JP5046396B2 - 車両用空調ダクト - Google Patents

Description

本発明は車両用の発泡状態の熱可塑性樹脂製空調ダクトに関する。

近年、ＲＶ車等のような広い車室を有する自動車には、後部座席に対しても良好な空調が可能になるように、車両前方にだけでなく車両の後部にもエアコンが搭載されている。そこから排出された空気を天井両側（ルーフサイド）に配設された空調ダクトを用いて後部座席全体に分配する。

ところで、車両衝突事故時に乗員の車両内壁に強打する衝撃を防ぐために、内装材に衝撃吸収機能を付与することが求められてきている。同様に、そのような要求は空調ダクトに対しても求められてきている。

これらの要求を満たすために開発された空調ダクト（ルーフサイドダクト）の一例が特許文献１に記載されている。
この特許文献１のルーフサイドダクトでは、衝撃吸収機能を備えるために、略Ｖ字の溝部が取付壁部の長手方向に沿って形成された構造を備えている。
Ｖ字の溝部の溝底に衝撃が加わると、その衝撃の一部が溝部の側壁の段階的な破壊に用いられるため、乗員の頭部への衝撃は軽減する。

一方、車両全体の総重量を軽量化するために、内装材を軽量化することが求められており、空調ダクトに対してもその対応が必要とされている。
このダクトの軽量化を実現する方法の一つのとして、材料そのものの軽量化、すなわちダクトを構成する熱可塑性樹脂を見かけ密度の低い発泡状態にすることが行われている。
特許第３４０３３２５号公報

しかし、発泡状態の熱可塑性樹脂を使った成形品には、その発泡倍率に反比例して圧縮強度が低下する性質がある。そのため、ダクトの材質において、軽量化を重視して過度に発泡倍率を高め過ぎると、一方では空調ダクトの圧縮強度が衝撃吸収効果を発揮できない程度まで低下してしまう。
具体的には、軽量化として有効に作用させるために必要とされる発泡倍率は２倍以上であるが、衝撃吸収効果を十分に発揮するためには、この発泡倍率の領域では、ダクト基材のヤング率が低過ぎて圧縮強度が担保できない。

本発明は以上の課題を解決すべく開発されたものである。すなわち、軽量化され且つ衝撃吸収効果も十分に発揮できる発泡状態の熱可塑性樹脂製の車両用空調ダクトを提供することを目的とする。

本発明者は、以上のような課題背景をもとに鋭意研究を重ねた結果、発泡倍率の高い材料を使った軽いダクトにおいて、空調ダクトの壁面を部分的に重ね合わせることにより、上記の課題を解決できることを見出し、その知見に基づいて本発明を完成させたものである。

すなわち本発明は、（１）、発泡状態の熱可塑性樹脂からなる車両用空調ダクトであって、発泡倍率が２．０倍以上でかつ独立気泡構造を有するダクト本体と、該ダクト本体に一体に形成された折り返し片と、を備え、ダクト本体に受けリブが設けられ、折り返し片には衝撃吸収機能を付与するための衝撃吸収リブが設けられ、受けリブに衝撃吸収リブが嵌合される車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（２）、前記衝撃吸収リブは、一方向に延伸形成され円錐台状となっている上記（１）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（３）、受けリブが、ダクト本体の一方側の側面である第１側面から、他方側の側面である第２側面に当接するように円錐台状に延伸形成されている上記（１）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（４）、前記受けリブは折り返し片がダクト本体の側面部に添着される領域に形成されている上記（１）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（５）、前記折り返し片が屈曲可能な薄肉状のヒンジ部を介して前記ダクト本体と一体に成形されている上記（１）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（６）、折り返し片が台形状に形成されており、その底辺部がヒンジ部となっている上記（５）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（７）、前記ダクト本体の側端部、及び前記折り返し片の側端部に各接合代が設けられ、折り返し片に形成された衝撃吸収リブがダクト本体の受けリブに嵌合された際にこれら接合代同士が当接固定される上記（５）記載の車両用空調ダクトに存する。

また本発明は、（８）、前記ダクト本体に添着される折り返し片が発泡状態を有し、その発泡倍率が１．５倍以下である上記（１）記載の車両用空調ダクトに存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば上記の発明を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明の車両用空調ダクトは、発泡状態の熱可塑性樹脂よりなるダクト本体に受けリブが設けられ、折り返し片には衝撃吸収機能を付与するための衝撃吸収リブが設けられ、受けリブに衝撃吸収リブが嵌合されることにより、軽量化される上、十分な衝撃吸収効果を発揮できる。

前記衝撃吸収リブの形状が円錐台状であることにより、衝撃吸収リブに対して垂直に衝撃が加わった場合でも、該リブの壁部が途中で突然折れしまうことなく、壁部が一定の荷重で徐々に変形していき衝撃エネルギーの吸収量を大きくすることができる。このためこの円錐台状の衝撃吸収リブは、他の形状の受けリブに比べて衝撃吸収能力が高い。

前記折り返し片が屈曲可能な薄肉状のヒンジ部を介して前記ダクト本体と一体に成形されていることにより、衝撃吸収リブと受けリブとの相互の位置合わせの必要がなく組み付けが極めて容易である。

前記ダクト本体の側端部、及び前記折り返し片の側端部に各接合代が設けられ、折り返し片に形成される衝撃吸収リブがダクト本体の受けリブに嵌合された際にこれら接合代同士が当接固定されることにより、折り返し片をダクト本体により強固に取り付けることができる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、本実施形態の車両用空調ダクトにおける衝撃吸収部を示す平面図である。
図２は、本実施形態の車両用空調ダクトの取り付けられ方を示す説明図である。
図３は、本実施形態の衝撃吸収部を説明する斜視図である。
図４は、本実施形態の車両用空調ダクトを衝撃吸収部で切断したときの断面図であり、（Ａ）は折り返し片に形成される衝撃吸収リブを受けリブに嵌合する前を示し、（Ｂ）は衝撃吸収リブを受けリブに嵌合した後を示す。

本実施形態の車両用空調ダクトは、車両に搭載されたエアコンユニットから排出される空気を車内各所に分配するためのダクトである。
この車両用空調ダクトには、必要な部分に外力による衝撃を吸収する機能を備えた衝撃吸収部Ａが設けられている。例えば、ルーフサイドに位置する部分等の乗員の頭が衝突する可能性が高い部分に衝撃吸収部Ａが設けられる。
このため、車両衝突事故が発生した際に、乗員が車両内で頭部を強打するような衝撃の危険から回避することができるのである。

また、車両用空調ダクトは、衝撃の吸収を必要とする部分に衝撃吸収部Ａを備えるため、衝撃吸収性能を付与するためにダクト全体の圧縮強度を上げる必要がなく、且つ十分な圧縮強度（圧縮剛性）を確保することが可能である。

本発明の車両用空調ダクトは、後述するように、衝撃吸収部Ａにおいて、ダクト本体１に対して嵌合することができる折り返し片２が添着されている。そのため、見かけ密度の低い高発泡倍率とした熱可塑性樹脂で形成されているにも拘らず十分な圧縮強度が確保できる。
なお、自動車安全基準ＦＭＶＳＳや日本の自動車用規格で規定されている衝撃吸収機能を満足することが可能である。

因みに、従来において、発泡倍率の高い発泡状態の熱可塑性樹脂は軽さの点では十分であるが、一方では圧縮強度が低いという問題点があり、衝撃吸収機能を要求される空調ダクトの材料としては不向きであった。
しかしながら、本発明の車両用空調ダクトにおいては、独立気泡構造を有する発泡状態の熱可塑性樹脂製のダクト本体１の一部に設けられた受けリブ１４に、折り返し片２に設けられた衝撃吸収リブ２１を嵌合させることで衝撃吸収部Ａの圧縮強度を高めている。これにより、軽量且つ必要十分な衝撃吸収機能を備えた車両用空調ダクトが実現できたのである。

本発明の車両用空調ダクトは車両のボディ外装板Ｓと、内装パネルＲとの間に配設されるが、このとき折り返し片２が取り付けられている側をボディ外装板側に向ける。

次に、本実施形態の車両用空調ダクトの各部についてより具体的に説明する。
本実施形態の車両用空調ダクトは、衝撃吸収機能を有する部分、すなわち衝撃吸収部Ａを備えており、この衝撃吸収部Ａにおいては、ダクト本体１に詳しく後述する折り返し片２を添着させることにより衝撃吸収機能が発揮される。
衝撃吸収部Ａは車両内に配設したダクト本体１の全面に渡って設ける必要はなく、衝撃を吸収したい部分、すなわち搭乗者の頭部が接触する位置にのみに設ければよい。

（折り返し片・衝撃吸収リブ）
本発明の折り返し片２は、衝撃吸収部Ａにおいてダクト本体１の衝撃吸収部Ａの圧縮強度を補強して衝撃吸収機能を高めるものである。
折り返し片２は板状に形成され、ダクト本体１の側面に添着され、ダクト本体に対して嵌合される衝撃吸収リブ２１が一体に形成されることにより、該ダクト本体１を補強し、且つこれに衝撃吸収効果を与えるものである。
この折り返し片２の材質としては、後述するようにダクト本体１の材質である発泡状態の熱可塑性樹脂（ポリオレフィン系の発泡樹脂、例えばポリプロピレン樹脂）よりも発泡倍率を低く抑えた独立気泡構造発泡状態の熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。
折り返し片２は後述するように、分割金型により押し潰して一枚板状に成形されるため発泡倍率は１．５以下であることが好ましい。

ここで折り返し片２は、図３及び図４に示すように、一方向に延出形成され円錐台状となっている衝撃吸収リブ２１を備える。
衝撃吸収リブ２１は、それが形成された部分の圧縮強度を高め衝撃吸収機能を向上させる。
衝撃吸収リブ２１は、このように円錐台状に形成されているため、小さい方の底面に対して垂直に衝撃が加わった場合でも、該リブの壁部は途中で突然折れて衝撃エネルギーを吸収するのではなく、壁部が徐々に変形していき衝撃エネルギーの吸収量を大きくすることができる。

衝撃吸収リブ２１に関しては、小さい方の底面（上底）と大きい方の底面（下底）との面積比が１：１．２〜１：３程度であることが好ましい。
この衝撃吸収リブ２１は、折り返し片２には複数個形成されている。ここで、折り返し片２における衝撃吸収リブ２１の数は、搭乗者の衝突範囲、圧縮強度およびダクト内のエア流通効率の観点から、１〜１０個／１００ｃｍ^２の範囲が好ましい。
なお、衝撃吸収リブ２１の配置パターンは、後述するように、中央付近に等間隔に設けることが好ましい。

ところで折り返し片２は、図４（Ａ）に示すようにダクト本体１と隣接して一体となっている。すなわち折り返し片２は、屈曲可能な薄肉状のヒンジ部３を介してダクト本体１と一体に成形されている。
従って、ヒンジ部３を起点に折り返し片２を回動させて折り曲げ衝撃吸収リブ２１を受けリブ１４に嵌め込むように添着させることができる。（図４（Ａ）→図４（Ｂ））

このように折り返し片２はヒンジ部３を介してダクト本体１と一体化しているので、衝撃吸収リブ２１と受けリブ１４との相互の位置合わせの必要がなく、単に折り曲げるだけで良いため組み付けが極めて容易である。
ここで折り返し片２は、面積が広いと軽量化に不利となるので、極力、折り返し片２の面積は小さい方がよい。

ところで、ダクト本体１の受けリブ１４は、中央部に配置することでダクト本体内のエアの流線が確保され、送風効率の低下またはエアの衝突による風切りの騒音を防止することができる。そのため受けリブ１４に嵌合される衝撃吸収リブ２１も中央部にライン上に形成される。この場合、折り返し片２の形は衝撃吸収リブ２１を残せる限り、面積を小さくすべく平面視台形状にした方が効率的である。
そして固定力の観点から、底辺部の位置をヒンジ部３とすることが好ましい（図１参照）。

また、折り返し片２のヒンジ部３と反対側の側端部（上底辺の位置）には接合代２２が設けられており、ダクト本体１の側端部にも、同様に接合代１３が設けられている。
折り返し片２の接合代２２は折り返し片２がダクト本体１に取り付けられた際に、ダクト本体１の接合代１３に当接する。
そして、接合代２２と接合代１３とはネジ等の締結具や接着剤等によって接合固定される。これら接合代により、折り返し片２をダクト本体１に強固に取り付けることができる。

（ダクト本体・受けリブ）
ダクト本体１は軽量化の観点から、熱可塑性樹脂を使って独立気泡構造を有するように発泡ブロー成形され、発泡倍率の観点からポリオレフィン系の高溶融張力を有する樹脂、例えば長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂が採用される。
発泡ブロー成形における発泡倍率は、超臨界流体とした窒素または二酸化炭素などの発泡剤を用いることで、高い発泡倍率、例えば、２倍以上とすることが可能である。

なお、発泡状態の熱可塑性樹脂の見かけ上の密度は、発泡倍率と反比例するため、発泡倍率を設定ことにより、ダクト本体１の所望の密度が得られる。

ダクト本体１には、上述した折り返し片２の衝撃吸収リブ２１を受け入れて嵌合させる受けリブ１４が形成されている。
すなわち、ダクト本体１の一方側の側面である第１側面１１の一部は、他方側の側面である第２側面１２（第１側面に対向する面）に当接するように円錐台状に延伸形成され、受けリブ１４が形成されている。この受けリブ１４の第２側面１２に当接した部分は一体に溶着されている。

受けリブ１４はダクト本体１内のエアの流れを阻止するように作用するため、折り返し片２がダクト本体１の側面部に添着される領域（すなわち衝撃吸収性能を必要とする部分のみ）に形成されることが効率的である。
前述した折り返し片２に形成された衝撃吸収リブ２１と対応するような配置パターンに形成されるため、折り返し片２をダクト本体１に添着した場合は、各衝撃吸収リブ２１は各受けリブ１４に嵌り込んだ状態となる。

このように、ダクト本体１の受けリブ１４の圧縮強度不足による衝撃吸収効果の低さを折り返し片２に形成された衝撃吸収リブ２１を受けリブ１４に嵌合させることにより、受けリブ１４の近傍のみダクトを構成する熱可塑性樹脂の量を増加させて部分的に衝撃吸収性能を向上させることができる。
車両用空調ダクトにおいて、その体積の大部分を占めるダクト本体１を高い発泡倍率にして軽量化することができ、圧縮強度を持たせるため部分的に折り返し片２を添着させて衝撃吸収機能を十分発揮させることができる。
このように軽量化することと、軽量化することで圧縮強度が低下することの二律背反する性質を同時に解決することができる。

次に、本実施形態の車両用空調ダクトの製造方法の一例を示す。
図５は、車両用空調ダクトの製造方法を示す説明図であり、（Ａ）は分割金型を閉じる前を示し、（Ｂ）は分割金型を閉じた後を示す。

図に示すように、本実施形態の車両用空調ダクトは、発泡状態の熱可塑性樹脂のパリソンＰを用いてブロー成形によって製造される。
分割金型４はダクト本体１となる部分を成形するダクト本体成形部４Ｂと、折り返し片２となる部分を成形する折り返し片成形部４Ａとを有している。

そして、パリソンＰの一部を分割金型４で挟み込み、ダクト本体成形部４Ｂ側に加圧エアを注入することで、中空のダクト本体１と板状の折り返し片２とが薄肉状のヒンジ部３を介して一体に形成される。
ダクト本体１の発泡倍率及び折り返し片２の発泡倍率は、ダクト本体成形部４Ｂと折り返し片成形部４Ａのそれぞれにおける加圧エアの吹き込み圧力、または金型の型締め圧力などによって決定される。
なお、発泡剤の種類、パリソンＰへの核剤などの添加剤が発泡倍率に影響することはいうまでもない。

以上、本発明をその一実施形態を例に説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、ダクト本体と折り返し片とがヒンジ部を介して一体に成形されているが、ヒンジ部を無くし中空のダクト本体と板状の折り返し片とがそれぞれ独立して成形されるものであってもよい。
また折り返し片の材質は、目的を達成できる限り、発泡状態の熱可塑性樹脂以外の樹脂でも採用可能である。

図１は、本実施形態の車両用空調ダクトにおける衝撃吸収部を示す平面図である。 図２は、車両用空調ダクトの取り付けられ方を示す説明図である。 図３は、衝撃吸収部を説明する斜視図である。 図４は、本実施形態の車両用空調ダクトを衝撃吸収部で切断したときの断面図であり、（Ａ）は折り返し片を取り付ける前を示し、（Ｂ）は折り返し片を取り付けた後を示す。 図５は、車両用空調ダクトの製造方法を示す説明図であり、（Ａ）は分割金型を閉じる前を示し、（Ｂ）は分割金型を閉じた後を示す。

符号の説明

Ａ…衝撃吸収部
１…ダクト本体
１１…第１側面
１２…第２側面
１３…接合代
１４…受けリブ
２…折り返し片
２１…衝撃吸収リブ
２２…接合代
３…ヒンジ部
４…分割金型
４Ａ…折り返し片成形部
４Ｂ…ダクト本体成形部
Ｐ…パリソン
Ｒ…内装パネル
Ｓ…ボディ外装板

Claims (8)

1. 発泡状態の熱可塑性樹脂からなる車両用空調ダクトであって、
   発泡倍率が２．０倍以上でかつ独立気泡構造を有するダクト本体と、該ダクト本体に一体に形成された折り返し片と、を備え、
   ダクト本体に受けリブが設けられ、折り返し片には衝撃吸収機能を付与するための衝撃吸収リブが設けられ、受けリブに衝撃吸収リブが嵌合されることを特徴とする車両用空調ダクト。
2. 前記衝撃吸収リブは、一方向に延伸形成され円錐台状となっていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調ダクト。
3. 受けリブが、ダクト本体の一方側の側面である第１側面から、他方側の側面である第２側面に当接するように円錐台状に延伸形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調ダクト。
4. 前記受けリブは折り返し片がダクト本体の側面部に添着される領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調ダクト。
5. 前記折り返し片が屈曲可能な薄肉状のヒンジ部を介して前記ダクト本体と一体に成形されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調ダクト。
6. 折り返し片が台形状に形成されており、その底辺部がヒンジ部となっていることを特徴とする請求項５記載の車両用空調ダクト。
7. 前記ダクト本体の側端部、及び前記折り返し片の側端部に各接合代が設けられ、折り返し片に形成された衝撃吸収リブがダクト本体の受けリブに嵌合された際にこれら接合代同士が当接固定されることを特徴とする請求項５記載の車両用空調ダクト。
8. 前記ダクト本体に添着される折り返し片が発泡状態を有し、その発泡倍率が１．５倍以下であることを特徴とする請求項１記載の車両用空調ダクト。

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