以下、図面を参照して本発明の実施の形� ��の一例を詳細に説明する。

― 第1の実施の形態 ―
<展開構造体>
 まず、本発明の実施の形態に係る展開構造� ��について説明する。
(展開前後の展開構造体の外観)
 図1は本実施の形態に係る展開構造体10の展� ��前の外観を示す斜視図である。図2は同じ展 開構造体10の展開後の外観を示す斜視図であ� ��。図1に示すように、展開前の展開構造体10� ��、平面視が略正三角形の平面的な形状を有� ��ている。この展開構造体10の中央部が裏面� �から押圧されると、図2に示すように、平面� ��ら立体に展開して後述するラチェットがロ� ��クされ、複数の梁が交差する立体交差構造1 2を形成する。この立体交差構造12に表面側か 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。立体 交差構造12であるため、真正面からの衝突だ� ��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� ��る。

(展開構造体の分解構造)
 図3は展開構造体10の分解斜視図である。展� ��構造体10は、平面視が略正三角形の平板状� �第1展開部材14と、第1展開部材14と同じ大き� �で平面視が略正三角形の平板状の第2展開部� ��16と、で構成されている。第1展開部材14と� �2展開部材16の各々は、金属や樹脂など弾塑� �を有する板材(平板状の弾塑性体)で形成され ている。正三角形の各頂点に相当する縁部は 、角が削られて丸く形成されている。第1展� �部材14は、その裏面側が第2展開部材16の表面 側と対向するように重ねられる。そして、第 1展開部材14の後述する支持枠18と、第2展開部 材16の後述する支持枠38とが接合される。こ� �により、展開構造体10が完成する。

 板材を構成する樹脂材料としては、ポリ� ��チレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化� �ニル(PVC)、ポリスチレン(PS)などの汎用樹脂� �、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、� �レフィン系熱可塑性エラストマー、スチレ� �系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エ� �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� �と樹脂との結合構造体なども、材料として� �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� ��る等の不具合を生じる。従って、破断しや� ��い板材を使用する場合には、表面に補強布� ��補強テープを貼り付けるなど、第1展開部材 14と第2展開部材16の各々を補強部材により補� ��するが好ましい。補強により脆化や破断を� ��避しながら、弾塑性変形によって衝突エネ� ��ギーを有効に吸収することができる。

(第1の展開部材)
 図4は第1展開部材14の詳細構成を示す図であ り、図4Aは第1展開部材14を表面側から見たと� ��の平面図であり、図4Bは裏面側から見たと� �の斜視図である。第1展開部材14は、外周形� �及び内周形状が略正三角形の支持枠18と、支 持枠18の内側に設けられた外周形状が略正三� ��形の回転部20と、支持枠18と回転部20とを連� ��する複数(この例では3本)の連結梁22と、を� �えている。支持枠18と連結梁22とは、各々、� ��定の幅に形成されている。以下では、支持� ��18の幅を「枠幅」、連結梁22の幅を「梁幅」 という。

 また、支持枠18、回転部20、及び複数の連 結梁22は、平板状の弾塑性体に所定形状の切� ��込み24を入れることで、平板状の弾塑性体� �一体に形成されている。支持枠18、回転部20� ��及び連結梁22の厚さは、同じでもよいが、� �なっていても良い。例えば、弾塑性変形を� �易化するために、回転部20及び連結梁22を、� ��持枠18より薄く形成することが好ましい。

 切り込み24の各々は、いずれも同じ形状� �あり、正三角形の中心軸に対し対称な位置� �配置されている。本実施の形態では、第1展� ��部材14に対し、V字状の切り込み24が3つ形成� ��れている。切り込み24の幅は、支持枠18の枠 幅や連結梁22の梁幅に比べて狭く、略一定の� ��である。以下では、切り込み24の幅を「切� �み幅」という。

 切り込み24の各々は、正三角形の第1展開� ��材14の3つの頂点のいずれか1つを第1の頂点� �して、第1の頂点の近傍から始まり、第1の頂 点とこれに隣接する第2の頂点とを結ぶ正三� �形の一辺に平行に延び、第2の頂点の手前で� ��れ曲がり、第2の頂点と第3の頂点とを結ぶ� �三角形の一辺に平行に延び、第3の頂点の手� ��で終わる。

 3つの切り込み24が形成されることで、連� ��梁22が支持枠18と繋がる3箇所の繋ぎ部26を残 して、長尺状の3本の連結梁22が支持枠18から� ��り離されると共に、連結梁22が回転部20と繋 がる3箇所の繋ぎ部28を残して、正三角形の回 転部20が連結梁22から切り離される。換言す� �ば、各々の連結梁22の一端は支持枠18に繋ぎ� ��26で繋がっており、各々の連結梁22の他端は 繋ぎ部28で回転部20に繋がっている。こうし� �、回転部20は3本の連結梁22により支持枠18に� ��結されている。

 第1展開部材14では、連結梁22の長さがで� �るだけ長くなるように、切り込み24を入れる ことが好ましい。連結梁22が長くなるほど、� ��開時のストローク(回転部20が押圧方向へ移� ��する距離)が大きくなる。本実施の形態では 、支持枠18の内周のすぐ内側に、正三角形の� ��辺と平行に連結梁22の各々を配置すること� �、連結梁22の長さが最も長くなるように設計 されている。連結梁22の長さ以外に、支持枠1 8の枠幅、連結梁22の梁幅、切り込み24の切込� ��幅、繋ぎ部26、28の幅などを考慮して、切り 込み24の形状を設計することが好ましい。

 例えば、切り込み24の始点は、支持枠18が 所定の枠幅を有するように、第1展開部材14の 第1の頂点を形成する2辺の各々から、枠幅分� ��け内側に在る位置とすることができる。切� ��込み24の折れ点(V字の頂点)は、連結梁22及び 繋ぎ部26が所定の梁幅を有するように、第2の 頂点と第3の頂点とを結ぶ正三角形の一辺か� �、枠幅、梁幅、及び切り込み幅を足し合わ� �た分だけ内側に在る位置とすることができ� �。切り込み24の終点は、回転部20と連結梁22� �一端とが梁幅と同じ幅で繋がるように、第3� ��頂点と第1の頂点とを結ぶ正三角形の一辺か ら、枠幅、梁幅の2倍の幅、及び切り込み幅� �2倍の幅を足し合わせた分だけ内側に在る位� ��とすることができる。

 本実施の形態では、3箇所の繋ぎ部28の各� ��は、3つの切り込み24の折れ点の近くに配置� ��れることになる。このため、各々の繋ぎ部2 8の縁部は、繋ぎ部28の移動を容易化するため に、角が削られて丸く形成されている。また 、各々の繋ぎ部28の縁部の連結梁22に近い側� �は、繋ぎ部28での連結梁22の折れ曲げを容易� ��するために、V字状の切り欠き30が設けられ� ��いる。

 回転部20の中央には、正三角形の回転部20 の中心点を通る垂線を軸とする貫通孔32が、� ��定の直径で円状に形成されている。回転部2 0の裏面側には、貫通孔32の周囲にラチェット 用の凹部34が形成されている。本実施の形態� ��は、貫通孔32を取り囲むように6個の凹部34� �等間隔に形成されている。

 支持枠18の裏面側は、第2展開部材16の支� �枠38と接合される。支持枠18の裏面側には、� ��合時の位置合わせを容易化するために、位� ��合せ用の凹部36が形成されている。本実施� �形態では、三角形の第1展開部材14の各頂点� �近傍に凹部36が形成され、支持枠18の裏面側� ��は3つの凹部36が形成されている。 

(第2の展開部材)
 図5は第2展開部材16の詳細構成を示す図であ り、図5Aは第2展開部材16を表面側から見たと� ��の平面図であり、図5Bは表面側から見たと� �の斜視図である。第2展開部材16は、外周形� �及び内周形状が略正三角形の支持枠38と、支 持枠38の内側に設けられた外周形状が略正三� ��形の回転部40と、支持枠38と回転部40とを連� ��する複数(この例では3本)の連結梁42と、を� �えている。支持枠38と連結梁42とは、各々、� ��定の幅に形成されている。本実施の形態で� ��、支持枠38の枠幅は、第1展開部材14の支持� �18の枠幅と同じ幅とされ、連結梁42の梁幅は� ��第1展開部材14の連結梁22の梁幅と同じ幅と� �れている。

 また、支持枠38、回転部40、及び複数の連 結梁42は、平板状の弾塑性体に所定形状の切� ��込み44を入れることで、平板状の弾塑性体� �一体に形成されている。支持枠38、回転部40� ��及び連結梁42の厚さは、同じでもよいが、� �なっていても良い。第1展開部材14と同様に� �弾塑性変形を容易化するために、回転部40及 び連結梁42を、支持枠38より薄く形成するこ� �が好ましい。

 切り込み44の各々は、いずれも同じ形状� �あり、正三角形の中心軸に対し対称な位置� �配置されている。本実施の形態では、第2展� ��部材16に対し、V字状の切り込み44が3つ形成� ��れている。切り込み44の幅は、支持枠18の枠 幅や連結梁22の梁幅に比べて太い部分と細い� ��分とがある。以下では、太い部分での切り� ��み44の幅を「最大幅」といい、細い部分で� �切り込み44の幅を「最小幅」という。

 切り込み44の各々は、正三角形の第2展開� ��材16の3つの頂点のいずれか1つを第1の頂点� �して、第1の頂点の近傍から始まり、第1の頂 点とこれに隣接する第2の頂点とを結ぶ正三� �形の一辺に平行に延び、第2の頂点の手前で� ��れ曲がり、第2の頂点と第3の頂点とを結ぶ� �三角形の一辺に平行に延び、第3の頂点の手� ��で終わる。第1展開部材14で、第1の頂点→第 2の頂点→第3の頂点を右回りに設定したとす� ��と、第2展開部材16では、第1の頂点→第2の� �点→第3の頂点は左回りに設定される。回転� ��40を、第1展開部材14の回転部20とは逆回りに 回転させるためである。

 3つの切り込み44が形成されることで、連� ��梁42が支持枠38と繋がる3箇所の繋ぎ部46を残 して、長尺状の3本の連結梁42が支持枠38から� ��り離されると共に、連結梁42が回転部40と繋 がる3箇所の繋ぎ部48を残して、正三角形の回 転部40が連結梁42から切り離される。即ち、� �々の連結梁42の一端は支持枠38に繋ぎ部46で� �がっており、各々の連結梁42の他端は回転部 40に繋ぎ部48で繋がっている。こうして、回� �部40は3本の連結梁42により支持枠38に連結さ� ��ている。本実施の形態では、繋ぎ部46の幅� �、第1展開部材14の繋ぎ部26の幅と同じ幅であ り、繋ぎ部48の幅は、第1展開部材14の繋ぎ部2 8の幅と同じ幅である。

 また、第2展開部材16の連結梁42と第1展開� ��材14の連結梁22とが、第1展開部材14を第2展� �部材16に重ね合わせた状態で、正三角形の同 じ辺に平行に配置されているとき、連結梁42� ��延びる方向(繋ぎ部46から繋ぎ部48に向う方� �)は、連結梁22の延びる方向(繋ぎ部26から繋� �部28に向う方向)とは、逆向きである(図3参照 )。これにより、第2展開部材16の回転部40は、 第1展開部材14の回転部20とは逆回りに回転す� ��ことになる。

 第2展開部材16では、展開時に、連結梁42� �第1展開部材14の回転部20や連結梁22とが互い� ��干渉せず、回転部40と第1展開部材14の連結� �22とが互いに干渉しないように、切り込み44� ��入れる。これらの干渉が生じると、展開構� ��体10の展開が阻害される。また、第1展開部� ��14と同様に、連結梁42の長さができるだけ長 くなるように、切り込み44を入れることが好� ��しい。連結梁42が長くなるほど、展開時の� �トロークが大きくなる。本実施の形態では� �支持枠38の内周から、梁幅と最小切込み幅の 2倍の幅とを足し合わせた分だけ内側に、正� �角形の各辺と平行に連結梁42の各々を配置す ることで、連結梁42の長さが最も長くなるよ� ��に設計されている。

 第1展開部材14と同様に、切り込み44の形� �を適宜設計することが好ましい。例えば、� �り込み44の始点は、支持枠38が所定の枠幅を� ��するように、第2展開部材16の頂点を形成す� ��2辺の各々から、枠幅分だけ内側に在る位置 とすることができる。切り込み44は、始点か� ��最大幅まで拡がり、最大幅のまま正三角形� ��一辺に平行に延び、折れ点の手前で点に収� ��する。切り込み44の折れ点は、連結梁42が所 定の梁幅を有するように、第2展開部材16の正 三角形の一辺から、枠幅、切り込み44の最大� ��、及び梁幅を足し合わせた分だけ内側に在� ��位置とすることができる。切り込み44は、� �れ点から終点まで最小幅で、第2展開部材16� �正三角形の一辺に平行に延びる。切り込み44 の終点は、回転部40と連結梁42の一端とが梁� �と同じ幅で連続するように、第2展開部材16� �正三角形の一辺から、枠幅、切り込み44の最 大幅、梁幅の2倍の幅、及び切り込み44の最小 幅を足し合わせた分だけ内側に在る位置とす ることができる。

 第1展開部材14と同様に、各々の繋ぎ部48� �縁部は、繋ぎ部48の移動を容易化するために 、角が削られて丸く形成されている。また、 各々の繋ぎ部48の縁部の連結梁42に近い側に� �、繋ぎ部48での連結梁42の折れ曲げを容易化� ��るために、V字状の切り欠き50が設けられて� ��る。

 回転部40の表面側の中央には、正三角形� �回転部40の中心点を通る垂線を軸とする円柱 状の凸部52が、所定の直径で形成されている� ��この円柱状の凸部52は、第1展開部材14を第2� ��開部材16に重ね合わせた状態で、第1展開部� ��14の貫通孔32に対し回転可能に嵌め込まれる (図3参照)。即ち、第2展開部材16の円柱状の凸 部52が「軸」であり、第1展開部材14の貫通孔3 2がこの「軸」を受ける「軸受け」として機� �し、第1展開部材14の回転部20と第2展開部材16 の回転部40とは同軸で回転する。円柱状の凸� ��52の周囲には、ラチェット用の凸部54が形成 されている。本実施の形態では、円柱状の凸 部52を取り囲むように3個の凸部54が等間隔に� ��成されている。

 また、支持枠38の表面側は、第1展開部材1 4の支持枠18と接合される。支持枠38の表面側� ��は、接合時の位置合わせを容易化するため� ��、位置合せ用の凸部56が形成されている。� �実施の形態では、支持枠38の表面側には、三 角形の第2展開部材16の各頂点の近傍に3つの� �部56が形成されている。これら支持枠38の凸� ��56の各々を、第1展開部材14の支持枠18に設け られた凹部36に嵌め込むことで、支持枠38と� �1展開部材14の支持枠18とが上手く重なるよう に、第1展開部材14と第2展開部材16とが位置合 せされる。

(ラチェット機構)
 展開構造体10は、平面から立体に展開して� �チェットがロックされ、複数の梁が交差す� �立体交差構造12を形成する。ラチェットは動 作方向を一方に制限するために用いられる機 構である。ここで展開構造体10のラチェット� ��構について説明する。図6Aは第1展開部材14� �回転部20を表面側から見たときの平面図であ り、図6Bは第2展開部材16の回転部40を表面側� �ら見たときの平面図である。また、図6C及び 図6Dはラチェットがロックされる様子を示す� ��視図である。

 上述した通り、第1展開部材14の回転部20� �裏面側には、貫通孔32を取り囲むようにラチ ェット用の凹部34が形成されている。回転部2 0は裏面側から押圧されると、回転軸Aに対し� ��左回りに回転する。回転部20の回転に伴い� �部34も移動する。一方、第2展開部材16の回転 部40の表面側には、円柱状の凸部52を取り囲� �ようにラチェット用の凸部54が形成されてい る。回転部40は裏面側から押圧されると、同� ��回転軸Aに対して右回りに回転する。回転部 40の回転に伴い凸部54も移動する。

 ラチェット用の凸部54は、図6Cに示すよう に、傾斜面を備えた「爪」状に形成されてい る。ラチェット用の凹部34は、凸部54と嵌合� �るように、底部に傾斜面を備えた形状に形� �されている。第1展開部材14が第2展開部材16� �重ね合わされた状態で、回転部20及び回転部 40が裏面側から押圧されて、回転部40と回転� �20とが互いに逆回りに回転する。このとき回 転部40の凸部54が、回転部20の凹部34に対し、� ��印A方向に相対的に移動する。

 回転部40の凸部54は、回転により回転部20� ��凹部34に嵌まり込む。凹部34に嵌まり込んだ 凸部54は、矢印A方向に相対的に移動する場合 には、凹部34の傾斜面に沿って凹部34から抜� �出すことができる。一方、矢印A方向とは逆� ��矢印B方向に移動しようとしても、爪が引っ 掛かって凹部34からは抜け出せない。これに� ��り、回転方向は一方向に制限される。

 回転部20は連結梁22により支持枠18に連結� ��れ、回転部40は連結梁42により支持枠38に連� ��されているので、回転部20及び回転部40が回 転軸Aに沿って移動し、各々の支持枠から離� �るに従い、回転部を引き戻す方向、即ち、� �圧による回転を止める方向に力が働くこと� �なる。しかしながら、上述した通り、回転� �向は一方向に制限されているので、回転部� �引き戻すことはできない。従って、回転部40 と回転部20とが所定角度まで回転した位置で� ��凸部54と凹部34とは互いに嵌合状態から抜け 出せなくなり、ラチェットがロックされる。

(展開挙動)
 図7A、図7B、図7Cは展開構造体10の展開挙動� �説明するための平面図であり、図8A、図8B、� ��8Cは展開構造体10の展開挙動を説明するため の斜視図である。いずれの図も、第1展開部� �14が第2展開部材16に重ね合わされた状態(展� �構造体10)を、裏面側から見ている。

 図7A及び図8Aは展開前の展開構造体10の状� ��を示す。展開前の展開構造体10は、平面視� �略正三角形の平面的な形状を有している。

 図7B及び図8Bは展開途中の状態を示す。第 1展開部材14を第2展開部材16に重ね合わせた状 態で、第2展開部材16の回転部40が裏面側から� ��圧されると、回転部40が回転軸Aに沿って押� ��された方向に移動しながら、回転軸Aの周り に回転する。裏面側から見ると、点線で図示 したように、回転部40は回転軸Aの周りに左回 りに回転する。更に、回転部40により第1展開 部材14の回転部20が裏面側から押圧されて、� �転部20が回転軸Aに沿って押圧された方向に� �動しながら、同軸で回転する。裏面側から� �ると、実線で図示したように、回転部20は回 転軸Aの周りに右回りに回転する。

 第2展開部材16では、回転部40の移動に伴� �、弾塑性変形によって連結梁42の両端部が撓 み始める。特に、連結梁42が支持枠38に繋が� �繋ぎ部46と、連結梁42が回転部40に繋がる繋� �部48とが、弾塑性変形により湾曲する。第1� �開部材14でも同様に、回転部20の移動に伴い� ��弾塑性変形によって連結梁22の両端部が撓� �始める。特に、連結梁22が支持枠18に繋がる� ��ぎ部26と、連結梁22が回転部20に繋がる繋ぎ� ��28とが、弾塑性変形により湾曲する。

 図7C及び図8Cは展開後(展開完了時)の状態� ��示す。回転部40と回転部20とが回転軸Aに沿� �て押圧された方向に限界まで移動すると、� �転部40と回転部20とが所定角度まで回転した� ��置でラチェットがロックされ、展開構造体1 0の展開が完了する。この例では、回転部40と 回転部20とが互いに約45度ずつ逆方向に回転� �た位置で展開が完了している。これにより� �連結梁22と連結梁42の複数の梁を有する立体� ��差構造12が形成される。この例では、3本の� ��結梁22と3本の連結梁42の合計6本の梁を有す� ��立体交差構造12が形成される。

 第2展開部材16では、回転部40の更なる移� �に伴い、弾塑性変形により連結梁42が更に撓 む。特に、繋ぎ部46は大幅に湾曲し、繋ぎ部4 8は切り欠き50の近くで折れ曲がっている。第 1展開部材14でも同様に、回転部20の更なる移� ��に伴い、弾塑性変形により連結梁22が更に� �む。繋ぎ部26は大幅に湾曲し、繋ぎ部28は切� ��欠き30の近くで折れ曲がっている。

(展開時の衝撃吸収能力)
 上記の立体交差構造12の衝撃吸収能力を、� �下に示す衝突実験により検証した。
 まず、立体交差構造12の試作品を作製した� �図9は試作品を形成するのに用いた第1展開部 材14の設計図である。図9Aは第1展開部材14を� �面側から見た平面図であり、図9Bは図9Aの対� ��軸に沿った断面図である。図10は試作品を� �成するのに用いた第2展開部材16の設計図で� �る。図10Aは第2展開部材16を表面側から見た� �面図であり、図10Bは図10Aの対称軸に沿った� �面図である。

 記載された数値の単位は、いずれもmm(ミ� ��メートル)である。概説すると、第1展開部� �14及び第2展開部材16の各々は、外周形状が一 辺の長さが約9cmの正三角形である。支持枠の 厚さは3mmであり、回転部及び連結梁の厚さは 1mmである。第1展開部材14及び第2展開部材16は ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・ス� �レン樹脂)からなり、支持枠、回転部及び連� ��梁は一体に形成されている。図9に示す第1� �開部材14と、図10に示す第2展開部材16とを重� ��合わせて、上記の展開構造体10を作製した� �この展開構造体10の中央部を裏面側から押圧 し、ラチェットがロックするまで展開して、 立体交差構造12の試作品を得た。立体交差構� ��12のストローク(展開距離)は約3.5cmだった。

 図11は衝突実験の方法を示す概略図であ� �。試作された立体交差構造12を取り付けた台 車60を剛壁面62に衝突させて、台車が受ける� �速度の変化を計測した。L字型の荷台64を備� �た台車60を用い、試作された立体交差構造12� ��荷台64の背面66に取り付けた状態で、台車60� ��矢印C方向に1.7m/s(メートル/秒)の速度で移動 させ、剛壁面62に衝突させた。

 図12Aは立体交差構造12を取り付けていない� �車60が受ける加速度の変化を表すグラフであ り、図12Bは立体交差構造12を取り付けた台車6 0が受ける加速度の変化を表すグラフである� �縦軸は加速度を表し、その単位はGである。� ��お、1Gは9.80665m/s ² に換算される。横軸は時間を表し、その単位 はms(ミリ秒)ある。

 図12Aに示すように、立体交差構造12を取� �付けていない台車60では、衝突時に台車60が� ��ける加速度が急激に変化(減速)した。衝突� �ら僅か10msの間に、加速度が62Gも変化した。� ��れは台車が受けた衝撃の大きさを表す。一� ��、図12Bに示すように、立体交差構造12を取� �付けた台車60では、衝突時に台車60が受ける� ��速度に急激な変化は見られず、加速度の最� ��値も低下した。衝突から40msの間に、加速度 は18Gしか変化しなかった。衝突エネルギーは ゆっくりと吸収され、台車60が受ける衝撃力� ��大幅に緩和されたのである。同様に、被衝� ��物(剛壁面62)が受ける反力も緩和される。

 図13は衝突実験を撮影した高速度ビデオ� �メラ画像である。画像は2ms間隔で撮影され� �ものである。開始は衝突時の画像である。� �の後は、矢印の順に、衝突から2ms後の画像� �衝突から4ms後の画像、衝突から6ms後の画像� �衝突から8ms後の画像、衝突から10ms後の画像� ��衝突から12ms後の画像、衝突から14ms後の画� �、衝突から16ms後の画像である。これらの画� ��から、衝突から16msまでの間に、試作された 立体交差構造12の複数の梁の各々が、中央部� ��で弾塑性変形して撓み、最終的には一部の� ��が屈曲して、衝突エネルギーを吸収してい� ��ことが分かる。

<衝撃吸収装置>
 次に、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収� ��置の概略構成を説明する。この衝撃吸収装� ��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� �10(図1等参照)を展開させて、複数の梁を有す る立体交差構造12を形成し、衝突エネルギー� ��吸収する「衝撃吸収構造」を用いる。まず� ��この衝撃吸収構造について説明する。

(衝撃吸収構造) 
 図14は展開構造体10を備えた衝撃吸収構造70� ��分解斜視図である。衝撃吸収構造70は、第1� ��開部材14及び第2展開部材16からなる展開構� �体10と、エアバックの作動により展開構造体 10の中央部を裏面側から押圧して、展開構造� ��10を展開させる展開駆動部72と、で構成され ている。展開駆動部72は、外周形状及び内周� ��状が第1展開部材14及び第2展開部材と同じ形 状(略正三角形)の支持枠74と、支持枠74の内側 に取付けられたエアバック装置76と、を備え� ��いる。

 展開駆動部72は、エアバックが飛び出す� �面側が第2展開部材16の裏面側と対向するよ� �に重ね合わされる。支持枠74の表面側には、 接合時の位置合わせを容易化するために、位 置合せ用の凸部78が形成されている。なお、� ��2展開部材16の裏面側の対応する位置には、� ��部78と嵌合する凹部(図示せず)が設けられて いる。そして、展開駆動部72の支持枠74と、� �2展開部材16の支持枠38とが、位置合わせされ て接合される。これにより、衝撃吸収構造70� ��完成する。

 図15Aはエアバック装置76の構造を示す断� �図であり、図15Bはエアバック装置76が作動し た状態を示す概略図である。エアバック装置 76は、ガスを瞬時に発生させるインフレータ8 0と、インフレータ80から送り込まれたガスに より瞬時に膨らむバック(袋体)82と、を備え� �いる。エアバック装置76が動作する前は、バ ック82は、第2展開部材16と展開駆動部72との� �に、折り畳まれて収納されている。衝突が� �知されると、インフレータ80に駆動信号が入 力されて(点火電流がONになり)、バック82にガ スが送り込まれ、バック82が瞬時に膨張する� ��

(衝撃吸収動作) 
 図16A、図16B、図16C、図16Dは衝撃吸収構造70� �衝突エネルギーを吸収する動作を説明する� �めの側面図である。この側面図では衝撃吸� �構造70を、正三角形の一辺の側から見ている 。

 図16Aは衝突が検知される前(展開前)の衝� �吸収構造70の状態を示す。衝撃吸収構造70は� ��第1展開部材14、第2展開部材16、及び展開駆� ��部72をこの順に重ね合わせて構成されてお� �、平面的な形状を有している。立体交差構� �12が形成される第1展開部材14側が表面側であ り、展開駆動部72側が裏面側である。衝撃吸� ��構造70は、裏面側を設置面に向けて設置さ� �る。

 図16Bは衝突が検知された直後(展開完了時 )の衝撃吸収構造70の状態を示す。衝突が検知 されると、インフレータ80に駆動信号が入力� ��れて、バック82にガスが送り込まれ、バッ� �82が瞬時に膨張する。膨張したバック82によ� ��、第1展開部材14の回転部20と、第2展開部材1 6の回転部40とが表面側に押圧される。回転部 20と回転部40とは、押圧された方向に移動し� �がら同軸で逆回りに回転する。回転部40と回 転部20の各々が所定角度まで回転した位置で� ��ラチェットがロックされ、展開が完了する� ��

 上述した通り、第1展開部材14の連結梁22� �第2展開部材16の連結梁42とは、各々の両端部 が弾塑性変形により撓む。即ち、第1展開部� �14の繋ぎ部26と、第2展開部材16の繋ぎ部46と� �大幅に湾曲する。また、第1展開部材14の繋� �部28は切り欠き30の近くで折れ曲がり、第2展 開部材16の繋ぎ部48は切り欠き50の近くで折れ 曲がる。これにより、連結梁22と連結梁42の� �数の梁が交差する立体交差構造12が形成され る。

 図16Cは展開が完了した後(展開後)の衝撃� �収構造70の状態を示す。展開が完了すると、 バック82からガスが抜け、バック82はしぼむ� �バック82がしぼんでも、ラチェットがロック されているので、立体交差構造12は維持され� ��。

 図16Dは荷重をかけた後の衝撃吸収構造70� �状態を示す。衝撃吸収構造70の立体交差構造 12の上に重石84を載せて、衝撃吸収構造70に荷 重をかける。これは衝撃吸収構造70に衝突エ� ��ルギーを与えたのと同じ状態である。第1展 開部材14の連結梁22と、第2展開部材16の連結� �42とは弾塑性変形して、衝突エネルギーを吸 収する。

 衝突エネルギーを吸収する過程では、第1 展開部材14の連結梁22は、繋ぎ部26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。第2展開部材16の連結梁42でも同様に� ��繋ぎ部46での湾曲が緩和され、中央部分が� �塑性変形により撓み始める。第2展開部材16� �連結梁42が、第1展開部材14の連結梁22よりも� ��い場合には、第2展開部材16は展開前の状態� ��戻ろうとする。このため、第1展開部材14の� ��結梁22が、更に弾塑性変形して、連結梁22の 中央部分又は繋ぎ部28で折れ曲がる。

 図17A、図17B、図17Cは衝撃吸収構造70の衝� �吸収動作の他の一例を説明するための側面� �である。図16A、図16B、図16C、図16Dに示した� �撃吸収動作では、展開が完了した後にバッ� �82をしぼませていたが、この衝撃吸収動作で は、展開後もバック82内のガス圧を保持し、� ��張したバック82も利用して、衝突エネルギ� �を吸収する。なお、図17Aは図16Aと同じ図で� �り、図17Bは図16Bと同じ図であるため、ここ� �は同じ符号を付して説明を省略する。

 図17Cは荷重をかけた後の衝撃吸収構造70� �状態を示す。衝撃吸収構造70の立体交差構造 12の上に重石84を載せて、衝撃吸収構造70に荷 重をかける。第1展開部材14の連結梁22と第2展 開部材16の連結梁42とは、弾塑性変形して衝� �エネルギーを吸収する。また、膨張したバ� �ク82は、バック82内のガスを放出又は移動さ� ��ることで衝突エネルギーを吸収する。例え� ��、図示したように、膨張したバック82が平� �く変形して、衝突エネルギーを吸収する。

 衝撃吸収構造70に大きな荷重がかかる場� �には、膨張したバック82を併用することが好 適である。バック82を併用する場合には、バ� ��ク82の素材として炭素繊維などの強化繊維� �用いることにより、衝突物の特性に応じて� �ック内の内圧を変化させることができる。� �体交差構造12の梁だけでは荷重を支えきれな いとき、即ち衝突エネルギーを吸収しきれな いときに、バック82の内圧を高めて衝突エネ� ��ギーを吸収する。

 図18は衝撃吸収構造70の配置例を示す平面 図である。展開前の衝撃吸収構造70は、平面� ��な形状を有しているので、多数の衝撃吸収� ��造70を二次元状に配列して設置することが� �きる。上述した通り、第1展開部材14側が表� �側であり、展開駆動部72側が裏面側である。 衝撃吸収構造70は、裏面側を設置面に向けて� ��置される。衝撃吸収構造70に含まれる展開� �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、衝撃吸収構造70は、平� ��視が略正三角形であるため、設置部位に隙� ��なく敷き詰めることができる。なお、ここ� ��は、衝撃吸収構造70を平面的に配置する例� �示したが、用途に応じて、衝撃吸収構造70を 並列に配置することもできる。

 図19は衝撃吸収構造70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� ��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� �に設置することができる。コンパクトで平� �的な形状を有している衝撃吸収構造70は、フ ードパネル90を構成するアウタパネルとイン� ��パネルとの隙間や、フロントバンパ92のバ� �パカバーとバンパフレームとの間、フード� �ネル90とフロントフェンダーパネル96との隙� ��など、通常はクラッシュボックスを設置で� ��ない狭く小さい部位にも設置することがで� ��る。また、バック時の衝突に備えて、ラッ� ��ージドアやリアバンパに設置してもよい。

(衝撃吸収装置)
 図20は本発明の実施の形態に係る衝撃吸収� �置の構成を示すブロック図である。この衝� �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、� �開構造体10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、展開構造体10を裏面� ��から押圧して展開構造体10を展開させる展� �駆動部72と、センサ群102から取得した情報に 基づいて、展開駆動部72が作動するように展� ��駆動部72を制御する制御部104と、が設けら� �ている。

 なお、展開構造体10と展開駆動部72とで、 上述した衝撃吸収構造70が構成される。衝撃� ��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� ��に多数設置されている。

 センサ群102としては、自車両の前方、側� ��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� �方の障害物(衝突物)を検出するレーダ102C、� �車両への前方、側方及び後方からの衝突を� �知する感圧センサ102Dが設けられている。レ� ��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� �ラ102B、レーダ102C、及び感圧センサ102Dの各� �で得られたデータは、制御部104に逐次入力� �れる。

 制御部104には、衝突物が衝突する部位を� ��定する衝突部位推定手段106と、推定された� ��突部位において衝突物が衝突する範囲を推� ��する衝突範囲推定手段108と、が設けられて� ��る。センサ群102から入力されたデータに基� ��いて、衝突が検知された場合又は衝突が不� ��避であると予測された場合に、推定された� ��突部位の推定された衝突範囲に設置された� ��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� ��により複数の梁を有する立体交差構造12が� �成され、立体交差構造12によって衝突エネル ギーを吸収する。

 図21は制御部104が行う作動ルーチンの一� �を示すフローチャートである。まず、ステ� �プS10で、センサ群102から入力されたデータ� �基づいて、衝突の危険性を検知する。例え� �、レーダ102Cで得られたデータなどから、衝� ��物の接近の有無や衝突物の接近方向を検知� ��ることができる。衝突物の接近方向が分か� ��ば、前面衝突か側面衝突かも判断すること� ��でき、衝突物が衝突する部位を推定するこ� ��ができる。次のステップS12で、センサ群102� ��ら入力されたデータに基づいて、衝突物の� ��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� ��位だけでなく、衝突部位における具体的な� ��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� ��形状・重量・速度から、衝突を回避できる� ��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� �了する。一方、衝突は回避できないと判断(� ��定判断)した場合には、衝撃吸収構造70の展� ��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� ��開させるなど、衝突物の特性に応じて制御� ��作を行うことができる。

 以上説明したように、本実施の形態の展� ��構造体及び衝撃吸収構造は、展開前はコン� ��クトで平面的な形状を有しているので、ク� ��ッシュボックス等を設置できない狭く小さ� ��部位にも設置することができる。また、本� ��施の形態の展開構造体及び衝撃吸収構造は� ��平面視が略正三角形であるため、設置部位� ��隙間なく敷き詰めることができる。

 また、本実施の形態の展開構造体及び衝� ��吸収構造は、展開後は複数の梁を備えた立� ��交差構造を形成するので、表面側から衝突� ��よる衝撃が加わると、複数の梁の各々が弾� ��性変形して、衝突エネルギーを吸収するこ� ��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� ��らの衝突においても、有効に衝突エネルギ� ��を吸収することができる。更に、用途に応� ��て立体交差構造中の梁の配置や本数を変え� ��ことで、衝突エネルギー吸収量を調整する� ��とができる。即ち、任意の剛性を持たせる� ��とが可能である。

 また、本実施の形態の衝撃吸収装置は、� ��開構造体を含む衝撃吸収構造が、車両など� ��被衝突物に多数配置され、個別に駆動制御� ��れているので、衝突位置に配置された展開� ��造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収� ��ることができる。即ち、必要な部位の展開� ��造体を展開させるなど、衝突物の特性に応� ��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� ��づいて、衝突物の有無を判断し、衝突物の� ��状・重量・速度などを計測して、衝突物が� ��突する部位だけでなく、衝突部位における� ��体的な衝突の範囲を推定することで、衝突� ��回避できない場合には、推定された衝突位� ��に配置された展開構造体を展開させて、衝� ��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� ��明する。

(展開駆動部の変形例)
 上記の実施の形態では、展開構造体を展開� ��せる展開駆動部にエアバック装置を用いる� ��について説明したが、展開構造体を押圧す� ��ことができればよく、押圧部材はエアバッ� ��装置には限定されない。エアキャップのよ� ��に気体や液体が封入された袋体を、展開構� ��体に押し付けるようにしてもよい。

(展開駆動機構の変形例)
 上記の実施の形態では、押圧により展開構� ��体を展開させる例について説明したが、加� ��や電圧印加により自己変形する材料で展開� ��造体を形成し、自己変形により展開構造体� ��展開させることもできる。自己変形する材� ��としては、熱膨張率の異なる2種類の金属板 を合板したバイメタル、電界の作用により高 分子ゲル中の可動イオンの濃度分布が変化し て膨潤/収縮する高分子アクチュエータなど� �用いることができる。

 図22A及び図22Bは、加熱により自己変形す� ��材料で展開構造体を形成した例である。図2 2Aに示すように、展開構造体10Aは、平板状の� ��1展開部材14Aと、第1展開部材14Aと同じ大き� �で平板状の第2展開部材16Aと、で構成されて� ��る。第1展開部材14Aと第2展開部材16Aの各々� �、加熱により自己変形する材料で形成され� �いる。

 展開構造体10Aは、材料以外は、展開構造� ��10と同じ構成である。即ち、第1展開部材14A� ��第1展開部材14と同じ構造であり、第2展開部 材16Aは第2展開部材16と同じ構造である。また 、第1展開部材14Aと第2展開部材16Aとは、重ね� ��わせて使用される。

 展開構造体10Aには、展開構造体10Aを展開� ��せる展開駆動部としてヒータ72Aが取付けら� ��ている。ヒータ72Aにより展開構造体10Aが加� ��されると、図22Bに示すように、第1展開部材 14Aと第2展開部材16Aの各々が自己変形して展� �し、複数の梁を有する立体交差構造12Aを形� �する。こうして形成された立体交差構造12A� �、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝突� �ネルギーを吸収する。

 図23A及び図23Bは、電圧印加により自己変� ��する材料で展開構造体を形成した例である� ��図23Aに示すように、展開構造体10Bは、平板� ��の第1展開部材14Bと、第1展開部材14Bと同じ� �きさで平板状の第2展開部材16Bと、で構成さ� ��ている。第1展開部材14Bと第2展開部材16Bの� �々は、電圧印加により自己変形する材料で� �成されている。展開構造体10Bは、材料以外� �、展開構造体10と同じ構成である。

 展開構造体10Bは、スイッチ72Bと電源72Cと� ��直列に接続された制御回路に接続されてい� ��。図23Bに示すように、スイッチ72Bがオンに� ��ると、電源72Cにより展開構造体10Bに電圧が� ��加され、第1展開部材14Bと第2展開部材16Bの� �々が自己変形して展開し、複数の梁を有す� �立体交差構造12Bを形成する。こうして形成� �れた立体交差構造12Bも、複数の梁の各々が� �塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する� �

(適用対象の変形例)
 上記の実施の形態では、フロントバンパ等� ��車両のボディに衝撃吸収構造を設置する例� ��ついて説明したが、コンパクトで平面的な� ��状を有している衝撃吸収構造は、狭く小さ� ��部位にも設置することができる。MEMS(Micro E lectro Mechanical Systems)デバイスとしての利用� �可能である。即ち、微細空間における衝突� �衝構造やアクチュエータとしての役割も果� �すことができる。

(展開構造体の変形例)
 上記の実施の形態では、平面視が略正三角� ��の展開構造体を用い、立体交差構造では3本 の連結梁で1つの回転部を支持する構造例に� �いて説明したが、展開構造体の構造は、上� �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� �きる。立体交差構造中の連結梁の配置や本� �を変えることで、衝突エネルギー吸収量を� �整することができる。また、展開構造体を� �成する第1展開部材と第2展開部材との間で、 平面視形状、回転部の形状、連結梁の形状・ 配置・本数が異なっていてもよい。

 平面視が正三角形の展開構造体は、平面� ��に隙間無く配列することができ、平面配列� ��容易性という観点からは最も好ましいが、� ��開構造体の平面視形状は、円(真円、楕円な ど)や、三角形以外の多角形(四角形、五角形� ��六角形、八角形など)とすることもできる。 また、3本の連結梁で回転部を支持する構造� �、遊びになる梁がないので、安定感があり� �も好ましいが、回転部を支持する連結梁の� �数は3本には限られない。2本でもよく、4本� �上でもよい。連結梁の本数が増加すると、� �塑性変形による衝突エネルギー吸収量が増� �する。連結梁を長くすると、弾塑性変形に� �る衝突エネルギー吸収量が増加する。連結� �の幅を広くすると、弾塑性変形による衝突� �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� ��、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。

 図24は平面視が円形の展開構造体の例で� �る。第1展開部材は2本の連結梁を有し、第2� �開部材16Cの連結梁42Cは4本の連結梁を有して� ��る。図24Aは展開構造体を構成する第1展開部 材の平面図であり、図24Bは展開構造体を構成 する第2展開部材の平面図であり、図24Cは展� �構造体が展開して形成された立体交差構造� �斜視図である。

 図24Aに示すように、第1展開部材14Cは、外 周形状及び内周形状が円形の支持枠18Cと、支 持枠18Cの内側に設けられた外周形状が円形の 回転部20Cと、支持枠18Cと回転部20Cとを連結す る円弧状の2本の連結梁22Cと、を備えている� �支持枠18C、回転部20C、及び2本の連結梁22Cは� ��平板状の弾塑性体に所定形状の切り込み24C� ��入れることで、平板状の弾塑性体に一体に� ��成されている。本例では、第1展開部材14Cに 対し、略C字状の切り込み24Cが2つ形成されて� ��る。

 各々の連結梁22Cの一端は支持枠18Cに繋ぎ� ��26Cで繋がっており、各々の連結梁22Cの他端� ��繋ぎ部28Cで回転部20Cに繋がっている。こう� ��て、回転部20Cは2本の連結梁22Cにより支持枠 18Cに連結されている。回転部20Cの中央には、 円の中心点を通る垂線を軸とする貫通孔32Cが 、所定の直径で円状に形成されている。また 、各々の繋ぎ部28Cの縁部の連結梁22Cに近い側 には、繋ぎ部28Cでの連結梁22Cの折れ曲げを容 易化するために、V字状の切り欠き30Cが設け� �れている。

 図24Bに示すように、第2展開部材16Cは、外 周形状及び内周形状が円形の支持枠38Cと、支 持枠38Cの内側に設けられた外周形状が円形の 回転部40Cと、支持枠38Cと回転部40Cとを連結す る円弧状の4本の連結梁42Cと、を備えている� �支持枠38と連結梁42とは、各々、所定の幅に� ��成されている。支持枠38C、回転部40C、及び2 本の連結梁42Cは、平板状の弾塑性体に所定形 状の切り込み44Cを入れることで、平板状の弾 塑性体に一体に形成されている。本例では、 第1展開部材14Cに対し、部分的に太さが異な� �略C字状の切り込み44Cが4つ形成されている。 回転部40Cと連結梁42Cとは、展開時に第1展開� �材14Cの回転部20C及び連結梁22Cと干渉しない� �うに配置されている。

 各々の連結梁42Cの一端は支持枠38Cに繋ぎ� ��46Cで繋がっており、各々の連結梁42Cの他端� ��繋ぎ部48Cで回転部40Cに繋がっている。こう� ��て、回転部40Cは4本の連結梁42Cにより支持枠 38Cに連結されている。回転部40Cの表面側の中 央には、円形の回転部40の中心点を通る垂線� ��軸とする円柱状の凸部52Cが、所定の直径で� ��成されている。また、各々の繋ぎ部48Cの縁� ��の連結梁42Cに近い側には、繋ぎ部48Cでの連� ��梁42Cの折れ曲げを容易化するために、V字状 の切り欠き50Cが設けられている。

 図24Cに示すように、第1展開部材14Cが第2� �開部材16Cに重ね合わされる。第2展開部材16C� ��円柱状の凸部52Cが第1展開部材14Cの貫通孔32C に対し回転可能に嵌め込まれた状態で、第1� �開部材14C及び第2展開部材16Cが展開されて、� ��数の梁が交差する立体交差構造12Cを形成す� ��。この例では、2本の連結梁22Cと4本の連結� �42Cの合計6本の梁を有する立体交差構造12Cが� ��成される。展開構造体の平面視形状を円形� ��することで、支持枠の内径に沿って連結梁2 2Cと連結梁42Cとを長く形成することができ、� ��開時のストロークを大きくすることができ� ��。また、図1~図8に示す展開構造体と比べる� ��、連結梁42Cの本数が増えることで、弾塑性� ��形による衝突エネルギー吸収量が増加する� ��

― 第2の実施の形態 ―
<展開構造体の概略構成>
 まず、本発明の実施の形態に係る展開構造� ��の概略構成について説明する。
 図25は本実施の形態に係る展開構造体の展� �前の外観を示す斜視図である。図26は同じ展 開構造体を表側(展開側)から見た平面図であ� ��。図27は同じ展開構造体の分解斜視図であ� �。

 図25、図26、図27に示すように、展開構造� ��110は、複数の部材から組み立てられた円盤� ��の構造体であり、表側から見たときの形状� ��略円形である。本実施の形態では、展開構� ��体110の展開前の大きさは、厚さが数センチ� ��ートル(例えば2cm~4cm)程度であり、外径が十� ��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� �適宜変更することができる。

 展開構造体110は、第1展開部材としての上 部プレート112、第2展開部材としての下部プ� �ート114、下部プレート114を回転させる回転� �レート116、回転プレート116を駆動するモー� �120、及び上部プレート112をモータ120に固定� �るリング状のモータブラケット118を備えて� �る。回転プレート116及びモータ120が、展開� �動部として機能する。

 上記の展開構造体110では、モータ120の駆� ��により回転プレート116が回転する。回転プ� ��ート116に取り付けられた下部プレート114は� ��回転プレート116と一緒に回転する。下部プ� ��ート114の回転により、上部プレート112と下� ��プレート114とが、図30A及び図30Bに示すよう� ��、平面から立体に展開して、複数の梁が交� ��する立体交差構造111を形成する。衝突等に� ��り、この立体交差構造111に表側から衝撃が� ��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� ��立体交差構造111であるため、真正面からの� ��突だけではなく、斜め方向からの衝突にお� ��ても、有効に衝突エネルギーを吸収するこ� ��ができる。

 上部プレート112は、円筒部122、円筒部122� ��下端部に形成された所定幅のフランジ部124� ��及び円筒部122の上端部に形成された所定幅� ��フランジ部126を備えている。フランジ部124� ��円筒部122の半径方向外側に延在し、フラン� ��部126は円筒部122の半径方向内側に延在して� ��る。これら円筒部122、フランジ部124及びフ� ��ンジ部126が、第1展開部材の第1支持枠を構� �する。なお、以下では、便宜上、フランジ� �126を第1支持枠として説明する場合がある。

 フランジ部126と同じ平面内には、フラン� ��部126の内側に設けられた回転部128と、フラ� ��ジ部126と回転部128とを連結する複数の連結� ��130と、が設けられている。回転部128には、� ��述する下部プレート114の表面側に設けられ� ��凸部146と嵌合する開口部132が設けられてい� ��。フランジ部124には、複数のネジ孔134が設� ��られている。本実施の形態では、円筒部122� ��フランジ部124、フランジ部126、回転部128、� ��び連結梁130は一体に形成されている。

 下部プレート114は、平板状に形成されて� ��る。下部プレート114は、その外径が円筒部1 22の内径より小さいリング状の支持枠136、支� ��枠136の内側に設けられた回転部138、支持枠1 36と回転部138とを連結する複数の連結梁140、� ��び支持枠136を回転プレート116に取り付ける� ��めのアーム部142を備えている。アーム部142� ��、支持枠136の内側で且つ回転部138及び連結� ��140の外側に設けられている。回転部138の表� ��側には、上部プレート112の開口部132に嵌め� ��まれる凸部146が設けられている。アーム部1 42には、複数の貫通孔144が設けられている。� ��実施の形態では、支持枠136、回転部138、連� ��梁140、凸部146及びアーム部142は一体に形成� ��れている。

 回転プレート116は、下部プレート114の支� ��枠136の外径より小径の円板部148を備えてい� ��。円板部148の外周付近には、下部プレート1 14のアーム部142に設けられた複数の貫通孔144� ��対応する位置に、複数の貫通孔158が設けら� ��ている。下部プレート114が回転プレート116� ��重ねられ、段部を有する回転伝達ピン178が� ��貫通孔158及び貫通孔144を挿通するように、� ��板部148の裏面側から差し込まれている。下� ��プレート114は、回転伝達ピン178により回転� ��レート116にピン留めされ、回転プレート116� ��共に回転可能とされている。

 回転プレート116の円板部148の裏面側には� ��円筒状の軸受け部150が設けられている。軸� ��け部150は、円板部148と同軸の貫通孔152を備� ��ている。モータ120は、円柱状のモータ支持� ��168と、回転軸171とを備えている。モータ120� ��しては、展開構造体110のコンパクト化を図� ��上で、超音波モータやMEMS(Micro Electro Mechani cal Systems:微小電気機械システム)技術を用い� ��小型モータを用いることが好ましい。

 軸受け部150の貫通孔152には、モータ120の� ��転軸171が嵌め込まれている。軸受け部150の� ��壁には、貫通孔154が設けられている。この� ��通孔154には、軸固定ピン156が差し込まれて� ��る。軸固定ピン156により軸受け部150の軸方� ��の回転が抑止され、回転プレート116がモー� ��120により回転可能とされている。

 モータブラケット118は、その外径が上部� ��レート112のフランジ部124の外径と略同じ大� ��さのリング状の板状体である。モータブラ� ��ット118の中央部には、その内径が回転プレ� ��ト116の外径より大きい開口部160が、同軸状� ��設けられている。モータブラケット118の中� ��部分には、複数のネジ孔64が設けられてい� �。また、モータブラケット118の外周付近に� �、上部プレート112のフランジ部124に設けら� �た複数のネジ孔134に対応する位置に、複数� �ネジ孔166が設けられている。

 円柱状のモータ支持体168の上端部には、� ��径方向外側に延在するフランジ部180が設け� ��れている。フランジ部180は、モータ支持体1 68を表側から見たときに、平面視が略矩形状� ��なるように形成されている。フランジ部180� ��は、モータブラケット118に設けられた複数� ��ネジ孔164に対応する位置に、複数のネジ孔1 73が設けられている。

 モータブラケット118は、モータ120の回転� ��171と同軸となるようにモータ120上に載置さ� ��ている。段部を有する締結ネジ176が、フラ� ��ジ部180のネジ孔173及びモータブラケット118� ��ネジ孔164を挿通するように、フランジ部180� ��裏面側から差し込まれている。この締結ネ� ��176により、モータブラケット118がモータ120� ��にねじ留めされている。回転プレート116は� ��モータブラケット118の開口部160内で回転す� ��ように、モータ120に取り付けられている。

 また、モータブラケット118上には、外周� ��が揃えられて、上部プレート112が載置され� ��いる。段部を有する締結ネジ174が、上部プ� ��ート112のフランジ部124のネジ孔134及びモー� ��ブラケット118のネジ孔166を挿通するように� ��フランジ部124の表面側から差し込まれてい� ��。この締結ネジ174により、上部プレート112� ��モータブラケット118上にねじ留めされてい� ��。上部プレート112とモータブラケット118と� ��間には、上部プレート112の円筒部122の高さ� ��応じたキャビティが形成されている。下部� ��レート114は、このキャビティ内に回転可能� ��収納されている。

 円筒部122の高さは、下部プレート114の最� ��厚さよりも僅かに大きい程度である。上部� ��レート112の回転部128は、下部プレート114の� ��転部138に重ねられている。回転部138に設け� ��れた凸部146は、回転部128に設けられた開口� ��132に嵌め込まれている。上部プレート112の� ��転部128は、展開に伴い所定方向に回転する� ��一方、下部プレート114の回転部138は、展開� ��伴い所定方向とは逆方向に回転しようとす� ��が、凸部146が開口部132に嵌め込まれて、逆� ��向に回転できないように規制されている。� ��ち、凸部146及び開口部132からなる嵌合機構� ��、回転抵抗部材として機能する。回転抵抗� ��材として機能するために、凸部146の外周形� ��又は開口部132の内周形状は、三角形、四角� ��、五角形、六角形等の多角形状、十字形状� ��とすることが好ましい。

<展開部材の詳細構成>
 ここで、上部プレート112及び下部プレート1 14の展開構造について更に詳しく説明する。� ��28Aは上部プレート112を表側から見た斜視図� ��あり、図28Bは上部プレート112を裏側から見� ��斜視図である。また、図29Aは下部プレート1 14を表側から見た斜視図であり、図29Bは下部� ��レート114を裏側から見た斜視図である。

 上述した通り、上部プレート112は、円筒� ��122、フランジ部124、フランジ部126、回転部1 28、及び連結梁130を備えている。これら円筒� ��122、フランジ部124、フランジ部126、回転部1 28、及び連結梁130は、金属や樹脂など弾塑性� ��有する材料(弾塑性体)で一体に形成されて� �る。また、下部プレート114は、支持枠136、� �転部138、連結梁140、凸部146及びアーム部142� �備えている。これら支持枠136、回転部138、� �結梁140、凸部146及びアーム部142は、弾塑性� �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� ��チレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化� �ニル(PVC)、ポリスチレン(PS)などの汎用樹脂� �、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、� �レフィン系熱可塑性エラストマー、スチレ� �系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エ� �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� �と樹脂との結合構造体なども、材料として� �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� ��る等の不具合を生じる。従って、破断しや� ��い材料を使用する場合、破断しやすい箇所� ��ある場合には、表面に補強布や補強テープ� ��貼り付けるなど、上部プレート112と下部プ� ��ート114の各々を補強部材により補強するこ� ��が好ましい。補強により脆化や破断を回避� ��ながら、弾塑性変形によって衝突エネルギ� ��を有効に吸収することができる。

(上部プレート)
 図28A及び図28Bに示すように、本実施の形態� ��は、上部プレート112は、展開構造として、� ��ング状のフランジ部126と、フランジ部126の� ��側に設けられた外周形状が略正三角形の回� ��部128と、フランジ部126と回転部128とを連結� ��る3本の連結梁130と、を備えている。また、 回転部128の中央部分には、正三角形の回転部 128の中心点を通る垂線を軸とする、六角形状 の開口部132が形成されている。

 フランジ部126、回転部128、及び連結梁130� ��厚さは、同じでもよいが、異なっていても� ��い。例えば、弾塑性変形を容易化するため� ��は、回転部128及び連結梁130を、フランジ部1 26より薄く形成することが好ましい。フラン� ��部126と連結梁130とは、各々、所定の幅に形� ��されている。以下では、フランジ部126の幅� ��「枠幅」、連結梁130の幅を「梁幅」という� ��

 正三角形の回転部128には3つの頂点がある 。上部プレート112では、3つの頂点は、上部� �レート112の表側から見て、第1の頂点→第2の 頂点→第3の頂点の順序で左回りに設定され� �いる。第1の連結梁130は、3つの頂点のいずれ か1つを第1の頂点として、その一端が第1の頂 点に連結され、第1の頂点とこの第1の頂点に� ��接する第2の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に 平行に延在している。第2の連結梁130は、そ� �一端が第2の頂点に連結され、第2の頂点と第 3の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している� �第3の連結梁130は、その一端が第3の頂点に連 結され、第3の頂点と第1の頂点とを結ぶ一辺� ��平行に延在している。

 本実施の形態では、円板状の弾塑性体に� ��し、鎌状の切り込み125が3箇所に形成されて いる。鎌状の切り込み125の各々は、同じ形状 であり、回転部128の中心点に対して対称な位 置に配置されている。鎌状の切り込み125が形 成されることで、連結梁130がフランジ部126と 繋がる3箇所の繋ぎ部127を残して、長尺状の3� ��の連結梁130がフランジ部126から切り離され� ��と共に、連結梁130が回転部128と繋がる3箇所 の繋ぎ部129を残して、正三角形の回転部128が 連結梁130から切り離される。

 換言すれば、各々の連結梁130の一端はフ� ��ンジ部126に繋ぎ部127で繋がっており、各々� ��連結梁130の他端は繋ぎ部129で回転部128に繋� ��っている。こうして、回転部128は3本の連結 梁130によりリング状のフランジ部126に連結さ れている。上述したように、3つの頂点を、� �部プレート112の表側から見て、第1の頂点→� ��2の頂点→第3の頂点の順序で左回りに設定� �ることで、展開に伴って回転部128は左回り� �回転することになる。また、回転部128は連� �梁130によりフランジ部126に連結されている� �で、回転部128がフランジ部126から展開方向� �離れるに従い、回転部128を引き戻す方向、� �ち、回転を止める方向(回転部128を右回りに� ��転させる方向)に力が働くことになる。

 本実施の形態では、3箇所の繋ぎ部129の各 々は、鎌状の切り込み125の折れ点の近くに配 置されることになる。このため、各々の繋ぎ 部129の縁部は、繋ぎ部129の移動を容易化する ために、角が削られて丸く形成されている。 また、図32Aに示すように、各々の繋ぎ部129の 縁部の連結梁130に近い側には、V字状の切り� �き129Aを設けることが好ましい。V字状の切り 欠き129Aにより、回転部128を限界位置まで移� �させたときに、繋ぎ部129が反らず、繋ぎ部12 9での連結梁130の折れ曲げが容易になる。

 上部プレート112においては、連結梁130の� ��さができるだけ長くなるように、設計する� ��とが好ましい。連結梁130が長くなるほど、� ��開時のストローク(回転部128が押圧方向へ移 動する距離)が大きくなる。本実施の形態で� �、3本の連結梁130により形成される正三角形� ��、リング状のフランジ部126の内側に丁度配� ��されるように、3本の連結梁130の各々を配置 することで、連結梁130の長さが最も長くなる ように設計されている。なお、切り込み125の 形状は、連結梁130の長さ以外にも、フランジ 部126の枠幅、連結梁130の梁幅、切り込み125の 切込み幅、繋ぎ部127、129の幅などを考慮して 設計される。

(下部プレート)
 図29A及び図29Bに示すように、本実施の形態� ��は、下部プレート114は、展開構造として、� ��ング状の支持枠136と、支持枠136の内側に設� ��られた外周形状が略正三角形の回転部138と� ��支持枠136と回転部138とを連結する3本の連結 梁140と、支持枠136を回転プレート116に取り付 けるためのアーム部142と、を備えている。ま た、回転部138の表面側の中央部分には、正三 角形の回転部138の中心点を通る垂線を軸とす る、六角形状の凸部146が形成されている。

 支持枠136、回転部138、連結梁140、及びア� ��ム部142の厚さは、同じでもよいが、異なっ� ��いても良い。例えば、弾塑性変形を容易化� ��るためには、回転部138及び連結梁140を、支� ��枠136より薄く形成することが好ましい。ま� ��、下部プレート114を回転プレート116にしっ� ��り取り付けるためには、アーム部142を、支� ��枠136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114の裏側� ��面一に形成され、下部プレート114の表面側� ��は、回転部138及び連結梁140の高さが、支持� ��136及びアーム部142より低くなるように形成� ��れている。即ち、回転部138及び連結梁140が� ��支持枠136及びアーム部142より薄く形成され� ��いる。

 支持枠136と連結梁140とは、各々、所定の� ��に形成されている。本実施の形態では、支� ��枠136の枠幅は、上部プレート112のフランジ� ��126の枠幅と略同じ幅とされ、連結梁140の梁� ��は、上部プレート112の連結梁130の梁幅と略� ��じ幅とされている。

 正三角形の回転部138には3つの頂点がある 。下部プレート114では、3つの頂点は、下部� �レート114の表側から見て、第1の頂点→第2の 頂点→第3の頂点の順序で右回りに設定され� �いる。第1の連結梁140は、3つの頂点のいずれ か1つを第1の頂点として、その一端が第1の頂 点に連結され、第1の頂点とこの第1の頂点に� ��接する第2の頂点とを結ぶ正三角形の一辺に 平行に延在している。第2の連結梁140は、そ� �一端が第2の頂点に連結され、第2の頂点と第 3の頂点とを結ぶ一辺に平行に延在している� �第3の連結梁140は、その一端が第3の頂点に連 結され、第3の頂点と第1の頂点とを結ぶ一辺� ��平行に延在している。

 本実施の形態では、円板状の弾塑性体に� ��し、斧状の切り込み141が3箇所に形成されて いる。斧状の切り込み141の各々は、同じ形状 であり、回転部138の中心点に対して対称な位 置に配置されている。斧状の切り込み141が形 成されることで、連結梁140が支持枠136と繋が る3箇所の繋ぎ部143を残して、長尺状の3本の� ��結梁140が支持枠136から切り離されると共に� ��連結梁140が回転部138と繋がる3箇所の繋ぎ部 145を残して、正三角形の回転部138が連結梁140 から切り離される。

 換言すれば、各々の連結梁140の一端は支� ��枠136に繋ぎ部143で繋がっており、各々の連� ��梁140の他端は繋ぎ部145で回転部138に繋がっ� ��いる。こうして、回転部138は3本の連結梁140 によりリング状の支持枠136に連結されている 。本実施の形態では、繋ぎ部43の幅は、上部� ��レート112の繋ぎ部127の幅と略同じ幅であり� ��繋ぎ部145の幅は、上部プレート112の繋ぎ部1 29の幅と略同じ幅である。

 本実施の形態では、3箇所の繋ぎ部145の各 々は、繋ぎ部145の移動を容易化するために、 その縁部の角が削られて丸く形成されている 。また、図32Bに示すように、各々の繋ぎ部145 の縁部の連結梁140に近い側には、V字状の切� �欠き145Aを設けることが好ましい。V字状の切 り欠き145Aにより、回転部138を限界位置まで� �動させたときに、繋ぎ部145が反らず、繋ぎ� �145での連結梁140の折れ曲げが容易になる。

 上述した通り、正三角形の回転部138の3つ の頂点は、下部プレート114の表側から見て、 第1の頂点→第2の頂点→第3の頂点の順序で右 回りに設定されている。即ち、上部プレート 112と下部プレート114とが重ね合わされた状態 では、上部プレート112の連結梁130の延びる方 向(繋ぎ部129から繋ぎ部127に向う方向)は、下� ��プレート114の連結梁140の延びる方向(繋ぎ部 145から繋ぎ部143に向う方向)とは、逆向きで� �る。下部プレート114の支持枠136が固定され� �いれば、展開に伴い、回転部138は支持枠136� �対し右回りに回転することになる。

 本実施の形態では、下部プレート114の支� ��枠136が、回転プレート116の回転に伴い左回� ��に回転する。回転プレート116は、上部プレ� ��ト112の連結梁130と下部プレート114の連結梁1 40の両方に、圧縮荷重が作用する方向に回転� ��せる。下部プレート114の回転部138は、嵌合� ��構により、上部プレート112の回転部128と同� ��方向にしか回転できないように規制されて� ��る。従って、下部プレート114の支持枠136が� ��回りに回転するに従い、連結梁140に圧縮荷� ��が作用して、回転が規制された回転部138が� ��持枠136から離れ、下部プレート114が展開す� ��。回転部138の移動により、上部プレート112� ��回転部128が押し上げられる。これにより、� ��部プレート112が、下部プレート114と共に展� ��する。

 なお、回転部138は連結梁140により支持枠1 36に連結されているので、回転部138が支持枠1 36から展開方向に離れるに従い、回転部138を� ��き戻す方向、即ち、回転を止める方向(回転 部138を左回りに回転させる方向)に力が働く� �とになる。

 下部プレート114では、上部プレート112を� ��ね合わせて展開した時に、回転部138と上部� ��レート112の連結梁130とが互いに干渉せず(即 ち、移動の邪魔にならず)、連結梁140と上部� �レート112の回転部128や連結梁130とが互いに� �渉しないように、回転部138及び連結梁140が� �成されている。これらの干渉が生じると、� �開構造体110の展開が阻害される。

 また、上部プレート112と同様に、下部プ� ��ート114においても、連結梁140の長さができ� ��だけ長くなるように、設計することが好ま� ��い。連結梁140が長くなるほど、展開時のス� ��ローク(回転部138が押圧方向へ移動する距離 )が大きくなる。本実施の形態では、回転部13 8を小さくすることで、連結梁140の長さが最� �長くなるように設計されている

 また、本実施の形態では、円板状の弾塑� ��体に対し、扇状の切り込み147が3箇所に形成 されている。扇状の切り込み147の各々は、同 じ形状であり、回転部138の中心点に対して対 称な位置に配置されている。扇状の切り込み 147を形成することで、下部プレート114の支持 枠136には、3個のアーチ状のアーム部142が形� �されている。回転プレート116の円板部148は� �下部プレート114の支持枠136より小径である� �め、支持枠136の内側に迫り出すように、取� �付け用のアーム部142が形成されている。こ� �らのアーム部142は、回転部138及び連結梁140� �の干渉を生じないように、回転部138及び連� �梁140の外側に配置されている。

 なお、切り込み141、切り込み147の形状は� ��連結梁130の長さ、フランジ部126の枠幅、連� ��梁130の梁幅、切り込み125の切込み幅、繋ぎ� ��127、129の幅、回転プレート116との位置関係� ��どを考慮して、適宜設計されている。

<展開構造体の展開動作>
 次に、上記の展開構造体110の展開動作につ� ��て説明する。
 図30A及び図30Bは展開構造体の展開中の外観� ��示す斜視図である。図30Aは展開途中の展開� ��造体の様子を示す斜視図である。図30Bは限� ��位置まで展開させた展開構造体の様子を示� ��斜視図である。図31A及び図31Bは各展開部の� ��開挙動を説明するための平面図である。図3 1Aは上部プレート112の展開挙動を表側から見� ��平面図である。図31Bは下部プレート114の展� ��挙動を表側から見た平面図である。

 図31Bに示すように、衝突等が検知される� ��、モータ120(図示せず)の駆動により回転プ� �ート116が、矢印A方向(回転軸に対し左回り)� �回転する。回転プレート116が回転すると、� �転伝達ピン178により回転プレート116に取り� �けられた下部プレート114の支持枠136が、回� �プレート116と共に矢印A方向に回転する。下� ��プレート114の回転部138は、その凸部146が上� ��プレート112の開口部132に嵌め込まれており� ��回転部138は上部プレート112の回転部128と同� ��方向にしか回転できないように規制されて� ��る。

 図30Aに示すように、下部プレート114の支� ��枠136が左回りに回転するに従い、回転が規� ��された回転部138が支持枠136から離れるよう� ��移動し、下部プレート114が平面から立体に� ��開する。まず、下部プレート114では、回転� ��138の移動に伴い、弾塑性変形によって連結� ��140の両端部が撓み始める。特に、連結梁140� ��支持枠136に繋がる繋ぎ部143と、連結梁140が� ��転部138に繋がる繋ぎ部145とが、弾塑性変形� ��より湾曲する。

 また、回転部138の移動により、上部プレ� ��ト112の回転部128が押し上げられる。これに� ��り、上部プレート112も下部プレート114と共� ��、平面から立体に展開する。即ち、下部プ� ��ート114が、回転プレートから伝達された回� ��力を、上部プレート112の回転部128を押し上� ��る上方向の力に変換して、上部プレート112� ��下部プレート114とが展開する。ここで回転� ��動が、直線運動に変換される。

 図31Aに示すように、回転部128は、フラン� ��部126から離れるように移動しながら、矢印B 方向(回転軸に対し左回り)に回転する。上部� ��レート112でも同様に、回転部128の移動に伴� ��、弾塑性変形によって連結梁130の両端部が� ��み始める。特に、連結梁130がフランジ部126� ��繋がる繋ぎ部127と、連結梁130が回転部138に� ��がる繋ぎ部129とが、弾塑性変形により湾曲� ��る。

 図30Bに示すように、下部プレート114では� ��回転部138の更なる移動に伴い、弾塑性変形� ��より連結梁140が更に撓む。特に、連結梁140� ��両端部で大幅に湾曲し、繋ぎ部145の近傍で� ��れ曲がる。上部プレート112でも同様に、回� ��部128の更なる移動に伴い、弾塑性変形によ� ��連結梁130が更に撓む。連結梁130は両端部で� ��幅に湾曲し、繋ぎ部129の近傍で折れ曲がる� ��

 電源を遮断する等してモータ120を停止す� ��と、展開構造体110の展開が完了して、複数� ��梁が交差する立体交差構造111(展開構造)が� �成される。この例では、3本の連結梁130と3本 の連結梁140の合計6本の梁を有する立体交差� �造111が形成される。例えば、図30Bに示すよ� �に、回転部128及び回転部138を限界位置まで� �動させて、展開構造体110の展開を完了させ� �。又は、図30Aに示すように、回転部128及び� �転部138を途中まで移動させて、展開構造体11 0の展開を完了させる。この場合には、回転� �128及び回転部138の移動距離に応じて、立体� �差構造111の衝撃吸収力を調節することがで� �る。

 モータ120の停止後も、モータ120の保持力� ��より、立体交差構造111が保持される。例え� ��、モータ120として超音波モータを用いた場� ��には、電源を遮断しても摩擦力により立体� ��差構造111が保持される。しかしながら、回� ��部128は連結梁130によりフランジ部126に連結� ��れ、回転部138は連結梁140により支持枠136に� ��結されているので、回転部128及び回転部138� ��各々の支持枠等から離れるに従い、回転部� ��引き戻す方向、即ち、回転プレート116を逆� ��転させる方向に力が働くことになる。

 従って、モータ120の保持力だけでは、展� ��構造を保持することが困難な場合もある。� ��のような場合には、回転プレート116の外周� ��とモータブラケット118との間に、ラチェッ� ��機構等、回転方向を一方向に制限する回転� ��止手段を設けてもよい。回転プレート116が� ��定角度まで回転した位置で、ラチェットを� ��ックして展開構造体110の展開を完了し、展� ��構造を固定することができる。また、ラチ� ��ット機構は、回転プレート116とモータ支持� ��168の上端部(又はフランジ部180)との間に、� �けることもできる。

<衝撃吸収装置>
 次に、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収� ��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� ��図34A、図34B、図34Cは衝撃吸収の原理を説明� ��る概略図である。本実施の形態に係る衝撃� ��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� �構造体110を展開させて、複数の梁を有する� �体交差構造111を形成し、衝突エネルギーを� �収する。

 図34Aは衝突が検知される前(展開前)の展� �構造体110の状態を示す。展開前の展開構造� �110では、上部プレート112とモータブラケッ� �118との間には、キャビティが形成されてい� �。下部プレート114は、その展開構造(回転部1 38と連結梁140)以外の部分が、回転プレート116 に取り付けられている。下部プレート114は、 上部プレート112が重ね合わされて、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112の回転部128と下部プレート114の回転部 138とは、共通の回転軸Rの周りに一緒に回転� �るように嵌着されている。

 図34Bは衝突が検知された直後(展開時)の� �開構造体110の状態を示す。衝突が検知され� �と、モータ120(図示せず)により回転プレート 116が回転軸Rの周りに回転する。下部プレー� �114の支持枠136が、回転プレート116の回転に� �い回転する。上部プレート112の支持枠(フラ� ��ジ部126)は固定配置されている。下部プレー ト114の回転部138は、上部プレート112の回転部 128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114の支持枠136が回 転することにより、上部プレート112の連結梁 130と下部プレート114の連結梁140の両方に圧縮 荷重が作用する。これにより、回転部138が支 持枠136から離れ、下部プレート114が展開する 。回転部138の移動により、上部プレート112の 回転部128が力FUPで押し上げられ、上部プレー ト112が下部プレート114と共に展開する。

 上述した通り、展開構造体110の展開に従� ��て、上部プレート112の連結梁130と下部プレ� ��ト114の連結梁140とは、各々の両端部が弾塑� ��変形により撓む。即ち、上部プレート112の� ��結梁130は繋ぎ部127,129の近傍で湾曲し、下部 プレート114の連結梁140は繋ぎ部143、145の近傍 で湾曲する。また、展開限界では、上部プレ ート112の連結梁130は繋ぎ部129の近傍で折れ曲 がり、下部プレート114の連結梁140は繋ぎ部145 の近傍で折れ曲がる。これにより、連結梁130 と連結梁140からなる複数の梁が交差する立体 交差構造111が形成される。一旦、立体交差構 造111が形成されると、モータ120(図示せず)の� ��持力等により、立体交差構造111が維持され� ��。

 図34Cは衝突時の立体交差構造111の状態を� ��す。立体交差構造111の上に重石Gを載せて、 立体交差構造111に荷重FDOWNをかける。これは� ��体交差構造111に衝突エネルギーを与えたの� ��同じ状態である。上部プレート112の連結梁1 30と下部プレート114の連結梁140とが、弾塑性� ��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� ��収する過程では、上部プレート112の連結梁1 30は、繋ぎ部127での湾曲が緩和され、中央部� ��が弾塑性変形により撓み始める。下部プレ� ��ト114の連結梁140でも同様に、繋ぎ部143での� ��曲が緩和され、中央部分が弾塑性変形によ� ��撓み始める。下部プレート114の連結梁140が� ��上部プレート112の連結梁130よりも短い場合� ��は、下部プレート114は展開前の状態に戻ろ� ��とする。このため、上部プレート112の連結� ��130が、更に弾塑性変形して、連結梁130の中� ��部分又は繋ぎ部129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35は展開構造体110の配置例を示す平面図� �ある。展開前の展開構造体110は、平面的な� �状を有しているので、多数の展開構造体110� �二次元状に配列して設置して、衝撃吸収構� �170を形成することができる。上述した通り� �展開構造体110においては、展開する上部プ� �ート112側が表側であり、モータ120側が裏側� �ある(図25参照)。展開構造体110は、モータ120� ��設けられた裏側を、設置面に向けて設置さ� ��る。展開構造体110は、図面では手前側に向� ��て展開する。

 本実施の形態では、展開構造体110は平面� ��が略円形であるため、1個の円の周囲に6個� �円が並ぶ最密充填配列で、設置部位に配置� �ることができる。なお、ここでは、展開構� �体110を平面的に配置する例を示したが、用� �に応じて、展開構造体110を並列に配置する� �ともできる。即ち、隣接する2個の展開構造� ��110の表側と裏側とが対向するように、複数� ��展開構造体110を配列することができる。

(車両の衝撃吸収装置の一例)
 図36は展開構造体110を車両に設置する場合� �設置部位を例示する斜視図である。衝突物� �の衝突に備えて、フードパネル190、フロン� �バンパ192、フロントサイドドア194、フロン� �フェンダーパネル196、フロントピラー198な� �に設置することができる。コンパクトで平� �的な形状を有している展開構造体110は、フ� �ドパネル190を構成するアウタパネルとイン� �パネルとの隙間や、フロントバンパ192のバ� �パカバーとバンパフレームとの間、フード� �ネル190とフロントフェンダーパネル196との� �間など、通常はクラッシュボックスを設置� �きない狭く小さい部位にも設置することが� �きる。また、バック時の衝突に備えて、ラ� �ゲージドアやリアバンパに設置してもよい� �

 図37は本発明の実施の形態に係る衝撃吸� �装置の構成を示すブロック図である。この� �撃吸収装置は、車両に搭載されて使用され� �。本実施の形態に係る衝撃吸収装置200には� �複数の展開構造体110からなる衝撃吸収構造17 0と、衝突物の衝突位置を特定するための情� �を取得する情報取得手段として設置された� �ンサ群202と、センサ群202から取得した情報� �基づいて、衝撃吸収構造170の展開駆動部172� �制御する制御部204と、が設けられている。

 複数の展開構造体110は、展開構造体110を� ��開させる展開駆動部172を各々備えている。� ��御部204は、複数の展開駆動部172を各々独立� ��制御する。なお、図面では、展開構造体110� ��展開駆動部172とを別々に図示しているが、� ��実施の形態では、展開構造体110を構成する� ��転プレート116及びモータ120が、展開駆動部1 72に相当する。

 展開駆動部172を備えた展開構造体110が平� ��状又は並列に配列されて、上述した衝撃吸� ��構造170が構成されている。衝撃吸収構造170� ��、上述した通り、フードパネル190、フロン� ��バンパ192、フロントサイドドア194、フロン� ��フェンダーパネル196、フロントピラー198な� ��、衝突が予想される車両の様々な部位に多� ��設置される。

 センサ群202としては、自車両の前方、側� ��及び後方を撮影するビデオカメラ202A、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202B、自車両の前方、側方及び� �方の障害物(衝突物)を検出するレーダ202C、� �車両への前方、側方及び後方からの衝突を� �知する感圧センサ202Dが設けられている。レ� ��ダ202C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202A、赤外線カ� �ラ202B、レーダ202C、及び感圧センサ202Dの各� �で得られたデータは、制御部204に逐次入力� �れる。

 制御部204には、衝突物が衝突する部位を� ��定する衝突部位推定手段206と、推定された� ��突部位において衝突物が衝突する範囲を推� ��する衝突範囲推定手段208と、が設けられて� ��る。センサ群202から入力されたデータに基� ��いて、衝突が検知された場合又は衝突が不� ��避であると予測された場合に、推定された� ��突部位の推定された衝突範囲に設置された� ��撃吸収構造170の展開駆動部172を作動して、� ��突位置にある展開構造体110を展開させる。� ��開により複数の梁を有する立体交差構造111� ��形成され、立体交差構造111によって衝突エ� ��ルギーを吸収する。

 図38は制御部204が行う作動ルーチンの一� �を示すフローチャートである。まず、ステ� �プS20で、センサ群202から入力されたデータ� �基づいて、衝突の危険性を検知する。例え� �、レーダ202Cで得られたデータなどから、衝� ��物の接近の有無や衝突物の接近方向を検知� ��ることができる。衝突物の接近方向が分か� ��ば、前面衝突か側面衝突かも判断すること� ��でき、衝突物が衝突する部位を推定するこ� ��ができる。次のステップS22で、センサ群202� ��ら入力されたデータに基づいて、衝突物の� ��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� ��位だけでなく、衝突部位における具体的な� ��突の範囲を推定することができる。

 次に、ステップS24で、予測された衝突物� ��形状・重量・速度から、衝突を回避できる� ��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� �了する。一方、衝突は回避できないと判断(� ��定判断)した場合には、衝撃吸収構造170の展 開構造体110を展開させるために、展開駆動部 172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110 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、本実施の形態の展� ��構造体は、小型モータで一部の部材を回転� ��動するという簡単な動作で、平面から立体� ��展開し、複数の梁を備えた立体交差構造を� ��成することができる。

 また、本実施の形態の展開構造体は、展� ��前はコンパクトで平面的な形状を有してい� ��ので、クラッシュボックス等を設置できな� ��狭く小さい部位にも設置することができる� ��また、本実施の形態の展開構造体は、平面� ��が略円形であるため、細密配列することが� ��きる。

 また、本実施の形態の展開構造体は、展� ��後は複数の梁を備えた立体交差構造を形成� ��るので、表面側から衝突による衝撃が加わ� ��と、複数の梁の各々が弾塑性変形して、衝� ��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� ��だけではなく、斜め方向からの衝突におい� ��も、有効に衝突エネルギーを吸収すること� ��できる。更に、用途に応じて立体交差構造� ��の梁の配置や本数を変えることで、衝突エ� ��ルギー吸収量を調整することができる。即� ��、任意の剛性を持たせることが可能である� ��

 また、本実施の形態の衝撃吸収装置は、� ��開構造体を含む衝撃吸収構造が、車両など� ��被衝突物に多数配置され、個別に駆動制御� ��れているので、衝突位置に配置された展開� ��造体を展開させて、衝突による衝撃を吸収� ��ることができる。即ち、必要な部位の展開� ��造体を展開させるなど、衝突物の特性に応� ��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� ��づいて、衝突物の有無を判断し、衝突物の� ��状・重量・速度などを計測して、衝突物が� ��突する部位だけでなく、衝突部位における� ��体的な衝突の範囲を推定することで、衝突� ��回避できない場合には、推定された衝突位� ��に配置された展開構造体を展開させて、衝� ��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� ��明する。

(産業上の利用分野)
 上記の実施の形態では、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� ��収装置として使用する例について説明した� ��、コンパクトで平面的な形状を有している� ��開構造体は、狭く小さい部位にも設置する� ��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� �ータとしての役割も果たすことができる。� �た、航空機やヘリコプター等の軽量化が要� �される飛行機の底面部に展開構造体を設置� �て、不時着時の衝撃吸収装置として使用す� �ことも可能である。更に、展開構造を工夫� �ることで、宇宙空間で使用する展開構造体(� ��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)
 上記の実施の形態では、平面視が略円形の� ��開構造体(展開構造体110)を用い、立体交差� �造(立体交差構造111)では3本の連結梁で正三� �形の回転部を支持する構造例について説明� �たが、展開構造体の構造は、上記実施の形� �の構造に限定される訳ではない。用途に応� �て好適な形状を選択することができる。立� �交差構造中の連結梁の配置や本数を変える� �とで、衝突エネルギー吸収量を調整するこ� �ができる。また、展開構造体を構成する第1� ��開部材と第2展開部材との間で、回転部の形 状、嵌合構造、連結梁の形状・配置・本数が 異なっていてもよい。

 例えば、3本の連結梁で回転部を支持する 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、回転部を支持する連結 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� ��、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、回転部の形状は、回転軸の周りに� ��転可能な形状であればよく、正三角形には� ��られない。回転部の平面視形状は、円(真円 、楕円など)や、三角形以外の多角形(四角形� ��五角形、六角形、八角形など)とすることも できる。

 同様に、第1展開部材と第2展開部材との� �の嵌合構造(回転抵抗部材)は、第1展開部材(� ��部プレート112)に設けた内周形状が六角形の 開口部と、第2展開部材(下部プレート114)に設 けた外周形状が六角形の凸部と、を嵌め合わ せるものには限定されない。互いに嵌合する 構造であれば他の形状でもよく、凹部と凸部 の組合せでもよい。また、第1展開部材側に� �部を設け、第2展開部材側に凹部又は開口部� ��設けることもできる。

(展開部材の変形例)
 上記の実施の形態では、第1の展開部材(上� �プレート112)及び第2の展開部材(下部プレー� �114)として、図31A及び図31B等に示す展開部材� ��用いる例について説明したが、第1の展開部 材及び第2の展開部材の構造はこれには限定� �れない。種々の変形例が可能である。

 図33に第2の展開部材の変形例の一例を示� ��。この例では、図33に示すように、第2の展� ��部材(下部プレート114B)では、アーム部を設� ��ずに、支持枠136を回転プレート116Bに取り付 けている。アーム部を省略することで、下部 プレート114Bを簡単な構造とすることができ� �下部プレート114Bにおいて「連結梁」や「回� ��部」の配置(レイアウト)の自由度が増加す� �。

 支持枠136には、複数の貫通孔144Bが設けら れている。回転プレート116Bは、下部プレー� �114Bの支持枠136の外径と略同径の円板部148Bを 備えている。円板部148Bの外周付近には、下� �プレート114Bの支持枠136に設けられた複数の� ��通孔144Bに対応する位置に、複数の貫通孔158 Bが設けられている。

 下部プレート114Bが回転プレート116Bに重� �られ、段部を有する回転伝達ピン178が、貫� �孔158B及び貫通孔144Bを挿通するように、円板 部148Bの裏面側から差し込まれている。下部� �レート114Bは、回転伝達ピン178により回転プ� ��ート116Bにピン留めされ、回転プレート116B� �共に回転可能とされている。