JP2000219095A - 車体上部の衝撃エネルギ吸収構造及び衝撃エネルギ吸収部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きさの異なるすきまが構造部材の長手方向
に存在する場合でも、企図したエネルギ吸収を達成でき
る、車体上部の衝撃エネルギ吸収構造を提供すること。 【解決手段】 長手方向へ伸びる車体の構造部材（２
０）と、この構造部材の内方に間隔をおいて配置される
内装材（２２）とを備える車体上部において衝撃エネル
ギを吸収する構造は、前記間隔内に配置され、構造部材
に沿って長手方向へ伸びるエネルギ吸収材であって長手
方向に直交する仮想面における断面形状が長手方向へ実
質的に一定形状で連なるように形成されたエネルギ吸収
材（２４）と、エネルギ吸収材と構造部材との間及びエ
ネルギ吸収材と内装材との間の少なくとも一方に生じた
すきま（４０）を埋めるスペーサ材（４２）とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の車体上部の
衝撃エネルギ吸収構造及び衝撃エネルギ吸収部品に関
し、特に、ピラー、ルーフサイドレール、ヘッダのよう
な車体の構造部材と、この構造部材の車室内方に間隔を
おいて配置されるピラーガーニッシュ、ルーフライニン
グのような内装材とを備える車体上部において前記間隔
内にエネルギ吸収材を配置して衝撃エネルギを吸収する
構造と、この衝撃エネルギ吸収構造に使用できる衝撃エ
ネルギ吸収部品とに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、特に乗用車の車体の構造部材と
内装材との間の間隔内にエネルギ吸収材を配置し、内装
材から構造部材に向く衝撃荷重が加わったとき、前記エ
ネルギ吸収材を変形させて衝撃荷重が持つ衝撃エネルギ
を吸収させている。通常、前記エネルギ吸収材として格
子状のリブやウレタンパッド、薄い鋼板を断面がハット
状を呈するように折り曲げたものなどが使用されるが、
金属材料を押し出し成形して作った金属パイプを使用し
たり（特願平9-176594号：特開平11-5503号公報）、金
属箔の芯材と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされ
る金属以外の材料のシートとからなり、前記芯材と前記
表裏のシートとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して
形成された、いわゆるハイブリッドパイプを使用したり
（特開平10-29482号公報）することもある。

【０００３】金属パイプは押し出し成形によって、また
ハイブリッドパイプは成形後に必要な変形を加えること
によって、所望の断面形状のものを容易に得ることがで
きる。さらに、金属パイプの板厚を変えたり、ハイブリ
ッドパイプの凸部の外周面最外部から凹部の内周面最内
部に至る径方向の厚み、いわゆる見掛け板厚を変えた
り、隣り合って位置する凸部間（凹部間）のピッチを変
えたりすることにより、吸収すべきエネルギ特性を調整
することができる。このように、押し出し成形された金
属パイプやハイブリッドパイプのような中空材にはエネ
ルギ吸収材としての優れた性質がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車体の構造
部材はそれが設置される場所によっては、強度的及び意
匠的要請を満たすべく３次元的な曲げ形状に形成される
ため、エネルギ吸収材をこの構造部材に忠実に沿わせて
配置することは困難な場合がある。一方、内装材は意匠
的要請を満たすことを主眼として全体的に形成されるも
のであり、構造部材の局部的な形状に合わせる必要性は
むしろ少ない。その結果、金属パイプ、ハイブリッドパ
イプ、その他の中空パイプのような、実質的に一定の断
面形状が長手方向へ連続するエネルギ吸収材を構造部材
と内装材との間の間隔内に配置すると、構造部材の長手
方向において構造部材とエネルギ吸収材との間、又はエ
ネルギ吸収材と内装材との間に大きさの異なるすきまが
生ずることがある。

【０００５】エネルギ吸収材は、衝撃体の持つ衝撃荷重
が加わる当初から変形を開始し、衝撃体が所定量の変位
をしたとき、企図したエネルギ量を吸収できるものであ
ることが好ましいが、エネルギ吸収材と内装材又は構造
部材との間にすきまが存在すると、このすきまが埋めら
れるまでエネルギ吸収材は変形しない。一方、エネルギ
吸収材の所定量の変位は、衝撃体がエネルギ吸収材を変
形して移動するのを許容できる変位であり、実質的に一
定に定められる。従って、エネルギ吸収材と内装材又は
構造部材との間にすきまが存在する場合、このすきまの
大きさに相当する変位量だけ、衝撃体がエネルギ吸収材
を変形させることなく移動することから、衝撃荷重によ
るエネルギ吸収材の実際の変位量が少なくなり、エネル
ギ吸収量が少なくなる。したがって、大きさの異なるす
きまが構造部材の長手方向に存在すると、衝撃荷重が加
わる部位によってエネルギ吸収量が大きく変動する原因
となる。

【０００６】本発明は、大きさの異なるすきまが構造部
材の長手方向に存在する場合でも、企図したエネルギ吸
収を達成できる、車体上部の衝撃エネルギ吸収構造を提
供する。

【０００７】本発明はまた、衝撃エネルギ吸収構造に使
用できる衝撃エネルギ吸収部品を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明は
長手方向へ伸びる車体の構造部材と、この構造部材の内
方に間隔をおいて配置される内装材とを備える車体上部
において衝撃エネルギを吸収する構造であって、前記間
隔内に配置され、前記構造部材に沿って長手方向へ伸び
るエネルギ吸収材であって長手方向に直交する仮想面に
おける断面形状が長手方向へ実質的に一定形状で連なる
ように形成されたエネルギ吸収材と、このエネルギ吸収
材と前記構造部材との間及び前記エネルギ吸収材と前記
内装材との間の少なくとも一方に生じたすきまを埋める
スペーサ材とを備える。

【０００９】構造部材と内装材との間の間隔内にエネル
ギ吸収材とスペーサ材とを配置するが、スペーサ材は、
エネルギ吸収材と構造部材との間及びエネルギ吸収材と
内装材との間の少なくとも一方に生じたすきまを埋める
ように、すきまの大きさに応じて作ることができる。内
装材から構造部材に向く衝撃荷重が加わるとき、スペー
サ材がすきまを実質的に埋めているため、エネルギ吸収
材は衝撃荷重が加わると直ちに変形し始める。

【００１０】スペーサ材がすきまを埋めているため、エ
ネルギ吸収材は衝撃荷重が加わると直ちに変形し始め、
エネルギ吸収する。すきまがある場合、内装材又はエネ
ルギ吸収材がそのすきまを埋めるまで実質的なエネルギ
吸収が行われず、エネルギ吸収の観点からすると無駄な
変位を生じていたが、本発明によれば無駄な変位が生じ
ない。これは、エネルギ吸収材が企図した全変位にわた
って変形できることであり、エネルギ吸収材による吸収
エネルギ量を構造部材の長手方向において実質的に一定
に保つことができる。

【００１１】エネルギ吸収材を断面が実質的に一定形状
となるように形成できるため、エネルギ吸収材の製作に
煩雑さがない。特に、スペーサ材の形状を選定すること
により、エネルギ吸収材の形状を単純なものとすること
ができるため、エネルギ吸収材を一層簡単に製作するこ
とができる。

【００１２】別の発明では、前記スペーサ材が前記エネ
ルギ吸収材と前記内装材との間のすきまを埋めており、
前記スペーサ材は前記エネルギ吸収材に対面する前記内
装材の裏面に一体成形されている。

【００１３】スペーサ材が内装材の裏面に一体成形され
ているため、スペーサ材を独立した部品として作る手間
を省くことができ、部品数を減らすことができる。

【００１４】さらに別の発明では、前記スペーサ材は前
記エネルギ吸収材に一体的に設けられている。

【００１５】スペーサ材をエネルギ吸収材と一体にして
おき、このエネルギ吸収材を所定位置に配置することに
より、スペーサ材の配置が完了するため、スペーサ材の
組み付け時の手間を省くことができる。また、スペーサ
材は、エネルギ吸収材及び内装材から独立した部品とし
て形成されるため、その材料や形状の選定が自由であ
る。その結果、エネルギ吸収材のエネルギ吸収特性を一
層容易に調整することができる。

【００１６】さらに別の発明では、前記スペーサ材はエ
ネルギ吸収可能である。

【００１７】スペーサ材がエネルギ吸収可能であるた
め、スペーサ材の配置又は長さを選定することにより、
エネルギ吸収材のエネルギ吸収特性を調整することがで
きる。

【００１８】さらに別の発明では、前記エネルギ吸収材
は、金属箔の芯材と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合
わされた金属以外の材料のシートとからなり、前記芯材
と前記シートとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して
形成されたハイブリッドパイプ又は押し出し成形された
金属パイプである。

【００１９】中空のエネルギ吸収材を使用するため、エ
ネルギ吸収材に加わる衝撃荷重の向きの影響が少なく、
ハイブリッドパイプの見掛け板厚若しくはピッチ、又は
金属パイプの板厚を変えてエネルギ吸収特性を容易に調
整することができる。

【００２０】エネルギ吸収材がハイブリッドパイプであ
る場合、軽量である。また、芯材とシートを例えばスピ
ンドルの回りに巻き付け、凹凸を連続的に付けてハイブ
リッドパイプを作ることが可能であるため生産性がよ
く、曲げや変形加工が比較的に自由にできるため、構造
部材又は内装材に沿わせて配置することが容易である。

【００２１】エネルギ吸収材が押し出し成形された金属
パイプである場合、押し出し成形により所定の断面形状
に作ることができるため生産性がよく、金属パイプであ
るため荷重の立ち上がりの急な荷重対変位のエネルギ吸
収特性を得ることができる。

【００２２】本発明はまた、衝撃エネルギ吸収部品に関
する。この衝撃エネルギ吸収部品は、金属箔の芯材と、
この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材
料のシートとからなり、前記芯材と前記シートとを軸線
方向へ連続的に凹凸状に変形して形成されたハイブリッ
ドパイプ、又は押し出し成形された金属パイプからなる
中空のエネルギ吸収材であって軸線に直交する仮想面に
おける断面形状が軸線方向へ実質的に一定形状で連なる
ように形成されたエネルギ吸収材と、このエネルギ吸収
材の所定位置に配置されるスペーサ材とからなる。

【００２３】エネルギ吸収材とスペーサ材とを所定位置
に配置して適当に固定すると衝撃エネルギ吸収構造が得
られる。エネルギ吸収材とスペーサ材とは、別個に製作
し、衝撃エネルギ吸収構造を設置すべき箇所に別個に運
んでこの箇所に固定したり、エネルギ吸収材に対してス
ペーサ材が所定位置となるようにエネルギ吸収材とスペ
ーサ材とを相互に結合し、一体としたものを衝撃エネル
ギ吸収構造を設置すべき個所に運んでこの箇所に固定し
たりすることができる。

【００２４】エネルギ吸収材の断面形状が実質的に一定
であるため、エネルギ吸収材を能率良く製作できる。ま
た、エネルギ吸収材とスペーサ材とを所定位置に配置
し、固定することによって簡単に衝撃エネルギ吸収構造
を得ることができる。

【００２５】衝撃エネルギ吸収部品がエネルギ吸収材と
スペーサ材とからなるため、エネルギ吸収材とスペーサ
材とを別個に製作し、衝撃エネルギ吸収構造を設置すべ
き箇所に別個に運んでこの箇所に固定しようとする場合
には、構造部材と内装材との間の間隔にばらつきがあっ
ても、エネルギ吸収材とスペーサ材との相対位置を調整
することによって衝撃エネルギ吸収部品を容易に配置す
ることができる。

【００２６】本発明はまた、長手方向へ伸びる車体の構
造部材と、この構造部材の内方に間隔をおいて配置され
る内装材と、前記間隔内に配置され、前記構造部材に沿
って長手方向へ伸びるエネルギ吸収材とを備える車体上
部において衝撃エネルギを吸収する構造に関する。前記
エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表裏に
それぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートとから
なり、前記芯材と前記シートとを軸線方向へ連続的に凹
凸状に変形して形成されたハイブリッドパイプである。
このハイブリッドパイプは、軸線に直交する断面の外周
長さが軸線方向において実質的に一定で、かつ、断面形
状が軸線方向において徐々に異なるように形成されてい
る。

【００２７】ハイブリッドパイプと構造部材との間、及
びハイブリッドパイプと内装材との間にすきまが実質的
に生じないように、徐々に変形して断面形状を軸線方向
において異ならせたハイブリッドパイプを所定位置に配
置すると、ハイブリッドパイプと構造部材との間、及び
ハイブリッドパイプと内装材との間にすきまが実質的に
存在しない。

【００２８】内装材から構造部材に向く衝撃荷重が加わ
るとき、ハイブリッドパイプは衝撃荷重が加わる当初か
ら圧縮変形し始め、エネルギ吸収が行われるため、効率
良く衝撃エネルギを吸収できる。

【００２９】断面形状がそれぞれ異なる複数のハイブリ
ッドパイプであって個々のものの断面形状が一定である
複数のハイブリッドパイプを軸線方向で隣り合わせて構
造部材の長手方向に配置し、衝撃エネルギを吸収しよう
とする場合、隣り合って位置するハイブリッドパイプ相
互間にすきまが存在することと、断面形状が異なること
から、構造部材の長手方向におけるエネルギ吸収特性が
不連続になる。これに対して、本発明によれば、ハイブ
リッドパイプが連続した形態であることと、断面形状の
急な変化を抑えることができることから、連続的なエネ
ルギ吸収特性を得ることができる。これは、構造部材の
長手方向における任意の部位での衝撃エネルギ吸収特性
が他の部位での衝撃エネルギ吸収特性から大きく離れな
いことであり、構造部材の長手方向にわたって近似した
衝撃エネルギ吸収特性を得ることができる。

【００３０】ハイブリッドパイプの軸線に直交する断面
の外周長さを軸線方向において実質的に一定に保ちつ
つ、断面形状を徐々に異ならせるものであるため、最大
の断面積を有する断面が円形の筒、つまり円筒の形態で
作ったハイブリッドパイプをフォーミング加工すること
によって断面形状を変更し、所要の断面形状を有するハ
イブリッドパイプを得ることができることから、断面形
状が徐々に異なるハイブリッドパイプを簡単に作ること
ができる。

【００３１】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、軸線回りでねじられている。

【００３２】ハイブリッドパイプは、軸線に交差する方
向から荷重が加わるとき軸線方向へ伸び、見掛け板厚が
変わって荷重対変位のエネルギ吸収特性が変化する。と
ころが、ハイブリッドパイプを軸線回りでねじることに
よって軸線方向への伸びに対する内部抵抗ないし粘性抵
抗が大きくなるため、荷重の立ち上がりの急なエネルギ
吸収特性を得ることができる。その結果、小さな有効変
位でより多くの衝撃エネルギを吸収できる。

【００３３】別の発明では、前記構造部材は、ショルダ
ベルトのアジャスタ支持部を上下方向へ移動可能に支持
するレールを車体前後方向の中間部位に取り付けたセン
タピラーであり、前記内装材は、前記センタピラーの内
方に間隔をおいて配置されたピラーガーニッシュであ
る。そして、前記ハイブリッドパイプは、一対の中空の
エネルギ吸収部であってこれらエネルギ吸収部が相互に
連結され、前記レールをはさんだ前後の部位に配置され
た一対の中空のエネルギ吸収部を有する。

【００３４】センタピラーには車体前後方向から衝撃荷
重が加わる可能性があるため、アジャスタ支持部用レー
ルの車体前後に２つのエネルギ吸収材を配置してそれぞ
れを固定しているが、２つのエネルギ吸収部を持つ１つ
のエネルギ吸収材を配置することにより、配置の際の作
業性をよくし、部品数を減らすことができる。

【００３５】本発明はまた、衝撃エネルギ吸収部品に関
する。この衝撃エネルギ吸収部品は、金属箔の芯材と、
この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材
料のシートとからなり、前記芯材と前記シートとを軸線
方向へ連続的に凹凸状に変形して形成されたハイブリッ
ドパイプからなる。このハイブリッドパイプは、軸線に
直交する断面の外周長さが軸線方向において実質的に一
定で、かつ、断面形状が軸線方向において徐々に異なる
ように形成されている。

【００３６】軸線に直交する断面の外周長さが軸線方向
において実質的に一定で、かつ、断面形状が軸線方向に
おいて徐々に異なるように形成されたハイブリッドパイ
プからなる衝撃エネルギ吸収部品を所定位置に配置して
適当に固定すると衝撃エネルギ吸収構造が得られる。

【００３７】最大の断面積を有する断面が円形の筒、つ
まり円筒の形態で作ったハイブリッドパイプをフォーミ
ング加工によって断面形状を変更し、所要の断面形状を
有するハイブリッドパイプを得、これを衝撃エネルギ吸
収部品とするものであり、簡単に作ることができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】衝撃エネルギ吸収構造は、断面状
態の図１及び図２と、模式的な図３とを参照すると、長
手方向Ａへ伸びる車体の構造部材２０と、構造部材２０
の内方に間隔をおいて配置される内装材２２とを備える
車体上部において前記間隔内にエネルギ吸収材２４を配
置して衝撃エネルギを吸収するものである。

【００３９】図示の実施例では、構造部材２０はインナ
パネル２６と、アウタパネル２８と、補強パネル３０と
を備え、各パネルのフランジを重ね合わせて接合し、閉
じ断面構造に形成したフロントピラーであり、内装材２
２はピラーガーニッシュである。

【００４０】エネルギ吸収材２４は中空に形成されてお
り、間隔３２内に配置され、構造部材２０に沿って長手
方向Ａへ伸びている。構造部材２０のインナパネル２６
と内装材２４との間の間隔３２は、図１及び図２を比べ
ると分かるように、構造部材２０の長手方向において異
なった大きさであるが、エネルギ吸収材２４は、構造部
材２０の長手方向に直交する仮想面、つまり図１及び図
２の紙面における断面形状が長手方向へ実質的に一定形
状で連なるように形成されている。すなわち、エネルギ
吸収材２４は、長手方向において実質的に一定形状であ
り、かつ、間隔３２のうち衝撃荷重が加わる向きにある
間隔に入ることができる最大の寸法に形成されている。

【００４１】図３に示すように、フロントピラー２０は
その上方の端部で、車体の前後方向へ伸びるルーフサイ
ドレール５０及び車体の幅方向へ伸びるヘッダ３６と接
合されており、３次元的に、つまり図示のような２次元
の曲げの他、紙面に垂直な方向へも曲げられている。そ
の結果、フロントピラー２０とルーフサイドレール５０
とヘッダ３６とが互いに結合される結合部分３４では、
図１に示すように、フロントピラー２０のインナパネル
２６とこの内方に配置されるピラーガーニッシュ２２と
の間の間隔３２が最も狭くなっている。間隔が最も狭い
箇所に適合する断面形状となるようにエネルギ吸収材２
４を全長にわたって実質的に一定形状に形成することに
より、エネルギ吸収材２４は、間隔３２のうち衝撃荷重
が加わる向きにある間隔に入ることができる最大の実質
的に一定形状とされている。この図１に示す部位におい
て、エネルギ吸収材２４は内装材２２及びインナパネル
２６と接している。

【００４２】図示の実施例では、エネルギ吸収材２４
は、間隔３２のうち一方側つまり後方側に偏って位置し
ているが、これはフロントピラー２０の前方側にウイン
ドシールドガラス３８があり、ウインドシールドガラス
３８の近傍ではピラーガーニッシュ２２からフロントピ
ラー２０に向けて衝撃荷重が加わりにくいことによる。
このように、エネルギ吸収材２４は、それが配置される
場所において加わる可能性がある衝撃荷重の向きを考慮
して最適な配置場所と形状とを選定する。

【００４３】エネルギ吸収材２４を前述のように形成す
ると、結合部分３４から離れた部位では図２に示すよう
に、エネルギ吸収材２４とピラーガーニッシュ２２との
間にすきま４０が生ずることとなるが、本発明ではこの
すきま４０にスペーサ材４２を配置してすきま４０を埋
めている。スペーサ材４２は、それ自体がエネルギ吸収
できるものであっても、またエネルギ吸収できないもの
であってもよい。スペーサ材４２は、構造部材２０に沿
ってその長手方向へ伸びており、断面形状は結合部分３
４に向けて次第に小さくなっている。しかし、スペーサ
材４２はすきまの全てを埋める必要はない。長手方向に
おいて複数のスペーサ材４２が間隔をおいて隣り合って
位置していても、そのスペーサ材間の間隔が内装材２２
にぶつかる丸みを帯びた衝撃体の大きさと比べて小さい
とき、長手方向おけるスペーサ材間の間隔の存在は問題
とならない。

【００４４】スペーサ材４２がエネルギ吸収可能である
場合、スペーサ材４２は、エネルギ吸収材２４に対面す
る内装材２２の裏面に一体成形された樹脂リブとするこ
とができる。すなわち、内装材２２はＡＢＳ樹脂のよう
な硬質樹脂を射出成形して作られるところ、内装材２２
を成形するとき１又は複数の縦リブと複数の横リブとが
適当な間隔をおくように樹脂リブを成形することによ
り、スペーサ材４２を別途形成する手間を省くことがで
きる。この場合、縦リブ及び横リブの板厚や高さなどを
適当に選定し、エネルギ吸収材２４の荷重対変位のエネ
ルギ吸収特性を調整するようにする。例えば、縦リブ及
び横リブの高さを１−２mm程度に定め、衝撃荷重が加わ
ったときまずエネルギ吸収材２４を圧縮変形させ、エネ
ルギ吸収材２４が十分に圧縮変形した後、樹脂リブが座
屈又はせん断するように定めておけば、エネルギ吸収材
２４によるエネルギ吸収量に加えて、樹脂リブによるエ
ネルギ吸収量を得ることができる。

【００４５】スペーサ材４２がエネルギ吸収しないもの
である場合、スペーサ材４２によっていわゆる底づき現
象が発生しないように、エネルギ吸収材２４の変位を定
める。すなわち、内装材２２からスペーサ材４２を経て
エネルギ吸収材２４に衝撃荷重が加わるとき、エネルギ
吸収材２４が圧縮変形するが、エネルギ吸収材２４が十
分に圧縮変形したとき、必要なエネルギ吸収が完了する
ように変位量を定めておくことが好ましい。

【００４６】前記実施例では、エネルギ吸収材２４と内
装材２２との間に生じたすきま４０をスペーサ材４２に
よって埋めているが、エネルギ吸収材２４が配置される
場所によっては、エネルギ吸収材２４と構造部材２０と
の間にすきまが生ずることもあるため、その場合にはエ
ネルギ吸収材２４と構造部材２０との間のすきまをスペ
ーサ材で埋めるようにする。また、エネルギ吸収材２４
と構造部材２０との間のすきまと、エネルギ吸収材２４
と内装材２２との間のすきまとの両方をスペーサ材で埋
めることもできる。この場合、２つのすきまのうち大き
な方のすきまをスペーサ材で埋めるだけでも効果が得ら
れる。

【００４７】荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す
図４を参照すると、図１に示した部位に衝撃荷重が加わ
ったとき、エネルギ吸収材２４は衝撃荷重が加わった初
期から圧縮変形し始めるため、反力荷重は実線Ｂとな
る。図２に示した部位に衝撃荷重が加わったとき、スペ
ーサ材４２と内装材２２又はスペーサ材４２とエネルギ
吸収材２４との間に残っているわずかなすきまの影響
で、エネルギ吸収材２４が圧縮変形し始めるのがわずか
に遅れるため、反力荷重は一点鎖線Ｃのようになる。そ
して、エネルギ吸収材２４が十分に圧縮変形した後、ス
ペーサ材である樹脂リブがせん断又は座屈するため、Ｃ
１のように減少する。これに対して、図２に示した部位
にスペーサ材が存在しない場合には二点鎖線Ｄのよう
に、内装材２２がエネルギ吸収材２４に接触するまで反
力荷重はＤ１のように低い。内装材２２がエネルギ吸収
材２４と接触し、エネルギ吸収材２４が圧縮変形をし始
めると、反力荷重はＤ２となり、最終的には底付き現象
Ｄ３の発生となる。底付き現象が発生するのは、エネル
ギ吸収が十分に行われないことによる。

【００４８】断面状態の図５ないし図７と、模式的な図
８とに示した衝撃エネルギ吸収構造は、長手方向Ａ′へ
伸びる車体の構造部材５０と、構造部材５０の内方に間
隔をおいて配置される内装材５２とを備える車体上部に
おいて前記間隔内にエネルギ吸収材５４を配置して衝撃
エネルギを吸収するものである。

【００４９】図示の実施例では、構造部材５０はインナ
パネル５６と、アウタパネル５８と、補強パネル６０と
を備え、各パネルのフランジを重ね合わせて接合し、閉
じ断面構造に形成したルーフサイドレールであり、内装
材５２はルーフライニングである。

【００５０】エネルギ吸収材５４は中空に形成されてお
り、間隔６２内に配置され、構造部材５０に沿って長手
方向Ａ′へ伸びている。構造部材５０のインナパネル５
６と内装材５４との間の間隔６２は、図５ないし図７を
比べると分かるように、構造部材５０の長手方向におい
て異なった大きさであるが、エネルギ吸収材５４は、構
造部材５０の長手方向に直交する仮想面、つまり図５な
いし図７の紙面における断面形状が長手方向へ実質的に
一定形状で連なるように形成されている。

【００５１】図８に示すように、ルーフサイドレール５
０はその前方の端部で、車体の幅方向へ伸びるヘッダ３
６及び斜めに立ち上がっているフロントピラー２０と接
合され、後方の端部へ向けて凸状に曲がり、さらに紙面
に垂直な方向へも曲がり、３次元的に曲げられている。
その結果、ルーフサイドレール５０とフロントピラー２
０とヘッダ３６とが互いに結合される結合部分３４で
は、図５に示すように、ルーフサイドレール５０のイン
ナパネル５６とこの内方に配置されるルーフライニング
５２との間の間隔６２が最も狭くなっている。間隔が最
も狭い箇所に適合する断面形状となるようにエネルギ吸
収材５４を全長にわたって実質的に一定形状に形成する
ことにより、エネルギ吸収材５４は間隔６２に入る断面
形状となる。

【００５２】エネルギ吸収材５４を前述のように形成す
ると、結合部分３４から離れた部位では図６に示すよう
に、エネルギ吸収材５４とルーフライニング５２との間
にすきま６４が、またエネルギ吸収材５４とルーフサイ
ドレール５０のインナパネル５６との間にすきま６６が
生ずることとなる。さらに、図７に示すように、エネル
ギ吸収材５４とルーフサイドレール５０のインナパネル
５６との間にすきま６８が生ずることとなる。本発明で
はすきま６４，６６，６８にそれぞれスペーサ材７０，
７２，７４を配置して各すきま６４，６６，６８を埋め
ている。スペーサ材７０，７２，７４は、それ自体がエ
ネルギ吸収できるものであっても、またエネルギ吸収で
きないものであってもよい。スペーサ材７０は、構造部
材５０に沿ってその長手方向の後方へ伸びており、断面
形状は後方へ向けて次第に小さくなっている。一方、ス
ペーサ材７２はスペーサ材７４に向けて伸び、断面形状
はスペーサ材７２と比べてほぼ同じかわずかに大きくな
っている。スペーサ材７０はすきまの全てを埋める必要
はなく、またスペーサ材７２とスペーサ材７４とは１つ
のスペーサ材を連続して形成したものでも、別個に形成
したものでもよい。長手方向において複数のスペーサ材
が間隔をおいて隣り合って位置していても、前述のよう
に、そのスペーサ材間の間隔が内装材５２にぶつかる丸
みを帯びた衝撃体の大きさと比べて小さいとき、長手方
向おけるスペーサ材間の間隔の存在は問題とならない。

【００５３】スペーサ材７０，７２，７４がエネルギ吸
収可能である場合、スペーサ材７０は前記実施例と同様
に、エネルギ吸収材５４に対面する内装材５２の裏面に
一体成形された樹脂リブとすることができる。さらに、
スペーサ材７０，７２，７４はエネルギ吸収材５４に予
め一体的に設けたエネルギ吸収可能な樹脂リブまたは発
泡体とすることができる。

【００５４】斜視状態の図９を参照すると、エネルギ吸
収材５４の外周に樹脂リブ８０がはめ込まれている。樹
脂リブ８０は１つの縦リブ８２と、複数の横リブ８４と
からなり、エネルギ吸収材５４とは別個に成形された
後、エネルギ吸収材５４にはめて一体としたものであ
る。すきま６４，６６，６８の大きさは設計段階で分か
っているため、このすきま内に入るように縦リブ８２及
び横リブ８４の高さｈを定め、さらに適当なエネルギ吸
収ができるように板厚ｄを定めて樹脂リブ８０を成形す
る。樹脂リブ８０に代えて、ウレタンフォームのような
発泡体をエネルギ吸収材５４に貼り付けることもでき
る。

【００５５】荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す
図１０を参照すると、図５に示した部位に衝撃荷重が加
わったとき、エネルギ吸収材５４は衝撃荷重が加わった
初期から圧縮変形し始めるため、反力荷重は実線Ｂとな
る。図６に示した部位に衝撃荷重が加わったとき、スペ
ーサ材７０と内装材５２又はスペーサ材７２と構造部材
５０との間に残っているわずかなすきまの影響で、エネ
ルギ吸収材５４が圧縮変形し始めるのがわずかに遅れる
ため、反力荷重は一点鎖線Ｃのようになる。そして、エ
ネルギ吸収材５４が十分に圧縮変形した後、スペーサ材
である樹脂リブがせん断又は座屈するため、Ｃ１のよう
に減少する。これは、図７に示した部位に衝撃荷重が加
わったときも実質的に同じである。これに対して、図６
に示した部位にスペーサ材が存在しない場合には破線Ｅ
に示すように、内装材５２がエネルギ吸収材５４に接触
するまで反力荷重はＥ１のように低い。内装材５２がエ
ネルギ吸収材５４と接触し、エネルギ吸収材５４が圧縮
変形をし始めると、反力荷重はＥ２となり、最終的には
底付き現象Ｅ３の発生となる。エネルギ吸収材５４が金
属パイプである場合、エネルギ吸収材５４が圧縮される
とき、Ｂ，Ｃ，Ｅの荷重の立ち上がりとなるが、図６の
部位における中空のエネルギ吸収材及びスペーサ材を全
て樹脂製とした場合、Ｆのような緩やかな立ち上がりと
なる。

【００５６】荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す
図１１を参照すると、図６の部位に衝撃荷重が加わった
とき、スペーサ材７０，７２がある場合には一点鎖線Ｃ
となり、スペーサ材がない場合には破線Ｅとなるため、
ハッチングを入れた面積Ｇに相当するエネルギ吸収量を
スペーサ材７０，７２を配置したことにより得ることが
でき、結局、エネルギ吸収効率を高めることができる。
さらに、スペーサ材７０，７２を配置することにより反
力荷重のピーク値間の差Ｐだけピーク値を下げることが
できる。

【００５７】前述のエネルギ吸収材２４は、斜視状態の
図１２に示すように、押し出し成形された金属パイプと
することができる。金属パイプは、所定の中空断面９０
や所定の形状９２を備えるように、アルミニウム若しく
はマグネシウム又はその合金で作ることができる。エネ
ルギ吸収材５４も同様に押し出し成形された金属パイプ
とすることができる。

【００５８】さらに、エネルギ吸収材２４，５４は、斜
視状態の図１３と、断面状態の図１４とに示すように、
ハイブリッドパイプ１００とすることができる。ハイブ
リッドパイプ１００は金属箔の芯材１０２と、この芯材
１０２の表裏にそれぞれ重ね合わされて固着された金属
以外の材料のシート１０４とからなり、芯材１０２とシ
ート１０４とを軸線方向へ連続的に凹部１０６と凸部１
０８とを持つように変形して形成されている。芯材１０
２は硬質のアルミニウム箔、ステンレス箔又はマグネシ
ウム合金箔のうちから選定でき、シート１０４はクラフ
ト紙又は樹脂である。芯材１０２は、板厚が0.05mm以上
で幅が30mm以上とし、シート１０４は、板厚が0.2mm以
上で幅が30mm以上とする。図１３では凹凸状の変形はら
旋状となっている。これに代えて、１つの凹部１０６が
周方向で連なり、この１つの凹部１０６に隣り合わせて
それぞれ独立した２つの凸部１０８が周方向で連なる、
いわゆる波状とすることもできる。

【００５９】軸線に直交する断面形状が軸線方向へ実質
的に一定形状で連なるように形成されたエネルギ吸収材
と、このエネルギ吸収材の所定位置に配置されるスペー
サ材とから衝撃エネルギ吸収部品を作ることができる。
すなわち、図１及び図２に示したエネルギ吸収材２４と
スペーサ材４２とによって図４のＢ，Ｃの特性を持つ衝
撃エネルギ吸収部品を作ることができる。さらに、図５
ないし図７に示したエネルギ吸収材５４とスペーサ材７
０，７２，７４とによって図１０のＢ，Ｃの特性を持つ
衝撃エネルギ吸収部品を作ることができる。エネルギ吸
収材は、図１２の押し出し成形された金属パイプ、又は
図１３のハイブリッドパイプとすることができる。

【００６０】斜視状態の図１５ないし図１９は、長手方
向へ伸びる車体の構造部材と、この構造部材の内方に間
隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配置さ
れ、前記構造部材に沿って長手方向へ伸びるエネルギ吸
収材とを備える車体上部において衝撃エネルギを吸収す
る構造の別の実施例を示している。

【００６１】この実施例では、エネルギ吸収材は、金属
箔の芯材と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされた
金属以外の材料のシートとからなり、前記芯材と前記シ
ートとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され
た、図１３及び図１４のようなハイブリッドパイプから
なるが、このハイブリッドパイプは、軸線に直交する断
面の外周長さが軸線方向において実質的に一定で、か
つ、断面形状が軸線方向において徐々に異なるように形
成されている。

【００６２】図１５はフロントピラー１２０用のエネル
ギ吸収材１２２である。エネルギ吸収材１２２は、下方
の端面においてＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１の五角形
の断面形状であったものが、上方の中間部位ではＡ２，
Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２の四角形に近い五角形となり、
さらに上方の中間部位ではＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ
３，Ｆ１の六角形となり、上方の端面においてＡ４，Ｂ
４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４，Ｆ２の六角形となっている。

【００６３】図１６はセンタピラー１２４用のエネルギ
吸収材１２６である。エネルギ吸収材１２６は、下方の
端面においてＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１，Ｇ
１の略コ字状の七角形であったものが、中間部位におい
ても七角形を保っているが各辺の寸法が異なっており、
上方の端面においてＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ
２，Ｇ２の略コ字状の七角形となっているが各辺の寸法
が異なっている。

【００６４】図１７はクォータピラー１２８用のエネル
ギ吸収材１３０である。エネルギ吸収材１３０は、上方
の端面においてＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１の五角形
であったものが、中間部位ではＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ
２，Ｅ２の五角形を保っているが各辺の寸法が異なって
おり、下方の端面においてＡ３，Ｂ３，Ｄ３，Ｅ３の四
角形となっている。

【００６５】図１８はルーフサイドレール１３２用のエ
ネルギ吸収材１３４である。エネルギ吸収材１３４は、
前方の端面においてＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ
１の六角形であったものが、中間の部位においてＡ２，
Ｂ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２の五角形となり、後方の端面に
おいてＡ３，Ｂ３，Ｄ３，Ｅ３の四角形となっている。

【００６６】図１５ないし図１８に示したエネルギ吸収
材１２２，１２６，１３０，１３４は、軸線に直交する
断面の外周長さが実質的に一定に保たれており、それぞ
れの軸線方向において断面形状が徐々に異なるように作
られている。これは、まず円筒状のハイブリッドパイプ
を作った後、図１３の四角筒状のハイブリッドパイプと
し、その後、フォーミング加工して軸線方向における断
面形状を徐々に異ならせたものである。

【００６７】軸線方向において断面形状が異なるハイブ
リッドパイプ１４０は、斜視状態の図２０に示すように
軸線回りでねじられた形態とすることができる。図示の
ハイブリッドパイプ１４０は、ねじりピッチＰを有す
る。このねじりピッチＰは、ねじり角度（１端面に対し
て他端面がねじられた角度）を一定としたときのハイブ
リッドパイプの２端面間の長さであり、ここではハイブ
リッドパイプの全長を用いている。ねじりピッチＰを変
えることによりエネルギ吸収特性を調整することができ
る。図２１の荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を参照
すると、ねじりのないもの１４２と比べてねじりのある
もの１４４，１４６，１４８は荷重の立ち上がりが急と
なっている。ここで、ねじりピッチＰの長さは、１４
４，１４６，１４８の順で小さくなっている。さらに、
ねじりピッチＰの長さが短くなるほど、つまり単位長さ
当たりのねじり量が大きいほど、荷重の立ち上がりが急
となり、変位が小さくなっていることが分かる。

【００６８】図１６の詳細を示した断面状態の図２２
と、斜視状態の図２３とを参照すると、シートベルトに
おけるショルダベルト１５０のアジャスタ支持部１５２
を上下方向へ移動可能に支持するレール１５４を車体前
後方向の中間部位に取り付けたセンタピラー１５６と、
センタピラー１５６の内方に間隔をおいて配置されるピ
ラーガーニッシュ１５８と、前記間隔内に配置され、セ
ンタピラー１５６に沿って上下方向へ伸びるエネルギ吸
収材１６０とを備える車体上部において衝撃エネルギを
吸収する構造が示されている。アジャスタ支持部１５２
やレール１５４は、それ自体公知のもので、図示しない
アジャスタのボタンを押しながらアジャスタ支持部１５
２を上下方向へ移動させ、ショルダベルト１５０を適正
な位置にもたらすことができる。また、エネルギ吸収材
１６０は図１６のエネルギ吸収材１２６と実質的に同じ
形状である。

【００６９】センタピラー１５６は、アウタパネル１６
２とインナパネル１６４とからなり、それぞれのフラン
ジを接合して水平の断面形状が閉じ構造を呈するように
形成されている。

【００７０】エネルギ吸収材１６０はハイブリッドパイ
プであって一対の中空のエネルギ吸収部１６６，１６７
を有する。一対の中空のエネルギ吸収部１６６，１６７
は相互に連結され、レール１５４をはさんだ前後の部位
に配置されている。エネルギ吸収材１６０は、図１６に
示したエネルギ吸収材１２６と実質的に同じ形態であ
る。一対のエネルギ吸収部１６６，１６７は狭い中空を
形成する連結部１６８，１６９を介して連結されてお
り、エネルギ吸収部１６６がレール１５４の前方に、エ
ネルギ吸収部１６７がレール１５４の後方に位置してい
る。

【００７１】センタピラー１５６のインナパネル１６４
は一般面１７０から凹まされた、レール１５４を収容す
る凹部１７１を有するが、エネルギ吸収材１６０の連結
部１６９は凹部１７１を外れた上下の一般面１７０と接
触している。そこで、エネルギ吸収材１６０の連結部１
６８，１６９とインナパネルの一般面１７０とにタッピ
ングねじをねじ込んでエネルギ吸収材１６０をセンタピ
ラー１５６に取り付けるか、又はエネルギ吸収材１６０
をピラーガーニッシュ１５８に取り付けて使用する。

【００７２】図１５ないし図２２に示したエネルギ吸収
材１２２，１２６，１３０，１３４，１４０，１６０
は、それ自体で衝撃エネルギ吸収部品となり、この衝撃
エネルギ吸収部品を所定位置に配置して取り付けること
により、衝撃エネルギ吸収構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
の実施例を示す断面図で、図３の１−１線に沿って切断
し拡大したものである。

【図２】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
の実施例を示す断面図で、図３の２−２線に沿って切断
し拡大したものである。

【図３】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
を適用できる車体の一部を示す模式図である。

【図４】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図５】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
の別の実施例を示す断面図で、図８の５−５線に沿って
切断し拡大したものである。

【図６】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
の別の実施例を示す断面図で、図８の６−６線に沿って
切断し拡大したものである。

【図７】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
の別の実施例を示す断面図で、図８の７−７線に沿って
切断し拡大したものである。

【図８】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
を適用できる車体の一部を示す模式図である。

【図９】エネルギ吸収材の一部を示す斜視図である。

【図１０】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図１１】本発明の作用及び効果を示す荷重対変位のエ
ネルギ吸収特性図である。

【図１２】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用できる金属パイプの一部を示す斜視図である。

【図１３】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用できるハイブリッドパイプの一部を示す斜視図
である。

【図１４】図１３の１４−１４線で切断した拡大断面図
である。

【図１５】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプの斜視図で、フロント
ピラー用である。

【図１６】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプの斜視図で、センタピ
ラー用である。

【図１７】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプの斜視図で、クォータ
ピラー用である。

【図１８】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプの斜視図で、ルーフサ
イドレール用である。

【図１９】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造を適用できる車体の斜視図である。

【図２０】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用できるハイブリッドパイプの一部を示す斜視図
である。

【図２１】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図２２】図１６に示したハイブリッドパイプを取り付
けたセンタピラーの水平断面図である。

【図２３】ベルトアジャスタ支持部とベルトとを示す斜
視図で、エネルギ吸収材を省いて示してある。

【符号の説明】

２０，５０，１２０，１２４，１２８，１５６ 構造部
材 ２２，５２，１５８ 内装材 ２４，５４，１００，１２２，１２６，１３０，１３４
エネルギ吸収材 １４０，１６０ エネルギ吸収材 ３２，６２ 間隔 ４０，６４，６６，６８ すきま ４２，７０，７２，７４ スペーサ材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向へ伸びる車体の構造部材と、こ
   の構造部材の内方に間隔をおいて配置される内装材とを
   備える車体上部において衝撃エネルギを吸収する構造で
   あって、 前記間隔内に配置され、前記構造部材に沿って長手方向
   へ伸びるエネルギ吸収材であって長手方向に直交する仮
   想面における断面形状が長手方向へ実質的に一定形状で
   連なるように形成されたエネルギ吸収材と、 このエネルギ吸収材と前記構造部材との間及び前記エネ
   ルギ吸収材と前記内装材との間の少なくとも一方に生じ
   たすきまを埋めるスペーサ材とを備える、車体上部の衝
   撃エネルギ吸収構造。
2. 【請求項２】 前記スペーサ材は、前記エネルギ吸収材
   と前記内装材との間のすきまを埋めており、かつ、前記
   エネルギ吸収材に対面する前記内装材の裏面に一体成形
   されている、請求項１に記載の車体上部の衝撃エネルギ
   吸収構造。
3. 【請求項３】 前記スペーサ材は前記エネルギ吸収材に
   一体的に設けられている、請求項１に記載の車体上部の
   衝撃エネルギ吸収構造。
4. 【請求項４】 前記スペーサ材はエネルギ吸収可能であ
   る、請求項２又は３に記載の車体上部の衝撃エネルギ吸
   収構造。
5. 【請求項５】 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材
   と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外
   の材料のシートとからなり、前記芯材と前記シートとを
   軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成されたハイブ
   リッドパイプ又は押し出し成形された金属パイプであ
   る、請求項１ないし４のいずれかに記載の車体上部の衝
   撃エネルギ吸収構造。
6. 【請求項６】 金属箔の芯材と、この芯材の表裏にそれ
   ぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートとからな
   り、前記芯材と前記シートとを軸線方向へ連続的に凹凸
   状に変形して形成されたハイブリッドパイプ、又は押し
   出し成形された金属パイプからなる中空のエネルギ吸収
   材であって軸線に直交する仮想面における断面形状が軸
   線方向へ実質的に一定形状で連なるように形成されたエ
   ネルギ吸収材と、 このエネルギ吸収材の所定位置に配置されるスペーサ材
   とからなる、衝撃エネルギ吸収部品。
7. 【請求項７】 長手方向へ伸びる車体の構造部材と、こ
   の構造部材の内方に間隔をおいて配置される内装材と、
   前記間隔内に配置され、前記構造部材に沿って長手方向
   へ伸びるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝
   撃エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
   裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
   からなり、前記芯材と前記シートとを軸線方向へ連続的
   に凹凸状に変形して形成された中空のハイブリッドパイ
   プであり、このハイブリッドパイプは、軸線に直交する
   断面の外周長さが軸線方向において実質的に一定であ
   り、かつ、断面形状が軸線方向において徐々に異なるよ
   うに形成された、車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
8. 【請求項８】 前記ハイブリッドパイプは軸線回りでね
   じられている、請求項７に記載の車体上部の衝撃エネル
   ギ吸収構造。
9. 【請求項９】 前記構造部材は、ショルダベルトのアジ
   ャスタ支持部を上下方向へ移動可能に支持するレールを
   車体前後方向の中間部位に取り付けたセンタピラーであ
   り、前記内装材は、前記センタピラーの内方に間隔をお
   いて配置されたピラーガーニッシュであり、前記ハイブ
   リッドパイプは、一対の中空のエネルギ吸収部であって
   これらエネルギ吸収部が相互に連結され、前記レールを
   はさんだ前後の部位に配置された一対の中空のエネルギ
   吸収部を有する、請求項７に記載の車体上部の衝撃エネ
   ルギ吸収構造。
10. 【請求項１０】 金属箔の芯材と、この芯材の表裏にそ
    れぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートとからな
    り、前記芯材と前記シートとを軸線方向へ連続的に凹凸
    状に変形して形成された中空のハイブリッドパイプから
    なり、このハイブリッドパイプは、軸線に直交する断面
    の外周長さが軸線方向において実質的に一定であり、か
    つ、断面形状が軸線方向において徐々に異なるように形
    成された、衝撃エネルギ吸収部品。