JP2007055173A - 樹脂成形体及びそれを備えた自動車のドア - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂成形体の突出部を衝撃エネルギーを効率よく吸収させるものとする。
【解決手段】衝撃吸収部19(突出部)に突出方向と交差するとともに突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状段部19cを一体に形成する。段部19cに、樹脂密度の大きいスキン層21と、内部に多数の空隙を有しスキン層21で包囲される膨張層22とを一体に形成する。衝撃吸収部19の段部19cを除く立ち上がり部19dを内部に空隙を有しないソリッドとする。
【選択図】図4

Description

本発明は、筒状突出部を備え、内部に多数の空隙が形成された樹脂成形体及びそれを備えた自動車のドアに関するものである。
従来より、ドアアウタパネルとドアインナパネルとを備えたドア本体のドアインナパネルに取り付けられたキャリアプレートのパネル部材に、車両の側面衝突時の衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部(突出部)が一体に形成された自動車ドアが知られている(例えば、特許文献1参照)。この衝撃吸収部は、衝撃吸収部の車内側壁部を構成する突出方向に略垂直な縦壁部と、縦壁部から突出方向に延びる縦リブ及び横リブが組み合わされた格子状リブとにより構成されている。
一方、スライド型を内蔵した雄型と雌型とを型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、キャビティ内で該熱可塑性樹脂が固化する過程で、スライド型をキャビティ容積が型開き方向に拡大するように後退移動させ、成形型で圧縮されている繊維の弾性復元力(スプリングバック現象)により、繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることで、樹脂密度の高いスキン層が表面全体に形成されるとともに、多数の空隙を有し、スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成された樹脂成形体を得るものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
そして、上記特許文献1のようなキャリアプレートの衝撃吸収部に特許文献2のような膨張層を形成することにより、衝撃エネルギーの吸収効果が高められることが知られている。
特開2001−239834号公報 特開2000−25057号公報
しかし、一般に、上述したような膨張層が形成された衝撃吸収部を備えたキャリアプレートを成形する場合、成形型の型開き方向は衝撃吸収部の突出方向に沿っている。この場合、衝撃吸収部の突出方向に略垂直な縦壁部には、膨張層が形成される。しかし、スライド型を後退させても、衝撃吸収部の格子状リブに対応するキャビティ容積は実質的に拡大せず、衝撃吸収部の格子状リブに膨張層はほとんど形成されない。このため、膨張層が潰れることで衝撃を吸収する部分が縦壁部のみであり、衝撃エネルギーを十分に、効率よく吸収できないという問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂成形体の突出部を衝撃エネルギーを効率よく吸収できるようにすることにある。
上記の目的を達成するために、本発明では、突出部に、突出方向に間隔をあけながら連続して回周し、膨張層が形成された螺旋状段部を一体に形成するようにした。
具体的には、第1の発明では、成形体本体に衝撃吸収用の筒状突出部が一体に突設された樹脂成形体であって、上記突出部には、該突出部の突出方向と交差するとともに該突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状段部が一体に形成され、上記段部には、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程で表面に形成される樹脂密度の大きいスキン層と、上記段部に対応するキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより内部に多数の空隙を有し上記スキン層で包囲される膨張層とが一体に形成され、上記突出部の段部を除く立ち上がり部は、成形時に該立ち上がり部に対応するキャビティ容積を実質的に拡大せず、内部に空隙を有しないソリッドである構成とする。
第2の発明では、上記段部は、上記突出部の全周に亘って設けられる構成とする。
第3の発明では、ドアアウタパネルとドアインナパネルとを備えたドア本体の該ドアインナパネルにキャリアプレートが取り付けられ、該キャリアプレートをドアトリムが車内側から被うように上記ドアインナパネルに取り付けられた自動車のドアであって、上記キャリアプレートは、上記樹脂成形体で成形され、上記突出部の先端が車内側及び車外側の少なくともいずれか一方に位置づけられる構成とする。
上記第1の発明によれば、多数の空隙を有して樹脂密度の低い膨張層を備えた突出部の段部を突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状に形成している。このため、螺旋状に形成された段部全体で衝撃エネルギーを吸収することができるので、突出部の衝撃エネルギー吸収量を多くすることができる。さらに、衝撃エネルギーを突出部で吸収する際に、螺旋状の段部で連続して吸収するので、スムーズなエネルギー吸収が行われる。よって、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。
上記第2の発明によれば、段部を突出部の全周に亘って設けて、段部の面積をさらに大きくすることで、突出部の衝撃エネルギー吸収量をより多くし、衝撃エネルギーの吸収効率をより一層高めることができる。
上記第3の発明によれば、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる軽量な自動車ドアを簡単に得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図4は、自動車のサイドドア1を示す断面図である。このサイドドア1は、ドアアウタパネル3と、このドアアウタパネル3の外周に周縁が固着されて内方に開口部5aを有するドアインナパネル5とを備えたドア本体7を有し、上記ドアインナパネル5に、本発明の実施形態に係る樹脂成形体としての樹脂製のキャリアプレート9が、上記開口部5aを覆うようにシール材11を介して取り付けられている。そして、キャリアプレート9を車内側から被うように、ドアトリム13がドアインナパネル5に取り付けられている。このキャリアプレート9は、繊維入り熱可塑性樹脂で成形されている。ドアアウタパネル3の車内側には、発泡ウレタン等の緩衝材からなるパッド15が、乗員の腰部に対応する位置に設けられている。
上記キャリアプレート9は、パネル状の成形体本体としてのプレート本体17を備えている。このプレート本体17の上記パッド15に対応する位置には、筒状突出部としての螺旋状の衝撃吸収部19が、ドアアウタパネル3側に向かって突設されている。衝撃吸収部19のドアトリム13側の基端部20はプレート本体17に一体に形成されている。
図1〜図3に示すように、衝撃吸収部19は、筒状の周壁19aと頂壁19bとを備えている。衝撃吸収部19の周壁19aには、平面視矩形状に螺旋する段部19cが、衝撃吸収部19の突出方向と直交するとともに突出方向に間隔をあけながら連続して回周するように、全周に亘って一体に形成されている。そして、周壁19aの段部19cを除く、頂壁19bに対して垂直に立ち上がった部位を立ち上がり部19dとしている。
衝撃吸収部19の頂壁19b及び段部19cには、表面層を構成する樹脂密度の高いスキン層21と、このスキン層21で包囲され、かつ多数の空隙を有しスキン層21に比べて樹脂密度の低い膨張層22とが一体に形成されている。これに対し、衝撃吸収部19の立ち上がり部19dは、空隙(膨張層)のないソリッドとなっている。なお、上記衝撃吸収部19を除くプレート本体17は、膨張層22のないソリッド層のみで形成されている。図3中、Fは繊維を示す。
次に、上記の衝撃吸収部19を有するキャリアプレート9の製造方法を詳細に説明する。
図5に示すように、凸部23を有する固定型25と、この固定型25に対して進退可能に対向配置された可動型28とを備えた成形型31を用意する。上記可動型28には、上記凸部23が挿入可能な凹部27を有するスライド型29が、進退可能に挿入配置されている。上記固定型25の凸部23の外周面には、衝撃吸収部19の周壁19a(段部19c、立ち上がり部19d)の内面形状に対応した螺旋状段部23a及び立ち上がり部23bが形成されている。そして、上記スライド型29の凹部27の内周面には、衝撃吸収部19の周壁19aの外面形状に対応した螺旋状段部27a及び立ち上がり部27bが形成されている。
そして、上記スライド型29を進出させた状態で成形型31を型閉じする。次に、キャビティ33内に射出機(図示せず)から、例えば、ガラス繊維入りポリプロピレン樹脂等の繊維入り熱可塑性樹脂R(以下、単に樹脂Rという)を射出充填する。その後、成形型31のキャビティ33内で上記樹脂Rが固化する過程で、すなわち、キャビティ33における成形型31の成形面近傍の樹脂Rに、型温の影響により早期に冷却されてスキン層21が形成され、かつ、内部が粘度の高いゲル状態にある時点で、スライド型29をキャビティ容積が拡大する方向Aに、図5に二点鎖線で示す位置まで後退移動させる。つまり、スライド型29を固定型25からわずかに離れさせ、衝撃吸収部19の頂壁19b及び段部19cに対応するキャビティ容積を、例えば2倍、もしくはそれ以上に拡大させる。このように、上記キャビティ容積を拡大すると、それまで成形型31で圧縮されていたゲル状態の樹脂R中の繊維Fが、上記圧縮から解放されて弾性的に復元し、図6に示すように、この弾性復元力(スプリングバック現象)で、上記樹脂Rが膨張する。
図5に示すように、樹脂Rの射出充填前の衝撃吸収部19の頂壁19bに対応するキャビティ間隔をW1、段部19cに対応するキャビティ間隔をW2、立ち上がり部19dに対応するキャビティ間隔をW3とする。また、図3に示すように、衝撃吸収部19の頂壁19bの縦方向の厚みをT1、段部19cの縦方向の厚みをT2、立ち上がり部19dの横方向の厚みをT3とする。すると、これらの関係は、T1≧2W1、T2≧2W2、T1=T2、W1=W2となっている。
これに対し、立ち上がり部19dは、スライド型29の後退移動方向に略沿っているため、成形時に立ち上がり部19dの厚み方向に対応するキャビティ容積は実質的に拡大せず、T3≒W3の関係になっている。すなわち、成形型31には抜き勾配があり、若干傾斜しているため、立ち上がり部19dの厚み方向に対応するキャビティ容積は多少拡大する。しかし、この程度の拡大では、樹脂R中の繊維Fは、弾性復元力が抑制された状態で固化する。このため、成形後の立ち上がり部19dは、膨張層が生成されず空隙のないソリッドになっている。
なお、プレート本体17の衝撃吸収部19を除く部分は、可動型28がスライド型29の後退時に図5のA方向に後退せず、当該部分のキャビティ容積が拡大しないので、樹脂密度の高いソリッドになっている。
図7に、衝撃吸収部19に荷重が作用したときの時間と衝撃吸収部19の衝撃エネルギーの吸収量との関係を示す。本実施形態にかかる衝撃吸収部19の段部19cは、螺旋状に連続して回周するように形成されているため、衝撃荷重が作用すると段部19cが連続して潰れていき、段部19cの膨張層22で衝撃エネルギーが連続して吸収される。このため、スムーズに衝撃エネルギーの吸収が行われる。
したがって、本実施形態のキャリアプレート9においては、多数の空隙を有して樹脂密度の低い膨張層22を備えた段部19cを、突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状に形成している。このため、螺旋状に形成された段部19c全体で衝撃エネルギーを吸収することができるので、衝撃吸収部19の衝撃エネルギー吸収量を多くすることができる。
さらに、衝撃エネルギーを衝撃吸収部19で吸収する際に、衝撃エネルギーを螺旋状の段部19cで連続して吸収するので、スムーズなエネルギー吸収が行われる。よって、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる。
また、上記キャリアプレート9を備えることにより、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる軽量なサイドドア1を簡単に得ることができる。
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、樹脂R中の繊維のスプリングバック現象を利用してキャリアプレート9の内部に空隙を形成したが、樹脂R中に発泡剤を含有させてもよい。そうすれば、スライド型29の後退移動量を大きくして、衝撃吸収部19の頂壁19b及び段部19cに対応する成形型31のキャビティ容積を大きくした場合、スプリングバック現象における繊維の復元力が不足しても、発泡剤の発泡力が繊維の復元力を補完するので、空隙を有する膨張層22を確実に形成することができる。また、繊維を混入せずに発泡剤のみを混入した熱可塑性樹脂を用いて膨張層を形成することも用途目的によっては可能である。これらの場合、発泡剤としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡剤や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡剤等がある。
また、上記実施形態では、樹脂成形体が自動車のサイドドア1のドアインナパネル5に取り付けられたキャリアプレート9である場合を示したが、バックドアのドアインナパネル、自動車のインストルメントパネルに設けられるニーパッド等であってもよく、さらには、自動車以外のパネルに適用することができる。
また、上記実施形態では、キャリアプレート9には、一つの衝撃吸収部19を形成したが、径の小さな衝撃吸収部を複数形成することとしてもよい。また、衝撃吸収部の先端が車内側に位置づけられるように形成してもよく、複数の衝撃吸収部の先端が車内側及び車外側の両側に位置づけられるように形成してもよい。
また、上記実施形態では、ドアアウタパネル3の車内側にパッド15を設けたが、ドアトリム13の車外側に一体に形成してもよい。
また、上記実施形態では、衝撃吸収部19を除くプレート本体17の部分は、膨張層22のないソリッドで形成されているが、この部分にスキン層及び膨張層を有するように形成してもよい。
また、上記実施形態では、衝撃吸収部19は、矩形状に螺旋する突出部としたが、平面視で円形状に螺旋する突出部としてもよい。
また、上記実施形態では、段部19cを周壁19aの全周に亘って連続して設けることとしたが、断続的に設けてもよい。ただし、段部19cを周壁19aの全周に亘って設けると、段部19cの面積がさらに大きくなって、衝撃吸収部19の衝撃エネルギー吸収量がより多くなり、衝撃エネルギーの吸収効率をより高めることができるので、周壁19aの全周に亘って連続して段部19cを設けることが望ましい。
以上説明したように、本発明は、突出部を備え内部に多数の空隙が形成された樹脂成形体について有用である。
本発明の実施形態に係るキャリアプレートの衝撃吸収部をドアアウタパネル側から見た平面図である。 図1における衝撃吸収部の側面図である。 図1のIII−III線断面図である。 本発明の実施形態に係るキャリアプレートが適用された自動車のドアの断面図である。 成形型のキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す断面図である。 成形型のスライド型をキャビティ容積が拡大する方向に後退移動させてキャリアプレートが成形された状態を示す断面図である。 衝撃吸収部に荷重が作用したときの時間と衝撃吸収部の衝撃エネルギー吸収量との関係を示すグラフである。
符号の説明
1 サイドドア(自動車のドア)
3 ドアアウタパネル
5 ドアインナパネル
7 ドア本体
9 キャリアプレート(樹脂成形体)
13 ドアトリム
17 プレート本体(成形体本体)
19 衝撃吸収部(突出部)
19c 段部
19d 立ち上がり部
21 スキン層
22 膨張層
31 成形型
33 キャビティ
R 繊維入り熱可塑性樹脂

Claims (3)

  1. 成形体本体に衝撃吸収用の筒状突出部が一体に突設された樹脂成形体であって、
    上記突出部には、該突出部の突出方向と交差するとともに該突出方向に間隔をあけながら連続して回周する螺旋状段部が一体に形成され、
    上記段部には、成形型のキャビティ内に射出した熱可塑性樹脂が固化する過程で表面に形成される樹脂密度の大きいスキン層と、上記段部に対応するキャビティ容積を拡大させて上記熱可塑性樹脂を膨張させることにより内部に多数の空隙を有し上記スキン層で包囲される膨張層とが一体に形成され、
    上記突出部の段部を除く立ち上がり部は、成形時に該立ち上がり部に対応するキャビティ容積を実質的に拡大せず、内部に空隙を有しないソリッドであることを特徴とする樹脂成形体。
  2. 請求項1の樹脂成形体において、
    上記段部は、上記突出部の全周に亘って設けられていることを特徴とする樹脂成形体。
  3. ドアアウタパネルとドアインナパネルとを備えたドア本体の該ドアインナパネルにキャリアプレートが取り付けられ、該キャリアプレートをドアトリムが車内側から被うように上記ドアインナパネルに取り付けられた自動車のドアであって、
    上記キャリアプレートは、請求項1又は2の樹脂成形体で成形され、上記突出部の先端が車内側及び車外側の少なくともいずれか一方に位置づけられていることを特徴とする自動車のドア。
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