JP2010065802A - 管状のエネルギ吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエアバッグが必要とされない低速衝突時にエアバッグの展開を抑制し、エアバッグが必要な高速衝突時には十分なエネルギ吸収量を確保することができる、自動車バンパ内の管状のエネルギ吸収体を提供する。
【解決手段】
管状の壁面部を有するとともに、該壁面部がエネルギ吸収体の一方の端面から他方の端面に到達するまでの間で折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）を軸方向にこの順序で有するエネルギ吸収体であって、前記壁面部に関し、前記一方の端面と前記折り返し部（Ｘ）との間を領域Ｉ、前記折り返し部（Ｘ）と前記折り返し部（Ｙ）との間を領域ＩＩ、前記折り返し部（Ｙ）と前記他方の端面との間を領域ＩＩＩとするとき、前記領域Ｉの壁面部の傾きαと前記領域ＩＩＩの壁面部の傾きβとが異なることを特徴とする管状のエネルギ吸収体。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエアバッグが必要とされない低速衝突時にエアバッグの展開を抑制し、エアバッグが必要な高速衝突時には十分なエネルギ吸収量を確保することができる、自動車バンパ内の管状のエネルギ吸収体に関する。

従来、船や電車、自動車外板部材など、耐衝撃性を必要とする部材には金属部材が用いられるケースがほとんどであったが、重量が重い、加工が困難などの点から樹脂材料への置き換えが検討されてきた。また、樹脂は使い方によって、鉄に比べて衝撃エネルギを、より効率的に吸収することも可能であるため、近年では自動車等の車両の外板部材や構造部材などへの採用が増加している。

自動車等の車両において、衝撃エネルギを吸収する樹脂部品の構造としては、筒状リブや格子状リブが知られており、たとえば特許文献１に、樹脂部材とその後方に設置された筒状リブによって衝撃吸収性能を向上させた自動車用バンパが記載されている。しかし、エアバッグシステムは衝突時の衝突荷重の大小によって作動しており、エアバッグの展開が必要ない低速衝突時には、筒状リブや格子状リブで衝突エネルギを吸収し、エアバッグセンサが搭載されている車体中央部に配置された部品（例：フードロックサポート）まで衝突荷重が伝わらないようにして、誤ってエアバッグが展開しないようにする必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の衝撃エネルギ吸収構造を備えた自動車用バンパでは、低速衝突時ですら筒状リブや格子状リブで衝突エネルギを十分吸収しきれず、バンパ後方のエアバッグセンサに衝突荷重が伝わってしまいやすい。その結果、エアバッグが必要とされない自動車の低速衝突時にもエアバッグが展開してしまいやすいという点で課題が残る。

また、筒状のエネルギ吸収体に関しては、単純な筒ではなく、さらに衝撃エネルギを吸収させるための提案がされており、たとえば特許文献２に、大径部と小径部を連結部によって連結したエネルギ吸収管が記載されており、特許文献３には、一定断面を呈した第１の部分と、除々に拡開する断面を呈した第２の部分とから構成された構造が記載されている。しかし、特許文献２、３に記載された実施例では、荷重−吸収ストローク線図や荷重−時間線図において、初期の荷重ピークが大きい。このように、初期の荷重ピークが大きい構造では、低速衝突時に筒状のエネルギ吸収体で衝突エネルギを十分に吸収できず、バンパ後方のエアバッグセンサまで衝突荷重が伝わってしまい、エアバッグが必要とされない低速衝突時にもエアバッグが展開してしまう可能性がある。
特開平９−２４０３９３号公報 特許第３９３９７９２号公報 特開２００３−３０６０９６号公報

本発明の目的は、車両のエアバッグが必要とされない低速衝突時にはエアバッグの展開を抑制し、エアバッグが必要な高速衝突時には十分なエネルギ吸収量を確保しつつ衝突荷重を伝達することができる、自動車バンパ内の管状のエネルギ吸収体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、以下のいずれかの構成を有する。
（１）管状の壁面部を有するとともに、該壁面部がエネルギ吸収体の一方の端面から他方の端面に到達するまでの間で折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）を軸方向にこの順序で有するエネルギ吸収体であって、前記壁面部に関し、前記一方の端面と前記折り返し部（Ｘ）との間を領域Ｉ、前記折り返し部（Ｘ）と前記折り返し部（Ｙ）との間を領域ＩＩ、前記折り返し部（Ｙ）と前記他方の端面との間を領域ＩＩＩとするとき、前記領域Ｉの壁面部の傾きαと前記領域ＩＩＩの壁面部の傾きβとが異なることを特徴とする管状のエネルギ吸収体。
（２）前記管状のエネルギ吸収体を構成する材料は、熱可塑性樹脂（Ａ）および反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）を配合してなり、下記（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満足する熱可塑性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の管状のエネルギ吸収体。
（ｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２の時の引張弾性率をＥ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、Ｅ（Ｖ１）＞Ｅ（Ｖ２）
（ｉｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２のときの引張破断伸度をε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、ε（Ｖ１）＜ε（Ｖ２）
なお、本発明において、傾きα、βとは、管状のエネルギ吸収体の端面に対する傾きをいう。

本発明によれば、以下に説明するとおり、車両のエアバッグが必要とされない低速衝突時にはエアバッグの展開を抑制し、エアバッグが必要な高速衝突時には、十分なエネルギ吸収量を確保しつつバンパ後方等のエアバッグセンサに衝突荷重を伝達することができる、自動車バンパ内等に好適に用いられる管状のエネルギ吸収体を得ることができる。

すなわち、本発明の管状のエネルギ吸収体は、たとえば自動車のバンパ内に設置されるものであって、管状の壁面部を有するとともに、該壁面部が一方の端面から他方の端面に到達するまでの間で折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）を軸方向にこの順序で有するエネルギ吸収体であって、前記一方の端部と前記折り返し部（Ｘ）との間を領域Ｉ、前記折り返し部（Ｘ）と前記折り返し部（Ｙ）との間を領域ＩＩ、前記折り返し部（Ｙ）と前記他方の端部との間を領域ＩＩＩとするとき、前記領域Ｉの壁面部の傾きαと前記領域ＩＩＩの壁面部の傾きβとが異なることを特徴とする管状のエネルギ吸収体である。これにより、低速衝突時には、前記領域Ｉと前記領域ＩＩＩのうち、傾きα、βの小さい方の領域が曲げ変形することによって、衝突エネルギを吸収する。このとき、曲げ変形は、傾きα、βの大きい方の領域に近い方の折り返し部が、管状のエネルギ吸収体の端面に到達するまでの間で行われる。その結果、かかるエネルギ吸収体の後方等に配置されるエアバッグセンサ等には衝突荷重が伝達されない。したがって、エアバッグが必要とされない低速衝突時にエアバッグの展開を抑制することができる。一方、高速衝突時には、まず、傾きα、βの小さい方の領域が、曲げ変形（第１段階）することによって、傾きα、βの大きい方の領域に近い方の折り返し部が管状のエネルギ吸収体の端面に到達し、同時にエネルギ吸収体の後方等に配置されるエアバッグセンサ等に衝突荷重を伝達する。次に、傾きα、βの大きい方の領域が曲げ変形あるいは座屈変形し（第２段階）、高速衝突のエネルギを吸収する。さらに高速の場合は、全ての領域が変形（第３段階）することによって、３段階でエネルギ吸収することにより、高速衝突時にも、十分なエネルギ吸収量を確保することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

本発明の管状のエネルギ吸収体は、自動車のバンパ内等に設置されるものであって、管状の壁面部を有するとともに、該壁面部が一方の端面から他方の端面に到達するまでの間で折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）を軸方向にこの順序で有している。そして、壁面部は、管の両端間に設けられた少なくとも２つの折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）によって３つに分けられた領域を、一方の端面と折り返し部（Ｘ）との間を領域Ｉ、折り返し部（Ｘ）と折り返し部（Ｙ）との間を領域ＩＩ、折り返し部（Ｙ）と他方の端部との間を領域ＩＩＩとするとき、領域Ｉの壁面部の傾きαと領域ＩＩＩの壁面部の傾きβとが異なっている。

具体的には、たとえば図１に示すような単一の成形品からなる管状のエネルギ吸収体を例示することができる。なお、図１（ａ）は管状のエネルギ吸収体を一方の側から見た概略斜視図であり、図１（ｂ）が管状のエネルギ吸収体を領域別に分解した概略分解図、図１（ｃ）が管状のエネルギ吸収体の概略縦断面図である。

図１において、エネルギ吸収体１０は、管状の壁面部６０を有し、かかる壁面部６０は、当該エネルギ吸収体１０の一方の端面１１ａから他方の端面１１ｂに到達するまでの間で折り返し部１２、１３をこの順序で有している。壁面部６０は、かかる折り返し部１２、１３によって領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩに分けられるが、領域Ｉの壁面部６０ａの傾きαと領域ＩＩＩの壁面部６０ｃの傾きβとが異なっている。すなわち、壁面部６０ａ、６０ｂは、水平面に対して異なる角度で立設している。

本発明においては、このような構成にすることで、低速衝突時に、前記傾きα、βのうち、必ず傾きの小さいほうの領域ＩＩＩが曲げ変形によって、衝突エネルギを吸収する。このとき、曲げ変形は、折り返し部１２が、管状のエネルギ吸収体の端面１１ｂに到達するまでの間で行われるので、かかるエネルギ吸収体の後方等に配置されるエアバッグセンサ等には衝突荷重が伝達されない。したがって、エアバッグが必要とされない低速衝突時にエアバッグの展開を抑制することができる。一方、高速衝突時には、まず領域ＩＩＩが曲げ変形することによって、折り返し部１２が、管状のエネルギ吸収体の端面１１ｂに到達し、同時にエネルギ吸収体の後方等に配置されるエアバッグセンサ等に衝突荷重を伝達する。次に、前記傾きα、βのうち、傾きの大きいほうの領域Ｉが曲げ変形あるいは座屈変形し、高速衝突のエネルギを吸収する。さらに高速の場合は、領域Ｉ〜ＩＩＩの全ての領域が変形することによって、３段階でエネルギ吸収することにより、高速衝突時にも、十分なエネルギ吸収量を確保することができる。

ここで、壁面部６０の具体的な形態としては、例えば図２に示すような形態を例示できる。図２（ａ）は、縦断面（エネルギ吸収体軸方向の断面）でみた場合に、領域ＩＩＩが曲率ゼロ部分のみで構成されている形態、図２（ｂ）は、縦断面でみた場合に領域ＩＩＩが曲率ゼロ部分と曲率ゼロより大きい部分とで構成されている形態、図２（ｃ）は、縦断面でみた場合に領域ＩＩＩが曲率ゼロより大きい部分で構成されている形態を示しており、本発明においてはいずれの場合でも構わない。また、領域Ｉや領域ＩＩが、縦断面でみた場合に曲率ゼロ部分もしくは曲率ゼロより大きい部分で構成されている形態であったり、曲率ゼロ部分と曲率ゼロより大きい部分とで構成されている形態であってもよい。

なお、曲率ゼロ部分とは、壁面部がエネルギ吸収体軸方向の断面において直線であることを意味し、曲率ゼロより大きい部分とは、壁面部がエネルギ吸収体軸方向の断面において曲線であることを意味する。

また、壁面部の傾きα、βは定規や分度器を使って直接測定する方法や、画像撮影を実施し、画像から傾きを測定する方法などが用いられる。なお、各領域において壁面部が曲率ゼロより大きい部分を含む場合、かかる領域における壁面部の傾きは領域の両端を直線で繋いだ時の、直線の傾きのことを言う。

領域Ｉ、領域ＩＩ、領域ＩＩＩのうちいずれかの壁面部は、例えば図３（ａ）に示すように、水平面に対して鉛直方向に立設していてもよい。図３（ａ）に示す管状のエネルギ吸収体では、領域Ｉの壁面部６０ａが水平面に対して鉛直方向に立設しており、その点以外は、基本的に図１のエネルギ吸収体と同様の構成をしている。

また、図３（ｂ）に示すように、図１に示すエネルギ吸収体の領域Ｉと領域ＩＩＩの位置を、管の半径方向において逆にしてもよい。図３（ｂ）に示す態様では、さらに、領域Ｉの壁面部６０ａが水平面に対して鉛直方向に立設しており、これらの点以外は、基本的に図１のエネルギ吸収体と同様の構成をしている。

このような本発明の衝撃エネルギ吸収体を構成する材料は、好ましくは樹脂組成物である。かかる樹脂組成物を構成する樹脂は特に限定されないが、好ましくは熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂を使用することで、溶融成形が可能となり、生産性を向上させることができる。好ましい熱可塑性樹脂の例としては、ポリプロピレン、スチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリアセタール、ポリウレタンなどが挙げられ、これらはポリマーアロイとして使用することもできる。

中でも、衝撃エネルギ吸収体を構成する樹脂として、熱可塑性樹脂（Ａ）および反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）を配合してなり、下記（ｉ）および（ｉｉ）の特徴を有する熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。
（ｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２の時の引張弾性率をＥ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、Ｅ（Ｖ１）＞Ｅ（Ｖ２）
（ｉｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２のときの引張破断伸度をε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、ε（Ｖ１）＜ε（Ｖ２）
上記（ｉ）、（ｉｉ）を満足する熱可塑性樹脂組成物を衝撃エネルギ吸収体の構成材料として用いれば、衝突時等の急激な変形の際には、引張破断伸度が大きくなるため、靭性に優れた材料となり、衝突時のエネルギ吸収量が大きくなる。また、衝突時等の急激な変形になるほど、弾性率が小さくなるため、同じ変形量であれば、発生する応力が小さくなる。

上記（ｉ）および（ｉｉ）の特徴を有する熱可塑性樹脂組成物としては、特開２００６−０８９７０１号公報に示された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。この熱可塑性樹脂組成物は、二軸押出機のスクリュー長さをＬ、スクリュー直径をＤとすると、Ｌ／Ｄ＞４５の二軸押出機を使用して熱可塑性樹脂（Ａ）と反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）とを溶融混練することによって製造され、下記（ａ）および（ｂ）のどちらかに示す構造が形成されていることが好ましい。

（ａ）熱可塑性樹脂（Ａ）および反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）の一方が連続相、もう一方が分散相を形成し、さらにこれらの連続相および分散相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める分散相と連続相との面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
（ｂ）熱可塑性樹脂（Ａ）および反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）がともに連続相を形成し、さらにこれらの両連続相中に平均粒子径３００ｎｍ以下の微粒子が存在し、断面に占める両連続相の面積比が４０／６０〜６０／４０である構造
ここで、熱可塑性樹脂（Ａ）はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂、スチレン系樹脂から選ばれる少なくとも１種である熱可塑性樹脂であり、反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）は反応性官能基を有するゴム質重合体である熱可塑性樹脂である。また、反応性官能基は、エポキシ基、酸無水物基、オキサゾリン基から選ばれる少なくとも１種以上の官能基である。

かかる熱可塑性樹脂（Ａ）と反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）との配合比は、重量比で９５／５〜５／９５であることが好ましい。

なお、Ｅ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）およびε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）は、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−９６規格に明記された引張試験の方法に従って測定される。Ｅは応力―ひずみ曲線の初期直線部分の勾配を示し、εは、引張速度Ｖのときの引張破断伸度を示す。

以上のような本発明の管状のエネルギ吸収体は、例えば図４に示すように、車両に組み込まれる。図４（ａ）が衝撃エネルギ吸収体周辺部分の車体上下方向の該略断面図、図４（ｂ）が衝撃エネルギ吸収体周辺部分の車体水平方向の該略断面図を示す。

そして、本発明の管状のエネルギ吸収体は、自動車等車両のバンパ内だけでなく、ドア内、フェンダ内など、耐衝撃性能が求められる場所であれば、いずれの場所でも使用できる。また、車両としては、自動二輪車、鉄道車両、船舶などを挙げることができる。なお、衝撃エネルギ吸収体の設計にあたっては、実際に試作、実験を行うことによって衝撃エネルギ吸収性能を確認し、その結果に基づいて最適な形状を決定することも可能であるが、コンピューターシミュレーションによる仮想的な試験結果に基づいて最適な形状を決定する方法が好ましく用いられる。

また、本発明の管状のエネルギ吸収体は、領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの軸方向高さ・径・肉厚などを形状変更することで、低速衝突時の初期荷重（反力）やエネルギ吸収量を任意に設計することができる。

以下に実施例・比較例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。

実施例・比較例において、エネルギ吸収性能は図５に示すように評価した。すなわち、図５は衝突試験の模式図であり、２０はインパクタ、２１はベースである。この試験では、インパクタ２０が衝撃エネルギ吸収体１０に衝突する際に、インパクタ２０の変位とインパクタ２０と衝撃エネルギ吸収体１０の間に発生する反力を測定する。この荷重(反力)−変位線図の履歴面積が衝撃エネルギ吸収体のエネルギ吸収量になる。

なお、インパクタ２０は重さ１００ｋｇの板（２００ｍｍ×２００ｍｍ×５ｍｍ）とし、衝突のスピードが５ｍ／ｓｅｃとなるよう、衝撃エネルギ吸収体１０に衝突させた。試験はバラツキが生じるため、Ｎ数は５回とし、エネルギ吸収量は５回の算術平均で評価した。

（実施例１）
図１に示す管状のエネルギ吸収体１０を作製し、図５に示すようにベース２１の上に置き、対衝撃特性を評価した。

管状のエネルギ吸収体１０は、東レ株式会社製ナイロン６樹脂“アミラン”ＵＴＮ１４１を使用して、射出成形により成形した。管の一端は半径２２ｍｍ、他端は半径４０ｍｍの円形状、高さは１５０ｍｍ、管の軸方向中央から下側に４５ｍｍ分の領域ＩＩを設けた。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９６．３ｇであった。

この管状のエネルギ吸収体１０に対して、インパクタ２０を衝突させ、インパクタ２０が１００ｍｍ変位したときのエネルギ吸収量を評価した。

本発明の評価結果を図６、図１０（ａ）、表１に示す。評価の結果、図６に示すように、管状のエネルギ吸収体１０は、傾きの小さな最初に領域ＩＩＩが曲げ変形し（第１段階、図６（ａ））、折り返し部１２が接地した。そして、折り返し部１２が接地したことにより、領域Ｉが座屈変形し（第２段階、図６（ｂ））、領域Ｉのインパクタと接していた端部と、折り返し部１３が同じ高さになった後に、領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの３領域が圧縮され（第３段階、図６（ｃ））、さらにエネルギ吸収した。このように３段階でエネルギ吸収することにより、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量は、１１１８．１Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１１．６Ｊ／ｇとなった。

また、図１０（ａ）、表１に示すように、荷重−変位線図においてインパクタ２０が管状のエネルギ吸収体１０に当たった直後（第１段階）の荷重は８４２６．９Ｎとなった。第１段階の時に、荷重が一時的に大きくならないため、実施例１の管状のエネルギ吸収体１０をバンパ内に搭載すると、低速衝突時にエアバッグの展開を抑制することが確認できる。

そして、第１段階以降、折り返し部１２が接地した直後（第２段階）の荷重は、１２２７１．３Ｊ、領域Ｉのインパクタと接していた端部と、折り返し部１３が同じ高さになった直後（第３段階）の荷重は、３３１１７．２Ｊとなり、第２段階から第３段階にかけて荷重は上昇するものの、第１段階から第２段階で、急激な荷重の上昇は見られなかった。また、領域Ｉが座屈変形することにより、領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの３領域が圧縮され、上述のように１１１８．１Ｊのエネルギを吸収することができ、高速衝突時には十分に衝突エネルギを吸収して、衝突荷重を伝達できることが確認できる。

（実施例２）
実施例２では、壁面部６０ｃが図２（ｂ）に示すように、曲率ゼロと曲率ゼロ以上の部分とを併せ持つように構成し、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９７．６ｇであった。

実施例２の評価結果を図１０（ｂ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量は１１６３．０Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１１．９Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｂ）、表１に示すように、第１段階の荷重は８３９３．３Ｎとなり、壁面部６０ｃが曲率ゼロと曲率ゼロ以上の部分とを併せ持つことによって、実施例１に比べて３３．６Ｎ小さくなるため、低速衝突時のエアバッグ展開をさらに抑制することができ、また、実施例１と同様、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量は増加するため、高速衝突時にも十分な衝撃エネルギを吸収できる。

（実施例３）
実施例３では、壁面部６０ｃが図２（ｃ）に示すように、曲率ゼロ以上の部分のみを持つように構成し、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９７．８ｇであった。

実施例３の評価結果を図１０（ｃ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量は１１３９．９Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１１．７Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｃ）、表１に示すように、第１段階の荷重は８３９８．１Ｎとなり、壁面部６０ｃが曲率ゼロ以上の部分のみで構成されることによって、実施例１に比べて２８．８Ｎ小さくなり、低速衝突時のエアバッグ展開をさらに抑制することができ、また、実施例１と同様、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量は増加するため、高速衝突時にも十分な衝撃エネルギを吸収できる。

（実施例４）
実施例４では、壁面部６０ａが曲率ゼロ以上の部分のみを持つように構成し、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９４．８ｇであった。

実施例４の評価結果を図１０（ｄ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量は１１５１．６Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１２．１Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｄ）、表１に示すように、第１段階の荷重は、８４１４．７Ｎとなり、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量が増加することにより、低速衝突時のエアバッグ展開は抑制し、高速衝突時には十分な衝撃エネルギを吸収できる。

（実施例５）
実施例５では、図３（ａ）に示すように、エネルギ吸収体の端面に対する壁面部６０ａの傾きを９０°とした。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９７．８ｇであり、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

実施例５の評価結果を図１０（ｅ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量が１２２８．６Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１２．６Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｅ）、表１に示すように、第１段階の荷重は、８３７３．６Ｎとなり、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量が増加するため、実施例１と同様、高速衝突時にも十分な衝撃エネルギを吸収できる。

（実施例６）
実施例６では、図３（ｂ）に示すように、図１に示すエネルギ吸収体の領域Ｉと領域ＩＩＩの位置を、管の半径方向において逆にした。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９９．１ｇであり、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

実施例６の評価結果を図１０（ｆ）、表１に示す。評価の結果、実施例１とは領域ＩとＩＩＩの位置関係が異なるものの、実施例１と同様、領域ＩＩＩから変形開始した。インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量が１１７２．９Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１１．８Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｅ）、表１に示すように、第１段階の荷重は、８６３３．８Ｎとなり、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量は増加するため、実施例１と同様、高速衝突時にも十分な衝撃エネルギを吸収できる。

（実施例７）
実施例７では、請求項２に記載の下記材料を使用した。すなわち、熱可塑性樹脂（Ａ）として、融点２２５℃、９８％硫酸中０．０１ｇ／ｍｌでの相対粘度２．７５、水分率５００ｐｐｍのナイロン６樹脂、そして反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）として、エポキシ基を有する水分率２００ｐｐｍのグリシジルメタクリレート変性ポリエチレン共重合体「ボンドファースト ＢＦ−７Ｌ」（住友化学社製）（Ｂ）を配合した、下記（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満足する熱可塑性樹脂組成物を用いた。
（ｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２の時の引張弾性率をＥ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、Ｅ（Ｖ１）＞Ｅ（Ｖ２）
（ｉｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２のときの引張破断伸度をε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、ε（Ｖ１）＜ε（Ｖ２）
実施例７の評価結果を図１０（ｇ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量が８４５．８Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は８．８Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｇ）、表１に示すように、第１段階の荷重は、５４６５．５Ｎとなり、実施例１に比べて小さくなった。第１段階の荷重が小さくなったことにより、実施例１よりもさらに低速衝突時のエアバッグの展開を抑制することができる。

（実施例８）
実施例８では、領域ＩＩを、管の高さ１５０ｍｍに対して領域ＩＩＩ側の端面から１０〜５５ｍｍ部分に設けた。得られた管状のエネルギ吸収体１０の重量は９２．１ｇであり、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

実施例８の評価結果を図１０（ｈ）、表１に示す。評価の結果、変形モードは実施例１とほぼ同様になり、インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体１０が吸収するエネルギ量が１０２５．３Ｊとなり、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１１．１Ｊ／ｇとなった。また、図１０（ｈ）、表１に示すように、第１段階の荷重は、８３７０．５Ｎとなり、第２段階から第３段階にかけてエネルギ吸収量は増加するため、高速衝突時にも十分な衝撃エネルギを吸収できる。また、領域ＩＩを、管の高さ１５０ｍｍに対して下から１０〜５５ｍｍ部分に設けたことによって、実施例１に比べて、早く第２段階へ移行できる。このように、領域ＩＩの位置によって第１〜３段階の状態を任意に調整することが可能であるため、必要なエネルギ吸収量を満たすように設計変更することが可能である。

（比較例１）
比較例１では、図７に示すように、小径部３１と大径部３３を連結部３２で連結したエネルギ吸収体３０を、図５に示すようにベース２１の上に置き、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

小径部３１は半径２２ｍｍ、大径部３３は半径２８ｍｍの円断面、高さは１５０ｍｍ、エネルギ吸収体３０の軸方向上端から４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲に連結部を設けた。この時、エネルギ吸収体の重量は、６９．４ｇであった。

評価の結果を、図１１（ａ）、表２に示す。評価の結果、エネルギ吸収体３０は、連結部３２が局所的に伸び、連結部３２で破断した。さらにインパクタの変位量が大きくなると、インパクタが大径部３３と接するため、大径部３３も座屈変形する変形モードとなった。また、さらにインパクタの変位量が大きくなると、インパクタが破断した小径部３１と再度接するため、小径部３１と大径部３３の双方が座屈する変形モードとなった。インパクタ変位が１００ｍｍの時、エネルギ吸収体３０が吸収するエネルギ量は、８４４．６Ｊとなり、実施例１に比べて、２７３．５Ｊ小さくなった。単位重量当たりのエネルギ吸収量は１２．２Ｊ／ｇとなり、実施例１に比べて、０．６Ｊ／ｇ大きくなった。単位重量当たりのエネルギ吸収量に関しては、本発明より優れているものの、図１１（ａ）、表２に示すように、荷重―変位線図において第１ピーク時の荷重は１２９５７．６Ｎと、極端に大きくなった。比較例１では、インパクタの変位が小さい間に反力が極端に大きくなるときがあるため、比較例１のエネルギ吸収体３０をバンパ内に搭載すると、低速衝突時にエアバッグが展開する可能性がある。

（比較例２）
比較例２では、図８に示すように、一定断面を呈した第１の部分４１と、除々に拡開する断面を呈した第２の部分４２が、連接部４３によって連接されたエネルギ吸収体４０を、図５に示すようにベース２１の上に置き、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

第１の部分４１は一辺５０ｍｍの正方形断面であり、第２の部分４２では、断面が拡開し、一辺の長さが最大６４ｍｍになるように構成した。この時、エネルギ吸収体４０の重量は、９５．１ｇであった。

評価の結果を、図１１（ｂ）、表２に示す。評価の結果、エネルギ吸収体４０は、一定断面を呈した第１の部分４１が、除々に拡開する断面を呈した第２の部分４２に向けて潜り込むような変形モードとなった。インパクタ変位が１００ｍｍの時、エネルギ吸収体が吸収するエネルギ量は、９２２．３Ｊとなり、実施例１に比べて、１９５．８Ｊ小さくなった。単位重量当たりのエネルギ吸収量は９．７Ｊ／ｇとなり、実施例１に比べて、１．９Ｊ／ｇ小さくなった。また、図１１（ｂ）、表２に示すように、荷重−変位線図において第１ピーク時の荷重は１５０５４．５Ｎとなった。インパクタの変位が小さい間に反力が極端に大きくなるときがあるため、比較例２のエネルギ吸収体４０をバンパ内に搭載すると、低速衝突時にエアバッグが展開する可能性がある。

（比較例３）
比較例３では、図９に示すように、一定断面の管状のエネルギ吸収体５０を、図５に示すようにベース２１の上に置き、その他の条件に関しては、実施例１と同様にし、対衝撃特性を評価した。

管状のエネルギ吸収体５０は、半径２２ｍｍの円断面であり、この時、管状のエネルギ吸収体５０の重量は、４３．９ｇであった。

評価の結果を、図１１（ｃ）、表２に示す。評価の結果、管状のエネルギ吸収体５０は、座屈変形した。インパクタ変位が１００ｍｍの時、管状のエネルギ吸収体５０が吸収するエネルギ量は５９０．８Ｊとなり、実施例１に比べて、５２７．３Ｊ小さくなった。また、単位重量当たりのエネルギ吸収量は１３．５Ｊ／ｇとなり、実施例１に比べて、１．９Ｊ／ｇ大きくなった。単位重量当たりのエネルギ吸収量に関しては、本発明よりも優れているものの、図１０（ｃ）、表２に示すように、荷重−変位線図において第１ピーク時の荷重は１５４０４．３Ｎとなった。インパクタの変位が小さい間に反力が極端に大きくなるときがあるため、比較例３のエネルギ吸収体５０をバンパ内に搭載すると、低速衝突時にエアバッグが展開する可能性がある。

本発明の管状のエネルギ吸収体は、自動車のバンパ内に限らず、フェンダ内、ニーボルスター、ステアリング装置などにも応用でき、さらには、自動車に限らず、自動二輪車、鉄道車両、船舶などの衝突エネルギを吸収する必要がある箇所に用いることができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

本発明の一実施形態を示す管状のエネルギ吸収体の概略図である。 本発明において採用しうる管状のエネルギ吸収体の折り返し部周辺の概略断面図である。 本発明の別の実施形態を示す管状のエネルギ吸収体の概略断面図である。 本発明の一実施形態を示す管状のエネルギ吸収体を自動車に組み込んだ際の概略模式図である。 衝突試験の模式図である。 実施例１における衝突試験時のエネルギ吸収体の変形概要図である。 比較例１に係る管状のエネルギ吸収体の別の態様である。 比較例２に係る管状のエネルギ吸収体の別の態様である。 比較例３に係る管状のエネルギ吸収体の別の態様である。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 実施例における衝突試験結果のグラフである。 比較例における衝突試験結果のグラフである。 比較例における衝突試験結果のグラフである。 比較例における衝突試験結果のグラフである。

符号の説明

１０：エネルギ吸収体
１１、１１ａ、１１ｂ：端面
１２：折り返し部
１３：折り返し部
１４：バンパビーム
２０：インパクタ
２１：ベース
３０：エネルギ吸収体（比較例１）
３１：小径部
３２：連結部
３３：大径部
４０：エネルギ吸収体（比較例２）
４１：一定断面を呈した第１の部分
４２：除々に拡開する断面を呈した第２の部分
４３：連接部
５０：エネルギ吸収体（比較例３）
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ：壁面部

Claims (2)

1. 管状の壁面部を有するとともに、該壁面部がエネルギ吸収体の一方の端面から他方の端面に到達するまでの間で折り返し部（Ｘ）、（Ｙ）を軸方向にこの順序で有するエネルギ吸収体であって、前記壁面部に関し、前記一方の端面と前記折り返し部（Ｘ）との間を領域Ｉ、前記折り返し部（Ｘ）と前記折り返し部（Ｙ）との間を領域ＩＩ、前記折り返し部（Ｙ）と前記他方の端面との間を領域ＩＩＩとするとき、前記領域Ｉの壁面部の傾きαと前記領域ＩＩＩの壁面部の傾きβとが異なることを特徴とする管状のエネルギ吸収体。
2. 前記管状のエネルギ吸収体を構成する材料は、熱可塑性樹脂（Ａ）および反応性官能基を有する樹脂（Ｂ）を配合してなり、下記（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満足する熱可塑性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の管状のエネルギ吸収体。
   （ｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２の時の引張弾性率をＥ（Ｖ１）、Ｅ（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、Ｅ（Ｖ１）＞Ｅ（Ｖ２）
   （ｉｉ）引張試験において、引張速度Ｖ１、Ｖ２のときの引張破断伸度をε（Ｖ１）、ε（Ｖ２）とすると、Ｖ１＜Ｖ２のとき、ε（Ｖ１）＜ε（Ｖ２）

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