JP4554515B2 - 自動車の衝撃吸収体 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の前後部の少なくとも一方に装備される衝撃吸収体であって、バンパーフェイシアと車体との間に介在させてバンパーフェイシアが受ける他の自動車または他の物体との衝突や接触時において、幅広い範囲の衝撃値によるエネルギーを吸収し緩和することができる自動車の衝撃吸収体に関するものである。
自動車の前後部には、他の自動車または他の物体との衝突や接触時の衝撃を吸収し緩和するための衝撃吸収機構としてのバンパーが装備されている。そして、従来のバンパーとしては、鋼板を曲げ加工したものが使用されていた。しかし、近年、カーデザインに対する要求水準が高くなり、安全面の性能向上さらには外形の優美さが追求されるにつれて、バンパーにも形状、色彩等の点でボディデザインにマッチしたものが要求されてきた。
このようなバンパーは、熱可塑性プラスチック製のバンパーフェイシアでバンパーを覆いその内部に衝撃吸収体を配置するものである。このバンパーフェイシアは、ポリプロピレンやその他の熱可塑性プラスチックの射出成形あるいはスタンピング成形により成形される。近年、自動車の廃棄時のリサイクル性を考慮して、ポリプロピレンに他の複合樹脂をポリマーアロイしたものも提案されている。そして、衝撃吸収体は、性能およびコストの面から多くの形態が採用されているが、一般的な形態は、バンパービームを中心とした形態である。
バンパービームとしては、従来、板を曲げ加工したものが多く用いられていたが、最近は、ラス繊維や炭素繊維等の繊維類によって補強された合成樹脂製バンパービームも用いられはじめている。
これらのバンパービームは、その表面をバンパーフェイシアで覆うものが主流であるが、中には実開昭56−103349号、実開昭57−32555号に開示されているようにバンパービームとバンパーフェイシアとの間にエネルギー吸収用の発泡体を介在させることもある。
さらに新規な提案ではあるが、バンパーフェイシアをなくしバンパーフェイシアとバンパービームを兼ねるものとしてブロー成形製のバンパーがある(特開平4−62029号、特開平5−116572号、特公平2−46418号、実開昭58−194942号など)。
このブロー成形製のバンパーには、実公平4−33165号に開示されているようなバンパービームで補強するという提案もある。
上記従来のバンパーシステムは、他の自動車または他の物体との衝突や接触時において、高い衝撃値(20kN以上)によるエネルギーを吸収し緩和することができるが、低い衝撃値(5kN以下)によるエネルギーを吸収し緩和することが困難である。
さらに、中空部を有し、その表面壁と裏面壁から凹状リブを形成してその互いの先端部を接合して一体化し、衝撃吸収性の向上を企図したものは、特開2002−187508公報に記載されている。また、曲げ弾性率が5000kg/cm2 〜2500kg/cm2 のポリプロピレン樹脂により構成した車両用衝撃吸収体は、特許第3313999号公報に記載されている。
なお、凹状リブと板状リブを形成した衝撃吸収性を有する車両用ダクトは特開2002−193057号公報および特開2001−239573号公報に、強化芯材を挿入した衝撃吸収性を有する車両用ダクトは特開2001−341516号公報に、さらに凹状リブと板状リブを有するバンパーレインホースメントは特許第2714567号公報にそれぞれ記載されている。
上記特開2002−187508号公報および特許第3313999号公報に記載されている車両用衝撃吸収体のように、熱可塑性樹脂からなる中空二重壁構造体の表面壁と裏面壁から凹状リブを形成してその互いの先端部を接合して一体化したものは、中空体の厚みを十分なものとすれば所要の衝撃吸収量を確保できるが、設計上バンパーフェイシアとバンパービームとの間のスペースが少ない場合など中空体の厚みに制約がある場合には所要の衝撃吸収量が得られず、特に衝撃が加わった直後の衝撃吸収性能の改善が要求される。
実開昭56−103349号公報 実開昭57−32555号公報 特開平4−62029号公報 実公平4−33165号公報 特許第3313999号公報 特開2002−187508号公報 特開2002−193057号公報 特開2001−239573号公報 特開2001−341516号公報 特許第2714567号公報
本発明は、他の自動車または他の物体との衝突や接触時において、高い衝撃値(20kN以上)によるエネルギーを吸収するだけでなく、低い衝撃値(5kN以下、特に3kN〜5kN)によるエネルギーにも対応することができる衝撃吸収体を得ることを目的とする。
また、衝撃吸収体または中空体の厚みに制約がある場合であっても所要の衝撃吸収性能を確保できるとともに、特に衝撃が加わった直後の衝撃吸収性能に優れ、高い衝撃吸収性能を維持することができる機能性およびデザイン性に優れた自動車の衝撃吸収体を得ることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る自動車の衝撃吸収体は、バンパーフェイシアと車体との間に介在させてバンパーフェイシアが受ける衝撃を吸収させる自動車の衝撃吸収体であって、前記車体側に配置された金属あるいはプラスチックからなるバンパービームと、前記バンパーフェイシア側に配置されたプラスチックからなる中空体とを備えており、前記中空体は、間隔をおいて相対する前記バンパーフェイシア側の第一壁および前記バンパービーム側の第二壁ならびに両壁の周縁部を繋ぐ周囲壁から構成され、前記第一壁を対向する前記第二壁へ向けて窪ませ且つ前記第二壁を対向する前記第一壁へ向けて窪ませて一方の凹状リブと他方の凹状リブからなる一対の凹状リブが複数個形成され、前記一方の凹状リブと前記他方の凹状リブは互いの先端部が溶着一体化された溶着面を有するとともに、前記第一壁を対向する前記第二壁へ向けて突出させ且つ前記第二壁を対向する前記第一壁へ向けて突出させて一方の板状リブと他方の板状リブからなる一対の板状リブが複数個の凹状リブを繋ぐように形成され、前記一方の板状リブと前記他方の板状リブは互いの先端部が溶着一体化された溶着部を有することを特徴とするものである。
本発明の請求項2に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された一方の凹状リブの第一壁から溶着面までの高さ(b)が15.0〜35.0mmに形成され且つ他方の凹状リブの第二壁から溶着面までの高さ(c)が15.0〜35.0mmに形成され、衝撃吸収体の第一壁から第二壁の平均間隔(a)が30.0〜70.0mmに形成されていることを特徴とするものである。
本発明の請求項3に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1または2記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された一方の凹状リブは略円筒状に形成されており、第一壁および第二壁には凹状リブによる直径(d)が15.0〜30.0mmの略円形の開孔を有し、一対の凹状リブの先端部に形成された溶着面は直径(e)が5.0〜15.0mmの略円形に形成されていることを特徴とするものである。
本発明の請求項4に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1ないし3いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された板状リブは厚さ(f)が2.0〜10.0mmの板状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明の請求項5に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1ないし3いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された一方の板状リブまたは他方の板状リブは凹溝状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明の請求項6に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1ないし4いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された一方の板状リブまたは他方の板状リブは中実の板状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明の請求項7に係る自動車の衝撃吸収体は、請求項1ないし6いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体において、前記中空体に形成された一方の板状リブまたは他方の板状リブには強化芯材が埋設されていることを特徴とするものである。
発明によれば、の自動車または他の物体との衝突や接触時の高い衝撃値(20kN以上)を吸収するだけでなく、低い衝撃値(5kN以下)に対応することもできる機能性およびデザイン性に優れた自動車の衝撃吸収体を得ることができる。
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
発明の第の実施の形態は図1ないし図5に示すように、自動車の衝撃吸収体11は、ンパーフェイシア12と車体との間に介在させて衝撃を吸収させるものであって、車体側に配置したバンパービーム13と、バンパーフェイシア12側に配置した中空体14とで構成されている。
中空体14は熱可塑性プラスチックをブロー成形して中空状に成形されたものであって、21は中空部、18は第一壁、19は第二壁、20は周囲壁であって、第一壁18と第二壁19は間隔をおいて相対しており、両壁の周縁部は周囲壁20で繋がっている。中空体14はその第一壁18がバンパーフェイシア12側に、第二壁19がバンパービーム13側に配置される。
前記中空体14には、第一壁18および第二壁19の両方をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成された対をなす略円筒状の一方の凹状リブ15および他方の凹状リブ16を多数有している。これら一方および他方の凹状リブ15、16の先端部は互いに当接して溶着面17において溶着されている。
また、第一壁18には各一方の凹状リブ15間を繋ぐように、一方の板状リブ22が形成されており、この一方の板状リブ22は対向幅の狭い溝状になっていて、その対向幅f(図3参照)は肉厚を含めて2.0〜10.0mmである。第二壁19には各他方の凹状リブ16間を繋ぐように他方の板状リブ23が形成されており、この他方の板状リブ23も一方の板状リブ22と同様に溝状になっていて、その対向幅fは肉厚を含めて2.0〜10.0mmである。一方の板状リブ22と他方の板状リブ23は互いに対向していて、その対向端部が溶着一体化されており、24はその溶着部である。
第一壁18および第二壁19の両方をそれぞれ他方へ向けて窪ませて互いの先端部を当接させて一体に溶着した溶着面17を形成させるとともに第一壁18および第二壁19の両方をそれぞれ中空部内に向けて突出させて互いの先端部を当接させて一体に溶着した溶着部24を形成させることにより、バンパーフェイシアに対する衝突の際その衝撃方向が中空体に形成された凹状リブ15、16に対して斜めの方向である場合であっても凹状リブ15、16が横倒れすることなく所要の衝撃吸収性能を発揮することができるとともに衝撃が任意の箇所に加わった場合においても均一な衝撃吸収力を得ることができる。
前記中空体14に形成された一方の板状リブ22および他方の板状リブ23は、図9に示すように中実の板状に形成してもよい。また、一方の板状リブ22および他方の板状リブ23には、図10に示すように、金属製またはプラスチック製のプレートからなる強化芯材25を埋設してもよい。
前記中空体14に形成された一方の凹状リブ15の第一壁18から溶着面17までの高さbは15.0〜35.0mmに形成され且つ他方の凹状リブ16の第二壁19から溶着面17までの高さcは15.0〜35.0mmに形成されている。また、第一壁18から第二壁19の平均間隔aは30.0〜70.0mmが特に好適である。
そして、第一壁18および第二壁19に形成された略円筒状の一対の凹状リブ1516には、直径dが15.0〜30.0mmの略円形の開孔を有しており、一対の凹状リブ1516の先端部に形成された溶着面17は直径eが5.0〜15.0mmの略円形に形成され、一対の凹状リブ1516の略円筒状の壁面は傾斜をもって略円形に開孔された第一壁18および第二壁19と略円形に形成された溶着面17とを繋ぐように円錐形状とするのが好ましい。
なお、一方の凹状リブ15および他方の凹状リブ16の開孔および溶着面17は、図に示した略円形のものに限らず、楕円形または六角形や八角形などのような多角形であってもよい。
ここで、以下にバンパーフェイシア12およびバンパービーム13の一例について説明をする。
バンパービーム13は、金属あるいはプラスチックからなるものであるが、金属では鉄やアルミニウムなどの断面コの字状の板材を溶接して断面箱型などの構造部材を使用することができる。特に高張力鋼板などのような剛性の高い金属を使用すれば、板材を極力薄くできるので軽量化が図れる。またプラスチックでは、炭素繊維やガラス繊維を入れ込んだ曲げ弾性率が4000MPa以上の高剛性のものが好ましい。バンパービーム13は、断面箱型あるいは断面コの字状の車体の幅方向に延びる長尺形状で、車体に取り付ける取り付け部を有していてもよい。
バンパーフェイシア12は、ポリプロピレンやその他の熱可塑性プラスチックを射出成形したり、あるいはスタンピング成形して形成される。また、バンパーフェイシア2の表面は自動車の車体に応じた塗装が施されているが、自動車の廃棄時のリサイクル性を考慮して、ポリプロピレンに他の複合樹脂をポリマーアロイした樹脂を用いると塗装の樹脂をも同時に処理することができる。
中空体14は、ブロー成形できる樹脂であればよく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタート等のポリエステル系樹脂、ポリアミドなどの剛性等の機械的高度の大きい樹脂で、特に曲げ弾性率が800〜2500MPaの熱可塑性プラスチックで構成されるが、リサイクル性を考慮するとポリプロピレンやポリエチレンあるいはこれらを基本とするポリマーアロイまたはブレンド物などのポリオレフィン系樹脂が好適である。
なお、互いに隣接する一方の凹状リブ15、15間および互いに隣接する他方の凹状リブ16、16間の少なくともいずれか一方には、自動車の進行方向に立ち上がった凹溝状の連結リブ26を介在させることができる。
図6に示すように、連結リブ26は水平線に対して適宜の角度を有する仮想直線に形成される。仮想直線平行線に対して0°〜90°の範囲で任意に選択が可能であるが、30°〜60°および90°が衝撃吸収性能および成形性の観点から好適である。ここで、図6において板状リブ22は水平線上に形成されており、連結リブ26は水平線に対して略90°の角度を有する仮想直線に形成されている。つまり板状リブ22と連結リブ26とは略直交する方向に形成されており、相互に支え合い衝撃に対して凹状リブおよび板状リブが横倒れするのを好適に防止することができるものである。
本発明の第1の実施の形態において、一方の凹状リブ15と他方の凹リブ16とは仮想直線に互いに間隔をおいて配置されている。
仮想直線には連結リブ26を形成することができ、また、全連結リブ26の合算長さは、第一壁18、第二壁19および周囲壁20を含めた全仮想直線合算長さに対して、20%〜60%の範囲以内に設定されている。
全連結リブ26の合算長さが、第一壁18、第二壁19および周囲壁20を含めた全仮想直線合算長さに対する割合が20%未満のときは、衝撃吸収体としての剛性に劣り外部からの衝撃荷重に対して第一壁18、第二壁19が接触するいわゆる「底着き現象」を起こし、逆に60%を越えると剛性が増えすぎて緩衝性が悪くなる。
また、連結リブ26は、図8に示した断面コの字状の凹溝に限らず、V溝状であってもあるいは中空部内に突出した2枚の壁が一体となった板状のものであってもよい。連結リブ26の深さは3.0〜8.0mmである。
図8において連結リブは第一壁18のみに形成されているが、第二壁19にも同様の連結リブを形成してもよい。
本発明に係る自動車の衝撃吸収体11を構成する中空体14は、図12および図13に示すようにブロー成形される。すなわち、27、27は一対の分割金型、28、28は凹状リブ成形キャビティ、29は押出ダイ、30はパリソンである。図12に示すように、一対の分割金型27,27の間にパリソン30を配置後、図13に示すように型締めし、吹込みノズルをパリソンに突き刺して加圧流体をパリソン内に導入し、パリソンを金型のキャビティ面に押圧させて中空体の形状を形成させる。これにより、中空体には溶着面17を有する一対の凹状リブ1516、溶着24を有する一対の板状リブ22、23および連結リブ26が一体に形成される。
ブロー成形により形成された中空体にはその周囲壁20の略割金型27、27によるピンチオフでパーティングライン(図示せず)が形成され、さらに吹込みノズルを突き刺した痕跡として吹込み孔(図示せず)が形成されている。パーティングラインは中空体14の高さ方向略中央に位置し、周囲壁20の略全周に形成される。
次に、本発明に係る自動車の衝撃吸収体の一実施例と、比較例との比較実験結果について、以下に説明する。
図1に示した構成において図6〜図8に記載の板状リブを有する中空体を用いた自動車の衝撃吸収体を使用した。
バンパービーム:高張力鋼板による断面箱型形状のバンパービーム
中空体:図6〜図8に示した形状のものをブロー成形した。その寸法は、100mm×40mm×1200mmであり、平均肉厚は1.0mmであった。凹状リブの内径は第一壁18および第二壁19ともに表面側がφ20mm、融着部側がφ10mmである。連結リブは凹溝状であり、第一壁18、第二壁19および周囲壁20を含めた全仮想直線合算長さに対して、全連結リブの合算長さの割合は25%である。合成樹脂は、三井住友化学株式会社製のポリプロピレン「AD571」(曲げ弾性率1050MPa)を使用した。
(比較例)
比較例は、実施例の中空体に代えて、ポリウレタン製の発泡体を使用したものである。
バンパービーム:実施例と同じ
発泡体:2.5kg/cm3の発泡ウレタン
次に実施例1比較例を対比してその評価を図11に示す。
図11は、上記実施例1比較例の衝撃吸収体を衝突試験機にかけた結果得られたグラフである。この衝突試験機は、保土ヶ谷技研株式会社製の衝突試験機で、質量が20kg、先端形状がφ70mm、長さが160mmの柱状の衝突子を20km/時の速度で衝突させた。
図11から明らかなように、比較例のものは、実施例に比べて衝撃吸収力が小さい。衝撃吸収値は、曲線の下の曲線と横軸とで囲まれる部分の面積であるが、比較例は実施例に比べて、衝突直後の傾きが緩いので吸収力が低い。また、比較例は、発泡体として発泡ポリウレタンを用いているので、衝突により発泡ポリウレタンがばらばらに破壊される。そのため、破壊片によりバンパー内でカタカタと異音が発生し、一旦衝撃を受けると再度使用することはできない。
本発明係る自動車の衝撃吸収体11は、車体側のバンパービーム13とバンパーフェイシア12との間に、プラスチックからなる中空体14を介在させているので、当該衝撃吸収体11を装備した自動車が他の自動車または他の物体と衝突したり接触したときの高い衝撃値(20kN以上)がバンパービーム13で吸収される。また、当該自動車が衝突したり接触したときの低い衝撃値(5kN以下)は、中空体14で吸収される。
実施例1のもにあっては充分な衝撃吸収値を得ることができるとともに高い衝撃吸収力を維持することができる。また、中空体14は低い衝撃値に対しては一旦潰れた後に再度もとの形状に復元し繰り返し使用できるよう構成することも可能である。さらに、実施例のものにあっては特に衝撃が加わった直後の衝撃吸収性能に優れ、さらに高い衝撃吸収性能を維持することができる。
本発明に係る自動車用の衝撃吸収体は、自動車等のドア、ボディサイドパネル、ルーフパネル、ピラー、バンパーなどの車両構成部材に内設して、それらの部分の衝撃吸収性を格段に高めることができるものであり、自動車の安全性向上に大いに貢献するものである。
本発明の第の実施の形態に係る自動車の衝撃吸収体の一部を示す破断斜視図である。 中空体の一部を示す破断斜視図である。 図2のC−C断面図である。 図2のD−D断面図である。 図2の要部を示す破断斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る自動車の衝撃吸収体一部を示す破断斜視図である。 図6の正面図である。 図6のE−E断面図である。 図6の要部を示す破断斜視図である。 本発明の第の実施の形態に係る自動車の衝撃吸収体を構成する中空体の部を示す破断斜視図である。 本発明の実施例に係る自動車の衝撃吸収体の特性と比較例の特性とを示すグラフである。 本発明に係る衝撃吸収体のブロー成形態様を示す断面図である。 同上型締めした状態の断面図である。
符号の説明
11 自動車の衝撃吸収体
12 バンパーフェイシア
13 バンパービーム
14 中空体
15 一方の凹状リブ
16 他方の凹状リブ
17 溶着面
18 第一壁
19 第二壁
20 周囲壁
22 一方の板状リブ
23 他方の板状リブ
24 溶着部
25 強化芯材
26 連結リブ
27 分割金型
28 凹状リブ成形キャビティ
29 押出ダイ
30 パリソン

Claims (7)

  1. バンパーフェイシアと車体との間に介在させてバンパーフェイシアが受ける衝撃を吸収させる自動車の衝撃吸収体であって、前記車体側に配置された金属あるいはプラスチックからなるバンパービームと、前記バンパーフェイシア側に配置されたプラスチックからなる中空体とを備えており、前記中空体は、間隔をおいて相対する前記バンパーフェイシア側の第一壁および前記バンパービーム側の第二壁ならびに両壁の周縁部を繋ぐ周囲壁から構成され、前記第一壁を対向する前記第二壁へ向けて窪ませ且つ前記第二壁を対向する前記第一壁へ向けて窪ませて一方の凹状リブと他方の凹状リブからなる一対の凹状リブが複数個形成され、前記一方の凹状リブと前記他方の凹状リブは互いの先端部が溶着一体化された溶着面を有するとともに、前記第一壁を対向する前記第二壁へ向けて突出させ且つ前記第二壁を対向する前記第一壁へ向けて突出させて一方の板状リブと他方の板状リブからなる一対の板状リブが複数個の凹状リブを繋ぐように形成され、前記一方の板状リブと前記他方の板状リブは互いの先端部が溶着一体化された溶着部を有することを特徴とする自動車の衝撃吸収体。
  2. 前記中空体に形成された一方の凹状リブの第一壁から溶着面までの高さ(b)が15.0〜35.0mmに形成され且つ他方の凹状リブの第二壁から溶着面までの高さ(c)が15.0〜35.0mmに形成され、衝撃吸収体の第一壁から第二壁の平均間隔(a)が30.0〜70.0mmに形成されていることを特徴とする請求項1記載の自動車の衝撃吸収体。
  3. 前記中空体に形成された一方の凹状リブは略円筒状に形成されており、第一壁および第二壁には凹状リブによる直径(d)が15.0〜30.0mmの略円形の開孔を有し、一対の凹状リブの先端部に形成された溶着面は直径(e)が5.0〜15.0mmの略円形に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の自動車の衝撃吸収体。
  4. 前記中空体に形成された板状リブは厚さ(f)が2.0〜10.0mmの板状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体。
  5. 前記中空体に形成された方の板状リブまたは他方の板状リブは凹溝状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体。
  6. 前記中空体に形成された一方の板状リブまたは他方の板状リブは中実の板状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体。
  7. 前記中空体に形成された一方の板状リブまたは他方の板状リブには強化芯材が埋設されていることを特徴とする請求項1ないし6いずれか1項記載の自動車の衝撃吸収体。
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