JP4900380B2 - 展開構造体及び衝撃吸収装置 - Google Patents

Description

本発明は、展開構造体及び衝撃吸収装置に係り、特に、平面から立体に展開可能な展開構造体と、衝突位置にある展開構造体を展開させて衝突による衝撃を吸収する衝撃吸収装置と、に関する。

従来、車両の衝突安全構造では、車両の構成部材の変形により衝突エネルギーが吸収され、車両や乗員への衝撃力が緩和されている。例えば、前面衝突であれば、衝突時にフロントボディが壊れて衝突エネルギーを吸収し、乗員への衝撃力が緩和される。このため、車両の構成部材については、衝突エネルギーを効率よく吸収するための構造が種々提案されている（特許文献１）。

例えば、特許文献１では、運動変換装置を含む衝撃吸収緩衝装置が提案されている。運動変換装置は、枝状配置要素からなる梁構造を有しており、この梁構造で直線運動（衝撃）を回転運動に変換して、衝撃を吸収・緩衝して衝撃吸収力を向上させている。

また、最近では、歩行者の安全にも配慮がなされている。例えば、ショックアブソーバの粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを効率よく吸収し、車両や乗員だけではなく、衝突時に歩行者が受ける衝撃力を緩和する構造も種々提案されている（特許文献２、３）。

例えば、特許文献２では、二段バンパ構造を備えた車両用フロントバンパ装置が提案されている。二段バンパ構造は、通常バンパの下側に低位バンパが設けられた構造である。この低位バンパによって、衝突時に歩行者がボンネットへ倒れ込むように仕向けられる。特許文献２の車両用フロントバンパ装置は、低位バンパの位置調節手段と、ショックアブソーバ（油圧シリンダなど）とを備えている。歩行者衝突時には、ショックアブソーバの粘性抵抗を調節すると共に低位バンパの位置を調節して、歩行者の倒れ込みモーメントを最適化している。

また、特許文献３では、ショックアブソーバでバンパを支持し、ショックアブソーバの弾性力と減衰力とによりバンパに対する衝撃を緩和する車両の衝撃緩和装置が提案されている。特許文献３の衝撃緩和装置は、ショックアブソーバを自動車用のサスペンションとして実用化されている可変ダンパで構成し、歩行者との衝突時には、可変ダンパの減衰力を弱めてバンパを柔らかくしている。

特開２０００−２５７６８８号公報 特開２００３−２６０９９４号公報 特開平１０−１０９６０５号公報 特表２００２−５２８６８２号公報

しかしながら、車両の構成部材に限らず、構成部材の変形により衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造においては、衝突エネルギーを有効に吸収するためには、構成部材を変形させるための領域を予め確保しておかなければならない、という問題がある。このため、衝撃吸収構造を適用できる用途や範囲が制限され、狭小部には衝突エネルギーを有効に吸収する衝撃吸収構造を設置することができない。

例えば、車両の衝突時に客室空間を保全するためには、ボディの一部を変形領域として予め確保しておかなければならない。前面衝突であれば、フロントボディが壊れて衝突エネルギーを有効に吸収できるが、斜め方向や側面方向からの衝突では、薄いサイドボディが壊れても、衝突エネルギーを十分に吸収しきれない可能性がある。また、特許文献１に記載されたように、梁構造を長さ方向に多数積み上げた構造のサイドメンバーを搭載して、前面衝突に対する衝撃吸収力を向上させることはできるが、サイドボディと客室との隙間は狭く、複雑な梁構造を収納することは難しい。このため、斜め方向や側面方向からの衝突には適用できない。

また、特許文献２、３のように、ショックアブソーバ（油圧シリンダ等）の粘性抵抗を利用して衝突エネルギーを吸収する衝突吸収構造は、ショックアブソーバを配置するための領域を予め確保しておかなければならない、という問題がある。ショックアブソーバの小型化は困難であり、構成部材の変形より衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収構造と同様に、狭小部には設置することができない。また、特定方向からの衝突には対応できるが、任意方向からの衝突に対応することはできない。

一方、特許文献４では、衝撃吸収構造の初期形状をコンパクト化する試みとして、展開型の衝撃吸収装置が提案されている。この衝撃吸収装置では、機械的なアクチュエータ手段により圧縮されたビームが展開して、エネルギー吸収構造体を形成する。このため、初期形状が小さい寸法であるのにもかかわらず、展開後は比較的長い「つぶれ長さ」を提供することができる。

確かに、展開後のエネルギー吸収構造体と比べると、初期形状はよりコンパクトである。しかしながら、アクチュエータ手段の構造は複雑でその小型化や軽量化は困難であり、このアクチュエータ手段や圧縮されたビームを収納するための領域を、予め確保しておかなければならない、という問題が依然として存在する。やはり、狭小部には設置することができない。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、簡単な動作で平面から立体に展開して、衝突エネルギーを有効に吸収することができる展開構造体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる衝撃吸収装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の展開構造体は、展開部材と前記展開部材を展開させる展開駆動部とを備えた展開構造体であって、前記展開部材は、第１方向に回転可能に保持される円環状の第１支持枠、及び、一端が前記第１支持枠に連結されると共に、他端が前記第１支持枠の円周の一部分に対応する弦に沿った前記第１方向に延びるように設けられた複数の第１連結梁を備えた第１展開部と、前記第１支持枠に対し同軸状に固定配置された円環状の第２支持枠、及び、一端が前記第２支持枠に連結されると共に、他端が前記第２支持枠の円周の一部分に対応する弦に沿った方向で且つ前記第１方向と逆の第２方向に前記第２支持枠まで延びるように設けられ、且つ前記円環状の第２支持枠の中心点に対し対称に配置された複数の連結部分の各々で前記第１連結梁と連結された複数の第２連結梁を備えた第２展開部と、を含み、前記複数の第１連結梁の各々は第１方向に隣接する第１連結梁上に重なると共に、前記複数の第２連結梁の各々は第２方向に隣接する第２連結梁上に重なるか又は重ならないように互いに離間され、且つ前記複数の第２連結梁の各々には前記第１連結梁が重なるように組み合わされて、前記第１展開部上に前記第２展開部が重ね合わされ、前記第１支持枠が前記第１方向に回転したときに、前記第１連結梁と前記第２連結梁とが干渉せずに、前記複数の連結部分の各々が前記第２支持枠から離れた状態に展開するように構成されている。

上記目的を達成するために本発明の衝撃吸収装置は、本発明の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、衝突物の衝突位置を特定するための情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、を含んで構成されている。

本発明の展開構造体によれば、展開前は平面的で狭小部にも設置することができ、一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で平面から立体に展開して、衝突エネルギーを有効に吸収することができる、という効果がある。また、本発明の衝撃吸収装置によれば、本発明の展開構造体を用いているので、狭小部にも設置することができ、衝突が不可避である場合に、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて衝突エネルギーを吸収し、衝撃を吸収（緩和）することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
（展開構造体の概略構成）
まず、本発明の第１の実施の形態に係る展開構造体の概略構成について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図２は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図３は同じ展開構造体の分解斜視図である。なお、図１及び図２では天板を省略したが、図３では天板を備える形態を例示する。

図１〜図３に示すように、展開構造体１０は、複数の部材から組み立てられた円盤状の構造体であり、表側から見たときの形状は略円形である。本実施の形態では、展開構造体１０の展開前の大きさは、厚さが数センチメートル（例えば２ｃｍ〜４ｃｍ）程度であり、外径が十数センチメートル（例えば１０ｃｍ〜１５ｃｍ）程度である。なお、展開構造体の大きさは、用途に応じて適宜変更することができる。

展開構造体１０は、第２展開部としての上部プレート１２、第１展開部としての下部プレート１４、下部プレート１４を回転させる回転プレート１６、回転プレート１６を駆動するモータ２０、及び上部プレート１２をモータ２０に固定するリング状のモータブラケット１８を備えている。回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部として機能する。

上部プレート１２及び下部プレート１４の各々は、後述する通り、複数の連結梁を有している。上部プレート１２と下部プレート１４とは、互いの連結梁が織物のように交差すると共に、互いの連結梁の端部が繋がることで一体化されている。即ち、上部プレート１２と下部プレート１４とで、１つの展開部材が構成されている。

図４は下部プレートを裏側から見た平面図である。図５は展開構造体を展開させたときに形成される立体交差構造を示す斜視図である。上記の展開構造体１０では、モータ２０の駆動により回転プレート１６が回転する。回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４は、回転プレート１６と一緒に回転する。図４に示すように、固定配置された上部プレート１２に対して、下部プレート１４が矢印Ａ方向に回転する。下部プレート１４の回転により、上部プレート１２と下部プレート１４とが、図５に示すように、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１を形成する。図５においても、矢印Ａは下部プレート１４の回転方向を表す。回転方向Ａは、裏側から見ると左回りだが、表側（展開側）から見ると右回りである。以下、本実施の形態では、単に「回転方向Ａ」又は「右回り」という場合がある。

衝突等により、この立体交差構造１１に表側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。展開後の構造は立体交差構造１１であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。図５に示すように、展開構造体１０に天板１３を設けることで、天板１３によって衝撃を均一に受け止めることができる。これにより、衝突エネルギーを更に効率よく吸収することができる。

上部プレート１２は、円筒部２２、円筒部２２の下端部に形成された所定幅のフランジ部２４、及び円筒部２２の上端部に形成された所定幅のフランジ部２６を備えている。フランジ部２４及びフランジ部２６は、平面視が円環状、即ち、リング状である。フランジ部２４は円筒部２２の半径方向外側に延在し、フランジ部２６は円筒部２２の半径方向内側に延在している。フランジ部２４には、複数のネジ孔３４が設けられている。これら円筒部２２、フランジ部２４及びフランジ部２６が、第２展開部の第２支持枠を構成する。なお、以下では、便宜上、フランジ部２６を第２支持枠として説明する場合がある。

上部プレート１２には、フランジ部２６と後述する下部プレート１４の連結梁４０とを連結する複数の連結梁３０が設けられている。複数の連結梁３０の各々は、一端がフランジ部２６と連結され、他端が連結梁４０と連結されている。連結梁４０と連結される連結梁３０の端部が、連結部２８である。天板１３が設けられる場合には、連結部２８は天板１３とも連結される。

下部プレート１４は、平板状に形成されている。下部プレート１４は、その外径が円筒部２２の内径より小さいリング状の支持枠３６、及び支持枠３６と上部プレート１２の連結梁３０とを連結する複数の連結梁４０、及び支持枠３６を回転プレート１６に取り付けるための複数の係止部４２を備えている。複数の連結梁４０の各々は、一端が支持枠３６と連結され、他端が連結梁３０と連結されている。上述した通り、連結梁４０と連結される連結梁３０の端部が連結部２８である。複数の係止部４２は、支持枠３６の内周側に、内側に突き出すように設けられる共に、一定の間隔で設けられている。係止部４２の各々には、貫通孔４４が設けられている。

本実施の形態では、上部プレート１２の円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、連結部２８及び連結梁３０と、下部プレート１４の支持枠３６、連結梁４０、及び係止部４２とが一体に形成されて、１つの展開部材が構成されている。天板１３が設けられる場合には、更に天板１３も一体に形成されて、１つの展開部材が構成される。なお、連結梁３０と連結梁４０との交差関係については後述する。

回転プレート１６は、下部プレート１４の支持枠３６の外径より小径のディスク状の円板部４８を備えている。円板部４８の外周付近には、下部プレート１４の複数の係止部４２の各々に設けられた複数の貫通孔４４に対応する位置に、複数の貫通孔５８が設けられている。下部プレート１４が回転プレート１６に重ねられ、段部を有する回転伝達ピン７８が、貫通孔５８及び貫通孔４４を挿通するように、円板部４８の裏面側から差し込まれている。下部プレート１４は、回転伝達ピン７８により回転プレート１６にピン留めされ、回転プレート１６と共に回転可能とされている。

回転プレート１６の円板部４８の裏面側には、円筒状の軸受け部５０が設けられている。軸受け部５０は、円板部４８と同軸の貫通孔５２を備えている。モータ２０は、円柱状のモータ支持体６８と、回転軸７１とを備えている。モータ２０としては、展開構造体１０のコンパクト化を図る上で、超音波モータやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム）技術を用いた小型モータを用いることが好ましい。

軸受け部５０の貫通孔５２には、モータ２０の回転軸７１が嵌め込まれている。軸受け部５０の側壁には、貫通孔５４が設けられている。この貫通孔５４には、軸固定ピン５６が差し込まれている。軸固定ピン５６により軸受け部５０の軸方向の回転が抑止され、回転プレート１６がモータ２０により回転可能とされている。

モータブラケット１８は、その外径が上部プレート１２のフランジ部２４の外径と略同じ大きさのリング状の板状体である。モータブラケット１８の中央部には、その内径が回転プレート１６の外径より大きい開口部６０が、同軸状に設けられている。モータブラケット１８の中央部分には、複数のネジ孔６４が設けられている。また、モータブラケット１８の外周付近には、上部プレート１２のフランジ部２４に設けられた複数のネジ孔３４に対応する位置に、複数のネジ孔６６が設けられている。

円柱状のモータ支持体６８の上端部には、半径方向外側に延在するフランジ部８０が設けられている。フランジ部８０は、モータ支持体６８を表側から見たときに、平面視が略矩形状となるように形成されている。フランジ部８０には、モータブラケット１８に設けられた複数のネジ孔６４に対応する位置に、複数のネジ孔７３が設けられている。

モータブラケット１８は、モータ２０の回転軸７１と同軸となるようにモータ２０上に載置されている。段部を有する締結ネジ７６が、フランジ部８０のネジ孔７３及びモータブラケット１８のネジ孔６４を挿通するように、フランジ部８０の裏面側から差し込まれている。この締結ネジ７６により、モータブラケット１８がモータ２０上にねじ留めされている。回転プレート１６は、モータブラケット１８の開口部６０内で回転するように、モータ２０に取り付けられている。

また、モータブラケット１８上には、モータブラケット１８の外周端と上部プレート１２の外周端とが揃えられて、一体化された上部プレート１２及び下部プレート１４が載置されている。天板１３を有する場合には、天板１３も共に載置されている。段部を有する締結ネジ７４が、上部プレート１２のフランジ部２４のネジ孔３４及びモータブラケット１８のネジ孔６６を挿通するように、フランジ部２４の表面側から差し込まれている。この締結ネジ７４により、上部プレート１２がモータブラケット１８上にねじ留めされている。上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、上部プレート１２の円筒部２２の高さに応じたキャビティが形成されている。円筒部２２の高さは、下部プレート１４の支持枠３６の最大厚さよりも僅かに大きい程度である。下部プレート１４は、このキャビティ内に回転可能に収納されている。

（展開部材の詳細構成）
ここで、図１〜図５を参照して、上部プレート１２及び下部プレート１４からなる展開部材の構造について更に詳しく説明する。上述した通り、上部プレート１２は、円筒部２２、フランジ部２４、フランジ部２６、連結部２８及び連結梁３０を備えている。下部プレート１４は、支持枠３６、連結梁４０、及び係止部４２を備えている。これら展開部材の各部は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている。

弾塑性を有する樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの汎用樹脂や、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。また、繊維強化された複合材料や、金属と繊維材料と樹脂との結合構造体なども、材料として好適である。

また、衝突時に梁がすぐ破断したのでは、衝撃の緩和が不十分となり、破断面が露出する等の不具合を生じる。従って、破断しやすい材料を使用する場合、破断しやすい箇所がある場合には、表面に補強布や補強テープを貼り付けるなど、上部プレート１２と下部プレート１４の各々を補強部材により補強することが好ましい。補強により脆化や破断を回避しながら、弾塑性変形によって衝突エネルギーを有効に吸収することができる。

展開部材の各部を、弾塑性体で一体に（即ち、複数の部品が組み合わされているアッセンブリ状態の部品として）形成する方法としては、三次元造形装置を用いる方法が好適である。三次元造形装置は、造形対象物を平行な複数の面で切断した各断面毎に樹脂を順次積層することよって、積層造形を行い、三次元造形物を製造する装置である。造形方法としては、一般に、光造形や粉末造形が用いられる。

近時、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design：コンピュータ支援による設計）で得られた三次元形状モデルのデータから、積層造形（モデリング）を簡単に行える「３Ｄプリンタ」と称される三次元造形装置が利用されている。この３Ｄプリンタでは、樹脂を液体又は流体状態で液滴吐出方式によって吐出して硬化させる等し、硬化させた層を積層することによって、任意の造形物を製造することができる。

この手法でモデリングを行う場合には、種々の弾塑性材料を用いことができる。また、複数種類の異なる弾塑性材料を用いて造形を行うことができる。例えば、支持枠には剛性の高い樹脂材料を用い、連結梁には弾性の高い樹脂材料を用いる等、各部分に要求される特性に応じて、部分毎に好適な弾塑性材料を用いることができる。即ち、展開構造のマルチマテリアル化が可能となる。

例えば、三次元ＣＡＤソフトウエア上で設計した展開部材の三次元形状モデルの形状データから、複数の薄い断面体にスライスして得られる断面データを取得する。光造形や粉末造形等でモデリングを行う場合には、ＳＴＬ形式のデータファイルを取得する。ＳＴＬ（Stadard Triangulation Language：標準三角パッチ言語）は、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）の標準ファイル形式である。このＳＴＬ形式のデータファイルを、３Ｄプリンタ等の三次元造形装置に入力して、展開部材を積層造形する。なお、三次元ＣＡＤソフトウエアとしては、ダッソー・システムズ社製の「キャティア（ＣＡＴＩＡ）」等の汎用ソフトウエアを使用することができる。

展開部材、即ち、上部プレート１２と下部プレート１４とは、連結梁３０と連結梁４０とが織物のように交差すると共に、連結梁３０と連結梁４０の端部同士が繋がることで一体化されている。上部プレート１２と下部プレート１４とを、別々に作製することもできる。この場合は、竹篭を編むように連結梁３０と連結梁４０とを編み合わせた後に、連結梁３０と連結梁４０の端部を接合、接着等により連結する必要がある。

一方、上記の三次元造形装置によれば、織物のような複雑な構造の展開部材を、アッセンブリ状態の１部品として１工程で造形することができる。これにより、展開部材の作製工数が大幅に削減でき、展開部材の作製工程が顕著に簡略化される。また、上部プレート１２と下部プレート１４の各々を１枚の板状体から作製する場合と比べると、連結梁の端部が支持枠に重なるように連結梁を延在させることができる等、展開部材における設計の自由度が顕著に向上する。即ち、三次元造形により一体成形することで、連結梁を長くして展開構造体の展開時のストロークを大きくし、衝突エネルギーの吸収機能を向上させることができる。

また、織物のような構造の展開部材とすることで、展開構造体やこれを展開させた立体交差構造に、衝突エネルギーの吸収機能以外の任意の機能を与えることができる。例えば、図５に示す立体交差構造１１は、天板１３が無い状態で、籠状の構造体内に物体を保持することもできる。

（上部プレート）
図２に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２は、展開構造として、リング状のフランジ部２６と、６本の連結梁３０とを備えている。フランジ部２６と連結梁３０の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、連結梁３０をフランジ部２６より薄く形成することが好ましい。また、上述した通り、連結梁３０をフランジ部２６より弾塑性変形が容易な材料で構成することもできる。本実施の形態では、フランジ部２６と連結梁３０とは、同じ材料を用いて同じ厚さに一体形成されている。

例えば、展開構造体１０の外径、即ち、上部プレート１２の外径が約１３ｃｍとすると、フランジ部２６の幅は約１ｃｍ程度であり、フランジ部２６の厚さは１〜２ｍｍ程度である。また、連結梁３０の幅は約０．８ｃｍ程度であり、連結梁３０の厚さは１〜２ｍｍ程度である。なお、これらの値は一例であり、各部の長さ、幅、厚さ等は、使用する材料や目的とする衝撃吸収力など、種々の因子を考慮して適宜設計される。

６本の連結梁３０はフランジ部２６に対し等間隔で連結されている。連結梁３０とフランジ部２６との連結部が、繋ぎ部２７である。６個の繋ぎ部２７は、リング状のフランジ部２６の中心点に対し、対称に配置されている。６本の連結梁３０の各々は、一端が繋ぎ部２７でフランジ部２６に連結されると共に、他端がフランジ部２６の円周の一部分に対応する弦に沿って、下部プレート１４の回転方向Ａ（右回り）と逆周りの方向に延びている。

本実施の形態では、６本の連結梁３０の各々は、連結梁３０がフランジ部２６に連結される点とリング状のフランジ部２６の中心点とを通る直線（以下、「対称軸」という。）に対し６０°の角度を成すように、左回りの方向に延びている（以下、「延在方向」という。）。対称軸と延在方向とが成す角度は、３６０°を連結梁４０の本数で割った角度である。対称軸と延在方向とが成す角度は、梁の本数に応じ、各梁が受け止める荷重が等しく分配されるように算出されている。本実施の形態では、下部プレート１４は６本の連結梁４０を備えているので、対称軸と延在方向とが成す角度は６０°となる。なお、連結梁３０がフランジ部２６に連結される点とは、繋ぎ部２７において連結梁３０が連結されたフランジ部２６の内周の円弧の中央に在る点である。

また、６本の連結梁３０の各々は、他端が連結梁４０に連結されている。連結梁４０と連結される端部が連結部２８であり、６本の連結梁３０に対応して６個の連結部２８が存在する。６個の連結部２８は、繋ぎ部２７と同様に、リング状のフランジ部２６の中心点に対し、対称に配置されている。６本の連結梁３０の各々は、他端がフランジ部２６の内周の外側まで延在している。その結果、６個の連結部２８の各々は、フランジ部２６上に重ねられている。

上部プレート１２においては、連結梁３０の長さが最長となるように設計することが好ましい。連結梁３０が長くなるほど、展開時のストローク（連結部２８が展開方向に移動する距離）が大きくなる。他端がフランジ部２６からはみ出さない範囲で、連結梁３０の長さが最長となるように設計することがより好ましい。本実施の形態では、連結梁３０の長さはフランジ部２６の外周より内側に納まる範囲で最長となるように設計されている。連結梁３０の他端はフランジ部２６の内周の外側まで延在し、端部である連結部２８はフランジ部２６上に重ねられている。

（下部プレート）
図４に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４は、展開構造として、リング状の支持枠３６と、６本の連結梁４０と、３個の係止部４２とを備えている。支持枠３６、連結梁４０及び係止部４２の厚さは、同じでもよいが、異なっていても良い。例えば、弾塑性変形を容易化するためには、連結梁４０を支持枠３６や係止部４２より薄く形成することが好ましい。また、上述した通り、連結梁４０を支持枠３６や係止部４２より弾塑性変形が容易な材料で構成することもできる。

また、下部プレート１４を回転プレート１６にしっかり取り付けるためには、係止部４２を、支持枠３６と同じ厚さで形成することが好ましい。本実施の形態では、下部プレート１４の裏側は面一に形成され、下部プレート１４の表面側では、連結梁４０の高さが、支持枠３６及び係止部４２より低くなるように形成されている。即ち、連結梁４０が、支持枠３６及び係止部４２より薄く形成されている。また、支持枠３６、連結梁４０及び係止部４２は、同じ材料を用いて一体形成されている。更に、連結梁４０は、連結梁３０と同じ幅で且つ同じ厚さとされている。

例えば、展開構造体１０の外径、即ち、上部プレート１２の外径が約１３ｃｍとすると、支持枠３６の幅は約２ｃｍ程度であり、支持枠３６及び係止部４２の厚さは３〜５ｍｍ程度である。また、連結梁４０の幅は約０．８ｃｍ程度であり、連結梁４０の厚さは１〜２ｍｍ程度である。なお、これらの値は一例であり、各部の長さ、幅、厚さ等は、使用する材料や目的とする衝撃吸収力など、種々の因子を考慮して適宜設計される。

６本の連結梁４０は支持枠３６に対し等間隔で連結されている。連結梁４０と支持枠３６との連結部が、繋ぎ部４３である。６個の繋ぎ部４３は、リング状の支持枠３６の中心点に対し、対称に配置されている。６本の連結梁４０の各々は、一端が繋ぎ部４３で支持枠３６に連結されると共に、他端が支持枠３６の円周の一部分に対応する弦に沿って、下部プレート１４の回転方向Ａ（右回り）に延びている。３個の係止部４２は、連結梁４０との干渉を生じないように、隣接する２つの繋ぎ部４３の間に配置されている。

本実施の形態では、６本の連結梁４０の各々は、連結梁４０が支持枠３６に連結される点とリング状の支持枠３６の中心点とを通る直線（対称軸）に対し６０°の角度を成すように、表側から見て右回りの方向に延びている（延在方向）。対称軸と延在方向とが成す角度は、上部プレート１２の場合と同様に算出される。本実施の形態では、対称軸と延在方向とが成す角度は６０°となる。また、連結点は、上部プレート１２の場合と同様に定義される。即ち、繋ぎ部４３において連結梁４０が連結された支持枠３６の内周の円弧の中央に在る点が連結点である。

また、６本の連結梁４０の各々は、他端が連結梁３０に連結されている。連結梁４０と連結される連結梁３０の端部が連結部２８である。６本の連結梁４０の各々は、他端が支持枠３６の内周の外側まで延在しており、一部はフランジ部２６の内周の外側まで到達している。その結果、６本の連結梁４０の各々の他端の一部は、連結される連結部２８と共に、フランジ部２６上に重ねられている。また、上部プレート１２と同様に、下部プレート１４においても、連結梁４０の長さが最長となるように設計することが好ましい。本実施の形態では、連結梁３０の端部である連結部２８と連結梁４０の他端とが連結されるため、連結梁４０の長さは最長となる。

（連結梁の交差状態）
図１及び図２に示すように、上部プレート１２の６本の連結梁３０の各々は、左回りの方向に延びている。この６本の連結梁３０の各々は、上記左回りの方向に隣接する連結梁３０上に重なるように配置されている。また、下部プレート１４の６本の連結梁４０の各々は、右回りの方向に延びている。この６本の連結梁４０の各々は、上記右回りの方向に隣接する連結梁４０上に重なるように配置されている。

更に、下部プレート１４の６本の連結梁４０の各々は、連結する連結梁３０の上記左回りの方向に隣接する連結梁３０上に重なるように配置されている。即ち、下部プレート１４の６本の連結梁４０の各々は、連結梁３０上に重なるように交差する。例えば、図４に示すように、裏側から見ると、連結梁４０は斜線を付した連結梁３０上に重なるように交差していることが確認できる。

上述した通り、上部プレート１２の６本の連結梁３０と下部プレート１４の６本の連結梁４０とが、織物のように組み合わされている。これにより、上部プレート１２と下部プレート１４とが一体化されている。６本の連結梁４０の各々は、連結梁３０上に重なるように配置されることで、連結部２８と連結される端部が上側（展開側）に持ち上がり、側方から見ると斜めに配置されているように見える。

上記の展開部材を展開した時に、連結梁３０と連結梁４０とが互いに干渉しないように（即ち、移動の邪魔にならないように）、連結梁３０及び連結梁４０が配置されている。これらの干渉が生じると、展開構造体１０の展開が阻害される。上記３Ｄプリンタ等の三次元造形装置を用いて展開部材を作製する場合には、三次元ＣＡＤ上で展開部材を設計する際に、展開動作のシミュレーションを行い、干渉が生じないように三次元形状モデルを設計することができる。また、三次元ＣＡＤで得られた三次元形状モデルのデータから実際にモデリングを行って、試作モデル上で干渉が生じないことを確認することもできる。

（展開構造体の展開動作）
次に、上記の展開構造体１０の展開動作について説明する。
図５は展開構造体が展開した状態を示す斜視図である。図５に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０の駆動により回転プレート１６が、矢印Ａ方向（右回り）に回転する。回転プレート１６が回転すると、回転伝達ピン７８（図３参照）により回転プレート１６に取り付けられた下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６と共に矢印Ａ方向に回転する。

上部プレート１２と下部プレート１４とが一体化された状態では、上部プレート１２の連結梁３０が延びる方向（左回り）は、下部プレート１４の連結梁４０が延びる方向（右回り）とは、逆向きである。上部プレート１２の連結梁３０は、その端部にある連結部２８により、下部プレート１４の連結梁４０の他端と連結されている。これにより、連結梁３０の端部（即ち、連結部２８）は、連結梁４０と同じ方向にしか回転できないように規制されている。このため、下部プレート１４の支持枠３６が右回りに回転するに従い、連結梁３０及び連結梁４０の両方に圧縮荷重が作用して、回転が規制された連結部２８がフランジ部２６から離れるように移動し、上部プレート１２及び下部プレート１４で構成された展開部材が平面から立体に展開する。

ここで展開時の各部の変化を詳細に説明する。上部プレート１２では、展開に伴って、弾塑性変形によって連結梁３０の両端部が撓み始める。繋ぎ部２７の近傍と連結部２８の近傍とが、弾塑性変形により湾曲する。特に、展開が進むと、連結梁３０の連結部２８近傍が、折れ曲がるように顕著に湾曲する。同様に、下部プレート１４では、展開に伴って、弾塑性変形によって連結梁４０の両端部が撓み始める。繋ぎ部４３の近傍と連結部２８の近傍とが、弾塑性変形により湾曲する。特に、展開が進むと、連結梁４０の連結部２８近傍が、折れ曲がるように顕著に湾曲する。

また、展開原理を簡単に説明する。上部プレート１２と下部プレート１４とからなる展開部材が、回転プレート１６から伝達された回転力を、連結梁３０と連結梁４０とを連結する連結部２８を押し上げる上方向の力に変換し、連結部２８によって連結梁３０と連結梁４０とが引っ張り上げられて、展開構造体１０が展開する。回転方向は、変形初期において連結梁３０と連結梁４０とに圧縮荷重が加わるように決定される。即ち、連結部２８に結合された連結梁３０と連結梁４０とは、圧縮荷重を緩和させる結果として、面外方向（構造物の展開方向）に変形する。天板１３が設けられている場合には、６個の連結部２８によって、天板１３が押し上げられる。ここで、モータの「回転運動」が、連結部２８（又は天板１３）の展開方向への移動という「直線運動」に変換される。

電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０の展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１（展開構造）が形成される。本実施の形態では、６本の連結梁３０と６本の連結梁４０の合計１２本の梁を有する立体交差構造１１が形成される。例えば、図５に示すように、連結部２８を限界位置まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させる。又は、連結部２８を途中まで移動させて、展開構造体１０の展開を完了させることもできる。展開時のストロークが大きいほど衝撃吸収力は大きくなる。このように、連結部２８の移動距離に応じて、立体交差構造１１の衝撃吸収力を調節することができる。

モータ２０の停止後も、モータ２０の保持力により、立体交差構造１１が保持される。例えば、モータ２０として超音波モータを用いた場合には、電源を遮断しても摩擦力により立体交差構造１１が保持される。しかしながら、連結部２８は、連結梁３０によりフランジ部２６に連結されると共に、連結梁４０により支持枠３６に連結されている。従って、連結部２８が各々のフランジ部２６から離れるに従い、連結部２８を引き戻す方向、即ち、回転プレート１６を逆回転させる方向に力が働くことになる。

従って、モータ２０の保持力だけでは、展開構造を保持することが困難な場合もある。このような場合には、回転プレート１６の外周部とモータブラケット１８との間に、ラチェット機構等、回転方向を一方向に制限する回転阻止手段を設けてもよい。回転プレート１６が所定角度まで回転した位置で、ラチェットをロックして展開構造体１０の展開を完了し、展開構造を固定することができる。また、ラチェット機構は、回転プレート１６とモータ支持体６８の上端部（又はフランジ部８０）との間に、設けることもできる（図３参照）。

＜第２の実施の形態＞
（展開構造体の概略構成）
本発明の第２の実施の形態に係る展開構造体は、展開部材の構造が異なる以外は第１の実施の形態に係る展開構造体と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、展開構造体の各部についても、対応する構成部分には符号にＡを付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

図６は第２の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図７は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図８は下部プレートを裏側から見た平面図である。図９は展開構造体を展開させたときに形成される立体交差構造を示す斜視図である。なお、図６及び図７では天板を省略したが、図９では天板を備える形態を例示する。

図６〜図９に示すように、展開構造体１０Ａは、第１の実施の形態に係る展開構造体と同様に、第２展開部としての上部プレート１２Ａと、第１展開部としての下部プレート１４Ａとを備えており、上部プレート１２Ａと下部プレート１４Ａとで１つの展開部材が構成されている。一方、本実施の形態に係る展開構造体１０Ａは、上部プレート１２Ａの連結梁３０Ａの本数と、下部プレート１４Ａの連結梁４０Ａの本数とが異なる点で、第１の実施の形態に係る展開構造体１０とは相違している。

上記の展開構造体１０Ａでは、下部プレート１４Ａは、モータ２０の駆動により、回転プレート１６と一緒に矢印Ａ方向に回転する。下部プレート１４Ａの回転により、上部プレート１２Ａ及び下部プレート１４Ａが、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ａを形成する。衝突等により、この立体交差構造１１Ａに表側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。また、展開構造体１０Ａに天板１３Ａを設けた場合には、天板１３Ａによって衝撃を均一に受け止めることができる。これにより、衝突エネルギーを更に効率よく吸収することができる。

上部プレート１２Ａは、円筒部２２Ａ、リング状のフランジ部２４Ａ、リング状のフランジ部２６Ａ、及び複数の連結梁３０Ａを備えている。複数の連結梁３０Ａの各々は、一端がフランジ部２６Ａと連結され、他端が下部プレート１４Ａの連結梁４０Ａと連結されている。連結梁４０Ａと連結される端部が、連結部２８Ａである。

複数の連結梁３０Ａの各々には、連結部２８Ａで分岐した分岐梁３１Ａが設けられている。複数の分岐梁３１Ａの各々は、一端が連結梁４０Ａの端部と連結されている。分岐梁３１Ａと連結される連結梁４０Ａの端部が、連結部４１Ａである。天板１３Ａが設けられる場合には、連結部２８Ａ及び連結部４１Ａは、天板１３Ａとも連結される。

下部プレート１４Ａは、支持枠３６Ａ、複数の連結梁４０Ａ、及び複数の係止部４２Ａを備えている。複数の連結梁４０Ａの半分は、一端が支持枠３６Ａと連結され、他端が連結梁３０Ａの連結部２８と連結されている。複数の連結梁４０Ａの他の半分は、一端が支持枠３６Ａと連結され、他端が連結梁３０Ａから分岐した分岐梁３１Ａと連結されている。複数の係止部４２Ａは、支持枠３６Ａの内周側に、内側に突き出すように設けられる共に、一定の間隔で設けられている。係止部４２Ａの各々には、貫通孔４４Ａが設けられている。

本実施の形態では、上部プレート１２Ａの円筒部２２Ａ、フランジ部２４Ａ、フランジ部２６Ａ、連結部２８Ａ、連結梁３０Ａ、及び分岐梁３１Ａと、下部プレート１４Ａの支持枠３６Ａ、連結梁４０Ａ、連結部４１Ａ、及び係止部４２Ａとが一体に形成されて、１つの展開部材が構成されている。天板１３Ａが設けられる場合には、更に天板１３Ａも一体に形成されて、１つの展開部材が構成される。

（展開部材の詳細構成）
ここで、図６〜図９を参照して、上部プレート１２Ａ及び下部プレート１４Ａからなる展開部材の構造について更に詳しく説明する。なお、展開部材の各部は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている点、三次元造形装置を用いて弾塑性体で一体に形成することが可能である点は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

（上部プレート）
図７に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２Ａは、展開構造として、リング状のフランジ部２６Ａと、３本の連結梁３０Ａと、３本の連結梁３０Ａから分岐した３本の分岐梁３１Ａとを備えている。３本の連結梁３０Ａはフランジ部２６Ａに対し等間隔で連結されている。連結梁３０Ａとフランジ部２６Ａとの連結部が、繋ぎ部２７Ａである。３個の繋ぎ部２７Ａは、リング状のフランジ部２６Ａの中心点に対し、対称に配置されている。

３本の連結梁３０Ａの各々は、一端が繋ぎ部２７Ａでフランジ部２６Ａに連結されると共に、他端がフランジ部２６Ａの円周の一部分に対応する弦に沿って、下部プレート１４Ａの回転方向Ａ（右回り）と逆周りの方向に延びている。本実施の形態では、３本の連結梁３０Ａの各々は、連結梁３０Ａがフランジ部２６Ａに連結される点とリング状のフランジ部２６Ａの中心点とを通る直線（対称軸）に対し６０°の角度を成すように、左回りの方向に延びている（延在方向）。

３本の連結梁３０Ａの各々は、他端が連結梁４０Ａに連結されている。連結梁４０Ａと連結される端部が連結部２８Ａであり、３本の連結梁３０Ａに対応して３個の連結部２８Ａが存在する。３本の連結梁３０Ａの各々は、他端がフランジ部２６Ａの内周の外側まで延在している。その結果、３個の連結部２８Ａの各々は、フランジ部２６Ａ上に重ねられている。

また、３本の分岐梁３１Ａの各々は、連結部２８Ａと共にフランジ部２６Ａ上に重ねられている。３本の分岐梁３１Ａの各々は、フランジ部２６Ａの円周に沿って回転方向Ａ（右回り）に延びて、その一端が連結梁４０Ａの端部である連結部４１Ａと連結されている。３本の分岐梁３１Ａに対応して３個の連結部４１Ａが存在する。３個の連結部２８Ａ及び３個の連結部４１Ａの６個の連結部は、繋ぎ部２７Ａと同様に、リング状のフランジ部２６Ａの中心点に対し、対称に配置されている。

（下部プレート）
図８に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４Ａは、展開構造として、リング状の支持枠３６Ａと、６本の連結梁４０Ａと、３個の係止部４２Ａとを備えている。６本の連結梁４０Ａの内、半分の３本の連結梁４０Ａは、その端部に連結部４１Ａが設けられ、他の３本の連結梁４０Ａより長くなっている以外は、第１の実施の形態の下部プレート１４Ａと同じ構成である。

６本の連結梁４０Ａは支持枠３６Ａに対し等間隔で連結されている。連結梁４０Ａと支持枠３６Ａとの連結部が、繋ぎ部４３Ａである。分岐梁３１Ａに連結される連結梁４０Ａの端部が、連結部４１Ａである。３本の分岐梁３１Ａに対応して、３個の連結部４１Ａが存在する。３個の連結部４１Ａは、リング状の支持枠３６Ａの中心点に対し、対称に配置されている。

６本の連結梁４０Ａの各々は、他端が支持枠３６Ａの内周の外側まで延在している。また、３本の連結梁４０Ａの他端の一部は、フランジ部２６Ａの内周の外側まで到達し、フランジ部２６Ａ上に重ねられている。また、３個の連結部４１Ａ（即ち、連結梁４０Ａの端部）の各々は、フランジ部２６Ａの内周の外側まで到達し、フランジ部２６Ａ上に重ねられている。

（連結梁の交差状態）
図６〜図９に示すように、上部プレート１２Ａの３本の連結梁３０Ａの各々は、左回りの方向に延びている。この３本の連結梁３０Ａの各々は、隣接する連結梁３０Ａと重ならないように離間して配置されている。また、下部プレート１４Ａの６本の連結梁４０Ａの各々は、右回りの方向に延びている。この６本の連結梁４０Ａの各々は、上記右回りの方向に隣接する連結梁４０Ａ上に重なるように配置されている。

更に、端部に連結部４１Ａを備えた３本の連結梁４０Ａの各々は、連結部４１Ａで連結する当該連結梁３０上に重なるように配置されている。即ち、下部プレート１４Ａの３本の連結梁４０Ａの各々は、連結梁３０Ａ上に重なるように交差する。例えば、図８に示すように、裏側から見ると、連結梁４０Ａは斜線を付した連結梁３０Ａ上に重なるように交差していることが確認できる。

上述した通り、上部プレート１２Ａの３本の連結梁３０Ａと下部プレート１４Ａの６本の連結梁４０Ａとが織物のように組み合わされて、上部プレート１２Ａと下部プレート１４Ａとが一体化されている。なお、上記の展開部材を展開した時に、連結梁３０Ａと連結梁４０Ａとが互いに干渉して展開を阻害しないように、連結梁３０Ａ及び連結梁４０Ａの配置が設計されている。

（展開構造体の展開動作）
次に、上記の展開構造体１０Ａの展開動作について説明する。
図９は展開構造体が展開した状態を示す斜視図である。図９に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０の駆動により回転プレート１６が矢印Ａ方向（右回り）に回転し、下部プレート１４Ａの支持枠３６Ａが回転プレート１６と共に右回りに回転する。

上部プレート１２Ａと下部プレート１４Ａとが一体化された状態では、連結梁３０Ａが延びる方向（左回り）は、連結梁４０Ａが延びる方向（右回り）とは逆向きである。連結梁３０Ａの端部（即ち、連結部２８Ａ）は、連結梁４０Ａと連結されており、連結梁４０Ａの端部（即ち、連結部４１Ａ）は、分岐梁３１Ａを介して連結梁３０Ａと連結されている。これにより、連結部２８Ａ及び連結部４１Ａは、連結梁４０Ａと同じ方向にしか回転できないように規制されている。

下部プレート１４Ａの支持枠３６Ａが右回りに回転するに従い、連結梁３０Ａ及び連結梁４０Ａの両方に圧縮荷重が作用して、回転が規制された連結部２８Ａ及び連結部４１Ａがフランジ部２６Ａから離れるように移動し、上部プレート１２Ａと下部プレート１４Ａとで構成された展開部材が平面から立体に展開する。上部プレート１２Ａ及び下部プレート１４Ａでは、展開に伴って、弾塑性変形によって連結梁の両端部が撓み始める。繋ぎ部の近傍と連結部の近傍とが、弾塑性変形により湾曲する。特に、展開が進むと、連結部の近傍の連結梁は、折れ曲がるように顕著に湾曲する。

展開原理も第１の実施の形態と同様である。上部プレート１２Ａ及び下部プレート１４Ａからなる展開部材が、回転プレート１６から伝達された回転力を、連結梁３０Ａと連結梁４０Ａとを連結する連結部２８Ａ及び連結部４１Ａを押し上げる上方向の力に変換し、連結部２８Ａ及び連結部４１Ａによって連結梁３０Ａと連結梁４０Ａとが引っ張り上げられて、展開構造体１０Ａが展開する。天板１３Ａが設けられている場合には、３個の連結部２８及び３個の連結部４１Ａによって、天板１３Ａが押し上げられる。ここで回転運動が、直線運動に変換される。

電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０Ａの展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ａ（展開構造）が形成される。本実施の形態では、３本の連結梁３０Ａと６本の連結梁４０Ａの合計９本の梁を有する立体交差構造１１Ａが形成される。

＜第３の実施の形態＞
（展開構造体の概略構成）
本発明の第３の実施の形態に係る展開構造体は、展開部材の構造が異なる以外は第１の実施の形態に係る展開構造体と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、展開構造体の各部についても、対応する構成部分には符号にＢを付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１０は第３の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図１１は天板を省略して同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図１２は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図１３は下部プレートを裏側から見た平面図である。図１４は展開構造体を展開させたときに形成される立体交差構造を示す斜視図である。

図１０〜図１４に示すように、展開構造体１０Ｂは、展開部材として、第２展開部としての上部プレート１２Ｂと、第１展開部としての下部プレート１４Ｂと、天板１３Ｂとを備えている。上部プレート１２Ｂと下部プレート１４Ｂとは、互いの連結梁が織物のように交差すると共に、互いの連結梁の端部が天板１３Ｂに繋がることで一体化されて、１つの展開部材が構成されている。このように本実施の形態に係る展開構造体１０Ｂは、連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとが天板１３Ｂを介して間接的に連結されている点で、連結梁同士が直接的に連結される第１の実施の形態に係る展開構造体１０及び第２の実施の形態に係る展開構造体１０Ａとは相違している。

上記の展開構造体１０Ｂでは、下部プレート１４Ｂは、モータ２０の駆動により、回転プレート１６と一緒に矢印Ｂ方向に回転する。下部プレート１４Ｂの回転により、上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ、及び天板１３Ｂが、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ｂを形成する。衝突等により、この立体交差構造１１に表側（即ち、天板１３の側）から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。本実施の形態では、天板１３Ｂを設けることで、天板１３Ｂによって衝撃を均一に受け止めて、衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。

上部プレート１２Ｂは、円筒部２２Ｂ、リング状のフランジ部２４Ｂ、リング状のフランジ部２６Ｂ、及び複数の連結梁３０Ｂを備えている。複数の連結梁３０Ｂの各々は、一端がフランジ部２６Ｂと連結され、他端が天板１３Ｂと連結されている。天板１３Ｂと連結される端部が、連結部２９Ｂである。

下部プレート１４Ｂは、リング状の支持枠３６Ｂ、複数の連結梁４０Ｂ、及び複数の係止部４５Ｂを備えている。複数の連結梁４０Ｂの各々は、一端が支持枠３６Ｂと連結され、他端が天板１３Ｂと連結されている。天板１３Ｂと連結される端部が、連結部３８Ｂである。複数の係止部４５Ｂの各々は、支持枠３６Ｂの内周側に迫り出したアーチ状の突起部であり、支持枠３６Ｂの内周に沿って一定の間隔で設けられている。係止部４５Ｂの各々には、切り欠き４７Ｂ及び貫通孔４９Ｂが設けられている。

本実施の形態では、上部プレート１２Ｂの円筒部２２Ｂ、フランジ部２４Ｂ、フランジ部２６Ｂ、連結部２９Ｂ、及び連結梁３０Ｂと、下部プレート１４Ａの支持枠３６Ｂ、連結梁４０Ｂ、連結部３８Ｂ、及び係止部４５Ｂと、天板１３Ｂとが一体に形成されて、１つの展開部材が構成されている。なお、連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとの交差関係については後述する。

（展開部材の詳細構成）
ここで、図１０〜図１４を参照して、上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ、及び天板１３Ｂからなる展開部材の構造について更に詳しく説明する。なお、展開部材の各部は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている点、三次元造形装置を用いて弾塑性体で一体に形成することが可能である点は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

（上部プレート）
図１１に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２Ｂは、展開構造として、リング状のフランジ部２６Ｂと、３本の連結梁３０Ｂとを備えている。３本の連結梁３０Ｂはフランジ部２６Ｂに対し等間隔で連結されている。連結梁３０Ｂとフランジ部２６Ｂとの連結部が、繋ぎ部２７Ｂである。３個の繋ぎ部２７Ｂは、リング状のフランジ部２６Ｂの中心点に対し、対称に配置されている。また、天板１３Ｂと連結される連結梁３０Ｂの端部が、連結部２９Ｂである。３本の連結梁３０Ｂの各々に対応して、３個の連結部２９Ｂが存在する。

３本の連結梁３０Ｂの各々は、一端が繋ぎ部２７Ｂでフランジ部２６Ｂに連結されると共に、他端がフランジ部２６Ｂの円周の一部分に対応する弦に沿って、下部プレート１４Ｂの回転方向Ｂ（左回り）と逆周りの方向に延びている。本実施の形態では、３本の連結梁３０Ｂの各々は、連結梁３０Ｂがフランジ部２６Ｂに連結される点とリング状のフランジ部２６Ｂの中心点とを通る直線（対称軸）に対し３０°の角度を成すように、右回りの方向に延びている（延在方向）。

対称軸と延在方向とが成す角度は、３６０°を連結梁３０の本数で割った角度を１８０°から差し引き、得られた角度を更に二分した角度である。本実施の形態では、上部プレート１２Ｂは３本の連結梁３０Ｂを備えているので、対称軸と延在方向とが成す角度は３０°となる。

上部プレート１２Ｂにおいては、連結梁３０Ｂの長さが最長となるように設計することが好ましい。連結梁３０Ｂが長くなるほど、展開時のストロークが大きくなる。他端がフランジ部２６Ｂからはみ出さない範囲で、連結梁３０Ｂの長さが最長となるように設計することがより好ましい。本実施の形態では、連結梁３０Ｂの長さはフランジ部２６Ｂの外周より内側に納まる範囲で最長となるように設計されている。連結梁３０Ｂはフランジ部２６Ｂの内周の外側まで延在し、連結梁３０Ｂの端部である連結部２９Ｂはフランジ部２６Ｂ上に重ねられている。

（下部プレート）
図１３に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４Ｂは、展開構造として、リング状の支持枠３６Ｂと、３本の連結梁４０Ｂと、３個の係止部４５Ｂとを備えている。３本の連結梁４０Ｂは支持枠３６Ｂに対し等間隔で連結されている。連結梁４０Ｂと支持枠３６Ｂとの連結部が、繋ぎ部４３Ｂである。３個の繋ぎ部４３Ｂは、リング状の支持枠３６Ｂの中心点に対し、対称に配置されている。また、天板１３Ｂと連結される連結梁４０Ｂの端部が、連結部３８Ｂである。３本の連結梁４０Ｂの各々に対応して、３個の連結部３８Ｂが存在する。

３本の連結梁４０Ｂの各々は、一端が繋ぎ部４３Ｂで支持枠３６Ｂに連結されると共に、他端が支持枠３６Ｂの円周の一部分に対応する弦に沿って、下部プレート１４Ｂの回転方向Ｂ（左回り）と同じ方向に延びている。本実施の形態では、３本の連結梁４０Ｂの各々は、連結梁４０Ｂが支持枠３６Ｂに連結される点とリング状の支持枠３６Ｂの中心点とを通る直線（対称軸）に対し１５°の角度を成すように、左回りの方向に延びている（延在方向）。

対称軸と延在方向とが成す角度は、梁の本数に応じ、各梁が受け止める荷重が等しく分配されるように算出されている。本実施の形態では、下部プレート１４Ｂは３本の連結梁４０Ｂを備えているので、対称軸と延在方向とが成す角度は１５°となる。３個の係止部４５Ｂの各々は、連結梁４０Ｂとの干渉を生じないように、隣接する２つの繋ぎ部４３Ｂの間に配置されている。

下部プレート１４Ｂの連結梁４０Ｂは、上部プレート１２Ｂの場合と同様に、長さが最長となるように設計することが好ましい。本実施の形態では、連結梁４０Ｂの長さはフランジ部２６Ｂの外周より内側に納まる範囲で最長となるように設計されている。連結梁４０Ｂは、連結梁３０Ｂと同じ長さである。連結梁４０Ｂはフランジ部２６Ｂの内周の外側まで延在し、連結梁４０Ｂの端部である連結部３８Ｂはフランジ部２６Ｂ上に重ねられている。

（連結梁の交差状態）
図１０〜図１４に示すように、上部プレート１２Ｂの３本の連結梁３０Ｂの各々は、右回りの方向に延びている。この３本の連結梁３０Ｂの各々は、端部に在る連結部２９Ｂが上記右回りの方向に隣接する連結梁３０Ｂの繋ぎ部２７Ｂに重なるように配置されている。また、下部プレート１４Ｂの３本の連結梁４０Ｂの各々は、左回りの方向に延びている。この３本の連結梁４０Ｂの各々は、上記左回りの方向に隣接する連結梁４０Ｂ上に重なるように配置されている。

また、一組の連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとが互いに平行になるように配置されている。更に、３本の連結梁４０Ｂの各々は、１本の連結梁３０Ｂの下を通った後に、当該連結梁３０Ｂの上記左回りの方向に隣接する連結梁３０Ｂ上に重なるように配置されている。即ち、３本の連結梁４０Ｂの各々は、連結梁３０Ｂ上に重なるように交差する。

上述した通り、上部プレート１２Ｂの３本の連結梁３０Ｂと下部プレート１４Ｂの３本の連結梁４０Ｂとが織物のように組み合わされている。このように編み合わされた状態で、図１２に示すように、３本の連結梁３０Ｂに対応する３個の連結部２９Ｂと、３本の連結梁４０Ｂに対応する３個の連結部３８Ｂとが、ディスク状の天板１３Ｂの裏面に連結されている。

３個の連結部２９Ｂと３個の連結部３８Ｂとは、天板１３Ｂの裏面のフランジ部２６Ｂと対向する周辺領域に連結されている。このように、連結部２９Ｂ及び連結部３８Ｂの各々が天板１３Ｂの裏面に固定されることで、３本の連結梁３０Ｂと３本の連結梁４０Ｂとが天板１３Ｂを介して間接的に繋がって、上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ、及び天板１３Ｂが一体化されている。なお、上記の展開部材を展開した時に、連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとが互いに干渉して展開を阻害しないように、連結梁３０Ｂ及び連結梁４０Ｂの配置が設計されている。

（展開構造体の展開動作）
次に、上記の展開構造体１０Ｂの展開動作について説明する。
図１４は展開構造体が展開した状態を示す斜視図である。図１４に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０の駆動により、回転プレート１６が矢印Ｂ方向（左回り）に回転し、下部プレート１４Ｂの支持枠３６Ｂが回転プレート１６と共に左回りに回転する。

上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ、及び天板１３Ｂが一体化された状態では、連結梁３０Ｂが延びる方向（右回り）は、連結梁４０Ｂが延びる方向（左回り）とは逆向きである。連結梁３０Ｂの端部（即ち、連結部２９Ｂ）と連結梁４０Ｂの端部（即ち、連結部３８Ｂ）とは、同じ天板１３Ｂに固定されている。これにより、連結部２９Ｂと連結部３８Ｂとは、同じ方向にしか回転できないように規制されている。

下部プレート１４Ｂの支持枠３６Ｂが左回りに回転するに従い、連結梁３０Ｂ及び連結梁４０Ｂの両方に圧縮荷重が作用して、回転が規制された連結部２９Ｂと連結部３８Ｂが天板１３Ｂと共にフランジ部２６Ｂから離れるように移動し、上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ、及び天板１３Ｂで構成された展開部材が平面から立体に展開する。上部プレート１２Ｂ及び下部プレート１４Ｂでは、展開に伴って、弾塑性変形によって連結梁の両端部が撓み始める。繋ぎ部の近傍と連結部の近傍とが、弾塑性変形により湾曲する。特に、展開が進むと、連結部の近傍の連結梁は、折れ曲がるように顕著に湾曲する。

展開原理も第１の実施の形態と同様である。上部プレート１２Ｂ、下部プレート１４Ｂ及び天板１３Ｂからなる展開部材が、回転プレート１６から伝達された回転力を、連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとを連結する連結部２９Ｂ及び連結部３８Ｂ（即ち、これらに連結された天板１３Ｂ）を押し上げる上方向の力に変換し、天板１３Ｂによって連結梁３０Ｂと連結梁４０Ｂとが引っ張り上げられて、展開構造体１０Ｂが展開する。ここで回転運動が、直線運動に変換される。

電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０Ｂの展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ｂ（展開構造）が形成される。本実施の形態では、３本の連結梁３０Ｂと３本の連結梁４０Ｂの合計６本の梁を有する立体交差構造１１Ｂが形成される。

＜第４の実施の形態＞
（展開構造体の概略構成）
本発明の第４の実施の形態に係る展開構造体は、展開部材の構造が異なる以外は第１の実施の形態に係る展開構造体と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、展開構造体の各部についても、対応する構成部分には符号にＣを付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１５は第４の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。図１６は天板を省略して同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図１７は同じ展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。図１８は下部プレートを裏側から見た平面図である。図１９は展開構造体を展開させたときに形成される立体交差構造を示す斜視図である。

図１５〜図１９に示すように、展開構造体１０Ｃは、展開部材として、第２展開部としての上部プレート１２Ｃと、第１展開部としての下部プレート１４Ｃと、天板１３Ｃとを備えている。上部プレート１２Ｃと下部プレート１４Ｃとは、互いの連結梁が織物のように交差すると共に、互いの連結梁の端部が天板１３Ｃに繋がることで一体化されて、１つの展開部材が構成されている。このように本実施の形態に係る展開構造体１０Ｃは、連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとが天板１３Ｃを介して間接的に連結されている点で、連結梁同士が直接的に連結される第１の実施の形態に係る展開構造体１０及び第２の実施の形態に係る展開構造体１０Ａとは相違している。

また、本実施の形態に係る展開構造体１０Ｃは、連結梁４０Ｃが連結梁３０Ｃより短い点で、連結梁４０Ｃが連結梁３０Ｃと同じ長さの第３の実施の形態に係る展開構造体１０Ｂとは相違している。更に、連結梁３０及び連結梁４０Ｃについて、展開時に湾曲する連結部の近傍と繋ぎ部の近傍とに切り込みを備える点でも、これを備えていない第３の実施の形態に係る展開構造体１０Ｂとは相違している。

上記の展開構造体１０Ｃでは、下部プレート１４Ｃは、モータ２０の駆動により、回転プレート１６と一緒に矢印Ｂ方向に回転する。下部プレート１４Ｃの回転により、上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ、及び天板１３Ｃが、平面から立体に展開して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ｃを形成する。衝突等により、この立体交差構造１１Ｃに表側から衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する。本実施の形態では、天板１３Ｃを設けることで、天板１３Ｃによって衝突を均一に受け止めて、衝突エネルギーを効率よく吸収することができる。

上部プレート１２Ｃは、円筒部２２Ｃ、リング状のフランジ部２４Ｃ、リング状のフランジ部２６Ｃ、及び複数の連結梁３０Ｃを備えている。複数の連結梁３０Ｃの各々は、一端がフランジ部２６Ｃと連結され、他端が天板１３Ｃと連結されている。天板１３Ｃと連結される端部が、連結部２９Ｃである。

下部プレート１４Ｃは、リング状の支持枠３６Ｃ、複数の連結梁４０Ｃ、及び複数の係止部４５Ｃを備えている。複数の連結梁４０Ｃの各々は、一端が支持枠３６Ｃと連結され、他端が天板１３Ｃと連結されている。天板１３Ｃと連結される端部が、連結部３８Ｃである。複数の係止部４５Ｃの各々は、支持枠３６Ｃの内周側に迫り出したアーチ状の突起部であり、支持枠３６Ｃの内周に沿って一定の間隔で設けられている。係止部４５Ｃの各々には、切り欠き４７Ｃ及び貫通孔４９Ｃが設けられている。

本実施の形態では、上部プレート１２Ｃの円筒部２２Ｃ、フランジ部２４Ｃ、フランジ部２６Ｃ、連結部２９Ｃ、及び連結梁３０Ｃと、下部プレート１４Ｃの支持枠３６Ｃ、連結梁４０Ｃ、連結部３８Ｃ、及び係止部４５Ｃと、天板１３Ｃとが一体に形成されて、１つの展開部材が構成されている。なお、連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとの交差関係については後述する。

（展開部材の詳細構成）
ここで、図１５〜図１９を参照して、上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ、及び天板１３Ｃからなる展開部材の構造について更に詳しく説明する。なお、展開部材の各部は、金属や樹脂など弾塑性を有する材料（弾塑性体）で一体に形成されている点、三次元造形装置を用いて弾塑性体で一体に形成することが可能である点は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

（上部プレート）
図１６に示すように、本実施の形態では、上部プレート１２Ｃは、展開構造として、リング状のフランジ部２６Ｃと、３本の連結梁３０Ｃとを備えている。展開時に湾曲する連結部２９Ｃの近傍と繋ぎ部２７Ｃの近傍とに切り込み８０を備える点以外は、第３の実施の形態の下部プレート１４Ｂと同じ構成である。このため、対応する構成部分には符号にＣを付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

本実施の形態では、３本の連結梁３０Ｃの各々は、展開時に弾塑性変形により湾曲する連結部２９Ｃの近傍と繋ぎ部２７Ｃの近傍とに、梁の長さ方向に沿った短めの切り込み８０を有している。各箇所について、複数本の切り込み８０が設けられている。本実施の形態では、幅約１ｍｍで長さ約１ｃｍ程度の４本の切り込み８０が並列に設けられている。これは一例であり、切り込みの幅、長さ、本数、及び形成位置は、連結梁の弾塑性に応じて適宜選択することができる。

このような切り込み８０を設けることで、連結梁の弾塑性変形による湾曲（折れ曲げに近い湾曲を含む）が容易になる。また、梁の長さ方向に沿った切り込みに代えて、折れ曲げ点の近くにＶ字状の切り欠きを設けてもよい。Ｖ字状の切り欠きを設けることで、同様に、連結梁の弾塑性変形による湾曲が容易になる。

（下部プレート）
図１６及び図１８に示すように、本実施の形態では、下部プレート１４Ｃは、展開構造として、リング状の支持枠３６Ｃと、３本の連結梁４０Ｃと、３個の係止部４５Ｃとを備えている。連結梁４０Ｃが連結梁３０Ｃより短い点、展開時に湾曲する連結部３８Ｃの近傍と繋ぎ部４３Ｃの近傍とに切り込み８０を備える点以外は、第３の実施の形態の下部プレート１４Ｂと同じ構成である。このため、対応する構成部分には符号にＣを付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

本実施の形態では、連結梁４０Ｃの長さが支持枠３６Ｃの内周より内側に納まるように設計されている。連結梁４０Ｃは連結梁３０Ｃより短い。３本の連結梁４０Ｃの各々に対応して、それらの端部である３個の連結部３８Ｃが存在する。３個の連結部３８Ｃの各々は、連結梁３０Ｃ上に重ねられている。

また、本実施の形態では、３本の連結梁４０Ｃの各々は、展開時に弾塑性変形により湾曲する連結部３８Ｃの近傍と繋ぎ部４３Ｃの近傍とに、梁の長さ方向に沿った短めの切り込み８０を有している。連結梁３０Ｃと同様に、各箇所について、複数本の切り込み８０が設けられている。このような切り込み８０を設けることで、連結梁の弾塑性変形による湾曲（折れ曲げに近い湾曲を含む）が容易になる。連結梁３０Ｃと同様に、Ｖ字状の切り欠きを設けてもよい。

（連結梁の交差状態）
図１５〜図１９に示すように、上部プレート１２Ｃの３本の連結梁３０Ｃの各々は、右回りの方向に延びている。この３本の連結梁３０Ｃの各々は、端部に在る連結部２９Ｃが上記右回りの方向に隣接する連結梁３０Ｃの繋ぎ部２７Ｃに重なるように配置されている。また、下部プレート１４Ｃの３本の連結梁４０Ｃの各々は、左回りの方向に延びている。この３本の連結梁４０Ｃの各々は、連結梁３０Ｃよりも短く、上記左回りの方向に隣接する連結梁４０Ｃの中央部分の上に重なるように配置されている。

また、一組の連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとが互いに平行になるように配置されている。更に、３本の連結梁４０Ｃの各々は、１本の連結梁３０Ｃの下を通った後に、当該連結梁３０Ｃの上記左回りの方向に隣接する連結梁３０Ｃ上に重なるように配置されている。本実施の形態では、連結梁４０Ｃの端部に在る連結部３８Ｃが連結梁３０Ｃの長さ方向の中央部分上に重なる。即ち、３本の連結梁４０Ｃの各々は、連結梁３０Ｃ上に重なるように交差する。

上述した通り、上部プレート１２Ｃの３本の連結梁３０Ｃと下部プレート１４Ｃの３本の連結梁４０Ｃとが織物のように組み合わされている。このように編み合わされた状態で、図１７に示すように、３本の連結梁３０Ｃに対応する３個の連結部２９Ｃと、３本の連結梁４０Ｃに対応する３個の連結部３８Ｃとが、ディスク状の天板１３Ｃの裏面に連結されている。

３個の連結部２９Ｃは、天板１３Ｃの裏面のフランジ部２６Ｃと対向する周辺領域に連結されている。一方、３個の連結部３８Ｃは、天板１３Ｂの裏面の中心点に近い領域に連結されている。このように、連結部２９Ｃ及び連結部３８Ｃの各々が天板１３Ｃの裏面に固定されることで、３本の連結梁３０Ｃと３本の連結梁４０Ｃとが天板１３Ｃを介して間接的に繋がって、上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ、及び天板１３Ｃが一体化されている。なお、上記の展開部材を展開した時に、連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとが互いに干渉して展開を阻害しないように、連結梁３０Ｃ及び連結梁４０Ｃの配置が設計されている。

（展開構造体の展開動作）
次に、上記の展開構造体１０Ｃの展開動作について説明する。
図１９は展開構造体が展開した状態を示す斜視図である。図１９に示すように、衝突等が検知されると、モータ２０の駆動により、回転プレート１６が矢印Ｂ方向（左回り）に回転し、下部プレート１４Ｃの支持枠３６Ｃが回転プレート１６と共に左回りに回転する。

上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ、及び天板１３Ｃが一体化された状態では、連結梁３０Ｃが延びる方向（右回り）は、連結梁４０Ｃが延びる方向（左回り）とは逆向きである。連結梁３０Ｃの端部（即ち、連結部２９Ｃ）と連結梁４０Ｃの端部（即ち、連結部３８Ｃ）とは、同じ天板１３Ｃに固定されている。これにより、連結部２９Ｃと連結部３８Ｃとは、同じ方向にしか回転できないように規制されている。

下部プレート１４Ｃの支持枠３６Ｃが左回りに回転するに従い、連結梁３０Ｃ及び連結梁４０Ｃの両方に圧縮荷重が作用して、回転が規制された連結部２９Ｃと連結部３８Ｃが天板１３Ｃと共にフランジ部２６Ｃから離れるように移動し、上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ、及び天板１３Ｃで構成された展開部材が平面から立体に展開する。

上部プレート１２Ｃ及び下部プレート１４Ｃでは、展開に伴って、弾塑性変形によって連結梁の両端部が撓み始める。繋ぎ部の近傍と連結部の近傍とが、弾塑性変形により湾曲する。特に、展開が進むと、連結部の近傍の連結梁は、折れ曲がるように顕著に湾曲する。連結部の近傍と繋ぎ部の近傍とに複数本の切り込み８０が設けられた連結梁３０Ｃ及び連結梁４０Ｃは、弾塑性変形により容易に湾曲するので、途中で破損することなく限界まで展開することができる。

また、連結梁４０Ｃを連結梁３０Ｃより短くしたことで、構造物の展開時に、連結梁４０Ｃが衝突荷重の入力方向に対して略平行な角度を維持し、この梁の軸力により荷重が受け止められるため、より大きな衝突荷重を受け止めることができる。

展開原理も第１の実施の形態と同様である。上部プレート１２Ｃ、下部プレート１４Ｃ及び天板１３Ｃからなる展開部材が、回転プレート１６から伝達された回転力を、連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとを連結する連結部２９Ｃ及び連結部３８Ｃ（即ち、これらに連結された天板１３Ｃ）を押し上げる上方向の力に変換し、天板１３Ｃによって連結梁３０Ｃと連結梁４０Ｃとが引っ張り上げられて、展開構造体１０Ｃが展開する。ここで回転運動が、直線運動に変換される。

電源を遮断する等してモータ２０を停止すると、展開構造体１０Ｃの展開が完了して、複数の梁が交差する立体交差構造１１Ｃ（展開構造）が形成される。本実施の形態では、３本の連結梁３０Ｃと３本の連結梁４０Ｃの合計６本の梁を有する立体交差構造１１Ｃが形成される。

＜第５の実施の形態＞
（衝撃吸収装置）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る衝撃吸収装置の概略構成を説明する。衝撃吸収装置は、上記の展開構造体を含んで構成されている。本実施の形態では、第１の実施の形態に係る展開構造体１０を用いて立体交差構造１１を得る場合について説明するが、第２〜第４の実施の形態に係る展開構造体１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃも同様に用いることができる。

図２０（Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。本実施の形態に係る衝撃吸収装置では、衝突を検知したとき（衝突が不可避と予測されたときを含む）に、上記の展開構造体１０を展開させて、複数の梁を有する立体交差構造１１を形成し、衝突エネルギーを吸収する。

図２０（Ａ）は衝突が検知される前（展開前）の展開構造体１０の状態を示す。展開前の展開構造体１０では、上部プレート１２とモータブラケット１８との間には、キャビティが形成されている。下部プレート１４は、回転プレート１６に取り付けられている。下部プレート１４は、上部プレート１２と組み合わされて、キャビティ内に回転可能に収納されている。上部プレート１２と下部プレート１４の各々には、共通の回転軸Ｒの周りを逆回りに回転するように、異なる梁構造が形成されている。

図２０（Ｂ）は衝突が検知された直後（展開時）の展開構造体１０の状態を示す。衝突が検知されると、モータ２０（図示せず）により回転プレート１６が回転軸Ｒの周りに回転する。下部プレート１４の支持枠３６が、回転プレート１６の回転に伴い回転する。上部プレート１２の支持枠（フランジ部２６）は固定配置されている。下部プレート１４の連結梁４０は連結部２８により連結梁３０と連結され、同じ方向にしか回転できないように規制されている。従って、下部プレート１４の支持枠３６が回転することにより、連結部２８が力Ｆ_UPで押し上げられてフランジ部２６から離れ、上部プレート１２が下部プレート１４と共に展開する。

上述した通り、展開構造体１０の展開に従って、上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とは、各々の両端部が弾塑性変形により湾曲し、連結梁３０と連結梁４０からなる複数の梁が交差する立体交差構造１１が形成される。一旦、立体交差構造１１が形成されると、モータ２０（図示せず）の保持力等により、立体交差構造１１が維持される。

図２０（Ｃ）は衝突時の立体交差構造１１の状態を示す。立体交差構造１１の上に重石Ｇを載せて、立体交差構造１１に荷重Ｆ_DOWNをかける。これは立体交差構造１１に衝突エネルギーを与えたのと同じ状態である。上部プレート１２の連結梁３０と下部プレート１４の連結梁４０とが、弾塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。

図示はしていないが、衝突エネルギーを吸収する過程では、上部プレート１２の連結梁３０は、繋ぎ部２７での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０でも同様に、繋ぎ部４３での湾曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形により撓み始める。下部プレート１４の連結梁４０が、上部プレート１２の連結梁３０よりも短い場合には、下部プレート１４は展開前の状態に戻ろうとする。このため、上部プレート１２の連結梁３０が、更に弾塑性変形して、連結梁３０の中央部分又は繋ぎ部２９で折れ曲がる。

（衝撃吸収装置における展開構造体の配置例）
図２１は展開構造体１０の配置例を示す平面図である。展開前の展開構造体１０は、平面的な形状を有しているので、多数の展開構造体１０を二次元状に配列して設置して、衝撃吸収構造７０を形成することができる。上述した通り、展開構造体１０においては、展開する上部プレート１２側が表側であり、モータ２０側が裏側である（図１参照）。展開構造体１０は、モータ２０が設けられた裏側を、設置面に向けて設置される。展開構造体１０は、図面では手前側に向って展開する。

本実施の形態では、展開構造体１０は平面視が略円形であるため、１個の円の周囲に６個の円が並ぶ最密充填配列で、設置部位に配置することができる。なお、ここでは、展開構造体１０を平面的に配置する例を示したが、用途に応じて、展開構造体１０を並列に配置することもできる。即ち、隣接する２個の展開構造体１０の表側と裏側とが対向するように、複数の展開構造体１０を配列することができる。

（車両の衝撃吸収装置の一例）
図２２は展開構造体１０を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。衝突物との衝突に備えて、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８などに設置することができる。コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体１０は、フードパネル９０を構成するアウタパネルとインナパネルとの隙間や、フロントバンパ９２のバンパカバーとバンパフレームとの間、フードパネル９０とフロントフェンダーパネル９６との隙間など、通常はクラッシュボックスを設置できない狭く小さい部位にも設置することができる。また、バック時の衝突に備えて、ラッゲージドアやリアバンパに設置してもよい。

図２３は本発明の実施の形態に係る衝撃吸収装置の構成を示すブロック図である。この衝撃吸収装置は、車両に搭載されて使用される。本実施の形態に係る衝撃吸収装置１００には、複数の展開構造体１０からなる衝撃吸収構造７０と、衝突物の衝突位置を特定するための情報を取得する情報取得手段として設置されたセンサ群１０２と、センサ群１０２から取得した情報に基づいて、衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を制御する制御部１０４と、が設けられている。

複数の展開構造体１０は、展開構造体１０を展開させる展開駆動部７２を各々備えている。制御部１０４は、複数の展開駆動部７２を各々独立に制御する。なお、図面では、展開構造体１０と展開駆動部７２とを別々に図示しているが、本実施の形態では、展開構造体１０を構成する回転プレート１６及びモータ２０が、展開駆動部７２に相当する。

展開駆動部７２を備えた展開構造体１０が平面状又は並列に配列されて、上述した衝撃吸収構造７０が構成されている。衝撃吸収構造７０は、上述した通り、フードパネル９０、フロントバンパ９２、フロントサイドドア９４、フロントフェンダーパネル９６、フロントピラー９８など、衝突が予想される車両の様々な部位に多数設置される。

センサ群１０２としては、自車両の前方、側方及び後方を撮影するビデオカメラ１０２Ａ、自車両の前方、側方及び後方の熱画像を撮影する赤外線カメラ１０２Ｂ、自車両の前方、側方及び後方の障害物（衝突物）を検出するレーダ１０２Ｃ、自車両への前方、側方及び後方からの衝突を検知する感圧センサ１０２Ｄが設けられている。レーダ１０２Ｃは、レーザレーダでもよく、ミリ波レーダでもよい。ビデオカメラ１０２Ａ、赤外線カメラ１０２Ｂ、レーダ１０２Ｃ、及び感圧センサ１０２Ｄの各々で得られたデータは、制御部１０４に逐次入力される。

制御部１０４には、衝突物が衝突する部位を推定する衝突部位推定手段１０６と、推定された衝突部位において衝突物が衝突する範囲を推定する衝突範囲推定手段１０８と、が設けられている。センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、推定された衝突部位の推定された衝突範囲に設置された衝撃吸収構造７０の展開駆動部７２を作動して、衝突位置にある展開構造体１０を展開させる。展開により複数の梁を有する立体交差構造１１が形成され、立体交差構造１１によって衝突エネルギーを吸収する。

図２４は制御部１０４が行う作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０で、センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突の危険性を検知する。例えば、レーダ１０２Ｃで得られたデータなどから、衝突物の接近の有無や衝突物の接近方向を検知することができる。衝突物の接近方向が分かれば、前面衝突か側面衝突かも判断することができ、衝突物が衝突する部位を推定することができる。次のステップＳ１２で、センサ群１０２から入力されたデータに基づいて、衝突物の形状・重量・速度を予測する。衝突物の形状・重量・速度が分かれば、衝突物が衝突する部位だけでなく、衝突部位における具体的な衝突の範囲を推定することができる。

次に、ステップＳ１４で、予測された衝突物の形状・重量・速度から、衝突を回避できるか否かを判断する。衝突は回避できると判断（肯定判断）した場合には、そこでルーチンを終了する。一方、衝突は回避できないと判断（否定判断）した場合には、衝撃吸収構造７０の展開構造体１０を展開させるために、展開駆動部７２に駆動信号を出力して、ルーチンを終了する。このように、必要な部位の展開構造体１０を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作を行うことができる。

以上説明したように、第１から第４の実施の形態に係る展開構造体は、小型モータで一部の部材を回転駆動するという簡単な動作で、平面から立体に展開し、複数の梁を備えた立体交差構造を形成することができる。

また、第１から第４の実施の形態に係る展開構造体は、展開前はコンパクトで平面的な形状を有しているので、クラッシュボックス等を設置できない狭く小さい部位にも設置することができる。また、第１から第４の実施の形態に係る展開構造体は、平面視が略円形であるため、細密配列することができる。

また、第１から第４の実施の形態に係る展開構造体は、展開後は複数の梁を備えた立体交差構造を形成するので、表面側から衝突による衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸収することができる。特に、立体交差構造であるため、真正面からの衝突だけではなく、斜め方向からの衝突においても、有効に衝突エネルギーを吸収することができる。更に、用途に応じて立体交差構造中の梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。即ち、任意の剛性を持たせることが可能である。

また、第５の実施の形態に係る衝撃吸収装置は、展開構造体を含む衝撃吸収構造が、車両などの被衝突物に多数配置され、個別に駆動制御されているので、衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。即ち、必要な部位の展開構造体を展開させるなど、衝突物の特性に応じて制御動作を行うことができる。

また、センサ群から入力されたデータに基づいて、衝突物の有無を判断し、衝突物の形状・重量・速度などを計測して、衝突物が衝突する部位だけでなく、衝突部位における具体的な衝突の範囲を推定することで、衝突が回避できない場合には、推定された衝突位置に配置された展開構造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収することができる。

＜変形例＞
以下、上記の実施の形態の変形例について説明する。
（産業上の利用分野）
上記の第５の実施の形態では、フロントバンパ等、車両のボディに展開構造体を設置して衝撃吸収装置として使用する例について説明したが、コンパクトで平面的な形状を有している展開構造体は、狭く小さい部位にも設置することができる。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしての利用も可能である。即ち、微細空間における衝突緩衝構造やアクチュエータとしての役割も果たすことができる。また、航空機やヘリコプター等の軽量化が要請される飛行機の底面部に展開構造体を設置して、不時着時の衝撃吸収装置として使用することも可能である。更に、展開構造を工夫することで、宇宙空間で使用する展開構造体（アンテナや太陽電池パネル等）への応用も考えられる。

（展開構造体の変形例）
上記第１から第４の実施の形態では、平面視が略円形の展開構造体（展開構造体１０等）を用い、立体交差構造（立体交差構造１１等）では３本又は６本の連結梁が交差する構造例について説明したが、展開構造体の構造は、上記実施の形態の構造に限定される訳ではない。用途に応じて好適な形状を選択することができる。立体交差構造中の連結梁の配置や本数を変えることで、衝突エネルギー吸収量を調整することができる。また、展開部材を構成する第１展開部と第２展開部との間で、交差関係、連結梁の形状・配置・本数が異なっていてもよい。

例えば、１つのプレートについて３本の連結梁を用いる構造は、遊びになる梁がないので、安定感があり最も好ましいが、連結梁の本数は３本には限られない。２本でもよく、４本以上でもよい。連結梁の本数が増加すると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁を長くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。連結梁の幅を広くすると、弾塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増加する。また、連結梁の幅は一定である必要はなく、１本の連結梁の長手方向において、梁幅が変化していてもよい。更に、連結梁の断面形状は矩形状である必要はなく、断面の長手方向において厚さが変化していてもよい。

また、連結梁の幅は一定である必要はなく、１本の連結梁の長手方向において、梁幅が変化していてもよい。更に、連結梁の断面形状は矩形状である必要はなく、断面の長手方向において厚さが変化していてもよい。

なお、上記の説明では、第４の実施の形態に係る展開構造体の連結梁の繋ぎ部の近傍と連結部の近傍とに「複数の切り込み」や「切り欠き」を設ける例について説明したが、上記第１から第３の実施の形態においても、各々の連結梁に切り込みや切り欠き（以下、切り込み等という。）を設けることができる。切り込み等は、展開構造体の一部の連結梁にだけ設けることができる。また、切り込み等は、繋ぎ部の近傍と連結部の近傍の少なくとも一方に設けることができる。更に、第４の実施の形態で説明した通り、切り込みの幅、長さ、本数、及び形成位置は、連結梁の弾塑性に応じて適宜選択することができる。切り欠きの形状等についても同様である。

（展開方法の変形例）
上記の第５の実施の形態では、衝突を検知したときに展開構造体を展開させて、複数の梁を有する立体交差構造を形成する例について説明したが、他の展開方法で立体交差構造を形成することもできる。図２５（Ａ）〜（Ｃ）は他の展開方法を説明する概略図である。まず、図２５（Ａ）に示すように、展開構造体１０を展開させて立体交差構造１１を形成する。次に、図２５（Ｂ）に示すように、上部プレート１２及び下部プレート１４を展開方向とは逆方向に圧縮して、下部プレート１４を、上部プレート１２とモータブラケット１８との間のキャビティ内に再び収納する。

キャビティ内に上部プレート１２及び下部プレート１４が保持されるように、係止ピン１５等の係止手段で上部プレート１２及び下部プレート１４をモータブラケット１８に係止する。上部プレート１２及び下部プレート１４は、連結梁３０及び連結梁４０の弾塑性変形によりキャビティ内に収納される。これにより立体交差構造１１は展開前の展開構造体１０と同じ厚さになる。次に、図２５（Ｃ）に示すように、係止ピン１５を外す等して係止を解除すると、連結梁３０及び連結梁４０のバネのような復元力により、上部プレート１２及び下部プレート１４が再び展開して、立体交差構造１１を形成する。

第１の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。 図１に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 図１に示す展開構造体の分解斜視図である。 下部プレートを裏側から見た平面図である。 図１に示す展開構造体を展開した状態を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。 図６に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 下部プレートを裏側から見た平面図である。 図６に示す展開構造体を展開した状態を示す斜視図である。 第３の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。 天板を省略して図１０に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 図１０に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 下部プレートを裏側から見た平面図である。 図１０に示す展開構造体を展開した状態を示す斜視図である。 第４の実施の形態に係る展開構造体の展開前の外観を示す斜視図である。 天板を省略して図１５に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 図１５に示す展開構造体を表側（展開側）から見た平面図である。 下部プレートを裏側から見た平面図である。 図１５に示す展開構造体を展開した状態を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は衝撃吸収の原理を説明する概略図である。 展開構造体の配置例を示す平面図である。 展開構造体を車両に設置する場合の設置部位を例示する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る衝撃吸収装置の構成を示すブロック図である。 制御部が行う作動ルーチンの一例を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は他の展開方法を説明する概略図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 展開構造体
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 立体交差構造
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 上部プレート
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 天板
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 下部プレート
１６ 回転プレート
１８ モータブラケット
２０ モータ
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 円筒部
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ フランジ部
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ フランジ部
２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ 繋ぎ部
２８、２８Ａ、 連結部
２９Ｂ、２９Ｃ 連結部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 連結梁
３１Ａ 分岐梁
３４ ネジ孔
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ 支持枠
３８Ｂ、３８Ｃ 連結部
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ 連結梁
４１Ａ 連結部
４２、４２Ａ 係止部
４３、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ 繋ぎ部
４４、４４Ａ 貫通孔
４５Ｂ、４５Ｃ 係止部
４８ 円板部
４９Ｂ、４９Ｃ 貫通孔
５０ 軸受け部
５２、５４ 貫通孔
５６ 軸固定ピン
５８ 貫通孔
６０ 開口部
６４、６６ ネジ孔
６８ モータ支持体
７０ 衝撃吸収構造
７１ 回転軸
７２ 展開駆動部
７３ ネジ孔
７４ 締結ネジ
７６ 締結ネジ
７８ 回転伝達ピン
８０ フランジ部
９０ フードパネル
９２ フロントバンパ
９４ フロントサイドドア
９６ フロントフェンダーパネル
９８ フロントピラー
１００ 衝撃吸収装置
１０２ センサ群
１０２Ａ ビデオカメラ
１０２Ｃ レーダ
１０２Ｄ 感圧センサ
１０２Ｂ 赤外線カメラ
１０４ 制御部
１０６ 衝突部位推定手段
１０８ 衝突範囲推定手段

Claims (20)

1. 展開部材と前記展開部材を展開させる展開駆動部とを備えた展開構造体であって、
   前記展開部材は、
   第１方向に回転可能に保持される円環状の第１支持枠、及び、一端が前記第１支持枠に連結されると共に、他端が前記第１支持枠の円周の一部分に対応する弦に沿った前記第１方向に延びるように設けられた複数の第１連結梁を備えた第１展開部と、
   前記第１支持枠に対し同軸状に固定配置された円環状の第２支持枠、及び、一端が前記第２支持枠に連結されると共に、他端が前記第２支持枠の円周の一部分に対応する弦に沿った方向で且つ前記第１方向と逆の第２方向に前記第２支持枠まで延びるように設けられ、且つ前記円環状の第２支持枠の中心点に対し対称に配置された複数の連結部分の各々で前記第１連結梁と連結された複数の第２連結梁を備えた第２展開部と、
   を含み、
   前記複数の第１連結梁の各々は第１方向に隣接する第１連結梁上に重なると共に、前記複数の第２連結梁の各々は第２方向に隣接する第２連結梁上に重なるか又は重ならないように互いに離間され、且つ前記複数の第２連結梁の各々には前記第１連結梁が重なるように組み合わされて、前記第１展開部上に前記第２展開部が重ね合わされ、
   前記第１支持枠が前記第１方向に回転したときに、前記第１連結梁と前記第２連結梁とが干渉せずに、前記複数の連結部分の各々が前記第２支持枠から離れた状態に展開する、
   展開構造体。
2. 前記展開駆動部は、前記第１支持枠を前記第１方向に回転させて前記展開部材を展開させる請求項１に記載の展開構造体。
3. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、及び前記複数の第２連結梁の各々が、弾塑性体で一体に形成された請求項１又は２に記載の展開構造体。
4. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、及び前記複数の第２連結梁の各々が、三次元造形により弾塑性体で一体に形成された請求項３に記載の展開構造体。
5. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、及び前記複数の第２連結梁の各々が、三次元造形により複数種類の弾塑性体を用いて一体に形成された請求項４に記載の展開構造体。
6. 前記複数の連結部分が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるように、前記複数の第１連結梁及び前記複数の第２連結梁が配置された請求項１から５までのいずれか１項に記載の展開構造体。
7. 前記第１連結梁の他端及び前記第２連結梁の他端の少なくとも一方が、前記第２支持枠の内周より外側に配置された請求項１から６までのいずれか１項に記載の展開構造体。
8. 前記第２支持枠の外周と略同じ直径を有し且つ前記展開部材上に重ね合わされたディスク状の天板を更に備え、前記複数の連結部分の各々が前記天板に連結されることにより前記天板を介して前記第１連結梁と前記第２連結梁とを連結する請求項１から７までのいずれか１項に記載の展開構造体。
9. 前記複数の第２連結梁と１対１で対応する前記複数の第１連結梁が設けられ、前記第２連結梁と対応する前記第１連結梁とが連結された請求項１から８までのいずれか１項に記載の展開構造体。
10. 前記複数の第２連結梁とｎ対１（ｎは２以上の整数）で対応する前記複数の第１連結梁が設けられ、前記第２連結梁と対応するｎ個の前記第１連結梁とが連結された請求項１から８までのいずれか１項に記載の展開構造体。
11. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、前記複数の第２連結梁、及び前記天板の各々が、弾塑性体で一体に形成された請求項８から１０までのいずれか１項に記載の展開構造体。
12. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、前記複数の第２連結梁、及び前記天板の各々が、三次元造形により弾塑性体で一体に形成された請求項１１に記載の展開構造体。
13. 前記第１支持枠、前記複数の第１連結梁、前記第２支持枠、前記複数の第２連結梁、及び前記天板の各々が、三次元造形により複数種類の弾塑性体を用いて一体に形成された請求項１２に記載の展開構造体。
14. 前記展開駆動部が、前記第１支持枠に連結され且つ中心に凸状の回転軸を備えたディスク状の回転板と、前記回転軸の周りに前記回転板を回転駆動する駆動部と、を含んで構成された請求項１から１３までのいずれか１項に記載の展開構造体。
15. 前記複数の連結部分が前記第２支持枠から離れる方向に移動する距離が最大となるときに、前記回転板の回転を停止させる回転停止手段を、更に備えた請求項１４に記載の展開構造体。
16. 前記第１支持枠を前記第１方向に回転させて前記展開部材を展開させた状態から、前記展開部材が展開前の厚さとなるように、前記展開部材を圧縮して係止する係止手段を、更に備えた請求項１４に記載の展開構造体。
17. 前記第１連結梁の一端部、前記第１連結梁の他端部、前記第２連結梁の一端部、及び前記第２連結梁の他端部の少なくとも１箇所に、梁の長さ方向に沿った少なくとも１本の切り込み又は少なくとも１個の切り欠きを設けた請求項１から１６までのいずれか１項に記載の展開構造体。
18. 前記第１支持枠に３本又は６本の前記第１連結梁が連結されており、前記第１連結梁が３本の場合には前記第２支持枠に３本の前記第２連結梁が連結され、前記第１連結梁が６本の場合には前記第２支持枠に６本の前記第２連結梁が連結された請求項９に記載の展開構造体。
19. 前記第１支持枠に６本の前記第１連結梁が連結され、前記第２支持枠に３本の前記第２連結梁で連結された請求項１０に記載の展開構造体。
20. 請求項１から１９までのいずれか１項に記載の展開構造体が平面状に又は並列に複数配列された衝撃吸収部と、
    衝突物の衝突位置を特定するための情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段で取得された情報に基づいて、衝突が検知された場合又は衝突が不可避であると予測された場合に、特定された衝突位置に設置された前記展開構造体の前記展開部材を展開させるように、前記複数の展開構造体の各々に対応する展開駆動部を各々制御する制御部と、
    を含む衝撃吸収装置。

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