JP4778817B2

JP4778817B2 - 車両用下肢部衝撃吸収構造

Info

Publication number: JP4778817B2
Application number: JP2006075819A
Authority: JP
Inventors: 浩司森; 幸也森田; 丈晴中野
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: JP2007246042A

Description

本発明は、自動車の乗員の下肢部を、自動車衝突時の衝撃から保護する車両用下肢部衝撃吸収構造に関する。

従来から車両用下肢部衝撃吸収構造として、ティビアパッドと呼ばれる衝撃吸収パッド材(１)が用いられている。図７は、従来の衝撃吸収パッド材(１)の断面図である(例えば、特許文献１参照)。
これは、車体(４)内部に載置されるものであり、断面形状がＶ字折曲形状に形成された複数の支持脚(13)(13)からなる荷重支持部を、平板状の橋掛部(14)にて連結している。支持脚(13)(13)及び橋掛部(14)は車体の前後方向に沿って延びている。これにより、比較的小さな衝撃荷重であっても、効果的に衝撃を吸収することができた。

特開２００５−３２４５６３号公報

図７に示す従来の車両用下肢部衝撃吸収構造にあっては、パッド材(１)の変形が効果的に作用するが、厚みが薄いパッド材(１)の場合、大きな衝撃荷重に対しては、部分的な底付き、特に踵部分に於けるパッド材(１)の変形が早くなる。その結果として、大きな衝撃荷重の全てを吸収するには至らなかった。
本発明の目的は、厚みが薄いパッド材や小面積のパッド材でも効果的に衝撃荷重を吸収できる車両用下肢部衝撃吸収構造を提供することにある。

乗員の足元に載置される衝撃吸収材とフロアカーペット材(７)とからなる車両用下肢部衝撃吸収構造であって、
衝撃吸収材は、車体側に載置される衝撃吸収パッド材(１)と、該パッド材の上部に載置される板材(８)とからなり、
衝撃吸収パッド材(１)は、下肢部に対向した複数の緩衝壁(３)(３)が車体幅方向又は車体前後方向に延長し、且つ隣接する緩衝壁(３)(３)の上端同士と下端同士が交互に接続されることにより一体となる形状に形成され、
板材(８)は、少なくとも片足が載置される面積を有し、
車体側から室内側に向かって、衝撃吸収パッド材(１)、板材(８)、フロアカーペット材(７)の順で積層している。
また、衝撃吸収パッド材(１)と板材(８)とは、接着されている。

本発明の車両用下肢部衝撃吸収構造によれば、少なくとも片足が載置される面積を有する板材(８)と、隣接する緩衝壁(３)(３)同士が上端又は下端で交互に接続された一体形状の衝撃吸収パッド材(１)を積層することにより、車体の衝突によって発生した衝撃荷重を、衝撃吸収パッド材(１)に板材(８)の面積で作用させることができるため、衝撃吸収パッド材(１)の部分的な底付きを回避することができる。即ち、厚みが薄いパッド材や小面積のパッド材でも効果的に衝撃荷重を吸収することができる。
また、衝撃吸収パッド材(１)と板材(８)とは、接着されていることによって、車体への載置が容易になるとともに、小さな力でズレることが防止できる。

全体構成
以下、本発明の一実施例を図を用いて、詳述する。
図１(a)は、本例に係わる車両用下肢部衝撃吸収構造(６)の平面図、図１(b)は図１(a)の右側面図、図２は、車両用下肢部衝撃吸収構造(６)を車体(４)に取り付けたときの側面断面図であり、図１(a)を左側から見ている。
本例に於ける車両用下肢部衝撃吸収構造(６)は、車体(４)側から室内側に向かって、衝撃吸収パッド材(１)、板材(８)、フロアカーペット材(７)の順で積層して形成される。衝撃吸収パッド材(１)と、板材(８)とで衝撃吸収材を構成する。尚、図示の便宜上、図１(a)ではフロアカーペット材(７)は図示しない。また、フロアカーペット材(７)の材質は後記する。
板材(８)を形成する材料としては、剛性を有し、容易に変形、破損しないものが使用できる。例えば、鋼板、ステンレス板、アルミニウム板、樹脂板、発泡樹脂板が挙げられる。鋼板の場合、板材(８)の厚みとしては、０.３〜３ｍｍ程度のものが、剛性や重量の点で好適に使用することができる。

衝撃吸収パッド材(１)は、車体(４)内にて、例えば助手席の床面(40)に載置されるものであって、運転席、後部座席用には、夫々の床形状に合わせて作られる。
衝撃吸収パッド材(１)は、乗員の踵(85)が載置される水平部(10)とつま先(86)が載置される傾斜部(11)を一体に具え、熱可塑性樹脂のビーズから形成されている。衝撃吸収パッド材(１)は板材(８)と接着されており、これによって車体(４)への載置が容易になるとともに、小さな力でズレることが防止できる。尚、衝撃吸収パッド材(１)は車体(４)の床面に留め具(図示せず)により取り付けられる。

図１(b)及び図２に示すように、衝撃吸収パッド材(１)は、車体(４)の幅方向に沿って延びた複数の緩衝壁(３)(３)を車体前後方向に連ねて具えて構成され、側方から見て波形を呈している。緩衝壁(３)(３)は互いに略等間隔であり、各緩衝壁(３)は下肢部に向かって先細となる略三角形の断面形状に形成されている。以下の記載では、各緩衝壁(３)の下肢部側を先端側、反対側を基端側と呼ぶ。また、緩衝壁(３)(３)を車体幅方向に連ねて構成してもよい。
隣り合う緩衝壁(３)(３)の先端部は互いに離れて、基端側に向かって狭くなる第１溝(30)を形成している。各緩衝壁(３)内には、基端部が開口して基端側に向かって広くなる第２溝(31)が形成されている。

パッド材を形成する材料
パッド材(１)を形成する熱可塑性樹脂には、ポリスチレン系樹脂、スチレン改質ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂粒子又はポリプロピレン系樹脂粒子にスチレン系単量体を含浸重合して得られる樹脂)、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂)、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。

熱可塑性樹脂ビーズの発泡倍率は、５−５０倍であり、２０−４０倍が好ましい。発泡倍率が５倍未満のビーズでは、衝撃吸収材としては強度が強すぎて、形成したパッド材(１)が衝突による衝撃を効果的に吸収できない事態が起こり得る。発泡倍率が４０倍を越えたビーズでは、逆に強度が弱すぎて、形成したパッド材(１)が衝突時に十分な衝突エネルギを吸収する前に、下肢部が車体(４)にぶつかる虞れがある、即ち、柔らかすぎて、衝突による衝撃を効果的に吸収できない虞れがある。

図３(a)、(b)は、緩衝壁(３)の拡大図である。車体(４)の衝撃により、乗員の下肢部が緩衝壁(３)の先端部に衝撃力Ｐを加えると、緩衝壁(３)の側壁には、図３(a)にＰ１で示す斜め下向きの力が掛かる。このＰ１の水平分力Ｐ２は側方外向きに向かうから、図３(a)にＺで示すように、緩衝壁(３)は側方に広がるように撓む。或いは図３(b)に示すように、緩衝壁(３)が側方に膨らむように撓む。即ち、緩衝壁(３)の側方に第１溝(30)が形成されているから、緩衝壁(３)は第１溝(30)のスペース分だけ、広がり又は撓むことができる。また、第２溝(31)を形成していることにより、緩衝壁(３)の側部の肉厚が薄くなっており、これにより緩衝壁(３)は側方に広がり又は撓み易い。この結果、下肢部が受ける衝撃が吸収され、。乗員の下肢部は衝撃から保護される。

衝撃緩和効果確認実験
出願人は、本例の車両用下肢部衝撃吸収構造(６)の衝撃緩和効果を確認すべく、以下の実験を行った。
先ず、図４の正面図に示す如く、パッド材(１)に似せたテストピース(５)を形成する。テストピース(５)は、図７に示す従来のパッド材(１)と同じく車体(４)の前後方向に沿って延び断面形状がＶ字折曲形状の複数の支持脚(13)(13)を、平板状の橋掛部(14)にて連結して構成される。支持脚(13)の高さｈは３５ｍｍ、支持脚(13)のＶ字形の成す角度θは２０度、支持脚(13)の厚みｄ１が８ｍｍ、橋掛部(14)の厚みｄ２が８ｍｍ、橋掛部(14)の幅ｄ３が２０ｍｍである。
また、テストピース(５)は、何れも縦(車体前後方向)が１５０ｍｍ、横(車体幅方向)が１００ｍｍである。テストピース(５)はスチレン改質ポリエチレン系樹脂の発泡ビーズ、具体的には積水化成品工業株式会社が販売している商品名がピオセラン(登録商標)から形成され、該ビーズの発泡倍率は３０倍で、密度が０.０３３ｇ／ｃｍ³である。

このテストピース(５)に０.５ｍｍ厚の鋼板である板材(８)を載置して重ね、車両用下肢部衝撃吸収構造(６)を作成した。これを実施例とする。
更に本発明品の効果を確認すべく、同じテストピース(５)を作成した。これを比較例とした。

図５は、実験の様子を示す斜視図である。実験は、ＪＩＳＺ０２３５の「包装用緩衝材料の動的圧縮試験方法」に準拠して行う。先ず、上記車両用下肢部衝撃吸収構造(６)の上方に落下用の踵治具(９)を配備する。
踵治具(９)に加速度計を取り付け、テストピース(５)に踵治具(９)の落下による変位量を測定する変位計を取り付ける。テストピース(５)に踵治具(９)を自由落下試験機(図示せず)にて落下させ、踵治具(９)落下後の時間経過に伴うテストピース(５)に加わる荷重(単位：Ｎ)とテストピース(５)の変位(単位：ｍｍ)を求めた。
踵治具(９)は、重量８.４ｋｇ、幅Ｗが８０ｍｍ、長さＬが９１ｍｍで一端部が半径４０ｍｍの円弧形を呈しており、テストピース(５)の表面から高さＨ(０.６２５ｍ)の位置から落下させる。

図６のグラフは、車両用下肢部衝撃吸収構造(６)の衝撃吸収特性を示すグラフであり、縦軸がテストピースに作用する荷重(単位：Ｎ)で、横軸がテストピースの変位(単位：ｍｍ)である。図６から判るように、実施例のテストピースでは、変位量が増加しても、下肢部に加わる荷重が略一定となる区間(変位が約５−２５ｍｍの区間)が、比較例のテストピースに比較して長い。
また、比較例では変位約２０ｍｍでテストピース(５)が底付きとなり、衝撃荷重が急上昇するのに対し、実施例では衝撃荷重が急上昇するのは、変位が約２６ｍｍに達してからである。
これにより、車体の衝突によって発生した衝撃荷重を、衝撃吸収パッド材(１)に板材(８)の面積で作用させることにより、衝撃吸収パッド材(１)の部分的な底付きを回避することができることが判った。また、前記の如く、緩衝壁(３)は側方に広がり又は撓むことにより、緩衝効果がある。
上記の実験から、本例の車両用下肢部衝撃吸収構造(６)では、厚みが薄いパッド材や小面積のパッド材でも効果的に衝撃荷重を吸収することができることが判った。

フロアカーペット材
本例の車両用下肢部衝撃吸収構造(６)では、前記の如く、フロアカーペット材(７)を用いている。フロアカーペット材(７)の柔らかさにより、緩衝性が改善され、踏み心地が良くなる。カーペットには、通気性を有さないものと有するものがあり、有さないものとしては、ポリエステル系樹脂、熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系樹脂、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を素材とするものが挙げられる。通気性を有するカーペットの片面或いは両面に非通気性の樹脂層を形成したものでもよい。
また、通気性を有するカーペットには、タフテッドカーペット、ニードルパンチカーペット、ウィルトンカーペット、アキスミンカーペット、段通、フックドラグ、不織布等が挙げられる。また、通気性を有するこれらのカーペットの素材には、ウール、麻、綿等の天然繊維、ポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル系樹脂繊維、ポリアクリル系樹脂繊維、ポリプロピレン系樹脂繊維が挙げられる。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

(a)は、車両用下肢部衝撃吸収パッド材の平面図、(b)は(a)の右側面図である。車両用下肢部衝撃吸収パッド材を車体に取り付けたときの側面断面図であり、図１(a)を左側から見ている。 (a)、(b)は、緩衝壁の拡大図である。テストピースの正面図である。車両用下肢部衝撃吸収構造の衝撃緩和効果を確認する実験の様子を示す斜視図である。車両用下肢部衝撃吸収構造の衝撃吸収特性を示すグラフである。従来の車両用下肢部衝撃吸収パッド材の平面図である。

符号の説明

(１) 衝撃吸収パッド材
(３) 緩衝壁
(４) 車体
(５) テストピース
(６) 車両用下肢部衝撃吸収構造
(７) フロアカーペット材

Claims

乗員の足元に載置される衝撃吸収材とフロアカーペット材とからなる車両用下肢部衝撃吸収構造であって、
衝撃吸収材は、車体側に載置される衝撃吸収パッド材と、該パッド材の上部に載置され、剛性を有する板材とからなり、
衝撃吸収パッド材は、下肢部に対向した複数の緩衝壁が車体幅方向に延長し、且つ隣接する緩衝壁の上端同士と下端同士が交互に接続されることにより一体となる形状に形成され、
板材は、少なくとも片足が載置される面積を有し、
車体側から室内側に向かって、衝撃吸収パッド材、板材、フロアカーペット材の順で積層したことを特徴とする車両用下肢部衝撃吸収構造。
板材は、鋼板、ステンレス板又はアルミニウム板である請求項1に記載の車両用下肢部衝撃吸収構造。