CN104417467A - 冲击吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲击吸收装置。提供一种防止来自外部的异物的冲击或进入，并且与现有技术相比使总能量吸收量增加的冲击吸收装置。冲击吸收装置具备：由复合材料构成并向前后方向压溃而吸收冲击能的碰撞吸能盒；遍及碰撞吸能盒的沿着前后方向的全长以围绕该碰撞吸能盒周围的方式配置的筒状的外筒部件；与碰撞吸能盒及外筒部件各自的前端抵接配置且向前后方向同时挤压该碰撞吸能盒及该外筒部件而将其压溃的挤压部件。外筒部件形成为使多个筒状部分在前后方向上连结而成的形状，并且在被挤压部件向前后方向挤压时将多个筒状部分规则地折叠而向前后方向压溃。

Description

冲击吸收装置

技术领域

本发明涉及一种吸收碰撞时等的冲击的冲击吸收装置，例如涉及一种适合应用于汽车的冲击吸收装置。

背景技术

目前，已知例如搭载于汽车等上，吸收来自外部的冲击的冲击吸收装置。在该冲击吸收装置中，例如形成筒状的能量吸收部件通过承受冲击负荷并向轴向压溃而吸收该冲击负荷(冲击能量)。作为能量吸收部件，一直以来使用金属(例如铝合金)制的能量吸收部件，近年来，开发了具有更加优异的能量吸收性能且轻量的复合材料(例如纤维强化塑料)制的能量吸收部件，正在被实际应用。

然而，如果在这种冲击吸收装置中，若能量吸收部件是向外部露出的状态，则在该能量吸收部件由于来自外部的异物(例如小石子等)而受到冲击的情况下，往往以因局部性的层间剥离等而无意图的破坏形态被压溃，有可能不能发挥所期望的能量吸收性能。另外，还设想在该能量吸收部件和挤压能量吸收部件以将其压溃的挤压部件之间，进入了来自外部的异物的情况。若挤压部件在咬入异物的状态下挤压能量吸收部件，复合材料制的能量吸收部件则会在以被异物挤住的地方为起点的局部性层间剥离等无意图的破坏形态下被压溃，有可能仍然不能发挥所期望的能量吸收性能。

关于这种来自外部的异物的冲击或进入，如图6所示，通过设置围绕能量吸收部件周围的筒状的外筒部件可以防止(例如参照专利文献1)。该情况下，外筒部件构成为，例如用薄壁的金属形成，并且与能量吸收部件一起被挤压部件挤压而压溃。

现有技术文献

专利文献1：(日本)专利第3456596号公报

但是，在形成为单纯的筒状的外筒部件中，如图7(a)所示，该外筒部件的压溃形态正如将铝罐向轴向毁坏那样，往往是在不规则的部位一边产生纵向弯曲一边压溃。因此，如图7(b)所示，外筒部件是以轴向的高度比较高的状态压溃断开，该毁坏断开的外筒部件成为支撑杆而支撑冲击负荷。其结果是，虽然在能量吸收部件中还残留有毁坏部分(即能量吸收部分)，但是由于毁坏断开的外筒部件阻止了能量吸收部件的压溃，因此会减少能量吸收部件整体的总能量吸收量。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而开发的，目的在于提供一种冲击吸收装置，其防止来自外部的异物产生的冲击或进入，同时与现有技术相比能够使总能量吸收量增加。

为了达成上述目的，第一方面的发明提供一种冲击吸收装置，其包括：

能量吸收部件，其由复合材料构成并向规定的压溃方向压溃而吸收冲击量；

筒状的外筒部件，其遍及上述能量吸收部件的沿着上述压溃方向的全长以围绕该能量吸收部件的周围的方式配置；以及

挤压部件，其与上述能量吸收部件及上述外筒部件各自的上述压溃方向的一端抵接配置，并且向上述压溃方向同时挤压该能量吸收部件及该外筒部件而将其压溃，其中，

上述外筒部件形成为使多个筒状部分在上述压溃方向相连结而成的形状，并且以在被上述挤压部件向上述压溃方向挤压时将上述多个筒状部分规则地折叠而向上述压溃方向压溃。

第二方面的发明是在第一方面所述的冲击吸收装置的基础上，其中，

上述外筒部件形成为直径互不相同的上述多个筒状部分相连结而成的形状，使得在向上述压溃方向被挤压时上述多个筒状部分向上述压溃方向伸缩式收缩。优选地，能量吸收部件为空截圆锥状，并且以朝向前方直径变小的方式配置，多个筒状部分沿前后方向的长度相互大致相同，分别形成为越靠后侧部分直径逐步变大的圆筒形。

第三方面的发明是在第一方面所述的冲击吸收装置的基础上，其中，

上述外筒部件形成为具有沿着上述压溃方向的中心轴的蛇腹状。优选地，外筒部件通过使向前方缩窄的形状的筒状部分和向后方缩窄的形状的筒状部分在前后方向上交替连结而形成为蛇腹状。

第四方面的发明是在第1～3方面中任一方面所述的冲击吸收装置的基础上，其中，

上述复合材料是碳纤维强化塑料。

发明效果

根据本发明，由于具备以围绕能量吸收部件周围的方式配置的筒状的外筒部件，因此能够利用该外筒部件防止来自外部的异物的冲击或进入。

另外，该外筒部件形成为使多个筒状部分在压溃方向上相连结而成的形状，且在被挤压部件向压溃方向挤压时将该多个筒状部分规则地折叠而向压溃方向压溃，因此与外筒部件是单纯的筒状的现有技术相比，能够使该外筒部件容易地压溃到短的轴向(压溃方向)长度。由此，能够使能量吸收部件压溃到比现有技术更短的长度，进而能够使该能量吸收部件的总能量吸收量增加。

因而，能够防止来自外部的异物的冲击或进入，同时与现有技术相比能够使总能量吸收量增加。

附图说明

图1是搭载了第一实施方式的冲击吸收装置的车辆的立体图；

图2是第一实施方式的冲击吸收装置的剖面图；

图3是用于说明第一实施方式的冲击吸收装置的能量吸收形态的图；

图4是第二实施方式的冲击吸收装置的剖面图；

图5是用于说明第二实施方式的冲击吸收装置的能量吸收形态的图；

图6是现有冲击吸收装置的剖面图；以及

图7是用于说明现有冲击吸收装置的能量吸收形态的图。

符号说明

1、1A 冲击吸收装置

2、2A 碰撞吸能盒(能量吸收部件)

3、3A 外筒部件

31、31A 筒状部分

4 挤压部件

5 支撑部件

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

首先对于本发明的第一实施方式进行说明。

图1是搭载了第一实施方式的冲击吸收装置1的车辆100的立体图，图2是冲击吸收装置1的剖面图。

如图1所示，冲击吸收装置1在车辆(汽车)100的保险杠101和车身骨架102之间并设有两个，是吸收来自车辆前方的冲击的部件。

予以说明，在下面的说明中，除非另行说明，否则对于“前”、“后”的描述意思是从搭载有冲击吸收装置1的车辆100看的方向。

具体而言，如图2所示，冲击吸收装置1具备碰撞吸能盒2、围绕碰撞吸能盒2周围的外筒部件3、挤压碰撞吸能盒2的挤压部件4、支撑碰撞吸能盒2的支撑部件5。

其中，碰撞吸能盒2是本发明的能量吸收部件，由将树脂用纤维强化后的复合材料即纤维强化塑料(Fiber Reinforced Plastics：FRP)构成。作为纤维的种类有碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维(アラミド繊維)等，优选使用能量吸收量和强度方面优异的碳纤维。该碰撞吸能盒2形成为以沿前后方向的中心轴Ax为旋转对称轴且具有大致均等的壁厚的中空截圆锥状，并且以朝向前方直径变小的方式配置。该碰撞吸能盒2被受到冲击负荷的挤压部件4从前方挤压而向前后方向压溃，从而吸收该冲击能量。予以说明，最初挤压时被挤压部件4挤压的碰撞吸能盒2的前端面，可以设定为与该碰撞吸能盒2的所期望的压溃方式相对应的形状，虽然附图中省略，但也可以形成为例如以尖细状倾斜的锥形等。

外筒部件3是用于防止来自外部的异物与碰撞吸能盒2直接碰撞或防止来自外部的异物进入碰撞吸能盒2和挤压部件4之间的部件，例如由铝合金等金属构成。该外筒部件3形成为具有与碰撞吸能盒2的中心轴Ax一致的中心轴的旋转对称形状，以遍及沿着前后方向的碰撞吸能盒2的全长围绕该碰撞吸能盒2周围的方式配置。更详细地说，外筒部件3形成为使沿着前后方向的长度足够比碰撞吸能盒2短的多个筒状部分31、…在前后方向上相连结而成的形状。多个筒状部分31、…沿前后方向的长度相互大致相同，分别形成为越靠后侧部分直径逐步变大的圆筒形。而且，外筒部件3通过多个筒状部分31、…在各自的前端部及后端部互相连结，从而形成为朝向后方直径逐步变大的形状。根据这样的结构，如后述，外筒部件3在沿前后方向从前方被挤压时以各筒状部分31逐步陷入其后侧部分的内侧、以所谓的伸缩式收缩，而规则地压溃。

但是，对于外筒部件3来说，如果是在沿前后方向从前方被挤压时多个筒状部分31、…规则地被折叠而向前后方向压溃的结构，那么该多个筒状部分31、…也可以不是以伸缩式收缩的结构。

另外，外筒部件3也可以是多个筒状部分31、…通过焊接等相互连结的结构，也可以是一体成型的结构。

挤压部件4是用于挤压碰撞吸能盒2及外筒部件3而使其压溃的部件，且形成为与前后方向正交的大致平板状，在碰撞吸能盒2及外筒部件3各自的前端以遍及全周相抵接的方式配置。另外，挤压部件4是冲击吸收装置1的向车辆100的安装部分，以前面部与车辆100的保险杠101的后面部抵接的方式安装在该保险杠101上(参照图1)。因此，如后述，挤压部件4承受经由保险杠101从前方附加的冲击负荷，且沿前后方向从前方同时挤压碰撞吸能盒2及外筒部件3而使其压溃。予以说明，作为将碰撞吸能盒2固定在保险杠101上的方法，例如有通过用螺栓约束挤压部件4和支撑部件5来在碰撞吸能盒2和挤压部件4上产生面压力而将碰撞吸能盒2固定的方法等。

支撑部件5是用于支撑碰撞吸能盒2及外筒部件3的部件，形成为与前后方向正交的大致平板状，以遍及全周相抵接的方式配置在碰撞吸能盒2及外筒部件3各自的后端。另外，支撑部件5也是冲击吸收装置1的向车辆100的安装部分，以后面部与车辆100的车身骨架102的前面部抵接的方式安装在该车身骨架102上(参照图1)。

接着，参照图3对于冲击吸收装置1承受来自外部的冲击负荷时的能量吸收形态进行说明。

图3是用于说明冲击吸收装置1的能量吸收形态的图。

首先，当搭载了冲击吸收装置1的车辆100撞击到前方的物体等时，如图3(a)所示，来自前方的冲击负荷经由保险杠101施加到挤压部件4上。

然后，如图3(a)所示，承受冲击负荷的挤压部件4沿前后方向从前方同时挤压碰撞吸能盒2及外筒部件3，分别使该碰撞吸能盒2及外筒部件3压溃。

此时，图示省略，碰撞吸能盒2中被挤压部件4直接挤压的部分的纤维断裂，该断裂片的大部分一边被卷入内周侧一边依次压溃。而且，通过该碰撞吸能盒2的压溃而吸收冲击能量，冲击负荷得以缓冲。

另一方面，外筒部件3以多个筒状部分31，…被规则地折叠的方式向前后方向压溃。更详细地说，外筒部件3以多个筒状部分31、…从前侧的部分开始依次向其后侧(正后)的部分的内侧逐步地陷入、以所谓伸缩式收缩的方式而规则地压溃。

另外，此时，外筒部件3将向外周侧的碰撞吸能盒2的断裂片束缚住，进而抑制碰撞吸能盒2朝向外周侧断裂的情况。因此，能够促进碰撞吸能盒2向内周侧的断裂，提高该碰撞吸能盒2的压溃负荷(压溃需要的负荷)。

然后，碰撞吸能盒2及外筒部件3从前侧起依次压溃，如图3(c)所示，外筒部件3溃断，一直压溃到碰撞吸能盒2及外筒部件3的压溃负荷与冲击负荷相平衡。此时，虽然取决于冲击负荷的大小，但通过以规则地被折叠的方式压溃，外筒部件3压溃缩短至接近大致一个筒状部分31的轴向(前后方向)长度。

如上所述，根据第一实施方式的冲击吸收装置1，由于具备以围绕碰撞吸能盒2周围的方式配置的筒状外筒部件3，因此利用该外筒部件3能够防止来自外部的异物产生的冲击或进入。

另外，该外筒部件3形成为使多个筒状部分31、…在前后方向上相连结而成的形状，在被挤压部件4向前后方向被挤压时由于该多个筒状部分31…被规则地折叠而向前后方向压溃，因此与外筒部件是单纯的筒状的现有技术相比，能够使该外筒部件3容易地压溃到较短的轴向(前后方向)长度。由此，能够使碰撞吸能盒2压溃到比现有技术更短的长度，进而能够使由该碰撞吸能盒2产生的总能量吸收量增加。

因此，能够防止来自外部的异物产生的冲击或进入，并且与现有技术相比，总能量吸收量增加。

另外，由于外筒部件3束缚碰撞吸能盒2的向外周侧的断裂片，进而，抑制了碰撞吸能盒2朝向外周侧断裂的情况，因此促进碰撞吸能盒2向内周侧的断裂，能够提高该碰撞吸能盒2的压溃负荷。

[第二实施方式]

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。予以说明，对与上述第一实施方式同样的构成要素，附带相同的符号，并且省略其说明。

图4是第二实施方式的冲击吸收装置1A的剖面图。

如图4所示，冲击吸收装置1A代替上述第一实施方式中的碰撞吸能盒2及外筒部件3，而具备碰撞吸能盒2A及外筒部件3A。

其中，碰撞吸能盒2A形成为具有沿前后方向的中心轴Ax的圆筒形。另外，碰撞吸能盒2A对于其他的方面与上述第一实施方式的碰撞吸能盒2同样构成。

另一方面，外筒部件3A和上述第一实施方式的外筒部件3同样，形成为具有与碰撞吸能盒2A的中心轴Ax一致的中心轴的旋转对称形状，并且遍及沿前后方向的碰撞吸能盒2A的全长以围绕该碰撞吸能盒2A的周围的方式配置。但是，该外筒部件3A形成为使中空截圆锥状的多个筒状部分31A、…在前后方向上连结而成的蛇腹状。更详细地说，外筒部件3A通过使向前方缩窄的形状的筒状部分31A和向后方缩窄的形状的筒状部分31A在前后方向上交替连结而形成为蛇腹状。另外，外筒部件3A在其他方面与上述第一实施方式的外筒部件3同样地构成。

接着，对于冲击吸收装置1A承受来自外部的冲击负荷时的能量吸收形态，参照图5进行说明。

图5是用于说明冲击吸收装置1A的能量吸收形态的图。

首先，当搭载了冲击吸收装置1A的车辆100撞击到前方的物体等时，如图5(a)所示，来自前方的冲击负荷经由保险杠101施加到挤压部件4上。

然后，如图5(a)所示，受到冲击负荷的挤压部件4沿前后方向从前方同时挤压碰撞吸能盒2A及外筒部件3A，分别使该碰撞吸能盒2A及外筒部件3A压溃。

此时，图示省略，碰撞吸能盒2A与上述第一实施方式的碰撞吸能盒2同样，被挤压部件4直接挤压的部分的纤维断裂，该断裂片的大部分一边被卷入内周侧，一边依次压溃。

另一方面，外筒部件3A以多个筒状部分31A…被规则地折叠的方式向前后方向压溃。更详细地说，外筒部件3A中的多个筒状部分31A、…一边从前侧的部分按顺序以与前后方向正交的方式被放倒以与其后侧(正后)的部分相抵接(面接触)，一边规则地压溃。

然后，碰撞吸能盒2A及外筒部件3A从前侧起依次压溃，如图5(c)所示，外筒部件3A溃断，一直压溃到碰撞吸能盒2A及外筒部件3A的压溃负荷与冲击负荷相平衡。此时，虽然取决于冲击负荷的大小，但是通过以规则地被折叠的方式压溃，外筒部件3A一直压溃缩短到所有的筒状部分31A…以与前后方向正交的方式倒塌(崩塌)。

根据以上第二实施方式的冲击吸收装置1A，也能够得到与上述第一实施方式的冲击吸收装置1同样的效果。

[变形例]

予以说明，可适用本发明的实施方式不限定于上述第一及第二实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可以适宜地变更。

例如，碰撞吸能盒2(2A)不限定于截圆锥状及圆筒状，例如也可以是圆柱状及棱柱状、棱锥状等。

另外，本发明的冲击吸收装置不限定于搭载于车辆(汽车)上的情况，例如也可以合适地应用于搭载于直升机上而吸收着陆时的冲击等的情况。

Claims (6)

1.一种冲击吸收装置，包括：

能量吸收部件，其由复合材料构成，且向规定的压溃方向压溃而吸收冲击能量；

筒状的外筒部件，其遍及所述能量吸收部件的沿着所述压溃方向的全长以围绕该能量吸收部件周围的方式配置；以及

挤压部件，其与所述能量吸收部件及所述外筒部件各自的所述压溃方向的一端抵接配置，并且向所述压溃方向同时挤压该能量吸收部件及该外筒部件而将其压溃，其中，

所述外筒部件形成为使多个筒状部分在所述压溃方向相连结而成的形状，并且在被所述挤压部件向所述压溃方向挤压时使所述多个筒状部分被规则地折叠而向所述压溃方向压溃。

2.如权利要求1所述的冲击吸收装置，其中，

所述外筒部件形成为直径互不相同的所述多个筒状部分相连结而成的形状，使得在向所述压溃方向被挤压时所述多个筒状部分向所述压溃方向伸缩式收缩。

3.如权利要求2所述的冲击吸收装置，其中，

所述能量吸收部件为空截圆锥状，并且以朝向前方直径变小的方式配置，所述多个筒状部分沿前后方向的长度相互大致相同，分别形成为越靠后侧部分直径逐步变大的圆筒形。

4.如权利要求1所述的冲击吸收装置，其中，

所述外筒部件形成为具有沿着所述压溃方向的中心轴的蛇腹状。

5.如权利要求4所述的冲击吸收装置，其中，

所述外筒部件通过使向前方缩窄的形状的筒状部分和向后方缩窄的形状的筒状部分在前后方向上交替连结而形成为蛇腹状。

6.如权利要求1-5中任一项所述的冲击吸收装置，其中，

所述复合材料是碳纤维强化塑料。