JP2016203666A - 自動車の衝撃吸収材 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の外層材と内装部材の間に取り付けられ、軽量かつ衝撃エネルギー吸収特性に優れた衝撃吸収材を提供する。
【解決手段】
自動車の外装材２０と内装材３０との間に取り付けられ、外装材側または内装材側から加わる衝撃を吸収可能な吸収部１０を有する。吸収部は、発泡倍率が５倍から１５倍の多孔質の発泡部材によって構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の外装部材と内装部材との間の空間に取り付けられる衝撃吸収材に関する。

自動車には、通常、ルーフパネルなどの硬質な外装材とヘッドライニングなどの比較的柔軟な内装材との間の空間に衝撃吸収材が設けられている。このように外装材と内装材の間の空間に設けられた衝撃吸収部材は、例えば、自動車の衝突事故、横転事故等などにおいて乗員の頭部等が内装材に衝突したときに衝撃エネルギーを吸収する緩衝材として機能し、乗員の頭部を保護するために用いることができる。また、このような衝撃吸収材は、乗員の頭部等の内装材への衝突だけでなく、例えば、外装材側から衝突があった場合に、自動車の構成部品、車両内の乗員等を保護するために用いることもできる。

外装材と内装材の間の空間に設けられる衝撃吸収部材としては、例えば特許文献１に開示されているような硬質アルミニウムおよびクラフト紙から成る筒状の衝撃吸収材が一般的に用いられている。このような筒状の衝撃吸収材は、筒の軸方向から衝撃が加わるように自動車の外装材と内装材の間の空間に配置され、衝撃が加わった際に潰れることによって衝撃エネルギーを吸収する。

特開２００４−１８９２３０号公報

上記のような筒状の衝撃吸収材は、筒壁全体によって圧縮荷重（衝撃荷重）を支えることによって比較的大きい圧縮荷重が加わった場合であっても潰れずに耐えることができる。そして、筒壁全体によって耐えられないほど大きい圧縮荷重が加わると、まず筒壁の一部分が折れる（座屈する）。そして、このような筒状の衝撃吸収材は、一度筒壁の一部分が座屈しまうと筒壁全体によって圧縮荷重に耐えることはできなくなるため、初めに座屈したときに必要とされた圧縮荷重よりも小さい圧縮荷重によって一気に潰れてしまう。このように、筒状の衝撃吸収材は一度筒壁の一部分が座屈してしまうと衝撃エネルギーの吸収量が低下してしまう。このため、従来の筒状の衝撃吸収材に対して衝撃エネルギー吸収量等の衝撃エネルギー吸収特性がさらに優れた衝撃エネルギー吸収材の開発が求められている。

また上記のような筒状の衝撃吸収材においては、アルミニウムとクラフト紙を用いており、比較的重いという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自動車の外層材と内装部材の間に取り付けられ、軽量かつ衝撃エネルギー吸収特性に優れた衝撃吸収材を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、自動車の外装材と内装材との間に取り付けられ、前記外装材側または内装材側から加わる衝撃を吸収可能な吸収部を有し、前記吸収部は、発泡倍率が５倍以上１５倍未満の多孔質の発泡部材によって構成される。

本発明に係る自動車の衝撃吸収材によれば、吸収部は多孔質の発泡部材によって構成される。発泡部材である吸収部の内部には多数の空隙が設けられており、吸収部に衝撃荷重（圧縮荷重）が加わった場合、これらの空隙の１つ1つが潰れようとして互いに押し合うため、加わった衝撃荷重はこれらの多数の空隙によって比較的均一に分散される。そして、空隙の１つ１つが徐々に潰れていくことによって、吸収部は衝撃エネルギーを吸収する。このように、吸収部は一定の圧縮荷重によって徐々に潰れていくため、衝撃荷重が加わった場合に筒状の衝撃吸収材のように折れて潰れることはなく、衝撃エネルギー吸収量が比較的大きい。このため、衝撃エネルギー吸収量が大きく、優れた衝撃エネルギー吸収特性を備える衝撃吸収材を提供することができる。また、吸収部は多孔質構造であるため、比較的軽量な衝撃吸収材を提供することができる。

また、本発明に係る自動車の衝撃吸収材によれば、吸収部の発泡倍率は５倍以上１５倍未満である。発泡倍率とは発泡処理前の素材密度と発泡部材（素材を発泡処理したもの）の密度との比であり、空隙が多く、軽くて柔らかい発泡部材ほど発泡倍率は高い。つまり、発泡倍率が５未満の発泡部材は、空隙が少なく比較的硬い。そのため、例えば乗員が内装材に衝突した場合に、発泡倍率の低い発泡部材は比較的大きい衝撃荷重が加わらない限り潰れず、乗員等に伝わる衝撃エネルギーが減衰されない。また、発泡倍率が５未満の発泡部材は密度が高いため比較的重い。一方、発泡倍率が１５倍以上であると、柔らかすぎて小さい衝撃荷重で潰れてしまい、衝撃エネルギーを十分に吸収することができない。このように、吸収部の発泡倍率を５倍以上１５倍未満と規定することによって、軽量であり、かつ、自動車の内装材と外装材の間に設けられる緩衝材として、適切な衝撃エネルギー吸収特性を備える衝撃吸収材を提供することができる。

自動車の上面図であって、第１実施形態に係る衝撃吸収材の配置の説明に供する図である。 図１の２−２線に沿う断面図である。 図１の３−３線に沿う断面図である。 図１の４−４線に沿う断面図である。 図５（Ａ）は、同衝撃吸収材を示す斜視図、図５（Ｂ）は、同衝撃吸収材を示す正面図である。 図６（Ａ）は、第１実施形態の実施例に係るサンプルの衝撃エネルギー吸収特性の評価方法の説明に供する図、図６（Ｂ）は、実施例に係る発泡部材から成るサンプルおよび比較例に係るアルミチューブから成るサンプルの衝撃エネルギー吸収特性を示す概略のグラフである。 第１実施形態の変形例に係る自動車の衝撃吸収材を示す概略図である。 第２実施形態に係る自動車の衝撃吸収材を示す概略図である。 第２実施形態に係る実施例のサンプルの衝撃エネルギー吸収特性を示す概略のグラフである。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

（第１実施形態）
図１〜５を参照して、第１実施形態に係る自動車の衝撃吸収材１００について説明する。

図１は、自動車の上面図であって、第１実施形態に係る衝撃吸収材１００の配置の説明に供する図である。図２は、図１の２−２線に沿う断面図である。図３は、図１の３−３線に沿う断面図である。図４は、図１の４−４線に沿う断面図である。図５（Ａ）は、衝撃吸収材１００を示す斜視図、図５（Ｂ）は、衝撃吸収材１００を示す正面図である。

衝撃吸収材１００は、概説すると、図２に示すように、自動車の外装材２０と内装材３０との間に取り付けられ、内装材３０側または外装材２０側から加わる衝撃を吸収可能な吸収部１０を有し、吸収部１０は、発泡倍率が５倍以上１５倍未満の多孔質の発泡部材によって構成される。

以下、衝撃吸収材１００の各部の構成について詳述する。

図１を参照して、衝撃吸収材１００は、自動車の屋根を構成する外装材２０であるルーフパネル２１と、ルーフパネル２１に面して車内側に設けられ、車内の天井部分に相当する内装材３０であるヘッドライニング３１との間に設けられる。

具体的には、図２に示すように、衝撃吸収材１００は、車両の前方において、ルーフパネル２１とヘッドライニング３１の間に配置されているフロントルーフレール４０と、ヘッドライニング３１の間の空間ａに配置する。また、図３に示すように、衝撃吸収材１００は、車両の側面側において、ルーフパネル２１とヘッドライニング３１の間に配置されているルーフサイドレール５０と、ヘッドライニング３１の間の空間ｂに配置する。また、図４に示すように、衝撃吸収材１００は、車両の後方側において、ルーフパネル２１とヘッドライニング３１の間に配置されているリアルーフレール６０と、ヘッドライニング３１の間の空間ｃに配置する。一般的に、ルーフパネル２１とヘッドライニング３１との距離は数ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、車種、ルーフパネル２１の形状、ヘッドライニング３１の形状等によって異なる。衝撃吸収材１００の大きさおよび形状は、配置する空間の大きさに合わせて適宜定めればよい。

図２に示す配置では、車両内の座席Ｓに座っている乗員Ｐの頭部が、事故等の衝撃によって車両の前方側に設けられたヘッドライニング３１に衝突した場合、フロントルーフレール４０とヘッドライニング３１の間に設けた衝撃吸収材１００が緩衝材となり、乗員Ｐの頭部への衝撃を和らげることができる。また、図３に示す配置では、車両内の座席Ｓに座っている乗員Ｐの頭部が、事故等の衝撃によって車両の側面側に設けられたヘッドライニング３１に衝突した場合、ルーフサイドレール５０とヘッドライニング３１の間に設けた衝撃吸収材１００が緩衝材となり、乗員Ｐの頭部への衝撃を和らげることができる。また、図４に示す配置では、車両内の座席Ｓに座っている乗員Ｐの頭部が、事故等の衝撃によって車両の後方側に設けられたヘッドライニング３１に衝突した場合、リアルーフレール６０とヘッドライニング３１の間に設けた衝撃吸収材１００が緩衝材となり、乗員Ｐの頭部への衝撃を和らげることができる。

なお、上記のいずれの場合も、吸収部１０は、ヘッドライニング３１のルーフパネル２１に臨む側の面に接着剤等の公知の接着機能を備える接着材料を用いて貼り付けることによって取り付けられる。ただし取付方法はこれに限定されず、例えばボルト等を用いて固定することも可能である。

図５（Ａ）に示すように、吸収部１０は、略直方体形状の発泡部材によって構成される。発泡部材の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＥＰＤＭ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｌｉｎｋａｇｅ：エチレンプロピレンジエン三元共重合体）等のオレフィン樹脂、ＡＢＳ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ ｒｅｓｉｎ：アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）、ＰＡ（ｐｏｌｙ ａｍｉｄｅ：ポリアミド）、ゴム、ポリウレタン等の樹脂材料が挙げられる。また、これらの材料に熱老化防止剤、紫外線吸収剤、機械的補強材を添加することも可能である。第１実施形態に係る吸収部１０は、ポリスチレンとポリオレフィンの複合材を原材料とする発泡部材によって構成され、弾性率が高く軽量なオレフィン系樹脂を原材料として含んでいる。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、吸収部１０の外周縁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌの角部は、丸められた形状となっている。このような吸収部１０の外周縁の加工処理は、例えば金型を用いてプレス成形することによって行ってもよいし、また、切削器具や鑢等を用いて行ってもよい。また、吸収部１０の外周縁の角部は、丸めるのではなく面取りする構成にしてもよい。

吸収部１０の発泡倍率は、下記の式１に示すように、
発泡倍率＝発泡処理前の素材の密度／発泡部材の密度 （式１）
と定義する。例えば、発泡倍率が１倍であるということは素材に発泡処理が施されていないことを示す。また、例えば、発泡部材に設けられた空隙が多いほど、発泡部材の密度は小さくなるため、発泡倍率が高くなる。より詳細な理由は実施例において述べるが、吸収部の発泡倍率を５倍以上１５倍未満と規定することによって、衝撃吸収材１００は軽量であり、かつ、自動車の内装材３０と外装材２０の間に設けられる緩衝材として適切な衝撃エネルギー吸収特性を備える。なお、吸収部１０のより好ましい発泡倍率は、５倍以上１３倍以下、さらに好ましい発泡倍率は５倍以上１０倍以下である。

また、同じ発泡倍率であっても、大きい空隙が吸収部１０に少数設けられているよりは、小さい空隙が吸収部１０に多数設けられている方が好ましい。空隙が多数設けられている方が吸収部１０が徐々に潰れていき、衝撃エネルギー吸収量が大きいためである。

次に、第１実施形態の実施例を説明する。

図６（Ａ）は、実施例に係るサンプルの衝撃エネルギー吸収特性の評価方法の説明に供する図、図６（Ｂ）は、実施例に係るサンプルの衝撃エネルギー吸収特性を示す概略のグラフである。

下記表１に示す８つのサンプル（サンプル１〜８）を準備した。サンプル１は、発泡部材から成るサンプル２〜８との比較用に準備したサンプルであって、自動車の内装材と外装材の間に設けられる衝撃吸収材として一般的に用いられているアルミチューブ（Ｏ−Ｆｌｅｘ（商品名）、株式会社オーツカ製）である。アルミチューブの軸方向に沿う長さは２５ｍｍとした。サンプル２〜８は、いずれもポリスチレンとポリオレフィンの複合材料であるピオセラン（登録商標）から成る発泡部材であり、サンプルの幅は６０ｍｍ、奥行きは６０ｍｍ、厚みはサンプル１のアルミチューブに合わせて２５ｍｍとした。なおサンプル２〜８は発泡倍率が３〜２０倍の発泡部材であって、サンプル２〜８の順に発泡倍率が高くなる。

サンプル１〜８の衝撃エネルギー吸収特性の評価試験は、材料に圧縮荷重を加えてその材料の材料特性を評価可能な万能試験機（インストロン社製）を用いて行った。具体的には、図６（Ａ）に示すように、サンプルＴを固定台Ｋの上に載置し、固定台Ｋの上方に設けられている圧子Ｉを２３℃の雰囲気下において一定速度Ｖ（１００ｍｍ／ｍｉｎ）において徐々に降下させ、その時の負荷荷重を計測した。

図６（Ｂ）は、比較用のサンプル１（アルミチューブ）および第１実施形態の実施例の１つであるサンプル３（発泡倍率５倍の発泡部材）の衝撃エネルギー吸収特性の評価試験結果を示す図である。縦軸は計測された負荷荷重、横軸が圧子Ｉの降下量（ストローク）を示す。なお圧子Ｉのストロークは、サンプルの変形量に相当する。

まず、サンプル１（アルミチューブ）の衝撃エネルギー吸収特性の結果を用いながら、衝撃エネルギー吸収特性の評価方法について説明する。図６（Ｂ）に示すように、アルミチューブが潰れる直前の負荷荷重Ｆ２（以下、「初期荷重」とも称する）は比較的大きく、その後アルミチューブが潰れ始めると負荷荷重は一気に減少した。そして、アルミチューブがほとんど潰れきる（図中Ｌの地点）と、負荷荷重は再び上昇した。

このような結果となるのは、下記のような理由からである。サンプル１（アルミチューブ）は筒状の構造であり、筒の軸方向から圧縮荷重を加えた場合、アルミチューブは筒壁全体によって負荷荷重に耐えることができるため、比較的大きい負荷荷重が加わらないと潰れない。そして、筒壁全体によって耐えられないほど大きい負荷荷重（初期荷重Ｆ２）が加わると、まず筒壁の一部分が折れる（座屈する）。筒壁が座屈すると、筒壁全体によって負荷荷重に耐えることはできなくなるため、それ以降は初めに座屈したときよりも小さい負荷荷重において潰れる。そして、アルミチューブがほとんど潰れきる（図中Ｌの地点）とアルミチューブは固くなるため、圧子Ｉを降下させるために必要な負荷荷重は増大する。

なお、アルミチューブが潰れきった時のストロークＬは「底付き点」と呼ばれ、底付き点に至るまでの負荷荷重によって囲まれた面積（図中の間隔の広い斜線によって囲まれた部分）が、アルミチューブの衝撃エネルギー吸収量Ｊ２に相当する。

自動車の外装材と内装材の間に取り付ける衝撃吸収材として適切な衝撃エネルギー吸収特性を有するか否かは、初期荷重および衝撃エネルギー吸収量に基づいて判断する。具体的には、自動車の外装材と内装材の間に取り付ける衝撃吸収材は、初期荷重が小さく、衝撃エネルギー吸収量が大きいことが好ましい。初期荷重が大きすぎると、強い衝撃が加わらない限り衝撃吸収材は潰れず、衝撃吸収材に衝突した乗員等に伝わる衝撃が減衰されないからである。また、衝撃エネルギー吸収量が小さすぎると、衝撃エネルギーが十分に吸収されないからである。

サンプル１（アルミチューブ）は、前述したように初期荷重Ｆ２は比較的高く、また初期荷重Ｆ２が加わった後は筒壁が折れることによって負荷荷重が急激に減少するため、衝撃エネルギー吸収量Ｊ２は比較的小さい。

一方、第１実施形態の実施例であるサンプル３（発泡倍率５倍の発泡部材）は、アルミチューブの初期荷重Ｆ２より小さい初期荷重Ｆ１において潰れ始め、その後も初期荷重Ｆ１と同程度の負荷荷重によって潰れていった。そして、サンプル３がほとんど潰れきると（図中Ｌの地点）、負荷荷重は再び上昇した。

このような結果となるのは、下記のような理由からである。サンプル３は、多孔質の発泡部材から成る。発泡部材の内部には多数の空隙が設けられており、負荷荷重が加わった場合、これらの空隙の１つ1つが潰れようとして互いに押し合うため、加わった負荷荷重はこれらの多数の空隙によって比較的均一に分散される。そして、これらの多数の空隙の１つ１つは、分散された負荷荷重によって徐々に潰れていく。このため、サンプル３は、一定の負荷荷重によって徐々に潰れていく。このようにサンプル３は、一度変形が始まったあとも一定の荷重によって潰れていき、負荷荷重が低下しないため、アルミチューブの衝撃エネルギー吸収量Ｊ２（図中の間隔の広い斜線部）よりも大きい衝撃エネルギー吸収量Ｊ１（図中の間隔の狭い斜線部）を有する。具体的には、サンプル３の衝撃エネルギー吸収量Ｊ１は、アルミチューブの衝撃エネルギー吸収量Ｊ２の約１．５倍であった。

次に、上記表１を参照して、サンプル１〜８の初期荷重および衝撃エネルギー吸収量の評価結果を説明する。前述した評価試験から得られた初期荷重の値および衝撃エネルギー吸収量の値を社内基準に照し合わせ、各サンプルが自動車の内装材と外装材の間に取り付ける衝撃吸収材として用いることができるか否かを判断した。

表１に示す「×」は、社内基準を満たさず、自動車の外装材と内装材の間に取り付ける衝撃吸収材として用いることができないことを示す。「△」は、社内基準を満たし、最低限の衝撃エネルギー吸収特性を備えていることを示す。「○」は、社内基準を満たし、「△」よりも優れた衝撃エネルギー吸収特性を備え、より強い衝撃に対して使用可能であることを示す。「◎」は、社内基準を満たし、「○」よりもさらに優れた衝撃エネルギー吸収特性を備え、さらに強い衝撃に対して使用可能であることを示す。

表１に示すように、発泡倍率が３倍であるサンプル２は、衝撃エネルギー吸収量の評価において「◎」を得たものの、初期荷重の評価において「×」の評価を得た。これは、サンプル２は、発泡倍率が低く固すぎるため、初期荷重が大きくなってしまうからである。

発泡倍率が５倍〜１３倍のサンプル３〜６は、初期荷重および衝撃エネルギー吸収の両方において「○」または「◎」の評価を有し、従来のアルミチューブと同等以上の衝撃エネルギー吸収特性を備えることがわかった。

発泡倍率が１５倍であるサンプル７は、初期荷重においては「○」の評価を得ているものの、衝撃エネルギー吸収量の評価は「△」であり、自動車の内装材と外装材の間に取り付ける衝撃吸収材としては最低限使用可能なレベルである。これは、サンプル７は、発泡倍率が高く柔らかすぎ、小さい負荷荷重において潰れてしまい、衝撃エネルギー吸収量が少ないからである。

以上より、発泡倍率が5倍以上１５倍未満の発泡部材であれば、自動車の内装材と外装材の間に取り付ける衝撃吸収材として十分使用可能であると判断した。

また、同表に示すように、第１実施形態の実施例であるサンプル３〜６は、いずれも比較用のサンプル１（アルミチューブ）と比較して軽量である。例えば、第１実施形態の実施例であるサンプル３〜６の中において最も重いサンプル３（発泡倍率５倍）は、アルミチューブの質量の５０％以下である。

以上説明したように、吸収部の発泡倍率を５倍以上１５倍未満に規定することによって、軽量かつ衝撃エネルギー吸収特性に優れる衝撃吸収材１００を提供することができる。

上記第１実施形態に係る衝撃吸収材１００は、自動車の外装材２０と内装材３０との間に取り付けられ、外装材２０側または内装材３０側から加わる衝撃を吸収可能な吸収部１０を有し、吸収部１０は、発泡倍率が５倍以上１５倍未満の多孔質の発泡部材によって構成される。上記構成によれば、衝撃吸収材１００は軽量であり、かつ自動車の内装材３０と外装材２０の間に設けられる衝撃吸収材として、優れた衝撃エネルギー吸収特性を有している。

また、上記第１実施形態に係る衝撃吸収材１００によれば、吸収部１０はオレフィン系樹脂を原材料として含む。オレフィン系樹脂は、弾性率の改良剤が多く知られており、弾性率の高い樹脂を安価に、入手性良く調達することができ、衝撃エネルギー吸収量を比較的大きくすることができる。そのため、より衝撃エネルギーの吸収特性に優れた衝撃エネルギー吸収材を提供することができる。

また、上記第１実施形態に係る衝撃吸収材１００によれば、外周縁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌの角部が丸められた形状となっている。衝撃吸収材１００に角部を備えたまま外装材２０と内装材３０の間に取付けてしまうと、衝撃吸収材１００の角部が柔軟な内装材３０に接したときに、内装材３０に段差等が生じてしまい、自動車の内装の外観を損なう。角部を丸めることによって、このような内装材３０の段差等の発生を防止し、車両内装の意匠の美観を高めることができる。

また、上記第１実施形態に係る衝撃吸収材１００によれば、外装材２０はルーフパネル２１であり、内装材３０はヘッドライニング３１である。乗員Ｐの頭部付近に設けられるヘッドライニング３１に衝撃エネルギーの吸収特性に優れた衝撃吸収材１００を取り付けることによって、乗員Ｐがヘッドライニング３１に衝突した場合、乗員Ｐの頭部等を保護することができる。

（第１実施形態の変形例）
次に、第１実施形態の変形例に係る自動車の衝撃吸収材２００について説明する。

図７は、衝撃吸収材２００を示す概略図である。

図７に示すように、第１実施形態の変形例に係る自動車の衝撃吸収材２００は、略直方体の吸収部１０を備える第１実施形態の衝撃吸収材１００とは異なり、内装材３０の形状に沿って賦形されている吸収部２１０を備える。

具体的には、衝撃吸収材２００は、内装材３０であるヘッドライニング３１と、ルーフサイドレール５０の形状に沿って賦形されている。なお、これに限定されず、例えば、フロントルーフレール４０とヘッドライニング３１の間に配置する場合は、これらの形状に沿って賦形してもよい。また、例えば、リアルーフレール６０とヘッドライニング３１のに配置する場合はこれらの形状に沿って賦形してもよい。また、例えば、外装材２０側に貼り付ける場合は、外装材２０の形状に沿って賦形してもよい。このような吸収部２１０の賦形処理は、例えば金型を用いたプレス成型によって行ってもよいし、切削器具等を用いて切削することによって行ってもよい。

上記第１実施形態の変形例に係る衝撃吸収材２００によれば、吸収部２１０は、外装材２０および／または内装材３０の形状に沿って賦形されている。一般的に、ルーフパネル２１などの外装材２０およびヘッドライニング３１等の内装材３０には複雑な形状が付与されている。さらに、衝撃吸収材２００は、衝撃エネルギー吸収量を維持するために比較的剛性が高い材料から成るため、ルーフパネル２１やヘッドライニング３１などの複雑な形状に合わせて折り曲げながら取り付けることが困難である。吸収部２１０は、予め外装材２０および内装材３０の形状に沿って賦形されているため、外装材２０および内装材３０間に比較的容易に取り付けることができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態に係る衝撃吸収材３００について説明する。

図８は、衝撃吸収材３００を示す概略図である。

第２実施形態に係る衝撃吸収材３００は、図８に示すように、第１実施形態に係る衝撃吸収材１００と同様に、外装材２０であるルーフパネル２１と内装材３０であるヘッドライニング３１の間に取り付ける。ただし、第２実施形態に係る衝撃吸収材３００は、第１吸収部３１０および第２吸収部３１１の２層構造である点において、第１実施形態に係る衝撃吸収材１００と相違する。以下、第２実施形態に係る衝撃吸収材３００について詳述する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図８に示すように、衝撃吸収材３００は、概説すると、外装材２０と内装材３０との間において積層されて取り付けられる第１吸収部３１０および第２吸収部３１１を有する。第１吸収部３１０および第２吸収部３１１は異なる発泡倍率を有し、積層する第１吸収部３１０および第２吸収部３１１のうち発泡倍率の低い第２吸収部３１１を衝撃が加わる側に配置している。

以下衝撃吸収材３００の各部の構成について詳述する。

第１吸収部３１０および第２吸収部３１１はいずれも略直方体の発泡部材から成る。第１吸収部３１０の発泡倍率および第２吸収部３１１の発泡倍率は、いずれも５倍以上１５倍未満であり、第２吸収部３１１の発泡倍率は第１吸収部３１０の発泡倍率よりも低い。第１吸収部３１０および第２吸収部３１１は、接着剤等の公知の接着機能を備える接着部材によって互いに接着され一体となっている。

第２実施形態では、乗員Ｐが内装材３０のヘッドライニング３１に衝突することを想定している。そのため、前述した衝撃の加わる側とは、第２実施形態においては、ヘッドライニング３１側のことである。したがって、発泡倍率が低い第２吸収部３１１がヘッドライニング３１に面するように、衝撃吸収材３００を、外装材２０と内装材３０との間の空間ｂに配置する。

このように、衝撃が加わる内装材３０側に、発泡倍率の低い第２吸収部３１１を配置するのは、乗員Ｐの頭部等が内装材３０に衝突した場合に、効率的に衝撃エネルギーを吸収するためである。

例えば、乗員Ｐの頭部が内装材３０に衝突する速度が速い場合、乗員Ｐの頭部が内装材３０に衝突することによって生じる衝撃エネルギー量は大きく、このような大きい衝撃エネルギーを衝撃吸収材３００によって減衰する必要がある。衝撃が加わる側の一層目に発泡倍率が高く柔らかい吸収部を配置しておくと、一層目の吸収部は一気に潰れてしまい、衝撃エネルギーはあまり減衰されないまま２層目以降の吸収部に伝播する。これに対して、衝撃が加わる側の１層目に発泡倍率が低い固い吸収部を配置しておけば、１層目の吸収部において十分に衝撃エネルギーを吸収し、低減された衝撃エネルギーが２層目以降の発泡倍率の高い吸収部に伝播するため、効率的に衝撃エネルギーを吸収することができる。このような効果は、最も発泡倍率の低い吸収部を衝撃が加わる側の１層目に配置すれば十分に得ることができるため、例えば衝撃の加わる側から順に発泡倍率が高くなるように配置する必要はない。

なお、第２実施形態では、内装材３０側から衝撃が加わる場合を想定しているが、外装材２０側から衝撃が加わることが想定されるような場所に衝撃吸収材３００を配置する場合は、外装材２０側に発泡倍率の低い第２吸収部３１１を配置することが好ましい。

また、第２実施形態では、発泡倍率の低い第２吸収部３１１を衝撃が加わる側に配置する構成としたが、例えば、衝突によって生じる衝撃エネルギーが小さいことが想定される場所に衝撃吸収材３００を配置する場合は、発泡倍率の高い第１吸収部３１０を衝撃が加わる側に配置することも可能である。

また、第２実施形態では、第１吸収部３１０および第２吸収部３１１は異なる発泡倍率を備える構成としたが、これに限定されない。例えば、第１吸収部３１０および第２吸収部３１１が同一の発泡倍率を備える構成としてもよい。

また、第２実施形態では、衝撃吸収材３００は、第１吸収部３１０および第２吸収部３１１の２層構造であるとしたが、これに限定されない。例えば、発泡倍率が同一である３つの吸収部から成る３層構造であってもよいし、発泡倍率が同一である２つの吸収部および発泡倍率が異なる１つの吸収部から成る３層構造であってもよいし、発泡倍率がそれぞれ異なる３つの吸収部から成る３層構造であってもよい。また、外装材２０側および内装材３０側の両方から衝撃が加わる場合は、例えば、発泡倍率の低い２つの発泡部材の間に、発泡倍率の高い１つの発泡部材を挟み込んだ３層構造とすることも可能である。

次に、第２実施形態の実施例について説明する。なお、衝撃エネルギー吸収特性の評価方法に関しては、第１実施形態と同様の方法を用いて行ったため、説明を省略する。

下記表２に示す４つのサンプル（サンプル９〜１２）を準備した。サンプル９〜１２はいずれも２つの発泡部材を積層したサンプルであり、２つの発泡部材の合計厚みは２５ｍｍである。なお、表中の「上層」とは圧縮荷重が加わる側の吸収部を示している。サンプル９、１０では、上層の吸収部の発泡倍率と下層の吸収部の発泡倍率とが同一である。サンプル１１、１２では、上層の吸収部の発泡倍率と下層の吸収部の発泡倍率とが異なる。特にサンプル１２は、圧縮荷重の加わる上層側に発泡倍率の低い吸収部を配置しており、第２実施形態の実施例に相当する。また、表２に示すサンプル３、５は、表１に示す第１実施形態の実施例のサンプル３、５と同一のサンプルであり、サンプル９〜１２との評価結果との比較のために表２に記載した。

まず、上層と下層の吸収部における発泡倍率が同一であるサンプル９、１０の評価結果について説明する。

表２を参照して、上層の吸収部と下層の吸収部における発泡倍率がいずれも５倍であるサンプル９は、発泡倍率が５倍の単層のサンプル３と、初期荷重の評価および衝撃エネルギー吸収量の評価において同一の結果を得た。同様に、上層の吸収部と下層の吸収部における発泡倍率がいずれも１０倍であるサンプル１０は、発泡倍率が１０倍の単層のサンプル５と、初期荷重の評価および衝撃エネルギー吸収量の評価において同一の結果を得た。このように単層にした場合と積層構造の場合とで衝撃エネルギー吸収特性が変化しないのは、発泡部材に設けられた空隙の総量が単層にした場合と積層構造の場合とで変わらないためである。

次に、上層側の吸収部の発泡倍率が下層側の吸収部の発泡倍率よりも高いサンプル１１の評価結果について説明する。

図９は、発泡倍率５倍の単層構造のサンプル３、および、上層の発泡倍率が１０倍、下層の発泡倍率が５倍である２層構造のサンプル１１の衝撃エネルギー吸収特性を示す概略のグラフである。

図９に示すように、サンプル１１の初期荷重Ｆ３は、サンプル３の初期荷重Ｆ１よりも小さい。これは、サンプル１１は圧縮荷重が加わる上層の発泡倍率が高いため、より小さい圧縮荷重において潰れ始めるためである。なお、初期荷重Ｆ３が低減されたことによって、サンプル１１の衝撃エネルギー吸収量Ｊ３（間隔の狭い斜線によって囲まれた面積）は、サンプル３の衝撃エネルギー吸収量Ｊ１（間隔の広い斜線によって囲まれた面積）に対してやや小さくなる。ただし、表２に示すように「◎」の評価を得ており、衝撃エネルギー吸収材として優れた評価を保っている。

表２に示すように、上層の発泡倍率と下層の発泡倍率がいずれも５倍であるサンプル９を、上層の吸収部の発泡倍率のみを１０倍と高くしたサンプル１１と比較すると、上層の吸収部の発泡倍率を高くすることによって、初期荷重の評価は「○」から「◎」になることがわかる。これは、発泡倍率が高く潰れやすい吸収部を負荷荷重が加わる側に配置しているために、初期荷重が低下したからである。また、上層の発泡倍率と下層の発泡倍率がいずれも１０倍であるサンプル１０を、下層の吸収部の発泡倍率のみを５倍と低くしたサンプル１１と比較すると、衝撃エネルギー吸収量の評価が「○」から「◎」になることがわかる。これは、潰すために必要とされる圧縮荷重が比較的大きい、発泡倍率の低い吸収部を、負荷荷重が加わる側に配置しているために、衝撃エネルギー吸収量が増加したからである。

このように、異なる発泡倍率の吸収部を組み合わせることによって、初期荷重および衝撃エネルギー吸収量を調整することができる。

次に、上層側の吸収部の発泡倍率が下層側の吸収部の発泡倍率よりも低いサンプル１２（第２実施形態の実施例）の評価結果について説明する。

上層側の吸収部の発泡倍率が下層側の吸収部の発泡倍率よりも低いサンプル１２は、上層側の吸収部の発泡倍率が下層側の吸収部の発泡倍率よりも高いサンプル１１よりも初期荷重の評価は低い。ただし、サンプル１２の初期荷重の評価は「○」であり、自動車の外装材および内装材の間に取り付ける衝撃吸収材として十分に使用可能である。

なお、上記の他にも下記表３に示すように種々のサンプル（サンプル１３〜１７）を作成し、同様の評価を行い、同様の傾向を得ることができた。なお、表３には、３層構造の例としてサンプル１８〜１９の結果も示している。

以上説明したように、圧縮荷重（衝突）が加わる側の吸収部の発泡倍率を低くしても、衝撃エネルギー吸収材としての性能は十分に確保できている。このため、衝撃吸収材を衝突エネルギーの高い衝突が起き得る箇所に配置する場合は、衝撃エネルギーを効率的に吸収することを考慮して、発泡倍率の低い吸収部を衝撃が加わる側に配置することが好ましい。

上記第２実施形態に係る衝撃吸収材３００によれば、第１吸収部３１０および第２吸収部３１１は、外装材２０と内装材３０との間において複数積層されて取り付けられる。実施例の説明において述べたように、単層であっても積層構造であっても発泡倍率が同じであれば衝撃エネルギーの吸収特性は変わらない。そのため、例えば所定の厚みの吸収部をラインナップとして用意しておき、衝撃吸収材が所望の厚みを備えるように適宜吸収部の積層枚数を調整することができる。また、目的に応じて異なる発泡倍率の吸収部を組み合わせることも可能である。

上記第２実施形態に係る衝撃吸収材３００によれば、積層された第１吸収部３１０および第２吸収部３１１は、異なる発泡倍率を有する。異なる発泡倍率の吸収部を組み合わせることによって、初期荷重および衝撃エネルギー吸収量を調整し、所望の衝撃吸収特性を備える衝撃吸収材を提供することができる。

上記第２実施形態に係る衝撃吸収材３００によれば、発泡倍率が最も低い第２吸収部３１１を衝撃が加わる側に配置する。このように衝突が加わる側の一層目に発泡倍率が低く固い吸収部を配置しておくことによって、一層目の吸収部において十分に衝撃エネルギーを吸収し、減衰された衝撃エネルギーを２層目以降の発泡倍率の高い吸収部に伝播させることができ、より効率的に衝撃エネルギーを減衰することができる。

以上のように複数の実施形態を通じて本発明に係る衝撃吸収材を説明したが、本発明に係る衝撃吸収材は実施形態において説明した構成のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々改変することが可能である。

例えば、上記実施形態に係る衝撃吸収材１００、２００、３００は、フロントルーフレール４０、ルーフサイドレール５０、またはリアルーフレール６０とヘッドライニング３１との間に取り付ける構成としたがこれに限定されない。例えば、ルーフボウ、ボディサイドパネル、Ａ、Ｂ、Ｃピラー、バックドアの最外殻パネル、バックドアパネルレインフォース等と内装材との間に取り付けることも可能である。

また、上記実施形態に係る衝撃吸収材１００、２００、３００は、発泡部材によって構成される吸収部から成るとしたが、これに限定されない。例えばハニカムシート、ブロー成形体などの異なる衝撃吸収材と組合せることも可能である。

１００、２００、３００ 衝撃吸収材、
１０、２１０、３１０、３１１ 吸収部、
２０ 外装材、
２１ ルーフパネル、
３０ 内装材、
３１ ヘッドライニング、
４０ フロントルーフレール、
５０ ルーフサイドレール、
６０ リアルーフレール、
Ｐ 乗員、
Ｓ 座席、
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 初期荷重、
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３ 衝撃エネルギー吸収量。

Claims (8)

1. 自動車の外装材と内装材との間に取り付けられ、前記外装材側または前記内装材側から加わる衝撃を吸収可能な吸収部を有し、
   前記吸収部は、発泡倍率が５倍以上１５倍未満の多孔質の発泡部材によって構成されてなる自動車の衝撃吸収材。
2. 前記吸収部は、前記外装材と前記内装材との間において複数積層されて取り付けられる請求項１に記載の自動車の衝撃吸収材。
3. 積層された複数の前記吸収部は、異なる発泡倍率を有する請求項２に記載の自動車の衝撃吸収材。
4. 積層する複数の前記吸収部のうち発泡倍率が最も低い前記吸収部を衝撃が加わる側に配置する請求項３に記載の自動車の衝撃吸収材。
5. 前記吸収部は、オレフィン系樹脂を原材料として含む請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車の衝撃吸収材。
6. 前記吸収部は、前記外装材および／または前記内装材の形状に沿う外形形状を有する請求項１から５のいずれか1項に記載の自動車の衝撃吸収材。
7. 前記吸収部の外周縁の角部が丸められた形状か、または面取りされた形状となっている請求項１から６のいずれか1項に記載の自動車の衝撃吸収材。
8. 前記外装材はルーフパネルであり、前記内装材はヘッドライニングである請求項１から７のいずれか1項に記載の自動車の衝撃吸収材。