JP2003054442A

JP2003054442A - 衝撃吸収体

Info

Publication number: JP2003054442A
Application number: JP2001246989A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsuge; 光雄柘植; Eiji Anzai; 英司安在; Takashi Sasamoto; 隆佐々本; Hiroyuki Mochizuki; 浩行望月
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】衝突発生直後に衝撃吸収体が座屈変形を開始
する際の変形荷重を低く抑え、車両あるいはエレベータ
等の搭乗者に与える衝撃を小さくした衝撃吸収体を提供
すること。【解決手段】筒状の長尺形材の先端部にテーパ面等を
形成することにより長尺形材の先端部の断面積を先端部
近傍から最先端部に向けて連続的または段階的に減少さ
せる。この先端部の圧壊によって初期段階の衝撃エネル
ギーを吸収させて衝撃荷重の立ち上がりを防止し（区間
Ｘ）、引き続き、蛇腹状の塑性変形を連続的に生成させ
ることによって全体的な衝撃エネルギーを吸収する（区
間Ｙ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や鉄道車両
の衝突やエレベータの落下等に際して生じる衝撃を吸収
するための衝撃吸収体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛇腹状に折り畳まれながら塑性変形する
ことによって衝撃力を吸収する衝撃吸収体としては、既
に、特開平８−１８８０９６号公報に開示されるような
バンパー取付構造や、特開平８−２１６９１７号公報に
開示されるような衝撃吸収部材、あるいは、特開２００
１−１３０４４２号公報に開示されるような衝撃吸収部
材が公知である。

【０００３】これらの従来技術は、いずれも、長手方向
に沿って作用する衝撃力を受けた筒状の長尺形材にトリ
ガーを利用して蛇腹状の座屈を生成させ、更に、この蛇
腹状の座屈を連続的に発生させて衝撃力を吸収しようと
するものである。

【０００４】座屈の開始を促進するためのトリガーとし
ては、長尺形材の長手方向に直交して形材表面に形成さ
れた溝（特開平８−１８８０９６号公報の場合）、また
は、溝と突条の組み合わせ（特開平８−２１６９１７号
公報の場合）、あるいは、長尺形材の先端開口部を取り
巻くようにして形成された樽状もしくは糸巻状の膨出部
（特開２００１−１３０４４２号公報の場合）を利用し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術は、
いずれのものも、長尺形材に蛇腹状の座屈を生成して衝
撃を吸収させる点に関しては十分な効果を収めている
が、依然として、最初に蛇腹が生成されるときの衝撃力
のピーク値が、これに引き続いて生じる蛇腹の連続生成
過程で作用する衝撃力の平均的な値と比べて著しく大き
く、衝撃発生時点の初期段階で搭乗者に大きな衝撃が作
用するといった問題がある。

【０００６】また、自動車のバンパーシステムのような
衝撃吸収体の場合では、バンパー本体と衝撃吸収体本体
との間にゴムブッシュ等を介装して衝撃を緩和する例が
従来から見られるが、これは車庫入れ等の際の衝突に伴
う僅かな衝撃を緩和してバンパーシステムの損傷を防止
するものに過ぎない。

【０００７】従って、衝撃吸収体自体が変形する程の大
きな衝撃が作用した場合には、ゴムブッシュ等の緩衝材
が極めて弱い力で瞬間的に座屈し、その後、衝撃吸収体
本体が変形を開始する時点、つまり、最初の蛇腹の生成
が開始される時点で強力な衝撃力が作用することになる
ので、ゴムブッシュ等の緩衝材があろうとなかろうと、
搭乗者に大きな衝撃が作用するといった問題が残る。

【０００８】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、最初の蛇腹が生成されるまでに作用す
る衝撃力を低く抑え、車両あるいはエレベータ等の搭乗
者へ作用する衝撃を小さくすることのできる衝撃吸収体
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状の長尺形
材の長手方向に沿って作用する衝撃力を受けて座屈を繰
り返し蛇腹状に折り畳まれながら塑性変形することによ
って衝撃力を吸収する衝撃吸収体であり、前記目的を達
成するため、特に、長尺形材の長手方向と直交する断面
の総面積が、長尺形材の先端部近傍から最先端部に向け
て連続的に減少するように形成されていることを特徴と
する構成を有する。

【００１０】筒状の長尺形材を座屈させるために必要と
される荷重および座屈開始時の荷重は、長尺形材の形状
によっても相違するが、押出成形等により形成される同
じ素材を用いて長尺形材を形成する場合は、長尺形材の
断面積が重要なパラメータとなる。つまり、断面積が小
さければ座屈に要するエネルギーは少なく、断面積が大
きければ座屈に要するエネルギーは大きい。本発明にお
いては、長尺形材の長手方向と直交する断面の総面積が
長尺形材の先端部近傍から最先端部に向けて連続的に減
少するように長尺形材の先端部が形成されているので、
この長尺形材の長手方向に沿って衝撃力が作用した場
合、まず最初に長尺形材の最先端部が小さい荷重で座屈
し、この座屈が連続的に繰り返されて徐々に長尺形材の
基部側に向けて進行して行く。これにより、従来の如く
断面積が全長を通して同じに形成された衝撃吸収体の場
合に生じていた座屈開始時に必要な大きな第１次ピーク
荷重が生じず、座屈開始に際して生じる大きな衝撃力が
発生しない。そして、長尺形材の長手方向と直交する断
面の総面積が先端部近傍を除く他の部分と一致して断面
積の変化がなくなった段階で、座屈に必要とされる荷重
が略一定化する。長尺形材の先端部近傍も他の部分も同
一の素材によって形成されているので、最終的に、断面
積の変化がなくなった段階で、先端部近傍を除く他の部
分の塑性変形、つまり、長尺形材が蛇腹状に折り畳まれ
る現象が始まり、衝撃エネルギーが安定的に吸収される
ようになる。従来とは違い、初回の座屈開始時に生じる
大きな第１次ピークは発生せず、それ以降に折り畳まれ
るように連続して発生する座屈と同等またはそれ以下の
荷重にて座屈が開始され、座屈開始に生じる大きな衝撃
力が発生しない。以上に述べた通り、前端部の断面積が
小さくなっているため、衝突時に、この部分から小さな
荷重で容易に座屈が開始され、順次本体部分の蛇腹状座
屈に発展するので、大きなピーク荷重に達するまで最初
の座屈が開始しないために初期段階で大きな衝撃力が作
用するといった従来技術の欠点が解消される。従って、
蛇腹の連続生成過程で作用する平均的な衝撃力が車両や
エレベータの搭乗者に耐えられる範囲のものである限
り、搭乗者に対する衝突による衝撃の緩和は確実に保証
される。

【００１１】また、前記と同様の目的を達成するため、
長尺形材の長手方向と直交する断面の総面積が、長尺形
材の先端部近傍から最先端部に向けて段階的に減少する
ように、長尺形材の先端部を形成してもよい。

【００１２】このような構成を適用した場合、最初の座
屈開始時点では上記と同様に小さな荷重で座屈が開始
し、また、長尺形材の先端部近傍が塑性変形して行く間
に段階部分において不連続的な衝撃力が或る程度は発生
することになるが、段階部分で断面積が増加する部分に
おいては、それに接する部分が既に折り畳まれる方向の
座屈が開始されているので、最初の座屈開始時とは違い
小さな荷重で座屈が次に進む。これにより大きなピーク
荷重が発生せず衝撃力が緩和される。

【００１３】更に、長手方向の寸法が異なる長尺形材を
並列して複数備えた構成を適用することによっても、前
記と同様の目的を達成することができる。

【００１４】その作用原理に関しては、先端部近傍から
最先端部に向けて長尺形材の断面積を段階的に減少させ
たものと実質的に同等である。

【００１５】また、長尺形材の先端部近傍には、長尺形
材の塑性変形の開始を促進するトリガーを形成すること
が望ましい。

【００１６】トリガーの構成としては、長尺形材の長手
方向に直交して形材表面に形成された溝、または、溝と
突条の組み合わせ、あるいは、長尺形材の先端開口部を
取り巻くようにして形成された樽状もしくは糸巻状の膨
出部、更には、加熱処理による素材の部分的な脆性化処
理等が利用可能である。

【００１７】また、長尺形材を形成する素材としてはア
ルミニウム合金製押出形材を利用することができる。

【００１８】長尺形材の製造効率や先端部の加工の観点
からして、他の形材よりもアルミニウム合金製押出形材
の利用が望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の作用原理について
説明する。本出願人らは、図１に示されるような全体形
状および寸法を有するアルミニウム合金製の長尺形材を
基準試験片１とし、その先端部の幅方向に１０°，２０
°のテーパを形成した第一，第二の試験片２，３と、先
端部の厚み方向に５°，２０°のテーパを形成した第
三，第四の試験片４，５を製造し、これらの試験片１，
２，３，４，５に長手方向から十分な衝撃力（荷重）を
加え、各試験片１，２，３，４，５の長手方向に生じる
縮み量の変位と各変位時点で作用する衝撃力との対応関
係を調べた。

【００２０】図２（ａ），図２（ｂ），図２（ｃ）は基
準試験片１の塑性変形過程を示す概念図、また、図３は
基準試験片１の塑性変形過程における縮み量と各変位時
点で作用する荷重（この荷重が衝撃力として車体に加わ
り、更に車体を介して乗員に衝撃を与える）との対応関
係を示したグラフである。

【００２１】長手方向と直交する断面の総面積が全長に
亘って均一な基準試験片１の場合では、図３からも明ら
かなように、衝撃力を加え始めた最初の時点で荷重が瞬
間的に増大する。

【００２２】これは、長手方向に作用する衝撃力が基準
試験片１を図２（ａ）に示されるような状況下で座屈開
始に至らせるまでに生じる荷重であり、大きな値が示さ
れる。この過大な荷重は、図２（ｂ）に示されるように
して基準試験片１の最先端部に最初の蛇腹状の塑性変形
部が形成されるまで続く（図３のＸの区間）。

【００２３】図２（ｂ）に示されるようにして最初の蛇
腹状の塑性変形部が形成されると、これに誘発されて基
準試験片１の先端側から基部側に向けて図２（ｃ）に示
されるような蛇腹状の塑性変形部が連続的に形成されて
行くので、この間、基準試験片１に作用する衝撃力は、
図３に示されるように、多少の変動を伴いながらも略一
定の値に保たれる（図３のＹの区間）。この区間で現れ
る山の部分は、次の蛇腹状の塑性変形が開始されるとき
に作用する大きな反力、また、谷の部分は、同じ塑性変
形部内において塑性変形が進行していくときの小さな反
力であり、蛇腹状の塑性変形が連続的に誘発されて行く
結果、山の部分と谷の部分とが繰り返し交互に現れる。

【００２４】このような基準試験片１を衝撃吸収体とし
て利用した場合、設計上、図３のＹの区間で作用する衝
撃力に車両やエレベータの搭乗者が耐えられたとして
も、最初の蛇腹状の塑性変形が開始される前のＸの区間
で過大な衝撃力（ピーク値）が作用するため、このピー
ク値を生じる衝撃力により搭乗者に衝撃が加わるといっ
た問題がある。

【００２５】そこで、本出願人らは、まず、先端部をテ
ーパ状に加工することで長尺形材の断面の総面積を先端
部近傍から最先端部に向けて連続的に減少させ、最初の
蛇腹状の塑性変形が開始される前の時点で長尺形材の先
端部を圧壊させながら衝撃エネルギーを吸収させること
により、衝撃力の立ち上がりを鈍らせることを思い至っ
た。

【００２６】図１に示されるようなアルミニウム合金製
の長尺形材の先端部の幅方向に１０°のテーパを形成し
た第一の試験片２に対して前記と同様の実験を行ったと
きの実験結果を図５および図４（ａ），図４（ｂ），図
４（ｃ）に示す。

【００２７】先端部の幅方向に１０°のテーパを形成し
た第一の試験片２の場合では、図５からも明らかなよう
に、衝撃力を加え始めた最初の時点で荷重が大きく増大
するといった問題は生じていない。

【００２８】これは、最初に衝撃力を受ける第一の試験
片２の最先端部の断面の総面積が小さく、その部分の座
屈変形の開始が容易であるため、この最先端部に簡単に
座屈が発生して第一の試験片２の長手方向に大きな反力
が発生しなくなるからである。このような状況は、図４
（ａ）に示されるようにして第一の試験片２の最先端部
が衝撃力を受けた時点から、図４（ｂ）に示されるよう
にして第一の試験片２の先端部近傍のテーパ面が完全に
圧壊されて、第一の試験片２の外周部の全て、つまり、
矩形状の断面の全てが同時に衝撃力を受けるようになる
まで継続する。

【００２９】この間、衝撃力を受ける断面の総面積は徐
々に増大して行くが、この総面積の大きさが不連続に変
化することはないので、衝撃力の急激な立ち上がりは発
生しない（図５のＸの区間）。

【００３０】また、図４（ｂ）に示されるようにして矩
形状の断面の全てが同時に衝撃力を受けるようになった
段階では、最初の蛇腹状の塑性変形部２ａが既に形成さ
れており、これに誘発されて第一の試験片２の先端側か
ら基部側に向けて図４（ｃ）に示されるような蛇腹状の
塑性変形部が引き続き連続的に形成されて行くので、こ
の間、第一の試験片２に作用する衝撃力は、図５に示さ
れるように多少の変動を伴いながらも略一定の値に保た
れる（図５のＹの区間）。

【００３１】このように、図５のＸの区間と図３のＸの
区間とを比較すれば明らかなように、長尺形材の断面の
総面積を先端部近傍から最先端部に向けて連続的に減少
させた構成を適用することにより、従来、衝撃力を加え
始めた最初の時点で衝撃吸収材の座屈が開始するまでに
生じていた荷重の大きな増加が生じないことがわかる。
更に、Ｘの区間も若干大きくなり、荷重上昇の傾きが弱
まる。

【００３２】図１に示されるようなアルミニウム合金製
の長尺形材の先端部の幅方向に２０°のテーパを形成し
た第二の試験片３に対して前記と同様の実験を行ったと
きの実験結果を図７および図６（ａ），図６（ｂ），図
６（ｃ）に、また、先端部の厚み方向に５°のテーパを
形成した第三の試験片４に対して前記と同様の実験を行
ったときの実験結果を図８に、更に、先端部の厚み方向
に２０°のテーパを形成した第四の試験片５に対して前
記と同様の実験を行ったときの実験結果を図９に示す。

【００３３】何れの実験結果も、長尺形材の断面の総面
積を先端部近傍から最先端部に向けて連続的に減少させ
た構成を適用することにより、衝撃力を加え始めた最初
の時点での座屈開始荷重が大きなピーク値を生じること
を防止できるようになり、衝突時に生じる衝撃力を低減
し有効に衝撃エネルギーを吸収することを明確に示して
いる。

【００３４】また、図５と図７、あるいは、図８と図９
を比較すれば明らかなように、長尺形材の先端部に形成
するテーパの角度を急激にすればするほど、言い換えれ
ば、先端部近傍から最先端部に向けて連続的に減少する
断面の総面積の減少率を減らせば減らすほど、実質的な
衝撃力の立ち上がりを鈍らせることが可能となることが
分かる。

【００３５】長尺形材の断面の総面積を先端部近傍から
最先端部に向けて段階的に減少させた構成においても、
実質的な作用効果に関しては前記と同様である。

【００３６】次に、本発明を適用した衝撃吸収体の具体
的な他の実施形態の幾つかについて説明する。

【００３７】図１０（ａ）は、アルミニウム押出形材か
らなる矩形状の長尺形材の先端部を１つの平面に沿って
斜めにカットすることで長尺形材の長手方向と直交する
断面の総面積を先端部近傍から最先端部に向けて連続的
に減少させるように構成した衝撃吸収体６について示し
た斜視図であり、その先端部近傍には、長尺形材の先端
部を形成する面６ａに内側に凹むように形成した溝７ａ
からなるトリガー７が設けられている。トリガー７は衝
撃吸収体６における塑性変形の開始を促進するためのも
のであり、より具体的には、最初に形成される蛇腹状の
塑性変形部の生成を誘発するためのものである。このト
リガー７に誘発されて形成される最初の塑性変形部は、
溝７ａの部分が内側に凹み、同時に、溝７ａのない側の
面が外側に膨出するかたちで蛇腹状に塑性変形する。

【００３８】従来の技術の項でも既に述べた通り、溝７
ａに代えて外側に膨らむ突条としてもよく、また、面６
ａと直交する面６ｂ，６ｃにも溝７ａと外側に突出する
トリガーを形成すれば座屈の開始が更にスムーズにな
る。なお、トリガーの突出方向は７ａを外側に突出する
溝としてもよく、この場合６ｂ，６ｃにもトリガーを形
成するのであれば、これを内側に形成する。この場合に
あっては、最初の座屈は７a面が内側に折り畳まれる方
向に開始され、順次蛇腹状に座屈が繰り返されるように
なる。更には、７ａ面の先端中央を外側に膨出される形
態のトリガーや部分的な熱処理によって衝撃吸収体６の
一部を脆弱化してトリガー７とすることも可能である。

【００３９】このようにして衝撃吸収体６にトリガーを
形成した場合では、最初の蛇腹状の塑性変形部の形成に
必要とされる座屈変形の荷重がトリガーのない場合に比
べて更に減少し、車体ないし車内にいる人に与える衝撃
が小さくなる。

【００４０】図１０（ｂ）は、アルミニウム押出形材か
らなる矩形状の長尺形材の先端部を山形にカットするこ
とで長尺形材の長手方向と直交する断面の総面積を先端
部近傍から最先端部に向けて連続的に減少させるように
構成した衝撃吸収体８について示した斜視図であり、そ
の先端部近傍には内側に変形する変形部９ａ，９ｂを形
成したトリガー９が設けられている。前記と同様、トリ
ガー９としては公知の他のタイプのものを利用すること
が可能である。

【００４１】図１０（ｃ）は、アルミニウム押出形材か
らなる矩形状の長尺形材の先端部を谷形にカットするこ
とで長尺形材の長手方向と直交する断面の総面積を先端
部近傍から最先端部に向けて連続的に減少させるように
構成した衝撃吸収体１０について示した斜視図であり、
その先端部近傍には、長尺形材の相対向する２面に形成
した溝１１ａ，１１ｂからなるトリガー１１が設けられ
ている。前記と同様、トリガー１１としては公知の他の
タイプのものを利用することが可能である。

【００４２】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）では、矩形状
の長尺形材の先端部を長尺形材の長手方向と交叉する１
つ乃至は２つの面で平らにカットした例について示して
いるが、これらのカット面を円弧状、あるいは、更に別
の形状にカットして断面の総面積を先端部近傍から最先
端部に向けて連続的に減少させるように構成することも
可能である。

【００４３】また、図１１は、内側に２枚のリブ１２
ａ，１２ｂを備えたアルミニウム押出形材からなる矩形
状の長尺形材の先端部を谷形にカットすることで長尺形
材の長手方向と直交する断面の総面積を先端部近傍から
最先端部に向けて連続的に減少させるように構成した衝
撃吸収体１２について示した斜視図である。この衝撃吸
収体１２に長手方向の衝撃力を作用させた場合には、ト
リガー１３を構成する溝１３ａ，１３ａの部分が内側に
凹み、外側に突出させた溝１３ｂ，１３ｂの部分が外側
に膨らむ。これにより、溝１３ａ，１３ａの部分が内側
に畳まれ、１３ｂ，１３ｂが外側に突出する方向に座屈
が開始される。

【００４４】前記と同様、トリガー１３としては公知の
他のタイプのものを利用することが可能であり、また、
先端のカット部分に関しては円弧状、あるいは、更に別
の形状としてもよい。

【００４５】以上に述べた衝撃吸収体６，８，１０，１
２は、長尺形材の長手方向と直交する断面の総面積を先
端部近傍から最先端部に向けて連続的に減少させる点で
構成が共通している。従って、これらの衝撃吸収体６，
８，１０，１２に長手方向の衝撃力を作用させたとして
も、過剰なピーク衝撃力が発生することはない。また、
長尺形材の先端部に形成するテーパの角度を調整するこ
とにより衝撃力の立ち上がり特性を調整することが可能
である。

【００４６】また、図１２は、内側に２枚のリブ１４
ａ，１４ｂを備えたアルミニウム押出形材からなる矩形
状の長尺形材の断面の総面積を先端部近傍から最先端部
に向けて段階的に減少させるように構成した衝撃吸収体
１４について示した斜視図である。

【００４７】この衝撃吸収体１４では、衝撃吸収体１４
の最先端部から距離Ｚ１の区間でリブ１４ａよりも外側
（左側）の部分を直方体状にカットし、更に、衝撃吸収
体１４の最先端部から距離Ｚ２（但し、Ｚ２＞Ｚ１）の
区間でリブ１４ｂよりも外側（右側）の部分を直方体状
にカットすることによって、長尺形材の断面の総面積を
先端部近傍から最先端部に向けて段階的に減少させるよ
うにしている。

【００４８】従って、衝撃吸収体１４の最先端部から距
離Ｚ１までの区間で断面の総面積が最小かつ一定の値、
また、距離Ｚ１から距離Ｚ２までの区間で断面の総面積
は中程度かつ一定の値となり、距離Ｚ２よりも基部側の
区間では衝撃吸収体１４本来の断面形状となって、断面
の総面積が最大かつ一定の値となる。要するに、この衝
撃吸収体１４では、断面の総面積が先端部近傍から最先
端部に向けて２段階に減少していることになる。

【００４９】この衝撃吸収体１４に長手方向の衝撃力を
作用させた場合には、まず、断面の総面積が最小となる
最先端部から距離Ｚ１までの突出部の区間で衝撃吸収体
１４が圧壊し、過剰な衝撃力の発生を防止する。この実
施形態では、図１２に示されるように、突出部の先端に
樽状の膨出部と糸巻状のへこみからなるトリガー１５が
設けられているので、蛇腹状の塑性変形がこの時点で開
始されることになる。

【００５０】そして、この突出部の区間の圧壊が完了す
ると、更に、断面の総面積が中程度となる距離Ｚ１から
距離Ｚ２までの区間で衝撃吸収体１４が圧壊し、前記と
同様にして、過剰な衝撃力の発生を防する。

【００５１】距離Ｚ１から距離Ｚ２までの区間の衝撃吸
収体１４の圧壊が完了すると、前述したトリガー１５に
よって生成された最初の塑性変形部が次の塑性変形部の
生成を促し、距離Ｚ２よりも基部側の区間で連続的に塑
性変形部が生成されて、衝撃エネルギーを吸収して行
く。

【００５２】前記と同様、トリガー１５としては公知の
他のタイプのものを利用することが可能である。

【００５３】また、図１３は、アルミニウム押出形材か
らなる矩形状の長尺形材の先端部の外側の複数箇所を斜
めにカットすることで長尺形材の長手方向と直交する断
面の総面積を先端部近傍から最先端部に向けて連続的に
減少させるように構成した衝撃吸収体１６について示し
た斜視図である。

【００５４】この衝撃吸収体１６は、十字型に交叉する
リブ１６ａ，１６ｂを備えた長尺形材によって形成さ
れ、衝撃吸収体１６の先端部の４隅のうち１ヶ所を除く
３つの角が斜めにカットされている。このうち、対向す
る２つの角部（図１３中右上の角と左下の角）では、リ
ブ１６ａ，１６ｂを完全に残し、先端部が略１／２直角
の角度で最先端部からＺ２の位置までカットされ、ま
た、残る１つの角部（図１３中右下の角）では、その先
端部が略１／２直角の角度で最先端部からＺ１（但し、
Ｚ２＞Ｚ１）の位置までカットされている。

【００５５】従って、距離Ｚ２から距離Ｚ１までの区間
では断面の総面積が一定の割合で連続的に減少し、ま
た、距離Ｚ１から最先端部までの区間では、断面の総面
積が、前記よりも大きな一定の割合で連続的に減少する
ことになる。

【００５６】衝撃吸収体１６のトリガー１７は樽状の膨
出部と糸巻状のへこみによって構成されており、その実
質的な構造は図１２に示されるトリガー１５と同様であ
る。

【００５７】先に述べた衝撃吸収体６，８，１０，１２
の場合と同様、衝撃吸収体１６の断面の総面積は先端部
近傍から最先端部に向けて連続的に減少しているので、
この衝撃吸収体１６に長手方向の衝撃力を作用させたと
しても、過剰な衝撃荷重のピーク値が発生することはな
い。また、カット部分の角度を調整することにより衝撃
力の立ち上がり特性を調整することが可能である。

【００５８】次に、衝撃吸収体６，８，１０，１２，１
４，１６等を移動手段に装着して衝撃緩衝装置として利
用する場合の例について簡単に説明する。ここでは、一
例として、自動車のフロントバンパーシステムに衝撃吸
収体６を装着した場合の例について図１４を参照して説
明する。

【００５９】図１４において、符号１８はアルミニウム
押出形材を連設して形成した自動車のシャーシ・フレー
ムであり、衝撃吸収体６，６の基部は、ステー１９を介
してシャーシ・フレーム１８に一体に固着されている。
バンパー本体２０と衝撃吸収体６，６との接合は、テー
パ状に形成された衝撃吸収体６，６の最先端部におい
て、リベット２１，２１等を利用して行われる。また、
バンパー本体２０が金属である場合にはスポット溶接等
を利用することも可能である。

【００６０】このような構成を有するフロントバンパー
システム２２を備えた自動車が、一定以上の速度、例え
ば、数十Ｋｍ／ｈ程度の速度でオフセットまたは正面衝
突をしたとする。その場合、例えば図５，図７に示され
るように、衝突発生直後かつ最初の蛇腹生成前のＸの区
間で発生する衝撃力の最大値は、蛇腹の連続生成過程
（図５，図７のＹの区間）で作用する衝撃力の平均的な
値（或いは最大値）と概ね同等であり、決して、過大な
ピーク値を記録することはない。

【００６１】従って、蛇腹の連続生成過程（図５，図７
のＹの区間）で作用する平均的な変形荷重により生じる
衝撃力は小さいものであり、搭乗者に与える衝撃は小さ
くなる。

【００６２】次に、長手方向の寸法が僅かずつ異なるア
ルミニウム合金製の長尺形材を並列して複数備えた衝撃
吸収体の構成の一例について図１５を参照して説明す
る。この衝撃吸収体２３は、長手方向の寸法が僅かずつ
異なる４本の筒状のアルミニウム合金製の長尺形材２４
〜２７をステー２８を介してベースプレート２９上に一
体的に固着して構成され、長尺形材２４〜２７の各々の
先端部には、樽状の膨出部と糸巻状のへこみとによって
形成されるトリガー３０〜３３が形成されている。

【００６３】この実施形態の長尺形材２４〜２７は各々
に独立した形材であるが、各長尺形材２４〜２７の断面
積を衝撃力の作用方向と直交する同一平面内で積算すれ
ば、長尺形材の断面の総面積が先端部近傍から最先端部
に向けて段階的に減少している点で、図１２で示した衝
撃吸収体１４の場合と同様である。但し、この実施形態
では、断面の総面積が先端部近傍から最先端部に向けて
３段階に減少している。

【００６４】このような構成によっても、前記と同様、
衝撃力の作用開始時点で衝撃力が瞬間的に増大するのを
防止することが可能である。

【００６５】この衝撃吸収体２３は、例えば、エレベー
タのシャフトの底面部分に設置され、エレベータ落下時
の衝撃力の吸収等に利用される。

【００６６】以上、長尺形材の断面の総面積を先端部近
傍から最先端部に向けて連続的に減少させた衝撃吸収体
の構成（図１０，図１１，図１３）と、総面積を先端部
近傍から最先端部に向けて段階的に減少させた衝撃吸収
体の構成（図１２）、および、長手方向の寸法が僅かず
つ異なる長尺形材を並列して複数備えた衝撃吸収体の構
成（図１５）について説明したが、これらの構成を複合
的に組み合わせて採用することも可能である。

【００６７】例えば、図１５に示される各々の長尺形材
に代えて図１０（ａ）〜図１０（ｃ）のような長尺形材
を適用することが可能であり、また、図１２に示される
ように断面積を先端部近傍から最先端部に向けて段階的
に減少させた衝撃吸収体の最先端部の形状として図１０
（ａ）〜図１０（ｃ）のような形状を適用することが可
能である。

【００６８】

【発明の効果】本発明の衝撃吸収体は、衝撃力を受けて
座屈を繰り返すことにより蛇腹状に折り畳まれながら塑
性変形する押出成形された長尺形材の断面積を先端部近
傍から最先端部に向けて連続的もしくは段階的に減少す
るように形成するか、または、長手方向の寸法が異なる
長尺形材を並列して複数配備して衝撃吸収体を構成する
ようにしているので、衝撃の発生直後の時点、つまり、
塑性変形による最初の蛇腹が生成されるまでの間に突発
的なピーク衝撃力が作用するのを防止することができ
る。従って、蛇腹の連続生成過程で作用する平均的な衝
撃荷重が車両やエレベータの搭乗者に与える衝撃は小さ
くなる。

【００６９】しかも、長尺形材の先端部近傍には蛇腹状
の塑性変形の開始を促進するトリガーを設け、最初の蛇
腹状の塑性変形部の形成に必要とされる荷重を減少させ
るようにしているので、長尺形材の先端部が完全に座屈
する前の段階で蛇腹状の塑性変形部の連続生成過程を開
始させることが可能となり、衝撃荷重の急激な立ち上が
りを一層確実に防止することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用効果を明確にするための試験に用
いた試験片の形状および寸法を示した概念図である。

【図２】基準試験片の塑性変形過程を示す概念図であ
り、図２（ａ）は塑性変形開始前の状態、図２（ｂ）は
最初の蛇腹状の塑性変形が形成されたときの状態、ま
た、図２（ｃ）は多数の蛇腹状の塑性変形が形成された
ときの状態である。

【図３】基準試験片の塑性変形過程における縮み量の変
位と各変位時点で作用する荷重との対応関係を示したグ
ラフである。

【図４】第一の試験片の塑性変形過程を示す概念図であ
り、図４（ａ）は塑性変形開始前の状態、図４（ｂ）は
テーパ部分が圧壊されて最初の蛇腹状の塑性変形が形成
されたときの状態、また、図４（ｃ）は多数の蛇腹状の
塑性変形が形成されたときの状態である。

【図５】第一の試験片の塑性変形過程における縮み量の
変位と各変位時点で作用する荷重との対応関係を示した
グラフである。

【図６】第二の試験片の塑性変形過程を示す概念図であ
り、図６（ａ）は塑性変形開始前の状態、図６（ｂ）は
テーパ部分が圧壊されて最初の蛇腹状の塑性変形が形成
されたときの状態、また、図６（ｃ）は多数の蛇腹状の
塑性変形が形成されたときの状態である。

【図７】第二の試験片の塑性変形過程における縮み量の
変位と各変位時点で作用する荷重との対応関係を示した
グラフである。

【図８】第三の試験片の塑性変形過程における縮み量の
変位と各変位時点で作用する荷重との対応関係を示した
グラフである。

【図９】第四の試験片の塑性変形過程における縮み量の
変位と各変位時点で作用する荷重との対応関係を示した
グラフである。

【図１０】衝撃吸収体の実施形態について示した斜視図
であり、図１０（ａ）は先端部を１つの平面に沿って斜
めにカットした衝撃吸収体、図１０（ｂ）は先端部を山
形にカットした衝撃吸収体、図１０（ｃ）は先端部を谷
形にカットした衝撃吸収体である。

【図１１】内側にリブを備えた長尺形材の先端部を山形
にカットした衝撃吸収体の一例について示した斜視図で
ある。

【図１２】内側にリブを備えた長尺形材の断面の総面積
を先端部近傍から最先端部に向けて段階的に減少させる
ように構成した衝撃吸収体の一例について示した斜視図
である。

【図１３】長尺形材の先端部の外側の複数箇所を斜めに
カットして断面の総面積を先端部近傍から最先端部に向
けて連続的に減少させるように構成した衝撃吸収体の一
例について示した斜視図である。

【図１４】衝撃吸収体を自動車のフロントバンパーシス
テムに適用した場合の例について示した斜視図である。

【図１５】長手方向の寸法が僅かずつ異なる長尺形材を
並列して複数備えた衝撃吸収体の一例について示した斜
視図である。

【符号の説明】

１基準試験片２第一の試験片２ａ最初の蛇腹状の塑性変形部３第二の試験片４第三の試験片５第四の試験片６衝撃吸収体７トリガー７ａ溝８衝撃吸収体９トリガー９ａ，９ｂ変形部１０衝撃吸収体１１トリガー１１ａ，１１ｂ溝１２衝撃吸収体１２ａ，１２ｂリブ１３トリガー１３ａ，１３ｂ溝１４衝撃吸収体１４ａ，１４ｂリブ１５トリガー１６衝撃吸収体１６ａ，１６ｂリブ１７トリガー１８シャーシ・フレーム１９ステー２０バンパー本体２１リベット２２フロントバンパーシステム２３衝撃吸収体２４〜２７長尺形材２８ステー２９ベースプレート３０〜３３トリガー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々本隆静岡県庵原郡蒲原町蒲原１−34−１日本軽金属株式会社グループ技術センター内 (72)発明者望月浩行静岡県庵原郡蒲原町蒲原１−34−１日本軽金属株式会社グループ技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出成形により形成された筒状の長尺形
材の長手方向に沿って作用する衝撃力を受けて蛇腹状に
折り畳まれながら塑性変形することによって前記衝撃力
を吸収する衝撃吸収体であって、前記長尺形材の長手方
向と直交する断面の総面積が、前記長尺形材の先端部近
傍から最先端部に向けて連続的に減少するように形成さ
れていることを特徴とする衝撃吸収体。
【請求項２】押出成形により形成された筒状の長尺形
材の長手方向に沿って作用する衝撃力を受けて蛇腹状に
折り畳まれながら塑性変形することによって前記衝撃力
を吸収する衝撃吸収体であって、前記長尺形材の長手方
向と直交する断面の総面積が、前記長尺形材の先端部近
傍から最先端部に向けて段階的に減少するように形成さ
れていることを特徴とする衝撃吸収体。
【請求項３】筒状の長尺形材の長手方向に沿って作用
する衝撃力を受けて蛇腹状に折り畳まれながら塑性変形
することによって前記衝撃力を吸収する衝撃吸収体であ
って、前記長尺形材を並列して複数備え、各長尺形材の
長手方向の寸法が異なっていることを特徴とする衝撃吸
収体。
【請求項４】前記長尺形材の先端部近傍に、該長尺形
材の塑性変形の開始を促進するトリガーが設けられてい
ることを特徴とする請求項１，請求項２または請求項３
記載の衝撃吸収体。
【請求項５】前記長尺形材がアルミニウム合金の押出
形材によって形成されていることを特徴とする請求項
１，請求項２，請求項３または請求項４記載の衝撃吸収
体。