JP2010071402A - 衝撃吸収構造および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突物と車両との衝突の際に、簡易な構造で、衝突物への衝撃を緩和することが可能な衝撃吸収構造およびこれを用いた車両を提供する。
【解決手段】 複数の衝撃吸収部材５は、保持部材３内に収容される。衝撃吸収部材５が収容された保持部材３内には、移動可能空間７が形成される。移動可能空間７は、衝撃吸収部材５が移動可能な空間であり、衝撃吸収部材５同士の間に形成される。移動可能空間７は、例えば衝撃吸収部材５と略同一の大きさの空隙である。移動可能空間７は、保持部材３内に分散して複数存在する。本発明における移動空間７は、衝撃吸収部材５が移動可能な程度の大きさ（すなわち衝撃吸収部材５と略同程度の体積の空間）であり、衝撃吸収部材５同士が接触していても形成される空隙とは異なる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高い衝撃吸収能力を有する衝撃吸収構造とこれを用いた車両に関する。

従来、走行する車両に衝突物が衝突する際には、車両との衝突によって衝突物は衝撃を受ける。たとえば、歩行者と車両の衝突の際には、歩行者は車両から衝撃を受ける。このため、車両と衝突物との衝突の際には、衝突物の衝撃を緩和する必要がある。このような衝突物と車両との衝突の際に、衝突物の衝撃を緩和する方法としては、例えばエアバッグ等の安全装置の装備がある。

しかし、環境問題や資源問題等への対応のために、このような安全装置の小型化や軽量化の要求がある。また、従来のエアバッグに代わり、軽微な衝突の際には、繰り返し利用可能な安全装置が要求されている。

このような安全装置としては、複数の中空球体を用い、衝突面の表面から内部に向けて、球体の強度を変化させ、衝突初期は柔らかく、その後徐々に硬くなる変形部材がある（特許文献１）。

また、粒状体の吸収体を高分子フィルムに充填し、衝突時に吸収体同士の摩擦で衝撃のエネルギを吸収し、その後、変形が進むと高分子フィルムが破断して、中の吸収体が空間へ広がる際の摩擦によって、衝撃を吸収する衝撃吸収装置がある（特許文献２）。

ＷＯ２００５／０２８２６１号公報 特開２０００−２７４４７１号公報

しかし、特許文献１のような方法では、衝撃を吸収するのは主に中空球体の変形であるため、十分な衝撃吸収能力を得られない恐れがあるという問題がある。たとえば、図１４は、衝撃吸収構造５０の断面概念図である。図１４（ａ）に示すように、衝撃吸収構造５０は保持部材５３内に密に充填されている。図１４（ｂ）は衝撃吸収構造５０へ衝突物５５が衝突した状態を示す図である。

衝突物５５が衝撃吸収構造５０へ衝突すると（図中矢印Ｎ方向）、衝撃吸収構造５０は衝突物５５の衝突に伴い変形する。このため、衝撃吸収構造５０内部の衝撃吸収部材５１は大きく変形する。この際、衝突物との衝突位置の外方に位置する衝撃吸収部材５１は、外方にわずかに移動するが、衝突位置の衝撃吸収部材５１は移動ができずにその位置で変形する（つぶれる）。

すなわち、衝撃吸収構造５０は、主に衝撃吸収部材５１の変形に伴い衝突物５５からの衝撃エネルギーを吸収する。したがって、従来の衝撃吸収構造５０では、衝撃吸収部材５１は衝突物５５の衝突の際に、保持部材５３内部で衝撃吸収部材５１が移動が十分に起こらない。このため、衝撃吸収部材５１同士の摩擦による衝撃エネルギーの吸収効果はほとんど得ることができない。

また、特許文献２のような衝撃吸収装置では、吸収体が高分子フィルム内に充填されるため、高分子フィルム内においては吸収体の移動空間が十分ではない。このため、特許文献１と同様に、高分子フィルム内では、吸収体の移動よりも吸収体自体の変形が優先的に生じる。したがって、衝突初期では主に吸収体の変形による効果が大きくなる。また、高分子フィルム破断後は、吸収体は空間に広がる。しかし、多くの吸収体が一度に大きな空間へ広がるため、個々の吸収体同士の摩擦よりも吸収体全体の移動が優先的に生じる。また、高分子フィルムが破断するまでの衝撃を制御することも困難である。したがって、衝突初期から効率良く吸収体同士の摩擦を利用して衝撃を吸収するものではない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、衝突物と車両との衝突の際に、簡易な構造で、衝突物への衝撃を緩和することが可能な衝撃吸収構造およびこれを用いた車両を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、衝突物の衝撃を吸収する衝撃吸収構造であって、前記衝突物の衝突により変形可能な複数の衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材が収容されて保持される保持部材と、を具備し、前記保持部材は内部に前記衝撃吸収部材の一部が移動可能な空隙を有し、前記衝突物が衝突した際に、前記衝撃吸収部材の一部が前記空隙に移動することを特徴とする衝撃吸収構造である。

前記空隙は前記保持部材内部に分散していることが望ましく、前記衝撃吸収部材が収容された前記保持部材内部の空隙率が４５〜７０％であることが望ましい。

少なくとも一部の前記衝撃吸収部材同士が接合されていてもよく、前記衝撃吸収部材は球体形状であり、複数の前記衝撃吸収部材は、少なくとも第１の球体と、前記第１の球体よりも径の小さな第２の球体とを有してもよい。

第１の発明によれば、衝撃吸収構造は、摩擦による衝撃吸収を効率良く行うことができる。衝撃吸収構造は、衝撃吸収部材が保持部材内に収容された際に、保持部材内部に空隙が形成される。このため、衝突物が衝突した際に、衝撃吸収部材が空隙に移動することができる。したがって、衝撃吸収部材の空隙に移動する際に、他の衝撃吸収部材との摩擦が生じ、衝突初期から効率良く衝撃を吸収することができる。

また、空隙が保持部材内部に分散していれば、衝撃部材の移動とこれに伴う摩擦による衝撃吸収が効率良く行われる。特に、空隙率が４５〜７５％の範囲内であれば、衝撃吸収効果が大きい。

また、衝撃吸収部材同士を接合すれば、空隙をより確実に保持できる。また、球形の衝撃吸収部材を用い、径の異なる２種以上の衝撃吸収部材を用いれば、空隙の形成が容易であり、衝撃吸収効果が大きい。

第２の発明は、衝突物の衝撃を吸収する衝撃吸収構造を有する車両であって、前記衝突物の衝突により変形可能な複数の衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材が収容されて保持される保持部材と、を具備し、前記保持部材は内部に前記衝撃吸収部材の一部が移動可能な空隙を有する衝撃吸収構造が設けられることを特徴とする車両である。

前記空隙は前記保持部材内部に分散していることが望ましく、前記衝撃吸収部材が収容された前記保持部材内部の空隙率が４５〜７５％であることが望ましい。

少なくとも一部の前記衝撃吸収部材同士が接合されていてもよく、前記衝撃吸収部材は球体形状であり、複数の前記衝撃吸収部材は、少なくとも第１の球体と、前記第１の球体よりも径の小さな第２の球体とを有してもよい。

前記衝撃吸収構造の近傍に、エアバッグと、前記衝突物の衝突を検出する検出部とを更に具備し、前記検出部が、前記衝撃構造による衝撃吸収能力よりも大きな衝突を検出すると、前記エアバッグを作動させてもよい。

第２の発明によれば、車両に衝撃吸収構造が設けられ、衝撃吸収構造は、摩擦による衝撃吸収を効率良く行うことができる。衝撃吸収構造は、衝撃吸収部材が保持部材内に収容された際に、保持部材内部に空隙が形成される。このため、衝突物が衝突した際に、衝撃吸収部材が空隙に移動することができる。このため、衝撃吸収部材の空隙に移動する際に、他の衝撃吸収部材との摩擦が生じ、衝突初期から効率良く衝撃を吸収することができる。

また、空隙が保持部材内部に分散していれば、衝撃部材の移動とこれに伴う摩擦による衝撃吸収が効率良く行われる。特に、空隙率が４５〜７５％の範囲内であれば、衝撃吸収効果が大きい。

また、衝撃吸収部材同士を接合すれば、空隙をより確実に保持できる。また、球形の衝撃吸収部材を用い、径の異なる２種以上の衝撃吸収部材を用いれば、空隙の形成が容易であり、衝撃吸収効果が大きい。

また、エアバッグとともに用いれば、軽微な衝突時には衝撃吸収構造により衝撃を緩和し、衝撃吸収構造の衝撃吸収能力を超える衝突を検知した際にエアバッグを作動させることで、必要に応じて衝撃吸収能力を２段階に選択することができる。したがって、衝撃吸収構造のみで対応可能な衝突であれば、エアバッグを作動する必要がなく、繰り返し利用可能である。また、エアバッグは衝撃吸収構造に対して補助的な衝撃吸収能力のみを具備すれば良いため、エアバッグ装置を小型化でき、軽量である。

本発明によれば、衝突物と車両との衝突の際に、簡易な構造で、衝突物への衝撃を緩和することが可能な衝撃吸収構造およびこれを用いた車両を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる衝撃吸収構造１について説明する。図１は、衝撃吸収構造１ａ、１ｂ、１ｃが設けられた車両１７等を示す概略図であり、図１（ａ）は車両１７の外観斜視図、図１（ｂ）は車両１７のステアリング１９をしめす斜視図である。

本発明にかかる衝撃吸収構造１（１ａ、１ｂ、１ｃ）は、例えば、車両１７の前端部や、Ａピラーなどに設けられる。衝撃吸収構造１を車両１７の前端部やＡピラーへ設けることで、例えば歩行者等との衝突の際に歩行者への衝撃を緩和することができる。また、衝撃吸収構造１をステアリング１９に設けることで、乗員に対する衝撃を緩和することができる。

なお、衝撃吸収構造１の設置場所は、図１の例に限られない。衝突物や乗員が車両１７に衝突して衝撃を受ける部位であれば、車両１７の内外どこにでも取り付けることができる。衝撃吸収構造１は、衝突物等が衝突した際に、衝撃エネルギーを吸収して、衝突物等への衝撃を緩和することができる。

次に、衝撃吸収構造１の詳細を説明する。図２は、衝撃吸収構造１の概略図である。衝撃吸収構造１は主に、保持部材３と衝撃吸収部材５等から構成される。

保持部材３は、衝撃吸収部材５を保持するための箱体、袋体等の部材である。保持部材３は、衝突物が衝突した際に破損して、内部の衝撃吸収部材５が保持部材３の外部に散乱することがなく、また、過剰に大きな強度を有さず容易に変形可能であればよい。保持部材３としては、例えば布や薄肉の金属などが使用できる。

衝撃吸収部材５は、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさの、例えば中空の球体である。衝撃吸収部材５は、変形可能な材料であり、例えばポリプロピレンなどの樹脂製である。なお、衝撃吸収部材５の形状は、球体に限られない。例えば、立方形などの多面体であってもよく、楕円断面や不定形断面形状を有する形状であってもよい。また、衝撃吸収部材５は、衝撃を受けた際に変形が可能であればよく、中実であってもよい。

複数の衝撃吸収部材５は、保持部材３内に収容される。したがって、衝撃吸収部材５が保持部材３からこぼれ落ちることはない。衝撃吸収部材５が収容された保持部材３内には、移動可能空間７が形成される。移動可能空間７は、衝撃吸収部材５が移動可能な空間であり、衝撃吸収部材５同士の間に形成される。移動可能空間７は、例えば衝撃吸収部材５と略同一の大きさの空隙である。

移動可能空間７は、保持部材３内に分散して複数存在する。したがって、衝撃吸収部材５は、保持部材３内に密に充填されるのではなく、所定の空隙率（保持部材３内部の空間体積に対して、衝撃吸収部材５により形成される空隙体積の大きさの比）が形成される。なお、衝撃吸収部材５が球形であれば、不可避的に所定の空隙率が生じる。しかし、本発明における移動空間７は、衝撃吸収部材５が移動可能な程度の大きさ（すなわち衝撃吸収部材５と略同程度の体積の空間）であり、衝撃吸収部材５同士が接触していても形成される不可避的な空隙とは異なる。

なお、保持部材３内部の空隙率は、４５％〜６５％程度が望ましい。空隙率が４５％よりも小さいと、移動可能空間７が十分に形成されず、衝撃吸収部材５同士の摩擦による効果が得られにくい。また、空隙率が６５％を超えると、衝撃吸収部材５自体が少なすぎ、摩擦が生じないばかりか、変形による衝撃吸収効果も著しく小さくなるためである。なお、さらに望ましくは、空隙率が５０〜６０％程度である。

次に、衝撃吸収構造１の衝撃吸収時の挙動について説明する。図３は衝撃吸収構造１の概略断面図である。図３（ａ）に示すように、衝撃吸収構造１は、保持部材３内部に移動可能空間７が分散して形成される。移動可能空間７は衝撃吸収部材１とほぼ同一の大きさの空間である。

図３（ｂ）に示すように、衝突物９が衝撃吸収構造１へ衝突すると（図中矢印Ａ方向）、衝突にともない、衝撃吸収構造１は変形する。保持部材３は衝突物９の衝突により即座に変形し、内部の衝撃吸収部材５に衝撃を伝達する。

保持部材３内部では、隣接する位置に移動可能空間７を有する衝撃吸収部材５は移動可能空間７への移動により、保持部材３の変形に追従する。また、衝突物９の正面の衝撃吸収部材５や周囲に移動可能空間７がない（または他の衝撃吸収部材５が既に隣接する移動可能空間７へ移動していて、周囲に移動可能な空間が形成されない）場合には、衝撃吸収部材５は変形して、保持部材３の変形に追従する。

図３（ｂ）の状態では、衝撃吸収部材５の移動可能空間７への移動が積極的に起こり、衝撃吸収部材５同士の摩擦が生じる。すなわち、この状態では、主に衝撃吸収部材５同士の摩擦による衝撃エネルギーの吸収が行われる。また、同時に衝撃吸収部材５の変形が生じる。このため衝撃吸収部材５の変形による衝撃エネルギーの吸収も行われる。

図３（ｃ）は、さらに衝突物９が矢印Ａ方向へ移動した状態を示す図である。この状態では、当初存在した移動可能空間７には衝撃吸収部材５が移動を完了し、移動可能空間７は消滅する（または極めて小さくなる）。したがって、この状態では、衝撃吸収部材５の変形が進行する。

したがって、図３（ｃ）の状態では、主に衝撃吸収部材５の変形により衝撃エネルギーの吸収が行われる。以上により、衝撃吸収構造１は、衝突物９が衝突した際の衝撃エネルギーを吸収し、衝突物へのダメージを低減する。

次に、衝撃吸収構造１の製造方法について説明する。図４は衝撃吸収構造１の製造過程の一部を示す概念図である。まず、図４（ａ）に示すように、衝撃吸収部材５を並べて接合する。衝撃吸収部材５同士の接合は、例えば接着剤などにより行われる。衝撃吸収部材５が複数結合された例えば板状に接合された塊を衝撃吸収部材群１１ａとする。

次に、図４（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材群１１ａ上に衝撃吸収部材５を積層して接合する。たとえば、衝撃吸収部材群１１ａ上に接着剤を塗布して、衝撃吸収部材５を積層すれば良い。この際、衝撃吸収部材５は、完全に密に敷き詰められず、ある程度の間隔をあけて接合される。なお、図４（ｂ）では、下段の衝撃吸収部材５上に１個飛びで衝撃吸収部材５が設けられるが、この形態には限られない。たとえば、２個飛びで接合されてもよく、ランダムに設置されてもよい。衝撃吸収部材５同士の間に形成される空間が移動可能空間７となる。

次に、図４（ｃ）に示すように、２段目の衝撃吸収部材５上に衝撃吸収部材５（衝撃吸収部材群１１ｂ）を接合する。衝撃吸収部材群１１ｂは別途形成した板状のものを積層してもよく、直接２段目の衝撃吸収部材５上に移動可能空間７が埋まらないように積層してもよい。

以上を繰り返し、移動可能空間７を有する衝撃吸収部材５が形成される。形成された衝撃吸収部材５を保持部材３内に入れて衝撃吸収構造１が製造される。なお、衝撃吸収部材５同士の接合は、接着剤以外にも静電気や融着など種々の方法で行ってもよい。いずれにしても、衝撃吸収部材５を密に積層せずに、移動可能空間７が形成されるように積層して衝撃吸収構造１が製造される。ただし、衝撃吸収部材５同士の接合は、衝撃時に容易に分離し、衝撃吸収部材５単独で移動可能になる必要がある。

図５は、衝撃吸収構造１の別の製造方法を示す概念図である。まず、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、複数の衝撃吸収部材５を所定の形状に接合して、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃを形成する。たとえば、図５（ａ）に示す衝撃吸収部材群１１ｂは、５個の衝撃吸収部材５をＬ字状に接合したものである。また、図５（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材群１１ｃは、５個の衝撃吸収部材５を段差形状に接合したものである。

衝撃吸収部材５同士の接合は、図５（ｃ）に示すように一方の衝撃吸収部材５ａに設けられた凹部１３に他の衝撃吸収部材５ｂをはめ込み、接着剤等で接合してもよい。また、図５（ｄ）に示すように、衝撃吸収部材５ｃ同士を接続部材１５で接合してもよい。接合部材１５は衝撃吸収部材５ｃ同士に突き刺さり、互いに接合する部材であり、樹脂製、金属製などが使用できる。なお、接合部材１５は衝撃により容易に折損し、衝撃吸収部材５同士が分離する。

このように形成された衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃを積層して接合すると、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃは所定の形状を維持するため、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃは完全に密に充填されず、空間が形成される。衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃにより生じる空間が移動可能空間７となる。

したがって、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃ等によれば、容易に移動可能空間７を形成することができる。なお、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃはこの形態に限られない。たとえば、衝撃吸収部材５が２個以上接合されれば良く、接合された形状はＬ字、段差形状に限られず、直線状等でも良い。また、衝撃吸収部材群１１ｂ、１１ｃの２種類である必要はなく、１種類または３種類以上の衝撃吸収部材群であってもよい。なお、衝撃吸収部材群は、衝突時に容易に分離し、衝撃吸収部材５単独で移動できる。

以上説明したように、本発明の実施形態にかかる衝撃吸収構造１によれば、簡易な構造で衝撃を効率良く吸収可能である。特に、保持部材３内部には衝撃吸収部材５が移動可能な移動可能空間７が形成されるため、衝撃吸収部材５の移動時における衝撃吸収部材５同士の摩擦により衝撃エネルギーの吸収を効率良く行うことができる。

また、移動可能空間７は保持部材３内部に分散しているため、衝撃吸収部材５の移動が保持部材３内部全体で起こるためエネルギー吸収効率が良い。たとえば、大きな移動可能空間７が一つある場合には、隣接する衝撃吸収部材５はまとまって移動可能空間７へ移動するため、衝撃吸収部材５同士の摩擦が生じにくい。一方、細かな移動可能空間７が分散していれば、隣接する衝撃吸収部材５が移動する際に、隣の衝撃吸収部材５との摩擦が必ず生じ、エネルギーが吸収される。

また、衝撃吸収部材５同士を接合することで、容易に衝撃吸収構造１を製造でき、移動可能空間７を容易に形成させることができる。衝撃吸収構造１は、衝撃吸収部材５同士が接合されるため、移動可能空間７が形成された状態で保持部材３内部に保持され、衝突時には各衝撃吸収部材５が分離して個々に移動可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は衝撃吸収構造２０を示す概略図である。なお、以下の実施の形態において、図２〜図６に示す衝撃緩吸収構造１と同一の機能を果たす構成要素には、図２〜図６と同一番号を付し、重複した説明を避ける。第２の実施の形態にかかる衝撃吸収構造２０は、衝撃吸収構造１と、大きさの異なる衝撃吸収部材２１、２３が用いられる点で異なる。

衝撃吸収構造２０は、保持部材３内部に衝撃吸収部材２１、２３が収容される。衝撃吸収部材２１、２３は球体形状であり、衝撃吸収部材２３は衝撃吸収部材２１よりも径が小さい。なお、衝撃吸収部材２１、２３は球状に限られず、いずれの形態でも良い。また、衝撃吸収部材２１と衝撃吸収部材２３とが同一の形態でなくてもよい。

衝撃吸収部材２３の径は、例えば衝撃吸収部材２１の径の４０％以上が良い。４０％よりも小さいと、衝撃吸収部材２１同士が接触した際に空隙に衝撃吸収部材２３がはまり込み易く、衝撃吸収部材２１が移動するための移動可能空間７が形成され難くなる。また、衝撃吸収部材２３の径が衝撃吸収部材２１の径と同程度に近付くと移動可能空間７が形成され難くなり、一律の径の衝撃吸収部材を用いた場合との効果の差は得られ難くなる。

径の大きな衝撃吸収部材２１には、衝撃吸収部材２１が接合される。図８は衝撃吸収部材２１と２３との接合形態を示す図である。

たとえば、図８（ａ）に示すように、衝撃吸収部材２１ａ、２１ｂそれぞれの凹部１３に衝撃吸収部材２３ａがはめられて接着剤等で接合してもよい。

また、図８（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材２１ｃに挟まれるように衝撃吸収部材２３ｂを配置し、衝撃吸収部材２３ｃと衝撃吸収部材２１ｃとを接合部材１５により接合してもよい。

また、図８（ｃ）に示すように、衝撃吸収部材２１ｃの間に衝撃吸収部材２３ｂを配置し、衝撃吸収部材２３ｂの周囲に規制部材２５を設けてもよい。規制部材２５は衝撃吸収部材２１ｃ同士を接合するように突き刺さり、例えば４本設けられる。衝撃吸収部材２３ｂは規制部材２５および衝撃吸収部材２１ｃで囲まれた空間に保持される。規制部材２５は衝撃時に容易に折損し、衝撃吸収部材２３ｂの規制が解かれる。なお規制部材２５としては樹脂製、金属製などが使用できる。

衝撃吸収部材２１、２３が接合された状態で保持部材３内に収容されると、径の小さな衝撃吸収部材２３の近傍には、移動可能空間７が形成される。すなわち、径の大きな衝撃吸収部材２１同士が接触しても、径の小さい衝撃吸収部材２３同士は容易に接触しないため、衝撃吸収部材２３の近傍には移動可能空間７が多く形成される。

したがって、衝撃吸収構造２０に衝突物が衝突した際には、衝撃吸収部材２１、２３同士は分離し、特に衝撃吸収部材２３が隣接する移動可能空間７へ移動する。このため、衝撃吸収部材２３同士または衝撃吸収部材２１と２３の間に摩擦が生じ、効率良く衝撃エネルギーを発生させることができる。

第２の実施形態にかかる衝撃吸収構造２０によれば、第１の実施の形態にかかる衝撃吸収構造１と同様の効果を得ることができる。また、径の異なる衝撃吸収部材２１、２３を用いることで、より確実に移動可能空間７を形成可能である。このため、衝撃吸収構造２０は摩擦により効率良く衝撃エネルギーの吸収を行うことができる。

次に、衝撃吸収構造３１を用いた、第３の実施形態にかかる衝撃吸収装置３０について説明する。図９（ａ）は衝撃吸収装置３０を示す概略図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。衝撃吸収装置３０は、主に衝撃吸収部材３１、エアバッグ３３から構成される。

衝撃吸収構造３１は、内部に移動可能空間７および衝撃吸収部材が収容されており、前述の衝撃吸収構造１または衝撃吸収構造２０と同様の構造である。衝撃吸収構造３１は円形であり周囲にエアバッグ３３が設けられる。エアバッグ３３が閉じた状態では、衝撃吸収構造３１のみであるが、エアバッグが作動すると、衝撃吸収構造３１の周囲にエアバッグが膨れ、衝突物の衝撃を吸収する。

図１０は、衝撃吸収装置３０の構成を示す概略図である。衝撃吸収構造３０が設けられた近傍には、衝突検出部３７が設けられる。衝突検出部３７は、車両速度検出部３９と接続されており、車両速度検出部３９から衝突検出部３７へ車両の速度信号が入力される。

衝突検出部３７は、車両に衝突する衝突物３５の衝撃の大きさを検出する。たとえば、衝突検出部３７に設けられたカメラまたは距離計により、衝突物３５の大きさや相対速度（図中矢印Ｃ方向）を検出することができ、衝突物３５の質量等を衝突物の大きさから算出し、車両の質量から衝撃の大きさを算出することができる。

衝突検出部３７で算出された衝撃の大きさは、エアバッグ制御部４１に送信される。エアバッグ制御部は、エアバッグを作動させるどうかを判断する。たとえば、衝撃の大きさが所定値以下であれば、エアバッグ制御部は、衝撃吸収構造３１のみで十分に衝撃を吸収できると判断し、エアバッグを作動しない。

衝撃の大きさが所定値を超えると、エアバッグ制御部４１はエアバッグを作動し、衝突物３５への衝撃を緩和する。すなわち、エアバッグ制御部４１は２段階ある衝撃吸収能力を必要に応じて選択する。

図１１は衝突時の衝撃の大きさと衝撃吸収装置３０による衝撃吸収能力（保護性能）との関係を示す図である。従来のエアバッグのみによる衝撃吸収装置（図中点線）では、所定の衝撃（図中Ｅ点）以上の衝撃でエアバッグが作動し、最大の保護性能（図中Ｇ点）を発揮する。

一方、本願発明にかかる衝撃吸収装置３０によれば、衝撃吸収構造３１による保護性能（図中Ｆ点）は常に発揮される。したがって、衝撃の大きさが衝撃吸収構造３１によって吸収できない程度の大きさの衝撃（図中Ｄ点）以上となるまではエアバッグは作動しない。

したがって、小さな衝突（Ｄ点以下）では、エアバッグは作動しないためエアバッグの交換を行う必要がない。また、衝撃吸収装置３０におけるエアバッグは従来のエアバッグに比べて、衝撃吸収構造３１による保護性能だけ低い能力でよい。すなわちエアバッグによる保護性能は、最大保護性能（Ｇ点）から衝撃吸収構造３１による保護性能（Ｆ点）を減じた能力で良い。このため、エアバッグの小型化が可能である。なお、衝撃吸収構造３１の保護性能が従来のエアバッグと同等であれば、エアバッグを使用せずに衝撃吸収構造のみでも十分な保護性能を得ることができる。

次に、本願発明にかかる衝撃吸収構造について、衝突物を衝突させた際の衝撃エネルギーの吸収量を計算した。計算は、衝突物および衝撃吸収構造をそれぞれモデル化し、衝撃吸収構造に対して衝突物が衝突した際の、衝撃吸収部材の移動および変形とこれに伴う衝撃エネルギーの吸収量を算出した。なお、衝撃吸収構造としては、２種類の大きさの衝撃吸収部材を用いた。また、空隙率の小さい領域では、衝撃吸収部材の形状を立方体として、空隙を小さくした。

図１２は、保持部材内部での空隙率とエネルギー吸収量との関係を示す図である。図中Ｉの領域は、空隙率の上昇に伴い、エネルギー吸収量が増加した。これは、保持部材内部に移動可能空間が増加し、衝撃吸収部材の移動が可能となったためである。すなわち、衝撃吸収部材同士の摩擦によるエネルギーの吸収が増加している領域である。

一方、図中ＩＩの領域は、空隙率の上昇に伴い、エネルギー吸収量が減少した。これは、衝撃吸収部材の量が少なくなり、衝撃吸収部材同士の摩擦がかえって少なくなり、また、衝撃吸収部材の変形によるエネルギー吸収量が減ったためである。

空隙率が図中Ｊ点（空隙率約５５％）の時に、エネルギー吸収量はピークとなった。効率良くエネルギー吸収を行うためには、空隙率は４５％〜６５％（図中Ｋ〜Ｌ）が望ましい。この場合。空隙率０％の際の約２倍のエネルギー吸収能力を発揮する。更に望ましくは、空隙率が５０％〜６０％である。

図１３は、衝撃吸収構造において、移動可能空間７の配置によるエネルギー吸収量を計算した結果である。図１３（ａ）の配列（配列１）は、衝撃吸収部材５の間に移動可能空間７が分散して設けられる。一方、図１３（ｂ）の配列（配列２）は、配列１と同様の空隙率であるが、移動可能空間７がすべてつながっている。

図１３（ｃ）に示すように、配列１は配列２よりも３０％程度高いエネルギー吸収量となった。配列２では、衝撃吸収部材５が互いに相対的な移動をせずにまとまって移動可能空間７に移動可能であるのに対し、配列１では、個々の移動可能空間７に衝撃吸収部材５がそれぞれ移動するため、この際に衝撃吸収部材同士が相対的に移動し、摩擦が生じるためである。したがって、移動可能空間７は保持部材内部に分散して設けられる方が高いエネルギー吸収能力を得ることができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

衝撃吸収構造１ａ、１ｂ、１ｃの設置場所について示した図で、（ａ）は車両１７の斜視図、（ｂ）はステアリング１９を示す図。 衝撃吸収構造１を示す断面斜視図。 衝撃吸収構造１に衝突物９が衝突した際の挙動を示す概念図。 衝撃吸収構造１の製造方法を示す図。 衝撃吸収構造１の他の製造方法を示す図。 衝撃吸収構造１ｄを示す模式図。 衝撃吸収構造２０を示す模式図。 衝撃吸収部材２１、２３の接合方法を示す模式図。 衝撃吸収装置３０を示す模式図。 衝撃吸収装置３０の構成を示す模式図。 衝撃吸収装置３０の衝撃の大きさと保護性能の関係を示す概念図。 空隙率とエネルギー吸収量との関係を示す図。 移動可能空間７の配置によるエネルギー吸収量の違いを示す図。 衝撃吸収構造５０に衝突物５５が衝突した際の挙動を示す概念図。

符号の説明

１、２０………衝撃吸収構造
３………保持部材
５………衝撃吸収部材
７………移動可能空間
９………衝突物
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ………衝撃吸収部材群
１３………凹部
１５………接続部材
１７………車両
１９………ステアリング
２１………衝撃吸収部材
２３………衝撃吸収部材
２５………規制部材
３０………衝撃吸収装置
３１………衝撃吸収構造
３３………エアバッグ
３５………衝突物
３７………衝突検出部
３７………車両速度検出部
４１………エアバッグ制御部
５０………衝撃吸収構造
５１………衝撃吸収部材
５３………保持部材
５５………衝突物

Claims (11)

1. 衝突物の衝撃を吸収する衝撃吸収構造であって、
   前記衝突物の衝突により変形可能な複数の衝撃吸収部材と、
   前記衝撃吸収部材が収容されて保持される保持部材と、
   を具備し、
   前記保持部材は内部に前記衝撃吸収部材の一部が移動可能な空隙を有し、前記衝突物が衝突した際に、前記衝撃吸収部材の一部が前記空隙に移動することを特徴とする衝撃吸収構造。
2. 前記空隙は前記保持部材内部に分散していることを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収構造。
3. 前記衝撃吸収部材が収容された前記保持部材内部の空隙率が４５〜６５％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収構造。
4. 少なくとも一部の前記衝撃吸収部材同士が接合されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の衝撃吸収構造。
5. 前記衝撃吸収部材は球体形状であり、複数の前記衝撃吸収部材は、少なくとも第１の球体と、前記第１の球体よりも径の小さな第２の球体とを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の衝撃吸収構造。
6. 衝突物の衝撃を吸収する衝撃吸収構造を有する車両であって、
   前記衝突物の衝突により変形可能な複数の衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材が収容されて保持される保持部材と、を具備し、前記保持部材は内部に前記衝撃吸収部材の一部が移動可能な空隙を有する衝撃吸収構造が設けられることを特徴とする車両。
7. 前記空隙は前記保持部材内部に分散していることを特徴とする請求項６記載の車両。
8. 前記衝撃吸収部材が収容された前記保持部材内部の空隙率が４５〜７５％であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両。
9. 少なくとも一部の前記衝撃吸収部材同士が接合されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の車両。
10. 前記衝撃吸収部材は球体形状であり、複数の前記衝撃吸収部材は、少なくとも第１の球体と、前記第１の球体よりも径の小さな第２の球体とを有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の車両。
11. 前記衝撃吸収構造の近傍に、エアバッグと、前記衝突物の衝突を検出する検出部とを更に具備し、前記検出部が、前記衝撃構造による衝撃吸収能力よりも大きな衝突を検出すると、前記エアバッグを作動させることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれかに記載の車両。

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