JPH07217689A

JPH07217689A - エネルギー吸収部材

Info

Publication number: JPH07217689A
Application number: JP3195794A
Authority: JP
Inventors: Soichi Ishibashi; 壮一石橋; Masahiro Nishihara; 正浩西原; Tetsuyuki Kyono; 哲幸京野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】所望部位に確実にかつ円滑に逐次破壊を生じ
させることが可能なエネルギー吸収部材を提供する。【構成】複数の強化繊維層２を有するＦＲＰからなる
エネルギー吸収部材１であって、長手方向の一端部の強
化繊維層２間に、該層間の接着を阻害する剥離助層３が
埋設されているエネルギー吸収部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
（以下、ＦＲＰという）からなるエネルギー吸収部材の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、航空機の座席周り等や、自動
車の座席周り、バンパー周り、ハンドル周り、各種構造
部材に、衝撃エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材
が用いられる（特開昭６０−１０９６３０号公報、特開
昭６２−１７４３８号公報等）。このエネルギー吸収部
材には、衝撃エネルギーを良好に吸収できる性能の他、
一般に軽量、高剛性であることが要求されることから、
樹脂と強化繊維との複合材料、いわゆるＦＲＰ、中でも
炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと言うこと
もある）が適している。

【０００３】このようなエネルギー吸収部材において衝
撃エネルギーはエネルギー吸収部材自身の破壊により吸
収されるが、円滑かつ効果的にエネルギーを吸収するた
めには、エネルギー吸収部材が逐次破壊を起こすことが
望ましい。逐次破壊は、通常、エネルギー吸収部材を構
成するＦＲＰの層間剥離と、圧縮（曲げ）破壊がバラン
スして生じると考えられている。この層間剥離を伴う破
壊を誘導するトリガとして、エネルギー吸収部材の先端
部を断面形状に関して、先細り状にテーパ形状とするこ
とが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な構造を有するエネルギー吸収部材においては、トリガ
としての先端部テーパ形状を、エネルギー吸収部材を構
成するＦＲＰの仕様に応じて最適化する必要があり、ト
リガ形状によっては、必ずしも目標とする逐次破壊が得
られないことがある。

【０００５】本発明は、エネルギー吸収部材自身、ある
いはその先端部の形状に拘らず、所望部位に確実にかつ
円滑に逐次破壊を生じさせることが可能なエネルギー吸
収部材の構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
エネルギー吸収部材は、複数の強化繊維層を有するＦＲ
Ｐからなるエネルギー吸収部材であって、長手方向の一
端部の強化繊維層間に、該層間の接着を阻害する剥離助
層が埋設されていることを特徴とするものから成る。

【０００７】この剥離助層は、単層でもよいが、より円
滑な逐次破壊を生じさせるためには、複数層設けられる
ことが好ましい。また、剥離助層の材質は、エネルギー
吸収部材を構成するＦＲＰの強化繊維層間の接着を阻害
し、強化繊維層間に比較的容易に層間剥離を生じさせる
ことのできるものであれば特に限定されず、例えばフッ
素系樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ、商品名テフロン）、ポリ弗化アルコキシエチレン樹
脂（ＰＦＡ）、弗化エチレンプロピレンエーテル共重合
体樹脂（ＦＥＰ）などのフイルム、シリコーン系樹脂の
フイルム、ポリイミドフイルム、その他離型処理を施し
たフイルム等の離型フイルムを用いることができる。た
だし、この剥離助層は、離型フイルムに限らず、金属薄
板、金属網、有機繊維の織物、ガラス繊維織物、アラミ
ド繊維の織物などからも選ぶことができる。

【０００８】なお、本発明のＦＲＰ製エネルギー吸収部
材を構成するマトリクス樹脂としては、特に限定され
ず、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニ
ルエステル樹脂、フェノール樹脂、グアナミン樹脂、ま
たビスマレイミド・トリアジン樹脂等のポリイミド樹
脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリジアリルフタ
レート樹脂、さらにメラニン樹脂やユリア樹脂等のアミ
ノ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン６１０、ナ
イロン６１２などのポリアミド、またはこれらポリアミ
ドの共重合ポリアミド、また、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステ
ル、またはこれらポリエステルの共重合ポリエステル、
さらに、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフ
ェニレンスルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリ
スルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリエーテルイミド、ポリオレフィンなど、
さらにまた、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエ
ラストマーなどに代表される熱可塑性エラストマー、等
が使用できる。さらには、上述の範囲を満たす樹脂とし
て、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、
ウレタンゴム、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、フッ素系ゴム等のゴムを用いることもできる。さら
には、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選
ばれた複雑なブレンドした樹脂を用いることもできる。

【０００９】また、強化繊維についても、炭素繊維に限
らず、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊
維、炭化珪素繊維、ボロン繊維などを使用することが可
能であり、これらを併用することも可能である。

【００１０】

【作用】このようなエネルギー吸収部材においては、エ
ネルギー吸収部材の端部（先端部）の、ＦＲＰの強化繊
維層間に剥離助層が埋設されているので、剥離助層両側
の強化繊維層は剥離助層を境界に層間剥離し易くなる。
剥離助層が複数層設けられている場合には、各剥離助層
部分において層間剥離が生じ易くなる。

【００１１】このように、エネルギー吸収部材の端部に
おいて層間剥離が生じるということは、その部分が衝撃
エネルギー吸収時に確実にトリガとして機能するという
ことになる。層間剥離が円滑に起こると、剥離した剥離
助層両側の強化繊維層にも円滑に曲げ破壊が生じ、層間
剥離と曲げ（圧縮）破壊がうまくバランスされて、望ま
しい形態で逐次破壊が進行していく。この逐次破壊を介
して、衝撃エネルギーが効率よくかつ効果的に吸収さ
れ、目標とするエネルギー吸収部材の衝撃エネルギー吸
収能力が発揮される。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明のエネルギー吸収部材の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。図１ないし図
３は、本発明の一実施例に係るエネルギー吸収部材を示
している。図において、１は、円筒形状のＦＲＰからな
るエネルギー吸収部材を示しており、エネルギー吸収部
材１を構成するＦＲＰは、複数の強化繊維層２を有して
いる。強化繊維としては、炭素繊維が好ましいが、前述
の如き他の強化繊維としてもよい。また、強化繊維層２
に含浸されているマトリクス樹脂も、前述の如き各種樹
脂を使用でき、特に限定されない。

【００１３】強化繊維層２は、強化繊維を一方向に引き
揃えた、いわゆる一方向層、強化繊維を交差配置した
層、さらには強化繊維の織物からなる層のいずれでもよ
く、該強化繊維層２がＦＲＰの板厚内において複数層積
層されている。

【００１４】エネルギー吸収部材１の長手方向の少なく
とも一端部には（本実施例では一端部であるが、両端部
でもよい）、強化繊維層２間に、層間の接着を阻害する
剥離助層３が埋設されている。剥離助層３は、図２に示
すように、複数層埋設されている。この複数層の剥離助
層３は、隣接する強化繊維層毎に埋設されてもよく、複
数層の強化繊維層毎に埋設されてもよい。

【００１５】剥離助層３は、円筒形状のエネルギー吸収
部材１の円周方向に、実質的に全長にわたって延びてお
り、エネルギー吸収部材１の筒軸方向に沿う方向に、エ
ネルギー吸収部材１の先端面１ａからエネルギー吸収部
材１の板厚内に向かって適当な長さだけ延びている。こ
の長さは、剥離助層３両側の層に、エネルギー吸収時に
所定の層間剥離を生じせしめるだけの長さであればよ
く、繰り返し実験を通して、ＦＲＰの構成、エネルギー
吸収部材の形状、吸収しようとする衝撃エネルギーの大
きさ等に応じて決めればよい。

【００１６】また、剥離助層３の材質は、前述の如く、
ＦＥＰ系のフイルム、ポリイミドフイルム、その他離型
処理（例えば離型剤を塗布）を施したフイルム等が好ま
しい。但し、前述の如く、離型フイルムの他にも、金属
薄板、金属網、有機繊維の織物状物、ガラス繊維の織物
状物、アラミド繊維の織物状物等から選ばれた各種シー
ト状物を用いてもよい。

【００１７】このように構成されたエネルギー吸収部材
１においては、衝撃エネルギーＰが加わったとき、該エ
ネルギーは次のように吸収される。図２および図３にお
いて、４はエネルギー吸収部材１の先端部に当接される
押圧部材を示しており、押圧部材４を介して衝撃エネル
ギーＰがエネルギー吸収部材１に加えられる。

【００１８】エネルギー吸収部材１の先端部には、剥離
助層３が複数層埋設されているので、各剥離助層３両側
の強化繊維層間は層間剥離を生じ易くなっている。この
ような状態において衝撃エネルギーＰが加わると、図３
に示すように、エネルギー吸収部材１の先端部ＦＲＰの
各強化繊維層は容易に層間剥離を起こし、確実にこの部
分から破壊が進行する。層間剥離を起こした各強化繊維
層は、図に示すようにＦＲＰ板厚方向に内外に拡開し、
拡開しようとする層に圧縮とともに曲げ荷重が作用す
る。この荷重が限界値を超えると、層内の強化繊維が破
断し、いわゆる逐次破壊が進行する。層間剥離が円滑に
開始されることにより、逐次破壊も円滑に進行する。

【００１９】各層内の強化繊維が破断に至るということ
は、その破断のためにエネルギーが消費されたというこ
とであり、それだけ効率よく衝撃エネルギーが吸収され
たことになる。したがって、このような、層間剥離と曲
げ破壊とがうまくバランスされた逐次破壊を生じさせる
ことにより、衝撃エネルギーが効率よく吸収され、大き
なエネルギー吸収能力が発揮される。

【００２０】上記実施例においては、エネルギー吸収部
材１を円筒形状に構成したが、これに限定されるもので
はなく、各種形状を採り得る。

【００２１】例えば図４ないし図７に、他の各種形状に
係るエネルギー吸収部材を示す。図４は、フランジ部１
１を備えた円筒形状のエネルギー吸収部材１２を示して
おり、図５は、リブ２１を備えた横断面Ｔ字形のエネル
ギー吸収部材２２を示しており、図６は、両端部にフラ
ンジ部３１を備えた横断面コ字状のエネルギー吸収部材
３２を示しており、３４はエネルギー吸収部材３２に付
設可能な蓋部材を示しており、図７は、横断面十字状の
エネルギー吸収部材４２を示している。

【００２２】上記のような各種形状のエネルギー吸収部
材１２、２２、３２、４２においても、その長手方向の
少なくとも一端部に、前述したと同様の剥離助層１３、
２３、３３、４３が埋設される。剥離助層埋設による作
用、効果は、図１ないし図３に示した実施例に準じる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエネルギ
ー吸収部材によるときは、ＦＲＰ製エネルギー吸収部材
の端部に、強化繊維層間の接着を阻害する剥離助層を埋
設し、衝撃エネルギーが加わった際、この部分で容易に
層間剥離が生じるようにしたので、層間剥離と、剥離助
層両側で拡開する層の曲げ破壊とをうまくバランスさせ
て、確実にかつ円滑に所望の逐次破壊を進行させること
ができ、エネルギー吸収性能の高いエネルギー吸収部材
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエネルギー吸収部材の
斜視図である。

【図２】図１のエネルギー吸収部材の一端部の拡大部分
縦断面図である。

【図３】図２のエネルギー吸収部材端部の破壊の様子を
示す縦断面図である。

【図４】本発明の変形例に係るエネルギー吸収部材の斜
視図である。

【図５】本発明の別の変形例に係るエネルギー吸収部材
の斜視図である。

【図６】本発明のさらに別の変形例に係るエネルギー吸
収部材の斜視図である。

【図７】本発明のさらに別の変形例に係るエネルギー吸
収部材の斜視図である。

【符号の説明】

１、１２、２２、３２、４２エネルギー吸収部材２強化繊維層３、１３、２３、３３、４３剥離助層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の強化繊維層を有するＦＲＰからな
るエネルギー吸収部材であって、長手方向の一端部の強
化繊維層間に、該層間の接着を阻害する剥離助層が埋設
されていることを特徴とするエネルギー吸収部材。
【請求項２】前記剥離助層が複数層設けられている、
請求項１のエネルギー吸収部材。
【請求項３】前記剥離助層が離型フイルムからなる、
請求項１又は２のエネルギー吸収部材。
【請求項４】前記剥離助層が、金属薄板、金属網、有
機繊維の織物、ガラス繊維の織物、アラミド繊維の織物
から選ばれた１種である、請求項１又は２のエネルギー
吸収部材。
【請求項５】前記強化繊維層が炭素繊維により形成さ
れている、請求項１ないし４のいずれかに記載のエネル
ギー吸収部材。