JP2004076781A

JP2004076781A - エネルギ吸収体

Info

Publication number: JP2004076781A
Application number: JP2002234479A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Kinejima; 杵島　史彦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】衝突荷重入力に対する反力の高い発泡体を使用しても反力の上昇を抑制し、歩行者に対する安全値を高くすると共に、ストロークを短くすることで車体のオーバーハングを短縮する。
【解決手段】エネルギ吸収体１０の基体２０は、反力が高く、弾性変形可能な発泡体で形成されている。基体２０の壁部２４は、上壁部２４Ａ、下壁部２４Ｂ、側壁部２４Ｃ、上壁部２４Ａと下壁部２４Ｂとの中間に配設された内側横壁部２４Ｄ及び左右の側壁部２４Ｃの間に車幅方向に所定の間隔で配設された複数の内側縦壁部２４Ｅで構成されているおり、側壁部２４Ｃと内側横壁部２４Ｄとの交差部２８及び内側横壁部２４Ｄと内側縦壁部２４Ｅとの交差部３０には、脆弱部としての切欠３２が形成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエネルギ吸収体に関し、特に、自動車等の車両において使用されるエネルギ吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両において使用されるエネルギ吸収体おいては、その一例が特開２００１−２０８１２０号公報に示されている。
【０００３】
図１５に示される如く、このエネルギ吸収体１００は、強化繊維とマトリクス樹脂とからなるＦＲＰ製の柱状となっており、表面に繊維含有率を異ならせた少なくとも３つの格子点１０２から形成される格子形状平面１０４のエネルギー吸収部１０６を設けた構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術のように、エネルギ吸収体１００に衝突荷重入力に対する反力の高い材質及び構造、例えば、エネルギ吸収体１００を反力が高い従来の発泡体で構成した場合には、図７に一点鎖線で示される如く、衝撃吸収ストローク後半の反力が高くなり、反力の上限を容易に超えてしまう。一方、エネルギ吸収体１００を反力の低い従来の発泡体で構成することも考えられるが、この場合には、図７に破線で示される如く、発泡体のエネルギ吸収効率が低い分、吸収ストロークの立上りが鈍く、所定のエネルギを吸収するためのストロークＳ２が長くなる。即ち、エネルギ吸収体１００の厚さが厚くなるため、車両に搭載した場合に車体のオーバーハングが長くなるという不具合がある。また、吸収ストロークの立上りが比較的早く、吸収ストロークの初期に反力の上限に達し易い特性を有し、塑性変形するウレタンを使用することも考えられるが、この場合には、耐天候性を考慮した搭載や、経年変化に対するメンテナンスが煩雑になるなどの不具合がある。更に、軽衝突でも塑性変形してしまい交換が必要になるなど商品性に優れない点がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、衝突荷重入力に対する反力の高い発泡体を使用しても反力の上昇を抑制することが可能で、歩行者に対する安全値が高いと共に、ストロークを短くすることで車体のオーバーハングを短縮できるエネルギ吸収体を提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のエネルギ吸収体は、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなる基体と、
前記基体を構成し、荷重の入力方向に沿った複数の貫通孔を形成する複数の壁部と、
前記壁部に形成され、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に塑性変形または破断する脆弱部と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
従って、エネルギ吸収体の基体が、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなるため、吸収ストロークの初期に反力が上限反力の近傍に達することができる。その後、入力荷重に対する反力が所定値を超えると、基体を構成し、荷重の入力方向に沿った複数の貫通孔を形成する複数の壁部に形成した脆弱部が塑性変形または破断する。このため、反力の上昇が止まり、反力上限を維持することができる。この結果、衝突荷重入力に対する反力の高い発泡体を使用しても、脆弱部の塑性変形または破断により、反力の上昇を抑制することが可能で、歩行者に対する安全値が高い。また、衝突荷重入力に対する反力の高い発泡体を使用することで、ストロークを短くすることで車体のオーバーハングを短縮できる。更に、エネルギ吸収体の基体が、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなるため、塑性変形するウレタンに比べ、経年変化によりエネルギ吸収性能が低下し難難く、軽衝突では塑性変形しないため、商品性に優れている。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、前記基体は、ポリプロピレン発泡体であることを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項１に記載の内容に加えて、エネルギ吸収体の基体が、ポリプロピレン発泡体であるため、樹脂リブを使用する場合に比べて、型費を安くできると共に、厚さが厚くなるため、厚さを変えることによる反力の調整が容易になる。
【００１０】
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、前記脆弱部は、前記壁部における荷重入力側と反対側に形成された切欠であることを特徴とする。
【００１１】
従って、請求項１に記載の内容に加えて、脆弱部としての切欠を、壁部における荷重入力側と反対側に形成したため、荷重入力側の受圧面積を確保できる。
【００１２】
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、前記脆弱部は、前記壁部同士の交差部に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１に記載の内容に加えて、脆弱部を壁部同士の交差部に形成したため、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に、壁部同士の交差部を起点に基体を迅速に塑性変形または破断させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるエネルギ吸収体の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００１５】
なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示し、図中矢印ＦＲは車体前方方向を示し、図中矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。
【００１６】
図５に示される如く、本実施形態のエネルギ吸収体１０は、自動車車体のフロントバンパに使用されている。エネルギ吸収体１０における車幅方向両端部１０Ａの近傍には、車両後方へ向って取付部１０Ｂが突出形成されており、エネルギ吸収体１０の左右の取付部１０Ｂは、バンパリインフォースメント１２の前面１２Ａにおける車幅方向両端部１２Ｂの近傍に形成された取付孔１３に嵌合されている。また、エネルギ吸収体１０は、車両前方側からバンパカバー１４によって覆われている。
【００１７】
図１に示される如く、本実施形態のエネルギ吸収体１０の基体２０は、反力が高く、弾性変形可能な発泡体、例えば、ポリプロピレン発泡体（ポリマー系樹脂発泡体、オレフィン系樹脂発泡体等）で形成されている。また、基体２０は複数の壁部２４で構成されており、荷重の入力方向となる車両前後方向に沿った複数の貫通孔２２が形成されている。
【００１８】
図２に示される如く、エネルギ吸収体１０の貫通孔２２は、断面形状が正方形となっており、上下２列となっている。また、壁部２４は、上壁部２４Ａ、下壁部２４Ｂ、左右の側壁部２４Ｃ、上壁部２４Ａと下壁部２４Ｂとの中間に配設された内側横壁部２４Ｄ及び左右の側壁部２４Ｃの間に車幅方向に所定の間隔で配設された複数の内側縦壁部２４Ｅで構成されている。また、側壁部２４Ｃと内側横壁部２４Ｄとの交差部２８及び内側横壁部２４Ｄと内側縦壁部２４Ｅとの交差部３０には、脆弱部としての切欠３２が形成されている。
【００１９】
図３及び図４に示される如く、切欠３２は、基体２０に対して荷重入力側と反対側、即ち、車両後方側から形成されている。また、切欠３２は、側壁部２４Ｃと内側横壁部２４Ｄとの交差部２８及び内側横壁部２４Ｄと内側縦壁部２４Ｅとの交差部３０を矩形平面形状の頂部３２Ａとし、頂部３２Ａから上下左右に延びる各壁部を三角形状に切り欠いて形成されており、切欠３２の形状は台形状となっている。
【００２０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２１】
本実施形態は、エネルギ吸収体１０の基体２０が、反力が高く、弾性変形可能な発泡体、例えば、ポリプロピレン発泡体からなるため、図６に示される如く、衝突体Ｓが、車両前方側から、バンパカバー１４を挟んでエネルギ吸収体１０に当接した場合に、吸収ストロークの初期において、エネルギ吸収体１０が弾性変形する。この結果、図７に実線で示される如く、吸収ストロークＳの初期において、反力Ｋは、上限反力Ｋ１の近傍に達する（点Ａ）。
【００２２】
その後、入力荷重に対する反力Ｋが所定値Ｋ２（Ｋ２＜Ｋ１）を超えると、側壁部２４Ｃと内側横壁部２４Ｄとの交差部２８及び内側横壁部２４Ｄと内側縦壁部２４Ｅとの交差部３０に形成した切欠３２、及び切欠３２を起点にして基体２０の各壁部に、図６に示される如く、座屈等の塑性変形Ｍまたは破断が発生する。このため、図７に実線で示される如く、反力Ｋの上昇が止まり、反力上限を維持することができる（点Ａから点Ｂ）ので、歩行者に対する安全値が高い。
【００２３】
また、エネルギ吸収体１０の基体２０が、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなるため、所定のエネルギを吸収するためのストロークＳ１が、図７に示される如く、反力の低い従来の発泡体を使用した場合のストロークＳ２に比べて短くなるため、エネルギ吸収体１０の厚さが薄くなり、車体のオーバーハングを短縮できる。
【００２４】
また、本実施形態では、エネルギ吸収体１０の基体２０が、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなるため、塑性変形するウレタンに比べ、経年変化によりエネルギ吸収性能が低下し難く、軽衝突では塑性変形しないため、商品性に優れている。
【００２５】
また、エネルギ吸収体１０の基体２０をポリプロピレン発泡体とした場合には、樹脂材を使用する場合に比べて、型費を安くできると共に、各壁部の厚さが厚くなるため、各壁部の厚さを変えることによる反力の調整が容易になる。
【００２６】
また、本実施形態では、切欠３２を、エネルギ吸収体１０の基体２０に対して荷重入力側と反対側、即ち、車両後方側に形成したため、荷重入力側、即ち、エネルギ吸収体１０における車両前方側の受圧面積を確保できる。
【００２７】
また、本実施形態では、切欠３２を側壁部２４Ｃと内側横壁部２４Ｄとの交差部２８及び内側横壁部２４Ｄと内側縦壁部２４Ｅとの交差部３０に形成したため、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に、交差部２８、３０を起点に基体２０を迅速に塑性変形または破断させることができる。このため、入力荷重に対する反力が所定値を超えることを確実に防止できる。
【００２８】
また、図１６に示される如く、エネルギ吸収体１１０を樹脂で形成し、樹脂リブ１１０Ａに切欠１１２を形成した従来例の構成に比べ、本実施形態のエネルギ吸収体１０では、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなる基体２０に切欠３２を形成した構成のため、図７に示される如く、反力上限Ｋ１を維持する際の反力Ｋの波形（点Ａから点Ｂ）を略一定にすることが可能である。
【００２９】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、切欠３２は、エネルギ吸収体１０における基体２０の荷重作用側、即ち車両前方側、または、基体２０の車両前後方向中間部に形成しても良い。また、切欠３２を上壁部２４Ａと内側縦壁部２４Ｅとの交差部または下壁部２４Ｂと内側縦壁部２４Ｅとの交差部に形成しても良い。また、切欠３２は壁部同士の全ての交差部に形成しなくても良い。
【００３０】
また、切欠３２の形状は、上記実施形態の形状に限定されず、図８〜図１０に示される如く、側壁部２４Ｃ、内側横壁部２４Ｄ及び内側縦壁部２４Ｅを、荷重入力側と反対側、即ち、車両後方側から所定長さＬ切り欠き、その上に切欠３２を形成した構成としても良い。また、脆弱部は切欠に限定されず、薄肉部、穴等の他の構成としても良い。
【００３１】
また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示される如く、切欠３２は台形でなく、三角形状等の他の形状としても良い。
【００３２】
また、貫通孔２２及び貫通孔２２を形成する壁部２４の形状も上記実施形態の形状に限定されず、図１２及び図１３に示される如く、交差部４０から壁部２４が３方向に延びる形状としても良い。また、図１４に示される如く、交差部４２から壁部２４が５方向以上（図１４では８方向）に延びる形状としても良い。
【００３３】
また、本発明のエネルギ吸収体は、フロントバンパ以外の他の部位にも適用化のである。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明のエネルギ吸収体は、反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなる基体と、基体を構成し、荷重の入力方向に沿った複数の貫通孔を形成する複数の壁部と、壁部に形成され、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に塑性変形または破断する脆弱部と、を有するため、衝突荷重入力に対する反力の高い発泡体を使用しても反力の上昇を抑制することが可能で、歩行者に対する安全値が高いと共に、ストロークを短くすることで車体のオーバーハングを短縮できるという優れた効果を有する。
【００３５】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、基体は、ポリプロピレン発泡体であるため、請求項１に記載の効果に加えて、樹脂材を使用する場合に比べて、型費を安くできると共に反力の調整が容易になるという優れた効果を有する。
【００３６】
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、脆弱部は、壁部における荷重入力側と反対側に形成された切欠であるため、請求項１に記載の効果に加えて、荷重入力側の受圧面積を確保できるという優れた効果を有する。
【００３７】
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のエネルギ吸収体において、脆弱部は、壁部同士の交差部に形成されているため、請求項１に記載の効果に加えて、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に、基体を迅速に塑性変形または破断させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体を示す車両斜め後方から見た斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体を示す車両前方から見た正面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体を使用したフロントバンパ示す車両斜め前方から見た分解斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体の変形状態を示す図３に対応する断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るエネルギ吸収体の反力特性を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体を示す車両前方から見た正面図である。
【図９】図８の９−９線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体を示す側面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体を示す図３に対応する断面図であり、（Ｂ）本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体を示す車両斜め後方から見た斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体の一部を示す車両前方から見た正面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体の一部を示す車両前方から見た正面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るエネルギ吸収体の一部を示す車両前方から見た正面図である。
【図１５】従来例のエネルギ吸収体を示す斜視図である。
【図１６】他の従来例のエネルギ吸収体を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　　エネルギ吸収体
２０　　エネルギ吸収体の基体
２２　　貫通孔
２４　　壁部
２４Ａ　　上壁部
２４Ｂ　　下壁部
２４Ｃ　　側壁部
２４Ｄ　　内側横壁部
２４Ｅ　　内側縦壁部
２８　　交差部
３０　　交差部
３２　　切欠（脆弱部）

Claims

反力が高く、弾性変形可能な発泡体からなる基体と、
前記基体を構成し、荷重の入力方向に沿った複数の貫通孔を形成する複数の壁部と、
前記壁部に形成され、入力荷重に対する反力が所定値を超えた場合に塑性変形または破断する脆弱部と、
を有することを特徴とするエネルギ吸収体。
前記基体は、ポリプロピレン発泡体であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ吸収体。
前記脆弱部は、前記壁部における荷重入力側と反対側に形成された切欠であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ吸収体。
前記脆弱部は、前記壁部同士の交差部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ吸収体。