衝突エネルギー吸収装置

【課題】キャビン内の乗員を直接保護するための確実で精密なエネルギー吸収制御を可能にすることができる衝突エネルギー吸収装置を提供する。
【解決手段】筒状エネルギ吸収部材２の軸方向と方向を一致させてスロット部材５のスロット５ａに前記スロット挿通片２ｂを挿通させて、その挿通方向の前方に天板４が位置する様に衝突エネルギー吸収装置１が組み付けられる結果、筒状エネルギ吸収部材本体２ａの軸方向に衝撃が加わり、筒状エネルギ吸収部材本体２ａによるエネルギー吸収過程でスロット挿通片２ｂの先端は天板４にガイドされて外方に展開するようにスロット５ａを通過する。筒状エネルギ吸収部材本体２ａの板厚ｔ２よりも、スロット５ａの高さｈが小なるようにすることによって、筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット５ａを通過する過程でのエネルギー吸収能応力を大きくすることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等車両の衝突事故時における衝突エネルギー吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車における衝突エネルギー吸収構造として知られ、軸方向に破壊されてエネルギー吸収を行うエネルギ吸収部材では、エネルギー吸収の態様は、構成材料の品質及びエネルギー吸収制御によって大きな影響を受ける。例えばアルミニウム合金からなる従来のエネルギ吸収部材は、一般的に、自動車のフロントバンパー部分の後部に一端をシャシーに固定し、他端をバンパーに固定して取り付けられる。
これによってバンパーの前面に垂直に生じる衝突力は、筒状のエネルギ吸収部材を軸方向に圧縮する。この特殊アルミニウム合金のような高度に展性のある金属は展性が低い構成材料より当然に高価である。
【０００３】
特許文献１は軸方向荷重に対するエネルギー吸収のためのクラッシュチューブ吸収システムを実施するにあたっての問題を解決するエネルギー吸収システム及び方法を検討している。この特許文献１のエネルギー吸収システム及び方法ではクラッシュチューブがテーパ構成部分の整合穴に挿入され、テーパ構成部分及びフレア構成部分がクラッシュチューブ上に移動されると、テーパ構成部分はクラッシュチューブの直径を減少し、フレア構成部分はクラッシュチューブを複数の花弁に分割する。このクラッシュチューブの軸方向を衝撃が加えられる方向と平行にして取り付けることによって、テーパリング、フレアリング、摩擦によって衝突時の衝撃エネルギを吸収することができる。
【０００４】
この特許文献１のエネルギー吸収システム及び方法では、図１３に示すように、定常状態衝突荷重が従来の軸方向崩壊エネルギー吸収システムと比較して著しく高くテーパ構成部分の“前荷重”の後にクラッシュチューブ全長に亘る定常状態衝突荷重に達し、従来技術よりも単位当たりでより大きいエネルギーの吸収が可能であると記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５２３，８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１に開示されたエネルギー吸収システム及び方法は自動車のフロントバンパー部分の後部に一端をシャシーに固定し、他端をバンパーに固定して取り付けられて衝突時に自動車のキャビン全体を保護することを意図するものである。したがって、キャビン内の乗員や衝突の対象が歩行者である場合の人体を直接保護する目的のエネルギー吸収システムとしては検討されておらず、人体を直接保護する目的のエネルギー吸収システムとしての確実で精密なエネルギー吸収制御を行うことはできなかった。
【０００７】
具体的には特許文献１に開示されたエネルギー吸収システム及び方法では衝突による負荷が加えられるとクラッシュチューブの末端を受けるために配位されているテーパ及びフレア構成部分がクラッシュチューブ上に滑り、チューブを先細にし、チューブの先細になった部分が複数の片に分割されることによってエネルギーが吸収される。
【０００８】
しかし、衝突による負荷の方向は特定されるものではなく、したがって単にクラッシュチューブの末端を受けるために配位されているだけで特にはガイドされることのないテーパ及びフレア構成部分がクラッシュチューブ上に滑り、チューブを先細にし、チューブの先細になった部分が複数の片に分割されるというエネルギー吸収動作が確実に進行するという保証はなく、偶然にエネルギー吸収動作が進行することができる衝突による負荷であればエネルギー吸収動作が進行するという消極的機能に留まるという問題があった。
【０００９】
これに対してキャビン内の乗員や衝突の対象が歩行者である場合の人体を直接保護する目的のエネルギー吸収システムでは衝突による負荷が生じた場合にはエネルギー吸収動作が確実に進行するという保証が可能な積極的機能を有するように構成されていいなければならない。しかも進行するエネルギー吸収動作はシートベルト等の他の安全装置の動きその他の諸般の要因も考慮して直接に人体を保護するために精密に最適化される必要がある。
【００１０】
以上の従来技術における問題に鑑み、本発明の目的は、人体を直接保護するための確実で精密なエネルギー吸収制御を可能にすることができる衝突エネルギー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】
【００１１】
本発明の衝突エネルギー吸収装置は、筒状エネルギ吸収部材と、スロット部材とを有し、前記筒状エネルギ吸収部材は、筒状エネルギ吸収部材本体と、この筒状エネルギ吸収部材本体の一端に連続するスロット挿通片とよりなり、前記スロット部材のスロットに前記スロット挿通片を挿通させたことを特徴とする。
【００１２】
筒状エネルギ吸収部材本体の板厚よりも、スロットの高さが小なるようにすることができる。また複数の前記スロットの少なくとも１以上が前記スロット挿通片の幅方向に向けて円弧を描く辺を有するようにしてもよい。
【００１３】
前記筒状エネルギ吸収部材本体の横断面形状は、外側面及び内側面のうち少なくとも一方が多角形状であるようにすることができる。また前記筒状エネルギ吸収部材本体はスロット挿通片に連続する端部から反対側の端部に向けて板厚が異なる領域を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の衝突エネルギー吸収装置では、エネルギー吸収動作が確実に進行するという保証が可能な積極的機能を有して、人体を直接保護するための確実で精密なエネルギー吸収制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の斜視図である。
【図２】（ａ）図１に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分斜視図である。（ｂ）図１に示すＩＩｂ−ＩＩｂ断面図である。
【図３】図１に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の他の部分斜視図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】（ａ）図１に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分拡大模式図である。（ｂ）本発明の他の実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分拡大模式図である。
【図６】図４上でＶＩで示す領域の断面図である。
【図７】（ａ）本発明のさらに他の実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分斜視説明図である。（ｂ）図７（ａ）に示すＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面図である。
【図８】図７に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置に関する応力−ストローク曲線である。
【図９】（ａ）本発明の別の実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分斜視図である。（ｂ）図９（ａ）に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の別の部分斜視図である。（ｃ）図９（ａ）（ｂ）に示す実施の形態の衝突エネルギー吸収装置の部分断面図である。
【図１０】本発明の衝突エネルギー吸収装置を搭載した自動車の部分透視図である。
【図１１】図１０に示す自動車の部分拡大斜視図である。
【図１２】図１０に示す自動車の他の部分拡大斜視図である。
【図１３】従来の衝突エネルギー吸収装置に関する応力−ストローク曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施するための形態を説明する。
図１に示すように本発明の衝突エネルギー吸収装置１は、樹脂製の筒状エネルギ吸収部材２と、スロット部３とよりなり、スロット部３は車両（例えば図１０に示す自動車）の所要位置に固定される天板４と、その天板４に装着されるスロット部材５とよりなる。
図２（ａ）に示すように筒状エネルギ吸収部材２は、内部が空洞にされた筒状エネルギ吸収部材本体２ａと、この筒状エネルギ吸収部材本体２ａに一体なスロット挿通片２ｂとよりなる。スロット挿通片２ｂは筒状エネルギ吸収部材本体２ａの一端部に、筒状エネルギ吸収部材本体２ａの軸方向、すなわちエネルギ吸収方向を回転中心とする円対称位置に６片設けられる。また図２（ｂ）に示すように筒状エネルギ吸収部材本体２ａはその軸方向と垂直な方向における断面形状、すなわち横断面形状が、本実施の形態では内外側面共に６角形状とされる。また内側面の断面６角形の各頂角部分が薄肉部２ｃとされている。また各頂角部分は、軸方向に沿って部分的に切り欠き２ｄを有する。
【００１７】
一方、図３に示すようにスロット部３の天板４に装着されたスロット部材５のスロット５ａは筒状エネルギ吸収部材２の６片のスロット挿通片２ｂに一対一に対応する位置関係で６箇所設けられる。
図４に示すように筒状エネルギ吸収部材２の軸方向と方向を一致させてスロット部材５のスロット５ａにスロット挿通片２ｂを挿通させて、その挿通方向の前方に天板４が位置する様に衝突エネルギー吸収装置１が組み付けられる。
【００１８】
図５はスロット５ａの平面視における外形形状を示す。本実施の形態では複数の各スロット５ａは図５（ａ）に示す様にその外形形状が高さｈと幅ｗの長方形に形成される。
図６に示すように板状のスロット挿通片２ｂの板厚ｔ１はスロット５ａの高さｈよりも小なる様にされており、一方、筒状エネルギ吸収部材本体２ａの板厚ｔ２は、スロット５ａの高さｈよりも大なる関係とされる。
【００１９】
以上の実施の形態の衝突エネルギー吸収装置１によれば、筒状エネルギ吸収部材本体２ａの軸方向に衝撃が加わると、スロット挿通片２ｂの先端はスロット５ａを通過して天板４にガイドされて外方に展開する。またそれに続いて筒状エネルギ吸収部材本体２ａの薄肉部２ｃで切り裂かれた６個の切り裂き片（図示せず）がスロット５ａを通過する。その過程で筒状エネルギ吸収部材本体２ａによって衝突エネルギー吸収が行われる。
図４上矢印Ａは筒状エネルギ吸収部材本体２ａの軸方向に衝撃が加わった際のエネルギー吸収方向を示す。
【００２０】
すなわち以上の実施の形態の衝突エネルギー吸収装置１によれば、スロット部材５のスロット５ａにスロット挿通片２ｂを挿通させて衝突エネルギー吸収装置１が組み付けられる結果、スロット５ａを通過するスロット挿通片２ｂによってガイドされて車両衝突時の図４上矢印Ａ方向に直接人体に加わる衝撃エネルギーが吸収緩和される動作の確実性が保証される。さらにスロット挿通片２ｂの通過方向の前方に天板４が位置してスロット挿通片２ｂ及び筒状エネルギ吸収部材本体２ａの切り裂き片は天板４にガイドされて外方に展開するので筒状エネルギ吸収部材本体２ａの切り裂き片も確実にスロット５ａを通過していき、その全長で十分な衝撃エネルギーの吸収緩和動作が行われる。
【００２１】
また本実施の形態では板状のスロット挿通片２ｂの板厚ｔ１はスロット挿通片２ｂの板厚方向のスロット５ａの高さｈより小なる様にされているのでスロット部材５のスロット５ａにスロット挿通片２ｂを挿通させて衝突エネルギー吸収装置１を組み付けることによるスロット挿通片２ｂによるガイド動作の確実性が保証され、かつその組み付け工程の効率を向上することができる。一方、筒状エネルギ吸収部材本体２ａの板厚ｔ２が、スロット５ａの高さｈよりも大なるようにして、筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット５ａを通過する過程でのエネルギー吸収応力が増大される。
【００２２】
しかも、筒状エネルギ吸収部材本体２ａは横断面形状が内外側面共に６角形状とされており、６個の切り裂き片の板厚、すなわち筒状エネルギ吸収部材本体２ａの板厚を調整することによって衝突エネルギー吸収の際の応力調整を精密にかつ簡易に行うことができる。また６角形状とされる結果、角部で衝突エネルギー吸収方向へのガイドを行うと同時に切断することが可能となる。
【００２３】
図５（ｂ）は本発明の衝突エネルギー吸収装置１の他の実施の形態を示し、スロット５ａの幅ｗ方向に伸びる２辺がスロット５ａの高さｈ方向に湾曲してスロット挿通片２ｂの幅ｗ方向に円弧を描く辺５ｂ１及び／又は辺５ｂ２を複数の各スロット５ａの少なくとも１以上が有するようにすることができる。これによって筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット５ａを通過する過程でのエネルギー吸収能応力を大きくすることができ、エネルギー吸収性能の精密制御が可能となる。
【００２４】
図７（ａ）（ｂ）は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この実施の形態では筒状エネルギ吸収部材本体２ａにはその外側面に凸部２ｅが形成されて、スロット挿通片２ｂに連続する端部から反対側の端部までの領域間で板厚が変化して異なる領域Ｐが設定される。この凸部２ｅは図７（ｂ）に示すように断面６角形状の筒状エネルギ吸収部材本体２ａの各外側面に環状に形成することによって、筒状エネルギ吸収部材本体２ａ全体に均一にエネルギー吸収負荷が印加されるようにする。
【００２５】
図８は筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット５ａを通過する過程における応力−ストローク曲線であり、凸部２ｅを有することによって応力が高くなる領域が示されている。この様にシートベルト等の他の安全装備の動きとの関係で筒状エネルギ吸収部材本体２ａによるエネルギー吸収が実質的に均等となるように精密制御を行うことが可能となる。
【００２６】
図９（ａ）〜（ｂ）は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この実施の形態では天板４に固定されるスロット部材５には各スロット５ａに別途装着されるスロット部品６及び筒状エネルギ吸収部材２の内側位置でスロット部材５に固定されるナイフエッジ部材７が組み付けられる。ナイフエッジ部材７はナイフエッジ７ａを有し、斯かるナイフエッジ７ａが筒状エネルギ吸収部材本体２ａの内側面の断面６角形状の各頂角部分の薄肉部２ｃに接触する配置関係でナイフエッジ部材７はスロット部材５に固定される。
【００２７】
スロット部品６はスロット挿通片２ｂを挿通するスロット孔６ａを有し、別途一つの単一の構成部分として製造される。そのため筒状エネルギ吸収部材本体２ａの板厚ｔ２との関係でスロット孔６ａの高さｈによって筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット５ａを通過する過程でのエネルギー吸収能応力の設定を精密に行うことができる。図に示すようにスロット挿通片２ｂを挿通するスロット孔６ａの挿通入り側高さを大きくし、出側が小となる形状をスロット孔６ａの形状として採用することによって、スロット孔６ａにスロット挿通片２ｂを挿通させて組み付けることによって得られるガイド動作の確実性が保証され、かつその組み付け工程の効率を向上することができる。また同時に筒状エネルギ吸収部材本体２ａがスロット孔６ａを通過する過程でのエネルギー吸収性能を大きくすることができる。
【００２８】
またナイフエッジ部材７のナイフエッジ７ａが筒状エネルギ吸収部材本体２ａの内側面の断面６角形の各頂角部分の薄肉部２ｃに接触し、薄肉部２ｃがスムーズに切り裂かれてスロット孔６ａに挿通され、切り裂かれた筒状エネルギ吸収部材本体２ａの各片がスロット５ａを通過する過程でのエネルギー吸収が円滑に進行する。
【００２９】
図１０に示すように、以上の各実施の形態の衝突エネルギー吸収装置１の何れかを歩行者保護用にバンパー８、乗員下肢衝撃吸収ニーボルスター９、乗員腰部衝撃吸収ぺルヴィスボルスター１０、乗員頭部衝撃吸収のためのルーフパッド１１のうちの少なくとも一に装着した乗員保護性能の高い自動車１２とすることができる。
【００３０】
図１１は本発明の衝突エネルギー吸収装置１によって下肢衝撃吸収ニーボルスター９を構成する実施の形態を示す。天板４を自動車車体（図示せず）の構造部１３に固定して衝突エネルギー吸収装置１を自動車キャビンのインパネ若しくはアンダーカバー１４の裏面側に配置してなる。これによって自動車衝突時の乗員の膝へのダメージを緩和する。
【００３１】
図１２は本発明の衝突エネルギー吸収装置１によって乗員腰部衝撃吸収ぺルヴィスボルスター１０を構成する実施の形態を示す。衝突エネルギー吸収装置１を自動車ドア１５内側の裏面側に配置する。これによって自動車側面側からの衝撃による乗員の腰へのダメージを緩和する。
【符号の説明】
【００３２】
２・・・筒状エネルギ吸収部材、５・・・スロット部材、２ａ・・・筒状エネルギ吸収部材本体、５ａ・・・スロット、２ｂ・・・スロット挿通片、４・・・天板、１・・・衝突エネルギー吸収装置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状エネルギ吸収部材と、スロット部材とを有し、前記筒状エネルギ吸収部材は、筒状エネルギ吸収部材本体と、この筒状エネルギ吸収部材本体の一端に連続するスロット挿通片とよりなり、前記スロット部材のスロットに前記スロット挿通片を挿通させたことを特徴とする衝突エネルギー吸収装置
【請求項２】
筒状エネルギ吸収部材本体の板厚よりも、スロットの高さが小なることを特徴とする請求項１に記載の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項３】
複数の前記スロットの少なくとも１以上が前記スロット挿通片の幅方向に向けて円弧を描く辺を有することを特徴とする請求項１に記載の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項４】
前記筒状エネルギ吸収部材本体の横断面形状は、外側面及び内側面のうち少なくとも一方が多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項５】
前記筒状エネルギ吸収部材本体はスロット挿通片に連続する端部から反対側の端部に向けて板厚が異なる領域を有することを特徴とする請求項１に記載の衝突エネルギー吸収装置。

【図１】