(57)【要約】本発明は、少なくとも第一及び第二の材料の層を含んで成り、乗用車のような車両に特に適している構造材料に関する。本発明によると、その積層材は、例えば、鋼又はアルミニウムのような比較的柔軟な材料のベース層を含み、そのベース層が比較的脆性の材料の支持層でコートされている。
2004533353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一及び第二の材料の層の積層材を含んで成り、その積層材が、例えば、鋼又はアルミニウムのような比較的柔軟な材料のベース層を含み、そのベース層が比較的脆性の材料の支持層によりコートされていることを特徴とし、乗用車のような車両に特に適している構造材料。
【請求項２】
支持層の材料の弾性限界を超えて伸びが増加するとき、支持層の剛性が著しく低下することを特徴としている請求項１に記載の構造材料。
【請求項３】
その支持材料がＢＭＣを含んで成っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造材料。
【請求項４】
ベース層と支持層の間に、充填層がそのベース層とその支持層の間の距離を高めるように配置されていることを特徴とする請求項１−３に記載の構造材料。
【請求項５】
ボンネットが請求項の１−４のいずれかに記載の構造材料を含んで成っていることを特徴とする乗用車のような自動車用を意図したボンネット。
【請求項６】
ベース層が０．６ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍから０．９ｍｍ、特に好ましくは０．７ｍｍの厚みを有する鋼を含んで成っていることを特徴とする請求項５に記載のボンネット。
【請求項７】
ベース層が１．０ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍから１．５ｍｍ、特に好ましくは１．２ｍｍの厚みを有するアルミニウムを含んで成っていることを特徴とする請求項５に記載のボンネット。
【請求項８】
支持層が０から１０ｍｍ、好ましくは１から３ｍｍ、特に好ましくは２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項５、６又は７のいずれかに記載のボンネット。
【請求項９】
支持層の層の厚みがボンネットの表面上で変化することを特徴とする請求項５、６、７又は８のいずれかに記載のボンネット。
【請求項１０】
支持層の層の厚みがボンネットの表面上で変化することを特徴とする請求項５−９のいずれかに記載のボンネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第一及び第二の材料の層の積層材を含んで成り、乗用車のような車両に特に適している構造材料（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ）に関する。本発明によるこの構造材料は、乗用車のボンネットの製造に特に適当である。
【背景技術】
【０００２】
そのような構造材料は従来技術で知られている。会議発表論文「歩行者の頭部損傷の低減が可能なボンネット設計の概念」が乗用車のボンネット（ｈｏｏｄ）を形成するのに特に適当な積層材を開示している。この会議発表論文は非特許文献１で発表された。
【０００３】
上記論文によると、例えば、下側を弾性的でソフトな発泡体の層でコート（ｃｏａｔ）した鋼のベース材料から積層材を構成することは有利である。
【０００４】
車両を製造するときに、自動車製造者は乗用車用ボンネットを設計するときに、いわゆるＨｅａｄ  Ｉｎｊｕｒｙ  Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ（ＨＩＣ）を考慮しなければならない。ＨＩＣは、減速の結果として、このヒトが車により倒されて、その頭部がボンネットの表面に当たる瞬間にそのヒトの頭部が受ける損傷リスクの指標を示している。ＨＩＣは以下のように定義されている。
【０００５】
【数１】
2004533353.tif 000003
【０００６】
この方程式で、間隔ｔ１−ｔ２がヒトの頭部の減速が測定される期間になっている。この間隔は最大の減速及びそれゆえヒトの頭部への最大負荷を決定できるように選択される。
【０００７】
従来技術では、ヒトの頭部が必ずしも恒久的損傷を生じることなく、短期間に、ヒトの頭部が非常に大きな減速を受けることが知られている。しかしながら、高い減速を生じるこの非常に短い期間の後で、減速がそれほど高くない値に戻らなければならない。これが生じなければ、損傷のリスクは高くなる。
【０００８】
従来技術では、ボンネットの全ての場所でＨＩＣの値が１０００未満であることを求めている。方程式では、予想される最長期間に亘って減速が延ばされれば有利であることを示している。実際に、このことはこの長期間の間にボンネットは頭部への荷重で変形し得ることを意味している。
【０００９】
ボンネットが変形し得る期間が大きければ、それに伴うボンネットの変形も大きくなる。構造的に、これは、ボンネットと乗用車の下の部分の間に大きなオープン・スペースを必要としている。このオープン・スペースを最大に設定しなければならないことは明らかである。このオープン・スペースを大きくするほど、例えば、空気力学の観点及び種々のエンジン部分を設計するときの設計の自由度という観点から、乗用車の全体的設計には好ましくなくなる。
【００１０】
構造的には、ボンネットの最初の変形中に比較的高い剛性を有する材料からボンネットを作ることが理想である。ヒトの頭部がそのようなボンネットに当たるとき、特定期間中に頭部に大きな減速を生じうる。それゆえ、理想的には、次の期間にボンネットの柔軟性が非常に大きくなり、ヒトの頭部の減速をかなり低い値に戻らせるようにボンネットの材料特性を変化させるべきである。
【００１１】
上記の会議発表論文から判明している構造により、できるだけ多くヒトの頭部を捕捉し、ボンネットの下に位置するエンジンに対して可能な最良の方向に向ける試みが行われている。しかしながら、上記文書に基づくボンネットの材料特性はボンネットの変形の間は一定になっている。このことは、会議発表論文に基づく積層材では、依然として、一方で、頭部をスロー・ダウンできる範囲をできるだけ大きくし、他方で、乗用車設計時の設計の自由度を制限しすぎないようにできるだけ小さい範囲にすることの間で妥協を探らなければならない。
【００１２】
さらに、乗用車用の板材のための層状の構造材料は特許文献１により知られている。この材料は金属箔でコートされたＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）による成形部分から成っている。ＳＭＣはマトリックス材料に含まれた長繊維から成っている。それゆえ、ＳＭＣは比較的強靱な材料で、金属箔でコートされ、比較的大きな剛性を有しているので、金属の乗用車用板状部品を置き換えるのに適当である。このことは、ＳＭＣは希望された最初の高い減速を提供できるけれども、その後に希望されている減速低減を提供できないことを意味している。その減速は常に高い値を保持していて、その構造材料に当たった頭部にとって全く不利益な結果になる。
【００１３】
特許文献２によると、剛性を高める目的で、特に、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＩＩＲ、硬化剤、充填材料及びガラス粒子を含むエポキシ樹脂でコートされたかなり長期間保管可能な鋼板が、知られている。この剛性のある層状の構造材料でも、それに当たった頭部の減速は関係する全期間に亘って等しいままである。また、この場合も、この材料の用途として車両のボンネットが考えられているならば、一方で、（一定の）減速度と、他方で、ボンネットが凹む程度の間で妥協しなければならない。
【特許文献１】
日本特許第ＪＰ−Ａ−０６０２３７７５号
【特許文献２】
日本特許第ＪＰ−Ａ−０１１３５８６０号
【非特許文献１】
“Ｔｈｅ  １４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ”，  Ｍｕｎｉｃｈ，  Ｍａｙ  ２３−２６，  １９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の立場で、本発明の目的は、従来技術に基づく材料の不利益をできるだけ多く避けて、いわば、減速度と凹む程度の間で最適状態を得ることができる、乗用車のような車両に特に適した構造材料を提供することである。
【００１５】
本発明に基づくと、例えば、積層材が、鋼又はアルミニウムのような比較的柔軟な材料のベース層を含み、その層が比較的脆性の材料の支持層でコートされていることにより、この目的が達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
明確にするために、本明細書では、「脆性の材料」とは、特定の伸びを超えると破壊するか、又は、特定の最大伸びを超えると剛性が著しく低下する材料を言う。例えば、この最大伸びはその材料の弾性限界である。
【００１７】
上記の手段により、本発明に基づく材料が第一の変形範囲に亘って比較的高い値の第一の剛性を有するようにする。材料がこの剛性を有しているので、その第一の範囲に亘って、例えば、ヒトの頭部のような物体が当たると、その物体に比較的大きな減速を強いられる。
【００１８】
最大の伸びを超える瞬間に、脆性の支持材料が破壊するか、又は、その剛性が鋭く低下する。このことは、支持材料のこの最大の伸びを超えた後で、その材料が第二の変形範囲を示し、その材料の剛性が第一の変形範囲の場合よりも低くなることを意味する。
【００１９】
比較的剛性のベース材料と比較的脆性の支持材の組合わせにより、その構造材料の変形中に、その構造材料の材料特性がその変形程度に依存することが実質的に確保される。
【００２０】
本発明に基づく構造材料が乗用車のボンネットを形成するために用いられるとき、第一の範囲に亘って比較的大きな減速がヒトの頭部に加えられることが確保される。ボンネットの特定の変形量を超えると、脆性の材料は破壊するか、その剛性を失う。その後、第二の変形範囲で頭部に非常に低い減速が加えられる。ベース層は塑性変形をし、積層材の反発の結果として頭部への荷重が防止される。このことは、本発明に基づく材料により、本発明に基づく目的が実質的に達成されることを意味する。
【００２１】
本発明に基づくと、支持層の材料の弾性限界を超えて伸びが増加したとき、支持層の剛性が強く低下するという利益がある。この支持材料はＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含むことができる。
【００２２】
上記のベース材料及び上記の支持材料の他に、本発明に基づく構造材料はそのベース層とその支持層の間に配置された充填層も含めて良い。この充填層は、例えば、ＰＶＣ発泡体を含んでいても良い。この層の目的はベース層と支持層の間の距離を造ることである。これは支持材料に起伏（ｒｅｌｉｅｆ）を付けることでも達成しうる。
【００２３】
上記のように、本発明に基づく構造材料は自動車用を意図したボンネットに特に適している。これにより、ベース層が０．６ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍから０．９ｍｍ、特に好ましくは０．７ｍｍの厚さを有する鋼を含んで成ること、又は、ベース層が１．０から２．０ｍｍ、好ましくは１．０から１．５ｍｍ、特に好ましくは１．２ｍｍの厚みを持つアルミニウムを含んで成っていることが有利である。
【００２４】
さらに、支持層が０から１０ｍｍ、好ましくは１から３ｍｍ、特に好ましくは２ｍｍの厚みを有することが可能である。
【００２５】
例えば、支持層は型枠内に形成できる複合材料から作ることができ、その支持層は、例えば、エポキシ接着剤によりベース層に固定される。それゆえ、その支持層の層の厚みはボンネットの表面上で変化させることができる。
【００２６】
ボンネットの表面上の支持層の厚みを変化させることにより、ボンネットの特定の場所に特定の材料特性を与えることができる。そのことは、例えば、ベース層の材料が曲がっている場所で、（それゆえ、あまり柔軟でない場所で）下の支持層が薄い設計又は完全に省かれている場所について言える。
【００２７】
上記のように、従来技術に基づくと、ボンネットの全ての場所でＨＩＣ値が１０００より低くなっていることが必要である。この要件はボンネットと隣接するフェンダーの間に存在する移行部にも課せられる。ボンネットをフェンダーと、少なくともその上部において、一体化することにより、単一の設計で、ＨＩＣの値が上記の１０００という値より実際に低くすることを確保できる。
【００２８】
本発明は添付した図を参照して、以下でより詳細に説明する。
【実施例】
【００２９】
図１は本発明に基づく構造材料を用いて構成できるボンネット１を示している。図２及び３を参照しながら論じるように、ボンネット１の構造材料が、例えば、鋼のベース層と、例えば、複合材料の支持層から成っている。図１のボンネット１は、使用状態ではその上部でエンジンをカバーしている第一の中央部分２を含んでいる。その中央部分２の両側で、サイド部分３が伸びていて、そのサイド部分３が使用状態では実質的に垂直方向に伸びて、乗用車のフェンダーを形成している。中央部分２はそのエッジ４で乗用車のフロントガラスに接続する。さらに、中央部分には、例えば、照明装置を収容するために穴が設けられている。
【００３０】
図２は本発明に基づく構造材料の構成を略図的に示している。その構造材料は、例えば鋼から形成されたベース層１０を含んでいる。鋼のベース層は容易に変形でき、さらに、通常の方法で保護層及び塗装層等で仕上げることができる。このベース層の下側に支持層１１が配置されている。この支持層の特別の側面は脆性材料から作られていることである。その材料１０、１１に力が加えられたときに、材料が変形する。第一の変形範囲の間、曲げ抵抗はベース層１０と支持層１１の両方の材料特性により決定される。特定の変形度を超えると、脆性材料が破壊するか、又は、剛性を失う。即ち、その瞬間から実質的にベース材料１０の材料特性がその変形範囲の間の別の曲げ抵抗を決定する。
【００３１】
図３は本発明に基づく構造材料の代替実施態様を示している。ベース材料１０と脆性材料１１の他に、図３の実施例に基づく材料には充填材料１２も含まれている。例えば、この充填材料１２はＰＶＣ発泡体により、又は、支持材料上の起伏により形成される。
【００３２】
図４、５及び６は、支持材１１として使うのに特に適した材料の歪みとそれに関連した伸びの間の比を示している。その材料はＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のコード名を有している。その材料には６ｍｍの長さを有するガラス繊維が５重量％含まれる。さらに、その材料にはかなりの量の鉱物（石灰）が含まれる。材料の密度は１８００である。その材料は３４ＭＰａの降伏応力を有している。図４は材料に生じる歪みが降伏応力を超えたときに、その材料の剛性が急激に低下することを示している。
【００３３】
図５は図４に類似した図を示している。材料の降伏点は３４ＭＰａである。関連する変形は例えば０．３１％である。その特定の強度は選定された材料の厚みによる。
【００３４】
図６は圧縮応力の下での材料の挙動を示す。
【００３５】
出願人は本発明に基づく構造材料を用いて実験を行った。出願人が用いた装置は図７に示されている。図７はいわゆる衝撃試験機３０を示している。衝撃試験機３０は試験片をクランプできるフレーム３１を含む。さらに、試験機はいわゆる「頭部形状」（ｈｅａｄ  ｆｏｒｍ）を含む。この頭部形状は４．８ｋｇの重量を持つ自由に動く固まりであり、成人の頭部を模擬している。出願人が用いた装置はＥｕｒｏｐｅａｎ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  １７の要件に対応している。頭部形状３２はシリンダー３３により試験片３５の方向に移動する。これが生じる速度は１１．１ｍ／ｓである。出願人が行った試験の概要は以下の表に含まれている。
【００３６】
【表１】
2004533353.tif 000004
【００３７】
図８は図７の装置により行った試験結果を略図で示している。点線４０はヒトに最も有利な時間に対する頭部の減速プロフィールを示している。実線４１は本発明に基づく材料を用いて得られるプロフィールを示す。
【００３８】
さらに、図９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、図７の装置により行った実験結果を略図の形で示している。上記の表は実験で試験した種々の材料構成の特性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に基づくボンネットに可能な設計を示す。
【図２】ベース層及び支持層を有する本発明に基づく構造材料の構成を示す。
【図３】本発明に基づく構造材料を示し、その中で充填層が支持層とベース層に間に配置されていることを示す。
【図４−６】本発明に基づく構造材料のための支持層として好ましく使用できる材料の歪みとそれに関連する伸びの間の比を示す。
【図７】本発明に基づく構造材料を試験するために可能な装置を示す。
【図８】図７の装置で試験した本発明に基づく構造材料の特性線図を示す。
【図９ａ−ｄ】図７の装置により実施した試験の結果を線図の形で示す。
【符号の説明】
【００４０】
１    ボンネット
２    中央部分
３    サイド部分
４    エッジ
１０  ベース層
１１  支持層
１２  充填材料
３０  衝撃試験機
３１  フレーム
３２  頭部形状
３３  シリンダー
３５  試験片
４１  実線
【図１】
2004533353.tif 000005
【図２】
2004533353.tif 000006
【図３】
2004533353.tif 000007
【図４】
2004533353.tif 000008
【図５】
2004533353.tif 000009
【図６】
2004533353.tif 000010
【図７】
2004533353.tif 000011
【図８】
2004533353.tif 000012
【図９ａ】
2004533353.tif 000013
【図９ｂ】
2004533353.tif 000014
【図９ｃ】
2004533353.tif 000015
【図９ｄ】
2004533353.tif 000016
【国際公開パンフレット】
2004533353.tif 000017
2004533353.tif 000018
2004533353.tif 000019
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2004533353.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月16日(2003.4.16)
【手続補正１】
【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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第一及び第二の材料の層の積層材を含んで成る構造材料（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む自動車用ボンネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような構造材料は従来技術で知られている。会議発表論文「歩行者の頭部損傷の低減が可能なボンネット設計の概念」が乗用車のボンネット（ｈｏｏｄ）を形成するのに特に適当な積層材を開示している。この会議発表論文は非特許文献１で発表された。
【０００３】
上記論文によると、例えば、下側を弾性的でソフトな発泡体の層でコート（ｃｏａｔ）した鋼のベース材料から積層材を構成することは有利である。
【０００４】
車両を製造するときに、自動車製造者は乗用車用ボンネットを設計するときに、いわゆるＨｅａｄ  Ｉｎｊｕｒｙ  Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ（ＨＩＣ）を考慮しなければならない。ＨＩＣは、減速の結果として、このヒトが車により倒されて、その頭部がボンネットの表面に当たる瞬間にそのヒトの頭部が受ける損傷リスクの指標を示している。ＨＩＣは以下のように定義されている。
【０００５】
【数１】
2004533353.tif 000037
【０００６】
この方程式で、間隔ｔ１−ｔ２がヒトの頭部の減速が測定される期間になっている。この間隔は最大の減速及びそれゆえヒトの頭部への最大負荷を決定できるように選択される。
【０００７】
従来技術では、ヒトの頭部が必ずしも恒久的損傷を生じることなく、短期間に、ヒトの頭部が非常に大きな減速を受けることが知られている。しかしながら、高い減速を生じるこの非常に短い期間の後で、減速がそれほど高くない値に戻らなければならない。これが生じなければ、損傷のリスクは高くなる。
【０００８】
従来技術では、ボンネットの全ての場所でＨＩＣの値が１０００未満であることを求めている。方程式では、予想される最長期間に亘って減速が延ばされれば有利であることを示している。実際に、このことはこの長期間の間にボンネットは頭部への荷重で変形し得ることを意味している。
【０００９】
ボンネットが変形し得る期間が大きければ、それに伴うボンネットの変形も大きくなる。構造的に、これは、ボンネットと乗用車の下の部分の間に大きなオープン・スペースを必要としている。このオープン・スペースを最大に設定しなければならないことは明らかである。このオープン・スペースを大きくするほど、例えば、空気力学の観点及び種々のエンジン部分を設計するときの設計の自由度という観点から、乗用車の全体的設計には好ましくなくなる。
【００１０】
構造的には、ボンネットの最初の変形中に比較的高い剛性を有する材料からボンネットを作ることが理想である。ヒトの頭部がそのようなボンネットに当たるとき、特定期間中に頭部に大きな減速を生じうる。それゆえ、理想的には、次の期間にボンネットの柔軟性が非常に大きくなり、ヒトの頭部の減速をかなり低い値に戻らせるようにボンネットの材料特性を変化させるべきである。
【００１１】
上記の会議発表論文から判明している構造により、できるだけ多くヒトの頭部を捕捉し、ボンネットの下に位置するエンジンに対して可能な最良の方向に向ける試みが行われている。しかしながら、上記文書に基づくボンネットの材料特性はボンネットの変形の間は一定になっている。このことは、会議発表論文に基づく積層材では、依然として、一方で、頭部をスロー・ダウンできる範囲をできるだけ大きくし、他方で、乗用車設計時の設計の自由度を制限しすぎないようにできるだけ小さい範囲にすることの間で妥協を探らなければならない。
【００１２】
さらに、乗用車用の板材のための層状の構造材料は特許文献１により知られている。この材料は金属箔でコートされたＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）による成形部分から成っている。ＳＭＣはマトリックス材料に含まれた長繊維から成っている。それゆえ、ＳＭＣは比較的強靱な材料で、金属箔でコートされ、比較的大きな剛性を有しているので、金属の乗用車用板状部品を置き換えるのに適当である。
【００１３】
特許文献２によると、剛性を高める目的で、特に、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＩＩＲ、硬化剤、充填材料及びガラス粒子を含むエポキシ樹脂でコートされたかなり長期間保管可能な鋼板が、知られている。
【特許文献１】
日本特許第ＪＰ−Ａ−０６０２３７７５号
【特許文献２】
日本特許第ＪＰ−Ａ−０１１３５８６０号
【非特許文献１】
“Ｔｈｅ  １４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ”，  Ｍｕｎｉｃｈ，  Ｍａｙ  ２３−２６，  １９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の立場で、本発明の目的は、従来技術に基づく材料の不利益をできるだけ多く避けて、いわば、減速度と凹む程度の間で最適状態を得ることができる構造材料を用いた自動車用ボンネットを提供することである。
【００１５】
本発明に基づくと、例えば、積層材が、鋼又はアルミニウムのような比較的柔軟な材料のベース層を含み、その層が比較的脆性の材料の支持層でコートされていることにより、この目的が達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
明確にするために、本明細書では、「脆性の材料」とは、特定の伸びを超えると破壊するか、又は、特定の最大伸びを超えると剛性が著しく低下する材料を言う。例えば、この最大伸びはその材料の弾性限界である。
【００１７】
上記の手段により、本発明に基づくボンネットが第一の変形範囲に亘って比較的高い値の第一の剛性を有するようにする。材料がこの剛性を有しているので、その第一の範囲に亘って、例えば、ヒトの頭部のような物体が当たると、その物体に比較的大きな減速を強いられる。
【００１８】
最大の伸びを超える瞬間に、脆性の支持材料が破壊するか、又は、その剛性が鋭く低下する。このことは、支持材料のこの最大の伸びを超えた後で、その材料が第二の変形範囲を示し、その材料の剛性が第一の変形範囲の場合よりも低くなることを意味する。
【００１９】
比較的剛性のベース材料と比較的脆性の支持材の組合わせにより、その構造材料の変形中に、その構造材料の材料特性がその変形程度に依存することが実質的に確保される。
【００２０】
本発明に基づくボンネット内に構造材料を用いることにより、第一の範囲に亘って比較的大きな減速がヒトの頭部に加えられることが確保される。ボンネットの特定の変形量を超えると、脆性の材料は破壊するか、その剛性を失う。その後、第二の変形範囲で頭部に非常に低い減速が加えられる。ベース層は塑性変形をし、積層材の反発の結果として頭部への荷重が防止される。このことは、本発明に基づくボンネットにより、本発明に基づく目的が実質的に達成されることを意味する。
【００２１】
本発明に基づくと、支持層の材料の弾性限界を超えて伸びが増加したとき、支持層の剛性が強く低下するという利益がある。この支持材料はＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含むことができる。
【００２２】
上記のベース材料及び上記の支持材料の他に、本発明に基づくボンネット内の構造材料はそのベース層とその支持層の間に配置された充填層も含めて良い。この充填層は、例えば、ＰＶＣ発泡体を含んでいても良い。この層の目的はベース層と支持層の間の距離を造ることである。これは支持材料に起伏（ｒｅｌｉｅｆ）を付けることでも達成しうる。
【００２３】
上記のように、構造材料は本発明に基づくボンネット内で用いられる。これにより、ベース層が０．６ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍから０．９ｍｍ、特に好ましくは０．７ｍｍの厚さを有する鋼を含んで成ること、又は、ベース層が１．０から２．０ｍｍ、好ましくは１．０から１．５ｍｍ、特に好ましくは１．２ｍｍの厚みを持つアルミニウムを含んで成っていることが有利である。
【００２４】
さらに、支持層が０から１０ｍｍ、好ましくは１から３ｍｍ、特に好ましくは２ｍｍの厚みを有することが可能である。
【００２５】
例えば、支持層は型枠内に形成できる複合材料から作ることができ、その支持層は、例えば、エポキシ接着剤によりベース層に固定される。それゆえ、その支持層の層の厚みはボンネットの表面上で変化させることができる。
【００２６】
ボンネットの表面上の支持層の厚みを変化させることにより、ボンネットの特定の場所に特定の材料特性を与えることができる。そのことは、例えば、ベース層の材料が曲がっている場所で、（それゆえ、あまり柔軟でない場所で）下の支持層が薄い設計又は完全に省かれている場所について言える。
【００２７】
上記のように、従来技術に基づくと、ボンネットの全ての場所でＨＩＣ値が１０００より低くなっていることが必要である。この要件はボンネットと隣接するフェンダーの間に存在する移行部にも課せられる。ボンネットをフェンダーと、少なくともその上部において、一体化することにより、単一の設計で、ＨＩＣの値が上記の１０００という値より実際に低くすることを確保できる。
【００２８】
本発明は添付した図を参照して、以下でより詳細に説明する。
【実施例】
【００２９】
図１は構造材料を用いて構成されたボンネット１を示している。図２及び３を参照しながら論じるように、ボンネット１の構造材料が、例えば、鋼のベース層と、例えば、複合材料の支持層から成っている。図１のボンネット１は、使用状態ではその上部でエンジンをカバーしている第一の中央部分２を含んでいる。その中央部分２の両側で、サイド部分３が伸びていて、そのサイド部分３が使用状態では実質的に垂直方向に伸びて、乗用車のフェンダーを形成している。中央部分２はそのエッジ４で乗用車のフロントガラスに接続する。さらに、中央部分には、例えば、照明装置を収容するために穴が設けられている。
【００３０】
図２は本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料の構成を略図的に示している。その構造材料は、例えば鋼から形成されたベース層１０を含んでいる。鋼のベース層は容易に変形でき、さらに、通常の方法で保護層及び塗装層等で仕上げることができる。このベース層の下側に支持層１１が配置されている。この支持層の特別の側面は脆性材料から作られていることである。その材料１０、１１に力が加えられたときに、材料が変形する。第一の変形範囲の間、曲げ抵抗はベース層１０と支持層１１の両方の材料特性により決定される。特定の変形度を超えると、脆性材料が破壊するか、又は、剛性を失う。即ち、その瞬間から実質的にベース材料１０の材料特性がその変形範囲の間の別の曲げ抵抗を決定する。
【００３１】
図３は本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料の代替実施態様を示している。ベース材料１０と脆性材料１１の他に、図３の実施例に基づく材料には充填材料１２も含まれている。例えば、この充填材料１２はＰＶＣ発泡体により、又は、支持材料上の起伏により形成される。
【００３２】
図４、５及び６は、支持材１１として使うのに特に適した材料の応力とそれに関連した伸びの間の比を示している。その材料はＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のコード名を有している。その材料には６ｍｍの長さを有するガラス繊維が５重量％含まれる。さらに、その材料にはかなりの量の鉱物（石灰）が含まれる。材料の密度は１８００である。その材料は３４ＭＰａの降伏応力を有している。図４は材料に生じる応力が降伏応力を超えたときに、その材料の剛性が急激に低下することを示している。
【００３３】
図５は図４に類似した図を示している。材料の降伏点は３４ＭＰａである。関連する変形は例えば０．３１％である。その特定の強度は選定された材料の厚みによる。
【００３４】
図６は圧縮応力の下での材料の挙動を示す。
【００３５】
出願人は本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料を用いて実験を行った。出願人が用いた装置は図７に示されている。図７はいわゆる衝撃試験機３０を示している。衝撃試験機３０は試験片をクランプできるフレーム３１を含む。さらに、試験機はいわゆる「頭部形状」を含む。この頭部形状は４．８ｋｇの重量を持つ自由に動く固まりであり、成人の頭部を模擬している。出願人が用いた装置はＥｕｒｏｐｅａｎ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  １７の要件に対応している。頭部形状３２はシリンダー３３により試験片３５の方向に移動する。これが生じる速度は１１．１ｍ／ｓである。出願人が行った試験の概要は以下の表に含まれている。
【００３６】
【表１】
2004533353.tif 000038
【００３７】
図８は図７の装置により行った試験結果を略図で示している。点線４０はヒトに最も有利な時間に対する頭部の減速プロフィールを示している。実線４１は本発明に基づくボンネット内で用いられる材料を用いて得られるプロフィールを示す。
【００３８】
さらに、図９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、図７の装置により行った実験結果を略図の形で示している。上記の表は実験で試験した種々の材料構成の特性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】
本発明に基づくボンネットに可能な設計を示す。
【図２】
ベース層及び支持層を有する本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料の構成を示す。
【図３】
本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料を示し、その中で充填層が支持層とベース層に間に配置されていることを示す。
【図４、５、６】
本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料のための支持層として好ましく使用できる材料の歪みとそれに関連する伸びの間の比を示す。
【図７】
本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料を試験するために可能な装置を示す。
【図８】
図７の装置で試験した本発明に基づくボンネット内で用いられる構造材料の特性線図を示す。
【図９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ】
図７の装置により実施した試験の結果を線図の形で示す。
【符号の説明】
【００４０】
１    ボンネット
２    中央部分
３    サイド部分
４    エッジ
１０  ベース層
１１  支持層
１２  充填材料
３０  衝撃試験機
３１  フレーム
３２  頭部形状
３３  シリンダー
３５  試験片
４１  実線


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004533353.tif 000039
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004533353.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月28日(2003.4.28)
【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】
少なくとも第一及び第二の材料の層の積層材を含んで成り、その積層材が、例えば、鋼又はアルミニウムのような比較的柔軟な材料のベース層を含み、そのベース層が比較的脆性の材料の支持層によりコートされていることを特徴とした構造材料を含む自動車用ボンネット。
【請求項２】
支持層の材料の弾性限界を超えて伸びが増加するとき、支持層の剛性が著しく低下することを特徴としている請求項１に記載のボンネット。
【請求項３】
その支持材料がＢＭＣを含んで成っていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボンネット。
【請求項４】
ベース層と支持層の間に、充填層がそのベース層とその支持層の間の距離を高めるように配置されていることを特徴とする請求項１−３に基づくボンネット。
【請求項５】
ベース層が０．６ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍから０．９ｍｍ、特に好ましくは０．７ｍｍの厚みを有する鋼を含んで成っていることを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載のボンネット。
【請求項６】
ベース層が１．０ｍｍから２．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍから１．５ｍｍ、特に好ましくは１．２ｍｍの厚みを有するアルミニウムを含んで成っていることを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載のボンネット。
【請求項７】
支持層が０から１０ｍｍ、好ましくは１から３ｍｍ、特に好ましくは２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１−６のいずれかに記載のボンネット。
【請求項８】
支持層の層の厚みがボンネットの表面上で変化することを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のボンネット。
【国際調査報告】
2004533353.tif 000041
2004533353.tif 000042
2004533353.tif 000043