JPH08170674A - 局部補強治具を備えるエネルギー吸収体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 座屈破壊を防止し円管を安定的に圧潰するこ
とにより衝突におけるエネルギー吸収量を増加すると共
に、衝突における最大荷重を余り変化させることなく平
均荷重を増加しエネルギー吸収効率を向上する局部補強
治具を備えるエネルギー吸収体を提供する。 【構成】 ＦＲＰ円筒３の内孔４及び／又は外周５に適
宜の押圧力で嵌まり込む内部補強治具１及び／又は外部
補強治具２を設ける。これにより衝突荷重作用時におけ
る円筒の凹み変形や縦クラックが防止され圧潰モードの
変形が生じる。また、ＦＲＰ円筒３の圧潰開始側の端部
近傍において、内孔及び／又は外周に設置する内部補強
治具及び／又は外部補強治具の寸法，構造及び取り付け
位置を調節することにより、限界角度を制御し、斜め衝
突エネルギーを安定的に吸収させることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等の衝撃力を受け
る部位に配設されるエネルギー吸収体に係り、特に座屈
破壊モードの肉厚直径比を有する中空円筒体であっても
圧潰モードによるエネルギー吸収が出来る局部補強治具
を備えるエネルギー吸収体に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車等の車両においては衝突
時における衝突エネルギーを吸収するためのエネルギー
吸収体が設けられている。このエネルギー吸収体は図２
８に示すように先端にテーパ部１０を有する中空円筒体
からなり、主に繊維強化複合材料から形成されている。
以下、このエネルギー吸収体をＦＲＰ円筒３という。

【０００３】図２９に示すように、前記のＦＲＰ円筒３
に衝突等により荷重１１が作用すると、図示のような破
片６を伴う圧縮破壊（以下、圧潰という）が生じ、多く
のエネルギーを吸収することが出来る。図３０は圧潰に
おけるエネルギー吸収を示す線図であり、例えば「Ｅｎ
ｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｅ Ｔｕｂｅｓ，Ｊ．Ｃｏｍｐ．Ｍａｔ．Ｖｏｌ．
１６，（Ｎｏｖ．１９８２），Ｐ５２１」に示されてい
る。すなわち、図３０において、横軸に変位をとり、縦
軸に荷重をとるとエネルギー吸収量Ｅは図示のように当
初急激に立上り以後なだらかに変動する曲線によって囲
まれる面積で表わされる。

【０００４】一方、エネルギー吸収体に関する公知技術
として特開平５−１１８３７０号公報に開示するものが
ある。このエネルギー吸収構造体は軸線に対し０度乃至
４５度傾斜した繊維を有する繊維補強熱可塑性樹脂中空
体からなり、その両方又は片方の先端部が斜めに面取り
されているものである。かかるものにより、衝突時にお
ける衝突エネルギー又は圧縮エネルギーを十分に吸収す
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３１に示すように、
横軸に２ｔ／Ｄ（ｔは肉厚，Ｄは外径）をとり、縦軸に
単位重量当りのエネルギー吸収量の比エネルギー吸収量
［ＫＪ／ｋｇ］をとると、図示のように２ｔ／Ｄの限界
寸法よりも小さい２ｔ／ＤのＦＲＰ円筒３では圧潰モー
ドの替りに座屈破壊モードとなり、エネルギー吸収量は
極めて小さい値となりエネルギー吸収体として機能しな
い。すなわち、図３２に示すように、座屈破壊モードの
場合にはＦＲＰ円筒３に荷重が加わると凹み変形１２が
生じて円筒の形が崩れると共に、図３３に示すように大
きな縦方向の縦クラック１３が発生して全体が座屈して
しまう。しかしながら、ＦＲＰ円筒３の軽量化のために
は２ｔ／Ｄの小さいものを使用する必要がある。

【０００６】一方、図３４に示すような荷重−変位線図
において、ＦＲＰ円筒３に加わる最大荷重をＰｍａｘと
し平均荷重をＰｍｅａｎとすると、エネルギー吸収効率
はＰｍｅａｎ／Ｐｍａｘで表示される。後に詳説する
が、従来のＦＲＰ円筒３の場合には、このエネルギー吸
収効率は７０［％］前後の低値を示している。この値を
高くしエネルギー吸収効率を上げるには平均荷重Ｐｍｅ
ａｎの値を上げることが必要になる。

【０００７】更に、近年、車の斜め衝突も多発してお
り、斜め衝突時のエネルギー吸収も問題となる。一般
に、エネルギー吸収体円筒が図３５に示すように円筒中
心軸から角度αの斜め方向からの衝突力Ｐにより圧縮さ
れるとき、αが或る角度（以下、限界角度という）以上
になると、破壊モードが変わり、円筒は圧潰されず、図
３５に示すように圧縮部に凹み１２ａが生ずるとともに
その近傍に膨らみ１２ｂが生じ、円筒の形が崩れると共
に図３６に示すように大きな縦方向の縦クラック１３が
生じて破壊してしまい、エネルギーを吸収出来なくな
る。そのため、ＦＲＰ円筒を斜め方向衝突にも使用し得
るように斜めの角度のエネルギー吸収能力を上げるため
には、ＦＲＰ円筒の限界角度、延いては、破壊モードを
制御する必要がある。

【０００８】前記の特開平５−１１８３７０号公報に示
すエネルギー吸収構造体では一般的な従来のＦＲＰ円筒
３に較べてエネルギー吸収量は高い結果が示されてい
る。しかし、この公報には前記の２ｔ／Ｄの値に関連し
たリサーチはなく、当該技術の場合には２ｔ／Ｄの値に
よっては座屈破壊モードとなる問題点がある。更に、こ
の公報にはエネルギー吸収効率及び斜め衝突等に関する
リサーチは全然ない。

【０００９】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
もので、ＦＲＰ円筒を安定的に圧潰させてエネルギー吸
収量を増加させる局部補強治具を備えるエネルギー吸収
体を提供することを目的とすると共に、衝突時の最大荷
重を変えないで変形時の平均荷重を増加させてエネルギ
ー吸収効率を向上する局部補強治具を備えるエネルギー
吸収体を提供し、更には斜め衝突時においてもＦＲＰ円
筒を安定的に圧潰させてエネルギー吸収量を増加させる
局部補強治具を備えるエネルギー吸収体を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、衝突時のエネルギーを吸収する中空円
筒状のエネルギー吸収体であって、その内孔及び／又は
外周に適宜の押圧力で嵌まり込む内部補強治具及び／又
は外部補強治具を設けてなる局部補強治具を備えるエネ
ルギー吸収体を構成するものである。また、前記内部補
強治具及び／又は外部補強治具を前記エネルギー吸収体
の軸線方向に沿って複数個配設したり、前記内部補強治
具及び／又は外部補強治具を前記エネルギー吸収体の圧
潰開始側の端部近傍の内孔及び／又は外周に配設した
り、前記内部補強治具及び／又は外部補強治具の寸法，
構造，及び配設位置を斜め衝突時に圧潰を生ずる限界角
度に関係付けて定めたり、前記内部補強治具及び／又は
外部補強治具を前記エネルギー吸収体の圧潰の進行につ
れて圧潰進行方向に移動するようにしたり、前記エネル
ギー吸収体の圧潰開始側と反対側の端部を前記外部補強
治具により取り付け部材に固定したり、前記内部補強治
具をストップリングとしたり、前記外部補強治具をチュ
ービングバンドとしたりするものである。

【００１１】

【作用】薄肉化したＦＲＰ円筒の内孔及び／又は外周の
局部に内部補強治具及び／又は外部補強治具を設けてＦ
ＲＰ円筒を補強する。そのため、衝撃エネルギーが付加
されても前記内部及び／又は外部補強治具の拘束力によ
り前記した凹み変形や縦クラックの発生が防止される。
これにより、ＦＲＰ円筒に安定的にエネルギーを吸収さ
せることが出来る。内部補強治具及び外部補強治具の配
置やその数を適宜設定することにより前記の限界寸法以
下のＦＲＰ円筒であっても圧潰モードのみしか発生しな
いようにすることが出来る。また、内部及び／又は外部
補強治具を圧潰開始側の端部近傍の内孔及び／又は外周
に取り付けることにより、衝突時における最大荷重を変
えることなく平均荷重を増加させることが可能になり、
エネルギー吸収効率を大巾に向上することが出来る。ま
た、同時に、斜め方向の衝突においても圧潰を生ずる限
界角度を大きくするように制御することが出来、エネル
ギーを安定的に吸収させることが出来る。また、内部補
強治具及び／又は外部補強治具が圧潰の進行につれて圧
潰方向に移動することにより、ＦＲＰ円筒の圧潰前の部
分が順次補強されて圧潰モードが保持される。また、エ
ネルギー吸収体の圧潰開始側と反対側の端部を外部補強
治具を利用して取り付け部材に固定し、斜め方向の衝突
においてエネルギー吸収体の軸直角方向の分力によるエ
ネルギー吸収体の取り付け面からの転倒離脱を防止す
る。更に、内部補強治具としてストップリングを使用
し、外部補強治具としてチュービングバンドを使用する
ことにより、本発明のエネルギー吸収体は容易に、かつ
安価に実施することが出来る。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）本発明の実施例１を図１〜図４に示す。図
１は図２の線Ｂ−Ｂ軸断面図であり、図２は図１の線Ａ
−Ａ断面図である。図１及び図２に示すように本実施例
は、ＦＲＰ円筒３の内孔４の軸線方向のほぼ中間部に内
部補強治具１を嵌入し、外周５の内部補強治具１と相対
向する位置に外部補強治具２を設けたものである。図２
に示すように内部補強治具１及び外部補強治具２は、例
えばその一部を切欠いたエキスパンダ状のリング状部材
よりなり、内孔４及び外周５の全円周にわたりほぼ均一
な内圧及び外圧を付加するようにＦＲＰ円筒３に作用す
るものである。以上により、ＦＲＰ円筒３はその中間部
を内部補強治具１と外部補強治具２により局部的に補強
され変形を拘束される。図３は本実施例のＦＲＰ円筒３
の圧潰の状態を示す。衝突荷重の作用によりＦＲＰ円筒
３の端部には図示のように破片６が生じるが図３２及び
図３３に示したような凹み変形１２や縦クラック１３は
内部補強治具１及び外部補強治具２の存在により防止さ
れ、図示のように破片６による圧潰のみが生じる。これ
は、図４に示すように内部補強治具１及び外部補強治具
２の拘束力７，８の作用によりＦＲＰ円筒３の変形及び
座屈が抑えられるためである。以上により、２ｔ／Ｄの
小さいＦＲＰ円筒３であっても座屈破壊モードが生じる
ことなく圧潰モードで変形し、衝突エネルギーを十分に
吸収することが出来る。

【００１３】（実施例２）本実施例は、図５及び図６に
示すように、ＦＲＰ円筒３の上方端及び下方端近傍の内
孔４及び外周５に内部補強治具１，１及び外部補強治具
２，２を設けたものである。図６に示すように、それぞ
れの拘束力７，７及び８，８によりＦＲＰ円筒３は円断
面を維持し座屈破壊が防止される。なお、図の上方側の
内部補強治具１及び外部補強治具２は圧潰の発生に伴っ
て次第に下方に移動し、下方側の内部補強治具１及び外
部補強治具２とともにＦＲＰ円筒の圧潰前の部分の補強
部材として機能する。

【００１４】（実施例３）本実施例は、図７及び図８に
示すように、ＦＲＰ円筒３の内孔４内にのみ軸線方向に
沿って複数個（図示では３個）の内部補強治具１，１，
１を設けたものである。内部補強治具１の拘束力７を適
宜設定することにより外部補強治具２を使用しなくても
ＦＲＰ円筒３の変形が防止され、座屈破壊モードが生じ
ない。本実施例の場合も上方側の内部補強治具１は圧潰
の発生に伴って次第に下方に移動し補強部材として機能
する。

【００１５】（実施例４）本実施例は、図９及び図１０
に示すように、ＦＲＰ円筒３の内孔４の中間部に集中し
て複数個（図示では２個）の内部補強治具１，１を設け
たものである。図１０に示すように内部拘束力７，７が
変形の大きい中間部に集中的に作用することにより座屈
破壊が有効に防止される。

【００１６】図１１は、実施例１〜４のような補強を施
したＦＲＰ円筒３と補強なしの従来のＦＲＰ円筒３との
荷重−変位曲線を示すものである。この場合、従来のＦ
ＲＰ円筒３の２ｔ／Ｄの値は後に図３７のエネルギー吸
収特性の比較（１）で説明するように座屈破壊モードを
示すもので図１１の曲線Ｃに示すようにある変位点Ｆ以
降は座屈破壊しエネルギー吸収量は極めて低い。一方、
曲線Ｄは本実施例のもので前記の変位点Ｆを過ぎても急
激な荷重変化がなく、安定的に圧潰されていることが分
る。以上により２ｔ／Ｄの値が小さい薄肉のＦＲＰ円筒
３でも十分にエネルギー吸収体として機能することが分
る。

【００１７】図３７のエネルギー吸収特性の比較（１）
は、実施例１〜４のＦＲＰ円筒３と、補強なしの従来の
ＦＲＰ円筒３のエネルギー吸収特性を示したものであ
る。使用されたＦＲＰ円筒３は内径４０［ｍｍ］，肉厚
＝０．８［ｍｍ］，長さ５０［ｍｍ］のもので、２ｔ／
Ｄ＝０．０３８であり限界寸法の２ｔ／Ｄ＝０．０４に
ほぼ近いものである。また、材質は表中に示すような繊
維等を含むエポキシ樹脂からなり、シートワインディン
グ法により製作したものである。エネルギー吸収特性値
としては破壊モードと、変位３０［ｍｍ］における吸収
エネルギー［ｋｇｆ・ｍ］と、最大荷重［ｋｇｆ］が示
されている。従来のＦＲＰ円筒３は、この場合に補強治
具が設けられていないと座屈モードで破壊されるが、本
実施例のものは補強治具が設けられているので全ての場
合において圧潰モードの破壊が実現されている。また、
最大荷重の値は本実施例のものは従来のものに較べて増
加率が−３．３［％］乃至３０．７［％］であり、余り
変化がない。それに対し吸収エネルギーの値の増加率は
６３８［％］乃至９９４［％］であり、著しく増加して
いる。以上により本実施例のＦＲＰ円筒３が極めて大き
いエネルギー吸収特性を有することが実証される。

【００１８】（実施例５）本実施例は本発明の請求項３
に対応する一実施例であり、図１２に示すようにＦＲＰ
円筒３の圧潰開始側の端部近傍の外周５ａに外部補強治
具２ａを取り付けたものである。具体的には、ＦＲＰ円
筒３のテーパ部１０を避けた位置に取り付ける。この外
部補強治具２ａの取り付けにより、外周５ａには図１３
に示すような拘束力８ａが作用する。その拘束力８ａ
は、ＦＲＰ円筒３の圧潰部直近を局部的に補強かつ拘束
し、図１４に示すＦＲＰ円筒３を層間剥離させるような
亀裂１４が圧潰の進行に伴って進展するのを妨げる力と
して作用する。これにより、ＦＲＰ円筒３のエネルギー
吸収量がアップする。また、前記のようにテーパ部１０
を避けた位置に外部補強治具２ａを配置しているため、
衝突時における最大荷重は従来のものとほとんど変らな
い。本実施例では外部補強治具２ａとして、例えば図２
０に示すような公知のチュービングバンド２ｂを用い
た。このチュービングバンド２ｂは、図１３に示すよう
に外周５ａに均一の拘束力８ａを付加すると共に、軸線
方向に沿って移動可能である点に特徴を有する。また、
このチュービングバンド２ｂはねじ９の締め込み動作に
より拘束力８ａを自由に変えることが出来る。

【００１９】（実施例６）本実施例は、図１５及び図１
６に示すように、ＦＲＰ円筒３の圧潰開始側の端部近傍
の内孔４ａ及び外周５ａに内部補強治具１ａ及び外部補
強治具２ａを設けたものである。具体的にはＦＲＰ円筒
３のテーパ部１０を外した位置に内部補強治具１ａと外
部補強治具２ａを設けたものであり、これ等には例えば
図２０に示すような公知のストップリング１ｂ及びチュ
ービングバンド２ｂが採用される。これ等は内孔４ａ及
び外周５ａに均一の押圧力を付加すると共に、軸線方向
に沿って移動可能である点に特徴を有する。ＦＲＰ円筒
３の内径に対し適宜の外径を有するストップリング１ｂ
を用いることにより均一、かつ十分な拘束力７ａ（図１
６）を付加することが出来る。また、チュービングバン
ド２ｂは、前記のようにねじ９の締め込み動作により拘
束力８ａを自由に変えることが出来る。以上の拘束力７
ａ，８ａにより図１６に示すようにＦＲＰ円筒３は補強
され局部の変形が拘束されると共に、テーパ部１０をさ
けた位置に内部補強治具１ａ及び外部補強治具２ａを配
置しているため、衝突時における最大荷重は従来のもの
とほとんど変らない。

【００２０】（実施例７）本実施例は、図１７に示すよ
うに、実施例５における外部補強治具２ａの代わりに内
部補強治具１ａを内孔４ａ内に入れたものであり、これ
によっても局部の変形を拘束することが出来る。図１８
は本実施例における拘束力７ａの作用を示す。

【００２１】図１９は図１５等におけるＦＲＰ円筒３に
作用する荷重Ｐと拘束力７ａ，８ａ等との関係を模式的
に示したものである。拘束力７ａ，８ａの作用によりＦ
ＲＰ円筒３の内孔４及び外周５には軸線方向に沿って摩
擦力ｆが作用する。この摩擦力ｆは荷重Ｐに抵抗する。
従って、摩擦力ｆの値を荷重Ｐより少し下廻る値になる
ように拘束力７ａ，８ａを設定することにより、荷重Ｐ
の作用に伴って内部補強治具１ａ及び外部補強治具２ａ
が下方に移動する。これにより、ＦＲＰ円筒の圧潰前の
部分が順次補強され圧潰モードを保持することが出来
る。

【００２２】図２１は実施例５〜７のＦＲＰ円筒３と従
来のＦＲＰ円筒３の荷重−変位曲線を示す。それは、実
施例５〜７のＦＲＰ円筒３と、後に図３８のエネルギー
吸収特性の比較（２）で説明するように２ｔ／Ｄの値が
限界寸法よりも大きい範囲における従来のＦＲＰ円筒３
との、エネルギー吸収量の比較を示す。図示のように本
実施例のＦＲＰ円筒３の場合は、同一変位点における平
均荷重が高く、エネルギー吸収量が大きいことが分る。

【００２３】図３８のエネルギー吸収特性の比較（２）
は、実施例５（図１２）に示した外部補強治具２ａを設
けたＦＲＰ円筒３と、これを設けない従来のＦＲＰ円筒
３との、エネルギー吸収特性を比較したものである。使
用されたＦＲＰ円筒３の寸法は内径４０［ｍｍ］、肉厚
１．６［ｍｍ］、長さ２００［ｍｍ］のもので２ｔ／Ｄ
＝０．０７で限界寸法を越えている。エネルギー吸収特
性値としては変位３０［ｍｍ］及び５０［ｍｍ］におけ
るエネルギー吸収量（ｋｇｆ・ｍ）と、平均荷重［ｋｇ
ｆ］と、エネルギー吸収効率［％］及び最大荷重［ｋｇ
ｆ］が上げられる。なお、繊維としては朱子織り織布が
使用され、樹脂としてはエポキシ樹脂が採用される。ま
た、シートワインディング法により製作されたものであ
る。図３８のエネルギー吸収特性の比較（２）から分る
ように、最大荷重の増加率は−０．３９［％］であり、
ほとんど差がない。しかし、それ以外の特性の増加率は
約１５［％］乃至２１［％］と大きい。なお、実施例６
及び７に示したものについても、図３８のエネルギー吸
収特性の比較（２）に示したエネルギー吸収特性とほぼ
同一の結果が求められている。

【００２４】（実施例８）本実施例は斜め衝突にも有効
に対処し得るようにした一実施例であり、図２２及び図
２３に示すように、圧潰進行中の端部が傾斜状となって
おり、ＦＲＰ円筒３の傾斜状圧潰部の下端近傍の外周５
ｂに外部補強治具２ｃが位置するよう作動すると共に、
ＦＲＰ円筒３の下端に固定用治具１５と外部補強治具２
ｄとを取り付けたものである。外部補強治具２ｃの取り
付けにより、外周５ｂには図２４に示すような拘束力８
ｂが作用する。その拘束力８ｂにより、限界角度を越え
る斜め衝突角αの圧縮力Ｐが付加されてもＦＲＰ円筒３
はその断面が円形状に保持され、図３５及び図３６に示
したような凹み１２ａ，膨らみ１２ｂや縦クラック１３
の発生が防止され、安定的に圧潰されてエネルギーを安
定的に吸収する。固定用治具１５はＦＲＰ円筒３を車体
等に取り付ける取り付け部材であって、ＦＲＰ円筒３の
下端に当接する平板状部１６と、その平板状部１６から
突出しＦＲＰ円筒３の下端近傍の内孔４ｃ内に嵌入する
突起部１７とからなる。外部補強治具２ｄは、突起部１
７と嵌合したＦＲＰ円筒３の下端近傍の外周５ｃを強固
に締め付ける。これにより、外周５ｃには図２４に示す
ような拘束力８ｃが作用する。その拘束力８ｃにより、
ＦＲＰ円筒３の下端近傍の内壁が突起部１７に密着させ
られる。これにより、斜め圧縮力Ｐを受けた際にＦＲＰ
円筒３が倒れるのが防止されると共に、ＦＲＰ円筒３の
下方部が補強される。なお、本実施例では、外部補強治
具２ｄとして外部補強治具２ｃと同じものを用いてい
る。

【００２５】図２５は、本実施例の補強したＦＲＰ円筒
３と補強なしのＦＲＰ円筒３との荷重−変位曲線を示
す。この場合、補強なしのＦＲＰ円筒３は、斜め圧縮力
の傾斜角度が５度のときは急激な荷重変化がなく安定的
に圧潰されるが、１０度のときはエネルギーを吸収出来
ず軸方向変位が十分に進まないうちに座屈破壊してしま
う。これにより、補強なしのＦＲＰ円筒３の限界角度は
５度と１０度の間にあることが分かる。一方、本実施例
の補強したＦＲＰ円筒３は、斜め圧縮力の傾斜角度が１
５度のときは急激な荷重変化がなく安定的に圧潰される
が、２０度のときは前記補強なしの１０度のＦＲＰ円筒
３と類似の挙動を示した（図示省略、但し、図３９参
照）。これにより、本実施例の補強したＦＲＰ円筒３の
限界角度は１５度と２０度の間にあることが分かる。す
なわち、補強によって限界角度が５度と１０度の間か
ら、１５度と２０度の間に増加したこと、すなわち、限
界角度が約１０度増加したことが分かる。以上により、
ＦＲＰ円筒３の局部補強の構造如何により限界角度及び
破壊モードを制御することが出来、円筒の斜めエネルギ
ー吸収特性を改善し得ることが分かる。

【００２６】図３９のエネルギー吸収特性の比較（３）
は、実施例８（図２２）に示した外部補強治具２ｃを設
けたＦＲＰ円筒３と、これを設けないＦＲＰ円筒３との
エネルギー吸収特性を比較したものである。同表より、
限界角度以上の場合には局部を補強してもエネルギー及
び最大荷重は同様な傾向で減少するが、限界角度が約１
０度上がり、エネルギーを安定的に吸収することが出来
ることが分かる（図２５も参照）。なお、エネルギー吸
収効率は僅かに約１〜１２％低下した。

【００２７】（実施例９）本実施例（図２６）は、実施
例８（図２２）と同様に傾斜状圧潰部の下端近傍の外周
５ｂに外部補強治具２ｃ（図示せず）を取り付けると共
に、傾斜状圧潰部の下端近傍の内孔４ｂに内部補強治具
１ｃ（図示せず）を取り付けてＦＲＰ円筒３の局部を外
側と内側とから補強したものであり、図２６にそれ等の
拘束力８ｂと７ｂの作用を示す。本実施例においても、
実施例８とほぼ同様の結果が得られた。 （実施例１０）本実施例（図２７）は、傾斜状圧潰部の
下端近傍の内孔４ｂに内部補強治具１ｃ（図示せず）を
取り付けてＦＲＰ円筒３の局部を補強したものであり、
図２７にその拘束力７ｂの作用を示す。本実施例におい
ても、実施例８とほぼ同様の結果が得られた。

【００２８】前記のように、実施例８〜１０の限界角度
は、ＦＲＰ円筒３と内部補強治具１ｃ及び／又は外部補
強治具２ｃの組合せにより実験的に求められる。また、
実施例８〜１０に用いられる内部補強治具１ｃ及び外部
補強治具２ｃは実施例６（図１５）等で用いたものと同
じものを用いる。これにより、ＦＲＰ円筒３の圧潰につ
れて内部補強治具１ｃ及び外部補強治具２ｃは下方に移
動し、ＦＲＰ円筒の圧潰前の部分が順次補強されて圧潰
モードが保持される。

【００２９】以上の説明において、内部補強治具１，１
ａ，１ｂ，１ｃ及び外部補強治具２，２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄとして図２及び図２０に示したものを採用した
が、勿論これ等に限定するものではない。また、個数や
配列についても実施例のものに限定するものではない。
また、ＦＲＰ円筒の製造方法についてもシートワインデ
ィング法に限らずフィラメントワインディングなどの製
造方法によるものでも勿論よい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）ＦＲＰ円筒の凹み変形が生じ易い部分に補強治具を
配置し、円筒の内外から変形を拘束する構造を採用する
ことにより、円筒の座屈破壊を防止し、ＦＲＰ円筒を安
定した圧潰モードにより変形させることが出来る。その
ため、衝突エネルギーを大巾に吸収し軽量でエネルギー
吸収量を向上させることが出来る。 ２）内部及び／又は外部補強治具を圧潰開始側の端部近
傍の内孔及び／又は外周に取り付けることにより、衝突
時における最大荷重を変えることなく、安定した圧潰モ
ードで破壊が進行するため平均荷重が増大し、エネルギ
ー吸収効率を向上させることが出来る。 ３）ＦＲＰ円筒の圧潰開始側の端部近傍の内孔及び／又
は外周に、内部補強治具及び／又は外部補強治具をその
寸法，構造，及び取り付け位置等を調節して取り付ける
ことにより、限界角度を制御し、斜め衝突エネルギーを
安定的に吸収させることが出来る。 ４）内部補強治具及び／又は外部補強治具を圧潰の進行
につれて圧潰方向に移動するようにすることにより、Ｆ
ＲＰ円筒の圧潰前の部分が順次補強されて圧潰モードが
保持される。 ５）ＦＲＰ円筒の圧潰開始側と反対側の端部内にＦＲＰ
円筒を車体等に取り付ける取り付け部材の突起部を嵌入
し、前記端部を外部補強治具により締め付けることによ
り、ＦＲＰ円筒を取り付け部材に固定し、斜め方向の衝
突においてＦＲＰ円筒の軸直角方向の分力によりＦＲＰ
円筒がその取り付け面から転倒離脱するのを防止するこ
とが出来る。 ６）内部補強治具や外部補強治具は例えばストップリン
グやチュービングバンド等の公知のものを利用出来るた
め、容易に、かつ安価に実施することが出来る。また、
それ等の取り付け取り外しも容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の軸断面図（図２の線Ｂ−Ｂ
断面図）。

【図２】図１の線Ａ−Ａ断面図。

【図３】図１の実施例１の圧潰モードを示す軸断面図。

【図４】図１の実施例１の圧潰における補強の様相の原
理図。

【図５】本発明の実施例２の軸断面図。

【図６】図５のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図７】本発明の実施例３の軸断面図。

【図８】図７のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図９】本発明の実施例４の軸断面図。

【図１０】図９のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図１１】本発明の実施例と従来のＦＲＰ円筒の荷重−
変位曲線を示す線図。

【図１２】本発明の実施例５の軸断面図。

【図１３】図１２のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図１４】図１２の実施例５の圧潰モードを示す軸断面
図。

【図１５】本発明の実施例６の軸断面図。

【図１６】図１５のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図１７】本発明の実施例７の軸断面図。

【図１８】図１７のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図１９】本発明の実施例における拘束力と荷重との関
係を示す原理図。

【図２０】図１５における内部補強治具及び外部補強治
具の具体的構造を示す横断面図。

【図２１】図１２等における実施例のＦＲＰ円筒と従来
のＦＲＰ円筒の荷重−変位曲線を示す線図。

【図２２】本発明の実施例８の使用状態を示す斜視図。

【図２３】図２２の側面図。

【図２４】図２２のＦＲＰ円筒の補強の様相の原理図。

【図２５】同実施例の補強したＦＲＰ円筒と補強なしの
ＦＲＰ円筒の斜め圧縮の荷重−変位曲線を示す線図。

【図２６】本発明の実施例９のＦＲＰ円筒の補強の様相
の原理図。

【図２７】本発明の実施例１０のＦＲＰ円筒の補強の様
相の原理図。

【図２８】従来のＦＲＰ円筒の軸断面図。

【図２９】従来のＦＲＰ円筒の圧潰モードにおける変形
状態を示す軸断面図。

【図３０】一般的な変位と荷重で求められるエネルギー
吸収量を図示した線図。

【図３１】ＦＲＰ円筒の２ｔ／Ｄと比エネルギー吸収量
と破壊モードとの関係を示す線図。

【図３２】従来のＦＲＰ円筒の座屈破壊における凹み変
形状態を示す斜視図。

【図３３】従来のＦＲＰ円筒の座屈破壊における縦クラ
ックを示す斜視図。

【図３４】荷重−変位線図における最大荷重及び平均荷
重を示す線図。

【図３５】限界角度以上の斜め圧縮力によるＦＲＰ円筒
の変形状態を示す斜視図。

【図３６】限界角度以上の斜め圧縮力によるＦＲＰ円筒
の破壊状態を示す斜視図。

【図３７】エネルギー吸収特性の比較（１）。

【図３８】エネルギー吸収特性の比較（２）。

【図３９】エネルギー吸収特性の比較（３）。

【符号の説明】

１ 内部補強治具 １ａ 内部補強治具 １ｂ ストップリング ２ 外部補強治具 ２ａ 外部補強治具 ２ｂ チュービングバンド ２ｃ 外部補強治具 ２ｄ 外部補強治具 ３ エネルギー吸収体（ＦＲＰ円筒） ４ 内孔 ４ａ 圧潰開始側の端部近傍の内孔 ４ｂ 傾斜状圧潰部の下端近傍の内孔 ４ｃ ＦＲＰ円筒の下端近傍の内孔 ５ 外周 ５ａ 圧潰開始側の端部近傍の外周 ５ｂ 傾斜状圧潰部の下端近傍の外周 ５ｃ ＦＲＰ円筒の下端近傍の外周 ６ 破片 ７ 拘束力 ７ａ 拘束力 ７ｂ 拘束力 ８ 拘束力 ８ａ 拘束力 ８ｂ 拘束力 ８ｃ 拘束力 ９ ねじ １０ テーパ部 １１ 荷重 １２ 凹み変形 １２ａ 凹み １２ｂ 膨らみ １３ 縦クラック １４ 亀裂 １５ 固定用治具 １６ 平板状部 １７ 突起部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝突時のエネルギーを吸収する中空円筒
   状のエネルギー吸収体であって、その内孔及び／又は外
   周に適宜の押圧力で嵌まり込む内部補強治具及び／又は
   外部補強治具を設けることを特徴とする局部補強治具を
   備えるエネルギー吸収体。
2. 【請求項２】 前記内部補強治具及び／又は外部補強治
   具が前記エネルギー吸収体の軸線方向に沿って複数個配
   設されてなる請求項１の局部補強治具を備えるエネルギ
   ー吸収体。
3. 【請求項３】 前記内部補強治具及び／又は外部補強治
   具が前記エネルギー吸収体の圧潰開始側の端部近傍の内
   孔及び／又は外周に配設されることを特徴とする局部補
   強治具を備えるエネルギー吸収体。
4. 【請求項４】 前記内部補強治具及び／又は外部補強治
   具が前記エネルギー吸収体の圧潰の進行につれて圧潰進
   行方向に移動する請求項１又は請求項３の局部補強治具
   を備えるエネルギー吸収体。
5. 【請求項５】 前記エネルギー吸収体の圧潰開始側と反
   対側の端部内にエネルギー吸収体を車体等に取り付ける
   取り付け部材の突起部を嵌入し、前記端部を前記外部補
   強治具により締め付けることを特徴とする局部補強治具
   を備えるエネルギー吸収体。
6. 【請求項６】 前記内部補強治具がストップリングであ
   り、前記外部補強治具がチュービングバンドである請求
   項１、請求項３、請求項４、又は請求項５の局部補強治
   具を備えるエネルギー吸収体。