(57)【要約】【課題】エネルギ吸収部材を締結するボルトを挿入する締結穴や貫通孔の配置の自由度を高めつつ、プログレッシブクラッシングの進展を阻害せずにエネルギ吸収部材を保持することができる衝撃吸収構造を提供する。【解決手段】衝撃吸収構造９は、円筒形状であるとともに径方向に複数の層を有する複合材料で形成され、保護対象に作用する衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収部材５と、保護対象と離隔して設けられ、エネルギ吸収部材の一端が対向配置される押圧部１２と、保護対象に設けられ、エネルギ吸収部材の他端側に押圧部と対向して配される支持部１３と、エネルギ吸収部材に設けられた貫通孔８ｃに挿入され、エネルギ吸収部材と支持部とを締結するボルト１０と、を備え、ボルトは、押圧部が衝撃によって押圧されると、エネルギ吸収部材の締結穴または貫通孔を形成する内壁が破損する前に破断する強度である。【選択図】図４
2015161352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状であるとともに径方向に複数の層を有する複合材料で形成され、保護対象に作用する衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収部材と、
前記保護対象と離隔して設けられ、前記エネルギ吸収部材の一端が対向配置される押圧部と、
前記保護対象に設けられ、前記エネルギ吸収部材の他端側に前記押圧部と対向して配される支持部と、
前記エネルギ吸収部材に設けられ、該エネルギ吸収部材の径方向に窪んだ締結穴、または、該径方向に貫通する貫通孔に挿入され、該エネルギ吸収部材と前記支持部とを締結するボルトと、
を備え、
前記ボルトは、前記押圧部が衝撃によって押圧されると、前記エネルギ吸収部材の締結穴または貫通孔を形成する内壁が破損する前に破断する強度であることを特徴とする衝撃吸収構造。
【請求項２】
前記ボルトには、該ボルトの径方向に窪んだ切り欠きが形成されており、前記押圧部が衝撃によって押圧されると、前記エネルギ吸収部材の締結穴または貫通孔を形成する内壁が破損する前に、該ボルトが該切り欠きから破断することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃を吸収する衝撃吸収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衝突事故などにおける衝撃を吸収するため、エネルギ吸収部材が搭載された自動車が広く普及している。エネルギ吸収部材は、例えば、素材としてＦＲＰ（繊維強化プラスチック）であって、特に、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が用いられ、円筒形状に形成されるとともに径方向に複数の層が積層されている。そして、車体が破壊されるような大きな衝撃が作用すると、エネルギ吸収部材は、軸方向の一端側から他端側に向かって、逐次、層間破壊（剥離）を起こすことで、衝撃のエネルギを吸収する（プログレッシブクラッシング）。
【０００３】
特許文献１には、円錐形状の固定台の頂部に、環状の突起である嵌合部が設けられ、嵌合部をエネルギ吸収部材の一端側に嵌合させることで、エネルギ吸収部材を支持部に保持させる構成が記載されている。このような支持構造では、車両の振動によってエネルギ吸収部材が支持部から脱落してしまうおそれがある。エネルギ吸収部材を支持部に確実に保持するためには、例えば、ボルトでエネルギ吸収部材と支持部を締結することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６２０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、エネルギ吸収部材と支持部をボルトで締結する場合、エネルギ吸収部材には、ボルトを挿入するための径方向に窪んだ締結穴や、径方向に貫通する貫通孔が設けられる。そして、エネルギ吸収部材は、締結穴や貫通孔といった締結部にボルトなどが挿入された状態で締結される。このとき、車両の衝突時などにエネルギ吸収部材に周方向の荷重が作用すると、締結部の内壁に応力が集中し、締結部からエネルギ吸収部材が破損してしまう場合がある。
【０００６】
このような破損が生じた部位では、上述したプログレッシブクラッシングが生じない。その分、エネルギ吸収部材のエネルギの吸収量が小さくなってしまう。そのため、締結部からの破損の影響を抑えるため、エネルギ吸収部材における締結部の配置の自由度が限られてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、エネルギ吸収部材を締結するボルトを挿入する締結穴や貫通孔の配置の自由度を高めつつ、プログレッシブクラッシングの進展を阻害せずにエネルギ吸収部材を保持することができる衝撃吸収構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の衝撃吸収構造は、円筒形状であるとともに径方向に複数の層を有する複合材料で形成され、保護対象に作用する衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収部材と、保護対象と離隔して設けられ、エネルギ吸収部材の一端が対向配置される押圧部と、保護対象に設けられ、エネルギ吸収部材の他端側に押圧部と対向して配される支持部と、エネルギ吸収部材に設けられ、エネルギ吸収部材の径方向に窪んだ締結穴、または、径方向に貫通する貫通孔に挿入され、エネルギ吸収部材と支持部とを締結するボルトと、を備え、ボルトは、押圧部が衝撃によって押圧されると、エネルギ吸収部材の締結穴または貫通孔を形成する内壁が破損する前に破断する強度であることを特徴とする。
【０００９】
ボルトには、ボルトの径方向に窪んだ切り欠きが形成されており、押圧部が衝撃によって押圧されると、エネルギ吸収部材の締結穴または貫通孔を形成する内壁が破損する前に、ボルトが切り欠きから破断してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エネルギ吸収部材を締結するボルトを挿入する締結穴や貫通孔の配置の自由度を高めつつ、プログレッシブクラッシングの進展を阻害せずにエネルギ吸収部材を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】自動車の上面図である。
【図２】エネルギ吸収部材の外観図である。
【図３】衝撃吸収構造を説明するための説明図である。
【図４】衝撃吸収構造におけるボルトの作用を説明するための説明図である。
【図５】変形例におけるエネルギ吸収部材を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
図１は、自動車１の上面図であり、自動車１の車両本体２のうち、図１中、左側に位置する前部については、内部のフレーム構造を簡略化して示す。図１に示すように、自動車１は、車両本体２（保護対象）の前部において、車両本体２の前後方向に延在する２つのサイドフレーム３を備えている。サイドフレーム３は、後端が不図示の後部側のフレームに連結されるとともに、前端側がラジエータパネル４に連結される。
【００１４】
また、サイドフレーム３それぞれの前端には、エネルギ吸収部材５が取り付けられ、両エネルギ吸収部材５の先端には、車幅方向に延在するバンパビーム６が固定されている。このように、バンパビーム６は、エネルギ吸収部材５を介して車両本体２のフレーム（サイドフレーム３）に取り付けられている。
【００１５】
図２は、エネルギ吸収部材５の外観図であり、図２（ａ）には、エネルギ吸収部材５の斜視図を示し、図２（ｂ）には、エネルギ吸収部材５の正面図を示す。図２〜図４では、理解を容易とするため、エネルギ吸収部材５に対して後述する貫通孔８ｃなどの径を大きく示している。
【００１６】
図２に示すように、エネルギ吸収部材５は、小径部７と大径部８が一体形成されている。小径部７および大径部８は、それぞれ、円筒形状であって、径方向に複数の層を有する複合材料で構成されている。ここでは、複合材料として、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、特に、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が用いられている。
【００１７】
小径部７は、大径部８側の一端７ａから、一端７ａに対して逆側に位置する他端７ｂに向かって、軸方向に垂直な面による断面積が漸減するテーパ部７ｃを有している。ここでは、小径部７の内径は一定であって、小径部７の外径が一端７ａから他端７ｂに向かって漸減している。
【００１８】
大径部８は、小径部７の軸方向の一端７ａに連続して設けられ、小径部７側の一端８ａから一端８ａとは逆側に位置する他端８ｂまで、小径部７のうち最も断面積の大きい一端７ａと同じ断面積となっている。
【００１９】
また、大径部８の他端８ｂ側には、大径部８をその径方向に貫通する貫通孔８ｃが複数設けられている。
【００２０】
図３は、衝撃吸収構造９を説明するための説明図であり、図３（ａ）は、衝撃吸収構造９のエネルギ吸収部材５の中心軸を含む面による断面図を示し、図３（ｂ）には、ボルト１０の側面図を示す。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、衝撃吸収構造９は、上記のエネルギ吸収部材５に加え、ボルト１０、ナット１１、押圧部１２、および、支持部１３を含んで構成される。
【００２２】
押圧部１２は、バンパビーム６に固定されてバンパビーム６とエネルギ吸収部材５との間に介在する板状部材であって、車両本体２から離隔した状態で、エネルギ吸収部材５の一端５ａ（小径部７の一端７ａ）が対向配置され、自動車１の衝突などによる衝撃荷重をエネルギ吸収部材５に伝達する。
【００２３】
支持部１３は、サイドフレーム３とエネルギ吸収部材５との間に介在する板状部材であって、エネルギ吸収部材５の他端５ｂ（大径部８の他端８ｂ）側に押圧部１２と対向して配され、エネルギ吸収部材５を支持するとともに車両本体２に支持される。
【００２４】
また、押圧部１２および支持部１３を介さずに、エネルギ吸収部材５を直接、バンパビーム６およびサイドフレーム３に固定してもよい。この場合には、バンパビーム６が押圧部１２として機能し、サイドフレーム３が支持部１３として機能することとなる。
【００２５】
支持部１３には、押圧部１２側に突出する環状の突起部１４が設けられている。突起部１４は、支持部１３の一部であって、エネルギ吸収部材５の他端５ｂの外径よりも内径が大きく、突起部１４の内径側にエネルギ吸収部材５の他端５ｂが挿入されている。
【００２６】
突起部１４には、大径部８が挿入された状態で、大径部８の貫通孔８ｃに対向する位置に、突起部１４の径方向に突起部１４を貫通する貫通孔１４ａが形成されている。両貫通孔８ｃ、１４ａには、突起部１４の径方向外側から内側に向かってボルト１０が挿入されており、ボルト１０のうち、大径部８の内周面に突出した部位にナット１１が締結される。こうして、エネルギ吸収部材５は、支持部１３に支持されている。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、ボルト１０には、ネジ溝の底部よりも径方向内側まで窪んだ切り欠き１０ａが形成されている。ここでは、切り欠き１０ａのうち、最も径方向内側に窪んだ部位１０ｂは、角張った溝となっている。そのため、この部位１０ｂには応力集中が生じやすい。
【００２８】
また、この部位１０ｂは、突起部１４と大径部８の径方向の間隙に位置している。ここでは、部位１０ｂは、突起部１４と大径部８の径方向の間隙に位置する場合について説明したが、突起部１４の内周面と大径部８の外周面が接触している場合、部位１０ｂは、突起部１４と大径部８との境界に位置するとよい。
【００２９】
図４は、衝撃吸収構造９、Ｓにおけるボルト１０、Ｂの作用を説明するための説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）には、本実施形態の衝撃吸収構造９を示し、図４（ｃ）、（ｄ）には、比較例の衝撃吸収構造Ｓを示す。
【００３０】
図４（ｃ）に示すように、比較例の衝撃吸収構造Ｓでは、ボルトＢには切り欠きが形成されていない。そのため、押圧部Ｔからエネルギ吸収部材Ｅに衝撃荷重が作用すると、エネルギ吸収部材Ｅは、支持部Ａ側に押し付けられる。その結果、エネルギ吸収部材Ｅは、図４（ｄ）に示すように、ボルトＢが挿入される貫通孔Ｅａを形成する内壁において、ボルトＢからの反力によってき裂などの破損が生じてしまう。そうすると、エネルギ吸収部材Ｅのうち、破損部分の影響によって、プログレッシブクラッシングの進展が阻害されてしまう場合があった。
【００３１】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ボルト１０に切り欠き１０ａが形成されている。そのため、押圧部１２が衝撃によって押圧されると、押圧部１２からエネルギ吸収部材５に衝撃荷重が作用し、エネルギ吸収部材５の貫通孔８ｃを形成する内壁が破損する前に、ボルト１０が切り欠き１０ａから破断する。
【００３２】
このように、ボルト１０は、押圧部１２が衝撃によって押圧されると、エネルギ吸収部材５の貫通孔８ｃを形成する内壁が破損する前に破断する破壊強度となっている。エネルギ吸収部材５の貫通孔８ｃを形成する内壁の破損としては、具体的には、例えば、プログレッシブクラッシングの進展が阻害される程度に、き裂が進展した破損をいう。このような破損が生じる前に破断するボルト１０の強度は、例えば、実験などによって特定される。
【００３３】
その結果、図４（ｂ）に示すように、エネルギ吸収部材５は、貫通孔８ｃからき裂などの破損が進展することなく、エネルギ吸収部材５の原型を大凡維持した状態で、押圧部１２と支持部１３による圧縮荷重を受ける。そして、小径部７のテーパ部７ｃが層間破壊を誘発するトリガ部として機能し、エネルギ吸収部材５の一端５ａから層間破壊が発生する。こうして、エネルギ吸収部材５のプログレッシブクラッシングが設計通りに発生し、車両本体２に作用する衝撃エネルギを十分に吸収することが可能となる。
【００３４】
また、ここでは、エネルギ吸収部材５は、支持部１３から離隔した状態で、突起部１４と締結される場合について説明したが、エネルギ吸収部材５は、支持部１３と当接した状態で、突起部１４と締結されてもよい。
【００３５】
いずれにしても、エネルギ吸収部材５と支持部１３とを、エネルギ吸収部材５の周方向に相対的に回転させる（捩じれさせる）向きの荷重が作用すると、比較例のエネルギ吸収部材Ｅでは、貫通孔Ｅａから破損が生じてしまう。エネルギ吸収部材５では、このような破損を回避して、車両本体２に作用する衝撃エネルギを十分に吸収することが可能となる。
【００３６】
このように、衝撃吸収構造９は、プログレッシブクラッシングの進展を阻害することなく、または、阻害し難い状態で、エネルギ吸収部材５を保持することが可能となる。
【００３７】
図５は、変形例におけるエネルギ吸収部材を説明するための説明図であり、図５（ａ）には、第１変形例におけるエネルギ吸収部材１５の正面図を示し、図５（ｂ）には、第２変形例におけるエネルギ吸収部材２５の正面図を示す。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、エネルギ吸収部材１５においては、ボルト１０を挿入するための貫通孔８ｃは、エネルギ吸収部材１５の軸方向に複数設けられており、最も小径部７側の貫通孔８ｃは、大径部８のうち、軸方向の中ほどに形成されている。
【００３９】
また、図５（ｂ）に示すように、エネルギ吸収部材２５においては、ボルト１０を挿入するための貫通孔８ｃは、エネルギ吸収部材２５の軸方向に複数、周方向にも複数設けられており、最も小径部７側の貫通孔８ｃは、大径部８のうち、軸方向の中ほどに形成されている。
【００４０】
このように、ボルト１０を挿入する貫通孔８ｃを、大径部８の他端８ｂ側から一端８ａに近づけるほど、従来であれば、破損部分の影響によって、プログレッシブクラッシングの進展が阻害されてしまう場合があった。
【００４１】
しかし、ボルト１０は、エネルギ吸収部材１５、２５の貫通孔８ｃを形成する内壁が破損する前に破断する強度となっているため、エネルギ吸収部材１５、２５のプログレッシブクラッシングが設計通りに発生し、車両本体２に作用する衝撃エネルギを十分に吸収する。すなわち、このようなボルト１０を用いることで、エネルギ吸収部材５、１５、２５においては、貫通孔８ｃを形成する配置の自由度を向上させることが可能となる。
【００４２】
上述した実施形態および変形例では、エネルギ吸収部材５、１５、２５には、エネルギ吸収部材５、１５、２５の径方向に貫通する貫通孔８ｃが設けられ、ボルト１０を貫通孔８ｃに挿入させて、ナット１１で突起部１４と締結する場合について説明した。しかし、エネルギ吸収部材５、１５、２５には、貫通孔８ｃの代わりに、エネルギ吸収部材５、１５、２５の内周面に、径方向に窪んだ締結穴が設けられていてもよい。
【００４３】
この場合、締結穴には、例えば、ネジ溝が切られており、ボルト１０を突起部１４の内周面側から挿入し、ボルト１０の頭部との間に突起部１４を挟んだ状態で、ボルト１０が締結穴に螺合することで、エネルギ吸収部材５、１５、２５と突起部１４が締結する。
【００４４】
また、上述した実施形態および変形例では、小径部７はテーパ部７ｃを有する場合について説明したが、テーパ部７ｃは必須の構成ではない。また、テーパ部７ｃの代わりに、エネルギ吸収部材５、１５、２５のうちの少なくとも押圧部１２側から層間破壊を誘発するトリガ部として機能する他の構成が設けられていてもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態および変形例では、ボルト１０には切り欠き１０ａが形成されている場合について説明したが、切り欠き１０ａは、必須の構成ではなく、少なくとも、ボルト１０が、押圧部１２が衝撃によって押圧されると、エネルギ吸収部材５、１５、２５の締結穴または貫通孔８ｃを形成する内壁が破損する前に破断する強度であればよい。
【００４６】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、衝撃を吸収する衝撃吸収構造に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
２  車両本体
５、１５、２５  エネルギ吸収部材
８ｃ  貫通孔
９  衝撃吸収構造
１０  ボルト
１０ａ  切り欠き
１２  押圧部
１３  支持部
【図１】
2015161352.tif 000003
【図２】
2015161352.tif 000004
【図３】
2015161352.tif 000005
【図４】
2015161352.tif 000006
【図５】
2015161352.tif 000007