JP6480178B2 - 車両用部品 - Google Patents

Description

本発明は、コアバック成形法により成形された合成樹脂からなる車両用部品に関する。

図１２を参照し、特許文献１で開示されたアンダーカバー６１について説明する。図１２に示したアンダーカバー６１は、コアバック成形法により成形された合成樹脂からなる車両用部品であり、本体部６２と取付部６３と取付孔部６４を備える。

図１３を参照し、アンダーカバー６１の本体部６２と取付部６３との内部構成について説明する。図１３は、図１２の成形後に成形型７３から取り出しされたアンダーカバー６１の一部の内部構造を示している。本体部６２は、表裏面部を構成するスキン層６５；６６と、スキン層６５；６６の間の中間部を構成する発泡層６７とから構成される。取付部６３は、取付孔部６４と筒壁部６８と頂壁部６９とを備える。筒壁部６８は、本体部６２から表側又は裏側に突出した造形であり、表裏面部を構成するスキン層７０，７１と、スキン層７０，７１の間の中間部を構成する発泡量の少ない徐変層７２とから構成される。頂壁部６９は、筒壁部６８の本体部６２から最大に突出した開口部を塞ぐ造形であり、未発泡なソリッド層７９になっている。取付孔部６４は、頂壁部６９の中心部で内外に貫通した造形である。

図１３に示したアンダーカバー６１は、取付部６３の頂壁部６９と筒壁部６８との境界部８０がエッジ形状になることから、アンダーカバー６１が自動車に取り付けられた場合に、走行中の振動や衝撃により、上記エッジ形状の境界部８０が割れ発生の起点になり、割れ易い。

図１４、図１５を参照し、上記アンダーカバー６１を成形するコアバック成形法について説明する。図１４に示した成形型７３は、固定型７４と可動型７５とスライド型７６とを備える。固定型７４は、コアバック成形法を実施する射出成形機の射出ユニットの側に装着される金型であり、取付孔用突起７７を備える。取付孔用突起７７は、スライド型７６に設けても適用可能である。可動型７５は、上記射出成形機の型締めユニットの側に装着される金型である。スライド型７６は、上記型締めユニットのエジェクター部に装着される金型である。図１４は、成形型７３が型締めされ、固定型７４と可動型７５とスライド型７６とが成形空間部７８を形成した状態の内部の造形を示している。

図１５は、成形材料が上記成形空間部７８に射出されかつ本体部６２及び筒壁部６８にスキン層６５，６６，７０，７１が形成された後に、スライド型７６がエジェクター部から突き出しを受けて固定型７４との間の成形空間部７８の距離を型締め時の距離と同じなるように一定に保ち、可動型７５が型締めユニットからコアバックを受けて固定型７４との間の成形空間部７８の距離を型締め時の距離よりも大きくなるように後退し、本体部６２に発泡層６７が形成され、筒壁部６８に徐変層７２が形成された造形を示している。

特開２０１４−１２１７９３号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、取付部と取付部の周りの本体部とを未発泡なソリッド層に形成し、割れ起点になるエッジ形状の存在しない車両用部品を提供すること目的とする。

本発明は、合成樹脂材と高硬度繊維とマイカ又はタルクとからなる成形材料を用いてコアバック成形法により成形された本体部と取付部とを備え、取付部が本体部から表側又は裏側に突出した筒壁部と筒壁部の本体部から最大に突出した開口部を塞ぐ頂壁部とを備えた車両用部品であって、取付部と本体部の取付部周りの部分とが未発泡なソリッド層として構成され、本体部の取付部周りの部分以外の部分が表裏面部を構成するスキン層と、スキン層の間の中間部を構成する発泡層とから構成されたことを特徴とする。

本発明は、合成樹脂材と高硬度繊維とマイカ又はタルクとからなる成形材料を用いてコアバック成形法により成形されたことにより、軽量、高剛性、耐ピッチング性能を有し、取付部と本体部の取付周辺部とが未発泡なソリッド層として構成され、本体部の取付周辺部以外の部分が表裏面部を構成するスキン層と、スキン層の間の中間部を構成する発泡層とから構成されたことにより、割れ起点になるエッジ形状が存在しない効果を奏する。上記高硬度繊維がガラス繊維であることも適用可能であり、上記合成樹脂材はポリオレフィン樹脂から構成され、又は、ポリオレフィン樹脂がポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との混合された樹脂のいずれか１つからから構成されることも適用可能である。

本発明において、成形材料にゴム添加材を加えれば耐寒衝撃性が向上し、マイカ又はタルクを加えれば、成形品の反りが防止できる。

本発明において、合成樹脂材が６０乃至９０重量パーセント、ガラス繊維が５乃至２０重量パーセント、マイカ又はタルクが０乃至２０重量パーセントの範囲で混合され、それらの混合割合の和が１００重量パーセントあれば、軽量、高剛性、耐チッピング性能を有する効果がある。又、本発明にあっては、両用保護具の重量が１４００乃至２０００ｇ／ｍ２であって、スキン層の厚みは０．２乃至０．５ｍｍであり、車両用部品の厚みが３乃至５ｍｍであれば、車両用部品の反りを防止できる。

本発明において、発泡層が連続気泡を備えれば、軽量化が促進される。

本発明において、スキン層に除去部が設けられれば、吸音効果が向上する。

発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの要部を示した断面図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの成形型の型締め状態を示した断面図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの成形型の成形状態を示した断面図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーを平面図的に示した模式図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの本体部の断面をデジタルカメラで撮影した図。 図１の内部構造を示した模式図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの耐寒衝撃性能の測定方法を示す模式図。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの耐寒衝撃性能の測定の結果を示した図表。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの吸音構造模型及びその共鳴周波数の式を示した図表。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの吸音効果を測定する測定装置、試験体形状、測定資料を示した図表。 発明を実施するための形態に係るアンダーカバーの吸音効果を測定の結果を示す折れ線グラフ。 従来のアンダーカバーを平面図的に示した模式図。 従来のアンダーカバーの要部を示した断面図。 従来のアンダーカバーの成形型の型締め状態を示した断面図。 従来のアンダーカバーの成形型の成形状態を示した断面図。

図５を参照し、発明を実施するための形態に係るコアバック成形法により成形された合成樹脂からなる車両用部品についてアンダーカバー１を例として説明する。図１に示したアンダーカバー１は、本体部２と取付部３と取付孔部４と取付周辺部５とを備える。

図１を参照し、発明を実施するための形態に係る本体部２の取付周辺部以外の部分と取付部３と取付孔部４と取付周辺部５との内部構成について説明する。本体部２の取付周辺部以外の部分は、本体部２から取付周辺部５を除いた残りの部分であって、表裏面部を構成するスキン層６，７と、スキン層６，７の間の中間部を構成する発泡層８とから構成される。

取付部３は、取付孔部４と筒壁部９と頂壁部１０とを備える。取付孔部４は、頂壁部１０の中心部で内外に貫通した造形である。筒壁部９は、本体部２から表側又は裏側に突出した造形である。頂壁部１０は、筒壁部９の本体部２から最大に突出した開口部を塞ぐ造形である。取付周辺部５は、筒壁部９を囲むように本体部２に延びた造形である。取付周辺部５と筒壁部９と頂壁部１０とは、未発泡なソリッド層１１になっている。

よって、取付部３と本体部２の取付周辺部５とが未発泡なソリッド層１１として構成され、本体部２の取付周辺部以外の部分が表裏面部を構成するスキン層６，７と発泡層８とから構成されたことにより、割れ起点になるエッジ形状の存在しないアンダーカバー１が提供できる。

図２、図３を参照し、アンダーカバー１を成形するコアバック成形法について説明する。図２に示した成形型１２は、固定型１３と可動型１４とスライド型１５とを備える。固定型１３は、コアバック成形法を実施する射出成形機の射出ユニットの側に装着される金型であり、取付孔用突起１６を備える。取付孔用突起１６は、スライド型に設けても適用可能である。可動型１４は、上記射出成形機の型締めユニットの側に装着される金型である。スライド型１５は、上記型締めユニットのエジェクター部に装着される金型であり、取付部３と取付周辺部５とに対応した造形である。図２は、成形型１２が型締めされ、固定型１３と可動型１４とスライド型１５とが成形空間部１７を形成した状態の内部の造形を示している。

図３は、成形材料が上記成形空間部１７に射出されかつ本体部２の取付周辺部以外の部分にスキン層６，７が形成された後に、スライド型１５がエジェクター部から突き出しを受けて固定型１３との間の成形空間部１７の距離を型締め時の距離と同じなるように一定に保ち、可動型１４が型締めユニットからコアバックを受けて固定型１３との間の成形空間部１７の距離を型締め時の距離よりも大きくなるように後退し、成形空間部１７の固定型１３と可動型１４とに対応する部分のスキン層６，７との間に発泡層８が形成され、成形空間部１７の固定型１３とスライド型１５とに対応する部分にソリッド層１１が形成された造形を示している。

よって、図３の成形後に成形型１２から取り出しされた成形品としてのアンダーカバー１は、図１に示したように、取付周辺部５と本体部２の取付周辺部以外の部分との境界部がエッジ形状にならないので、アンダーカバー１が自動車に取り付けられた場合に、走行中の振動や衝撃を受けても割れ難い。

図５、図６を参照し、本体部２の取付周辺部以外の部分の内部構成について説明する。図５に示した本体部２の取付周辺部以外の部分は、表面に通気性のないスキン層６，７で包まれた発泡層８を備える。発泡層８は、高硬度繊維２１と合成樹脂材２２とマイカ２３とが混在した連続気泡からなる空洞になっている。よって、アンダーカバー１は、軽量化、高剛性化、耐ピッチング性能、耐寒衝撃性能のそれぞれが向上する。高硬度繊維２１としては、ガラス繊維又は炭素繊維等が適用可能である。

例えば、アンダーカバー１の重量が１４００乃至２０００ｇ／ｍ２、アンダーカバー１の厚み２４が３乃至５ｍｍ、スキン層６，７の厚み２５が０．２乃至０．５ｍｍ、発泡層８の厚み２７が２乃至４．６ｍｍである。高硬度繊維２１としては、直径が８乃至１３μｍ、長さが５乃至１５ｍｍのガラス繊維を使用することにより、形状を維持するための剛性が確保でき、寒冷時での耐衝撃性能が向上できた。

高硬度繊維２１には、直径が１０μｍ、長さが１０ｍｍのガラス繊維を使用した。マイカ２３には、粒径が１０乃至６０μｍのものを使用した。発泡剤には、化学発泡剤を使用した。尚、発泡剤は成形過程で気体になるので、成形後のアンダーカバー１には発泡剤の発泡された跡としての連続気泡からなる空洞が存在する。

図６に示したように、スキン層６，７は、高硬度繊維２１と合成樹脂材２２とマイカ２３とが混合した空洞のない通気性のないシート状の造形である。発泡層８は、高硬度繊維２１の表面、高硬度繊維２１どうし交点に、合成樹脂材２２とマイカ２３とが存在し、気泡どうしが繋がった連続気泡からなる空洞になっている。尚、発泡層８は独立気泡からなる空洞であっても適用可能であるが、連続気泡であれば、独立気泡よりも軽量化が促進される。

スキン層６，７と発泡層８とにおける合成樹脂材２２としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との混合した樹脂のいずれかが用いられる。ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂とを混合した樹脂は、ポリプロピレン樹脂よりも、−３０℃での耐寒衝撃性能が向上する。スキン層６，７と発泡層８とにおいて、マイカに代えてゴム添加材あるいはタルクを用いるというように、アンダーカバーの必要性能により、添加剤を変えて対応できる。ゴム添加剤を用いた場合は、耐寒衝撃性が向上する。マイカ又はタルクを用いた場合は、アンダーカバー１の反りが防止できる。

発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１と対比例との形状及び剛性を同じに構成したところ、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１の重量は１４００乃至２０００ｇ／ｍ^２、対比例の重量は２２００乃至２６００ｇ／ｍ^２であった。よって、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１が対比例つまり従来のアンダーカバーよりも軽量化が向上していることが理解できる。

以上のように、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１では、高硬度繊維２１として、直径が１０μｍ、長さが１０ｍｍのガラス繊維を使用し、マイカ２３として、粒径が１０乃至６０μｍのものを使用し、アンダーカバー１の重量が１４００乃至２０００ｇ／ｍ^２、スキン層６，７の厚み２５が０．２乃至０．５ｍｍ、アンダーカバー１の厚み２４が３乃至５ｍｍとしたことにより、アンダーカバー１の重量が軽く、耐寒衝撃性能と剛性とが確保でき、アンダーカバー１に反りを生じないという効果ある。

尚、アンダーカバー１の厚み２４が３ｍｍ未満であると、アンダーカバー１に反りが生じ、アンダーカバー１の厚み２４が５ｍｍを越えると、発泡層８が厚すぎてアンダーカバー１の耐チッピング性，耐寒衝撃性が低下する。

図７を参照し、耐寒衝撃性能の試験について説明する。耐寒衝撃性能の試験では、本案対象試験片と比例試験片を使用した。本案対象試験片は、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１の構造を備えた方形な板状である。対比試験片は、従来例の構造を備えた方形な板状である。本案対象試験片と比例試験片との表面（板面）は同じ大きさになっている。

試験のやり方は、先ず、本案対象試験片又は比例試験片のそれぞれに相当する試験片３１を一対の固定枠３２，３３で上下から挟みで支持する。固定枠３２，３３は、１３５ｍｍ×１９５ｍｍの方形な空間を囲む形状になっている。次に、下側の固定枠３３を試験装置の図外の定盤の上に固定する。そして、試験装置の重り３４を試験片３１の固定枠３２の内部における中央に落下させ、試験片３１に割れが生じた時の重り３４の落下した高さを測定した。試験装置の設置された試験場所の温度を２３℃と−３０℃とに設定して試験を行った。重り３４は、１．５ｋｇの円柱状の鉄製のものを使用した。重り３４の試験片に衝突する下面３５の面積は７０６．９ｍｍ^２である。

図８を参照し、耐寒衝撃性能の試験の結果について説明する。図８に示すように、室温２５℃において、本案対象試験片は４５０ｍｍの高さから重りを落とした時に割れが生じ、対比例は３００ｍｍの高さから重りを落とした時に割れが生じた。また、室温−３０℃において、本案対象試験片は３００ｍｍの高さから重りを落とした時に割れが生じ、対比例試験片は２００ｍｍの高さから重りを落とした時にリブを起点に割れが生じた。

図８に示す試験の結果を考察すると、耐寒衝撃性能において、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１に相当する本案試験片が従来のアンダーカバーに相当する対比例試験片よりも高い結果となった。

図９乃至図１０を参照し、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１に対するヘルムホルツ共鳴器の吸音原理を利用した吸音効果について説明する。先ず、図９において、吸音構造模型及び共鳴周波数を求める式について説明する。吸音構造模型は、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１のスキン層６，７に除去部３６が形成された構造になっている。

そして、スキン層６，７の厚みをＬ、発泡層８の容積をＶ、除去部３６の表面積をＳ、管端補正係数をδとすると、図８の共鳴周波数を求める式より、発泡層８の空洞での共鳴周波数ｆが求められる。つまり、音が吸音構造模型の外部から除去部３６を経由して発泡層８の空洞に入射すると、当該空洞の空気がバネとして働き、除去部３６の空気が激しく振動することで，発泡層８のバネと除去部３６の空気の質量とによる共振周波数ｆにおいて摩擦損失による大きな吸音効果が生じる。

図１０において、吸音効果の測定について、ＩＳＯ１０５３４−２規格に基いた測定装置を用いた垂直入射吸音率測定を例として説明する。測定装置の筒体４１は、一端部を閉じ、他端部を試験体４２の取り付けられた蓋部４３で閉じた、構造になっている。測定方法は、電源４４から出る音４５をマイク４６で拾い、試験体４２から反射した音４７をマイク４８で拾う。

試験体４２は、発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１の構造を備えた円盤状の低周波用試験体４９と、除去部３６の無い図示されていない試験体とを作成した。低周波用試験体４９は、直径が１００ｍｍ、厚みが５．０ｍｍ、除去部３６の個数が中心部に１個あり、スキン層の外周面が閉じられた構造になっている。

また、試験体４２として、除去部３６の無い発泡していない測定試料５１、直径７ｍｍの除去部３６の有る測定試料５２、直径１０ｍｍの除去部３６の有る測定試料５３を作成し、吸音効果の測定を行った。測定試料５１乃至５３の形状としては、試験体４２と同じ、直径が１００ｍｍ、厚みが５．０ｍｍである。つまり、試験体４２と測定試料５１乃至５３とは同じ形状である。

図１１を参照し、測定試料５１乃至５３での吸音効果の測定の結果について説明する。図１１を考察すると、特定の周波数（共振周波数ｆ）を中心に前後の周波数もなだらかに吸音する効果がある。特定の周波数は、図９の公式にあるように、穴径、内部容積、穴ピッチなどにより変わる。試験は、自動車のタイヤノイズをターゲットとしたものであり、特定の周波数として８００〜１０００Ｈｚを狙ったものである。

発明を実施するための形態に係るアンダーカバー１において、図５に示した高硬度繊維２１としてのガラス繊維の太さ及び長さは、段落００２９に記載された数値に限定されるものではない。例えば、太さが８乃至１３μｍ、長さが５乃至１５ｍｍであっても適用可能である。しかしながら、高硬度繊維２１としてのガラス繊維において、直径が８μｍ未満、長さが５ｍｍ未満の場合は、太さが８乃至１３μｍ、長さが５乃至１５ｍｍよりも耐寒衝撃性能と剛性との向上の効果は小さくなる。高硬度繊維２１としてのガラス繊維において、直径が１３μｍを越えた場合は成形型に流し込まれた成形材料が流れにくく、成形材料が重く、長さが１５ｍｍを越える場合は成形型に流し込まれた成形材料が流れにくく、成形材料が重く成形機シリンダー内でガラス繊維が切断されやすいという不都合がある。

発泡剤は、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）の他に、ジニトロソペンタンメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｐ．Ｐ−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、炭酸水素ナトリウム等の化学発泡剤が使用できる。

尚、発泡剤として化学発泡剤を用いたが、超臨界流体を発泡剤に用いた微細射出発泡成形（ＭｕＣｅｌｌ）法を用いてもよい。微細射出発泡成形法とは溶融した樹脂に高圧下で超臨界流体状態の窒素や二酸化炭素を溶解させた後、減圧して多数の微細な気泡を発生させる成形方法である。微細射出発泡成形とコアバック成形とを用いてアンダーカバー１を成形してもよい。微細射出発泡成形を用いた場合には化学発泡剤を用いた場合と比較して発泡層８の空洞が小さくなる。

発明を実施するための形態ではアンダーカバー１を例に説明したが、本発明は車両用部品車体であれば適用可能である。

１ アンダーカバー
２ 本体部
３ 取付部
４ 取付孔部
５ 取付周辺部
６ スキン層
７ スキン層
８ 発泡層
９ 筒壁部
１０ 頂壁部
１１ ソリッド層
１２ 成形型
１３ 固定型
１４ 可動型
１５ スライド型
１６ 取付孔用突起
１７ 成形空間部
２１ 高硬度繊維
２２ 合成樹脂材
２３ マイカ
２４ アンダーカバー１の厚み
２５ スキン層６，７の厚み
２７ 発泡層８の厚み
３１ 試験片
３２ 固定枠
３３ 固定枠
３４ 重り
３５ 重り３４の下面
３６ 除去部
４１ 筒体
４２ 試験体
４３ 蓋部
４４ 電源
４５ 音
４６ マイク
４７ 音
４８ マイク
５１ 測定試料
５２ 測定試料
５３ 測定試料
６１ アンダーカバー
６２ 本体部
６３ 取付部
６４ 取付孔部
６５ スキン層
６６ スキン層
６７ 発泡層
６８ 筒壁部
６９ 頂壁部
７０ スキン層
７１ スキン層
７２ 徐変層
７３ 成形型
７４ 固定型
７５ 可動型
７６ スライド型
７７ 取付孔用突起
７８ 成形空間部
７９ ソリッド層
８０ 境界部

Claims (1)

1. 合成樹脂材と高硬度繊維とマイカ又はタルクとからなる成形材料を用いてコアバック成形法により成形された本体部と取付部とを備え、前記取付部が前記本体部から表側又は裏側に突出した筒壁部と前記筒壁部の前記本体部から最大に突出した開口部を塞ぐ頂壁部とを備え、前記取付部と前記本体部の取付部周りの部分とが未発泡なソリッド層として構成され、前記本体部の取付部周りの部分以外の部分が表裏面部を構成するスキン層と、前記スキン層の間の中間部を構成する発泡層とから構成された車両用部品であって、前記スキン層に除去部が前記発泡層を貫通せず前記スキン層を貫通する穴として設けられたことを特徴とする車両用部品。