JPH11351299A - 衝撃吸収性に優れた発泡金属 - Google Patents
衝撃吸収性に優れた発泡金属Info
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- JPH11351299A JPH11351299A JP10161883A JP16188398A JPH11351299A JP H11351299 A JPH11351299 A JP H11351299A JP 10161883 A JP10161883 A JP 10161883A JP 16188398 A JP16188398 A JP 16188398A JP H11351299 A JPH11351299 A JP H11351299A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 衝撃吸収特性により一層優れていて、しかも
低コストが図れる発泡金属材料の提供。 【解決手段】 発泡金属体が少なくとも一方向に発泡率
勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾配を
付して発泡成型され、衝撃吸収方向の発泡金属体全長の
１０％を単位長としてこの単位長当たりの最大密度と最
小密度の比が１．３倍以上である構成の衝撃吸収性に優
れた発泡金属。この発泡金属が、少なくとも一方向に気
泡粒径を変えて発泡成型される。また、上記発泡金属
が、少なくとも一方向にセル壁厚さを変えて発泡成型さ
れる。
低コストが図れる発泡金属材料の提供。 【解決手段】 発泡金属体が少なくとも一方向に発泡率
勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾配を
付して発泡成型され、衝撃吸収方向の発泡金属体全長の
１０％を単位長としてこの単位長当たりの最大密度と最
小密度の比が１．３倍以上である構成の衝撃吸収性に優
れた発泡金属。この発泡金属が、少なくとも一方向に気
泡粒径を変えて発泡成型される。また、上記発泡金属
が、少なくとも一方向にセル壁厚さを変えて発泡成型さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、鉄道車
両、船舶等の人を乗載して移動させる輸送機、或いは人
が往来する所を移動する無人搬送機等に衝撃吸収材とし
て好適に用いることができ、その他、道路の衝撃吸収材
等あらゆる衝撃吸収関係の部材に使用できる衝撃吸収性
に優れた発泡金属に関する。
両、船舶等の人を乗載して移動させる輸送機、或いは人
が往来する所を移動する無人搬送機等に衝撃吸収材とし
て好適に用いることができ、その他、道路の衝撃吸収材
等あらゆる衝撃吸収関係の部材に使用できる衝撃吸収性
に優れた発泡金属に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車、鉄道車両、船舶等の輸送機は、
移動中に他の輸送機、側壁、人、動物等と衝突する可能
性が十分考えられ。従って、特に高速移動する輸送機に
は、衝突による衝撃力から輸送機内部の搭乗員や構造体
を保護するために、先端部等に衝撃を吸収する緩衝材が
配備されている。例えば自動車のバンパーやサイドメン
バーがこれに相当する。
移動中に他の輸送機、側壁、人、動物等と衝突する可能
性が十分考えられ。従って、特に高速移動する輸送機に
は、衝突による衝撃力から輸送機内部の搭乗員や構造体
を保護するために、先端部等に衝撃を吸収する緩衝材が
配備されている。例えば自動車のバンパーやサイドメン
バーがこれに相当する。
【０００３】従来の衝撃吸収材としては、上述するバン
パーやサイドメンバーの場合、高強度鋼板や発泡ウレタ
ン等が多く用いられている。しかし、高強度鋼板では、
衝撃吸収エネルギーは大きいが衝突時の初期加速度が高
いことから、乗員に対して肉体的損傷を与える可能性が
高い。また、衝突される側が人や動物の場合は、致命傷
につながる危険性が非常に高い。一方、発泡ウレタンは
衝撃特性に優れているがリサイクル性が悪く、地球全般
に亘っての環境問題に関心が高まってきている現今で
は、製品寿命が約１０年程度の自動車の部材としては適
しているとはいえない。
パーやサイドメンバーの場合、高強度鋼板や発泡ウレタ
ン等が多く用いられている。しかし、高強度鋼板では、
衝撃吸収エネルギーは大きいが衝突時の初期加速度が高
いことから、乗員に対して肉体的損傷を与える可能性が
高い。また、衝突される側が人や動物の場合は、致命傷
につながる危険性が非常に高い。一方、発泡ウレタンは
衝撃特性に優れているがリサイクル性が悪く、地球全般
に亘っての環境問題に関心が高まってきている現今で
は、製品寿命が約１０年程度の自動車の部材としては適
しているとはいえない。
【０００４】近年では、衝撃吸収材としてリサイクル性
の良好な発泡金属が採用される傾向にある。この衝撃吸
収材料は角柱等の形状の軸芯方向を衝突方向に一致させ
るように配置し、衝突時に圧縮応力を受けて圧壊するこ
とにより衝突エネルギーを吸収し、乗員や構造体への衝
撃を減少させるようにしたものである。
の良好な発泡金属が採用される傾向にある。この衝撃吸
収材料は角柱等の形状の軸芯方向を衝突方向に一致させ
るように配置し、衝突時に圧縮応力を受けて圧壊するこ
とにより衝突エネルギーを吸収し、乗員や構造体への衝
撃を減少させるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発
泡金属では圧縮変形量を大きくして衝突エネルギーを十
分吸収するようにしたのでは軸芯方向の部材長が大きく
なるために、圧縮応力を受けると座屈が生じ易い。一旦
座屈を生じると当然であるが衝撃吸収性が悪くなる。こ
の問題を解決するべく、特開平 8− 68436号公報等に挙
示される先行技術がある。これらの先行技術はいずれも
複数種の発泡金属をサイズ或いは密度を変えて組合せて
一体化したものであり、このような構成では、製作工程
が多岐に亘り、かつ構造複雑で高コストになる問題点が
ある。
泡金属では圧縮変形量を大きくして衝突エネルギーを十
分吸収するようにしたのでは軸芯方向の部材長が大きく
なるために、圧縮応力を受けると座屈が生じ易い。一旦
座屈を生じると当然であるが衝撃吸収性が悪くなる。こ
の問題を解決するべく、特開平 8− 68436号公報等に挙
示される先行技術がある。これらの先行技術はいずれも
複数種の発泡金属をサイズ或いは密度を変えて組合せて
一体化したものであり、このような構成では、製作工程
が多岐に亘り、かつ構造複雑で高コストになる問題点が
ある。
【０００６】本発明は、このような従来の衝撃吸収材が
有する問題点の解消を図るために成されたものであり、
本発明の目的は、衝撃吸収特性により一層優れていて、
しかも低コストが図れる発泡金属材料を提供することに
ある。
有する問題点の解消を図るために成されたものであり、
本発明の目的は、衝撃吸収特性により一層優れていて、
しかも低コストが図れる発泡金属材料を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するべく、本発明者等によって衝撃吸収材に関して
の研究・開発ならびに実用化に向けての幾多の実験を重
ねた結果、見掛け密度に方向性を持たせ、この見掛け密
度に勾配を持つ発泡金属体が密度勾配の方向に圧縮応力
の方向を一致させて、衝突側に低見掛け密度側が位置す
るように配置することで、優れた衝撃吸収特性を発揮し
得ることを見出した。即ち、密度勾配の方向に圧縮変形
すると低い見掛け密度側から順に圧壊する。このため均
質な発泡体に対して座屈も起こりにくく、同形状で同重
量の見掛け密度が均質な発泡金属と同条件下で衝撃試験
をすると、変形量が遙に大きくて特に初期の変形応力が
小さいことが明らかになった。
達成するべく、本発明者等によって衝撃吸収材に関して
の研究・開発ならびに実用化に向けての幾多の実験を重
ねた結果、見掛け密度に方向性を持たせ、この見掛け密
度に勾配を持つ発泡金属体が密度勾配の方向に圧縮応力
の方向を一致させて、衝突側に低見掛け密度側が位置す
るように配置することで、優れた衝撃吸収特性を発揮し
得ることを見出した。即ち、密度勾配の方向に圧縮変形
すると低い見掛け密度側から順に圧壊する。このため均
質な発泡体に対して座屈も起こりにくく、同形状で同重
量の見掛け密度が均質な発泡金属と同条件下で衝撃試験
をすると、変形量が遙に大きくて特に初期の変形応力が
小さいことが明らかになった。
【０００８】初期の圧縮応力およびエネルギー吸収量等
の衝撃吸収に関係する特性は、見掛け密度の範囲、見掛
け密度勾配、気泡粒径、化学成分等によって調整するこ
とができることも判った。従ってこのような知見に基づ
いて、本発明は、以下に述べる構成としたものである。
即ち本発明は、発泡金属体が少なくとも一方向に発泡率
勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾配を
付して発泡成型されてなるとともに、衝撃吸収方向の発
泡金属体全長の１０％を単位長としてこの単位長当たり
の各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1 ≦σ2
≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10である
構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れた発泡金
属である。
の衝撃吸収に関係する特性は、見掛け密度の範囲、見掛
け密度勾配、気泡粒径、化学成分等によって調整するこ
とができることも判った。従ってこのような知見に基づ
いて、本発明は、以下に述べる構成としたものである。
即ち本発明は、発泡金属体が少なくとも一方向に発泡率
勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾配を
付して発泡成型されてなるとともに、衝撃吸収方向の発
泡金属体全長の１０％を単位長としてこの単位長当たり
の各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1 ≦σ2
≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10である
構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れた発泡金
属である。
【０００９】また、本発明は、発泡金属体が少なくとも
一方向に気泡粒径を変えて発泡成型されてなり、少なく
とも一方向に発泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくとも
何れか一方の勾配が付いているとともに、衝撃吸収方向
の発泡金属体全長の１０％を単位長としてこの単位長当
たりの各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1≦
σ2 ≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10で
ある構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れた発
泡金属である。
一方向に気泡粒径を変えて発泡成型されてなり、少なく
とも一方向に発泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくとも
何れか一方の勾配が付いているとともに、衝撃吸収方向
の発泡金属体全長の１０％を単位長としてこの単位長当
たりの各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1≦
σ2 ≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10で
ある構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れた発
泡金属である。
【００１０】また、本発明は、発泡金属体が少なくとも
一方向にセル壁厚さを変えて発泡成型されてなり、少な
くとも一方向に発泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくと
も何れか一方の勾配が付いているとともに、衝撃吸収方
向の発泡金属体の全長の１０％を単位長としてこの単位
長当たりの各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ
1 ≦σ2 ≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ
10である構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れ
た発泡金属である。
一方向にセル壁厚さを変えて発泡成型されてなり、少な
くとも一方向に発泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくと
も何れか一方の勾配が付いているとともに、衝撃吸収方
向の発泡金属体の全長の１０％を単位長としてこの単位
長当たりの各密度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ
1 ≦σ2 ≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ
10である構成としたことを特徴とする衝撃吸収性に優れ
た発泡金属である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について説明する。ここで、本発明に係る発泡金属と
は、構造材料として用いられる金属及びこれらにセラミ
ック、金属間化合物などの粒子やウィスカー（針状単結
晶）などを含んだ複合材料の発泡体である。これら発泡
体の見掛け密度に方向性を持たせ、勾配をつけることで
圧縮変形に方向性を持たせることができ、圧縮方向に密
度勾配の方向を一致させ、衝突側に低見掛け密度側を配
置することで座屈を抑制し、初期の降伏応力を低くする
ことができる。
について説明する。ここで、本発明に係る発泡金属と
は、構造材料として用いられる金属及びこれらにセラミ
ック、金属間化合物などの粒子やウィスカー（針状単結
晶）などを含んだ複合材料の発泡体である。これら発泡
体の見掛け密度に方向性を持たせ、勾配をつけることで
圧縮変形に方向性を持たせることができ、圧縮方向に密
度勾配の方向を一致させ、衝突側に低見掛け密度側を配
置することで座屈を抑制し、初期の降伏応力を低くする
ことができる。
【００１２】しかしながら、単位長当たりの見掛け密度
の最も高い側が最も低い側の１．３倍未満であると、見
掛け密度が均質な発泡金属体と較べた場合その優位差が
小さくなるものである。このときの見掛け密度差は、気
泡粒径又は／及びセル壁厚さによって変えることがで
き、どちらか一方若しくは両方によって目的の用途に適
応した見掛け密度勾配を付けることができる。
の最も高い側が最も低い側の１．３倍未満であると、見
掛け密度が均質な発泡金属体と較べた場合その優位差が
小さくなるものである。このときの見掛け密度差は、気
泡粒径又は／及びセル壁厚さによって変えることがで
き、どちらか一方若しくは両方によって目的の用途に適
応した見掛け密度勾配を付けることができる。
【００１３】見掛け密度の勾配は、一方向が理想的とい
えるが、二乃至三方向でも良好な衝撃吸収特性が得られ
る。ただし、見掛け密度勾配が途中で逆になると、即
ち、衝撃方向に対し衝撃吸収体の中間部分で見掛け密度
が低い領域があるとその部分で座屈を起こす可能性が高
くなるものである。
えるが、二乃至三方向でも良好な衝撃吸収特性が得られ
る。ただし、見掛け密度勾配が途中で逆になると、即
ち、衝撃方向に対し衝撃吸収体の中間部分で見掛け密度
が低い領域があるとその部分で座屈を起こす可能性が高
くなるものである。
【００１４】以上述べるように本発明の発泡金属は、衝
撃吸収材料として用いられた際、衝突側に見掛け密度が
低い方を配置し、衝撃方向を見掛け密度勾配方向に合致
させることで、座屈を起こすことなく衝突側から確実に
圧壊するようになる。従って、初期衝撃力を吸収し、保
護すべき乗員や構造体あるいは、歩行者等に与える衝撃
力を減少させ、損傷を最小限に抑えることが可能となる
ものである。
撃吸収材料として用いられた際、衝突側に見掛け密度が
低い方を配置し、衝撃方向を見掛け密度勾配方向に合致
させることで、座屈を起こすことなく衝突側から確実に
圧壊するようになる。従って、初期衝撃力を吸収し、保
護すべき乗員や構造体あるいは、歩行者等に与える衝撃
力を減少させ、損傷を最小限に抑えることが可能となる
ものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。本発明の実施例に係る衝撃吸収材
料は、自動車、列車や漁船、モーターボート、水上バイ
クの如き中小型船舶等の輸送機の前部や後部等に配備さ
れ、前記輸送機等が衝突時に衝突エネルギーを吸収する
ように設けられる。
照しながら説明する。本発明の実施例に係る衝撃吸収材
料は、自動車、列車や漁船、モーターボート、水上バイ
クの如き中小型船舶等の輸送機の前部や後部等に配備さ
れ、前記輸送機等が衝突時に衝突エネルギーを吸収する
ように設けられる。
【００１６】下記「表１」に本発明の実施例及び比較の
ために挙げた比較例の化学成分を示す。一方、衝撃吸収
試験は圧縮試験で行った。この圧縮試験した各サンプル
は、１００mm×１００mm×３００mmの角柱体であり、そ
の長さ３００mmの方向に密度勾配を付けた。
ために挙げた比較例の化学成分を示す。一方、衝撃吸収
試験は圧縮試験で行った。この圧縮試験した各サンプル
は、１００mm×１００mm×３００mmの角柱体であり、そ
の長さ３００mmの方向に密度勾配を付けた。
【００１７】
【表１】
【００１８】本実施例の発明材及び比較例である比較材
の各サンプルは、下記のようにして作製した。即ち、
「表１」の化学成分になる合金材料１５kgを大気溶解
し、１０分間攪拌することで粘性を増加させ、６８０℃
の大気溶解炉内に配置した３００mm×３００mm×６５０
mmの鋳型に注湯した。その後、発泡剤である水素化チタ
ンを添加し、鋳型内で２分間の強攪拌によって溶湯内に
分散させ同炉内で４分間保持した。次に、鋳型下端を水
冷して方向性凝固を行わせた。但し、実施例及び比較材
は、時間や速度及び冷却方向の変化によって冷却方法に
差をつけ、粒径及び見掛け密度を変えて作製した。
の各サンプルは、下記のようにして作製した。即ち、
「表１」の化学成分になる合金材料１５kgを大気溶解
し、１０分間攪拌することで粘性を増加させ、６８０℃
の大気溶解炉内に配置した３００mm×３００mm×６５０
mmの鋳型に注湯した。その後、発泡剤である水素化チタ
ンを添加し、鋳型内で２分間の強攪拌によって溶湯内に
分散させ同炉内で４分間保持した。次に、鋳型下端を水
冷して方向性凝固を行わせた。但し、実施例及び比較材
は、時間や速度及び冷却方向の変化によって冷却方法に
差をつけ、粒径及び見掛け密度を変えて作製した。
【００１９】圧縮試験用サンプルは、発泡体の中央部下
端から５０mmの位置より採取した。見掛け密度分布は、
圧縮試験用サンプルと同位置から採取したもので検出し
た。見掛け密度は、サンプルの３００mm長さ方向を切断
して１０等分割し、見掛け体積と重量とから測定し、密
度勾配を調べた。それら各圧縮試験用サンプルについて
の密度分布は図１に、また、圧縮試験の結果は図２にそ
れぞれ示される通りである。
端から５０mmの位置より採取した。見掛け密度分布は、
圧縮試験用サンプルと同位置から採取したもので検出し
た。見掛け密度は、サンプルの３００mm長さ方向を切断
して１０等分割し、見掛け体積と重量とから測定し、密
度勾配を調べた。それら各圧縮試験用サンプルについて
の密度分布は図１に、また、圧縮試験の結果は図２にそ
れぞれ示される通りである。
【００２０】試料１，２，６，７は本発明の材料であ
り、そのうちの、試料１，２については７０％以上の圧
縮変形能と低い降伏応力を示し、衝撃吸収特性が優れて
いる。比較材である試料３は、見掛け密度の変化が殆ど
なく、サンプルの重量が同じ試料１に対して、圧縮変形
能が小さく、降伏応力が高い。従って、自動車の衝突な
どで発生する衝撃を吸収する際に、高い衝撃力が発生
し、衝撃吸収エネルギーも小さい。比較材である試料４
は、見掛け密度の差が小さいため、圧縮変形の途中で座
屈を生じ、変形能が小さい。比較材である試料５は、見
掛け密度差は最大で１．５倍あるが、密度の勾配が途中
で逆転し、最小見掛け密度がサンプルの中間にあるた
め、サンプルの変形が最小密度の位置から開始し、座屈
が発生したために変形能が小さい結果となった。
り、そのうちの、試料１，２については７０％以上の圧
縮変形能と低い降伏応力を示し、衝撃吸収特性が優れて
いる。比較材である試料３は、見掛け密度の変化が殆ど
なく、サンプルの重量が同じ試料１に対して、圧縮変形
能が小さく、降伏応力が高い。従って、自動車の衝突な
どで発生する衝撃を吸収する際に、高い衝撃力が発生
し、衝撃吸収エネルギーも小さい。比較材である試料４
は、見掛け密度の差が小さいため、圧縮変形の途中で座
屈を生じ、変形能が小さい。比較材である試料５は、見
掛け密度差は最大で１．５倍あるが、密度の勾配が途中
で逆転し、最小見掛け密度がサンプルの中間にあるた
め、サンプルの変形が最小密度の位置から開始し、座屈
が発生したために変形能が小さい結果となった。
【００２１】本発明材である試料６は、主として気泡粒
径を変化させて見掛け密度の勾配を付けたものである。
これは７０％以上の圧縮変形能と低い降伏応力を示し、
優れた衝撃吸収特性を有する。また、本発明材である試
料７は、気泡粒径の変化を殆どつけずにセル壁厚さを変
化させて見掛け密度勾配を付けたものである。これも試
料６と同様に７０％以上の圧縮変形能と低い降伏応力を
示した。
径を変化させて見掛け密度の勾配を付けたものである。
これは７０％以上の圧縮変形能と低い降伏応力を示し、
優れた衝撃吸収特性を有する。また、本発明材である試
料７は、気泡粒径の変化を殆どつけずにセル壁厚さを変
化させて見掛け密度勾配を付けたものである。これも試
料６と同様に７０％以上の圧縮変形能と低い降伏応力を
示した。
【００２２】更に下記「表２」に本発明の他の各実施例
及び比較のために挙げた比較例の化学成分を示す。そし
て、衝撃吸収試験は圧縮試験で行った。この圧縮試験し
た各サンプルは、１００mm×１００mm×３００mmの角柱
体であり、その長さ３００mmの方向に密度勾配を付け
た。
及び比較のために挙げた比較例の化学成分を示す。そし
て、衝撃吸収試験は圧縮試験で行った。この圧縮試験し
た各サンプルは、１００mm×１００mm×３００mmの角柱
体であり、その長さ３００mmの方向に密度勾配を付け
た。
【００２３】
【表２】
【００２４】本実施例の発明材及び比較例である比較材
の各サンプルは、下記のようにして作製した。即ち、
「表２」の化学成分になる合金材料５kgを大気溶解し、
１０分間攪拌することで粘性を増加させ、６８０℃の大
気溶解炉内に配置した半径４００mm、厚さ１５０mm、中
心角９０°の鋳型１（図３参照）に注湯した。その後、
発泡剤である水素化チタンを添加し、鋳型１内で２分間
の強攪拌によって溶湯内に分散させ蓋をした後、同炉内
で４分間保持した。次に、図３（イ）に示されるように
鋳型１の中心角近辺及び側面などから水冷及び空冷し、
方向性凝固を行わせた。但し、実施例及び比較材は、時
間や速度及び冷却方向の変化によって冷却方法に差をつ
け、粒径及び見掛け密度を変えて作製した。
の各サンプルは、下記のようにして作製した。即ち、
「表２」の化学成分になる合金材料５kgを大気溶解し、
１０分間攪拌することで粘性を増加させ、６８０℃の大
気溶解炉内に配置した半径４００mm、厚さ１５０mm、中
心角９０°の鋳型１（図３参照）に注湯した。その後、
発泡剤である水素化チタンを添加し、鋳型１内で２分間
の強攪拌によって溶湯内に分散させ蓋をした後、同炉内
で４分間保持した。次に、図３（イ）に示されるように
鋳型１の中心角近辺及び側面などから水冷及び空冷し、
方向性凝固を行わせた。但し、実施例及び比較材は、時
間や速度及び冷却方向の変化によって冷却方法に差をつ
け、粒径及び見掛け密度を変えて作製した。
【００２５】圧縮試験用サンプルは、鋳型１内で成型さ
れた図３（ロ）、（ハ）に示すような扇形の発泡金属に
おける中心角０°、４５°、９０°の３位置より採取し
た。見掛け密度分布は、上記圧縮試験用サンプルに隣接
する部分で採取したものについて検出した。見掛け密度
は、サンプルの３００mm長さ方向を切断して１０等分割
し、見掛け体積と重量とから測定し、密度勾配を調べ
た。それら各圧縮試験用サンプルについての密度分布は
図４乃至図６に０°、４５°、９０°の位置毎にそれぞ
れ示され、また、圧縮試験の結果は、同様に図７乃至図
９にそれぞれ示される通りである。
れた図３（ロ）、（ハ）に示すような扇形の発泡金属に
おける中心角０°、４５°、９０°の３位置より採取し
た。見掛け密度分布は、上記圧縮試験用サンプルに隣接
する部分で採取したものについて検出した。見掛け密度
は、サンプルの３００mm長さ方向を切断して１０等分割
し、見掛け体積と重量とから測定し、密度勾配を調べ
た。それら各圧縮試験用サンプルについての密度分布は
図４乃至図６に０°、４５°、９０°の位置毎にそれぞ
れ示され、また、圧縮試験の結果は、同様に図７乃至図
９にそれぞれ示される通りである。
【００２６】本発明材８，９及び１０は、いずれも０
°、９０°及び４５°方向共に低応力下での圧縮変形能
が良好で吸収エネルギー量も大きい。これらに対して比
較材１１は、サンプル中心部に粗大で低密度域が生じた
ために座屈の発生が早く変形能が小さい。比較材１２
は、密度勾配が小さく、変形能が小さく、かつ降伏応力
が高くなり、衝突時の衝撃を大きくする。比較材１３
は、「表１」における本発明材１の９０°角度を変えた
圧縮試験を行った結果であるが、密度勾配が圧縮変形方
向に殆どついていないため、降伏応力が高く、密度勾配
のある方向よりも変形能が小さい結果となった。
°、９０°及び４５°方向共に低応力下での圧縮変形能
が良好で吸収エネルギー量も大きい。これらに対して比
較材１１は、サンプル中心部に粗大で低密度域が生じた
ために座屈の発生が早く変形能が小さい。比較材１２
は、密度勾配が小さく、変形能が小さく、かつ降伏応力
が高くなり、衝突時の衝撃を大きくする。比較材１３
は、「表１」における本発明材１の９０°角度を変えた
圧縮試験を行った結果であるが、密度勾配が圧縮変形方
向に殆どついていないため、降伏応力が高く、密度勾配
のある方向よりも変形能が小さい結果となった。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、発泡金属の気泡粒径やセル壁を変化さ
せて衝撃吸収量を向上させることができるので、従来の
見掛け密度一定の発泡体よりも圧縮変形能が高く、か
つ、人や動物等の生物（弱者）に衝突した際の衝撃応力
をできるだけ小さくすることが可能であって、複数種の
発泡金属をサイズ或いは密度を変えて組合せて一体化し
た構造の従来の製品に比して、衝撃吸収特性に優れた発
泡金属材料を低コスト下に提供することができる。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、発泡金属の気泡粒径やセル壁を変化さ
せて衝撃吸収量を向上させることができるので、従来の
見掛け密度一定の発泡体よりも圧縮変形能が高く、か
つ、人や動物等の生物（弱者）に衝突した際の衝撃応力
をできるだけ小さくすることが可能であって、複数種の
発泡金属をサイズ或いは密度を変えて組合せて一体化し
た構造の従来の製品に比して、衝撃吸収特性に優れた発
泡金属材料を低コスト下に提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とを対比して示す位置−見掛け密度関係線図である。
とを対比して示す位置−見掛け密度関係線図である。
【図２】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とを対比して示す圧縮変形量−圧縮応力関係線図であ
る。
とを対比して示す圧縮変形量−圧縮応力関係線図であ
る。
【図３】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
との鋳型による成型方法の説明図で（イ）は鋳型の平面
図、（ロ）はサンプルの側面図、（ハ）は同正面図であ
る。
との鋳型による成型方法の説明図で（イ）は鋳型の平面
図、（ロ）はサンプルの側面図、（ハ）は同正面図であ
る。
【図４】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度９０°方向のものを対比して示す位
置−見掛け密度関係線図である。
とにおける中心角度９０°方向のものを対比して示す位
置−見掛け密度関係線図である。
【図５】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度４５°方向のものを対比して示す位
置−見掛け密度関係線図である。
とにおける中心角度４５°方向のものを対比して示す位
置−見掛け密度関係線図である。
【図６】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度０°方向のものを対比して示す位置
−見掛け密度関係線図である。
とにおける中心角度０°方向のものを対比して示す位置
−見掛け密度関係線図である。
【図７】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度９０°方向のものを対比して示す圧
縮変形量−圧縮応力関係線図である。
とにおける中心角度９０°方向のものを対比して示す圧
縮変形量−圧縮応力関係線図である。
【図８】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度４５°方向のものを対比して示す圧
縮変形量−圧縮応力関係線図である。
とにおける中心角度４５°方向のものを対比して示す圧
縮変形量−圧縮応力関係線図である。
【図９】本発明の実施例に係る本発明試料と比較例試料
とにおける中心角度０°方向のものを対比して示す圧縮
変形量−圧縮応力関係線図である。
とにおける中心角度０°方向のものを対比して示す圧縮
変形量−圧縮応力関係線図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 発泡金属体が少なくとも一方向に発泡率
勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾配を
付して発泡成型されてなるとともに、衝撃吸収方向の発
泡金属体全長の１０％を単位長としてこの単位長当たり
の各密度σ1，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1 ≦σ2
≦σ3 ≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10である
ことを特徴とする衝撃吸収性に優れた発泡金属。 - 【請求項２】 発泡金属体が少なくとも一方向に気泡粒
径を変えて発泡成型されてなり、少なくとも一方向に発
泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の勾
配が付いているとともに、衝撃吸収方向の発泡金属体全
長の１０％を単位長としてこの単位長当たりの各密度σ
1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1≦σ2 ≦σ3 ≦…
…≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10であることを特徴
とする衝撃吸収性に優れた発泡金属。 - 【請求項３】 発泡金属体が少なくとも一方向にセル壁
厚さを変えて発泡成型されてなり、少なくとも一方向に
発泡率勾配と見掛け密度勾配の少なくとも何れか一方の
勾配が付いているとともに、衝撃吸収方向の発泡金属体
の全長の１０％を単位長としてこの単位長当たりの各密
度σ1 ，σ2 ，σ3 ，……，σ10は、σ1 ≦σ2 ≦σ3
≦……≦σ10で、かつ、１．３σ1 ≦σ10であることを
特徴とする衝撃吸収性に優れた発泡金属。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16188398A JP3515691B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 衝撃吸収性に優れた発泡金属 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16188398A JP3515691B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 衝撃吸収性に優れた発泡金属 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351299A true JPH11351299A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3515691B2 JP3515691B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=15743809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16188398A Expired - Fee Related JP3515691B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 衝撃吸収性に優れた発泡金属 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3515691B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60208645A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-21 | エナジー アブソープシヨン システムス インコーポレーテツド | 膨張セル衝突クツシヨン |
| JPH0868436A (ja) * | 1994-08-26 | 1996-03-12 | Nippon Light Metal Co Ltd | 発泡アルミニウム製衝撃エネルギー吸収部材及び製造方法 |
| JPH09207253A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-12 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | 緩衝用ハニカムコアおよびその製造方法 |
| JPH10123009A (ja) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | 衝突試験用のハニカムバリアフェイス |
-
1998
- 1998-06-10 JP JP16188398A patent/JP3515691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60208645A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-21 | エナジー アブソープシヨン システムス インコーポレーテツド | 膨張セル衝突クツシヨン |
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| JPH10123009A (ja) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | 衝突試験用のハニカムバリアフェイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3515691B2 (ja) | 2004-04-05 |
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