JP2017096466A

JP2017096466A - 衝撃吸収体

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Publication number: JP2017096466A
Application number: JP2015231464A
Authority: JP
Inventors: 輝雄玉田; Teruo Tamada; 隆文船戸; Takafumi Funato
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: JP6610203B2

Abstract

【課題】溝リブの先端壁の少なくとも一部に脆弱箇所を有するように形成された衝撃吸収体を提供する。【解決手段】本発明によれば、中空部を有する中空成形体からなる衝撃吸収体であって、前記中空成形体は、互いに離間されて対向する前面壁及び背面壁と、前記前面壁及び背面壁をつなぐ側壁とを備え、前記側壁には前記前面壁が凹まされて形成された前面側溝リブと前記背面壁が凹まされて形成された背面側溝リブが設けられ、前記前面側溝リブの先端壁と前記背面側溝リブの先端壁とは少なくとも一部を互いに溶着されることにより側溝壁を形成し、前記側溝壁は、その少なくとも一部に、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所を有する、衝撃吸収体が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両構成部材に内設することにより、衝突時等の当該車両の搭乗員に対する衝撃を吸収するための衝撃吸収体に関する。

この種の衝撃吸収体であって、熱可塑性樹脂をブロー成形して中空二重壁構造で中空部を有し、その表面壁と裏面壁から凹状リブを形成してその互いの先端部（先端壁）を接合して一体化し、衝撃吸収性の向上を企図したものは、特許文献１等に開示されている。

特開２００６−９６３０８号公報特開２０１１−２４７３８４号公報

本発明者は、衝突時に衝撃吸収体にかかる圧縮荷重について検討を行ったところ、特許文献１の図４〜図５に示す実施形態では、側壁が「＞」字変形せずに蛇腹状に変形するために圧縮歪みの増大に伴って圧縮荷重が増大することが分かった。「＞」字変形を生じさせるには、溝リブを浅くすればいいが、その場合には、衝撃吸収体による衝撃吸収性能が大幅に低下してしまうという問題が生じるので、圧縮荷重の過度な上昇を抑制しつつ衝撃吸収性能を適切に発揮させることは極めて困難であった。

特許文献２には、「＞」字変形を生じやすくするために衝撃吸収体の角部周辺に破壊誘発部を設けることが開示されている。しかし、打撃点のかかり方やパッドの形状次第では溝リブのみで初期荷重やそれ以降の荷重を必要とされる場合がある。また、衝撃時直後に側壁が「＞」字変形するものよりも、まず初期荷重で側壁が蛇腹状に変形し、そのピーク後に側壁が「＞」字変形するものの方が好ましいことが分かっている。そのため、圧縮荷重及び衝撃吸収体自体の変形の制御が重要となるが、特許文献１にも特許文献２にもかかる制御については開示されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、溝リブの先端壁の少なくとも一部に脆弱箇所を有するように形成された衝撃吸収体を提供するものである。

本発明によれば、中空部を有する中空成形体からなる衝撃吸収体であって、前記中空成形体は、互いに離間されて対向する前面壁及び背面壁と、前記前面壁及び背面壁をつなぐ側壁とを備え、前記側壁には前記前面壁が凹まされて形成された前面側溝リブと前記背面壁が凹まされて形成された背面側溝リブが設けられ、前記前面側溝リブの先端壁と前記背面側溝リブの先端壁とは少なくとも一部を互いに溶着されることにより側溝壁を形成し、前記側溝壁は、その少なくとも一部に、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所を有する、衝撃吸収体が提供される。

本発明によれば、衝撃吸収体において、前面側溝リブの先端壁と背面側溝リブの先端壁との少なくとも一部が互いに溶着されることにより側溝壁を形成し、かかる側溝壁は、その少なくとも一部に、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所を有する。脆弱箇所の設計次第で圧縮荷重及び衝撃吸収体自体の変形を制御することができ、その結果、衝撃吸収性能を適切に発揮させ得る衝撃吸収体を提供することができる。

つまり本発明者は、ブロー成形の際に用いる分割金型に所定の突出物を設けることで、中空の無い構造物（薄肉部）を溝リブの側溝壁に作製し、薄肉部の厚さによって荷重と衝撃吸収体自体の変形とを制御できることを見出し、本発明に至った。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記脆弱箇所は、前記側溝壁の非脆弱箇所の厚さに比して薄い厚さを有する薄肉部である。
好ましくは、前記薄肉部は、円弧及び／又は直線で囲まれる形状である。
好ましくは、前記薄肉部の形状は、略半円環である。
好ましくは、前記薄肉部の形状は、略長方形である。
好ましくは、前記薄肉部は、前記側溝壁における部分であって側壁に近接する部分に設けられる。
好ましくは、前記薄肉部は、前記側溝壁における開放側の端部から前記側壁のある内側部分に向かって延びるように形成される。
好ましくは、前記薄肉部の厚さは、０．１〜５．０ｍｍである。
好ましくは、（前記薄肉部の厚さ）／（前記側溝壁の厚さ）の値は、０．０２〜０．８０である。
好ましくは、前記脆弱箇所は、前記側溝壁における開放側の端部から前記側壁のある内側部分に向かって延びるように形成される切れ込み又は切り欠きである。
好ましくは、前記前面側溝リブ及び前記背面側溝リブは、前記前面壁に平行な断面が略半円状の半円リブである。
好ましくは、前記前面側溝リブ及び前記背面側溝リブは、前記前面壁に平行な断面が略三角形状の三角リブである。

本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収体１０を示し、（ａ）は一部破断して示す斜視図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は、図１（ｂ）における点線で囲まれた領域Ｒ_１の詳細を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の状態から衝撃を受けた際の衝撃吸収体１０を構成するブロー成形体１の変形を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、図２中のＡ−Ａ断面図を示し、衝撃吸収体１０を構成するブロー成形体１に荷重Ｆが加わった時に変形する態様を示す図である。本発明の第１実施形態において、薄肉部５ａの厚さを変化させたときの、ブロー成形体１についての圧縮歪みと圧縮荷重の関係を示すグラフである。（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収体１０を概略的に示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における点線で囲まれた領域Ｒ_２の詳細を示す斜視図である。（ａ）は、図５（ｂ）の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の状態から衝撃を受けた際の衝撃吸収体１０を構成するブロー成形体１の変形を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
以下、図１〜図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収体１０について説明する。
本実施形態では、衝撃吸収体１０は、車両構成部材に内設することによって車両の内部又は外部からの衝撃を吸収するための車両用衝撃吸収体である。

図１に示すように、衝撃吸収体１０は、中空部８を有するブロー成形体１（中空成形体）からなる。ブロー成形体１は、互いに離間されて対向する前面壁１ｆ及び背面壁１ｒと、前面壁１ｆ及び背面壁１ｒをつなぐ側壁１ｓを備える。ブロー成形体１の厚さは、特に限定されないが、例えば、５０ｍｍ以上であり、５０〜２００ｍｍが好ましい。前面壁１ｆには、前面壁１ｆが凹まされて形成された略円筒状の前面側凹状リブ２ｆ（円リブ又は丸リブ等とも呼ぶ）が設けられ、背面壁１ｒには、背面壁１ｒが凹まされて形成された略円筒状の背面側凹状リブ２ｒが設けられる。凹状リブ２ｆ、２ｒは、その先端部３が互いに溶着されている。

側壁１ｓには、前面壁１ｆが凹まされて形成された略半円筒状の前面側溝リブ４ｆ（半円リブとも呼ぶ）と、背面壁１ｒが凹まされて形成された略半円筒状の背面側溝リブ４ｒが設けられている。前面側溝リブ４ｆの先端壁と背面側溝リブ４ｒの先端壁との少なくとも一部が互いに溶着されて側溝壁５が形成される。すなわち、その全部が溶着されていてもよいし、非溶着箇所が中空であるように構成されてもよい。図２（ａ）に示すように、側溝壁５は、側壁４ｆｓに囲まれ、片方の端部が開放されている。換言すると、当該端部は外部にさらされることとなる。側溝壁５における溶着部分であって側壁４ｆｓに近接する部分（簡潔に述べるならば、側溝壁５の一部）には、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所として、薄肉部５ａが設けられる。換言すると、薄肉部５ａが側溝壁５の薄肉ではない部分（非脆弱箇所）を囲うように設けられていることとなる。また好ましくは、薄肉部５ａは、側溝壁５の端部であって外側にさらされている側の端部（開放側の端部）から側壁４ｆｓのある内側部分に向かって延びるように形成される。かかる構成により、衝撃時における薄肉部５ａの破壊が適切に進行する。薄肉部５ａは、曲線から構成されるように実施してもよいし直線から構成されるように実施してもよい。例として、本実施形態における薄肉部５ａの形状は、略半円弧と略直線とから構成される略半円環である。また、薄肉ではない部分は非溶着箇所（中空）であるものとして説明する。ただしあくまでも例示でありこの限りではない。

ここで薄肉部５ａは、例えば、ブロー成形の際に用いる分割金型に所定の突出物を設けることで成形された中空の無い構造物である。薄肉部５ａの厚さは好ましくは０．１〜５．０ｍｍ、更に好ましくは０．３〜２．５ｍｍである。かかる値は、具体的には例えば、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、及び２．５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。（側溝壁５（薄肉ではない部分）の厚さ（中空部分も含む））／（薄肉部５ａの厚さ）の値は、好ましくは０．０２〜０．８０であり、更に好ましくは、０．１０〜０．５０である。かかる値は、具体的には例えば、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、及び０．５０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

図１（ｂ）に示すように、前面側溝リブ４ｆの深さｄは、前面側凹状リブ２ｆの半径ｒよりも大きくなっている。同様に、背面側溝リブ４ｒの深さは、背面側凹状リブ２ｒの半径よりも大きくなっている。このような構成によって、特許文献１で説明されているように、ブロー成形体１の側壁１ｓが「＞」字変形しにくくなっている。ｄ／ｒの値は、例えば１．１〜２．０であり、具体的には例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、及び２．０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。深さｄの値は、ブロー成形体１のサイズによっても変わるが、一例では、１５ｍｍ以上であり、１５〜３０ｍｍが好ましく、１５〜２０ｍｍが更に好ましい。

ここで、図２（ｂ）〜図３を用いて、ブロー成形体１の前面壁１ｆに荷重Ｆが加わったときのブロー成形体１の変形態様について説明する。

図３（ａ）に示すように、前面壁１ｆに荷重Ｆが加わると、ブロー成形体１は前面壁１ｆと背面壁１ｒとの間隔が狭まるように変形する。この際に、荷重Ｆは、ブロー成形体１の側壁１ｓ、溝リブ４ｆ、４ｒの側壁４ｆｓ、４ｒｓに伝達されて、図３（ｂ）に示すように、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓが蛇腹状に変形する。なお、実際には凹状リブ２ｆ、２ｒの側壁にも荷重Ｆが伝達され蛇腹状に変形するが、かかる内容については説明及び図示を省略するものとする。また、図３（ｂ）に示すように、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの前後方向の略中央部が幅方向外側に広がりながら、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓがわずかに「＞」字変形する。このわずかな「＞」字変形によってその後の「＞」字変形が誘起される。

前面壁１ｆに荷重Ｆが更に加わると、図２（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、薄肉部５ａが荷重に耐え切れずにその一部が破壊され、側溝壁５にクラック（割れ）を生じる。場合によっては、薄肉部５ａの全部が破壊され、その結果薄肉部５ａに囲まれた側溝壁５の一部が離脱することもあるが前者であることが望ましい。したがって、側溝壁５の全部を薄肉部５ａとするよりも側溝壁５の一部に薄肉部５ａとする方が好ましい。当該破壊をきっかけとして、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの前後方向の略中央部が幅方向外側に広がり、「＞」字変形が進行する。仮に蛇腹状の変形のみで「＞」字変形が進行しないとすると、圧縮荷重が急激に上昇して衝撃エネルギーが適切に吸収されない場合があるが、本発明に係る薄肉部５ａが適切なタイミングで破壊されることにより、「＞」字変形が進行し衝撃エネルギーが適切に吸収されることとなる。

なお、薄肉部５ａを有さない従来技術に係る衝撃吸収体においても、溝リブ４ｆ、４ｒの深さ次第では、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの蛇腹変形と「＞」字変形の両方が生じる可能性がある。しかしその場合には、必然的に初期荷重が低下してしまって衝撃吸収性能が低下するという問題がある。また、製造のばらつきによっては側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの蛇腹変形と「＞」字変形の一方のみが起こってしまう可能性もあるので、安定して性能が発揮されない可能性もある。一方、本発明においては、薄肉部５ａの破壊が「＞」字変形を進行させるきっかけとなるので、確実に「＞」字変形を起こさせることが可能である。このため、本発明の衝撃吸収体では、高い衝撃吸収性能が安定して発揮される。また、図４に示すように、薄肉部５ａの厚さを変化させることにより、ブロー成形体１にかかる圧縮荷重及びブロー成形体１の変形を適切に制御することができる。以下、当該制御について詳述する。

図４のグラフでは、薄肉部５ａの厚さがｔ_１、ｔ_２、ｔ_３の場合において、ブロー成形体１についての圧縮歪みと圧縮荷重の関係をそれぞれ示している。ただし、ｔ_１＞ｔ_２＞ｔ_３であるとする。

まず、薄肉部５ａの厚さがｔ_１の場合は、薄肉部５ａの破壊のタイミングが比較的遅いため、この時点での側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの蛇腹状変形がある程度進行している。このような変形態様では、ブロー成形体１の圧縮歪みが所定の値（例えば圧縮歪みの最大値の５０％）を超えると圧縮荷重が上昇しており衝撃エネルギーが適切に吸収されていない。すなわち、好ましくは、より薄い薄肉部５ａを設けるべきであることと解される。

次に、薄肉部５ａがｔ_３の場合は、薄肉部５ａの破壊のタイミングが比較的早いため、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓがほとんど蛇腹状に変形することなく「＞」字変形する。このような変形態様では、ブロー成形体１の初期荷重（圧縮の初期段階でのピーク荷重）が非常に低くなっており、好ましくは、より厚い薄肉部５ａを設けるべきであることと解される。

薄肉部５ａがｔ_２の場合は、薄肉部５ａが上記２の場合に比して適切なタイミングで破壊される。したがって、前面壁１ｆに荷重Ｆが加わってブロー成形体１が圧縮されると、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓがある程度蛇腹状に変形した後に「＞」字変形する。この結果、圧縮荷重の上昇が抑制され、且つ初期荷重が高くなり、衝撃エネルギーが適切に吸収されていると解される。

１．１第１実施形態の変形例
第１実施形態においては図１に示すように、凹状リブ２ｆ、２ｒと溝リブ４ｆ、４ｒとを有するように構成されているが、パッドの形状次第では凹状リブ２ｆ、２ｒを形成できない場合が考えられる。すなわち、第１実施形態の変形例として、凹状リブ２ｆ、２ｒを有さずに衝撃吸収体１０を形成してもよい。かかる場合であっても、溝リブ４ｆ、４ｒの側溝壁５における部分であって側壁４ｆｓに近接する部分には薄肉部５ａが設けられる。換言すると、薄肉部５ａが側溝壁５の薄肉ではない部分を囲うように設けられていることとなる。そして、薄肉部５ａの厚さを変化させることにより、ブロー成形体１にかかる圧縮荷重及びブロー成形体１の変形を適切に制御することができる。

２．第２実施形態
以下、図５〜図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る衝撃吸収体１０について説明する。
第１実施形態は、溝リブ４ｆ、４ｒを略半円状の半円リブ（換言すると、前面壁１ｆに平行な断面が略半円状）として衝撃吸収体１０を構成するものであった。一方第２実施形態は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように溝リブ４ｆ、４ｒを略三角柱状の三角リブ（換言すると、前面壁１ｆに平行な断面が略三角形状）として衝撃吸収体１０を構成するものである。なお、図５においては図示していないが、凹状リブ２ｆ、２ｒを有するように衝撃吸収体１０を形成してもよいし、或いは第１実施形態の変形例同様、凹状リブ２ｆ、２ｒを有さずに衝撃吸収体１０を形成してもよい。

第２実施形態では、図５及び図６（ａ）に示すように溝リブ４ｆ、４ｒの側溝壁５における溶着部分であって側壁１ｓに近接する部分（簡潔に述べるならば、側溝壁５の一部）に、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所として、薄肉部５ａが設けられる。薄肉部５ａは、曲線から構成されるように実施してもよいし直線から構成されるように実施してもよい。例として、本実施形態における薄肉部５ａの形状は、略直線から構成される略長方形である。好ましくは、薄肉部５ａは、側溝壁５の端部であって外側にさらされている側の端部（開放側の端部）から側壁４ｆｓのある内側部分に向かって延びるように形成される。かかる構成により、衝撃時における薄肉部５ａの破壊が適切に進行する。前面壁１ｆに荷重Ｆが加わると、図６（ｂ）に示すように、薄肉部５ａが荷重に耐え切れずに破壊され側溝壁５にクラック（割れ）が生じる。これをきっかけとして、側壁１ｓ、４ｆｓ、４ｒｓの前後方向の略中央部が幅方向外側に広がり、「＞」字変形が進行する。すなわち、第２実施形態においても、薄肉部５ａの厚さを変化させることにより、ブロー成形体１にかかる圧縮荷重及びブロー成形体１の変形を適切に制御することができる。

２．１第２実施形態の変形例
第２実施形態においては図５〜図６に示すように、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所として、薄肉部５ａを有するように構成される。しかしながら当該脆弱箇所として、薄肉部５ａに代えて側溝壁５における溶着部分の一部に切れ込み又は切り欠きを設けてもよい。好ましくは、切れ込み又は切り欠きは、側溝壁５の端部であって外側にさらされている側の端部（開放側の端部）から側壁４ｆｓのある内側部分に向かって延びるように形成される。かかる場合であっても、前面壁１ｆに荷重Ｆが加わると、切れ込み部分が開き又は当該切り欠き部分が破壊され、クラックが生じる。更に、切れ込み又は切り欠きの長さや深さを変化させることにより、ブロー成形体１にかかる圧縮荷重及びブロー成形体１の変形を適切に制御することができる。

１：ブロー成形体、１ｆ：前面壁、１ｒ：背面壁、１ｓ：側壁、２ｆ：前面側凹状リブ、２ｒ：背面側凹状リブ、３：先端部、４ｆ：前面側溝リブ、４ｒ：背面側溝リブ、４ｆｓ、４ｒｓ：側壁、５：側溝壁、５ａ：薄肉部、８：中空部、１０：衝撃吸収体、Ｆ：荷重

Claims

中空部を有する中空成形体からなる衝撃吸収体であって、
前記中空成形体は、互いに離間されて対向する前面壁及び背面壁と、前記前面壁及び背面壁をつなぐ側壁とを備え、
前記側壁には前記前面壁が凹まされて形成された前面側溝リブと前記背面壁が凹まされて形成された背面側溝リブが設けられ、
前記前面側溝リブの先端壁と前記背面側溝リブの先端壁とは少なくとも一部を互いに溶着されることにより側溝壁を形成し、
前記側溝壁は、その少なくとも一部に、衝撃を受けた際に破壊されるように構成される脆弱箇所を有する、衝撃吸収体。
前記脆弱箇所は、前記側溝壁の非脆弱箇所の厚さに比して薄い厚さを有する薄肉部である、請求項１に記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部は、円弧及び／又は直線で囲まれる形状である、請求項２に記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部の形状は、略半円環である、請求項２又は請求項３に記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部の形状は、略長方形である、請求項２又は請求項３に記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部は、前記側溝壁における部分であって側壁に近接する部分に設けられる、請求項２〜請求項５の何れか１つに記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部は、前記側溝壁における開放側の端部から前記側壁のある内側部分に向かって延びるように形成される、請求項６に記載の衝撃吸収体。
前記薄肉部の厚さは、０．１〜５．０ｍｍである、請求項２〜請求項７の何れか１つに記載の衝撃吸収体。
（前記薄肉部の厚さ）／（前記側溝壁の厚さ）の値は、０．０２〜０．８０である、請求項２〜請求項８の何れか１つに記載の衝撃吸収体。
前記脆弱箇所は、前記側溝壁における開放側の端部から前記側壁のある内側部分に向かって延びるように形成される切れ込み又は切り欠きである、請求項１に記載の衝撃吸収体。
前記前面側溝リブ及び前記背面側溝リブは、前記前面壁に平行な断面が略半円状の半円リブである、請求項１〜請求項１０の何れか１つに記載の衝撃吸収体。
前記前面側溝リブ及び前記背面側溝リブは、前記前面壁に平行な断面が略三角形状の三角リブである、請求項１〜請求項１０の何れか１つに記載の衝撃吸収体。