(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面コ字形状のサイドメンバーインナ及び該サイドメンバーインナの開口部を閉鎖して閉断面を形成するサイドメンバーアウタから構成される鋼材と、シートモールディングコンパウンド成形品とを組み合わせてなるサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材であって、
シートモールディングコンパウンド成形品が強化繊維を含み、
シートモールディングコンパウンドは、水酸基価が５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇで酸価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるエポキシアクリレート樹脂（Ａ）と、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）とを含有し、該ポリイソシアネート化合物（Ｂ）は、該エポキシアクリレート樹脂（Ａ）中の水酸基１当量に対してイソシアネート基が０．７０〜１．２０当量となるように配合されることを特徴とするサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項２】
請求項１記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、シートモールディングコンパウンド成形品を鋼材に貼付することを特徴とするサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、シートモールディングコンパウンド成形品を前記サイドメンバーインナの内周面に貼付することを特徴とするサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、前記強化繊維の含有率はシートモールディングコンパウンド成形品中４０〜７０重量％であることを特徴とするサイドメンバー用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】
本発明は、衝撃エネルギー吸収部材に関し、特にエネルギー吸収量の調整が容易な衝撃エネルギー吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両におけるフロントサイドメンバーやリヤサイドメンバーは、車両衝突時の反力部材や衝突エネルギーの吸収部材として重要な役割を有しており、従来は鋼板により形成された閉断面構造のものを車両前後方向に伸びるように配置していた。この場合には、サイドメンバーが車両の前後方向に変形するときの最大荷重および平均荷重は、サイドメンバーの断面形状と板厚により決定されるものであった。
【０００３】
しかしながら、これらはいずれも車両設計上の制約があるために、実際に許容される範囲が限定され、最適の形状を得ることが困難である場合があり、また、サイドメンバーの重量が比較的大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、持開平４−３１０４７７号公報に示されているように、車両のサイドメンバーを軽金属製の閉断面基本メンバーとその内部に嵌合した補強メンバーとの二重構造に形成し、補強メンバーの先端に切り欠き部を設けて、その圧縮変形を促進するようにしたものもあるが、サイドメンバーの重量を十分に低減することができず、またその構造が複雑であるため製造が容易ではない。
【０００５】
さらに、特開平７−１３７６５６号公報に示されているように、強化繊維の層に樹脂を含浸させて形成した繊維強化樹脂体により成形された車両のサイドメンバーは、製品形状の再現性が乏しく、また繊維強化樹脂層を複数重ね合わせて接着するため生産性にも劣る。従って、設計性能を十分に発揮することが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、上記課題を解決し、軽量で、生産性および成形性に優れ、圧縮変形する際の最大荷重および平均荷重を容易に調整することができる、衝撃エネルギー吸収部材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる目的を達成するため、研究した結果、軽量で、生産性及び成形性に優れたシートモールディングコンパウンド（以下「ＳＭＣ」と略す）成形品と鋼材とを組み合わせることにより、圧縮変形するときの最大荷重および平均荷重を容易に調整できることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、請求項１記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材は、断面コ字形状のサイドメンバーインナ及び該サイドメンバーインナの開口部を閉鎖して閉断面を形成するサイドメンバーアウタから構成される鋼材と、シートモールディングコンパウンド成形品とを組み合わせてなり、
シートモールディングコンパウンド成形品が強化繊維を含み、
シートモールディングコンパウンドは、水酸基価が５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇで酸価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるエポキシアクリレート樹脂（Ａ）と、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）とを含有し、該ポリイソシアネート化合物（Ｂ）は、該エポキシアクリレート樹脂（Ａ）中の水酸基１当量に対してイソシアネート基が０．７０〜１．２０当量となるように配合されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材は、請求項１記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、シートモールディングコンパウンド成形品を鋼材に貼付することを特徴とする。
請求項３記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材は、請求項１又は２記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、シートモールディングコンパウンド成形品を前記サイドメンバーインナの内周面に貼付することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材は、請求項１〜３いずれかの項記載のサイドメンバー用衝撃エネルギー吸収部材において、強化繊維の含有率がシートモールディングコンパウンド成形品中４０〜７０重量％であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の衝撃エネルギー吸収部材は、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）成形品と鋼材とが組み合わされて成り、好適にはＳＭＣ成形品が鋼材に貼付けされて成る。
【００１３】
このように、本発明の衝撃エネルギー吸収部材は、ＳＭＣ成形品と鋼材とが組み合わされるため、好適にはＳＭＣ成形品が鋼材に貼付けされているため、ＳＭＣを形成する樹脂混合物の配合や強化繊維の種類及びその含有率、ＳＭＣ成形品の形状及びその厚みを適宜変更することにより、サイドメンバーが圧縮変形するときの最大荷重及び平均荷重を容易に調整することができる。また、圧縮変形時の座屈破壊の様な変形破壊を防止することが可能となり、設計性能を十分に発揮することができる。
【００１４】
更に、好適には、ＳＭＣ成形品中には強化繊維が含まれ、その含有率はＳＭＣ成形品中５〜７０重量％、好適には４０〜７０重量％である。
このように強化繊維をＳＭＣ成形品中に含有することにより、衝撃エネルギー吸収部材は、より安定した衝突エネルギー吸収を得ることができる。また強化繊維の含有率をかかる範囲とすることにより、成形性と強度特性のバランスを得ることができる。
【００１５】
上記強化繊維材としては、ガラス繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、フェノール繊維、カーボン繊維などが挙げられ、一般的にはガラス繊維が使用される。長さは通常３〜５０ｍｍで、好適には６〜２５ｍｍであるが、これらの繊維のチョップドマット、織布状繊維も使用できる。
【００１６】
更に好適には、本発明の衝撃エネルギー吸収部材は、ＳＭＣを形成する樹脂混合物として、水酸基価が５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好適には８０〜１２０ｍｇＫＯＨ／ｇで、酸価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるエポキシアクリレート樹脂（Ａ）に、該エポキシアクリレート樹脂（Ａ）中の水酸基１当量に対してイソシアネート基が０．７０〜１．２０当量、好適には０．８〜１．０当量に相当するポリイソシアネート化合物（Ｂ）を配合した樹脂混合物を使用することが好ましく、これにより、強化繊維との密着性が向上するため、更に高い衝撃エネルギー吸収を得ることが可能である。
【００１７】
本発明で使用する前記エポキシアクリレート樹脂（Ａ）は、エポキシアクリレート（ａ）を、架橋性単量体（ｂ）に溶解させて成る。
【００１８】
このエポキシアクリレート樹脂（Ａ）の水酸基価は５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは８０〜１２０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、かかる範囲であると成形性良好なシートを得ることができる。
ここで水酸基価は、ＩＳＯ  ２５５４に基づいて測定決定した値である。
【００１９】
一般的にエポキシアクリレート（ａ）は、少なくとも１分子中に２個のエポキシ基を有する化合物を指し、例えば、ビスフェノーＡ、ビスフノールＦ、ブロム化ビスフェノールＡで代表されるビスフェノール化合物を主骨格としたジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、フェノールやクレゾールノボラック、ブロム化フェノールノボラックで代表される多核フェノール化合物を主骨格としたポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ダイマー酸、トリメリット酸で代表される有機多塩基酸を主骨格とするポリグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド付加グリコール及び水添加ビスフェノールＡ化合物を主骨格としたグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を単独又は併用して使用することができる。不飽和一塩基酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸で代表され、単独又は併用して使用できる。
【００２０】
架橋性単量体（ｂ）としては、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ビニルナフタレン、エチルビニルエーテル、メチルビニルケトン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタアクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニル化合物及びジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリルシアヌレート等のアリル化合物など、エポキシアクリレート（ａ）と架橋可能なビニルモノマーあるいはビニルオリゴマー等が挙げられ、単独あるいは併用して使用されるが、一般的にはスチレンが使用される。
【００２１】
本発明で使用するポリイソシアネート化合物（Ｂ）は、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）が有する水酸基と化学的に結合して線状又は一部交叉結合を生ぜしめて分子量を増大させ、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）を増粘させる性質を有し、例えば、カルボジイミド変性４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（Isonate １４３Ｌ：三菱化成ダウ（株）製）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートのポリエーテル系プレポリマー（Isonate １８１：三菱化成ダウ（株）製）や４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートのポリエステル系プレポリマー（Isonate ２４０：三菱化成ダウ（株）製）が使用できる。
【００２２】
上記エポキシアクリレート樹脂（Ａ）と、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）との配合割合は、該エポキシアクリレート樹脂（Ａ）中の水酸基１当量に対してイソシアネート基が０．７０〜１．２０当量、好ましくは０．８〜１．０当量となるようにする。かかる範囲とすることにより、プレス成形時に適したＳＭＣの流動性を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に用いるＳＭＣを形成する樹脂混合物には、上記エポキシアクリレート樹脂（Ａ）とポリイソシアネート化合物（Ｂ）の他に、必要に応じて、低収縮剤（Ｃ）、重合開始剤（Ｄ）、充填材（Ｅ）や内部離型剤（Ｆ）等の他の添加剤を用いることができる。
【００２４】
低収縮剤（Ｃ）としては、例えば、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、スチレンーブタジエンブロックコポリマー、飽和ポリエステルなどが挙げられ、その添加量は、０〜５０重量％の範囲が安定した強度を得る点から好ましい。
【００２５】
重合開始剤（Ｄ）としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、パーオキシパーベンゾエート、クメンハイドロパーオキサイド、ターシヤリーブチルパーベンゾエート、パーオキシケタール、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物があり、その添加量は、０．５〜２．５重量％の範囲が生産性、保存安定性の点から好ましい。
【００２６】
充填材（Ｅ）としては、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、硫酸バリウム、アルミナ、硅砂、シリカパウダー、ガラスビーズ、ガラス粉、ガラスバルーン、寒水石などが挙げられ、通常は炭酸カルシウムが使用され、その添加量は、安定した強度を得る点から０〜４０重量％の範囲が好ましい。
【００２７】
内部離型剤（Ｆ）としては、例えばステアリン酸およびその金属塩などの如き高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル、アルキルリン酸エステル、カルナバワックスなどの慣用の内部離型剤があり、その添加量は、０．５〜５重量％の範囲が生産性、強度の点から好ましい。
【００２８】
本発明に用いるＳＭＣの製造方法は、特に限定されず、任意の公知技術を用いることができ、一般的には例えば次の様な方法により製造することができる。
一例としての方法は、上記エポキシアクリレート樹胎（Ａ）に、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）、必要に応じて、低収縮剤（Ｃ）、重合開始剤（Ｄ）、充填材（Ｅ）及び内部離型剤（Ｆ）等の添加剤を加えて混練し、この混合物をポリエチレンシート上にＳＭＣ製造機にて連続供給し、強化繊維材にシート状に含浸させ、増粘させて製造するものである。
【００２９】
本発明の衝撃エネルギー吸収部材に用いる鋼材としては、３４０ＭＰａ級または５９０ＭＰａ級の引張り強度を有する高張力鋼板である。
【００３０】
上記ＳＭＣ成形品と鋼材とを組み合わせるには、成形品との界面を埋める為に接着剤を使用することができる。
【００３１】
【実施例】
本発明を図１〜５を参照しながら次の実施例により説明する。
図１は、車両のサイドメンバー概略図であり、断面コ字形状のサイドメンバーインナ１と、同サイドメンバーインナ１の開口部を閉鎖するサイドメンバーアウタ２等から構成されている。
サイドメンバーインナ１の内周面にＳＭＣ成形品３が貼付されている。
特記しない限り「部」は「重量部」を意味する。
【００３２】
「実施例１」
エポキシアクリレート樹脂（ネオポール８０５０：日本ユピカ（株）製）８５部、硬化剤（パーヘキサ３Ｍ：日本油脂（株）製）１部、離型剤（ＳＺ−２０００：堺化学工業（株）製）３部、Isonate １４３Ｌ（三菱化成ダウ（株）製）１５部を混合し、ＳＭＣシートマシーンにてガラス繊維に含浸し、３０℃にて１６時間、熟成することによってシートを作製した。
【００３３】
強化繊維として、１インチにカットされたガラス繊維をＳＭＣ中６０重量％配合するＳＭＣ−Ａを、プレス成形機に取り付けたＣチャンネル金型にセットしたのち、上型により型閉じして圧縮し（図２参照）、その状態を成形温度１４０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ2 で３分間保持し、得られた成形品を３００ｍｍの長さに切断し、厚さ３ｍｍのＳＭＣ成形品Ａを作製した（図３）。
次いで、ＳＭＣ成形品ＡとＳＭＣ成形品Ａの外寸法を内寸法とするＣチャンネル形状の、３４０ＭＰａ級の引っ張り強度を有する０．７ｍｍ厚の高張力鋼板（商品名；ＳＣＡ３４０Ｒ−ＮＳ，住友金属工業（株）製）ａ（図４）とを接着剤（商品名；ＥＰ２１０，セメダイン（株）製）にて接着することにより、衝撃エネルギー吸収部材１（図５）を得た。
【００３４】
「実施例２」
実施例１と同様にして得たＳＭＣ成形品Ａ（図３）とＳＭＣ成形品Ａの外寸法Ｓ内寸法とするＣチャンネル形状の、５９０ＭＰａ級の引っ張り強度を有する１．４ｍｍ厚の高張力鋼板（商品名；ＳＡＦＣ５９０−ＳＤ，新日本製鐵（株）製）ｂ（図４）とを接着剤（商品名；ＥＰ２１０，セメダイン（株）製）にて接着することにより、衝撃エネルギー吸収部材２を得た。
【００３５】
「実施例３」
強化繊維として、１インチにカットされたガラス繊維を３８重量％配合してなるＳＭＣ−Ｂを、プレス成形機に取り付けたＣチャンネル金型にセットした後、上型により型閉じして圧縮し（図２）、その状態を成形温度１４０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ2 で３分間保ち、得られた成形品を３００ｍｍの長さに切断し、厚さ３ｍｍのＳＭＣ成形品Ｂ（図３）を作製した。
次いで、ＳＭＣ成形品ＢとＳＭＣ成形品Ｂの外寸法を内寸法とするＣチャンネル形状の３４０ＭＰａ級の引っ張り強度を有する０．７ｍｍ厚の高張力鋼板（商品名；ＳＣＡ３４０Ｒ−ＮＳ，住友金属工業（株）製）ａ（図４）とを接着剤（商品名；ＥＰ２１０，セメダイン（株）製）にて接着することにより、衝撃エネルギー吸収部材３（図５）を得た。
【００３６】
「実施例４」
強化繊維として、ロービングガラスを一方向に引き揃え、横糸を渡し熱融着させた強化繊維織物ＵＤクロス（ユニチカグラスファイバー（株）製）を７０重量％配合した。ＳＭＣ−Ｃをプレス成形機に取り付けたＣチャンネル金型にセットしたのち、上型により型閉じして、圧縮し（図２）、その状態を成形温度１４０℃、成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ2 で３分間保ち、得られた成形品を３００ｍｍの長さに切断し、厚さ３ｍｍのＳＭＣ成形品Ｃ（図３）を作製した。
次いで、ＳＭＣ成形品ＣとＳＭＣ成形品Ｃの外寸法を内寸法とするＣチャンネル形状の３４０ＭＰａ級の引っ張り強度を有する０．７ｍｍ厚の高張力鋼板（商品名；ＳＣＡ３４０Ｒ−ＮＳ，住友金属工業（株）製）ａ（図４）とを接着剤（商品名；ＥＰ２１０，セメダイン（株）製）にて接着することにより、衝撃エネルギー吸収部材４を得た（図５）。
【００３７】
（試験例）
実施例１〜４で得られた衝撃エネルギー吸収部材を軸方向より加重し、そのときの荷重−変位挙動から荷重−変位曲線を作成し、衝撃エネルギー吸収部材の最大荷重及び平均荷重を算出した結果を表１に示す。
最大荷重は、圧縮量１５０ｍｍ内での最大値として測定した。
平均荷重は、圧縮量１５０ｍｍまでの荷重−変位曲線より面積を求め、その面積を圧縮量で割り、求めた。
比エネルギー吸収量は、先の面積を１５０ｍｍあたりの供試品の重量で割り、求めた。
【００３８】
【表１】
0004256006.tif 000002
【００３９】
表１より、鋼材単体の荷重特性値にＳＭＣ成形品単体の荷重特性値を加えたものと、実施例の荷重特性値を比較するとその値がよく整合することがわかり、従って、車両のサイドメンバー等を設計するにおいて、最適の形状設計及び強度設計の制御が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明にかかる衝撃エネルギー吸収部材では、ＳＭＣ成形品と鋼材とからなることにより、ＳＭＣ及び鋼材の種類を適宜変更することにより、部材が衝撃を受け変形するときの最大荷重及び平均荷重を容易に調整できる。
また、車両のサイドメンバー等の衝撃吸収部材に適用するにおいて、本発明は設計段階での計算値の再現性が高いことから、衝撃吸収性の制御が容易にでき、車両の衝突安全性に大きく貢献することができる。
更に、構造が簡易であり生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両のサイドメンバーの概略図である。
【図２】  ＳＭＣ成形品の工程を概略的に示した図である。
【図３】  ＳＭＣ成形品の一例の斜視図である。
【図４】  ＳＭＣ成形品を適用する鋼材の一例を示した図である。
【図５】  本発明の衝撃エネルギー吸収部材の一例の断面図である。
【図１】
0004256006.tif 000003
【図２】
0004256006.tif 000004
【図３】
0004256006.tif 000005
【図４】
0004256006.tif 000006
【図５】
0004256006.tif 000007