JP3874858B2

JP3874858B2 - ピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体

Info

Publication number: JP3874858B2
Application number: JP28878196A
Authority: JP
Inventors: 孝哉手島; 雅路青野
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2016-10-30
Also published as: JPH10129377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車等のピラーガーニッシュとボディーインナーフレームとで囲まれた空間内にに配設されるピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に設けられるピラーガーニッシュは、意匠性の高い部品で、ボディーフレームの車室側に配設されている。このピラーガーニッシュは、これまで、主に車両ウィンドゥ周りのボロ隠しとしての役割を担ってきたが、近年、ピラーガーニッシュの裏側とボディーフレームとの間にエネルギー吸収材を配設する検討がなされるようになってきた。車両衝突時、乗員の頭部にあたる可能性のあるピラーガーニッシュにエネルギー吸収能力をもたせようというのである。
エネルギー吸収材には、ウレタンの硬質発泡体や樹脂製の格子状リブが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記硬質発泡体は、潰れ残りがどうしても発生した。これによって、底当たりが起き、発生荷重が急激に高くなってしまう（有効ストロークが小さくなる）おそれがあった。更に、衝突子が当たったところ（面積）からすぐに変形を開始してしまい、図１６のように、衝突変形初期の発生荷重をかせぐことができなかった。エネルギー吸収体は、衝突変形初期で発生荷重が一定レベルまで立ち上がり、また、変形量が増加しても、このレベルをほぼ維持してエネルギー吸収を行ない、発生荷重が急激な上昇をみせないのが理想的であるが、このようにはいかなかった。
一方、単に樹脂製格子状リブを用いたものは、所定の剛性が得られず、更に、衝突時にリブが逃げてしまって、図１６の理想のエネルギー吸収体のように、初期荷重を立ち上がらすことができなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するもので、衝突変形初期で発生荷重を一定レベルまで立ち上がらせ、更に、変形量が増加しても、発生荷重が急激上昇せずして、発生荷重レベルをほぼ一定維持してエネルギー吸収を効率的になし得るピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体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】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明の要旨は、ピラーガーニッシュの裏面側で、これとボディーインナーフレームとで囲まれた空間内に配設されるピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体において、合成樹脂製で、複数の帯板状リブが互いに交差するようにして形成される格子状体（１）と、該格子状体の一側をピラーガーニッシュの裏面にほぼ沿わせる一方、その他側をボディーインナーフレームにほぼ沿わせて全体形状が前記空間内に納まる該格子状体の一側でこれに連接し格子空間を遮蔽する表板（２）と、該格子状体の他側でこれに連接し格子空間を遮蔽する底板（３）と、を備え、該表板と該底板とが、長手方向に対し一様に設けられ且つ長手方向を横切る断面視で交互に配設され、更に、前記格子状体との一体成形品であることを特徴とするピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体にある。
ここで、「表板」とは意匠面となるピラーガーニッシュに接する側の板体をいい、「底板」とはボディーインナーフレームに接する側の板体をいう。「一様」は、ここでは大略一様で足り、表板や底板が必ずしも一枚で連続形成されてなくてもよく、取り付けのために断続していたりでこぼこ状態であってもよい。
【０００６】
本発明のごとく、格子状体の両側で、表板と底板とが、長手方向を横切る断面視で交互に配設されていると、格子状体全体の剛性が上がる。更に、斯る構成であると、衝撃が加わった際、表板と底板とがリブの逃げを拘束し衝撃をしっかりと受け止めるので、所望の発生荷重が確保され、衝突変形が始まる初期段階から終期に至るまで、効率のよいエネルギー吸収を進行させることができる。
表板と底板とが、長手方向に対し一様に設けられ且つ長手方向を横切る断面視で交互に配設されたエネルギー吸収体は、表板と底板とでリブが逃げたり口を広げたりするのを抑えることができるので、効率的なエネルギー吸収を衝突変形初期の段階からなすことができる。また、本発明のエネルギー吸収体の構造が、変形量が増加しても初期段階から立ち上がった発生荷重のレベルを維持し、更に、終盤に至っては発生荷重の急上昇の不具合を解消し、理想のエネルギー吸収体に近いエネルギー吸収を行うことができる。加えて、こうしたエネルギー吸収体は、成形が楽で、コスト的にも安くできるメリットがある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体（以下、単に「エネルギー吸収体」という。）の実施形態について詳述する。
（１）構成
図１〜図３は本発明のエネルギー吸収体の一形態を示したもので、図１はエネルギー吸収体の拡大部分斜視図、図２は図１のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュとボディーインナーフレームとで囲まれた空間内に配設した横断面図、図３は図１のエネルギー吸収体用金型の断面図を示す。
【０００８】
エネルギー吸収体は、格子状体１と表板２と底板３とを主構成要素とする。該エネルギー吸収体は、ピラーガーニッシュ７の裏面側で、これとボディーインナーフレーム８ａとで囲まれた空間内に装着される（図２）。
格子状体１は、複数の帯板状リブ１１が互いに交差するようにして形成される。そして、格子状体１の一側をピラーガーニッシュ７の裏面にほぼ沿わせ、一方、その他側をボディーインナーフレーム８ａにほぼ沿わせて、全体形状が前記空間内に納まる格好としている。
リブ１１は、必ずしも直交状態で交差する必要はなく、エネルギー吸収性能の向上や成形性等も考えてリブ１１の配向が考慮される。ここでは、図１のごとく、縦リブ１１ａがボディーインナーフレーム側から格子状の口が広がるように立っている。リブ１１のピッチについても必ずしも同一ピッチである必要はない。
【０００９】
表板２は、前記格子状体１の一側でこれに連接して格子空間１ｃを遮蔽するものである。本実施形態では、表板２をピラーガーニッシュ側に位置するものとし、格子状体１の一側の両サイドに表板２，２を配し、これを長手方向（図２の紙面垂直方向）に対し一様に設けている。
【００１０】
底板３は、前記格子状体１の他側でこれに連接して格子空間１ｃを遮蔽するものである。本実施形態では、底板３を格子状体１のボディーインナーフレーム側の端面に位置するものとし、格子状体１の中央部に底板３を配し、これを長手方向（図２の紙面垂直方向）に対し一様に走らせている。こうして、エネルギー吸収体は、表板２と底板３とを長手方向に対し一様に設け、且つ、長手方向を横切る断面視で交互（互い違い）に配設し、更に、前記格子状体１との一体品としている。具体的には、図３のような金型４を使用して射出成形等で成形される合成樹脂製品とする。エネルギー吸収体用材料としては、ＰＰ，ＰＰＦ，ＰＰＧ，ＡＢＳ，ＡＢＳ−Ｇ，ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネートとＡＢＳとのアロイ）等の熱可塑性樹脂である。エネルギー吸収体用金型４は、図示のごとくのパーティングラインＰＬを採用することによって、アンダーカット等のない製品が簡単に得られるようになる。
【００１１】
ところで、図１〜図３に示すエネルギー吸収体に代え、表板２と底板３の配置を逆にした図４，図５のような別形態のエネルギー吸収体とすることも可能である。本発明の作用，効果が同様に期待できるからである。該エネルギー吸収体では、更に、横リブ１１ｂの並ぶ一端面側に縦リブ１１ａを追加してその端面付近の補強がなされている。
【００１２】
エネルギー吸収体は、前述のごとく、ピラーガーニッシュ７とボディーインナーフレーム８ａとで囲まれた空間内に装着するのであるが、該エネルギー吸収体は、例えばピラーガーニッシュ７より突出した図６，図７のようにボス先端７１ａを熱カシメすることによって固定される。
ボス７１のあるところの表板２は、底板３の方向へ位置を少しズラし中板２１とし、該中板２１に設けた孔２１１にボス先端７１ａが顔を突き出すようにする。そして、この先端部分を熱により溶融しカシめるのである。勿論、熱カシメに代え、ホットメルト接着剤や超音波溶着等によって固定してもよい。
【００１３】
縦リブ１１ａの厚みｔ₁ ，ｔ₂ （ここで、ｔ₁ ≦ｔ₂ ）、横リブ１１ｂの厚みｔ₃ 及び表板２，底板３の厚みｔ₅ ，ｔ₆ は、ピラーガーニッシュ７，ボディーフレーム８ａの形状，大きさ等によって適宜選定される。前記厚みをｔ₁ ≦ｔ₂ とするのは、衝撃が加わった際、厚みｔ₁ の小さく機械的強度が弱い先端部分から徐々に座屈変形を進行させていき、衝撃力をうまく吸収できるようにするためである。
尚、図２の符号９はワイヤーハーネスを示す。
【００１４】
（２）衝撃吸収性能試験
▲１▼試験
以下、本実施形態に係わるエネルギー吸収体の威力を明らかにするため、性能試験を行った。
本発明品として図１，図２の形態のものを用意した。比較品１として、表板２がピラーガーニッシュ側にあり、縦リブ１１ａが形抜き方向にあわせ平行に立っているもの（図１２）、比較品２としては、底板３がボディーインナーフレーム側にあり、縦リブ１１ａが形抜き方向にあわせ平行に立っているもの（図１３）、また、比較品３として格子状リブ１１がピラーガーニッシュ７と一体成形されたものを準備した（図１４）。本発明品と異なり、比較品１〜３はいずれも一側方向から全ての格子空間１ｃの内部を覗ける形状になっている。
本発明品，比較品１〜３は、縦リブ１１ａの厚みｔ1 ＝１．４mm，ｔ2 ＝１．６mm，横リブ１１ｂの厚みｔ3 ＝１．６mm、及び表板２，底板３の厚みｔ5 ＝２mm，ｔ6 ＝２mmと、条件を同じにして性能評価がなされた。
【００１５】
これら本発明品及び比較品１〜３について、変形量と発生荷重との関係を調べた。試験方法は、ダミー頭部（４．５４ｋｇ）に対し、衝撃速度を５．７ｍ／ｓとして比較したものである。衝撃速度の方向は図２の衝撃方向▲１▼とした。
その結果を図８〜図１１に示す。図８が本発明品の試験結果で、図９は比較品１の、図１０は比較品２の、図１１は比較品３の試験結果である。
【００１６】
▲２▼性能評価及び効果
比較品１は、表板２を形成することにより、エネルギー吸収体の剛性を上げ、また、リブ１１の逃げを拘束することにより衝撃をしっかりと受け止めようと企図したものである。更に、意匠面側で受けた衝撃力をリブ先端１１１（ボディーインナーフレーム側リブ）に分散させ初期荷重を上げようとしたが、結果は初期荷重が低い値に終わった（図９のαゾーン）。
その一つの理由として、図１２のような比較品１では、衝撃に対しリブ先端１１１から変形が始まるが、リブ１１は、変形するに伴ない、矢印方向（図１２）へ逃げてしまうことが想定される。リブ１１の厚みを増してみたが、解決するには至らなかった。
また、比較品１は、図９に示すごとく、最後の段階で発生荷重が急上昇する不具合もあった。
【００１７】
比較品２は、底板３を設けてエネルギー吸収体の剛性を上げ、リブ１１の逃げを拘束することによって衝撃をしっかりと受け止めようとするものである。また、ピラーガーニッシュ意匠面に衝撃が加わった場合、ボディーインナーフレーム側リブ基端部１１２を固定状態としてボディーインナーフレーム８ａから逃げるのを防ごうとしたものである。
しかし、結果は、比較品１と同様、初期荷重を上げることができなかった（図１０のβゾーン）。その理由として、衝突時、リブ１１はリブ先端１１１から変形を開始するが、該リブ先端１１１が衝突子の侵入に伴ない、格子状の口Ｏが図１５の矢印のごとく開いてしまうためと考えられる。
【００１８】
比較品３は、エネルギー吸収体がピラーガーニッシュ７と一体成形でき、エネルギー吸収体を別途組付けるよりも部品点数が減り、コスト低減の点からも期待されたが、結果は比較品１よりも初期荷重が低い値に終わってしまった（図１１のγゾーン）。リブ立て方向をピラーガーニッシュ７の形抜き方向に合せねばならず、比較品１よりも、衝撃に対しリブ先端１１１が一層逃げ易くなっているからと想定される。
更に、比較品３はピラーガーニッシュ７にリブ１１を直接立てるため、ピラーガーニッシュ７の意匠面にヒケが出易い欠点もあった。
【００１９】
上記比較品１〜３に対し、本発明品の変形量と発生荷重との関係グラフは、図８のごとく、良好な結果が得られている。
その理由としては、本試験方法のような図２の衝撃方向▲１▼の場合、エネルギー吸収体は、リブ先端１１１から変形するが、リブ先端１１１が図２の矢印の方向に逃げようとしても底板３がこの逃げを抑えるためだと考えられる。一方、本発明品の構造は、衝撃方向▲１▼に限られず、図２の衝撃方向▲２▼のような場合でも、リブ１１が逃げたり口を開いたりするのを底板３に代って表板２が防ぐと想定される。事実、衝撃方向▲２▼のケースでも良好な結果が得られたからである。
このように、表板２と底板３とが、長手方向に対し一様に設けられ且つ長手方向を横切る断面視で交互に配設されたエネルギー吸収体は、表板２と底板３とでリブ１１が逃げたり口を広げたりするのを抑えることができるので、効率的なエネルギー吸収を衝突変形初期の段階からなすことができる。また、本発明のエネルギー吸収体の構造が、変形量が増加しても初期段階から立ち上がった発生荷重のレベルを維持し、更に、終盤に至っては、比較品１〜３のような発生荷重の急上昇の不具合を解消し、理想のエネルギー吸収体に近いエネルギー吸収を行うことができる。加えて、こうしたエネルギー吸収体は、図３のごとく、成形が楽で、コスト的にも安くできるメリットがある。
【００２０】
尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。格子状体１，表板２，底板３等の形状，大きさ，材質等は用途にあわせて適宜選択できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明に係るピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体は、衝突変形の初期段階で発生荷重を一定レベルまで立ち上げ、更に、その後の変形量が増加しても急上昇することなく、発生荷重を略一定に維持して効率的にエネルギー吸収ができ、安全性確保に優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態で、エネルギー吸収体の拡大部分斜視図である。
【図２】図１のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュに配設した横断面図である。
【図３】図１のエネルギー吸収体用金型の断面図である。
【図４】図１と異なる他形態のエネルギー吸収体の拡大部分斜視図である。
【図５】図４のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュに配設した横断面図である。
【図６】図５で、ボス取り付け付近のエネルギー吸収体の横断面図である。
【図７】図４のエネルギー吸収体に係るボス取り付け付近の拡大斜視図である。
【図８】本発明品について、変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図９】比較品１について、変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図１０】比較品２について、変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図１１】比較品３について、変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図１２】比較品１のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュに配した横断面図である。
【図１３】比較品２のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュに配した横断面図である。
【図１４】比較品３のエネルギー吸収体をピラーガーニッシュに配した横断面図である。
【図１５】比較品２のエネルギー吸収体の不具合状況を示す斜視図である。
【図１６】変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【符号の説明】
１格子状体
１１リブ
１ｃ格子空間
２表板
３底板
７ピラーガーニッシュ
８ボディーインナーフレーム

Claims

ピラーガーニッシュの裏面側で、これとボディーインナーフレームとで囲まれた空間内に配設されるピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体において、
合成樹脂製で、複数の帯板状リブが互いに交差するようにして形成される格子状体（１）と、該格子状体の一側をピラーガーニッシュの裏面にほぼ沿わせる一方、その他側をボディーインナーフレームにほぼ沿わせて全体形状が前記空間内に納まる該格子状体の一側でこれに連接し格子空間を遮蔽する表板（２）と、該格子状体の他側でこれに連接し格子空間を遮蔽する底板（３）と、を備え、該表板と該底板とが、長手方向に対し一様に設けられ且つ長手方向を横切る断面視で交互に配設され、更に、前記格子状体との一体成形品であることを特徴とするピラーガーニッシュ用エネルギー吸収体。