JP2001124127A - 衝撃エネルギー吸収デバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂を射出成形して得られる円筒状
部材の衝撃エネルギー吸収力を最大限に発揮させる。 【解決手段】 熱可塑性樹脂を少なくとも一部円筒状部
材の軸線方向に対して斜めに配向するよう射出成形して
得られる層間剥離性の円筒状部材２、並びに円筒状部材
２の開口端に嵌合した挿入部４およびこれと一体成形さ
れた拡幅部５を有するトリガー３とを具備する衝撃エネ
ルギー吸収デバイス１。トリガー３は軸線方向に加わる
衝撃によって円筒状部材２中に進入して部材２を層間剥
離するように破壊し、衝撃エネルギーが吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用ステ
アリング装置のステアリングコラムやステアリングシャ
フト、あるいはプロペラシャフト、バンパーステー、イ
ンパネコラムおよびシフトレバー等に適用される衝撃エ
ネルギー吸収デバイスおよび衝撃エネルギー吸収方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、衝撃エネルギー吸収部材として
は、ガラス繊維、炭素繊維等をエポキシ樹脂や不飽和ポ
リエステル樹脂に含浸させたプリプレグを、マンドレル
に巻き付け、硬化させて製造される円筒状部材が用いら
れている。

【０００３】しかしこの製造方法は大量生産に向かな
い。一方、熱可塑性樹脂を射出成形すると円筒状部材の
大量生産が可能で、最近では特開平１１−１３８０６号
公報、特開平１１−１３８０７号公報、特開平１１−８
２５８８号公報等にこのような製造方法の提案がされて
いる。

【０００４】また、拡幅部を有するトリガーで円筒状部
材を破壊することによって衝撃エネルギーを吸収する方
法は、従来から提案されており、このトリガーを用いる
破壊様式は比較的、安定かつ確実に円筒状部材を破壊す
るので有利な手段である。

【０００５】しかし、上記提案の熱可塑性樹脂の射出成
形により製造された円筒状部材を用い、上記トリガーを
使っても、必ずしも衝撃エネルギーの吸収度合いは満足
できないのが実状であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題に
鑑み、本発明は、熱可塑性樹脂を射出成形して得られる
円筒状部材の衝撃エネルギー吸収力を最大限に発揮させ
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、熱可塑性樹
脂の種類、成型品の寸法、射出成形時の樹脂の配向度合
いや配向方向、更には衝撃吸収時の破壊速度等を種々に
変えて多くの円筒状部材につきトリガーを用いる衝撃エ
ネルギー吸収試験を行い、円筒状部材の衝撃エネルギー
の吸収度合いを測定すると共にその破壊様式を詳細に検
討した。

【０００８】その結果、円筒状部材は、その被破壊断面
に層間剥離が認められるように破壊された場合に衝撃エ
ネルギーを最も良く吸収することを見出し、本発明に至
った。

【０００９】すなわち、本発明の衝撃エネルギー吸収デ
バイスは、熱可塑性樹脂をその少なくとも一部が円筒状
部材の軸線方向に対して斜めに配向するよう射出成形し
て得られる層間剥離性の円筒状部材、並びに該円筒状部
材の開口端に嵌合した挿入部および該挿入部と一体成形
された拡幅部とを有するトリガーを具備する。

【００１０】また、本発明の衝撃エネルギー吸収方法
は、熱可塑性樹脂をその少なくとも一部が円筒状部材の
軸線方向に対して斜めに配向するよう射出成形して得ら
れる円筒状部材の開口端に、挿入部および該挿入部と一
体成形された拡幅部とを有するトリガーの該挿入部をま
ず嵌合し、次に該円筒状部材の軸線方向に加わった衝撃
によって該トリガーが該円筒状部材中に進入して同部材
を破壊することにより衝撃エネルギーを吸収する方法で
あって、該円筒状部材は層間剥離をするように破壊され
ることを特徴とする。

【００１１】円筒状部材が樹脂を積層してなるものであ
るならば、その破壊時に積層面間で層間剥離をすること
もありえるが、本発明で用いる円筒状部材は基本的に特
に積層操作をして製造するものではなく、また少なくと
も外観上は一層の円筒体である。例えば、カッター等で
切断し、その断面を観察しても特に層状構造は認められ
ない。それにもかかわらず、本発明に係る円筒状部材
は、破壊時に層間剥離するように樹脂が配向している。
すなわち、一層の成型品であるのに、破壊時あたかも複
数層の積層品であるかのように層間剥離が認められ、各
層が剥離しつつ破壊するものである。剥離後の層の数は
合計で２層のこともあれば３層以上であることもあり、
部材の厚み等に依存する。

【００１２】本発明の衝撃エネルギー吸収デバイスは、
その本体である衝撃エネルギー吸収体または部材（中空
円筒状体）の軸線方向に圧縮歪みが発生するように車両
等の部品に取り付けられた状態で衝撃エネルギーを吸収
するものである。

【００１３】本発明で用いる衝撃エネルギー吸収円筒状
体は、通常その内側および外側の少なくとも一方におい
て、樹脂が円筒体の軸線方向に対して斜めに配向する。
そのため、溶融成形時容易に配向しやすい熱可塑性樹脂
を射出成形して製造される。

【００１４】樹脂の配向が円筒状体の内側および／また
は外側において円筒状体の軸方向とは異なることによ
り、円筒状体が軸方向からの圧縮荷重を受けて非可逆的
に破壊される際、円滑かつ継続的な圧搾破壊が確保され
る。樹脂の配向は、外側または内側の一方においてのみ
軸方向と異なり、他の側の配向は軸方向と同一とするこ
ともできる。また外側の配向と内側の配向は異なる方向
であるがいずれも軸方向とは相違させることもできる。
その反対も同様である。いずれにしろ、円筒状体が破壊
時に層間剥離するように内側の配向および／または外側
の配向を円筒状体の軸方向と異ならせれば良い。好まし
い中空円筒状体は、内側と外側とで樹脂の配向方向が互
いに相違するものである。

【００１５】具体的な配向性の熱可塑性樹脂としては、
芳香族環を含有する化合物を主構成モノマーとして含
み、該モノマーを主鎖中に含有する熱可塑性樹脂が挙げ
られる。この樹脂を配向を制御しながら射出成形するこ
とにより、配向性が高く、それ故高強度で吸収エネルギ
ー率の高い衝撃エネルギー吸収部材を得ることができ
る。さらに、熱可塑性樹脂の中でもサーモトロピック液
晶ポリマーを採用することにより、これら諸特性に高度
に優れたエネルギー吸収部材が得られる。

【００１６】熱可塑性樹脂には繊維充填剤を配合すれ
ば、より高強度で吸収エネルギーのレベルがより高い円
筒部材が得られる。

【００１７】内側面と外側面における樹脂の配向方向が
互いに相違する中空円筒状体としては、具体的には、内
側または外側の一方の側の配向方向が円筒状体の中心軸
に対して１０°以上の角度をなし、他方の側の配向方向
は中心軸に対してほぼ平行であるものが好ましい。以
下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の幾つかの実施形態
を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の衝撃
エネルギー吸収デバイスの一実施形態を示す斜視図であ
り、図２は同デバイスの部分断面図である。

【００１９】同図に示した筒状の衝撃エネルギー吸収部
材２は主として、その軸線方向に加わる圧縮応力を吸収
しながら自身を破壊し変形する機能を有するものであ
る。トリガー３は、この応力が衝撃エネルギー吸収部材
２に加える歪みのパターンをエネルギー吸収効率の面か
ら安定化するものである。本発明に係る衝撃エネルギー
吸収部材２は変形破壊過程で図２（ｂ）に示すような層
間剥離を起す。すなわち、見かけ一層の射出成形品であ
るが、その破壊面は、局部的に複数層に剥離しながら破
壊する様相を示す。この層間剥離により、部材２の湾曲
する壁中への過度の歪みの蓄積の抑制と、剥離層間に生
じる摩擦抵抗によるエネルギー消費を行うことができ
る。

【００２０】本発明で用いる衝撃エネルギー吸収部材２
は、少なくとも一端が、好ましくは両端が開口した中空
円筒状構造を有しているので、円筒の軸方向に加わる圧
縮負荷に対して非可逆的な衝撃エネルギーの吸収を効果
的に行うことができる。それ故この構造は、このような
衝撃エネルギー吸収用の部材として最も有効な形態であ
る。また、中空円筒状構造を保持したまま、衝撃エネル
ギー吸収量を増大させるために公知の変形方法により一
部変形された円筒状体も本発明の範囲内である。例え
ば、１）円筒のトリガーが嵌合しない方の端に底板を取
り付ける、２）円筒の肉厚に、連続的または不連続的な
任意の肉厚変化をつける、３）円筒両端の開口部の面積
を互いに異ならせる（すなわちこの変形の場合、軸に沿
った断面は台形形状であり、外観は中空円錐台状体であ
る）、４）円周方向にリブを設置する等の、衝撃エネル
ギー吸収量を増大させるための公知の設計変更が可能で
ある。

【００２１】本発明で用いる衝撃エネルギー吸収部材
は、熱可塑性樹脂を主材料としているので、これら任意
の設計変更を自由にできる。

【００２２】次に、筒状衝撃エネルギー吸収部材２を圧
壊するためのトリガー３は、図２に示すように挿入部４
と拡幅部５を具備し、更に任意に円柱状の頭部６を有し
てもよい。これら部分は一体的に成形される。トリガー
の挿入部４は、筒状部材２の内径と略同じ外径を有する
円柱であり、軸線方向に衝撃が加わる前には筒状部材２
の一端の開口部に嵌合している（図２（ａ））。一方拡
幅部５は、衝撃が加わる前には筒状部材２の外にあり
（図１及び２（ａ））、また拡幅部５の径は挿入部４の
径よりも大きくそして挿入部から離れるに従い連続的に
大きくなっている。拡幅部５の径の変化は、直線的なテ
イパー状であっても、図２に示すような湾曲状であって
もよい。

【００２３】本発明の衝撃エネルギー吸収デバイス１
は、図２に示すように軸線方向に衝撃が加わると、トリ
ガー３はその拡幅部５が筒状部材２の中空部分に進入し
て部材２を破壊し、もって衝撃エネルギーを吸収する。

【００２４】トリガー３が筒状部材２の内径を押し広げ
つつ、破壊が進行し、このような破壊様式の際に、層間
剥離が発現し得る。

【００２５】本発明で用いる衝撃エネルギー吸収部材は
熱可塑性樹脂を材料とするものである。熱可塑性樹脂の
射出成形により内側と外側とで樹脂の配向方向が互いに
相違する中空円筒状体を成形することができ、この筒状
体は軸線方向から加わる衝撃エネルギーを効率的に吸収
する。

【００２６】したがって、配向することによって高い弾
性率を発現する分子構造を有する熱可塑性樹脂を用いる
と極めて大きな効果を発揮させることができ、本発明の
衝撃エネルギー吸収部材の材料として好ましい。このた
めに好ましい熱可塑性樹脂の内、代表的なものは、芳香
族環を含有する化合物を主構成モノマーとして含み、該
モノマーが主鎖中に含有され、剛直な分子構造を有する
ものである。このような主構成モノマーとしての芳香族
環を含有するモノマー化合物としては、具体的にはビス
フェノールＡ、メタキシリレンジアミン、テレフタル
酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２価フェノール
が例示される。

【００２７】これら芳香族環を含有する化合物を主構成
モノマーとして含み、該モノマーが主鎖中に含有され、
剛直な分子構造を有する樹脂は、市販の樹脂から容易に
入手できる。例示すれば、メタキシリレンジアミンを主
構成モノマーとするポリアミド（例えば、三菱ガス化学
社製のＭＸＤナイロン樹脂（商品名））；テレフタル酸
を主構成モノマーとするポリエステル（例えば、ポリエ
チレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレ
ート系樹脂);２，６−ナフタレンジカルボン酸を主構成
モノマーとするポリエステル（例えば、ＰＥＮ系樹
脂）；ビスフェノールＡを主構成モノマーとするポリカ
ーボネートおよびポリエステル；ポリフェニレンスルフ
ァイド；ポリフェニレンオキシド；ポリスルフォン；２
価フェノールを主構成モノマーとするポリアリレート
（例えば、ユニチカ社製のＵポリマー樹脂（商品名）);
ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン；並
びにｐ−ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸、
２価フェノールまたはビフェノールを主構成モノマーと
する溶融時に光学的異方性を示すサーモトロピック液晶
ポリマー、具体的にはサーモトロピック液晶ポリエスデ
ル（例えば、住友化学社製のスミカスーパー（商品
名）、アモコ社製のザイダー（商品名）、デュポン社製
のゼナイト（商品名）、ヘキスト−セラニーズ社製のベ
クトラ（商品名）、東レ社製のシベラス（商品名）、ユ
ニチカ社のロッドラン（商品名））が挙げられる。

【００２８】これらの中でも、サーモトロピック液晶ポ
リマー、具体的にはサーモトロピック液晶ポリエステル
は、その分子構造が極めて剛直で、配向させることによ
り自己補強性と呼ばれる効果を示して配向方向の弾性率
が極めて大きくなるので、本発明で用いる配向性樹脂と
して好ましいものである。

【００２９】熱可塑性樹脂は単独で用いても複数の混合
物で使用してもよい。熱可塑性樹脂にその配向方向の弾
性率を増加させることを目的として、繊維充填剤を加え
ることが効果的である。例示すれば、ガラス繊維、炭素
繊維、芳香族ポリアミド繊維(例えば、デュポン社製ケ
ブラー（商品名））、炭化珪素繊維、ボロン繊維、フェ
ノール樹脂繊維（例えば、群栄化学社製カイノール（商
品名））が挙げられる。繊維状充填剤の配合量は、特に
限定されないが、通常は樹脂組成物全体（樹脂および充
填剤）に対して１〜８０重量％の範囲から選択すること
ができる。

【００３０】中空円筒状体の内側と外側表面の熱可塑性
樹脂の配向は、特に限定されないが、例えば中空円筒状
体の中心軸に対して１０°以上異なるようにすることが
できる。また、この角度を３０°以上にするとさらに良
好な特性を有する衝撃エネルギー吸収部材が得られる。
上限値は９０°であるが、この程度まで配向した筒状体
は製造し難く、通常は８０°までである。いずれにして
も、得られる筒状体にその破壊時に層間剥離が認められ
るよう、成形条件、配向角度等を適宜に変更する。

【００３１】破壊時に層間剥離が生じたかどうかは、円
筒状体の被破壊断面を観察すればわかる。すなわち、本
発明で用いる円筒体は、一層の成型品であるのに、あた
かも複数層の積層品であるかのように複数の層に剥離し
て破壊するものである。通常は、裂けるように破壊した
円筒体の断面にフィブリル化（繊維化）の現象が随伴し
て観察されるので容易に層間剥離を確認することができ
る。観察は目視でも可能であるが、通常は低倍率の光学
顕微鏡を利用すると便利である。

【００３２】また、中空円筒状体の内側または外側の樹
脂の配向が相違することは、各種の測定法により確認す
ることができる。例えば、中空円筒状体を輪切りにし、
常法によるＸ線回折により肉厚方向にわたってその配向
状態を測定し確認することができる。そのほか簡便に
は、中空円筒状体の内側と外側のそれぞれの表面におけ
る樹脂の流れ状態、例えばフローマークを観察し、それ
ぞれの流れの方向を観察することにより確認できる。樹
脂の着色状態によっては表面の流れ状態が観察し難い場
合が有り得る。このような場合には、例えば、樹脂ぺレ
ットが黒い場合、これに白色ぺレットをわずかの量混ぜ
て、その色の流れ方向を観察することによりそれぞれの
表面における配向方向を確認できる。

【００３３】本発明で用いる層間剥離性の中空円筒状体
は、熱可塑性樹脂を円筒状部材の軸線方向に対して少な
くとも一部斜めに配向するよう射出成形する限りその製
造方法は特に限定されない。例えば、かかる中空円筒状
体の配向は、金型の中空円筒状体の内側または外側を構
成する金型部または中子部を軸の回りに回転させつつ同
金型内に溶融樹脂を充填することにより、充填しつつあ
る樹脂が回転する側の壁からの摩擦抵抗によって連れ周
りすることによって形成することができる。

【００３４】より具体的には、例えば、外金型と回転コ
アからなる金型を用いた中空円筒状体の射出成形におい
て、金型内の中空円筒状体形成部（キャビティ）の端部
近傍に設けたゲートから、回転コアを回転させつつ熱可
塑性樹脂を射出する。樹脂が中空円筒状体の軸方向に流
動充填される過程では、射出機から加えられた圧力に起
因する軸と同一方向の溶融樹脂流動と、回転コアの回転
運動部分と溶融樹脂間の摩擦抵抗に起因する軸と９０°
方向の溶融樹脂流動が併存し、これらがバランスした方
向に実際の溶融樹脂は配向される。このようにして製造
すれば、中空円筒状体全体には軸方向とは異なる方向に
配向が生ずる。もちろん配向はその表面状態も含む。な
お、コアは静止させ、外金型を回転させつつ射出成形す
る方法も有効である。また回転コア、外金型のいずれも
回転させるが、その回転方向、速度等を異ならせるよう
な方法により製造することも可能である。

【００３５】通常、中空円筒状体の内側と外側の熱可塑
性樹脂の配向が、筒状体の中心軸に対して１０°以上異
なる方向に制御されるように金型部材に回転運動を加え
る。このためには、回転部分の回転数は、中空円筒状体
の形状、充填所用時間、目的配向角度、回転運動部分と
溶融樹脂間の摩擦抵抗等の関係で実験的・経験的に決定
することが適当である。これは、金型表面粗度、材料特
性、成形条件等によって、摩擦抵抗が大きく影響される
ためである。通常、外径２０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ５
ｃｍの中空円筒状体を形成するには、樹脂の充填所要時
間１秒、目的配向角度４５゜の場合で、中空円筒状体の
内側形成金型部を回転する場合、その回転数の目安は２
００から４００ｒｐｍである。

【００３６】なお、層間剥離が発現する要因は複雑で、
単に樹脂を配向させれば良いというわけではなく、適宜
にトリガーとの関係も踏まえて成形条件等を設定するこ
とが肝要である。ただし、筒状体が適切に成形されてい
るかぎり、通常、拡幅部を有するトリガーによる破壊時
には層間剥離が発現するものである。その発現は筒状体
の成形条件等のほかトリガーの移動（変位）速度にも依
存するが、層間剥離が発現するような破壊様式の場合
に、最も安定して破壊が進行しまたその結果吸収される
エネルギーレベルも高いものである。

【００３７】一方トリガーは、直接に円筒状部材を破壊
するので、自身は変形しないよう金属から通常製造され
る。例えば、アルミニウムや亜鉛を用いてダイキャスト
法により製造される。しかし、軽量化のため、金属製で
はなく樹脂製でしかも中空構造のトリガーを用いること
が好ましい。但しこのトリガーは、強度補強のため、図
３に示す如くその中空部内に軸線方向に延びるリブ８を
有すると更に好ましい。樹脂製トリガーは好ましくは熱
可塑性樹脂の射出成形により製造する。

【００３８】また本発明では、トリガーおよび筒状衝撃
エネルギー吸収部材の互いに接触する面の内いずれか一
方の面の少なくとも一部に、凹凸を設ける（粗面化す
る）ことが好ましい。互いに接触する面とは、トリガー
においては挿入部の側面および拡幅部の側面であり、筒
状部材においては内壁面である。しかし、筒状部材の内
壁面に凹凸を設けることは製法上難しいため、凹凸は図
２にドットで示したように、通常トリガー３の筒状部材
２との接触面、好ましくは挿入部４と拡幅部５の側面の
全体に設ける。

【００３９】このような凹凸を有する衝撃エネルギー吸
収デバイスを用いれば、加えられた衝撃エネルギーを吸
収部材２の破壊時に生じる「摩擦」に係わる抵抗で消費
することで、トリガー３の進行単位距離当たり、すなわ
ち、衝撃エネルギー吸収部材２の破壊距離当たりの衝撃
エネルギー吸収量を増加させることができる。この効果
は、破壊の際の応力−変位特性曲線の安定応力部の応力
値が増加していることで確認できる。

【００４０】次に、凹凸の形成法を説明する。トリガー
に凹凸を形成したい場合には、内面に凹凸を設けた金型
を用いることにより、凹凸付きトリガーを成形すること
ができる。もちろん、トリガー本体のみを成形した後、
その筒状部材との接触面に、サンドブラスト、ワイヤブ
ラッシ、サンドペーパー等で処理することにより凹凸を
形成することもできる。

【００４１】円筒部材に凹凸を形成したい場合には、円
筒部材本体のみを製造した後、その内面にサンドブラス
ト等で凹凸を付けることができる。ブラスト法とは、吹
き付け加工の一種であり、適当な大きさの粒子を含有す
る研磨材を金属や樹脂の表面にたたきつけて、表面に凹
凸を形成する方法である。ブラスト法には、吹き付ける
粒子の種類によって、砂を用いるサンド・ブラスト法、
鋼の粒を用いるショット・ブラスト法、鋼砕粒（グリッ
ト）を用いるグリット・ブラスト法などがある。また、
粒子を噴射させる方式によって、乾式、温式、液圧式な
どがある。高圧水を用いる吹き付け法は、液体ホーニン
グ法ともいう。

【００４２】その他、エッチング法を利用して滑り止め
加工をすることもできる。これは金属に凹凸を付けて滑
り止め加工する、いわゆるつや消し仕上げ、シボ（梨
地）仕上げである。凹凸（粗面）化の度合は、通常金属
やプラスチックを滑り止め加工するために表面に形成さ
れる程度の凹凸であれば良い。

【００４３】本発明の衝撃エネルギー吸収デバイスの使
用形態には制限はない。例えば、単独使用、複数の組み
合わせ使用が可能で、また、他の衝撃エネルギー吸収部
材、構造部材等と組み合わせて使用してもよい。

【００４４】

【実施例】実施例 本発明の衝撃エネルギー吸収デバイスを、以下のように
製造した。まず、円筒状部材を、図４に示す回転コア型
の射出成形装置により製造した。同図において１１は射
出機、１２は溶融ポリマーのスプルー、１３はランナ
ー、１４は回転コア、１５は外金型、１６は回転コア１
４と外金型１５で形成される円筒状体の形成部（キャビ
ティー）である。１７はコア１４の回転を保持する軸受
け、１８はコア１４を駆動するチェーン、１９はモー
タ、２０は突き出しピンである。

【００４５】溶融樹脂が射出機１１から射出され、スプ
ルー１２およびランナー１３を通ってキャビティー１６
内へ注入される。回転コア１４の回転数は１００〜４０
０ｒｐｍの範囲である。本例では２００ｒｐｍとした。
キャビティー内に射出された溶融樹脂は、回転するコア
１４の壁面と共に連れ回り、成形する円筒体の軸線と角
度をなして配向する。軸受け１７は、弾性体で構成すれ
ばコアの回転中でも焼き付く恐れは少ない。

【００４６】使用した樹脂は、フタル酸／イソフタル酸
／４−ヒドロキシ安息香酸／４，４−ジヒドロキシジフ
ェニルからそれぞれ誘導される繰返単位を有するサーモ
トロピック液晶コポリエステル樹脂であって、それぞれ
のモル比は、０．７５／０．２５／３／１である。この
樹脂は、ホットステージを装着した偏光顕微鏡を用いて
光学的異方性を観察したところ、３４０℃以上で溶融状
態で光学的異方性を示した。

【００４７】この樹脂にガラス繊維３０重量％（組成物
全体に対して）を含む組成物を用いて、図４の装置によ
り、外径が３２ｍｍ、内径が２５ｍｍのパイプ形状の衝
撃エネルギー吸収部材を射出成形した。射出時間は約４
秒、冷却時間は約１０秒であり、計約１５秒を要した。
得られた円筒状体の外側表面と内側表面のそれぞれを観
察し、フローマークから樹脂流れの方向を確認したとこ
ろ、外側表面の樹脂流れの方向は円筒体の軸方向に対し
て約３１°傾いており、内側表面の樹脂流れの方向は円
筒体の軸方向に対して約−３１°傾いていた。

【００４８】なお、ここで例えば回転トルクが不足する
と回転金型がスリップし、周辺の溶融樹脂の連れ回りが
不十分となることがある。また、回転トルクに影響する
溶融樹脂の粘度は、樹脂温度、金型温度や射出成形時の
せん断発熱等によっても大きく変化し、それに伴い成形
過程での溶融樹脂と回転金型との間の摩擦抵抗力が変化
する。このため、それぞれの成形過程において最適でか
つ安定した摩擦抵抗力を与えることが、最適の樹脂配向
を得るには好ましい。このように配向を安定的でかつ最
適とするためには、例えば特許第２５３７１３１号公報
に示されるように、回転金型のトルクを検出して任意の
設定値に制御する様にすることが可能である。これによ
り回転金型と溶融樹脂間の摩擦抵抗が制御され、結果と
して、安定的でかつ最適な配向制御が可能となる。

【００４９】回転コア、外金型またはその両方を回転さ
せる射出成形方法で製造される中空円筒状体中の樹脂配
向は、前述したように、射出機から加えられた圧力に起
因する軸と同一方向の溶融樹脂流動と、回転金型と溶融
樹脂間の摩擦抵抗に起因する軸と９０°方向の溶融樹脂
流動のバランスで決定される。したがって、中空円筒状
体の内側と外側を形成する金型部分の回転運動に差が存
在すれば（例えば、内側を形成する部分のみを回転させ
た場合）、中空円筒状体の肉厚方向の各部分の両者のバ
ランスは連続的に変化している状態になるから、樹脂配
向も連続的に変化する。この結果として肉厚方向の各部
分の配向は異なる。配向が連続的に変化した円筒部材
は、衝撃エネルギーを円滑に吸収することができる。こ
のようなスムーズな吸収は、従来の長繊維と熱硬化性樹
脂からなるプリプレグを積層して得られる中空円筒状衝
撃エネルギー吸収部材中の積層プリプレグの配向組み合
わせによっては得難い吸収態様である。また、金型の回
転運動等の制御によって、同一の外形寸法を有しなが
ら、多様な衝撃エネルギー吸収部材を製造できる。

【００５０】一方、金属製トリガーをダイキャスト法に
より製造した。得られたトリガーは図１〜２に符号３で
示すような形状を有しており、直径は挿入部４で２４．
５ｍｍ、頭部６で３５ｍｍ、そして拡幅部５の湾曲がＲ
＝７ｍｍであった。このトリガーの挿入部および拡幅部
の全側面に、サンドブラストにより凹凸を形成した。最
後に、このようにして得られた凹凸付きトリガーを円筒
状体の開口部に挿入して、本発明の衝撃エネルギー吸収
デバイスを完成した。

【００５１】比較例 円筒状体を金型のコアを回転させないで成形した以外は
実施例と同様の操作、材料により、衝撃エネルギー吸収
デバイスを製造した。

【００５２】試験例 実施例および比較例の衝撃エネルギー吸収デバイスにつ
いて、トリガーを圧壊速度５ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で
円筒状体中に下降させることにより圧壊試験を行った。
変位量に対する荷重を測定し、その結果を図５に示す。
横軸は変位ｍｍで、縦軸は応力Ｎである。

【００５３】実施例に係る破壊された円筒状体の被破壊
断面を目視で観察したところ、明瞭に層間剥離が観察さ
れ、それと共に剥離した層間にフィブリル化が認められ
た。剥離した層の数は合計で３〜４層であった。なお、
低倍率の光学顕微鏡による観察結果も同様であった。

【００５４】一方、比較例における破壊された円筒状体
の被破壊断面を観察したところ、フィブリル化は見られ
ずこのデバイスは単純に裂けるように破壊したのみであ
った。なお低倍率の光学顕微鏡による観察結果も同様で
あった。

【００５５】また図５から、実施例のデバイスは比較例
のものに比べ、破壊応力が安定しかつそのレベルも高い
ことが分かる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の衝撃エネルギー吸収デバイス
は、破壊される際に中空円筒状体の被破壊断面に層間剥
離が認められるので、効果的にかつ高い吸収レベルでも
って衝撃エネルギーを吸収することが可能である。ま
た、樹脂配向が肉厚方向に連続的に変化している中空円
筒状体は、衝撃エネルギーを円滑に吸収することができ
る。

【００５７】また、トリガーおよび筒状部材の互いに接
触する面の内いずれか一方の面に凹凸を設けた衝撃エネ
ルギー吸収デバイスは、荷重が加わった際には両部材間
に高い摩擦抵抗が発生し、その結果、安定破壊応力が更
に増加する。また、いずれかの接触面が凹凸を有するた
め、トリガーは筒状部材内に進入する際に同部材に対し
て滑って傾いたりすることなく、よって、安定破壊応力
が高くかつ安定する。

【００５８】特に、内面の平滑度合が高い筒状部材、例
えば回転コアを有する金型を利用して製造される円筒状
衝撃エネルギー吸収部材を用いるときは、凹凸形成によ
る摩擦応力の増加の効果が著しい。

【００５９】更に、中空かつ樹脂製のトリガーを具備す
る衝撃エネルギー吸収デバイスは、軽量化が求められる
車両等の輸送体での使用に適している。また、トリガー
は樹脂製のため、設計の自由度が大きく、よってこれを
用いて様々な形態の衝撃エネルギー吸収デバイスが製造
可能である。特に図３に示すような構造のトリガーは、
内部リブ８が縦方向の変形を防止し、はちまき状接合部
７が横方向の変形を防止するため、寸法精度と強度に優
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の衝撃エネルギー吸収デバイスの斜視
図である。

【図２】 同デバイスの部分断面図である。

【図３】 本発明の別の衝撃エネルギー吸収デバイスの
断面図である。

【図４】 回転コア型射出成形装置の部分断面図であ
る。

【図５】 試験例における応力−変位曲線である。

【符号の説明】

１：衝撃エネルギー吸収デバイス、２：筒状衝撃エネル
ギー吸収部材、３：トリガー、４：挿入部、５：拡幅
部、６：頭部、７：接合部、８：リブ、１１：射出機、
１２：スプルー、１３：ランナー、１４：回転コア、１
５：外金型、１６：キャビティー、１７：軸受、１８：
チェーン、１９：モータ、２０：突き出しピン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂をその少なくとも一部が円
   筒状部材の軸線方向に対して斜めに配向するよう射出成
   形して得られる層間剥離性の円筒状部材、並びに該円筒
   状部材の開口端に嵌合した挿入部および該挿入部と一体
   成形された拡幅部とを有するトリガーを具備する衝撃エ
   ネルギー吸収デバイス。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂をその少なくとも一部が円
   筒状部材の軸線方向に対して斜めに配向するよう射出成
   形して得られる円筒状部材の開口端に、挿入部および該
   挿入部と一体成形された拡幅部とを有するトリガーの該
   挿入部をまず嵌合し、次に該円筒状部材の軸線方向に加
   わった衝撃によって該トリガーが該円筒状部材中に進入
   して同部材を破壊することにより衝撃エネルギーを吸収
   する方法であって、該円筒状部材は層間剥離をするよう
   に破壊されることを特徴とする衝撃エネルギー吸収方
   法。