JP2008513714A - 繊維材料から成る衝撃吸収装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車への側面衝突に対する保護用衝撃吸収装置に関し、この衝撃吸収装置が少なくとも第１、第２、第３及び第４の側面（１０６，１１０，１１６，１１８）を持つ断面輪郭（１０２）を有する繊維材料から成り、順次に続く２つの側面がそれぞれ逆の方向に延びている。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維材料から成る衝撃吸収装置、このような衝撃吸収装置を持つ自動車扉、及び衝撃吸収装置の製造方法に関する。

従来技術から、自動車への側面衝突に対して保護するための種々の衝撃吸収装置が公知である。このような衝撃吸収装置はエネルギ吸収体とも称される。通常エネルギ吸収体は、ポリウレタンフォーム（ＰＵ）、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）又はポリスチロール（ＰＳ）から成っている。

欧州特許出願公告第０６８３０７２号明細書から、安定な形状にプレスされた繊維材料から成る衝撃吸収装置が公知になっている。この衝撃吸収装置は段付き角錐の形状を持ち、個々の角錐段がそれぞれせん断区域を形成している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１７８３５号明細書から、衝撃鉢の形に形成される衝撃吸収装置が公知であり、衝突の際時間的に順次に続く吸収材料の多数のせん断過程を介してエネルギ吸収が行われる。特に衝撃吸収装置は、この場合テラス又は段付き角錐の形をしている。

国際特許公開のドイツ語翻訳第６９９１２７８９号から、天然樹脂材料又は合成樹脂材料又は複合材料から成る自動車バンパ及び自動車内張り用の吸収装置が公知である。この場合エネルギ吸収は、円形断面の薄壁構造を持つ多数のポケット状隔室によって行われる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１２５９８７号明細書から、車両にある側面衝突保護手段を持つ側壁が公知である。ここには、車両縦方向に延びる少なくとも２つの段部を縦辺に持つ変形異形材を持つ変形素子が記載されている。

ドイツ連邦共和国実用新案第２９６０７６６４号明細書から、装置担体を持つ車両扉が公知であり、この装置担体は、例えば窓昇降機、扉錠、拡声器及びケーブルのような機能素子と共に、こじんまり組立てられるモジュール状組込み単位体を形成している。この場合装置担体は、形状の安定な繊維複合材料から製造され、この複合材料が増大する内部摩擦及び大きい衝撃靭性を持ち、従って側面衝突の場合強められるエネルギ吸収を保証する。

本発明の基礎になっている課題は、乗客に対して改善された側面衝突保護を行う、特に自動車扉に組込むための繊維材料から成る衝撃吸収装置を提供することである。

この課題は、独立請求項１の特徴によって解決される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項に示されている。

自動車への側面衝突に対して保護する衝撃吸収装置が提供される。衝撃吸収装置少なくとも第１、第２、第３及び第４の側面を有する断面輪郭を持ち、順次に続く２つの側面がそれぞれ逆の方向に延びている。この場合側面は基礎平面から２５〜９０°の角をなして出て、基礎平面に比較して小さい上部卓状面を形成している。この卓状面は、大体において基礎平面に達する少なくとも１つの凹所を持っている。

衝撃吸収装置のこの構造のため、例えば３０００Ｎの荷重において初めて衝撃吸収装置を圧縮させる大きい側面衝突力を吸収することができる。

本発明の好ましい実施形態では、天然繊維成形材料なるべく木材繊維が、衝撃吸収装置の製造のために使用される。このため木材繊維マットが、プレス又は深絞りにより所望の形状にされる。木材繊維材料の使用は特に有利である。なぜならば側面衝突の場合衝撃吸収装置の変形及び圧縮の際にも、鋭い稜が形成されないからである。木材繊維材料の材料性質のため、衝撃吸収装置はカートンのように圧縮されかつ折り畳まれて、衝撃を吸収する。

本発明の実施形態によれば、衝撃吸収装置の第１の側面即ち外壁が、基礎平面に対して２５〜９０°なるべく３０〜７５°特に４５°の傾斜角を持っている。

本発明の別の実施形態によれば、内側半径、特に互いに突き合わさる側面の内側半径ができるだけ大きく選ばれ、衝撃吸収装置に荷重がかかる際内側半径に応力ピークが生じるのを制限するため、少なくとも５ｍｍなるべく少なくとも１０ｍｍである。

本発明の好ましい実施形態では、高温プレス又は深絞りにより所望の形状になった後、繊維材料が１〜３ｍｍなるべく約１．８ｍｍの厚さを持っている。

本発明の別の実施形態によれば、衝撃吸収装置が、２０〜４０ｃｍの縁長を持つ基礎面、なるべく約３０ｍの縁長を有する正方形面を持っている。

本発明の別の実施形態によれば、衝撃吸収装置が４〜１０ｃｍなるべく約６ｃｍの高さを持っている。

本発明の別の実施形態によれば、衝撃吸収装置が少なくとも１つの凹所を持っている。凹所は、例えば実質的に円形、三角形、四角形、多角形又は他の輪郭形状のような種々の断面輪郭を持つことができる。

本発明の別の実施形態によれば、衝撃吸収装置が例えば２つ又は４つの凹所を持っている。隣接する２つの凹所の間に橋絡部が延びているのがよい。衝撃吸収装置の所望の剛性に応じて、橋絡部が衝撃吸収装置の基礎平面に対して実質的に平行に延びるか、又は湾曲して特に基礎平面に対して凹に延びることができる。この凹に湾曲する橋絡部は、エネルギ吸収体に対して、凹んだ橋絡部なしのエネルギ吸収体より一層小さい力レベルを与える。

本発明の別の実施形態によれば、凹所が基礎平面まで達している。これは、側面衝撃の際、凹所が例えば車両扉の内側に支持されるので、比較的大きい側面衝突力の場合に初めて衝撃吸収装置が非可逆的に変形する、という利点を持っている。

本発明の別の実施形態によれば、凹所に膨出部がある。膨出部はなるべく衝撃吸収装置の高さまで達しているので、側面衝突の際自動車扉の対向する内側での支持効果が生じる。

別の局面において本発明は外板及び内張りを持つ自動車扉に関する。外板と内張りとの間に、本発明による衝撃吸収装置がある。衝撃吸収装置は、その基礎平面が実質的に垂直方向に延びるように、なるべく設けられている。更に基礎平面がなるべく内張りに対向して設けられているので、凹所は車両内部の方へ延びている。

ここで提案されるエネルギ吸収体は、考えられるすべての範囲において乗客の保護のために使用可能である（腰、胸、腹、頭（内張り部分）、膝等）。

別の実施形態によれば、衝撃吸収装置が天然繊維マットから成っている。これは一層又は多層であってもよい。

衝撃吸収装置を製造するため、少なくとも第１、第２、第３及び第４の側面を有する断面輪郭を持つ工具へ繊維マットが挿入され、順次に続く２つの側面がそれぞれ逆の方向に延びている。工具の突き合せにより、高温プレス又は深絞りによって繊維マットが所望の形にされる。繊維マットは、なるべく混入物例えば繊維を接着する樹脂を含むポリプロピレン混入物をもっているので、繊維マットは接着のため安定な形状を保っている。

本発明の好ましい実施形態が、更に図面を参照して説明される。

図１は、繊維材料から成りかつ例えば断面１０２に沿って異なる方向に延びる壁を持つ衝撃吸収装置１００を示している。

衝撃吸収装置１００の基礎１０４から出て、矢印方向に断面１０２に従って、壁が上方へ高くなる側面を持つ外側壁範囲１０６内で延びている。壁の上部卓状面１０８に達した後、壁は内側壁範囲１１０に沿って、ほぼ円筒状の凹所１１２内で壁の底１４まで下降する。

底１１４から出て、壁は、断面１０２に沿って、内側壁範囲１１０に対向する内側壁範囲１１６に沿って、再び上部卓状面１０８まで上昇する。そこから壁は、外側壁範囲１０６に対向する外側壁範囲１１８に沿って、再び基礎１０４まで下降する。

従って断面１０２に沿って順次に続く外側壁範囲１０６、内側壁範囲１１０、内側壁範囲１１６及び外側壁範囲１１８によって、順次に続く４つの側面が形成される。２つの順次に続く２つの側面はそれぞれ互いに逆の方向に延びている。

例えば外側壁範囲１０６は斜め上方へ延び、内側壁範囲１１０は垂直に下方へ延びている。外側壁範囲１０６と内側壁範囲１１０は、従って逆方向に延びている。内側壁範囲１１０と、ほぼ垂直に上方へ従って内側壁範囲１１０に対して逆向きに延びる内側壁範囲１１６について、事情はちょうど同じである。

内側壁範囲１１６及び斜め下方へ従って垂直に上昇する内側壁範囲１１６とは逆向きに延びる外側壁範囲１１８に関しても、事情は同じである。従って衝撃吸収装置１００は、その断面１０２に沿って、ジグザグに延びる断面輪郭を持ち、上昇する側面と下降する側面が交互に生じる。

これは、衝撃吸収装置が比較的大きい機械的安定性を持っという利点を持っている。従って衝撃吸収装置に比較的小さい側面衝突力が作用すると、衝撃吸収装置１００はまず弾性的にのみ変形する。大きい側面衝突力の場合に初めて、衝撃吸収装置１００が非可逆的に圧縮されて、折り畳まれる。

底１１４が基礎１０４とほぼ同じ面にあると、特に有利である。これにより衝撃吸収装置１００の接触面積、従って側面衝突力に抗する能力が増大する。

有利なように衝撃吸収装置１００は木材繊維材料から成っている。これは、側面衝突力の作用を受けて衝撃吸収装置が折り畳まれる際にも、鋭いか又は突出する稜が形成されない、という利点を持っている。従って二次負傷の危険も少ない。

製造を改善するため、内側半径ができるだけ大きく、例えば５ｍｍなるべく１０ｍｍより大きく選ばれる。

外側壁範囲１０６及び１１８の傾斜角は、広い範囲で変化することができる。例えば基礎１０４に対する外側壁範囲１０６の傾斜角を、２５〜９０°なるべく３０〜７５°の範囲特に約４５°に選ぶことができる。ここで考えている図１の実施例では、外側壁範囲１０６により形成される側面の傾斜角は、衝撃吸収装置の基礎面に対して約６０°である。

図２は衝撃吸収装置２００の別の実施低を示す。衝撃吸収装置２００は衝撃吸収装置１００と同じように構成されている。衝撃吸収装置１００と異なり、衝撃吸収装置２００は、それぞれ三角形断面を有する２つの凹所２１２を持っている。凹所２１２も衝撃吸収装置２００の基礎面まで延びているのがよい。

凹所２１２の間で、衝撃吸収装置２００の上部卓状面に横橋絡部２１４がある。

図３は、図１及び２の衝撃吸収装置１００及び２００と同じように構成される衝撃吸収装置３００の別の実施例を示している。衝撃吸収装置３００はそれぞれ多角形断面を有する４つの凹所３１２を持っている。

図４は、図１、２又は３の衝撃吸収装置１００，２００又は３００と同じように構成される衝撃吸収装置４００の別の実施例を示している。衝撃吸収装置４００は、ほぼ正方形断面を有する凹所４１２を持っている。凹所４１２の底４１４は、なるべく衝撃吸収装置４００の基礎４０４の面まで達している。底４１４は、この底４１４からなるべく衝撃吸収装置４００の頂点４２２の高さまで隆起する膨出部４２０を縁取りしている。

図５は、図１、２、３又は４の衝撃吸収装置１００，２００，３００又は４００と同じように構成される別の衝撃吸収装置５００を示している。

衝撃吸収装置５００は２つの角錐状凹所５１２を持ち、角錐状凹所５１２の先端は、衝撃吸収装置５００の基礎５０４により形成される平面までなるべく達している。ここで考えられている実施例では、凹所５１２はそれぞれ四面体の形状を持っているが、異なる角錐形状も可能である。両方の凹所５１２の間に橋絡部５１４がある。この橋絡部は、なるべく頂点５２２の高さで、従って衝撃吸収装置５００の基礎平面に対して平行に延びている。

衝撃吸収装置５００の外側壁範囲５０６は、基礎５０４により形成される基礎平面に対して約４５°の傾斜角をなしている。

図６は、図５の衝撃吸収装置５００の平面図と、Ａ−Ａ線に沿う断面図とを示している。図６からわかるように、四面体状凹所５１２の角錐先端５２４は、衝撃吸収装置５００の基礎５０４により形成される基礎平面５２６まで達している。

衝撃吸収装置５００の基礎５０４は、なるべく２０〜４０ｃｍ特に約３０ｃｍの縁長を持っている。基礎平面５２６から頂点５２２までの高さはなるべく４〜１０ｃｍ特に約６ｃｍである。

図７は、図５及び６の衝撃吸収装置を斜視で示す。

図８は、図５、６及び７に示すような衝撃吸収装置５００を製造するために使用できる工具６００の一部を示す。このため工具６００は、衝撃吸収装置５００の形状のために望まれる内側輪郭を持っている。衝撃吸収装置５００を製造するため、図９に示すように、繊維マット６０２が工具６００上に置かれる。繊維マットは、なるべくポリプロピレンに混入された木材繊維から成っている。

繊維マット６０２は、工具６００を使用して高温プレスにより所望の形状にされる。

プレス又は深絞り過程は、例えば２００℃の工具温度、６０ｂａｒの押付け圧力及び２０秒のプレス時間で行われる。

図１０は、説明のため横橋絡部５１４に沿って切断されたプレスずみ繊維マット６０２を示している。

図１１は衝撃吸収装置５００の別の実施例の平面図を示している。図５、６、７及び１０の実施例とは異なり、図１１の衝撃吸収装置５００は、基礎平面５２６に対して凹に湾曲された橋絡部５１４を示している。従って橋絡部５１４は、その中央で頂点５２２より間隔５２８だけ低い。

図６の実施例とは異なり、角錐の先端５２４は、基礎平面５２６まで完全には達していない。

図１２は本発明による自動車扉７３０の実施例を概略的に示している。自動車扉７３０は窓７３２を持っている。扉の窓下辺７３４の下には、衝撃吸収装置例えば衝撃吸収装置５００がある。衝撃吸収装置５００の基礎５０６により形成される基礎平面は、自動車扉７３０の内張り部分７３６に対向しているので、基礎平面はほぼ垂直な方向に延びている。

衝撃吸収装置５００の下に衝撃吸収装置７３８がある。衝撃吸収装置７３８は例えばポリウレタンフォームから成り、衝撃吸収装置５００より大きい剛性を持っている。しかし衝撃吸収装置７３８は、本発明による衝撃吸収装置の適当に硬く設計される実施例であってもよい。

衝撃吸収装置７３８は、車両座席７４４にすわる人間７４２のほぼ骨盤７４２の高さに設けられている。これに反し衝撃吸収装置７３８の上に設けられる衝撃吸収装置５００は、人間７４２のほぼ胸及び／又は腹７４６の高さにある。従って扉７３０の外板７４８と扉７３０の内張り部分７３６との間で、衝撃吸収装置５００と７３８が上下に設けられている。

側面衝突の場合、これは、人間７４２が、まず衝撃吸収装置７３８により、変形する自動車扉７３０から離れて車両中央の方へ動かされるという利点を持っている。自動車扉７３０が引続いて変形すると、衝撃吸収装置５００が特に人間７４２の胸及び腹７４６が重大な損傷から保護する。

円筒状凹所を持つ衝撃吸収装置の斜視図を示す。 ２つの三角形凹所を持つ衝撃吸収装置の斜視図を示す。 多角形断面の４つの凹所を持つ衝撃吸収装置の斜視図を示す。 凹所に膨出部を持つ衝撃吸収装置の斜視図を示す。 ２つの角錐状凹所を持つ衝撃吸収装置の斜視図を示す。 図５の衝撃吸収装置の平面図及び断面図を示す。 図５及び６の衝撃吸収装置の別の斜視図を示す。 図５、６及び７の衝撃吸収装置を製造するための繊維マットの高温プレス用工具の一部を示す。 プレス過程の前に繊維を載せられた図５の工具を示す。 プレス過程後衝撃吸収装置の橋絡部に沿って切断された繊維マットを示す。 湾曲した橋絡部を持つ図５〜７の衝撃吸収装置の別の実施例を示す。 自動車扉の概略図を示す。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，７３８ 衝撃吸収装置
１０２ 断面
１０４，４０４，５０４ 基礎
１０６，１１８，５０６ 外側壁範囲
１０８ 上部卓状面
１１０，１１６ 内側壁範囲
１１２ 円筒状凹所
１１４，４１４ 底
２１２，３１２，４１２，５１２ 凹所
２１４，５１４ 横橋絡部
４２０ 膨出部
４２２，５２２ 頂点
５２４ 角錐先端
５２６ 基礎平面
５２８ 間隔
６００ 工具
６０２ 繊維マット
７３０ 自動車扉
７３２ 窓
７３４ 窓下辺
７３６ 内張り部分
７４０ 骨盤
７４２ 人間
７４４ 車両座席
７４６ 胸／腹
７４８ 外板

Claims (20)

1. 自動車への側面衝突に対する保護用衝撃吸収装置であって、基礎面から２５〜９０°の角をなして出る少なくとも第１、第２、第３及び第４の側面（１０６，１１０，１１６，１１８）を持つ断面輪郭（１０２）を有する繊維材料から成り、順次に続く２つの側面がそれぞれ逆の方向に延びているものにおいて、側面に、基礎平面まで達する少なくとも１つの凹所（１１２；２１２；３１２；４１２；５１２）を持ちかつ基礎平面より小さいただ１つの上部卓状面が続いていることを特徴とする、衝撃吸収装置。
2. 繊維材料が木材繊維材料であることを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収装置。
3. 第１の側面と基礎平面との間の傾斜角が、特に３０〜７０°なるべく約４５°であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の衝撃吸収装置。
4. 内側半径が５ｍｍより大きく、なるべく１０ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項１又は２又は３に記載の衝撃吸収装置。
5. 繊維材料が１〜３ｍｍなるべく約１．８ｍｍの厚さを持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
6. 衝撃吸収装置が４〜１０ｃｍなるべく約６ｃｍの高さを持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
7. 基礎平面が２０〜４０ｃｍなるべく約３０ｃｍの縁長を有する基礎面を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
8. 凹所が実質的に円形、三角形、四角形又は多角形の輪郭を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
9. ２つ又は４つの凹所が存在することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
10. ２つの凹所の間に橋絡部（２１４；５１４）があることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
11. 橋絡部が衝撃吸収装置の基礎平面（５２６）に対して実質的に平行に延びていることを特徴とする、請求項１０に記載の衝撃吸収装置。
12. 橋絡部が湾曲して延びていることを特徴とする、請求項１０に記載の衝撃吸収装置。
13. 橋絡部が基礎平面に対して凹であることを特徴とする、請求項１２に記載の衝撃吸収装置。
14. 凹所が膨出部（４２０）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
15. 繊維材料がただ１つの繊維マット（６０２）又は２つ以上の互いに重なる繊維マットから成っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
16. 繊維マットが天然繊維マットであることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の衝撃吸収装置。
17. 外側境界（７４８）、内張り（７３６）、及び外側境界と内張りとの間に設けられる先行する請求項１〜１６の１つに記載の衝撃吸収装置を持つ自動車扉。
18. 基礎平面が垂直に延びるように、第１の衝撃吸収装置が設けられている、請求項１７に記載の自動車扉。
19. 基礎平面が内張りに対向するように、衝撃吸収装置が設けられている、請求項１７又は１８に記載の自動車扉。
20. 第１の衝撃吸収装置の下に設けられる第２の衝撃吸収装置（７３８）を持ち、第２の衝撃吸収装置が第１の衝撃吸収装置より高い剛性を持っている、請求項１７又は１８又は１９に記載の自動車扉。

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