JP7080397B2

JP7080397B2 - 車両用緩衝部材

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Publication number: JP7080397B2
Application number: JP2021518808A
Authority: JP
Inventors: 信介見尾谷
Original assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: DE112019007806T5; JPWO2021070327A1; US11623595B2; CN113811459B; US20220017033A1; CN113811459A; WO2021070327A1

Description

本発明は、車両用緩衝部材に関する。

従来、車体パネルを覆って装着されるトリム材の裏面に配置されると共に、衝突荷重を受けた場合に衝突エネルギーを吸収する車両用緩衝部材が提案されている。車両用緩衝部材は、衝突荷重を受け止める面を構成する天板と、天板の周端部から延びて形成されると共に天板に対して周状に配置された複数の側壁とを備えている（例えば特許文献１，２参照）。さらに、このような車両用緩衝部材には、側壁に外向きの折れ線と内向きの折れ線とが形成されたものがある。このため、天板が衝突荷重を受けると、車両用緩衝部材は外向きの折れ線で外側に凸折れを起こし易く、且つ、内向きの折れ線で内側に凹折れを起こし易くなっている。特に、外向き及び内向きの折れ線を設けることで、どのような荷重に対しても変形後の形状が同じとなり易く、衝突エネルギーの吸収効果について安定化を図ることができる。

特開２０１４－１２１８８７号公報特開２０１７－１３６９６５号公報

ここで、車両用緩衝部材については、所定のＦ－Ｓ（荷重－ストローク量）特性が得られることが望まれるものである。図１４は、比較例に係る車両用緩衝部材のＦ－Ｓ特性を示す図である。比較例に係る車両用緩衝部材は、側突時に安定した破壊モードを提供することができるが、図１４に示すように、衝突初期（すなわちストローク小）において吸収荷重のピークＰがあり、その後、荷重は底つき波形に向かって低下していく傾向にある。

ここで、Ｆ－Ｓ特性には荷重の上限値が設定されており、車両用緩衝部材は、この上限値を超えない範囲内で任意のエネルギーを吸収するＦ－Ｓ特性が望まれている。一方で、車両用緩衝部材は、衝撃エネルギー吸収量が高い（Ｆ－Ｓ特性の積分値が大きい）ことが求められている。特に小型自動車等においては、十分なストローク量の確保が困難であることから、これを補う為に上限値に近似したＦ－Ｓ特性の要求が高まっている。

しかし、比較例に係る車両用緩衝部材については、ピークＰよりもストローク（Ｓ）が進むと、荷重（Ｆ）が低下していく傾向があることから、Ｆ－Ｓ特性の要求を満たすことができない。これらの対策としてはＰＡＤを大型化するしかなく、結果として車両室内空間を狭めることになっていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より小さいストローク量でより大きい衝撃吸収量を確保することができる車両用緩衝部材を提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明に係る車両用緩衝部材は、車体パネルを覆って装着されるトリム材の裏面に配置されると共に、衝突荷重を受け止める天面を構成する天板と、前記天板の周端部から延びて形成されると共に前記天板に対して周状に配置された複数の側壁と、前記複数の側壁それぞれの前記天板とは反対側の端部から外側に向かって張り出された板状のフランジ部と、を備え、前記天面において衝突荷重を受けた場合に衝突エネルギーを吸収する略角筒状の車両用緩衝部材であって、前記複数の側壁は、前記天板に略平行となる断面において隣り合うもの同士の中央部が略直角に交わると共に、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の外側への凸折れを促す第１凸折れ部と、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の内側への凹折れを促す第１凹折れ部とが、隣接する側壁同士で交互に且つ周状に形成された第１折れ部と、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の外側への凸折れを促す第２凸折れ部と、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の内側への凹折れを促す第２凹折れ部とが、隣接する側壁同士で交互に且つ周状に形成された第２折れ部と、を有し、前記第１凸折れ部と前記第２凹折れ部、及び、前記第１凹折れ部と前記第２凸折れ部とが同一側壁に形成され、略角筒の軸に沿った高さ方向において、前記天板の天面から前記フランジ部の前記天板側の面までの長さを１００％とした場合、前記天面から前記第１折れ部までの長さが２４％以上４７％以下であり、前記第１折れ部から前記第２折れ部までの長さが３４％以上４９％以下であり、前記第２折れ部から前記フランジ部の前記天板側の面までの長さが１３％以上３３％以下とされている。

本発明によれば、天板の天面からフランジ部の天板側の面までの長さを１００％とした場合、天面から第１折れ部までの長さが２４％以上４７％以下であり、第１折れ部から第２折れ部までの長さが３４％以上４９％以下であり、第２折れ部からフランジ部の天板側の面までの長さが１３％以上３３％以下とされている。このように構成することで、天板が衝突荷重を受けた場合に、まず天板に近い側の第１折れ部が折れ、その後、天板から遠い側の第２折れ部が折れることとなり、理想的なＦ－Ｓ特性を得易くすることができる。従って、より小さいストローク量でより大きい衝撃吸収量を確保することができる車両用緩衝部材を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る車両用緩衝部材をサイドドアに適用した例におけるドアトリムを模式的に示す側面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、図２に示した車両用緩衝部材を示す斜視図である。図４は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図５は、図３のＣ－Ｃ断面図である。図６は、図３に示した車両用緩衝部材の断面図であって、天板に対して略平行となる断面を示すものである。図７は、車両用緩衝部材による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、第１方向の断面における衝突初期を示している。図８は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、第２方向の断面における衝突初期を示している。図９は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、第１方向の断面における衝突終期を示している。図１０は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、第２方向の断面における衝突終期の第１の例を示している。図１１は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、第２方向の断面における衝突終期の第２の例を示している。図１２は、本実施形態に係る車両用緩衝部材の変形例を示す断面図である。図１３は、３段構成における理想的なＦ－Ｓ特性を示す図である。図１４は、比較例に係る車両用緩衝部材のＦ－Ｓ特性を示す図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本実施形態に係る車両用緩衝部材をサイドドアに適用した例におけるドアトリムを模式的に示す側面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

サイドドア１は、車体パネルであるドアアウタパネル２とドアインナパネル３とで構成されている。ドアインナパネル３は、車室の壁面パネルの一部を構成し、車室側の側面にはドアトリム（トリム材）４が装着されている。

ドアトリム４は、適宜の合成樹脂材をもって型成形によって形成され、車室側の側面（表面）にクッションと表装を兼ねた表皮が貼合されたものである。このドアトリム４は、その上下方向中間部分にドアアームレスト５を備えている。さらに、ドアトリム４は、ドアアームレスト５よりも下方位置にドアポケット６を備えている。

ドアトリム４の所要位置、例えばシートクッション（図示せず）に着座した乗員の腰部と対応する位置には、高衝撃吸収性能を持つ車両用緩衝部材１０が設置されている。

図３は、図２に示した車両用緩衝部材１０を示す斜視図である。車両用緩衝部材１０は、一方の開口が閉塞された角筒状に形成されており、車両の側面衝突時に、サイドドア１に入力される衝突荷重Ｆ（図２参照）を受けて筒軸方向に変形することで衝突エネルギーを吸収するものである。このような車両用緩衝部材１０は、天板１１と、複数の側壁１２と、フランジ部１３とを備え、これらが適宜の合成樹脂材（エラストマー樹脂等）によって一体的に形成されている。

天板１１は、衝突荷重Ｆを受け止める天面１１ａを構成するものである。この天板１１（天面１１ａ）は、例えばドアインナパネル３（図２参照）と略平行となる平坦面で構成されており、衝突荷重Ｆが入力された際にドアインナパネル３を面的に受け止めるものとなる。

複数の側壁１２は、天板１１の周端部から延びて形成されると共に天板１１に対して周状に配置される壁部材である。具体的に本実施形態において天板１１は四角形状となっているため、複数の側壁１２は、四角形状の天板１１のそれぞれの辺と同数となる４枚で構成され、天板１１の各辺からドアトリム４（図２参照）側へ延びて形成されている。隣り合う側壁１２同士は接続されており、この結果、車両用緩衝部材１０は、一端側が閉塞され、他端側が開放された角筒状となっている。

フランジ部１３は、複数の側壁１２のうち天板１１とは反対側の辺（端部）から筒外側に向かって張り出された板状の部材である。フランジ部１３は、例えば全周にわたって筒外側に一定の幅で形成されており、ドアトリム４との当接面を構成する。このフランジ部１３は、衝突荷重Ｆによる車両用緩衝部材１０の変形時にドアトリム４の裏面に面接触することにより、ドアトリム４への荷重を面的に分散することとなる。

このような車両用緩衝部材１０の複数の側壁１２は、図３に示すように、第１折れ部１４と、第１折れ部１４よりもフランジ部１３側の第２折れ部１５とを備えている。図４は、図３のＢ－Ｂ断面図であり、図５は、図３のＣ－Ｃ断面図である。

図３から図５に示すように、第１折れ部１４は、天板１１が衝突荷重Ｆを受けたときに側壁１２の外側への凸折れを促す第１凸折れ部１４ａと、天板１１が衝突荷重Ｆを受けたときに側壁１２の内側への凹折れを促す第１凹折れ部１４ｂとが、隣接する側壁１２同士で交互に且つ周状（１周）に形成されたものである。

第２折れ部１５は、天板１１が衝突荷重Ｆを受けたときに側壁１２の外側への凸折れを促す第２凸折れ部１５ａと、天板１１が衝突荷重Ｆを受けたときに側壁１２の内側への凹折れを促す第２凹折れ部１５ｂとが、隣接する側壁１２同士で交互に且つ周状（１周）に形成されたものである。

さらに、第１凸折れ部１４ａと第２凹折れ部１５ｂ、及び、第１凹折れ部１４ｂと第２凸折れ部１５ａは、それぞれ同一側壁１２に形成されている。

ここで、側壁１２のうち、第１折れ部１４よりも天板１１側の部位を第１壁１２ａとし、第１折れ部１４と第２折れ部１５との間の部位を第２壁１２ｂとし、第２折れ部１５よりもフランジ部１３側の部位を第３壁１２ｃとした場合、これらの角度は以下のようになっている。

すなわち、第１凸折れ部１４ａを有する側壁１２について、第１壁１２ａは、例えば天板１１の法線方向（本実施形態においては角筒の軸に沿った高さ方向）に対して５°以上３０°以下で傾いた傾斜面となっている。第２壁１２ｂについては例えば天板１１の法線方向に対して０°以上１５°以下で傾いた垂直面又は傾斜面となっている。同様に、第２凸折れ部１５ａを有する側壁１２について、第２壁１２ｂは、例えば天板１１の法線方向に対して５°以上３０°以下で傾いた傾斜面となっている。第３壁１２ｃについては例えば天板１１の法線方向に対して０°以上１５°以下で傾いた垂直面又は傾斜面となっている。

また、第１凹折れ部１４ｂを有する側壁１２について、第１壁１２ａは、例えば天板１１の法線方向に対して０°以上１５°以下で傾いた垂直面又は傾斜面となっている。第２壁１２ｂについては例えば天板１１の法線方向に対して５°以上３０°以下で傾いた傾斜面となっている。同様に、第２凹折れ部１５ｂを有する側壁１２について、第２壁１２ｂは、例えば天板１１の法線方向に対して０°以上１５°以下で傾いた垂直面又は傾斜面となっている。第３壁１２ｃについては例えば天板１１の法線方向に対して５°以上３０°以下で傾いた傾斜面となっている。

さらに、図４及び図５に示すように、複数の側壁１２は、第１折れ部１４及び第２折れ部１５が形成される箇所の内壁部分が肉抜きされて薄肉部１６とされていることが好ましい。なお、薄肉部１６は、第１折れ部１４及び第２折れ部１５のいずれか一方のみに形成されていてもよい。また、第１折れ部１４及び第２折れ部１５は、複数の側壁１２にわたって天板１１と略平行（例えば±１０°範囲内）に周状に形成されていることが好ましい。

ここで、第１折れ部１４及び第２折れ部１５を有する車両用緩衝部材１０については、図１３に示すようなＦ－Ｓ特性が得られることが好ましい。図１３は、３段構成における理想的なＦ－Ｓ特性を示す図である。３段構成の車両用緩衝部材は、第１折れ部１４及び第２折れ部１５での折れ時に高い衝撃吸収効果を発揮することができることから、Ｆ－Ｓ特性において２つのピークＰ１，Ｐ２を形成することができる。このため、上限値により近似させたＦ－Ｓ特性を達成させて積分値の増大を図ることができる。なお、図１３に示すＦ－Ｓ特性は、衝突時において、まず天板に近い側の第１の折れ部１４が折れ、次いで、天板から遠い側の第２の折れ部１５が折れた場合のものである。

しかし、単に側壁１２に第１折れ部１４及び第２折れ部１５を形成しただけでは、衝撃吸収時において予期せぬ変形を起こしてしまい、図１３に示すようなＦ－Ｓ特性が得られなくなってしまう。

そこで、図１３に示すようなＦ－Ｓ特性を得るべく、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０は、以下の２つの特徴を有する構成となっている。

図６は、図３に示した車両用緩衝部材１０の断面図であって、天板１１に対して略平行となる断面を示すものである。なお、図６においては、第２折れ部１５を通過する平面での断面を示している。まず、第１に、図６の破線に示すように、当該平面において隣り合う側壁１２同士は略直角（例えば±１０°範囲内）に接続されている。

第２に、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０は、第１～第３壁１２ａ～１２ｃについて表１に示す高さ方向の寸法関係となっている。表１は、第１～第３壁１２ａ～１２ｃの高さ方向の寸法関係を示す表である。

角筒の軸に沿った高さ方向にみて、天板１１の天面１１ａからフランジ部１３の天板１１側の面までの長さを１００％とする。この場合において、第１壁１２ａ（天面１１ａから第１折れ部１４まで）の長さが２４％以上４７％以下とされている。また、第２壁１２ｂ（第１折れ部１４から第２折れ部１５まで）の長さが３４％以上４９％以下とされている。また、第３壁１２ｃ（第２折れ部１５からフランジ部１３の天板１１側の面まで）の長さが１３％以上３３％以下とされている。

以上のような高さ関係により、衝突初期において第１折れ部１４での折れを発生させた後に、第２折れ部１５での折れを発生させ、結果として図１３に示すＦ－Ｓ特性を得ることができる。

次に、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子を説明する。図７から図１０は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子の一例を示す断面図であって、図７及び図８は衝突初期を示し、図９及び図１０は衝突終期を示している。

まず、図７及び図８に示すように、衝突荷重Ｆが天板１１に加わったとする。この場合において、車両用緩衝部材１０は、まず第１折れ部１４において折れが発生する。このとき、第２折れ部１５については折れが略発生していない状態となっている。

次に、衝突中期において第２折れ部１５に折れが発生し始める。よって、衝突中期においては第１折れ部１４及び第２折れ部１５の双方において折れの動作が生じているといえる。

その後、図９及び図１０に示すように、衝突終期において第１折れ部１４については完全に折れ変形してしまう。なお、この時点において第２折れ部１５は未だ折れ動作中である。

このように、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０は、第１折れ部１４での折れを発生させた後に第２折れ部１５での折れを発生させることができ、衝突時に意図した変形を起こさせて、所望のＦ－Ｓ特性を得易くすることができる。

なお、衝突終期において車両用緩衝部材１０は、第２方向の断面において図１１に示すようなっていてもよい。図１１は、車両用緩衝部材１０による衝突エネルギーの吸収の様子を示す断面図であって、衝突終期の第２の例を示している。

図１１に示すように、衝突終期においては、第２方向の断面において第２折れ部１５（第２凸折れ部１５ａ）は凸折れを起こすことがない場合もあり得る。このような場合であっても図９に示したように、第１方向の断面において第２折れ部１５（第２凹折れ部１５ｂ）が凹折れしていることから、衝撃吸収量については大きく減少することはない。よって、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０は、このような変形であっても比較的図１３に示したＦ－Ｓ特性に近いものを得ることができる。

このようにして、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０によれば、天板１１の天面１１ａからフランジ部１３の天板１１側の面までの長さを１００％とした場合、天面１１ａから第１折れ部１４までの長さが２４％以上４７％以下であり、第１折れ部１４から第２折れ部１５までの長さが３４％以上４９％以下であり、第２折れ部１５からフランジ部１３の天板１１側の面までの長さが１３％以上３３％以下とされている。このように構成することで、天板１１が衝突荷重Ｆを受けた場合に、まず天板１１に近い側の第１折れ部１４が折れ、その後、天板１１から遠い側の第２折れ部１５が折れることとなり、理想的なＦ－Ｓ特性を得易くすることができる。従って、より小さいストローク量でより大きい衝撃吸収量を確保することができる車両用緩衝部材１０を提供することができる。

また、複数の側壁１２は、第１折れ部１４及び第２折れ部１５が形成される箇所の内壁部分が肉抜きされた薄肉部１６とされているため、第１折れ部１４及び第２折れ部１５において適切に折れを発生させ易くして意図しない箇所が変形してしまう可能性を低減することができる。

また、第１折れ部１４及び第２折れ部１５は天板１１と略平行に形成されているため、天板１１に加わった衝突荷重Ｆによって適切に第１折れ部１４及び第２折れ部１５に折れを発生させ易くして、より安定的に衝突エネルギーの吸収効果を発揮することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。特に、形状や寸法については上記した内容又は図示した内容に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

また、上記実施形態において、天板１１は、その法線方向から見て四角形状であるが、隣り合う側壁１２が略直角に接続可能であれば、特に四角形状に限られるものではない。例えば、天板１１は、その法線方向から見て凸形状であってもよいし、Ｘ、Ｈ、及びＬ字等の形状であってもよい。

また、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０は、天板１１に略平行となる断面において隣り合う側壁１２同士が略直角に接続されているが、これに限らず、天板１１に略平行となる断面において隣り合う側壁１２同士の中央部が略直角に交わる関係であってもよい。図１２は、本実施形態に係る車両用緩衝部材１０の変形例を示す断面図である。図１２に示すように、隣り合う側壁１２同士は互いの接続部分において多少丸みを有していてもよい。すなわち、側壁１２同士の中央部が略直角に交わる関係であれば、隣り合う側壁１２同士の接続部分は丸みを有していてもよい。

４：ドアトリム（トリム材）
１０：車両用緩衝部材
１１：天板
１１ａ：天面
１２：側壁
１３：フランジ部
１４：第１折れ部
１４ａ：第１凸折れ部
１４ｂ：第１凹折れ部
１５：第２折れ部
１５ａ：第２凸折れ部
１５ｂ：第２凹折れ部
１６：薄肉部
Ｆ：衝突荷重

Claims

車体パネルを覆って装着されるトリム材の裏面に配置されると共に、衝突荷重を受け止める天面を構成する天板と、前記天板の周端部から延びて形成されると共に前記天板に対して周状に配置された複数の側壁と、前記複数の側壁それぞれの前記天板とは反対側の端部から外側に向かって張り出された板状のフランジ部と、を備え、前記天面において衝突荷重を受けた場合に衝突エネルギーを吸収する略角筒状の車両用緩衝部材であって、
前記複数の側壁は、
前記天板に略平行となる断面において隣り合うもの同士の中央部が略直角に交わると共に、
前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の外側への凸折れを促す第１凸折れ部と、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の内側への凹折れを促す第１凹折れ部とが、隣接する側壁同士で交互に且つ周状に形成された第１折れ部と、
前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の外側への凸折れを促す第２凸折れ部と、前記天板が衝突荷重を受けたときに側壁の内側への凹折れを促す第２凹折れ部とが、隣接する側壁同士で交互に且つ周状に形成された第２折れ部と、を有し、
前記第１凸折れ部と前記第２凹折れ部、及び、前記第１凹折れ部と前記第２凸折れ部とが同一側壁に形成され、
略角筒の軸に沿った高さ方向において、前記天板の天面から前記フランジ部の前記天板側の面までの長さを１００％とした場合、前記天面から前記第１折れ部までの長さが２４％以上４７％以下であり、前記第１折れ部から前記第２折れ部までの長さが３４％以上４９％以下であり、前記第２折れ部から前記フランジ部の前記天板側の面までの長さが１３％以上３３％以下とされている
ことを特徴とする車両用緩衝部材。
前記複数の側壁は、前記第１折れ部及び前記第２凸折れ部が形成される箇所の少なくとも一方の内壁部分が肉抜きされた薄肉部とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用緩衝部材。
前記複数の側壁にわたって周状に形成される前記第１折れ部及び前記第２凸折れ部とは、前記天板と略平行に形成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の車両用緩衝部材。