特開 2024-111457 車両用衝撃吸収部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111457

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】車両用衝撃吸収部材

(51)【国際特許分類】

   F16F 7/12 20060101AFI20240809BHJP

   F16F 7/00 20060101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

F16F7/12

F16F7/00 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015976

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000241496

【氏名又は名称】豊田鉄工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106781

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 稔也

(72)【発明者】

【氏名】若尾 優志

(72)【発明者】

【氏名】鈴森 理生

(72)【発明者】

【氏名】小田 恒明

【テーマコード（参考）】

3J066

【Ｆターム（参考）】

3J066AA02

3J066AA23

3J066BA03

3J066BC10

3J066BD05

3J066BE05

3J066BF01

(57)【要約】

【課題】質量当たりのエネルギ吸収効率を高めること。
【解決手段】車両用衝撃吸収部材（以下、衝撃吸収部材２０）は、複数の繊維強化樹脂層が互いに積層されるとともに接合されて形成された吸収部材本体４０を備える。吸収部材本体４０は、前後方向Ｌにおいて衝突荷重を受けるものである。吸収部材本体４０における前後方向Ｌに直交する断面は、開断面であり、車幅方向Ｗに互いに間隔をあけて配置され、上下方向Ｚに延在する一対の側部５１と、一対の側部５１の上下方向Ｚの一端同士を連結する連結部５２と、一対の側部５１の上下方向Ｚの他端から車幅方向Ｗにおいて互いに離れるように延在する一対の延在部５３と、一対の延在部５３の先端において折り返され、上下方向Ｚにおいて連結部５２に近づく側に延在する一対の折り返し部５４と、を有し、一対の折り返し部５４の先端は、上下方向Ｚにおける側部５１の中間位置よりも延在部５３側に位置している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の繊維強化樹脂層が互いに積層されるとともに接合されて形成された吸収部材本体を備える車両用衝撃吸収部材であって、
前記吸収部材本体は、第１方向において衝突荷重を受けるものであり、
前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、前記第１方向及び第２方向の双方に直交する方向を第３方向とするとき、
前記吸収部材本体における前記第１方向に直交する断面は、
開断面であり、
前記第２方向に互いに間隔をあけて配置され、前記第３方向に延在する一対の側部と、
一対の前記側部の前記第３方向の一端同士を連結する連結部と、
一対の前記側部の前記第３方向の他端から前記第２方向において互いに離れるように延在する一対の延在部と、
一対の前記延在部の先端において折り返され、前記第３方向において前記連結部に近づく側に延在する一対の折り返し部と、を有し、
一対の前記折り返し部の先端は、前記第３方向における前記側部の中間位置よりも前記延在部側に位置している、
車両用衝撃吸収部材。

【請求項2】

前記折り返し部が、前記第３方向において前記連結部に近づくほど前記第２方向において前記延在部から離れるように傾斜して延在しており、
前記第３方向に延在する仮想直線と前記折り返し部とのなす角度は、０度よりも大きく、且つ３０度以下である、
請求項１に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項3】

前記連結部及び一対の前記延在部が、前記第２方向に延在する仮想直線に沿って延在しており、
前記延在部の前記第２方向の長さは、前記連結部の前記第２方向の長さ以下である、
請求項１または請求項２に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項4】

前記断面の形状及び大きさは、前記第１方向の全体にわたって同一である、
請求項１に記載の車両用衝撃吸収部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用衝撃吸収部材に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、繊維強化樹脂材で構成されたエネルギ吸収部材が開示されている。特許文献１に開示のエネルギ吸収部材は、Ｗ字状の断面形状を有する。
また従来、Ｕ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材がある。

【0003】

図７に示すように、Ｕ字状の断面は、一対の側部８１及び連結部８２を有する。連結部８２は、一対の側部８１の一端同士を連結している。
図８に示すように、Ｗ字状の断面は、一対の内側部９１、連結部９２、一対の延在部９３、及び一対の外側部９４を有する。連結部９２は、内側部９１の一端同士を連結している。一対の延在部９３は、一対の内側部９１の他端から互いに離れるように延在している。一対の外側部９４は、一対の延在部９３の先端において折り返されて延在している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２２１９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

Ｕ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材においては、衝突荷重を受けた際に、一対の側部８１が、側部８１同士の並び方向（図７の左右方向）に倒れやすい。Ｗ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材においては、衝突荷重を受けた際に、一対の外側部９４が、外側部９４同士の並び方向（図８の左右方向）に倒れやすい。こうした側部８１や、外側部９４の倒れこみは、エネルギ吸収に寄与しないため、エネルギ吸収効率を高める上で改善の余地がある。また、Ｗ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材においては、一対の外側部９４の長さが長いために質量が増大するという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための車両用衝撃吸収部材は、複数の繊維強化樹脂層が互いに積層されるとともに接合されて形成された吸収部材本体を備える車両用衝撃吸収部材であって、前記吸収部材本体は、第１方向において衝突荷重を受けるものであり、前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、前記第１方向及び第２方向の双方に直交する方向を第３方向とするとき、前記吸収部材本体における前記第１方向に直交する断面は、開断面であり、前記第２方向に互いに間隔をあけて配置され、前記第３方向に延在する一対の側部と、一対の前記側部の前記第３方向の一端同士を連結する連結部と、一対の前記側部の前記第３方向の他端から前記第２方向において互いに離れるように延在する一対の延在部と、一対の前記延在部の先端において折り返され、前記第３方向において前記連結部に近づく側に延在する一対の折り返し部と、を有し、一対の前記折り返し部の先端は、前記第３方向における前記側部の中間位置よりも前記延在部側に位置している。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【図2】図２は、図１の車両用衝撃吸収部材の断面図である。

【図3】図３は、図１の吸収部材本体の斜視図である。

【図4】図４は、図１の吸収部材本体の層構成を示す斜視断面図である。

【図5】図５は、図１の吸収部材の断面図である。

【図6】図６は、図１の吸収部材の断面図である。

【図7】図７は、Ｕ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材の断面図である。

【図8】図８は、Ｗ字状の断面形状を有するエネルギ吸収部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図６を参照して、車両用衝撃吸収部材（以下、衝撃吸収部材２０という）の一実施形態について説明する。
以降において、車両の前後方向を前後方向Ｌとし、車両の幅方向を車幅方向Ｗとし、車両が水平面上に位置しているときの車両の上下方向を上下方向Ｚとして説明する。また、前後方向Ｌにおける前側及び後側を、それぞれ単に「前側」及び「後側」とし、上下方向Ｚにおける上側及び下側を、それぞれ単に「上側」及び「下側」として説明する。

【0009】

図２に示すように、車両の前部には、前側から順に、バンパリインフォースメント１０、衝撃吸収部材２０、及びフロントサイドメンバ１１が設けられている。衝撃吸収部材２０は、前後方向Ｌにおいてバンパリインフォースメント１０とフロントサイドメンバ１１とにより挟まれている。図２は、図１の２－２線に沿った断面図である。

【0010】

図１及び図２に示すように、衝撃吸収部材２０は、台座部３０と、吸収部材本体４０とを有する。
次に、衝撃吸収部材２０の各構成について詳細に説明する。

【0011】

＜吸収部材本体４０＞
図１～図３に示すように、吸収部材本体４０は、前後方向Ｌにおいて衝突荷重を受けるものであり、前後方向Ｌに延在している。

【0012】

本実施形態では、前後方向Ｌが、［課題を解決するための手段］における第１方向に相当し、車幅方向Ｗが、［課題を解決するための手段］における第２方向に相当し、上下方向Ｚが、［課題を解決するための手段］における第３方向に相当する。すなわち、車幅方向Ｗは、前後方向Ｌに直交する方向であり、上下方向Ｚは、前後方向Ｌ及び車幅方向Ｗの双方に直交する方向である。

【0013】

図４に示すように、吸収部材本体４０は、複数の繊維強化樹脂層４１が互いに積層されるとともに接合された積層体をプレスすることにより形成されている。
繊維強化樹脂層４１は、シート状に配置された複数の強化繊維４２に熱可塑性の樹脂４３を含浸させて形成されている。繊維強化樹脂層４１を構成する複数の強化繊維４２は、長繊維であり、単一方向に延在していることが好ましい。

【0014】

強化繊維４２は、ガラス繊維であることが好ましい。樹脂４３は、ポリプロピレンまたはナイロンであることが好ましい。
複数の繊維強化樹脂層４１は、互いに溶着されることで接合されている。互いに隣り合う繊維強化樹脂層４１の強化繊維４２同士は、互いに直交して延在していることが好ましい。

【0015】

図１、図３、図５及び図６に示すように、吸収部材本体４０における前後方向Ｌに直交する断面は、開断面である。
本実施形態の断面は、車幅方向Ｗにおいて対称な形状を有している。

【0016】

図５及び図６に示すように、断面は、一対の側部５１、連結部５２、一対の延在部５３、及び一対の折り返し部５４を有する。
一対の側部５１は、車幅方向Ｗに互いに間隔をあけて配置され、上下方向Ｚに延在している。本実施形態の一対の側部５１は、上側ほど車幅方向Ｗにおいて互いに近づくように上下方向Ｚに延在する仮想直線ＶＬ３に対して傾斜している。仮想直線ＶＬ３と側部５１とのなす角度βは、０度よりも大きく、且つ３０度以下であることが好ましい。上記角度βは、３度以上、１５度以下であることがより好ましい。

【0017】

連結部５２は、一対の側部５１の上端同士を連結している。本実施形態の連結部５２は、車幅方向Ｗに延在する仮想直線ＶＬ２に沿って延在している。一対の側部５１の上端が、［課題を解決するための手段］における一端に相当する。

【0018】

一対の延在部５３は、一対の側部５１の下端から車幅方向Ｗにおいて互いに離れるように延在している。一対の側部５１の下端が、［課題を解決するための手段］における他端に相当する。本実施形態の延在部５３は、仮想直線ＶＬ２に沿って延在している。

【0019】

一対の折り返し部５４は、一対の延在部５３の先端において折り返され、上下方向Ｚにおいて連結部５２に近づく側に延在している。
一対の折り返し部５４の先端は、上下方向Ｚにおける側部５１の中間位置よりも延在部５３側に位置している。

【0020】

本実施形態の折り返し部５４は、上下方向Ｚにおいて連結部５２に近づくほど、すなわち上側ほど車幅方向Ｗにおいて延在部５３から離れるように傾斜して延在している。仮想直線ＶＬ３と折り返し部５４とのなす角度αは、０度よりも大きく、且つ３０度以下であることが好ましい。上記角度αは、３度以上、１５度以下であることがより好ましい。

【0021】

延在部５３の車幅方向Ｗの長さＬ３は、連結部５２の車幅方向Ｗの長さＬ２以下であることが好ましい。
断面の形状及び大きさは、前後方向Ｌの全体にわたって同一であることが好ましい。

【0022】

＜台座部３０＞
図１及び図２に示すように、台座部３０は、吸収部材本体４０の後端部に固定されている。

【0023】

台座部３０は、ベース部３１、支持突部３２、及びカラー３４を有している。
ベース部３１は、略長方形板状である。
支持突部３２は、ベース部３１の前面から前方に突出している。支持突部３２は、吸収部材本体４０の後端部を収容して固定する溝部３３を有する（図１参照）。

【0024】

ベース部３１の４つの角部には、筒状のカラー３４が一体に設けられている。カラー３４には、台座部３０をフロントサイドメンバ１１の前端に固定するためのボルト（図示略）が挿通される。

【0025】

台座部３０は、成形型にカラー３４をインサートした状態でキャビティに溶融樹脂を射出してベース部３１及び支持突部３２を成形することにより形成されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0026】

本実施形態の衝撃吸収部材２０によれば、吸収部材本体４０が車幅方向Ｗにおける一対の側部５１の外側に一対の延在部５３及び折り返し部５４を有しているので、吸収部材本体４０が衝突荷重を受けた際に側部５１が車幅方向Ｗの外側に倒れにくくなる。また、一対の折り返し部５４の先端が、上下方向Ｚにおける側部５１の中間位置よりも連結部５２側に位置している場合に比べて、破壊時に折り返し部５４が車幅方向Ｗの外側に倒れにくくなる。このため、衝突荷重を受けて吸収部材本体４０が圧縮される際に、吸収部材本体４０の変位に対して荷重が早いタイミングで立ち上がるようになるので、吸収部材本体４０の圧縮破壊が円滑に進行するようになる。これにより、吸収部材本体４０によるエネルギ吸収効率を高めることができる。さらに、上下方向Ｚにおける折り返し部５４の長さが短くされることによって吸収部材本体４０の質量を低減することができる。

【0027】

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）衝撃吸収部材２０は、複数の繊維強化樹脂層４１が互いに積層されるとともに接合されて形成された吸収部材本体４０を備える。吸収部材本体４０における前後方向Ｌに直交する断面は、開断面であり、一対の側部５１と、連結部５２と、一対の延在部５３と、一対の折り返し部５４とを有する。一対の折り返し部５４の先端は、上下方向Ｚにおける側部５１の中間位置よりも延在部５３側に位置している。

【0028】

こうした構成によれば、上記作用を奏するため、質量当たりのエネルギ吸収効率を高めることができる。
（２）折り返し部５４が、上下方向Ｚにおいて連結部５２に近づくほど車幅方向Ｗにおいて延在部５３から離れるように傾斜して延在している。仮想直線ＶＬ３と折り返し部５４とのなす角度αは、０度よりも大きく、且つ３０度以下である。

【0029】

こうした構成によれば、吸収部材本体４０をプレス金型から容易に取り出すことができる。したがって、吸収部材本体４０を容易に製造することができる。
（３）連結部５２及び一対の延在部５３が、車幅方向Ｗに延在する仮想直線ＶＬ２に沿って延在している。延在部５３の車幅方向Ｗの長さＬ３は、連結部５２の車幅方向Ｗの長さＬ２以下である。

【0030】

こうした構成によれば、上記断面に占める一対の側部５１及び連結部５２の割合が大きくなる。ここで、一対の側部５１及び連結部５２は、他の部位に比べてエネルギ吸収効率の向上に対する寄与率が大きい。したがって、エネルギ効率を効果的に高めることができる。

【0031】

（４）断面の形状及び大きさは、前後方向Ｌの全体にわたって同一である。
こうした構成によれば、例えば断面の大きさが前後方向Ｌの後側ほど大きくなるような構成に比べて、吸収部材本体４０の変位に対して衝突荷重が一層早いタイミングで立ち上がるようになる。これにより、吸収部材本体４０の圧縮破壊が進行しやすくなるため、エネルギ吸収効率を一層高めることができる。

【0032】

＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0033】

・例えば断面の大きさを、後側ほど僅かに大きくしてもよい。また、断面の形状を前後方向Ｌの位置によって僅かに異ならせてもよい。
・延在部５３の車幅方向Ｗの長さＬ３は、連結部５２の車幅方向Ｗの長さＬ２よりも長くてもよい。

【0034】

・連結部５２及び一対の延在部５３は、仮想直線ＶＬ２に沿って延在するものに限定されず、湾曲しているものであってもよい。
・仮想直線ＶＬ３と折り返し部５４とのなす角度αを０度に設定することもできる。また、仮想直線ＶＬ３と側部５１とのなす角度βを０度に設定することもできる。

【0035】

・上記実施形態において例示した吸収部材本体４０を、例えば前後方向Ｌに延びる軸線を中心に９０度回転させた状態で配置することもできる。この場合、車幅方向Ｗが、［課題を解決するための手段］における第３方向に相当し、上下方向Ｚが、［課題を解決するための手段］における第２方向に相当することになる。

【符号の説明】

【0036】

１０…バンパリインフォースメント
１１…フロントサイドメンバ
２０…衝撃吸収部材
３０…台座部
３１…ベース部
３２…支持突部
３３…溝部
３４…カラー
４０…吸収部材本体
４１…繊維強化樹脂層
４２…強化繊維
４３…樹脂
５１…側部
５２…連結部
５３…延在部
５４…折り返し部
８１…側部
８２…連結部
９１…内側部
９２…連結部
９３…延在部
９４…外側部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】