KR100614287B1 - 차량용 충격흡수패드 - Google Patents

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KR100614287B1 KR1020047015239A KR20047015239A KR100614287B1 KR 100614287 B1 KR100614287 B1 KR 100614287B1 KR 1020047015239 A KR1020047015239 A KR 1020047015239A KR 20047015239 A KR20047015239 A KR 20047015239A KR 100614287 B1 KR100614287 B1 KR 100614287B1
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후쿠야마다쿠
오카다다카하루
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
세키스이 가세이힌 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 차량 충돌시에 탑승자의 아래 가랑이부를 보호하기 위한 차량용 충격흡수패드에 관한 것이다.
본 발명에 의한 차량용 충격흡수패드는 발판면에 장착되어 탑승자의 발이 놓이는 차량용 충격흡수패드로서, 상기 탑승자의 발이 놓이는 측에, 충돌시의 차량의 변형과정에 있어서의 에너지흡수하중이 다른 경계영역의 충격력을 흡수하기 위하여 설치된 제 1 충격흡수부와, 상기 발판면에 상기 에너지흡수하중이 높은 영역의 충격을 흡수하는 제 2 흡격흡수부를 포함한다.

Description

차량용 충격흡수패드{SHOCK ABSORBING PAD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량충돌시에 탑승자의 아래 가랑이부(lower crotch)를 보호하기 위한 차량용 충격흡수패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격흡수특성이 다단화된 차량용 충격흡수패드에 관한 것이다.
차량충돌시에 탑승자의 아래 가랑이부를 보호하기 위한 구조에 관하여 예를 들면 일본국 특개2000-103367호 공보나 특개2000-326870호 공보에 있어서, 차량의 구조 자체에 원하는 충격흡수특성을 부여하는 발명이 개시되어 있다. 또 일본국 특개평5-330341호 공보나 특공평6-17097호 공보에 있어서, 에너지를 흡수하는 발포재를 차량 실내 발밑부에 배치함으로써, 탑승자의 아래 가랑이부를 보호하는 발명이 개시되어 있다.
그러나 차량 자체에 충격을 완충하는 기능을 가지게 하는 것은, 차체 구조의 설계변경을 수반하는 것이고, 또한 그 완충기능을 위한 소재나 부품을 필요로 하는 경우도 있어 비용이 증가하는 것이 예측된다.
또 발포체 등의 충격흡수재를 사용하는 경우, 충격흡수특성이 일정하기 때문에 충돌시의 차량의 변형과정에 있어서 그 충격력의 크기가 변화되는 하중을 보다 효과적으로 흡수할 수 없다.
즉, 충돌시의 차량의 변형과정에 있어서의 에너지흡수 하중은, 프론트 사이드멤버의 앞 부분보다 뒷 부분에서 높게 설정되고, 또는 그 프론트 사이드 멤버의 후단부에 계기판 아래쪽의 발판면을 따라 차체 아래쪽 뒷쪽을 향하여 연장 설치된 경사부에서 높게 설정된다.
그 때문에 차체에 대한 감속도는, 뒷부분 또는 경사부에서의 에너지흡수하중이 높아지는 방향으로 변화하는 경계영역에서 단시간에 갑자기 높아진다. 그후 뒷부분 또는 경사부가, 설정된 에너지흡수하중으로 변형되어 에너지를 흡수하게 된다.
이 경우, 뒷부분 또는 경사부의 변형에 의한 높은 에너지흡수하중으로 충돌후의 차량을 정지시킨다. 이때 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 충격을 발포체 등의 충격흡수재로 저감할 수 있으나, 이 저감과, 차체의 에너지흡수하중이 변화되는 경계영역에서의 단시간에 갑자기 높아지는 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 충격력의 저감과의 양립이 어렵다.
이 경계영역에서의 충격력을 저감하기 위해서는, 차체측에서의 에너지흡수하중 차를 작게 하여 원활한 에너지흡수하중 특성이 얻어지도록 하는 것을 생각할 수 있으나, 이 경우 차체구조의 제작비용 등이 증대된다.
본 발명은 차체구조를 대폭으로 변경하는 일 없이 탑승자의 아래 가랑이부가 받는 다양한 충격을 보다 효과적으로 저감할 수 있는 차량용 충격흡수패드를 제공하는 것을 총괄적인 목적으로 하고 있다.
본 발명의 보다 상세한 목적은, 탑승자의 아래 가랑이부가 받는 다양한 충격에 따라 다단화된 충격흡수특성을 갖추어, 탑승자의 아래 가랑이부가 받는 충격을 보다 효과적으로 저감할 수 있는 차량용 충격흡수패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 차량용 충격흡수패드는 발판면에 장착되어 탑승자의 발이 놓이는 차량용 충격흡수패드로서, 상기 탑승자의 발이 놓이는 쪽에, 충돌시의 차량의 변형과정에 있어서의 에너지흡수하중이 다른 경계영역의 충격력을 흡수하기 위하여 설치된 제 1 충격흡수부와, 상기 발판면측에 상기 에너지흡수하중이 높은 영역의 충격을 흡수하는 제 2 충격흡수부를 포함한다.
이와 같은 차량용 충격흡수패드에 의하면, 충격흡수특성이 다른 2층의 충격흡수부를 가지기 때문에, 차량 변형과정에 있어서 발생하는 탑승자의 아래 가랑이부에의 다른 충격력을 각각 효과적으로 저감할 수 있다. 즉, 차량의 에너지흡수하중이 다른 경계영역에서의 단시간에 갑자기 높아지는 충격은, 제 1 충격흡수부가 변형되어 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 순간적으로 높아지는 충격을 저감하고, 그후 차량의 에너지흡수하중이 높은 변형시의 충격은, 제 2 충격흡수부가 변형되어 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 충격을 저감할 수 있다. 특히, 제 1 충격흡수부는 탑승자의 발이 놓이는 쪽에 설치되기 때문에, 차량의 에너지흡수하중이 다른 경계영역에서의 순간적으로 높아지는 충격력에 따르도록 충격흡수특성을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 상기 차량용 충격흡수패드에서는 제 1 충격흡수부에 대하여 제 2 충격흡수부는 발판면에 수직을 이루는 축방향의 단위압축하중에 대한 그 축방향의 변형량이 제 1 충격흡수층보다도 작다 라는 특성을 가지게 된다.
또, 상기 차량용 충격흡수패드에 있어서, 상기 제 1 충격흡수부가, 압축변형시의 면강성이 낮아지도록 탑승자의 발이 놓이는 영역의 평면 내에서 나누어져 있어, 단위면적당의 에너지흡수하중이 상기 제 2 충격흡수부보다 낮게 설정된 경우에는 충격흡수특성이 다른 충격흡수부를 형성할 수 있다. 즉, 제 1 충격흡수부는 제 2 충격흡수부와는 다른 차량의 에너지흡수하중의 경계영역에서 생기는 단시간의 갑작스런 높은 충격력을 면강성의 영향을 적게 하여 압축변형의 추종성 좋게 충격흡수할 수 있기 때문에, 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 각각의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다.
또 상기 차량용 충격흡수패드에 있어서, 상기 제 1 충격흡수부가, 상기 제 2 충격흡수부의 상면에, 탑승자의 발이 놓이는 영역 전체에 걸쳐 복수의 돌기형상으로서 설치된 경우에는, 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 각각의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있고, 또한 이와 같은 충격흡수특성을 가지게 하기 위한 각 돌기형상의 압축하중특성의 조정이 용이하다.
또, 상기 차량용 충격흡수패드에 있어서, 상기 제 1 충격흡수부 및 상기 제 2 충격흡수부가, 발포체로 구성되고, 그 발포체의 적층, 접착에 의한 접합, 일체 발포성형 중 어느 하나에 의하여 구성된 경우에는, 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 각각의 충격을 간단한 구성으로 효과적으로 흡수할 수 있다. 특히 일체 발포성형 에 의하면 다른 구성에 비하여, 차량용 충격흡수패드를 성형금형으로 일체 성형할 수 있어, 상기한 바와 같은 충격흡수특성을 가진 성형품을 저비용으로 양산화할 수 있게 된다.
또한, 상기 차량용 충격흡수가 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 발포성형품인 경우에는 치수안정성 및 형상유지성이 뛰어나 충격흡수량이 크고, 나아가서는 스침에 의한 마모분이나 이음(異音)이 발생하기 어렵다는 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지 특유의 특성에 기인한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부하는 도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 한층 명료하게 될 것이다.
도 1a는 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 장착상태를 나타내는 단면도,
도 1b는 충격흡수패드(10)의 장착상태를 보다 상세하게 나타내는 사시도,
도 2a는 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 상면도,
도 2b는 도 2a의 라인 S-S를 따라 절단되었을 때의 충격흡수패드(10)의 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 충격흡수특성을 나타내는 시험결과도,
도 4는 실제 차량 충돌시험의 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중 데이터를 시계열로 나타낸 도,
도 5a는 1차 충격발생시의 차량 변형상태를 개략적으로 나타내는 도,
도 5b는 2차 충격발생시의 차량 변형상태를 개략적으로 나타내는 도,
도 6a는 본 발명의 충격흡수패드(10)의 대조로서 나타내는 충격흡수패드(90)의 상면도,
도 6b는 도 6a의 라인 S-S를 따라 절단되었을 때의 충격흡수패드(90)의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a는 본 발명에 의한 충격흡수패드의 장착상태를 차량 측면에서 본 개략적인 단면도이고, 도 1b는 충격흡수패드(10)의 장착상태를 보다 상세하게 나타내는 사시도이다. 충격흡수패드(10)는 차량의 플로어 패널(11)의 전단(도 1a에 있어서 X 방향을 앞으로 한다)으로부터 비스듬하게 앞쪽으로 상승하는 발판(12)에 장착된다. 이 발판(12)는 도 1a에 나타내는 바와 같이, 탑승자의 발(70)을 얹기 위한 경사진 영역(이하, 이 영역을 「발 얹음영역」이라 칭한다)을 구획 형성한다. 일반적으로는 충격흡수패드(10)는 이 발판(12)의 상기 발 얹음영역 내에 놓이고, 발판(12)에 클립 등에 의하여 고정된다. 또 이 충격흡수패드(10)는 일반적으로는 플로어 카페트(13)로 덮여져 있고, 이 플로어 카페트(13)상에 탑승자의 발(70)이 얹어지게 된다.
도 2는 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)를 나타내는 개략도로서, 도 2a는 상면도이고, 도 2b는 도 2a의 라인 S-S에 의한 단면도이다. 또한 도 2의 충격흡수패드(10)는 도 1b에 나타내는 충격흡수패드(10)의 외형과 다른 외형으로 나타내고 있다.
본 발명의 충격흡수패드(10)는, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 탑승자의 발(70)이 얹어지는 쪽에 제 1 충격흡수층(20)을 가지고, 발판(12)측에 제 2 충격흡수층(30)을 가진다. 이들 각 층(20, 30)은, 폴리스티렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지 등과 같은 합성수지 발포체, 또는 우레탄이나 고무계의 연질의 재료로 일체로 성형되어서 좋다.
단, 충격흡수패드(10)는 바람직하게는 상기한 재료 중의 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지로 형성된다. 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지는, 폴리에틸렌계 수지입자에 스티렌계 단량체를 함침 중합시킴으로써 얻어진다. 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지는 바람직하게는 스티렌성분을 40 내지 90중량%의 비율로 함유하고, 보다 바람직하게는 스티렌성분을 50 내지 85중량%의 비율로 함유하며, 가장 바람직하게는 스티렌성분을 55 내지 75중량%의 비율로 함유한다.
여기서, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지에 의한 발포성형품은, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 일반적인 특성에 기인하여 폴리에틸렌계 수지나 폴리프로필렌계 수지의 발포성형품에 비하여 치수 안정성 및 형상 유지성이 우수하다. 또 동일한 발포율의 성형품으로 비교한 경우, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 발포성형품은 충격흡수량이 크다. 또한 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 발포성형품은, 폴리스티렌계 수지의 발포성형품과는 달리, 무르지 않기 때문에 갈라지기 어렵고, 또 스침에 의한 마모분이나 이음이 발생하기 어려운 성질을 가진다.
따라서, 상기한 바와 같은 특성을 가지는 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지는, 한정된 두께나 크기로 효과적인 충격흡수특성을 발휘할 필요가 있고, 또한 실내에 설치되어 탑승자의 발이 놓이는 충격흡수패드(10)의 재료로서 적합하다.
충격흡수패드(10)의 제 1 충격흡수층(20)은, 제 2 충격흡수층(30)으로부터 돌출형성된 복수의 돌기(24)로 구성된다. 이들 복수의 돌기(24)는, 상기 발 얹음영역에 대응하는 영역 내에 형성되고, 바람직하게는 상기 발 얹음영역에 대응하는 영역의 대략 전체에 걸쳐 형성된다. 이들 복수의 돌기(24)는 예를 들면 도 2a에 나타내는 바와 같이, 상면에서 보아 十 자형상의 홈을 형성하는 바둑판 눈금형상으로 배열되고, 또한 등간격을 두고 규칙적으로 배열되어서 좋다. 또는 이들 복수의 돌기(24)는 세로·가로방향으로 지그재그형상으로 서로 어긋나도 좋다.
또 이들 복수의 돌기(24)는 정방형이나 장방형이나 원형이나 타원형 등과 같은 다양한 외형으로서 좋다. 또 각 돌기(24)는 그 돌출방향으로 일정한 단면을 가지고 있지 않아도 좋다. 또한 각 돌기(24)의 선단은 탑승자의 발바닥에 면 또는 점으로 가압되도록 구성되어서 좋다.
또, 이들 복수의 돌기(24)의 각 외형의 치수는, 탑승자의 발바닥을 복수의 돌기(24)로 지지하도록 결정되어, 탑승자의 발바닥에 대응하는 복수의 돌기(24)의 총면적은 일반적인 탑승자의 발(70) 면적의 30% 내지 60%의 면적을 차지하여 좋고, 각 돌기(24)의 면적은 200㎟ 내지 600㎟ 정도이어서 좋다. 또 돌기(24)는 국소적으로 고저차를 가져서 좋고, 나아가서는 각 돌기(24)는 다른 돌기(24)와는 다른 높이를 가져도 좋다.
단, 충격흡수패드(10)의 충격흡수특성은, 충격흡수패드(10)의 재질이나 각 충격흡수층(20, 30)의 두께 등의 여러가지의 요인에 의존하는 것이기 때문에, 본 발명은 특히 상기한 값 등에 한정되는 것이 아니고, 다음에 설명하는 바와 같은 충격흡수특성을 가지는 충격흡수패드(10)이면 상기한 바와 같은 형상이나 배치나 외형이나 치수 등의 여하에 관계없이 본 발명의 범위 내인 것은 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 충격흡수특성을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 하중-왜곡곡선이 나타나 있다. 도 3에는 대조로서 다른 충격흡수패드의 하중-왜곡곡선이 아울러 나타나 있다. 즉, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)와 동일한 재료로 형성되어 있으나, 복수의 돌기(24)가 형성되어 있지 않은 충격흡수패드(이하, 이것을「비교품 1」이라고 한다)의 하중-왜곡곡선이 파선으로 나타나 있고, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)보다도 연질의 재료로 형성되고, 복수의 돌기(24)가 형성되어 있지 않은 충격흡수패드(이하, 이것을「비교품 2」라고 한다)의 하중-왜곡곡선이, 2점 쇄선으로 나타나 있다. 또한 이들 하중-왜곡곡선은, 각 충격흡수패드의 동일형상의 시험편을 사용하여 소정의 지그에 의해 측정되어 있고, 발판(12)에 수직한 축방향(도 1a에 있어서, 방향 Z에 의하여 지시)의 압축하중에 대한 왜곡특성을 나타내는 것이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 하중-왜곡곡선(실선)은, 소정의 왜곡(εp)으로부터 하중-왜곡특성이 크게 변화되어 있다. 이 것은 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)가, 소정의 왜곡(εp)으로부터 충격흡수특성이 크게 변화되는 다단층화(본 예에서는 2단화)된 충격흡수특성을 가지고 있는 것을 의미한다. 즉, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는 제 1 충격흡수층(20)의 변형이 개시되면 비교품 2에 상당하는 충격흡수특성을 나타내고, 제 1 충격흡수층(20)의 변형이 종료하고 제 2 충격흡수층(30)의 변형이 개시되면 비교품 1에 상당하는 충격흡수특성을 나타낸다. 바꿔 말하면, 제 1 충격흡수층(20)은 비교품 1과 동일한 재료로 형성되어 있으나, 복수의 돌기(24)에 의하여 비교적 연질의 재료로 이루어지는 비교품 2와 동등한 충격흡수특성을 가지게 된다.
본 발명의 발명자는, 이와 같은 다단화된 충격흡수특성을 가진 충격흡수패드(10)의 효과를 확인하기 위하여 충격흡수패드(10)를 장착한 실제 차량의 충돌시험을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
도 4는 실제 차량 충돌시험에 의하여 얻어진 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중 데이터를 시계열로 나타낸 도면이다. 또한 도 4에 있어서 시각(t) = 0은, 차량 전단이 배리어(장벽)에 충돌한 순간의 시각이다. 또 도 4에는 대조로서 상기 비교품 1의 측정 데이터(점선) 및 비교품 2의 측정 데이터(2점 쇄선)도 아울러 나타내고 있다. 이하, 도 4에 나타내는 시험결과에 대하여 충돌시의 차량 변형과정을 개략적으로 나타내는 도 5 및 도 3을 참조하여 설명한다.
시각(t) = 0 에서 충돌이 개시되면, 엔진룸부(40)(도 1a 참조)가 변형되기 시작한다. 이어서, 엔진룸부(40)의 변형이 서서히 진행되어 가면, 실험용 인형 아 래 가랑이부에의 하중이 증가하기 시작하여 가고, 엔진룸부(40)가 개략 찌그러져 잘린 시각(t) = t1이고, 실험용 인형 아래 가랑이부에 대한 하중이 최초의 피크값(이 충돌단계를 「1차 충격」이라 한다)에 도달한다.
이 1차 충격은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 충격의 발생으로부터 종료까지의 시간이 뒤에서 설명하는 2차 충격보다도 짧은 순간적인 충격이며, 따라서 1차 충격시에 흡수해야 할 에너지는, 2차 충격시에 흡수해야 할 에너지보다도 작다.
1차 충격시의 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중을 비교하면, 비교품 1을 장착한 경우의 하중이, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10) 및 비교품 2를 장착한 경우의 하중보다도, 큰 값으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 결과를, 도 3을 참조하여 고찰하면, 비교품 1은 1차 충격시에 왜곡(εa1)의 변형을 나타내는 데 대하여, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10) 및 비교품 2는 1차 충격시에 왜곡(εb1)의 변형을 나타내게 되나, 이 때의 비교품 1의 하중(Fa1)이, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)및 비교품 2의 하중(Fb1)보다도 큰 것으로부터 이해할 수 있다. 한편 충격흡수패드(10) 및 비교품 2를 장착한 경우의 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중은, 거의 동일하나, 이것은 1차 충격시에 있어서의 충격흡수패드의 변형량이 대략 동일한 것에 의거한다.
따라서, 비교품 1이 1차 충격시에 발생하는 순간적인 충격력에 변형이 추종할 수 없어, 큰 하중이 아래 가랑이부에 전달되어 버리는 것에 대하여, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 제 1 충격흡수층(20)은 1차 충격시에 발생하는 순간적인 충격력에 따라 변형될 수 있어, 탑승자의 아래 가랑이부에 대한 하중이 효과적으로 저감되어 있다.
이어서, 엔진룸부(40)의 변형이 종료되면, 도 5b에 나타내는 바와 같이 발판(12)이 차량 뒤쪽을 향하여 밀어 오른다. 즉, 발판(12)은 실험용 인형의 발바닥을 밀어 올리도록 변형되기 시작한다. 이것과 동시에 엔진룸부(40)의 변형의 종료에 의하여 차량 전체의 앞쪽으로의 이동량이 감소하여 실험용 인형은 관성력에 의하여 앞쪽으로 이동하여 간다. 즉, 실험용 인형은 발판(12)을 발바닥으로 가압하도록 이동하여 간다. 이들 쌍방의 작용에 의하여 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중이 서서히 증가하여 시각(t) = t2에서 다시 피크값(이 충돌단계를, 「2차 충격」이라 한다)에 도달한다.
이 2차 충격은, 충격의 발생으로부터 종료까지의 시간이 상기한 1차 충격에 비하여 길고, 따라서 2차 충격시에 흡수해야 할 에너지는 1차 충격시에 흡수해야 할 에너지보다도 대폭으로 커진다.
2차 충격시의 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중을 비교하면, 비교품 2를 장착한 경우의 하중이, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10) 및 비교품 1을 장착한 경우의 하중보다도, 큰 값으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 결과를, 도 3을 참조하여 고찰하면, 비교품 2는 동일한 변형량에 대한 에너지흡수량이 가장 작은 데다가 2차 충격시에 흡수해야 할 충격에너지를 흡수할 수 없어 시각(t) = t2에는 이미 변형이 다 끝난 상태(도 3에 있어서의 εmax 부근까지 변형된 상태)로 되어 있는 것으 로부터 이해할 수 있다. 즉, 비교품 2는 시각(t) = t2까지, 더 이상 변형할 수 없는 상태(이른바 바닥부착상태)가 되어, 시각(t) = t2에서는 실험용 인형의 발바닥은 실질적으로 강체(剛體)와 접촉하고 있는 상태가 된다.
한편, 충격흡수패드(10) 및 비교품 1을 장착한 경우의 실험용 인형 아래 가랑이부의 하중은 대략 동일하다. 이 결과를, 도 3을 참조하여 고찰하면 비교품 1은 2차 충격시에 왜곡(εa2)의 변형을 나타내는 데 대하여, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는 2차 충격시에 왜곡(εb2)의 변형을 나타내게 되나, 이때의 비교품 1의 하중(Fa2)이, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)의 하중(Fb2)과 대략 동일한 것으로부터 이해할 수 있다.
이상의 시험결과로부터 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는, 1차 충격시 및 2차 충격시의 쌍방에 있어서, 실험용 인형 아래 가랑이부에의 하중이 가장 낮은 값으로 되어 있어, 탑승자의 아래 가랑이부를 가장 효과적으로 보호하고 있다고 할 수 있다. 이것은 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는 순간적인 하중이 발생하는 1차 충격에 대해서는 변형되기 쉽게 단위면적당[돌기(24)가 없는 부분을 포함하는 제 1 충격흡수층(20)의 면적에 있어서의 단위면적당]의 에너지흡수량이 작은 제 1 충격흡수층(20)에 의하여 탑승자의 아래 가랑이부를 보호하고, 발밑 패널의 밀어 올림이 기인하는 데다가 비교적 긴 시간에 걸치는 하중이 발생하는 2차 충격에 대해서는 단위면적당의 에너지흡수량이 큰 제 2 충격흡수층(300에 의하여 탑승자의 아래 가랑이부를 보호하고 있는 것에 의거한다. 따라서 본 발명에 의한 충격흡수 패드(10)에 의하면, 차량충돌시에 단계적으로 발생하는 1차 충격 및 2차 충격에 대응하여 단계적으로 변화되는 충격흡수특성을 갖추고 있기 때문에, 탑승자의 아래 가랑이부를 효과적으로 보호하는 것이 가능하게 된다.
또, 충격흡수패드(10)의 제 1 충격흡수층(20)에 관해서는, 제 1 충격흡수층(20)만에 의하여 1차 충격시의 에너지를 흡수할 수 있도록 제 1 충격흡수층(20)의 두께나 돌기(24)의 수나 배치 등이 결정되고, 제 2 충격흡수층(30)에 관해서는 2차 충격시에 변형이 끝나버리는 일이 없도록(탄성한계에 도달하지 않도록) 제 2 충격흡수층(30)의 두께나 면적 등이 결정된다. 또한 충격흡수패드(10)의 전체의 두께는 실내공간 확보의 관점에서 제약을 받는 것에 주의하고 싶다.
상기 시험에 사용한 충격흡수패드(10)는 약 30 mm의 두께를 가지고, 제 1 충격흡수층(20)의 두께는 약 10 mm 이고, 복수의 돌기(24)의 단면의 총면적은 충격흡수패드(10)의 전면적에 대하여 약 55% 이었다. 이 충격흡수패드(10)는 1차 충격 동안, 비교품 2에 상당하는 충격흡수특성을 나타내고, 2차 충격이 개시되면(도 4에 있어서 시각 t = t3), 충격흡수특성이 변화되는 왜곡(εp)에 도달하고, 2차 충격시의 사이에 변형이 끝나버리는 일 없이 비교품 1에 상당하는 충격흡수특성을 나타낸다는 원하는 충격흡수특성을 나타내었다. 단, 이들 설계사항은 1차 충격 및 2차 충격시에 흡수해야 할 에너지량 등에 의존하고, 따라서 차량의 구조에 의존하는 것이다. 충격흡수패드(10)의 충격흡수특성은 상기한 바와 같이 원하는 충격흡수특성이 되도록, 차량마다 실제 차량 충돌시험이나 해석 등에 의거하여 조정되어 좋다.
여기서, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는, 상기한 바와 같이 이산적으로 형성된 복수의 돌기(24)를 가지고, 또한 탑승자의 발(70)이 얹혀지는 측에 제 1 충격흡수층(20)을 가지고 있기때문에, 상기한 바와 같이 원하는 충격흡수특성을 실현하기 위한 조정이 용이함과 동시에, 통상 사용시에 있어서의 단점이 회피된다.
이것에 대하여, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 종횡하는 돌출 줄(93)을 구비한 충격흡수패드(90)가 나타나 있다. 이 충격흡수패드(90)의 제 1 충격흡수층(91)은, 발 얹음영역면 내에서 분단된 각 돌기(24)를 가진 본 발명의 제 1 충격흡수층(20)에 비하여 면강성이 높은 구조이고, 원하는 충격흡수특성을 실현하기 위한 조정이 복잡하다. 즉, 돌출 줄(93)의 실제로 발바닥에 맞닿는 부분의 변형에 따라 돌출 줄(93)의 실제에는 발바닥에 맞닿지 않는 다른 부분의 변형이 야기되게 되기 때문에, 이와 같은 변형특성을 고려하여 충격흡수특성의 조정을 행할 필요가 생기나, 이와 같은 면강성이 높은 구조에서는 상기한 1차 충돌과 같은 순간적인 충격에 대하여 추종성 좋게 변형할 수 없다는 단점이 생긴다.
마찬가지로 도시를 생략하나, 탑승자의 발(70)이 얹어지는 측 대신에 발판(12)측에 제 1 충격흡수층(20)을 구비한 충격흡수패드(95)는 복수의 돌기(24)의 모두가 발판(12)에 맞닿기 때문에, 원하는 충격흡수특성을 실현하기 위한 조정이 복잡하다. 즉, 충격흡수패드(95)에의 발바닥으로부터의 가압은, 복수의 돌기(24)의 개략 모든 변형을 야기하고, 또한 각각의 변형량은 반드시 균일하지 않다고 예측되기 때문에, 상기한 바와 같은 원하는 충격흡수특성을 실현하기 위한 조정이 매우 곤란하게 된다. 또 이와 같은 조정을 행함으로써 원하는 충격흡수특성을 실현한 경우에도 단위 돌기당의 압축하중이 작아지기 때문에, 탑승자가 발(70)로 힘세게 누르면 돌기가 찌그러지고, 또는 탑승자가 발(70)을 통상적으로 두는 것만으로 돌기(24)가 찌그러져 버리는 것이 예측된다. 이와 같은 경우에는 충격흡수패드(95)는 돌기(24)가 찌그러져 있기 때문에 충돌시에 그 기능을 충분히 다할 수 없게 된다. 또 이와 같은 충격흡수패드(95)는 경년변화에 의하여 충격흡수특성이 저하되기 쉬워 내구성이 양호하지 않다.
한편, 이산적인 돌기(24)의 배열을 가진 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는, 실제로 발바닥을 지지하고 있는 돌기(24)만이 변형되는 구조이기 때문에, 통상 사용시에 변형되지 않은 단위 돌기당의 압축하중을 설정하면서 간단한 조정에 의해 원하는 충격흡수특성을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 제한되는 일은 없고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상기한 실시예에 여러가지의 변형 및 치환을 가할 수 있다.
예를 들면, 상기한 실시예에 있어서는, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는 일체로 성형되어 제 1 충격흡수층(20) 및 제 2 충격흡수층(30)을 가지고 있었으나, 예를 들면 다른 재료로 형성된 각 충격흡수층을 접합시킴으로써 구성되어도 좋다.
기타, 본 발명에 의한 충격흡수패드(10)는, 밀도가 다른 동종의 합성수지 발포체를 접합시키거나, 이종의 합성수지 발포비즈를 접합시키거나 하여도 되고, 또 발포 배율이 다른 동종 또는 이종의 합성수지 발포체를 성형금형으로 일체로 성형한 성형품이어도 좋다. 또 상기한 실시예에 있어서는, 2단으로 다단화된 충격흡수 특성에 대하여 언급되었으나, 충격흡수패드(10)에 더한 충격흡수층을 형성함으로써 3단 이상으로 다단화된 충격흡수특성을 실현하는 것도 가능하다.

Claims (9)

  1. 발판의 표면에 장착되고, 탑승자의 발이 놓이는 차량용 충격흡수패드에 있어서,
    차량 충돌시, 차체의 변형과정에서 상기 차체의 에너지 흡수하중이 상이한 경계영역의 충격력을 흡수하기 위해, 탑승자의 발이 놓이는 쪽에 제공되는 제 1 충격흡수부; 및
    상기 에너지 흡수하중이 높은 영역에서 발생되는 충격을 흡수하기 위해 상기 발판에 면하여 제공되는 제 2 충격흡수부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 충격흡수부는, 압축변형 동안 상기 제 1 충격흡수부의 면강성이 낮아지도록 탑승자의 발이 놓이는 면적에 걸친 평면 내에서 나누어져 있고,
    상기 제 1 충격흡수부의 단위면적당 에너지흡수하중은, 상기 제 2 충격흡수부의 단위면적당 에너지흡수하중보다 낮은 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 충격흡수부는, 상기 제 2 충격흡수부의 상면에 탑승자의 발이 놓이는 면적 전체에 걸쳐 형성되는 복수의 돌기형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 충격흡수부 및 상기 제 2 충격흡수부는 발포성형 성분으로 형성되고, 다층 발포성형 성분, 접착된 적층 발포성형 성분, 일체 발포성형 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충격흡수패드는, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 발포성형품인 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  6. 삭제
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 충격흡수부 및 상기 제 2 충격흡수부는 발포성형 성분으로 형성되고, 다층 발포성형 성분, 접착된 적층 발포성형 성분, 일체 발포성형 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 충격흡수패드는, 스티렌 개량 폴리에틸렌 수지의 발포성형품인 것을 특징으로 하는 차량용 충격흡수패드.
  9. 발판과 충격흡수패드로 이루어지는 차량에 있어서,
    상기 충격흡수패드는,
    차량 충돌시, 차체의 변형과정에서 상기 차체의 에너지 흡수하중이 상이한 경계영역의 충격력을 흡수하기 위해, 탑승자의 발이 놓이는 쪽에 제공되는 제 1 충격흡수부; 및
    상기 에너지 흡수하중이 높은 영역에서 발생되는 충격을 흡수하기 위해 상기 발판에 면하여 제공되는 제 2 충격흡수부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 충격흡수부는, 압축변형 동안 상기 제 1 충격흡수부의 면강성이 낮아지도록 탑승자의 발이 놓이는 면적에 걸친 평면 내에서 나누어져 있고,
    상기 제 1 충격흡수부의 단위면적당 에너지흡수하중은, 상기 제 2 충격흡수부의 단위면적당 에너지흡수하중보다 낮은 것을 특징으로 하는 차량.
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