(57)【要約】【課題】外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぎつつ、従来に比べて総エネルギー吸収量を増加させる。【解決手段】衝撃吸収装置１は、複合材料で構成され、前後方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックス２と、前後方向に沿ったクラッシュボックス２の全長に亘って当該クラッシュボックス２の周囲を囲うように配置された筒状の外筒部材３と、クラッシュボックス２及び外筒部材３それぞれの前端に当接配置され、当該クラッシュボックス２及び当該外筒部材３を前後方向へ同時に押圧して圧潰させる押圧部材４とを備える。外筒部材３は、複数の筒状部分３１，…を前後方向に連結させた形状に形成され、押圧部材４によって前後方向へ押圧されたときに、複数の筒状部分３１，…が規則的に折り畳まれるようにして、前後方向へ圧潰する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料で構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記圧潰方向に沿った前記エネルギー吸収部材の全長に亘って当該エネルギー吸収部材の周囲を囲うように配置された筒状の外筒部材と、
前記エネルギー吸収部材及び前記外筒部材それぞれの前記圧潰方向の一端に当接配置され、当該エネルギー吸収部材及び当該外筒部材を前記圧潰方向へ同時に押圧して圧潰させる押圧部材と、
を備える衝撃吸収装置であって、
前記外筒部材は、
複数の筒状部分が前記圧潰方向に連結された形状に形成され、
前記押圧部材によって前記圧潰方向へ押圧されたときに、前記複数の筒状部分が規則的に折り畳まれるようにして、前記圧潰方向へ圧潰することを特徴とする衝撃吸収装置。
【請求項２】
前記外筒部材は、前記圧潰方向へ押圧されたときに前記複数の筒状部分が前記圧潰方向へテレスコープ式に縮むように、互いに径の異なる前記複数の筒状部分が連結された形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
【請求項３】
前記外筒部材は、前記圧潰方向に沿った中心軸を有する蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
【請求項４】
前記複合材料は炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の衝撃吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突時などの衝撃を吸収する衝撃吸収装置に関し、例えば自動車に好適に適用される衝撃吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車などに搭載されて、外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収装置が知られている。この衝撃吸収装置では、例えば筒状に形成されたエネルギー吸収部材が、衝撃荷重を受けて軸方向に圧潰することによって当該衝撃荷重（衝撃エネルギー）を吸収する。エネルギー吸収部材としては、従来から金属（例えばアルミニウム合金）製のものが用いられてきたが、近年では、より優れたエネルギー吸収性能を有し且つ軽量な複合材料（例えば繊維強化プラスチック）製のものが開発され、実用化されつつある。
【０００３】
ところで、このような衝撃吸収装置においては、エネルギー吸収部材が外部に露出した状態であると、このエネルギー吸収部材が外部からの異物（例えば小石など）によって衝撃を受けた場合に、局所的な層間剥離などにより意図しない破壊形態で圧潰してしまい、所望のエネルギー吸収性能を発揮できなくなるおそれがある。また、このエネルギー吸収部材と、エネルギー吸収部材を押圧して圧潰させる押圧部材との間に、外部からの異物が入り込んでしまう場合も想定される。異物を噛み込んだ状態で押圧部材がエネルギー吸収部材を押圧すると、複合材料製のエネルギー吸収部材が、異物に押された箇所を起点とする局所的な層間剥離などの意図しない破壊形態で圧潰してしまい、やはり所望のエネルギー吸収性能を発揮できなくなるおそれがある。
【０００４】
このような外部からの異物による衝撃や入り込みは、図６に示すように、エネルギー吸収部材の周囲を囲う筒状の外筒部材を設けることで防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。この場合、外筒部材は、例えば薄肉の金属で形成され、エネルギー吸収部材とともに押圧部材に押圧されて圧潰するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４５６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単純な筒状に形成された外筒部材では、図７（ａ）に示すように、当該外筒部材の圧潰形態が、あたかもアルミ缶を軸方向に潰すかのように、不規則な箇所で座屈を起こしながら圧潰するものとなってしまう。そのため、図７（ｂ）に示すように、外筒部材は軸方向の高さが比較的に高い状態で圧潰し切ることとなり、この潰れ切った外筒部材が突っ張り棒となって衝撃荷重を支えてしまう。その結果、エネルギー吸収部材には未だ潰れ代（すなわちエネルギー吸収代）が残っているにも拘らず、潰れ切った外筒部材がエネルギー吸収部材の圧潰を阻害するため、エネルギー吸収部材全体での総エネルギー吸収量が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぎつつ、従来に比べて総エネルギー吸収量を増加させることができる衝撃吸収装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
複合材料で構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記圧潰方向に沿った前記エネルギー吸収部材の全長に亘って当該エネルギー吸収部材の周囲を囲うように配置された筒状の外筒部材と、
前記エネルギー吸収部材及び前記外筒部材それぞれの前記圧潰方向の一端に当接配置され、当該エネルギー吸収部材及び当該外筒部材を前記圧潰方向へ同時に押圧して圧潰させる押圧部材と、
を備える衝撃吸収装置であって、
前記外筒部材は、
複数の筒状部分が前記圧潰方向に連結された形状に形成され、
前記押圧部材によって前記圧潰方向へ押圧されたときに、前記複数の筒状部分が規則的に折り畳まれるようにして、前記圧潰方向へ圧潰することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衝撃吸収装置において、
前記外筒部材は、前記圧潰方向へ押圧されたときに前記複数の筒状部分が前記圧潰方向へテレスコープ式に縮むように、互いに径の異なる前記複数の筒状部分が連結された形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の衝撃吸収装置において、
前記外筒部材は、前記圧潰方向に沿った中心軸を有する蛇腹状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の衝撃吸収装置において、
前記複合材料は炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エネルギー吸収部材の周囲を囲うように配置された筒状の外筒部材を備えるので、この外筒部材によって外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぐことができる。
また、この外筒部材が、複数の筒状部分を圧潰方向に連結させた形状に形成されており、押圧部材によって圧潰方向へ押圧されたときに、この複数の筒状部分が規則的に折り畳まれるようにして圧潰方向へ圧潰するので、外筒部材が単純な筒状であった従来に比べ、当該外筒部材を短い軸方向（圧潰方向）長さにまで容易に圧潰させることができる。これにより、従来よりも短い長さにまでエネルギー吸収部材を圧潰させることができ、ひいては、当該エネルギー吸収部材による総エネルギー吸収量を増加させることができる。
したがって、外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぎつつ、従来に比べて総エネルギー吸収量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態における衝撃吸収装置を搭載した車両の斜視図である。
【図２】第一の実施形態における衝撃吸収装置の断面図である。
【図３】第一の実施形態における衝撃吸収装置のエネルギー吸収態様を説明するための図である。
【図４】第二の実施形態における衝撃吸収装置の断面図である。
【図５】第二の実施形態における衝撃吸収装置のエネルギー吸収態様を説明するための図である。
【図６】従来の衝撃吸収装置の断面図である。
【図７】従来の衝撃吸収装置のエネルギー吸収態様を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第一の実施形態］
まず、本発明の第一の実施形態について説明する。
図１は、第一の実施形態における衝撃吸収装置１を搭載した車両１００の斜視図であり、図２は、衝撃吸収装置１の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、衝撃吸収装置１は、車両（自動車）１００のバンパービーム１０１とボディフレーム１０２の間に２つ並設されて、車両前方からの衝撃を吸収するものである。
なお、以下の説明では、「前」「後」との記載は、特に断りのない限り、衝撃吸収装置１が搭載される車両１００から見た方向を意味するものとする。
【００１７】
具体的には、図２に示すように、衝撃吸収装置１は、クラッシュボックス２と、クラッシュボックス２の周囲を囲う外筒部材３と、クラッシュボックス２を押圧する押圧部材４と、クラッシュボックス２を支持する支持部材５とを備えている。
【００１８】
このうち、クラッシュボックス２は、本発明に係るエネルギー吸収部材であり、樹脂を繊維で強化した複合材料である繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）で構成されている。繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、アラミド繊維等があるが、エネルギー吸収量と強度に優れる炭素繊維を用いることが好ましい。このクラッシュボックス２は、前後方向に沿った中心軸Ａｘを回転対称軸として略均一な肉厚を有する中空円錐台状に形成されており、前方に向かって径が小さくなるように配置されている。当該クラッシュボックス２は、衝撃荷重を受けた押圧部材４に前方から押圧されて前後方向へ圧潰することで、その衝撃エネルギーを吸収する。なお、初期押圧時に押圧部材４に押圧されるクラッシュボックス２の前端面は、当該クラッシュボックス２の所望の圧潰形態に応じた形状とすることができ、図示は省略するが、例えば先細り状に傾斜するテーパー状などに形成されていてもよい。
【００１９】
外筒部材３は、クラッシュボックス２に外部からの異物が直接衝突したり、クラッシュボックス２と押圧部材４との間に外部からの異物が入り込んだりすることを防止するためのものであり、例えばアルミニウム合金などの金属で構成されている。この外筒部材３は、クラッシュボックス２の中心軸Ａｘと一致する中心軸を有する回転対称形状に形成されており、前後方向に沿ったクラッシュボックス２の全長に亘って当該クラッシュボックス２の周囲を囲うように配置されている。より詳しくは、外筒部材３は、前後方向に沿った長さがクラッシュボックス２よりも十分に短い複数の筒状部分３１，…を前後方向に連結させた形状に形成されている。複数の筒状部分３１，…は、前後方向に沿った長さが互いに略同一であって、後側のものほど段階的に径が大きくなる円筒状に、それぞれ形成されている。そして、外筒部材３は、複数の筒状部分３１，…がそれぞれの前端部及び後端部で互いに連結されることで、後方に向かって段階的に径が大きくなる形状に形成されている。このように構成により、外筒部材３は、後述するように、前後方向に沿って前方から押圧されたときに、各筒状部分３１がその後側のものの内側に段階的に没入する、いわゆるテレスコープ式に縮むようにして、規則的に圧潰する。
【００２０】
但し、外筒部材３は、前後方向に沿って前方から押圧されたときに、複数の筒状部分３１，…が規則的に折り畳まれるようにして前後方向へ圧潰する構成のものであれば、当該複数の筒状部分３１，…がテレスコープ式に縮む構成のものでなくともよい。
また、外筒部材３は、複数の筒状部分３１，…が溶接などで互いに連結されたものであってもよいし、一体的に成形されたものでもよい。
【００２１】
押圧部材４は、クラッシュボックス２及び外筒部材３を押圧して圧潰させるためのものであり、前後方向と直交する略平板状に形成されて、クラッシュボックス２及び外筒部材３それぞれの前端に全周に亘って当接するように配置されている。また、押圧部材４は、衝撃吸収装置１の車両１００への取り付け部分でもあり、前面が車両１００のバンパービーム１０１の後面に当接するように、当該バンパービーム１０１に取り付けられる（図１参照）。そのため、押圧部材４は、後述するように、バンパービーム１０１を介して前方から加わる衝撃荷重を受けて、クラッシュボックス２及び外筒部材３を前後方向に沿って前方から同時に押圧して圧潰させる。なお、クラッシュボックス２をバンパービーム１０１に固定する方法としては、例えば押圧部材４と支持部材５をボルトで拘束することで、クラッシュボックス２と押圧部材４に面圧を生じさせてクラッシュボックス２を固定する方法などがある。
【００２２】
支持部材５は、クラッシュボックス２及び外筒部材３を支持するためのものであり、前後方向と直交する略平板状に形成されて、クラッシュボックス２及び外筒部材３それぞれの後端に全周に亘って当接するように配置されている。また、支持部材５は、衝撃吸収装置１の車両１００への取り付け部分でもあり、後面が車両１００のボディフレーム１０２の前面に当接するように、当該ボディフレーム１０２に取り付けられる（図１参照）。
【００２３】
続いて、衝撃吸収装置１が外部からの衝撃荷重を受けたときのエネルギー吸収態様について、図３を参照して説明する。
図３は、衝撃吸収装置１のエネルギー吸収態様を説明するための図である。
【００２４】
まず、衝撃吸収装置１を搭載した車両１００が前方の物体に衝突するなどすると、図３（ａ）に示すように、前方からの衝撃荷重がバンパービーム１０１を介して押圧部材４に加わる。
そして、衝撃荷重を受けた押圧部材４は、図３（ｂ）に示すように、クラッシュボックス２及び外筒部材３を前後方向に沿って前方から同時に押圧して、当該クラッシュボックス２及び外筒部材３をそれぞれ圧潰させる。
【００２５】
このとき、クラッシュボックス２は、図示は省略するが、押圧部材４に直接押圧された部分の繊維が破断し、その破断片の大部分が内周側に巻き込まれながら順次圧潰していく。そして、このクラッシュボックス２の圧潰によって衝撃エネルギーが吸収され、衝撃荷重が緩衝される。
【００２６】
一方、外筒部材３は、複数の筒状部分３１，…が規則的に折り畳まれるようにして、前後方向へ圧潰していく。より詳しくは、外筒部材３は、複数の筒状部分３１，…が前側のものから順番にその後側（直後）のものの内側に段階的に没入していく、いわゆるテレスコープ式に縮むようにして、規則的に圧潰していく。
またこのとき、外筒部材３は、外周側へのクラッシュボックス２の破断片を拘束し、ひいては、クラッシュボックス２が外周側に向けて破断することを抑制する。したがって、クラッシュボックス２の内周側への破断を促進して、当該クラッシュボックス２の圧潰荷重（圧潰に要する荷重）を高めることができる。
【００２７】
そして、クラッシュボックス２及び外筒部材３が前側から順次圧潰していき、図３（ｃ）に示すように、外筒部材３が潰れ切って、クラッシュボックス２及び外筒部材３の圧潰荷重と衝撃荷重とが釣り合うまで圧潰する。このとき、外筒部材３は、衝撃荷重の大きさにもよるものの、規則的に折り畳まれるように圧潰することによって、ほぼ１つ分の筒状部分３１に近い軸方向（前後方向）長さにまで短く圧潰する。
【００２８】
以上のように、第一の実施形態の衝撃吸収装置１によれば、クラッシュボックス２の周囲を囲うように配置された筒状の外筒部材３を備えるので、この外筒部材３によって外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぐことができる。
また、この外筒部材３が、複数の筒状部分３１，…を前後方向に連結させた形状に形成されており、押圧部材４によって前後方向へ押圧されたときに、この複数の筒状部分３１，…が規則的に折り畳まれるようにして前後方向へ圧潰するので、外筒部材が単純な筒状であった従来に比べ、当該外筒部材３を短い軸方向（前後方向）長さにまで容易に圧潰させることができる。これにより、従来よりも短い長さにまでクラッシュボックス２を圧潰させることができ、ひいては、当該クラッシュボックス２による総エネルギー吸収量を増加させることができる。
したがって、外部からの異物による衝撃や入り込みを防ぎつつ、従来に比べて総エネルギー吸収量を増加させることができる。
【００２９】
また、外筒部材３は、外周側へのクラッシュボックス２の破断片を拘束し、ひいては、クラッシュボックス２が外周側に向けて破断することを抑制するので、クラッシュボックス２の内周側への破断を促進して、当該クラッシュボックス２の圧潰荷重を高めることができる。
【００３０】
［第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、第二の実施形態における衝撃吸収装置１Ａの断面図である。
【００３１】
この図に示すように、衝撃吸収装置１Ａは、上記第一の実施形態におけるクラッシュボックス２及び外筒部材３に代えて、クラッシュボックス２Ａ及び外筒部材３Ａを備えている。
このうち、クラッシュボックス２Ａは、前後方向に沿った中心軸Ａｘを有する円筒状に形成されている。また、クラッシュボックス２Ａは、その他の点については、上記第一の実施形態におけるクラッシュボックス２と同様に構成されている。
【００３２】
一方、外筒部材３Ａは、上記第一の実施形態における外筒部材３と同様に、クラッシュボックス２Ａの中心軸Ａｘと一致する中心軸を有する回転対称形状に形成されて、前後方向に沿ったクラッシュボックス２Ａの全長に亘って当該クラッシュボックス２Ａの周囲を囲うように配置されている。但し、この外筒部材３Ａは、中空円錐台状の複数の筒状部分３１Ａ，…を前後方向に連結させてなる蛇腹状に形成されている。より詳しくは、外筒部材３Ａは、前方へ狭窄する形状の筒状部分３１Ａと、後方へ狭窄する形状の筒状部分３１Ａとを前後方向に交互に連結させることで、蛇腹状に形成されている。また、外筒部材３Ａは、その他の点については、上記第一の実施形態における外筒部材３と同様に構成されている。
【００３３】
続いて、衝撃吸収装置１Ａが外部からの衝撃荷重を受けたときのエネルギー吸収態様について、図５を参照して説明する。
図５は、衝撃吸収装置１Ａのエネルギー吸収態様を説明するための図である。
【００３４】
まず、衝撃吸収装置１Ａを搭載した車両１００が前方の物体に衝突するなどすると、図５（ａ）に示すように、前方からの衝撃荷重がバンパービーム１０１を介して押圧部材４に加わる。
そして、衝撃荷重を受けた押圧部材４は、図５（ｂ）に示すように、クラッシュボックス２Ａ及び外筒部材３Ａを前後方向に沿って前方から同時に押圧して、当該クラッシュボックス２Ａ及び外筒部材３Ａをそれぞれ圧潰させる。
【００３５】
このとき、クラッシュボックス２Ａは、図示は省略するが、上記第一の実施形態におけるクラッシュボックス２と同様にして、押圧部材４に直接押圧された部分の繊維が破断し、その破断片の大部分が内周側に巻き込まれながら順次圧潰していく。
【００３６】
一方、外筒部材３Ａは、複数の筒状部分３１Ａ，…が規則的に折り畳まれるようにして、前後方向へ圧潰していく。より詳しくは、外筒部材３Ａは、複数の筒状部分３１Ａ，…が前側のものから順番に、前後方向と直交するように倒されてその後側（直後）のものと当接（面接触）しながら、規則的に圧潰していく。
【００３７】
そして、クラッシュボックス２Ａ及び外筒部材３Ａが前側から順次圧潰していき、図５（ｃ）に示すように、外筒部材３Ａが潰れ切って、クラッシュボックス２Ａ及び外筒部材３Ａの圧潰荷重と衝撃荷重とが釣り合うまで圧潰する。このとき、外筒部材３Ａは、衝撃荷重の大きさにもよるものの、規則的に折り畳まれるように圧潰することによって、全ての筒状部分３１Ａ，…が前後方向と直交するように倒れる（潰れる）まで短く圧潰する。
【００３８】
以上の第二の実施形態の衝撃吸収装置１Ａによっても、上記第一の実施形態の衝撃吸収装置１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した第一及び第二の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４０】
例えば、クラッシュボックス２（２Ａ）は、円錐台状や円筒状に限定されず、例えば、円柱状や角柱状，角錐状などであってもよい。
【００４１】
また、本発明に係る衝撃吸収装置は、車両（自動車）に搭載されるものに限定されず、例えばヘリコプターに搭載されて着陸時の衝撃を吸収するものなどにも好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ      衝撃吸収装置
２，２Ａ      クラッシュボックス（エネルギー吸収部材）
３，３Ａ      外筒部材
３１，３１Ａ  筒状部分
４            押圧部材
５            支持部材
【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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