衝撃エネルギー吸収体
【課題】衝撃エネルギー吸収体の支持剛性を確保しつつ、衝撃荷重が加わった際のプラトー領域のストロークを増大させる。
【解決手段】衝撃エネルギー吸収体１は、金属バルク体２と金属筒状体３と易圧潰材４とを備える。金属バルク体２は、円柱状又は角柱状であり、複数の空隙が内在する。金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面を覆う角筒状又は円筒状であり、金属バルク体２の外周面に外接するとともにその外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有する。易圧潰材４は、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との間の空隙部に充填される。
【解決手段】衝撃エネルギー吸収体１は、金属バルク体２と金属筒状体３と易圧潰材４とを備える。金属バルク体２は、円柱状又は角柱状であり、複数の空隙が内在する。金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面を覆う角筒状又は円筒状であり、金属バルク体２の外周面に外接するとともにその外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有する。易圧潰材４は、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との間の空隙部に充填される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の衝突の際に、衝撃荷重を変形によって吸収する衝撃エネルギー吸収体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、隣接する中空金属球を接着または接合することによって形成される中空金属球の集合体の側面を、複数のスリット部を有する金属薄板によって覆った衝撃エネルギー吸収体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の衝撃エネルギー吸収体では、複数のスリット部を有する金属薄板は、衝撃荷重が作用して圧潰する際の中空金属球の径方向への拡がり挙動を許容する。このため、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【０００５】
しかし、上記従来の衝撃エネルギー吸収体は、中空金属球の集合体の側面を複数のスリット部を有する金属薄板によって覆ったものであるため、所望の支持剛性を得ることができず、例えばバンパなどを衝撃エネルギー吸収体によって車体側に支持することが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、支持剛性を確保しつつ、衝撃荷重が加わった際のプラトー領域のストロークを増大させることが可能な衝撃エネルギー吸収体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の衝撃エネルギー吸収体は、円柱状又は角柱状の金属バルク体と、角筒状又は円筒状の金属筒状体と、易圧潰材とを備える。金属バルク体には、複数の空隙が内在する。金属筒状体は、金属バルク体の外周面に外接するとともに、この外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有し、金属バルク体の外周面を覆う。易圧潰材は、空隙部に充填される。
【０００８】
上記構成の衝撃エネルギー吸収体は、金属バルク体及び金属筒状体の軸方向に沿って衝撃荷重が作用するように配置される。衝撃エネルギー吸収体に衝撃荷重が負荷されると、金属バルク体は、荷重の作用方向に押し潰され、荷重の作用方向と交叉する方向へ拡がろうとし、この金属バルク体の圧潰時の拡がり挙動は、空隙部に充填された易圧潰材によって許容される。従って、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【０００９】
また、金属筒状体の強度は、衝撃エネルギー吸収体への衝撃荷重の負荷による金属バルク体の圧潰を阻止しない範囲内で任意に設定可能であるので、金属筒状体を所望の強度に設定することによって、衝撃エネルギー吸収体の支持剛性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衝撃エネルギー吸収体の支持剛性を確保しつつ、衝撃荷重が加わった際のプラトー領域のストロークを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の衝撃エネルギー吸収体を示す斜視図である。
【図２】図１の金属バルク体を金属筒状体に収容する前の状態を示す斜視図である。
【図３】フロントバンパを図１の衝撃エネルギー吸収体によって車体側に支持した状態を模式的に示す側面図である。
【図４】衝撃荷重が負荷される前後の衝撃エネルギー吸収体の要部を示す平面図であり、（ａ）は荷重負荷前の状態を、（ｂ）は荷重負荷後の状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の他の実施形態の衝撃エネルギー吸収体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の衝撃エネルギー吸収体１は、金属バルク体２と金属筒状体３と易圧潰材４とを備える。
【００１４】
図２に示すように、金属バルク体２は、隣接する中空金属球を接着又は接合することによって略円柱状に形成された複数の中空金属球の集合体であり、多数の空隙を内在している。中空金属球は、例えば、鉄製又は鉄をベースとした合金製であり、その直径は１〜１０ｍｍ程度、肉厚は０．０５〜０．２ｍｍ程度であり、隣接する中空金属球同士は、樹脂接着剤や低融点接着剤や固相拡散接合等によって接着又は接合されている。なお、中空金属球の材質や寸法は、衝撃エネルギー吸収体１に要求されるエネルギー吸収性能に応じて決定され、特に上記に限定されるものではない。
【００１５】
金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面に４箇所で外接する矩形状の内周面（金属バルク体２の外周面にそれぞれが外接する４つの内面）を有する矩形筒形状であり、例えばステンレスなどの金属によって形成される。金属バルク体２は、金属筒状体３の中空部に収容され、金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面を覆う。金属筒状体３の４箇所の角部の内側には、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面とによって区画され、金属筒状体３の軸方向５に連通する空隙部がそれぞれ形成されている。なお、金属筒状体３の材質や寸法は、衝撃エネルギー吸収体１への衝撃荷重の負荷による金属バルク体２の圧潰を阻止しない範囲において、所望の支持剛性が確保されるように設定される。
【００１６】
易圧潰材４は、ウレタンゴムや発泡スチロールなどのように、適度な弾力を有し、低荷重の負荷によって容易に潰れる材料によって形成され、図１に示すように、金属バルク体２と金属筒状体３との間の４箇所の空隙部にそれぞれ充填される。易圧潰材４の充填は、例えば空隙部に対応した形状に成形された易圧潰材を用いる方法や、チップ状に形成された易圧潰材を充填する方法や、金属バルク体２を金属筒状体３に挿入した状態で空隙部内で樹脂を反応させる方法など、様々な方法によって行うことが可能である。
【００１７】
なお、金属バルク体２は、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との接点部分で接合されることによって金属筒状体３に支持されてもよく、また易圧潰材４によって金属筒状体３に支持されてもよい。
【００１８】
衝撃エネルギー吸収体１は、金属筒状体３の軸方向５に沿って衝撃荷重（圧縮荷重）が作用するように配置される。図３は、衝撃エネルギー吸収体１によってフロントバンパ１１を車体側に支持する例であり、衝撃エネルギー吸収体１の前端と後端とは、フロントバンパ１１の後面と車体側のフロントサイドメンバ１２の前面とにそれぞれ接合され、衝撃エネルギー吸収体１は、車両の前後方向に延びている。なお、衝撃エネルギー吸収体１の前端又は後端の少なくとも一方には、フロントバンパ１１又はフロントサイドメンバ１２との間で易圧潰材４を外部に露出させる開口部分が設けられている。
【００１９】
車両の衝突などにより衝撃エネルギー吸収体１に衝撃荷重が負荷されると、金属バルク体２（中空金属球）は、荷重の作用方向に押し潰され、外側（荷重の作用方向と略直交する方向）へ拡がろうとする。このとき、圧潰による金属バルク体２の外側への拡がりが拘束されていると、右肩上がりに荷重が増加するスタックアップが早期に発生し、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークが短くなる傾向を示す。
【００２０】
これに対し、本実施形態では、金属バルク体２の外側への拡がりは、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との間の空隙部に充填された易圧潰材４の潰れ変形によって許容される。すなわち、金属バルク体２に圧縮荷重が負荷されると、金属バルク体２（中空金属球）は外側（荷重の作用方向と略直交する方向）へ拡がろうとし、金属筒状体３のうち金属バルク体２との接点近傍は、金属バルク体２から外側へ向かう力を受けて外側へ変形し、これに伴って、金属筒状体３の角部近傍は、内側へ変形する（図４（ｂ）参照）。金属筒状体３の内周面の周長は、金属バルク体２の外周面の周長よりも長いので、金属筒状体３は容易に変形し、金属バルク体２と金属筒状体３との間の空隙部の容積が減少する。その際、空隙部に充填された易圧潰材４は、空隙部の容積の減少に応じて容易に潰れて金属バルク体２の外側への拡がりを許容する。また、易圧潰材４は、容積の減少が進行した場合には、空隙部から押し出されて金属バルク体２の外側への拡がりを許容する。これにより、金属バルク体２に作用する外側からの拘束力が抑制される。従って、スタックアップの発生を遅らせて、プラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【００２１】
また、金属筒状体３の強度は、衝撃エネルギー吸収体１への衝撃荷重の負荷による金属バルク体２の圧潰を阻止しない範囲内で任意に設定可能である。また、金属筒状体３は、矩形筒形状であるため、断面二次モーメントが大きい。従って、金属筒状体３を所望の強度に設定することによって、衝撃エネルギー吸収体１の支持剛性を確保することができ、フロントバンパ１１を衝撃エネルギー吸収体１によって車体側に支持することができる。
【００２２】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００２３】
例えば、本実施形態では、金属バルク体２を円柱形状とし、金属筒状体３を矩形筒形状としたが、例えば図５に示すように、金属バルク体２を四角柱形状とし、金属筒状体３を円筒形状としてもよい。また、金属筒状体３を矩形筒形状としたが、例えば三角筒形状や五角筒形状など他の多角筒形状であってもよく、金属筒状体３の一端側や他端側の開口の一部又は全部が閉止されていてもよい。
【００２４】
また、金属バルク体２は、中空金属球の集合体に限定されるものではなく、発泡アルミなどであってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１ 衝撃エネルギー吸収体
２ 金属バルク体
３ 金属筒状体
４ 易圧潰材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の衝突の際に、衝撃荷重を変形によって吸収する衝撃エネルギー吸収体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、隣接する中空金属球を接着または接合することによって形成される中空金属球の集合体の側面を、複数のスリット部を有する金属薄板によって覆った衝撃エネルギー吸収体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の衝撃エネルギー吸収体では、複数のスリット部を有する金属薄板は、衝撃荷重が作用して圧潰する際の中空金属球の径方向への拡がり挙動を許容する。このため、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【０００５】
しかし、上記従来の衝撃エネルギー吸収体は、中空金属球の集合体の側面を複数のスリット部を有する金属薄板によって覆ったものであるため、所望の支持剛性を得ることができず、例えばバンパなどを衝撃エネルギー吸収体によって車体側に支持することが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、支持剛性を確保しつつ、衝撃荷重が加わった際のプラトー領域のストロークを増大させることが可能な衝撃エネルギー吸収体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の衝撃エネルギー吸収体は、円柱状又は角柱状の金属バルク体と、角筒状又は円筒状の金属筒状体と、易圧潰材とを備える。金属バルク体には、複数の空隙が内在する。金属筒状体は、金属バルク体の外周面に外接するとともに、この外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有し、金属バルク体の外周面を覆う。易圧潰材は、空隙部に充填される。
【０００８】
上記構成の衝撃エネルギー吸収体は、金属バルク体及び金属筒状体の軸方向に沿って衝撃荷重が作用するように配置される。衝撃エネルギー吸収体に衝撃荷重が負荷されると、金属バルク体は、荷重の作用方向に押し潰され、荷重の作用方向と交叉する方向へ拡がろうとし、この金属バルク体の圧潰時の拡がり挙動は、空隙部に充填された易圧潰材によって許容される。従って、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【０００９】
また、金属筒状体の強度は、衝撃エネルギー吸収体への衝撃荷重の負荷による金属バルク体の圧潰を阻止しない範囲内で任意に設定可能であるので、金属筒状体を所望の強度に設定することによって、衝撃エネルギー吸収体の支持剛性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、衝撃エネルギー吸収体の支持剛性を確保しつつ、衝撃荷重が加わった際のプラトー領域のストロークを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の衝撃エネルギー吸収体を示す斜視図である。
【図２】図１の金属バルク体を金属筒状体に収容する前の状態を示す斜視図である。
【図３】フロントバンパを図１の衝撃エネルギー吸収体によって車体側に支持した状態を模式的に示す側面図である。
【図４】衝撃荷重が負荷される前後の衝撃エネルギー吸収体の要部を示す平面図であり、（ａ）は荷重負荷前の状態を、（ｂ）は荷重負荷後の状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の他の実施形態の衝撃エネルギー吸収体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の衝撃エネルギー吸収体１は、金属バルク体２と金属筒状体３と易圧潰材４とを備える。
【００１４】
図２に示すように、金属バルク体２は、隣接する中空金属球を接着又は接合することによって略円柱状に形成された複数の中空金属球の集合体であり、多数の空隙を内在している。中空金属球は、例えば、鉄製又は鉄をベースとした合金製であり、その直径は１〜１０ｍｍ程度、肉厚は０．０５〜０．２ｍｍ程度であり、隣接する中空金属球同士は、樹脂接着剤や低融点接着剤や固相拡散接合等によって接着又は接合されている。なお、中空金属球の材質や寸法は、衝撃エネルギー吸収体１に要求されるエネルギー吸収性能に応じて決定され、特に上記に限定されるものではない。
【００１５】
金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面に４箇所で外接する矩形状の内周面（金属バルク体２の外周面にそれぞれが外接する４つの内面）を有する矩形筒形状であり、例えばステンレスなどの金属によって形成される。金属バルク体２は、金属筒状体３の中空部に収容され、金属筒状体３は、金属バルク体２の外周面を覆う。金属筒状体３の４箇所の角部の内側には、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面とによって区画され、金属筒状体３の軸方向５に連通する空隙部がそれぞれ形成されている。なお、金属筒状体３の材質や寸法は、衝撃エネルギー吸収体１への衝撃荷重の負荷による金属バルク体２の圧潰を阻止しない範囲において、所望の支持剛性が確保されるように設定される。
【００１６】
易圧潰材４は、ウレタンゴムや発泡スチロールなどのように、適度な弾力を有し、低荷重の負荷によって容易に潰れる材料によって形成され、図１に示すように、金属バルク体２と金属筒状体３との間の４箇所の空隙部にそれぞれ充填される。易圧潰材４の充填は、例えば空隙部に対応した形状に成形された易圧潰材を用いる方法や、チップ状に形成された易圧潰材を充填する方法や、金属バルク体２を金属筒状体３に挿入した状態で空隙部内で樹脂を反応させる方法など、様々な方法によって行うことが可能である。
【００１７】
なお、金属バルク体２は、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との接点部分で接合されることによって金属筒状体３に支持されてもよく、また易圧潰材４によって金属筒状体３に支持されてもよい。
【００１８】
衝撃エネルギー吸収体１は、金属筒状体３の軸方向５に沿って衝撃荷重（圧縮荷重）が作用するように配置される。図３は、衝撃エネルギー吸収体１によってフロントバンパ１１を車体側に支持する例であり、衝撃エネルギー吸収体１の前端と後端とは、フロントバンパ１１の後面と車体側のフロントサイドメンバ１２の前面とにそれぞれ接合され、衝撃エネルギー吸収体１は、車両の前後方向に延びている。なお、衝撃エネルギー吸収体１の前端又は後端の少なくとも一方には、フロントバンパ１１又はフロントサイドメンバ１２との間で易圧潰材４を外部に露出させる開口部分が設けられている。
【００１９】
車両の衝突などにより衝撃エネルギー吸収体１に衝撃荷重が負荷されると、金属バルク体２（中空金属球）は、荷重の作用方向に押し潰され、外側（荷重の作用方向と略直交する方向）へ拡がろうとする。このとき、圧潰による金属バルク体２の外側への拡がりが拘束されていると、右肩上がりに荷重が増加するスタックアップが早期に発生し、ストロークに対して比較的プラトーな荷重が発生するプラトー領域のストロークが短くなる傾向を示す。
【００２０】
これに対し、本実施形態では、金属バルク体２の外側への拡がりは、金属バルク体２の外周面と金属筒状体３の内周面との間の空隙部に充填された易圧潰材４の潰れ変形によって許容される。すなわち、金属バルク体２に圧縮荷重が負荷されると、金属バルク体２（中空金属球）は外側（荷重の作用方向と略直交する方向）へ拡がろうとし、金属筒状体３のうち金属バルク体２との接点近傍は、金属バルク体２から外側へ向かう力を受けて外側へ変形し、これに伴って、金属筒状体３の角部近傍は、内側へ変形する（図４（ｂ）参照）。金属筒状体３の内周面の周長は、金属バルク体２の外周面の周長よりも長いので、金属筒状体３は容易に変形し、金属バルク体２と金属筒状体３との間の空隙部の容積が減少する。その際、空隙部に充填された易圧潰材４は、空隙部の容積の減少に応じて容易に潰れて金属バルク体２の外側への拡がりを許容する。また、易圧潰材４は、容積の減少が進行した場合には、空隙部から押し出されて金属バルク体２の外側への拡がりを許容する。これにより、金属バルク体２に作用する外側からの拘束力が抑制される。従って、スタックアップの発生を遅らせて、プラトー領域のストロークを増大させることができ、衝撃エネルギーを、車体に損傷を与えない荷重以下のプラトー領域で吸収することができる。
【００２１】
また、金属筒状体３の強度は、衝撃エネルギー吸収体１への衝撃荷重の負荷による金属バルク体２の圧潰を阻止しない範囲内で任意に設定可能である。また、金属筒状体３は、矩形筒形状であるため、断面二次モーメントが大きい。従って、金属筒状体３を所望の強度に設定することによって、衝撃エネルギー吸収体１の支持剛性を確保することができ、フロントバンパ１１を衝撃エネルギー吸収体１によって車体側に支持することができる。
【００２２】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００２３】
例えば、本実施形態では、金属バルク体２を円柱形状とし、金属筒状体３を矩形筒形状としたが、例えば図５に示すように、金属バルク体２を四角柱形状とし、金属筒状体３を円筒形状としてもよい。また、金属筒状体３を矩形筒形状としたが、例えば三角筒形状や五角筒形状など他の多角筒形状であってもよく、金属筒状体３の一端側や他端側の開口の一部又は全部が閉止されていてもよい。
【００２４】
また、金属バルク体２は、中空金属球の集合体に限定されるものではなく、発泡アルミなどであってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１ 衝撃エネルギー吸収体
２ 金属バルク体
３ 金属筒状体
４ 易圧潰材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空隙が内在する円柱状又は角柱状の金属バルク体と、
前記金属バルク体の外周面に外接するとともに該外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有し、該金属バルク体の外周面を覆う角筒状又は円筒状の金属筒状体と、
前記空隙部に充填される易圧潰材と、を備えた
ことを特徴とする衝撃エネルギー吸収体。
【請求項１】
複数の空隙が内在する円柱状又は角柱状の金属バルク体と、
前記金属バルク体の外周面に外接するとともに該外周面との間に複数の空隙部を形成する内周面を有し、該金属バルク体の外周面を覆う角筒状又は円筒状の金属筒状体と、
前記空隙部に充填される易圧潰材と、を備えた
ことを特徴とする衝撃エネルギー吸収体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４５１５０（Ｐ２０１２−１４５１５０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８０３（Ｐ２０１１−２８０３）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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