衝擊吸收裝置製造方法
2023-04-25 05:44:21 1
衝擊吸收裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及衝擊吸收裝置。提供一種防止來自外部的異物的衝擊或進入，並且與現有技術相比使總能量吸收量增加的衝擊吸收裝置。衝擊吸收裝置具備：由複合材料構成並向前後方向壓潰而吸收衝擊能的碰撞吸能盒；遍及碰撞吸能盒的沿著前後方向的全長以圍繞該碰撞吸能盒周圍的方式配置的筒狀的外筒部件；與碰撞吸能盒及外筒部件各自的前端抵接配置且向前後方向同時擠壓該碰撞吸能盒及該外筒部件而將其壓潰的擠壓部件。外筒部件形成為使多個筒狀部分在前後方向上連結而成的形狀，並且在被擠壓部件向前後方向擠壓時將多個筒狀部分規則地摺疊而向前後方向壓潰。
【專利說明】衝擊吸收裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種吸收碰撞時等的衝擊的衝擊吸收裝置，例如涉及一種適合應用於汽車的衝擊吸收裝置。
【背景技術】
[0002]目前，已知例如搭載於汽車等上，吸收來自外部的衝擊的衝擊吸收裝置。在該衝擊吸收裝置中，例如形成筒狀的能量吸收部件通過承受衝擊負荷並向軸向壓潰而吸收該衝擊負荷(衝擊能量)。作為能量吸收部件，一直以來使用金屬(例如鋁合金)制的能量吸收部件，近年來，開發了具有更加優異的能量吸收性能且輕量的複合材料(例如纖維強化塑料)制的能量吸收部件，正在被實際應用。
[0003]然而，如果在這種衝擊吸收裝置中，若能量吸收部件是向外部露出的狀態，則在該能量吸收部件由於來自外部的異物(例如小石子等)而受到衝擊的情況下，往往以因局部性的層間剝離等而無意圖的破壞形態被壓潰，有可能不能發揮所期望的能量吸收性能。另夕卜，還設想在該能量吸收部件和擠壓能量吸收部件以將其壓潰的擠壓部件之間，進入了來自外部的異物的情況。若擠壓部件在咬入異物的狀態下擠壓能量吸收部件，複合材料制的能量吸收部件則會在以被異物擠住的地方為起點的局部性層間剝離等無意圖的破壞形態下被壓潰，有可能仍然不能發揮所期望的能量吸收性能。
[0004]關於這種來自外部的異物的衝擊或進入，如圖6所示，通過設置圍繞能量吸收部件周圍的筒狀的外筒部件可以防止(例如參照專利文獻I)。該情況下，外筒部件構成為，例如用薄壁的金屬形成，並且與能量吸收部件一起被擠壓部件擠壓而壓潰。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻1:(日本)專利第3456596號公報
[0007]但是，在形成為單純的筒狀的外筒部件中，如圖7(a)所示，該外筒部件的壓潰形態正如將鋁罐向軸向毀壞那樣，往往是在不規則的部位一邊產生縱向彎曲一邊壓潰。因此，如圖7(b)所示，外筒部件是以軸向的高度比較高的狀態壓潰斷開，該毀壞斷開的外筒部件成為支撐杆而支撐衝擊負荷。其結果是，雖然在能量吸收部件中還殘留有毀壞部分(即能量吸收部分)，但是由於毀壞斷開的外筒部件阻止了能量吸收部件的壓潰，因此會減少能量吸收部件整體的總能量吸收量。
【發明內容】
[0008]本發明是鑑於上述課題而開發的，目的在於提供一種衝擊吸收裝置，其防止來自外部的異物產生的衝擊或進入，同時與現有技術相比能夠使總能量吸收量增加。
[0009]為了達成上述目的，第一方面的發明提供一種衝擊吸收裝置，其包括:
[0010]能量吸收部件，其由複合材料構成並向規定的壓潰方向壓潰而吸收衝擊量；
[0011]筒狀的外筒部件，其遍及上述能量吸收部件的沿著上述壓潰方向的全長以圍繞該能量吸收部件的周圍的方式配置；以及
[0012]擠壓部件，其與上述能量吸收部件及上述外筒部件各自的上述壓潰方向的一端抵接配置，並且向上述壓潰方向同時擠壓該能量吸收部件及該外筒部件而將其壓潰，其中，
[0013]上述外筒部件形成為使多個筒狀部分在上述壓潰方向相連結而成的形狀，並且以在被上述擠壓部件向上述壓潰方向擠壓時將上述多個筒狀部分規則地摺疊而向上述壓潰方向壓潰。
[0014]第二方面的發明是在第一方面所述的衝擊吸收裝置的基礎上，其中，
[0015]上述外筒部件形成為直徑互不相同的上述多個筒狀部分相連結而成的形狀，使得在向上述壓潰方向被擠壓時上述多個筒狀部分向上述壓潰方向伸縮式收縮。優選地，能量吸收部件為空截圓錐狀，並且以朝向前方直徑變小的方式配置，多個筒狀部分沿前後方向的長度相互大致相同，分別形成為越靠後側部分直徑逐步變大的圓筒形。
[0016]第三方面的發明是在第一方面所述的衝擊吸收裝置的基礎上，其中，
[0017]上述外筒部件形成為具有沿著上述壓潰方向的中心軸的蛇腹狀。優選地，外筒部件通過使向前方縮窄的形狀的筒狀部分和向後方縮窄的形狀的筒狀部分在前後方向上交替連結而形成為蛇腹狀。
[0018]第四方面的發明是在第I?3方面中任一方面所述的衝擊吸收裝置的基礎上，其中，
[0019]上述複合材料是碳纖維強化塑料。
[0020]發明效果
[0021]根據本發明，由於具備以圍繞能量吸收部件周圍的方式配置的筒狀的外筒部件，因此能夠利用該外筒部件防止來自外部的異物的衝擊或進入。
[0022]另外，該外筒部件形成為使多個筒狀部分在壓潰方向上相連結而成的形狀，且在被擠壓部件向壓潰方向擠壓時將該多個筒狀部分規則地摺疊而向壓潰方向壓潰，因此與外筒部件是單純的筒狀的現有技術相比，能夠使該外筒部件容易地壓潰到短的軸向(壓潰方向)長度。由此，能夠使能量吸收部件壓潰到比現有技術更短的長度，進而能夠使該能量吸收部件的總能量吸收量增加。
[0023]因而，能夠防止來自外部的異物的衝擊或進入，同時與現有技術相比能夠使總能量吸收量增加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是搭載了第一實施方式的衝擊吸收裝置的車輛的立體圖；
[0025]圖2是第一實施方式的衝擊吸收裝置的剖面圖；
[0026]圖3是用於說明第一實施方式的衝擊吸收裝置的能量吸收形態的圖；
[0027]圖4是第二實施方式的衝擊吸收裝置的剖面圖；
[0028]圖5是用於說明第二實施方式的衝擊吸收裝置的能量吸收形態的圖；
[0029]圖6是現有衝擊吸收裝置的剖面圖；以及
[0030]圖7是用於說明現有衝擊吸收裝置的能量吸收形態的圖。
[0031]符號說明
[0032]1、IA衝擊吸收裝置
[0033]2、2A碰撞吸能盒(能量吸收部件)
[0034]3、3A外筒部件
[0035]31、31A筒狀部分
[0036]4擠壓部件
[0037]5支撐部件
【具體實施方式】
[0038]下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0039][第一實施方式]
[0040]首先對於本發明的第一實施方式進行說明。
[0041]圖1是搭載了第一實施方式的衝擊吸收裝置I的車輛100的立體圖，圖2是衝擊吸收裝置I的剖面圖。
[0042]如圖1所示，衝擊吸收裝置I在車輛(汽車)100的保險槓101和車身骨架102之間並設有兩個，是吸收來自車輛前方的衝擊的部件。
[0043]予以說明，在下面的說明中，除非另行說明，否則對於「前」、「後」的描述意思是從搭載有衝擊吸收裝置I的車輛100看的方向。
[0044]具體而言，如圖2所示，衝擊吸收裝置I具備碰撞吸能盒2、圍繞碰撞吸能盒2周圍的外筒部件3、擠壓碰撞吸能盒2的擠壓部件4、支撐碰撞吸能盒2的支撐部件5。
[0045]其中，碰撞吸能盒2是本發明的能量吸收部件，由將樹脂用纖維強化後的複合材料即纖維強化塑料(Fiber Reinforced Plastics:FRP)構成。作為纖維的種類有碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維(了 W卜''繊維)等，優選使用能量吸收量和強度方面優異的碳纖維。該碰撞吸能盒2形成為以沿前後方向的中心軸Ax為旋轉對稱軸且具有大致均等的壁厚的中空截圓錐狀，並且以朝向前方直徑變小的方式配置。該碰撞吸能盒2被受到衝擊負荷的擠壓部件4從前方擠壓而向前後方向壓潰，從而吸收該衝擊能量。予以說明，最初擠壓時被擠壓部件4擠壓的碰撞吸能盒2的前端面，可以設定為與該碰撞吸能盒2的所期望的壓潰方式相對應的形狀，雖然附圖中省略，但也可以形成為例如以尖細狀傾斜的維形等。
[0046]外筒部件3是用於防止來自外部的異物與碰撞吸能盒2直接碰撞或防止來自外部的異物進入碰撞吸能盒2和擠壓部件4之間的部件，例如由鋁合金等金屬構成。該外筒部件3形成為具有與碰撞吸能盒2的中心軸Ax —致的中心軸的旋轉對稱形狀，以遍及沿著前後方向的碰撞吸能盒2的全長圍繞該碰撞吸能盒2周圍的方式配置。更詳細地說，外筒部件3形成為使沿著前後方向的長度足夠比碰撞吸能盒2短的多個筒狀部分31、…在前後方向上相連結而成的形狀。多個筒狀部分31、…沿前後方向的長度相互大致相同，分別形成為越靠後側部分直徑逐步變大的圓筒形。而且，外筒部件3通過多個筒狀部分31、…在各自的前端部及後端部互相連結，從而形成為朝向後方直徑逐步變大的形狀。根據這樣的結構，如後述，外筒部件3在沿前後方向從前方被擠壓時以各筒狀部分31逐步陷入其後側部分的內側、以所謂的伸縮式收縮，而規則地壓潰。
[0047]但是，對於外筒部件3來說，如果是在沿前後方向從前方被擠壓時多個筒狀部分31、…規則地被摺疊而向前後方向壓潰的結構，那麼該多個筒狀部分31、…也可以不是以伸縮式收縮的結構。
[0048]另外，外筒部件3也可以是多個筒狀部分31、…通過焊接等相互連結的結構，也可以是一體成型的結構。
[0049]擠壓部件4是用於擠壓碰撞吸能盒2及外筒部件3而使其壓潰的部件，且形成為與前後方向正交的大致平板狀，在碰撞吸能盒2及外筒部件3各自的前端以遍及全周相抵接的方式配置。另外，擠壓部件4是衝擊吸收裝置I的向車輛100的安裝部分，以前面部與車輛100的保險槓101的後面部抵接的方式安裝在該保險槓101上(參照圖1)。因此，如後述，擠壓部件4承受經由保險槓101從前方附加的衝擊負荷，且沿前後方向從前方同時擠壓碰撞吸能盒2及外筒部件3而使其壓潰。予以說明，作為將碰撞吸能盒2固定在保險槓101上的方法，例如有通過用螺栓約束擠壓部件4和支撐部件5來在碰撞吸能盒2和擠壓部件4上產生面壓力而將碰撞吸能盒2固定的方法等。
[0050]支撐部件5是用於支撐碰撞吸能盒2及外筒部件3的部件，形成為與前後方向正交的大致平板狀，以遍及全周相抵接的方式配置在碰撞吸能盒2及外筒部件3各自的後端。另外，支撐部件5也是衝擊吸收裝置I的向車輛100的安裝部分，以後面部與車輛100的車身骨架102的前面部抵接的方式安裝在該車身骨架102上(參照圖1)。
[0051]接著，參照圖3對於衝擊吸收裝置I承受來自外部的衝擊負荷時的能量吸收形態進行說明。
[0052]圖3是用於說明衝擊吸收裝置I的能量吸收形態的圖。
[0053]首先，當搭載了衝擊吸收裝置I的車輛100撞擊到前方的物體等時，如圖3(a)所示，來自前方的衝擊負荷經由保險槓101施加到擠壓部件4上。
[0054]然後，如圖3(a)所示，承受衝擊負荷的擠壓部件4沿前後方向從前方同時擠壓碰撞吸能盒2及外筒部件3，分別使該碰撞吸能盒2及外筒部件3壓潰。
[0055]此時，圖示省略，碰撞吸能盒2中被擠壓部件4直接擠壓的部分的纖維斷裂，該斷裂片的大部分一邊被捲入內周側一邊依次壓潰。而且，通過該碰撞吸能盒2的壓潰而吸收衝擊能量，衝擊負荷得以緩衝。
[0056]另一方面，外筒部件3以多個筒狀部分31，…被規則地摺疊的方式向前後方向壓潰。更詳細地說，外筒部件3以多個筒狀部分31、…從前側的部分開始依次向其後側(正後)的部分的內側逐步地陷入、以所謂伸縮式收縮的方式而規則地壓潰。
[0057]另外，此時，外筒部件3將向外周側的碰撞吸能盒2的斷裂片束縛住，進而抑制碰撞吸能盒2朝向外周側斷裂的情況。因此，能夠促進碰撞吸能盒2向內周側的斷裂，提高該碰撞吸能盒2的壓潰負荷(壓潰需要的負荷)。
[0058]然後，碰撞吸能盒2及外筒部件3從前側起依次壓潰，如圖3(c)所示，外筒部件3潰斷，一直壓潰到碰撞吸能盒2及外筒部件3的壓潰負荷與衝擊負荷相平衡。此時，雖然取決於衝擊負荷的大小，但通過以規則地被摺疊的方式壓潰，外筒部件3壓潰縮短至接近大致一個筒狀部分31的軸向(前後方向)長度。
[0059]如上所述，根據第一實施方式的衝擊吸收裝置1，由於具備以圍繞碰撞吸能盒2周圍的方式配置的筒狀外筒部件3，因此利用該外筒部件3能夠防止來自外部的異物產生的衝擊或進入。
[0060]另外，該外筒部件3形成為使多個筒狀部分31、…在前後方向上相連結而成的形狀，在被擠壓部件4向前後方向被擠壓時由於該多個筒狀部分31…被規則地摺疊而向前後方向壓潰，因此與外筒部件是單純的筒狀的現有技術相比，能夠使該外筒部件3容易地壓潰到較短的軸向(前後方向)長度。由此，能夠使碰撞吸能盒2壓潰到比現有技術更短的長度，進而能夠使由該碰撞吸能盒2產生的總能量吸收量增加。
[0061]因此，能夠防止來自外部的異物產生的衝擊或進入，並且與現有技術相比，總能量吸收量增加。
[0062]另外，由於外筒部件3束縛碰撞吸能盒2的向外周側的斷裂片，進而，抑制了碰撞吸能盒2朝向外周側斷裂的情況，因此促進碰撞吸能盒2向內周側的斷裂，能夠提高該碰撞吸能盒2的壓潰負荷。
[0063][第二實施方式]
[0064]接著，對本發明的第二實施方式進行說明。予以說明，對與上述第一實施方式同樣的構成要素，附帶相同的符號，並且省略其說明。
[0065]圖4是第二實施方式的衝擊吸收裝置IA的剖面圖。
[0066]如圖4所示，衝擊吸收裝置IA代替上述第一實施方式中的碰撞吸能盒2及外筒部件3，而具備碰撞吸能盒2A及外筒部件3A。
[0067]其中,碰撞吸能盒2A形成為具有沿前後方向的中心軸Ax的圓筒形。另外,碰撞吸能盒2A對於其他的方面與上述第一實施方式的碰撞吸能盒2同樣構成。
[0068]另一方面，外筒部件3A和上述第一實施方式的外筒部件3同樣,形成為具有與碰撞吸能盒2A的中心軸Ax —致的中心軸的旋轉對稱形狀，並且遍及沿前後方向的碰撞吸能盒2A的全長以圍繞該碰撞吸能盒2A的周圍的方式配置。但是，該外筒部件3A形成為使中空截圓錐狀的多個筒狀部分31A、…在前後方向上連結而成的蛇腹狀。更詳細地說，外筒部件3A通過使向前方縮窄的形狀的筒狀部分31A和向後方縮窄的形狀的筒狀部分31A在前後方向上交替連結而形成為蛇腹狀。另外，外筒部件3A在其他方面與上述第一實施方式的外筒部件3同樣地構成。
[0069]接著，對於衝擊吸收裝置IA承受來自外部的衝擊負荷時的能量吸收形態，參照圖5進行說明。
[0070]圖5是用於說明衝擊吸收裝置IA的能量吸收形態的圖。
[0071]首先，當搭載了衝擊吸收裝置IA的車輛100撞擊到前方的物體等時，如圖5(a)所示，來自前方的衝擊負荷經由保險槓101施加到擠壓部件4上。
[0072]然後，如圖5(a)所示，受到衝擊負荷的擠壓部件4沿前後方向從前方同時擠壓碰撞吸能盒2A及外筒部件3A，分別使該碰撞吸能盒2A及外筒部件3A壓潰。
[0073]此時，圖不省略,碰撞吸能盒2A與上述第一實施方式的碰撞吸能盒2同樣，被擠壓部件4直接擠壓的部分的纖維斷裂，該斷裂片的大部分一邊被捲入內周側，一邊依次壓潰。
[0074]另一方面，外筒部件3A以多個筒狀部分31A…被規則地摺疊的方式向前後方向壓潰。更詳細地說，外筒部件3A中的多個筒狀部分31A、…一邊從前側的部分按順序以與前後方向正交的方式被放倒以與其後側(正後)的部分相抵接(面接觸)，一邊規則地壓潰。
[0075]然後，碰撞吸能盒2A及外筒部件3A從前側起依次壓潰，如圖5(c)所示，外筒部件3A潰斷，一直壓潰到碰撞吸能盒2A及外筒部件3A的壓潰負荷與衝擊負荷相平衡。此時，雖然取決於衝擊負荷的大小，但是通過以規則地被摺疊的方式壓潰，外筒部件3A —直壓潰縮短到所有的筒狀部分31A…以與前後方向正交的方式倒塌(崩塌)。
[0076]根據以上第二實施方式的衝擊吸收裝置1A，也能夠得到與上述第一實施方式的衝擊吸收裝置I同樣的效果。
[0077][變形例]
[0078]予以說明，可適用本發明的實施方式不限定於上述第一及第二實施方式，在不脫離本發明主旨的範圍內可以適宜地變更。
[0079]例如，碰撞吸能盒2 (2A)不限定於截圓錐狀及圓筒狀，例如也可以是圓柱狀及稜柱狀、稜錐狀等。
[0080]另外，本發明的衝擊吸收裝置不限定於搭載於車輛(汽車)上的情況，例如也可以合適地應用於搭載於直升機上而吸收著陸時的衝擊等的情況。
【權利要求】
1.一種衝擊吸收裝置，包括: 能量吸收部件，其由複合材料構成，且向規定的壓潰方向壓潰而吸收衝擊能量； 筒狀的外筒部件，其遍及所述能量吸收部件的沿著所述壓潰方向的全長以圍繞該能量吸收部件周圍的方式配置；以及 擠壓部件，其與所述能量吸收部件及所述外筒部件各自的所述壓潰方向的一端抵接配置，並且向所述壓潰方向同時擠壓該能量吸收部件及該外筒部件而將其壓潰，其中， 所述外筒部件形成為使多個筒狀部分在所述壓潰方向相連結而成的形狀，並且在被所述擠壓部件向所述壓潰方向擠壓時使所述多個筒狀部分被規則地摺疊而向所述壓潰方向壓潰。
2.如權利要求1所述的衝擊吸收裝置，其中， 所述外筒部件形成為直徑互不相同的所述多個筒狀部分相連結而成的形狀，使得在向所述壓潰方向被擠壓時所述多個筒狀部分向所述壓潰方向伸縮式收縮。
3.如權利要求2所述的衝擊吸收裝置，其中， 所述能量吸收部件為空截圓錐狀，並且以朝向前方直徑變小的方式配置，所述多個筒狀部分沿前後方向的長度相互大致相同，分別形成為越靠後側部分直徑逐步變大的圓筒形。
4.如權利要求1所述的衝擊吸收裝置，其中， 所述外筒部件形成為具有沿著所述壓潰方向的中心軸的蛇腹狀。
5.如權利要求4所述的衝擊吸收裝置，其中， 所述外筒部件通過使向前方縮窄的形狀的筒狀部分和向後方縮窄的形狀的筒狀部分在前後方向上交替連結而形成為蛇腹狀。
6.如權利要求1-5中任一項所述的衝擊吸收裝置，其中， 所述複合材料是碳纖維強化塑料。
【文檔編號】B60R19/02GK104417467SQ201410443288
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】向中野侑哉, 池田聰, 長澤勇 申請人:富士重工業株式會社