(57)【要約】【課題】重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができる車両用衝撃吸収部材を提供する。【解決手段】内部に中空部を有して剛性材により形成され、車両の骨格部材に固定されるハウジング１と、ハウジング１の中空部に配置された超塑性高分子材料からなる衝撃エネルギ吸収体２とから構成される。衝撃エネルギ吸収体２は、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上のものである。【選択図】      図１
2004148994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に少なくとも一つの中空部を有して剛性材により形成され、車両の骨格部材に固定されるハウジングと、
該ハウジングの少なくとも一つの前記中空部に配置された超塑性高分子材料からなる衝撃エネルギ吸収体と、から構成され、
前記衝撃エネルギ吸収体は、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上であることを特徴とする車両用衝撃吸収部材。
【請求項２】
前記ハウジングは、全体又は一部が前記骨格部材により構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記超塑性高分子材料は、主成分となるポリエチレンテレフタレートのフレークに樹脂とゴムを混ぜ合わせて化学反応させることにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記衝撃エネルギ吸収体は、少なくとも衝撃入力方向と対向する面が前記ハウジングの内面に密着する状態に配置されていることを特徴とする請求項１〜３記載の車両用衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のフレームやボディ、或いはドアーのインパクトビーム等の骨格部材に好適に用いられる車両用衝撃吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両においては、衝突時の衝撃を吸収して人身を保護するため、車体フレームやパネルボード等に種々の衝撃吸収部材や緩衝装置が採用されている。例えば、車体フレームの前後部には、車両の衝突時に衝撃エネルギを吸収するためのバンパビームやクラッシュボックスが取付けられている。これらの衝撃吸収部材は、一般的には、鉄やアルミニウム合金等の金属により形成されており、重量の増大を回避するため、その内部に中空部を有するような中空構造にされている。
【０００３】
そして、それら衝撃吸収部材の衝撃エネルギ吸収能力を向上させるためには、補強板を追加したり、衝撃吸収部材を構成する金属板の肉厚を厚くする等の手法が採用されていた。しかし、補強板を追加したり、衝撃吸収部材の肉厚を厚くすると、重量の著しい増大を招くことは避けられない。そこで、本出願人は、内部に中空部を有する金属製のハウジングと、該ハウジングの中空部に配置された所定の特性を有するウレタンフォームやエポキシフォーム等の発泡弾性体とからなる衝撃吸収部材を提案した（特許文献１参照。）。この衝撃吸収部材によれば、重量の大幅な増大を回避して高い衝撃エネルギ吸収能力を有するようにすることができる。
【０００４】
一方、近時においては、「ＡＳＵＷＡＮ（アスワン）」という呼び名の新プラスチック材料（以下、「超塑性高分子材料」という。）が開発された（非特許文献１参照。）。この超塑性高分子材料は、使用済みペットボトルを砕いたフレークにプラスチックとゴムを混ぜ、化学反応させることにより形成されるものであって、熱を加えて成形（溶融成形）できるプラスチック材料としての特徴をもち、しかもずばぬけた耐衝撃性を有するものである。そして、その特徴を生かせば車の外板などに実用化が可能とされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３２７８７号公報
【非特許文献１】
”世界初の新材料開発〜山大井上教授ら”［  ｏｎｌｉｎｅ  ］、平成１４年４月１日、山形新聞朝刊、［  平成１４年９月１０日検索  ］、インターネット＜  ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｐｏｌｙｗｅｂ．ｙｚ．ｙａｍａｇａｔａ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｔｏｐｉｃｓ／ｙａｍａｓｈｉｎｋｉｊｉ３．ｈｔｍ  ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に記載されている衝撃吸収部材では、その特性に限界があり、新しい材料を試行する中、ずばぬけた耐衝撃性を有する上記非特許文献１の超塑性高分子材料が開発された。しかし、耐衝撃性は、割れたり破壊することなく衝撃に耐え得る能力であり、必ずしも衝撃エネルギ吸収特性と同一とはいえない。即ち、高い衝撃エネルギ吸収能力を有するためには、粘り強さ（引張破壊伸び）に加えて、他のパラメータに対しても十分に検証する必要があり、その超塑性高分子材料が高い衝撃エネルギ吸収能力を有するか否かは不明であった。
【０００７】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができる車両用衝撃吸収部材を提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段、発明の作用及び効果】
本願発明者等は、上記超塑性高分子材料に着目して鋭意研究を重ねた結果、その超塑性高分子材料が高い衝撃エネルギ吸収能力を有することを見い出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち、上記課題を解決する請求項１記載の発明に係る車両用衝撃吸収部材は、内部に少なくとも一つの中空部を有して剛性材により形成され、車両の骨格部材に固定されるハウジングと、該ハウジングの少なくとも一つの前記中空部に配置された超塑性高分子材料からなる衝撃エネルギ吸収体と、から構成され、前記衝撃エネルギ吸収体は、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上であるという手段を採用している。
【００１０】
なお、ここでの引張破壊伸びとは、ＪＩＳ  Ｋ７１１３で定義する引張破壊伸びのことをいう。また、規定ひずみ降伏強さとは、ＪＩＳ  Ｋ７１１３で定義する規定ひずみ降伏強さのことをいい、規定ひずみ（引張破壊伸びが２００％時）に対応する引張応力の値である。また、引張弾性率とは、ＪＩＳ  Ｋ７１１３で定義する引張弾性率のことをいう。
【００１１】
本発明における衝撃エネルギ吸収体は、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上の特性を有することから、粘り強さに加えて、高荷重に対する引張強さ及び引張弾性力を兼ね備えている。これにより、車両の衝突により衝撃吸収部材に衝撃が入力したときには、衝撃エネルギ吸収体がハウジングとともに塑性変形することにより衝撃エネルギを吸収する。このとき、衝撃エネルギ吸収体は、充分に大きく塑性変形することが可能であるため、従来には存在しないほどの極めて高い衝撃エネルギ吸収特性を発揮する。そのため、衝撃エネルギ吸収体による衝撃エネルギ吸収量が大幅に高まるので、ハウジングによる衝撃エネルギ吸収量を相対的に小さくすることができる。よって、ハウジングの肉厚を小さくすることにより充分な軽量化を実現できるとともに、高い衝撃エネルギ吸収能力を確保することができる。
【００１２】
したがって、本発明の車両用衝撃吸収部材によれば、重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができる。
【００１３】
本発明におけるハウジングは、例えば鉄系やアルミニウム合金系等の金属材料により形成することができる。鉄系の材質としては、例えば炭素鋼、合金鋼、鋳鋼品、鋳鉄品等の一般的なものを採用することができる。アルミニウム合金系の材質としては、例えばＡｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ系等の一般的なものを採用することができる。特に、強度や耐蝕性、比重、加工性等の点から、例えばＡ６０６３（ＪＩＳ）やＡ６０６１（ＪＩＳ）等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金が好適に採用される。なお、ハウジングが筒状の場合には、例えば押出成形等の簡易な方法で形成される成形材を用いることができる。
【００１４】
また、本発明におけるハウジングは、その内部に衝撃エネルギ吸収体が配置される少なくとも一つの中空部を有する。ハウジングの中空部は、必ずしも密閉状に形成されていなくてもよい。このハウジングは、その内部に仕切壁を設けることにより、複数の中空部を有するようにすることができる。このような仕切壁が設けられていれば、ハウジングの剛性が高められるので、ハウジングをより軽量化する上で有利となる。ハウジングの肉厚は、軽量化をより確実に達成するため、２ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００１５】
なお、このハウジングは、通常、車両の骨格部材とは別体に形成されて骨格部材に固定されるものであるが、場合によっては車両の骨格部材を利用して、その全体又は一部を骨格部材により構成することができる。このようにすれば、その衝撃吸収部材の取付け作業を省略したり簡略化することができる。
【００１６】
本発明における衝撃エネルギ吸収体は、前記の「ＡＳＵＷＡＮ（アスワン）」という呼び名の超塑性高分子材料を所定形状に成形することにより形成される。衝撃エネルギ吸収体の形状は、ハウジングの形状等に合わせて任意に設定することができる。衝撃エネルギ吸収体を形成する超塑性高分子材料は、主成分となるポリエチレンテレフタレートのフレークに樹脂とゴムを混ぜ合わせて化学反応させることにより形成されている。
【００１７】
この衝撃エネルギ吸収体は、引張破壊伸びが２００％以上であり、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上であり、且つ引張弾性率が４００ＭＰａ以上の特性を有するものである。引張破壊伸びが２００％を下回ると、充分な粘り強さが得られなくなる。また、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａを下回ると、高荷重に対する充分な引張強さが得られなくなる。また、引張弾性率が４００ＭＰａを下回ると、高荷重に対する充分な引張弾性力が得られなくなる。
【００１８】
この衝撃エネルギ吸収体は、ハウジングの少なくとも一つの中空部に配置される。この衝撃エネルギ吸収体は、必ずしも一つの中空部内の全域に配置されていなくともよく、その衝撃吸収部材の衝撃が入力する部分にのみ配置してもよい。また、ハウジングの中空部が複数ある場合には、少なくとも一つの中空部に衝撃エネルギ吸収体が配置される。
【００１９】
この衝撃エネルギ吸収体は、少なくとも衝撃入力方向においてハウジングの内面と対向する面が密着する状態に配置されることが好ましい。このようにすれば、ハウジングの剛性を高めることができるとともに、衝撃入力時に、衝撃エネルギ吸収体の衝撃エネルギ吸収特性を最大限有効に発揮させることができる。なお、この衝撃エネルギ吸収体は、ハウジングと別体で成形されることから、衝撃入力方向においてハウジングにより圧縮された状態に組付けことも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により具体的に説明する。
【００２１】
〔実施例１〕
図１は本実施例に係る車両用衝撃吸収部材の断面図である。
【００２２】
本実施例の車両用衝撃吸収部材は、車両に装備されるバンパステーを支持し、衝突時に衝撃エネルギを吸収するように取付けられるクラッシュボックスである。このクラッシュボックスは、図１に示すように、内部に中空部を有するハウジング１と、ハウジング１の中空部に配置された超塑性高分子材料からなる衝撃エネルギ吸収体２と、から構成されている。
【００２３】
ハウジング１は、長尺の有底円筒状に形成された第１部材１１と、短尺の有底円筒状に形成されて第１部材１１の開口端部に開口部を覆蓋するように固定された第２部材１２とからなる。第１部材１１及び第２部材１２は、板厚が約１．２ｍｍの薄い鉄系金属板をプレレス加工することにより形成されており、充分な軽量化が図られている。第１部材１１の円筒部１１ａは、底部１１ｂ側から開口側に向かって段部を介し段階的に大径となるように形成されている。円筒部１１ａの開口端には、径方向外方に延出するリング状のフランジ部１１ｃが形成されている。第１部材１１の底部１１ｃの中央には円孔が貫設されており、その円孔には、軸部が外側に突出するようにして嵌挿された取付ボルト１３が固着されている。
【００２４】
第２部材１２の円筒部１２ａは、底部１２ｂ側から開口側に向かって次第に大径となるように逆テーパ状に形成されている。円筒部１２ａの開口端には、径方向外方に延出するリング状のフランジ部１２ｃが形成されている。この第２部材１２のフランジ部１２ｃは、第１部材１１のフランジ部１１ｃと重ね合わされた状態で溶接により固着されている。これにより、第１部材１１の内部に入り込んだ第２部材１２の円筒部１２ａ及び底部１２ｂによって、第１部材１１の開口部が覆蓋されており、第１部材１１の内部には一つの密閉状の中空部が形成されている。なお、第１及び第２部材１１、１２のフランジ部１１ｃ、１２ｃの複数箇所には、図示しない取付ボルト等が挿通される取付孔１１ｄ、１２ｄが設けられている。
【００２５】
衝撃エネルギ吸収体２は、「ＡＳＵＷＡＮ（アスワン）」という呼び名の超塑性高分子材料（プラステックＡＢＣコンソーシアム社製）を溶融成形することにより円柱形状に形成されている。この衝撃エネルギ吸収体２は、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上の特性を有するものである。なお、この衝撃エネルギ吸収体２は、密度が１．２ｇ／ｃｍ３  であり軽量である。
【００２６】
この衝撃エネルギ吸収体２は、その両軸端面が第１部材１１の底部１１ｂと第２部材１２の底部１２ｂに圧接する状態で、ハウジング１の中空部内に配置されている。即ち、この衝撃エネルギ吸収体２は、第１部材１１の底部１１ｂと第２部材１２の底部１２ｂとにより軸方向に少し圧縮された状態で配置されている。これにより、ハウジング１の軸方向における剛性が高められているとともに、軸方向に入力する衝撃に対して、衝撃エネルギ吸収体２の衝撃エネルギ吸収特性を最大限有効に発揮させることができるようにされている。
【００２７】
以上のように構成された本実施例のクラッシュボックスは、ハウジング１のフランジ部１１ｃ、１２ｃが車両のフロントサイドメンバに図示しない取付ボルトによって固定される。そして、バンパステーが取付ボルト１３によりクラッシュボックスに支持されるように取付けられる。
【００２８】
このようにクラッシュボックスが取付けられた車両が走行時等において衝突して、バンパステーからクラッシュボックスに衝撃が入力したときには、衝撃エネルギ吸収体２がハウジング１とともに塑性変形することにより衝撃エネルギを吸収する。このとき、衝撃エネルギ吸収体２は、充分に大きく塑性変形することが可能であるため、従来には存在しないほどの極めて高い衝撃エネルギ吸収特性を発揮する。そのため、衝撃エネルギ吸収体２による衝撃エネルギ吸収量が大幅に高まるので、ハウジング１による衝撃エネルギ吸収量を相対的に小さくすることができる。よって、ハウジング１の肉厚を小さくすることにより充分な軽量化を実現できるとともに、高い衝撃エネルギ吸収能力を確保することができる。
【００２９】
以上のように、本実施例のクラッシュボックスによれば、ハウジング１の中空部内に高い衝撃エネルギ吸収能力を有する衝撃エネルギ吸収体２が配置されているため、重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができる。
【００３０】
また、衝撃エネルギ吸収体２は、第１部材１１の底部１１ｂと第２部材１２の底部１２ｂとにより軸方向に少し圧縮された状態で配置されているため、ハウジング１の軸方向における剛性を高めることができるとともに、軸方向に入力する衝撃に対して、衝撃エネルギ吸収体２の衝撃エネルギ吸収特性を最大限有効に発揮させることができる。
【００３１】
〔試験１〕
上記実施例１において用いた衝撃エネルギ吸収体（超塑性高分子材料）の引張破壊伸び（％）、規定ひずみ降伏強さ（ＭＰａ）及び引張弾性率（ＭＰａ）を調べる試験を行った。この試験は、ＪＩＳプラスチックの引張試験方法Ｋ７１１３に基づき、１号形試験片を用いて行った。また同時に、比較例として、エポキシフォーム（Ｈｅｎｋｅｌ社製、ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  Ｎｕｍｂｅｒ  ９９００２）と、ウレタンフォーム（特許文献１の実施例１と同じ）とを用意し、同様の試験を行った。
【００３２】
なお、規定ひずみ降伏強さ（ＭＰａ）は、ひずみ（引張破壊伸び）が２００％の時に対応する引張応力を測定した。また、エポキシフォームの規定ひずみ降伏強さ（ＭＰａ）は、試験片が開始直後に割れたため測定不能であった。以上の試験の結果は、表１に記載されている通りである。
【００３３】
なお、衝撃エネルギ吸収能力に関わる上記三つの特性に必要となる基準値は、引張破壊伸びは２００％とし、規定ひずみ降伏強さは２０ＭＰａとし、引張弾性率は４００ＭＰａとした。
【００３４】
【表１】
2004148994.tif 000003
【００３５】
表１から明らかなように、エポキシフォームの場合は、引張弾性率のみが基準値を大幅に越えているものの、規定ひずみ降伏強さと引張弾性率は大幅に不足していることが判る。また、ウレタンフォームの場合は、引張破壊伸びのみが基準値を大幅に越えているものの、規定ひずみ降伏強さと引張弾性率はやや不足していることが判る。これに対して、超塑性高分子材料の場合には、引張破壊伸び、規定ひずみ降伏強さ及び引張弾性率のいずれもが基準値を大幅に越えていることが判る。この結果から、超塑性高分子材料は、極めて良好な衝撃エネルギ吸収能力を有することが判る。
【００３６】
〔試験２〕
試験１で用いた衝撃エネルギ吸収体（超塑性高分子材料）、エポキシフォーム及びウレタンフォームの圧縮荷重特性を調べる試験を行った。この試験では、直径が２９ｍｍで長さが４９ｍｍの円柱形状に形成した試験片を用いた。そして、各試験片を試験台上に縦向きに載置して、試験片の端面よりも充分に広い押圧面をもつ押圧部により各試験片の上端面を１０ｍｍ／ｍｉｎの圧縮スピードで押圧し、各試験片の面圧（ＭＰａ）と変化率（％）との関係を調べたところ、図２に示す結果が得られた。
【００３７】
なお、図２において、各試験片の衝撃エネルギ吸収量は、それぞれの特性曲線と変位量を示す横軸線とによって囲まれた領域の面積に相当する。また、各試験片の引張弾性率は、それぞれの特性曲線の初期の立上り傾斜角度により示されており、引張弾性率が大きいものほど立上り傾斜角度が大きくなっている。
【００３８】
図２から明らかなように、エポキシフォームの場合には、引張弾性率が大きいことから特性曲線の初期の立上り傾斜角度が大きいものの、面圧のピークが１８ＭＰａ付近にある山形の特性曲線となっている。しかも、特性曲線の終点となる変化率の最高値は２０％となっている。したがって、エポキシフォームの衝撃エネルギ吸収量は、極めて小さいことが判る。
【００３９】
また、ウレタンフォームの場合には、引張弾性率がエポキシフォームの半分以下に小さいため、特性曲線の初期の立上り傾斜角度は小さい。しかし、その特性曲線は、変化率が５〜６０％の間では緩やかに立ち上がって変化率６０％でピーク（面圧３０ＭＰａ）を迎え、その後、変化率が終点の７６％となるまで下降している。したがって、ウレタンフォームの場合には、エポキシフォームよりも格段に大きい（６〜７倍程度大きい）衝撃エネルギ吸収量があることが判る。
【００４０】
一方、衝撃エネルギ吸収体（超塑性高分子材料）の場合には、引張弾性率がエポキシフォームと略同じ程度に大きいことから、特性曲線の初期の立上り傾斜角度が大きく、しかも初期の立上りは面圧が３０ＭＰａを越えるところまで立ち上がっている。その後の特性曲線は、変化率が７〜４５％の間では面圧４２ＭＰａとなるまで緩やかに立ち上り、変化率４５％を越えると一旦下降した後、変化率６０％付近から変化率が終点の７６％となるまで急激に立ち上がっている。この衝撃エネルギ吸収体（超塑性高分子材料）の特性曲線は、ウレタンフォームの特性曲線よりも常に上方側に位置している。したがって、衝撃エネルギ吸収体（超塑性高分子材料）の場合には、ウレタンフォームの２．５倍程度の極めて大きい衝撃エネルギ吸収量があることが判る。
【００４１】
〔試験３〕
上記実施例１の衝撃吸収部材が優れた衝撃エネルギ吸収能力を有することを確認するため試験を行った。比較例１として、衝撃エネルギ吸収体がない実施例１のハウジングのみからなる衝撃吸収部材を用意した。また、比較例２として、実施例１の衝撃吸収部材とは衝撃エネルギ吸収体が試験１と同じウレタンフォームで形成されている点でのみ異なる衝撃吸収部材を用意した。
【００４２】
これら実施例１及び比較例１、２の衝撃吸収部材の圧縮特性を調べるため、実施例１及び比較例１、２に対して、軸方向に圧縮荷重を加えていき、それぞれの変位量（ｍｍ）とそのときの荷重（ｋＮ）とを測定したところ、図３に示す結果が得られた。なお、図３において、各衝撃吸収部材の衝撃エネルギ吸収量は、それぞれの特性曲線と変位量を示す横軸線とにより囲まれた領域の面積に相当する。また、各衝撃吸収部材の引張弾性率は、それぞれの特性曲線の初期の立上り傾斜角度により示されており、引張弾性率が大きいものほど立上り傾斜角度が大きくなる。
【００４３】
図３から明らかなように、比較例１の場合には、引張弾性率が小さいことから特性曲線の初期の立上り傾斜角度は小さく、しかもその立上りは、変位が１０ｍｍのところまでであって荷重２０ｋＮ付近までしか立ち上がっていない。また、立上り後の特性曲線は、変位量が増大しても荷重が１５〜３０ｋＮの間で上下しながら横這いする状態となっている。よって、比較例１の衝撃エネルギ吸収量は小さいことが判る。
【００４４】
また、比較例２の場合には、引張弾性率が比較例１よりも大きいことから特性曲線の初期の立上り傾斜角度が比較例１よりも大きく、その立上りは、変位が１０ｍｍのところで荷重が３０ｋＮとなる付近まで立ち上がっている。そして、立上り後の特性曲線は、変位量が増大しても荷重が３０〜５０ｋＮの間で上下しながら横這いする状態となっている。よって、比較例２の衝撃エネルギ吸収量は、比較例１の２倍程度に大きいことが判る。
【００４５】
一方、実施例１の場合には、引張弾性率が比較例２よりも更に大きいことから特性曲線の初期の立上り傾斜角度が比較例２よりも更に大きく、その立上りは、変位が８ｍｍのところで荷重が４５ｋＮとなる付近まで立ち上がっている。そして、立上り後の特性曲線は、変位が４０ｍｍとなる付近で一旦下降するものの、変位量が増大するに連れて緩やかに立ち上がっており、荷重のピーク（約９０ｋＮ）は変位が最大となったときに出現している。よって、実施例１の衝撃エネルギ吸収量は、比較例２の２倍程度となり、極めて大きいことが判る。
【００４６】
以上のことから、実施例１の衝撃吸収部材のように、超塑性高分子材料により形成された衝撃エネルギ吸収体をハウジングの中空部内に収納配置することにより、ウレタンフォーム等を収納配置する場合よりも、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させる得ることが判る。
【００４７】
〔実施例２〕
図４は本実施例に係る車両用衝撃吸収部材をインパクトビームに取付けた状態を示す一部断面正面図であり、図５はその車両用衝撃吸収部材の軸直角方向の断面図であって図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【００４８】
本実施例の車両用衝撃吸収部材は、車両のドアーに装備され、衝突時に衝撃エネルギを吸収するインパクトビームに取付けられるものであって、図４及び図５に示すように、インパクトビーム５の外側に同軸状に装着される円筒状のハウジング３と、ハウジング３とインパクトビーム５の間に形成される中空部に配置された超塑性高分子材料からなる円筒状の衝撃エネルギ吸収体４と、から構成されている。なお、ここでのインパクトビーム５は、肉厚が約１．６ｍｍの鉄系金属パイプにより所定の長さに形成されたものであって、その両端の外周部に溶接により固着されたブラケット５ａ、５ａを介してドアーパネルの骨格部材に固定される。
【００４９】
ハウジング３は、肉厚が約２．３ｍｍの鉄系金属パイプによりインパクトビーム５よりも短い所定の長さに形成されている。このハウジング３は、インパクトビーム５の外径よりも大きい内径をもち、インパクトビーム５の外側に距離を隔てた状態で同軸状に嵌挿配置されている。これにより、ハウジング３の内周面とインパクトビーム５の外周面との間には、衝撃エネルギ吸収体４が配置される円筒状の空間（中空部）が形成されている。即ち、衝撃エネルギ吸収体４が配置される空間（中空部）は、ハウジング３とインパクトビーム５により形成されており、インパクトビーム５がハウジング３の一部として利用されている。なお、ハウジング３は、インパクトビーム５の外側に嵌挿配置された状態で外側から絞り加工が施されることにより縮径されている。
【００５０】
衝撃エネルギ吸収体４は、実施例１と同じ超塑性高分子材料を溶融成形することによりパイプ状に形成されている。この衝撃エネルギ吸収体４は、実施例１の衝撃エネルギ吸収体２と同様に、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上の特性を有する。この衝撃エネルギ吸収体４は、ハウジング３の内周面とインパクトビーム５の外周面との間に形成される隙間に、径方向において圧縮された状態で配置されている。これにより、ハウジング３の径方向における剛性が高められているとともに、径方向に入力する衝撃に対して、衝撃エネルギ吸収体４の衝撃エネルギ吸収特性を最大限有効に発揮させることができるようにされている。
【００５１】
本実施例の衝撃吸収部材は、次のようにしてインパクトビーム５に取付けられる。先ず、図６（ａ）に示すように、所定の大きさのパイプ状に形成された衝撃エネルギ吸収体４を所定の大きさのパイプ状に形成されたハウジング３の内側に挿入して組み付ける。これにより、ハウジング３と衝撃エネルギ吸収体４が一体化された状態の衝撃吸収部材が作製される。次に、図６（ｂ）に示すように、その衝撃吸収部材をインパクトビーム５の外側に嵌挿して所定の位置に配置する。
【００５２】
そして、図６（ｃ）に示すように、ハウジング３の外側から絞り加工を施すことによりハウジング３を３〜５％程度縮径させる。これにより、ハウジング３とインパクトビーム５の間に配置されている衝撃エネルギ吸収体４がハウジング３の縮径に伴って圧縮され、その状態で衝撃吸収部材がインパクトビーム５に固定される。なお、このように衝撃吸収部材がインパクトビーム５に取付けられた後、インパクトビーム５の両端の外周部にブラケット５ａ、５ａが固着される。
【００５３】
以上のようにして衝撃吸収部材が取付けられた車両が側面衝突して、インパクトビーム５に外側から衝撃が入力したときには、衝撃吸収部材のハウジング３及び衝撃エネルギ吸収体４がインパクトビーム５とともに塑性変形することにより衝撃エネルギを吸収する。このとき、衝撃エネルギ吸収体４は、充分に大きく塑性変形することが可能であるため、高い衝撃エネルギ吸収特性を発揮する。そのため、衝撃エネルギ吸収体４による衝撃エネルギ吸収量が大幅に高まるので、インパクトビーム５全体による衝撃エネルギ吸収効果が飛躍的に高まる。よって、インパクトビーム５の肉厚を小さくすることによりインパクトビーム５の充分な軽量化を実現できるとともに、高い衝撃エネルギ吸収能力を確保することができる。
【００５４】
以上のように、本実施例の衝撃吸収部材によれば、重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができるなど、実施例１の場合と同様の効果が得られる。
【００５５】
なお、本実施例では、衝撃吸収部材がインパクトビーム５の外側に取付けられているが、場合によっては、衝撃吸収部材をインパクトビーム５の内側に取付けるようにすることも可能である。
【００５６】
〔実施例３〕
図７は本実施例に係る車両用衝撃吸収部材の断面図である。
【００５７】
本実施例の車両用衝撃吸収部材は、車両のボディ床面に車両幅方向に延設されるサイドシルに取付けられるものであって、車両の骨格部材となるサイドシルをハウジングとして利用して構成されている。この車両用衝撃吸収部材は、図７に示すように、サイドシルを構成する外側部材６１と内側部材６２とからなり内部に中空部を有するハウジング６と、ハウジング６の中空部に収納配置された超塑性高分子材料からなる衝撃エネルギ吸収体７と、から構成されている。
【００５８】
ハウジング６は、薄くて長い鉄系金属板によりそれぞれ形成された外側部材６１と内側部材６２とで構成されている。外側部材６１の幅方向における中央部には、断面がコ字状で長手方向に延びる大突出部６１ａが形成されている。また、内側部材６２の幅方向における中央部には、断面がコ字状で長手方向に延びる大突出部６１ａよりも小さい小突出部６２ａが形成されている。即ち、内側部材６２の小突出部６２ａは、外側部材６１の大突出部６１ａよりも幅が狭く突出高さが低くなるように形成されている。外側部材６１と内側部材６２は、大突出部６１ａの内側に小突出部６２ａが入り込むようにして両端部どうしが重ね合わされ、溶接接合により固着されている。これにより、大突出部６１ａと小突出部６２ａの間には、断面がコ字状で長手方向に延びる中空部が形成されている。
【００５９】
衝撃エネルギ吸収体７は、実施例１と同じ超塑性高分子材料を加熱成形することにより形成されており、断面コ字状で長尺のものである。この衝撃エネルギ吸収体７は、実施例１の衝撃エネルギ吸収体２と同様に、引張破壊伸びが２００％以上、規定ひずみ降伏強さが２０ＭＰａ以上、引張弾性率が４００ＭＰａ以上の特性を有する。この衝撃エネルギ吸収体７は、ハウジング６の大突出部６１ａと小突出部６２ａの間に形成された中空部に、大突出部６１ａ及び小突出部６２ａに圧接する状態に配置されている。これにより、ハウジング６の剛性が高められているとともに、ハウジング６の外側から入力する衝撃に対して、衝撃エネルギ吸収体７の衝撃エネルギ吸収特性を最大限有効に発揮させることができるようにされている。
【００６０】
なお、この衝撃エネルギ吸収体７は、図８に示すように、外側部材６１の大突出部６１ａと内側部材６２の小突出部６２ａの間に衝撃エネルギ吸収体７を挟んだ状態で、大突出部６１ａ内に小突出部６２ａを填め込む（圧入する）ことにより取付けられている。
【００６１】
以上のように、本実施例の衝撃吸収部材がサイドシルに設けられた車両は、サイドシルを構成するハウジング６の中空部内に配置された衝撃エネルギ吸収体７により剛性が高められるため、高剛性のボディ床面を実現することができる。また、その車両が衝突してサイドシルに衝撃が入力したときには、衝撃エネルギ吸収体７が充分に大きく塑性変形して高い衝撃エネルギ吸収特性を発揮することができるため、衝撃エネルギ吸収能力の高いボディ床面を実現することができる。
【００６２】
したがって、本実施例の衝撃吸収部材の場合にも、重量の大幅な増大を回避しつつ、衝撃エネルギ吸収能力を大幅に向上させることができるなど、実施例１の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両用衝撃吸収部材の断面図である。
【図２】試験２における各試験片の圧縮荷重特性を示すグラフである。
【図３】試験３における実施例１及び比較例１、２の圧縮特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例２に係る車両用衝撃吸収部材をインパクトビームに取付けた状態を示す一部断面正面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る車両用衝撃吸収部材の軸直角方向の断面図であって図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る車両用衝撃吸収部材の取付け工程を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例３に係る車両用衝撃吸収部材の断面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る車両用衝撃吸収部材の取付け方を示す説明図である。
【符号の説明】
１、３、６…ハウジング      ２、４、７…衝撃エネルギ吸収体
５…インパクトビーム            ５ａ…ブラケット            １１…第１部材
１１ａ、１２ａ…円筒部            １１ｂ、１２ｂ…底部
１１ｃ、１２ｃ…フランジ部            １１ｄ、１２ｄ…取付孔
１２…第２部材            １３…取付ボルト            ６１…外側部材
６１ａ…大突出部            ６２…内側部材            ６２ａ…小突出部
【図１】
2004148994.tif 000004
【図２】
2004148994.tif 000005
【図３】
2004148994.tif 000006
【図４】
2004148994.tif 000007
【図５】
2004148994.tif 000008
【図６】
2004148994.tif 000009
【図７】
2004148994.tif 000010
【図８】
2004148994.tif 000011