JP4448938B1 - 樹脂シートの成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時のエネルギー吸収特性を所定の特性に設定することができる。
【解決手段】自動車用衝撃吸収材（樹脂シートの成形品）１は、車体に固定されるベース２と、ベース２から突出する突起部３と、突起部３の外周面に設けられたリブ４と、突起部３が倒れることを防止する倒れ防止部材５とから構成されている。自動車用衝撃吸収材１は、衝突事故などにより衝撃を受けると、突起部３およびリブ４が衝撃により弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形することによって、衝撃エネルギーを吸収している。このとき、自動車用衝撃吸収材１の衝撃エネルギーの吸収特性は、個々の突起部３の形状や高さ、またリブ４の数やリブ４の位置を調整することによって所定の特性に調整されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車体パネルとドアや天井などの内装部材の内部に取り付けられて、衝突事故などによる衝撃を吸収する樹脂シートの成形品に関する。

近年、自動車の衝突事故などによる衝撃エネルギーを吸収し、乗員の安全を確保する衝撃吸収材が自動車の車体パネルと内装部材の内側などに、設置されている。
特許文献１によれば、ベース板と、ベース板と一体的に成形されベース板から垂直に突出した複数の中空円筒チューブとを有するエネルギー吸収構造体が提案されている。このエネルギー吸収構造体は、負荷を受けた際にチューブが弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形することによりエネルギーを吸収し、乗員への衝撃を軽減させている。
また、特許文献２によれば、ベース板から突出した複数の中空のボス（チューブ）の外周部にリブが連結されたエネルギー吸収構造が提案されている。このエネルギー吸収構造体では、ボスとリブとを立設させることによって衝突時のエネルギーの吸収量を増加させている。

特開平１０−２５０５１４号公報 特開平７−５２７３５号公報

特許文献１や特許文献２のような衝突エネルギー吸収構造体では、衝突事故などの際に衝突のエネルギーを吸収するものの衝突時の衝突エネルギーを徐々に吸収するという機能が十分でなく、初期衝撃が大きいので、乗員に伝達される衝撃が徐々に軽減されるようにすることが必要である。そして、これらの衝突エネルギー吸収構造体が衝突のエネルギーを徐々に吸収するには、ベース板から突出するチューブが弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形することによるエネルギーの吸収が徐々に行われるような特性に設定する必要がある。

本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、衝突などのエネルギーの吸収が徐々に行われるようなエネルギー吸収特性に設定することができる樹脂シートの成形品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂シートの成形品は、樹脂シートから真空成形によって成形された、自動車の車体パネルと内装部材との間に設けられて、衝突による衝撃エネルギーを吸収する樹脂シートの成形品であって、前記車体パネルと内装部材との間に固定されるベースと、前記ベースから突出すると共に中空の円錐または円錐台に成形された複数の突起部とを備え、前記複数の突起部は高さが同一でないと共に、前記突起部の外周面から突出し先端から前記ベースに向う直線状の凸部であるリブの数が異なるものが混在しており、さらに前記リブは隣り合う前記突起部同士を連結していないと共に、隣り合う前記突起部の中心を結ぶ線上に配設されていないことを特徴とする。
本発明では、衝突で突起部が徐々に弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形することで衝突のエネルギーを吸収し、乗員への衝撃を軽減している。複数の突起部は高さが同一でないことにより、衝突時には、まず高さの高い突起部が変形し、その後に高さの低い突起部が変形することになる。そして、ベースに高さの異なる突起部を組み合わせて配設することおよび各突起部が円錐または円錐台に成形されていることによって衝撃エネルギーの吸収特性を変化させて、徐々に衝突のエネルギーを吸収する理想的な特性に近づけることができる。

また、突起部は外周面から突出し先端からベースに向かう直線状の凸部であるリブが設けられていることにより、突起部の剛性が高くなり、突起部が弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形した際のエネルギーの吸収量を増加させることができる。
また、リブの数が異なる突起部が混在していることにより、突起部のエネルギーの吸収量を調整して、エネルギーの吸収特性を変化させることができ、理想的なエネルギーの吸収特性に近づけることができる。
また、リブは隣り合う突起部同士を連結していないと共に、隣り合う前記突起部の中心を結ぶ線上に配設されていないことにより、突起部は、隣に配設された突起部が塑性変形して潰れたことにつられて倒れることがないので、個々に潰れてエネルギーを吸収することができる。
また、樹脂シートの成形品は樹脂シートから真空成形によって成形されることにより、突起部およびリブを薄肉に成形することが可能である。また、樹脂シートの成形品を軽量化することができる。

また、本発明に係る樹脂シートの成形品では、リブは突起部に対して設けられる数および位置が任意に設定されることを特徴とする。
本発明では、突起部は外周部にリブが設けられることにより、突起部の剛性を高めることができ、衝撃エネルギーの吸収量を増加させることができる。そして、突起部に対して設けられるリブの数および位置を任意に設定できることにより、突起部のエネルギーの吸収量を調整して、エネルギーの吸収特性を変化させることができ、理想的なエネルギーの吸収特性に近づけることができる。また、リブの位置を調整することによって、突起部に対して正面からでなく、斜め方向からの衝撃に対しても理想的なエネルギーの吸収特性に近づけることができる。

また、本発明に係る樹脂シートの成形品では、ベース、突起部およびリブはポリプロピレンを主材料とした材料で成形されていることが好ましい。
本発明では、ベース、突起部およびリブはポリプロピレンを主材料とした材料で成形されていることにより、ベースに突起部およびリブを成形しやすく自動車用衝撃吸収材の製造が行いやすい。また、ポリプロピレンを主材料とした材料で成形することによって、樹脂シートの成形品の軽量化が可能で、リサイクル性も高くなる。

また、本発明に係る樹脂シートの成形品では、ベースには突起部の倒れを防止する倒れ防止部が設けられていることが好ましい。
本発明では、ベースには突起部の倒れを防止する倒れ防止部が設けられていることにより、ベースが曲がったり座屈したりしないので、突起部を倒れにくくすることができる。

本発明によれば、ベースに設けられた複数の突起部は円錐または円錐台であり、かつそれらの高さが同一でなく、突起部の外周面から突出し先端から前記ベースに向う直線状の凸部であるリブの数が異なるものが混在していて、さらに前記リブは隣り合う前記突起部を連結していないと共に、隣り合う前記突起部の中心を結ぶ線上に配設されていないことにより、衝撃エネルギーの吸収特性を徐々にエネルギーを吸収する理想的な衝突エネルギーの吸収特性に近づけることができるので、衝突などの際に衝撃エネルギーを効率的に吸収することができて、乗員に伝達する衝撃を軽減させることができる。

本発明の実施の形態による自動車用衝撃吸収材の一例を示す斜視図である。 （ａ）は本実施の形態による自動車用衝撃吸収体の荷重と変位の関係を表す図で（ｂ）は本実施の形態による自動車用衝撃吸収体の衝撃吸収エネルギーと変位の関係を表す図である。

以下、本発明の実施の形態による自動車用衝撃吸収材について、図１および図２に基づいて説明する。
図１に示す本実施の形態による自動車用衝撃吸収材（樹脂シートの成形品）１は、自動車のドアの内部や、天井の車体パネルと内装部材の間、カーペットの下方や車体側面の窓枠の内部などに装着されて、衝突事故などによる衝撃のエネルギーを吸収し乗員の安全を確保するためのものである。自動車用衝撃吸収材１は、車体に固定されるベース２と、ベース２から突出する突起部３と、突起部３の外周面に設けられたリブ４と、突起部３が倒れることを防止する倒れ防止部材５とから概略構成されている。

ベース２は、装着される車体部分に沿った形状に成形された部材である。
突起部３は、ベース２に複数設けられて、ベース２から突出する円錐や円錐台の形状をしており、突起部３の内部は中空に成形されている。複数の突起部３はすべて同じ高さではなく、異なる数種類の高さに成形されている。

リブ４は、突起部３の先端３ａからベース２に向かう直線状の凸部で、突起部３の外周面から突出している。リブ４は一つの突起部３に対して１または複数設けられており、複数の突起部３に設けられたリブ４の数は同一ではなく、リブ４が設置される位置も適宜設定されている。リブ４は隣り合う突起部３を連結していないと共に、隣り合う突起部３の中心を結ぶ線上には配設されていない。

倒れ防止部材５は、複数の突起部３の側方に設けられてベース２から突出した部材である。倒れ防止部材５は、突起部３よりも広い幅に成形されていて、その断面形状は車体やベース２、突起部３に合わせて円形や長円型、Ｌ字型、コの字型などである。倒れ防止部材５の高さは、一番突出する突起部３の高さより高くてもよいし低くてもよい。

自動車用衝撃吸収材１を構成するベース２、突起部３およびリブ４、倒れ防止部材５は、一体化した構造で、ポリプロピレンを主材料とした樹脂シートを真空成形したものである。これらの肉厚は１ｍｍ程度に成形されている。
ポリプロピレンを主材料とした樹脂シートを使用することにより、自動車用衝撃吸収材１の成形が行いやすく、軽量化もできる。また、これらの材料は安価なのでコストを下げることができ、リサイクル性も高い。

このように成形された自動車用衝撃吸収材１は、自動車のドアや天井などの車体パネルと内装部材の間やカーペットの下方などに設置される。このとき、ベース２が車体や内装部材にボルトや接着剤などで固定されて、突起部３がベース２から突出する方向は車内側とする。なお、自動車用衝撃吸収材１は他の方法で車体へ固定されてもよい。

上述した自動車用衝撃吸収材１は、衝突事故などにより衝撃を受けると、突起部３およびリブ４が衝撃により弾性変形または塑性変形、または弾性変形および塑性変形することによって、衝撃エネルギーを吸収している。突起部３は塑性変形すると座屈して潰れた状態となる。
このとき、自動車用衝撃吸収材１の衝撃エネルギーの吸収特性は、個々の突起部３の円錐または円錐台の形状や高さ、またリブ４の数やリブ４の位置を調整することによって所定の特性に調整されている。
衝突などの際には、まず高さの高い突起部３が変形し、その後高さの低い突起部３が変形するので、異なる高さの突起部３が混在することによってエネルギーの吸収特性を調整することができる。また、突起部３の外周面にリブ４を設けることにより、突起部の剛性が高まりエネルギー吸収量を増加させることができる。そして、突起部３に成形されるリブ４の数や位置を変化させることにより、エネルギーの吸収特性を調整することができる。また、突起部３に成形されるリブ４の位置を調整することによって、突起部３に対して正面からのみでなく、斜め方向からの衝撃に対してもエネルギーを吸収することができる。
また、倒れ防止部材５が配設されることによって、自動車用衝撃吸収材１が容易に曲がったり座屈したりしないので、突起部３を倒れにくくすることができる。

本実施の形態による自動車用衝撃吸収材１のエネルギー吸収特性は以下のように調整する。
まず、荷重と変位の特性を図２（ａ）に示すような理想曲線に近づける。図２（ａ）における試験値は、エネルギー吸収特性を調整する過程の自動車用衝撃吸収材１の荷重と変位の特性である。そして、自動車用衝撃吸収材１の突起部３の高さを変化させて異なる高さの突起部３を混在させることによって、荷重と変位の特性を図中の理想曲線に近づけている。
次に、衝撃エネルギーと変位の特性を図２（ｂ）に示すような理想曲線に近づける。図２（ｂ）における試験値は、エネルギー吸収特性を調整する過程の自動車用衝撃吸収材１の衝撃エネルギーと変位の特性である。そして、突起部３の外周に設けるリブ４の数や位置を調整することによって図中の理想曲線に近づけている。

次に、上述した自動車用衝撃吸収材１の作用について図面を用いて説明する。
本実施の形態による自動車用衝撃吸収材１では、複数の突起部３の高さを同一にせず異なる高さの突起部３を組み合わせると共に、突起部３が円錐または円錐台に成形されていることによって、衝撃エネルギー吸収特性を変化させることができる。
また、突起部３の外周面にはリブ４が設けられているので、突起部３の剛性を高めることができて、エネルギーの吸収量を増加させることができる。そして、エネルギー吸収量の異なる突起部３を組み合わせることによって衝撃エネルギー吸収特性を変化させることができる。
また、リブ４が設置される位置を調整することによって、突起部３に対して斜めからの衝撃に対してもエネルギーを吸収することができる。
また、リブ４は各突起部３に設けられていて、隣り合うの突起部３を連結していないことにより、衝突時には突起部３は個々に潰れるので、衝撃吸収力の調整が容易である。そして、突起部３は、隣の突起部３が潰れたことによりエネルギーを吸収せずに倒れることがない。

上述した本実施の形態による自動車用衝撃吸収材１では、ベース２に成形される複数の突起部３の高さが異なり、突起部３の外周面にはリブ４が設けられていてリブ４の数や位置を設定できることにより、衝撃エネルギーの吸収特性を調整することができる。そして、衝突した際に、衝突によるエネルギーを徐々に吸収することができるので、乗員に伝達する衝撃を軽減し、乗員の安全を確保することができる効果を奏する。
また、突起部３の外周にリブ４が設けられることにより突起部３のエネルギー吸収量が増加するので、自動車用衝撃吸収材の軽量化を図ることができる。

以上、本発明による自動車用衝撃吸収材１の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、円錐台と円錐の突起部３を組み合わせて配設しているが、円錐台の突起部３のみや、円錐の突起部３のみを配設してもよい。
また、上記の実施の形態では、自動車用衝撃吸収材１には倒れ防止部材５が設けられているが、自動車用衝撃吸収材１には倒れ防止部材５が設けられていなくてもよい。
また、上記の実施の形態では、自動車用衝撃吸収材１はポリプロピレンを主材料とした樹脂シートを真空成形したものであるが、ポリプロピレンを主材料としない樹脂シートを真空成形したものでもよく、また、真空成形でなく他の方法で成形されてもよい。
また、上記の実施の形態では、自動車用衝撃吸収材を自動車に設置する際に、突起部３がベース２から突出する方向は車内側としているが、予測される衝撃の方向などにあわせて、自動車用衝撃吸収材の向きを変えて設置してもよい。

１ 自動車用衝撃吸収材（樹脂シートの成形品）
２ ベース
３ 突起部
４ リブ
５ 倒れ防止部材

Claims (4)

1. 樹脂シートから真空成形によって成形された、自動車の車体パネルと内装部材との間に設けられて、衝突による衝撃エネルギーを吸収する樹脂シートの成形品であって、
   前記車体パネルと内装部材との間に固定されるベースと、
   前記ベースから突出すると共に中空の円錐または円錐台に成形された複数の突起部とを備え、前記複数の突起部は高さが同一でないと共に、前記突起部の外周面から突出し先端から前記ベースに向う直線状の凸部であるリブの数が異なるものが混在しており、さらに前記リブは隣り合う前記突起部同士を連結していないと共に、隣り合う前記突起部の中心を結ぶ線上に配設されていないことを特徴とする樹脂シートの成形品。
2. 前記リブは前記突起部に対して設けられる数および位置が任意に設定されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂シートの成形品。
3. 前記ベース、前記突起部および前記リブはポリプロピレンを主材料とした材料で成形されていることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂シートの成形品。
4. 前記ベースには前記突起部の倒れを防止する倒れ防止部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂シートの成形品。

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