特開 2024-87393 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】P2024087393

(43)【公開日】2024-07-01

(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 20060101AFI20240624BHJP

【ＦＩ】

F16F7/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202194

(22)【出願日】2022-12-19

(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

3J066BD05

3J066BF09

3J066BG05

(57)【要約】

【課題】エネルギ吸収性能を向上できる。
【解決手段】車両用衝撃吸収部材２０は、第１方向（前後方向Ｌ）に延在する本体部４０と、第１方向における本体部４０の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部５０とを有する。受け部５０は、本体部４０よりも低い剛性を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に延在する本体部と、
前記第１方向における前記本体部の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部と、を有し、
前記受け部は、前記本体部よりも低い剛性を有する、
車両用衝撃吸収部材。

【請求項2】

前記本体部は、強化繊維に樹脂を含浸させて形成された複数の繊維強化樹脂層が前記第１方向に直交する面方向に互いに積層された板状であり、前記面方向において曲がった形状の曲げ部を有し、
前記面方向における前記本体部の断面は、開断面である、
請求項１に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項3】

前記曲げ部は、前記面方向において屈曲した形状の屈曲部であり、
前記受け部の先端面は、前記第１方向において前記屈曲部と重なる部分に、切欠部を有する、
請求項２に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項4】

前記受け部は、前記第１方向の先端側ほど先細の断面形状を有する、
請求項２に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項5】

前記受け部は、熱可塑性の樹脂製である、
請求項２に記載の車両用衝撃吸収部材。

【請求項6】

前記第１方向における前記本体部の基端に設けられ、前記受け部と同一の樹脂製の台座部と、
前記台座部と前記受け部とを連結するとともに、前記受け部と同一の樹脂製の連結部と、を有し、
前記連結部は、前記本体部の表面に設けられている、
請求項５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、圧縮荷重を受ける金属製または樹脂製の中空円筒体のエネルギ吸収構造が開示されている。中空円筒体は、トリガと、中空円筒部と、複数の溝とを有している。トリガは、中空円筒体の開口端部に設けられ、開口端に近づくほど外周側に位置するように傾斜している。中空円筒部は、トリガに対して開口端とは反対側に連なっている。複数の溝は、トリガと中空円筒部とにおいて軸線方向に沿って延びるとともに、周方向において互いに間隔をあけて設けられている。溝のうち中空円筒部に形成される部分は、中空円筒部を厚さ方向において貫通していない。

【0003】

中空円筒体に対して軸荷重が作用すると、中空円筒部には、曲げモーメントが作用するとともに、周方向に沿って溝を押し開く引っ張り力が作用する。これにより、中空円筒部の溝には、亀裂が生ずるようになる。この亀裂は、軸荷重の作用により、軸線方向において進行する。また、トリガは、上記曲げモーメントの作用により、開口端側から外周側に曲がることで、渦巻き状に巻回されて変形する。このようにして、渦巻き状の変形と亀裂の進展とにより、エネルギが吸収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－１９０７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の中空円筒体においては、軸荷重を受けた際に初期荷重が急激に増大するため、中空円筒部が座屈しやすい。このため、エネルギ吸収性能を向上させる上で改善の余地がある。

【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、第１方向に延在する本体部と、前記第１方向における前記本体部の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部と、を有し、前記受け部は、前記本体部よりも低い剛性を有する。

【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断面図である。

【図2】図２は、図１の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【図3】図３は、図１の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【図4】図４は、図１の車両用衝撃吸収部材の本体部の層構成を示す斜視断面図である。

【図5】図５（ａ）は、変形前の衝撃吸収部材の断面図であり、図５（ｂ）は、変形後の衝撃吸収部材の断面図である。

【図6】図６は、本実施形態及び比較例の衝撃吸収部材の変位量と荷重との関係をそれぞれ示すグラフである。

【図7】図７は、本実施形態及び比較例の衝撃吸収部材の変位量と荷重との関係をそれぞれ示すグラフである。

【図8】第１変更例の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【図9】第２変更例の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【図10】第３変更例の車両用衝撃吸収部材の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図７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１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。すなわち、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。

【0010】

図１～図３に示すように、衝撃吸収部材２０は、第１方向に延在する本体部４０と、第１方向における本体部４０の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部５０とを有する。受け部５０は、本体部４０よりも低い剛性を有する。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方向に相当する。また、衝撃吸収部材２０は、台座部３０と連結部６０とを有する。

【0011】

以下、衝撃吸収部材２０の各構成について詳細に説明する。
＜本体部４０＞
図４に示すように、本体部４０は、強化繊維４２に樹脂４３を含浸させて形成された複数の繊維強化樹脂層４１が第１方向（前後方向Ｌ）に直交する面方向において互いに積層された板状であることが好ましい。また、本体部４０は、上記面方向において屈曲した形状の屈曲部４４を有することが好ましい。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

上記面方向における本体部４０の断面は、開断面であることが好ましい。
図２及び図３に示すように、上記面方向における本体部４０の断面の形状は、第１方向（前後方向Ｌ）の全体にわたって同一である。本実施形態の本体部４０の断面の形状は、略Ｗ字状である。本体部４０は、都合６つの屈曲部４４ａ～４４ｆを有する。

【0015】

＜受け部５０＞
図１～図３に示すように、受け部５０は、本体部４０の先端、すなわち前端に沿って延在している。受け部５０は、本体部４０の先端の延在方向の全体に設けられていることが好ましい。本実施形態の受け部５０は、略Ｗ字状である。

【0016】

受け部５０は、第１方向の先端側ほど、すなわち前側ほど先細な断面形状を有する。詳しくは、受け部５０は、本体部４０の板厚方向における一端に位置する先端面５１と、同板厚方向における先端面５１の他端に連なる傾斜面５２とを有している。先端面５１は、第１方向（前後方向Ｌ）に直交する平面上に位置している。本実施形態の先端面５１は、上記板厚方向において上記Ｗ字の外側に位置している。

【0017】

受け部５０は、熱可塑性の樹脂製であることが好ましい。熱可塑性の樹脂は、例えば樹脂４３と同様であることが好ましい。
＜台座部３０＞
図１～図３に示すように、台座部３０は、第１方向における本体部４０の基端、すなわち本体部４０の後端に設けられている。台座部３０は、受け部５０と同一の樹脂製であることが好ましい。

【0018】

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、本体部４０の後端部が収容されて固定される溝部３３を有する（図１参照）。

【0019】

ベース部３１及び支持突部３２は、上記樹脂により一体成形されている。
ベース部３１の４つの角部には、前後方向Ｌに貫通する筒状のカラー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の前端面に固定するためのボルト（図示略）が挿通される。

【0020】

＜連結部６０＞
図２及び図３に示すように、連結部６０は、台座部３０と受け部５０とを連結する。連結部６０は、本体部４０の表面に設けられている。連結部６０は、受け部５０と同一の樹脂製であることが好ましい。

【0021】

本実施形態の連結部６０は、２つの第１連結部６１と、３つの第２連結部６２とを有する。
第１連結部６１は、上記面方向における本体部４０の延在方向の両端に１つずつ設けられている。２つの第１連結部６１は、第１方向に延在している。

【0022】

第２連結部６２は、本体部４０の屈曲部４４ａと屈曲部４４ｂとの間、本体部４０の屈曲部４４ｃと屈曲部４４ｄとの間、及び本体部４０の屈曲部４４ｅと屈曲部４４ｆとの間であって上記Ｗ字の外側の面に１つずつ設けられている。３つの第１連結部６１は、第１方向に延在している。

【0023】

次に、本実施形態の衝撃吸収部材２０の製造手順について説明する。
まず、本体部４０の製造手順について説明する。
複数の繊維強化樹脂層４１を互いに溶着することで積層体が形成される。続いて、積層体を加熱するとともにプレス型（いずれも図示略）によってプレスすることで、上記面方向において曲がった形状の屈曲部４４を有する本体部４０が成形される。

【0024】

次に、本体部４０及びカラー３４を成形型にインサートした状態で、成形型の成形面と本体部４０及びカラー３４とにより形成されるキャビティに溶融樹脂（いずれも図示略）を注入する。これにより、本体部４０の表面に、台座部３０、連結部６０、及び受け部５０が一体に成形される。

【0025】

次に、本実施形態の作用について説明する。
車両が正面衝突すると、衝突に伴う荷重（以下、衝突荷重という）が、バンパリインフォースメント１０を介して受け部５０に作用する。ここで、本体部４０の先端が、本体部４０よりも剛性の低い受け部５０により覆われているので、受け部５０が本体部４０に破壊の起点を作るようになる。これにより、本体部４０の先端が受け部５０により覆われていない場合に比べて、衝突荷重を受けた際の初期荷重が低減されるようになる。これにより、本体部４０が座屈することを抑制できる。

【0026】

ここで、上記面方向における本体部４０の断面が開断面であるため、図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示すように、本体部４０が外側に開くように変形するようになる。なお、図５（ｂ）では、受け部５０の図示を省略している。

【0027】

次に、図６及び図７を参照して、本実施形態の衝撃吸収部材２０と比較例の衝撃吸収部材の変位と荷重との関係についての圧縮試験の結果について説明する。
図６において、常温環境下における本実施形態の衝撃吸収部材２０の荷重変位曲線を実線にて示す。また、図６において、常温環境下における比較例の衝撃吸収部材の荷重変位曲線を破線にて示す。また、図６において、常温環境下における座屈発生時における比較例の衝撃吸収部材の荷重変位曲線を一点鎖線にて示す。なお、比較例の衝撃吸収部材は、受け部５０及び連結部６０を有していない点において本実施形態の衝撃吸収部材と異なっている。

【0028】

図６に示すように、本実施形態の衝撃吸収部材２０によれば、比較例の衝撃吸収部材に比べて、初期荷重が半分ほどに低減されているといえる。
図７において、低温環境下における本実施形態の衝撃吸収部材２０の荷重変位曲線を実線にて示す。また、図７において、低温環境下における比較例の衝撃吸収部材の荷重変位曲線を一点鎖線にて示す。また、図７において、常温環境下における比較例の衝撃吸収部材の荷重変位曲線を破線にて示す。なお、比較例の衝撃吸収部材は、受け部５０を有していない点において本実施形態の衝撃吸収部材と異なっている。なお、ここでの低温環境下の低温とは、マイナス３０度である。また、常温環境下の常温とは、２３度である。

【0029】

図７に示すように、低温環境下における比較例の荷重変位曲線と常温環境下における比較例の荷重変位曲線とを比較すると、低温環境下においては、常温環境下に比べて初期荷重が増大するといえる。これに対して、本実施形態の衝撃吸収部材２０によれば、常温環境下の比較例の衝撃吸収部材に比べて、初期荷重が低減されているといえる。

【0030】

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、第１方向に延在する本体部４０と、第１方向における本体部４０の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部５０とを有する。受け部５０は、本体部４０よりも低い剛性を有する。

【0031】

こうした構成によれば、本体部４０の先端が、本体部４０よりも剛性の低い受け部５０により覆われているので、衝突荷重が受け部５０に作用した際に、受け部５０が本体部４０に破壊の起点を作るようになる。これにより、本体部４０の先端が受け部５０により覆われていない場合に比べて、衝突荷重を受けた際の初期荷重が低減されるようになる。これにより、本体部４０が座屈することを抑制できる。したがって、エネルギ吸収性能を向上できる。

【0032】

（２）本体部４０は、強化繊維４２に樹脂４３を含浸させて形成された複数の繊維強化樹脂層４１が第１方向に直交する面方向において互いに積層された板状であり、面方向において屈曲した形状の屈曲部４４を有する。面方向における本体部４０の断面は、開断面である。

【0033】

こうした構成によれば、面方向における本体部４０の断面が開断面であるため、衝突荷重を受けることで本体部４０が外側に開くように変形するようになる。このため、衝突荷重を受けた際の第１方向における本体部４０の変位量、すなわちストロークが大きくなる。これにより、エネルギ吸収性能を一層向上できる。

【0034】

（３）受け部５０は、第１方向の先端側ほど先細の断面形状を有する。
こうした構成によれば、受け部５０の先端に対して衝突荷重が作用することで、本体部４０の板厚方向において受け部５０の先端が位置する側に向けて本体部４０が変形するようになる。これにより、本体部４０が外側に開くように変形することが促進されるようになる。したがって、エネルギ吸収性能をより一層向上できる。

【0035】

（４）受け部５０は、熱可塑性の樹脂製である。
こうした構成によれば、インサート成形により受け部５０を形成できるので、本体部４０に対して受け部５０を取り付ける工程が不要となる。したがって、衝撃吸収部材２０を容易に形成することができる。

【0036】

（５）第１方向における本体部４０の基端に設けられ、受け部５０と同一の樹脂製の台座部３０と、台座部３０と受け部５０とを連結するとともに、受け部５０と同一の樹脂製の連結部６０とを有する。連結部６０は、本体部４０の表面に設けられている。

【0037】

こうした構成によれば、台座部３０と受け部５０とをインサート成形により同時に形成することができる。また、台座部３０と受け部５０とが連結部６０を介して連結されているので、受け部５０を本体部４０及び台座部３０に対して強固に固定することができる。

【0038】

＜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。

【0039】

・第１連結部６１及び第２連結部６２のうちのいずれか一方を省略することができる。
・第１連結部６１及び第２連結部６２の双方、すなわち連結部６０を省略することができる。

【0040】

・受け部５０をゴムなどの樹脂以外の材料によって形成することもできる。要するに、受け部５０は、本体部４０よりも低い剛性を有するものであればよい。
・図８に示すように、受け部１５０の先端面１５１を、上記板厚方向において上記Ｗ字の内側に設けるようにしてもよい。なお、受け部１５０は、本体部４０の板厚方向における先端面１５１とは反対側に傾斜面１５２を有している。

【0041】

・受け部５０は、第１方向の先端側ほど先細の断面形状を有するものに限定されない。例えば図９に示すように、受け部２５０の先端面２５１は、第１方向において屈曲部４４ａ～４４ｆと重なる部分に、切欠部２５３を有するものであってもよい。この場合、受け部２５０の先端面２５１の切欠部２５３が破壊の起点となることで、本体部４０が外側に開くように変形することが促進されるようになる。これにより、エネルギ吸収性能をより一層向上できる。

【0042】

・図１０に示すように、第１方向における受け部３５０の厚みを、上記Ｗ字の幅方向の中央部ほど大きくするようにしてもよい。
・上記実施形態及び各変更例では、本体部４０の断面の形状がＶが２つ並んだＷ字状のものについて例示したが、本体部の断面形状をＶが３つ以上並んだ形状「ＶＶＶ」にすることもできるし、Ｖ字状やＵ字状などに適宜変更することができる。

【0043】

・上記実施形態及び各変更例では、曲げ部を屈曲部４４として具体化したが、曲げ部は、屈曲していないものであってもよい。
・上記面方向における本体部の断面は、円形などの閉断面であってもよい。

【0044】

上記各実施形態は、以下の付記に記載する構成を含む。
［付記１］
第１方向に延在する板状の本体部と、前記第１方向における前記本体部の先端を覆うとともに衝突荷重を受ける受け部と、を有し、前記受け部は、前記本体部よりも低い剛性を有する、車両用衝撃吸収部材。

【0045】

［付記２］
前記本体部は、強化繊維に樹脂を含浸させて形成された複数の繊維強化樹脂層が互いに積層された板状であり、前記第１方向に直交する面方向において曲がった形状の曲げ部を有し、前記面方向における前記本体部の断面は、開断面である、［付記１］に記載の車両用衝撃吸収部材。

【0046】

［付記３］
前記曲げ部は、前記面方向において屈曲した形状の屈曲部であり、前記受け部の先端面は、前記第１方向において前記屈曲部と重なる部分に、切欠部を有する、［付記２］に記載の車両用衝撃吸収部材。

【0047】

［付記４］
前記受け部は、前記開断面の外側ほど前記第１方向の先端側に位置する先細状である、［付記２］または［付記３］に記載の車両用衝撃吸収部材。

【0048】

［付記５］
前記受け部は、樹脂製である、［付記２］から［付記４］のいずれか１つに記載の車両用衝撃吸収部材。

【0049】

［付記６］
前記第１方向における前記本体部の基端に設けられ、前記受け部と同一の樹脂製の台座部と、前記台座部と前記受け部とを連結するとともに、前記受け部と同一の樹脂製の連結部と、を有し、前記連結部は、前記本体部の表面に設けられている、［付記５］に記載の車両用衝撃吸収部材。

【符号の説明】

【0050】

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…板部
３２…支持突部
３３…溝部
３４…カラー
４０…本体部
４１…繊維強化樹脂層
４２…強化繊維
４３…樹脂
４４ａ～４４ｆ…曲げ部
５０，１５０，２５０，３５０…受け部
５１，１５１，２５１…先端面
５２，１５２…傾斜面
６０…連結部
６１…第１連結部
６２…第２連結部
２５３…切欠部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】