JPS599775B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、主として自動車に利用される緩衝装置に関
し、自動車衝突時における乗員，積荷および車体の保護
に有用な緩衝装置に関するものである。

良く知られるように、高速道路が整備されるに従い、自
動車交通事故の種類は先進国型、すなわち、自動車同志
の高速衝突、構築物に対する自動車の高速衝突が多い類
型に変化しており，これにより、自動車の構造に対して
は、乗員，荷物あるいは車体を衝撃外力からできるだけ
守ることが要求されている。

本発明の主目的は高衝撃を有効に緩和させる緩衝装置を
構造簡単にして安価に提供することにある。

本発明の他の目的は乗員あるいは積載物を衝突による高
衝撃より効果的に保護する特に自動車用緩衝装置を提供
することにある。

本発明のさらに他の目的は、所定のエネルギ吸収効果を
確実に発揮し、各製品間のエネルギ吸収率および吸収特
性に対するバラッキを少なくすることが容易な緩衝装置
を提供することにある。

本発明の他の目的は、衝撃力の作用方向が多少変化した
り、衝撃力が多少角度を有して作用して装置にある程度
の曲げ応力が発生しても有効に作動する緩衝装置ケ提供
することにある。

本発明のさらに他の目的は衝撃吸収方向に対して横方向
より作用する曲げ荷重に強い緩衝装置？提供することに
ある。

本発明の目的はさらに破損時等に取換えが容易な緩衝装
置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は低衝撃から高衝撃に至るまで
効果的に緩衝する緩衝装置を提供するととにある。

本発明の上記諸目的は、中空多面柱体より成る基体の各
側面上にその軸中心線に略直交する方向に長い長孔を複
数個並列に切欠き、上記各長孔の上記軸中心線方向の一
方の長手縁を他方の長手縁より外方に配置し！上記軸中
心線方向にかかる衝撃エネルギを上記各面の変形あるい
は一部破断により吸収するように構成したことを特徴と
する緩衝装置により、あるいは同装置を基本として達成
されるものである。

ところで、本発明における上記中空多面任体とは軸線方
向に対して直角断面形状が多角形で、その断面積が軸線
方向に移動するにつれて漸減する多角錘台および、軸線
方向のあらゆる位置での断面積が同一のいわゆる多角柱
体の両方を含むものとする。

以下本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する
。

なお、各実施例中、同一または実質的に同一部分には同
一符号を付した。

第１図〜第４図に示す本発明の第１実施例において、中
空四角錘台状の基体１が一枚の板材より成形され，その
溶着接合縁２は一側面の略中央に位置されている。

基体１の各側面には基体１の軸中心線に直交する方向に
長い長孔３が間隔をおいて複数個並列に穿設され、同長
孔３はその幅が長手方向中央部で最も狭く、両端部に向
かって漸増するように形成されている。

でらに、各長孔３の頂部寄りの長手縁４は側面の外方に
、底部寄りの長手縁５は側面の内方に突出するように各
側面における各長孔３間の板６，最上の長孔３の上方に
位置する板７および最下の長孔３の下方に位置する板８
が各側面に対して所定の角度に折り曲げられている。

また、基体１の頂面に基板９が溶接され、底面に基板１
０が溶接され、基板９には図示していないバンパあるい
はショックアブソーバ等の取付用ねじ穴１１が設けられ
、基板１０には図示していない被緩衝体への取付用ボル
ト穴１２が設けられている。

つぎに上記構成による緩衝装置の作用について説明する
。

上記構成の緩衝装置は基体１の軸中心線が衝撃分受ける
方向に略向くように被緩衝体に取付けられ、衝撃エネル
ギは基体１が座屈変形することにより吸収するもので、
基体２が第１図において矢印Ａにより示す方向から衝撃
力が作用すると、まず第１図において区間Ｂとして示す
長孔３ヶ含んだ最も弱い部分のうち特に断面積の小さい
頂部寄りから順次底部に向かって圧縮変形を開始し、つ
いには第４図に示すごとく全体が完全に圧縮された状態
に変形する。

この場合、衝撃エネルギは主として基体１の変形と一部
破断により吸収されるが、頂部側より順次変形されるこ
とにより安定的かつ継続的な変形作動となり、変形作動
中平均的に衝撃エネルギが吸収でれて緩衝作用が効果的
に達成され乙。

また、基体１の軸中心線に対して多少角度を有した方向
から基板９に衝撃力が作用すること等によって基体１の
変形作動途中において基体１の頂部が偏心したり軸中心
線に対して前後あるいは左右に折れ曲がろうとすると、
傾斜板として形成された複数の板６同志あるいは板６と
板７または板８とが当接して重なり合い、各板６，７，
８がガイドとなって上記偏心あるいは折れ曲りが防止さ
れるため、基体１の軸中心線に対して多少偏心した衝撃
力あるいは多少角度を有した方向からの衝撃力が基板９
に作用しても、確実に第４図に示すごとく圧縮変形され
、安定した所望の緩衝効果が得られる。

第５図および第６図は上記緩衝装置を被緩衝体１３に取
付けた２例を示し、両例において基体１は基板１０がボ
ルト１４により被緩衝体例えば自動車のフレーム１３に
固着されろことにより取付けられており、第５図におい
ては基板９にバンパ１５がボルト１６により直付けされ
、第６図においては基板９に発泡プラスチック等の弾性
材１７を内蔵するバンパ１８がボルト１６により取付け
られていろ。

上記構成によれば、バンパ１５または１８あるいは基体
１が破損した場合、それぞれ単体での取換えが容易であ
る。

次に，第７図および第８図に示す本発明の第２実施例に
ついて説明すると、本実施例は上記第１実施例における
基体１の両端に固設した基板９，１０の各々の中央部に
円孔１ ９ ，２０ｅ穿設し、円孔１９に筒形ショツク
アプソーバ２１のシリンダ２２を内嵌するとともにボル
ト１６により基板９に固着し、同シリンダ２２の嵌合端
部は円孔２０内に嵌合されるように配置し、上記シリン
ダ２２内ケ摺動する図示していないピストンに固着され
て一体的に作動するロツド２３の先端には第６図に示す
バンパ１８と同一構造のものが取付けられた構成である
。

上記構成において、バンパ１８に第７図において矢印Ｃ
により示す方向から衝撃力が作用すると、まずバンパ１
８が発泡プラスチック等の弾性材１７を圧縮しながら変
形し、それと同時にショツクアプソーバ２１が作動して
ロツド２３がシリンダ２２内に押し込まれ、その後ショ
ツクアブソーバ２１め作動が完了すると同ショツクアブ
ソーバ２１ケ介して基板９に高衝撃力が伝達されて基体
１が圧縮変形を開始し、第９図に示すごとき状態で作動
は停止する。

この場合、比較的小さな衝撃エネルギはバンパ１８の変
形およびショツクアプソーバのストロークにより吸収さ
れ、それ以上の衝撃エネルギは更に基体１の変形あるい
は一部破断により吸収され、比較的小さな衝撃エネルギ
から大きな衝撃エネルギまで効果的に吸収することがで
きる。

また、上記第２実施例においては、衝撃力にバンパ１８
の曲げ力が作用しても、シリンダ２２の端部が基板１０
に当接してバンパ１８にかかる曲げ方向の荷重を一部受
け持ち、曲げ力に対する強度が増大するとともに、円孔
２０が基体１の圧縮変形時シリンダ２２の移動方向ケ規
制してガイドの役目を果し、傾斜板６，７，８のガイド
の役目と相まって基体１の圧縮変形方向を確実に規制す
ることができろ。

また、本実施例においては、ショツクアブソーバ２１ま
たは基体１の単体での取換えが、ポルト１６またはボル
ト１６と１４との取外しにより簡単に行なうことができ
ろ。

次に、沙衝撃体１３に直接バンパ１８を取付けた従来例
の場合、第６図に示すごとく被緩衝体１３に基体１を介
してバンパ１８を取付けた第１実施例の場合、および第
７図に示すごとく被緩衝体１３に基体１およびショツク
アブソーバ２１を介してバンパ１８を増付けた第２実施
例の場合の各場合について、バンパ１８の先端部のスト
ロークに対する被緩衝体１３に動く衝撃荷重の大きさを
第１０図に示す一例により説明すると、従来例の場合は
実線Ｄにより示され、衝撃発生と同時に高荷重が被緩衝
体１３に作用し、被緩衝体１３は大きな衝撃ケ受けると
ともに変形あるいは破損等の被害を受ける。

第１実施例の場合は実線Ｅにより示され、基体１，が変
形を開始してその変形が完了するまで略一定の荷重を被
緩衝体１３に伝達し、その間基体１の変形あるいは一部
破断により効果的に衝撃エネルギを吸収し、吸収しきれ
なかったエネルギが作動完了と同時に上記従来例の場合
よりも可成低下しているが基体１の変形時より多少高い
荷重として被緩衝体１３に作用している。

第２実施例の場合は実線Ｆにより示され、ショツクアプ
ソーバ２１が作動中は低く、それに続く基体１の変形に
よる緩撃エネルギ吸収中はやや高い略一定荷重が被緩衝
体１３に伝達され、ショツクアブソーバ２１および基体
１によりほとんどの衝撃エネルギが吸収され、被緩衝体
１３に伝達される荷重の立上りは少ない。

なお、上記各実施例においては、基体１を中空四角錘台
状に形成しているが、場合によっては三角錘台あるいは
五角錘台状に形成してもよく、また、上記実施例におけ
ろ基体１は一枚の板材を突き合せ溶接により形成してい
るが、第１１図に示すごとく、２枚のコの字状に形成し
た板２４，２５を一部重ね合せ溶接して構成したもので
もよく、この場合には剛性が増大する溶接部２６，２７
が各側面の略中夫に位置するとともに軸中心線に対して
対象位置となるため、変形時偏心したり折れ曲ったリす
ることなく、軸中心線に対して対象的な圧縮変形が行な
われ、衝撃エネルギの吸収効果が常に最太限に発揮され
る。

また、上記各実施例においては四角錘台状に基体１を形
成し、曲げ力に対して強度をもたせているが四角柱等の
多角柱状に形成した基体であってモ傾斜板６，７，８に
よるガイド効果は充分得られる。

なおこの場合には板厚を基体の軸線方向に変化させたり
、長孔の大きさを変えることにより変形を連続的に達成
することができる。

上記各実施例に示す緩衝装置（以下符号１００として示
干。

）は第１２図および第１３図に示すごとく主として自動
車２８において、そのフレーム２９の前端，後端，荷台
３０の前部に立設されだ補助フレーム３１または荷台３
０の後部に立設された補助フレニム３２等に取付けられ
て有効に緩衝性を発揮するものである。

なお、第１２図および第１３図において、３３はキャプ
、３４は積荷、３５は車輪、３６はバンパである。

次に、上記緩衝装置１００を自動車２８のフレーム２９
前端に設ける場合の取付構造を第１４図〜第１６図によ
り，また、荷台３０の前端に立設きれた補助フレーム３
１の背面に設ける場合の取付構造を第１７図および第１
８図により詳細に説明する。

第１４図〜第１６図において、自動車２８の骨格となる
はしご型フレームのフロントクロスメンバ３７と縦フレ
ーム３８が突き合せられた箇所における前端面にボルト
１４により緩衝装置１００の基板１０が固着され、基板
９にはショックアプソーバ２１のシリンダ２２がボルト
１６により取付けられ、ショツクアブソーバ２１のロッ
ド２３先端にはボルト３９によりバンパ１８が固着され
てける。

バンパ１８は対向する１対のコ字状バンパフレーム４０
．４１が溶接されて形成された空間内に発泡性プラスチ
ック等の弾性材１７が充填されるとともに、嘔らにフレ
ーム４１’｛ｒ覆うようにパンパフレーム４２が溶接さ
れ、このパンパフレーム４２と上記パンパフレーム４１
間にも弾性材１７が充填１れた構造である。

基板１０にはショツクアプソーバ２１のシリンダ２２を
嵌合する円孔２０が穿設されるとともに，フロントクロ
スメンバ３７にもシリンダ２２’ｆｒ：嵌合する楕円孔
４３が穿設されている。

縦フレーム３８にはフロントクロスメンバ３７に隣接し
て平行配置された他のクロスメンバ４４が横架され，ま
た、同夕ロスメンバ４４と上記フロントクロスメンバ３
７との間に縦フレーム３８に略平行に補助フレーム４５
が架設されている。

上記構成によれば、自動車２８のバンパ１８が他車への
追突等により前方からの衝撃力ケ受けると、まずバンパ
１８が弾性材１７を圧縮しながら変形するとともにショ
ツクアプソーバ２１が作動し、同バンパ１８およびショ
ツクアブソーバ２１により一部の衝撃エネルギが吸収さ
れ、さらに吸収しきれなかった衝撃エネルギは基体１に
作用して同基体の圧縮変形および一部破損によりエネル
ギは吸収され、さらに基体１が完全につぶれた状態で吸
収しきれないエネルギのみが車体と乗員に対し衝撃とし
て伝わる。

ところで、基体１の変形途中においては略一定の高荷重
がフロントクロスメンバ３７に伝達され、縦フレーム３
８の強度が低い場合には左右縦フレーム３８に曲がりを
生じ、キャブ３３等が変形してドアの開閉が不能となっ
たりキャブ３３の前面が破壊する等の不具合が発生し、
乗員の保護上問題を生じる。

本実施例においては、補助フレーム４５により縦フレー
ム３８を補強しているため、縦フレーム３８の曲り発生
は少なく、キャプ３３の変形あるいは破壊度は低減され
る。

また、上記実施例においては、バンパ１８に衝撃力が発
生し、その衝撃力の一部がロッド２３の曲げ力となって
作用しても、シリンダ２２の後端部が基板２０の円孔２
０周縁に当接して曲げ荷重の一部を受けるため、ロッド
２３の折れまがりにより緩衝装置１００が作動不能にな
ることはなく、また，基体１の変形時は側面に形成され
た傾斜板６，７および８によってガイドされるとともに
、シリンダ２２の移動が円孔２０にガイドされて、基体
１に曲がりを生ずることなく所定の変形が与えられ、安
定した緩衝装置となっている。

ところで、シリンダ２２のガイドは基体１に設けだ円孔
２０により行なっているが、ラロントクロスメンバ３７
の前面に設けだ円孔４３を利用してもよいものである。

第１７図および第１８図において、荷台３０の前部に立
設された補助フレーム３１は平行に配置された２本のフ
レームにより構成され、荷台３０の骨組みとなっている
縦フレーム４６の前端においてボルト４７，４８および
ブラケット４９により螺着されろとともに溶接により強
固に取付けられている。

補助フレーム３１の背面には緩衝装置１００が所定の高
さにおいて後方に突出するように取付けられる。

この取付けは、補助フレーム３１の背面と基板１０との
間に緩衝作用をする材木５０，５１および５２さらには
材木５１と５２との間に材木５２を基板１０と共同して
囲繞するコ字状フレーム５３を介してボルト５４により
行なわれ、図示していないが、基体１の先端に取付けら
れた基板９に直接積荷３４を当接せしめたり、バンパあ
るいは弾性材等を基板９に取付けてそれらを介して積荷
３４に当接せしめたり、あるいは上記第７図に示す第２
実施例のごとくショツクアプソーバ２１を介して当接せ
しめることにより積荷３４を固定している。

上記構成によれば、自動車２８が衝突して急停止すると
慣性作用によって積荷３４が前方に変位しようとするが
、この時基体１に作用する第１７図において矢印Ｇによ
り示す方向の荷重が所定値に達すると基体１が変形して
積荷３４の慣性エネルギを吸収している。

従って、衝突時の積荷３４の前方への移動による乗員へ
の危害ケ防止できるばかりでなく、積荷３４自身に対す
る衝撃が大巾に緩和きれ、積荷３４の破損，破壊による
２次災害を防止できるという効果ケ奏する。

以上より明らなととく、本発明の緩衝装置は構造簡単、
安価にして取換えが容易であるばかりでなく、衝撃エネ
ルギ吸収効率が高く、しかも衝撃荷重の過昇を確実に低
減する効果ケ素する。

また、本発明装置は特にベローズ状の衝撃吸収装置等従
来の装置と比較して曲げ力に強く、特に自動車の衝突に
対して有効であり、自動車の前端あるいは後端のバンパ
あるいは積荷の固定部分に取付けろのみならず、ステア
リングハンドルの前方への傾動を容易ならしめるために
ステアリングハンドルの取付装置に本発明装置全採用す
れば衝突時乗員がハンドルに衝突して死傷することを防
止することができる。

また、本発明装置の基体の側面に穿設される長孔の形状
としては何ら上記各実施例装置における形状に限定され
るものではなく、Ｈ型あるいは半月型等に穿設した場合
で、も同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す正面図、第２図は同
実施例の平面図、第３図は上記実施例の断面図、第４図
は上記実施例の作動説明図、第５図は上記実施例装置を
被緩衝体に取付けた一例を示す図、第６図は上記実施例
装置を被緩衝体に取付けた他の例を示す図、第７図は本
発明の第２実施例を示す正面図、第８図は同第２実施例
における基体部分の斜視図、第９図は上記第２実施例の
作動説明図、第１０図は上記各実施例における衝撃荷重
の変位特性を示す線図、第１１図は基体の変形例を示す
図、第１２図は緩衝装置を自動車に装着した場合の一例
を示す概略側面図、第１３図は同じく自動車に装着した
場合の一例を示す概略平面図、第１４図は本発明になる
緩衝装置を自動車のフレーム前端に設けた場合の取付構
造を示し第１３図において矢印Ｈにより示す部分の要部
拡大図、第１５図は第１４図のＪ−Ｊ矢視断面図、第１
６図は第１４図のＫ−Ｋ矢視図、第１７図は本発明にな
る緩衝装置を自動車の荷台前部に立設された補助フレー
ムの背面に設けた場合の取付構造を示し第１２図におい
て矢印Ｌにより示す部分の要部拡大図，第１８図は第１
７図において矢印Ｇにより示す方向からの要部拡大図で
ある。 １・・・・・・基体、２・・・・・・溶着接合縁、３・
・・・・・長孔、４，５・・・・・・長手縁、６，７，
８・・・・・・傾斜板，９，１０・・・・・・基板、１
１，１２・・・・・・穴、１３・・・・・・被緩衝体、
１４，１６・・・・・・ボルト、１５・・・・・・１８
・・・・・・バンパ、１７・・・・・弾性材、１９，２
０・・・・・・円孔、２１・・・・・・ショツクアプソ
ーバ、２２・・一・・シリンダ，２３・・・・・・ロツ
ド、２４ ， ２５・・・・・・板、２６，２７・・・
・・・溶接部、２８・・・・・・自動車、２９・・・・
・・フレーム，３０・・・・・・荷台、３１ ，３２・
・・・・・補助フレーム、３２・・・・・・キャプ、３
４・・・・・・積荷、３６・・・・・・バンパ、３７・
・・・・・フロントクロスメンバ、３８・・・・・・縦
フレーム，３９・・・・・・ボルト、４０，４１．４２
・・・・・・パンパフレーム、４３・・・・・・楕円孔
、４４・・・・・・クロスメンバ、４５・・・・・・補
助フレーム、４６・・・・・・縦フレーム、４７，４８
．５４・・・・・・ボルト、４９・・・・・・ブラケッ
ト、５０．５１，５２・・・・・・材木、５３・・・・
・・フレーム、１００・・・・・・緩衝装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空多面柱体より成る基体の各側面上にその軸中心
   線に略直交する方向に長い長孔を複数個並列に切欠き、
   上記各長孔の上記軸中心線方向の一方の長手縁を他方の
   長手縁より外方に配置し、上記軸中心線方向にかかる衝
   撃エネルギを上記各面の変形あるいは一部破断により吸
   収するように構成したことを特徴とする緩衝装置 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において基体を中
   空多角錘台状とし、各長孔の多角錘台頂部寄りの長手縁
   を底部寄りの長手縁より外方に突出させた緩衝装置 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、基体の
   一方端に基板を固着し、同基板はボルトにより着脱可能
   に被緩衝体に取付けた緩衝装置４ 特許請求の範囲第１
   項記載の装置において、基体が板材を囲繞して形成され
   、その溶着接合縁上に長孔？配列でせた緩衝装置 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、基体の
   一端を自動車フレームの前端あるいは後端に取付け、同
   基体の他端にバンバを取付けた緩衝装置 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、長孔の
   幅をその長手方向中央部が狭く両端部に向って漸増する
   構成とした緩衝装置