(57)【要約】【課題】部材高さを大きくすることなく衝撃エネルギ吸収性能を向上させることができ、低温環境下においても高い衝撃エネルギ吸収性能を有する自動車室内用衝撃吸収部材を提供する。【解決手段】自動車の車室形成部材と内装部品の間に配設されて衝撃荷重入力方向に延びるリブにより衝撃を吸収する合成樹脂製の衝撃吸収部材であって、リブは、縦リブ１と横リブ２が直角に交差する交差部３を有する格子状に形成される。交差部３には、縦リブ１及び横リブ２の厚みよりも厚くなるようにアール３ａを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車室形成部材と内装部品の間に配設されて衝撃荷重入力方向に延びるリブにより衝撃を吸収する合成樹脂製の衝撃吸収部材であって、
前記リブは、板状リブが交差する交差部を有する格子状に形成され、前記交差部には、前記板状リブの厚みよりも厚くなるようにアールが設けられていることを特徴とする自動車室内用衝撃吸収部材。
【請求項２】
前記アールは、０．４〜５．０ｍｍの範囲に形成されている請求項１又は２に記載の自動車室内用衝撃吸収部材。
【請求項３】
前記リブの前記交差部は、直角に交差している請求項１に記載の自動車室内用衝撃吸収部材。
【請求項４】
前記リブは、縦方向に延びる板状の縦リブと横方向に延びる板状の横リブとが交差する格子状に形成されている請求項１〜３に記載の自動車室内用衝撃吸収部材。
【請求項５】
前記リブは、板状の基部上に立設されている請求項１〜４に記載の自動車室内用衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車室内において、例えばピラーやルーフサイドレール等の車室形成部材とその車室形成部材の内側を覆うガーニッシュ等の内装部品との間に配設されて、外部からの衝撃を吸収する自動車室内用衝撃吸収部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば乗用車等の自動車においては、ルーフパネルやルーフパネルを支持するフロントピラー、センタピラー、リヤピラー等の各種のピラー、及び各種ピラーの上部側を連結するルーフサイドレール等の車室を形成する車室形成部材（ボディパネル）を備えている。そして、これら車室形成部材の内側は、車室内の意匠性を高めること等を目的として、合成樹脂等で形成されるルーフライニングやピラーガーニッシュ等の内装部品で覆われている。
【０００３】
ところで、近年においては、衝突時における乗員の安全性がより高いレベルで要求されるようになり、特に、乗員の頭部が衝突する恐れの高いピラーガーニッシュ等の内装部品に対しても、より高い衝撃エネルギ吸収機能を有することが要求されるようになっている。
【０００４】
この要求への対応策として、例えば特許文献１〜４には、車室形成部材と内装部品の間に配設されて、衝撃荷重入力方向に延びるリブにより衝撃を吸収する弾性材や合成樹脂等からなる衝撃吸収部材が提案されている。特許文献１には、格子状の吸収体本体の各格子交差部に、衝撃を受けた時に吸収体本体の圧縮・座屈を補助し最終的には破壊して衝撃を吸収する薄肉部を形成することにより、安定した衝撃吸収特性を発揮できるようにした衝撃吸収部材が開示されている。また、特許文献２には、梁部材の壁板部材との連結部に薄肉部を形成して、その薄肉部によって破断を容易に行わせるようにした衝撃吸収部材が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、リブに切り欠きを設けることにより、リブの交差部が独立して変形可能にし、リブの交差部の破断を防止するようにした衝撃吸収部材が開示されている。特許文献４には、材料面からのアプローチとして、引張破断伸びの大きな材料を用いることにより、リブの交差部の破壊を防止することが開示されている。しかし、近年においては、益々より一層の衝撃吸収特性の向上が求められており、これらの方法によっても充分とは言えない。
【０００６】
ところで、衝撃吸収部材の衝撃吸収性能は、一般に、衝撃時に加わる荷重値と、その際の衝撃吸収部材の変位量との関係を示す、荷重変位曲線の形状によって評価される。即ち、荷重変位曲線は、図１０に示すように、荷重入力の初期において小さな変位量で荷重が急激に立ち上がる部分と、その立ち上りピーク後の落ち込みに続いて、変位量の増加に伴って荷重値が増減変動しつつ横這い状態となる部分と、その後、小さな変位量で荷重が再び急激に立ち上がる部分とからなる。ここで、横這い状態となる部分の後で衝撃吸収部材の底付きが起こり、荷重が急激に上昇し始める点が衝撃吸収部材の潰れきり変位となる。
【０００７】
この場合、潰れきり変位までに吸収したエネルギ吸収量は、荷重変位曲線と変位量を示す横軸との間の面積で表され、その面積が大きいほどエネルギ吸収量は多くなる。よって、初期の荷重ピークに続く荷重の大きな落ち込みを防ぎ、荷重値が増減変動しつつ横這い状態となる部分での荷重の振幅を小さく抑えることで、エネルギ吸収量は高められる。また、衝撃エネルギ吸収性能を評価する際の指標となるエネルギ吸収効率は、（エネルギ吸収量）／｛（ピーク荷重）×（潰れきり変位）｝×１００によって求められ、エネルギ吸収効率が高いほど衝撃エネルギ吸収性能は高くなると評価される。さらに、潰れきり変位が大きくなるほどエネルギ吸収量は多くなる。
【０００８】
衝撃エネルギ吸収性能が不充分である場合、又はより高性能を求められた場合に、それらの衝撃吸収部材の衝撃エネルギ吸収性能を高めるには、潰れきり変位を大きくするために、部材（リブ）の高さを高くする必要がある。しかし、衝撃吸収部材（リブ）の高さを高くすると、車室内が狭められ、外部に対する視認性が悪化することとなる。
【０００９】
その上、合成樹脂は、環境温度が低下するに連れて延性や引張破断伸び等の特性が低下するため、低温環境下においては衝撃吸収部材の破壊が早期に起こり、衝撃エネルギの吸収を全く行わないか不充分にしか行わなくなる。
【特許文献１】特開平８−２０７５７８号公報
【特許文献２】特開平８−２０７５８０号公報
【特許文献３】特開２００２−３０２００３号公報
【特許文献４】特開２０００−１７０８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、部材高さを大きくすることなく衝撃エネルギ吸収性能を向上させることができ、低温環境下においても高い衝撃エネルギ吸収性能を有する自動車室内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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の自動車室内用衝撃吸収部材は、自動車の車室形成部材と内装部品の間に配設されて衝撃荷重入力方向に延びるリブにより衝撃を吸収する合成樹脂製の衝撃吸収部材であって、前記リブは、板状リブが交差する交差部を有する格子状に形成され、前記交差部には、前記板状リブの厚みよりも厚くなるようにアールが設けられていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の自動車室内用衝撃吸収部材は、リブの交差部にアールが設けられていることにより、低温（３℃）環境下でエネルギ吸収効率が大きく向上し、リブの交差部にアールが設けられていない従来の一般的な形状に比べて、ほぼ同じ荷重・同じ部材（リブ）の高さで、エネルギ吸収量が約８０％以上向上することが試験により確認されている。
【００１３】
これは、衝撃荷重が入力した際に、リブの交差部が破壊され難いことにより、荷重変位曲線において、荷重入力の初期に現れる荷重ピークに続く荷重の大きな落ち込みが無くなり、エネルギ吸収量が増加したためと考えられる。また、リブの交差部は、圧縮変形する際に捻れるように変形するが、交差部にアールが設けられていることによって変形抵抗が増し、荷重の底上げがされた結果、荷重変位曲線において、荷重値が増減変動しつつ横這い状態となる部分での荷重の振幅が小さくなり、エネルギ吸収量が増加したためと考えられる。
【００１４】
本発明において、リブの交差部に設けられるアールは、０．４〜５．０ｍｍの範囲に形成されていることが好ましく、より好ましくは、１．０〜３．０ｍｍの範囲である。アールの大きさが０．４ｍｍを下回ると、充分なエネルギ吸収効率が得られ難くなる。逆に、アールの大きさが５．０ｍｍを上回ると、潰れきり変位が小さくなる。また、アールは、リブの厚みｔに対して、０．５ｔ〜５．０ｔの範囲で形成されていることが好ましく、より好ましくは、１．５ｔ〜３．０ｔの範囲である。
【００１５】
一方、リブの厚みｔは、０．６〜３．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。なお、本発明の衝撃吸収部材は、樹脂成形により形成されることから、型抜きの関係上、リブの一端側の厚みｔよりも他端側の厚み（ｔ＋Δｔ）の方が厚くなる。また、リブが矩形のセルをもつ格子状に形成される場合、セルの一方の辺の長さは、１０〜５０ｍｍの範囲にするのが好ましく、より好ましくは２０〜３０ｍｍの範囲である。また、セルの他方の辺の長さは、１０〜１００ｍｍの範囲にするのが好ましく、より好ましくは２０〜５０ｍｍの範囲である。
【００１６】
また、本発明において、リブの交差部は、直角に交差しているのが好ましい。このようにすれば、交差部に設けられるアールの円弧面の大きさを均一化することができる。      
【００１７】
また、本発明の衝撃吸収部材は、合成樹脂材料を成形処理することによって得られる成形体であることから、リブを任意の形状に形成することができる。例えば、縦方向に延びる板状の縦リブと横方向に延びる板状の横リブとが交差する格子状のリブにしたり、リブが板状の基部上に立設されているようにすることができる。合成樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）やＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂、或いは熱可塑性樹脂組成物（未来化成株式会社製、品番「ＹＶ−２０−２００１」）などを好適に採用することができる。なお、成形処理は、従来より公知の方法を採用することができ、例えば、射出成形や押出成形等を好適に採用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の自動車室内用衝撃吸収部材は、リブの交差部に、板状リブの厚みよりも厚くなるようにアールが設けられているため、部材高さを大きくすることなく衝撃エネルギ吸収性能を向上させることができ、低温環境下においても高い衝撃エネルギ吸収性能を有するようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態１〕
図１は本実施形態に係る自動車室内用衝撃吸収部材の部分平面図であり、図２はその自動車室内用衝撃吸収部材の部分側面図であり、図３はその自動車室内用衝撃吸収部材の斜視図である。
【００２０】
本実施形態の自動車室内用衝撃吸収部材１は、乗用車のルーフパネルを支持する各種ピラーの上部側を連結するルーフサイドレール（図示せず）と、そのルーフサイドレールおよびルーフパネルの内側を覆う内装部品としてのルーフライニング（図示せず）との間に配設されるものである。この衝撃吸収部材は、合成樹脂材料（未来化成株式会社製、品番「ＹＶ−２０−２００１」）を用いて、射出成形することにより所定の形状に形成された樹脂成形体からなる。
【００２１】
この衝撃吸収部材は、図３に示すように、縦方向に延びる平板状の縦リブ１と横方向に延びる平板状の横リブ２とが直角に交差する格子状に形成されており、全体として横方向に長い板状の長方体形状とされている。図１に示すように、縦リブ１は約２６ｍｍの間隔（Ｗ1 ）で形成され、横リブ２は約２２ｍｍの間隔（Ｗ2 ）で形成されている。そして、縦リブ１と横リブ２が交差する交差部３には、縦リブ１及び横リブ２よりも厚くなるように３ｍｍのアール３ａが設けられている。縦リブ１及び横リブ２は、図２に示すように、高さ（Ｔ）が約２５ｍｍとされ、一端部の厚み（ｔ1 ）が約２．０ｍｍとされ、他端部の厚み（ｔ2 ）が２．２ｍｍとされている。
【００２２】
図３に示すように、この衝撃吸収部材の長手方向の一端部及び略中央部の部位において縦リブ１と横リブ２で包囲される空間（セル）では、その底面を塞ぐように底板４、４が設けられており、その底板４、４には円形の取付孔５、５が設けられている。また、この衝撃吸収部材の長手方向の他端には、長手方向外方に突出する突出片６が設けられており、その突出片６にも円形の取付孔７が設けられている。
【００２３】
以上のように構成された本実施形態の衝撃吸収部材は、各取付孔５、５、７に挿入される取付ボルト（図示せず）等で乗用車のルーフサイドレールの室内側に取付けられることによって、ルーフサイドレールとルーフライニングの間に配設される。これにより、衝撃吸収部材は、乗用車の衝突時に乗員の頭部がルーフライニングに衝突する方向（衝撃荷重入力方向）に対して、縦リブ１及び横リブ２が延びる方向（高さ方向）となるように配設される。
【００２４】
そして、その乗用車が衝突することによって乗員の頭部がルーフライニングに衝突したときには、ルーフライニングの弾塑性変形を介して縦リブ１及び横リブ２が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、衝撃吸収部材は、縦リブ１と横リブ２の交差部３にアール３ａが設けられていることから、常温環境下だけではなく低温環境下においても高い衝撃エネルギ吸収機能を発揮して、充分に大きな衝撃エネルギを吸収し、乗員を保護する。よって、本実施形態の衝撃吸収部材は、低温環境下においても高い衝撃エネルギ吸収能力を有する。
【００２５】
なお、本実施形態の衝撃吸収部材は、ルーフサイドレールとルーフライニングとの間に配設されるものであるが、形状や大きさ等を適宜変更して、例えばセンタピラーとピラーガーニッシュとの間などの乗用車の他の部位に配設することも可能である。
【００２６】
〔試験１〕
本発明の衝撃吸収部材の優れた効果を確認するために、実施例として、合成樹脂材料（未来化成株式会社製、品番「ＹＶ−２０−２００１」）により図４に示すような形状に形成した試験片を作製して落錘試験を行った。試験片は、図４に示すように、正方形の平板状の基部５０と、基部５０に立設された縦方向に延びる平板状の２枚の縦リブ５１と、基部５０に立設された横方向に延びる平板状の２枚の横リブ５２とからなる。縦リブ５１と横リブ５２は直角に交差して格子状に形成されており、その交差部５３には２ｍｍのアール５３ａが設けられている。基部５０は、厚みが２．５ｍｍ、一辺の長さが６０ｍｍとされている。縦リブ５１及び横リブ５２の間隔（芯−芯間距離：Ｌ）や厚み（ｔ、Δｔ）については、表１に記載されている通りである。なお、比較例として、縦リブと横リブの交差部にアールが設けられていない点でのみ異なる試験片を準備した。
【００２７】
【表１】
2005271816.tif 000003
【００２８】
この落錘試験は、図５に示すように、載置台６０上に縦リブ５１及び横リブ５２側を下にして試験片を載置し、試験片の基部５０の上面に、アルミニウムで半球形状（ＳＲ８２．５ｍｍ）に形成された押圧部６１の球面を３．１３ｍ／ｓの速度で衝突させ、そのとき加わる荷重値（ｋＮ）とその際の試験片の変位量（ｍｍ）との関係を、２０℃（常温）及び３℃（低温）の環境温度下において調べた。２０℃（常温）における測定結果（荷重変位曲線）は図６に示され、３℃（低温）における測定結果（荷重変位曲線）は図７に示されている。また、それぞれの環境温度において得られた、各試験片のピーク荷重、エネルギ吸収量及びエネルギ吸収効率については表２にまとめて記載されている。なお、ここでのエネルギ吸収量は、荷重変位曲線と変位量を示す横軸との間の面積で表される。また、ここでのエネルギ吸収効率は、（エネルギ吸収量）／｛（ピーク荷重）×（潰れきり変位）｝×１００によって求められる。
【００２９】
【表２】
2005271816.tif 000004
【００３０】
２０℃（常温）の場合には、図６及び表２からも明らかなように、エネルギ吸収量及びエネルギ吸収効率のいずれにおいても、実施例の方が比較例よりも上回る結果が得られた。即ち、ピーク荷重では１６％の上昇に過ぎないが、エネルギ吸収効率が１５％向上し、エネルギ吸収量では６１％も実施例の方が上回っている。
【００３１】
また、３℃（低温）の場合には、図７及び表２からも明らかなように、エネルギ吸収量及びエネルギ吸収効率のいずれにおいても、実施例の方が比較例よりも大幅に上回る結果が得られた。即ち、ピーク荷重は１６％の上昇に過ぎないが、エネルギ吸収効率が３１％向上するためエネルギ吸収量では８４％も実施例の方が上回っている。特に、エネルギ吸収効率においては、比較例の場合には、２０℃（常温）の５０％から３℃（低温）の３９％に低下しているのに対して、実施例の場合には、２０℃（常温）の６５％から３℃（低温）の７０％に上昇している。よって、実施例の場合は、縦リブ５１と横リブ５２の交差部にアールを設けたことにより、低温（３℃）環境下においても高い衝撃エネルギ吸収能力を有することが解る。
【００３２】
これは、衝撃荷重が入力した際に、縦リブ５１と横リブ５２の交差部５３にアール５３ａが設けられていることから交差部５３が破壊され難いため、図７の荷重変位曲線において、荷重入力の初期に現れる荷重ピークに続く荷重の大きな落ち込みが比較例よりも少なく、エネルギ吸収量が増加したためと考えられる。また、縦リブ５１と横リブ５２の交差部５３は、圧縮変形する際に捻れるように変形するが、交差部５３にアール５３ａが設けられていることによって変形抵抗が増し、荷重の底上げがされた結果、図７の荷重変位曲線において、荷重値が増減変動しつつ横這い状態となる部分での荷重の振幅が小さくなり、エネルギ吸収量が増加したためと考えられる。
【００３３】
〔試験２〕
試験１で用いた実施例の試験片について交差部のアールの大きさを種々変化させて、エネルギ吸収効率及び潰れきり変位との関係を調べる試験を行った。交差部のアールの大きさは、０ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍに変化させ、２０℃（常温）と３℃（低温）の環境温度下でそれぞれ調べた。交差部の大きさとエネルギ吸収効率の関係の試験結果は図８及び表３に示され、交差部の大きさと潰れきり変位の試験結果は図９及び表３に示されている。
【００３４】
【表３】
2005271816.tif 000005
【００３５】
図８及び表３からも明らかなように、エネルギ吸収効率は、交差部のアールが２〜３ｍｍの時に約７０％で最大となり、それ以降緩やかに低下していき、アールが７ｍｍでも６０％程度であった。一方、潰れきり変位は、図９及び表３からも明らかなように、アールの大きさが大きくなるに連れて減少していき、アールの大きさが７ｍｍのときには２ｍｍの半分程度にまで顕著に低下していた。潰れきり変位が小さいということは、縦リブ５１及び横リブ５２の高さ（荷重入力方向に延びる部分の長さ）を有効に生かしていないことになり、望ましいことではない。したがって、エネルギ吸収効率及び潰れきり変位の結果を考慮すると、交差部のアールの大きさは、０．４〜５．０ｍｍの範囲にするのが好ましく、より好ましいくは１．０〜３．０ｍｍの範囲であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車室内用衝撃吸収部材の部分平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る自動車室内用衝撃吸収部材の部分側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る自動車室内用衝撃吸収部材の斜視図である。
【図４】試験１で使用した試験片の形状及び寸法を示す説明図である。
【図５】試験１の試験方法を示す説明図である。
【図６】試験１の落錘試験での２０℃（常温）における実施例と比較例の荷重変位曲線を示すグラフである。
【図７】試験１の落錘試験での３℃（低温）における実施例と比較例の荷重変位曲線を示すグラフである。
【図８】試験２における交差部アールの大きさとエネルギ吸収効率の関係を示すグラフである。
【図９】試験２における交差部アールの大きさと潰れきり変位の関係を示すグラフである。
【図１０】荷重変位曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１、５１…縦リブ    ２、５２…横リブ    ３、５３…交差部
３ａ、５３ａ…アール    ４…底板    ５、７…取付孔    ６…突出片
５０…基部    ６０…載置台    ６１…押圧部
【図１】
2005271816.tif 000006
【図２】
2005271816.tif 000007
【図３】
2005271816.tif 000008
【図４】
2005271816.tif 000009
【図５】
2005271816.tif 000010
【図６】
2005271816.tif 000011
【図７】
2005271816.tif 000012
【図８】
2005271816.tif 000013
【図９】
2005271816.tif 000014
【図１０】
2005271816.tif 000015