展開構造体及び衝撃吸収装置
【課題】展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、簡単な動作で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を提供する。衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収することができる衝撃吸収装置を提供する。
【解決手段】展開構造体１０は、上部プレート１２、下部プレート１４、回転プレート１６、モータ２０及び上部プレート１２をモータ２０に固定するモータブラケット１８を備えている。モータ２０の駆動により回転プレート１６が回転する。下部プレート１４は回転プレート１６と一緒に回転する。下部プレート１４の回転により、上部プレート１２と下部プレート１４とが平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１を形成する。衝突等により立体交差構造１１に表面側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。
【解決手段】展開構造体１０は、上部プレート１２、下部プレート１４、回転プレート１６、モータ２０及び上部プレート１２をモータ２０に固定するモータブラケット１８を備えている。モータ２０の駆動により回転プレート１６が回転する。下部プレート１４は回転プレート１６と一緒に回転する。下部プレート１４の回転により、上部プレート１２と下部プレート１４とが平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１を形成する。衝突等により立体交差構造１１に表面側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。
【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、車両や乗員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壊れて衝突エネルギーを吸収し、乗員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（特許文献１）。
【０００３】
例えば、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】
また、最近では、歩行者の安全にも配慮がなされている。例えば、ショックアブソーバの粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを効率よく吸収し、車両や乗員だけではなく、衝突時に歩行者が受ける衝撃力を緩和する構造も種々提案されている（特許文献２、３）。
【０００５】
例えば、特許文献２では、二段バンパ構造を備えた車両用フロントバンパ装置が提案されている。二段バンパ構造は、通常バンパの下側に低位バンパが設けられた構造である。この低位バンパによって、衝突時に歩行者がボンネットへ倒れ込むように仕向けられる。特許文献２の車両用フロントバンパ装置は、低位バンパの位置調節手段と、ショックアブソーバ（油圧シリンダなど）とを備えている。歩行者衝突時には、ショックアブソーバの粘性抵抗を調節すると共に低位バンパの位置を調節して、歩行者の倒れ込みモーメントを最適化している。
【０００６】
また、特許文献３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３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、歩行者との衝突時には、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。
【特許文献１】特開２０００−２５７６８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０９９４号公報
【特許文献３】特開平１０−１０９６０５号公報
【特許文献４】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】
【０００７】
しかしながら、車両の構成部材に限らず、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においては、衝突エネルギーを有効に吸収するためには、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、という問題がある。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、狭小部には衝突エネルギーを有効に吸収する衝撃吸収構造を設置することができない。
【０００８】
例えば、車両の衝突時に客室空間を保全するためには、ボディの一部を変形領域として予め確保しておかなければならない。前面衝突であれば、フロントボディが壊れて衝突エネルギーを有効に吸収できるが、斜め方向や側面方向からの衝突では、薄いサイドボディが壊れても、衝突エネルギーを十分に吸収しきれない可能性がある。また、特許文献１に記載されたように、梁構造を長さ方向に多数積み上げた構造のサイドメンバーを搭載して、前面衝突に対する衝撃吸収力を向上させることはできるが、サイドボディと客室との隙間は狭く、複雑な梁構造を収納することは難しい。このため、斜め方向や側面方向からの衝突には適用できない。
【０００９】
また、特許文献２、３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、という問題がある。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、狭小部には設置することができない。また、特定方向からの衝突には対応できるが、任意方向からの衝突に対応することはできない。
【００１０】
一方、特許文献４では、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。こ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のにもかかわらず、展開後は比較的長い「つぶれ長さ」を提供することができる。
【００１１】
確かに、展開後のエネルギー吸収構造体と比べると、初期形状はよりコンパクトである。しかしながら、アクチュエータ手段の構造は複雑でその小型化や軽量化は困難であり、この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ない、という問題が依然として存在する。やはり、狭小部には設置することができない。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、簡単な動作で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を提供することにある。また、本発明の他の目的は、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる衝撃吸収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１に記載の展開構造体は、固定配置された円周状の第１支持枠、前記第１支持枠の内側に配置された第１回転部、及び前記第１回転部が前記第１支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第１回転部を第１方向に回転させるように、前記第１回転部と前記第１支持枠とを連結する複数の第１連結梁を備え、前記第１回転部が前記第１支持枠から離れた状態に展開可能な第１展開部材と、前記第１支持枠に対し回転可能に保持された円周状の第２支持枠、前記第２支持枠の内側に配置された第２回転部、及び前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第２回転部を前記第１方向とは逆方向の第２方向に回転させるように、前記第２回転部と前記第２支持枠とを連結すると共に、展開時に前記第１連結梁と干渉しないように設けられた複数の第２連結梁を備え、前記第１展開部材と重なるように配置され、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れた状態に展開可能な第２展開部材と、前記第２回転部の前記第２方向への回転に抵抗する力が働くように、前記第１回転部及び前記第２回転部の各々対向する側に設けられた回転抵抗部材と、前記第２支持枠を前記第１方向に回転させて前記第１展開部材及び前記第２展開部材の各々を展開させる展開駆動部と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、少なくとも前記第１連結梁及び前記第２連結梁の各々が、平板状の弾塑性体で形成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、前記第１展開部材の前記第１支持枠、前記第１回転部、及び前記複数の第１連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、前記第２展開部材の前記第２支持枠、前記第２回転部、及び前記複数の第２連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の展開構造体は、請求項１から４までのいずれか１項に記載の発明において、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるように、前記複数の第１連結梁及び前記複数の第２連結梁が配置されたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の展開構造体は、請求項１から５までのいずれか１項に記載の発明において、前記展開駆動部が、前記第２支持枠に連結され且つ中心に凸状の回転軸を備えたディスク状の回転板と、前記回転軸の周りに前記回転板を回転駆動する駆動部と、を含んで構成されたことを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の展開構造体は、請求項６に記載の発明において、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるときに、前記回転板の回転を停止させる回転停止手段を、更に備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の展開構造体は、請求項１から７までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１回転部と前記第１支持枠とが３本の第１連結梁で連結され、前記第２回転部と前記第２支持枠とが３本の第２連結梁で連結されたことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の展開構造体は、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発明において、前記回転抵抗部材は、前記第１回転部及び前記第２回転部の一方に設けられた凸部と、前記第１回転部及び前記第２回転部の他方に設けられた前記凸部と嵌合する凹部又は開口部と、で構成されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の展開構造体は、請求項１から９までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１回転部と連結される前記第１連結梁の端部近傍に切り欠きを設けると共に、前記第２回転部と連結される前記第２連結梁の端部近傍に切り欠きを設けたことを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の衝撃吸収装置は、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、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、前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記第１展開部材及び前記第２展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の展開構造体によれば、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で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、という効果がある。また、本発明の衝撃吸収装置によれば、本発明の展開構造体を用いているので、狭小部にも設置することができ、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２６】
＜展開構造体の概略構成＞
まず、本発明の実施の形態に係る展開構造体の概略構成について説明する。
図１は本実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図２は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図３は同じ展開構造体の分解斜視図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、展開構造体１０は、複数の部材から組み立てられた円盤状の構造体であり、表側から見たときの形状は略円形である。本実施の形態では、展開構造体１０の展開前の大きさは、厚さが数センチメートル（例えば２ｃｍ〜４ｃｍ）程度であり、外径が十数センチメートル（例えば１０ｃｍ〜１５ｃｍ）程度である。なお、展開構造体の大きさは、用途に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
展開構造体１０は、第１展開部材としての上部プレート１２、第２展開部材としての下部プレート１４、下部プレート１４を回転させる回転プレート１６、回転プレート１６を駆動するモータ２０、及び上部プレート１２をモータ２０に固定するリング状のモータブラケット１８を備えている。回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部として機能する。
【００２９】
上記の展開構造体１０では、モータ２０の駆動により回転プレート１６が回転する。回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４は、回転プレート１６と一緒に回転する。下部プレート１４の回転により、上部プレート１２と下部プレート１４とが、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１を形成する。衝突等により、この立体交差構造１１に表側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。展開後の構造は立体交差構造１１であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。
【００３０】
上部プレート１２は、円筒部２２、円筒部２２の下端部に形成された所定幅のフランジ部２４、及び円筒部２２の上端部に形成された所定幅のフランジ部２６を備えている。フランジ部２４は円筒部２２の半径方向外側に延在し、フランジ部２６は円筒部２２の半径方向内側に延在している。これら円筒部２２、フランジ部２４及びフランジ部２６が、第１展開部材の第１支持枠を構成する。なお、以下では、便宜上、フランジ部２６を第１支持枠として説明する場合がある。
【００３１】
フランジ部２６と同じ平面内には、フランジ部２６の内側に設けられた回転部２８と、フランジ部２６と回転部２８とを連結する複数の連結梁３０と、が設けられている。回転部２８には、後述する下部プレート１４の表面側に設けられた凸部４６と嵌合する開口部３２が設けられている。フランジ部２４には、複数のネジ孔３４が設けられている。本実施の形態では、円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０は一体に形成されている。
【００３２】
下部プレート１４は、平板状に形成されている。下部プレート１４は、その外径が円筒部２２の内径より小さいリング状の支持枠３６、支持枠３６の内側に設けられた回転部３８、支持枠３６と回転部３８とを連結する複数の連結梁４０、及び支持枠３６を回転プレート１６に取り付けるためのアーム部４２を備えている。アーム部４２は、支持枠３６の内側で且つ回転部３８及び連結梁４０の外側に設けられている。回転部３８の表面側には、上部プレート１２の開口部３２に嵌め込まれる凸部４６が設けられている。アーム部４２には、複数の貫通孔４４が設けられている。本実施の形態では、支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２は一体に形成されている。
【００３３】
回転プレート１６は、下部プレート１４の支持枠３６の外径より小径の円板部４８を備えている。円板部４８の外周付近には、下部プレート１４のアーム部４２に設けられた複数の貫通孔４４に対応する位置に、複数の貫通孔５８が設けられている。下部プレート１４が回転プレート１６に重ねられ、段部を有する回転伝達ピン７８が、貫通孔５８及び貫通孔４４を挿通するように、円板部４８の裏面側から差し込まれている。下部プレート１４は、回転伝達ピン７８により回転プレート１６にピン留めされ、回転プレート１６と共に回転可能とされている。
【００３４】
回転プレート１６の円板部４８の裏面側には、円筒状の軸受け部５０が設けられている。軸受け部５０は、円板部４８と同軸の貫通孔５２を備えている。モータ２０は、円柱状のモータ支持体６８と、回転軸７１とを備えている。モータ２０としては、展開構造体１０のコンパクト化を図る上で、超音波モータやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム）技術を用いた小型モータを用いることが好ましい。
【００３５】
軸受け部５０の貫通孔５２には、モータ２０の回転軸７１が嵌め込まれている。軸受け部５０の側壁には、貫通孔５４が設けられている。この貫通孔５４には、軸固定ピン５６が差し込まれている。軸固定ピン５６により軸受け部５０の軸方向の回転が抑止され、回転プレート１６がモータ２０により回転可能とされている。
【００３６】
モータブラケット１８は、その外径が上部プレート１２のフランジ部２４の外径と略同じ大きさのリング状の板状体である。モータブラケット１８の中央部には、その内径が回転プレート１６の外径より大きい開口部６０が、同軸状に設けられている。モータブラケット１８の中央部分には、複数のネジ孔６４が設けられている。また、モータブラケット１８の外周付近には、上部プレート１２のフランジ部２４に設けられた複数のネジ孔３４に対応する位置に、複数のネジ孔６６が設けられている。
【００３７】
円柱状のモータ支持体６８の上端部には、半径方向外側に延在するフランジ部８０が設けられている。フランジ部８０は、モータ支持体６８を表側から見たときに、平面視が略矩形状となるように形成されている。フランジ部８０には、モータブラケット１８に設けられた複数のネジ孔６４に対応する位置に、複数のネジ孔７３が設けられている。
【００３８】
モータブラケット１８は、モータ２０の回転軸７１と同軸となるようにモータ２０上に載置されている。段部を有する締結ネジ７６が、フランジ部８０のネジ孔７３及びモータブラケット１８のネジ孔６４を挿通するように、フランジ部８０の裏面側から差し込まれている。この締結ネジ７６により、モータブラケット１８がモータ２０上にねじ留めされている。回転プレート１６は、モータブラケット１８の開口部６０内で回転するように、モータ２０に取り付けられている。
【００３９】
また、モータブラケット１８上には、外周端が揃えられて、上部プレート１２が載置されている。段部を有する締結ネジ７４が、上部プレート１２のフランジ部２４のネジ孔３４及びモータブラケット１８のネジ孔６６を挿通するように、フランジ部２４の表面側から差し込まれている。この締結ネジ７４により、上部プレート１２がモータブラケット１８上にねじ留めされている。上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、上部プレート１２の円筒部２２の高さに応じたキャビティが形成されている。下部プレート１４は、このキャビティ内に回転可能に収納されている。
【００４０】
円筒部２２の高さは、下部プレート１４の最大厚さよりも僅かに大きい程度である。上部プレート１２の回転部２８は、下部プレート１４の回転部３８に重ねられている。回転部３８に設けられた凸部４６は、回転部２８に設けられた開口部３２に嵌め込まれている。上部プレート１２の回転部２８は、展開に伴い所定方向に回転する。一方、下部プレート１４の回転部３８は、展開に伴い所定方向とは逆方向に回転しようとするが、凸部４６が開口部３２に嵌め込まれて、逆方向に回転できないように規制されている。即ち、凸部４６及び開口部３２からなる嵌合機構が、回転抵抗部材として機能する。回転抵抗部材として機能するために、凸部４６の外周形状又は開口部３２の内周形状は、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形状、十字形状等とすることが好ましい。
【００４１】
＜展開部材の詳細構成＞
ここで、上部プレート１２及び下部プレート１４の展開構造について更に詳しく説明する。図４（Ａ）は上部プレート１２を表側から見た斜視図であり、図４（Ｂ）は上部プレート１２を裏側から見た斜視図である。また、図５（Ａ）は下部プレート１４を表側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）は下部プレート１４を裏側から見た斜視図である。
【００４２】
上述した通り、上部プレート１２は、円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０を備えている。これら円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている。また、下部プレート１４は、支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２を備えている。これら支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２は、弾塑性体で一体に形成されている。
【００４３】
弾塑性を有する樹脂材料としては、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。
【００４４】
また、衝突時に梁がすぐ破断したのでは、衝撃の緩和が不十分となり、破断面が露出する等の不具合を生じる。従って、破断しやすい材料を使用する場合、破断しやすい箇所がある場合には、表面に補強布や補強テープを貼り付けるなど、上部プレート１２と下部プレート１４の各々を補強部材により補強することが好ましい。補強により脆化や破断を回避しながら、弾塑性変形によって衝突エネルギーを有効に吸収することができる。
【００４５】
（上部プレート）
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２は、展開構造として、リング状のフランジ部２６と、フランジ部２６の内側に設けられた外周形状が略正三角形の回転部２８と、フランジ部２６と回転部２８とを連結する３本の連結梁３０と、を備えている。また、回転部２８の中央部分には、正三角形の回転部２８の中心点を通る垂線を軸とする、六角形状の開口部３２が形成されている。
【００４６】
フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、回転部２８及び連結梁３０を、フランジ部２６より薄く形成することが好ましい。フランジ部２６と連結梁３０とは、各々、所定の幅に形成されている。以下では、フランジ部２６の幅を「枠幅」、連結梁３０の幅を「梁幅」という。
【００４７】
正三角形の回転部２８には３つの頂点がある。上部プレート１２では、３つの頂点は、上部プレート１２の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で左回りに設定されている。第１の連結梁３０は、３つの頂点のいずれか１つを第１の頂点として、その一端が第１の頂点に連結され、第１の頂点とこの第１の頂点に隣接する第２の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に平行に延在している。第２の連結梁３０は、その一端が第２の頂点に連結され、第２の頂点と第３の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。第３の連結梁３０は、その一端が第３の頂点に連結され、第３の頂点と第１の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。
【００４８】
本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、鎌状の切り込み２５が３箇所に形成されている。鎌状の切り込み２５の各々は、同じ形状であり、回転部２８の中心点に対して対称な位置に配置されている。鎌状の切り込み２５が形成されることで、連結梁３０がフランジ部２６と繋がる３箇所の繋ぎ部２７を残して、長尺状の３本の連結梁３０がフランジ部２６から切り離されると共に、連結梁３０が回転部２８と繋がる３箇所の繋ぎ部２９を残して、正三角形の回転部２８が連結梁３０から切り離される。
【００４９】
換言すれば、各々の連結梁３０の一端はフランジ部２６に繋ぎ部２７で繋がっており、各々の連結梁３０の他端は繋ぎ部２９で回転部２８に繋がっている。こうして、回転部２８は３本の連結梁３０によりリング状のフランジ部２６に連結されている。上述したように、３つの頂点を、上部プレート１２の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で左回りに設定することで、展開に伴って回転部２８は左回りに回転することになる。また、回転部２８は連結梁３０によりフランジ部２６に連結されているので、回転部２８がフランジ部２６から展開方向に離れるに従い、回転部２８を引き戻す方向、即ち、回転を止める方向（回転部２８を右回りに回転させる方向）に力が働くことになる。
【００５０】
本実施の形態では、３箇所の繋ぎ部２９の各々は、鎌状の切り込み２５の折れ点の近くに配置されることになる。このため、各々の繋ぎ部２９の縁部は、繋ぎ部２９の移動を容易化するために、角が削られて丸く形成されている。また、図８（Ａ）に示すように、各々の繋ぎ部２９の縁部の連結梁３０に近い側には、Ｖ字状の切り欠き２９Ａを設けることが好ましい。Ｖ字状の切り欠き２９Ａにより、回転部２８を限界位置まで移動させたときに、繋ぎ部２９が反らず、繋ぎ部２９での連結梁３０の折れ曲げが容易になる。
【００５１】
上部プレート１２においては、連結梁３０の長さができるだけ長くなるように、設計することが好ましい。連結梁３０が長くなるほど、展開時のストローク（回転部２８が押圧方向へ移動する距離）が大きくなる。本実施の形態では、３本の連結梁３０により形成される正三角形が、リング状のフランジ部２６の内側に丁度配置されるように、３本の連結梁３０の各々を配置することで、連結梁３０の長さが最も長くなるように設計されている。なお、切り込み２５の形状は、連結梁３０の長さ以外にも、フランジ部２６の枠幅、連結梁３０の梁幅、切り込み２５の切込み幅、繋ぎ部２７、２９の幅などを考慮して設計される。
【００５２】
（下部プレート）
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４は、展開構造として、リング状の支持枠３６と、支持枠３６の内側に設けられた外周形状が略正三角形の回転部３８と、支持枠３６と回転部３８とを連結する３本の連結梁４０と、支持枠３６を回転プレート１６に取り付けるためのアーム部４２と、を備えている。また、回転部３８の表面側の中央部分には、正三角形の回転部３８の中心点を通る垂線を軸とする、六角形状の凸部４６が形成されている。
【００５３】
支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、及びアーム部４２の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、回転部３８及び連結梁４０を、支持枠３６より薄く形成することが好ましい。また、下部プレート１４を回転プレート１６にしっかり取り付けるためには、アーム部４２を、支持枠３６と同じ厚さで形成することが好ましい。本実施の形態では、下部プレート１４の裏側は面一に形成され、下部プレート１４の表面側では、回転部３８及び連結梁４０の高さが、支持枠３６及びアーム部４２より低くなるように形成されている。即ち、回転部３８及び連結梁４０が、支持枠３６及びアーム部４２より薄く形成されている。
【００５４】
支持枠３６と連結梁４０とは、各々、所定の幅に形成されている。本実施の形態では、支持枠３６の枠幅は、上部プレート１２のフランジ部２６の枠幅と略同じ幅とされ、連結梁４０の梁幅は、上部プレート１２の連結梁３０の梁幅と略同じ幅とされている。
【００５５】
正三角形の回転部３８には３つの頂点がある。下部プレート１４では、３つの頂点は、下部プレート１４の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で右回りに設定されている。第１の連結梁４０は、３つの頂点のいずれか１つを第１の頂点として、その一端が第１の頂点に連結され、第１の頂点とこの第１の頂点に隣接する第２の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に平行に延在している。第２の連結梁４０は、その一端が第２の頂点に連結され、第２の頂点と第３の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。第３の連結梁４０は、その一端が第３の頂点に連結され、第３の頂点と第１の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。
【００５６】
本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、斧状の切り込み４１が３箇所に形成されている。斧状の切り込み４１の各々は、同じ形状であり、回転部３８の中心点に対して対称な位置に配置されている。斧状の切り込み４１が形成されることで、連結梁４０が支持枠３６と繋がる３箇所の繋ぎ部４３を残して、長尺状の３本の連結梁４０が支持枠３６から切り離されると共に、連結梁４０が回転部３８と繋がる３箇所の繋ぎ部４５を残して、正三角形の回転部３８が連結梁４０から切り離される。
【００５７】
換言すれば、各々の連結梁４０の一端は支持枠３６に繋ぎ部４３で繋がっており、各々の連結梁４０の他端は繋ぎ部４５で回転部３８に繋がっている。こうして、回転部３８は３本の連結梁４０によりリング状の支持枠３６に連結されている。本実施の形態では、繋ぎ部４３の幅は、上部プレート１２の繋ぎ部２７の幅と略同じ幅であり、繋ぎ部４５の幅は、上部プレート１２の繋ぎ部２９の幅と略同じ幅である。
【００５８】
本実施の形態では、３箇所の繋ぎ部４５の各々は、繋ぎ部４５の移動を容易化するために、その縁部の角が削られて丸く形成されている。また、図８（Ｂ）に示すように、各々の繋ぎ部４５の縁部の連結梁４０に近い側には、Ｖ字状の切り欠き４５Ａを設けることが好ましい。Ｖ字状の切り欠き４５Ａにより、回転部３８を限界位置まで移動させたときに、繋ぎ部４５が反らず、繋ぎ部４５での連結梁４０の折れ曲げが容易になる。
【００５９】
上述した通り、正三角形の回転部３８の３つの頂点は、下部プレート１４の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で右回りに設定されている。即ち、上部プレート１２と下部プレート１４とが重ね合わされた状態では、上部プレート１２の連結梁３０の延びる方向（繋ぎ部２９から繋ぎ部２７に向う方向）は、下部プレート１４の連結梁４０の延びる方向（繋ぎ部４５から繋ぎ部４３に向う方向）とは、逆向きである。下部プレート１４の支持枠３６が固定されていれば、展開に伴い、回転部３８は支持枠３６に対し右回りに回転することになる。
【００６０】
本実施の形態では、下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６の回転に伴い左回りに回転する。回転プレート１６は、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０の両方に、圧縮荷重が作用する方向に回転させる。下部プレート１４の回転部３８は、嵌合機構により、上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。従って、下部プレート１４の支持枠３６が左回りに回転するに従い、連結梁４０に圧縮荷重が作用して、回転が規制された回転部３８が支持枠３６から離れ、下部プレート１４が展開する。回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が押し上げられる。これにより、上部プレート１２が、下部プレート１４と共に展開する。
【００６１】
なお、回転部３８は連結梁４０により支持枠３６に連結されているので、回転部３８が支持枠３６から展開方向に離れるに従い、回転部３８を引き戻す方向、即ち、回転を止める方向（回転部３８を左回りに回転させる方向）に力が働くことになる。
【００６２】
下部プレート１４では、上部プレート１２を重ね合わせて展開した時に、回転部３８と上部プレート１２の連結梁３０とが互いに干渉せず（即ち、移動の邪魔にならず）、連結梁４０と上部プレート１２の回転部２８や連結梁３０とが互いに干渉しないように、回転部３８及び連結梁４０が形成されている。これらの干渉が生じると、展開構造体１０の展開が阻害される。
【００６３】
また、上部プレート１２と同様に、下部プレート１４においても、連結梁４０の長さができるだけ長くなるように、設計することが好ましい。連結梁４０が長くなるほど、展開時のストローク（回転部３８が押圧方向へ移動する距離）が大きくなる。本実施の形態では、回転部３８を小さくすることで、連結梁４０の長さが最も長くなるように設計されている
【００６４】
また、本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、扇状の切り込み４７が３箇所に形成されている。扇状の切り込み４７の各々は、同じ形状であり、回転部３８の中心点に対して対称な位置に配置されている。扇状の切り込み４７を形成することで、下部プレート１４の支持枠３６には、３個のアーチ状のアーム部４２が形成されている。回転プレート１６の円板部４８は、下部プレート１４の支持枠３６より小径であるため、支持枠３６の内側に迫り出すように、取り付け用のアーム部４２が形成されている。これらのアーム部４２は、回転部３８及び連結梁４０との干渉を生じないように、回転部３８及び連結梁４０の外側に配置されている。
【００６５】
なお、切り込み４１、切り込み４７の形状は、連結梁３０の長さ、フランジ部２６の枠幅、連結梁３０の梁幅、切り込み２５の切込み幅、繋ぎ部２７、２９の幅、回転プレート１６との位置関係などを考慮して、適宜設計されている。
【００６６】
＜展開構造体の展開動作＞
次に、上記の展開構造体１０の展開動作について説明する。
図６（Ａ）及び（Ｂ）は展開構造体の展開中の外観を示す斜視図である。図６（Ａ）は展開途中の展開構造体の様子を示す斜視図である。図６（Ｂ）は限界位置まで展開させた展開構造体の様子を示す斜視図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は各展開部の展開挙動を説明するための平面図である。図７（Ａ）は上部プレート１２の展開挙動を表側から見た平面図である。図７（Ｂ）は下部プレート１４の展開挙動を表側から見た平面図である。
【００６７】
図７（Ｂ）に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０（図示せず）の駆動により回転プレート１６が、矢印Ａ方向（回転軸に対し左回り）に回転する。回転プレート１６が回転すると、回転伝達ピン７８により回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６と共に矢印Ａ方向に回転する。下部プレート１４の回転部３８は、その凸部４６が上部プレート１２の開口部３２に嵌め込まれており、回転部３８は上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。
【００６８】
図６（Ａ）に示すように、下部プレート１４の支持枠３６が左回りに回転するに従い、回転が規制された回転部３８が支持枠３６から離れるように移動し、下部プレート１４が平面から立体に展開する。まず、下部プレート１４では、回転部３８の移動に伴い、弾塑性変形によって連結梁４０の両端部が撓み始める。特に、連結梁４０が支持枠３６に繋がる繋ぎ部４３と、連結梁４０が回転部３８に繋がる繋ぎ部４５とが、弾塑性変形により湾曲する。
【００６９】
また、回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が押し上げられる。これにより、上部プレート１２も下部プレート１４と共に、平面から立体に展開する。即ち、下部プレート１４が、回転プレートから伝達された回転力を、上部プレート１２の回転部２８を押し上げる上方向の力に変換して、上部プレート１２と下部プレート１４とが展開する。ここで回転運動が、直線運動に変換される。
【００７０】
図７（Ａ）に示すように、回転部２８は、フランジ部２６から離れるように移動しながら、矢印Ｂ方向（回転軸に対し左回り）に回転する。上部プレート１２でも同様に、回転部２８の移動に伴い、弾塑性変形によって連結梁３０の両端部が撓み始める。特に、連結梁３０がフランジ部２６に繋がる繋ぎ部２７と、連結梁３０が回転部３８に繋がる繋ぎ部２９とが、弾塑性変形により湾曲する。
【００７１】
図６（Ｂ）に示すように、下部プレート１４では、回転部３８の更なる移動に伴い、弾塑性変形により連結梁４０が更に撓む。特に、連結梁４０は両端部で大幅に湾曲し、繋ぎ部４５の近傍で折れ曲がる。上部プレート１２でも同様に、回転部２８の更なる移動に伴い、弾塑性変形により連結梁３０が更に撓む。連結梁３０は両端部で大幅に湾曲し、繋ぎ部２９の近傍で折れ曲がる。
【００７２】
電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０の展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１（展開構造）が形成される。この例では、３本の連結梁３０と３本の連結梁４０の合計６本の梁を有する立体交差構造１１が形成される。例えば、図６（Ｂ）に示すように、回転部２８及び回転部３８を限界位置まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させる。又は、図６（Ａ）に示すように、回転部２８及び回転部３８を途中まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させる。この場合には、回転部２８及び回転部３８の移動距離に応じて、立体交差構造１１の衝撃吸収力を調節することができる。
【００７３】
モータ２０の停止後も、モータ２０の保持力により、立体交差構造１１が保持される。例えば、モータ２０として超音波モータを用いた場合には、電源を遮断しても摩擦力により立体交差構造１１が保持される。しかしながら、回転部２８は連結梁３０によりフランジ部２６に連結され、回転部３８は連結梁４０により支持枠３６に連結されているので、回転部２８及び回転部３８が各々の支持枠等から離れるに従い、回転部を引き戻す方向、即ち、回転プレート１６を逆回転させる方向に力が働くことになる。
【００７４】
従って、モータ２０の保持力だけでは、展開構造を保持することが困難な場合もある。このような場合には、回転プレート１６の外周部とモータブラケット１８との間に、ラチェット機構等、回転方向を一方向に制限する回転阻止手段を設けてもよい。回転プレート１６が所定角度まで回転した位置で、ラチェットをロックして展開構造体１０の展開を完了し、展開構造を固定することができる。また、ラチェット機構は、回転プレート１６とモータ支持体６８の上端部（又はフランジ部８０）との間に、設けることもできる。
【００７５】
＜衝撃吸収装置＞
次に、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収装置の概略構成を説明する。衝撃吸収装置は、上記の展開構造体を含んで構成されている。図１０（Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。本実施の形態に係る衝撃吸収装置では、衝突を検知したとき（衝突が不可避と予測されたときを含む）に、上記の展開構造体１０を展開させて、複数の梁を有する立体交差構造１１を形成し、衝突エネルギーを吸収する。
【００７６】
図１０（Ａ）は衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１０の状態を示す。展開前の展開構造体１０では、上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、キャビティが形成されている。下部プレート１４は、その展開構造（回転部３８と連結梁４０）以外の部分が、回転プレート１６に取り付けられている。下部プレート１４は、上部プレート１２が重ね合わされて、キャビティ内に回転可能に収納されている。上部プレート１２の回転部２８と下部プレート１４の回転部３８とは、共通の回転軸Ｒの周りに一緒に回転するように嵌着されている。
【００７７】
図１０（Ｂ）は衝突が検知された直後（展開時）の展開構造体１０の状態を示す。衝突が検知されると、モータ２０（図示せず）により回転プレート１６が回転軸Ｒの周りに回転する。下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６の回転に伴い回転する。上部プレート１２の支持枠（フランジ部２６）は固定配置されている。下部プレート１４の回転部３８は、上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。下部プレート１４の支持枠３６が回転することにより、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０の両方に圧縮荷重が作用する。これにより、回転部３８が支持枠３６から離れ、下部プレート１４が展開する。回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が力ＦUPで押し上げられ、上部プレート１２が下部プレート１４と共に展開する。
【００７８】
上述した通り、展開構造体１０の展開に従って、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とは、各々の両端部が弾塑性変形により撓む。即ち、上部プレート１２の連結梁３０は繋ぎ部２７，２９の近傍で湾曲し、下部プレート１４の連結梁４０は繋ぎ部４３、４５の近傍で湾曲する。また、展開限界では、上部プレート１２の連結梁３０は繋ぎ部２９の近傍で折れ曲がり、下部プレート１４の連結梁４０は繋ぎ部４５の近傍で折れ曲がる。これにより、連結梁３０と連結梁４０からなる複数の梁が交差する立体交差構造１１が形成される。一旦、立体交差構造１１が形成されると、モータ２０（図示せず）の保持力等により、立体交差構造１１が維持される。
【００７９】
図１０（Ｃ）は衝突時の立体交差構造１１の状態を示す。立体交差構造１１の上に重石Ｇを載せて、立体交差構造１１に荷重ＦDOWNをかける。これは立体交差構造１１に衝突エネルギーを与えたのと同じ状態である。上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とが、弾塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。
【００８０】
図示はしていないが、衝突エネルギーを吸収する過程では、上部プレート１２の連結梁３０は、繋ぎ部２７での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０でも同様に、繋ぎ部４３での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０が、上部プレート１２の連結梁３０よりも短い場合には、下部プレート１４は展開前の状態に戻ろうとする。このため、上部プレート１２の連結梁３０が、更に弾塑性変形して、連結梁３０の中央部分又は繋ぎ部２９で折れ曲がる。
【００８１】
（衝撃吸収装置における展開構造体の配置例）
図１１は展開構造体１０の配置例を示す平面図である。展開前の展開構造体１０は、平面的な形状を有しているので、多数の展開構造体１０を二次元状に配列して設置して、衝撃吸収構造７０を形成することができる。上述した通り、展開構造体１０においては、展開する上部プレート１２側が表側であり、モータ２０側が裏側である（図１参照）。展開構造体１０は、モータ２０が設けられた裏側を、設置面に向けて設置される。展開構造体１０は、図面では手前側に向って展開する。
【００８２】
本実施の形態では、展開構造体１０は平面視が略円形であるため、１個の円の周囲に６個の円が並ぶ最密充填配列で、設置部位に配置することができる。なお、ここでは、展開構造体１０を平面的に配置する例を示したが、用途に応じて、展開構造体１０を並列に配置することもできる。即ち、隣接する２個の展開構造体１０の表側と裏側とが対向するように、複数の展開構造体１０を配列することができる。
【００８３】
（車両の衝撃吸収装置の一例）
図１２は展開構造体１０を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。衝突物との衝突に備えて、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８などに設置することができる。コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体１０は、フードパネル９０を構成するアウタパネルとインナパネルとの隙間や、フロントバンパ９２のバンパカバーとバンパフレームとの間、フードパネル９０とフロントフェンダーパネル９６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も設置することができる。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い。
【００８４】
図１３は本発明の実施の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。この衝撃吸収装置は、車両に搭載されて使用される。本実施の形態に係る衝撃吸収装置１００には、複数の展開構造体１０からなる衝撃吸収構造７０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群１０２と、センサ群１０２から取得した情報に基づいて、衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を制御する制御部１０４と、が設けられている。
【００８５】
複数の展開構造体１０は、展開構造体１０を展開させる展開駆動部７２を各々備えている。制御部１０４は、複数の展開駆動部７２を各々独立に制御する。なお、図面では、展開構造体１０と展開駆動部７２とを別々に図示しているが、本実施の形態では、展開構造体１０を構成する回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部７２に相当する。
【００８６】
展開駆動部７２を備えた展開構造体１０が平面状又は並列に配列されて、上述した衝撃吸収構造７０が構成されている。衝撃吸収構造７０は、上述した通り、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８など、衝突が予想される車両の様々な部位に多数設置される。
【００８７】
センサ群１０２としては、自車両の前方、側方及び後方を撮影するビデオカメラ１０２Ａ、自車両の前方、側方及び後方の熱画像を撮影する赤外線カメラ１０２Ｂ、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、自車両への前方、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。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。
【００８８】
制御部１０４には、衝突物が衝突する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。センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、推定された衝突部位の推定された衝突範囲に設置された衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を作動して、衝突位置にある展開構造体１０を展開させる。展開により複数の梁を有する立体交差構造１１が形成され、立体交差構造１１によって衝突エネルギーを吸収する。
【００８９】
図１４は制御部１０４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。まず、ステップＳ１０で、センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突の危険性を検知する。例えば、レーダ１０２Ｃで得られたデータなどから、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。次のステップＳ１２で、センサ群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。
【００９０】
次に、ステップＳ１４で、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を判断する。衝突は回避できると判断（肯定判断）した場合には、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）した場合には、衝撃吸収構造７０の展開構造体１０を展開させるために、展開駆動部７２に駆動信号を出力して、ルーチンを終了する。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を行うことができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態の展開構造体は、小型モータで一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で、平面から立体に展開し、複数の梁を備えた立体交差構造を形成することができる。
【００９２】
また、本実施の形態の展開構造体は、展開前はコンパクトで平面的な形状を有しているので、クラッシュボックス等を設置できない狭く小さい部位にも設置することができる。また、本実施の形態の展開構造体は、平面視が略円形であるため、細密配列することができる。
【００９３】
また、本実施の形態の展開構造体は、展開後は複数の梁を備えた立体交差構造を形成するので、表面側から衝突による衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収することができる。特に、立体交差構造であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。更に、用途に応じて立体交差構造中の梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。即ち、任意の剛性を持たせることが可能である。
【００９４】
また、本実施の形態の衝撃吸収装置は、展開構造体を含む衝撃吸収構造が、車両などの被衝突物に多数配置され、個別に駆動制御されているので、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。即ち、必要な部位の展開構造体を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作を行うことができる。
【００９５】
また、センサ群から入力されたデータに基づいて、衝突物の有無を判断し、衝突物の形状・重量・速度などを計測して、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で、衝突が回避できない場合には、推定された衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。
【００９６】
＜変形例＞
以下、上記の実施の形態の変形例について説明する。
【００９７】
（産業上の利用分野）
上記の実施の形態では、フロントバンパ等、車両のボディに展開構造体を設置して衝撃吸収装置として使用する例について説明したが、コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体は、狭く小さい部位にも設置することができる。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしての利用も可能である。即ち、微細空間における衝突緩衝構造やアクチュエータとしての役割も果たすことができる。また、航空機やヘリコプター等の軽量化が要請される飛行機の底面部に展開構造体を設置して、不時着時の衝撃吸収装置として使用することも可能である。更に、展開構造を工夫することで、宇宙空間で使用する展開構造体（アンテナや太陽電池パネル等）への応用も考えられる。
【００９８】
（展開構造体の変形例）
上記の実施の形態では、平面視が略円形の展開構造体（展開構造体１０）を用い、立体交差構造（立体交差構造１１）では３本の連結梁で正三角形の回転部を支持する構造例について説明したが、展開構造体の構造は、上記実施の形態の構造に限定される訳ではない。用途に応じて好適な形状を選択することができる。立体交差構造中の連結梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。また、展開構造体を構成する第１展開部材と第２展開部材との間で、回転部の形状、嵌合構造、連結梁の形状・配置・本数が異なっていてもよい。
【００９９】
例えば、３本の連結梁で回転部を支持する構造は、遊びになる梁がないので、安定感があり最も好ましいが、回転部を支持する連結梁の本数は３本には限られない。２本でもよく、４本以上でもよい。連結梁の本数が増加すると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁を長くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁の幅を広くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。
【０１００】
また、連結梁の幅は一定である必要はなく、１本の連結梁の長手方向において、梁幅が変化していてもよい。更に、連結梁の断面形状は矩形状である必要はなく、断面の長手方向において厚さが変化していてもよい。
【０１０１】
また、回転部の形状は、回転軸の周りに回転可能な形状であればよく、正三角形には限られない。回転部の平面視形状は、円（真円、楕円など）や、三角形以外の多角形（四角形、五角形、六角形、八角形など）とすることもできる。
【０１０２】
同様に、第１展開部材と第２展開部材との間の嵌合構造（回転抵抗部材）は、第１展開部材（上部プレート１２）に設けた内周形状が六角形の開口部と、第２展開部材（下部プレート１４）に設けた外周形状が六角形の凸部と、を嵌め合わせるものには限定されない。互いに嵌合する構造であれば他の形状でもよく、凹部と凸部の組合せでもよい。また、第１展開部材側に凸部を設け、第２展開部材側に凹部又は開口部を設けることもできる。
【０１０３】
（展開部材の変形例）
上記の実施の形態では、第１の展開部材（上部プレート１２）及び第２の展開部材（下部プレート１４）として、図７（Ａ）及び（Ｂ）等に示す展開部材を用いる例について説明したが、第１の展開部材及び第２の展開部材の構造はこれには限定されない。種々の変形例が可能である。
【０１０４】
図９に第２の展開部材の変形例の一例を示す。この例では、図９に示すように、第２の展開部材（下部プレート１４Ｂ）では、アーム部を設けずに、支持枠３６を回転プレート１６Ｂに取り付けている。アーム部を省略することで、下部プレート１４Ｂを簡単な構造とすることができ、下部プレート１４Ｂにおいて「連結梁」や「回転部」の配置（レイアウト）の自由度が増加する。
【０１０５】
支持枠３６には、複数の貫通孔４４Ｂが設けられている。回転プレート１６Ｂは、下部プレート１４Ｂの支持枠３６の外径と略同径の円板部４８Ｂを備えている。円板部４８Ｂの外周付近には、下部プレート１４Ｂの支持枠３６に設けられた複数の貫通孔４４Ｂに対応する位置に、複数の貫通孔５８Ｂが設けられている。
【０１０６】
下部プレート１４Ｂが回転プレート１６Ｂに重ねられ、段部を有する回転伝達ピン７８が、貫通孔５８Ｂ及び貫通孔４４Ｂを挿通するように、円板部４８Ｂの裏面側から差し込まれている。下部プレート１４Ｂは、回転伝達ピン７８により回転プレート１６Ｂにピン留めされ、回転プレート１６Ｂと共に回転可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。
【図３】図１に示す展開構造体の分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は上部プレートを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は上部プレートを裏側から見た斜視図である。
【図５】（Ａ）は下部プレートを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は下部プレートを裏側から見た斜視図である。
【図６】（Ａ）は展開途中の展開構造体の様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は限界位置まで展開させた展開構造体の様子を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）は上部プレートの展開挙動を表側から見た平面図であり、（Ｂ）は下部プレートの展開挙動を表側から見た平面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は第１の展開部材及び第２の展開部材の変形例の一例を示す平面図である。
【図９】第２の展開部材の変形例の一例を示す平面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。
【図１１】展開構造体の配置例を示す平面図である。
【図１２】展開構造体を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。
【図１３】本発明の実施の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１４】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。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 展開構造体
１１ 立体交差構造
１２ 上部プレート
１４ 下部プレート
１４Ｂ 下部プレート
１６ 回転プレート
１６Ｂ 回転プレート
１８ モータブラケット
２０ モータ
２２ 円筒部
２４ フランジ部
２６ フランジ部
２７、１９ 繋ぎ部
２８ 回転部
３０ 連結梁
３２ 開口部
３４ ネジ孔
３６ 支持枠
３８ 回転部
４０ 連結梁
４２ アーム部
４３、４５ 繋ぎ部
４４ 貫通孔
４４Ｂ 貫通孔
４６ 凸部
４８ 円板部
４８Ｂ 円板部
５０ 軸受け部
５２ 貫通孔
５４ 貫通孔
５６ 軸固定ピン
５８ 貫通孔
５８Ｂ 貫通孔
６０ 開口部
６４ ネジ孔
６６ ネジ孔
６８ モータ支持体
７１ 回転軸
７０ 衝撃吸収構造
７３ ネジ孔
７２ 展開駆動部
７４ 締結ネジ
７６ 締結ネジ
７８ 回転伝達ピン
８０ フランジ部
９０ フードパネル
９２ フロントバンパ
９４ フロントサイドドア
９６ フロントフェンダーパネル
９８ フロントピラー
１００ 衝撃吸収装置
１０２ センサ群
１０２Ａ ビデオカメラ
１０２Ｃ レーダ
１０２Ｄ 感圧センサ
１０２Ｂ 赤外線カメラ
１０４ 制御部
１０６ 衝突部位推定手段
１０８ 衝突範囲推定手段
ＦDOWN 荷重
ＦUP 力
Ｇ 重石
Ｒ 回転軸
【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、車両や乗員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壊れて衝突エネルギーを吸収し、乗員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（特許文献１）。
【０００３】
例えば、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】
また、最近では、歩行者の安全にも配慮がなされている。例えば、ショックアブソーバの粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを効率よく吸収し、車両や乗員だけではなく、衝突時に歩行者が受ける衝撃力を緩和する構造も種々提案されている（特許文献２、３）。
【０００５】
例えば、特許文献２では、二段バンパ構造を備えた車両用フロントバンパ装置が提案されている。二段バンパ構造は、通常バンパの下側に低位バンパが設けられた構造である。この低位バンパによって、衝突時に歩行者がボンネットへ倒れ込むように仕向けられる。特許文献２の車両用フロントバンパ装置は、低位バンパの位置調節手段と、ショックアブソーバ（油圧シリンダなど）とを備えている。歩行者衝突時には、ショックアブソーバの粘性抵抗を調節すると共に低位バンパの位置を調節して、歩行者の倒れ込みモーメントを最適化している。
【０００６】
また、特許文献３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３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、歩行者との衝突時には、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。
【特許文献１】特開２０００−２５７６８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０９９４号公報
【特許文献３】特開平１０−１０９６０５号公報
【特許文献４】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】
【０００７】
しかしながら、車両の構成部材に限らず、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においては、衝突エネルギーを有効に吸収するためには、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、という問題がある。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、狭小部には衝突エネルギーを有効に吸収する衝撃吸収構造を設置することができない。
【０００８】
例えば、車両の衝突時に客室空間を保全するためには、ボディの一部を変形領域として予め確保しておかなければならない。前面衝突であれば、フロントボディが壊れて衝突エネルギーを有効に吸収できるが、斜め方向や側面方向からの衝突では、薄いサイドボディが壊れても、衝突エネルギーを十分に吸収しきれない可能性がある。また、特許文献１に記載されたように、梁構造を長さ方向に多数積み上げた構造のサイドメンバーを搭載して、前面衝突に対する衝撃吸収力を向上させることはできるが、サイドボディと客室との隙間は狭く、複雑な梁構造を収納することは難しい。このため、斜め方向や側面方向からの衝突には適用できない。
【０００９】
また、特許文献２、３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、という問題がある。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、狭小部には設置することができない。また、特定方向からの衝突には対応できるが、任意方向からの衝突に対応することはできない。
【００１０】
一方、特許文献４では、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。こ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のにもかかわらず、展開後は比較的長い「つぶれ長さ」を提供することができる。
【００１１】
確かに、展開後のエネルギー吸収構造体と比べると、初期形状はよりコンパクトである。しかしながら、アクチュエータ手段の構造は複雑でその小型化や軽量化は困難であり、この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ない、という問題が依然として存在する。やはり、狭小部には設置することができない。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、簡単な動作で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を提供することにある。また、本発明の他の目的は、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる衝撃吸収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１に記載の展開構造体は、固定配置された円周状の第１支持枠、前記第１支持枠の内側に配置された第１回転部、及び前記第１回転部が前記第１支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第１回転部を第１方向に回転させるように、前記第１回転部と前記第１支持枠とを連結する複数の第１連結梁を備え、前記第１回転部が前記第１支持枠から離れた状態に展開可能な第１展開部材と、前記第１支持枠に対し回転可能に保持された円周状の第２支持枠、前記第２支持枠の内側に配置された第２回転部、及び前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第２回転部を前記第１方向とは逆方向の第２方向に回転させるように、前記第２回転部と前記第２支持枠とを連結すると共に、展開時に前記第１連結梁と干渉しないように設けられた複数の第２連結梁を備え、前記第１展開部材と重なるように配置され、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れた状態に展開可能な第２展開部材と、前記第２回転部の前記第２方向への回転に抵抗する力が働くように、前記第１回転部及び前記第２回転部の各々対向する側に設けられた回転抵抗部材と、前記第２支持枠を前記第１方向に回転させて前記第１展開部材及び前記第２展開部材の各々を展開させる展開駆動部と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、少なくとも前記第１連結梁及び前記第２連結梁の各々が、平板状の弾塑性体で形成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、前記第１展開部材の前記第１支持枠、前記第１回転部、及び前記複数の第１連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の展開構造体は、請求項１に記載の発明において、前記第２展開部材の前記第２支持枠、前記第２回転部、及び前記複数の第２連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の展開構造体は、請求項１から４までのいずれか１項に記載の発明において、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるように、前記複数の第１連結梁及び前記複数の第２連結梁が配置されたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の展開構造体は、請求項１から５までのいずれか１項に記載の発明において、前記展開駆動部が、前記第２支持枠に連結され且つ中心に凸状の回転軸を備えたディスク状の回転板と、前記回転軸の周りに前記回転板を回転駆動する駆動部と、を含んで構成されたことを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の展開構造体は、請求項６に記載の発明において、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるときに、前記回転板の回転を停止させる回転停止手段を、更に備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の展開構造体は、請求項１から７までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１回転部と前記第１支持枠とが３本の第１連結梁で連結され、前記第２回転部と前記第２支持枠とが３本の第２連結梁で連結されたことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の展開構造体は、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発明において、前記回転抵抗部材は、前記第１回転部及び前記第２回転部の一方に設けられた凸部と、前記第１回転部及び前記第２回転部の他方に設けられた前記凸部と嵌合する凹部又は開口部と、で構成されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の展開構造体は、請求項１から９までのいずれか１項に記載の発明において、前記第１回転部と連結される前記第１連結梁の端部近傍に切り欠きを設けると共に、前記第２回転部と連結される前記第２連結梁の端部近傍に切り欠きを設けたことを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の衝撃吸収装置は、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、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、前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記第１展開部材及び前記第２展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の展開構造体によれば、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で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、という効果がある。また、本発明の衝撃吸収装置によれば、本発明の展開構造体を用いているので、狭小部にも設置することができ、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２６】
＜展開構造体の概略構成＞
まず、本発明の実施の形態に係る展開構造体の概略構成について説明する。
図１は本実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図２は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図３は同じ展開構造体の分解斜視図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、展開構造体１０は、複数の部材から組み立てられた円盤状の構造体であり、表側から見たときの形状は略円形である。本実施の形態では、展開構造体１０の展開前の大きさは、厚さが数センチメートル（例えば２ｃｍ〜４ｃｍ）程度であり、外径が十数センチメートル（例えば１０ｃｍ〜１５ｃｍ）程度である。なお、展開構造体の大きさは、用途に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
展開構造体１０は、第１展開部材としての上部プレート１２、第２展開部材としての下部プレート１４、下部プレート１４を回転させる回転プレート１６、回転プレート１６を駆動するモータ２０、及び上部プレート１２をモータ２０に固定するリング状のモータブラケット１８を備えている。回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部として機能する。
【００２９】
上記の展開構造体１０では、モータ２０の駆動により回転プレート１６が回転する。回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４は、回転プレート１６と一緒に回転する。下部プレート１４の回転により、上部プレート１２と下部プレート１４とが、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１を形成する。衝突等により、この立体交差構造１１に表側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。展開後の構造は立体交差構造１１であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。
【００３０】
上部プレート１２は、円筒部２２、円筒部２２の下端部に形成された所定幅のフランジ部２４、及び円筒部２２の上端部に形成された所定幅のフランジ部２６を備えている。フランジ部２４は円筒部２２の半径方向外側に延在し、フランジ部２６は円筒部２２の半径方向内側に延在している。これら円筒部２２、フランジ部２４及びフランジ部２６が、第１展開部材の第１支持枠を構成する。なお、以下では、便宜上、フランジ部２６を第１支持枠として説明する場合がある。
【００３１】
フランジ部２６と同じ平面内には、フランジ部２６の内側に設けられた回転部２８と、フランジ部２６と回転部２８とを連結する複数の連結梁３０と、が設けられている。回転部２８には、後述する下部プレート１４の表面側に設けられた凸部４６と嵌合する開口部３２が設けられている。フランジ部２４には、複数のネジ孔３４が設けられている。本実施の形態では、円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０は一体に形成されている。
【００３２】
下部プレート１４は、平板状に形成されている。下部プレート１４は、その外径が円筒部２２の内径より小さいリング状の支持枠３６、支持枠３６の内側に設けられた回転部３８、支持枠３６と回転部３８とを連結する複数の連結梁４０、及び支持枠３６を回転プレート１６に取り付けるためのアーム部４２を備えている。アーム部４２は、支持枠３６の内側で且つ回転部３８及び連結梁４０の外側に設けられている。回転部３８の表面側には、上部プレート１２の開口部３２に嵌め込まれる凸部４６が設けられている。アーム部４２には、複数の貫通孔４４が設けられている。本実施の形態では、支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２は一体に形成されている。
【００３３】
回転プレート１６は、下部プレート１４の支持枠３６の外径より小径の円板部４８を備えている。円板部４８の外周付近には、下部プレート１４のアーム部４２に設けられた複数の貫通孔４４に対応する位置に、複数の貫通孔５８が設けられている。下部プレート１４が回転プレート１６に重ねられ、段部を有する回転伝達ピン７８が、貫通孔５８及び貫通孔４４を挿通するように、円板部４８の裏面側から差し込まれている。下部プレート１４は、回転伝達ピン７８により回転プレート１６にピン留めされ、回転プレート１６と共に回転可能とされている。
【００３４】
回転プレート１６の円板部４８の裏面側には、円筒状の軸受け部５０が設けられている。軸受け部５０は、円板部４８と同軸の貫通孔５２を備えている。モータ２０は、円柱状のモータ支持体６８と、回転軸７１とを備えている。モータ２０としては、展開構造体１０のコンパクト化を図る上で、超音波モータやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム）技術を用いた小型モータを用いることが好ましい。
【００３５】
軸受け部５０の貫通孔５２には、モータ２０の回転軸７１が嵌め込まれている。軸受け部５０の側壁には、貫通孔５４が設けられている。この貫通孔５４には、軸固定ピン５６が差し込まれている。軸固定ピン５６により軸受け部５０の軸方向の回転が抑止され、回転プレート１６がモータ２０により回転可能とされている。
【００３６】
モータブラケット１８は、その外径が上部プレート１２のフランジ部２４の外径と略同じ大きさのリング状の板状体である。モータブラケット１８の中央部には、その内径が回転プレート１６の外径より大きい開口部６０が、同軸状に設けられている。モータブラケット１８の中央部分には、複数のネジ孔６４が設けられている。また、モータブラケット１８の外周付近には、上部プレート１２のフランジ部２４に設けられた複数のネジ孔３４に対応する位置に、複数のネジ孔６６が設けられている。
【００３７】
円柱状のモータ支持体６８の上端部には、半径方向外側に延在するフランジ部８０が設けられている。フランジ部８０は、モータ支持体６８を表側から見たときに、平面視が略矩形状となるように形成されている。フランジ部８０には、モータブラケット１８に設けられた複数のネジ孔６４に対応する位置に、複数のネジ孔７３が設けられている。
【００３８】
モータブラケット１８は、モータ２０の回転軸７１と同軸となるようにモータ２０上に載置されている。段部を有する締結ネジ７６が、フランジ部８０のネジ孔７３及びモータブラケット１８のネジ孔６４を挿通するように、フランジ部８０の裏面側から差し込まれている。この締結ネジ７６により、モータブラケット１８がモータ２０上にねじ留めされている。回転プレート１６は、モータブラケット１８の開口部６０内で回転するように、モータ２０に取り付けられている。
【００３９】
また、モータブラケット１８上には、外周端が揃えられて、上部プレート１２が載置されている。段部を有する締結ネジ７４が、上部プレート１２のフランジ部２４のネジ孔３４及びモータブラケット１８のネジ孔６６を挿通するように、フランジ部２４の表面側から差し込まれている。この締結ネジ７４により、上部プレート１２がモータブラケット１８上にねじ留めされている。上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、上部プレート１２の円筒部２２の高さに応じたキャビティが形成されている。下部プレート１４は、このキャビティ内に回転可能に収納されている。
【００４０】
円筒部２２の高さは、下部プレート１４の最大厚さよりも僅かに大きい程度である。上部プレート１２の回転部２８は、下部プレート１４の回転部３８に重ねられている。回転部３８に設けられた凸部４６は、回転部２８に設けられた開口部３２に嵌め込まれている。上部プレート１２の回転部２８は、展開に伴い所定方向に回転する。一方、下部プレート１４の回転部３８は、展開に伴い所定方向とは逆方向に回転しようとするが、凸部４６が開口部３２に嵌め込まれて、逆方向に回転できないように規制されている。即ち、凸部４６及び開口部３２からなる嵌合機構が、回転抵抗部材として機能する。回転抵抗部材として機能するために、凸部４６の外周形状又は開口部３２の内周形状は、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形状、十字形状等とすることが好ましい。
【００４１】
＜展開部材の詳細構成＞
ここで、上部プレート１２及び下部プレート１４の展開構造について更に詳しく説明する。図４（Ａ）は上部プレート１２を表側から見た斜視図であり、図４（Ｂ）は上部プレート１２を裏側から見た斜視図である。また、図５（Ａ）は下部プレート１４を表側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）は下部プレート１４を裏側から見た斜視図である。
【００４２】
上述した通り、上部プレート１２は、円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０を備えている。これら円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている。また、下部プレート１４は、支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２を備えている。これら支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、凸部４６及びアーム部４２は、弾塑性体で一体に形成されている。
【００４３】
弾塑性を有する樹脂材料としては、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。
【００４４】
また、衝突時に梁がすぐ破断したのでは、衝撃の緩和が不十分となり、破断面が露出する等の不具合を生じる。従って、破断しやすい材料を使用する場合、破断しやすい箇所がある場合には、表面に補強布や補強テープを貼り付けるなど、上部プレート１２と下部プレート１４の各々を補強部材により補強することが好ましい。補強により脆化や破断を回避しながら、弾塑性変形によって衝突エネルギーを有効に吸収することができる。
【００４５】
（上部プレート）
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２は、展開構造として、リング状のフランジ部２６と、フランジ部２６の内側に設けられた外周形状が略正三角形の回転部２８と、フランジ部２６と回転部２８とを連結する３本の連結梁３０と、を備えている。また、回転部２８の中央部分には、正三角形の回転部２８の中心点を通る垂線を軸とする、六角形状の開口部３２が形成されている。
【００４６】
フランジ部２６、回転部２８、及び連結梁３０の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、回転部２８及び連結梁３０を、フランジ部２６より薄く形成することが好ましい。フランジ部２６と連結梁３０とは、各々、所定の幅に形成されている。以下では、フランジ部２６の幅を「枠幅」、連結梁３０の幅を「梁幅」という。
【００４７】
正三角形の回転部２８には３つの頂点がある。上部プレート１２では、３つの頂点は、上部プレート１２の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で左回りに設定されている。第１の連結梁３０は、３つの頂点のいずれか１つを第１の頂点として、その一端が第１の頂点に連結され、第１の頂点とこの第１の頂点に隣接する第２の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に平行に延在している。第２の連結梁３０は、その一端が第２の頂点に連結され、第２の頂点と第３の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。第３の連結梁３０は、その一端が第３の頂点に連結され、第３の頂点と第１の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。
【００４８】
本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、鎌状の切り込み２５が３箇所に形成されている。鎌状の切り込み２５の各々は、同じ形状であり、回転部２８の中心点に対して対称な位置に配置されている。鎌状の切り込み２５が形成されることで、連結梁３０がフランジ部２６と繋がる３箇所の繋ぎ部２７を残して、長尺状の３本の連結梁３０がフランジ部２６から切り離されると共に、連結梁３０が回転部２８と繋がる３箇所の繋ぎ部２９を残して、正三角形の回転部２８が連結梁３０から切り離される。
【００４９】
換言すれば、各々の連結梁３０の一端はフランジ部２６に繋ぎ部２７で繋がっており、各々の連結梁３０の他端は繋ぎ部２９で回転部２８に繋がっている。こうして、回転部２８は３本の連結梁３０によりリング状のフランジ部２６に連結されている。上述したように、３つの頂点を、上部プレート１２の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で左回りに設定することで、展開に伴って回転部２８は左回りに回転することになる。また、回転部２８は連結梁３０によりフランジ部２６に連結されているので、回転部２８がフランジ部２６から展開方向に離れるに従い、回転部２８を引き戻す方向、即ち、回転を止める方向（回転部２８を右回りに回転させる方向）に力が働くことになる。
【００５０】
本実施の形態では、３箇所の繋ぎ部２９の各々は、鎌状の切り込み２５の折れ点の近くに配置されることになる。このため、各々の繋ぎ部２９の縁部は、繋ぎ部２９の移動を容易化するために、角が削られて丸く形成されている。また、図８（Ａ）に示すように、各々の繋ぎ部２９の縁部の連結梁３０に近い側には、Ｖ字状の切り欠き２９Ａを設けることが好ましい。Ｖ字状の切り欠き２９Ａにより、回転部２８を限界位置まで移動させたときに、繋ぎ部２９が反らず、繋ぎ部２９での連結梁３０の折れ曲げが容易になる。
【００５１】
上部プレート１２においては、連結梁３０の長さができるだけ長くなるように、設計することが好ましい。連結梁３０が長くなるほど、展開時のストローク（回転部２８が押圧方向へ移動する距離）が大きくなる。本実施の形態では、３本の連結梁３０により形成される正三角形が、リング状のフランジ部２６の内側に丁度配置されるように、３本の連結梁３０の各々を配置することで、連結梁３０の長さが最も長くなるように設計されている。なお、切り込み２５の形状は、連結梁３０の長さ以外にも、フランジ部２６の枠幅、連結梁３０の梁幅、切り込み２５の切込み幅、繋ぎ部２７、２９の幅などを考慮して設計される。
【００５２】
（下部プレート）
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４は、展開構造として、リング状の支持枠３６と、支持枠３６の内側に設けられた外周形状が略正三角形の回転部３８と、支持枠３６と回転部３８とを連結する３本の連結梁４０と、支持枠３６を回転プレート１６に取り付けるためのアーム部４２と、を備えている。また、回転部３８の表面側の中央部分には、正三角形の回転部３８の中心点を通る垂線を軸とする、六角形状の凸部４６が形成されている。
【００５３】
支持枠３６、回転部３８、連結梁４０、及びアーム部４２の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、回転部３８及び連結梁４０を、支持枠３６より薄く形成することが好ましい。また、下部プレート１４を回転プレート１６にしっかり取り付けるためには、アーム部４２を、支持枠３６と同じ厚さで形成することが好ましい。本実施の形態では、下部プレート１４の裏側は面一に形成され、下部プレート１４の表面側では、回転部３８及び連結梁４０の高さが、支持枠３６及びアーム部４２より低くなるように形成されている。即ち、回転部３８及び連結梁４０が、支持枠３６及びアーム部４２より薄く形成されている。
【００５４】
支持枠３６と連結梁４０とは、各々、所定の幅に形成されている。本実施の形態では、支持枠３６の枠幅は、上部プレート１２のフランジ部２６の枠幅と略同じ幅とされ、連結梁４０の梁幅は、上部プレート１２の連結梁３０の梁幅と略同じ幅とされている。
【００５５】
正三角形の回転部３８には３つの頂点がある。下部プレート１４では、３つの頂点は、下部プレート１４の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で右回りに設定されている。第１の連結梁４０は、３つの頂点のいずれか１つを第１の頂点として、その一端が第１の頂点に連結され、第１の頂点とこの第１の頂点に隣接する第２の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に平行に延在している。第２の連結梁４０は、その一端が第２の頂点に連結され、第２の頂点と第３の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。第３の連結梁４０は、その一端が第３の頂点に連結され、第３の頂点と第１の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している。
【００５６】
本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、斧状の切り込み４１が３箇所に形成されている。斧状の切り込み４１の各々は、同じ形状であり、回転部３８の中心点に対して対称な位置に配置されている。斧状の切り込み４１が形成されることで、連結梁４０が支持枠３６と繋がる３箇所の繋ぎ部４３を残して、長尺状の３本の連結梁４０が支持枠３６から切り離されると共に、連結梁４０が回転部３８と繋がる３箇所の繋ぎ部４５を残して、正三角形の回転部３８が連結梁４０から切り離される。
【００５７】
換言すれば、各々の連結梁４０の一端は支持枠３６に繋ぎ部４３で繋がっており、各々の連結梁４０の他端は繋ぎ部４５で回転部３８に繋がっている。こうして、回転部３８は３本の連結梁４０によりリング状の支持枠３６に連結されている。本実施の形態では、繋ぎ部４３の幅は、上部プレート１２の繋ぎ部２７の幅と略同じ幅であり、繋ぎ部４５の幅は、上部プレート１２の繋ぎ部２９の幅と略同じ幅である。
【００５８】
本実施の形態では、３箇所の繋ぎ部４５の各々は、繋ぎ部４５の移動を容易化するために、その縁部の角が削られて丸く形成されている。また、図８（Ｂ）に示すように、各々の繋ぎ部４５の縁部の連結梁４０に近い側には、Ｖ字状の切り欠き４５Ａを設けることが好ましい。Ｖ字状の切り欠き４５Ａにより、回転部３８を限界位置まで移動させたときに、繋ぎ部４５が反らず、繋ぎ部４５での連結梁４０の折れ曲げが容易になる。
【００５９】
上述した通り、正三角形の回転部３８の３つの頂点は、下部プレート１４の表側から見て、第１の頂点→第２の頂点→第３の頂点の順序で右回りに設定されている。即ち、上部プレート１２と下部プレート１４とが重ね合わされた状態では、上部プレート１２の連結梁３０の延びる方向（繋ぎ部２９から繋ぎ部２７に向う方向）は、下部プレート１４の連結梁４０の延びる方向（繋ぎ部４５から繋ぎ部４３に向う方向）とは、逆向きである。下部プレート１４の支持枠３６が固定されていれば、展開に伴い、回転部３８は支持枠３６に対し右回りに回転することになる。
【００６０】
本実施の形態では、下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６の回転に伴い左回りに回転する。回転プレート１６は、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０の両方に、圧縮荷重が作用する方向に回転させる。下部プレート１４の回転部３８は、嵌合機構により、上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。従って、下部プレート１４の支持枠３６が左回りに回転するに従い、連結梁４０に圧縮荷重が作用して、回転が規制された回転部３８が支持枠３６から離れ、下部プレート１４が展開する。回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が押し上げられる。これにより、上部プレート１２が、下部プレート１４と共に展開する。
【００６１】
なお、回転部３８は連結梁４０により支持枠３６に連結されているので、回転部３８が支持枠３６から展開方向に離れるに従い、回転部３８を引き戻す方向、即ち、回転を止める方向（回転部３８を左回りに回転させる方向）に力が働くことになる。
【００６２】
下部プレート１４では、上部プレート１２を重ね合わせて展開した時に、回転部３８と上部プレート１２の連結梁３０とが互いに干渉せず（即ち、移動の邪魔にならず）、連結梁４０と上部プレート１２の回転部２８や連結梁３０とが互いに干渉しないように、回転部３８及び連結梁４０が形成されている。これらの干渉が生じると、展開構造体１０の展開が阻害される。
【００６３】
また、上部プレート１２と同様に、下部プレート１４においても、連結梁４０の長さができるだけ長くなるように、設計することが好ましい。連結梁４０が長くなるほど、展開時のストローク（回転部３８が押圧方向へ移動する距離）が大きくなる。本実施の形態では、回転部３８を小さくすることで、連結梁４０の長さが最も長くなるように設計されている
【００６４】
また、本実施の形態では、円板状の弾塑性体に対し、扇状の切り込み４７が３箇所に形成されている。扇状の切り込み４７の各々は、同じ形状であり、回転部３８の中心点に対して対称な位置に配置されている。扇状の切り込み４７を形成することで、下部プレート１４の支持枠３６には、３個のアーチ状のアーム部４２が形成されている。回転プレート１６の円板部４８は、下部プレート１４の支持枠３６より小径であるため、支持枠３６の内側に迫り出すように、取り付け用のアーム部４２が形成されている。これらのアーム部４２は、回転部３８及び連結梁４０との干渉を生じないように、回転部３８及び連結梁４０の外側に配置されている。
【００６５】
なお、切り込み４１、切り込み４７の形状は、連結梁３０の長さ、フランジ部２６の枠幅、連結梁３０の梁幅、切り込み２５の切込み幅、繋ぎ部２７、２９の幅、回転プレート１６との位置関係などを考慮して、適宜設計されている。
【００６６】
＜展開構造体の展開動作＞
次に、上記の展開構造体１０の展開動作について説明する。
図６（Ａ）及び（Ｂ）は展開構造体の展開中の外観を示す斜視図である。図６（Ａ）は展開途中の展開構造体の様子を示す斜視図である。図６（Ｂ）は限界位置まで展開させた展開構造体の様子を示す斜視図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）は各展開部の展開挙動を説明するための平面図である。図７（Ａ）は上部プレート１２の展開挙動を表側から見た平面図である。図７（Ｂ）は下部プレート１４の展開挙動を表側から見た平面図である。
【００６７】
図７（Ｂ）に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０（図示せず）の駆動により回転プレート１６が、矢印Ａ方向（回転軸に対し左回り）に回転する。回転プレート１６が回転すると、回転伝達ピン７８により回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６と共に矢印Ａ方向に回転する。下部プレート１４の回転部３８は、その凸部４６が上部プレート１２の開口部３２に嵌め込まれており、回転部３８は上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。
【００６８】
図６（Ａ）に示すように、下部プレート１４の支持枠３６が左回りに回転するに従い、回転が規制された回転部３８が支持枠３６から離れるように移動し、下部プレート１４が平面から立体に展開する。まず、下部プレート１４では、回転部３８の移動に伴い、弾塑性変形によって連結梁４０の両端部が撓み始める。特に、連結梁４０が支持枠３６に繋がる繋ぎ部４３と、連結梁４０が回転部３８に繋がる繋ぎ部４５とが、弾塑性変形により湾曲する。
【００６９】
また、回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が押し上げられる。これにより、上部プレート１２も下部プレート１４と共に、平面から立体に展開する。即ち、下部プレート１４が、回転プレートから伝達された回転力を、上部プレート１２の回転部２８を押し上げる上方向の力に変換して、上部プレート１２と下部プレート１４とが展開する。ここで回転運動が、直線運動に変換される。
【００７０】
図７（Ａ）に示すように、回転部２８は、フランジ部２６から離れるように移動しながら、矢印Ｂ方向（回転軸に対し左回り）に回転する。上部プレート１２でも同様に、回転部２８の移動に伴い、弾塑性変形によって連結梁３０の両端部が撓み始める。特に、連結梁３０がフランジ部２６に繋がる繋ぎ部２７と、連結梁３０が回転部３８に繋がる繋ぎ部２９とが、弾塑性変形により湾曲する。
【００７１】
図６（Ｂ）に示すように、下部プレート１４では、回転部３８の更なる移動に伴い、弾塑性変形により連結梁４０が更に撓む。特に、連結梁４０は両端部で大幅に湾曲し、繋ぎ部４５の近傍で折れ曲がる。上部プレート１２でも同様に、回転部２８の更なる移動に伴い、弾塑性変形により連結梁３０が更に撓む。連結梁３０は両端部で大幅に湾曲し、繋ぎ部２９の近傍で折れ曲がる。
【００７２】
電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０の展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１（展開構造）が形成される。この例では、３本の連結梁３０と３本の連結梁４０の合計６本の梁を有する立体交差構造１１が形成される。例えば、図６（Ｂ）に示すように、回転部２８及び回転部３８を限界位置まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させる。又は、図６（Ａ）に示すように、回転部２８及び回転部３８を途中まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させる。この場合には、回転部２８及び回転部３８の移動距離に応じて、立体交差構造１１の衝撃吸収力を調節することができる。
【００７３】
モータ２０の停止後も、モータ２０の保持力により、立体交差構造１１が保持される。例えば、モータ２０として超音波モータを用いた場合には、電源を遮断しても摩擦力により立体交差構造１１が保持される。しかしながら、回転部２８は連結梁３０によりフランジ部２６に連結され、回転部３８は連結梁４０により支持枠３６に連結されているので、回転部２８及び回転部３８が各々の支持枠等から離れるに従い、回転部を引き戻す方向、即ち、回転プレート１６を逆回転させる方向に力が働くことになる。
【００７４】
従って、モータ２０の保持力だけでは、展開構造を保持することが困難な場合もある。このような場合には、回転プレート１６の外周部とモータブラケット１８との間に、ラチェット機構等、回転方向を一方向に制限する回転阻止手段を設けてもよい。回転プレート１６が所定角度まで回転した位置で、ラチェットをロックして展開構造体１０の展開を完了し、展開構造を固定することができる。また、ラチェット機構は、回転プレート１６とモータ支持体６８の上端部（又はフランジ部８０）との間に、設けることもできる。
【００７５】
＜衝撃吸収装置＞
次に、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収装置の概略構成を説明する。衝撃吸収装置は、上記の展開構造体を含んで構成されている。図１０（Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。本実施の形態に係る衝撃吸収装置では、衝突を検知したとき（衝突が不可避と予測されたときを含む）に、上記の展開構造体１０を展開させて、複数の梁を有する立体交差構造１１を形成し、衝突エネルギーを吸収する。
【００７６】
図１０（Ａ）は衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１０の状態を示す。展開前の展開構造体１０では、上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、キャビティが形成されている。下部プレート１４は、その展開構造（回転部３８と連結梁４０）以外の部分が、回転プレート１６に取り付けられている。下部プレート１４は、上部プレート１２が重ね合わされて、キャビティ内に回転可能に収納されている。上部プレート１２の回転部２８と下部プレート１４の回転部３８とは、共通の回転軸Ｒの周りに一緒に回転するように嵌着されている。
【００７７】
図１０（Ｂ）は衝突が検知された直後（展開時）の展開構造体１０の状態を示す。衝突が検知されると、モータ２０（図示せず）により回転プレート１６が回転軸Ｒの周りに回転する。下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６の回転に伴い回転する。上部プレート１２の支持枠（フランジ部２６）は固定配置されている。下部プレート１４の回転部３８は、上部プレート１２の回転部２８と同じ方向にしか回転できないように規制されている。下部プレート１４の支持枠３６が回転することにより、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０の両方に圧縮荷重が作用する。これにより、回転部３８が支持枠３６から離れ、下部プレート１４が展開する。回転部３８の移動により、上部プレート１２の回転部２８が力ＦUPで押し上げられ、上部プレート１２が下部プレート１４と共に展開する。
【００７８】
上述した通り、展開構造体１０の展開に従って、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とは、各々の両端部が弾塑性変形により撓む。即ち、上部プレート１２の連結梁３０は繋ぎ部２７，２９の近傍で湾曲し、下部プレート１４の連結梁４０は繋ぎ部４３、４５の近傍で湾曲する。また、展開限界では、上部プレート１２の連結梁３０は繋ぎ部２９の近傍で折れ曲がり、下部プレート１４の連結梁４０は繋ぎ部４５の近傍で折れ曲がる。これにより、連結梁３０と連結梁４０からなる複数の梁が交差する立体交差構造１１が形成される。一旦、立体交差構造１１が形成されると、モータ２０（図示せず）の保持力等により、立体交差構造１１が維持される。
【００７９】
図１０（Ｃ）は衝突時の立体交差構造１１の状態を示す。立体交差構造１１の上に重石Ｇを載せて、立体交差構造１１に荷重ＦDOWNをかける。これは立体交差構造１１に衝突エネルギーを与えたのと同じ状態である。上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とが、弾塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。
【００８０】
図示はしていないが、衝突エネルギーを吸収する過程では、上部プレート１２の連結梁３０は、繋ぎ部２７での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０でも同様に、繋ぎ部４３での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０が、上部プレート１２の連結梁３０よりも短い場合には、下部プレート１４は展開前の状態に戻ろうとする。このため、上部プレート１２の連結梁３０が、更に弾塑性変形して、連結梁３０の中央部分又は繋ぎ部２９で折れ曲がる。
【００８１】
（衝撃吸収装置における展開構造体の配置例）
図１１は展開構造体１０の配置例を示す平面図である。展開前の展開構造体１０は、平面的な形状を有しているので、多数の展開構造体１０を二次元状に配列して設置して、衝撃吸収構造７０を形成することができる。上述した通り、展開構造体１０においては、展開する上部プレート１２側が表側であり、モータ２０側が裏側である（図１参照）。展開構造体１０は、モータ２０が設けられた裏側を、設置面に向けて設置される。展開構造体１０は、図面では手前側に向って展開する。
【００８２】
本実施の形態では、展開構造体１０は平面視が略円形であるため、１個の円の周囲に６個の円が並ぶ最密充填配列で、設置部位に配置することができる。なお、ここでは、展開構造体１０を平面的に配置する例を示したが、用途に応じて、展開構造体１０を並列に配置することもできる。即ち、隣接する２個の展開構造体１０の表側と裏側とが対向するように、複数の展開構造体１０を配列することができる。
【００８３】
（車両の衝撃吸収装置の一例）
図１２は展開構造体１０を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。衝突物との衝突に備えて、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８などに設置することができる。コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体１０は、フードパネル９０を構成するアウタパネルとインナパネルとの隙間や、フロントバンパ９２のバンパカバーとバンパフレームとの間、フードパネル９０とフロントフェンダーパネル９６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も設置することができる。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い。
【００８４】
図１３は本発明の実施の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。この衝撃吸収装置は、車両に搭載されて使用される。本実施の形態に係る衝撃吸収装置１００には、複数の展開構造体１０からなる衝撃吸収構造７０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群１０２と、センサ群１０２から取得した情報に基づいて、衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を制御する制御部１０４と、が設けられている。
【００８５】
複数の展開構造体１０は、展開構造体１０を展開させる展開駆動部７２を各々備えている。制御部１０４は、複数の展開駆動部７２を各々独立に制御する。なお、図面では、展開構造体１０と展開駆動部７２とを別々に図示しているが、本実施の形態では、展開構造体１０を構成する回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部７２に相当する。
【００８６】
展開駆動部７２を備えた展開構造体１０が平面状又は並列に配列されて、上述した衝撃吸収構造７０が構成されている。衝撃吸収構造７０は、上述した通り、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８など、衝突が予想される車両の様々な部位に多数設置される。
【００８７】
センサ群１０２としては、自車両の前方、側方及び後方を撮影するビデオカメラ１０２Ａ、自車両の前方、側方及び後方の熱画像を撮影する赤外線カメラ１０２Ｂ、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、自車両への前方、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。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。
【００８８】
制御部１０４には、衝突物が衝突する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。センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、推定された衝突部位の推定された衝突範囲に設置された衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を作動して、衝突位置にある展開構造体１０を展開させる。展開により複数の梁を有する立体交差構造１１が形成され、立体交差構造１１によって衝突エネルギーを吸収する。
【００８９】
図１４は制御部１０４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。まず、ステップＳ１０で、センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突の危険性を検知する。例えば、レーダ１０２Ｃで得られたデータなどから、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。次のステップＳ１２で、センサ群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。
【００９０】
次に、ステップＳ１４で、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を判断する。衝突は回避できると判断（肯定判断）した場合には、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）した場合には、衝撃吸収構造７０の展開構造体１０を展開させるために、展開駆動部７２に駆動信号を出力して、ルーチンを終了する。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を行うことができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態の展開構造体は、小型モータで一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で、平面から立体に展開し、複数の梁を備えた立体交差構造を形成することができる。
【００９２】
また、本実施の形態の展開構造体は、展開前はコンパクトで平面的な形状を有しているので、クラッシュボックス等を設置できない狭く小さい部位にも設置することができる。また、本実施の形態の展開構造体は、平面視が略円形であるため、細密配列することができる。
【００９３】
また、本実施の形態の展開構造体は、展開後は複数の梁を備えた立体交差構造を形成するので、表面側から衝突による衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収することができる。特に、立体交差構造であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。更に、用途に応じて立体交差構造中の梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。即ち、任意の剛性を持たせることが可能である。
【００９４】
また、本実施の形態の衝撃吸収装置は、展開構造体を含む衝撃吸収構造が、車両などの被衝突物に多数配置され、個別に駆動制御されているので、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。即ち、必要な部位の展開構造体を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作を行うことができる。
【００９５】
また、センサ群から入力されたデータに基づいて、衝突物の有無を判断し、衝突物の形状・重量・速度などを計測して、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で、衝突が回避できない場合には、推定された衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。
【００９６】
＜変形例＞
以下、上記の実施の形態の変形例について説明する。
【００９７】
（産業上の利用分野）
上記の実施の形態では、フロントバンパ等、車両のボディに展開構造体を設置して衝撃吸収装置として使用する例について説明したが、コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体は、狭く小さい部位にも設置することができる。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしての利用も可能である。即ち、微細空間における衝突緩衝構造やアクチュエータとしての役割も果たすことができる。また、航空機やヘリコプター等の軽量化が要請される飛行機の底面部に展開構造体を設置して、不時着時の衝撃吸収装置として使用することも可能である。更に、展開構造を工夫することで、宇宙空間で使用する展開構造体（アンテナや太陽電池パネル等）への応用も考えられる。
【００９８】
（展開構造体の変形例）
上記の実施の形態では、平面視が略円形の展開構造体（展開構造体１０）を用い、立体交差構造（立体交差構造１１）では３本の連結梁で正三角形の回転部を支持する構造例について説明したが、展開構造体の構造は、上記実施の形態の構造に限定される訳ではない。用途に応じて好適な形状を選択することができる。立体交差構造中の連結梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。また、展開構造体を構成する第１展開部材と第２展開部材との間で、回転部の形状、嵌合構造、連結梁の形状・配置・本数が異なっていてもよい。
【００９９】
例えば、３本の連結梁で回転部を支持する構造は、遊びになる梁がないので、安定感があり最も好ましいが、回転部を支持する連結梁の本数は３本には限られない。２本でもよく、４本以上でもよい。連結梁の本数が増加すると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁を長くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁の幅を広くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。
【０１００】
また、連結梁の幅は一定である必要はなく、１本の連結梁の長手方向において、梁幅が変化していてもよい。更に、連結梁の断面形状は矩形状である必要はなく、断面の長手方向において厚さが変化していてもよい。
【０１０１】
また、回転部の形状は、回転軸の周りに回転可能な形状であればよく、正三角形には限られない。回転部の平面視形状は、円（真円、楕円など）や、三角形以外の多角形（四角形、五角形、六角形、八角形など）とすることもできる。
【０１０２】
同様に、第１展開部材と第２展開部材との間の嵌合構造（回転抵抗部材）は、第１展開部材（上部プレート１２）に設けた内周形状が六角形の開口部と、第２展開部材（下部プレート１４）に設けた外周形状が六角形の凸部と、を嵌め合わせるものには限定されない。互いに嵌合する構造であれば他の形状でもよく、凹部と凸部の組合せでもよい。また、第１展開部材側に凸部を設け、第２展開部材側に凹部又は開口部を設けることもできる。
【０１０３】
（展開部材の変形例）
上記の実施の形態では、第１の展開部材（上部プレート１２）及び第２の展開部材（下部プレート１４）として、図７（Ａ）及び（Ｂ）等に示す展開部材を用いる例について説明したが、第１の展開部材及び第２の展開部材の構造はこれには限定されない。種々の変形例が可能である。
【０１０４】
図９に第２の展開部材の変形例の一例を示す。この例では、図９に示すように、第２の展開部材（下部プレート１４Ｂ）では、アーム部を設けずに、支持枠３６を回転プレート１６Ｂに取り付けている。アーム部を省略することで、下部プレート１４Ｂを簡単な構造とすることができ、下部プレート１４Ｂにおいて「連結梁」や「回転部」の配置（レイアウト）の自由度が増加する。
【０１０５】
支持枠３６には、複数の貫通孔４４Ｂが設けられている。回転プレート１６Ｂは、下部プレート１４Ｂの支持枠３６の外径と略同径の円板部４８Ｂを備えている。円板部４８Ｂの外周付近には、下部プレート１４Ｂの支持枠３６に設けられた複数の貫通孔４４Ｂに対応する位置に、複数の貫通孔５８Ｂが設けられている。
【０１０６】
下部プレート１４Ｂが回転プレート１６Ｂに重ねられ、段部を有する回転伝達ピン７８が、貫通孔５８Ｂ及び貫通孔４４Ｂを挿通するように、円板部４８Ｂの裏面側から差し込まれている。下部プレート１４Ｂは、回転伝達ピン７８により回転プレート１６Ｂにピン留めされ、回転プレート１６Ｂと共に回転可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。
【図３】図１に示す展開構造体の分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は上部プレートを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は上部プレートを裏側から見た斜視図である。
【図５】（Ａ）は下部プレートを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は下部プレートを裏側から見た斜視図である。
【図６】（Ａ）は展開途中の展開構造体の様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は限界位置まで展開させた展開構造体の様子を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）は上部プレートの展開挙動を表側から見た平面図であり、（Ｂ）は下部プレートの展開挙動を表側から見た平面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は第１の展開部材及び第２の展開部材の変形例の一例を示す平面図である。
【図９】第２の展開部材の変形例の一例を示す平面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。
【図１１】展開構造体の配置例を示す平面図である。
【図１２】展開構造体を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。
【図１３】本発明の実施の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１４】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。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 展開構造体
１１ 立体交差構造
１２ 上部プレート
１４ 下部プレート
１４Ｂ 下部プレート
１６ 回転プレート
１６Ｂ 回転プレート
１８ モータブラケット
２０ モータ
２２ 円筒部
２４ フランジ部
２６ フランジ部
２７、１９ 繋ぎ部
２８ 回転部
３０ 連結梁
３２ 開口部
３４ ネジ孔
３６ 支持枠
３８ 回転部
４０ 連結梁
４２ アーム部
４３、４５ 繋ぎ部
４４ 貫通孔
４４Ｂ 貫通孔
４６ 凸部
４８ 円板部
４８Ｂ 円板部
５０ 軸受け部
５２ 貫通孔
５４ 貫通孔
５６ 軸固定ピン
５８ 貫通孔
５８Ｂ 貫通孔
６０ 開口部
６４ ネジ孔
６６ ネジ孔
６８ モータ支持体
７１ 回転軸
７０ 衝撃吸収構造
７３ ネジ孔
７２ 展開駆動部
７４ 締結ネジ
７６ 締結ネジ
７８ 回転伝達ピン
８０ フランジ部
９０ フードパネル
９２ フロントバンパ
９４ フロントサイドドア
９６ フロントフェンダーパネル
９８ フロントピラー
１００ 衝撃吸収装置
１０２ センサ群
１０２Ａ ビデオカメラ
１０２Ｃ レーダ
１０２Ｄ 感圧センサ
１０２Ｂ 赤外線カメラ
１０４ 制御部
１０６ 衝突部位推定手段
１０８ 衝突範囲推定手段
ＦDOWN 荷重
ＦUP 力
Ｇ 重石
Ｒ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定配置された円周状の第１支持枠、前記第１支持枠の内側に配置された第１回転部、及び前記第１回転部が前記第１支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第１回転部を第１方向に回転させるように、前記第１回転部と前記第１支持枠とを連結する複数の第１連結梁を備え、前記第１回転部が前記第１支持枠から離れた状態に展開可能な第１展開部材と、
前記第１支持枠に対し回転可能に保持された円周状の第２支持枠、前記第２支持枠の内側に配置された第２回転部、及び前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第２回転部を前記第１方向とは逆方向の第２方向に回転させるように、前記第２回転部と前記第２支持枠とを連結すると共に、展開時に前記第１連結梁と干渉しないように設けられた複数の第２連結梁を備え、前記第１展開部材と重なるように配置され、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れた状態に展開可能な第２展開部材と、
前記第２回転部の前記第２方向への回転に抵抗する力が働くように、前記第１回転部及び前記第２回転部の各々対向する側に設けられた回転抵抗部材と、
前記第２支持枠を前記第１方向に回転させて前記第１展開部材及び前記第２展開部材の各々を展開させる展開駆動部と、
を含む展開構造体。
【請求項２】
少なくとも前記第１連結梁及び前記第２連結梁の各々が、平板状の弾塑性体で形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
前記第１展開部材の前記第１支持枠、前記第１回転部、及び前記複数の第１連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第２展開部材の前記第２支持枠、前記第２回転部、及び前記複数の第２連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるように、前記複数の第１連結梁及び前記複数の第２連結梁が配置された請求項１から４までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記展開駆動部が、前記第２支持枠に連結され且つ中心に凸状の回転軸を備えたディスク状の回転板と、前記回転軸の周りに前記回転板を回転駆動する駆動部と、を含んで構成された請求項１から５までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるときに、前記回転板の回転を停止させる回転停止手段を、更に備えた請求項６に記載の展開構造体。
【請求項８】
前記第１回転部と前記第１支持枠とが３本の第１連結梁で連結され、前記第２回転部と前記第２支持枠とが３本の第２連結梁で連結された請求項１から７までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項９】
前記回転抵抗部材は、前記第１回転部及び前記第２回転部の一方に設けられた凸部と、前記第１回転部及び前記第２回転部の他方に設けられた前記凸部と嵌合する凹部又は開口部と、で構成された請求項１から８までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項１０】
前記第１回転部と連結される前記第１連結梁の端部近傍に切り欠きを設けると共に、前記第２回転部と連結される前記第２連結梁の端部近傍に切り欠きを設けた請求項１から９までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、
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、
前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記第１展開部材及び前記第２展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、
を含む衝撃吸収装置。
【請求項１】
固定配置された円周状の第１支持枠、前記第１支持枠の内側に配置された第１回転部、及び前記第１回転部が前記第１支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第１回転部を第１方向に回転させるように、前記第１回転部と前記第１支持枠とを連結する複数の第１連結梁を備え、前記第１回転部が前記第１支持枠から離れた状態に展開可能な第１展開部材と、
前記第１支持枠に対し回転可能に保持された円周状の第２支持枠、前記第２支持枠の内側に配置された第２回転部、及び前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動するときに、前記第２回転部を前記第１方向とは逆方向の第２方向に回転させるように、前記第２回転部と前記第２支持枠とを連結すると共に、展開時に前記第１連結梁と干渉しないように設けられた複数の第２連結梁を備え、前記第１展開部材と重なるように配置され、前記第２回転部が前記第２支持枠から離れた状態に展開可能な第２展開部材と、
前記第２回転部の前記第２方向への回転に抵抗する力が働くように、前記第１回転部及び前記第２回転部の各々対向する側に設けられた回転抵抗部材と、
前記第２支持枠を前記第１方向に回転させて前記第１展開部材及び前記第２展開部材の各々を展開させる展開駆動部と、
を含む展開構造体。
【請求項２】
少なくとも前記第１連結梁及び前記第２連結梁の各々が、平板状の弾塑性体で形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項３】
前記第１展開部材の前記第１支持枠、前記第１回転部、及び前記複数の第１連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項４】
前記第２展開部材の前記第２支持枠、前記第２回転部、及び前記複数の第２連結梁が、平板状の弾塑性体で一体に形成された請求項１に記載の展開構造体。
【請求項５】
前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるように、前記複数の第１連結梁及び前記複数の第２連結梁が配置された請求項１から４までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項６】
前記展開駆動部が、前記第２支持枠に連結され且つ中心に凸状の回転軸を備えたディスク状の回転板と、前記回転軸の周りに前記回転板を回転駆動する駆動部と、を含んで構成された請求項１から５までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項７】
前記第２回転部が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるときに、前記回転板の回転を停止させる回転停止手段を、更に備えた請求項６に記載の展開構造体。
【請求項８】
前記第１回転部と前記第１支持枠とが３本の第１連結梁で連結され、前記第２回転部と前記第２支持枠とが３本の第２連結梁で連結された請求項１から７までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項９】
前記回転抵抗部材は、前記第１回転部及び前記第２回転部の一方に設けられた凸部と、前記第１回転部及び前記第２回転部の他方に設けられた前記凸部と嵌合する凹部又は開口部と、で構成された請求項１から８までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項１０】
前記第１回転部と連結される前記第１連結梁の端部近傍に切り欠きを設けると共に、前記第２回転部と連結される前記第２連結梁の端部近傍に切り欠きを設けた請求項１から９までのいずれか１項に記載の展開構造体。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、
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、
前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記第１展開部材及び前記第２展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、
を含む衝撃吸収装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２８０００８（Ｐ２００９−２８０００８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３２１５７（Ｐ２００８−１３２１５７）
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【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１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【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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