JP2001130442A - 衝撃吸収部材とこれを成形するための治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝突時の衝撃を分散して吸収できると共に成形
加工も容易で安価に製造し得る衝撃吸収部材と、これを
成形するために用いる治具を提供する。 【解決手段】断面矩四角形の中空部４を有するアルミニ
ウム合金の押出形材２からなり、係る形材２の一端にお
ける各辺に上記中空部４の内側又は外側に円弧状に張り
出すトリガ６，８を設け、且つ隣接する辺同士のトリガ
６，８が互いに異なる向きに張り出している、衝撃吸収
部材１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種車両
のフレーム等として使用され、衝突時の衝撃を吸収して
運転者や同乗者を保護する衝撃吸収部材と、これを成形
するために用いる治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車には、衝突時のエネルギー
を吸収し運転者等を保護するため、衝撃吸収部材が採用
されている。この衝撃吸収部材は、中空部を有し、その
長手方向に沿って蛇腹状に座屈しつつ折り畳まれること
により、当初の状態から全体の長さを短くする間に、上
記エネルギーを吸収するものである。係る衝撃吸収部材
には、例えば図１０(Ａ)に示すように、アルミニウム合
金製でパイプ状の本体７２の中間を圧縮加工して外側張
り出し部７４を設けた押出形材７０や、図１０(Ｂ)に示
すように、上記本体７２の中間を圧縮加工して内側張り
出し部７６を設けた押出形材７８が提案されている（特
開平６−２４７３３７号公報参照)。これらは、張り出し
部７４，７６により衝突時に押出形材７０，７８をその
軸方向に沿って蛇腹状に複数の座屈を確実に誘発するも
ので、座屈開始時の吸収エネルギーのピーク荷重を小さ
くするものである。

【０００３】また、図１０(Ｃ)に示すように、アルミニ
ウム合金の押出形材からなり断面四角形の中空部８１を
有する四つの辺８２〜８５のうち、左右にて対向する辺
８２，８３に一端の開口部からやや離して凸部８６を、
上下に対向する辺８４，８５の同じ位置に凹部８７を形
成した衝撃吸収性能に優れた構造部材８０も提案されて
いる(特開平８−２１６９１７号公報参照)。該構造部材
８０は、衝突時に凹・凸部８６,８７により、その軸方
向に沿って複数の座屈を誘発するものである。

【０００４】しかしながら、上記押出形材７０，７８や
構造部材８０は、何れも張り出し部７４,７６や凹・凸
部８６,８７が上記形材７０等や部材８０の一端から離
れた位置にあるため、これらを精度良く成形することが
困難で且つそれらのサイズも制限を受けるため、衝突時
の衝撃を十分に吸収できない、という問題がある。しか
も、上記端部から離れた位置に張り出し部７４等を成形
するため、複雑で高価な治具や装置を必要する、という
問題もあった。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上に説明した従
来の技術における問題点を解決し、衝突時の衝撃エネル
ギーを分散して吸収できると共に成形加工も容易で安価
に製造し得る衝撃吸収部材と、これを成形するために用
いる治具を提供する、ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、断面四角形の中空部を有する形材の一端に
座屈を連続的に誘発するトリガを設けることに着想して
成されたものである。即ち、本発明の衝撃吸収部材は、
断面四角形の中空部を有する形材からなり、長手方向に
沿って蛇腹状に折り畳まれることにより衝撃エネルギー
を吸収する衝撃吸収部材であって、上記形材の一端に蛇
腹状に折り畳まれる端緒となるトリガを設けた、ことを
特徴とする。この衝撃吸収部材のように、形材の一端に
トリガを形成することにより、該トリガの形状やサイズ
を大きくしたり、その加工が容易となり、座屈開始時に
生じる一次ピーク荷重をそれ以降の荷重と同程度に小さ
くし、運転者等に与える衝撃を小さくすることが可能と
なる。

【０００７】また、断面四角形の中空部を有する形材か
らなり、係る形材の一端における上記中空部を構成する
各辺に中空部の内側又は外側に円弧状に張り出すトリガ
を設け、且つ隣接する辺同士のトリガが互いに異なる側
に張り出している、衝撃吸収部材も含まれる。これによ
れば、衝撃荷重によって各トリガはその張り出した側に
小さな荷重で確実に変形し、且つ形材の周方向において
隣接する辺が互いに逆向きに座屈変形すると共に、形材
の長手方向に沿って各トリガによる既設の座屈に隣接し
てこれと逆向きの座屈が連続して生じ、形材を蛇腹状に
折り畳むように変形させる。従って、自動車等の衝突時
における衝撃を分散して吸収し、且つ一次ピーク荷重を
十二分に低減できるので、運転者等に与える衝撃を小さ
くすることが可能となる。しかも、従来から公知のもの
と異なり、トリガは形材の端部に設けるので、所望の形
状、サイズ、及び精度をもって容易且つ安価に形成するこ
とができる。尚、上記トリガには、中空部の内側又は外
側に断面く字形に張り出した辺の部分も含まれる。ま
た、トリガには、各辺の全体を内側又は外側に張り出し
た形態や、各辺で部分的に張り出した形態も含まれる。
更に、上記形材には、主にアルミニウム合金の押出形材
を用いるが、断面四角形の鋼管等も含まれ得る。

【０００８】更に、前記形材が断面四角形の中空部を複
数連設して内蔵し、隣接する中空部同士間の仕切壁に
も、前記トリガが設けられている、衝撃吸収部材も含ま
れる。これによれば、二以上の中空部が直線状又は縦・
横方向に連設された所要のサイズと形状を有する形材か
らなる衝撃吸収部材であっても、一端における各辺に設
けたトリガにより、それらの張り出した側に変形し且つ
形材の周方向において隣接する辺が互いに逆向きに座屈
を開始すると共に、形材の長手方向に沿って既設の座屈
と逆向きの座屈が連続して形成され、形材を蛇腹状に折
り畳むように変形させる。このように、形材の端部にト
リガを比較的大きく形成し得るため、座屈開始時の変形
力は曲げ変形に近似した小さな力が作用する。従って、
衝突時における衝撃、特に一次ピーク荷重をそれ以降に
連続する変形により生じる荷重と同程度に低減できるの
で、運転者等に与える衝撃を小さくすることが可能とな
る。

【０００９】また、断面四角形の中空部を有する形材か
らなり、係る形材の一端において対向する一対の辺のみ
に上記中空部の内側又は外側に円弧状に張り出すトリガ
を設け、係る一対のトリガは同じ側に張り出している、
衝撃吸収部材も含まれる。これによれば、形材の一端に
設けた少ないトリガにより、その張り出した側に変形
し、且つ形材の周方向に隣接する平坦な辺にこれと逆向
きの座屈が形成されると共に、形材の長手方向に沿って
既設の座屈と逆向きの座屈が連続して形成され、形材を
蛇腹状に折り畳むように変形させる。従って、衝突時の
一次ピーク荷重をそれ以降の荷重と同程度に小さくで
き、且つ衝撃を十分に分散して吸収できるので、運転者
等に与える衝撃を小さくすることが可能となると共に、
加工コストも一層低減でき安価に提供できる。この部材
の場合、一端で対向する辺のトリガは、形材の中空部の
外側向き又は内側向きの何れかに張り出している。

【００１０】更に、断面四角形の中空部を複数連設して
内蔵する形材からなり、上記形材の周方向に沿って隣接
する各辺の一つ置きに中空部の内側又は外側に円弧状に
張り出すトリガを設けるか、或いは、隣接する中空部同
士間の仕切壁も含めた各辺であって当該形材の断面の何
れかの方向に沿った各辺に上記トリガを設ける、衝撃吸
収部材も含まれる。これによれば、二以上の中空部が直
線状又は縦横方向に連設された所用サイズ等を有する衝
撃吸収部材であっても、一端において各中空部を構成す
る各辺のうち、形材の周方向において一つ置きの辺等に
形材の中空部の外側向き又は内側向きの何れかに張り出
したトリガにより、その張り出した側に変形し且つ形材
の周方向に隣接する平坦な辺にこれと逆向きの座屈が形
成される。そして、形材の長手方向に沿って既設の座屈
と逆向きの座屈が連続して折り畳まれるように形成され
る。従って、前記の各衝撃吸収部材と同等の効果を発揮
し得ると共に、その設計時の自由度を増やすこともでき
る。

【００１１】また、前記トリガは、その中央部が前記形
材の押出方向に対して３０°〜６０°傾斜している、衝
撃吸収部材も含まれる。これによれば、トリガ付近から
の座屈変形を一次ピーク荷重を小さくして確実に誘発す
ると共に、形材の長手方向に隣接する位置に逆向きの座
屈を連続して形成したり、形材の周方向に隣接する平坦
な辺に逆向きの座屈を誘発することができる。尚、上記
傾斜が３０°未満では変形開始時の一次ピーク荷重が大
きくなり、一方、６０°を越えるとトリガ自体の成形が
困難化し得る。このため、これらを除いた上記の範囲と
したものである。更に、前記トリガを成形した後で、前
記形材の一端付近に溶接熱を加えて、係る形材の一端付
近の強度を低化させた、衝撃吸収部材も含まれる。これ
によれば、上述したトリガによって誘発される連続する
座屈と共に、係るトリガを含む形材の端部を例えばバン
パと直角に溶接することにより、係る端部自体を軟化し
て強度を低下させ、確実に一次ピーク荷重を下げること
ができる。

【００１２】また、本発明の衝撃吸収部材成形用治具
は、断面四角形の中空部を有する形材の一端における当
該中空部の対向する各辺に対し、係る中空部内に進入し
且つ対向する各辺を外側向きに変形させる傾斜面を外向
きにして対称に有する一対の内側成形片と、これらの内
側成形片を挟んで上記中空部の他の対向する各辺の外側
に位置し且つ当該各辺を中空部の内側向きに変形させる
傾斜面を対向して有する一対の外側成形片と、含む、こ
とを特徴とする。これによれば、形材の一端における一
つの中空部に対し、１回の工程で各辺に内側又は外側向
きに張り出すトリガを容易且つ精度良く形成することが
可能となる。尚、複数の中空部に対しては、隣接する中
空部と直角に配置した内・外側成形片を連設した治具を
用いる。また、前記形材の各辺の外側に位置する外側押
さえ片と、前記形材の中空部内に挿入する内側押さえ片
と、を更に含む、衝撃吸収部材成形用治具も含まれる。
これによれば、一つの中空部を構成する各辺にトリガを
一層容易且つ精度良く形成することが可能となる。尚、
内・外側押さえ片の先端は、所要のトリガにおける傾斜
した中央部付近の変形開始部位を決める位置に設定され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１は、本発明による一
つの衝撃吸収部材１に関し、図１(Ａ)〜(Ｃ)に示すよう
に、正方形(四角形)の中空部４を長手方向に沿って有し
且つアルミニウム合金製で断面角形の押出形材２からな
る。形材２の左端(一端)における中空部４を囲む各辺の
うち、図示で左右の辺には中空部４の内側に円弧状に張
り出すトリガ６が、上下の辺には中空部４の外側に円弧
状に張り出すトリガ８が設けられている。互いに隣接す
る辺に形成されるトリガ６，８は、中空部４の内側向き
又は外側向きの異なる側に張り出している。また、トリ
ガ６，８は、その中央部が形材２の押出(長手)方向に対
して３０°〜６０°の範囲で傾斜し、その両端は形材２
の左端における各コーナー付近に位置している。更に、
トリガ６，８は中空部４を囲む各辺の中央部付近のみに
形成しても良い。

【００１４】形材２にトリガ６，８を形成するには、図
２(Ａ),(Ｂ)に示す治具１０,２０を用いる。成形用治具
１０は、ベース１1の一側面における中央付近に突設した
一対の内側成形片１２,１４及びこれらの両側に突設し
た外側成形片１６,１８とを有する。内側成形片１２，
１４は、形材２の中空部４内に進入し且つ中空部４の対
向する上下の辺を外側向きに張り出すように変形させる
傾斜面１３を外向きに対称に有する。図２(Ａ)に示すよ
うに、傾斜面１３は内側成形片１２，１４の幅方向に沿
って緩くカーブする曲面で且つその長手方向で約４５°
傾斜している。また、内側成形片１２，１４を挟んで突
設される外側成形片１６，１８は、中空部４の対向する
左右の辺を内側向きに張り出すように変形させる傾斜面
１７を内向きに対称に有する。この傾斜面１７も、外側
成形片１６，１８の幅方向に沿って緩くカーブする曲面
で且つ上記と同じ傾斜を有する。図２(Ａ)，(Ｂ)に示す
ように、傾斜面１３，１７は形材２の一端の各辺に当接
する位置に設定されている。尚、内側成形片１２，１４
及び外側成形片１６，１８は、ベース１１に対しその位
置を変更可能にして固定することもできる。

【００１５】図２(Ａ)に示すように、形材２にはその左
端付近において形材２を保持する押さえ治具２０がセッ
トされる。該治具２０は、形材２の中空部４内にその右
端側から挿入されるブロック状の内側押さえ片２２と、
形材２の各辺の外周面を取り囲むように接触し、図示で
左端側の各辺にテーパ面２８を有する角筒形状の外側押
さえ片２６とからなる。図３(ａ)，(ｂ)に示すように、
形材２に押さえ治具２０をセットして係る形材２を保持
すると共に、形材２の左端に治具１０を接近させる。
尚、治具２０の内側押さえ片２２の先端面２３には、そ
の両側辺から突出する一対の突条２４が設けてある。図
示の状態で、治具１０を形材２の端部に向けて押し付け
る。

【００１６】すると、図３(Ａ)に示すように、治具１０
の内側成形片１２,１４は、その傾斜面１３を形材２に
おける端面の上下辺に当接し且つこれを外側向きに円弧
状に張り出すように変形させ、トリガ８,８を形成する。
この際、治具２０の外側押さえ片２６のテーパ面２５の
先端縁によりトリガ８の中央部の位置が決まり且つ傾斜
面１３に沿って外側に曲げられる。また、内側成形片１
２,１４の各先端は、治具２０の内側押さえ片２２の先端
面２３の手前で止まるように設定されている。一方、図
３(Ｂ)に示すように、治具１０の外側成形片１６，１８
は、その傾斜面１７を形材２における端面の左右辺に当
接し且つこれを中空部４の内側向きに円弧状に張り出す
ように変形させ、トリガ６，６を形成する。この際、治
具２０の内側押さえ片２２先端の各突条２４により各ト
リガ６の中央部の位置が決まり且つ傾斜面１３に沿って
内側に曲げられる。また、外側成形片１６，１８の各先
端は、治具２０の外側押さえ片２６のテーパ面２８に接
触しないように予め設定されている。

【００１７】この結果、前記図１(Ａ)〜(Ｃ)に示したよ
うな一対ずつのトリガ６，８を一端に設けた衝撃吸収部
材１を得ることができる。この衝撃吸収部材１の作用に
ついて図４に基づき説明する。図４(Ａ１)，(Ｂ１)は、
トリガ６，８を左端に有する衝撃吸収部材１を、その右
端側で図示しない固定手段により固定した状態を示す側
面図と平面図を示す。この部材１に対し、図中の矢印で
示すように、トリガ６，８を有するその左端に所要の重
量を伴った図示しない錘りを部材１の軸方向に沿って衝
突させる。すると、図４(Ａ２)，(Ｂ２)に示すように、
先ず外側に張り出すトリガ８は更に外側向きに押されて
変形し、内側に張り出すトリガ６は更に内側向きに押さ
れて変形する。同時にトリガ８に隣接した上下の各辺に
は中空部４側に凹む凹部９が、トリガ６に隣接した左右
の各辺には外側に張り出す凸部７が部材１の略周方向に
沿って形成される。

【００１８】更に、衝突が進むと図４(Ａ３)，(Ｂ３)に
示すように、部材１の左端寄りの凹部９に隣接して逆向
きの凸部７が、上記凸部７に隣接して逆向きの凹部９が
形成される。即ち、部材１の上下辺では、トリガ８、凹
部９、凸部７、凹部９、凸部７の順で凹凸状に褶曲した座
屈が順次形成され、部材１の左右辺では、トリガ６、凸
部７、凹部９、凸部７、凹部９の順で凹凸状に褶曲した座
屈が順次形成される。しかも、部材１の周方向に沿って
同じ位置においても凸部７、凹部９、凸部７、凹部９がこ
の順で各辺に交互に形成される。その結果、図４(Ｃ)に
示すように、左端面にほぼ垂直向きになったトリガ６，
８とこれらに隣接して凸部７、凹部９、又は凹部９、凸部
７の順で交互に凹・凸部９，７を連続的で且つ規則的に
形成し、且つ部材１の軸方向の寸法を蛇腹状に短縮する
よう塑性変形した衝撃吸収部材１ａを得ることができ
る。

【００１９】以上のような衝撃吸収部材１よれば、形材
２の一端の各辺に内側向きのトリガ６と外側向きのトリ
ガ８とを交互に形成しているので、衝突時にトリガ６，
８自体を内側向き又は外側向きに容易に塑性変形でき、
且つこれらに隣接して内外方向に逆向きの凸・凹部７，
９の形成が連続的に誘発され、軸方向に沿って蛇腹状に
折り畳むように変形させることができる。従って、確実
に衝突エネルギーを吸収し且つ運転者等に与える衝撃も
小さくすることが可能となる。この際、部材１の一端に
おける各辺にトリガ６，８を設けているため、衝突時の
一次ピーク荷重が小さくなり、運転者等に与える衝撃を
小さくし、一層確実に保護することが可能となる。ま
た、図５(Ａ)に示すように、衝撃吸収部材１の端面にお
けるトリガ６，８に対して例えばバンパ２９を直角に溶
接Ｗし、その溶接熱により各トリガ６，８付近を軟化し
て、部材１の端部付近の強度を低下させることにより、
更に衝突時の一次ピーク荷重を一層下げることを容易に
することが可能となる。

【００２０】図５(Ｂ)は、異なる形態の衝撃吸収部材３
０の一端面を示す。尚、以下においては前記形態と同じ
部分や要素には共通する符号を用いるものとする。衝撃
吸収部材３０は、図５(Ｂ)に示すように、縦・横の比が
１対２で左右に断面正方形で一対の中空部４ａ，４ｂを
併設し且つその間に仕切壁３４を設けた押出形材３２か
らなる。形材３２の一端において、各中空部４ａ，４ｂ
の上・下辺に内側向きのトリガ６と、外側向きのトリガ
８とを左右に連続して形成し、且つ対向する上下辺には
互いに対称にトリガ６又はトリガ８を配置している。ま
た、左右両端の各辺と仕切壁３４には、隣接する上・下
辺のトリガ６，８と逆向きになる内側向きのトリガ６
と、外側向きのトリガ８が形成される。尚、仕切壁３４
のトリガは、図５(Ｂ)で左側の中空部４ａに対しては内
側向きのトリガ６であると同時に、右側の中空部４ｂに
対しては外側向きのトリガ８となる。

【００２１】更に、図５(Ｃ)に示す一端面を示す衝撃吸
収部材３６は、縦・横の比が１対３で左右方向に断面正
方形で三個の中空部４ａ,４ｂ,４ａを併設し且つ一対の
仕切壁３４を設けた押出形材３８からなる。且つ、中空
部４ａ,４ｂ,４ａの上・下辺に内側向きのトリガ６と、
外側向きのトリガ８とを左右に連続して形成し且つ対向
する上下辺には互いに対称にトリガ６又はトリガ８を配
置している。また、左右両端の各辺と仕切壁３４には、
隣接する上・下辺のトリガ６，８と逆向きになるトリガ
６，８が形成される。尚、図５(Ｃ)で左側の仕切壁３４
のトリガは、左端の中空部４ａに対しては内側向きのト
リガ６であると同時に、中央の中空部４ｂに対しては外
側向きのトリガ８となる。また、図５(Ｃ)で右側の仕切
壁３４のトリガは、右端の中空部４ａに対しては内側向
きのトリガ６であると同時に、中央の中空部４ｂに対し
ては外側向きのトリガ８となる。

【００２２】以上の衝撃吸収部材３０，３６も、衝撃荷
重を受けた場合、前記図４にて示したように、各中空部
４ａ,４ｂ毎に一端でトリガ６,８が垂直に変形し且つこ
れらに隣接した各辺にする凸・凹部７，９が連続的に形
成され、且つ上下辺でも部材３０，３６の幅(周)方向に
沿って凸・凹部７，９が連続的に形成される。従って、
縦横の寸法が異なる断面四角形で所要サイズを必要とす
る場合も、衝撃吸収部材３０，３６によって容易に対応
でき、確実に衝突エネルギーを吸収し且つ優れた安全性
が得られる。しかも、上記部材３０，３６の各辺にトリ
ガ６，８を設けているため、衝突時の一次ピーク荷重が
小さくなるため、一層運転者に与える衝撃を小さくする
ことができる。尚、上記部材３０，３６も図５(Ａ)で示
したように、その端面にバンパ２９を直角に溶接Ｗし、
その溶接熱により端面のトリガ６，８付近を軟化して、
部材１の端部付近の強度を低下させることにより、衝突
時の一次ピーク荷重を一層容易に下げることが可能とな
る。

【００２３】図６(Ａ)は、前記図３(ａ)中における矢視
Ｘ−Ｘ方向に相当する断面図であり、上記部材３０を得
るための治具４０を示す。部材３０を構成する形材３２
のうち図６(Ａ)で左側の中空部４ａに対しては、前記冶
具１０と同じ内側成形片１２，１４と外側成形片１６，
１８とを図示しない長方形のベースから突設している。
また、図６(Ａ)で右側の中空部４ｂに対しては、前記冶
具１０を図示で９０度回転させ、中空部４ｂ内の右端寄
りに内側成形片１２ａと、中空部４ｂの上下辺の外側に
対称に外側成形片１６ａ，１８ａとをベースから突設し
ている。更に、中空部４ａ,４ｂ内には、押さえ冶具の
先端に突条４３,４６を有する内側押さえ片４２,４４が
反対側から挿入され、且つその外側には形材３２の外周
面を取り囲むように角筒形状の外側押さえ片４８が配置
されている。

【００２４】一方、図６(Ｂ)は、図６(Ａ)と同様の断面
図で、上記部材３６を得るための治具５０を示す。部材
３６を構成する形材３８のうち図６(Ｂ)で左右両側の各
中空部４ａに対しては、前記冶具１０と同じ内側成形片
１２,１４及び外側成形片１６,１８をそれぞれ図示しな
いベースから突設している。また、図６(Ｂ)で中央の中
空部４ｂに対しては、前記冶具１０を図示で９０度回転
させて、中空部４ｂの上下辺の外側に対称に外側成形片
１６ａ,１８ａをベースから突設している。更に、中空
部４ａ,４ｂ,４ａ内には、押さえ冶具における先端に突
条４３，４６を有する内側押さえ片４２,４４が、反対側
から挿入され且つその外側には形材３８の外周面を取り
囲むように角筒形状の外側押さえ片５２が配置されてい
る。以上の冶具４０，５０及び押さえ冶具を用いること
により、形材３２，３８の一端における仕切壁３４を含
む各辺毎に交互にトリガ６，８を一回の工程で確実に成
形でき、衝撃吸収部材３０，３６を効率良く製作するこ
とができる。

【００２５】ここで本発明の衝撃吸収部材３６の衝撃吸
収性能について、比較例と共に説明する。図７(Ａ)に示
す中空部４ａ,４ｂ,４ａを有する前記押出形材３８は、
JIS:Ａ６０６３−Ｔ５のアルミニウム合金からなり、縦
３０ｍｍ，横９０ｍｍの断面寸法で各辺の肉厚は１.３
ｍｍであり、図示で奥行き(長手)方向の長さは１００ｍ
ｍである。この押出形材３８を二つ用意し、一方に対し
ては図７(Ｂ)，(ｂ)に示す比較例の衝撃吸収部材３９と
した。上記部材３９は、形材３８の左右両側の各中空部
４ａ内に断面半円形に５ｍｍ窪む凹部３９ａを、形材３
８の左端から１５ｍｍの位置にそれぞれ形成したもの
で、前記従来技術の特開平８−２１６９１７号公報の構
造部材に略相当する。

【００２６】また、残った他方の押出形材３８に対して
は、前記治具５０を用いることにより、図７(Ｃ)，(ｃ)
に示すように、左端に合計１０個のトリガ６，８を交互
に設けた実施例の衝撃吸収部材３６とした。この部材３
６の左端で中空部４ａ,４ｂ,４ａを囲む各辺に設けたト
リガ６，８は、その中央部で内・外側に６ｍｍ(ａ１)張
り出し、且つその中央部で形材３８の左端から１０ｍｍ
の幅寸法(ａ２)を有すると共に、部材３６の軸(長手)方
向に対し傾斜している。実施例の部材３６と比較例の部
材３９の右端側を個別に図示しない保持手段により固定
し、各部材３６，３９の左端に対して、それぞれの軸方
向に沿って２ｋＮの錘りを、１.２ｍ／秒の速度で衝突さ
せて衝撃荷重を加えた。そして、両部材３６，３９が軸
方向に沿って５０ｍｍ圧縮変形されるまでの間にて、部
材３６，３９が吸収したエネルギーを、部材３６，３９
の右端に加えられる荷重の推移を測定することで測定し
た。それらの結果を図７(Ｄ)のグラフに示した。尚、部
材３６，３９は共に溶接熱による軟化処理を施されてい
ない。

【００２７】７(Ｄ)のグラフに示すように、両部材３６,
３９共に変形が約２ｍｍ付近において最も大きな一次ピ
ーク荷重Ｎ１，Ｎ２を受け、その後略２０〜３０ｋＮの
レベルの荷重で波形に推移した。両部材３６，３９が５
０ｍｍ圧縮変形されるまでの間に吸収した衝突エネルギ
ーは、上記グラフ中の各折れ線の下側の面積の積分値に
相当する。その値は、実施例の部材３６では、１.４３
ｋＮ・ｍ、比較例の部材３９では、１.４２ｋＮ・ｍと略
同等であった。比較例の一次ピーク荷重Ｎ２に対して、
実施例の一次ピーク荷重Ｎ１が約１０ｋＮも低いのは、
部材３６の一端に交互に設けた１０個のトリガ６，８
が、個別に小さな曲げ変形力により変形を開始し、これ
を端緒として順次各辺におけるトリガ６，８の隣接する
位置にも逆向きの座屈を順次誘発するためである。

【００２８】これに対し、比較例の部材３９では変形量
の小さい４個の凹部３９ａのみであり、且つトリガに相
当する凹部３９ａは端部に位置しないが、凹部３９ａ等
のトリガを全く設けない部材に比べると、最初の座屈荷
重は小さくなる。しかし、係る最初の座屈変形により変
形が開始されるものの、一次ピーク荷重Ｎ２はそれ以降
(７(Ｄ)のグラフでピークＮ２の右側)の荷重よりもかな
り大きくなる。一方、実施例の部材３６では、トリガ６,
８にて端部に内側と外側向きに生じる変形を大きくする
力として作用する曲げ変形力により座屈が開始するた
め、一次ピーク荷重Ｎ１はそれ以降の座屈に要する荷重
と大差ない程度まで小さくなる。係る高い一次ピーク荷
重Ｎ２が加わると比較例の部材３９を用いた自動車等で
は、衝突時に運転者等に与える衝撃も大きくなる。これ
に対し一次ピーク荷重Ｎ１が約１０ｋＮと低い実施例の
部材３６を用いることにより、衝突時における運転者等
に与える衝撃は小さくなる。

【００２９】図８(Ａ)は、更に異なる衝撃吸収部材５４
を示す。この部材５４は、断面正方形で且つ田の字形を
呈し、縦横二個ずつ合計四つの中空部４ａ,４ｂ,４ｃ,４
ｄを併設し、且つ縦横一対の仕切壁５７，５８を断面十
字形に設けた押出形材５６からなる。中空部４ａ〜４ｄ
を囲む各辺に内側向きのトリガ６、又は外側向きのトリ
ガ８を上下と左右に連続して形成し、且つ対向する辺に
は互いに対称にトリガ６又はトリガ８を配置している。
尚、図８(Ａ)で垂直の仕切壁５７のトリガは、左右の中
空部４ａ〜４ｄに対して一方では内側向きのトリガ６で
あると同時に、他方では外側向きのトリガ８となり、図
５(Ｃ)で水平の仕切壁５８のトリガも、上下の中空部４
ａ〜４ｄに対して一方では内側向きのトリガ６であると
同時に、他方では外側向きのトリガ８となっている。

【００３０】係る衝撃吸収部材５４も、前記図４にて示
したように、各中空部４ａ〜４ｄ毎に一端でトリガ６，
８が変形し且つこれらに隣接した各辺や仕切壁５７，５
８に凸・凹部７，９が連続的に形成され、且つ部材５４
の幅(周)方向に沿って凸・凹部７，９が交互に連続して
形成される。従って、断面寸法が大きなサイズを必要と
する場合も、衝撃吸収部材５４によって容易に対応で
き、確実に衝突エネルギーを吸収し且つ一次ピーク荷重
を、それ以降の荷重に近くなるよう下げ易くなるため、
優れた安全性が得られる。尚、上記部材５４も図５(Ａ)
で示したように、その端面にバンパ２９を直角に溶接Ｗ
し、その溶接熱により端面のトリガ６，８付近を軟化し
て、部材５４の端部付近の強度を低下させることによ
り、更に衝突時の一次ピーク荷重を一層下げることを容
易にすることが可能となる。

【００３１】図８(Ｂ)も、前記図３(ａ)中における矢視
Ｘ−Ｘ方向に相当する断面図であり、上記部材５４を得
るための治具６０を示す。部材５４を構成する形材５６
のうち図８(Ｂ)で左上と右下の中空部４ａ，４ｄに対し
ては、前記冶具１０と同じ内側成形片１２,１４及び外
側成形片１６,１８をそれぞれ図示しないベースから突
設している。また、図８(Ｂ)で右上と左下の中空部４
ｂ，４ｃに対しては、前記冶具１０を図示で９０度回転
させ、中空部４ｂ内の右側と上辺の外側に内・外側成形
片１２,１６ａのみ、中空部４ｃ内の左側と下辺の外側
に内・外側成形片１２，１８ａのみをベースから突設し
ている。尚、中空部４ｂ,４ｃ内の外側成形片１６,１８
は内側成形片も兼ねている。更に、図８(Ｂ)に示すよう
に、中空部４ａ〜４ｄ内には押さえ冶具の先端に突条４
３,４６を有する内側押さえ片４２,４４が反対側から挿
入され、その外側には形材５６の外周面を取り囲むよう
に角筒形状の外側押さえ片６２が配置されている。以上
のような冶具６０及び押さえ冶具を用いることにより、
形材５６の一端における各辺及び仕切壁５７，５８毎に
交互にトリガ６，８を一回の工程で確実に成形でき、衝
撃吸収部材５４を効率及び精度良く製作することができ
る。

【００３２】本発明は以上において説明した各形態に限
定されるものではない。例えば、図９(Ａ)に示す前記中
空部４を有する形材２の一端に対し、前記治具１０の内
側成形片１２，１４のみと治具２０の外側押さえ片２６
を用いることにより、図９(Ａ１)に示すように、上下辺
が外側(同じ側)に張り出すトリガ８,８を設けた衝撃吸
収部材１′を得ることもできる。また、上記形材２の一
端に対し、前記治具１０の外側成形片１６,１８のみと、
治具２０の内・外側押さえ片２２,２６を用いることで、
図９(Ａ２)に示すように、上下辺が中空部４の内側(同じ
側)に張り出すトリガ６,６を設けた衝撃吸収部材１″を
得ることもできる。

【００３３】上記部材１′によれば、 図９(Ａ１)で各ト
リガ８に隣接する左右の平坦な垂直辺は、部材１′が衝
撃を受けた場合、トリガ６と同様に中空部４の内側に張
り出すように変形する。即ち、各トリガ８が外向きに変
形するとこれに隣接する平坦な各垂直辺は、上記変形に
起因してトリガ６と同様に内向きに変形し、且つ各辺に
おいてこれらに隣接する位置には、前記図４(Ｃ)に示し
たように、それぞれ逆向きの凹・凸部７，９が交互に連
続して形成される。また、部材１″によれば、図９(Ａ２)
でトリガ６に隣接する平坦な垂直辺は、部材１″が衝撃
を受けた場合、トリガ８と同様に外側に張り出すように
変形する。即ち、各トリガ６が内向きに変形すると平坦
な各垂直辺はトリガ８と同様に外向きに変形し、且つ各
辺にてこれらに隣接する位置には、前記図４(Ｃ)に示し
たように、それぞれ逆向きの凹・凸部７，９が交互に連
続して形成される。以上のような衝撃吸収部材１′,
１″よれば、少ないトリガ６又はトリガ８により前記部
材１と同等程度の衝撃を吸収でき、且つ一次ピーク荷重
も小さくして運転者等の安全を図れると共に、一層容易
且つ安価に制作することが可能となる。

【００３４】また、図９(Ｂ)に示す一対の中空部４ａ,
４ｂを有する形材３２の一端に対し、前記治具４０の一
部を用いることで、図９(Ｂ１)に示すように、形材３２
の周方向に一つ置きで、且つ中空部４ａの左側の垂直辺
のトリガ８と、中空部４ｂの上下辺のトリガ８,８とを設
けた衝撃吸収部材３０′を得ることもできる。また、同
様にして上記形材３２の一端に対し、図９(Ｂ２)に示す
ように、中空部４ａの左側の垂直辺にトリガ６を、中空
部４ｂの上下辺に中空部４の内側に張り出すトリガ６，
６を対称に設けた衝撃吸収部材３０″を得ることもでき
る。

【００３５】更に、図９(Ｃ)に示す三個の中空部４ａ,
４ｂ,４ａを直列に有する形材３８の一端に対し、前記
治具５０の一部を用いることにより、図９(Ｃ１)に示す
ように、両側の中空部４ａ,４ａの上下辺にトリガ８,８
をそれぞれ対称に設けた衝撃吸収部材３６′を得ること
もできる。また、図９(Ｃ２)に示すように、同様にして
上記形材３８の一端に対し、両側の中空部４ａ,４ａの上
下辺に中空部４の内側に張り出すトリガ６，６を対称に
それぞれ設けた衝撃吸収部材３６″を得ることもでき
る。更に、図９(Ｃ３)に示すように、上記形材３８の一
端における中央の中空部４ｂの上下辺と両側の各中空部
４ａの両端の垂直辺にトリガ８をそれぞれ設けた衝撃吸
収部材３６ａ′や、図９(Ｃ４)に示すように、形材３８
の一端における中央の中空部４ｂの上下辺と両側の各中
空部４ａの両端の垂直辺にトリガ６をそれぞれ設けた衝
撃吸収部材３６ａ″を得ることも可能である。

【００３６】加えて、図９(Ｄ)に示す前記中空部４ａ〜
４ｄを田の字形有する形材５６の一端に対し、前記治具
６０の一部を用いることにより、図９(Ｄ１)に示すよう
に、中空部４ａ〜４ｄの外側辺の一方が一つ置きに外側
に点対称に張り出すトリガ８，８を設けた衝撃吸収部材
５４′を得ることもできる。この際、係るトリガ８に替
えて同じ位置にトリガ６を設けても良い。また、図９
(Ｄ２)に示すように、同様にして仕切壁５８を含む中空
部４ａ〜４ｄの上下辺にトリガ６，８を図示で左右方向
に連続してそれぞれ設けた衝撃吸収部材５４″を得るこ
ともできる。以上のような衝撃吸収部材３０′,３０″,
３６′,３６″,３６′ａ,３６″ａ,５４′,５４″によ
っても、少ないトリガ６,８により前記部材３０等と同
程度にして衝撃を吸収でき、且つ一次ピーク荷重も小さ
くして運転者等に与える衝撃を小さくすると共に、一層
容易且つ安価に制作することが可能となる。

【００３７】尚、上記部材３０′等も図５(Ａ)で示した
ように、端面にバンパ２９を直角に溶接Ｗし、その溶接
熱により端面のトリガ６，８付近を軟化して、部材３
０′等の端部の強度を低下させることにより、更に衝突
時の一次ピーク荷重を一層下げることを容易にすること
が可能となる。また、前記中空部４等の断面形状は長方
形であっても良く、或いは、同一の形材３２，３８等に
おける複数の中空部４ａ,４ｂ等の断面形状が、正方形と
長方形を併有する形態も含まれる。更に、前記形材３８
における三個の中空部４ａ,４ｂ,４ａを２列に並行に設
け、合計六個の中空部４ａ等を有する形材としたり、前
記形材５６の中空部４ａ等を縦横三個以上併設し合計九
個以上の中空部４ａ等を有する形材としても良い。尚、
前記衝撃吸収部材１等の両端にトリガ６，８を設けた
り、或いは係る両端のトリガ６，８にそれぞれバンパ２
９を直角に溶接Ｗすることも可能である。尚また、前記
の各実施形態の部材１等は、その材質や断面形状(寸法、
肉厚、中空部の数)が変化すると、これに伴い吸収エネル
ギー量や一次ピーク荷重も変化するが、従来の部材に比
べて一次ピーク荷重をそれ以降の荷重に対し大きくなら
ない点では同じである。

【００３８】

【発明の効果】以上において説明した本発明の衝撃吸収
部材によれば、各トリガの張り出した側に曲げ変形力に
より座屈が開始し、且つ形材の周方向において隣接する
辺が連鎖的に互いに逆向きに座屈すると共に、形材の長
手方向に沿って既設の座屈に隣接してこれと逆向きの座
屈が連続的に形成し、形材が蛇腹状に折り畳むように変
形する。従って、自動車等の衝突時における衝撃を吸収
し、且つ一次ピーク荷重をそれ以降に連続する変形によ
り生じる荷重と同程度に低減できるので、運転者等に与
える衝撃を小さくすることができる。しかも、トリガは
形材の端部に設けるので、所望のサイズと精度をもって
容易且つ安価に形成することができる。また、請求項４
の衝撃吸収部材によれば、形材の一端に設けた少ないト
リガにより、その張り出した側に座屈変形し且つ当該形
材の周方向等に隣接する平坦な辺にこれと逆向きの座屈
を形成すると共に、該形材の長手方向に沿って既設の座
屈と逆向きの座屈が連続して形成し、形材を折り畳むよ
うに変形させる。従って、衝突時における衝撃を分散し
て吸収できるので、運転者等に与える衝撃を小さくする
ことが可能となると共に、加工コストも一層低減でき安
価に提供できる。更に、請求項８，９の衝撃吸収部材成
形用治具によれば、形材の一端における一つの中空部に
対し、１回の工程で各辺に内側又は外側に張り出すトリ
ガを容易且つ精度良く形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)は本発明の衝撃吸収部材を示す側面図、
(Ｂ)はその端面の拡大図、(Ｃ)はその斜視図。

【図２】(Ａ)及び(Ｂ)は図１の衝撃吸収部材の制作する
ための準備工程を示す概略図。

【図３】(ａ),(ｂ)及び(Ａ),(Ｂ)は図１の衝撃吸収部材
の制作するための各工程を示す概略断面図。

【図４】(Ａ１)〜(Ａ３)及び(Ｂ１)〜(Ｂ３)は図１の衝
撃吸収部材の衝突時に当初における変形状況を示す概略
図、(Ｃ)はその変形後の形態を示す斜視図。

【図５】(Ａ)は図１の衝撃吸収部材の一端に溶接熱を加
えた形態を示す斜視図、(Ｂ)と(Ｃ)は異なる形態の衝撃
吸収部材を示す端面図。

【図６】(Ａ),(Ｂ)は図３(ａ)中の矢視Ｘ−Ｘ方向に相
当する断面図で、且つ図５(Ｂ),(Ｃ)の衝撃吸収部材の
各制作工程を示す概略図。

【図７】(Ａ)は図５(Ｃ)の部材を得るための形材の端面
図、(Ｂ)はこの形材を成形した比較例の衝撃吸収部材を
示す端面図、(ｂ)は(Ｂ)中のｂ−ｂ線に沿った断面図、
(Ｃ)は(Ａ)の形材を成形した実施例の衝撃吸収部材を示
す端面図、(ｃ)はその側面図、(Ｄ)は上記実施例と比較
例の衝撃吸収部材の衝突時における荷重と変形量の推移
を示すグラフ。

【図８】(Ａ)は更に異なる形態の衝撃吸収部材を示す斜
視図、(Ｂ)はこの部材の制作工程を示す概略図で、且つ
図３(ａ)中の矢視Ｘ−Ｘ方向に相当する断面図。

【図９】(Ａ)乃至(Ｄ)は別の衝撃吸収部材を得るための
形材の端面図、(Ａ１),(Ａ２),(Ｂ１),(Ｂ２),(Ｃ１)〜
(Ｃ４),(Ｄ１),(Ｄ２)は上記形材を種々に成形して得ら
れた本発明による別異の形態の各衝撃吸収部材の端面
図。

【図１０】(Ａ)及び(Ｂ)は従来の衝撃吸収部材を示す概
略図、(Ｃ)は異なる従来の衝撃吸収部材を示す斜視図。

【符号の説明】 １，１′,１″,３０,３０′,３０″,３６,３６′,３
６″,３６ａ′,３６ａ″,５４,５４′,５４″…………
………衝撃吸収部材 ２，３２,３８,５６………………形材 ４，４ａ〜４ｄ……………………中空部 ６，８………………………………トリガ １０，４０,５０,６０……………衝撃吸収部材成形用治
具 １２,１２ａ,１４…………………内側成形片 １３，１７…………………………傾斜面 １６，１６ａ,１８,１８ａ………外側成形片 ２２,４２,４４……………………内側押さえ片 ２６,４８,５２，６２……………外側押さえ片 ３４,５７,５８……………………仕切壁

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面四角形の中空部を有する形材からな
   り、長手方向に沿って蛇腹状に折り畳まれることにより
   衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材であって、上記
   形材の一端に蛇腹状に折り畳まれる端緒となるトリガを
   設けた、 ことを特徴とする衝撃吸収部材。
2. 【請求項２】断面四角形の中空部を有する形材からな
   り、係る形材の一端における上記中空部を構成する各辺
   に中空部の内側又は外側に円弧状に張り出すトリガを設
   け、且つ隣接する辺同士のトリガが互いに異なる側に張
   り出している、 ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 【請求項３】前記形材が断面四角形の中空部を複数連設
   して内蔵し、隣接する中空部同士間の仕切壁にも、前記
   トリガが設けられている、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の衝撃吸収部
   材。
4. 【請求項４】断面四角形の中空部を有する形材からな
   り、係る形材の一端において対向する一対の辺のみに上
   記中空部の内側又は外側に円弧状に張り出すトリガを設
   け、係る一対のトリガは同じ側に張り出している、 ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
5. 【請求項５】断面四角形の中空部を複数連設して内蔵す
   る形材からなり、係る形材の一端における各中空部を構
   成する辺のうち、 上記形材の周方向に沿って隣接する各辺の一つ置きに中
   空部の内側又は外側に円弧状に張り出すトリガを設ける
   か、 或いは、隣接する中空部同士間の仕切壁も含めた各辺で
   あって当該形材の断面の何れかの方向に沿った各辺に上
   記トリガを設ける、 ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
6. 【請求項６】前記トリガは、その中央部が前記形材の押
   出方向に対して３０°〜６０°傾斜している、 ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の衝撃
   吸収部材。
7. 【請求項７】前記トリガを成形した後で、前記形材の一
   端付近に溶接熱を加えて、係る形材の一端付近の強度を
   低化させた、 ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の衝撃
   吸収部材。
8. 【請求項８】断面四角形の中空部を有する形材の一端に
   おける当該中空部の対向する各辺に対し、係る中空部内
   に進入し且つ対向する各辺を外側向きに変形させる傾斜
   面を外向きにして対称に有する一対の内側成形片と、こ
   れらの内側成形片を挟んで上記中空部の他の対向する各
   辺の外側に位置し且つ当該各辺を中空部の内側向きに変
   形させる傾斜面を対向して有する一対の外側成形片と、
   含む、 ことを特徴とする衝撃吸収部材成形用治具。
9. 【請求項９】前記形材の各辺の外側に位置する外側押さ
   え片と、前記形材の中空部内に挿入する内側押さえ片
   と、を更に含む、 ことを特徴とする請求項８に記載の衝撃吸収部材成形用
   治具。