(57)【要約】【課題】  自動車の重量をさほど大きくすることなく、ボディに加わった外力のエネルギーを効率よく吸収すること。【解決手段】 衝撃エネルギー吸収材１は金属薄板例えば鉄箔、硬質アルミ箔の外側及び内側にクラフト紙を重ね合わせた重合体からなり、断面形状が四角形で表裏面に凹凸部を螺旋状に設けたフレキシブルパイプである。このエネルギー吸収材を自動車ボディの室内側パネル面に沿わせて、接着剤で取付ける。外力がエネルギー吸収材１に加わったときに、塑性変形して外力のエネルギーを吸収することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質アルミニウム板材を２層に重ね、その表裏両面に、クラフト紙からなる内層材、外層材を重ね合わせてパイプを形成し、その周囲に凹凸部を螺旋状に形成し、このフレキシブル性のパイプを、横断面形状が四角形に形成してなり、このフレキシブルパイプを自動車のボディに取付け、外力がフレキシブルパイプの横断面に加わったときに、初期状態で高い荷重に対して上記横断面の変形量が少なく、一定以上の荷重がかかると上記横断面の変形量が急激に大きくなるように塑性変形させて外力のエネルギーを吸収するようにしたことを特徴とする衝撃エネルギー吸収材。
【請求項２】
上記フレキシブルパイプの凹凸部を環状に並べたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項３】
上記フレキシブルパイプを湾曲させて配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項４】
上記フレキシブルパイプを接着剤または締結部材で上記ボディに取付けたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項５】
上記ボディがフロントピラーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項６】
上記ボディがセンタピラーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項７】
上記ボディがフロントドアのショルダー部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項８】
上記ボディがリアドアのショルダー部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項９】
上記ボディがフロントルーフレールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項１０】
上記ボディがサイドルーフレールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項１１】
上記ボディがリヤヘッダルーフであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【請求項１２】
上記ボディがスライディングルーフ周りであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃エネルギー吸収材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のボディに加わる外力のエネルギーを吸収する衝撃エネルギー吸収材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全性を確保するため、アウタパネルやインナパネル等のボディパネルの補強が行われてきた。ボディパネルを補強するには、パネルの板厚を厚くすればよいが、板厚を厚くした分だけ車体の重量が増す傾向にあり、材料費が嵩み生産コストが高くなり、自動車の完成後は燃費も悪くなる。そのため、ボディパネルはパネルの曲率や板厚等を考慮しながら、パネルの強度ができるだけに強くなるように、設計上配慮されている。
【特許文献１】実公昭４６−２３５３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、自動車のボディは車種毎に形状やボディの板厚等が異なったり、自動車の付属部品が配設されているためパネルで補強できないこともある。そのため、ボディを強化しつつその軽量化を満たすためには、何らかの補強部材が必要となる。また、設計上充分にボディが強化されているものであっても、重量がさらに重くならないようにして、簡単な方法でさらにボディを強化したいような場合もある。
一方、自動車のボディに一定以上の外力が加わった場合、ボディパネルに塑性変形が生じる。このようなときに、その外力のエネルギーを吸収できるような吸収材があれば、その外力による自動車の乗員の負担や、他の構成部品の破損を軽くすることができる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、自動車の重量をさほど大きくすることなく、ボディに加わった外力のエネルギーを吸収することができる衝撃エネルギー吸収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】
【０００４】
上記目的を達成するために、硬質アルミニウム板材を２層に重ね、その表裏両面に、クラフト紙からなる内層材、外層材を重ね合わせてパイプを形成し、その周囲に凹凸部を螺旋状に形成し、このフレキシブル性のパイプを、横断面形状が四角形に形成してなり、このフレキシブルパイプを自動車のボディに取付け、外力がフレキシブルパイプの横断面に加わったときに、初期状態で高い荷重に対して上記横断面の変形量が少なく、一定以上の荷重がかかると上記横断面の変形量が急激に大きくなるように塑性変形させて外力のエネルギーを吸収するようにした。
【発明の効果】
【０００５】
以上述べたように、本発明によれば、硬質アルミニウム板材を２層に重ね、その表裏両面に、クラフト紙からなる内層材、外層材を重ね合わせてパイプを形成し、その周囲に凹凸部を螺旋状に形成し、このフレキシブル性のパイプを、横断面形状が四角形に形成してなり、このフレキシブルパイプを自動車のボディに取付け、自動車の重量をさほど大きくすることなく、ボディに加わった外力のエネルギーを吸収することができ、その外力による乗員の負担や、他の構成部品の破損を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態による衝撃エネルギー吸収材について、図面を参照しながら説明する。
図１〜図３は、本発明に係る衝撃エネルギー吸収材１を示す。このエネルギー吸収材１は、断面が実質的に四角形のフレキシブル性を有するパイプである。四角形状については、正方形及び長方形のいずれの形状のものも使用でき、本実施の形態では、図２に示すように正方形のものを使用している。パイプの口径についても、使用状態に適合した種々の大きさのものがある。
【０００７】
図４は、図３におけるエネルギー吸収材１の矢視Ｘ部の拡大図である。図に示すように、エネルギー吸収材１の表面形状は、外側から順に外層材２、中間層材３及び内層材４の３層からなる重合体である。このうち、外層材２、内層材４はクラフト紙を用い、中間層材３は硬質アルミニウムを使用する。そして、これらの層材２〜４に、エネルギー吸収材１の軸方向に連続した波状をなして凹部５及び凸部６を形成させ、この凹凸部５，６は、図１及び図３に示すように、螺旋状に形成されている。表１にエネルギー吸収材１として好ましい形状の詳細を示す。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
次に、この衝撃エネルギー吸収材１の特性について説明する。
図５のＡは、本実施の形態による矩形の衝撃エネルギー吸収材１を示し、図５のＢは、比較例の、断面が円形の衝撃エネルギー吸収材１０である。円形のエネルギー吸収材１０は、断面が真円のフレキシブル性を有するパイプであり、外径が矩形エネルギー吸収材１の１辺の外部幅と同じであり、軸方向長さ、その他中間層材等の肉厚、螺旋形状のピッチや巻数も同じである。
【００１０】
これらエネルギー吸収材１，１０を圧縮試験機により、直径１６５ｍｍの半球１１の先端で圧縮し、図２における内径の長さＬを計測した。圧縮速度は１００ｍｍ／ｍｉｎである。その結果を図６に示す。図において、実線ａは矩形のエネルギー吸収材１の試験結果を示し、実線ｂは、円形のエネルギー吸収材を示す。図から明らかなように、矩形のエネルギー吸収材１は、円形のものと比較して、初期状態から高い荷重に対して変形量が少なく、変形の初期段階で外力からのエネルギーを吸収する。そして、一定以上の荷重がかかると、変形量が急激に大きくなる。他方の円形のエネルギー吸収材１０は、荷重と変形量が比例するリニア的線図になる。
【００１１】
表２はタイプの異なるエネルギー吸収材の形状の詳細を示し、これらのエネルギー吸収材について、上記試験を行った結果、タイプ１は底付（内部幅の長さＬが０になる）するときの荷重が約２２０Ｋｇｆであり、タイプ２は４６０Ｋｇｆであった。タイプ２は、硬質アルミニウム板材として、厚さ０．１ｍｍで幅３５ｍｍの硬質アルミニウム板材を２層に重ねて用いたものである。
【００１２】
【表２】
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【００１３】
衝撃エネルギー吸収材１の強度については、角部に丸みを設けることで、荷重に対する変形量を変えることができ、丸みの半径が大きくなるほど、荷重に対する変形量が大きくなる。さらに、材料の厚さ、幅、凸部のピッチを変えることで、チューニングが可能である。
【００１４】
このエネルギー吸収材１は、自動車のボディに外力が加わったときに、その外力のエネルギーを吸収するものである。エネルギー吸収材１の配置場所としては、図７に示すように、自動車１１のフロントピラー１２、センタピラー１３、フロント及びリアドアのショルダー部１４，１５、腰部１６，１７、フロントルーフレール１８、サイドルーフレール１９、リヤヘッダーレール２０等に、またスライディグルーフが取付けられているような場合はそのスライディグルーフ２１回りに配置できる。
【００１５】
エネルギー吸収材１は、矩形であるので接着剤で容易にパネルに直付けすることができる。また、エネルギー吸収材１はフレキシブル性を有するので、配設場所に多少の湾曲があっても、それに対応して取付けができる。
このように本発明の実施の形態によるエネルギー吸収材は、自動車１１のボディに外力が加わったときは、エネルギー吸収材１が変形することにより、外力のエネルギーを吸収し、他の部位にかかる負担や衝撃を軽減することができる。特に、断面が円形のものと比較して、大きな初期荷重を受けても、小さい変形量で衝撃を和らげることができる。
また、多少の湾曲があっても取付けることができるなど汎用性があり、取付けの作業性がよい。表１に示すように重量も軽く、車体の重量負担になることはない。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００１７】
例えば以上の実施の形態によれば、図７に示すような位置にエネルギー吸収材１を配置したが、エネルギー吸収材１の取付位置はそれらの場所に限らず、例えばエンジンルームのエプロンサイドパネルや、フロントパネル等にも配置でき、同様な効果を有する。
また、エネルギー吸収材１については、これをフレキシブルにするのに、凹凸部５，６を螺旋状に形成したが、凹凸部を環状に並べてフレキシブル性を有するようにしてもよい。
エネルギー吸収材１を各部に取付けるにあたっては接着剤で取付ける方法のみでなく、エネルギー吸収材１にクリップを取付けてパネルに取付けてもよいし、クリップバンドによって取付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の衝撃エネルギー吸収材の１つの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】同正面図である。
【図３】同部分破断側面図である。
【図４】図３の矢視Ｘ部の拡大断面図である。
【図５】Ａは、本発明の一実施の形態による衝撃エネルギー吸収材の特性試験概略図である。Ｂは同比較例の衝撃エネルギー吸収材の特性試験概略図である。
【図６】特性試験の結果を示す概略グラフである。
【図７】本実施の形態による衝撃エネルギー吸収材を配設する場所を示した自動車の斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  衝撃エネルギー吸収材
２  外層材
３  中間層材
４  内層材
５  凹部
６  凸部
１１  自動車
【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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