(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収部材の表面に、少なくとも３つの格子点から形成される格子形状平面を有するエネルギー吸収部を備えてなり、格子点の繊維含有率が、格子点以外の部位の繊維含有率と異なるとともに、前記エネルギー吸収部のボイド量は、２〜６ｖｏｌ％の範囲内であることを特徴とする繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項２】
体積が０．４ｍｍ３〜５ｍｍ３の範囲内にあるボイド量が全ボイド量の７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項３】
格子点の繊維含有率は、格子点以外の部位の繊維含有率よりも１．２〜３．０倍の範囲内で高い、請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項４】
３つの格子点で形成される格子形状平面の面積は１〜１０００ｃｍ２の範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項５】
エネルギー吸収部の衝突方向の厚さは、０．１〜５０ｍｍの範囲内である、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項６】
エネルギー吸収部は、格子点における高さ（Ｈ）と格子点の隣接辺の幅（Ｌ）との比（Ｈ／Ｌ）が、１／２以上のボード状のものである請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項７】
格子内の一部またはすべてに、発泡フォームまたは発泡モルタルが充填されている、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項８】
エネルギー吸収部の軸方向の上部、下部、または上下部に、有機または無機材料のボードを貼り合わせてなる、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項９】
強化繊維は、炭素繊維であって、その含有率が１０〜７０ｗ％の範囲内である、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項１０】
エネルギー吸収量は、４０Ｊ／ｇ以上である、請求項１〜９のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車や電車等の輸送体の技術分野に用いられる衝撃エネルギー吸収部材に関し、詳しくはこれらの輸送体の衝突、追突時において、乗員や輸送体の損傷を低減・保護するための繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材としては、構成材料が繊維強化樹脂からなるエネルギー吸収部材を、例えば図１に示すように自動車１のバンパー２部分に円筒状の衝撃エネルギー吸収部材３を取り付けたものが知られている（例えば特開平6-300068号公報）。
【０００３】
この吸収部材３は、衝撃エネルギーを良好に吸収することの他、自動車に取り付けるために軽量、高剛性であることが要求され、その構成材質として繊維強化樹脂製のものが適しているとしている。また、この吸収部材３は、衝突時に効率よくエネルギーを吸収できるようにするため、荷重の作用端側に破壊の開始（トリガー）となるテーパ部を形成することにより、逐次破壊が生じるように工夫されているものもある（例えば特開平8-219215号公報）。
【０００４】
しかし、これらＦＲＰ製の衝撃吸収部材は、輸送体に働く衝撃力が多方向に亘る場合には、多方向に複数の衝撃吸収体を配置させる必要がある。また、輸送体が自動車の場合、スピンして衝突するケースも多く、予期せぬ方向に衝撃力が加わった場合には逐次破壊が起こらず、吸収部材のエネルギー吸収量が十分に発現しないという問題があった。
【０００５】
このように従来のＦＲＰ製エネルギー吸収体は、エネルギー吸収部材が逐次破壊して所定のエネルギー吸収特性が発現するものではあったが、一方向からの衝撃に対処するもので、多方向からの衝撃に対しては考慮がなされていないものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点を解消し、多方向からの衝撃に対しても衝撃エネルギーを効果的に吸収することができるとともに、破壊の開始条件となる上記テーパー部分が不要で、例えば自動車のような移動体がスピンしながら衝突しても、輸送体や建造物等の損傷を極力低減し、輸送体中の乗員を保護できる衝撃エネルギー吸収部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は以下の構成からなる。
【０００９】
すなわち、吸収部材の表面に、少なくとも３つの格子点から形成される格子形状平面を有するエネルギー吸収部を備えてなり、格子点の繊維含有率が、格子点以外の部位の繊維含有率と異なるとともに、前記エネルギー吸収部のボイド量は、２〜６ｖｏｌ％の範囲内である繊維強化プラスチック製衝撃エネルギー吸収部材である。
【００１０】
上記繊維含有率が異なる部位としては、部材の形状にもよるが柱状体の断面において、厚みが変化する部分、すなわち、格子状の場合交差部と非交差部（図２参照）とが該当し、この部分で１．２倍から３．０倍の範囲内で異ならせるのが好ましい。吸収部材内に繊維を交差させる部位を設けることで、破壊が安定的に進行してエネルギー吸収量も大きくなる。具体的には、表面に少なくとも３つの格子点から形成される格子形状平面のエネルギー吸収部を設けることである。ここで、少なくとも３つの格子点を必要とする理由は、３つの格子点により一つの格子形状平面のエネルギー吸収部を備えたエネルギー吸収部材が形成されるからである。このような構成にすると、格子点の一つ一つが従来技術の柱状、円筒状などの衝撃吸収体と同様の衝撃エネルギー低減の作用効果を果たし、しかもそれぞれの格子における格子点は、マトリクス樹脂中の補強繊維が交差して積層構成をしているために、繊維含有率が他の部位より高くなり、その結果剛性が高くエネルギー吸収効率が高い作用効果を有する。また、それぞれのエネルギー吸収部における格子点は、立体的形状をしており、かつ複数存在するので、幅広い方向からの衝撃に対して衝撃エネルギーを効果的に吸収することができる。また、独立したもう一つの有効手段として、部材中に逐次破壊のトリガーとなるボイドを有することで、斜め方向からの衝撃に対しても良好にエネルギー吸収させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施態様をその一実施例を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２〜図５は、いずれも本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の一実施例の斜視図であり、図２は外形が井桁状の格子点を有するエネルギー吸収部４を示しており、格子点６が４個の例である。これら格子点では補強繊維の量が他の部位より多く強度が不均一となっている。このため、斜め方向からの衝撃力に対して部材は全体破壊せず、逐次破壊して高いエネルギー吸収特性を呈する。すなわち、補強繊維の少ない箇所が破壊のトリガーとなり、補強繊維の多い箇所が逐次破壊してエネルギー吸収するというメカニズムを有する。本発明では、エネルギー吸収の高い後述の連続繊維を使用して部材を製造したいという観点から、格子点で補強繊維を交差させて格子点の繊維含有率を大きくすることを必要とする。
【００１４】
図３は田の字状の格子点を有する吸収部８、図４は格子形状が矩形状でなく曲線形状のものが多数ランダムに集合してなる吸収部９、図５は１個が矩形状の筒状体を複数個集合させて一体化させて格子点を形成させた吸収部１０である。
【００１５】
各図に示したように格子点としては、井桁状、田の字状、曲線状、集合体状と種々のものがあるがこれらは一例であり、図２の態様でいうと衝撃エネルギー吸収部４としては、要は移動体の進行方向（図中の矢印方向）に突起部５が突出し、集合して格子点６（突起部５の交差点）を複数個形成し、格子形状平面を形成していればよい。なお、吸収部４は、図示は省略したが前述の図１のバンパー２や専用のベース体等に固定されて本発明の衝撃エネルギー吸収部材を構成している。
【００１６】
ここで、一つの格子７の平面積、すなわち４個の格子点６で包囲される部分の平面積としては、１〜１０００ｃｍ２の範囲内であるのが好ましい。衝撃エネルギーを効果的に吸収し、製造コストを考慮するとより好ましくは５〜５００ｃｍ２である。格子面積が１ｃｍ２未満では製造コストが高く、また格子点間距離が小さいために逐次破壊したＦＲＰが格子内に入り込むため逐次破壊がし難くなり、効率良く衝撃エネルギーを吸収できないなどの問題があり、１０００ｃｍ２を越えると一定の補強繊維使用量において該部材が剛性不足となって、エネルギー吸収効果を十分に発揮できないことがある。
【００１７】
また、突起部５の厚さ（Ｈ）は０．１〜５０ｍｍの範囲内が好ましい。その理由は、０．１ｍｍ未満では剛性不足となり、かつ格子点６も小さくなり十分な衝撃エネルギー吸収ができない。一方５０ｍｍを越えると繊維量が多いため製造コストが高く、重量も大きくなるため輸送体などへの設置が困難となるからである。製造コストと単位重量あたりの衝撃吸収エネルギーの点を考慮すると、より好ましくは３〜３０ｍｍの範囲内である。一つの格子７の平面積は、前述したとおりであるが、一辺の長さの具体的寸法としては１０〜３００ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは３０〜２００ｍｍである。図２のような吸収部はドアや側壁などの広い面積のものに取り付けるのに適している。
【００１８】
図３の田の字状の柱状吸収部８の場合も一辺の長さは１０〜３００ｍｍの範囲が好ましい。より好ましくは３０ｍｍ〜２００ｍｍである。
【００１９】
柱状の吸収部８は輸送体前後に位置するバンパーなどの比較的方向性が高く、大きな衝撃エネルギー吸収が求められる箇所への取付けに適している。
【００２０】
図４のような曲線状の突起部１０を有する吸収部９の場合は、格子の平面積は１〜１０００ｃｍ２の範囲内が好ましい。より好ましくは５〜５００ｃｍ２である。この態様のものは、輸送体の外壁や前後に位置するバンパーなどのように意匠性が求められ、図２、図３のような吸収部４、８の設置が困難な場所への取付けに適している。
【００２１】
これら格子の平面積７および突起部の厚さｔ、すなわち格子の大きさは、吸収すべき衝撃エネルギーの大きさと、取付面積によって決まる。各エネルギー吸収部は、格子点における高さ（Ｈ）と格子点の隣接辺の幅（Ｌ）との比（Ｈ／Ｌ）が、１／２以上のボード状のものであるのが好ましい。また、当然に吸収部４は、格子を成す格子点６がその内部に存在する強化繊維（詳細後述）の積層構成により剛性が高くなるので、エネルギー吸収率が高い。よって、格子点６が多い方が吸収エネルギーは大きくなる。すなわち、発明者の知見によれば、格子面積Ａを小さくして、格子点６の数を多くすることにより単位面積あたりの吸収エネルギーを大きくすることができるのである。一方、格子を小さくすると基材のレイアップが複雑になるから製造コストが高くなる。格子の大きさは求める吸収エネルギーと設置面積、製造コストなどによって調節する。このようにエネルギー吸収部材は、格子形状を有しない場合に比べ、単位面積あたりの吸収エネルギー量を大きくすることができ、また、格子点の数を適宜調節することによりエネルギー吸収量を調節することができる。具体的には、発明者の知見によれば単位面積あたりの吸収エネルギーでは９０Ｊ／ｃｍ２以上、重量あたりの吸収エネルギーでは４０Ｊ／ｇ以上であるものが好ましい。単位面積あたりの吸収エネルギーが９０Ｊ／ｃｍ２以下、重量あたりの吸収エネルギーが４０Ｊ／ｇ以下であると所定の衝撃エネルギーを吸収するのに、体積が大きくなり、また重量も重くなることになる。
【００２２】
図５の吸収部１０は、柱状の衝撃エネルギー吸収部を寄せ集めて一体化することにより格子状としたものである。全体の大きさがそれぞれ異なる図２〜図４の吸収エネルギー部４、８、９を多種類作製するには、金型の準備や基材のプリフォームなどの製造が面倒であり、一体成形が困難である場合が多いが、図５に示した集合タイプの吸収部１０の場合は製造が格段に容易化される。なお、以上のどのタイプのものでも吸収部を構成する格子の形状や大きさ、厚さ、高さ等は一定である必要はなく、部分的に異なったり、取り付ける箇所の形状に合わせて異なっていても構わない。
【００２３】
図６は、以上に述べた各種衝撃エネルギー吸収部４、８、９、１０の取付例であり、図では自動車１のバンパー２に図５の態様の吸収部10を、ドアー１１に図４の態様の吸収部４を取り付けたものである。 すなわち、ボード状にして固定することにより、鉄道車両や飛行機の側壁、自動車のドアなどの側壁やバンパーなど大面積である構造物の表面を容易に覆うことができる。また、構造物が多角形や曲面を含むような通常取付が困難と思われるものの場合でも大面積の格子状吸収部材から所定の小片に複数個切り出し、これらを適宜集合させることにより、所望形状の吸収部材を容易に得ることができる。また、小片化することで、衝撃により部材が損傷した場合の取り替え面積を最小限に押さえることができるというメリットもある。さらに、構造物が凹凸を有する場合でも、簡単な機械加工により、格子の長さを調節して構造物に添わすことができる。また、吸収部材の格子内に発泡フォーム材など高分子材料からなる緩衝材や発泡モルタル、セメントなどのセラミックからなる緩衝材、発泡アルミやアルミハニカム等の金属からなる緩衝材を格子内の一部または全体に充填しても差し支えない。また、格子の一部、片面、あるいは両面を上記の高分子材料やセラミック材料のボードなどで覆うことにより、様々な方向からの衝撃を均一に、もしくは広範囲に伝搬することができる。すなわち、これらエネルギー吸収部の軸方向（衝突方向）の上部、下部、または上下部に、上記有機または無機材料のボードを貼り付けたものを被設置体に接着剤などで簡単に取り付けることができる。
【００２４】
上述した本発明に係る吸収体は、いずれも強化繊維とマトリクス樹脂とから構成されている。
【００２５】
強化繊維としては、特に限定しないが炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維などの無機繊維や、アラミド繊維などの有機繊維が使用できる。
【００２６】
無機繊維としては、炭素繊維はＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）系、ピッチ系のいずれでもかまわないが、中でもＰＡＮ系の炭素繊維は圧縮特性にもすぐれるので好ましい。ガラス繊維としては、好ましいのは汎用品で価格が安く、成形性、衝撃エネルギー吸収量などの理由により目付が２０〜４００ｇ／ｍ２の範囲内ものである。
【００２７】
有機繊維としては、具体的にはポリアミド系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリフェニルスルフォン繊維、ポリベンゾオキサジン繊維、アセテート、アクリロニトリル系合成繊維、モダクリル繊維、ポリ塩化ビニル系合合成繊維、ポリ塩化ビニリデン系合成繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、タンパク−アクリロニトリル共重合系繊維、フッ素系繊維、ポリグリコール酸繊維、フェノール繊維、パラ系アラミド繊維などである。これらの中でも本発明の吸収部材用としては、繊維引張強度が１．０ＧＰａ以上、引張弾性率が７０Ｇｐａ以上の特性を有するものが好ましい。更に該吸収部材を輸送体に取り付けることを考慮すれば、重量に対する比強度、比弾性が大きい方がよく、具体的には比強度が１．１以上、比弾性が３０以上の炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。
【００２８】
これら強化繊維の形態としては、長繊維、短繊維、織物状、マット状、不織布状にしたものやこれら形態の混合物などをマトリクス樹脂中に規則的または不規則的に配置させて繊維強化樹脂を形成したものが好ましい。最も好ましいのは高エネルギー吸収であること、成形が容易であることの理由から、長繊維形態のものであり、その配列方向はあらゆる方向にランダムに配列されているものが好ましい。また、樹脂との相性を向上させるために強化繊維表面には、油剤、カップリング剤、サイジング剤、平滑剤などの表面仕上げ剤が塗布されていてもかまわない。
【００２９】
マトリクス樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいは、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポチブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネート等の樹脂などの熱可塑性樹脂、及びこれら樹脂をアロイ化した変性樹脂が挙げられる。なかでも耐薬品性、耐候性などに優れるエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂およびこれら樹脂の変性樹脂が好ましい。上記樹脂には、例えば、リン酸エステル、ハロゲン化炭化水素、酸化アンチモンやホウ酸亜鉛、含リンポリオール、含臭素ポリオール、四塩化無水フタル酸、四臭化無水フタル酸のような公知の難燃剤を配合して難燃性を付与してもよい。吸収部全体に対する補強繊維の混合割合としては、樹脂に対して重量比で１０〜７０％の範囲内であることが好ましい。１０％を下回ると衝撃吸収性能が十分ではなくなる場合があり、７０％を越えると樹脂の含浸が難しくなり、やはり衝撃エネルギー吸収が十分でなくなる可能性があるからである。ボイド量（体積含有率）は、２〜６％であることが重要である。ボイドは通常１％未満が機械物性上好ましいとされているが、本発明においては、ボイドがある程度存在することで、斜め方向からの衝撃に対してもボイドがトリガーの役割を果たして逐次破壊がスムースに進行する。ボイドの測定法は、ＪＩＳ Ｋ７０５３又はＫ７０７５に準ずるが、顕微鏡で任意の５０断面（面積は１０×１０ｃｍ２）の断面写真を撮り、その平均面積から求めてもよい。尚、ボイドとは、格子の開口部ではなく、Engineered Material Handbook. Vol.1,"Composites", ASM International, 1987等に記載さている通り、樹脂内部に包含されている空孔のことであり、球形をしたものが多い。ボイドの大きさとしては、体積が０．４ｍｍ３〜５ｍｍ３の範囲内のものが逐次破壊のトリガーとして作用する上で好ましい。体積がこれ以上であると部材の強度が低下して逐次破壊しにくくなる場合があり、本範囲以下であると、斜めからの低エネルギーの衝撃に対し、逐次破壊のトリガーとして作用しにくくなる可能性があるからである。全ボイドに占める上記体積が０．４ｍｍ３〜５ｍｍ３の範囲内のボイド量は７０％以上であるとさらに好ましい。
【００３０】
尚、ボイドを本範囲内とする製造方法として、マトリックスとして使用する樹脂を空気や窒素雰囲気中で高速で混錬、あるいは攪拌して気体を溶解させる方法、発泡剤を使用する方法などがある。また、樹脂の硬化条件は、従来のオートクレーブなどのように高圧力下で行うと気泡が樹脂に溶解するので、ボイドのサイズを上記範囲としたい場合には常圧付近の圧力下で成形することが好ましい。また、ボイドの量は、界面活性剤や消泡剤を添加することでも調整することができる。具体的には、消泡剤を添加するとボイドの量が少なくなり、添加量を上げていくとボイドの量が少なくなる。これら消泡剤や界面活性剤、上記の発泡剤は、樹脂に直接混入するだけでなく、繊維にあらかじめ付着させておいても差し支えない。さらに、ボイドの量は、繊維の形態にも影響される。具体的には、繊維の径とともに、ボイドのサイズは大きくなるので、補強繊維の径は、５〜２０ミクロンの範囲が好ましい。また、繊維に撚りを入れることでボイド量を多くすることができる。クロス（織物）や組み紐材は、縦糸と横糸の交点などの繊維が屈曲する部分でボイドを形成しやすく、好ましい形態である。
【００３１】
最後に、ボイドによるトリガーに加え、従来同様、格子状部材の先端にテーパー部を設けても一向に差し支えない。
【００３２】
なお、本発明のＦＲＰ製衝撃吸収部材の成形法としては、ハンドレイアップ法、プルトルージョン法（引き抜き成形法）、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法、ＳＣＲＩＭＰ法、プルワインド法、フィラメントワインド法、プリプレグレイアップ法等、公知のあらゆる成形技術を用いることができる。中でも、繊維束を樹脂を含浸させながら一体成形する、引き抜き（プルトルージョン）成形法を用いることが性能発現上好ましい。少量の生産や複雑／特殊な構造に対しては、ハンドレイアップ法が適している。特に、格子状の衝撃吸収部に於いては、前記のハンドレイアップ法で繊維を格子状の型溝内に配列して、型溝内に樹脂を流し込むと作業効率よく所望の格子形状を有する繊維強化吸収部材が得られて好ましい。また、常圧で成型する方が、前記したボイドを形成する上でも、コスト的にも好ましい。
【００３３】
【実施例および比較例】
実施例１
以下、本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の実施例について説明する。
【００３４】
図２に示したエネルギー吸収部４として、マトリクス樹脂に不飽和ポリエステル樹脂を使用し、強化繊維にガラス繊維を用いて井桁状の吸収部材（平均繊維含有率は３０％、格子点の繊維含有率は５６％）を作成した。
【００３５】
具体的寸法は、一片４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、厚さ３ｍｍの４つの格子点６をもつ柱状吸収部である。上記吸収部材をインストロン−１１２８を用い、ロードセルは３０トン、クロスヘッドスピード２ｍｍ／ｍｉｎで圧縮試験を行った。
【００３６】
その結果を吸収部材の加重−変位曲線を示す図９に示す。この曲線とｘ軸と囲む面積が吸収エネルギーである。面積から本吸収部材のエネルギー吸収量を求めると１８００Ｊ、重量は３５ｇ、断面積は１６ｃｍ2であるため、単位重量あたりの吸収エネルギー、単位面積あたりの吸収エネルギーはそれぞれ５１．４Ｊ／ｇ、４１０Ｊ／ｃｍ2である。なお、本部材のボイド量をＪＩＳＫ７０５３により測定したところ、３％であった。
【００３７】
比較例１
比較のために繊維含有率が５０％均一の円筒状吸収部材（図１０）を同様に試験した結果、図１１の曲線となり、単位重量あたりの吸収エネルギー、単位面積あたりの吸収エネルギーはそれぞれ４２Ｊ／ｇ、１６０Ｊ／ｃｍ2であり、上記実施例１のものよりも吸収エネルギーは低かった。すなわち、図２の実施例１の格子状吸収部材の方が単位重量、面積あたりの吸収エネルギーは高いことになる。
【００３８】
実施例２
実施例１と同一構造の柱状部材をインストロン-1128を用い、ロードセルは３０トン、クロスヘッドスピード２mm／minで部材の高さ方向に対し、斜め１０°の方向から圧縮負荷試験を行った。
【００３９】
その結果、部材は逐次破壊し、単位重量あたりの吸収エネルギー、単位面積あたりの吸収エネルギーはそれぞれ４９．７Ｊ／ｇ、３９６Ｊ／ｃｍ2であった。
【００４０】
比較例２
比較例１と同一の円筒を、実施例２と同様、斜め１０度の方向から圧縮試験した。その結果、円筒は剪断破壊して２つ割れし、単位重量あたりの吸収エネルギー、単位面積あたりの吸収エネルギーはそれぞれ８Ｊ／ｇ、３０Ｊ／ｃｍ2であった。
【００４１】
実施例３〜５
図２に示したエネルギー吸収部４として、マトリックス樹脂に不飽和ポリエステル樹脂を使用し、強化繊維に１ｍ当たり２ターンの撚りの入ったガラス繊維と炭素繊維（弾性率２３５ＧＰａ、伸度２％）を繊維比率１：１で用いて井桁状の部材（サイズは、一辺４０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚さは５ｍｍ、平均繊維含有率は２５％、格子点の繊維含有率は４４％）をハンドレイアップ法（常圧）で製造した。本製造工程においては、不飽和ポリエステル樹脂を空気中で泡立つように混錬し、硬化温度を室温（２５℃）、４０℃、６０℃、８０℃と変えることでボイドの量を調整（温度が高いと樹脂の粘度が低下してボイド量が減る）して、表１に示すボイド量の異なる井桁状部材を３種類得た。尚、断面の顕微鏡観察の結果は、ボイドは球形で、サイズは０．５ｍｍ3〜２ｍｍ3のものが殆ど（７割以上）であった。これら井桁部材を実施例２と同様の装置で、斜め３０℃の方向から圧縮試験した。結果は、表１の通りで、ボイド量が１．８％と６．１％のものが斜め衝突に対し最もエネルギー吸収量が高かった。以上の結果を纏めたのが次の表１である。
【００４２】
【表１】
0004491955.tif 000002
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材は、次のような顕著な作用効果を奏することができる。
【００４４】
１）強化繊維とマトリクス樹脂とからなるＦＲＰ製の柱状エネルギー吸収部材において、繊維含有率を部材の部位毎に異ならせたので、多方向からの衝撃に対しても安定した破壊による高いエネルギー吸収が可能となるうえ、破壊の開始となる面取り等のトリガーが不要という効果を奏することができる。
【００４５】
２）衝撃エネルギー吸収部を格子状形状としたことにより、格子点は強化繊維が交差した状態で立体的形状をなすので、多方向からの衝撃に対する剛性が高くエネルギー吸収効率が高い。よって、従来の吸収部材に比べ単位あたりの吸収エネルギーを大きくすることができる。
【００４６】
３）上記したように格子点は強化繊維が交差しているので、剛性が高く、エネルギー吸収効率が高い。よって、この格子点の数およびその配置を調節することにより、吸収エネルギー量を使用目的に応じて調節することが可能となる。
【００４７】
４）格子形状を平面状に配列させ、全体をボード状あるいは曲面状の衝撃吸収部材に固定することにより、幅広い方向からの衝撃に対して衝撃エネルギーを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の衝撃エネルギー吸収部材の使用例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の一実施例を示す斜視図である。
【図３】図２の吸収部材とは異なる実施態様の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の斜視図である。
【図４】図２、３の吸収部材とは異なる実施態様の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の斜視図である。
【図５】図２〜４の吸収部材とは異なる実施態様の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の斜視図である。
【図６】本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の適用例を示す斜視図である。
【図７】本発明のエネルギー吸収部の取付例の正面図である。
【図８】図２の吸収部の寸法を示した斜視図である。
【図９】本発明のエネルギー吸収部の加重−変位曲線図である。
【図１０】比較例における吸収部の斜視図である。
【図１１】図１０の吸収部材のエネルギー吸収部の加重−変位曲線図である。
【符号の説明】
１：自動車
２：バンパー
３：エネルギー吸収部
４：エネルギー吸収部
５：突起部
６：格子点
７：格子（格子形状平面）
８：吸収部
【図１】
0004491955.tif 000003
【図２】
0004491955.tif 000004
【図３】
0004491955.tif 000005
【図４】
0004491955.tif 000006
【図５】
0004491955.tif 000007
【図６】
0004491955.tif 000008
【図７】
0004491955.tif 000009
【図８】
0004491955.tif 000010
【図９】
0004491955.tif 000011
【図１０】
0004491955.tif 000012
【図１１】
0004491955.tif 000013