WO2009141863A1 - 自動車のエアバッグドア及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】表皮に発泡層を接着した表皮材を基材に接着して製作されたインストルメントパネルのドア基材部分に対応する領域の表皮部分に対してティアラインの形成を不要にし得る自動車のエアバッグドア及びその製造方法を提供する。 【解決手段】表皮11に発泡層12を接着させた表皮材10を基材4に接着して積層されるインストルメントパネルにエアバッグドアが一体に形成されると共に、基材4のドア基材部分にはエアバッグの作動時に破断展開させるためのティアラインが形成されている自動車のエアバッグドアであって、前記ドア基材部分に対する発泡層12の接着力が、少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定されると共に、前記表皮材10において、表皮単体破断強度が1.4~12.0MPa、且つ表皮単体破断伸びが200~600%、且つ表皮と発泡層との剥離強度が10~50N/25mm幅の範囲で設定されている。

Description

自動車のエアバッグドア及びその製造方法

 本発明は、インストルメントパネルに一体形成されたエアバッグドアの基材部分に、エアバッグの作動時に破断展開させるためのティアラインが形成されている自動車のエアバッグドア及びその製造方法に関する。

 表皮に発泡層を接着させた表皮材を基材に接着して積層されるインストルメントパネルに一体形成されたエアバッグドアにおいて、基材のドア基材部分にエアバッグの作動時に破断展開させるためのティアラインが形成されているものがある。

 図7は、この種の従来の助手席用のエアバッグドア7が一体に形成された自動車のインストルメントパネル9の斜視図、図8はそのA-A線断面図である。
 図8の断面図に示すように、インストルメントパネル9のエアバッグドア7は、例えばTPO(サーモプラスチックオレフィン)製の表皮1と基材4との間に、ウレタン製の発泡層2を介在させて3層で形成されている。これにより、表皮材3は、表皮1に発泡層2が接合されて形成される。

 このインストルメントパネルを製作する従来の成形工程について図9に基づき説明する。基材4は射出成形された例えばPP(ポリプロピレン)製であり、エアバッグの作動により破断展開するドア基材部分4cには、後処理により、例えばY字の基端を中心に点対称状の二重Y字形の四方開き式の肉薄状のティアライン(破断路)8(図7参照)が形成されている。
 つまり、このティアラインは、図7に示すように、車幅方向の中央ティアライン部分8aと、その両端に線もしくは点対称に形成されて中央部に向けて徐々に幅狭になる両側のV字形ティアライン部分8bとにより形成されている。また、後処理の穿孔により吸気路も分散形成され、上型5にセットされる(図9A)。

 表皮1は真空吸引型により加温軟化状態で真空吸引して賦形して製作され、その際発泡層2に較べて相対的に展伸性の大きな表皮1の裏面には、二重Y字形の前記ティアライン8に対応して、肉薄状のティアライン7が形成されて下型6にセットされる(図9A)。
 PP製等のようにウレタンに対して接着性が悪い場合には、基材4に対して加炎処理或はプライマ処理が施される。次いで、発泡ウレタン原料を表皮1上に注入すると共に、型締めした状態で発泡させることにより、発泡層2が介在する3層のインストルメントパネル9が製作される(図9B)。

 このように、従来、ティアライン加工は後処理により形成するのが一般的であったが、特許文献1には、この種の表皮材のティアラインを、切削等による後加工に依らず、表皮材を熱成形用雄雌両型によるプレス成型により賦形した後、雌型からの真空吸引時に雄型に付設された刃体を突出・後退させることによりティアラインを熱成形する方法が開示されている。
特開2003-145617号公報

 しかしながら、特許文献1によれば、成型時にティアラインを形成することができるが、その形状については、後加工を要する場合と同様に表皮材の強度を考慮しなければならず、エアバッグ本体の膨張性能に影響を及ぼさないように、肉薄の表皮材に微妙に設定するための試作を繰返す必要があった。
 さらに、そのように試作段階での検討工数が多大となるために、設備に掛かるコストが嵩むという課題があった。

 前記課題を解決するために、インストルメントパネルのドア基材部分に対応する領域の表皮部分に対してティアラインを形成しなくても、エアバッグ展開時に表皮を破断できる構成であることが望ましい。
 ドア基材部分に対応する表皮部分にティアラインを形成していない状態で、その表皮を破断するには、前記ドア基材部分の破断展開時に生じた引っ張り力を表皮材(発泡層及び表皮)の所定部位に集中させる必要がある。即ち、ドア基材部分の破断展開時に生じた引っ張り力を効果的に表皮材に伝達するために、表皮材と基材との接着力が強力である必要があった。
 しかしながら、エアバッグドアの成形時において、表皮材を基材に一体的に接着する際、発泡層と基材との間に気泡が混入しやすく、気泡が混入することによって接着力が低下し、その場合、表皮にティアラインを形成していないと破断しない虞があった。

 本発明は、このような点に鑑みて、表皮に発泡層を接着した表皮材を基材に接着して製作されたインストルメントパネルのドア基材部分に対応する領域の表皮部分に対してティアラインの形成を不要にし得る自動車のエアバッグドア及びその製造方法を提供することを目的とする。

 前記した課題を解決するために、本発明に係る自動車のエアバッグドアは、表皮に発泡層を接着させた表皮材を基材に接着して積層されるインストルメントパネルにエアバッグドアが一体に形成されると共に、基材のドア基材部分にはエアバッグの作動時に破断展開させるためのティアラインが形成されている自動車のエアバッグドアであって、前記ドア基材部分に対する発泡層の接着力が、少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定されると共に、前記表皮材において、表皮単体破断強度が1.4~12.0MPa、且つ表皮単体破断伸びが200~600%、且つ表皮と発泡層との剥離強度が10~50N/25mm幅の範囲で設定されていることに特徴を有する。

 このようにエアバッグドアを構成することにより、エアバッグ本体の膨張と共に表皮を破断することができる。
 即ち、発泡層のドア基材部分に対する接着力が、気泡混入等により10N/25mm幅程度の小さい剥離強度となっても、エアバッグ展開時に確実に表皮を破断することができる。
 また、基材と発泡層間の接着力管理の幅が広がるため、意図的に低接着力の接着剤を用いることで、接着剤に掛かるコストを低減することができる。
 さらには、成形品の歩留まりが向上し、エアバッグ展開性能の信頼性も向上させることができる。

 また、前記ティアラインが、中央ティアライン部分及びその両端に向けて徐々に幅狭になるV字形ティアライン部分を対称形状に両側に含む二重Y字形に形成され、前記発泡層の発泡度及び厚み並びに前記表皮部分の厚みが、前記ドア基材部分の破断展開に追従展伸して前記発泡層の前記厚み全域で破断する破断部分を形成させることにより、この破断部分に集中する引張り力でティアラインレスの前記表皮部分を破断させてエアバッグ本体の所定の膨張形状が得られるように設定されることが望ましい。

 このように構成することにより、ドア基材部分は、中央ティアライン部分の破断展開によりV字形ティアライン部分も展開方向に駆動されて、ドア基材部分が二重Y字形のティアラインに沿って四方開き式に破断展開する。その際、表皮材の所定の軟質性を確保し得る発泡層の基材に対する接着状態で発泡層に引張り力が集中して発生し、しかも発泡度で凝集力及び厚みを調整されることにより発泡層が剥離することなく厚み全域で破断する。次いで、表皮の発泡層に対する接着状態で、発泡層の破断展開時に発泡層の厚み全域の破断部分に引張り力が集中して発生して、表皮を展伸破断させることができる。

 また、前記のような自動車のエアバッグドアを有するインストルメントパネルを低コストの成形工程で製造し、表皮の表面品質も向上させる製造方法としては、表皮に発泡層を接合させた熱可塑性の表皮材を扁平状に支持すると共に、この表皮材に対して上下方向の両側の一方に、基材用真空吸引型が、他方には前記表皮の所定の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型が対向状態に設けられ、ドア基材部分にティアラインが形成され、かつ吸気路が分散形成された基材を真空吸引型にセットし、前記表皮材を加温処理により軟化させた状態で、前記基材用真空吸引型及び前記表皮材用真空吸引型を型締めし、これらの真空吸引型により型締め状態で両側からに真空吸引することにより、前記発泡層を前記基材に接着させると共に、前記発泡層を圧縮もしくは膨張させて前記表皮材を表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形することを特徴とする。

 本発明によれば、表皮に発泡層を接着した表皮材を基材に接着して製作されたインストルメントパネルのドア基材部分に対応する領域の表皮部分に対してティアラインの形成を不要にし得る自動車のエアバッグドア及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態によるエアバッグドア付インストルメントパネルの表皮材の断面図である。 図1Aの表皮材を基材に対して真空接着する工程を説明する真空成形機の概略断面図である。 図1Aの表皮材を基材に対して真空接着する工程を説明する真空成形機の概略断面図である。 前記エアバッグドアの動作過程を説明する図である。 前記エアバッグドアの動作過程を説明する図である。 前記エアバッグドアの動作過程を説明する図である。 前記エアバッグドアに対応する実施例1における試験片の構成を説明するための図である。 前記エアバッグドアに対応する実施例1における試験片の構成を説明するための図である。 実施例1における試験片に対する試験結果を示す図である。 前記エアバッグドアに対応する実施例2における試験片の構成を説明するための図である。 前記エアバッグドアに対応する実施例2における試験片の構成を説明するための図である。 実施例2における試験片の剥離強度について説明するための図である。 実施例2における試験片の剥離強度について説明するための図である。 本発明の対象となるインストルメントパネルの概略の部分斜視図である。 図7のA-A線断面図である。 同インストルメントパネルの従来の表皮材の基材に対する真空接着工程を説明する図である。 同インストルメントパネルの従来の表皮材の基材に対する真空接着工程を説明する図である。

符号の説明

 4 基材
 4c ドア基材部分
 5,16 真空吸引型
 5a 凸型
 7 エアバッグドア
 9 インストルメントパネル
 8 ティアライン
 8a 中央ティアライン部分
 8b V字形ティアライン部分
 9 インストルメントパネル
 10 表皮材
 11 表皮
 12 発泡層
 13 オレフィン系接着剤
 16a 凹型
 16b 型面
 18 クランプ具

 以下、本発明に係る自動車のエアバッグドア及びその製造方法の実施の形態について図面に基づき説明する。尚、図7により前述したエアバッグドア7を備えたインストルメントパネル9に本発明を適用するものとし、前述したものと同一もしくは同等部分は同一符号で説明する。
 本発明に係るエアバッグドアは、例えば図1(図1B、図1C)に示す一体成形用真空成形機100により成形される。一体成形用真空成形機100は、図1Aに示すティアラインレスの表皮材10を、基材4に接着するものである。

 図1Aに示すように、表皮材10は表皮11と、その下側に接着された発泡層12とからなる。この表皮材10は、図1Bに示すように、一体成形用真空成形機100にセットされる際、その両端がクランプ具18により扁平状に引張り支持される。
 その状態で、表皮材10(クランプ具18)の下側には、基材4用の真空吸引型5が設けられ、上側にはその凸型部5aに対向し、かつインストルメントパネル9の表面形状に対応した型面を有する電鋳による多孔性の凹型16aを備えた真空吸引型16が設けられている。

 雄型の基材用真空吸引型5及び雌型の表皮材用真空吸引型16は、付属の昇降装置(図示せず)によりクランプ具18に向けて上下動し、図1Cに示すように双方の連結具17,17aが凹凸連結することにより型締めが行われる。
 クランプ具18の上下面側には、表皮材10を両側から加熱するヒータ19が配置され、型締め時には側方の逃げ位置に移動可能になっている。

 また、凹型16aの型面16bは、凸型5aの型面もしくは基材4の表面に対して大部分は相似形であるが、インストルメントパネル9の所定の表面形状に形成されている。凸型5a及び凹型16aの型面は、型締め状態で基材4及び表皮材10に両側から真空吸引できる離間距離を有するキャビティを形成する。

 前記基材用真空吸引型5にセットされる基材4は例えば厚さ3mmのPP製であり、吸気路(図示せず)が分散形成されるように射出成形される。そのエアバッグドア7として機能するドア基材部分4cは、図6により前述したものと同様に例えば二重Y字形の四方開き式の肉薄状のティアライン8が、後加工の切削により形成されている。

 熱可塑性の表皮材10は、エアバッグの作動時に所定の高速度でエアバッグ本体7cの所定の膨張形状が得られるように、後述する構成によりTPO製の表皮11にPPフォーム(ポリプロピレン発泡体)製の発泡層12が溶着され、その裏面に熱溶融性の接着剤13が塗布され(図1A)、ロール状に巻回されて保管されている。
 表皮11の厚みは例えば0.7mm、表皮単体破断強度は1.4~12.0MPa、表皮単体破断伸びは200~600%、発泡層12の発泡度は例えば15倍、厚みは例えば2mmのものを用いることができる。

 ここで、発泡層12の特にドア基材部分4cの領域の表皮11に対する接着力は、表皮11に対する加圧力及び溶着温度の適正な設定により、発泡層12がドア基材部分4cの破断展開に追従して展伸して少なくとも破断する時点では、表皮11から剥離しないように設定されている。具体的には、表皮11と発泡層12との剥離強度は10~50N/25mm幅に設定される。

 このように構成された一体成形用真空成形機100による表皮材10の基材4に対する一体成形に際しては、所要の大きさの表皮材10をクランプ具18で扁平状に支持すると共に、基材4をその裏面に沿った型面形状の真空吸引型5の凸型5aにセットする(図1B)。
 次いで、表皮材10をヒータ19で加温処理して軟化状態にする。続いて、ヒータ19を逃がして、クランプ具18に向けて真空吸引型5及び真空吸引型16を昇降させて型締めすると共に、吸引口16dと、凸型5aの吸気路及びその吸気路に連通する基材4の吸気路と(いずれも図示せず)から略同時に真空吸引を行う。

 これにより、基材4に発泡層12がホットメルト型のオレフィン系接着剤13で密着状態に接着されると共に、表皮11は、全域にわたり多孔性の凹型16aの型面16bで緊密に吸着され、熱軟化状態の発泡層12を圧縮もしくは膨張させつつ型面16bに沿って賦形され、オールオレフィン3層のインストルメントパネル9が製作される。

 発泡層12の特にドア基材部分4cに対する接着力は、適正に設定した量のオレフィン系接着剤13により、その破断展開時にドア基材部分4cから剥離しないように設定されている。具体的には、少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定される。
 また、図1Cの例えば円部Aで示すコーナ部に発生する可能性のある所謂Rダレも型面16bに沿って吸引賦形されることにより解消される。また、基材4のいずれかの領域に僅かに段差を生じた場合でも表皮材10の表面品質は確保される。ホットメルト型の接着方法としては、CR系接着剤の塗布、或いは、ホットメルトフィルムを熱ラミネートすることも考えられる。

 このようにして形成されたエアバッグドアによれば、エアバッグドア本体7c(図2A)が膨張すると、中央ティアライン部分8a及びその両端のV字形ティアライン部分8bの基端領域に集中的に膨爆力が加わると共に、中央ティアライン部分8aの破断展開によりV字形ティアライン部分8bも展開方向に駆動されて、ドア基材部分4cが二重Y字形のティアライン8に沿って四方開き式に破断展開する。

 そして、この破断展開に追従して発泡層12はドア基材部分4cから剥離することなく展伸して、調整された凝集力によりドア基材部分4cの僅かな破断展開量であっても厚み全域で破断する(図2B)。また、この破断により、発泡層12に接着されている表皮11には、発泡層12の厚み全域にわたる破断領域12cに沿った領域に集中的に引張り力が発生し、破断に続く発泡層12の僅かな展開に追従して表皮11の対応部分は僅かに展伸して破断する。
 これにより、エアバッグ本体7cは、所定の高速でさらに膨張して、表皮11の展伸非破断もしくは不完全破断に起因する変形を回避して、四方開きしたエアバッグドア7から所定の膨張形状で膨出する(図2C)。

 以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、発泡層12のドア基材部分4cに対する接着力が少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定され、表皮単体破断強度が1.4~12.0MPa、表皮単体破断伸びが200~600%、表皮11と発泡層12との剥離強度が10~50N/25mm幅に設定されている場合、エアバッグ本体7cの膨張と共に表皮11を破断することができる。
 即ち、発泡層12のドア基材部分4cに対する接着力が、気泡混入等により10N/25mm幅程度の小さい剥離強度となっても、エアバッグ展開時に確実に表皮11を破断することができる。
 また、基材と発泡層間の接着力管理の幅が広がるため、意図的に低接着力の接着剤を用いることで、接着剤に掛かるコストを低減することができる。
 さらには、成形品の歩留まりが向上し、エアバッグ展開性能の信頼性も向上させることができる。

 尚、TPOもしくはその他の樹脂製の表皮にはタルク、ガラス繊維等の繊維状強化剤を配合することにより、剛性を上げて伸びにくくすると共に、反面切れ易くすることができる。これにより、破断点伸度を調整された表皮に対応して、発泡層の発泡度及び厚みを設定することができる。
 表皮としてはPVC(ポリ塩化ビニル)、発泡層には発泡PVC、基材にはPC(ポリカーボネート)/ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体)、或はASG(ガラス繊維強化アクリロニトリル・スチレン)等の合成樹脂を用いることもでき、基材に対する接着には所定の接着力を確保できるのを前提に、溶剤蒸発型を用いることもできる。
 さらに、冒頭に説明した一方の型に基材をセットし、他方の型に表皮をセットし、型締めした状態でこれらの間でウレタン原料を発泡させることにより、3層のインストルメントパネルを一体成形する場合でも、所定の接着力が確保されるのを前提に本発明を適用することができる。

 続いて、本発明に係る自動車のエアバッグドア及びその製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成のエアバッグドアについて、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。

〔実施例1〕
 実施例1では、前記実施の形態に係る表皮材10を模した試験片に対するJISK625による破断点伸度の試験を行った。この試験においては、図3Aに示すように、厚み0.7mmの表皮としてのTPOシート20及び厚み3mmのPP基材シート22間に、発泡層としてのPPフォームシート21をその発泡度25倍、厚み2mm(サンプルNo.1)、発泡度25倍、厚み3mm(サンプルNo.2)、発泡度15倍、厚み2mm(サンプルNo.3)、発泡度20倍、厚み2mm(サンプルNo.4)及びPPフォーム発泡層なし(サンプルNo.5)にそれぞれ設定して介在させ、図3Bに示すように、ダンベル3号に相当する形状にカットして試験片29を製作し、それぞれ縦横方向の試験用に2片ずつ用意した。

 基材シート22には刃形により切込み35を入れた。PPフォームシート21の基材シート22に対する接着力は、引張り試験時に剥離しないように設定されると共に、PPフォームシート21のTPOシート20に対する接着力は、少なくとも発泡層12がドア基材部分4cの破断展開に追従して展伸して破断する時点までは剥離しないように設定されている。

 試験結果を図4に示す。図4に示すグラフは、試験片29をその両端部をクランプして500mm/minの速度で両側に引っ張った場合の破断時点の領域Lの伸度率を示すもので、無地は縦方向、ハッチングはその直交である横方向の結果である。
 この試験結果から明らかなように、TPOシート20のみよりもPPフォームシート21を接着することにより、TPOシート20は破断しやすい傾向になった。即ち、それは、発泡性により切れ易いために先行して破断するPPフォームシート21の破断領域において、TPOシート20に引っ張り力が集中するためと考えられる。
 また、PPフォームシート21の発泡度により凝集力が大幅に調整され、発泡度を低くする程試験片29の破断点伸度を短くできることが確認された。
 尚、この破断点伸度については、厚みによっても変化し、縦横方向にも材料配向により多少異なると思われる。

〔実施例2〕
 実施例2では、前記実施の形態に示した一体成形用真空成形機によりエアバッグドアを成形し、表皮材に基材を貼り付ける際にエアの混入等により接着力の低下が生じても、エアバッグ展開時に確実に表皮を破断することのできる表皮材の条件について検証した。

 この試験では、図5Aに示すようにティアライン8を含むエアバッグドアの試験片30を成形し、固定した試験片30に対し、基材側からエアバッグ本体を膨張させ、試験片が基材のティア加工部から破断するか否かを検証した。
 尚、試験片30については、基材4と発泡層12との剥離強度が最高値で10N/25mm幅以上のもの(実施例)と、最高値で8N/25mm幅程度のもの(比較例)とを用意したが、その剥離強度の測定は、図5Bに示すように基材4に対して表皮材10を矢印方向に剥離し、その際に必要となった力(N/25mm幅)を求めた。

 また、剥離強度は、基材4と発泡層12との間に気泡が介在しない場合には、図6Aのグラフに示すように剥離長さに対して略一定値となる。また、基材4と発泡層12との間に気泡が介在する場合には、気泡部分は接着力が弱いため、図6Bに示すように部位によって剥離強度の値が異なる。本試験に際しては、試験片30が図6A,Bのいずれの場合であっても、剥離強度の最高値が所定値(10N/25mm幅以上或いは8N/25mm幅程度)であればよいものとした。

 試験片30における表皮材の物性条件及び試験結果を、基材4と発泡剤12(表皮材10)との剥離強度別に表1、表2に示す。尚、表1並びに表2に破断結果として示す記号○は、エアバッグ展開時に問題なく破断したことを表し、記号×は、エアバッグ展開時に破断できなかったことを表す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 

 表1、表2に示す試験結果により、発泡層のドア基材部分に対する接着力が少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定されていれば、表皮単体破断強度が1.4~12.0MPa、表皮単体破断伸びが200~600%、表皮と発泡層との剥離強度が10~50N/25mm幅の範囲で設定されている場合に、エアバッグ本体の膨張と共に表皮を問題なく破断できることを確認した。

Claims (3)

  1.  表皮に発泡層を接着させた表皮材を基材に接着して積層されるインストルメントパネルにエアバッグドアが一体に形成されると共に、基材のドア基材部分にはエアバッグの作動時に破断展開させるためのティアラインが形成されている自動車のエアバッグドアであって、
     前記ドア基材部分に対する発泡層の接着力が、少なくとも10N/25mm幅以上の剥離強度に設定されると共に、
     前記表皮材において、
     表皮単体破断強度が1.4~12.0MPa、且つ表皮単体破断伸びが200~600%、且つ表皮と発泡層との剥離強度が10~50N/25mm幅の範囲で設定されていることを特徴とする自動車のエアバッグドア。
  2.  前記ティアラインが、中央ティアライン部分及びその両端に向けて徐々に幅狭になるV字形ティアライン部分を対称形状に両側に含む二重Y字形に形成され、
     前記発泡層の発泡度及び厚み並びに前記表皮部分の厚みが、前記ドア基材部分の破断展開に追従展伸して前記発泡層の前記厚み全域で破断する破断部分を形成させることにより、
     この破断部分に集中する引張り力でティアラインレスの前記表皮部分を破断させてエアバッグ本体の所定の膨張形状が得られるように設定されることを特徴とする請求項1に記載された自動車のエアバッグドア。
  3.  請求項1または請求項2に記載の自動車のエアバッグドアの製造方法であって、
     表皮に発泡層を接合させた熱可塑性の表皮材を扁平状に支持すると共に、この表皮材に対して上下方向の両側の一方に、基材用真空吸引型が、他方には前記表皮の所定の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型が対向状態に設けられ、
     ドア基材部分にティアラインが形成され、かつ吸気路が分散形成された基材を真空吸引型にセットし、
     前記表皮材を加温処理により軟化させた状態で、前記基材用真空吸引型及び前記表皮材用真空吸引型を型締めし、
     これらの真空吸引型により型締め状態で両側からに真空吸引することにより、前記発泡層を前記基材に接着させると共に、前記発泡層を圧縮もしくは膨張させて前記表皮材を表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形することを特徴とする自動車のエアバッグドアの製造方法。
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