收方向加载负载的情况下 的代表性的变形行为的立体图。
[0055] 图IB是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的立体图。
[0056] 图IC是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的立体图。
[0057] 图ID是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的立体图。
[0058] 图IE是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的剖视图。
[0059] 图IF是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的剖视图。
[0060] 图IG是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的剖视图。 [0061]图IH是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的变形行为的照片。
[0062]图2是沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的负载一位移曲线图。
[0063] 图3是示出层叠金属板的结构的剖视图。
[0064] 图4A是示出层叠金属板的屈曲变形时的表层以及芯层的变形行为的示意图。 [0065]图4B是示出层叠金属板的屈曲变形时的表层以及芯层的变形行为的示意图。 [0066] 图4C是示出层叠金属板的屈曲变形时的表层以及芯层的变形行为的示意图。 [0067]图4D是示出层叠金属板的屈曲变形时的表层以及芯层的变形行为的示意图。
[0068] 图4E是示出层叠金属板的屈曲变形时的表层以及芯层的变形行为的示意图。
[0069] 图5是示出对仅形成有一条棱线的部件沿冲击吸收方向加载负载的情况下的变 形行为的立体图。
[0070] 图6是示出沿冲击吸收方向加载负载的情况下的代表性的轴向偏移的照片。
[0071] 图7A是示出实施例中使用的局部开口截面形状的冲击吸收部件的立体图。
[0072] 图7B是示出实施例中使用的局部开口截面形状的冲击吸收部件、且在图7A的A 剖切而成的剖视图。
[0073] 图7C是示出实施例中使用的局部开口截面形状的冲击吸收部件、且在图7A的B 剖切而成的剖视图。
[0074] 图8是示出"V字型"变形的照片。
[0075] 图9A是示出层叠金属板的厚度结构发生变化的情况下的屈曲变形的示意图。
[0076] 图9B是示出层叠金属板的厚度结构发生变化的情况下的屈曲变形的示意图。
[0077] 图10是示出本发明的冲击吸收部件的应用例的立体图。
[0078] 图IlA是示出实施例中使用的开口截面形状的冲击吸收部件的剖视图。
[0079] 图IlB是示出实施例中使用的开口截面形状的冲击吸收部件的立体图。
[0080] 图12A是示出实施例中使用的闭口截面形状的冲击吸收部件的剖视图。
[0081] 图12B是示出实施例中使用的闭口截面形状的冲击吸收部件的立体图。
[0082]图13是示出实施例中使用的具有包括多条棱线的多边形的部件截面形状的部件 的说明图。
[0083] 图14是示出实施例中使用的局部开口截面形状的冲击吸收部件的立体图。
[0084] 图15A是示出比较例中使用的圆筒形状的冲击吸收部件的剖视图。
[0085] 图15B是示出比较例中使用的圆筒形状的冲击吸收部件、且在图15A的C剖切而 成的剖视图。
[0086]图16A是示出比较例中使用的仅形成有一条棱线的部件的立体图。
[0087] 图16B是示出比较例中使用的仅形成有一条棱线的部件、且在图16A的D剖切而 成的剖视图。
[0088] 图17是示出芯层中具有金属网的层叠金属板的剖视图。
[0089] 图18A~图20涉及第二实施方式。图18A是示出冲击吸收部件的形状的一例的 立体图。
[0090] 图18B是示出冲击吸收部件的形状的另一例的立体图。
[0091] 图19是示出实施例103、比较例101以及102中相对于艮/Ef的平均屈曲波长的 线图。
[0092] 图20是示出相对于冲击吸收部件的形状的平均屈曲波长的线图。
【具体实施方式】
[0093] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书以及附图中，对 实际上具有相同功能结构的要素标注相同的附图标记并省略重复说明。
[0094][第一实施方式]
[0095] 本实施方式涉及在部件的冲击吸收方向的一方的端部受到冲击负载时吸收冲击 能量的冲击吸收部件。该冲击吸收部件构成为，包括将在适当的杨氏模量和密度的芯层的 两面接合层叠有金属板且截面相同的层叠金属板成形加工为具有至少两条棱线的形状的 部件。此外，在本说明书中，棱线指的是，将相对于冲击吸收部件的冲击吸收方向垂直的 截面的形状具有直线部分的情况下的、由直线部分彼此形成的角部（角度超过0°且不足 180° )在冲击吸收方向上连续地连结而成的线（参照图1的棱线3)。
[0096] 如图3所示，构成本实施方式的冲击吸收部件的层叠金属板9具有在芯层10的两 面分别层叠有金属板（表层5A、5B)的构造、即在表层5A上层叠芯层10并在其上方进一步 层叠有表层5B的构造。本实施方式的芯层10是板状层，具有不足表层5A、5B的杨氏模量 (Ef)的杨氏模量（E。）和密度。优选层叠金属板9的截面整体存在同样的芯层10。芯层10 的杨氏模量（E。）能够通过基于JISZ2241 (金属材料）以及JIS-K7113的拉伸试验进行 评价。在芯层10是多种物质组合而成的构造体的情况下，杨氏模量（EJ是针对该构造体 的同轴方向的形变与应力的比例常量（纵弹性系数）。
[0097] 这里，截面相同指的是，层叠金属板的截面整体中存在相同的表层与芯层。相同包 括像金属网那样周期性地（规则地）构成的情况。周期不限于恒定，也可以略微变化。在 截面整体中，周期性的部分与非周期性的部分组合而成的情况不属于相同。
[0098] 本实施方式的冲击吸收部件通过利用加工成具有至少两条棱线的形状的层叠金 属板9的轴向挤压变形（图1H)，能够高效地吸收冲击能量。因此，在吸收冲击能量时，假 想从该冲击吸收部件的变形形态的50%以上是轴向挤压形态的范围的方向施加冲击负载。 满足该条件的冲击负载的输入方向因冲击负载的大小、速度而不同，但相对于冲击吸收方 向的交叉角在0°以上且不足60°是大体基准。在交叉角为60°以上的情况下，冲击负载 所导致的该部件的变形形态并非轴向挤压，大多主要是横负载（与冲击吸收方向成直角的 负载）所导致的弯曲挤压变形形态。优选碰撞负载的输入方向设置为45°以下，更优选设 置为30°以下。由此，轴向挤压变形形态所占的比例进一步增大，能够更高效地吸收冲击能 量。另外，由于假想上述的输送设备应用于冲击吸收部件，因此冲击负载的施加速度假想为 lm/h以上且500km/h以下。
[0099] 这里，层叠金属板9的芯层10指的是具有与构成表层5A、5B的金属板相比较低的 杨氏模量与密度的板状层。板状层只要杨氏模量和密度比表层5A、5B低即可，如后所述，不 特别限定材质以及构造。因此，在一条棱线3的情况下呈"L字形状"，具有两条以上棱线指 的是，将一处以上加工成"U字或S字形状"的形状。此外，图IE的帽型形状的棱线3有四 条。
[0100] 接下来，详细说明本实施方式的冲击吸收部件能够高效地进行能量吸收的理由。
[0101] 由于本实施方式的冲击吸收部件由密度低的芯层10与金属板5的接合层叠体构 成，因此与单一金属板比较密度较小。其结果是，即便增大芯层10的厚度，也能够尽可能抑 制层叠金属板9的质量的增加。因此，与质量等值的单一金属板比较，能够表现出高弯曲刚 性。如铁木辛柯所公开那样，屈曲变形时的最大负载Pm1是所构成的板的弯曲刚性的函数 (参照（1)式），弯曲刚性越大，？111 1越是增大。由此，能够通过层叠金属板9的刚性增加效 果使Pm1增大。
[0102] Pmi=kir2D/b2 ? ? ? (1)
[0103] 此外，k是比例常量，D是弯曲刚性，b是冲击吸收部件侧面的宽度。
[0104] 另一方面，屈曲变形的小波长化通过以下机理而实现。
[0105]由于构成本实施方式的冲击吸收部件的层叠金属板9的低杨氏模量的芯层10接 合限制两面的金属板5,因此，能够是利用弹性弹簧20限制彼此的两张表层材料21模型化 (图4A)。表层材料21的变形自由度存在差异，但这两张板的轴向挤压变形形态与弹性基 体上的板的挤压变形形态（图4B)等效。弹性基体22相当于弹性弹簧20。在利用弹性弹 簧20限制的两张表层材料21 (图4A)中，两张板（表层材料21)双方不固定，在弹性基体 22上的表层材料21(图4B)中，仅一张板（表层材料21)不固定。然而，均可利用弹性弹簧 20的伸长变形与表层材料21的变形吸收轴向挤压能量。并且，根据变分原理，形成变形能 量总和达到最小的变形。这里，表层金属板如铁木辛柯所记载那样，在以与棱线间的间隔相 等的波长氏（图4C)变形时，能量ef达到最小。另一方面，对于弹性基体的变形，尽量减小 伸长的情况能够减小能量。其结果是，如图4D所示，在以比棱线间的间隔小的波长H/变形 时，能量e。达到最小。因此，弹性基体22上的板的屈曲波长由e的大小的平衡决定，是 小于H1且大于H2的值（图4C、图4D)。
[0106] 说明构成本实施方式的层叠金属板9也因相同的原理而小波长化的情况。即，表 层5A、5B在以大波长屈曲的情况下，变形能量变小。芯层10在以小波长屈曲的情况下，变 形能量变小。层叠金属板9在表层5A、5B与芯层10的变形能量的大小关系方面平衡，并且 以双方的变形能量之和最小时的波长屈曲变形。由于对容易形成小波长的芯层10的变形 有帮助，因此与利用单一材料构成的冲击吸收部件比较，本实施方式的冲击吸收部件能够 以小波长挤压变形。
[0107] 另一方面，使层叠金属板9的芯层10的杨氏模量达到表层5A、5B以上的情况的变 形能够作为通过刚体限制的两张金属板而模型化。在这种情况下，在芯层不进行（图4C、图 4D)这样的伸长变形的情况下，作为刚体23将两张表层材料21的距离保持为恒定。变形能 量在进行保持平面（变形前与材料轴线正交的截面在变形后也是与材料轴线正交的截面） 的变形（图4E)时达到最小。其结果是，无法减小屈曲波长。因此，构成本实施方式的层叠 金属板9的芯层10的杨氏模量必须不足表层5A、5B的杨氏模量。
[0108] 此外，本实施方式的层叠金属板9必须加工成具有至少两条棱线3的形状。通过 构成棱线3而能够形成拐角。由于拐角部的刚性比侧面2的刚性大，因此能够进一步增大 屈曲变形时的最大负载Pmic3此外，棱线3必须是两条以上。在一条棱线3的情况下，将棱 线3夹在中间的侧面中的一方的周端面形成为自由端面。其结果是，当施加挤压负载时，产 生如图5那样扩大侧面所形成的角度的变形形态。由此，边界条件变化，产生扭转变形，屈 曲变形不稳定，无法充分表现出上述的层叠金属板的优点。
[0109] 基于以上理由，由于本实施方式的冲击吸收部件能够维持较高的屈曲变形时的最 大负载Pm1，并且能够以小波长屈曲变形，因此能够增大屈曲次数，实现高平均负载W。其结 果是，能够增大冲击能量吸收量。此外，在变形中，边界条件不发生变化就能够稳定地屈曲。 其结果是，能够高效地吸收冲击能量。
[0110] 另外，作为以小波长屈曲变形的其他效果，能够抑制单一金属板中的屈曲变形时 的轴向偏移（图6)这样的现象的产生。其结果是，能够使屈曲变稳定，以良好的再现性吸 收冲击能量。同时，对于来自相对于冲击吸收方向斜向交叉的方向的负载（这些负载作为 偏负载施加于冲击吸收部件），能够稳定地进行能量吸收。
[0111] 本实施方式的冲击吸收部件只要构成为，包括将杨氏模量以及密度满足上述条件 的适当的层叠金属板9加工成具有至少两条棱线3的形状的部件即可，不特别限定棱线3 的形态。因此，棱线3为两条以上即可，既可以与冲击吸收方向平行，也可以相对于冲击负 载负荷方向逐渐扩展地配置，或者也可以相反配置。优选的是，棱线3的数量为25条以下。 若超过25条，则难以赋形。
[0112] 另外，本实施方式的冲击吸收部件的形状也只要满足上述条件即可，不特别限定。 虽然也可以将上述日本特开2006 - 207724号公报所记载的在侧面设有破碎补强筋的冲击 吸收部件设为加工成指定形态等的形状，但不是本实施方式的必要条件。因此，与现有技术 比较，形状限制少，能够根据目的相应地选择形态。例如，若通过简单的工序对冲击吸收部 件进行成形加工，则能够选择单纯的U字型、S字型、帽型这样的四边型等。另外，出于在形 态上也使针对来自倾斜方向的负载的能量吸收稳定化的目的，能够将相对于冲击负载方向 垂直的截面形状形成为具有多条棱线的多边（多余四边）形，还能够形成为更加各向同性 的形态。更优选的是，从赋形性与针对斜向负载的能量吸收能力的稳定性之间的平衡出发， 采用六~八边形截面。此外，也能够采用形成为至少具有相对于冲击负载负荷方向逐渐扩 展地配置的两条棱线的形状，端面的截面形状不同的形态。该形状通过减小早期承受冲击 负载一侧的截面，由此减小Pm1 (原本是Pm1SPm> 1))，对于更加可靠地抑制冲击负载 向其他部件传播是有效的。或者，相反也能够形成为至少具有相对于冲击负载负荷方向逐 渐变窄地配置的两条棱线的形状。在这种情况下，由于能够增大早期承受冲击负载一侧的 截面，因此能够增大Pm1。其结果是，部件的早期冲击耐力能够适当地应用于必要的用途（使 部件不易破坏的用途）。
[0113] 此外，本实施方式的冲击吸收部件的高度h也不特别限定。这里，冲击吸收部件的 高度h指的是冲击吸收部件的向冲击吸收方向轴线投影时的高度，在多数情况下，表示实 际的冲击吸收部件高度。由于单位波长屈曲的冲击能量吸收能力由部件截面以及构成的材 料决定，因此，优选的部件高度能够根据这些来决定。例如，单位波长屈曲的冲击能量吸收 能力是所构成的层叠板的塑性弯曲力矩Mp与部件截面的最长周长Lni的乘积的函数。因此， 若设为作为目标的能量吸收量U。，在部件高度h< (IVX)LJ寸，存在无法仅靠该冲击吸收 部件完全吸收冲击能量的情况。因此，优选