JP5754991B2 - 車両用ドアトリム - Google Patents

Description

本発明は、車両のドアパネルに内装される車両用ドアトリムとその製造方法に関する。

車両用ドアトリムは、ドアパネルに内装されて乗員に様々な機能を提供するとともに、車室に意匠性を付与している。側面からの衝撃は主にドアパネルが吸収するが、乗員の負傷を防止するために、ドアトリムの車室側表面に割れや割れに伴うシャープエッジが発生しないことが求められている。

特許文献１には、所望の曲面形状に成形された樹脂芯材で構成された車両用ドアトリムが開示されている。樹脂芯材は、乗員の側方領域であるインパクトエリアにゴム系成分を添加した高衝撃性芯材を有している。高衝撃性芯材は衝撃が加えられた際に延性破壊を生じるため、樹脂芯材のシャープエッジが発生しにくく、耐衝撃性能が高められる。

特許文献２には、インパクトエリアを非発泡層からなる高衝撃性芯材部で構成するとともに、非インパクトエリアを部分的に発泡層部で構成した車両用ドアトリムが開示されている。発泡層部を設けることで、車両用ドアトリムの軽量化と樹脂芯材のシャープエッジ発生の回避を両立させることができる。

特許文献３には、非インパクトエリアだけでなくインパクトエリアにも発泡層部を用いた車両用ドアトリムが開示されている。発泡層部は硬く固化した薄膜状の非発泡層部であるスキン層部で覆われている。一例では、インパクトエリアにおけるスキン層部の肉厚が非インパクトエリアにおける肉厚よりも厚く設定されている。このため、衝撃が加えられた際にインパクトエリアで樹脂芯材の割れやシャープエッジが発生しにくく、かつさらなる軽量化を図ることができる。

特開平１１−１４７２３３号公報 特開２００３−２３１４４５号公報 特開２００７−２５３８４４号公報

特許文献１に記載の技術は耐衝撃性能の点で優れているが、樹脂芯材全体が中実の非発泡層部から構成されているために、軽量化の点で不利である。特許文献２に記載の技術は、非インパクトエリアに発泡層部を備えているが、樹脂芯材の大きな面積を占めるインパクトエリアが中実の非発泡層部から構成されているために、軽量化の点で未だ不充分である。従って、特許文献３に記載のように、インパクトエリアを含めた全体を発泡層部とスキン層部で形成することが望ましい。しかし、同文献記載の技術はスキン層部の肉厚を徐々に変化させるため、樹脂芯材の成形工程が複雑化し、高コスト化を招く。また、インパクトエリアのスキン層部が相対的に厚くなり、その結果発泡層部の発泡倍率が下がり、十分な軽量化を達成できない。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、車両の側面に衝撃荷重が加わった際に樹脂芯材の割れやシャープエッジの発生を抑えることが可能で、かつ軽量化と低コスト化を図ることのできる車両用ドアトリム、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によれば、車両用ドアトリムは、発泡層部が発泡層部より硬くかつ発泡層部より薄く形成されたスキン層部で覆われた樹脂芯材と、樹脂芯材の一方の面のみに貼りつけられたテープ部材と、を有している。テープ部材は、樹脂芯材の外縁部の少なくとも一部または開口の周縁部の少なくとも一部に、外縁部または周縁部に沿って貼りつけられている。

樹脂芯材の割れは樹脂芯材の外縁部、または開口がある場合には開口の周縁部を起点として発生し、そこから進展していく。この際、外縁部または周縁部に掛る力は外縁部または周縁部に沿って引き裂くような力であると考えられる。本発明では、この外縁部または周縁部に沿った向き、すなわち引き裂き力と同じ方向にテープ部材が貼りつけられているため、割れの発生及び進展を効果的に防止することができる。従って、割れに伴うシャープエッジの発生を抑えることもできる。しかも、補強材としてテープ部材を用いているため、重量の増加がほとんどなく、かつ低コストである。

本発明によれば、車両の側面に衝撃荷重が加わった際に樹脂芯材の割れやシャープエッジの発生を抑えることが可能で、かつ軽量化と低コスト化を図ることのできる車両用ドアトリム、及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフロントドアトリムを車室側から見た全体概略図である。 樹脂芯材の断面構造の一例を示す部分断面図である。 フロントドアの側面衝突試験の概要を示す模式図である。 図１のフロントドアトリムのトリムロアを車外側から見た全体概略図である。 割れ起点部とテープ部材を示す部分拡大図である。 図４のトリムロアにおいてテープ部材が貼りつけられる部位を示す図である。 リアドアトリムにおいてテープ部材が貼りつけられる部位を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る車両用ドアトリムの実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ドアトリムを車室側から見た全体概略図である。図１は、フロントドアトリムの例を示している。本実施形態に係るフロントドアトリム１Ｆは、大きくはトリムロア２、トリムアッパー３、オーナメント４の三分割体で構成されている。ただし、本発明の車両用ドアトリムは、三分割体構成に限定されず、一体品、二分割体構成であってもよい。これらの部材は、所望の曲面形状に成形されており、クリップ等の取り付け手段（不図示）によって、ドアインナーパネル（不図示）の車室側に取り付けられる。フロントドアトリム１Ｆの大部分を占めるトリムロア２には、アームレスト部５、プルハンドル部６、スピーカーグリル部７、ドアポケット部８などが形成されている。これらの部位は部分的に開口が形成されていてもよく、スイッチ、小物入れ、カバー、蓋などの別部品が開口に取り付けられるようになっている。

一般に、車両用ドアトリムにおいては、ドアインナーパネルへの取り付け強度の確保、内装部品としての機能の確保といった観点から、適度な剛性を確保する必要がある。このため、車両用ドアトリムを構成するトリムロア２、トリムアッパー３、オーナメント４等の部材は樹脂芯材から構成されている。すなわち、車両用ドアトリムは、１つのまたは互いに組み合わされた複数の樹脂芯材を備えている。樹脂芯材を用いることで、低コストで適度な剛性を確保することが容易となる。

図２に樹脂芯材の断面図を示す。樹脂芯材１０は、発泡層部１０ａと、発泡層部１０ａより硬くかつ発泡層部１０ａより薄く形成された、発泡層部１０ａを覆うスキン層部１０ｂと、を有している。より詳細には、樹脂芯材１０は、全体が発泡層部１０ａで構成されており、発泡層部１０ａの外表面が非発泡層部からなるスキン層部１０ｂで覆われている。発泡層部１０ａとスキン層部１０ｂの硬さは例えばＪＩＳ Ｋ７２０２に準拠するロックウェル硬度で規定することができる。

このような樹脂芯材１０を成形するには、まず、成形金型の上型と下型とを型締めして、キャビティー部を形成する。そして、キャビティー部内に、発泡剤入りの溶融樹脂を流し込んで、樹脂芯材１０の原形を成形する。その後、成形金型の下型に対して、上型を上昇させて所定範囲を型開きした状態にして、溶融樹脂内に充填した発泡剤の発泡作用を促進させる。成形金型の型締め状態でキャビティー部に溶融樹脂を流し込んだ際に、流し込んだ溶融樹脂がキャビティー部の成形面に触れることによって急速に冷却され、発泡剤が発泡作用を起す前に固化する。この結果、発泡層部１０ａの外層部に硬く固化した薄膜状の非発泡層部であるスキン層部１０ｂが形成され、図２に示すような樹脂芯材１０が形成される。

このように成形された樹脂芯材１０は、ほとんどすべての領域において、内側が発泡層部１０ａであり、発泡層部１０ａの外表面が非発泡層からなるスキン層部１０ｂによって覆われている。従って、樹脂芯材の全領域または一部の領域のみが中実の非発泡層部から構成される従来の車両用ドアトリムに比して、適度な剛性を維持しながら大幅な軽量化を図ることができる。

樹脂芯材１０を構成する樹脂としては、良好な成形性や成形後の形状保持性等の特性が得られる観点から熱可塑性樹脂（合成樹脂の一種）が好ましく、合成樹脂にゴム成分等の軟質成分を配合してエラストマー的な性質を高めた改質樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂やオレフィン系熱可塑性エラストマーを用いることができ、単独重合体でも、２種以上のモノマーを共重合させた共重合体でも、オレフィンと不飽和カルボン酸とを共重合させた共重合体でも、これらの組み合わせでもよい。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリスチレン、これらの組み合わせ、これらの樹脂にゴム成分を配合した改質樹脂を用いることができる。この場合、樹脂成形材料に含まれるゴム成分を１０〜５０重量％とすることが好ましく、一般的に薄肉である車両用ドアトリム（一般部の板厚が３ｍｍ程度）を１．６倍以上、２．４倍以下程度の高い発泡倍率で成形するのに適した材料とすることができ、更なる軽量化を図れる。１０重量％よりも少ないとゴムによる改質の効果（衝撃強さの向上）が充分に得られず、５０重量％よりも多いと車両用ドアトリムとして必要な剛性が不足し、且つ樹脂の発泡が妨げられるため高い発泡倍率の車両用ドアトリムが得られない可能性がある。溶融可能な樹脂成形材料の融点は、例えば１００〜３００℃とされる。面積が大きく薄い車両用ドアトリムを成形する場合、成形型で形成されるキャビティーの中で樹脂成形材料の流れをよくするため、メルトインデックス（ＭＩ）の大きい樹脂（例えば、ＭＩが５０ｇ／ｍｉｎ以上）を用いることが好ましい。

樹脂芯材１０に含ませる発泡剤には、常温１気圧で気体の不活性ガス、揮発性有機化合物等の物理発泡剤、加熱により分解または反応してガスを発生する化学発泡剤、これらの組み合わせを用いることができる。不活性ガスとしては、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、これらの組み合わせを用いることができる。揮発性有機化合物としては、ブタンやペンタン等の炭化水素を発生させる揮発性発泡剤等を用いることができる。化学発泡剤としては、炭酸アンモニウムや炭酸水素ナトリウム等の炭酸ガス等を発生させる無機系発泡剤、ポリカルボン酸やアゾ化合物等の有機化合物のガスを発生させる有機系発泡剤を用いることができる。

樹脂芯材１０は樹脂と発泡剤のみで製造してもよいが、樹脂芯材１０に添加剤を含ませてもよい。添加剤としては、タルク等の充てん材、核剤、顔料、滑剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、これらの組み合わせを用いることができる。

ところで、車両用ドアトリムにおいては、図１に破線で示すように、おおよそ乗員の乗車姿勢に沿ったエリアが、自動車に側方から衝撃が加わった際に乗員の体がぶつかりやすいインパクトエリア９Ｆ（フロントドアトリムの場合）として設定されている。インパクトエリア９Ｆは、多少広めに考えれば、車両の進行方向における車両用ドアトリムの後方半部と、車両用ドアトリムの下側半部に相当する。インパクトエリア９Ｆは、乗員の体に過度の衝撃を与えないことは勿論であるが、それに加え、乗員に危害感を与える樹脂芯材１０の割れや割れに基づくシャープエッジの発生を防止することが求められる。

車両用ドアトリムに関係する衝突安全性能試験として、日本国において、自動車事故対策機構（ＪＮＣＡＰ）が自動車アセスメントの一環として実施している側面衝突試験が知られている。図３は、フロントドアへの側面衝突試験の概要を模式的に示している。この試験では、「ユーロＳＩＤ−２」と呼ばれる大人の男性（身長約１７０ｃｍ、体重約７２ｋｇ）を模擬したダミー２０を用意し、このダミー２０を静止状態の試験車の運転席に乗せ、運転席側から質量９５０ｋｇの台車３０を、時速５５ｋｍで試験車の側面に衝突させる。サイドエアバッグ１１が装着されている場合、サイドエアバッグ１１も作動することになる。そして、ダミー２０の頭部、胸部、腹部、腰部に受けた衝撃をもとに、乗員保護性能が評価される。現在では、このような試験に基づき乗員保護性能の確保が求められている。

本願発明者はこのような試験やこれと同等の単品試験を実施するなかで、車両用ドアトリムを形成する樹脂芯材に必要とされる材料面での機械的特性として、特に高い耐衝撃性と引張特性（大きな引張伸び）が重要であることが分かった。

図３には、上記側面衝突試験において、側面衝突時にフロントドアトリム１Ｆに加えられる荷重を示している。フロントドアトリム１Ｆの外側からは、ドアパネル４０が変形することで生じる荷重が入力され、内側からは、ダミー２０もしくはサイドエアバッグ１１による反力荷重が入力される。割れやシャープエッジは、このように入力方向及び態様が異なる双方の荷重によって発生すると考えられる。具体的には、衝突時に通常想定される乗員またはサイドエアバッグの荷重に対しては耐衝撃性が重要であり、双方向からの荷重が集中する箇所から発生する引き裂きのような割れに対しては引張伸びが重要となる。前者は乗員またはサイドエアバッグの荷重が印加される部分に全体的に生じるが、後者は、乗員またはサイドエアバッグの荷重が印加される部分の境界部、一例として、荷重が集中しやすいアームレストの境界部に生じる。これは、乗員またはサイドエアバッグの反力荷重が外側からの衝撃荷重に対して一種の支点となって、境界部に局所的に大きな引張り荷重が生じるためである（図３の×印の部分参照）。従って、割れやシャープエッジを防止するためには、材料面での機械的特性として、靭性が大きいといった耐衝撃性と引張伸びが大きいといった引張特性に優れることが重要となる。後述するように、後者の荷重はテープ部材によって対処される。

図２に示した樹脂芯材１０は、発泡層部１０ａを覆うスキン層部１０ｂが、硬く固化した薄膜状の非発泡層部となっている。このため、樹脂芯材１０全体が中実の非発泡層部から構成される車両用ドアトリムに比して、側面衝突時に樹脂芯材１０の割れやシャープエッジが発生しやすい。この傾向は、発泡倍率を上げるほど顕著になる。引張伸びは、樹脂芯材１０にゴム系成分を添加するなどの材料配合の変更を行うことで増加できるが、この方法では、ゴム系成分が発泡の妨げとなるため軽量化の妨げとなる。これは、一般的に薄肉である車両用ドアトリム（一般部の板厚が３ｍｍ程度）を例えば１．６〜２．４倍といった高発泡倍率で成形を行おうとすると、完全に発泡する前に樹脂芯材が冷めてしまい所望の発泡倍率を得られない可能性があるためである。材料面のみの調整で高発泡による軽量化と割れやシャープエッジの防止を両立するには多大な労力を必要とし、高価な樹脂を使用することによるコスト増加を招くおそれもある。

そこで本発明では、図４及び図５に示すような簡易な構成で、高発泡と割れやシャープエッジの防止の両立を可能としている。図４は、図１のフロントドアトリムのうちトリムロアを車外側（裏面）から見た全体概略図、図５は、割れ起点部とテープ部材を示す、図４のＡ部の拡大図である。図４において、開口は「×」印で表示している。

図４に示すように、本発明の一実施形態に係るフロントドアトリム１Ｆにおいては、トリムロア２を構成する樹脂芯材１０の裏面に、フィラメントテープ（テープ部材５０）を貼りつけている。貼りつけ位置はインパクトエリア９Ｆにおける樹脂芯材１０の外縁部７０の近傍であり、より詳細には、図示していないオーナメント４の下方（アームレスト部５付近）の付近である。テープ部材５０は長手方向Ｌが外縁部７０と平行となる向きに、外縁部７０に沿って貼りつけられている。テープ部材５０は意匠性の観点から樹脂芯材１０の裏面に貼りつけることが好ましいが、樹脂芯材１０の車室側の面に貼りつけてもよい。この場合、他の部材で目隠しが可能な部位に限定するなど、意匠性に配慮することが望ましい。

図５（ａ）は、比較例としてテープ部材５０を貼っていない状態で、前述したＪＮＣＡＰの側面衝突試験を行った場合の要部拡大図を、図５（ｂ）は、テープ部材５０を貼りつけた状態で同じく側面衝突試験を行った場合の要部（図４のＡ部）拡大図を示している。図５（ａ）に示すように、テープ部材を貼りつけていないと、前述した車両内側から入力される荷重と車両外側から入力される荷重とが発生した結果、その双方向の応力が集中する箇所を割れ起点部６０として、樹脂芯材１０の割れやシャープエッジが発生する。割れやシャープエッジは樹脂芯材１０の外縁部７０、または樹脂芯材１０が開口を有する場合はその周縁部に発生しやすく、そこを割れ起点部６０として内側へと進展する。

これに対し本実施形態においては、図５（ｂ）に示すように、テープ部材５０が樹脂芯材１０の割れ起点部６０を跨ぐ位置に貼りつけられている。テープ部材５０は、割れ起点部６０を中心として離れ広がる方向（図５（ａ）の方向Ｄ）へと引っ張られる樹脂芯材１０を繋ぎ止める役割を果たし、その結果、樹脂芯材１０の割れそのものを抑えることができる。仮に、想定以上の応力が作用して樹脂芯材１０の外縁部７０から割れが発生したとしても、テープ部材５０が割れを途中で食い止め、樹脂芯材１０の割れた端部がシャープエッジとなることを効果的に防止する。

このように、割れ起点部６０は一般に樹脂芯材１０の外縁部または開口の周縁部であることが多いため、テープ部材５０は樹脂芯材１０の外縁部または周縁部に貼りつけることが望ましい。図６には一例として、トリムロア２のテープ部材５０を貼りつける対象となる部位を示す。図に示す外縁部及び周縁部は全てテープ部材５０を貼りつける対象となる。乗員保護の観点からは、インパクトエリア９Ｆにテープ部材５０を貼りつけることが望ましい。しかし、テープ部材５０をインパクトエリア９Ｆと非インパクトエリアを跨いで貼りつけることもでき、非インパクトエリアだけに貼りつけることもでき、外縁部と周縁部の全周に貼りつけることもできる。

インパクトエリア９Ｆの中では、特に、アームレスト部５の近傍で割れやシャープエッジが生じ易い。これは、図３に強調して示すように、アームレスト部５が車室側に張り出しており、乗員が接触しやすいことから、車両内側から入力される荷重が大きくなる傾向にあるためである。これに加えて、サイドエアバッグが装着される場合、サイドエアバッグは通常アームレスト部５の近傍で展開するため、車両内側から入力される荷重が一層大きくなる。従って、テープ部材５０はアームレスト部５の境界部の近傍の、外縁部７０の少なくとも一部に沿って貼りつけることが効果的である。また、インパクトエリア９Ｆの境界部は上述の理由によって引き裂きのような割れを生じさせる引張荷重が生じ易い。従って、インパクトエリア９Ｆの境界部が外縁部７０と重なる部位についても、その少なくとも一部に沿ってテープ部材５０を貼りつけることが効果的である。

リアドアトリムについてもフロントドアトリムと同様に考えることができる。図７はリアドアトリム１Ｒにおいてテープ部材を貼りつける対象部位を示している。テープ部材５０は、フロントドアトリムと同様、インパクトゾーン９Ｒ、すなわち車両の進行方向におけるリアドアトリム１Ｒの後方半部、またはリアドアトリム１Ｒの下側半部に位置する外縁部７０または周縁部７２の少なくとも一部に沿って貼りつけることが望ましい。アームレスト部５が設けられている場合は、その近傍で割れやシャープエッジが発生しやすいため、テープ部材５０を貼りつけることが望ましい。

サイドエアバッグ１１（図３参照）は、シートに装着してシートとドアトリムの間で展開させる方式が一般的であるが、その際に膨張したエアバッグが車両の前後方向に張り出す。このため、前席用のサイドエアバッグ１１が膨張時にリアドアトリム１Ｒに当接することが考えられる。この当接位置１０は車両の進行方向前方に位置しており、通常はインパクトエリア９Ｒに含まれない。しかし、リアドアトリム１Ｒにおいては割れやシャープエッジが発生しやすい部位となるため、サイドエアバッグ１１が膨張時に当接する当接位置１０の近傍に位置する外縁部７０の少なくとも一部に沿ってテープ部材５０を貼りつけることが望ましい。

テープ部材５０は引張強さが２００Ｎ／ｃｍ以上、接着力が４．０Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。これにより、平面的だけでなく立体的な形状も多い車両用ドアトリムにおいて、その貼りつけ位置の形状を問わずテープ部材５０の破断や剥がれを防止することができ、車両の側面衝突時等に衝撃が加わった際に、樹脂芯材１０の割れやシャープエッジ等の発生をより確実に抑えることができる。テープ部材５０の種類としては、ポリプロピレンやポリエステルをフィルム基材としてガラス繊維などの高強度の繊維で補強したフィラメントテープが好ましく、この場合図５（ｂ）に示すように繊維方向Ｆを割れの進行方向Ｃ（外縁部または周縁部と概ね直交する方向）に対して略直交するように配設するのが好適である。引張強さが不足するときは２枚以上重ねて貼りつけることも可能である。

以上説明したように、本発明においては、材料の選択、調整だけでは実現困難な、望ましいレベルの機械的特性、特に引張特性を、テープ部材が補う形で実現している。このため、簡易かつ低コストの構成で、高発泡による軽量化と割れやシャープエッジの防止による安全性能の両立を図ることができる。

テープ部材の好適な貼りつけ位置は、車種やドアトリムの構成に依存するため、貼りつけ位置を一層適正化するためには、側面衝突試験を併用することが望ましい。側面衝突試験は上述のＪＮＣＡＰが実施する側面衝突試験でもよいが、これを模擬した単品試験でもよい。具体的には、車両用ドアトリムの、ドアに組み込んだときに内側となる面に、ＪＮＣＡＰが実施する側面衝突試験で使用するダミー２０の取付位置に対応する部位に治具を取付けて、車両用ドアトリムを保持する。その状態で、外側となる方向から衝撃荷重を加え、衝撃荷重により樹脂芯材の外縁部または開口の周縁部に発生した割れまたはシャープエッジを同定する。これによって当該車種あるいは当該車両用ドアトリムにおいて割れまたはシャープエッジが発生しやすい部位がより詳細に明らかとなる。その後、製品用としての車両用ドアトリムを製作し、割れまたはシャープエッジが発生した部位に、外縁部または周縁部に沿ってテープ部材を貼りつける。

このような手順によってテープ部材を貼りつけ、車両用ドアトリムを製造することによって、側面衝突事故の実態に即した効果的な形で、余分なコストをかけることなく、樹脂芯材の割れやシャープエッジ等の発生を抑えることができる。

１ フロントドアトリム
２ トリムロア
３ トリムアッパー
４ オーナメント
５ アームレスト部
６ プルハンドル部
７ スピーカーグリル部
８ ドアポケット部
９ インパクトエリア
１０ 樹脂芯材
１０ａ 発泡層部
１０ｂ スキン層部
２０ ダミー
３０ 台車
４０ ドアパネル
５０ フィラメントテープ（テープ部材）
６０ 割れ起点部
７０ 外縁部
７１ 開口
７２ 周縁部

Claims (4)

1. 発泡層部が該発泡層部より硬くかつ該発泡層部より薄く形成されたスキン層部で覆われた樹脂芯材と、前記樹脂芯材の一方の面のみに貼りつけられたテープ部材と、を有し、
   前記テープ部材は、前記樹脂芯材の外縁部の少なくとも一部または開口の周縁部の少なくとも一部に、該外縁部または該周縁部に沿って貼りつけられている、車両用ドアトリム。
2. 前記テープ部材はフィルム基材が繊維で補強されたフィラメントテープである、請求項１に記載の車両用ドアトリム。
3. 前記テープ部材は、乗員の荷重が印加されるインパクトエリアと非インパクトエリアを跨いで貼りつけられている、請求項１または２に記載の車両用ドアトリム。
4. 前記テープ部材は、アームレスト部の近傍に貼りつけられている、請求項３に記載の車両用ドアトリム。