展開構造体及び衝撃吸収装置
【課題】狭小部にも設置することができ、展開に大きな力を必要とせず、展開範囲を小さくすることができる展開構造体及び衝撃吸収装置を得る。
【解決手段】展開構造体１０は、固定板２２と、展開板２４と、固定板２２上の第１連結部２８と、展開板２４上の第２連結部３０と、第１連結部２８に回転自在に嵌められた第１球体３２と、第２連結部３０に回転自在に嵌められた第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端部が連結されたアーム部材３４と、エアバック装置１６とを有している。ここで、展開時には、エアバック装置１６により展開板２４が固定板２２から離間され、アーム部材３４が回転し、展開板２４が回転しながら立上げられる。そして、展開板２４に衝撃力が作用したとき、アーム部材３４に衝撃力が伝わり、アーム部材３４の軸力、曲げ抵抗、塑性変形により衝撃エネルギーが吸収される。
【解決手段】展開構造体１０は、固定板２２と、展開板２４と、固定板２２上の第１連結部２８と、展開板２４上の第２連結部３０と、第１連結部２８に回転自在に嵌められた第１球体３２と、第２連結部３０に回転自在に嵌められた第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端部が連結されたアーム部材３４と、エアバック装置１６とを有している。ここで、展開時には、エアバック装置１６により展開板２４が固定板２２から離間され、アーム部材３４が回転し、展開板２４が回転しながら立上げられる。そして、展開板２４に衝撃力が作用したとき、アーム部材３４に衝撃力が伝わり、アーム部材３４の軸力、曲げ抵抗、塑性変形により衝撃エネルギーが吸収される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開構造体及び衝撃吸収装置に係り、特に、平面から立体に展開可能な展開構造体と、衝突位置にある展開構造体を展開させて衝突による衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の衝突安全構造では、車両の構成部材の変形により衝突エネルギーが吸収され、車両などへの衝撃力が緩和されている。例えば、前面衝突であれば、衝突時にフロントボディが変形して衝突エネルギーを吸収し、後ろ側の車両への衝撃力が緩和される。このため、車両の構成部材については、衝突エネルギーを効率よく吸収するための構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１では、運動変換装置を含む衝撃吸収緩衝装置が提案されている。運動変換装置は、枝状配置要素からなる梁構造を有しており、この梁構造で直線運動（衝撃）を回転運動に変換して、衝撃を吸収・緩衝して衝撃吸収力を向上させている。
【０００４】
特許文献２では、ショックアブソーバでバンパを支持し、ショックアブソーバの弾性力と減衰力とによりバンパに対する衝撃を緩和する車両の衝撃緩和装置が提案されている。特許文献２の衝撃緩和装置は、ショックアブソーバを自動車用のサスペンションとして実用化されている可変ダンパで構成し、路上障害物との衝突時に、可変ダンパの減衰力を弱めてバンパを柔らかくしている。
【０００５】
一方、衝撃吸収構造の初期形状をコンパクト化する試みとして、展開型の衝撃吸収装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の衝撃吸収装置では、機械的なアクチュエータ手段により圧縮されたビームが展開して、エネルギー吸収構造体を形成する。このため、初期形状が小さい寸法であるにもかかわらず、展開後は比較的長い「つぶれ長さ」が提供される。
【特許文献１】特開２０００−２５７６８８号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９６０５号公報
【特許文献３】特開２００２−５２８６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、構成部材の変形により衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造では、衝突エネルギーを有効に吸収するために、構成部材を変形させるための領域を予め確保しておかなければならない。このため、衝撃吸収構造を適用できる用途や範囲が制限され、衝突エネルギーを有効に吸収する衝撃吸収構造を狭小部に設置することが困難となっている。
【０００７】
また、特許文献２のように、ショックアブソーバ（油圧シリンダ等）の粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを吸収する衝突吸収構造は、ショックアブソーバを配置するための領域を予め確保しておかなければならない。しかし、ショックアブソーバの小型化は困難であり、構成部材の変形より衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造と同様に、狭小部に設置することが困難となっている。
【０００８】
さらに、特許文献３の展開型の衝撃吸収装置は、複雑で小型化や軽量化が困難であり、アクチュエータ手段や圧縮されたビームを収納するための領域を予め確保しておかなければならず、狭小部に設置することが困難となっている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、展開に大きな力を必要とせず、展開範囲を小さくすることができる展開構造体及び衝撃吸収装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る展開構造体は、衝撃が作用する物に固定される固定部材と、前記固定部材と対向配置された展開部材と、前記固定部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第１凹部と、前記第１凹部の底面から半径方向に凹んだ第２凹部と、を有する第１連結部と、前記展開部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第３凹部と、前記第３凹部の底面から半径方向に凹んだ第４凹部と、を有する第２連結部と、前記第１凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第１貫通穴を備えた第１球体と、前記第３凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第２貫通穴を備えた第２球体と、両端部が前記第１貫通穴及び前記第２貫通穴に保持され、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴を貫通して前記第２凹部と前記第４凹部に係合可能とされた第１アーム部材と、前記第１アーム部材を倒して前記固定部材と前記展開部材を接近させた状態から、前記展開部材を面内で回転させながら前記固定部材から離間し、前記展開部材に前記固定部材方向への力が作用したとき、前記第１アーム部材の両端部を前記第２凹部と前記第４凹部へ保持させる展開手段と、を有する。
【００１１】
上記構成によれば、展開構造体の非展開時には、展開構造体は、第１アーム部材を倒して固定部材と展開部材が接近した収納状態となっている。
【００１２】
一方、展開構造体の展開時には、展開手段が、展開部材を面内で回転させながら固定部材から離間させる。これにより、第１アーム部材の一端が第２凹部側へ移動し、第１アーム部材の他端が第４凹部側へ移動する。そして、展開部材に固定部材方向への力（初期衝撃力）が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、第２凹部と第４凹部に保持される。このようにして、第１アーム部材により展開部材が支持される。
【００１３】
ここで、第１アーム部材の両端部は、第１球体と第１凹部、及び第２球体と第３凹部を介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定部材、展開部材と球面結合している。このため、展開部材の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００１４】
続いて、第１アーム部材に衝撃力が作用することにより、第１アーム部材の軸力や曲げ抵抗で衝撃エネルギーが吸収される。次に、第１アーム部材が座屈（塑性変形）して衝撃エネルギーを吸収する。このとき、展開部材は、第１アーム部材の長さとほぼ等しい長さのエネルギー吸収ストロークが確保されているので、衝撃エネルギーを十分吸収することができる。
【００１５】
このように、本発明では、展開部材が収納可能となっているため、展開構造体を狭小部に設置することができる。また、展開に大きな力を必要としない。さらに、展開部材が回転して展開することにより、展開範囲を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る展開構造体は、前記第１アーム部材の両端部が前記第２凹部及び前記第４凹部に係合したとき、前記第１アーム部材は、前記固定部材の面に対し傾斜している。
【００１７】
上記構成によれば、第１アーム部材の両端部が第２凹部及び第４凹部に係合したとき、第１アーム部材が固定部材の面に対して傾斜している。このため、第１アーム部材は、軸力ではなく曲げ抵抗によって、衝撃エネルギーを吸収しようとする。これにより、第１アーム部材に作用する衝撃力（荷重）が、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。また、第１アーム部材の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開部材に作用する衝撃力に合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係る展開構造体は、前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが、同一直線上に配置される。
【００１９】
上記構成によれば、展開部材に衝撃力が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、それぞれ第２凹部、第４凹部に真っ直ぐ係合する。これにより、第１アーム部材と、第２凹部及び第４凹部との係合が容易となる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る展開構造体は、前記第１凹部と前記第２凹部の境界部、及び前記第３凹部と前記第４凹部の境界部に、それぞれ前記第１アーム部材の端部を前記第２凹部及び前記第４凹部に誘う誘い面が形成されている。
【００２１】
上記構成によれば、展開部材の展開位置が所定の展開位置より僅かにずれた場合でも、第１アーム部材の両端部が、誘い面に沿って第２凹部及び第２凹部に案内され係合する。これにより、第１アーム部材の係合が容易となる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る展開構造体は、前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるように、前記固定部材と前記展開部材の間隔を保持する保持部材が設けられている。
【００２３】
上記構成によれば、展開部材が展開したとき、保持部材によって固定部材と展開部材の間隔が保持され、第２凹部及び第４凹部と第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置される。そして、展開部材に衝撃力が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、それぞれ第２凹部、第４凹部に真っ直ぐ係合する。これにより、第１アーム部材と、第２凹部及び第４凹部との係合が容易となる。
【００２４】
本発明の請求項６に係る展開構造体は、前記第１連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第３連結部を設け、前記第２連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第４連結部を設け、前記第３連結部に第３球体、前記第４連結部に第４球体を回転自在に嵌め込んで、第２アーム部材の両端部を、前記第３球体に形成された第３貫通穴及び前記第４球体に形成された第４貫通穴に連結している。
【００２５】
上記構成によれば、第１アーム部材が配置された外側に第２アーム部材が配置され、展開部材が２重のアーム部材で支持される。これにより、展開部材に作用する衝撃エネルギーの吸収量を増やすことができる。
【００２６】
本発明の請求項７に係る衝撃吸収装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体が少なくとも１つ配置された衝撃吸収部と、衝突物を特定するための情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測された場合に、前記展開手段を駆動制御して前記展開部材を展開させる制御部と、を含んでいる。
【００２７】
上記構成によれば、情報取得手段により、衝突物を特定するための情報が取得される。
【００２８】
続いて、制御部が、情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測した場合に、展開手段を駆動制御して展開部材を展開させる。展開部材の展開によって、衝撃吸収のためのエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。
【００２９】
続いて、衝撃吸収部に衝突物が衝突すると、第１アーム部材の両端部が第２凹部及び第４凹部と係合して固定されると共に、第１アーム部材の軸力、曲げ抵抗、及び塑性変形により衝撃エネルギーを吸収する。これにより、衝撃吸収部として利用する空間が狭小部の場合でも、十分なエネルギー吸収ストロークが得られ、衝突のエネルギーを低下させることができる。
【００３０】
本発明の請求項８に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材の間に配置された袋体と、前記袋体の内部に気体又は液体を送出して拡張させる送出手段と、を有する。
【００３１】
上記構成によれば、制御部が、情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測した場合に、送出手段を駆動して袋体の内部に気体又は液体を送り込み、展開部材を展開させる。このように、気体又は液体を送り込むだけで展開部材を展開させることができるので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【００３２】
本発明の請求項９に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、エアバック装置である。
【００３３】
上記構成によれば、エアバックに気体が送り込まれることにより展開部材が展開するので、液体を送り込むものと比較して、展開部材の展開時間を短くすることができる。
【００３４】
本発明の請求項１０に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材に圧縮して挟まれたバネ部材と、前記バネ部材を圧縮した状態で前記展開部材を保持し、展開時に前記制御部で駆動制御され前記展開部材の保持を解除するロック機構と、を有する。
【００３５】
上記構成によれば、展開時に制御部がロック機構を解除すると、バネ部材が圧縮状態から解放されて膨張し、展開部材が展開する。このように、展開部材の保持を解除するだけで展開が行えるので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、上記構成としたので、展開構造体を狭小部に設置することができる。また、展開に大きな力を必要とせず、展開範囲を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００３８】
図１には、衝突物との衝突による衝撃を吸収するための衝撃吸収装置１００を有する車両２００が示されている。車両２００は、フードパネル２０２、フロントバンパ２０４、フロントサイドドア２０６、フロントフェンダーパネル２０８、フロントピラー２１０を有している。ここで、本実施形態では、衝撃吸収装置１００は、フロントバンパ２０４のバンパカバーとバンパフレームとの間に設けている。
【００３９】
次に、衝撃吸収装置１００について説明する。
【００４０】
図２には、衝撃吸収装置１００の構成がブロック図で示されている。衝撃吸収装置１００は、衝撃吸収部１１０と、衝突物の衝突位置を特定するための情報を取得する情報取得手段として設置されたセンサ部１０２と、センサ部１０２から取得した情報に基づいて展開構造体１０の展開駆動を制御する制御部１０４と、が設けられている。
【００４１】
衝撃吸収部１１０は、前述のフロントバンパ２０４（図１参照）と展開構造体１０を備えている。展開構造体１０は、制御部１０４により展開駆動を行う展開駆動部１４と、展開駆動部１４の展開駆動により展開される展開構造部１２とで構成されている。
【００４２】
センサ部１０２は、車両２００の前方、側方及び後方を撮影するビデオカメラ１０２Ａと、車両２００の前方、側方及び後方の熱画像を撮影する赤外線カメラ１０２Ｂと、自車両の前方、側方及び後方の障害物（衝突物）を検出するレーダ１０２Ｃと、車両２００への前方、側方及び後方からの衝突を検知する感圧センサ１０２Ｄと、が設けられている。レーダ１０２Ｃは、レーザレーダでもよく、ミリ波レーダでもよい。また、ビデオカメラ１０２Ａ、赤外線カメラ１０２Ｂ、レーダ１０２Ｃ、及び感圧センサ１０２Ｄの各々で得られたデータは、制御部１０４に逐次入力される。
【００４３】
制御部１０４は、衝突物が衝突する衝突部位を推定する衝突部位推定手段１０６と、推定された衝突部位において衝突物が衝突する衝突範囲を推定する衝突範囲推定手段１０８と、が設けられている。ここで、制御部１０４は、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて衝突が不可避であると予測された場合に、衝突部位における衝突範囲に設けられた衝撃吸収部１１０の展開駆動部１４を作動して、衝突位置にある展開構造部１２を展開させるように、予めプログラム設定されている。
【００４４】
図３は、制御部１０４で行われる作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ１０では、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて、衝突の危険性が検知される。例えば、レーダ１０２Ｃで得られたデータ等から、衝突物の接近の有無や衝突物の接近方向を検知することができる。衝突物の接近方向が分かれば、前面衝突か側面衝突かも判断することができ、衝突物が衝突する部位を推定することができる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１２では、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて、衝突物の形状・重量・速度を予測する。衝突物の形状・重量・速度が分かれば、衝突物が衝突する部位だけでなく、衝突部位における具体的な衝突の範囲を推定することができる。
【００４７】
次に、ステップＳ１４では、予測された衝突物の形状・重量・速度から、衝突を回避できるか否かが判断される。衝突は回避できると判断（肯定判断）された場合は、そこでルーチンを終了する。一方、衝突は回避できないと判断（否定判断）した場合は、衝撃吸収部１１０（図２参照）の展開構造部１２を展開させるために、展開駆動部１４に駆動信号を出力して、ルーチンを終了する。展開により、複数の梁を有する展開構造体１０が形成され、衝突エネルギーが吸収される。このように、必要な部位の展開構造体１０を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作が行われる。
【００４８】
次に、展開駆動部１４について説明する。
【００４９】
図４には、展開駆動部１４としてのエアバック装置１６が示されている。図４（ａ）は、エアバック装置１６の構造を示す断面図であり、図４（ｂ）は、エアバック装置１６が作動した状態を示す概略図である。エアバック装置１６は、ガスを瞬時に発生させるインフレータ１８と、インフレータ１８から送り込まれたガスにより瞬時に膨らむバック（袋体）２０と、を備えている。エアバック装置１６が動作する前は、バック２０は折り畳まれて収納されている。衝突が検知されると、インフレータ１８に駆動信号が入力され（点火電流がＯＮになり）、バック２０にガスが送り込まれて、バック２０が瞬時に膨張するようになっている。
【００５０】
次に、展開構造体１０について説明する。
【００５１】
図５には、展開構造体１０の斜視図が示されている。なお、図５において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体１０は、水平方向に展開するようになっている。また、図５は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【００５２】
展開構造体１０は、フロントバンパ２０４（図１参照）のバンパフレーム２０５（本体側）に図示しないボルト及びナットで固定される固定板２２と、固定板２２と対向して平行に配置された展開板２４とを有している。固定板２２及び展開板２４の互いに対向する平面２２Ａ、２４Ａには、矢印Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板２４を固定板２２に近接又は離間させる３つの可動部２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）が、平面視にて略三角形を形成するように取付けられている。
【００５３】
３つの可動部２６Ａ〜２６Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は可動部２６Ａについて説明し、可動部２６Ｂ、２６Ｃの説明は省略する。なお、固定板２２の平面２４Ａには、エアバック装置１６のバック２０（図４参照）が設けられている。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）には、可動部２６Ａの概略図及び断面図が示されている。可動部２６Ａは、固定板２２の平面２２Ａに設けられた第１連結部２８と、第１連結部２８に回転自在に嵌め込まれた第１球体３２と、展開板２４の平面２４Ａに設けられた第２連結部３０と、第２連結部３０に回転自在に嵌め込まれた第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端が連結された円柱棒状のアーム部材３４とで構成されている。なお、第１連結部２８と第２連結部３０、第１球体３２と第２球体３６は、同じ部材で構成されており、アーム部材３４の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。
【００５５】
アーム部材３４を構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの汎用樹脂や、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。また、繊維強化された複合材料や、金属と繊維材料と樹脂との結合構造体なども、材料として好適である。
【００５６】
第１連結部２８は、球面状に形成された第１凹部２８Ａと、第１凹部２８Ａの底面から半径方向に凹んだ第２凹部２８Ｂとで杯状に構成されている。第１凹部２８Ａの内径は、第１球体３２の半径よりも僅かに大きくなっており、第１球体３２が回転自在に嵌め込まれている。また、第２凹部２８Ｂの内径は、アーム部材３４の端部３４Ａと係合可能な大きさとなっている。
【００５７】
第１球体３２には、中心部を通って貫通した第１貫通穴３８が形成されており、第１貫通穴３８にアーム部材３４の端部３４Ａが挿通されている。また、第１貫通穴３８の一端には、第１貫通穴３８の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第１係合部４０が形成されている。ここで、アーム部材３４の端部３４Ａが、第１係合部４０と係合することにより、アーム部材３４が第１球体３２から抜けないようになっている。
【００５８】
第２連結部３０は、球面状に形成された第３凹部３０Ａと、第３凹部３０Ａの底面から半径方向に凹んだ第４凹部３０Ｂとで杯状に構成されている。第３凹部３０Ａの内径は、第２球体３６の半径よりも僅かに大きくなっており、第２球体３６が回転自在に嵌め込まれている。また、第４凹部３０Ｂの内径は、アーム部材３４の端部３４Ｂと係合可能な大きさとなっている。
【００５９】
第２球体３６には、中心部を通って貫通した第２貫通穴４２が形成されており、第２貫通穴４２にアーム部材３４の端部３４Ｂが挿通されている。また、第２貫通穴４２の一端には、第２貫通穴４２の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第２係合部４４が形成されている。ここで、アーム部材３４の端部３４Ｂが、第２係合部４４と係合することにより、アーム部材３４が第２球体３６から抜けないようになっている。
【００６０】
第１連結部２８は、第１凹部２８Ａの一部が露出するように、固定板２２に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。同様にして、第２連結部３０は、第３凹部３０Ａの一部が露出するように、展開板２４に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。ここで、固定板２２は固定されているため、展開板２４が移動すると、アーム部材３４は、第１球体３２の中心を回転中心として回転移動する。
【００６１】
なお、第１連結部２８及び第２連結部３０の傾斜角度は、エアバック装置１６（図４参照）によって展開板２４が固定板２２から所定の移動距離だけ離れて展開されたときに、第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂとアーム部材３４の軸線とが、同一直線上に配置されるように予め設定されている。
【００６２】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００６３】
図７（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１０の状態を示している。展開前は、固定板２２と展開板２４が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板２２と展開板２４の間に折り畳まれて収納されている。なお、このとき、図８（ａ）に示すように、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂは、第１貫通穴３８、第２貫通穴４２にそれぞれ収納されており、第１球体３２及び第２球体３６は回転自在となっている。
【００６４】
図７（ｂ）に示すように、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板２４が矢印Ａ方向に押圧されると共に、可動部２６Ａ〜２６Ｃのアーム部材３４が、第１球体３２を回転中心として回転する。これにより、展開板２４は、矢印Ｒ方向に回転しながら展開される。
【００６５】
続いて、図７（ｃ）及び図８（ｂ）に示すように、バック２０が最大膨張状態となるまで展開板２４が展開され、展開板２４の展開が完了したとき、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。ここで、３つの第２連結部３０をつないで形成される三角形Ａと、３つの第１連結部２８をつないで形成される三角形Ｂは、アーム部材３４が固定板２２に垂直に立ち上げられると平面視にて重なることになるが、本実施形態では、展開完了時にアーム部材３４が傾斜配置されるようになっているため、三角形Ａと三角形Ｂの中心位置は、少しだけずれることになる。
【００６６】
ここで、アーム部材３４の両端部は、第１球体３２と第１凹部２８Ａ、及び第２球体３６と第３凹部３０Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板２２、展開板２４と球面結合している。このため、展開板２４の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００６７】
続いて、図９（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板２４に作用し、展開板２４は固定板２２へ向けて押圧される。ここで、展開板２４が固定板２２に近づくことにより、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。これにより、アーム部材３４が、固定板２２及び展開板２４に固定され、各アーム部材３４に衝撃力Ｆが作用する。
【００６８】
続いて、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、展開板２４及びアーム部材３４に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、アーム部材３４の軸力や曲げ抵抗により衝突エネルギーが吸収される。続いて、アーム部材３４が、略くの字状に塑性変形しながら衝突エネルギーを吸収し、やがて折り畳まれる。なお、バック２０は、展開板２４の展開が完了したときに内部のガスが抜かれているため、展開板２４を押し返すことはない。
【００６９】
ここで、展開構造体１０では、アーム部材３４の長さに近い長さのエネルギー吸収ストロークが確保されているため、衝突エネルギーを十分吸収することができる。そして、アーム部材３４が完全に折り畳まれることにより、展開板２４は、固定板２２及び第１連結部２８によって移動を規制される。
【００７０】
このように、展開構造体１０では、展開板２４が収納可能となっているため、展開構造体１０を狭小部に設置することができる。また、展開板２４が立上って展開することにより、展開後のエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。さらに、展開板２４の展開中の回転中心が、展開開始直後と大きくずれることがないため、展開方向と交差する方向の展開板２４の移動領域を必要最小限に抑えることができる。
【００７１】
また、展開構造体１０では、展開板２４に衝撃力Ｆが作用したとき、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂに真っ直ぐ係合する。これにより、アーム部材３４と第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂとの係合が容易となる。
【００７２】
さらに、展開構造体１０では、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂに係合して固定されたとき、アーム部材３４が固定板２２の平面２２Ａに対して傾斜している。このため、衝撃力Ｆが展開板２４に作用したとき、アーム部材３４の軸線方向には、衝撃力Ｆの分力が作用することになる。これにより、アーム部材３４に作用する衝撃力Ｆが、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。また、アーム部材３４の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開板２４に作用する衝撃力Ｆに合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。
【００７３】
なお、本実施形態の変形例として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第１連結部２８及び第２連結部３０に換えて、連結部５０を用いてもよい。連結部５０は、前述の第１凹部２８Ａ及び第２凹部２８Ｂ（図６（ｂ）参照）とほぼ同様の第１凹部５０Ａ及び第２凹部５０Ｃが形成されている。さらに、連結部５０は、第１凹部５０Ａと第２凹部５０Ｃの境界部に、アーム部材３４の端部３４Ａを第２凹部５０Ｃに誘う（案内する）テーパ面５０Ｂが形成されている。
【００７４】
このような連結部５０を用いることにより、展開板２４の展開位置が所定の展開位置より僅かにずれた場合でも、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが、テーパ面５０Ｂに沿って第２凹部５０Ｃに案内され係合する。これにより、アーム部材３４の固定が容易となる。
【００７５】
次に、本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００７６】
図１１には、第２実施形態としての展開構造体６０の斜視図が示されている。なお、図１１において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体６０は、水平方向に展開するようになっている。また、図１１は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【００７７】
展開構造体６０は、フロントバンパ２０４（図１参照）のバンパフレーム２０５（本体側）に図示しないボルト及びナットで固定される固定板６２と、固定板６２と対向して平行に配置された展開板６４とを有している。固定板６２の上面６２Ａには、固定板６２よりも面積の小さい固定板６６が設けられており、２段構造となっている。同様にして、展開板６４の下面６４Ａには、展開板６４よりも面積の小さい展開板６８が設けられており、２段構造となっている。固定板６２と固定板６６、展開板６４と展開板６８は、それぞれ接着等により一体化されている。
【００７８】
固定板６２及び展開板６４の互いに対向する面６２Ａ、６４Ａには、矢印−Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板６４を固定板６２に近接又は離間させる第１可動部７０（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ）が取付けられている。また、固定板６６及び展開板６８の互いに対向する面６６Ａ、６８Ａには、矢印−Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板６８を固定板６６に近接又は離間させる第２可動部７２（７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ）が取付けられている。なお、展開板６４側からの平面視にて、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃ及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃは、略三角形状に配置されており、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃは、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの配置領域の外側に配置されている。
【００７９】
第１可動部７０Ａ〜７０Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は第１可動部７０Ａについて説明し、第１可動部７０Ｂ、７０Ｃの説明は省略する。また、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は第２可動部７２Ａについて説明し、第２可動部７２Ｂ、７２Ｃの説明は省略する。なお、固定板６６の上面６６Ａには、エアバック装置１６のバック２０（図４参照）が設けられている。
【００８０】
図１２（ａ）に示すように、第１可動部７０Ａは、固定板６２の上面６２Ａに設けられた第１連結部２８と、第１球体３２と、展開板６４の下面６４Ａに設けられた第２連結部３０と、第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端が連結された円柱棒状の第１アーム部材７４とで構成されている。第１連結部２８と第２連結部３０、第１球体３２と第２球体３６は、同じ部材で構成されており、第１アーム部材７４の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。なお、第１アーム部材７４は、前述のアーム部材３４（図６（ｂ）参照）と同じ大きさとなっている。
【００８１】
図１２（ｂ）に示すように、第２可動部７２Ａは、固定板６６の平面６６Ａに設けられた第３連結部８２と、第３連結部８２に回転自在に嵌め込まれた第３球体８４と、展開板６８の平面６８Ａに設けられた第４連結部８６と、第４連結部８６に回転自在に嵌め込まれた第４球体８８と、第３球体８４及び第４球体８８に両端が連結された円柱棒状の第２アーム部材７６とで構成されている。
【００８２】
なお、第２アーム部材７６の長さは、第１アーム部材７４よりも短く設定されているが、材質及び太さは同一となっている。また、第３連結部８２と第４連結部８６、第３球体８４と第４球体８８は、同じ部材で構成されており、第２アーム部材７６の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。第３連結部８２は、第１連結部２８同士を結んで囲まれた領域（図示省略）の外側に設けられており、第４連結部８６は、第２連結部３０同士を結んで囲まれた領域（図示省略）の外側に設けられている。
【００８３】
第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６を構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの汎用樹脂や、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。また、繊維強化された複合材料や、金属と繊維材料と樹脂との結合構造体なども、材料として好適である。
【００８４】
第３連結部８２は、球面状に形成された第１凹部８２Ａと、第１凹部８２Ａの底面から半径方向に凹んだ第２凹部８２Ｂとで杯状に構成されている。第１凹部８２Ａの内径は、第３球体８４の半径よりも僅かに大きくなっており、第３球体８４が回転自在に嵌め込まれている。また、第２凹部８２Ｂの内径は、第２アーム部材７６の端部７６Ａと係合可能な大きさとなっている。
【００８５】
第３球体８４には、中心部を通って貫通した第１貫通穴９０が形成されており、第１貫通穴９０に第２アーム部材７６の端部７６Ａが挿通されている。また、第１貫通穴９０の一端には、第１貫通穴９０の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第１係合部９２が形成されている。ここで、第２アーム部材７６の端部７６Ａが、第１係合部９２と係合することにより、第２アーム部材７６が第３球体８４から抜けないようになっている。
【００８６】
第４連結部８６は、球面状に形成された第３凹部８６Ａと、第３凹部８６Ａの底面から半径方向に凹んだ第４凹部８６Ｂとで杯状に構成されている。第３凹部８６Ａの内径は、第４球体８８の半径よりも僅かに大きくなっており、第４球体８８が回転自在に嵌め込まれている。また、第４凹部８６Ｂの内径は、第２アーム部材７６の端部７６Ｂと係合可能な大きさとなっている。
【００８７】
第４球体８８には、中心部を通って貫通した第２貫通穴９４が形成されており、第２貫通穴９４に第２アーム部材７６の端部７６Ｂが挿通されている。また、第２貫通穴９４の一端には、第２貫通穴９４の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第２係合部９６が形成されている。ここで、第２アーム部材７６の端部７６Ｂが、第２係合部９６と係合することにより、第２アーム部材７６が第４球体８８から抜けないようになっている。
【００８８】
第１連結部２８、第２連結部３０、第３連結部８２、及び第４連結部８６は、各凹部の一部が露出するように、固定板６２、６６又は展開板６４、６８に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。ここで、固定板６２及び固定板６６は固定されているため、展開板６４及び展開板６８が移動すると、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６は回転移動する。
【００８９】
なお、 第１連結部２８、第２連結部３０、第３連結部８２、及び第４連結部８６の傾斜角度は、エアバック装置１６（図４参照）によって展開板６４及び展開板６８が固定板６２及び固定板６６から所定の移動距離だけ離れて展開されたときに、第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂと第１アーム部材７４の軸線とが同一直線上に配置され、第２凹部８２Ｂ及び第４凹部８６Ｂと第２アーム部材７６の軸線とが同一直線上に配置されるように予め設定されている。
【００９０】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００９１】
図１３（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体６０の状態を示している。展開前は、固定板６２、６６と展開板６４、６８が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板６６と展開板６８の間に折り畳まれて収納されている。
【００９２】
続いて、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板６４、６８が矢印Ａ方向に押圧されると共に、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃの第１アーム部材７４、及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの第２アーム部材７６が回転する。これにより、展開板６４、６８は、矢印−Ｒ方向へ回転しながら展開される。
【００９３】
ここで、第１アーム部材７４の両端部は、第１球体３２と第１凹部２８Ａ、及び第２球体３６と第３凹部３０Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板６２、展開板６４と球面結合している。このため、展開板６４（及び展開板６８）の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００９４】
同様に、第２アーム部材７６の両端部は、第３球体８４と第１凹部８２Ａ、及び第４球体８８と第３凹部８６Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板６６、展開板６８と球面結合している。このため、展開板６８（及び展開板６４）の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００９５】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、バック２０が最大膨張状態となるまで展開板６４、６８が展開される。この展開が完了したとき、図１２（ａ）、（ｂ）において、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂは、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置される。
【００９６】
続いて、図１４（ａ）に示すように、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用し、展開板６４、６８は固定板６２、６６へ向けて押圧される。ここで、図１２（ａ）、（ｂ）において、展開板６４、６８が固定板６２、６６に近づくことにより、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと係合する。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、固定板６２、６６及び展開板６４、６８に固定され、各アーム部材に衝撃力Ｆが作用する。
【００９７】
続いて、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、展開板６４、６８及び第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の軸力や曲げ抵抗により衝突エネルギーが吸収される。続いて、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、略くの字状に塑性変形しながら衝突エネルギーを吸収し、やがて折り畳まれる。なお、バック２０は、展開板６４、６８の展開が完了したときに内部のガスが抜かれているため、展開板６４、６８を押し返すことはない。
【００９８】
ここで、展開構造体６０では、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６によって、エネルギー吸収ストロークが確保されているため、衝突エネルギーを十分吸収することができる。そして、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が完全に折り畳まれることにより、展開板６４、６８は、固定板６２、６６によって移動を規制される。
【００９９】
なお、展開板６４、６８の展開中の回転中心が、展開開始直後の回転中心と大きくずれることがないため、展開方向と交差する方向の展開板６４、６８の移動領域を必要最小限に抑えることができる。また、展開構造体６０では、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が固定されたとき、固定板６２、６６に対して傾斜している。このため、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用したとき、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の軸線方向には、衝撃力Ｆの分力が作用することになる。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に作用する衝撃力Ｆが、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。
【０１００】
また、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開板６４、６８に作用する衝撃力Ｆに合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。さらに、外側に配置された第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと、内側に配置された第２可動部７２Ａ〜７２Ｃとが設けられているため、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。
【０１０１】
次に、展開構造体６０を用いた衝突実験について説明する。
【０１０２】
図１５には、展開構造体６０の衝突実験の方法を示す概略図が示されている。台車１２０は、Ｌ字型の荷台１２４が設けられており、荷台１２４の側面１２６（衝突側）に展開構造体６０の固定板６２が取付けられている。なお、展開構造体６０は、第１可動部７０及び第２可動部７２の第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に、長さ１００ｍｍ、直径１０ｍｍの超高分子量ポリエチレンからなる樹脂製のパイプを使用している。
【０１０３】
ここで、重量１５ｋｇの台車１２０を矢印Ｃ方向に速度５ｍ／ｓ（メートル／秒）で走行させて剛壁面１２２に衝突させたときの時間と台車１２０に作用する荷重との関係を図１６に示す。図１６において、時間０秒が衝突時となる。なお、測定開始から衝突時までの時間Δｔは、前述の第２凹部２８Ｂ、８２Ｂ、及び第４凹部３０Ｂ、８６Ｂの深さにより変化する。
【０１０４】
図１６に示すように、台車１２０は、衝突時に４．２ｋＮ程度の荷重が作用するが、衝突エネルギーは徐々に吸収され、台車１２０が受ける衝撃力が大幅に緩和されることが確認された。
【０１０５】
次に、本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第３実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態及び第２実施携帯と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態及び第２実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【０１０６】
図１７には、第３実施形態としての展開構造体１３０の斜視図が示されている。なお、図１７において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体１３０は、水平方向に展開するようになっている。また、図１７は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【０１０７】
展開構造体１３０は、第２実施形態の展開構造体６０（図１１参照）において、固定板６２の中心に対して対称配置となるように、固定板６２の上面６２Ａに第１取付部１３２Ａ及び第２取付部１３２Ｂが設けられ、展開板６４の中心に対して対称配置となるように、展開板６４の上面６４Ａに第３取付部１３４Ａ及び第４取付部１３４Ｂが設けられた構成となっている。
【０１０８】
第１取付部１３２Ａ、第２取付部１３２Ｂ、第３取付部１３４Ａ、及び第４取付部１３４Ｂには、それぞれ図示しない係合穴が形成されている。また、第１取付部１３２Ａ及び第３取付部１３４Ａに鎖状の第１保持部材１３６の両端が連結され、第２取付部１３２Ｂ及び第４取付部１３４Ｂに鎖状の第２保持部材１３８の両端が連結されている。
【０１０９】
なお、展開構造体１３０が展開したとき、第１取付部１３２Ａと第３取付部１３４Ａ、第２取付部１３２Ｂと第４取付部１３４Ｂがそれぞれ対向配置され、さらに、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置され、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置されるように、予め第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の長さが設定されている。第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の長さは同一である。
【０１１０】
次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。
【０１１１】
図１８（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１３０の状態を示している。展開前は、固定板６２、６６と展開板６４、６８が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板６６と展開板６８の間に折り畳まれて収納されている。
【０１１２】
続いて、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板６４、６８が矢印Ａ方向に押圧されると共に、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃの第１アーム部材７４、及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの第２アーム部材７６が回転する。これにより、展開板６４、６８は、矢印Ｒ方向へ回転しながら展開される。
【０１１３】
続いて、図１８（ｂ）に示すように、展開板６４、６８は、バック２０が膨張して展開されるが、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の張力により、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８が略直線状となる位置で保持される。このとき、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂは、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置される。
【０１１４】
ここで、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用し、展開板６４、６８は固定板６２、６６へ向けて押圧される。展開板６４、６８が固定板６２、６６に近づくことにより、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと係合する。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、固定板６２、６６及び展開板６４、６８に固定され、各アーム部材に衝撃力Ｆが作用する。
【０１１５】
このように、展開板６４、６８が展開したとき、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８によって、固定板６２、６６と展開板６４、６８の間隔が保持され、各第２凹部及び各第４凹部と各アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるので、各アーム部材と、各第２凹部及び各第４凹部との係合が容易となる。なお、展開構造体１３０の各連結部に、前述のテーパ面５０Ｂ（図１０参照）を設けてもよい。
【０１１６】
次に、本発明の展開構造体の変形例について説明する。
【０１１７】
図１９（ａ）には、他の実施形態の第１例としての展開構造体１４０が示されている。展開構造体１４０は、前述の展開構造体６０において、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃが、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと逆回転方向に傾斜配置されたものである。また、展開構造体１４０は、展開板６４及び展開板６８の中心位置に１本の円柱状の軸部１４２が挿通され両端が固定されている。軸部１４２は、展開板６４側にベアリング１４４が外挿され、展開板６８側にベアリング１４６が外挿されており、これにより、展開板６４と展開板６８が互いに逆方向に回転可能となっている。
【０１１８】
ここで、展開構造体１４０は、バック２０の膨張により展開板６４及び展開板６８が展開方向に押圧されると、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃが矢印Ｒ方向に回転しながら立ち上げられ、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃが矢印−Ｒ方向に回転しながら立ち上げられる。なお、展開構造体１４０は、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃとが互いに逆方向に傾いているため、展開板６４及び展開板６８の支持という観点では、バランスが良い。
【０１１９】
図１９（ｂ）には、他の実施形態の第２例としての展開構造体１５０が示されている。展開構造体１５０は、前述の展開構造体１４０において、エアバック装置１６に換えてコイルバネ１５２と保持板１５４、１５６が設けられたものである。
【０１２０】
コイルバネ１５２は、端部がそれぞれ固定板６６と展開板６８に連結されており、非展開時には圧縮状態（縮まった状態）とされている。一方、保持板１５４、１５６は、制御部１０４（図２参照）により駆動制御されるモータ及びギア（図示省略）によって、それぞれ矢印Ｄ、矢印Ｅ方向に移動可能となっている。また、保持板１５４、１５６は、非展開時において、コイルバネ１５２を圧縮させた状態で展開板６４の上面に接触しており、展開板６４及び展開板６８の展開方向の移動を規制している（ロック状態）。
【０１２１】
ここで、展開構造体１５０は、展開時に、制御部１０４により保持板１５４、１５６がそれぞれ矢印Ｄ、矢印Ｅ方向に移動され、展開板６４及び展開板６８の展開方向の移動規制が解除される。そして、展開板６４及び展開板６８は、コイルバネ１５２の復元力によって押圧され、回転しながら展開する。このように、展開板６４、６８の保持を解除するだけで展開が行えるので、展開構造が簡易な構成となる。
【０１２２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【０１２３】
衝撃吸収装置１００は、フロントバンパ２０４のバンパカバーとバンパフレームとの間の他に、例えば、フードパネル２０２を構成するアウタパネルとインナパネルとの隙間や、フードパネル２０２とフロントフェンダーパネル２０８との隙間など、通常はクラッシュボックスを設置できない狭く小さい部位に設置してもよい。また、バック時の衝突に備えて、ラッゲージドアやリアバンパに設置してもよく、フロントサイドドア２０６、フロントピラー２１０などに設置してもよい。
【０１２４】
展開構造体１０、６０、１３０は、いずれも複数並べて配置してもよい。また、各連結部は、連結部材として固定板又は展開板に固定されるものだけでなく、固定板、展開板に直接凹部を形成して、球体を回転自在に嵌めてもよい。
【０１２５】
また、展開構造体１０を展開させる展開駆動部１４として、エアバック装置１６を用いる例について説明したが、展開構造体１０を押圧することができればよく、エアバック装置１６には限定されない。例えば、エアキャップのように気体や液体が封入された袋体を、展開構造体１０の展開板２４に押し付けるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記の実施形態では、押圧により展開構造体１０を展開させる例について説明したが、加熱や電圧印加により自己変形する材料で展開構造体１０を形成し、自己変形により展開構造体１０を展開させることも可能である。自己変形する材料としては、熱膨張率の異なる２種類の金属板を合板したバイメタル、電界の作用により高分子ゲル中の可動イオンの濃度分布が変化して膨潤／収縮する高分子アクチュエータなどを用いることができる。
【０１２７】
また、各可動部は、２つ以上の複数で配置されればよい。可動部の数が増加すると、軸力、曲げ抵抗、及び塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。さらに、各アーム部材を長くし、幅を広くすると、衝突エネルギー吸収量がさらに増加する。
【０１２８】
また、アーム部材３４は、軸線が直線状のものに限らず、軸線が湾曲したアーチ状の部材であってもよい。さらに、アーム部材３４はパイプ状でもロッド状でもよく、パイプの中に発泡材（発砲アルミ、発泡ウレタン等）を入れてもよい。アーム部材３４の断面形状は、円形に限らず、四角形、六角形等の多角形状であってもよい。また、アーム部材３４は、固定板２２、展開板２４の中心から円周上に配置されていれば、３本以上でも良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収装置を車両に設置する場合の設置部位を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制御部が行う作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエアバック装置の断面図及び作動時の外観図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る可動部の正面図及び断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るアーム部材の固定状態を示す模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る展開構造体の衝突エネルギーの吸収状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る連結部の変形例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る可動部の断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突エネルギーの吸収状態を示す模式図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突実験の方法を示す概略図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突実験で得られた時間と荷重の関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図１９】（ａ）本発明の展開構造体の他の実施形態の第１例を示す斜視図である。（ｂ）本発明の展開構造体の他の実施形態の第２例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ 展開構造体（展開構造体）
１６ エアバック装置（展開手段、エアバック装置）
１８ インフレータ（送出手段）
２０ バック（袋体）
２２ 固定板（固定部材）
２４ 展開板（展開部材）
２８ 第１連結部（第１連結部）
２８Ａ 第１凹部（第１凹部）
２８Ｂ 第２凹部（第２凹部）
３０ 第２連結部（第２連結部）
３０Ａ 第３凹部（第３凹部）
３０Ｂ 第４凹部（第４凹部）
３２ 第１球体（第１球体）
３４ アーム部材（第１アーム部材）
３６ 第２球体（第２球体）
３８ 第１貫通穴（第１貫通穴）
４２ 第２貫通穴（第２貫通穴）
５０Ｂ テーパ面（誘い面）
６２ 固定板（固定部材）
６４ 展開板（展開部材）
６６ 固定板（固定部材）
６８ 展開板（展開部材）
７４ 第１アーム部材（第１アーム部材）
７６ 第２アーム部材（第２アーム部材）
８２ 第３連結部（第３連結部）
８６ 第４連結部（第４連結部）
１００ 衝撃吸収装置（衝撃吸収装置）
１０２ センサ部（情報取得手段）
１０４ 制御部（制御部）
１１０ 衝撃吸収部（衝撃吸収部）
１３６ 保持部材（保持部材）
１３８ 保持部材（保持部材）
１５２ コイルバネ（バネ部材）
１５４ 保持板（ロック機構）
１５６ 保持板（ロック機構）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開構造体及び衝撃吸収装置に係り、特に、平面から立体に展開可能な展開構造体と、衝突位置にある展開構造体を展開させて衝突による衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の衝突安全構造では、車両の構成部材の変形により衝突エネルギーが吸収され、車両などへの衝撃力が緩和されている。例えば、前面衝突であれば、衝突時にフロントボディが変形して衝突エネルギーを吸収し、後ろ側の車両への衝撃力が緩和される。このため、車両の構成部材については、衝突エネルギーを効率よく吸収するための構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１では、運動変換装置を含む衝撃吸収緩衝装置が提案されている。運動変換装置は、枝状配置要素からなる梁構造を有しており、この梁構造で直線運動（衝撃）を回転運動に変換して、衝撃を吸収・緩衝して衝撃吸収力を向上させている。
【０００４】
特許文献２では、ショックアブソーバでバンパを支持し、ショックアブソーバの弾性力と減衰力とによりバンパに対する衝撃を緩和する車両の衝撃緩和装置が提案されている。特許文献２の衝撃緩和装置は、ショックアブソーバを自動車用のサスペンションとして実用化されている可変ダンパで構成し、路上障害物との衝突時に、可変ダンパの減衰力を弱めてバンパを柔らかくしている。
【０００５】
一方、衝撃吸収構造の初期形状をコンパクト化する試みとして、展開型の衝撃吸収装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の衝撃吸収装置では、機械的なアクチュエータ手段により圧縮されたビームが展開して、エネルギー吸収構造体を形成する。このため、初期形状が小さい寸法であるにもかかわらず、展開後は比較的長い「つぶれ長さ」が提供される。
【特許文献１】特開２０００−２５７６８８号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９６０５号公報
【特許文献３】特開２００２−５２８６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、構成部材の変形により衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造では、衝突エネルギーを有効に吸収するために、構成部材を変形させるための領域を予め確保しておかなければならない。このため、衝撃吸収構造を適用できる用途や範囲が制限され、衝突エネルギーを有効に吸収する衝撃吸収構造を狭小部に設置することが困難となっている。
【０００７】
また、特許文献２のように、ショックアブソーバ（油圧シリンダ等）の粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを吸収する衝突吸収構造は、ショックアブソーバを配置するための領域を予め確保しておかなければならない。しかし、ショックアブソーバの小型化は困難であり、構成部材の変形より衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造と同様に、狭小部に設置することが困難となっている。
【０００８】
さらに、特許文献３の展開型の衝撃吸収装置は、複雑で小型化や軽量化が困難であり、アクチュエータ手段や圧縮されたビームを収納するための領域を予め確保しておかなければならず、狭小部に設置することが困難となっている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、展開に大きな力を必要とせず、展開範囲を小さくすることができる展開構造体及び衝撃吸収装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る展開構造体は、衝撃が作用する物に固定される固定部材と、前記固定部材と対向配置された展開部材と、前記固定部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第１凹部と、前記第１凹部の底面から半径方向に凹んだ第２凹部と、を有する第１連結部と、前記展開部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第３凹部と、前記第３凹部の底面から半径方向に凹んだ第４凹部と、を有する第２連結部と、前記第１凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第１貫通穴を備えた第１球体と、前記第３凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第２貫通穴を備えた第２球体と、両端部が前記第１貫通穴及び前記第２貫通穴に保持され、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴を貫通して前記第２凹部と前記第４凹部に係合可能とされた第１アーム部材と、前記第１アーム部材を倒して前記固定部材と前記展開部材を接近させた状態から、前記展開部材を面内で回転させながら前記固定部材から離間し、前記展開部材に前記固定部材方向への力が作用したとき、前記第１アーム部材の両端部を前記第２凹部と前記第４凹部へ保持させる展開手段と、を有する。
【００１１】
上記構成によれば、展開構造体の非展開時には、展開構造体は、第１アーム部材を倒して固定部材と展開部材が接近した収納状態となっている。
【００１２】
一方、展開構造体の展開時には、展開手段が、展開部材を面内で回転させながら固定部材から離間させる。これにより、第１アーム部材の一端が第２凹部側へ移動し、第１アーム部材の他端が第４凹部側へ移動する。そして、展開部材に固定部材方向への力（初期衝撃力）が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、第２凹部と第４凹部に保持される。このようにして、第１アーム部材により展開部材が支持される。
【００１３】
ここで、第１アーム部材の両端部は、第１球体と第１凹部、及び第２球体と第３凹部を介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定部材、展開部材と球面結合している。このため、展開部材の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００１４】
続いて、第１アーム部材に衝撃力が作用することにより、第１アーム部材の軸力や曲げ抵抗で衝撃エネルギーが吸収される。次に、第１アーム部材が座屈（塑性変形）して衝撃エネルギーを吸収する。このとき、展開部材は、第１アーム部材の長さとほぼ等しい長さのエネルギー吸収ストロークが確保されているので、衝撃エネルギーを十分吸収することができる。
【００１５】
このように、本発明では、展開部材が収納可能となっているため、展開構造体を狭小部に設置することができる。また、展開に大きな力を必要としない。さらに、展開部材が回転して展開することにより、展開範囲を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る展開構造体は、前記第１アーム部材の両端部が前記第２凹部及び前記第４凹部に係合したとき、前記第１アーム部材は、前記固定部材の面に対し傾斜している。
【００１７】
上記構成によれば、第１アーム部材の両端部が第２凹部及び第４凹部に係合したとき、第１アーム部材が固定部材の面に対して傾斜している。このため、第１アーム部材は、軸力ではなく曲げ抵抗によって、衝撃エネルギーを吸収しようとする。これにより、第１アーム部材に作用する衝撃力（荷重）が、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。また、第１アーム部材の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開部材に作用する衝撃力に合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係る展開構造体は、前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが、同一直線上に配置される。
【００１９】
上記構成によれば、展開部材に衝撃力が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、それぞれ第２凹部、第４凹部に真っ直ぐ係合する。これにより、第１アーム部材と、第２凹部及び第４凹部との係合が容易となる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る展開構造体は、前記第１凹部と前記第２凹部の境界部、及び前記第３凹部と前記第４凹部の境界部に、それぞれ前記第１アーム部材の端部を前記第２凹部及び前記第４凹部に誘う誘い面が形成されている。
【００２１】
上記構成によれば、展開部材の展開位置が所定の展開位置より僅かにずれた場合でも、第１アーム部材の両端部が、誘い面に沿って第２凹部及び第２凹部に案内され係合する。これにより、第１アーム部材の係合が容易となる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る展開構造体は、前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるように、前記固定部材と前記展開部材の間隔を保持する保持部材が設けられている。
【００２３】
上記構成によれば、展開部材が展開したとき、保持部材によって固定部材と展開部材の間隔が保持され、第２凹部及び第４凹部と第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置される。そして、展開部材に衝撃力が作用したとき、第１アーム部材の両端部が、それぞれ第２凹部、第４凹部に真っ直ぐ係合する。これにより、第１アーム部材と、第２凹部及び第４凹部との係合が容易となる。
【００２４】
本発明の請求項６に係る展開構造体は、前記第１連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第３連結部を設け、前記第２連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第４連結部を設け、前記第３連結部に第３球体、前記第４連結部に第４球体を回転自在に嵌め込んで、第２アーム部材の両端部を、前記第３球体に形成された第３貫通穴及び前記第４球体に形成された第４貫通穴に連結している。
【００２５】
上記構成によれば、第１アーム部材が配置された外側に第２アーム部材が配置され、展開部材が２重のアーム部材で支持される。これにより、展開部材に作用する衝撃エネルギーの吸収量を増やすことができる。
【００２６】
本発明の請求項７に係る衝撃吸収装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体が少なくとも１つ配置された衝撃吸収部と、衝突物を特定するための情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測された場合に、前記展開手段を駆動制御して前記展開部材を展開させる制御部と、を含んでいる。
【００２７】
上記構成によれば、情報取得手段により、衝突物を特定するための情報が取得される。
【００２８】
続いて、制御部が、情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測した場合に、展開手段を駆動制御して展開部材を展開させる。展開部材の展開によって、衝撃吸収のためのエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。
【００２９】
続いて、衝撃吸収部に衝突物が衝突すると、第１アーム部材の両端部が第２凹部及び第４凹部と係合して固定されると共に、第１アーム部材の軸力、曲げ抵抗、及び塑性変形により衝撃エネルギーを吸収する。これにより、衝撃吸収部として利用する空間が狭小部の場合でも、十分なエネルギー吸収ストロークが得られ、衝突のエネルギーを低下させることができる。
【００３０】
本発明の請求項８に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材の間に配置された袋体と、前記袋体の内部に気体又は液体を送出して拡張させる送出手段と、を有する。
【００３１】
上記構成によれば、制御部が、情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測した場合に、送出手段を駆動して袋体の内部に気体又は液体を送り込み、展開部材を展開させる。このように、気体又は液体を送り込むだけで展開部材を展開させることができるので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【００３２】
本発明の請求項９に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、エアバック装置である。
【００３３】
上記構成によれば、エアバックに気体が送り込まれることにより展開部材が展開するので、液体を送り込むものと比較して、展開部材の展開時間を短くすることができる。
【００３４】
本発明の請求項１０に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材に圧縮して挟まれたバネ部材と、前記バネ部材を圧縮した状態で前記展開部材を保持し、展開時に前記制御部で駆動制御され前記展開部材の保持を解除するロック機構と、を有する。
【００３５】
上記構成によれば、展開時に制御部がロック機構を解除すると、バネ部材が圧縮状態から解放されて膨張し、展開部材が展開する。このように、展開部材の保持を解除するだけで展開が行えるので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、上記構成としたので、展開構造体を狭小部に設置することができる。また、展開に大きな力を必要とせず、展開範囲を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００３８】
図１には、衝突物との衝突による衝撃を吸収するための衝撃吸収装置１００を有する車両２００が示されている。車両２００は、フードパネル２０２、フロントバンパ２０４、フロントサイドドア２０６、フロントフェンダーパネル２０８、フロントピラー２１０を有している。ここで、本実施形態では、衝撃吸収装置１００は、フロントバンパ２０４のバンパカバーとバンパフレームとの間に設けている。
【００３９】
次に、衝撃吸収装置１００について説明する。
【００４０】
図２には、衝撃吸収装置１００の構成がブロック図で示されている。衝撃吸収装置１００は、衝撃吸収部１１０と、衝突物の衝突位置を特定するための情報を取得する情報取得手段として設置されたセンサ部１０２と、センサ部１０２から取得した情報に基づいて展開構造体１０の展開駆動を制御する制御部１０４と、が設けられている。
【００４１】
衝撃吸収部１１０は、前述のフロントバンパ２０４（図１参照）と展開構造体１０を備えている。展開構造体１０は、制御部１０４により展開駆動を行う展開駆動部１４と、展開駆動部１４の展開駆動により展開される展開構造部１２とで構成されている。
【００４２】
センサ部１０２は、車両２００の前方、側方及び後方を撮影するビデオカメラ１０２Ａと、車両２００の前方、側方及び後方の熱画像を撮影する赤外線カメラ１０２Ｂと、自車両の前方、側方及び後方の障害物（衝突物）を検出するレーダ１０２Ｃと、車両２００への前方、側方及び後方からの衝突を検知する感圧センサ１０２Ｄと、が設けられている。レーダ１０２Ｃは、レーザレーダでもよく、ミリ波レーダでもよい。また、ビデオカメラ１０２Ａ、赤外線カメラ１０２Ｂ、レーダ１０２Ｃ、及び感圧センサ１０２Ｄの各々で得られたデータは、制御部１０４に逐次入力される。
【００４３】
制御部１０４は、衝突物が衝突する衝突部位を推定する衝突部位推定手段１０６と、推定された衝突部位において衝突物が衝突する衝突範囲を推定する衝突範囲推定手段１０８と、が設けられている。ここで、制御部１０４は、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて衝突が不可避であると予測された場合に、衝突部位における衝突範囲に設けられた衝撃吸収部１１０の展開駆動部１４を作動して、衝突位置にある展開構造部１２を展開させるように、予めプログラム設定されている。
【００４４】
図３は、制御部１０４で行われる作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ１０では、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて、衝突の危険性が検知される。例えば、レーダ１０２Ｃで得られたデータ等から、衝突物の接近の有無や衝突物の接近方向を検知することができる。衝突物の接近方向が分かれば、前面衝突か側面衝突かも判断することができ、衝突物が衝突する部位を推定することができる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１２では、センサ部１０２から入力されたデータに基づいて、衝突物の形状・重量・速度を予測する。衝突物の形状・重量・速度が分かれば、衝突物が衝突する部位だけでなく、衝突部位における具体的な衝突の範囲を推定することができる。
【００４７】
次に、ステップＳ１４では、予測された衝突物の形状・重量・速度から、衝突を回避できるか否かが判断される。衝突は回避できると判断（肯定判断）された場合は、そこでルーチンを終了する。一方、衝突は回避できないと判断（否定判断）した場合は、衝撃吸収部１１０（図２参照）の展開構造部１２を展開させるために、展開駆動部１４に駆動信号を出力して、ルーチンを終了する。展開により、複数の梁を有する展開構造体１０が形成され、衝突エネルギーが吸収される。このように、必要な部位の展開構造体１０を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作が行われる。
【００４８】
次に、展開駆動部１４について説明する。
【００４９】
図４には、展開駆動部１４としてのエアバック装置１６が示されている。図４（ａ）は、エアバック装置１６の構造を示す断面図であり、図４（ｂ）は、エアバック装置１６が作動した状態を示す概略図である。エアバック装置１６は、ガスを瞬時に発生させるインフレータ１８と、インフレータ１８から送り込まれたガスにより瞬時に膨らむバック（袋体）２０と、を備えている。エアバック装置１６が動作する前は、バック２０は折り畳まれて収納されている。衝突が検知されると、インフレータ１８に駆動信号が入力され（点火電流がＯＮになり）、バック２０にガスが送り込まれて、バック２０が瞬時に膨張するようになっている。
【００５０】
次に、展開構造体１０について説明する。
【００５１】
図５には、展開構造体１０の斜視図が示されている。なお、図５において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体１０は、水平方向に展開するようになっている。また、図５は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【００５２】
展開構造体１０は、フロントバンパ２０４（図１参照）のバンパフレーム２０５（本体側）に図示しないボルト及びナットで固定される固定板２２と、固定板２２と対向して平行に配置された展開板２４とを有している。固定板２２及び展開板２４の互いに対向する平面２２Ａ、２４Ａには、矢印Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板２４を固定板２２に近接又は離間させる３つの可動部２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）が、平面視にて略三角形を形成するように取付けられている。
【００５３】
３つの可動部２６Ａ〜２６Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は可動部２６Ａについて説明し、可動部２６Ｂ、２６Ｃの説明は省略する。なお、固定板２２の平面２４Ａには、エアバック装置１６のバック２０（図４参照）が設けられている。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）には、可動部２６Ａの概略図及び断面図が示されている。可動部２６Ａは、固定板２２の平面２２Ａに設けられた第１連結部２８と、第１連結部２８に回転自在に嵌め込まれた第１球体３２と、展開板２４の平面２４Ａに設けられた第２連結部３０と、第２連結部３０に回転自在に嵌め込まれた第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端が連結された円柱棒状のアーム部材３４とで構成されている。なお、第１連結部２８と第２連結部３０、第１球体３２と第２球体３６は、同じ部材で構成されており、アーム部材３４の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。
【００５５】
アーム部材３４を構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの汎用樹脂や、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。また、繊維強化された複合材料や、金属と繊維材料と樹脂との結合構造体なども、材料として好適である。
【００５６】
第１連結部２８は、球面状に形成された第１凹部２８Ａと、第１凹部２８Ａの底面から半径方向に凹んだ第２凹部２８Ｂとで杯状に構成されている。第１凹部２８Ａの内径は、第１球体３２の半径よりも僅かに大きくなっており、第１球体３２が回転自在に嵌め込まれている。また、第２凹部２８Ｂの内径は、アーム部材３４の端部３４Ａと係合可能な大きさとなっている。
【００５７】
第１球体３２には、中心部を通って貫通した第１貫通穴３８が形成されており、第１貫通穴３８にアーム部材３４の端部３４Ａが挿通されている。また、第１貫通穴３８の一端には、第１貫通穴３８の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第１係合部４０が形成されている。ここで、アーム部材３４の端部３４Ａが、第１係合部４０と係合することにより、アーム部材３４が第１球体３２から抜けないようになっている。
【００５８】
第２連結部３０は、球面状に形成された第３凹部３０Ａと、第３凹部３０Ａの底面から半径方向に凹んだ第４凹部３０Ｂとで杯状に構成されている。第３凹部３０Ａの内径は、第２球体３６の半径よりも僅かに大きくなっており、第２球体３６が回転自在に嵌め込まれている。また、第４凹部３０Ｂの内径は、アーム部材３４の端部３４Ｂと係合可能な大きさとなっている。
【００５９】
第２球体３６には、中心部を通って貫通した第２貫通穴４２が形成されており、第２貫通穴４２にアーム部材３４の端部３４Ｂが挿通されている。また、第２貫通穴４２の一端には、第２貫通穴４２の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第２係合部４４が形成されている。ここで、アーム部材３４の端部３４Ｂが、第２係合部４４と係合することにより、アーム部材３４が第２球体３６から抜けないようになっている。
【００６０】
第１連結部２８は、第１凹部２８Ａの一部が露出するように、固定板２２に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。同様にして、第２連結部３０は、第３凹部３０Ａの一部が露出するように、展開板２４に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。ここで、固定板２２は固定されているため、展開板２４が移動すると、アーム部材３４は、第１球体３２の中心を回転中心として回転移動する。
【００６１】
なお、第１連結部２８及び第２連結部３０の傾斜角度は、エアバック装置１６（図４参照）によって展開板２４が固定板２２から所定の移動距離だけ離れて展開されたときに、第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂとアーム部材３４の軸線とが、同一直線上に配置されるように予め設定されている。
【００６２】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００６３】
図７（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１０の状態を示している。展開前は、固定板２２と展開板２４が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板２２と展開板２４の間に折り畳まれて収納されている。なお、このとき、図８（ａ）に示すように、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂは、第１貫通穴３８、第２貫通穴４２にそれぞれ収納されており、第１球体３２及び第２球体３６は回転自在となっている。
【００６４】
図７（ｂ）に示すように、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板２４が矢印Ａ方向に押圧されると共に、可動部２６Ａ〜２６Ｃのアーム部材３４が、第１球体３２を回転中心として回転する。これにより、展開板２４は、矢印Ｒ方向に回転しながら展開される。
【００６５】
続いて、図７（ｃ）及び図８（ｂ）に示すように、バック２０が最大膨張状態となるまで展開板２４が展開され、展開板２４の展開が完了したとき、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。ここで、３つの第２連結部３０をつないで形成される三角形Ａと、３つの第１連結部２８をつないで形成される三角形Ｂは、アーム部材３４が固定板２２に垂直に立ち上げられると平面視にて重なることになるが、本実施形態では、展開完了時にアーム部材３４が傾斜配置されるようになっているため、三角形Ａと三角形Ｂの中心位置は、少しだけずれることになる。
【００６６】
ここで、アーム部材３４の両端部は、第１球体３２と第１凹部２８Ａ、及び第２球体３６と第３凹部３０Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板２２、展開板２４と球面結合している。このため、展開板２４の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００６７】
続いて、図９（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板２４に作用し、展開板２４は固定板２２へ向けて押圧される。ここで、展開板２４が固定板２２に近づくことにより、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。これにより、アーム部材３４が、固定板２２及び展開板２４に固定され、各アーム部材３４に衝撃力Ｆが作用する。
【００６８】
続いて、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、展開板２４及びアーム部材３４に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、アーム部材３４の軸力や曲げ抵抗により衝突エネルギーが吸収される。続いて、アーム部材３４が、略くの字状に塑性変形しながら衝突エネルギーを吸収し、やがて折り畳まれる。なお、バック２０は、展開板２４の展開が完了したときに内部のガスが抜かれているため、展開板２４を押し返すことはない。
【００６９】
ここで、展開構造体１０では、アーム部材３４の長さに近い長さのエネルギー吸収ストロークが確保されているため、衝突エネルギーを十分吸収することができる。そして、アーム部材３４が完全に折り畳まれることにより、展開板２４は、固定板２２及び第１連結部２８によって移動を規制される。
【００７０】
このように、展開構造体１０では、展開板２４が収納可能となっているため、展開構造体１０を狭小部に設置することができる。また、展開板２４が立上って展開することにより、展開後のエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。さらに、展開板２４の展開中の回転中心が、展開開始直後と大きくずれることがないため、展開方向と交差する方向の展開板２４の移動領域を必要最小限に抑えることができる。
【００７１】
また、展開構造体１０では、展開板２４に衝撃力Ｆが作用したとき、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂに真っ直ぐ係合する。これにより、アーム部材３４と第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂとの係合が容易となる。
【００７２】
さらに、展開構造体１０では、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂに係合して固定されたとき、アーム部材３４が固定板２２の平面２２Ａに対して傾斜している。このため、衝撃力Ｆが展開板２４に作用したとき、アーム部材３４の軸線方向には、衝撃力Ｆの分力が作用することになる。これにより、アーム部材３４に作用する衝撃力Ｆが、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。また、アーム部材３４の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開板２４に作用する衝撃力Ｆに合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。
【００７３】
なお、本実施形態の変形例として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第１連結部２８及び第２連結部３０に換えて、連結部５０を用いてもよい。連結部５０は、前述の第１凹部２８Ａ及び第２凹部２８Ｂ（図６（ｂ）参照）とほぼ同様の第１凹部５０Ａ及び第２凹部５０Ｃが形成されている。さらに、連結部５０は、第１凹部５０Ａと第２凹部５０Ｃの境界部に、アーム部材３４の端部３４Ａを第２凹部５０Ｃに誘う（案内する）テーパ面５０Ｂが形成されている。
【００７４】
このような連結部５０を用いることにより、展開板２４の展開位置が所定の展開位置より僅かにずれた場合でも、アーム部材３４の端部３４Ａ、３４Ｂが、テーパ面５０Ｂに沿って第２凹部５０Ｃに案内され係合する。これにより、アーム部材３４の固定が容易となる。
【００７５】
次に、本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００７６】
図１１には、第２実施形態としての展開構造体６０の斜視図が示されている。なお、図１１において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体６０は、水平方向に展開するようになっている。また、図１１は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【００７７】
展開構造体６０は、フロントバンパ２０４（図１参照）のバンパフレーム２０５（本体側）に図示しないボルト及びナットで固定される固定板６２と、固定板６２と対向して平行に配置された展開板６４とを有している。固定板６２の上面６２Ａには、固定板６２よりも面積の小さい固定板６６が設けられており、２段構造となっている。同様にして、展開板６４の下面６４Ａには、展開板６４よりも面積の小さい展開板６８が設けられており、２段構造となっている。固定板６２と固定板６６、展開板６４と展開板６８は、それぞれ接着等により一体化されている。
【００７８】
固定板６２及び展開板６４の互いに対向する面６２Ａ、６４Ａには、矢印−Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板６４を固定板６２に近接又は離間させる第１可動部７０（７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ）が取付けられている。また、固定板６６及び展開板６８の互いに対向する面６６Ａ、６８Ａには、矢印−Ｒ方向（又は逆方向）へ回転移動して展開板６８を固定板６６に近接又は離間させる第２可動部７２（７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ）が取付けられている。なお、展開板６４側からの平面視にて、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃ及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃは、略三角形状に配置されており、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃは、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの配置領域の外側に配置されている。
【００７９】
第１可動部７０Ａ〜７０Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は第１可動部７０Ａについて説明し、第１可動部７０Ｂ、７０Ｃの説明は省略する。また、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃは、いずれも同じ部材で構成されているため、以後は第２可動部７２Ａについて説明し、第２可動部７２Ｂ、７２Ｃの説明は省略する。なお、固定板６６の上面６６Ａには、エアバック装置１６のバック２０（図４参照）が設けられている。
【００８０】
図１２（ａ）に示すように、第１可動部７０Ａは、固定板６２の上面６２Ａに設けられた第１連結部２８と、第１球体３２と、展開板６４の下面６４Ａに設けられた第２連結部３０と、第２球体３６と、第１球体３２及び第２球体３６に両端が連結された円柱棒状の第１アーム部材７４とで構成されている。第１連結部２８と第２連結部３０、第１球体３２と第２球体３６は、同じ部材で構成されており、第１アーム部材７４の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。なお、第１アーム部材７４は、前述のアーム部材３４（図６（ｂ）参照）と同じ大きさとなっている。
【００８１】
図１２（ｂ）に示すように、第２可動部７２Ａは、固定板６６の平面６６Ａに設けられた第３連結部８２と、第３連結部８２に回転自在に嵌め込まれた第３球体８４と、展開板６８の平面６８Ａに設けられた第４連結部８６と、第４連結部８６に回転自在に嵌め込まれた第４球体８８と、第３球体８４及び第４球体８８に両端が連結された円柱棒状の第２アーム部材７６とで構成されている。
【００８２】
なお、第２アーム部材７６の長さは、第１アーム部材７４よりも短く設定されているが、材質及び太さは同一となっている。また、第３連結部８２と第４連結部８６、第３球体８４と第４球体８８は、同じ部材で構成されており、第２アーム部材７６の中央を中心として、各部材が互いに点対称の配置となっている。第３連結部８２は、第１連結部２８同士を結んで囲まれた領域（図示省略）の外側に設けられており、第４連結部８６は、第２連結部３０同士を結んで囲まれた領域（図示省略）の外側に設けられている。
【００８３】
第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６を構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの汎用樹脂や、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。また、繊維強化された複合材料や、金属と繊維材料と樹脂との結合構造体なども、材料として好適である。
【００８４】
第３連結部８２は、球面状に形成された第１凹部８２Ａと、第１凹部８２Ａの底面から半径方向に凹んだ第２凹部８２Ｂとで杯状に構成されている。第１凹部８２Ａの内径は、第３球体８４の半径よりも僅かに大きくなっており、第３球体８４が回転自在に嵌め込まれている。また、第２凹部８２Ｂの内径は、第２アーム部材７６の端部７６Ａと係合可能な大きさとなっている。
【００８５】
第３球体８４には、中心部を通って貫通した第１貫通穴９０が形成されており、第１貫通穴９０に第２アーム部材７６の端部７６Ａが挿通されている。また、第１貫通穴９０の一端には、第１貫通穴９０の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第１係合部９２が形成されている。ここで、第２アーム部材７６の端部７６Ａが、第１係合部９２と係合することにより、第２アーム部材７６が第３球体８４から抜けないようになっている。
【００８６】
第４連結部８６は、球面状に形成された第３凹部８６Ａと、第３凹部８６Ａの底面から半径方向に凹んだ第４凹部８６Ｂとで杯状に構成されている。第３凹部８６Ａの内径は、第４球体８８の半径よりも僅かに大きくなっており、第４球体８８が回転自在に嵌め込まれている。また、第４凹部８６Ｂの内径は、第２アーム部材７６の端部７６Ｂと係合可能な大きさとなっている。
【００８７】
第４球体８８には、中心部を通って貫通した第２貫通穴９４が形成されており、第２貫通穴９４に第２アーム部材７６の端部７６Ｂが挿通されている。また、第２貫通穴９４の一端には、第２貫通穴９４の内径よりも僅かに小さい内径とされて、第２係合部９６が形成されている。ここで、第２アーム部材７６の端部７６Ｂが、第２係合部９６と係合することにより、第２アーム部材７６が第４球体８８から抜けないようになっている。
【００８８】
第１連結部２８、第２連結部３０、第３連結部８２、及び第４連結部８６は、各凹部の一部が露出するように、固定板６２、６６又は展開板６４、６８に所定の角度で斜め方向に埋め込まれ固定されている。ここで、固定板６２及び固定板６６は固定されているため、展開板６４及び展開板６８が移動すると、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６は回転移動する。
【００８９】
なお、 第１連結部２８、第２連結部３０、第３連結部８２、及び第４連結部８６の傾斜角度は、エアバック装置１６（図４参照）によって展開板６４及び展開板６８が固定板６２及び固定板６６から所定の移動距離だけ離れて展開されたときに、第２凹部２８Ｂ及び第４凹部３０Ｂと第１アーム部材７４の軸線とが同一直線上に配置され、第２凹部８２Ｂ及び第４凹部８６Ｂと第２アーム部材７６の軸線とが同一直線上に配置されるように予め設定されている。
【００９０】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００９１】
図１３（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体６０の状態を示している。展開前は、固定板６２、６６と展開板６４、６８が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板６６と展開板６８の間に折り畳まれて収納されている。
【００９２】
続いて、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板６４、６８が矢印Ａ方向に押圧されると共に、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃの第１アーム部材７４、及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの第２アーム部材７６が回転する。これにより、展開板６４、６８は、矢印−Ｒ方向へ回転しながら展開される。
【００９３】
ここで、第１アーム部材７４の両端部は、第１球体３２と第１凹部２８Ａ、及び第２球体３６と第３凹部３０Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板６２、展開板６４と球面結合している。このため、展開板６４（及び展開板６８）の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００９４】
同様に、第２アーム部材７６の両端部は、第３球体８４と第１凹部８２Ａ、及び第４球体８８と第３凹部８６Ａを介して、ほとんど摩擦の無い状態で固定板６６、展開板６８と球面結合している。このため、展開板６８（及び展開板６４）の質量を軽量とすれば、回転・移動して展開する際に、大きな摩擦力や慣性力、重力などの影響を受けないため、大きな力を加えること無く展開可能である。
【００９５】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、バック２０が最大膨張状態となるまで展開板６４、６８が展開される。この展開が完了したとき、図１２（ａ）、（ｂ）において、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂは、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置される。
【００９６】
続いて、図１４（ａ）に示すように、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用し、展開板６４、６８は固定板６２、６６へ向けて押圧される。ここで、図１２（ａ）、（ｂ）において、展開板６４、６８が固定板６２、６６に近づくことにより、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと係合する。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、固定板６２、６６及び展開板６４、６８に固定され、各アーム部材に衝撃力Ｆが作用する。
【００９７】
続いて、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、展開板６４、６８及び第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の軸力や曲げ抵抗により衝突エネルギーが吸収される。続いて、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、略くの字状に塑性変形しながら衝突エネルギーを吸収し、やがて折り畳まれる。なお、バック２０は、展開板６４、６８の展開が完了したときに内部のガスが抜かれているため、展開板６４、６８を押し返すことはない。
【００９８】
ここで、展開構造体６０では、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６によって、エネルギー吸収ストロークが確保されているため、衝突エネルギーを十分吸収することができる。そして、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が完全に折り畳まれることにより、展開板６４、６８は、固定板６２、６６によって移動を規制される。
【００９９】
なお、展開板６４、６８の展開中の回転中心が、展開開始直後の回転中心と大きくずれることがないため、展開方向と交差する方向の展開板６４、６８の移動領域を必要最小限に抑えることができる。また、展開構造体６０では、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が固定されたとき、固定板６２、６６に対して傾斜している。このため、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用したとき、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の軸線方向には、衝撃力Ｆの分力が作用することになる。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に作用する衝撃力Ｆが、瞬間的に大きくなるのを抑えることができる。
【０１００】
また、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６の傾斜角度を予め設定しておくことにより、展開板６４、６８に作用する衝撃力Ｆに合わせた衝撃エネルギー吸収量を設定することができる。さらに、外側に配置された第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと、内側に配置された第２可動部７２Ａ〜７２Ｃとが設けられているため、より大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。
【０１０１】
次に、展開構造体６０を用いた衝突実験について説明する。
【０１０２】
図１５には、展開構造体６０の衝突実験の方法を示す概略図が示されている。台車１２０は、Ｌ字型の荷台１２４が設けられており、荷台１２４の側面１２６（衝突側）に展開構造体６０の固定板６２が取付けられている。なお、展開構造体６０は、第１可動部７０及び第２可動部７２の第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６に、長さ１００ｍｍ、直径１０ｍｍの超高分子量ポリエチレンからなる樹脂製のパイプを使用している。
【０１０３】
ここで、重量１５ｋｇの台車１２０を矢印Ｃ方向に速度５ｍ／ｓ（メートル／秒）で走行させて剛壁面１２２に衝突させたときの時間と台車１２０に作用する荷重との関係を図１６に示す。図１６において、時間０秒が衝突時となる。なお、測定開始から衝突時までの時間Δｔは、前述の第２凹部２８Ｂ、８２Ｂ、及び第４凹部３０Ｂ、８６Ｂの深さにより変化する。
【０１０４】
図１６に示すように、台車１２０は、衝突時に４．２ｋＮ程度の荷重が作用するが、衝突エネルギーは徐々に吸収され、台車１２０が受ける衝撃力が大幅に緩和されることが確認された。
【０１０５】
次に、本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の第３実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態及び第２実施携帯と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態及び第２実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【０１０６】
図１７には、第３実施形態としての展開構造体１３０の斜視図が示されている。なお、図１７において、上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）が水平方向を表しており、展開構造体１３０は、水平方向に展開するようになっている。また、図１７は、矢印Ａ方向への展開前の状態を示している。
【０１０７】
展開構造体１３０は、第２実施形態の展開構造体６０（図１１参照）において、固定板６２の中心に対して対称配置となるように、固定板６２の上面６２Ａに第１取付部１３２Ａ及び第２取付部１３２Ｂが設けられ、展開板６４の中心に対して対称配置となるように、展開板６４の上面６４Ａに第３取付部１３４Ａ及び第４取付部１３４Ｂが設けられた構成となっている。
【０１０８】
第１取付部１３２Ａ、第２取付部１３２Ｂ、第３取付部１３４Ａ、及び第４取付部１３４Ｂには、それぞれ図示しない係合穴が形成されている。また、第１取付部１３２Ａ及び第３取付部１３４Ａに鎖状の第１保持部材１３６の両端が連結され、第２取付部１３２Ｂ及び第４取付部１３４Ｂに鎖状の第２保持部材１３８の両端が連結されている。
【０１０９】
なお、展開構造体１３０が展開したとき、第１取付部１３２Ａと第３取付部１３４Ａ、第２取付部１３２Ｂと第４取付部１３４Ｂがそれぞれ対向配置され、さらに、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置され、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置されるように、予め第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の長さが設定されている。第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の長さは同一である。
【０１１０】
次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。
【０１１１】
図１８（ａ）は、衝突物との衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１３０の状態を示している。展開前は、固定板６２、６６と展開板６４、６８が近接配置されており、エアバック装置１６のバック２０が、固定板６６と展開板６８の間に折り畳まれて収納されている。
【０１１２】
続いて、センサ部１０２（図２参照）で衝突が検知されたとき、インフレータ１８（図４参照）に駆動信号が入力されて、バック２０にガスが送り込まれ、バック２０が瞬時に膨張する。膨張したバック２０により、展開板６４、６８が矢印Ａ方向に押圧されると共に、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃの第１アーム部材７４、及び第２可動部７２Ａ〜７２Ｃの第２アーム部材７６が回転する。これにより、展開板６４、６８は、矢印Ｒ方向へ回転しながら展開される。
【０１１３】
続いて、図１８（ｂ）に示すように、展開板６４、６８は、バック２０が膨張して展開されるが、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８の張力により、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８が略直線状となる位置で保持される。このとき、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと対向配置される。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂは、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと対向配置される。
【０１１４】
ここで、衝突物がフロントバンパ２０４（図１参照）に衝突すると、衝撃力Ｆが展開板６４、６８に作用し、展開板６４、６８は固定板６２、６６へ向けて押圧される。展開板６４、６８が固定板６２、６６に近づくことにより、第１アーム部材７４の端部７４Ａ、７４Ｂが、それぞれ第２凹部２８Ｂ、第４凹部３０Ｂと係合する。また、第２アーム部材７６の端部７６Ａ、７６Ｂが、それぞれ第２凹部８２Ｂ、第４凹部８６Ｂと係合する。これにより、第１アーム部材７４及び第２アーム部材７６が、固定板６２、６６及び展開板６４、６８に固定され、各アーム部材に衝撃力Ｆが作用する。
【０１１５】
このように、展開板６４、６８が展開したとき、第１保持部材１３６及び第２保持部材１３８によって、固定板６２、６６と展開板６４、６８の間隔が保持され、各第２凹部及び各第４凹部と各アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるので、各アーム部材と、各第２凹部及び各第４凹部との係合が容易となる。なお、展開構造体１３０の各連結部に、前述のテーパ面５０Ｂ（図１０参照）を設けてもよい。
【０１１６】
次に、本発明の展開構造体の変形例について説明する。
【０１１７】
図１９（ａ）には、他の実施形態の第１例としての展開構造体１４０が示されている。展開構造体１４０は、前述の展開構造体６０において、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃが、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと逆回転方向に傾斜配置されたものである。また、展開構造体１４０は、展開板６４及び展開板６８の中心位置に１本の円柱状の軸部１４２が挿通され両端が固定されている。軸部１４２は、展開板６４側にベアリング１４４が外挿され、展開板６８側にベアリング１４６が外挿されており、これにより、展開板６４と展開板６８が互いに逆方向に回転可能となっている。
【０１１８】
ここで、展開構造体１４０は、バック２０の膨張により展開板６４及び展開板６８が展開方向に押圧されると、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃが矢印Ｒ方向に回転しながら立ち上げられ、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃが矢印−Ｒ方向に回転しながら立ち上げられる。なお、展開構造体１４０は、第１可動部７０Ａ〜７０Ｃと、第２可動部７２Ａ〜７２Ｃとが互いに逆方向に傾いているため、展開板６４及び展開板６８の支持という観点では、バランスが良い。
【０１１９】
図１９（ｂ）には、他の実施形態の第２例としての展開構造体１５０が示されている。展開構造体１５０は、前述の展開構造体１４０において、エアバック装置１６に換えてコイルバネ１５２と保持板１５４、１５６が設けられたものである。
【０１２０】
コイルバネ１５２は、端部がそれぞれ固定板６６と展開板６８に連結されており、非展開時には圧縮状態（縮まった状態）とされている。一方、保持板１５４、１５６は、制御部１０４（図２参照）により駆動制御されるモータ及びギア（図示省略）によって、それぞれ矢印Ｄ、矢印Ｅ方向に移動可能となっている。また、保持板１５４、１５６は、非展開時において、コイルバネ１５２を圧縮させた状態で展開板６４の上面に接触しており、展開板６４及び展開板６８の展開方向の移動を規制している（ロック状態）。
【０１２１】
ここで、展開構造体１５０は、展開時に、制御部１０４により保持板１５４、１５６がそれぞれ矢印Ｄ、矢印Ｅ方向に移動され、展開板６４及び展開板６８の展開方向の移動規制が解除される。そして、展開板６４及び展開板６８は、コイルバネ１５２の復元力によって押圧され、回転しながら展開する。このように、展開板６４、６８の保持を解除するだけで展開が行えるので、展開構造が簡易な構成となる。
【０１２２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【０１２３】
衝撃吸収装置１００は、フロントバンパ２０４のバンパカバーとバンパフレームとの間の他に、例えば、フードパネル２０２を構成するアウタパネルとインナパネルとの隙間や、フードパネル２０２とフロントフェンダーパネル２０８との隙間など、通常はクラッシュボックスを設置できない狭く小さい部位に設置してもよい。また、バック時の衝突に備えて、ラッゲージドアやリアバンパに設置してもよく、フロントサイドドア２０６、フロントピラー２１０などに設置してもよい。
【０１２４】
展開構造体１０、６０、１３０は、いずれも複数並べて配置してもよい。また、各連結部は、連結部材として固定板又は展開板に固定されるものだけでなく、固定板、展開板に直接凹部を形成して、球体を回転自在に嵌めてもよい。
【０１２５】
また、展開構造体１０を展開させる展開駆動部１４として、エアバック装置１６を用いる例について説明したが、展開構造体１０を押圧することができればよく、エアバック装置１６には限定されない。例えば、エアキャップのように気体や液体が封入された袋体を、展開構造体１０の展開板２４に押し付けるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記の実施形態では、押圧により展開構造体１０を展開させる例について説明したが、加熱や電圧印加により自己変形する材料で展開構造体１０を形成し、自己変形により展開構造体１０を展開させることも可能である。自己変形する材料としては、熱膨張率の異なる２種類の金属板を合板したバイメタル、電界の作用により高分子ゲル中の可動イオンの濃度分布が変化して膨潤／収縮する高分子アクチュエータなどを用いることができる。
【０１２７】
また、各可動部は、２つ以上の複数で配置されればよい。可動部の数が増加すると、軸力、曲げ抵抗、及び塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。さらに、各アーム部材を長くし、幅を広くすると、衝突エネルギー吸収量がさらに増加する。
【０１２８】
また、アーム部材３４は、軸線が直線状のものに限らず、軸線が湾曲したアーチ状の部材であってもよい。さらに、アーム部材３４はパイプ状でもロッド状でもよく、パイプの中に発泡材（発砲アルミ、発泡ウレタン等）を入れてもよい。アーム部材３４の断面形状は、円形に限らず、四角形、六角形等の多角形状であってもよい。また、アーム部材３４は、固定板２２、展開板２４の中心から円周上に配置されていれば、３本以上でも良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収装置を車両に設置する場合の設置部位を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制御部が行う作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエアバック装置の断面図及び作動時の外観図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る可動部の正面図及び断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るアーム部材の固定状態を示す模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る展開構造体の衝突エネルギーの吸収状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る連結部の変形例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る可動部の断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突エネルギーの吸収状態を示す模式図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突実験の方法を示す概略図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る展開構造体の衝突実験で得られた時間と荷重の関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る展開構造体の展開状態を示す模式図である。
【図１９】（ａ）本発明の展開構造体の他の実施形態の第１例を示す斜視図である。（ｂ）本発明の展開構造体の他の実施形態の第２例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ 展開構造体（展開構造体）
１６ エアバック装置（展開手段、エアバック装置）
１８ インフレータ（送出手段）
２０ バック（袋体）
２２ 固定板（固定部材）
２４ 展開板（展開部材）
２８ 第１連結部（第１連結部）
２８Ａ 第１凹部（第１凹部）
２８Ｂ 第２凹部（第２凹部）
３０ 第２連結部（第２連結部）
３０Ａ 第３凹部（第３凹部）
３０Ｂ 第４凹部（第４凹部）
３２ 第１球体（第１球体）
３４ アーム部材（第１アーム部材）
３６ 第２球体（第２球体）
３８ 第１貫通穴（第１貫通穴）
４２ 第２貫通穴（第２貫通穴）
５０Ｂ テーパ面（誘い面）
６２ 固定板（固定部材）
６４ 展開板（展開部材）
６６ 固定板（固定部材）
６８ 展開板（展開部材）
７４ 第１アーム部材（第１アーム部材）
７６ 第２アーム部材（第２アーム部材）
８２ 第３連結部（第３連結部）
８６ 第４連結部（第４連結部）
１００ 衝撃吸収装置（衝撃吸収装置）
１０２ センサ部（情報取得手段）
１０４ 制御部（制御部）
１１０ 衝撃吸収部（衝撃吸収部）
１３６ 保持部材（保持部材）
１３８ 保持部材（保持部材）
１５２ コイルバネ（バネ部材）
１５４ 保持板（ロック機構）
１５６ 保持板（ロック機構）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃が作用する物に固定される固定部材と、
前記固定部材と対向配置された展開部材と、
前記固定部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第１凹部と、前記第１凹部の底面から半径方向に凹んだ第２凹部と、を有する第１連結部と、
前記展開部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第３凹部と、前記第３凹部の底面から半径方向に凹んだ第４凹部と、を有する第２連結部と、
前記第１凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第１貫通穴を備えた第１球体と、
前記第３凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第２貫通穴を備えた第２球体と、
両端部が前記第１貫通穴及び前記第２貫通穴に保持され、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴を貫通して前記第２凹部と前記第４凹部に係合可能とされた第１アーム部材と、
前記第１アーム部材を倒して前記固定部材と前記展開部材を接近させた状態から、前記展開部材を面内で回転させながら前記固定部材から離間し、前記展開部材に前記固定部材方向への力が作用したとき、前記第１アーム部材の両端部を前記第２凹部と前記第４凹部へ保持させる展開手段と、
を有する展開構造体。
【請求項２】
前記第１アーム部材の両端部が前記第２凹部及び前記第４凹部に係合したとき、前記第１アーム部材は、前記固定部材の面に対し傾斜している請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが、同一直線上に配置される請求項１又は請求項２に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第１凹部と前記第２凹部の境界部、及び前記第３凹部と前記第４凹部の境界部に、それぞれ前記第１アーム部材の端部を前記第２凹部及び前記第４凹部に誘う誘い面が形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるように、前記固定部材と前記展開部材の間隔を保持する保持部材が設けられた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記第１連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第３連結部を設け、
前記第２連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第４連結部を設け、
前記第３連結部に第３球体、前記第４連結部に第４球体を回転自在に嵌め込んで、
第２アーム部材の両端部を、前記第３球体に形成された第３貫通穴及び前記第４球体に形成された第４貫通穴に連結した請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体が少なくとも１つ配置された衝撃吸収部と、
衝突物を特定するための情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測された場合に、前記展開手段を駆動制御して前記展開部材を展開させる制御部と、
を含む衝撃吸収装置。
【請求項８】
前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材の間に配置された袋体と、前記袋体の内部に気体又は液体を送出して拡張させる送出手段と、を有する請求項７に記載の衝撃吸収装置。
【請求項９】
前記展開手段が、エアバック装置である請求項８に記載の衝撃吸収装置。
【請求項１０】
前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材に圧縮して挟まれたバネ部材と、前記バネ部材を圧縮した状態で前記展開部材を保持し、展開時に前記制御部で駆動制御され前記展開部材の保持を解除するロック機構と、を有する請求項７に記載の衝撃吸収装置。
【請求項１】
衝撃が作用する物に固定される固定部材と、
前記固定部材と対向配置された展開部材と、
前記固定部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第１凹部と、前記第１凹部の底面から半径方向に凹んだ第２凹部と、を有する第１連結部と、
前記展開部材に少なくとも３つ設けられ、球面状に形成された第３凹部と、前記第３凹部の底面から半径方向に凹んだ第４凹部と、を有する第２連結部と、
前記第１凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第１貫通穴を備えた第１球体と、
前記第３凹部に回転自在に嵌め込まれ、中心部を通って貫通する第２貫通穴を備えた第２球体と、
両端部が前記第１貫通穴及び前記第２貫通穴に保持され、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴を貫通して前記第２凹部と前記第４凹部に係合可能とされた第１アーム部材と、
前記第１アーム部材を倒して前記固定部材と前記展開部材を接近させた状態から、前記展開部材を面内で回転させながら前記固定部材から離間し、前記展開部材に前記固定部材方向への力が作用したとき、前記第１アーム部材の両端部を前記第２凹部と前記第４凹部へ保持させる展開手段と、
を有する展開構造体。
【請求項２】
前記第１アーム部材の両端部が前記第２凹部及び前記第４凹部に係合したとき、前記第１アーム部材は、前記固定部材の面に対し傾斜している請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが、同一直線上に配置される請求項１又は請求項２に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第１凹部と前記第２凹部の境界部、及び前記第３凹部と前記第４凹部の境界部に、それぞれ前記第１アーム部材の端部を前記第２凹部及び前記第４凹部に誘う誘い面が形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記展開部材が面内で回転して前記固定部材から離れたとき、前記第２凹部及び前記第４凹部と前記第１アーム部材の軸線とが同一直線上に配置されるように、前記固定部材と前記展開部材の間隔を保持する保持部材が設けられた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記第１連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第３連結部を設け、
前記第２連結部同士を結んで囲まれた領域の外側に少なくとも３つの第４連結部を設け、
前記第３連結部に第３球体、前記第４連結部に第４球体を回転自在に嵌め込んで、
第２アーム部材の両端部を、前記第３球体に形成された第３貫通穴及び前記第４球体に形成された第４貫通穴に連結した請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の展開構造体が少なくとも１つ配置された衝撃吸収部と、
衝突物を特定するための情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が不可避であると予測された場合に、前記展開手段を駆動制御して前記展開部材を展開させる制御部と、
を含む衝撃吸収装置。
【請求項８】
前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材の間に配置された袋体と、前記袋体の内部に気体又は液体を送出して拡張させる送出手段と、を有する請求項７に記載の衝撃吸収装置。
【請求項９】
前記展開手段が、エアバック装置である請求項８に記載の衝撃吸収装置。
【請求項１０】
前記展開手段が、前記固定部材と前記展開部材に圧縮して挟まれたバネ部材と、前記バネ部材を圧縮した状態で前記展開部材を保持し、展開時に前記制御部で駆動制御され前記展開部材の保持を解除するロック機構と、を有する請求項７に記載の衝撃吸収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−２５７５２４（Ｐ２００９−２５７５２４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０９３０７（Ｐ２００８−１０９３０７）
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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