JP5272950B2

JP5272950B2 - 衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP5272950B2
Application number: JP2009176538A
Authority: JP
Inventors: 真之北芝; 千春戸谷; 克志伊藤; 克俊水野
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: US20110024250A1; JP2011025897A

Description

本発明は、自動車のバンパー、ドアトリム、フロントピラーなどの内部に設けられ、衝突時などに衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収部材に関する。

自動車用のバンパーは、その内側に衝撃吸収部材を配設して車両の衝突時における衝撃吸収効果を高めている。その衝撃吸収部材としては樹脂製の弾性体（引用文献１）のものや、内部に樹脂リブを備えた構造のもの（座屈や亀裂による衝撃吸収）等がある。また、その他の衝撃吸収部材の中には、内部に中空部を備え、その中空部の全部に粘性体が封入されるとともに、該中空部の壁部に衝撃吸収部材の外部に貫通する貫通孔が設けられ、衝撃時には、該粘性体が該貫通孔を通過することにより、その摩擦（粘性抵抗）で衝撃を吸収するもの（特許文献２）もある。

特開平１０−１８１４８４号公報特開平９−２５４７２７号公報

ところが、樹脂製の弾性体（特許文献１）及び樹脂リブ（座屈や亀裂による衝撃吸収）の衝撃吸収部材は、充分な衝撃吸収効果を得るためには、かなり厚さが必要となり、省スペース化に不向きである。また、粘性体を封入する衝撃吸収部材（特許文献２）は、その中空部の全部に粘性体を封入するため、そのままでは、衝撃を受けても潰れ難い。そのため、上記のような貫通孔を設けて潰れ易くしているが、この場合には、該貫通孔と、該貫通孔から平常時に粘性体が漏れ出すのを防止する漏れ防止構造とが必要になり、構造が複雑になってしまう。

そこで、小さい厚さでも効率的に衝撃を吸収でき、かつ、充分に潰れ易い衝撃吸収部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の衝撃吸収部材は、複数の樹脂筒が縦横に並んで格子の各目を構成している格子状樹脂リブと、前記複数の樹脂筒の筒両端面を閉鎖している対峙する一対の板とを含み、前記複数の樹脂筒のうちから飛島状に選択された複数の樹脂筒の筒内部に粘性体が充填され、前記粘性体が充填された各樹脂筒に接する３６０度全周囲にある複数の樹脂筒の筒内部は前記粘性体が充填されていない空間とされ、前記一対の板を接近させる方向の衝撃を受けたときに、前記粘性体が充填された樹脂筒が周囲の空間に向かって座屈するとともに、該座屈により生じた樹脂筒の亀裂から前記粘性体が漏れ出ることにより、該衝撃を吸収するように構成されている。

ここで、前記粘性体が充填される前記複数の樹脂筒は、本発明では次の（ｉ）の場合を採用するが、参考例として（ii）の場合を例示する。
（ｉ）格子状樹脂リブの各目を構成する複数の樹脂筒のうちから飛島状に選択された一部である場合。
（ii）互いに筒壁どうしが連結されない孤立した樹脂筒である場合。

前記（ｉ）の場合、前記格子状樹脂リブの格子形状は、特に限定されないが、三角格子や、四角格子や、六角格子（ハニカム格子）等を例示する。

また、前記衝撃吸収部材は、特に限定されないが、前記一対の板の一方の板と、前記粘性体が充填される前記複数の樹脂筒とが、樹脂で一体成形されていることが好ましい。

また、前記粘性体は、特に限定されないが、水、各種有機溶剤などの揮発性液体や、流動パラフィン、水ガラスなどの不揮発性液体や、オイル、グリコール類、グリセリン、ＤＯＰなどの可塑剤や、水飴、常温で液状の樹脂、グリースなどの高粘度液体や、ゾル、水や有機溶剤に各種粉末を分散したスラリーなどや、熱可塑性エラストマーに少なくともオイルを加えてなる粘性体を例示する。

本発明の衝撃吸収部材によれば、衝撃を受けたときには、樹脂筒が座屈するとともに、該座屈により生じた樹脂筒の亀裂から粘性体が漏れ出ることにより、衝撃を効率的に吸収することができる。また、このとき、樹脂筒は、周囲の粘性体のない空間に向かって座屈するため、充分に潰れ易い。

本発明の実施例の衝撃吸収部材を示す斜視図である。同実施例の衝撃吸収部材を（ａ）に示し、該衝撃吸収部材に衝撃が加わった際の様子を（ｂ）に示す平面断面図である。同実施例の衝撃吸収部材に衝撃吸収試験を施す装置の平面図を（ａ）に示し、側面図を（ｂ）に示し、該衝撃吸収試験を施した際の拡大平面断面図を（ｃ）に示す図である。同実施例、並びに比較例１，２及び現行品１，２の衝撃吸収部材に衝撃吸収試験を施した結果を示す図である。同実施例の衝撃吸収部材を（ａ）に示し、変更例１の衝撃吸収部材を（ｂ）に示す正面断面図である。変更例２の衝撃吸収部材を（ａ）に示し、参考例１の衝撃吸収部材を（ｂ）に示す正面断面図である。変更例３の衝撃吸収部材を（ａ）に示し、参考例２の衝撃吸収部材を（ｂ）に示す正面断面図である。

本実施例の図１〜４及び図５（ａ）に示す衝撃吸収部材９は、バンパーフェイシャ７とバンパーリンフォース８との間に取り付けられる。この衝撃吸収部材９は、次に示す正面板１０及び背面板２０と、格子状樹脂リブ３０とを含み構成されている。

正面板１０及び背面板２０は、前後方向に間隔をおいて並設されており、正面板１０の前面は、バンパーフェイシャ７の後面に当接し（又は後方に間隔をおいて配置され）、背面板２０の後面は、バンパーリンフォース８の前面に当接する。これらの正面板１０及び背面板２０は、炭素フィラーが入ったＰＰ（ポリプロピレン）を原材料に射出成形されてなる。

格子状樹脂リブ３０は、射出成形により背面板２０に一体形成されており、該背面板２０の前面から前方に突出している。この格子状樹脂リブ３０は、正面視で六角格子（ハニカム格子）状の形状をしており、その六角形の各格子の目が、樹脂筒３５，３５・・を構成している。それらの樹脂筒３５，３５・・のうちから飛島状に選択された４分の１の樹脂筒３５ａ，３５ａ・・には、粘性体Ｖが充填され、残りの４分の３の樹脂筒３５ｂ，３５ｂ・・には、粘性体Ｖは充填されていない。その状態で、該格子状樹脂リブ３０の前端に正面板１０の後面が溶着により接合されることによって、各樹脂筒３５，３５・・が閉鎖されている。

粘性体Ｖは、熱可塑性エラストマーにオイルを加えて形成されている。その熱可塑性エラストマーは、特に限定されないが、オレフィン系のものや、ＳＥＢＳ（スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン）やＳＥＰＳ（スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン）やＳＥＥＰＳ（スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレン）等のスチレン系のものや、ＴＰＵ等のウレタン系のものや、ＴＰＥＥ等のエステル系のもの等が例として挙げられる。また、それらの熱可塑性エラストマーに加えるオイルは、特に限定されないが、パラフィンオイルやナフテンオイルやアロマオイル等が例として挙げられる。

また、該熱可塑性エラストマーには、それらのオイルの他にも、低粘度ＰＰ（平均分子量が５００００程度）や発泡剤（ＰＰ発泡粒子や、ＰＵ発泡粒子や、ブタンを内包したアクリル樹脂からなる発泡粒子等）を加えてもよい。その場合には、エネルギー吸収量をより大きくすることができる。なお、低粘度ＰＰを加えた場合には、該低粘度ＰＰの接着効果により、粘性体Ｖは、衝撃が加わらない常態時には固体状となるが、衝撃が加わる衝撃時には接着部が破断して流動する。

なお、本実施例の衝撃吸収部材９には、該衝撃吸収部材９を潰れ易くするための特許文献２に示すような貫通孔や、その平常時の漏れ防止構造が設けられていない。また、該衝撃吸収部材９とバンパーリンフォース８（被取付体）との間には、粘性体Ｖが漏れ出るための特許文献２に示すような隙間も設けられていない。

次に該衝撃吸収部材９に衝撃が加わった際の様子を説明する。図２（ｂ）に示すように、正面板１０の前方から後方に衝撃Ｐが加わった際には、該衝撃Ｐが加わった部分及びその周辺で、正面板１０が湾曲して後方に後退する。このとき、粘性体Ｖが充填された樹脂筒３５ａが、その周囲の粘性体Ｖが充填されていない樹脂筒３５ｂの内部の空間に向かって座屈して、該樹脂筒３５ａに亀裂が発生する。その亀裂を通って、内部の粘性体Ｖが、その周囲の粘性体Ｖが充填されていない樹脂筒３５ｂの内部に漏れ出る。それらの樹脂筒３５ａが座屈する際の抵抗と粘性体Ｖが漏れ出る際の摩擦（流動抵抗）とで衝撃Ｐを吸収する。

次に、本実施例の衝撃吸収部材９の衝撃吸収性能を実際に試験した衝撃吸収試験について説明する。

図３（ａ）（ｂ）に示すシリンダ４０で、そのヘッド４１を打ち出し本実施例の衝撃吸収部材９に衝撃を与えた。そのヘッド４１の形状は直径１２０ｍｍの半円柱形であって、与えた衝撃の大きさは、８３３.３Ｊ（時速４０ｋｍ相当）である。

試験を行った本実施例の衝撃吸収部材９の寸法は、正面板１０の厚さは２ｍｍであり背面板２０の厚さは３ｍｍである。また、正面板１０と背面板２０との間の間隔（すなわち、格子状樹脂リブ３０の高さ）は、３０ｍｍであり、よって、衝撃吸収部材９の厚さ（すなわち、正面板１０の前面から背面板２０の後面までの長さ）は、３５ｍｍである。また、格子状樹脂リブ３０の各隣接する２つの樹脂筒３５，３５の中心間ピッチは、２５ｍｍである。また、格子状樹脂リブ３０（樹脂筒３５）の厚さは、背面板２０側の端で最も大きく、２．１２ｍｍであり、正面板１０側に向かうに従い徐々に小さくなり（抜き勾配が０．５°）、正面板１０側の端で最も小さく、１．６ｍｍである。また、粘性体Ｖの原材料（粘性体材料）については、後に表１に示すＣａｓｅ１〜４の異なる４通りの場合で行った。

また、同様の試験を、本実施例とは異なる、比較例１，２の衝撃吸収部材、及び現行品１，２の衝撃吸収部材においても行った。ここで、比較例１，２の衝撃吸収部材は、粘性体が充填される樹脂筒３５ａの配置以外は本実施例の衝撃吸収部材９と同様であり、詳しくは、比較例１の衝撃吸収部材は、いずれの樹脂筒にも粘性体が充填されていない点で本実施例のものと異なり、また、比較例２の衝撃吸収部材は、反対に全ての樹脂筒に粘性体が充填されている点で本実施例のものと異なっている。また、現行品１，２の衝撃吸収部材は、それぞれ厚さ５５ｍｍ，１２０ｍｍの発泡ＰＰ２０倍の塊からなる。

これらの各衝撃吸収部材の条件を次の表１の上段に纏め、それらの各衝撃吸収部材に衝撃吸収試験を施した際の結果を、同表１の後段と図４とに纏めた。なお、表１に示す熱可塑性エラストマーの溶液粘度（ｍＰａ・ｓ）は、該熱可塑性エラストマー（ＳＥＥＰＳ）をトルエンに溶かして１０％のトルエン溶液としたもの（３０℃）の粘度を、コーンプレート粘度計で測定した値である。また、表１に示すＰＰの粘度（ＭＦＲｇ／１０ｍｉｎ）は、試験温度２３０℃、試験荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｗ）のときの値を示している。

この試験では、エネルギー吸収量（図４の縦軸）が大きく、残厚（図４の横軸）が小さいほど、すなわち、図４の左上にいくほど良いとされる。そして、実施例（Ｃａｓｅ１〜４）の試験結果は、その図４から、現行品１の略真上、現行品２の左上に位置していることが分かる。このことから、衝撃吸収部材９の衝撃吸収性能は、現行品１，２に比べて優れていることが分かる。

また、いずれの樹脂筒にも粘性体を充填していない比較例１の衝撃吸収部材は、本実施例のものよりも残厚（図４の横軸）が少ない点で優れているものの、本実施例のものよりもエネルギー吸収量（図４の縦軸）が小さいことが分かる。また、全ての樹脂筒に粘性体（Ｃａｓｅ１のものと同じ粘性体）を充填した比較例２の衝撃吸収部材は、本実施例（Ｃａｓｅ１）のものよりもエネルギー吸収量（図４の縦軸）が大きい点で優れているものの、本実施例（Ｃａｓｅ１）のものよりも残厚（図４の横軸）が大きいことが分かる。よって、本実施例の衝撃吸収部材９は、比較例１，２に比べて、残厚（図４の横軸）及びエネルギー吸収量（図４の縦軸）の２つの評価で、どちらも極端に悪くなることなく、平均的にバランスよく優れていることが分かる。

本実施例によれば、次の［Ａ］〜［Ｄ］の効果を得ることができる。
［Ａ］衝撃Ｐを受けたときには、樹脂筒３５ａが座屈するとともに、該座屈により生じた樹脂筒３５ａの亀裂から粘性体Ｖが漏れ出ることにより、衝撃Ｐを効率的に吸収することができる。
［Ｂ］衝撃Ｐを受けたときには、粘性体Ｖが充填された樹脂筒３５ａは、粘性体Ｖが充填されていない樹脂筒３５ｂの内部の空間に向かって座屈するため、全ての樹脂筒３５，３５・・に粘性体Ｖが充填されている場合（比較例２）に比べて充分潰れ易い（残厚が小さい）。そのため、衝撃吸収部材９を潰れ易くするための特許文献２に示すような貫通孔や、その平常時の漏れ防止構造を、必ずしも設ける必要はない。
［Ｃ］衝撃Ｐを受けたときには、粘性体Ｖが充填された樹脂筒３５ａの粘性体Ｖは、特許文献２のように衝撃吸収部材の外部にではなく、衝撃吸収部材９の内部にある粘性体Ｖが充填されていない樹脂筒３５ｂの内部に漏れ出るため、該衝撃吸収部材９とバンパーリンフォース８（被取付体）との間に、粘性体Ｖが漏れ出るための特許文献２に示すような隙間を、必ずしも確保する必要はない。
［Ｄ］衝撃Ｐを受けたときには、樹脂筒３５ａの亀裂から粘性体Ｖが漏れ出るため、粘性体Ｖの粘度が高い場合（すなわち、漏れ出し難い場合）には、該亀裂が広がることによって幾分漏れ出し易くなる一方、粘度が低い場合（すなわち、漏れ出し易い）場合には、該亀裂はさほど広がらない。そのため、特許文献２のように、予め設けられた貫通孔から粘性体が漏れ出る場合に比べて、漏れ出る際の摩擦（流動抵抗）の大きさが、粘性体Ｖの粘度の違いによって左右され難い。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成や形状を任意に変更して実施することもでき、例えば、図５（ａ）に示す本実施例の格子状樹脂リブ３０の形状を、次の変更例１〜３のように変更してもよい。

［変更例１］
図５（ｂ）に示す変更例１の格子状樹脂リブ３０は、実施例の格子状樹脂リブ３０と、樹脂筒３５，３５・・の中心部の配置は同様であるが、各樹脂筒３５，３５・・が正面視で六角形ではなく、四角形である点で相違している。

［変更例２］
図６（ａ）に示す変更例２の格子状樹脂リブ３０は、正面視で四角格子状に設けられており、その四角形の各格子の目が樹脂筒３５，３５・・を構成している。そして、それらの樹脂筒３５，３５・・のうち、飛島状に選択された４分の１の樹脂筒３５ａ，３５ａ・・には、粘性体Ｖが充填され、残りの４分の３の樹脂筒３５ｂ，３５ｂ・・には、粘性体Ｖは充填されていない。

［参考例１］
図６（ｂ）に示す参考例１の格子状樹脂リブ３０は、変更例２と同様、正面視で四角格子状に設けられており、その四角形の各格子の目が樹脂筒３５，３５・・を構成している。そして、それらの樹脂筒３５，３５・・のうち、飛島状に選択された２分の１の樹脂筒３５ａ，３５ａ・・には、粘性体Ｖが充填され、残りの２分の１の樹脂筒３５ｂ，３５ｂ・・には、粘性体Ｖは充填されていない。

［変更例３］
図７（ａ）に示す変更例３の格子状樹脂リブ３０は、正面視で円状（円筒状）に設けられて粘性体Ｖが充填された複数の樹脂筒３５ａ，３５ａ・・と、該樹脂筒３５ａ，３５ａ・・どうしを連結した連結部３６，３６・・とから構成されている。

［参考例２］
図７（ｂ）に示す参考例２の格子状樹脂リブ３０は、正面視で円状（円筒状）に設けられて粘性体Ｖが充填された複数の樹脂筒３５ａ，３５ａ・・から構成されている。ここで、各樹脂筒３５ａ，３５ａ・・は、互いに筒壁どうしが連結されない孤立した樹脂筒となっている。

９衝撃吸収部材
１０正面板
２０背面板
３０格子状樹脂リブ
３５樹脂筒
３５ａ粘性体が充填される樹脂筒
Ｖ粘性体

Claims

複数の樹脂筒（３５）が縦横に並んで格子の各目を構成している格子状樹脂リブ（３０）と、前記複数の樹脂筒（３５）の筒両端面を閉鎖している対峙する一対の板（１０，２０）とを含み、
前記複数の樹脂筒（３５）のうちから飛島状に選択された複数の樹脂筒（３５）の筒内部に粘性体（Ｖ）が充填され、
前記粘性体（Ｖ）が充填された各樹脂筒（３５ａ）に接する３６０度全周囲にある複数の樹脂筒（３５ｂ）の筒内部は前記粘性体（Ｖ）が充填されていない空間とされ、
前記一対の板（１０，２０）を接近させる方向の衝撃（Ｐ）を受けたときに、前記粘性体（Ｖ）が充填された樹脂筒（３５ａ）が周囲の空間に向かって座屈するとともに、該座屈により生じた樹脂筒（３５ａ）の亀裂から前記粘性体（Ｖ）が漏れ出ることにより、該衝撃（Ｐ）を吸収するように構成された衝撃吸収部材。
前記一対の板（１０，２０）の一方の板（２０）と、前記粘性体（Ｖ）が充填される前記複数の樹脂筒（３５ａ）とが、樹脂で一体成形された請求項１記載の衝撃吸収部材。
前記粘性体（Ｖ）が、少なくとも、熱可塑性エラストマー３０〜５０質量部と、オイル７０〜５０質量部とを含むものである請求項１又は２記載の衝撃吸収部材。