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中空構造体およびその製造方法 新技術説明会

国内特許コード P09P006592
整理番号 435-772
掲載日 2009年10月9日
出願番号 特願2008-076243
公開番号 特開2009-227153
登録番号 特許第4359702号
出願日 平成20年3月24日(2008.3.24)
公開日 平成21年10月8日(2009.10.8)
登録日 平成21年8月21日(2009.8.21)
発明者
  • 吉村 英徳
  • 三原 豊
  • 品川 一成
出願人
  • 香川大学
発明の名称 中空構造体およびその製造方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】軸方向、半径方向の両方向からの圧縮力に対してエネルギ吸収機能を有しつつ、軸方向の引張りや曲げ変形に対する強度が高い中空構造体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】中空な筒状部材であって、その軸方向に沿って、間隔を空けて複数の膨径部2Aが形成されており、複数の膨径部2A間には、筒状の連結部3Aを有しており、膨径部2Aは、その内径が連結部3Aの内径よりも大きく、その外径が連結部3Aの外径よりも大きくなるように形成されている。圧縮力の加わる方向によらず、所定の圧縮力まではある程度の強度を維持しつつ変形させることができ、所定の圧縮力を超えるとエネルギ吸収機能を発揮させることができる。しかも、中空構造体1Aは、その軸方向に沿って引っ張る力に対する引張り強度が大きなるから、引張りや曲げ変形に対する強度も高くすることができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】パイプや中空金属球等は、その半径方向からの外力が加わると、その断面形状が変化するように変形してその外力を吸収することができるため、衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収材として使用することができる。例えば、パイプや中空金属球等を、自動車のフレームやバンパー、ピラー、フード等の内部に配置されるエネルギ吸収材として使用する技術が開発されている(例えば、特許文献1、2)。特許文献1には、複数の中空金属球を中空な外殻部材の内部に収容し、複数の中空金属球同士を接着剤によって結合して形成された構造体が開示されている。この構造体は、複数の中空金属球が外殻部材の内部に充填されているので、構造体強度を外殻部材の強度よりも強くすることもできる。しかも、一定以上の外力が加わると、中空金属球がエネルギ吸収材として機能するので、構造体の衝撃吸収能力を高くすることができる。すると、自動車のバンパー等にこの構造体を採用すれば、外殻部材の強度を低下させて軽量化しても、高強度かつ高エネルギ吸収性を維持することができる。また、特許文献2には、パイプを蛇腹状に形成したエネルギ吸収材を、自動車に配置する技術が開示されている。この技術では、エネルギ吸収材が蛇腹状に形成されたパイプであり、パイプの半径方向から圧縮力が加わると、パイプが圧縮変形するとともに軸方向に伸びるから、効率よく衝撃エネルギを吸収できる。しかるに、特許文献1では、外殻部材に充填されている中空金属球同士が点接触に近い状態で結合されているので、引張り強度が非常に弱い。このため、構造体に圧縮変形を生じさせる力が加わっている場合には、中空金属球が圧縮力に対する強度部材として機能するものの、構造体に引張りや曲げ変形を生じさせる力が加わった場合には、強度部材としてほとんど機能しない。すると、自動車のピラー等のように、圧縮変形に対する強度およびエネルギ吸収機能に加えて引張りや曲げ変形に対する強度も要求される部材には使用することができない。 また、特許文献2の技術も、パイプが蛇腹状であって軸方向に伸びやすくまた曲がりやすい構造を有しているので、引張りや曲げ変形に対する強度はほとんど有していない。
【特許文献1】特開平06-240304号
【特許文献2】特開平11-70886号
産業上の利用分野 本発明は、衝撃エネルギ吸収能力が高い中空構造体およびその製造方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 圧縮力に対するエネルギ吸収機能を有しつつ曲げ変形に対して強度部材として機能する中空構造体であって、中空な複数の球状部と、該複数の球状部同士の間に配設された棒状部とを備えており、該棒状部は、その中心軸が該中空構造体の中心軸と一致し、かつ、その外径が前記球状部の外径よりも小さくなるように形成されており、前記球状部は、その中心が該中空構造体の中心軸上に位置するように形成されていることを特徴とする中空構造体。
【請求項2】 前記棒状部は、内径が、前記球状部の内径よりも小さい中空な筒状体であることを特徴とする請求項1記載の中空構造体。
【請求項3】 前記球状部は、その表面と前記棒状部の表面とのなす角が、該棒状部との接続部分において鈍角となるように形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の中空構造体。
【請求項4】 中空な筒状部材の一部を膨らませて、前記複数の球状部を形成したものであることを特徴とする請求項1、2または3記載の中空構造体。
【請求項5】 前記複数の球状部は、外径が他の球状部よりも大きい球状部を備えていることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の中空構造体。
【請求項6】 圧縮力に対するエネルギ吸収機能を有しつつ曲げ変形に対して強度部材として機能する中空構造体であって、中空な筒状部材の軸方向に沿って、間隔を空けて複数の球状の膨径部が形成されており、該複数の膨径部間には、筒状の連結部を有しており、該連結部は、その中心軸が該中空構造体の中心軸と一致しており、前記膨径部は、その中心が該中空構造体の中心軸上に位置し、かつ、その内径が前記連結部の内径よりも大きくその外径が前記連結部の外径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする中空構造体。
【請求項7】 前記複数の膨径部は、その表面と前記連結部の表面とのなす角が、該連結部との接続部分において鈍角となるように形成されていることを特徴とする請求項6記載の中空構造体。
【請求項8】 中空な筒状部材の一部を膨らませて、前記複数の膨径部を形成したものであることを特徴とする請求項6または7記載の中空構造体。
【請求項9】 前記複数の膨径部は、その肉厚が、前記連結部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項6、7または8記載の中空構造体。
【請求項10】 軸方向に沿って複数の膨径部を有する中空な筒状部材からなる、請求項4または6記載の中空構造体の製造方法であって、前記筒状部材をバルジ加工によって膨らませて前記膨径部を形成するときに、前記筒状部材をその軸方向から加圧することを特徴とする中空構造体の製造方法。
【請求項11】 前記膨径部を形成するときに、前記筒状部材において該膨径部が形成される部分を加熱することを特徴とする請求項10記載の中空構造体の製造方法。
産業区分
  • 自動車
  • 加工
  • 圧搾
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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