JP2002302003A

JP2002302003A - 樹脂製衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP2002302003A
Application number: JP2001108259A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 昌浩藤井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】理想に近い荷重変位特性を持たせ
て優れた衝撃吸収性能により、乗員および歩行者の頭部
や胸部、腰部の効果的な保護が可能であるとともに、衝
撃が加えられる場所（位置）の変化による衝撃吸収性能
のばらつきを少なくした樹脂製の衝撃吸収部材を提供す
る。【解決手段】リブにより複数個に区画された有
底筐体の樹脂製衝撃吸収部材であって、該リブの開口側
中央付近を切り欠いた。また、切り欠きを設けることに
より残されたリブ交差部の長さが前記リブの板厚に対し
て５倍から１４倍の範囲であり、切り欠きを設けること
により残された前記リブの高さが底板板厚の２．５倍か
ら６倍の範囲とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製衝撃吸収部
材に係り、特に自動車のドアトリムやピラー等の車両内
部部品およびバンパーやグリル、ルーバー部等の車両外
部部品に取り付けられ、車両内部部品においては該自動
車の乗員、車両外部部品においては歩行者、特にその頭
部や胸部、腰部が衝突した際に、その衝撃エネルギーを
効果的に吸収し得る樹脂製衝撃吸収部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に用いられる衝撃吸収部材は、
近年の安全レベル向上の目的から部品点数が増えるとと
もに、軽量化やコストの面からプラスチックが用いられ
ることが多くなってきた。これらの部品には、軽量化と
強度の向上が図れるような構造が求められており、構造
面では肉厚を厚くすることなく強度を向上させることが
できるリブ構造などが採用されている。

【０００３】一方、衝突時等、車両に荷重が作用した場
合、乗員の車内での２次衝突時における安全性を向上す
べく、内装材と車体パネルとの間に衝撃エネルギ吸収部
材と呼ばれるものを設け、車両外部から乗員に加わる衝
撃エネルギを緩和するようにした衝撃エネルギ吸収構造
に関する技術が種々提案されている。また、衝撃吸収部
材の自動車への適合性については、それぞれ規格に定め
られた衝撃試験を実施し、その要求性能を満たしている
か確認される。要求性能を満たしていない場合の多くは
衝撃吸収部材の剛性が低いことおよび衝撃吸収部材が局
部的に破壊してしまうために、十分な衝撃エネルギを吸
収できないことが原因となっていた。

【０００４】この対策としては、材料面からは剛性と耐
衝撃性の相反する両方の性能向上が求められている。そ
の為、例えばポリプロピレンであればゴムやタルクなど
の充填材を添加して複合化を図って材料の性能を向上さ
せることが知られている。一方、構造面からはリブの形
状を工夫して衝撃吸収部材の剛性と耐衝撃性のバランス
を図り、剛性と耐衝撃性という相反する性能を付与する
方法がある。

【０００５】リブの形状を工夫して剛性と耐衝撃性のバ
ランスを図った先行技術として、特開平８−９１１６０
号公報がある。この公報には平板状の天板の底面上に立
設した複数のリブの一部若しくは全部のものを、少なく
ともリブ上部が、上端に向かうに従って次第に狭幅とな
るように構成することにより、荷重値と変位量とが比例
するような荷重−変位特性が得られ、しかも衝撃力が加
えられる方向の変化によって衝撃吸収性にバラツキが生
じることを有効に防止できることが記載されている。し
かしながら、この方法においてはリブとリブの境界部
（天板付近）の剛性がないのでこの部分で局部的な破壊
が起こり、十分な衝撃エネルギを吸収できないという問
題があった。

【０００６】ここで、荷重−変位特性、即ち、衝撃吸収
部材の剛性と耐衝撃性のバランスを評価する荷重変位曲
線について説明する。この荷重変位曲線においては、縦
軸が荷重、横軸がリブ部の変位となっていて、エネルギ
ー吸収量が、荷重変位曲線と横軸間の面積で表される。
したがって、荷重変位曲線と横軸によって構成される図
形が方形に近づくほど衝撃エネルギーの吸収量が大きく
なる。一方、衝撃吸収部材の剛性が高すぎると、衝突の
初期にピーク荷重が発生して、乗員に大きな衝撃を与え
ることになる。そこで、理想的な荷重変位曲線とは、初
期の立ち上がりにピーク荷重が発生することなく、引き
続いて所定荷重からなる平坦部を有するものである。更
に、従来のリブ構造においては図２および図４に示すよ
うに、衝撃が加わる場所（位置Ａ、Ｂ、Ｃ）によって人
体に加わる衝撃荷重の大きさが異なっており、衝撃荷重
のばらつきが大きなものとなっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな事情を背景にしてなされたものであって、その解決
すべき課題は、理想に近い荷重変位特性を持たせて優れ
た衝撃吸収性能により、乗員および歩行者の頭部や胸
部、腰部の効果的な保護が可能であるとともに、衝撃が
加えられる場所（位置）の変化による衝撃吸収性能のば
らつきを少なくした樹脂製衝撃吸収部材を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては上記の
目的を達成するために、第一の発明においては、リブに
より複数個に区画された有底筐体の樹脂製衝撃吸収部材
であって、該リブの開口側中央付近を切り欠く構成とし
た。また、第一の発明を主体とする第二の発明において
は、切り欠きを設けることにより残されたリブの交差部
長さが前記リブの板厚に対して５倍から１４倍の範囲で
あり、切り欠きを設けることにより残された前記リブの
高さが有底筐体の底板板厚の２．５倍から６倍の範囲と
した。更に、第一および第二の発明を主体とする第三の
発明においては、前記リブを格子形状に構成させること
とした。

【０００９】

【作用】一般的な樹脂製衝撃吸収部材の寸法は製品形状
や射出成形用の金型製作上、射出成形条件等の制約条件
より、底板（天板）１の厚みが２．０〜４．０ｍｍ、リ
ブの板厚が０．６〜２．０ｍｍ、リブの間隔（ピッチ）
が１２〜２５ｍｍ、リブの高さは１５〜３０ｍｍとなっ
ている。本発明は特定のリブの交差部（以後は交点とも
いう）１１の変形がその他のリブの交差部に影響を与え
ないように切り欠きを入れるとともに、各リブの交差部
の剛性を適度に持たせれば理想的な荷重変位曲線を得る
ことができるとの着想に基づきなされたものである。こ
の技術思想においては、リブの切り欠きの形状は矩形、
逆台形、Ｕ字、Ｖ字等どのような形状であってもよい
し、剛性のバランスを考慮して左右（または前後）対称
に切り欠くものとする。切り欠きを設けることにより残
されたリブ交差部の長さとは上端部（反底板側であり、
開口側）での長さを意味している。また、切り欠きを設
けることにより残されたリブの高さとは切り欠記によっ
て低くなったリブの一番低い位置での高さを意味してい
る。各リブの交点が他のリブの交点に影響を与えずに変
形するためには切り欠きのないリブの高さの半分より深
い切り込みを入れる必要がある。

【００１０】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。最初に、本実施例に用いた樹脂製衝撃吸収部材１
の構成について説明する。図１に示すように、縦リブ１
３の長さ（幅）が３０ｍｍ、横リブ１２の長さ（幅）が
３０ｍｍ、リブの板厚は１．０ｍｍであり、交差部での
リブの高さは３０ｍｍである。有底筐体の底面１４（以
後は天板ともいう）は板厚が２．５ｍｍの板であり、リ
ブの上方、中央部は幅が１７ｍｍ、高さが２０ｍｍのほ
ぼ矩形に切り欠いている。即ち、残されたリブ交差部長
さは１３ｍｍとなり、リブ厚みの１３倍となっている。
また、残されたリブの高さ（一番低い位置での高さ）は
１０ｍｍとなり、底板厚みの４倍となっている。衝撃吸
収部材の材料はポリプロピレンで、射出成形により作製
したものである。

【００１１】次に、本実施例の樹脂製衝撃吸収部材を使
っての衝撃テストの実施方法について説明する。衝突試
験には、公知の落錘式衝突試験装置（東京衡機製造所製
ＡＴＫ−１３６）に、人間の頭部を模した４．９５ｋｇ
重の鋼製の衝突子を装着し、この衝突子が初速度が１．
４ｍ／ｓで樹脂製衝撃吸収部材の特定の位置（図３に示
すＡ点、Ｂ点、Ｃ点）に落下衝突させた。このときに、
被試験体から受けた衝突子の荷重を荷重センサーにて、
また衝突子の被試験体への侵入量を変位計を用いて測定
し、横軸に衝突子の侵入量（ｍｍ）、縦軸に衝突子の受
けた荷重（ｋｇ）をとって、グラフ化して荷重変位曲線
を作成した。この時の荷重変位曲線を図４に示す。

【００１２】

【比較例】次に、図２に示すようなリブの切り欠きがな
い衝撃吸収部材を使って、実施例と同じ条件で衝撃テス
トを実施して、図５に示す荷重変位曲線を得た。

【００１３】本発明の樹脂製衝撃吸収部材の特徴は、衝
撃吸収部材のリブ部に切り欠きを設けることにより、剛
性と耐衝撃性のバランスをとることにある。即ち、衝突
初期のピーク荷重を小さく押さえるとともに、衝突位置
でのリブの破壊を防ぎ、衝突位置以外でも衝突荷重を効
果的に支えられるようにしたものである。リブ部を切り
欠くこと、即ち、リブ部を袴構造にすることにより、リ
ブの局部的な破壊が防止できることを図６に基づいて説
明する。図６の（Ａ）に示すように縦リブと横リブの交
差部においては、その接合点が破壊しないかぎり、左右
いずれかの方向に回転するように変形せざるを得ない。
また、各交差部はリブにより連続的に接合されているた
め、リブが破壊しないかぎり、隣り合う交差部間の回転
方向は図６の（Ａ）に示した方向しか取ることができな
い。しかしながら、衝突の際には当該部品が相対する物
体に接触さらしめる条件によって、これらの回転方向が
決定されるため、上述の回転方向に対する制限が発生す
ると、それぞれの交差部の回転に矛盾が生じ、結果とし
て破壊を誘発または助長する。破壊が発生するというこ
とは、すなわち図５に示した荷重変位曲線において、急
激な荷重低下が発生することを意味し、当該部品の持つ
衝撃エネルギー吸収性能を著しく損なうこととなる。し
かし、図６の（Ｂ）に示すように本発明のリブに切り欠
きを設けた場合には、それぞれの交差部は独立して回転
することができ、衝突の際に発生するリブ交差部の回転
変形を矛盾なく発生させることが可能となり、リブの局
部的な破壊を防止することができる。

【００１４】次に、袴構造の寸法制限について説明す
る。切り欠きを設けることにより残されたリブの交差部
長さが、リブ板厚の５倍を下回ると、リブの交差部の剛
性が急激に低下して荷重を受ける能力が小さくなる。従
って、変形量が大きくなり要求される性能を発現するこ
とができなくなる。一方、リブ板厚およびリブの間隔か
ら算出して前述のリブの交差部長さがリブ板厚の１４倍
以上になるとリブ構造のメリットがなくなり、現実的で
はなくなる。また、切り欠きを設けることにより残され
た切り欠き部におけるリブの高さ（最も低い位置でのリ
ブの高さ）が天板板厚の２．５倍以下になると、剛性が
急激に低下して荷重を受ける能力が小さくなる。従っ
て、変形量が大きくなり要求される性能を発現すること
ができなくなる。一方、前述した切り欠き部におけるリ
ブの高さが天板板厚の６倍を超えると切り欠きの効果が
なくなる。

【００１５】以上のように、リブ切欠き部は変形し易く
なっている。このため、衝撃が加わって車両内装部材の
室内側表面が乗員を押圧する際には、まずリブ切欠き部
の変形容易な部位が衝撃力に応じて変形する。したがっ
て衝突初期における荷重は高くなるおそれがない。そし
てリブ切欠き部の変形による衝撃吸収が終わった後に、
リブ切欠き部のない部位の変形が加わって衝撃を吸収す
るようになる。そのため、荷重変位曲線は初期の立ち上
がり後、ゆるやかな荷重増加を示すようになり、理想の
荷重変位曲線に近づく。したがって、効率よく衝撃吸収
を行うことができる。

【００１６】以上、本発明に従う樹脂製衝撃吸収部材の
一実施例について詳述してきたが、これは文字通りの例
示であって、本発明はかかる具体例に限定して解釈され
るものではない。例えば、切り欠き部の寸法基準をリブ
の板厚みや天板の板厚のみで表現することもできるし、
切り欠き部の形状を非対称にすることも可能である。ま
た、衝撃吸収部材の材料としてポリプロピレン（ＰＰ）
を使用したが、ポリエチレン、ＰＡ６樹脂、ＡＢＳ樹脂
やノリル樹脂等を使用することもできる。その他、一々
列挙はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々
なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され
得るものであり、またそのような実施態様が、本発明の
趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも本発明の範囲内
に含まれるものであることは、言うまでもないところで
ある。

【００１７】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
による樹脂製衝撃吸収部材にあっては、乗員の頭部や胸
部の内装部品への接触時に、優れた衝撃吸収性能が効果
的に発揮されて、乗員にかかる衝撃力を緩和させなが
ら、その衝撃エネルギーを十分に吸収できるものであ
る。従って、乗員の頭部や胸部の保護が極めて効果的に
図ることができる。また、各リブの交差部を独立して変
形できる構成としたので、衝撃が加えられる場所（位
置）の変化による衝撃吸収性能のばらつきが小さくなっ
た。このため、衝突時に人体に加わる力の最大値を低く
押さえることができる。更に、衝撃吸収部材の剛性と衝
撃吸収能力の両立が可能になったので、衝撃吸収部材の
厚み（高さ）を薄くすることができ、室内の居住性の向
上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の衝撃吸収部材の斜視図である。

【図２】比較例の衝撃吸収部材の斜視図である。

【図３】本実施例および比較例における衝撃荷重の加わ
る位置の説明図である。

【図４】本実施例に係る荷重変位曲線である。

【図５】比較例に係る荷重変位曲線である。

【図６】リブの交差部付近に作用する荷重の作用状態の
説明図である。

【符号の説明】

１樹脂製衝撃吸収部材１１リブの交差部１２横リブ１３縦リブ１４底板（天板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リブにより複数個に区画された有底筐
体の樹脂製衝撃吸収部材であって、該リブの開口側中央
付近を切り欠いたことを特徴とする樹脂製衝撃吸収部
材。
【請求項２】切り欠きを設けることにより残された
リブの交差部長さが前記リブの板厚に対して５倍から１
４倍の範囲であり、切り欠きを設けることにより残され
た前記リブの高さが前記有底筐体の底板板厚の２．５倍
から６倍の範囲であることを特徴とする請求項１に記載
の樹脂製衝撃吸収部材。
【請求項３】前記リブが格子形状に構成されている
ことを特徴とする請求項１および請求項２に記載の樹脂
製衝撃吸収部材。