JP6398853B2 - 衝撃吸収部材 - Google Patents

Description

本発明は、木材と、その木材を収納する密閉容器とを備え、衝撃荷重を受けて前記木材と密閉容器とが共に潰れることで前記衝撃荷重を吸収できるように構成された衝撃吸収部材に関する。

上記した衝撃吸収部材に関する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の衝撃吸収部材１００は、図１０に示すように、木材１０２と、その木材１０２を収納する密閉容器１０４とを備えている。衝撃吸収部材１００は、衝撃荷重を受けたときに木材１０２と密閉容器１０４とが共に潰れることで、衝撃荷重を主に木材１０２の部分で吸収できるように構成されている。ここで、木材１０２は、使用場所の湿度によって含水率が変化する。そして、含水率が変化することで、木材１０２の潰れ性能、即ち、木材１０２の衝撃吸収性能が変化する。このため、特許文献１に記載の衝撃吸収部材１００では、木材１０２を缶詰状の密閉容器１０４に収納することで、使用場所の湿度によって木材１０２の含水率が影響を受けないようにしている。

特開２０１４−１８４８９９号公報

しかし、上記した衝撃吸収部材１００では、木材１０２は缶詰状の密閉容器１０４に収納されている。このため、衝撃荷重を受けて木材１０２と密閉容器１０４とが共に潰れる際、木材１０２が密閉容器１０４から排出されず、密閉容器１０４の内側で潰れるようになる。この結果、木材１０２が潰れ難くなり、木材１０２の潰れ方向における潰れ残り量が多くなる。このため、衝撃吸収部材１００の衝撃吸収性能が低くなる。この点を改善するためには、木材１０２及び密閉容器１０４の潰れ方向における長さ寸法を増加させる必要がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、木材の含水率を変化させない構造で衝撃荷重を受けたときの木材の潰れ残り量を少なくできるようにして、同じサイズで衝撃吸収部材の衝撃吸収能力を向上させることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。請求項１の発明は、木材と、その木材を収納する密閉容器とを備え、衝撃荷重を受けて前記木材と密閉容器とが共に潰れることで前記衝撃荷重を吸収できるように構成された衝撃吸収部材であって、前記密閉容器の所定位置には、前記木材を介して受けた衝撃荷重により破断する脆弱部が設けられており、前記脆弱部は、前記木材の潰れ方向における端面を覆う位置に設けられている。

本発明によると、衝撃荷重を受けて木材と密閉容器とが共に潰れる際、その密閉容器の脆弱部は木材を介して受けた衝撃荷重により破断する。これにより、潰れた木材が破断した脆弱部から密閉容器の外部に排出されるようになる。このため、木材が密閉容器内で比較的潰れ易くなり、木材が密閉容器の内部で潰れ切る場合と比較して、木材の潰れ残り量を少なくできる。即ち、同じサイズで木材の潰れ量を大きくできるため、衝撃吸収部材の衝撃吸収能力が向上する。また、密閉容器の脆弱部は、木材の潰れ方向における端面を覆う位置に設けられているため、衝撃荷重により密閉容器の脆弱部が破断することで、密閉容器内の木材を効率的に排出できるようになる。

請求項２の発明によると、密閉容器と木材とは貫通穴を備える荷重受け部によって支持されており、前記密閉容器の脆弱部が前記荷重受け部の貫通穴と潰れ方向において重なる位置に形成されている。このため、衝撃荷重により密閉容器の脆弱部が破断して、その密閉容器から排出された木材が荷重受け部の貫通穴から外部に排出されるようになる。

請求項３の発明によると、密閉容器の脆弱部の肉厚寸法は、前記密閉容器の脆弱部以外の肉厚寸法よりも小さな値に設定されている。このため、密閉容器の脆弱部を容易に形成できるようになる。

請求項４の発明によると、密閉容器の脆弱部は溝状に形成されており、前記溝状の脆弱部の底位置に破断起点が設けられており、前記破断起点の肉厚寸法が前記密閉容器の肉厚寸法のなかで最も小さな値に設定されている。このように、脆弱部に破断起点が設けられているため、脆弱部が常に同じ位置で破断するようになる。このため、木材の排出性能も一定になる。また、請求項５の発明によると、破断起点は、直線状に形成されている。

請求項６の発明によると、密閉容器の脆弱部の材料は、前記密閉容器の脆弱部以外の部分の材料よりも強度の小さい材料が使用されている。このため、密閉容器の脆弱部を他の部分と同じ厚み寸法で形成できるようになる。

請求項７の発明によると、木材は、年輪の軸心方向に潰れることで衝撃荷重を吸収できるように構成されている。このため、木材の圧縮強度の大きい部分で衝撃荷重を受けられるようになり、車両衝突等の大きな衝撃荷重を木材により吸収できるようになる。

本発明によると、木材の含水率を変化させない構造で衝撃荷重を受けたときの木材の潰れ残り量を少なくでき、同じサイズで衝撃吸収部材の衝撃吸収能力を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材を備える車両前部の模式平面図である。 本実施形態に係る衝撃吸収部材の模式平面図である。 前記衝撃吸収部材の車両への取付け構造を表す模式平断面図である。 前記衝撃吸収部材に対して車両前方衝突時の衝撃荷重が加わった様子を表す模式平断面図である。 前記衝撃吸収部材に加わる衝撃荷重と、その衝撃吸収部材の潰れ量（ストローク）との関係を表すグラフである。 変更例に係る衝撃吸収部材を表す模式平断面図である。 変更例に係る衝撃吸収部材を表す模式平断面図である。 変更例に係る衝撃吸収部材を表す模式平断面図である。 変更例に係る衝撃吸収部材を表す模式平断面図である。 従来の衝撃吸収部材を表す模式平断面図である。

［実施形態１］
以下、図１から図９に基づいて本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材について説明する。ここで、図中に示す前後左右、及び上下は、衝撃吸収部材が取付けられる車両の前後左右、及び上下に対応している。

＜衝撃吸収部材１０の概要について＞
本実施形態に係る衝撃吸収部材１０は、車両前方衝突時の衝撃荷重Ｆを受けてその衝撃荷重Ｆを吸収する機構である。衝撃吸収部材１０は、図１に示すように、フロントバンパ（図示省略）のバンパーリインフォース３と車両２の左右のサイドメンバ５との間に配置されるクラッシュボックス（図示省略）の内側に取付けられている。

＜衝撃吸収部材１０の構成について＞
衝撃吸収部材１０は、図２、図３に示すように、角柱形の木材１２と、その木材１２を収納する角筒状の密閉容器２０とから構成されている。木材１２は、軸方向からの衝撃荷重Ｆを受けて密閉容器２０と共に軸方向に潰れることにより、その衝撃荷重Ｆを吸収する部材である。木材１２は、図２、図３に示すように、年輪１２ｋの軸心方向と角柱の軸心方向とが一致するように成形されており、衝撃荷重Ｆを年輪１２ｋの軸心方向で受けられるように構成されている。即ち、衝撃荷重Ｆは、木材１２の圧縮強度の大きい部分で受けられるようになり、車両衝突等の大きな衝撃荷重Ｆを木材１２により吸収できるようになる。ここで、木材１２としては、例えば、杉材が好適に使用される。

＜密閉容器２０について＞
密閉容器２０は、木材１２の含水率が使用場所の湿度によって変化しないように、図２に示すように、木材１２を密閉状態で収納する容器である。密閉容器２０は、木材１２とほぼ等しい形状に成形された角筒部２２と、その角筒部２２の前端側開口を塞ぐ前平板部２４と、角筒部２２の後端側開口を塞ぐ後平板部２５とを備えている。そして、密閉容器２０の角筒部２２には、前記木材１２が年輪１２ｋの軸心方向を角筒部２２の軸心方向と一致するように収納されている。

密閉容器２０の前平板部２４は、角筒部２２の前端側開口を塞いだ状態で一定寸法だけ前記角筒部２２の周囲に張り出すフランジ部２４ｆを備えている。そして、前平板部２４のフランジ部２４ｆが、図３に示すように、バンパーリインフォース３の裏面に、例えば、ボルト止めされるように構成されている。密閉容器２０の前平板部２４は、角筒部２２と等しい肉厚寸法で成形されている。

密閉容器２０の後平板部２５は、図２等に示すように、角筒部２２の後端側開口を塞いだ状態で一定寸法だけ前記角筒部２２の周囲に張り出すフランジ部２５ｆを備えている。そして、後平板部２５のフランジ部２５ｆが、図３に示すように、サイドメンバ５のメンバ本体５ｓの先端に設けられた荷重受け部５０に、例えば、ボルト止めされるように構成されている。密閉容器２０の後平板部２５のフランジ部２５ｆ、及びその周囲は、角筒部２２と等しい肉厚寸法で成形されている。

密閉容器２０の後平板部２５において木材１２の後端面１２ｅを覆う部分の中央には、図２に示すように、その後平板部２５の他の部分よりも肉厚寸法が小さい薄肉部２５ｕが形成されている。ここで、後平板部２５の薄肉部２５ｕと、その薄肉部２５ｕの周囲とは、その後平板部２５の外側に形成された段差２５ｄにより区分されている。このため、密閉容器２０では、その密閉容器２０（後平板部２５）の薄肉部２５ｕがその他の部分と比較して強度が小さくなる。即ち、密閉容器２０の後平板部２５における薄肉部２５ｕが本発明の密閉容器の脆弱部に相当する。

密閉容器２０は、樹脂の射出成形品であり、例えば、角筒部２２と後平板部２５とが一体に成形される。また、前平板部２４は、角筒部２２等とは別に成形される。そして、含水率が一定に調整された木材１２が密閉容器２０の角筒部２２に収納された状態で、角筒部２２の前端側開口が前平板部２４によって塞がれる。ここで、前平板部２４は、例えば、溶着等により角筒部２２に前端面に固定される。密閉容器２０は、衝撃荷重Ｆを受けて木材１２と共に潰れる際、図４に示すように、割れずにジャバラ状に潰れることが可能な比較的柔らかい樹脂により構成されている。

＜衝撃吸収部材１０の車両２への取付けについて＞
衝撃吸収部材１０は、図３に示すように、密閉容器２０の前平板部２４のフランジ部２４ｆが、前述のように、バンパーリインフォース３の裏面にボルト止めされ、後平板部２５のフランジ部２５ｆがサイドメンバ５の荷重受け部５０にボルト止めされる。サイドメンバ５の荷重受け部５０は、衝撃吸収部材１０を介して車両前方衝突時の衝撃荷重Ｆを受ける部分である。サイドメンバ５の荷重受け部５０には、衝撃吸収部材１０の密閉容器２０の薄肉部２５ｕに対応する位置に角形開口５５が形成されており、その角形開口５５の奥に潰れた木材１２と密閉容器２０の一部が入り込める空間５８が形成されている。ここで、衝撃吸収部材１０の密閉容器２０は、荷重受け部５０の角形開口５５と同軸、かつ同位相となるように、荷重受け部５０に対してボルト止め等により固定される。即ち、前記角形開口５５が本発明の荷重受け部における貫通穴に相当する。

＜衝撃吸収部材１０の動作について＞
車両２が前方衝突をして衝撃荷重Ｆがバンパーリインフォース３に加わると、その衝撃荷重Ｆが、図２に示すように、衝撃吸収部材１０の密閉容器２０の角筒部２２及び木材１２に対して軸方向に加わるようになる。即ち、衝撃吸収部材１０は、図３に示すように、バンパーリインフォース３とサイドメンバ５の荷重受け部５０とに前後から挟まれて、軸方向両側から衝撃荷重Ｆと等しい押圧力を受けるようになる。この結果、図４に示すように、衝撃吸収部材１０の木材１２が軸方向に潰れ、密閉容器２０の角筒部２２が木材１２の周囲でジャバラ状に潰れるようになる。これにより、木材１２が密閉容器２０の潰れた角筒部２２によって周囲から支えられ、木材１２の倒れ防止が図られる。

また、密閉容器２０の後平板部２５が木材１２を介して衝撃荷重Ｆを受けることで、後平板部２５の薄肉部２５ｕ（脆弱部）が破断し、潰れた木材１２が密閉容器２０から排出される。そして、密閉容器２０から排出された木材１２が荷重受け部５０の角形開口５５を通過して空間５８に入り込むようになる。このため、衝撃吸収部材１０が潰れ始めるまでの荷重が大きくならず、図５のグラフに示すように、衝撃吸収部材１０の潰れ開始時（ストローク0mm近傍）に荷重のピークが発生しなくなる。即ち、衝撃吸収部材１０は衝撃荷重Ｆを受けると速やかに潰れて衝撃荷重Ｆを吸収し始める。そして、衝撃吸収部材１０の潰れ状態が長く継続することで、木材１２等の潰れ残り量が少なくなる。

＜本実施形態に係る衝撃吸収部材１０の長所について＞
本実施形態に係る衝撃吸収部材１０によると、衝撃荷重Ｆを受けて木材１２と密閉容器２０とが共に潰れる際、その密閉容器２０の薄肉部２５ｕ（脆弱部）は木材１２を介して受けた衝撃荷重Ｆにより破断する。これにより、潰れた木材１２が破断した薄肉部２５ｕ（脆弱部）から密閉容器２０の外部に排出されるようになる。このため、木材１２が密閉容器２０内で比較的潰れ易くなり、木材１２が密閉容器２０の内部で潰れ切る場合と比較して、木材１２の潰れ残り量を少なくできる。即ち、同じサイズで木材１２の潰れ量を大きくできるため、衝撃吸収部材１０の衝撃吸収能力が向上する。また、木材１２は、年輪１２ｋの軸心方向に潰れることで衝撃荷重Ｆを吸収できるように構成されている。このため、木材１２の圧縮強度の大きい部分で衝撃荷重Ｆを受けられるようになり、車両衝突等の大きな衝撃荷重Ｆを木材１２により吸収できるようになる。

また、密閉容器２０の薄肉部２５ｕ（脆弱部）は、木材１２の潰れ方向における端面１２ｅを覆う位置に設けられているため、密閉容器２０の薄肉部２５ｕ（脆弱部）が破断することで、密閉容器２０内の木材１２を効率的に排出できるようになる。また、密閉容器２０の脆弱部（薄肉部２５ｕ）の肉厚寸法は、密閉容器２０の脆弱部以外の肉厚寸法よりも小さな値に設定されているため、密閉容器２０の脆弱部を容易に形成できる。さらに、密閉容器２０は樹脂により形成されているため、複雑な形状の密閉容器２０の製造が可能になる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図２に示すように、密閉容器２０の後平板部２５の一部を薄肉にすることで脆弱部（薄肉部２５ｕ）を形成する例を示した。しかし、図６に示すように、密閉容器２０の後平板部２５に断面Ｖ字形の直線溝２５ｖを形成することで、この直線溝２５ｖの部分を密閉容器２０の脆弱部とすることも可能である。ここで、直線溝２５ｖを断面Ｖ字形に成形することで、直線溝２５ｖの底位置の肉厚寸法が密閉容器２０の肉厚寸法のなかで最も小さな値に設定される。このため、密閉容器２０の脆弱部が破断する際に、直線溝２５ｖの底位置が破断起点Ｋとなり、脆弱部が常に同じ位置で破断するようになる。このため、木材１２の排出性能も一定になる。

また、本実施形態では、図２に示すように、密閉容器２０の前平板部２４に、角筒部２２に周囲に張り出すフランジ部２４ｆを設ける例を示した。しかし、図７に示すように、バンパーリインフォース３の裏面の構造によっては、密閉容器２０の前平板部２４のフランジ部２４ｆを省略することも可能である。また、本実施形態では、図２に示すように、密閉容器２０の後平板部２５の一部を薄肉にすることで脆弱部（薄肉部２５ｕ）を形成する例を示した。しかし、図８に示すように、密閉容器２０の後平板部２５を全体的に薄肉にして脆弱部（薄肉部２５ｕ）を形成することも可能である。

また、本実施形態では、密閉容器２０を等しい材質の樹脂により成形し、脆弱部のみを薄肉にする例を示した。しかし、図９に示すように、密閉容器２０の後平板部２５（脆弱部）を他の部分と異なる材料、即ち、強度の小さい材料で形成し、厚み寸法を他の部分と等しくすることも可能である。また、本実施形態では、密閉容器２０を樹脂により成形する例を示したが、例えば、金属により成形することも可能である。また、木材１２を角柱形に成形し、密閉容器２０の角筒部２２を四角形に成形する例を示したが、例えば、木材１２を断面形状が五角形、あるいは六角形に成形し、それに合わせて密閉容器２０の角筒部２２を五角形、あるいは六角形に成形することも可能である。また、本実施形態では、木材１２に水を含ませる例を示したが、水の代わりに油を含ませることも可能である。

１０・・・・・衝撃吸収部材
１２・・・・・木材
１２ｋ・・・・年輪
１２ｅ・・・・後端面
２０・・・・・密閉容器
２５・・・・・後平板部
２５ｕ・・・・薄肉部（脆弱部）
２５ｖ・・・・直線溝（脆弱部）
Ｋ・・・・・・破断起点
５０・・・・・荷重受け部
５５・・・・・角形開口（貫通穴）

Claims (7)

1. 木材と、その木材を収納する密閉容器とを備え、衝撃荷重を受けて前記木材と密閉容器とが共に潰れることで前記衝撃荷重を吸収できるように構成された衝撃吸収部材であって、
   前記密閉容器の所定位置には、前記木材を介して受けた衝撃荷重により破断する脆弱部が設けられており、
   前記密閉容器の脆弱部は、前記木材の潰れ方向における端面を覆う位置に設けられている衝撃吸収部材。
2. 請求項１に記載された衝撃吸収部材であって、
   前記密閉容器と木材とは貫通穴を備える荷重受け部によって支持されており、前記密閉容器の脆弱部が前記荷重受け部の貫通穴と潰れ方向において重なる位置に形成されている衝撃吸収部材。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された衝撃吸収部材であって、
   前記密閉容器の脆弱部の肉厚寸法は、前記密閉容器の脆弱部以外の肉厚寸法よりも小さな値に設定されている衝撃吸収部材。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された衝撃吸収部材であって、
   前記密閉容器の脆弱部は溝状に形成されており、
   前記溝状の脆弱部の底位置に破断起点が設けられており、
   前記破断起点の肉厚寸法が前記密閉容器の肉厚寸法のなかで最も小さな値に設定されている衝撃吸収部材。
5. 請求項４に記載された衝撃吸収部材であって、
   前記破断起点は、直線状に形成されている衝撃吸収部材。
6. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された衝撃吸収部材であって、
   前記密閉容器の脆弱部の材料は、前記密閉容器の脆弱部以外の部分の材料よりも強度の小さい材料が使用されている衝撃吸収部材。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載された衝撃吸収部材であって、
   前記木材は、年輪の軸心方向に潰れることで衝撃荷重を吸収できるように構成されている衝撃吸収部材。

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