JP3141875B2 - 車体上部の衝撃エネルギ吸収構造及び衝撃エネルギ吸収材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の車体上部の
衝撃エネルギ吸収構造及び衝撃エネルギ吸収材に関し、
特に、ピラー、ルーフサイドレール、ヘッダのような車
体の構造部材と、この構造部材の車室内方に間隔をおい
て配置されるピラーガーニッシュ、ルーフライニングの
ような内装材と、前記間隔内に配置される衝撃エネルギ
吸収材とを備える車体上部において衝撃エネルギを吸収
する構造と、この衝撃エネルギ吸収構造に適する衝撃エ
ネルギ吸収材とに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、特に乗用車の車体の構造部材と
内装材との間の間隔内にエネルギ吸収材を配置し、内装
材から構造部材に向く衝撃荷重が加わったとき、前記エ
ネルギ吸収材を変形させて衝撃荷重が持つ衝撃エネルギ
を吸収させている。通常、前記エネルギ吸収材として格
子状のリブやウレタンパッド、薄い鋼板をハット状に折
り曲げたものなどが使用されるが、金属材料を押し出し
成形して作った金属パイプを使用したり（特願平９−１
７６５９４号：特開平１１−５５０３号公報）、金属箔
の芯材と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされた金
属以外の材料のシートとからなり、前記芯材と前記表裏
のシートとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成
された、いわゆるハイブリッドパイプを使用したり（特
開平１０−２９４８２号公報）することもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属パイプの場合、こ
の金属パイプの変形による荷重対変位のエネルギ吸収特
性は、金属パイプの材質（硬度）、厚み、断面形状又は
金属パイプと構造部材との間のすきまを変更することに
よって調整されている。

【０００４】一方、ハイブリッドパイプの場合、四角形
に形成したものの角部に丸みを付けたり、厚みや幅、凹
凸のピッチを変えることによりエネルギ吸収特性を調整
できるとされている（前記公報参照）。

【０００５】いずれも、金属パイプ又はハイブリッドパ
イプを製作する時点でエネルギ吸収特性の調整をする必
要があった。

【０００６】本発明は、一定断面のハイブリッドパイプ
を製作した後にエネルギ吸収特性の調整を可能とする、
車体上部の衝撃エネルギ吸収構造と、衝撃エネルギ吸収
材とを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明
は、車体の構造部材と、この構造部材の内方に間隔をお
いて配置される内装材と、前記間隔内に配置されるエネ
ルギ吸収材とを備える車体上部において衝撃エネルギを
吸収する構造である。

【０００８】１の発明では、前記エネルギ吸収材は、金
属箔の芯材と、この芯材の表裏にそれぞれ重ね合わされ
た金属以外の材料のシートとからなるハイブリッドパイ
プである。このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記
表裏のシートとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して
形成されている。前記ハイブリッドパイプの外周面及び
（又は）内周面の少なくとも一部は、接着性のあるコー
ト材で被覆され、前記少なくとも一部において隣接する
凸部相互は接着されている。前記ハイブリッドパイプ
は、その軸線方向が衝撃荷重の方向と交差するように配
置される。

【０００９】ハイブリッドパイプは軸線に交差する方向
から圧縮するとき、軸線方向へ伸び、見掛けの板厚が減
少する性質を有する。ところが、ハイブリッドパイプの
外周面又は内周面のうちコート材で被覆され、隣接する
凸部相互が接着された部分では、圧縮による軸線方向の
伸びが凸部相互の接着によって抑えられる結果、伸びに
対する抵抗が増大し、見掛けの板厚が圧縮前と実質的に
同じ板厚に保持される。加えて、軸線方向に交差する方
向の衝撃荷重が加わるとき、見掛けの板厚が保持される
時間が長い。

【００１０】ハイブリッドパイプを軸線に交差する方向
から圧縮しても、見掛けの板厚が実質的に一定であるた
め、荷重の立ち上がりの急なエネルギ吸収特性が得られ
る。従って、材質や断面形状を変えることなく局部的に
最適化したエネルギ吸収構造を得ることができる。ま
た、ハイブリッドパイプは簡単に曲げることができるた
め、構造部材又は内装材に沿わせて配置することが容易
である。

【００１１】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、前記芯材と前記表裏のシートとを軸線方向へ連続的
に凹凸状に変形して形成されている。前記ハイブリッド
パイプの外周面及び（又は）内周面は、所要のエネルギ
吸収特性に応じて接着性のあるコート材で部分的に被覆
され、この部分において隣接する凸部相互は接着されて
いる。前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃
荷重の方向と交差するように配置される。

【００１２】コート材の有無によりエネルギ吸収特性を
局部的に又は全体的に調整することができる。ハイブリ
ッドパイプが金属箔の芯材と表裏の紙とからなる場合、
ハイブリッドパイプがピラーとピラーガーニッシュとの
間、又はルーフサイドレールとルーフライニングとの間
に配置されて使用されるとき、例えば結露が生ずると、
ハイブリッドパイプの表面に付着した水分によって紙が
膨潤する。この膨潤と乾燥とを繰り返すと、耐力が約５
−１０％低下することが確認された。コート材によって
このような耐力低下の発生を防ぐことができる。

【００１３】寒冷地においてハイブリッドパイプの凹部
内に入った水分が氷結すると、その体積膨張によりハイ
ブリッドパイプが軸線方向へ伸ばされた状態となって見
掛けの板厚が低下し、荷重の立ち上がりの緩やかなエネ
ルギ吸収特性となってしまう。ところが、この発明によ
れば、ハイブリッドパイプをコート材で部分的に覆うこ
とによって、水分が凹部内に入るのを阻止する上、仮に
水分が凹部内に入って氷結しても、コート材によって覆
った部分において隣接する凸部相互が接着されているこ
とから、体積膨張による伸びを抑えることができる。そ
の結果、緩やかなエネルギ吸収特性の発生を防ぐことが
できる。この目的のために使用されるコート材は、荷重
の立ち上がりの急なエネルギ吸収特性を得るものとは異
なり、薄い層とすることができる。

【００１４】別の発明では、前記コート材は、所要のエ
ネルギ吸収特性に応じて厚みを部分的に変えて使用され
る。

【００１５】コート材の厚みが大きくなるにつれ、荷重
の立ち上がりが急なエネルギ吸収特性を得ることができ
る。従って、所要のエネルギ吸収特性を満たすように、
コート材の厚みを部位ごとに選定することにより、すな
わちコート材の厚みを部分的に変えることにより、エネ
ルギ吸収すべき部位に応じて最適なエネルギ吸収特性を
持たせることができる。また、部分的にエネルギ吸収特
性を調整することもでき、コート材の厚みが多い部分の
耐力をコート材の厚みが小さい部分の耐力と比べて高め
ることができる。

【００１６】別の発明では、前記芯材はアルミニウム、
ステンレス又はマグネシウム合金の金属箔からなり、前
記シートは紙からなる。そして、前記コート材は樹脂か
らなっていて前記ハイブリッドパイプの外周面に被覆さ
れる。

【００１７】ハイブリッドパイプを金属箔と紙とによっ
て形成しているため、たわみ性があるハイブリッドパイ
プを低コストで作ることができる。従って、車体上部の
エネルギ吸収すべき箇所の形状に沿わせてハイブリッド
パイプを容易に配置することができる。また、外周面に
樹脂のコート材の被覆を施すだけで所要のエネルギ吸収
特性を得ることができるため簡単であり、前述したよう
に水分が付着することによる耐力低下や、氷結による緩
やかなエネルギ吸収特性の発生を抑えることができる。

【００１８】別の発明では、前記コート材は反応型の接
着剤からなる。

【００１９】接着剤を大別すると、化学反応によって硬
化する反応型と、加熱によって硬化する熱硬化型とにな
る。例えばエポキシ系、アクリル系、ウレタン系その他
の反応型の高分子接着剤は、例えばポリエチレン系やウ
レタン系の熱硬化型の接着剤と比べて、架橋点間の距
離、すなわち共有結合からなる分子の異なった、架橋に
より結びつけるべき２つの部分間の距離が小さい。

【００２０】定性的には、架橋点間の距離の小さい高分
子接着剤は、外力に対して原形を保持する強度は大きい
が、その原形を保持する限界荷重を越えるともろくな
る。これに対して、架橋点間の距離の大きい接着剤は、
原形を保持する強度は小さいが、伸び強度が大きく、変
形しやすく、破断しにくい。そこで、反応型の接着剤を
使用することにより、立ち上がりの急な荷重対変位のエ
ネルギ吸収特性を得ることができる。

【００２１】別の発明では、前記構造部材はピラーとル
ーフサイドレールとからなり、前記ハイブリッドパイプ
の前記コート材は、前記ピラーと前記ルーフサイドレー
ルとの交差部に位置するように設けられる。

【００２２】ピラーすなわちフロントピラー、センタピ
ラー又はクォータピラーとルーフサイドレールとの交差
部は、フロントピラー又はルーフサイドレールと比べる
と、内装材となす間隔が小さく、従ってエネルギ吸収の
ための有効変位距離が小さい。コート材の被覆を交差部
に位置させ、この交差部において隣接する凸部相互を接
着することにより、荷重の立ち上がりの急なエネルギ吸
収特性が得られるため、有効変位距離（有効ストロー
ク）の小さな交差部でも効果的に衝撃エネルギを吸収で
きる。

【００２３】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、前記芯材と前記表裏のシートとを軸線方向へ連続的
に凹凸状に変形して形成され、さらに前記構造部材に沿
うように曲げ加工されている。そして、前記ハイブリッ
ドパイプは、曲げ加工された部分のうち曲率の小さい部
位で強化されるか、又は曲率の大きい部位で弱化され
る。前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃荷
重の方向と交差するように配置される。

【００２４】ハイブリッドパイプに曲げ加工すると、曲
げの外側すなわち曲率の小さい部位では凹凸のピッチが
大きくなり、見掛けの板厚が小さくなって軟らかにな
る。これに対して、曲げの内側すなわち曲率の大きい部
位では凹凸のピッチが小さくなり、見掛けの板厚が大き
くなって硬くなる。そこで、曲率の小さい部位で強化す
るか、又は曲率の大きい部位で弱化することにより、曲
率の小さい部位と曲率の大きい部位との硬度差を近づ
け、曲げ加工部分の全体に均衡した状態でのエネルギ吸
収が可能となる。

【００２５】別の発明では、接着性のあるコート材の被
覆が前記曲率の小さい部位に施され、この部位において
隣接する凸部相互が接着されている。

【００２６】衝撃荷重が曲げ加工部分に加わるとき、コ
ート材の被覆を施した曲率の小さい部位では、この部位
において隣接する凸部相互が接着されているため、軸線
方向の伸びが抑えられる。その結果、見掛けの板厚を大
きくしたことと実質的に同じ状態となる。このように、
曲率の小さい部位にコート材の被覆を施し、その部位に
おいて隣接する凸部相互を接着するだけで簡単にエネル
ギ吸収特性を調整できる。

【００２７】別の発明では、接着性のあるコート材の被
覆を曲率の小さい部位に施し、少なくとも１つのスリッ
トを前記曲率の大きい部位に形成する。

【００２８】衝撃荷重が曲げ加工部分に加わるとき、コ
ート材の被覆を施した曲率の小さい部位では、軸線方向
の伸びが抑えられて見掛けの板厚を大きくしたことと実
質的に同じ状態となり、スリットを形成した曲率の大き
い部位では、ハイブリッドパイプの強度が低くなって見
掛けの板厚を小さくしたことと実質的に同じ状態とな
る。このように、曲率の小さい部位にコート材の被覆を
施し、この部位において隣接する凸部相互を接着すると
共に、曲率の大きい部位にスリットを形成するだけで、
曲げ加工部分の全体に均衡したエネルギ吸収を可能に
し、適切なエネルギ吸収特性を得ることができる。

【００２９】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、前記芯材と前記表裏のシートとを軸線方向へ連続的
に凹凸状に変形して形成されている。ハイブリッドパイ
プの外周面及び（又は）内周面は、接着性のあるコート
材で被覆された複数の部分を軸線方向へ所定の間隔をお
いて有し、前記複数の部分において隣接する凸部相互は
接着されている。前記ハイブリッドパイプは、その軸線
方向が衝撃荷重の方向と交差するように配置される。

【００３０】ハイブリッドパイプの軸線方向では、コー
ト材の被覆があり、隣接する凸部相互が接着された硬い
部分と、被覆のない軟らかい部分とが交互に連続するこ
ととなる。その結果、軸線に交差する方向の衝撃荷重が
加わるとき、ハイブリッドパイプは軸線方向へ伸びよう
とするが、硬い部分で伸びが抑えられるため、結局、ハ
イブリッドパイプは限られた範囲内で圧縮変形される。
従って、この圧縮変形された範囲に隣接する別の部分に
は圧縮変形がほとんど生じない。そのため、任意の箇所
に衝撃荷重が加わり、さらに別の箇所に衝撃荷重が加わ
るような事態が生じても、ハイブリッドパイプは別の箇
所において初期性能を実質的に維持した状態でエネルギ
吸収できる。

【００３１】別の発明では、前記コート材で被覆された
部分とコート材のない部分との境界域、又はコート材の
厚みが異なる場合には、厚みが異なる境界域にスリット
を設ける。

【００３２】ハイブリッドパイプの硬い部分と軟らかい
部分との境界域にスリットがあり、このスリットによっ
てハイブリッドパイプの強度が低下するため、圧縮変形
によってハイブリッドパイプを軸線方向へ伸ばそうとす
る力の伝達が少なくなる。その結果、最初に圧縮変形さ
れた箇所とは異なる箇所における初期性能の維持が一層
容易となる。

【００３３】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、断面が多角形の角筒であり、前記スリットは角部に
かからない平面部に設けられている。

【００３４】断面が多角形の角筒であるため、その平面
部を使用してハイブリッドパイプを構造部材又は内装材
に容易に取り付けることができる。また、スリットが角
部にかからない平面部にあるため、ハイブリッドパイプ
の強度を極端に低下させることなく、圧縮変形による軸
線方向の伸びを抑えたり、圧縮変形の伝播を抑えたりす
ることが可能である。

【００３５】別の発明では、前記ハイブリッドパイプ
は、前記芯材と前記表裏のシートとを軸線方向へ連続的
に凹凸状に変形して形成されている。前記ハイブリッド
パイプの外周面及び（又は）内周面の少なくとも一部
は、接着性のあるコート材で被覆され、前記少なくとも
一部において隣接する凸部相互は接着され、これによっ
て軸線方向の中間部分の硬度が相対的に異なるように形
成されている。前記ハイブリッドパイプは、その軸線方
向が衝撃荷重の方向と交差するように配置される。

【００３６】ハイブリッドパイプの中間部分には、コー
ト材で被覆され、隣接する凸部相互が接着された硬い部
分と、コート材のない軟らかい部分とがあるため、軸線
に交差する方向の衝撃荷重に対して必要なエネルギ吸収
特性を持たせることができる。加えて、軸線方向の荷重
に対してハイブリッドパイプの軟らかい部分が低い荷重
で容易に折れ曲がるため、同一材質、同一断面のハイブ
リッドパイプであっても、軸線に交差する方向と軸線方
向とで強度差を有する衝撃エネルギ吸収構造が得られ
る。これは、衝撃エネルギ吸収構造に指向性を持たせる
ことであるから、限られた方向においてのみ衝撃荷重を
吸収させようとする場合に有効である。

【００３７】別の発明では、軸線方向の硬度が異なる部
分の境界域に少なくとも１つのスリットを設けている。

【００３８】軸線方向の荷重が加わると、ハイブリッド
パイプはスリットによりさらに低い荷重で折れ曲がり易
くなり、軸線方向の荷重がさらに低下する。

【００３９】本発明はまた、金属箔の芯材と、この芯材
の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシー
トとからなるハイブリッドパイプからなる衝撃エネルギ
吸収材に関する。この衝撃エネルギ吸収材では、前記ハ
イブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシートとを
軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成されている。
前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面の
少なくとも一部は、接着性のあるコート材で被覆され、
前記少なくとも一部において隣接する凸部相互は接着さ
れている。

【００４０】ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）
内周面の少なくとも一部にコート材を被覆し、少なくと
も一部において隣接する凸部相互を接着するだけで、所
要のエネルギ吸収特性を備える衝撃エネルギ吸収材を得
ることができる。そして、この衝撃エネルギ吸収材を、
例えば車体上部の構造部材と内装材との間に取り付ける
ことによって衝撃エネルギ吸収構造を得ることができ
る。ハイブリッドパイプの製作が容易であるため、衝撃
エネルギ吸収材又は衝撃エネルギ吸収構造を容易に得る
ことができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】衝撃エネルギ吸収構造は、断面状
態の図３を参照すると、車体の構造部材３０と、構造部
材３０の内方に間隔をおいて配置される内装材（ピラー
ガーニッシュ）３２と、前記間隔内に配置されるエネル
ギ吸収材３４とを備える車体上部において衝撃エネルギ
を吸収するものである。図３の実施例では、構造部材３
０はインナパネル３６と、アウタパネル３８と、補強パ
ネル４０とを備え、各パネルのフランジを重ね合わせて
接合し、閉じ断面構造に形成したフロントピラーであ
る。

【００４２】衝撃エネルギ吸収構造は、断面状態の図４
を参照すると、車体の構造部材４２と、構造部材４２の
内方に間隔をおいて配置される内装材（ルーフライニン
グ）４４と、前記間隔内に配置されるエネルギ吸収材４
６とを備える車体上部において衝撃エネルギを吸収する
ものである。図４の実施例では、構造部材４２はインナ
パネル４８と、アウタパネル５０とを備え、各パネルの
フランジを重ね合わせて接合し、閉じ構造に形成したル
ーフサイドレールである。

【００４３】衝撃エネルギ吸収構造は、前記の他、構造
部材がセンタピラー、クォータピラー、フロントヘッダ
又はリヤヘッダである場合にも、構造部材の内方に配置
される内装材との間の間隔内にエネルギ吸収材を配置し
て実施できる。そして、エネルギ吸収材は、図３のエネ
ルギ吸収材３４又は図４のエネルギ吸収材４６のよう
に、それが配置される部位によって適当な形状とするこ
とができる。以下には、エネルギ吸収材３４又はエネル
ギ吸収材４６の形状とは関係なく、典型的なエネルギ吸
収材について本発明を説明する。

【００４４】断面状態の図１と、斜視状態の図２とに示
したエネルギ吸収材６０は、金属箔の芯材６２と、この
芯材６２の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材
料のシート６４とからなるハイブリッドパイプである。
金属箔の芯材６２とシート６４とは接着剤によって固着
される。そして、ハイブリッドパイプ６０は、芯材６２
と表裏のシート６４とを軸線方向へ連続的に凹部６６と
凸部６８とを持つように変形して形成されている。さら
に、ハイブリッドパイプ６０の外周面及び（又は）内周
面の少なくとも一部が接着性のあるコート材７０で被覆
されている。

【００４５】図示の実施例では、芯材６２は硬質のアル
ミニウム箔であり、シート６４はクラフト紙である。ア
ルミニウム箔は、厚みが0.05mm以上で幅が30mm以上と
し、クラフト紙は、厚みが0.2mm以上で幅が30mm以上と
する。芯材６２は、例えばステンレス箔、マグネシウム
合金箔とすることもでき、シート６４は樹脂製とするこ
ともできる。図２では、凹凸状の変形はらせん状となっ
ている。これに代えて、１つの凹部６６が周方向で連な
り、この１つの凹部６６に隣り合わせてそれぞれ独立し
た２つの凸部６８が周方向で連なる、いわゆる波状とす
ることもできる。

【００４６】ハイブリッドパイプ６０は、図１の実施例
では、外周面の一部が接着性のあるコート材７０で被覆
されている。ハイブリッドパイプ６０の全長にわたって
コート材７０で被覆することもでき、一部、例えば中央
部分又は端部分をコート材７０で被覆することもでき
る。さらに、周方向の全周にわたるようにコート材７０
で被覆する他、周方向の一部のみを被覆することもでき
る。従って、例えば、ハイブリッドパイプ６０の軸線方
向の中央部分において、ハイブリッドパイプ６０が図示
のように断面が四角形の場合には周方向では四角形の１
つの辺のみをコート材７０で被覆することもできる。

【００４７】コート材７０はそれ自体に接着性があるこ
とが好ましく、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系そ
の他の反応型の高分子接着剤や、ポリエチレン系、ウレ
タン系その他の熱硬化性接着剤を使用できる。コート材
７０は、刷毛による塗布やノズルによる噴霧などにより
被覆し、反応型接着剤では化学反応によって、また熱硬
化性接着剤では加熱することによって硬化させ、ハイブ
リッドパイプ６０に固着する。

【００４８】前述のように、反応型の接着剤を使用する
ことにより、立ち上がりの急な荷重対変位のエネルギ吸
収特性を得ることができることから、ハイブリッドパイ
プを接着により内装材に固定する場合においても、反応
型接着剤を用いるようにすれば、立ち上がりの急な荷重
対変位のエネルギ吸収特性を得ることができる。

【００４９】ハイブリッドパイプ６０のコート材による
被覆がある部分では、隣り合わせて位置する凸部６８相
互がコート材７０によって接着されるため、硬い状態と
なり、軸線方向の変位が拘束される。また、軸線に交差
する向きの圧縮抵抗が増大する。これに対して、被覆を
施してない部分ではハイブリッドパイプを作ったままで
あるから、ハイブリッドパイプが本来有する性質であ
り、いわゆる軟らかい状態である。そのため、軸線に交
差する向きの圧縮荷重が加わると、隣り合わせて位置す
る凸部６８が軸線方向へ変位する。このように、コート
材７０を被覆したハイブリッドパイプ６０と被覆しない
ハイブリッドパイプとでは、見掛けの厚みｄと、軸線に
交差する向きの圧縮に対する抵抗が変化することとな
り、エネルギ吸収特性が調整される。

【００５０】例えば、ハイブリッドパイプ６０の両端部
を車体上部の構造部材にタッピングねじ等で固定する場
合、ハイブリッドパイプ６０に斜め下方から斜め上方へ
向けて衝撃荷重が作用する。この際、ハイブリッドパイ
プ６０が上方へ凸状にたわみ、その分荷重の立ち上がり
が緩くなってしまうことが考えられる。ハイブリッドパ
イプ６０の表面に接着性のあるコート材７０を被覆する
ことにより、ハイブリッドパイプ６０のたわみを抑える
ことができるため、荷重の立ち上がりを急にできる。

【００５１】コート材７０の被覆部位、被覆厚さを変え
てエネルギ吸収特性を調整しようとする場合、コート材
７０の被覆は、図１に示した実施例のように外周面のみ
の他、内周面のみに、さらに、図２４に示す実施例のよ
うに、ハイブリッドパイプ６０の外周面及び内周面の両
面に、部分的に又は全長にわたって被覆することもでき
る。コート材７０を外周面及び内周面の両面に施すこと
により、ハイブリッドパイプ６０の見掛けの板厚がさら
に増加すると共に、圧縮による軸線方向の伸びに対する
抵抗がさらに増大する。その結果、より荷重の立ち上が
りの急なエネルギ吸収特性が得られる。また、コート材
７０を入れた浴槽にハイブリッドパイプ６０を浸すだけ
で、外周面及び内周面の両面の全長にわたってコート材
７０を容易に被覆することができるため、表面処理の点
で有利である。以下に説明する別の実施例においても同
様である。

【００５２】荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す
図５を参照すると、コート材のないもののエネルギ吸収
特性（破線）７２と比べて、コート材７０で被覆したも
ののエネルギ吸収特性７４，７６は荷重Ｆの立ち上がり
が急で変位Ｓが小さなエネルギ吸収特性となっている。
さらに、コート材７０の厚みの違いでは、厚みの大きい
もののエネルギ吸収特性（二点鎖線）７６は、厚みの小
さいもののエネルギ吸収特性（一点鎖線）７４と比べて
荷重Ｆの立ち上がりが急で変位Ｓがさらに小さくなって
いる。

【００５３】側面状態の図６に示した実施例では、ハイ
ブリッドパイプ６０は、クロスハッチで示した前方の端
部７８をコート材７０で被覆し、その他の部分７９には
コート材の被覆が施してない。このハイブリッドパイプ
６０は、フロントピラー８０とルーフサイドレール８２
との交差部に端部７８がくるように車体に取り付けて使
用されている。荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示
す図７を参照すると、交差部にある端部７８のエネルギ
吸収特性７８ａ(二点鎖線)は、その他の部分７９のエネ
ルギ吸収特性７９ａ（一点鎖線）と比べて荷重Ｆの立ち
上がりが急で変位Ｓが小さい。フロントピラー８０とル
ーフサイドレール８２との交差部では、内装材となす間
隔が狭く、十分な変位を取ることが難しいが、コート材
で被覆した端部７８が前記交差部に位置するようにハイ
ブリッドパイプ６０を配置することにより、狭い交差部
においても十分なエネルギ吸収を図ることができる。

【００５４】ハイブリッドパイプ６０は、前述のよう
に、所要のエネルギ吸収特性に応じて接着性のあるコー
ト材で被覆される。ここで、所要のエネルギ吸収特性と
は、図５及び図７に示したエネルギ吸収特性７４，７
６，７８ａのように、コート材の被覆を施してないもの
のエネルギ吸収特性７２，７９ａと比べて改善されたエ
ネルギ吸収特性を得ることを意味するが、さらに、ハイ
ブリッドパイプが別の要因の影響を受け、本来のエネル
ギ吸収特性を発現できないものを本来の特性に戻すこと
をも意味する。

【００５５】寒冷時に車室内の温度と車室外の温度との
差が大きいとき、ハイブリッドパイプ６０に結露によっ
て水分が付着することがある。表側つまり外周面のシー
ト６４が紙である場合、断面状態の図８に示すように、
ハイブリッドパイプ６０の凹部６６内に水滴８４が付着
すると、シート６４は膨潤し、水滴８４が蒸発した後、
シート６４は乾燥する。この膨潤と乾燥とを繰り返すと
ハイブリッドパイプの耐力が約５−１０％低下すること
が確認されている。コート材７０を外周面に被覆するこ
とにより、前記耐力低下の発生を防ぐことができる。ま
た、凹部６６内の水滴８４が氷結すると、氷結による体
積膨張により軸線方向の力が生じ、これがハイブリッド
パイプ６０に加わる。その結果、ハイブリッドパイプ６
０の凸部６８が軸線方向へ押し出されるため、見掛けの
厚みｄが小さくなり、荷重の立ち上がりが緩やかなエネ
ルギ吸収特性となってしまう。これは、コート材７０を
外周面に被覆することにより防ぐことができる。

【００５６】斜視状態の図９及び図１０と、側面状態の
図１１及び図１２とを参照すると、ハイブリッドパイプ
９０はハイブリッドパイプ６０と同じ材料で同じ構造に
形成されたものであるが、さらに構造部材９２，９４に
沿うように曲げ加工されている。構造部材９２はルーフ
サイドレールであり、構造部材９４はセンタピラーであ
る。

【００５７】ハイブリッドパイプ９０は、曲げ加工され
た結果、２つの直線部分９６と、これら直線部分９６を
結合する曲げ部分９７とからなっている。曲げ部分９７
には曲率の小さい外側面９８と、曲率の大きい内側面９
９とがある。直線部分９６のピッチＰ、すなわち隣り合
って位置する２つの凸部間又は２つの凹部間の距離は実
質的に変わっていない。これに対して、曲げ部分９７の
曲率の小さい外側面９８ではピッチＰ₁は直線部分のピ
ッチＰより大きく、曲率の大きい内側面９９のピッチＰ
₂は直線部分のピッチＰより小さい。その結果、曲率の
小さい外側面９８では直線部分９６と比べて見掛けの板
厚が薄くなるため変形しやすく、軟らかな状態である。
逆に、曲率の大きい内側面９９では直線部分９６と比べ
て見掛けの板厚が厚くなるため変形しにくく、硬い状態
である。そこで、ハイブリッドパイプ９０は、曲率の小
さい外側面９８の部位で強化されるか、又は曲率の大き
い内側面９９の部位で弱化される。外側面９８の強化は
コート材を被覆することによって、また内側面９９の弱
化はスリット１００を設けることによって達成できる。

【００５８】荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す
図１３を参照すると、直線部分９６のエネルギ吸収特性
９６ａと、外側面を強化すると共に、内側面を弱化した
曲げ部分９７のエネルギ吸収特性９７ａとは、実質的に
同じエネルギ吸収特性となっている。これに対して、荷
重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性を示す図１４を参照す
ると、強化も弱化もしていない曲げ部分９７のエネルギ
吸収特性９７ｂは、直線部分９６のエネルギ吸収特性９
６ａと比べて不安定なエネルギ吸収特性となっている。

【００５９】側面状態の図１５に示したハイブリッドパ
イプ１１０は、外周面が接着性のあるコート材で被覆さ
れた複数の部分１１２を軸線方向へ所定の間隔をおいて
有する。その結果、ハイブリッドパイプ１１０は、軸線
方向Ａにおいて硬い部分Ｃと、軟らかい部分Ｄとを交互
に有する。硬い部分Ｃの軸線方向長さは1-5cm程度に定
めることができ、軟らかい部分Ｄの軸線方向長さは5-15
cm程度に定めることができる。なお、ハイブリッドパイ
プ１１０の全長にわたって接着性のコート材で薄く被覆
すると共に、軸線方向へ所定の間隔をおいてコート材を
厚く被覆することにより、硬い部分Ｃと軟らかい部分Ｄ
とを交互に設けることもできる。

【００６０】このハイブリッドパイプ１１０によれば、
軸線方向Ａに交差する向きＢに圧縮荷重Ｆが加わると
き、軟らかい部分Ｄの圧縮による軸線方向の伸びが硬い
部分Ｃで拘束されるため、ある部位での圧縮変形がこの
部位から離れた別の部位へ伝播しない。すなわち、模式
的に示した図１６の（a）のように、ハイブリッドパイ
プ１１０は、圧縮荷重Ｆが加わった部分１１４では変形
するが、圧縮荷重から離れた部分１１５では圧縮荷重が
加わる前の状態に保たれている。そのため、圧縮荷重か
ら離れた部分１１５が、その後圧縮荷重Ｆを受けたと
き、ハイブリッドパイプ１１０は再び変形して同様にエ
ネルギ吸収することができる。これに対して、軸線方向
に硬い部分と軟らかい部分とを持たない通常のハイブリ
ッドパイプ１１６では、図１６の（b）に示すように、
荷重Ｆが加わるとハイブリッドパイプ１１６の全体（広
い範囲）が変形してしまう。このため、圧縮荷重が加わ
った部位から離れた別の部位にその後圧縮荷重が加わる
と、再度の十分なエネルギ吸収を得るのは困難である。

【００６１】ハイブリッドパイプ１１０は、側面状態の
図１７に示した実施例では、フロントピラー８０とルー
フサイドレール８２との交差部に取り付けられている。
ハイブリッドパイプ１１０の前方部分１１８に荷重Ｆが
加わったとき、荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ吸収特性は図
１８の１１８a（実線）となる。その後、後方部分１２
０に荷重Ｆが加わったとき、荷重Ｆ対変位Ｓのエネルギ
吸収特性は図１８の１２０a（一点鎖線）となる。図１
８に斜線で示した部分１２２は、前方部分１１８に加わ
った荷重によって後方部分１２０が変形した結果、後方
部分１２０が変形しなければ発生し得たエネルギ吸収量
であり、いわばエネルギ吸収のロス分である。ところ
が、通常のハイブリッドパイプ１１６の場合に前方部分
１１８に荷重が加わったとき、図１９のエネルギ吸収特
性１１８b（実線）となるのに対し、その後後方部分１
２０に荷重が加わると、図１９のエネルギ吸収特性１２
０b（破線）となり、ロス分１２４が大幅に発生する。

【００６２】前述のハイブリッドパイプは、断面が四角
形状の角筒であるが、この他、五角形、六角形のような
多角形に形成することができ、さらに円筒形又は楕円形
に形成することができる。ハイブリッドパイプのスリッ
トは、多角形の角部にかからない平面部に軸線方向へ交
差するように設ける。スリットを設けることによって圧
縮変形の伝播をスリットで止めることができるため、圧
縮荷重が加わった後再び別の部位に圧縮荷重が加わった
ときの十分な圧縮変形を可能にする。

【００６３】側面状態の図２０に示したハイブリッドパ
イプ１４０は、ハイブリッドパイプ１１０と同様に、軸
線方向に硬い部分Ｃと軟らかい部分Ｄとを交互に設け、
さらに硬い部分Ｃと軟らかい部分Ｄとの境界域にスリッ
ト１４２を設けている。図１６を参照して説明したよう
に、硬い部分Ｃによって圧縮変形による軸線方向の伸び
を抑えることができるが、スリット１４２を設けること
によってさらに効果を高めることができる。

【００６４】ハイブリッドパイプ１４０は側面状態の図
２１に示すように、フロントピラー８０とルーフサイド
レール８２との交差部に取り付けて使用する。ハイブリ
ッドパイプの前方部分に圧縮荷重Ｆが加わった後、さら
に後方部分に圧縮荷重Ｆが加わると、荷重対変位のエネ
ルギ吸収特性は図１８と実質的に同じ特性となるが、ハ
イブリッドパイプ１４０ではスリット１４２があるた
め、軸線方向の伸びがさらに抑制される。その結果、ロ
ス分が図１８に示したロス分１２２よりも少なくなる。

【００６５】側面状態の図２２を参照すると、ハイブリ
ッドパイプ１５０，１６０は、その外周面に施す接着性
のあるコート材の被覆を中間部分とその他の部分とで異
ならせることによって軸線方向の中間部分が軟らかい部
分Ｄ又は硬い部分Ｃを持ち、硬度が相対的に異なるよう
に形成されている。ハイブリッドパイプ１５０では、軟
らかい部分Ｄをはさんで２つの硬い部分Ｃがある。軟ら
かい部分Ｄはコート材の被覆を施さないか、又はコート
材の厚みを硬い部分Ｃよりも薄くして形成される。これ
に対して、ハイブリッドパイプ１６０では硬い部分Ｃを
はさんで２つの軟らかい部分Ｄがある。ハイブリッドパ
イプ１５０，１６０は硬い部分Ｃと軟らかい部分Ｄとの
境界域にスリット１５２を設けることもできる。

【００６６】模式的に示した図２３を参照すると、ハイ
ブリッドパイプ１５０は、軸線方向に交差する向きの荷
重Ｆが加わるとき圧縮変形して必要なエネルギ吸収する
が、軸線方向の荷重ｆが加わると（同図の（ａ））、軟
らかい部分Ｄを中心として低い荷重で容易に折れ曲がる
（同図の（ｂ））。そのため、軸線に交差する向きの圧
縮方向と軸線方向とで強度差（指向性）を有する衝撃エ
ネルギ吸収構造が得られる。ハイブリッドパイプ１６０
の場合には、軸線方向に交差する向きの荷重が加わると
き圧縮変形して必要なエネルギ吸収する。そして、軸線
方向の荷重が加わるとき、硬い部分Ｃと軟らかい部分Ｄ
との境界域の軟らかい部分側で容易に折れ曲がる。荷重
対変位のエネルギ吸収特性はハイブリッドパイプ１５０
と実質的に同じである。

【００６７】本発明に係る衝撃エネルギ吸収材は、再び
図１と、図２と、図１５と、図２０と、図２２と、図２
４とを参照すると、金属箔の芯材６２と、芯材６２の表
裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外のシート６４とか
らなるハイブリッドパイプ６０，１１０，１４０，１５
０からなる。この衝撃エネルギ吸収材では、ハイブリッ
ドパイプは芯材６２と表裏のシート６４とを軸線方向へ
連続的に凹凸状に変形して形成され、外周面及び（又
は）内周面の少なくとも一部が接着性のあるコート材７
０で被覆されている。

【００６８】本発明に係る衝撃エネルギ吸収材はまた、
再び図１と、図２と、図１５と、図２０と、図２２と、
図２４とを参照すると、金属箔の芯材６２と、芯材６２
の表裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外のシート６４
とからなるハイブリッドパイプ６０，１１０，１４０，
１５０からなる。この衝撃エネルギ吸収材では、ハイブ
リッドパイプは、部分的に硬度が異なるように形成され
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
に使用するハイブリッドパイプの実施例の一部を軸線方
向に沿って切断して示す拡大断面図である。

【図２】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
に使用するハイブリッドパイプの実施例の斜視図であ
る。

【図３】本発明に係る衝撃エネルギ吸収構造を適用でき
る車体上部（フロントピラー）を示す水平断面図であ
る。

【図４】本発明に係る衝撃エネルギ吸収構造を適用でき
る車体上部（ルーフサイドレール）を示す垂直断面図で
ある。

【図５】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図６】ハイブリッドパイプを車体上部に取り付けた状
態を示す側面図である。

【図７】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図８】車体上部の衝撃エネルギ吸収構造に使用するハ
イブリッドパイプの一部を軸線方向に沿って切断して示
す拡大断面図である。

【図９】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構造
に使用するハイブリッドパイプの別の実施例を示す側面
図である。

【図１０】図９に示したハイブリッドパイプに起こるピ
ッチ変化を示す側面図である。

【図１１】ハイブリッドパイプを車体上部に取り付けた
状態を示す側面図である。

【図１２】図１１に示したハイブリッドパイプの拡大側
面図である。

【図１３】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図１４】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図１５】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプのさらに別の実施例を
示す側面図である。

【図１６】ハイブリッドパイプの作用を示す模式図で、
（a）は図１５のハイブリッドパイプを、（b）は通常の
ハイブリッドパイプを示している。

【図１７】ハイブリッドパイプを車体上部に取り付けた
状態を示す側面図である。

【図１８】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図１９】荷重対変位のエネルギ吸収特性図である。

【図２０】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプのさらに別の実施例を
示す側面図である。

【図２１】ハイブリッドパイプを車体上部に取り付けた
状態を示す側面図である。

【図２２】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプのさらに別の実施例を
示す側面図で、（a）、（b）は異なるものを示してい
る。

【図２３】図２２の（a）に示したハイブリッドパイプ
の作用を説明する模式図で、（a）は変形前の状態を、
（b）は変形した後の状態を示している。

【図２４】本発明に係る車体上部の衝撃エネルギ吸収構
造に使用するハイブリッドパイプのさらに別の実施例の
一部を軸線方向に沿って切断して示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

３０，４２ 構造部材 ３２，４４ 内装材 ３４，４６ エネルギ吸収材 ６０，９０，１１０，１４０，１５０，１６０ ハイブ
リッドパイプ ６２ 芯材 ６４ シート ６６ 凹部 ６８ 凸部 ７０ コート材 １００，１４２，１５２ スリット

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−29482（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203093（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310477（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−2066（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−70886（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−95526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/02 - 21/04 B60R 13/02 B62D 25/04 - 25/06

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体の構造部材と、この構造部材の内方
   に間隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配置
   されるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝撃
   エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
   裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
   からなるハイブリッドパイプであり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
   トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、 前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面の
   少なくとも一部は、接着性のあるコート材で被覆され、
   前記少なくとも一部において隣接する凸部相互は接着さ
   れ、 前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃荷重の
   方向と交差するように配置された、車体上部の衝撃エネ
   ルギ吸収構造。
2. 【請求項２】 車体の構造部材と、この構造部材の内方
   に間隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配置
   されるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝撃
   エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
   裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
   からなるハイブリッドパイプであり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
   トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、 前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面
   は、所要のエネルギ吸収特性に応じて接着性のあるコー
   ト材で部分的に被覆され、その部分において隣接する凸
   部相互は接着され、 前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃荷重の
   方向と交差するように配置された、車体上部の衝撃エネ
   ルギ吸収構造。
3. 【請求項３】 前記コート材は、所要のエネルギ吸収特
   性に応じて厚みを部分的に変えて使用される、請求項１
   又は２に記載の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
4. 【請求項４】 前記芯材はアルミニウム、ステンレス又
   はマグネシウム合金の金属箔からなり、前記シートは紙
   からなり、前記コート材は樹脂からなっていて前記ハイ
   ブリッドパイプの外周面に被覆された、請求項１又は２
   に記載の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
5. 【請求項５】 前記コート材は、反応型接着剤からな
   る、請求項１または２に記載の車体上部の衝撃エネルギ
   吸収構造。
6. 【請求項６】 前記構造部材はピラーとルーフサイドレ
   ールとからなり、前記ハイブリッドパイプの前記コート
   材は、前記ピラーと前記ルーフサイドレールとの交差部
   に位置するように設けられた、請求項１又は２に記載の
   車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
7. 【請求項７】 車体の構造部材と、この構造部材の内方
   に間隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配置
   されるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝撃
   エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
   裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
   からなるハイブリッドパイプであり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
   トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、
   さらに前記構造部材に沿うように曲げ加工され、 前記ハイブリッドパイプは、曲げ加工された部分のうち
   曲率の小さい部位で強化されるか、又は曲率の大きい部
   位で弱化され、その軸線方向が衝撃荷重の方向と交差す
   るように配置された、車体上部の衝撃エネルギ吸収構
   造。
8. 【請求項８】 接着性のあるコート材の被覆が前記曲率
   の小さい部位に施され、この部位において隣接する凸部
   相互が接着された、請求項７に記載の車体上部の衝撃エ
   ネルギ吸収構造。
9. 【請求項９】 少なくとも１つのスリットが前記曲率の
   大きい部位に形成された、請求項７又は８に記載の車体
   上部の衝撃エネルギ吸収構造。
10. 【請求項１０】 車体の構造部材と、この構造部材の内
    方に間隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配
    置されるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝
    撃エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
    裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
    からなるハイブリッドパイプであり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
    トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、 前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面
    は、接着性のあるコート材で被覆された複数の部分を軸
    線方向へ所定の間隔をおいて有し、前記複数の部分にお
    いて隣接する凸部相互は接着され、 前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃荷重の
    方向と交差するように配置された、車体上部の衝撃エネ
    ルギ吸収構造。
11. 【請求項１１】 前記コート材で被覆された部分とコー
    ト材のない部分との境界域、又はコート材の厚みが異な
    る場合には厚みが異なる境界域にスリットを設けた、請
    求項１０に記載の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
12. 【請求項１２】 前記ハイブリッドパイプは、断面が多
    角形の角筒であり、前記スリットは角部にかからない平
    面部に設けられている、請求項９又は１１に記載の車体
    上部の衝撃エネルギ吸収構造。
13. 【請求項１３】 車体の構造部材と、この構造部材の内
    方に間隔をおいて配置される内装材と、前記間隔内に配
    置されるエネルギ吸収材とを備える車体上部において衝
    撃エネルギを吸収する構造であって、 前記エネルギ吸収材は、金属箔の芯材と、この芯材の表
    裏にそれぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートと
    からなるハイブリッドパイプであり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
    トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、 前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面の
    少なくとも一部は、接着性のあるコート材で被覆され、
    前記少なくとも一部において隣接する凸部相互は接着さ
    れ、これによって前記ハイブリッドパイプの軸線方向の
    中間部分の硬度が相対的に異なるように形成され、 前記ハイブリッドパイプは、その軸線方向が衝撃荷重の
    方向と交差するように配置される、 車体上部の衝撃エネ
    ルギ吸収構造。
14. 【請求項１４】 硬度が異なる部分の境界域に少なくと
    も１つのスリットを設けた、請求項１３に記載の車体上
    部の衝撃エネルギ吸収構造。
15. 【請求項１５】 金属箔の芯材と、この芯材の表裏にそ
    れぞれ重ね合わされた金属以外の材料のシートとからな
    るハイブリッドパイプからなり、 このハイブリッドパイプは、前記芯材と前記表裏のシー
    トとを軸線方向へ連続的に凹凸状に変形して形成され、 前記ハイブリッドパイプの外周面及び（又は）内周面の
    少なくとも一部は、接着性のあるコート材で被覆され、
    前記少なくとも一部において隣接する凸部相互は接着さ
    れた、 衝撃エネルギ吸収材。