CN110998128B - 冲击吸收构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种冲击吸收构件(10)，木材(12)嵌入树脂的包覆件(20)并一体化，木材(12)承受冲击载荷(F)而被压溃，由此吸收冲击载荷(F)的一部分，在木材(12)的年轮(12k)的轴心方向上的两端面与包覆件(20)的内表面之间，设置有将木材(12)的两端面以气密状态覆盖的密封件(18)。

Description

冲击吸收构件及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种通过木材承受冲击载荷而被压溃由此吸收所述冲击载荷的一部分的冲击吸收构件及其制造方法。
背景技术
在使用木材的冲击吸收构件中，问题在于所述木材的冲击吸收性能由于使用环境的变化等而变化。例如，在木材因干燥而变硬从而产生裂缝的情况以及木材因潮气而变软的情况下，在承受冲击载荷时木材的压溃方式会改变，从而使冲击吸收性能发生变化。为了防止这种不良情况，日本特开2016-200233号公报中记载了一种将木材收纳于树脂制成的密闭容器中来使所述木材的含水率不发生变化的冲击吸收构件。但是，在将木材收纳于树脂制成的密闭容器中的构造中，需要注射成型具有开口的容器的工序、从所述开口向容器内插入木材的工序以及在插入木材后盖上并密封容器的开口的工序，成本高。
为了解决这一问题，例如，可以考虑利用日本特开2005-1158号公报中记载的技术，在对树脂的包覆件进行模具成型时将木材嵌入所述包覆件的方法。即，如图9所示，在日本特开2005-1158号公报中记载的技术中，在下模具101内配置多个热熔融的球状的树脂104(约220℃)，在从下模具101的底面突出的滑动销101p上设置木材105。接着，在将所述树脂104追加配置在木材105上之后，使上模具102下降，并将滑动销101p收纳于下模具101的底面。由此，如图10所示，在将上模具102与下模具101合起来的过程中，木材105被树脂104包覆，并进行了包覆件的成型。由此，与将木材收纳于树脂容器的情况相比，能够实现成本的降低。
发明内容
但是，由于木材中含有水分和空气，因而若用熔融树脂(约220℃)的热来加热木材，则由于水分的蒸发和空气的膨胀，空气会向木材外流出。空气主要从木材的年轮的轴心方向上的端面向木材外流出。因此，在日本特开2005-1158号公报所记载的方法中，空气会在木材的年轮的轴心方向上的端面与包覆该木材的包覆件的内表面之间积存，使所述包覆件的一部分鼓起。因此，使覆盖木材的包覆件的成型精度降低。
因此，需要一种经改良的冲击吸收构件及其制造方法。
本公开的第一方面为一种冲击吸收构件，木材嵌入树脂的包覆件并与该包覆件一体化，所述木材承受冲击载荷而被压溃，由此吸收所述冲击载荷的一部分，其中，在所述木材的年轮的轴心方向上的两端面与所述包覆件的内表面之间，设置有将所述木材的两端面以气密状态覆盖的密封件。
根据本方面，木材的年轮的轴心方向上的两端面被密封件以气密状态覆盖。因此，例如，在注射成型时，即使木材中的空气因熔融树脂的热而发生膨胀并欲向木材外流出，所述空气也会被密封件阻挡而不会从木材的端面向外排出。因此，空气不会积存在木材的端面与包覆件的内表面之间，能够防止由包覆件的鼓起引起的成型不良。
根据本公开的第二方面，密封件是涂料、膜或粘接于木材的端面的板材。像这样，能够通过使用涂料或膜来低成本地密封木材的端面。另外，通过使用板材，不需要像涂料那样用于进行干燥的时间。
根据本公开的第三方面，对木材的年轮的轴心方向上的一端侧进行覆盖的包覆件的一端侧与车辆的保险杠加强件连结，所述木材的年轮的轴心方向上的另一端侧以及覆盖该另一端侧的所述包覆件的另一端侧，插入在车辆的前后方向上延伸的筒状的侧板构件，并与设置于该侧板构件内的插入止挡件抵接。由此，木材在保险杠加强件与侧板构件的插入止挡件之间承受冲击载荷而在轴向上被压溃。另外，由于是冲击吸收构件的另一端侧插入侧板构件内的结构，因而在承受冲击载荷时，冲击吸收构件不会相对于侧板构件倾倒。
根据本公开的第四方面，在包覆件的轴心方向上的一端侧和中途位置，分别设置有向与木材的轴心成直角的方向伸出的凸缘部，所述一端侧的凸缘部与所述保险杠加强件连结，所述中途位置的凸缘部与所述侧板构件的凸缘部连结。像这样，通过在包覆件上设置凸缘部，能够在保险杠加强件与侧板构件之间将木材定位在固定位置。
根据本公开的第五方面，提供一种冲击吸收构件的制造方法，在所述冲击吸收构件中，木材嵌入树脂的包覆件并与该包覆件一体化，所述木材承受冲击载荷而被压溃，由此吸收所述冲击载荷的一部分，在所述冲击吸收构件的制造方法中，包括：用密封件覆盖所述木材的年轮的轴心方向上的两端面的工序；将所述年轮的轴心方向上的两端面被所述密封件覆盖的木材设置在注射成型机的成型模具内的工序；以及将所述注射成型机的成型模具合模，并向所述成型模具内注射熔融树脂来成型包覆件的工序。
附图说明
图1是表示将本公开的第一实施方式的冲击吸收构件安装于车辆的状态的整体立体图。
图2是所述车辆的冲击吸收构件的立体图。
图3是所述车辆的冲击吸收构件的俯视剖视图(向图2的III-III箭头方向观察的剖视图)。
图4是所述车辆的冲击吸收构件的纵向剖视图(向图2的IV-IV箭头方向观察的剖视图)。
图5是表示所述车辆的冲击吸收构件的制造过程的俯视剖视图。
图6是表示在所述车辆的冲击吸收构件的制造工序中使用的成型模具的示意性的俯视剖视图。
图7是表示所述车辆的冲击吸收构件的安装构造的俯视剖视图。
图8是表示所述车辆的冲击吸收构件的安装构造的纵向剖视图。
图9是表示以往的成型树脂包覆木材的成型模具的纵向剖视图。
图10是表示树脂包覆木材的纵向剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，基于图1～图8对本公开的第一实施方式的车辆的冲击吸收构件进行说明。如图1所示，本实施方式的车辆的冲击吸收构件10为如下构件，即，安装在前保险杠的保险杠加强件3与在车辆宽度方向两侧(左右两侧)在前后方向上延伸的侧板构件5之间，吸收车辆前方碰撞时的冲击载荷F。在此，图中所示的前后左右及上下对应于车辆的前后左右及上下。
＜冲击吸收构件10的结构＞
如图3、图4所示，冲击吸收构件10包括棱柱形的木材12、将该木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面以气密状态覆盖的密封件18以及一体地包覆所述木材12的由树脂制成的包覆件20。如图3所示，木材12被成型为使年轮12k的轴心方向与棱柱的轴心方向一致，在年轮12k的轴心方向上承受冲击载荷F。即，冲击载荷F由木材12的压缩强度大的部分来承受，能够由木材12吸收车辆碰撞等大的冲击载荷F。在此，作为木材12，例如，优选使用杉木材料(比重0.38)。另外，对于木材12的尺寸，例如可设定为高度尺寸70mm×宽度尺寸38mm×长度尺寸75mm。
＜密封件18＞
密封件18用于在将木材12设置在注射成型机的成型模具30(稍后描述)中并利用树脂注射成型包覆件20时，使因树脂的热而膨胀的木材12内的空气不向外流出。密封件18为环氧树脂涂料，在将木材12设置于所述成型模具30之前，如图5所示，密封件(密封材料)18被涂敷在该木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面。此外，木材12的外周面即与年轮12k的轴心平行的面几乎不让空气通过，因而不需要涂敷环氧树脂涂料。在此，也可以代替使用所述环氧树脂涂料，而采用例如用树脂膜对所述木材12进行真空包装的方法。另外，也可以采用将金属板或树脂板用粘接剂粘接于木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面来确保气密状态的方法。
＜包覆件20＞
如图2所示，包覆件20是用于包覆木材12的整体以使木材12的含水率不因使用场所的湿度而变化并且将所述木材12定位在保险杠加强件3与侧板构件5之间的固定位置的构件。包覆件20是树脂的注射成型品，如图2～图4所示，包覆件20具有：方形容器状的包覆主体部22，以大致恒定的厚度尺寸覆盖木材12；前侧凸缘部23，设置在包覆主体部22的前端面；以及后侧凸缘部24，设置在包覆主体部22的轴向上的中途位置。即，包覆主体部22的后部22b相对于后侧凸缘部24向后方突出。如图2、图3所示，前侧凸缘部23与后侧凸缘部24形成为，从包覆主体部22的左侧面和右侧面向与木材12的年轮12k的轴心成直角的方向伸出。
如图2所示，在包覆件20的前侧凸缘部23的中央，形成有纵向长的方形的定位突起25，所述定位突起25能够嵌合于保险杠加强件3的定位孔3h。另外，在前侧凸缘部23的左端缘和右端缘，在上下形成有螺栓孔23h，能够利用这些螺栓孔23h将前侧凸缘部23由螺栓B固定于保险杠加强件3。如图7等所示，包覆件20的包覆主体部22的后部22b以能够插入侧板构件5内的尺寸形成。并且，在包覆件20的后侧凸缘部24的左端缘和右端缘，在上下形成有螺栓孔24h。由此，能够在将包覆件20(包覆主体部22)的后部22b插入侧板构件5内的状态下，将包覆件20的后侧凸缘部24由螺栓B固定于侧板构件5的凸缘部5f。
作为包覆件20的材料，使用聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂等热塑性树脂。
＜冲击吸收构件10的制造方法＞
首先，如图5所示，将木材12以使年轮12k的轴心方向与棱柱的轴心方向一致的方式切断为棱柱形。接着，在所述木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面涂敷构成密封件18的环氧树脂涂料。然后，在所述环氧树脂涂料干燥之后，如图6所示，将木材12设置在注射成型机的成型模具30中。成型模具30具有：固定模具31；一对横向可动模具32a、32b，能够相对于固定模具31在X方向上移动；以及轴向可动模具33，能够相对于固定模具31在Z方向上移动。
并且，在横向可动模具32a、32b和轴向可动模具33相对于固定模具31向图6的细箭头方向移动而使成型模具30开模的状态下，将所述木材12设置在成型模具30内的规定位置。接着，若一对横向可动模具32a、32b与轴向可动模具33相对于固定模具31向黑箭头方向移动而使成型模具30合模，则在成型模具30内形成有用于成型包覆件20的空洞即型腔35。在此，在图6中，省略了在成型模具30内将木材12定位在规定位置的定位销以及用于将树脂注射到所述型腔35内的多个注射口。
这样，若成型模具30合模，则热熔融的树脂以规定压力注射到成型模具30内。此时，设置在成型模具30内的木材12因树脂的热而被加热，通过木材12中含有的水分的蒸发和空气的膨胀，使空气欲向木材12外流出。但是，由于在木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面，涂敷有作为密封件18的环氧树脂涂料，因而空气不会向木材12外流出。
然后，若注射到成型模具30内的树脂固化(冷却时间15秒)，则将成型模具30开模，将嵌入有木材12的包覆件20从成型模具30取出。如前所述，由于密封件18的作用，木材12所含有的空气不会向该木材12外流出，因而在树脂固化时，空气不会积存在所述树脂与木材12的端面之间，能够防止由包覆件20的鼓起引起的成型不良。在此，作为密封件18，即使在使用所述树脂膜、金属板以及树脂板等来代替环氧树脂涂料的情况下，也能够良好地防止由包覆件20的鼓起引起的成型不良。此外，包覆件20的前侧凸缘部23的螺栓孔23h与后侧凸缘部24的螺栓孔24h在之后的工序中加工。
＜向车辆安装冲击吸收构件10＞
如图7、图8所示，安装有冲击吸收构件10的侧板构件5形成为方筒状，冲击吸收构件10的后部即包覆件20的包覆主体部22的后部22b和木材12的后部能够从轴向插入侧板构件5的内侧。另外，在侧板构件5上，设置有上下一对止动螺栓6b，插入于该侧板构件5的冲击吸收构件10的后端面10t与该止动螺栓6b抵接。止动螺栓6b是冲击吸收构件10的插入止挡件。在止动螺栓6b沿左右方向贯通侧板构件5的状态下，使螺母6n与该止动螺栓6b的前端外螺纹部螺合，从而将止动螺栓6b拧紧固定在侧板构件5上。
并且，在冲击吸收构件10的后端面10t与上下一对止动螺栓6b抵接的状态下，冲击吸收构件10的后部22b向侧板构件5的插入被阻止。在该状态下，冲击吸收构件10的包覆件20的后侧凸缘部24由螺栓B固定于侧板构件5的凸缘部5f。另外，如图7所示，在设置于冲击吸收构件10的前端面(包覆件20的前侧凸缘部23)的中央的定位突起25嵌合于保险杠加强件3的定位孔3h的状态下，前侧凸缘部23由螺栓B固定于保险杠加强件3。在该状态下，完成冲击吸收构件10向车辆的安装。
像这样，由于具有能够将冲击吸收构件10的后部22b从轴向插入侧板构件5的结构，所以能够将侧板构件5的轴心与冲击吸收构件10的木材12的轴心保持为大致同轴。进而，在经由保险杠加强件3对冲击吸收构件10施加了冲击载荷F的情况下，冲击吸收构件10(木材12)不会相对于侧板构件5倾倒。即，冲击吸收构件10的木材12在保险杠加强件3与侧板构件5的止动螺栓6b之间在年轮12k的轴心方向上承受施加到车辆的冲击载荷F。
＜冲击吸收构件10的动作＞
如图7、图8所示，若车辆发生前方碰撞而使冲击载荷F施加到保险杠加强件3上，则冲击载荷F在将冲击吸收构件10向侧板构件5压入(挤入)的方向上起作用。由此，冲击吸收构件10的包覆件20的后侧凸缘部24断裂，冲击吸收构件10进一步被压入侧板构件5内。由此，冲击载荷F经由保险杠加强件3和侧板构件5的止动螺栓6b在轴向(年轮12k的轴心方向)上施加到冲击吸收构件10的木材12。其结果，侧板构件5的止动螺栓6b嵌入冲击吸收构件10的木材12中，木材12在轴向上被压溃，冲击载荷F因所述木材12的变形等而被吸收。
＜本实施方式的冲击吸收构件10的优点＞
在本实施方式的冲击吸收构件10中，木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面被密封件18(环氧树脂涂料)以气密状态覆盖。因此，在注射成型时，即使木材12中的空气因熔融树脂的热发生膨胀而欲向木材12外流出，空气等也会被密封件18阻挡而不会从木材12的端面向外排出。因此，空气不会积存在木材12的端面与包覆件20的内表面之间，能够防止由包覆件20的鼓起引起的成型不良。另外，由于是冲击吸收构件10的后部22b从轴向插入侧板构件5的结构，因而在被施加了冲击载荷F时，冲击吸收构件10(木材12)不会相对于侧板构件5倾倒。因此，使得木材12可靠地在年轮12k的轴心方向上被压溃。另外，通过在包覆件20上设置前侧凸缘部23和后侧凸缘部24，从而能够在保险杠加强件3与侧板构件5之间将木材12定位在固定位置。
＜变更例＞
上述实施方式能够在本公开的范围内进行变更。例如，在本实施方式中，示出了仅在木材12的年轮12k的轴心方向上的两端面涂敷环氧树脂涂料等的示例。但是，也可以在木材12的整个表面涂敷环氧树脂涂料等。另外，在本实施方式中，如图5所示，示出了将木材12以使年轮12k的轴心方向与棱柱的轴心方向一致的方式切断为棱柱形的示例。但是，也可以将多个木材组合起来从而以使年轮12k的轴心方向与棱柱(圆柱)的轴心方向一致的方式来成型木材。另外，在本实施方式中，示出了在冲击吸收构件10(包覆件20)上设置后侧凸缘部24并将后侧凸缘部24用螺栓固定于侧板构件5的凸缘部5f，从而将冲击吸收构件10与侧板构件5连结的示例。但是，也可以在包覆件20的后端位置形成供侧板构件5的上下一对止动螺栓6b穿过的螺栓孔，利用所述止动螺栓6b将冲击吸收构件10(包覆件20)与侧板构件5连结。另外，在本实施方式中，举例说明了在车辆上使用的冲击吸收构件，但是也可以将本公开的冲击吸收构件例如在建筑物、列车、船舶上使用等。

Claims (5)

1.一种冲击吸收构件，其特征在于，包括：木材，所述木材的年轮的轴心方向上的两端面被树脂制的密封件以气密状态覆盖；以及包覆件，通过树脂的注射成型而一体地包覆所述两端面被所述密封件覆盖的木材，且所述木材与该包覆件一体化，
所述木材承受冲击载荷而被压溃，由此吸收所述冲击载荷的一部分，
所述密封件位于所述两端面与所述包覆件的内表面之间。
2.根据权利要求1所述的冲击吸收构件，其特征在于，
所述密封件是树脂涂料、树脂膜或粘接于所述木材的端面的树脂板。
3.根据权利要求1或2所述的冲击吸收构件，其特征在于，
对所述木材的年轮的轴心方向上的一端侧进行覆盖的所述包覆件的一端侧与车辆的保险杠加强件连结，
所述木材的年轮的轴心方向上的另一端侧以及覆盖该另一端侧的所述包覆件的另一端侧，插入在车辆的前后方向上延伸的筒状的侧板构件，并与设置于该侧板构件内的插入止挡件抵接。
4.根据权利要求3所述的冲击吸收构件，其特征在于，
在所述包覆件的轴心方向上的一端侧和中途位置，分别设置有向与所述木材的轴心成直角的方向伸出的凸缘部，
所述一端侧的凸缘部与所述保险杠加强件连结，所述中途位置的凸缘部与所述侧板构件的凸缘部连结。
5.一种冲击吸收构件的制造方法，其特征在于，所述冲击吸收构件包括：木材，所述木材的年轮的轴心方向上的两端面被树脂制的密封件以气密状态覆盖；以及包覆件，通过树脂的注射成型而一体地包覆所述两端面被所述密封件覆盖的木材，且所述木材与该包覆件一体化，所述木材承受冲击载荷而被压溃，由此吸收所述冲击载荷的一部分，所述冲击吸收构件的制造方法包括：
用树脂制的密封件覆盖所述木材的年轮的轴心方向上的两端面的工序；
将所述年轮的轴心方向上的两端面被所述密封件覆盖的木材，设置在注射成型机的成型模具内的工序；以及
将所述注射成型机的成型模具合模，并向所述成型模具内注射熔融树脂来成型包覆件的工序。
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