JP3197825U - 衝撃吸収部材及び車両構造 - Google Patents

Abstract

【課題】要求される圧縮性能を維持しつつ、軽量化を図ることができる衝撃吸収部材及び該衝撃吸収部材を用いた車両構造を提供する。【解決手段】板部２と、板部２の表面２Ａから表面２Ａに直交する矢印Ｄ３方向に突出し、且つ互いに平行して矢印Ｄ１方向に配列する複数の第一のリブ３，３，…，３と、第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄからそれぞれ突出すると共に、表面２Ａに直交する矢印Ｄ３方向に延在し且つ互いに間隔ｓ５をあけて矢印Ｄ２方向に配列する複数の第二のリブ５，５，…，５と、を備えている。【選択図】図２

Description

本考案は、衝撃吸収部材及び車両構造に関する。

一般に、車両や船舶等の移動体には、衝突時のエネルギーを吸収して移動体または乗員への衝撃を緩和する衝撃吸収部材が装備されている。例えば、自動車等の車両の側面には、衝撃吸収部材として発泡樹脂製の成形体が用いられている。

例えば、特許文献１には、平板状の本体部と、該本体部に垂直な第一の方向に突出し、前記本体部に平行に第二の方向に延びる複数の主リブと、を有する衝撃吸収体が開示されている。複数の主リブは、互いに実質的に平行に配置されている。各々の主リブは、第一の側面と、該第一の側面の反対側の第二の側面と、を有する。第二の方向に垂直な断面において、主リブの基端側の第二の側面の少なくとも一部と第一の方向とのなす角度は、第一の側面と第一の方向とのなす角度よりも大とされている。また、互いに隣接する主リブは、それぞれの第一の側面が互いに対向しないように配置されている。

また、特許文献１には、本体部と主リブに加えて複数の補助リブを備えた衝撃吸収体が開示されている。この補助リブは第二の側面が、前記第一の方向と前記第二の方向とに垂直な第三の方向に突出し、主リブの基端から前記第一の方向に延びている。第二の方向に垂直な断面において、主リブの基端側の補助リブと第一の方向とのなす角度は、第一の側面と第一の方向とのなす角度よりも大とされている。

特開２０１１−６９４３３号公報

衝撃吸収部材は、衝撃を受けた際に自身全体又はその一部が変形することで衝撃を吸収する。例えば、特許文献１に記載の衝撃吸収体では、主リブが第一の方向から所定の衝撃吸収量よりも大きな衝撃を受けると、変形する（即ち、座屈する）。しかしながら、このような衝撃吸収体に対して、圧縮性能を高める要望があった。圧縮性能を高めるためには、主リブや補助リブの幅寸法を大きくする、又はこれらのリブの材料の密度を上げる対処法が考えられるが、そうすると主リブや補助リブの体積上昇量が大きくなり、軽量化を図ることが困難であるという問題があった。

本考案は、上記問題に鑑みてなされたものであり、要求される圧縮性能を維持しつつ、軽量化を図ることができる衝撃吸収部材及び該衝撃吸収部材を用いた車両構造の提供を課題とする。

請求項１に記載の衝撃吸収部材は、板部と、前記板部の一方の板面からこの板面に直交する方向に突出し、且つ互いに平行して第一配列方向に配列する複数の第一のリブと、前記第一のリブの一方の側面及び他方の側面のそれぞれから突出すると共に、前記板面に直交する方向に延在し且つ互いに間隔をあけて第二配列方向に配列する複数の第二のリブと、を備えたことを特徴とする。
本考案では、第一のリブの両方の側面に第二のリブが設けられているため、板部の一方の板面に直交する方向に入力される衝撃（以下、所定方向からの衝撃とする）に対して、第一のリブの両方の側面に高い耐衝撃性が付与され、圧縮時のたわみや変形が抑制される。また、幅寸法や密度を増大させた場合よりも、材料の使用量の増大が抑えられる。

請求項２に記載の衝撃吸収部材は、請求項１に記載の衝撃吸収部材において、隣り合う前記第一のリブのそれぞれに設けられた前記第二のリブは前記第一配列方向に沿う軸線上に位置している。
本考案では、隣り合う第一のリブのそれぞれの両方の側面に、第二配列方向における中心の位置及び数等の設置条件を揃えて、第二のリブが設けられている。そのため、隣り合う第一のリブには、板部の一方の板面に直交する方向に入力される衝撃に対して、同様の耐衝撃性が付与される。

請求項３に記載の衝撃吸収部材は、請求項１又は請求項２に記載の衝撃吸収部材において、前記第二のリブが前記第一のリブの一方の側面又は他方の側面の全体にわたって延在することを特徴とする。
本考案では、所定方向からの衝撃に対する第一のリブの耐衝撃性がより高められ、第一のリブの座屈箇所が板部の一方の板面に直交する方向における第一のリブの略中央に特定される。

請求項４に記載の衝撃吸収部材は、請求項１から請求項３に記載の衝撃吸収部材において、前記第二のリブの前記第一配列方向への突出寸法が前記第二のリブの基端部の前記第二配列方向における幅寸法の２０％以上とされていることを特徴とする。
本考案では、第二のリブの第一配列方向への突出寸法が大きく確保され、第二のリブによる第一のリブの両方の側面の耐衝撃性がさらに高められる。

請求項５に記載の車両構造は、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の衝撃吸収部材を用いた車両構造であって、前記第二のリブの延在方向を、前記衝撃吸収部材に作用する圧縮方向に向けて配置されていることを特徴とする。
本考案では、衝撃吸収部材に作用する圧縮方向からの衝撃に対して、衝撃吸収部材の第一のリブが、衝撃の入力方向に沿って延在する第二のリブによって、優れた耐衝撃性を発現する。また、上述のようにリブの幅寸法や密度を増大させた場合よりも、材料の使用量の増大が抑えられる。

本考案の衝撃吸収部材及び車両構造によれば、要求される圧縮性能を優れた耐衝撃性によって維持しつつ、材料の使用量を抑えて軽量化を図ることができる。

本考案の一実施形態である衝撃吸収部材の斜視図である。 本考案の一実施形態である衝撃吸収部材の平面図である。 本考案の一実施形態である衝撃吸収部材の側面図である。 比較例１において製造した衝撃吸収部材の平面図である。 比較例１において製造した衝撃吸収部材の側面図である。 実施例及び比較例における静的圧縮試験の結果を示すグラフである。

以下、本考案を適用した実施形態である衝撃吸収部材及び車両構造について、図面を適宜参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

（衝撃吸収部材）
図１は本実施形態の衝撃吸収部材１の斜視図である。図２は、図１に示す衝撃Ｐの入力方向から見た衝撃吸収部材１の平面図であって、図３は、図１に示す矢印Ｄ２方向から見た衝撃吸収部材１の側面図である。

図１に示すように、本実施形態の衝撃吸収部材１は、板部２と、第一のリブ３と、第二のリブ５と、を備えている。

板部２は、衝撃吸収部材１の本体をなす板状の部材である。ここで、板部２の板面のうち、衝撃吸収部材１に入力される衝撃Ｐの方を向く板面を表面（一方の板面）２Ａとし、その反対側の板面を裏面２Ｂ（他方の板面）とする。板部２の長さｄ２、幅ｗ２及び高さｈ２は、衝撃吸収部材１に入力される衝撃Ｐの発生面積等を勘案して適切に設定されている。

第一のリブ３は、板部２の表面２Ａから表面２Ａに直交する矢印Ｄ３方向に突出して複数設けられている。図２に示すように、複数（図２では３つ）の第一のリブ３，３，…，３は、所定の間隔ｓ３をあけて、互いに平行して矢印Ｄ１方向（第一配列方向）に配列している。第一のリブ３の長さｄ３は板部２の幅ｗ２と共通である。第一のリブ３の幅ｗ３、高さｈ３及び表面２Ａに設けられる数は、衝撃吸収部材１に入力される衝撃Ｐの強さや衝撃Ｐの発生面積等を勘案して適切に設定されている。なお、矢印Ｄ１方向（第一配列方向）に隣り合う第一のリブ３，３の間隔ｓ３は、衝撃吸収部材１に衝撃Ｐが作用して、隣り合う第一のリブ３，３自体が座屈又は変形した際に互いに重ならない程度に設定されていることが好ましい。

第二のリブ５は、第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄからそれぞれ、矢印Ｄ１方向に突出すると共に、矢印Ｄ３方向に延在して設けられている。また、複数（図２では３つ）の第二のリブ５，５，…，５は、互いに間隔ｓ５をあけて矢印Ｄ２方向（第二配列方向）に配列している。

図２に示すように、隣り合う第一のリブ３，３のそれぞれに設けられた第二のリブ５，…，５は、矢印Ｄ１方向に沿う軸線Ｘ５上に位置していることが好ましい。即ち、矢印Ｄ３方向とは反対方向から衝撃吸収部材１を平面視した際に、前記の第二のリブ５，…，５はそれぞれ、矢印Ｄ２方向において、軸線Ｘ５に対して第二のリブ５の基端部の幅寸法ｗ５の約半分の寸法までずれていてもよい。このような構成では、隣り合う第一のリブ３，３の側面３Ｃ同士に、第二のリブ５が互いに同一の数及び略同一の位置で配置されている。

特に、隣り合う第一のリブ３，３のそれぞれに設けられた第二のリブ５，５の矢印Ｄ２方向の中心５ｃ，５ｃが軸線Ｘ５上に位置していることが好ましい。このような構成では、隣り合う第一のリブ３，３の側面３Ｃ，３Ｃ及び側面３Ｄ，３Ｄに設けられた第二のリブ５の数及び矢印Ｄ２方向での位置が互いに一致する。

第二のリブ５の幅ｗ５、高さｈ５及び側面３Ｃ，３Ｄに設けられる数は、衝撃吸収部材１に入力される衝撃Ｐの強さや衝撃Ｐの発生面積等を勘案して適切に設定されている。
第二のリブ５の矢印Ｄ１方向への突出寸法ｅ５は、特に限定されないが、第二のリブ５の基端部の矢印Ｄ２方向における幅寸法ｗ５の１０％以上１００％以下とされていることが好ましい。このような構成では、第二のリブ５を備えた第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄの耐衝撃性がより高められる。

また、第二のリブ５は第一のリブ３の側面３Ｃの全体及び側面３Ｄの全体にわたって延在することが好ましい。即ち、第二のリブ５の高さｈ５は、第一のリブ３の高さｈ３と同等であることが好ましい。このような構成では、第一のリブ３が矢印Ｄ３方向において第二のリブ５によって支持され、側面３Ｃ，３Ｄの耐衝撃性が高められる。
第二のリブ５の平面視形状は、図２に示す半円形に限定されず、半円形以外の例えば矩形や三角形とされてもよく、これら以外の形状とされていてもよい。

板部２と第一のリブ３及び第二のリブ５を構成する材料としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂からなる発泡樹脂材料等を例示することができる。このような発泡樹脂材料としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂）、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート系樹脂、ポリ乳酸系樹脂等、及び、これらの樹脂のうち二以上を混合又は複合した樹脂等が挙げられる。

板部２と第一のリブ３及び第二のリブ５は、上記の材料を用いて、一体成形されている。一体成形を行う方法としては、例えば発泡性の熱可塑性樹脂粒子を成形型のキャビティ内に充填し、加熱発泡させて、隣接する樹脂粒子同士を一体化することで所望の形状に成形する方法が挙げられるが、特に限定されない。

以上説明したように、本実施形態の衝撃吸収部材１では、第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄの双方に、矢印Ｄ１方向における中心５ｃの位置及び数等の設置条件を揃えて、第二のリブ５，…，５が設けられている。そのため、本実施形態の衝撃吸収部材１によれば、矢印Ｄ３方向とは反対方向に入力される所定方向からの衝撃Ｐに対して、第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄに高い耐衝撃性を同等に付与し、圧縮時の第一のリブ３のたわみや変形を抑制することができる。また、第一のリブ３の幅寸法や密度を増大させて耐衝撃性を高める場合よりも、材料の使用量の増大を抑えることができる。その結果、衝撃吸収部材１に対して要求される圧縮性能を維持すると共に、軽量化を図ることができる。

また、本実施形態の衝撃吸収部材１では、第二のリブ５を第一のリブ３の側面３Ｃ又は側面３Ｄの全体にわたって延在させることで、第二のリブ５の延在方向からの衝撃Ｐに対する第一のリブ３の耐衝撃性をより高めることができる。

さらに、本実施形態の衝撃吸収部材１では、第二のリブ５の矢印Ｄ１方向への突出寸法ｅ５を第二のリブ５の基端部の矢印Ｄ２方向における幅寸法ｗ５の２０％以上とする。これにより、第二のリブ５の突出寸法ｅ５を充分に確保し、第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄの耐衝撃性をより一層高めることができる。

（車両構造）
本実施形態の車両構造は、衝撃吸収部材１を用いたものであり、図示しないが第一のリブ３の延在方向が衝撃吸収部材１に作用する圧縮方向に向けて配置されている。このような車両構造としては、例えば自動車等の車両のティビア、ドアパッド、バンパーアブソーバー等が挙げられる。これらの車両構造では、第二のリブ５が車体側に接するように配置されている。

本実施形態の車両構造によれば、この車両構造に作用する圧縮方向からの衝撃（即ち、第二のリブ５の延在方向であって、板部２に直交する方向からの衝撃）に対して、衝撃吸収部材１の第一のリブ３の高い耐衝撃性を発現させることができる。また、車両構造において、予め第一のリブ３及び第二のリブ５の形状等から想定される衝撃吸収量を再現性良く安定して発揮させることができる。
なお、車両構造に関しては一般に、衝撃によるリブの歪量が大きくなるに従い、発生荷重が上がるため、この発生荷重を高変位側で障害限界値未満に制御する必要がある。そこで、リブの変位や座屈態様に合わせてリブの圧縮モードと曲げ変形モードを制御する必要がある。本実施形態の車両構造では上記の作用効果により、第一のリブ３の変位や座屈態様に合わせて圧縮モードと曲げ変形モードを正確に制御することができる。

以上、本考案の好ましい実施形態について説明したが、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で、上記の実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

次に、本考案を以下の実施例により詳細に説明するが、本考案はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例）
材質をポリスチレン（ＰＳ）とポリエチレン（ＰＥ）とを含む複合樹脂とし、蒸気による発泡ビーズ型物成形によって、図１〜図３に示す衝撃吸収部材１を製造した。この衝撃吸収部材１の各種寸法については、ｄ２＝ｗ２＝ｄ３＝１００ｍｍ、ｈ２＝２０ｍｍ、ｗ３＝１０ｍｍ、ｈ３＝７０ｍｍ、ｓ３＝３０ｍｍ、ｅ５＝４ｍｍ、ｓ５＝３０ｍｍとした。また、第二のリブ５の矢印Ｄ３方向からの平面視形状は半円形とし、その半径を４ｍｍ（即ち、ｅ５＝４ｍｍ）とした。また、第一のリブ３及び第二のリブ５の設置数は３とした。

（比較例１）
図４は本比較例の衝撃吸収部材５１の平面図であり、図５は本比較例の衝撃吸収部材５１の側面図である。第一のリブ３に第二のリブ５を設けないこと以外は、実施例と同様の条件、方法及び寸法で、図５及び図６に示す衝撃吸収部材５１を製造した。

（比較例２）
第一のリブ３の幅寸法ｗ３を１３ｍｍに変更すること以外は、比較例１と同様の条件、方法及び寸法で、衝撃吸収部材（図示しないが、以下では衝撃吸収部材５２とする）を製造した。

（実施例及び比較例の衝撃吸収部材の評価）
実施例及び比較例１，２で製造した衝撃吸収部材１，５１，５２のそれぞれに対して、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９に準拠した静的圧縮試験を行った。衝撃吸収部材１，５１，５２の静的圧縮特性の測定結果を図６に示す。
図６からわかるように、衝撃吸収部材１の静的圧縮特性（図６に実線で示す「実施例」）は衝撃吸収部材５１の静的圧縮特性（図６に一点鎖線で示す「比較例１」）よりも安定し、優れている。

実施例及び比較例１，２で製造した衝撃吸収部材１，５１，５２の体積比率及び静的圧縮特性の測定結果の一部を表１に示す。

図６に示すように、衝撃吸収部材５２の静的圧縮特性（図６に破線で示す「比較例２」）と、衝撃吸収部材１の静的圧縮特性を比較すると、１０００Ｎ以下でのエネルギー吸収量は同等となる。一方、表１に示すように、衝撃吸収部材５１の体積比率を１．００としたとき、衝撃吸収部材１の体積比率は１．０８に抑えられているのに対し、衝撃吸収部材５２の体積比率は１．１５である。

以上の試験結果から、本考案のように第一のリブ３の側面３Ｃ，３Ｄの双方に、第二のリブ５，５を設けることで、所定方向からの衝撃Ｐに対して、第一のリブ３の耐衝撃性を高め、衝撃吸収部材１に対して要求される圧縮性能を維持すると共に、体積比重の増大を抑え、軽量化を図ることが可能であることを確認した。

１ 衝撃吸収部材
２ 板部
２Ａ 表面（一方の板面）
３ 第一のリブ
３Ｃ 側面（一方の側面）
３Ｄ 側面（他方の側面）
５ 第二のリブ
ｅ５ 突出寸法
ｗ５ 幅寸法
Ｄ１ 方向（第一配列方向）
Ｄ２ 方向（第二配列方向）
Ｄ３ 方向（板面に直交する方向）
Ｘ５ 軸線

Claims (5)

1. 板部と、
   前記板部の一方の板面からこの板面に直交する方向に突出し、且つ互いに平行して第一配列方向に配列する複数の第一のリブと、
   前記第一のリブの一方の側面及び他方の側面のそれぞれから突出すると共に、前記板面に直交する方向に延在し且つ互いに間隔をあけて第二配列方向に配列する複数の第二のリブと、を備えたことを特徴とする衝撃吸収部材。
2. 隣り合う前記第一のリブのそれぞれに設けられた前記第二のリブは前記第一配列方向に沿う軸線上に位置していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収部材。
3. 前記第二のリブは前記第一のリブの一方の側面又は他方の側面の全体にわたって延在することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝撃吸収部材。
4. 前記第二のリブの前記第一配列方向への突出寸法は前記第二のリブの基端部の前記第二配列方向における幅寸法の２０％以上とされていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の衝撃吸収部材。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の衝撃吸収部材を用いた車両構造であって、
   前記第二のリブの延在方向を、前記衝撃吸収部材に作用する圧縮方向に向けて配置されていることを特徴とする車両構造。

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