JP7105818B2 - クッション構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両内装品等に適用されるクッション構造に関する。

特許文献１に開示されているように、クッション性を要求される車両内装品では、一般的に芯材と表皮との間にクッション層が設けられているが、製造コストが嵩む。
そこで、特許文献２、３に開示されているように、表皮本体の裏面に多数の突起を分散配置してなるクッション構造が開発されている。このクッション構造におけるすべての突起は、曲げ剛性に異方性を有しており、例えば表皮本体の裏面に対して傾斜している。表皮が押圧された時にはすべての突起が傾斜方向に弾性変形を伴って倒れるため、表皮にクッション性を付与することができる。

特開２００１－３１５２３７号公報 特許５８９３２１８号公報 特開２０１９－６９６６７号公報

特許文献２，３のクッション構造では、表皮に押圧力が作用して突起が弾性変形する際に、その先端が芯材の表面を滑るため、芯材や表皮の材質によっては異音が発生する可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、芯材と、上記芯材を覆う樹脂製の表皮とを備え、上記表皮は、表皮本体と、上記表皮本体と一体をなして上記表皮本体の裏面に規則的に分散配置され上記芯材に向かって突出する多数の突起とを有し、上記突起の弾性変形により上記表皮にクッション性を持たせるようにしたクッション構造において、
上記多数の突起は、第１突起と第２突起を含み、上記第１突起は、上記表皮本体の裏面に対して傾斜しており、上記第２突起は、上記表皮本体の裏面に対して垂直に起立するとともに、その曲げ剛性に異方性を有さない形状であることを特徴とする。

上記構成によれば、第２突起は垂直をなし曲げ剛性に異方性を有さない形状であるため、表皮が押圧された時に、第１突起と異なる態様で弾性変形し、その先端の芯材に対する滑り量が抑制される。その結果、クッション性を維持しながら異音発生を低減することができる。

好ましくは、上記第２突起は断面円形をなしている。
上記構成によれば、全角度範囲にわたって曲げ剛性が等しいので、表皮が押圧力を受けた時に円滑に弾性変形し、芯材に対する滑り量をより一層低減でき、異音軽減効果を高めることができる。

好ましくは、上記第１突起の上記表皮本体の裏面からの法線方向の高さに比べて、上記第２突起が低い。
上記構成によれば、表皮が押圧力を受けた時に、第２突起の変形は比較的少なく、しかも軸方向の圧縮変形の割合を高めることができるので、上記芯材に対する滑り量をより一層低減でき、異音軽減効果を高めることができる。

好ましくは、上記表皮本体の裏面には、等角度間隔で交差する複数の座標軸に沿って共通の配置パターン要素が規則的に配列され、各配置パターン要素には、複数の上記第１突起と複数の上記第２突起が含まれる。

好ましくは、上記複数の座標軸は、１２０°で交差する３つの座標軸からなり、各配置パターン要素は、同心をなす外側仮想円と内側仮想円を有し、上記外側仮想円には６つの上記第１突起が６０°の間隔で配置され、当該第１突起は、上記外側仮想円の接線方向に傾斜し、周方向に沿って交互に逆向きをなしており、上記内側仮想円には３つの上記第１突起が１２０°の間隔で配置され、これら３つの第１突起は上記内側仮想円の中心に向けて傾斜しており、上記内側仮想円の上記第１突起は、上記外側仮想円の上記第１突起に対して、３０°ずれて配置され、上記第２突起は、上記外側仮想円および内側仮想円の中心から見て上記内側仮想円上の上記第１突起に対して６０°離間した３つの方向において、互いに上記中心から等距離をなして配置されている。
上記構成によれば、第２突起を第１突起に対して好適に分散配置することができ、クッション性の均一性をさらに高めることができる。
好ましくは、上記第２突起が上記内側仮想円上に配置されている。

本発明によれば、良好なクッション性を維持できるとともに、異音の発生を軽減することができる。

本発明の第１実施形態に係るクッション構造における表皮本体の裏面図である。 （Ａ）は図１におけるII－II線に沿う断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ－Ｂ線に沿う拡大断面図である。 （Ａ）は図１におけるIII－III線に沿う断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ－Ｂ線に沿う拡大断面図である。 上記表皮本体の裏面図であり、第１、第２突起により構成される配置パターン要素を示す。 上記表皮の拡大裏面図であり、各配置パターン要素での第１、第２突起の配置を示すとともに、隣接する配置パターン要素間での第１突起の関係を示す。 本発明の第２実施形態に係る第２突起の図３（Ａ）相当図である。 本発明の第３実施形態に係る配置パターン要素の拡大図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る車両内装のクッション構造について図１～図５を参照しながら説明する。図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、クッション構造は、硬質樹脂製の芯材２と、芯材２の表側の面を覆う軟質樹脂製の表皮１とを備えている。

図１に示すように、表皮１は、例えば高流動性のＴＰＯを射出成形してなり、１～２ｍｍの厚さを有するシート状の表皮本体１０を有している。表皮本体１０の表側の面は平滑であり、裏側の面には多数の突起が規則的に分散配置され、表皮本体１０と一体をなしている。本実施形態では、図２（Ａ），図３（Ａ）に示すように、表皮１の多数の突起は、同一形状をなす多数の第１突起１１と、同一形状をなす多数の第２突起１２の２種類を含む。これら突起１１，１２は、芯材２に向かって突出している。

突起１１，１２の形状および寸法
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１突起１１は扁平な断面形状を有している。この扁平な断面形状において互いに直交する長軸と短軸を定義する。第１突起１１は、短軸方向に対峙する互いに平行な平面１１ａを有している。第１突起１１の短軸方向の寸法（厚み）は表皮本体１０側の基端から先端にわたって一定であり、例えば０．９ｍｍである。本実施形態では第１突起１１の長軸方向の寸法（幅）は、基端から先端に向かって漸次減少する。

図２（Ａ）に示すように、第１突起１１は表皮本体１０の裏面に対して短軸方向に傾斜している。すなわち、第１突起１１の平面１１ａが表皮本体１０の裏面に対して傾斜している。そのため、後述するように表皮１が芯材２に向かって押圧された時の曲げ変形の方向は、この傾斜方向に限定される。例えば図２の場合には右側に倒れるように曲げ変形される。上記傾斜角度は例えば５０～８０°である。

図３（Ａ）に示すように、第２突起１２は、表皮本体１０の裏面に対して垂直をなしている。第２突起１２は断面円形である。そのため、曲げ剛性は異方性を有さない。すなわち、特定の一方向のみの曲げ剛性が格段に低くなるような形状ではない。本実施形態では基端から先端にわたって径がほぼ一定（例えば１ｍｍ）の円柱形状をなしている。ただし、成形時の抜き勾配を確保するために、基端から先端に向かって径をわずかずつ小さくするのが好ましい。なお、第２突起１２の先端は、ほぼ半球状に丸められている。

本実施形態では、表皮本体１０の裏面からの第１突起１１の高さＨ１（表皮本体１０の裏面の法線方向の寸法）に比べて、第２突起１２の高さＨ２は低くなっている。例えば第１突起１１の高さＨ１が３ｍｍであり、第２突起１２の高さＨ２が２ｍｍである。そのため、表皮１で芯材２を覆った状態では、第１突起１１の先端が芯材２の表側の面にほぼ接しているが、第２突起１２の先端は芯材２の表側の面から離れている。

突起１１，１２の規則的な配置
次に、上記突起１１，１２の分散配置の規則性について説明する。本実施形態では、図４に示すように、多数の共通の配置パターン要素Ｐを、３つ（複数）の座標軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に沿って、等間隔で規則的に配置することにより構成されている。これら座標軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、表皮本体１０の裏面上において互いに６０°（等角度間隔）をなしている。

各配置パターン要素Ｐでの突起１１，１２の配置は、同心をなす外側の仮想円Ｃ１と内側の仮想円Ｃ２に基づいて説明することができる。なお、以下の説明における突起１１，１２の位置は、突起１１、１２の基端部中央の位置を意味する。
各配置パターン要素Ｐは、外側の仮想円Ｃ１上に６０°間隔で配置された６つの第１突起１１と、内側の仮想円Ｃ２上に６０°間隔で交互に配置された３つの第１突起１１および３つの第２突起１２により、構成されている。

内側の仮想円Ｃ２では、その中心Ｏを通り前述した座標軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と平行をなす軸線Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’上において、第１突起１１と第２突起１３が対峙している。
外側の仮想円Ｃ１上の６つの第１突起１１は、軸線Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’から周方向に３０°離れている。

図５に示すように、外側の仮想円Ｃ１に配置された第１突起１１の断面形状の長軸は、仮想円Ｃ１と直交している。第１突起１１の傾斜方向は、外側の仮想円Ｃ１に沿って交互に異なっている。具体的に説明すると、右上、右下、左横に位置する第１突起１１が反時計回り、右横、左下、左上に位置する第１突起１１が時計回り方向に傾斜している。

図５に示すように、内側の仮想円Ｃ２において、３つの第１突起１１は、その断面形状の長軸が内側の仮想円Ｃ２の接線方向に延びている。これら３つの第１突起１１は、内側の仮想円Ｃ２の中心Ｏに向かって傾斜している。すなわち、３つの第１突起１１は、その先端部が仮想三角Ｔ１の頂点に位置し、傾斜方向が互いに異なっている。

内側の仮想円Ｃ２の各第１突起１１と、外側の仮想円Ｃ１の対応する２つの第１突起１１は、その先端部が仮想三角Ｔ２の頂点に位置しており、傾斜方向が互いに異なっている。

また、隣接する３つの配置パターン要素Ｐにおいて、外側の仮想円Ｃ１上に配置されて最も近接した第１突起１１は、その先端部が仮想三角Ｔ３（正三角形）の頂点に位置し、傾斜方向が互いに異なっている。

クッション構造の作用
上記構成をなすクッション構造では、表皮１が芯材２に向かって押圧された時に、先端が芯材２に接している第１突起１１が最初に曲げ変形される。第１突起１１は傾斜していて倒れる方向が特定されており、比較的小さな押圧力で円滑に弾性変形するので、ソフトなクッション性を得ることができる。
表皮１では、傾斜方向が異なる第１突起１１の先端部が仮想三角形Ｔ１～Ｔ３を描いて芯材２に接しているので、より均一なクッション性を発揮することができる。
表皮１が芯材２に近づき第１突起１１の変形量が増大するにつれて、第１突起１１からの弾発力が増す。

さらに表皮１が芯材２に近づくと、第２突起１２の先端が芯材２に当たり、第２突起１２も弾性変形を開始する。第２突起１２は芯材２に対して垂直に当たっており、しかも断面円形をなして曲げ剛性の異方性がないため、第２突起１２の変形の態様は第１突起１１と異なる。具体的には、軸方向の圧縮変形を伴う。第２突起１２の先端が芯材２に当たってからの表皮１の変位量が少ない場合には、この圧縮変形が主となる。表皮１の変位量が多い場合には、曲げ変形の方向は不定であり、押圧の状況に応じて全角度範囲に曲げ変形可能であり、第２突起１２はその基端と先端とを支点として弓型に弾性変形する。そのため、第２突起１２の先端が芯材２の表面を滑る量は、第１突起１１に比べて少ない。その結果、異音の発生を軽減することができる。

上述したように、表皮１が芯材２に近づくにしたがって、第１突起１２の変形が大きくなり、弾性反発力が増大する。上記第２突起１２は第１突起１２より変形量は小さいが、芯材２に対して垂直な状態から変形するため、第１突起１２に匹敵する弾性反発力を生む。そのため、第１突起１１と第２突起１２とで、むらなく弾反力を生じさせることができ、より一層良好なクッション性を得ることができる。

他の実施形態
図６に示す第２実施形態では、第２突起１２が第１突起１１（図２（Ａ）参照）と同じ高さＨ１を有しており、表皮１が押圧力を付与されていない状態で、その先端が第１突起１１と同様に芯材２に接している。この実施形態では、第２突起１２の曲げ変形量は第１実施形態より大きくなる。

３つの第２突起１２は、外側仮想円Ｃ１および内側仮想円Ｃ２の中心Ｏから見て上記内側仮想円Ｃ２上の第１突起１１に対して６０°離間した３つの方向において、互いに上記中心から等距離をなして配置されていれば、内側仮想円Ｃ２上でなくてもよい。例えば、図７に示す第３実施形態では、第２突起１２が、第１実施形態の位置（仮想線で示す）より、軸線Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’に沿って中心Ｏから離れ、外側の仮想円Ｃ１に配置されている。さらに、３つの第２突起１２は、軸線Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’上において、仮想線Ｃ１，Ｃ２からはずれた位置に配置されていてもよい。
第２突起１２は、軸線Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３’の各々において、複数配置されていてもよい。例えば、仮想円Ｃ１，Ｃ２上に配置されていてもよい。

本発明は上記実施形態に制約されず、さらに種々の態様が可能である。
第２突起は先細にしてもよい。第２突起は、曲げ剛性の異方性を有さない形状であればよく、例えば断面が正多角形であってもよい。

本発明は車両内装等のクッション構造に適用できる。

１ 表皮
２ 芯材
１０ 表皮本体
１１ 第１突起
１２ 第２突起
Ｐ 配置パターン要素
Ｃ１ 外側仮想円
Ｃ２ 内側仮想円
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 座標軸

Claims (3)

1. 芯材と、上記芯材を覆う樹脂製の表皮とを備え、
   上記表皮は、表皮本体と、上記表皮本体と一体をなして上記表皮本体の裏面に規則的に分散配置され上記芯材に向かって突出する多数の突起とを有し、
   上記突起の弾性変形により上記表皮にクッション性を持たせるようにしたクッション構造において、
   上記多数の突起は、第１突起と第２突起を含み、
   上記第１突起は、上記表皮本体の裏面に対して傾斜しており、
   上記第２突起は、上記表皮本体の裏面に対して垂直に起立するとともに、断面円形の柱形状または先細形状をなし、曲げ変形可能であり、その曲げ剛性に異方性を有さず、
   上記第１突起の上記表皮本体の裏面からの法線方向の高さに比べて、上記第２突起が低く、
   上記表皮が上記芯材に向かって押されたときに、上記第１突起の曲げ変形の途中で、上記第２突起は、その先端が上記芯材に直接当たることにより、上記第１突起から独立して曲げ変形することを特徴とするクッション構造。
2. 芯材と、上記芯材を覆う樹脂製の表皮とを備え、
   上記表皮は、表皮本体と、上記表皮本体と一体をなして上記表皮本体の裏面に規則的に分散配置され上記芯材に向かって突出する多数の突起とを有し、
   上記突起の弾性変形により上記表皮にクッション性を持たせるようにしたクッション構造において、
   上記多数の突起は、第１突起と第２突起を含み、
   上記第１突起は、上記表皮本体の裏面に対して傾斜しており、
   上記第２突起は、上記表皮本体の裏面に対して垂直に起立するとともに、その曲げ剛性に異方性を有さない形状であり、
   上記表皮本体の裏面には、等角度間隔で交差する複数の座標軸に沿って共通の配置パターン要素が規則的に配列され、各配置パターン要素には、複数の上記第１突起と複数の上記第２突起が含まれ、
   上記複数の座標軸は、１２０°で交差する３つの座標軸からなり、各配置パターン要素は、同心をなす外側仮想円と内側仮想円を有し、
   上記外側仮想円には上記第１突起が６０°の間隔で６つ配置され、当該第１突起は、上記外側仮想円の接線方向に傾斜し、周方向に沿って交互に逆向きをなしており、
   上記内側仮想円には上記第１突起が１２０°の間隔で３つ配置され、これら３つの第１突起は上記内側仮想円の中心に向けて傾斜しており、
   上記内側仮想円の上記第１突起は、上記外側仮想円の上記第１突起に対して、３０°ずれて配置され、
   上記第２突起は、上記外側仮想円および内側仮想円の中心から見て上記内側仮想円上の上記第１突起に対して６０°離間した３つの方向において、互いに上記中心から等距離をなして配置されていることを特徴とするクッション構造。
3. 上記第２突起が上記内側仮想円上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のクッション構造。

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