JP3091734B2

JP3091734B2 - 衝撃エネルギー吸収材

Info

Publication number: JP3091734B2
Application number: JP10355517A
Authority: JP
Inventors: 邦夫大塚
Original assignee: 株式会社オーツカ
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP2000177519A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボディに
加わる外力によるエネルギーを吸収する衝撃エネルギー
吸収材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の安全性を確保するため、アウタ
パネルやインナパネル等のボディパネルの補強が行われ
てきた。ボディパネルを補強するには、パネルの板厚を
厚くすればよいが、板厚を厚くした分だけ車体の重量が
増す傾向にあり、その結果、材料費が嵩み生産コストが
高くなったり、自動車の完成後は燃費も悪くなる。その
ため、ボディパネルはパネルの曲率や板厚等を考慮し
て、パネルの強度が充分に強くなるように、設計上配慮
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自動車のボディは車種
毎に形状やボディの板厚等が異なるので、設計が強度面
で困難であったり、自動車の付属部品が配設されてイン
ナパネルで補強できないこともある。そのため、ボディ
を強化しつつその軽量化を満たそうとしても、その全て
の部位を強化させるのは困難であり、何らかの補強部材
が必要となる。また、設計上充分にボディが強化されて
いるものであっても、重量がさほど重くならないように
して、簡単な方法でさらにボディを強化したいような場
合もある。一方、自動車のボディに一定以上の外力が加
わった場合、ボディパネルに塑性変形が生じる。このと
きに、その外力のエネルギーを吸収できるような吸収材
があれば、その外力による自動車の乗員の負担や、他の
構成部品の破損を軽くすることができる。

【０００４】そこで、自動車のボディのインナパネルと
アウタパネルとの間に、パイプ状の衝撃エネルギー吸収
材を配設して、外力による衝撃エネルギーを吸収するも
のが知られている。しかし、パイプ状のエネルギー吸収
材では、パイプの端部と中間部とでは、強度が一定でな
く端部の方が中間部よりも強度が小さく。他方、車体側
のパネルも各部で強度が一定でなく、車体側の強度に合
わせた衝撃エネルギー吸収材を必要とする問題があっ
た。本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、自動車
の強度に対応させて、外力によるエネルギーの吸収量を
調整できる衝撃エネルギー吸収材を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の衝撃エネルギー吸収材は、自動車ボディに
設けた一対のパネル間にパイプを配設するとともに、該
パイプの外周面を上記両パネルの面方向に向けて取付け
た衝撃エネルギー吸収材において、上記パイプに該パイ
プの各部の強度調整をする補強部材を設けて成り、外力
が上記パイプ及び補強部材に加わったときに、塑性変形
して外力によるエネルギーを吸収させるようにした。ま
た、上記目的を達成するために、本発明の衝撃エネルギ
ー吸収材は、金属箔の外側及び内側にクラフト紙を重ね
合わせた重合体からなり、横断面形状が多角形で表裏面
に凹凸部を螺旋状に設けたフレキシブル性のパイプを、
自動車ボディに設けた一対のパネル間に配設するととも
に、上記パイプの外周面を上記両パネルの面方向に向け
て取付けた衝撃エネルギー吸収材において、上記パイプ
に該パイプの各部の強度調整をする補強部材を設けてな
り、外力が上記パイプ及び補強部材に加わったときに、
塑性変形して外力によるエネルギーを吸収させるように
した。

【０００６】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態による衝撃エ
ネルギー吸収材について、図面を参照しながら説明す
る。図１〜図３は、衝撃エネルギー吸収材１を示す。こ
のエネルギー吸収材１は、断面が四角形のフレキシブル
性を有するパイプである。四角形状については、正方形
及び長方形のいずれの形状のものも使用でき、パイプの
一辺の長さについても、使用状態に適合させた種々の長
さのものがある。

【０００７】図４は、図３におけるエネルギー吸収材１
の矢視Ｘ部の拡大図である。図に示すように、エネルギ
ー吸収材１の表面形状は、外側から順に外層材２、中間
層材３及び内層材４の３層からなる重合体である。この
うち、外層材２及び内層材４は例えばクラフト紙を用
い、中間層材３は金属薄板例えば鉄箔、真鍮箔、硬質ア
ルミ箔を使用できるが、本実施の形態では硬質アルミ箔
を用いている。そして、それらの層材２〜４が軸方向に
巻回して、波状に凹部５及び凸部６を連続的に形成し、
この凹凸部５，６は、図１及び図３に示すように、螺旋
状に形成され、フレキシブル性を有している。表１にエ
ネルギー吸収材１の一例を詳細を示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】筒状の補強部材としての補強プラグ７は、
図１に示すように、衝撃エネルギー吸収材１の内部に挿
入されるものであり、外形がエネルギー吸収材１の内周
形状と同一である。したがって、補強プラグ７の一辺の
外幅の大きさが、エネルギー吸収材１の一辺の内幅Ｌに
ほぼ等しく、エネルギー吸収材１の内周面に接して配設
される。補強プラグ７の配設箇所は、本実施の形態では
図５のＡに示すように、エネルギー吸収材１の端部であ
る。補強プラグ７の材質は、樹脂やアルミニウムなどの
金属を使用でき、その全長は例えば２０ｍｍ、厚さは１
ｍｍである。補強プラグ７は筒状の他、板材を四角形状
に折り曲げて形成してもよい。補強プラグ７の固定方法
については、原則として接着剤を使用するが、きつく嵌
合する場合は接着剤を省略してもよい。

【００１０】次に、この衝撃エネルギー吸収材１の特性
について説明する。図６のＡは、本実施の形態による横
断面が四角形の衝撃エネルギー吸収材１を示し、図６の
Ｂは、比較例の衝撃エネルギー吸収材１０を示す。比較
例のエネルギー吸収材１０は、横断面が真円のフレキシ
ブル性を有するパイプであり、外径が四角形のエネルギ
ー吸収材１の一辺の外巾と同じであり、軸方向長さ、そ
の他中間層材等の肉厚、螺旋形状のピッチや巻数も同じ
である。なお、これらのエネルギー吸収材１，１０に
は、上記した補強プラグ７に相当するものは配設されて
いない。

【００１１】これらエネルギー吸収材１，１０を圧縮試
験機により、直径１６５ｍｍの半球１１の先端で圧縮
し、図２における内径の長さＬを計測した。圧縮速度は
１００ｍｍ／ｍｉｎである。その結果を図７のＡに示
す。図において、実線ａは横断面が四角形のエネルギー
吸収材１の試験結果を示し、実線ｂは横断面が円形のエ
ネルギー吸収材１０を示す。横断面が円形のエネルギー
吸収材１０は、荷重と変形量が比例するリニア的線図に
なる。他方、四角形のエネルギー吸収材１は、円形のも
のと比較して、初期状態から高い荷重に対して変形量が
少なく、変形の初期段階で外力によるエネルギーを吸収
する。そして、一定以上の荷重がかかると、変形量が急
激に大きくなる。したがって、横断面が四角形のエネル
ギー吸収材１の方が円形のものよりも、外力によるエネ
ルギーを大きく吸収する。

【００１２】次に、図６のＣに示すように、横断面が四
角形のエネルギー吸収材１の端部を上記と同じ条件で圧
縮試験機による試験を行った。その結果を図７のＡの実
線ｃで示す。このように、エネルギー吸収材１の端部で
は、中間部よりも約半分程度、強度が弱くなる。次い
で、エネルギー吸収材１の端部に上記した補強プラグ７
を取付けた場合に、同様な条件で上記圧縮試験機による
試験を行った。その結果を図７のＢの実線ｄに示す。図
に示すように、エネルギー吸収材１の端部の強度、すな
わち荷重に対する塑性変形量が、エネルギー吸収材１の
中間部とほぼ同様にすることができ、エネルギー吸収材
１の各部で同じ強度を得ることができる。

【００１３】エネルギー吸収材１は、このように塑性変
形して外力によるエネルギーを吸収するので、補強プラ
グ７の厚さは、エネルギー吸収材１の変形ストロークを
大きくするためできるだけ薄くすることが望ましい。エ
ネルギー吸収材１については、補強プラグ７を取付け
て、端部と中間部の強度を一定にする他、図５のＢに示
すように、中間部の任意の部位の強度をより大きくした
り、補強プラグ７の強度を十分に大きくして、その端部
の強度を中間部より大きくすることもできる。したがっ
て、補強プラグ７をエネルギー吸収材１の各部に取付け
ることで、エネルギー吸収材１の強度調整をすることが
できる。

【００１４】衝撃エネルギー吸収材１の横断面の形状に
ついては、四角形の他、図８のＡ〜Ｄに示すようなこれ
以外の多角形のエネルギー吸収材１ａ〜１ｄであっても
よく、そのうちの何辺かを直線でなく弓形にしてもよ
く、用途に合わせた種々の断面形状にすることができ
る。また、角部に丸みを設けることで、荷重に対する変
形量を変えることができ、丸みの半径が大きくなるほ
ど、荷重に対する変形量が大きくなる。さらに、材料の
厚さ、巾、凹凸部のピッチを変えることにより、チュー
ニングが可能である。また、外力が加わる方向を考慮し
て、エネルギー吸収材の断面形状の配置を選択すること
ができる。

【００１５】上記したように、エネルギー吸収材１は、
自動車に外力が加わったときに、その外力のエネルギー
を吸収する。エネルギー吸収材１の配置場所としては、
図９に示すように、自動車９のフロントピラー１２、セ
ンタピラー１３、フロント及びリアドアのショルダー部
１４，１５、腰部１６，１７、フロントルーフレール１
８、サイドルーフレール１９、リヤヘッダーレール２０
等に、またスライデングルーフが取付けられているよう
な場合はそのスライデングルーフ回り２１に配置でき
る。例えばこのスライディングルーフ周り２１で、強度
が均一なエネルギー吸収材１を必要とすれば、エネルギ
ー吸収材１の端部に補強プラグ７を挿入したものを配設
すればよい。また、フロントドア２３の中央部の強度を
大きくする必要があれば、腰部１６に配設したエネルギ
ー吸収材の中間部に補強プラグ７を挿入して取付ければ
よい。

【００１６】図１０は、エネルギー吸収材１をインナパ
ネルであるフロントピラー１２、センタピラーレール１
３及びサイドルーフレール１９に取付けている状態を示
す。各エネルギー吸収材１は、各パネルの断面形状に対
応させているので接着剤により、容易にパネル面に直付
けすることができる。エネルギー吸収材１はフレキシブ
ル性を有するので、配設場所に多少の湾曲があっても取
付けができる。この後、自動車９のアウタパネルである
サイドボディパネル２２に各ピラー１２，１３及びレー
ル１９を溶接で固定することにより、エネルギー吸収材
１は各部位に配設される。

【００１７】図１１は、図１０に示すセンタピラー１３
及びサイドルーフレール１９のパネル面を覆う内層パネ
ルであるピラートリム２５を示す。ピラートリム２５
は、図示で示す側が裏面でピラー１３及びレール１９面
に重ねられ、その表面は車室側の化粧面として使用され
る。ピラートリム２５の裏面には、縦横（ピラートリム
２５が車体側に取付けられた状態で上下、前後方向）に
略格子状の補強リブ２６がレール１９側に一体的に立設
されている。補強リブ２６の先端部は同一面上になるよ
うにしている。補強リブ２６上に示す一点鎖線は、エネ
ルギー吸収材１を示し、これはピラートリム２５を装着
したときに、補強リブ２６とレール１９との間に配設さ
れる。エネルギー吸収材１の強度については、サイドボ
ディパネル２２とレール１９との間に配設している側の
エネルギー吸収材１の強度と異なる強度、例えば強度の
弱いものを使用する。なお、エネルギー吸収材１の内部
には、ピラートリム２５などの部分強度を考慮して、補
強プラグ７を挿入する。

【００１８】外力がサイドボディパネル２２に負荷した
ときは、サイドボディパネル２２とレール１９との間に
配設されたエネルギー吸収材１が塑性変形することによ
り、外力によるエネルギーを吸収する。外力が大きな力
であればこれに加えて、ピラートリム２５とレール１９
との間に配設されたエネルギー吸収材１が塑性変形し、
より大きなエネルギーを吸収することができる。この場
合に、ピラートリム２５に補強リブ２６がない状態で、
エネルギー吸収材１に一点荷重が負荷すると、エネルギ
ー吸収材１はフレキシブル性を有し、また、ピラートリ
ム２５が樹脂製であり柔らかく弾性を有することから、
エネルギー吸収材１が有効に作用しないおそれがある。

【００１９】本実施の形態では、ピラートリム２５に補
強リブ２６を設けているので、変形に対する強度が大き
くなり、また、補強リブ２６の先端部は同一面上にあ
り、エネルギー吸収材１の平面部分と重なり合うように
配置できる。そのため、外力が負荷したときには、ピラ
ートリム２５の補強リブ２６の全体にわたって、ほぼ均
一な荷重がかかるようになり、エネルギー吸収材１が効
率よく塑性変形して、エネルギーを吸収できる。なお、
補強リブ７については、リブ上にエネルギー吸収材１を
重ねたが、厚みに余裕のない場合は、エネルギー吸収材
が配置される部位の側部にリブを配置すればよい。ま
た、この場合は補強リブの間にエネルギー吸収材を挟み
込むようにしてそれを固定してもよい。

【００２０】図１２は、フロントウインド３０の上部と
ルーフパネル３１の接続部を示す。ルーフパネル３１の
インナパネル３２と内層パネルである天井板３３との間
には、ゴム、ポリウレタン及びポリスチレン等の緩衝材
３４，３６が天井板３３に接着剤で固定され、それらの
緩衝材３４，３６の間には、エネルギー吸収材１が車幅
方向に配設されている。このように、エネルギー吸収材
１で外力によるエネルギーを吸収する一方、緩衝材３
４，３６により時間をかけて変形させることにより、そ
の衝撃をより柔らげることができる。

【００２１】このように本発明の実施の形態によるエネ
ルギー吸収材は、自動車のボディに外力が加わったとき
は、エネルギー吸収材１が変形することにより、外力の
エネルギーを吸収し、他の部位にかかる負担や衝撃を軽
減することができる。また、エネルギー吸収材１の内部
に補強プラグ７を挿入することにより、エネルギー吸収
材１の各部の強度調整をすることができる。また、取付
けが容易で多少の湾曲があっても取付けることができる
など汎用性があり、取付け作業性がよい。重量も軽く、
車体の重量負担になることはない。

【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。例え
ば、上記実施の形態によれば、図９に示すような位置に
エネルギー吸収材１を配置したが、エネルギー吸収材１
の取付位置はそれらの場所に限らず、例えばバンパー、
エンジンルームのエプロンサイドパネル、フロントパネ
ル等にも配置でき、同様な効果を有する。また、エネル
ギー吸収材１についてはフレキシブルにするのに、凹凸
部５，６を螺旋状に形成したが、凹凸部を環状に並べて
フレキシブル性を有するようにしてもよい。補強部材で
ある補強プラグ７について、フレキシブルパイプのみな
らず、通常のパイプの端部又は中間部に使用しても上記
実施の形態と同様な効果を得ることができる。

【００２３】エネルギー吸収材１の取付け位置はピラー
１２，１３及びレール１９等のインナパネル側に取付け
たが、ボディパネル２２のアウタパネル側に取付けても
よい。また、エネルギー吸収材１の取付方法については
接着剤で取付けたが、エネルギー吸収材１にクリップを
取付けてパネルに取付けてもよいし、クリップバンドに
よって取付けてもよい。また、補強プラグ７の強度は一
定にしたが、補強プラグ７自体についても強度に可変性
をつけてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のエネルギー
吸収材は、自動車のボディに外力が加わったときは、エ
ネルギー吸収材が変形することにより、外力のエネルギ
ーを吸収し、他の部位にかかる負担や衝撃を軽減するこ
とができる。また、エネルギー吸収材１の内部に補強プ
ラグを挿入することにより、エネルギー吸収材の各部の
強度調整をすることができる。また、取付けが容易で多
少の湾曲があっても取付けることができるなど汎用性が
あり、取付け作業性がよい。重量も軽く、車体の重量負
担になることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による衝撃エネルギー吸収
材及び補強プラグの斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態による衝撃エネルギー吸収
材の正面図である。

【図３】同部分破断側面図である。

【図４】図３の矢視Ｘ部の拡大断面図である。

【図５】Ａは、衝撃エネルギー吸収材の端部に補強プラ
グを配設した状態を示す部分破断側面図である。Ｂは、
衝撃エネルギー吸収材の中間部に補強プラグを配設した
状態を示す部分破断側面図である。

【図６】Ａは、本発明の実施の形態による衝撃エネルギ
ー吸収材の特性試験概略図である。Ｂは、同比較例の衝
撃エネルギー吸収材の特性試験概略図である。Ｃは、同
衝撃エネルギー吸収材の端部の特性試験概略図である。

【図７】Ａは、衝撃エネルギー吸収材に補強プラグを挿
入しない場合の特性試験の結果を示す線図である。Ｂ
は、衝撃エネルギー吸収材に補強プラグを挿入した場合
の特性試験の結果を示す線図である。

【図８】Ａは、衝撃エネルギー吸収材の横断面図であ
る。Ｂは、他の衝撃エネルギー吸収材の横断面図であ
る。Ｃは、他の衝撃エネルギー吸収材の横断面図であ
る。Ｄは、他の衝撃エネルギー吸収材の横断面図であ
る。

【図９】本実施の形態による衝撃エネルギー吸収材を配
設する場所を示した自動車の斜視図である。

【図１０】同自動車のサイドボディの分解斜視図であ
る。

【図１１】同自動車に配設されるピラートリムの背面図
である。

【図１２】同自動車のフロントウインドの上部の断面図
である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｄ衝撃エネルギー吸収材２外層材３中間層材４内層材５凹部６凸部７補強プラグ９自動車２６補強リブ３４，３５緩衝材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/04 B60R 21/02 F16F 7/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車ボディに設けた一対のパネル間に
パイプを配設するとともに、該パイプの外周面を上記両
パネルの面方向に向けて取付けた衝撃エネルギー吸収材
において、上記パイプの端部に該パイプの端部と中間部
の強度をほぼ同様にする補強部材を上記衝撃エネルギー
吸収材の内周面に接して設け、外力が上記パイプ及び補
強部材に加わったときに、塑性変形して外力によるエネ
ルギーを吸収させるようにしたことを特徴とする衝撃エ
ネルギー吸収材。
【請求項２】金属箔の外側及び内側にクラフト紙を重
ね合わせた重合体からなり、横断面形状が多角形で表裏
面に凹凸部を螺旋状に設けたフレキシブル性のパイプ
を、自動車ボディに設けた一対のパネル間に配設すると
ともに、上記パイプの外周面を上記両パネルの面方向に
向けて取付けた衝撃エネルギー吸収材において、上記パ
イプの端部に該パイプの端部と中間部の強度をほぼ同様
にする補強部材を上記衝撃エネルギー吸収材の内周面に
接して設け、外力が上記パイプ及び補強部材に加わった
ときに、塑性変形して外力によるエネルギーを吸収させ
るようにしたことを特徴とする衝撃エネルギー吸収材。
【請求項３】上記一対のパネルが車室の内側を装飾す
る内装パネルと該内装パネルを取付けるボディパネルと
から成り、上記内装パネルの裏面に補強リブを立設し、
該補強リブ上に上記パイプを併設させたことを特徴とす
る請求項２に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項４】上記一対のパネルが車室の内側を装飾す
る内装パネルと該内装パネルを取付けるボディパネルと
から成り、これらのパネルの面方向に沿って上記パイプ
と外力による衝撃を柔らげる緩衝材とを並設したことを
特徴とする請求項２に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項５】上記金属箔が、硬質アルミ箔であること
を特徴とする請求項２に記載の衝撃エネルギー吸収材。