JP2005219711A - 自動車用外板部材 - Google Patents

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Takashi Yoshiyama
高史 吉山
Shunei Sekido
俊英 関戸
Yuugo Enomoto
有吾 榎本
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東レ株式会社
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Abstract

【課題】衝突時における歩行者への衝撃を適切に吸収して小さく抑えることが可能で、成形性に優れたFRP製自動車用外板部材を提供する。
【解決手段】FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、高伸度樹脂からなる中空構造物または波板状構造材もしくは多数の球状中空構造体がFRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように配置されていることを特徴とする自動車用外板部材。
【選択図】図2

Description

本発明は、FRP(繊維強化プラスチック)製自動車用外板部材に関し、とくに、衝撃荷重を効果的に吸収できるようにした、FRP製ボンネット等に用いて好適な自動車用外板部材に関する。
近年、自動車には、衝突時等における安全性を高めることが要求されており、とくに、衝撃的な外力が加わった際の乗員側の安全性とともに、事故時の歩行者保護性能を高めることが要求されている。自動車が歩行者に衝突した際には、歩行者は、自動車の前部やボンネット等に対し、脚や頭部に衝撃荷重を受けることになるが、とくに死亡事故の低減には、頭部へのダメージを低減することが不可欠であると言われている。したがって、とくに頭部にダメージを与えやすい自動車側部位、とくにボンネットに対しては、衝突事故時にも極力衝撃力を吸収でき、頭部へのダメージを小さく抑えることが求められている。
このような衝撃吸収性能を持たせるためには、自動車用外板部材が、適切に変形あるいは破壊することにより、自動車内部部品の破損や乗員へのダメージを極力小さく抑えつつ、歩行者への衝撃力付与を極力小さく抑える必要がある。つまり、歩行者保護の観点から、衝撃吸収のために適切なクラッシャブル構造とする必要がある。
FRP製自動車用パネルとしては、各種の構造が提案されているが、従来の提案は、主として必要な部分の強度や剛性を局部的に向上することを目的としており(例えば、特許文献1)、FRP製自動車用パネルとして、上記のような衝撃吸収のために適切なクラッシャブル構造とする提案はほとんど見当たらない。
特開2003−146252号公報
そこで本発明の課題は、従来の技術開発指向とは視点を変え、とくに歩行者保護の観点から、衝突時における歩行者への衝撃を適切に吸収して小さく抑えることが可能なFRP製自動車用外板部材を提供することにあり、併せて、そのようなFRP製自動車用外板部材を優れた成形性をもって作成できる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る自動車用外板部材は、FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、高伸度樹脂からなる中空構造物が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように配置されていることを特徴とするものからなる。
この自動車用外板部材においては、上記中空構造物はブロー成形されたものから構成することができる。
また、本発明に係る自動車用外板部材は、FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、高伸度樹脂からなる波板状構造材が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように配置されていることを特徴とするものからなる。
この自動車用外板部材においては、上記波板状構造材は、元々波状に形成されたものを使用することもできるし、前述の如きブロー成形された中空構造物から内部気体を抜くことにより形成することもできる。
さらに、本発明に係る自動車用外板部材は、FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、多数の高伸度樹脂からなる球状中空構造体が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように充填、封入されていることを特徴とするものからなる。
この自動車用外板部材においては、個々の球状中空構造体の構造体としての破壊強度が、FRP製外板およびFRP製内板のそれ以下であることが好ましい。
このような本発明に係る自動車用外板部材は、上記FRP製外板、FRP製内板および上記中空構造物または上記波板状構造材または上記球状中空構造体を一体成形することが可能であり、一体成形により優れた成形性が達成できる。
また、中空構造物を使用する場合には、FRP製外板および中空構造物を一体成形し、それに上記FRP製内板を貼り合わせることも可能であり、この場合にも、一体成形により優れた成形性が達成できる。
上記中空構造物や波板状構造材、球状中空構造体を構成する高伸度樹脂は、後述するような衝撃エネルギー吸収性能を達成できるものであればとくに限定しないが、伸度が少なくとも10%以上の樹脂を選択することが好ましい。より好ましくは伸度50%以上の樹脂を選択することが好ましい。
また、本発明に係る自動車用外板部材の形態もとくに限定されず、たとえば、上記FRP製外板が外面を形成する部材からなり、上記FRP製内板がそのスチフナからなる部材に適用できる。本発明に係る自動車用外板部材の適用部位も特に限定されず、自動車のボンネットや前部フェンダー用に用いることができる。とくに、自動車のボンネット用に用いられる場合、前述したような衝突事故時の歩行者のとくに頭部保護に有効である。
このような本発明に係る自動車用外板部材においては、高伸度樹脂からなる中空構造物や波板状構造材、球状中空構造体は、外部からFRP製外板に衝撃荷重が加わった際に、あるいは、自動車用外板部材が内方に変形し、FRP製内板が内部搭載物と衝突した際に、FRP製外板と内板との間で適切に変形あるいは破壊して、クッション材として機能し、衝撃エネルギーが良好に吸収されることになる。また、これら中空構造物や波板状構造材、球状中空構造体は、FRP製外板と内板との間に配置して全体を一体成形可能であるから、該一体成形により優れた成形性も同時に確保される。
本発明に係る自動車用外板部材によれば、FRP板間に高伸度樹脂からなる中空構造物や波板状構造材、球状中空構造体を介在させて衝撃エネルギーを適切に吸収できるようにし、衝突事故時等の際の衝撃を効果的に吸収できるクラッシャブル構造を可能としたので、近年の衝突事故時等における歩行者保護の要求に対処することが可能になる。これによって、死亡事故等の件数を顕著に低減できることが期待される。また、この構造を、優れた成形性をもって実現することができる。
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。
図1は、本発明の一実施態様に係る自動車用外板部材を示しており、とくに本発明を自動車のボンネットに適用した場合を示している。図1において、1は自動車用外板部材としてのボンネット全体を示しており、本実施態様では、ボンネット1は、FRP製外板としてのパネル材2と、FRP製内板としてのスチフナ3とを有し、これらFRP製外板とFRP製内板とが少なくとも部分的に対向配置されて、該対向配置により形成された空間に、中空構造物としての高伸度樹脂からなる中空中子4が、パネル材2とスチフナ3との両方に接するように配置されている。つまり、パネル材2とスチフナ3の間に、両者に接するように中空中子4が介在されている。中空構造物としての中空中子4は、たとえばブロー成形により所定の中空構造に成形できる。
そして図2に示すように、上記FRP製パネル材2とスチフナ3が中空中子4を包み込むように、これら部材が一体成形されている。あるいは、FRP製パネル材2と中空中子4を一体成形し、その一体成形物に対してスチフナ3を貼り合わせることも可能である。いずれの方法でも、一体成形を採用することにより、全体として優れた成形性が得られる。
なお、本発明における自動車用外板部材のFRP製外板あるいは内板とは、強化繊維により強化された樹脂板を指し、強化繊維としては、たとえば、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。面剛性等の制御の容易性の面からは、とくに炭素繊維が好ましい。FRP板のマトリックス樹脂としては、たとえば、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。中空中子4を構成する高伸度樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、液晶性ポリエステル、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂で構成される。
このように構成された自動車用外板部材としてのボンネット1は、内部にパネル材2とスチフナ3の両方に接している高伸度樹脂からなる中空中子4を包含しているので、外面を形成しているパネル材2に衝撃エネルギーが加わった際には、パネル材自身が変形するとともに、スチフナ3で支持された中空中子4にその衝撃エネルギーが伝播され、高伸度樹脂からなり且つ中空構造を有する中空中子4がクッション材となってその変形により良好に衝撃エネルギーが吸収されることになる。また、変形が進み、スチフナ3が内部搭載物に衝突する際にも、同様に中空中子4がクッション材となってその変形により良好に衝撃エネルギーが吸収されることになる。
図3は、本発明の別の実施態様に係る自動車用外板部材の部分断面を示しており、図2に示した中空中子4に変えて、高伸度樹脂からなる波板状構造材11が、対向配置されたパネル材2とスチフナ3の間に形成された空間に、両部材に接するように配置されている。この波板状構造材11は、元々波板状に形成された部材を使用して、前述したのと同様の方法でボンネット全体を一体成形することも可能であるが、本実施態様では、先に図2に示した形態を完成させ、その後に、中空中子4の内部気体(内部空気)をたとえば駐車針等を介して吸引により抜くことにより、空間内で自然に図3に示すような波板状構造材11を形成したものである。
このように、パネル材2とスチフナ3の間に両者に接するように波板状構造材11を介在させることにより、衝撃が加わったパネル材2の部位に対応する波板状構造材11の部位が適切に変形してクッション材として機能し、全体としても局部的にも、衝撃エネルギーが良好に吸収されることになる。
図4は、本発明のさらに別の実施態様に係る自動車用外板部材の部分断面を示しており、図2に示した中空中子4に変えて、高伸度樹脂からなる球状中空構造体12が、多数、対向配置されたパネル材2とスチフナ3の間に形成された空間に、充填、封入されている。このような球状中空構造体12の充填、封入構造においては、パネル材2やスチフナ3に衝撃荷重が加わった際、封入された球状中空構造体12が徐々に壊れることにより、局部的にも全体としても、衝撃エネルギーが良好に吸収されることになる。
図5の応力−歪み線図で、本発明の理想的な破壊形態(例えば頭部がボンネットに衝突する際の理想的な破壊形態)における、エネルギーの吸収の様子を示す。領域13ではパネル材の表面に力が加わった場合の応力により歪みが発生し、14の地点(パネルの破壊強度)まで弾性的に歪む。次に15の領域で球状中空構造体12が逐次破壊する。最後の16地点で破壊する。
本発明の一実施態様に係る、中空構造物を用いた自動車用外板部材の分解斜視図である。 図1の自動車用外板部材の部分断面図である。 本発明の別の実施態様に係る、波板状構造材を用いた自動車用外板部材の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る、球状中空構造体を用いた自動車用外板部材の部分断面図である。 衝突時の応力−歪み線図である。
符号の説明
1 自動車用外板部材としてのボンネット
2 FRP製外板としてのパネル材
3 FRP製内板としてのスチフナ
4 中空構造物としての中空中子
11 波板状構造材
12 球状中空構造体
13 パネル材表面の弾性変形領域
14 パネルの破壊強度
15 球状中空構造体の逐次破壊領域
16 パネルの破壊点

Claims (10)

  1. FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、高伸度樹脂からなる中空構造物が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように配置されていることを特徴とする自動車用外板部材。
  2. 前記中空構造物がブロー成形されたものからなる、請求項1の自動車用外板部材。
  3. FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、高伸度樹脂からなる波板状構造材が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように配置されていることを特徴とする自動車用外板部材。
  4. 前記波板状構造材が、ブロー成形された中空構造物から内部気体を抜くことにより形成されたものからなる、請求項3の自動車用外板部材。
  5. FRP製外板とFRP製内板が少なくとも一部において間隔をもって対向配置され、該対向配置により形成された空間に、多数の高伸度樹脂からなる球状中空構造体が前記FRP製外板およびFRP製内板の両方に接するように充填、封入されていることを特徴とする自動車用外板部材。
  6. 個々の球状中空構造体の構造体としての破壊強度が、前記FRP製外板およびFRP製内板のそれ以下である、請求項5の自動車用外板部材。
  7. 前記FRP製外板、FRP製内板および前記中空構造物または前記波板状構造材または前記球状中空構造体が一体成形されてなる、請求項1〜6のいずれかに記載の自動車用外板部材。
  8. 前記FRP製外板および前記中空構造物が一体成形され、それに前記FRP製内板が貼り合わされてなる、請求項1または2の自動車用外板部材。
  9. 前記FRP製外板が外面を形成する部材からなり、前記FRP製内板がそのスチフナからなる、請求項1〜8のいずれかに記載の自動車用外板部材。
  10. 自動車のボンネット用に用いられる、請求項1〜9のいずれかに記載の自動車用外板部材。
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JP2010201990A (ja) * 2009-03-02 2010-09-16 Sekisui Plastics Co Ltd 車両用衝撃吸収材

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