(57)【要約】自動車の車体構造において、筒状閉断面のサイドフレーム（１１）の複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍（第１部分（１３））から反対側の端部（第４部分（１６））に向けて増加する。これにより、荷重入力端部（１７）の近傍の第１部分（１３）の０°繊維強化樹脂層を屈曲し易くして初期荷重を低下させるとともに、荷重入力端部（１７）の反対側の端部の第４部分（１６）に向けて０°繊維強化樹脂層を屈曲し難くすることで、サイドフレーム（１１）を荷重の入力方向に対して傾斜させることなく、前後方向に順次圧壊させてエネルギー吸収量を増加させることができる。
2015037443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレーム（１１）を、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、
前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて増加することを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは、繊維配向角が９０°であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【請求項３】
前記荷重入力端部（１７）は、前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面（１７ａ）を備えるとともに、前記荷重入力端部（１７）の近傍よりも前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項４】
前記サイドフレーム（１１）は、前記荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて、前記０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された前記傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項６】
前記複数の繊維強化樹脂層は、同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項７】
前記プリプレグは、前記複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なることを特徴とする、請求項６に記載の自動車の車体構造。
【請求項８】
前記サイドフレーム（１１）の端部に車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバ（１１３）を接続し、前記クロスメンバ（１１３）の前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービーム（１１４）を支持し、前記バンパービーム（１１４）は、車幅方向中央に配置された中央部材（１１４Ｃ）と、前記中央部材（１１４Ｃ）の車幅方向両側に配置された一対の端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）とからなり、前記中央部材（１１４Ｃ）は前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）よりも圧縮強度が高いことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【請求項９】
前記バンパービーム（１１４）は、格子状に配置された複数の縦リブ（１１４ｂ）および複数の横リブ（１１４ｃ）を備え、前記縦リブ（１１４ｂ）および前記横リブ（１１４ｃ）が交差する格子点（１１４ｄ）は前記バンパービーム（１１４）の周縁よりも内側に位置することを特徴とする、請求項８に記載の自動車の車体構造。
【請求項１０】
前記中央部材（１１４Ｃ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度は、前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度よりも高いことを特徴とする、請求項９に記載の自動車の車体構造。
【請求項１１】
前記クロスメンバ（１１３）の断面積は、車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加することを特徴とする、請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項１２】
前記クロスメンバ（１１３）にナット（１１５）を固定し、前記バンパービーム（１１４）を貫通するボルト（１１６）を前記ナット（１１５）に締結することを特徴とする、請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームを、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（繊維強化樹脂）製の厚肉の筒状体において、その外層部は繊維配向角が９０°（軸直角方向）の繊維を０°（軸方向）の繊維よりも多くし、その内層部は繊維配向角が０°（軸方向）の繊維を９０°（軸直角方向）の繊維よりも多くすることで、軸方向の荷重が入力したときに外層部の剥がれを防止して安定したエネルギー吸収を可能にしたものが、下記特許文献１により公知である。【０００３】
また車体前部に車幅方向に配置されたバンパービームの前面に１２個のセルに分割された衝撃吸収部材を設け、衝撃吸収部材の前面を軟質のバンパーフェイスで覆うことで、歩行者の足との衝突時には数個のセルだけを大きなストロークで変形させて衝撃を小さく抑えるとともに、他車両等との衝突時には更に多数のセルを小さいストロークで変形させて車体の損傷を最小限に抑えるものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特許第３８３７８１８号公報
【特許文献２】日本特開２００４−２３７８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のものは、外層部および内層部の繊維配向角が筒状体の長手方向（軸方向）に沿って一定であるため、筒状体の一端部に軸方向の荷重が入力した場合に、大きな曲げモーメントが作用する他端部側が屈曲してしまい、筒状体が荷重の入力方向に対して傾くことで、一端部側から他端部側に向けて順次圧壊して効率的なエネルギー吸収を行うことができない可能性がある。【０００６】
また上記特許文献２のものは、バンパービームが金属あるいは繊維強化樹脂で一体に形成された中空閉断面の部材で構成されているため、衝突によりバンパービームの一部に損傷を受けた場合であっても、バンパービーム全体を交換することが必要となって修理コストが増加する問題があった。しかも衝撃吸収部材が同一構造の１２個のセルにより構成されるので、衝突荷重が入力する位置に応じてエネルギー吸収量を調整することができないという問題があった。【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、筒状閉断面を有する繊維強化樹脂製のサイドフレームのエネルギー吸収効果を高め、バンパービームが損傷を受けたときの修理コストが小さく、しかも衝突荷重が入力する位置に応じてバンパービームのエネルギー吸収量を容易に調整することが可能な自動車の車体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれば、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームを、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレームの荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて増加することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【０００９】
また本発明の第２の特徴によれば、前記第１の特徴に加えて、前記傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは、繊維配向角が９０°であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１０】
また本発明の第３の特徴によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記荷重入力端部は、前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面を備えるとともに、前記荷重入力端部の近傍よりも前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１１】
また本発明の第４の特徴によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記サイドフレームは、前記荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて、前記０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１２】
また本発明の第５の特徴によれば、前記第１〜第４の何れか１つの特徴に加えて、少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された前記傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１３】
また本発明の第６の特徴によれば、前記第１〜第５の何れか１つの特徴に加えて、前記複数の繊維強化樹脂層は、同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１４】
また本発明の第７の特徴によれば、前記第６の特徴に加えて、前記プリプレグは、前記複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第８の特徴によれば、前記第１の特徴に加えて、前記サイドフレームの端部に車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバを接続し、前記クロスメンバの前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービームを支持し、前記バンパービームは、車幅方向中央に配置された中央部材と、前記中央部材の車幅方向両側に配置された一対の端部部材とからなり、前記中央部材は前記端部部材よりも圧縮強度が高いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１６】
また本発明の第９の特徴によれば、前記第８の特徴に加えて、前記バンパービームは、格子状に配置された複数の縦リブおよび複数の横リブを備え、前記縦リブおよび前記横リブが交差する格子点は前記バンパービームの周縁よりも内側に位置することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１７】
また本発明の第１０の特徴によれば、前記第９の特徴に加えて、前記中央部材の前記格子点の密度は、前記端部部材の前記格子点の密度よりも高いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１８】
また本発明の第１１の特徴によれば、前記第８〜第１０の何れか１つの特徴に加えて、前記クロスメンバの断面積は、車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００１９】
また本発明の第１２の特徴によれば、前記第８〜第１１の何れか１つの特徴に加えて、前記クロスメンバにナットを固定し、前記バンパービームを貫通するボルトを前記ナットに締結することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。【００２０】
尚、実施の形態のリヤサイドフレーム１１は本発明のサイドフレームに対応し、実施の形態の後端部分１７は本発明の荷重入力端部に対応し、実施の形態のフランジ１７ａは本発明の荷重入力面に対応する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の特徴によれば、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームは、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成される。複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、サイドフレームの荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて増加するので、荷重入力端部の近傍の０°繊維強化樹脂層を屈曲し易くして初期荷重を低下させるとともに、荷重入力端部の反対側の端部に向けて０°繊維強化樹脂層を屈曲し難くすることで、サイドフレームを荷重の入力方向に対して傾斜させることなく、前後方向に順次圧壊させてエネルギー吸収量を増加させることができる。これにより、サイドフレームを薄肉にして軽量化を図りながら、充分なエネルギー吸収量を確保することができる。【００２２】
また本発明の第２の特徴によれば、傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは繊維配向角が９０°であるので、繊維配向角が９０°の傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層の座屈強度を高めて面外変形を抑制することで、０°繊維強化樹脂層のエネルギー吸収量を増加することができ、しかもサイドフレームが前後方向に順次圧壊する過程で傾斜繊維強化樹脂層の積層数の増加によりエネルギー吸収量を順次増加することができる。【００２３】
また本発明の第３の特徴によれば、荷重入力端部は前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面を備えるので、衝突荷重の入力により荷重入力端部に曲げモーメントが作用するが、荷重入力端部は荷重入力端部の近傍よりも傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いので、その屈曲を防止して衝突荷重を反対側の端部に向けて伝達することができる。【００２４】
また本発明の第４の特徴によれば、サイドフレームは荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて、０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、荷重入力端部に衝突荷重が入力して反対側の端部に大きな曲げモーメントが作用しても、０゜繊維強化樹脂層の積層数が多い反対側の端部の屈曲を防止してエネルギー吸収量を確保することができる。【００２５】
また本発明の第５の特徴によれば、少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であるので、前後方向に対して斜めに衝突荷重が入力した場合であっても、サイドフレームの屈曲を抑制してエネルギー吸収量を確保することができる。【００２６】
また本発明の第６の特徴によれば、複数の繊維強化樹脂層は同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなるので、１種類のプリプレグを異なる方向に裁断して複数の繊維強化樹脂層を構成することで材料コストを低減することができる。【００２７】
また本発明の第７の特徴によれば、プリプレグは複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なるので、プリプレグの継ぎ目の数を最小限に抑えて強度を高めながら、サイドフレームの各部で繊維強化樹脂層の積層数を変化させることができる。【００２８】
また本発明の第８の特徴によれば、前後方向に延びる左右一対の連続繊維強化樹脂製のサイドフレームの端部に、車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバを接続し、クロスメンバの前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービームを支持する。バンパービームは、車幅方向中央に配置された中央部材と、中央部材の車幅方向両側に配置された一対の端部部材とからなるので、バンパービームの一部が損傷した場合に、損傷した中央部材あるいは端部部材だけを交換することで修理コストを削減することができる。しかも中央部材は端部部材よりも圧縮強度が高いので、クルージング等の高速走行時に衝突荷重が入力する可能性が高い中央部材のエネルギー吸収量を大きくできるだけでなく、車庫入れ等の低速走行時に衝突荷重が入力する可能性が高い端部部材の重量を削減することができ、これによりバンパービームのエネルギー吸収性および軽量化を両立させることができる。更に、バンパービームを３分割したことで、それを製造する金型を小型化して初期投資を削減することができる。【００２９】
また本発明の第９の特徴によれば、バンパービームは格子状に配置された複数の縦リブおよび複数の横リブを備え、縦リブおよび横リブが交差する格子点はバンパービームの周縁よりも内側に位置するので、剛性が高い格子点が衝突荷重で潰れて大きなエネルギー吸収効果が発揮されるだけでなく、バンパービームの周縁よりも内側に位置する格子点が潰れることで縦リブおよび横リブの潰れ残りがなくなってエネルギー吸収効果が更に高まり、しかもバンパービームの周縁における縦リブおよび横リブの突出高さを低減することで、バンパービームがバンパーフェイスと干渉するのを防止することができる。【００３０】
また本発明の第１０の特徴によれば、中央部材の格子点の密度は端部部材の格子点の密度よりも高いので、端部部材に比べて大きな衝突荷重が入力する確立が高い中央部材の強度を端部部材の強度よりも高めることができる。【００３１】
また本発明の第１１の特徴によれば、クロスメンバの断面積は車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加するので、高速衝突時に大きな衝突荷重が入力するクロスメンバの中央部の剪断破壊を防止することができる。【００３２】
また本発明の第１２の特徴によれば、クロスメンバにナットを固定し、バンパービームを貫通するボルトをナットに締結するので、バンパービームをクロスメンバに容易に着脱することが可能となって損傷したバンパービームの交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は自動車の車体後部骨格の平面図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３はリヤサイドフレームの繊維強化樹脂層の積層状態を示す図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４はリヤサイドフレームの繊維強化樹脂層の積層状態を示す表である。（第１の実施の形態）
【図５】図５は  衝突荷重によるリヤサイドフレームの変形ストロークと荷重との関係を示すグラフである。（第１の実施の形態）
【図６】図６は自動車の車体後部の骨格を示す平面図である。（第２の実施の形態）
【図７】図７は図６の７方向矢視図である。（第２の実施の形態）
【図８】図８は図６の８Ａ−８Ａ線断面図および８Ｂ−８Ｂ線断面図である。（第２の実施の形態）
【図９】図９は後面衝突によるリヤバンパーのストロークと発生荷重との関係を示すグラフである。（第２の実施の形態）
【図１０】図１０はバンパービームの他の実施の形態を示す図である。（第２の実施の形態）
【符号の説明】
【００３４】
１１            リヤサイドフレーム（サイドフレーム）
１７            後端部分（荷重入力端部）
１７ａ          フランジ（荷重入力面）
１１３          クロスメンバ
１１４          バンパービーム
１１４Ｃ        中央部材
１１４Ｌ、１１４Ｒ      端部部材
１１４ｂ        縦リブ
１１４ｃ        横リブ
１１４ｄ        格子点
１１５          ナット
１１６          ボルト
【発明を実施するための形態】
【００３５】
添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。
【第１の実施の形態】
【００３６】
先ず、図１〜図５に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００３７】
図１に示すように、自動車の車体後部には左右一対のリヤサイドフレーム１１，１１が前後方向に配置されており、左右のリヤサイドフレーム１１，１１の後端間が車幅方向に延びるリヤバンパービーム１２で接続される。リヤサイドフレーム１１，１１およびリヤバンパービーム１２は、カーボンの連続繊維を一方向に引き揃えた連続繊維層を複数層に積層して樹脂で固めたＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）製である。
【００３８】
図２に示すように、リヤサイドフレーム１１は矩形状断面を有する中空筒状部材であり、繊維強化樹脂層の積層数が異なる四つの部分に分かれている。即ち、リヤサイドフレーム１１は、後面衝突の衝突荷重が入力する後端部側から前端部側に向けて順番に第１部分１３、第２部分１４、第３部分１５および第４部分１６に分かれており、第１部分１３の後方には短い後端部分１７が設けられる。後端部分１７の後面には平板状のフランジ１７ａが設けられており、フランジ１７ａがリヤバンパービーム１２の前面に固定される。フランジ１７ａは、車幅方向外端が前方に偏倚するように傾斜している（図１参照）。
【００３９】
図２〜図４に示すように、リヤサイドフレーム１１の繊維強化樹脂層の積層数は、第１部分１３が１０層であり、第２部分１４が１２層であり、第３部分１５が１４層であり、第４部分１６が１８層であり、後端部分１７が１２層である。各部分の繊維強化樹脂層は、積層方向中央の対称面に対して表面側および裏面側が対称に積層される。繊維強化樹脂層の連続繊維の繊維配向角は、リヤサイドフレーム１１の長手方向（前後方向）に対する角度で定義され、０°は長手方向と平行であることを示し、±４５°は長手方向に対して左右に４５°傾斜することを示し、９０°は長手方向に対して９０°で交差することを示している。
【００４０】
１８層に積層された第４部分１６は、対称面の外側に第１層〜第９層が積層され、対称面の内側に第１′層〜第９′層が積層される。対称面の両側の第１層および第１′層は０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第２、３層および第２′、３′層は±４５°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第４層および第４′層は０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第５〜７層および第５′〜７′層は９０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第８、９層および第８′、９′層は±４５°繊維強化樹脂層である。
【００４１】
第４部分１６の後端で、第１層および第１′層（０°繊維強化樹脂層）と、第３層および第３′層（４５°繊維強化樹脂層）とが途切れており、よって第４部分１６の後方に連なる第３部分１５は第１層、第１′層、第３層および第３′層を持たない１４層構造となる。
【００４２】
第３部分１５の後端で、第２層および第２′層（−４５°繊維強化樹脂層）が途切れており、よって第３部分１５の後方に連なる第２部分１４は第１層、第１′層、第２層、第２′層、第３層および第３′層を持たない１２層構造となる。
【００４３】
第２部分１４の後端で、第５層および第５′層（９０°繊維強化樹脂層）が途切れており、よって第２部分１４の後方に連なる第１部分１３は第１層、第１′層、第２層、第２′層、第３層、第３′層、第５層および第５′層を持たない１０層構造となる。
【００４４】
そして第１部分１３の後端に連なる後端部分１７は、第１部分１３に短い第５層および第５′層（９０°繊維強化樹脂層）を付加することで、第２部分１４と同じ１２層構造となる。
【００４５】
かかる構造のリヤサイドフレーム１１は、カーボン連続繊維を一方向に引き揃えたシートに熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを所定形状に裁断し、複数枚のプリプレグを積層した状態で樹脂を加熱硬化させることで製造される。その際に、本実施の形態では１種類のプリプレグの裁断方向を異ならせることで、０°繊維強化樹脂層、±４５°繊維強化樹脂層および９０°繊維強化樹脂層を得ることができ、これら複数枚のプリプレグの前後方向の長さを異ならせるとともに、前後方向位置をずらすことで、図４の表に示す積層状態を実現することができる。
【００４６】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００４７】
自動車が後面衝突を受けてリヤバンパービーム１２に前向きの衝突荷重が入力すると、その衝突荷重はリヤバンパービーム１２からフランジ１７ａを介してリヤサイドフレーム１１の後端部分１７に前後方向の圧縮荷重として入力し、この圧縮荷重でリヤサイドフレーム１１が前後方向に圧壊することで衝突エネルギーを吸収する。
【００４８】
その際に、リヤサイドフレーム１１は０°繊維強化樹脂層と傾斜繊維強化樹脂層（±４５°繊維強化樹脂層および９０°繊維強化樹脂層）とからなり、衝突荷重が入力する後端部分１７に近い第１部分１３から遠い第４部分１６に向かって傾斜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、つまり傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、第１部分１３が８層、第２部分１４が１０層、第３部分１５が１２層、第４部分１６が１４層なので、連続繊維が荷重の入力方向と平行であるために座屈し易い０°繊維強化樹脂層の強度が後方から前方に向かって順次高まるように傾斜繊維強化樹脂層で補強することができる。
【００４９】
その結果、後端部分１７の近傍の第１部分１３の０°繊維強化樹脂層を屈曲し易くして初期荷重を低下させるとともに、その反対側の前端部に向けて０°繊維強化樹脂層を屈曲し難くすることで、リヤサイドフレーム１１を荷重の入力方向に対して傾斜させることなく、後端から前端に向かって順次圧壊させてエネルギー吸収量を増加させることができる。これにより、リヤサイドフレーム１１を薄肉にして軽量化を図りながら、充分なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００５０】
図５は、衝突荷重によるリヤサイドフレーム１１の変形ストロークと荷重との関係を示すグラフである。
【００５１】
破線のラインはリヤサイドフレーム１１を０°繊維強化樹脂層だけで構成した場合の理論値であり、変形ストロークに対して大きな荷重を発生して高いエネルギー吸収効果が見込まれる。鎖線のラインは上記理論値に対する実測値であり、発生する荷重が理論値に比べて大幅に減少している。その理由は、０°繊維強化樹脂層は、その軸方向に入力する初期荷重で樹脂が破壊して連続繊維が屈曲してしまい、充分な荷重を発生できないためである。実線は本実施の形態を示すもので、傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層を覆うことで、０°繊維強化樹脂層を屈曲させることなく軸方向に圧壊し、充分な荷重を発生することが可能となる。しかも傾斜繊維強化樹脂層の層数を第１部分１３から第４部分１６に向けて順次増加させることで、変形ストロークの増加に応じて荷重を漸増させることができる。
【００５２】
また傾斜繊維強化樹脂層は繊維配向角が９０°のものを含むので、繊維配向角が９０°の傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層の座屈強度を高めて面外変形を抑制することで、０°繊維強化樹脂層のエネルギー吸収量を効果的に増加することができる。
【００５３】
またリヤサイドフレーム１１の後端部分１７は前後方向に対して斜めに傾斜するフランジ１７ａを備えるので、後面衝突の衝突荷重の入力により後端部分１７に車幅方向の荷重が加わってリヤサイドフレーム１１に曲げモーメントが作用するが、後端部分１７はそれに連続する第１部分１３よりも傾斜繊維強化樹脂層の積層数が第５層および第５′層の分だけ多いので、その後端部分１７の屈曲を防止して衝突荷重をリヤサイドフレーム１１の前端に向けて伝達することができる。
【００５４】
またリヤサイドフレーム１１は後端部分１７に連続する第１部分１３から第４部分１６に向けて０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、つまり第４部分１６は第１〜第３部分１３，１４，１５が持たない第１層および第１′層の０°繊維強化樹脂層を持つため、後端部分１７衝突荷重が入力して反対側の第４部分１６に大きな曲げモーメントが作用しても、０゜繊維強化樹脂層の積層数が多い第４部分１６の屈曲を防止してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００５５】
またリヤサイドフレーム１１の積層方向最外側および積層方向最内側に積層された傾斜繊維強化樹脂層（第９層および第９′層）は繊維配向角が４５゜であるので、前後方向に対して斜めに衝突荷重が入力した場合であっても、リヤサイドフレーム１１の屈曲を抑制してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００５６】
また第１層〜第９層および第１′層〜第９′層の繊維強化樹脂層は同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなるので、１種類のプリプレグを異なる方向に裁断して複数の繊維強化樹脂層を構成することで材料コストを低減することができる。しかもプリプレグは第１層〜第９層および第１′層〜第９′層の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なるので、プリプレグの継ぎ目の数を最小限に抑えて強度を高めながら、リヤサイドフレーム１１の各部で繊維強化樹脂層の積層数を変化させることができる。
【第２の実施の形態】
【００５７】
次に、図６〜図１０に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態に対応する部材は同じ符号を用いて表示した。
【００５８】
図６〜図８に示すように、左右一対のリヤサイドフレーム１１，１１の後端に設けた取付フランジ１１２，１１２に車幅方向に延びるクロスメンバ１１３の前面が固定される。クロスメンバ１１３はリヤサイドフレーム１１，１１と同様にＣＦＲＰ製の中空閉断面の部材であり、その骨材であるカーボン連続繊維はクロスメンバ１１３の長手方向（車幅方向）に沿って配置される。
【００５９】
クロスメンバ１１３は車幅方向中央部が後方に突出するように弧状に湾曲した部材であり、板状の後部部材１１３ａと、後面が開放するハット状断面の前部部材１１３ｂとを結合して中空閉断面に構成される。クロスメンバ１１３の上下方向高さは車幅方向に一定であるが、前後方向厚さは車幅方向中央部で大きく、車幅方向両端部で小さくなっている。
【００６０】
クロスメンバ１１３の後面には、車幅方向に３分割されたバンパービーム１１４が取り付けられる。バンパービーム１１４は、車幅方向中央に位置する中央部材１１４Ｃと、中央部材１１４Ｃの左右両側に位置する左右一対の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとからなり、左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは車体中心面に対して面対称な形状である。
【００６１】
中央部材１１４Ｃはカーボン不連続繊維を骨材とするＣＦＲＰ製の部材であり、平坦な連結壁１１４ａと、連結壁１１４ａの後面に形成された複数の縦リブ１１４ｂ…と、連結壁１１４ａの後面に形成された複数の横リブ１１４ｃ…とを備えており、上下方向に延びる縦リブ１１４ｂ…と左右方向に延びる横リブ１１４ｃ…とは格子点１１４ｄ…において相互に格子状に交差する。連結壁１１４ａの左右両側縁には縦リブ１１４ｂ…が形成されておらず、かつ連結壁１１４ａの上縁および下縁には横リブ１１４ｃ…が形成されていないため、格子点１１４ｄ…は連結壁１１４ａの周縁よりも内側に位置している。そして縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…は、連結壁１１４ａの周縁に最も近い格子点１１４ｄ…から前記周縁に向かって高さを減じている。
【００６２】
クロスメンバ１１３の後部部材１１３ａの前面に複数のナット１１５…が埋設されており、中央部材１１４Ｃの連結壁１１４ａを後から前に貫通する複数のボルト１１６…を前記複数のナット１１５…に締結することで、中央部材１１４Ｃがクロスメンバ１１３の後面に着脱自在に取り付けられる。
【００６３】
左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは、上述した中央部材１１４Ｃと実質的に同じ構造であるが、衝突荷重の入力方向（前後方向）の圧縮強度が中央部材１１４Ｃと端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとで異なっている。即ち、中央部材１１４Ｃの縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の厚さを、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の厚さよりも大きくすることで、両者の圧縮強度に差を持たせている。また図１０に示すように、中央部材１１４Ｃの縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃ…および格子点１１４ｄ…の密度を、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒのそれよりも密にすることで、両者の圧縮強度に差を持たせても良い。
【００６４】
バンパービーム１１４の中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは複数の縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…を有する複雑な形状であるため、金型を用いてプレス成形される。即ち、凹状のキャビティを有する雌型と凸状のコアを有する雄型とを型開きし、カーボン不連続繊維のマットに熱可塑性樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ポリプロピレン等）を含浸したプリプレグを予備加熱した状態で雌型のキャビティの上部に載置し、金型を閉じて加圧成形した後に冷却することで、中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒが成形される。
【００６５】
次に、上記構成を備えた本発明の第２の実施の形態の作用を説明する。
【００６６】
自動車が後面衝突を受けてリヤバンパーのバンパービーム１１４の一部が損傷した場合、バンパービーム１１４全体を交換すると修理コストが大きくなるが、本実施の形態によれば、バンパービーム１１４が車幅方向中央に位置する中央部材１１４Ｃと、その車幅方向両側に位置する端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとに分割されているため、損傷した部分だけを交換して損傷していない部分を引き続き使用することで、修理コストを削減することができる。このとき、中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは、クロスメンバ１１３に埋設したナット１１５…に螺合するボルト１１６…により着脱自在に固定されているため、その交換作業が極めて容易である。しかも、バンパービーム１１４を３分割したことで、それを製造する金型を小型化して初期投資を削減することができる。
【００６７】
さて、クルージング等の高速走行中におけるフルラップ衝突時には中央部材１１４Ｃおよび左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力し、７０％ラップ衝突時には中央部材１１４Ｃおよび左右一方の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力するが、上記何れの場合にも衝突荷重が入力する中央部材１１４Ｃの圧縮強度を端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの圧縮強度よりも高くしたことで、必要なエネルギー吸収性能を確保することができる。また車庫入れ等の低速走行時には端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力する可能性が高くなるが、その際の衝突荷重は比較的に小さいものである。よって、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの圧縮強度を中央部材１１４Ｃの圧縮強度よりも低くすることで、バンパービーム１１４の重量を削減することができる。
【００６８】
このように、バンパービーム１１４を中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに３分割したことで、バンパービーム１１４のエネルギー吸収性能および軽量化を容易に両立させることが可能となる。
【００６９】
またバンパービーム１１４への衝突荷重の入力時に、連結壁１１４ａから後方に突出する縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃおよび格子点１１４ｄ…が圧壊して衝突エネルギーを吸収するが、連結壁１１４ａの左右両側縁には縦リブ１１４ｂ…が形成されておらず、かつ連結壁１１４ａの上縁および下縁には横リブ１１４ｃ…が形成されておらず、格子点１１４ｄ…は連結壁１１４ａの周縁よりも内側に位置しているため、強度の高い格子点１１４ｄ…が圧壊して大きなエネルギー吸収効果が発揮されるだけでなく、連結壁１１４ａの周縁には格子点１１４ｄ…が存在しないために縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の潰れ残りがなくなってエネルギー吸収効果が高められる。
【００７０】
以上のように、縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃ…および格子点１１４ｄ…が潰れ残りなく圧壊することでバンパービーム１１４のエネルギー吸収量が増加するため、その分だけクロスメンバ１１３やリヤサイドフレーム１１，１１の強度（エネルギー吸収量）を低下させることが可能となり、全体として車体重量の低減に寄与することができる（図９参照）。
【００７１】
しかも、縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…は、連結壁１１４ａの周縁に最も近い格子点１１４ｄ…から前記周縁に向かって高さを減じているため、バンパービーム１１４を覆うバンパーフェイス１１７（図８参照）が縦リブ１１４ｂ…や横リブ１１４ｃ…と干渉し難くなり、バンパーフェイス１１７をバンパービーム１１４に接近させて車体の小型化を図ることができる。
【００７２】
またクロスメンバ１１３の断面積は車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加するので（図８参照）、高速衝突時に大きな衝突荷重が入力するクロスメンバ１１３の中央部の剪断破壊を防止することができる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７４】
例えば、本発明のサイドフレームは実施の形態のリヤサイドフレーム１１に限定されず、フロントサイドフレームであっても良い。
【００７５】
また実施の形態のリヤサイドフレーム１１は後端部分１７を備えているが、後端部分１７は必ずしも必要ではなく、第１部分１３がリヤサイドフレーム１１の後端に位置していても良い。
【００７６】
また実施の形態のリヤサイドフレーム１１は第１部分１３〜第４部分１６に分割されているが、その分割は任意であり、各部分の繊維強化樹脂層の積層数も任意である。
【００７７】
また本発明の繊維強化樹脂は実施の形態のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）に限定されず、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等の他種のＦＲＰであっても良い。
【図１】
2015037443.tif 000003
【図２】
2015037443.tif 000004
【図３】
2015037443.tif 000005
【図４】
2015037443.tif 000006
【図５】
2015037443.tif 000007
【図６】
2015037443.tif 000008
【図７】
2015037443.tif 000009
【図８】
2015037443.tif 000010
【図９】
2015037443.tif 000011
【図１０】
2015037443.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月29日(2014.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレーム（１１）を、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、
前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて増加し、
前記荷重入力端部（１７）は、前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面（１７ａ）を備えるとともに、前記荷重入力端部（１７）の近傍よりも前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは、繊維配向角が９０°であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記サイドフレーム（１１）は、前記荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて、前記０°繊維強化樹脂層の積層数が増加することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された前記傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５°あるいは−４５°であることを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項６】
前記複数の繊維強化樹脂層は、同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項４または請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項７】
前記プリプレグは、前記複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なることを特徴とする、請求項６に記載の自動車の車体構造。
【請求項８】
車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレーム（１１）を、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、
前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて増加し、
前記サイドフレーム（１１）の端部に車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバ（１１３）を接続し、前記クロスメンバ（１１３）の前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービーム（１１４）を支持し、前記バンパービーム（１１４）は、車幅方向中央に配置された中央部材（１１４Ｃ）と、前記中央部材（１１４Ｃ）の車幅方向両側に配置された一対の端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）とからなり、前記中央部材（１１４Ｃ）は前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）よりも圧縮強度が高いことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項９】
前記バンパービーム（１１４）は、格子状に配置された複数の縦リブ（１１４ｂ）および複数の横リブ（１１４ｃ）を備え、前記縦リブ（１１４ｂ）および前記横リブ（１１４ｃ）が交差する格子点（１１４ｄ）は前記バンパービーム（１１４）の周縁よりも内側に位置することを特徴とする、請求項８に記載の自動車の車体構造。
【請求項１０】
前記中央部材（１１４Ｃ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度は、前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度よりも高いことを特徴とする、請求項９に記載の自動車の車体構造。
【請求項１１】
前記クロスメンバ（１１３）の断面積は、車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加することを特徴とする、請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項１２】
前記クロスメンバ（１１３）にナット（１１５）を固定し、前記バンパービーム（１１４）を貫通するボルト（１１６）を前記ナット（１１５）に締結することを特徴とする、請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月17日(2016.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレーム（１１）を、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、
前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて増加し、
前記荷重入力端部（１７）は、前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面（１７ａ）を備えるとともに、前記荷重入力端部（１７）の近傍よりも前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは、繊維配向角が９０°であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【請求項３】
前記サイドフレーム（１１）は、前記荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて、前記０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項４】
少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された前記傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
前記複数の繊維強化樹脂層は、同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項６】
前記プリプレグは、前記複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なることを特徴とする、請求項５に記載の自動車の車体構造。
【請求項７】
車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレーム（１１）を、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、
前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレーム（１１）の荷重入力端部（１７）の近傍から反対側の端部に向けて増加し、
前記サイドフレーム（１１）の端部に車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバ（１１３）を接続し、前記クロスメンバ（１１３）の前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービーム（１１４）を支持し、前記バンパービーム（１１４）は、車幅方向中央に配置された中央部材（１１４Ｃ）と、前記中央部材（１１４Ｃ）の車幅方向両側に配置された一対の端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）とからなり、前記中央部材（１１４Ｃ）は前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）よりも圧縮強度が高いことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項８】
前記バンパービーム（１１４）は、格子状に配置された複数の縦リブ（１１４ｂ）および複数の横リブ（１１４ｃ）を備え、前記縦リブ（１１４ｂ）および前記横リブ（１１４ｃ）が交差する格子点（１１４ｄ）は前記バンパービーム（１１４）の周縁よりも内側に位置することを特徴とする、請求項７に記載の自動車の車体構造。
【請求項９】
前記中央部材（１１４Ｃ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度は、前記端部部材（１１４Ｌ，１１４Ｒ）の前記格子点（１１４ｄ）の密度よりも高いことを特徴とする、請求項８に記載の自動車の車体構造。
【請求項１０】
前記クロスメンバ（１１３）の断面積は、車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加することを特徴とする、請求項７〜請求項９の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項１１】
前記クロスメンバ（１１３）にナット（１１５）を固定し、前記バンパービーム（１１４）を貫通するボルト（１１６）を前記ナット（１１５）に締結することを特徴とする、請求項７〜請求項１０の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームを、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（繊維強化樹脂）製の厚肉の筒状体において、その外層部は繊維配向角が９０°（軸直角方向）の繊維を０°（軸方向）の繊維よりも多くし、その内層部は繊維配向角が０°（軸方向）の繊維を９０°（軸直角方向）の繊維よりも多くすることで、軸方向の荷重が入力したときに外層部の剥がれを防止して安定したエネルギー吸収を可能にしたものが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
また車体前部に車幅方向に配置されたバンパービームの前面に１２個のセルに分割された衝撃吸収部材を設け、衝撃吸収部材の前面を軟質のバンパーフェイスで覆うことで、歩行者の足との衝突時には数個のセルだけを大きなストロークで変形させて衝撃を小さく抑えるとともに、他車両等との衝突時には更に多数のセルを小さいストロークで変形させて車体の損傷を最小限に抑えるものが、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特許第３８３７８１８号公報
【特許文献２】日本特開２００４−２３７８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のものは、外層部および内層部の繊維配向角が筒状体の長手方向（軸方向）に沿って一定であるため、筒状体の一端部に軸方向の荷重が入力した場合に、大きな曲げモーメントが作用する他端部側が屈曲してしまい、筒状体が荷重の入力方向に対して傾くことで、一端部側から他端部側に向けて順次圧壊して効率的なエネルギー吸収を行うことができない可能性がある。
【０００６】
また上記特許文献２のものは、バンパービームが金属あるいは繊維強化樹脂で一体に形成された中空閉断面の部材で構成されているため、衝突によりバンパービームの一部に損傷を受けた場合であっても、バンパービーム全体を交換することが必要となって修理コストが増加する問題があった。しかも衝撃吸収部材が同一構造の１２個のセルにより構成されるので、衝突荷重が入力する位置に応じてエネルギー吸収量を調整することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、筒状閉断面を有する繊維強化樹脂製のサイドフレームのエネルギー吸収効果を高め、バンパービームが損傷を受けたときの修理コストが小さく、しかも衝突荷重が入力する位置に応じてバンパービームのエネルギー吸収量を容易に調整することが可能な自動車の車体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれば、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームを、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレームの荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて増加し、前記荷重入力端部は、前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面を備えるとともに、前記荷重入力端部の近傍よりも前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【０００９】
また本発明の第２の特徴によれば、前記第１の特徴に加えて、前記傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは、繊維配向角が９０°であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１０】
また本発明の第３の特徴によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記サイドフレームは、前記荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて、前記０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１１】
また本発明の第４の特徴によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された前記傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１２】
また本発明の第５の特徴によれば、前記第１〜第４の何れか１つの特徴に加えて、前記複数の繊維強化樹脂層は、同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１３】
また本発明の第６の特徴によれば、前記第５の特徴に加えて、前記プリプレグは、前記複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第７の特徴によれば、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームを、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の車体構造であって、前記複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、前記傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、前記サイドフレームの荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて増加し、前記サイドフレームの端部に車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバを接続し、前記クロスメンバの前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービームを支持し、前記バンパービームは、車幅方向中央に配置された中央部材と、前記中央部材の車幅方向両側に配置された一対の端部部材とからなり、前記中央部材は前記端部部材よりも圧縮強度が高いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１５】
また本発明の第８の特徴によれば、前記第７の特徴に加えて、前記バンパービームは、格子状に配置された複数の縦リブおよび複数の横リブを備え、前記縦リブおよび前記横リブが交差する格子点は前記バンパービームの周縁よりも内側に位置することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１６】
また本発明の第９の特徴によれば、前記第８の特徴に加えて、前記中央部材の前記格子点の密度は、前記端部部材の前記格子点の密度よりも高いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１７】
また本発明の第１０の特徴によれば、前記第７〜第９の何れか１つの特徴に加えて、前記クロスメンバの断面積は、車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１８】
また本発明の第１１の特徴によれば、前記第７〜第１０の何れか１つの特徴に加えて、前記クロスメンバにナットを固定し、前記バンパービームを貫通するボルトを前記ナットに締結することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１９】
尚、実施の形態のリヤサイドフレーム１１は本発明のサイドフレームに対応し、実施の形態の後端部分１７は本発明の荷重入力端部に対応し、実施の形態のフランジ１７ａは本発明の荷重入力面に対応する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の特徴によれば、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置される筒状閉断面のサイドフレームは、前後方向に対する連続繊維の繊維配向角が異なる複数の繊維強化樹脂層を積層して構成される。複数の繊維強化樹脂層は、繊維配向角が０°の０°繊維強化樹脂層と、繊維配向角が０°以外の傾斜繊維強化樹脂層とからなり、傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、サイドフレームの荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて増加するので、荷重入力端部の近傍の０°繊維強化樹脂層を屈曲し易くして初期荷重を低下させるとともに、荷重入力端部の反対側の端部に向けて０°繊維強化樹脂層を屈曲し難くすることで、サイドフレームを荷重の入力方向に対して傾斜させることなく、前後方向に順次圧壊させてエネルギー吸収量を増加させることができる。これにより、サイドフレームを薄肉にして軽量化を図りながら、充分なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００２１】
また、荷重入力端部は前後方向に対して斜めに傾斜する荷重入力面を備えるので、衝突荷重の入力により荷重入力端部に曲げモーメントが作用するが、荷重入力端部は荷重入力端部の近傍よりも傾斜繊維強化樹脂層の積層数が多いので、その屈曲を防止して衝突荷重を反対側の端部に向けて伝達することができる。
【００２２】
また本発明の第２の特徴によれば、傾斜繊維強化樹脂層の少なくとも一つは繊維配向角が９０°であるので、繊維配向角が９０°の傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層の座屈強度を高めて面外変形を抑制することで、０°繊維強化樹脂層のエネルギー吸収量を増加することができ、しかもサイドフレームが前後方向に順次圧壊する過程で傾斜繊維強化樹脂層の積層数の増加によりエネルギー吸収量を順次増加することができる。
【００２３】
また本発明の第３の特徴によれば、サイドフレームは荷重入力端部の近傍から反対側の端部に向けて、０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、荷重入力端部に衝突荷重が入力して反対側の端部に大きな曲げモーメントが作用しても、０゜繊維強化樹脂層の積層数が多い反対側の端部の屈曲を防止してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００２４】
また本発明の第４の特徴によれば、少なくとも積層方向最外側および積層方向最内側に積層された傾斜繊維強化樹脂層は、繊維配向角が４５゜あるいは−４５゜であるので、前後方向に対して斜めに衝突荷重が入力した場合であっても、サイドフレームの屈曲を抑制してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００２５】
また本発明の第５の特徴によれば、複数の繊維強化樹脂層は同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなるので、１種類のプリプレグを異なる方向に裁断して複数の繊維強化樹脂層を構成することで材料コストを低減することができる。
【００２６】
また本発明の第６の特徴によれば、プリプレグは複数の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なるので、プリプレグの継ぎ目の数を最小限に抑えて強度を高めながら、サイドフレームの各部で繊維強化樹脂層の積層数を変化させることができる。
【００２７】
また本発明の第７の特徴によれば、前後方向に延びる左右一対の連続繊維強化樹脂製のサイドフレームの端部に、車幅方向に延びる連続繊維強化樹脂製のクロスメンバを接続し、クロスメンバの前後方向外面に衝突荷重を受けて圧縮変形することでエネルギー吸収する不連続繊維強化樹脂製のバンパービームを支持する。バンパービームは、車幅方向中央に配置された中央部材と、中央部材の車幅方向両側に配置された一対の端部部材とからなるので、バンパービームの一部が損傷した場合に、損傷した中央部材あるいは端部部材だけを交換することで修理コストを削減することができる。しかも中央部材は端部部材よりも圧縮強度が高いので、クルージング等の高速走行時に衝突荷重が入力する可能性が高い中央部材のエネルギー吸収量を大きくできるだけでなく、車庫入れ等の低速走行時に衝突荷重が入力する可能性が高い端部部材の重量を削減することができ、これによりバンパービームのエネルギー吸収性および軽量化を両立させることができる。更に、バンパービームを３分割したことで、それを製造する金型を小型化して初期投資を削減することができる。
【００２８】
また本発明の第８の特徴によれば、バンパービームは格子状に配置された複数の縦リブおよび複数の横リブを備え、縦リブおよび横リブが交差する格子点はバンパービームの周縁よりも内側に位置するので、剛性が高い格子点が衝突荷重で潰れて大きなエネルギー吸収効果が発揮されるだけでなく、バンパービームの周縁よりも内側に位置する格子点が潰れることで縦リブおよび横リブの潰れ残りがなくなってエネルギー吸収効果が更に高まり、しかもバンパービームの周縁における縦リブおよび横リブの突出高さを低減することで、バンパービームがバンパーフェイスと干渉するのを防止することができる。
【００２９】
また本発明の第９の特徴によれば、中央部材の格子点の密度は端部部材の格子点の密度よりも高いので、端部部材に比べて大きな衝突荷重が入力する確立が高い中央部材の強度を端部部材の強度よりも高めることができる。
【００３０】
また本発明の第１０の特徴によれば、クロスメンバの断面積は車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加するので、高速衝突時に大きな衝突荷重が入力するクロスメンバの中央部の剪断破壊を防止することができる。
【００３１】
また本発明の第１１の特徴によれば、クロスメンバにナットを固定し、バンパービームを貫通するボルトをナットに締結するので、バンパービームをクロスメンバに容易に着脱することが可能となって損傷したバンパービームの交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は自動車の車体後部骨格の平面図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３はリヤサイドフレームの繊維強化樹脂層の積層状態を示す図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４はリヤサイドフレームの繊維強化樹脂層の積層状態を示す表である。（第１の実施の形態）
【図５】図５は  衝突荷重によるリヤサイドフレームの変形ストロークと荷重との関係を示すグラフである。（第１の実施の形態）
【図６】図６は自動車の車体後部の骨格を示す平面図である。（第２の実施の形態）
【図７】図７は図６の７方向矢視図である。（第２の実施の形態）
【図８】図８は図６の８Ａ−８Ａ線断面図および８Ｂ−８Ｂ線断面図である。（第２の実施の形態）
【図９】図９は後面衝突によるリヤバンパーのストロークと発生荷重との関係を示すグラフである。（第２の実施の形態）
【図１０】図１０はバンパービームの他の実施の形態を示す図である。（第２の実施の形態）
【符号の説明】
【００３３】
１１            リヤサイドフレーム（サイドフレーム）
１７            後端部分（荷重入力端部）
１７ａ          フランジ（荷重入力面）
１１３          クロスメンバ
１１４          バンパービーム
１１４Ｃ        中央部材
１１４Ｌ、１１４Ｒ      端部部材
１１４ｂ        縦リブ
１１４ｃ        横リブ
１１４ｄ        格子点
１１５          ナット
１１６          ボルト
【発明を実施するための形態】
【００３４】
添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。
【第１の実施の形態】
【００３５】
先ず、図１〜図５に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００３６】
図１に示すように、自動車の車体後部には左右一対のリヤサイドフレーム１１，１１が前後方向に配置されており、左右のリヤサイドフレーム１１，１１の後端間が車幅方向に延びるリヤバンパービーム１２で接続される。リヤサイドフレーム１１，１１およびリヤバンパービーム１２は、カーボンの連続繊維を一方向に引き揃えた連続繊維層を複数層に積層して樹脂で固めたＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）製である。
【００３７】
図２に示すように、リヤサイドフレーム１１は矩形状断面を有する中空筒状部材であり、繊維強化樹脂層の積層数が異なる四つの部分に分かれている。即ち、リヤサイドフレーム１１は、後面衝突の衝突荷重が入力する後端部側から前端部側に向けて順番に第１部分１３、第２部分１４、第３部分１５および第４部分１６に分かれており、第１部分１３の後方には短い後端部分１７が設けられる。後端部分１７の後面には平板状のフランジ１７ａが設けられており、フランジ１７ａがリヤバンパービーム１２の前面に固定される。フランジ１７ａは、車幅方向外端が前方に偏倚するように傾斜している（図１参照）。
【００３８】
図２〜図４に示すように、リヤサイドフレーム１１の繊維強化樹脂層の積層数は、第１部分１３が１０層であり、第２部分１４が１２層であり、第３部分１５が１４層であり、第４部分１６が１８層であり、後端部分１７が１２層である。各部分の繊維強化樹脂層は、積層方向中央の対称面に対して表面側および裏面側が対称に積層される。繊維強化樹脂層の連続繊維の繊維配向角は、リヤサイドフレーム１１の長手方向（前後方向）に対する角度で定義され、０°は長手方向と平行であることを示し、±４５°は長手方向に対して左右に４５°傾斜することを示し、９０°は長手方向に対して９０°で交差することを示している。
【００３９】
１８層に積層された第４部分１６は、対称面の外側に第１層〜第９層が積層され、対称面の内側に第１′層〜第９′層が積層される。対称面の両側の第１層および第１′層は０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第２、３層および第２′、３′層は±４５°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第４層および第４′層は０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第５〜７層および第５′〜７′層は９０°繊維強化樹脂層であり、対称面の両側の第８、９層および第８′、９′層は±４５°繊維強化樹脂層である。
【００４０】
第４部分１６の後端で、第１層および第１′層（０°繊維強化樹脂層）と、第３層および第３′層（４５°繊維強化樹脂層）とが途切れており、よって第４部分１６の後方に連なる第３部分１５は第１層、第１′層、第３層および第３′層を持たない１４層構造となる。
【００４１】
第３部分１５の後端で、第２層および第２′層（−４５°繊維強化樹脂層）が途切れており、よって第３部分１５の後方に連なる第２部分１４は第１層、第１′層、第２層、第２′層、第３層および第３′層を持たない１２層構造となる。
【００４２】
第２部分１４の後端で、第５層および第５′層（９０°繊維強化樹脂層）が途切れており、よって第２部分１４の後方に連なる第１部分１３は第１層、第１′層、第２層、第２′層、第３層、第３′層、第５層および第５′層を持たない１０層構造となる。
【００４３】
そして第１部分１３の後端に連なる後端部分１７は、第１部分１３に短い第５層および第５′層（９０°繊維強化樹脂層）を付加することで、第２部分１４と同じ１２層構造となる。
【００４４】
かかる構造のリヤサイドフレーム１１は、カーボン連続繊維を一方向に引き揃えたシートに熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを所定形状に裁断し、複数枚のプリプレグを積層した状態で樹脂を加熱硬化させることで製造される。その際に、本実施の形態では１種類のプリプレグの裁断方向を異ならせることで、０°繊維強化樹脂層、±４５°繊維強化樹脂層および９０°繊維強化樹脂層を得ることができ、これら複数枚のプリプレグの前後方向の長さを異ならせるとともに、前後方向位置をずらすことで、図４の表に示す積層状態を実現することができる。
【００４５】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００４６】
自動車が後面衝突を受けてリヤバンパービーム１２に前向きの衝突荷重が入力すると、その衝突荷重はリヤバンパービーム１２からフランジ１７ａを介してリヤサイドフレーム１１の後端部分１７に前後方向の圧縮荷重として入力し、この圧縮荷重でリヤサイドフレーム１１が前後方向に圧壊することで衝突エネルギーを吸収する。
【００４７】
その際に、リヤサイドフレーム１１は０°繊維強化樹脂層と傾斜繊維強化樹脂層（±４５°繊維強化樹脂層および９０°繊維強化樹脂層）とからなり、衝突荷重が入力する後端部分１７に近い第１部分１３から遠い第４部分１６に向かって傾斜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、つまり傾斜繊維強化樹脂層の積層数は、第１部分１３が８層、第２部分１４が１０層、第３部分１５が１２層、第４部分１６が１４層なので、連続繊維が荷重の入力方向と平行であるために座屈し易い０°繊維強化樹脂層の強度が後方から前方に向かって順次高まるように傾斜繊維強化樹脂層で補強することができる。
【００４８】
その結果、後端部分１７の近傍の第１部分１３の０°繊維強化樹脂層を屈曲し易くして初期荷重を低下させるとともに、その反対側の前端部に向けて０°繊維強化樹脂層を屈曲し難くすることで、リヤサイドフレーム１１を荷重の入力方向に対して傾斜させることなく、後端から前端に向かって順次圧壊させてエネルギー吸収量を増加させることができる。これにより、リヤサイドフレーム１１を薄肉にして軽量化を図りながら、充分なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００４９】
図５は、衝突荷重によるリヤサイドフレーム１１の変形ストロークと荷重との関係を示すグラフである。
【００５０】
破線のラインはリヤサイドフレーム１１を０°繊維強化樹脂層だけで構成した場合の理論値であり、変形ストロークに対して大きな荷重を発生して高いエネルギー吸収効果が見込まれる。鎖線のラインは上記理論値に対する実測値であり、発生する荷重が理論値に比べて大幅に減少している。その理由は、０°繊維強化樹脂層は、その軸方向に入力する初期荷重で樹脂が破壊して連続繊維が屈曲してしまい、充分な荷重を発生できないためである。実線は本実施の形態を示すもので、傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層を覆うことで、０°繊維強化樹脂層を屈曲させることなく軸方向に圧壊し、充分な荷重を発生することが可能となる。しかも傾斜繊維強化樹脂層の層数を第１部分１３から第４部分１６に向けて順次増加させることで、変形ストロークの増加に応じて荷重を漸増させることができる。
【００５１】
また傾斜繊維強化樹脂層は繊維配向角が９０°のものを含むので、繊維配向角が９０°の傾斜繊維強化樹脂層で０°繊維強化樹脂層の座屈強度を高めて面外変形を抑制することで、０°繊維強化樹脂層のエネルギー吸収量を効果的に増加することができる。
【００５２】
またリヤサイドフレーム１１の後端部分１７は前後方向に対して斜めに傾斜するフランジ１７ａを備えるので、後面衝突の衝突荷重の入力により後端部分１７に車幅方向の荷重が加わってリヤサイドフレーム１１に曲げモーメントが作用するが、後端部分１７はそれに連続する第１部分１３よりも傾斜繊維強化樹脂層の積層数が第５層および第５′層の分だけ多いので、その後端部分１７の屈曲を防止して衝突荷重をリヤサイドフレーム１１の前端に向けて伝達することができる。
【００５３】
またリヤサイドフレーム１１は後端部分１７に連続する第１部分１３から第４部分１６に向けて０゜繊維強化樹脂層の積層数が増加するので、つまり第４部分１６は第１〜第３部分１３，１４，１５が持たない第１層および第１′層の０°繊維強化樹脂層を持つため、後端部分１７衝突荷重が入力して反対側の第４部分１６に大きな曲げモーメントが作用しても、０゜繊維強化樹脂層の積層数が多い第４部分１６の屈曲を防止してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００５４】
またリヤサイドフレーム１１の積層方向最外側および積層方向最内側に積層された傾斜繊維強化樹脂層（第９層および第９′層）は繊維配向角が４５゜であるので、前後方向に対して斜めに衝突荷重が入力した場合であっても、リヤサイドフレーム１１の屈曲を抑制してエネルギー吸収量を確保することができる。
【００５５】
また第１層〜第９層および第１′層〜第９′層の繊維強化樹脂層は同一方向に引き揃えた連続繊維を樹脂で固めた１種類のプリプレグからなるので、１種類のプリプレグを異なる方向に裁断して複数の繊維強化樹脂層を構成することで材料コストを低減することができる。しかもプリプレグは第１層〜第９層および第１′層〜第９′層の繊維強化樹脂層に応じて前後方向の長さが異なるので、プリプレグの継ぎ目の数を最小限に抑えて強度を高めながら、リヤサイドフレーム１１の各部で繊維強化樹脂層の積層数を変化させることができる。
【第２の実施の形態】
【００５６】
次に、図６〜図１０に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態に対応する部材は同じ符号を用いて表示した。
【００５７】
図６〜図８に示すように、左右一対のリヤサイドフレーム１１，１１の後端に設けた取付フランジ１１２，１１２に車幅方向に延びるクロスメンバ１１３の前面が固定される。クロスメンバ１１３はリヤサイドフレーム１１，１１と同様にＣＦＲＰ製の中空閉断面の部材であり、その骨材であるカーボン連続繊維はクロスメンバ１１３の長手方向（車幅方向）に沿って配置される。
【００５８】
クロスメンバ１１３は車幅方向中央部が後方に突出するように弧状に湾曲した部材であり、板状の後部部材１１３ａと、後面が開放するハット状断面の前部部材１１３ｂとを結合して中空閉断面に構成される。クロスメンバ１１３の上下方向高さは車幅方向に一定であるが、前後方向厚さは車幅方向中央部で大きく、車幅方向両端部で小さくなっている。
【００５９】
クロスメンバ１１３の後面には、車幅方向に３分割されたバンパービーム１１４が取り付けられる。バンパービーム１１４は、車幅方向中央に位置する中央部材１１４Ｃと、中央部材１１４Ｃの左右両側に位置する左右一対の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとからなり、左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは車体中心面に対して面対称な形状である。
【００６０】
中央部材１１４Ｃはカーボン不連続繊維を骨材とするＣＦＲＰ製の部材であり、平坦な連結壁１１４ａと、連結壁１１４ａの後面に形成された複数の縦リブ１１４ｂ…と、連結壁１１４ａの後面に形成された複数の横リブ１１４ｃ…とを備えており、上下方向に延びる縦リブ１１４ｂ…と左右方向に延びる横リブ１１４ｃ…とは格子点１１４ｄ…において相互に格子状に交差する。連結壁１１４ａの左右両側縁には縦リブ１１４ｂ…が形成されておらず、かつ連結壁１１４ａの上縁および下縁には横リブ１１４ｃ…が形成されていないため、格子点１１４ｄ…は連結壁１１４ａの周縁よりも内側に位置している。そして縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…は、連結壁１１４ａの周縁に最も近い格子点１１４ｄ…から前記周縁に向かって高さを減じている。
【００６１】
クロスメンバ１１３の後部部材１１３ａの前面に複数のナット１１５…が埋設されており、中央部材１１４Ｃの連結壁１１４ａを後から前に貫通する複数のボルト１１６…を前記複数のナット１１５…に締結することで、中央部材１１４Ｃがクロスメンバ１１３の後面に着脱自在に取り付けられる。
【００６２】
左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは、上述した中央部材１１４Ｃと実質的に同じ構造であるが、衝突荷重の入力方向（前後方向）の圧縮強度が中央部材１１４Ｃと端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとで異なっている。即ち、中央部材１１４Ｃの縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の厚さを、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の厚さよりも大きくすることで、両者の圧縮強度に差を持たせている。また図１０に示すように、中央部材１１４Ｃの縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃ…および格子点１１４ｄ…の密度を、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒのそれよりも密にすることで、両者の圧縮強度に差を持たせても良い。
【００６３】
バンパービーム１１４の中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは複数の縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…を有する複雑な形状であるため、金型を用いてプレス成形される。即ち、凹状のキャビティを有する雌型と凸状のコアを有する雄型とを型開きし、カーボン不連続繊維のマットに熱可塑性樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ポリプロピレン等）を含浸したプリプレグを予備加熱した状態で雌型のキャビティの上部に載置し、金型を閉じて加圧成形した後に冷却することで、中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒが成形される。
【００６４】
次に、上記構成を備えた本発明の第２の実施の形態の作用を説明する。
【００６５】
自動車が後面衝突を受けてリヤバンパーのバンパービーム１１４の一部が損傷した場合、バンパービーム１１４全体を交換すると修理コストが大きくなるが、本実施の形態によれば、バンパービーム１１４が車幅方向中央に位置する中央部材１１４Ｃと、その車幅方向両側に位置する端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒとに分割されているため、損傷した部分だけを交換して損傷していない部分を引き続き使用することで、修理コストを削減することができる。このとき、中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒは、クロスメンバ１１３に埋設したナット１１５…に螺合するボルト１１６…により着脱自在に固定されているため、その交換作業が極めて容易である。しかも、バンパービーム１１４を３分割したことで、それを製造する金型を小型化して初期投資を削減することができる。
【００６６】
さて、クルージング等の高速走行中におけるフルラップ衝突時には中央部材１１４Ｃおよび左右の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力し、７０％ラップ衝突時には中央部材１１４Ｃおよび左右一方の端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力するが、上記何れの場合にも衝突荷重が入力する中央部材１１４Ｃの圧縮強度を端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの圧縮強度よりも高くしたことで、必要なエネルギー吸収性能を確保することができる。また車庫入れ等の低速走行時には端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに衝突荷重が入力する可能性が高くなるが、その際の衝突荷重は比較的に小さいものである。よって、端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒの圧縮強度を中央部材１１４Ｃの圧縮強度よりも低くすることで、バンパービーム１１４の重量を削減することができる。
【００６７】
このように、バンパービーム１１４を中央部材１１４Ｃおよび端部部材１１４Ｌ，１１４Ｒに３分割したことで、バンパービーム１１４のエネルギー吸収性能および軽量化を容易に両立させることが可能となる。
【００６８】
またバンパービーム１１４への衝突荷重の入力時に、連結壁１１４ａから後方に突出する縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃおよび格子点１１４ｄ…が圧壊して衝突エネルギーを吸収するが、連結壁１１４ａの左右両側縁には縦リブ１１４ｂ…が形成されておらず、かつ連結壁１１４ａの上縁および下縁には横リブ１１４ｃ…が形成されておらず、格子点１１４ｄ…は連結壁１１４ａの周縁よりも内側に位置しているため、強度の高い格子点１１４ｄ…が圧壊して大きなエネルギー吸収効果が発揮されるだけでなく、連結壁１１４ａの周縁には格子点１１４ｄ…が存在しないために縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…の潰れ残りがなくなってエネルギー吸収効果が高められる。
【００６９】
以上のように、縦リブ１１４ｂ…、横リブ１１４ｃ…および格子点１１４ｄ…が潰れ残りなく圧壊することでバンパービーム１１４のエネルギー吸収量が増加するため、その分だけクロスメンバ１１３やリヤサイドフレーム１１，１１の強度（エネルギー吸収量）を低下させることが可能となり、全体として車体重量の低減に寄与することができる（図９参照）。
【００７０】
しかも、縦リブ１１４ｂ…および横リブ１１４ｃ…は、連結壁１１４ａの周縁に最も近い格子点１１４ｄ…から前記周縁に向かって高さを減じているため、バンパービーム１１４を覆うバンパーフェイス１１７（図８参照）が縦リブ１１４ｂ…や横リブ１１４ｃ…と干渉し難くなり、バンパーフェイス１１７をバンパービーム１１４に接近させて車体の小型化を図ることができる。
【００７１】
またクロスメンバ１１３の断面積は車幅方向端部から車幅方向中央部に向かって増加するので（図８参照）、高速衝突時に大きな衝突荷重が入力するクロスメンバ１１３の中央部の剪断破壊を防止することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７３】
例えば、本発明のサイドフレームは実施の形態のリヤサイドフレーム１１に限定されず、フロントサイドフレームであっても良い。
【００７４】
また実施の形態のリヤサイドフレーム１１は後端部分１７を備えているが、後端部分１７は必ずしも必要ではなく、第１部分１３がリヤサイドフレーム１１の後端に位置していても良い。
【００７５】
また実施の形態のリヤサイドフレーム１１は第１部分１３〜第４部分１６に分割されているが、その分割は任意であり、各部分の繊維強化樹脂層の積層数も任意である。
【００７６】
また本発明の繊維強化樹脂は実施の形態のＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）に限定されず、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等の他種のＦＲＰであっても良い。
【国際調査報告】
2015037443.tif 000013
2015037443.tif 000014
2015037443.tif 000015
2015037443.tif 000016