JPS6325218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば自動車のバンパーやその他の
衝撃エネルギを吸収すべき個所に使用される衝撃
エネルギ吸収要素に関する。

一般的にかかる衝撃吸収要素は、予想される使
用温度範囲内で適切な機械的特性を有するエラス
トマーで形成されている。

従来このエネルギ吸収要素において、エネルギ
の吸収効率を高め、かつ、吸収過程を安定におこ
なわせるため、種々の立体構造の吸収体が提案さ
れており、例えば米国特許第3926463号明細書に
は衝撃エネルギを受ける方向、すなわち衝撃荷重
の方向に延びるリブとそのリブのサポートより成
り、そのリブの衝撃荷重の方向に直角なリブの断
面が、四角形などの直線のみで囲まれた形状の吸
収要素が開示され、また米国特許第3995901号明
細書には、上記構造においてリブの断面が波形に
屈曲した形状をとつている吸収要素が開示されて
いる。

しかしながらかかる衝撃吸収要素においては、
衝撃を受けた場合の変形は不安定な変形すなわち
不完全座屈変形（吸収体のすべての部分が均一な
規則的座屈変形とならない変形）であり、従つて
エネルギ吸収にロスが多く、予定されたエネルギ
量を吸収できず、また復元性も悪いという欠点を
有していた。

本発明者は種種研究の結果、上記の従来技術の
欠点はリブの構成すなわち荷重と直角方向のリブ
の断面形状およびリブの厚みに関係すること、そ
してリブの断面形状が第１図に示す如く円弧形状
で、かつ特定のリブの厚さｔおよび半径Ｒの場合
にのみ、吸収体即ち円筒Ｃ全体が第２図および第
３図に示す如く、実質的に規則正しい座屈変形
（完全座屈変形）をし、その結果予定されたエネ
ルギを安定的に吸収できることを見出した。

本発明は、本発明者等が見出した事実、すなわ
ち軸線方向直角断面が円弧状であり、0.03＜ｔ／
Ｒ＜0.3のエネルギ吸収要素が、完全座屈変形を
するという事実に基づくものである。

上記の如き完全座屈変形は、截頭円錐体におい
ても同様に生ずるが、このような円筒体又は截頭
円錐体は、実際にバンパー等に取りつける際に多
数採用されることになる。この場合、多数の円筒
体を個々に製作してバンパー等に取付けるように
すると、各円筒体を所定の方向に正確に向けるこ
とが困難であり、又各円筒体の隣接間隔を揃える
ことも困難であり、このような円筒体の方向およ
び隣接間隔が不揃いの場合は、予定されたエネル
ギ量を吸収できず、所望の緩衝効果が発揮されな
いことが多い。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、幾
つかの円筒体又は截頭円錐体を連結リブ等により
連結し、緩衝効果を良好に発揮し得るようにした
エネルギ吸収要素を提供するものである。

円筒体すなわち軸直角断面の形状がリング状で
ある筒体を互いに接するように多数配列した衝撃
緩衝装置は知られているが、しかしながらこのよ
うに互いに接する円筒体を用いた場合、完全座屈
変形をすると、第３図に示すように円筒体は半径
方向外方に拡がるので、隣接する円筒体が互いに
ぶつかり合い、完全座屈変形を行なわない。した
がつて隣接する円筒体の間の距離は完全座屈変形
後に互いに干渉しないように広くとらねばならな
い。しかしながらあまり距離がありすぎるとエネ
ルギ吸収量が少なくなるので、多数個の円筒体を
配置する場合はその間隙は出来るだけ近い方が好
ましい。本発明によれば完全座屈変形を行うの
で、その変形のパターンは材質、半径Ｒおよび厚
さｔによつて定まつてしまう。したがつて変形後
の半径方向の拡がりは予め予測できるので円筒体
の間隔は完全座屈変形を妨げないように配列する
ことができる。この配列の態様は任意であり、縦
横十文字に配列してもよく、千鳥状に配列しても
よい。

円筒体を配列する場合にエネルギ吸収要素の取
扱い上、および円筒体の位置決め上、２つの円筒
体を連結する必要がある。しかしながら連結体を
設ければ完全座屈変形に支障を及ぼしやすく、と
かく非完全座屈変形をしてしまうことが多い。そ
こで本発明によれば連結リブは円筒体に対して全
体的に変形しやすいものが用いられている。

そのために、その連結リブを円筒体よりも弱い
材料で作ることも出来るし、又、一体成形する場
合、すなわち同じ材料の場合には連結リブの厚み
を円筒体の厚みよりも薄くしたり、または部分的
に円筒体を連結するようにすればよい。

以下、本発明によるエネルギ吸収要素の各実施
例を図面について説明する。第４図ないし第６図
に示される本発明の実施例においては、本発明に
よるエネルギ吸収要素１０は複数（図示の実施例
では６個）の円筒体１１を備え、隣接する各円筒
体１１は連結リブ１２，１３で互いに連結されて
いる。円筒体１１の端部には平板状のサポート１
４が設けられている。円筒体１１、連結リブ１
２，１３およびサポート１４の三者は、ゴム、プ
ラスチツク等の弾性材料で一体成形するのが好ま
しい。この弾性材料としては、例えばエチレン酢
酸ビニル共重合体などのポリオレフインが好まし
い。各円筒体を結ぶ連結リブ１２，１３の長さ即
ち隣接する円筒体１１の間隔は円筒体１１が座屈
を起こす際に互いに干渉しないで、完全座屈を起
こす距離とされ、連結リブの高さは、同様に円筒
体１１の高さの約40％以上が好ましく、円筒体と
同じ高さであつてもよいことが実験上確認され
た。又各部の寸法については、例えば円筒体１１
の内径を29mm、肉厚を３mmとした場合、連結リブ
の厚さは1.5mmないし2.5mm、サポート１４の厚さ
３mmとして良好な実験結果が得られた。連結リブ
１２と連結リブ１３の高さは、図示の例では異な
るが同じでもよい。すなわち連結リブは寸法上弱
く作られ、円筒体の完全座屈変形を妨げないよう
にしてある。なお１５はサポート１４に設けられ
た穴であるが、この穴は主として取扱いの便宜の
ために指を挿入できるように設けられているが、
設けなくても良い。

本発明によるエネルギ吸収要素の一実施例は上
記の如く構成され、少くとも２個の弾性材料から
なる円筒体の周壁が連結リブにより連結され、端
部がサポートにより支持されているので、各円筒
体をバンパー等に組付ける際に、所定の位置、間
隔および方向性をもつて配置することができ、エ
ネルギ吸収要素の組立てを正確、容易に行うこと
ができるとともに、衝撃が加わつた場合、円筒体
が完全座屈変形し良好なエネルギ吸収効果を発揮
することが出来るとともに復元力も大きくなる。
なお連結リブ１２，１３は完全座屈変形を妨げな
い程度で円筒体を相互に連結するものであればよ
く、一体成形の場合は寸法上弱く設計してあるが
物質的に弱い材料を用いることも出来る。

第７図に示される本発明の他の実施例において
は、エネルギ吸収要素２０の円筒体２１は、連結
リブ２２，２３のみにより連結され、前記実施例
におけるサポートが省略されている点が相違して
いるだけで、円筒体２１およびリブ２２，２３の
材質および寸法諸元等は、前記実施例と同様であ
る。当該実施例においては、サポートが省略され
ているので、前記実施例のエネルギ吸収要素よ
り、製作が簡単であるが、その他の作用効果は前
記実施例と略同様である。

第８図および第９図に示される本発明の他の実
施例においては、エネルギ吸収要素３０は、複数
の（図示の実施例では４個）の截頭円錐体３１
と、隣接する各円錐体３１の周壁を連結する連結
リブ３２，３３と円錐体３１の端部に設けられ、
円錐体の端部を連結するサポート３４から構成さ
れ、サポート３４には適宜孔３５が設けられてい
る。截頭円錐体３１は連結リブ３２，３３および
サポート３４の三者は一体的に形成するのが好ま
しい。円錐体３１の肉厚は、円錐体の全高に亘つ
て同一である。その他、截頭円錐体、連結リブお
よびサポートの材質、寸法等は、第４図乃至第６
図に示される実施例と同様である。したがつて本
明細書でいう円筒体とはこの実施例の如く截頭円
錐体を含むものである。

本発明の第８図および第９図に示す実施例は上
記の如く構成されており、前記の実施例と略同様
のエネルギ吸収効果を奏するが、当該実施例にお
いては、截頭円錐体のサポート側即ち基部側の直
径が大となつているので、サポートへの着座が強
固で、円錐体の腰が強く大きなエネルギ吸収を行
うことができる。なお截頭円錐体の場合は完全座
屈変形のパターンは上下で異るが完全座屈変形を
する限りにおいて作用効果は円柱状のものと変わ
りはない。

第１０図および第１１図に示される他の実施例
においては、エネルギ吸収要素４０は、円筒体４
１、連結リブ４２，４３およびサポート４４によ
り構成されている。この円筒体４１の周壁は、基
部即ちサポート４４側から先端に向かつて肉薄に
なつている。したがつて、周壁の外側基端部は線
ａで、外側先端部は線ｂで、内側基端部は線ｃ
で、内側先端部は線ｄで表現され、長さ＞長
さである。又図示の例では、周壁の断面は、
細長い台形をし、長さおよび長さのそれぞ
れの中心を結ぶ中心線は、円筒体４１の中心に平
行である。円筒体４１を截頭円錐体とし、基部と
先端との肉厚を変えてもよい。

このように構成することにより、円筒体は基部
側に向けて肉厚が大となり、強固なものとなつて
エネルギ吸収量が増大する。

第１２図および第１３図に示される実施例にお
いては、エネルギ吸収要素は第１および第２の２
つの吸収体から構成されるものの例であり、第１
２図はその第１の吸収要素を示している。第１の
エネルギ吸収体５０は、複数の円筒体５１、各円
筒体５１を連結する連結リブ５２，５３、円筒体
５１の基部を連結するサポート５４からなる。円
筒体５１の周壁の肉厚は、図示例では第１０図と
同様に基部から先端に向けて薄くなつているが、
第４図の如く同一肉厚としてもよい。第２のエネ
ルギ吸収体６０は、複数の截頭円錐体６１および
円錐体６１の基部を連結するサポート６２からな
る。截頭円錐体６１の周壁の肉厚は円筒体５１と
同様に定められる。円筒体５１内に截頭円錐体６
１を嵌合することにより、第１および第２のエネ
ルギ吸収体５０，６０は組合されてエネルギ吸収
要素が構成される。円筒体５１に組合される第２
のエネルギ吸収体は円筒体を用いることもでき
る。

上記実施例においては、第１のエネルギ吸収体
の円筒体内に第２のエネルギ吸収体の截頭円錐体
が嵌合されているので、各エネルギ吸収体を単独
で用いるよりエネルギ吸収量が増大する。又両方
のエネルギ吸収体で吸収し得るエネルギ量を、１
個の吸収体で吸収しようとすると、周壁の肉厚が
相当厚くなり、座屈が困難となるが、当該実施例
では、第１、２のエネルギ吸収体は、比較的肉薄
にでき、良好な座屈を行うことができる。又第２
のエネルギ吸収体のサポート６２は省略すること
ができる。

なお、第１図乃至第３図に示される円筒体を有
するエネルギ吸収要素に、前記円筒体に嵌合する
円筒体を有する他のエネルギ吸収要素を第１２図
の如く組合せても良い。

このように第１および第２のエネルギ吸収体を
重ね合せて二重構造とした場合に両者の完全座屈
変形のパターンが互いに重なり合つて両者が互い
に干渉しないように設計する必要がある。

以上の如く本発明によれば、円筒体で構成され
て完全座屈変形を行うので、エネルギ吸収量が多
く、かつその量を予め計算によつて予測でき、し
かも復元力がするので、例えば自動車のバンパー
のようなエネルギ吸収要素として極めて好適であ
る。また弾性材料を一体成形して作ることが出来
るので、製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための円筒体
の断面図、第２図および第３図は前記円筒体の座
屈状態を示す図、第４図は本発明によるエネルギ
吸収要素の一実施例を示す平面図、第５図はその
正面図、第６図はその側面図、第７図は本発明の
他の実施例を示す平面図、第８図はエネルギ吸収
要素の一実施例を示す平面図、第９図はその側面
図、第１０図は他の実施例を示す平面図、第１１
図はその側面図、第１２図は更に他の実施例であ
る第１のエネルギ吸収要素の平面図、第１３図は
第１２図の第１のエネルギ吸収要素に第２のエネ
ルギ吸収要素を組合せた場合のＡ―Ａ線断面図で
ある。 １１，２１，３１，４１，５１，６１…円筒
体、１２，１３，２２，２３，３２，３３，４
２，４３，５２，５３…連結リブ、１４，３４，
４４，５４…サポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク等の弾性材料で作られた少くと
   も２個の円筒体および連結リブからなり、該連結
   リブは、円筒体よりも変形しやすく、且つ各円筒
   体の完全座屈変形を妨げない間隔をおいて各円筒
   体を連結していることを特徴とするエネルギ吸収
   要素。 ２ 少くとも２個の円筒体の基部には、各円筒体
   を連結する板状のサポートが設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲の第１項記載のエネ
   ルギ吸収要素。 ３ 円筒体が截頭円錐体である特許請求の範囲第
   １項記載のエネルギ吸収要素。 ４ 円筒体の周壁の肉厚は、基部から先端に向か
   つて薄くなつていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載のエネルギ吸収要素。 ５ 少くとも２個の截頭円錐体の基部には、各截
   頭円錐体を連結する板状のサポートが設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項又は
   第４項記載のエネルギ吸収要素。 ６ 各円筒体又は截頭円錐体には、他の円筒体又
   は截頭円錐体が嵌合されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項乃至第５項の何れかに記載
   のエネルギ吸収要素。