車両用衝撃吸収構造体
【課題】この発明は、衝撃吸収性能に関し、高い性能重量効率を実現しつつ、荷重が作用してから軸方向に完全に圧縮変形するまでの耐久性を高めることができる車両用衝撃吸収構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°（１８０°／６）回転させた正六角形をなし、各正六角形の各辺部２１と各頂部２２とを結ぶ線を谷折り部２３又は山折り部２４として、該谷折り部２３と山折り部２４との間に、略三角形の平面部２５Ａを規則的かつ連続的に形成してなる内筒体２と、該内筒体２の各正六角形の各頂部２２に外接する断面形状を有し、各頂部２２に内周部がそれぞれ当接して結合され、内筒体２を覆う外筒体３とからなる。
【解決手段】前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°（１８０°／６）回転させた正六角形をなし、各正六角形の各辺部２１と各頂部２２とを結ぶ線を谷折り部２３又は山折り部２４として、該谷折り部２３と山折り部２４との間に、略三角形の平面部２５Ａを規則的かつ連続的に形成してなる内筒体２と、該内筒体２の各正六角形の各頂部２２に外接する断面形状を有し、各頂部２２に内周部がそれぞれ当接して結合され、内筒体２を覆う外筒体３とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向の一方から荷重を受けた時に軸方向に圧縮変形することで衝撃を吸収する車両用衝撃吸収構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両衝突時等により発生した衝撃を、軸方向の圧縮変形により吸収する衝撃吸収構造体について様々なものが提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、略蛇腹状をなして、軸方向の一方から荷重が作用した時には軸方向に伸縮することが可能な衝撃吸収部材（ディストオーションシェル）と、その内外両側の筒状体（テンションポスト）とからなる構造体が開示されている。
【０００４】
この場合、軸方向の一方から荷重が作用すると、上述した蛇腹状の衝撃吸収部材が前記荷重の方向に応じて伸長または収縮することにより、衝撃を吸収することができるようになっている。
【０００５】
また、下記特許文献２では、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が正ｎ角形をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成した筒状の構造体が開示されている。
【０００６】
このような多面構造をなす構造体の場合、多面構造を構成する最小構成単位としての平面部を規則的にかつ連続的に配置していることにより、軸方向の一方から荷重が作用すると、構造体の表面全体を略均等に潰すことが可能となる。このため、衝撃をより効率的に吸収することができるという利点がある。
【０００７】
下記特許文献２では、軸方向と直交する方向の幅（径）を同じに設定した多面構造を持たない筒状体に比べ、多面構造をなす構造体がより高い衝撃吸収性能を有することを実験により示している。
【０００８】
つまり、下記特許文献２に開示された構造体を採用することで、衝撃エネルギー吸収量を構造体の全体重量で除した数値、いわゆる性能重量効率を高めることができ、その結果、構造体の軽量化を図ることができる。
【０００９】
近年では、環境保護の観点から、燃費向上の要求が高まっており、これを実現すべく、車体の軽量化について様々な研究開発が進められている。このような理由から、衝撃吸収構造体においても、より軽量でありながら高い衝撃吸収性能を発揮するものが求められており、上述した性能重量効率は、衝撃吸収構造体を開発する上で極めて重要な要素となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−８１５０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、構造体の衝撃吸収性能の評価は、一般的に構造体の圧縮変形により吸収できる衝撃エネルギー吸収量と、荷重が作用してから軸方向に完全に圧縮変形するまでの耐久性とによってなされる。
【００１２】
ここで、前記特許文献１に開示された構造体について見てみると、これを構成する内外の筒状体は、衝撃吸収部材の端部のみに溶着された構造となっている。この場合、構造体の軸方向に荷重が作用した時、前記内外の筒状体は、衝撃吸収部材に対して相対的に軸方向に変位するだけで、圧縮変形を伴わないことになる。
【００１３】
つまり、この場合、前記内外の筒状体は衝撃吸収に寄与していないことになり、構造体全体としては、衝撃吸収部材のみが衝撃吸収機能を有していることになる。従って、前記特許文献１に開示された構造体は、衝撃吸収部材の他に２つの筒状体を備えているにも関わらず、高い衝撃吸収性能を得られないことから、上述した性能重量効率が低下したものとなってしまう。
【００１４】
さらに、前記特許文献１に開示された構造体では、前記内外の筒状体が上述したように衝撃吸収に寄与しないものとなっていることにより、軸方向に荷重が作用してから構造体（衝撃吸収体部材）が完全に圧縮変形するまでの耐久性を十分に高めることができないという問題もある。
【００１５】
一方、前記特許文献２に開示された構造体について、本発明者は、その衝撃吸収性能について、様々な解析、検討を行った。そして、鋭意研究の結果、確かに性能重量効率の向上を実現するものではあるが、軸方向に凹凸が連続する多面構造をなしているが故に、軸方向への変形が過剰に促進されてしまい、上述した耐久性がむしろ低下したものとなっていることを見出した。
【００１６】
この発明は、衝撃吸収性能に関し、高い性能重量効率を実現しつつ、荷重が作用してから軸方向に完全に圧縮変形するまでの耐久性を高めることができる車両用衝撃吸収構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の車両用衝撃吸収構造体は、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体と、該内筒体の各正ｎ角形の各頂部に外接する断面形状を有し、前記各頂部に内周部がそれぞれ当接して結合され、前記内筒体を覆う外筒体とからなるものである。
【００１８】
この構成によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を頂部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体の全体重量）を向上させることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記外筒体の垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、前記外筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記内筒体の頂部とが軸方向視で一致しているものである。
【００２０】
この構成によれば、内筒体の頂部と外筒体の平面部の内周部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００２１】
また、この発明の車両用衝撃吸収構造体は、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体と、該外筒体の各正ｎ角形の各辺部に内接する断面形状を有し、前記各辺部に外周部がそれぞれ当接して結合され、前記外筒体に覆われる内筒体とからなるものである。
【００２２】
この構成によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を辺部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体の全体重量）を向上させることができる。
【００２３】
この発明の一実施態様においては、前記内筒体の垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、前記内筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記外筒体の辺部とが軸方向視で一致しているものである。
【００２４】
この構成によれば、内筒体の平面部の外周部と外筒体の辺部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００２５】
この発明の一実施態様においては、前記正ｎ角形が、正六角形（ｎ＝６）であり、前記谷折り部と前記山折り部との間に、略二等辺三角形の前記平面部を規則的かつ連続的に形成してなるものである。
【００２６】
この構成によれば、多角形管の垂直方向断面を正十二角形とすることができ、多角形管における、荷重に対する耐久性を最大限向上させることができる。
【００２７】
この発明の一実施態様においては、前記外筒体及び前記内筒体が、軸方向の一方に向かうほど、軸方向と直交する方向の幅が狭まるようにテーパ状をなしているものである。
【００２８】
この構成によれば、構造体の製造時において内筒体を外筒体の内側に挿入する時には、外筒体の拡幅された側から内筒体を挿入するようにすることで、この挿入工程における作業を容易にすることができる。
また、内筒体、外筒体の拡幅された側により、構造体に対して軸方向に荷重が作用した時には、軸方向と直交する方向に構造体が倒れ込むことを抑制できる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができるため、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を頂部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができ、その結果性能重量効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図。
【図２】（ａ）図１の車両用衝撃吸収構造体を構成する内筒体の斜視図、（ｂ）同外筒体の斜視図、（ｃ）外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図。
【図３】車両用衝撃吸収構造体の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図５】図１に示す車両用衝撃吸収構造体に対し軸方向の一方から荷重を加えた時の挙動をＣＡＥによりシミュレーション解析した結果を示す図であり、（ａ）圧縮荷重を付加する前の状態を示す図４相当の断面図、（ｂ）圧縮荷重を付加した直後の状態を示す図４相当の断面図、（ｃ）（ｂ）の状態からさらに圧縮荷重を付加した時の状態を示す図４相当の断面図。
【図６】この発明の他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図。
【図７】（ａ）図６の車両用衝撃吸収構造体を構成する外筒体の斜視図、（ｂ）同内筒体の斜視図、（ｃ）外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図。
【図８】車両用衝撃吸収構造体の平面図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す断面図。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図であり、図２（ａ）は、図１の車両用衝撃吸収構造体を構成する内筒体の斜視図、図２（ｂ）は、同外筒体の斜視図、図２（ｃ）は、外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図である。図１、図２に示すように、車両用衝撃吸収構造体（以下、単に構造体と略記する。）１は、軸方向及び周方向において凹凸が規則的に連続した多面構造をなす内筒体２と、この内筒体２を覆い、軸方向に直交する方向の垂直方向断面が正多角形をなす多角形管の外筒体３とにより構成されている。
【００３２】
ここで、内筒体２及び外筒体３は、いずれも構造体１の軸方向と直交する方向の幅、すなわちこれらを巨視的に円筒体として見た時の径が軸方向において一定とされている。
【００３３】
図３は、構造体１の平面図である。内筒体２は、図３に示すように、所定位置において構造体１の軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が正六角形をなしている。
【００３４】
そして、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面は、前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°（＝１８０°／６）回転させた正六角形をなしている。
【００３５】
また、内筒体２では、図１〜図３に示すように、上述した各正六角形の各辺部２１に谷折り部２３、角部に対応する頂部２２同士を結ぶ線に山折り部２４が形成されており、これら谷折り部２３と山折り部２４との間に、略二等辺三角形の平面部２５Ａ、２５Ａ、…を規則的かつ連続的に形成している。
【００３６】
換言すれば、この内筒体２では、各正六角形の各頂部２２を結ぶことにより、略四辺形（菱形）をなす構成単位面２５が形成されている。そして、この構成単位面２５の辺部に山折り部２４を形成し、さらに、この構成単位面２５の中央部（対角線上）に谷折り部２３（辺部２１）を形成することで、個々の構成単位面２５には、最小構成単位をなす略二等辺三角形の平面部２５Ａ、２５Ａが２個形成されている。
【００３７】
これにより、平面部２５Ａ、２５Ａが辺部２１（谷折り部２３）で接続された（辺部２１（谷折り部２３）を共有する）構成となり、構成単位面２５では、その断面がＶ字型をなしている。そして、この構成単位面２５が、内筒体２の表面において、軸方向及び周方向に規則的に連続することで、内筒体２は、凹凸が規則的に連続した多面構造をなしている。なお、本明細書では、構造体１の表面側から見て谷状に成形されている部位を谷折り部２３、山状に成形されている部位を山折り部２４としている。
【００３８】
図４は、図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。内筒体２では、図１〜図４に示すように、各頂部２２が略平面部をなしており、この各頂部２２において、外筒体３が結合されている（図３、図４中×印で示す結合部Ｐ参照）。
【００３９】
外筒体３は、図１〜図３に示すように、垂直方向断面が正十二（２×６）角形をなしている。これにより、内筒体２の外周に外筒体３を配置した時には、内筒体２において軸周りに約３０°ずれた前記正六角形の各頂部２２に各辺部３１が軸方向視で一致して外接するようになっている。
【００４０】
そして、内筒体２にて平面をなす頂部２２と、外筒体３にて正十二角形の辺部３１を形成する平面部３２の内周とが当接した状態で両者が結合されている。本実施形態では、内筒体２の各平面部２５Ａの頂部２２が外筒体３に結合されており、結合部Ｐは、平面部２５Ａに対応して軸方向及び周方向に連続している。なお、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２との当接部分の結合は、スポット溶接等による溶接や、接着剤を用いた接着等によりなされる。
【００４１】
次に、図５を参照して、構造体１の衝撃吸収性能について説明する。図５は、構造体１に対し軸方向の一方から荷重を加えた時の挙動をＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によりシミュレーション解析した結果を示す図である。
【００４２】
本発明者は、図１に示す構造体１の衝撃吸収性能を評価するにあたり、これに図５に示すような圧縮荷重Ｆを付加した時の挙動を解析した。この解析では、図５に示すように、軸方向が上下を向くように構造体１を台座Ｘ上に配置した状態で、上方から軸方向に圧縮荷重Ｆを付加した時の構造体１各部の変形量を算出した。
【００４３】
ここで、図５では、この解析結果を図４相当の断面図で示しており、図５（ａ）は、圧縮荷重Ｆを付加する前の状態を示し、図５（ｂ）は、圧縮荷重Ｆを付加した直後の状態、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態からさらに圧縮荷重を付加した時の状態を示している。また、図５では、各部の変形量の大小を色の濃淡で示しており、変形量が大きいほど濃い色で示している。
【００４４】
図５（ｂ）によれば、構造体１に圧縮荷重Ｆが付加された時には、圧縮荷重Ｆが作用する側の各結合部Ｐ（図４参照）とその周辺部に大きな変形が発生していることが分かる（図中の変形箇所α参照）。
【００４５】
この時、図示のように、内筒体２の構成単位面２５、２５、…では、これが谷折り部２３を折りしろにして内向きに突出して潰れるとともに、外筒体３では、その平面部３２が結合部Ｐの間で外向きに突出して潰れている。
【００４６】
そして、さらに圧縮荷重Ｆを付加した時には、図５（ｃ）に示すように、各変形箇所αにおける変形量及び変形領域が増大し、構成単位面２５及び平面部３２の突出量がよりさらに大きくなっている。
【００４７】
ここで、本発明者は、図５に示す解析結果から、内筒体２と外筒体３とを頂部２２で結合することにより、構造体１に圧縮荷重Ｆが付加された時には、先ず圧縮荷重Ｆ側の結合部Ｐ及びその周辺で局所的に変形が生じることを見出した。そして、このように圧縮荷重Ｆを結合部Ｐ及びその周辺部で受け止めることで、圧縮変形の軸方向への伝播が抑制されることを見出した。
【００４８】
そして、構造体１が圧縮変形する時には、内筒体２が結合部Ｐ毎に規則的に変形することで、外筒体３も結合部Ｐ毎に規則的に変形させることができ、その結果、圧縮荷重Ｆを内筒体２と外筒体３との協働で受け止めつつ、構造体１を軸方向及び周方向において略均等に変形させることができることを見出した。
【００４９】
このように、軸方向に離間した正多角形（ここでは正六角形）の辺部２１及び頂部２２を結ぶ線を谷折り部２３、山折り部２４にして略二等辺三角形の平面部２５Ａを形成した多面構造をなす内筒体２と、垂直方向断面が正多角形（ここでは正十二角形）をなす外筒体３とを頂部２２で結合した構造体１とすることにより、軸方向の一方から作用する圧縮荷重Ｆを、内筒体２と外筒体３との協働によって、先ずは各結合部Ｐ及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、圧縮荷重Ｆが作用してから構造体１が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、内筒体２、外筒体３を各平面部２５Ａの頂部２２毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、上述したように内筒体２、外筒体３をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができることから、構造体１の略全体が圧縮荷重Ｆの衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体１の全体重量）を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態のように、内筒体１を正ｎ角形（ｎ＝６）とする一方で、外筒体２を正２ｎ（＝１２）角形とし、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２とを一致するように配置したことで、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２の内周部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００５２】
ところで、垂直方向断面が正多角形をなす多角形管においては、前記断面を十二角形とした場合に、軸方向の荷重に対し最も高い耐久性を示すことが知られている（中澤嘉明、他３名、「薄肉多角形部材の塑性座屈挙動に及ぼす断面形状因子の影響」、日本機械学会論文集（Ａ編）論文Ｎｏ．０６−０８９９、２００７年３月、７３巻７２７号、３３１〜３３７頁参照）。
【００５３】
そこで、本実施形態のように、内筒体１を正六角形（ｎ＝６）として、外筒体３の垂直方向断面を正十二角形とすることにより、外筒体３における、圧縮荷重Ｆに対する耐久性を最大限向上させることができる。
【００５４】
次に、図６〜図９を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係る構造体を示す斜視図であり、図７（ａ）は、図６の構造体を構成する外筒体の斜視図、図７（ｂ）は、同内筒体の斜視図、図７（ｃ）は、外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図である。
【００５５】
図６、図７に示すように、構造体１′は、構造体１における内筒体２と外筒体３との位置関係が内外において逆に配置された構成となっている。すなわち、軸方向及び周方向において凹凸が規則的に連続した多面構造をなす外筒体４と、この外筒体４に覆われ、垂直方向断面が正多角形をなす多角形管の内筒体５とにより構成されている。そして、外筒体４及び内筒体５は、いずれも構造体１′の軸方向と直交する方向の幅が軸方向において一定とされている。
【００５６】
図８は、構造体１′の平面図である。本実施形態において、外筒体４は、構造体１の内筒体２と同様、図８に示すように、所定位置において構造体１′の垂直方向断面が正六角形をなし、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面は、軸方向から見て前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°回転させた正六角形をなしている。
【００５７】
そして、外筒体４では、上述した各正六角形の各辺部４１に谷折り部４３、頂部４２同士を結ぶ線に山折り部４４が形成されている。このため、外筒体４では、頂部４２を結ぶことにより、略四辺形をなす構成単位面４５が形成され、さらには、谷折り部４３と山折り部４４との間に、略二等辺三角形の平面部４５Ａ、４５Ａ、…が規則的かつ連続的に形成されている。
【００５８】
図９は、図８のＢ−Ｂ線矢視断面図である。本実施形態では、構造体１の場合と異なり、図６〜図９に示すように、頂部４２の先端が尖った角部とされる代わりに、辺部４１において、その中央部に軸方向に平行な平面部４３ａが形成されている。そして、外筒体４では、この平面部４３ａにおいて内筒体５が結合されている（図８、図９中×印で示す結合部Ｐ参照）。
【００５９】
内筒体５は、図６〜図８に示すように、垂直方向断面が正十二（２×６）角形をなしている。これにより、外筒体４の内周に内筒体５を配置した時には、外筒体４において軸周りに約３０°ずれた前記各正六角形の各平面部４３ａに各辺部５１が軸方向視で一致して内接するようになっている。そして、外筒体４の平面部４３ａと、内筒体５にて正十二角形の辺部５１を形成する平面部５２の外周とが当接した状態で両者が結合されている。
【００６０】
本実施形態では、外筒体４の各平面部４５Ａの辺部４１に形成された平面部４３ａが内筒体５に結合されており、結合部Ｐは、平面部４５Ａに対応して軸方向及び周方向に連続している。
【００６１】
このような構成をなす構造体１′であっても、構造体１の場合と同様、外筒体４と内筒体５との協働によって、荷重が作用してから構造体１′が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
【００６２】
そして、外筒体４、内筒体５を辺部４１毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体４、外筒体５をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体１′の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率を向上させることができる。
【００６３】
また、前記内筒体は、内筒体５の辺部５１と、外筒体４の辺部４１とが軸方向視で一致していることにより、内筒体５の平面部５２の外周部と外筒体４の辺部４１の平面部４３ａとを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００６４】
ところで、上述した各実施形態では、構造体１、１′を構成する内筒体２、５、外筒体３、４の、軸方向と直交する方向の幅がいずれも軸方向において一定とされているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図１０、図１１に示す構造体１０、１０′のように、内筒体６、９及び外筒体７、８の前記幅が軸方向の一方に向かうにつれて狭まるような（内筒体６、９及び外筒体７、８を巨視的に円筒体として見た時の径が軸方向において縮径されるような）テーパ状に形成してもよい。
【００６５】
図１０は、構造体１（図１〜図５参照）に対応する構造体１０であって、内筒体２、外筒体３にそれぞれ対応する内筒体６、外筒体７により構成されている。
【００６６】
図１０では、内筒体６の辺部６１（谷折り部６３）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっている。このため、頂部６２の間隔が徐々に狭まり、かつ山折り部６４の長さが徐々に短くなるように形成されている。そして、このような形状により、構成単位面６５を構成する平面部６５Ａの面積が、軸方向の一方に向かうにつれて小さくなっている。このような構成により、内筒体６は、テーパ状をなしている。
【００６７】
そして、外筒体７では、辺部７１（平面部７２）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっており、これによって外筒体７も、内筒体６に対応してテーパ状をなしている。
【００６８】
図１１は、構造体２（図６〜図９参照）に対応する構造体１０′であって、外筒体４、内筒体５にそれぞれ対応する外筒体８、内筒体９により構成されている。
【００６９】
図１１では、外筒体８の辺部８１（谷折り部８３）の長さが、構造体１０の内筒体６と同様、軸方向の一方に向かうにつれて短くなっている。このため、頂部８２の間隔が徐々に狭まり、かつ山折り部８４の長さが徐々に短くなるように形成されている。そして、このような形状により、構成単位面８５を構成する平面部８５Ａの面積が、軸方向の一方に向かうにつれて小さくなっている。なお、図中符号８３ａで示す部位は、外筒体４の平面部４３ａに対応する平面部８３ａである。
【００７０】
そして、外筒体８に対応して、内筒体９では、辺部９１（平面部９２）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっており、これによって、外筒体８及び内筒体９はテーパ状をなしている。
【００７１】
このように、内筒体６、９及び外筒体７、８をテーパ状に形成した場合、構造体１０、１０′の製造時において内筒体６、９を外筒体７、８の内側に挿入する時には、外筒体７、８の拡幅された側（大径側）から内筒体６、９を挿入するようにすることで、この挿入工程における作業を容易にすることができる。
【００７２】
また、内筒体６、９、外筒体７、８の拡幅された側により、構造体１０、１０′に対して軸方向に荷重が作用した時には、軸方向と直交する方向に構造体１０、１０′が倒れ込むことを抑制できる。
【００７３】
ところで、上述した構造体１、１′、１０、１０′は、車体構造をなす構成部材のうち、例えば、車両前方両側部にて車両前後方向に延設されたフロントサイドフレームの前端部に結合され、車両前突時等において軸方向に圧縮変形することで衝突荷重の衝撃を吸収する衝撃吸収部材（クラッシュカン）に適用することができる。
【００７４】
構造体１、１′、１０、１０′を上述した衝撃吸収部材に適用する場合には、例えば、図５に示す台座Ｘが、フロントサイドフレームの前端部に配設される結合用のプレート部材に対応する。
【００７５】
また、構造体１０、１０′を車体の構造部材に適用する場合には、軸方向と直交する方向の幅が拡幅された側（大径側）を車体に取付け、前記幅が狭い側（小径側）を車外側に向けて配設するのが好ましい。このような構成にすることで、幅が狭い側に対し軸方向の斜めから荷重が作用した時、該荷重により車体への取付け側となる根元部で最初に変形が生じて構造体全体が早期に倒れ込むことを抑制できる。
【００７６】
なお、上述した各実施形態では、筒体２、４、６、８の垂直方向断面を正六角形としているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、少なくとも多角形の角の数ｎが４以上であればよい。
【００７７】
また、筒体２、４、６、８と結合される筒体３、５、７、９では、その垂直方向断面の形状を正十二角形としているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、他の正多角形や円形としてもよい。
【００７８】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体は、内筒体２、６に対応し、
以下同様に、
前記内筒体を覆う外筒体は、外筒体３、７に対応し、
略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体は、外筒体４、８に対応し、
前記外筒体に覆われる内筒体は、内筒体５、９に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１′、１０、１０′…車両用衝撃吸収構造体
２、５、６、９…内筒体
３、４、７、８…外筒体
２１、４１、６１、８１…辺部
２２、４２、６２、８２…頂部
２３、４３、６３、８３…谷折り部
２４、４４、６４、８４…山折り部
３１、５１、７１、９１…辺部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向の一方から荷重を受けた時に軸方向に圧縮変形することで衝撃を吸収する車両用衝撃吸収構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両衝突時等により発生した衝撃を、軸方向の圧縮変形により吸収する衝撃吸収構造体について様々なものが提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、略蛇腹状をなして、軸方向の一方から荷重が作用した時には軸方向に伸縮することが可能な衝撃吸収部材（ディストオーションシェル）と、その内外両側の筒状体（テンションポスト）とからなる構造体が開示されている。
【０００４】
この場合、軸方向の一方から荷重が作用すると、上述した蛇腹状の衝撃吸収部材が前記荷重の方向に応じて伸長または収縮することにより、衝撃を吸収することができるようになっている。
【０００５】
また、下記特許文献２では、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が正ｎ角形をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成した筒状の構造体が開示されている。
【０００６】
このような多面構造をなす構造体の場合、多面構造を構成する最小構成単位としての平面部を規則的にかつ連続的に配置していることにより、軸方向の一方から荷重が作用すると、構造体の表面全体を略均等に潰すことが可能となる。このため、衝撃をより効率的に吸収することができるという利点がある。
【０００７】
下記特許文献２では、軸方向と直交する方向の幅（径）を同じに設定した多面構造を持たない筒状体に比べ、多面構造をなす構造体がより高い衝撃吸収性能を有することを実験により示している。
【０００８】
つまり、下記特許文献２に開示された構造体を採用することで、衝撃エネルギー吸収量を構造体の全体重量で除した数値、いわゆる性能重量効率を高めることができ、その結果、構造体の軽量化を図ることができる。
【０００９】
近年では、環境保護の観点から、燃費向上の要求が高まっており、これを実現すべく、車体の軽量化について様々な研究開発が進められている。このような理由から、衝撃吸収構造体においても、より軽量でありながら高い衝撃吸収性能を発揮するものが求められており、上述した性能重量効率は、衝撃吸収構造体を開発する上で極めて重要な要素となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−８１５０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、構造体の衝撃吸収性能の評価は、一般的に構造体の圧縮変形により吸収できる衝撃エネルギー吸収量と、荷重が作用してから軸方向に完全に圧縮変形するまでの耐久性とによってなされる。
【００１２】
ここで、前記特許文献１に開示された構造体について見てみると、これを構成する内外の筒状体は、衝撃吸収部材の端部のみに溶着された構造となっている。この場合、構造体の軸方向に荷重が作用した時、前記内外の筒状体は、衝撃吸収部材に対して相対的に軸方向に変位するだけで、圧縮変形を伴わないことになる。
【００１３】
つまり、この場合、前記内外の筒状体は衝撃吸収に寄与していないことになり、構造体全体としては、衝撃吸収部材のみが衝撃吸収機能を有していることになる。従って、前記特許文献１に開示された構造体は、衝撃吸収部材の他に２つの筒状体を備えているにも関わらず、高い衝撃吸収性能を得られないことから、上述した性能重量効率が低下したものとなってしまう。
【００１４】
さらに、前記特許文献１に開示された構造体では、前記内外の筒状体が上述したように衝撃吸収に寄与しないものとなっていることにより、軸方向に荷重が作用してから構造体（衝撃吸収体部材）が完全に圧縮変形するまでの耐久性を十分に高めることができないという問題もある。
【００１５】
一方、前記特許文献２に開示された構造体について、本発明者は、その衝撃吸収性能について、様々な解析、検討を行った。そして、鋭意研究の結果、確かに性能重量効率の向上を実現するものではあるが、軸方向に凹凸が連続する多面構造をなしているが故に、軸方向への変形が過剰に促進されてしまい、上述した耐久性がむしろ低下したものとなっていることを見出した。
【００１６】
この発明は、衝撃吸収性能に関し、高い性能重量効率を実現しつつ、荷重が作用してから軸方向に完全に圧縮変形するまでの耐久性を高めることができる車両用衝撃吸収構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の車両用衝撃吸収構造体は、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体と、該内筒体の各正ｎ角形の各頂部に外接する断面形状を有し、前記各頂部に内周部がそれぞれ当接して結合され、前記内筒体を覆う外筒体とからなるものである。
【００１８】
この構成によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を頂部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体の全体重量）を向上させることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記外筒体の垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、前記外筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記内筒体の頂部とが軸方向視で一致しているものである。
【００２０】
この構成によれば、内筒体の頂部と外筒体の平面部の内周部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００２１】
また、この発明の車両用衝撃吸収構造体は、所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体と、該外筒体の各正ｎ角形の各辺部に内接する断面形状を有し、前記各辺部に外周部がそれぞれ当接して結合され、前記外筒体に覆われる内筒体とからなるものである。
【００２２】
この構成によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を辺部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体の全体重量）を向上させることができる。
【００２３】
この発明の一実施態様においては、前記内筒体の垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、前記内筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記外筒体の辺部とが軸方向視で一致しているものである。
【００２４】
この構成によれば、内筒体の平面部の外周部と外筒体の辺部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００２５】
この発明の一実施態様においては、前記正ｎ角形が、正六角形（ｎ＝６）であり、前記谷折り部と前記山折り部との間に、略二等辺三角形の前記平面部を規則的かつ連続的に形成してなるものである。
【００２６】
この構成によれば、多角形管の垂直方向断面を正十二角形とすることができ、多角形管における、荷重に対する耐久性を最大限向上させることができる。
【００２７】
この発明の一実施態様においては、前記外筒体及び前記内筒体が、軸方向の一方に向かうほど、軸方向と直交する方向の幅が狭まるようにテーパ状をなしているものである。
【００２８】
この構成によれば、構造体の製造時において内筒体を外筒体の内側に挿入する時には、外筒体の拡幅された側から内筒体を挿入するようにすることで、この挿入工程における作業を容易にすることができる。
また、内筒体、外筒体の拡幅された側により、構造体に対して軸方向に荷重が作用した時には、軸方向と直交する方向に構造体が倒れ込むことを抑制できる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、軸方向の一方から作用する荷重を、内筒体と外筒体との協働によって、先ずは各結合部及びその周辺で局所的に受け止めることができるため、荷重が作用してから構造体が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
さらに、内筒体、外筒体を頂部毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体、外筒体をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができ、その結果性能重量効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図。
【図２】（ａ）図１の車両用衝撃吸収構造体を構成する内筒体の斜視図、（ｂ）同外筒体の斜視図、（ｃ）外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図。
【図３】車両用衝撃吸収構造体の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図５】図１に示す車両用衝撃吸収構造体に対し軸方向の一方から荷重を加えた時の挙動をＣＡＥによりシミュレーション解析した結果を示す図であり、（ａ）圧縮荷重を付加する前の状態を示す図４相当の断面図、（ｂ）圧縮荷重を付加した直後の状態を示す図４相当の断面図、（ｃ）（ｂ）の状態からさらに圧縮荷重を付加した時の状態を示す図４相当の断面図。
【図６】この発明の他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図。
【図７】（ａ）図６の車両用衝撃吸収構造体を構成する外筒体の斜視図、（ｂ）同内筒体の斜視図、（ｃ）外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図。
【図８】車両用衝撃吸収構造体の平面図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す断面図。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本実施形態に係る車両用衝撃吸収構造体を示す斜視図であり、図２（ａ）は、図１の車両用衝撃吸収構造体を構成する内筒体の斜視図、図２（ｂ）は、同外筒体の斜視図、図２（ｃ）は、外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図である。図１、図２に示すように、車両用衝撃吸収構造体（以下、単に構造体と略記する。）１は、軸方向及び周方向において凹凸が規則的に連続した多面構造をなす内筒体２と、この内筒体２を覆い、軸方向に直交する方向の垂直方向断面が正多角形をなす多角形管の外筒体３とにより構成されている。
【００３２】
ここで、内筒体２及び外筒体３は、いずれも構造体１の軸方向と直交する方向の幅、すなわちこれらを巨視的に円筒体として見た時の径が軸方向において一定とされている。
【００３３】
図３は、構造体１の平面図である。内筒体２は、図３に示すように、所定位置において構造体１の軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が正六角形をなしている。
【００３４】
そして、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面は、前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°（＝１８０°／６）回転させた正六角形をなしている。
【００３５】
また、内筒体２では、図１〜図３に示すように、上述した各正六角形の各辺部２１に谷折り部２３、角部に対応する頂部２２同士を結ぶ線に山折り部２４が形成されており、これら谷折り部２３と山折り部２４との間に、略二等辺三角形の平面部２５Ａ、２５Ａ、…を規則的かつ連続的に形成している。
【００３６】
換言すれば、この内筒体２では、各正六角形の各頂部２２を結ぶことにより、略四辺形（菱形）をなす構成単位面２５が形成されている。そして、この構成単位面２５の辺部に山折り部２４を形成し、さらに、この構成単位面２５の中央部（対角線上）に谷折り部２３（辺部２１）を形成することで、個々の構成単位面２５には、最小構成単位をなす略二等辺三角形の平面部２５Ａ、２５Ａが２個形成されている。
【００３７】
これにより、平面部２５Ａ、２５Ａが辺部２１（谷折り部２３）で接続された（辺部２１（谷折り部２３）を共有する）構成となり、構成単位面２５では、その断面がＶ字型をなしている。そして、この構成単位面２５が、内筒体２の表面において、軸方向及び周方向に規則的に連続することで、内筒体２は、凹凸が規則的に連続した多面構造をなしている。なお、本明細書では、構造体１の表面側から見て谷状に成形されている部位を谷折り部２３、山状に成形されている部位を山折り部２４としている。
【００３８】
図４は、図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。内筒体２では、図１〜図４に示すように、各頂部２２が略平面部をなしており、この各頂部２２において、外筒体３が結合されている（図３、図４中×印で示す結合部Ｐ参照）。
【００３９】
外筒体３は、図１〜図３に示すように、垂直方向断面が正十二（２×６）角形をなしている。これにより、内筒体２の外周に外筒体３を配置した時には、内筒体２において軸周りに約３０°ずれた前記正六角形の各頂部２２に各辺部３１が軸方向視で一致して外接するようになっている。
【００４０】
そして、内筒体２にて平面をなす頂部２２と、外筒体３にて正十二角形の辺部３１を形成する平面部３２の内周とが当接した状態で両者が結合されている。本実施形態では、内筒体２の各平面部２５Ａの頂部２２が外筒体３に結合されており、結合部Ｐは、平面部２５Ａに対応して軸方向及び周方向に連続している。なお、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２との当接部分の結合は、スポット溶接等による溶接や、接着剤を用いた接着等によりなされる。
【００４１】
次に、図５を参照して、構造体１の衝撃吸収性能について説明する。図５は、構造体１に対し軸方向の一方から荷重を加えた時の挙動をＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によりシミュレーション解析した結果を示す図である。
【００４２】
本発明者は、図１に示す構造体１の衝撃吸収性能を評価するにあたり、これに図５に示すような圧縮荷重Ｆを付加した時の挙動を解析した。この解析では、図５に示すように、軸方向が上下を向くように構造体１を台座Ｘ上に配置した状態で、上方から軸方向に圧縮荷重Ｆを付加した時の構造体１各部の変形量を算出した。
【００４３】
ここで、図５では、この解析結果を図４相当の断面図で示しており、図５（ａ）は、圧縮荷重Ｆを付加する前の状態を示し、図５（ｂ）は、圧縮荷重Ｆを付加した直後の状態、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態からさらに圧縮荷重を付加した時の状態を示している。また、図５では、各部の変形量の大小を色の濃淡で示しており、変形量が大きいほど濃い色で示している。
【００４４】
図５（ｂ）によれば、構造体１に圧縮荷重Ｆが付加された時には、圧縮荷重Ｆが作用する側の各結合部Ｐ（図４参照）とその周辺部に大きな変形が発生していることが分かる（図中の変形箇所α参照）。
【００４５】
この時、図示のように、内筒体２の構成単位面２５、２５、…では、これが谷折り部２３を折りしろにして内向きに突出して潰れるとともに、外筒体３では、その平面部３２が結合部Ｐの間で外向きに突出して潰れている。
【００４６】
そして、さらに圧縮荷重Ｆを付加した時には、図５（ｃ）に示すように、各変形箇所αにおける変形量及び変形領域が増大し、構成単位面２５及び平面部３２の突出量がよりさらに大きくなっている。
【００４７】
ここで、本発明者は、図５に示す解析結果から、内筒体２と外筒体３とを頂部２２で結合することにより、構造体１に圧縮荷重Ｆが付加された時には、先ず圧縮荷重Ｆ側の結合部Ｐ及びその周辺で局所的に変形が生じることを見出した。そして、このように圧縮荷重Ｆを結合部Ｐ及びその周辺部で受け止めることで、圧縮変形の軸方向への伝播が抑制されることを見出した。
【００４８】
そして、構造体１が圧縮変形する時には、内筒体２が結合部Ｐ毎に規則的に変形することで、外筒体３も結合部Ｐ毎に規則的に変形させることができ、その結果、圧縮荷重Ｆを内筒体２と外筒体３との協働で受け止めつつ、構造体１を軸方向及び周方向において略均等に変形させることができることを見出した。
【００４９】
このように、軸方向に離間した正多角形（ここでは正六角形）の辺部２１及び頂部２２を結ぶ線を谷折り部２３、山折り部２４にして略二等辺三角形の平面部２５Ａを形成した多面構造をなす内筒体２と、垂直方向断面が正多角形（ここでは正十二角形）をなす外筒体３とを頂部２２で結合した構造体１とすることにより、軸方向の一方から作用する圧縮荷重Ｆを、内筒体２と外筒体３との協働によって、先ずは各結合部Ｐ及びその周辺で局所的に受け止めることができる。その結果、圧縮荷重Ｆが作用してから構造体１が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、内筒体２、外筒体３を各平面部２５Ａの頂部２２毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、上述したように内筒体２、外筒体３をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができることから、構造体１の略全体が圧縮荷重Ｆの衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率（衝撃エネルギー吸収量／構造体１の全体重量）を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態のように、内筒体１を正ｎ角形（ｎ＝６）とする一方で、外筒体２を正２ｎ（＝１２）角形とし、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２とを一致するように配置したことで、内筒体２の頂部２２と外筒体３の平面部３２の内周部とを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００５２】
ところで、垂直方向断面が正多角形をなす多角形管においては、前記断面を十二角形とした場合に、軸方向の荷重に対し最も高い耐久性を示すことが知られている（中澤嘉明、他３名、「薄肉多角形部材の塑性座屈挙動に及ぼす断面形状因子の影響」、日本機械学会論文集（Ａ編）論文Ｎｏ．０６−０８９９、２００７年３月、７３巻７２７号、３３１〜３３７頁参照）。
【００５３】
そこで、本実施形態のように、内筒体１を正六角形（ｎ＝６）として、外筒体３の垂直方向断面を正十二角形とすることにより、外筒体３における、圧縮荷重Ｆに対する耐久性を最大限向上させることができる。
【００５４】
次に、図６〜図９を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係る構造体を示す斜視図であり、図７（ａ）は、図６の構造体を構成する外筒体の斜視図、図７（ｂ）は、同内筒体の斜視図、図７（ｃ）は、外筒体と内筒体とを結合した状態を、外筒体を透過状態にして示した図である。
【００５５】
図６、図７に示すように、構造体１′は、構造体１における内筒体２と外筒体３との位置関係が内外において逆に配置された構成となっている。すなわち、軸方向及び周方向において凹凸が規則的に連続した多面構造をなす外筒体４と、この外筒体４に覆われ、垂直方向断面が正多角形をなす多角形管の内筒体５とにより構成されている。そして、外筒体４及び内筒体５は、いずれも構造体１′の軸方向と直交する方向の幅が軸方向において一定とされている。
【００５６】
図８は、構造体１′の平面図である。本実施形態において、外筒体４は、構造体１の内筒体２と同様、図８に示すように、所定位置において構造体１′の垂直方向断面が正六角形をなし、前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面は、軸方向から見て前記所定位置での前記正六角形を軸周りに約３０°回転させた正六角形をなしている。
【００５７】
そして、外筒体４では、上述した各正六角形の各辺部４１に谷折り部４３、頂部４２同士を結ぶ線に山折り部４４が形成されている。このため、外筒体４では、頂部４２を結ぶことにより、略四辺形をなす構成単位面４５が形成され、さらには、谷折り部４３と山折り部４４との間に、略二等辺三角形の平面部４５Ａ、４５Ａ、…が規則的かつ連続的に形成されている。
【００５８】
図９は、図８のＢ−Ｂ線矢視断面図である。本実施形態では、構造体１の場合と異なり、図６〜図９に示すように、頂部４２の先端が尖った角部とされる代わりに、辺部４１において、その中央部に軸方向に平行な平面部４３ａが形成されている。そして、外筒体４では、この平面部４３ａにおいて内筒体５が結合されている（図８、図９中×印で示す結合部Ｐ参照）。
【００５９】
内筒体５は、図６〜図８に示すように、垂直方向断面が正十二（２×６）角形をなしている。これにより、外筒体４の内周に内筒体５を配置した時には、外筒体４において軸周りに約３０°ずれた前記各正六角形の各平面部４３ａに各辺部５１が軸方向視で一致して内接するようになっている。そして、外筒体４の平面部４３ａと、内筒体５にて正十二角形の辺部５１を形成する平面部５２の外周とが当接した状態で両者が結合されている。
【００６０】
本実施形態では、外筒体４の各平面部４５Ａの辺部４１に形成された平面部４３ａが内筒体５に結合されており、結合部Ｐは、平面部４５Ａに対応して軸方向及び周方向に連続している。
【００６１】
このような構成をなす構造体１′であっても、構造体１の場合と同様、外筒体４と内筒体５との協働によって、荷重が作用してから構造体１′が完全に圧縮変形するまでの耐久性を向上させることができる。
【００６２】
そして、外筒体４、内筒体５を辺部４１毎に結合することで、圧縮変形が進行した時には、内筒体４、外筒体５をともに軸方向及び周方向において略均等に変形させることができる。このため、構造体１′の略全体が衝撃吸収に寄与することになり、その結果性能重量効率を向上させることができる。
【００６３】
また、前記内筒体は、内筒体５の辺部５１と、外筒体４の辺部４１とが軸方向視で一致していることにより、内筒体５の平面部５２の外周部と外筒体４の辺部４１の平面部４３ａとを確実に当接させることができ、両者を確実に結合させることができる。
【００６４】
ところで、上述した各実施形態では、構造体１、１′を構成する内筒体２、５、外筒体３、４の、軸方向と直交する方向の幅がいずれも軸方向において一定とされているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図１０、図１１に示す構造体１０、１０′のように、内筒体６、９及び外筒体７、８の前記幅が軸方向の一方に向かうにつれて狭まるような（内筒体６、９及び外筒体７、８を巨視的に円筒体として見た時の径が軸方向において縮径されるような）テーパ状に形成してもよい。
【００６５】
図１０は、構造体１（図１〜図５参照）に対応する構造体１０であって、内筒体２、外筒体３にそれぞれ対応する内筒体６、外筒体７により構成されている。
【００６６】
図１０では、内筒体６の辺部６１（谷折り部６３）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっている。このため、頂部６２の間隔が徐々に狭まり、かつ山折り部６４の長さが徐々に短くなるように形成されている。そして、このような形状により、構成単位面６５を構成する平面部６５Ａの面積が、軸方向の一方に向かうにつれて小さくなっている。このような構成により、内筒体６は、テーパ状をなしている。
【００６７】
そして、外筒体７では、辺部７１（平面部７２）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっており、これによって外筒体７も、内筒体６に対応してテーパ状をなしている。
【００６８】
図１１は、構造体２（図６〜図９参照）に対応する構造体１０′であって、外筒体４、内筒体５にそれぞれ対応する外筒体８、内筒体９により構成されている。
【００６９】
図１１では、外筒体８の辺部８１（谷折り部８３）の長さが、構造体１０の内筒体６と同様、軸方向の一方に向かうにつれて短くなっている。このため、頂部８２の間隔が徐々に狭まり、かつ山折り部８４の長さが徐々に短くなるように形成されている。そして、このような形状により、構成単位面８５を構成する平面部８５Ａの面積が、軸方向の一方に向かうにつれて小さくなっている。なお、図中符号８３ａで示す部位は、外筒体４の平面部４３ａに対応する平面部８３ａである。
【００７０】
そして、外筒体８に対応して、内筒体９では、辺部９１（平面部９２）の長さが軸方向の一方に向かうにつれて短くなっており、これによって、外筒体８及び内筒体９はテーパ状をなしている。
【００７１】
このように、内筒体６、９及び外筒体７、８をテーパ状に形成した場合、構造体１０、１０′の製造時において内筒体６、９を外筒体７、８の内側に挿入する時には、外筒体７、８の拡幅された側（大径側）から内筒体６、９を挿入するようにすることで、この挿入工程における作業を容易にすることができる。
【００７２】
また、内筒体６、９、外筒体７、８の拡幅された側により、構造体１０、１０′に対して軸方向に荷重が作用した時には、軸方向と直交する方向に構造体１０、１０′が倒れ込むことを抑制できる。
【００７３】
ところで、上述した構造体１、１′、１０、１０′は、車体構造をなす構成部材のうち、例えば、車両前方両側部にて車両前後方向に延設されたフロントサイドフレームの前端部に結合され、車両前突時等において軸方向に圧縮変形することで衝突荷重の衝撃を吸収する衝撃吸収部材（クラッシュカン）に適用することができる。
【００７４】
構造体１、１′、１０、１０′を上述した衝撃吸収部材に適用する場合には、例えば、図５に示す台座Ｘが、フロントサイドフレームの前端部に配設される結合用のプレート部材に対応する。
【００７５】
また、構造体１０、１０′を車体の構造部材に適用する場合には、軸方向と直交する方向の幅が拡幅された側（大径側）を車体に取付け、前記幅が狭い側（小径側）を車外側に向けて配設するのが好ましい。このような構成にすることで、幅が狭い側に対し軸方向の斜めから荷重が作用した時、該荷重により車体への取付け側となる根元部で最初に変形が生じて構造体全体が早期に倒れ込むことを抑制できる。
【００７６】
なお、上述した各実施形態では、筒体２、４、６、８の垂直方向断面を正六角形としているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、少なくとも多角形の角の数ｎが４以上であればよい。
【００７７】
また、筒体２、４、６、８と結合される筒体３、５、７、９では、その垂直方向断面の形状を正十二角形としているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、他の正多角形や円形としてもよい。
【００７８】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体は、内筒体２、６に対応し、
以下同様に、
前記内筒体を覆う外筒体は、外筒体３、７に対応し、
略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体は、外筒体４、８に対応し、
前記外筒体に覆われる内筒体は、内筒体５、９に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１′、１０、１０′…車両用衝撃吸収構造体
２、５、６、９…内筒体
３、４、７、８…外筒体
２１、４１、６１、８１…辺部
２２、４２、６２、８２…頂部
２３、４３、６３、８３…谷折り部
２４、４４、６４、８４…山折り部
３１、５１、７１、９１…辺部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、
前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、
各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体と、
該内筒体の各正ｎ角形の各頂部に外接する断面形状を有し、
前記各頂部に内周部がそれぞれ当接して結合され、前記内筒体を覆う外筒体とからなる
車両用衝撃吸収構造体。
【請求項２】
前記外筒体は、その垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、
前記外筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記内筒体の頂部とが軸方向視で一致している
請求項１記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項３】
所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、
前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、
各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体と、
該外筒体の各正ｎ角形の各辺部に内接する断面形状を有し、
前記各辺部に外周部がそれぞれ当接して結合され、前記外筒体に覆われる内筒体とからなる
車両用衝撃吸収構造体。
【請求項４】
前記内筒体は、その垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、
前記内筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記外筒体の辺部とが軸方向視で一致している
請求項３記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項５】
前記正ｎ角形は、正六角形（ｎ＝６）であり、
前記谷折り部と前記山折り部との間に、略二等辺三角形の前記平面部を規則的かつ連続的に形成してなる
請求項２または４記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項６】
前記外筒体及び前記内筒体は、軸方向の一方に向かうほど、軸方向と直交する方向の幅が狭まるようにテーパ状をなしている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項１】
所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、
前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、
各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる内筒体と、
該内筒体の各正ｎ角形の各頂部に外接する断面形状を有し、
前記各頂部に内周部がそれぞれ当接して結合され、前記内筒体を覆う外筒体とからなる
車両用衝撃吸収構造体。
【請求項２】
前記外筒体は、その垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、
前記外筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記内筒体の頂部とが軸方向視で一致している
請求項１記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項３】
所定位置において軸方向と直交する方向に切断した時の垂直方向断面が、正ｎ角形（ｎ≧４）をなすとともに、
前記所定位置から所定距離軸方向両側に離れたそれぞれの位置での垂直方向断面が、前記所定位置での前記正ｎ角形を軸周りに約１８０°／ｎ回転させた正ｎ角形をなし、
各正ｎ角形の各辺部と各頂部とを結ぶ線を谷折り部又は山折り部として、該谷折り部と山折り部との間に、略三角形の平面部を規則的かつ連続的に形成してなる外筒体と、
該外筒体の各正ｎ角形の各辺部に内接する断面形状を有し、
前記各辺部に外周部がそれぞれ当接して結合され、前記外筒体に覆われる内筒体とからなる
車両用衝撃吸収構造体。
【請求項４】
前記内筒体は、その垂直方向断面が正２ｎ角形をなす多角形管であり、
前記内筒体の正２ｎ角形の辺部と、前記外筒体の辺部とが軸方向視で一致している
請求項３記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項５】
前記正ｎ角形は、正六角形（ｎ＝６）であり、
前記谷折り部と前記山折り部との間に、略二等辺三角形の前記平面部を規則的かつ連続的に形成してなる
請求項２または４記載の車両用衝撃吸収構造体。
【請求項６】
前記外筒体及び前記内筒体は、軸方向の一方に向かうほど、軸方向と直交する方向の幅が狭まるようにテーパ状をなしている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用衝撃吸収構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２８０３０９（Ｐ２０１０−２８０３０９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５８９６（Ｐ２００９−１３５８９６）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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