(57)【要約】【課題】従来のＦＲＰ製のものと同等に十分な剛性を有しながら、軽量であり、しかも衝突の際には乗員の衝撃力を緩和することのできる自動車部材を提供する。【解決手段】本発明は、強化繊維材とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂製の自動車ルーフ１において、該ルーフ１の天井部分３が繊維強化樹脂の単板構造であって、かつ、天井周辺部分２が芯材の両面に繊維強化樹脂板を接着してなるサンドイッチ構造であることを特徴とする自動車ルーフである。【選択図】図２
2004051030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維材とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂製の自動車ルーフにおいて、該ルーフの天井部分が繊維強化樹脂の単板構造であって、かつ、天井周辺部分が芯材の両面に繊維強化樹脂板を接着してなるサンドイッチ構造であることを特徴とする自動車ルーフ。
【請求項２】
断面がサンドイッチ構造であって、かつ次式で示す座屈許容係数が０．８以上であることを特徴とする請求項１に記載の自動車ルーフ。
座屈許容係数＝Ｅｆ×Ｅｃ×（ｔ／ｂ）２（Ｎ２／ｍｍ４）
ここで、Ｅｆ：繊維強化樹脂板の引張弾性率（ＧＰａ）
Ｅｃ：芯材の弾性率（ＭＰａ）
ｔ：繊維強化樹脂板の板厚（ｍｍ）
ｂ：サンドイッチ構造の幅（ｍｍ）
【請求項３】
強化繊維材は、引張弾性率が１９０ＧＰａ以上であって、かつ、破断ひずみエネルギーが３９．０ｍｍ・Ｎ／ｍｍ３以上の炭素繊維であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動ルーフ。
【請求項４】
強化繊維材は、炭素繊維織物であって、かつ炭素繊維織物の糸幅（ｗｍｍ）と糸厚み（ｔｍｍ）の比率（ｗ／ｔ）が２０以上である扁平糸織物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車ルーフ。
【請求項５】
天井部分の単板構造の厚さが０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動車ルーフ。
【請求項６】
芯材の弾性率が５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車ルーフ。
【請求項７】
芯材がプラスチック発泡体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自動車ルーフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばオープンカーなどに用いられる着脱可能な、あるいは開閉可能な軽量かつ高剛性で耐貫通性に優れたＦＲＰ製自動車ルーフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと略す）は、軽量、高剛性、高強度であることから、主に航空機分野を中心にして様々な分野に適用されてきた。近年では、全世界的な環境問題への意識の高まりや省資源の観点から、輸送機器の車体や部材を軽量化し、省エネルギーや低燃費を実現しようとする機運が高まっており、輸送機器の中でも特に自動車部材に軽量化が見込めるＦＲＰを適用しようとする動きが広がっている。
【０００３】
ＦＲＰを自動車に適用した例としては、例えば特開２００２−１２７９４４号公報のＦＲＰ製の自動車ルーフが知られている。このルーフは補強繊維を連続繊維からなる織物基材で構成し、織物基材に継ぎ目が無い構成を取ることにより、軽量、高剛性であり、さらに、耐貫通性にも優れた自動車ルーフを提案している。
【０００４】
耐貫通性とは、自動車が走行中に飛来物がルーフに衝突し、ルーフを貫通して乗員の安全を害することが無いよう、ネット等を設けて飛来物の貫通を防ぐ能力のことである。ＦＲＰでこの耐貫通性を確保するためには、前述の特開２００２−１２７９４４号公報のように、ＦＲＰを連続繊維からなる織物基材で構成するか、あるいはサンドイッチ構造とよばれる断面構造のＦＲＰを用いるのが有効であることが知られている。サンドイッチ構造とは、ルーフの上面を形成する層と下面を形成する層の間にコア材が介在する構造であり、コア材の厚みを厚くすることによって、コア材がブロックの役割を果たし、耐貫通性を容易に上げることができる。また、コア材にはハニカム材やプラスチック発泡材といった比重の軽い材質を用いることで、コア材を厚くしてもＦＲＰの特徴である軽量性を損なうこともない。さらにコア材の厚みを厚くすることで剛性も上げることができる。その他、サンドイッチ構造とすることで断熱性や耐振動性が向上するなど様々なメリットが享受できる。すなわち、従来の自動車業界の常識に鑑みると、ＦＲＰをサンドイッチ構造として自動車ルーフを設計する場合、単にコア材の厚みを厚くすることによって軽量、高剛性でかつ耐貫通性などその他全ての必要性能を備えることができたのである。
【０００５】
しかしながら、近年自動車業界では、前述した軽量化や高剛性、耐貫通性に加えて、乗員の衝突安全性が関心を集めている。衝突安全性とは、自動車が外壁や鉄柱などの障害物に衝突した際、乗員の安全を確保できているかという指標であり、この衝突安全性は大きく分けて２つの視点から評価される。まず、衝突により自動車が大破しても、乗員が存在しているサバイバルゾーンと呼ばれる空間（一般的には室内空間とほぼ同義である）は大破することなく、乗員の安全が守られることである。この場合、サバイバルゾーンを構成する部材に求められる性能は高剛性であることであり、このことはサバイバルゾーンの一部を構成しているルーフについても求められる性能である。
【０００６】
そして、もう一つは、自動車の衝突により、乗員が室内で激しく揺られ、室内の内壁、特に天井などに頭部をぶつけた際に、乗員が致命的な外傷を負ってしまう危険性であり、一般には頭部衝撃値と呼ばれる指標で判定される。この頭部衝撃値は、室内の内壁、特に天井を構成している部材、すなわち自動車ルーフの剛性が高いと、それだけ衝突の際の衝撃力が乗員に跳ね返ってしまい、頭部衝撃値は高い値を示す。これは乗員が致命的な外傷を負っていしまい、乗員の安全性が著しく損ねられてしまうことを示している。頭部衝撃値を下げるためには、ルーフの剛性を低くし、乗員に跳ね返る衝撃力を低く抑える必要があるが、剛性を低くするということは、前述したサバイバルゾーンの確保、すなわち、高剛性と全く相反する特性である。
【０００７】
前述したＦＲＰ製自動車ルーフ、特にサンドイッチ構造で構成される自動車ルーフの場合、軽量で高剛性であることは非常に優れた特徴であるが、こと衝突安全性という視点からは、高剛性であることが逆に仇となり、乗員の頭部衝撃値を高めてしまい、結果として、乗員の安全性を損なってしまう可能性が否定できない。また、ルーフ全体として剛性を低くするような構造にした場合は、当初の高剛性であるというＦＲＰの持つ特徴が著しく損なわれてしまう。
【０００８】
これらの衝突安全性対策としては、ルーフの室内面側にマットなどを緩衝材として艤装する案が提案されている。しかし、マットなどの緩衝材を艤装品を用いると、乗員に跳ね返る衝撃力は吸収できるものの、部材全体としては重量増加になってしまい、当初の目的である軽量化を達成することができない。また、艤装品の材料加工費、取り付け工賃などコスト的なデメリットも顕著である。
【０００９】
このように、自動車ルーフには、サバイバルゾーンを守るための高剛性と、逆に、乗員がルーフに頭部をぶつけた際の衝撃力を緩和吸収するための低剛性という相反する性能を有し、かつ軽量で、耐貫通性にも優れた全く新しい構造が待望されて久しいのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような問題に鑑み、本発明の目的は、自動車に適用できるルーフのうち、従来のＦＲＰ製のものと同様に、軽量、高剛性で耐貫通性にも優れ、かつ、衝突の際には、乗員に跳ね返る衝撃力を緩和することのできる自動車部材を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、強化繊維材とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂製の自動車ルーフにおいて、該ルーフの天井部分が繊維強化樹脂の単板構造であって、かつ、天井周辺部分が芯材の両面に繊維強化樹脂板を接着してなるサンドイッチ構造であることを特徴とする自動車ルーフである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、天井部分に本発明の自動車ルーフ１を搭載した自動車の斜視図である。図２は、本発明の自動車ルーフ１の構造をさらに詳細に説明するための拡大斜視図で、図３は図２のルーフのＡ−Ａ矢視断面図、図４はＢ−Ｂ矢視断面図ある。
【００１３】
これらの図面に示すように、本発明の自動車ルーフ１の基本構造は、大きく分けて部材全体の剛性を保持するための天井周辺部分２と、乗員の頭部衝撃値を低く抑えるために最低限の剛性しか有しない天井部分３とからなり、これら機能の異なる２つの部分から構成されている。ここで、天井部分３とは、自動車ルーフの部分の中で実質的に天空を向いており衝突の際には乗員の頭部が衝突する部分を指し、天井周辺部分２とは、自動車ルーフの部分の中でルーフ周りのフレームやピラーなど、天井部分３以外の部分を指す。図３、４に示すように、天井周辺部分２は、その断面がＦＲＰからなる表面材４と、芯材５とを接着させたサンドイッチ構造をしており、天井部分３はＦＲＰからなる表面材４の単板のみから構成される。天井部分３を表面材４のみからなる単板構造とする事で、この部分の剛性が過度に高くなることを防ぐことができる。具体的には、自動車が衝突して、乗員が天井部分に頭部をぶつけた際、天井部分の剛性が高すぎるために衝撃力が乗員に跳ね返って頭部損傷値が高くなり、乗員が致命的な外傷を負ってしまうという危険が回避できる作用効果がある。一方で、天井周辺部分２をサンドイッチ構造とすることで、ルーフ全体としての剛性は十分に確保でき、自動車が障害物に衝突して大破しても、乗員の存在するサバイバルゾーンは大破することなく、乗員の安全を確保する事ができる。このように、ルーフの部分ごとに異なった構成を用いることにより、頭部損傷値を低く抑えるための低剛性とサバイバルゾーンを確保するための高剛性という相反する機能を同時にルーフに持たせることが可能となる。
【００１４】
表面材４は、ＦＲＰで構成される。他の金属（例えばスチール、アルミニウム合金など）と比較して、比剛性（単位重量あたりの剛性）、比強度（単位重量あたりの強度）に優れるＦＲＰを用いることで、軽量でありながら必要な剛性と、強度を有するルーフを構成する事ができる。
【００１５】
ＦＲＰは、強化繊維とマトリクス樹脂から構成され、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などが、比重と剛性強度のバランスが良く好ましい。中でも、下記の特性を有する炭素繊維は、比強度と比剛性に優れるだけでなく、耐貫通性にも優れるため特に好ましい。すなわち、用いる炭素繊維は、ＪＩＳ　Ｒ７６０１に準拠して測定される引張弾性率（Ｅ：ＧＰａ）が１９０ＧＰａ以上であり、かつ、破断ひずみエネルギー（Ｗ：ｍｍ・Ｎ／ｍｍ３）が３９．０ｍｍ・Ｎ／ｍｍ３以上のものが好ましい。なお、ここで、破断ひずみエネルギーとは、ＪＩＳ　Ｒ７６０１に準拠して測定したときの引張強度（σ：ＭＰａ）と、上記したＥ値とを用いて、次式：Ｗ＝σ２／２Ｅに基づいて算出される値のことをいう。引張弾性率Ｅが１９０ＧＰａより小さい炭素繊維を用いて表面材を構成した場合、表面材に適正な耐貫通性と剛性を付与するためには、炭素繊維を比較的多量に複合することが必要になり、その結果、表面材の重量は重くなり、軽量化の目的に反してしまう。
【００１６】
また、破壊歪みエネルギーが３９．０ｍｍ・Ｎ／ｍｍ３より低い炭素繊維を用いて製造された表面材においては、その表面材に外部から衝撃が加わったとき、衝撃箇所近辺の芯材の圧壊が起こるとともに、表面材に複合されている炭素繊維それ自体も切断されやすく、そのため、低い衝撃エネルギーが加わった場合であっても、表面材に穴が空きやすく、耐貫通性が損なわれてしまう。
【００１７】
強化繊維の形態としては、織物形態であると耐貫通性に優れて特に好ましい。原理的には、１方向に配列するプリプレグを積層した場合に比べ、織物は繊維が交差するネット状に似た構造であるため、飛来物を捕獲する事ができるためである。
【００１８】
織物の形態としては、平織り、綾織り、繻子織りなどの織物形態が好ましい。中でも、本発明における織物は、糸幅（ｗｍｍ）と糸厚み（ｔｍｍ）の比率（ｗ／ｔ）が２０以上である扁平糸織物が特に好ましい。本範囲内である織物は、繊維が広がった構造を有しており、繊維の厚み方向のうねりが小さいため、強度及び剛性が高く発現して、ルーフをより軽量化にできる。また、織物表面の凹凸が小さいため、ルーフの表面品位も向上する。ｗ／ｔ比が２０より小さいと、繊維の厚み方向のうねりが大きくなり、クリンプと呼ばれる部分に樹脂溜まりが存在してしまう。樹脂溜まりの部分は強化繊維が存在しないので、小さな衝撃でクラックが生じてしまい、このクラックにより強度及び剛性が低下したり、再度の衝撃で容易に破損してしまう等、耐貫通性が低下するという不具合が生じるので好ましくない。特に好ましい糸幅／糸厚みの比率は３０以上である。
【００１９】
この場合の繊維織物の目付（Ｗｇ／ｍ２）としては、８０〜４００ｇ／ｍ２の範囲内であるのが好ましい。この範囲内であると、前述した好ましいｗ／ｔ比で織物を構成した場合、強化繊維がムラなく広がり、目隙と呼ばれる強化繊維の存在しない空隙部が少なくすることができる。８０ｇ／ｍ２未満であると、空隙部が無いように強化繊維を広げるのが困難になり、逆に４００ｇ／ｍ２を越えると強化繊維が多すぎて均一に広げるのが困難になる。特に好ましいのは１００ｇ〜３００ｇ／ｍ２の範囲である。なお、織物の目付と糸幅、糸厚みは、ＪＩＳ　Ｒ７６０２により測定することが可能である。
【００２０】
さらに、該維織物のカバーファクターが９０〜１００％の範囲内であると、樹脂のみからなる部分が極めて少なく、耐貫通性が高くなるとともに、樹脂の厚み方向への収縮による表面凹凸や凹凸ムラが無く、鏡面品が向上して意匠にも優れるルーフとなるので好ましい。耐貫通性において飛来物が小片の場合も想定すると、より好ましいカバーファクターは９５％〜１００％の範囲内である。
【００２１】
炭素繊維織物のカバーファクターＣｆは、特開平７−１１８９８８号公報に記載、定義されているように、織り糸間に形成される空隙部の大きさに関係する要素で、織物上に面積Ｓ１の領域を設定したとき、面積Ｓ１内において織り糸間に形成される空隙部の面積をＳ２とすると、次式で定義される値を言う。
【００２２】
カバーファクター　Ｃｆ＝｛（Ｓ１−Ｓ２／Ｓ１）｝×１００
ＦＲＰを構成するマトリクス樹脂としては、表面材に必要とされる剛性強度を有していれば良いので特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、等の熱硬化性樹脂、あるいは、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポチブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂、及びこれら樹脂をアロイ化した変性樹脂が好ましい。特にエポキシ樹脂は比重と強度剛性のバランスが良く、成形性にも優れることからも特に好ましい。
【００２３】
ＦＲＰにおける補強繊維の割合（Ｖｆ）は、上記樹脂に対して体積比で３０％〜７５％の範囲内であることが好ましい。３０％を下回ると外板としての剛性、耐貫通性を金属製外板並みにするには、軽量化を犠牲にしなければならなくなる可能性があるからである。また、７５％以下である理由は、７５％をこえると樹脂の含浸が難しくなり、ボイドが発生して物性状好ましくない場合があるからである。より好ましいのは４０％〜６５％の範囲内である。
【００２４】
天井部分３は、上述したようにＦＲＰの単板で構成される。単板で構成する事により、この部分の剛性は適度に低くなり、頭部衝撃値を低く抑えることができる。具体的には、自動車が衝突して乗員が激しく頭部を天井にぶつけた際、天井部分が適度に変形することによって、乗員に跳ね返る衝撃力を吸収する事ができる。単板の厚さは、前述したように、頭部衝撃値を低く抑える必要があるので、あまり厚くなってはならないが、あまり薄すぎると、小石などの飛来物がぶつかった際の耐貫通性が損なわれるので、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．３ｍｍ未満であると、薄すぎるために小石などの飛来物が容易に貫通してしまうおそれがあり、逆に２．０ｍｍを越えると厚すぎるため天井部分の剛性が高くなりすぎ、頭部衝撃値が低く抑えられないおそれがあるからである。より好ましいのは０．４ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内である。
【００２５】
天井周辺部分２は、上述したように芯材５の表面に表面材４を接着させたサンドイッチ構造で構成されている。サンドイッチ構造とする事で、軽量化を図りながらルーフ全体の剛性を上げることができる。
【００２６】
サンドイッチ構造を構成するＦＲＰ板の引張弾性率Ｅｆ（ＧＰａ）、心材の弾性率Ｅｃ（ＭＰａ）、ＦＲＰ板の板厚ｔ（ｍｍ）、サンドイッチ構造の幅ｂ（ｍｍ）との間には、全体の剛性を確保しつつ耐貫通性に優れ軽量である構造を成り立たせる関係が必要である。例えば表面材の引張弾性率Ｅｆが低すぎたり板厚ｔが薄すぎると、ルーフにかかる荷重によって表面材が容易に座屈してしまい、全体の剛性を満たすことができない。芯材の弾性率Ｅｃを大きくすることで表面材の座屈は防ぐことができるが、芯材の弾性率Ｅｃを上げるには芯材の密度を高くせざるを得なくなり、重量増につながってしまう。また、サンドイッチ構造の幅ｂを狭く取ることでも表面材の座屈を抑えることはできるが、あまりに幅ｂを狭く取りすぎても全体の剛性低下につながってしまうし、あまりに広く取ると、乗員がこの部分に頭部をぶつけてしまう危険性が高くなり、頭部衝撃値を低く抑えるという本来の目的を達成することができない。
【００２７】
このような要素をバランス良く考えると、これらの値は次式で与えられる座屈許容係数（Ｎ２／ｍｍ４）が０．８以上であることが好ましい。この値以下であると、天井周辺部分の表面材が座屈してしまい、ルーフ全体の剛性が著しく低下してしまうからである。
【００２８】
座屈許容係数＝Ｅｆ×Ｅｃ×（ｔ／ｂ）２
ＦＲＰ板の引張弾性率Ｅｆは、３０ＧＰａ以上であることが好ましい。３０ＧＰａ以下であると座屈許容係数が０．８以下になりやすくなってしまい、天井周辺部分の剛性を保つには、例えば芯材の弾性率Ｅｃを上げざるを得なくなり、ひいては重量増を引き起こしてしまうおそれがある。より好ましくは４５ＧＰａ以上である。なお、ＦＲＰ板の引張弾性率はＪＩＳ　Ｋ−７０５４で測定することができる。
【００２９】
芯材５は、ルーフ全体の軽量化を図りながら必要な機械物性を確保する必要があることを考えると、弾性率が５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが好ましい。弾性率が５ＭＰａ未満であると表面材が座屈してしまい易くなり、剛性が著しく低下してしまう。また、１００ＭＰａを越えると、芯材自体の重量が重くなってしまい、軽量効果を損なってしまう。弾性率と重量のバランスを考えると８ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることがより好ましい。
【００３０】
なお、芯材の弾性率は、芯材としてプラスチック発泡体を使用する場合はＪＩＳ　Ｋ−７２２０で、ハニカム構造材を使用するときはＡＳＴＭ　Ｃ３６５で測定することができる。また、芯材の構造、材質は、サンドイッチ構造体としての特性を損なわなければ特に限定するものではないが、アラミド繊維紙のハニカム構造などは、軽量であり、不燃性にも優れるので好ましい。また、ウレタンや、アクリル、ポリイミドなどのプラスチック発泡体も軽量でありながら、成形加工性に優れ特に好ましい。
【００３１】
表面材４の厚さは、あまり薄すぎると、小石などの飛来物がぶつかった際の耐貫通性が損なわれるので、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．３ｍｍ未満であると、前述したように飛来物が容易に貫通してしまう恐れが強い。逆に、２．０ｍｍを越えると重量増につながってしまうおそれがある。より好ましいのは０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲である。
【００３２】
サンドイッチ構造の幅ｂは、図２に示されているように、天井部分と天井周辺部分との境目の芯材端部と、反対側の芯材端部との距離で規定される。この幅ｂは全体の剛性バランスや車体フレームとの取り合いを考慮して決定されるが、あまりにこの部分が大きいと、自動車が衝突した際、乗員がこの部分に頭部をぶつけ外傷を負ってしまう可能性が高くなってしまう。逆に、この部分があまりに華奢であると全体の剛性が保持できなくなる。よって、サンドイッチ構造の幅ｂは２０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内であることが好ましい。２０ｍｍ未満であるとサンドイッチ構造部分が細すぎてしまい、全体の剛性を保持することが難しくなってしまう。逆に４００ｍｍを越えると、サンドイッチ構造部分が広くなりすぎてしまい、乗員がこの部分に頭部をぶつけて外傷を負う危険性が高くなってしまう。より好ましいのは５０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内である。
【００３３】
天井周辺部分２と天井部分３とは、全体として一つのルーフとして構成すればよいので、どのような結合方法で結合されてもかまわないが、サンドイッチ部分の表面を形成するＦＲＰの上層と下層を張り合わせ一体に成形せしめているのがより好ましい。
【００３４】
天井周辺部分と天井部分との境目の芯材の角度は、図２中のαで示すように、天井部分を構成するＦＲＰの延長線と、天井周辺部分を構成するサンドイッチ構造の室内側表面材とがなす角度であるが、この角度αが４０度以下であると、この部分によけいなモーメントがかからず好ましい。より好ましいのは３５度以下である。
【００３５】
本発明の自動車ルーフは、ハンドレイアップ法、オートクレーブ法、ＲＴＭ（レジントランスファーモールディング）法、ＳＣＲＩＭＰ法、ＳＰＲＩＮＴ法等、既知のＦＲＰ製造方法で製造することが可能である。中でもＲＴＭ法やＳＣＲＩＭＰ法は量産性に優れており好ましい。
【００３６】
なお、本発明の技術的思想は、自動車用ルーフだけではなく、トランクリッドやフード（ボンネット）等のパネル類にも適用可能である。
【００３７】
【実施例】
実施例１
炭素繊維（炭素繊維：強度４．９ＧＰａ、弾性率２３５ＧＰａ、伸度２．１％）からなる平織り扁平糸織物（糸幅／糸厚み比３２，目付２００ｇ／ｍ２）とエポキシ樹脂からなるＦＲＰ（繊維含有率６８％、弾性率８０ＧＰａ）を表面材４とし、天井部分３は厚さ０．６ｍｍの単板構造、天井周辺部分２は厚さ０．３ｍｍの表面材４の間に厚さ１０ｍｍのウレタンフォーム（弾性率１１ＭＰａ）からなる芯材５を設けた幅１２０ｍｍのサンドイッチ構造とした自動車用ルーフ１をＲＴＭ（レジントランスファーモールディング）法により一体成形した。
【００３８】
このとき座屈許容係数を算出したところ５．５であった。また、ルーフ１の全体重さは１０ｋｇであった。また、ルーフのねじり剛性試験を行ったところ、変形量は２．７ｍｍと、競合アルミ製品の３．１ｍｍを下回り、アルミ製品以上の剛性が得られた。さらに、自動車衝突安全法規　ＦＭＶＳＳ　２０１に従って、ルーフの頭部衝撃値を測定したところ５４３ｄと、人体に外傷を与えるほど大きな値ではなかった。また、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損は見られなかった。
【００３９】
比較例１
実施例１と同じ外形形状で厚さが１ｍｍの単板で構成される重さ２４ｋｇのアルミ製ルーフ１のねじり剛性試験を行ったところ、変形量は３．１ｍｍだった。また、頭部衝撃値を測定したところ９７０ｄで、人体に軽傷を与える可能性のある大きさの値であった。また、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損はしなかったものの、衝突部がへこんでしまった。なお、いずれの試験でもアルミ製ルーフを試験台に乗せるなどの作業は、アルミ製ルーフが重すぎたため、一人では行えなかった。
【００４０】
比較例２
実施例１において、天井部分３を厚さ１０ｍｍの高密度ウレタンフォーム（弾性率１５ＭＰａ）を介在させたサンドイッチ構造とした以外は実施例１と全く同様にして、自動車ルーフ１を作成した。ルーフの重さは２０ｋｇであった。ルーフのねじり剛性試験を行ったところ、１．８ｍｍであった。また、ルーフの頭部衝撃値を測定したところ１３００ｄと、人体に致命的な外傷を与えてしまうほど大きな値であった。また、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損は見られなかった。
【００４１】
比較例３
実施例１において、天井周辺部分２を厚さ０．６ｍｍの単板構造とした以外は実施例１と全く同様にして、自動車ルーフを作成した。ルーフの重さは８ｋｇであった。ルーフのねじり剛性試験を行ったところ、７．１ｍｍであり、必要な剛性が全く不足していた。また、ルーフの頭部衝撃値を測定したところ４５０ｄと、人体に致命的な外傷を与えるほど大きな値ではなかった。また、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損は見られなかった。
【００４２】
実施例２
実施例１において、天井部分３の単板構造の厚さを０．５ｍｍとし、芯材５を弾性率３．２ＭＰａのウレタンフォームで構成し、表面材４を厚さ０．５ｍｍのＦＲＰで構成し、サンドイッチ構造の幅を３００ｍｍとした以外は実施例１と全く同様にして、自動車ルーフを作成した。このとき座屈許容係数を算出したところ０．７１であった。ルーフの重さは１２ｋｇであった。ルーフのねじり剛性試験を行ったところ、４．１ｍｍであった。また、ルーフの頭部衝撃値を測定したところ５７０ｄであった。さらに、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損は見られなかった。
【００４３】
実施例３
実施例１において、強化繊維材を炭素繊維（炭素繊維：強度２．６ＧＰａ、弾性率２３５ＧＰａ、伸度１．１％）とし、芯材５を弾性率１．９ＭＰａにした以外は実施例１と全く同様にして、自動車ルーフ１を作成した。このとき座屈許容係数を算出したところ０．９５であった。ルーフの重さは８ｋｇであった。ルーフのねじり剛性試験を行ったところ、２．９ｍｍであった。また、ルーフの頭部衝撃値を測定したところ５５７ｄであった。また、小石大の小物体をぶつけ、耐貫通性を評価したところ、破損はしなかったが、顕微鏡観察の結果、微少なクラックが見られた。
【００４４】
以上の実施例、比較例の構成を次の表１に、得られた結果を次の表２に纏めて示す。
【００４５】
【表１】
2004051030.tif 000003
【００４６】
【表２】
2004051030.tif 000004
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のＦＲＰ製自動車ルーフによるときは、従来のＦＲＰ製自動車ルーフと同等の軽量性や剛性を有しながら、乗員の頭部衝撃値を低く抑えるという衝突安全性をも兼ね備えた理想的なルーフが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】天井部分に本発明の自動車ルーフ１を搭載した自動車の斜視図である。
【図２】本発明の自動車ルーフ１の拡大斜視図である。
【図３】図２の自動車ルーフ１のＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図４】図２の自動車ルーフ１のＢ−Ｂ矢視の断面図である。
【符号の説明】
１：自動車用ルーフ
２：天井周辺部分
３：天井部分
４：表面材
５：芯材
【図１】
2004051030.tif 000005
【図２】
2004051030.tif 000006
【図３】
2004051030.tif 000007
【図４】
2004051030.tif 000008