JP5302563B2

JP5302563B2 - 下肢部保護用衝撃吸収部材及びその車体への取付け構造

Info

Publication number: JP5302563B2
Application number: JP2008089205A
Authority: JP
Inventors: 浩司森; 英一小林; 丈晴中野
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009241686A

Description

本発明は、車体、具体的には自動車の乗員の下肢部を、衝突等の衝撃から保護する下肢部保護用衝撃吸収部材、所謂ティビアパッドに関する。

図１０は、乗員の足元に配備される衝撃吸収部材である従来のティビアパッド(１)であって、本体(10)の側面断面図である(特許文献１参照)。これは、車体のフロア(４)上に取り付けられ、ティビアパッド(１)の上面にはカーペット(６)が被さる。図１１は、図１０のＢ部を拡大して詳細に示した図である。ティビアパッド(１)の本体(10)は発泡性の合成樹脂から形成されて、ソケット(７)が嵌まる孔(18)を開設している。ソケット(７)は本体(10)の上面と略同一面内に位置する上板(70)からフロア(４)に向けて弾性変形可能な爪片(30)(30)を突出している。
フロア(４)には穴(48)が開設され、該穴(48)内に受け軸(８)を設けている。受け軸(８)は上端部に鍔(80)を設け、ソケット(７)の爪片(30)(30)が弾性変形して鍔(80)に係止して、ティビアパッド(１)はフロア(４)上に取り付けられる。
車体が衝撃を受けると、足(60)はカーペット(６)上からティビアパッド(１)を踏む。ティビアパッド(１)が弾性変形して、足(60)が踏む荷重を吸収し、足(60)は保護される。

特開２００３−２９４０７１号公報

従来のティビアパッド(１)では、以下の問題があった。
１．ティビアパッド(１)の本体(10)と、ソケット(７)とは別体である。従って、ティビアパッド(１)を組み立てる際に、本体(10)にソケット(７)を取り付ける工程が必要であり、製造工数が増加していた。
２．本体(10)にソケット(７)が嵌まる孔(18)を形成しているから、該孔(18)箇所周辺の強度が弱くなり、十分な衝撃吸収効果が期待できなかった。
本発明の目的は、十分な衝撃吸収効果が期待でき、且つ製造工数を低減することができるティビアパッドを提供することにある。

下肢部保護用衝撃吸収部材は、車体のフロア(４)上に取り付けられる本体(10)と、本体(10)から突出し、車体のフロア(４)内に設けられた弾性変形可能な爪片(30)(30)に係合すべき係り軸体(２)と、を具え、本体(10)と係り軸体(２)は、発泡成形体から一体に形成され、係り軸体(２)は、車体の前後方向に面する前後面に、前記爪片(30)(30)と係合する凹部(20)(20)が形成されており、該凹部(20)(20)は互いに前後方向に対向しないようにずれた位置に形成されている。

１．本発明にあっては、下肢部保護用衝撃吸収部材の本体(10)から係り軸体(２)を突出しており、本体(10)と係り軸体(２)を一体に形成することができる。これにより、従来のように、下肢部保護用衝撃吸収部材を組み立てる際に、本体(10)にソケット(７)を取り付ける工程は不要であり、製造工数を削減することができる。
２．本例にあっては、下肢部保護用衝撃吸収部材の本体(10)から係り軸体(２)を突出しているから、従来のように、ソケット(７)が嵌まる孔(18)を形成する必要はない。これにより、ティビアパッド(１)の強度を従来に比して高めることができ、十分な衝撃吸収効果が期待できる。

以下、本発明の実施例を図を用いて、説明する。
図１は、本例に係わる下肢部保護用衝撃吸収部材であるティビアパッド(１)の本体(10)の斜視図であり、図２は、ティビアパッド(１)とフロア(４)の分解斜視図であり、一部を拡大して示す。本体(10)は、フロア(４)上に位置する平板(11)から斜板(12)を前方に向かって斜め上向きに突出している。斜板(12)の下面からは、斜板(12)と一体の係り軸体(２)(２)が突出し、各係り軸体(２)はフロア(４)に設けられた穴部(40)に嵌合した箱体(３)に嵌まる。箱体(３)は、上面が開口し、内壁から弾性変形可能な２つの爪片(30)(30)を斜め下向きに突出している。両爪片(30)(30)は、互いに斜め向きに位置しているが、前後方向に対向していてもよい。

図３(a)、(b)は、図２をＡ−Ａ線を含む面にて破断し矢視した断面図である。本体(10)から突出した係り軸体(２)の前後面には、爪片(30)(30)に係合する凹部(20)(20)が形成されている。
係り軸体(２)の凹部(20)(20)よりも下側には、鍔部(21)が形成される。爪片(30)(30)間の前後最短距離Ｗ１は、鍔部(21)の前後長さＷ２よりも短く形成され、凹部(20)(20)の前後間距離Ｗ３は、爪片(30)の下端部が係合する寸法に形成されている。
図３(a)に示す状態から、ティビアパッド(１)の本体(10)を下降させ、係り軸体(２)を箱体(３)の内側に挿入する。鍔部(21)は一旦爪片(30)(30)の下端部を外向きに押して弾性変形させる。鍔部(21)が爪片(30)(30)の下端部を通過すると、図３(b)に示すように、爪片(30)(30)は弾性復帰して、爪片(30)(30)の下端部は係り軸体(２)の凹部(20)(20)に嵌まる。これにより、ティビアパッド(１)の本体(10)は、フロア(４)に係止される。

本例の効果
１．本例にあっては、ティビアパッド(１)の本体(10)から係り軸体(２)を突出しており、本体(10)と係り軸体(２)を一体に形成することができる。これにより、従来のように、ティビアパッド(１)を組み立てる際に、本体(10)にソケット(７)を取り付ける工程は不要であり、製造工数を削減することができる。
２．本例にあっては、ティビアパッド(１)の本体(10)から係り軸体(２)を突出しているから、従来のように、本体(10)にソケット(７)が嵌まる孔(18)を形成する必要はない。これにより、ティビアパッド(１)の強度を従来に比して高めることができ、十分な衝撃吸収効果が期待できる。

ティビアパッドの嵌込み試験
出願人は、図４(a)に示す形状及び寸法の係り軸体(２)を有する本体(10)を試作した。この係り軸体(２)を有する本体(10)は、スチレン改質ポリエチレン系樹脂(積水化成品工業株式会社製：商品名：ピオセラン(登録商標))を用いて形成された。スチレン改質ポリエチレン系樹脂は、後記の材料実施例に示す工程を経て形成された。
図４(a)に示す係り軸体(２)は、凹部(20)(20)の前後間距離Ｗ３は２３ｍｍに形成され、鍔部(21)の前後長さＷ２は、２３＋５＋５＝３３ｍｍに形成される。この図４(a)に示す形状をＵ５とした。
また、鍔部(21)の前後長さＷ２を、２３＋３＋３＝２９ｍｍ、２３＋２＋２＝２７ｍｍ、２３＋１＋１＝２５ｍｍに形成したものを、上記のピオセラン(登録商標)にて作成し、夫々Ｕ３(図４(b))、Ｕ２(図４(c))、Ｕ１(図４(d))とした。
また、Ｕ５に比して、凹部(20)を浅くして、凹部(20)の前後間距離Ｗ３を前後１ｍｍずつ大きくした係り軸体(２)を有する本体(10)、２ｍｍずつ大きくした係り軸体(２)を有する本体(10)を夫々作成し、夫々Ｕ３＋２(図４(e))、Ｕ３＋４(図４(f))とした。

上記形状の係り軸体(２)を有する本体(10)を夫々用意し、図５に示すように、本体(10)を昇降治具(９)にて把持して、箱体(３)の上方に配備し、本体(10)を下降させて、下降量である変位(単位：ｍｍ)と、係り軸体(２)及び本体(10)を下向きに押し込むのに要する荷重(単位：Ｎ)を測定した。即ち、本体(10)の箱体(３)への嵌込み試験を行った。
この変位とは、係り軸体(２)が爪片(30)に接したときを０として、下降量をプラスとした。この本体(10)の嵌込み試験の結果を、図６のグラフ及び図７の表に示す。図６のグラフでは、変位を横軸として、荷重を縦軸とする。また、図７の表では、係り軸体(２)が爪片(30)に係合した際の荷重を「完了後荷重」、「完了後荷重」に至るまでに最大となった荷重を「最大荷重」として示す。
爪片(30)(30)間の前後最短距離Ｗ１は約２１ｍｍ、爪片(30)の長さは約１７ｍｍ、爪片(30)の厚みは約２ｍｍである。
「完了後荷重」を測定したのは、以下の理由である。「最大荷重」と「完了後荷重」の差が小さすぎると、正しく装着されたか否かが判らない。「最大荷重」と「完了後荷重」の差が大きいほど、装着された否かは分かり易いが、差を大きくするには「最大荷重」も大きくすることになり、大きすぎる場合には装着しづらくなる。従って、「最大荷重」と「完了後荷重」の差が適切な値、具体的には５−１５Ｎであることが良く、その差があるか否かを確認した。
特に、本体(10)をフロア(４)に手作業で装着する際には、「完了後荷重」が作業者の手に感じられるため、「完了後荷重」が適切な値であることは重要である。

本体(10)を下降させると、係り軸体(２)の鍔部(21)が当初爪片(30)(30)を弾性力に抗して開くので、係り軸体(２)及び本体(10)を下向きに押し込むのに要する荷重は大きくなる。
鍔部(21)が爪片(30)(30)の下端部を通過すると、係り軸体(２)及び本体(10)を下向きに押し込むのに要する荷重は小さくなる。従って、図６のグラフにて、変位が０−１２ｍｍまでの変位−荷重の曲線は、一旦大きくなってから、最小値に向かう。
図６のグラフでは、変位１２−１６ｍｍで嵌込みに要する荷重が最小値となってから上昇しているが、これは係り軸体(２)と爪片(30)とが係合完了してからも、更に本体(10)を降下させたので、本体(10)の下面と箱体(３)の上面が合わさったからと考えられる。即ち、荷重が最小値となってから、再度上昇し始めたことを確認して、本体(10)の下降を停止した。図７の表から形状がＵ３、Ｕ５、Ｕ３＋２、Ｕ３＋４の係り軸体(２)では、「最大荷重」と「完了後荷重」の差が７−９Ｎ程度であり、爪片(30)に正しく係合したことが作業者にわかる。

ティビアパッドの引抜き試験
また、係り軸体(２)と爪片(30)とが係合した状態から、昇降治具(９)を引き上げ、係り軸体(２)が爪片(30)から外れる「引抜き最大荷重」も確認した。
図８は、本体(10)の引抜き試験の結果を変位を横軸、荷重を縦軸にして示すグラフであり、横軸の変位は本体(10)の上昇量を示す。「引抜き最大荷重」は前記の表である図７に記載されている。
形状がＵ３＋２、Ｕ３＋４、Ｕ５の係り軸体(２)では、「引抜き最大荷重」が３３−４５Ｎで、取付け後の交換が必要ない場合は十分な取付け強度を有し、このような使用方法に向く。
また、形状がＵ３、Ｕ２、Ｕ１の係り軸体(２)では、「引抜き最大荷重」が４−１５Ｎの範囲内であり、他の形状の係り軸体(２)の「引抜き最大荷重」より小さく、組付け後の交換を想定する場合には、作業性が良いことが判る、これらについては、使用状況により係り軸体(２)の形状を適宜選択することができる。
尚、全ての形状の係り軸体(２)について、「引抜き最大荷重」が嵌込みの「最大荷重」よりも大きいのは、爪片(30)の先端部が係り軸体(２)の凹部(20)に食い込んでいるためと考えられる。成形性が良好な形状の係り軸体(２)は、Ｕ３＋２、Ｕ３＋４、Ｕ３、Ｕ２、Ｕ１であった。
出願人はまた、形状がＵ３、Ｕ２、Ｕ１の係り軸体(２)では、金型で成形する際の作業性が良いことも確認した。具体的には、係り軸体(２)を形成する際には、図９に示すように、成形後に金型(５)(50)を上下方向に抜いているが、凹部(20)(20)の凹み量が大きいと、金型を横から抜く必要がある。これでは金型構造が複雑になる。出願人は、形状がＵ３、Ｕ２、Ｕ１の寸法の係り軸体(２)であれば、金型(５)(50)が係り軸体(２)に引掛かることなく、金型(５)(50)を上下方向に抜いて形成できることを確認している。

材料実施例
前記のスチレン改質ポリエチレン系樹脂は、以下の如く製造された。
エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、ＥＶＡと略す)(日本ユニカー社製商品名「ＮＵＣ−３４５０」、酢酸ビニル含有量：５重量％、融点：１０７℃、メルトフローレート：０.５ｇ/１０分、密度：０.９３ｇ／ｃｍ³)を押出機に供給して溶融混連して水中カット方式により造粒し、楕円球状(卵状)のＥＶＡ樹脂粒子(ポリエチレン系樹脂粒子)を得た。ＥＶＡ樹脂粒子の平均重量は０.６ｍｇであった。尚、ＥＶＡのメルトフローレート及び密度は、ＪＩＳＫ６９９２−２に準拠して測定した値である。
次にピロリン酸マグネシウム０.８重量部及びドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ０.０２重量部を水１００重量部に分散させて分散用媒体を得た。分散用媒体に上記ＥＶＡ樹脂粒子１００重量部を分散させて懸濁液を得た。
更に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド０.１９重量部をスチレンモノマー４０重量部に溶解させてスチレン系モノマーを作成した。
ＥＶＡ樹脂粒子を含む懸濁液を温度６０℃に調節し、上記スチレン系モノマーを３０分かけて定量で添加した後、１時間攪拌することで、ＥＶＡ樹脂粒子中にスチレン系モノマーを含浸させた。

次に反応系の温度を１３０℃に昇温して３時間保持し、スチレン系モノマーをＥＶＡ樹脂粒子中で重合させた。
次に、第１の重合の反応液に、更に重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエート０.１９重量部をスチレンモノマー１６０重量部に溶解させたスチレン系モノマーを１時間あたり５０重量部の割合で連続的に滴下することで、スチレン系モノマーをＥＶＡ樹脂粒子に含浸させながら重合させ、スチレン改質ＥＶＡ樹脂粒子を得た。
続いて、内容積が１ｍ³の密閉式耐圧Ｖ型回転混合機に、改質樹脂粒子１００重量部、ステアリン酸モノグリセリド０.１５重量部及びジイソブチルアジベート０.５重量部を供給して回転させながら常温でブタン(ｎ−ブタン：Ｉ−ブタン＝７：３)１４重量部を圧入した。そして、回転混合機内を７０℃に昇温して４時間保持しブタンを含浸させた後に２５℃まで冷却して発泡性樹脂粒子を得た。
得られた発泡性樹脂粒子を直ちに水蒸気で嵩密度３０ｋｇ／ｍ³に予備発泡させて予備発泡粒子を得た。次に、予備発泡粒子を発泡成形機の中に充填し、蒸気圧力０.０８ＭＰaの蒸気を使用して、第１に金型加熱７秒、次に一方加熱１５秒、次に逆一方加熱７秒、次に両面加熱１０秒を順次行い、その後水冷して発泡成形体を取り出した。金型は図９に示すように、係り軸体(２)を形成する形状が存在し、これで成形することで成形体を得た。
なお、発泡成形には、下記の発泡成形機を使用した。
使用成形機：ＡＣＥ−３ＳＰ(積水工機社製)

上記実施例の発泡成形体の原料には、発泡性合成樹脂粒子を３倍〜５０倍に予備発泡させて得られた１ｍｍ〜５ｍｍ程度の予備発泡粒子が使用できる。
発泡性合成樹脂粒子は、合成樹脂に物理型発泡剤を含浸させてなり、加熱によって発泡するものであり、予備発泡させたものも含まれる。なお、本発明の実施の形態では、予備発泡させた、いわゆる予備発泡粒子を主に使用する。上記発泡性合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、例えばスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。これら合成樹脂の混合物やモノマーの共重合体なども使用できる。
また、物理型発泡剤としては、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類、二酸化炭素、窒素、空気等の無機ガス等が挙げられる。これらの物理型発泡剤は単体で用いても、２種類以上を併用してもよい。

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。

本例に係わるティビアパッドの本体の斜視図である。ティビアパッドとフロアの分解斜視図であり、一部を拡大して示す。 (a)、(b)は、図２をＡ−Ａ線を含む面にて破断し矢視した断面図である。 (a)−(f)は、種々の形状及び寸法の係り軸体を示す断面図である。本体と箱体との嵌込み試験及び引抜き試験を行う昇降治具の正面図である。本体の嵌込み試験の結果を示すグラフである。本体の嵌込み試験及び引抜き試験の結果を示す表である。本体の引抜き試験の結果を示すグラフである。本体を成形する金型の断面図である。従来のティビアパッドの本体の側面断面図である。図１０のＢ部を拡大して詳細に示した図である。

符号の説明

(１) ティビアパッド
(２) 係り軸体
(３) 箱体
(４) フロア
(20) 凹部
(21) 鍔部
(30) 爪片

Claims

車体のフロア上に取り付けられる本体と、
本体から突出し、フロア内に設けられた弾性変形可能な爪片に係合すべき係り軸体と、
を具える下肢部保護用衝撃吸収部材であって、
本体と係り軸体は、発泡成形体から一体に形成され、
係り軸体は、車体の前後方向に面する前後面に、前記爪片の先端部と係合する凹部が形成されており、該凹部は、互いに前後方向に対向しないようにずれた位置に形成されていることを特徴とする下肢部保護用衝撃吸収部材。
前記本体は、平板と前方に向けて斜め上向きに突出した斜板を具え、前記係り軸体は、斜板の下面から突出している、請求項１に記載の下肢部保護用衝撃吸収材。
車体のフロア内に、車体の前後方向に互いに対向しないようにずれた位置に間隔を開けて設けた弾性変形可能な一対の爪片と、
請求項１又は請求項２に記載の下肢部保護用衝撃吸収部材と、
によって構成され、
前記係り軸体が爪片の先端部を弾性変形させて押し下げ、爪片が弾性復帰することで、爪片の先端部が係り軸体の凹部に嵌まることを特徴とする、下肢部保護用衝撃吸収部材の車体への取付け構造。