(57)【要約】【課題】乗員の体格差に依存せず、安定してエネルギーを最大限吸収することができる衝撃緩衝モジュールを提供する。【解決手段】車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に設けられる衝撃緩衝モジュールであって、一面側が乗員の膝部に対向するように配置されるパネル部材と、該パネル部材の他面側に連結されパネル部材に加わる衝撃を緩衝する衝撃緩衝構造体と、パネル部材を所定の位置範囲に保持可能な車体側への結合部と、該結合部とパネル部材とを接続し、回動可能で延性を発現可能な接続部と、を有することを特徴とする衝撃緩衝モジュール。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に設けられる衝撃緩衝モジュールであって、一面側が乗員の膝部に対向するように配置されるパネル部材と、該パネル部材の他面側に連結され前記パネル部材に加わる衝撃を緩衝する衝撃緩衝構造体と、前記パネル部材を所定の位置範囲に保持可能な車体側への結合部と、該結合部と前記パネル部材とを接続し、回動可能で延性を発現可能な接続部と、を有することを特徴とする衝撃緩衝モジュール。
【請求項２】
前記接続部が第１の樹脂組成物からなる、請求項１に記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項３】
前記第１の樹脂組成物が、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂およびポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項２に記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項４】
前記接続部が蛇腹状断面形状を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項５】
前記衝撃緩衝体が、少なくとも１つの衝撃受体と、衝撃方向に対して前記衝撃受体の上流側または下流側に配置され、前記衝撃受体を圧入可能な少なくとも１つの圧入孔を有する支持部材と、を有し、前記衝撃受体と前記支持部材の少なくともいずれか一方が第２の樹脂組成物からなり、かつ、前記支持部材の強度および剛性が、前記衝撃受体の強度および剛性と同等以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項６】
前記衝撃受体の外形が柱状または錐台状であり、前記衝撃受体の外形の、該衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の形状が、円、楕円または多角形である、請求項５に記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項７】
前記衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積が、該圧入方向に変化しており、前記衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積の最大値が、前記圧入孔の前記圧入方向に垂直な方向の断面の面積よりも大きい、請求項５または６に記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項８】
前記衝撃受体が、中実構造または中空構造のいずれかに構成されている、請求項５〜７のいずれかに記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項９】
前記支持部材が金属からなり、衝撃受体が第２の樹脂組成物からなる、請求項５〜８のいずれかに記載の衝撃緩衝モジュール。
【請求項１０】
前記第２の樹脂組成物が、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂およびポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項５〜９のいずれかに記載の衝撃緩衝モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃緩衝モジュールに関し、とくに、車両の乗員保護用に好適な衝撃緩衝モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、搭乗者保護の観点から、自動車内外装を中心に、衝撃緩衝構造体や衝撃緩衝モジュールの開発が進められている。シートベルト、エアバッグなどは衝突時に乗員の安全を確保する衝撃緩衝構造体として、従来から広く利用されている。シートベルトやエアバッグは、衝突時に、座席に着座した乗員の体を拘束または保護して衝撃を緩和するものである。
【０００３】
一方、上記のような構造体とは別に車両内に装備して乗員の安全を確保する衝撃緩衝モジュールが知られており、例として、ニーボルスター等が挙げられる。ニーボルスターは、自動車の衝突時に前席に着座した乗員の膝の動きを止め、当該乗員の腰の動きを規制することによって、シートベルトやエアバッグと協働して乗員の体全体をより確実に拘束し、安全性をより高めるものである。
【０００４】
ニーボルスターとしては、湾曲ブラケットとニーパネル部材とからなる、アルミニウムなどの金属の塑性変形を利用したものや（例えば、特許文献１）、断面形状がオーバル形の有底筒状のエネルギー吸収部材や、ニーボルスターパッドおよびニーボルスターカバーなどの樹脂成形品の圧潰や破壊による衝撃吸収を利用したものが主流であった（例えば、特許文献２、特許文献３）。しかしながら、これらニーボルスターにおいては、衝撃が加わった際に、乗員の体格差により膝が当たる位置が異なるため、金属の塑性変形や樹脂成形品の圧潰や破壊による衝撃吸収が目標通り進まないことがあり、衝撃エネルギーを目標通りに吸収できないことがあるという問題があった。
【０００５】
また、これら衝撃緩衝モジュールを高い衝撃エネルギーを吸収できるように設計しようとすると、人体への過大な負荷が懸念されるため、シートベルトやエアバッグとの協働が高度に行われるよう配慮する必要があり、設計の困難性が増大する上、実際に衝撃を受けた場合に確実に乗員を保護することが困難になるおそれがあった。このような観点から、車両用の衝撃緩衝モジュール、とくに自動車用の衝撃緩衝モジュールとしては、乗員の体格差に依存せず、安定して衝撃を吸収することができる衝撃緩衝モジュールが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８９３０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１６４３７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１２１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、上記のような背景技術に鑑み、乗員の体格差に依存せず、安定して衝撃エネルギーを最大限吸収することができる衝撃緩衝モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る衝撃緩衝モジュールは、車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に設けられる衝撃緩衝モジュールであって、一面側が乗員の膝部に対向するように配置されるパネル部材と、該パネル部材の他面側に連結され前記パネル部材に加わる衝撃を緩衝する衝撃緩衝構造体と、前記パネル部材を所定の位置範囲に保持可能な車体側への結合部と、該結合部と前記パネル部材とを接続し、回動可能で延性を発現可能な接続部と、を有することを特徴とするものからなる。上記結合部は、パネル部材に乗員の膝部が当たり、パネル部材が初期位置から移動される際にも、パネル部材を、吊り下げ等の支持形態を維持しながら車体側に対し所定の位置範囲内に保持するために、変位可能に車体側（例えば、ステアリングコラムなど）に連結する部位であり、ボルト、ナットなどを用いて固定する締結部や、ピン部材等を用いて回転可能に連結する連結部などを含む概念である。
【０００９】
このような本発明に係る衝撃緩衝モジュールにおいては、パネル部材が乗員の膝部側から衝撃を受ける際、該パネル部材は乗員の膝部の移動とともに衝撃負荷方向に移動され、パネル部材の他面側に連結された衝撃緩衝構造体によって衝撃エネルギーが吸収されて衝撃が緩衝される。このとき、パネル部材は回動可能で延性を発現可能な接続部を介して車体側への結合部に連結されているので、パネル部材の移動に伴って接続部が結合部に対して回動されながら、延性を発現する。延性は、接続部が引き伸ばされながら、破断することなく塑性変形する特性であるから、この接続部の特性により、パネル部材は、結合部を中心に単に回転するのではなく、衝撃を受ける前の初期姿勢あるいはそれに近い姿勢に保たれながら所定の位置範囲内で平行移動に近い形態で変位することが可能になる。その結果、パネル部材がその一面側のどの部位で衝撃を受けたとしても、つまり、乗員の体格差等によって乗員の膝部側から実際に衝撃を受けるパネル部材の位置が変化する場合にあっても、その衝撃がパネル部材の他面側に連結されている衝撃緩衝構造体に効率よく伝達されることになり、該衝撃緩衝構造体によって衝撃エネルギーが効率よく吸収されて衝撃が効果的に緩衝される。また別の観点からみるに、パネル部材はある初期位置に設置されるので、乗員の体格差によって乗員の膝部側から実際に衝撃を受けるパネル部材の位置が変化することになるが、上記の如く接続部を介してパネル部材が平行移動に近い形態で変位することが可能であるので、パネル部材が結合部を中心に単に回転する場合に比べ、衝撃緩衝の際の乗員の膝部の移動量（移動ストローク）とそれに対応する衝撃緩衝構造体の衝撃緩衝のための作動量（作動ストローク）が、パネル部材が実際に衝撃を受ける位置によっては大きくは変化しない構造を実現できる。換言すれば、それらが乗員の体格差によっては大きくは変化しない構造を実現できる。衝撃緩衝の際の乗員の膝部の移動量（移動ストローク）には、乗員保護の面から、つまり、短すぎるストロークで大きなエネルギーを吸収することにより乗員に急激に大きな負荷をかけたり、長すぎるストロークでエネルギーを吸収することにより衝撃エネルギーを迅速かつ適切に吸収できなかったりする状態を回避して乗員を適切に保護ために、適切な範囲が存在すると考えられる。同様の理由で、さらには効果的に衝撃緩衝性能を発揮させるために、衝撃緩衝構造体の衝撃緩衝のための作動量（作動ストローク）にも、適切な範囲が存在すると考えられる。したがって、パネル部材が平行移動に近い形態で変位することを可能とすることで、これら両ストロークを確実に所望の範囲内に納めることが可能になり、衝撃負荷条件がどのように変化しても、確実に適切かつ理想的な衝撃緩衝を実現することが可能になる。
【００１０】
このように、本発明に係る衝撃緩衝モジュールにおいては、回動可能で延性を発現可能な接続部は極めて重要な役割を担っている。この接続部は、例えば延性を発現可能な樹脂組成物（第１の樹脂組成物）から構成することが可能である。第１の樹脂組成物としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂およびポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有するものを挙げることができる。接続部がこのような樹脂組成物からなることにより、高速変形時にも自由に回動して延性を示すことが可能となり、経時的にも安定して衝撃を吸収することが可能となる。
【００１１】
また、上記接続部の形状としては、特に限定されないが、上述したような延性をより円滑に発現させるために、好ましい形態として、例えば蛇腹状断面形状を有する接続部を挙げることができる。
【００１２】
本発明に係る衝撃緩衝モジュールにおいては、パネル部材が乗員の膝部側からパネル部材の一面側にかかる衝撃は、パネル部材の他面側に連結された衝撃緩衝構造体によって緩衝される。この衝撃緩衝構造体としては、特に限定されないが、好ましくは、人体にかかる荷重が人体耐性の最大値を上回ることのないよう、経時的に安定してエネルギーを最大限吸収することができる、衝撃負荷時の荷重−変位曲線がいわゆる矩形波を示す衝撃緩衝構造体を用いることが望ましい。
【００１３】
このような要求を満たすために、本発明に係る衝撃緩衝モジュールにおける衝撃緩衝構造体は、少なくとも１つの衝撃受体と、衝撃方向に対して前記衝撃受体の上流側または下流側に配置され、前記衝撃受体を圧入可能な少なくとも１つの圧入孔を有する支持部材と、を有し、前記衝撃受体と前記支持部材の少なくともいずれか一方が第２の樹脂組成物からなり、かつ、前記支持部材の強度および剛性が、前記衝撃受体の強度および剛性と同等以上であるものが好ましい。
【００１４】
このような本発明に係る衝撃緩衝モジュールにおける衝撃緩衝構造体においては、衝撃緩衝構造体に衝撃荷重が加わった際、衝撃受体または支持部材の単独移動、あるいは衝撃受体と支持部材の相対移動により、衝撃受体が支持部材の圧入孔に圧入され、該圧入時に、圧入部に生じる摩擦抵抗により、衝撃緩衝構造体に加わった衝撃エネルギーが吸収され、緩衝される。このとき、衝撃受体と支持部材の少なくともいずれか一方が樹脂組成物（第２の樹脂組成物）から構成されていることにより、両部材が金属で構成されている場合における急激な圧入荷重の上昇、換言すれば、高い初期荷重の発生が回避され、樹脂組成物から構成されている部材の圧入部（とくに、圧入面）が適度に変形（変位）されていき、比較的低い荷重状態にて変位が進むいわゆる矩形波特性が実現されて、衝撃が経時的に安定して吸収される。支持部材の圧入孔形成部の強度および剛性が、衝撃受体の強度および剛性と同等以上であれば、衝撃受体が圧入孔に圧入されているときに圧入孔が過大に変形されないようにして、つまり、圧入孔の径が不必要に拡大されないようにして、衝撃受体のある圧入ストローク分以上、望ましい摩擦抵抗の発生を持続し、比較的低い荷重発生状態での衝撃の経時的安定吸収を可能としている。圧入孔の径の不必要な拡大回避の観点からは、上記強度および剛性のうち、とくに剛性の特性が重要となる。
【００１５】
また、上記強度および剛性としては、とくに衝撃受体と支持部材の各部材の素材の強度および剛性を考慮すればよい。すなわち、圧入部において衝撃受体よりも外側に位置する支持部材の強度および剛性が、内側に位置する衝撃受体の強度および剛性と同等以上とされることで、圧入孔の径の不必要な拡大が回避され、両部材間に適切な摩擦抵抗の発生状態を持続させて、衝撃の経時的安定吸収特性を向上させることができる。
【００１６】
上記のような衝撃緩衝構造体においては、上記衝撃受体の外形が柱状または錐台状であり、上記衝撃受体の外形の、該衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の形状が、円、楕円または多角形である構成を採用することができる。すなわち、略一定外径の柱状の衝撃受体に構成し、該衝撃受体が支持部材の圧入孔に圧入されている間、略一定の摩擦抵抗を発生させるようにすることもできるし、錐台状の衝撃受体に構成し、該衝撃受体が支持部材の圧入孔に圧入されている間、衝撃受体の外径の増大に伴って徐々に摩擦抵抗が増大するようにすることもできる。また、衝撃受体の断面形状が、円、楕円または多角形であると、衝撃受体と圧入孔との接触面積が大きくなり、より均一に摩擦抵抗が得られることから、より安定して衝撃を吸収することができる。
【００１７】
また、上記衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積が、該圧入方向に変化しており、上記衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積の最大値が、上記圧入孔の上記圧入方向に垂直な方向の断面の面積よりも大きい構成とすることができる。衝撃受体の断面積が圧入方向に変化していることにより、圧入孔との間で発生する摩擦抵抗の遷移特性を望ましい特性に設定することが可能になり、その断面積の最大値が、圧入孔の孔面積よりも大きい構成とすることにより、摩擦抵抗を途切れることなく安定して継続的に発生させることが可能になる。また、より安定した矩形波を得る観点からは、衝撃受体の先端をあらかじめ圧入孔に差し込んだものが好ましい。
【００１８】
また、上記衝撃受体は、中実構造、中空構造のいずれに構成されていてもよい。衝撃緩衝構造体全体の軽量化等の観点からは、中空構造であることが好ましい。中実構造の場合には、より所望の外形形状を保持しやすい衝撃受体を実現可能である。また、衝撃受体が中空である場合、衝撃受体の断面外周長が、圧入孔の内周長より長いことが好ましい。
【００１９】
また、上記のような衝撃緩衝構造体においては、とくに好ましい素材形態として、上記支持部材が金属からなり、衝撃受体が上記第２の樹脂組成物からなる形態を挙げることができる。衝撃受体が樹脂組成物からなることにより経時的に安定して衝撃を吸収することができる。また、支持部材が金属からなることにより金属の有する強度および剛性により、衝撃受体が支持部材に圧入された際により適切な摩擦抵抗が得られ、経時的により安定して衝撃を吸収することができる。すなわち、このような形態においては、金属製の支持部材の圧入孔を、衝撃受体が圧入される際により拡大変形しにくい構造に構成でき、一方、圧入される衝撃受体は、その外面が硬くなりすぎないようにして、圧入時の過大な初期荷重の発生を回避しつつ、望ましい圧入荷重の持続、それによる望ましい摩擦抵抗の持続をはかることができる。
【００２０】
また、上記のような衝撃緩衝構造体において、接続部および衝撃受体と支持部材の少なくともいずれか一方を構成する第２の樹脂組成物としては、とくに限定されないが、前述の第１の樹脂組成物と同様、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂およびポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有するものであることが好ましい。初期荷重をより低減しつつ、経時的により安定して衝撃を吸収することができるためである。より好ましい樹脂組成物としては、少なくともポリアミド樹脂を含有するものである。ポリアミド樹脂は、靱性と強度のバランスに優れているので特に好ましい。また、ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレン樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂が好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明によれば、乗員の体格差に依存せず、安定してエネルギーを最大限吸収することができる衝撃緩衝モジュールを提供することができる。本発明に係る衝撃緩衝モジュールは、衝突時等に乗員を保護するために、従来のニーボルスターに代えて好ましく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】比較例としての従来概念に基づく衝撃緩衝モジュールの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の衝撃緩衝モジュールの作動状態の一例を示す概略構成図である。
【図３】図１の衝撃緩衝モジュールの別の条件時の一例を示す概略構成図である。
【図４】図３の衝撃緩衝モジュールの作動状態の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の一実施態様に係る衝撃緩衝モジュールの概略構成図である。
【図６】図５の衝撃緩衝モジュールの作動状態の一例を示す概略構成図である
【図７】図５の衝撃緩衝モジュールの別の条件時の一例を示す概略構成図である。
【図８】図７の衝撃緩衝モジュールの作動状態の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第一の実施形態に係る衝撃緩衝構造体の概略断面図である。
【図１０】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第二の実施形態に係る衝撃緩衝構造体の概略断面図である。
【図１１】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第三の実施形態に係る衝撃緩衝構造体の概略断面図である。
【図１２】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる衝撃緩衝構造体における荷重−変位曲線の一例を示すグラフである。
【図１３】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第一の実施形態に係る衝撃緩衝構造体アセンブリの概略断面図である。
【図１４】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第二の実施形態に係る衝撃緩衝構造体アセンブリの概略断面図である。
【図１５】本発明の衝撃緩衝モジュールに好ましく用いられる第三の実施形態に係る衝撃緩衝構造体アセンブリの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の衝撃緩衝モジュールは下記に示す実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
本発明による技術思想をより明確にするために、先ず、比較例としての従来概念に基づく衝撃緩衝モジュールの一例を図１〜図４を用いて説明する。図１〜図４に示す衝撃緩衝モジュール１０１は、衝突時に乗員１０２の膝部１０３がぶつかり、そのエネルギーを衝撃緩衝構造体１０４に伝えるパネル部材１０５と、パネル部材１０５の上端部を車体側に連結する結合部１０６を有している。図１に示すように、衝撃緩衝構造体１０４の連結部に対応するパネル部材１０５の正面部位に膝部１０３が当たる場合、図２に示すように、パネル部材１０５が結合部１０５を中心に回動するように移動し、衝撃緩衝構造体１０４により適切に衝撃エネルギーを吸収することが可能である。しかしながら、乗員の体格差により、膝があたる場所は一定でない。例えば、大柄な足の長い人の場合、図３に示すように、膝部１０３が衝撃緩衝構造体１０４のパネル部材１０５への連結部より高い位置にあり、図４に示すように、パネル部材１０５の変位が少なく、エネルギー吸収量が減少するため、怪我につながるおそれがある。
【００２５】
一方、図５に示す本発明の一実施態様に係る衝撃緩衝モジュール１は、車両のシートに着座した乗員２の膝部３の前方に設けられるものであって、一面側(正面側)が乗員２の膝部３に対向するように配置されるパネル部材４と、該パネル部材４の他面側に連結されパネル部材４に加わる衝撃を緩衝する衝撃緩衝構造体５と、パネル部材４を所定の位置範囲に保持可能な車体側への結合部６と、該結合部６とパネル部材４の上端部とを接続し、回動可能で延性を発現可能な接続部７と、を有するものからなる。本実施態様では、接続部７は、ステアリングコラム等の車体側にパネル部材４をぶら下げるように構成され、前述したような第１の樹脂組成物で形成されて蛇腹状断面形状を有している。また、衝撃緩衝構造体５は、本実施態様では、パネル部材４に連結部８を介して連結される衝撃受体９と、該衝撃受体９を圧入可能な支持部材１０とを有するものに構成されているが、衝撃緩衝構造体の構成例の詳細については後述する。
【００２６】
このような衝撃緩衝モジュール１においては、図５、図６に示すように、大柄な足の長い人の場合、乗員２の膝部３が衝撃緩衝構造体５の連結部８より高い位置にあるが、図６に示すように、衝突時等の衝撃負荷時に接続部７が回動しながら延性をもって伸ばされ、パネル部材４が平行移動に近い形態で移動され、パネル部材４の変位Ｓ１を大きくすることができる。同時に、衝撃緩衝構造体５の作動ストロークＴ１も十分に大きくすることができ、それによって理想的な衝撃エネルギー吸収をはかることができる。図７に示すように、小柄な足の短い人の場合、乗員２の膝部３が衝撃緩衝構造体５の連結部８の位置近傍のパネル部材４の正面位置に膝部３が当たる場合、図８に示すように、接続部７がわずかに回動しながら延性をもって伸ばされ、やはり、パネル部材４の変位Ｓ２を大きく確保しつつ、衝撃緩衝構造体５の作動ストロークＴ２も十分に大きくすることができ、それによって理想的な衝撃エネルギー吸収をはかることができる。このように、乗員２の体格差に依存せず、安定してエネルギーを最大限効率よく吸収することが可能となる。
【００２７】
上記のような衝撃緩衝モジュール１においては、接続部７が樹脂組成物（第１の樹脂組成物）からなることが好ましい。接続部が樹脂組成物からなることにより、高速変形時にも自由に回動して延性を示すことが可能となり、経時的に安定して衝撃を吸収することができる。このような樹脂組成物としては、とくに、ポリアミド樹脂と反応性官能基を有するゴム質重合体とを含有し、電子顕微鏡観察において、ポリアミド樹脂が連続相を形成し、反応性官能基を有するゴム質重合体が分散相を形成し、かつ、反応性官能基を有するゴム質重合体の分散相中に、ポリアミド樹脂と反応性官能基を有するゴム質重合体の反応により生成した化合物により形成される特定の粒子径の微粒子を含有し、分散相中における前記微粒子の占める面積が一定以上であるモルホロジーを有するものであることが好ましい。このような樹脂組成物の使用により、接続部７の靱性のさらなる向上が可能になり、経時的にさらに安定して衝撃を吸収することが可能になる。
【００２８】
上記のような衝撃緩衝モジュール１においては、衝撃緩衝構造体５として、とくに以下のような構成を採ることが好ましい。すなわち、少なくとも１つの衝撃受体９と、衝撃方向に対して前記衝撃受体９の上流側または下流側に配置され、前記衝撃受体９を圧入可能な少なくとも１つの圧入孔を有する支持部材１０と、を有する衝撃緩衝構造体５であって、前記衝撃受体９と前記支持部材１０の少なくともいずれか一方が樹脂組成物（第２の樹脂組成物）からなり、かつ、前記支持部材１０の強度および剛性が、前記衝撃受体９の強度および剛性と同等以上であることが好ましい。
【００２９】
図９に、本発明における衝撃緩衝構造体の第一の実施形態を示す。図９に示す衝撃緩衝構造体１１は、例えば金属からなる、例えば有底筒状の少なくとも１つの支持部材１２と、樹脂組成物からなる、例えば円柱状の少なくとも１つの衝撃受体１３とを有している。支持部材１２は、衝撃受体１３を圧入する圧入孔１５を有しており、円柱状の衝撃受体１３と横断面円形の圧入孔１５の場合、圧入前の直径として、圧入孔１５の内径ｄ１よりも衝撃受体１３の外径Ｄ１の方が若干大きく設定されており、所望の圧入条件を満たすように設定されている。図示例では一つの圧入孔１５を有しているが、支持部材１２は、圧入孔１５を２以上有していてもよい。図９は、衝撃方向１４（矢印方向）に対して、支持部材１２が衝撃受体１３の上流側に配置される例を示しており、衝撃緩衝構造体１１が衝撃を受けると、支持部材１２が衝撃方向に動いて衝撃受体１３が圧入孔１５に圧入される。また、図示は省略するが、支持部材１２は、衝撃方向１４に対して、衝撃受体１３の下流側に配置されてもよい。つまり、図９において、衝撃方向１４の矢印方向を逆にした形態である。また、衝撃受体１３は、前述したように、中実構造、中空構造のいずれの形態も採り得る。
【００３０】
図１０に、本発明における衝撃緩衝構造体の第二の実施形態を示す。図１０に示す衝撃緩衝構造体２１では、板体またはある構造体の板体部に構成された支持部材２２に，貫通孔からなる圧入孔２５が設けられ、該圧入孔２５に対して衝撃受体２３が圧入される。符号２４は、衝撃方向を示しており、衝撃方向２４の矢印方向を逆にした形態も可能である。
【００３１】
図１１に、本発明における衝撃緩衝構造体の第三の実施形態を示す。図１１に示す衝撃緩衝構造体３１では、複数の衝撃受体３３を有しており、該複数の衝撃受体３３が、支持部材３２に設けられた対応する複数の圧入孔３５に圧入される。符号３４は、衝撃方向を示しており、衝撃方向３４の矢印方向を逆にした形態も可能である。
【００３２】
上記のような実施形態においては、衝撃受体１３、２３、３３が圧入孔１５、２５、３５に圧入される際の摩擦抵抗により、衝撃が吸収される。このとき、例えば、衝撃受体１３、２３、３３および／または圧入孔１５、２５、３５の摩擦係数を高くすることにより衝撃受体１３、２３、３３と圧入孔１５、２５、３５との間の摩擦抵抗を高めたり、衝撃受体１３、２３、３３の、圧入方向に垂直な方向の断面の面積の最大値を、圧入孔１５、２５、３５の、上記圧入方向に垂直な方向の断面の面積よりも大きくすることにより、支持部材１２、２２、３２へ衝撃受体１３、２３、３３を圧入する際の衝撃吸収性能を高めることも可能である。また、前述したように、衝撃緩衝構造体１１、２１、３１が、受けた衝撃を経時的により安定して吸収することを可能とするため、衝撃受体１３、２３、３３と支持部材２２、２２、３２の圧入孔１５、２５、３５との摩擦抵抗を適正に調整できる観点からは、衝撃受体１３、２３、３３の圧入方向に対して垂直方向の断面の面積の最大値を、圧入孔１５、２５、３５の圧入方向に対して垂直方向の断面の面積よりも大きくすることにより、衝撃受体１３、２３、３３と圧入孔１５、２５、３５との摩擦抵抗を高めることが好ましい。
【００３３】
そして、上記衝撃緩衝構造体１１、２１、３１においては、支持部材１２、２２、３２の強度および剛性が、衝撃受体１３、２３、３３の強度および剛性と同等以上とされることが好ましい。支持部材１２、２２、３２の強度および剛性が、衝撃受体１３、２３、３３の強度および剛性と同等以上であれば、圧入の際に適切な摩擦抵抗を得ることができ、初期荷重を低減しつつ、経時的に安定して衝撃を吸収することができる。
【００３４】
また、前述したように、上記衝撃緩衝構造体１１、２１、３１においては、支持部材１２、２２、３２と衝撃受体１３、２３、３３の少なくともいずれか一方が樹脂組成物（第２の樹脂組成物）からなり、とくに、支持部材１２、２２、３２が金属からなり、衝撃受体１３、２３、３３が樹脂組成物からなる形態が好ましい。このように構成することで、より適切に、初期荷重を低減しつつ、経時的に安定して衝撃を吸収することができる。
【００３５】
上記樹脂組成物としては、とくに、ポリアミド樹脂と反応性官能基を有するゴム質重合体とを含有し、電子顕微鏡観察において、ポリアミド樹脂が連続相を形成し、反応性官能基を有するゴム質重合体が分散相を形成し、かつ、反応性官能基を有するゴム質重合体の分散相中に、ポリアミド樹脂と反応性官能基を有するゴム質重合体の反応により生成した化合物により形成される特定の粒子径の微粒子を含有し、分散相中における前記微粒子の占める面積が一定以上であるモルホロジーを有するものであることが好ましい。このような樹脂組成物の使用により、支持部材および／または衝撃受体の靱性のさらなる向上が可能になり、初期荷重をさらに低減しつつ、経時的にさらに安定して衝撃を吸収することが可能になる。
【００３６】
上記のような衝撃緩衝構造体を用いて得られる荷重−変位曲線の一例を図１２に示す。図１２において、横軸は変位、縦軸は荷重を示す。（ａ）は荷重がゼロになるまでの変位を示す。（ｂ）は立ち上がり時の荷重（初期荷重）を示し、荷重−変位曲線において最初に出現する山の最大点荷重を指す。（ａ）の値が大きいほど、経時的に安定して衝撃を吸収することができることを示す。また、（ｂ）の値が小さいほど、初期荷重を低減することができることを示す。すなわち、荷重−変位曲線は、図１２に示すように、矩形波であることが、初期荷重を低減しつつ、経時的に安定して衝撃を吸収することができることを示す。
【００３７】
また、本発明においては、上記のような衝撃緩衝構造体から構成される第一の緩衝部と、衝撃方向に対して前記第一の緩衝部の下流側に配置され、上記のような衝撃緩衝構造体から構成される第二の緩衝部とを有し、第二の緩衝部が複数の衝撃受体および圧入孔を有する衝撃緩衝構造体のアセンブリ形態を採用することも好ましい（以下、衝撃緩衝構造体のアセンブリ形態を「衝撃緩衝構造体アセンブリ」と言うこともある）。
【００３８】
このような衝撃緩衝構造体アセンブリにおいては、第一の緩衝部により主として高衝撃を吸収し、第二の緩衝部により主として低衝撃を吸収することができ、初期荷重をより低減しつつ、経時的により安定して衝撃を吸収することができるとともに、衝撃方向に対して衝撃緩衝モジュールの下流側に配される保護対象をより適切に保護することができる。
【００３９】
上記衝撃緩衝構造体アセンブリにおいては、上記第一の緩衝部における衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積の最大値が、上記第二の緩衝部における一つの衝撃受体の圧入方向に垂直な方向の断面の面積の最大値よりも大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、より適切にかつ円滑に、第一の緩衝部により高衝撃を吸収し、第二の緩衝部により低衝撃を吸収することができるようになり、衝撃方向に対して衝撃緩衝モジュールの下流側に配された保護対象をより適切に保護することができる。
【００４０】
また、上記第一の緩衝部と上記第二の緩衝部の接続部に回転機構を有することも好ましい。衝撃が衝撃緩衝構造体アセンブリに加わった際、第一の緩衝部と第二の緩衝部間で衝撃荷重が伝達されることになるが、この荷重の方向は必ずしも衝撃緩衝構造体アセンブリの軸方向とは限らず、また、初期の接続状態がそのまま維持されるとは限らない。すなわち、初期荷重が衝撃緩衝構造体アセンブリの軸方向に対し少し角度的にずれた方向から加わったり、衝撃荷重伝達中に第一の緩衝部と第二の緩衝部が初期の直線的な接続状態から小さい角度だけ屈曲したような接続状態になることが考えられる。このような場合を考慮して、第一の緩衝部と第二の緩衝部の間に両者が相対回転可能な回転機構を設けておくことにより、一方の緩衝部を他方の緩衝部に対し実質的に自動的に角度微調整を行わせることが可能になり、それによって、第一の緩衝部と第二の緩衝部のそれぞれにおいて、衝撃受体の支持部材の圧入孔への適切な圧入状態の維持、圧入部に生じる摩擦抵抗による適切な衝撃エネルギーの吸収、緩衝状態の維持が可能となる。なお、この回転機構については、後述の実施の形態にも例示するように、回転を許容しようとする方向に応じて、複数の(例えば二つの) 回転機構を組み合わせて設けることもできる。
【００４１】
また、同様に、衝撃方向に対して上記第一の緩衝部の上流側の端部に回転機構（ここでは、第二の回転機構と称する。）を有することも好ましい。この第二の回転機構は、上述の回転機構（ここでは、第一の回転機構と称する。）に加えて設けることができる。この第二の回転機構は、衝撃緩衝構造体アセンブリ全体に対し、衝撃方向に対して第一の緩衝部の上流側の端部に位置するから、この第二の回転機構による角度微調整により、衝撃緩衝構造体アセンブリ全体の角度の微調整が可能になる。したがって、この第二の回転機構により、衝撃緩衝構造体アセンブリ全体の角度(姿勢)を適切な角度(姿勢)に微調整しつつ、上記第一の回転機構により、衝撃緩衝モジュール内における第一の緩衝部と第二の緩衝部間の角度を適切な角度に微調整することが可能になり、衝撃緩衝構造体アセンブリ全体を望ましい状態にしてより高い性能の発現が可能になる。ここで、上記のような第一、第二の回転機構においては、回転角度が大きくなりすぎて不都合を発生しないように、適当な機構や手段により角度規制を設定しておくことが好ましい。
【００４２】
さらに、上記第二の緩衝部の上記第一の緩衝部との接続部側に球面受けを有することも好ましい。第一の緩衝部から衝撃荷重が伝達される第二の緩衝部においては、複数の衝撃受体の複数の圧入孔への圧入により、第一の緩衝部に比べてより小さな抗力(反力)が複数の圧入部において発生することになり、それら複数の抗力の合力が第一の緩衝部へと相対的に伝達されることになるが、複数の抗力が比較的広い領域に分布してしまったり、第一の緩衝部へと伝達される際に種々の角度をもって伝達されてしまい、第一の緩衝部へと伝達される複数の抗力の合力が、効率よく集束された一つの合力となりにくい場合が想定される。このような場合にあっても、上記部位に球面受け（球面受け構造）を設けておくことで、上記複数の抗力を第一の緩衝部の中心軸方向に指向させることが可能になり、それによって、複数の抗力を効率よく集束された一つの合力として第一の緩衝部へと伝達させることが可能になる。その結果、前述の如く主として高衝撃を吸収する第一の緩衝部に、円滑にかつより確実に所望の性能を発揮させることが可能になる。また、これを通して、衝撃緩衝構造体アセンブリ全体としてもより高い性能の発現が可能になる。なお、このような球面受けは、第一の緩衝部と第二の緩衝部が直列に接続されている場合には、その第二の緩衝部の第一の緩衝部との接続部側に一つ設ければよいが、例えば、第一の緩衝部に対して複数の第二の緩衝部が併設されている場合には、複数の球面受けを配置することも可能である。
【００４３】
次に、図１３に本発明における衝撃緩衝構造体アセンブリの第一の実施形態を示す。図１３に示す衝撃緩衝構造体アセンブリ４１は、図９に示したような衝撃緩衝構造体１１が第一の緩衝部４２として、図１１に示したような衝撃緩衝構造体３１（但し、図示例では、複数の衝撃受体３３が板体３６で連結または板体３６と一体的に形成されている。）が第二の緩衝部４３として設けられており、これら第一の緩衝部４２と第二の緩衝部４３を組み合わせた構造に構成されている。第二の緩衝部４３は衝撃方向４４に対して第一の緩衝部４２の下流側に配置されている。第一の緩衝部４２において、円柱状の衝撃受体１３と横断面円形の支持部材１２の圧入孔１５の場合、前述したのと同様に、圧入前の直径として、圧入孔１５の内径ｄ１よりも衝撃受体１３の外径Ｄ１の方が若干大きく設定されており、所望の圧入条件を満たすように設定されている。また、第二の緩衝部４３においても、衝撃受体３３が円柱状で支持部材３２の圧入孔３５が横断面円形の場合、同様に、圧入前の直径として、各圧入孔３５の内径ｄ２よりも各衝撃受体３３の外径Ｄ２の方が若干大きく設定されており、所望の圧入条件を満たすように設定されている。そして、第一の緩衝部４２における衝撃受体１３の圧入孔１５への圧入方向に垂直な方向の断面積が、第二の緩衝部４３における各衝撃受体３３の各圧入孔３５への圧入方向に垂直な方向の断面積よりも大きく設定されている。すなわち、図示例では各衝撃受体および各圧入孔が断面円形の場合を想定しているので、第一の緩衝部４２における衝撃受体１３の外径Ｄ１と圧入孔１５の内径ｄ１が、第二の緩衝部４３における各衝撃受体３３の外径Ｄ２と各圧入孔３５の内径ｄ２よりも大きく設定されている。このような構成とすることにより、前述したように、第一の緩衝部４２により高衝撃を吸収し、第二の緩衝部４３により低衝撃を吸収することができ、より初期荷重を低減しつつ、経時的により安定して衝撃を吸収することができるとともに、衝撃方向４４に対して衝撃緩衝構造体アセンブリ４１の下流側に配された保護対象をより適切に保護することができる。
【００４４】
また、このような衝撃緩衝構造体アセンブリ４１においては、好ましい形態として前述したように、第一の緩衝部４２における衝撃受体１３の圧入方向に対して垂直方向の断面の面積の最大値が、第二の緩衝部４３における一つの衝撃受体３３の圧入方向に対して垂直方向の断面の面積の最大値よりも大きい。このような構成とすることにより、より確実に、第一の緩衝部４２により高衝撃を吸収し、第二の緩衝部４３により低衝撃を吸収することができ、衝撃方向４４に対して衝撃緩衝構造体アセンブリ４１の下流側に配される保護対象をより適切に保護することができる。
【００４５】
図１４に、本発明における衝撃緩衝構造体アセンブリの第二の実施形態に係る回転機構を有する場合の例を示す。本実施形態においては、図１３に示した第一の実施形態に比べ、第一の緩衝部４２と第二の緩衝部４３の接続部に回転機構が設けられている。図示例では、この回転機構は、第二の緩衝部４３の支持部材３２側に取り付けられたブラケット４８と第一の緩衝部４２の衝撃受体１３側に取り付けられたブラケット４９とをピン５０でＸ−Ｚ面内において回転方向Ｒ１に回転自在に連結した回転機構４５と、ブラケット４９に接合され衝撃受体１３の一端部に回転自在に支持された軸５１を有する回転機構４６の２種の回転機構の組み合わせからなる。回転機構４６においては、軸５１、ブラケット４９、さらにはピン５０を介して連結されたブラケット４８、それに接続された第二の緩衝部４３の全体が、Ｘ−Ｙ面内において回転方向Ｒ２に回転自在に連結されている。さらに加えて、図１４に示した第二の実施形態においては、衝撃方向４４に対して第一の緩衝部４２の上流側の端部にも、ブラケット５２をピン５３で回転自在に支持した回転機構４７が設けられており、この回転機構４７により、衝撃緩衝構造体アセンブリ７１の全体をＸ−Ｚ面内において回転方向Ｒ３に回転自在に連結している。衝撃緩衝構造体アセンブリ７１が本発明におけるような車両の乗員保護手段として設けられる場合には、この回転機構４７は例えば車両のボディ側に設置され、第二の緩衝部４３の衝撃受体３３を連結している板体３６が乗員に設置される。
【００４６】
上記のような実施形態においては、衝撃方向４４が衝撃緩衝構造体アセンブリ７１の中心軸方向からずれた場合や、第二の緩衝部４３が第一の緩衝部４２に対して屈曲方向に角度的にずれたり第一の緩衝部４２に対して回動した場合等に、それぞれの回転機構４５，４６，４７が、衝撃緩衝構造体アセンブリ７１の全体として効率よく衝撃エネルギーを吸収、緩衝できる方向に適切にかつ実質的に自動的に微調整されることが可能となる。その結果、衝撃緩衝構造体アセンブリ７１全体をより望ましい状態にして、衝撃緩衝構造体アセンブリ７１により高い性能を発現させることが可能になる。
【００４７】
図１５は、本発明における第三の実施形態に係る、第二の緩衝部４３の第一の緩衝部４２との接続部側に球面受けを有する衝撃緩衝構造体アセンブリ８１を示している。本実施形態においては、図１４に示した第二の実施形態に比べ、第二の緩衝部４３の支持部材８２が、その第一の緩衝部４２との接続部側端部に球面受け６１を有し、第一の緩衝部４２の衝撃受体１３側に取り付けられたブラケットの端面が上記球面受け６１に接触する球面に形成された球面ブラケット６２に形成されており、これら球面受け６１と球面ブラケット６２で球面受け構造６３が構成されている。球面受け６１と球面ブラケット６２間の球面に沿う方向の相対的な運動（相対的な摺動）を可能にするため、ブラケット４８と球面ブラケット６２を連結するピン５０は、球面ブラケット６２に対し適度な隙間をもって（相対移動量を適度に規制可能に）遊嵌されている。
【００４８】
このような実施形態においては、球面受け構造６３を介して第一の緩衝部４２と第二の緩衝部４３で力が伝達されるため、衝撃荷重や伝達中の荷重の方向が多少変動したとしても、両緩衝部４２、４３間の相対的な球面運動により、各緩衝部４２、４３が最も効果的に衝撃エネルギーを吸収、緩衝できる方向に微調整可能となる。したがって、斜め方向や捩れ方向を含む実質的にあらゆる方向に対して、各緩衝部４２、４３はもとより、衝撃緩衝構造体アセンブリ８１全体として、より優れた衝撃緩衝性能を発揮できる。さらに、第一の緩衝部４２と第二の緩衝部４３の間に球面受け構造６３を有することにより、例えば第二の緩衝部４３側から複数の抗力ｆが第一の緩衝部４２側に伝達されようとする際、それら複数の抗力ｆが効率よく一つの合力Ｆに集束され、しかもその合力Ｆを第一の緩衝部４２の中心軸方向に指向させることが可能になる。その結果、前述の如く、主として低衝撃を吸収する第二の緩衝部４３側からの複数の抗力を、主として高衝撃を吸収する第一の緩衝部４２側に、合力Ｆとして、円滑にかつ確実に伝達することが可能になり、衝撃緩衝構造体アセンブリ８１により高い所望の性能を発揮させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の衝撃緩衝モジュールは、車両の乗員保護用に好ましく用いることができる。すなわち、衝撃緩衝モジュールを車両の内部に装備して、乗員の体格差に依存せず、安定してエネルギーを最大限吸収することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  衝撃緩衝モジュール
２  乗員
３  膝部
４  パネル部材
５  衝撃緩衝構造体
６  結合部
７  接続部
８  連結部
９  衝撃受体
１０  支持部材
１１、２１、３１  衝撃緩衝構造体
１２、２２、３２、８２  支持部材
１３、２３、３３  衝撃受体
１４、２４、３４、４４  衝撃方向
１５、２５、３５  圧入孔
３６  板体
４１、７１、８１  衝撃緩衝構造体アセンブリ
４２  第一の緩衝部
４３  第二の緩衝部
４５、４６、４７  回転機構
４８、４９、５２  ブラケット
５１  軸
５０、５３  ピン
６１  球面受け
６２  球面ブラケット
６３  球面受け構造
１０１  衝撃緩衝モジュール
１０２  乗員
１０３  膝部
１０４  衝撃緩衝構造体
１０５  パネル部材
１０６  結合部
Ｓ１、Ｓ２  パネル部材の変位
Ｔ１、Ｔ２  衝撃緩衝構造体の作動ストローク
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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