(57)【要約】【課題】衝突事故時等に対する要求性能、とくにボンネットが変形する際にＦＲＰの強化繊維が変形による引張荷重を効率よく支えることができるようにし、衝撃吸収性能を高めることができるようにしたＦＲＰ製の自動車用ボンネットを提供する。【解決手段】ＦＲＰ製の面状部材の強化繊維の主配向が、ヒンジの位置およびストライカの位置の少なくとも一方の位置を始点に設定されていることを特徴とする自動車用ボンネット。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ製の面状部材を有する自動車用ボンネットであって、該面状部材のＦＲＰの強化繊維の主配向が、車体前後方向後部側に位置するボンネット開閉のためのヒンジの位置および前部側に位置するボンネット開閉係止のためのストライカの位置の少なくとも一方の位置を始点に設定されていることを特徴とする自動車用ボンネット。
【請求項２】
ＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されたＦＲＰ製のインナーからなり、該アウターが前記面状部材に形成されている、請求項１の自動車用ボンネット。
【請求項３】
前記強化繊維の主配向が、前記ヒンジの位置を始点に放射状に設定されている、請求項１または２の自動車用ボンネット。
【請求項４】
前記強化繊維の主配向が、前記ストライカの位置を始点に放射状に設定されている、請求項１または２の自動車用ボンネット。
【請求項５】
前記強化繊維が炭素繊維からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項６】
前記面状部材が、ＦＲＰの単板からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項７】
前記面状部材が、ＦＲＰのスキン板間にコア材を介在させたサンドイッチ構造を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の自動車用ボンネットに関し、とくに、ＦＲＰ特有の軽量性を維持しつつ、必要な剛性を効率よく発現させつつ衝撃荷重を効果的に吸収できるようにした自動車用ボンネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量化を第１目的として、ＦＲＰ製の自動車用ボンネットが開発されつつあり、主として必要な部分の強度や剛性を向上することを目的とした各種の構造が提案されている（例えば、特許文献１）。例えば、ＦＲＰ製のアウターとＦＲＰ製のインナーとの接合構成を有するＦＲＰ製の自動車用ボンネットにおいては、ＦＲＰ製のアウターは、軽量化の利点を最大限引き出しつつ所望の剛性を確保するために、ＦＲＰスキン板間に発泡体等からなるコア材を介在させたサンドイッチ構造とされることが多い。また、場合によっては、単板構成からなるＦＲＰ製のアウターが用いられることもある。
【０００３】
ボンネットのような広い面積を有するＦＲＰ製の面状部材を成形する際には、一般に強化繊維には二軸の織物（平織、綾織など）が用いられるので、その積層構成は、通常、ボンネット前後方向（車体前後方向）を０°としたとき、強化繊維の配向が〔０°／９０°〕となる積層構成か、〔±４５°〕の積層構成が採用される。
【０００４】
一方、近年、自動車には、衝突時等における安全性を高めることが要求されており、とくに、衝撃的な外力が加わった際の乗員側の安全性とともに、事故時の歩行者保護性能を高めることが要求されている。自動車が歩行者に衝突した際には、歩行者は、自動車の前部やボンネット等に対し、脚や頭部に衝撃荷重を受けることになるが、とくに死亡事故の低減には、頭部へのダメージを低減することが不可欠であると言われている。したがって、とくに頭部にダメージを与えやすいボンネットに対しては、衝突事故時にも極力衝撃力を吸収でき、頭部へのダメージを小さく抑えることが求められている。
【０００５】
この頭部へのダメージの低減に関しては、ボンネットの衝撃緩和性能として規制値が規格化されつつあり、とくに、頭部が受ける加速度とその持続時間で計算される頭部傷害値（ＨＩＣ）を所定のレベル以下に抑えることが望まれる。このような衝撃緩和性能を持たせるには、剛性の高すぎるボンネットは好ましくなく、むしろ、衝撃を緩和するように望ましい形態で適切に変形することが好ましい。しかし、ボンネットが望ましい形態で変形されても、この変形により部材に作用する引張荷重が効率よく支えられないと、その変形が望ましい形態で進行することが難しくなり、衝突事故時等に歩行者の頭部に生じる加速度の経時的な変化を、望ましい形態に変化・低減することが難しくなる。
【０００６】
ボンネットの車体への取付位置としては、車体前後方向前部側（フロント側）のストライカの位置と、車体前後方向後部側（リア側）のヒンジの位置（左右２箇所）の合計３点とするのが一般的である。ところが、このような車体への取付位置において、前述のような、強化繊維の配向が車体前後方向に対して〔０°／９０°〕や〔±４５°〕の方向に設定されている場合、衝突事故時等に歩行者の頭部等が衝突した際の変形の支点は上記３点（ストライカとヒンジ２箇所）となるものの、打撃点と各支点を結ぶ方向と、ＦＲＰ製ボンネットの強化繊維配向の方向が一致しているとは言えず、強化繊維が変形による引張荷重を効率よく支えることができる構造になっているとは言えない。そのため、衝突事故時等に歩行者の頭部に生じる加速度の経時的な変化を、最も効果的に望ましい形態に変化・低減しているとは言えない。
【特許文献１】特開２００３−１４６２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、上記のような従来のＦＲＰ製ボンネットにおける問題点に着目し、衝突事故時等に対する要求性能、とくにボンネットが変形する際にＦＲＰの強化繊維が変形による引張荷重を効率よく支えることができるようにし、衝突事故時等に歩行者の頭部に生じる加速度の経時的な変化を、効果的に望ましい形態に変化・低減して、衝撃吸収性能を高めることができるようにしたＦＲＰ製の自動車用ボンネットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る自動車用ボンネットは、ＦＲＰ製の面状部材を有する自動車用ボンネットであって、該面状部材のＦＲＰの強化繊維の主配向が、車体前後方向後部側に位置するボンネット開閉のためのヒンジの位置および前部側に位置するボンネット開閉係止のためのストライカの位置の少なくとも一方の位置を始点に設定されていることを特徴とするものからなる。
【０００９】
この自動車用ボンネットは、ＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されたＦＲＰ製のインナーからなり、該アウターが前記面状部材に形成されている構造に構成することができる。この場合には、全体として軽量性を保ちながら、ＦＲＰ製のアウターに、全体として必要な剛性が求められる構造部材としての機能を持たせ、ＦＲＰ製のインナーには、そのアウターだけでは剛性が不足する部分を、部分的に補強する機能を持たせればよい。
【００１０】
また、上記強化繊維の主配向は、例えば、上記ヒンジの位置（左右２箇所のヒンジ位置）を始点に放射状に設定されている構成とすることもできるし、上記ストライカの位置（１箇所）を始点に放射状に設定されている構成とすることもできる。さらには、上記ヒンジの位置を始点に放射状に設定されている構成と、上記ストライカの位置を始点に放射状に設定されている構成とを組み合わせた構成、つまり、各構成の繊維配向を有する強化繊維層を積層した構成とすることもできる。
【００１１】
また、ボンネット全体としての優れた軽量化を達成させつつ、ボンネット変形による引張荷重を効率よく支えるために高い引張強度特性を発揮させるためには、強化繊維として炭素繊維を使用することが好ましい。
【００１２】
上記ＦＲＰ製の面状部材は、とくに、ＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されたＦＲＰ製のインナーからなる場合のＦＲＰ製のアウターは、ＦＲＰの単板からなる構成とすることも可能であるし、ＦＲＰのスキン板間にコア材を介在させたサンドイッチ構造を有する構成とすることも可能である。
【００１３】
このような本発明に係る自動車用ボンネットにおいては、ＦＲＰ製ボンネットを構成する面状部材の強化繊維の主配向を、ボンネットの車体への取付位置であるヒンジおよびストライカの位置の少なくとも一方の位置を始点に設定したので、強化繊維の主配向と、衝突事故時等における打撃点とボンネット支持点を結ぶ線の方向とが実質的に一致し、特に変形に伴い生じる引張荷重が効率よく支えられることになる。その結果、変形を、望ましい形態で進行させることが可能になり、衝撃エネルギーが効率よく吸収されることになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る自動車用ボンネットによれば、ＦＲＰ製面状部材における強化繊維の主配向の方向を、衝突事故時等における打撃点とボンネット支持点を結ぶ線の方向と一致させたので、面状部材変形による引張荷重を効率よく支え、衝突事故時等における歩行者の頭部に生じる加速度の経時的な変化を、効果的に望ましい形態に変化・低減して、歩行者保護の要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る自動車用ボンネットにおけるＦＲＰ製の面状部材１を示しており、例えばＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されたＦＲＰ製のインナーからなるＦＲＰ製ボンネットにおけるＦＲＰ製のアウターを示している。このＦＲＰ製面状部材１は、実質的に全体にわたって、ＦＲＰスキン板間にコア材（例えば、発泡体からなるコア材）が介在されたサンドイッチ構造に構成されているか、あるいは、ＦＲＰの単板構造とされている。図１において、２はストライカが配置される位置である、車体前後方向前部側のストライカ点を示しており、３ａ、３ｂは、ヒンジが配置される位置である、車体前後方向後部側のヒンジ点を示している。本実施態様では、ＦＲＰ製面状部材１の強化繊維の配向（配向された強化繊維４ａ、４ｂとして表してある）は、ヒンジ点３ａ、３ｂを始点に放射状に設定されている。したがって、放射状に設定された強化繊維の配向のうち、ストライカ点２を通るものは、ストライカ点２側から見れば、ヒンジ点３ａ、３ｂ側に向けて配向されていることになる。なお、図１においては、配向された強化繊維４ａ、４ｂとして、面状部材１の範囲をはみ出した部分まで図示してあるが、実際にはこのはみ出した部分には存在せず、強化繊維の配向を分かりやすくするために図示されているだけである。
【００１６】
図２は、本発明の別の実施態様に係る自動車用ボンネットにおけるＦＲＰ製の面状部材１１を示しており、例えばＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されたＦＲＰ製のインナーからなるＦＲＰ製ボンネットにおけるＦＲＰ製のアウターを示している。本実施態様においては、図１に示した態様に比べ、ＦＲＰ製面状部材１１の強化繊維の主配向（主配向された強化繊維１２として表してある）が、ストライカ点２を始点に放射状に設定されている。したがって、放射状に設定された強化繊維の主配向のうち、ヒンジ点３ａ、３ｂを通るものは、ヒンジ点３ａ、３ｂ側から見れば、ストライカ点２側に向けて配向されていることになる。また、図２に示す実施態様においては、さらに、上記主配向された強化繊維１２に加え、強化繊維１２間を横断するように蜘蛛の巣状に、強化繊維１３が副配向されている。
【００１７】
さらに、図示は省略するが、上記図１に示した強化繊維の配向と図２に示した強化繊維の配向を組み合わせた構成とすることもできる。例えば、図１に示した配向の強化繊維層と図２に示した配向の強化繊維層を積層した構成とすることができる。
【００１８】
上記のような本発明における強化繊維の主配向の設定は、例えば、一方向性テーププリプレグをレイアップしていく方法、あるいは、細い幅の強化繊維クロスを剪断変形させてプリフォームを形成し、それにマトリックス樹脂を含浸、硬化させてＦＲＰとする方法等が適用できる。
【００１９】
このように構成されたＦＲＰ製面状部材１、１１を備えた自動車用ボンネットにおいては、衝突事故時等に歩行者の頭部等が衝突した時に、変形の支点となるストライカ点とヒンジ点（３点）に向かって強化繊維が配置されているので、変形による引張荷重を効率よく支えることができ、変形を望ましい形態で進行させて、歩行者の頭部に生じる加速度の経時的な変化を、効果的に望ましい形態に変化・低減することができる。
【００２０】
なお、本発明において、ＦＲＰとは、強化繊維により強化された樹脂を指し、強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維や、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる強化繊維が挙げられる。面剛性の制御の容易性の面からは、とくに炭素繊維が好ましい。ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。また、サンドイッチ構造を採用する場合のコア材としては、弾性体や発泡材、ハニカム材の使用が可能であり、軽量化のためにはとくに発泡材が好ましい。発泡材の材質としては特に限定されず、例えば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料のフォーム材などを使用できる。ハニカム材としては特に限定されず、例えばアルミニウム合金、紙、アラミドペーパー等を使用することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例および比較例を具体的に説明する。
実施例１
概略長方形のボンネットの縦横比をほぼ１：２とし、前縁の中央がストライカー、後縁の両角がヒンジ取付位置となるように、計３点を支持点とするボンネットを成形した。ボンネットは、フォームコア（積水化学社製フォーマック）を東レ社製炭素繊維Ｔ３００を強化繊維に用いた織物（平織）で挟んだサンドイッチ構造とした。スキン層には、Ｔ３００織物（平織）を前縁中央と後縁角を結ぶ方向（直交する２方向）に織物の縦糸と横糸が沿うように表裏２枚ずつ配置し、フォームコアには、積水化学社製フォーマックを用いた。スキン層を構成する前記Ｔ３００織物には、エポキシ樹脂（東レ社製ＴＲ−Ｃ３５）をＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法で含浸させ、加熱硬化させ、外周をトリミングしてボＣＦＲＰ製ボンネットを得た。このボンネットの中央に、重さ３．５ｋｇの人体頭部を模擬したヘッドインパクターを時速３４ｋｍで衝突させ、ヘッドインパクター内に設置されている加速度計により、ヘッドインパクターすなわち人体頭部に生じる加速度の時間変化を測定し、そこから頭部障害値（ＨＩＣ）の値を算出した。その結果、ＨＩＣの値は、法的基準値（１０００）より小さい値となった。
【００２２】
比較例１
スキン層を構成するＴ３００織物の配置がボンネットの前後方向に対して（０／９０°）、（±４５°）の各１枚を表裏それぞれに配置されたこと以外は、実施例１と同じのボンネットを成形し、同様にヘッドインパクターの衝突試験を行い、加速度の時間変化を測定し、そこから頭部障害値（ＨＩＣ）の値を算出した。その結果、ＨＩＣの値は、法的基準値（１０００）を越える値となった。
【００２３】
実施例１と比較例１の結果から、比較例１ではストライカーとヒンジ位置とは無関係に炭素繊維が配置されているのに対して、実施例１ではスキン層の炭素繊維がストライカーとヒンジを結ぶ線上に沿って配置されているため、頭部障害値（ＨＩＣ）の値が小さく、頭部衝撃性能が良好であった。
【００２４】
実施例２
市販されている車体に取り付けられているボンネットの形状（縦横比＝１：約１．５）で、前縁の中央がストライカー、後縁の両角がヒンジ取付位置となるように、計３点を支持点とするボンネットを成形した。ボンネットは、フォームコア（積水化学社製フォーマック）を東レ社製炭素繊維Ｔ３００を強化繊維に用いた織物（平織）で挟んだサンドイッチ構造とした。表側のスキン層にはＴ３００織物（平織）を、その縦糸と横糸がそれぞれボンネット前後方向に対して±４５°となるように２枚配置し、裏側のスキン層には、表側と同様に配置されたＴ３００織物を１枚と、さらに、東レ社製炭素繊維Ｔ３００を強化繊維に用いた一方向織物（幅１０ｃｍ）を、ストライカー位置を中心に、ストライカー位置とヒンジ位置を結ぶ２方向と、この２方向の４等分した角度で、この２方向の内側に３方向、外側に片側２方向の、合計９方向に、隣り合う織物を重ね合わせながら放射状に配置した。フォームコアには、積水化学社製フォーマックを用い、スキン層を構成する前記炭素繊維織物には、エポキシ樹脂（東レ社製ＴＲ−Ｃ３５）をＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｍｏｌｄｉｎｇ）成形法で含浸させ、加熱硬化させ、外周をトリミングしてボＣＦＲＰ製ボンネットを得た。このボンネットの中央に、重さ３．５ｋｇの人体頭部を模擬したヘッドインパクターを時速３４ｋｍで衝突させ、ヘッドインパクター内に設置されている加速度計により、ヘッドインパクターすなわち人体頭部に生じる加速度の時間変化を測定し、そこから頭部障害値（ＨＩＣ）の値を算出した。その結果、頭部障害値（ＨＩＣ）の値は、法的基準値（１０００）より小さい値となった。
【００２５】
実施例３
Ｔ３００一方向織物の積層構成が下記のような構成となる以外は実施例２と同じボンネットを得た。Ｔ３００一方向織物はヒンジ位置を中心に、ヒンジ位置とストライカー位置を結ぶ２方向と、この２方向の４等分した角度で、この２方向の内側に３方向、外側に片側２方向の、合計５方向に、隣り合う織物を重ね合わせながら放射状に配置した。ただし内側は各ヒンジからボンネットの左右対称軸までの織物を配置した。上記ボンネットを同様にヘッドインパクターの衝突試験を行い、加速度の時間変化を測定し、そこから頭部障害値（ＨＩＣ）の値を算出した。その結果、頭部障害値（ＨＩＣ）の値は、法的基準値（１０００）より小さい値となった。
【００２６】
比較例２
スキン層を構成するＴ３００織物が、ボンネットの前後方向に対して±４５°となるように、表裏それぞれ２枚配置されたこと以外は、実施例２と同じボンネットを得、同様にヘッドインパクターの衝突試験を行い、加速度の時間変化を測定し、そこから頭部障害値（ＨＩＣ）の値を算出した。その結果、ＨＩＣの値は、法的基準値（１０００）を越える値となった。
【００２７】
実施例２、３および比較例２のボンネットの頭部傷害値の測定の結果、比較例２ではストライカーとヒンジ位置とは無関係に炭素繊維が配置されているのに対して、実施例２、３において、本発明の構成、すなわちストライカーとヒンジ位置を結ぶ線を基線に、それぞれストライカーおよびヒンジから放射状に炭素繊維を配置することで、衝撃による変形を、炭素繊維が引張荷重として効率良く伝達でき、その結果、頭部衝撃値（ＨＩＣ）の値が低く、頭部衝撃性能が良好であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施態様に係る自動車用ボンネットのＦＲＰ製面状部材の概略斜視図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る自動車用ボンネットのＦＲＰ製面状部材の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、１１  ＦＲＰ製面状部材
２  ストライカ点
３ａ、３ｂ  ヒンジ点
４ａ、４ｂ  配向された強化繊維
１２  主配向された強化繊維
１３  副配向された強化繊維
【図１】
2006069375.tif 000003
【図２】
2006069375.tif 000004