(57)【要約】【課題】エネルギ吸収特性が高く、部材間の結合が強固で剛性が高く、形状が比較的簡単且つ機械加工等が不要でコストが低い衝突エネルギ吸収部材を提供する。【解決手段】第１円管１１の嵌合部以外の部分の外面の半径ｄ１並びに第２円管１２の嵌合部以外の部分の外面の半径ｄ２及び厚さｔ２の関係を、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２とし、このｄ２及びｔ２並びに第３円管１３の嵌合部以外の部分の外面の半径ｄ３の関係を、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２とすることにより、第１円管１１及び第３円管１３が、縮径されながら第２円管１２の内部に摺動しつつ侵入していき、且つ、第２円管１２が、第１円管１１及び第３円管１３により拡径される。このように、第１円管１１及び第３円管１３が縮径されると共に第２円管１２が拡径されることにより、第１円管１１乃至第３円管１３全体の長さが短くなり、衝突エネルギを吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、
１又は複数個の円筒状の第１円管と、
外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管と、
を有し、
前記第１円管と、前記第２円管とがその端部で相互に嵌合されており、
端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材。
【請求項２】
前記第１円管における嵌合部の端面及び前記第２円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項３】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、
１又は複数個の円筒状の第１円管と、
外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管と、
外径が前記第２円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第３円管と、
を有し、
前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とがその端部で相互に嵌合されており、
端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、
前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材。
【請求項４】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、
１又は複数個の円筒状の第４円管と、
外径が前記第４円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管と、
外径が前記第５円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第６円管と、
を有し、
前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とがその端部で相互に嵌合されており、
端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、
前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材。
【請求項５】
前記第１円管における嵌合部の端面及び前記第２円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていると共に、前記第２円管における嵌合部の端面及び前記第３円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていることを特徴とする請求項３に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項６】
前記第４円管における嵌合部の端面及び前記第５円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていると共に、前記第５円管における嵌合部の端面及び前記第６円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていることを特徴とする請求項４に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項７】
各円管の厚さが異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項８】
各円管における嵌合された部分以外の部分に、衝突の際の変形抵抗を低下させる凹部又は凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項９】
各円管の少なくとも１個以上の円管が、鋼材製であり、他の円管が、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収部材。
【請求項１０】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１又は複数個の円筒状の第１円管の端部と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第２円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第１円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第１円管を拡管することにより、前記第１円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１１】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１又は複数個の円筒状の第１円管の端部と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第１円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第２円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第２円管を縮管することにより、前記第１円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１２】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１若しくは複数個の円筒状の第１円管又は１若しくは複数個の円筒状の第３円管の端部と、外径が前記第１円管及び前記第３円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第２円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第１円管及び前記第３円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第１円管及び前記第３円管を拡管することにより、前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、
前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１３】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１若しくは複数個の円筒状の第１円管又は１若しくは複数個の円筒状の第３円管の端部と、外径が前記第１円管及び前記第３円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第１円管及び前記第３円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第２円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第２円管を縮管することにより、前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、
前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１４】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１若しくは複数個の円筒状の第４円管又は１若しくは複数個の円筒状の第６円管の端部と、外径が前記第４円管及び前記第６円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第４円管及び前記第６円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第５円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第５円管を拡管することにより、前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、
前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１５】
移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、
１若しくは複数個の円筒状の第４円管又は１若しくは複数個の円筒状の第６円管の端部と、外径が前記第４円管及び前記第６円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、
前記第５円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第４円管及び前記第６円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第４円管及び前記第６円管を縮管することにより、前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とを、その端部で相互に固定する工程と、
を有し、
端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、
前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、
前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【請求項１６】
前記拡管力又は前記縮管力は、電磁気力によるものであることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等が対向車両又は壁等に衝突した際に車両等が受ける衝突エネルギを吸収する性能を有する衝突エネルギ吸収部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、自動車等の車両において、衝突安全性を向上させることへの要求が高まっている。例えば、自動車の安全基準として、これまで主流となっていたバリア（壁）衝突試験等においては、車体の全てが均等に圧縮されるものであるのに対し、ＩＩＨＳ（Ｉｎｓｕｒａｎｃｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｓａｆｅｔｙ：米国高速道路安全保険機構）及びＥＵから近時提唱されているオフセットバリア試験においては、車両の幅方向の片側に偏して（オフセットして）衝撃を受け、荷重が加わるような試験方法となっている。
【０００３】
従来のステイを用いたバンパシステムにおいては、オフセットバリア試験のように、車両幅方向の片側に集中して衝突荷重を受けた際のエネルギ吸収特性が劣る場合があった。オフセットバリア衝突性能を向上させるためには、車両前端部に設けられたバンパを支持する後方部材であるステイに、従来よりも高いエネルギ吸収性能を付与する必要がある。即ち、このステイが圧縮力を受けて変形が生じる際に、大きな反力荷重をより安定して発生させると共に、このステイを軽量化させる必要がある。また、このステイに、高いエネルギ吸収性能をもたせるために、以下のような提案がなされている。
【０００４】
特許文献１には、車両前後方向を押出方向とするアルミニウム合金押出中空形材からなり、この中空形材の断面形状が、２個の偏平六角形を、その偏平方向（ｘ軸方向）に垂直の辺を共有して重ねた８の字型であるエネルギ吸収部材が開示されている。この特許文献１は、偏平六角形の偏平方向（ｘ軸方向）においては、この偏平六角形を２個重ねて配置することにより、剛性を高めると共に、偏平方向に垂直の方向（ｙ軸方向）においては、六角形を偏平させることにより、偏平していない正六角形よりもｙ軸方向の長さが長く、これにより、剛性を高めている。このように、この従来技術は、エネルギ吸収部材におけるｘ軸方向及びｙ軸方向の剛性を高めることにより、車両が衝突して、エネルギ吸収部材が圧潰する際、圧潰の途中で折れ曲がることを防止しようとするものである。
【０００５】
特許文献２には、一端から他端にかけて徐々に厚さが変化する筒体部の両端部にフランジを設けると共に、この筒体部の周囲に補強材を設けた衝撃吸収部材が開示されている。この特許文献２は、衝撃吸収部材が衝撃を受けた場合に、衝撃吸収部材におけるフランジが筒体部の両端部の形状を保持し、また、衝撃吸収部材における補強材が筒体部の変形途中における折れ曲がりを防止することにより、筒体部における安定した蛇腹状の塑性変形を可能にしようとするものである。
【０００６】
特許文献３には、筒状部材の内部に、年輪の軸方向が筒状部材の軸方向に平行になるように配置された木材と、この木材よりも衝撃荷重に対する強度が小さい緩衝材とが収納され、筒状部材と木材及び緩衝材との間に隙間が設けられた衝撃吸収部材が開示されている。この特許文献３は、衝突の際、初期の荷重は、衝撃荷重に対する強度が小さい緩衝材と、この緩衝材の周囲の筒状部材とが受け、その後の荷重は、木材及び筒状部材が受ける。この従来技術は、緩衝材によって初期荷重を吸収すると共に、筒状部材と木材及び緩衝材との間に隙間が形成されて軸方向に変形しやすくされた筒状部材が、木材の周囲で蛇腹状に潰れることにより、木材が筒状部材から外れることを防止して、この木材によって、初期以降の荷重を吸収しようとするものである。
【０００７】
特許文献４には、同心軸上に重ねて配置された複数の円筒同士の接続部分が、これらの円筒の軸に対して傾斜して形成されている衝撃吸収装置が開示されている。この従来技術は、円筒同士の接続部分が傾斜していることにより、衝撃吸収装置が、衝撃荷重を受けた際、１個の円筒が、隣接する円筒に押し込まれる。特許文献４は、衝突を受けたとき、１個の円筒が隣接する円筒に押し込まれて、縮径変形すると同時に、隣接する円筒が拡径変形することにより、衝突による衝撃エネルギを吸収しようとするものである。
【０００８】
特許文献５には、円錐台の上端部に円錐台の上面と同じ径の円柱が設けられた受け部材における円柱部分に、この円柱の径よりも内径が大きい円筒状の筒状部材の下端部が嵌合された衝撃吸収構造体が開示されている。この特許文献５は、衝突時に、筒状部材が、受け部材の円錐台部分によって、拡径されながら、受け部材側に移動することにより、衝撃エネルギを吸収しようとするものである。
【０００９】
特許文献６には、小径管の一部を大径管の内部に挿入し、この両管の重ね合わせ部のうち、一部分が拡管加工されて、管外方向に突出する外向き凸部が両管に形成され、小径管の外向き凸部が、大径管の外向き凸部の内周面に圧接係合することにより、両管が固定された衝撃吸収部材が開示されている。この従来技術は、衝撃吸収部材に、衝撃が加わった際に、小径管が、大径管の内部に圧入されていきながら、小径管の外向き凸部によって大径管の周壁を管外方向に押し広げるように塑性変形（拡径変形）させることにより、衝突による衝撃を吸収しようとするものである。
【００１０】
特許文献７には、径が異なる２個の管を同心的に配置し、小径管における大径管側の端部に、衝突の際この大径管が拡管しつつ小径管側に移動することを誘導するための傾斜部を有する拡管誘導部が設けられた衝突エネルギ吸収装置が開示されている。この特許文献７は、衝突エネルギ吸収装置が衝撃を受けたとき、拡管誘導部が大径管を拡径しながら、この大径管が、小径管を覆うように小径管側に移動することにより、衝突エネルギを吸収しようとするものである。
【００１１】
なお、特許文献８には、金属管をプレス治具により圧縮成形して、金属管の断面に凹凸を設けた異形管からなる衝突エネルギ吸収部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２９６７１６号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２７９２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２８９２６号公報
【特許文献４】国際公開第２００６／０２５５５９号
【特許文献５】特開２０１２−８７８４９号公報
【特許文献６】特開２０１２−１３１４４２号公報
【特許文献７】特表２０１２−５０９８１５号公報
【特許文献８】特開２００３−２２５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１は、衝突による圧縮方向への座屈により衝撃を吸収するものであるため、衝撃吸収時に荷重変動が生じてしまうと共に、エネルギ吸収部材の形状及び厚さに制限がある。また、特許文献２も、特許文献１と同様に、座屈によって衝撃を吸収するものであるため、荷重変動が生じ、更に、形状が比較的複雑であるため、素材に対し、機械加工を施す必要があり、製造工数が増加してしまう。更に、特許文献３も、筒状部材、緩衝材及び木材の座屈によって衝撃を吸収するものであるので、衝撃吸収時に荷重変動が生じると共に、部品点数が多いため、製造コストがかかってしまう。
【００１４】
特許文献４は、衝撃吸収を、座屈ではなく、円筒の拡径及び縮径により行うものであるが、この特許文献４も、形状が複雑なため、素材に対し、機械加工等を行う必要があり、製造コストが高い。また、複数の円筒の結合方法が不明であるため、衝撃吸収装置が強固で剛性の高いものにならない可能性がある。更に、特許文献５に開示された衝撃吸収構造体も、座屈ではなく、円筒の拡径によって、衝撃を吸収しようとするものであるが、筒状部材が、受け部材によって、円滑に拡径されるためには、受け部材のテーパ角を精密に設計しなければならない。
【００１５】
そして、特許文献６及び特許文献７は、管状部材を重ね合わせた構造のエネルギ吸収部材を開示したものであるが、特許文献６は、金型を用いて管同士の重ね合わせ部の一部を拡管又は縮管加工することにより、部分的にかしめて、両管を結合するものである。この特許文献６において、両管の接点は、両管の重ね合わせ部の一部（外向き凸部の部分）であり、内側の管（小径管）と外側の管（大径管）とのかしめ部分（外向き凸部）によって適切に衝突エネルギを吸収するためには、両管の重ね合わせ部の面積及び重ね合わせ部における軸方向に対するテーパ角度を厳密に制御する必要があり、管の内側又は外側にて使用される金型に、高い精度が要求される。更に、この特許文献６のエネルギ吸収部材は、外側の管（大径管）と内側の管（小径管）との間に隙間があるため、使用環境、特に雨及び風に触れる自動車等の移動体に使用される場合、この隙間から腐食が発生する虞がある。また、特許文献７は、管同士がフランジ状の変形部（拡管誘導部）を介して結合されたエネルギ吸収部材であるが、両管の結合部分が不安定であるため、両管を、溶接又は接着等により別途固定する必要があり、製造コストが高くなってしまう。
【００１６】
また、特許文献８に開示された衝突エネルギ吸収部材は、プレス治具により断面に凹凸が形成されたものであるが、所望の断面形状にするための成形力の制御は容易ではない。
【００１７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、エネルギ吸収特性が高く、部材間の結合が強固で剛性が高く、形状が比較的簡単且つ機械加工等が不要でコストが低い衝突エネルギ吸収部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る衝突エネルギ吸収部材は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、１又は複数個の円筒状の第１円管と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管と、を有し、前記第１円管と、前記第２円管とがその端部で相互に嵌合されており、端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、例えば、前記第１円管における嵌合部の端面及び前記第２円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされている。
【００２０】
本発明に係る他の衝突エネルギ吸収部材は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、１又は複数個の円筒状の第１円管と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管と、外径が前記第２円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第３円管と、を有し、前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とがその端部で相互に嵌合されており、端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る更に他の衝突エネルギ吸収部材は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材において、１又は複数個の円筒状の第４円管と、外径が前記第４円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管と、外径が前記第５円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第６円管と、を有し、前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とがその端部で相互に嵌合されており、端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、前記第１円管における嵌合部の端面及び前記第２円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていると共に、前記第２円管における嵌合部の端面及び前記第３円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされている。また、例えば、前記第４円管における嵌合部の端面及び前記第５円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされていると共に、前記第５円管における嵌合部の端面及び前記第６円管における嵌合部の端面が、両者の接触面側に向けて面取りされている。
【００２３】
そして、各円管の厚さが異なるように構成してもよく、また、各円管における嵌合された部分以外の部分に、衝突の際の変形抵抗を低下させる凹部又は凸部が形成されているように構成してもよく、更に、各円管の少なくとも１個以上の円管が、鋼材製であり、他の円管が、アルミニウム又はアルミニウム合金製であるように構成してもよい。
【００２４】
本発明に係る衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１又は複数個の円筒状の第１円管の端部と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第２円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第１円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第１円管を拡管することにより、前記第１円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る他の衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１又は複数個の円筒状の第１円管の端部と、外径が前記第１円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第１円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第２円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第２円管を縮管することにより、前記第１円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第１円管又は第２円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る更に他の衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１若しくは複数個の円筒状の第１円管又は１若しくは複数個の円筒状の第３円管の端部と、外径が前記第１円管及び前記第３円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第２円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第１円管及び前記第３円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第１円管及び前記第３円管を拡管することにより、前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る更に他の衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１若しくは複数個の円筒状の第１円管又は１若しくは複数個の円筒状の第３円管の端部と、外径が前記第１円管及び前記第３円管よりも大きな１又は複数個の円筒状の第２円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第１円管及び前記第３円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第２円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第２円管を縮管することにより、前記第１円管又は前記第３円管と、前記第２円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第１円管、第２円管又は第３円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ１、前記第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ２及びｔ２とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であり、前記第３円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ３とすると、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る更に他の衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１若しくは複数個の円筒状の第４円管又は１若しくは複数個の円筒状の第６円管の端部と、外径が前記第４円管及び前記第６円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第４円管及び前記第６円管の外面を押さえ金型で押さえつつ、前記第５円管に、管内から、管外方向に拡管力を加えて、前記第５円管を拡管することにより、前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る更に他の衝突エネルギ吸収部材の製造方法は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在して、前記被衝突部材に加わる衝突エネルギを吸収し、前記衝突エネルギが前記移動体へ伝達されることを抑制する衝突エネルギ吸収部材の製造方法において、１若しくは複数個の円筒状の第４円管又は１若しくは複数個の円筒状の第６円管の端部と、外径が前記第４円管及び前記第６円管よりも小さな１又は複数個の円筒状の第５円管の端部とを、相互に嵌合する工程と、前記第５円管の内面を押さえ金型で押さえつつ、前記第４円管及び前記第６円管に、管外から、管内方向に縮管力を加えて、前記第４円管及び前記第６円管を縮管することにより、前記第４円管又は前記第６円管と、前記第５円管とを、その端部で相互に固定する工程と、を有し、端部に配置された第４円管、第５円管又は第６円管が、前記被衝突部材又は前記移動体に取り付けられるものであり、前記第４円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、前記第５円管の嵌合部以外の部分の外面の半径をｄ５とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４であり、前記第６円管の嵌合部以外の部分の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６であることを特徴とする。
【００３０】
本発明においては、例えば、前記拡管力又は前記縮管力は、電磁気力によるものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、円管の端部のみを加工して複数の円管を組み合わせるため、断面が一様な素材に対し、簡易な端部加工を行うだけで円管を重ね合わせることができる。また、第１円管の嵌合部以外の部分の外面の半径ｄ１並びに第２円管の嵌合部以外の部分の外面の半径ｄ２及び厚さｔ２の関係を、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２とすることにより、第１円管が、縮径されながら第２円管の内部に摺動しつつ進入していき、且つ、第２円管は、第１円管により拡径される。このように、第１円管が縮径されると共に、第２円管が拡径されることにより、第１円管及び第２円管全体の長さが短くなり、衝突エネルギを吸収する。これにより、エネルギ吸収特性が高いと共に、軽量且つ経済的な衝突エネルギ吸収部材を得ることができる。そして、この衝突エネルギ吸収部材をバンパシステム等に採用することにより、そのバンパシステム等の衝突性能を向上させることができる。また、例えば、この衝突エネルギ吸収部材における複数の円管を、電磁成形等により機械的に嵌合させることにより、円管を多段に重ねる場合にも、溶接等を行わずに、強固な一体接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、同じくこの衝突エネルギ吸収部材を示す断面図、（ｂ）は、第１円管と第２円管との嵌合部を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、衝撃を受けた際に変形した衝突エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第３実施形態の衝突エネルギ吸収部材に、衝撃を加えた際の衝突エネルギ吸収部材の変形を示す断面図、（ｂ）は、第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材に、衝撃を加えた際の衝突エネルギ吸収部材の変形を示す断面図、（ｃ）は、第３実施形態及び第１実施形態の管変形時に生じる荷重変動を示すグラフ図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す断面図、（ｂ），（ｃ）は、衝撃を受けた際に変形した第４実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材の製造方法を示す図、（ｂ）は、本発明の第４実施形態の衝突エネルギ吸収部材の製造方法を示す図である。
【図９】本発明の第８実施形態の衝突エネルギ吸収部材を示す斜視図である。
【図１０】同じくこの衝突エネルギ吸収部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
次に、本発明の第１の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材１を示す斜視図であり、図２（ａ）は、この衝突エネルギ吸収部材１の断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）における第１円管１１と第２円管１２との嵌合部を拡大した図である。衝突エネルギ吸収部材１は、移動体とこの移動体の先端に配置された被衝突部材との間に介在するものであり、例えば、この移動体は自動車であり、被衝突部材はバンパーである。自動車が壁等に衝突すると、バンパーに衝突エネルギが印加される。衝突エネルギ吸収部材１は、自動車とバンパーとの間に介在して、この衝突エネルギを吸収するものであり、これにより、衝突エネルギが自動車へ伝達されることを抑制する。図１に示すように、円筒状の第１円管１１は、一端部が、バンパー（図示せず）に取り付けられ、第１円管１１の他端部と、円筒状の第２円管１２の一端部とが、相互に嵌合されて、第１嵌合部２１(例えば，長さが５ｍｍ)が形成されている。この第２円管１２は、第１円管１１よりも外径が大きく、第１嵌合部２１においては、第２円管１２の一端部の内面と、第１円管１１の他端部の外面とが重なっている。また、この第２円管１２の他端部と、円筒状の第３円管１３の一端部とが、相互に嵌合されて、第２嵌合部２２(例えば、長さが５ｍｍ)が形成されている。この第３円管１３は、第２円管１２よりも外径が小さく、第２嵌合部２２においては、第３円管１３の一端部の外面と、第２円管１２の他端部の内面とが重なっている。そして、この第３円管１３の他端部は、自動車（図示せず）に取り付けられている。図２（ａ）に示すように、第１円管１１は、第１嵌合部２１以外の部分（第１円管胴部１１ａ）の外面の半径ｄ１（例えば、４８ｍｍ）の円筒であり、第１嵌合部２１において、第１円管１１における第２円管１２側の端部は、第２円管１２の内側に向けて屈曲している。なお、この第１円管１１の厚さはｔ１（例えば、３．０ｍｍ）である。また、第２円管１２は、第１嵌合部２１及び第２嵌合部２２以外の部分（第２円管胴部１２ａ）の外面の半径ｄ２（例えば、５０ｍｍ）、厚さｔ２（例えば、３．０ｍｍ）の円筒である。そして、第２嵌合部２２において、第３円管１３における第２円管１２側の端部が、第２円管１２の内側に向けて屈曲している。この第３円管１３は、第２嵌合部２２以外の部分（第３円管胴部１３ａ）の外面の半径ｄ３（例えば、４８ｍｍ）、厚さｔ３（例えば、３．０ｍｍ）の円筒である。なお、本実施形態では、第１円管１１の厚さｔ１と、第２円管１２の厚さｔ２と、第３円管１３の厚さｔ３とが同一であるが、本発明は、後述する第３実施形態のように、各管の厚さを変えてもよい。また、本実施形態では、第１円管１１がバンパーに取り付けられていると共に、第３円管１３が自動車に取り付けられているが、本発明は、これに限らず、第１円管１１が自動車に取り付けられ、第３円管１３がバンパーに取り付けられてもよい。このように、衝突エネルギ吸収部材１は、複数の円管で構成されており、円管は、円周方向にかかる荷重が、等方的であるため、多角形管よりも、衝突による圧縮時の荷重のかかり方が安定するので、衝��を受けている途中で座屈変形して衝撃吸収が中断されることが少ない。
【００３４】
そして、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１は、第１円管胴部１１ａの外面の半径ｄ１並びに第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２及び厚さｔ２の関係を、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２としている。図２（ｂ）に示すように、第１嵌合部２１において、第１円管１１における第２円管１２側の端部が、第２円管１２の内側に向けて屈曲しているが、衝突エネルギ吸収部材１が、衝突エネルギを吸収するためには、第１円管１１が、第２円管１２の内部に進入していく必要がある。そして、第１円管１１が第２円管１２の内部に進入していくためには、管軸２から第２円管１２における厚さ中心（第２円管厚さ中心１２ｂ）までの距離と、管軸２から第１円管１１における外面（第１円管外面１１ｂ）までの距離が同じであるか、又は図２（ｂ）に示すように、第２円管厚さ中心１２ｂが、第１円管外面１１ｂよりも、管外方向にずれ３だけ偏移している必要がある。これを満たすには、第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２から第１円管胴部１１ａの外面の半径ｄ１を除算した値（ｄ２−ｄ１）が、第２円管１２の厚さｔ２の半分の値（１／２ｔ２）以上であればよい。これが満たされないと、第１円管１１が、第２円管１２の内部に進入しにくく、第２円管１２によって、第１円管１１における自動車のフレーム側への変位が妨げられる。その結果、衝突エネルギを十分に吸収することができなくなる。なお、このずれ３を大きくし過ぎて、第１円管１１の外径が、第２円管１２の内径よりも小さくなると、第１円管１１と第２円管１２とを嵌合することができなくなる。このため、第１円管胴部１１ａの外面の半径ｄ１が、第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２から第２円管１２の厚さｔ２を除算した値（第２円管胴部１２ａの内面の半径，ｄ２−ｔ２）よりも大きい範囲で、ずれ３を大きくすることが許容される。これらを満たす条件が、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２である。
【００３５】
更に、本実施形態では、第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２及び厚さｔ２並びに第３円管胴部１３ａの外面の半径ｄ３の関係を、第１円管１１と第２円管１２との関係と同様に、第３円管胴部１３ａにおける外面から管軸２までの距離と、第２円管厚さ中心１２ｂから管軸２までの距離が同じであるか、又は、第２円管厚さ中心１２ｂが、第３円管胴部１３ａにおける外面よりも、管外方向にずれるように、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２としている。これにより、衝突時に、第２円管１２がフレーム側に変位した場合、第３円管１３が第２円管１２の内部に入り込むと共に、第２円管１２が、第３円管１３の外側をとおるようになる。なお、第１円管１１及び第３円管１３は、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２及び１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２を満たす範囲であれば、第１円管胴部１１ａの外面の半径ｄ１と第３円管胴部１３ａの外面の半径ｄ３とは同一としてもよく、異なっていてもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１の動作について説明する。図３（ａ）は、衝突エネルギ吸収部材１が、衝撃を受けた際に変形していく状態を示す図（変位量が例えば２０ｍｍ）であり、図３（ｂ）は、この図３（ａ）よりも更に、変形が進行した状態を示す図（変位量が例えば４４ｍｍ）である。バンパーに、衝突による衝撃が加わると、バンパーに取り付けられた第１円管１１が自動車のフレーム側に押される。このとき、第１円管胴部１１ａの外面の半径ｄ１並びに第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２及び厚さｔ２の関係が、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２であることにより、第２円管厚さ中心１２ｂから管軸２までの距離と、第１円管外面１１ｂから管軸２までの距離とが同じであるか、又は、第２円管厚さ中心１２ｂが、第１円管外面１１ｂよりも管外方向にずれているため、図３（ａ）に示すように、第１円管１１は、縮径されながら第２円管１２の内部に摺動しつつ進入していく。これと同時に、第２円管１２は、第１円管１１によって拡径される。このように、第１円管１１と第２円管１２とが嵌合する第１嵌合部２１の幅が拡大して、第１円管１１の第１嵌合部２１の反対側の端部から、第２円管１２の第１嵌合部２１の反対側の端部までの長さが短くなる。また、第１円管１１がフレーム側に押されると、この第１円管１１によって、第２円管１２もフレーム側に押される。このとき、第２円管胴部１２ａの外面の半径ｄ２並びに第３円管胴部１３ａの外面の半径ｄ３及び厚さｔ３の関係が、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２であることにより、管軸２から第２円管厚さ中心１２ｂまでの距離と、管軸２から第３円管胴部１３ａにおける外面までの距離とが同じであるか、又は、第２円管厚さ中心１２ｂが、第３円管胴部１３ａにおける外面よりも管外方向にずれているため、第３円管１３が縮径されながら第２円管１２の内部に入り込むと共に、第２円管１２が第３円管１３の外側をとおって、拡径されつつフレーム側に変位していく。このように、第２円管１２と第３円管１３とが嵌合する第２嵌合部２２の幅も拡大し、第２円管１２の第１嵌合部２１側の端部から第３円管１３の第２嵌合部２２の反対側の端部までの長さも短くなる。
【００３７】
この図３（ａ）の状態から、更に、変形が進行すると、図３（ｂ）に示すように、第２円管１２の第２嵌合部２２側の端部が、第３円管１３の第２嵌合部２２の反対側の端部に到達する間に、第２円管１２全体が拡径され、第３円管１３全体が縮径される。そして、第１円管１１の第１嵌合部２１側の端部が、第３円管１３の第２嵌合部２２側の端部に到達する間に、第１円管１１全体が縮径される。このように、第１円管１１及び第３円管１３が縮径されると共に、第２円管１２が拡径されることにより、第１円管１１乃至第３円管１３全体の長さが短くなり、この衝突エネルギ吸収部材１は、衝突の際に衝突エネルギを吸収する途中で座屈することなく、連続的に安定した衝突エネルギ吸収性能を発揮する。
【００３８】
次に、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１の製造方法について説明する。図８（ａ）は、衝突エネルギ吸収部材１の製造方法を示す図である。先ず、第１円管１１と第２円管１２とを同軸的に配置し、第１円管１１の端部と、第２円管１２の一端部とを相互に嵌合する。その際、第１円管１１の外径は、第２円管１２の内径よりも小さくなっており、これにより、第１円管１１を、第２円管１２の内部に挿入することができる。次に、第２円管１２と第３円管１３とを同軸的に配置し、第２円管１２の他端部と、第３円管１３の端部とを相互に嵌合する。この第３円管１３においても、第３円管１３の外径を、第２円管１２の内径よりも小さくすることにより、第３円管１３の第２円管１２の内部への挿入を可能とする。そして、第２円管１２の管外面に、押さえ金型４を当てる。
【００３９】
この状態で、第１円管１１及び第３円管１３に、管の内側から管外方向に拡管力を加える。これにより、第２円管１２は、管外に設置された押さえ金型４により押さえられているため、変形しないが、第１円管１１及び第３円管１３における第２円管１２との嵌合部分以外の部分である第１円管胴部１１ａ及び第３円管胴部１３ａが、管外方向に変形（拡管）するため、第１円管１１及び第３円管１３と第２円管１２との嵌合部分が、かしめられる。このように、この第１円管１１又は第３円管１３と第２円管１２とを、その端部で相互に固定する。これにより、衝突エネルギ吸収部材１が製造される。
【００４０】
なお、拡管は、液圧又は流体圧による成形により行ってもよいが、電磁気力を用いて行うことが好ましい。このように、成形において、電磁成形法を用いる場合、各管の材質は、アルミニウム合金製であることが好ましく、アルミニウム製でもよい。特に、導電率に優れ且つ熱処理によって高強度となる６０００系アルミニウム合金製であることが好ましい。この場合、０．２％耐力が１９０Ｍｐａ以上である６０００系アルミニウム合金を用いることができる。また、この６０００系合金よりも更に高強度な７０００系アルミニウム合金を使用することも可能である。この場合、０．２％耐力が２５０Ｍｐａ以上である７０００系アルミニウム合金を用いることができる。一方、各管の材質をアルミニウム合金製とするだけでなく、全ての管を鋼材製とすることもできる。更に、第２円管１２を鋼材製とし、第１円管１１及び第３円管１３を、アルミニウム合金製として、嵌合成形することにより、衝突エネルギ吸収部材１をハイブリッド材として構成することも可能である。この場合、鋼材の方がアルミニウム合金よりも、強度が高いため、両者の強度を同等にしようとすると、鋼材製とした第２円管１２の厚さが、アルミニウム合金製とした第１円管１１及び第３円管１３の厚さよりも、薄くなるので、衝突による変形において、主として変形する管は、厚さが薄い第２円管１２となる。
【００４１】
このように、この衝突エネルギ吸収部材１は、第１円管１１及び第３円管１３に、管内から管外方向に拡管力を加えることにより、第１円管１１及び第３円管１３における第１嵌合部２１及び第２嵌合部２２以外の部分が変形して、夫々第１円管胴部１１ａ及び第３円管胴部１３ａとなる。そして、第１円管１１及び第３円管１３と第２円管１２とが相互に適度な位置を保って、かしめられる。このように、このかしめ力は、第１嵌合部２１及び第２嵌合部２２の全体にわたるため、管同士を強固に固定することができ、接合後の管の剛性も高い。また、この拡管に使用する押さえ金型４は、簡単な形状でよく、高い形状精度を必要としない。更に、この拡管成形は、成形後に第１円管胴部１１ａ及び第３円管胴部１３ａとなる部分を含めた第１円管１１及び第３円管１３の全体を変形させることにより、第１嵌合部２１と第２嵌合部２２における管同士の隙間が少ない。このため、拡管成形後の衝突エネルギ吸収部材１は、使用時に雨水等がかかる場所に晒されても、管同士の隙間から腐食が発生する虞が少ない。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１を示す断面図である。本実施形態では、第１円管１１の第１嵌合部２１側の端面が、面取りされて第１円管面取り部１１ｃとなっており、第２円管１２の第１嵌合部２１側の端面も、面取りされて第２円管面取り部１２ｃとなっている。この面取りは、第１円管１１における第１嵌合部２１の端面と第２円管１２における第２嵌合部２２の端面との接触面側に向けて、施されている。第２実施形態は、この第１円管面取り部１１ｃ及び第２円管面取り部１２ｃ以外については、第１実施形態と共通する。このように、第１円管面取り部１１ｃ及び第２円管面取り部１２ｃを設けることにより、管の表面に微小な凹凸があった場合でも、衝突によって、第１円管１１がフレーム側に変位する際、第１円管１１の第１嵌合部２１側の端部が、第２円管１２の第１嵌合部２１側の端部に引っ掛かることなく、第１円管１１が第２円管１２の内部に進入していく。これにより、第１円管１１の縮径変形及び第２円管１２の拡径変形を、安定化させることができる。なお、この面取りは、管の厚さの１／２以上の半径Ｒで行うことが好ましい。半径Ｒが、厚さの１／２を下回ると、面取りが不十分のため、両管の端部同士が引っ掛かりやすくなって、変形の安定性が低下する。また、この面取りは、第２円管１２の第２嵌合部側の端面及び第３円管１３の第２嵌合部側の端面に、両者の接触面側に向けて施されてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５（ａ）は、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１に、衝撃を加えた際の衝突エネルギ吸収部材１の変形を示す断面図である。なお、図５（ｂ）は、第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材１における変形を示す断面図であり、図５（ｃ）は、両実施形態の衝突エネルギ吸収部材の変形によって生じる荷重変動を示すグラフ図である。図５（ａ）に示すように、本実施形態は、第２円管１２の厚さが、第３円管１３の厚さよりも、薄くなっていることが、第１実施形態と異なり、これ以外は、第１実施形態と共通する。第２円管１２の厚さが第３円管１３の厚さよりも薄いため、第３円管１３の縮径変形よりも、第３円管１３の管外側に配置された第２円管１２の拡径変形の方が優先的に起こる。これにより、衝突によって衝突エネルギ吸収部材１がフレーム側に変位しても、衝突による反力荷重を安定に保つことができる（図５（ｃ）における第３実施形態のグラフ図）。このように、管の厚さを変える場合、薄肉の管を、変形初期に拡径又は縮径させる管として使用することができる。これに対し、第１実施形態は、第２円管１２及び第３円管１３の厚さが同じであるため、第２円管１２の拡径変形と共に、第２円管１２の管内側に配置された第３円管１３の縮径変形も同時に起こり得る。このため、衝突によって衝突エネルギ吸収部材１がフレーム側に変位していく間に、反力荷重が上下動する場合がある（図５（ｃ）における第１実施形態のグラフ図）。以上のように、本発明は、各円管の厚さを変えることにより、衝突エネルギ吸収部材１の変形時における反力荷重を安定化させることができる。
【００４４】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図６（ａ）は、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、本実施形態は、第１実施形態のように、バンパー（図示せず）側から、第１円管１１，第２円管１２，第３円管１３の順に配置されている。そして、第１円管１１と第２円管１２とが嵌合された部分である第１嵌合部２１において、第２円管１２の第１円管１１側の端部は、第１円管１１の外側に向けて屈曲している。また、第２円管１２と第３円管１３とが嵌合された部分である第２嵌合部２２においても、第２円管１２の第３円管１３側の端部は、第３円管１３の外側に向けて屈曲している。これら以外の構成は、第１実施形態と共通する。
【００４５】
次に、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１の動作について説明する。図６（ｂ）は、衝突エネルギ吸収部材１が、衝撃を受けた際に変形していく状態を示す図（変位量が例えば２０ｍｍ）であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）よりも更に、変形が進行した状態を示す図（変位量が例えば４４ｍｍ）である。自動車の先端に配置されたバンパーに衝突エネルギが印加されると、バンパーに取り付けられた第１円管１１がフレーム側に押される。このとき、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ１＜ｔ２を満足することにより、図６（ｂ）に示すように、第１円管１１の第１嵌合部２１側の端部は、縮径されながら第２円管１２の内部に摺動しつつ進入していき、また、第２円管１２は、第１円管１１の進入によって拡径される。これと同様に、１／２ｔ２≦ｄ２−ｄ３＜ｔ２を満たすことにより、第２円管１２の第２嵌合部２２側の端部は、拡径しながら第３円管１３の外側をとおって、フレーム側に変位していき、また、第３円管１３は、第２円管１２によって、管軸２方向に押されて縮径される。この図６（ｂ）の状態から、変形が進むと、第２円管１２の第２嵌合部２２側の端部が、第３円管１３の第２嵌合部２２の反対側の端部に到達する。この間に、第２円管１２全体が縮径されると共に、第３円管１３全体が縮径される。また、第１円管１１の第１嵌合部２１側の端部が、第３円管１３の第２嵌合部２２側の端部に近接する。この間に、第１円管１１全体が縮径される。このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２円管１２が拡径されると共に、第１円管１１及び第３円管１３が縮径されることにより、第１円管１１乃至第３円管１３全体の長さが短くなり、衝突エネルギを吸収することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１の製造方法について説明する。図８（ｂ）は、衝突エネルギ吸収部材１の製造方法を示す図である。第１円管１１の端部と第２円管１２の一端部とを相互に嵌合すると共に、第２円管１２の他端部と第３円管１３の端部とを相互に嵌合する工程は、第１実施形態と共通し、この工程以降の工程が、第１実施形態と異なる。各管同士を嵌合した後、第１円管１１及び第３円管１３の管内面に、押さえ金型４を当て、第２円管１２に、管の外側から管内方向に縮管力を加える。これにより、第１円管１１及び第３円管１３は、管内に設置された押さえ金型４により押さえられているため、変形しないが、第２円管１２における第１円管１１及び第３円管１３と嵌合する部分以外の部分である第２円管胴部１２ａが、管内方向に変形（縮管）して、第２円管１２と、第１円管１１及び第３円管１３との嵌合部分がかしめられる。このように、この第１円管１１又は第３円管１３と第２円管１２とを、その端部で相互に固定する。これにより、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１が製造される。
【００４７】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７は、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１を示す断面図である。本実施形態は、第１実施形態の衝突エネルギ吸収部材１における第１円管胴部１１ａ、第２円管胴部１２ａ及び第３円管胴部１３ａに、凹部及び凸部が設けられたものである。第１円管胴部１１ａには、管内面に、３個の凸部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが形成されており、第３円管胴部１３ａにも、管内面に、３個の凸部３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。また、第２円管胴部１２ａには、管外面に２個の凸部３２ａ，３２ｂが形成されており、管内面における凸部３２ａ，３２ｂに対応する位置に、凹部３２ｃ，３２ｄが形成されている。これらの凹部及び凸部は、衝突の際に、管が変形しやすくなるように、変形抵抗を低下させるものである。本実施形態は、各管の胴部に、このような凹部又は凸部を設けることにより、衝突初期に受ける荷重における脆弱部とすることができる。なお、管同士が重なり合う第１嵌合部２１及び第２嵌合部２２に、変形抵抗を高めるための凸部を設けることも可能である。このように、本発明は、各管の任意の位置に、凹部又は凸部を設けることにより、衝突時に様々な変形形態をとるように制御することが可能である。
【００４８】
なお、本発明は、第６実施形態として、第１円管１１、第２円管１２及び第３円管１３を、複数個の円筒により構成することもできる。第６実施形態に係る衝突エネルギ吸収部材１は、第１実施形態のように第１円管１１，第２円管１２，第３円管１３の順序で配置した後、この第３円管１３の他端部に、更に、第２円管１２を配置して、両管の端部が相互に嵌合され、この第２円管１２の他端部に、第１円管１１を配置して、第２円管１２と第１円管１１とが、その端部で相互に嵌合されるものである。そのほかにも、第３円管１３の他端部に、更に、第２円管１２を配置して、第３円管１３と第２円管１２とが、その端部で相互に嵌合され、その後、第３円管１３、第２円管１２、第１円管１１という順序で配置され、各管同士がその端部で相互に嵌合される態様が考えられる。このように、本発明は、第１円管１１、第２円管１２及び第３円管１３は、複数個の円筒により構成することができるが、第１円管１１と第３円管１３との間、第１円管１１と第１円管１１との間、又は、第３円管１３と第３円管１３との間には、必ず第１円管及び第３円管よりも外径が大きい第２円管１２が配置されている。
【００４９】
更に、第７実施形態として、衝突エネルギ吸収部材１が、第３円管１３を設けずに、第１円管１１と第２円管１２とで構成されてもよい。この場合、例えば、第２円管１２の他端部に、更に、第１円管１１を配置して、両管の端部を相互に嵌合し、この第１円管１１の他端部に、第２円管１２を配置して、両管の端部を相互に嵌合する態様が考えられる。また、更に、第２円管１２の他端部に、第１円管１１を配置して、両管の端部を相互に嵌合してもよい。このように、本発明は、第１円管１１及び第２円管１２を交互に配置して衝突エネルギ吸収部材１とすることもできる。
【００５０】
また、本発明は、上記態様のほかに、第８実施形態として、第４円管と、この第４円管よりも外径が小さい第５円管と、第５円管よりも外径が大きい第６円管とによって、衝突エネルギ吸収部材を構成することもできる。図９は、本実施形態の衝突エネルギ吸収部材１を示す斜視図であり、図１０は、この衝突エネルギ吸収部材１を示す断面図である。図９に示すように、第４円管１４は、バンパー（図示せず）に一端部が取り付けられ、この第４円管１４と第５円管１５とが、両管の端部で相互に嵌合されて、第１嵌合部２３となっている。また、第５円管１５と第６円管１６とも、両管の端部で相互に嵌合されて、おり、この部分が第２嵌合部２４となっている。そして、第６円管１６の第２嵌合部２４の反対側の端部が、自動車（図示せず）に取り付けられている。また、図１０に示すように、第５円管１５の両端部は、第４円管１４及び第５円管１５の内側に向けて屈曲している。そして、第４円管の第１嵌合部２３以外の部分（第４円管胴部１４ａ）の外面の半径及び厚さを夫々ｄ４及びｔ４、第５円管の第１嵌合部２３及び第２嵌合部２４以外の部分（第５円管胴部１５ａ）の外面の半径をｄ５、第６円管の第２嵌合部２４以外の部分（第６円管胴部１６ａ）の外面の半径及び厚さを夫々ｄ６及びｔ６とすると、１／２ｔ４≦ｄ４−ｄ５＜ｔ４及び１／２ｔ６≦ｄ６−ｄ５＜ｔ６を満足する。これにより、衝突時に、第５円管が、第４円管及び第６円管の内部に進入することができる。このように、本発明は、第４円管と第６円管との間に配置された第５円管よりも外径が大きい第４円管及び第６円管を、バンパー及び自動車に取り付けることもできる。なお、これらの第４円管、第５円管及び第６円管も、複数個の円筒により構成されてもよい。例えば、第６円管の他端部に、第５円管を配置して、両管の端部を相互に嵌合し、更に、第５円管の他端部に、第４円管を配置して、この第４円管と第５円管とが、その端部で相互に嵌合されてもよい。この場合、第４円管と第６円管との間、第４円管と第４円管との間、又は、第６円管と第６円管との間には、必ず、第４円管及び第６円管よりも外径が小さい第５円管が配置されている。
【００５１】
なお、本発明の衝突エネルギ吸収部材１は、端部に配置された円管に、バンパー又は自動車に結合するためのフランジ等を、溶接又は接着等により設けてもよい。そして、本発明の衝突エネルギ吸収部材１は、乗用車若しくはトラック等の自動車の安全部材として使用できるだけでなく、列車等の車両用の安全部材として適用することができ、また、航空機又は宇宙飛翔体等の移動体用の安全部材として適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：衝突エネルギ吸収部材、２：管軸、３：ずれ、４：押さえ金型、１１：第１円管、１１ａ：第１円管胴部、１１ｂ：第１円管厚さ中心、１１ｃ：第１円管面取り部、１２：第２円管、１２ａ：第２円管胴部、１２ｂ：第２円管外面、１２ｃ：第２円管面取り部、１３：第３円管、１３ａ：第３円管胴部、１４：第４円管、１４ａ：第４円管胴部、１５：第５円管、１５ａ：第５円管胴部、１６：第６円管、１６ａ：第６円管胴部、２１：第１嵌合部、２２：第２嵌合部、２３：第１嵌合部、２４：第２嵌合部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：凸部、３２ａ，３２ｂ：凸部、３２ｃ，３２ｄ：凹部、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ：凸部
【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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【図９】
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【図１０】
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