具体实施方式

以下，基于图1以及图2，对本发明的实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件进行说明。此外，在本说明书以及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素，标注相同的附图标记，由此省略重复说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件1具有由外部部件(outer parts)5和内部部件(inner parts)7构成的筒状部件3，并具备：封闭截面空间形成壁部件9，设置于车身的前部或者后部而在碰撞载荷从该车身的前方或者后方输入时吸收碰撞能量，并且在自身与作为筒状部件3的周壁部的一部分的外部部件5之间形成封闭截面空间；和树脂11，充满该封闭截面空间的截面。

＜筒状部件＞

筒状部件3发生轴向压溃而吸收碰撞能量，具有顶板部5a和与顶板部5a连续的一对纵壁部5b，如图2所示，由顶板部5a、纵壁部5b以及凸缘部5c构成的帽形截面形状的外部部件5的凸缘部5c、和平板状的内部部件7的两侧端部接合而形成为筒状。

而且，构成筒状部件3的外部部件5和内部部件7均是由拉伸强度为590MPa级以上、1180MPa级以下的钢板构成的。这里，作为钢板的种类，能够例示冷轧钢板(cold rolledsteel sheet)、热轧钢板(hot rolled steel sheet)，锌类镀覆钢板(zinc-based coatingsteel sheet)、锌合金类镀覆钢板(zinc alloy coating steel sheet)、铝合金类镀覆钢板(alluminum alloy coating steel sheet)等。

此外，筒状部件3用于在车身前部的左右位置沿车身前后方向延伸而构成车身骨架(automotive frame member)的一部分的前纵梁、设置于该车身骨架的前端或者后端的碰撞吸能盒这样的具有封闭截面构造的汽车部件，该汽车部件以筒状部件3的轴向(长边方向)与车身的前后方向一致的方式配设于该车身。

＜封闭截面空间形成壁部件＞

封闭截面空间形成壁部件9由拉伸强度较筒状部件3低的钢板形成，如图2所示，是在筒状部件3的内侧亦即外部部件5与内部部件7之间配设为跨越顶板部5a的大致U形截面形状(U-shaped cross section)的部件，并且其两端部与外部部件5的一对纵壁部5b接合，在自身与筒状部件3的周壁部的一部分亦即外部部件5的顶板部5a以及纵壁部5b之间形成封闭截面空间。

封闭截面空间形成壁部件9的两端部和纵壁部5b例如通过点焊(spot welding)等而接合(join)。并且，在封闭截面空间形成壁部件9与外部部件5之间形成的封闭截面空间是指与图1所示的筒状部件3的轴向交叉的方向的截面形状为封闭截面，且该封闭截面沿着筒状部件3的轴向连续而形成的空间。

＜树脂＞

树脂11填充于在封闭截面空间形成壁部件9与外部部件5之间所形成的封闭截面空间。

树脂11含有橡胶改性环氧树脂和固化剂(curing agent)而成，能够通过以规定的温度以及时间进行加热处理(heat treatment)而利用树脂11本身的粘合能力(adhesivecapacity)使外部部件5和封闭截面空间形成壁部件9粘合。并且，树脂11具有拉伸断裂伸长率为80％以上、与筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9的粘合强度为12MPa以上、压缩公称应变10％时的压缩公称应力为6MPa以上的物理性能(property)。这些各物理性能均是将树脂11加热处理后的值。

拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力分别设为利用以下方法求出的值即可。

《拉伸断裂伸长率》

向调整为规定的间隙的2张钢板之间放入未固化的树脂，以规定的条件使其加热固化，剥离钢板而制成平板状树脂，将该平板状树脂加工为规定的形状而制成试件。接下来，以规定的拉伸速度进行拉伸试验直到树脂断裂，测量树脂断裂时的标线间伸长量。然后，将该测量到的树脂断裂时的标线间伸长量除以初始的标线间距离得到的、以百分率表示的值作为拉伸断裂伸长率。

《粘合强度》

向调整为规定的间隙的2张钢板之间放入未固化的树脂，以规定的条件使其加热固化，制成试件。接下来，对该试件以规定的拉伸速度进行拉伸试验，测量钢板和树脂断裂时的载荷(load)。然后，将该测量到的断裂时的载荷除以钢板与树脂的粘合面积得到的值(＝剪切粘合强度(shearing adhesive strength))作为粘合强度(adhesive strength)。

《压缩公称应力》

向调整为规定的间隙的2张钢板之间放入未固化的树脂，以规定的条件使其加热固化，剥离钢板而制成平板状树脂。接下来，圆柱状地切出该平板状树脂而制成试件。然后，将该试件中的圆形状面作为压缩面，将以规定的试验速度压缩到公称应变10％时的载荷除以初始的试件的截面面积而得到的值作为压缩公称应力。

在本实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件1中，如上述那样规定树脂11的种类以及物理性能的理由如下所述。首先，树脂11含有橡胶改性环氧树脂以及固化剂，由此在碰撞载荷输入至筒状部件3而波纹状地发生轴向压溃变形时，由于通过加热处理使树脂11加热固化，以12MPa以上的粘合强度与筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9粘合，从而树脂11能够追随筒状部件3的变形而变形。

拉伸断裂伸长率为80％以上，由此在树脂11追随筒状部件3的轴向压溃变形而变形时，能够使树脂11本身不断裂。

粘合强度为12MPa以上，由此能够防止在筒状部件3的轴向压溃过程中树脂11从筒状部件3、封闭截面空间形成壁部件9分离而导致屈曲抗力(buckling resistance)、变形阻力下降。

压缩公称应变10％时的压缩公称应力为6MPa以上，由此在轴向压溃过程中，即使筒状部件3波纹状地变形，树脂11本身也能够具有不压溃而损坏的程度的充分的耐力(yield strength)。

于是，适当地调整橡胶改性环氧树脂以及固化剂的种类、组成(composition)、乃至加热处理的温度、时间，以使树脂11的拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力为上述范围即可。

此外，作为固化剂，优选为聚胺类(polyamine)(脂肪族聚胺(aliphaticpolyamine)、芳香族胺(aromatic amine)、芳香族聚胺(aromatic polyamine)、聚酰胺胺(polyamidoamine))、酸酐类(acid anhydride curing agent)、酚类(phenol-basedcuring agent)、硫醇类(thiol-based curing agent)、作为潜在性固化剂(latent curingagent)的双氰胺(dicyandiamide)、咪唑化合物(imidazole compound)、酮亚胺化合物(ketimine compound)、有机酸酰肼(organic acid hydrazide)等、根据使用环境、反应温度等而最佳地选定的固化剂。

以上，对于本实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件1而言，在碰撞载荷输入至筒状部件3而发生轴向压溃的过程中，树脂11能够不从筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9分离地提高屈曲阻力，并且不使筒状部件3的变形阻力下降地使筒状部件3波纹状地反复产生屈曲，能够提高碰撞能量的吸收性。

此外，在上述的说明中，树脂11是在加热处理后含有橡胶改性环氧树脂和固化剂而成的。但，因向在封闭截面空间(closed cross section space)形成壁部件(wall part)9与外部部件5之间所形成的封闭截面空间填充的固化剂的量而异，有时在以规定的温度以及时间加热处理后的树脂11中没有残留或者没有检测到固化剂。

因此，作为本发明的实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件1的另一方式，也可以是加热处理后的树脂11不含有或者不被检测到固化剂，通过以规定的温度以及时间进行加热处理而利用树脂11本身的粘合能力使外部部件5和封闭截面空间形成壁部件9粘合的。

即使在加热处理后的树脂11不含有或者不被检测到固化剂的情况下，其物理性能设为具有拉伸断裂伸长率为80％以上、与筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9的粘合强度为12MPa以上、压缩公称应变10％时的压缩公称应力为6MPa以上的物理性能。于是，适当地调整在加热处理前向封闭截面空间填充的橡胶改性环氧树脂以及固化剂的种类、组成，乃至加热处理的温度、时间，以使树脂11的拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力为上述范围即可。

若含有橡胶改性环氧树脂并且不含有或者不被检测到固化剂的树脂11为上述物理性能的范围内，则在碰撞载荷输入至筒状部件3而产生轴向压溃的过程中，树脂11能够不从筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9分离而提高屈曲阻力，并且能够不使筒状部件3的变形阻力下降地使筒状部件3波纹状地反复产生屈曲，能够提高碰撞能量的吸收性。

进行了用于确认本发明所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件的效果的实验，因此以下对该结果进行说明。

实验是将本发明所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件作为试验体而进行轴向压溃试验的，如图3所示，轴向压溃试验进行载荷-行程曲线的测量以及借助高速照相机实现的变形状态的拍摄，该载荷-行程曲线表示沿试验体31的轴向以17.8m/s的试验速度输入载荷而使试验体长(试验体31的轴向长度L₀)从200mm到120mm轴向压溃变形80mm时的载荷与轴向压溃变形量(行程)的关系。并且，根据测量到的载荷-行程曲线，求出行程0到80mm的吸收能量。

在图4中，示出作为发明例的试验体31的结构以及形状。发明例是将前述的本发明的实施方式所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件1(图1以及图2)作为试验体31，进行轴向压溃试验的。试验体31具有外部部件5和内部部件7通过点焊接合而成的筒状部件3，在外部部件5与封闭截面空间形成壁部件9之间形成封闭截面空间，向该封闭截面空间的整个区域填充树脂11。而且，将外部部件5与封闭截面空间形成壁部件9之间的间隙高度设为1mm、3mm、8mm(图4的(a)～(c))。

外部部件5使用拉伸强度590MPa级～1180MPa级、板厚1.2mm或者1.4mm的钢板，内部部件7使用拉伸强度590MPa级、板厚1.2mm的钢板。另外，封闭截面空间形成壁部件9使用拉伸强度270MPa级、板厚0.5mm的钢板。

树脂11是将橡胶改性环氧树脂以及固化剂以规定的加热温度以及加热时间进行加热处理了的树脂，将加热处理后的树脂11的拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力各自的值设为本发明的范围内。这里，拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力分别通过另外进行下述的试验方法而求出。

＜拉伸断裂伸长率＞

将2张钢板的间隙调整为2mm，向其间放入未固化的树脂，以保持180℃×20分的条件使其加热固化，剥离钢板而制成厚度2mm的平板状树脂。接着，将该平板状树脂加工为哑铃形状(dumbbell shape)(JIS6号哑铃)而制成试件，以2mm/min的拉伸速度(tensilespeed)进行拉伸试验(tensile test)直到树脂断裂，测量树脂断裂时的标线间伸长量(elongation between marked lines)。然后，将该测量到的树脂断裂时的标线间伸长量除以初始的标线间距离(＝20mm)而得到的值进行百分率显示，作为拉伸断裂伸长率。

＜剪切粘合强度＞

如图5所示，覆盖体23以及覆盖体25形成为宽度25mm、厚度1.6mm、长度100mm的钢板(SPCC)，在粘合部(adhesive portion)(宽度25mm、长度10mm)设置未固化的树脂27，在调整为厚度0.15mm的状态下，将以保持180℃×20分钟的条件加热固化而得到的试件作为试件21。接下来，对试件21以5mm/min的拉伸速度进行直到覆盖体(adherend)23或覆盖体25和树脂27断裂为止的拉伸试验，测量断裂时的载荷。然后，将断裂时的载荷除以粘合部的面积(粘合面积：宽度25mm×长度10mm)而得到的值作为断粘合强度。

＜压缩公称应力＞

将2张钢板的间隙调整为3mm，向其间放入未固化的树脂，以保持180℃×20分钟的条件使其加热固化，剥离钢板而制成厚度3mm的平板状树脂试件。接下来，将以直径20mm的圆柱状从该平板状树脂试件切出的材料作为试件。然后，将该试件中的直径20mm的圆形状面作为压缩面，将以2mm/min的试验速度压缩到公称应变10％时的载荷除以初始的试件的截面面积而得到的值作为压缩公称应力。

在本实施例中，作为比较对象，将使用与发明例的筒状部件3以及封闭截面空间形成壁部件9同一形状且未填充树脂的试验体33(图6)的情况、和在与发明例同一形状的试验体31中树脂11的物理性能为本发明的范围外的情况作为比较例，与发明例相同地进行轴向压溃试验。在表1中，示出作为发明例以及比较例的试验体的结构、树脂的种类、拉伸断裂伸长率、粘合强度、压缩公称应变10％时的压缩公称应力的各条件。

[表1]

在表1中，对于发明例1～发明例7而言，用于构成筒状部件3的外部部件5和内部部件7的钢板的拉伸强度(590MPa级以上、1180MPa级以下)、用于封闭截面空间形成壁部件9的钢板的拉伸强度(270MPa级)、树脂11的种类、拉伸断裂伸长率、粘合强度、压缩公称应力均设为在前述的实施方式中示出的本发明的范围内。

而且，发明例1～发明例4是在以规定的加热温度以及加热时间进行加热处理后，在树脂11中残留有固化剂的例子。另外，发明例5～发明例7是与发明例1～4相比固化剂的量较少，在以规定的加热温度以及加热时间进行加热处理后，在树脂11未残留或者未检测到固化剂的例子。

对于这些，比较例1～比较例4使用未填充树脂的试验体33，比较例5～比较例7使用将树脂11的种类设为环氧树脂或者氨基甲酸乙酯，且拉伸断裂伸长率、粘合强度、压缩公称应力中的至少任意一个为本发明的范围外的试验体31。

在图7以及图8中，分别示出使用比较例1所涉及的试验体33以及发明例1所涉及的试验体31进行轴向压溃试验时的载荷-行程曲线(load-stroke curve)的测量结果。图7以及图8是将横轴设为表示从碰撞开始起的试验体的轴向上的变形量的行程(mm)，将纵轴设为输入至试验体的载荷(kN)的载荷-行程曲线。图表中示出的吸收能量是行程为0～80mm时的碰撞能量的吸收量。

图7所示的比较例1是未填充树脂的试验体33(图6)的结果，输入至试验体33的载荷在输入开始紧后示出最大值(约300kN)，其后，载荷的值与筒状部件3的周壁部的屈曲一起变动。然后，行程到达80mm的试验结束时的吸收能量为6.5kJ。

图8所示的发明例1是试验体31的结果，该试验体31是向形成在外部部件5以及封闭截面空间形成壁部件9之间的封闭截面空间填充树脂11，且拉伸断裂伸长率(＝80％)、粘合强度(＝12MPa)以及压缩公称应变10％时的压缩公称应力(＝6MPa)均为本发明的范围内。根据图8所示的载荷-行程曲线，载荷输入开始紧后的最大载荷为约400kN，与前述的比较例1相比大幅度地提高。并且，若与比较例1比较，则行程为10mm以下时的变形载荷稳定且以较高的值推移。而且，对于行程为0～80mm时的吸收能量，与比较例1相比也大幅度地提高，为13.1kJ。

这样，可知，在发明例1中，向外部部件5与封闭截面空间形成壁部件9之间填充树脂11，将其拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力设为本发明的范围内，由此在轴向压溃过程中屈曲抗力(buckling strength)增加，并且树脂11不剥离地变形阻力上升，产生波纹状的压缩变形(compression deformation)而碰撞能量的吸收性提高。

接下来，变更用于轴向压溃试验的试验体的结构、树脂的种类以及粘合强度而进行轴向压溃试验，将行程为0～80mm时的吸收能量的测量结果和试验体重量在前列的表1中示出。

表1中的试验体重量在被填充了树脂11的试验体31中是外部部件5、内部部件7、封闭截面空间形成壁部件9以及树脂11的各重量的总和。另一方面，在未填充树脂的试验体33中，是外部部件5、内部部件7以及封闭截面空间形成壁部件9的各重量的总和。

如前述的图8所示，发明例1中的吸收能量为13.1kJ，与比较例1中的吸收能量6.5kJ相比大幅度地提高。另外，即使与将拉伸强度较比较例1高的钢板(1180MPa级)用于外部部件5的比较例4中的吸收能量(＝8.5kJ)比较，在发明例1中吸收能量也大幅度地提高。

发明例1中的试验体重量为1.28kg，较未填充树脂的比较例1中的试验体重量(＝1.06kg)增加。然而，在发明例1中，吸收能量除以试验体重量的每单位重量的吸收能量为10.2kJ/kg，较比较例1(＝6.1kJ/kg)提高。

发明例2是使用树脂11的厚度设为较发明例1小的1mm的试验体31(图4的(c))的例子。发明例2中的吸收能量为9.8kJ，与比较例1(＝6.5kJ)相比大幅度地提高。另外，发明例2中的试验体重量为1.12kg，较发明例1轻型。而且，发明例2中的每单位重量的吸收能量为8.5kJ/kg，较比较例1(＝6.1kJ/kg)提高。

发明例3是使用用于外部部件5的钢板的拉伸强度为1180MPa级、树脂11的厚度设为1mm的试验体31(图4的(c))的例子。发明例3中的吸收能量为12.6kJ，与比较例4(＝8.5kJ)相比大幅度地提高。另外，发明例3中的试验体重量为1.13kg，较发明例1轻型。而且，发明例3中的每单位重量的吸收能量为11.2kJ/kg，较比较例4(＝7.9kJ/kg)提高。

发明例4是使用用于外部部件5的钢板的拉伸强度为590MPa级、树脂11的厚度设为3mm的试验体31(图4的(b))的例子。发明例4中的吸收能量为10.1kJ，与比较例1(＝6.5kJ)相比大幅度地提高。另外，发明例4中的试验体重量为1.19kg，较发明例1轻型。而且，发明例4中的每单位重量的吸收能量为8.5kJ/kg，较比较例1(＝6.1kJ/kg)提高。

发明例5是使用用于外部部件5的钢板的拉伸强度为590MPa级、树脂11的厚度设为8mm的试验体31(图4的(a))的例子。发明例5中的吸收能量为13.1kJ，与比较例1中的吸收能量6.5kJ相比大幅度地提高。另外，即使与将拉伸强度较比较例1高的钢板(1180MPa级)用于外部部件5的比较例4中的吸收能量(＝8.5kJ)比较，在发明例5中吸收能量也大幅度地提高。

发明例6是使用用于外部部件5的钢板的拉伸强度为1180MPa级、树脂11的厚度设为1mm的试验体31(图4的(c))的例子。发明例6中的吸收能量为12.6kJ，与比较例4(＝8.5kJ)相比大幅度地提高。另外，发明例6中的试验体重量为1.12kg，较发明例1轻型。而且，发明例6中的每单位重量的吸收能量为11.2kJ/kg，较比较例4(＝7.9kJ/kg)提高。

发明例7是使用用于外部部件5的钢板的拉伸强度为590MPa级、树脂11的厚度设为3mm的试验体31(图4的(b))的例子。发明例7中的吸收能量为10.1kJ，与比较例1(＝6.5kJ)相比大幅度地提高。另外，发明例7中的试验体重量为1.19kg，较发明例1轻型。而且，发明例7中的每单位重量的吸收能量为8.5kJ/kg，较比较例1(＝6.1kJ/kg)提高。

比较例1使用未填充树脂的试验体33(图6)，试验体重量为1.06kg。而且，如前述的图7所示那样，吸收能量为6.5kJ，每单位重量的吸收能量为6.1kJ/kg。

比较例2是在与比较例1同一形状的试验体33中，将板厚1.4mm的钢板用于外部部件5的例子，试验体重量为1.17kg。比较例2中的吸收能量为7.0kJ，每单位重量的吸收能量为6.0kJ/kg，吸收能量较比较例1增加，但不及发明例1～发明例7。

比较例3是在与比较例1同一形状的试验体33中，将拉伸强度980MPa级的钢板用于外部部件5的例子，试验体重量为1.06kg。比较例3中的吸收能量为8.1kJ，每单位重量的吸收能量为7.6kJ/kg，均较比较例1增加，但不及发明例1～发明例7。

比较例4是在与比较例1同一形状的试验体33中，将拉伸强度1180MPa级的钢板用于外部部件5的例子，试验体重量为1.07kg。比较例4中的吸收能量为8.5kJ，每单位重量的吸收能量为7.9kJ/kg，两者均较比较例1增加，但不及发明例1～发明例7。

比较例5、比较例6以及比较例7使用试验体31(图4)，该试验体31是与发明例2所涉及的试验体31同一形状，但树脂的种类、或者树脂的拉伸断裂伸长率、粘合强度以及压缩公称应力中的至少任意一个为本发明的范围外。比较例5、比较例6以及比较例7中的吸收能量以及每单位重量的吸收能量不及发明例1～发明例7中的任意一个。

以上，示出了如下情况：根据本发明所涉及的汽车用碰撞能量吸收部件，在碰撞载荷沿轴向输入而产生轴向压溃的情况下，能够提高碰撞能量的吸收性能。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种如前纵梁、碰撞吸能盒那样的、在碰撞载荷从车身的前方或者后方输入而波纹状地产生轴向压溃时能够提高碰撞能量的吸收效果的汽车用碰撞能量吸收部件。

附图标记说明

1...汽车用碰撞能量吸收部件；3...筒状部件；5...外部部件；5a...顶板部；5b...纵壁部；5c...凸缘部；7...内部部件；9...封闭截面空间形成壁部件；11...树脂；21...试件；23...覆盖体；25...覆盖体；27...树脂；31...试验体；33...试验体。