(57)【要約】【課題】  衝撃に対する変形量を小さくして底づきの発生を抑制しながら、衝突したその瞬間の衝撃吸収性も良好にして人に対する衝撃を緩和することを可能とする改良された衝撃吸収外板を得る。【解決手段】  衝撃吸収外板１０を外板本体１１とその裏面に付設された衝撃吸収部材１２とで構成する。そこにおいて、衝撃吸収部材１２は、外板本体１１の裏面に近づくにつれて気泡密度が高くなる気泡傾斜構造とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板本体とその裏面に付設された衝撃吸収部材とを有する衝撃吸収外板であって、前記衝撃吸収部材は外板本体の裏面に近づくにつれて気泡密度が高くなる気泡傾斜構造を有することを特徴とする衝撃吸収外板。
【請求項２】
衝撃吸収部材は一部または全部に発泡樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収外板。
【請求項３】
衝撃吸収部材は一部または全部に発泡金属材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収外板。
【請求項４】
衝撃吸収部材は気泡密度が異なる複数の衝撃吸収部材を外板本体裏面から気泡密度の高い順で積層させた層構造を持つことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収外板。
【請求項５】
衝撃吸収部材は３層構造であり、空隙率が、第１層が７０〜９５％、第２層が３０〜７０％、第３層が５〜３０％であることを特徴とする請求項４に記載の衝撃吸収外板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃吸収外板に関し、例えば、自動車のボンネットなどのように、衝撃吸収性と吸音性の双方を満足することが求められる部分に使用されるのに特に好適な衝撃吸収外板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の上部構造を構成する外板は、単に機械的強度を満足するだけでなく、その部位によっては他の機能を備えることが求められる。一例として、自動車用ボンネットなどのように、内部にエンジンなどの音発生源があり、かつ、万一時に人との衝撃を緩和させる必要がある場所で使用される外板などの場合には、吸音性と衝撃吸収性との双方を満足することが求められる。このような吸音性と衝撃吸収性とを満足する外板は、自動車のみならず、他の乗り物一般の外板でも必要とされる場合がある。
【０００３】
そのような複数の機能を備えた外板として、特許文献１（特表２００２−５００１２５号公報）には、少なくとも基台層と、中間層と、被覆層とからなる音および衝撃吸収性を有する車両用の自立性を有する組み立て体が開示されており、そこにおいて、中間層は垂直壁を有する複数の中空体から構成され、被覆層は硬い微小空洞を有している。垂直壁を有する複数の中空体は、主に、変形することにより衝撃エネルギーを非弾性的に吸収する衝撃吸収機能を果たし、硬い微小空洞を備えた被覆層は主に吸音機能を果たす。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００３−９５１３９号公報）には、内部が発泡状態であり表層部が緻密な中実状態とされた外殻構造を持つ自動車用樹脂製フードにおいて、フード本体とヒンジ連結部との間にも内部が発泡状態で表層部が緻密な中実状態とされた外殻柱状構造とされた座屈部を一体に設けたものが記載されている。このフードは、内部が発泡状態であることから優れた衝突エネルギー吸収作用と吸音作用を有すると共に、特に、ヒンジ部が前記のような構造の座屈部を備えることから、ヒンジ付近への二次衝突時等における人体への影響（衝撃）が緩和される利点がある。
【特許文献１】特表２００２−５００１２５号公報
【特許文献２】特開２００３−９５１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
物体が衝撃吸収性を備えた外板にぶつかるときの挙動を、自動車のボンネットを例として説明する。例えば人がボンネットにぶつかる際の衝撃エネルギーは、外板が変形することにより吸収され、ボンネットが硬いと衝突時のボンネットの変形は小さいが、人への衝撃は大きい。逆に、ボンネットが柔らかいと、人への衝撃は小さいが変形が大きく、最悪の場合には内部のエンジンとなどの内蔵物に底づきして二次衝突が発生し、大きなダメージを人に与えることとなる。
【０００６】
ボンネットが変形しても内蔵物に底づきしないように、内蔵物とボンネットとのクリアランスを大きくとることも可能であるが、そうすると外観上、大変不利なデザインとなってしまうなど、実際的な解決策とはならない。そのために、前記特許文献１あるいは２に記載のような種々の改良された衝撃吸収手段を施した外板が提案されている。
【０００７】
特許文献１に記載の構造では、衝撃は、主に中間層に形成した垂直壁を有する複数の中空体が非弾性的に変形することにより吸収されるが、構造上、その変形は一律に生じるものであり、垂直壁の剛性を高くすると衝撃の吸収性は悪くなり、剛性を小さくすると底づき現象が生じる恐れがあるという問題は依然として残っている。また、構造的に全体が複雑であり、高コストとなるのを避けられない。
【０００８】
特許文献２に記載のものも同様であり、内部が発泡状態であることから優れた衝突エネルギー吸収作用と吸音作用を有しているが、ここでも、発泡状態をなす内部は全体が同じ発泡密度のものであり、衝撃を吸収するときの変形は一律に生じる。そのために、発泡密度を低くする（全体を硬くする）と衝撃吸収力は小さく、発泡密度を高くする（全体を柔らかくする）と底づき現象が生じる恐れがあるという問題を解決することはできない。
【０００９】
上記のように、従来の衝撃吸収機能を備えた外板では、衝撃吸収時の変形を小さくして底づきによる二次衝突を回避することと、柔らかくして衝突したその瞬間の衝撃吸収性を良好にして衝撃を緩和すること、の双方を同時に満足するようにはなっていない。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、衝撃に対する変形量を小さくして底づきの発生を抑制しながら、衝突したその瞬間の衝撃吸収性も良好にして人に対する衝撃を緩和することを可能とすると共に、所要の吸音性も発揮することのできる、改良された衝撃吸収外板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】
【００１１】
本発明による衝撃吸収外板は、外板本体とその裏面に付設された衝撃吸収部材とを有する衝撃吸収外板であって、前記衝撃吸収部材は外板本体の裏面に近づくにつれて気泡密度が高くなる気泡傾斜構造を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による衝撃吸収外板は自動車用外板として有効に用いられるが、それに限らず、他の乗り物一般の外板としても用いることができる。また、本発明による衝撃吸収外板において、外板本体は、薄板鋼板をプレス成形して所要の構造体形状としたものであってよく、例えば、自動車のボンネットとしての鋼板などが挙げられる。所要の強度が得られる場合には樹脂製品であってもよい。
【００１３】
そのような外板本体の裏面に本発明による衝撃吸収部材が付設されて、本発明でいう衝撃吸収外板が形成される。衝撃吸収部材は発泡樹脂材料であってもよく発泡金属材料であってもよい。いずれの場合も、連続気泡構造であってもよく独立気泡構造であってもよい（ただし、独立気泡構造の場合は、吸音性が幾分低下する）。それらのものが組み合わされた構成であってもよい。
【００１４】
本発明による衝撃吸収外板では、外板本体の表側に衝撃物（例えば、人）が衝突したとき、その衝撃により最初に外板本体が変形する。衝撃は外板本体の変形と同時に衝撃吸収部材に伝わるが、本発明での衝撃吸収部材は外板本体の裏面に近づくにつれて気泡密度が高くなる（発泡製品の場合には、発泡密度が高くなる）気泡傾斜構造を有しているために、衝撃吸収部材の外板本体の裏面により近い領域が瞬間的に大きく変形し、多くの衝撃エネルギーを吸収する。それにより、衝撃物（例えば、人）への衝撃は緩和される。
【００１５】
衝撃吸収部材は次第に発泡密度が低くなっており剛性が増していく。そのために、衝突時の全衝撃エネルギーは、低い衝撃値を維持しながら、少ない変形量かつ短時間で完全に吸収（消費）される。変形量を小さくできることから、従来のように底づき現象が生じるのも大きく抑制することが可能となる。また、衝撃吸収部材は気泡構造を有することから、従来と同様の吸音性は確保される。
【００１６】
本発明において、上記のような気泡傾斜構造を備えた衝撃吸収部材は、全体が１つの成形体とされていてもよい。しかし、このような気泡傾斜構造を備えた発泡樹脂成形体あるいは発泡金属成形体を得ることは容易でない。そのために、発泡密度あるいは気泡密度が異なる複数の衝撃吸収部材を予め調製しておき、それを外板本体裏面から気泡密度の高い順に接着剤などを用いて順次積層させ、全体を層構造として構成することは、製造の容易さの観点から好ましい。
【００１７】
その際に、層数をいくつにするか、各層の気泡密度をどの程度のものとするか、各層の厚みをどの程度とするか、材料は何を選択するか、などは実際の衝撃吸収外板が使用される環境に応じて最適のものを設定すればよいが、本発明者の実験では、衝撃吸収外板を自動車の外板として用いる場合であって、衝撃吸収材の材料として発泡剤を添加させたエポキシ樹脂を用いた場合に、通常の乗用車では、衝撃吸収部材は３層構造で十分であり、それぞれの空隙率は、第１層が７０〜９５％（好ましくは、９０〜９５％）、第２層が３０〜７０％（好ましくは、５０〜６０％）、第３層が５〜３０％（好ましくは、１０〜２０％）程度が効果的であった。また、その場合に、各層の厚さは、第１層が１〜５ｍｍ（好ましくは、２〜３ｍｍ）、第２層が１〜５ｍｍ（好ましくは、１〜３ｍｍ）、第３層が１〜５ｍｍ（好ましくは、１〜３ｍｍ）程度が好ましかった。
【００１８】
衝撃吸収部材の素材には、樹脂材料の場合、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、メラミン樹脂などを用いることができる。なかでも、高剛性から低剛性まで変動させられるという理由からエポキシ樹脂は好適である。金属材料の場合は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ステンレス鋼などを用いることができる。
【００１９】
多層化して本発明による衝撃吸収部材とする場合には、それらの材料を従来知られた方法により、適宜発泡倍率を変えて複数種の発泡材とし、それを例えば接着剤により積層する。接着剤としては、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリルエステルエマルジョン系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、シアノアクリル酸エステル系接着剤などが利用可能であり、積層すべき発泡材料に合わせて適宜選択する。その際、複数の異なる接着剤を用いてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、衝撃に対する変形量を小さくして底づきの発生を抑制しながら、衝突したその瞬間の衝撃吸収性も良好にして人に対する衝撃を緩和することを可能とすると共に、所要の吸音性も発揮することのできる、改良された衝撃吸収外板を得ることができる。本発明による衝撃吸収外板は、自動車用の外板として特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面も参照しながら、本発明を実施の形態に基づき説明する。図１は本発明による衝撃吸収外板を自動車のボンネットとして使用した場合を示す図であり、図２はそのボンネットに衝撃物が衝突する場合を模式的に示している。図３は本発明による衝撃吸収外板に衝撃物が衝突する場合を説明するための模式図、図４は本発明による衝撃吸収部材の一例を断面により示す図である。また、図５は従来のボンネットと本発明による衝撃吸収外板で形成したボンネットでの衝撃物が衝突したときの衝撃値の変化を示す時間−加速度線図である。
【００２２】
自動車の上部構造を構成するボディは多くの種類の外板により構成される。図１で１０Ａとして示すものはボンネットと通称される外板であり、内蔵物であるエンジン２０の部分を覆っている。ボンネット１０Ａには、エンジン２０の音を吸収する機能と、図２に示すように衝撃物Ｐ（例えば、人）が衝突したときに衝撃を緩和して損傷を少なくする機能の双方が求められる。
【００２３】
そのために、上記ボンネット１０Ａには本発明による衝撃吸収外板１０、すなわち、薄型鋼板のプレス成形品である外板本体１１と、その裏面に付設した以下に説明する固有の構成を持つ衝撃吸収部材１２とで構成される衝撃吸収外板が備えられる。すなわち、図４に縦方向の断面を示すように、衝撃吸収部材１２は基本的に内部に気泡１３を有する材料（樹脂材料あるいは金属材料）で形成されており、下面１４側での気泡密度が最も小さく、上面１５に向けて、すなわち外板本体１１の裏面方向に近づくにつれて気泡密度が次第に高くなる気泡傾斜構造を有している。
【００２４】
このような気泡傾斜構造を有する衝撃吸収部材１２は、多くの方法で作ることができるが、図３に示す例では、発泡密度（気泡密度）の異なる発泡樹脂材料を３種類用意し、それを接着剤を用いて積層することにより衝撃吸収部材１２としている。最上位の第１層１２ａは外板本体１１の裏面に貼り付けられる層であり発泡密度が最も高い。この例において、第１層１２ａはエポキシ樹脂の発泡成形品であり、厚みが２〜３ｍｍ、空隙率は９０〜９５％程度とされている。
【００２５】
中間層である第２層１２ｂもエポキシ樹脂の発泡成形品であり、厚みが１〜３ｍｍ、空隙率は５０〜６０％程度とされている。また、最下層である第３層１２ｃも同様にエポキシ樹脂の発泡成形品であって、厚みは１〜３ｍｍであるが、空隙率は１０〜２０％程度とされている。各層１２ａ、１２ｂ、１２ｃを接着する接着剤にはエポキシ系接着剤を用いている。
【００２６】
上記の構成であり、図３ａに示すように、この衝撃吸収外板１０に衝撃物Ｐが衝突したとき、衝撃吸収外板１０は次のような挙動を取る。衝撃により最初に外板本体１１が変形する。図３ｂに示すように、外板本体１１の変形は衝撃吸収部材１２の第１層１２ａによりほとんどが吸収される。その理由は、前記のように本発明での衝撃吸収部材１２は外板本体１１の裏面に近づくにつれて気泡密度が高くなる気泡傾斜構造（すなわち、第１層１２ａが最も空隙率が高い構造）を有しているために、第１層１２ａが最初にかつ大きく変形するとことによる。そのために、衝撃物（例えば、人）Ｐへの衝撃は大きく緩和される。
【００２７】
第１層１２ａを変形させることにより衝撃エネルギーの多くはそこで吸収（消費）される。残存する衝撃エネルギーは第２層１２ｂ、第３層１２ｃで吸収されることとなるが、第２層１２ｂと第３層１２ｃの空隙率はその順で小さくなっており、剛性が大きくなっている。そのために、残存する衝撃エネルギーは、低い衝撃値を維持しながら、全体としては少ない変形量でかつ短時間で完全に吸収（消費）されることとなる。
【００２８】
上記のように、本発明による衝撃吸収外板１０では、衝突時の衝撃を確実に緩和できることに加え、衝撃吸収部材１２全体の変形量を小さくできることから、裏面がエンジン１０に衝突するような底づき現象が生じるのも効果的に回避できる。さらに、衝撃吸収部材１２は気泡構造を有することから、高い吸音性は確保できる。
【００２９】
図５は、従来のボンネットと、上記した本発明による衝撃吸収外板１０で形成したボンネットにおいて、同じ衝撃エネルギーでもって衝撃物Ｐが衝突したときの衝撃値の変化を示している。従来のボンネットでは衝突時の衝撃値（加速度）の変化量が大きく衝突物に大きな衝撃を与えるが、上記した本発明による衝撃吸収外板１０で形成したボンネットでは衝突した瞬間での加速度の変化は小さく、それだけ衝突物に作用する衝撃が緩和されることが示される。衝撃値（加速度）がゼロとなるまで時間、すなわち衝撃エネルギーがすべて消費されるまでの時間は従来のボンネットよりも短く、それだけボンネットの変形量が小さいことを示しており、底づきによる二次衝突も回避できることが示される。
【００３０】
なお、上記では本発明の衝撃吸収外板を自動車のボンネットとして用いる例を説明したが、この使用態様は一例にすぎず、ドア、ルーフ、トランクリッドのような自動車の他のボディ部分にも効果的に用いうることは当然である。また、衝撃吸収部材を層構造とする場合、３層構造に限られることはなく、使用環境によっては２層構造でもよく、４層以上の構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による衝撃吸収外板を自動車のボンネットとして使用した場合を示す図。
【図２】図１に示すボンネットに衝撃物が衝突する場合を模式的に示す図。
【図３】本発明による衝撃吸収外板に衝撃物が衝突する場合を説明するための模式図。
【図４】本発明による衝撃吸収部材の一例を断面により示す図。
【図５】従来のボンネットと本発明による衝撃吸収外板で形成したボンネットでの衝撃物が衝突したときの衝撃値の変化を示す時間−加速度線図。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ…衝撃物、１０…衝撃吸収外板、１０Ａ…ボンネット、１１…外板本体、１２…衝撃吸収部材、１２ａ…第１層、１２ｂ…第２層、１２ｃ…第３層、１３…気泡、１４…衝撃吸収部材の下面、１５…衝撃吸収部材の外板本体の裏面に面する上面、２０…エンジン
【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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