JPH08326815A - 衝撃荷重の吸収構造 - Google Patents

衝撃荷重の吸収構造

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JPH08326815A
JPH08326815A JP15686295A JP15686295A JPH08326815A JP H08326815 A JPH08326815 A JP H08326815A JP 15686295 A JP15686295 A JP 15686295A JP 15686295 A JP15686295 A JP 15686295A JP H08326815 A JPH08326815 A JP H08326815A
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JP
Japan
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impact
load
impact load
absorber
shock
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JP15686295A
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English (en)
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Katsumi Nishiyama
山 克 己 西
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NHK Spring Co Ltd
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NHK Spring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃荷重を受ける方向に関して、有効変位量
を最大限に発揮して、その衝撃吸収体の吸収エネルギー
量を十分に確保できるように構成した衝撃荷重の吸収構
造を提供する。 【構成】 筒状の衝撃吸収体をテーパー付き受け体に嵌
合し、衝撃吸収体の軸方向に衝撃荷重を受けて、その径
方向の拡張負荷で変形し、衝撃荷重のエネルギーを吸収
するようにした衝撃荷重の吸収構造において、上記衝撃
吸収体は、少なくとも、その嵌合側周縁に、上記衝撃吸
収体の厚さ方向に関する複数の脆弱箇所を形成してお
り、径方向の拡張負荷を受けた際、その脆弱箇所から軸
方向に破断されるように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、自動車のバ
ンパーはもとより、側面衝突の衝撃荷重の吸収構造(ド
ア用等)に利用される衝撃荷重の吸収構造に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】通常、上述のような衝撃荷重の吸収体構
造には、バンパーなどの支持手段として、衝撃を如何に
緩和するかが問題であり、エネルギー吸収体としての上
記衝撃吸収体の吸収エネルギー量を最大にすることが要
求される。
【0003】一般に、単純な円筒状の衝撃吸収体を、そ
の軸方向に圧縮変形させて、衝撃エネルギーを吸収させ
る場合、その理想的なエネルギー吸収は、図12に示す
特性線Aのようになるが、上述の衝撃吸収体にアルミな
どの軟質金属材料を用いた場合、同図の特性線Bで示す
ように、歪み初期に突発的な大荷重が発生し、その後、
荷重が上下に変動する。
【0004】これは、圧縮荷重と座屈変形とが繰り返さ
れるためで、座屈の前後で、荷重が上下するからであ
る。なお、図13では、縦座標に荷重(衝撃の強さ)
を、横座標に被荷重部材の変位量を示しており、衝撃吸
収体の圧縮変形に伴う吸収エネルギー量は、荷重変形曲
線(特性線)と変位座標軸との間の面積で表される。
【0005】換言すれば、同じ衝撃を発生する特性線
A、Bを比較すると、Bの場合、衝撃吸収体の軸方向圧
縮では、荷重が上下するために、図の斜線部分の面積に
相当するエネルギー吸収量だけ、衝撃吸収が小さいこと
になる。
【0006】そこで、この種の衝撃荷重の吸収構造に
は、図14ないし図16に示すように、円筒状の衝撃吸
収体101を円錐台形状の嵌合先端部102Aを有する
テーパー付き受け体102に嵌合し、被荷重部材103
を介して、衝撃吸収体101の軸方向に衝撃荷重Wを受
けて、その径方向の拡張負荷で、受け体102の外周を
包むように膨張変形し、その変形で、衝撃荷重Wのエネ
ルギーを吸収するようになっている。この場合には、被
荷重部材103の変位量に対して衝撃吸収体101の膨
張(伸び)が一定であるから、図17に示すように、荷
重の変化が少なく、安定した荷重変位特性が得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この衝撃荷重
の吸収構造では、衝撃吸収体の最大吸収エネルギー量
が、図15に示すような位置(最大変位量)までに制約
されることになり、吸収構造の有効変位量が50%未満
となり、吸収エネルギー量が少ないという問題がある。
【0008】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、衝撃荷重を受ける方向
に関して、有効変位量を最大限に発揮して、その衝撃吸
収体の吸収エネルギー量を十分に確保できるように構成
した衝撃荷重の吸収構造を提供するにある。
【0009】また、本発明の他の目的とするところは、
衝撃吸収体の吸収荷重を、その破断荷重まで引き上げ
て、実質的に、吸収エネルギー量を十分に確保できるよ
うに構成した衝撃荷重の吸収構造を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の衝撃
荷重の吸収構造では、筒状の衝撃吸収体をテーパー付き
受け体に嵌合し、衝撃吸収体の軸方向に衝撃荷重を受け
て、その径方向の拡張負荷で変形し、衝撃荷重のエネル
ギーを吸収するようにした衝撃荷重の吸収構造におい
て、上記衝撃吸収体は、少なくとも、その嵌合側周縁
に、上記衝撃吸収体の厚さ方向に関する複数の脆弱箇所
を形成しており、径方向の拡張負荷を受けた際、その脆
弱箇所から軸方向に破断されるように構成している。
【0011】この場合、上記衝撃吸収体は、脆弱箇所を
除いて、均等な厚さに形成されている円筒、楕円筒、多
角筒などの筒状体であり、要すれば、この際、上記テー
パー付き受け体は、上記筒状体の内周に接する相似形状
のテーパー付き台形状体であることが好ましい。また、
上記脆弱箇所は、衝撃荷重に対する破断発生時期が同時
であるように、配列および/もしくは形成されており、
また、要すれば、上記衝撃吸収体の嵌合側の内周縁およ
び/もしくは外周縁に対して、周方向に均等に形成され
たノッチ部分であることが好ましい。なお、上記ノッチ
部分は、上記衝撃吸収体の軸方向に延びる破断ガイド部
分に実質的に連続していてもよい。
【0012】
【作用】筒状の衝撃吸収体をテーパー付き受け体に嵌合
し、衝撃吸収体の軸方向に衝撃荷重を受けて、その径方
向の拡張負荷で変形し、衝撃荷重のエネルギーを吸収す
るようにした衝撃荷重の吸収構造において、上記衝撃吸
収体は、少なくとも、その嵌合側周縁に、上記衝撃吸収
体の厚さ方向に関する複数の脆弱箇所を形成しており、
径方向の拡張負荷を受けた際、その脆弱箇所から軸方向
に破断されるように構成している。従って、衝撃荷重を
受ける方向に関して、有効変位量を最大限に発揮して、
その衝撃吸収体の吸収エネルギー量を十分に確保でき
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図12を
参照しながら具体的に説明する。本発明に係わる衝撃荷
重の吸収構造は、筒状の衝撃吸収体1をテーパー付き受
け体2に嵌合し、衝撃吸収体1の軸方向に衝撃荷重を受
けて、その径方向の拡張負荷で変形するもので、その変
形で、衝撃荷重のエネルギーを吸収するのである。
【0014】この場合、衝撃吸収体1は、図1の(A)
に示されるように、少なくとも、その嵌合側周縁に、衝
撃吸収体1の厚さ方向の破断荷重に関する複数の脆弱箇
所3を形成しており、径方向の拡張負荷を受けた際、そ
の脆弱箇所3から軸方向に破断されるように構成されて
いる。なお、この実施例では、衝撃吸収体1は、脆弱箇
所3を除いて、均等な厚さに形成されている円筒の筒状
体であるが、楕円筒や多角筒などの筒状体であってもよ
く、また、この際、要すれば、テーパー付き受け体2
は、上記筒状体の内周に接する相似形状のテーパー付き
台形状体であることが好ましい。
【0015】また、脆弱箇所3は、衝撃荷重に対する破
断発生時期が同時であるように、配列および/もしくは
形成されており、また、要すれば、衝撃吸収体1の嵌合
側の内周縁1A(図2の(A)参照)および/もしくは
外周縁1B(図3の(B)参照)に対して、周方向に均
等に形成された、例えば、V字断面のノッチ部分である
ことが好ましい。なお、上記ノッチ部分は、図7に示す
ように、衝撃吸収体1の軸方向に延びる破断ガイド部分
3Aに実質的に連続していてもよい。
【0016】そして、上記ノッチ形状は、図12
(A),(B)に示すように切欠開拡角度をθ1、切欠
傾斜角度をθ2、筒状の衝撃吸収体1の板厚をt1、切欠
最大深さをt2としたとき、下記数1の条件を溝足する
形状が望ましい。
【0017】
【数1】
【0018】このような構造では、例えば、板状の被荷
重部材4に、矢印Xの方向から衝撃荷重Wを受けた際
に、衝撃吸収体1は、それが座屈を起こす前に、その脆
弱箇所3で破断して、外側に捲れ、その破断域は、衝撃
吸収体1の軸方向に進行し、拡大して行く(図1の
(B)参照)。そして、この過程で、衝撃荷重を吸収す
るのである。この際の吸収荷重の特性線Cは、図3のグ
ラフに示されるように、加圧初期に、破断までの限界荷
重の吸収ができ、また、その後、変位量当たりの吸収荷
重の変動が少なく、安定したエネルギー吸収が実現でき
る。また、衝撃吸収体1のほぼ全長に亙って破断が継続
できるので、十分有効な変位量を得るから、全体とし
て、吸収エネルギー量が増大される。
【0019】因みに、図4に示すように、衝撃吸収体1
の嵌合側周縁に脆弱部分3が形成されていないもので
は、図5に示されるように、破断を起こす箇所が定まら
ず、偶発的となり、破断位置が不規則となるために、図
6のグラフに示されるように、初期破断の後の変位量当
たりの吸収荷重が不安定となり、上下に変動することに
なる。
【0020】なお、図7に示されるように、ノッチ部分
(脆弱箇所3)が、衝撃吸収体1の軸方向に延びる破断
ガイド部分3Aに実質的に連続している場合には、各ノ
ッチ部分における破断荷重が一定に維持され、更に、初
期破断の後の変位量当たりの吸収荷重が安定となる。
【0021】なお、上記実施例では、衝撃吸収体1は円
筒状であるが、前述のように、楕円筒形状であってもよ
く、また、例えば、図8に示すように、正多角形断面な
どの多角形状の筒体であってもよい。この場合、脆弱箇
所3を、多角形状の筒体の稜線に対応して衝撃吸収体1
の嵌合側周縁に形成するとよい。また、図9に示すよう
に、脆弱箇所3を、衝撃吸収体1の多角形の辺の中央に
位置して、形成しても良い。
【0022】この場合、テーパー付き受け体2を、例え
ば、図10あるいは図11に示すように、円錐台形状と
して、そのテーパー状の周面を、上記多角形状の辺の中
央に接触させ、衝撃荷重を受けた際の、衝撃吸収体1の
周方向の伸びによる衝撃吸収も図るようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明は、以上詳述したように、筒状の
衝撃吸収体をテーパー付き受け体に嵌合し、衝撃吸収体
の軸方向に衝撃荷重を受けて、その径方向の拡張負荷で
変形し、衝撃荷重のエネルギーを吸収するようにした衝
撃荷重の吸収構造において、上記衝撃吸収体は、少なく
とも、その嵌合側周縁に、上記衝撃吸収体の厚さ方向に
関する複数の脆弱箇所を形成しており、径方向の拡張負
荷を受けた際、その脆弱箇所から軸方向に破断されるよ
うに構成している。
【0024】従って、衝撃荷重を受ける方向に関して、
有効変位量を最大限に発揮して、その衝撃吸収体の吸収
エネルギー量を十分に確保できる。また、衝撃吸収体の
吸収荷重を、その破断荷重まで引き上げて、実質的に、
吸収エネルギー量を十分に確保できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる装置の一実施例を(A)、
(B)で示す側面図である。
【図2】図1の要部における脆弱箇所を、それぞれ、
(A)、(B)で示すの拡大側面図および底面図であ
る。
【図3】本発明に係わる荷重−変位の関係を示すグラフ
である。
【図4】本発明の特徴を説明するための比較対象例を示
す側面図である。
【図5】同じく、比較対象例の負荷後の状態を示す側面
図である。
【図6】比較対象例に係わる荷重−変位の関係を示すグ
ラフである。
【図7】本発明の別の実施例を示す衝撃吸収体の要部
を、(A)、(B)で示す縦断側面図および底面図であ
る。
【図8】本発明の更に別の実施例を示す衝撃吸収体の底
面図である。
【図9】同じく、その変形例を示す衝撃吸収体の底面図
である。
【図10】図8の実施例での、テーパー付き受け台の変
形例を示す横断底面図である。
【図11】図9の実施例での、テーパー付き受け台の変
形例を示す横断底面図である。
【図12】ノッチ形状の説明図で、部分拡大底面図
(A)、縦断面部分拡大図(B)である。
【図13】従来の衝撃吸収体の荷重−変位の関係を示す
グラフである。
【図14】従来例の側面図である。
【図15】同じく、衝撃を受けている途中の状態を示す
側面図である。
【図16】同じく、衝撃を受けた後の状態を示す側面図
である。
【図17】従来例に係わる荷重−変位の関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 衝撃吸収体 1A 内周面 1B 外周面 2 テーパー付き受け台 3 脆弱箇所 3A 破断ガイド部分 4 被荷重部材
【表1】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の衝撃吸収体をテーパー付き受け体
    に嵌合し、衝撃吸収体の軸方向に衝撃荷重を受けて、そ
    の径方向の拡張負荷で変形し、衝撃荷重のエネルギーを
    吸収するようにした衝撃荷重の吸収構造において、上記
    衝撃吸収体は、少なくとも、その嵌合側周縁に、上記衝
    撃吸収体の厚さ方向に関する複数の脆弱箇所を形成して
    おり、径方向の拡張負荷を受けた際、その脆弱箇所から
    軸方向に破断されるように構成したことを特徴とする衝
    撃荷重の吸収構造。
  2. 【請求項2】 上記衝撃吸収体は、脆弱箇所を除いて、
    周方向に均等な厚さに形成されている円筒、楕円筒、多
    角筒などの筒状体であることを特徴とする請求項1に記
    載の衝撃荷重の吸収構造。
  3. 【請求項3】 上記衝撃吸収体は、脆弱箇所を除いて、
    周方向に均等な厚さに形成されている円筒、楕円筒、多
    角筒などの筒状体であり、上記テーパー付き受け体は、
    上記筒状体の内周に接する相似形状のテーパー付き台形
    状体であることを特徴とする請求項1に記載の衝撃荷重
    の吸収構造。
  4. 【請求項4】 上記脆弱箇所は、衝撃荷重に対する破断
    発生時期が同時であるように、配列および/もしくは形
    成されていることを特徴とする請求項1ないし3に記載
    の衝撃荷重の吸収構造。
  5. 【請求項5】 上記脆弱箇所は、上記衝撃吸収体の嵌合
    側の内周縁および/もしくは外周縁に対して、周方向に
    均等に形成されたノッチ部分であることを特徴とする請
    求項1ないし4に記載の衝撃荷重の吸収構造。
  6. 【請求項6】 上記ノッチ部分は、上記衝撃吸収体の軸
    方向に延びる破断ガイド部分に実質的に連続しているこ
    とを特徴とする請求項5に記載の衝撃荷重の吸収構造。
  7. 【請求項7】 前記ノッチ形状は、切欠開拡角度を
    θ1、切欠傾斜角度をθ2、筒状の衝撃吸収体の板厚をt
    1、切欠最大深さをt2としたとき、下記条件を満足する
    ことを特徴とする請求項5記載の衝撃荷重の吸収構造。 (1) 0<θ1≦90° (2) (3) 30°≦θ2≦60°
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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