(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のルーフパネルのインナパネルと内装材との間に、乗員の頭部を保護する車両用衝撃吸収体を配設し、乗員の頭上部分に対する衝撃を吸収するための車両における衝撃吸収構造において、車両用衝撃吸収体は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の袋状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成された一方の凹状リブおよび他方の凹状リブと、両凹状リブの先端が当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、該側壁の全面積に対する開口面積の比率が０．２％〜１５％の範囲以内である開口部を形成することをもって得られる衝撃時の初期から後期にかけての均一な衝撃吸収特性を備えるとともに、車両用衝撃吸収体は、その支持面側を自動車のルーフパネルのインナパネルに固定してあることを特徴とする車両における衝撃吸収構造。
【請求項２】
自動車のルーフパネルのインナパネルと内装材との間に、乗員の頭部を保護する車両用衝撃吸収体を配設し、乗員の頭上部分に対する衝撃を吸収するための車両における衝撃吸構造において、車両用衝撃吸収体は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の袋状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面のうちのいずれか一方を他方へ向けて窪ませて形成された凹状リブと、前記凹状リブの先端部が前記他方の内面に当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、該側壁の全面積に対する開口面積の比率が０．２％〜１５％の範囲以内である開口部を形成することをもって得られる衝撃時の初期から後期にかけての均一な衝撃吸収特性を備えるとともに、車両用衝撃吸収体は、その支持面側を自動車のルーフパネルのインナパネルに固定してあることを特徴とする車両における衝撃吸収構造。
【請求項３】
車両用衝撃吸収体は、当接面の角隅部に角隅Ｒ面取部を形成するとともに、前記当接面の角隅部を除いた周縁部に周縁Ｒ面取部を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の車両における衝撃吸収構造。
【請求項４】
車両用衝撃吸収体は、曲げ弾性率が５０００ｋｇ／ｃｍ２〜２５０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲以内の熱可塑性樹脂をブロー成形することにより、凹状リブを複数設けた横長形状に形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の車両における衝撃吸収構造。
【請求項５】
車両用衝撃吸収体の平均肉厚が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲以内であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の車両における衝撃吸収構造。
【請求項６】
車両用衝撃吸収体は、当接面の面積の比率が、当接面に対して垂直方向に投影した投影面積の７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の車両における衝撃吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員の頭上に対する衝撃を吸収するための車両における衝撃吸収構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の衝突時に、車室内の乗員の頭への衝撃エネルギーを吸収して、乗員の頭上を保護するための車両用衝撃吸収体としては次に説明する（イ）および（ロ）等が知られている。
【０００３】
（イ）自動車の車室を構成する構造部材の車室内側面に板金製の形状保持部材で被覆された硬質又は軟質のポリウレタンフォームからなる衝撃吸収体が装着されたもの（特開平８−５８５０６号公報参照）。
【０００４】
（ロ）自動車の車室を構成する構造部材の車室内側面に射出成形にて一体に形成されたハニカム構造からなる衝撃吸収体が装着されたもの（特開平８−５８５０７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来の技術のうち（イ）は、ポリウレタン発泡体から切り出して作製した衝撃吸収体本体に板金製形状保持部材を被覆しているため、加工工程数が多く、大量生産性に劣り、コスト高を招くという問題点がある。
【０００６】
（ロ）は、衝突時の衝撃により破壊した際に破砕片に鋭利な角部が生じ、人体に危害を及ぼすおそれがある。また、車両用衝撃吸収体の衝撃吸収性能を調節するためにその平均肉厚を変更する場合、射出成形に用いる金型を変更しなければならず、金型の作製に時間とコストがかかるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであって、大量生産性に勝れるとともに、衝撃吸収性能の調節のための平均肉厚変更を簡単に行なうことができる車両における衝撃吸収構造を実現することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明の車両における衝撃吸収構造は、自動車のルーフパネルのインナパネルと内装材との間に、乗員の頭部を保護する車両用衝撃吸収体を配設し、乗員の頭上部分に対する衝撃を吸収するための車両における衝撃吸収構造において、車両用衝撃吸収体は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の袋状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面をそれぞれ他方へ向けて窪ませて形成された一方の凹状リブおよび他方の凹状リブと、両凹状リブの先端が当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、該側壁の全面積に対する開口面積の比率が０．２％〜１５％の範囲以内である開口部を形成することをもって得られる衝撃時の初期から後期にかけての均一な衝撃吸収特性を備えるとともに、車両用衝撃吸収体は、その支持面側を自動車のルーフパネルのインナパネルに固定してあることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の発明の車両における衝撃吸収構造は、自動車のルーフパネルのインナパネルと内装材との間に、乗員の頭部を保護する車両用衝撃吸収体を配設し、乗員の頭上部分に対する衝撃を吸収するための車両における衝撃吸構造において、車両用衝撃吸収体は、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の袋状の本体と、前記本体の互いに対向する当接面および支持面のうちのいずれか一方を他方へ向けて窪ませて形成された凹状リブと、前記凹状リブの先端部が前記他方の内面に当接した接合部を有し、前記本体の側壁に、該側壁の全面積に対する開口面積の比率が０．２％〜１５％の範囲以内である開口部を形成することをもって得られる衝撃時の初期から後期にかけての均一な衝撃吸収特性を備えるとともに、車両用衝撃吸収体は、その支持面側を自動車のルーフパネルのインナパネルに固定してあることを特徴とするものである。
【００１０】
また、車両用衝撃吸収体は、当接面の角隅部に角隅Ｒ面取部を形成するとともに、前記当接面の角隅部を除いた周縁部に周縁Ｒ面取部を形成するとよい。
【００１１】
さらに、車両用衝撃吸収体は、曲げ弾性率が５０００ｋｇ／ｃｍ２〜２５０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲以内の熱可塑性樹脂をブロー成形することにより、凹状リブを複数設けた横長形状に形成されたものを用いたり、あるいは、車両用衝撃吸収体の平均肉厚を２ｍｍ〜５ｍｍの範囲以内とする。
【００１２】
加えて、車両用衝撃吸収体の当接面の面積の比率を当接面に対して垂直方向に投影した投影面積の７０％以上としたり、あるいは、吹込孔を密封することにより本体の中空部を密閉する。
【００１３】
本発明における車両用衝撃吸収体は、一体成形された袋状の略中空立方体形状を基本構成とし、中空部を密閉したものにあっては、衝撃時の初期荷重に対する挙動に優れ、開口部を形成したものにあっては、それに加えて初期から後期にかけて均一な衝撃吸収特性を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の車両における衝撃吸収構造に用いる車両用衝撃吸収体の一実施形態を示す模式斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。車両用衝撃吸収体Ｅは、ブロー成形によって一体成形された熱可塑性樹脂製のものであって、略中空立方体形状の本体１と、本体１の互いに対向する当接面２および支持面３をそれぞれ他方に向けて窪ませて形成された一方の凹状リブ４ａおよび他方の凹状リブ４ｂと、両凹状リブ４ａ、４ｂの先端が当接した接合部４ｃを備えている。また、当接面２の角隅部を除く周縁部には周縁Ｒ面取部５が形成されており、当接面２の角隅部には角隅Ｒ面取部６が形成される。
【００１７】
支持面３の側にはブロー成形時におけるパーティングライン７が現われている。支持面３にはその対向する両側にブラケット８が張り出し状に一体的に設けられている。９は取付孔である。
【００１８】
車両用衝撃吸収体Ｅは、その本体１が密閉状であるか、または図１および図２に示すように、本体１の側壁１ａに開口部１０を設けたもので構成されるが、開口部１０を設ける場合は、側壁１ａの全面積に対する開口面積の比率が０．２％〜１５％の範囲以内である。
【００１９】
図３は、車両用衝撃吸収体の他の実施形態を示す図１と同様の部分の模式断面図である。車両用衝撃吸収体Ｅは、本体１の互いに対向する当接面２および支持面３のうち、支持面３を当接面２に向けて窪ませて形成された筒状の凹状リブ４と、凹状リブ４の先端部が当接面２の内面に当接した接合部４ｃを備えたものである。これ以外の部分は図１および図２に示した車両用衝撃吸収体Ｅと同様でよいのでその説明は省略する。
【００２０】
なお、上述したものとは逆に、当接面２を支持面３に向けて窪ませて凹状リブを形成してもよい。
【００２１】
車両用衝撃吸収体Ｅを構成する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド等、剛性等の機械的強度の大きなものが用いられる。
【００２２】
特に、曲げ弾性率が５０００ｋｇ／ｃｍ２〜２５０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲以内のものを用いることが望ましい。
【００２３】
曲げ弾性率が５０００ｋｇ／ｃｍ２よりも小さいと、柔らかすぎて衝撃によって変形してしまい、逆に２５０００ｋｇ／ｃｍ２より大きいと、硬くなりすぎて衝撃によって破損してしまい、車両用衝撃吸収体としての十分な衝撃吸収性能を得ることができなくなる。
【００２４】
また、車両用衝撃吸収体の平均肉厚は２ｍｍ〜５ｍｍの範囲以内であることが望ましい。平均肉厚が２ｍｍより小さいと、衝撃により衝撃を吸収することなく変形してしまい、逆に５ｍｍより大きくても衝撃を吸収することができなくなるおそれがある。
【００２５】
さらに、当接面の面積の比率は、当接面に対して垂直方向に投影した投影面積の７０％以上に設定すると、衝撃荷重が分散するため衝撃吸収性能が良好になる。なお、上記投影面積とは、ブラケットを除いた投影面積をいう。
【００２６】
次に、本発明に係る車両における衝撃吸収構造の一実施の形態を図４および図５に示す。
【００２７】
図４および図５に示すように、自動車のルーフパネル３０のインナパネル３２と内装材３１との間に、車両用衝撃吸収体Ｅを配設している。車両用衝撃吸収体Ｅは、乗員の頭部Ｆを保護するものである。車両用衝撃吸収体Ｅは、その支持面３側をブラケット８によりインナパネル３２に固定しており、支持面３とインナパネル３２との間には空間部３２ａを有している。３３はアウタパネル、３４は内装材３１とインナパネル３２とアウタパネル３３の端末を覆うモール、３５はドアガラス、３６はドアサッシである。
【００２８】
なお、図１および図２に示す車両用衝撃吸収体Ｅは、図４のフロントピラー３０ａ、センターピラー３０ｂまたはリヤピラー３０ｃのパッドとして用いることができることはいうまでもない。
【００２９】
次に、車両用衝撃吸収体の製造方法について、図１および図２に示した車両用衝撃吸収体Ｅをブロー成形する場合を例に挙げて説明する。
【００３０】
図６に示すように、一方の金型２１および他方の金型２２を型開きし、熱可塑性樹脂を図示しない押出機によって溶融させてその押出ヘッド２４より筒状のパリスン２３を押し出し、両金型２１、２２間に配置する。
【００３１】
上記ののち、型閉じを行ない、一方の金型２１のリブ形成用突出部２１ａおよび他方の金型２２のリブ形成用突出部２２ａにより、パリスン２３をその両側から窪ませて先端部を当接させることにより接合部４ｃを形成するとともに、パリスン２３を両金型２１、２２のピンチオフ部で挟持する。この接合部４ｃは溶着させておくと、衝撃吸収性能が向上する。
【００３２】
本工程において、パリスン２３の先端開口部を閉鎖し、押出ヘッド２４に内設された吹込手段等によって加圧流体を所定量導入する、いわゆるプリブローを行なったのち型閉じを完了させるようにすることができる。
【００３３】
上記ののち、パリスン２３内に図示しない吹込手段により加圧流体を導入し、図７に示すように、キャビティに沿って膨張させて、上述した車両用衝撃吸収体Ｅをブロー成形により一体成形する。
【００３４】
上記ののち、前記金型２１、２２中で取り出し可能な温度まで冷却したのち、型開きを行ない車両用衝撃吸収体Ｅを取り出す。
【００３５】
なお、図３に示した車両用衝撃吸収体Ｅをブロー成形するには、他方の金型に、パリスンを突出変形させてその先端を当接面１２の内面側に当接させて接合部４ｃを形成することができる高さのリブ形成用突出部を設けた分割形式の金型を用いる。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）ポリプロピレン（日本ポリケム製、グレード：ＥＣ−９、曲げ弾性率１２０００ｋｇ／ｃｍ２、ＪＩＳＫ−７１１３）より、側壁１ａに開口部１０が無いほかは下記の寸法の図１および図２に示したものと同形状の車両用衝撃吸収体をブロー成形によって製造し、得られた車両用衝撃吸収体を引張り試験機（株式会社ＡＮＤ製、「ＴＥＮＳＩＬＯＮ／ＳＴＭ−Ｆ１０００ＢＰ」）により当接面および支持面を５度偏った方向より圧縮し、圧縮荷重に対する圧縮歪の変化を計測した。その結果を図８に示すグラフの曲線Ａに示す。
【００３７】
車両用衝撃吸収体の外形形状：縦＝１００ｍｍ、横＝１００ｍｍ、高さ＝５０ｍｍ
周縁Ｒ面取部の曲率半径：１０ｍｍ角隅Ｒ面取部の曲率半径：２５ｍｍ平均肉厚：２．５ｍｍ
（実施例２）周縁Ｒ面取部および角隅Ｒ面取部を形成しない以外は、実施例１と同様に車両用衝撃吸収体をブロー成形によって製造し、得られた車両用衝撃吸収体を実施例１と同様に圧縮荷重に対する圧縮歪の変化を計測した。その結果を図８に示すグラフの曲線Ｂに示す。
【００３８】
図８のグラフに示す曲線Ａおよび曲線Ｂから明らかなように、実施例１および実施例２の車両用衝撃吸収体は、圧縮荷重がそれぞれ約５８０ｋｇ／ｃｍ２、約５００ｋｇ／ｃｍ２を超えるまでの間は圧縮歪が直線的に変化し、その値も２０％以下を維持していることからみて、衝撃吸収性能が良好であり、両者ともに有効である。
【００３９】
特に、当接面の角隅部を除く周縁部および角隅部にそれぞれ周縁Ｒ面取部および角隅Ｒ面取部を形成した実施例１の場合、圧縮荷重が約６００ｋｇ／ｃｍ２において、圧縮歪が約２０％から６０％まで大きく増大し、衝撃吸収性能がより良好になる。
（実施例３）ポリプロピレン（日本ポリケム製、グレード：ＥＣ−９、曲げ弾性率１２０００ｋｇ／ｃｍ２、ＪＩＳＫ−７１１３）より、下記の寸法の図１および図２に示したものと同形状の車両用衝撃吸収体をブロー成形によって製造し、開口部の開口率０．１％、３．５％、１５．２％のものについて、以下の試験方法で衝突による圧縮歪を調べた。その結果を図１０に示す。
車両用衝撃吸収体の外形形状：縦＝１００ｍｍ、横＝１００ｍｍ、高さ＝５０ｍｍ
平均肉厚：２．５ｍｍ
試験方法
衝突子：８０ｍｍ×１６０ｍｍのフラット面を持つ
衝突速度：３０ｋｍ／時
雰囲気温度：常温
測定結果：吸収エネルギーをヒステリシス・カーブとして描く
【００４０】
図９は発泡ポリウレタン充填の車両用衝撃吸収体およびブロー成形による無孔の車両用衝撃吸収体Ｅの衝撃吸収特性を示したグラフである。本実施の形態による車両用衝撃吸収体Ｅは実線の曲線Ａ１で示すように、初期荷重ａ１の値が適切なレベルであり、その後の変化がフラットで、しかも最大荷重ｂ１の値と初期荷重ａ１の値の間に大きい差がなく、理想的な衝撃吸収特性を有する。これに比べて、開口部を持たない（無孔の）ブロー成形による車両用衝撃吸収体Ａ２は、初期荷重ａ２の値が適切でその後の変化もフラットではあるものの、最大荷重ｂ２が高く動的挙動が悪い。また、発泡ポリウレタン充填の車両用衝撃吸収体Ａ３は、最大荷重ｂ３と初期荷重ａ３の間に大差はないが、初期荷重ａ３に到る勾配がゆるやかで弾性変形の範囲が広く、従ってエネルギー吸収量が小さくて静的挙動が悪いという欠点を有する。
【００４１】
これに対して、図１０の曲線Ｂ１は、開口率３．５％のサンプルの衝撃吸収特性を示すもので、初期荷重の値が高すぎたり低すぎたりすることなく、初期荷重と最大荷重の差も小さくて、その間の変化がフラットであり、従って理想曲線に近い。ところが、図１０の曲線Ｂ２で示す開口率０．１％のサンプルの衝撃吸収特性は、最大荷重が大きくて、ブロー成形による車両用衝撃吸収体であって無孔の場合に近い動的挙動を示す。また、図１０の曲線Ｂ３で示す開口率１５．２％のサンプルは、初期荷重が低すぎるうえに、最大荷重が大きくて動的挙動も悪い。これは、開口面積が大きすぎるために全体として剛性不足になるためと推測される。
【００４２】
側壁の開口部の開口率を様々に変化させて上記と同様の実験を行なった結果、開口率が０．２％〜１５％の範囲以内であれば動的挙動と静的挙動の双方にすぐれた良好な衝撃吸収特性を得られることが判明した。
【００４３】
車両用衝撃吸収体Ｅの本体１に上記開口率の開口部８を形成すると、ブロー成形による車両用衝撃吸収体に特有の良好な静的挙動を維持しながら、動的挙動は発泡ポリウレタン充填のものに近い極めて理想的な衝撃吸収特性を得ることができる。
【００４４】
側壁１ａの開口部８の開口率については、前述のように、側壁１ａの全面積の０．２％〜１５％の範囲以内が適切である。開口面積の比率が０．２％未満では最大荷重を制御する効果が不充分で、衝突による衝撃で破壊するときの反力が大きくて乗員にとって危険である。また、開口面積の比率が１５％以上になると、初期荷重の低下を招き、早期に座屈を引き起こす。座屈を起こすと完全に潰れてしまうため、衝撃力を吸収できない。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、動的挙動と静的挙動の双方にすぐれた理想的な衝撃吸収特性を有し、従って極めて高性能であって、しかも大量生産性に勝れた製造コストの低い車両用衝撃吸収体を実現できる。
【００４６】
車両用衝撃吸収体Ｅは、図１１に示すように、乗員の頭上部分に位置する車体部材の態様に応じて、横長形状のものであってもよい。なお、図１１に示すものは、図１に示すものと形状が異なることと、凹状リブ４ａを複数設けたほかは、図１に示すものと基本的に同等の構成であるから、同構成部位には同符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００４８】
車両用衝撃吸収体はブロー成形により一体成形するため、大量生産性に勝れ、製造コストを著しく低減することができる。
【００４９】
また、パリスンの肉厚を変更するだけで車両用衝撃吸収体の平均肉厚を簡単に調節することができるため、短時間かつ低コストで車両用衝撃吸収体の衝撃吸収性能の調節を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両用衝撃吸収体の一実施形態の模式斜視図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図３】  車両用衝撃吸収体の他の実施形態を示す図２と同様の模式断面図である。
【図４】  本発明に係る車両における衝撃吸収構造の一実施形態を示す側面図である。
【図５】  図４のＢ−Ｂ線に沿う模式断面図であって、乗員の頭部の位置を合わせて示している。
【図６】  車両用衝撃吸収体のブロー成形時における一工程を示す説明図である。
【図７】  車両用衝撃吸収体のブロー成形時における一工程を示す説明図である。
【図８】  車両用衝撃吸収体において、実施例１および実施例２の圧縮荷重と圧縮歪の関係を示すグラフである。
【図９】  図１の車両用衝撃吸収体の衝撃吸収特性を、無孔の場合と発泡ポリウレタン充填のものについて示したグラフである。
【図１０】  車両用衝撃吸収体の側壁の開口率を変化させた場合の衝撃吸収特性を示すグラフである。
【図１１】  車両用衝撃吸収体の他の実施形態の模式斜視図である。
【符号の説明】
Ｅ  車両用衝撃吸収体
１  本体
１ａ  側壁
２  当接面
３  支持面
４ａ、４ｂ、４  凹状リブ
４ｃ  接合部
５  周縁Ｒ面取部
６  角隅Ｒ面取部
７  パーティングライン
８  ブラケット
９  取付孔
１０  開口部
２１  一方の金型
２２  他方の金型
２１ａ、２２ａ  リブ形成用突出部
２１ｂ、２２ｂ  ブラケット形成部
２３  パリスン
２４  押出ヘッド
３０  ルーフパネル
３０ａ  フロントピラー
３０ｂ  センターピラー
３０ｃ  リヤピラー
３１  内装材
３２  インナパネル
３２ａ  空間部
３３  アウタパネル
３４  モール
３５  ドアガラス
３６  ドアサッシ
Ｆ  乗員の頭部
【図１】
0004383529.tif 000002
【図２】
0004383529.tif 000003
【図３】
0004383529.tif 000004
【図４】
0004383529.tif 000005
【図５】
0004383529.tif 000006
【図６】
0004383529.tif 000007
【図７】
0004383529.tif 000008
【図８】
0004383529.tif 000009
【図９】
0004383529.tif 000010
【図１０】
0004383529.tif 000011
【図１１】
0004383529.tif 000012