JP4393838B2 - 衝撃吸収体 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両の前部等に配置されて、衝突時における衝撃を吸収するようにした衝撃吸収体に関するものである。

従来、この種の衝撃吸収体としては、例えば、特許文献１に開示されるような構成のものが知られている。すなわち、この従来構成の衝撃吸収体は、合成樹脂よりなり、底板部と、その底板部上に一体に形成された複数の縦リブ及び横リブよりなる格子状部とを備えている。また、衝撃の加わる面の反対側に位置するように、格子状部の各縦リブと各横リブとの交差部における底板部側の端部及び底板部には、剛性を低下させるための切欠凹部が形成されている。そして、この衝撃吸収体を車両のアームレストやドアトリム等の内装品に組み入れることにより、側突事故にともなう衝撃を吸収するとともに、二次的な発生荷重を抑制するようになっている。つまり、衝撃吸収体は、自身の変形及び破壊により衝撃を吸収するものであるが、衝撃吸収体自体が備える剛性により、二次的な衝撃荷重が発生して、結果として衝撃吸収体の衝撃吸収特性が低下することになるので、それを抑制しようとしている。
特開平８−３１０３２１号公報

しかしながら、格子状部の各縦リブと各横リブとの交差部の底板部側に切欠凹部が形成されているのみの構成では、交差部のみは剛性が低下するが、他の部分の剛性低下が充分ではなく、衝撃を十分に吸収することができない。

図７は、衝撃吸収体について、衝撃吸収特性試験を行った結果を示すものである。破線で示すカーブが前述した切欠凹部を有する衝撃吸収体の衝撃吸収特性を示すものである。この図７において、縦軸は加速度荷重（衝撃吸収体に対する衝突物が受ける加速度であって、衝突方向とは反対方向のマイナス加速度を測定したもの）を示し、横軸は衝撃吸収体に対する衝突物の衝突時の変位量、言い換えれば衝撃吸収体の破壊または変形量を示す。図７の破線から明らかなように、前述した切欠凹部を有する従来の衝撃吸収体は、加速度荷重が比較的緩やかな勾配で右肩上がりに上昇し、目標値Ｇを越えてもさらに上昇する特性を示している。これは、衝突物がマイナス加速度で表される大きな衝突反力を受けていることを示している。そして、このことは、衝突の衝撃が充分に吸収されていないことを示している。そして、変位量がある値を示した付近から加速度加重が急落する。これは、衝撃吸収体が大きく破壊または変形することにより、変位量の変化が少ないにもかかわらず前記加速度荷重が急速に低下したものである。従って、衝撃吸収体はその破壊または変形度合いが大きいために、これ以降、衝撃吸収体は衝撃吸収機能をほとんど発揮しない。

以上のように、従来の衝撃吸収体は、充分な衝撃吸収機能を有するものではない。
なお、図７の２点鎖線で示すカーブは、前述した切欠凹部を有しない従来一般の衝撃吸収体の特性を示すもので、切欠凹部を備えた衝撃吸収体よりも衝撃吸収後期において衝撃吸収特性がさらに劣る。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、衝撃を良好に吸収することができる衝撃吸収体を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、底板部と、その底板部上に設けられた複数の縦リブ及び横リブよりなる格子状部とを一体形成した合成樹脂製の衝撃吸収体において、前記底板部には格子状部の縦リブと横リブとのうちのいずれか一方のリブに沿って開口溝を形成してその一方のリブの底板部側を自由端とするとともに、格子状部の縦リブと横リブとのうちのいずれか他方のリブを前記底板部と一体に形成したことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記格子状部の各縦リブと各横リブとの交差部の底板部側には、前記格子状部における底板部側の端部側から反対側の端部側に向って凹む切欠凹部を形成したことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記開口溝は格子状部の横リブに沿って形成されていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、車両の前部に配置されることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、横リブが水平方向に沿うように配置されることを特徴とするものである。
（作用）
請求項１に記載の発明においては、一方のリブの底板部側が自由端になっているため、そのリブの剛性が低減される。そして、衝撃吸収体に対して衝撃荷重が加わると、同リブが有効に座屈変形されて、衝撃が吸収されるとともに、二次的な加速度荷重の上昇が抑制される。

請求項２に記載の発明においては、格子状部の交差部の底板部側が開放されて、格子状部の交差部の剛性が低減されている。従って、格子状部の交差部が効果的に座屈変形され、衝撃吸収が有効に発揮される。

請求項３及び請求項５に記載の発明においては、特に縦方向に延びる物体に対する衝突の際に、横リブがその物体の外周形状に沿って変形しやすくなり、優れた衝撃の吸収効果を発揮することができる。

請求項４に記載の発明においては、車両の前部に対する衝突において、車両及び衝突物に対する衝撃を緩和することができる。

以上のように、この発明によれば、車両衝突時、衝撃吸収のためにリブが有効に座屈変形するため、衝撃を良好に吸収することができるという効果を発揮する。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車両１１の前部のエンジンルーム内において、フロントバンパーリインホースメント１２上にはフロントバンパーカバー１３に近接して前部衝撃吸収体１４Ａが支持されている。また、車両１１の前部のエンジンルーム内において、ラジエーター１５の上方のフレーム１６上にはボンネットカバー１７に近接して上部衝撃吸収体１４Ｂが支持されている。そして、車両１１の前部に対して何らかの物体が衝突した際に、これらの衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂにより、衝突時の衝撃が吸収されるようになっている。

前記前部衝撃吸収体１４Ａ及び上部衝撃吸収体１４Ｂは、ポリプロピレンを主成分とする結晶性の熱可塑性樹脂（ＰＰ）や、アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンの３成分を共重合した非結晶性の熱可塑性樹脂（ＡＢＳ樹脂）等により一体に形成されている。

図２〜図６に示すように、前記前部衝撃吸収体１４Ａには、平板状をなす底板部２１と、その底板部２１上に一体に形成された格子状部２２とが設けられている。格子状部２２は、所定間隔Ｌ１おきに平行に配設された長四角板状の複数の縦リブ２２ａと、それらの縦リブ２２ａと交差するように所定間隔Ｌ２をおいて平行に配設された長四角板状の複数の横リブ２２ｂとから構成されている。そして、前部衝撃吸収体１４Ａは、底板部２１においてフロントバンパーリインホースメント１２上に固定されて、格子状部２２の底板部２１と反対側が衝突物受け部となるように、車両１１のフロントバンパーカバー１３側に対向配置されている。また、この状態において、前記横リブ２２ｂが前方を向いた状態で水平方向に沿って延長配置されている。

図３に示すように、前記前部衝撃吸収体１４Ａの底板部２１には、所定幅Ｌ３の開口溝２３が前記各格子状部２２の各横リブ２２ｂに沿って延びるように形成され、この開口溝２３の形成により各横リブ２２ｂの底板部２１側が開放されて、その底板部２１側の端部が自由端になっている。図５及び図６に示すように、各横リブ２２ｂはその高さＬ５が縦リブ２２ａの高さＬ６とほぼ等しくなっている。

図３，図５及び図６に示すように、格子状部２２の各縦リブ２２ａと各横リブ２２ｂとの交差部２２ｃにおける底板部２１側の端部には、開口溝２３と同幅Ｌ３で所定深さＬ４の複数の切欠凹部２４が開口溝２３に向かって開口するように形成されている。このため、この切欠凹部２４の部分における交差部２２ｃは前記リブ２２ａ，２２ｂの高さＬ５，Ｌ６よりも低い高さＬ７に形成されている。そして、切欠凹部２４の形成により、格子状部２２の交差部２２ｃの剛性が低減されている。

図１及び図８に示すように、前記上部衝撃吸収体１４Ｂについても、その底板部２１と、縦リブ２２ａと横リブ２２ｂとよりなる格子状部２２とが一体に形成されている。そして、上部衝撃吸収体１４Ｂは、底板部２１においてフレーム１６上に固定されて、格子状部２２の底板部２１と反対側の端部、すなわち前端側が衝突物受け部となるように、ボンネットカバー１７に対向配置されている。また、この状態において、前記横リブ２２ｂが斜め上方を向いた状態で水平方向に沿って延長配置されている。なお、この上部衝撃吸収体１４Ｂでは、底板部２１が車両１１のフレーム１６の外面形状と合致するように山形状に折曲形成されるとともに、格子状部２２の縦リブ２２ａが車両１１のボンネットカバー１７の内面形状と合致する形状に形成されている。

そして、この上部衝撃吸収体１４Ｂにおいても、前述した前部衝撃吸収体１４Ａと同様に、底板部２１に複数の開口溝２３が格子状部２２の各横リブ２２ｂに沿って形成されるとともに、格子状部２２の各縦リブ２２ａと各横リブ２２ｂとの各交差部２２ｃにおける底板部２１側の端部に複数の切欠凹部２４が形成されている。

次に、前記のように構成された衝撃吸収体の作用を説明する。
さて、図１に示すように、前部衝撃吸収体１４Ａ及び上部衝撃吸収体１４Ｂを搭載した車両１１の前部に対して何らかの物体が衝突し、それらの衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂに対して、格子状部２２の前端、すなわち格子状部２２の底板部２１と反対側の端部側から格子状部２２に衝撃荷重が加わると、その格子状部２２が座屈変形され始め、衝撃吸収が開始される。

この場合、底板部２１に対する開口溝２３の形成により、横リブ２２ｂの底板部２１側が自由端になり、結果として横リブ２２ｂの前後両端が自由端になり、その剛性が低減されている。従って、衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂに継続して作用する衝撃荷重に対しては横リブ２２ｂが有効に座屈変形される。また、前記開口溝２３に加えて交差部２２ｃに深さＬ４の切欠凹部２４を形成したことにより、その交差部２２ｃの前後両端が開放されるとともに、格子状部２２の交差部２２ｃの高さＬ７が低くなっている。このため、交差部２２ｃの剛性が低減され、前述のように衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂに継続して作用する衝撃荷重に対しては交差部２２ｃも効果的に座屈変形される。

従って、衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂに対する衝突の初期には、主として横リブ２２ｂが座屈変形して衝撃が直ちに吸収され、その後、縦リブ２２ａ及び交差部２２ｃの座屈変形により衝撃吸収が継続される。よって、衝突時の衝撃の吸収が良好に継続されるとともに、二次的な発生荷重の上昇が抑制される。

図７に実線で示すこの実施形態の前部衝撃吸収体１４Ａの衝撃吸収特性試験の結果においては、格子状部２２の変形初期においては、主として横リブ２２ｂの座屈変形により、マイナスの加速度荷重が急激に立ち上がって、目標値Ｇに達し、有効な衝撃吸収が衝突後ただちに開始される。そして、その後は目標値Ｇ近辺の加速度荷重を保つような理想的に近い衝撃吸収が継続するとともに、その継続期間も従来の衝撃吸収体より長く持続し、従って、この間の二次的な加速度荷重の発生も抑制される。なお、上部衝撃吸収体１４Ｂも同様な傾向を示す。以上のように、この実施形態の衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂは優れた衝撃吸収機能を有するものである。

前記加速度荷重の目標値Ｇは、リブ２２ａ，２２ｂの高さＬ５，Ｌ６や、切欠凹部２４の深さＬ４、すなわち交差部２２ｃの高さＬ７等の数値を変更することにより、要求に応じて任意に設定変更することができる。この場合、これらの数値の変更は、衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂを成形するための金型に対してわずかの変更を加えればよいため、型構造の変更は不要で、手間がかからず、容易である。

以上のように、この実施形態の衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂを装備した車両１１においては、衝突した際の衝撃が良好に吸収される。特に、この衝撃吸収体１４Ａ，１４Ｂでは、開口溝２３が格子状部２２の各横リブ２２ｂに沿って延びるように形成されているため、横リブ２２ｂの剛性が低い。従って、電柱等の縦方向に延びている物体との衝突時に、横リブ２２ｂがその物体の外周形状に沿うように座屈変形しやすく、衝撃吸収効力を発揮する。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図９に示すように、格子状部２２の交差部２２ｃの各内コーナ部分に円弧２５を形成すること。このように構成すれば、各内コーナ部分に対する応力の集中を阻止でき、その内コーナ部分に亀裂が発生する可能性を低下させることができる。ちなみに、内コーナ部分に亀裂が発生すると、交差部２２ｃが小さな外力で座屈しやすくなり、衝撃吸収機能が低下する。

・ 図１０に示すように、格子状部２２の交差部２２ｃの各内コーナ部分に円弧２５を形成するとともに、交差部２２ｃの中心に肉盗み孔２７を形成すること。このように構成すれば、前記円弧２５の曲率を大きくしても、交差部２２ｃの肉厚の増加を抑えることでき、交差部２２ｃの剛性の増大を防止することができる。

・ 前記実施形態とは異なり、開口溝２３を底板部２１に対して、格子状部２２の各縦リブ２２ａに沿って延びるように形成すること。
・ 前記実施形態では、各横リブ２２ｂに対応して開口溝２３を形成したが、縦リブ２２ａまたは横リブ２２ｂのうちの一部のリブに対応して開口溝２３を形成すること。

・ 前記衝撃吸収体を、例えば車両１１の後部や側部等の、実施形態とは異なった箇所に配置すること。

一実施形態の衝撃吸収体を備えた車両の部分断面図。 図１の車両における前部衝撃吸収体を拡大して示す要部斜視図。 同じく前部衝撃吸収体を異なった方向から見て示す要部斜視図。 同じく前部衝撃吸収体の要部拡大正面図。 図４の５−５線における要部断面図。 図４の６−６線における断面図。 前部衝撃吸収体の変位量と加速度、荷重との関係を示すグラフ。 図１の車両における上部衝撃吸収体を拡大して示す断面図。 衝撃吸収体の変更例を示す部分正面図。 衝撃吸収体の別の変更例を示す部分正面図。

符号の説明

１１…車両、１４Ａ…前部衝撃吸収体、１４Ｂ…上部衝撃吸収体、２１…底板部、２２…格子状部、２２ａ…縦リブ、２２ｂ…横リブ、２２ｃ…交差部、２３…開口溝、２４…切欠凹部。

Claims (5)

1. 底板部と、その底板部上に設けられた複数の縦リブ及び横リブよりなる格子状部とを一体形成した合成樹脂製の衝撃吸収体において、
   前記底板部には格子状部の縦リブと横リブとのうちのいずれか一方のリブに沿って開口溝を形成してその一方のリブの底板部側を自由端とするとともに、格子状部の縦リブと横リブとのうちのいずれか他方のリブを前記底板部と一体に形成したことを特徴とする衝撃吸収体。
2. 前記格子状部の各縦リブと各横リブとの交差部の底板部側には、前記格子状部における底板部側の端部側から反対側の端部側に向って凹む切欠凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収体。
3. 前記開口溝は格子状部の横リブに沿って形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収体。
4. 車両の前部に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の衝撃吸収体。
5. 横リブが水平方向に沿うように配置されることを特徴とする請求項４に記載の衝撃吸収体。

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