(57)【要約】【課題】木材をインサートして樹脂の被覆材を成形する際、前記被覆材の成形不良を防止する。【解決手段】木材１２が樹脂の被覆材２０に埋め込まれて一体化されており、木材１２が衝撃荷重Ｆを受けて潰れることで、衝撃荷重Ｆの一部を吸収する衝撃吸収部材１０であって、木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面と被覆材２０の内面間には、木材１２の両端面を気密状態で覆うシール材１８が設けられている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材が樹脂の被覆材に埋め込まれてその被覆材と一体化されており、前記木材が衝撃荷重を受けて潰れることで、前記衝撃荷重の一部を吸収する衝撃吸収部材であって、
前記木材の年輪の軸心方向における両端面と前記被覆材の内面間には、前記木材の両端面を気密状態で覆うシール材が設けられている衝撃吸収部材。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃吸収部材であって、
前記シール材は塗料、フィルムまたは前記木材の端面に接着された板材である衝撃吸収部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載された衝撃吸収部材であって、
前記木材の年輪の軸心方向における一端側を覆う前記被覆材の一端側が車両のバンパリイフォースに連結されており、
前記木材の年輪の軸心方向における他端側と、それを覆う前記被覆材の他端側とが車両の前後方向に延びる筒状のサイドメンバに挿入されて、そのサイドメンバ内に設けられた挿入ストッパに当接する構成である衝撃吸収部材。
【請求項４】
請求項３に記載された衝撃吸収部材であって、
前記被覆材には、前記木材の軸心に対して直角方向に張り出すフランジ部が軸心方向における一端側と途中位置とにそれぞれ設けられており、
前記一端側のフランジ部が前記バンパリインフォースに連結され、前記途中位置のフランジ部が前記サイドメンバのフランジ部に連結されている衝撃吸収部材。
【請求項５】
木材が樹脂の被覆材に埋め込まれてその被覆材と一体化されており、前記木材が衝撃荷重を受けて潰れることで、前記衝撃荷重の一部を吸収する衝撃吸収部材の製造方法であって、
前記木材の年輪の軸心方向における両端面をシール材により覆う工程と、
前記年輪の軸心方向における両端面が前記シール材により覆われた木材を射出成形機の成形型内にセットする工程と、
前記射出成形機の成形型を型締めし、前記成形型内に溶融樹脂を射出して被覆材を成形する工程と、
を有する衝撃吸収部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材が衝撃荷重を受けて潰れることで、前記衝撃荷重の一部を吸収する衝撃吸収部材、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材を使用する衝撃吸収部材では、使用環境の変化等によって前記木材の衝撃吸収性能が変化するのが問題となる。例えば、乾燥により木材が硬くなって亀裂が生じる場合と、湿気により木材が柔らかい場合とでは、衝撃荷重を受けたときの木材の潰れ方が変わるため衝撃吸収性能が変化する。このような不具合を防止するため、木材を樹脂製の密閉容器に収納して、前記木材の含水率を変化させないようにした衝撃吸収部材が特許文献１に記載されている。しかし、木材を樹脂製の密閉容器に収納する構造では、開口を有する容器を射出成形する工程と、前記開口から容器内に木材を挿入する工程と、木材の挿入後、容器の開口に蓋をしてシールする工程とが必要になり、コストが掛かる。
【０００３】
この点を解決するため、例えば、特許文献２に記載の技術を利用し、樹脂の被覆材を型成形する際に木材を前記被覆材に埋め込む方法が考えられる。即ち、特許文献２に記載の技術では、図９に示すように、下型１０１内に熱溶融した球状の樹脂１０４（約220℃）を多数配置し、下型１０１の床面から突出したスライドピン１０１ｐ上に木材１０５をセットする。次に、木材１０５上に前記樹脂１０４を追加配置した後、上型１０２を下降させつつ、スライドピン１０１ｐを下型１０１の床面に収納する。これにより、上型１０２と下型１０１とが合わせられる過程で木材１０５が、図１０に示すように、樹脂１０４に被覆されるとともに、被覆材の成形が行われる。これにより、木材を樹脂容器に収納する場合と比較してコスト低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２００２３３号公報
【特許文献２】特開２００５−１１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、木材には水分と共に空気が含まれているため、溶融樹脂（約220℃）の熱で木材が加熱されると、水分の蒸発と空気の膨張とにより、空気が木材の外に流出する。空気は主に木材の年輪の軸心方向における端面から木材の外に流出する。このため、特許文献２に記載の方法では、木材の年輪の軸心方向における端面と、その木材を被覆する被覆材の内面との間に空気が溜まり、前記被覆材の一部が膨らむようになる。このため、木材を覆う被覆材の成形精度が低下する。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、木材をインサートして樹脂の被覆材を成形する際、前記被覆材の成形不良を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題は、各発明によって解決される。第１の発明は、木材が樹脂の被覆材に埋め込まれてその被覆材と一体化されており、前記木材が衝撃荷重を受けて潰れることで、前記衝撃荷重の一部を吸収する衝撃吸収部材であって、前記木材の年輪の軸心方向における両端面と前記被覆材の内面間には、前記木材の両端面を気密状態で覆うシール材が設けられている。
【０００８】
本発明によると、木材の年輪の軸心方向における両端面がシール材により気密状態で覆われている。このため、例えば、射出成形時に木材中の空気が溶融樹脂の熱により膨張して木材の外に流出しようとしても、前記空気はシール材に止められて木材の端面から外に出ることがない。したがって、木材の端面と被覆材の内面間に空気が溜まるようなことがなく、被覆材の膨らみによる成形不良を防止できる。
【０００９】
第２の発明によると、シール材は塗料、フィルムまたは木材の端面に接着された板材である。このように、塗料やフィルムを使用することにより低コストで木材の端面をシールできる。また、板材を使用することで塗料のように乾燥させるため時間を必要としない。
【００１０】
第３の発明によると、木材の年輪の軸心方向における一端側を覆う被覆材の一端側が車両のバンパリイフォースに連結されており、前記木材の年輪の軸心方向における他端側と、それを覆う前記被覆材の他端側とが車両の前後方向に延びる筒状のサイドメンバに挿入されて、そのサイドメンバ内に設けられた挿入ストッパに当接する構成である。これにより、木材はバンパリインフォースとサイドメンバの挿入ストッパ間で衝撃荷重を受けて軸方向に潰れるようになる。また、衝撃吸収部材の他端側がサイドメンバ内に挿入される構成のため、衝撃荷重を受けたときに衝撃吸収部材がサイドメンバに対して倒れない。
【００１１】
第４の発明によると、被覆材には、木材の軸心に対して直角方向に張り出すフランジ部が軸心方向における一端側と途中位置とにそれぞれ設けられており、前記一端側のフランジ部が前記バンパリインフォースに連結され、前記途中位置のフランジ部が前記サイドメンバのフランジ部に連結されている。このように、被覆材にフランジ部を設けることで、バンパリインフォースとサイドメンバ間で木材を定位置に位置決めできるようになる。
【００１２】
第５の発明によると、木材が樹脂の被覆材に埋め込まれてその被覆材と一体化されており、前記木材が衝撃荷重を受けて潰れることで、前記衝撃荷重の一部を吸収する衝撃吸収部材の製造方法であって、前記木材の年輪の軸心方向における両端面をシール材により覆う工程と、前記年輪の軸心方向における両端面が前記シール材により覆われた木材を射出成形機の成形型内にセットする工程と、前記射出成形機の成形型を型締めし、前記成形型内に溶融樹脂を射出して被覆材を成形する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、木材をインサートして樹脂の被覆材を成形する際に、前記被覆材の成形不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材を車両に取り付けた状態を表す全体斜視図である。
【図２】前記車両の衝撃吸収部材の斜視図である。
【図３】前記車両の衝撃吸収部材の平断面図（図２のIII-III矢視断面図）である。
【図４】前記車両の衝撃吸収部材の縦断面図（図２のIV-IV矢視断面図）である。
【図５】前記車両の衝撃吸収部材の製造過程を表す平断面図である。
【図６】前記車両の衝撃吸収部材の製造工程で使用される成形型を表す模式平断面図である。
【図７】前記車両の衝撃吸収部材の取付け構造を表す平断面図である。
【図８】前記車両の衝撃吸収部材の取付け構造を表す縦断面図である。
【図９】従来の樹脂被覆木材を成形する成形型を表す縦断面図である。
【図１０】樹脂被覆木材を表す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態１］
以下、図１〜図８に基づいて、本発明の実施形態１に係る車両の衝撃吸収部材の説明を行なう。本実施形態に係る車両の衝撃吸収部材１０は、図１に示すように、フロントバンパのバンパリインフォース３と、車幅方向両側（左右両側）で前後方向に延びるサイドメンバ５との間に取付けられて、車両前方衝突時の衝撃荷重Ｆを吸収する部材である。ここで、図中に示す前後左右、及び上下は、車両の前後左右、及び上下に対応している。
【００１６】
＜衝撃吸収部材１０の構成について＞
衝撃吸収部材１０は、図３、図４に示すように、角柱形の木材１２と、その木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面を気密状態で覆うシール材１８と、前記木材１２を一体的に被覆している樹脂製の被覆材２０とから構成されている。木材１２は、図３に示すように、年輪１２ｋの軸心方向と角柱の軸心方向とが一致するように成形されており、衝撃荷重Ｆを年輪１２ｋの軸心方向で受けられるように構成されている。即ち、衝撃荷重Ｆは、木材１２の圧縮強度の大きい部分で受けられるようになり、車両衝突等の大きな衝撃荷重Ｆを木材１２により吸収できるようになる。ここで、木材１２としては、例えば、杉材（比重0.38）が好適に使用される。また、木材１２のサイズは、例えば、高さ寸法70mm×幅寸法38mm×長さ寸法75mmに設定されている。
【００１７】
＜シール材１８について＞
シール材１８は、木材１２を射出成形機の成形型３０（後記する）にセットして樹脂により被覆材２０を射出成形する際、樹脂の熱により膨張した木材１２内の空気が外に流れ出ないようにするためのものである。シール材１８は、エポキシ樹脂塗料であり、木材１２を前記成形型３０にセットする前に、図５に示すように、その木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面に塗布される。なお、木材１２の外周面、即ち、年輪１２ｋの軸心に平行な面は空気がほとんど通らないため、エポキシ樹脂塗料を塗布する必要はない。ここで、前記エポキシ樹脂塗料を使用する代わりに、前記木材１２を、例えば、樹脂フィルムにより真空包装する方法でも可能である。また、木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面に金属板や樹脂板を接着剤で接着して気密状態を確保する方法でも可能である。
【００１８】
＜被覆材２０について＞
被覆材２０は、木材１２の含水率が使用場所の湿度によって変化しないように、図２に示すように、木材１２の全体を被覆するとともに、前記木材１２をバンパリインフォース３とサイドメンバ５間の定位置に位置決めするための部材である。被覆材２０は樹脂の射出成形品であり、図２〜図４に示すように、木材１２をほぼ一定の厚み寸法で覆う角形容器状の被覆本体部２２と、被覆本体部２２の前端面に設けられた前側フランジ部２３と、被覆本体部２２の軸方向における途中位置に設けられた後側フランジ部２４とを備えている。即ち、被覆本体部２２の後部２２ｂは後側フランジ部２４に対して後方に突出している。前側フランジ部２３と後側フランジ部２４は、図２、図３に示すように、被覆本体部２２の左側面と右側面とから木材１２の年輪１２ｋの軸心に対して直角方向に張り出すように形成されている。
【００１９】
被覆材２０の前側フランジ部２３の中央には、図２に示すように、縦に長い角形の位置決め突起２５が形成されており、前記位置決め突起２５がバンパリインフォース３の位置決め穴３ｈに嵌合可能に構成されている。また、前側フランジ部２３の左端縁と右端縁とには上下にボルト穴２３ｈが形成されており、それらのボルト穴２３ｈを利用して前側フランジ部２３をバンパリインフォース３にボルトＢ止めできるようになる。被覆材２０の被覆本体部２２の後部２２ｂは、図７等に示すように、サイドメンバ５内に挿入できるサイズで形成されている。そして、被覆材２０の後側フランジ部２４の左端縁と右端縁とには上下にボルト穴２４ｈが形成されている。これにより、被覆材２０（被覆本体部２２）の後部２２ｂをサイドメンバ５内に挿入した状態で、被覆材２０の後側フランジ部２４をサイドメンバ５のフランジ部５ｆにボルトＢ止めできるようになる。
【００２０】
被覆材２０の材料としては、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が使用される。
【００２１】
＜衝撃吸収部材１０の製造方法について＞
先ず、木材１２を、図５に示すように、年輪１２ｋの軸心方向と角柱の軸心方向とが一致するように角柱形に切断する。次に、前記木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面にシール材１８となるエポキシ樹脂塗料を塗布する。そして、前記エポキシ樹脂塗料が乾燥した後、図６に示すように、木材１２を射出成型機の成形型３０にセットする。成形型３０は、固定型３１と、固定型３１に対してＸ方向に移動可能な一対の横方向可動型３２ａ，３２ｂと、固定型３１に対してＺ方向に移動可能な軸方向可動型３３とを備えている。
【００２２】
そして、固定型３１に対して横方向可動型３２ａ，３２ｂと軸方向可動型３３とが、図６の細矢印の方向に移動して成形型３０が型開きされた状態で、前記木材１２が成形型３０内の所定位置にセットされる。次に、固定型３１に対して一対の横方向可動型３２ａ，３２ｂと軸方向可動型３３とが黒矢印の方向に移動して成形型３０が型締めされると、成形型３０内には被覆材２０を成形するための空洞であるキャビティ３５が形成される。ここで、成形型３０内で木材１２を所定位置に位置決めする位置決めピン、及び前記キャビティ３５内に樹脂を射出するための複数の射出口は図６においては省略されている。
【００２３】
このようにして、成形型３０が型締めされると、成形型３０内に熱溶融した樹脂が所定圧力で射出される。このとき、成形型３０内にセットされた木材１２は樹脂の熱で加熱され、木材１２に含まれる水分の蒸発と空気の膨張とにより、空気が木材１２の外に流出しようとする。しかし、木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面には、シール材１８であるエポキシ樹脂塗料が塗布されているため、空気が木材１２の外に流出することがない。
【００２４】
そして、成形型３０内に射出された樹脂が固化すると（冷却時間15秒）、成形型３０が型開きされて木材１２が埋め込まれた被覆材２０が成形型３０から取り出される。前述のように、シール材１８の働きで木材１２に含まれる空気がその木材１２の外に流れ出ることがないため、樹脂が固化する際に前記樹脂と木材１２の端面間に空気が溜まることがなく、被覆材２０の膨らみによる成形不良を防止できる。ここで、シール材１８としてエポキシ樹脂塗料の代わりに、前記樹脂フィルム、金属板、及び樹脂板等を使用した場合でも被覆材２０の膨らみによる成形不良を良好に防止できる。なお、被覆材２０の前側フランジ部２３のボルト穴２３ｈと後側フランジ部２４のボルト穴２４ｈとは後工程で加工される。
【００２５】
＜衝撃吸収部材１０の車両への取付けについて＞
衝撃吸収部材１０が取付けられるサイドメンバ５は、図７、図８に示すように、角筒状に形成されており、その内側に衝撃吸収部材１０の後部、即ち、被覆材２０の被覆本体部２２の後部２２ｂと木材１２の後部とが軸方向から挿入可能なように構成されている。また、サイドメンバ５には、そのサイドメンバ５に挿入された衝撃吸収部材１０の後端面１０ｔが当接する上下一対の止めボルト６ｂが設けられている。止めボルト６ｂは衝撃吸収部材１０の挿入ストッパである。止めボルト６ｂは、サイドメンバ５を左右方向に貫通した状態で、その止めボルト６ｂの先端雄ネジ部にナット６ｎが螺合されることで、サイドメンバ５に締付け固定される。
【００２６】
そして、衝撃吸収部材１０の後端面１０ｔが上下一対の止めボルト６ｂに当接した状態で、サイドメンバ５に対する衝撃吸収部材１０の後部２２ｂの挿入が止められる。この状態で、衝撃吸収部材１０の被覆材２０の後側フランジ部２４がサイドメンバ５のフランジ部５ｆにボルトＢ止めされる。また、衝撃吸収部材１０の前端面（被覆材２０の前側フランジ部２３）の中央に設けられた位置決め突起２５がバンパリインフォース３の位置決め穴３ｈに嵌合した状態で、図７に示すように、前側フランジ部２３がバンパリインフォース３に対してボルトＢ止めされる。この状態で、車両に対する衝撃吸収部材１０の取付けが完了する。
【００２７】
このように、衝撃吸収部材１０の後部２２ｂをサイドメンバ５に対して軸方向から挿入できる構成のため、サイドメンバ５の軸心と衝撃吸収部材１０の木材１２の軸心とをほほ同軸に保持できる。さらに、バンパリインフォース３を介して衝撃吸収部材１０に対して衝撃荷重Ｆが加わった場合に、衝撃吸収部材１０（木材１２）がサイドメンバ５に対して倒れることがない。即ち、衝撃吸収部材１０の木材１２がバンパリインフォース３とサイドメンバ５の止めボルト６ｂ間で車両に加わる衝撃荷重Ｆを年輪１２ｋの軸心方向で受けられるようになる。
【００２８】
＜衝撃吸収部材１０の動作について＞
図７、図８に示すように、車両が前方衝突をして衝撃荷重Ｆがバンパリインフォース３に加わると、衝撃荷重Ｆは衝撃吸収部材１０をサイドメンバ５に対して押し込む方向に働くようになる。これにより、衝撃吸収部材１０の被覆材２０の後側フランジ部２４が破断し、衝撃吸収部材１０はさらにサイドメンバ５内に押し込まれる。これにより、衝撃荷重Ｆがバンパリインフォース３とサイドメンバ５の止めボルト６ｂとを介して衝撃吸収部材１０の木材１２に対して軸方向（年輪１２ｋの軸心方向）に加わるようになる。この結果、サイドメンバ５の止めボルト６ｂが衝撃吸収部材１０の木材１２にめり込んで、木材１２が軸方向に潰れ、前記木材１２の変形等により衝撃荷重Ｆが吸収される。
【００２９】
＜本実施形態に係る衝撃吸収部材１０の長所について＞
本実施形態に係る衝撃吸収部材１０では、木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面がシール材１８（エポキシ樹脂塗料）により気密状態で覆われている。このため、射出成形時に木材１２中の空気が溶融樹脂の熱により膨張して木材１２の外に流出しようとしても、空気等がシール材１８に止められて木材１２の端面から外に出ることがない。したがって、木材１２の端面と被覆材２０の内面間に空気が溜まるようなことがなく、被覆材２０の膨らみによる成形不良を防止できる。また、衝撃吸収部材１０の後部２２ｂがサイドメンバ５に対して軸方向から挿入される構成のため、衝撃荷重Ｆが加わったときに衝撃吸収部材１０（木材１２）がサイドメンバ５に対して倒れることがない。このため、木材１２は確実に年輪１２ｋの軸心方向に潰れるようになる。また、被覆材２０に前側フランジ部２３と後側フランジ部２４とを設けることで、バンパリインフォース３とサイドメンバ５間で木材１２を定位置に位置決めできるようになる。
【００３０】
＜変更例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、木材１２の年輪１２ｋの軸心方向における両端面のみにエポキシ樹脂塗料等を塗布する例を示した。しかし、木材１２の表面全体にエポキシ樹脂塗料等を塗布することも可能である。また、本実施形態では、木材１２を、図５に示すように、年輪１２ｋの軸心方向と角柱の軸心方向とが一致するように角柱形に切断する例を示した。しかし、複数の木材を組み合わせて年輪１２ｋの軸心方向と角柱（円柱）の軸心方向とが一致するよう木材を成形することも可能である。また、本実施形態では、衝撃吸収部材１０（被覆材２０）に後側フランジ部２４を設け、後側フランジ部２４をサイドメンバ５のフランジ部５ｆにボルト止めすることで、衝撃吸収部材１０をサイドメンバ５に連結する例を示した。しかし、被覆材２０の後端位置にサイドメンバ５の上下一対の止めボルト６ｂが挿通されるボルト穴を形成し、前記止めボルト６ｂにより衝撃吸収部材１０（被覆材２０）をサイドメンバ５に連結する構成でも可能である。また、本実施形態では、車両に使用される衝撃吸収部材を例示したが、本発明に係る衝撃吸収部材を、例えば、建物、列車、船舶等に使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
３・・・・バンパリインフォース
５・・・・サイドメンバ
６ｎ・・・ナット
６ｂ・・・止めボルト（挿入ストッパ）
１０・・・衝撃吸収部材
１２・・・木材
１２ｋ・・年輪
１８・・・シール材
２０・・・被覆材
２２ｂ・・後部（突出部）
２２・・・被覆本体部
２３・・・前側フランジ部（一端側のフランジ部）
２４・・・後側フランジ部（途中位置のフランジ部）
３０・・・成形型
Ｆ・・・・衝撃荷重
【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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【図９】
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【図１０】
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