JP6254131B2 - エネルギー吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することにより得られるエネルギー吸収体に関する。

一般的に、自動車車体等の前後部に設けられるバンパビームには、衝撃荷重が加えられた場合に、圧縮破壊されることでエネルギーを吸収するエネルギー吸収体が取り付けられている。

このようなエネルギー吸収体の材料として、例えば、特許文献１に記載されるように、金属等に比して軽量であり且つ成形も容易である繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）を用いることが知られている。

特開平８−１７７９２２号公報

上記のように、ＦＲＴＰからエネルギー吸収体を得る場合、生産効率の向上や低コスト化等を図るべく射出成形方法を採用することが好ましい。この場合、成形時に金型内で溶融樹脂の流れが合流して融着した部分に、他部位に比して強度が低いウェルドラインが形成される。

上記の通り、エネルギー吸収体では、衝撃荷重が加えられた際に、圧縮破壊が生じることでエネルギーを効率的に吸収することが可能となる。しかしながら、衝撃荷重が加えられる方向等に対するウェルドラインの配置によっては、圧縮破壊が生じる前に、他部位より低強度であるウェルドラインに割れ等が生じてしまうことがある。すなわち、ウェルドラインの配置が一切考慮されていないエネルギー吸収体では、エネルギーを効率的に吸収することが困難になる懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、荷重が加えられる方向や、射出成形の効率との関係に応じてウェルドラインを配置したことにより、生産効率の向上を図りつつ、エネルギーを効率的に吸収可能なエネルギー吸収体を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することによりウェルドラインが形成された閉断面構造の本体部を備えるエネルギー吸収体であって、前記本体部の一端の開口側から他端の開口側に向かって荷重が加えられるように、前記本体部の両端の何れか一方は、バンパビームに取り付けられ、前記本体部の両端の開口は多角形状であり、前記ウェルドラインが形成される前記本体部の側面のうち、前記本体部の前記両端側の辺の各々の中点同士を結ぶ基準線に対し、前記ウェルドラインの傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内に設定されていることを特徴とする。

一般的に、エネルギー吸収体に荷重が加えられた場合に主せん断応力が働く面（主せん断応力面）は、荷重が加えられる方向に対して±４５°傾いた面となる。本発明に係るエネルギー吸収体では、本体部が、その両端の開口の内心同士を結ぶ中心軸を対称軸として略対称形状である場合、基準線に沿う方向に荷重が加えられるように車体等に取り付けられる。従って、ウェルドラインが主せん断応力面に配置されることを回避するべく、基準線に対するウェルドラインの傾斜角度が±４５°となることを回避している。

具体的には、傾斜角度の設定値と実測値との間には、エネルギー吸収体の製造上のばらつき等から±１０°の範囲内で誤差が生じ得る。この誤差を考慮すると、傾斜角度の設定値を「−５５°以下」、「−３５°〜３５°」、「５５°以上」の何れかとすることで、傾斜角度の実測値が±４５°となることを効果的に回避できる。

ここで、エネルギー吸収体に加えられる荷重の方向は、上記の基準線に沿う方向から、例えば±３０°程度傾斜することがある。このように、斜め荷重による曲げ力が加えられると、傾斜角度が「−５５°以下」又は「５５°以上」である場合、換言すると、傾斜角度の絶対値が｜５５°｜以上である場合に、エネルギーの吸収効率が低下する懸念がある。これは、以下に説明するように、傾斜角度の絶対値が｜９０°｜（最大値）に近づくと、ウェルドラインに加えられる曲げ力が増大する傾向にあり、該ウェルドラインでの破断が生じ易くなるためである。

すなわち、一般的にエネルギー吸収体の本体部は、基準線に沿う方向が長辺であり、基準線に直交する方向が短辺である。このため、傾斜角度の絶対値が大きくなると、ウェルドラインが前記本体部の短辺に対して平行となる方向に近づく。その結果、ウェルドラインの長さが小さくなるため、ウェルドラインに沿った本体部の断面積も小さくなる。つまり、傾斜角度の絶対値が大きいほど、曲げ力によってウェルドラインに生じる引張荷重が大きくなり、また、該引張荷重をウェルドラインに沿った本体部の断面積で除して得られるウェルドラインにかかる応力も大きくなる。これに伴い、傾斜角度の絶対値を｜５５°｜以上とすると、ウェルドラインでの破断が生じ易くなると考えられる。

そこで、本発明に係るエネルギー吸収体では、傾斜角度の絶対値が｜５５°｜以上となる範囲を除外し、傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内、換言すると、傾斜角度の絶対値が｜３５°｜以下となるように設定されている。これによって、製造上のばらつきを考慮しても、傾斜角度が±４５°となることを回避できるため、主せん断応力面にウェルドラインが配置されることを効果的に回避できる。また、傾斜角度の絶対値が｜９０°｜に近づくことが抑制されているため、斜め荷重が加えられた場合であっても、ウェルドラインに過大な曲げ力が加えられることを回避できる。

一方、本体部が、中心軸に対して非対称となる形状である場合、荷重が加えられる方向が基準線に沿う方向から傾斜することがある。この場合であっても、上記の範囲内に傾斜角度を設定することで、主せん断応力面や過大な曲げ力が加えられる部位にウェルドラインが配置されることを抑制できる。

さらに、上記の通り非対称形状である本体部について、上記の配置となるようにウェルドラインを形成しながら射出成形を行うとしても、基準線に対しての傾斜角度であれば、比較的容易に調整することができる。すなわち、例えば、基準線に沿って金型のキャビティ内に溶融樹脂を供給することで、基準線に対するウェルドラインの傾斜角度を容易に上記の範囲内とすることができる。このため、ウェルドラインの傾斜角度を設定しつつ射出成形を行っても、エネルギー吸収体の生産効率が低下することを抑制できる。

以上から、本発明のエネルギー吸収体では、射出成形により効率的に生産することが可能であり、且つウェルドラインに割れ等が生じることを抑制してエネルギーを効率的に吸収することができる。

上記のエネルギー吸収体では、前記本体部の少なくとも一部の平断面形状は、第１辺の厚さｔ及び長さｂがｔ／ｂ≧０．０４５の関係にあり、且つ前記第１辺と該第１辺に隣接する第２辺とがなす角度が１５０°以下であることが好ましい。この場合、基準線に沿う方向から荷重が加えられた際のエネルギー吸収体の座屈強度を向上させることや、基準線に直交する断面の面外方向にエネルギー吸収体が変形することを抑制できる。すなわち、このようなエネルギー吸収体では、エネルギーを吸収する際に、粉砕されつつ圧縮破壊が進行する。これによって、エネルギーを一層効率的に吸収することが可能になる。

また、本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することによりウェルドラインが形成された閉断面構造の本体部を備えるエネルギー吸収体であって、前記本体部の一端の開口側から他端の開口側に向かって荷重が加えられるように、前記本体部の両端の何れか一方は、バンパビームに取り付けられ、前記本体部の両端の開口は円形状であり、前記本体部の軸方向に沿う基準線に対する、前記ウェルドラインの傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内に設定されていることを特徴とする。

本発明に係るエネルギー吸収体においても、上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、射出成形により効率的に生産することが可能であり、且つウェルドラインに割れ等が生じることを抑制してエネルギーを効率的に吸収することができる。

上記のエネルギー吸収体では、前記傾斜角度が０°であることが好ましい。これによって、ウェルドラインに割れ等が生じることを効果的に抑制できるため、エネルギー吸収効率を一層良好に向上させることができる。

上記のエネルギー吸収体では、前記本体部の両端の何れか一方が、バンパビームに取り付けられることが好ましい。この場合、自動車車体等の前後部に加えられる衝撃荷重のエネルギーを効果的に吸収することが可能になる。

本発明に係るエネルギー吸収体では、繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することにより効率的に生産することができる。また、主せん断応力面や過大な曲げ力が加えられる部位にウェルドラインが配置されることを回避できるため、該ウェルドラインに割れ等が生じることを抑制してエネルギーを効率的に吸収することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収体が取り付けられたバンパビームの概略斜視図である。 図１のエネルギー吸収体の概略正面図である。 図１のエネルギー吸収体の概略斜視図である。 図１のエネルギー吸収体の本体部の平断面の形状を説明する概略断面図である。 図１のエネルギー吸収体の射出成形に用いられるキャビティの概略斜視図である。 傾斜角度の絶対値と、エネルギー吸収体に曲げ力が加えられた場合にウェルドラインにかかる応力との関係を示す図である。 図１のエネルギー吸収体の本体部が圧縮破壊される様子を説明する概略斜視図である。 図１のエネルギー吸収体の変位−荷重線図である。 斜め荷重が加えられたエネルギー吸収体についてシミュレーションにより得た変位−荷重線図である。 図１０Ａは、本発明の第２実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部の概略斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの本体部の概略正面図である。 図１１Ａは、本発明の第３実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部の概略斜視図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの本体部の概略正面図である。

以下、本発明に係るエネルギー吸収体につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

このエネルギー吸収体は、衝撃力等、荷重が加えられた場合に、圧縮破壊されることでエネルギーを吸収するものであり、繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することにより得られる。繊維強化熱可塑性樹脂を構成するマトリックス樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂等の種々の熱可塑性樹脂等から、用途に応じて適宜選択することができる。

一方、強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維や、アラミド繊維、セルロース繊維等の有機繊維等が好適に用いられる。また、強化繊維の長さは、例えば１．０〜２．０ｍｍとすることができるが、特にこれに限定されるものではなく、射出成形することが可能な範囲内で適宜設定されればよい。

エネルギー吸収体は、例えば、バンパビームに取り付けられることで、自動車車体等の前後部に加えられた荷重のエネルギーを好適に吸収することができる。そこで、以下では、自動車車体の前方のバンパビームに取り付けられるエネルギー吸収体を例に挙げて説明する。

＜＜第１実施形態＞＞
図１〜図４を参照しつつ、第１実施形態に係るエネルギー吸収体１０について説明する。図１は、一組のエネルギー吸収体１０が取り付けられたバンパビーム１２の概略斜視図である。図２は、エネルギー吸収体１０の概略正面図である。図３は、エネルギー吸収体１０の概略斜視図である。図４は、エネルギー吸収体１０の本体部１４の平断面の形状を説明するための概略断面図である。なお、図１〜図３では、車体（不図示）の進行方向を矢印Ｘ方向で示し、該進行方向の前方をＸ１側、後方をＸ２側としている。この矢印Ｘ方向に沿ってＸ１側からＸ２側へ、エネルギー吸収体１０に荷重が加えられる。

図１に示すように、エネルギー吸収体１０は、例えば、バンパビーム１２の両端に、後述するねじ止め等によってそれぞれ取り付けられている。このエネルギー吸収体１０は、図２及び図３にも示す通り、閉断面構造からなる本体部１４を有する。第１実施形態における本体部１４は、矢印Ｘ方向のＸ１側からＸ２側に向かって拡開する中空の八角柱形状であるものとするが、本体部１４の形状は、特にこれに限定されるものではない。例えば、本体部１４は、矢印Ｘ方向のＸ１側からＸ２側にかけて同一寸法であってもよい。また、八角柱形状以外にも種々の角柱形状であってもよい。

図３に示すように、本体部１４の両端の開口１６、１８は八角形状である。この開口１６、１８の内心Ｐ、Ｑ同士を結ぶ直線を中心軸Ｍとすると、本体部１４は、中心軸Ｍを対称軸とする線対称形状である。また、本体部１４の後述するウェルドライン３４が形成される側面１４ａ、１４ｂをそれぞれ形成する４辺のうち、本体部１４の両端側の辺１４ｃ、１４ｄの各々の中点同士を結ぶ線を基準線Ｌとする。この場合、エネルギー吸収体１０は、基準線Ｌが矢印Ｘ方向、換言すると荷重が加えられる方向に沿うように、車体等に取り付けられる。

また、図４に示すように、本体部１４の平断面形状は中空の八角形状である。この本体部１４の少なくとも一部の側壁では、上記八角形状の一辺である第１辺２０の厚さｔ及び長さｂがｔ／ｂ≧０．０４５の関係にある。また、第１辺２０と、該第１辺２０に隣接する第２辺２２とがなす角度θ１が１５０°以下となっている。ここで、第１辺２０は、直線状に限られるものではなく湾曲していてもよい。この場合の長さｂは、第１辺２０の両端間を直線で結んだ線分の長さである。

図２に示すように、本体部１４の一端側（Ｘ１側）の開口１６の縁部には、第１フランジ部２４が一体に形成され、且つ他端側（Ｘ２側）の開口１８の縁部には、第２フランジ部２６が一体に形成されている。第１フランジ部２４は、ボルト（不図示）が挿通される複数のボルト穴２８が形成されている。これらのボルト穴２８と、バンパビーム１２に設けられた複数のボルト穴３０とを重ね合わせた状態でボルトを挿通し、ナット（不図示）と螺合させることで、エネルギー吸収体１０のＸ１側をバンパビーム１２に取り付けることができる。

第２フランジ部２６は、第１フランジ部２４と同様に複数のボルト穴３２が形成され、該ボルト穴３２に挿通されるボルトを介して車体の所定の固定部位にねじ止めされている。

このエネルギー吸収体１０は、上記の通り、射出成形により形成されるため、成形時に溶融樹脂の流れが合流して融着した部分として、側面１４ａ、１４ｂにそれぞれウェルドライン３４が形成されている。ここでは、側面１４ａ、１４ｂは、エネルギー吸収体１０の開口１６、１８を介して互いに対向している。

また、ウェルドライン３４の各々は、基準線Ｌに対する傾斜角度θ２が−３５°〜３５°の範囲内、換言すると、傾斜角度θ２の絶対値が｜３５°｜以下となるように設定されている。なお、図１〜図３では、傾斜角度θ２が０°の場合を例示している。

このように、ウェルドライン３４の配置を設定したエネルギー吸収体１０の製造方法の一例として、例えば、図５に示すキャビティ３６を形成することが可能な金型（不図示）を用いた射出成形が挙げられる。なお、図５に示すキャビティ３６では、エネルギー吸収体１０を成形した際に、ウェルドライン３４が形成されるウェルドライン形成予定部位３８を二点鎖線で示している。

図５に示すように、キャビティ３６は、エネルギー吸収体１０を一体的に射出成形により得ることが可能な形状に形成されている。また、キャビティ３６には、溶融樹脂を供給するための湯口４０が連通している。湯口４０は、基準線Ｌと略平行に延在している。この湯口４０が二股に分岐することで、該湯口４０を中心とする直線状に一組の注入路４２、４４が形成される。この注入路４２、４４は、一組のウェルドライン形成予定部位３８の両方を通る平面に直交する面内において、互いに対向してキャビティ３６に連通するように配置されている。

このような湯口４０に供給された溶融樹脂は、注入路４２、４４のそれぞれからキャビティ３６内に充填されていく。この際、キャビティ３６内では、溶融樹脂が、矢印Ｙで示す方向に回り込むように流動する。すなわち、注入路４２から流入する溶融樹脂の流れと、注入路４４から流入する溶融樹脂の流れとが、互いの中間地点であるウェルドライン形成予定部位３８で合流することになる。そして、このように合流した溶融樹脂が融着することで、ウェルドライン形成予定部位３８にウェルドライン３４が形成される。

すなわち、上記の射出成形によって、基準線Ｌに沿って延在するウェルドライン３４を形成することができる。なお、製造上のばらつきとして、例えば、射出成形時に溶融樹脂の流動にばらつき等が生じると、ウェルドライン３４に蛇行する部位等が生じる場合がある。この場合、傾斜角度θ２の設定値と実測値との間に±１０°の範囲内で誤差が生じ得る。

そして、キャビティ３６内に充填した溶融樹脂が固化した後に、金型の型開きを行うことで、エネルギー吸収体１０を得ることができる。なお、エネルギー吸収体１０の製造方法としては、上記した配置となるようにウェルドライン３４を形成することが可能であればよく、上記の成形方法に限定されるものではない。

このエネルギー吸収体１０では、上記の通り、基準線Ｌに沿う方向に荷重が加えられるように車体等に取り付けられるため、基準線Ｌに対して±４５°傾いた面が主せん断応力面となる。従って、他部位よりも強度が低いウェルドライン３４が主せん断応力面に配置されることを回避するためには、傾斜角度θ２が±４５°となることを回避する必要がある。この際、上記のように傾斜角度θ２の設定値と実測値との間に±１０°の範囲内で誤差が生じ得ることを考慮すると、傾斜角度θ２の設定値を「−５５°以下」、「−３５°〜３５°」、「５５°以上」の何れかとすることが考えられる。

また、エネルギー吸収体１０に加えられる荷重の方向は、基準線Ｌに沿う方向から、例えば±３０°程度傾斜することがある。すなわち、エネルギー吸収体１０には斜め加重による曲げ力が加えられる場合がある。ここで、傾斜角度θ２と、エネルギー吸収体１０に曲げ力が加えられた場合にウェルドライン３４にかかる応力との関係を図６に示す。すなわち、図６の横軸は傾斜角度θ２の絶対値を示し、縦軸は曲げ力によってウェルドライン３４に生じる引張荷重を、ウェルドライン３４に沿った本体部１４の断面積で除して得られる応力を示す。

図６から、傾斜角度θ２の絶対値が｜９０°｜に近づくとウェルドライン３４にかかる応力が大きくなる傾向にあり、該絶対値が｜５５°｜のときの前記応力は、｜３５°｜であるときに比して２倍近く大きくなることが分かる。これは、以下に示す理由によると考えられる。すなわち、エネルギー吸収体１０では、本体部１４の基準線Ｌに沿う方向が長辺であり、基準線Ｌに直交する方向が短辺である。このため、傾斜角度θ２の絶対値が大きくなり｜９０°｜に近づくと、ウェルドライン３４の延在方向が本体部１４の短辺に対して平行となる方向に近づく。その結果、ウェルドライン３４の長さが小さくなるため、該ウェルドライン３４に沿った本体部１４の断面積も小さくなる。従って、傾斜角度θ２の絶対値が大きくなると、曲げ力によってウェルドライン３４に生じる引張荷重が大きくなり、ウェルドライン３４にかかる応力も大きくなる。

このことから、エネルギー吸収体１０では、斜め荷重が加えられた際に、ウェルドライン３４に過大な曲げ力が加えられることを回避するために、傾斜角度θ２の絶対値が｜３５°｜以下に設定されている。すなわち、上記の製造ばらつきを考慮して、傾斜角度θ２が±４５°となることを回避できる範囲中から、傾斜角度θ２の絶対値が｜５５°｜以上となる範囲を除いている。

さらに、エネルギー吸収体１０では、上記の通り、本体部１４の少なくとも一部の側壁の第１辺２０の厚さｔ及び長さｂがｔ／ｂ≧０．０４５の関係となり、且つ第１辺２０と第２辺２２とがなす角度θ１が１５０°以下となるように設定されている。これによって、荷重が加えられる方向に対するエネルギー吸収体１０の座屈強度を向上させることができる。また、荷重が加えられた際に、基準線Ｌに直交する断面の面外方向にエネルギー吸収体１０が変形することを抑制できる。

ここで、第１辺２０と第２辺２２とのなす角度θ１が１５０°を超えると、実質、第１辺２０と第２辺２２とが１つの辺として機能するようになる。すなわち、角度θ１が１８０°に近似されてしまう。これによってｂ値が大きくなると、ｔ／ｂ値が小さくなり、ｔ／ｂ≧０．０４５を満たすことが困難になる。これに対し、本実施形態に係るエネルギー吸収体１０では、角度θ１を１５０°以下としているため、ｔ／ｂ≧０．０４５を容易に満たすことが可能になる。

以上から、エネルギー吸収体１０では、ウェルドライン３４に割れ等が生じることを抑制できる。また、荷重が加えられた際に、エネルギー吸収体１０が座屈することや、変形すること等を回避できる。その結果、例えば、図７に示すように、エネルギー吸収体１０を粉砕しつつ圧縮破壊を進行させることができる。

ここで、エネルギー吸収体１０が、上記のように圧縮破壊することでエネルギーを吸収した場合の変位−荷重線図を図８に実線で示す。すなわち、図８では、横軸にエネルギー吸収体１０の基準線Ｌに沿う方向の変位を示し、縦軸にエネルギー吸収体１０に加えられる荷重の大きさを示している。また、比較として、例えば、エネルギーを吸収する過程において、ウェルドライン３４に割れが生じた場合のエネルギー吸収体の変位−荷重線図についても図８に併せて破線で示す。

図８から、上記のように圧縮破壊することによりエネルギーを吸収することが可能なエネルギー吸収体１０では、ウェルドライン３４に割れが生じたエネルギー吸収体に比して、効率的にエネルギーを吸収できることが明らかである。

さらに、基準線Ｌに沿う方向から±３０°傾斜した斜め荷重による曲げ力がエネルギー吸収体１０に加えられた場合について解析した結果を図９に示す。図９の実線は、傾斜角度θ２の絶対値を｜３５°｜としたエネルギー吸収体１０についてシミュレーションにより得た変位−荷重線図である。また、図９の破線は、比較として、傾斜角度θ２の絶対値を｜５５°｜としたエネルギー吸収体Ａについてシミュレーションにより得た変位−荷重線図である。さらに、図９の一点鎖線は、比較として、ウェルドライン３４を有さないエネルギー吸収体Ｂについてシミュレーションにより得た変位−荷重線図である。すなわち、図９の横軸はエネルギー吸収体の斜め荷重の方向に沿う変位を示し、縦軸はエネルギー吸収体に加えられる斜め荷重の大きさを示している。

図９から、傾斜角度θ２の絶対値を｜５５°｜としたエネルギー吸収体Ａでは、エネルギーの吸収過程においてウェルドラインで割れが生じることに起因する急激な荷重の低下が確認された。これは、上記の通り、傾斜角度θ２の絶対値を｜５５°｜以上とすると、ウェルドラインに加えられる曲げ力が過大となり、該ウェルドラインで破断が生じ易くなったためといえる。

これに対して、傾斜角度θ２の絶対値を｜３５°｜としたエネルギー吸収体１０では、ウェルドライン３４を有さないエネルギー吸収体Ｂとほぼ同様にエネルギーを吸収できることが確認された。すなわち、エネルギー吸収体１０では、ウェルドライン３４で割れが生じることなく、圧縮破壊による効率的なエネルギー吸収が可能となる。

従って、本実施形態に係るエネルギー吸収体１０では、製造上のばらつきが生じた場合であっても、ウェルドライン３４が主せん断応力面に配置されることを効果的に回避できる。また、エネルギー吸収体１０に対して、基準線Ｌから傾斜した方向の斜め荷重が加えられた場合であっても、ウェルドライン３４に過大な曲げ力が加えられることを回避できる。その結果、ウェルドライン３４で破断することを抑制できるため、圧縮破壊されつつ効率的にエネルギーを吸収することが可能になる。

以上から、第１実施形態に係るエネルギー吸収体１０では、射出成形により効率的に生産することができ、且つエネルギーを効率的に吸収することができる。

＜＜第２実施形態＞＞
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照しつつ、第２実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部４６について説明する。図１０Ａは、本体部４６の概略斜視図であり、図１０Ｂは、本体部４６の概略正面図である。なお、説明の便宜上、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、第２実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部４６以外の構成要素についての図示を省略している。

第２実施形態に係るエネルギー吸収体は、上記のエネルギー吸収体１０の構成要素のうち、本体部１４の代わりに本体部４６を備える以外は同様にして構成されている。本体部４６は、閉断面構造からなり、両端の開口４８、５０が四角形状である。また、本体部４６は、開口４８、５０の内心Ｐ、Ｑ同士を結ぶ中心軸Ｍに対して非対称形状となっている点で、上記の本体部１４と異なっている。

本体部４６では、開口４８、５０を介して対向する側面４６ａ、４６ｂにそれぞれウェルドライン５２が形成されている。この側面４６ａ、４６ｂをそれぞれ形成する４辺のうち、本体部４６の両端側の辺４６ｃ、４６ｄの各々の中点同士を結ぶ線が基準線Ｌとなる。

このような本体部４６では、主に荷重が加えられる方向である矢印Ｘ方向に対して基準線Ｌが傾斜する。この場合であっても、上記のエネルギー吸収体１０と同様に、基準線Ｌに対するウェルドライン５２の傾斜角度θ２を−３５°〜３５°の範囲内となるように設定する。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいても、傾斜角度θ２が０°の場合を例示している。

これによって、製造上のばらつきを考慮しても、ウェルドライン５２が主せん断応力面に配置されることを効果的に抑制できる。また、エネルギー吸収体に対して、矢印Ｘ方向から傾斜した方向の荷重が加えられた場合であっても、ウェルドライン５２に過大な曲げ力が加えられることを抑制できる。

さらに、上記の本体部１４と同様に、本体部４６の少なくとも一部の側壁では、ｔ／ｂ≧０．０４５であり、且つ角度θ１が１５０°以下となるように設定されている。これによって、本体部４６においても、粉砕されつつ圧縮破壊が進行することでエネルギーを効率的に吸収することができる。

また、非対称形状の本体部４６を備えるエネルギー吸収体についても、第１実施形態に係るエネルギー吸収体１０と同様にして射出成形を行うことにより得ることができる。すなわち、キャビティに対する湯口及び注入路の配置を調整することにより、ウェルドライン５２を容易に上記の配置とすることができる。

以上から、第２実施形態に係るエネルギー吸収体においても、射出成形により効率的に生産することが可能であり、且つウェルドライン５２に割れ等が生じることを抑制してエネルギーを効率的に吸収することができる。

＜＜第３実施形態＞＞
図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しつつ、第３実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部５４について説明する。図１１Ａは、本体部５４の概略斜視図であり、図１１Ｂは、本体部５４の概略正面図である。なお、説明の便宜上、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、第３実施形態に係るエネルギー吸収体の本体部５４以外の構成要素についての図示を省略している。

第３実施形態に係るエネルギー吸収体は、上記のエネルギー吸収体１０の構成要素のうち、本体部１４の代わりに本体部５４を備える以外は同様にして構成されている。本体部５４は、閉断面構造の両端の開口５６、５８が円形状である。すなわち、本体部５４は円筒形状からなる点で、上記の本体部１４、４６と異なっている。また、本体部５４は、軸線を対称軸とする線対称形状である。

本体部５４では、開口５６、５８を介して対向する周面に一組のウェルドライン６０が形成されている。これらのウェルドライン６０は、軸線に沿って延在する基準線Ｌに対し、傾斜角度θ２が−３５°〜３５°の範囲内となるように設定されている。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいても、傾斜角度θ２が０°の場合を例示している。

上記の通り、軸線を対称軸とする線対称形状である本体部５４では、軸方向に沿って荷重が加えられるように車体等に取り付けられる。このため、軸方向に沿って延在する基準線Ｌに対するウェルドライン６０の傾斜角度θ２を上記の範囲内に設定することで、製造上のばらつきを考慮しても、主せん断応力面にウェルドライン６０が配置されることを回避できる。

また、上記の基準線Ｌに沿う方向から荷重の方向が傾斜して、エネルギー吸収体に斜め荷重による曲げ力が加えられた場合であっても、ウェルドライン６０に過大な曲げ力が加えられることを回避できる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の第３実施形態では、本体部５４が線対称形状からなる円筒形状であることとしたが、これに代えて、例えば、端面に対する周面の傾斜角度が周方向内で互いに異なる部位が存在するような、軸線に対して非対称形状の円筒形状であってもよい。この場合であっても、線対称形状の円筒形状からなる本体部５４を備えるエネルギー吸収体と同様の作用効果を得ることができる。

また、非対称形状の円筒形状からなる本体部を射出成形する場合であっても、基準線に対する傾斜角度であれば、比較的容易に調整することができる。このため、ウェルドラインの傾斜角度を設定しつつ射出成形を行っても、エネルギー吸収体の生産効率が低下することを抑制できる。

また、上記の第１実施形態に係るエネルギー吸収体１０では、開口１６、１８を介して対向する一組（２本）のウェルドライン３４が形成されることとした。しかしながら、ウェルドライン３４の本数は特にこれに限定されるものではなく、エネルギー吸収体１０の形状や射出成形の効率に応じて種々に設定されればよい。１本又は３本以上のウェルドライン３４であっても、基準線Ｌに対する傾斜角度θ２を−３５°〜３５°に設定することで、２本の場合と同様の作用効果を得ることができる。第２実施形態及び第３実施形態に係るエネルギー吸収体のウェルドライン５２、６０についても同様である。

また、上記の第１実施形態〜第３実施形態では、エネルギー吸収体が自動車車体の前方のバンパビーム１２に取り付けられる例を説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、エネルギー吸収体が自動車車体の前方以外に設けられた場合であっても同様の作用効果が得られる。

１０…エネルギー吸収体 １２…バンパビーム
１４、４６、５４…本体部 １４ａ、１４ｂ、４６ａ、４６ｂ…側面
１４ｃ、１４ｄ、４６ｃ、４６ｄ…辺
１６、１８、４８、５０、５６、５８…開口
２０…第１辺 ２２…第２辺
２４…第１フランジ部 ２６…第２フランジ部
２８、３０、３２…ボルト穴 ３４、５２、６０…ウェルドライン
３６…キャビティ ３８…ウェルドライン形成予定部位
４０…湯口 ４２、４４…注入路

Claims (5)

1. 繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することによりウェルドラインが形成された閉断面構造の本体部を備えるエネルギー吸収体であって、
   前記本体部の一端の開口側から他端の開口側に向かって荷重が加えられるように、前記本体部の両端の何れか一方は、バンパビームに取り付けられ、
   前記本体部の両端の開口は多角形状であり、
   前記ウェルドラインが形成される前記本体部の側面のうち、前記本体部の前記両端側の辺の各々の中点同士を結ぶ基準線に対し、前記ウェルドラインの傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内に設定されていることを特徴とするエネルギー吸収体。
2. 請求項１記載のエネルギー吸収体において、
   前記本体部の少なくとも一部の平断面形状は、第１辺の厚さｔ及び長さｂがｔ／ｂ≧０．０４５の関係にあり、且つ前記第１辺と該第１辺に隣接する第２辺とがなす角度が１５０°以下であることを特徴とするエネルギー吸収体。
3. 繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することによりウェルドラインが形成された閉断面構造の本体部を備えるエネルギー吸収体であって、
   前記本体部の一端の開口側から他端の開口側に向かって荷重が加えられるように、前記本体部の両端の何れか一方は、バンパビームに取り付けられ、
   前記本体部の両端の開口は円形状であり、
   前記本体部の軸方向に沿う基準線に対する、前記ウェルドラインの傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内に設定されていることを特徴とするエネルギー吸収体。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のエネルギー吸収体において、
   前記傾斜角度が０°であることを特徴とするエネルギー吸収体。
5. 繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形することによりウェルドラインが形成された閉断面構造の本体部を備えるエネルギー吸収体であって、
   前記本体部の両端の開口は多角形状であり、
   前記ウェルドラインが形成される前記本体部の側面のうち、前記本体部の前記両端側の辺の各々の中点同士を結ぶ基準線に対し、前記ウェルドラインの傾斜角度が−３５°〜３５°の範囲内に設定され、
   前記本体部の少なくとも一部の平断面形状は、第１辺の厚さｔ及び長さｂがｔ／ｂ≧０．０４５の関係にあり、且つ前記第１辺と該第１辺に隣接する第２辺とがなす角度が１５０°以下であることを特徴とするエネルギー吸収体。

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