JP3387932B2 - 衝撃吸収性内部ライニング - Google Patents

衝撃吸収性内部ライニング

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の前段に記載のような自動車の乗
員隔室のためのライナーに関するものである（独国特許
出願公開明細書第44 26 291号を参照）。
自動車の正面衝突の際には、運転者および前座席の乗
客は、乗員隔室の正面パネルに対して、猛烈な勢いで投
げ出される。近年の自動車では、安全ベルトやエアバッ
グが、そのような投出による傷害を回避したり少なくと
も重傷とはならないよう軽減させたりするように、機能
する。うまくないことに、このような安全設備は、乗員
の脚が乗員の乗員隔室のフロント部に対して打ち付けら
れることを防止できず、また、脚部空間内において衝撃
を受けることを防止できない。この衝撃は、骨盤領域に
影響をもたらし、骨盤領域に重度のかつ複雑な傷害を引
き起こす可能性がある。
したがって、最近の自動車産業における関心は、自動
車の脚部空間の少なくともフロント部に、衝撃吸収手段
を設置することである。その場合、乗員の移動の自由度
を制限してはならず、特に、乗員隔室内において利用可
能な脚部空間を減少させてはならない。
従来の中級車や高級車においては、また、トラックに
おいては、乗員隔室の脚部空間は、約35mm厚さのライナ
ーで被覆されている。このライナーは、通常、いささか
高価なカーペット層を備えており、このカーペット層に
は、音響上において効果的な絶縁層が、裏当てされてい
る。このような防音性の複合システムは、例えば、米国
特許第5'088'576号に開示されており周知である。この
ような複合システムにおいては、カーペット織物には、
ラバー状の付属層が設けられあるいは付加的な曲げ可能
かつ比較的重いキャリア層が設けられ（両者は、当業者
には、重量層または質量層と称される）、そして、好ま
しくは軽量の弾性的なフリース（fleece）または発泡体
層（当業者には、スプリング層と称される）に対して、
組み付けられる。このようなスプリング−質量−システ
ムは、車両底部の振動に由来するノイズを除去すること
ができる。しかしながら、このようなシステムは、特
に、衝撃吸収特性を有していない。
しかしながら、付加的な衝撃吸収層は、車両ライナー
の総厚さを増加させてしまったり、高価な雑音防音特性
を備えたカーペット層に組み付けられることとなる。
独国特許明細書第44 26 291号には、衝撃吸収材を有
するライナーが開示されている。この衝撃吸収材は、本
質的に、複数の円錐形状支持部材を有するプレートを備
えている。特別の実施形態においては、個々の支持部材
は、対応している対向部材に対して、鏡面対称式に配置
されている。この配置は、以下、この技術に関して最も
近接した配置として見なされる。
したがって、本発明の目的は、所定厚さを有するとと
もに、衝撃吸収特性とノイズ絶縁特性（防音特性）とを
有した、すなわち、一方においては、衝突時の衝撃エネ
ルギーを明確に低減し得るほど十分に硬く、他方におい
ては、所定厚さを超えることなく自動車振動を効果的に
絶縁し得るほど十分に柔らかいような、自動車のための
ライナーを提供することである。とりわけ、本発明の目
的は、約35mm厚さであって、90ジュールの衝突エネルギ
ーに対してピーク値で最大400daNまでの力を許容するこ
とができ、かつ、同時に、600Hzの領域に対して少なく
とも約20dBの防音性をもたらし得るような、衝撃吸収性
カーペットを提供することである。
このような矛盾する技術的要求は、本発明に基づい
て、請求項１記載の内部ライナーにより、特に、ライナ
ーの表面全体にわたって多数の衝撃吸収性領域およびノ
イズ防音領域が配置されたライナーにより、その場合、
衝撃吸収領域が連結分断層を介して車両底面から隔離さ
れているようなライナーにより、解決される。
このライナーの構造は、質量層が乗員隔室を向く面に
設けられているとともに質量層がカーペット層と組み合
わされているような、また、衝撃吸収構造が下に位置し
ているスプリング層内に組み付けられているような、ス
プリング−質量−システムに対応している。この衝撃吸
収構造は、表面全体にわたって分散配置されている、す
なわち、スプリング層に対して部分的に接触している。
この手段により、ライナーの衝撃吸収機能と防音機能と
を、個別の形状や使用に応じて最適化することができ
る。特に、衝撃吸収領域とスプリング層領域との間の関
係を、変化させることができる。このことは、順次的に
傾斜しているあるいは曲がっているようなライナーにお
いて、有利である。したがって、本発明の構成である
と、通常の車両底部の振動に対して、防音性のスプリン
グ−質量−システム（例えば、空気スプリング）を連結
させることができ、かつ、連結分断層を設けていること
で、このような振動を、衝撃吸収構造の領域には伝達さ
せることがない。というのは、連結分断層が、高度に空
隙性のものであって非常に小さいヤング率を有している
からである。この理由のために、この連結分断層のフレ
ーム（発泡体、フリース、または、フレーク）も、この
フレーム内に拘束された空気も、一切の実質的な吸収を
もたらさない。それよりもむしろ、構造内に包含された
空気は、スプリング層の領域内を自由に流通することが
でき、このフレーム構造内で圧縮されることがない。
吸収可能なエネルギーまたは衝撃力の最大値は、実質
的には、衝撃吸収領域に対しての材料選択によって、ま
た、衝撃吸収領域のライナー表面全体に対しての分布に
よって、決定される。
スプリング層領域が、空気（ヤング率＞1daN/cm2）ま
たは適切な多孔性質量によって充填されることは、理解
されるであろう。このような質量は、音響絶縁の分野の
当業者には周知であり、要求された特定の目的に応じて
選択することができる。音響的に関係のあるスプリング
層領域と衝撃吸収領域との形状または構造は、また、当
業者の要求に応じて最適化することができる。例えば、
スプリング層内に突出する支持部材は、衝撃吸収構造の
動的硬さを最適化するために、ボウル状形状のように中
空形状とすることができる。このような支持部材は、個
別のブリッジ状リンクを介してあるいは面的に互いに連
結することができる。あるいは、質量層に対して個別に
または独立に互いに連結することができる。同様に、連
結分断層は、ライナーの支持層全体にわたって一様に配
置することができる、あるいは、衝撃吸収部材の領域に
のみ局所的に配置することができる。この連結分断層
は、フリース、フレーク、または、発泡体から形成する
ことができる。質量層、スプリング領域、あるいは、衝
撃吸収領域が、単一層とすることも複数層とすることも
でき、異なる形状とすることができることは、理解され
るであろう。特に、ライナーの各部分は、異なる厚さお
よび異なる物理的性質とすることができる。
本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照
して、より詳細に説明する。
図１は、本発明によるライナーの好ましい実施形態を
示す斜視図である。
図２は、本発明によるライナーの第２実施形態を示す
断面図である。
図３は、本発明によるライナーの第３実施形態を示す
断面図である。
図４は、本発明によるライナーの第４実施形態を示す
断面図である。
図５は、本発明によるライナーの第５実施形態を示す
断面図である。
連結分断層は、図２、３、５には、図示されていな
い。
図１に示す本発明によるライナー１の実施形態におい
ては、座席隔室を向く側に重量層２を備えている。この
重量層２は、カーペット５の適切なラバー状下敷層であ
るか、あるいは、現在SEPTUM（登録商標）という名称で
市販されている不織性重量層２であるか、のいずれかで
ある。中央層４が、この重量層２と車両底部３との間に
設けられている。この中央層４は、多数の衝撃吸収部材
７およびスプリング層領域８を備えている。連結分断部
材９は、車両底部３と比較的硬い衝撃吸収部材７との間
の連結を分断している（隔離している、あるいは、連結
度合いを減少させている）。
本発明の好ましい実施形態においては、中央層４の衝
撃吸収部材７は、支持部材をなすよう形成されており、
任意形状とすることができる。
本発明の構成は、スプリング層８（エアスプリング）
内に延在している複数の堅固な部材７に対して質量層２
が連結されているような、スプリング−質量−システム
に対応している。このような部材７は、約90ジュールの
衝撃エネルギーを変形エネルギーへと完全に変換し得る
ように、選択されている。本実施形態においては、この
ような衝撃吸収部材７は、60kg/m3の密度の発泡ポリス
チレン製とされている。この衝撃吸収部材７は、支持領
域の約50％を被覆し、33mm厚さのライナー（5mm厚さの
重量層、35mm厚さの発泡ポリスチレン、3mm厚さのガラ
スファイバマット）を約600daNの衝撃力でもって3.5mm
厚さへと圧縮するような硬さとされている。連結分断層
９は、非常に小さな空気フロー抵抗を有しているととも
に、比較的小さなヤング率（＜0.1daN/cm2）を有してい
る。すなわち、連結分断層９は、空気に対して極度に透
過性があるとともに、ほとんど弾性を有していない。こ
れにより、中央層４をなす硬い衝撃吸収部材７へと伝達
される車両底部からの振動が防止される。したがって、
連結分断層９内に包含されている空気は、車両底部の振
動時には、本質的にこの層９内を自由に循環することが
できる。したがって、このスプリング−質量−システム
においては、実際のサスペンション効果は、全面的に、
衝撃吸収部材７どうしの間に位置しているスプリング層
領域８内に含有された空気によってもたらされる。
図１に示すような好ましい実施形態においては、連結
分断層は、約2mmの厚さとされており、ガラスファイバ
製フリースを備えている。吸収可能な最大の衝撃力は、
本質的に、使用されている材料によって、総面積に対し
ての衝撃吸収部材７の支持面積の比率によって、さら
に、衝撃吸収部材７の厚さによって、決まる。600Hzの
周波数領域に対しては、この実施形態は、約20dBの音響
絶縁性（防音性）を有している。
図２に示す実施形態においては、スプリング層８は、
音響的に有効な発泡体（フォーム）から形成されてお
り、硬い材料７は、このスプリング層内にわずかに突出
しているだけである。とりわけ、硬い材料７の深さは、
20mmであって、スプリング−質量−システムの厚さは、
28mmである。乗員隔室側を向いている重量層は、2mm厚
さであって、カーペット織物６が設けられている。
図３に示す実施形態においては、重量層は、カーペッ
ト５の一部である。個々の衝撃吸収層７は、この例では
20mm高さで構成されているが、限定するものではない。
この実施形態および上記の２つの実施形態においては、
硬い材料７どうしは、互いに面的に連結されている。こ
の場合においても、スプリング層８は、発泡体製であ
る。しかしながら、スプリング層は、もちろん、フリー
ス製とすることができる。
図４においては、ブリッジ状リンク11を介して中心に
おいて互いに連結された多数の衝撃吸収部材７が示され
ている。衝撃吸収部材７どうしの間に存在している中空
キャビティは、充填されておらず、互いに連通する中空
キャビティシステムを形成している。音響効率を、これ
によって実質的に増大させることができる。連結分断層
９は、これら硬い材料７の領域においてのみ設けられて
いるが、表面全体にわたって設けることもできる。個々
の硬い材料７どうしの間のブリッジ状リンク11が平面状
に形成可能であること、および、２つの独立したスプリ
ング層8'、8"が形成可能であることは、理解されるであ
ろう。
図５に示すさらなる実施形態においては、スプリング
層の全体が、弾性発泡体製フレーム8''''と組み合わせ
た空気スプリング8'''から構成されている。この実施形
態においては、硬い材料７は、硬度が大きくされている
ことのために、より小さな径とされている。
上記すべての実施形態に対して、固体ポリウレタン、
ポリプロピレン、ポリスチレン（caryl）が、特に適切
である。スプリング層８としては、発泡ゴムもまた使用
可能であることは、理解されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60R 21/04 B32B 3/26 B60R 13/02 F16F 7/00 F16F 7/12

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車のための衝撃吸収性ライナー（１）
    であって、 車両底部を向く側に設けられた基層（９）と、 この基層（９）上に配置された中央層（４）と、 この中央層（４）上に配置され、かつ、乗員隔室を向く
    側に設けられた被覆層（２）と、 を具備してなり、 前記被覆層（２）は、ラバー状の弾性的な重量層（２）
    を備え、 前記中央層（４）は、この中央層内に配置されかつ前記
    重量層（２）と共にスプリング−重量−システムとして
    機能するスプリング層（８）と、このスプリング層
    （８）内に突出する多数の衝撃吸収部材（７）と、を備
    え、 前記基層（９）は、連結分断層（９）を備え、 該連結分断層（９）は、少なくとも前記衝撃吸収部材
    （７）の領域に設けられているとともに、0.1daN/cm2よ
    りも小さなヤング率を有していることを特徴とするライ
    ナー。
  2. 【請求項２】前記衝撃吸収部材（７）は、単位面積あた
    りの重量が100kg/m2よりも小さく、特に、発泡した、ポ
    リウレタン、ポリプロピレン、ポリスチレン、または、
    フリースから形成されていることを特徴とする請求項１
    記載のライナー。
  3. 【請求項３】前記中央層（４）のうちの前記衝撃吸収部
    材（７）は、前記衝撃吸収性ライナーの表面全体の40％
    〜60％を占めていることを特徴とする請求項１または２
    記載のライナー。
  4. 【請求項４】前記衝撃吸収部材（７）は、前記ライナー
    の表面全体にわたって均等に分散されていることを特徴
    とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のライナー。
  5. 【請求項５】前記衝撃吸収部材（７）は、前記ライナー
    の表面全体にわたって非均等的に分散されていることを
    特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のライナ
    ー。
  6. 【請求項６】前記衝撃吸収部材（７）は、これら複数の
    衝撃吸収部材（７）を連結するためのブリッジ状リンク
    （11）を介して、互いに連結されていることを特徴とす
    る請求項１〜５のいずれか一項に記載のライナー。
  7. 【請求項７】前記重量層（２）は、カーペット（５）の
    一部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一
    項に記載のライナー。
  8. 【請求項８】前記重量層（２）は、前記衝撃吸収部材
    （７）に対して、連結されている、とりわけ、接着また
    は融着されていることを特徴とする請求項７記載のライ
    ナー。
  9. 【請求項９】前記スプリング層（８）は、開放気泡を有
    した発泡体、または、フリースであることを特徴とする
    請求項１〜８のいずれか一項に記載のライナー。
  10. 【請求項１０】前記連結分断層（９）は、前記ライナー
    （１）の底面全体にわたって延在していることを特徴と
    する請求項１〜９のいずれか一項に記載のライナー。
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