JP7409235B2

JP7409235B2 - 衝突エネルギ吸収装置

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Publication number: JP7409235B2
Application number: JP2020107570A
Authority: JP
Inventors: 浩一平松; 浩司黒住
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2024-01-09
Anticipated expiration: 2040-06-23
Also published as: JP2022002912A; CN113830015A; US20210394831A1; CN113830015B; US11560179B2

Description

本発明は、衝突エネルギ吸収装置に関し、特に、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができる衝突エネルギ吸収装置に関する。

衝突初期のピーク荷重を高めずに、衝突初期のピーク荷重直後の荷重落ち込みを抑制することを目的として、矩形の鋼製筒体（外筒）の内面に断面ハット形の補強板を設けることで、当該内面との間に形成された、矩形の鋼製筒体より小径の中空部（内筒）を有する衝突エネルギ吸収装置（クラッシュボックス）が例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１１－６３１９１号公報

しかしながら、衝突エネルギ吸収装置においては衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することが求められている（特許文献１の段落００２０参照）のに対して、特許文献１に記載の衝突エネルギ吸収装置においては、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができないという課題がある。図１７は、特許文献１の図１４で、特許文献１に記載の衝突エネルギ吸収装置の荷重変異曲線を表す。

図１７を参照すると、特許文献１に記載の衝突エネルギ吸収装置においては、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができないことが分かる（図１７中の本発明例１、本発明例２参照）。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができる衝突エネルギ吸収装置を提供するものである。

本発明にかかる衝突エネルギ吸収装置は、車両に取り付けられ、衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収装置であって、加圧部材、吸収部材及び前記加圧部材の移動方向をガイドするガイド部を備え、前記吸収部材には、前記ガイド部にガイドされて移動する前記加圧部材が進入する穴が形成されており、衝突時、前記加圧部材は、前記ガイド部によりガイドされ、当該加圧部材の先端部が前記吸収部材に形成された前記穴の内壁をせん断しつつ前記穴に進入することにより衝突エネルギを吸収する。

このような構成により、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができる衝突エネルギ吸収装置を提供することができる。

これは、衝突時、加圧部材がガイド部によりガイドされ、当該加圧部材の先端部が吸収部材に形成された穴の内壁をせん断しつつ前記穴に進入することにより衝突エネルギを吸収することによるものである。

ここで、調芯部材をさらに備え、前記吸収部材は、前記調芯部材と前記加圧部材との間に設けられており、前記加圧部材が前記吸収部材のうち前記穴の周囲に当接するように、前記加圧部材の直径は、前記穴の直径より大きく設定されていてもよい。

また、前記ガイド部は、前記調芯部材に設けられたガイド棒であり、前記加圧部材には、前記ガイド棒が嵌合するガイド穴が形成されていてもよい。

また、前記ガイド部は、前記加圧部材に設けられたガイド棒であり、前記調芯部材には、前記ガイド棒が嵌合するガイド穴が形成されていてもよい。

また、前記加圧部材に形成された前記ガイド穴の中心軸、前記吸収部材に形成された前記穴の中心軸及び前記ガイド棒の中心軸は、一致していてもよい。

また、前記穴には、前記加圧部材の先端部が嵌合する前記ガイド部としての凹部が設けられており、前記加圧部材の先端部は、当該加圧部材の先端面が前記凹部の底面に当接した状態で前記凹部に嵌合していてもよい。

また、前記加圧部材の中心軸及び前記吸収部材に形成された前記穴の中心軸は、一致していてもよい。

また、前記穴は、前記加圧部材が対向する側からその反対側に向かって錐台状に狭くなるテーパ形状の穴であってもよい。

また、前記加圧部材のうち少なくとも前記先端部は、前記吸収部材より硬い材料で構成されていることが望ましい。

さらに、前記加圧部材は、前記先端部と当該先端部が取り付けられる加圧部材本体とを備えていてもよい。

本発明により、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込みを抑制することができる衝突エネルギ吸収装置を提供することができる。

衝突エネルギ吸収装置１０の斜視図である。衝突エネルギ吸収装置１０の分解斜視図である。図１に示す衝突エネルギ吸収装置１０をその中心軸を含む平面で切断した断面図である。衝突エネルギ吸収装置１０の衝突時の動作例を説明するための図である。実施例１～３の材料及びサイズ等をまとめた表である。比較例及び実施例１～３の容積等をまとめた表である。実施例１～３それぞれの荷重変位曲線である。（ａ）図６中の容積あたりの吸収エネルギを表す棒グラフ、（ｂ）図６中の質量あたりの吸収エネルギを表す棒グラフである。衝突エネルギ吸収装置１０を車両の前端部に搭載した例である。図９の部分拡大図（図９中矢印Ａ１方向から見た部分拡大図）である。衝突エネルギ吸収装置１０を車両の側部に搭載した例である。図１１の部分拡大図（図１１中矢印Ａ２方向から見た部分拡大図）である。加圧部材３０（変形例）を用いた衝突エネルギ吸収装置１０の分解斜視図である。調芯部材２０（変形例）及び加圧部材３０（変形例）を用いた衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。調芯部材２０を省略した衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。加圧部材３０が吸収部材４０に取り付けられた状態の衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。特許文献１に記載の衝突エネルギ吸収装置の荷重変異曲線を表す。

以下、本発明の一実施形態である衝突エネルギ吸収装置１０について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

衝突エネルギ吸収装置１０は、自動車等の車両に取り付けられ、衝突エネルギを吸収する装置である。

図１は衝突エネルギ吸収装置１０の斜視図、図２は分解斜視図である。図３は、図１に示す衝突エネルギ吸収装置１０をその中心軸を含む平面で切断した断面図である。

図１～図３に示すように、衝突エネルギ吸収装置１０は、調芯部材２０、加圧部材３０、吸収部材４０及び加圧部材３０の移動方向をガイドするガイド棒２１ｃを備えている。

まず、調芯部材２０について説明する。

図２、図３に示すように、調芯部材２０は、例えば、円柱形状の部材で、吸収部材４０が対向する面２１とその反対側の面２２とを有している。

吸収部材４０が対向する面２１の中央には、吸収部材４０に形成された位置決め凹部４４（図３参照）に嵌合する位置決め凸部２１ａが設けられている。位置決め凸部２１ａは、例えば、円柱形状の凸部である。位置決め凸部２１ａの中心軸と調芯部材２０の中心軸ＡＸとは、一致している。

調芯部材２０の材料は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材（例えば、Ｓ１０Ｃ）、鋼板、ＣＦＲＰ等を含んだ金属樹脂複合部材である。

位置決め凸部２１ａを吸収部材４０に形成された位置決め凹部４４に嵌合することで、吸収部材４０は、位置決めされた状態で調芯部材２０に取り付けられる。具体的には、吸収部材４０は、その中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）と調芯部材２０の中心軸ＡＸ（ガイド棒２１ｃの中心軸）とが一致した状態で調芯部材２０に取り付けられる。

吸収部材４０が対向する面２１のうち位置決め凸部２１aの周囲には、吸収部材４０の先端面４１が当接する環状面２１ｂが設けられている。環状面２１ｂは、例えば、調芯部材２０の中心軸ＡＸに直交する平面である。環状面２１ｂの中心軸と調芯部材２０の中心軸ＡＸとは、一致している。

位置決め凸部２１ａには、加圧部材３０に形成されたガイド穴３３に嵌合するガイド棒２１ｃが設けられている。ガイド棒２１ｃは、例えば、円柱形状のガイド棒である。ガイド棒２１ｃの中心軸と調芯部材２０の中心軸ＡＸとは、一致している。

ガイド棒２１ｃを加圧部材３０に形成されたガイド穴３３に嵌合することで、加圧部材３０は、位置決めされた状態で調芯部材２０に取り付けられる。具体的には、加圧部材３０は、その中心軸（加圧部材３０に形成されたガイド穴３３の中心軸）と調芯部材２０の中心軸ＡＸ（ガイド棒２１ｃの中心軸）及び吸収部材４０の中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）とが一致した状態で調芯部材２０に取り付けられる。

次に、加圧部材３０について説明する。

加圧部材３０は、例えば、円柱形状の部材で、吸収部材４０が対向する面３１（以下、先端面３１と呼ぶ）とその反対側の面３２（以下、後端面３２と呼ぶ）とを有している。先端面３１は、例えば、加圧部材３０の中心軸に直交する平面である。加圧部材３０の後端部には、大径部３４が設けられている。

加圧部材３０には、先端面３１と後端面３２とを貫通する貫通穴３３が形成されている。貫通穴３３は、例えば、円柱形状の貫通穴である。以下、貫通穴３３をガイド穴３３とも呼ぶ。ガイド穴３３の中心軸と加圧部材３０の中心軸とは、一致している。加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０（後端面４２）のうちテーパ穴４３の周囲に当接するように、加圧部材３０の直径Ｄ１（図３参照）は、吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の後端面４２側の直径Ｄ２（図３参照）より大きく設定されている。

加圧部材３０は、吸収部材４０（テーパ穴４３の内壁）をせん断（せん断変形）するため、吸収部材４０より硬い材料で構成されている。加圧部材３０の材料は、例えば、超硬（例えば、超硬合金）、鋼板、ＣＦＲＰ等を含んだ金属樹脂複合部材である。

衝突時、加圧部材３０は、ガイド棒２１ｃによりガイドされ、当該加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ（せん断変形させつつ）当該テーパ穴４３に進入する。

次に、吸収部材４０について説明する。

吸収部材４０は、調芯部材２０と加圧部材３０との間に設けられている。

吸収部材４０は、例えば、円柱形状の部材で、調芯部材２０が対向する面４１（以下、先端面４１と呼ぶ）とその反対側の面４２（以下、後端面４２と呼ぶ）とを有している。先端面４１及び後端面４２は、例えば、吸収部材４０の中心軸に直交する平面である。

吸収部材４０には、先端面４１と後端面４２とを貫通する貫通穴４３が形成されている。貫通穴４３は、後端面４２からその反対側（先端面４１）に向かって錐台状（例えば、円錐台状）に狭くなるテーパ形状の貫通穴である。以下、貫通穴４３をテーパ穴４３とも呼ぶ。テーパ穴４３の中心軸と吸収部材４０の中心軸とは、一致している。テーパ穴４３は、調芯部材２０に設けられた位置決め凸部２１aが嵌合する位置決め凹部４４を含む。

吸収部材４０の材料は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材（例えば、Ｓ１０Ｃ）、鋼板、ＣＦＲＰ等を含んだ金属樹脂複合部材である。

テーパ穴４３は以上のように構成されているため、衝突時、当該テーパ穴４３に進入する加圧部材３０の先端部（先端面３１）により、吸収部材４０（テーパ穴４３の内壁）がせん断（せん断変形）される。以下、加圧部材３０によりせん断される（せん断変形される）部分を所定の加工代（せん断加工代、重なり代）と呼ぶ。なお、本発明者は、試験の結果、加圧部材３０（先端面３１）の直径Ｄ１＝テーパ穴４３の後端面４２側の直径Ｄ２＋２ｍｍ程度のとき、衝突エネルギの良好な吸収特性が得られることを確認した。

次に、衝突エネルギ吸収装置１０の組立例について説明する。

まず、吸収部材４０を調芯部材２０に取り付ける。具体的には、図３に示すように、吸収部材４０の先端面４１が調芯部材２０に設けられた環状面２１ｂに当接した状態で、調芯部材２０に設けられた位置決め凸部２１ａを吸収部材４０に形成された位置決め凹部４４に嵌合する。

これにより、吸収部材４０は、位置決めされた状態で調芯部材２０に取り付けられる。具体的には、吸収部材４０は、その中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）と調芯部材２０の中心軸ＡＸ（ガイド棒２１ｃの中心軸）とが一致した状態で調芯部材２０に取り付けられる。

次に、加圧部材３０を調芯部材２０に取り付ける。具体的には、図３に示すように、加圧部材３０の先端面３１が吸収部材４０（後端面４２）のうちテーパ穴４３の周囲に当接した状態で、調芯部材２０に設けられたガイド棒２１ｃを加圧部材３０に形成されたガイド穴３３に嵌合する。

これにより、加圧部材３０は、位置決めされた状態で調芯部材２０に取り付けられる。具体的には、加圧部材３０は、その中心軸（加圧部材３０に形成されたガイド穴３３の中心軸）と調芯部材２０の中心軸ＡＸ（ガイド棒２１ｃの中心軸）及び吸収部材４０の中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）とが一致した状態で調芯部材２０に取り付けられる。

次に、上記構成の衝突エネルギ吸収装置１０の衝突時の動作例について説明する。

図４は、衝突エネルギ吸収装置１０の衝突時の動作例を説明するための図である。図４中、調芯部材２０が車両（図示せず）に固定されており、左から右方向に外力Ｆ（荷重）が加わるものとする。図４（ａ）が衝突の初期を表し、以降、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）の順に時間が経過するものとする。

加圧部材３０の先端面３１は吸収部材４０（後端面４２）のうちテーパ穴４３の周囲に当接している（図３参照）が、加圧部材３０は吸収部材４０より硬い材料で構成されている。そのため、図４（ａ）に示すように、衝突時、外力Ｆが加わると、加圧部材３０は、その貫通穴３３の内周面がガイド棒２１ｃによりガイドされ（加圧部材３０（貫通穴３３）の内周面をガイドする内ガイド式）、当該加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ（せん断変形させつつ）当該テーパ穴４３に進入（重なり合い進入）する（図４（ｂ）～図４（ｄ）参照）。

その際、吸収部材４０に形成された貫通穴４３がテーパ穴であるため、せん断変形の過程において吸収部材４０の外径が変化（膨張）しても（図４（ｃ）、図４（ｄ）参照）、所定の加工代が減少せず（又はほとんど減少せず）、当該所定の加工代を継続してせん断変形させて衝突エネルギを吸収することができる。また、加圧部材３０の移動方向が調芯部材２０（ガイド棒２１ｃ）によりガイドされるため、加圧部材３０と吸収部材４０とが芯ズレすることなく、所定の加工代を継続して良好にせん断変形させて衝突エネルギを吸収することができる。

以上のように、衝突時、加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ（せん断変形させつつ）当該テーパ穴４３に進入することで、衝突エネルギを吸収することができる。なお、加圧部材３０が吸収部材４０をせん断変形させる際の塑性変形力の蓄積が吸収エネルギに相当する。

次に、上記構成の衝突エネルギ吸収装置１０の効果について、実施例１～３と比較例とを用いて説明する。

図５は、実施例１～３の材料及びサイズ等をまとめた表である。図６は、比較例及び実施例１～３の容積等をまとめた表である。図７は、実施例１～３それぞれの荷重変位曲線である。図８（ａ）は図６中の容積あたりの吸収エネルギを表す棒グラフ、図８（ｂ）は図６中の質量あたりの吸収エネルギを表す棒グラフである。

実施例１～３は、図１～図３に示す構成の衝突エネルギ吸収装置である。

実施例１～３の材料は、図５に示す表のとおりである。すなわち、図５に示すように、実施例１～３それぞれの加圧部材３０の材料は、超硬（例えば、超硬合金）で共通している。一方、実施例１の調芯部材２０及び吸収部材４０の材料は、超硬より硬度が低い炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）である。実施例２の調芯部材２０及び吸収部材４０の材料は、炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）より硬度が高い炭素鋼（Ｓ２５Ｃ）である。実施例３の調芯部材２０及び吸収部材４０の材料は、炭素鋼（Ｓ２５Ｃ）より硬度が高い炭素鋼（Ｓ３５Ｃ）である。

実施例１～３のサイズ（図３中の直径Ｄ１～Ｄ５、長さＬ１、Ｌ２）は、図５に示す表のとおりである。すなわち、図５に示すように、加圧部材３０の直径Ｄ１は46.8mm、テーパ穴４３（後端面側）の直径Ｄ２は44.8mm、テーパ穴４３（前端面側）の直径Ｄ３は36.54mm、吸収部材４０の直径Ｄ４は55.2mm、調芯部材２０の最大直径Ｄ５は59.5mm、吸収部材４０の軸方向長さＬ１は34mm、衝突エネルギ吸収装置１０の軸方向長さＬ２は74mmで共通している。

実施例１～３の容積等は、図６に示す表のとおりである。すなわち、図６に示すように、実施例１～３の容積は206cc、質量は1,065gで共通している。なお、実施例１～３の容積206ccは、調芯部材２０の最大直径Ｄ５（Ｄ５＝59.5mm）部分の面積×衝突エネルギ吸収装置１０の軸方向長さＬ２（Ｌ２＝74mm）により求めた。また、吸収エネルギ（Ｊ）は、Ｊ＝Ｎｍ＝ｋＮｍｍとして、２０ｍｍまでの変位ｍｍ×荷重ｋＮを積分することで求めた。

実施例１～３それぞれの荷重変位曲線は、図７に示すとおりである。

比較例は、特許文献１に記載のクラッシュボックス（発明例２）である。

比較例の容積等は、図６に示す表のとおりである。すなわち、図６に示すように、比較例の容積は1,500cc、質量は2,070gである。なお、比較例の容積1,500ccは、クラッシュボックス（発明例２）本体の容積（約1,425.9cc）と底板の容積（約75.5cc）とを加算することで算出した。その際、クラッシュボックス（発明例２）本体の容積（約1,425.9cc）と底板の容積（約75.5cc）は、特許文献１に記載の各数値に基づいて算出した。

比較例の荷重変位曲線は、図１７に示すとおりである（図１７中の本発明例２参照）。

図１７を参照すると、比較例においては、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込み（ピーク荷重からの落ち込み量）を抑制することができないことが分かる（図１７中の本発明例２参照）。これに対して、図７を参照すると、実施例１～３においては、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込み（ピーク荷重からの落ち込み量）を抑制でき、極めて良好に衝突エネルギを吸収できることが分かる。

また、図６を参照すると、実施例１～３は、比較例と比べ、容積が小さいこと（嵩張らない、コンパクトであること）、質量が小さいこと（軽量であること）が分かる。

また、図６及び図８（ａ）を参照すると、実施例１～３は、比較例と比べ、容積あたりの吸収エネルギが大きいことが分かる。また、図６及び図８（ｂ）を参照すると、実施例１～３は、比較例と比べ、質量あたりの吸収エネルギが大きいことが分かる。すなわち、実施例１～３は、比較例１と比べ、容積及び質量が小さいにもかかわらず、吸収エネルギが大きいことが分かる。

以上のように、実施例１～３は、いずれも、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込み（ピーク荷重からの落ち込み量）を抑制でき、極めて良好に衝突エネルギを吸収できることが分かる。また、図６及び図７を参照すると、材料強度（硬度）が高い吸収部材４０を用いるほど、吸収エネルギが増加することが分かる。

次に、衝突エネルギ吸収装置１０を車両に搭載する例について説明する。

図９は、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の前端部に搭載した例である。図１０は、図９の部分拡大図（図９中矢印Ａ１方向から見た部分拡大図）である。

図９、図１０に示すように、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の前端部、例えば、バンパレインフォース５０とフロントサイドメンバ５１との間に配置することで、衝突時、車両前方から入力される衝突エネルギを吸収することができる。また、図示しないが、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の後端部に配置することで、衝突時、車両後方から入力される衝突エネルギを吸収することができる。

図１１は、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の側部に搭載した例である。図１２は、図９の部分拡大図（図１１中矢印Ａ２方向から見た部分拡大図）である。

図１１、図１２に示すように、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の側部、例えば、ロッカ６０内（ロッカインナ６１とロッカアウタ６２との間）に配置（例えば、並列配置）することで、衝突時（側突時）、車両側方から入力される衝突エネルギを吸収することができる。なお、図１１、図１２中、符号６３はフロアを示し、符号６４はフロアクロスを示す。

以上説明したように、本実施形態によれば、衝突初期のピーク荷重とその直後の荷重落ち込み（ピーク荷重からの落ち込み量）を抑制することができる衝突エネルギ吸収装置１０を提供することができる。

これは、衝突時、加圧部材３０がガイド棒２１ｃによりガイドされ、当該加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ当該テーパ穴４３に進入することにより衝突エネルギを吸収することによるものである。

また、本実施形態によれば、比較例と比べ、容積が小さく（嵩張らない、コンパクト）、質量が小さい（軽量）衝突エネルギ吸収装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、吸収部材４０（例えば、テーパ穴４３）の形状を調整することで、衝突エネルギ吸収時の荷重－変位特性を容易に制御することができる。

例えば、吸収部材４０に形成された貫通穴４３を単純なテーパ形状ではなく、部分的にアンダーカット形状を設けた形状とし、所定の加工代を減少させることで、荷重を低下させることができる。また、吸収部材４０に形成された貫通穴４３を単純なテーパ形状とした場合、図７に示すように、衝突エネルギ吸収時の荷重－変位特性は、右肩上がりになるが、吸収部材４０（例えば、テーパ穴４３）の形状を調整することで、一定荷重を継続させることができる。さらに、所定の加工代を増加させることで、衝突エネルギ吸収時の荷重－変位特性を、より傾斜の強い右肩上がりにすることもできる。また、吸収部材４０（例えば、テーパ穴４３）の形状を調整することで、進入ストロークと吸収エネルギの関係をコントロールすることができる。

また、本実施形態によれば、吸収部材４０の素材強度（例えば、硬度）を調整することで、吸収する衝突エネルギの総量を制御することができる。

例えば、Ｓ１０Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ３５Ｃよりさらに高強度な材料（例えば、Ｓ４５Ｃ）を用いることで、吸収エネルギ総量を増加させることができる。また、吸収部材４０を、複数の強度材料で組み合わせて構成することで、荷重－変位特性を変化させることができる。

また、本実施形態によれば、衝突エネルギ吸収装置１０を、車両の前端部、後端部に配置され、衝突時、車両前方、車両後方から入力される衝突エネルギを吸収することができるクラッシュボックスに適用することができる。

また、本実施形態によれば、コンパクトかつショートストロークで衝突エネルギを吸収することができる特性を活かして、衝突エネルギ吸収装置１０を車両の側部に並列配置することで、衝突時（側突時）、車両側方から入力される衝突エネルギを吸収することができる。

次に、変形例について説明する。

図１３は、加圧部材３０（変形例）を用いた衝突エネルギ吸収装置１０の分解斜視図である。

上記実施形態では、加圧部材３０全体を吸収部材４０より硬い材料で構成した例について説明したが、これに限らない。例えば、図１３に示すように、加圧部材３０を、吸収部材４０をせん断変形させる先端部３０ａと当該先端部３０ａが取り付けられる加圧部材本体３０ｂとで構成してもよい。その際、先端部３０ａのみを吸収部材４０より硬い材料で構成してもよい。

一般的に硬い材料は高価であるが、このように吸収部材４０をせん断変形させる先端部３０ａのみを吸収部材４０より硬い材料で構成することで、加圧部材３０全体を吸収部材４０より硬い材料で構成する場合と比べ、衝突エネルギ吸収装置１０を安価に製造することができる。

図１４は、調芯部材２０（変形例）及び加圧部材３０（変形例）を用いた衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。

上記実施形態では、ガイド棒２１ｃを調芯部材２０に設け、かつ、加圧部材３０にガイド棒２１ｃが嵌合するガイド穴３３を形成した例（図３参照）について説明したが、これに限らない。例えば、図１４に示すように、逆に、ガイド棒２１ｃを加圧部材３０に設け、かつ、調芯部材２０にガイド棒２１ｃが嵌合するガイド穴３３を形成してもよい。

図１５は、調芯部材２０を省略した衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。

本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０は、調芯部材２０及び調芯部材２０に設けられた位置決め凸部２１aが嵌合する位置決め凹部４４が省略されている。

一方、吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３には、加圧部材３０の先端部が嵌合する凹部４５が設けられている。凹部４５の底面４６は、例えば、凹部４５の中心軸ＡＸ_４５に直交する平面である。

凹部４５の中心軸ＡＸ_４５と吸収部材４０の中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）とは、一致している。

図１６は、加圧部材３０が吸収部材４０に取り付けられた状態の衝突エネルギ吸収装置１０の断面図である。

図１６に示すように、加圧部材３０は、その先端面３１が吸収部材４０に設けられた凹部４５の底面４６に当接した状態で、当該加圧部材３０の先端部を吸収部材４０に設けられた凹部４５に嵌合することで、位置決めされた状態で吸収部材４０に取り付けられる。この状態で、加圧部材３０の中心軸と吸収部材４０の中心軸（吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の中心軸）とは、一致している。

次に、本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０の衝突時の動作例について説明する。

加圧部材３０の先端面３１は吸収部材４０に設けられた凹部４５の底面４６に当接している（図１６参照）が、加圧部材３０は吸収部材４０より硬い材料で構成されている。そのため、図４（ａ）に示すのと同様に、衝突時、外力Ｆが加わると、加圧部材３０は、その外周面が吸収部材４０に設けられた凹部４５によりガイドされ（加圧部材３０の外周面をガイドする外ガイド式）、図４（ｂ）～図４（ｄ）に示すのと同様に、当該加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ（せん断変形させつつ）当該テーパ穴４３に進入（重なり合い進入）する。

その際、吸収部材４０に形成された貫通穴４３がテーパ穴であるため、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すのと同様に、せん断変形の過程において吸収部材４０の外径が変化（膨張）しても、所定の加工代が減少せず（又はほとんど減少せず）、当該所定の加工代を継続してせん断変形させて衝突エネルギを吸収することができる。また、加圧部材３０の移動方向が吸収部材４０に設けられた凹部４５によりガイドされるため、加圧部材３０と吸収部材４０とが芯ズレすることなく、所定の加工代を継続して良好にせん断変形させて衝突エネルギを吸収することができる。

以上のように、本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０によっても、衝突時、加圧部材３０の先端部（先端面３１）が吸収部材４０に形成されたテーパ穴４３の内壁をせん断しつつ（せん断変形させつつ）当該テーパ穴４３に進入することで、衝突エネルギを吸収することができる。本発明者は、本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０によっても、上記実施形態と同様の衝突エネルギ吸収特性が得られることを実験により確認した。

本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０によれば、調芯部材２０を省略したことにより、上記実施形態の効果に加え、衝突エネルギ吸収装置１０を構成する部品点数の削減、及び、軽量化を実現することができる。

なお、本変形例の衝突エネルギ吸収装置１０においては、貫通穴３３が形成された加圧部材３０を用いたが、貫通穴３３が形成されていない加圧部材３０を用いてもよい。

上記実施形態で示した数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記実施形態の記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０衝突エネルギ吸収装置
２０調芯部材
２１、２２面
２１a 位置決め凸部
２１ｂ環状面
２１ｃガイド棒
３０加圧部材
３０ａ先端部
３０ｂ加圧部材本体
３１先端面
３２後端面
３３ガイド穴（貫通穴）
４０吸収部材
４１先端面
４２後端面
４３テーパ穴（貫通穴）
４４位置決め凹部
５０バンパレインフォース
５１フロントサイドメンバ
６０ロッカ
６１ロッカインナ
６２ロッカアウタ
ＡＸ中心軸
Ｆ外力

Claims

車両に取り付けられ、衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収装置であって、
加圧部材、吸収部材及び前記加圧部材の移動方向をガイドするガイド部を備え、
前記吸収部材には、前記ガイド部にガイドされて移動する前記加圧部材が進入する穴が形成されており、
調芯部材をさらに備え、
前記吸収部材は、前記調芯部材と前記加圧部材との間に設けられており、
前記加圧部材が前記吸収部材のうち前記穴の周囲に当接するように、前記加圧部材の直径は、前記穴の直径より大きく設定されており、
前記ガイド部は、前記加圧部材に設けられたガイド棒であり、
前記調芯部材には、前記ガイド棒が嵌合するガイド穴が形成されており、
衝突時、前記加圧部材は、前記ガイド部によりガイドされ、当該加圧部材の先端部が前記吸収部材に形成された前記穴の内壁をせん断しつつ前記穴に進入することにより衝突エネルギを吸収する衝突エネルギ吸収装置。
前記ガイド部は、前記調芯部材に設けられたガイド棒であり、
前記加圧部材には、前記ガイド棒が嵌合するガイド穴が形成されている請求項１に記載の衝突エネルギ吸収装置。
前記加圧部材に形成された前記ガイド穴の中心軸、前記吸収部材に形成された前記穴の中心軸及び前記ガイド棒の中心軸は、一致している請求項２に記載の衝突エネルギ吸収装置。
前記穴は、前記加圧部材が対向する側からその反対側に向かって錐台状に狭くなるテーパ形状の穴である請求項１から３のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収装置。
前記加圧部材のうち少なくとも前記先端部は、前記吸収部材より硬い材料で構成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の衝突エネルギ吸収装置。
前記加圧部材は、前記先端部と当該先端部が取り付けられる加圧部材本体とを備える請求項５に記載の衝突エネルギ吸収装置。