JP5158692B2

JP5158692B2 - エネルギ吸収体

Info

Publication number: JP5158692B2
Application number: JP2007334307A
Authority: JP
Inventors: 泰弘豊口
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP2009154672A

Description

本発明は、車両バンパーなどに配設されて、衝突時の衝撃を吸収するエネルギ吸収体に関する。

従来の車両用エネルギ吸収体は、底板部に縦リブと横リブとを互いに交差させた格子状部を一体成形するものが多く、リブの壁面同士の干渉を避ける構造が基本になっていた（特開平8-310321号公報,実開平6-55893号公報等）。リブの壁面同士の干渉は不規則であり制御が困難とされてきたからである。従来のエネルギ吸収体は、リブやその壁面の効果的な配置により、曲げ,座屈に伴ってエネルギ吸収されることをベースにしており、リブを干渉させないことから、専らリブの本数,板厚による制御に頼っていた。そして、従来のエネルギ吸収体は、格子状部の面に対し、衝突エネルギが垂直方向で加えられように配設されるのが多かった。
こうしたなか、格子状部を形成しないエネルギ吸収体もいくつか提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００２−３３１８８７公報

特許文献１のエネルギ吸収部材は、リンフォースメントの前板に取付けられる後壁部と、この後壁部の前面に車幅方向の全体にわたって並設された多数のエネルギ吸収リブとからなる。そして、各吸収リブにそれぞれ対応するように、バンパーフェースの裏面に突部を設け、衝突時の荷重をバンパーフェースからリブに対して確実に入力させるようにしている。

しかるに、特許文献１のエネルギ吸収部材は、比較的低速での衝突の場合に衝突相手に対して衝撃緩和を得ることを企図していた。車両衝突時に、特許文献１の図８(ｂ)にみられるように、各吸収リブが単に折れ曲がってエネルギ吸収を行う構造であった。従って、リブの変形途中でリブが座屈等を起こし吸収リブに発生する荷重は小さくなり、十分なエネルギ吸収効果を得るのが難しかった。

一方、車両用バンパーのロアアブソーバ等をはじめ、最近の自動車部品では軽量化が推し進められており、いままで以上の軽量化が必要になっている。軽量化に応える改良が求められているが、リブの肉厚を上げたりすることなく効果的なエネルギ吸収を確保するのは難しいものがあった。さらに、歩行者との衝突では、歩行者が車の上へ乗り上げられるようにして人命を救う工夫が求められているが、軽量化,低コスト化に応えながらの工夫は難を極めた。

本発明は上記問題点を解決するもので、軽量化を実現しながら効果的なエネルギ吸収を可能にし、さらにバンパー等に適用すれば、コストや重量を増すことなく、歩行者との衝突で歩行者が車の上へ乗り上げられる構造を簡単に確保できるエネルギ吸収体を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明の要旨は、樹脂成形品からなるエネルギ吸収体であって、帯板状の横長の横リブ(2,2)が帯板幅方向を起立させ且つ両内板面(20,20)を対向するようにして一対配設される一方、板幅方向を起立させて両端(32a,32a)を前記両内板面(20,20)にそれぞれ結合する縦リブ(3)が複数設けられ、且つ該縦リブ二枚がペアになって、該ペアに係る両縦リブ(3a,3b)の両端(32a,32a)での両縦リブ間距離(W1)よりも両縦リブ(3a,3b)の中間地点での両縦リブ間距離(W2)の方を近接させ、さらに前記横リブ(2)の長手方向に向けて各縦リブ(3)が互いに間隔をとって配設されると共に、前記中間地点での両縦リブ間距離(W2)について、両縦リブの上縁(38)側または下縁(39)側のうち一方の縁側の両縦リブ間距離よりも他方の縁側の両縦リブ間距離の方を短く設定することを特徴とするエネルギ吸収体にある。

請求項１の発明のごとく、ペアに係る両縦リブ(3a,3b)の両端(32a,32a)での両縦リブ間距離(W1)よりも両縦リブ(3a,3b)の中間地点での両縦リブ間距離(W2)の方を近接させ、さらに横リブ(2)の長手方向に向けて各縦リブ(3)が互いに間隔をとって配設されると、車両衝突で縦リブの変形方向が規制され、中間地点の両縦リブ間距離(W2)の値に応じて、そこから横リブ同士の干渉が始まる。この干渉作用によって荷重レベルが向上する。斯かる構成によって、同じ荷重を狙う場合には、単に並行配設された横リブのエネルギ吸収体よりもリブを薄肉化でき軽量化が図れる。更に初期には変形量を大きくしてエネルギ吸収し、縦リブの変形途中より反発荷重が大きくなるように調整できるので、人に対しての軽衝突時のダメージを少なくできる。
加えて、中間地点での両縦リブ間距離(W2)について、両縦リブの上縁(38)側または下縁(39)側のうち、一方の縁側の両縦リブ間距離よりも他方の縁側の両縦リブ間距離の方を短く設定すると、上縁と下縁とでは干渉位置が変わるので、そのリブの傾斜角度によって反発荷重をコントロールできる。更に両者の荷重の発生ポイントが変わるので、衝突子に回転モーメントを誘発させ得るようになる。

本発明のエネルギ吸収体は、従来の底板をなくして軽量化を実現しながら、衝突過程で縦リブの壁面同士の干渉を意図的に作り出すことによって、高い衝撃エネルギを吸収することができ、さらに、ペアに係る両縦リブの中間地点での両縦リブ間距離の値を上下方向に変えることによって、そのリブの傾斜角度によって反発荷重をコントロールできる。更に歩行者との衝突で歩行者が車の上へ乗り上げられる構造を簡単に造れるなど優れた効果を発揮する。

以下、本発明に係るエネルギ吸収体について詳述する。図１〜図９はエネルギ吸収体の一形態で、図１はその参考斜視図、図２は図１のペアの両縦リブ間距離を縮めた別態様のエネルギ吸収体の斜視図、図３は図１,図２のエネルギ吸収体と比較するための参考品の斜視図、図４はエネルギ吸収特性図、図５は図１の部分拡大斜視図、図６が本発明のエネルギ吸収体の部分拡大図、図７は衝突子の傾きの変化を調べた説明図、図８はエネルギ吸収体の平面図、図９は本エネルギ吸収体をロアアブソーバに適用した全体斜視図である。

図１のエネルギ吸収体１は横リブ２と縦リブ３とが一体成形された樹脂成形品である。横リブ２は帯板状の横長の板部で、一対設けられる。両横リブ２,２は共に帯板幅方向を起立させて、且つ所定間隔をあけて両内板面２０が互いに対向するよう配設される。一対の横リブ２は同じ大きさで、図１に示すごとく細長四角形の平坦な平板とする。一対の横リブ２,２が帯板幅方向を垂直にして、且つ両内板面２０を平行にして対向配設される。図中、符号ｍは横リブ２の横長さすなわち水平方向長さ、符号ｎは横リブ２の縦長さすなわち上下方向長さを示す。図示のごとく、横長さｍは縦長さｎに比べて大きい。

縦リブ３は湾曲板状又は屈折板状した板部で、複数設けられる。各縦リブ３はその板幅方向を起立させて、両端を一対の前記横リブ２,２に係る両内板面２０にそれぞれ結合する。符号４はその結合部分を示す。縦リブ３が二枚でペアになり、該ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂが、その両端３２ａ,３２ａでの両縦リブ間距離Ｗ１よりも両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２の方を近接させるように設けられる。各縦リブ３が平面視で湾曲又は屈曲しており、両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａで両縦リブ間距離Ｗ２が最も近づき最小間隙εとなる。
そして、各縦リブ３が、前記横リブ２の長手方向に向けて互いに間隔をとって配設され、横リブ２とで梯子状に形成される。梯子の二本の長い材(支柱)が横リブ２に相当し、足掛かりとして取付けられる幾段もの横木(横桟)が縦リブ３に相当する。ペアの両縦リブ３ａ,３ｂが上記形態,位置関係を保有しながら、各縦リブ３が互いに離間し、横リブ２の長手方向に向けて所定ピッチで配設され、横リブ２とでラダー状に形成される。

縦リブ３は、図１のごとく湾曲する矩形板部からなり、二枚ずつ対(ペア)になっている。縦リブ３は平面視で両端部３２に比べ中央部３１が弧状に凹む。ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂは両端３２ａ,３２ａから中間地点３１ａに向けて弓なり状に互いに近づいていき、両縦リブの両外側に湾窪み３６を設ける。ペアに係る両縦リブ３ａ，３ｂは同形で線対称に配設される。各縦リブ３の側端面３２ｂが垂直起立するよう配され、隣合う縦リブ３の側端面３２ｂの間隔をほぼ等しくする。図１中、符号ｘは縦リブ３の水平方向の横長さで、符号ｙは縦リブ３の縦長さすなわち上下方向長さを示す。横長さｘは縦長さｙに比べて大きい。縦リブ３の縦長さｙは前記横リブ２の縦長さｎにほぼ等しい。

エネルギ吸収体１は、さらに各隣接する縦リブ３と一対の横リブ２,２とで囲まれる各枠内Ｆを通孔Ｋにして、その上下方向を貫通させる構成とする。各縦リブ３が互いに間隙を設けて、対向配設される一対の横リブ２とでラダー状に形成されるが、各間隙(通孔Ｋ)を塞ぐ部材,部分は存在しない。
従来のエネルギ吸収体が、特開平7-144053号公報,実開平6-55893号公報等のごとく、縦リブと横リブでつくる格子状体に底板が一体化成形されていたのに対し、エネルギ吸収体１には底板が存在しない。本実施形態のエネルギ吸収体は横リブ２と縦リブ３のみからなり、隣接する縦リブ３と一対の横リブ２,２とで囲まれる枠内Ｆを通孔にして、上下方向に通り抜けできる。
図１のエネルギ吸収体１は上下方向等断面形状である。エネルギ吸収体１は、図１(図２,図３も同様)の白抜き矢印の衝突エネルギが横リブ２の外板面２１に対し垂直に加わるよう配設される。

図２のエネルギ吸収体１は、図１のものよりも、ペアの両縦リブ間距離Ｗ２を縮めた別態様品である。各縦リブ３は図１と同じように垂直起立するよう配設される。その一方で、ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２を図１のものよりも狭くする。具体的には、図１の中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２が15mmであるのに対し、図２の中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２を5mmとする。また、隣合う縦リブ３の側端面３２ｂの間隔が、図１とは異なる。図２の側端面３２ｂでは、ペアに係る両縦リブ間の間隔Ｗ１を、ペアを組む縦リブ３ａ,３ｂに係る一の縦リブ３と該縦リブに隣接する別ペアの縦リブ３との間隔Ｗ３に比べ、狭く設定する。図２のエネルギ吸収体１の他の構成は、図１と同じで、その説明を省く。

上述した両縦リブ間距離Ｗ２が異なる図１,図２のエネルギ吸収体１の変形量に対する発生荷重(変位−荷重特性グラフ)を図４に示す。図中、Ｗ２＝15mmの一点鎖線が図１に示したエネルギ吸収体のグラフ、Ｗ２＝5mmの実線が図２に示したエネルギ吸収体のグラフである。図３に示した参考品のグラフも図４に載せる。該参考品は、湾曲や屈折のない平板の縦リブ３が横リブ２の長手方向に向け等間隔で梯子状に形成されており、縦リブ間３,３で干渉が起きない。該参考品を「干渉なし」として図４に破線図示する。尚、図３の参考品は、(ａ)縦リブ３そのものの構成、(ｂ)縦リブ３が二枚ずつペアになる構成、(ｃ)ペアに係る両縦リブ間距離Ｗ１よりも両縦リブ間距離Ｗ２の方を近接させる構成を具備しないが、これら以外は図１のエネルギ吸収体１とほぼ同じである。図３で図１と同一符号は相当部分を示す。

図４から、衝突過程で縦リブ３間に干渉が起こらない参考品では、発生荷重が小さいのが判る。一方、本エネルギ吸収体１は、ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２を近接させることによって、衝突過程で縦リブ同士３,３が干渉し、発生荷重が大きくなるのが判る。両縦リブ間距離Ｗ２が15mmのエネルギ吸収体に比べ、両縦リブ間距離Ｗ２が5mmの方のエネルギ吸収体が、衝突後の早い段階から縦リブ同士が干渉し合い、発生荷重が高く、且つシャープな変位−荷重特性グラフになっている。

ところで、縦リブ３は既述の湾曲板状の他、屈折板状でもよい。屈折板状の縦リブ３を用いた他態様のエネルギ吸収体を図８(ロ),(ハ)に示す。図８(イ)〜(ハ)は、平面図で紙面垂直方向等断面形状のエネルギ吸収体である。図８(イ)は図１に相当するエネルギ吸収体の平面図である。尚、図を大きく判り易くしたため、各エネルギ吸収体１の横長さ、すなわち図８の紙面横方向長さは一部カットして短く図示する。

図８(ロ),(ハ)のエネルギ吸収体１の縦リブ３も、二枚ずつペアになり、該ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの両端３２ａ,３２ａでの両縦リブ間距離Ｗ１よりも両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２の方を近接させる。ただし、平坦な板状両端部３２と平坦な板状中央部３１とが屈折ライン３５を介してつながる。そして、図示のごとくペアの両縦リブ３ａ,３ｂの凹んだ側を外側にして、両中央部３１を近接させて、各縦リブ３,３,…が横リブ２の長手方向に向け互いに間隔をとって配設される。図８(ロ),(ハ)のエネルギ吸収体は、両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２が、両中央部３１の領域全てで同じ値になる。符号ｘ_１は中央部３１の平面視長さ、符号ｘ_２は端部３２の平面視長さ、符号ｔ_１,ｔ_２は横リブ２の肉厚、符号ｔ_３は縦リブ３の肉厚を示す。図８(ロ)のエネルギ吸収体１に比べて、図８(ハ)のエネルギ吸収体１は中央部３１の長さ及び縦リブ３の全長を長くする。図８のエネルギ吸収体１に係る他の構成は、図１のものと同じで、その説明を省く。図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。

また、エネルギ吸収体１は、図１,図２や図８のごとく各縦リブ３を垂直起立させてもよいが、本発明の図６のように各縦リブ３を傾斜させることができる。図１に相当するエネルギ吸収体１の拡大図を図５に示すが、該エネルギ吸収体は上下方向等断面形状であることから、両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２が、両縦リブ３ａ,３ｂの上縁と下縁において同じになっている。一方、図６のエネルギ吸収体は、側端面３２ｂを見ても判るように、各縦リブ３を傾斜させており、ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの上縁３８と下縁３９とで両縦リブ間距離Ｗ２の値が違っている。図６に示すごとく、ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの側端面３２ｂを図示のごとく逆ハの字状にし、上縁３８側の両縦リブ間距離Ｗ２１よりも下縁３９側の両縦リブ間距離Ｗ２２の方を短く設定する。衝突過程で、縦リブの傾斜角度により発生荷重をコントロールでき、更に上下方向での発生荷重(反力)も変化するので、衝突子に回転を与えることもできる。

実際、下縁３９側の両縦リブ間距離Ｗ２２の方を短く設定することで、図７のごとく衝突の際、衝突子に回転を加えることが確認されている。図７(イ)は図５のエネルギ吸収体を用い、図７(ロ)は図６のエネルギ吸収体を用いた試験結果を示す。図７(イ),(ロ)では、それぞれのエネルギ吸収体１を設置し、歩行者に相当する縦長さの衝突子ＨＭを、紙面左方から紙面右方へ白抜き矢印のごとく進行させて、衝突後の衝突子ＨＭの変化を表したものである。図５のエネルギ吸収体１は、衝突過程で上下方向に発生する荷重が同じであるので、衝突子ＨＭは衝突後も垂直起立したままであった。一方、図６のエネルギ吸収体１は、衝突過程で下部の方に大きな荷重(反力)が発生するので、衝突子ＨＭは衝突後に角度θを伴って前傾した。干渉位置が変わることによって、荷重の発生ポイントが変わる。荷重の発生ポイントを調整することによって、衝突子ＨＭに回転モーメントを誘発させている。車両速度で歩行者と衝突すれば、歩行者を回転させ車上へ載せることが可能になる。安全性向上に役立つものとなる。

斯かるエネルギ吸収体１は、例えば図９のようなバンパー下部のロアアブソーバＡに適用できる。該エネルギ吸収体は帯板幅方向を起立させた一対の弧状横リブ２,２に、湾曲板状の縦リブ３を所定ピッチで配設し、梯子状に形成したものである。縦リブ３を二枚ずつペアにして、該ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂは、両端３２ａ,３２ａでの両縦リブ間距離Ｗ１よりも両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２の方が近接する。さらに、同図では定かでないが、図６のごとく、上縁３８側の両縦リブ間距離Ｗ２１の値よりも下縁３９側の両縦リブ間距離Ｗ２２の方の値を小さく設定する。各隣接する該縦リブ３と一対の前記横リブ２,２とで囲まれる各枠内Ｆを通孔Ｋとする。本エネルギ吸収体１では、上述のごとく一対の横リブ２が外縁形状に沿って弧状となり、外側の横リブ２と内側の横リブ２では形状が異なる。さらに、内側の横リブ２の下縁からリンフォースメントに取付けるための板状部５を延設する。符号５２はリンフォースメントへの取付孔を示す。

このように構成したエネルギ吸収体１は、格子状体の特開平7-144053号公報等の従来品がリブの本数や板厚による制御に頼っていたのに対し、各縦リブ３を互いに離間配設させており、衝突過程でリブ壁面同士の干渉を意図的に作ることができる。衝突過程で、従来の格子状体のエネルギ吸収体では、ともすれば発生荷重が上がりすぎたり下がりすぎたりすることがあったが、こうした問題を解消して、車両衝突時の衝撃を有効に吸収できる。変位−荷重特性については、湾曲板状又は屈折板状になる縦リブの形状や、両縦リブ間距離Ｗ１,Ｗ２等の選定によって、矩形やスポット的に高荷重を付与できる。そして、従来品と違って底板を設けないので、軽量のエネルギ吸収体にできる。軽量化,低コスト化を実現しながら効果的なエネルギ吸収ができる。加えて、エネルギ吸収体１と上記従来品とでは、図１〜図３の白抜き矢印で示すように、縦リブ３,横リブ２に対する荷重方向が異なる。本発明のエネルギ吸収体１は、衝突時の入力荷重を図１から図３の白抜き矢印で示すように、縦リブ３の延在する方向から受けるものである。

また、本エネルギ吸収体１は、図４の変位−荷重特性グラフでも判るように、車両衝突時に、単に並行配設した特許文献１のものよりも高いエネルギ吸収ができる。しかも、エネルギ吸収体１は、縦リブ３の形状,横リブ２の形状の他、ペアに係る両縦リブ３ａ,３ｂの両端３２ａ,３２ａでの両縦リブ間距離Ｗ１の値や、両縦リブ３ａ,３ｂの中間地点３１ａでの両縦リブ間距離Ｗ２の値などの選定によって、変位−荷重特性の出力調整が容易であることから、目的,用途に応じたエネルギ吸収体を簡単に製造できる。

さらに、上縁３８側の両縦リブ間距離Ｗ２１の値と下縁３９側の両縦リブ間距離Ｗ２２の値とを変え、干渉のタイミングを調整することによって、衝突時、衝突子ＨＭに回転を誘発させることができる。ロアアブソーバＡ等のバンパー構造に適用した場合、歩行者との車両衝突際、歩行者の足をはらいはね上げるような形にでき、歩行者保護に役立つ。歩行者との車両衝突で歩行者が車の上へ乗り上げられる構造を簡単に実現できる。実公平4-2102号公報技術のごとく、ハニカム構造の緩衝材で、下半部の密度を高くする構造のものも存在するが、本エネルギ吸収体１は両縦リブ間距離Ｗ２１,両縦リブ間距離Ｗ２２の変更だけで容易に対応できる。重量増や材料増を招くことなく実現でき、極めて有用なエネルギ吸収体になっている。

尚、本発明においては前記実施形態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。横リブ２,縦リブ３,通孔Ｋ等の形状,大きさ,個数等は用途に合わせて適宜選択できる。実施形態ではロアアブソーバに適用したが、それ以外の車両部品等に勿論適用できる。

エネルギ吸収体の参考斜視図である。図１のペアの両縦リブ間距離を縮めた別態様のエネルギ吸収体の斜視図である。図１,図２のエネルギ吸収体と比較するための参考品の斜視図である。エネルギ吸収特性の対比図である。図２の部分拡大斜視図である。本発明のエネルギ吸収体の部分拡大図である。衝突子の傾きの変化を調べた説明図である。エネルギ吸収体の平面図である。本エネルギ吸収体をロアアブソーバに適用した全体斜視図である。

符号の説明

１エネルギ吸収体
２横リブ
２０内板面
３縦リブ
３ａ,３ｂペアに係る両縦リブ
３２ａ,３２ａ両端
Ｗ１ペアに係る両縦リブの両端での両縦リブ間距離
Ｗ２ペアに係る両縦リブの中間地点での両縦リブ間距離
Ｆ枠内
Ｌ縦リブの全長
Ｋ通孔

Claims

樹脂成形品からなるエネルギ吸収体であって、帯板状の横長の横リブ(2,2)が帯板幅方向を起立させ且つ両内板面(20,20)を対向するようにして一対配設される一方、板幅方向を起立させて両端(32a,32a)を前記両内板面(20,20)にそれぞれ結合する縦リブ(3)が複数設けられ、且つ該縦リブ二枚がペアになって、該ペアに係る両縦リブ(3a,3b)の両端(32a,32a)での両縦リブ間距離(W1)よりも両縦リブ(3a,3b)の中間地点での両縦リブ間距離(W2)の方を近接させ、さらに前記横リブ(2)の長手方向に向けて各縦リブ(3)が互いに間隔をとって配設されると共に、前記中間地点での両縦リブ間距離(W2)について、両縦リブの上縁(38)側または下縁(39)側のうち一方の縁側の両縦リブ間距離よりも他方の縁側の両縦リブ間距離の方を短く設定することを特徴とするエネルギ吸収体。