JP2013095264A - 衝突緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両衝突時に反発力をなくして衝突エネルギーを効率良く吸収し、衝突した車両の乗員へのダメージを軽減する。
【解決手段】フェノール樹脂に非吸水性促進剤として両性界面活性剤を配合して発泡硬化させた独立気泡型で非吸水性のフェノール樹脂発泡体３を保護ケース５に収容して衝突緩衝装置１を構成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両衝突時の衝突エネルギーを吸収して衝撃を緩衝する衝突緩衝装置の改良に関するものである。

路面清掃車、散水車、高圧洗浄車及び標識車等の各種作業車の後部には、車両衝突時に乗員の安全を確保する観点から衝突緩衝装置が装備されている。また、高速道路の分岐部にも、同じ観点から衝突緩衝装置が設置されている。

その一例として、特許文献１に開示されている衝突緩衝装置は、作業車に適用されるタイプであり、ガラス繊維等の補強材を配合したポリプロピレン等の熱可塑性樹脂で中空に形成された衝撃吸収体と、該衝撃吸収体に嵌合された断面十文字状のゴム等からなる発泡体や弾性体とで構成されている。

特開平１１−２７７６５４号公報（段落００１６欄、図２）

しかし、上記特許文献１では、衝撃吸収体はボックス形状の中空体であるため、車両衝突時の衝撃で変形することで衝撃エネルギーを吸収できるとは言っても、その吸収効率はブロックのような厚肉の弾性体の変形に比べて極めて悪い。また、この衝撃吸収体に組み合わされる発泡体（弾性体）は、弾性変形による反発力があるため、その分だけ衝突エネルギーの吸収が阻害され、衝突した車両の乗員にダメージを与えるおそれがある。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両衝突時に反発力をなくして衝突エネルギーを効率良く吸収して、衝突した車両の乗員へのダメージを軽減することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、衝撃吸収材料として特殊な樹脂を採用したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、車両衝突時の衝突エネルギーを吸収して衝撃を緩衝する衝突緩衝装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、フェノール樹脂に非吸水性促進剤として両性界面活性剤を配合して発泡硬化させた独立気泡型で非吸水性のフェノール樹脂発泡体を保護ケースに収容して構成されたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、上記フェノール樹脂発泡体の密度は、２０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする。

第１の発明によれば、独立気泡型で非吸収性のフェノール樹脂発泡体は、反発力がなく、圧縮荷重を加えると容易に塑性変形して元の形状に復元しない性質を有し、この性質を有するフェノール樹脂発泡体を緩衝材として用いることで、車両衝突時の衝撃でフェノール樹脂発泡体が塑性変形して反発力が生じず、衝突エネルギーの吸収が阻害されずに効率良く吸収されて、衝突した車両の乗員へのダメージが軽減される。

また、フェノール樹脂発泡体は独立気泡型であるため、連続気泡型のものに比べて強度的に強く、車両衝突時の大きな衝撃力が作用する緩衝材として好適である。

さらに、フェノール樹脂発泡体は非吸収性であるため、万が一、保護ケース内に水が浸入しても、浸入水はフェノール樹脂発泡体に含浸せず、衝突緩衝装置の品質及び機能が保証される。

第２の発明によれば、密度が２０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３であるフェノール樹脂発泡体を緩衝材として採用することで、優れた衝突エネルギー吸収効果により、衝突した車両の乗員へのダメージ軽減が確実に実現される。

衝突緩衝装置を装備した作業車に一般車両が迫った追突直前の状態を示す説明図である。 衝突緩衝装置の分解斜視図である。 衝突緩衝装置の断面図である。 フェノール樹脂発泡体の供試体による荷重と変位量との関係を示すグラフである。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は路面清掃車、散水車及び高圧洗浄車等の作業車Ｖ１に一般車両Ｖ２が迫った追突直前の状態を示す。この作業車Ｖ１の後部には、この実施形態に係る衝突緩衝装置１が装備され、上記一般車両Ｖ２が衝突した時の衝突エネルギーを上記衝突緩衝装置１で吸収して衝撃を緩衝し、乗員の安全を確保するようになっている。この衝突緩衝装置１は、上述の作業車Ｖ１以外に標識車であってもよく、また、作業車Ｖ１以外に高速道路の分岐部等にも適用可能である。

この実施形態では、上記衝突緩衝装置１は、図２及び図３に示すように、直方体形状の６個のフェノール樹脂発泡体３を１個の保護ケース５に３個ずつ２列に衝撃が加わる方向（車両前後方向）に並べて収容して構成されているが、フェノール樹脂発泡体３の数や大きさは、特に限定されず、要は、車両衝突時の衝突エネルギーを効率良く吸収する観点から、用途目的に応じて適宜決定すればよい。

上記保護ケース５としても、特に限定されないが、この実施形態では、板厚が１．５ｍｍのステンレス製のものを採用した。なお、その材質は他の金属や強化プラスチック（ＦＲＰ）等であってもよく、板厚も材質や用途目的に応じて適宜選定すればよい。この保護ケース５は、高さが短く車幅方向に長い横長の直方体形状で車両前方側が開放していて、内部に２つの収容スペース５ａが仕切板７により区画されて車幅方向に並んでいる。そして、６個のフェノール樹脂発泡体３を、例えばポリエチレン製の梱包材９でそれぞれ包んで衝撃が加わる方向に並べ、かつ両側面にポリスチロール製のクッション材１１をあてがって、上記１個の保護ケース５の各収容スペース５ａに３個ずつ隙間なく収容して、実施形態に係る衝突緩衝装置１が構成されている。そして、この衝突緩衝装置１は、取付ブラケット１３に取り付けられて作業車Ｖ１の後部に装備される。

上記フェノール樹脂発泡体３は、主剤であるフェノール樹脂に非吸水性促進剤として副剤の１つである両性界面活性剤を配合して発泡硬化させたものであり、独立気泡型で非吸水性である。

上記フェノール樹脂は、ノボラック型かレゾール型かは問わないが、比較的低温で硬化できるレゾール型フェノール樹脂が価格面及び量産性の観点から好ましい。

上記両性界面活性剤は、陰イオン界面活性剤が連続気泡を作るために用いられるのに対し、独立気泡を作るために用いられる。例えば、アミン系（アルキルアミノ脂肪酸ナトリウム等）、ベタイン系（アルキルベタイン等）、アミンオキシド系（アルキルアミンオキシド等）の両性界面活性剤である。

副剤としては、上記両性界面活性剤以外に、石油エーテル、トリクロルエタン、ペンタン、ヘキサン等の公知慣用の発泡剤や、有機酸であるパラトルエンスルホン酸、無機酸であるリン酸等の公知慣用の硬化剤が用いられる。

上記フェノール樹脂発泡体３としては、密度が２０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３のものを用いる。その理由は、フェノール樹脂発泡体３の密度が２０ｋｇ／ｍ^３未満になると、機械的強度が低下して衝撃力に対して弱くなり過ぎ、衝撃エネルギーの吸収効率が低下するからであり、一方、６０ｋｇ／ｍ^３を超えると、剛性が高くなり過ぎて潰れ難くなって衝撃エネルギーを効率良く吸収できなくなるからである。

このように構成された衝突緩衝装置１では、フェノール樹脂発泡体３が独立気泡型で非吸収性であるので、反発力がなく、圧縮荷重を加えると容易に塑性変形して元の形状に復元しない性質を有して緩衝材として最適である。したがって、車両衝突時の衝撃でフェノール樹脂発泡体３が塑性変形して反発力が生じず、衝突エネルギーをその吸収を阻害することなく効率良く吸収して、衝突した車両の乗員へのダメージを軽減することができる。

また、独立気泡型であるフェノール樹脂発泡体３は、連続気泡型のものに比べて強度的に強く、車両衝突時の大きな衝撃力が作用する緩衝材として好適に用いることができる。

さらに、非吸収性であるフェノール樹脂発泡体３は、保護ケース５内に浸入した水がフェノール樹脂発泡体３に含浸することはなく、衝突緩衝装置の品質及び機能を保証することができる。

さらにまた、フェノール樹脂発泡体３の密度が２０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３であるので、優れた衝突エネルギー吸収効果により、衝突した車両の乗員へのダメージ軽減を確実に実現することができる。

次に、フェノール樹脂発泡体３の供試体を圧縮機にセットして５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重をかけ、このときの荷重と供試体の変位量との関係を下記の表１及び図４にまとめた。

供試体は、１００ｍｍ（縦）×１００ｍｍ（横）×１００ｍｍ（高さ）の直方体であり、密度が４０ｋｇ／ｍ^３、５０ｋｇ／ｍ^３と異なるものを用意した。表１及び図４において、No.１〜３の供試体は、例えば標識車等の２トン車を対象としたもので密度４０ｋｇ／ｍ^３であり、No.４〜６の供試体は、標識車よりも大きい路面清掃車、散水車及び高圧洗浄車等の大型車を対象としたもので密度５０ｋｇ／ｍ^３である。このように密度を異ならせているのは、オーバーハングの違いによるものであり、路面清掃車等の大型車よりもオーバーハングを長く取れる標識車等の２トン車では、衝突緩衝装置１の車体からの突出量を大型車よりも多くできる関係から、フェノール樹脂発泡体３の密度を大型車よりも低く設定しても衝撃エネルギー吸収に支障を来さないからである。これに対し、路面清掃車等の大型車は、標識車等の２トン車に比べてオーバーハングを長く取れず、衝突緩衝装置１の車体からの突出量を２トン車よりも少なくしなければならない関係から、衝撃エネルギー吸収に支障を来さないようにフェノール樹脂発泡体３の密度を２トン車よりも高く設定する必要があるからである。

表１及び図４に示すように、密度４０ｋｇ／ｍ^３のNo.１の供試体では、変位量が１０ｍｍでは荷重が１４６２．６Ｎ、変位量が３０ｍｍでは荷重が１４４５．６Ｎ、変位量が５０ｍｍでは荷重が１５５５．６Ｎ、変位量が７０ｍｍでは荷重が１７８６．７Ｎ、変位量が８０ｍｍでは荷重が３５３８．２Ｎであり、荷重は変位量が１０ｍｍ〜７０ｍｍまではそれほど変化しておらず、変位量が７０ｍｍを過ぎて８０ｍｍに至る過程で急激に加わっている。そして、荷重が２５００Ｎを超えると、変位量は７９．１０７ｍｍとほぼ横這い状態となった。他のNo.２及びNo.３の供試体でも同様の傾向であった。

また、密度５０ｋｇ／ｍ^３のNo.４の供試体では、変位量が１０ｍｍでは荷重が２２５６．１Ｎ、変位量が３０ｍｍでは荷重が２３４９．２Ｎ、変位量が５０ｍｍでは荷重が２３９０．７Ｎ、変位量が７０ｍｍでは荷重が２２６４．２Ｎ、変位量が８０ｍｍでは荷重が５８４９．５Ｎであり、荷重は変位量が１０ｍｍ〜７０ｍｍまではそれほど変化しておらず、変位量が７０ｍｍを過ぎて８０ｍｍに至る過程で急激に加わっていることは、上記の密度４０ｋｇ／ｍ^３のNo.１〜３の供試体と同じである。そして、荷重が２５００Ｎを超えると、変位量は７４．５９３ｍｍとほぼ横這い状態となった。他のNo.５及びNo.６の供試体でも同様の傾向であった。このことは、車両衝突時の初期荷重がほぼそのままフェノール樹脂発泡体３全体に行き渡ることを意味する。

したがって、このようなフェノール樹脂発泡体３を衝突緩衝装置１として用いることで、車両衝突時の衝撃がフェノール樹脂発泡体３に伝わって、衝突エネルギーを効率良く吸収して優れた衝撃緩衝作用を発揮させることができるものと推量できる。

この発明は、車両衝突時の衝突エネルギーを吸収して衝撃を緩衝する衝突緩衝装置であり、路面清掃車、散水車及び標識車等の各種作業車や、高速道路の分岐部等に適用される。

１ 衝突緩衝装置
３ フェノール樹脂発泡体
５ 保護ケース

Claims (2)

1. 車両衝突時の衝突エネルギーを吸収して衝撃を緩衝する衝突緩衝装置であって、
   フェノール樹脂に非吸水性促進剤として両性界面活性剤を配合して発泡硬化させた独立気泡型で非吸水性のフェノール樹脂発泡体を保護ケースに収容して構成されたことを特徴とする衝突緩衝装置。
2. 請求項１に記載の衝突緩衝装置において、
   上記フェノール樹脂発泡体の密度は、２０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする衝突緩衝装置。

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