説明

衝撃吸収体

【課題】限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供する。
【解決手段】発泡した熱可塑性樹脂によって形成された衝撃吸収体1は、平板状の本体部2と、それぞれが本体部2に垂直な第1の方向zに突出し、本体部2に平行に第2の方向yに延びる、互いに実質的に平行な複数の主リブ10,20,30と、を有し、各主リブ10,20,30が、第1の側面11,21,31と、第1の側面11,21,31の反対側の第2の側面12,22,32とを有し、第2の方向yに垂直な断面において、主リブ10,20,30の基端側の第2の側面12,22,32の少なくとも一部12a,22a,32aが第1の方向zとなす角度が、第1の側面11,21,31が第1の方向zとなす角度よりも大きく、互いに隣接する主リブ10,20,30は、それぞれの第1の側面11,21,31が互いに対向しないように配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両内部に設置される衝撃吸収体に関する。
【背景技術】
【0002】
車両には、衝突事故などに起因する衝撃を吸収し、乗員または歩行者を保護するために、種々の衝撃吸収体が設置されている。例えば、乗員室内において乗員の下肢を保護するために、乗員の足が載置されるフロアパネル上、または乗員室の前席前方に平坦なフロアパネルからせり上がるように形成されたダッシュパネル上には、フロアパネルやダッシュパネルの形状に適合するように形成された衝撃吸収体が配置されている。
【0003】
車両用の衝撃吸収体としては、所要の剛性および形状を維持しながら軽量化を図れることや、衝撃を受けた際に圧潰的に変形するため、良好な衝撃吸収性能を有することなどの理由から、発泡性の熱可塑性樹脂粒子からなる衝撃吸収体が好適に用いられている。この種の衝撃吸収体では、その衝撃吸収性能を高めるために、衝撃荷重を受ける平板状の本体部から車体側のパネルに向かって突出するように、複数のリブを一体的に形成することが知られている。
【0004】
例えば、特許文献1には、発泡した熱可塑性樹脂によって形成され、基部(本体部)の一面側に、衝撃吸収体に作用する衝撃荷重の作用方向と同方向に突出する複数のリブを有する衝撃吸収体が開示されている。
【0005】
また、特許文献2には、車両のバンパーレインフォースメントとバンパーの表皮(バンパーフェイシア)の間に配置されるバンパー芯材として用いられる衝撃吸収体が開示されている。その衝撃吸収体は、熱可塑性樹脂粒子を加熱発泡して成形することによって、衝撃荷重を受ける本体部がバンパーフェイシア側に配置され、その本体部からバンパーレインフォースメントに向かって突出部(リブ)が突出するように形成されている。
【0006】
このような衝撃吸収体では、衝突事故によって衝撃吸収体に衝撃が加わると、本体部と一体的に形成されたリブが折れ曲がったり、座屈したり、圧潰的に変形したりする。それにより、衝撃吸収体が、衝撃エネルギーを吸収し、乗員の下肢が受ける荷重を吸収することで、乗員の下肢部への傷害値を低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2003−341449号公報
【特許文献2】特開2004−82957号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
リブを一体成形した衝撃吸収体における荷重−変位曲線は、初期荷重を受けて立ち上がり、続いて、一定荷重領域と呼ばれる衝撃吸収体のストローク量に応じた変位領域を経過した後、急激に上昇することが知られている。この場合、衝撃吸収体における衝撃吸収量は、一定荷重領域の長さ、すなわち荷重−変位曲線において荷重が急激に上昇するまでのストローク量に依存することになる。そのため、特に、衝撃吸収体を車両内部に配置する場合、設置スペースが限られることから、衝撃吸収効率を高めるためには、限られた変位ストローク量を最大限活用することが重要となる。
【0009】
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の衝撃吸収体では、本体部から突出して形成された複数のリブは、衝撃荷重を受けると、その座屈方向(リブの倒れ方向)や折曲方向が一定にはならないため、隣接するリブ同士が干渉し合うことが起こり得る。そのため、十分なストローク量を確保することができなくなり、衝撃吸収性能が低下することになる。したがって、この種の衝撃吸収体において、備えられた衝撃吸収性能を最大限に発揮させるためには、複数のリブの変形または座屈状態を制御することが求められている。
【0010】
そこで本発明は、衝撃吸収体に形成された複数のリブの変形方向または座屈方向(倒伏方向)を制御することによって、限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述した目的を達成するために、発泡した熱可塑性樹脂によって形成された本発明の衝撃吸収体は、平板状の本体部と、それぞれが本体部に垂直な第1の方向に突出し、本体部に平行に第2の方向に延びる複数の主リブであって、互いに実質的に平行に配置された複数の主リブと、を有し、各主リブが、第1の側面と、第1の側面の反対側の第2の側面とを有し、第2の方向に垂直な断面において、主リブの基端側の第2の側面の少なくとも一部が第1の方向となす角度が、第1の側面が第1の方向となす角度よりも大きく、互いに隣接する主リブは、それぞれの第1の側面が互いに対向しないように配置されている。
【0012】
このような衝撃吸収体では、本体部が衝撃荷重を受けた際に、それぞれの主リブは、本体部の法線方向(主リブが突出する方向)との間の角度が相対的に大きい領域を有する第2の側面方向には、変形または座屈することが困難となる。したがって、各主リブは、必然的に第1の側面方向に変形または座屈することになる。さらには、これらの主リブは、互いに隣接する主リブに関して、それぞれの第1の側面方向が互いに対向しないように配置されている。すなわち、隣接する主リブ同士が、互いの方向に向かって変形または座屈して干渉し合わないようになっている。このようにして、衝撃吸収体に形成されたすべての主リブの変形または座屈状態を、衝撃吸収性能を最大限発揮させるような所望の状態に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
以上、本発明によれば、衝撃吸収体に形成された複数のリブの変形方向または座屈方向(倒伏方向)を制御することによって、限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第1の実施形態における衝撃吸収体を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態における衝撃吸収体を示す平面図である。
【図3】図2のI−I’線に沿った断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における衝撃吸収体の一部を拡大して示す平面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態における衝撃吸収体を示す斜視図である。
【図6】本発明の第2の実施形態における衝撃吸収体の他の実施例を示す断面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態における衝撃吸収体を示す平面図である。
【図8】図7のIII−III’線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0016】
[第1の実施形態]
まず、図1から図4を参照しながら、本発明の衝撃吸収体の第1の実施形態について説明する。
【0017】
図1および図2は、本実施形態の衝撃吸収体を、衝撃荷重を吸収するリブ状の構造(主リブ)を有する側から見た斜視図および平面図である。また、図3は、図1および図2のI−I’線に沿った断面図であり、図4は、図2の衝撃吸収体の一部を拡大して示す平面図である。
【0018】
本実施形態の衝撃吸収体1は、図1に示すように、衝撃荷重を受ける平板状の本体部2と、本体部2の荷重を受ける面とは反対側の面から突出して形成され、本体部2が受けた衝撃荷重を吸収する役割を担う3本の主リブ10,20,30とを有している。3本の主リブ10,20,30は、互いに実質的に平行となるように、それぞれ一定の間隔を空けて本体部2上に配置されている(図2参照)。主リブ10,20,30の幅、高さなどは、適用される車両によって求められるエネルギー吸収量が異なるため、車両によって適宜変更可能であるが、本実施形態では、リブ幅は5〜30mm、リブ間隔は10〜40mmの範囲である。なお、以下の説明では、各図に示すように、主リブ10,20,30が突出する方向をz方向(第1の方向)とし、主リブ10,20,30が延びる方向をy方向(第2の方向)とし、主リブ10,20,30が並ぶ方向をx方向(第3の方向)とする。
【0019】
各主リブ10,20,30は、平面状の第1の側面11,21,31と、その反対面の第2の側面12,22,32とを有している。第2の側面12,22,32には、x方向に突出するように形成され、主リブ10,20,30の基端からz方向に延びる複数の補助リブ12a,22a,32aが形成されている。本実施形態では、第1および第3の主リブ10,30に対しては3本の補助リブ12a,32aが形成され、第2の主リブ20に対しては、2本の補助リブが22aが形成されている。なお、各補助リブ12a,22a,32aは、互いに等間隔となるように配置されている。
【0020】
このように第2の側面12,22,32に補助リブ12a,22a,32aが形成されていることで、補助リブ12a,22a,32aが形成されている領域においては、図3に示すように、主リブ10,20,30のy方向に垂直な断面が、z軸に対して非対称となる。すなわち、zx平面内において、主リブ10,20,30の基端側で補助リブ12a,32aがz方向(本体部2の法線方向)となす角度βは、第1の側面11,31がz方向となす角度αよりも大きくなる。これが、本発明の大きな特徴である。
【0021】
本体部2の、主リブ10,20,30が形成された面の反対側の面が衝撃荷重を受けると、その衝撃荷重は主リブ10,20,30に伝達される。このとき、主リブ10,20,30は、本体部2の法線方向との間の角度が大きい領域(補助リブ)が第2の側面12,22,32にのみ設けられていることで、その第2の側面12,22,32方向に倒れることが困難となる。すなわち、主リブ10,20,30は、必然的に補助リブ12a,22a,32aが形成されていない第1の側面11,21,31方向(図3の矢印A参照)へ変形または座屈することになり、それによって衝撃を吸収することになる。これにより、本実施形態の衝撃吸収体1では、衝撃荷重を受けた際の各主リブ10,20,30の変形または座屈方向を制御することが可能となる。
【0022】
一方で、各主リブ10,20,30の変形または座屈方向が制御可能であっても、衝撃吸収体1において、互いに隣接する主リブ10,20,30を第1の側面11,21,31が互いに対向するように配置した場合は、所望の効果が得られなくなる。つまり、主リブ10,20,30は、互いの方向に向かって変形または座屈して、干渉し合うことになるからである。そのために、本実施形態の衝撃吸収体1では、互いに隣接する主リブ10,20,30は、第1の側面11,21,31が互いに対向しないように、すなわち、第1の側面11,21,31が同一方向を向くように配置されている。これにより、衝撃吸収体1に設けられたすべての主リブ10,20,30を同一方向(−x方向)に変形または座屈させることが可能となり、互いに隣接する主リブ10,20,30同士が、干渉し合うことがなくなる。こうして、本実施形態では、衝撃吸収体1が有する衝撃吸収性能を安定的に発揮させることが可能となる。
【0023】
以上のように、主リブ10,20,30の一方の側面12,22,32に補助リブ12a,22a,32aを形成することで、主リブ10,20,30の変形または座屈方向を制御することが可能となる。しかしその一方で、補助リブ12a,22a,32aの形成によって、主リブ10,20,30自体の変形または座屈が阻害されてしまうことは好ましくない。そのため、本実施形態では、補助リブ12a,22a,32aが、第2の側面12,22,32全面に隙間なく形成されるのではなく、上述のように、主リブ10,20,30の延びる方向(y方向)に互い間隔を空けて形成されている。このことに加えて、補助リブ12a,22a,32aは、z方向に垂直な断面積およびy方向の幅が、それぞれ主リブ10,20,30の基端から先端に向かって小さくなるように形成されている。このように補助リブ12a,22a,32aを形成することで、主リブ10,20,30自体の変形または座屈が阻害されることが抑制され、主リブ10,20,30を所望の方向に変形または座屈させることが可能となる。
【0024】
本実施形態では、補助リブ12a,22a,32aは半円錐状であり、すなわち、補助リブ12a,22a,32aのz方向に垂直な断面は半円形状であるが、例えば、これは半楕円形状であってもよく、台形状であってもよい。いずれにしても、補助リブの形状を主リブの先端方向に向かって先細りにすることで、補助リブが主リブの変形または座屈を阻害することによる、主リブの衝撃吸収性能への悪影響を低下させることが可能となる。
【0025】
また、主リブ10,20,30が衝撃荷重によって座屈する際に、補助リブ12a,22a,32a同士が重なってしまうと、ストローク量が減少することで、衝撃吸収性能が低下するため好ましくない。そのために、互いに隣接する主リブ10,20,30においては、図2からもわかるように、各補助リブ12a,22a,32aが、x方向から見て、互いに重ならないように設けられていることが好ましい。すなわち、図4に示すように、それぞれの補助リブ12a,22aは、例えば第1の主リブ10の補助リブ12a間の間隔をLとし、それに隣接する第2の主リブ20の補助リブ22aの最大幅をWとすると、それらの関係がL≧Wとなるように形成されていることが好ましい。これにより、主リブ10,20,30が同一方向に座屈して、互いに重なる際にも、補助リブ12a,22a,32a同士を重ならないようにすることができる。その結果、十分なストローク量を確保することが可能となることで、衝撃吸収性能を最大限に発揮させることが可能となる。
【0026】
なお、本実施形態の構成では、補助リブ12a,22a,32aの最大傾斜角度、すなわち、補助リブ12a,22a,32aの稜線と本体部2の法線方向とのなす角度(図3のβに相当)は、第1の側面11,21,31と本体部2とのなす角度(図3のαに相当)に対する関係がα<βであり、かつ5〜15°の範囲にあることが好ましい。これは、角度βが5°以上であれば、主リブ10,20,30の変形方向を第1の側面11,21,31方向へ確実に制限することができ、角度βが15°以下であれば、主リブ10,20,30自体の変形を阻害しないようにすることができるためである。
【0027】
ここで、本実施形態の衝撃吸収体の製造方法について、簡単に説明する。
【0028】
本実施形態の衝撃吸収体は、衝撃吸収性に優れた材料から形成され、そのような材料としては、いわゆるビーズ発泡体が適している。ビーズ発泡体は、発泡性の熱可塑性樹脂粒子を成形型のキャビティ内に充填し、加熱発泡させて、隣接する樹脂粒子同士を融着させて一体化することによって、所望の形状に成形したものである。
【0029】
ビーズ発泡体を用いる利点としては、発泡させることにより低密度の成形体を所要の形状に成形することが比較的容易なため、衝撃吸収体が軽量となる点がある。加えて、通常使用時には一定の剛性を持ち所要の形状を保つが、衝撃荷重などの強い応力が加わると潰れて衝撃エネルギーを吸収するという衝撃吸収体に要求される特性を有することも利点である。
【0030】
熱可塑性樹脂粒子としては、ポリスチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリスチレン/ポリエチレン共重合体樹脂などの粒子に発泡剤を配合したものが好適に用いられる。熱可塑性樹脂粒子は、ビーズ状のプラスチックに発泡剤を含浸させて所定の倍率に予備発泡されている。発泡剤としては、ブタンやペンタンなどの炭化水素を発生させる揮発性発泡剤や、炭酸ガスなどを発生させる、例えば炭酸アンモニウムのような無機系発泡剤を用いることができる。
【0031】
本実施形態の衝撃吸収体の発泡倍率は、10〜40倍であることが好ましく、15〜30倍であることがさらに好ましい。これは、発泡倍率が10倍以上であれば、成形された衝撃吸収体に有効な衝撃吸収性能を持たせることができ、発泡倍率が40倍以下であれば、所要の剛性および形状を確保することができるためである。
【0032】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
【0033】
本実施形態は、補助リブが主リブ自体の変形または座屈を阻害するのをより確実に抑制するための、第1の実施形態に対する他の実施例であり、第1の実施形態における補助リブのz方向の長さを変更した他の実施例である。これ以外の構成については、第1の実施形態と同様である。
【0034】
図5は、本実施形態の衝撃吸収体を示す斜視図である。また、図6は、本実施形態の衝撃吸収体のさらなる他の実施例を示す断面図であり、図5のII−II’線に沿った断面図に対応する図である。
【0035】
本実施形態では、図5に示すように、主リブ40,50,60の基端から形成される補助リブ42a,52a,62aは、主リブ40,50,60の先端までは形成されずに、先端のわずか下方まで形成されている。これにより、補助リブ42a,52a,62aが主リブ40,50,60の変形または座屈を阻害することがより確実に抑制され、主リブ40,50,60の変形または座屈方向の制御がより確実となる。
【0036】
さらには、図6に示すように、主リブ40,60の先端側の補助リブ42b,62bの端部B,Cを、主リブ40,60の中間高さ付近にすることが有利となる。
【0037】
図6に示す衝撃吸収体1が衝撃荷重を受けると、主リブ40は、基端から補助リブ42bの端部Bまでの部分が、第1の側面41方向に倒れ(図6の矢印D参照)、補助リブ42bの端部Bから先端までの部分が、第2の側面42方向に倒れる(図6の矢印E参照)。こうして、主リブ40,60は、補助リブ42b,62bの端部である座屈起点B,Cを起点として、くの字状に座屈することになる。これにより、例えば、本体部2が主リブ40,50,60の突出方向(z方向)とは異なる方向から衝撃荷重を受けた場合でも、十分に衝撃吸収性能を発揮する前に横倒れして基端から座屈することなく、安定的に衝撃吸収量を確保することが可能となる。
【0038】
本実施形態では、主リブ40の基端から座屈起点Bまでの高さhは、主リブ40の基端から先端までの高さHの30〜65%の範囲にあることが好ましく、40〜55%の範囲にあることがさらに好ましい。これは、30%以上であれば、主リブ40の基端部分の座屈方向を第1の側面41方向に有効に規制することができ、65%以下であれば、主リブ40をくの字状に座屈させることができるためである。
【0039】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
【0040】
本実施形態は、第1の実施形態における第1の主リブ10の第1の側面11と第2の側面12とを入れ換えた他の実施例である。これ以外の構成については、第1の実施形態と同様である。
【0041】
図7は、本実施形態の衝撃吸収体を示す平面図であり、第1の実施形態の図1に対応する図である。また、図8は、図7のIII−III’線に沿った断面図である。
【0042】
本実施形態では、最外に位置する第1の主リブ70が、隣接する第2の主リブ20に対して、それぞれの第2の側面72,22を互いに対向させるように配置されている。これにより、第2および第3の主リブ20,30が−x方向に座屈するのに対して、第1の主リブ70は、第2の主リブ20に重ならないように、第2の主リブ20の座屈方向とは反対の+x方向に座屈することになる。すなわち、衝撃吸収体1において折り重なる主リブの数を減らすことが可能となる。したがって、ストローク量を増加させて、衝撃吸収量を増加させることが可能となる。
【0043】
以上、本発明の衝撃吸収体を各実施形態に基づいて説明したが、本発明の衝撃吸収体は、これらに限定されるものではない。
【0044】
例えば、各実施形態では、主リブの本数は3本であったが、2本や4本以上にすることも可能である。また、補助リブの数や間隔、形状についても、主リブの変形または座屈を阻害しない程度に、要求される衝撃吸収量に応じて任意に設計することが可能である。
【0045】
なお、本発明の衝撃吸収体は、自動車の乗員下肢部への傷害値を低減するために配置される、フットレストパッドやティビアパッドに適用可能である。さらに、自動車前部のバンパーリンフォースとバンパーフェイシアのと間に配置されるバンパーアブソーバーや、ドアパネルとドアトリムとの間に配置される衝撃吸収材としても好適に用いられる。
【0046】
また、本発明の衝撃吸収体は、フットレストパッドやティビアパッドなど、乗員の下肢部傷害値を低減する目的で配置される場合、本体部が乗員室内側、主リブが車体パネル側に向くように配置されることになる。これにより、衝突事故などによって乗員の踵などに加えられた荷重を本体部全体で受けることによって、本体部から、本体部に一体的に形成された主リブへと荷重が伝達されて、衝撃が吸収されることになる。
【符号の説明】
【0047】
1 衝撃吸収体
2 本体部
10,40,70 第1の主リブ
20,50 第2の主リブ
30,60 第3の主リブ
11,21,31,41,51,61,71 第1の側面
12,22,32,42,52,62,72 第2の側面
12a,22a,32a,42a,42b,52a,62a,62b,72a 補助リブ
B,C 座屈起点

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発泡した熱可塑性樹脂によって形成された衝撃吸収体であって、
平板状の本体部と、それぞれが該本体部に垂直な第1の方向に突出し、前記本体部に平行に第2の方向に延びる複数の主リブであって、互いに実質的に平行に配置された複数の主リブと、を有し、
前記各主リブが、第1の側面と、該第1の側面の反対側の第2の側面とを有し、
前記第2の方向に垂直な断面において、前記主リブの基端側の前記第2の側面の少なくとも一部が前記第1の方向となす角度が、前記第1の側面が前記第1の方向となす角度よりも大きく、
互いに隣接する前記主リブは、それぞれの前記第1の側面が互いに対向しないように配置されている、
衝撃吸収体。
【請求項2】
前記第2の側面が、前記第1の方向と前記第2の方向とに垂直な第3の方向に突出し、前記主リブの基端から前記第1の方向に延びる補助リブを含み、
前記第2の方向に垂直な断面において、前記主リブの基端側の前記補助リブが前記第1の方向となす角度が、前記第1の側面が前記第1の方向となす角度よりも大きい、請求項1に記載の衝撃吸収体。
【請求項3】
前記補助リブが、前記第2の方向に互いに間隔を空けて複数形成されている、請求項2に記載の衝撃吸収体。
【請求項4】
前記補助リブが、互いに隣接する前記主リブにおいて、前記第3の方向から見て互いに重ならないように設けられている、請求項3に記載の衝撃吸収体。
【請求項5】
前記補助リブが、前記主リブの基端から先端まで延びている、請求項2から4のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。
【請求項6】
前記補助リブが、前記主リブの基端から先端の途中まで延びている、請求項2から4のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。
【請求項7】
前記補助リブは、前記第1の方向に垂直な断面積が前記主リブの基端から先端に向かって小さくなるように形成されている、請求項2から6のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。
【請求項8】
前記補助リブは、前記第2の方向の幅が前記主リブの基端から先端に向かって狭くなるように形成されている、請求項7に記載の衝撃吸収体。
【請求項9】
前記補助リブの前記第1の方向に垂直な断面が半円形状である、請求項2から8のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。
【請求項10】
前記補助リブの前記第1の方向に垂直な断面が半楕円形状である、請求項2から8のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。
【請求項11】
前記補助リブの前記第1の方向に垂直な断面が台形状である、請求項2から8のいずれか1項に記載の衝撃吸収体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−69433(P2011−69433A)
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−220769(P2009−220769)
【出願日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【出願人】(390031451)株式会社林技術研究所 (83)
【Fターム(参考)】