(57)【要約】【課題】衝突荷重のピーク荷重を低減できると共に、衝突からピーク荷重に達するまでの時間を遅らせることができるエネルギ吸収部材を提供すること。【解決手段】エネルギ吸収部材１Ａを、複数のセル２を並設して有する構成とすると共に、これらのセル２の一部に圧縮性流体３を封入した構成とし、このエネルギ吸収部材１Ａに荷重が付加された場合に、上記圧縮性流体３を圧縮により荷重の入力方向と垂直な方向に膨らませることで、セル２を変形させ、ピーク荷重を十分に低減すると共に、上記圧縮性流体３を圧縮させることにより、非圧縮性流体を用いた場合に比して、ピーク荷重に達するまでの時間を遅らせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を吸収するエネルギ吸収部材であって、
複数のセルを並設して備え、
前記セルの一部には圧縮性流体が封入されていること、
を特徴とするエネルギ吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突荷重を吸収するためのエネルギ吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衝突荷重を吸収するためのエネルギ吸収部材の検討がなされている。例えば、以下の特許文献１に開示されたエネルギ吸収部材は、内壁及び外壁によって区画された構造体を複数積層することにより円筒体を構成し、構造体の内部に液体を密封して成る。このエネルギ吸収部材では、構造体の内部に液体が密封されていることで座屈応力が増大されている分、エネルギ吸収量が増大されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のエネルギ吸収部材を用いることで、衝突荷重のピーク荷重を低減することはできるが、衝突からピーク荷重に達するまでの時間を変えることはできない。衝突からピーク荷重に達するまでの時間は短く、エアバッグの展開などの付加的な対策を行うための時間がとれないおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、衝突荷重のピーク荷重を十分に低減できると共に、衝突からピーク荷重に達するまでの時間を遅らせることができるエネルギ吸収部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエネルギ吸収部材は、荷重を吸収するエネルギ吸収部材であって、複数のセルを並設して備え、セルの一部には圧縮性流体が封入されていることを特徴としている。
【０００７】
このようなエネルギ吸収部材に荷重が付加された場合、複数のセルの一部に封入された圧縮性流体は、圧縮により荷重の入力方向と垂直な方向に膨らみ、セルが変形させられて、ピーク荷重を十分に低減できると共に、圧縮性流体が圧縮することにより、非圧縮性流体（液体）を用いた従来技術に比して、ピーク荷重に達するまでの時間を遅らせることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、衝突荷重のピーク荷重を十分に低減できると共に、衝突からピーク荷重に達するまでの時間を遅らせることができるエネルギ吸収部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII-II矢視図である。
【図３】図２に示したエネルギ吸収部材が付加荷重により変形した状態を示す断面図である。
【図４】図１及び図２に示したエネルギ吸収部材に付加荷重が作用した場合の発生応力の経時変化を示す線図である。
【図５】従来のエネルギ吸収部材に付加荷重が作用した場合の発生応力の経時変化を示す線図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す平面図、図２は、図１のII-II矢視図である。
【００１２】
本実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａは、主に、自動車や航空機などの移動体に適用されるものであり、移動体に作用する荷重エネルギを吸収するために用いられるものである。このエネルギ吸収部材１Ａは、セル２、圧縮性流体３、流体袋４および圧縮板５を備えて構成される。
【００１３】
セル２は、荷重エネルギを吸収するためのものであり、中空四角柱を成している。そして、このセル２を、複数並設することで、エネルギ吸収部材１Ａが構成され、ここでは、これらのセル２が図１に示すように縦横に並設されてハニカム様構造体が形成されている。セル２の材質としては、好ましくは炭素繊維強化プラスチックが用いられるが、他にガラス繊維やアラミド繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維、ＰＢＯ繊維などが用いられても良い。また、繊維の形態としては、好ましくは連続繊維が用いられるが、短繊維や長繊維あるいはマット状の繊維が用いられても良い。
【００１４】
圧縮性流体３は、エネルギ吸収部材１Ａに衝突荷重Ｆが付加された場合に、ピーク荷重を低減すると共に、ピーク荷重に達するまでの時間を遅らせるために用いられるものである。圧縮性流体３の種類としては、一般的には空気が用いられるが、好ましくは窒素ガスや炭酸ガスなどの不活性ガスが用いられ、より好ましくはヘリウムガスやアルゴンガスなどの希ガスが用いられる。
【００１５】
流体袋４は、圧縮性流体３を密封して、セル２の一部に封入配置するためのものである。ここで、圧縮性流体３を封入した流体袋４を隣同士のセル２，２に配置すると、セル２の変形が妨げられることとなるため(詳しくは後述)、ここでは、図１に示すように、圧縮性流体３が封入されたセル（流体袋４が配設されたセル）２と、圧縮性流体３が封入されていないセル（流体袋４が配設されていないセル）２とが市松模様を成すように設けられている。そして、この流体袋４は、図２に示すように、セル２の圧縮板５が設けられている側の端部付近に挿入され固定されている。流体袋４の材質としては、種々のプラスチック、合成樹脂、ゴム又はこれらを繊維で補強したものなどが用いられ、ここでは、エチレン―酢酸ビニル共重合体をナイロン６製布で補強したものが用いられている。
【００１６】
圧縮板５は、衝突荷重Ｆを受け止めると共に、各圧縮性流体３に伝達するためのものである。この圧縮板５は、複数並設されたセル２を覆る程度の大きさの板状を成しており、流体袋４が配置されたセル２に対応する位置に、突起６が設けられている。そして、セル２の衝突荷重Ｆが付加される側の端面に対して離間した状態で配置されると共に、その突起６が、セル２内に進入し、流体袋４に接するように配置されている。
【００１７】
次に、本実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａの作用及び効果について説明する。
【００１８】
図３は、図２に示したエネルギ吸収部材１Ａが付加荷重により変形した状態を示す断面図である。
【００１９】
エネルギ吸収部材１Ａに衝突荷重Ｆが付加されると、まず、圧縮板５が衝突荷重Ｆを受け止め、圧縮板５の突起６が各流体袋４を押圧し、この押圧により、流体袋４に密封された圧縮性流体３が圧縮される。そして、圧縮性流体３は、圧縮により、図３に示すように荷重の入力方向と垂直な方向に膨らみ、これに伴いセル２が変形させられる。
【００２０】
図４は、図１及び図２に示したエネルギ吸収部材１Ａに付加荷重が作用した場合の発生応力の経時変化を示す線図である。ここで、横軸は時間を示し、縦軸は移動体に発生する応力を示している。実線は、エネルギ吸収部材１Ａのセル２に圧縮性流体３が封入されていないもの、破線は、本実施形態のもの、すなわち、エネルギ吸収部材１Ａのセル２に図１及び図２のように圧縮性流体３が封入されているものを示している。
【００２１】
図４に示すように、圧縮性流体３が封入されていない場合には、初期のピークＰ１の荷重は高く、衝突からピーク荷重に達するまでの時間は短い。一方、本実施形態の場合には、上述したように、圧縮性流体３が衝突荷重Ｆの入力方向と垂直な方向に膨らみ、セル２が変形し、この変形によって、衝突荷重Ｆのエネルギが吸収されるため、初期のピークＰ２の荷重は、初期のピークＰ１の荷重に比して、低く、且つ、衝突からピーク荷重に達するまでの時間が遅くされている。
【００２２】
図５は、従来のエネルギ吸収部材に付加荷重が作用した場合の発生応力の経時変化を示す線図である。実線は、図４と同じであり、破線は、エネルギ吸収部材１Ａの圧縮性流体３に代えて、非圧縮性流体（液体）を封入したものを示している。
【００２３】
図５に示すように、非圧縮性流体が封入されている場合には、本実施形態と同様に、初期のピークＰ３の荷重は低いが、非圧縮性流体はその体積を変化させることなく、素早くセル２を変形させるため、衝突からピーク荷重に達するまでの時間が、本実施形態に比して短い。
【００２４】
このように、本実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａによれば、エネルギ吸収部材１Ａに衝突荷重Ｆが付加された場合、複数のセルの一部に封入された圧縮性流体３は、圧縮により衝突荷重Ｆの入力方向と垂直な方向に膨らみ、セル２が変形させられて、ピーク荷重を十分に低減できると共に、圧縮性流体３が圧縮することにより、非圧縮性流体を用いた場合に比して、ピーク荷重に達するまでの時間を遅らせることができる。
【００２５】
なお、エネルギ吸収部材１Ａには、圧縮性流体３が封入されているため、方向ロバスト性が付与されており、従って、衝突荷重Ｆが斜めに付加された場合でも、ほぼ同様な作用・効果を奏する。
【００２６】
図６は、本発明の第２実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す断面図である。
【００２７】
図６に示すように、第２実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ｂが、第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａと異なる点は、セル２に封入される圧縮性流体３の量（流体袋４の高さ）をセル２の位置によって変えた点である。
【００２８】
これによって、衝突荷重Ｆに対する応力―時間特性（図４参照）を、第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａと異なるものとすることができる。
【００２９】
図７は、本発明の第３実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す平面図である。
【００３０】
図７に示すように、第３実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ｃが、第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａと異なる点は、圧縮性流体３が封入されるセル２の配置を、エネルギ吸収部材１Ａの配置と変えた点である。ここでは、圧縮性流体３が封入されるセル２は、斜めに直線状に並ぶと共にその斜めの列同士の間が２列空列となる配置とされている。
【００３１】
これによって、衝突荷重Ｆに対する応力―時間特性を、第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａと異なるものとすることができる。なお、圧縮性流体３が封入されるセル２の配置は、第３実施形態に限定されるものではなく、２つおきや３つおきのセル２に配置するなど、圧縮性流体３が封入されたセル２同士が互いに隣接しない任意の配置とすることができる。
【００３２】
図８は、本発明の第４実施形態に係るエネルギ吸収部材の概略構成を示す断面図である。
【００３３】
図８に示すように、本発明の第４実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ｄが、第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１Ａと異なる点は、セル２において圧縮性流体３が封入されている部分を、これ以外の部分より低強度の低強度部２ａとした点である。この低強度部２ａを設ける方法としては、具体的には、素材自体の強度の変更、繊維長の変更や板厚の変更等によってこの部分の強度を変える方法や、ノッチや穴などを設けることによって強度を変える方法などが挙げられる。
【００３４】
このように、セル２の圧縮性流体３が封入される部分を低強度部２ａとすることで、衝突荷重Ｆが付加された場合に、セル２が変形しやすくなり、衝突荷重Ｆのピーク荷重をより一層低減することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、上述した実施形態においては、流体袋４は、セル２の荷重が付加される側の端部付近に設けられているが、セル２の中間部分に設けられても良い。
【００３６】
また、上述した実施形態においては、セル２を、中空四角柱としているが、中空三角柱、中空六角柱や中空八角柱などとしても良く、エネルギ吸収部材は、中空柱状のセルがハニカム様に並設されていれば良い。
【符号の説明】
【００３７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…エネルギ吸収部材、２…セル、３…圧縮性流体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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