衝撃エネルギ吸収部材及びその製造方法
【課題】筒状の本体部２を座屈変形させることなく筒軸Ｚ方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材１を提供する。
【解決手段】本体部２が、分割変形部３と境界部４とが一体成形されてなり、この境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部４が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成する。
【解決手段】本体部２が、分割変形部３と境界部４とが一体成形されてなり、この境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部４が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する、車両のクラッシュカン等に好適な衝撃エネルギ吸収部材及びその製造方法に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば車両のフロントサイドフレームの先端又はリヤサイドフレームの後端に、衝撃エネルギ吸収部材としてクラッシュカンを設けて、このクラッシュカンにより、車両の正面衝突時や後面衝突時の衝撃エネルギ（衝撃圧縮荷重）を吸収するようにすることはよく知られている。
【０００３】
上記クラッシュカン等の衝撃エネルギ吸収部材においては、衝撃エネルギの吸収性能を向上させるべく種々の提案がなされている。例えば特許文献１では、衝撃エネルギ吸収部材の筒状の本体部を、少なくとも１つの短筒形状の第１部分と、この第１部分に対して同心軸状に重ねて配置された少なくとも１つの短筒形状の第２部分とで構成し、上記第１部分と第２部分との接続部分を上記同心軸に対して傾斜する部分を含む構成として、本体部に対して筒軸方向に圧縮荷重が入力されたときに、第１部分を縮径させつつ第２部分を拡径させて、第１部材を第２部材の内側中空部に押し込むようにしている。この構成により、不安定な座屈現象の発生を抑制して変形モードを安定させ、これにより衝撃エネルギの吸収性能を高めるようにしている。
【特許文献１】国際公開第２００６／０２５５５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１のものでは、本体部に対して筒軸方向に圧縮荷重が入力されたときにおいて、第１部分と第２部分とを接続部分で分離させて第１部材を第２部材の内側中空部に押し込む際に、第１部材が第２部材の内側中空部にスムーズに押し込まれずに、第１部材又は第２部材が座屈変形する可能性があり、衝撃エネルギ吸収部材を安定して変形させることが困難になる。この座屈変形を確実に防止するためには、第１及び第２部分の長さをかなり短くしておく必要があるが、この場合、車両に生じるような圧縮荷重に対応可能にしようとすると、第１及び第２部分の数がかなり多くなる。また、第１部材を第２部材の内側中空部にスムーズに押し込むためには、第１部分と第２部分とは単に接触しているか、又は固定されていたとしても、その固定力を小さくしておく必要があるが、上記のように第１及び第２部分の数がかなり多くなると、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時に第１部分又は第２部分が脱落する可能性があり、取扱い性が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒状の本体部を座屈変形させることなく本体部筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材を対象として、上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とが一体成形されてなり、上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであるとする。
【０００７】
上記の構成により、本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、分割変形部は、傘状の境界部によって、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の外側又は内側へ塑性変形し、このような分割変形部の塑性変形により圧縮荷重（衝撃エネルギ）を吸収することができる。また、境界部を挟む２つの分割変形部は、本体部筒軸方向の長さが短くなるとともに本体部径方向の互いに反対側に広がるようにそれぞれ塑性変形し、本体部径方向の外側へ塑性変形する分割変形部と、本体部径方向の内側へ塑性変形する分割変形部とが、本体部筒軸方向に交互に並ぶので、本体部全体として座屈変形が生じずに筒軸方向に安定して変形する。しかも、境界部によって、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形して、分割変形部が本体部径方向の外側又は内側へより一層塑性変形し易くなる。すなわち、本体部に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部ないしその近傍には、該境界部の傾斜によって、分割変形部の境界側端部を境界部に対して本体部径方向の外側又は内側（境界部を挟む２つの分割変形部では互いに逆側になる）へずらすようなせん断力が作用する。そして、境界部を、該せん断力により分割変形部の境界側端部が境界部に対してせん断変形し易くなるような材料で構成しておけば、上記せん断力によって分割変形部の境界側端部が境界部に対してせん断変形して、分割変形部の、本体部径方向の外側又は内側への塑性変形が促進される。
【０００８】
したがって、本体部に対して、筒軸方向の圧縮荷重と同時に、本体部を径方向に倒すような力が入力されたとしても、本体部は座屈変形し難くて筒軸方向に確実に変形し、これにより、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。また、分割変形部や境界部の数が多くなっても、分割変形部と境界部とを一体成形により互いに強固にかつ容易に固定することができ、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部は、金属板からなるものとする。
【００１０】
このことで、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図ることができる。また、境界部の傘状の金属板により、境界部を挟む２つの分割変形部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができるとともに、鋳物と金属板という異種のもの同士の接合では、せん断力に対する接合強度が比較的小さくなるので、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなるとする。
【００１２】
このことにより、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図ることができる。また、境界部に強化繊維が含有されていることで、金属板と同様に、境界部を挟む２つの分割変形部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができるとともに、境界部の強化繊維体積率を適切に設定することによって、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進することが可能になる。すなわち、境界部では強化繊維の分だけ金属（アルミニウム合金）の含有量が少なく、また、通常、強化繊維は境界部の厚み方向の端面に略沿って延びるように配設されるので、せん断力に対する分割変形部と境界部との接合強度が低くなり、この結果、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が境界部に対してそれぞれせん断変形し易くなる。よって、これら２つの分割変形部の境界側端部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項２又は３の発明において、上記アルミニウム合金鋳物は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金鋳物であるものとする。
【００１４】
すなわち、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金は、各成分の含有量を適切に設定することによって、アルミニウム合金の強度を維持しつつ鋳造性及び伸びの両方を同時に向上させて、鋳造のままでも高い伸びを有する高延性のものとすることができる。よって、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図りつつ、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。
【００１５】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、衝撃エネルギ吸収部材は、車両のフロントサイドフレーム又はクラッシュカンに用いられるものとする。
【００１６】
このことにより、車両の正面衝突時や後面衝突時の衝撃エネルギを確実に吸収して、車両の安全性を高めることが可能になる。また、分割変形部を、例えばアルミニウム合金鋳物で構成することで、車両の軽量化を図りつつ、安全性の向上化を図ることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材の製造方法の発明であり、この発明では、上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とからなり、上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであり、上記複数の境界部をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する工程と、上記作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、上記金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、上記分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むものとする。
【００１８】
この発明により、分割変形部及び境界部を容易に一体成形することができ、本体部筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【００１９】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、上記金属は、アルミニウム合金であり、上記境界部形成部材は、金属板であるものとする。
【００２０】
このことにより、請求項２の発明に係る衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【００２１】
請求項８の発明では、請求項６の発明において、上記金属は、アルミニウム合金であり、上記境界部形成部材は、強化繊維成形体からなるものとする。
【００２２】
このことにより、請求項３の発明に係る衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の衝撃エネルギ吸収部材によると、本体部が、分割変形部と境界部とが一体成形されてなり、この境界部が、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部が、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部が、本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成したことにより、本体部が筒軸方向に安定して変形するようになり、圧縮荷重の吸収性能を高めることができるとともに、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法によると、境界部を形成するための境界部形成部材を作製する工程と、該作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むようにしたことにより、本体部を座屈変形させることなく筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る衝撃エネルギ吸収部材１を示し、この衝撃エネルギ吸収部材１は、筒状（本実施形態では円筒状）の本体部２を有していて、該本体部２に対して筒軸Ｚ方向（図１の上下方向）に入力される圧縮荷重を吸収するものである。
【００２７】
上記衝撃エネルギ吸収部材１は、本実施形態では、図２に示すように、車両１００の前部における車幅方向両側位置で前後方向にそれぞれ延びるように設けられる左右のフロントサイドフレーム９１の前端とフロントバンパー９３における車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント９３ａの左右両端部との間にそれぞれ介設されるクラッシュカン９２として用いられる。この場合、衝撃エネルギ吸収部材１は、筒軸Ｚ方向が車両１００の前後方向に一致するように配設されて、車両１００の正面衝突時にバンパーレインフォースメント９３ａから入力される衝突エネルギ（衝撃圧縮荷重）を吸収する。
【００２８】
尚、衝撃エネルギ吸収部材１は、上記クラッシュカン９２に限らず、上記左右のフロントサイドフレーム９１の一部（特に前端部分）、車両１００の後部における車幅方向両側位置で前後方向にそれぞれ延びるように設けられる左右のリヤサイドフレーム（図示せず）の一部（特に後端部分）、又は、この各リヤサイドフレームの後端とリヤバンパー９４のバンパーレインフォースメント（図示せず）との間に介設されるクラッシュカン（図示せず）に用いてもよい。また、衝撃エネルギ吸収部材１は、車両１００において衝撃エネルギを吸収する必要がある部分に広く用いることができるとともに、車両１００以外のものに用いることも可能である。
【００２９】
上記本体部２における筒軸Ｚ方向の両側端には、衝撃エネルギ吸収部材１を上記フロントサイドフレーム９１の前端とバンパーレインフォースメント９３ａとにそれぞれ取付固定するための第１及び第２固定部７，８がそれぞれ設けられている。第１固定部７には、該第１固定部７をフロントサイドフレーム９１の前端に締結固定するためのボルトが挿通される複数のボルト挿通孔７ａが形成されており、第２固定部８には、該第２固定部８をバンパーレインフォースメント９３ａに締結固定するためのボルトが挿通される複数のボルト挿通孔８ａが形成されている。これら第１及び第２固定部７，８の形状は、衝撃エネルギ吸収部材１の適用箇所によって異なる。
【００３０】
本実施形態のように衝撃エネルギ吸収部材１をクラッシュカン９２に用いる場合、本体部２の外径Ｄは４０〜１００ｍｍが好ましく、肉厚ｔは２〜８ｍｍが好ましく、長さＬは８０〜１５０ｍｍが好ましい。尚、本体部の外径Ｄは、図１では、本体部２の筒軸Ｚ方向全体に亘って一定に記載しているが、厳密には一定ではなくて、第２固定部８側に向かって徐々に小さくなっている。これは、衝撃エネルギ吸収部材１を後述の鋳造金型３０（図７参照）で鋳造した後に該鋳造金型３０からの離型を容易にするためである。
【００３１】
上記本体部２は、該本体部２に対する筒軸Ｚ方向の所定以上の圧縮荷重を受けて筒軸Ｚ方向に圧縮塑性変形するとともに筒軸Ｚ方向に３つ以上（本実施形態では６つ）に分割された分割変形部３と、該３つ以上の分割変形部３間の境界にそれぞれ設けられた複数（分割変形部３よりも１つ少なく、５つとなる）の境界部４とが一体成形されてなる。本体部２の第１固定部７側の端に位置する分割変形部３は、第１固定部７と一体成形されてなり、本体部２の第２固定部８側の端に位置する分割変形部３は、第２固定部８と一体成形されてなる。
【００３２】
尚、分割変形部３は３つ以上あればよい（境界部４は２つ以上となる）が、分割変形部３の数は、４〜８程度の偶数であることが好ましい。このように偶数にすると、後述の如く、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３と本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３との数を同じにすることができる。
【００３３】
上記境界部４は、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなしている。これにより、境界部４は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ強制的に塑性変形させる。
【００３４】
そして、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４は、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜している。これにより、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３（本体部２の第２固定部８側の端から数えて奇数番目に位置する３つの分割変形部３）と、本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３（本体部２の第２固定部８側の端から数えて偶数番目に位置する３つの分割変形部３）とが、筒軸Ｚ方向に交互に並ぶことになる。尚、上記奇数番目に位置する分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが本体部２径方向の外側に向かって大きくなる形状をなし、上記偶数番目に位置する分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが本体部２径方向の外側に向かって小さくなる形状をなしている。
【００３５】
また、上記境界部４は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進する役割を果たす。すなわち、本体部２に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４ないしその近傍には、境界部４の傾斜によって、分割変形部３の境界側端部を境界部４に対して本体部２径方向の外側又は内側（境界部４を挟む２つの分割変形部３では互いに逆側になる）へずらすようなせん断力が作用する。このせん断力によって分割変形部３の境界側端部が境界部４に対してせん断変形して、分割変形部３の、本体部径方向の外側又は内側への塑性変形が促進される。
【００３６】
上記境界部４の傾斜角度θ（筒軸Ｚ方向に対して垂直な面に対する傾斜角度）は、３０°〜６０°が好ましく、特に好ましいのは４０°〜５０°である。本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側に傾斜する境界部４の傾斜角度と、他方側に傾斜する境界部４の傾斜角度とは同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【００３７】
上記分割変形部３の形状及び大きさは全て略同じであることが好ましい。これは、圧縮加重が全ての分割変形部３に均一に作用して特定の分割変形部３に集中しないようにするためである。
【００３８】
本実施形態では、上記分割変形部３はアルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部４は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなる。これら分割変形部３及び境界部４は、後述の如くアルミニウム合金の溶湯と強化繊維成形体からなる予備成形体１５（図４参照）との複合化により一体成形されたものである。
【００３９】
上記アルミニウム合金として好ましいのは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金である。このＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金は、各成分の含有量を適切に設定することによって、アルミニウム合金の強度を維持しつつ鋳造性及び伸びの両方を同時に向上させて、鋳造のままでも高い伸びを有する高延性のものとすることができる。具体的には、０．５〜２．５％のＭｎ成分と、０．１〜１．５％のＦｅ成分と、０．０１〜１．２％のＭｇ成分と、残部が不可避不純物を含むＡｌ成分とからなるアルミニウム合金とする（含有量の数値は質量百分率である）。
【００４０】
また、上記各成分含有量を有するＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金に、質量百分率で０．１〜０．２％のＴｉ成分、質量百分率で０．０１〜０．１％のＢ成分、及び、質量百分率で０．０１〜０．２％のＢｅ成分のうちの少なくとも１つを添加することがより好ましい。すなわち、Ｔｉ成分、Ｂ成分及びＢｅ成分は、鋳物の結晶粒を微細化することによりその特性を向上させて鋳造割れ性を改善することができるが、含有量が多すぎると、粗大化合物が生成されて伸びが低下する。そこで、Ｔｉ成分、Ｂ成分及びＢｅ成分の各含有量を上記範囲に設定して、伸びの低下を防ぎつつ、鋳造割れ性をさらに良好にする。
【００４１】
尚、上記Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金に代えて、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金を用いてもよく（この合金の場合には、高真空ダイカスト法で鋳造する）、Ｍｇ系合金やその他の金属を用いてもよい。
【００４２】
上記境界部４の強化繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、シリコンカーバイト繊維等が好ましい。アルミナ繊維及びシリカ繊維の場合には、例えば、平均繊維径３μｍ〜５μｍ、繊維長さ５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用い、シリコンカーバイト繊維の場合には、例えば、平均繊維径１０μｍ〜１５μｍ、繊維長さ５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いればよい。
【００４３】
上記境界部４の強化繊維体積率は、通常では５〜１０％であるが、本実施形態では、これよりも大きくする。また、後述の製造方法から強化繊維は境界部４の厚み方向の端面に略沿って延びるように配設されており、強化繊維体積率が大きいことと相俟って、上記せん断力に対する分割変形部３と境界部４との接合強度が低くなり、この結果、境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が境界部４に対してそれぞれせん断変形し易くなる。すなわち、これら２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形し易くなる。このせん断変形を促進するために境界部４の強化繊維体積率として好ましい範囲は２０〜２５％である。これは、２０％未満では、上記せん断変形を十分に促進させることができない一方、２５％を超えると、予備成形体１５内の空孔が小さくなって溶湯の充填性が悪化するからである。
【００４４】
図３に示すように、分割変形部３は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、筒軸Ｚ方向に圧縮塑性変形する。また、上記境界部４によって、本体部２の第２固定部８側の端から数えて奇数番目の分割変形部３は、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の外側へ塑性変形し、本体部２の第２固定部８側の端から数えて偶数番目の分割変形部３は、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の内側へ塑性変形することになる。しかも、境界部４によって、該境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形する。すなわち、上記奇数番目の分割変形部３の境界側端部は、境界部４に対して本体部２径方向の外側へせん断変形し、上記偶数番目の分割変形部３は、境界部４に対して本体部２径方向の内側へせん断変形する。これにより、上記奇数番目の分割変形部３は、本体部２径方向の外側へより一層塑性変形し易くなり、上記偶数番目の分割変形部３は、本体部２径方向の内側へより一層塑性変形し易くなる。この分割変形部３の塑性変形によって上記圧縮加重を吸収する。このとき、分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが短くなりながら本体部２径方向の外側又は内側へ広がることにより、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に安定して変形する。尚、分割変形部３は、筒軸Ｚ方向の圧縮塑性変形に伴って、本体部２径方向において境界部４により塑性変形させられる側とは反対側へも少し塑性変形することになるが、その反対側への塑性変形量は、境界部４により強制的に変形させられる側への塑性変形量に比べてかなり小さい。
【００４５】
上記分割変形部３の塑性変形が進行するに連れて、境界部４の傾斜角度θが小さくなるが、境界部４は、その傾斜角度θが０になるまでは、分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形させるとともに、分割変形部３の境界側端部を境界部４に対して本体部２径方向の外側又は内側へせん断変形させる役割を果たす。そして、傾斜角度θが０になったとしても、その時点では既に、分割変形部３の塑性変形量がかなり大きくなっており、この結果、その時点以降も圧縮荷重が作用し続けたとしても、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に変形する。
【００４６】
尚、本体部２への上記所定以上の圧縮加重の入力時に、分割変形部３と境界部４との間の界面で破断（せん断破壊）する可能性はあるが、たとえ破断したとしても、分割変形部３は、境界部４によって本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形することに変わりはなく、寧ろ、破断により、本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形し易くなる。
【００４７】
また、本実施形態では、境界部４は、分割変形部３の構成材料であるアルミニウム合金と強化繊維との複合化により強化されて、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対して分割変形部３よりも圧縮塑性変形し難くかつ破壊し難くなっている（つまり上記圧縮荷重に対する強度及び剛性が分割変形部３よりも高い）が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に、境界部４が圧縮塑性変形するような大きさの圧縮加重が入力されたとしても、境界部４の厚みが小さいので、境界部４の圧縮塑性変形による傾斜角度θの変化は小さく、よって、境界部４としての上記役割を果たす。
【００４８】
上記衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、図４に示すように、上記アルミニウム合金の溶湯との複合化により上記複数の境界部４をそれぞれ形成することが可能な複数の予備成形体１５（複数の境界部４をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材に相当）を成形する。この各予備成形体１５の形状は、境界部４と同じく傘状をなしている。
【００４９】
各予備成形体１５は、以下のようにして作製する。すなわち、最初に、不図示の容器内に、上記強化繊維と、水と、添加剤とを入れて撹拌混合してスラリー２４（図５参照）を調製する。上記添加剤は、予備成形体１５の強度を確保するための強化剤（例えば粒状アルミナゾル）、該強化剤の強化繊維への付着を促進させるための付着促進剤（例えば硫酸アンモン）、及び、強化繊維の分散性を向上させるための分散剤（例えばポリアミド）である。
【００５０】
続いて、図５に示すように、濾過装置２０により、スラリー２４中の水等の液体成分を除去する。この濾過装置２０は、内部に多孔性フィルタ２２が配設された容器２１と、この容器２１の底部と接続された吸引装置（図示せず）とを備えている。この多孔性フィルタ２２の中央部には、上方に突出する突部２２ａ（フィルタとしての機能はない）が形成され、この突部２２ａの周囲部分（フィルタとして機能する）は、境界部４の傾斜に対応するべく水平に対して傾斜している。そして、容器２１内において多孔性フィルタ２２における突部２２ａの周囲部分の上側に上記スラリー２４を投入し、その後、上記吸引装置により、多孔性フィルタ２２を介して、スラリー２４中の水等の液体成分を除去（吸引脱水）する。
【００５１】
次いで、図６に示すように、スラリー２４中の液体成分を除去することにより得られた脱液体部材２５を圧縮する。すなわち、上記容器２１内において多孔性フィルタ２２における突部２２ａの周囲部分の上側に脱液体部材２５を配置したまま、脱液体部材２５をその上方からパンチ２７により加圧して予備成形体１５の形状となるように圧縮成形する。上記パンチ２７の下面の中央部には、上記突部２２ａが嵌合する嵌合孔２７ａが形成され、この嵌合孔２７ａの周囲部分は、境界部４の傾斜に対応するべく水平に対して傾斜している。
【００５２】
続いて、上記圧縮成形した脱液体部材２５を乾燥させた後に焼結する。この焼結は、例えば、６４０〜８４０℃で１．５時間行う。こうして強化繊維成形体からなる予備成形体１５が完成する。
【００５３】
次に、図７に示すような鋳造金型３０を用いて衝撃エネルギ吸収部材１を製造（鋳造）する。この鋳造金型３０は、固定金型プレート３１に取付固定された固定金型３２と、固定金型プレート３１に対して図８の左右方向に移動可能に支持された可動金型プレート３３に取付固定された可動金型３４とを備えている。固定金型３２には、可動金型３４側に開口する凹陥部３２ａが形成されている一方、可動金型３４には、その凹陥部３２ａ内に入り込む突出部３４ａが形成され、これら凹陥部３２ａ及び突出部３４ａ間にキャビティ３５が形成される。上記突出部３４ａの外周面には、複数の予備成形体１５をそれぞれ支持するための複数の溝（図示せず）が形成されている。また、固定金型３２には、第２固定部８の複数のボルト挿通孔８ａをそれぞれ形成するための複数のピン３２ｂが設けられており、可動金型３４には、第１固定部７の複数のボルト挿通孔７ａをそれぞれ形成するための複数のピン３４ｂが設けられている。
【００５４】
また、上記鋳造金型３０には、上記キャビティ３５内にアルミニウム合金の溶湯を供給するための射出スリーブ３７が設けられている。この射出スリーブ３７には上記溶湯の給湯口３７ａが形成されている。また、射出スリーブ３７内には、射出スリーブ３７に対して摺動可能に嵌装された射出プランジャ３８が設けられており、この射出プランジャ３８を図８の左側へ移動させることで、給湯口３７ａから射出スリーブ３７内に供給された溶湯をキャビティ３５内へ射出する。
【００５５】
上記鋳造金型３０を用いて衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、型開き状態で、可動金型３４の突出部３４ａに形成された複数の溝に、上記成形した複数の予備成形体１５をそれぞれ支持させ、その後、可動金型３４を固定金型３２側へ移動させて型を閉じる。これにより、複数の予備成形体１５が鋳造金型３０のキャビティ１５内にセットされた状態となる。
【００５６】
続いて、射出スリーブ３７内に給湯口３７ａからアルミニウム合金の溶湯（溶湯温度７００℃程度）を供給し、この溶湯を射出プランジャ３８によりキャビティ３５内に射出して供給する。これにより、キャビティ３５内における予備成形体１５が存在しない部分では、分割変形部３並びに第１及び第２固定部７，８が一体成形されるとともに、各予備成形体１５内の空孔に溶湯が充填されて予備成形体１５と溶湯とが複合化され、このことで境界部４が分割変形部３と一体成形される。そして、キャビティ１５内の溶湯が凝固すれば、衝撃エネルギ吸収部材１の鋳造が完了する。
【００５７】
したがって、本実施形態では、衝撃エネルギ吸収部材１の本体部２が、分割変形部３と境界部４とが一体成形されてなり、この境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部４が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成されているので、分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが短くなりながら本体部２の径方向外側又は内側へ広がるとともに、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３と、本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３とが、筒軸Ｚ方向に交互に並ぶことになり、これにより、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に安定して変形する。しかも、境界部４によるせん断変形促進機能によって、分割変形部３が本体部２径方向の外側又は内側へより一層塑性変形し易くなる。この結果、本体部２に対して、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重と同時に、本体部２を径方向に倒すような力が入力されたとしても、本体部２は座屈変形し難くて筒軸Ｚ方向に確実に変形し、これにより、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。また、分割変形部３や境界部４の数が多くなっても、分割変形部３と境界部４とを一体成形により互いに強固にかつ容易に固定することができ、衝撃エネルギ吸収部材１の運搬時や車両への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【００５８】
（実施形態２）
本実施形態は、境界部４の材料を上記実施形態１とは異ならせたものである。
【００５９】
すなわち、本実施形態では、境界部４は、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対してアルミニウム合金鋳物よりも圧縮塑性変形し難くかつ破壊し難い金属板（本実施形態では、鋼板）からなる。
【００６０】
このような鋼板からなる境界部４により、境界部４を挟む２つの分割変形部３を本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができる。また、アルミニウム合金鋳物と鋼板という異種のもの同士の接合では、せん断力に対する接合強度が比較的小さくなるので、境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部を本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００６１】
本実施形態の衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、複数の境界部４をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する。具体的には、鋼板を加工して境界部４の形状と同じになるように仕上げる。そして、この鋼板に対して、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を形成する。こうして境界部形成部材が完成する。
【００６２】
上記貫通孔は、キャビティ１５内において上記溶湯が筒軸Ｚ方向に流れるようにしかつ分割変形部３と境界部４とを確実に一体化するために設けるものであるが、その数が多くなりすぎると、境界部４によるせん断変形促進機能が低下するので、それらを考慮して貫通孔の数を設定する。
【００６３】
尚、上記貫通孔は必ずしも形成する必要はない。貫通孔を形成しない場合には、キャビティ１５内において上記溶湯が筒軸Ｚ方向に流れるように、固定金型３２に、溶湯が流れる流通溝を形成するようにすればよい。この流通溝に対応して成形された突出部は、鋳造後に除去すればよい。
【００６４】
上記作製した境界部形成部材を、上記実施形態１の予備成形体１５と同様に、鋳造金型３０のキャビティ１５内にセットした状態で、アルミニウム合金の溶湯を該キャビティ３０内に供給することで、分割変形部３と境界部４（境界部形成部材）と第１及び第２固定部７，８とを一体成形する。このとき、境界部形成部材には貫通孔が形成されているので、キャビティ１５内において上記溶湯は貫通孔を通して筒軸Ｚ方向に流れるとともに、貫通孔により分割変形部３と境界部４とが確実に一体化されることになる。
【００６５】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態１と同様の作用効果が得られ、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、本体部２が筒軸Ｚ方向に確実に変形して、その圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。
【００６６】
尚、上記実施形態２では、境界部４に鋼板を用いたが、その他種々の金属板を用いることができ、例えばアルミニウム板を用いることも可能である。境界部４の材料は、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対する強度及び剛性が分割変形部３よりも高いことが好ましいが、これには限られず、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進する機能を有するものであれば、どのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、筒状の本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材及びその製造方法に有用であり、特に車両のクラッシュカン（車両前部に配設されるものと後部に配設されるものとを含む）、左右のフロントサイドフレーム及び左右のリヤサイドフレームに適用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態１に係る衝撃エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図２】衝撃エネルギ吸収部材が適用されるクラッシュカンを示す車両の前部を破断した側面図である。
【図３】衝撃エネルギ吸収部材の本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときの該本体部の変形状態を示す断面図である。
【図４】予備成形体を示す断面図である。
【図５】スラリー中の液体成分を除去している状態を示す濾過装置の容器の断面図である。
【図６】スラリー中の液体成分を除去することにより得られた脱液体部材を圧縮している状態を示す図５相当図である。
【図７】鋳造金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 衝撃エネルギ吸収部材
２ 本体部
３ 分割変形部
４ 境界部
１５ 予備成形体（境界部形成部材）
３０ 鋳造金型
３５ キャビティ
９１ フロントサイドフレーム
９２ クラッシュカン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する、車両のクラッシュカン等に好適な衝撃エネルギ吸収部材及びその製造方法に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば車両のフロントサイドフレームの先端又はリヤサイドフレームの後端に、衝撃エネルギ吸収部材としてクラッシュカンを設けて、このクラッシュカンにより、車両の正面衝突時や後面衝突時の衝撃エネルギ（衝撃圧縮荷重）を吸収するようにすることはよく知られている。
【０００３】
上記クラッシュカン等の衝撃エネルギ吸収部材においては、衝撃エネルギの吸収性能を向上させるべく種々の提案がなされている。例えば特許文献１では、衝撃エネルギ吸収部材の筒状の本体部を、少なくとも１つの短筒形状の第１部分と、この第１部分に対して同心軸状に重ねて配置された少なくとも１つの短筒形状の第２部分とで構成し、上記第１部分と第２部分との接続部分を上記同心軸に対して傾斜する部分を含む構成として、本体部に対して筒軸方向に圧縮荷重が入力されたときに、第１部分を縮径させつつ第２部分を拡径させて、第１部材を第２部材の内側中空部に押し込むようにしている。この構成により、不安定な座屈現象の発生を抑制して変形モードを安定させ、これにより衝撃エネルギの吸収性能を高めるようにしている。
【特許文献１】国際公開第２００６／０２５５５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１のものでは、本体部に対して筒軸方向に圧縮荷重が入力されたときにおいて、第１部分と第２部分とを接続部分で分離させて第１部材を第２部材の内側中空部に押し込む際に、第１部材が第２部材の内側中空部にスムーズに押し込まれずに、第１部材又は第２部材が座屈変形する可能性があり、衝撃エネルギ吸収部材を安定して変形させることが困難になる。この座屈変形を確実に防止するためには、第１及び第２部分の長さをかなり短くしておく必要があるが、この場合、車両に生じるような圧縮荷重に対応可能にしようとすると、第１及び第２部分の数がかなり多くなる。また、第１部材を第２部材の内側中空部にスムーズに押し込むためには、第１部分と第２部分とは単に接触しているか、又は固定されていたとしても、その固定力を小さくしておく必要があるが、上記のように第１及び第２部分の数がかなり多くなると、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時に第１部分又は第２部分が脱落する可能性があり、取扱い性が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒状の本体部を座屈変形させることなく本体部筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材を対象として、上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とが一体成形されてなり、上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであるとする。
【０００７】
上記の構成により、本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、分割変形部は、傘状の境界部によって、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の外側又は内側へ塑性変形し、このような分割変形部の塑性変形により圧縮荷重（衝撃エネルギ）を吸収することができる。また、境界部を挟む２つの分割変形部は、本体部筒軸方向の長さが短くなるとともに本体部径方向の互いに反対側に広がるようにそれぞれ塑性変形し、本体部径方向の外側へ塑性変形する分割変形部と、本体部径方向の内側へ塑性変形する分割変形部とが、本体部筒軸方向に交互に並ぶので、本体部全体として座屈変形が生じずに筒軸方向に安定して変形する。しかも、境界部によって、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形して、分割変形部が本体部径方向の外側又は内側へより一層塑性変形し易くなる。すなわち、本体部に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部ないしその近傍には、該境界部の傾斜によって、分割変形部の境界側端部を境界部に対して本体部径方向の外側又は内側（境界部を挟む２つの分割変形部では互いに逆側になる）へずらすようなせん断力が作用する。そして、境界部を、該せん断力により分割変形部の境界側端部が境界部に対してせん断変形し易くなるような材料で構成しておけば、上記せん断力によって分割変形部の境界側端部が境界部に対してせん断変形して、分割変形部の、本体部径方向の外側又は内側への塑性変形が促進される。
【０００８】
したがって、本体部に対して、筒軸方向の圧縮荷重と同時に、本体部を径方向に倒すような力が入力されたとしても、本体部は座屈変形し難くて筒軸方向に確実に変形し、これにより、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。また、分割変形部や境界部の数が多くなっても、分割変形部と境界部とを一体成形により互いに強固にかつ容易に固定することができ、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部は、金属板からなるものとする。
【００１０】
このことで、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図ることができる。また、境界部の傘状の金属板により、境界部を挟む２つの分割変形部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができるとともに、鋳物と金属板という異種のもの同士の接合では、せん断力に対する接合強度が比較的小さくなるので、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなるとする。
【００１２】
このことにより、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図ることができる。また、境界部に強化繊維が含有されていることで、金属板と同様に、境界部を挟む２つの分割変形部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができるとともに、境界部の強化繊維体積率を適切に設定することによって、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進することが可能になる。すなわち、境界部では強化繊維の分だけ金属（アルミニウム合金）の含有量が少なく、また、通常、強化繊維は境界部の厚み方向の端面に略沿って延びるように配設されるので、せん断力に対する分割変形部と境界部との接合強度が低くなり、この結果、境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が境界部に対してそれぞれせん断変形し易くなる。よって、これら２つの分割変形部の境界側端部を本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項２又は３の発明において、上記アルミニウム合金鋳物は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金鋳物であるものとする。
【００１４】
すなわち、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金は、各成分の含有量を適切に設定することによって、アルミニウム合金の強度を維持しつつ鋳造性及び伸びの両方を同時に向上させて、鋳造のままでも高い伸びを有する高延性のものとすることができる。よって、衝撃エネルギ吸収部材の軽量化を図りつつ、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。
【００１５】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、衝撃エネルギ吸収部材は、車両のフロントサイドフレーム又はクラッシュカンに用いられるものとする。
【００１６】
このことにより、車両の正面衝突時や後面衝突時の衝撃エネルギを確実に吸収して、車両の安全性を高めることが可能になる。また、分割変形部を、例えばアルミニウム合金鋳物で構成することで、車両の軽量化を図りつつ、安全性の向上化を図ることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材の製造方法の発明であり、この発明では、上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とからなり、上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであり、上記複数の境界部をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する工程と、上記作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、上記金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、上記分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むものとする。
【００１８】
この発明により、分割変形部及び境界部を容易に一体成形することができ、本体部筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【００１９】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、上記金属は、アルミニウム合金であり、上記境界部形成部材は、金属板であるものとする。
【００２０】
このことにより、請求項２の発明に係る衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【００２１】
請求項８の発明では、請求項６の発明において、上記金属は、アルミニウム合金であり、上記境界部形成部材は、強化繊維成形体からなるものとする。
【００２２】
このことにより、請求項３の発明に係る衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の衝撃エネルギ吸収部材によると、本体部が、分割変形部と境界部とが一体成形されてなり、この境界部が、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部が、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部が、本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成したことにより、本体部が筒軸方向に安定して変形するようになり、圧縮荷重の吸収性能を高めることができるとともに、衝撃エネルギ吸収部材の運搬時や車両等への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法によると、境界部を形成するための境界部形成部材を作製する工程と、該作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むようにしたことにより、本体部を座屈変形させることなく筒軸方向に安定して変形させることが可能でかつ取扱い性に優れた衝撃エネルギ吸収部材を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る衝撃エネルギ吸収部材１を示し、この衝撃エネルギ吸収部材１は、筒状（本実施形態では円筒状）の本体部２を有していて、該本体部２に対して筒軸Ｚ方向（図１の上下方向）に入力される圧縮荷重を吸収するものである。
【００２７】
上記衝撃エネルギ吸収部材１は、本実施形態では、図２に示すように、車両１００の前部における車幅方向両側位置で前後方向にそれぞれ延びるように設けられる左右のフロントサイドフレーム９１の前端とフロントバンパー９３における車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント９３ａの左右両端部との間にそれぞれ介設されるクラッシュカン９２として用いられる。この場合、衝撃エネルギ吸収部材１は、筒軸Ｚ方向が車両１００の前後方向に一致するように配設されて、車両１００の正面衝突時にバンパーレインフォースメント９３ａから入力される衝突エネルギ（衝撃圧縮荷重）を吸収する。
【００２８】
尚、衝撃エネルギ吸収部材１は、上記クラッシュカン９２に限らず、上記左右のフロントサイドフレーム９１の一部（特に前端部分）、車両１００の後部における車幅方向両側位置で前後方向にそれぞれ延びるように設けられる左右のリヤサイドフレーム（図示せず）の一部（特に後端部分）、又は、この各リヤサイドフレームの後端とリヤバンパー９４のバンパーレインフォースメント（図示せず）との間に介設されるクラッシュカン（図示せず）に用いてもよい。また、衝撃エネルギ吸収部材１は、車両１００において衝撃エネルギを吸収する必要がある部分に広く用いることができるとともに、車両１００以外のものに用いることも可能である。
【００２９】
上記本体部２における筒軸Ｚ方向の両側端には、衝撃エネルギ吸収部材１を上記フロントサイドフレーム９１の前端とバンパーレインフォースメント９３ａとにそれぞれ取付固定するための第１及び第２固定部７，８がそれぞれ設けられている。第１固定部７には、該第１固定部７をフロントサイドフレーム９１の前端に締結固定するためのボルトが挿通される複数のボルト挿通孔７ａが形成されており、第２固定部８には、該第２固定部８をバンパーレインフォースメント９３ａに締結固定するためのボルトが挿通される複数のボルト挿通孔８ａが形成されている。これら第１及び第２固定部７，８の形状は、衝撃エネルギ吸収部材１の適用箇所によって異なる。
【００３０】
本実施形態のように衝撃エネルギ吸収部材１をクラッシュカン９２に用いる場合、本体部２の外径Ｄは４０〜１００ｍｍが好ましく、肉厚ｔは２〜８ｍｍが好ましく、長さＬは８０〜１５０ｍｍが好ましい。尚、本体部の外径Ｄは、図１では、本体部２の筒軸Ｚ方向全体に亘って一定に記載しているが、厳密には一定ではなくて、第２固定部８側に向かって徐々に小さくなっている。これは、衝撃エネルギ吸収部材１を後述の鋳造金型３０（図７参照）で鋳造した後に該鋳造金型３０からの離型を容易にするためである。
【００３１】
上記本体部２は、該本体部２に対する筒軸Ｚ方向の所定以上の圧縮荷重を受けて筒軸Ｚ方向に圧縮塑性変形するとともに筒軸Ｚ方向に３つ以上（本実施形態では６つ）に分割された分割変形部３と、該３つ以上の分割変形部３間の境界にそれぞれ設けられた複数（分割変形部３よりも１つ少なく、５つとなる）の境界部４とが一体成形されてなる。本体部２の第１固定部７側の端に位置する分割変形部３は、第１固定部７と一体成形されてなり、本体部２の第２固定部８側の端に位置する分割変形部３は、第２固定部８と一体成形されてなる。
【００３２】
尚、分割変形部３は３つ以上あればよい（境界部４は２つ以上となる）が、分割変形部３の数は、４〜８程度の偶数であることが好ましい。このように偶数にすると、後述の如く、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３と本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３との数を同じにすることができる。
【００３３】
上記境界部４は、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなしている。これにより、境界部４は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ強制的に塑性変形させる。
【００３４】
そして、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４は、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜している。これにより、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３（本体部２の第２固定部８側の端から数えて奇数番目に位置する３つの分割変形部３）と、本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３（本体部２の第２固定部８側の端から数えて偶数番目に位置する３つの分割変形部３）とが、筒軸Ｚ方向に交互に並ぶことになる。尚、上記奇数番目に位置する分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが本体部２径方向の外側に向かって大きくなる形状をなし、上記偶数番目に位置する分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが本体部２径方向の外側に向かって小さくなる形状をなしている。
【００３５】
また、上記境界部４は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進する役割を果たす。すなわち、本体部２に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４ないしその近傍には、境界部４の傾斜によって、分割変形部３の境界側端部を境界部４に対して本体部２径方向の外側又は内側（境界部４を挟む２つの分割変形部３では互いに逆側になる）へずらすようなせん断力が作用する。このせん断力によって分割変形部３の境界側端部が境界部４に対してせん断変形して、分割変形部３の、本体部径方向の外側又は内側への塑性変形が促進される。
【００３６】
上記境界部４の傾斜角度θ（筒軸Ｚ方向に対して垂直な面に対する傾斜角度）は、３０°〜６０°が好ましく、特に好ましいのは４０°〜５０°である。本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側に傾斜する境界部４の傾斜角度と、他方側に傾斜する境界部４の傾斜角度とは同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【００３７】
上記分割変形部３の形状及び大きさは全て略同じであることが好ましい。これは、圧縮加重が全ての分割変形部３に均一に作用して特定の分割変形部３に集中しないようにするためである。
【００３８】
本実施形態では、上記分割変形部３はアルミニウム合金鋳物からなり、上記境界部４は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなる。これら分割変形部３及び境界部４は、後述の如くアルミニウム合金の溶湯と強化繊維成形体からなる予備成形体１５（図４参照）との複合化により一体成形されたものである。
【００３９】
上記アルミニウム合金として好ましいのは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金である。このＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金は、各成分の含有量を適切に設定することによって、アルミニウム合金の強度を維持しつつ鋳造性及び伸びの両方を同時に向上させて、鋳造のままでも高い伸びを有する高延性のものとすることができる。具体的には、０．５〜２．５％のＭｎ成分と、０．１〜１．５％のＦｅ成分と、０．０１〜１．２％のＭｇ成分と、残部が不可避不純物を含むＡｌ成分とからなるアルミニウム合金とする（含有量の数値は質量百分率である）。
【００４０】
また、上記各成分含有量を有するＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金に、質量百分率で０．１〜０．２％のＴｉ成分、質量百分率で０．０１〜０．１％のＢ成分、及び、質量百分率で０．０１〜０．２％のＢｅ成分のうちの少なくとも１つを添加することがより好ましい。すなわち、Ｔｉ成分、Ｂ成分及びＢｅ成分は、鋳物の結晶粒を微細化することによりその特性を向上させて鋳造割れ性を改善することができるが、含有量が多すぎると、粗大化合物が生成されて伸びが低下する。そこで、Ｔｉ成分、Ｂ成分及びＢｅ成分の各含有量を上記範囲に設定して、伸びの低下を防ぎつつ、鋳造割れ性をさらに良好にする。
【００４１】
尚、上記Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金に代えて、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金を用いてもよく（この合金の場合には、高真空ダイカスト法で鋳造する）、Ｍｇ系合金やその他の金属を用いてもよい。
【００４２】
上記境界部４の強化繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、シリコンカーバイト繊維等が好ましい。アルミナ繊維及びシリカ繊維の場合には、例えば、平均繊維径３μｍ〜５μｍ、繊維長さ５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用い、シリコンカーバイト繊維の場合には、例えば、平均繊維径１０μｍ〜１５μｍ、繊維長さ５ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いればよい。
【００４３】
上記境界部４の強化繊維体積率は、通常では５〜１０％であるが、本実施形態では、これよりも大きくする。また、後述の製造方法から強化繊維は境界部４の厚み方向の端面に略沿って延びるように配設されており、強化繊維体積率が大きいことと相俟って、上記せん断力に対する分割変形部３と境界部４との接合強度が低くなり、この結果、境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が境界部４に対してそれぞれせん断変形し易くなる。すなわち、これら２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形し易くなる。このせん断変形を促進するために境界部４の強化繊維体積率として好ましい範囲は２０〜２５％である。これは、２０％未満では、上記せん断変形を十分に促進させることができない一方、２５％を超えると、予備成形体１５内の空孔が小さくなって溶湯の充填性が悪化するからである。
【００４４】
図３に示すように、分割変形部３は、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、筒軸Ｚ方向に圧縮塑性変形する。また、上記境界部４によって、本体部２の第２固定部８側の端から数えて奇数番目の分割変形部３は、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の外側へ塑性変形し、本体部２の第２固定部８側の端から数えて偶数番目の分割変形部３は、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の内側へ塑性変形することになる。しかも、境界部４によって、該境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形する。すなわち、上記奇数番目の分割変形部３の境界側端部は、境界部４に対して本体部２径方向の外側へせん断変形し、上記偶数番目の分割変形部３は、境界部４に対して本体部２径方向の内側へせん断変形する。これにより、上記奇数番目の分割変形部３は、本体部２径方向の外側へより一層塑性変形し易くなり、上記偶数番目の分割変形部３は、本体部２径方向の内側へより一層塑性変形し易くなる。この分割変形部３の塑性変形によって上記圧縮加重を吸収する。このとき、分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが短くなりながら本体部２径方向の外側又は内側へ広がることにより、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に安定して変形する。尚、分割変形部３は、筒軸Ｚ方向の圧縮塑性変形に伴って、本体部２径方向において境界部４により塑性変形させられる側とは反対側へも少し塑性変形することになるが、その反対側への塑性変形量は、境界部４により強制的に変形させられる側への塑性変形量に比べてかなり小さい。
【００４５】
上記分割変形部３の塑性変形が進行するに連れて、境界部４の傾斜角度θが小さくなるが、境界部４は、その傾斜角度θが０になるまでは、分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形させるとともに、分割変形部３の境界側端部を境界部４に対して本体部２径方向の外側又は内側へせん断変形させる役割を果たす。そして、傾斜角度θが０になったとしても、その時点では既に、分割変形部３の塑性変形量がかなり大きくなっており、この結果、その時点以降も圧縮荷重が作用し続けたとしても、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に変形する。
【００４６】
尚、本体部２への上記所定以上の圧縮加重の入力時に、分割変形部３と境界部４との間の界面で破断（せん断破壊）する可能性はあるが、たとえ破断したとしても、分割変形部３は、境界部４によって本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形することに変わりはなく、寧ろ、破断により、本体部２径方向の外側又は内側へ塑性変形し易くなる。
【００４７】
また、本実施形態では、境界部４は、分割変形部３の構成材料であるアルミニウム合金と強化繊維との複合化により強化されて、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対して分割変形部３よりも圧縮塑性変形し難くかつ破壊し難くなっている（つまり上記圧縮荷重に対する強度及び剛性が分割変形部３よりも高い）が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に、境界部４が圧縮塑性変形するような大きさの圧縮加重が入力されたとしても、境界部４の厚みが小さいので、境界部４の圧縮塑性変形による傾斜角度θの変化は小さく、よって、境界部４としての上記役割を果たす。
【００４８】
上記衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、図４に示すように、上記アルミニウム合金の溶湯との複合化により上記複数の境界部４をそれぞれ形成することが可能な複数の予備成形体１５（複数の境界部４をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材に相当）を成形する。この各予備成形体１５の形状は、境界部４と同じく傘状をなしている。
【００４９】
各予備成形体１５は、以下のようにして作製する。すなわち、最初に、不図示の容器内に、上記強化繊維と、水と、添加剤とを入れて撹拌混合してスラリー２４（図５参照）を調製する。上記添加剤は、予備成形体１５の強度を確保するための強化剤（例えば粒状アルミナゾル）、該強化剤の強化繊維への付着を促進させるための付着促進剤（例えば硫酸アンモン）、及び、強化繊維の分散性を向上させるための分散剤（例えばポリアミド）である。
【００５０】
続いて、図５に示すように、濾過装置２０により、スラリー２４中の水等の液体成分を除去する。この濾過装置２０は、内部に多孔性フィルタ２２が配設された容器２１と、この容器２１の底部と接続された吸引装置（図示せず）とを備えている。この多孔性フィルタ２２の中央部には、上方に突出する突部２２ａ（フィルタとしての機能はない）が形成され、この突部２２ａの周囲部分（フィルタとして機能する）は、境界部４の傾斜に対応するべく水平に対して傾斜している。そして、容器２１内において多孔性フィルタ２２における突部２２ａの周囲部分の上側に上記スラリー２４を投入し、その後、上記吸引装置により、多孔性フィルタ２２を介して、スラリー２４中の水等の液体成分を除去（吸引脱水）する。
【００５１】
次いで、図６に示すように、スラリー２４中の液体成分を除去することにより得られた脱液体部材２５を圧縮する。すなわち、上記容器２１内において多孔性フィルタ２２における突部２２ａの周囲部分の上側に脱液体部材２５を配置したまま、脱液体部材２５をその上方からパンチ２７により加圧して予備成形体１５の形状となるように圧縮成形する。上記パンチ２７の下面の中央部には、上記突部２２ａが嵌合する嵌合孔２７ａが形成され、この嵌合孔２７ａの周囲部分は、境界部４の傾斜に対応するべく水平に対して傾斜している。
【００５２】
続いて、上記圧縮成形した脱液体部材２５を乾燥させた後に焼結する。この焼結は、例えば、６４０〜８４０℃で１．５時間行う。こうして強化繊維成形体からなる予備成形体１５が完成する。
【００５３】
次に、図７に示すような鋳造金型３０を用いて衝撃エネルギ吸収部材１を製造（鋳造）する。この鋳造金型３０は、固定金型プレート３１に取付固定された固定金型３２と、固定金型プレート３１に対して図８の左右方向に移動可能に支持された可動金型プレート３３に取付固定された可動金型３４とを備えている。固定金型３２には、可動金型３４側に開口する凹陥部３２ａが形成されている一方、可動金型３４には、その凹陥部３２ａ内に入り込む突出部３４ａが形成され、これら凹陥部３２ａ及び突出部３４ａ間にキャビティ３５が形成される。上記突出部３４ａの外周面には、複数の予備成形体１５をそれぞれ支持するための複数の溝（図示せず）が形成されている。また、固定金型３２には、第２固定部８の複数のボルト挿通孔８ａをそれぞれ形成するための複数のピン３２ｂが設けられており、可動金型３４には、第１固定部７の複数のボルト挿通孔７ａをそれぞれ形成するための複数のピン３４ｂが設けられている。
【００５４】
また、上記鋳造金型３０には、上記キャビティ３５内にアルミニウム合金の溶湯を供給するための射出スリーブ３７が設けられている。この射出スリーブ３７には上記溶湯の給湯口３７ａが形成されている。また、射出スリーブ３７内には、射出スリーブ３７に対して摺動可能に嵌装された射出プランジャ３８が設けられており、この射出プランジャ３８を図８の左側へ移動させることで、給湯口３７ａから射出スリーブ３７内に供給された溶湯をキャビティ３５内へ射出する。
【００５５】
上記鋳造金型３０を用いて衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、型開き状態で、可動金型３４の突出部３４ａに形成された複数の溝に、上記成形した複数の予備成形体１５をそれぞれ支持させ、その後、可動金型３４を固定金型３２側へ移動させて型を閉じる。これにより、複数の予備成形体１５が鋳造金型３０のキャビティ１５内にセットされた状態となる。
【００５６】
続いて、射出スリーブ３７内に給湯口３７ａからアルミニウム合金の溶湯（溶湯温度７００℃程度）を供給し、この溶湯を射出プランジャ３８によりキャビティ３５内に射出して供給する。これにより、キャビティ３５内における予備成形体１５が存在しない部分では、分割変形部３並びに第１及び第２固定部７，８が一体成形されるとともに、各予備成形体１５内の空孔に溶湯が充填されて予備成形体１５と溶湯とが複合化され、このことで境界部４が分割変形部３と一体成形される。そして、キャビティ１５内の溶湯が凝固すれば、衝撃エネルギ吸収部材１の鋳造が完了する。
【００５７】
したがって、本実施形態では、衝撃エネルギ吸収部材１の本体部２が、分割変形部３と境界部４とが一体成形されてなり、この境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって筒軸Ｚ方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、筒軸Ｚ方向に隣り合う任意の２つの境界部４が、本体部２径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、更に境界部４が、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するように構成されているので、分割変形部３は、その筒軸Ｚ方向の長さが短くなりながら本体部２の径方向外側又は内側へ広がるとともに、本体部２径方向の外側へ塑性変形する分割変形部３と、本体部２径方向の内側へ塑性変形する分割変形部３とが、筒軸Ｚ方向に交互に並ぶことになり、これにより、本体部２全体として座屈変形が生じずに筒軸Ｚ方向に安定して変形する。しかも、境界部４によるせん断変形促進機能によって、分割変形部３が本体部２径方向の外側又は内側へより一層塑性変形し易くなる。この結果、本体部２に対して、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重と同時に、本体部２を径方向に倒すような力が入力されたとしても、本体部２は座屈変形し難くて筒軸Ｚ方向に確実に変形し、これにより、圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。また、分割変形部３や境界部４の数が多くなっても、分割変形部３と境界部４とを一体成形により互いに強固にかつ容易に固定することができ、衝撃エネルギ吸収部材１の運搬時や車両への組付け時における取扱い性を向上させることができる。
【００５８】
（実施形態２）
本実施形態は、境界部４の材料を上記実施形態１とは異ならせたものである。
【００５９】
すなわち、本実施形態では、境界部４は、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対してアルミニウム合金鋳物よりも圧縮塑性変形し難くかつ破壊し難い金属板（本実施形態では、鋼板）からなる。
【００６０】
このような鋼板からなる境界部４により、境界部４を挟む２つの分割変形部３を本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させることができる。また、アルミニウム合金鋳物と鋼板という異種のもの同士の接合では、せん断力に対する接合強度が比較的小さくなるので、境界部４を挟む２つの分割変形部３の境界側端部を本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形させることが可能になる。
【００６１】
本実施形態の衝撃エネルギ吸収部材１を製造するには、先ず、複数の境界部４をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する。具体的には、鋼板を加工して境界部４の形状と同じになるように仕上げる。そして、この鋼板に対して、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を形成する。こうして境界部形成部材が完成する。
【００６２】
上記貫通孔は、キャビティ１５内において上記溶湯が筒軸Ｚ方向に流れるようにしかつ分割変形部３と境界部４とを確実に一体化するために設けるものであるが、その数が多くなりすぎると、境界部４によるせん断変形促進機能が低下するので、それらを考慮して貫通孔の数を設定する。
【００６３】
尚、上記貫通孔は必ずしも形成する必要はない。貫通孔を形成しない場合には、キャビティ１５内において上記溶湯が筒軸Ｚ方向に流れるように、固定金型３２に、溶湯が流れる流通溝を形成するようにすればよい。この流通溝に対応して成形された突出部は、鋳造後に除去すればよい。
【００６４】
上記作製した境界部形成部材を、上記実施形態１の予備成形体１５と同様に、鋳造金型３０のキャビティ１５内にセットした状態で、アルミニウム合金の溶湯を該キャビティ３０内に供給することで、分割変形部３と境界部４（境界部形成部材）と第１及び第２固定部７，８とを一体成形する。このとき、境界部形成部材には貫通孔が形成されているので、キャビティ１５内において上記溶湯は貫通孔を通して筒軸Ｚ方向に流れるとともに、貫通孔により分割変形部３と境界部４とが確実に一体化されることになる。
【００６５】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態１と同様の作用効果が得られ、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、本体部２が筒軸Ｚ方向に確実に変形して、その圧縮荷重の吸収性能を高めることができる。
【００６６】
尚、上記実施形態２では、境界部４に鋼板を用いたが、その他種々の金属板を用いることができ、例えばアルミニウム板を用いることも可能である。境界部４の材料は、筒軸Ｚ方向の圧縮荷重に対する強度及び剛性が分割変形部３よりも高いことが好ましいが、これには限られず、本体部２に対して筒軸Ｚ方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、境界部４を挟む２つの分割変形部３を、筒軸Ｚ方向への圧縮塑性変形と同時に本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部３の境界側端部が本体部２径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進する機能を有するものであれば、どのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、筒状の本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材及びその製造方法に有用であり、特に車両のクラッシュカン（車両前部に配設されるものと後部に配設されるものとを含む）、左右のフロントサイドフレーム及び左右のリヤサイドフレームに適用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態１に係る衝撃エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図２】衝撃エネルギ吸収部材が適用されるクラッシュカンを示す車両の前部を破断した側面図である。
【図３】衝撃エネルギ吸収部材の本体部に対して筒軸方向に所定以上の圧縮荷重が入力されたときの該本体部の変形状態を示す断面図である。
【図４】予備成形体を示す断面図である。
【図５】スラリー中の液体成分を除去している状態を示す濾過装置の容器の断面図である。
【図６】スラリー中の液体成分を除去することにより得られた脱液体部材を圧縮している状態を示す図５相当図である。
【図７】鋳造金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 衝撃エネルギ吸収部材
２ 本体部
３ 分割変形部
４ 境界部
１５ 予備成形体（境界部形成部材）
３０ 鋳造金型
３５ キャビティ
９１ フロントサイドフレーム
９２ クラッシュカン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材であって、
上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とが一体成形されてなり、
上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、
上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、
更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項２】
請求項１記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、
上記境界部は、金属板からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項３】
請求項１記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、
上記境界部は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項４】
請求項２又は３記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記アルミニウム合金鋳物は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金鋳物であることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
車両のフロントサイドフレーム又はクラッシュカンに用いられることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項６】
筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材の製造方法であって、
上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とからなり、
上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、
上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、
更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであり、
上記複数の境界部をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する工程と、
上記作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、上記金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、上記分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むことを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法において、
上記金属は、アルミニウム合金であり、
上記境界部形成部材は、金属板であることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法において、
上記金属は、アルミニウム合金であり、
上記境界部形成部材は、強化繊維成形体からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１】
筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材であって、
上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とが一体成形されてなり、
上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、
上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、
更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項２】
請求項１記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、
上記境界部は、金属板からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項３】
請求項１記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記分割変形部は、アルミニウム合金鋳物からなり、
上記境界部は、強化繊維が含有されたアルミニウム合金鋳物からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項４】
請求項２又は３記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
上記アルミニウム合金鋳物は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｍｇ系合金鋳物であることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の衝撃エネルギ吸収部材において、
車両のフロントサイドフレーム又はクラッシュカンに用いられることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材。
【請求項６】
筒状の本体部を有し、該本体部に対して筒軸方向に入力される圧縮荷重を吸収する衝撃エネルギ吸収部材の製造方法であって、
上記本体部は、金属からなりかつ所定以上の上記圧縮荷重を受けて本体部筒軸方向に圧縮塑性変形するとともに本体部筒軸方向に３つ以上に分割された分割変形部と、該３つ以上の分割変形部間の複数の境界にそれぞれ設けられた複数の境界部とからなり、
上記境界部は、本体部径方向の外側に向かって本体部筒軸方向の一方側又は他方側に傾斜する傘状をなし、
上記本体部筒軸方向に隣り合う任意の２つの境界部は、本体部径方向の外側に向かって互いに反対側に傾斜し、
更に上記境界部は、上記本体部に上記所定以上の圧縮荷重が入力されたときに、該境界部を挟む２つの分割変形部を、本体部筒軸方向への圧縮塑性変形と同時に本体部径方向の互いに反対側へそれぞれ塑性変形させるとともに、該境界部を挟む２つの分割変形部の境界側端部が本体部径方向の互いに反対側へそれぞれせん断変形するのを促進するものであり、
上記複数の境界部をそれぞれ形成するための複数の境界部形成部材を作製する工程と、
上記作製した境界部形成部材を金型のキャビティ内にセットした状態で、上記金属の溶湯を該キャビティ内に供給することで、上記分割変形部と境界部とを一体成形する工程とを含むことを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法において、
上記金属は、アルミニウム合金であり、
上記境界部形成部材は、金属板であることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の衝撃エネルギ吸収部材の製造方法において、
上記金属は、アルミニウム合金であり、
上記境界部形成部材は、強化繊維成形体からなることを特徴とする衝撃エネルギ吸収部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−３８３４１（Ｐ２０１０−３８３４１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５２０５（Ｐ２００８−２０５２０５）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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