JP2009222137A - 荷重吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー吸収効率の向上を図ることのできる荷重吸収体を提供する。
【解決手段】複数の筒状壁３２を、軸線方向が荷重入力方向に沿うように並列に集合させたコアブロック３０を設ける。コアブロック３０の外周面に密着する外枠部材３１を設ける。外枠部材３１によってコアブロック３０の周域を拘束し、コアブロック３０の曲げ座屈を規制する。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両等において大きな衝撃荷重を受け止める荷重吸収体に関するものである。

車両のシート回りの衝撃吸収構造として、シートに車幅方向に延出するシートクロスメンバを設け、そのシートクロスメンバと車体の側壁部材の間に荷重吸収体を設けたものが案出されている（例えば、特許文献１，２参照）。
この衝撃吸収構造は、車両が側方から大きな衝撃荷重を受け、側壁部材がシート方向に変位したときに、荷重吸収体が側壁部材からクロスメンバに荷重を伝達するとともに、このとき側壁部材とクロスメンバで押圧されることによって衝撃荷重を吸収する。衝撃吸収体としては、例えば、屈曲させた金属板やウレタンフォーム等が用いられている。
特開平９−９５１９６号公報 特開２００６−３４７４９１号公報

ところで、上記のような荷重吸収体として、現在、より軽量でエネルギー吸収効率の高いものの案出が望まれている。
このため、ポリプロピレン等の軽量樹脂材料によって複数の筒状壁を集合させたハニカム構造のブロックを形成し、そのブロックを荷重吸収体として使用することが検討されている。

しかし、ポリプロピレン等の樹脂材料は軽量ではあるものの、衝撃荷重に対する破壊強度を高めようとすると、曲げ方向の剛性が低下する傾向にある。このため、このような材料によってハニカム構造のブロックを形成すると、特に局所的に大きな衝撃荷重を受けたときにはブロックを構成する筒状壁が低次モードの曲げ座屈を生じ、大きなエネルギー吸収効果を得ることがむずかしくなる。

そこで、この発明は、エネルギー吸収効率の向上を図ることのできる荷重吸収体を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、複数の筒状壁（例えば、後述の実施形態における筒状壁３２）を軸線方向が荷重入力方向に沿うように並列に集合させたコアブロック（例えば、後述の実施形態におけるコアブロック３０）と、前記筒状壁の軸線方向と平行なコアブロックの外周面に密着して前記コアブロックの周域を拘束する外枠部材（例えば、後述の実施形態における外枠部材３１）と、を備えて成ることを特徴とする。
これにより、コアブロックに衝撃荷重が入力されると、コアブロックの筒状壁の曲げが外枠部材によって規制されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の荷重吸収体において、前記筒状壁の内側の中空空間に、当該筒状壁の座屈を規制する規制部材（例えば、後述の実施形態における成形体３５，仕切壁４０）を配置したことを特徴とする。
これにより、規制部材が筒状壁の座屈を筒状壁の内側から規制するようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の荷重吸収体において、前記規制部材は、前記筒状壁の内側の中空空間を軸線方向で複数に分割する仕切壁（例えば、後述の実施形態における仕切壁４０）を有することを特徴とする。
これにより、仕切壁が筒状壁の座屈を内側から規制し、筒状壁の曲げ座屈のモードをより高次にする。

請求項１に記載の発明によれば、外枠部材によってコアブロックの筒状壁の曲げを規制しつつ、複数の筒状壁によって荷重を受け止めることができるため、高いエネルギー吸収効率をもって衝撃荷重を吸収することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、筒状壁の座屈を規制部材によって内側から規制することができるため、エネルギー吸収効率をより高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、仕切壁によって筒状壁の座屈を内側から規制して曲げ座屈のモードをより高次にできるため、エネルギー吸収効率の向上と軽量化の両立が可能になる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図３に示す第１の実施形態について説明する。
図１，図２は、この発明にかかる荷重吸収体を適用した車両のシート回りの構造を示すものである。

シート１は、乗員の臀部を支持するシートクッション２と、このシートクッション２の後端部に連結されて、乗員の腰部および胸部（背部）を支持するシートバック３と、このシートバック３の上部に支持されて、乗員の頭部および首部を支持するヘッドレスト４とを備えている。

シートクッション２は、前端部と後端部に車幅方向に沿って延出する前部クロスメンバ（図示せず）と後部クロスメンバ６が取り付けられたクッションフレーム７を備え、そのクッションフレーム７がシートレール８，８を介して車体フロア９に前後方向にスライド可能に取り付けられている。なお、図１，図２中、１０は、車体の下端側部に設けられたサイドシルであり、１１は、車体側部のほぼ中央に立設されたセンターピラーである。

シートバック３は、上部フレーム１３ａ、下部フレーム１３ｂおよび左右の側部フレーム１３ｃ，１３ｄとから成る略矩形枠形状のシートバックフレーム１３を備え、そのシートバックフレーム１３の下端がクッションフレーム７の後端部に傾動可能にヒンジ結合されている。シートバックフレーム１３の上部フレーム１３ａの幅方向中央位置には、ヘッドレスト４が昇降可能に取り付けられている。

シートバックフレーム１３の背面側には正面視が略矩形状のプレート材１４が取り付けられている。この実施形態の場合、プレート材１４は、稜線部ａが車幅方向に延出する波形状のリブ１５…（凹凸部）を複数備えた２枚の板が相互に接合されて構成されている。また、左右の側部フレーム１３ｃ，１３ｄには、上下に離間して上部クロスメンバ２２と下部クロスメンバ２３が結合され、プレート材１４の上下の端部がそれぞれ上部クロスメンバ２２と下部クロスメンバ２３に固定されている。プレート材１４は、両側の側部フレーム１３ｃ，１３ｄのほぼ幅内に配置され、上端部は上部フレーム１３ａよりも下方の乗員のほぼ胸部高さで上部クロスメンバ２２に固定されている。なお、上部クロスメンバ２２と下部クロスメンバ２３の各一方の端部は、車幅方向外側の側部フレーム１３ｃを超えて車外方向（センターピラー１１方向）に突出している。

側部フレーム１３ｃのうちの、プレート材１４の上端部と下端部に対応する位置には、側方からの衝撃荷重の入力によって車体側部が車室内側に変形したときに、車体側部から荷重を受けてその衝撃を吸収しつつ側部フレーム１３ｃに荷重を伝達する荷重吸収体２４，２５が取り付けられている。

また、左右のシート１間に位置される図示しないセンターコンソール内にはコンソール補強部材２６が配置されている。コンソール補強部材２６は、一対の側部壁２６ａ，２６ｂの上部領域同士が連結壁２６ｃによって結合され、これらが車体のフロアトンネル２７上に固定されている。そして、このコンソール補強部材２６は、車体側方からの衝撃荷重の入力時に、側部壁２６ａ，２６ｂがシート１から荷重を受けるようになっている。側部壁２６ａ，２６ｂは、各シート１の荷重吸収体２４，２５と同様の基本構造とされており、この実施形態においては、この側部壁２６ａ，２６ｂと荷重吸収体２４，２５がこの発明にかかる荷重吸収体を構成している。
さらに、車幅方向内側の側部フレーム１３ｄのうちの、プレート材１４の下端部および後部クロスメンバ６に対応する位置には、側方からの衝撃荷重の入力によってシート１が車室内側に変形したときに、シート１から荷重を受けてその荷重を吸収しつつコンソール補強部材２６に荷重を伝達する荷重吸収体３３が取り付けられている。
なお、荷重吸収体２４，２５，３３と側部壁２６ａ，２６ｂの基本構造については、図３を参照して後に詳述するが、そこでは、これらをまとめて荷重吸収体１００と呼ぶものとする。

以上の構成において、車両の側部から衝突荷重が入力されてセンターピラー１１等の車体側壁がシートバック３方向に変形すると、その側壁からの荷重は荷重吸収体２４，２５を介して側部フレーム１３ｃに伝達されるとともに、上部側の荷重吸収体２４によって囲繞された上部クロスメンバ２２に伝達される。このとき、下部側の荷重吸収体２４に入力された衝突荷重は下部フレーム１３ｂを介して車内側の側部フレーム１３ｄに伝達されるようになる。そして、こうして衝突荷重が側部フレーム１３ｄの下方に伝達されると、側部フレーム１３ｄの下端が荷重吸収体３３を介してセンターコンソールに伝達される。そして、この入力荷重はその内部のコンソール補強部材２６を介してフロアトンネル２７に支持されるようになる。一方、上部クロスメンバ２２に入力された衝突荷重は、プレート材１４の上端部に伝達され、プレート材１４の各リブ１５…の稜線部ａによって区画された複数の領域にせん断方向の応力を生じさせる。これにより、入力荷重はプレート材１４のほぼ全域において受け止められるようになる。

図３は、荷重吸収体１００の基本構造を示す概略的な斜視図である。
荷重吸収体１００は、耐衝撃性の高いポリプロピレンによって形成されたコアブロック３０と、金属板や繊維強化樹脂等によって形成された外枠部材３１と、から成り、コアブロック３０は複数の筒状壁３２を並列に、例えば、マトリックス状やハニカム状等に配置した一体構造とされ、各筒状壁３２の軸線方向が荷重入力方向Ｐに沿うようになっている。コアブロック３０は、例えば、射出成形等によって一体に形成される。また、外枠部材３１は、筒状壁３２の軸線方向と平行なコアブロック３０の外周面に被着され、外枠部材３１を構成する素材の引っ張り強度によってコアブロック３０の周域を拘束するようになっている。

荷重吸収体１００は、以上のような構成であるため、コアブロック３０の筒状壁３２の軸線方向にほぼ沿うように衝撃荷重が入力されると、コアブロック３０の周域が外枠部材３１によって拘束されることにより、コアブロック３０全体の曲げが抑制される。これにより、衝撃荷重の入力初期には荷重を速やかにかつ確実に相手部材に伝達し、入力後期にはコアブロック３０を構成する筒状壁３２が軸方向に座屈することによって荷重を吸収する。
したがって、この荷重吸収体１００においては、高いエネルギー吸収効率をもって衝撃荷重を吸収することができる。特に、上述した車両の側部からの荷重伝達部に採用した場合には、側方からの衝撃荷重をシート１やフロアトンネル２７に速やかに逃がすことができる。

また、この荷重吸収体１００においては、コアブロック３０の周域が密着状態で外枠部材３１で覆われているため、たとえ筒状壁３２が脆性破壊した場合であっても、破片が周囲に飛散するのを外枠部材３１によって防ぐことができる。

つづいて、第２，第３の実施形態について説明する。
図４，図５は、第２，第３の実施形態の荷重吸収体２００，３００の基本構造を示す概略的な斜視図である。これらの各実施形態の荷重吸収体２００，３００は、コアブロック３０や外枠部材３１の構成は第１の実施形態と同様の構成とされている。
第２の実施形態の荷重吸収体２００は、コアブロック３０を構成する筒状壁３２の内側の中空空間に、筒状壁３２の曲げ座屈を規制する規制部材としてガラスバルーンの成形体３５が配置されている。

また、第３の実施形態の荷重吸収体３００は、コアブロック３０を構成する筒状壁３２の内側の中空空間に、筒状壁３２の座屈を規制する規制部材として複数の仕切壁４０が配置されている。この複数の仕切壁４０は、周縁部同士が軸線方向に設定間隔をもって離間するように連結部４１によって連結され、筒状壁３２の内側に配置された状態において、中空空間を軸線方向で複数に分割するようになっている。

荷重吸収体２００，３００は、いずれも筒状壁３２の座屈が成形体３５や仕切壁４０によって規制されるため、筒状壁３２の荷重入力初期段階での座屈を無くして、エネルギー吸収効率をより高めることができる。

図６，図７は、第２の実施形態の荷重吸収体２００と第３の実施形態の荷重吸収体３００の各断面のイメージを示すものである。
これらの図に示すように、第２の実施形態の荷重吸収体２００は、ガラスバルーンの成形体３５が軸線方向のほぼ全域に亙って筒状壁３２に当接するために、コアブロック３０の曲げ座屈は規制され、これに対し、第３の実施形態の荷重吸収体３００は、筒状壁４０内の中空空間を仕切壁４０が軸線方向で複数に分割するため、コアブロック３０の曲げ座屈のモードはより高次なものとなる。

したがって、第３の実施形態の荷重吸収体３００においては、全体の軽量化を図りつつ、エネルギー吸収効率をさらに高めることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の第１の実施形態の示すものであり、車両用シートの骨格を示す正面図。 同実施形態の車両用シートの背面図。 同実施形態の荷重吸収体の概略を示す斜視図。 この発明の第２の実施形態の荷重吸収体の概略を示す斜視図。 この発明の第３の実施形態の荷重吸収体の概略を示す斜視図。 図４のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 図５のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。

符号の説明

３０…コアブロック
３１…外枠部材
３２…筒状壁
３５…ガラスバルーンの成形体（規制部材）
４０…仕切壁（規制部材）
１００，２００，３００…荷重吸収体

Claims (3)

1. 複数の筒状壁を軸線方向が荷重入力方向に沿うように並列に集合させたコアブロックと、
   前記筒状壁の軸線方向と平行なコアブロックの外周面に密着して前記コアブロックの周域を拘束する外枠部材と、
   を備えて成ることを特徴とする荷重吸収体。
2. 前記筒状壁の内側の中空空間に、当該筒状壁の座屈を規制する規制部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の荷重吸収体。
3. 前記規制部材は、前記筒状壁の内側の中空空間を軸線方向で複数に分割する仕切壁を有することを特徴とする請求項２に記載の荷重吸収体。

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