JP3978568B2

JP3978568B2 - 車両用内装材

Info

Publication number: JP3978568B2
Application number: JP2000295073A
Authority: JP
Inventors: 行宏榊原; 哲夫大山
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002104041A; EP1201491A2; CA2351050A1; EP1201491A3; US20020060482A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用内装材に関し、更に詳細には、追突事故等の際に乗員に加わる衝撃を低減し得る衝撃吸収部材を備えるヘッドレスト等の車両用内装材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突事故等により生ずる外来の衝撃を吸収緩和して乗員を保護する手段として、シートバックの上部に取付けられるヘッドレストやピラー内側に設けられるクッション材等の緩衝用内装材が使用されている。
【０００３】
このヘッドレストに代表される車両用内装材に使用される緩衝手段としては、事故等の発生時に乗員の身体が当接する部位に配設されるクッション等の衝撃吸収部材が挙げられる。この衝撃吸収部材は、外部の衝撃が加わることで圧縮や割れ、その他座屈等の形状変形を生じて、外来から入力される衝撃エネルギーの効率的な吸収・分散を図り、これにより乗員を該衝撃から保護するものである。
【０００４】
ところで、前述の衝撃吸収部材によって効果的な衝撃吸収を達成するには、衝突時に乗員を介して入力される外来の衝撃を吸収することで、該衝撃吸収部材が吸収しきれなかった結果として該乗員に跳ね反る形で出力される反衝撃を極力小さくなるようにすればよい。これは前記衝撃吸収部材における圧縮や割れ、その他座屈等により変形する量に反比例するので、該衝撃吸収部材の容量を可能な限り大きなものとすればよい。しかし車両内という限られた空間を考慮すると、衝撃吸収部材の大きさには自ずと制限があるので、結果として材質的または構造的に容易に圧縮や割れ、その他座屈等の形状変形を起こすものが採用されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら形状変形を割れや座屈に依存するものでは、基本的にワンウェイ使用が前提であるので、殊に車両内部に一体的に取付けられている部位については、交換等に大きな手間が必要となってしまう欠点がある。従って、例えば弾性変形の容易な材質を用いて、圧縮変形により衝撃時のエネルギーを吸収する方法が、今後省資源等の観点からも望ましい。
【０００６】
そこで、容積的に大きくなし得ない衝撃吸収部材を弾性変形させて、乗員に加わる外来の衝撃を吸収し、逆に跳ね反る形で戻される反衝撃を小さくするためには、効率的にエネルギーを吸収させる、すなわち該乗員が衝撃吸収部材に接触して完全に圧縮するまでに速度を０に近づけると共に、該衝撃吸収部材の形状回復速度を小さく取るようにすればよい。このような条件は、前記衝撃吸収部材の弾性率を小さくすることで達成されるが、この場合、通常使用下において車両用内装材として充分な剛性が確保できなかったり、ヘッドレストの如き常時乗員が接触する部材の場合には、使用快適性が損なわれたりする欠点が指摘される。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、従来の車両用内装材に内在する前記問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、手触り等の使用快適性等の諸物性と、事故等により発生する衝撃エネルギーの吸収性とを両立させ得る車両用内装材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明の車両用内装材は、車両衝突時に乗員に加わる衝撃を吸収緩和するための車両用内装材であって、
前記車両用内装材が備える衝撃吸収部材の反発弾性率を２５〜４０％の範囲に設定すると共に、通気量を１０〜６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃに設定することで、
前記衝撃吸収部材のエネルギー吸収率を４０％以上の範囲に設定したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る車両用内装材につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。これまで得られた知見等から、衝突における乗員へ影響を充分に緩和するためには、衝撃時のエネルギー吸収率が４０％以上、好適には６０％以上必要であることが分かっている。
【００１０】
従って衝撃吸収部材としての車両用内装材に求められる特性は、事故等の際に乗員が車両内装材に衝突する際の外来から入力される衝撃エネルギーを、少なくとも４０〜６０％程度吸収することである。この特性を確保し得るために必要とされる具体的な物性としては、通常使用時の快適さと、衝撃発生時のエネルギー吸収性とを両立し得る弾性強度および硬度等が挙げられる。ここでいう弾性強度とは、前記衝撃吸収部材への応力と歪みの比、すなわち弾性率と、この弾性率の発現度合いとから得られる該衝撃吸収部材の可逆的変形の起こり易さとして表すことができる。前記弾性率は、前記衝撃吸収部材内の気孔の数、すなわち気孔率(芯材を形成する単位体積当たりの骨材の量)と、該セル骨格における骨材部分の強度とに関係している。また前記弾性率の発現度合いは、該弾性率の発現を阻害する衝撃吸収部材内の空気の外部への抜け易さ、すなわち該気孔の連通度に関係している。前記硬度としては、通常使用に差し支えがない程度ものであればよい。
【００１１】
前述した如く弾性率は、気孔率およびセル骨格の骨材強度に関係しており、これらの値から評価が可能ではあるが、実際の使用を考えた場合には、完全非弾性衝突の如き挙動を発現する衝撃吸収部材が最も優れているといえる点を考慮し、外部からの入力により圧縮変形した後の形状回復力を指標として用いることで、具体的な評価が可能であると考えた。
【００１２】
前記形状回復力を表す指標としては、「ＪＩＳＫ６４０１」に定義がなされている反発弾性率(％)(すなわち衝撃吸収部材の圧縮時の入力エネルギー量と、回復時の出力エネルギー量との比(構造的に吸収し得るエネルギーの割合))が好適であり、本発明についてもこれを採用した。例えばヘッドレストにおいてこの値が優れている場合、発生した衝撃を乗員が受け止めることで吸収する一方で、その形状回復による該乗員に対する反発を抑えることで"むち打ち"等の発生を低減できる。
【００１３】
前記連通度を表す指標としては、「ＪＩＳＬ１０９６」に定義がなされている通気量(ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃ)(すなわち単位時間・面積当たりの気体の通過量)が好適であることを本願発明者は知見し、この値を利用することとした。
【００１４】
本発明の好適な実施例に係るヘッドレスト１０は、図１に示す如く、図示しないシートに嵌合するステー２０と、このステー２０の所要部位を覆うように型成形され、本体部分を構成する芯材としての衝撃吸収部材１２と、この衝撃吸収部材１２の表面を覆う表皮材１４とから基本的に構成される。前記ステー２０は、ヘッドレスト１０をシートに高さ位置調節可能に固定すると共に、前記衝撃吸収部材１２作製時の基部となる部材である。またここで実施例として採用したヘッドレスト以外に、例えば乗員の側方に配設されるピラーガードや、膝部前方に配設されるニーパット等の車両用内装材にも好適に採用可能である。
【００１５】
前記衝撃吸収部材１２は、弾性発泡体から所要形状に成形された形状物であり、該弾性発泡体としては、形状自由度が高く、かつ前述の気孔率等の諸物性を容易に変更し得るポリウレタンフォームが好適に使用される。
【００１６】
そして前記弾性発泡体が、前述の４０〜６０％程度以上のエネルギー吸収率を得るためには、前記反発弾性率が４０％以下であり、同時に通気量が１０〜６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃの範囲であることが分かった。
【００１７】
これまで前記反発弾性率については、使用時の快適性、すなわち触り心地等の点から５０％程度が好適とされていたが、４０％以下である場合であっても、使用時の快適性およびエネルギー吸収率の双方を高い水準で満足させることが分かった。前記反発弾性率が４０％を越える場合には、エネルギー吸収率が４０％を下回ってしまい、衝撃吸収部材として充分に機能しない畏れがある。
【００１８】
前記通気量については、１０〜６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃの範囲内が、好適には３５〜５０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃであることが必要であり、この値が１０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃ未満である場合、すなわち前記衝撃吸収部材１２の構造が独立気泡のみや、連通気泡の割合が少ない場合には、前記反発弾性率が４０％以下であり構造的にエネルギー吸収が可能であっても、内部に閉じこめられた空気等の気体がクッションの役割を果たすことになり、結果としてエネルギー吸収率は低下してしまって所望の結果は得られないことになる。また６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃを越える場合には、通常使用時の快適性が大きく損なわれたり、衝撃吸収部材１２の復元時に容易に気体が取り込まれ、衝撃吸収部材のセル骨格自体が有する構造的な反発弾性率の瞬間的な発現が阻害されず、逆にエネルギー吸収率が低下してしまうので注意が必要である。
【００１９】
また連通気泡の割合が少ない場合には、圧縮変形後の形状回復時に、前記衝撃吸収部材１２内部から抜けてしまった気体が容易に戻らないことになるので、変形自体や圧縮変形時に発生したシワ等が回復せずに触感上および外観上の点で問題が生じる。
【００２０】
前記衝撃吸収部材１２の表面を覆う表皮材１４としては、従来公知の如何なる材質も使用可能である。
【００２１】
【製造方法】
前記ヘッドレスト１０の如き車両用内装材に使用される衝撃吸収部材１２は、従来公知の方法により、ポリオール、イソシアネート並びに各種触媒、整泡剤または／およびセルオープナー等の各種添加材と、水とを所定割合で混合し、発泡・所要形状に成形することで製造される。
【００２２】
前記通気量は、前述のボリウレタンフォーム等の主原料であるポリオール成分１００重量部に対して、０.３〜１.０重量部の整泡剤、０.３〜１.０重量部の触媒または／および０.５〜１.５重量部のセルオープナーが添加されることにより達成される。前記整泡剤としては、例えばシリコーンが、また触媒としては、例えば３級アミン等が夫々好適である。殊に前記セルオープナーの添加は、所望の通気量の確保に効果的であり、ポリアルキレンオキシドポリオール等が好適である。この他に製品成形後に発泡したセル表面膜を物理的、制限下爆発による衝撃または溶解によりに除去する方法がある。
【００２３】
前記反発弾性率を達成するための手段としては、セル骨格を微細化する、ハードセグメント内の応力緩和能を向上させるまたは／およびＯＨＶ(水酸基量)の高いポリオールを使用する等の方法が挙げられ、具体的には低活性シリコーンの使用、分子的柔和性を有するイソシアネートの使用または／および数平均分子量の低いポリオールの使用その他の方法により達成される。
【００２４】
【別の実施例】
前述の実施例では、表皮材１４に覆われた内側全部、すなわちヘッドレスト１０の殆どが衝撃吸収部材１２である場合を説明したが、図２に示す如く、所定位置の一部のみに衝撃吸収部材１２を使用し、その他の部分を通常の発泡体１６とした構造としてもよい。
【００２５】
【実験例】
以下に実施例に係る車両用内装材のセルオープナーの添加量による通気量およびエネルギー吸収率の変化と、通気量、反発弾性率およびエネルギー吸収率との関係について実験例を示す。
【００２６】
公知の製造方法によって、所定の組成物から得られた衝撃吸収部材や、所定の物性を有するよう製造された衝撃吸収部材における、反発弾性率、通気量およびエネルギー吸収率の各物性値を以下の方法により夫々測定するようにした。
【００２７】
(反発弾性率) 得られた衝撃吸収部材を利用して通常形状のヘッドレストを作製し、「ＪＩＳＫ６４０１」に従って反発弾性率を得た。すなわち図３に示す如く、ヘッドレストを所定位置に固定後、該ヘッドレストに向けて６.８ｋｇ、φ１６５の半球状頭部模型を、衝突時速度６.２ｋｍ/ｈｒとなるように落下させ、その際の該半球状頭部模型の落下距離と、跳ね反り距離とから反発弾性率を測定する。
【００２８】
(通気量) 得られた衝撃吸収部材を利用して通常形状のヘッドレストを作製し、「ＪＩＳＬ１０９６」に従って通気量を得た。すなわち前記ヘッドレストの異なる部位から、適当な大きさの試験片を計５つ取り出し、図４に示すような所定のフラジール型試験機を用いて以下のように通気量を測定する。
・前記フラジール型試験機の上側に試験片を取付け、傾斜式気圧計が水柱１.２７ｃｍの圧力となるように吸い込み、吸込ファンを調整し、そのときの垂直式気圧計の示す圧力と、使用した空気穴の種類とから付属の表を用いて通気量を算出する。
【００２９】
(エネルギー吸収率) 前記反発弾性率測定時のヘッドレストに加わる荷重およびタワミ量から得られて、図５に示すような荷重−タワミ量相関図の面積からエネルギー吸収率を求める。
【００３０】
(実験１) 従来のボリウレタンフォーム製造方法により、下記の表１に示すＡ〜Ｃの各組成物から得られた衝撃吸収部材からヘッドレストを作製し、各物性値を夫々測定した。そして下記の表２に示す結果を得た。ここから、セルオープナーの添加量を変化させるだけでも、容易に通気量を制御し得ることと、該通気量に伴いエネルギー吸収量が変化することが分かった。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
(実験２) 実験１と同様の組成を用い、温度等の製造時条件や、セルオープナー添加量等を制御して通気量だけを変化させて各物性値を測定した。そして下記の表３に示すよう結果を得た。この結果を基として、エネルギー吸収率と通気量との関係をグラフ化したところ、図６に示す如く、通気量４０〜５０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃ当たりに該エネルギー吸収率の最大値が確認され、同様の反発弾性率であっても通気量が１０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃ未満および６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃを越えるような場合には、充分なエネルギー吸収率が確保されないことが分かった。
【００３４】
【表３】

【００３５】
(実験３) 実験１の組成を基本として、温度等の製造時条件、ポリオール成分の平均数分子量または／およびセルオープナー添加量等を変化させて、反発弾性率および通気量を略比例的に変化させて各物性値を測定したところ、下記の表４に示す結果が得られた。すなわち通気量によっては、反発弾性率が３０％未満の低反発弾性率であってもエネルギー吸収率が低く、また該反発弾性率が４０％前後であっても充分なエネルギー吸収率を示すことが分かった。
【００３６】
【表４】

【００３７】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る車両用内装材によれば、通常使用時の快適さを保持するだけでなく、充分な衝撃吸収性を発現させ、かつ衝撃吸収後も製品としての外形状を容易に保持し得る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る車両用内装材としてのヘッドレストの断面図である。
【図２】別の実施例に係る車両用内装材としてのヘッドレストの断面図である。
【図３】実験例に係るJIS K 6401に使用される測定装置の概略図である。
【図４】実験例に係るJIS L 1096に使用されるフラジール型試験機の概略図である。
【図５】実験例におけるエネルギー吸収率の算出に使用される荷重−タワミ量相関図である。
【図６】実験２より得られたエネルギー吸収率と、通気量との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１２衝撃吸収部材

Claims

車両衝突時に乗員に加わる衝撃を吸収緩和するための車両用内装材であって、
前記車両用内装材が備える衝撃吸収部材(12)の反発弾性率を２５〜４０％の範囲に設定すると共に、通気量を１０〜６０ｍｌ/ｃｍ²・ｓｅｃに設定することで、
前記衝撃吸収部材(12)のエネルギー吸収率を４０％以上の範囲に設定した
ことを特徴とする車両用内装材。
前記衝撃吸収部材(12)は、ポリウレタンフォームである請求項１記載の車両用内装材。
前記衝撃吸収部材(12)は、ヘッドレストの本体部分として使用される請求項１または２記載の車両用内装材。