JP2007092770A - 衝撃吸収樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃吸収部の剛性を適度に高めて軽量でありながら衝撃エネルギーを効率良く吸収し得る衝撃吸収樹脂成形体を提供する。
【解決手段】 プレート本体１７の衝撃荷重を受ける部分に形成された衝撃吸収部１９を表面のスキン層２３と内部の膨張層２５とで構成する。これらは成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂を膨張させることにより形成される。衝撃吸収部１９における衝撃荷重を受ける側及びこれと反対側のスキン層２３の内面に、ソリッド層からなり内部に中空部２９ａ，３１ａを有する複数条の第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１をそれぞれ互いに離間させ、かつ隣り合う第１中空リブ２９（第２中空リブ３１）間に第２中空リブ３１（第１中空リブ２９）を位置させて膨張層２５内に突出するように一体に形成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、表面にスキン層が、内部に膨張層が形成された衝撃吸収部を成形体本体のパネル面に有する衝撃吸収樹脂成形体の改良に関するものである。

特許文献１には、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドア本体の上記ドアインナパネルに取り付けられたキャリアプレートのパネル部材に、側突時の衝撃エネルギーを吸収するために縦リブ及び横リブの組合体からなる衝撃吸収部を一体に突設したものが開示されている。

一方、特許文献２では、スライド型を内蔵した雄型と雌型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入りの熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記スライド型をキャビティ容積が型開き方向に拡大するように後退させて熱可塑性樹脂を成形型で圧縮されている繊維の弾性復元力（スプリングバック現象）で膨張させることにより、樹脂密度の高いスキン層が表面全体に形成されるとともに、多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された突出部を有する樹脂成形体を得るようにしている。
特開２００１−２３９８３４号公報（第４頁、図６） 特開２０００−２５０５７号公報（第５頁、図１０）

特許文献１のキャリアプレートは、特許文献２のような膨張層がないため重量が嵩む。そこで、特許文献２の突出部のように衝撃吸収部に膨張層を形成することで、膨張層によりキャリアプレートの軽量化と衝撃エネルギーの吸収効果とを得ることが考えられるが、衝撃吸収部が膨張層で剛性が低くなっているため、衝撃吸収部に作用する衝突荷重が小さくても、膨張層が一気に潰れて衝撃エネルギーを効率良く吸収することができなくなる。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、衝撃吸収部の剛性を適度に高めて軽量でありながら衝撃エネルギーを効率良く吸収し得るキャリアプレート等の衝撃吸収樹脂成形体を提供することである。

上記の目的を達成するため、この発明は、膨張層の内部に中空リブを適正に配置したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、パネル状の成形体本体の少なくとも衝撃荷重を受ける部分に衝撃吸収部が形成された衝撃吸収樹脂成形体を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記衝撃吸収部は、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより、ソリッド層からなるスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されてなり、上記衝撃吸収部における衝撃荷重を受ける側のスキン層の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部を有する複数条の第１中空リブが互いに離間して上記膨張層内に突出するように一体に形成され、上記衝撃吸収部における衝撃荷重を受ける側と反対側のスキン層の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部を有する複数条の第２中空リブが互いに離間して隣り合う第１中空リブ間に対応して上記膨張層内に突出するように一体に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、衝撃吸収部は、成形体本体のパネル面に突設されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、成形体本体のパネル面に形成された衝撃吸収部は、表面にスキン層が形成されるとともに、多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されているため、衝撃吸収樹脂成形体の軽量化を図ることができる。また、膨張層内に突出する第１中空リブ及び第２中空リブにより衝撃吸収部の剛性が適度に高まっているため、衝撃吸収部が衝撃荷重を受けても膨張層が一気に潰れず、衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。さらに、衝撃荷重が衝撃吸収部に作用すると、衝撃荷重により対向する一方のスキン層の内面に形成された第１中空リブ（第２中空リブ）が他方のスキン層に当接するとともに、対向する他方のスキン層に形成された第２中空リブ（第１中空リブ）が一方のスキン層に当接し、両中空リブが潰れることで、衝撃エネルギーをさらに効率良く吸収することができる。

請求項２に係る発明によれば、衝撃吸収部が成形体本体のパネル面から突出しているため、例えば自動車のドアにおけるキャリアプレートに適用した場合、ドアアウタパネルやドアトリム等と上記衝撃吸収部頂面との距離が短くなり、上記ドアアウタパネルやドアトリム等に取り付けられるパッドの厚さを小さくすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は自動車のサイドドア１の断面図である。該サイドドア１はドアアウタパネル３とドアインナパネル５とからなるドア本体７を備え、該ドア本体７の上記ドアインナパネル５にこの発明の実施の形態に係る衝撃吸収樹脂成形体としての樹脂製キャリアプレート（ドアモジュール）９がシール材１１を介して取り付けられ、ドアトリム１３が上記キャリアプレート９を車室側から被うように上記ドアインナパネル５に取り付けられている。上記キャリアプレート９は繊維入りの熱可塑性樹脂で成形されている。図１中、１５はドアアウタパネル３裏面側における乗員の腰部に対応する位置に設けられた発泡ウレタン等の緩衝材からなるパッドである。

上記キャリアプレート９は、その主体をなすパネル状の成形体本体としてのプレート本体１７を備え、該プレート本体１７の上記パッド１５に対向する領域Ａ１におけるドアアウタパネル３側の衝撃荷重を受ける部分（図１左側）のプレート面１７ａには、平面視矩形の衝撃吸収部１９が立ち上がり部２１を介して上記パッド１５に対向するように車外側に一体に突設されている。上記プレート本体１７の上記領域Ａ１のうち立ち上がり部２１を除く衝撃吸収部１９は、図２及び図３にも示すように、ソリッド層からなる樹脂密度の高いスキン層２３が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有し上記スキン層２３に比べて樹脂密度の低い膨張層２５が内部に形成されている。この衝撃吸収部１９は、後に製造方法のところで説明するが、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより形成される。これに対し、上記領域Ａ１の立ち上がり部２１及び上記領域Ａ１を除く領域Ａ２のプレート本体１７は、樹脂密度の高いソリッド層で形成されている。そして、上記衝撃吸収部１９のスキン層２３は立ち上がり部２１（ソリッド層）を介して上記領域Ａ２のプレート本体１７（ソリッド層）と一体に連続している。

この発明の特徴として、上記衝撃吸収部１９における衝撃荷重を受ける側（図１左側）のスキン層２３の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部２９ａを有する３条の角パイプ状の第１中空リブ２９が上下方向に互いに平行に離間するとともに、車体前後方向に延びるように上記膨張層２５内に突出して一体に形成されている。また、上記衝撃吸収部１９における衝撃荷重を受ける側と反対側（図１右側）のスキン層２３の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部３１ａを有する４条の角パイプ状の第２中空リブ３１が互いに平行に離間するとともに、車体前後方向に延びるように隣り合う第１中空リブ２９間に対応して上記膨張層２５内に一体に突出して形成されている。上記衝撃吸収部１９の衝撃荷重を受ける側（図１左側）では、第１中空リブ２９が外方に突出してスキン層２３に突条部２３ａが形成されて、該突条部２３ａがスキン層２３の一部を形成している。これに対し、上記衝撃吸収部１９の衝撃荷重を受ける側と反対側（図１右側）では、第２中空リブ３１は外方に突出せずスキン層２３は平坦になっている。そして、第１中空リブ２９の中空部２９ａ及び第２中空リブ３１の中空部３１ａの衝撃吸収部１９厚み方向（図２の左右方向）の長さは、同等に設定されている。したがって、第１中空リブ２９は突条部２３ａの突出分だけ膨張層２１内への突出量が第２中空リブ３１に比べて短くなっている。

このように、この実施の形態では、プレート本体１７の領域Ａ１の衝撃吸収部１９表面にスキン層２３を形成するとともに、該スキン層２３の内部に多数の空隙を有する膨張層２５を形成することで、キャリアプレート１の軽量化を図ることができる。

また、この実施の形態では、膨張層２５内に第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１を突設することで衝撃吸収部１９の剛性を適度に高めることができるとともに、スキン層２３から突出する突条部２３ａによっても衝撃吸収部１９の剛性を高めることができ、衝撃吸収部１９が衝撃荷重を受けても膨張層２５が一気に潰れないようにして、衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。

さらに、この実施の形態では、衝撃吸収部１９に作用する衝撃荷重により、対向する一方のスキン層２３の内面に形成された第１中空リブ２９（第２中空リブ３１）が他方のスキン層２３に当接するとともに、対向する他方のスキン層２３に形成された第２中空リブ３１（第１中空リブ２９）が一方のスキン層２３に当接することで、衝撃エネルギーをさらに効率良く吸収することができる。

即ち、図３により衝撃吸収のメカニズムを説明するに、図３のＸ方向から衝撃荷重が衝撃吸収部１９に作用すると、先ず、衝撃荷重を受ける側（図３左側）のスキン層２３が右方向に押圧される。左側のスキン層２３における第１中空リブ２９の膨張層２５内への突出長さが右側のスキン層２３における第２中空リブ３１の膨張層２５内への突出長さよりも短いため、上記押圧により左側のスキン層２３が第２中空リブ３１に当たり、これにより該第２中空リブ３１が潰れながら左側のスキン層２３はさらにＸ方向（右方向）に移動し、左側のスキン層２３における第１中空リブ２９が右側のスキン層２３に当たり、これにより第１中空リブ２９が潰れる。このようにして第２中空リブ３１が潰れた後、第１中空リブ２９が潰れることにより衝撃エネルギーを段階的に効率良く吸収することができる。

さらにまた、この実施の形態では、衝撃吸収部１９をプレート本体１７のプレート面１７ａからドアアウタパネル３側に突出させているので、ドアアウタパネル３と上記衝撃吸収部１９頂面との距離が短くなり、ドアアウタパネル３に取り付けられたパッド１５の厚さを小さくすることができる。

このような衝撃吸収部１９を備えたキャリアプレート９は次のようにして製造される。

製造に際し、図４乃至図６に示すような成形型３３を用意する。この成形型３３は固定型３５、可動型３７及びスライド型３９からなり、型閉じ状態でこれら三者間にキャビティ４１を形成するようになっている。上記固定型３５の成形面には、キャリアプレート９の衝撃吸収部１９及び立ち上がり部２１に対応するように矩形の凸部３５ａが突設され、該凸部３５ａには上記キャビティ４１内に図示しない射出機から熱可塑性樹脂Ｒを射出するための樹脂通路３５ｂが貫通形成されている。上記可動型３７の成形面には、キャリアプレート９の衝撃吸収部１９及び立ち上がり部２１に対応するように挿入孔３７ａが図４の上下方向に貫通形成され、該挿入孔３７ａに上記スライド型３９が上方から進退可能に挿入されているとともに、上記固定型３５の凸部３５ａが型閉じ状態で下方から挿入されるようになっている。上記第１可動型３７下端寄りの対向する一方（図４で右側）の側壁３７ｂには、７個（図では２個のみ現れる）の貫通孔３７ｃが上側に３個、下側に４個ずつ横方向（図４（ｂ）の左右方向）に間隔をあけかつ上下方向に互い違いになるように貫通形成されている一方、他方（図で左側）の側壁３７ｂには、７個（図では２個のみ現れる）の係止穴３７ｄが上側に３個、下側に４個ずつ横方向に間隔をあけかつ上下方向に互い違いになるように、つまり上記各貫通孔３７ｃに対応するように凹設され、上記各貫通孔３７ｃには断面矩形板状の７本の中空リブ形成用のコアピン４３が１本ずつ挿入されてその先端を上記各係止穴３７ｄに挿入係止させるようになっている。上記７本のコアピン４３の基端は図示しない流体圧シリンダに連結部材４５を介して連結され、これらコアピン４３は、型閉じ状態で衝撃吸収部１９に対応するキャビティ４１内を流体圧シリンダの伸縮作動により進退するようになっている。上記スライド型３９の成形面３９ｂには３条（図４（ｂ）では２条示している）の矩形凹条部３９ａが上記第１中空リブ２９に対応するように間隔をあけて凹設され、型閉じ状態で上側の３本のコアピン４３を上記矩形凹条部３９ａ内にスキン層２３及び第１中空リブ２９のリブの厚みに相当する隙間をあけて納めるようになっている。また、下側の４本のコアピン４３は、固定型３５の凸部３５ａの頂面である固定型３５の成形面３５ｃとの間にスキン層２３の厚みに相当する隙間をあけてキャビティ４１内に配置されるようになっている。

＜製造方法＞
まず、図４に示すように、可動型３７を進出させて成形型３３を型閉じする。この型閉じの前又は後において、スライド型３９を前進させるとともに、７本のコアピン４３を流体圧シリンダ（図示せず）の伸長作動によりキャビティ４１内に進出させ、その先端を可動型３７の側壁３７ｂの係止穴３７ｄに係止させる。

次いで、射出機（図示せず）からガラス繊維等の繊維（図示せず）が入った熱可塑性樹脂Ｒ（例えば繊維入りポリプロピレン樹脂）を樹脂通路３５ｂを経てキャビティ４１内に射出充填する。

その後、成形型３３のキャビティ４１内で熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、すなわち、キャビティ４１における成形型３３の成形面近傍の上記熱可塑性樹脂Ｒにスキン層２３が生成された時点で、スライド型３９を型開き方向Ｂに後退させ、図５に示すように、キャビティ容積を拡大させて熱可塑性樹脂Ｒを膨張させる。この際、第１可動型３７は後退させない。このため、下側３本のコアピン４３は、何ら移動することなく図４の状態に保持されている。上記スライド型３９の後退位置は、図５（ｂ）に示すように、スライド型３９の成形面３９ｂが上側のコアピン４３の上端と略同一水平線上になるように後退させる。その結果、上記矩形状凹部３９ａの開放口には、スライド型３９の後退前に生成されたスキン層２３（突条部２３ａ）が、スライド型３９を後退させてもその影響を受けることなく上側コアピン４３に付着した状態で存在する。

これにより、熱可塑性樹脂Ｒは、成形型３３の成形面と接触する部分が型温の影響により早期に冷却されて樹脂密度の高いスキン層２３が上記プレート本体１７の領域Ａ１の衝撃吸収部１９形成箇所の表面層に、また立ち上がり部２１及び上記領域Ａ１を除く領域Ａ２のプレート本体１７にソリッド層がそれぞれ形成される。また、コアピン４３表面と接触する部分にも同様に樹脂密度の高いソリッド層からなるリブが形成される。一方、熱可塑性樹脂Ｒの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。したがって、キャビティ容積の拡大により、それまで成形型３３で圧縮されている繊維（図示せず）が該圧縮から解放されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）、すなわち膨張圧で上記熱可塑性樹脂Ｒが膨張して上記領域Ａ１のスキン層２３で囲まれる内側に多数の空隙を有し上記スキン層２３に比べて樹脂密度の低い膨張層２５が形成された衝撃吸収部１９がプレート本体１７に一体に形成されたキャリアプレート９が得られる。

このようにして成形されたキャリアプレート９における衝撃吸収部１９の衝撃荷重を受ける側（ドアアウタパネル３側）のスキン層２３の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部２９ａを有する３条の第１中空リブ２９が互いに離間して膨張層２５内に突出するように一体に形成されているとともに、衝撃荷重を受ける側と反対側（ドアトリム１３側）のスキン層２３の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部３１ａを有する４条の第２中空リブ３１が互いに離間して隣り合う第１中空リブ２９間に対応して上記膨張層２５内に突出するように一体に形成されている。これにより、衝撃吸収部１９が膨張層２５を有しないソリッド層のみからなる従来のキャリアプレートに比べて、キャリアプレート９の軽量化を図ることができる。なお、衝撃吸収部１９を除く上記領域Ａ１の立ち上がり部２１及び上記領域Ａ２のプレート本体１７は、可動型３７がスライド型３９の後退時に後退せず、キャビティ容積が拡大しないので、樹脂密度の高いソリッド層になっている。

そして、成形型３３のキャビティ４１内でキャリアプレート９が十分に固化した段階で、図６のように、上記各コアピン４３を流体圧シリンダの収縮作動によりキャビティ４１から後退させて第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１の各中空部２９ａ，３１ａから引き抜き、その後、スライド型３９とともに可動型３７を後退させてキャリアプレート９を成形型３３から脱型する。

このように、スライド型３９を後退させて固定型３５の凸部３５ａ対応箇所のキャビティ容積を拡大させた後、各コアピン４３をキャビティ４１から後退させるだけで、衝撃吸収部１９の剛性を適度に高めて軽量でありながら衝撃エネルギーを効率良く吸収し得るキャリアプレート９を簡単に製造することができる。

なお、上記の実施の形態では、第１中空リブ２９の膨張層２５内への突出長さを第２中空リブ３１よりも短く設定したが、これとは逆に第１中空リブ２９の突出長さを第２中空リブ３１よりも長くなるように設定してもよい。この場合の成形型の一例として、第１中空リブ２９を成形するコアピン４３の衝撃吸収部１９の厚み方向長さを、第２中空リブ３１を成形するコアピン４３より長くなるように設定すればよい。この場合の衝撃吸収のメカニズムは、上記の実施の形態と同様、突出長さの長い第１中空リブ２９対向するスキン層２３に当たって当該第１中空リブ２９が潰れ、その後、上記対向するスキン層２３側の第２中空リブ３１が、先に潰れた第１中空リブ２９のスキン層２３に当たって潰れる。この場合も衝撃エネルギーを段階的に吸収することができる。さらに、第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１の膨張層２５内への突出長さは、同等にしてもよい。この場合の衝撃吸収のメカニズムは、衝撃吸収部１９に衝撃荷重が作用すると、第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１がそれぞれ対向するスキン層２３にほぼ同時に当たり、ほぼ同時に潰れながら衝撃エネルギーを効率良く吸収する。

さらに、上記の実施の形態では、衝撃吸収部１９が平面視矩形である場合を示したが、角形等その形状は問わない。また、小形の衝撃吸収部１９を同一面上あるいは段差状に多数個集合させて配置してもよく、さらには衝撃吸収部１９は、実施形態に限らず、車室内側へ突出するように形成してもよく、また、車室内外の両側に突設してもよい。さらに、第１中空リブ２９及び第２中空リブ３１の形状や個数も実施形態のものに限らず、また、衝撃吸収部１９の衝撃荷重を受ける側の面のスキン層２３は、突条部２３ａがなく平坦になっていてもよい。さらにまた、プレート本体１７の衝撃吸収部１９外側近傍部分あるいはプレート本体１７の領域Ａ２には、中空リブ２９，３１を有しないスキン層２３及び膨張層２５を形成してもよい。

また、上記の実施の形態では、繊維のスプリングバック現象を利用してキャリアプレート９に衝撃吸収部１９を形成したが、熱可塑性樹脂Ｒに発泡材を含有させれば、スライド型３９の後退移動を大きくして衝撃吸収部１９の厚みを厚くした場合、スプリングバック現象における繊維の復元力（膨張圧）が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）が繊維の復元力を補完して空隙を確実に形成することができて好ましい。また、繊維を混入せずに発泡材だけを混入した熱可塑性樹脂を用いて膨張層２５を形成することも可能である。これらの場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡材等がある。

さらにまた、上記の実施の形態では、衝撃吸収樹脂成形体が自動車のサイドドアのキャリアプレート９である場合を示したが、インストルメントパネル、ドアトリム、ニーパッド等の自動車用パネルにも適用することができるものである。

この発明は、表面にスキン層が、内部に膨張層が形成された衝撃吸収部を成形体本体のパネル面に有する衝撃吸収樹脂成形体として有用である。

自動車のサイドドアの断面図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１における衝撃吸収部の一部拡大図である。 （ａ）はキャリアプレートの製造方法において成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出充填した状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線における断面図である。 （ａ）は図４の成形型のスライド型を後退させて衝撃吸収部が成形された状態の製造工程の成形型断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線における断面図である。 図５の成形型においてコアピンを第１中空リブ及び第２中空リブの中空部から引き抜いた状態の製造工程の成形型断面図である。

符号の説明

９ キャリアプレート（衝撃吸収樹脂成形体）
１７ プレート本体（成形体本体）
１９ 衝撃吸収部
２３ スキン層
２５ 膨張層
２９ 第１中空リブ
２９ａ 中空部
３１ 第２中空リブ
３１ａ 中空部

Claims (2)

1. パネル状の成形体本体の少なくとも衝撃荷重を受ける部分に衝撃吸収部が形成された衝撃吸収樹脂成形体であって、
   上記衝撃吸収部は、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程でキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより、ソリッド層からなるスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成されてなり、
   上記衝撃吸収部における衝撃荷重を受ける側のスキン層の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部を有する複数条の第１中空リブが互いに離間して上記膨張層内に突出するように一体に形成され、
   上記衝撃吸収部における衝撃荷重を受ける側と反対側のスキン層の内面には、ソリッド層からなり内部に中空部を有する複数条の第２中空リブが互いに離間して隣り合う第１中空リブ間に対応して上記膨張層内に突出するように一体に形成されていることを特徴とする衝撃吸収樹脂成形体。
2. 請求項１に記載の衝撃吸収樹脂成形体において、
   衝撃吸収部は、成形体本体のパネル面に突設されていることを特徴とする衝撃吸収樹脂成形体。

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