衝撃吸収構造体
【課題】最初に加わる衝撃荷重から以降に加わる衝撃荷重まで所望の状態で効率よく吸収でき、その吸収動作全体を通して大きな衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能な、自動車用として好適な衝撃吸収構造体を提供する。
【解決手段】自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
【解決手段】自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収構造体に関し、とくに、熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された自動車用の衝撃吸収構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
人と自動車との接触や車同士の正面衝突、側面衝突に備えて、自動車の各部位には衝撃吸収構造体を設けておくことが望ましい。このような衝撃吸収構造体においては、歩行者や乗員へ及ぼされる衝撃荷重が大きすぎると、人に傷害を発生させるおそれがあるため、衝撃荷重をある一定以下に抑える必要がある。そのため、これらの衝撃吸収構造体を構成する部材には、金属ではなく樹脂部材が使用されることが多い。
【０００３】
通常、自動車の衝撃吸収構造としては、一つの部材の軸圧壊（座屈）現象を利用したものが知られている（例えば、特許文献１）。しかしこのような衝撃吸収構造では、例えば図１３（Ａ）に示すように、例えば筒状部材１０１の軸方向に衝撃荷重Ｆが加わると、図１３（Ｂ）に示すように部材１０１に変位ｓが生じるとともに部材１０１が軸圧壊（座屈）を起こし、この軸圧壊（座屈）を利用して衝撃荷重Ｆが吸収される。しかしこのとき、図１４に衝撃荷重Ｆと変位ｓとの関係を表す衝撃荷重―変位線図を示すように、軸圧壊を起こす最初の衝撃荷重以降に加わる荷重は、最初の衝撃荷重よりも１／３〜１／４程度低くなるため、最初の衝撃荷重を人に傷害を与えない程度に抑えてしまうと、その後の荷重が低いため、効率よく衝撃エネルギーを吸収することができない。
【０００４】
さらに通常の樹脂部品では、衝突速度が速くなればなるほど、衝撃力が大きくなりかつ脆性破壊を引き起こすので、要望される大きな衝撃エネルギーを吸収することが難しいこととなっている。脆性破壊を防止しつつ上記のような軸圧壊（座屈）現象を利用して衝撃エネルギーを吸収ために、衝撃吸収部材を金属(例えば、アルミニウム)で構成することも考えられるが、樹脂に比べ重量が大きく増加するので、自動車用衝撃吸収構造体としては好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、最初に加わる衝撃荷重から以降に加わる衝撃荷重まで所望の状態で効率よく吸収でき、その吸収動作全体を通して大きな衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能な、自動車用として好適な衝撃吸収構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る衝撃吸収構造体は、自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とするものからなる。
【０００８】
このような本発明に係る衝撃吸収構造体においては、熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された、金属製のものに比べ軽量の衝撃吸収構造体とされ、その衝撃吸収構造体は、衝撃荷重―変位線図において、例えば、図１に示すように、衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達した後には、そのときの変位ｓ０からの変位ｓの増大に関わらず衝撃荷重Ｆがその所定値Ｆ０の実質的に一定値に保たれる特性を持つように構成されている。すなわち、図１と前述の図１４との比較から明らかなように、最初に加わる衝撃荷重に対し、それ以降に加わり衝撃吸収構造体によって受け止められる荷重の値が一定に保たれて大きくは低下しないので、図における特性線の下部の面積で表される、吸収される衝撃エネルギーが大幅に増大され、効率よく大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。加えて、衝撃荷重Ｆが実質的に所定値Ｆ０の一定値に保たれるので、変動の少ない安定した衝撃エネルギー吸収も可能になる。したがって、図１に示す特性は、衝撃吸収上理想的な特性であり、このような理想特性を有する衝撃吸収構造体を自動車に適用することで、歩行者や乗員保護のための最適な衝撃吸収構造が容易に実現され得る。なお、上記の衝撃荷重Ｆが実質的に所定値Ｆ０の一定値に保たれる特性については、図１に示したような完全な理想特性であることが望ましいが、所定値Ｆ０に達した後の衝撃荷重Ｆは、図１４に示したように大きく低下しない限り、多少の変動は問題がなく、実質的に一定値に保たれていればよい。
【０００９】
上記のような衝撃荷重―変位特性を呈する本発明に係る衝撃吸収構造体は、より具体的には、以下のような望ましい形態Ｉや形態ＩＩによって実現される。まず、望ましい形態Ｉとして、テーパ角を持ったテーパ外筒面を有する受け部材と、該受け部材のテーパ外筒面における小径側部位に一端部がテーパ外筒面と摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部とは反対側の他端部からの衝撃荷重を嵌合部に伝達可能な前記熱可塑性樹脂組成物からなる筒状部材とを備え、該筒状部材の受け部材との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重が前記所定値に達した時に亀裂を発生可能に構成されている形態を挙げることができる。
【００１０】
このような形態Ｉにおいては、筒状部材が他端部から衝撃荷重を受けた時、筒状部材の一端部が受け部材のテーパ外筒面に沿って拡径されていき、このとき筒状部材の一端部内面と受け部材のテーパ外筒面外面との間の嵌合部に生じる摩擦力によって衝撃エネルギーが吸収されていくが、伝達されてくる衝撃荷重が所定値に達した時から筒状部材の嵌合部側端部(上記一端部側端部)に亀裂が発生し、それ以降に伝達されてくる衝撃荷重は実質的に一定荷重に保たれる。つまり、亀裂は進行し、変位は進むが、受け止められる衝撃荷重は増大も低減もせず、実質的に一定荷重に保たれる。したがって、衝撃荷重を受け止める筒状部材の衝撃荷重―変位線図において図１に示したような理想特性が得られることになり、効率よく大きな衝撃エネルギーが吸収される。
【００１１】
この形態Ｉにおいては、伝達衝撃荷重が上記所定値に達した時により確実に筒状部材の嵌合部側端部に亀裂が発生するようにするために、例えば、上記筒状部材の少なくとも上記嵌合部側端部に、亀裂発生の起点となる切欠きが設けられている構成や、上記受け部材のテーパ外筒面に、上記筒状部材における上記亀裂発生のトリガーとなる突起が設けられている構成などを採用できる。
【００１２】
また、筒状部材の亀裂発生部分の変形を適切に制御し、上記望ましい衝撃荷重―変位特性が適切に維持されるようにするために、例えば、前記受け部材のテーパ外筒面の下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面が連接、形成されている構成を採用することもできる。このように構成すれば、筒状部材の亀裂発生部分が適当に折り返され、亀裂発生部分の先端部が周囲の部材に当接したりすることが回避され、上記望ましい衝撃荷重―変位特性が安定して維持されることになる。
【００１３】
また、望ましい形態ＩＩとして、前記熱可塑性樹脂組成物からなる複数の筒状部材を用いた多重筒構造を有し、前記複数の筒状部材は、前記多重筒構造における軸方向一端側では同じ端面位置に揃えられ、他端側では互いに異なる端面位置に設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている形態を挙げることができる。この形態ＩＩにおいては、複数の筒状部材が、それぞれ、多重筒構造における軸方向に座屈変形可能に構成されていることが好ましい。
【００１４】
このような形態ＩＩにおいては、互いに軸方向長さの異なる複数の筒状部材が、それぞれ、図１４に示したような衝撃荷重―変位線図特性を有することになるが、衝撃荷重を受ける側（衝撃荷重の入力側）において、複数の筒状部材の端面位置が順次異なる位置に設定されているので、図１４に示したような各筒状部材の衝撃荷重―変位線図特性が、タイミングがずれた状態にて発現されることになる。すなわち、軸圧壊（座屈）を発生させる衝撃荷重が各筒状部材に対し異なるタイミングで順次負荷されることになる。したがって、複数の筒状部材を備えた衝撃吸収構造体全体としては、各筒状部材の衝撃荷重―変位線図特性が合成された波形特性を示し、この合成波形特性として、図１に示したような理想特性に近い特性を得ることが可能となって、大きな衝撃エネルギーを効率よく吸収することが可能になる。
【００１５】
上記のような本発明に係る衝撃吸収構造体における望ましい衝撃荷重―変位線図特性、とくに上記望ましい形態Ｉや形態ＩＩにおける衝撃荷重―変位線図特性をより確実に発揮させるために、本発明における前記熱可塑性樹脂組成物は、下記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たすものからなることが好ましい。
（Ａ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張弾性率をそれぞれE(V1)、E(V2)とすると、V1＜V2のときE(V1)＞E(V2)であること。
（Ｂ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張破断伸度をそれぞれε(V1)、ε(V2)とすると、V1＜V2のときε(V1)＜ε(V2) であること。
【００１６】
上記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たす熱可塑性樹脂組成物を衝撃エネルギー吸収のための本発明に係る衝撃吸収構造体の構成材料として用いれば、衝突時等の急激な変形の際には、引張破断伸度が大きくなるため、靭性に優れた材料となり、衝突時のエネルギー吸収量が大きくなる。また、衝突時等の急激な変形になるほど、弾性率が小さくなるため、同じ変形量であれば、発生する応力が小さくなる。
【００１７】
上記（Ａ）および（Ｂ）の特徴を有する熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、特開２００６−０８９７０１号公報に示された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。この熱可塑性樹脂組成物は、二軸押出機のスクリュー長さをＬ、スクリュー直径をＤとすると、Ｌ／Ｄ＞４５の二軸押出機を使用して熱可塑性樹脂（ｉ）と反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）とを溶融混練することによって製造され、下記（ａ）および（ｂ）のどちらかに示す構造が形成されていることが好ましい。
【００１８】
（ａ）熱可塑性樹脂（ｉ）および反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）の一方が連続相、もう一方が分散相を形成し、さらにこれらの連続相および分散相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める分散相と連続相との面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
（ｂ）熱可塑性樹脂（ｉ）および反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）がともに連続相を形成し、さらにこれらの両連続相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める両連続相の面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
ここで、熱可塑性樹脂（ｉ）は例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂、スチレン系樹脂から選ばれる少なくとも１種である熱可塑性樹脂であり、反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）は反応性官能基を有するゴム質重合体である熱可塑性樹脂である。また、反応性官能基は、エポキシ基、酸無水物基、オキサゾリン基から選ばれる少なくとも１種以上の官能基である。
【００１９】
かかる熱可塑性樹脂（ｉ）と反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）との配合比は、重量比で９５／５〜５／９５であることが好ましい。
【００２０】
なお、Ｅ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）およびε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）は、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−９６規格に明記された引張試験の方法に従って測定される。Ｅは応力―ひずみ曲線の初期直線部分の勾配を示し、εは、引張速度Ｖのときの引張破断伸度を示す。
【００２１】
本発明に係る衝撃吸収構造体は、例えば、後述の実施形態にも示すように、自動車における、少なくとも、バンパ裏側の歩行者保護部材、インスツルメントパネル部の乗員保護部材、ドアトリム部の乗員保護部材のいずれかとして構成することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明に係る衝撃吸収構造体によれば、最初に加わる衝撃荷重から以降に加わる衝撃荷重まで実質的に一定の安定した所望の状態で効率よく吸収でき、構造体全体によるその吸収動作全体を通して大きな衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能になり、自動車用として最適な衝撃吸収構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る衝撃吸収構造体における衝撃荷重―変位線図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の筒状部材の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の受け部材の一例を示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の受け部材の別の例を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係る衝撃吸収構造体の概略透視斜視図（Ａ）および概略縦断面図（Ｂ）である。
【図７】図６の衝撃吸収構造体における各筒状部材の寸法関係と衝撃荷重―変位線図を示す説明図である。
【図８】図７に示した各筒状部材の衝撃荷重―変位線図の波形を合成した図６の衝撃吸収構造体の衝撃荷重―変位線図である。
【図９】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるバンパ裏側の歩行者保護部材に適用する場合の一例を示す分解斜視図（Ａ）および図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略縦断面図（Ｂ）である。
【図１０】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるインスツルメントパネル部の乗員保護部材に適用する場合の一例を示す概略縦断面図である。
【図１１】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるドアトリム部の乗員保護部材に適用する場合の一例を示す概略縦断面図である。
【図１２】図９〜図１１に示した部位に本発明に係る衝撃吸収構造体を適用する場合の構造例を示す概略斜視図である。
【図１３】従来の衝撃吸収構造体の一例を示す概略斜視図（Ａ）およびその変形後の状態を示す概略縦断面図（Ｂ）である。
【図１４】図１３の衝撃吸収構造体の衝撃荷重―変位線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る衝撃吸収構造体の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体１を示している。図２において、衝撃吸収構造体１は、図の下方に向かって外筒面が広がるテーパ角を持ったテーパ外筒面２ａを有する受け部材２(本実施態様では円錐台形状の受け部材)と、該受け部材２のテーパ外筒面２ａにおける小径側部位（つまり、上部側部位）に一端部(下端部)がテーパ外筒面２ａと摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部３とは反対側の他端部からの衝撃荷重Ｆを嵌合部３に伝達可能な本発明における熱可塑性樹脂組成物（つまり、前述の図１に示したような特性を発現可能な熱可塑性樹脂組成物）からなる筒状部材４（本実施態様では円筒形状の筒状部材）とを備えている。この筒状部材４は、該筒状部材４の受け部材２との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重Ｆが本発明における所定値に達した時に亀裂(図２（Ｆ）に図示)を発生可能に構成されている。受け部材２の反筒状部材４側端部は、適当な固定部材(図示略)に固定されていればよい。この受け部材２の材質は特に限定されないが、筒状部材４との摩擦力の変動の少ない材質が好ましい。
【００２５】
図２（Ａ）、（Ｂ）のように組み立てられた衝撃吸収構造体１の筒状部材４の他端部（上端部）側から衝撃荷重Ｆが加わると、図２（Ｃ）に示すように筒状部材４の一端部(下端部)が受け部材２のテーパ外筒面２ａに沿って拡径されながらテーパ外筒面２ａ上を下降されていく。このとき、筒状部材４と受け部材２との間には図２（Ｄ）に示すように摩擦力ｆが働き、衝撃荷重Ｆによる衝撃エネルギーが吸収されていく。図２（Ｅ）に示すように、最初からの衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達し、そのときの変位ｓがｓ０に達したとき、図２（Ｆ）に示すように、筒状部材４の一端部(下端部)に亀裂５が発生し、それ以降衝撃荷重Ｆが加わっても、亀裂５が進行していくだけで、受け止められる荷重Ｆは増大も減少もせずに実質的に一定値に保たれる。その結果、前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性が発現されることになる。すなわち、衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達し、変位ｓがｓ０に達した後には、受け止められる衝撃荷重Ｆの値は実質的に変動せず、とくに衝撃荷重Ｆの図１４に示したような低減が抑えられた状態にて、安定して衝撃エネルギーが吸収されていく。吸収される衝撃エネルギーの大きさは、前述したように図１に示す特性線の下部面積として捉えることができるから、安定した状態で大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。
【００２６】
上記のような所望の亀裂５を円滑に発生させるためには、例えば図３に示すように、筒状部材１１に亀裂発生の起点となる切欠き１２を設けておくことができる。図示例では、切欠き１２は筒状部材１１の軸方向に延びる複数の溝から形成されているが、筒状部材１１の下端側に設けられた軸方向に長くは延びない切欠きや溝として形成しておくこともできる。
【００２７】
また、図２（Ｆ）に示したように筒状部材４の変位がｓ０に達した時点から精度よく亀裂５を発生させるために、例えば図４に示すように、受け部材１３のテーパ外筒面１３ａに亀裂発生のためのトリガーとなる突起１４が設けられた構成とすることもできる。
【００２８】
さらに、亀裂発生後の該亀裂以下の筒状部材４の下部側部分は、亀裂を間に位置させた状態で筒状部材４の軸方向に長さが増加していくことになるが、この部分を、他の部材などに干渉させずに適切に処置していくためには、この部分が筒状部材４の軸方向下方に向けて変位しすぎないようにすることが好ましい場合もある。このような状態が望まれる場合には、例えば図５に示すように、受け部材１５のテーパ外筒面１５ａの下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面１６が連接、形成されている構成とすることもできる。このように構成すれば、亀裂が生じた筒状部材４の下部側部分の過度の下方への変位を防止できる。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施態様に係る衝撃吸収構造体２１を示している。図６（Ａ）、（Ｂ）において、衝撃吸収構造体２１は、複数の(図示例では３つの)筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣを用いて多重筒構造に構成されており、とくに、これら筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは前述した特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たす熱可塑性樹脂組成物から形成されている。これら複数の筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、上記多重筒構造における軸方向一端側(図の下端側)Ｌでは同じ端面位置に揃えられ、他端側(図の上端側)Ｕでは互いに異なる端面位置に（つまり、互いに異なる高さに）設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている。本実施態様では、最外の筒状部材ＸＡが最も長い部材(長さ：ＬＡ)に構成されており、最内の筒状部材ＸＣが最も短い（(長さ：ＬＣ）部材に構成されており、中間の筒状部材ＸＢが中間の長さＬＢの部材に構成されている（ＬＡ、ＬＢ、ＬＣは図７に図示）。
【００３０】
このような構成の衝撃吸収構造体２１では、各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣに、例えば図７に示すような特性を持たせることが可能である。各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、個々には、前述の図１４に示したような、座屈変形の影響を受ける衝撃荷重―変位線図で表される特性を有することになるが、衝撃荷重が入力される側の各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣの端面位置（つまり、上端の高さ位置）が互いに異なっているので、図７に示すように、要望される衝撃荷重（つまり、図１における衝撃荷重Ｆ０に相当する荷重）をＰ０とすると、筒状部材ＸＡでは、筒状部材ＸＡに加わる衝撃荷重ＦがＰ０に達した後、筒状部材ＸＡの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＡ以降は荷重ＰＡ（Ｐ０特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。同様に、筒状部材ＸＢでは、筒状部材ＸＢに加わる衝撃荷重ＦがＰ０―ＰＡに達した後、筒状部材ＸＢの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＢ以降は荷重ＰＢ（Ｐ０―ＰＡ特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。筒状部材ＸＣでは、筒状部材ＸＣに加わる衝撃荷重ＦがＰ０―ＰＡ―ＰＢに達した後、筒状部材ＸＣの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＣ以降は荷重ＰＣ（Ｐ０―ＰＡ―ＰＢ特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。
【００３１】
衝撃吸収構造体２１全体としては、上記複数の筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣの特性が合成された波形の衝撃荷重―変位線図で表される特性を有することになり、合成は図８に示すようになる。この図８に示す衝撃荷重―変位線図は、衝撃荷重ＦがＰ０に達した後多少の変動は残るものの、実質的に前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性が発現されることになる。すなわち、衝撃荷重Ｆが所定値Ｐ０に達した後には、変位ｓに関わらず、受け止められる衝撃荷重Ｆの値は実質的に変動せず、とくに衝撃荷重Ｆの図１４に示したような低減が抑えられた状態にて、安定して衝撃エネルギーが吸収されていく。吸収される衝撃エネルギーの大きさは、図に示される特性線の下部面積として捉えることができるから、安定した状態で大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。
【００３２】
このように、第１実施態様に係る衝撃吸収構造体１、第２実施態様に係る衝撃吸収構造体２１ともに、実質的に前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性を有することになり、優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮できる。
【００３３】
このような優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する本発明に係る衝撃吸収構造体が、例えば図９〜図１１に示すような自動車の各所部位に適用され得る。
【００３４】
図９に示す形態では、衝撃吸収構造体３１が、バンパ裏側の歩行者保護部材として構成されている。図９（Ａ）に示すように、衝撃吸収構造体３１は、ボンネット３２に設けられるバンパ３３と内部側に設けられるバンパリンフォース３４との間に設置される。例えば、図９（Ｂ）に示すように、歩行者の脚部３５に衝突による衝撃がバンパ３３側から加わろうとする際、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体３１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、歩行者が適切に保護される。
【００３５】
また、図１０に示す形態では、衝撃吸収構造体４１が、インスツルメントパネル部の乗員保護部材として構成されている。図示例では、衝撃吸収構造体４１は、インスツルメントパネル４２とダッシュパネル４３との間に設置されており、前面衝突時などのインスツルメントパネル４２側から乗員４４に加わるおそれのある衝撃が、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体４１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、乗員４４が適切に保護される。
【００３６】
さらに、図１１に示す形態では、衝撃吸収構造体５１が、ドアトリム部の乗員保護部材として構成されている。図示例では、衝撃吸収構造体５１は、ドアインナ５２とドアアウタ５３から構成されるドア本体のドアインナ５２と、ドアインナ５２の内側に設けられるドアトリム５４との間に設置されており、側面衝突時などのドアトリム５４側から乗員５５に加わるおそれのある衝撃が、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体５１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、乗員５５が適切に保護される。
【００３７】
上記のように自動車の各所部位に適用される衝撃吸収構造体３１、４１、５１は、図２や図６に示したような衝撃吸収構造体１、２１を複数適切に配列することによって構成することもできる。例えば図１２に示すように、図２に示した衝撃吸収構造体１を複数配列した集合体全体として、衝撃吸収構造体６１を構成することができる。配列数等は、衝撃吸収構造体１単体の衝撃エネルギー吸収性能や、適用部位に予想される衝撃荷重の大きさ等を考慮して、適宜決定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る衝撃吸収構造体は、衝撃吸収が望まれる自動車のあらゆる部位に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１、２１、３１、４１、５１、６１ 衝撃吸収構造体
２ 受け部材
２ａ テーパ外筒面
３ 嵌合部
４、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ 筒状部材
５ 亀裂
１１ 筒状部材
１２ 切欠き
１３ 受け部材
１３ａ テーパ外筒面
１４ 突起
１５ 受け部材
１５ａ テーパ外筒面
１６ 反り返り面
３２ ボンネット
３３ バンパ
３４ バンパリンフォース
３５ 歩行者の脚部
４２ インスツルメントパネル
４３ ダッシュパネル
４４、５５ 乗員
５２ ドアインナ
５３ ドアアウタ
５４ ドアトリム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃吸収構造体に関し、とくに、熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された自動車用の衝撃吸収構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
人と自動車との接触や車同士の正面衝突、側面衝突に備えて、自動車の各部位には衝撃吸収構造体を設けておくことが望ましい。このような衝撃吸収構造体においては、歩行者や乗員へ及ぼされる衝撃荷重が大きすぎると、人に傷害を発生させるおそれがあるため、衝撃荷重をある一定以下に抑える必要がある。そのため、これらの衝撃吸収構造体を構成する部材には、金属ではなく樹脂部材が使用されることが多い。
【０００３】
通常、自動車の衝撃吸収構造としては、一つの部材の軸圧壊（座屈）現象を利用したものが知られている（例えば、特許文献１）。しかしこのような衝撃吸収構造では、例えば図１３（Ａ）に示すように、例えば筒状部材１０１の軸方向に衝撃荷重Ｆが加わると、図１３（Ｂ）に示すように部材１０１に変位ｓが生じるとともに部材１０１が軸圧壊（座屈）を起こし、この軸圧壊（座屈）を利用して衝撃荷重Ｆが吸収される。しかしこのとき、図１４に衝撃荷重Ｆと変位ｓとの関係を表す衝撃荷重―変位線図を示すように、軸圧壊を起こす最初の衝撃荷重以降に加わる荷重は、最初の衝撃荷重よりも１／３〜１／４程度低くなるため、最初の衝撃荷重を人に傷害を与えない程度に抑えてしまうと、その後の荷重が低いため、効率よく衝撃エネルギーを吸収することができない。
【０００４】
さらに通常の樹脂部品では、衝突速度が速くなればなるほど、衝撃力が大きくなりかつ脆性破壊を引き起こすので、要望される大きな衝撃エネルギーを吸収することが難しいこととなっている。脆性破壊を防止しつつ上記のような軸圧壊（座屈）現象を利用して衝撃エネルギーを吸収ために、衝撃吸収部材を金属(例えば、アルミニウム)で構成することも考えられるが、樹脂に比べ重量が大きく増加するので、自動車用衝撃吸収構造体としては好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、最初に加わる衝撃荷重から以降に加わる衝撃荷重まで所望の状態で効率よく吸収でき、その吸収動作全体を通して大きな衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能な、自動車用として好適な衝撃吸収構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る衝撃吸収構造体は、自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とするものからなる。
【０００８】
このような本発明に係る衝撃吸収構造体においては、熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された、金属製のものに比べ軽量の衝撃吸収構造体とされ、その衝撃吸収構造体は、衝撃荷重―変位線図において、例えば、図１に示すように、衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達した後には、そのときの変位ｓ０からの変位ｓの増大に関わらず衝撃荷重Ｆがその所定値Ｆ０の実質的に一定値に保たれる特性を持つように構成されている。すなわち、図１と前述の図１４との比較から明らかなように、最初に加わる衝撃荷重に対し、それ以降に加わり衝撃吸収構造体によって受け止められる荷重の値が一定に保たれて大きくは低下しないので、図における特性線の下部の面積で表される、吸収される衝撃エネルギーが大幅に増大され、効率よく大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。加えて、衝撃荷重Ｆが実質的に所定値Ｆ０の一定値に保たれるので、変動の少ない安定した衝撃エネルギー吸収も可能になる。したがって、図１に示す特性は、衝撃吸収上理想的な特性であり、このような理想特性を有する衝撃吸収構造体を自動車に適用することで、歩行者や乗員保護のための最適な衝撃吸収構造が容易に実現され得る。なお、上記の衝撃荷重Ｆが実質的に所定値Ｆ０の一定値に保たれる特性については、図１に示したような完全な理想特性であることが望ましいが、所定値Ｆ０に達した後の衝撃荷重Ｆは、図１４に示したように大きく低下しない限り、多少の変動は問題がなく、実質的に一定値に保たれていればよい。
【０００９】
上記のような衝撃荷重―変位特性を呈する本発明に係る衝撃吸収構造体は、より具体的には、以下のような望ましい形態Ｉや形態ＩＩによって実現される。まず、望ましい形態Ｉとして、テーパ角を持ったテーパ外筒面を有する受け部材と、該受け部材のテーパ外筒面における小径側部位に一端部がテーパ外筒面と摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部とは反対側の他端部からの衝撃荷重を嵌合部に伝達可能な前記熱可塑性樹脂組成物からなる筒状部材とを備え、該筒状部材の受け部材との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重が前記所定値に達した時に亀裂を発生可能に構成されている形態を挙げることができる。
【００１０】
このような形態Ｉにおいては、筒状部材が他端部から衝撃荷重を受けた時、筒状部材の一端部が受け部材のテーパ外筒面に沿って拡径されていき、このとき筒状部材の一端部内面と受け部材のテーパ外筒面外面との間の嵌合部に生じる摩擦力によって衝撃エネルギーが吸収されていくが、伝達されてくる衝撃荷重が所定値に達した時から筒状部材の嵌合部側端部(上記一端部側端部)に亀裂が発生し、それ以降に伝達されてくる衝撃荷重は実質的に一定荷重に保たれる。つまり、亀裂は進行し、変位は進むが、受け止められる衝撃荷重は増大も低減もせず、実質的に一定荷重に保たれる。したがって、衝撃荷重を受け止める筒状部材の衝撃荷重―変位線図において図１に示したような理想特性が得られることになり、効率よく大きな衝撃エネルギーが吸収される。
【００１１】
この形態Ｉにおいては、伝達衝撃荷重が上記所定値に達した時により確実に筒状部材の嵌合部側端部に亀裂が発生するようにするために、例えば、上記筒状部材の少なくとも上記嵌合部側端部に、亀裂発生の起点となる切欠きが設けられている構成や、上記受け部材のテーパ外筒面に、上記筒状部材における上記亀裂発生のトリガーとなる突起が設けられている構成などを採用できる。
【００１２】
また、筒状部材の亀裂発生部分の変形を適切に制御し、上記望ましい衝撃荷重―変位特性が適切に維持されるようにするために、例えば、前記受け部材のテーパ外筒面の下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面が連接、形成されている構成を採用することもできる。このように構成すれば、筒状部材の亀裂発生部分が適当に折り返され、亀裂発生部分の先端部が周囲の部材に当接したりすることが回避され、上記望ましい衝撃荷重―変位特性が安定して維持されることになる。
【００１３】
また、望ましい形態ＩＩとして、前記熱可塑性樹脂組成物からなる複数の筒状部材を用いた多重筒構造を有し、前記複数の筒状部材は、前記多重筒構造における軸方向一端側では同じ端面位置に揃えられ、他端側では互いに異なる端面位置に設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている形態を挙げることができる。この形態ＩＩにおいては、複数の筒状部材が、それぞれ、多重筒構造における軸方向に座屈変形可能に構成されていることが好ましい。
【００１４】
このような形態ＩＩにおいては、互いに軸方向長さの異なる複数の筒状部材が、それぞれ、図１４に示したような衝撃荷重―変位線図特性を有することになるが、衝撃荷重を受ける側（衝撃荷重の入力側）において、複数の筒状部材の端面位置が順次異なる位置に設定されているので、図１４に示したような各筒状部材の衝撃荷重―変位線図特性が、タイミングがずれた状態にて発現されることになる。すなわち、軸圧壊（座屈）を発生させる衝撃荷重が各筒状部材に対し異なるタイミングで順次負荷されることになる。したがって、複数の筒状部材を備えた衝撃吸収構造体全体としては、各筒状部材の衝撃荷重―変位線図特性が合成された波形特性を示し、この合成波形特性として、図１に示したような理想特性に近い特性を得ることが可能となって、大きな衝撃エネルギーを効率よく吸収することが可能になる。
【００１５】
上記のような本発明に係る衝撃吸収構造体における望ましい衝撃荷重―変位線図特性、とくに上記望ましい形態Ｉや形態ＩＩにおける衝撃荷重―変位線図特性をより確実に発揮させるために、本発明における前記熱可塑性樹脂組成物は、下記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たすものからなることが好ましい。
（Ａ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張弾性率をそれぞれE(V1)、E(V2)とすると、V1＜V2のときE(V1)＞E(V2)であること。
（Ｂ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張破断伸度をそれぞれε(V1)、ε(V2)とすると、V1＜V2のときε(V1)＜ε(V2) であること。
【００１６】
上記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たす熱可塑性樹脂組成物を衝撃エネルギー吸収のための本発明に係る衝撃吸収構造体の構成材料として用いれば、衝突時等の急激な変形の際には、引張破断伸度が大きくなるため、靭性に優れた材料となり、衝突時のエネルギー吸収量が大きくなる。また、衝突時等の急激な変形になるほど、弾性率が小さくなるため、同じ変形量であれば、発生する応力が小さくなる。
【００１７】
上記（Ａ）および（Ｂ）の特徴を有する熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、特開２００６−０８９７０１号公報に示された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。この熱可塑性樹脂組成物は、二軸押出機のスクリュー長さをＬ、スクリュー直径をＤとすると、Ｌ／Ｄ＞４５の二軸押出機を使用して熱可塑性樹脂（ｉ）と反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）とを溶融混練することによって製造され、下記（ａ）および（ｂ）のどちらかに示す構造が形成されていることが好ましい。
【００１８】
（ａ）熱可塑性樹脂（ｉ）および反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）の一方が連続相、もう一方が分散相を形成し、さらにこれらの連続相および分散相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める分散相と連続相との面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
（ｂ）熱可塑性樹脂（ｉ）および反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）がともに連続相を形成し、さらにこれらの両連続相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める両連続相の面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
ここで、熱可塑性樹脂（ｉ）は例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂、スチレン系樹脂から選ばれる少なくとも１種である熱可塑性樹脂であり、反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）は反応性官能基を有するゴム質重合体である熱可塑性樹脂である。また、反応性官能基は、エポキシ基、酸無水物基、オキサゾリン基から選ばれる少なくとも１種以上の官能基である。
【００１９】
かかる熱可塑性樹脂（ｉ）と反応性官能基を有する樹脂（ｉｉ）との配合比は、重量比で９５／５〜５／９５であることが好ましい。
【００２０】
なお、Ｅ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）およびε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）は、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−９６規格に明記された引張試験の方法に従って測定される。Ｅは応力―ひずみ曲線の初期直線部分の勾配を示し、εは、引張速度Ｖのときの引張破断伸度を示す。
【００２１】
本発明に係る衝撃吸収構造体は、例えば、後述の実施形態にも示すように、自動車における、少なくとも、バンパ裏側の歩行者保護部材、インスツルメントパネル部の乗員保護部材、ドアトリム部の乗員保護部材のいずれかとして構成することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明に係る衝撃吸収構造体によれば、最初に加わる衝撃荷重から以降に加わる衝撃荷重まで実質的に一定の安定した所望の状態で効率よく吸収でき、構造体全体によるその吸収動作全体を通して大きな衝撃エネルギーを効果的に吸収することが可能になり、自動車用として最適な衝撃吸収構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る衝撃吸収構造体における衝撃荷重―変位線図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の筒状部材の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の受け部材の一例を示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体の受け部材の別の例を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係る衝撃吸収構造体の概略透視斜視図（Ａ）および概略縦断面図（Ｂ）である。
【図７】図６の衝撃吸収構造体における各筒状部材の寸法関係と衝撃荷重―変位線図を示す説明図である。
【図８】図７に示した各筒状部材の衝撃荷重―変位線図の波形を合成した図６の衝撃吸収構造体の衝撃荷重―変位線図である。
【図９】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるバンパ裏側の歩行者保護部材に適用する場合の一例を示す分解斜視図（Ａ）および図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略縦断面図（Ｂ）である。
【図１０】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるインスツルメントパネル部の乗員保護部材に適用する場合の一例を示す概略縦断面図である。
【図１１】本発明に係る衝撃吸収構造体を自動車におけるドアトリム部の乗員保護部材に適用する場合の一例を示す概略縦断面図である。
【図１２】図９〜図１１に示した部位に本発明に係る衝撃吸収構造体を適用する場合の構造例を示す概略斜視図である。
【図１３】従来の衝撃吸収構造体の一例を示す概略斜視図（Ａ）およびその変形後の状態を示す概略縦断面図（Ｂ）である。
【図１４】図１３の衝撃吸収構造体の衝撃荷重―変位線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る衝撃吸収構造体の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の第１実施態様に係る衝撃吸収構造体１を示している。図２において、衝撃吸収構造体１は、図の下方に向かって外筒面が広がるテーパ角を持ったテーパ外筒面２ａを有する受け部材２(本実施態様では円錐台形状の受け部材)と、該受け部材２のテーパ外筒面２ａにおける小径側部位（つまり、上部側部位）に一端部(下端部)がテーパ外筒面２ａと摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部３とは反対側の他端部からの衝撃荷重Ｆを嵌合部３に伝達可能な本発明における熱可塑性樹脂組成物（つまり、前述の図１に示したような特性を発現可能な熱可塑性樹脂組成物）からなる筒状部材４（本実施態様では円筒形状の筒状部材）とを備えている。この筒状部材４は、該筒状部材４の受け部材２との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重Ｆが本発明における所定値に達した時に亀裂(図２（Ｆ）に図示)を発生可能に構成されている。受け部材２の反筒状部材４側端部は、適当な固定部材(図示略)に固定されていればよい。この受け部材２の材質は特に限定されないが、筒状部材４との摩擦力の変動の少ない材質が好ましい。
【００２５】
図２（Ａ）、（Ｂ）のように組み立てられた衝撃吸収構造体１の筒状部材４の他端部（上端部）側から衝撃荷重Ｆが加わると、図２（Ｃ）に示すように筒状部材４の一端部(下端部)が受け部材２のテーパ外筒面２ａに沿って拡径されながらテーパ外筒面２ａ上を下降されていく。このとき、筒状部材４と受け部材２との間には図２（Ｄ）に示すように摩擦力ｆが働き、衝撃荷重Ｆによる衝撃エネルギーが吸収されていく。図２（Ｅ）に示すように、最初からの衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達し、そのときの変位ｓがｓ０に達したとき、図２（Ｆ）に示すように、筒状部材４の一端部(下端部)に亀裂５が発生し、それ以降衝撃荷重Ｆが加わっても、亀裂５が進行していくだけで、受け止められる荷重Ｆは増大も減少もせずに実質的に一定値に保たれる。その結果、前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性が発現されることになる。すなわち、衝撃荷重Ｆが所定値Ｆ０に達し、変位ｓがｓ０に達した後には、受け止められる衝撃荷重Ｆの値は実質的に変動せず、とくに衝撃荷重Ｆの図１４に示したような低減が抑えられた状態にて、安定して衝撃エネルギーが吸収されていく。吸収される衝撃エネルギーの大きさは、前述したように図１に示す特性線の下部面積として捉えることができるから、安定した状態で大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。
【００２６】
上記のような所望の亀裂５を円滑に発生させるためには、例えば図３に示すように、筒状部材１１に亀裂発生の起点となる切欠き１２を設けておくことができる。図示例では、切欠き１２は筒状部材１１の軸方向に延びる複数の溝から形成されているが、筒状部材１１の下端側に設けられた軸方向に長くは延びない切欠きや溝として形成しておくこともできる。
【００２７】
また、図２（Ｆ）に示したように筒状部材４の変位がｓ０に達した時点から精度よく亀裂５を発生させるために、例えば図４に示すように、受け部材１３のテーパ外筒面１３ａに亀裂発生のためのトリガーとなる突起１４が設けられた構成とすることもできる。
【００２８】
さらに、亀裂発生後の該亀裂以下の筒状部材４の下部側部分は、亀裂を間に位置させた状態で筒状部材４の軸方向に長さが増加していくことになるが、この部分を、他の部材などに干渉させずに適切に処置していくためには、この部分が筒状部材４の軸方向下方に向けて変位しすぎないようにすることが好ましい場合もある。このような状態が望まれる場合には、例えば図５に示すように、受け部材１５のテーパ外筒面１５ａの下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面１６が連接、形成されている構成とすることもできる。このように構成すれば、亀裂が生じた筒状部材４の下部側部分の過度の下方への変位を防止できる。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施態様に係る衝撃吸収構造体２１を示している。図６（Ａ）、（Ｂ）において、衝撃吸収構造体２１は、複数の(図示例では３つの)筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣを用いて多重筒構造に構成されており、とくに、これら筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは前述した特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たす熱可塑性樹脂組成物から形成されている。これら複数の筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、上記多重筒構造における軸方向一端側(図の下端側)Ｌでは同じ端面位置に揃えられ、他端側(図の上端側)Ｕでは互いに異なる端面位置に（つまり、互いに異なる高さに）設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている。本実施態様では、最外の筒状部材ＸＡが最も長い部材(長さ：ＬＡ)に構成されており、最内の筒状部材ＸＣが最も短い（(長さ：ＬＣ）部材に構成されており、中間の筒状部材ＸＢが中間の長さＬＢの部材に構成されている（ＬＡ、ＬＢ、ＬＣは図７に図示）。
【００３０】
このような構成の衝撃吸収構造体２１では、各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣに、例えば図７に示すような特性を持たせることが可能である。各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、個々には、前述の図１４に示したような、座屈変形の影響を受ける衝撃荷重―変位線図で表される特性を有することになるが、衝撃荷重が入力される側の各筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣの端面位置（つまり、上端の高さ位置）が互いに異なっているので、図７に示すように、要望される衝撃荷重（つまり、図１における衝撃荷重Ｆ０に相当する荷重）をＰ０とすると、筒状部材ＸＡでは、筒状部材ＸＡに加わる衝撃荷重ＦがＰ０に達した後、筒状部材ＸＡの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＡ以降は荷重ＰＡ（Ｐ０特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。同様に、筒状部材ＸＢでは、筒状部材ＸＢに加わる衝撃荷重ＦがＰ０―ＰＡに達した後、筒状部材ＸＢの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＢ以降は荷重ＰＢ（Ｐ０―ＰＡ特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。筒状部材ＸＣでは、筒状部材ＸＣに加わる衝撃荷重ＦがＰ０―ＰＡ―ＰＢに達した後、筒状部材ＸＣの座屈により受け止められる荷重は低下し、変位ＳＣ以降は荷重ＰＣ（Ｐ０―ＰＡ―ＰＢ特性部分を除いた波形部の平均荷重）を中心に若干変動する。
【００３１】
衝撃吸収構造体２１全体としては、上記複数の筒状部材ＸＡ、ＸＢ、ＸＣの特性が合成された波形の衝撃荷重―変位線図で表される特性を有することになり、合成は図８に示すようになる。この図８に示す衝撃荷重―変位線図は、衝撃荷重ＦがＰ０に達した後多少の変動は残るものの、実質的に前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性が発現されることになる。すなわち、衝撃荷重Ｆが所定値Ｐ０に達した後には、変位ｓに関わらず、受け止められる衝撃荷重Ｆの値は実質的に変動せず、とくに衝撃荷重Ｆの図１４に示したような低減が抑えられた状態にて、安定して衝撃エネルギーが吸収されていく。吸収される衝撃エネルギーの大きさは、図に示される特性線の下部面積として捉えることができるから、安定した状態で大きな衝撃エネルギーが吸収されることになる。
【００３２】
このように、第１実施態様に係る衝撃吸収構造体１、第２実施態様に係る衝撃吸収構造体２１ともに、実質的に前述の図１に示した衝撃荷重−変位線図に表された特性を有することになり、優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮できる。
【００３３】
このような優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する本発明に係る衝撃吸収構造体が、例えば図９〜図１１に示すような自動車の各所部位に適用され得る。
【００３４】
図９に示す形態では、衝撃吸収構造体３１が、バンパ裏側の歩行者保護部材として構成されている。図９（Ａ）に示すように、衝撃吸収構造体３１は、ボンネット３２に設けられるバンパ３３と内部側に設けられるバンパリンフォース３４との間に設置される。例えば、図９（Ｂ）に示すように、歩行者の脚部３５に衝突による衝撃がバンパ３３側から加わろうとする際、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体３１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、歩行者が適切に保護される。
【００３５】
また、図１０に示す形態では、衝撃吸収構造体４１が、インスツルメントパネル部の乗員保護部材として構成されている。図示例では、衝撃吸収構造体４１は、インスツルメントパネル４２とダッシュパネル４３との間に設置されており、前面衝突時などのインスツルメントパネル４２側から乗員４４に加わるおそれのある衝撃が、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体４１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、乗員４４が適切に保護される。
【００３６】
さらに、図１１に示す形態では、衝撃吸収構造体５１が、ドアトリム部の乗員保護部材として構成されている。図示例では、衝撃吸収構造体５１は、ドアインナ５２とドアアウタ５３から構成されるドア本体のドアインナ５２と、ドアインナ５２の内側に設けられるドアトリム５４との間に設置されており、側面衝突時などのドアトリム５４側から乗員５５に加わるおそれのある衝撃が、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収性能を発揮する衝撃吸収構造体５１により、大きな衝撃荷重が加わることが抑えられるとともに衝撃エネルギーが大きく吸収され、乗員５５が適切に保護される。
【００３７】
上記のように自動車の各所部位に適用される衝撃吸収構造体３１、４１、５１は、図２や図６に示したような衝撃吸収構造体１、２１を複数適切に配列することによって構成することもできる。例えば図１２に示すように、図２に示した衝撃吸収構造体１を複数配列した集合体全体として、衝撃吸収構造体６１を構成することができる。配列数等は、衝撃吸収構造体１単体の衝撃エネルギー吸収性能や、適用部位に予想される衝撃荷重の大きさ等を考慮して、適宜決定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る衝撃吸収構造体は、衝撃吸収が望まれる自動車のあらゆる部位に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１、２１、３１、４１、５１、６１ 衝撃吸収構造体
２ 受け部材
２ａ テーパ外筒面
３ 嵌合部
４、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ 筒状部材
５ 亀裂
１１ 筒状部材
１２ 切欠き
１３ 受け部材
１３ａ テーパ外筒面
１４ 突起
１５ 受け部材
１５ａ テーパ外筒面
１６ 反り返り面
３２ ボンネット
３３ バンパ
３４ バンパリンフォース
３５ 歩行者の脚部
４２ インスツルメントパネル
４３ ダッシュパネル
４４、５５ 乗員
５２ ドアインナ
５３ ドアアウタ
５４ ドアトリム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
【請求項２】
テーパ角を持ったテーパ外筒面を有する受け部材と、該受け部材のテーパ外筒面における小径側部位に一端部がテーパ外筒面と摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部とは反対側の他端部からの衝撃荷重を嵌合部に伝達可能な前記熱可塑性樹脂組成物からなる筒状部材とを備え、該筒状部材の受け部材との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重が前記所定値に達した時に亀裂を発生可能に構成されている、請求項１に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項３】
前記筒状部材の少なくとも前記嵌合部側端部に、前記亀裂発生の起点となる切欠きが設けられている、請求項２に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項４】
前記受け部材のテーパ外筒面に、前記筒状部材における前記亀裂発生のトリガーとなる突起が設けられている、請求項２に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項５】
前記受け部材のテーパ外筒面の下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面が連接、形成されている、請求項２〜４のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂組成物からなる複数の筒状部材を用いた多重筒構造を有し、前記複数の筒状部材は、前記多重筒構造における軸方向一端側では同じ端面位置に揃えられ、他端側では互いに異なる端面位置に設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている、請求項１に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項７】
前記複数の筒状部材が、それぞれ、前記多重筒構造における軸方向に座屈変形可能に構成されている、請求項６に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂組成物が下記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たすものからなる、請求項１〜７のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
（Ａ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張弾性率をそれぞれE(V1)、E(V2)とすると、V1＜V2のときE(V1)＞E(V2)であること。
（Ｂ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張破断伸度をそれぞれε(V1)、ε(V2)とすると、V1＜V2のときε(V1)＜ε(V2) であること。
【請求項９】
自動車における、少なくとも、バンパ裏側の歩行者保護部材、インスツルメントパネル部の乗員保護部材、ドアトリム部の乗員保護部材のいずれかとして構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
【請求項１】
自動車に加わる衝撃荷重を吸収するための熱可塑性樹脂組成物を用いて構成された衝撃吸収構造体であって、該構造体の軸方向に加わる衝撃荷重と該衝撃荷重により発生する軸方向の変位との関係を表した衝撃荷重―変位線図において、衝撃荷重が所定値に達した後には変位の増大に関わらず衝撃荷重がその所定値一定に保たれる特性を持つように構成されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
【請求項２】
テーパ角を持ったテーパ外筒面を有する受け部材と、該受け部材のテーパ外筒面における小径側部位に一端部がテーパ外筒面と摩擦係合可能に嵌合され、該嵌合部とは反対側の他端部からの衝撃荷重を嵌合部に伝達可能な前記熱可塑性樹脂組成物からなる筒状部材とを備え、該筒状部材の受け部材との嵌合部側端部が、伝達衝撃荷重が前記所定値に達した時に亀裂を発生可能に構成されている、請求項１に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項３】
前記筒状部材の少なくとも前記嵌合部側端部に、前記亀裂発生の起点となる切欠きが設けられている、請求項２に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項４】
前記受け部材のテーパ外筒面に、前記筒状部材における前記亀裂発生のトリガーとなる突起が設けられている、請求項２に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項５】
前記受け部材のテーパ外筒面の下端部に、該下端部よりもさらに外径側に広がる反り返り面が連接、形成されている、請求項２〜４のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂組成物からなる複数の筒状部材を用いた多重筒構造を有し、前記複数の筒状部材は、前記多重筒構造における軸方向一端側では同じ端面位置に揃えられ、他端側では互いに異なる端面位置に設定されており、該他端側が衝撃荷重の入力側に設定されている、請求項１に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項７】
前記複数の筒状部材が、それぞれ、前記多重筒構造における軸方向に座屈変形可能に構成されている、請求項６に記載の衝撃吸収構造体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂組成物が下記特性（Ａ）、（Ｂ）を共に満たすものからなる、請求項１〜７のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
（Ａ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張弾性率をそれぞれE(V1)、E(V2)とすると、V1＜V2のときE(V1)＞E(V2)であること。
（Ｂ）引張試験において、引張速度V１、V2のときの引張破断伸度をそれぞれε(V1)、ε(V2)とすると、V1＜V2のときε(V1)＜ε(V2) であること。
【請求項９】
自動車における、少なくとも、バンパ裏側の歩行者保護部材、インスツルメントパネル部の乗員保護部材、ドアトリム部の乗員保護部材のいずれかとして構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８７８４９（Ｐ２０１２−８７８４９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３８３８（Ｐ２０１０−２３３８３８）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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