(57)【要約】【課題】  衝突時のエネルギー吸収量が衝撃値のピークに達した時点から車両バンパー用芯材による衝撃エネルギーの吸収期間終了点までの全期間にわたって、略一定であるという要求性能を満足すると共に、複数の衝突において、２回目以降の繰り返し衝突においてもエネルギー吸収量が低下せず、要求性能を満足できる車両バンパー用芯材を提供すること。【解決手段】  圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材の組み合わせにより構成された車両バンパー用芯材。【選択図】    なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材の組み合わせにより構成された車両バンパー用芯材。
【請求項２】
衝撃吸収後、形状が略全回復する、請求項１記載の車両バンパー用芯材。
【請求項３】
前記車両バンパー用芯材に対する衝撃値が、衝撃値のピークに達した時点から車両バンパー用芯材による衝撃エネルギーの吸収期間終了点までの全期間にわたって、略一定である請求項１または２に記載の車両バンパー用芯材。
【請求項４】
同じ衝撃力による２回の繰り返し衝突において、２回目の衝撃ピーク値が１回目の衝撃ピーク値の４０％以上である請求項１〜３何れか一項に記載の車両バンパー用芯材。
【請求項５】
前記曲げ変形による緩衝材が、ゴム板からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両バンパー用芯材。
【請求項６】
前記圧縮変形による緩衝材が、合成樹脂からなる発泡成形体で構成された請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両バンパー用芯材。
【請求項７】
前記圧縮変形による緩衝材を緩衝期間の全期間にわたって圧縮変形するように配置し、曲げ変形による緩衝材を衝撃初期において曲げ変形するように配置した請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両バンパー用芯材。
【請求項８】
前記曲げ変形による緩衝材をバンパーの前後方向全幅にわたって設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両バンパー用芯材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バンパーに用いられ、特に歩行者保護機能を有する車両用バンパーに対して好適な性能を適用するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用バンパーとして、エネルギー吸収を高めるような工夫を施したバンパー芯材が種々考案されており、特に近年、歩行者に対する保護性能が高くなるように構成したものが、種々提案され、実用化されている。
例えば、車両の前端部に配置されているバンパー補強材と、バンパー補強材を覆うバンパーフェイシャー間に、衝撃吸収材を長手方向中央部において切断し、リブを備えたプレート材を衝撃吸収材の分割面に介装して衝撃吸収材の分割材同士を接着固定した車両用バンパー（例えば、特許文献１）や、中央部をハニカム材としその両サイドを発泡体として衝撃エネルギー吸収部材を用いた車両用バンパーにおいて、ハニカム材と発泡材とが所定範囲ラップしたラップ部で構成し、そのラップ部で両者複合されたエネルギー吸収特性となる車両バンパーがある（例えば、特許文献２）。
衝撃吸収構造体として内面に高さの異なるリブを配置し、衝撃荷重を複数に分けて最大荷重を低く保ちつつ衝撃を吸収する構造が提案されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平１１−１１４９号公報
【特許文献２】実開平５−７８６５４公報
【特許文献３】特開平８−１４２７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来の車両用バンパー、衝撃吸収構造体においては、初回の衝突時において、圧縮初期のエネルギー吸収量が大きい為、要求性能を満足するが、２回目以降の繰り返し衝突においては衝撃吸収構造体の変形によりエネルギー吸収量が著しく低下し、要求性能を満足できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の課題に鑑み、本発明者らは鋭意検討の結果、圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材の緩衝特性を組み合わせることにより、衝撃力を押さえつつ衝突エネルギーを効率的に吸収可能であり、且つ、いずれの緩衝材も衝突完了後は、衝突前の形状に回復することから同衝撃による２回目の繰り返し衝突においても衝撃エネルギー吸収量が著しく低下することがないことを見出し本発明の完成に至った。
【０００５】
即ち本発明の第１は、圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材の組み合わせにより構成された車両バンパー用芯材に関する。好ましい態様としては、
（１）衝撃吸収後、形状が略全回復する、
（２）前記車両バンパー用芯材に対する衝撃値が、衝撃値のピークに達した時点から車両バンパー用芯材による衝撃エネルギーの吸収期間終了点までの全期間にわたって、略一定である、
（３）同じ衝撃力による２回の繰り返し衝突において、２回目の衝撃ピーク値が１回目の衝撃ピーク値の４０％以上である、
（４）前記曲げ変形による緩衝材が、ゴム板からなる、
（５）前記圧縮変形による緩衝材が、合成樹脂からなる発泡成形体で構成された、
（６）前記圧縮変形による緩衝材を緩衝期間の全期間にわたって圧縮変形するように配置し、曲げ変形による緩衝材を衝撃初期において曲げ変形するように配置した、
（７）前記曲げ変形による緩衝材をバンパーの前後方向全幅にわたって設けた、
前記記載の車両バンパー用芯材に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の車両バンパー用芯材によれば、圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材との組み合わせで衝突エネルギーを吸収するので、芯材における衝撃荷重の緩衝期間の全期間にわたって、芯材に対する衝撃力が略一様になるように構成する事が可能となり、衝撃値を抑えつつ衝突エネルギーを効果的に吸収して、歩行者の保護性能を向上することが可能となる。
【０００７】
また、前記車両バンパー用芯材に対する衝撃エネルギー吸収量が、衝撃エネルギー吸収量がピークに達した時点から車両バンパー用芯材による衝撃エネルギーの緩衝期間終了点までの全期間にわたって、略一定になるように設定したり、更には、曲げ変形による緩衝材を使用するので、１回目の衝突後、衝突前の形状に略回復し、従って、２回目の衝突においても衝突エネルギーを吸収する事が可能である。従って、圧縮変形による緩衝材を緩衝期間の全期間にわたって圧縮変形するよう配置し、曲げ緩衝材を緩衝期間の初期において曲げ変形するように配置すると、歩行者に作用する衝撃力を低く抑えつつ、緩衝期間全体を有効利用して衝突エネルギーを効率的に吸収することが可能である。
【０００８】
曲げ変形による緩衝材をバンパーの前後方向の全幅にわたって設けたり、この曲げ変形による緩衝材を略水平面内において、バンパーの長さ方向に沿い且つバンパーの前後方向の全幅にわたって設けると、曲げ変形による緩衝材に対して衝突初期の段階から衝突荷重を作用させる事が可能になり、曲げ変形により衝突初期における衝突エネルギーを効果的に吸収できる。
【０００９】
圧縮変形による緩衝材を合成樹脂材からなる発泡成形体で構成すると、緩衝性能を充分に確保しつつ、必要な緩衝特性にあわせて発泡倍率を設定する事ができると共に、バンパーの芯材を軽量に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の車両バンパー用芯材は、圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材とを組み合わせてなる。２種類の緩衝材を芯材に用いることで芯材に作用する衝突エネルギーは、圧縮変形による緩衝材が緩衝期間の全期間にわたって圧縮変形することにより吸収されるとともに、曲げ変形による緩衝材が緩衝期間に初期を中心に曲げ変形することにより吸収されることになる。
【００１１】
本発明の車両バンパー用芯材は、衝突荷重が作用した後、即ち、衝撃吸収後、略全回復する特徴をもっていることが好ましい。本発明において全回復とは、衝突荷重が作用する前のバンパー前後方向の芯材の幅長さに対し、衝突荷重が作用した後のバンパー前後方向の芯材の幅長さが、何れの箇所においても好ましくは９０％以上、更に好ましくは９５％以上になっていることをいう。
【００１２】
圧縮変形による緩衝材と曲げ変形による緩衝材を組み合わせることで、本発明の芯材は、衝突荷重が作用し始めて、緩衝期間の１０〜２０％で衝撃エネルギー吸収量がピークに達しその後、緩衝期間終了点までの全期間に渡って、略一定であることが好ましく、更には、衝撃エネルギー吸収量はピーク値に対し±４０％で推移することが好ましい。
【００１３】
更には、本発明の車両バンパー用芯材は、同じ衝撃力による２回の繰り返し衝突において、１回目の衝突エネルギー吸収量の前記ピーク値に対して、２回目衝突時の衝撃エネルギー吸収量の前記ピーク値が４０％以上であることが好ましく、更には８０％以上が好ましく、特には９０％以上であることが好ましい。
【００１４】
圧縮変形による緩衝材としては、圧縮変形により衝突荷重を緩衝可能なものであれば、特に限定はなく、例えば、合成樹脂や合成ゴム材料などを採用でき、合成樹脂としては、例えば、ポリスチレン系合成樹脂や、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂などポリオレフィン系合成樹脂やこれらの共重合体、これらの発泡成形体が挙げられ、中でも合成樹脂からなる発泡成形体を用いることが芯材の軽量化できるため好ましい。
【００１５】
合成樹脂からなる発泡成形体の製造法には特に限定はなく、公知の方法、例えば押し出し成形法、ビーズ法などの方法を用いることができる。このような発泡成形体をビーズ法にて成形する場合には、素材自体に柔軟性を有することから、例えば、エチレンプロピレンランダムポリプロピレン樹脂、エチレンプロピレンブロックポリプロピレン樹脂、ホモポリプロピレンエチレンプロピレンブテンレンダムターポリマー、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋ＬＤＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂を好適に利用できる。また、発泡成形体の発泡倍率は、原料ビーズの素材にもよるが、３〜１５０倍に範囲内が好ましい。具体的にはポリオレフィン系合成樹脂材料からなる予備発泡ビーズにおいては、発泡倍率が低すぎると衝撃力が大きくなる恐れがあり、小さすぎると充分に衝突エネルギーを吸収できない恐れがあるので、好ましくは２倍以上９０倍以下、更に好ましくは２倍以上で６０倍以下のものを採用することになる。
【００１６】
曲げ変形による緩衝材の素材としては、曲げ変形により衝突荷重で緩衝可能なものであれば、素材形状に特に限定はなく衝撃期間の６０％圧縮においても８０％回復するもの、更に好ましくは９０％回復するものが好ましい。素材としては、合成ゴム材料や金属材料などを採用できる。ゴム板を採用することが回復力の条件を満たすことから好ましい。
【００１７】
圧縮変形による緩衝材は、バンパー補強材とバンパーフェイシャー間の空間に適合する形状に形成され、該空間に隙間無く装着され、緩衝期間の全期間にわたって圧縮変形するようにバンパー補強材の前側に配置され、圧縮変形による緩衝材の高さ方向の途中部には車幅方向に延びる１つの開口部が圧縮変形による緩衝材の両端部分まで形成されている。
【００１８】
曲げ変形による緩衝材の形状としては、断面Π字形状が挙げられる。細長い略平板状の固定部と固定部の途中に相互に間隔をあけて直交状に固定した１対の曲げ部からなり、固定部と同じ長さの細長い平板状であり、固定部は圧縮変形による緩衝材の開口部よりも大きな外形に形成されて、開口部の後面を塞ぐように圧縮変形による緩衝材の後面にとりつけられている。そしてバンパーフェイシャー及び圧縮変形による緩衝材とともにバンパー補強材の前面に組み付けた状態で固定部の外周部が圧縮による緩衝材とバンパー補強材間に挟持されるように構成されている。
【００１９】
曲げ部の両端部は、圧縮変形による緩衝材の固定溝内に装着されて圧縮変形による緩衝材に固定され、緩衝期間の初期において曲げ部が曲げ変形するように曲げ部の先端部は圧縮変形による緩衝材の開口部を通ってバンパーフェイシャー付近に配置されている。圧縮変形による緩衝材の開口部の内壁と曲げ部間及び上下の曲げ部間には曲げ許容空間が形成され曲げ部が曲げ変形するときに、圧縮変形による緩衝材の内壁や曲げ部同士が相互に干渉しないように設定して、曲げ部の曲げ変形が円滑に且つ確実になされるように構成されている。曲げ許容空間は、バンパーの前後方向の全幅に貫通穴を設けてもよいが、前方へ向けて開口する有底孔状に設けてもよく、この場合バンパー前後方向の全幅の１/３以上の深さに設定することが好ましい。更に曲げ部の曲げ変形が円滑且つ確実になされるように曲げ部同士の間隔と曲げ部と圧縮変形による緩衝材の間隔は、バンパー前後方向の全幅の１/３以上に設定することが好ましい。
【００２０】
車体の前端部には車幅方向に伸びるバンパー補強材が設けられ、バンパー補強材とバンパーフェイシャー間には本発明の芯材が装着される。
【００２１】
フロントバンパーは、バンパーフェイシャーと芯材とで構成され、前衝突時における衝突荷重は、バンパーフェイシャーを介して芯材３に伝達されて、両者の変形で受け止められ、更に大きな衝突荷重が作用すると、バンパー補強材に衝突荷重が作用して、バンパー補強材が変形することで受け止められる。リアバンパーの芯材としても同様に適用することが可能である。
【実施例】
【００２２】
（試験片）
圧縮による緩衝材として、ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、成形品倍率が４５倍（鐘淵化学工業製原料エペラン―ＰＰ仕様）になるように、成形したものを１５０×１００×５５ｍｍサイズにカットしたものを製作し、曲げによる緩衝材として、合成ゴム材料であるアクリロトリブタジエンゴムの板状部材からなり１００×５×５５ｍｍサイズの曲げによる緩衝材を製作した。そして、２枚の曲げによる緩衝材を圧縮による緩衝材に間隔をあけて組みつけてなる試験片を作成した。
【００２３】
また比較例として、曲げによる緩衝材のかわりに１回の圧縮で坐屈してしまうポリプロピレン系樹脂からなる非発泡の板状部材を組み合わせた試験片を作成した。
（試験方法）
各試験片を受け台に順次セットして、試験片の長さ方向の中央部に幅方向に沿ってφ７０ｍｍの丸棒からなる治具にて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮し、試験片厚みに対し６０％圧縮し、荷重を取り除いた後に再度同条件にて圧縮した。１回目圧縮時の試験片のピーク荷重値とその時の変位量、２回目圧縮時ピーク荷重値を測定し、荷重の減少率を算出し表１に示す測定結果を得た。
【００２４】
【表１】
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表１から、１回目の圧縮前後においてその寸法の減少率は、比較例のポリプロピレン系樹脂からなる非発泡の板状部材の箇所において１６．６％であったのに対し、圧縮による緩衝材と曲げによる緩衝材を用いた本発明例は、２．０％、０．９％と略全回復をした。また、荷重減少率は４５．８％であり、比較例の９２．４％と比較して、荷重減少率を減少させる事ができ、繰り返しの衝撃においても性能低下が抑えられている事が分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フロントバンパーの縦断面図
【図２】フロントバンパーの正面図
【図３】評価試験で用いた試験片の斜視図
【図４】同試験片の縦断面図
【図５】本発明の車両バンパー用芯材のエネルギー吸収曲線
【符号の説明】
【００２６】
１    バンパー補強材
２    バンパーフェイシャー
３    芯材
４    フロントバンパー
１０  圧縮変形による緩衝材
１１  開口部
１２  固定溝
１３  曲げ許容区間
２０  曲げ変形による緩衝材
２１  固定部
２２  曲げ部
３０  圧縮変形による緩衝材
３１  曲げ変形による緩衝材
【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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