衝突エネルギー吸収装置と衝突エネルギー吸収方法
【課題】ラダーフレームへの取付け作業性に優れ、確実な衝撃吸収性能を発揮できる衝撃エネルギー吸収装置を提供する。
【解決手段】金属製クラッシュボックス本体１０と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備するクラッシュボックス単体の複数個が積層状態に連結されており、前記クラッシュボックス本体１０は、中央平板部１１、平板状前側壁部１３、平板状後側壁部１５が互いに平行に配置され、前側壁部１３の両端と中央平板部１１間およびに前記中央平板部１１と後側壁部１５の両端間に、それぞれ外方に膨出する第１側壁部１２および第２側壁部１４が一体に連結され全体体形状が横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成する。
【解決手段】金属製クラッシュボックス本体１０と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備するクラッシュボックス単体の複数個が積層状態に連結されており、前記クラッシュボックス本体１０は、中央平板部１１、平板状前側壁部１３、平板状後側壁部１５が互いに平行に配置され、前側壁部１３の両端と中央平板部１１間およびに前記中央平板部１１と後側壁部１５の両端間に、それぞれ外方に膨出する第１側壁部１２および第２側壁部１４が一体に連結され全体体形状が横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡単で車両のラダーフレームへの取付け作業性にも優れ、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応でき、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮できる車搭載用の衝撃エネルギー吸収装置および衝突衝撃エネルギー吸収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両衝突時における衝撃を抑えてドライバーや同乗者を保護することを目的として車両の前後に装着される衝撃エネルギー吸収装置としては、車両フレームとバンバーの間に剛性の高い中間間隔材が締結金具にて取り付けされているものが一般的であり、衝突車のエネルギーを主に中間間隔材の変形で吸収する方法がある。
【０００３】
また、衝撃吸収体としては、車体フレームとバンバーの間にスプリングを介装したものがあり、また、バンバー自体を例えばゴムや発泡プラスチック樹脂などで構成し、構成素材自体の弾性特性を用いたものが提案されており、さらに、後部吸振ゴム板に、前部吸圧間隙及び吸圧ゴム外空間を有する前部吸圧ゴムと吸振板空間を設け、前部吸圧ゴムにカバーを設けたものが開示されている。
【０００４】
この出願に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開平１０−１２９３７２号
【特許文献２】実願昭５０−０４７６０５号（実開昭５１−１２６９３４号）のマイクロフィルム
【特許文献３】特開２００４−１６１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスプリングや衝撃吸収体等の弾性体を配したものは、弾性体自体が具有する弾性を利用するものであるため減速させて支柱衝突時の衝撃を若干緩和する効果を有するものの、衝撃吸収性能が不十分で車両衝突時における衝撃を抑え切れないとか、衝突して停止する際に、弾性体の具有する自らの弾性で元の形状に復元する自己復元性が運転手に伝達され、重大な二次的な災害になることがあるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載の衝撃吸収体にあっては、前部吸圧ゴム及び後部吸振ゴム板の変形による衝撃吸収効果と、前部吸圧間隙及び圧縮空気及び吸振板空間の空気圧による反発効果が互いに相まって作用するため、従来の衝撃吸収体のみのバンバーよりも優れた衝撃緩衝効果が得られるものの、それでも衝撃吸収性能が不十分であり、車両衝突時における衝撃を抑え切れず、ドライバーや同乗者を保護できないという問題がある。
【０００７】
さらに、クラッシャブルゾーンをモノコック構造にて形成した車両も公知であり、これらの衝撃エネルギー吸収の性能は、薄板の板厚、成形形状などに依存されているところに構成特徴があり、車両衝突後モノコック構造部分を丸ごと交換するなど大がかりな修理が必要であった。また、フレームが曲がったり折れた車両の場合には廃車処分されているのが実情である。
【０００８】
一方、例えばトラックや一部車両のようにラダーフレーム型の構造に構成されているものがあり、車両衝突時には、フレーム自体は荷重を発生させながらストロークしないために押し潰されることがなく、特定の荷重点でフレーム自体が曲がったり折れたりするだけであるため、フレーム自体による衝撃エネルギー吸収性能を期待することができなかった。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑み鋭意検討されたもので、その目的は、構造が簡単なスペースフレーム構造であって、ラダーフレームへの取付け作業性に優れ、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応でき、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮できる、車搭載用の衝撃エネルギー吸収装置と、衝突衝撃エネルギーの吸収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、上記特許文献３にて開示したクラッシュボックスの全体形状を改良すなわち、全体形状が横断面略８字形状に形成して横倒れ防止させたクラッシュボックス本体の内部に、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプを配設、固着してクラッシュボックス単体を形成し、当該クラッシュボックス単体として車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能の異なる複数個を連結することによってクラッシュボックスを構成することにより、車両フレームに外付け可能であるとともに横倒れさせることなく押し潰し可能なスペースフレーム構造タイプの車搭載用衝撃エネルギー吸収装置が構築できることを案出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）金属製クラッシュボックス本体と横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを有するクラッシュボックス単体の複数個を連結してなるクラッシュボックスを使用して、車両衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝突衝撃エネルギー吸収方法であって、前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されており、
車両衝突時に、前記クラッシュボックス本体の衝突エネルギー吸収性能と、前記中空パイプの衝突エネルギー吸収性能を互いに協調して機能するところに特徴がある。
（２）上記（１）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に見かけ上連続する一対として配設、固着されているところに特徴がある。
（３）上記（２）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固着されているところに特徴がある。
（４）上記（１）乃至（３）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって、所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（５）上記（２）乃至（４）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（６）上記（１）乃至（５）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体は、請求項１乃至５に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であるところに特徴がある。
（７）上記（１）乃至（６）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいところに特徴がある。
【００１２】
また、本発明は以下の発明を包含する。
（８）金属製クラッシュボックス本体と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備する複数個のクラッシュボックス単体を連結してなる車搭載用の衝突衝撃エネルギー吸収装置であって、前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されているところに特徴がある。
（９）上記（８）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記中空パイプが、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固定されているところに特徴がある。
（１０）上記（９）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固定されているところに特徴がある。
（１１）上記（８）乃至（１０）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（１２）上記（９）乃至（１１）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの配設数量によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（１３）前記クラッシュボックス単体は、上記（８）乃至（１２）に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であるところに特徴がある。
（１４）上記（８）乃至（１３）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面側と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいところに特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、横断面が略８字形状の中空パイプ形状の金属製クラッシュボックス単体に対して、前記クラッシュボックス本体の原材、板厚など、および、前記中空パイプの寸法形状や配設数量などによって一義的に決まる衝突エネルギーを追加吸収させるように構成されているため、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに自在に対応できる衝突衝撃エネルギー吸収装置として構築することができ、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るクラッシュボックスは、クラッシュボックス本体の中央部に中央平板部を有し、前側壁部および後側壁部が平板状に形成され、かつ、これたが互いに平行に配置されているため、車両衝突時にクラッシュボックスを、前側壁部から後側壁部に誘導しながら押し潰すことができるため、クラッシュボックス全体を横倒れさせることなくぺちゃんこに押し潰す(塑性変形させる)ことができる。
【００１５】
また、構造が簡単で車両への取付け作業性にも優れ、かつ、車両衝突時に車両本体よりも優先して破損するため、車両本体の損傷を最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、このクラッシュボックスは、車両衝突時に、クラッシュボックス本体が押し潰される(塑性変形する)ことと、前記中空パイプが押し潰され座屈する(塑性変形する)ことの両方が互いに相まって、車両の衝突エネルギーを吸収し、衝突車を減速させて衝突時の衝撃を緩和することができるため、仮にフレーム自体がストロークしない車体に取付されてもであっても、クラッシュボックスの方が車体フレームよりも優先して破損するため、フレームが曲がったり折れたりするという車体の損傷、変形を確実に抑えることができ、仮に車両衝突によって押し潰された(塑性変形した)としても、新しいクラッシュボックスに簡単に脱着交換できる。
【００１７】
さらに、本発明に係るクラッシュボックス単体は、クラッシュボックス本体の原材の種類、板厚、長さ、取付数量、あるいは、中空パイプの原材の種類、板厚、長さ、取付数量などを設計変更することにより、クラッシュボックスの衝撃エネルギー吸収性能（荷重）を自在に設計できるため、小さくても堅牢なクラッシュボックスの構築が可能となり、廉価に製造でき経済的に有利になるとともに、設置場所の省スペース化が図れる。すなわち、クラッシュボックスの全体寸法が小さくても車両衝突時に確実に衝撃エネルギーを吸収できるため、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑え、ドライバーや同乗者を保護できる安全装置として提供でき、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑えてドライバーや同乗者を保護することができる。
【００１８】
さらにまた、従来のように弾性体が配設されていないので、弾性体の自己復元性が運転手に伝達されることがない。すなわち、運転手に伝達された自己復元性が原因となって生じる、二次的災害を防止できるなど、極めて実効性に優れた作用効果が得られる。
【００１９】
すなわち、クラッシュボックスの全体寸法が小さくても車両衝突時に確実に衝撃エネルギーを吸収できるため、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑え、ドライバーや同乗者を保護できる安全装置として自在設計可能で廉価に提供できる。
【００２０】
特に上記（２）〜（７）の発明によると、前記中央平板部と前側壁の間および前記中央平板部と後側壁の間に、見かけ上連続する一対として固着されているから、車両本体の自重が重く車両衝突時の衝撃エネルギーが大きい場合であっても、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応できる衝撃エネルギー吸収システムとして構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係わるクラッシュボックス単体５を模式的に示す要部斜視図であり、図２は同クラッシュボックス本体１０の断面図である。
【００２２】
図において、クラッシュボックス１は、横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成された金属製クラッシュボックス単体５の４個が積層状態に接合されており、各クラッシュボックス本体１０の内部に金属製の中空パイプ２０が配設、固着されており、例えばトラックや一部乗用車の車体を構成するラダーフレーム型の最前部もしくは最後部の左右両側に、好ましくは、一対として外付け固着、装備されるものである。
【００２３】
上記クラッシュボックス単体５は、中空パイプ形状に形成された金属製クラッシュボックス本体１０と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプ２０とから構成されている。
【００２４】
上記クラッシュボックス本体１０は、中央平板部１１、平板状の前側壁部１３、平板の後側壁部１５が互いに平行に配置されており、そして、前側壁部１３の両端と中央平板部１１の間には外方に膨出する第１側壁部１２が一体連結されており、中央平板部１１と後側壁部１５の両端の間にも外方に膨出する第２側壁部１４が一体に連結されており、その概略全体形状は横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成されている。なお、クラッシュボックス１の複数を連結すべく、前側壁部１３と後側壁部１５には、両者間を連結するための連結手段１８が形成されている。
【００２５】
クラッシュボックス本体１０の衝撃エネルギー吸収性能は、その原材や板厚、長さ（奥行き）等を設計変更することにより調整することができる。すなわち例えば、クラッシュボックス本体１０の長さ（奥行き）を大きくすればするほど硬くなるため、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は大きくなるし、その長さ（奥行き）を小さくすればするほど軟らかくなるため、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は小さくなる。
【００２６】
上記中空パイプ２０は、中央平板部１１と前側壁部１３の間、あるいは中央平板部１１と後側壁部１５の間に配置され固着されるものであり、クラッシュボックス本体１０の中央平板部１１と前側壁部１３の間および中央平板部１１と後側壁部１５の間に、見かけ上連続する一対となるように配設、固着されることが好ましい。
【００２７】
ただし、中空パイプ２０の取付け位置や取付け数量などを限定するものではなく、たとえば、前記中央平板部と前側壁部の間または中央平板部と後側壁部の間のいずれか一方に前記中空パイプを固着したもの、見かけ上連続する中空パイプの複数対を配設、固着したもの、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、中空パイプを互い違いに不連続に固着したものなど、様々に設計変更できるものとする。
【００２８】
上記中空パイプ２０の衝撃エネルギー吸収性能は、その原材や板厚、寸法形状、長さ（奥行き）あるいは配設数量などを設計変更することにより調整することができる。すなわち例えば、中空パイプ２０の原材として高硬度の金属を使用したり、板厚、縦横寸法などを大きく形成したり、配設、固着せしめる中空パイプ２０の数量を多くしたり、中空パイプ２０の奥行き（長さ）を長くすると車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は大きくなり、その逆の場合には車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は小さくなる。中空パイプ２０の横断面形状は、圧縮変形荷重特性が一定する方形であることが好ましい。
【００２９】
クラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、クラッシュボックス本体の具有する衝撃エネルギー吸収性能と上記中空パイプの具有する衝撃エネルギー吸収性能が相加的に機能するため、限られた体積の中でより大きな衝撃エネルギーの吸収機能を得ることが可能となる。
【００３０】
また、叙上のとおり、クラッシュボックス本体や中空パイプの塑性変形によって吸収できる衝突エネルギーはいずれも、これらの原材やその寸法形状などから一義的に決まる一定値である。従って、例えば基準となるクラッシュボックス本体の原材、板厚、縦横寸法、長さ（奥行き）などや、基準となる中空パイプの原材や板厚、寸法形状、長さ（奥行き）あるいは配設数量などを定めておくと、当該クラッシュボックス本体の奥行き（長さ）の延展または減縮によって車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能を机上算出（予測）でき、さらには、前記中空パイプの原材、板厚、縦横寸法、長さ（奥行き）などを設計変更することによっても車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能を机上算定（予測）できるため、所望する衝撃エネルギー吸収性能を具有するクラッシュボックス単体を自在設計することができ、衝撃エネルギー吸収性能の異なる複数個のクラッシュボックス単体を連結することにより、衝撃エネルギー吸収性能の異なる各種のクラッシュボックスを自在に構築できるようになる。
【００３１】
なお、クラッシュボックス単体のうち、衝突面側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能が、衝突面と反対側（車体フレーム側）に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さく設計されていると、クラッシュボックス本体の上述した構成とが互いに相まって、クラッシュボックス全体すなわち、クラッシュボックス単体の複数を横倒れさせることなくそのまま真っ直ぐ平滑に押し潰せる(塑性変形できる)から、極めて好適である。
【００３２】
つぎに、クラッシュボックス１の取付けは、クラッシュボックス１を、車体フレームと例えばバンバーの間に配し、あるいは、例えばトラックや一部車両のようなラダーフレーム型のラダーフレーム先端部に、溶接手段や締結金具などを使用した締結手段によって堅牢に外付け固定される。なお、取付けに際しては、クラッシュボックス１を車両の左右両側に一対として装備されることが好ましいが、その取付け位置や取付け数量などを限定するものではなく、これらの事項はいずれも設計変更可能な事項であるものとする。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、これらはその代表的なものを例示したに過ぎず、以下の実施例により本発明が限定されるものではなく、様々に設計変更して実施できるものとする。
【実施例１】
【００３４】
クラッシュボックス本体は板厚５ｍｍのアルミ製（６０６３−Ｔ５）であり、略８字形状の長尺（板厚５ｍｍ）を引抜き成形した後、所望する長さに切断してクラッシュボックス本体をそれぞれ作製し、各クラッシュボックス本体を載荷試験器を用いて等速（２０ｍｍ／分）で押し潰し、発生する縦潰れ方向の荷重の推移を求めた。
【００３５】
クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）によるエネルギー吸収性能（荷重）の変化を検討した結果、長さ１５０ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）が約３０ｋＮであるに対して、長さ１００ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）は約２０ｋＮ、長さ２００ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）は約３７ｋＮであった。
【００３６】
以上のことから、クラッシュボックス本体の長さを１０ｍｍ増減させることにより、エネルギー吸収性能（荷重）を１．４ｋＮ〜２．０ｋＮの割合で増減することが解る。
【００３７】
なお、実施例１のクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影したところ、クラッシュボックス本体は、中央平板部と前側壁部の間が最先に押し潰され（塑性変化し）、ついで、中央平板部と後側壁部の間が押し潰されている（塑性変化する）ことが解った。
【実施例２】
【００３８】
実施例１記載のクラッシュボックス本体（板厚５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）に、下記中空パイプを備え、取付けた中空パイプ数量の異なるそれぞれのクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速（２０ｍｍ／分）で押し潰し、発生する縦潰れ方向のエネルギー吸収性能（荷重）を検討した。
【００３９】
中空パイプは板厚２．０ｍｍのアルミ製（６０６３−Ｔ５）で、横断面が縦４０ｍｍ、横２０ｍｍの角パイプ形状として形成されており、そして、クラッシュボックス本体の中央平板部と前側壁部の間および中央平板部と後側壁部の間にそれぞれ先端部が当接するように配し、見かけ上連続する１対となるように溶接固定されたものである。
【００４０】
クラッシュボックス本体に中空パイプ１対を配設すると、荷重（エネルギー吸収性能）が３４ｋＮ増加し、中空パイプ２対を配設すると荷重（エネルギー吸収性能）が約７１ｋＮ増加し、中空パイプ３対を配設すると荷重（エネルギー吸収性能）が約９２ｋＮ増加した。
【００４１】
その結果、クラッシュボックス本体に１対の中空パイプを配設すると、荷重（エネルギー吸収性能）が約３４ｋＮの割合で増大することが解る。
【実施例３】
【００４２】
１）衝撃エネルギー吸収性能を満足させるための設計
保安基準に適合させるための条件として、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時のフロアＧが４０Ｇ以下となることを目標に、例えば自量１．５トンの車両に搭載する場合を具体例として設計をした。
【００４３】
先ず、上記基準を満足するためのクラッシュストローク（２４６ｍｍ）を得るためには、クラッシュボックス単体を４段積み以上が必要であることが机上計算できる。また、１個のクラッシュボックス単体で７０ｍｍのストロークを得ることができるため、４段積みしたクラッシュボックスでは、２８０ｍｍのクラッシュストロークが期待できる。
【００４４】
つぎに、このストロークにてフロアＧ以下となる荷重維持を求めると、図３に破線で示した推奨ＦＳカーブの維持が必要となり、つぎに示す４種類のクラッシュボックス単体を組み付けると、このカーブを維持できるものと予測された。
１段目；クラッシュボックス単体の長さ、１５０ｍｍ
中空パイプ（アルミ、板厚２ｍｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、３列
２段目；クラッシュボックス単体の長さ、２００ｍｍ
中空パイプ（アルミ、板厚２ｍｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
３段目；クラッシュボックス単体の長さ、２５０ｍｍ
中空パイプ（鉄、板厚１．６ｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
４段目；クラッシュボックス単体の長さ、３００ｍｍ
中空パイプ（鉄、板厚２．３ｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
すなわち、推奨ＦＳカーブ（１．５Ｅ＋５Ｎ〜３．７５Ｅ＋５Ｎ）に対して、（１．４５Ｅ＋５Ｎ〜３．４７Ｅ＋５Ｎ）の荷重特性が得られるクラッシュボックスを設計したことになる。
【００４５】
２）実証試験
上記４段積みクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速で押し潰し、発生する縦潰れ方向の荷重の推移を求めた。図３にその結果を実線で示す。
【００４６】
図３から、推奨ＦＳカーブに対して、低ストローク側では若干荷重が低いものの、高ストローク側ではほぼ予想通りの特性に近い荷重を得ることができることが解った。
【００４７】
図４（ａ）〜（ｅ）は、クラッシュボックスを載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影した結果の基づく当該クラッシュボックス本体の経時的変化を模式的に示した要部側面図であり、第１段目、第２段目・・の順に横倒れすることなく押し潰されていることが示されている。
【００４８】
つぎに、上記４段積みクラッシュボックスを、自量１．５トンの車両全面の左右両側にそれぞれ実装し、車速５０ｋｍ／ｈで衝突させた時のフロアＧを実測した。
【００４９】
その結果、本４段積みクラッシュボックスを装備した車両のフロアーＧは、３２．３〜３７．８（ｎ＝４）であり、目標とした４０Ｇ以下であることが解った（図５参照）
【００５０】
以上のとおり、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時フロアＧが４０Ｇ以下となることを条件とする保安基準に適合させるための安全装置として、クラッシュボックス単体の具有する衝撃エネルギー吸収性能を机上算定（予測）できるため、所望する所定の衝撃エネルギー吸収性能を具有するクラッシュボックス単体を自在設計することができる。さらにまた、衝撃エネルギー吸収性能の異なるクラッシュボックス単体の複数個を連結して一体化することにより、衝撃エネルギー吸収性能の異なる各種のクラッシュボックスが自在に設計でき、構築できることが実証できることからみて、本発明によると極めて実効性に優れた作用効果が得られることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の活用例としては、
１）エレベーターの底面や天井面に装備される衝撃吸収装置、
２）電車や船舶などに装備される衝撃吸収装置、
３）電柱、信号機または案内標識の支柱、ガードレールなどに配設される衝撃吸収装置、
４）道路分岐部分などに配設される衝撃吸収装置、
などが例示できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明のクラッシュボックスを模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、同クラッシュボックスを構成するクラッシュボックス本体の断面図である。
【図３】図３は、推奨ＦＳカーブ（波線）と、載荷試験器を用いて実施例３の４段積みクラッシュボックスを等速で押し潰し、発生する縦潰れ方向の加重の推移（実験結果：実線）を示すグラフである。推奨ＦＳカーブ（波線）に対して、低ストローク側では若干荷重が低いものの、高ストローク側ではほほ期待通りの特性に近い荷重を得られることが示されている。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、実施例３のクラッシュボックスを載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影した結果に基づく当該クラッシュボックス本体の経時的な変化を模式的に示した要部側面図であり、第１段目、第２段目・・の順に横倒れすることなく押し潰されていることが示されている。
【図５】図５は、実施例３の４段積みクラッシュボックスを、自量１．５トンの車両全面の左右両側にそれぞれ実装し、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時のフロアＧを実測した時の実証試験結果を示す実測グラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ … クラッシュボックス
５ … クラッシュボックス単体
１０ … クラッシュボックス本体
１１ … 中央平板部
１２ … 第１側壁部
１３ … 平板状の前側壁部
１４ … 第２側壁部
１５ … 平板状の後側壁部
１８ … 連結手段
２０ … 中空パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡単で車両のラダーフレームへの取付け作業性にも優れ、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応でき、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮できる車搭載用の衝撃エネルギー吸収装置および衝突衝撃エネルギー吸収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両衝突時における衝撃を抑えてドライバーや同乗者を保護することを目的として車両の前後に装着される衝撃エネルギー吸収装置としては、車両フレームとバンバーの間に剛性の高い中間間隔材が締結金具にて取り付けされているものが一般的であり、衝突車のエネルギーを主に中間間隔材の変形で吸収する方法がある。
【０００３】
また、衝撃吸収体としては、車体フレームとバンバーの間にスプリングを介装したものがあり、また、バンバー自体を例えばゴムや発泡プラスチック樹脂などで構成し、構成素材自体の弾性特性を用いたものが提案されており、さらに、後部吸振ゴム板に、前部吸圧間隙及び吸圧ゴム外空間を有する前部吸圧ゴムと吸振板空間を設け、前部吸圧ゴムにカバーを設けたものが開示されている。
【０００４】
この出願に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開平１０−１２９３７２号
【特許文献２】実願昭５０−０４７６０５号（実開昭５１−１２６９３４号）のマイクロフィルム
【特許文献３】特開２００４−１６１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスプリングや衝撃吸収体等の弾性体を配したものは、弾性体自体が具有する弾性を利用するものであるため減速させて支柱衝突時の衝撃を若干緩和する効果を有するものの、衝撃吸収性能が不十分で車両衝突時における衝撃を抑え切れないとか、衝突して停止する際に、弾性体の具有する自らの弾性で元の形状に復元する自己復元性が運転手に伝達され、重大な二次的な災害になることがあるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載の衝撃吸収体にあっては、前部吸圧ゴム及び後部吸振ゴム板の変形による衝撃吸収効果と、前部吸圧間隙及び圧縮空気及び吸振板空間の空気圧による反発効果が互いに相まって作用するため、従来の衝撃吸収体のみのバンバーよりも優れた衝撃緩衝効果が得られるものの、それでも衝撃吸収性能が不十分であり、車両衝突時における衝撃を抑え切れず、ドライバーや同乗者を保護できないという問題がある。
【０００７】
さらに、クラッシャブルゾーンをモノコック構造にて形成した車両も公知であり、これらの衝撃エネルギー吸収の性能は、薄板の板厚、成形形状などに依存されているところに構成特徴があり、車両衝突後モノコック構造部分を丸ごと交換するなど大がかりな修理が必要であった。また、フレームが曲がったり折れた車両の場合には廃車処分されているのが実情である。
【０００８】
一方、例えばトラックや一部車両のようにラダーフレーム型の構造に構成されているものがあり、車両衝突時には、フレーム自体は荷重を発生させながらストロークしないために押し潰されることがなく、特定の荷重点でフレーム自体が曲がったり折れたりするだけであるため、フレーム自体による衝撃エネルギー吸収性能を期待することができなかった。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑み鋭意検討されたもので、その目的は、構造が簡単なスペースフレーム構造であって、ラダーフレームへの取付け作業性に優れ、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応でき、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮できる、車搭載用の衝撃エネルギー吸収装置と、衝突衝撃エネルギーの吸収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、上記特許文献３にて開示したクラッシュボックスの全体形状を改良すなわち、全体形状が横断面略８字形状に形成して横倒れ防止させたクラッシュボックス本体の内部に、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプを配設、固着してクラッシュボックス単体を形成し、当該クラッシュボックス単体として車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能の異なる複数個を連結することによってクラッシュボックスを構成することにより、車両フレームに外付け可能であるとともに横倒れさせることなく押し潰し可能なスペースフレーム構造タイプの車搭載用衝撃エネルギー吸収装置が構築できることを案出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）金属製クラッシュボックス本体と横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを有するクラッシュボックス単体の複数個を連結してなるクラッシュボックスを使用して、車両衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝突衝撃エネルギー吸収方法であって、前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されており、
車両衝突時に、前記クラッシュボックス本体の衝突エネルギー吸収性能と、前記中空パイプの衝突エネルギー吸収性能を互いに協調して機能するところに特徴がある。
（２）上記（１）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に見かけ上連続する一対として配設、固着されているところに特徴がある。
（３）上記（２）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固着されているところに特徴がある。
（４）上記（１）乃至（３）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって、所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（５）上記（２）乃至（４）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（６）上記（１）乃至（５）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、前記クラッシュボックス単体は、請求項１乃至５に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であるところに特徴がある。
（７）上記（１）乃至（６）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収方法において、互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいところに特徴がある。
【００１２】
また、本発明は以下の発明を包含する。
（８）金属製クラッシュボックス本体と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備する複数個のクラッシュボックス単体を連結してなる車搭載用の衝突衝撃エネルギー吸収装置であって、前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されているところに特徴がある。
（９）上記（８）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記中空パイプが、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固定されているところに特徴がある。
（１０）上記（９）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固定されているところに特徴がある。
（１１）上記（８）乃至（１０）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（１２）上記（９）乃至（１１）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの配設数量によって所望する所定の吸収性能に調整できるところに特徴がある。
（１３）前記クラッシュボックス単体は、上記（８）乃至（１２）に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であるところに特徴がある。
（１４）上記（８）乃至（１３）の発明に係る衝突衝撃エネルギー吸収装置において、互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面側と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいところに特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、横断面が略８字形状の中空パイプ形状の金属製クラッシュボックス単体に対して、前記クラッシュボックス本体の原材、板厚など、および、前記中空パイプの寸法形状や配設数量などによって一義的に決まる衝突エネルギーを追加吸収させるように構成されているため、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに自在に対応できる衝突衝撃エネルギー吸収装置として構築することができ、限られたスペースにおいても確実な衝撃吸収性能を発揮させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るクラッシュボックスは、クラッシュボックス本体の中央部に中央平板部を有し、前側壁部および後側壁部が平板状に形成され、かつ、これたが互いに平行に配置されているため、車両衝突時にクラッシュボックスを、前側壁部から後側壁部に誘導しながら押し潰すことができるため、クラッシュボックス全体を横倒れさせることなくぺちゃんこに押し潰す(塑性変形させる)ことができる。
【００１５】
また、構造が簡単で車両への取付け作業性にも優れ、かつ、車両衝突時に車両本体よりも優先して破損するため、車両本体の損傷を最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、このクラッシュボックスは、車両衝突時に、クラッシュボックス本体が押し潰される(塑性変形する)ことと、前記中空パイプが押し潰され座屈する(塑性変形する)ことの両方が互いに相まって、車両の衝突エネルギーを吸収し、衝突車を減速させて衝突時の衝撃を緩和することができるため、仮にフレーム自体がストロークしない車体に取付されてもであっても、クラッシュボックスの方が車体フレームよりも優先して破損するため、フレームが曲がったり折れたりするという車体の損傷、変形を確実に抑えることができ、仮に車両衝突によって押し潰された(塑性変形した)としても、新しいクラッシュボックスに簡単に脱着交換できる。
【００１７】
さらに、本発明に係るクラッシュボックス単体は、クラッシュボックス本体の原材の種類、板厚、長さ、取付数量、あるいは、中空パイプの原材の種類、板厚、長さ、取付数量などを設計変更することにより、クラッシュボックスの衝撃エネルギー吸収性能（荷重）を自在に設計できるため、小さくても堅牢なクラッシュボックスの構築が可能となり、廉価に製造でき経済的に有利になるとともに、設置場所の省スペース化が図れる。すなわち、クラッシュボックスの全体寸法が小さくても車両衝突時に確実に衝撃エネルギーを吸収できるため、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑え、ドライバーや同乗者を保護できる安全装置として提供でき、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑えてドライバーや同乗者を保護することができる。
【００１８】
さらにまた、従来のように弾性体が配設されていないので、弾性体の自己復元性が運転手に伝達されることがない。すなわち、運転手に伝達された自己復元性が原因となって生じる、二次的災害を防止できるなど、極めて実効性に優れた作用効果が得られる。
【００１９】
すなわち、クラッシュボックスの全体寸法が小さくても車両衝突時に確実に衝撃エネルギーを吸収できるため、衝突車を理想的に減速させて衝突時の衝撃を抑え、ドライバーや同乗者を保護できる安全装置として自在設計可能で廉価に提供できる。
【００２０】
特に上記（２）〜（７）の発明によると、前記中央平板部と前側壁の間および前記中央平板部と後側壁の間に、見かけ上連続する一対として固着されているから、車両本体の自重が重く車両衝突時の衝撃エネルギーが大きい場合であっても、予め予測した車両衝突時の衝撃エネルギーに対して自在に対応できる衝撃エネルギー吸収システムとして構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係わるクラッシュボックス単体５を模式的に示す要部斜視図であり、図２は同クラッシュボックス本体１０の断面図である。
【００２２】
図において、クラッシュボックス１は、横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成された金属製クラッシュボックス単体５の４個が積層状態に接合されており、各クラッシュボックス本体１０の内部に金属製の中空パイプ２０が配設、固着されており、例えばトラックや一部乗用車の車体を構成するラダーフレーム型の最前部もしくは最後部の左右両側に、好ましくは、一対として外付け固着、装備されるものである。
【００２３】
上記クラッシュボックス単体５は、中空パイプ形状に形成された金属製クラッシュボックス本体１０と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプ２０とから構成されている。
【００２４】
上記クラッシュボックス本体１０は、中央平板部１１、平板状の前側壁部１３、平板の後側壁部１５が互いに平行に配置されており、そして、前側壁部１３の両端と中央平板部１１の間には外方に膨出する第１側壁部１２が一体連結されており、中央平板部１１と後側壁部１５の両端の間にも外方に膨出する第２側壁部１４が一体に連結されており、その概略全体形状は横断面が略８字形状の中空パイプ形状に形成されている。なお、クラッシュボックス１の複数を連結すべく、前側壁部１３と後側壁部１５には、両者間を連結するための連結手段１８が形成されている。
【００２５】
クラッシュボックス本体１０の衝撃エネルギー吸収性能は、その原材や板厚、長さ（奥行き）等を設計変更することにより調整することができる。すなわち例えば、クラッシュボックス本体１０の長さ（奥行き）を大きくすればするほど硬くなるため、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は大きくなるし、その長さ（奥行き）を小さくすればするほど軟らかくなるため、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は小さくなる。
【００２６】
上記中空パイプ２０は、中央平板部１１と前側壁部１３の間、あるいは中央平板部１１と後側壁部１５の間に配置され固着されるものであり、クラッシュボックス本体１０の中央平板部１１と前側壁部１３の間および中央平板部１１と後側壁部１５の間に、見かけ上連続する一対となるように配設、固着されることが好ましい。
【００２７】
ただし、中空パイプ２０の取付け位置や取付け数量などを限定するものではなく、たとえば、前記中央平板部と前側壁部の間または中央平板部と後側壁部の間のいずれか一方に前記中空パイプを固着したもの、見かけ上連続する中空パイプの複数対を配設、固着したもの、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、中空パイプを互い違いに不連続に固着したものなど、様々に設計変更できるものとする。
【００２８】
上記中空パイプ２０の衝撃エネルギー吸収性能は、その原材や板厚、寸法形状、長さ（奥行き）あるいは配設数量などを設計変更することにより調整することができる。すなわち例えば、中空パイプ２０の原材として高硬度の金属を使用したり、板厚、縦横寸法などを大きく形成したり、配設、固着せしめる中空パイプ２０の数量を多くしたり、中空パイプ２０の奥行き（長さ）を長くすると車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は大きくなり、その逆の場合には車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能は小さくなる。中空パイプ２０の横断面形状は、圧縮変形荷重特性が一定する方形であることが好ましい。
【００２９】
クラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、クラッシュボックス本体の具有する衝撃エネルギー吸収性能と上記中空パイプの具有する衝撃エネルギー吸収性能が相加的に機能するため、限られた体積の中でより大きな衝撃エネルギーの吸収機能を得ることが可能となる。
【００３０】
また、叙上のとおり、クラッシュボックス本体や中空パイプの塑性変形によって吸収できる衝突エネルギーはいずれも、これらの原材やその寸法形状などから一義的に決まる一定値である。従って、例えば基準となるクラッシュボックス本体の原材、板厚、縦横寸法、長さ（奥行き）などや、基準となる中空パイプの原材や板厚、寸法形状、長さ（奥行き）あるいは配設数量などを定めておくと、当該クラッシュボックス本体の奥行き（長さ）の延展または減縮によって車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能を机上算出（予測）でき、さらには、前記中空パイプの原材、板厚、縦横寸法、長さ（奥行き）などを設計変更することによっても車両衝突時の衝撃エネルギー吸収性能を机上算定（予測）できるため、所望する衝撃エネルギー吸収性能を具有するクラッシュボックス単体を自在設計することができ、衝撃エネルギー吸収性能の異なる複数個のクラッシュボックス単体を連結することにより、衝撃エネルギー吸収性能の異なる各種のクラッシュボックスを自在に構築できるようになる。
【００３１】
なお、クラッシュボックス単体のうち、衝突面側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能が、衝突面と反対側（車体フレーム側）に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さく設計されていると、クラッシュボックス本体の上述した構成とが互いに相まって、クラッシュボックス全体すなわち、クラッシュボックス単体の複数を横倒れさせることなくそのまま真っ直ぐ平滑に押し潰せる(塑性変形できる)から、極めて好適である。
【００３２】
つぎに、クラッシュボックス１の取付けは、クラッシュボックス１を、車体フレームと例えばバンバーの間に配し、あるいは、例えばトラックや一部車両のようなラダーフレーム型のラダーフレーム先端部に、溶接手段や締結金具などを使用した締結手段によって堅牢に外付け固定される。なお、取付けに際しては、クラッシュボックス１を車両の左右両側に一対として装備されることが好ましいが、その取付け位置や取付け数量などを限定するものではなく、これらの事項はいずれも設計変更可能な事項であるものとする。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、これらはその代表的なものを例示したに過ぎず、以下の実施例により本発明が限定されるものではなく、様々に設計変更して実施できるものとする。
【実施例１】
【００３４】
クラッシュボックス本体は板厚５ｍｍのアルミ製（６０６３−Ｔ５）であり、略８字形状の長尺（板厚５ｍｍ）を引抜き成形した後、所望する長さに切断してクラッシュボックス本体をそれぞれ作製し、各クラッシュボックス本体を載荷試験器を用いて等速（２０ｍｍ／分）で押し潰し、発生する縦潰れ方向の荷重の推移を求めた。
【００３５】
クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）によるエネルギー吸収性能（荷重）の変化を検討した結果、長さ１５０ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）が約３０ｋＮであるに対して、長さ１００ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）は約２０ｋＮ、長さ２００ｍｍのクラッシュボックス本体のエネルギー吸収性能（荷重）は約３７ｋＮであった。
【００３６】
以上のことから、クラッシュボックス本体の長さを１０ｍｍ増減させることにより、エネルギー吸収性能（荷重）を１．４ｋＮ〜２．０ｋＮの割合で増減することが解る。
【００３７】
なお、実施例１のクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影したところ、クラッシュボックス本体は、中央平板部と前側壁部の間が最先に押し潰され（塑性変化し）、ついで、中央平板部と後側壁部の間が押し潰されている（塑性変化する）ことが解った。
【実施例２】
【００３８】
実施例１記載のクラッシュボックス本体（板厚５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）に、下記中空パイプを備え、取付けた中空パイプ数量の異なるそれぞれのクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速（２０ｍｍ／分）で押し潰し、発生する縦潰れ方向のエネルギー吸収性能（荷重）を検討した。
【００３９】
中空パイプは板厚２．０ｍｍのアルミ製（６０６３−Ｔ５）で、横断面が縦４０ｍｍ、横２０ｍｍの角パイプ形状として形成されており、そして、クラッシュボックス本体の中央平板部と前側壁部の間および中央平板部と後側壁部の間にそれぞれ先端部が当接するように配し、見かけ上連続する１対となるように溶接固定されたものである。
【００４０】
クラッシュボックス本体に中空パイプ１対を配設すると、荷重（エネルギー吸収性能）が３４ｋＮ増加し、中空パイプ２対を配設すると荷重（エネルギー吸収性能）が約７１ｋＮ増加し、中空パイプ３対を配設すると荷重（エネルギー吸収性能）が約９２ｋＮ増加した。
【００４１】
その結果、クラッシュボックス本体に１対の中空パイプを配設すると、荷重（エネルギー吸収性能）が約３４ｋＮの割合で増大することが解る。
【実施例３】
【００４２】
１）衝撃エネルギー吸収性能を満足させるための設計
保安基準に適合させるための条件として、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時のフロアＧが４０Ｇ以下となることを目標に、例えば自量１．５トンの車両に搭載する場合を具体例として設計をした。
【００４３】
先ず、上記基準を満足するためのクラッシュストローク（２４６ｍｍ）を得るためには、クラッシュボックス単体を４段積み以上が必要であることが机上計算できる。また、１個のクラッシュボックス単体で７０ｍｍのストロークを得ることができるため、４段積みしたクラッシュボックスでは、２８０ｍｍのクラッシュストロークが期待できる。
【００４４】
つぎに、このストロークにてフロアＧ以下となる荷重維持を求めると、図３に破線で示した推奨ＦＳカーブの維持が必要となり、つぎに示す４種類のクラッシュボックス単体を組み付けると、このカーブを維持できるものと予測された。
１段目；クラッシュボックス単体の長さ、１５０ｍｍ
中空パイプ（アルミ、板厚２ｍｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、３列
２段目；クラッシュボックス単体の長さ、２００ｍｍ
中空パイプ（アルミ、板厚２ｍｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
３段目；クラッシュボックス単体の長さ、２５０ｍｍ
中空パイプ（鉄、板厚１．６ｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
４段目；クラッシュボックス単体の長さ、３００ｍｍ
中空パイプ（鉄、板厚２．３ｍ、２０ｍｍｘ４０ｍｍ）、４列
すなわち、推奨ＦＳカーブ（１．５Ｅ＋５Ｎ〜３．７５Ｅ＋５Ｎ）に対して、（１．４５Ｅ＋５Ｎ〜３．４７Ｅ＋５Ｎ）の荷重特性が得られるクラッシュボックスを設計したことになる。
【００４５】
２）実証試験
上記４段積みクラッシュボックスを、載荷試験器を用いて等速で押し潰し、発生する縦潰れ方向の荷重の推移を求めた。図３にその結果を実線で示す。
【００４６】
図３から、推奨ＦＳカーブに対して、低ストローク側では若干荷重が低いものの、高ストローク側ではほぼ予想通りの特性に近い荷重を得ることができることが解った。
【００４７】
図４（ａ）〜（ｅ）は、クラッシュボックスを載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影した結果の基づく当該クラッシュボックス本体の経時的変化を模式的に示した要部側面図であり、第１段目、第２段目・・の順に横倒れすることなく押し潰されていることが示されている。
【００４８】
つぎに、上記４段積みクラッシュボックスを、自量１．５トンの車両全面の左右両側にそれぞれ実装し、車速５０ｋｍ／ｈで衝突させた時のフロアＧを実測した。
【００４９】
その結果、本４段積みクラッシュボックスを装備した車両のフロアーＧは、３２．３〜３７．８（ｎ＝４）であり、目標とした４０Ｇ以下であることが解った（図５参照）
【００５０】
以上のとおり、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時フロアＧが４０Ｇ以下となることを条件とする保安基準に適合させるための安全装置として、クラッシュボックス単体の具有する衝撃エネルギー吸収性能を机上算定（予測）できるため、所望する所定の衝撃エネルギー吸収性能を具有するクラッシュボックス単体を自在設計することができる。さらにまた、衝撃エネルギー吸収性能の異なるクラッシュボックス単体の複数個を連結して一体化することにより、衝撃エネルギー吸収性能の異なる各種のクラッシュボックスが自在に設計でき、構築できることが実証できることからみて、本発明によると極めて実効性に優れた作用効果が得られることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の活用例としては、
１）エレベーターの底面や天井面に装備される衝撃吸収装置、
２）電車や船舶などに装備される衝撃吸収装置、
３）電柱、信号機または案内標識の支柱、ガードレールなどに配設される衝撃吸収装置、
４）道路分岐部分などに配設される衝撃吸収装置、
などが例示できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明のクラッシュボックスを模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、同クラッシュボックスを構成するクラッシュボックス本体の断面図である。
【図３】図３は、推奨ＦＳカーブ（波線）と、載荷試験器を用いて実施例３の４段積みクラッシュボックスを等速で押し潰し、発生する縦潰れ方向の加重の推移（実験結果：実線）を示すグラフである。推奨ＦＳカーブ（波線）に対して、低ストローク側では若干荷重が低いものの、高ストローク側ではほほ期待通りの特性に近い荷重を得られることが示されている。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、実施例３のクラッシュボックスを載荷試験器を用いて等速で押し潰した時に発生する縦潰れ方向の変化を高速撮影した結果に基づく当該クラッシュボックス本体の経時的な変化を模式的に示した要部側面図であり、第１段目、第２段目・・の順に横倒れすることなく押し潰されていることが示されている。
【図５】図５は、実施例３の４段積みクラッシュボックスを、自量１．５トンの車両全面の左右両側にそれぞれ実装し、車速５０ｋｍ／ｈで衝突した時のフロアＧを実測した時の実証試験結果を示す実測グラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ … クラッシュボックス
５ … クラッシュボックス単体
１０ … クラッシュボックス本体
１１ … 中央平板部
１２ … 第１側壁部
１３ … 平板状の前側壁部
１４ … 第２側壁部
１５ … 平板状の後側壁部
１８ … 連結手段
２０ … 中空パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製クラッシュボックス本体と横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを有するクラッシュボックス単体の複数個を連結してなるクラッシュボックスを使用して、車両衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝突衝撃エネルギー吸収方法であって、
前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されており、
車両衝突時に、前記クラッシュボックス本体の衝突エネルギー吸収性能と、前記中空パイプの衝突エネルギー吸収性能を互いに協調して機能することを特徴とする衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項２】
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固着されていることを特徴とする、請求項１記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項３】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固着されていることを特徴とする、請求項２記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項４】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって、所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項５】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックスの衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項６】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックス単体は、請求項１乃至５に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であることを特徴とする衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項７】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項８】
金属製クラッシュボックス本体と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備する複数個のクラッシュボックス単体を連結してなる車搭載用の衝突衝撃エネルギー吸収装置であって、
前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されていることを特徴とする衝突エネルギー吸収装置。
【請求項９】
前記中空パイプが、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固定されていることを特徴とする、請求項８に記載の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項１０】
前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固定されていることを特徴とする、請求項９に記載の衝突エネルギー吸収装置
【請求項１１】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１２】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１３】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体は、請求項８乃至１２に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であることを特徴とする衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１４】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいことを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１】
金属製クラッシュボックス本体と横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを有するクラッシュボックス単体の複数個を連結してなるクラッシュボックスを使用して、車両衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝突衝撃エネルギー吸収方法であって、
前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されており、
車両衝突時に、前記クラッシュボックス本体の衝突エネルギー吸収性能と、前記中空パイプの衝突エネルギー吸収性能を互いに協調して機能することを特徴とする衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項２】
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固着されていることを特徴とする、請求項１記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項３】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固着されていることを特徴とする、請求項２記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項４】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって、所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項５】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックスの衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項６】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
前記クラッシュボックス単体は、請求項１乃至５に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であることを特徴とする衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項７】
前記衝撃エネルギー吸収方法において、
互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収方法。
【請求項８】
金属製クラッシュボックス本体と、横断面が方形状に形成された金属製の中空パイプとを具備する複数個のクラッシュボックス単体を連結してなる車搭載用の衝突衝撃エネルギー吸収装置であって、
前記クラッシュボックス本体は、中央平板部、平板状の前側壁部、平板状の後側壁部が互いに平行に配置されており、前記前側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第１側壁部がそして前記後側壁部と中央平板部の間に外方に膨出する第２側壁部がそれぞれ一体に連結され全体形状が横断面略８字形状の中空パイプ形状に形成されており、
前記中空パイプは、前記中央平板部と前側壁部の間または前記中央平板部と後側壁部の間に、その先端部が当接状態に配設、固着されていることを特徴とする衝突エネルギー吸収装置。
【請求項９】
前記中空パイプが、前記中央平板部と前側壁部の間および前記中央平板部と後側壁部の間に、見かけ上連続する一対として配設、固定されていることを特徴とする、請求項８に記載の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項１０】
前記中空パイプが、見かけ上連続する複数対として配設、固定されていることを特徴とする、請求項９に記載の衝突エネルギー吸収装置
【請求項１１】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、当該クラッシュボックス本体の長さ（奥行き）調整によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１２】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体の衝突エネルギー吸収性能は、見かけ上連続する一対の中空パイプの数量によって所望する所定の吸収性能に調整できることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１３】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
前記クラッシュボックス単体は、請求項８乃至１２に記載のクラッシュボックス単体からなる群より選ばれたいずれかまたはその複数であることを特徴とする衝撃エネルギー吸収装置。
【請求項１４】
前記衝撃エネルギー吸収装置において、
互いに隣接するクラッシュボックス単体のうち、衝突面に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能は、衝突面と反対側に存するクラッシュボックス単体の衝撃エネルギー吸収性能よりも小さいことを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに記載の衝撃エネルギー吸収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−６８９６（Ｐ２００８−６８９６Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７７６５５（Ｐ２００６−１７７６５５）
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【出願人】（５０６２２２９５９）株式会社光岡自動車 (2)
【出願人】（３９６０２５１９３）株式会社花井製作所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【出願人】（５０６２２２９５９）株式会社光岡自動車 (2)
【出願人】（３９６０２５１９３）株式会社花井製作所 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]