JP4795713B2

JP4795713B2 - 衝撃吸収装置

Info

Publication number: JP4795713B2
Application number: JP2005125381A
Authority: JP
Inventors: 佳克太田
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP2006298253A

Description

本発明は、車両のバンパーと車体との間に介装され、バンパーへの衝撃を塑性変形により吸収する衝撃吸収装置に関する。

従来より、特許文献１や特許文献２にあるように、車両のバンパーに加わる衝撃を、塑性変形により吸収する衝撃吸収装置が知られている。このような衝撃吸収装置は、バンパーと車体との間に、大径管に小径管を接続した多段構造とした衝撃吸収部を設け、バンパーに衝撃が加わったときには、衝撃吸収部の小径管が大径管の内部に折り畳まれるように塑性変形して入り込み、この塑性変形により衝撃を吸収していた。
特開２００１−４７９５２号公報特許第３３８０５３７号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、大径管に小径管を接続した多段構造であるので、加工工程が多く、製造が複雑になるという問題があった。また、塑性変形により大径管の内部に小径管が折り畳まれるように入り込むので、最も大きく塑性変形した際でも、大径管の長さ分の空間が、バンパーと車体との間に必要となる。このため、塑性変形時に、バンパーと車体との間に大径管の長さ分の大きな空間を確保できる状態で、バンパーを車体に取り付けなければならないという制約を受けるという問題があった。更に、バンパーを車体に取り付けた際に、多段構造であるが故、共振周波数が低くなってしまい、車体との間で共振するという問題もあった。

本発明の課題は、構造が簡単で、部品点数が少なく、塑性変形した際の空間が小さくなる衝撃吸収装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
車両のバンパーとサイドメンバとの間に介装され、前記バンパーへの衝撃を塑性変形により吸収する衝撃吸収装置において、
貫通孔を形成した取付板と、先端側が前記バンパー側に固定された筒部を備えると共に、前記サイドメンバ側に円弧部を介して径方向に曲げて一体に形成したフランジ部を備える筒体とを有し、また、前記筒部は前記円弧部に連接して形成されたテーパ部と前記テーパ部に連接し先端側が前記バンパー側に固定されるストレート部とを有し、更に、前記筒体はパイプから形成すると共に、前記筒部は縮管加工又は拡管加工により形成し、前記円弧部は前記貫通孔の内側に形成し、かつ、前記貫通孔と同軸上に配置した前記筒体を前記フランジ部を介して前記取付板に固定すると共に、前記取付板を前記サイドメンバに取り付けたことを特徴とする衝撃吸収装置がそれである。

また、前記貫通孔の前記フランジ部側には、面取り部を設けた構成でもよい。更に、前記貫通孔は前記サイドメンバの筒状内部に連通した構成でもよい。

本発明の衝撃吸収装置は、貫通孔を形成した取付板に、筒部とフランジ部とを備えた筒体を取り付けたので、構造が簡単で、部品点数が少なく、塑性変形した際の空間が小さくなるので、バンパーと車体との間の距離を短くでき、バンパーの振動を抑制できるという効果を奏する。また、筒体にストレート部とテーパ部と円弧部とを形成したので、斜め方向からの衝撃があっても、割を生じることなく、衝撃を吸収できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は車両のサイドメンバで、サイドメンバ１は、中空の筒状体により形成されており、サイドメンバ１の筒状端は車両フロント側に突出されて、筒状端は車両フロント側に向かって開口されている。サイドメンバ１の車両フロント側先端には端板２が溶接等により、サイドメンバ１の筒状端を塞ぐようにして取り付けられている。端板２には、連通孔４が穿設されており、連通孔４はサイドメンバ１の筒状内部に連通されている。

端板２には取付板６が図示しないボルト等により取り付けられている。取付板６には、貫通孔８が形成されており、貫通孔８は連通孔４と同軸上に形成されており、貫通孔８は連通孔４を介してサイドメンバ１の筒状内部に連通して形成されている。連通孔４は貫通孔８と同径か、それ以上の大きな径で形成されている。サイドメンバ１の筒状内部は貫通孔８の径と同じか、それよりも大きく形成されている。取付板６の貫通孔８の周囲は、平坦に形成されている。

尚、端板２を設けることなく、取付板６をサイドメンバ１に直接取り付けた構造としてもよい。また、貫通孔８は必ずしもサイドメンバ１の筒状内部に連通している必要はなく、サイドメンバ１とサイドメンバ１との間に貫通孔８を形成してもよく、裏側が空間であればよい。

１０は車両のバンパーで、バンパー１０は取付板６に対向して配置されている。バンパー１０には、接続板１２が取り付けられると共に、この接続板１２を介して筒体１４が取り付けられており、筒体１４は、本実施形態では円形のパイプから形成されている。

筒体１４は先端が接続板１２に溶接等により固定された筒部１６を備え、筒部１６はバンパー１０からサイドメンバ１側に向かって突き出されており、筒体１４のサイドメンバ１側にはフランジ部１８が一体に形成されている。尚、筒体１４は中空に形成されていればよく、その断面形状は円形に限らず、楕円や六角等の角形であってもよい。また、接続板１２を設けることなく、筒部１６をバンパー１０に直接取り付けてもよい。

フランジ部１８は筒体１４の径方向外側に折り曲げられて一体に形成されている。また、フランジ部１８は内側半径Ｒの円弧部２０を介して径方向に折り曲げられている。貫通孔８と筒体１４とが同軸上に位置するように配置されて、サイドメンバ１の取付板６にフランジ部１８の外周が溶接により取り付けられている。フランジ部１８の外径は、取付板６の貫通孔８よりも外側で、取付板６に溶接されるように、フランジ部１８の外径が決定されている。

筒体１４の筒部１６は、円弧部２０に連接するテーパ部２２を備え、テーパ部２２はバンパー１０側に向かって徐々に縮径するように形成されている。また、筒部１６は、テーパ部２２に連接して先端がバンパー１０に取り付けられたストレート部２４を備えている。本実施形態では、フランジ部１８、円弧部２０、テーパ部２２、ストレート部２４の肉厚はほぼ等しい。

筒体１４は、ストレート部２４の形状と同じ素管から、テーパ部２２を拡管形成すると共に、フランジ部１８、円弧部２０を形成してもよく、あるいは、素管を縮管してテーパ部２２、ストレート部２４を形成すると共に、フランジ部１８、円弧部２０を形成してもよい。

また、ストレート部２４の外径Ｄ１は、貫通孔８の内径Ｄ２よりも小さくなるように形成される。図１に示すように、筒体１４の肉厚をｔとすると、貫通孔８の内径Ｄ２はストレート部２４の外径Ｄ１に肉厚ｔの２倍を加算した値よりも大きくなるように形成される（Ｄ２＞Ｄ１＋２ｔ）。

更に、貫通孔８には、筒体１４側に、面取り部２６が全周にわたって形成されている。面取り部２６の形状は、４５度等の傾斜面でもよく、あるいは、円弧面でもよい。筒体１４の円弧部２０は、この面取り部２６の内側となるように配置されている。尚、面取り部２６は、必要に応じて設ければよく、面取り部２６を設けない場合には、円弧部２０は貫通孔８の内側となるように形成すればよい。

次に、本実施形態の衝撃吸収装置の作動について説明する。
車両の衝突等により、バンパー１０に衝撃荷重が加わると、筒体１４に軸方向の圧縮荷重が加わる。圧縮荷重が大きいと、筒体１４のフランジ部１８側が、図２に示すように、取付板６の貫通孔８に沿って、貫通孔８内に折れ曲がる。特に、円弧部２０が、面取り部２６に沿って、貫通孔８内に折れ曲がり、円弧部２０は内側半径Ｒが小さな半径で曲げられて、貫通孔８内からバンパー１０側に折り返される。面取り部２６を設けることにより、フランジ部１８、円弧部２０が面取り部２６に沿って曲がりやすくなる。

貫通孔８の内径Ｄ２がストレート部２４の外径Ｄ１に肉厚ｔの２倍を加算した値（Ｄ１＋２ｔ）に近くても、円弧部２０の内側半径Ｒが小さくなって、折り返された状態に折り曲げられる。

円弧部２０が貫通孔８内に折れ曲がり、サイドメンバ１の内側で、筒体１４が折り返された折返し部２８が形成される。小さな半径で折り返されることにより、図５に示すように、バンパー１０に加わる荷重に対して、塑性変形が速やかに開始される。即ち、バンパー１０の変位の初期から塑性変形が開始され、変形初期から衝撃を吸収できる。

筒部１６が貫通孔８内に入り込むに従って、折返し部２８はテーパ部２２に沿って移動し、新たな塑性変形が行われる。荷重が加わり続けると、円弧部２０が、図３に示すように、サイドメンバ１の内側に、筒体１４が折り返された状態に折り曲げられて、バンパー１０がフランジ部１８に接触するような状態になるまで、筒体１４が折り曲げられ、衝突時の衝撃エネルギーが筒体１４の塑性変形に費やされて、衝撃が吸収される。その際、バンパー１０とサイドメンバ１の取付板６との間の空間は、ほぼ零となる構成とすることもできる。

筒体１４の円弧部２０の内側半径Ｒを小さく形成し、また、ストレート部２４の外径Ｄ１と貫通孔８の内径Ｄ２との差も小さくすると、塑性変形が速やかに開始されるが、折返し部２８に割れが発生する場合がある。折返し部２８に割れが発生すると、吸収できる衝撃エネルギが小さくなってしまう。

円弧部２０の半径Ｒの大きさや、ストレート部２４の外径Ｄ１と貫通孔８の内径Ｄ２との差を適宜決定することにより、吸収できる衝撃の大きさを変えることができ、車両に応じて、適宜、実験等により決定すればよい。

このように、貫通孔８を有する取付板６と、フランジ部１８を設けた筒体１４とを備えた簡単な構造で、しかも、少ない部品点数で、衝撃を吸収することができる。また、衝撃を吸収する際、筒体１４が貫通孔８に案内されて、貫通孔８内に収納されるので、塑性変形した際には、サイドメンバ１とバンパー１０との間の空間をほぼ零にすることもできる。従って、筒体１４の長さは短くすることができ、バンパー１０をサイドメンバ１に取り付ける際の距離を短くできるので、共振周波数を小さくでき、バンパー１０の振動を抑制できる。

また、図５に実線で示すように、筒体１４を縮管加工して形成した場合と、図５に細線で示すように、拡管加工して形成した場合とで、吸収できる衝撃エネルギーの値が異なり、同じ形状でも異なった性能がでる。搭載する車両が必要とする衝突時のバンパー１０のストローク量等に応じて、筒体１４の加工方法を選択することも可能である。

一方、図４に示すように、バンパー１０に斜め方向から衝撃荷重が加わった場合でも、即ち、筒体１４の軸方向に対して斜め方向から衝撃荷重が加わった場合でも、前述した場合と同様に、筒体１４が折り返された状態に折り曲げられて折返し部２８が形成されて、衝突時の衝撃エネルギーが筒体１４の塑性変形に費やされ、衝撃が吸収される。

その際、テーパ部２２が形成されているので、筒体１４が傾いた状態で貫通孔８内に入り込んでも、テーパ部２２の形状が維持され、ストレート部２４が極端に片側によって貫通孔８との間隔が無くなることがない。これにより、ストレート部２４が傾いた状態で貫通孔８内に入り込んでも、折返し部２８の半径を確保でき、折返し部２８の半径が小さくなって割れが発生するのを防止できる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての衝撃吸収装置の断面図である。本実施形態の衝撃吸収装置の塑性変形開始時の断面図である。本実施形態の衝撃吸収装置の塑性変形終了時の断面図である。本実施形態の衝撃吸収装置の斜め方向から衝撃荷重が加わった場合の塑性変形時の断面図である。本実施形態の衝撃吸収装置の変位と荷重との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…サイドメンバ２…端板
４…連通孔６…取付板
８…貫通孔１０…バンパー
１２…接続板１４…筒体
１６…筒部１８…フランジ部
２０…円弧部２２…テーパ部
２４…ストレート部２６…面取り部
２８…折返し部

Claims

車両のバンパーとサイドメンバとの間に介装され、前記バンパーへの衝撃を塑性変形により吸収する衝撃吸収装置において、
貫通孔を形成した取付板と、先端側が前記バンパー側に固定された筒部を備えると共に、前記サイドメンバ側に円弧部を介して径方向に曲げて一体に形成したフランジ部を備える筒体とを有し、また、前記筒部は前記円弧部に連接して形成されたテーパ部と前記テーパ部に連接し先端側が前記バンパー側に固定されるストレート部とを有し、更に、前記筒体はパイプから形成すると共に、前記筒部は縮管加工又は拡管加工により形成し、前記円弧部は前記貫通孔の内側に形成し、かつ、前記貫通孔と同軸上に配置した前記筒体を前記フランジ部を介して前記取付板に固定すると共に、前記取付板を前記サイドメンバに取り付けたことを特徴とする衝撃吸収装置。
前記貫通孔の前記フランジ部側には、面取り部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
前記貫通孔は前記サイドメンバの筒状内部に連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝撃吸収装置。