(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力が作用する外力受け体に保持され、圧縮変形して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収体であって、該エネルギー吸収体は、前記外力受け体に固持される固定用部材と、該固定用部材に保持され前記外力受け体側から押圧力を受けて圧縮変形する繊維強化複合材料からなる筒状体とからなり、該筒状体が、前記固定用部材に形成される中心孔に保持されるものであることを特徴とするエネルギー吸収体。
【請求項２】
外力が作用する外力受け体に固持される固定用部材と該固定用部材に保持された状態で前記外力受け体側から押圧力を受けて圧縮変形する繊維強化複合材料からなる筒状体とから構成されるエネルギー吸収体の取り付け構造であって、前記固定用部材は中心孔を有する平板状のものからなり、前記筒状体は前記固定用部材の中心孔に保持される１個の筒状体からなり、該筒状体の両端面を前記外力受け体に当接して前記エネルギー吸収体を取り付けることを特徴とするエネルギー吸収体の取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外力の作用方向に関係なく無理なく圧縮して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収体及びその取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギー吸収体としては各種のものがあるが、繊維強化複合材料を用いた筒体状のものが広く使用されている。このものは外力受け体に取り付けられ、直接外力を受けるものや、外力受け体内に保持され、外力受け体を介して衝撃エネルギーを吸収するもの等の各種の取り付け構造により配置されている。一般に使用されているエネルギー吸収体は、図９に示すように繊維強化複合材料からなる中空円筒体状のエネルギー吸収体１ｂからなる。また、その取り付け構造としては外力受け体８の凹溝９内にエネルギー吸収体１ｂの基端側を嵌着して片持ち支持し、その先端側で外力を受けるものが多い。また、図１０に示すように、外力受け体８ａの凸部１０にエネルギー吸収体１ｂの内孔１１を嵌め込み、その基端側を外力受け体８ａ側に固定する取り付け構造も採用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図９，図１０に示したようなエネルギー吸収体１ｂの取り付け構造の場合、外力がエネルギー吸収体１ｂの軸線方向に沿って真直に作用する場合にはエネルギー吸収体１ｂの軸長が軸径に較べて極端に長い場合を除き、エネルギー吸収体１ｂは円滑に圧縮され、衝撃エネルギーを吸収する。しかしながら、図９，図１０に示すように、例えば、傾斜面１３を有する傾斜台１２側から外力を受ける場合には、エネルギー吸収体１ｂには軸線方向の押圧力と半径方向の押圧力が同時に作用し、エネルギー吸収体１ｂの基端側に大きな曲げモーメントが作用する。そのため、図１１に示すように、エネルギー吸収体１ｂの座屈変形が不円滑となり、図示のような不整座屈部１４が形成され易くなり、想定以上の外力作用時にはエネルギー吸収体１ｂの基端側に亀裂１５等が生ずる場合がある。図１２は図９，図１０に示したような従来のエネルギー吸収体１ｂの取り付け構造における荷重−変位線図を示すものである。図示のように曲線Ｂは大きく変動し、衝撃エネルギーの吸収率も低いことがわかる。
【０００４】
以上の問題点を解決するために、従来より各種の装置等が採用されているが、例えば、特開平７−２１７６９０号公報及び特開平５−３３２３８５号公報が挙げられる。特開平７−２１７６９０号公報の「エネルギー吸収装置」は、上方及び下方に配設される押圧板及び支持板並びにこれ等の板間に架設されるガイド機構を有するエネルギー吸収装置内にエネルギー吸収部材を収納するもので、斜め方向からの外力作用に対しても前記エネルギー吸収装置により前記エネルギー吸収部材に軸線方向の力のみが作用するようにしたものである。また、特開平５−３３２３８５号公報の「エネルギー吸収部材」は、繊維強化複合材料の筒状体の一方の端部に該端部の面積が完全な筒状部の断面積の２／３以下となる連続溝を形成したもので、この連続溝により斜め方向からの外力作用に対しても高いエネルギー吸収能力を有するようにしたものである。
【０００５】
前記の公知技術はいずれも斜め外力に対しても高いエネルギー吸収率を上げることができる点において優れた発明ではあるが、やや構造が複雑であり、製造コストも高く、かつ使用される外力受け体が制限される恐れがある。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、斜め外力に対しても効率的なエネルギー吸収ができ、比較的簡便な構造で容易に実施でき、広い範囲の外力受け体に装着可能なエネルギー吸収体及びその取り付け構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、外力が作用する外力受け体に保持され、圧縮変形して衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収体であって、該エネルギー吸収体は、前記外力受け体に固持される固定用部材と、該固定用部材に保持され前記外力受け体側から押圧力を受けて圧縮変形する繊維強化複合材料からなる筒状体とからなり、該筒状体が、前記固定用部材に形成される中心孔に保持されるものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、以上の目的を達成するために、外力が作用する外力受け体に固持される固定用部材と該固定用部材に保持された状態で前記外力受け体側から押圧力を受けて圧縮変形する繊維強化複合材料からなる筒状体とから構成されるエネルギー吸収体の取り付け構造であって、前記固定用部材は中心孔を有する平板状のものからなり、前記筒状体は前記固定用部材の中心孔に保持される１個の筒状体からなり、該筒状体の両端面を前記外力受け体に当接して前記エネルギー吸収体を取り付けることを特徴とするエネルギー吸収体の取り付け構造を構成するものである。
【０００９】
また、本発明は、以上の目的を達成するために、外力が作用する外力受け体に固持される固定用部材と該固定用部材に当接された状態で前記外力受け体側からの押圧力を受けて圧縮変形する繊維強化複合材料からなる筒体とから構成されるエネルギー吸収体の取り付け構造であって、前記固定用部材は平板状のものからなり、前記筒体は前記固定用部材にそれぞれ一端面を当接して配設される２個の筒体からなり、該２個の筒状体のそれぞれの他端面を前記外力受け体と車両の固定側となるクロスメンバに当接して前記エネルギー吸収体を取り付けることを特徴とする。
【００１０】
本発明における筒体は従来技術のように片持ち支持された状態で外力受け体側から押圧力を受けるものではなく、その中間部に固定用部材が介在する。そのため、外力受け体側から斜めの押圧力が作用しても筒体に曲げモーメントがほとんど作用せず、単純な圧縮が行われる。その結果、効率的な衝撃エネルギーの吸収ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエネルギー吸収体及びその取り付け構造の実施の形態を図面を参照して詳述する。図１は、本発明のエネルギー吸収体１（１ａ）及びその取り付け構造を示す。図１では外力受け体としてバンパ５を、車両の固定側としてクロスメンバ６を適用した場合を示すがそれに等に限定するものではない。また、エネルギー吸収体１（１ａ）はバンパ５の両端側に配置されているが、それに限定するものではなく、形状や個数も図１のものに限定するものではない。
【００１２】
図２は、本発明のエネルギー吸収体の第１の実施の形態を示す。この実施の形態ではエネルギー吸収体の構成要素の１つである筒体は１個の筒状体３からなり、エネルギー吸収体１は、平板状の固定用部材２と円筒状の筒状体３とからなる。固定用部材２の中心には、筒状体３が貫通する中心孔４が形成され、筒状体３は中心孔４を介して固定用部材２に保持される。なお、中心孔４は筒状体３を保持するのみであり、両者は固着されない。また、筒状体３は繊維強化複合材料からなり、円柱状又は中空円柱状のものからなる。勿論、円筒形状に限らず横断面が角体状やその他の形状のものでもよい。また、筒状体３の端部には図７に示すようにトリガとしてのテーパ部１６が形成されてもよい。一方、固定用部材２は平板状のものからなり、鋼材又は樹脂材又は繊維強化複合材料からなる。
【００１３】
外力受け体の１つであるバンパ５は、図１及び図２に模式的に示すように横長の枠体からなり、上板５ａ，下板５ｂ，前板５ｃからなり、図２に示すように裏板５ｄが配設されることもあるが、本例では筒状体３がクロスメンバ６に当接する構造のものからなり、裏板５ｄは除外されている。一方、図１に示すように、フレームのサイドフレーム７，７の前面にはクロスメンバ６が架設され、その前面６ａはバンパ５側を向き、筒状体３の端面と相対向する位置に配置される。
【００１４】
固定用部材２は、図２（ａ），（ｂ）に示すようにバンパ５の上板５ａと下板５ｂとの間に固定される。固定用部材２及びバンパ５が鋼材の場合には、両者は溶接又は接着により固着される。また、固定用部材２が樹脂材又は繊維強化複合材料の場合には、固定用部材２とバンパ５との固定は溶着又は接着により行われる。また、固定用部材２が弾性力があり、かつバンパ５に対して嵌着される寸法のものからなる場合には、溶接，溶着，接着等をしなくてもよい。
【００１５】
一方、図３に示すように、筒状体３は固定用部材２の中心孔４に保持された状態で固定用部材２に保持され、その一端面をクロスメンバ６の前面６ａに当接し、他端面をバンパ５の前板５ｃに当接した状態で取り付けられる。
【００１６】
図４は、図２及び図３に示したエネルギー吸収体１及びその取り付け構造における外力作用時の作用を模式的に示したものである。前記したように、エネルギー吸収体１はクロスメンバ６の前面６ａとバンパ５の前板５ｃとの間に挟持されて配設される。外力Ｆが斜め方向から作用する場合には、図示のようにバンパ５は傾斜状態に変形し、これに伴って筒状体３も傾斜しながら変形する。しかしながら、本例のエネルギー吸収体１は筒状体３の中間部を固定用部材２により保持されているため、筒状体３は全長の１／２の部分が固定用部材２を基点として傾斜変形し、その変形量ｙは固定用部材２のない場合の変形量ｘの約半分となる。よって、従来技術のような片持ち支持された細長の筒状体の圧縮時に生ずる座屈変形が生じない。以上により、斜めの外力Ｆが作用しても筒状体３は真直に圧縮圧潰され、衝撃エネルギーを十分に吸収することができる。
【００１７】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す。このエネルギー吸収体１ａは、２個の筒状体３ａ，３ａと前記の中心孔４のない平板状の固定用部材２とからなる。なお、筒状体３ａ及び固定用部材２の材質や、固定用部材２のバンパ５との固持構造については前記の実施の形態におけるエネルギー吸収体１と同様であり重複説明を省略する。筒状体３ａは、その一端面を固定用部材２に当接し、他端面をバンパ５の前板５ｃ又はクロスメンバ６の前面６ａに当接して配置される。勿論、これ等の当接面は接着されない。なお、筒状体３ａについても図７に示すテーパ部１６が形成されても勿論よい。
【００１８】
図６はこの実施の形態のエネルギー吸収体１ａ及びその取り付け構造による外力作用時における作用を模式的に示す図である。図示のように、エネルギー吸収体１ａの固定用部材２はバンパ５の上板５ａと下板５ｂとの間に固定される。また、前記したように１つの筒状体３ａは固定用部材２とバンパ５の前板５ｃとの間に挟持され、もう１つの筒状体３ａは固定用部材２とクロスメンバ６の前面６ａとの間に挟持される。この状態において外力Ｆが斜め方向から作用すると、バンパ１にはその分力Ｆ1 ，Ｆ2 が作用する。なお、分力Ｆ1 は筒状体３ａの軸線方向の力であり、分力Ｆ2 はこれ等の半径方向の力である。しかしながら、分力Ｆ2 が作用しても前記のように筒状体３ａはバンパ５の前板５ｃや固定用部材２やクロスメンバ６の前面６ａ側に当接しているだけのため、図示のようにバンパ５とクロスメンバ６との間や筒状体３ａと固定用部材２，クロスメンバ６の前面６ａ，バンパ５の前板５ｃとの間等に相対滑りが生じ、筒状体３ａには分力Ｆ2 による曲げモーメントの作用が発生せず、筒状体３ａには分力Ｆ1 による軸線方向の力のみが作用する。従って、筒状体３ａは円滑に真直に圧縮され、衝撃エネルギーを十分に吸収することになる。
【００１９】
図８は本発明のエネルギー吸収体１，１ａ及びその取り付け構造による衝撃エネルギーの吸収効果を示す荷重−変位線図である。図示のように本発明の場合には曲線Ａに示すように座屈時における荷重の変動が極めて小さく、結果として衝撃エネルギー吸収率の向上が図れる。
【００２０】
以上の説明では、エネルギー吸収体１，１ａとして一枚の板状の固定用部材２と１個又は２個の筒状体３，３ａを採用したが、形状，数量等については前記のものに限定するものではない。また、外力受け体としてバンパ５及びフレームのクロスメンバ６を採用したが、これ等に限定するものではない。また、エネルギー吸収体の外力受け体内への収納姿勢についても前記の内容に限定するものではない。
【００２１】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載のエネルギー吸収体によれば、エネルギー吸収体は固定用部材とこの中心孔に保持されて配設される筒状体とからなる比較的簡便な構造からなり、外力の作用に対して安定的に変形して衝撃力を吸収することができ、かつ安価に実施できると共に広範囲の外力受け体に容易に配設することができる。
２）本発明の請求項２に記載のその取り付け構造によれば、筒体が固定用部材の中心孔により保持される１個の筒状体からなり、真直又は斜めの外力作用時において座屈や曲げモーメントの作用を受けることなく真直に圧縮変形し、衝撃エネルギーを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエネルギー吸収体を外力受け体のバンパとフレームのクロスメンバとの間に介設した状態を示す斜視図。
【図２】１個の筒状体からなる筒体の中間部を固定用部材に保持してなるエネルギー吸収体の実施の形態を示す側断面図及び正面図。
【図３】図２に示したエネルギー吸収体の取り付け構造を示す側断面図。
【図４】図３の取り付け構造におけるエネルギー吸収体の外力作用時の変形状態を示す模式図。
【図５】２個の筒状体を用いた本発明のエネルギー吸収体の実施の形態を示す側断面図及び正面図。
【図６】図５に示したエネルギー吸収体の斜め方向からの外力作用時における作用を説明するための模式図。
【図７】圧潰するためのトリガとしてのテーパ部を設けたエネルギー吸収体の部分断面図。
【図８】本発明のエネルギー吸収体における衝撃エネルギー吸収の状態を説明するための荷重−変位線図。
【図９】従来のエネルギー吸収体の支持方法を示す部分断面図。
【図１０】従来のエネルギー吸収体の支持方法を示す部分断面図。
【図１１】従来のエネルギー吸収体の斜め外力作用時における問題点を説明するための模式図。
【図１２】従来のエネルギー吸収体の外力作用時における衝撃エネルギーの吸収状態を示す荷重−変位線図。
【符号の説明】
１    エネルギー吸収体
１ａ  エネルギー吸収体
２    固定用部材
３    筒状体
３ａ  筒状体
４    中心孔
５    バンパ
５ａ  上板
５ｂ  下板
５ｃ  前板
６    クロスメンバ
６ａ  前面
７    サイドフレーム
１６  テーパ部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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