JP4229229B2

JP4229229B2 - インストルメントパネル

Info

Publication number: JP4229229B2
Application number: JP2003115646A
Authority: JP
Inventors: 貴博諏訪間; 貞之河上
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP2004322667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車のエアバッグ装置、特に助手席用のエアバッグ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フロントウィンドウパネルの下方に位置するインストルメントパネルの内部に、エアバッグとインフレータを収納したエアバッグ装置を一体化して備えたインストルメントパネルが知られている。このエアバッグ装置の下部はインストルメントパネルの内部で車幅方向に沿って配設されたステアリングメンバに固定され、上部はインストルメントパネルの裏面に一体形成された前後一対の取付片に係止されている。
【０００３】
インストルメントパネルのエアバッグに対応する部分で、前記一対の取付片の間には、その裏面に形成した閉ループ状の開裂溝（破断予定線）により、インストルメントパネル自体に区画形成されたドア部が設けられている（類似技術として、特開２００１−３９２５４号公報参照）。
【０００４】
このように、インストルメントパネル自体にドア部を形成しているのは、インストルメントパネルに開口を形成して、そこに別物の開閉リッドを設ける場合に比べて、見映えが良いからである。ドア部の裏側には開裂溝を越えてドア部の外側まで延びるアルミ製の裏当部材が形成されている。そして、エアバッグの膨張時には、エアバッグの膨張力により、裏当部材を介してドア部の全面が押されて、ドア部が開裂溝より破断されて切り離される。切り離されたドア部は、裏当部材の開裂溝に対応する部分をヒンジ部として外側へ開成し、ドア部が取り除かれた後の開口部から、エアバッグを車内側へ展開させることができる。
【０００５】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、インストルメントパネルのドア部の裏側に結合されている裏当部材が金属製（アルミ製）のため、開裂溝のうち、裏当部材にて覆われている部分には、エアバッグの膨張力が直接及ばない。すなわち、裏当部材が金属製で柔軟に変形しないため、エアバッグの膨張力を裏当部材にて覆われた部分の開裂溝に直接及ぼすことができず、ドア部は裏当部材を介して全面的に押される間接的作用により、その部分の開裂溝を破断することになる。そのため、このような開裂溝を確実に破断させるに、エアバッグを膨張させるためのインフレータを大型で高出力にする必要があり、重量及びコストの面で不利であった。
【０００６】
こうした問題を解決するため、裏当部材をプラスチック材料で構成することも知られている。例えば、本出願人はすでに特開２００２−３４７５５６（特許文献１）にて、裏当部材の構成材料の材質を工夫した提案を行っている。すなわち、裏当部材の前記開裂溝に対応する部位がエアバッグの膨張力を受けて押し上げられて変形して開裂溝に対して直接その押し上げ力を及ぼすことができるように、裏当部材を軟質の樹脂材料により構成するというものである。そして、具体的には、裏当部材の材質として、曲げ弾性率が６０００ｋｇｆ／ｃｍ²以下、好ましくは４５００ｋｇｆ／ｃｍ²以下、更に実施例としては、２８００ｋｇｆ／ｃｍ²の熱可塑性オレフィンエラストマー樹脂が使用されている。
【０００７】
また、特開平９−１０９８１６号公報（特許文献２）には、助手席用エアバッグカバーを兼ねるインストルメントパネルの材質とその内側の補強部材の材質との組合せとして、ポリオレフィンとオレフィン系エラストマーが好ましいとされ、更にその物性としてインストルメントパネルが、引張伸びが３００％よりも大きく、曲げ弾性率が２００００ｋｇｆ／ｃｍ²より大きく、熱変形温度が１２０℃より大きく、アイゾット衝撃強度（２３℃）が１５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍより大きいポリプロピレン系樹脂を使用し、かつ前記補強部材として、曲げ弾性率が３０００ｋｇｆ／ｃｍ²より大きく、アイゾット衝撃強度（−４０℃）が２０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍより大きいオレフィン系エラストマーを使用することが提案されている。
【０００８】
また、特開平８−４８２０４号公報（特許文献３）には、２層構造のガスバッグモジュール用カバーとして、第１層の硬さが概ね３２から４３ショアＤであり、第２層の硬さが概ね４５から８０ショアＡであるものが提案されている。
また、上記のようなエアバッグ装置を一体化したシームレスのインストルメントパネルにおいてドア部のヒンジを構成する部位に対応する裏当て部材に湾曲状の溝部を形成したものがある（特許文献４特表２００２−５０７１７２）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３４７５５６
【特許文献２】
特開平９−１０９８１６号公報
【特許文献３】
特開平８−４８２０４号公報
【特許文献４】
特表２００２−５０７１７２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インストルメントパネルの内部に設けたエアバッグ装置には、その安全装置としての機能を十全に発揮させるために、各種の要求性能を満足させなくてはならない。例えば、車輌が衝撃を受けてインフレータが作動したとき、瞬時に収納されているエアバッグを膨張させ、その膨張力により破断予定線に沿ってエアバッグカバーを構成しているインストルメントパネルのドア部を開裂し、その開口部から車輌室内に向かってエアバッグをスムースに膨張展開させなくてはならない。しかも、車輌内部は高温度〜低温度の、広い温度範囲におかれるから、前記エアバッグ装置のスムースな作動がその広い温度範囲にわたって保証されるように、その広い温度範囲で十分な機械的諸特性を保持できるものでなければならない。
【００１１】
更に、インストルメント内部にエアバッグ装置を一体化したことで、車室側の外観がその対応する内部の構造により悪影響が及ぶことも避けなければならない。
こうした観点から検討すると、従来提案されたインストルメントパネル内に一体化して設けたエアバッグ装置は十分満足できるものではなかった。
本発明は、こうした状況の下に、広い温度範囲にわたって安全性、信頼性に優れ、また、耐久性、外観等に優れた助手席用エアバッグ装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、インストルメントパネルを構成するポリオレフィン樹脂として、特定の曲げ弾性率、伸び率、アイゾット衝撃値を備え、更にそれらに加えて特定の引張強さを具備する材質を選択し、かつ前記裏当部材として前記ポリオレフィン樹脂よりも軟質で伸び性の大きい熱可塑性オレフィンエラストマーの組合せで構成することが有効であることを見出し、本発明に至った。
更に、この材料の組合せとともに、エアバッグ装置作動時にインストルメントパネルのドア部が開裂する際ヒンジ部となる部位の構造を工夫することにより、一層スムースな展開が確保されることも見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、インストルメントパネル内部に一体に設置されたエアバッグ装置を備えたインストルメントパネルであって、前記パネルの内側に設けた破断予定線によって区画され、エアバッグ膨張時に該破断予定線に沿って開裂してエアバッグを膨出させるドア部、及びそれに結合した裏当部材を有するものにおいて、該ドア部を含む該パネルが弾性率１５００〜３５００Ｍｐａ、引張強さ１７〜４０Ｍｐａ、アイゾット衝撃値３．０〜１５ＫＪ／ｍ²、及び伸び４００％以下を有するポリオレフィン樹脂から構成され、該裏当部材が前記パネルよりも軟質で、かつ伸び性の大きい熱可塑性オレフィンエラストマーから構成され、裏当部材はドア部を補強するドア補強部と、取付部と、取付部とドア補強部とを連結し破断予定線を跨ぐヒンジ部とを有し、このヒンジ部は前記破断予定線に交差する断面において取付部側及びドア補強部側に破断予定線に向けて拡開状に形成される一対の平板部を含む湾曲形状をなし、かつ破断予定線を形成する開裂溝の基端とヒンジ部の基端とが一致していることを特徴とするインストルメントパネル。
に関する。
【００１５】
本発明において、インストルメントパネルの材質が前記特性を備えることが重要である。すなわち、該パネルの弾性率が１５００Ｍｐａ未満の場合には耐荷重性が劣り、変形し易く、３５００Ｍｐａを越えると反対に衝撃を受けてエアバッグ装置が作動したときドア部材が強すぎることとなり、開裂溝へ伝わる衝撃力が十分に大きくないとスムースな開裂が保証されないおそれがある。好ましい曲げ弾性率は、２０００〜３２００Ｍｐａ、より好ましくは、２５００〜３０００Ｍｐａである。引張強さが１７Ｍｐａ未満の場合には、ドア部材が常態（エアバッグ非展開時）においてもパネルが受ける衝撃により開裂溝から破損するおそれがあり、また４０Ｍｐａを越える場合には、エアバッグ装置の作動時に予定の開裂溝から開裂し難くスムースな開裂が保証されないおそれがある。好ましい引張強さは、２０〜３５Ｍｐａ、より好ましくは、２３〜３０Ｍｐａである。
【００１６】
アイゾット衝撃値が３．０ＫＪ／ｍ²未満の場合にはエアバッグ作動時に破断予定線を越えて開裂するおそれがあり、また１５ＫＪ／ｍ²を越える場合には、反対にエアバッグ作動時に予定の開裂溝から開裂し難くなり、スムースな開裂が保証されないおそれがある。好ましいアイゾット衝撃値は、好ましくは３．８〜７．５、より好ましくは、４．０〜６．０である。更に伸びが４００％を越えると、やはりエアバッグ装置の作動時に予定の開裂溝から開裂し難い。好ましくは
３０〜４００％、より好ましくは１００〜４００％である。
本発明に使用する上記インストルメントパネルや裏当部材の物性に適応する樹脂材料自体は、市販品から選択できる。
【００１７】
ところで、ヒンジ部の長さ（周長）はヒンジ間距離に比べて十分に大きいことが望まれる。ドア部が回動してエアバッグ膨出エリア外に移動する際、ヒンジ部で折れる態様（前記特許文献２図１３、前記特許文献３図１））では、折れ点に曲げ応力が集中する。また、裏当部材の大きな曲率の湾曲形状をしているヒンジ部（特許文献１図３、特許文献４図３など）では、同様に応力の集中により、特に低温条件におけるドアの開裂時の挙動として図５のようにドア端部が偏位してインストルメントパネル上に乗り上げる、すなわち同パネルと干渉する動きをしていることが、本発明者らの実験結果から判明している。前者の場合には、折れたときの破片の飛散が懸念され、またドア端部のパネルと干渉しながら開裂する態様では、開裂持の抵抗により、設計どおりにエアバッグが展開されないことが懸念される。したがって、こうした懸念を払拭するため、インストルメントパネルや裏当部材に適用する樹脂材料の選択が重要となる。
【００１８】
本発明においては、上記した材料の選択により、広い温度範囲にわたって、スムースなドアの開裂を可能とし、同時に設計どおりでスムースなエアバッグの膨張、展開を確保することができる。
特に本発明においては、ヒンジ部の構造を破断予定線に交差する断面において取付部側及びドア補強部側に一対の平板部を含む湾曲形状をなすように設けることが特に好ましい。更にその平板部が破断予定線に向けて拡開状に形成することが一層好ましい。これらの場合には、低温時にもドアが開裂するときヒンジ部において前記のようなインストルメントパネルと干渉しながらそれに乗り上げるような偏位を生じることなく、スムースな開裂を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、この発明の実施形態を示す図である。すなわち、図１は、本発明のエアバッグ装置を一体化したインストルメントパネルの断面説明図であり、図２は、その一体化したエアバッグ装置のドア部となるインストルメントパネルおよび裏当部材の構造を示す一部破断斜視図であり、図３は、裏当部材の断面説明図である。また、図４は、図３中のヒンジ構造を示す本発明の一実施例である。図中、１は自動車のインストルメントパネルで、その上方にはフロントウィンドウパネル２が位置している。このインストルメントパネル１は、硬質のポリプロピレン樹脂による成形品で、表面にはフロントウィンドウパネル２への映り込みを防止するための艶消しシボ加工が施されている。
【００２０】
インストルメントパネル１の内部には、エアバッグ装置３が設置されている。エアバッグ装置３は、インフレータ４を内蔵したリアクションカン５をブラケット６にてステアリングメンバ７に固定し、リアクションカン５にミッドリテーナ５ａを固定して、リアクションカン５に一体に設けたケース８内にエアバッグ９を折り畳んで収納した構造をしている。ケース８の前面及び後面にはフック１０が取付けられている。
【００２１】
このエアバッグ装置３の上方に対応するインストルメントパネル１には、長方形状のドア部１１が形成されている。このドア部１１は、インストルメントパネル１の裏面に形成した平面略日の字状の開裂溝１２により区画形成されたものである（図８）。この開裂溝１２は、インストルメントパネル１の成形後に、回転刃（フライス刃など）により後加工した切削溝である。従って、インストルメントパネル１の表面には一体成形溝におけるような艶ムラなどが生じない。
【００２２】
インストルメントパネル１の裏面におけるドア部１１に対応する部分には、軟質の熱可塑性オレフィン系エラストマー樹脂製の裏当部材１３が結合されている。開裂溝１２の内側及び外側に対応する位置に格子状の結合リブ（図示せず）が設定されている。この結合リブが超音波振動溶着において溶融し、裏当部材１３とインストルメントパネル１との結合力を得ている。
【００２３】
そして、この裏当部材１３における開裂溝１２の外側近接位置には各筒状の筒状体１６が形成され、その前後の対向面が前後一対の取付片１７、１８になっている。裏当部材１３が樹脂製のため、このような取付片１７、１８の一体形成が容易である。この取付片１７、１８には、それぞれ取付孔１９が形成され、そこにエアバッグ装置３のフック１０が係止されている。
【００２４】
取付片１７、１８の基部は、断面略L字状に外方に延設され、外周フランジ１４を形成する。このインストルメントパネル１裏面との対向面にも結合リブが設けられ、インストルメントパネル１との結合力を得ている。
【００２５】
裏当部材１３がインストルメントパネル１と別体のため、取付片１７、１８の角度は、インストルメントパネル１の型抜き角度に規制されることなく、自由に設定することができる。また、取付片１７、１８を筒状体１６の前後対向面部として形成したため、取付片１７、１８の強度が高くなり、エアバッグ装置３の支持強度が向上すると共に、筒状体１６によりエアバッグ９の膨張方向をガイドする機能も向上する。更に、取付片１７、１８が裏当部材１３と一体で形成されているため、部品点数の増加を招くこともない。
【００２６】
裏当部材１３の開裂溝１２に対応する部位には、前後辺部を残して、Ｈの字形の切断部２０が形成されている。この切断部２０は小さい幅のスリット状に形成されている。裏当部材１３における開裂溝１２の前後辺部に対応する部位は、開裂溝１２を跨ぐ湾曲状のヒンジ部２１となっている。なお、切断部２０として明確に分断する他、薄肉状に連結した破断可能な弱部として構成することもできる。
裏当部材１３の詳細を図３に示す。一対のヒンジ部２１は、ドア側の基部２１a、第1の傾斜部２１ｂ、反転部２１ｃ、第2の傾斜部２１ｄ、取付片側の基部２１eを有する「く」の字状をしている。
【００２７】
次に、エアバッグ９の展開挙動を説明する。自動車が衝突すると、インフレータ４からエアバッグ９へガスが噴出される。エアバッグ９はケース８内で膨張して、その膨張力により、裏当部材１３及びドア部１１が上側に押される。この時、ヒンジ部２１、２１（前後）に先行して日の字状をなす開裂溝１２が開裂し、ヒンジ部２１を中心にいわゆる観音開き状に一対のドアが開く。そのため、ドア部１１の切断が確実に行われ、ドア部１１がインストルメントパネル１から切り離される。
【００２８】
インストルメントパネル１から切り離されたドア部１１は、裏当部材１３のヒンジ部２１を中心に前側及び後側へ回転して開き、ドア部１１が取り除かれた部分の開口から、エアバッグ９が車室内側に展開して、乗員を保護することができる。この時、裏当部材１３のヒンジ部２１が直線状の傾斜部（平坦部）（２１ｂ、２１ｄ）を含む湾曲形状をしているため、ドア部１１の開成時に取付片方向へヒンジ基部２１ｅが押されて偏位することが防止され、その結果、ヒンジ基部ｅのインストルメントパネル面に対する角度（図４に示す角度）の鋭角化が防止される。また、周長も確保されており、曲げ変形が元々曲げ点を持つ基部（２１a、２１e）や反転部２１ｃに集中しない。すなわち、直線状の傾斜部２１ｂ、２１ｄにおいて曲がりが起き易くなるため、ドア部のエッジ１１aは図５のようにインストルメントパネル１表面に干渉する位置（乗り上げ位置）にならず、ヒンジ部２１の上方にあって、ヒンジ部２１の下面によりエアバッグ９にも接しない。よって、エアバッグ膨出用開口が確保され、エアバッグ９の円滑な展開を促進させる。ヒンジ部２１に外方への引き出し力が作用せず、基部（２１e）における局所的曲げ・引張力の作用を抑制できる。
【００２９】
実施の形態では、直線状をなす部分は傾斜部である。傾斜角度は基部直近のインストルメントパネル面に対して直角とするほか、予め基部２１eに破断予定線に向けて拡開状に鈍角を設定できるようにするのがよい。１００°よりも大きくとるのがよい（図４）。（好適には１２０〜１５０°、さらに好ましくは１２５〜１４５°である）。基部２１aも同様に直角とするほか、鈍角としてもよい。二つの基部の角度は同一でもよいし、異なってもよい（C線はヒンジセンタ）。ヒンジ部２１の高さは２５mm程度を上限にする。これ以上の高さを取ると、エアバッグ９の収納スペースを侵食すること、過剰な周長となって、無駄だからである。裏当材の使用材料に応じて適宜選択する。また前記角度が大きくなると、より大きな鈍角となってヒンジ部２１の２つの基部２１a、２１e間の距離が大きくなるとともに、周長がとりずらくなるので、実用的には１５０°までが好ましい。
【００３０】
実施例
インストルメントパネル（アウター）をポリプロピレン、裏当部材（インナー）を熱可塑性ポリオレフィンエラストマーとして下記表に示す物性を有する材料から選択し、図１から４に示す構造のエアバッグ装置を製作し、エアバッグの展開試験を室温（２３℃）行いその展開状況を観察した。その結果を表に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
実施例４及び比較例９
実施例１のヒンジサイズに相当する大きさとし、但し、その断面形状を図６に示す平坦部のない湾曲状断面形状に変えた他は実施例１と同様にして、比較例９のエアバッグ装置を製作し、これをマイナス３０℃の低温下に展開試験を行い、エアバッグの展開状況を観察した。
その結果、比較例９では、エアバッグは所定形状に展開したものの、取付片側基部に多くの白化箇所があり、溝部の近傍に亀裂Ｘを生じて、インストルメントパネル１に部分的に割れた箇所も生じた（図７）。
【００３３】
これに対して、実施例１のエアバッグ装置を使用した実施例４では、マイナス３０℃という低温下でもインストルメントパネル１の表面のドア部が良好に回動し、エアバッグの展開に支障がなかった。ヒンジ部の白化や破損、インストルメントパネル１の亀裂や小片の発生はなかった。
以上の実施例では、ドア部を観音開きとしたが、これに制限されるものではなく、片側開きとしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエアバッグ装置を一体化したインストルメントパネルは、その材料を特定の物性を有するものから選択したことにより、エアバッグ装置が作動したとき、ヒンジ部が取付片側に押されて偏位しインストルメントパネルと干渉するようなことはなく、広い温度範囲にわたって、設計どおりのスムースな展開が可能である。また、低温時においてもインストルメントパネルのヒンジ対応部位に亀裂や破損が発生することもなく、エアバッグ装置の信頼性を高めることができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアバッグ装置を一体化したインストルメントパネルの断面説明図。
【図２】図１に示すインストルメントパネルのドア部および裏当部材の構造を示す一部破断斜視図。
【図３】本発明の裏当部材の断面説明図。
【図４】図３中のヒンジ構造を示す本発明の一実施例の説明図。
【図５】ドア部開裂時、ドア端部が取付部側に偏位して、インストルメントパネルと干渉する様子を説明する図（観音開きの片側の動きをドア端部の動作を強調するため両端を丸で示した）。
【図６】比較例９のヒンジ構造を示す説明図。
【図７】図６に示すヒンジ構造がエアバッグ装置のドア部が開裂した際に破損した状態を示す説明図。
【図８】インストルメントパネルにおける開裂溝の配置の説明図。
【００３５】
【符号の説明】
１インストルメントパネル
３エアバッグ装置
４インフレータ
９エアバッグ
１１開閉扉部
１２開裂溝
１３裏当部材
１６筒状体
１７、１８取付片
２０切断部
２１ヒンジ部

Claims

インストルメントパネル内部に一体に設置されたエアバッグ装置を備えたインストルメントパネルであって、前記パネルの内側に設けた破断予定線によって区画され、エアバッグ膨張時に該破断予定線に沿って開裂してエアバッグを膨出させるドア部、及びそれに結合した裏当部材を有するものにおいて、該ドア部を含む該パネルが弾性率１５００〜３５００Ｍｐａ、引張強さ１７〜４０Ｍｐａ、アイゾット衝撃値３．０〜１５ＫＪ／ｍ²、及び伸び４００％以下を有するポリオレフィン樹脂から構成され、該裏当部材が前記パネルよりも軟質で、かつ伸び性の大きい熱可塑性オレフィンエラストマーから構成され、前記裏当部材はドア部を補強するドア補強部と、取付部と、取付部とドア補強部とを連結し破断予定線を跨ぐヒンジ部とを有し、このヒンジ部は前記破断予定線に交差する断面において取付部側及びドア補強部側に破断予定線に向けて拡開状に形成される一対の平板部を含む湾曲形状をなし、かつ破断予定線を形成する開裂溝の基端とヒンジ部の基端とが一致していることを特徴とするインストルメントパネル。