JP2000108826A

JP2000108826A - 車両用衝撃吸収体

Info

Publication number: JP2000108826A
Application number: JP10293083A
Authority: JP
Inventors: Teruo Tamada; 輝雄玉田
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP4383529B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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提供する。【解決手段】車両用衝撃吸収体Ｅは、乗員の頭上部分
に位置する車体部材を内設し、乗員の頭上部分に対する
衝撃を吸収するためのものである。略中空立方体形状の
本体１は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性
樹脂製である。本体１の互いに対向する当接面２および
支持面３をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成した一方
の凹状リブ４ａおよび他方の凹状リブと、一方の凹状リ
ブ４ａと他方の凹状リブの先端が当接した接合部を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗員の頭上に対す
る衝撃を吸収するため、乗員の頭上に対する衝撃を吸収
するため、乗員の頭上部分に位置するルーフパネル、フ
ロントピラー、センターピラー、リヤピラーなどの車体
部材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、自動車の衝突時に、車室内の乗員
の頭への衝撃エネルギーを吸収して、乗員の頭上を保護
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）自動車の車室を構成する構造部材
の車室内側面に板金製の形状保持部材で被覆された硬質
又は軟質のポリウレタンフォームからなる衝撃吸収体が
装着されたもの（特開平８−５８５０６号公報参照）。

【０００４】（ロ）自動車の車室を構成する構造部材
の車室内側面に射出成形にて一体に形成されたハニカム
構造からなる衝撃吸収体が装着されたもの（特開平８−
５８５０７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、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板金製形状保持部材を被覆して
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。

【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。また、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、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、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、乗員の頭上部分
に位置する車体部材を内設し、乗員の頭上部分に対する
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当接部を備えたことを
特徴とするものである。

【０００９】第２の発明の車両用衝撃吸収体は、乗員の
頭上部分に位置する車体部材を内設し、乗員の頭上部分
に対す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のうちのいずれか
一方を他方へ向けて窪ませて形成された凹状リブと、前
記凹状リブの先端部が前記他方の内面に当接した接合部
を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】第３の発明の車両用衝撃吸収体は、乗員の
頭上部分に位置する車体部材を内設し、乗員の頭上部分
に対す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、該側壁の全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
形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】また、支持面の角隅部に角隅Ｒ面取部を形
成するとともに、前記支持面の角隅部を除いた周縁部に
周縁Ｒ面取部を形成するとよい。

【００１２】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２ｍｍ〜５ｍｍの範囲以内とする。

【００１３】加えて、当接面の面積の比率を当接面に対
して垂直方向に投影した投影面積の７０％以上とした
り、あるいは、吹込孔を密封することにより本体の中空
部を密閉する。

【００１４】本発明における車両用衝撃吸収体は、一体
成形された袋状の略中空立方体形状を基本構成とし、中
空部を密閉したものにあっては、衝撃時の初期荷重に対
する挙動に優れ、開口部を形成したものにあっては、そ
れに加えて初期から後期にかけて均一な衝撃吸収特性を
得ることができる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明に係る車両用衝撃吸収体の
一実施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Ｅ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。

【００１７】支持面３の側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。支持面３にはその
対向する両側にブラケット８が張り出し状に一体的に設
けられている。９は取付孔である。

【００１８】本発明に係る車両用衝撃吸収体Ｅは、その
本体１が密閉状であるか、または図１および図２に示す
ように、本体１の側壁１ａに開口部１０を設けたもので
構成されるが、開口部１０を設ける場合は、側壁１ａの
全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。

【００１９】図３は、本発明に係る車両用衝撃吸収体の
他の実施形態を示す図１と同様の部分の模式断面図であ
る。車両用衝撃吸収体Ｅは、本体１の互いに対向する当
接面２および支持面３のうち、支持面３を当接面２に向
けて窪ませて形成された筒状の凹状リブ４と、凹状リブ
４の先端部が当接面２の内面に当接した接合部４ｃを備
えたものである。これ以外の部分は図１および図２に示
した車両用衝撃吸収体Ｅと同様でよいのでその説明は省
略する。

【００２０】なお、上述したものとは逆に、当接面２を
支持面３に向けて窪ませて凹状リブを形成してもよい。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】また、車両用衝撃吸収体の平均肉厚は２ｍ
ｍ〜５ｍｍの範囲以内であることが望ましい。平均肉厚
が２ｍｍ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。

【００２５】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。なお、上記投影面積とは、ブラケットを除いた投
影面積をいう。

【００２６】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。

【００２７】図４および図５は、自動車に本発明に係る
図１および図２に示す車両用衝撃吸収体Ｅを用いた場合
を示し、自動車のルーフパネル３０のインナパネル３２
と内装材３１との間に、車両用衝撃吸収体Ｅを配設して
いる。車両用衝撃吸収体Ｅは、乗員の頭部Ｆを保護する
ものである。車両用衝撃吸収体Ｅは、そのブラケット８
をインナパネル３２に固定しており、支持面３とインナ
パネル３２との間には空間部３２ａを有している。３３
はアウタパネル、３４は内装材３１とインナパネル３２
とアウタパネル３３の端末を覆うモール、３５はドアガ
ラス、３６はドアサッシである。

【００２８】なお、本発明に係る図１および図２に示す
車両用衝撃吸収体Ｅは、図４のフロントピラー３０ａ、
センターピラー３０ｂまたはリヤピラー３０ｃのパッド
として用いることができることはいうまでもない。

【００２９】次に、本発明に係る車両用衝撃吸収体の製
造方法について、図１および図２に示した車両用衝撃吸
収体Ｅをブロー成形する場合を例に挙げて説明する。

【００３０】図６に示すように、一方の金型２１およ
び他方の金型２２を型開きし、熱可塑性樹脂を図示しな
い押出機によって溶融させてその押出ヘッド２４より筒
状のパリスン２３を押し出し、両金型２１、２２間に配
置する。

【００３１】上記ののち、型閉じを行ない、一方の
金型２１のリブ形成用突出部２１ａおよび他方の金型２
２のリブ形成用突出部２２ａにより、パリスン２３をそ
の両側から窪ませて先端部を当接させることにより接合
部４ｃを形成するとともに、パリスン２３を両金型２
１，２２のピンチオフ部で挟持する。この接合部４ｃは
溶着させておくと、衝撃吸収性能が向上する。

【００３２】本工程において、パリスン２３の先端開口
部を閉鎖し、押出ヘッド２４に内設された吹込手段等に
よって加圧流体を所定量導入する、いわゆるプリブロー
を行なったのち型閉じを完了させるようにすることがで
きる。

【００３３】上記ののち、パリスン２３内に図示し
ない吹込手段により加圧流体を導入し、図７に示すよう
に、キャビティに沿って膨張させて、上述した車両用衝
撃吸収体Ｅをブロー成形により一体成形する。

【００３４】上記ののち、前記金型２１，２２中で
取り出し可能な温度まで冷却したのち、型開きを行ない
車両用衝撃吸収体Ｅを取り出す。

【００３５】なお、図３に示した車両用衝撃吸収体Ｅを
ブロー成形するには、他方の金型に、パリスンを突出変
形させてその先端を当接面１２の内面側に当接させて接
合部４ｃを形成することができる高さのリブ形成用突出
部を設けた分割形式の金型を用いる。

【００３６】

【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、側壁１ａに開口部
１０が無いほかは下記の寸法の図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、得られた車両用衝撃吸収体を引張り試験機（株
式会社ＡＮＤ製、「ＴＥＮＳＩＬＯＮ／ＳＴＭ−Ｆ１０
００ＢＰ」）により当接面および支持面を５度偏った方
向より圧縮し、圧縮荷重に対する圧縮歪の変化を計測し
た。その結果を図８に示すグラフの曲線Ａに示す。

【００３７】車両用衝撃吸収体の外形形状：縦＝１００
ｍｍ、横＝１００ｍｍ、高さ＝５０ｍｍ周縁Ｒ面取部の曲率半径：１０ｍｍ角隅Ｒ面取部の曲率半径：２５ｍｍ平均肉厚：２．５ｍｍ（実施例２）周縁Ｒ面取部および角隅Ｒ面取部を形成し
ない以外は、実施例１と同様に車両用衝撃吸収体をブロ
ー成形によって製造し、得られた車両用衝撃吸収体を実
施例１と同様に圧縮荷重に対する圧縮歪の変化を計測し
た。その結果を図８に示すグラフの曲線Ｂに示す。

【００３８】図８のグラフに示す曲線Ａおよび曲線Ｂか
ら明らかなように、実施例１および実施例２の車両用衝
撃吸収体は、圧縮荷重がそれぞれ約５８０ｋｇ／ｃ
ｍ²、約５００ｋｇ／ｃｍ²を超えるまでの間は圧縮歪が
直線的に変化し、その値も２０％以下を維持しているこ
とからみて、衝撃吸収性能が良好であり、両者ともに有
効である。

【００３９】特に、当接面の角隅部を除く周縁部および
角隅部にそれぞれ周縁Ｒ面取部および角隅Ｒ面取部を形
成した実施例１の場合、圧縮荷重が約６００ｋｇ／ｃｍ
²において、圧縮歪が約２０％から６０％まで大きく増
大し、衝撃吸収性能がより良好になる。（実施例３）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、Ｊ
ＩＳＫ−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１０に示す。車両用衝撃吸収体の外形形状：縦＝１００ｍｍ、横＝１
００ｍｍ、高さ＝５０ｍｍ平均肉厚：２．５ｍｍ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

【００４０】図９は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
Ｅの衝撃吸収特性を示したグラフである。本実施の形態
による車両用衝撃吸収体Ｅ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ａ
２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ｂ
３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。

【００４１】これに対して、図１０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１０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１０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。

【００４２】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。

【００４３】車両用衝撃吸収体Ｅ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。

【００４４】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
では最大荷重を制御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％以下になると、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。

【００４５】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。

【００４６】本発明に係る車両用衝撃吸収体Ｅは、図１
１に示すように、乗員の頭上部分に位置する車体部材の
態様に応じて、横長形状のものであってもよい。なお、
図１１に示すものは、図１に示すものと形状が異なるこ
とと、凹状リブ４ａを複数設けたほかは、図１に示すも
のと基本的に同等の構成であるから、同構成部位には同
符号を付してその説明を省略する。

【００４７】

【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。

【００４８】ブロー成形により一体成形するため、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。

【００４９】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】本発明に係る車両用衝撃吸収体の他の実施形態
を示す図２と同様の模式断面図である。

【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のＢ−Ｂ線に沿う模式断面図であって、乗
員の頭部の位置を合わせて示している。

【図６】本発明に係る車両用衝撃吸収体のブロー成形時
における一工程を示す説明図である。

【図７】本発明に係る車両用衝撃吸収体のブロー成形時
における一工程を示す説明図である。

【図８】本発明に係る車両用衝撃吸収体において、実施
例１および実施例２の圧縮荷重と圧縮歪の関係を示すグ
ラフである。

【図９】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ついて示した
グラフである。

【図１０】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１１】本発明に係る車両用衝撃吸収体の他の実施形
態の模式斜視図である。

【符号の説明】

Ｅ車両用衝撃吸収体１本体１ａ側壁２当接面３支持面４ａ、４ｂ、４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ブラケット９取付孔１０開口部２１一方の金型２２他方の金型２１ａ、２２ａリブ形成用突出部２１ｂ、２２ｂブラケット形成部２３パリスン２４押出ヘッド３０ルーフパネル３０ａフロントピラー３０ｂセンターピラー３０ｃリヤピラー３１内装材３２インナパネル３２ａ空間部３３アウタパネル３４モール３５ドアガラス３６ドアサッシＦ乗員の頭部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乗員の頭上部分に位置する車体部材を内
設し、乗員の頭上部分に対す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備えたこ
とを特徴とする車両用衝撃吸収体。
【請求項２】乗員の頭上部分に位置する車体部材を内
設し、乗員の頭上部分に対す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のうちのいずれか一方
を他方へ向けて窪ませて形成された凹状リブと、前記凹
状リブの先端部が前記他方の内面に当接した接合部を備
えたことを特徴とする車両用衝撃吸収体。
【請求項３】乗員の頭上部分に位置する車体部材を内
設し、乗員の頭上部分に対す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、該側壁の全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
れていることを特徴とする車両用衝撃吸収体。
【請求項４】支持面の角隅部に角隅Ｒ面取部を形成す
るとともに、前記支持面の角隅部を除いた周縁部に周縁
Ｒ面取部を形成した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。
【請求項５】熱可塑性樹脂は、曲げ弾性率が５０００
ｋｇ／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ないし４いずれか１項
記載の車両用衝撃吸収体。
【請求項６】車両用衝撃吸収体の平均肉厚が、２ｍｍ
〜５ｍｍの範囲以内であることを特徴とする請求項１な
いし５いずれか１項記載の車両用衝撃吸収体。
【請求項７】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６いずれか１項記載の車両用
衝撃吸収体。