(57)【要約】【課題】簡単な構造で衝突時の衝撃力を緩和させることができ、且つ容易に補修が行え、修理費を安価に抑えることのできる車両のエネルギー吸収構造体を提供する。【解決手段】本発明のエネルギー吸収構造体１は、車両の前端部又は後端部に設けられたバンパーに加わった衝撃を吸収し緩和する。このエネルギー吸収構造体１は、車両の前後方向に伸縮する中空構造の圧縮コイルばね２を使用し、この圧縮コイルばね２をホルダー部材３によって内部に保持する。ホルダー部材３は、圧縮コイルばね２の伸縮方向における前後端を当接させるばね受け皿部材５と、一端部をばね受け皿部材５に固定させると共に他端部を他方のばね受け皿部材５に対してスライド自在に取り付け、一方のばね受け皿部材５を他方のばね受け皿部材５に対して接近又は離間させるスライドガイド６とから構成する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前端部又は後端部に設けられたバンパーに加わった衝撃を吸収し緩和するエネルギー吸収構造体であって、
前記車両と前記バンパーとの間に、車両前後方向に伸縮する中空構造の圧縮コイルばねを配置した
ことを特徴とする車両のエネルギー吸収構造体。
【請求項２】
請求項１記載の車両のエネルギー吸収構造体であって、
前記圧縮コイルばねを取り囲むようにして内部に収納するホルダー部材を備えている
ことを特徴とする車両のエネルギー吸収構造体。
【請求項３】
請求項２記載の車両のエネルギー吸収構造体であって、
前記ホルダー部材は、前記圧縮コイルばねの伸縮方向における前後端にそれぞれ配置されるばね受け皿部材と、一端部が一方のばね受け皿部材に固定され且つ他端部が他方のばね受け皿部材に対してスライド自在に取り付けられて、一方のばね受け皿部材を他方のばね受け皿部材に対して接近又は離間させるスライドガイド材とから構成された
ことを特徴とする車両のエネルギー吸収構造体。
【請求項４】
請求項３記載の車両のエネルギー吸収構造体であって、
前記ホルダー部材の一方のばね受け皿部材を前記バンパーに固定し、他方のばね受け皿部材を前記車両のシャシフレームに固定した
ことを特徴とする車両のエネルギー吸収構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車などの車両の前端部又は後端部に取り付けられ、衝突による衝撃を吸収して緩和させる車両のエネルギー吸収構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車などの車両には、交通事故による衝突時の衝撃を緩和して車両の破損を防止すると共に搭乗者の安全を確保する目的で、車両の前後に衝撃緩和装置が設けられている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の車両の衝撃緩和装置は、バンパーと車体フレームとの間に衝撃吸収ダンパ（ショックアブソーバ）を設けると共に、この衝撃吸収ダンパの減衰力を変更可能とする減衰力可変機構を備え、人体の存在を検知する人体検知手段からの情報に基づいて前記減衰力可変機構を制御することによって、前記衝撃吸収ダンパの減衰力を調整可能としている。
【０００４】
この衝撃緩和装置では、人体検知手段によって車両前方の所定距離に人がいることを検知すると、減衰力可変機構を制御して衝撃吸収ダンパの減衰力を弱め、人体のバンパーへの衝突時の衝撃を緩和させる。
【０００５】
特許文献２に記載の車両用可動バンパー装置は、バンパーと車体のサイドメンバーとの間にコイルばねとショックアブソーバとを介在させて当該バンパーを車体に対して突出自在とし、車両と障害物との距離及び車両の走行状態とから衝突の可能性を予測する衝突予測手段を設け、この衝突予測手段からの衝突予測信号に応じて前記バンパーを車体より前方に突出させたり、元の位置に復帰させることによって、衝撃力を緩和するように構成されている。
【０００６】
この車両用可動バンパー装置によれば、適切なタイミングでバンパーを突出作動させることができるため、衝突時の衝撃を緩和して衝突相手を保護すると共に車体の破損を最小限に防止し、搭乗者の安全性を高めることができる。
【０００７】
特許文献３に記載の車両用バンパーは、バンパーを複数に分割すると共にその分割したそれぞれのバンパーと車体に固定された支持部材との間に、コイルスプリングとこのコイルスプリングの外側に配置される環状保持具とから構成されるスプリング組立体を圧縮状態で配置することによって、衝突時の衝撃をこのスプリング組立体で吸収して緩和させるように構成されている。
【０００８】
この車両用バンパーによれば、バンパーに衝撃力が作用した場合には、その衝撃力をスプリング組立体が吸収することになるため、当該衝撃力を緩和させることができる。また、この車両用バンパーによれば、バンパーを複数に分割しているため、衝突により一部のバンパーが破損してしまった場合でも、その破損したバンパーのみを交換することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１０９６０５号公報（第３頁〜第５頁、第３図〜第５図）
【特許文献２】
特開平１１−２９１８４５号公報（第２頁、第４頁及び第５頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００２−２４２１号公報（第２頁、第５頁及び第６頁、第２図、第３及び第５図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の衝撃緩和装置は、人の存在を検知した信号に基づき減衰力可変機構を制御して衝撃吸収ダンパの減衰力を弱めるようにしているため、構造が複雑で制御も面倒である。
【００１１】
同様に、特許文献２に記載の車両用可動バンパー装置も構造が複雑でバンパーを前後動させるための制御が面倒であり、コストダウンが図れない。
【００１２】
特許文献３に記載の車両用バンパーは、メカニカルな機構で電子制御をしていないが、バンパーを複数個に分割しており、その分割したバンパー毎に衝突を緩和するためのスプリング組立体を設ける必要があり、部品点数が多くなりコストダウンが図れない。特に、この車両用バンパーでは、大きな衝撃が加わった場合には、コイルスプリングが弾性限度を越えて塑性変形領域において前記衝撃を吸収することが困難になるため、シャシフレームを破損させてしまう可能性がある。
【００１３】
ところで、小型キャブオーバー（運転席の全部がエンジンの上にあるタイプ）或いはセミキャブオーバー（運転席の一部がエンジンの上にあるタイプ）のバンやトラックは、衝突時の安全性を確保するために、車両前方の短いクラッシュスペースにて有効に車両の衝突エネルギーを吸収しなければならない。
【００１４】
そのため、この種のバンやトラックは、シャシフレーム或いはフロアアンダーメンバーを従来の前端位置よりも前方に延長し、短いクラッシュスペースを有効に使い切れるような工夫がなされており、従来のバンパー部分にまでフレームが突出する構造となっている。一方、近年、これらバンやトラックには、軽衝突時の修理コスト低減の要求から、フロントバンパー部分、フロントフレーム部分の構成は、簡潔且つ取り替えが容易で、コストも少なくて済む構造が要求されている。
【００１５】
しかなしながら、現在のキャブオーバーやセミキャブタイプのバンやトラックは、バンパー部分にまで突出したフレーム構成のため、軽衝突時にもフレーム前端部分の破損は免れず、高速で衝突した重大な衝突でもないにも拘わらずフレーム全体の補修の必要性が生じ、軽衝突時の安い修理費との両立が難しい。
【００１６】
そこで本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造で衝突時の衝撃力を緩和させることができ、且つ容易に補修が行え、修理費を安価に抑えることのできる車両のエネルギー吸収構造体を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の前端部又は後端部に設けられたバンパーに加わった衝撃を吸収し緩和するエネルギー吸収構造体であり、車両とバンパーとの間に、車両前後方向に伸縮する中空構造の圧縮コイルばねを配置する。また、本発明では、この圧縮コイルばねを取り囲むようにして収納するホルダー部材を設ける。
【００１８】
本発明によれば、交通事故などでバンパーに軽い衝撃を受けた場合には、圧縮コイルばねが弾性変形してその衝撃力を吸収し緩和する。一方、バンパーに強い衝撃力を受けた場合は、圧縮コイルばねが中空構造であるため、弾性限度を越えて塑性変形領域に入っても中空構造でない圧縮コイルばね（通常の線材を巻回した圧縮コイルばね）に比べて塑性変形状態が長く続くために、その圧縮コイルばねの塑性変形によって前記衝撃力が吸収され緩和される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明にかかる車両のエネルギー吸収構造体を、例えば小型キャブオーバーやセミキャブオーバーのバンやトラックに適用した例である。
【００２０】
「エネルギー吸収構造体の構成」
本実施の形態の車両のエネルギー吸収構造体１は、図１及び図２に示すように、車両の前端部又は後端部に設けられたバンパーに加わった衝撃を吸収し緩和するもので、圧縮コイルばね２と、この圧縮コイルばね２を取り囲むようにして内部に収納するホルダー部材３とから構成されている。
【００２１】
圧縮コイルばね２は、例えば図３に示すように、通常の圧縮コイルばねとは異なり、内部に断面円形状の空洞部４を有した中空構造のコイルばねが使用される。つまり、内部が空洞とされた丸線材をコイル状に巻回して作成した、圧縮コイルばね２を使用している。この圧縮コイルばね２は、このエネルギー吸収構造体１を装着させる車両の重量や大きさなどに合わせて衝撃力を充分に吸収して緩和させることができるように、そのばねの巻径、ピッチ、線径、ばね定数などが決められる。
【００２２】
ホルダー部材３は、図１及び図２に示すように、ばね受け皿部材である２つのばねホルダー５と、このばねホルダー５に取り付けられるスライドガイド部材である４つのスライドガイド６とから構成されている。
【００２３】
ばねホルダー５は、圧縮コイルばね２の伸縮方向（図２中矢印Ｘ方向）における前後端２ａ、２ｂを当接させて支持する受け皿部７と、この受け皿部７の外周囲に立ち上がる壁部８とを有した、いわゆる桝形状とされている。
【００２４】
受け皿部７は、圧縮コイルばね２の前後端２ａ、２ｂを当接させる平面略矩形状の鋼板として形成されている。壁部８は、矩形状をなす受け皿部７の各辺にそれぞれ圧縮コイルばね２に向かって立ち上がるように形成されており、当該圧縮コイルばね２の前後端２ａ、２ｂ近傍部をガイドして位置ずれを防止する。この壁部８には、後述するスライドガイド６を、取付けボルト９などの締結手段によってばねホルダー５に取り付けるためのねじ孔１０が形成されている。
【００２５】
スライドガイド６は、細長い長方形状をなす鋼板として形成され、圧縮コイルばね２の前後端２ａ、２ｂに当接して設けられたばねホルダー５、５間を連結する。このスライドガイド６の一端部６ａには、当該スライドガイド６を一方のばねホルダー５に固定させるためのボルト挿通孔１１が形成されている。このボルト挿通孔１１には、前記ばねホルダー５に形成されたねじ孔１０に取り付けられる前記取付けボルト９が挿通される。
【００２６】
また、スライドガイド６の他端部６ｂ近傍には、細長い長方形状をなすスライドガイド孔１２が形成されている。このスライドガイド孔１２は、スライドガイド６の他端部６ｂ近傍からほぼ中央位置に亘って形成されている。なお、このスライドガイド孔１２は、スライドガイド６の一端部６ａから他端部６ｂに亘って形成されていてもよい。このスライドガイド孔１２には、ばねホルダー５に形成されたねじ孔１０に取り付けられる前記取付けボルト９が遊嵌状態で挿通される。
【００２７】
このように構成された車両のエネルギー吸収構造体１は、圧縮コイルばね２をホルダー部材３の中に収納したユニット部品として組み立てられている。そして、ユニット部品として組み立てられたエネルギー吸収構造体１は、図４〜図６に示すように、キャブオーバートラック１３の前端部に設けられたバンパー１４とサイドフレーム１５間に装着される。
【００２８】
具体的には、エネルギー吸収構造体１は、両サイドフレーム１５、１５の先端部同士を連結する連結部材１６を介して、サイドフレーム１５、１５の先端にそれぞれ装着されている。このエネルギー吸収構造体１を装着させるには、サイドフレーム１５、１５の長手方向（車両前後方向）に圧縮コイルばね２の伸縮方向を一致させて前記エネルギー吸収構造体１を装着させる。
【００２９】
つまり、圧縮コイルばね２を保持するホルダー部材３の一方のばねホルダー５を連結部材１６に固定すると共に、他方のばねホルダー５をバンパー１４に固定する。ばねホルダー５と連結部材１６及びバンパー１４の固定には、例えばボルトとナットなどの締結手段を使用してもよく、または、溶接などによる固定手段を使用してもよい。
【００３０】
バンパー１４とサイドフレーム１５、１５間に装着されたエネルギー吸収構造体１は、圧縮コイルばね２のガタつきを抑えるために、初期状態において僅かに当該圧縮コイルばね２に圧縮力が掛けられている。また、このエネルギー吸収構造体１は、キャブオーバートラック１３の通常の走行状態では、ホルダー部材３によって圧縮コイルばね２をその内部にガタつきなく保持しているため、当該圧縮コイルばね２の振動を抑制することができる。
【００３１】
「衝突時のエネルギー吸収構造体の動作」
次に、このエネルギー吸収構造体１を装着したキャブオーバートラック１３が交通事故などによって他の車両と正面衝突したときの当該エネルギー吸収構造体１の動作について説明する。
【００３２】
例えば、キャブオーバートラック１３が低速度で他の車両と正面衝突した場合（以下、この衝突を軽衝突という）には、エネルギー吸収構造体１は図７（ａ）の初期状態から同図（ｂ）で示す状態になる。すなわち、衝突による衝撃力Ｆ１がバンパー１４に作用すると、この衝撃力（衝突エネルギー）Ｆ１が圧縮コイルばね２に伝達され、スライド自在とされた一方のばねホルダー５がサイドフレーム１５、１５側に前記圧縮コイルばね２の付勢力に抗して押し込まれて行く。これに伴って圧縮コイルばね２は、次第にその長さが短くなるように圧縮されて行き、その圧縮時における弾性変形によって前記衝撃力Ｆ１を吸収する。
【００３３】
このように、前記衝撃力Ｆ１が圧縮コイルばね２の弾性限度を越えない範囲のものであれば、当該圧縮コイルばね２の弾性変形によって前記衝撃力Ｆ１を吸収できるため、サイドフレーム１５、１５などの破損を防止することができる。また、圧縮コイルばね２を保持するホルダー部材３は、圧縮コイルばね２の伸縮方向にスライド自在な構成となっているので、ばねホルダー５及びスライドガイド６などは変形することがなく、衝突後圧縮コイルばね２が初期の状態に回復する際には元の状態（図７（ａ）に示す初期状態）に戻る。したがって、このような軽衝突であれば、バンパー１４の表皮などに傷や凹みができるだけで、エネルギー吸収構造体１及びサイドフレーム１５、１５の破損は免れるため、破損した部品の交換が不要で補修コストも最小限で済む。
【００３４】
一方、キャブオーバートラック１３が高速度で他の車両と正面衝突した場合（以下、この衝突を重衝突という）には、エネルギー吸収構造体１は図７（ａ）の初期状態から同図（ｃ）で示す状態になる。すなわち、衝突による衝撃力Ｆ２がバンパー１４に作用すると、この衝撃力Ｆ２が圧縮コイルばね２に伝達され、スライド自在とされた一方のばねホルダー５がサイドフレーム１５、１５側に押し込まれて行く。この重衝突による衝撃力Ｆ２は、圧縮コイルばね２の弾性変形だけではまかない切れないので、当該圧縮コイルばね２の塑性変形によって吸収されることになる。
【００３５】
すなわち、本実施の形態では、圧縮コイルばね２を中空構造としているため、弾性限度を越えた後でもばね自身の塑性変形によって前記衝撃力Ｆ２を有効に吸収することができる。これは、図８の荷重に対する圧縮コイルばねの変形量を測定した特性図から判るように、中空構造の圧縮コイルばね２（図８中実線Ａ）は、中空構造でない通常の圧縮コイルばね（図８中破線Ｂ）に比べて弾性限度を越えてから塑性変形する度合いが遙かに高い。
【００３６】
つまり、中空構造とされた圧縮コイルばね２は、内部が空洞であるため、その空洞化した部分が潰れることになる。特に、その塑性変形領域での荷重は、いわばばねピッチ毎の層状構造であるため、適度な荷重を長く維持する。そのため、この圧縮コイルばね２の塑性変形が前記衝撃力Ｆ２を有効に吸収することになる。
【００３７】
一般に、中空構造でない圧縮コイルばねは、弾性限度後のばねの潰れ荷重は急激に上昇し高荷重まであまり変形せず形状を維持するため、ばねの潰れ残りを生じさせるだけでなく、前記衝撃力Ｆ２を有効に吸収することができず、過度の荷重により後端部でこのエネルギー吸収構造体１を保持するサイドフレーム１５、１５を破損させることになる。
【００３８】
その点、本実施の形態のエネルギー吸収構造体１では、スライドガイド６は可動域を超えて変形するが、中空構造とした圧縮コイルばね２を使用しているため、過度の高荷重も有効に吸収することができ、サイドフレーム１５、１５の破損を防止できる。さらに、本実施の形態のエネルギー吸収構造体１は、過度の荷重も初期の変形特性は基本的に線形なので、衝突初期に発生する減速度は正確な正弦波となるので、乗員拘束装置のセンシングなどの検討が容易になる。特に、キャブオーバートラック１３のようなクラッシュスペースの短い車両に対しては、その少ないスペースを有効に活用して衝突時の衝撃力Ｆ２を吸収することが可能である。
【００３９】
なお、参考として重衝突後のエネルギー吸収構造体１の状態を、図９及び図１０に示す。図９は、中空構造の圧縮コイルばね２を使用した本実施の形態のエネルギー吸収構造体１をキャブオーバートラック１３に装着したときの図であり、図１０は中空構造ではない圧縮コイルばねを使用したエネルギー吸収構造体１をキャブオーバートラック１３に装着したときの図である。図９では、中空構造の圧縮コイルばね２を使用しているために、衝撃力Ｆ２を有効に吸収してエネルギー吸収構造体１がかなり潰れた状態にあり、図１０では、中空構造ではない圧縮コイルばねを使用しているために、衝撃力Ｆ２を充分に吸収し切れずにエネルギー吸収構造体１が差ほど潰れていない状態にある。
【００４０】
このように、本実施の形態のエネルギー吸収構造体１によれば、軽衝突時には圧縮コイルばね２の弾性変形にて衝撃力を吸収し、重衝突時には中空構造の圧縮コイルばね２自身の塑性変形により衝撃力を有効に吸収し、キャブオーバートラック１３のバンパー１４が取り付けられる前端部の破損を回避することができ、必要最小限の補修費用で修理することが可能となる。
【００４１】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００４２】
例えば、上述の実施の形態では、小型キャブオーバーやセミキャブオーバーのバンやトラックに本発明に係るエネルギー吸収構造体を適用したが、モノコック（一体構造）ボディーの車両にも本発明のエネルギー吸収構造体を装着することができる。モノコックボディーの車両でも、実際にはメンバーと呼ばれる強度骨格部材が存在するため、フロントサイドメンバーなどの突出部分があれば、車両の前端部に本発明のエネルギー吸収構造体を装着することができる。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、キャブオーバートラック１３の前端部にエネルギー吸収構造体１を装着させたが、キャブオーバートラック１３の後端部に本発明のエネルギー吸収構造体１を装着させるようにしても同様の効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４５】
本発明によれば、中空構造の圧縮コイルばねを使用しているため、交通事故で衝突した場合に、軽度の衝突であれば、この圧縮コイルばねの弾性変形によってその衝撃力を吸収し、重度の衝突であれば、ばね自身の塑性変形によりその衝撃力を吸収することによって、シャシフレームなどの破損を防止することができる。このため、簡単な構造で衝突時の衝撃力を緩和させることができる。また、シャシフレームを破損させることがないので、容易に補修が行え、修理費を安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のエネルギー吸収構造体の斜視図である。
【図２】本実施の形態のエネルギー吸収構造体の分解斜視図である。
【図３】本実施の形態のエネルギー吸収構造体に使用した中空構造の圧縮コイルばねを一部破断して示す圧縮コイルばねの斜視図である。
【図４】本実施の形態のエネルギー吸収構造体を装着する前の状態を示すキャブオーバートラックの斜視図である。
【図５】本実施の形態のエネルギー吸収構造体を装着した状態を示すキャブオーバートラックの斜視図である。
【図６】図５に示すキャブオーバートラックのバンパーが取り付けられる車両前端部分を拡大して示す要部拡大斜視図である。
【図７】キャブオーバートラックが他の車両と正面衝突したときのエネルギー吸収構造体の動作状態を示す図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は軽衝突したときの状態、（ｃ）は重衝突したときの状態である。
【図８】荷重に対する圧縮コイルばねの変形量を示す特性図である。
【図９】本実施の形態のエネルギー吸収構造体をキャブオーバートラックに装着して重衝突したときにエネルギー吸収構造体の潰れた様子を示す図である。
【図１０】中空構造ではないエネルギー吸収構造体をキャブオーバートラックに装着して重衝突したときにエネルギー吸収構造体の潰れた様子を示す図である。
【符号の説明】
１  エネルギー吸収構造体
２  圧縮コイルばね
３  ホルダー部材
４  空洞部
５  ばねホルダー
６  スライドガイド
７  受け皿部
８  壁部
１２  スライドガイド孔
１３  キャブオーバートラック
１４  バンパー
１５  サイドフレーム
１６  連結部材
【図１】
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【図２】
2004161109.tif 000004
【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】
2004161109.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004161109.tif 000011
【図１０】
2004161109.tif 000012