JP6107289B2

JP6107289B2 - 衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP6107289B2
Application number: JP2013062025A
Authority: JP
Inventors: 三浦　寿久; 寿久三浦
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014184899A

Description

本発明は、例えば、車両衝突時の衝撃荷重を受けてその衝撃荷重を吸収できるように構成された衝撃吸収部材に関する。

車両衝突時等の衝撃荷重を受けてその衝撃荷重を吸収できるように構成された衝撃吸収部材に関する技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載された衝撃吸収部材１００は、車両のクラッシュボックスの部分に取付けられる衝撃吸収部材であり、図６に示すように、アルミニウム合金製の筒状部材１０２と、その筒状部材１０２内に収納された木材１０４とから構成されている。木材１０４は、年輪１０４ｒの軸心方向が筒状部材１０２の軸方向に沿うように、その筒状部材１０２に収納されている。さらに、木材１０４と筒状部材１０２間には、筒状部材１０２に対して木材１０４を位置決めするための発泡材１０６が軸方向両側に設けられている。
筒状部材１０２は、軸方向からの衝撃荷重を受けて木材１０４と共に軸方向に潰れる部材であり、ジャバラ状に潰れることで木材１０４の転倒を防止する。このため、衝撃荷重は主として木材１０４が潰れることにより吸収されるようになる。

特開２０１２−２１８７１２号公報

上記した衝撃吸収部材１００では、衝撃荷重は主として木材１０４が潰れることにより吸収されるため、木材１０４の状態によって衝撃吸収性能が大きく変化する。
例えば、衝撃吸収部材１００を乾燥地域等で使用すると、乾燥により木材１０４の細胞が収縮して硬くなり、軸方向に亀裂が発生することがある。この状態で、衝撃吸収部材１００に対して軸方向から衝撃荷重が加わると、木材１０４が硬くなることで、図７の点線に示すように、潰れ開始時のピーク荷重Ｈ０は大きくなる。しかし、木材１０４が一旦潰れると亀裂等の影響により比較的小さな潰れ荷重で木材１０４が潰れるようになる。
また、衝撃吸収部材１００を高湿度地域等で使用すると、湿気により木材１０４の細胞が膨張し比較的軟らかくなる。このため、衝撃吸収部材１００に対して軸方向から衝撃荷重が加わると、図７の実線に示すように、潰れ開始時のピーク荷重Ｈ１が比較的小さくなる。しかし、木材１０４に亀裂等が生じ難いため、木材１０４が一旦潰れた後でも潰れ荷重がそれほど低下しない。
このように、同じ木材１０４を使用した衝撃吸収部材１００であっても、その衝撃吸収部材１００の使用環境が変化することで衝撃吸収性能が大きく変化する。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、衝撃吸収部材の使用環境が変化しても衝撃吸収性能が変化しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、軸方向からの衝撃荷重を受けて軸方向に潰れるように構成された筒状部材と、年輪の軸心方向が前記筒状部材の軸方向に沿うように、その筒状部材に収納された木材とを備え、前記衝撃荷重を前記木材と前記筒状部材との軸方向で受けられるように構成されている衝撃吸収部材であって、前記木材には、予め決められた量の水分が吸収されており、前記木材は、その木材の予め決められた量の水分吸収状態を保持できるように、フィルム状の部材を使用して真空包装されており、予め決められた量の水分が吸収されている前記木材が前記衝撃荷重を受けて軸方向に潰れる際、前記木材の潰れ開始時のピーク荷重が、乾燥木材が潰れる際の潰れ開始時のピーク荷重よりも小さくなることを特徴とする。

本発明によると、木材には予め決められた量の水分が吸収されて、その状態がフィルム状の部材による真空包装によって保持されている。このため、例えば、衝撃吸収部材を乾燥地域等で使用しても、木材に吸収されている水分の働きにより、その木材の細胞が乾燥により収縮して硬くなることがない。さらに、木材に吸収されている水分の働きで、その木材に乾燥による亀裂が生じるようなこともない。
また、衝撃吸収部材を高湿度地域等で使用しても、液体保持手段の働きで木材が大気中の水分を吸収し難くなる。
このように、衝撃吸収部材の使用環境が変化しても、木材の状態がほとんど変化しないため、衝撃吸収性能が変化することがない。
また、木材を密閉状態で覆う部材がフィルム状であるため、簡単な方法で木材の水分吸収状態を保持できるようになる。さらに、衝撃吸収部材が取付けられる機器が水分により腐食するのを防止できるようになる。

本発明によると、衝撃吸収部材の使用環境が変化しても衝撃吸収性能が変化することがなくなる。

本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材を備える車両前部の模式平面図である。本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材の全体縦断面図である。図２のIII-III矢視断面図である。前記衝撃吸収部材に加わる衝撃荷重と、その衝撃吸収部材の潰れ量（ストローク）との関係を表す測定データである。参考例に係る衝撃吸収部材の模式縦断面図である。従来の衝撃吸収部材の縦断面図である。従来の衝撃吸収部材に加わる衝撃荷重と、その衝撃吸収部材の潰れ量（ストローク）との関係を表す測定データである。

［実施形態１］
以下、図１から図５に基づいて本発明の実施形態１に係る衝撃吸収部材について説明する。
なお、図中に示すＸ方向（横方向）、Ｙ方向（縦方向）、及びＺ方向（長さ方向）は、衝撃吸収部材が取付けられる車両の幅方向、高さ方向、及び前後方向に対応している。

＜衝撃吸収部材１０の取付け部分概要について＞
本実施形態に係る衝撃吸収部材１０は、車両の前方衝突時の衝撃荷重を受けてその衝撃荷重を吸収する部材であり、図１に示すように、フロントバンパ（図示省略）のバンパーリインフォース３と車両２の左右のサイドメンバ５との間に配置されるクラッシュボックス（図示省略）の部分に取付けられている。

＜衝撃吸収部材１０の構成について＞
衝撃吸収部材１０は、図２、図３に示すように、筒状部材２０と、その筒状部材２０に同軸に収納される木材１２とから構成されている。
筒状部材２０は、軸方向からの衝撃荷重を受けて木材１２と共に軸方向に潰れる部材であり、ジャバラ状に潰れることで木材１２の転倒を防止する。
筒状部材２０は、アルミ合金を使用した押出成形品であり、図３に示すように、軸心に対して直角な断面形状（横断面形状）が正方形の角筒形に形成されている。
ここで、筒状部材２０の縦（Ｙ方向）、横（Ｘ方向）、長さ寸法（Ｚ方向）はクラッシュボックス内の取付けスペースに基づいて設定される。

木材１２は、軸方向からの衝撃荷重を受けて筒状部材２０と共に軸方向に潰れる際に、その衝撃荷重を吸収する部材である。
木材１２は、図２、図３に示すように、年輪１２ｋの軸心方向が長手方向（Ｚ方向）に延びるように横断面形状が正方形の角柱形に形成されている。そして、木材１２の縦（Ｙ方向）、横（Ｘ方向）寸法がそれぞれ筒状部材２０の縦（Ｙ方向）、横（Ｘ方向）寸法よりも若干小さな寸法に設定されており、木材１２の長さ寸法（Ｚ方向の寸法）が筒状部材２０の軸方向の長さ寸法と等しい値に設定されている。
このため、木材１２が筒状部材２０に挿入された状態で、その木材１２の年輪１２ｋの軸心方向が筒状部材２０の軸方向と一致するようになる。
木材１２としては、例えば、杉材が好適に使用される。

＜木材１２の含水率と、含水率の保持手段について＞
木材１２には、その木材１２の含水率が約16％となるように予め決められた量の水分が吸収されている。ここで、木材１２の含水率を約16％にする方法としては、室温約30度、湿度約90％の室内に木材１２を予め決められた時間だけ収納保持する方法が使用される。また、木材１２の含水率を測定する方法としては、木材１２を乾燥させ、乾燥前と乾燥後の木材１２の重量変化を計測することで含水率を測定する方法が使用される。
含水率が約16％の木材１２は、その含水率を保持するために、非透水性フィルム１５を使用して真空包装される。これにより、使用環境が異なっても木材１２の含水率は約16％に保持される。
また、木材１２の含水率を約42％にした後、非透水性フィルム１５により真空包装する方法も好適に行われる。ここで、木材１２の含水率を約42％にする方法としては、木材１２を水に一定時間浸漬する方法が使用される。
即ち、非透水性フィルム１５が本発明における予め決められた量の液体吸収状態を保持できる液体保持手段に相当する。

＜衝撃吸収部材１０の特性について＞
次に、図４に基づいて衝撃吸収部材１０の特性について説明する。
ここで、図４における縦軸は衝撃荷重（Ｎ）の大きさを表しており、横軸は衝撃吸収部材１０の軸方向における潰れ量（ストローク）を表している。また、点線で表す特性Ｉは、含水率11.2％の乾燥木材（亀裂なし）を使用したときのデータであり、実線で示す特性ＩＩは、含水率15.5％の吸水木材を使用したときのデータである。さらに、一点鎖線で示す特性ＩＩＩは、含水率42.5％の吸水木材を使用したときのデータである。
含水率11.2％の乾燥木材の場合、木材１２の細胞が比較的硬いため、特性Ｉに示すように、潰れ開始時のピーク荷重Ｈ０が大きくなる。しかし、一旦、木材１２が潰れると、ピーク荷重Ｈ０よりも十分小さな潰れ荷重Ｔ１で潰れるようになる。
即ち、車両２が前方衝突をした場合に、衝撃吸収部材１０はピーク荷重Ｈ０以上の衝撃荷重が加わって初めて潰れるようになる。そして、衝撃吸収部材１０が潰れる過程で潰れ荷重Ｔ１に相当する衝撃荷重が吸収される。

含水率15.5％の吸水木材の場合、乾燥木材と比べて木材１２の細胞が軟らかくなるため、特性ＩＩに示すように、潰れ開始時のピーク荷重Ｈ１が小さくなる。しかし、木材１２が潰れた後も潰れ荷重は大きく減少せず、衝撃吸収部材１０は乾燥木材とほぼ等しい潰れ荷重Ｔ１で潰れるようになる。
このため、車両２が前方衝突をした場合に、衝撃吸収部材１０は乾燥木材の場合よりも小さなピーク荷重Ｈ１で潰れるようになる。そして、衝撃吸収部材１０が潰れる過程で乾燥木材の場合とほぼ等しい潰れ荷重Ｔ１に相当する衝撃荷重が吸収されるようになる。したがって、衝撃吸収部材１０の衝撃吸収効率が向上する。
含水率42.5％の吸水木材の場合、含水率15.5％の吸水木材と比べて木材１２の細胞がさらに軟らかくなるため、特性ＩＩＩに示すように、潰れ開始時のピーク荷重Ｈ２と潰れ荷重Ｔ２がそれぞれ含水率15.5％の吸水木材のピーク荷重Ｈ１と潰れ荷重Ｔ１よりも小さくなる。

＜本実施形態に係る衝撃吸収部材１０の長所について＞
本実施形態に係る衝撃吸収部材１０によると、木材１２には予め決められた量の水分が吸収されて、その状態が非透水性フィルム１５（液体保持手段）によって保持されている。このため、例えば、衝撃吸収部材１０を乾燥地域等で使用しても、木材１２に吸収されている水分の働きにより、その木材１２の細胞が乾燥により収縮して硬くなることがない。さらに、木材１２に吸収されている水分の働きにより、その木材１２に乾燥による亀裂が生じるようなこともない。
また、衝撃吸収部材１０を高湿度地域等で使用しても、非透水性フィルム１５（液体保持手段）の働きで木材１２が大気中の水分を吸収することがない。
このように、衝撃吸収部材１０の使用環境が変化しても、木材１２の状態がほとんど変化しないため、衝撃吸収性能が変化することがない。
また、木材１２を非透水性フィルム１５により真空包装する構成のため、水分による車両２の腐食防止を図ることができる。

＜参考例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図２、図３に示すように、含水率約16％の木材１２を非透水性フィルム１５により真空包装する例を示した。しかし、図５の参考例に示すように、筒状部材２０の先端側に天井板部２２を形成し、前記木材１２を収納後、筒状部材２０の基端部側開口を蓋板２４により閉鎖し、内部を缶詰状に真空化することも可能である。また、筒状部材２０の先端側と基端部側の両開口を樹脂、発泡材、あるいはフィルム等で塞ぐことにより、木材１２の含水率を保持する構成でも可能である。
また、本実施形態では、前記木材１２を非透水性フィルム１５により真空包装する例を示したが、前記木材１２の全表面を非透水性の塗料により、塗装する方法でも可能である。
また、本実施形態では、木材１２に水分を吸収させる例を示したが、木材１２が吸収可能な水以外の液体、例えば、ポリエチレングリコール等を吸収させる構成でも可能である。

１０・・・・・衝撃吸収部材
１２・・・・・木材
１２ｋ・・・・年輪
１５・・・・・非透水性フィルム（液体保持手段）
２０・・・・・筒状部材
２２・・・・・天井板部（液体保持手段）
２４・・・・・蓋板（液体保持手段）

Claims

軸方向からの衝撃荷重を受けて軸方向に潰れるように構成された筒状部材と、年輪の軸心方向が前記筒状部材の軸方向に沿うように、その筒状部材に収納された木材とを備え、前記衝撃荷重を前記木材と前記筒状部材との軸方向で受けられるように構成されている衝撃吸収部材であって、
前記木材には、予め決められた量の水分が吸収されており、
前記木材は、その木材の予め決められた量の水分吸収状態を保持できるように、フィルム状の部材を使用して真空包装されており、
予め決められた量の水分が吸収されている前記木材が前記衝撃荷重を受けて軸方向に潰れる際、前記木材の潰れ開始時のピーク荷重が、乾燥木材が潰れる際の潰れ開始時のピーク荷重よりも小さくなることを特徴とする衝撃吸収部材。