JP2012197078A - 衝撃吸収部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動車の乗員座席の足元を形成する床面又は床面と足元前方傾斜面に敷設される硬質発泡プラスチック製の衝撃吸収部材であって、平板状の基部と、基部の一方の面に形成される複数列の主リブ12と、主リブ12と交わって、基部の一方の面に形成される複数列の副リブとを備え、副リブが、少なくとも乗員の足裏部分における、つま先141、土踏まず142及び/又はかかと143の各部位に対応して配置され、さらに、副リブの高さにより圧縮応力が調整される。
【選択図】図2
Description
しかしながら、このような熱硬化性の発泡ウレタンは、リサイクルが困難である上、コスト的にも割高であるばかりでなく、耐水性、耐熱性の経時安定性に課題があり、初期衝撃吸収性能の維持が困難であった。
すなわち、発泡ポリスチレンや発泡ポリプロピレン等の発泡熱可塑性樹脂で形成された衝撃吸収部材においては、一度受けた衝撃荷重によって、圧縮ひずみが50%を超えると、内部に発生する圧縮応力が急激に上昇し、以後、衝撃吸収部材としての性能が著しく低下する。
なお、ここで、圧縮ひずみとは、衝撃吸収部材の元の厚みに対する圧縮変形の割合を意味し、以下の説明ではひずみ量(%)で表す。
他方、衝撃吸収部材は衝突時の乗員保護を目的とすることから、人に加わる圧縮応力を、数10N/cm2以内に抑えなければならない。
この発泡成形品は、比較的薄い潰れ代で設計される衝撃吸収部材としては有効であるが、大きい吸収エネルギを吸収するために大きな潰れ代を確保しなければならない衝撃吸収部材として用いるには、改善の余地があった。
しかしながら、この発泡成形品は、自動車の乗員座席の足元周りに敷設される衝撃吸収部材として使用する場合には、衝撃吸収性能の点で改良の余地があった。
このようにすると、足裏からの圧縮応力の強さを調節しやすいからである。
このようにすると、衝撃吸収部材の発泡成形を困難にすることなく、衝撃吸収部材の内部に適度な圧縮応力を発生させることができる。
このようにすると、衝撃吸収部材の重量の低減を困難にすることなく、衝撃吸収部材の内部に適度な圧縮応力を発生させることができる。
このようにすると、衝撃吸収部材の発泡成形を容易にして製造コストが削減できるだけでなく、衝撃吸収部材のリサイクル性を高めることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の一部を示す底面図、図2は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の一部を示す側面図である。図2では、衝撃吸収部材を足元前方傾斜面に敷設した例を示している。
これらの図に示すように、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材1は、自動車の乗員座席の足元周りを形成する足元前方傾斜面、又は足元前方傾斜面と床面に敷設される硬質発泡体からなる衝撃緩衝部材であって、基部11、主リブ12及び副リブ13を備えて構成されている。
ここで、硬質発砲体としては、スチレン系共重合体などを用いることが好ましい。
なお、図1及び図2に示される靴型形状負荷子14は、乗員の足裏を想定した実験用治具であり、つま先141、土踏まず142及びかかと143を備えている。
乗員座席の足元周りに敷設される衝撃吸収部材1では、乗員の足裏位置において、衝撃荷重を効率良く吸収する必要があり、具体的には、衝撃荷重が作用したときの圧縮応力が予め定められた値以下で、予め定められた動的圧縮ひずみの間を推移することにより、高い衝撃吸収エネルギを確保することが求められる。
これにより、乗員の足裏位置において衝撃荷重を効率良く吸収でき、その結果、自動車の乗員座席の足元周りに敷設される衝撃吸収部材として優れた衝撃吸収性能を発揮することができる。
また、衝撃吸収部材1に対する乗員の足裏位置が予め特定されていない場合は、副リブ13の形成間隔を上記の場合よりも小さくすることが好ましい。例えば、3〜5cm程度の間隔で副リブ13を形成する。このようにすると、乗員が衝撃吸収部材1上に適当に足を載せたときでも、乗員の足裏における、つま先、土踏まず及びかかとの各部位に対応し、副リブ13を配置させることができる。
具体的には、床面からかかとに対応する部分の副リブ133までの間隔(s1)を3〜8cmとし、かかとに対応する部分の副リブ133から土踏まずに対応する部分の副リブ132までの間隔(s2)を5〜13cmとし、土踏まずに対応する部分の副リブ132からつま先に対応する部分の副リブ131までの間隔(s3)を5〜13cmとする。
このようにすると、足裏からの圧縮応力の強さを調節しやすいからである。
具体的には、つま先と対応する部分の副リブ131の高さを、主リブ12の高さの0〜50%の高さとし、かかとと対応する部分の副リブ133の高さを、主リブ12の高さの25〜100%の高さとし、土踏まずと対応する部分の副リブ132の高さを、主リブ12の高さの25〜100%の高さとすることが好ましい。
つま先と対応する部分の副リブ131の高さが主リブ12の高さの0〜50%の高さであると、足裏からの圧力応力の強さを調整しやすくなり好ましい。また、かかとと対応する部分の副リブ133の高さが主リブ12の高さの25〜100%の高さであると、圧縮応力が予め定められた値以下で、予め定められた動的圧縮ひずみの間を推移しやすくなり好ましい。さらに、土踏まずと対応する部分の副リブ132の高さが主リブ12の高さの25〜100%の高さであると、部材の剛性が向上し好ましい。
なお、つま先と対応する部分の副リブ131を省略すると多少剛性不足となり、かかとと対応する部分の副リブ133を省略すると多少圧縮応力が低下し、土踏まずと対応する部分の副リブ132を省略すると多少剛性不足となるが、実用上は問題ない。
これらの図に示すように、主リブ12の断面形状は、台形であり、主リブ下底部122の幅w2が主リブ上底部(基材11との接続部)121の幅w1よりも小さくなっている。さらに、主リブ12の平均幅wa=(w1+w2)/2と衝撃吸収部材1の全厚t3との関係が0.05×t3≦wa≦0.3×t3となるように幅w1、w2及び全厚t3を選択することが好ましい。0.05倍未満では主リブ12の幅が小さくなり過ぎ、衝撃吸収部材1の発泡成形が困難になるだけでなく、衝撃荷重を加えたときに、衝撃吸収部材1の内部に十分な圧縮応力が発生しないおそれがあり、また、0.3倍を超えると、衝撃吸収部材1の内部に発生する圧縮衝撃荷重が大きくなり過ぎ、必要とする衝撃吸収性能が十分に得られないおそれがある。
また、主リブ12は基部11の垂線に対し、傾斜角度αで傾斜している。傾斜角度αが、0°〜7°の範囲となるようテーパ状の形態が好ましい。より好ましくは、3°〜5°の範囲である。傾斜角αが0°より小さいときは、発泡樹脂の成型工程において、離型が容易ではなく、7°より大きいと、圧縮ひずみに対する応力上昇が漸増するため好ましくない。
衝撃吸収部材1は、図2の矢印に示されるように、乗員の足裏から主リブ12及び副リブ13に対して垂直の衝撃荷重が加わると、まず、主リブ12が圧縮される。ここで、主リブ12は、単に圧縮されるだけでなく、屈曲により倒れる可能性があるが、屈曲位置が副リブ13の高さt1よりも高い位置に制限されるので、圧縮初期における動的及び静的な圧縮応力の強さを主リブ12で決定しつつ、衝撃による主リブ12の倒れを副リブ13で抑制し、安定した圧縮応力を生じることができる。したがって、副リブ13を有しないもののように、主リブ12が不特定箇所で屈曲することにより生じる、ひずみ途中での急激な圧縮応力の低下を回避することができる。
その結果、乗員の足裏位置において、衝撃荷重が作用したときの圧縮応力が予め定められた値以下で、予め定められた動的圧縮ひずみの間を推移することにより、高い衝撃吸収エネルギを確保することができる。
また、衝撃吸収部材1の全体の形も用途に合わせて各形状に成形することができる。
また、本実施形態の衝撃吸収部材1では、図6に示すように、副リブ13の向きが主リブ12に対して直交しているが、図9に示すように、副リブ13の向きを主リブ12に対して傾斜させてもよい。
また、主リブ12と副リブ13の一部が欠けていてもよい。
また、主リブ12は、幅が連続的に変化するものに限らず、衝撃荷重の作用方向に沿って段階的に幅が変化するものであってもよい。このようにすると、衝撃に対してリブ折れによる圧縮応力の低下を制御でき、圧縮ひずみが大きくなっても急激な圧縮応力の上昇を抑制することができるという利点がある。
(1)発泡性熱可塑性樹脂粒子の一次発泡
発泡性アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂粒子(日立化成工業(株)製、商品名HIBEADS GR)を発泡スチロール用のバッチ発泡機(日立化成テクノプラント(株)製、商品名HBP−500LW)を用い、嵩密度0.056g/ml(発泡倍率:18倍)に一次発泡した後、成形までの18時間、通気性の良いサイロに保管した。
発泡スチロール用成形機(日立化成工業(株)製、商品名モルデックス10VS)に、下記表1及び表2に示すスリット状リブ構造となる形状を有する金型をセットし、型締めした。
次に、上記(1)で一次発泡した樹脂粒子を金型に充填し、0.08MPaのゲージ圧の水蒸気で25秒間加熱し、金型ごと水冷し、真空冷却した後、成形品を金型から取り出した。このとき、成形品を構成する発泡熱可塑性樹脂の密度は0.056g/mlであった。
上記(2)で得られた発泡樹脂成形品の衝撃荷重試験を行った。衝撃荷重試験は、試験体より広い平面を有する試験台に試験体を設置し、靴型形状負荷子を取り付けた質量可変のおもりを、試験体の基部側の表面に面直に規定速度で落下させ、おもりに生じた加速度(G値)と試験体の厚さ変化量(圧縮ひずみ量)とを測定し、衝撃吸収部材の衝撃吸収性能を評価した。なお、おもりは9kg、落下高さは1.1mとした。
金型を交換した他は、実施例1と同様にして、下記の表1及び表2に示す形状を有する衝撃吸収部材を作製し、実施例1と同様にして衝撃吸収性能を評価した。
11 基部
12 主リブ
121 主リブ上底部
122 主リブ下底部
13 副リブ
14 靴型形状負荷子
141 つま先
142 土踏まず
143 かかと
Claims (5)
- 自動車の乗員座席の足元を形成する足元前方傾斜面、又は足元前方傾斜面と床面に敷設される硬質発泡体からなる衝撃吸収部材であって、
平板状の基部と、
前記基部の一方の面に形成される複数列の主リブと、
前記主リブと交差して前記基部の一方の面に形成され、前記主リブの高さの25〜100%の高さの副リブとを備え、
前記主リブを乗員の足裏のつま先からかかとの方向に配置し、
前記副リブを、少なくとも、前記足裏における、土踏まず及び/又はかかとの各部位と対応する部分に配置し、
さらに、前記各部位と対応する部分に配置した前記副リブの高さを異ならせて、圧縮応力を前記各部位と対応する部分ごとに調整したことを特徴とする衝撃吸収部材。 - 前記副リブの高さが、前記主リブの高さの100%以内である請求項1記載の衝撃吸収部材。
- 前記主リブの平均幅が、前記衝撃吸収部材の全厚の0.05倍〜0.3倍である請求項1又は2に記載の衝撃吸収部材。
- 前記硬質発泡プラスチックの密度が、0.02g/ml〜0.2g/mlである請求項1〜3のいずれかに記載の衝撃吸収部材。
- 前記硬質発泡プラスチックが、スチレン系共重合体である請求項1〜4のいずれかに記載の衝撃吸収部材。
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