JP2007083904A - 車両用フロアスペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】 下肢部衝撃吸収パッドの衝撃吸収性能を保持しながら、成形品全体として軽量化が図られている車両用フロアスペーサを提供すること。
【解決手段】 水平パッド２が下肢部衝撃吸収パッド１に比して相対的に低密度となるようにフロアスペーサ３が成形されている。ここで、密度の相異は、双方の部材を成形する予備発泡粒子の発泡倍率を異ならせたり、予備発泡粒子の材質を異ならせることによりおこなわれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗員の足が載置される下肢部衝撃吸収パッドと、車両の床面上に設置される水平パッドとから形成される車両用フロアスペーサに係り、特に、下肢部衝撃吸収パッドの衝撃吸収性能を保持しながら、成形品全体として軽量化が図られている車両用フロアスペーサに関するものである。

近時の車両は、エンジン性能や排気系統の性能の向上、車両構成部材の軽量化などによってその燃費の向上が図られるような車両が鋭意開発されている。ところで、車両の衝突時等の衝撃から乗員の下肢部を保護するために、車室内のフロア前方の乗員足元部分に設置される下肢部衝撃吸収パッドと、車両の床面上に設置される水平パッドとからなる車両用フロアスペーサもその例外ではなく、所望の衝撃安全性を満たしながら、より一層の軽量化が追求されている。

特許文献１，２には、上記する車両用フロアスペーサに関する発明が開示されている。この発明は、従来のフロアスペーサが、圧縮強度が低く、リサイクル不可の熱硬化性樹脂である発泡ウレタンから成形されていたことに鑑み、発泡性熱可塑性樹脂粒子からなる硬質発泡プラスチックからフロアスペーサを成形することにより、所望の衝撃安全性を備え、リサイクルを可能としたものである。ここで、使用される硬質発泡プラスチックとしては、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレン等の発泡ポリオレフィン系プラスチック、スチレン／アクリロニトリル樹脂やスチレン／アクリロニトリル／α−メチルスチレン樹脂等の発泡ポリスチレン系プラスチックなどを使用するものである。かかる発明では、フロアスペーサの床面側の形状をハニカム形状、スリット形状、または突起を備えた形状等に成形することで、硬質発泡プラスチック自体が有する緩衝性能とハニカム形状等による衝撃吸収性能が相乗的に作用して、より高い衝撃吸収性を得ることができる。

特開２００３−１１８４６０号公報 特開２００３−１２７７９６号公報

特許文献１，２の車両用フロアスペーサによれば、該フロアスペーサが硬質発泡プラスチックから成形されており、さらにその床面側の形状がハニカム形状等に成形されていることから、極めて高い衝撃吸収性能を得ることができる。ここで衝撃吸収性能とは、車両衝突時の運動エネルギーをスペーサの塑性変形にて吸収する性能のことである。

ところで、フロアスペーサを構成する下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとでは、その役割が異なる。下肢部衝撃吸収パッドは、車両衝突時における乗員の下肢部を保護するために所定の衝撃力を吸収するもので、その衝撃安全性能は、成形品の密度と厚み、さらには上記するような形状（ハニカム形状等）によって決定される。ここで密度とは、使用される原料仕様のほかに、原料が発泡樹脂からなる場合にはその発泡倍率によって決定されるものである。一方、水平パッドは、床面の嵩高さの調整や水平面内の平坦性を確保するために設けられるものであり、衝撃吸収性能が要求されることはない。

特許文献１，２の車両用フロアスペーサでは、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドがともに均一の密度に成形されており、例えば、衝撃吸収性能が要求される下肢部衝撃吸収パッドの密度にフロアスペーサ全体の密度を合わせると、スペーサ全体の重量が重くなり、逆に、水平パッドの密度にフロアスペーサ全体の密度を合わせると、スペーサ全体の重量が軽量になる一方で、下肢部衝撃吸収パッドが所望の衝撃安全性を満足し得ないこととなり得る。

本発明の車両用フロアスペーサは、上記する問題に鑑みてなされたものであり、下肢部衝撃吸収パッドが所望の衝撃吸収性能を備え、かつ、該下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとからなるフロアスペーサの重量が可及的に軽量化された車両用フロアスペーサを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による車両用フロアスペーサは、乗員の足が載置される下肢部衝撃吸収パッドと、車両の床面上に設置される水平パッドとからなり、双方のパッドが接続されることによって形成される車両用フロアスペーサであって、水平パッドは下肢部衝撃吸収パッドに比して相対的に低密度となるように一体成形されていることを特徴とする。

車両用フロアスペーサは、車両の床面上に設置される水平パッドと、その前方端部で接続される下肢部衝撃吸収パッドとから構成されている。水平パッドは、床面の嵩高さの調整や水平面内の平坦性を確保するために設けられるものであり、下肢部衝撃吸収パッドは、足元床面の嵩高さの調整や傾斜面内の平坦性に加えて、車両衝突時の衝撃を吸収して下肢部への障害を防止するために設けられるものである。異なる密度の水平パッドと下肢部衝撃吸収パッドを一体成形する方法として、水平パッド用の予備発泡粒子および下肢部衝撃吸収パッド用の予備発泡粒子をそれぞれ一つの成形型に充填して発泡成形することができる。この際、成形型のキャビティ内を仕切り部材で仕切っておき、仕切り部材の左右の空間に各予備発泡粒子を同時充填し、充填後にキャビティ内から仕切り部材を除去するのがよい。

車両用フロアスペーサを成形する熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂は特に限定するものではないが、熱可塑性樹脂としては、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などを使用することができ、熱硬化性樹脂としてはポリウレタン系樹脂などを使用することができる。中でも、ポリエチレン系樹脂粒子にスチレン系単量体を含浸重合させて得られるスチレン改質ポリエチレン系樹脂のビーズ発泡成形品は、ポリエチレン系樹脂ビーズの発泡成形品やポリプロピレン系樹脂ビーズの発泡成形品に比べて、寸法安定性と形状保持性に優れていること、ポリスチレン系樹脂ビーズの発泡成形品に比べて擦れによる粉が出難いことの理由から特に好ましい。また、スチレン改質ポリエチレン系樹脂におけるスチレン成分の割合は４０〜９０重量％、好ましくは５０〜８５重量％、より好ましくは５５〜７５重量％である。

また、下肢部衝撃吸収パッドは、複数の厚みの異なる領域から構成された形状を呈しており、車種や設置場所（運転席側または助手席側）の相違などによって多様な形態がある。例えば運転席側の足元に設置される下肢部衝撃吸収パッドにおいては、その左足側と右足側で厚みが異なる形態や、車両の前後方向で厚みが異なる形態、さらには、左右および前後のそれぞれで厚みが異なる形態などがある。

下肢部衝撃吸収パッドおよび水平パッドの成形に際しては、上記するスチレン改質ポリエチレン系樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂に、発泡剤を含浸させて発泡性の熱可塑性樹脂とし、該発泡性の熱可塑性樹脂を加熱水蒸気等で予備発泡させることで予備発泡粒子を製造する。次いで、かかる予備発泡粒子を上記するように一つの成形型にそれぞれ充填して、発泡成形すればよい。ここで、下肢部衝撃吸収パッドおよび水平パッドの発泡倍率は、例えば５〜７０倍の範囲内で調整した予備発泡粒子により成形するのがよい。発泡倍率が５倍未満のものは非常に硬くなるため、発泡体による十分な塑性変形性能を期待することができない。一方、発泡倍率が７０倍を越えてしまうと、発泡体が軟らかすぎてしまい、発泡体としての反力を得ることが難しくなる。例えば発泡倍率によって密度の調整がおこなわれる場合には、水平パッドの発泡倍率を下肢部衝撃吸収パッドのそれに比して高倍率とすることにより、水平パッドを相対的に低密度として、製品全体の軽量化を図ることできる。

ここで、本明細書における衝撃吸収性能の概念について図８に基づき説明する。
一般に、塑性変形を伴う製品の荷重−歪み曲線は右上がりの曲線となる。例えば発泡倍率が低く、したがって密度の高い（硬い）原料からなるパッドの場合には、概略的には図８のＡ線で示すように荷重−歪み曲線は右上がりの直線となり、該パッドは衝撃エネルギーを吸収する一方でパッド自体は潰れることがなく、したがって、衝撃荷重は障害値限界線Ｋ、すなわち、乗員の下肢部に障害を与える限界値を超えてしまう可能性が高い。一方、発泡倍率が高く、したがって密度の低い（軟らかい）原料からなるパッドの場合には、図のＢ線で示すように、衝撃エネルギーを吸収する前にパッド自体が潰れてしまい、したがって、衝撃荷重はパッドが潰れた後に急激に上昇し、やはり、乗員の下肢部に障害を与える限界値Ｋを超えてしまう可能性が高くなる。

そこで、車両の衝突初期には低発泡倍率の発泡体の荷重−歪み曲線と同様に短時間で多くの衝撃エネルギーを吸収できるようにし、障害値限界値Ｋよりも低い荷重値Ｐからは、荷重を増大させる代わりに発泡体自体の歪みを進行させることにより、下肢部に障害を与えることなく（あるいは、下肢部への衝撃を許容範囲内に低減して）、発泡体による衝撃エネルギーの吸収がおこなわれることが望ましく、図におけるＣ線のような特性が理想的である。Ａ線の特性を有するパッドにおける衝突時の吸収運動エネルギーを図のＥ１斜線部とすれば、Ｃ線の特性を有するパッドの場合には、その塑性変形性能により、Ｅ１斜線部と同じ面積を有するＥ２斜線部によって、障害値限界値Ｋを超えることなく同等の運動エネルギーを吸収することができる。かかる性能が、ここでいう衝撃吸収性能の概念である。

本発明の車両用フロアスペーサによれば、衝撃吸収性能が要求される下肢部衝撃吸収パッドに比して、フロアの嵩上げや平坦性のみを目的として設置される水平パッドの密度が低密度に調整されていることで、下肢部衝撃吸収パッドに要求される衝撃吸収性能を確保しながら、フロアスペーサ全体の重量を可及的に軽量とすることができる。

また、本発明による車両用フロアスペーサの他の実施形態において、車両用フロアスペーサは、異種原料から成形されていることを特徴とする。

下肢部衝撃吸収パッドは、可及的に軽量で、かつ所望の衝撃吸収性能を備えた原料にて成形し、水平パッドは可及的に軽量な原料にて成形することで、下肢部衝撃吸収パッドに要求される衝撃吸収性能を確保しながら、フロアスペーサ全体の重量を可及的に軽量とすることができる。

また、本発明による車両用フロアスペーサの他の実施形態において、異種原料として発泡倍率の異なる予備発泡粒子を用いることを特徴とする。

例えば、上記するスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのいずれか１種を選択して下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドを一体に成形する。ここで、本発明では、双方の成形に際し、予備発泡粒子の発泡倍率を異ならせることによって密度の調整をおこない、水平パッドの密度を下肢部衝撃吸収パッドのそれに比して低密度となるように成形するものである。

本発明によれば、同材質の予備発泡粒子の発泡倍率を適宜に調整させるだけで、パッドの密度を多様に変化させることができるため、同材質の予備発泡粒子により、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッド双方の密度の組み合わせのバリエーションを多様に選定することができる。

また、本発明による車両用フロアスペーサの他の実施形態は、異種原料として材質の異なる予備発泡粒子を用いることを特徴とする。

材質を異ならせるとは、例えば、上記するスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂のうちから２種類の原料を選定して下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドを一体成形するものである。

本発明のフロアスペーサによれば、異なる材質の予備発泡粒子の発泡倍率を同じ発泡倍率にも異なる発泡倍率にも調整することができるため、密度の異なる下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドの組み合わせのバリエーションを一層増やすことができる。

さらに、本発明による車両用フロアスペーサの他の実施形態は、少なくとも下肢部衝撃吸収パッドの車両への設置時に車体側となる面には、複数の凹溝が形成されていることを特徴とする。

下肢部衝撃吸収パッドの車体側の面に形成される凹溝の形状は任意であり、その溝深さも適宜に調整できる。例えば、複数の縦長状の凹溝をほぼ等間隔で併設した実施例を適用できる。下肢部衝撃吸収パッドの車体側の面に複数の凹溝を形成しておくことにより、該車体側の面は車室内側の面に比して断面欠損の分だけ衝撃荷重に対して潰れ易くなる（塑性変形し易くなる）。したがって、凹溝の形状や溝の深さは上記するように、障害値限界線Ｋの手前でパッドが塑性変形領域に移行できるように調整されるのが好ましい。

下肢部衝撃吸収パッドの他方面、すなわち車室内側の面は、平面や、全体形状によっては滑らかな曲面等に成形され、所定の厚みを有しているのがよい。この厚みはパッドに要求される剛性から決定でき、車体側の面の凹溝にてパッドが所望の塑性変形を呈した後は、パッド全体が潰れずに所定の圧縮強度を発現できるように設定される。

本発明のフロアスペーサによれば、その構成部材である下肢部衝撃吸収パッドの下面に任意形状の凹溝を設けておくことにより、パッドの材質如何に関わらず、高い衝撃吸収性能を得ることができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の車両用フロアスペーサによれば、衝撃吸収性能が要求される下肢部衝撃吸収パッドの密度に比して、フロアの嵩上げ調整を目的に設置される水平パッドの密度を相対的に低く調整することにより、フロアスペーサ全体の重量を可及的に軽量にすることができる。また、本発明の車両用フロアスペーサによれば、上記下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドの密度の調整を、原料である予備発泡粒子の発泡倍率を異ならせたり、材質の異なる原料から双方の部材を成形することにより、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドの異なる密度の組み合わせの多様なバリエーションから適宜の組み合わせを選定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、車室内に本発明のフロアスペーサが設置された状況を説明した車両の縦断図を、図２は、図１の車室内の斜視図を、図３は、下肢部衝撃吸収パッドの一実施形態を示した平面図であって、パッドの裏面（設置時に車体側となる面）から見た図を、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図を、図５は、図３のＶ−Ｖ矢視図を、図６は、下肢部衝撃吸収パッドの他の実施形態を示した平面図であって、パッドの裏面（設置時に車体側となる面）から見た図を、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図をそれぞれ示している。なお、本発明のフロアスペーサ（下肢部衝撃吸収パッド）が図示する実施形態に限定されるものでないことは勿論のことであり、車種や車両ボディー等からの制約に応じて、その全体形状や大きさ、厚み等は適宜に変更され得る。

図１は、フロアスペーサ３が車両Ａの車室Ａ１内の床面上に設置されている状況を示している。フロアスペーサ３は、車両ボディーの足元部（トーボード上）に設置される下肢部衝撃吸収パッド１と、床の水平面内に設置される水平パッド２とが一体成形されることによって構成されている。下肢部衝撃吸収パッド１は、運転席および助手席の下肢部の足元にそれぞれ設けられる。下肢部衝撃吸収パッド１の車両前後方向の長さは、少なくとも踵Ｂ１〜つま先Ｂ２までが収容できる長さに設定されている。なお、図示を省略するが、かかるフロアスペーサ３の上にはフロアカーペットが敷設され、車室内からはパッド１等が視認できないようになっている。

図２は、助手席側の足元にパッド１が設置された状況を示している。助手席側の足元部には、車両ボディーに搭載されているダクトの配管態様により、車両ボディーの車室内側形状は足元部の左右（図のＸ１方向とＸ２方向）で相違している。かかるボディー形状の相違と車室内スペースの制約により、パッド１の厚みは左右（Ｘ１側とＸ２側）で相違することとなる。

図３は、図１，２で示す下肢部衝撃吸収パッド１を裏側（車体側）から見た図であり、図４は、下肢部衝撃吸収パッド１の断面図、図５は、水平パッド２の断面図である。下肢部衝撃吸収パッド１には、車両の前後方向と同方向に延びる縦長状の凹溝１１（縦長状の凸部１２）が等間隔で併設するように設けられている。この凹溝１１，１１，…（凸部１２，１２，…）を設けることにより、車両衝突時に、この凸部１２，１２，…が潰れ易くなり（塑性変形し易くなり）、下肢部に障害を与えないような荷重−歪み特性を有するパッドとすることができる（後述）。水平パッド２には耐衝撃性能は要求されないため、図示するように凹溝のない平板状に成形される。

また、下肢部衝撃吸収パッド１は、図３，４に示すように、パッド１の厚みが左右（Ｘ１側とＸ２側）で異なる２つの領域（１Ａ領域と１Ｂ領域）から構成されている。これは上記する車両ボディーの形状や車室内のスペースの制約に応じて厚みを変化させたものである。パッド１は、左右の厚みがｔ１、ｔ２で異なるが、パッド全体として同等の衝撃吸収性能を有していることが必要である。この下肢部衝撃吸収パッド１の密度に比して、水平パッド２の密度は低密度となるように調整されている。

図６，７は、フロアスペーサの他の実施形態を示しており、断面視が略三角形の下肢部衝撃吸収パッド１０と水平パッド２とから構成されるフロアスペーサ３０を示している。下肢部衝撃吸収パッド１０も、車両の前後方向に延びる凹溝１１，１１，…が裏面に設けられている。下肢部衝撃吸収パッドの形状は車両ボディーの形状に応じて適宜の断面形状を選定できる。なお、この実施例においても、下肢部衝撃吸収パッド１０の密度に比して水平パッド２の密度は低密度に調整されている。

[実施例１]
図３〜図５に示すフロアスペーサ３を構成する下肢部衝撃吸収パッド１と水平パッド２をともに同一原料であるスチレン改質ポリエチレン系樹脂の予備発泡粒子にて成形し、下肢部衝撃吸収パッド１は、予備発泡粒子の発泡倍率を１５倍に、水平パッド２は、予備発泡粒子の発泡倍率を３０倍としてフロアスペーサを成形した。例えば、４００×３００×５０（ｍｍ）の下肢部衝撃吸収パッド１と、外形が６００×３５０×５０（ｍｍ）の水平パッド２からフロアスペーサを成形する場合、従来のように下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドがともに同一密度にて成形されていたフロアスペーサに対して、フロアスペーサの重量を４５％低減することができる。

[実施例２]
他の実施例として、下肢部衝撃吸収パッド１をスチレン改質ポリエチレン系樹脂の予備発泡粒子から成形し、水平パッド２をポリスチレン系樹脂の予備発泡粒子から成形することができる。また、この場合、スチレン改質ポリエチレン系樹脂の予備発泡粒子の発泡倍率を１５倍、ポリスチレン系樹脂の予備発泡粒子の発泡倍率を３０倍の異倍率にて成形することにより、双方の密度を調整することができる。この場合も実施例１と同様に、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドがともに同一密度にて成形されていた従来のフロアスペーサに対して、フロアスペーサの重量を４５％低減することができる。

上記するように、本発明のフロアスペーサによれば、下肢部衝撃吸収パッドに比して水平パッドの密度を低密度となるようにフロアスペーサを一体成形することにより、下肢部衝撃吸収パッドは所望の衝撃吸収性能を有しながら、全体として可及的に軽量なフロアスペーサを得ることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの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設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

車室内に本発明のフロアスペーサが設置された状況を説明した車両の縦断図。 図１の車室内の斜視図。 下肢部衝撃吸収パッドの一実施形態を示した平面図であって、パッドの裏面（設置時に車体側となる面）から見た図。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。 図３のＶ−Ｖ矢視図。 下肢部衝撃吸収パッドの他の実施形態を示した平面図であって、パッドの裏面（設置時に車体側となる面）から見た図。 図５のＶＩ−ＶＩ矢視図。 従来の下肢部衝撃吸収パッドと、理想的な特性を有するパッドの荷重−歪み特性を説明したグラフ。

符号の説明

１，１０…下肢部衝撃吸収パッド、１Ａ，１Ｂ…高さの異なる領域、１１…凹溝、２…水平パッド、３，３０…フロアスペーサ、Ａ…車両、Ａ１…車室、Ｂ１…踵、Ｂ２…つま先

Claims (5)

1. 乗員の足が載置される下肢部衝撃吸収パッドと、車両の床面上に設置される水平パッドとからなり、双方のパッドが接続されることによって形成される車両用フロアスペーサであって、
   水平パッドは下肢部衝撃吸収パッドに比して相対的に低密度となるように一体成形されていることを特徴とする車両用フロアスペーサ。
2. 車両用フロアスペーサは、異種原料から成形されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用フロアスペーサ。
3. 異種原料として発泡倍率の異なる予備発泡粒子を用いることを特徴とする請求項２に記載の車両用フロアスペーサ。
4. 異種原料として材質の異なる予備発泡粒子を用いることを特徴とする請求項２に記載の車両用フロアスペーサ。
5. 少なくとも下肢部衝撃吸収パッドの車両への設置時に車体側となる面には、複数の凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用フロアスペーサ。

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