JP3870677B2

JP3870677B2 - 移動体用緩衝装置

Info

Publication number: JP3870677B2
Application number: JP2000241010A
Authority: JP
Inventors: 直文永池; 興明林田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: JP2002052996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の衝突時に、被衝撃体である移動体に加わる衝突エネルギーを吸収し、移動体及び対向物体が受ける衝撃を低減させることのできる移動体用緩衝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体、例えば、トラックは走行時に障害物と衝突したり他車両より側突を受けることがあり、このような場合における乗員や積載物の保護、あるいは対向車両の保護を図るため、車両の外周壁構成部材の支持には緩衝装置を使用する場合がある。例えば、車両のバンパーや側方からの物体の巻き込み防止用のサイドガイドバーは車両の基部を成すサイドフレームやクロスメンバに緩衝装置を介して取り付けられ、これらバンパーやサイドガイドバーを介して入力した衝撃力で緩衝装置自体が塑性変形を伴う崩壊をすることで衝撃エネルギーを吸収し、衝撃低減を図るようにしている。
【０００３】
例えば、実公平２−４９４０２号公報に開示される緩衝装置は、中空多面柱状の基体の各側壁面に複数の貫通穴を基体長手方向に沿って順次形成し、互いに隣あう各側壁面間に位置するコーナー部にも基体長手方向に沿って切欠き穴を順次形成している。これら貫通穴や切欠き穴は完全に開口され、連続的座屈変形による衝撃吸収を可能として衝撃エネルギーの吸収を図るという機能を確実に発揮できる。しかも、頂端側の切欠き穴を取付け端側より大きくして比較的早期に座屈変形を生じさせ、図５の概略的な崩壊長さ−衝突荷重特性線に示すように、衝突時の最大加減速度である初期ピーク加重Ｐｍａｘ’を破線で示すように効果的に低減させ、乗員や積載物の保護を確実に図れるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、緩衝装置の側壁面やコーナー部に完全に開口した貫通穴や切欠き穴を形成した場合、貫通穴とコーナー部との間の間隔を比較的小さくでき、この非穴部分での座屈変形を促進でき、連続的座屈変形による衝撃エネルギーの吸収機能を確保できる。しかし、貫通穴とコーナー部との間の非穴部分での座屈が生じた後、貫通穴や切欠き穴は全く変形抵抗を生じさせない。このため、基体の複数の側壁面回りの各貫通孔とコーナー部との間の非穴部分での座屈における衝撃エネルギーの吸収量は非穴部分の座屈特性のみで決定され、比較的小さいこととなり、衝撃エネルギーの吸収量増加を図ることが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題に基づき、緩衝装置の基体に設けた陥没穴の底板により衝撃エネルギーの吸収量の増加を図り、乗員や積載物の保護を確実に図れる移動体用緩衝装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、外部衝撃が入力する頂端より被衝撃体に連結される取付け端まで連続する側壁面を周方向に複数コーナー部を介して順次配設してなる中空多面柱状の基体と、上記側壁面に同面の長手方向に沿って順次形成される複数の底板を有する陥没穴と、同各陥没穴の上記側壁面長手方向と直交する方向の両端部にそれぞれ形成される貫通穴と、同貫通穴と上記コーナー部との間の非穴部分とを具備したことを特徴とする。
基体の側壁面に同面の長手方向に沿って陥没穴を順次形成し、各陥没穴の側壁面長手方向と直交する方向の両端部にそれぞれ貫通穴を形成したことより、各陥没穴の両端の貫通穴と対向する各コーナー部との間の非穴部分が比較的小さくなり同非穴部分に応力集中が生じ座屈変形が発生し易くなり、しかも、座屈変形後において陥没穴の底板が屈曲して変形抵抗を増すように機能する。このため、貫通穴とコーナー部との間の非穴部分での座屈変形を促進でき初期ピーク加重を比較的小さく抑えられる上に、特に、陥没穴の底板が変形抵抗を増すことで衝撃エネルギーの吸収量の増加を図れ、乗員や積載物の保護を確実に図れ、しかも、陥没穴のプレス陥没加工は打ち抜きに比べて工数低減が容易と成り、低コスト化を図れる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の移動体用緩衝装置において、上記コーナー部に上記頂端より上記取付け端に向かって漸次小さくなる切欠き部を順次形成したことを特徴とする。
この場合、基体の頂端側の剛性を取付け端側より確実に小さくでき、このため、比較的剛性の低い頂端側で座屈変形を開始させ、初期ピーク加重をより確実に小さく抑えた上で、順次比較的剛性の高い取付け端側に座屈変形を生じるようにでき、連続的座屈変形による衝撃エネルギーの吸収量の確保を図れ、乗員や積載物の保護を確実に図れる。
好ましくは上記切欠き部はコーナー側陥没穴として形成されても良い。この場合、コーナー側陥没穴の底板が変形抵抗を増すことで衝撃エネルギーの吸収量の増加をより図れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１、図２には本発明の一実施形態としての移動体用緩衝装置を示し、同移動体用緩衝装置は移動体としてのトラック１に装着される。
トラック１はその基体を成す前後に長い一対のサイドフレーム２を備え、その先端部にクロスメンバ３を一体結合し、クロスメンバ３の左右２位置において左右一対の緩衝装置４を介しバンパー５を取付けている。しかも、一対のサイドフレーム２の左右側面には複数の緩衝装置４’を介して車体側方からの物体の巻き込みを防止するためのサイドガイドバー９を取り付けている。なお、サイドガイドバー９の取付け用の複数の緩衝装置４’は、バンパー５の取付け用の緩衝装置４と比較し、その全長が相違する以外は同一構成を成すことより、ここでは主に、バンパー取付け用の緩衝装置４を説明する。
【０００９】
バンパー５は車幅方向Ｙに向け延びる湾曲バー状部材を本体５０１とし、その本体５０１の裏面に連結ブラケット５０２を一体結合し、その連結ブラケット５０２の後部を嵌着し（図３参照）相互に加硫接着される弾性枠体６とを備える。弾性枠体６は左右一対の肉厚部６０１と、これら肉厚部６０１を互いに結合する中央連結部６０２を有し、これらは一体成形されている。
左右一対の緩衝装置４は同一構成を採り、それぞれの先端が肉厚部６０１に、根本側である取付け端がクロスメンバ３に連結される。
【００１０】
図１、図３に示すように、緩衝装置４は全体としては車体前方に延びる中空角錘柱状の基体７とその頂端ａに溶接される４角板状の頂部プレート８と、取付け端ｂに溶接される取付け枠２０とを有する。基体７は所定厚の鋼板をプレス加工により角錘柱状に成形し、図示しない突合せ端を互いに溶接たもので、頂端ａより取付け端ｂまで連続する縦長の４つの側壁面１１と、互いに隣合う各側壁面１１間に位置する４つのコーナー部１２とを備える。
図４（ａ）に示すように，頂部プレート８は鋼板を４角板状にプレス成形したもので、その４角にボルト穴ｈ０を形成され、この穴に嵌挿された図示しないボルトによって肉厚部６０１内の図示しない芯金に螺着される。
【００１１】
基体７の周方向に配備された４つの側壁面１１には各面の長手方向（図３では左右方向）に延びる側壁面中心線Ｌ１に沿って所定ピッチｐで陥没穴１３が順次形成される。しかも、各陥没穴１３の側壁面長手方向と直交する方向（図３で上下方向）の両端部に貫通穴１４がそれぞれ形成される。なお、ここでの陥没穴１３はプレス加工により、その両端の貫通穴１４は陥没穴プレスに先立つドリル加工により成形される。
【００１２】
図３、図６（ａ）に示すように，各陥没穴１３は各側壁面１１の両側に位置する両コーナー部１２に向けて長い、平面視で菱形に形成され、ほぼ菱形の底板１３１を有する。陥没穴１３の穴長手方向（図６（ａ）では上下方向）両端の貫通穴１４と各コーナー部１２との間の非穴部分ｅの距離、すなわち側壁面中心線Ｌ１と直交方向での間隔Ｂ１は比較的小さくなり、これと隣あう側壁面１１の陥没穴１３の両端の貫通穴１４とコーナー部１２との間隔Ｂ１も同様に小さくなる。
【００１３】
このように側壁面中心線Ｌ１と直交方向に長い陥没穴１３及びその両端の貫通穴１４を４つの各側壁面１１の長手方向である側壁面中心線Ｌ１の方向の同位置にすべて形成した。これにより、衝撃荷重Ｆが基体長手方向に加わる際に、基体７の周方向に配列される各貫通穴１４とコーナー部１２との間の非穴部分ｅ及び底板１３１に応力が集中し、これら応力集中部で座屈変形が生じ易く成るようにしている。
【００１４】
更に、基体７の４つのコーナー部１２には、各陥没穴１３間の側壁面中心線Ｌ１方向のピッチｐを１／２ずらせた、隣合う陥没穴１３との中間位置に、屈曲した開口を有する切欠き穴１５を形成している。しかも、切欠き穴１５は頂端ａより取付け端ｂ側に向かって漸次小さくなるように形成され、ここでは４つの大きさの異なる切欠き穴１５が各コーナー部１２に順次形成される。
頂端ａに最も近い切欠き穴１５は頂端ａに対して所定幅ｉを保って形成される。このため、基体７の頂端ａより所定幅ｉのネック部ｎからは、切欠き穴１５や貫通穴１４が排除され、同部の剛性強化を図っている。
【００１５】
一方、取付け端ｂと対向する根本近くの陥没穴１３は取付け端ｂに対しピッチｐより大きな根本間隔ｐａを保って形成されている。すなわち、取付け端ｂ側の４つの側壁面１１には頂端ａの方向に向かい根本間隔ｐａの領域において陥没穴１３及びその両端の貫通穴１４を排除して剛性強化部Ａを形成している。しかも、剛性強化部Ａの取付け端ｂ側の部位には取付け枠２０が取付けられる。
図３，図４（ｂ）に示すように、取付け枠２０はＬ型縦断面のアングル材を４つ矩形枠状に組み合わせ、互いの突合せ端を相互に溶着して形成される。剛性強化部Ａと対向する取付け枠２０の溶接片部ｗ1は２つの長穴ｈ１を形成され、同長穴ｈ１の位置でも側壁面１１に溶接される。更に、取付け枠２０の溶接片部ｗ１より延出する取付け片部ｗ２はクロスメンバ３（図３参照）に重ねられ、複数形成されたボルト穴ｈ２（図４（ｂ）参照）に挿通される図示しないボルトでクロスメンバ３に締結される。
【００１６】
このようなバンパー取付け用の緩衝装置４は、車両の走行時に、路面反力を受けて振動し、特に、先端側の頂部プレート８に締結された重量が比較的大きなバンパー５は上下振動を受けて大きく変位し、バンパー５を支持する基体７のネック部ｎには曲げ応力が集中して加わり、同時に根本である剛性強化部Ａにも大きな曲げ応力が集中して加わる。この場合、ネック部ｎや剛性強化部Ａより切欠き穴１５、陥没穴１３、貫通穴１４を形成しないため、同部の剛性強化が十分に図られており、長期にわたり基体７のネック部ｎの剛性を十分に確保できる。
このようなバンパー取付け用の緩衝装置４を装備するトラックが障害物と衝突し、バンパー５が衝撃荷重Ｆを受けると、その衝撃は緩衝装置４の基部７の長手方向に加わるが、その際、剛性強化部Ａが十分に剛性強化されていることより、この部位での屈曲変位は生じない。
【００１７】
この際、コーナー部１２の切欠き穴１５の内、頂端ａ近傍のものを最も大きな開口とし、頂端ａ近傍の切欠き穴１５、陥没穴１３及びその両端の貫通穴１４の近傍での剛性が比較的低減され、同部での早期の座屈変形が発生する。すなわち、最も剛性の小さな頂部ａ側の４つの各側壁面１１の周方向に配列される陥没穴１３の両端の貫通穴１４とコーナー部１２やそのコーナー部上の切欠き穴１５との間の非穴部分ｅ及び底板１３１に応力が集中し、これら応力集中部で比較的早期に座屈変形が生じる。
【００１８】
この結果，衝突時の最大加減速度である初期ピーク加重Ｐｍａｘを比較的低く抑えることができる。しかも、この座屈変形では底板１３１が図６（ｂ）に２点鎖線で示すように、座屈変形し、同部による変形抵抗が衝撃エネルギーの吸収量を向上させる。ここで、図５に破線で示す従来の底板のない貫通穴のみの緩衝装置（底板部を開口させた点以外は図１の緩衝装置と同一）の場合（初期ピーク加重Ｐｍａｘ’）に対し、実線で示す底板１３１を有する陥没穴１３を有する図１の緩衝装置４では、同一崩壊長さ当たりの衝突荷重Ｐの吸収量が明らかに大きくなっている。
【００１９】
このように、衝突時の最大減速度を効果的に低減させ、乗員や積載物の保護を確実に図れる上で、特に、同一崩壊長さ当たりの衝突荷重Ｐの吸収量が明らかに大きく成り、トラックの乗員や積載物の保護及び対向物体の保護を確実に図れる。しかも、基体７の陥没穴１３のプレス陥没加工は打ち抜きに比べて工数低減が容易と成り、低コスト化を図れる。
【００２０】
図１の緩衝装置４のコーナー部１２には、頂端ａより取付け端ｂ側に向かって漸次小さくなり、屈曲開口を有する切欠き穴１５を形成していたが、場合により、図７に示す緩衝装置４’のように、その基体７’のコーナー部１２’に有底のコーナー側陥没穴１５’を形成してもよい。このコーナー側陥没穴１５’は切欠球体の内周壁を成す湾曲底板１５１を有する。この場合、衝撃荷重Ｆを受け基体の頂端側の貫通穴１４とコーナー部１２やそのコーナー部上の切欠き穴１５’との間の非穴部分や底板１３１と共に、湾曲底板１５１でも座屈変形が生じ、同湾曲底板１５１による変形抵抗が衝撃エネルギーの吸収量をより向上させ、同一崩壊長さ当たりの荷重吸収量Ｐがより大きくなり、しかも、プレス陥没加工を用いるので、低コスト化をより図れる。
【００２１】
上述のところにおいて、バンパー取付け用の緩衝装置４を説明したが、サイドガイドバー９の取付け用の緩衝装置４’もサイドガイドバー９からの衝撃を受けた際に同様の作用効果を発揮できる。更に、移動体としてトラックを説明したがその他のバスやトラクタ等の各種車両及びその他移動体の緩衝装置にも同様に本発明を適用でき、各移動体の外壁構成部材が受けた衝撃を本発明の適用された緩衝装置によって受けることで同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、貫通穴とコーナー部との間の非穴部分での座屈変形を促進でき初期ピーク加重を比較的小さく抑えられる上に、特に、陥没穴の底板が変形抵抗を増すことで衝撃エネルギーの吸収量の増加を図れ、乗員や積載物の保護を確実に図れ、しかも、陥没穴のプレス陥没加工は打ち抜きに比べて工数低減が容易と成り、低コスト化を図れる。
【００２３】
請求項２の発明は、特に、基体の頂端側の剛性を取付け端側より確実に小さくできるため、比較的剛性の低い頂端側で座屈変形を開始させ、初期ピーク加重をより確実に小さく抑えた上で、順次比較的剛性の高い取付け端側に座屈変形を生じるようにでき、連続的座屈変形による衝撃エネルギーの吸収量の確保を図れ、乗員や積載物の保護を確実に図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として移動体用緩衝装置を取り付けたトラックの概略切欠平面図である。
【図２】図１のトラックの全体概略平面図である。
【図３】図１の移動体用緩衝装置が用いる緩衝装置の側面図である。
【図４】図３の緩衝装置の部分図であり、（ａ）は頂部プレートの平面図を、（ｂ）は取付け枠の底面図を示す。
【図５】図１の緩衝装置の衝突荷重−崩壊長さ特性線図である。
【図６】図１の緩衝装置の陥没穴及び貫通穴を示し、（ａ）は陥没穴及び貫通穴の拡大平面図を、（ｂ）は同部分の拡大部分断面図を示す。
【図７】図１の緩衝装置に採用されている切欠き穴の変形例の部分切欠側面図である。
【符号の説明】
１トラック
２サイドフレーム
３クロスメンバ
４緩衝装置
５バンパー
７基体
１１側壁面
１２コーナー部
１３陥没穴
１４貫通穴
ａ頂端
ｂ取付け端

Claims

外部衝撃が入力する頂端より被衝撃体に連結される取付け端まで連続する側壁面を周方向に複数コーナー部を介して順次配設してなる中空多面柱状の基体と、上記側壁面に同面の長手方向に沿って順次形成される複数の底板を有する陥没穴と、同各陥没穴の上記側壁面長手方向と直交する方向の両端部にそれぞれ形成される貫通穴と、同貫通穴と上記コーナー部との間の非穴部分とを具備したことを特徴とする移動体用緩衝装置。
請求項１記載の移動体用緩衝装置において、
上記コーナー部に上記頂端より上記取付け端に向かって漸次小さくなる切欠き部を順次形成したことを特徴とする移動体用緩衝装置。