JP3894065B2 - 自動車内装品表皮の熱成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品に使用する表皮の熱成形方法に関する。
【０００２】
以下、本明細書においては、主としてエアバッグ用蓋体部付きのインストルメントパネル（以下「インパネ」と記す。）の表皮（レリーフレス／インビジブル仕様）を例に採り説明するが、その他、サイドドア、ピラー、フロント・バックシート用エアバッグ用蓋体部の表皮等にも適応が可能である。
【０００３】
【背景技術】
自動車においては、昨今、エアバッグ装置が標準装備されるようになってきている。図１に示すようなインパネ１２における、エアバッグ装置Ｍの組み付け部位（図１の２−２線部位）におけるエアバッグ蓋体部１４の構成として、例えば図２に示すような構成のものがあった。
【０００４】
すなわち、外側から表皮１６／発泡層（クッション層）１８／基体２０を備え、基体蓋体部２２は、裏面側に左・右ヒンジ溝２４、２６及び基体テアライン部（溝）２８を備えた構成であり、テアライン溝２８及びヒンジ溝２４、２６で区画されている。基体蓋体部（通常、軟質プラスチック製）２２と基体本体部（通常、硬質プラスチック製）２３とは射出成形により融着一体化されており、基体蓋体部２２は、該ヒンジ溝２４、２６をヒンジ中心として、上部へ回動可能な構成とされている。また表皮１６は、エアバッグ蓋体部１４を含めたインパネ全体の表皮として射出成形により融着一体形成されており、レリーフラインが表面に形成されていた。
【０００５】
通常、エアバッグ本体３０は、エアバッグ装置Ｍが作動して自動車内装品に形成されたエアバッグ用蓋体部テアラインＴを破断することにより車室内乗員側へ開いて膨出する。
【０００６】
上記インパネ１２におけるテアラインＴの破断は、下記の如く起こる。まず、エアバッグ本体３０の膨張により、基体蓋体部２２が内部（下部）から押圧される。この際、基体蓋体部２２に形成された基体テアライン溝２８に応力が集中して、基体テアライン溝２８形成部位が破断後、クッション層１８においては基体テアライン溝２８底部との距離が最短の部位（最小断面部位）に応力が集中して、縦方向に亀裂が表皮テアライン部（レリーフライン）３２の先端部位に向かって伝播する。そして、該亀裂伝播が表皮１６の表皮テアライン部（レリーフライン）３２近くまで達すると、該表皮テアライン部３２は、表皮１６の他の部位に比べて脆弱であるため、テアライン部３２が迅速に破断される。即ち、テアライン部Ｔでの表皮１６の破断性（破断速度）を充分に確保できる。
【０００７】
近年、意匠性向上の見地からエアバッグ用蓋体部付き自動車内装品（特にインパネのエアバッグ蓋体部（リッド部）１４のレリーフラインレス化、いわゆるインパネ一体エアバッグ蓋体部のインビジブル化の要請が強くなりつつある。
【０００８】
このため、表皮を備えたエアバッグ用蓋体部付き自動車内装品において、エアバッグ本体展開時に該表皮が所定の位置、すなわちテアライン部位で破断するよう、該表皮裏面からレーザー加工等を施して、表皮のテアライン部位に開裂線（スリット）を形成する技術が知られている。（特開２０００−２８０８４７等公報参照）。
【０００９】
しかし、上記レーザー加工は設備投資費用、ランニングコスト等が高く、製品のコストアップにつながるという問題点を有していた。
【００１０】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記にかんがみて、エアバッグ用蓋体部付き自動車内装品の表皮を熱成形（真空成形）するに際し、製品のコストアップを抑え、かつテアライン部（破断予定部）で確実に破断させることのできる表皮の熱成形方法を提供することにある。
【００１１】
本発明者らは、上記にかんがみて、自動車内装品表皮の意匠性及びコスト性の双方の確保をするために、相対的に低コストで成形可能な熱成形に着目して、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の自動車内装品表皮の熱成形方法に想到した。
【００１２】
エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮の熱成形方法であって、該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法において、前記熱成形は、雄・雌両型を用いたプレス成形により予備賦形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法であり、前記真空成形を雌型で行うとともに、前記真空成形の真空吸引時に、前記雄型に埋設されたテアライン形成刃体を、該テアライン形成刃体の設けられた近接センサの検出信号により前記表皮テアライン部の残肉厚を判断し、突出・後退させることにより表皮素材裏面に前記表皮テアライン部を形成することを特徴とする。
【００１３】
プレス成形により予備賦形後、表面側賦形面（雌型賦形面）に真空引きで表皮素材を密着させて賦形するため、真空成形のみで賦形する肉厚バラツキ及び表面側（意匠賦形面）再現性の悪さを解決できる。
【００１４】
そして、雌型で真空成形（真空吸引）するため、雄型で真空成形する場合に比して、成形完了後の離型性（型離れ）が良好で成形生産性が向上する。
【００１５】
特に、自動車内装品表皮は薄いため（せいぜい２ｍｍ以下、通常、０．５〜1．０ｍｍ）、破断予定溝部（破断予定脆弱部）が形成された状態では離型が困難であると、離型時に表皮が破断するおそれがある。
【００１６】
そして、表皮素材がまだ熱変形可能な温度である真空成形時（真空吸引時）にテアライン形成刃体を突出させて表皮テアライン部を形成するため、押圧力が小さくてすみ、たとえ、一時的に表面側に表皮テアライン部形成隆起が形成されたとしても、真空吸引により平準化（平滑化）されて、表皮テアライン部加工跡が形成されることはない。
【００１７】
上記構成において、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高い温度とすることができる。自動車内装品表皮は、前述の通り薄いため、小さな押圧力でテアラインの形成が可能である。特に、表皮素材がオレフィン系やアミド系などの結晶性の高い材料にあっては、材料の結晶化温度より高い温度とすることで破断特性の優れたテアラインを形成することができる。
【００１８】
また、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高く、かつ、表皮素材の裏面側溶融温度以下とすることが望ましい。溶融温度より高い温度で溝部を形成しようとすると、溝部では表皮表面温度が溶融温度より高くなり、テアライン形成刃体の後退により溝部内部の表面が引張られ、溝部の形状が崩れる場合があるため、十分な冷却時間が必要になる。
【００１９】
更に、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側溶融温度より高い温度とすることもできる。破断予定溝部の底部が湾曲形状（滑らか）となり、破断予定溝部が表面（意匠面）側の意匠性に悪影響を与えず、溝も全体にわたり均等な深さで形成される。即ち、真空吸引時に表皮テアライン部（溝）形成を行うため表皮素材は逃げ易い。テアライン形成刃部（溝賦形突部）で熱塑性変形により溝部を形成しようとすると、特に、自動車内装品表皮が、比較的厚い場合には、侵入度にバラツキが発生して溝深さにバラツキが発生しやすいとともに、意匠面側に溝部に沿った隆起部が形成され易い。また、溝幅のほとんどないスリット(剪断溝）を溝形成刃で形成すると、上記同様刃の切れ具合で溝深さに差が発生しやすい。溝深さのバラツキは、破断予定溝部における破断特性にバラツキを発生させやすい。
【００２０】
上記構成の自動車内装品の成形方法には、例えば、下記構成の熱成形用金型を使用する。
【００２１】
エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮を熱成形する際に使用し、該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法に使用する熱成形用金型において、真空成形を行う雌型と、該雌型と協働してプレス成形を行う雄型とを備え、該雄型が、該雄型の賦形面から突出・後退可能に前記テアライン形成刃体を備え、該テアライン形成刃体に設けられ、前記表皮テアライン部の残肉厚を調節する近接センサを備えていることを特徴とする。
【００２２】
そして、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えているものとする。
【００２３】
また、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く、かつ、前記表皮の溶融温度以上に刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えていることが望ましい。
【００２４】
更に、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の溶融温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えているものとすることができる。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
次に、本発明の第一実施形態について、エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品として、前述同様、図１〜２に示すようなインパネ１２を例に採り説明をする。
【００３０】
そして、インパネ１２における表皮１６は、レリーフラインレス、いわゆる蓋体部（リッド部）インビジブルタイプに使用するものであって、表皮裏面に表皮テアライン部（溝）が形成されている（図２（Ｂ）参照）。
【００３１】
このとき、表皮テアライン部（溝）３３の深さｈは、表皮肉厚ｔを０．７ｍｍとしたとき、ｈ＝０．２〜０．５ｍｍとする。ｈが小さすぎると、破断迅速性（エアバッグ展開性能）を確保し難く、ｈが大きすぎると、表皮テアライン部３３の加工跡が意匠面(表面）に顕現し易い。即ち、テアライン溝が表面に透けて見えるおそれがある。
【００３２】
そして、上記表皮は表皮素材を熱成形して調製する。
【００３３】
ここで、表皮素材（ワーク）は、オレフィン系、エステル系、アミド系、スチレン系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）材料を用いてカレンダー加工や押し出し成形により製造したシート材を適宜寸法に裁断して調製する。上記ＴＰＥのうち、ポリオレフィン系のものが、硬さの選択範囲が広くて望ましい。
【００３４】
そして、熱成形は、図３に示す如く、雄・雌両型３４、３６を用いたプレス成形により予備賦形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法により行う。
【００３５】
ここで、雌型３６には、その意匠（表面）賦形面には、真空吸引孔３８が多数形成されている。雌型３６で真空賦形（真空成形）、特に意匠面賦形をするためである。雌型で真空賦形するため、真空賦形された表皮素材（熱成形品）の雌型３６からの離型が容易となる。また、真空賦形により意匠面賦形するため、意匠面の再現性が良好となる。なお、真空吸引孔３８が大きい場合は、真空吸引孔跡が表皮表面（意匠面）に形成されるおそれがあるため、通常、雌型賦形面３６ａはエンボス加工面（しぼ付け加工面）とする。
【００３６】
また、これらの真空吸引細孔３８の孔径は１〜１０μｍであり、孔ピッチは、５〜１５ｍｍ、望ましくは１０ｍｍ前後とする。ここで、孔径が大きすぎると、表皮意匠面に吸引孔跡が出易く（特に表皮意匠面を、エンボス面としない場合）、逆に孔径が小さ過ぎると吸引抵抗が大きくて微細な賦形面の再生が困難となる。孔ピッチが小さ過ぎると、金型の加工工数に嵩み、逆に孔ピッチが大きすぎると吸引賦形力を充分に得難く、孔径が小さ過ぎる場合と同様、微細な賦形面の再生が困難となる。
【００３７】
そして、雄型３４には、テアライン形成刃体（テアライン形成突条）４０が突出・後退可能に付設（埋設)されている。具体的には、下記の如くである。
【００３８】
具体的には、テアライン形成刃体４０は、図４に示す如く、変形Ｈ字形の突条(刃部）４２を備えた板状体で、刃体保持ブロック体４４に結合されて雄型（プラグ型）３４に形成された筒状凹部４６に摺動可能に保持されている。
【００３９】
ここで刃部は、通常、連続体４２（図５Ａ）、不連続体４２Ａ（図５Ｂ）又は連続体４２Ｂ／不連続体４３混成（図５Ｃ）とする。このときの刃部４２、４２Ａ、４２Ｂの刃先角度は、通常、７〜３０°の範囲で適宜選定する。また、不連続状とするときは、ａ：ｂ＝５：０．５〜０．５：０．５とする。なお、図５Ｃに示す不連続体４３は、φ１ｍｍ前後の針体を連続的に並べて形成したものである。また、テアライン形成刃体４０には、４個の近接センサ４８が埋設されて、エアシリンダ４５で刃体保持ブロック４４を介して前進したとき前進して表皮テアライン部（溝）３３が深くなりすぎないようになっている。即ち、近接センサ４８は、その検知信号をエアシリンダ４５の駆動部（図示しないエアポンプ）に入力するようになっている。また、近接センサ４８は、刃部４２の上限位置を段階的に即ち、表皮テアライン部３３における残肉厚が，０．３、０．４、０．５ｍｍの三段階に調節可能とされている。
【００４０】
そして、刃体保持ブロック４４は、エアシリンダ４５と結合されて、テアライン形成刃体４０の刃部４２を雄型３４の押圧面（賦形面）３４ａから突出・後退可能とされている。
【００４１】
また、刃体保持ブロック４４には、表面側に温度センサ５０が取付けられるとともに、その内側に、電熱ヒータ（シーズドヒータ）５２が埋設されている。
温度センサ５０は、刃部４２の温度を測定してその検知信号を、電熱ヒータ５２に入力するようになっている。ここで、刃部４２の温度は、表皮素材の裏面側溶融温度より若干に高くなるように電熱ヒータ５２で局部加熱できるようになっている。
【００４２】
例えば表皮素材がＴＰＯ系の場合、溶融温度を１７０℃としたとき、それより若干（１０〜２０℃）程度高い１８０〜２００℃とする。
【００４３】
次に、上記構成の雄・雌両型を使用しての表皮の熱成形する方法について説明をする。
【００４４】
まず、表皮素材である略矩形のシート材Ｓを矩形チャック（クランプ）５４で四方（全周）から挟んで（クランプして）、熱変形可能な温度１６０℃前後にシート材ヒータ５６で加熱する。
【００４５】
続いて、クランプ５４で挟んだまま雌型３６の直下に移動させ、続いて、雌型３６を下降させると同時に、雄型３４も上昇させる。このときの下降・上昇速度は、１０００〜３０００ｍｍ／minとする。
【００４６】
そして、型締め直前（通常、１〜２秒前）となった時点で、即ち予備賦形させた時点で、真空吸引を開始すると同時に、電熱ヒータ５２を通電して刃部４２を局部加熱させて１８０〜２３０℃とするとともに、エアシリンダ４５を駆動させてブロック体４４を前進させる。
【００４７】
すると、表皮素材Ｓが雌型３６の賦形面（意匠型面）３６ａに真空密着して良好に意匠型面が再現される。このときの真空吸引時間は１０〜６０秒（型締め完了後８〜５９秒）、望ましくは１０〜１５秒（型締め完了後８〜１４秒）、刃部突出時間（テアライン形成時間）は０．５〜７秒、望ましくは０．５〜１秒とする。
【００４８】
このとき、そして真空引き後、約２０〜３０秒の冷却時間（放置時間）をおいて、加熱成形を完了する。即ち、型閉じ完了後、約３０〜４５秒で型開きとなる。
【００４９】
こうして熱成形をした表皮は、離型した後、トリミングを行ってインパネ用表皮とする。
【００５０】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の自動車内装品表皮も第一実施形態と同様に、図１〜２に示す如くエアバッグ飛び出しのための蓋体部１４を備えたインパネであり、レリーフラインレス、いわゆる蓋体部（リッド部）インビジブルタイプで、表皮裏面に表皮テアライン部が形成されているものである。
【００５１】
そして、この第二実施形態における表皮も、図３に示す、雄・雌型３４、３６を用いたプレス成形により予備成形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法で熱成形される。
【００５２】
第二実施形態において、特徴的な点は、雄型（プラグ型）３４に形成された筒状凹部４６に摺動可能に保持されている刃体保持ブロック体４４に付設（埋設）されているテアライン形成刃体を、第一実施形態と同様に、刃体保持ブロック４４に埋設された電熱ヒータ（シーズドヒータ）５２により加熱し、温度センサ５０による検知信号を電熱ヒータ５２に入力することにより温調されるが、電熱ヒータにより、加熱される温度は、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高ければよく、さらに、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高く、かつ、表皮素材の裏面側溶融温度以下とすることが望ましい。
【００５３】
例えば，表皮素材がＴＰＯ系の場合、軟化温度を１１０℃、溶融温度を１７０℃
としたとき、軟化温度より若干高く、溶融温度より低い１３０〜１７０℃とする。
【００５４】
第二実施形態では、上記電熱ヒータ５２の加熱温度以外は、第一実施形態と同様である。
【００５５】
次に、上記第一実施形態及び第二実施形態の表皮を用いてのインパネの成形方法を説明する。
【００５６】
上記第一実施形態及び第二実施形態で形成された表皮は、従来の表皮と同様、自動車内装品用の表皮として使用できる。
【００５７】
例えば、ＰＰＣ（カーボン充填ポリプロピレン）、ＰＰＧ（ガラス繊維充填ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）／ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳＧ（ガラス繊維充填アリル）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等のプラスチック材、アルミ、鋼板などの素材からなるインパネ基体２０、及びウレタン、ＰＰＦ、ＰＰビーズ発泡などの素材からなる発泡層（クッション層）１８とともに組み合わされてインパネ１２として使用できる（図２参照）。
【００５８】
インパネ１２は、慣用の方法により、例えば、下記の如く製造する。
【００５９】
まず、前記の如く製造した表皮１６（厚み約０．７mm）を、発泡層射出成形用金型の雌型にセットし、予め射出成形しておいたインパネ基体２０を同じく雌型にセットし、型閉じした後、発泡層材料を射出成形して、図2に示すような、基本的に基体２０、発泡層１８及び表皮１６からなるインパネ１２を成形する。なお、雄型としては、基体20の成形用金型における雄型を、基体２０を離型せずに兼ねてもよい。
【００６０】
上記インパネ１２は、エアバッグ装置Ｍを組み付け、実車に装着して使用をする。
【００６１】
エアバッグ装置Ｍは、基本的には、バッグ本体３０と、該バッグ本体３０に膨張ガスを流入させるインフレータ６０と、それらの部材を一体化させるバッグケース６２とからなる。バッグケース６２は、インフレ―タ６０を保持し、バッグ本体３０内に膨張ガス流入をガイドするディフューザ缶６４が一体化されている。
【００６２】
そして、バッグケース６２の前・後壁６２ａ、６２ｂに、基体２０の裏面に形成された前・後取付け壁２１Ａ、２１Ｂを挿入係合させて、エアバッグアセンブリとし、図示しないブラケットを介して車体（実車）に装着する。
【００６３】
そして、車体に所定値以上の衝撃荷重が作用すると、バッグ蓋体部１４のテアラインＴが下記の如く破断して、蓋体部が開いてエアバッグが迅速に膨張展開する。
【００６４】
まず、バッグ本体３０が、膨張することにより基体２０を裏側（下面）から押圧する。この体、基体２０におけるＶ字形切り欠きにより形成された基体テアライン溝２８に応力が集中して、基体テアライン溝２８形成部位が破断した後、発泡層１８においては基体テアライン溝２８と表皮テアライン部３３とを結ぶ線(最短に距離）に応力が集中して、表皮テアライン部３３に向かう亀裂伝播が発生する。この亀裂伝播が表皮テアライン部３３に達成すると、該表皮テアライン部部３３は、表皮１６における他の部位に比して脆弱であるため応力が集中して、表皮１６の伸びが本来の破断伸びに達するはるか前に表皮１６が破断する（引き裂かれる）。したがって、表皮１６が伸びて、バッグ蓋体部の完全な展開状態が遅延するようなことがなく、バッグ展開特性が確保できる。即ち、バッグドア部インビジブルタイプのインパネにおける表皮を、レザー等の特別な後処理（後加工）によりしなくても製造できる。
【００６５】
なお、これらの実施形態は次のように変更して具体化することも可能である。
▲１▼電熱ヒータ５２を、雌型３６の真空吸引の開始前に通電し、予め所定温度まで所定温度まで加熱しておくことで、成形時間を短縮することが可能となる。
▲２▼約２０〜３０秒の冷却時間（放置時間）中においても、真空吸引を続行することで、より意匠型面が良好に再現することができる。
【００６６】
なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、真空成形と同時的に表皮テアライン部を形成する技術が、特開平４−１２６２２２号、特開平９−２１８９号、特開２０００−１５９０４７等の刊行物に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する蓋体部付きインストルメントパネルを示す全体斜視図
【図２】図１における２−２線概略断面図
【図３】本発明における表皮の製造方法を示す概略工程図
【図４】図３における雄型（プラグ）の概略斜視図
【図５】図４におけるテアライン形成刃体の各態様を示す斜視図
【符号の説明】
１２ インストルメントパネル（インパネ）
１６ インパネ表皮
１８ インパネ発泡層
２２ 基体蓋体部
２８ 基体テアライン溝
３３ 表皮テアライン部
３４ 表皮熱成形用雄型（プラグ：下型）
３６ 表皮熱成形用雌型（上型）
３８ 雌型の真空吸引孔
４０ テアライン形成刃体
４２ テアライン形成刃部（テアライン形成突条）
５２ シート材（表皮素材）ヒータ
Ｔ エアバッグ蓋体部テアライン
Ｍ エアバッグ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品に使用する表皮の熱成形方法に関する。
【０００２】
以下、本明細書においては、主としてエアバッグ用蓋体部付きのインストルメントパネル（以下「インパネ」と記す。）の表皮（レリーフレス／インビジブル仕様）を例に採り説明するが、その他、サイドドア、ピラー、フロント・バックシート用エアバッグ用蓋体部の表皮等にも適応が可能である。
【０００３】
【背景技術】
自動車においては、昨今、エアバッグ装置が標準装備されるようになってきている。図１に示すようなインパネ１２における、エアバッグ装置Ｍの組み付け部位（図１の２−２線部位）におけるエアバッグ蓋体部１４の構成として、例えば図２に示すような構成のものがあった。
【０００４】
すなわち、外側から表皮１６／発泡層（クッション層）１８／基体２０を備え、基体蓋体部２２は、裏面側に左・右ヒンジ溝２４、２６及び基体テアライン部（溝）２８を備えた構成であり、テアライン溝２８及びヒンジ溝２４、２６で区画されている。基体蓋体部（通常、軟質プラスチック製）２２と基体本体部（通常、硬質プラスチック製）２３とは射出成形により融着一体化されており、基体蓋体部２２は、該ヒンジ溝２４、２６をヒンジ中心として、上部へ回動可能な構成とされている。また表皮１６は、エアバッグ蓋体部１４を含めたインパネ全体の表皮として射出成形により融着一体形成されており、レリーフラインが表面に形成されていた。
【０００５】
通常、エアバッグ本体３０は、エアバッグ装置Ｍが作動して自動車内装品に形成されたエアバッグ用蓋体部テアラインＴを破断することにより車室内乗員側へ開いて膨出する。
【０００６】
上記インパネ１２におけるテアラインＴの破断は、下記の如く起こる。まず、エアバッグ本体３０の膨張により、基体蓋体部２２が内部（下部）から押圧される。この際、基体蓋体部２２に形成された基体テアライン溝２８に応力が集中して、基体テアライン溝２８形成部位が破断後、クッション層１８においては基体テアライン溝２８底部との距離が最短の部位（最小断面部位）に応力が集中して、縦方向に亀裂が表皮テアライン部（レリーフライン）３２の先端部位に向かって伝播する。そして、該亀裂伝播が表皮１６の表皮テアライン部（レリーフライン）３２近くまで達すると、該表皮テアライン部３２は、表皮１６の他の部位に比べて脆弱であるため、テアライン部３２が迅速に破断される。即ち、テアライン部Ｔでの表皮１６の破断性（破断速度）を充分に確保できる。
【０００７】
近年、意匠性向上の見地からエアバッグ用蓋体部付き自動車内装品（特にインパネのエアバッグ蓋体部（リッド部）１４のレリーフラインレス化、いわゆるインパネ一体エアバッグ蓋体部のインビジブル化の要請が強くなりつつある。
【０００８】
このため、表皮を備えたエアバッグ用蓋体部付き自動車内装品において、エアバッグ本体展開時に該表皮が所定の位置、すなわちテアライン部位で破断するよう、該表皮裏面からレーザー加工等を施して、表皮のテアライン部位に開裂線（スリット）を形成する技術が知られている。（特開２０００−２８０８４７等公報参照）。
【０００９】
しかし、上記レーザー加工は設備投資費用、ランニングコスト等が高く、製品のコストアップにつながるという問題点を有していた。
【００１０】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記にかんがみて、エアバッグ用蓋体部付き自動車内装品の表皮を熱成形（真空成形）するに際し、製品のコストアップを抑え、かつテアライン部（破断予定部）で確実に破断させることのできる表皮の熱成形方法を提供することにある。
【００１１】
本発明者らは、上記にかんがみて、自動車内装品表皮の意匠性及びコスト性の双方の確保をするために、相対的に低コストで成形可能な熱成形に着目して、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の自動車内装品表皮の熱成形方法に想到した。
【００１２】
エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮の熱成形方法であって、該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法において、前記熱成形は、雄・雌両型を用いたプレス成形により予備賦形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法であり、前記真空成形を雌型で行うとともに、前記真空成形の真空吸引時に、前記雄型に埋設されたテアライン形成刃体を、該テアライン形成刃体の設けられた近接センサの検出信号により前記表皮テアライン部の残肉厚を判断し、突出・後退させることにより表皮素材裏面に前記表皮テアライン部を形成することを特徴とする。
【００１３】
プレス成形により予備賦形後、表面側賦形面（雌型賦形面）に真空引きで表皮素材を密着させて賦形するため、真空成形のみで賦形する肉厚バラツキ及び表面側（意匠賦形面）再現性の悪さを解決できる。
【００１４】
そして、雌型で真空成形（真空吸引）するため、雄型で真空成形する場合に比して、成形完了後の離型性（型離れ）が良好で成形生産性が向上する。
【００１５】
特に、自動車内装品表皮は薄いため（せいぜい２ｍｍ以下、通常、０．５〜1．０ｍｍ）、破断予定溝部（破断予定脆弱部）が形成された状態では離型が困難であると、離型時に表皮が破断するおそれがある。
【００１６】
そして、表皮素材がまだ熱変形可能な温度である真空成形時（真空吸引時）にテアライン形成刃体を突出させて表皮テアライン部を形成するため、押圧力が小さくてすみ、たとえ、一時的に表面側に表皮テアライン部形成隆起が形成されたとしても、真空吸引により平準化（平滑化）されて、表皮テアライン部加工跡が形成されることはない。
【００１７】
上記構成において、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高い温度とすることができる。自動車内装品表皮は、前述の通り薄いため、小さな押圧力でテアラインの形成が可能である。特に、表皮素材がオレフィン系やアミド系などの結晶性の高い材料にあっては、材料の結晶化温度より高い温度とすることで破断特性の優れたテアラインを形成することができる。
【００１８】
また、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高く、かつ、表皮素材の裏面側溶融温度以下とすることが望ましい。溶融温度より高い温度で溝部を形成しようとすると、溝部では表皮表面温度が溶融温度より高くなり、テアライン形成刃体の後退により溝部内部の表面が引張られ、溝部の形状が崩れる場合があるため、十分な冷却時間が必要になる。
【００１９】
更に、テアライン形成刃体の刃部（溝形成刃部または溝賦形突部）の温度（先端温度）を、表皮素材の裏面側溶融温度より高い温度とすることもできる。破断予定溝部の底部が湾曲形状（滑らか）となり、破断予定溝部が表面（意匠面）側の意匠性に悪影響を与えず、溝も全体にわたり均等な深さで形成される。即ち、真空吸引時に表皮テアライン部（溝）形成を行うため表皮素材は逃げ易い。テアライン形成刃部（溝賦形突部）で熱塑性変形により溝部を形成しようとすると、特に、自動車内装品表皮が、比較的厚い場合には、侵入度にバラツキが発生して溝深さにバラツキが発生しやすいとともに、意匠面側に溝部に沿った隆起部が形成され易い。また、溝幅のほとんどないスリット(剪断溝）を溝形成刃で形成すると、上記同様刃の切れ具合で溝深さに差が発生しやすい。溝深さのバラツキは、破断予定溝部における破断特性にバラツキを発生させやすい。
【００２０】
上記構成の自動車内装品の成形方法には、例えば、下記構成の熱成形用金型を使用する。
【００２１】
エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮を熱成形する際に使用し、該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法に使用する熱成形用金型において、真空成形を行う雌型と、該雌型と協働してプレス成形を行う雄型とを備え、該雄型が、該雄型の賦形面から突出・後退可能に前記テアライン形成刃体を備え、該テアライン形成刃体に設けられ、前記表皮テアライン部の残肉厚を調節する近接センサを備えていることを特徴とする。
【００２２】
そして、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えているものとする。
【００２３】
また、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く、かつ、前記表皮の溶融温度以上に刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えていることが望ましい。
【００２４】
更に、表皮テアライン部（破断予定溝部）を熱変形加工溝とする場合は、テアライン形成刃体が前記表皮の溶融温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えているものとすることができる。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
次に、本発明の第一実施形態について、エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品として、前述同様、図１〜２に示すようなインパネ１２を例に採り説明をする。
【００３０】
そして、インパネ１２における表皮１６は、レリーフラインレス、いわゆる蓋体部（リッド部）インビジブルタイプに使用するものであって、表皮裏面に表皮テアライン部（溝）が形成されている（図２（Ｂ）参照）。
【００３１】
このとき、表皮テアライン部（溝）３３の深さｈは、表皮肉厚ｔを０．７ｍｍとしたとき、ｈ＝０．２〜０．５ｍｍとする。ｈが小さすぎると、破断迅速性（エアバッグ展開性能）を確保し難く、ｈが大きすぎると、表皮テアライン部３３の加工跡が意匠面(表面）に顕現し易い。即ち、テアライン溝が表面に透けて見えるおそれがある。
【００３２】
そして、上記表皮は表皮素材を熱成形して調製する。
【００３３】
ここで、表皮素材（ワーク）は、オレフィン系、エステル系、アミド系、スチレン系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）材料を用いてカレンダー加工や押し出し成形により製造したシート材を適宜寸法に裁断して調製する。上記ＴＰＥのうち、ポリオレフィン系のものが、硬さの選択範囲が広くて望ましい。
【００３４】
そして、熱成形は、図３に示す如く、雄・雌両型３４、３６を用いたプレス成形により予備賦形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法により行う。
【００３５】
ここで、雌型３６には、その意匠（表面）賦形面には、真空吸引孔３８が多数形成されている。雌型３６で真空賦形（真空成形）、特に意匠面賦形をするためである。雌型で真空賦形するため、真空賦形された表皮素材（熱成形品）の雌型３６からの離型が容易となる。また、真空賦形により意匠面賦形するため、意匠面の再現性が良好となる。なお、真空吸引孔３８が大きい場合は、真空吸引孔跡が表皮表面（意匠面）に形成されるおそれがあるため、通常、雌型賦形面３６ａはエンボス加工面（しぼ付け加工面）とする。
【００３６】
また、これらの真空吸引細孔３８の孔径は１〜１０μｍであり、孔ピッチは、５〜１５ｍｍ、望ましくは１０ｍｍ前後とする。ここで、孔径が大きすぎると、表皮意匠面に吸引孔跡が出易く（特に表皮意匠面を、エンボス面としない場合）、逆に孔径が小さ過ぎると吸引抵抗が大きくて微細な賦形面の再生が困難となる。孔ピッチが小さ過ぎると、金型の加工工数に嵩み、逆に孔ピッチが大きすぎると吸引賦形力を充分に得難く、孔径が小さ過ぎる場合と同様、微細な賦形面の再生が困難となる。
【００３７】
そして、雄型３４には、テアライン形成刃体（テアライン形成突条）４０が突出・後退可能に付設（埋設)されている。具体的には、下記の如くである。
【００３８】
具体的には、テアライン形成刃体４０は、図４に示す如く、変形Ｈ字形の突条(刃部）４２を備えた板状体で、刃体保持ブロック体４４に結合されて雄型（プラグ型）３４に形成された筒状凹部４６に摺動可能に保持されている。
【００３９】
ここで刃部は、通常、連続体４２（図５Ａ）、不連続体４２Ａ（図５Ｂ）又は連続体４２Ｂ／不連続体４３混成（図５Ｃ）とする。このときの刃部４２、４２Ａ、４２Ｂの刃先角度は、通常、７〜３０°の範囲で適宜選定する。また、不連続状とするときは、ａ：ｂ＝５：０．５〜０．５：０．５とする。なお、図５Ｃに示す不連続体４３は、φ１ｍｍ前後の針体を連続的に並べて形成したものである。また、テアライン形成刃体４０には、４個の近接センサ４８が埋設されて、エアシリンダ４５で刃体保持ブロック４４を介して前進したとき前進して表皮テアライン部（溝）３３が深くなりすぎないようになっている。即ち、近接センサ４８は、その検知信号をエアシリンダ４５の駆動部（図示しないエアポンプ）に入力するようになっている。また、近接センサ４８は、刃部４２の上限位置を段階的に即ち、表皮テアライン部３３における残肉厚が，０．３、０．４、０．５ｍｍの三段階に調節可能とされている。
【００４０】
そして、刃体保持ブロック４４は、エアシリンダ４５と結合されて、テアライン形成刃体４０の刃部４２を雄型３４の押圧面（賦形面）３４ａから突出・後退可能とされている。
【００４１】
また、刃体保持ブロック４４には、表面側に温度センサ５０が取付けられるとともに、その内側に、電熱ヒータ（シーズドヒータ）５２が埋設されている。
温度センサ５０は、刃部４２の温度を測定してその検知信号を、電熱ヒータ５２に入力するようになっている。ここで、刃部４２の温度は、表皮素材の裏面側溶融温度より若干に高くなるように電熱ヒータ５２で局部加熱できるようになっている。
【００４２】
例えば表皮素材がＴＰＯ系の場合、溶融温度を１７０℃としたとき、それより若干（１０〜２０℃）程度高い１８０〜２００℃とする。
【００４３】
次に、上記構成の雄・雌両型を使用しての表皮の熱成形する方法について説明をする。
【００４４】
まず、表皮素材である略矩形のシート材Ｓを矩形チャック（クランプ）５４で四方（全周）から挟んで（クランプして）、熱変形可能な温度１６０℃前後にシート材ヒータ５６で加熱する。
【００４５】
続いて、クランプ５４で挟んだまま雌型３６の直下に移動させ、続いて、雌型３６を下降させると同時に、雄型３４も上昇させる。このときの下降・上昇速度は、１０００〜３０００ｍｍ／minとする。
【００４６】
そして、型締め直前（通常、１〜２秒前）となった時点で、即ち予備賦形させた時点で、真空吸引を開始すると同時に、電熱ヒータ５２を通電して刃部４２を局部加熱させて１８０〜２３０℃とするとともに、エアシリンダ４５を駆動させてブロック体４４を前進させる。
【００４７】
すると、表皮素材Ｓが雌型３６の賦形面（意匠型面）３６ａに真空密着して良好に意匠型面が再現される。このときの真空吸引時間は１０〜６０秒（型締め完了後８〜５９秒）、望ましくは１０〜１５秒（型締め完了後８〜１４秒）、刃部突出時間（テアライン形成時間）は０．５〜７秒、望ましくは０．５〜１秒とする。
【００４８】
このとき、そして真空引き後、約２０〜３０秒の冷却時間（放置時間）をおいて、加熱成形を完了する。即ち、型閉じ完了後、約３０〜４５秒で型開きとなる。
【００４９】
こうして熱成形をした表皮は、離型した後、トリミングを行ってインパネ用表皮とする。
【００５０】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の自動車内装品表皮も第一実施形態と同様に、図１〜２に示す如くエアバッグ飛び出しのための蓋体部１４を備えたインパネであり、レリーフラインレス、いわゆる蓋体部（リッド部）インビジブルタイプで、表皮裏面に表皮テアライン部が形成されているものである。
【００５１】
そして、この第二実施形態における表皮も、図３に示す、雄・雌型３４、３６を用いたプレス成形により予備成形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法で熱成形される。
【００５２】
第二実施形態において、特徴的な点は、雄型（プラグ型）３４に形成された筒状凹部４６に摺動可能に保持されている刃体保持ブロック体４４に付設（埋設）されているテアライン形成刃体を、第一実施形態と同様に、刃体保持ブロック４４に埋設された電熱ヒータ（シーズドヒータ）５２により加熱し、温度センサ５０による検知信号を電熱ヒータ５２に入力することにより温調されるが、電熱ヒータにより、加熱される温度は、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高ければよく、さらに、表皮素材の裏面側熱軟化温度より高く、かつ、表皮素材の裏面側溶融温度以下とすることが望ましい。
【００５３】
例えば，表皮素材がＴＰＯ系の場合、軟化温度を１１０℃、溶融温度を１７０℃
としたとき、軟化温度より若干高く、溶融温度より低い１３０〜１７０℃とする。
【００５４】
第二実施形態では、上記電熱ヒータ５２の加熱温度以外は、第一実施形態と同様である。
【００５５】
次に、上記第一実施形態及び第二実施形態の表皮を用いてのインパネの成形方法を説明する。
【００５６】
上記第一実施形態及び第二実施形態で形成された表皮は、従来の表皮と同様、自動車内装品用の表皮として使用できる。
【００５７】
例えば、ＰＰＣ（カーボン充填ポリプロピレン）、ＰＰＧ（ガラス繊維充填ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）／ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳＧ（ガラス繊維充填アリル）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等のプラスチック材、アルミ、鋼板などの素材からなるインパネ基体２０、及びウレタン、ＰＰＦ、ＰＰビーズ発泡などの素材からなる発泡層（クッション層）１８とともに組み合わされてインパネ１２として使用できる（図２参照）。
【００５８】
インパネ１２は、慣用の方法により、例えば、下記の如く製造する。
【００５９】
まず、前記の如く製造した表皮１６（厚み約０．７mm）を、発泡層射出成形用金型の雌型にセットし、予め射出成形しておいたインパネ基体２０を同じく雌型にセットし、型閉じした後、発泡層材料を射出成形して、図2に示すような、基本的に基体２０、発泡層１８及び表皮１６からなるインパネ１２を成形する。なお、雄型としては、基体20の成形用金型における雄型を、基体２０を離型せずに兼ねてもよい。
【００６０】
上記インパネ１２は、エアバッグ装置Ｍを組み付け、実車に装着して使用をする。
【００６１】
エアバッグ装置Ｍは、基本的には、バッグ本体３０と、該バッグ本体３０に膨張ガスを流入させるインフレータ６０と、それらの部材を一体化させるバッグケース６２とからなる。バッグケース６２は、インフレ―タ６０を保持し、バッグ本体３０内に膨張ガス流入をガイドするディフューザ缶６４が一体化されている。
【００６２】
そして、バッグケース６２の前・後壁６２ａ、６２ｂに、基体２０の裏面に形成された前・後取付け壁２１Ａ、２１Ｂを挿入係合させて、エアバッグアセンブリとし、図示しないブラケットを介して車体（実車）に装着する。
【００６３】
そして、車体に所定値以上の衝撃荷重が作用すると、バッグ蓋体部１４のテアラインＴが下記の如く破断して、蓋体部が開いてエアバッグが迅速に膨張展開する。
【００６４】
まず、バッグ本体３０が、膨張することにより基体２０を裏側（下面）から押圧する。この体、基体２０におけるＶ字形切り欠きにより形成された基体テアライン溝２８に応力が集中して、基体テアライン溝２８形成部位が破断した後、発泡層１８においては基体テアライン溝２８と表皮テアライン部３３とを結ぶ線(最短に距離）に応力が集中して、表皮テアライン部３３に向かう亀裂伝播が発生する。この亀裂伝播が表皮テアライン部３３に達成すると、該表皮テアライン部部３３は、表皮１６における他の部位に比して脆弱であるため応力が集中して、表皮１６の伸びが本来の破断伸びに達するはるか前に表皮１６が破断する（引き裂かれる）。したがって、表皮１６が伸びて、バッグ蓋体部の完全な展開状態が遅延するようなことがなく、バッグ展開特性が確保できる。即ち、バッグドア部インビジブルタイプのインパネにおける表皮を、レザー等の特別な後処理（後加工）によりしなくても製造できる。
【００６５】
なお、これらの実施形態は次のように変更して具体化することも可能である。
▲１▼電熱ヒータ５２を、雌型３６の真空吸引の開始前に通電し、予め所定温度まで所定温度まで加熱しておくことで、成形時間を短縮することが可能となる。
▲２▼約２０〜３０秒の冷却時間（放置時間）中においても、真空吸引を続行することで、より意匠型面が良好に再現することができる。
【００６６】
なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、真空成形と同時的に表皮テアライン部を形成する技術が、特開平４−１２６２２２号、特開平９−２１８９号、特開２０００−１５９０４７等の刊行物に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する蓋体部付きインストルメントパネルを示す全体斜視図
【図２】図１における２−２線概略断面図
【図３】本発明における表皮の製造方法を示す概略工程図
【図４】図３における雄型（プラグ）の概略斜視図
【図５】図４におけるテアライン形成刃体の各態様を示す斜視図
【符号の説明】
１２ インストルメントパネル（インパネ）
１６ インパネ表皮
１８ インパネ発泡層
２２ 基体蓋体部
２８ 基体テアライン溝
３３ 表皮テアライン部
３４ 表皮熱成形用雄型（プラグ：下型）
３６ 表皮熱成形用雌型（上型）
３８ 雌型の真空吸引孔
４０ テアライン形成刃体
４２ テアライン形成刃部（テアライン形成突条）
５２ シート材（表皮素材）ヒータ
Ｔ エアバッグ蓋体部テアライン
Ｍ エアバッグ装置
Claims (8)
- エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮の熱成形方法であって、
該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法において、
前記熱成形は、雄・雌両型を用いたプレス成形により予備賦形した後、型締めと同時的に真空成形により最終賦形をする方法であって、
前記真空成形を雌型で行うとともに、前記真空成形の真空吸引時に、前記雄型に付設されたテアライン形成刃体を、該テアライン形成刃体の設けられた近接センサの検出信号により前記表皮テアライン部の残肉厚を判断し、突出・後退させることにより表皮素材裏面に前記表皮テアライン部を形成することを特徴とする自動車内装品表皮の熱成形方法。 - 前記テアライン形成刃体の先端温度を、前記表皮素材の裏面側熱軟化温度より高いものとすることを特徴とする請求項１記載の自動車内装品表皮の熱成形方法。
- 前記テアライン形成刃体の先端温度を、前記表皮素材の裏面側熱軟化温度より高く、かつ、裏面側溶融温度以下とすることを特徴とする請求項１記載の自動車内装品表皮の熱成形方法。
- 前記テアライン形成刃体の先端温度を、前記表皮素材の裏面側溶融温度より高いものとすることを特徴とする請求項１記載の自動車内装品表皮の熱成形方法。
- エアバッグ飛び出しのための蓋体部を備えた自動車内装品における表皮を熱成形する際に使用し、該熱成形に際して前記蓋体部の表皮テアライン部を同時的に形成する方法に使用する熱成形用金型において、
真空成形を行う雌型と、該雌型と協働してプレス成形を行う雄型とを備え、
該雄型が、該雄型の賦形面から突出・後退可能に前記テアライン形成刃体を備え、該テアライン形成刃体に設けられ、前記表皮テアライン部の残肉厚を調節する近接センサを備えていることを特徴とする自動車内装品表皮の熱成形用金型。 - 前記テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の自動車内装品表皮の熱成形用金型。
- 前記テアライン形成刃体が前記表皮の熱軟化温度より高く、かつ、溶融温度以下に刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の自動車内装品表皮の熱成形用金型。
- 前記テアライン形成刃体が前記表皮の溶融温度より高く刃部を局部加熱可能な加熱手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の自動車内装品表皮の熱成形用金型。
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