JP7165709B2 - 成型品構造 - Google Patents

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Description

本発明は、成型品構造、成型品の製造方法に関する。
車両の前面衝突時、乗員がシートクッションに沈み込みながら前方に移動することによってシート及びシートベルトによる拘束から離脱して滑り落ちてしまうこと(サブマリン現象)がある。このような現象を抑制するために、例えば、シートクッション内にインサート部材を設置して局所的に硬度を上昇させる技術が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2016-137816号公報 特開2017-030407号公報
上記従来の技術によれば、シートクッションの下部にエアバッグ装置を設けたり、リンク機構によってシートクッションの前方を上方へ突出させて乗員の前方移動を抑制したりする方法に比べて、複雑な構成部品を設置する必要がないため安価であり、かつ構成部品の設置のために大きなスペースを必要としないため、シート装置全体を小型化、軽量化しやすいなどの利点がある。
しかし、上記インサート部材に着座者の前方移動による荷重が加わると、このインサート部材も車両前方側へ移動してしまう可能性があるため、別途固定部材を使用したりインサート部材とフロアとを凹凸嵌合させたりすることが試みられている。このため、シートクッション(成型品)の補強範囲内にインサート部材を取り付けることの他に、追加部品のコストや取り付け作業が必要となってしまうため、改善の余地があった。
そこで本発明は、補強範囲を有する成型品の構造およびその製造方法において、成型品を効率よく生産可能とすることを目的とする。
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、補強材料(例えば実施形態の短繊維F1)を含む補強層(例えば実施形態の補強層WB)を表層に備える成型品(例えば実施形態の発泡成型品W)の構造であって、前記成型品は、車両用シート(例えば実施形態の車両用シート20)における乗員が着座するシートクッション(例えば実施形態のシートクッション21)クッション部材であり、前記シートクッションの下面に沿う外面(例えば実施形態の外面22)の予め定めた範囲に、前記補強層による補強範囲(例えば実施形態の補強範囲23)が設定され、前記補強範囲には、前記外面から前記成型品の内側に向かって凹む凹部(例えば実施形態の凹部24)が複数形成されるとともに、前記凹部の内面を含む表層に前記補強層が形成され、前記複数の凹部の各々は、前記外面から前記シートクッションの着座面側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面(例えば実施形態の底面24b)を備え、前記底面を含む表層に前記補強層が形成されるとともに、前記底面は、平面状をなし、前記シートクッションにおける車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜することを特徴とする。
この構成によれば、成型品の補強範囲における凹部の内面を含む表層に補強層が形成されることで、車両用シートのクッション部材の硬度を局所的に上昇させることができる。
これにより、車両の加減速や旋回によって加速度が作用する着座者の身体を良好に支持、拘束することができる。また、補強範囲に凹部が形成されることで、凹部の分だけ材料費を抑えるとともに、補強層がクッション部材に一体成形されることで、別体のインサート部品やその留め具等が不要になる。このため、クッション部材の軽量化およびコストダウンを図り、成型品の製造をより効率よく行うことができる。
また、内面に補強層が形成された凹部が複数形成されることで、補強範囲の大きさや求められる強度に適した補強を行うことができる。
また、個々の平面部の底面(上端部)が、車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜することで、いわゆるサブマリン現象の抑制を図りやすくなる。すなわち、車両前突時に乗員の身体がシートクッションに沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象に対し、各平面部の底面は乗員の身体移動方向と垂直となるように傾斜する。これにより、各凹部の内面に沿う補強層によって乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなり、サブマリン現象を抑制しやすくすることができる。
請求項2に記載した発明は、補強材料を含む補強層を表層に備える成型品の構造であって、前記成型品は、車両用シートにおける乗員が着座するシートクッションのクッション部材であり、前記シートクッションの下面に沿う外面の予め定めた範囲に、前記補強層による補強範囲が設定され、前記補強範囲には、前記外面から前記成型品の内側に向かって凹む凹部が複数形成されるとともに、前記凹部の内面を含む表層に前記補強層が形成され、前記複数の凹部の各々は、前記外面から前記シートクッションの着座面側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面を備え、前記底面を含む表層に前記補強層が形成されるとともに、前記複数の凹部は、前記シートクッションにおける車載時の前方側に位置するほど、前記底面が上方側に位置するように配置されることを特徴とする。
この構成によれば、成型品の補強範囲における凹部の内面を含む表層に補強層が形成されることで、車両用シートのクッション部材の硬度を局所的に上昇させることができる。
これにより、車両の加減速や旋回によって加速度が作用する着座者の身体を良好に支持、拘束することができる。また、補強範囲に凹部が形成されることで、凹部の分だけ材料費を抑えるとともに、補強層がクッション部材に一体成形されることで、別体のインサート部品やその留め具等が不要になる。このため、クッション部材の軽量化およびコストダウンを図り、成型品の製造をより効率よく行うことができる。
また、内面に補強層が形成された凹部が複数形成されることで、補強範囲の大きさや求められる強度に適した補強を行うことができる。
また、複数の凹部の底面が、車載時の前方側ほど上方側に位置するように配置されることで、いわゆるサブマリン現象の抑制を図りやすくなる。すなわち、複数の凹部の底面が集合することで、車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜した仮想面が形成される。車両前突時に乗員の身体がシートクッションに沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象に対し、前記仮想面は乗員の身体移動方向と垂直となるように傾斜する。これにより、複数の凹部による補強層の集合体によって、乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなり、サブマリン現象を抑制しやすくすることができる。
請求項3に記載した発明は、前記複数の凹部は、前記外面における互いに直交する第一の方向および第二の方向の各々で複数並ぶように配置されることを特徴とする。
この構成によれば、各凹部の内面に沿う補強層が、シートクッションの下面側で例えば縦横等の二方向で複数並ぶように(格子状に)配置されることで、シートクッションの下面側における縦横で幅を有する範囲(面)で乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなる(乗員の身体を安定的に支持、拘束しやすくなる)。これにより、車両前突時に乗員の身体がシートクッションに沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象を抑制しやすくすることができる。凹部の並び方向が外面の縦横に対して傾いた綾目状でもよい。
請求項4に記載した発明は、前記複数の凹部は、互いに並列に並ぶ複数の凹部列を構成し、前記複数の凹部列の各々は、各凹部列分の複数の凹部が前記第一の方向で互いに間隔を空けて並ぶように形成され、前記第二の方向で互いに隣り合う一対の前記凹部列は、前記第一の方向で互いにずれて配置されることを特徴とする。
この構成によれば、隣り合う凹部列を凹部の並び方向で半ピッチ程度ずらすことで、隣り合う凹部列同士を配列方向で可及的に近接可能となる。これにより、補強範囲に凹部列ひいては凹部をより多数に配置する(凹部をより密に配置する)ことが可能となり、補強範囲の強度剛性をより高めることができる。
本発明によれば、補強範囲を有する成型品の構造およびその製造方法において、成型品を効率よく生産可能とすることができる。
本発明の実施形態における車両用シートの斜視図である。 図1のII-II断面図である。 図2のIII矢視図である。 図2を模式的に示す断面図である。 図4のV矢視図である。 図4の要部の応用例を示す拡大図である。 図4の要部の第二の応用例を示す拡大図である。 図5の応用例を示す矢視図である。 上記シートのシートバックへの適用例を示す正面図である。 図9のXs-Xs断面図である。 図10の応用例を示す断面図である。 上記シートのシートバックへの他の適用例を示す図10に相当する断面図である。 本発明の実施形態における成型装置の金型の展開状態を示す説明図である。 上記成形装置の第一の例を示す説明図である。 上記成形装置の第二の例を示す説明図である。 上記成形装置の金型に装着する被覆材の説明図である。 上記成形装置の金型の型締め状態を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
<発泡成型品>
図1、図2に示すように、実施形態の発泡成型品W(以下、単に「成型品W」ということがある。)は、車両用シート20における乗員が着座するシートクッション21のクッション部材に適用される。図中矢印Xは、成型品Wをシートクッション21の構成として車両に搭載した際の左右方向、矢印Yは同前後方向、矢印Zは同上下方向をそれぞれ示す。以下、各矢印X,Y,Zで示す向きに基づいて成型品Wを説明する。図2中符号29はシートクッション21を支持する車体を示す。
なお、成型品Wは、車両用シート20における乗員の背中を支持するシートバック31のクッション部材に適用した例もある(図9~図12参照)。後者の例は後述する。
図3~図5を併せて参照し、成型品Wは、シートクッション21の裏面(下面)に沿う外面22に、ウレタン含浸硬化層(補強層)WBによる補強範囲23が設定されている。補強範囲23は、シートクッション21における着座位置(着座面、上面)21aの前部の左右中央部に対し、上下方向から見て重なる位置に設けられている。
補強範囲23には、前記外面22から成型品Wの内側(着座面側)に向かって上向きに凹む凹部24が複数形成されている。凹部24は、有底の丸穴状に形成されている。補強範囲23には、前記外面22の規定範囲に沿う表層の他、各凹部24の内面に沿う表層にも、補強層(ウレタン含浸硬化層)WBが形成されている。
補強範囲23は、前記外面22に沿う矩形状の範囲に設けられるとともに、前記外面22と略直交する方向(シートクッション21の厚さ方向、上下方向)でも予め定めた幅(厚さ、高さ)を有している。換言すれば、補強範囲23は、立体的な範囲として設定されている。
実施形態の補強範囲23は、いわゆるサブマリン現象の抑制を図るために設けられている。すなわち、車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象に対し、乗員の身体移動荷重を受け止めやすくするために、実施形態の補強範囲23を設けている。
補強範囲23は、シートクッション21の着座位置21aを上下方向から見たとき、シートクッション21の奥行方向(車両搭載時の車両前後方向に相当)および幅方向(車両搭載時の車両左右方向に相当)の各々で予め定めた幅を有する矩形状に設定される。
複数の凹部24は、シートクッション21の奥行方向および幅方向(以下、シートクッション21の縦方向および横方向ということがある)の各々において複数並んでいる。複数の凹部24は、補強範囲23の全体に渡って格子状に並んで配置されている。
各凹部24の内面は、円筒状の内周面24aと、内周面24aの上端を閉塞する平面状の底面24bと、を備えている。これら内周面24aおよび底面24bを含む表層に、補強層WBが形成されている。このような有底筒状の補強層WBが、補強範囲23の全体に渡って格子状に並んで配置されている。これにより、補強範囲23の全体が、ウレタンフォームのみで形成される他部位に対して、強度剛性を高めた塊状となる。このような補強範囲23が、シートクッション21における着座位置21aの前部の左右中央部に存在することで、車両前突時における乗員の身体移動荷重を受け止めやすくなり、サブマリン現象の抑制が図られる。
図6に示すように、各凹部24の底面24bは、平面状をなし、成型品Wの前方側ほど上方側に位置するように傾斜してもよい。この場合、各凹部24の底面24bは、車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動する際、乗員の身体移動方向(図中矢印Fで示す)と直交するように配置される。これにより、各凹部24の底面24bに沿う補強層WBによって、乗員の身体移動時の荷重を受け止めやすくなる。
図7に示すように、複数の凹部24は、成型品Wの前方側に位置する凹部24ほど、底面24bが上方側に位置するように、高さ(深さ)を変化させてもよい。この場合、複数の凹部24の底面24bが、車載時の前方側ほど上方側に位置するように配置されることで、複数の底面24bが並ぶ仮想面Sが、前方側ほど上方側に位置するように傾斜する。すなわち、前記仮想面Sは、車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動する際、乗員の身体移動方向と直交するように配置される。これにより、複数の凹部24による補強層WBの集合体によって、乗員の身体移動時の荷重を受け止めやすくなる。この場合、各凹部24の底面24bは、図6に示すように傾斜してもよいが、図7に示すように略水平であったり、図示はしないが丸みを帯びる等の他形状であったりしてもよい。
図5に示すように、複数の凹部24は、成型品Wの前記外面22における互いに直交する奥行方向および幅方向の各々で複数並ぶように配置されている。これにより、各凹部24の内面に沿う補強層WBは、シートクッション21の下面側における縦横で幅を有する矩形状の範囲(面)を補強し、乗員の身体移動時の荷重を受けやすくする。
図5に示す例では、複数の凹部24は、奥行方向および幅方向の各々に沿って並ぶことで格子状に配置されるが、この構成に限らない。例えば、複数の凹部24は、奥行方向および幅方向の各々に対して傾斜した方向に沿って並ぶ綾目状に配置されてもよい。
ここで、複数の凹部24の内、成型品Wの奥行方向を並び方向として等間隔に並ぶ規定数の凹部24は、奥行方向に延びる凹部列25を形成している。凹部列25は、補強範囲23において複数設けられている。複数の凹部列25は、成型品Wの幅方向を配列方向として等間隔に並ぶように設けられている。図5の例では、幅方向で互いに隣り合う一対の凹部列25は、奥行方向で各凹部24の位置を揃えて配置されている。
図8の例では、幅方向で互いに隣り合う一対の凹部列25は、奥行方向で互いにずれて配置されている。例えば、幅方向で隣り合う一対の凹部列25は、奥行方向(凹部24の並び方向)で凹部24間のピッチの半分(半ピッチ分)だけずれて配置されている。これにより、奥行方向で並ぶ一対の丸穴状の凹部24間の谷間に、幅方向で隣接する凹部列25の凹部24が入り込むように接近することが可能となる。このため、図8の凹部列25のピッチK2は、図5の凹部列25のピッチK1よりも狭めることが可能となる。すなわち、幅方向で隣り合う凹部列25同士を可及的に近付けることが可能となり、補強範囲23に可及的に多くの凹部列25(ひいては凹部24)を配置することが可能となる。
図9、図10に示す成型品Wは、車両用シート20における乗員の背中を支持するシートバック31のクッション部材に適用した例である。この例では、シートバック31の背凭れ位置(背凭れ面、前面)31aに沿う外面32の予め定めた範囲に、前記補強層WBによる補強範囲33が設定されている。補強範囲33は、シートバック31における背凭れ位置31aの左右両側で前方に張り出すサイドサポート31bの外面32に設けられている。これにより、乗員の左右方向の身体移動荷重を受け止めやすくなり、車両旋回時のサポート力を強めることができる。
図11に示す成型品Wは、図10の例に対し、サイドサポート31bの補強範囲33において、サイドサポート31bの外面32から成型品Wの内側(背面側)に向かって後向きに凹む凹部34を形成した例である。例えば、図11の凹部34は、図3~図8の凹部24と同様、有底の丸穴状をなし、背凭れ面31aの上下方向に沿って複数並ぶように配置されている。この凹部34の内面に沿う表層にも、補強層WB(ウレタン含浸硬化層WB)を形成することで、補強範囲33の強度剛性をより高めることができる。
なお、シートクッション21のサイドサポート21bの着座面21a側にも、図9~図11と同様の補強範囲33を設けることができる。また、シートバック31の後面(背面)側にも、図1~図8の補強範囲23と同様の補強範囲23’を設けることができる(図12参照)。また、シートクッション21のサイドサポート21bの裏面(下面)側にも、図12と同様の補強範囲23’を設けることができる。また、更なる実施例としては、補強範囲外のサイドサポート31b,21bの部位自体に用いられるウレタンの硬度を、背凭れ面31aおよび着座面21aの部位とは異なる硬度に設定してもよい。これにより、座席位置、車種などによって様々求められる乗員の座り心地の快適性の実現幅を広げることが可能となる。
<発泡成型品の成型装置>
次に、実施形態の成型品Wを製造するための成型装置1について説明する。
図13に模式的に示すように、実施形態の成型装置1は、例えば車両用シート20のクッション部材であるウレタンパッドの成型装置である。この成型装置1で得られる成型品Wは、ウレタンフォーム本体WAの表面(表層)の少なくとも一部に、繊維補強層であるウレタン含浸硬化層WBを一体形成したウレタン一体発泡成型品である。ウレタン含浸硬化層WBは、ウレタンのみの他部位と比べて局所的に硬く、例えばシートフレーム等の他部品に接触する部位や、乗員の身体から受ける荷重を特に支持したい部位等に設けられる。
成型装置1は、ウレタンフォーム本体WAを成型するとともに、このウレタンフォーム本体WAの表面にウレタン含浸硬化層WBを成型するための金型(成形型)2を備えている。図13の例では、金型2におけるキャビティ2C内に臨む壁面(キャビティ面)の少なくとも一部に、ウレタン含浸硬化層WBの補強材料である短繊維材料(以下、単に短繊維F1という)を吹き付けるノズル10を備えている。短繊維F1は、例えばセルロースファイバーである。
金型2は、図13、図15に示す展開状態P1と、図17に示す型締め状態P2と、の間で可動する。図中符号3は固定プラテンに固定された固定型、符号4は固定型3に対して可動する可動型をそれぞれ示す。
固定型3は、固定プラテン側に凹んだ凹部3aを有する。凹部3aの壁面(キャビティ面)3bは、成型品Wの意匠面を形成する面である。
可動型4は、可動プラテンとともに、図示しない変位機構(例えば、油圧シリンダ等)の作動によって作動し、固定型3に対して接近離反する。可動型4が固定側に対して接近することで、金型2の型閉じ(型締め)がなされる。可動型4は、型締め時に固定型3の凹部3aと対向する対向部4aを有する。これら凹部3aおよび対向部4aによって、金型2の内側にキャビティ2Cが形成される。対向部4aの壁面(キャビティ面)4bは、成型品Wにおける意匠面と反対側の裏面を形成する面である。
可動型4の壁面4bは、例えば多数の孔が穿設されることで、空気が流通可能な通気性を有している。可動型4は、不図示の負圧発生装置によって、壁面4bの孔から可動型4内へ空気を吸引可能である。可動型4の壁面4bで空気が吸引されることで、ノズル10から吹き出した短繊維F1が壁面4bに吸着し、壁面4b上に繊維層F2を形成することが可能である。
ノズル10は、例えば円筒状をなし、軸方向基端側がロボットアーム5に保持されている。ノズル10には、帯電した短繊維F1が搬送空気とともに供給される。ノズル10の軸方向先端部10aには、供給された短繊維F1を吹き出す吹出口が設けられる。
ノズル10は、ロボットアーム5の作動によって、展開状態P1の金型2の可動型4の壁面4bの予め定めた規定部位に対して、先端部10aを対向させる。このノズル10の先端部10aの吹出口から可動型4の壁面4bに向けて、短繊維F1が吹き付けられる。この短繊維F1が壁面4b上に堆積することで、可動型4の壁面4b上に規定厚さの繊維層F2が形成される。繊維層F2は、可動型4の壁面4bが空気を吸引することで、壁面4bに吸着される。
可動型4の壁面4b上に繊維層F2の形成が完了すると、金型2内に各種インサート部品をセットするとともに、固定型3の凹部3a内にウレタン液を注入する。その後、展開状態P1にある金型2の可動型4を固定型3に重ね合わせて型締めし、金型2とともにウレタン液を熱処理する。これにより、固定型3の凹部3aおよび可動型4の壁面4bによって形成されるキャビティ2C内でウレタンが発泡、硬化し、規定形状の成型品Wが形成される。金型2の型締め後にキャビティ2C内にウレタン液を注入してもよい。
<発泡成型品の製造方法>
次に、発泡材料からなるウレタンフォーム本体WAの表面に、短繊維F1を含む補強層(ウレタン含浸硬化層)WBを一体形成した発泡成型品Wを製造するための製造方法について説明する。
<繊維層形成工程>
まず、短繊維F1を金型2のキャビティ面(可動型4の壁面4b)上に付着させつつ堆積させて繊維層F2を形成する繊維層形成工程を実施する。
図14を参照し、繊維層形成工程の第一パターンとして、金型2(可動型4)に作業用として箱状の下枠(枠体)12を取り付ける。この下枠12内に短繊維F1を吹き込んで巻き上げることで、金型2のキャビティ面4bに短繊維F1を付着させる。短繊維F1は、前記材料供給装置において、例えば摩擦帯電等の手法で帯電させておく。すなわち、繊維層形成工程の前あるいは同時に、短繊維F1を帯電させる帯電工程がある。なお、前記摩擦帯電とは、短繊維F1を格納した容器内にて攪拌エアの吹込み等によって短繊維F1を巻き上げることで、短繊維F1と容器壁面との摩擦により短繊維F1を帯電させる方法である。
繊維層形成工程では、金型2を展開状態P1とし、展開した可動型4の壁面4bの規定部位を覆うように下枠12を取り付ける。図14の例では、可動型4の壁面4bを下向きにして下枠12を取り付ける。なお、固定型3の壁面3bに繊維層F2を形成する場合もあり得る。可動型4の壁面4bは、前述したように負圧吸引可能であり、この可動型4の壁面4bにおいて、真空吸引によって不織布代替の短繊維F1を吸着させる。壁面4bは、非金属材料で構成されており、帯電させた短繊維F1を除電させることなく吸着させることが可能である。つまり、金型2(可動型4)の壁面4bは、非金属製の通気領域とされ、この通気領域に帯電した短繊維F1が付着される。供給材料を帯電させることによって、金型2の壁面4bを帯電させる工程が不要となり、設備や工程の簡素化が図られる。
実施形態では、壁面4bにおいて空気の吸引を開始した状態で、下枠12内に帯電した短繊維F1を供給する。短繊維F1は、静電気および吸引によって、壁面4bに付着して堆積される。これにより、可動型4の壁面4bの規定部位に繊維層F2が形成される。繊維層F2は、壁面4bの少なくとも一部において、一定の規定厚さを有する層状に形成される。
図15を参照し、付着工程の第二パターンとして、金型2(可動型4)の壁面4bに向けてノズル10で短繊維F1を吹き付け、この短繊維F1を可動型4の壁面4bに付着させる。第二のパターンでも、第一のパターンと同様、短繊維F1を帯電させておくとよい。可動型4の壁面4bは、負圧吸引可能であり、この可動型4の非金属製の壁面4bに対し、ノズル10から吹き出た短繊維F1が、静電気および吸引の作用によって、壁面4bに付着して堆積される。
第二パターンでは、第一パターンの下枠12に代わるカバー部材14が金型2(可動型4)に取り付けられる。このカバー部材14内で短繊維F1の吹き出しを行うことで、短繊維F1が金型2の周囲に飛散することが抑えられる。すなわち、繊維層形成工程の前に、金型2にカバー部材14を取り付けるカバー取り付け工程がある。カバー部材14は、ノズル10が可動できるように金型2(可動型4)の周囲を柔軟に覆う素材(ラバーシートや布等)で構成されている。カバー部材14は、通気性を有する素材であれば、短繊維F1の吹き出しに伴う気流を逃がしつつ余剰の原材料を捕獲することができる。カバー部材14の内側には、後述するシリコンゴムシート18を巻き取る等して収納するための収納部14aを設けてもよい。
カバー部材14には、カバー部材14内の空間で浮遊する短繊維F1を吸引するための吸引装置16が接続されている。吸引装置16は、カバー部材14の下端でカバー部材14内に吸引口を開口させ、カバー部材14内の気流とともに短繊維F1を吸引、回収する。このときの吸気量は、ノズル10からの空気の吹き出し量以下である。この構成により、カバー内で浮遊した短繊維F1が意図せず壁面4bや繊維層F2に付着することを抑止し、壁面4bの予め定めた範囲に厚さや密度が均一な繊維層F2を効率よく形成することができる。吸引装置16に回収された短繊維F1は、前記材料供給装置に戻され、帯電後に再度ノズル10から金型2に向けて吹き出されることで、材料費が抑えられる。
<被覆工程>
図15、図16を参照し、繊維層形成工程で金型2に繊維層F2を形成した後、繊維層F2上に被覆材(バギングシート)を配置して繊維層F2を覆う被覆工程がなされる。被覆材は、例えばシリコンゴムシート18等、伸縮可能な絶縁材料からなる。シリコンゴムシート18は、静電気を利用して堆積した繊維層F2を崩すことなく、繊維層F2を被覆することが可能である。シリコンゴムシート18は、繊維層F2を形成した範囲よりも外側において、金型2に気密に接する部位を確保する。シリコンゴムシート18が金型2に気密に接する部位の内側において、後の圧縮工程により繊維層F2を圧縮することが可能である。
シリコンゴムシート18は、伸縮性の高いゴム素材等で構成され、後の圧縮工程では金型2の壁面4bの凹凸に良好に追従するが(図15参照)、金型2の壁面4bに高い突出形状や深い穴形状等を有する場合は、これらの形状に近似した形状を予め形成しておくことが望ましい(図16参照)。
図16を参照し、実施形態では、成型品Wの各凹部24を形成するために、金型2の壁面4bには、キャビティ2C内へ型割方向に沿って延びる複数の柱状の突出部4cが設けられている。これら複数の突出部4cの各々の外表面にも、短繊維F1が付着して繊維層F2を形成する。シリコンゴムシート18には、各突出部4cを被覆するような被覆形状18aを予め形成しておく。
カバー部材14に覆われる領域には、シリコンゴムシート18を出し入れ可能に収納する収納部14aが設けられている。これにより、繊維層形成工程の後、カバー部材14を取り外すことなく、シリコンゴムシート18で繊維層F2を覆ったりシリコンゴムシート18を繊維層F2から除去したりすることが可能となり、発泡成型品Wの製造を効率よく行うことが可能となる。
<圧縮工程>
図15を参照し、被覆工程で金型2にシリコンゴムシート18を装着した後、シリコンゴムシート18とキャビティ面4bとの間の空気を真空吸引することで、シリコンゴムシート18とキャビティ面4bとの間で繊維層F2を圧縮する圧縮工程がなされる。金型2に堆積した繊維層F2をシリコンゴムシート18で圧縮することで、短繊維F1の充填密度の均一化と強度の向上とが図られる。繊維層F2の圧縮に導電体ではなく絶縁体を用いることで、短繊維F1の静電気が除電されて落下してしまうことを抑止する。
繊維層F2の圧縮によって短繊維F1を金型2の壁面4bに押し付けることで、短繊維F1の長さ方向が金型2の壁面4bに対して略平行となるように揃う。短繊維F1は、帯電によって繊維同士が互いに反発しやすく、繊維層F2における繊維密度が均一になり難いことがある。この場合にも、バギングにより繊維層F2を圧縮することで、繊維密度を高めるとともに均一化を図ることができる。
繊維層F2を圧縮して高密度に均一化することで、繊維層F2にウレタン液を含侵させた場合に、ウレタン液が繊維層F2から型表面側まで達し難くなる(染み出し難くなる)。このため、成型品Wの離型が容易になり、かつ離型後の型清掃も容易になる。また、成型品Wの補強層WBがシートフレーム等の他部品に接触する場合、補強層WBの表面にウレタンフォームが付着していると、他部品との接触によって異音を発生させる原因となるが、このような懸念も抑えられる。
ここで、シートクッション21では、座り心地等の観点から、補強層WBにおける短繊維F1の分布などに関する精度を高めることが重要である。
帯電した短繊維F1は、帯電によって反発力を有しているため、金型2への付着量に斑が発生する可能性がある。このような状態のまま樹脂材料を注入した場合、シートクッション21の強度が部分的に異なるなどの事象が発生し得る。
上記事象の対策の一例として、短繊維F1を付着させた後、金型2の壁面4bに沿って短繊維F1の配列を整える(整列させる)ことが有効と考えられる。しかし、前記整列を空気流によって行うような場合には、全体の密度を均一とするような緻密な調整は難しい。また、前記整列を金型2で行うような場合には、金型2が触れた際に短繊維F1に帯電した静電気が除電されてしまうため、金型2を離す際に繊維層F2が崩れてしまい、短繊維F1の付着量に斑が生じる虞がある。
実施形態は、金型2における短繊維F1を付着させる壁面4bを非金属製とし、かつ絶縁シートを用いた真空吸引によって繊維層F2を圧縮することで、繊維層F2の繊維密度を高めるとともに均一化を図りやすく、品質に優れたシートクッション21を生産することができる。
<成形準備工程>
圧縮工程で繊維層F2を圧縮した後、シリコンゴムシート18を取り外す等して繊維層F2からシリコンゴムシート18を除去し(被覆材取り外し工程)、繊維層F2をキャビティ2C内に露出させる。
また、可動型4から下枠12またはカバー部材14を取り外し、可動型4と固定型3とを型締めする(型締め工程)。
また、金型2のキャビティ2C内に発泡材料を供給(充填)する(供給工程)。
供給工程は、繊維層F2に発泡材料を含浸させる含浸工程を含んでもよい。繊維層F2に発泡材料を含浸させる工程は、後の成形工程で発泡材料を発泡させるときになされてもよい。型締め工程と供給工程とは、工程の前後を入れ替えてもよい。型締め工程では、壁面4bでの空気の吸引を継続しておくことで、繊維層F2の位置ずれ等を防止してもよい。
上記被覆材取り外し工程、型締め工程および供給工程をまとめて成形準備工程と称する。
<成形工程>
成形準備工程の後、キャビティ2C内で発泡材料を発泡、硬化させることで、表層に補強層WBが一体形成された発泡成型品Wを得る(成形工程)。壁面4bに保持した繊維層F2は、キャビティ2C内でウレタン液が含浸され、その後にウレタン成型時の熱処理を行うことで、成型品Wの表層として一体形成される。繊維層F2は、ウレタンフォーム成型時に硬化し、ウレタンのみの他部位と比べて局所的に硬いウレタン含浸硬化層WBを形成する。すなわち、壁面4bの規定部位に予め繊維層F2を形成しておくことで、他の部位よりも硬度を高めたウレタン含浸硬化層WBを形成することができる。
以上説明したように、上記実施形態における成型品の製造方法は、短繊維F1F1を含む補強層WBを表層に備える発泡成型品Wの製造方法であって、金型2のキャビティ面4b上に前記短繊維F1を付着させ堆積させて繊維層F2を形成する繊維層形成工程と、前記金型2にシリコンゴムシート18を配置して前記繊維層F2を覆う被覆工程と、前記シリコンゴムシート18と前記キャビティ面4bとの間の空気を吸引して前記シリコンゴムシート18と前記キャビティ面4bとで前記繊維層F2を圧縮する圧縮工程と、圧縮後の前記繊維層F2から前記シリコンゴムシート18を除去し、前記金型2のキャビティ2C内に発泡材料を供給し、前記金型2の型締めを行う成形準備工程と、前記キャビティ2C内で前記発泡材料を発泡、硬化させて前記発泡成型品Wを得る成形工程と、を備える。
この構成によれば、キャビティ面4bに形成した繊維層F2をシリコンゴムシート18で圧縮することで、繊維層F2の強度の向上を図ることができる。これにより、短繊維F1が部分的に脱落することを抑え、繊維層F2の材料密度や厚さの均一化を容易にすることができる。
また、圧縮された繊維層F2によって発泡材料がキャビティ面4bに達し難くなるため、発泡成型品Wの離型や型清掃が容易となり、発泡成型品Wの製造を効率よく行うことができる。
さらに、補強層WBはシートフレーム等の他部品との接触部位に設けられるが、この補強層WBに発泡材料が染み出すと、発泡体が他部品に接触して異音が発生することがある。これに対し、繊維層F2の材料密度や厚さを均一化することで、異音の発生を抑止することができる。
上記成型品の製造方法において、前記繊維層形成工程の前あるいは同時に、前記短繊維F1を帯電させる帯電工程を備え、前記繊維層形成工程は、帯電した前記短繊維F1を前記キャビティ面4bにおける非金属部に付着させ堆積させる工程であり、前記被覆工程は、絶縁体で構成された前記シリコンゴムシート18で前記繊維層F2を覆う。
この構成によれば、帯電した短繊維F1をキャビティ面4bの非金属部に付着させることで、静電気を利用して繊維層F2を容易に形成することができる。また、短繊維F1を帯電させて用いることで、金型2を帯電させるといった大掛かりな設備や工程を不要とすることができる。また、繊維層F2を被覆するシリコンゴムシート18に絶縁体を用いることで、短繊維F1の静電気が除電されて繊維層F2が崩れてしまうことを抑止することができる。
上記成型品の製造方法において、前記キャビティ面4bは、空気が流通可能な通気性を有し、前記繊維層形成工程は、前記キャビティ面4bで空気を吸引することで、前記キャビティ面4bに前記短繊維F1を吸着させる。
この構成によれば、キャビティ面4bで空気の吸引を行いながら短繊維F1を吸着させることで、キャビティ面4bでの繊維層F2の形成をより迅速に行うことができ、発泡成型品Wの製造をより効率よく行うことができる。
上記成型品の製造方法において、前記被覆工程では、前記キャビティ面4bで空気を吸引することで、前記キャビティ面4bに前記短繊維F1を吸着しておく。
この構成によれば、繊維層F2をシリコンゴムシート18で圧縮するまでの間に、短繊維F1がキャビティ面4bから脱落することを抑制することができる。これにより、繊維層F2の材料密度や厚さの均一化を図ることができる。
上記成型品の製造方法において、前記圧縮工程では、前記キャビティ面4bで空気を吸引することで、前記シリコンゴムシート18と前記キャビティ面4bとで前記繊維層F2を圧縮する。
この構成によれば、キャビティ面4bに繊維層F2を吸着させながら、繊維層F2をシリコンゴムシート18で圧縮することができる。これにより、発泡成型品Wの製造をより効率よく行うことができる。
上記成型品の製造方法において、前記繊維層形成工程は、前記短繊維F1をノズル10から吹き出して、前記キャビティ面4bに前記繊維層F2を形成する工程であり、前記繊維層形成工程の前に、前記ノズル10の吹出口が臨む吹出空間を空けて前記キャビティ面4bをカバー部材14で覆うカバー取り付け工程を備える。
この構成によれば、ノズル10からキャビティ面4bに短繊維F1を吹き付けることで繊維層F2を形成することで、繊維層F2の形成を迅速に効率よく行うことができる。また、ノズル10の吹出口が臨む吹出空間を空けてキャビティ面4bをカバー部で覆うことで、その後の繊維層形成工程において、仮に一部の短繊維F1がキャビティ面4bに付着しなかったとしても、この短繊維F1が金型2の周囲に飛散してしまうことを抑止することができる。
上記成型品の製造方法において、前記繊維層形成工程では、前記吹出空間内を浮遊する前記短繊維F1を吸引装置16で吸引する。
この構成によれば、カバー部材14内を浮遊する余剰の短繊維F1を吸引、除去することで、繊維層F2の均一性を向上させることができる。また、キャビティ面4bに付着しなかった余剰の短繊維F1を回収して再利用することが可能となり、材料費を抑えて経済性を向上させることができる。
上記成型品の製造方法において、前記カバー部材14に覆われる領域に、前記シリコンゴムシート18を出し入れ可能に収納する収納部14aを備える。
この構成によれば、繊維層形成工程の後、カバー部材14を取り外すことなく、シリコンゴムシート18で繊維層F2を覆うことができる。このため、繊維層形成工程の後にカバー部材14を取り外してからシリコンゴムシート18を配置する場合に比較して、繊維層F2の形成から繊維層F2の圧縮までを迅速に行うことが可能となる。これにより、発泡成型品Wの製造をより効率よく行うことができる。
また、上記実施形態における成型品構造は、短繊維F1を含む補強層WBを表層に備える発泡成型品Wの構造であって、当該発泡成型品Wは、車両用シート20における乗員が着座するシートクッション21および乗員の背を支持するシートバック31の少なくとも一方のクッション部材であり、前記シートクッション21の着座面21aおよび下面、ならびに前記シートバック31の背凭れ面31aおよび後面の少なくとも一つに沿う外面22,32の予め定めた範囲に、前記補強層WBによる補強範囲23,33が設定され、前記補強範囲23,33には、前記外面22,32から当該発泡成型品Wの内側に向かって凹む凹部24,34が形成されるとともに、前記凹部24,34の内面を含む表層に前記補強層WBが形成される。
この構成によれば、発泡成型品Wの補強範囲23,33における凹部24,34の内面を含む表層に補強層WBが形成されることで、車両用シート20のクッション部材の硬度を局所的に上昇させることができる。これにより、車両の加減速や旋回によって加速度が作用する着座者の身体を良好に支持、拘束することができる。また、補強範囲23,33に凹部24,34が形成されることで、凹部24,34の分だけ材料費を抑えるとともに、補強層WBがクッション部材に一体成形されることで、別体のインサート部品やその留め具等が不要になる。このため、クッション部材の軽量化およびコストダウンを図り、発泡成型品Wの製造をより効率よく行うことができる。
上記成型品構造において、前記補強範囲23,33には、前記凹部24,34が複数形成される。
この構成によれば、内面に補強層WBが形成された凹部24,34が複数形成されることで、補強範囲23,33の大きさや求められる強度に適した補強を行うことができる。
シートクッション21では、複数の凹部24が車両前後方向および車両左右方向に沿って格子状に配置されるので、加減速や旋回によって着座者が移動する際の荷重を複数の凹部24および補強層WBに効率よく分散することが可能であり、乗員の身体を良好に支持、拘束することができる。
上記成型品構造において、当該発泡成型品Wは、前記シートクッション21のクッション部材であり、前記シートクッション21の下面に沿う外面22に前記補強範囲23が設定され、前記複数の凹部24の各々は、前記外面22から前記シートクッション21の着座面21a側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面24bを備え、前記底面24bを含む表層に前記補強層WBが形成されるとともに、前記底面24bは、平面状をなし、前記シートクッション21における車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜する。
この構成によれば、個々の平面部の底面24b(上端部)が、車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜することで、いわゆるサブマリン現象の抑制を図りやすくなる。すなわち、車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象に対し、各平面部の底面24bは乗員の身体移動方向と垂直となるように傾斜する。これにより、各凹部24の内面に沿う補強層WBによって乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなり、サブマリン現象を抑制しやすくすることができる。
上記成型品構造において、当該発泡成型品Wは、前記シートクッション21のクッション部材であり、前記シートクッション21の下面に沿う外面22に前記補強範囲23が設定され、前記複数の凹部24の各々は、前記外面22から前記シートクッション21の着座面21a側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面24bを備え、前記底面24bを含む表層に前記補強層WBが形成されるとともに、前記複数の凹部24は、前記シートクッション21における車載時の前方側に位置するほど、前記底面24bが上方側に位置するように配置される。
この構成によれば、複数の凹部24の底面24bが、車載時の前方側ほど上方側に位置するように配置されることで、いわゆるサブマリン現象の抑制を図りやすくなる。すなわち、複数の凹部24の底面24bが集合することで、車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜した仮想面Sが形成される。車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象に対し、前記仮想面Sは乗員の身体移動方向と垂直となるように傾斜する。これにより、複数の凹部24による補強層WBの集合体によって、乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなり、サブマリン現象を抑制しやすくすることができる。
上記成型品構造において、前記複数の凹部24は、前記外面22における互いに直交する第一の方向(奥行方向)および第二の方向(幅方向)の各々で複数並ぶように配置される。
この構成によれば、各凹部24の内面に沿う補強層WBが、シートクッション21の下面側で例えば縦横等の二方向で複数並ぶように(格子状に)配置されることで、シートクッション21の下面側における縦横で幅を有する範囲(面)で乗員の身体移動時の荷重を受けやすくなる(乗員の身体を安定的に支持、拘束しやすくなる)。これにより、車両前突時に乗員の身体がシートクッション21に沈み込みながら車両前方側に移動するサブマリン現象を抑制しやすくすることができる。凹部24の並び方向が外面22の縦横に対して傾いた綾目状でもよい。
上記成型品構造において、前記複数の凹部24は、互いに並列に並ぶ複数の凹部列25を構成し、前記複数の凹部列25の各々は、各凹部列25分の複数の凹部24が前記第一の方向および第二の方向の一方を並び方向として間隔を空けて並ぶように形成され、前記第一の方向および第二の方向の他方で互いに隣り合う一対の前記凹部列25は、前記凹部24の並び方向で前記間隔の範囲内で互いにずれて配置される。
この構成によれば、隣り合う凹部列25を凹部24の並び方向で半ピッチ程度ずらすことで、隣り合う凹部列25同士を配列方向で可及的に近接可能となる。これにより、補強範囲23に凹部列25ひいては凹部24をより多数に配置する(凹部24をより密に配置する)ことが可能となり、補強範囲23の強度剛性をより高めることができる。
また、上記実施形態における成型品の製造方法は、短繊維F1を含む補強層WBを表層に備える発泡成型品Wの製造方法であって、前記発泡成型品Wは、車両用シート20における乗員が着座するシートクッション21および乗員の背を支持するシートバック31の少なくとも一方のクッション部材であり、前記シートクッション21の着座面21aおよび下面、ならびに前記シートバック31の背凭れ面31aおよび後面の少なくとも一つに沿う外面22,32の予め定めた範囲に、前記補強層WBによる補強範囲23,33が設定され、前記補強範囲23,33には、前記外面22,32から前記発泡成型品Wの内側に向かって凹む凹部24,34が形成されるとともに、前記凹部24,34の内面を含む表層に前記補強層WBが形成される。
発泡成型品Wをシートクッション21のクッション部材に適用した例を参照し、当該製造方法は、金型2における前記凹部24を形成するための突出部4cを備えるキャビティ面4b上に短繊維F1を付着させ堆積させて繊維層F2を形成する繊維層形成工程と、前記金型2に、前記突出部4cに対応する被覆形状18aが形成されたシリコンゴムシート18を配置して、前記繊維層F2を覆う被覆工程と、前記シリコンゴムシート18と前記キャビティ面4bとの間の空気を吸引して前記シリコンゴムシート18と前記キャビティ面4bとで前記繊維層F2を圧縮する圧縮工程と、圧縮後の前記繊維層F2から前記シリコンゴムシート18を除去し、前記金型2のキャビティ2C内に発泡材料を供給し、前記金型2の型締めを行う成形準備工程と、前記キャビティ2C内で前記発泡材料を発泡、硬化させて前記発泡成型品Wを得る成形工程と、を備える。
この構成によれば、キャビティ面4bに形成した繊維層F2をシリコンゴムシート18で圧縮することで、繊維層F2の強度の向上を図ることができる。これにより、短繊維F1が部分的に脱落することを抑え、繊維層F2の材料密度や厚さの均一化を容易にすることができる。補強範囲23に凹部24を設けてクッション部材の硬度を上昇させる構成において、凹部24を形成するための突出部4cを、シリコンゴムシート18に予め形成した被覆形状18aで覆うことで、突出部4cの表面に形成した繊維層F2も圧縮して繊維層F2の強度の向上を図り、補強範囲23をより一層補強することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態は、ウレタンフォームおよびその成型装置(ひいては製造方法)への適用例を示したが、ウレタンフォーム(ひいては発泡成型品)に係る構成に限らず、例えば合成繊維を積層してなる繊維集合体等、種々の成型品に係る構成に適用してもよい。
短繊維は空気搬送されるものであれば、材質やサイズ(長さおよび太さ)は様々である。また、繊維材料に限らず粒子状や粉状の原材料を用いた補強層を有する発泡成型品に適用してもよい。
材料層を覆う被覆材としてシリコンゴムシートを例示したが、これに限らない。絶縁性が有りゴムのように伸縮性が優れたものであれば、ゴムの種類を問わない。例えば、シリコンゴム以外の例として、フッ素ゴム、ウレタンゴム、NR(天然ゴム)等が挙げられる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2 金型(成形型)
2C キャビティ
4b キャビティ面
4c 突出部
10 ノズル
14 カバー部材
14a 収納部(収納手段)
16 吸引装置(吸引手段)
18 シリコンゴムシート(被覆材)
18a 被覆形状
20 車両用シート
21 シートクッション
22 外面
23 補強範囲
24 凹部
24b 底面
25 凹部列
31 シートバック
32 外面
33 補強範囲
34 凹部
W 発泡成型品(成型品)
WB 補強層
F1 短繊維(補強材料)
F2 繊維層(材料層)

Claims (4)

  1. 補強材料を含む補強層を表層に備える成型品の構造であって、
    前記成型品は、車両用シートにおける乗員が着座するシートクッションクッション部材であり、
    前記シートクッションの下面に沿う外面の予め定めた範囲に、前記補強層による補強範囲が設定され、
    前記補強範囲には、前記外面から前記成型品の内側に向かって凹む凹部が複数形成されるとともに、前記凹部の内面を含む表層に前記補強層が形成され
    前記複数の凹部の各々は、前記外面から前記シートクッションの着座面側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面を備え、
    前記底面を含む表層に前記補強層が形成されるとともに、前記底面は、平面状をなし、前記シートクッションにおける車載時の前方側ほど上方側に位置するように傾斜する
    ことを特徴とする成型品構造。
  2. 補強材料を含む補強層を表層に備える成型品の構造であって、
    前記成型品は、車両用シートにおける乗員が着座するシートクッションのクッション部材であり、
    前記シートクッションの下面に沿う外面の予め定めた範囲に、前記補強層による補強範囲が設定され、
    前記補強範囲には、前記外面から前記成型品の内側に向かって凹む凹部が複数形成されるとともに、前記凹部の内面を含む表層に前記補強層が形成され、
    前記複数の凹部の各々は、前記外面から前記シートクッションの着座面側に向かって上向きに凹むとともに、上端部に底面を備え、
    前記底面を含む表層に前記補強層が形成されるとともに、前記複数の凹部は、前記シートクッションにおける車載時の前方側に位置するほど、前記底面が上方側に位置するように配置されることを特徴とする成型品構造。
  3. 前記複数の凹部は、前記外面における互いに直交する第一の方向および第二の方向の各々で複数並ぶように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の成型品構造。
  4. 前記複数の凹部は、互いに並列に並ぶ複数の凹部列を構成し、
    前記複数の凹部列の各々は、各凹部列分の複数の凹部が前記第一の方向で互いに間隔を空けて並ぶように形成され、
    前記第二の方向で互いに隣り合う一対の前記凹部列は、前記第一の方向で互いにずれて配置されることを特徴とする請求項3に記載の成型品構造。
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