JP2020115023A - エネルギ吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のエネルギ吸収性能を確保しつつ軽量化や製造コストが低減されたエネルギ吸収体を提供する。【解決手段】エネルギ吸収体１０では、裏面１８側を樹脂１４で補強した三角波状の金属板１２と、金属板１２同士を樹脂板２６で接続することによりハニカム状に形成されているため、十分なエネルギ吸収性能を有する。特に、エネルギ吸収体１０は金属板１２の裏面１８を樹脂１４で補強しているため、金属板単独の場合と比較して金属板１２を薄肉化しても座屈することが防止又は抑制される。また、樹脂単独の場合と比較して所定のエネルギ吸収性能を確保するために樹脂１４の肉厚を低減でき、エネルギ吸収体１０が軽量化される。型の内部に金属板１２を配置してインサート成形するだけで、エネルギ吸収体１０を製造することができるため、製造コストを低減することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、エネルギ吸収体に関する。

自動車の様々な部位には、衝突時の衝撃荷重を吸収するエネルギ吸収体が配設されている。このようなエネルギ吸収体には、弾性体からなるハニカム状の吸収体本体の前面を被取付部材の取付面とし、後面を衝撃受面としたものが提案されている（特許文献１参照）。このように、ハニカム状のエネルギ吸収体を用いることで、衝撃エネルギを効率良く吸収をできることが記載されている。

実開平８−１０８７４７号公報

上記特許文献１記載のようにハニカム状のエネルギ吸収体の場合、樹脂だけで十分な衝撃吸収性能を確保しようとすると、肉厚を厚くせざるを得ず、軽量化や製造コストの低減を達成できないという不都合がある。

一方、上記特許文献１記載のエネルギ吸収体を金属だけで製造する場合には、軽量化のために金属を薄肉化すると座屈してしまい、エネルギ吸収体が十分なエネルギ吸収を行うことが難しい。また、エネルギ吸収体のハニカム状を構成する単位六角形を小型化することもエネルギ吸収量の増加には有効であるが、エネルギ吸収体の製造コストが増加するという不都合がある。

本発明は、上記事実を考慮して、所定のエネルギ吸収性能を確保しつつ軽量化や製造コストが低減されたエネルギ吸収体を提供することが目的である。

請求項１記載の発明に係るエネルギ吸収体は、片面を樹脂で補強され断面が三角波状とされた金属板と、前記金属板同士を接続し、前記金属板と共にハニカム状に構成される樹脂板と、を備える。

このように構成されたエネルギ吸収体では、片面を樹脂で補強した三角波状の金属板と、金属板同士を樹脂板で接続することによりハニカム状に形成されているため、十分なエネルギ吸収性能を有する。

特に、エネルギ吸収体では金属板の片面を樹脂で補強しているため、金属板単独の場合と比較して金属板を薄肉化しても座屈することが防止又は抑制される。また、ハニカム状の一部に金属板が配置されているため、樹脂単独の場合と比較して所定のエネルギ吸収性能を確保するために必要な樹脂の肉厚が低減される。すなわち、エネルギ吸収体を軽量化することができる。

さらに、エネルギ吸収体に樹脂と金属板とを用いる場合でも、断面が三角波状の金属板の片側に樹脂で補強するだけなので、型の内部に三角波状の金属板を配置してインサート成形するだけで、エネルギ吸収体を製造することができる。すなわち、エネルギ吸収体の製造コストを低減することができる。

なお、「三角波状」とは、三角波形状のみならず、例えば、六角形の上半分の（上に凸の）台形形状と下半分の（下に凸の）台形形状を連続した形状を含むものとする。

請求項１記載の発明に係るエネルギ吸収体は、上記構成としたので、所定のエネルギ吸収性能を確保しつつ軽量化と製造コストの低減を達成することができる。

（Ａ）は第１実施形態に係る金属板の側面図であり、（Ｂ）はその金属板の平面図である。 第１実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。 第１実施形態に係るエネルギ吸収体における金属板と樹脂との接合形状のバリエーションを示す要部拡大図である。 （Ａ）は第２実施形態に係る金属板の側面図であり、（Ｂ）はその金属板の平面図である。 第２実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。 第２実施形態に係るエネルギ吸収体の製造工程における良好な樹脂注入状態を示し、（Ａ）は樹脂の金属板到達時を示し、（Ｂ）はその後の状態を示す。 第２実施形態に係るエネルギ吸収体の製造工程における良好でない樹脂注入状態を示し、（Ａ）は樹脂の金属板到達時を示し、（Ｂ）はその後（金属板変形時）の状態を示す。 第３実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。 第３実施形態に係るエネルギ吸収体の製造工程における樹脂注入状態を示し、（Ａ）は樹脂の金属板到達時を示し、（Ｂ）はその後の状態を示す。 第４実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。 第５実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。 第６実施形態に係るエネルギ吸収体の側面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るエネルギ吸収体について図１〜図３を参照して説明する。なお、各図において図面を見やすさを優先して、符合を一部のみ記載し、その他を省略している。また、各図において、説明の便宜上、図面上上側を「上」、図面上下側を「下」として説明することがある。

（構成）
図２に示すように、エネルギ吸収体１０は、金属板１２と樹脂１４とからハニカム状に形成されている。

金属板１２は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、側面視で三角波が連続するように山谷に折り返さすようにプレス成形された金属板である。図１（Ａ）で上側の面を便宜的に表面１６といい、下側の面を便宜的に裏面１８という。また、図１（Ａ）で山状に折り返された（表面１６側に凸とされた）部分を山部２０といい、谷状に折り返された（裏面１８側に凸とされた）部分を谷部２２という。

なお、金属板１２は、例えば、鉄板やアルミ板などが考えられる。

エネルギ吸収体１０は、図２に示すように、複数の金属板１２が一定間隔を開けて略平行に配設されている。また、隣接する金属板１２（例えば、図２で一番上の金属板１２Ａと上から２番目の金属板１２Ｂ）は一方の山部２０と他方の谷部２２が対向するように配置されている。

また、各金属板１２（金属板１２Ａ〜１２Ｅ）の裏面１８側には、一定の厚さの樹脂１４が接合されている。金属板１２の裏面１８に接合されている樹脂１４を樹脂補強層２４という。

さらに、隣接する金属板１２、例えば金属板１２Ａと金属板１２Ｂの間には、金属板１２Ａの谷部２２に位置する樹脂補強層２４と金属板１２Ｂの表面１６の山部２０とを連結する所定の厚さの樹脂板２６が形成されている。

このように、金属板１２Ａ（樹脂補強層２４を含む）と、金属板１２Ｂ（樹脂補強層２４を含む）と、金属板１２Ａの谷部２２と金属板１２Ｂの山部２０とを接続する一対の樹脂板２６によって正六角形の筒状体が形成されている。

このような正六角形の筒状体が連続して密に形成されることで、エネルギ吸収体１０はハニカム状に形成されている。

なお、金属板１２と樹脂１４（樹脂補強層２４、樹脂板２６）との接合は、一般的に弱いため、金属板１２の表面１６及び裏面１８に表面処理を施すことが好ましい。例えば、ダイセル・エボニック株式会社のベスタメルト（登録商標）や 三菱ケミカル株式会社のヒシメタルＥＸ（登録商標）等を金属板１２にすることや、金属板１２の表面を化学エッチングによる粗面化処理することやレーザー加工による粗面化処理等が考えられる。

（作用）
このように、エネルギ吸収体１０はハニカム状に形成されており、一方の端面が取付面され、他方の端面が衝撃受け面とされることで、良好な衝撃吸収性能を有する。

また、エネルギ吸収体１０は、金属板１２が略平行に一定間隔で配置されているため、樹脂１４のみで形成されている場合と比較して所定のエネルギ吸収性能を確保しつつ樹脂補強層２４や樹脂板２６の厚さを薄くすることができる。

さらに、エネルギ吸収体１０は、金属板１２の裏面１８に樹脂補強層２４を設けたため、金属板１２のみで形成された場合と比較して金属板１２の板厚を薄くしても座屈することが防止できる。

すなわち、エネルギ吸収体１０は金属板１２と樹脂１４からハニカム状に形成されることにより、所定のエネルギ吸収性能を確保しつつ軽量化されると共に製造コストを低減することができる。

また、エネルギ吸収体１０は、金属板１２の裏面１８側にのみ樹脂１４を接合しているため、インサート成形時に金属板１２を型に押し付けた状態でインサート成形すれば、簡単にエネルギ吸収体１０を製造することができる。すなわち、エネルギ吸収体１０の製造コストを低減することができる。

（バリエーション）
エネルギ吸収体１０では、金属板１２の樹脂１４の接合部分のうち、上側の金属板１２、例えば金属板１２Ａの谷部２２から延在する樹脂板２６と下側に隣接する金属板１２、例えば金属板１２Ｂの表面１６側の山部２０との接合位置の接合強度が最も弱くなる。

そこで、図３に示すように、樹脂板２６の下端部から下側の金属板１２（例えば、金属板１２Ｂ）の表面１６に沿って樹脂補強層２８を設けることによって、樹脂板２６と下側の金属板１２（例えば、金属板１２Ｂ）との接合強度を向上させることができ、エネルギ吸収体１０のエネルギ吸収性能を一層向上させることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るエネルギ吸収体について図４〜図７を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、作用効果も含めてその詳細な説明を省略する。

（構成）
エネルギ吸収体１００を構成する金属板１０２は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属板１２と略同様であるが、各山部２０に一定間隔をおいて表面１６から裏面１８に貫通する３個の孔部１０４が形成されている。

エネルギ吸収体１００は、図５に示すように、エネルギ吸収体１０と同様の構成となるが、金属板１０２の山部２０に孔部１０４が形成されているため、インサート成形時に金属板１０２、例えば金属板１０２Ｂの孔部１０４を介して金属板１０２Ｂの上側に位置する樹脂板２６（樹脂１４）と金属板１０２Ｂの樹脂補強層２４（樹脂１４）とが連結（接合）されている。

（作用）
エネルギ吸収体１００は、エネルギ吸収体１０と同様に作用効果を奏すると共に、金属板１０２の山部２０に表面１６から裏面１８に貫通する孔部１０４が形成されているため、インサート成形時に孔部１０４を介して樹脂１４が流れ、金属板１０２を挟んで樹脂板２６と樹脂補強層２４が連結（接合）されている。これにより、エネルギ吸収体１００の強度が向上し、エネルギ吸収性能が一層向上する。

［その他］
なお、本実施形態のように、エネルギ吸収体１００を構成した場合、インサート成形時に注入される樹脂が金属板１０２、例えば金属板１０２Ｂの表面１６側と裏面１８側とのいずれから先に到達するかによって、成形されたエネルギ吸収体１００が適切な品質を確保できないおそれがある。

すなわち、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属板１０２Ｂの山部２０に対して裏面１８側から溶融樹脂１４Ｂが先に到着すると、金属板１０２Ｂの山部に形成された孔部１０４（図４参照）を介して裏面１８側から表面１６側に樹脂が到り、金属板１０２Ａ側から供給される溶融樹脂１４Ａと樹脂板２６となる部分で落ち合い、エネルギ吸収体１００が良好に一体成形される。

これに対して、図７（Ａ）に示すように、金属板１０２Ｂの山部２０に対して表面１６側から溶融樹脂１４Ａが先に到着すると、型Ｍ１、Ｍ２の下側面に押し付けて配置されていた金属板１０２Ｂが溶融樹脂１４Ａに押圧されて型Ｍ３側に押し下げられる（変形する）（図７（Ｂ）参照）。この結果、エネルギ吸収体１００が所望の形状と異なる形状に成形される（成形不良となる）おそれがある。

したがって、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、樹脂板２６と接合される各金属板１０２の山部２０の部分には、表面１６側からよりも裏面１８側から先に溶融樹脂１４Ｂが到達するようにインサート成形時の樹脂注入口（ゲート）の配置を考慮することが好ましい。なお、第１実施形態のエネルギ吸収体１０についても同様である。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るエネルギ吸収体について図８〜図９を参照して説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、作用効果も含めてその詳細な説明を省略する。

（構成）
エネルギ吸収体２００は、図８に示すように、金属板１０２、金属板２０２を交互に略平行に複数配置したものである。

金属板２０２は、金属板１０２と同様にプレス成形により三角波状に山部２０、谷部２２が形成されたものであるが、山部２０でなく谷部２２に孔部１０４が形成されている点が金属板１０２と異なる。

エネルギ吸収体２００は、エネルギ吸収体１００と同様に、隣接する金属板（例えば、金属板１０２Ａと金属板２０２Ａ）の一方の山部２０と他方の谷部２２が対向するように略平行に配置されている。

また、エネルギ吸収体２００は、隣接する金属板（例えば、金属板１０２Ａと金属板２０２Ａ）の一方には裏面１８側に樹脂補強層２４を設け、他方には表面１６側に樹脂補強層２４を設けている。換言すれば、エネルギ吸収体２００を構成する複数の金属板１０２、２０２において交互に、例えば、金属板１０２Ａ、１０２Ｂの裏面１８側に樹脂補強層２４を、金属板２０２Ａ、２０２Ｂの表面１６側に樹脂補強層２４を設けている。

なお、インサート成形時に樹脂注入口Ｇ（例えば、樹脂注入口Ｇ２）は、金属板１０２（例えば金属板１０２Ｂ）の裏面１８側に形成された樹脂補強層２４と、下方側に隣接する金属板２０２（例えば金属板２０２Ｂ）の表面１６側に形成された樹脂補強層２４との間に形成された樹脂板２６の中央部分に相当する辺りに設けている。

（作用）
エネルギ吸収体２００は、エネルギ吸収体１０、１００と同様の作用効果を奏する。

また、エネルギ吸収体２００は、裏面１８側に樹脂補強層２４が形成された金属板１０２と、表面１６側に樹脂補強層２４が形成された金属板２０２とが交互に配設されている。

さらに、インサート成形時の樹脂注入口Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）を、金属板１０２の裏面１８側に形成された樹脂補強層２４と、金属板２０２の表面１６側に形成された樹脂補強層２４との間に形成された樹脂板２６の中央部辺りに配置している。

したがって、図９（Ａ）に示すように、樹脂注入口Ｇ１、Ｇ２から溶融樹脂１４Ｃ、１４Ｄが注入されると、溶融樹脂１４Ｄは溶融樹脂１４Ｃよりも先に、樹脂注入口Ｇ２に近接する金属板１０２Ｂの山部２０に到着する。したがって、金属板１０２Ｂの山部２０に表面１６側から先に到着した溶融樹脂１４Ｃによって金属板１０２Ｃが変形されることが防止される（図９（Ｂ）参照）。

同様に、図９（Ａ）に示すように、樹脂注入口Ｇ１から注入された溶融樹脂１４Ｃは、樹脂注入口Ｇ２から注入された溶融樹脂１４Ｄよりも先に、樹脂注入口Ｇ１に近接する金属板２０２Ａの谷部２２に到着する。したがって、金属板２０２Ａの谷部２２に裏面１８側から先に到着した溶融樹脂１４Ｄによって金属板２０２Ａが変形されることが防止される（図９（Ｂ）参照）。

このように、エネルギ吸収体２００において隣接して配置された金属板１０２の裏面１８側に形成された樹脂補強層２４と、金属板２０２の表面１６側に形成された樹脂補強層２４との間に形成された樹脂板２６に相当する位置にインジェンション形成時の樹脂注入口Ｇを設けることで、エネルギ吸収体２００の成形不良を確実に防止又は抑制し、エネルギ吸収体２００の製造コストを低減することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係るエネルギ吸収体について図１０を参照して説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、作用効果も含めてその詳細な説明を省略する。

（構成）
エネルギ吸収体３００は、一枚の金属板１０２を三回折り返すことによって四枚の金属板１０２が略平行に配列されたエネルギ吸収体２００と略同様の構成としたものである。

ただし、金属板同士の間に形成される樹脂板２６（本実施形態では「樹脂板２６Ａ」という）が形成される金属板１０２の山部２０（本実施形態では「山部２０Ａ」という）（）と谷部２２（本実施形態では「谷部２２Ａ」という）のみに孔部１０４が形成されており、他の山部２０と谷部２２には孔部１０４は形成されていない。
また、インサート成形時の樹脂注入口Ｇ（Ｇ３、Ｇ４）は、金属板１０２の一段目と２段目の間に形成された樹脂板２６と、三段目と四段目の間に形成された樹脂板２６の中央辺りに相当する位置に形成されている。

（作用）
エネルギ吸収体３００は、エネルギ吸収体１０、１００、２００と同様の作用効果を奏する。

また、エネルギ吸収体３００は、一枚の金属板１０２を型の中に折り返し配置するだけで製造することができるため、製造コストが低減できる。
さらに、樹脂注入口Ｇ３、Ｇ４を金属板１０２の一段目と二段目の間の樹脂板２６、及ぴ三段目と四段目との間の樹脂板２６に設けているため、インサート成形時に金属板１０２の二段目の谷部２２Ａには、樹脂注入口Ｇ３からの溶融樹脂が樹脂注入口Ｇ４からの溶融樹脂よりも先に到着し、三段目の山部２０Ａには樹脂注入口Ｇ４からの溶融樹脂が樹脂注入口Ｇ３からの溶融樹脂よりも先に到着することにより、金属板１０２の変形による成形不良が防止される。すなわち、エネルギ吸収体３００の製造コストが低減される。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係るエネルギ吸収体について図１１を参照して説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、作用効果も含めてその詳細な説明を省略する。

（構成）
エネルギ吸収体４００を構成する金属板４０２は、図１１に示すように、六角形の上半分形状と下半分形状を連続してつないだ形状、すなわち、上に凸の台形形状（上凸部４０６）と下に凸の台形形状（下凸部４０８）を連続した形状にプレス成形されたものである。なお、この金属板４０２の形状も三角波状に含まれるものとする。

また、エネルギ吸収体４００において、略平行に隣接して配設された金属板４０２（例えば、金属板４０２Ａ、４０２Ｂ）は一方の上凸部４０６と他方の下凸部４０８が対向配置されるように配置されている。

さらに、隣接する金属板４０２、例えば、金属板４０２Ａには裏面１８側に樹脂補強層２４が形成され、金属板４０２Ｂには表面１６側に樹脂補強層２４が形成されている。

なお、金属板４０２は、裏面１８側に樹脂補強層２４が形成される金属板４０２Ａであれば各上凸部４０６の一対の角部４１０に表面１６から裏面１８に貫通する孔部（不図示）が形成されている。同様に、表面１６側に樹脂補強層２４が形成される金属板４０２Ｂであれば各下凸部４０８の一対の角部４１２に表面１６から裏面１８に貫通する孔部（不図示）が形成されている。

この金属板４０２Ａ、金属板４０２Ｂの中間で各樹脂補強層２４と平行に設けられた樹脂板４０４が形成される位置にインサート成形時の樹脂注入口Ｇ（Ｇ５、Ｇ６）が設けられている。

（作用）
このように、エネルギ吸収体４００は、六角形の上半分形状と下半分形状が連続する形状とされた金属板４０２を略平行に配置することによって、金属板４０２と樹脂１４からなるハニカム構造体を形成している。したがって、エネルギ吸収体４００は、エネルギ吸収性能に優れると共に、軽量化を達成することができる。

また、隣接する金属板４０２、例えば、金属板４０２Ａの裏面１８側に樹脂補強層２４を設け、金属板４０２Ｂの表面１６側に樹脂補強層２４を設けているため、金属板４０２Ａ（樹脂補強層２４）と金属板４０２Ｂ（樹脂補強層２４）との間（の樹脂板４０４）に樹脂注入口Ｇ（Ｇ５、Ｇ６）を設けているため、インサート成形時に金属板４０２の反対側から溶融樹脂が先に到達して金属板４０２を変形させる成形不良が防止され、製造コストが低減される。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係るエネルギ吸収体について図１２を参照して説明する。なお、第１〜第５実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、作用効果も含めてその詳細な説明を省略する。

（構成）
エネルギ吸収体５００は、樹脂１４のみで形成された六角形のコア５０２を中心として六角形の筒状体が連続して密に形成されたハニカム状のものである。

エネルギ吸収体５００は、コア５０２を中心として内側から外側に向って周回する金属板１０２、２０２が交互に隣接して複数配置されたものである。なお、本実施形態では、金属板１０２、２０２の内側面を表面１６、外側面を裏面１８とする。

金属板１０２は表面１６側に樹脂補強層２４が形成されており、金属板２０２は裏面１８側に樹脂補強層２４が形成されている。

また、エネルギ吸収体５００の最外郭、本実施形態では金属板２０２の外側は、樹脂１４のみでハニカム状（六角形）の筒状体が形成されている。

また、インサート成形時の樹脂注入口Ｇは、コア５０２の中心に設けられている樹脂注入口Ｇ７と、最外郭の部分３ヵ所のＧ８〜Ｇ１０が設けられている。

（作用）
このように、エネルギ吸収体５００は、ハニカム構造であり、金属と樹脂によって形成されたハニカム構造体であるためエネルギ吸収性能に優れると共に軽量化でき、製造コストを削減することができる。

また、エネルギ吸収体５００では、インサート成形時に金属板１０２には樹脂注入口Ｇ７から注入された溶融樹脂が樹脂注入口Ｇ８〜Ｇ１０から注入された溶融樹脂よりも先に到着すると共に、金属板２０２には樹脂注入口Ｇ８〜Ｇ１０から注入された溶融樹脂が樹脂注入口Ｇ１から注入された溶融樹脂よりも先に到着する。したがって、エネルギ吸収体５００の成形不良が防止又は抑制され、製造コストを一層削減することができる。

［その他］
なお、各エネルギ吸収体１０、１００、２００、３００、４００、５００における金属板の配置枚数等は適宜変更可能であり、またハニカムに形成される六角形の数も適宜変更可能である。

また、エネルギ吸収体１０についてのみ金属板１２の表面処理を記載したが、エネルギ吸収体１００、２００、３００、４００、５００の金属板１０２、２０２、４０２等についても同様に表面処理を施すことが好ましい。

１０、１００、２００、３００ エネルギ吸収体
１２、１０２、２０２ 金属板
１４ 樹脂
２４ 樹脂補強層（樹脂）
２６ 樹脂板

Claims (1)

1. 片面を樹脂で補強され断面が三角波状とされた金属板と、
   前記金属板同士を接続し、前記金属板と共にハニカム状に構成される樹脂板と、
   を備えるエネルギ吸収体。