JP2010241240A - 荷重吸収構造 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張前の荷重吸収部材の断面を小さくすると共に荷重吸収部材に入力される衝突荷重を効率良く吸収する。
【解決手段】荷重吸収構造１０では、荷重吸収部材１４に軸方向一側から衝突荷重が入力された瞬間に、インフレータ２０からのガスの噴射圧によって厚板部１８が軸方向一側へ押圧されて薄板部１６が延び変形されることで、荷重吸収部材１４が瞬時に軸方向一側へ膨張される。さらに、荷重吸収部材１４に軸方向一側から衝突荷重が入力された際に、衝突荷重によって厚板部１８が軸方向他側へ押圧されて薄板部１６が潰れ変形されることで、荷重吸収部材１４が軸方向他側へ潰れ変形されて、衝突荷重が吸収される。このため、膨張前の荷重吸収部材１４の断面を小さくできると共に、荷重吸収部材１４に入力される衝突荷重を効率良く吸収できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造体に荷重吸収部材が設けられた荷重吸収構造に関する。

荷重吸収構造としては、一対の金属シートによりエアバッグが構成されて、自動車の衝突時にインフレータからのガスによりエアバッグ（エアバッグの断面）が膨張されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

この荷重吸収構造では、膨張されたエアバッグに荷重が入力された際に、エアバッグが潰れ変形されることで、エアバッグに入力される荷重が吸収される。

しかしながら、この荷重吸収構造では、膨張されたエアバッグへの荷重の入力方向が一意的ではない。このため、エアバッグを荷重の入力方向に対応する複数方向へ膨張させる必要があり、膨張される前のエアバッグの断面が大きくなる可能性がある。

特表２００４−５００２７４公報

本発明は、上記事実を考慮し、膨張される前の荷重吸収部材の断面を小さくできると共に荷重吸収部材に入力される荷重を効率良く吸収できる荷重吸収構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の荷重吸収構造は、軸方向一側である荷重入力側から荷重が入力される構造体と、前記構造体の荷重入力側端部に設けられ、荷重入力側へ膨張可能にされた荷重吸収部材と、前記荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力される際に前記荷重吸収部材を荷重入力側へ膨張させる膨張手段と、を備えている。

請求項２に記載の荷重吸収構造は、請求項１に記載の荷重吸収構造において、前記荷重吸収部材は、荷重入力側に設けられ、平板状にされた平板部と、前記平板部に比し薄肉にされ、折り畳まれた薄板部と、を有している。

請求項１に記載の荷重吸収構造では、構造体に軸方向一側である荷重入力側から荷重が入力される。さらに、構造体の荷重入力側端部に荷重吸収部材が設けられており、荷重吸収部材は荷重入力側へ膨張可能にされている。

ここで、荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力される際に、膨張手段が荷重吸収部材を荷重入力側へ膨張させる。さらに、荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力された際に、荷重吸収部材が入力された荷重により荷重入力側とは反対側へ潰れ変形されて、荷重吸収部材に入力される荷重が吸収される。

このように、荷重吸収部材が、一旦荷重入力側へ膨張された後に、荷重入力側とは反対側へ潰れ変形される。このため、膨張される前の荷重吸収部材の断面を小さくできると共に、荷重吸収部材が潰れ変形されるストローク量を稼ぐことができて荷重吸収部材に入力される荷重を効率良く吸収できる。

請求項２に記載の荷重吸収構造では、荷重吸収部材において、荷重入力側に設けられた平板部が平板状にされると共に、平板部に比し薄肉にされた薄板部が折り畳まれている。

このため、荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力される際に、平板部が変形を抑制されつつ薄板部が荷重入力側へ延ばされて（折り畳みを解消されて）、荷重吸収部材が荷重入力側へ膨張される。さらに、荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力された際に、平板部が変形を抑制されつつ薄板部が荷重入力側とは反対側へ潰れ変形されることで、荷重吸収部材が荷重入力側とは反対側へ潰れ変形される。

これにより、薄板部の肉厚及び形状により、荷重吸収部材の変形モード及び荷重吸収部材が吸収する荷重を適切にコントロールでき、荷重吸収部材の変形モード及び荷重吸収部材が吸収する荷重のコントロールを安定化させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る荷重吸収構造を示す側方から見た断面図（図３の１−１線断面図）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る荷重吸収構造への衝突荷重入力時を示す側方から見た断面図（図３の１−１線位置断面図）であり、（Ａ）は、荷重吸収構造への衝突荷重入力の瞬間を示し、（Ｂ）は、荷重吸収構造への衝突荷重入力後を示している。 本発明の第１の実施の形態に係る荷重吸収構造を示す上斜め側方から見た斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る荷重吸収構造を示す側方から見た断面図（図３の１−１線位置断面図）である。 本発明の第３の実施の形態に係る荷重吸収構造を示す側方から見た断面図（図３の１−１線位置断面図）である。

［第１の実施の形態］
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る荷重吸収構造１０（衝撃吸収構造）が側方から見た断面図（図３の１−１線断面図）にて示されており、図３には、荷重吸収構造１０が上斜め側方から見た斜視図にて示されている。なお、図面では、荷重吸収構造１０の軸方向一側を矢印Ａで示し、荷重吸収構造１０の軸方向他側を矢印Ｂで示している。

本実施の形態に係る荷重吸収構造１０は、例えば、車両（自動車）の車体フレームを構成するサイドメンバにされており、サイドメンバは、車両の前部及び後部の右側部及び左側部において、車両前後方向へ延伸されている。車両の前部の右側部及び左側部における一対のサイドメンバの車両前側端及び車両の後部の右側部及び左側部における一対のサイドメンバの車両後側端には、それぞれ車体フレームを構成するバンパが結合されており、一対のバンパは、それぞれ車両の前端及び後端において、車幅方向へ延伸されている。

図１及び図３に示す如く、荷重吸収構造１０には、金属製（板金製）の構造体１２が設けられており、構造体１２は、円筒状（中空であればよく多角形（矩形等）の筒状であってもよい）にされている。構造体１２の軸方向（長手方向）一側端には、固定部としての端板１２Ａが一体に設けられており、端板１２Ａは、環状板にされて、構造体１２の軸方向一側縁を部分的に閉じている。構造体１２の軸方向一側は、例えば車両外側へ向けられており、車両の衝突時には、構造体１２に軸方向一側から衝突荷重（衝撃）が入力される。

構造体１２の軸方向一側には、金属製（鉄製、鋼製）の荷重吸収部材１４が設けられており、荷重吸収部材１４には、円筒状（構造体１２が多角形筒状である場合には当該多角形筒状）の薄板部１６が設けられている。薄板部１６の軸方向他側端は、構造体１２の軸方向一側端に嵌合された状態で結合されており、これにより、荷重吸収部材１４が構造体１２に結合されている。

薄板部１６は、構造体１２より軸方向一側において、断面Ｕ字状の折曲部１６Ａが所定数形成されて、折り畳まれており、所定数の折曲部１６Ａは、それぞれ薄板部１６全周の径方向内側に突出されて、薄板部１６の径方向内側において薄板部１６の軸方向に沿って並べられている。

荷重吸収部材１４の軸方向一側端には、平板部としての円形平板状（構造体１２が多角形の筒状である場合には当該多角形の板状）の厚板部１８が設けられており、厚板部１８は、薄板部１６に比し、厚肉にされて、剛性が高くされている。荷重吸収部材１４は所謂ＴＢ（テーラードブランク）により形成されており、厚板部１８の周部は、薄板部１６の軸方向一側端に結合（溶接）されている。車両の衝突時には、荷重吸収部材１４の厚板部１８に軸方向一側から衝突荷重が直接入力される。

構造体１２の端板１２Ａ内には、膨張手段としての柱状のインフレータ２０が設けられており、インフレータ２０の長手方向中間における外周には、結合部としての環状板にされた結合枠２０Ａが固定されている。結合枠２０Ａは、構造体１２の端板１２Ａに結合されており、これにより、インフレータ２０が構造体１２に固定されている。車両の衝突時には、荷重吸収部材１４（厚板部１８）に軸方向一側から衝突荷重が入力された瞬間（荷重吸収部材１４への軸方向一側からの衝突荷重の入力が検出された瞬間）に、インフレータ２０が作動されて、インフレータ２０が高圧のガスを瞬時に軸方向一側のみへ向けて噴射する。なお、車両の衝突が検出された瞬間（荷重吸収部材１４（厚板部１８）に軸方向一側から衝突荷重が入力される直前）に、インフレータ２０が作動される構成としてもよい。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の荷重吸収構造１０では、図２（Ａ）に示す如く、車両の衝突時において、荷重吸収部材１４（厚板部１８）に軸方向一側から衝突荷重が入力された瞬間に、インフレータ２０が作動されて、インフレータ２０が高圧のガスを瞬時に軸方向一側のみへ向けて噴射する。このため、ガスの噴射圧（衝撃）によって、厚板部１８が変形を防止されつつ軸方向一側へ押圧されて、薄板部１６が軸方向一側へ延び変形される（折り畳みを解消される）ことで、荷重吸収部材１４が瞬時に軸方向一側へ膨張される。

さらに、図２（Ｂ）に示す如く、荷重吸収部材１４（厚板部１８）に軸方向一側から衝突荷重が入力された際に、衝突荷重によって、厚板部１８が変形を防止されつつ軸方向他側へ押圧されて、薄板部１６が軸方向他側へ潰れ変形される。これにより、荷重吸収部材１４が軸方向他側へ潰れ変形されて、荷重吸収部材１４に入力される衝突荷重が吸収される。

このように、荷重吸収部材１４が、一旦荷重入力側（軸方向一側）へ膨張された後に、荷重入力側とは反対側（軸方向他側）へ潰れ変形される。このため、膨張される前の荷重吸収部材１４の断面を小さくできると共に、荷重吸収部材１４が潰れ変形されるストローク量を稼ぐことができて荷重吸収部材１４に入力される衝突荷重を効率良く吸収できる。これにより、荷重吸収部材１４の軽量化及び低コスト化を実現できる。

さらに、上述の如く、荷重吸収部材１４が膨張される際及び荷重吸収部材１４が潰れ変形される際には、厚板部１８が変形を防止される一方、薄板部１６が変形される。このため、薄板部１６の肉厚及び形状により、荷重吸収部材１４の変形モード及び荷重吸収部材１４が吸収（発生）する荷重を適切にコントロールでき、荷重吸収部材１４の変形モード及び荷重吸収部材１４が吸収する荷重のコントロールを安定化させることができる。これにより、荷重吸収部材１４を効率的に設計することで、荷重吸収部材１４の軽量化及び低コスト化を一層実現できる。

［第２の実施の形態］
図４には、本発明の第２の実施の形態に係る荷重吸収構造３０（衝撃吸収構造）が側方から見た断面図（図３の１−１線位置断面図）にて示されている。

本実施の形態に係る荷重吸収構造３０は、第１の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

本実施の形態に係る荷重吸収構造３０では、荷重吸収部材１４の薄板部１６において、所定数の折曲部１６Ａが、薄板部１６の径方向外側に配置されており、所定数の折曲部１６Ａは、それぞれ薄板部１６全周の軸方向他側に突出されて、薄板部１６の径方向に沿って並べられている。所定数の折曲部１６Ａは、薄板部１６の径方向内側の端において構造体１２に連結されると共に、薄板部１６の径方向外側の端において厚板部１８の周部に連結されている。

ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

［第３の実施の形態］
図５には、本発明の第３の実施の形態に係る荷重吸収構造５０（衝撃吸収構造）が側方から見た断面図（図３の１−１線位置断面図）にて示されている。

本実施の形態に係る荷重吸収構造５０は、第１の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

本実施の形態に係る荷重吸収構造５０では、荷重吸収部材１４の薄板部１６において、所定数の折曲部１６Ａが、それぞれ薄板部１６全周の径方向外側に突出されて、薄板部１６の径方向外側において薄板部１６の軸方向に沿って並べられている。

ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

１０ 荷重吸収構造
１２ 構造体
１４ 荷重吸収部材
１６ 薄板部
１８ 厚板部（平板部）
２０ インフレータ（膨張手段）
３０ 荷重吸収構造
５０ 荷重吸収構造

Claims (2)

1. 軸方向一側である荷重入力側から荷重が入力される構造体と、
   前記構造体の荷重入力側端部に設けられ、荷重入力側へ膨張可能にされた荷重吸収部材と、
   前記荷重吸収部材に荷重入力側から荷重が入力される際に前記荷重吸収部材を荷重入力側へ膨張させる膨張手段と、
   を備えた荷重吸収構造。
2. 前記荷重吸収部材は、
   荷重入力側に設けられ、平板状にされた平板部と、
   前記平板部に比し薄肉にされ、折り畳まれた薄板部と、
   を有する請求項１記載の荷重吸収構造。

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