(57)【要約】【課題】車両の衝突時の衝撃エネルギーを十分かつ効率的に吸収可能な衝撃吸収装置を得る。【解決手段】螺旋状の段部３を有して径が軸方向へ漸次変化する筒体からなる車両の衝撃吸収装置１において、小径端部に底部１０が一体形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状の段部を有して径が軸方向へ漸次変化する筒体からなる車両の衝撃吸収装置において、筒体の小径端部に底部が一体形成されていることを特徴とする車両の衝撃吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車両の衝突時の衝撃エネルギーを吸収する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  車両衝突時の搭乗者に対する衝撃を緩和するために、例えば、車両のバンパリインフォースと車体フレーム（サイドメンバ）との間に衝撃吸収装置（クラッシュボックス）が介装され、その塑性変形により衝撃エネルギを変形エネルギに転換して吸収する技術が知られている。本出願人は、衝撃エネルギの吸収性能に優れる衝撃吸収装置として、段部を有して径が軸芯方向へ漸次変化する筒体からなるとともに段部が筒体の周りに螺旋状に形成された衝撃吸収装置を特許文献１にて提案している。【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０５／０７５２５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  衝撃吸収性能に優れる衝撃吸収装置に要求される特性は、図６に示されるように、変位に対する荷重特性図において、車体フレームの耐力Ｆ０を上回ることなく（車体フレームよりも衝撃吸収装置を先に変形させるため）、かつ、初期変形に対し荷重が急激に立ち上がるとともにその後の変位の増加に対し高荷重を維持する線図、すなわち、図６の斜線部分の面積をできる限り大きくし、衝撃エネルギの吸収量を大きくすることである。【０００５】  上記特許文献１に開示される衝撃吸収装置では基本的に上記特性を満足し得るが、図９に示すように、衝撃吸収装置７０の端部が蓋（底部）のない開口端部７１，７２の場合は、衝撃荷重が加わる初期段階において衝撃吸収装置が軸方向へ塑性変形（圧潰）し始める前に、図１０に示すように、比較的剛性の低い開口端部７１自身が口変形を起こしやすく、図６（Ｉ）の初期ピークがｂの位置へ下がってしまうことがある。【０００６】  そこで、上記開口端部７１，７２の口変形を抑えることが可能な構造として、図１１に示すように、別部材である蓋部材７３（別体の底部）を開口端部７１に外嵌し溶接により固設した衝撃吸収装置８０が特許文献１に開示されている。しかしこの構造では、開口端部７１と蓋部材７３との嵌合ラップ部７４における剛性が高くなり、また溶接ビード７５自身の硬度も高いことから、嵌合ラップ部７４及び溶接ビード７５が軸方向へ塑性変形し難いデッドスペース７６となり、実質的に変形ストロークが減少してしまう。尚、図示しないが、開口端部７１の板厚端面に板状の蓋部材を当接して溶接する非嵌合式の固設構造であっても同様である。【０００７】  そこで、本発明は上記の問題を解決する車両の衝撃吸収装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、螺旋状の段部を有して径が軸方向へ漸次変化する筒体からなる車両の衝撃吸収装置において、筒体の小径端部に底部が一体形成されていることを特徴とする車両の衝撃吸収装置である。
【発明の効果】
【０００９】  請求項１記載の発明によれば、螺旋状の段部の存在により衝撃吸収装置の軸方向への塑性変形（圧潰）が筒体の小径側から大径側へ螺旋状に漸次連続的に進行し、変位に対する荷重線図が起伏の緩やかな安定した線図となるとともに、衝撃吸収装置の小径端部に底部が一体形成されていることにより端部の口変形が起こりにくく、しかも塑性変形しにくいデッドスペースを有することなく衝撃吸収装置が軸方向全長に亘って無駄なく効率的に塑性変形し、優れた衝撃エネルギ吸収特性を有する車両の衝撃吸収装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図８に示す実施例に基づいて説明する。【００１１】  図１は本発明の衝撃吸収装置を示す斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ線縦断面図、図３及び図４は図１における実施例に対し他の実施例を示す対応のＡ−Ａ線断面図、図５は本発明による別の実施例の衝撃吸収装置を示す斜視図、図６は衝撃吸収装置における実験結果を示す特性図、図７及び図８は図１の衝撃吸収装置の取付け例を示す図である。【００１２】  衝撃吸収装置１は、図１及び図２に示されるように、径（軸４との直交面５で切断したときの幅）が軸４の方向へ漸次変化する小径端部２ａ、中径部２ｂ、大径部２ｃが同軸で連続してなる四角錐状の筒体であり、この筒体には、一条の連続面から構成される螺旋状の段部３が筒体の軸４の周りに一体的に形成されている。尚、段部３の螺旋ピッチ、条数は任意である。【００１３】  そして、段部３は、図２に示されるように、筒体の軸４との直交面５に対し傾斜角θを有する傾斜面６上に形成される、すなわち、テーパ状に形成されている。傾斜角θ、段部３の高さＨ、段部３の幅Ｗは任意であり、図１のＡ−Ａ線縦断面に限らず軸４を含むどの縦断面でみても、傾斜角θ、高さＨ、幅Ｗは各々一定である。あるいは、図１に示される段部３の一端部７から他端部８へかけて、傾斜角θ、高さＨ、幅Ｗを連続的に増加又は減少させてもよい。【００１４】  小径端部２ａには底部１０が一体的に形成されている。図示の実施例では、底部１０は筒体の軸芯４と直交する平坦面であるが、これに限定されるものでなく、例えば、取付け対象物たるバンパリインフォースの形状に応じて傾斜面であってもよく、筒体の外方へ膨出したドーム状であってもよく、逆に筒体の内方へ凹ませた形状であってもよい。また、衝撃吸収装置１における設計上もしくは製造上の理由で底部１０に貫通孔の形成が必要となる場合、衝撃エネルギ吸収性能に対し支障のない範囲で貫通孔を形成してもよい。また、段部３の一端部７を底部１０の縁部１０ａまで形成することにより塑性変形におけるデッドスペースをより少なくすることができる。【００１５】  一方、大径部２ｃ側端部にはフランジ１１が一体的に形成されている。そして、フランジ１１には取付穴１２が形成されており、後述する車体フレームに対し、取付穴１２を通じてボルト及びナットにより強固に固定される。また、段部３の他端部８をフランジ１１の根元１１ａまで形成することにより塑性変形におけるデッドスペースをより少なくするとができる。【００１６】  図示の実施例では、小径端部２ａのみに底部１０を一体的に形成しているが、大径部２ｃ側端部にも底部１０を一体的に形成してもよい。すなわち、衝撃吸収装置の少なくとも変形起点側である小径端部に底部が一体形成されていればよい。【００１７】  また、図示の実施例では、衝撃吸収装置１は四角錐状の筒体であるが、その他の多角錐状でもよく、後述する図５に示すような円錐状や、その他の楕円錐状、長円錐状でもよい。あるいは、筒体の一端部から他端部にかけて多角錐状から略円錐状へ徐々に形状が変化する筒体でもよい。【００１８】  衝撃吸収装置１の材質は、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）のＳＰＨ２７０Ｃ、���ＴＫＭ１１Ａや、高張力鋼（通称、ハイテン材）や、軽量化を図るためにアルミニウム材等が使用される。板厚は、例えば２ｍｍである。【００１９】  螺旋状の段部を有するとともに底部が一体形成された衝撃吸収装置１の製造方法として、例えば、予め金属板材をパンチとダイスを用いる公知のプレス深絞り加工により有底筒体を形成し、次に別のパンチとダイスを用いて有底筒体を軸方向にプレス加工して螺旋状の段部を形成する方法や、有底筒体の外周に転造工具（ロール）を押圧して螺旋状の段部を形成する方法等がある。これらの製造方法以外にも、公知のスピニング加工や、液圧バルジ加工（ハイドロフォーミング）により製造してもよい。尚、金属板材が高張力鋼等、加工し難い材質である場合には、加工前や加工途中に熱処理（焼鈍、温間プレス加工等）を施すことにより加工性が向上する。【００２０】  段部３の他の実施例として、図３に示されるように、段部１３の軸１４を含む断面形状を、軸１４に対し直交するように形成してもよい。段部１３の高さＨは任意であり、図１のＡ−Ａ線縦断面に対応する断面に限らず軸１４を含むどの縦断面でみても、高さＨは一定である。あるいは、段部１３の一端部（図１の一端部７に対応）から他端部（図１の他端部８に対応）へかけて、高さＨを連続的に増加又は減少させてもよい。本実施例によれば、段部１３の塑性変形が確実に生じやすくなる。また、本実施例においても衝撃吸収装置の端部に底部１６が一体形成されている。【００２１】  また、段部３の更に他の実施例として、図４に示されるように、段部２３の軸２４を含む断面形状を、Ｕ字の折返し形状に形成してもよい。段部２３の高さＨおよび段部２３の幅Ｗは任意であり、図１のＡ−Ａ線縦断面に対応する断面に限らず軸２４を含むどの縦断面でみても、段部２３の形状は一定である。あるいは、段部２３の一端部（図１の一端部７に対応）から他端部（図１の他端部８に対応）へかけて、段部２３の高さＨ、段部２３の幅Ｗを連続的に増加又は減少させてもよい。本実施例によれば、段部２３の塑性変形が更に確実に生じやすくなる。また、本実施例においても衝撃吸収装置の端部に底部２０が一体形成されている。【００２２】  また、段部３の更に他の実施例として、図示しないが、衝撃吸収装置（筒体）の内部へ突出する螺旋状の凹溝や、外部へ膨出する螺旋状の凸条に段部が形成されてもよい。凹溝及び凸条の形状は特に限定されるものではない。【００２３】  本発明による衝撃吸収装置の他の実施例として、図５に示すように、小径端部３２ａ、中径部３２ｂ、大径部３２ｃが、同軸で連続してなる円錐状の筒体からなる衝撃吸収装置３１としてもよい。この衝撃吸収装置３１には、一条の連続する螺旋状の段部３３が形成されている。段部３３の螺旋ピッチ、条数は任意である。本実施例によれば、筒体が円錐状であるのに伴い、段部３３が同心円で滑らかに連続する螺旋状となり、図６の（ＩＩ）に示される特性図において、起伏が消失もしくは緩和された線図となる。また、本実施例においても衝撃吸収装置３１の小径端部３２ａに底部３０が一体形成されている。【００２４】  図１に示される衝撃吸収装置１の実験結果（変位に対する荷重線図）を、図６の（ＩＩ）に���す。衝撃吸収装置の変形起点である小径端部に底部が一体形成されていることにより端部の口変形が起こりにくく、変形開始点（初期変位）において車体フレームの耐力Ｆ０を上回ることなく高荷重の初期ピークａを有し、それ以後の変位の増加においては、段部が螺旋状であることにより、多少の起伏が発生するもののほぼ横這いの線図となり衝撃エネルギ吸収特性に優れた衝撃吸収装置が得られた。また、衝撃吸収装置１の端部に塑性変形しにくいデッドスペースが存在しないため、衝撃吸収装置が軸方向全長に亘って無駄なく効率的に塑性変形し、特許文献１に記載の衝撃吸収装置の線図（Ｉ）に比べ図中α（図中の格子状ハッチング領域）分、衝撃エネルギの吸収量を大きくすることができた。【００２５】  尚、図１に示される衝撃吸収装置１は四角錐であり、一般部（面）に比べ高剛性である稜線部９が周上に４箇所存在するため、稜線部９が変形する際に、荷重線図に多少の起伏が発生してしまう。そこで、図５に示されるような円錐状の衝撃吸収装置であれば、前述のごとく、この起伏を消失もしくは緩和することが可能である。【００２６】  図７は、前記図１及び図２に示す衝撃吸収装置１の底部１０が軸４に対し傾斜する面で構成される衝撃吸収装置４１を、バンパリインフォースを用いないで車体へ取付けた例の側面図を示す。【００２７】  図７において、段部４３を有する衝撃吸収装置４１の一端部には傾斜させた底部４０が一体的に形成され、他端部にはフランジ４２が一体的に形成されている。そして、フランジ４２には取付穴４４が形成されている。車体への取付けは、例えば、フランジ４２を車体フレーム（フロントサイドメンバ等）５１のフランジ５２に対し、前記取付穴４４を通じてボルト５３及びナット５４により強固に固定する。【００２８】  底部４０は傾斜面に形成されており、外方へ突出する突部４５が形成されている。この突部４５の直後に段部４３の一端部４６が連続的に形成されている。本構成によって、車両が前方の物体と衝突した際には、その衝突面（バンパの内側）５５に突部４５が最初に当たり、そのまま最初に段部４３の一端部４６へ衝撃荷重が集中してかかるため、一端部４６を塑性変形の起点として段部の塑性変形が始まることとなり、その後順次段部４３の変形が進行し易くなる。【００２９】  図８は、前記衝撃吸収装置４１を、バンパリインフォースを用いて車体へ取付けた例の側面図を示す。図８に示す実施例は、前記図７と同様に、段部４３を有する衝撃吸収装置４１の後端がフランジ４２によってフレーム５１のフランジ５２にボルト５３及びナット５４により強固に取付けられている。また、この図８に示す実施例は、バンパリンフォース６０を用いる場合であり、衝撃吸収装置４１の底部４０がバンパリインフォース６０へ溶接などにより固着されている。また、このバンパリインフォース６０の外周面６１にバンパの内側が接するレイアウトになっている。【００３０】  本発明の衝撃吸収装置を、例えば、車両のバンパリインフォースと車体フレーム（サイドメンバ）との間に介装する場合は、先に変形する小径端部２ａ，３２ａ側をバンパリインフォースに接続し、後に変形する大径部２ｃ，３２ｃ側を車体フレームに接続すると、搭��者に対する衝撃の緩和の点で有効であるが、反対に接続しても特に問題はない。【００３１】  上記の本発明は、車両の衝撃吸収装置へ広く適用することができ、例えば、自動車用のプロペラシャフト等にも適する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の衝撃吸収装置の一つの実施例を示す斜視図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明による他の実施例に係る図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図４】本発明による他の実施例に係る図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図５】本発明による衝撃吸収装置の他の実施例を示す斜視図
【図６】図１における実施例を含めて衝撃吸収装置の実験結果を示す特性図
【図７】図１及び図２に示す衝撃吸収装置の取付け例を示す側面図
【図８】図１及び図２に示す衝撃吸収装置の他の取付け例を示す側面図
【図９】従来の衝撃吸収装置を示す斜視図
【図１０】従来の衝撃吸収装置の変形イメージを示す概略図
【図１１】蓋部材を有する従来の衝撃吸収装置を示す斜視図
【符号の説明】
【００３３】１，３１，４１  衝撃吸収装置
２ａ，３２ａ，  小径端部
２ｂ，３２ｂ，  中径部
２ｃ，３２ｃ，  大径部
３，１３，２３，３３  段部
４，１４，２４  軸
５，１５  直交面
６  傾斜面
７  段部の一端部
８  段部の他端部
９  稜線部
１０，１６，２０，３０，４０  底部
１１，４２  フランジ
【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】
2007261557.tif 000010
【図９】
2007261557.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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