JP4698198B2 - 車輌用バンパ及びその緩衝材 - Google Patents

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本発明は、衝撃が加わった際、材料自体の圧壊によって衝撃を吸収する緩衝材及び該緩衝材を組み込んだ車輌用バンパに関する。
車輌用バンパは、バンパリインフォースメントに、発泡成形された緩衝材を取り付け、これをバンパカバーで覆ったものが実施されている。該緩衝材は、自動車が歩行者と接触事故を起こした場合に、バンパが歩行者の脚部に衝突したことによって潰れて衝撃荷重を吸収し、歩行者の脚部に加わるダメージを低減する。
図7は、歩行者の脚部へのダメージを可及的に小さくするための衝撃荷重と緩衝材の動的ストローク(圧縮変位)の関係を示すものである。衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達し(図7のA点)、その後、所定の衝撃荷重を一定時間保持(図7のA点〜B点の間)させる必要がある。
B点を越えると緩衝材の潰れ残し領域となって、衝撃荷重は急速に上がる。従ってB点は衝突時から遅い方が望ましい。
図6は、従来の緩衝材の一例を示しており、車輌の幅方向に長く、長手方向と直交する断面形状はH型であり、該緩衝材(3a)の両凹条(31a)(32a)が車輌の内外方向に開口する様にバンパリインフォースメントに取り付けられる。
図6の()内の数字は、寸法(単位mm)を表している。
該緩衝材(3a)の場合、衝撃荷重が加わると上壁(33a)と下壁(34a)が荷重方向に圧縮されることにより、衝撃荷重が吸収される(特許文献1)。
即ち、H型緩衝材(3a)の場合、上壁(33a)と下壁(34a)の2箇所で衝突荷重を受けることになり、上壁(33a)と下壁(34a)の肉厚によって衝撃荷重の吸収量が決定される。
H型緩衝材(3a)において、衝突初期の段階で衝撃を充分に吸収させようとすれば上壁(33a)と下壁(34a)の厚みを大きくしなければならない。
この場合、A点から以後も荷重は増え続けるため、一定の荷重を保持できず、緩衝材(3)の潰れ残りが早まる。即ち、歩行者の脚部へのダメージが大きくなる。
又、一定荷重を保持させようとすれば上壁(33a)と下壁(34a)の厚みを小さくしなければならない。この場合は初期の衝撃荷重を充分に吸収できない。
実開昭60−37457号公報
本発明は上記実情に鑑み、緩衝材の車輌進行の内外方向の寸法を大きくすることなく、車輌衝突の際の歩行者脚部のダメージを軽減できるバンパ及びその緩衝材を明らかにするものである。
尚、以下の説明で、「内外方向」は車輌における車輌内方向と車輌外方向に対応し、「上下方向」は車輌における上下方向に対応する。
請求項1に記載の緩衝材は、上壁(33)、下壁(34)及び両壁(33)(34)を繋ぐ隔壁(35)が、車両の外方向に開口する凹条(31)と内方向に開口する凹条(32)とを有する車両幅方向と直交する断面形状が略H型となるように、車両幅方向に横長に構成され、該凹条(31)内には、隔壁(35)から外方向に突出した押し部材(36)が車両幅方向に沿って形成され、外方からの衝撃荷重を押し部材(36)が受けると、押し部材(36)によって隔壁(35)に曲げ力が作用され、該曲げ力による隔壁(35)の内方向への変形を該凹条(32)が受け入れるように構成されていることを特徴とする。
ここでの曲げ力とは、隔壁(35)に対する衝撃荷重のことで、隔壁(35)に対する圧縮力、剪断力とも言える。
請求項2に記載の緩衝材は、請求項1の緩衝材において、車輌幅方向と直交する断面形状が略H型であって、上壁(33)及び下壁(34)の少なくとも一方は、隔壁(35)より外方向の肉厚は、隔壁(35)より内方向の対応する壁の肉厚よりも内側に厚く且つ隔壁(35)に連続する様に形成され、壁厚みの差の肉厚部分が押し部材(36)となっている。
請求項3に記載の緩衝材は、請求項1の緩衝材において、前側凹条(31)の上壁(33)と下壁(34)の間に両壁に沿って隔壁(35)上から中間壁(37)が突出しており、該中間壁(37)が押し部材(36)である。
請求項4に記載の緩衝材は、請求項1乃至3の何れかに記載の緩衝材において、上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)は平行であって、夫々の前端面は、面が揃っている。
請求項5に記載の緩衝材は、請求項1乃至4の何れかに記載の緩衝材において、発泡樹脂で一体成形されている。
請求6に記載の緩衝材は、請求項5の緩衝材において、発泡樹脂はスチレン改質ポリエチレン系樹脂である。
請求項7に記載の車輌用バンパは、請求項1乃至6の何れかの緩衝材を車輌のバンパリインフォースメント(2)に固定し、緩衝材(3)をバンパカバー(4)で覆っている。
請求項1に記載の緩衝材(3)は、衝突荷重が加わったときに、押し部材(36)が凹条(31)(32)間の隔壁(35)に曲げ力を加える。即ち、衝突荷重を、上壁(33)、下壁(34)及び隔壁(35)の3箇所で受けることになる。これによって、衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達し、その後、所定の荷重吸収状態を一定時間保持することができるため、緩衝材(3)が衝撃を充分吸収することができる。
請求項2に記載の緩衝材(3)は、押し部材(36)が上壁(33)及び下壁(34)の少なくとも一方と一体になって連続しているため、衝撃荷重を隔壁(35)に確実に作用させることができる。
請求項3に記載の緩衝材(3)は、押し部材(36)の位置を、上壁(33)又は下壁(34)に対する距離の大小によって、衝撃荷重の吸収量を調節できる。
請求項4に記載の緩衝材(3)は、上壁(33)と下壁(34)及び押し部材(36)は平行であって、前端面が揃っているため、衝撃初期の衝撃荷重を安定して吸収することができる。
請求項5に記載の緩衝材(3)は、発泡樹脂で一体成形するから量産に適し、低コストで生産できる。
請求項6に記載の緩衝材は、スチレン改質ポリエチレン系樹脂を用いているため、衝撃吸収性と成形性がより好ましい。
請求項7に記載のバンパ(1)は、上記した様に、小型化した緩衝材(3)をバンパリインフォースメント(2)に固定し、緩衝材緩衝材(3)をバンパカバー(4)で覆って形成されるから、好ましい衝撃吸収性を発揮し、又、意匠的な制約を受けることが少ない。
図1は、本発明の車輌用バンパ(1)を車輌の前部に取り付けた状態を、車輌左側から見た断面図で示している。
バンパ(1)は、車輌に固定された金属製のバンパリインフォースメント(2)の前面に緩衝材(3)を取り付け、緩衝材(3)及びバンパリインフォースメント(2)をバンパカバー(4)で覆って形成されている。
バンパカバー(4)は、薄肉樹脂で形成され、事故によって歩行者の脚部から衝撃が加わった際に、変形または破断される。
緩衝材(3)は、樹脂の発泡成形により製造されており車輌の幅方向に長い。バンパリインフォースメント(2)上に、1つの長尺緩衝材(3)を取り付けてもよく、或いは複数の短尺緩衝材(3)を並べて取り付けてもよい。
緩衝材(3)は、内外方向に沿った垂直断面が一様な略H型であり、車輌幅方向に伸びる一方の凹条(31)の開口を車輌外方向に向け、他方の凹条(32)の開口を内方向に向けている。凹条(31)(32)間の隔壁(35)は、緩衝材(3)の内外方向の中央部に位置している。
緩衝材(3)は、内外方向の寸法に対して上下方向の寸法が少し大きい。
緩衝材(3)の隔壁(35)上には、外方向に押し部材(36)が設けられている。押し部材(36)は、バンパ(1)に外方向からの衝撃が加わったときに隔壁(35)に曲げ力を加えて隔壁(35)にも荷重を負担させる機能を有する。
図3では、下壁(34)は、隔壁(35)より前部の肉厚を内側(上壁(33)側)に厚くして隔壁(35)に連続させ、下壁(34)の肉厚部t3中、後部下壁(34)よりも内側に厚い部分(図3の一点鎖鎖線の内側部分)が押し部材(36)となっている。
下壁(34)の肉厚部t3の厚みは、後部分の厚みの2倍である。従って下壁(34)の前部の肉厚の半分が押し部材(36)の肉厚となっている。
内方向に開口した凹条(32)の上下方向の開口幅W1は、緩衝材(3)の上方向の寸法の3/5以上である。
上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)の外方向の端面は垂直面内に揃っている。又、上壁(33)、下壁(34)の内方向の端面も垂直面内に揃っている。
緩衝材(3)は、公知の型内発泡成形で製造できる。
例えば、物理型発泡剤を含浸させた発泡性熱可塑性樹脂を5〜25倍に予備発泡して得られた直径1〜5mmの予備発泡粒子を成形型内に充填し、蒸気加熱によって発泡させて粒子間を融着させる。
予備発泡していない発泡性熱可塑性樹脂を型内発泡させてもよい。
発泡性熱可塑性樹脂を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂等を挙げることができる。特に、スチレン改質ポリエチレン系樹脂を用いると成形体としての衝撃吸収性と成形性がより好ましい。
物理型発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類等を挙げることができる。これらの物理型発泡体は、単体で用いても、2種以上を併用してもよい。
上記バンパ(1)の作用を説明する。
車輌が歩行者と衝突事故を起こしたとき、歩行者の脚部からバンパカバー(4)に衝撃が加わって、バンパカバー(4)が変形または破断される。その際に緩衝材(3)に衝撃が加わり、緩衝材(3)が潰されることで衝撃が吸収される。
緩衝材(3)は衝突荷重を受けたとき、押し部材(36)が凹条(31)(32)間の隔壁(35)に曲げ力を加える。即ち、衝突荷重を、上壁(33)、下壁(34)及び隔壁(35)の3箇所で受けることなり、衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達し、緩衝材(3)が衝撃を充分吸収することができる。
緩衝材(3)の前部において、上壁(33)と下壁(34)間に存在する押し部材(36)によって、衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達するため、緩衝材(3)の寸法を小さくできる。
緩衝材(3)は、後部において、凹条(32)の上下方向の開口幅W1を緩衝材(3)の高さ寸法の3/5以上としたため、潰れ残り代を効果的に低減させることができ、緩衝材(3)が衝撃を確実且つ効率良く吸収することができる。
又、緩衝材(3)の後部において、上壁(33)の厚みt1と下壁(34)の厚みt2を同じにしたので、緩衝材(3)が衝撃をバランス良く吸収することができる。
緩衝材(3)は、上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)は、外方向端面が揃っているため、緩衝材(3)の外方向端面が歩行者の脚部に衝突した場合、衝撃初期の衝撃荷重を安定して吸収することができる。
緩衝材(3)は、発泡樹脂で一体成形するから、量産に適し、低いコストで生産できる。
バンパ(1)は、上記した様に、緩衝材(3)をバンパリインフォースメント(2)に固定し、緩衝材緩衝材(3)をバンパカバー(4)で覆って形成されるから、好ましい衝撃吸収性を発揮する。
図4は、押し部材(36)の他の実施例を示している。
前側凹条(31)の上壁(33a)と下壁(34a)の間に両壁に沿って隔壁(35)上から中間壁(37)を突設しており、該中間壁(37)が押し部材(36)となっている。
上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)の外方向の端面は面が揃っている。又、上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)の内方向の端面も面が揃っている。
押し部材(36)の位置を、上壁(33)又は下壁(34)に対する距離の大小によって、衝撃荷重の吸収量を調節できる。
上記緩衝材(3)は、発泡樹脂で一体成形できるが、複数の部材を組み合わせて接合し形成することができる。
実施例における緩衝材(3)は、スチレン改質ポリエチレン系発泡樹脂(商品名:ピオセランPOOP 積水化成品工業株式会社製)を原料とし、10倍に予備発泡させた、直径2.5〜3.5mmの粒子を、成形型内に充填し、蒸気加熱により発泡した粒子間を融着させて形成されている。
図3及び図6において、緩衝材(3)(3a)の断面形状寸法を、( )内に記載された数字(単位mm)で表す。
衝撃試験用の試験片として、実施例、比較例の断面形状で長さ250mmの成形体を用いた。
図7は、前記した様に、歩行者の脚部へのダメージを可及的に小さくするための衝撃荷重と緩衝材の圧縮の関係を示す衝撃試験のグラフである。
図7に示す如く、衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達し(図7のA点)、その後、所定の衝撃荷重を一定時間保持(図7のA点〜B点の間)させる必要がある。緩衝材の圧縮変形が進み、B点を越えると緩衝材の潰れ残し領域となって、衝撃荷重は急速に上がる。
図5は、本発明の緩衝材(実線で示す)、従来の断面H型緩衝材(一点鎖線で示す)、比較例である初期荷重合わせH型緩衝材(二点鎖で示す)の夫々の衝撃荷重と緩衝材の圧縮の関係を示している。
比較例の初期荷重合わせH型緩衝材は、図6の従来のH型緩衝材の上壁(33)と下壁(34)の厚みを2mm大きくして、夫々12mmとしたものであり、他の寸法は従来のH型緩衝材と同じである。
図5のA点、B点は、図7のA点、B点に対応するものである。
衝撃試験は、試験片と圧子形状が異なる以外は、JIS Z0235の「包装用緩衝材の動的圧縮試験法」と同じである。
試験機:垂直自由落下形
重錘重量:15kg
落下高さ:1.02m
加速度計:衝撃加速度測定
変位計:試験体変位量測定
圧子形状:直径75mmの半円筒形(人体の脚部の太さを想定し、円弧面を下向 きにし重錘の下面に取り付けた)
実施例1の緩衝材(3)では、衝突初期の段階で急速に所定の衝撃荷重に達し(図のA点)、その後、所定の衝撃荷重を保持(図7のA点〜B点の間)でき、潰れ残りが早まることはない。従って、歩行者の脚部との衝突による衝撃を効果的に吸収して該脚部に対するダメージを軽減できる。
従来のH型緩衝材(3a)の場合、図5の一点鎖線で示す様に、初期の段階で所定の衝撃荷重に達しない。
これは、H型緩衝材(3a)は、上壁(33a)と下壁(34a)で衝撃荷重を受けるだけであるので、緩衝材に衝撃が加わる初期の段階で緩衝材が衝撃を充分に吸収することができないからである。
衝突初期の段階で、衝撃を充分に吸収させようとすればH型緩衝材(3a)の上壁(33a)と下壁(34a)の厚みを大きくするか、内外方向の寸法を大きくしなければならない。
上壁(33a)と下壁(34a)を大きくしたのが、二点鎖で示す初期荷重合わせH型緩衝材であるが、この場合、A点から以後も荷重は増え続けるため、潰れ残りが早まる。
即ち、歩行者の脚部へのダメージが大きい。
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、実施例では、図3に示す如く、緩衝材(3)は下壁(34)の前部を肉厚にしたが、上壁(33)の前部を肉厚にして押し部材(36)を形成することができ、図3の場合と同様の効果を奏することができる。
又、緩衝材(3)は、上壁(33)及び下壁(34)の隔壁(35)より前部を、隔壁より後部よりも肉厚にして、2箇所に押し部材(36)を形成することも可能である。
本発明に係る車輌用フロントバンパを車輌左側から見た断面側面図である。 緩衝材の斜面図である。 実施例の緩衝材の長手方向と直交する面での断面図である。 他の実施例の緩衝材の長手方向と直交する面での断面図である。 本発明の緩衝材と、従来例の緩衝材と、比較例の緩衝材の落下衝撃試験のグラフである。 従来例のH型緩衝材の断面図である。 衝撃荷重と緩衝材の動的ストロークの関係を示すグラフである。
符号の説明
1 フロントバンパ
2 バンパリインフォースメント
3 緩衝材
31 凹条
32 凹条
33 上壁
34 下壁
35 隔壁
36 押し部材
4 バンパカバー

Claims (7)

  1. 車輌用バンパ(1)に用いられ、衝撃が加わった際に潰れて衝撃を吸収する緩衝材であって、
    上壁(33)、下壁(34)及び両壁(33)(34)を繋ぐ隔壁(35)が、車両の外方向に開口する凹条(31)と内方向に開口する凹条(32)とを有する車両幅方向と直交する断面形状が略H型となるように、車両幅方向に横長に構成され、
    該凹条(31)内には、隔壁(35)から外方向に突出した押し部材(36)が車両幅方向に沿って形成され、
    外方からの衝撃荷重を押し部材(36)が受けると、押し部材(36)によって隔壁(35)に曲げ力が作用され、該曲げ力による隔壁(35)の内方向への変形を該凹条(32)が受け入れるように構成されていることを特徴とする緩衝材。
  2. 上壁(33)及び下壁(34)の少なくとも一方は、隔壁(35)より外方向の肉厚は、隔壁(35)より内方向の対応する壁の肉厚よりも内側に厚く且つ隔壁(35)に連続する様に形成され、壁厚みの差の肉厚部分が押し部材(36)となっている請求項1に記載の緩衝材。
  3. 凹条(32)の上下方向の開口幅W1は、隔壁(35)の縦長さに相当し、開口幅W1は、緩衝材の上下方向の高さ寸法の3/5以上である、請求項1又は2に記載の緩衝材。
  4. 上壁(33)、下壁(34)及び押し部材(36)の夫々前端面は、面が揃っている請求項1乃至3の何れかに記載の緩衝材。
  5. 発泡樹脂により一体成形された請求項1乃至4の何れかに記載の緩衝材。
  6. 発泡樹脂がスチレン改質ポリエチレン系樹脂である請求項5に記載の緩衝材。
  7. 請求項1乃至6の何れかの緩衝材をバンパリインフォースメント(2)に固定し、緩衝材をバンパカバー(4)で覆った車輌用バンパ。
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