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、平面から立体に展開して衝突エネルギーを有効に吸収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、固定板２２と対向して平行に配置された展開板２４と、固定板２２に回転可能に設けられた複数の第１回動部２８と、展開板２４に回転可能に設けられた複数の第２回動部３０と、第１回動部２８及び第２回動部３０に連結された複数のアーム部材３２と、展開板２４を固定板２２から離間させるエアバック装置１６とを有する。ここで、展開時にエアバック装置１６により展開板２４が固定板２２から離間され、アーム部材３２が回転し、展開板２４がスライドするように立上げられる。そして、展開板２４に衝撃力が作用したとき、アーム部材３２に衝撃力が伝わり、アーム部材３２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、固定板２２と対向して平行に配置された展開板２４と、固定板２２に回転可能に設けられた複数の第１回動部２８と、展開板２４に回転可能に設けられた複数の第２回動部３０と、第１回動部２８及び第２回動部３０に連結された複数のアーム部材３２と、展開板２４を固定板２２から離間させるエアバック装置１６とを有する。ここで、展開時にエアバック装置１６により展開板２４が固定板２２から離間され、アーム部材３２が回転し、展開板２４がスライドするように立上げられる。そして、展開板２４に衝撃力が作用したとき、アーム部材３２に衝撃力が伝わり、アーム部材３２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、その後ろ側の車両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】特表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、平面から立体に展開して衝突エネルギーを有効に吸収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して平行に配置された展開部材と、前記固定部材に回転可能に設けられた複数の第１回動部材と、前記展開部材に回転可能に設けられた複数の第２回動部材と、前記第１回動部材及び前記第２回動部材に互いに平行となるように連結された複数のアーム部材と、前記複数の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、前記展開部材を前記固定部材から離間させる展開手段と、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、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固定部材から離間させる。これにより、第１回動部材と第２回動部材が回転してアーム部材が回転し、展開部材が固定部材に対してスライドするように立上げられる。
【００１３】
ここで、互いに平行となるように連結された複数のアーム部材が、ほとんど摩擦の無い状態で固定部材及び展開部材と回転結合している。これにより、アーム部材やスライドする側の展開部材の質量を軽量とすれば、展開部材がスライドして展開する際に、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】
そして、展開部材に固定部材方向への力（衝撃力）が作用したとき、アーム部材の両端部が第１回動部材と第２回動部材に保持され、アーム部材に衝撃力が作用する。このとき、まず、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。続いて、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。展開部材は、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、展開部材がスライドするように立上が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。
【００１６】
本発明の請求項２に係る展開構造体は、記第１回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第１回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第１支持部とを有し、前記第２回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第２回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第２支持部とを有する。
【００１７】
上記構成によれば、展開部材の展開時に第１回転部及び第２回転部が回転すると、第１支持部及び第２支持部が、第１回転部及び第２回転部の回転中心からオフセットした位置で固定部材及び展開部材と接触する。これにより、第１回動部材及び第２回動部材の回転が規制され、アーム部材が固定される。
【００１８】
このように、第１回動部材及び第２回動部材において、第１回転部及び第２回転部が、第１支持部及び第２支持部から離れているので、回転するだけでアーム部材が固定され、アーム部材の固定手段を別途設ける必要がなくなり、展開構造体を簡易な構成とすることができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る衝撃吸収装置は、請求項１又は請求項２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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
続いて、衝撃吸収部に衝突物が衝突すると、展開部材に固定部材方向への力（衝撃力）が作用し、アーム部材の両端部が第１回動部材と第２回動部材に保持され、アーム部材に衝撃力が作用する。このとき、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が吸収される。展開部材は、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、衝撃エネルギーを吸収することができる。
【００２２】
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、展開部材がスライドするように立上が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。
【００２３】
本発明の請求項４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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の請求項５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。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明の請求項６に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記第１回動部材を回転させる回転モータである。
【００２８】
上記構成によれば、回転モータによって第１回動部材が回転することにより展開部材が展開するので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【００２９】
本発明の請求項７に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記展開部材に一端が連結されたワイヤ部材と、前記ワイヤ部材の他端を巻取る巻取モータと、を有する。
【００３０】
上記構成によれば、巻取モータがワイヤ部材の他端を巻取ると、ワイヤ部材を介して展開部材が引かれて展開するので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
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、展開部材の展開に大きな力を必要としない。さらに、展開部材の展開後のエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、衝撃吸収装置１００について説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、展開駆動部１４について説明する。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、展開構造体１０について説明する。
【００４６】
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方向への展開途中の状態を示しており、非展開時には、展開構造体１０は、矢印Ｂ方向に畳まれて収納されている。
【００４７】
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（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の互いに対向する面には、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４つの可動部２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）が互いに並列となるように取付けられている。なお、４つの可動部２６Ａ〜２６Ｄ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〜２６Ｄの説明は省略する。
【００４８】
可動部２６Ａは、固定板２２の平面２２Ａに取付けられた第１回動部２８と、展開板２４の平面２４Ａに取付けられた第２回動部３０と、第１回動部２８及び第２回動部３０に両端が連結された円柱棒状のアーム部材３２とで構成されている。なお、第１回動部２８及び第２回動部３０は、同じ部材で構成されており、アーム部材３２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。また、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。
【００４９】
アーム部材３２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。
【００５０】
第１回動部２８は、柱状の取付部３４を有しており、取付部３４が固定板２２の平面２２Ａ上に立設されている。取付部３４の先端部には、取付部３４を挟むように平面視略コ字状に切欠部３６が形成された板状の回転部３８が設けられている。ここで、回転部３８は、切欠部３６に取付部３４の先端部が挿入され、回転部３８及び取付部３４に形成された貫通穴（図示省略）にボルト及びナットからなる締結部材４０が挿通されることにより、固定板２２に対して回転可能となっている。
【００５１】
回転部３８における締結部材４０の締結部と反対側の端部には、略円柱状の固定部４２が突設されている。固定部４２の上面には、アーム部材３２の一端が嵌合により固定されている。また、固定部４２の底面４２Ａは、展開板２４の展開時に、固定板２２の平面２２Ａと接触するようになっている。
【００５２】
第２回動部３０は、第１回動部２８と同様にして、取付部３４、切欠部３６、回転部３８、締結部材４０、固定部４２、及び底面４２Ａを備えており、固定部４２にアーム部材３２の他端が嵌合により固定されている。これにより、可動部２６Ａは、矢印Ｃ方向からの正面視にて、時計回り又は反時計回りに回転可能となっており、展開板２４の展開時に第１回動部２８が時計回りに回転すると、固定部４２の底面４２Ａと平面２２Ａ、及び底面４２Ａと平面２４Ａとがそれぞれ接触して、展開板２４が支持されるようになっている。
【００５３】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００５４】
図６（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。
【００５５】
まず、図６（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〜２６Ｄが、固定板２２側の第１回動部２８の回転部３８を回転中心として時計回りに回転する。
【００５６】
続いて、図６（ｃ）に示すように、展開板２４がスライドしながら立ち上げられると、第１回動部２８の固定部４２の底面４２Ａと固定板２２の平面２２Ａが接触する。同時に、第２回動部３０の固定部４２の底面（図では上面）４２Ａと展開板２４の平面２４Ａとが接触する。ここで、各固定部４２は、各回転部３８の回転中心からオフセットした位置で固定板２２及び展開板２４と接触するため、第１回動部２８及び第２回動部３０の回転が規制され、アーム部材３２が固定される。これにより、展開板２４が可動部２６Ａ〜２６Ｄで支持される。なお、バック２０は、展開板２４の展開が完了すると、内部のガスが抜かれてしぼむ。
【００５７】
ここで、互いに平行となるように連結された複数のアーム部材３２が、ほとんど摩擦の無い状態で固定板２２及び展開板２４と回転結合している。これにより、アーム部材３２や展開板２４の質量を軽量とすれば、展開板２４がスライドして展開する際に、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。
【００５８】
続いて、図７（ａ）〜図７（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、アーム部材３２の両端部が、第１回動部２８及び第２回動部３０に保持されているため、アーム部材３２は移動（回動）が規制されている。これにより、各アーム部材３２に衝撃力Ｆが作用する。
【００５９】
そして、展開板２４及びアーム部材３２に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、アーム部材３２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３２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。
【００６０】
ここで、展開構造体１０では、アーム部材３２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３２が完全に潰れると、展開板２４は、固定板２２及び第１回動部２８によって移動を規制される。なお、バック２０の図示は省略している。
【００６１】
このように、本発明の展開構造体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がスライドするように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。
【００６２】
次に、展開構造体１０を用いた衝突実験について説明する。
【００６３】
図８（ａ）、（ｂ）は、展開構造体１０の衝突実験の方法を示す概略図（正面図、平面図）である。台車５０は、Ｌ字型の荷台５４が設けられており、荷台５４の側面５６（衝突側）に展開構造体１０の固定板２２が取付けられている。ここで、重量１５ｋｇの台車５０を矢印Ｄ方向に速度３ｍ／ｓ（メートル／秒）で走行させて剛壁面５２に衝突させたときの時間と台車５０に作用する荷重との関係を図９に示す。図９において、時間０．０２秒が衝突時となる。台車５０は、衝突時に４．５ｋＮ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５０が受ける衝撃力が大幅に緩和されることが確認された。
【００６４】
次に、可動部２６の傾斜角度を変更したときの展開構造体１０への荷重実験について説明する。なお、本実験では、図５において、展開板２４を０．１ｍ×０．０５ｍの矩形状とし、アーム部材３２の長さを０．１ｍとして、固定板２２に対するアーム部材３２の傾斜角度を６３°、７１°、９０°と変更した３種類の展開構造体１０を用いた。また、本実験では、展開板２４に重量１０ｋｇの重りが５ｍ／ｓの速度で衝突したときの時間と、固定板２２に作用する荷重との関係を得た。
【００６５】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、アーム部材３２の傾斜角度をそれぞれ６３°、７１°、９０°としたときの衝突状態での時間と荷重との関係を示している。図１０（ａ）〜（ｃ）を比較すると、衝突時に作用する荷重は、アーム部材３２の傾斜角度が小さい方が低く抑えられていることが分かる。このように、アーム部材３２の傾斜角度を変更することにより、衝突時の荷重を低減させることが可能となる。
【００６６】
なお、図１０（ａ）、（ｂ）のグラフでは、衝突後にさらにもう１つのピークが生じているが、これは、展開構造体１０が衝突エネルギーを吸収してアーム部材３２が潰れた後の展開板２４に作用する荷重によるものである。アーム部材３２の傾斜角度が倒れている方が、衝突エネルギー吸収ストロークが短く早く潰れるため、ピークの出現位置は、早い時間で現れることになる。
【００６７】
次に、展開構造体１０の他の実施形態（変形例）について説明する。なお、前述した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。
【００６８】
図１１（ａ）には、他の実施形態の第１例として、展開構造体６０が示されている。展開構造体６０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の第１回動部２８及び第２回動部３０に換えて、第３回動部６２及び第４回動部６４が設けられている。第３回動部６２及び第４回動部６４は、アーム部材３２の軸線上に配置されている。また、第３回動部６２及び第４回動部６４は、第１回動部２８及び第２回動部３０の取付部３４と切欠部３６（図５参照）に係止部が設けられており、展開板２４が展開したときに、この係止部で係止されることにより、アーム部材３２を固定板２２に対して垂直に立設可能としている。このように、回転する部位に係止部を形成することにより、各回動部をアーム部材３２の軸線上に配置してもよい。
【００６９】
図１１（ｂ）には、他の実施形態の第２例として、展開構造体７０が示されている。展開構造体７０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の第１回動部２８及び第２回動部３０に換えて、第５回動部７２及び第６回動部７４が設けられている。第５回動部７２及び第６回動部７４は、対向する位置にコ字状の溝が形成されており、この溝に板材７６が嵌合され固定されている。このように、棒状のアーム部材３２を用いるだけでなく、１組のアーム部材３２に換えて、一枚の板材７６を用いてもよい。
【００７０】
図１２（ａ）、（ｂ）には、他の実施形態の第３例として、展開構造体８０が示されている。展開構造体８０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の固定板２２の一端（下端）に設けられたボルト及びナットからなる締結部材８２を回転軸として、板材からなる底蓋８４が開閉可能（回転可能）に設けられている。底蓋８４は、ソレノイド等の電磁スイッチによって移動する支持手段（図示省略）により支持されており、展開時に支持手段のスイッチがＯＮとなることで、下方側へ開放されるようになっている。また、展開構造体８０は、展開板２４の一端（下端）に、錘部材８６が取付けられている。
【００７１】
展開構造体８０は、非展開時において、第１回動部２８が底蓋８４で支持されており移動が規制されているため、可動部２６Ａ〜２６Ｄが回転せず、展開板２４の展開は行われない。一方、展開時には、前述の支持手段のスイッチがＯＮとなり、底蓋８４が開放される。これにより、第１回動部２８の回転が自由に行われ、錘部材８６の重みで展開板２４が下方側へ移動して展開される。このように、底蓋８４と錘部材８６を用いることで、展開駆動部１４を簡易な構成とすることができる。
【００７２】
図１３（ａ）には、他の実施形態の第４例として、展開構造体１２０が示されている。展開構造体１２０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の可動部２６Ａと可動部２６Ｂのそれぞれの第１回動部２８にギア（図示省略）が取付けられ、このギアがモータ１２２Ａ、１２２Ｂで回転駆動される構成となっている。モータ１２２Ａ、１２２Ｂは、制御部１０４（図２参照）で駆動制御される。このように、第１回動部材２８を直接回転駆動させるようにしてもよい。なお、各第１可動部２８に取付けられたギアを複数のギア列で連動させ、１つのモータで駆動することにより、さらに簡易な構成で展開が行える。
【００７３】
図１３（ｂ）には、他の実施形態の第５例として、展開構造体１３０が示されている。展開構造体１３０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の展開板２４の展開側（図の右側）端部にワイヤ１３２の一端が連結され、ワイヤ１３２の他端がモータ１３４で巻取られる構成となっている。モータ１３４は、制御部１０４（図２参照）で駆動制御される。このように、展開板２４を引張ることで展開させるようにしてもよい。
【００７４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００７５】
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。
【００７６】
展開構造体１０、６０、７０、８０、１２０、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、可動部２６は、２つ以上の複数で配置されればよい。可動部２６の数が増加すると、衝突エネルギー吸収量が増加する。さらに、アーム部材３２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。
【００８０】
また、アーム部材３２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３２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３２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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の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】本発明の実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の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７】（ａ）〜（ｃ）本発明の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８】本発明の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９】本発明の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１０】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施形態に係る展開構造体において、アーム部材の角度を変えたときの時間と荷重の関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）本発明の他の実施形態の第１例に係る展開構造体の概略図である。（ｂ）本発明の他の実施形態の第２例に係る展開構造体の斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の第３例に係る展開構造体の概略図である。
【図１３】（ａ）本発明の他の実施形態の第４例に係る展開構造体の概略図である。（ｂ）本発明の他の実施形態の第５例に係る展開構造体の概略図である。
【符号の説明】
【００８２】
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回動部（第１回動部材）
３０ 第２回動部（第２回動部材）
３２ アーム部材（アーム部材）
３８ 回転部（第１回転部、第２回転部）
４２ 固定部（第１支持部、第２支持部）
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）
１２２Ａ モータ（回転モータ）
１２２Ｂ モータ（回転モータ）
１３２ ワイヤ（ワイヤ部材）
１３４ モータ（巻取モータ）
【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、その後ろ側の車両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】特表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、平面から立体に展開して衝突エネルギーを有効に吸収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して平行に配置された展開部材と、前記固定部材に回転可能に設けられた複数の第１回動部材と、前記展開部材に回転可能に設けられた複数の第２回動部材と、前記第１回動部材及び前記第２回動部材に互いに平行となるように連結された複数のアーム部材と、前記複数の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、前記展開部材を前記固定部材から離間させる展開手段と、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、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固定部材から離間させる。これにより、第１回動部材と第２回動部材が回転してアーム部材が回転し、展開部材が固定部材に対してスライドするように立上げられる。
【００１３】
ここで、互いに平行となるように連結された複数のアーム部材が、ほとんど摩擦の無い状態で固定部材及び展開部材と回転結合している。これにより、アーム部材やスライドする側の展開部材の質量を軽量とすれば、展開部材がスライドして展開する際に、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】
そして、展開部材に固定部材方向への力（衝撃力）が作用したとき、アーム部材の両端部が第１回動部材と第２回動部材に保持され、アーム部材に衝撃力が作用する。このとき、まず、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。続いて、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。展開部材は、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、展開部材がスライドするように立上が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。
【００１６】
本発明の請求項２に係る展開構造体は、記第１回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第１回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第１支持部とを有し、前記第２回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第２回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第２支持部とを有する。
【００１７】
上記構成によれば、展開部材の展開時に第１回転部及び第２回転部が回転すると、第１支持部及び第２支持部が、第１回転部及び第２回転部の回転中心からオフセットした位置で固定部材及び展開部材と接触する。これにより、第１回動部材及び第２回動部材の回転が規制され、アーム部材が固定される。
【００１８】
このように、第１回動部材及び第２回動部材において、第１回転部及び第２回転部が、第１支持部及び第２支持部から離れているので、回転するだけでアーム部材が固定され、アーム部材の固定手段を別途設ける必要がなくなり、展開構造体を簡易な構成とすることができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る衝撃吸収装置は、請求項１又は請求項２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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
続いて、衝撃吸収部に衝突物が衝突すると、展開部材に固定部材方向への力（衝撃力）が作用し、アーム部材の両端部が第１回動部材と第２回動部材に保持され、アーム部材に衝撃力が作用する。このとき、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が吸収される。展開部材は、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、衝撃エネルギーを吸収することができる。
【００２２】
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、展開部材がスライドするように立上が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。
【００２３】
本発明の請求項４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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の請求項５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。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明の請求項６に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記第１回動部材を回転させる回転モータである。
【００２８】
上記構成によれば、回転モータによって第１回動部材が回転することにより展開部材が展開するので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【００２９】
本発明の請求項７に係る衝撃吸収装置は、前記展開手段が、前記展開部材に一端が連結されたワイヤ部材と、前記ワイヤ部材の他端を巻取る巻取モータと、を有する。
【００３０】
上記構成によれば、巻取モータがワイヤ部材の他端を巻取ると、ワイヤ部材を介して展開部材が引かれて展開するので、展開手段を簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
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、展開部材の展開に大きな力を必要としない。さらに、展開部材の展開後のエネルギー吸収ストロークが十分に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の展開構造体及び衝撃吸収装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、衝撃吸収装置１００について説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、展開駆動部１４について説明する。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、展開構造体１０について説明する。
【００４６】
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方向への展開途中の状態を示しており、非展開時には、展開構造体１０は、矢印Ｂ方向に畳まれて収納されている。
【００４７】
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（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の互いに対向する面には、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４つの可動部２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）が互いに並列となるように取付けられている。なお、４つの可動部２６Ａ〜２６Ｄ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〜２６Ｄの説明は省略する。
【００４８】
可動部２６Ａは、固定板２２の平面２２Ａに取付けられた第１回動部２８と、展開板２４の平面２４Ａに取付けられた第２回動部３０と、第１回動部２８及び第２回動部３０に両端が連結された円柱棒状のアーム部材３２とで構成されている。なお、第１回動部２８及び第２回動部３０は、同じ部材で構成されており、アーム部材３２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。また、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。
【００４９】
アーム部材３２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。
【００５０】
第１回動部２８は、柱状の取付部３４を有しており、取付部３４が固定板２２の平面２２Ａ上に立設されている。取付部３４の先端部には、取付部３４を挟むように平面視略コ字状に切欠部３６が形成された板状の回転部３８が設けられている。ここで、回転部３８は、切欠部３６に取付部３４の先端部が挿入され、回転部３８及び取付部３４に形成された貫通穴（図示省略）にボルト及びナットからなる締結部材４０が挿通されることにより、固定板２２に対して回転可能となっている。
【００５１】
回転部３８における締結部材４０の締結部と反対側の端部には、略円柱状の固定部４２が突設されている。固定部４２の上面には、アーム部材３２の一端が嵌合により固定されている。また、固定部４２の底面４２Ａは、展開板２４の展開時に、固定板２２の平面２２Ａと接触するようになっている。
【００５２】
第２回動部３０は、第１回動部２８と同様にして、取付部３４、切欠部３６、回転部３８、締結部材４０、固定部４２、及び底面４２Ａを備えており、固定部４２にアーム部材３２の他端が嵌合により固定されている。これにより、可動部２６Ａは、矢印Ｃ方向からの正面視にて、時計回り又は反時計回りに回転可能となっており、展開板２４の展開時に第１回動部２８が時計回りに回転すると、固定部４２の底面４２Ａと平面２２Ａ、及び底面４２Ａと平面２４Ａとがそれぞれ接触して、展開板２４が支持されるようになっている。
【００５３】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００５４】
図６（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。
【００５５】
まず、図６（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〜２６Ｄが、固定板２２側の第１回動部２８の回転部３８を回転中心として時計回りに回転する。
【００５６】
続いて、図６（ｃ）に示すように、展開板２４がスライドしながら立ち上げられると、第１回動部２８の固定部４２の底面４２Ａと固定板２２の平面２２Ａが接触する。同時に、第２回動部３０の固定部４２の底面（図では上面）４２Ａと展開板２４の平面２４Ａとが接触する。ここで、各固定部４２は、各回転部３８の回転中心からオフセットした位置で固定板２２及び展開板２４と接触するため、第１回動部２８及び第２回動部３０の回転が規制され、アーム部材３２が固定される。これにより、展開板２４が可動部２６Ａ〜２６Ｄで支持される。なお、バック２０は、展開板２４の展開が完了すると、内部のガスが抜かれてしぼむ。
【００５７】
ここで、互いに平行となるように連結された複数のアーム部材３２が、ほとんど摩擦の無い状態で固定板２２及び展開板２４と回転結合している。これにより、アーム部材３２や展開板２４の質量を軽量とすれば、展開板２４がスライドして展開する際に、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。
【００５８】
続いて、図７（ａ）〜図７（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、アーム部材３２の両端部が、第１回動部２８及び第２回動部３０に保持されているため、アーム部材３２は移動（回動）が規制されている。これにより、各アーム部材３２に衝撃力Ｆが作用する。
【００５９】
そして、展開板２４及びアーム部材３２に継続して衝撃力Ｆが作用すると、初めに、アーム部材３２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３２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。
【００６０】
ここで、展開構造体１０では、アーム部材３２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３２が完全に潰れると、展開板２４は、固定板２２及び第１回動部２８によって移動を規制される。なお、バック２０の図示は省略している。
【００６１】
このように、本発明の展開構造体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がスライドするように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。
【００６２】
次に、展開構造体１０を用いた衝突実験について説明する。
【００６３】
図８（ａ）、（ｂ）は、展開構造体１０の衝突実験の方法を示す概略図（正面図、平面図）である。台車５０は、Ｌ字型の荷台５４が設けられており、荷台５４の側面５６（衝突側）に展開構造体１０の固定板２２が取付けられている。ここで、重量１５ｋｇの台車５０を矢印Ｄ方向に速度３ｍ／ｓ（メートル／秒）で走行させて剛壁面５２に衝突させたときの時間と台車５０に作用する荷重との関係を図９に示す。図９において、時間０．０２秒が衝突時となる。台車５０は、衝突時に４．５ｋＮ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５０が受ける衝撃力が大幅に緩和されることが確認された。
【００６４】
次に、可動部２６の傾斜角度を変更したときの展開構造体１０への荷重実験について説明する。なお、本実験では、図５において、展開板２４を０．１ｍ×０．０５ｍの矩形状とし、アーム部材３２の長さを０．１ｍとして、固定板２２に対するアーム部材３２の傾斜角度を６３°、７１°、９０°と変更した３種類の展開構造体１０を用いた。また、本実験では、展開板２４に重量１０ｋｇの重りが５ｍ／ｓの速度で衝突したときの時間と、固定板２２に作用する荷重との関係を得た。
【００６５】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、アーム部材３２の傾斜角度をそれぞれ６３°、７１°、９０°としたときの衝突状態での時間と荷重との関係を示している。図１０（ａ）〜（ｃ）を比較すると、衝突時に作用する荷重は、アーム部材３２の傾斜角度が小さい方が低く抑えられていることが分かる。このように、アーム部材３２の傾斜角度を変更することにより、衝突時の荷重を低減させることが可能となる。
【００６６】
なお、図１０（ａ）、（ｂ）のグラフでは、衝突後にさらにもう１つのピークが生じているが、これは、展開構造体１０が衝突エネルギーを吸収してアーム部材３２が潰れた後の展開板２４に作用する荷重によるものである。アーム部材３２の傾斜角度が倒れている方が、衝突エネルギー吸収ストロークが短く早く潰れるため、ピークの出現位置は、早い時間で現れることになる。
【００６７】
次に、展開構造体１０の他の実施形態（変形例）について説明する。なお、前述した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。
【００６８】
図１１（ａ）には、他の実施形態の第１例として、展開構造体６０が示されている。展開構造体６０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の第１回動部２８及び第２回動部３０に換えて、第３回動部６２及び第４回動部６４が設けられている。第３回動部６２及び第４回動部６４は、アーム部材３２の軸線上に配置されている。また、第３回動部６２及び第４回動部６４は、第１回動部２８及び第２回動部３０の取付部３４と切欠部３６（図５参照）に係止部が設けられており、展開板２４が展開したときに、この係止部で係止されることにより、アーム部材３２を固定板２２に対して垂直に立設可能としている。このように、回転する部位に係止部を形成することにより、各回動部をアーム部材３２の軸線上に配置してもよい。
【００６９】
図１１（ｂ）には、他の実施形態の第２例として、展開構造体７０が示されている。展開構造体７０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の第１回動部２８及び第２回動部３０に換えて、第５回動部７２及び第６回動部７４が設けられている。第５回動部７２及び第６回動部７４は、対向する位置にコ字状の溝が形成されており、この溝に板材７６が嵌合され固定されている。このように、棒状のアーム部材３２を用いるだけでなく、１組のアーム部材３２に換えて、一枚の板材７６を用いてもよい。
【００７０】
図１２（ａ）、（ｂ）には、他の実施形態の第３例として、展開構造体８０が示されている。展開構造体８０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の固定板２２の一端（下端）に設けられたボルト及びナットからなる締結部材８２を回転軸として、板材からなる底蓋８４が開閉可能（回転可能）に設けられている。底蓋８４は、ソレノイド等の電磁スイッチによって移動する支持手段（図示省略）により支持されており、展開時に支持手段のスイッチがＯＮとなることで、下方側へ開放されるようになっている。また、展開構造体８０は、展開板２４の一端（下端）に、錘部材８６が取付けられている。
【００７１】
展開構造体８０は、非展開時において、第１回動部２８が底蓋８４で支持されており移動が規制されているため、可動部２６Ａ〜２６Ｄが回転せず、展開板２４の展開は行われない。一方、展開時には、前述の支持手段のスイッチがＯＮとなり、底蓋８４が開放される。これにより、第１回動部２８の回転が自由に行われ、錘部材８６の重みで展開板２４が下方側へ移動して展開される。このように、底蓋８４と錘部材８６を用いることで、展開駆動部１４を簡易な構成とすることができる。
【００７２】
図１３（ａ）には、他の実施形態の第４例として、展開構造体１２０が示されている。展開構造体１２０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の可動部２６Ａと可動部２６Ｂのそれぞれの第１回動部２８にギア（図示省略）が取付けられ、このギアがモータ１２２Ａ、１２２Ｂで回転駆動される構成となっている。モータ１２２Ａ、１２２Ｂは、制御部１０４（図２参照）で駆動制御される。このように、第１回動部材２８を直接回転駆動させるようにしてもよい。なお、各第１可動部２８に取付けられたギアを複数のギア列で連動させ、１つのモータで駆動することにより、さらに簡易な構成で展開が行える。
【００７３】
図１３（ｂ）には、他の実施形態の第５例として、展開構造体１３０が示されている。展開構造体１３０は、前述の展開構造体１０（図５参照）の展開板２４の展開側（図の右側）端部にワイヤ１３２の一端が連結され、ワイヤ１３２の他端がモータ１３４で巻取られる構成となっている。モータ１３４は、制御部１０４（図２参照）で駆動制御される。このように、展開板２４を引張ることで展開させるようにしてもよい。
【００７４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００７５】
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。
【００７６】
展開構造体１０、６０、７０、８０、１２０、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、可動部２６は、２つ以上の複数で配置されればよい。可動部２６の数が増加すると、衝突エネルギー吸収量が増加する。さらに、アーム部材３２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。
【００８０】
また、アーム部材３２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３２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３２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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の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】本発明の実施形態に係る展開構造体の斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の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７】（ａ）〜（ｃ）本発明の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８】本発明の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９】本発明の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１０】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施形態に係る展開構造体において、アーム部材の角度を変えたときの時間と荷重の関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）本発明の他の実施形態の第１例に係る展開構造体の概略図である。（ｂ）本発明の他の実施形態の第２例に係る展開構造体の斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の第３例に係る展開構造体の概略図である。
【図１３】（ａ）本発明の他の実施形態の第４例に係る展開構造体の概略図である。（ｂ）本発明の他の実施形態の第５例に係る展開構造体の概略図である。
【符号の説明】
【００８２】
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回動部（第１回動部材）
３０ 第２回動部（第２回動部材）
３２ アーム部材（アーム部材）
３８ 回転部（第１回転部、第２回転部）
４２ 固定部（第１支持部、第２支持部）
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）
１２２Ａ モータ（回転モータ）
１２２Ｂ モータ（回転モータ）
１３２ ワイヤ（ワイヤ部材）
１３４ モータ（巻取モータ）
【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して平行に配置された展開部材と、
前記固定部材に回転可能に設けられた複数の第１回動部材と、
前記展開部材に回転可能に設けられた複数の第２回動部材と、
前記第１回動部材及び前記第２回動部材に互いに平行となるように連結された複数のアーム部材と、
前記複数の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、前記展開部材を前記固定部材から離間させる展開手段と、
を有する展開構造体。
【請求項２】
前記第１回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第１回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第１支持部とを有し、
前記第２回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第２回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第２支持部とを有する請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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４】
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３に記載の衝撃吸収装置。
【請求項５】
前記展開手段が、エアバック装置である請求項４に記載の衝撃吸収装置。
【請求項６】
前記展開手段が、前記第１回動部材を回転させる回転モータである請求項３に記載の衝撃吸収装置。
【請求項７】
前記展開手段が、前記展開部材に一端が連結されたワイヤ部材と、前記ワイヤ部材の他端を巻取る巻取モータと、を有する請求項３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して平行に配置された展開部材と、
前記固定部材に回転可能に設けられた複数の第１回動部材と、
前記展開部材に回転可能に設けられた複数の第２回動部材と、
前記第１回動部材及び前記第２回動部材に互いに平行となるように連結された複数のアーム部材と、
前記複数の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、前記展開部材を前記固定部材から離間させる展開手段と、
を有する展開構造体。
【請求項２】
前記第１回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第１回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第１支持部とを有し、
前記第２回動部材は、一端が前記固定部材に回転可能に取付けられた第２回転部と、他端に前記アーム部材が固定される第２支持部とを有する請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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４】
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３に記載の衝撃吸収装置。
【請求項５】
前記展開手段が、エアバック装置である請求項４に記載の衝撃吸収装置。
【請求項６】
前記展開手段が、前記第１回動部材を回転させる回転モータである請求項３に記載の衝撃吸収装置。
【請求項７】
前記展開手段が、前記展開部材に一端が連結されたワイヤ部材と、前記ワイヤ部材の他端を巻取る巻取モータと、を有する請求項３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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２５７５２５（Ｐ２００９−２５７５２５Ａ）
【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２００８−１０９３０８（Ｐ２００８−１０９３０８）
【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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