JP5095285B2 - 衝撃吸収構造体及び自動車のドア - Google Patents

Description

この発明は、衝撃エネルギーを効率良くかつ十分に吸収し得る衝撃吸収構造体、及び該衝撃吸収構造体を備えた自動車のドアに関するものである。

一般に、自動車のサイドドアは、特許文献１に開示されているように、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドア本体を備え、上記ドアインナパネルには、該ドアインナパネルに形成された開口部を閉塞するようにキャリアプレートが取り付けられている。このキャリアプレートは、ウインドガラス昇降案内用のガイドレールやプルハンドル等を取り付けるためのものであり、ドアトリムを上記ドアインナパネルに取り付けることで車室側から被われている。

上記特許文献１のキャリアプレートは、衝撃吸収構造体としても機能するものであり、シートに着座した乗員の腰部に対応する箇所には、側突時の衝撃エネルギーを吸収するために縦リブ及び横リブの格子状結合体からなる荷重受け部が一体に突設されている。これによれば、側突時に荷重受け部を車室側に速やかに移動させて乗員の腰部を早期に押圧することで、側突時の衝撃荷重から乗員を保護することができる旨記載されている。

このような衝撃吸収構造体を自動車のドアトリムに適用した例が特許文献２に開示されている。この特許文献２のドアトリムには、複数個の十文字状リブの集合体からなる荷重受け部が車室側に突設されている。上記各十文字状リブは、互いに間隔をあけて接近配置され、かつ平面部の幅寸法が基端から先端に行くに従って漸次小さく（狭く）設定された先細り形状をしていて先端がドアトリムのパネル面と間隔をあけており、側突時に先端がパネル面に押し付けられて先端側から基端側に順に撓んで衝撃エネルギーを吸収することができる旨記載されている。
特開２００１−２３９８３４号公報（段落００４１，００４２欄、図６，７） 特開平８−１３２８７４号公報（第４，５頁、図１〜４）

しかし、特許文献１では、荷重受け部が側突時に車室側に移動するようになっているものの、荷重受け部は複数個の縦リブ及び横リブが格子状に結合された一体物でそれ自体変形しないため、衝撃エネルギーの吸収効率をそれ程期待できない。

特許文献２では、側突時の十文字状リブの撓みにより衝撃エネルギーを吸収できるとしても、個々の十文字状リブは縦リブと横リブとが一体に結合して構成されているため、一方のリブの撓みを他方のリブが阻止して僅かしか撓まず、特許文献１と同様に衝撃エネルギーの吸収効率をそれ程期待できない。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、衝撃エネルギーを効率良くかつ十分に吸収し得るようにすることである。

上記の目的を達成するため、この発明は、特許文献１，２と同様に複数個のリブで荷重受け部を構成することとし、この際、リブの配置を工夫したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、衝撃吸収構造体及び該衝撃吸収構造体を備えた自動車のドアを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１乃至３に記載の発明は、前者の衝撃吸収構造体に関するものであり、そのうち、請求項１に記載の発明は、繊維補強材を含有する樹脂製パネル本体を備え、該パネル本体の少なくとも片側のパネル面には、衝撃荷重を受ける荷重受け部が設けられ、該荷重受け部は、パネル面に一体に突設され平面部の幅寸法が基端から先端に行くに従って漸次小さく設定された複数個の台形状の可撓性板状突片の集合体からなり、これら板状突片は、互いに間隔をあけて接近し、かつ該各板状突片の隣には、平面部の向きが異なる板状突片が配置され、この平面部の向きが異なる隣り合う板状突片は、衝撃荷重の作用により撓んで互いに干渉し合うように構成されていることを特徴とする。

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、荷重受け部は、パネル本体の両側のパネル面に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、各板状突片は、板厚寸法が基端から先端に行くに従って漸次小さく設定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、後者の自動車のドアに関するものであり、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなり、該ドアインナパネルに開口部が形成されたドア本体を備え、上記ドアインナパネルにキャリアプレートが上記開口部を閉塞するように取り付けられるとともに、ドアトリムが上記キャリアプレートを車室側から被うように取り付けられた自動車のドアであって、上記キャリアプレートは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の衝撃吸収構造体からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、平面部の向きが異なる隣り合う板状突片は、衝撃荷重の作用により撓んで初期衝撃エネルギーを吸収し、その後は互いに干渉し合うことで撓みが抑えられて内部に衝撃エネルギーが蓄積され、蓄積された衝撃エネルギーに耐えられなくなると複数に破断しながら潰れ、上記蓄積された衝撃エネルギーが開放される。

このように、各板状突片の撓みによる初期衝撃エネルギーの吸収と、その後の各板状突片の破断による蓄積エネルギーの開放とにより衝撃エネルギーが二段階に亘って吸収され、衝撃エネルギーを荷重受け部で効率良くかつ十分に吸収することができる。

また、繊維補強材で強化されて高剛性になっているパネル本体に各板状突片を向きを変えて一体に突設するだけでよいため、優れた衝撃エネルギー吸収効率を有する荷重受け部を容易に設けることができる。

さらに、板状突片の撓み及び破断が先端から始まるので、衝撃エネルギーの吸収効率をさらに良くすることができる。また、板状突片に対応する成形型の凹部に抜き勾配ができて成形性を良くすることができる。

請求項２に係る発明によれば、荷重受け部、つまり板状突片がパネル本体の片側のパネル面にのみ突設している場合に比べて、衝撃エネルギーの吸収効果を倍増することができる。

また、板状突片をパネル本体の両側のパネル面に突設した場合の衝撃エネルギー吸収効果と同程度の効果を、パネル面の片側にのみ板状突片を突設することで得ようとする場合に比べて、板状突片の突出量を半減することができ、板状突片に対応する成形型の凹部が浅くなって成形性を良くすることができる。

請求項３に係る発明によれば、板状突片の撓み及び破断が確実に先端から始まるので、衝撃エネルギーの吸収効率を一段とさらに良くすることができる。また、板状突片に対応する成形型の凹部に抜き勾配が２方向にできて成形性をさらに良くすることができる。

請求項４に係る発明によれば、衝撃エネルギーを効率良くかつ十分に吸収し得るキャリアプレートを備えた自動車のドアとすることができる。特に、板状突片がキャリアプレートのドアトリム側のプレート面に突設されている場合には、ドアトリムの板厚が薄くても、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収効果を発揮するので、板状突片が衝撃荷重によりドアトリムを突き抜ける事態を回避することができる。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１及び図９は自動車のサイドドア１を示す。該サイドドア１はドアアウタパネル３とドアインナパネル５とからなる金属製ドア本体７を備え、該ドア本体７のドアインナパネル５には開口部５ａが形成されている。上記ドアインナパネル５には、この発明の実施形態１に係る衝撃吸収構造体としての樹脂製キャリアプレート（ドアモジュール）９が上記開口部５ａを閉塞するように取り付けられている。このキャリアプレート９は、ウインドガラス１１を昇降案内する図示しないガイドレールやプルハンドル等を取り付けるためのものである。また、上記ドアインナパネル５には、樹脂製ドアトリム１３が上記キャリアプレート９を車室側から被うように取り付けられている。

上記キャリアプレート９は、繊維補強材（図示せず）を含有する熱可塑性樹脂で成形された高剛性プレートであり、例えばガラス繊維を３０％含有するポリプロピレン等の樹脂を原料として成形され、曲げ弾性率が５０００〜６５００ＭＰａに設定されている。

上記キャリアプレート９は、その主体をなすパネル本体としてのキャリアプレート本体１５を備え、該キャリアプレート本体１５の両側のプレート面（パネル面）１５ａには、衝撃荷重を受ける荷重受け部１７がシートに着座した乗員の腰部に対応するように設けられている。

この発明の特徴として、上記荷重受け部１７は、図２にも示すように、上記キャリアプレート本体１５の両側のプレート面１５ａに互いに一定の間隔をあけて接近して縦横に一体に突設された複数個の台形状の可撓性板状突片１９の集合体からなり、一方（図１左側）の荷重受け部１７の板状突片１９先端が上記ドアアウタパネル３に接近しているとともに、他方（図１右側）の荷重受け部１７の板状突片１９先端が上記ドアトリム１３に接近している。

本例では、平面部を上下方向に向けて車体前後方向に一定の間隔をあけて配列された複数個（図２では４個現れる）の板状突片１９からなる横列突片群がプレート面１５ａに上下方向に６列配列されているとともに、平面部を車体前後方向に向けて上下方向に一定の間隔をあけて配列された５個の板状突片１９からなる縦列突片群がプレート面１５ａに車体前後方向に複数列（図２では４列現れる）配列されている。また、車体前後方向に配列された横列突片群の隣り合う板状突片１９間に上下方向に配列された縦列突片群の各板状突片１９が対応位置し、かつ上下方向に配列された隣り合う縦列突片群の板状突片１９間に車体前後方向に配列された横列突片群の各板状突片１９が対応位置している（図３及び図４参照）。これにより、車体前後方向に配列された横列突片群の各板状突片１９の隣には、上下方向に配列された縦列突片群の平面部の向きが異なる各板状突片１９が配置されているとともに、上下方向に配列された縦列突片群の各板状突片１９の隣には、車体前後方向に配列された横列突片群の平面部の向きが異なる各板状突片１９が配置されている。

上記各板状突片１９は、図３及び図４にも示すように、基端の板厚寸法ｔ１が先端の板厚寸法ｔ２よりも大きく（厚く）、基端から先端に行くに従って漸次小さく（薄く）設定されているとともに、平面部基端の幅寸法ｗ１が平面部先端の幅寸法ｗ２よりも大きく（広く）、基端から先端に行くに従って漸次小さく（狭く）設定されている。

そして、自動車が側突してドアアウタパネル３が車室側に押されて変形すると、該ドアアウタパネル３に対面する図１及び図３（ｂ）左側の荷重受け部１７の各板状突片１９先端にドアアウタパネル３が衝突して衝撃荷重が作用する。これにより、ドアアウタパネル３側で、平面部の向きが異なる隣り合う板状突片１９が、図５に示すように、衝撃荷重の作用により撓んで初期衝撃エネルギーを吸収し、その後は互いに干渉し合うことで撓みが抑えられる。

この間に上記衝撃荷重によりキャリアプレート９が車室側に押され、ドアトリム１３に対面する図１及び図４（ｂ）右側の荷重受け部１７の各板状突片１９先端がドアトリム１３に衝突して該各板状突片１９先端に衝撃荷重が作用する。これにより、ドアトリム１３側でも、平面部の向きが異なる隣り合う板状突片１９が、図６に示すように、衝撃荷重の作用により撓んで初期衝撃エネルギーを吸収し、その後は互いに干渉し合うことで撓みが抑えられる。

このように、ドアアウタパネル３側及びドアトリム１３側で共に、平面部の向きが異なる隣り合う板状突片１９が互いに干渉し合うことで撓みが抑えられると、衝撃エネルギーが各板状突片１９の内部に蓄積され、各板状突片１９は上記蓄積された衝撃エネルギーに耐えられなくなると、図７及び図８に示すように、複数に破断しながら潰れ、上記蓄積された衝撃エネルギーが開放される。

したがって、この実施形態１では、各板状突片１９の撓みによる初期衝撃エネルギーの吸収と、その後の各板状突片１９の破断による蓄積エネルギーの開放とによる二段構えの衝撃エネルギー吸収により、側突時の衝撃エネルギーを荷重受け部１７で効率良くかつ十分に吸収することができるキャリアプレート９を備えた自動車のサイドドア１を得ることができる。

また、この実施形態１では、繊維補強材で強化されて高剛性になっているキャリアプレート本体１５に板状突片１９を向きを変えて一体に突設するだけでよいので、優れた衝撃エネルギー吸収効率を有する荷重受け部１７を容易に設けることができる。

さらに、この実施形態１では、荷重受け部１７をキャリアプレート本体１５の両側のプレート面１５ａに突設しているので、キャリアプレート本体１５の片側のプレート面１５ａにのみ荷重受け部１７を突設している場合に比べて、衝撃エネルギーの吸収効果を倍増することができる。また、板状突片１９をキャリアプレート本体１５の両側のプレート面１５ａに突設した場合の衝撃エネルギー吸収効果と同程度の効果を、プレート面１５ａの片側にのみ板状突片１９を突設することで得ようとする場合に比べて、板状突片１９の突出量を半減することができ、板状突片１９に対応する成形型の凹部が浅くなって成形性を良くすることができる。さらに、荷重受け部１７がドアトリム１３側にも突設されているので、ドアトリム１３の板厚が薄くても、上述の如き優れた衝撃エネルギー吸収効果を発揮するので、板状突片１９が衝撃荷重によりドアトリム１３を突き抜ける事態を回避することができる。

さらにまた、この実施形態１では、板状突片１９の板厚寸法及び平面部の幅寸法を共に、基端から先端に行くに従って漸次小さく設定しているので、板状突片１９の撓み及び破断が先端から始って衝撃エネルギーの吸収効率をさらに良くすることができる。また、板状突片１９に対応する成形型の凹部に抜き勾配ができて成形性を良くすることができる。

（実施形態２）
図１０は実施形態２に係るキャリアプレート９において衝撃荷重が作用する前の荷重受け部１７の一部を示す正面図である。

この実施形態２では、平面部を車体前後方向に向けて上下方向に一定の間隔をあけて配列された複数個の板状突片１９からなる縦列突片群と、平面部を上下斜め方向に向けて車体前方に向かって前上がりに一定の間隔をあけて配列された複数個の板状突片１９からなる上傾列突片群と、平面部を上下斜め方向に向けて車体前方に向かって前下がりに一定の間隔をあけて配列された下傾列突片群とを各々の間隔を合致させて複数列配列されている。そのほかは実施形態１と同様に構成されているので、詳細な説明を省略する。

したがって、この実施形態２では、実施形態１と同様の作用効果を奏することができるものである。

なお、上記の各実施形態では、荷重受け部１７をキャリアプレート本体１５の両側のプレート面１５ａに突設したが、ドアアウタパネル３側又はドアトリム１３側のいずれか一方にだけ突設してもよく、さらには、キャリアプレート本体１５の一方のプレート面１５ａに各実施形態の荷重受け部１７を突設し、他方のプレート面１５ａに特許文献１，２のような荷重受け部を突設してもよい。また、荷重受け部１７を構成する板状突片１９の配列も、各実施形態の配列に限らない。

さらに、上記の各実施形態では、板状突片１９の板厚寸法及び平面部の幅寸法を共に基端から先端に行くに従って漸次小さく設定したが、キャリアプレート９の材質如何によっては、平面部の幅寸法のみを上述の如く変化させてもよい。

また、上記の各実施形態では、衝撃吸収構造体が自動車のサイドドアのキャリアプレート９である場合を示したが、車体側部で上下方向に延びるピラー、あるいは運転席のドアトリムやコンソールボックスの側面に取り付けられるニーパッド等の自動車用パネルにも適用することができるものである。

この発明は、衝撃エネルギーを効率良くかつ十分に吸収し得る衝撃吸収構造体、及び該衝撃吸収構造体を備えた自動車のドアについて有用である。

図９のＩ−Ｉ線における断面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートの荷重受け部を拡大して示す斜視図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアアウタパネル側の荷重受け部に衝撃荷重が作用する前の状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアトリム側の荷重受け部に衝撃荷重が作用する前の状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアアウタパネル側の荷重受け部に衝撃荷重が作用し始めた初期段階を示す図３相当図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアトリム側の荷重受け部に衝撃荷重が作用し始めた初期段階を示す図４相当図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアアウタパネル側の荷重受け部が図５の状態から衝撃荷重のさらなる作用により潰れた状態を示す縦断側面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートのドアトリム側の荷重受け部が図６の状態から衝撃荷重のさらなる作用により潰れた状態を示す縦断側面図である。 実施形態１に係るキャリアプレートが適用された自動車のサイドドアを車室側から見た斜視図である。 実施形態２に係るキャリアプレートにおいて衝撃荷重が作用する前の荷重受け部の一部を示す正面図である。

１ サイドドア
３ ドアアウタパネル
５ ドアインナパネル
５ａ 開口部
７ ドア本体
９ キャリアプレート（衝撃吸収構造体）
１３ ドアトリム
１５ キャリアプレート本体（パネル本体）
１５ａ プレート面（パネル面）
１７ 荷重受け部
１９ 板状突片
ｔ１ 板状突片基端の板厚寸法
ｔ２ 板状突片先端の板厚寸法
ｗ１ 板状突片の平面部基端の幅寸法
ｗ２ 板状突片の平面部先端の幅寸法

Claims (4)

1. 繊維補強材を含有する樹脂製パネル本体(15)を備え、
   該パネル本体(15)の少なくとも片側のパネル面(15a)には、衝撃荷重を受ける荷重受け部(17)が設けられ、
   該荷重受け部(17)は、パネル面(15a)に一体に突設され平面部の幅寸法が基端から先端に行くに従って漸次小さく設定された複数個の台形状の可撓性板状突片(19)の集合体からなり、
   これら板状突片(19)は、互いに間隔をあけて接近し、かつ該各板状突片(19)の隣には、平面部の向きが異なる板状突片(19)が配置され、
   この平面部の向きが異なる隣り合う板状突片(19)は、衝撃荷重の作用により撓んで互いに干渉し合うように構成されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
2. 請求項１に記載の衝撃吸収構造体において、
   荷重受け部(17)は、パネル本体(15)の両側のパネル面に設けられていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
3. 請求項１又は２に記載の衝撃吸収構造体において、
   各板状突片(19)は、板厚寸法が基端から先端に行くに従って漸次小さく設定されていることを特徴とする衝撃吸収構造体。
4. ドアアウタパネル(3)とドアインナパネル(5)とからなり、該ドアインナパネル(5)に開口部(5a)が形成されたドア本体(7)を備え、
   上記ドアインナパネル(5)にキャリアプレート(9)が上記開口部(5a)を閉塞するように取り付けられるとともに、ドアトリム(13)が上記キャリアプレート(9)を車室側から被うように取り付けられた自動車のドアであって、
   上記キャリアプレート(9)は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の衝撃吸収構造体(9)からなることを特徴とする自動車のドア。

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