(57)【要約】【課題】インナーを望ましい形態で変形させ、衝突事故時等においてボンネット全体として望ましいエネルギー吸収性能を発揮できるようにしたＦＲＰ製の自動車用ボンネットを提供する。【解決手段】ＦＲＰ製のアウターと、その裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーとを有する自動車用ボンネットであって、インナーの少なくとも一部が、略ハット形のスチフナ構造の横断面を有しており、該インナーの底面が、対向する車体側の面に対して傾斜しており、かつ、該インナーが、インナーの底面の一部が対向する車体側の面に当接した後に、ボンネットの平面方向中央部側に向けて回転変形が可能な回転変形可能形状に形成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４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰ製のアウターと、その裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーとを有する自動車用ボンネットであって、前記インナーの少なくとも一部が、略ハット形のスチフナ構造の横断面を有しており、該インナーの底面が、対向する車体側の面に対して傾斜しており、かつ、該インナーが、前記インナーの底面の一部が対向する車体側の面に当接した後に、ボンネットの平面方向中央部側に向けて回転変形が可能な回転変形可能形状に形成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】
前記インナーが、前記略ハット形の立ち上がり面部の少なくとも一方が上下方向の荷重に対して大変形可能な大変形可能断面部に構成されている、請求項１の自動車用ボンネット。
【請求項３】
前記インナーが、アウターの外縁に沿って配置されている、請求項１または２の自動車用ボンネット。
【請求項４】
前記回転変形可能形状を有する断面部が、車体の幅方向に延びるインナーに対してインナーの延設方向に部分的に設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項５】
前記回転変形可能形状を有する断面部が、アウターの外縁に沿って延びるインナーに対してインナーの延設方向に部分的に設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項６】
前記インナーが、前記回転変形可能形状を有する断面部と、回転変形可能形状に形成されていない通常断面部との両方を有しており、回転変形可能形状断面部と通常断面部との間で断面形状が徐々に変化している、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】
前記大変形可能断面部が、略ハット形の立ち上がり面部を折れ線状に形成することにより構成されている、請求項２〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項８】
前記大変形可能断面部が、略ハット形の立ち上がり面部を段付き形状に形成することにより構成されている、請求項２〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項９】
前記大変形可能断面部が、略ハット形の立ち上がり面部を湾曲折れ曲がり形状に形成することにより構成されている、請求項２〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項１０】
前記大変形可能断面部が、略ハット形の立ち上がり面部を部分的に厚みを薄くすることにより構成されている、請求項２〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項１１】
前記大変形可能断面部が、略ハット形の立ち上がり面部のＦＲＰ積層構成を部分的に変化させることにより構成されている、請求項２〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項１２】
前記略ハット形のスチフナ構造の横断面を有するインナーがＦＲＰ板構造に構成されている、請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項１３】
前記アウターの少なくとも一部が、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１〜１２のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
【請求項１４】
少なくともアウターのＦＲＰの強化繊維として炭素繊維が使用されている、請求項１〜１３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、ボンネット本体のエネルギー吸収性能を向上させるとともに、外力により変形が生じる場合には望ましい方向に変形させるようにした自動車用ボンネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボンネットは、衝突事故時等に歩行者の頭部等が衝突した際、上下に変形して衝突エネルギーを吸収し、衝撃を緩和するように設計される。その際、ボンネットの下方にある車体やエンジン等の剛体搭載物にボンネットの裏面が接触すると、その時点でボンネットの上下方向の変形が止まり、その結果、歩行者の頭部等に大きな加速度が発生してしまう。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を規定する歩行者頭部保護基準の導入が決定しており、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必要がある。
【０００３】
最近、金属製のボンネットに関しては、ボンネットの裏面側中央部に配されるインナーの形状を工夫し、下方の剛体障害物にインナーが接触してもボンネットの変形を止めずに衝突エネルギーを吸収させるようにした技術が開発されつつある。しかしこの場合にあっても、アウターの外縁に沿って配設されるインナーとしては、ボンネットとしての構造を維持できるだけの剛性を確保するために、従来通りのハット形のスチフナ構造の横断面に構成する必要があった。
【０００４】
一方、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が（例えば、特許文献１）、ＦＲＰ製の軽量、高剛性アウターを有するボンネットの場合、アウターに接合されるインナーはアウターの外縁に沿って配置され、中央部分には配されない場合が多く、この場合には、上記ボンネット中央部におけるインナー形状の工夫は適用できないことになる。とくに炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）からなるアウターの場合には、その高剛性のため、ボンネット全体がある形状を保持したまま上下に移動するため、アウター外縁に沿って配置したインナーが車体や内部搭載物に当接した時にエネルギー吸収性能が急激に阻害され、歩行者へのダメージが大きくなるといった問題がある。
【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】
【０００５】
そこで本発明の課題は、高剛性のＦＲＰ製アウターを備えた自動車用ボンネットにおいて、インナーの構造を工夫することにより、ボンネット本体のエネルギー吸収性能が、インナーが車体や剛体搭載物と接触した際にも急激に損なわれないようにするとともに、ボンネットが望ましい方向に変形できるようにしてボンネット全体のエネルギー吸収性能を一層向上し、衝突事故時等において望ましいエネルギー吸収性能を発揮できるようにした、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】
【０００６】
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製のアウターと、その裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーとを有する自動車用ボンネットであって、前記インナーの少なくとも一部が、略ハット形のスチフナ構造の横断面を有しており、該インナーの底面が、対向する車体側の面に対して傾斜しており、かつ、該インナーが、前記インナーの底面の一部が対向する車体側の面に当接した後に、ボンネットの平面方向中央部側に向けて回転変形が可能な回転変形可能形状に形成されていることを特徴とするものからなる。
【０００７】
この自動車用ボンネットにおいては、上記インナーが、上記略ハット形の立ち上がり面部の少なくとも一方が上下方向の荷重に対して大変形可能な大変形可能断面部に構成されている構造とすることができる。
【０００８】
また、上記インナーが、アウターの外縁に沿って配置されている構造とすることができる。
【０００９】
また、上記回転変形可能形状を有する断面部が、車体の幅方向に延びるインナーに対してインナーの延設方向に部分的に設けられている構成とすることもできるし、回転変形可能形状を有する断面部が、アウターの外縁に沿って延びるインナーに対してインナーの延設方向に部分的に設けられている構成とすることもできる。
【００１０】
また、上記インナーが、前記回転変形可能形状を有する断面部と、回転変形可能形状に形成されていない通常断面部との両方を有しており、回転変形可能形状断面部と通常断面部との間で断面形状が徐々に変化している構成とすることもできる。
【００１１】
また、上記大変形可能断面部は、各種の構造により構成可能である。例えば、大変形可能断面部を、略ハット形の立ち上がり面部を折れ線状に形成することにより構成することができる。あるいは、大変形可能断面部を、略ハット形の立ち上がり面部を段付き形状に形成することにより構成することもできる。あるいは、大変形可能断面部を、略ハット形の立ち上がり面部を湾曲折れ曲がり形状に形成することにより構成することもできる。あるいは、大変形可能断面部を、略ハット形の立ち上がり面部を部分的に厚みを薄くすることにより構成することもできる。あるいは、大変形可能断面部を、略ハット形の立ち上がり面部のＦＲＰ積層構成を部分的に変化させることにより構成することもできる。
【００１２】
また、上記ハット形のスチフナ構造の横断面を有するインナーとしては、ＦＲＰ板構造（ＦＲＰ単板からなる構造）に構成することができる。アウターとしては、ＦＲＰ単板構造に構成することもできるが、アウター全体に高い剛性を持たせるためには、アウターの少なくとも一部が、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ことが好ましい。
【００１３】
とくに、少なくともアウターのＦＲＰの強化繊維として炭素繊維が使用されていると、容易に高剛性を付与できる。ただし、本発明に係るＦＲＰ製自動車用ボンネットにおける強化繊維は特に限定されず、他の強化繊維の使用や、それらと炭素繊維の併用も可能である。
【００１４】
このような本発明に係るＦＲＰ製の自動車用ボンネットにおいては、全体として軽量性を保ちながら、基本的に、ＦＲＰ製のアウターによって必要な剛性を有する構造部材としての機能が担われ、そのアウターにおける剛性不足部分に対してＦＲＰ製のインナーが接合され、全体として必要な剛性を有するボンネットが構成される。
【００１５】
そして、高剛性のアウターを備えたボンネットが、衝突事故時等に頭部等からの衝撃を、上下方向に変形して衝突エネルギーとして吸収しようとするときに、インナーが車体側に接触する際、対向する車体側の面に対して傾斜されたインナーの底面が、車体側の面に当接し、インナーの底面の一部が対向する車体側の面に当接した後に、回転変形可能形状に形成されたインナーが、ボンネットの平面方向中央部側に向けて回転変形し始める。この回転変形は、車体からはみ出す方向ではなく、車体内側に向けて回り込む方向であるから、障害物のより少ない状態にて、インナーが変形できるとともに、インナーが接合されているアウターも同じ方向に変形できる。また、この回転変形により、回転モーメントが発生する。これらインナーの回転変形およびそれに伴う回転モーメントの発生により、衝突事故時等における衝突エネルギーがより円滑に吸収されることになり、衝突エネルギー吸収性能が向上される。つまり、インナーが対向する車体側の面に当接した後にも突っ張ることなく、車体側に阻害されることなく回転変形を開始することでボンネットの上下方向の移動を円滑にし、急激なエネルギー吸収性能の低下が防止される。また、インナー自身が変形することにより、エネルギー吸収性能を発揮することも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る自動車用ボンネットによれば、略ハット形断面のインナーの底面を、対向する車体側の面に対して傾斜させ、かつ、該インナーが、インナーの底面の一部が対向する車体側の面に当接した後に、ボンネットの平面方向中央部側に向けて車体側に阻害されずに回転変形でき、望ましい回転モーメントを発生することができるようにしたので、アウターの上下方向変形時にインナーが車体側と接触しても、ボンネット全体のエネルギー吸収性能の急激な低下を防止でき、インナー、ひいてはボンネット全体の変形が円滑に起こるようにして、衝突事故時等における歩行者に与える衝撃を小さく抑え、適切な歩行者保護をはかることが可能になる。
【００１７】
また、回転変形可能形状断面部を有するインナー自身が変形することにより、エネルギー吸収性能を発揮することが可能であることから、ボンネット全体のエネルギー吸収性能の一層の向上をはかることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
まず、図１および図２を参照して、本発明におけるインナーへの傾斜底面および回転変形可能形状断面部を設けることの意義について説明する。図１は、従来のＦＲＰ製の自動車用ボンネットの車体前部側の通常設置状態を示している。図示例のＦＲＰ製自動車用ボンネット１では、ＦＲＰ製のアウター２が、ＦＲＰスキン板３、４間にコア材５が介在するサンドイッチ構造に構成されており、周縁部がＦＲＰスキン板３の延長部としてのＦＲＰ板の単板構造に構成されている。ただし、ＦＲＰ製のアウターとしては、実質的に全体にわたってＦＲＰ板の単板構造に構成することも可能である。このＦＲＰ製のアウター２の裏面側の必要な部位に、ＦＲＰ製のインナー６が接合されている。インナー６は、アウター２の剛性不足部分を補強するスチフナとして機能しており、例えば図示の如く、ハット形のスチフナ構造の横断面形状を有している。このＦＲＰ製自動車用ボンネット１は、通常設置時には、図１に示すように、インナー６と（とくに、インナー６の底面と）、内部搭載物を含む車体側７（以下、図示例の７’、７”等の構造も含めて車体側と呼ぶ。）との間に、所定寸法の隙間が開けられている。
【００１９】
この状態で、例えば衝突事故時等に歩行者の頭部８が上方から衝突すると、図２に示すように、ボンネット１の全体が沈み込み、その挙動によって、頭部８に加わるエネルギーはある程度吸収される。やがて、インナー６が剛体の車体側７に接触すると、車体側７からの反力が発生し、頭部８に加わる加速度が急激に増加し、衝突エネルギー吸収性能は急激に低下する。ＦＲＰ製のインナー６は、実質的に全長にわたって、図３に示すような、ハット形の両側にストレートな立ち上がり面部９、１０を有する断面形状となっているので、上記接触時に、これら立ち上がり面部９、１０が突っ張って、大きな反力を生じさせることになる。
【００２０】
そこで本発明においては、上記のような急激に増加する反力を軽減すべく、図４に示すように、インナー１１の少なくとも一部が、略ハット形のスチフナ構造の横断面を有しており、該インナー１１の底面１２が、対向する車体側の面１３に対して傾斜している。また、インナー１１が、インナー１１の底面１２の一部が対向する車体側の面１３に当接した後に、ボンネット１４の平面方向中央部側に向けて（図示例では矢印Ｙの方向に）回転変形が可能な回転変形可能形状に形成されている。図４に示した例では、この回転変形可能形状は、底面１２の傾斜に伴って、略ハット形の立ち上がり面１５、１６の長さ、立ち上がり角度を互いに異なるように設定することによって形成されている。
【００２１】
このような構成を有するボンネット１４においては、アウター１７に上方から衝撃荷重が加わった際、アウター１７が下方に変位され、インナー１１の底面１２の一部（コーナー部）が、対向する車体側の面１３に当接し、図の破線で示すように、つまり、ボンネット１４の平面方向中央部側に向けて（図示例では矢印Ｙの方向に）回り込むように変形される。車体の内側に向けての変形であるから、外側に向けての変形に比べ、障害物が無いか、あっても大きな障害にならない状態にて変形することが可能になり、変形が円滑にソフトに進む。また、この回転変形に伴って、回転モーメント１８が発生し、この回転モーメント１８は、外部から加えられた衝突エネルギーを吸収するように作用する。さらに、このとき回転変形するインナー１１自身もエネルギーを吸収できることから、ボンネット全体としてのエネルギー吸収性能も一層向上される。とくに、ＦＲＰの強化繊維として炭素繊維を使用している場合には、アウター１７の剛性が極めて高いので、ＦＲＰ製のインナー１１をこのような構造に設定することにより、前述した車体側からの反力に対し、極めて優れた軽減効果が得られる。したがって、衝突エネルギーが円滑に吸収され、望ましいエネルギー吸収性能が得られ、衝突事故時等の歩行者、とくに歩行者の頭部が適切に保護されることになる。
【００２２】
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、上記のような構造を有するインナーを、さらに上記略ハット形の立ち上がり面部の少なくとも一方が上下方向の荷重に対して大変形可能な大変形可能断面部に構成されている構造とすることが好ましい。これによって、ボンネットに衝突した歩行者の頭部等に加わる加速度の急激な増加が抑えられ、接触がソフトになって、衝撃力がより緩和される。この略ハット形のスチフナ構造の横断面形状を大変形可能な構造とするために、例えば以下のような種々の構成を採ることができる。
【００２３】
まず、横断面形状的に大変形可能断面部を構成するには、例えば図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように構成できる。図５（Ａ）に示すインナー横断面構造では、略ハット形の片側の立ち上がり面部２１が外側に凸状となる折れ線状に、他方の立ち上がり面部２２がストレート状に形成された断面構造２３とされており、図５（Ｂ）に示す構造では、略ハット形の両側の立ち上がり面部２４、２５が段付き形状に形成された断面構造２６とされており、図４（Ｃ）に示すインナー横断面構造では、略ハット形の片側の立ち上がり面部２７が内側に凸状となる折れ線状に、他方の立ち上がり面部２８がストレート状に形成された断面構造２９とされており、図５（Ｄ）に示す構造では、略ハット形の片側の立ち上がり面部３０が湾曲折れ曲がり形状に形成され、他方の立ち上がり面部３１が内側に湾曲した形状に形成された断面構造３２とされている。このように大変形可能断面部を有する断面形状とすることにより、一層優れた衝突エネルギー吸収効果が得られる。
【００２４】
このように大変形可能断面部を有する断面形状は、さらに種々の形状を採ることができる。例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すような略ハット形のインナー断面形状４１、４２、４３、４４を採ることができ、さらに、図示例以外の形状を採ることも可能である。
【００２５】
図５、図６には断面形状的に大変形可能断面部を構成したが、他の方法によっても同様の機能を持たせた大変形可能断面部を構成することが可能である。例えば、ＦＲＰ製インナーの略ハット形の立ち上がり面部を部分的に厚みを薄くすることにより構成することもでき、略ハット形の立ち上がり面部のＦＲＰ積層構成を部分的に変化させることにより構成することもできる。部分的に厚みを薄くする方法としては、例えば、立ち上がり面部の強化繊維層の積層枚数を部分的に減らす方法を採用でき、ＦＲＰ積層構成を部分的に変化させる方法としては、例えば、立ち上がり面部に積層される強化繊維層の強化繊維の配向の角度を部分的に変形しやすい角度の変更する方法や、強化繊維の種類を部分的に変える方法等を採用できる。
【００２６】
上記のような回転変形可能形状部、さらには大変形可能形状部を有する断面部は、アウターに対して複数部位にインナーが接合される場合には、必要とされる部位に部分的に設定することができる。例えば、ボンネットのフロント（車体前部側）部分には、ストライカ等が設けられ、また、リア（車体後部側）部分には、ヒンジ取付金具等が設けられ、ともに、インナー接合により高い剛性を付与せざるを得ない場合が多いが、これら部材取付け部以外では、上記のような回転変形、大変形が可能なインナー断面形状を採用することができる。また、ボンネットサイド部分では、このような高剛性は要求されないので、フェンダーとの接触がソフトになることが好ましく、上記のような回転変形可能形状部、さらには大変形可能断面部を適用することが好ましい。これによって、ボンネット全体としてみた場合、高性能な頭部等の保護性能を備えた面積を拡大することが可能になる。
【００２７】
また、例えばインナーがアウターの外縁等に沿って所定長延びている場合、そのインナーの延設方向において、必要とされる部位に部分的に上記のような回転変形可能形状部、さらには大変形可能断面部を設定することも可能である。インナーが、回転変形可能形状部、さらには大変形可能断面部と、そのような構造に構成されていない通常断面部（例えば、図３に示したような通常のハット形断面部）との両方を有している場合、回転変形可能形状部、大変形可能断面部と通常断面部との間で断面構造が徐々に変化している構成とすることもできる。これにより、両者の境界部に望ましくない応力集中等を発生させることなく、各インナー部位に、必要な剛性付与性能、必要な変形性能を与えることができる。
【００２８】
さらに、略ハット形断面のインナーの回転方向の設定としては、前述の如く、ボンネットの平面方向中央部側に向かう方向とされる、例えば、車体右側（右ハンドル車の運転席側）については車体正面から見て反時計回り方向、車体左側（右ハンドル車の助手席側）については車体正面から見て時計回り方向、前縁は車体左側から見て反時計回り方向、後縁は車体左側から見て時計回り方向に設定される。
【００２９】
なお、本発明に係る自動車用ボンネットにおける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く、そのような高剛性のボンネットに対して本発明は特に有効である。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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のＦＲＰ製自動車用ボンネットの概略部分断面図である。
【図２】図１のボンネットにおける、反力発生時の様子を示す概略断面図である。
【図３】図１のボンネットのハット形断面を有するインナー（本発明における通常断面部）の拡大横断面図である。
【図４】本発明におけるインナーの回転変形可能形状断面部の例を示す概略横断面図である。
【図５】本発明におけるインナーの大変形可能断面部の例を示す概略横断面図である。
【図６】本発明におけるインナーの大変形可能断面部の別の例を示す概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  自動車用ボンネット
２  ＦＲＰ製のアウター
３、４  ＦＲＰスキン板
５  コア材
６  ＦＲＰ製のインナー
７  車体側
８  衝突事故時等に歩行者の頭部
９、１０  ハット形のストレートな立ち上がり面部
１１  回転変形可能形状断面部を有するインナー
１２  インナーの底面
１３  対向する車体側の面
１４  ボンネット
１５、１６  略ハット形の立ち上がり面
１７  アウター
１８  回転モーメント
２１、２２、２４、２５、２７、２８、３０、３１  略ハット形の立ち上がり面部
２３、２６、２９、３２、４１、４２、４３、４４  略ハット形の断面構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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