(57)【要約】【課題】構造が単純で、軽量かつ安価であり、衝突物への応力集中や衝突物の車両下部への潜り込みを抑制することができる衝撃緩和装置を提供すること。【解決手段】バンパ３を前側部５と後側部７との二段構造とする。後側部７は、溝部９と、溝部９の溝壁１３をそれぞれ壁面の一部とし、溝壁１３の後端結合部２７で結合される一対の筒体とを有する。筒体は、溝壁１３、溝壁１３と対向する上方壁２１ａまたは下方壁２１ｂ、凹凸４５を有する前方壁１７および後方壁１９からなる。前側部５は、溝部９の上方と下方とに連続して設けられた２枚の壁部１１を有する。バンパ３は、衝突物２９が衝突すると、２枚の壁部１１が上方と下方とに開き、比較的低い荷重で衝突物２９を受け止めつつ前側部５が変形する。その後、後側部７の溝部９の溝壁１３が後端結合部２７を中心に開き、広い面で衝突物２９をしっかり受け止めつつ後側部７が変形する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に組み込まれる衝撃緩和装置であって、
車両の前方に設けられ、衝撃を緩和する後側部と、
前記後側部の前方に設けられ、衝撃を緩和する前側部と、
を具備し、
前記後側部は、前方に開口する略水平方向の溝部と、前記溝部の上側の溝壁と下側の溝壁とをそれぞれ壁面の一部とし、前記溝壁の後端で結合される一対の筒体とを有しており、
前記前側部は、前記溝部の上方と下方とにそれぞれ連続して設けられた２枚の壁部を有しており、
前記前側部に衝突物が衝突すると、前記溝部が開いて初期発生荷重を抑えつつ前記前側部の変形が進んだ後、前記一対の筒体が潰れて荷重を分散させつつ前記後側部が変形することを特徴とする衝撃緩和装置。
【請求項２】
前記筒体が、前記溝壁と、前記溝壁と対向する壁と、前記壁部の後方に配置された前方壁と、前記前方壁の後方に配置された後方壁とからなり、
前記溝壁の後端において、前記一対の筒体を構成する前記後方壁同士が結合されることを特徴とする請求項１記載の衝撃緩和装置。
【請求項３】
前記前方壁および前記後方壁の剛性が、前記溝壁および前記溝壁と対向する壁の剛性よりも高いことを特徴とする請求項２記載の衝撃緩和装置。
【請求項４】
前記前方壁および前記後方壁に凹凸が設けられることを特徴とする請求項３記載の衝撃緩和装置。
【請求項５】
上側の前記壁部の上端部および下側の前記壁部の下端部が、前記筒体に結合されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の衝撃緩和装置。
【請求項６】
前記上側の溝壁の後方部分と前記下側の溝壁の後方部分とが一体化されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の衝撃緩和装置。
【請求項７】
前記前側部の前面または／および前記前側部と前記後側部との間の空間に、緩衝材が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の衝撃緩和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃緩和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に取り付けられる緩衝装置（バンパ）として、（１）バンパを複数部品構成とし、衝突の際にバンパが開き接触面積が大きくなることにより、通常のバンパと比較して衝突物の曲げ変形を減らすものがあった（例えば、特許文献１参照）。また、（２）衝突時に衝突物がカバーの下方へ入り込むのを抑制することで衝突物の動的曲げ角度が大きくなるのを防止するもの（例えば、特許文献２参照）や、（３）フロントバンパが車両上方からの荷重に対して弱くなるように強度バランスが設定されており、衝突物が車両前方から衝突した場合は衝突物の屈曲度に合わせて変形するもの（例えば、特許文献３参照）があった。
【０００３】
【特許文献１】ＵＫ  Ｐａｔｅｎｔ  ＧＢ  ２  ３３６  ８１２Ａ
【特許文献２】特開２００１−１４６１４０号公報
【特許文献３】特開２００６−２６４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、（１）のバンパは、バンパ自身の剛性が低くないため、接触面積が大きくても衝撃荷重が大きく発生する可能性があった。また、上端で応力集中が発生する可能性がある。（２）のバンパは、衝突物のカバーの下方への潜り込みを抑える効果は期待できるが、バンパ部そのものの面積はほとんど変化しなかった。（３）のバンパは、衝突物の屈曲度に合わせて柔軟に変形するが、部品点数が多く構造が複雑であった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構造が単純で、軽量かつ安価であり、衝突物への応力集中や衝突物の車両下部への潜り込みを抑制することができる衝撃緩和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための本発明は、車両に組み込まれる衝撃緩和装置であって、車両の前方に設けられ、衝撃を緩和する後側部と、前記後側部の前方に設けられ、衝撃を緩和する前側部と、を具備し、前記後側部は、前方に開口する略水平方向の溝部と、前記溝部の上側の溝壁と下側の溝壁とをそれぞれ壁面の一部とし、前記溝壁の後端で結合される一対の筒体とを有しており、前記前側部は、前記溝部の上方と下方とにそれぞれ連続して設けられた２枚の壁部を有しており、前記前側部に衝突物が衝突すると、前記溝部が開いて初期発生荷重を抑えつつ前記前側部の変形が進んだ後、前記一対の筒体が潰れて荷重を分散させつつ前記後側部が変形することを特徴とする衝撃緩和装置である。
【０００７】
筒体は、例えば、溝壁と、溝壁と対向する壁と、壁部の後方に配置された前方壁と、前方壁の後方に配置された後方壁とからなる。そして、溝壁の後端において、一対の筒体を構成する後方壁同士が結合される。このとき、前方壁および後方壁の剛性は、溝壁および溝壁と対向する壁の剛性よりも高いものとする。剛性を高めるため、例えば、前方壁および後方壁には凹凸が設けられる。
【０００８】
上側の壁部の上端部および下側の壁部の下端部は、筒体に結合される場合もある。また、上側の溝壁の後方部分と下側の溝壁の後方部分とは、一体化される場合もある。前側部の前面または／および前側部と後側部との間の空間には、必要に応じて緩衝材が設けられる。
【０００９】
本発明では、装置を、開き断面部である前側部と閉じ断面部である後側部との二段構造とする。装置に衝突物が衝突すると、初期発生荷重を比較的低い一定加重で抑えつつ前側部が変形した後、荷重を分散させて残りのエネルギを吸収しつつ後側部が変形する。後側部の変形時には、溝部が上下に開いて衝突物の受け面が広がることで、広い範囲で衝突物をしっかり受け止める。これにより、衝突物への応力集中を抑えるとともに、車両下部への衝突物の潜り込みを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構造が単純で、軽量かつ安価であり、衝突物への応力集中や衝突物の車両下部への潜り込みを抑制することができる衝撃緩和装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、車両１の前方部分の斜視図、図２はバンパ３の垂直方向の断面図を示す。図２は、図１に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。
【００１２】
図１に示すように、車両１は衝撃緩和装置であるバンパ３を有する。図２に示すように、バンパ３は、垂直方向の断面が、前側部５と後側部７との二段構造となっている。
【００１３】
後側部７は、前方に開口する略水平方向の溝部９と、溝部９の上側の溝壁１３ａと下側の溝壁１３ｂとをそれぞれ壁面の一部とし、溝壁１３の後端結合部２７で結合される一対の筒体とを有する。一対の筒体のうち、上方の筒体は、溝壁１３ａと、溝壁１３ａと対向する上方壁２１ａと、前方壁１７ａと、前方壁１７ａの後方に配置された後方壁１９ａとからなる。下方の筒体は、溝壁１３ｂと、溝壁１３ｂと対向する下方壁２１ｂと、前方壁１７ｂと、前方壁１７ｂの後方に配置された後方壁１９ｂとからなる。
【００１４】
前方壁１７（前方壁１７ａ、前方壁１７ｂ）および後方壁１９（後方壁１９ａ、後方壁１９ｂ）には、凹凸４５が設けられる。凹凸４５が設けられることにより、前方壁１７および後方壁１９は、溝壁１３、上方壁２１ａ、下方壁２１ｂよりも剛性が高くなる。なお、凹凸４５の形状は、図２に示すものでなくてもよい。
【００１５】
前側部５は、溝部９の上方と下方とにそれぞれ連続して設けられた２枚の壁部１１ａおよび壁部１１ｂを有する。上方の壁部１１ａは、溝部９の上側の溝壁１３ａに連続して設けられ、後側部７の前方壁１７ａの前方に配置される。下方の壁部１１ｂは、溝部９の下側の溝壁１３ｂに連続して設けられ、後側部７の前方壁１７ｂの前方に配置される。壁部１１と前方壁１７との間には、所定の大きさの空間２５が設けられる。
【００１６】
図２に示すバンパ３は、壁部１１と溝壁１３とで構成される部材と、前方壁１７と上方壁２１ａと下方壁２１ｂと後方壁１９とで構成される部材とがそれぞれ別体で形成され、その後、一体化されたものである。バンパ３を構成する材料としては、例えばアルミニウム等でよい。
【００１７】
また、バンパを製作する際、壁部１１と溝壁１３とで構成される部材と、前方壁１７と上方壁２１ａと下方壁２１ｂと後方壁１９とで構成される部材とを、アルミ押出し材などで一体に製作する場合もある。また、壁部１１と溝壁１３とで構成される部材と、前方壁１７と上方壁２１ａと下方壁２１ｂと後方壁１９とで構成される部材とを、別材料を用いて別体に製作した後、一体化する場合もある。
【００１８】
次に、衝突物が衝突した場合のバンパ３の動作の解析結果について説明する。図３は、解析モデルを示す図、図４は、バンパ中央部断面形状の解析結果を示す図、図５は、拘束反力の時刻履歴の解析結果を示す図である。
【００１９】
図４の（ａ）図は、衝突物２９の衝突直後の状態を示す図である。図３に示すように、バンパ３の壁部１１の前面２３の中央部付近に水平方向に長い柱状の衝突物２９が衝突した場合、図４の（ａ）図の矢印Ａに示すように、壁部１１ａが上方に、壁部１１ｂが下方に開き、開き断面部である前側部５が変形する。図５の領域３３に示すように、バンパ３は、前側部５が潰れ切るまでは、比較的低い一定荷重で衝突物２９を柔らかく受け止めてエネルギを吸収する。
【００２０】
図４の（ｂ）図は、後側部７の変形が進行している状態を示す図、図４の（ｃ）図は、バンパ３の最大変形時の状態を示す図である。前側部５が潰れ切った後、図４の（ｂ）図の矢印Ｂに示すように、後側部７の溝部９の溝壁１３ａおよび溝壁１３ｂが後端結合部２７を中心に開き、空間４３が略平行四辺形に変形してゆき、図４の（ｃ）図に示す状態に達する。
【００２１】
図５の領域３５に示すように、後側部７の変形時には、前側部５の変形時よりも荷重が増加するが、溝部９が開いて衝突物２９の受け面が広がることで、広い面で衝突物２９をしっかり受け止めて残りの全エネルギを吸収できる。閉じ断面部である後側部７は断面崩れを起こし難いため、比較的大きな荷重を受け持つことができる。後側部７の変形時には、溝部９が開いて受け面が広がることで、力のかかる部位を分散し、一点集中荷重による曲げ変形を抑える効果がある。
【００２２】
なお、図４および図５は、比較的重い衝突物の衝突または高速での衝突を想定したが、軽くて柔らかい衝突物との低速衝突では、前側部５が潰れ切った段階で全エネルギが吸収され、後側部７は変形しない。
【００２３】
このように、本実施の形態では、バンパ３を開き断面部である前側部５と閉じ断面部である後側部７との二段構成とする。前側部５は後側部７よりも剛性（前方からの衝突に伴う変形に対する強度）が小さい。そのため、衝突初期には前側部５が略一定荷重で衝突物を受け止めてエネルギを吸収しつつ変形し、その後、後側部７が衝突物をしっかり受け止めて残りの大きな全エネルギを吸収しつつ変形する。バンパ３では、後側部７が開いて衝突物の受け面が広がることで、衝突物への応力集中を抑えるとともに、車両１の下部への衝突物の潜り込みを防止することができる。
【００２４】
また、バンパ３は、構造が単純であるため安価であり、アルミ材などで製作されるため軽量である。さらに、通常はバンパ３の前面２３に配置されるウレタンなどの緩衝材を省略できる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、後側部７の前方壁１７および後方壁１９の剛性を高めるために凹凸４５を設けたが、剛性を高める方法はこれに限らない。図６は、他のバンパ３ａの垂直方向の断面図を示す。図６に示すように、前方壁１７ｃおよび前方壁１７ｄ、後方壁１９ｃおよび後方壁１９ｄの板厚を、溝壁１３ａおよび溝壁１３ｂ、上方壁２１ａおよび下方壁２１ｂの板厚より厚くしてもよい。
【００２６】
また、本実施の形態では、前側部５を開き断面部としたが、前側部５と後側部７との間の空間を閉じ空間としてもよい。図７は、他のバンパ３ｂの垂直方向の断面図を示す。図７に示すように、バンパ３ｂでは、前側部５の上方の壁部１１ａの上端部１５ａが、後側部７の上方の筒体の隅部３７に結合される。また、前側部５の下方の壁部１１ｂの下端部１５ｂが、後側部７の下方の筒体の隅部３７に結合される。
【００２７】
バンパ３ｂでは、前側部５と後側部７との間の空間２５ａおよび空間２５ｂが閉じ空間となる。但し、壁部１１ａの上端部１５ａと筒体の隅部３７、壁部１１ｂの下端部１５ｂと筒体の隅部３７は、他の部分よりも弱い材で結合されるため、衝突物の衝突時には、これらの結合部分が外れた後、バンパ３と同様の変形が起こる。
【００２８】
さらに、本実施の形態のバンパ３では、溝部９の底が後端結合部２７に位置したが、溝部９の底が後側部７の中程に位置する場合もある。図８は、他のバンパ３ｃの垂直方向の断面図を示す。図８に示すように、バンパ３ｃでは、上側の溝壁１３ａの後方部分３９と下側の溝壁１３ｂの後方部分３９とが一体化され、後側部７の一対の筒体の間に隔壁４１が形成される。
【００２９】
本実施の形態のバンパ３では、緩衝材を設置しなかったが、前側部５の前面２３または／および前側部５と後側部７の間の空間２５に、ウレタンなどの緩衝材を配置してもよい。
【００３０】
前側部５の壁部１１の形状は、図２に示すものに限らない。図２では、壁部１１の前面２３の垂直方向の断面を略直線状としたが、弓状等の他の形状とする場合もある。また、溝部９の溝壁１３と壁部１１とが成す角度は、バンパの構成材の厚みや材質等に応じて適切に設定される。
【００３１】
本発明の衝撃緩和装置では、前側部５および後側部７の材質、板厚、形状等を変更することで、図５の領域３３、領域３５の反力の大きさ等をそれぞれ調整できる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる衝撃緩和装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車両１の前方部分の斜視図
【図２】バンパ３の垂直方向の断面図
【図３】解析モデルを示す図
【図４】バンパ中央部断面形状の解析結果を示す図
【図５】拘束反力の時刻履歴の解析結果を示す図
【図６】他のバンパ３ａの垂直方向の断面図
【図７】他のバンパ３ｂの垂直方向の断面図
【図８】他のバンパ３ｃの垂直方向の断面図
【符号の説明】
【００３４】
１………車両
３………バンパ
５………前側部
７………後側部
９………溝部
１１………壁部
１３、１３ａ、１３ｂ………溝壁
１５ａ………上端部
１５ｂ………下端部
１７………前方壁
１９………後方壁
２１ａ………上方壁
２１ｂ………下方壁
２３………前面
２５………空間
２７………後端結合部
２９………衝突物
３９………後方部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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