空部材34A〜34Dに分割して設けられる中空部材35を設けることもできる。複中空部材34A〜34Dは、それぞれが貫通孔36A〜36Dを有するとともに、複中空部材34A〜34D同士が連結されることにより、貫通孔37が更に形成される。
【0028】
上述の変形例のように複数の貫通孔が設けられる場合には、それぞれの貫通孔に嵌合可能な突出部が、中実部材6に形成されることが好ましい。
【0029】
なお、フロント部2の延在方向と交差する面における複中空部材の断面形状は、図10,11の変形例以外にも、適宜設定することができる。
【0030】
図12は、本発明の第2の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバの先端部の断面を示す部分斜視図である。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【0031】
第1実施形態におけるフロントサイドメンバ1は、中空部材5および中実部材6の外周に、共通する被覆部材7が設けられるが、第2の実施形態におけるフロントサイドメンバ41は、中空部材5および中実部材6の外周の被覆部材42の積層枚数が、それぞれ異なる。すなわち、剛性保持部43の剛性をより高く設定するために、共通する最外層の被覆部材15,18の内側に、中実部材6の外周のみを覆う第3被覆部材44が設けられる。第3被覆部材44は、第1,第2被覆部材15,18と同様の材料からなり、フロント部2の延在方向と交差する配向を有するクロス材を用いた炭素繊維強化樹脂であり、フロント部2の延在方向に対して略+45度及び−45度の配向角度を有する繊維材であるが、配向角度が異なってもよい。また、複数のクロス材が重ねて設けられてもよく、この際には、各々のクロス材の配向が一致しても異なってもよい。また、複数のクロス材の一部に、荷重の作用方向と一致する繊維を有するクロス材が含まれてもよい。ここで、図12において、第3被覆部材44が第1,第2被覆部材15,18と別部材として示されているが、これは説明の便宜のためであり、実際には第1,第2被覆部材15,18と一体的に形成される。
【0032】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、中空部材5の数は限定されず、実施形態のように5つでなくてもよい。また、中空部材を複中空部材に分割して設けることなしに、1つの中空部材に複数の貫通孔を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバを示す斜視図である。
【図2】同フロントサイドメンバの内部の中空部材を説明するためのフロントサイドメンバを示す斜視図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う断面を示す部分斜視図である。
【図4】図2のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】図2のV−V線に沿う断面図である。
【図6】本発明の第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造の中空部材の1つを示す斜視図である。
【図7】同エネルギ吸収構造の中実部材の1つを示す斜視図である。
【図8】成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、エネルギ吸収部に該当する位置の断面図である。
【図9】成形型によりフロントサイドメンバを製造する際を説明するための、剛性保持部に該当する位置の断面図である。
【図10】第1の実施形態に係るエネルギ吸収構造に適用される中空部材の変形例を示す斜視図である。
【図11】同エネルギ吸収構造に適用される中空部材の他の変形例を示す斜視図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係るエネルギ吸収構造が適用されたフロントサイドメンバの先端部の断面を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【0034】
1,41 フロントサイドメンバ、
2 フロント部、
3 リア部、
4,33A〜33D,36A〜36D 貫通孔(中空部)、
5,32,35 中空部材、
6 中実部材、
7,42 被覆部材、
10 エネルギ吸収部、
11,43 剛性保持部、
12 突出部、
15 第1被覆部材、
18 第2被覆部材、
23 第1繊維材、
24 第2繊維材、
44 第3被覆部材、
F 衝撃力(荷重)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、
前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、
前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、
を有することを特徴とするエネルギ吸収構造。
【請求項2】
前記中空部は、前記荷重が作用する方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項3】
前記中空部材および被覆部材からなるエネルギ吸収部を、中実部材を繊維強化樹脂で覆った剛性保持部を介在しつつ、前記荷重の作用方向に複数配置したことを特徴とする請求項1または2に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項4】
前記中実部材は、前記中空部の一部に嵌合する少なくとも1つの突出部を有することを特徴とする請求項3に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項5】
前記被覆部材の強化繊維は、前記剛性保持部の強化繊維の少なくとも一部と共通することを特徴とする請求項3または4に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項6】
前記被覆部材は、前記荷重の作用方向に対して配向角度が45度の強化繊維を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項7】
前記繊維強化樹脂は、炭素繊維強化樹脂であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項8】
荷重が作用して破壊されるエネルギ吸収構造によりエネルギを吸収するエネルギ吸収方法であって、
前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、からなるエネルギ吸収部を、前記荷重により荷重の作用方向に挫屈させてエネルギを吸収することを特徴とするエネルギ吸収方法。
【請求項9】
前記エネルギ吸収部を、中実部材を繊維強化樹脂で覆った剛性保持部を介在しつつ前記荷重の作用方向に複数配置することを特徴とする請求項8に記載のエネルギ吸収方法。
【請求項1】
荷重が作用して破壊されつつエネルギを吸収するエネルギ吸収構造であって、
前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、
前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、
を有することを特徴とするエネルギ吸収構造。
【請求項2】
前記中空部は、前記荷重が作用する方向に貫通する少なくとも1つの貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項3】
前記中空部材および被覆部材からなるエネルギ吸収部を、中実部材を繊維強化樹脂で覆った剛性保持部を介在しつつ、前記荷重の作用方向に複数配置したことを特徴とする請求項1または2に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項4】
前記中実部材は、前記中空部の一部に嵌合する少なくとも1つの突出部を有することを特徴とする請求項3に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項5】
前記被覆部材の強化繊維は、前記剛性保持部の強化繊維の少なくとも一部と共通することを特徴とする請求項3または4に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項6】
前記被覆部材は、前記荷重の作用方向に対して配向角度が45度の強化繊維を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項7】
前記繊維強化樹脂は、炭素繊維強化樹脂であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のエネルギ吸収構造。
【請求項8】
荷重が作用して破壊されるエネルギ吸収構造によりエネルギを吸収するエネルギ吸収方法であって、
前記荷重の作用方向に強化繊維が配向される繊維強化樹脂により形成され、内部に中空部が設けられた中空部材と、前記中空部材を覆い、前記荷重の作用方向と交差する方向に配向される強化繊維を含む繊維強化樹脂により形成された被覆部材と、からなるエネルギ吸収部を、前記荷重により荷重の作用方向に挫屈させてエネルギを吸収することを特徴とするエネルギ吸収方法。
【請求項9】
前記エネルギ吸収部を、中実部材を繊維強化樹脂で覆った剛性保持部を介在しつつ前記荷重の作用方向に複数配置することを特徴とする請求項8に記載のエネルギ吸収方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−1238(P2009−1238A)
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−166797(P2007−166797)
【出願日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成17年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構「地球温暖化防止新技術プログラム 自動車軽量化炭素繊維強化複合材料の研究開発」、産業再生法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成17年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構「地球温暖化防止新技術プログラム 自動車軽量化炭素繊維強化複合材料の研究開発」、産業再生法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】
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