JPS582088B2 - シヨウゲキキユウシユウコウゾウタイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は衝撃吸収構造体に係るもので、更に記述すれば
例として車輛等の衝突時における乗員等の安全を確保す
るための構造体等に係るものである。

通常の衝撃吸収構造体、例えば車輛用内装品としてクラ
ッシュパッド等は衝撃吸収材並びに表皮材より形成され
る。

衝撃吸収材としては例えば硬質ポリウレタンフォーム等
の挫屈特性を有する材料であり表皮材としては例えば半
硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォーム
、軟質ポリエチレンフォーム、軟質塩ビフォーム等の弾
性体と皮革又は人造皮革、布等の被覆材とより形成され
る積層構造体である。

一般に衝撃時における乗員の安全に係る規定は米国運輸
省により法制化が進められているＦ．Ｍ．Ｖ．Ｓ．Ｓ（
連邦車輛安全基準）Ｎｏ．２０１項、Ｎｏ．２０８項等
がありここにおいて安全の基準は擬人間模型の衝撃時に
受ける減速度値を規定することにより考えられている。

またＳａｆｅｔｙ Ａｕｔｏｍｏ−ｔｉｖｅ Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ（Ｓ．Ａ．Ｅ．）Ｊ．８８５．ａ．にお
いてはＳｅｖｅｒｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ等の規定により安
全の基準の指標としている。

一般に衝撃時に衝撃体が停止するまでに受ける力は減速
度一時間曲線として与えられ、その波形が矩形波に近い
程衝撃吸収性能が良好であると言うことが出来る。

従来吸収材単体における衝撃実験においては吸収材は衝
撃方向に一定の力で挫屈するために減速度一時間曲線は
矩形波に近く衝撃体の受ける最大減速度は吸収材の強度
を設定することにより定まってくることになる。

しかしながら実際は吸収材は表皮材等の積層によって、
吸収構造体として使用される表皮材が積層されることに
より衝撃荷重は衝撃点より放射状に分散される。

このために衝撃体は吸収構造体に対してその侵入量が大
きくなる程大きな力を受けることになる。

つまり衝撃体の受ける最大減速度が大きくなるわけであ
る。

これらの欠点について発明者らは種々の実験を行なった
結果、衝撃体の吸収構造体に対する一定の侵入あるいは
一定の値の荷重が加えられた場合に表皮が破断するかも
しくは表皮の縫製部が破断ずる構造をもつ表皮を使用す
ることにより衝撃体は吸収構造体に侵入する程大きな力
を受けることなく一定の力を受け且つ有効侵入量の大き
な、吸収効率の良好な衝撃吸収構造体を製造することが
出来た。

表皮材の影響は発泡弾性体と被覆材であり主にこれらの
せん断強度、引張強度、引張伸度等が大きな関連を持っ
ている。

また、表皮材の影響は衝撃体に対する最大減速度の上昇
という点以外に衝撃体の衝撃後の反撥についても大きな
影響を及ぼす。

つまり従来の表皮材を使用した衝撃吸収構造体は発泡弾
性体と被覆材の相互影響によって破断せずに反撥が大き
くなる。

しかし本発明による表皮材を使用した衝撃吸収構造体は
反撥がほとんどない等の利点がある。

実際の衝撃においてＦ．Ｍ．Ｖ．Ｓ．Ｓ．等に記述され
ている人体に対して安全であると考えられる範囲に衝撃
吸収構造体を製造するためには衝撃吸収材の強度と表皮
材の破断強度を設定しなければならない。

表皮材については被覆材の影響が発泡弾性体に比較して
大きいが発泡弾性体の厚みが１０ｍｍ以上では影響を及
ぼすために発泡弾性体についても本発明による製造方法
をとることにより影響を小さくすることが出来る。

表皮材の破断強度については例えば車輛等の衝撃におけ
る乗員保護を目的としたものについて頭部衝撃部位につ
いてその衝撃荷重が約２６０ｋｇ〜４００ｋｇの範囲、
また胸部衝撃部位については７００ｋｇ〜１２００ｋｇ
の衝撃荷重が加わった場合に破断するように表皮材を製
造することにより衝撃吸収効率の良好な構造体を得るこ
とが出来た。

まず、本発明による表皮を使用した供試品を作り、従来
の表皮との比較として衝撃実験を行なった。

供試品は４００ｍｍ×４００ｍｍ×２５０ｔであり衝撃
体はＦ．Ｍ．Ｖ．Ｓ．Ｓ．のＮｏ．２０１項の頭部模型
（６．８ｋｇ、１６５φ）を使用し衝撃速度は３０マイ
ル／時で行った。

本実験において使用した頭部模型とはＦ．Ｍ．Ｖ．Ｓ．
Ｓ．Ｎｏ．２０１項において規定されているものである
。

第１図は減速度一時間曲線を示すものであって、本発明
による表皮を使用した供試品１は衝撃後約５ミリセコン
ド後に表皮の影響がなくなっている。

つまり表皮は破断して減速度値は一定値を示している。

しかし従来の表皮を使用している供試品２は衝撃後約１
９ミリセカンドで最大値に致るまで減速度値は上昇して
いる。

以上のように表皮が一定荷重で破断するように構造を持
つことで衝撃体に与えられる力は大きく変化する。

次に表皮材の製造について詳細に述べると第１に最も大
きな影響を持つ被覆材についてはその製造において希望
する破断部に強度の低下する構造を取ることにある。

このためには該破断部に連続または不連続の条溝を設け
るか、或いは被覆部が基布を有する場合に縫製部以外の
該基布を除去する等の手段を講ずることができる。

これらの被覆材の製造方法は例えば真空成型法、コーテ
ィング法、ウエルダー法等のいずれの方法によっても製
造可能である。

これらの方法により製造あるいは改良された被覆材は例
として第４図に示すような構造が考えられる。

第２に発泡弾性体についてその引張強度が８．０ｋｇ／
ｃｍ２以上もしくは厚みが１０ｍｍ以上の材料を使用す
る場合にはせん断され易い構造をとるために前に掲げた
被覆材の破断面にほぼ該当する個所に連続或いは不連続
の条溝もしくは強度の小さい材質等を接着することがで
きる。

例えばこれらの方法はシート状の材料より表皮を製造す
るにあたり破断の設定部に連続あるいは不連続な条溝を
設ける方法である。

これらには真空成型法、ウエルダー法等の成型法による
場合が考えられる。

又は表皮の製造時に破断部の強度を低下せしむる方法等
が掲げられる。

これらはコーティング法、スラッシュ法、ローテーショ
ン法等のように溶液状又は固体状の材料より表皮を形成
する段階においてそれらの製造方法の特徴を生かして破
断部の強度を低下せしむる方法である。

例えば真空成型によって破断を目的とする加工を行うに
は第２図の断面図に示すような成型母型３を使用する。

なお、この母型には真空ポンプ用の孔４が設けてある。

この母型３には第３図に一部拡大断面図で示したような
突起部５が設けてある。

かくて、母型３に表皮を形成する溶液等を塗布した場合
には成型されたシートは突起部５部分がその他の部分に
比較して表皮が薄くなり、つまり強度が小さい連続また
は不連続の条溝となり、この部分が破断され易い構造体
となる。

これは表皮の製造が溶液状物質又は粉体等により形成さ
れる場合に液状状態を経由して固化するために突起部５
において液流れが起り表皮が形成される場合に薄くなる
のである。

第一の被覆材及び第二の発泡弾性体の積層より成る表皮
材は一定荷重で破断する。

また第６図は被覆材６の縫製部１３以外の基布を除去し
、該縫製部にのみ基布１２が残っている状態を示す断面
図である。

かくして、従来の表皮材等に見られた破断しないために
荷重が分散し減速度値が大きい等の欠点を補なうことが
出来た。

なお被覆材と発泡弾性体そして被覆材６と発泡弾性体７
と吸収材８を接着することにより表皮材は引張伸度が限
定されることによってより破断し易い構造となる。

（第４図参照）本発明による方法にて製造もしくは改良
を加えた表皮材を用いた吸収構造体は実施例に示す如く
いずれも良好な結果を与えている。

また安全度の基準としてＦ．Ｍ．Ｖ．Ｓ．Ｓ．のＮｏ．
２０１項の衝突速度２５マイル／時の部位について頭部
模型の減速度値の測定は６７Ｇ３ミリセカンド以内の規
定に適合する結果を示している。

本実施例においては主として３０マイル／時の衝撃速度
で頭部模型の減速度値を測定しているが本実施例は本発
明の効果度を表わすものであり、本発明の製造方法を限
定しているものではない。

実施例 １ ローテーション法によりポリウレタン樹脂を使用して供
試品を成型し、半硬質ポリウレタンフォームを注入して
次に硬質ウレタンを注入、供試品を得た。

第４図は衝撃吸収構造体の一部切開断面を含む斜視図を
示したもので、この衝撃吸収構造体は破断を目的とした
加工をしてあり、静的荷重試験においては頭部模型での
用縮において２５０ｋｇの荷重で破断している。

第５図は第４図における条溝部分の断面拡大図である。

なお、６は被覆材、７は発泡弾性体、８は吸収材そして
９は条溝であり、１０は表皮材を示す。

この供試品に垂直落下式の頭部模型衝撃実験を行ない頭
部模型の受ける減速度を測定した。

衝撃速度は２５マイル／時で、最大減速度値は４５Ｇで
あった。

又比較として破断を目的とした加工を行なっていない衝
撃、吸収構造体にて同様に供試品を得た。

この供試品の衝撃実験結果は最大減速度が８０Ｇであっ
た。

実施例 ２ 厚み０．５ｍｍのビニールシ一トを真空成形法により成
型して成型後に半硬質ウレタンフォームを注入発泡して
次に硬質ウレタンを注入発泡して供試品を得た。

成型後のビニールシ一トと半硬質ウレタンフォームの破
断部の断面は第５図と同様である。

半硬質ポリウレタンフォームの密度は０．０８ｇ／ｃｍ
３であり、硬質ポリウレタンフォームの密度は０．Ｏ３
５ｇ／ｃｍ３、圧縮強度は２．０ｋｇ／ｃｍ３である。

又ビニールシ一トの引張強度は２００ｋｇ／ｃｍ２であ
り引張伸度は１２０％である。

破断部の引張強度は８０ｋｇ／ｃｍ２で引張伸度は１０
０％である。

この供試品に対して人頭模型を速度３０マイル／時で衝
突させたときの最大減速度は６５Ｇであった。

なお比較のために真空成形型に破断加工をしていない供
試品については最大減速度は１４０Ｇであった。

実施例 ３ ０．８ｍｍのビニールシ一トを実施例１と同様に成型供
試品を得た。

ビニールシ一トの引張強度は３００ｋｇ／ｃｍ２で引張
伸度２３０％である。

破断面の引張強度は１００ｋｇ／ｃｍ２で引張伸度は１
００％である。

この供試品に対して人頭模型を衝撃速度３０マイル／時
で衝突させたときの最大減速度は７０Ｇであった。

なお比較のために表皮に加工をしていない供試品につい
ては最大減速度は１８０Ｇであった。

実施例 ４ 縫製部以外の基布を除去した０．８ｍｍのビニールシ一
トを縫製して半硬質ポリウレタンフォーム（密度０．０
８ｇ／ｃｍ３厚み１０ｍｍ）と硬質ポリウレタンフォー
ムを積層して第６図に示す供試品を得た。

この供試品を実施例１と同様に衝撃実験を行なった結果
最大減速度は６３Ｇであった。

なお比較として基布を除去していない供試品は最大減速
度１２０Ｇであった。

実施例 ５ コーティング法によりポリウレタン樹脂を使用して被膜
を供試品の形状のモールド壁面に製造してこれに半硬質
ポリウレタンフォームを注入発泡して次に硬質ポリウレ
タンフォームを発泡し供試品を得た。

この供試品について前述と同様に衝撃実験を行なった結
果最大加速度は６０Ｇであった。

比較として衝撃吸収構造体に破断するような構造をして
いない供試品について同様に被膜を製造供試品を得た。

この供試品の実験結果は最大減速度１３０Ｇであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は衝撃時に衝撃体が停止するまでに受ける力を説
明するための減速度一時間関係曲線であり、第２図は成
型母型の断面図、第３図はその一部拡大図、第４図はモ
ールドの一部切開断面を含む斜視図であり、第５図は第
４図における条溝部分の断面拡大図である。 第６図は縫製部以外の基布を除去した本発明のもう一つ
の実施態様を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 衝撃吸収材と、被覆材及び発泡弾性体を包含する表
   皮材とより成る衝撃吸収構造体において、前記表皮材に
   連続或いは不連続の条溝を設けるか、或いは基布付被覆
   材の場合にはその縫製部以外の基布を除去することによ
   り衝撃時に表皮が破断する構造を有せしめたことを特徴
   とする前記衝撃吸収構造体。