WO2023113011A1 - バンパアブソーバー - Google Patents

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WO2023113011A1
WO2023113011A1 PCT/JP2022/046389 JP2022046389W WO2023113011A1 WO 2023113011 A1 WO2023113011 A1 WO 2023113011A1 JP 2022046389 W JP2022046389 W JP 2022046389W WO 2023113011 A1 WO2023113011 A1 WO 2023113011A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bumper absorber
dimension
bumper
rear end
vehicle body
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/046389
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
充宏 田村
政次 澤居
Original Assignee
株式会社カネカ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社カネカ filed Critical 株式会社カネカ
Publication of WO2023113011A1 publication Critical patent/WO2023113011A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact

Definitions

  • the present invention relates to bumper absorbers.
  • bumper systems have been installed in the front and rear of the body of vehicles such as automobiles for the purpose of protecting the body and suppressing damage to passengers or objects in the event of a collision.
  • bumper systems have been developed that can reduce the pedestrian's injury value by reducing the load applied to the pedestrian's legs in an accident with another person.
  • Such a bumper system has a shock absorbing structure.
  • a shock absorbing member (bumper absorber) is arranged in front of bumper reinforcement arranged in the vehicle width direction.
  • the bumper absorber disclosed in Patent Document 1 is arranged such that two or more lateral U-shaped portions consisting of at least two legs and a front portion are opened rearward, and these lateral U-shaped portions are connecting portions. It is configured to be connected in the vertical direction via.
  • the bumper absorber made of foam disclosed in Patent Document 1 absorbs energy by compressing the foam at the time of collision. However, if the foam is compressed beyond a certain level, the bumper absorber may not be able to absorb the energy, resulting in increased repulsion to the pedestrian. Therefore, the bumper absorber has room for improvement in terms of absorbing energy so that the reaction force does not increase beyond a certain level in order to protect pedestrians.
  • An object of one aspect of the present invention is to realize a bumper absorber capable of suppressing reaction force on a pedestrian in the event of a collision.
  • a bumper absorber is a bumper absorber arranged in a bumper system in a vehicle body, wherein the cross-sectional structure perpendicular to the vehicle width direction of the vehicle body is a mountain. and a second structure having a shape that can be simply compressed in the front-to-rear direction of the vehicle body, wherein the first structure is configured so that the peak of the mountain-like shape faces the front side of the vehicle body.
  • the first structure has a first groove extending in the vehicle width direction on its rear end surface, and the longitudinal dimension of the first structure is greater than the longitudinal dimension of the second structure.
  • the density of the first structure is higher than the density of the second structure, the density of the second structure is 15 kg/m 3 or more, and the first structure
  • the width of the first groove on the rear end face of the structure is 10% to 80% of the dimension of the rear end face, and the depth of the first groove in the longitudinal direction of the vehicle body is the first groove. It is characterized by being 20% to 90% of the longitudinal dimension of one structure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a vehicle equipped with a bumper system having a bumper absorber according to an embodiment of the invention
  • FIG. It is a sectional view showing a schematic structure of a bumper absorber concerning an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the shock absorbing action of the bumper absorber according to the embodiment of the present invention, and is an FS diagram corresponding to shape deformation of the bumper absorber. The state of shape deformation of the bumper absorber corresponding to the FS diagram shown in FIG. 3 is shown, and 401 to 405 shown in the column of shape deformation shown in FIG. handle. It is an example of the graph which simulated reaction force and time (milliseconds) when an impact object collided with a bumper absorber.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a preferred example of each dimension that defines the bumper absorber according to the embodiment of the present invention;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a vehicle 100 equipped with a bumper system 10 having a bumper absorber 20 according to this embodiment.
  • the direction from the rear to the front of the vehicle 100 is defined as the X direction (front-rear direction)
  • the width direction of the vehicle 100 is defined as the Y direction
  • the direction perpendicular to both the X direction and the Y direction is defined as the Z direction. (vertical direction).
  • the Z direction can also be said to be the direction from the bottom to the top of the vehicle 100 .
  • the bumper system 10 includes a bumper absorber 20, a bumper reinforcement 30, and a bumper fascia 110.
  • the bumper reinforcement 30 is attached to the vehicle body of the vehicle 100 .
  • the bumper absorber 20 is arranged so as to contact the front surface of the bumper reinforcement 30 .
  • Bumper fascia 110 is an exterior member of vehicle 100 and covers bumper absorber 20 and bumper reinforcement 30 .
  • the bumper absorber 20 has a function of absorbing collision energy by being deformed or crushed between a collision object such as a pedestrian's leg and the bumper reinforcement 30 at the time of a collision accident. .
  • the bumper absorber 20 particularly has a function of reducing the reaction force to the object to be collided with.
  • the bumper absorber 20 is made of a material with excellent impact absorption.
  • the bumper reinforcement 30 is a member made of steel and extending horizontally in the Y direction.
  • the bumper reinforcement 30 receives the bumper absorber 20 that compresses and deforms.
  • the bumper reinforcement 30 has, for example, a hollow cylindrical structure with a substantially rectangular parallelepiped outer shape. In such a hollow tubular structure, a reinforcing partition wall may be provided inside the hollow tubular structure.
  • the bumper reinforcement 30 functions as a mounting seat for the bumper absorber 20 and as a base when the bumper absorber 20 is crushed to absorb impact.
  • the bumper fascia 110 is a member that hides the bumper absorber 20 and the bumper reinforcement 30 from the outside of the vehicle body.
  • the bumper fascia 110 improves the design of the vehicle body of the vehicle 100 .
  • the bumper fascia 110 also has a function of protecting the bumper absorber 20 from the external environment and preventing the performance of the bumper absorber 20 from deteriorating.
  • the bumper fascia 110 is preferably deformed or broken by a relatively small load when subjected to an impact load. As a result, the impact load is easily transmitted to the bumper absorber 20, so that the impact absorption performance of the bumper absorber 20 can be prevented from being hindered by the bumper fascia 110. - ⁇ Therefore, the bumper fascia 110 is preferably a thin molded body formed by injection molding or press molding of synthetic resin or the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the bumper absorber 20. As shown in FIG. 2
  • the bumper absorber 20 extends in the Y direction (vehicle width direction) and has a length close to the width of the vehicle 100 .
  • the cross-sectional shape of the bumper absorber 20 along the X direction is substantially uniform in the Y direction.
  • the bumper absorber 20 includes a first structure 21, a second structure 22, and a connecting portion 23.
  • the X-direction dimension of the first structure 21 is larger than the X-direction dimension of the second structure 22 .
  • the first structure 21 is arranged below the second structure 22 .
  • the first structure 21 has a mountain-shaped cross-sectional structure perpendicular to the Y direction of the vehicle body.
  • the top of the mountain shape is arranged to face the front side of the vehicle body.
  • the first structure 21 has a front end surface 21a, a rear end surface 21b, a groove 21c (first groove), an upper surface 21f, and a lower surface 21g.
  • the front end surface 21a constitutes the peak of the mountain shape.
  • the front end surface 21a functions as a collision surface that receives a collision from a collision body in the event of a collision accident, and is located on the frontmost side of the bumper absorber 20 as a whole.
  • the rear end surface 21b is a surface that abuts on the bumper reinforcement 30 described above.
  • the upper surface 21f and the lower surface 21g are surfaces connected to the front end surface 21a. Due to the upper surface 21f and the lower surface 21g, the dimension of the first structure 21 in the Z direction decreases from the rear side to the front side. Further, the groove 21c is formed so as to be recessed forward with respect to the rear end surface 21b, and is a groove extending in the Y direction. Due to the formation of the groove 21c in the rear end surface 21b, the cross-sectional shape of the first structure 21 perpendicular to the Y direction becomes a lateral U-shape having two legs 21d and 21e.
  • the second structure 22 has a mountain-shaped cross-sectional structure perpendicular to the Y direction of the vehicle body.
  • the second structure 22 has a front end surface 22a, a rear end surface 22b, a groove 22c (second groove), an upper surface 22f, and a lower surface 22g.
  • the front end surface 22a functions as a collision surface that receives the collision from the collision body.
  • the rear end surface 22b is a surface that abuts on the bumper reinforcement 30 described above.
  • the rear end surface 21b and the rear end surface 22b are arranged at substantially the same position in the X direction.
  • the upper surface 22f and the lower surface 22g are surfaces connected to the front end surface 22a.
  • the Z-direction dimension of the second structure 22 decreases from the rear side to the front side.
  • the groove 22c is formed so as to be recessed forward with respect to the rear end surface 22b and extends in the Y direction. Due to the formation of the groove 22c in the rear end surface 22b, the cross-sectional shape of the second structure 22 perpendicular to the Y direction becomes a horizontal U-shape having two legs 22d and 22e.
  • the second structure 22 has a shape that simply compresses in the front-rear direction (that is, the X direction) when it is hit by a collision body at the front end face 22a.
  • the term "simple compression” as used herein means that the second structure 22 is compressed in the X direction without changing the directions of the front end surface 22a and the rear end surface 22b due to the impact of the impactor. Further, when the second structure 22 has the lateral U-shaped cross-sectional shape, “simple compression” means that the front end surface 22a and the rear end surface 22b of at least one of the legs 22d and 22e are compressed without changing the orientation. , means compression in the X direction.
  • the second structure 22 When the second structure 22 receives a collision from a collision body, it simply compresses without turning over or overturning. At this time, the second structure 22 is compressed so that the front end surface 22a approaches the rear end surface 22b at which the bumper reinforcement 30 and the second structure 22 abut.
  • the direction in which the front end face 21a approaches the rear end face 22b is defined as the compression direction.
  • the compression direction can also be said to be the direction from the front side to the rear side, that is, the -X direction.
  • the cross-sectional shape of the second structure 22 perpendicular to the Y direction is not limited to the lateral U-shape shown in FIG. If the second structure 22 is simply compressed, the groove 22c may not be formed in the rear end surface 22b.
  • the connecting portion 23 is a portion that connects the first structure 21 and the second structure 22 in the Z direction.
  • the connecting portion 23 is provided between the first structure 21 and the second structure 22 and at the rear end.
  • the connecting portion 23 is not particularly limited as long as it has a structure that connects the first structure 21 and the second structure 22 .
  • the connecting portion 23 may be configured by a solidified adhesive that adheres the first structure 21 and the second structure 22 together.
  • the connecting portion 23 may be formed integrally with the first structure 21 and the second structure 22 .
  • the bumper absorber 20 may be configured to have a shock absorbing function, which will be described later, and the connecting portion 23 may not be formed. That is, the bumper absorber 20 may have a configuration in which the first structure 21 and the second structure 22 are separated from each other as long as the bumper absorber 20 exhibits a shock absorbing effect, which will be described later.
  • FIG. 3 is an FS diagram corresponding to shape deformation of the bumper absorber 20, showing the shock absorbing action of the bumper absorber 20 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows the shape deformation state of the bumper absorber 20 corresponding to the FS diagram shown in FIG. 3, and 401 to 405 shown in the shape deformation column shown in FIG. Corresponds to the state of shape deformation.
  • the FS diagram of FIG. 3 is a graph showing the relationship between the load F and the displacement S received by the collision object in the shock absorbing action of the bumper absorber 20. As shown in FIG.
  • the "load applied to the collision body” is a value obtained by multiplying the (deceleration) acceleration applied to the collision body by the mass of the collision body at the time of a vehicle collision or the like, and is sometimes simply referred to as the load. Moreover, it can be said that the load is a reaction force.
  • the bumper absorber 20 when impacted from the front by the collision object E, the bumper absorber 20 changes its shape as shown in 401 to 405 in FIG. can be mitigated.
  • the impact body E impacts the bumper absorber 20
  • the impact body E first contacts the front end surface 21 a of the first structure 21 .
  • the bumper absorber 20 is further impacted, the first structure 21 is compressed, and the collision body E contacts the front end surface 22 a of the second structure 22 .
  • the bumper absorber 20 has the first structure 21 compressed and the second structure 22 not compressed. Therefore, only the first structure 21 receives and compresses the collision object E, so that the load at the initial stage of collision increases as shown in the FS diagram of FIG.
  • the legs 21d and 21e of the first structure 21 are both bent downward and deformed, as indicated by 403 in FIG.
  • both the legs 21d and 21e of the first structure 21 are further bent and deformed to point in a direction different from the front-rear direction (X direction). bends and deforms.
  • the second structure 22 maintains the contact state with the collision body E in the deformed state indicated by 403 in FIG.
  • the second structure 22 is simply compressed. Specifically, the front end surface 22a and the rear end surface 22b of the leg portion 22e do not change direction, and the second structure 22 is simply compressed.
  • both the first structure 21 and the second structure 22 receive the impact body E and are compressed up to the state indicated by 403 in FIG. Therefore, as shown in the FS diagram of FIG. 3, the load applied to the collision object E gradually increases and reaches a load peak (target load) when the legs 21d and 21e are bent and deformed. In the state indicated by 403 in FIG. 4 , both legs 21 d and 21 e are bent and the first structure 21 is bent and deformed. At this time, the load (reaction force) received by the collision body E decreases to the lower limit of the load.
  • the first structure 21 is completely bent (buckled) or broken, and the collision object E is received only by the second structure 22 .
  • the first structure 21 bends or breaks when an impact is applied.
  • the second structure 22 has a structure that supplements the reaction force by simple compression after the reaction force is lowered by bending or breaking the first structure 21 . Therefore, the second structure 22 compressively deforms while absorbing the impact, and compresses within the allowable load. Further, since only the second structure 22 repels the impact, the repulsion against the impact can be suppressed to a low level. Therefore, the load received by the collision object reaches the target load while gently increasing without falling below the lower limit of the load, so that the impact is mitigated.
  • the load received by the collision object E can be suppressed within the allowable load range from the load lower limit value to the target load. That is, the bumper absorber 20 has the effect of being able to absorb energy so that the reaction force (load) on the pedestrian does not become greater than a certain level at the time of collision.
  • FIG. 5 is an example of a graph simulating reaction force and time (milliseconds) when a collision object collides with the bumper absorber 20 .
  • the reaction force increases, and after reaching the first reaction peak P1, the reaction force decreases.
  • the bumper absorber 20 and the collision object are separated from each other by the repulsive force F2.
  • the bumper absorber 20 satisfies 60% ⁇ repulsive peak P1/repulsive force at separation F2 ⁇ 100 ⁇ 120%.
  • the maximum stroke (amount of compressive deformation) of the bumper absorber 20 after collision with the colliding object is not particularly limited as long as the above-described cushioning action can be realized, but the length of the first structure 21 in the X direction is preferably from 50% to 90%, more preferably 50% to 80%, even more preferably 60% to 80%.
  • the energy absorption efficiency which indicates how much energy is absorbed per unit weight, is important.
  • This energy absorption efficiency is the value obtained by dividing the total energy absorption amount of the bumper absorber 20 against the impact of the collision body by the weight of the bumper absorber 20, that is, (total energy absorption amount of the bumper absorber 20) / (weight of the bumper absorber 20). can be represented.
  • the total energy absorption amount of the bumper absorber 20 can be calculated as an integrated value of the graph of FIG.
  • the energy absorption efficiency is preferably 1.5 or more, and more preferably 2.0 or more.
  • the evaluation index of the bumper absorber 20 for achieving the above effects is as follows.
  • the bumper absorber 20 reaches the repulsion peak P1 within 10 milliseconds after colliding with the impactor.
  • the bumper absorber 20 satisfies 60% ⁇ repulsive peak P1/repulsive force at separation F2 ⁇ 100 ⁇ 120%.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a preferred example of each dimension that defines the bumper absorber 20. As shown in FIG. It should be noted that the bumper absorber according to one embodiment of the present invention is not limited to such dimensions.
  • the X-direction dimension A of the first structure 21 is larger than the X-direction dimension A' of the second structure 22 .
  • the difference between dimension A and dimension A' is not particularly limited, it is preferably 5 mm to 80 mm, more preferably 10 mm to 50 mm.
  • the dimension A in the X direction of the first structure 21 is not particularly limited, it is preferably 150 mm or less, more preferably 100 mm or less.
  • the lower limit of the dimension A is not particularly limited as long as it is larger than the dimension A', but it is preferably 30 mm or more, more preferably 50 mm or more.
  • the width D of the groove 21c on the rear end face 21b of the first structure 21 is 10% to 80%, and 20% to 60% of the dimension B of the rear end face 21b. is preferred, and 20% to 40% is more preferred.
  • the depth C of the groove 21c is 20% to 90%, preferably 30% to 80%, of the dimension A of the first structure 21 in the X direction.
  • the sum B+B'+F of the dimension B of the rear end surface 21b of the first structure 21, the dimension B' of the rear end surface 22b of the second structure 22, and the dimension F of the connecting portion 23 in the Z direction is
  • the length is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied, but the length is preferably 300 mm or less, more preferably 200 mm or less.
  • the total B+B'+F is preferably 50 mm or more.
  • the dimension F of the connecting portion 23 in the Z direction is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied, but is preferably 0 mm to 30 mm. Note that the dimension F may be 0 mm, that is, the first structure 21 and the second structure 22 may be spaced apart without the connection portion 23 existing.
  • the dimension E of the connecting portion 23 in the X direction is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied, but it is preferably 30% or less of the dimension A of the first structure 21. , 10% or less. Note that the dimension E may be 0 mm, the connecting portion 23 may not exist, and the first structure 21 and the second structure 22 may be separated.
  • the depth C' of the groove 22c of the second structure 22 is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied. On the other hand, it is preferably 80% or less, more preferably 50% or less. Also, the lower limit is not particularly limited, and includes 0% of the dimension A', that is, the depth C' is 0 mm.
  • the material of the bumper absorber 20 is not particularly limited.
  • the bumper absorber 20 is a molding of thermoplastic foam.
  • the base resin of the thermoplastic foam resin is not particularly limited, it is preferably a foamable thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin is preferably at least one resin selected from the group consisting of polystyrene resins, polyolefin resins, and polyester resins.
  • polystyrene-based resins include resins containing resins having structural units derived from styrene-based monomers. Suitable styrene monomers include styrene, methylstyrene, ethylstyrene, isopropylstyrene, dimethylstyrene, bromostyrene, chlorostyrene, vinyltoluene, and vinylxylene.
  • polyester-based resins examples include aliphatic polyester resins, aromatic polyester resins, and aliphatic-aromatic polyester resins.
  • the polyolefin-based resin is not particularly limited, and examples thereof include polypropylene-based resins and polyethylene-based resins.
  • polyolefin-based resins include, for example, polyethylene-based resins containing ethylene as a main component, such as high-density polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, and linear low-density polyethylene, and polypropylene-based resins containing propylene as a main component. is mentioned. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more.
  • polyethylene-based resins containing ethylene as a main component are particularly effective in the production method according to the present embodiment.
  • polypropylene-based resins containing ethylene as a copolymerizable monomer component, in which the ⁇ -olefin is ethylene are readily available and excellent in processability.
  • the polypropylene-based resin is not particularly limited as long as it contains propylene as a main component of the monomer.
  • examples include propylene homopolymer, ⁇ -olefin-propylene random copolymer, and ⁇ -olefin-propylene block copolymer. etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the weight of the bumper absorber 20 is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied, and can be appropriately set according to the size of the vehicle body.
  • the weight of the bumper absorber 20 when the width of the central portion of 200 mm is cut is preferably 50 to 300 g, more preferably 70 to 150 g.
  • the density of the first structure 21 is higher than the density of the second structure 22, and (b) the density of the second structure 22 is 15 kg. /m 3 or more, preferably 30 kg/m 3 or more.
  • the density of the second structure 22 is preferably 200 kg/m 3 or less, more preferably 150 kg/m 3 or less.
  • the bumper absorber 20 is a composite molded body in which the first structure 21 and the second structure 22 have different densities, thereby increasing the degree of freedom in designing the bumper absorber 20 .
  • a foamed molded body in which the first structure 21 and the second structure 22 have different densities (different expansion ratios) can be produced by the technique described in Japanese Patent No. 4233269, for example.
  • the in-mold foam molding apparatus described in Japanese Patent No. 4233269 has a partition member for partitioning the inside of the molding space into a plurality of compartment forming spaces, and the partition member includes a fixed partition plate and fixed comb teeth. is used in conjunction with
  • the density of the raw material beads used for the first structure 21 and the second structure 22 is preferably within the range of 15 kg/m 3 to 333 kg/m 3 although it depends on the material of the raw material beads. Specifically, for raw material beads made of polystyrene resin, it is 20 kg/m 3 to 333 kg/m 3 , preferably 30 kg/m 3 to 200 kg/m 3 , and for raw material beads made of polyolefin resin, it is 15 kg/m 3 . ⁇ 300 kg/m 3 are suitably available. In addition, those having a particle size in the range of 0.5 to 10 mm, preferably 2.0 to 8.0 mm can be suitably used.
  • the density ratio of the first structure 21 to the second structure 22 is not particularly limited as long as the above (i) to (iii) are satisfied. is preferably 1.5 to 10 times.
  • the density of the first structure 21 is preferably within the range of 20 kg/m 3 to 333 kg/m 3 , more preferably 20 kg/m 3 to 200 kg/m 3 , and preferably 30 kg/m 3 to 180 kg/m 3 available for Also, the density of the second structure 22 is preferably 15 to 200 kg/m 3 , more preferably 30 to 150 kg/m 3 .
  • a bumper absorber 20 according to aspect 1 of the present invention is a bumper absorber 20 arranged in a bumper system 10 in a vehicle body, and has a mountain-shaped cross-sectional structure perpendicular to the vehicle width direction (Y direction) of the vehicle body. and a second structure 22 having a shape that can be simply compressed in the longitudinal direction (X direction) of the vehicle body.
  • the first structure 21 has a first groove (groove 21c) extending in the vehicle width direction on the rear end surface 21b, and the dimension A of the first structure 21 in the front-rear direction is larger than the longitudinal dimension A' of the second structures 22, the density of the first structures 21 is higher than the density of the second structures 22, and the density of the second structures 22 is , 15 kg/m 3 or more, and in the vertical direction (Z direction) of the vehicle body, the width D of the first groove at the rear end face 21b of the first structure 21 is In the longitudinal direction of the vehicle body, the depth C of the first groove is 20% to 90% of the dimension A of the first structure 21 in the longitudinal direction. Configuration.
  • the energy absorption efficiency when the value obtained by dividing the total energy absorption amount of the bumper absorber 20 against the impact of the collision object E by the weight of the bumper absorber 20 is defined as the energy absorption efficiency, the energy The absorption efficiency is 1.5 or more.
  • the bumper absorber 20 according to aspect 3 of the present invention is a molded body of thermoplastic foamed resin.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 4 of the present invention is configured such that, in any one of aspects 1 to 3, the density ratio of the first structures 21 to the second structures 22 is 1.5 to 10 times. be.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 5 of the present invention is configured such that, in any one of aspects 1 to 4, the longitudinal dimension A of the first structure 21 is 150 mm or less.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 6 of the present invention is a bumper absorber 20 according to any one of aspects 1 to 5, wherein the rear end portion of the first structure 21 and the rear end portion of the second structure 22 are connected via a connecting portion 23.
  • the dimension B of the rear end surface 21b of the first structure 21 and the dimension B′ of the rear end surface 22b of the second structure 22 are connected to the connection.
  • the total of the dimension F of the portion 23 is 300 mm or less.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 7 of the present invention is a bumper absorber 20 according to any one of aspects 1 to 6, wherein the maximum stroke of the bumper absorber 20 against collision with the collision object E is The composition is 50% to 80%.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 8 of the present invention is a bumper absorber 20 according to any one of aspects 1 to 7, wherein the rear end portion of the first structure 21 and the rear end portion of the second structure 22 are connected via a connecting portion 23. They are connected in the vertical direction (Z direction), and the dimension E of the connecting portion 23 in the longitudinal direction of the vehicle body is 30% or less of the dimension A of the first structure.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 9 of the present invention is any one of aspects 1 to 8, wherein the second structure 22 has a second groove (groove 22c) extending in the vehicle width direction on the rear end surface 22b, In the longitudinal direction of the vehicle body, the depth C' of the second groove is 80% or less of the dimension A' of the second structure 22 in the longitudinal direction.
  • the second structure 22 has a second groove (groove 22c) extending in the vehicle width direction on the rear end surface 22b, In the longitudinal direction of the vehicle body, the depth C' of the second groove is 80% or less of the dimension A' of the second structure 22 in the longitudinal direction.
  • the bumper absorber 20 according to aspect 10 of the present invention is configured to reach the repulsion peak P1 within 10 milliseconds after colliding with the colliding body E.
  • the bumper absorber 20 according to the eleventh aspect of the present invention in any one of the first to tenth aspects, has a configuration that satisfies 60% ⁇ repulsive peak P1/repulsive force at separation F2 ⁇ 100 ⁇ 120%.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 12 of the present invention in any one of aspects 1 to 11, is configured such that the density of the first structure 21 is 20 kg/m 3 to 333 kg/m 3 .
  • the collision of the collision body E causes the second structure 22 to change the orientation of the front end surface 22a and the rear end surface 22b. It is configured to compress in the longitudinal direction (X direction) of the vehicle body.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 14 of the present invention is, in any one of aspects 1 to 13, the cross-sectional shape of the first structure 21 perpendicular to the vehicle width direction (Y direction) of the vehicle body is two legs
  • the configuration is a sideways U-shape with portions 21d and 21e.
  • a bumper absorber 20 according to a fifteenth aspect of the present invention is a bumper absorber 20 according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the cross-sectional shape of the second structure 22 perpendicular to the vehicle width direction (Y direction) of the vehicle body is two legs.
  • the configuration is a sideways U-shape with portions 22d and 22e.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 16 of the present invention has a configuration in which the first structure 21 is arranged below the second structure 22 in any one of the aspects 1 to 15.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 17 of the present invention is configured such that, in any one of aspects 1 to 16, the first structure 21 bends or breaks when an impact is applied.
  • a bumper absorber 20 according to aspect 18 of the present invention in any one of aspects 1 to 17, is a thermoplastic foamed resin molded body, and the base resin of the thermoplastic foamed resin is a polypropylene resin. .
  • ⁇ The time required to reach the repulsion peak P1 is 10 ms or less
  • x The time required to reach the repulsion peak P1 exceeds 10 ms.
  • ⁇ The maximum stroke of the bumper absorber is 50% to 80% of the length in the X direction of the first structure
  • x The maximum stroke of the bumper absorber is outside the range of 50% to 80% of the X-direction length of the first structure.
  • Evaluation item 4> A total energy absorption amount of the bumper absorber was measured as an integral value of the graph from a graph simulating the reaction force and time (milliseconds) when the collision object collided with the bumper absorber. Then, a value obtained by dividing the total energy absorption amount of the bumper absorber by the weight of the bumper absorber, that is, (total energy absorption amount of the bumper absorber)/(weight of the bumper absorber) was calculated as the energy absorption efficiency. The calculated energy absorption efficiency was evaluated based on the following evaluation criteria.
  • ⁇ Energy absorption efficiency is 1.5 or more
  • x Energy absorption efficiency is less than 1.5.
  • Example 1 Bumper absorbers of Examples 1-8 and Comparative Examples 1-8 having the dimensions, densities, and shapes shown in Table 1 were set. Then, a simulation was performed for the bumper absorbers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 8 when the collision body collided with the bumper absorbers. Then, the bumper absorbers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 8 were evaluated for the evaluation items 1 to 4 described above. Table 1 shows the evaluation results.
  • bumper system 20 bumper absorber 21 first structure 21a front end face 21b rear end face 21c groove (first groove) 21f upper surface 21g lower surface 22 second structure 22a front end surface 22b rear end surface 22c groove (second groove) 22f Upper surface 22g Lower surface 23 Connection part E Impactor

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Abstract

衝突時に歩行者への反力が一定以上に大きくならないようエネルギー吸収することを目的として、バンパアブソーバー（２０）は、Ｙ方向に対して垂直な断面構造が山形状である第１構造体（２１）と、Ｘ方向で単純圧縮可能な形状である第２構造体（２２）と、を備え、第１構造体（２１）は、その後端面（２１ｂ）に、Ｙ方向に伸びる溝（２１ｃ）を有し、第１構造体（２１）のＸ方向の寸法（Ａ）は、第２構造体（２２）のＸ方向の寸法（Ａ'）よりも大きく、第１構造体（２１）および第２構造体（２２）の密度、並びに第１構造体（２１）の溝（２２ｃ）の幅（Ｄ）および深さ（Ｃ）が特定範囲に設定されている。

Description

バンパアブソーバー
　本発明は、バンパアブソーバーに関する。
　従来から、自動車などの車両の車体の前後には、車体の保護や、衝突時の乗員あるいは被衝突物の損傷の抑制を目的としてバンパシステムが設けられている。特に最近では、対人事故において、歩行者の脚部に対して与える負荷を小さくして、歩行者の傷害値を軽減することができるバンパシステムの開発が行われている。
　このようなバンパシステムは、衝撃緩衝構造を有する。当該衝撃緩衝構造では、車幅方向に配設されたバンパリンフォースの前面に衝撃緩衝部材（バンパアブソーバー）が配設されている。
　バンパアブソーバーは、種々の形状が提案されている。例えば特許文献１に開示されたバンパアブソーバーは、少なくとも２本の脚部と前面部とからなる２つ以上の横向きＵ字部分が後方に開口するように配され、これら横向きＵ字部分が連結部分を介して上下方向に連結した構成となっている。
特開２００４－１６８０７７号公報
　特許文献１に開示される発泡体からなるバンパアブソーバーは、衝突時に発泡体が圧縮されることでエネルギーを吸収する。しかし、発泡体に対して一定以上の圧縮が起こると、バンパアブソーバーは、エネルギーを吸収できず、歩行者への反発が大きくなる場合がある。それゆえ、バンパアブソーバーには、歩行者保護のため、一定以上に反力が大きくならないようエネルギー吸収する点で改善の余地がある。
　本発明の一態様は、衝突時に歩行者への反力を抑制できるバンパアブソーバーを実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るバンパアブソーバーは、車体内のバンパシステムに配置されるバンパアブソーバーであって、前記車体の車幅方向に対して垂直な断面構造が山形状である第１構造体と、車体の前後方向で単純圧縮可能な形状である第２構造体と、を備え、前記第１構造体は、前記山形状の頂部が前記車体の前側に向くように配され、前記第１構造体は、その後端面に、車幅方向に伸びる第１溝を有し、前記第１構造体の前後方向の寸法は、前記第２構造体の前後方向の寸法よりも大きく、前記第１構造体の密度は、前記第２構造体の密度よりも高く、前記第２構造体の密度は、１５Ｋｇ／ｍ３以上であり、前記車体の上下方向において、前記第１構造体の後端面での前記第１溝の幅は、当該後端面の寸法に対して、１０％～８０％であり、前記車体の前後方向において、前記第１溝の深さは、前記第１構造体の前後方向の寸法に対して、２０％～９０％であることを特徴としている。
　本発明の一態様によれば、衝突時に歩行者への反力を抑制できる。
本発明の実施形態に係るバンパアブソーバーを有するバンパシステムを備えた車両の概略構成を示す透視図である。 本発明の実施形態に係るバンパアブソーバーの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るバンパアブソーバーの衝撃緩衝作用を示す図であり、バンパアブソーバーの形状変形に対応したＦ－Ｓ線図である。 図３に示すＦ－Ｓ線図に対応したバンパアブソーバーの形状変形の状態を示し、図３に示す形状変形の欄に示す４０１～４０５は、本図の４０１～４０５に示す形状変形の状態に対応する。 衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフの一例である。 本発明の実施形態に係るバンパアブソーバーを規定する各寸法の好ましい一例を説明するための断面図である。
　本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせて得られる実施形態または実施例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。なお、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上（Ａを含みかつＡより大きい）Ｂ以下（Ｂを含みかつＢより小さい）」を意図する。さらに、各図面は、以下の説明と併せて参照したときに分かり易いように示したものであり、必ずしも一定の比率の縮尺で描かれていない。
　以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るバンパアブソーバー２０を有するバンパシステム１０を備えた車両１００の概略構成を示す透視図である。なお、本願明細書において、車両１００の後から前へ向かう方向をＸ方向（前後方向）とし、車両１００の車幅方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向の両方に垂直な方向をＺ方向（上下方向）とする。Ｚ方向は、車両１００の下側から上側へ向かう方向であるともいえる。
　図１に示されるように、バンパシステム１０は、バンパアブソーバー２０と、バンパリンフォース３０と、バンパフェイシア１１０と、を備えている。バンパリンフォース３０は、車両１００の車体に取り付けられている。バンパアブソーバー２０は、バンパリンフォース３０の前面に当接するように配置されている。バンパフェイシア１１０は、車両１００の外装部材であり、バンパアブソーバー２０およびバンパリンフォース３０を覆う。
　バンパアブソーバー２０は、衝突事故の際に、歩行者の脚等の被衝突物と、バンパリンフォース３０との間で、変形し、あるいは押し潰されることによって、衝突のエネルギーを吸収する機能を有する。バンパアブソーバー２０は、特に、被衝突物への反力を軽減する機能を有する。バンパアブソーバー２０は、衝撃吸収性に優れた材料から構成されている。
　バンパリンフォース３０は、鋼製であり、Ｙ方向に水平に延びる部材である。バンパリンフォース３０、圧縮変形するバンパアブソーバー２０を受ける。バンパリンフォース３０は、例えば、略直方体の外形の中空筒状の構造を有する。そして、このような中空筒状の構造において、中空筒内部に、補強用の仕切壁が設けられていてもよい。また、バンパリンフォース３０は、バンパアブソーバー２０の取付け座、および、バンパアブソーバー２０が潰れて衝撃を吸収する際の台座として機能する。
　バンパフェイシア１１０は、バンパアブソーバー２０およびバンパリンフォース３０を車体外部から覆い隠す部材である。バンパフェイシア１１０により、車両１００の車体の意匠性が向上する。また、バンパフェイシア１１０は、バンパアブソーバー２０を外部環境から保護し、バンパアブソーバー２０の性能が低下するのを防止する機能を有する。
　バンパフェイシア１１０は、衝撃荷重を受けた場合に、比較的小さな荷重により変形または破断されることが好ましい。これにより、衝撃荷重がバンパアブソーバー２０に容易に伝達されるので、バンパアブソーバー２０の衝撃吸収性能がバンパフェイシア１１０によって阻害されるのを抑制することができる。それゆえ、バンパフェイシア１１０は、例えば、合成樹脂等の射出成形またはプレス成形によって形成された、薄肉の成形体であることが好ましい。
　次に、バンパアブソーバー２０の構成について、より詳細に説明する。図２は、バンパアブソーバー２０の概略構成を示す断面図である。
　バンパアブソーバー２０は、Ｙ方向（車幅方向）に延びて、車両１００の幅に近い長さを有している。そして、Ｘ方向に沿ったバンパアブソーバー２０の断面形状（すなわち、バンパアブソーバー２０のＹ方向に対して垂直な断面形状）は、Ｙ方向において略均一である。図２に示されるように、バンパアブソーバー２０は、第１構造体２１と、第２構造体２２と、連結部２３と、を備えている。第１構造体２１のＸ方向の寸法は、第２構造体２２のＸ方向の寸法よりも大きくなっている。また、第１構造体２１は、第２構造体２２の下側に配されている。
　第１構造体２１は、車体のＹ方向に対して垂直な断面構造が山形状を有する。そして、上記山形状の頂部が上記車体の前側に向くように配されている。より具体的には、第１構造体２１は、前端面２１ａと、後端面２１ｂと、溝２１ｃ（第１溝）と、上面２１ｆと、下面２１ｇと、を有している。前端面２１ａは、上記山形状の頂部を構成する。そして、前端面２１ａは、衝突事故の際に、衝突体からの衝突を受け止める衝突面として機能し、バンパアブソーバー２０全体の最も前側に位置している。また、後端面２１ｂは、上述したバンパリンフォース３０に当接する面である。上面２１ｆおよび下面２１ｇは、前端面２１ａに連結している面である。上面２１ｆおよび下面２１ｇにより、第１構造体２１のＺ方向の寸法は、後側から前側へ向かうに従い小さくなる。また、溝２１ｃは、後端面２１ｂに対して前側へ凹むように形成されており、Ｙ方向に伸びた溝である。後端面２１ｂに溝２１ｃが形成されたことにより、第１構造体２１のＹ方向に対して垂直な断面形状は、２つの脚部２１ｄおよび２１ｅを有する、横向きＵ字形状となる。
　第２構造体２２は、車体のＹ方向に対して垂直な断面構造が山形状を有する。第２構造体２２は、前端面２２ａと、後端面２２ｂと、溝２２ｃ（第２溝）と、上面２２ｆと、下面２２ｇと、を有している。前端面２２ａは、衝突体からの衝突を受け止める衝突面として機能する。また、後端面２２ｂは、上述したバンパリンフォース３０に当接する面である。後端面２１ｂと後端面２２ｂとは、Ｘ方向において、ほぼ同じ位置に配されている。上面２２ｆおよび下面２２ｇは、前端面２２ａに連結している面である。上面２２ｆおよび下面２２ｇにより、第２構造体２２のＺ方向の寸法は、後側から前側へ向かうに従い小さくなる。溝２２ｃは、後端面２２ｂに対して前側へ凹むように形成されており、Ｙ方向に伸びた溝である。後端面２２ｂに溝２２ｃが形成されたことにより、第２構造体２２のＹ方向に対して垂直な断面形状は、２つの脚部２２ｄおよび２２ｅを有する横向きＵ字形状となる。
　第２構造体２２は、前端面２２ａにて衝突体より衝突を受けると、前後方向（すなわちＸ方向）において単純圧縮する形状である。ここでいう「単純圧縮」とは、衝突体の衝突によって第２構造体２２が前端面２２ａおよび後端面２２ｂの向きを変えることなく、Ｘ方向において圧縮することをいう。また、第２構造体２２が上記横向きＵ字形状の断面形状を有する場合、「単純圧縮」とは、前端面２２ａと脚部２２ｄおよび２２ｅの少なくとも一方の後端面２２ｂとの向きを変えることなく、Ｘ方向において圧縮することをいう。
　第２構造体２２は、衝突体より衝突を受けると、反転または転倒などすることなく、単純圧縮する。このとき、上述したバンパリンフォース３０と第２構造体２２との当接位置である後端面２２ｂに対して前端面２２ａが近づくように、第２構造体２２は圧縮する。ここで、後端面２２ｂに対して前端面２１ａが近づく方向を圧縮方向とする。当該圧縮方向は、前側から後側へ向かう方向、すなわち、－Ｘ方向であるともいえる。
　なお、第２構造体２２のＹ方向に対して垂直な断面形状は、図２に示すような上記横向きＵ字形状に限定されず、単純圧縮する形状であればよい。第２構造体２２が単純圧縮すれば、後端面２２ｂに溝２２ｃが形成されていなくてもよい。
　連結部２３は、第１構造体２１および第２構造体２２をＺ方向に連結する部分である。連結部２３は、第１構造体２１および第２構造体２２の間であり、かつ後端部に設けられている。なお、連結部２３は、第１構造体２１と第２構造体２２とを連結する構造であれば特に限定されない。例えば、連結部２３は、第１構造体２１と第２構造体２２とを接着する接着剤の固化物により構成されていてもよい。また、連結部２３は、第１構造体２１および第２構造体２２と一体的に成形されていてもよい。
　また、バンパアブソーバー２０は、後述する衝撃緩衝作用をする構成であればよく、連結部２３が形成されていなくてもよい。すなわち、バンパアブソーバー２０は、後述する衝撃緩衝作用を示す限り、第１構造体２１と第２構造体２２とが離間した構成であってもよい。
　次に、バンパアブソーバー２０の衝撃緩衝作用について、さらに詳述する。図３は、本実施形態に係るバンパアブソーバー２０の衝撃緩衝作用を示す、バンパアブソーバー２０の形状変形に対応したＦ－Ｓ線図である。図４は、図３に示すＦ－Ｓ線図に対応したバンパアブソーバー２０の形状変形の状態を示し、図３に示す形状変形の欄に示す４０１～４０５は、図４の４０１～４０５に示す形状変形の状態に対応する。図３のＦ－Ｓ線図は、バンパアブソーバー２０の衝撃緩衝作用における衝突体が受ける荷重Ｆと変位Ｓとの関係を示すグラフである。なお、「衝突体が受ける荷重」とは、車両の衝突時等において衝突体に加わる（減速）加速度に衝突体の質量を乗じて得られる値であり、単に荷重と称する場合もある。また、当該荷重は、反力であるともいえる。
　図３および図４に示されるように、衝突体Ｅにより前方から衝撃を受けると、バンパアブソーバー２０は、図４の４０１～４０５に示されるように形状を変化させることにより、衝突（衝撃荷重）を緩和することができる。図４の４０１に示されるように、衝突体Ｅによりバンパアブソーバー２０に衝撃が加わると、まず、衝突体Ｅは、第１構造体２１の前端面２１ａに当接する。そして、バンパアブソーバー２０にさらに衝撃が加わると、第１構造体２１が圧縮し、衝突体Ｅは第２構造体２２の前端面２２ａに当接する。図４の４０２に示す形状変化の状態まで、バンパアブソーバー２０は、第１構造体２１が圧縮し、第２構造体２２は圧縮していない。このため、衝突体Ｅに対して第１構造体２１のみが受け止めて圧縮するので、図３のＦ－Ｓ線図に示すように、衝突初期の荷重は上昇する。
　そして、バンパアブソーバー２０にさらに衝撃が加わると、図４の４０３に示すように、第１構造体２１の脚部２１ｄおよび２１ｅが共に下側に折れて屈曲変形する。そして、図４の４０４および４０５に示すように、さらに、衝撃が加わると、第１構造体２１の脚部２１ｄおよび２１ｅは共に、さらに屈曲変形し、前後方向（Ｘ方向）と異なる方向を向いて屈曲変形する。一方、第２構造体２２は、図４の４０３に示す変形状態では、衝突体Ｅとの当接状態を維持している。そして、図４の４０４および４０５に示すように、さらに衝撃が加わると、第２構造体２２は、単純圧縮している。具体的には、前端面２２ａと脚部２２ｅの後端面２２ｂとが向きを変えることなく、第２構造体２２は単純圧縮している。
　ここで、図４の４０３に示す状態までは、第１構造体２１および第２構造体２２が共に衝突体Ｅを受けて圧縮している。このため、図３のＦ－Ｓ線図に示されるように、衝突体Ｅの受ける荷重は、徐々に大きくなり、脚部２１ｄおよび２１ｅの屈曲変形した時点で荷重ピーク（目標荷重）となる。そして、図４の４０３に示す状態では、脚部２１ｄおよび２１ｅが共に折れて第１構造体２１が屈曲変形することにより、衝突体Ｅの衝撃は第１構造体２１に伝達されにくくなる。このとき、衝突体Ｅの受ける荷重（反力）は、荷重下限値にまで低下する。
　次いで、図４の４０４および４０５に示すように、第１構造体２１が完全に屈曲（座屈）または破壊してしまい、衝突体Ｅに対して第２構造体２２のみが受け止める。第１構造体２１は、衝撃が加わると、屈曲変形、若しくは破壊する。第２構造体２２は、第１構造体２１の屈曲または破壊による反力ダウンの後、単純圧縮により反力を補完する構造を有する。それゆえ、第２構造体２２は、衝撃を吸収しつつ圧縮変形し、許容荷重内で圧縮する。そして、衝撃に対して、第２構造体２２のみが反発するので、衝撃に対する反発を低く抑えることができる。それゆえ、衝突体の受ける荷重は、荷重下限値を下回ることなく、緩やかに上昇しながら目標荷重に到達するので、衝撃が緩和される。
　以上のように、本実施形態に係るバンパアブソーバー２０によれば、衝突体Ｅの受ける荷重を荷重下限値から目標荷重までの許容荷重範囲内に抑えることができる。すなわち、バンパアブソーバー２０は、衝突時に歩行者への反力（荷重）が一定以上に大きくならないようにエネルギー吸収できるという効果を奏する。
　（バンパアブソーバー２０の評価指標について）
　次に、上述した効果を奏するためのバンパアブソーバー２０の評価指標について、図５を参照して説明する。図５は、衝突体がバンパアブソーバー２０に衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフの一例である。図５のグラフでは、バンパアブソーバー２０と衝突体とが衝突後、反力が上昇し、１つ目の反発ピークＰ１に達した後、反発力が低下する。そして、２５ミリ秒後に、反発力Ｆ２によりバンパアブソーバー２０と衝突体とが離間する。
　＜反発ピークＰ１について＞
　バンパアブソーバー２０の緩衝作用においては、衝突体（例えば人）に対する反力が小さい一方、図５のグラフの積分値である総エネルギー吸収量が大きいことが理想的であると考えられる。それゆえ、バンパアブソーバー２０と衝突体とが衝突後、反発力は、速やかに反発ピークＰ１に達し、その後、緩やかに低下することが理想である。この観点では、バンパアブソーバー２０は、衝突体と衝突後、１０ミリ秒以内に反発ピークＰ１に達することが好ましい。
　＜反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２について＞
　反発力が反発ピークＰ１に達した後、緩やかに低下するという観点では、反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２は、１に近いのが理想である。好ましくは、バンパアブソーバー２０は、６０％≦反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２×１００≦１２０％を満たす。
　＜バンパアブソーバー２０の最大ストローク（最大圧縮量）について＞
　上記理想の観点では、衝突体と衝突後、バンパアブソーバー２０がどの程度まで圧縮変形するかが重要である。衝突体と衝突後のバンパアブソーバー２０の最大ストローク（圧縮変形量）は、上記緩衝作用を実現できれば特に限定されないが、第１構造体２１のＸ方向の長さに対して、好ましくは５０％～９０％、より好ましくは５０％～８０％、さらに好ましくは６０％～８０％である。
　＜エネルギー吸収効率について＞
　また、バンパアブソーバー２０の軽量化という観点では、単位重量当たりどの程度のエネルギーを吸収するのかを示すエネルギー吸収効率が重要である。このエネルギー吸収効率は、衝突体の衝撃に対するバンパアブソーバー２０の総エネルギー吸収量をバンパアブソーバー２０の重量で除した値、すなわち（バンパアブソーバー２０の総エネルギー吸収量）／（バンパアブソーバー２０の重量）として表すことができる。なお、バンパアブソーバー２０の総エネルギー吸収量は、図５のグラフの積分値として算出することができる。
　バンパアブソーバー２０の軽量化という観点では、上記エネルギー吸収効率は、１．５以上であることが好ましく２．０以上であることがより好ましい。
　以上より、上述した効果を奏するためのバンパアブソーバー２０の評価指標は、以下の通りである。
　（ｉ）バンパアブソーバー２０は、衝突体と衝突後、１０ミリ秒以内に反発ピークＰ１に達する。
　（ｉｉ）バンパアブソーバー２０は、６０％≦反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２×１００≦１２０％を満たす。
　（ｉｉｉ）バンパアブソーバー２０のエネルギー吸収効率が１．５以上である。
　（バンパアブソーバー２０の各種寸法について）
　次に、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たすための、バンパアブソーバー２０の各種寸法の規定および材料の規定について説明する。図６は、バンパアブソーバー２０を規定する各寸法の好ましい一例を説明するための断面図である。なお、本発明の一実施形態に係るバンパアブソーバーは、かかる寸法等に限定されないことを念のため付言しておく。
　まず、第１構造体２１のＸ方向の寸法Ａは、第２構造体２２のＸ方向の寸法Ａ’よりも大きくなっている。寸法Ａと寸法Ａ’との差は、特に限定されないが、５ｍｍ～８０ｍｍであることが好ましく、１０ｍｍ～５０ｍｍであることがより好ましい。
　また、第１構造体２１のＸ方向の寸法Ａは、特に限定されないが、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１００ｍｍ以下であることがより好ましい。また、下限について、寸法Ａは、寸法Ａ’よりも大きければ特に限定されないが、３０ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以上であることがより好ましい。
　また、Ｚ方向において、第１構造体２１の後端面２１ｂでの溝２１ｃの幅Ｄは、後端面２１ｂの寸法Ｂに対して、１０％～８０％であり、２０％～６０％であることが好ましく、２０％～４０％であることがより好ましい。
　また、Ｘ方向において、溝２１ｃの深さＣは、第１構造体２１のＸ方向の寸法Ａに対して、２０％～９０％であり、３０％～８０％であることが好ましい。
　また、Ｚ方向において、第１構造体２１の後端面２１ｂの寸法Ｂと第２構造体２２の後端面２２ｂの寸法Ｂ’と連結部２３のＺ方向の寸法Ｆとの合計Ｂ＋Ｂ’＋Ｆは、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば特に限定されないが、３００ｍｍ以下であることが好ましく、２００ｍｍ以下であることがより好ましい。また、下限については、上記合計Ｂ＋Ｂ’＋Ｆは、５０ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、連結部２３のＺ方向の寸法Ｆは、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば特に限定されないが、０ｍｍ～３０ｍｍであることが好ましい。なお、寸法Ｆは、０ｍｍであってもよく、すなわち、連結部２３が存在せず第１構造体２１と第２構造体２２とが離間していてもよい。
　また、Ｘ方向において、連結部２３の寸法Ｅは、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば特に限定されないが、第１構造体２１の寸法Ａに対して、３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。なお、寸法Ｅは０ｍｍであり、連結部２３が存在せず、第１構造体２１と第２構造体２２とが離間していてもよい。
　また、Ｘ方向において、第２構造体２２の溝２２ｃの深さＣ’は、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば特に限定されないが、第２構造体２２のＸ方向の寸法Ａ’に対して、８０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。また、下限については、特に限定されず、寸法Ａ’に対して０％、すなわち、深さＣ’は０ｍｍであることも含まれる。
　（バンパアブソーバー２０の材質、重量、および密度について）
　また、バンパアブソーバー２０の材質は、特に限定されない。好ましくは、バンパアブソーバー２０は、熱可塑性発泡樹脂の成形体である。
　前記熱可塑性発泡樹脂の基材樹脂は、特に限定されないが、発泡性の熱可塑性樹脂であることが好ましい。当該熱可塑性樹脂は、好ましくは、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つの樹脂である。
　ポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体に由来する構成単位を有する樹脂を含む樹脂が挙げられる。スチレン系単量体としては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレンなどが好適に挙げられる。
　ポリエステル系樹脂としては、例えば、脂肪族系ポリエステル樹脂、芳香族系ポリエステル樹脂、脂肪族芳香族系ポリエステル樹脂などが挙げられる。
　また、ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されず、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等が挙げられる。
　ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどのエチレンを主成分とするポリエチレン系樹脂、プロピレンを主成分とするポリプロピレン系樹脂が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　これらのポリオレフィン系樹脂の中でも、エチレンを主成分とするポリエチレン系樹脂は、本実施形態に係る製造方法において、特に有効である。特に、α－オレフィンがエチレンである、エチレンを共重合単量体成分として含有するポリプロピレン系樹脂が、入手容易であり、加工成形性に優れている。
　ポリプロピレン系樹脂としては、単量体の主成分としてプロピレンを含んでいれば、特に限定はなく、例えば、プロピレンホモポリマー、α－オレフィン－プロピレンランダム共重合体、α－オレフィン－プロピレンブロック共重合体などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　また、バンパアブソーバー２０の重量は、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば、特に限定されず、車体の大きさに応じて適宜設定可能である。中央部分の巾２００ｍｍを切り出した場合のバンパアブソーバー２０の重量は、５０ｇ～３００ｇであることが好ましく、７０～１５０ｇであることがより好ましい。
　また、本実施形態に係るバンパアブソーバー２０によれば、（ａ）第１構造体２１の密度は、第２構造体２２の密度よりも高く、（ｂ）第２構造体２２の密度は、１５ｋｇ／ｍ３以上であり、３０ｋｇ／ｍ３以上であることが好ましい。また、上限については、第２構造体２２の密度は、２００ｋｇ／ｍ３以下であることが好ましく、１５０ｋｇ／ｍ３以下であることがより好ましい。このように、バンパアブソーバー２０が第１構造体２１と第２構造体２２とが互い密度が異なる複合成形体であることにより、バンパアブソーバー２０の設計の自由度が高まる。
　また、上述のように、第１構造体２１と第２構造体２２とが異密度（発泡倍率が異なる）である発泡成形体は、例えば、特許４２３３２６９号に記載の技術によって製造することができる。より具体的には、特許４２３３２６９号に記載の型内発泡成形装置は、成形空間内を複数の区画形成空間に区画するための仕切部材を備え、この仕切部材には固定仕切板と固定櫛歯と併用されている。
　また、第１構造体２１および第２構造体２２に使用される原料ビーズの密度は、原料ビーズの素材にもよるが、１５ｋｇ／ｍ３～３３３ｋｇ/ｍ３の範囲内が好ましい。具体的には、ポリスチレン系樹脂からなる原料ビーズにおいては２０ｋｇ/ｍ３～３３３ｋｇ/ｍ３、好ましくは３０ｋｇ/ｍ３～２００ｋｇ/ｍ３、ポリオレフィン系樹脂からなる原料ビーズにおいては、１５ｋｇ/ｍ３～３００ｋｇ/ｍ３、が好適に利用できる。また、粒径は０．５～１０ｍｍ、好ましくは２．０～８．０ｍｍの範囲のものが好適に利用できる。
　また、第２構造体２２に対する第１構造体２１の密度比（第１構造体２１の密度／第２構造体２２の密度）は、上記（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせば、特に限定されないが、１．５倍～１０倍であることが好ましい。第１構造体２１の密度は、２０ｋｇ／ｍ３～３３３ｋｇ／ｍ３の範囲内が好ましく、２０ｋｇ／ｍ３～２００ｋｇ／ｍ３がより好ましく、３０ｋｇ／ｍ３～１８０ｋｇ／ｍ３のものが好適に利用できる。また、第２構造体２２の密度は、１５～２００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、３０～１５０ｋｇ／ｍ３であることがより好ましい。
　（まとめ）
　本発明の態様１に係るバンパアブソーバー２０は、車体内のバンパシステム１０に配置されるバンパアブソーバー２０であって、前記車体の車幅方向（Ｙ方向）に対して垂直な断面構造が山形状である第１構造体２１と、車体の前後方向（Ｘ方向）で単純圧縮可能な形状である第２構造体２２と、を備え、前記第１構造体２１は、前記山形状の頂部が前記車体の前側に向くように配され、前記第１構造体２１は、その後端面２１ｂに、車幅方向に伸びる第１溝（溝２１ｃ）を有し、前記第１構造体２１の前後方向の寸法Ａは、前記第２構造体２２の前後方向の寸法Ａ’よりも大きく、前記第１構造体２１の密度は、前記第２構造体２２の密度よりも高く、前記第２構造体２２の密度は、１５ｋｇ／ｍ３以上であり、前記車体の上下方向（Ｚ方向）において、前記第１構造体２１の後端面２１ｂでの前記第１溝の幅Ｄは、当該後端面２１ｂの寸法Ｂに対して、１０％～８０％であり、前記車体の前後方向において、前記第１溝の深さＣは、前記第１構造体２１の前後方向の寸法Ａに対して、２０％～９０％である構成である。
　本発明の態様２に係るバンパアブソーバー２０は、態様１において、衝突体Ｅの衝撃に対するバンパアブソーバー２０の総エネルギー吸収量をバンパアブソーバー２０の重量で除した値をエネルギー吸収効率としたとき、前記エネルギー吸収効率は、１．５以上である構成である。
　本発明の態様３に係るバンパアブソーバー２０は、態様１または２において、熱可塑性発泡樹脂の成形体である構成である。
　本発明の態様４に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～３の何れかにおいて、前記第２構造体２２に対する前記第１構造体２１の密度比は、１．５倍～１０倍である構成である。
　本発明の態様５に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～４の何れかにおいて、前記第１構造体２１の前後方向の寸法Ａは、１５０ｍｍ以下である構成である。
　本発明の態様６に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～５の何れかにおいて、前記第１構造体２１の後端部と前記第２構造体２２の後端部とは連結部２３を介して上下方向（Ｚ方向）で連結されており、前記車体の上下方向において、前記第１構造体２１の後端面２１ｂの寸法Ｂと前記第２構造体２２の後端面２２ｂの寸法Ｂ’と前記連結部２３の寸法Ｆとの合計は、３００ｍｍ以下である構成である。
　本発明の態様７に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～６の何れかにおいて、衝突体Ｅの衝突に対するバンパアブソーバー２０の最大ストロークは、前記第１構造体２１の前後方向の寸法Ａに対して５０％～８０％である構成である。
　本発明の態様８に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～７の何れかにおいて、前記第１構造体２１の後端部と前記第２構造体２２の後端部とは連結部２３を介して上下方向（Ｚ方向）で連結されており、前記車体の前後方向において、前記連結部２３の寸法Ｅは、前記第１構造体の寸法Ａに対して、３０％以下である構成である。
　本発明の態様９に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～８の何れかにおいて、前記第２構造体２２は、その後端面２２ｂに、車幅方向に伸びる第２溝（溝２２ｃ）を有し、前記車体の前後方向において、前記第２溝の深さＣ’は、前記第２構造体２２の前後方向の寸法Ａ’に対して、８０％以下である構成である。
　本発明の態様１０に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～９の何れかにおいて、衝突体Ｅと衝突後、１０ミリ秒以内に反発ピークＰ１に達する構成である。
　本発明の態様１１に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１０の何れかにおいて、６０％≦反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２×１００≦１２０％を満たす構成である。
　本発明の態様１２に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１１の何れかにおいて、前記第１構造体２１の密度は、２０ｋｇ／ｍ３～３３３ｋｇ／ｍ３である構成である。
　本発明の態様１３に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１２の何れかにおいて、衝突体Ｅの衝突によって、前記第２構造体２２は、前端面２２ａおよび後端面２２ｂの向きを変えることなく、前記車体の前後方向（Ｘ方向）において圧縮する構成である。
　本発明の態様１４に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１３の何れかにおいて、前記第１構造体２１の前記車体の車幅方向（Ｙ方向）に対して垂直な断面形状は、２つの脚部２１ｄおよび２１ｅを有する横向きＵ字形状である構成である。
　本発明の態様１５に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１４の何れかにおいて、前記第２構造体２２の前記車体の車幅方向（Ｙ方向）に対して垂直な断面形状は、２つの脚部２２ｄおよび２２ｅを有する横向きＵ字形状である構成である。
　本発明の態様１６に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１５の何れかにおいて、第１構造体２１は、第２構造体２２の下側に配されている構成である。
　本発明の態様１７に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１６の何れかにおいて、第１構造体２１は、衝撃が加わると、屈曲変形もしくは破壊する構成である。
　本発明の態様１８に係るバンパアブソーバー２０は、態様１～１７の何れかにおいて、熱可塑性発泡樹脂の成形体であり、前記熱可塑性発泡樹脂の基材樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である構成である。
　次に、本発明を実施例により、詳細に説明するが、本発明は、この例によって限定されるものではない。
　（評価方法）
　衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の状態をシミュレーションした。そして、上述した（バンパアブソーバー２０の評価指標について）に記載された評価指標に基づいて、実施例および比較例のバンパアブソーバーを評価した。なお、シミュレーションの条件については、Ｙ方向の寸法は本シミュレーションに係わる２００ｍｍ巾とし、バンパアブソーバーに対し歩行者保護モデルの脚部相当重量を衝突させた。
　＜反発ピーク：評価項目１＞
　衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフから、バンパアブソーバーと衝突体とが衝突後、バンパアブソーバーの反力が反発ピークに達するまでの時間を測定し、以下の評価基準に基づき、評価した。
　（評価基準）
　〇：反発ピークＰ１に達するまでの時間が１０ｍｓ以下、
　×：反発ピークＰ１に達するまでの時間が１０ｍｓを超える。
　＜反発ピーク／離間時の反発力：評価項目２＞
　衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフから、離間時の反発力Ｆ２を測定し、反発ピーク／離間時の反発力×１００を算出した。そして、この算出値を、以下の評価基準に基づき、評価した。
　〇：６０％≦反発ピーク／離間時の反発力×１００≦１２０％を満たす、
　×：６０％≦反発ピークＰ１／離間時の反発力Ｆ２×１００≦１２０％を満たさない。
　＜バンパアブソーバーの最大ストローク（最大圧縮量）：評価項目３＞
　衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフから、衝突体と衝突後のバンパアブソーバーの最大ストロークを測定した。そして、この最大ストロークと、第１構造体のＸ方向の長さとを比較し、以下の評価基準に基づき、評価した。
　〇：バンパアブソーバーの最大ストロークが第１構造体のＸ方向の長さに対して５０％～８０％、
　×：バンパアブソーバーの最大ストロークが第１構造体のＸ方向の長さに対して５０％～８０％の範囲外。
　＜エネルギー吸収効率：評価項目４＞
　衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の、反力と時間（ミリ秒）とをシミュレーションしたグラフから、当該グラフの積分値としてバンパアブソーバーの総エネルギー吸収量を測定した。そして、バンパアブソーバーの総エネルギー吸収量をバンパアブソーバーの重量で除した値、すなわち（バンパアブソーバーの総エネルギー吸収量）／（バンパアブソーバーの重量）を算出し、エネルギー吸収効率とした。算出されたエネルギー吸収効率は、以下の評価基準に基づき、評価した。
　〇：エネルギー吸収効率が１．５以上、
　×：エネルギー吸収効率が１．５未満。
　（実施例１～８、比較例１～８）
　表１に示す、寸法、密度、および形状を有する実施例１～８および比較例１～８のバンパアブソーバーを設定した。そして、実施例１～８および比較例１～８のバンパアブソーバーに対して、衝突体がバンパアブソーバーに衝突した際の状態をシミュレーションした。そして、上述した評価項目１～４について、実施例１～８および比較例１～８のバンパアブソーバーを評価した。評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１０　　バンパシステム
２０　　バンパアブソーバー
２１　　第１構造体
２１ａ　前端面
２１ｂ　後端面
２１ｃ　溝（第１溝）
２１ｆ　上面
２１ｇ　下面
２２　　第２構造体
２２ａ　前端面
２２ｂ　後端面
２２ｃ　溝（第２溝）
２２ｆ　上面
２２ｇ　下面
２３　　連結部
　Ｅ　　衝突体

 

Claims (15)

  1. 　車体内のバンパシステムに配置されるバンパアブソーバーであって、
    　前記車体の車幅方向に対して垂直な断面構造が山形状である第１構造体と、
    　車体の前後方向で単純圧縮可能な形状である第２構造体と、を備え、
    　前記第１構造体は、前記山形状の頂部が前記車体の前側に向くように配され、
    　前記第１構造体は、その後端面に、車幅方向に伸びる第１溝を有し、
    　前記第１構造体の前後方向の寸法は、前記第２構造体の前後方向の寸法よりも大きく、
    　前記第１構造体の密度は、前記第２構造体の密度よりも高く、前記第２構造体の密度は、１５ｋｇ／ｍ３以上であり、
    　前記車体の上下方向において、前記第１構造体の後端面での前記第１溝の幅は、当該後端面の寸法に対して、１０％～８０％であり、
    　前記車体の前後方向において、前記第１溝の深さは、前記第１構造体の前後方向の寸法に対して、２０％～９０％である、バンパアブソーバー。
  2. 　衝突体の衝撃に対するバンパアブソーバーの総エネルギー吸収量をバンパアブソーバーの重量で除した値をエネルギー吸収効率としたとき、
    　前記エネルギー吸収効率は、１．５以上である、請求項１に記載のバンパアブソーバー。
  3. 　熱可塑性発泡樹脂の成形体である、請求項１または２に記載のバンパアブソーバー。
  4. 　前記第２構造体に対する前記第１構造体の密度比は、１．５倍～１０倍である、請求項１～３の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  5. 　前記第１構造体の前後方向の寸法は、１５０ｍｍ以下である請求項１～４の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  6. 　前記第１構造体の後端部と前記第２構造体の後端部とは連結部を介して上下方向で連結されており、
    　前記車体の上下方向において、前記第１構造体の後端面の寸法と前記第２構造体の後端面の寸法と前記連結部の寸法との合計は、３００ｍｍ以下である、請求項１～５の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  7. 　衝突体の衝突に対するバンパアブソーバーの最大ストロークは、前記第１構造体の前後方向の寸法に対して５０％～９０％である、請求項１～６の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  8. 　前記第１構造体の後端部と前記第２構造体の後端部とは連結部を介して上下方向で連結されており、
    　前記車体の前後方向において、前記連結部の寸法は、前記第１構造体の寸法に対して、３０％以下である、請求項１～７の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  9. 　前記第２構造体は、その後端面に、車幅方向に伸びる第２溝を有し、
    　前記車体の前後方向において、前記第２溝の深さは、前記第２構造体の前後方向の寸法に対して、８０％以下である、請求項１～８の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  10. 　衝突体と衝突後、１０ミリ秒以内に反発ピークに達する、請求項１～９の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  11. 　６０％≦反発ピーク／離間時の反発力×１００≦１２０％を満たす、請求項１～１０の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  12. 　前記第１構造体の密度は、２０ｋｇ／ｍ３～３３３ｋｇ／ｍ３である、請求項１～１１の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  13. 　衝突体の衝突によって、前記第２構造体は、前端面および後端面の向きを変えることなく、前記車体の前後方向において圧縮する、請求項１～１２の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  14. 　前記第１構造体の前記車体の車幅方向に対して垂直な断面形状は、２つの脚部を有する横向きＵ字形状である、請求項１～１３の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
  15. 　前記第２構造体の前記車体の車幅方向に対して垂直な断面形状は、２つの脚部を有する横向きＵ字形状である、請求項１～１４の何れか１項に記載のバンパアブソーバー。
     
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JPS49100470A (ja) * 1972-03-07 1974-09-24
JP2004352028A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Hayashi Gijutsu Kenkyusho:Kk バンパーの芯材および該芯材を備えたバンパー

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