(57)【要約】【課題】より大きな角度の軸方向斜めから衝撃が加えられても、なお大管体に対する小管体の没入が確保して、塑性変形による衝撃エネルギーの吸収が達成できる衝撃吸収体を提供する。【解決手段】塑性加工可能な直管を部分的に縮径又は拡径して段差１１０を介して繋がる小管体１０１及び大管体１０６を形成してなり、段差１１０は円弧角度９０度超の円弧状断面からなる小管体の折返縁１０７及び大管体の折返縁１０８を連結して形成したバンパ支持型衝撃吸収体１０５である。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工可能な直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成してなり、段差を介して繋がる小管体の折返縁及び大管体の折返縁は共に円弧角度９０度超の円弧状断面で、段差は前記小管体の折返縁及び大管体の折返縁を結んだＳ字断面にしてなる衝撃吸収体。
【請求項２】
車両のバンパ補強材を車体メンバに対して支持する直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成してなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項３】
車両の車体メンバ側部を構成する直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成してなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項４】
段差は、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面にしてなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項５】
段差は、小管体の折返縁及び大管体の折返縁を環状側面で結んだＳ字断面にしてなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項６】
小管体は、大管体への没入に際して小管体自身の傾倒を抑制又は防止する傾倒防止体を内面に固着してなり、該傾倒防止体は小管体の内径に等しい外径の小径環部と、大管体の内径に等しい外径の大径環部とからなり、小径環部は小管体の内面に固着し、段差を越えて小管体から大管体に突出させ、大径環部は前記小径環部が段差を越えた位置で大管体の内面に当接させてなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項７】
傾倒防止体は、小管体から大管体に突出する小径環部を大管体の内面に当接するまで拡径して大径環部を形成してなる請求項６記載の衝撃吸収体。
【請求項８】
傾倒防止体は、小管体から大管体に突出する小径環部を大管体の内面に当接するまで拡径し、小管体に向けて折り返したカーリングとして大径環部を形成してなる請求項６記載の衝撃吸収体。
【請求項９】
傾倒防止体は、大管体の内面に接面する筒状環を大径環部に設けてなる請求項６記載の衝撃吸収体。
【請求項１０】
小管体は、大管体への没入に際して小管体自身の傾倒を抑制又は防止する傾倒防止体を内面と一体に形成してなり、該傾倒防止体は小管体の折返縁を大管体の内面に向けて拡開して形成してなる請求項１記載の衝撃吸収体。
【請求項１１】
傾倒防止体は、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面の段差の前記小管体の折返縁を、大管体の内面に向けて拡開して形成してなる請求項１０記載の衝撃吸収体。
【請求項１２】
傾倒防止体は、小管体の折返縁及び大管体の折返縁を環状側面で結んだＳ字断面の段差の前記小管体の折返縁を、大管体の内面に向けて拡開して形成してなる請求項１０記載の衝撃吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃エネルギーを塑性変形の変形エネルギーとして吸収する衝撃吸収体、例えば自動車等の車両の車体メンバ側部を構成するサイドメンバとしたり、自動車等のバンパに加えられた衝撃エネルギーを吸収して車体メンバへの前記衝撃エネルギーの伝達を防止又は抑制するバンパ支持型衝撃吸収体として利用しうる衝撃吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両では、衝突時における衝撃から乗員を保護するため、衝撃エネルギーを塑性変形の変形エネルギーとして吸収する衝撃吸収体が各所に使用される。例えば、車両のバンパ補強材を車体メンバに対して支持する管体からなるバンパ支持型衝撃吸収体に衝撃吸収体（以下、バンパ支持型衝撃吸収体）を利用する。
【０００３】
衝撃吸収体として利用するバンパ支持型衝撃吸収体は、特許文献１や特許文献２に見られるように、軸方向（小管体及び大管体の並び方向、通常車両の前後方向に一致）から受けた衝撃エネルギーにより小管体を大管体に押し込むことにより塑性変形を引き起こし、衝撃エネルギーを塑性変形の変形エネルギーとして吸収する。衝撃吸収体を利用したバンパ支持型衝撃吸収体は、構造が簡素ながら衝撃エネルギーの吸収性能に優れており、車両重量の違いに応じて柔軟に設計を変更できる利点もある。
【０００４】
また、乗員区画を保持する車体メンバとして、車両の車体メンバ側部を構成する管体からなるサイドメンバに前記衝撃吸収体（以下、サイドメンバ型衝撃吸収体）を利用する。サイドメンバに衝撃吸収体を利用した先行技術には、特許文献３〜７がある。
【０００５】
特許文献３は、２つの筒状部材の端部を同軸で付き合わせ、両筒状部材の前記端部から内側に捲れ込む塑性変形（特許文献３図１参照）によって衝撃を吸収する。特許文献４は、上下２段に配列した複数の穴により対衝撃強度を長さ方向に変化させ、衝撃の程度に合わせて塑性変形する範囲を調節する。特許文献５は、比較的剛性の低い材料で構成し、内部にブラケットを断続的に架設している。特許文献６は、鏡面対称な多段筒体を接合している。そして、特許文献７は、細長い孔又は空隙を設けた衝撃吸収部材をサイドメンバの構造の一部として介在させる。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭４７−０４５９８６号公報（２〜６頁、第１〜４図）
【特許文献２】
特開２００１−２０４８４１号公報（２〜５頁、図２）
【特許文献３】
特開２００１−２４１４７８号公報（２〜５頁、図２）
【特許文献４】
特許第２９８４４３４号公報（２〜３頁、図２）
【特許文献５】
特公昭５１−０２１８５０号公報（１〜４頁、第４〜８図）
【特許文献６】
米国特許第３，９９８，４８５号明細書（３〜４頁、図２）
【特許文献７】
米国特許第６，３１２，０２８号明細書（６〜７頁、図２〜図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記各先行技術に見られる各衝撃吸収体は、衝撃により塑性変形を引き起こして衝撃エネルギーを変形エネルギーとして吸収する働きを有する。この働きは、基本的に、バンパ支持型衝撃吸収体でもサイドメンバ型衝撃吸収体でも変わらない。これから、衝撃吸収体は、安定して塑性変形することが望ましく、とりわけ偏荷重が加わった場合でも屈曲せず、かつ塑性変形を正しく発生させる必要がある。
【０００８】
特許文献１のバンパ支持型衝撃吸収体は、小管体及び大管体が並ぶ軸方向から衝撃が加わる場合、必要十分な吸収性能を発揮できる。しかし、小管体及び大管体の境界となる段差は、塑性変形しやすくなっているため、例えば小管体に軸方向斜めから衝撃が加わると、衝撃の軸直交方向成分ｆｈによって小管体が傾倒し、小管体を大管体に没入することによる塑性変形が発生せず、衝撃エネルギーを吸収できなくなる問題がある。
【０００９】
特許文献２のバンパ支持型衝撃吸収体は、小管体、中管体及び大管体からなる３段構成のバンパ支持型衝撃吸収体により、小管体の傾倒を中管体で防止又は抑制する。しかし、中管体による小管体の傾倒防止又は抑制の作用は、限定的（およそ軸方向３０度まで）であり、より大きな角度の軸方向斜めからの衝撃に対して、依然として小管体の傾倒防止が十分に達成できない。
【００１０】
また、特許文献３のサイドメンバ型衝撃吸収体は、小径の筒状部材の端縁を大径の筒状部材の端縁に設けた段差平面に当接させるため、筒状部材が並ぶ軸方向に衝撃が加われば、確かに段差平面を介して両筒状部材の端縁に塑性変形を引き起こすことができる。しかし、偏荷重の場合、小径の筒状部材が段差平面上で傾倒し、屈曲してしまう問題がある。
【００１１】
このほか、特許文献４、特許文献５及び特許文献７に見られるサイドメンバ型衝撃吸収体は、安定した衝撃吸収性能を得にくく（特に、特許文献４の図４荷重特性参照）、特許文献６に見られるサイドメンバ型衝撃吸収体は特許文献３同様、偏荷重によって屈曲する可能性がある。
【００１２】
そこで、バンパ支持型衝撃吸収体又はサイドメンバ型衝撃吸収体について、より大きな角度の軸方向斜めから衝撃が加えられても、なお大管体に対する小管体の没入が確保して、塑性変形による衝撃エネルギーの吸収が達成できることを課題として検討した。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、塑性加工可能な直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成してなり、段差を介して繋がる小管体の折返縁及び大管体の折返縁は共に円弧角度９０度超の円弧状断面で、段差は前記小管体の折返縁及び大管体の折返縁を結んだＳ字断面にした衝撃吸収体を開発した。
【００１４】
本発明に言う「９０度超」とは、小管体側面から段差への折れ曲がりである小管体の折返縁の円弧部分の角度範囲、又は大管体側面から段差への折れ曲がりである小管体の折返縁の円弧部分の角度範囲が、９０度（直角）ではないことを意味する。
【００１５】
ここで、車両のバンパ補強材を車体メンバに対して支持する直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成すると、バンパ補強材を支持する構造要素を兼ねることのできる衝撃吸収体（以下、バンパ支持型衝撃吸収体）となる。また、車両の車体メンバ側部を構成する直管を部分的に縮径又は拡径して段差を介して繋がる小管体及び大管体を形成すると、車体メンバを構成する構造要素自体となる衝撃吸収体（以下、サイドメンバ型衝撃吸収体）となる。
【００１６】
本発明の衝撃吸収体は、段差を１以上有する多段管体に適用できるが、小管体及び大管体からなる二段管体、又は小管体、中管体及び大管体からなる三段管体が好ましい。ここで、三段管体は、小管体及び中管体、中管体及び大管体の関係それぞれが二段管体の小管体及び大管体の関係に相当し、全体として衝撃吸収体を連結した構成である。
【００１７】
本発明の衝撃吸収体は、塑性加工可能な直管を部分的に縮径又は拡径して小管体又は大管体を形成するため、小管体より大管体の肉厚が薄く、相対的に大管体の方が塑性変形しやすい。また、小管体及び大管体の間に介在する段差が、小管体が大管体に対して少し没入し、段差が内向きに捲れ込んだＳ字断面になっており、大管体に小管体を没入しやすい。
【００１８】
これから、本発明の衝撃吸収体は、小管体がそのまま大管体に没入し、段差から大管体側面にかけて内向きに捲り込ませる塑性変形を起こし、衝撃エネルギーを前記塑性変形の変形エネルギーとして吸収する。
【００１９】
小管体の折返縁及び大管体の折返縁の各円弧状断面の円弧角度は、９０度を超えて３６０度未満の範囲で考えられる。具体的な円弧角度は、（１）小管体の外径と、大管体の内径との差、（２）小管体の折返縁の円弧状断面と大管体の折返縁の円弧状断面との半径（半径の定義は後述）の異同、によって決定する。より具体的な両側縁の円弧状断面の各円弧角度は、１８０度前後が好ましい。
【００２０】
小管体がそのまま大管体に没入し、段差から大管体側面にかけて内向きに捲り込ませる塑性変形を確実に生起するには、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面の段差にする。ここで、厚みの異なる小管体側面及び大管体側面に連続する小管体の折返縁及び大管体の折返縁は、それぞれ厚みを変化しながら湾曲しているので、前記各円弧状断面の半径はそれぞれ板厚の中心線の半径とする。
【００２１】
上記断面構造の段差は、相対的に急峻な折返となる小管体の折返縁を介した小管体側面の捲れ込みを抑制し、逆に相対的に緩やかな折返となる大管体の折返縁を介した大管体側面の捲れ込みを誘引する。これにより、小管体はそのまま大管体に没入し、大管体の折返縁から大管体側面にかけて内側に捲れ込む塑性変形を実現できる。
【００２２】
本発明は、上述のように、段差の構造を工夫することにより、小管体を必ず大管体に向けて没入させる塑性変形を実現する。しかし、小管体に斜め方向からの衝撃（偏荷重）が印加された場合、大管体に対して小管体が傾倒し、小管体側面が大管体の折返縁に当たって小管体の前記没入が遮られる虞れもある。
【００２３】
そこで、段差は小管体の折返縁及び大管体の折返縁を環状側面で結んだＳ字断面にするとよい。小管体の折返縁及び大管体の折返縁の各円弧状断面の半径は同じであっても、異なってもよい。すなわち、上述のように、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくした場合でも、環状側面が捲れ込みを引き起こす阻害要素にはならない。
【００２４】
環状側面は、円弧角度が共に１８０度で等しい小管体の折返縁及び大管体の折返縁を結ぶＳ字断面の段差を形成した場合、小管体側面及び大管体側面に平行となる。しかし、小管体の折返縁及び大管体の折返縁の各円弧状断面の半径を異ならせて、環状側面を小管体から大管体に向けて徐変に縮径又は拡径する錐台側面にすると好ましい。より好ましくは、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面の段差を形成し、小管体に向かって開いた逆錐台形状の環状側面にする。
【００２５】
小管体の折返縁及び大管体の折返縁を結ぶ環状側面は、斜め方向からの衝撃により小管体が傾倒する場合、傾倒軸となる小管体の折返縁を大管体の折返縁から遠ざけているので、早い段階で小管体側面を大管体の折返縁又は環状側面に当接させ、小管体が大きく傾倒することを防止する。そして、小管体が大管体に没入を始めた段階では、大管体の折返縁又は環状側面に小管体側面を摺接させながら傾倒を補正し、確実な小管体の大管体への没入を保証する。
【００２６】
より積極的に小管体の傾倒防止を図るには、大管体への没入に際して小環体自身の傾倒を抑制又は防止する傾倒防止体を小管体の内面に固着するとよい。この傾倒防止体は、小管体の内径に等しい外径の小径環部と、大管体の内径に等しい外径の大径環部とからなり、小径環部は小管体の内面に固着し、段差を越えて小管体から大管体に突出させ、大径環部は前記小径環部が段差を越えた位置で大管体の内面に当接させることにより、軸方向斜めから小管体に加えられた衝撃に対し、小管体と一体となる傾倒防止体が大管体の内面を基礎として対抗し、小管体の傾倒を防止又は抑制する。
【００２７】
ここで、「大管体の内面に当接する」とは、大管体に対して小管体が没入する際に、大径環部が大管体の内面に、継続的に又は断続的に、点接触、線接触又は面接触する場合を含む。また、大径環部が全体的に接する必要はなく、点接触であれば小環体の傾倒を防止したい方向に複数点接触点があればよく、線接触又は面接触の場合は、周方向に断続的に接すればよい。
【００２８】
傾倒防止体が、大管体に没入する小環体自身の傾倒を抑制又は防止する機能を発揮するには、小管体が円滑に大管体に没入する必要がある。これから、傾倒防止体の適用と共に、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面の段差を形成することが望ましい。
【００２９】
上記傾倒防止体を構成する小径環部及び大径環部は、それぞれ別部材で構成して連結してもよいし、衝撃吸収体を構成する有段管体同様、塑性変形可能な環体を部分的に縮径又は拡径して段差を介して一体成形してもよい。この場合、小径環部が小管体、大径環部が大管体に相当するが、傾倒防止体は塑性変形による衝撃吸収作用を必要としないので、小径環部及び大径環部を結ぶ段差には、上述までの構造的限定は必要ない。
【００３０】
塑性変形可能な環体を部分的に縮径又は拡径して段差を介して一体成形した傾倒防止体は、小管体から大管体に突出する小径環部を大管体の内面に当接するまで拡径して大径環部を形成するとよい。すなわち、小径環部は相対的に長尺な管体状に構成し、この小径環部の端縁を大管体の内面に当接するまで拡径する。
【００３１】
また、傾倒防止体は、小管体から大管体に突出する小径環部を大管体の内面に当接するまで拡径し、小管体に向けて折り返したカーリングとして大径環部を形成したり、小管体から大管体に突出する小径環部を大管体の内面に当接するまで拡径し、大管体の半径内向きに折り返したカーリングとして大径環部を形成してもよい。このように、大径環部をカーリングして形成することで、軸方向斜めから加えられる衝撃に対抗する構造強度を大径環部に与えることができる。
【００３２】
更に、傾倒防止体は、大管体の内面に接面する筒状環を大径環部に設けるとよい。広い面積で大管体の内面に接面する筒状環は、軸方向斜めから加えられる衝撃による圧力（衝撃力／接面面積）を低下させ、小管体の傾倒を防止又は抑制する傾倒防止体の働きを強化する。この筒状環は、大管体の内面に接面することから、基本的には大管体の相似形状となる。上記カーリングは、筒状環の端縁に形成するとよい。
【００３３】
本発明の傾倒防止体は、小管体の傾倒に対して大管体を基礎に対抗することができればよい。これから、小管体は、大管体への没入に際して小管体自身の傾倒を抑制又は防止する傾倒防止体を内面と一体に形成してなり、該傾倒防止体は小管体の折返縁を大管体の内面に向けて拡開して形成することもできる。
【００３４】
上記傾倒防止体は、小管体の折返縁の円弧状断面の半径を、大管体の折返縁の円弧状断面の半径より相対的に小さくしたＳ字断面の段差の前記小管体の折返縁を、大管体の内面に向けて拡開して形成したり、小管体の折返縁及び大管体の折返縁を環状側面で結んだＳ字断面の段差の前記小管体の折返縁を、大管体の内面に向けて拡開して形成する。各傾倒防止体は、それぞれ大管体に対して小管体を確実に没入させながら、かつ小管体の折返縁を傾倒防止体として大管体の内面に摺接させることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、バンパ支持型衝撃吸収体の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明のバンパ支持型衝撃吸収体１０５及びサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の使用態様を表す斜視図、図２は小管体１０１に向けて折り返したカーリング１０２により大径環部１０３を形成した傾倒防止体１０４を取り付けた二段管体構成のバンパ支持型衝撃吸収体１０５の断面図、図３は同バンパ支持型衝撃吸収体１０５に軸方向の衝撃Ｆが加わり始めた段階を表した図２相当断面図、図４は同バンパ支持型衝撃吸収体１０５に軸方向斜めから衝撃Ｆが加わり始めた段階を表した図２相当断面図で、図５は同バンパ支持型衝撃吸収体１０５が軸方向の衝撃Ｆを吸収し終えた段階を表した図２相当断面図である。
【００３６】
本例のバンパ支持型衝撃吸収体１０５は、図２に見られるように、塑性加工可能な直管体を部分的に縮径又は拡径して段差を介した小管体１０１及び大管体１０６を形成した二段管体からなる。本例は、小管体１０１及び大管体１０６を軸方向（図２中一点鎖線参照、以下同じ）に縮退し、小曲率半径断面の小管体の折返縁１０７と大曲率半径断面の大管体の折返縁１０８とを環状側面１０９で結んだＳ字断面の段差１１０を形成している。こうしたバンパ支持型衝撃吸収体１０５は、図１に見られるように、車体メンバ１１１を構成するサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の前端それぞれに大管体１０６を接続し、小管体１０１，１０１にバンパ補強材１１３を架設する態様で使用される。
【００３７】
本例の傾倒防止体１０４は、小管体１０１の内径に等しい外径の小径環部１１４と、大管体１０６の内径に等しい外径の大径環部１０３とからなる。大径環部１０３は、小管体１０１から大管体１０６に突出する小径環部１１４を大管体１０６の内面に当接するまで拡径し、小管体１０１に向けて折り返したカーリング１０２であり、段差１１０を越えた位置で大管体１０６の内面に前記カーリング１０２の端縁を当接させている。この傾倒防止体１０４は、小管体１０１の内面にスポット溶接（図２中スポット溶接痕１１５を図示）で固着している。
【００３８】
小管体１０１に軸方向からの衝撃Ｆ（図３中白抜き矢印）が加わると、図３に見られるように、大管体１０６に対して小管体１０１が没入していき、段差１１０が有する環状側面１０９を延ばしながら、段差１１０を介して小管体１０１により大管体１０６を内側へ捲り込ませ（塑性変形：図３中黒塗り矢印）、衝撃Ｆの衝撃エネルギーを大管体１０６の変形エネルギーとして吸収する。ここで、環状側面１０９と大管体１０６とはそれぞれに塑性変形（延性）を伴うが、大部分の塑性変形は、大管体１０６が捲れ込む量に合わせて環状側面１０９が延びる態様で生じる。
【００３９】
本例の場合、段差１１０を挟んだ小管体の折返縁１０７は相対的に半径の小さな円弧状断面、大管体の折返縁１０８は相対的に半径の大きな円弧状断面であるため、相対的に大管体の折返縁１０８が塑性変形しやすくなっており、小管体１０１が捲れることなく、大管体１０６のみが一方的に捲れ込んでいく。このように、衝撃Ｆの衝撃エネルギーを吸収する塑性変形は、専ら径の大きな大管体１０６の捲れ込みにより達成されるので、小管体１０１が捲れ込む同種バンパ支持型衝撃吸収体に比べ、吸収できる衝撃エネルギーの総量は多い。
【００４０】
また、本例は、小管体の折返縁１０７と大管体の折返縁１０８とを環状側面１０９で結んだ段差１１０を形成していることから、小管体１０１が大管体１０６に没入する過程で延びる環状側面１０９が、小管体１０１及び大管体１０６の間に介在することになる。この小管体１０１及び大管体１０６の間に介在する環状側面１０９は、小管体１０１の傾倒を防止又は抑制する働きがあり、図３に見られるように、ある程度小管体１０１が大管体１０６に没入した段階では、もはや小管体１０１が傾倒する虞れはない。
【００４１】
問題は、衝撃Ｆが最初から軸方向斜めから加わる場合である。軸方向斜めから加わる衝撃Ｆは、図４に見られるように、大管体１０６に対して小管体１０１を押し込んでいく軸方向成分ｆｖ（図４中下向き実線矢印）と、小管体１０１を傾倒させようとする軸直交成分ｆｈ（図４中右向き実線矢印）とに分解できる。
【００４２】
傾倒防止体１０４は、前記軸直交成分ｆｈを受けて傾倒しようとする小管体１０１に対し、軸直交成分ｆｈ上流側では小管体の折返縁１０７が大管体１０６の内面に接近することに対抗し（図４中右側における実線矢印及び破線矢印参照）、また軸直交成分ｆｈ下流側では小管体の折返縁１０７が大管体１０６の内面から離隔することに対抗する（図４中左側における実線矢印及び破線矢印参照）。
【００４３】
上記各対抗は、大径環部１０３が大管体１０６の内面に当接し、傾倒防止体１０４が小管体１０１の傾倒方向に対して自由を制限されていることで実現している。すなわち、小管体１０１が傾倒するには、前記自由の制限を破壊する程度の負荷＝傾倒防止体１０４全体を変形させるに足りる衝撃が加わらなければならない。傾倒防止体１０４は、小径環部１１４を小管体１０１に接面して固着しており、また大管体１０６に対しても大径環部１０３を構成するカーリング１０２を当接させているため、傾倒防止体１０４の変形には全体の変形を必要とする。
【００４４】
更に、本例の傾倒防止体１０４は略円筒状であるため、小管体１０１に対する軸直交成分ｆｈがどの方向から加わっても、傾倒防止体１０４の変形に必要な負荷は等しくできる。このように、小径環部１１４を小管体１０１の内面に固着し、大径環部１０３を大管体１０６の内面に当接させる傾倒防止体１０４を設けることにより、小管体１０１の傾倒（特に衝撃Ｆが加わり始めた初期段階の傾倒）は防止できる。
【００４５】
そして、既述したように、小管体１０１がある程度大管体１０６に没入すれば、環状側面１０９が小管体１０１の傾倒を防止できるから、本発明のバンパ支持型衝撃吸収体１０５は、仮に最初から軸方向斜めの衝撃Ｆが加わっても、小管体１０１を傾倒させることなく、確実に大管体１０６に没入させて、衝撃Ｆの衝撃エネルギーを吸収できる。
【００４６】
傾倒を防止された小管体１０１は、図５に見られるように、傾倒防止体１０４の大径環部１０３を構成するカーリング１０２がサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の前端（図１参照、大管体１０６の端縁に一致）に当接するまで、大管体１０６に対して没入できる。バンパ支持型衝撃吸収体としてどれほどの衝撃Ｆの衝撃エネルギーを吸収できるかは、小管体の没入量で決定されるため、例えば、サイドメンバの前端に傾倒防止体が没入できる没入孔等を開孔しておけば、更に小管体の没入を図ることができる。この場合、大径環部が当接する基礎がなくなるため、前記没入孔に連続して大径環部が当接できるガイドを設けておくとよい。
【００４７】
図６は大管体１０６の半径内向きに折り返したカーリング１１６及び大管体１０６の内面に接面する筒状環１１７により大径環部１０３を形成した別例の傾倒防止体１１８を取り付けた二段管体構成のバンパ支持型衝撃吸収体１１９の図２相当断面図であり、図７は同バンパ支持型衝撃吸収体１１９が軸方向の衝撃Ｆの衝撃エネルギーを吸収し終えた段階を表した図６相当断面図である。
【００４８】
傾倒防止体は、小管体の傾倒に対抗するため、大管体の内面を基礎として衝撃Ｆの軸直交方向成分ｆｈに対抗しうる大径環部を有する構造であればよい。本例の大径環部１０３は、図６に見られるように、小管体１０１から大管体１０６に突出する小径環部１１４を大管体１０６の内面に当接するまで拡径し、大管体１０６の内面に接面する筒状環１１７を形成した後、大管体１０６の半径内向きに折り返したカーリング１１６を形成した構造である。
【００４９】
本例の大径環部１０３が、小管体１０１の傾倒防止を図る働きは、上述の例（図２以下参照）と変わりはない。大管体１０６の内面に広く接面する筒状環１１７は、小管体１０１の傾倒に対する対抗力を強化する働きを有する。本例は、更に筒状環１１７に続いて大管体１０６の半径方向内向きのカーリング１１６を形成しているので、大径環部１０３の構造強度が高く、よりよく小管体の傾倒を防止できる。
【００５０】
ここで、筒状環１１７を含めて軸方向に幅のある大径環部１０３は、大管体１０６に没入する小管体１０１の小管体の折返縁１０７の変位を制限し、図７に見られるように、結果として小管体１０１の没入量を減少させる。この場合、筒状環に続くカーリングを省くことで、筒状環に至る大径環部平面が塑性変形できる余地を残し、例えば小管体の折返縁で前記大径環部１０３を圧潰して、小管体の没入量を稼ぐこともできる。
【００５１】
図８は小管体の折返縁１０７と大管体の折返縁１０８とを結んでなる段差１２０の前記小管体の折返縁を大管体１０６の内面に向けて拡開して形成した別例の傾倒防止体１２１を設けた二段管体構成のバンパ支持型衝撃吸収体１２２の図２相当断面図であり、図９は同バンパ支持型衝撃吸収体１２２が軸方向の衝撃Ｆの衝撃エネルギーを吸収し終えた段階を表した図８相当断面図である。
【００５２】
バンパ支持型衝撃吸収体と別体の傾倒防止体は、設計及び製造の自由度が高く好ましいが、大径環部と一体の小径環部を小管体に固着する組立工程を要求する。これに対し、図８に見られる傾倒防止体１２１は、小管体１０１と一体に大径環部１０３のみを成形するため、小径環部を小管体に固着する組立工程を必要としない利点がある。
【００５３】
本例の傾倒防止体１２１は、小曲率半径断面の小管体の折返縁１０７と大曲率半径断面の大管体の折返縁１０８とを結んだ段差１２０を作り、前記小管体の折返縁１０７を大管体１０６の内面に向けて拡開して大管体１０６の内面に当接し、形成している。上述の各例に見られるような上方に開いた形状ではないが、小管体の折返縁１０７及び大管体の折返縁１０８を結ぶ環状側面が環状側面１０９に相当し、小管体１０１と一体に形成した傾倒防止体１２１と共に小管体１０１の傾倒防止を図ることができる。
【００５４】
小管体１０１は、軸方向からの衝撃Ｆを受けて、小管体の折返縁１０７を大管体１０６の半径方向外向きに押し広げながら大管体１０６に没入していくため、前記小管体の折返縁１０７は大管体１０６に対して小管体１０１が没入していく過程で大管体１０６の内面に必ず摺接する。本例の傾倒防止体１２１は、小管体１０１から小管体の折返縁１０７にかけて緩やかな曲率で拡開しているので、小管体１０１が下端をサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の前端（図１参照、大管体１０６の端縁に一致）に達すると、図９に見られるように、小管体の折返縁１０７から小管体１０１にかけて塑性変形して若干広がって没入を停止する。
【００５５】
次に、サイドメンバ型衝撃吸収体の実施形態について図を参照しながら説明する。図１０はサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸方向断面図、図１１は別例のサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸方向断面図、図１２は図１０中Ａ部拡大断面図で、図１３は小管体２０１を大管体２０２に没入させる過程を表した図１２相当断面図である。
【００５６】
本例は、図１及び図１０に見られるように、サイドメンバ型衝撃吸収体１１２を構成する小管体２０１の拡開した取付先端１２３，１２３間にクロスメンバ１２４を架設して車体メンバ１１１を構成し、このクロスメンバ１２４から各小管体２０１と同軸に突設したバンパ支持型衝撃吸収体１０５でバンパ補強材１１３を支持している。取付先端１２３を拡開するのは、クロスメンバ１２４とサイドメンバ型衝撃吸収体１１２との接合強度を高めるためであり、このほか図１１に見られるように、後部を開放したクロスメンバ１２４に小管体２０１先端をそのまま差し込んで接合してもよい。
【００５７】
本発明は、段差２０３の大管体の折返縁２０４から大管体側面２０５にかけて確実に塑性変形を引き起こすため、段差２０３は、図１２に見られるように、前後する小管体２０１及び大管体２０２の両管体側面２０７，２０５から連続して形成した円弧角度１８０度の円弧状断面からなる小管体の折返縁２０６及び大管体の折返縁２０４を連結して形成している。
【００５８】
特に、本例では、大管体の折返縁２０４の円弧状断面の半径を、小管体の折返縁２０６の円弧状断面の半径より約１．７倍大きくしている。この半径比に伴い、図１２から明らかなように、小管体の折返縁２０６は相対的に急峻な折返となり、大管体の折返縁２０４は相対的に緩やかに大管体側面２０５と連続する構造になる。
【００５９】
このような段差２０３を介して小管体２０１及び大管体２０２を連結することで、小管体２０１の外径は大管体２０２の内径よりも小さくなり、図１３に見られるように、サイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸方向に衝撃Ｆが加われば、バンパ支持型衝撃吸収体１０５における衝撃吸収（本例では塑性変形による衝撃吸収）の後又は略同時に、小管体２０１が大管体２０２へ没入していく。
【００６０】
この小管体の大管体への没入は、主として大管体の折返縁から大管体側面にかけての塑性変形に基づく（図１３中太線矢印参照）。これは、直管を拡径して大管体２０２を形成する（又は直管を縮径して小管体２０１を形成する）ことで、大管体側面２０５の厚みは小管体側面２０７の厚みより小さくなり、相対的に小管体２０１よりも大管体２０２を塑性変形しやすくできるからである。この塑性変形は、大管体側面２０５を内側へ捲り込ませるように連続して生ずるので、安定して高い衝撃エネルギーの吸収を実現できる利点がある。
【００６１】
衝撃Ｆが斜め方向から印加される場合に小管体２０１の傾倒を防止するには、小管体の折返縁２０６及び大管体の折返縁２０４を環状側面２０８で結ぶ段差２０３を形成するとよい。図１４は小管体側面２０７及び大管体側面２０５に平行な円筒状環状側面２０８で小管体の折返縁２０６及び大管体の折返縁２０４を結んだサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の図１２相当断面図、図１５は斜め方向からの衝撃Ｆを受けて小管体２０１が少し傾倒した状態を表した図１４相当断面図で、図１６は更に衝撃Ｆの印加が続き、傾倒を修正しながら小管体２０１が大管体２０２に没入していく状態を表した図１４相当断面図である。
【００６２】
本例のサイドメンバ型衝撃吸収体１１２は、図１４に見られるように、相対的に半径の大きな大管体の折返縁２０４から小管体２０１の没入方向へ離隔して小管体の折返縁２０６を形成し、小管体の折返縁２０６及び大管体の折返縁２０４を円筒状環状側面２０８で結んだ段差２０３を形成している。
【００６３】
小管体２０１は、環状側面２０８に小管体側面２０７を密着させていないので、衝撃Ｆがサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸方向からずれた斜め方向から印加されると、図１５に見られるように、前記小管体側面２０７は小管体の折返縁２０６を傾倒軸として環状側面２０８又は大管体の折返縁２０４に当接するまで傾倒するが、小管体側面２０７が環状側面２０８又は大管体の折返縁２０４に当接すると、小管体２０１の傾倒は規制される。
【００６４】
そして、更に衝撃Ｆが印加されると、衝撃Ｆのサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸直交方向成分ｆｈは環状側面２０８に受け止められて小管体２０１の傾倒を進めることができず、図１６に見られるように、衝撃Ｆのサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の軸方向成分ｆｖのみが小管体２０１を大管体２０２に没入させる運動に寄与する。
【００６５】
小管体の傾倒は、小管体の折返縁を傾倒軸とするもので、小管体の折返縁から環状側面又は大管体の折返縁の円弧状断面への接線の範囲でしか許されない。よって、小管体２０１が大管体２０２に没入していく段階で、小管体２０１は小管体側面２０７を環状側面２０８又は大管体の折返縁２０４の円弧状断面に摺接しながら傾倒を暫時修正され、衝撃Ｆは段差２０３から大管体側面２０５を内側に捲り込ませる塑性変形にのみ寄与させることができる。
【００６６】
上記環状側面２０８は、小管体側面２０７又は大管体側面２０５と平行でなくてもよい。図１７は小管体２０１から大管体２０２に向けて縮径する円錐台状環状側面２０９を形成したサイドメンバ型衝撃吸収体１１２の図１２相当断面図であり、図１８は衝撃Ｆの印加を受けて小管体２０１が大管体２０２に没入していく状態を表した図１７相当断面図である。
【００６７】
環状側面は、小管体の傾倒を防止するものであり、直接的には傾倒する小管体側面に接触し、間接的には傾倒軸となる小管体の折返縁の円弧状断面を大管体の折返縁の円弧状断面から離隔して傾倒角度を規制することで、小管体の傾倒を防止する。これから、前記傾倒防止機能を発揮できれば環状側面の形状は自由であり、図１７及び図１８に見られるように、円錐台状環状側面２０９でも、妨げられずに小管体２０１を大管体２０２へ没入させることができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の衝撃吸収体は、段差形状の特定や、傾倒防止体の付設により、従来に比べてより大きな角度の軸方向斜めから衝撃が加えられても、なお大管体に対する小管体の没入が確保でき、衝撃エネルギーを塑性変形の変形エネルギーとして吸収する衝撃吸収性能を十分に発揮することができる。
【００６９】
従来は、軸方向斜め約３０度を限度として小管体が傾倒していたが、本発明のバンパ支持型衝撃吸収体では、軸直交方向成分ｆｈが軸方向成分ｆｖを超える軸方向斜め４５度までの範囲で、大管体に対する小管体の没入が確保できる。傾倒防止体は、小管体の傾倒を簡素な構造で防止又は抑制できる効果がある。
【００７０】
本発明は、車両のバンパ補強材を車体メンバに対して支持する管体からなるバンパ支持型衝撃吸収体や、車両の車体メンバ側部を構成する管体からなるサイドメンバ型衝撃吸収体を提供する。サイドメンバ型衝撃吸収体の場合、段差で屈曲し、車体や燃料タンクに接触する危険性を回避できるようになり、安全性向上の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】バンパ支持型衝撃吸収体及びサイドメンバ型衝撃吸収体の使用態様を表す斜視図である。
【図２】小管体に向けたカーリングの大径環部を形成した傾倒防止体を取り付けたバンパ支持型衝撃吸収体の断面図である。
【図３】同バンパ支持型衝撃吸収体に軸方向の衝撃Ｆが加わり始めた段階を表した図２相当断面図である。
【図４】同バンパ支持型衝撃吸収体に軸方向斜めから衝撃Ｆが加わり始めた段階を表した図２相当断面図である。
【図５】同バンパ支持型衝撃吸収体が軸方向の衝撃Ｆを吸収し終えた段階を表した図２相当断面図である。
【図６】カーリング及び筒状環により大径環部を形成した傾倒防止体を取り付けたバンパ支持型衝撃吸収体の図２相当断面図である。
【図７】同バンパ支持型衝撃吸収体が軸方向の衝撃Ｆを吸収し終えた段階を表した図６相当断面図である。
【図８】小管体の折返縁を拡開して形成した傾倒防止体を設けたバンパ支持型衝撃吸収体の図２相当断面図である。
【図９】同バンパ支持型衝撃吸収体が軸方向の衝撃Ｆを吸収し終えた段階を表した図８相当断面図である。
【図１０】サイドメンバ型衝撃吸収体の軸方向断面図である。
【図１１】別例のサイドメンバ型衝撃吸収体の軸方向断面図である。
【図１２】図１０中Ａ部拡大断面図である。
【図１３】小管体を大管体に没入させる過程を表した図１２相当断面図である。
【図１４】円筒状環状側面で小管体の折返縁及び大管体の折返縁を結んだサイドメンバ型衝撃吸収体の図１２相当断面図である。
【図１５】斜め方向からの衝撃Ｆを受けて小管体が少し傾倒した状態を表した図１４相当断面図である。
【図１６】更に衝撃Ｆの印加が続き、傾倒を修正しながら小管体が大管体に没入していく状態を表した図１４相当断面図である。
【図１７】円錐台状環状側面を形成したサイドメンバ型衝撃吸収体の図１２相当断面図である。
【図１８】衝撃Ｆの印加を受けて小管体が大管体に没入していく状態を表した図１７相当断面図である。
【符号の説明】
１０１　小管体
１０２　カーリング
１０３　大径環部
１０４　傾倒防止体
１０５　バンパ支持型衝撃吸収体
１０６　大管体
１０７　小管体の折返縁
１０８　大管体の折返縁
１０９　環状側面
１１０　段差
１１２　サイドメンバ型衝撃吸収体
１１４　小径環部
１１６　カーリング
１１７　筒状環
２０１　小管体
２０２　大管体
２０３　段差
２０４　大管体の折返縁
２０５　大管体側面
２０６　小管体の折返縁
２０７　小管体側面
２０８　環状側面
２０９　円錐台状環状側面
Ｆ　衝撃
ｆｖ　衝撃の軸方向成分
ｆｈ　衝撃の軸直交方向性分
【図１】
2004051084.tif 000003
【図２】
2004051084.tif 000004
【図３】
2004051084.tif 000005
【図４】
2004051084.tif 000006
【図５】
2004051084.tif 000007
【図６】
2004051084.tif 000008
【図７】
2004051084.tif 000009
【図８】
2004051084.tif 000010
【図９】
2004051084.tif 000011
【図１０】
2004051084.tif 000012
【図１１】
2004051084.tif 000013
【図１２】
2004051084.tif 000014
【図１３】
2004051084.tif 000015
【図１４】
2004051084.tif 000016
【図１５】
2004051084.tif 000017
【図１６】
2004051084.tif 000018
【図１７】
2004051084.tif 000019
【図１８】
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