JP4302712B2 - 下肢部衝撃吸収パッドおよび車両用フロアスペーサ - Google Patents

Description

本発明は、下肢部衝撃吸収パッドと、該下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとからなる車両用フロアスペーサに係り、特に、車両の衝突等の際の衝撃吸収性能に優れた下肢部衝撃吸収パッドおよび車両用フロアスペーサに関するものである。

一般に車両の室内側フロアには、車両衝突時等の衝撃から乗員の下肢部を保護するために、フロア前方の乗員足元部分に下肢部衝撃吸収パッドが設置されたり、この下肢部衝撃吸収パッドと、その後方のフロア上に設置される水平パッドとから構成される車両用フロアスペーサが設置されている。

上記する下肢部衝撃吸収パッドは、その衝撃吸収性能を高める観点からこれまで様々な開発／改良がおこなわれてきている。例えばその一例として、出願人等による鋭意研究の結果発案された下肢部衝撃吸収パッドを挙げることができる（特許文献１参照）。この下肢部衝撃吸収パッドは傾斜部と水平部の２つの領域から構成されており、かつ、この２つの領域は車両の幅方向に延設する突条で区画されており、傾斜部と水平部の双方において、車両の前後方向に延設する縦長状の複数の凹溝（突条）を設けたものである。車両衝突時にこの凹溝が塑性変形することによって短時間で多くのエネルギーを吸収でき、乗員の下肢部に作用する衝撃荷重を障害限界値未満とすることができる。

特開２００４−３０６７９１号公報

特許文献１に開示の下肢部衝撃吸収パッドによれば、車両衝突時に短時間で多くのエネルギーを吸収することができ、乗員の下肢部に作用する衝撃荷重を効果的に緩和することができる。車両の衝突時に特に衝撃荷重が伝達される乗員足元の踵部が一般に載置される部位付近には車両の幅方向に延設する突条が形成されており、この突条によって車両の前後方向に延設する縦長状の複数の凹溝（突条）の変形が抑制されることで、下肢部衝撃吸収パッドの効果を高めることができる。しかし、踵部の載置位置が一定の広がりの中で多様に異なることは想像に難くない。したがって、踵部がこの限定された範囲内に載置されない場合でも十分に衝撃を吸収できるように、下肢部衝撃吸収パッド全体の衝撃吸収量を高める必要がある。

本発明の下肢部衝撃吸収パッドおよび車両用フロアスペーサは、上記する問題に鑑みてなされたものであり、踵部の載置位置を広範囲に設定でき、踵部に伝達される衝撃エネルギーを効果的に緩和することのできる下肢部衝撃吸収パッドおよび車両用フロアスペーサを提供することを目的としている。また、本発明の車両用フロアスペーサは、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとが一体成形される場合であっても、効率的に製造することのできる車両用フロアスペーサを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による下肢部衝撃吸収パッドは、車両への設置時に車体側となる底面に複数の突条が形成されており、発泡性樹脂粒子からなる下肢部衝撃吸収パッドであって、前記突条は、その長手方向の途中から相対的に幅広となる部分を有していることを特徴とする。

下肢部衝撃吸収パッドは、足元床面の嵩高さの調整や傾斜面内の平坦性に加えて、車両衝突時の衝撃を吸収して下肢部への障害を防止するために設けられるものである。ここで、下肢部衝撃吸収パッドの車両への設置時に車体側となる底面には、複数の突条（凹溝）が形成されている。この突条は長手方向の途中からその幅が相対的に広幅に変化し、実際に車両に設置された際に踵部が載置されると想定される範囲（踵部の可動範囲）に、この広幅の部分が設けられた構成となっている。

この下肢部衝撃吸収パッドでは、既述する従来の下肢部衝撃吸収パッドに設けられていた車両の幅方向に延設する突条が形成されておらず、車両の前後方向に延設する突条のみがその下面に形成されている。

また、下肢部衝撃吸収パッドを成形する発泡性樹脂粒子は特に限定するものではないが、発泡性樹脂粒子として熱可塑性樹脂粒子を使用する場合は、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などを使用することができ、発泡性樹脂として熱硬化性樹脂を使用する場合は、ポリウレタン系樹脂などを使用することができる。中でも、ポリエチレン系樹脂粒子にスチレン系単量体を含浸重合させて得られるスチレン改質ポリエチレン系樹脂の樹脂粒子発泡成形体は、ポリエチレン系樹脂粒子の発泡成形体やポリプロピレン系樹脂粒子の発泡成形体に比べて、寸法安定性と形状保持性に優れていること、ポリスチレン系樹脂粒子の発泡成形体に比べて擦れによる粉が出難いことの理由から特に好ましい。また、スチレン改質ポリエチレン系樹脂におけるスチレン成分の割合は４０〜９０重量％、好ましくは５０〜８５重量％、より好ましくは５５〜７５重量％である。

下肢部衝撃吸収パッドの成形に際しては、例えば上記するスチレン改質ポリエチレン系樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂に、発泡剤を含浸させて発泡性の熱可塑性樹脂とし、該発泡性の熱可塑性樹脂を加熱水蒸気等で予備発泡させることで予備発泡粒子を製造する。次いで、かかる予備発泡粒子を成形型に充填し、発泡成形すればよい。ここで、フロアスペーサの発泡倍率は、例えば３〜７０倍の範囲内で調整した予備発泡粒子により成形するのがよい。発泡倍率が３倍未満のものは非常に硬くなるため、発泡体による十分な塑性変形性能を期待することができない。一方、発泡倍率が７０倍を越えてしまうと、発泡体が軟らかすぎてしまい、発泡体としての反力を得ることが難しくなる。

本発明の下肢部衝撃吸収パッドによれば、踵部が載置されると想定される範囲のパッド下面に形成された突条の幅を相対的に広幅とすることにより、該パッドの脆性破壊を防止してその衝撃吸収性能を発揮させ、踵部に伝達され得る衝撃荷重を効果的に低減することができる。また、車両の前後方向に延設する突条に広幅となる部分を設けた場合、車両の幅方向に延設する突条を設ける場合に比して、踵の可動範囲に応じて突条面積を簡易に広げることができる。さらに、交差する突条を製造する場合に比べて製造効率を格段に高めることができる。

また、本発明による車両用フロアスペーサは、車両への設置時に室内側となる上面が水平に形成されている水平パッドと、車両への設置時に車体側となる底面に複数の突条が形成されている下肢部衝撃吸収パッドとからなる車両用フロアスペーサであって、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドは発泡性樹脂粒子によって成形されており、前記突条は、その長手方向の途中から水平パッド側の端部に亘って相対的に幅広となっていることを特徴とする。

水平パッドは、床面の嵩高さの調整や水平面内の平坦性を確保するために設けられるものであり、したがって、設置時に室内側となる上面は一般に水平に形成されている。この水平パッドも上記する下肢部衝撃吸収パッドと同様の素材にて成形することができ、その成形方法も同様の方法を適用することができる。

例えば、双方を別体に成形した後、一方の端部に嵌合用雄部を設けておき、他方の端部に嵌合用雌部を設けておき、双方を嵌合させる、ないしは接着させる等することによって車両用フロアスペーサを形成することができる。

本発明の車両用フロアスペーサは、その構成部材である下肢部衝撃吸収パッドに既述する下肢部衝撃吸収パッド（車両への設置時に車体側となる底面に複数の突条が形成され、この突条がその長手方向の途中から相対的に幅広となる部分を有しているパッド）を適用することにより、パッドの脆性破壊を防止してその衝撃吸収性能を発揮させ、踵部に伝達され得る衝撃荷重を効果的に低減することができる。

また、衝撃吸収パッドと水平パッドを異種原料から成形することもできる。ここで、異種原料とは、同材質の予備発泡粒子であってそれぞれの発泡倍率が相異する原料や、予備発泡粒子の材質自体が相異する原料、さらには、予備発泡粒子の材質およびそれぞれの発泡倍率が相異する原料のことを意味している。例えば、上記するスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのいずれか１種を選択して下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドを別体に成形することができる。

下肢部衝撃吸収パッドには耐衝撃性能が要求されていることから、水平パッドよりも予備発泡粒子の発泡倍率を低くする（高密度となる）ことにより、下肢部衝撃吸収パッドは、可及的に軽量で、かつ所望の衝撃吸収性能を備えた態様で成形でき、水平パッドは可及的に軽量に成形できるため、下肢部衝撃吸収パッドに要求される衝撃吸収性能を確保しながら、フロアスペーサ全体の重量を可及的に軽量とすることができる。

さらに、本発明による車両用フロアスペーサの他の実施の形態は、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドが一体成形されていることを特徴とする。

本発明の車両用フロアスペーサは、一つの成形型内にて下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドが一体成形された実施の形態である。ここで、下肢部衝撃吸収パッドは水平パッド（の水平な上面）に対して、車両ボディーの形状に応じた任意の角度で延設しているのが一般的である。かかる態様において、下肢部衝撃吸収パッドの底面に車両の前後方向に延設する突条と、車両の幅方向に延設する突条を形成する場合、成形型内にてフロアスペーサを成形した後にフロアスペーサを脱型しようとすると、直交する方向に延設する突条が成形型と干渉し、脱型できない可能性がある。具体的には、固定型と可動型とからなる成形型において、フロアスペーサを型内成形後、可動型を型開きすることによって可動型に貼り付いたフロアスペーサを固定型から脱型し、可動型からフロアスペーサを取り外すことによってフロアスペーサの脱型がおこなわれる。この可動型を型開きする際に、フロアスペーサの底面に設けられた直交する突条が固定型のキャビティ内に設けられた突条形成用の凹溝と干渉し、可動型の型開きが阻害されるものである。

そこで、下肢部衝撃吸収パッドの下面には車両の前後方向に延設する突条のみを形成し、その一部に幅広となる部分を有する実施の形態とすることで、上記課題を解決することができる。

また、下肢部衝撃吸収パッドの突条を画成する側面のうち、少なくとも車両後方側（水平パッド側）の側面を水平パッドの上面に対して垂直または略垂直に形成すること（固定型の突条形成用の凹溝が垂直または略垂直となっている）により、該突条と固定型が干渉することを防止することができる。なお、少なくとも車両後方側の側面とは、車両後方側の側面のみならず、車両前方側の側面や、さらには車両の前後方向に延びる側面も垂直または略垂直に形成できることを意味している。

本発明の車両用フロアスペーサによれば、一つの成形型から下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドからなるフロアスペーサを一体に製造することができるため、製造の簡素化を図ることができる。さらに、成形された下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドの双方を接続する必要がないことから、所望形状のフロアスペーサ、すなわち、形状精度の高いフロアスペーサを得ることができる。

また、本実施の形態においても、衝撃吸収パッドと水平パッドを異種原料から一体成形することが可能である。例えば、発泡倍率が異なる水平パッド用の予備発泡粒子と下肢部衝撃吸収パッド用の予備発泡粒子をそれぞれ一つの成形型に充填して発泡成形する。この際、成形型のキャビティ内を仕切り部材で仕切っておき、仕切り部材の左右の空間に各予備発泡粒子を同時充填し、充填後にキャビティ内から仕切り部材を除去する製造方法によって異種原料からなる衝撃吸収パッドと水平パッドとの一体成形が実現できる。

以上の説明から理解できるように、本発明の下肢部衝撃吸収パッドおよび車両用フロアスペーサによれば、下肢部衝撃吸収パッドの下面に設けられた複数の突条のうち、乗員の踵部が載置されると想定される範囲の突条の幅を相対的に広幅な構成とするだけで、下肢部衝撃吸収パッドに要求される衝撃吸収性能を十分に確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のフロアスペーサの一実施の形態の断面図を、図２は、図１のＩＩ矢視図をそれぞれ示している。図３〜５は順に、フロアスペーサの製造方法を説明した図である。図６は、動的圧縮試験方法の概要を説明した図を、図７は、動的圧縮試験結果を示したグラフをそれぞれ示している。なお、図示する実施の形態は下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとが一体に成形されたフロアスペーサであるが、双方が別体に成形されて組付けられた形態や、突条に幅広部を有する下肢部衝撃吸収パッドのみの実施の形態であってもよいことは勿論のことである。

図１は、フロアスペーサの一実施の形態の断面図を示している。フロアスペーサ１０は、乗員足元部に配設される下肢部衝撃吸収パッド１と、その後方の車室内フロアに配設される水平パッド２が一体に成形されている（図１の１点鎖線の左側が下肢部衝撃吸収パッド１であり、右側が水平パッド２である）。水平パッド２の上面（車室内側の面）は水平に形成されており、下肢部衝撃吸収パッド１の底面（車体側の面）には、車両前後方向に延設する複数の突条３，３，…が同間隔で設けられている。また、下肢部衝撃吸収パッド１は車体側の形状に応じた態様で水平パッド２から所定の角度で傾斜した姿勢で形成されている。

突条３は、図２の矢視図に示すように、車両の前方側の一般部３１と、この一般部３１に連続し、該一般部３１よりも幅広で水平パッド２側に延設する幅広部３２とから構成されている。突条３，３，…は所定の間隔で配設されており、その間には凹溝４，４，…が形成される。

図１に戻り、乗員の足元のうち、つま先部分Ａ１は図２の一般部３１上に載置され、踵部Ａ２は幅広部３２上に載置されるようになっている。この幅広部３２は、踵部Ａ２が載置されると想定される範囲に設けられている。

次に、図３〜５に基づいて、フロアスペーサ１０の製造方法を説明する。ここで、下肢部衝撃吸収パッド１と水平パッド２は、異種原料から製造されるのが好ましく、例えば、双方を同材質の予備発泡粒子であってそれぞれの発泡倍率が相異する原料から一体に製造する方法や、予備発泡粒子の材質自体が相異する原料から製造する方法、さらには、予備発泡粒子の材質およびそれぞれの発泡倍率が相異する原料から製造する方法を適用できる。ここで、使用する発泡性樹脂粒子としては、熱可塑性樹脂粒子であるスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などを使用することができる。また、熱硬化性樹脂としてポリウレタン系樹脂を使用する場合は、成形型内に該樹脂を注入し、発泡させることによりフロアスペーサを製造できる。

フロアスペーサ１０は、下肢部衝撃吸収パッド１と水平パッド２とでその原料が異なる態様で、かつ一つの成形型内にて一体に成形される。ここで、成形型は、一般的な金型を使用することができ、図３に示すような、上方に位置する固定型６とその下方の可動型５とから構成されており、双方の対向面においてフロアスペーサの形状に応じたキャビティが形成されている。

本実施の形態では、例えばスチレン改質ポリエチレン系樹脂を使用し、下肢部衝撃吸収パッド用の予備発泡粒子を水平パッドの予備発泡粒子に比して低倍率にて予備発泡させた粒子を、固有の充填口６１，６２からキャビティ内に充填する。ここで、キャビティ内における下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとの境界付近には、双方の粒子が混ざり合わないように予め仕切り部材７が設けられており、それぞれの形状がキャビティの内壁面と仕切り部材７にて画成されている。なお、可動型５のうち、下肢部衝撃吸収パッド１を形成するキャビティ面には凹溝形成用の突条５１が設けられている。

図３は、キャビティ内にそれぞれの予備発泡粒子８１，８２が充填されている状況が示されているが、双方の予備発泡粒子８１，８２は同時充填され、充填後にキャビティ内から仕切り部材７が速やかに除去される。なお、仕切り部材７の除去は、例えば、図の紙面垂直方向に適宜の仕切り部材７除去手段を講じておけばよい。

図４は、キャビティ内にて予備発泡粒子８１，８２が発泡成形された後、可動型５が型開き方向に移動することで、固定型６のキャビティ面にフロアスペーサ１０が貼り付いた状態で、可動型５からフロアスペーサ１０が脱型されている状況を示している。

ここで、下肢部衝撃吸収パッド１の底面に設けられた凹溝４の車両後方側の側面は水平パッド２の水平な上面と垂直であり、凹溝４の車両前方側の側面は、水平パッド２の上面に対する垂線よりも車両前方側に開いた面に形成するのが好ましい。かかる実施の形態によれば、脱型の際に、凹溝４と突条５１とが干渉することなく、スムーズに可動型５の型開きがおこなわれる。なお、凹溝４の車両前後方向に延設する側面は、水平パッド２の上面と垂直、ないしは断面視形状が底面から凹溝の天端面に向かって末広がりな態様となるように形成されるのがよい。

最後に、図５に示すように、固定型６からフロアスペーサ１０を取り外すことにより、フロアスペーサ１０の脱型が完了し、下肢部衝撃吸収パッド１と水平パッド２とからなり、所望形状のフロアスペーサ１０が製造される。

フロアスペーサ１０を構成する下肢部衝撃吸収パッド１の下面において、車両の幅方向に延設する突条が存在しないため、上記の製造方法においてその製造効率が格段に向上する。なお、下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドとが同原料にて製造されてもよいことは勿論のことであり、この場合には、キャビティ内を仕切り部材にて仕切っておく必要はない。また、成形型の構成は、図示する形態以外の構成であってもよいことは勿論のことである。

[圧縮試験とその結果]
図６は、本発明のフロアスペーサのうち、下肢部衝撃吸収パッドの荷重−歪み特性をその一般部と幅広部で比較するための圧縮試験の概要を示した図である。この圧縮試験は、ＪＩＳＺ０２３５の「包装用緩衝材料の動的圧縮試験方法」に準拠した衝撃緩和効果確認実験である。図示するように、テストピースとなるフロアスペーサ１０Ａを用意して固定治具１００上に固定し、７００ｃｍの高さの落下試験機から圧縮板２００（重量：１５ｋｇ）を、テストピースにおけるつま先が載置される部位（Ｘ１領域であって突条の一般部）と踵部が載置される部位（Ｘ２領域であって突条の幅広部）の双方に落下させる。なお、テストピースに形成された突条において、その一般部の幅は１５ｍｍで幅広部の幅は２５ｍｍである。圧縮板２００には加速度計を取り付けておき、テストピースには圧縮板２００の落下による変位量を測定する変位計を取り付けておき、圧縮板２００落下後の時間経過に伴うテストピースに加わる荷重（ｋＮ）とテストピースの変位（ｍｍ）を求め、歪を算定した。なお、テストピースはスチレン系樹脂の予備発泡粒子から成形され、その発泡倍率が５５倍の予備発泡粒子を使用している。

図７は、この双方の領域における実験結果（荷重−歪み特性）を示している。図中、Ｙ１は図６のＸ１領域における結果を、Ｙ２は図６のＸ２領域における結果をそれぞれ示している。図より、突条が幅広となって部材剛性が高くなるＸ２領域では荷重が２．５ｋＮとなり、相対的に剛性の低いＸ１領域では荷重が１．５ｋＮとなる。このように、踵部にはつま先部に比して１．７倍程度の荷重が作用することとなり、形成される突条には相応の幅広部が必要となる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

本発明のフロアスペーサの一実施の形態の断面図。 図１のＩＩ矢視図。 フロアスペーサの製造方法を説明した図。 図３に続き、フロアスペーサの製造方法を説明した図。 図４に続き、フロアスペーサの製造方法を説明した図。 動的圧縮試験方法の概要を説明した図。 動的圧縮試験結果を示したグラフ。

符号の説明

１…下肢部衝撃吸収パッド、２…水平パッド、３…突条、３１…一般部、３２…広幅部、４…凹溝、５…可動型、６…固定型、６１，６２…充填口、７…仕切り部材、８１，８２…予備発泡粒子、１０…フロアスペーサ

Claims (2)

1. 車両への設置時に車体側となる底面に複数の突条が形成されており、発泡性樹脂粒子からなる下肢部衝撃吸収パッドであって、
   前記突条は、その長手方向の途中から相対的に幅広となる部分を有していることを特徴とする下肢部衝撃吸収パッド。
2. 車両への設置時に室内側となる上面が水平に形成されている水平パッドと、車両への設置時に車体側となる底面に複数の突条が形成されている下肢部衝撃吸収パッドとからなる車両用フロアスペーサであって、
   下肢部衝撃吸収パッドと水平パッドは発泡性樹脂粒子によって成形されており、前記突条は、その長手方向の途中から水平パッド側の端部に亘って相対的に幅広となっていることを特徴とする車両用フロアスペーサ。

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