JP4124385B2 - 車両用衝撃吸収体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、側面からの衝突による衝撃を吸収するため、自動車等の車両のドアあるいはボデーサイドパネルに内装される車両用衝撃吸収体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、側面からの衝突による衝撃を吸収するための車両用衝撃吸収体としては、次に説明する(イ)および(ロ)等が知られている。
【0003】
(イ) 図7に示すように、硬質ポリウレタン発泡体から切り出して作製された衝撃吸収体本体103aの外周面を合成樹脂フィルム103bでラッピングすることにより、前記硬質ポリウレタン発泡体の粉末脱落を防止した車両用衝撃吸収体103であって、ドア100の外板101と内装材102との間に内設することによって側面からの衝突による衝撃を吸収するもの(特開平7−32527号公報参照)。
【0004】
(ロ) 図8に示すように、一面側が開放された略箱形の外殻部201の内部に格子状のリブ202aを有する、射出成形により一体成形された合成樹脂製の車両用衝撃吸収体200であって、上述した(イ)と同様にドアの外板と内装材との間に内設することによって側面からの衝突による衝撃を吸収するもの(特開平8−66981号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来の技術のうち(イ)は、硬質ポリウレタン発泡体から切り出して作製した衝撃吸収体本体に合成樹脂フィルムをラッピングしているため、加工工程数が多く、大量生産性に劣り、コスト高を招くという問題点がある。また、発泡ポリウレタンを用いたものは、その種類にもよるが、圧縮特性が弾性的であり、衝撃力を効率よく吸収するための静的挙動が不充分になる傾向がある。加えて、ドアのガラス摺動部等から水が入り、これを発泡ポリウレタンが吸水して本来の反発力が得られなくなるという問題点もある。
【0006】
(ロ)は、衝突時の衝撃により破壊した際に破砕片に鋭利な角部が生じ、人体に危害を及ぼすおそれがある。加えて、構造破壊を起すときの最大荷重も高くて大きな反力を生じるため、乗員の安全性を充分に確保するのが難しく、動的挙動が悪い。さらに、車両用衝撃吸収体の衝撃吸収性能を調節するためにその平均肉厚を変更する場合は、射出成形に用いる金型を変更しなければならず、金型の作製に時間とコストがかかるという問題点がある。
【0007】
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであって、衝撃力を効率よく吸収するための静的挙動にすぐれており、しかも構造破壊を起すときの最大荷重が小さくていわゆる動的挙動も良好である理想的な衝撃吸収特性を有し、かつ、大量生産性に勝れるとともに、衝撃吸収性能の調節のための平均肉厚変更を簡単に行なうことができる車両用衝撃吸収体を実現することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第1の発明の車両用衝撃吸収体は、ドアあるいはボデーサイドパネルに内設することによって側面からの衝突による衝撃を吸収するための車両用衝撃吸収体において、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成された一方の凹状リブおよび他方の凹状リブと、両凹状リブの先端が当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、側壁全体の面積に対する開口面積の比率(開口率)が0.2%〜15%の範囲以内である開口部が形成されており、前記当接面がトリムに当接し、前記支持面がインナパネルに当接した状態で取り付けられることを特徴とするものである。
【0009】
さらに、熱可塑性樹脂には、曲げ弾性率が5000kg/cm2 〜25000kg/cm2 の範囲以内のものを用いたり、あるいは、車両用衝撃吸収体の平均肉厚を1mm〜5mmの範囲以内とする。
【0010】
【作用】
ブロー成形によって一体成形するものであるため、大量生産性に勝れており、従って製造コストが低く、しかも肉厚を変化させることで衝撃吸収性能を広範囲に簡単に調整できるという利点を有するが、構造破壊を起すときの最大荷重が高くて動的挙動が充分でない傾向がある。そこで、上記範囲の開口率を有する開口部を側壁に設けることで、上記の欠点を補う。
【0011】
その結果、静的挙動と動的挙動の双方が良好である理想的な衝撃吸収特性を有し、しかも安価である車両用衝撃吸収体を実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、本発明に係る車両用衝撃吸収体の一実施の形態を示す模式斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う模式断面図である。車両用衝撃吸収体E1 は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の本体1と、本体1の互いに対向する当接面2および支持面3をそれぞれ他方に向けて窪ませて形成された一方の凹状リブ4aおよび他方の凹状リブ4bと、両凹状リブ4a,4bの先端が当接した接合部4cを備えている。また、当接面2の角隅部を除く周縁部には周縁R面取部5が形成されており、当接面2の角隅部には角隅R面取部6が形成される。
【0014】
なお、当接面2と支持面3との間の略中間にはブロー成形時におけるパーティングライン7が現われている。
【0015】
ブロー成形によって一体成形される車両用衝撃吸収体E1 は、大量生産性にすぐれており、従って、安価でしかも発泡ポリウレタン等を用いた場合に比べてエネルギー吸収量が高くて良好な静的挙動を示すが、衝突の衝撃によって破壊するときの最大荷重が大きくて動的挙動が不充分になる傾向がある。このような欠点を排除して理想的な衝撃吸収特性を得るために、車両用衝撃吸収体E1 の本体1の側壁(周壁)1aに側壁全体の面積の0.2%〜15%の範囲以内である開口面積を有する開口部8を設ける。
【0016】
車両用衝撃吸収体E1 の本体1に上記開口率の開口部8を形成すると、ブロー成形による車両用衝撃吸収体に特有の良好な静的挙動を維持しながら、動的挙動は発泡ポリウレタン充填のものに近い極めて理想的な衝撃吸収特性を得ることができる。
【0017】
図3は本実施の形態による有孔の車両用衝撃吸収体E1 の衝撃吸収特性を、発泡ポリウレタン充填の車両用衝撃吸収体およびブロー成形による無孔の車両用衝撃吸収体の衝撃吸収特性と比較したグラフである。本実施の形態による車両用衝撃吸収体E1 は実線の曲線A1 で示すように、初期荷重a1 の値が適切なレベルであり、その後の変化がフラットで、しかも最大荷重b1 の値と初期荷重a1 の値の間に大きい差がなく、理想的な衝撃吸収特性を有する。これに比べて、開口部を持たない(無孔の)ブロー成形による車両用衝撃吸収体A2 は、初期荷重a2 の値が適切でその後の変化もフラットではあるものの、最大荷重b2 が高く動的挙動が悪い。また、発泡ポリウレタン充填の車両用衝撃吸収体A3 は、最大荷重b3 と初期荷重a3 の間に大差はないが、初期荷重a3 に到る勾配がゆるやかで弾性変形の範囲が広く、従ってエネルギー吸収量が小さくて静的挙動が悪いという欠点を有する。
【0018】
側壁1aの開口部8の開口率については、前述のように、側壁1aの全面積の0.2%〜15%の範囲以内が適切である。開口面積の比率が0.2%未満では最大荷重を抑制する効果が不充分で、衝突による衝撃で破壊するときの反力が大きくて乗員にとって危険である。また、開口面積の比率が15%より大きくなると、初期荷重の低下を招き、早期に座屈を引き起こす。座屈を起こすと完全に潰れてしまうため、衝撃力を吸収できない。
【0019】
このように本実施の形態によれば、動的挙動と静的挙動の双方にすぐれた理想的な衝撃吸収特性を有し、従って極めて高性能であって、しかも大量生産性に勝れた製造コストの低い車両用衝撃吸収体を実現できる。
【0020】
本発明において、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ABS樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド等、剛性等の機械的強度の大きなものが用いられる。
【0021】
特に、曲げ弾性率が5000kg/cm2 〜25000kg/cm2 の範囲以内のものを用いることが望ましい。
【0022】
曲げ弾性率が5000kg/cm2 よりも小さいと、柔らかすぎて衝撃によって変形してしまい、逆に25000kg/cm2 より大きいと、硬くなりすぎて衝撃によって破損してしまい、車両用衝撃吸収体としての十分な衝撃吸収性能を得ることができなくなる。
【0023】
また、車両用衝撃吸収体の平均肉厚は1mm〜5mmの範囲以内であることが望ましい。特に好ましくは1.5mm〜3mmである。平均肉厚が1mmより小さいと、衝撃により衝撃を吸収することなく変形してしまい、逆に5mmより大きくても衝撃を吸収することができなくなるおそれがある。
【0024】
さらに、当接面の面積の比率は、当接面に対して垂直方向に投影した投影面積の70%以上に設定すると、衝撃荷重が分散するため衝撃吸収性能が良好になる。
【0025】
ここで、本発明に係る車両用衝撃吸収体の一使用例について説明する。
【0026】
図4および図5は、自動車のドアに本発明に係る図1および図2に示す車両用衝撃吸収体E1 を用いた場合を示し、自動車等の車両のドア30のインナパネル32とドアトリム31との間におけるシート33に着座した乗員の胸部および腰部に対応する部位に、車両用衝撃吸収体E1 がそれぞれ配設されている。車両用衝撃吸収体E1 は、胸部保護用のものと腰部保護用のものとで形状は異なるものの、両者ともに支持面3側がインナパネル32に当接し、当接面2がドアトリム31に当接した状態で取り付けられる。
【0027】
なお、車両のボデーサイドパネルの場合も、上述したドアの場合に準じて内設することができることはいうまでもない。
すなわち、本発明に係る車両用衝撃吸収体は、ドアあるいはボデーサイドパネルに内設する際には、当接面がトリムに当接し、支持面がインナパネルに当接した状態で取り付けられる。
【0028】
【実施例】
(実施例1)
ポリプロピレン(日本ポリケム製、グレード:EC−9、曲げ弾性率12000kg/cm2 、JISK−7113)より、下記の寸法の図1および図2に示したものと同形状の車両用衝撃吸収体をブロー成形によって製造し、開口部の開口率0.1%、3.5%、15.2%のものについて、以下の試験方法で衝突による圧縮歪を調べた。その結果を図6に示す。
【0029】
試験方法
衝突子:80mm×160mmのフラット面を持つ。
衝突速度:30km/時
雰囲気温度:常温
測定結果:吸収エネルギーをヒステリシス・カーブとして描く。
【0030】
図6の曲線B1 は、開口率3.5%のサンプルの衝撃吸収特性を示すもので、初期荷重の値が高すぎたり低すぎたりすることなく、初期荷重と最大荷重の差も小さくて、その間の変化がフラットであり、従って理想曲線に近い。ところが、図6の曲線B2 で示す開口率0.1%のサンプルの衝撃吸収特性は、最大荷重が大きくて、ブロー成形による車両用衝撃吸収体であって無孔の場合に近い動的挙動を示す。また、図6の曲線B3 で示す開口率15.2%のサンプルは、初期荷重が低すぎるうえに、最大荷重が大きくて動的挙動も悪い。これは、開口面積が大きすぎるために全体として剛性不足になるためと推測される。
【0031】
側壁の開口部の開口率を様々に変化させて上記と同様の実験を行なった結果、開口率が0.2%〜15%の範囲以内であれば動的挙動と静的挙動の双方にすぐれた良好な衝撃吸収特性を得られることが判明した。
【0032】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【0033】
ブロー成形により一体成形する車両用衝撃吸収体であるため、大量生産性に勝れ、製造コストを著しく低減することができる。
【0034】
このようにブロー成形によって一体成形された車両用衝撃吸収体は、構造破壊を起すときの最大荷重が高くなる傾向があるため、側壁に所定の開口率の開口部を設けることで動的挙動を改善する。
【0035】
これによって、静的挙動および動的挙動の双方が良好であり、従って高性能で、しかも安価な車両用衝撃吸収体を実現できる。
【0036】
また、パリスンの肉厚を変更するだけで車両用衝撃吸収体の平均肉厚を簡単に調節することができるため、短時間かつ低コストで車両用衝撃吸収体の衝撃吸収性能の調節を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用衝撃吸収体の一実施の形態の模式斜視図である。
【図2】図1のA−A線に沿う模式断面図である。
【図3】図1の車両用衝撃吸収体の衝撃吸収特性を、無孔の場合と発泡ポリウレタン充填のものに比較したグラフである。
【図4】本発明に係る車両用衝撃吸収体の一使用例を示す説明図である。
【図5】図4に示す一使用例におけるドアの模式断面図である。
【図6】車両用衝撃吸収体の側壁の開口率を変化させた場合の衝撃吸収特性を示すグラフである。
【図7】従来のドアに内設される車両用衝撃吸収体の一例を示すドアの模式断面図である。
【図8】従来の車両用衝撃吸収体の他の例を示すドアの模式斜視図である。
【符号の説明】
1 本体
2 当接面
3 支持面
4a,4b 凹状リブ
4c 接合部
5 周縁R面取部
6 角隅R面取部
7 パーティングライン
8 開口部
30 ドア
31 ドアトリム
33 シート
Claims (4)
- ドアあるいはボデーサイドパネルに内設することによって側面からの衝突による衝撃を吸収するための車両用衝撃吸収体において、
ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成された一方の凹状リブおよび他方の凹状リブと、両凹状リブの先端が当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、側壁全体の面積に対する開口面積の比率が0.2%〜15%の範囲以内である開口部が形成されており、前記当接面がトリムに当接し、前記支持面がインナパネルに当接した状態で取り付けられることを特徴とする車両用衝撃吸収体。 - 熱可塑性樹脂は、曲げ弾性率が5000kg/cm2〜25000kg/cm2の範囲以内のものであることを特徴とする請求項1記載の車両用衝撃吸収体。
- 車両用衝撃吸収体の平均肉厚が、1mm〜5mmの範囲以内であることを特徴とする請求項1または2記載の車両用衝撃吸収体。
- 当接面の面積の比率が、当接面に対して垂直方向に投影した投影面積の70%以上であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の車両用衝撃吸収体。
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