(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されることで形成された繊維強化プラスチック部品において、
前記複数層中の少なくとも１層が、前記繊維強化プラスチック素材の繊維に切断線を入れた切断層となっているとともに、前記切断線は、前記繊維強化プラスチック部品自体の変形を意図する箇所に入れられており、前記切断層は、前記繊維強化プラスチック部品の外観を構成する表面層よりも下層に設けられていることを特徴とする繊維強化プラスチック部品。
【請求項２】
前記複数層に、前記繊維強化プラスチック部品の破断を防止する破断防止層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック部品。
【請求項３】
前記繊維強化プラスチック部品が、自動車用のフードであって、前記フードの前部と後部に前記切断線を入れた切断層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化プラスチック部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いるフード（ボンネット）としては、金属製のものが多く用いられている。金属製のフードは、衝突時の部品の変形や破壊挙動をコントロールして乗員や歩行者の保護を図っている。つまり、衝突を想定して、フードに脆弱な箇所である“折れビード”を予め形成し、衝突時に、フードがこの折れビードを起点として所定形状に変形するように設計されている。
【０００３】
また、近年、車両重量の軽量化のために、自動車を構成する部材として繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと言う）、特に炭素繊維プラスチックが用いられるようになってきた。ＦＲＰは、金属と同等以上の機械的強度を有するとともに、金属よりも軽量であるために、自動車の外装等の部材に使用され始めている。フードも例外ではなく、アフターマーケット市場などでは、純正フードに交換して用いる後付け用のＦＲＰ製フードが上市されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＦＲＰ製のフードは、ＦＲＰが優れたバネ特性を持ち、塑性変形することがない材料であるために、金属製フードに比較して変形し難いという特徴がある。このため、車両の衝突時に金属製の車体が大きく変形してもＦＲＰ製のフードが変形しないという、変形におけるアンバランス或いはミスマッチが生じる。
【０００５】
この問題点を解決するために、ＦＲＰ製のフードに金属製フードと同程度の折れビードを形成し、衝突時の変形起点とするという方法も考えられるが、この方法では、ＦＲＰ製フードのバネ特性の方が勝ってしまい、フードが充分に変形しないために、フード後端部においてフードを車体に係合するヒンジやフード前端部においてフードを車体に係合するストライカーに衝突に起因する過大な荷重が掛かり、これらの部品が損傷するという別の問題が発生することが明らかとなった。
【０００６】
折れビードのノッチを大きくすることでＦＲＰ製フードの機械的強度を下げれば、衝突時にＦＲＰ製フードを所望の箇所で変形させることは可能であるが、このようにすると、通常の使用状態におけるフード自体の機械的強度を満たさなくなってしまう。また、このようにした場合、フード裏面に設けられる折れビードの痕跡がフード表面から目視されてしまうために、車両デザイン上好ましくない。
【０００７】
ＦＲＰ製フードの厚さを薄くする場合も同様であり、通常の使用状態におけるフード自体の機械的強度を満たさなくなってしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、通常の使用状態において充分な強度を有すると共に、衝突時に破断することなく所望の箇所で変形するＦＲＰ部品を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するために以下のように構成した。
請求項１に記載の発明は、複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されることで形成された繊維強化プラスチック部品において、
前記複数層中の少なくとも１層が、前記繊維強化プラスチック素材の繊維に切断線を入れた切断層となっているとともに、前記切断線は、前記繊維強化プラスチック部品自体の変形を意図する箇所に入れられており、前記切断層は、前記繊維強化プラスチック部品の外観を構成する表面層よりも下層に設けられていることを特徴とする繊維強化プラスチック部品である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、複数層の繊維強化プラスチック素材を積層した繊維強化プラスチック部品において、複数層の繊維強化プラスチック素材の少なくとも１層を、切断線に沿って予め繊維を切断した切断層とした。
これにより、切断線において、切断層の繊維強化プラスチック素材における繊維の連続性が失われているので、この繊維強化プラスチック部品はこの切断線が機械的強度の小さい部分となる。
よって、この繊維強化プラスチック部品に大きな外力が加わった場合には、前記した切断線を起点としてこの繊維強化プラスチック部品は変形することが可能となる。
尚、切断線は、実線に限らず、点線、破線、波線などを含み、部品の変形を切断線を入れた当該部分において起こさせるという目的を達成するものであれば、特に切断線の態様は限定しない。
【００１１】
また、この繊維強化プラスチック部品の切断線以外の部分は、複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されているので、通常の使用状態（大きな外力が加わらない状態）においては、充分な機械的強度を保つことができる。
尚、繊維強化プラスチック素材としては、クロス状又はシート状のものが好適である。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、前記切断層は、繊維強化プラスチック部品の外観を構成する表面層よりも下層に設けられているので、美観を損なう切断線が目視されないので、繊維強化プラスチック部品の意匠性が損なわれることがない。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記複数層に、前記繊維強化プラスチック部品の破断を防止する破断防止層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック部品である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されることで形成された繊維強化プラスチック部品に、破断防止層を設けたので、繊維強化プラスチック部品が切断線に沿って変形して、ついには破断に至ったとしても、その破片は破断防止層により確保され、周囲に飛散することがない。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記繊維強化プラスチック部品が、自動車用のフードであって、前記フードの前部と後部に前記切断線を入れた切断層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化プラスチック部品である。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、自動車用のフードとして前記繊維強化プラスチック部品を用いているので、前面衝突等フードに大きな外力が加わった際に、予め設けられた切断線に沿ってフードが容易に変形するので、従来問題とされていたヒンジやストライカに掛かる過大な荷重を低減することが可能となる。
また、切断層をフードの外観を構成する表面層（外側から見える表面）よりも下層に設ければ、切断線が目視されることが無く、フードの美観が損なわれない。
さらに、切断層に隣接して破断防止層を設ければ、例え、フードが破断したとしてもその破片が周囲に飛散することがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照して説明する。
図１は、本発明の繊維強化プラスチック部品の一例である自動車用フードの斜視図であり、図２は、フードの積層構造を示した図面である。
【００１９】
図１（ａ）は自動車用フードを表面側から見た斜視図であり。図１（ｂ）は自動車用フードを裏面側から見た斜視図である。自動車用のフードは、エンジンが車両前方に搭載されている場合にはエンジンルームの覆いとなり、エンジンが車両後方に搭載されている場合には、フロントトランクの覆いとなる部材である。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）より明らかなように、フード１は、滑らかな曲面状に一体に形成されたスキン１ａと、このスキン１ａを裏面から支持するフレーム１ｂとから構成されている。本実施の形態においては、スキン１ａ及びフレーム１ｂのどちらもがＦＲＰにより形成されているものとする。
【００２１】
フード１は、このように車両の前方に装着される部材であり、車両が前方衝突する際に被衝突物と接触する部材である。衝突後の壊れ具合をコントロールするために、従来の金属製のフードとＦＲＰ製のフード１との壊れ具合が寸法的に同程度になるようにするのが好ましい。
【００２２】
その１つとして、フード１に予め脆弱な箇所を形成しておき、衝突時におけるフード１の変形及び破壊挙動をコントロールする。
【００２３】
本実施の形態のフード１においては、自動車の外側から目視できないフレーム１ｂについては、車両の意匠性に配慮する必要がないので、従来と同様の折れビード（不図示）が形成されており、衝突時にフレーム１ｂはこの折れビードを起点として変形することが可能である。
【００２４】
しかし、スキン１ａは、車両の外観を構成する部材であり、自動車の外側から目視することが可能であるために、従来の技術の欄で述べたような理由から、折れビードを設けることが不可能である。
【００２５】
そこで、本発明においては、ＦＲＰフィルムを積層することで構成されているスキン１ａの内部に、図２で示すようなＦＲＰフィルムの繊維を切断した切断線（詳細は後記する）を設けることで、スキン１ａに脆弱部分を導入し、衝突時には、この切断線を起点としてスキンが変形できるように構成した。
【００２６】
図１において点線で示しているのが、スキン１ａ中に導入された切断線２ａ，２ｂ，２ｃを示している。第１の切断線２ａは、フード１前方（ストライカＳＴのやや後方）において、フード１を車幅方向に横断して平行に３本設けられている。これにより、自動車が前面衝突した際に、第１の切断線２ａを起点にしてスキン１ａが変形する。第２、第３の切断線２ｂ，２ｃは、フード１と車体とを接続するヒンジが存在するフード１後方の両隅部を横切るようにそれぞれ３本ずつ設けられている。これにより、自動車が前面衝突した際に、第２、第３の切断線２ｂ，２ｃを起点にしてスキン１ａが変形するので、ヒンジに過大な荷重が掛かることがない。尚、切断線２ａ，２ｂ，２ｃを入れた部分が変形を意図する箇所である。
【００２７】
第１、第２及び第３の切断線２ａ，２ｂ，２ｃが３本であるのは、衝突時のスキン１ａの変形挙動を安定したものとするためである。ただ、切断線２ａ，２ｂ，２ｃは衝突時に安定した変形挙動を示すとともに、通常使用時に充分な強度を有するものであれば３本には限定されない。
【００２８】
次に、スキン１ａの断面構造について図２を参照して説明する。尚、図２は，図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
スキン１ａは、複数のＦＲＰが積層されることで形成されている。裏面側から、まず炭素繊維強化プラスチック素材３ａ（以下、ＣＦＲＰフィルムと言う）が一層積層されており、その上に、炭素繊維に切断線２ａを入れたＣＦＲＰフィルム３ｂ（切断層３ｂ）が積層されており、その上に２層に渡って、アラミド繊維強化プラスチック素材３ｃ（破断防止層３ｃ）が積層されており、その上に、２層に渡ってスキン１ａ表面となるＣＦＲＰフィルム３ｄが積層されている。
【００２９】
切断層３ｂにおいては、図２より明らかなように、炭素繊維強化プラスチック素材の繊維が切断線２ａにより切断されており、繊維の連続性が失われ、機械的に脆弱な箇所となっていて、衝突の際には、この切断線２ａを起点としてスキン１ａは変形することが可能である。
【００３０】
スキン１ａは、型の上に、シート状のプリプレグを積層し、オートクレーブ等で加熱硬化させることで形成されるが、切断層３ｂは、切断線２ａに沿ってプリプレグを切断した上で積層することで形成される。
【００３１】
また、切断層３ｂ上には、スキン１ａ表面となるＣＦＲＰフィルム３ｄが積層されているので、切断層３ｂが、外部から目視されることは無いので、スキン１ａの意匠性が良好に保たれる。
【００３２】
破断防止層３ｃは切断層３ｂに隣接して積層され、衝突時に過大な荷重がかかり、スキン１ａが変形するだけでは足りず破壊して断片に分離するに至ったときに、スキン１ａの完全破断（部品の分離）を防止する役割を有する部材である。そのため、破断防止層３ｃには、非常に破れ難いアラミド繊維が配置されている。本実施の形態においては、この破断防止層３ｃは、スキン１ａの全面に設けられている。
尚、第２及び第３の切断線２ｂ，２ｃにおけるスキン１ａの断面構造もこれと同様である。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の繊維強化プラスチック部品の応用は自動車用フードのみに限られず、所定の荷重が加わった際に、変形することが求められる種々の繊維強化プラスチック部品に応用することが可能である。
【００３４】
また、本発明は、この実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想を具現化する種々の変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は次のような顕著な効果を奏する。
本発明の繊維強化プラスチック部品は、繊維に切断線を入れた切断層を有しているので、衝突等の大きな外力が加わった際に、この切断線を起点にして変形することが可能である。また、この繊維強化プラスチック部品の切断線以外の部分は、複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されているので、通常の使用状態（大きな外力が加わらない状態）においては、充分な機械的強度を保つことができる（請求項１）。
【００３６】
本発明の繊維強化プラスチック部品において、前記切断層は、この部品の外観を構成する表面層よりも下層に設けられているので、外側から切断層が目視されず、繊維強化プラスチック部品の美観が損なわれない（請求項２）。
【００３７】
本発明の繊維強化プラスチック部品において、複数層の繊維強化プラスチック素材が積層されることで形成された繊維強化プラスチック部品に、破断防止層を設けたので、繊維強化プラスチック部品にかかる荷重が過大となり、この部品が破壊して破片に分離したとしても、この破断防止層が部品の完全な破断（分離）を防止することが可能となる（請求項３）。
【００３８】
本発明の繊維強化プラスチック部品を自動車用のフードとして用いているので、従来の金属製フードに比べて重量を軽くすることが可能となる。また、衝突等により大きな外力が加わった場合、前記した切断線に沿ってフードが変形することが可能となる。また、フードが破壊したとしても、破断防止層が存在するために、部品が完全に破断することがない。さらに、切断層は、フードの内部に設けられており外側からは目視できないので、フードの美観が損なわれない（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は自動車用フードを表面側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は自動車用フードを裏面側から見た斜視図である。
【図２】フードの積層構造を示した図面である。
【符号の説明】
１  フード
１ａ  スキン
１ｂ  フレーム
２ａ，２ｂ，２ｃ  切断線
３ａ，３ｄ  ＣＦＲＰフィルム
３ｂ  切断層
３ｃ  破断防止層
【図１】
0004109487.tif 000002
【図２】
0004109487.tif 000003