[发明专利]冲击吸收部件

说明书

技术领域

本发明涉及在汽车等的输送设备中使用的冲击吸收部件。

背景技术

输送设备的安全基准逐年提高，最重要的是在碰撞时，即便损伤输送设备的功能，也要保护客舱的乘坐人员。因此，基于吸收碰撞时的能量，缓和传递至客舱内的冲击的目的，推行在客舱周围的框架中应用高强度钢板，实现碰撞安全性的提高。

此外，近年来，不仅考虑碰撞安全性、还考虑碰撞后的维修性而利用吸能盒这样可更换的冲击吸收部件吸收冲击的车型增多。该冲击吸收部件以冲击吸收部件的冲击吸收方向成为汽车的长度方向的方式装配在客舱的前面以及后面，在碰撞时，冲击吸收部件在冲击吸收方向上挤压变形，从而吸收冲击能量。因此，该冲击吸收部件要求以下特性。

[1]具有较高的冲击能量吸收性能。

[2]由于汽车的碰撞不一定与冲击吸收部件的冲击吸收方向平行，因此，在从与冲击吸收方向交叉的方向(例如，与冲击吸收方向的交叉角度为10度的倾斜方向)加载冲击负载的情况下，也能够吸收碰撞能量。

[3]轻量，以确保油耗效率。

对于冲击吸收部件的形状，如汽车技术会论文集no.7(1974)，p.60)所记载，一般采用通过设置于帽形截面形状的部件上的凸缘焊接背板而成的闭口截面的箱型形状(参照图1E)等中空形状。

根据图1A～图1H说明冲击吸收部件吸收冲击能量时的变形行为。这里，图1A～图1D是从变形前到最初的屈曲(buckling)变形结束期间的立体图。本说明书中所说的冲击吸收方向指的是，在冲击吸收部件1的棱线方向设置为上下方向时相对于设置面4垂直的方向(图1A的箭头P2)。此外，图1E～图1G示出相对于各变形时的冲击吸收方向(箭头P2)垂直的水平截面的形状。此外，图1B的虚线示出刚施加冲击之后的侧面2的中央部的变形行为，图1F以及图1G的虚线是变形前的水平截面。

当沿冲击吸收方向(箭头P2)施加冲击负载P1时，首先，在刚性小的侧面2的中央部，周期性地(周期H)产生向面外方向(相对于面垂直地贯通的方向)鼓起(或凹陷)的弹性变形(图1B的虚线以及图1F的实线)。另一方面，刚性大的棱线3在高度方向上压缩变形。这里，如铁木辛柯著，屈曲理论，CORONA公司，1971，p221－225(以下，简称为“铁木辛柯”。)所示，在侧面产生的弹性变形与单纯支承周边的板的弹性屈曲等价，根据变分原理，屈曲波长H与板宽度(侧面2的宽度(棱线间的间隔))相等。

此外，若在冲击吸收方向(箭头P2)上进行变形，则侧面2的弹性变形从中央部沿棱线3的方向扩展，并且面外方向的变形也增大。另一方面，对于棱线3，压缩变形量也增大。并且，在侧面2的面外变形到达棱线3的时刻，在弹性变形量最多的位置发生应力集中，产生棱线3的弯折。并且，在侧面2以及棱线3的双方开始出现局部的塑性屈曲(褶皱状的变形)(图1C的虚线部以及图1G)。若进一步进行变形，则棱线3、侧面2完全弯折并接触，第一个周期的屈曲变形结束(图1D)。此时的挤压位移与周期H一致。并且，在另一个截面开始发生相同的屈曲变形。公知通过反复进行以上这样的屈曲变形，冲击吸收部件1挤压变形为图1H这样的蛇纹状(风琴状)，吸收冲击能量(上述汽车技术会论文集)。

此外，以下，在本说明书中，将H定义为挤压变形时的屈曲波长，将在冲击吸收方向上变形并如图6所示那样变形为蛇纹状的挤压定义为轴向挤压，将垂直于冲击吸收方向剖切而成的截面定义为部件截面。

接下来，根据图2说明此时的冲击吸收方向的位移与负载的关系。在施加冲击负载而产生棱线3的弯折之前(对应于从图1B到图1C之间的变形)，负载上升(图2，O→A)，在第一次屈曲变形时达到最大负载Pm₁。之后，当开始棱线3的塑性屈曲时，随着塑性屈曲的进行(对应于从图1C到图1D之间的变形)而减少能够通过棱线3吸收的能量，因此负载降低(图2，A→B)。当侧面2完全弯折并接触，第一次屈曲变形结束时，第二周期的变形同样地开始，负载在棱线3弯折之前上升(图2，B→C)，局部的塑性屈曲开始，负载在局部的塑性屈曲结束之前下降(图2，C→D)。以后，反复进行该位移－负载行为。其结果，伴随着周期H的蛇纹状(风琴状)变形，所施加的负载也如图2那样以周期H反复上升、下降。这里，图2的C点、E点分别是第二次屈曲变形时的最大负载Pm₂、第三次屈曲变形时的最大负载Pm₃。另外，与Pm₁相比第二次之后的最大负载小的原因在于，因第一次屈曲而产生轴向偏移，两个周期之后，施加于棱线3的负载成为偏负载。