JP2011069433A - 衝撃吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供する。
【解決手段】発泡した熱可塑性樹脂によって形成された衝撃吸収体１は、平板状の本体部２と、それぞれが本体部２に垂直な第１の方向ｚに突出し、本体部２に平行に第２の方向ｙに延びる、互いに実質的に平行な複数の主リブ１０，２０，３０と、を有し、各主リブ１０，２０，３０が、第１の側面１１，２１，３１と、第１の側面１１，２１，３１の反対側の第２の側面１２，２２，３２とを有し、第２の方向ｙに垂直な断面において、主リブ１０，２０，３０の基端側の第２の側面１２，２２，３２の少なくとも一部１２ａ，２２ａ，３２ａが第１の方向ｚとなす角度が、第１の側面１１，２１，３１が第１の方向ｚとなす角度よりも大きく、互いに隣接する主リブ１０，２０，３０は、それぞれの第１の側面１１，２１，３１が互いに対向しないように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内部に設置される衝撃吸収体に関する。

車両には、衝突事故などに起因する衝撃を吸収し、乗員または歩行者を保護するために、種々の衝撃吸収体が設置されている。例えば、乗員室内において乗員の下肢を保護するために、乗員の足が載置されるフロアパネル上、または乗員室の前席前方に平坦なフロアパネルからせり上がるように形成されたダッシュパネル上には、フロアパネルやダッシュパネルの形状に適合するように形成された衝撃吸収体が配置されている。

車両用の衝撃吸収体としては、所要の剛性および形状を維持しながら軽量化を図れることや、衝撃を受けた際に圧潰的に変形するため、良好な衝撃吸収性能を有することなどの理由から、発泡性の熱可塑性樹脂粒子からなる衝撃吸収体が好適に用いられている。この種の衝撃吸収体では、その衝撃吸収性能を高めるために、衝撃荷重を受ける平板状の本体部から車体側のパネルに向かって突出するように、複数のリブを一体的に形成することが知られている。

例えば、特許文献１には、発泡した熱可塑性樹脂によって形成され、基部（本体部）の一面側に、衝撃吸収体に作用する衝撃荷重の作用方向と同方向に突出する複数のリブを有する衝撃吸収体が開示されている。

また、特許文献２には、車両のバンパーレインフォースメントとバンパーの表皮（バンパーフェイシア）の間に配置されるバンパー芯材として用いられる衝撃吸収体が開示されている。その衝撃吸収体は、熱可塑性樹脂粒子を加熱発泡して成形することによって、衝撃荷重を受ける本体部がバンパーフェイシア側に配置され、その本体部からバンパーレインフォースメントに向かって突出部（リブ）が突出するように形成されている。

このような衝撃吸収体では、衝突事故によって衝撃吸収体に衝撃が加わると、本体部と一体的に形成されたリブが折れ曲がったり、座屈したり、圧潰的に変形したりする。それにより、衝撃吸収体が、衝撃エネルギーを吸収し、乗員の下肢が受ける荷重を吸収することで、乗員の下肢部への傷害値を低減することが可能となる。

特開２００３−３４１４４９号公報 特開２００４−８２９５７号公報

リブを一体成形した衝撃吸収体における荷重−変位曲線は、初期荷重を受けて立ち上がり、続いて、一定荷重領域と呼ばれる衝撃吸収体のストローク量に応じた変位領域を経過した後、急激に上昇することが知られている。この場合、衝撃吸収体における衝撃吸収量は、一定荷重領域の長さ、すなわち荷重−変位曲線において荷重が急激に上昇するまでのストローク量に依存することになる。そのため、特に、衝撃吸収体を車両内部に配置する場合、設置スペースが限られることから、衝撃吸収効率を高めるためには、限られた変位ストローク量を最大限活用することが重要となる。

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の衝撃吸収体では、本体部から突出して形成された複数のリブは、衝撃荷重を受けると、その座屈方向（リブの倒れ方向）や折曲方向が一定にはならないため、隣接するリブ同士が干渉し合うことが起こり得る。そのため、十分なストローク量を確保することができなくなり、衝撃吸収性能が低下することになる。したがって、この種の衝撃吸収体において、備えられた衝撃吸収性能を最大限に発揮させるためには、複数のリブの変形または座屈状態を制御することが求められている。

そこで本発明は、衝撃吸収体に形成された複数のリブの変形方向または座屈方向（倒伏方向）を制御することによって、限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、発泡した熱可塑性樹脂によって形成された本発明の衝撃吸収体は、平板状の本体部と、それぞれが本体部に垂直な第１の方向に突出し、本体部に平行に第２の方向に延びる複数の主リブであって、互いに実質的に平行に配置された複数の主リブと、を有し、各主リブが、第１の側面と、第１の側面の反対側の第２の側面とを有し、第２の方向に垂直な断面において、主リブの基端側の第２の側面の少なくとも一部が第１の方向となす角度が、第１の側面が第１の方向となす角度よりも大きく、互いに隣接する主リブは、それぞれの第１の側面が互いに対向しないように配置されている。

このような衝撃吸収体では、本体部が衝撃荷重を受けた際に、それぞれの主リブは、本体部の法線方向（主リブが突出する方向）との間の角度が相対的に大きい領域を有する第２の側面方向には、変形または座屈することが困難となる。したがって、各主リブは、必然的に第１の側面方向に変形または座屈することになる。さらには、これらの主リブは、互いに隣接する主リブに関して、それぞれの第１の側面方向が互いに対向しないように配置されている。すなわち、隣接する主リブ同士が、互いの方向に向かって変形または座屈して干渉し合わないようになっている。このようにして、衝撃吸収体に形成されたすべての主リブの変形または座屈状態を、衝撃吸収性能を最大限発揮させるような所望の状態に制御することが可能となる。

以上、本発明によれば、衝撃吸収体に形成された複数のリブの変形方向または座屈方向（倒伏方向）を制御することによって、限られたスペース内で、衝撃吸収性能を安定的に発揮させることができる衝撃吸収体を提供することができる。

本発明の第１の実施形態における衝撃吸収体を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における衝撃吸収体を示す平面図である。 図２のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態における衝撃吸収体の一部を拡大して示す平面図である。 本発明の第２の実施形態における衝撃吸収体を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態における衝撃吸収体の他の実施例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態における衝撃吸収体を示す平面図である。 図７のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
まず、図１から図４を参照しながら、本発明の衝撃吸収体の第１の実施形態について説明する。

図１および図２は、本実施形態の衝撃吸収体を、衝撃荷重を吸収するリブ状の構造（主リブ）を有する側から見た斜視図および平面図である。また、図３は、図１および図２のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であり、図４は、図２の衝撃吸収体の一部を拡大して示す平面図である。

本実施形態の衝撃吸収体１は、図１に示すように、衝撃荷重を受ける平板状の本体部２と、本体部２の荷重を受ける面とは反対側の面から突出して形成され、本体部２が受けた衝撃荷重を吸収する役割を担う３本の主リブ１０，２０，３０とを有している。３本の主リブ１０，２０，３０は、互いに実質的に平行となるように、それぞれ一定の間隔を空けて本体部２上に配置されている（図２参照）。主リブ１０，２０，３０の幅、高さなどは、適用される車両によって求められるエネルギー吸収量が異なるため、車両によって適宜変更可能であるが、本実施形態では、リブ幅は５〜３０ｍｍ、リブ間隔は１０〜４０ｍｍの範囲である。なお、以下の説明では、各図に示すように、主リブ１０，２０，３０が突出する方向をｚ方向（第１の方向）とし、主リブ１０，２０，３０が延びる方向をｙ方向（第２の方向）とし、主リブ１０，２０，３０が並ぶ方向をｘ方向（第３の方向）とする。

各主リブ１０，２０，３０は、平面状の第１の側面１１，２１，３１と、その反対面の第２の側面１２，２２，３２とを有している。第２の側面１２，２２，３２には、ｘ方向に突出するように形成され、主リブ１０，２０，３０の基端からｚ方向に延びる複数の補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが形成されている。本実施形態では、第１および第３の主リブ１０，３０に対しては３本の補助リブ１２ａ，３２ａが形成され、第２の主リブ２０に対しては、２本の補助リブが２２ａが形成されている。なお、各補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａは、互いに等間隔となるように配置されている。

このように第２の側面１２，２２，３２に補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが形成されていることで、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが形成されている領域においては、図３に示すように、主リブ１０，２０，３０のｙ方向に垂直な断面が、ｚ軸に対して非対称となる。すなわち、ｚｘ平面内において、主リブ１０，２０，３０の基端側で補助リブ１２ａ，３２ａがｚ方向（本体部２の法線方向）となす角度βは、第１の側面１１，３１がｚ方向となす角度αよりも大きくなる。これが、本発明の大きな特徴である。

本体部２の、主リブ１０，２０，３０が形成された面の反対側の面が衝撃荷重を受けると、その衝撃荷重は主リブ１０，２０，３０に伝達される。このとき、主リブ１０，２０，３０は、本体部２の法線方向との間の角度が大きい領域（補助リブ）が第２の側面１２，２２，３２にのみ設けられていることで、その第２の側面１２，２２，３２方向に倒れることが困難となる。すなわち、主リブ１０，２０，３０は、必然的に補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが形成されていない第１の側面１１，２１，３１方向（図３の矢印Ａ参照）へ変形または座屈することになり、それによって衝撃を吸収することになる。これにより、本実施形態の衝撃吸収体１では、衝撃荷重を受けた際の各主リブ１０，２０，３０の変形または座屈方向を制御することが可能となる。

一方で、各主リブ１０，２０，３０の変形または座屈方向が制御可能であっても、衝撃吸収体１において、互いに隣接する主リブ１０，２０，３０を第１の側面１１，２１，３１が互いに対向するように配置した場合は、所望の効果が得られなくなる。つまり、主リブ１０，２０，３０は、互いの方向に向かって変形または座屈して、干渉し合うことになるからである。そのために、本実施形態の衝撃吸収体１では、互いに隣接する主リブ１０，２０，３０は、第１の側面１１，２１，３１が互いに対向しないように、すなわち、第１の側面１１，２１，３１が同一方向を向くように配置されている。これにより、衝撃吸収体１に設けられたすべての主リブ１０，２０，３０を同一方向（−ｘ方向）に変形または座屈させることが可能となり、互いに隣接する主リブ１０，２０，３０同士が、干渉し合うことがなくなる。こうして、本実施形態では、衝撃吸収体１が有する衝撃吸収性能を安定的に発揮させることが可能となる。

以上のように、主リブ１０，２０，３０の一方の側面１２，２２，３２に補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａを形成することで、主リブ１０，２０，３０の変形または座屈方向を制御することが可能となる。しかしその一方で、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａの形成によって、主リブ１０，２０，３０自体の変形または座屈が阻害されてしまうことは好ましくない。そのため、本実施形態では、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが、第２の側面１２，２２，３２全面に隙間なく形成されるのではなく、上述のように、主リブ１０，２０，３０の延びる方向（ｙ方向）に互い間隔を空けて形成されている。このことに加えて、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａは、ｚ方向に垂直な断面積およびｙ方向の幅が、それぞれ主リブ１０，２０，３０の基端から先端に向かって小さくなるように形成されている。このように補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａを形成することで、主リブ１０，２０，３０自体の変形または座屈が阻害されることが抑制され、主リブ１０，２０，３０を所望の方向に変形または座屈させることが可能となる。

本実施形態では、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａは半円錐状であり、すなわち、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａのｚ方向に垂直な断面は半円形状であるが、例えば、これは半楕円形状であってもよく、台形状であってもよい。いずれにしても、補助リブの形状を主リブの先端方向に向かって先細りにすることで、補助リブが主リブの変形または座屈を阻害することによる、主リブの衝撃吸収性能への悪影響を低下させることが可能となる。

また、主リブ１０，２０，３０が衝撃荷重によって座屈する際に、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａ同士が重なってしまうと、ストローク量が減少することで、衝撃吸収性能が低下するため好ましくない。そのために、互いに隣接する主リブ１０，２０，３０においては、図２からもわかるように、各補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａが、ｘ方向から見て、互いに重ならないように設けられていることが好ましい。すなわち、図４に示すように、それぞれの補助リブ１２ａ，２２ａは、例えば第１の主リブ１０の補助リブ１２ａ間の間隔をＬとし、それに隣接する第２の主リブ２０の補助リブ２２ａの最大幅をＷとすると、それらの関係がＬ≧Ｗとなるように形成されていることが好ましい。これにより、主リブ１０，２０，３０が同一方向に座屈して、互いに重なる際にも、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａ同士を重ならないようにすることができる。その結果、十分なストローク量を確保することが可能となることで、衝撃吸収性能を最大限に発揮させることが可能となる。

なお、本実施形態の構成では、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａの最大傾斜角度、すなわち、補助リブ１２ａ，２２ａ，３２ａの稜線と本体部２の法線方向とのなす角度（図３のβに相当）は、第１の側面１１，２１，３１と本体部２とのなす角度（図３のαに相当）に対する関係がα＜βであり、かつ５〜１５°の範囲にあることが好ましい。これは、角度βが５°以上であれば、主リブ１０，２０，３０の変形方向を第１の側面１１，２１，３１方向へ確実に制限することができ、角度βが１５°以下であれば、主リブ１０，２０，３０自体の変形を阻害しないようにすることができるためである。

ここで、本実施形態の衝撃吸収体の製造方法について、簡単に説明する。

本実施形態の衝撃吸収体は、衝撃吸収性に優れた材料から形成され、そのような材料としては、いわゆるビーズ発泡体が適している。ビーズ発泡体は、発泡性の熱可塑性樹脂粒子を成形型のキャビティ内に充填し、加熱発泡させて、隣接する樹脂粒子同士を融着させて一体化することによって、所望の形状に成形したものである。

ビーズ発泡体を用いる利点としては、発泡させることにより低密度の成形体を所要の形状に成形することが比較的容易なため、衝撃吸収体が軽量となる点がある。加えて、通常使用時には一定の剛性を持ち所要の形状を保つが、衝撃荷重などの強い応力が加わると潰れて衝撃エネルギーを吸収するという衝撃吸収体に要求される特性を有することも利点である。

熱可塑性樹脂粒子としては、ポリスチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリスチレン／ポリエチレン共重合体樹脂などの粒子に発泡剤を配合したものが好適に用いられる。熱可塑性樹脂粒子は、ビーズ状のプラスチックに発泡剤を含浸させて所定の倍率に予備発泡されている。発泡剤としては、ブタンやペンタンなどの炭化水素を発生させる揮発性発泡剤や、炭酸ガスなどを発生させる、例えば炭酸アンモニウムのような無機系発泡剤を用いることができる。

本実施形態の衝撃吸収体の発泡倍率は、１０〜４０倍であることが好ましく、１５〜３０倍であることがさらに好ましい。これは、発泡倍率が１０倍以上であれば、成形された衝撃吸収体に有効な衝撃吸収性能を持たせることができ、発泡倍率が４０倍以下であれば、所要の剛性および形状を確保することができるためである。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態は、補助リブが主リブ自体の変形または座屈を阻害するのをより確実に抑制するための、第１の実施形態に対する他の実施例であり、第１の実施形態における補助リブのｚ方向の長さを変更した他の実施例である。これ以外の構成については、第１の実施形態と同様である。

図５は、本実施形態の衝撃吸収体を示す斜視図である。また、図６は、本実施形態の衝撃吸収体のさらなる他の実施例を示す断面図であり、図５のＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面図に対応する図である。

本実施形態では、図５に示すように、主リブ４０，５０，６０の基端から形成される補助リブ４２ａ，５２ａ，６２ａは、主リブ４０，５０，６０の先端までは形成されずに、先端のわずか下方まで形成されている。これにより、補助リブ４２ａ，５２ａ，６２ａが主リブ４０，５０，６０の変形または座屈を阻害することがより確実に抑制され、主リブ４０，５０，６０の変形または座屈方向の制御がより確実となる。

さらには、図６に示すように、主リブ４０，６０の先端側の補助リブ４２ｂ，６２ｂの端部Ｂ，Ｃを、主リブ４０，６０の中間高さ付近にすることが有利となる。

図６に示す衝撃吸収体１が衝撃荷重を受けると、主リブ４０は、基端から補助リブ４２ｂの端部Ｂまでの部分が、第１の側面４１方向に倒れ（図６の矢印Ｄ参照）、補助リブ４２ｂの端部Ｂから先端までの部分が、第２の側面４２方向に倒れる（図６の矢印Ｅ参照）。こうして、主リブ４０，６０は、補助リブ４２ｂ，６２ｂの端部である座屈起点Ｂ，Ｃを起点として、くの字状に座屈することになる。これにより、例えば、本体部２が主リブ４０，５０，６０の突出方向（ｚ方向）とは異なる方向から衝撃荷重を受けた場合でも、十分に衝撃吸収性能を発揮する前に横倒れして基端から座屈することなく、安定的に衝撃吸収量を確保することが可能となる。

本実施形態では、主リブ４０の基端から座屈起点Ｂまでの高さｈは、主リブ４０の基端から先端までの高さＨの３０〜６５％の範囲にあることが好ましく、４０〜５５％の範囲にあることがさらに好ましい。これは、３０％以上であれば、主リブ４０の基端部分の座屈方向を第１の側面４１方向に有効に規制することができ、６５％以下であれば、主リブ４０をくの字状に座屈させることができるためである。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

本実施形態は、第１の実施形態における第１の主リブ１０の第１の側面１１と第２の側面１２とを入れ換えた他の実施例である。これ以外の構成については、第１の実施形態と同様である。

図７は、本実施形態の衝撃吸収体を示す平面図であり、第１の実施形態の図１に対応する図である。また、図８は、図７のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面図である。

本実施形態では、最外に位置する第１の主リブ７０が、隣接する第２の主リブ２０に対して、それぞれの第２の側面７２，２２を互いに対向させるように配置されている。これにより、第２および第３の主リブ２０，３０が−ｘ方向に座屈するのに対して、第１の主リブ７０は、第２の主リブ２０に重ならないように、第２の主リブ２０の座屈方向とは反対の＋ｘ方向に座屈することになる。すなわち、衝撃吸収体１において折り重なる主リブの数を減らすことが可能となる。したがって、ストローク量を増加させて、衝撃吸収量を増加させることが可能となる。

以上、本発明の衝撃吸収体を各実施形態に基づいて説明したが、本発明の衝撃吸収体は、これらに限定されるものではない。

例えば、各実施形態では、主リブの本数は３本であったが、２本や４本以上にすることも可能である。また、補助リブの数や間隔、形状についても、主リブの変形または座屈を阻害しない程度に、要求される衝撃吸収量に応じて任意に設計することが可能である。

なお、本発明の衝撃吸収体は、自動車の乗員下肢部への傷害値を低減するために配置される、フットレストパッドやティビアパッドに適用可能である。さらに、自動車前部のバンパーリンフォースとバンパーフェイシアのと間に配置されるバンパーアブソーバーや、ドアパネルとドアトリムとの間に配置される衝撃吸収材としても好適に用いられる。

また、本発明の衝撃吸収体は、フットレストパッドやティビアパッドなど、乗員の下肢部傷害値を低減する目的で配置される場合、本体部が乗員室内側、主リブが車体パネル側に向くように配置されることになる。これにより、衝突事故などによって乗員の踵などに加えられた荷重を本体部全体で受けることによって、本体部から、本体部に一体的に形成された主リブへと荷重が伝達されて、衝撃が吸収されることになる。

１ 衝撃吸収体
２ 本体部
１０，４０，７０ 第１の主リブ
２０，５０ 第２の主リブ
３０，６０ 第３の主リブ
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ 第１の側面
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ 第２の側面
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ 補助リブ
Ｂ，Ｃ 座屈起点

Claims (11)

1. 発泡した熱可塑性樹脂によって形成された衝撃吸収体であって、
   平板状の本体部と、それぞれが該本体部に垂直な第１の方向に突出し、前記本体部に平行に第２の方向に延びる複数の主リブであって、互いに実質的に平行に配置された複数の主リブと、を有し、
   前記各主リブが、第１の側面と、該第１の側面の反対側の第２の側面とを有し、
   前記第２の方向に垂直な断面において、前記主リブの基端側の前記第２の側面の少なくとも一部が前記第１の方向となす角度が、前記第１の側面が前記第１の方向となす角度よりも大きく、
   互いに隣接する前記主リブは、それぞれの前記第１の側面が互いに対向しないように配置されている、
   衝撃吸収体。
2. 前記第２の側面が、前記第１の方向と前記第２の方向とに垂直な第３の方向に突出し、前記主リブの基端から前記第１の方向に延びる補助リブを含み、
   前記第２の方向に垂直な断面において、前記主リブの基端側の前記補助リブが前記第１の方向となす角度が、前記第１の側面が前記第１の方向となす角度よりも大きい、請求項１に記載の衝撃吸収体。
3. 前記補助リブが、前記第２の方向に互いに間隔を空けて複数形成されている、請求項２に記載の衝撃吸収体。
4. 前記補助リブが、互いに隣接する前記主リブにおいて、前記第３の方向から見て互いに重ならないように設けられている、請求項３に記載の衝撃吸収体。
5. 前記補助リブが、前記主リブの基端から先端まで延びている、請求項２から４のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。
6. 前記補助リブが、前記主リブの基端から先端の途中まで延びている、請求項２から４のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。
7. 前記補助リブは、前記第１の方向に垂直な断面積が前記主リブの基端から先端に向かって小さくなるように形成されている、請求項２から６のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。
8. 前記補助リブは、前記第２の方向の幅が前記主リブの基端から先端に向かって狭くなるように形成されている、請求項７に記載の衝撃吸収体。
9. 前記補助リブの前記第１の方向に垂直な断面が半円形状である、請求項２から８のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。
10. 前記補助リブの前記第１の方向に垂直な断面が半楕円形状である、請求項２から８のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。
11. 前記補助リブの前記第１の方向に垂直な断面が台形状である、請求項２から８のいずれか１項に記載の衝撃吸収体。