JPH0517059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車輌用衝撃エネルギー吸収バンパーに
関する。さらに詳しくは、衝撃エネルギー吸収特
性の温度依存性が小さく、衝撃エネルギー吸収効
率が高く、結果として車輌の軽量化を可能にする
車輌用衝撃エネルギー吸収バンパーに関する。

［従来の技術］ 車輌用衝撃エネルギー吸収バンパーとしては、
従来より種々の構成のものが知られており、その
具体例としては、たとえば、剛性の高い金属性リ
インフオースメントから油圧シリンダーに衝撃力
が伝えられ、ピストンの動きで衝撃エネルギーが
吸収されるもの（以下、従来品Ａという）、フエ
イシヤ（外皮）の内部に配置されたプラスチツク
のリブ構造体の座屈によつて衝撃エネルギーが吸
収されるもので、たとえば米国特許第3871636号
明細書に開示されているごときもの（以下、従来
品Ｂという）、フエイシヤの内部に配置されたプ
ラスチツクスのハニカム構造体の座屈によつて衝
撃エネルギーが吸収されるもので、たとえば米国
特許第3997207号明細書に開示されているごとき
もの（以下、従来品Ｃという）、フエイシヤの内
部に配置されたウレタンフオームの圧縮変形によ
つて衝撃エネルギーが吸収されるもので、たとえ
ば米国特許第3866963号明細書に開示されている
ごときもの（以下、従来品Ｄという）、フエイシ
ヤの内部に配置されたポリプロピレン系樹脂成形
体の圧縮変形によつて衝撃エネルギーが吸収され
るもので、たとえば米国特許第4504534号明細書
や同第4600636号明細書に開示されているごとき
もの（以下、従来品Ｅという）、フエイシヤの内
部に配置されたポリスチレン−ポリエチレン系プ
ラスチツクフオームの圧縮変形によつて衝撃エネ
ルギーが吸収されるもので、たとえば特開昭57−
40136号公報に開示されているごときもの（以下、
従来品Ｆという）などがあげられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記従来の車輌用衝撃エネルギ
ー吸収バンパーはそれぞれつぎのような問題点を
有しており、それらの性能はまだ充分満足できる
ものではない。

すなわち、従来品Ａにおいては衝撃力によつて
変形しない剛性の高い金属製リインフオースメン
トを用いる必要があり、バンパーの重量が大きく
なる、金属製のリインフオースメントに錆が発生
するおそれがある、油圧シリンダーの軸方向以外
の衝撃力に対してあまり有効でないなどの問題が
ある。

従来品Ｂにおいてはリブ構造体の設計が困難で
ある、バンパー形状が複雑になり成形性がよくな
い、リブ構造体材料であるプラスチツクスの荷重
−変位特性の温度依存性が大きいなどの問題があ
る。

従来品Ｃにおいてはハニカム構造体の圧縮変形
後の復元性がよくない、ハニカム構造体材料であ
るプラスチツクスの荷重−変位特性の温度依存性
が大きいなどの問題がある。

従来品Ｄにおいてはウレタンフオームによつて
局所的な衝撃力が全体に分散されるため、ウレタ
ンフオームを支持するリインフオースメントに要
求される強度が小さくなり、ウレタンフオーム自
身の密度が0.1〜0.3g／cm³と小さいこととあいま
つてバンパーの重量低減が可能になるという利点
を有する反面、ウレタンフオームの荷重−変位特
性の温度依存性が大きく、高温時には柔らかくな
りすぎて衝撃力の吸収に適した変位範囲をこえや
すくなり、低温度には変形が不充分になり、いず
れもリインフオースメントに大きな荷重が伝達さ
れるという問題や、ウレタンフオームの衝撃エネ
ルギー吸収効率が高くないという問題がある。

従来品Ｅは、従来品Ｄに比べ衝撃エネルギー吸
収効果が高いため、バンパーの大巾な軽量化が可
能になるという利点を有するが、従来品Ｄ同様、
温度依存性が大きく、低・高温での使用には問題
があり、未だ十分満足すべき性能とは言えない。

ポリスチレン−ポリエチレン共重合体よりなる
従来品Ｆは非晶性樹脂の特徴として、他に比べ温
度依存性が小さくなる利点を有するが、未だ高温
側において満足すべき性能を有しているは言い難
く、かつ、バンパーとしての耐熱性にも問題があ
る。さらに衝撃エネルギー吸収効果が高くないた
め、従来品Ｅに比べて、バンパーの軽量化の面で
劣るという問題がある。

本発明は、前記問題を解決するためになされた
ものであり、広い温度範囲に亘つて衝撃エネルギ
ー吸収特性の温度依存性が小さいという特徴を有
し、さらに、衝撃エネルギー吸収効率が非常に高
く、結果として車輌の軽量化を可能にし、燃費効
率の向上に有効な車輌用衝撃エネルギー吸収バン
パーを提供することを目的とする。

［問題を解決するための手段］ 本発明はバンパー補強用のリインフオースメン
トの前面に衝撃エネルギー吸収性プラスチツクフ
オームが配置され、かつ、該フオームを被覆する
ように合成樹脂からなる外皮が該リインフオース
メントに固定されてなる車輌用衝撃エネルギー吸
収バンパーであつて、前記衝撃エネルギー吸収性
プラスチツクフオームがポリプロピレン系樹脂成
形体と耐熱性付与スチレン系樹脂成形体とから形
成されてなる車輌用衝撃エネルギー吸収バンパー
に関する。

［実施例］ 本発明に用いるポリプロピレン系樹脂成形体と
しては、ポリプロピレンホモポリマーからなる成
形体のほかに、エチレン−プロピレンランダムコ
ポリマー、エチレン−プロピレンブロツクコポリ
マー、エチレン−プロピレン−ブテンランダムタ
ーポリマー、プロピレン−塩化ビニルコポリマ
ー、プロピレン−ブテンコポリマー、プロピレン
−無水マレイン酸コポリマーなどからなる成形体
などを、とくに制限なく用いることができるが成
形体の機械的強度および熱的性質を向上せしめる
点で立体規則性重合方法によつて製造されたもの
が好ましい。

前記ポリプロピレン系樹脂成形体の成形方法や
成形後の密度などにもとくに制限はないが、成形
法に関しては成形体形状の自由性、成形体密度管
理の容易性、および成形体密度の均質性などの点
で、発泡ビーズを所望の形状の金型内に充填し蒸
気などで加熱して発泡融着させ所望の形状の発泡
体をうる型内ビーズ成形法などの方法で成形され
たものが好ましく、成形体密度に関しては米国車
輌安全基準の規定、および低速衝突時の車輌およ
び歩行者の保護を満足せしめる点で0.02〜
0.15g／cm³さらには0.03〜0.09g／cm³の密度を有し、
10〜30倍の成形倍率を有するものが好ましい。

本発明に用いる耐熱性付与スチレン系樹脂成形
体としては、たとえば成形体を100℃雰囲気中に
1500時間連続して放置し、しかるのち常温下に取
り出したときの寸法変化率が２％以下であるよう
な耐熱性を有するスチレン系樹脂からなる成形体
などを、とくに制限なく用いることができる。そ
のような成形体の具体例としては、アルフアメチ
ルスチレン10〜80重量％、アクリロニトリル５〜
50重量％、さらにスチレン、メタアクリル酸メチ
ル、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレンから選
ばれた少なくとも１種の化合物０〜70重量％の混
合物であり、より好ましくはアルフアメチルスチ
レン20〜80重量％、アクリロニトリル10〜40重量
％、さらにスチレンメタアクリル酸メチル、ビニ
ルトルエン、ｔ−ブチルスチレンから選ばれた少
なくとも１種の化合物０〜70重量％などからなる
成形体があげられる。

前記耐熱性付与スチレン系樹脂成形体の成形方
法や成形後の密度などにもとくに制限はないが、
成形方法に関しては成形体形状の自由性、成形体
密度管理の容易性、および成形体密度の均質性、
生産性を高く維持できるなどの点で、発泡ビーズ
を所望の形状の金型内に充填し、蒸気などで加熱
して発泡融着させ所望の形状の発泡体をうる型内
ビーズ成形法などの方法で成形されたものが好ま
しく、成形体密度に関しては−30〜80℃の範囲で
米国車輌安全基準（MUSS）の規定する衝撃エ
ネルギー吸収を満足させる点で0.03〜0.20g／cm³、
さらには0.05〜0.18g／cm³の密度を有し、６〜20
倍の成形倍率を有するものが好ましい。

本発明に用いる衝撃エネルギー吸収性プラスチ
ツクフオームは前記ポリプロピレン系樹脂成形体
と耐熱性付与スチレン系樹脂成形体とから形成さ
れるが、その際の組み合わせかたにもとくに限定
はなく、たとえばウレタン系接着剤、ニトリル・
フエノール系接着剤、エポキシ系接着剤、ナイロ
ン系接着剤などを用いて接着する、または成形品
どうしが互いに嵌合し合う凹凸形状を形成するこ
とにより装着固定させる、成形品の一方に穴部を
形成して挿入固定するなどの方法により、第１図
または第２図で示されるような構造を形成しても
よい。

なお図中１はポリプロピレン系樹脂成形体、２
は耐熱性付与スチレン系樹脂成形体を示し、以下
の図面においても同様である。

前記衝撃エネルギー吸収性プラスチツクフオー
ムはバンパー補強用のリインフオースメントの前
面に配置され、それを被覆するように合成樹脂か
らなる外皮が前記リインフオースメントに固定さ
れて、たとえば第３図ないし第５図で示されるご
とき断面を有する車輌用衝撃エネルギー吸収バン
パーが製造される。なお、図中３は衝撃エネルギ
ー吸収性プラスチツクフオーム、４はリインフオ
ースメント、５は外皮である。

本発明の車輌用衝撃エネルギー吸収バンパー
は、たとえば−30〜80℃のごとき広い温度範囲
で、ある一定の変位量に対応する荷重が常温での
値を基準としてたとえば140〜70％程度にしか変
化せず、衝撃エネルギー吸収特性の温度依存性が
小さいという特徴を有する。

さらに、本発明の車両用衝撃エネルギー吸収バ
ンパーは、たとえば60〜75％程度の高い衝撃エネ
ルギー吸収効率を有するという特徴をも有する。

なお、衝撃エネルギー吸収効率（％）とは第６
図のごとき荷重−変位特性を示すグラフにおい
て、 面積A₁／面積A₁＋面積A₂×100 を意味する。

つぎに、本発明の車両用衝撃エネルギー吸収バ
ンパー、とくにそれに用いられる衝撃エネルギー
吸収性プラスチツクフオームについて、実施例に
基づいて説明する。

実施例１および比較例１ エチレン−プロピレンランダムコポリマー（エ
チレン含有量3.3重量％）からなる樹脂を予備発
泡してえられた発泡性ビーズを型内ビーズ成形法
により成形してえられた密度0.05g／cm³のポリプ
ロピレン系樹脂成形体と、アルフアメチルスチレ
ン65重量％、アクリロニトリル20重量％およびス
チレンメタアクリル酸メチル15重量％の化合物で
なる樹脂を同じく型内ビーズ成形法により成形し
てえられた密度0.1g／cm³の耐熱性付与スチレン系
樹脂成形体とをウレタン系接着剤で貼り合わせて
第７図および第８図のごとき形状の衝撃エネルギ
ー吸収性プラスチツクフオームのサンプルを作製
した。第７図中寸法(a)は700mm、寸法(b)は500mm、
第８図中寸法(c)は125mm、寸法(d)は60mm、寸法(e)
は120mm、寸法(f)は80mmであり、重さは約640gで
あつた。えられたサンプルを第９図に示すごとき
落下衝撃試験機にセツトし、1500Kgｆの重錘を使
用し5mph（8.05Km／hr）の速度で衝撃エネルギー
を作用させ、−30℃、23℃および80℃におけるエ
ネルギー吸収特性を測定した。

第９図において、６は重錘、７はロードセル、、
８は変位計を示す。結果を第１０図に示す。

比較のため、、ポリプロピレン系樹脂成形体単
体からなり、実施例１のサンプルと同一の外形を
有するサンプルを作成した。なお、23℃の温度に
おいて実施例１のサンプルとほぼ同じエネルギー
吸収特性を示すサンプルとするために、密度
0.08g／cm³の成形体を用いた。サンプルの重さは
約830gであつた。

実施例１のばあいと同様にしてエネルギー吸収
特性を測定した結果を第１１図に示す。

第１０図および第１１図を比較することによ
り、実施例１のサンプルは温度依存性が少なく、
きわめてすぐれた特性を有することがわかる。こ
れに比べ、比較例１のサンプルは温度依存性が大
きすぎ、バンパーに使用するばあいには、リイン
フオースメントに大幅な補強を必要とするもので
あつた。

実施例２および比較例２ 第１２図および第１３図のごとき形状とした以
外は実施例１と同様にして実施例２のサンプルを
作製した。第１２図中寸法（ｇ）は600mm、寸法
（ｈ）は60mm、第１３図中寸法（ｉ）は100mm、寸
法（ｊ）は50mm、寸法（ｋ）は100mm、寸法（ｌ）
は60mmであり、重さは約400gであつた。

えられたサンプルを1000Kgｆの重錘を使用した
以外は実施例１と同様にして−30℃、23℃および
80℃におけるエネルギー吸収特性を測定した。結
果を第１４図に示す。

比較のため、ポリプロピレン系樹脂成形体担体
からなり、実施例２のサンプルと同一の外形を有
するサンプルを作成した。なお、23℃の温度にお
いて実施例２のサンプルとほぼ同じエネルギー吸
収特性を示すサンプルとするために、密度
0.08g／cm³の成形体を用いた。サンプルの重さは
約480gであつた。

実施例２のばあいと同様にしてエネルギー吸収
特性を測定した結果を第１５図に示す。

第１４図および第１５図を比較することによ
り、実施例２のサンプルは温度依存性が少なく、
きわめてすぐれた特性を有することがわかる。こ
れに比べ、比較例２のサンプルは80℃において衝
撃時の許容変位量こえてしまい、車体前後を保護
するための設計変更を必要とするものであつた。

［発明の効果］ 本発明により、広い温度範囲に亘つて衝撃エネ
ルギー吸収特性の温度依存性が小さく、衝撃エネ
ルギー吸収効率が非常に高い車両容衝撃エネルギ
ー吸収バンパーが提供され、ひいては車両の軽量
化や消費効率の向上が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる衝撃エネルギー吸収性
プラスチツクフオームの一例を示す説明図、第２
図は本発明に用いる衝撃エネルギー吸収性プラス
チツクフオームの他の一例を示す説明図、第３図
は本発明のバンパーの一例を示す断面図、第４図
は本発明のバンパーの他の一例を示す断面図、第
５図は本発明のバンパーのさらに別の一例を示す
断面図、第６図はバンパーの荷重−変位特性の一
例を示すグラフ、第７図は実施例１のサンプルを
示す斜視図、第８図は実施例１のサンプルを示す
断面図、第９図は落下衝撃試験機の説明図、第１
０図は実施例１のサンプルの荷重−変位特性を示
すグラフ、第１１図は比較例１のサンプルの荷重
−変位特性を示すグラフ、第１２図は実施例２の
サンプルを示す斜視図、第１３図は実施例２のサ
ンプルを示す断面図、第１４図は実施例２のサン
プルの荷重−変位特性を示すグラフ、第１５図は
比較例２の荷重−変位特性を示すグラフである。 図面の主要符号、１…ポリプロピレン系樹脂成
形体、２…耐熱性付与スチレン系樹脂成形体、３
…衝撃エネルギー吸収性プラスチツクフオーム、
４…リインフオースメント、５…外皮。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バンパー補強用のリインフオースメントの前
   面に衝撃エネルギー吸収性プラスチツクフオーム
   が配置され、かつ、該フオームを被覆するように
   合成樹脂からなる外皮が該リインフオースメント
   に固定されてなる車輌用衝撃エネルギー吸収バン
   パーであつて、前記衝撃エネルギー吸収性プラス
   チツクフオームがポリプロピレン系樹脂成形体と
   耐熱性付与スチレン系樹脂成形体とから形成され
   てなる車輌用衝撃エネルギー吸収バンパー。