JP2005271875A

JP2005271875A - 自動車のエネルギー吸収構造

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Publication number: JP2005271875A
Application number: JP2004092246A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishida; 勉西田; Kyosuke Yasumi; 恭介八角; Akihiko Kitano; 彰彦北野; Masaaki Yamazaki; 真明山崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP4462978B2

Abstract

【課題】エネルギー吸収ストローク確保と軽量化に好適な自動車のエネルギー吸収構造を提供する。
【解決手段】軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こす筒状断面のＦＲＰ製エネルギー吸収部２と、前記エネルギー吸収部２に連なりＦＲＰで形成されて車体部品と接合される支持部１と、からなるフロントサイドメンバＳＭを備え、前記エネルギー吸収部２はフロントサイドメンバＳＭの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、前記支持部１は等方性を持って強化繊維が配向される。
【選択図】図２

Description

本発明は、衝撃時のエネルギー吸収特性を向上させた補強繊維と樹脂とからなる繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰと略す）製エネルギー吸収部材を備える自動車のエネルギー吸収構造に関し、特に、車両のフロントサイドメンバに好適な自動車のエネルギー吸収構造に関するものである。

従来から衝撃時のエネルギー吸収特性を向上させた補強繊維と樹脂とからなるＦＲＰ製エネルギー吸収部材は複数提案されている（特許文献１〜７参照）。

このようなＦＲＰ製エネルギー吸収部材は、軸方向の入力荷重があった時に、部材前端側から逐次圧壊を起こすことで、従来一般に使用されているスチールを材料としたエネルギー吸収部材に対しエネルギー吸収効率が良いことが知られている。そのため、例えば、車両部品では衝突時のエネルギー吸収を司る部位、例えば、前面衝突時の衝撃エネルギー吸収を行うフロントサイドメンバの前端部分などに応用することが可能である。
特開平０４−１４３１７３号公報特開平０５−３３２３８６号公報特開平０６−３０００７０号公報特開平０６−３４１４７７号公報特開平０６−３４６９３５号公報特開平０７−２１７６８８号公報特開平０９−２２６０３９号公報

ところで、上記ＦＲＰ製エネルギー吸収部材を自動車のフロントサイドメンバの前端部分等に適用する場合には、フロントサイドメンバと接着やボルト・ナット等の締結手段により接合する必要があり、接合精度や接合強度を確保するために接合部の重量が増加したり、接合部によりエネルギー吸収のためのストロークが短くなる等の課題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、エネルギー吸収ストローク確保と軽量化に好適な自動車のエネルギー吸収構造を提供することを目的とする。

本発明は、軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こす筒状断面のＦＲＰ製エネルギー吸収部と、前記エネルギー吸収部に連なりＦＲＰで形成されて車体部品と接合される支持部と、からなるフロントサイドメンバを備え、前記エネルギー吸収部はフロントサイドメンバの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、前記支持部材は等方性を持って強化繊維が配向されるようにした。

したがって、本発明では、軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こす筒状断面のＦＲＰ製エネルギー吸収部と、前記エネルギー吸収部に連なりＦＲＰで形成されて車体部品と接合される支持部と、からなるフロントサイドメンバを備え、前記エネルギー吸収部はフロントサイドメンバの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、前記支持部材は等方性を持って強化繊維が配向されるため、エネルギー吸収部と支持部を一体で成形でき、従来のスチール製フロントサイドメンバに比較して、金型が少なくてよく、製作コストを低減できる。また、複雑な形状でも連続繊維層を予備賦形しておくことで積層等の作業性が容易となる。しかも、成形時の収縮がほとんど無いため、スチール製フロントサイドメンバに比較して非常に精度の高い製品を得ることができる。また、部位毎の機能に応じて積層構成を変更することにより、無駄なく材料を使うことができ、自動車の軽量化が図れる。

以下、本発明の自動車のエネルギー吸収構造を各実施形態に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は、本発明を適用した自動車のエネルギー吸収構造の第１実施形態を示し、図１は自動車のエネルギー吸収構造を含む車体の前部フレーム構造の斜視図、図２は自動車のエネルギー吸収構造を備えるフロントサイドメンバの側面図、図３はフロントサイドメンバの各部を構成する第１実施例の繊維配向を説明する説明図、図４はフロントサイドメンバの各部を構成する第２実施例の繊維配向を説明する説明図である。

図１において、車体の前部フレーム構造は、車体幅方向の両端部に車両前後方向に平行に配置したフロントサイドメンバＳＭを備える。このフロントサイドメンバＳＭの車両前方端部には、図示しない取付けフランジを介してラジエータ取付け枠（ラジエータコアサポート）やバンパーレインフォースが取付けられる。フロントサイドメンバＳＭの上部にはフードリッジパネルＦＲ、車両後方には車室を構成するダッシュロアクロスメンバやカウルサイドパネルが夫々配設・結合される。フードリッジパネルＦＲには、フェンダＦが脱着可能に固定される。

前記フロントサイドメンバＳＭは、図２に示すように、車両に対する後半部分を繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと称す）製の支持部１として形成し、その前半部分は補強繊維と樹脂とからなるＦＲＰ製のエネルギー吸収部２として形成し、両者は一体に形成している。

前記エネルギー吸収部２は、単純な四角形や円形等の筒状断面に形成され、前端に図示しない取付けフランジを介してラジエータ取付け枠（ラジエータコアサポート）やバンパーレインフォースが取付けられ、前面衝突時に部材前端側から逐次圧壊を起こすことで衝撃エネルギー吸収するエネルギー吸収機能を備える。また、前記支持部１は、エンジンやサスペンションを保持し、前記した各車体部品と接合するために内部に補強構造や他部品との接合のためのボルト・ナット等を備えた複雑な３次元形状の構造体として機能する。

前記した機能の異なるエネルギー吸収部２と支持部１とは、ＦＲＰ製として一体に製作する場合には、一般的な３次元形状の製作工法であるＲＴＭ工法（熱硬化性樹脂成形若しくはトランスファ成形、ＲｅｓｉｎＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｌｄｉｎｇ）を利用して一体に製作する。即ち、エネルギー吸収部２と支持部１の型（コア）、例えば、発泡ウレタン等のコアに、所定形状に裁断した補強繊維からなる織布（プリプレグでも可）を所定の繊維配向に基づいて貼付け・積層し、成形型内に型込めし、前記コアと成形型内面との間の積層した織布に熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱硬化させて製作する。

前記エネルギー吸収部２を形成する繊維配向は、フロントサイドメンバＳＭの長手方向を基準（０度）として、基準方向（０度）に繊維を配向させた織布と基準方向に対して直角方向に繊維を配向させた織布とを交互に積層させる。即ち、０度層と９０度層の重量比率が５０％：５０％となるように積層する。一般に、繊維は配向する方向に対してＦＲＰ成形品の強度を向上させる。エネルギー吸収部２においては、エネルギー吸収のみを効率よく発揮させるべく、あえて等方性を持たせずに、前後方向の強度を向上させるための基準方向とエネルギー吸収時の適度な圧壊性を確保するための基準に対して直角方向とに繊維を配向させており、その他の不必要な方向の繊維配向は行わないようにする。

前記支持部１を形成する繊維配向は、フロントサイドメンバＳＭの長手方向を基準（０度）として、繊維配向に等方性を持たせてあらゆる角度に剛性や強度が持てるようにするため、４５度刻み（０度、４５度、９０度、−４５度）で積層する。即ち、４５度刻み（０度、４５度、９０度、−４５度）の各層の重量比率は夫々２５％となる。

前記エネルギー吸収部２および支持部１への織布の積層は、具体的には、図３に示すように、エネルギー吸収部２に対しては、繊維を０度と９０度との方向に平織りした平織りプリプレグ３をシートワインディングする（図３（Ａ）参照）。支持部１に対しては、平織りプリプレグ４を基準方向に巻付け（０度と９０度の繊維配向となる）、次いで、平織りプリプレグ４を基準方向に対して４５度傾けて巻付け（４５度と−４５度の繊維配向となる）、この順序で順次積層する（図３（Ｂ）参照）。

積層する順序としては、先ず、エネルギー吸収部２を構成するプリプレグ３をコアにシートワインディングし、次いで、エネルギー吸収部２を構成するよう巻付けられたプリプレグ３に一部重ねて、支持部１を構成するプリプレグ４をコアに順次巻付けることで形成する。なお、エネルギー吸収部２を構成するプリプレグ３と支持部１を構成するプリプレグ４とを一部重ねながら交互にコアに巻付けるようにしてもよい。

使用するプリプレグ３、４として、図４に示すように、繊維が一方向に配向されたプリプレグ５を用いてもよく、この場合には、エネルギー吸収部２に対しては、基準方向に繊維を配向したプリプレグ５と基準方向と直交する方向に繊維を配向したプリプレグ５とを交互に巻付け、支持部１に対しては、基準方向に対して、０度、４５度、９０度、−４５度に夫々繊維を配向したプリプレグ６を巻付ける。エネルギー吸収部２と支持部１とに積層する順序としては、前述のように、エネルギー吸収部２にプリプレグ５をシートワインディングした後、支持部１に前記した規定の順序でプリプレグ６を積層するか、エネルギー吸収部２と支持部１とのプリプレグ５、６を交互に積層させるか、いずれの方法でもよい。以上のように、コア上にプリプレグを夫々積層し、成形型に型込めし、密封状態で加熱硬化させてオートクレーブ成形する。

以上は強化繊維の織布に熱硬化性樹脂（マトリックス樹脂）を含浸させたプリプレグを用いるものについて説明しているが、図示しないが、強化繊維の織布にマトリックス樹脂を含浸させることなく、別に用意した賦形型を用いて織布に形付けする予備賦形を行い、予備賦形された織布をコア材に前記した順序で積層し、これを成形型に型込めして、型閉めして樹脂含浸し、密封状態で加熱硬化させてＲＴＭ成形してもよい。この場合には、複雑な形状であっても、強化繊維の織布は予備賦形により形付けがなされているため、コア材への積層作業が容易にできる。

前記ＲＴＭ成形に使用されたコア材は、成形後に抜取られるが、抜取りが不可能な複雑な中空形状の場合には、発泡コア材等の軽量な材質でコア材を製作し、成形後は製品の中に残しておいてもよい。ただし、エネルギー吸収部２およびエネルギー吸収部２に近接して支持部１を形成するために使用したコア材は、成形後に抜取り、エネルギー吸収部２の逐次圧壊によるエネルギー吸収により半径方向内側への圧壊破片を支持部内に収容されるようにする。支持部１を構成するために用いられたコアは、内部に強度上必要なリブを配したり、他の構造部品との結合のための金属部品を埋め込むため、成形後コア材を取出せない中空形状となる場合が多く、発泡コアは残すようにする。使用する発泡コアとしては、軽量化のために、硬質発泡ウレタンコアが利用される。

このようにして得られたＦＲＰ製のフロントサイドメンバＳＭは、エネルギー吸収部２と支持部１を一体で成形されており、従来のスチール製に比べ、金型が少なくてすむため製作コストが安い。また、成形時の収縮がほとんど無い為、スチール製と比べ非常に精度の良好な製品が得られる。しかも、部位ごとに機能に応じて積層構成を変化させることにより、無駄なく材料を使うことができ、自動車の軽量化ができる。なお、繊維の配向方向を一積層毎に異ならせたプリプレグを予め連続させて形成しておくことで、上記積層作業は一層容易となる。

そして、衝突時においては、先端のエネルギー吸収部２は先端から圧縮破壊を起こしてエネルギーを吸収し、その間、支持部１は±４５度方向の繊維が入っているため、擬似的な等方物性を示してエネルギー吸収部２を支えることができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こす筒状断面のＦＲＰ製エネルギー吸収部２と、前記エネルギー吸収部２に連なりＦＲＰで形成されて車体部品と接合される支持部１と、からなるフロントサイドメンバＳＭを備え、前記エネルギー吸収部２はフロントサイドメンバＳＭの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、前記支持部１は等方性を持って強化繊維が配向されるため、エネルギー吸収部２と支持部１を一体で成形でき、従来のスチール製フロントサイドメンバに比較して、金型が少なくてよく、製作コストを低減できる。また、複雑な形状でも連続繊維層を予備賦形しておくことで積層等の作業性が容易となる。しかも、成形時の収縮がほとんど無いため、スチール製フロントサイドメンバに比較して非常に精度の高い製品を得ることができる。また、部位毎の機能に応じて積層構成を変更することにより、無駄なく材料を使うことができ、自動車の軽量化が図れる。

（第２実施形態）
図５および図６は、本発明を適用した自動車のエネルギー吸収構造の第２実施形態を示し、図５は自動車のエネルギー吸収構造の平面図、図６はエネルギー吸収部の前端側のラジエータコア取付け部およびバンパーレインフォース取付け部の断面図である。本実施形態においては、エネルギー吸収部の吸収ストロークを拡大させるものである。なお、図１〜図４と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施形態の自動車のエネルギー吸収構造は、図５に示すように、エンジンコンパートメントを構成するフードリッジパネルＦＲおよびストラットハウジングと一体に固定される支持部１と、支持部１先端に配置されてバンパーレインフォースＢＲを前端で支持し、中途部でラジエータコアサポートＲＳを支持するエネルギー吸収部２と、からなるフロントサイドメンバＳＭを備える。フロントサイドメンバＳＭのエネルギー吸収部２および支持部１は、第１実施形態と同様に、一体成形で構成している。

前記エネルギー吸収部２は、従来一般のスチール構造のフロントサイドメンバのように、前端にラジエータコアサポートを固定し、その前端にバンパースティを介してバンパーレインフォースを固定することに代えて、エネルギー吸収部２を車両前方へ延長して直接エネルギー吸収部２前端でバンパーレインフォースＢＲを支持するよう構成している。このため、車両前方の中途部にあるラジエータコアサポートＲＳは、エネルギー吸収部２の中途部に取付フランジ１０を接着して固定し、この取付フランジ１０にラジエータコアサポートＲＳを固定するようにしている。

具体的には、例えば、図６に示すように、エネルギー吸収部２にＬ型フランジ１０を接着により固定し、このＬ型フランジ１０とラジエータコアサポートＲＳとをボルト等で固定するよう構成している。このため、ラジエータコアサポートＲＳには、エネルギー吸収部２を貫通させる穴を形成し、エネルギー吸収部２はラジエータコアサポートＲＳを貫通して、その前方へ先端が延びていくよう構成している。ラジエータコアサポートＲＳの貫通穴は、通常、ラジエータコアを支持するよう枠体に構成されているため、この枠体によって形成された穴を利用することができる。ラジエータコアサポートＲＳの上端は、例えばフードリッジパネルＦＲの前端等に固定される。また、前記バンパーレインフォースＢＲは、同じくエネルギー吸収部２の前端に、例えば、Ｌ型フランジ１１を接着などにより固定し、このフランジ１１にボルト等を利用して固定する。

以上の構成になる自動車のエネルギー吸収構造においては、エネルギー吸収部２と支持部１を一体で成形されており、しかも、エネルギー吸収部２がラジエータコアＲＳよりも前方まで一体で伸びバンパーレインフォースＢＲを直接支持しているため、エネルギー吸収ゾーンを増やすことができる。このため、衝突時においては、先端のエネルギー吸収部２は、バンパーレインフォースＢＲ直後よりエネルギー吸収部２の全長を利用して圧縮破壊によるエネルギー吸収をさせることができる。

なお、上記実施形態では、エネルギー吸収部２の断面形状がエネルギー吸収部２の全長に亘って一様に構成したものについて説明したが、図示しないが、充分に長いエネルギー吸収ゾーンを備えているため、部分的にエネルギー吸収部２の断面形状を変化させることにより、例えば、前端より、軽衝突ゾーン、大衝突ゾーン等、エネルギー吸収容量を変化させるようにすることもできる。

本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。

（イ）エネルギー吸収部２は、中途部にラジエータコアサポートＲＳを支持し、その前端がバンパーレインフォースＢＲに連結されているため、エネルギー吸収ゾーンを増やすことができる。したがって、衝突時においては、先端のエネルギー吸収部２は、バンパーレインフォースＢＲ直後よりエネルギー吸収部２の全長を利用して圧縮破壊によるエネルギー吸収をさせることができる。また、充分に長いエネルギー吸収ゾーンを備えているため、部分的にエネルギー吸収部２の断面形状を変化させることにより、例えば、前端より、軽衝突ゾーン、大衝突ゾーン等、エネルギー吸収容量を変化させるようにすることもできる。

（第３実施形態）
図７は、本発明を適用した自動車のエネルギー吸収構造の第３実施形態を示すエネルギー吸収部の斜視図である。本実施形態においては、斜め方向からの衝撃荷重の入力に対してもエネルギー吸収可能なエネルギー吸収構造としたものである。なお、図１〜図６と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施形態のエネルギー吸収構造は、図７に示すように、エネルギー吸収部２および支持部１は、第１実施形態と同様に、一体成形で構成するものであるが、エネルギー吸収部２の断面形状を、支持部１との境界部２Ａから先端に向けて徐々に小さくなるよう台形形状に形成している。このため、衝突時のエネルギー吸収部２の先端での破壊荷重は比較的小さく、支持部１側へ移るに連れて破壊荷重は増加してゆき、支持部１との境界部２Ａで最も大きい破壊荷重となる。例えば、エネルギー吸収部２の断面形状（横寸法Ｘ１＝４０ｍｍ、縦寸法Ｙ１＝８０ｍｍ）と支持部１との境界部２Ａでの断面形状（横寸法Ｘ２＝６０ｍｍ、縦寸法Ｙ２＝１２０ｍｍ）とを備え、エネルギー吸収部２の長さ（Ｌ＝２００ｍｍ）としたときには、エネルギー吸収部２の先端部の破壊荷重は、Ｗ１＝５０ｋＮとなり、支持部１との境界部２Ａでの破壊荷重は、Ｗ２＝１００ｋＮとなるものが得られた。これは、エネルギー吸収部２の軸方向に衝突荷重を加えた場合に、破壊荷重がＷ＝５０ｋＮからＷ＝１００ｋＮに連続的に変化しながら、エネルギー吸収部２の長さに亘り衝突エネルギーを吸収することを意味する。

上記構造のエネルギー吸収部２は、エネルギー吸収部２の軸に対して車両側方にθ＝３０°傾いた方向から衝突荷重を加えた場合においても、エネルギー吸収部２の支持部１との境界部２Ａはエネルギー吸収部２の先端に対して断面係数が大きくなるよう台形状としているため、境界部２Ａから折れることがなく、軸方向入力時と同様にエネルギー吸収させることができる。ちなみに、上記に例示した形状のエネルギー吸収部２においては、車両側方にθ＝３０°傾いた方向から衝突荷重を加えた斜め衝撃試験において、エネルギー吸収部２で最大曲げ応力のかかる支持部１との境界部２Ａには約２２０ＭＰａの曲げ応力がかかり、部材の曲げ強度２５０ＭＰａを超えることはなかった。

ちなみに、同様のエネルギー吸収を上記台形形状とすることなく、均一断面のエネルギー吸収部で得るためには７５ｋＮの破壊荷重をもつ積層構成が必要であるが、エネルギー吸収部の断面形状を支持部と同一断面形状で均一な断面とすると、境界部にかかる最大曲げ応力が３３０ＭＰａとなり、部材の曲げ強度を超えてしまい、エネルギー吸収をすることなく折れるものとなった。

以上のように、本実施形態によれば、斜め方向からの入力に対しても、エネルギー吸収部２が折れることなくエネルギー吸収することができる。

なお、上記実施形態では、エネルギー吸収部２および支持部１のＦＲＰの板厚を一定とし、エネルギー吸収部２の外形形状を台形形状に変化させたものについて説明したが、図示しないが、例えば、エネルギー吸収部の外形形状を支持部との境界部と同様な一定形状にし、代わりにエネルギー吸収部の板厚を境界部に向けて厚くなる形状として断面係数を増加させるようにしてもよい。

（ウ）エネルギー吸収部２は、支持部１との境界部２Ａから先端にかけて板厚若しくは断面形状を変化させて、断面係数を減少させているため、斜め方向からの入力に対しても、支持部１との境界部２Ａが折れることなくエネルギー吸収部２で衝突エネルギーを吸収することができる。

（第４実施形態）
図８は、本発明を適用した自動車のエネルギー吸収構造の第４実施形態を示すエネルギー吸収構造の斜視図である。本実施形態においては、左右のフロントサイドメンバのエネルギー吸収部同士を連結して車両前方の斜め方向からの衝撃荷重の入力に対してもエネルギー吸収可能なエネルギー吸収構造としたものである。なお、図１〜図７と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施形態のエネルギー吸収構造は、図８に示すように、エネルギー吸収部２および支持部１は、第１実施形態と同様に、一体成形で構成するものであるが、左右フロントサイドメンバＳＭのエネルギー吸収部２同士も左右連結構造部材７により連結して一体化させる構成としている。

上記した構成は、先ず、エネルギー吸収部２と支持部１とからなる左右のＦＲＰ製フロントサイドメンバＳＭを夫々単体で第１実施形態の製作要領によりＲＴＭ成形して製作する。また、左右連結構造部材７となる形状に積層してプリフォーム材を製作する。次いで、一体成形型に前記プリフォーム材とＦＲＰ製フロントサイドメンバＳＭの少なくともエネルギー吸収部２の連結部分とを型込めして密閉しＲＴＭ成形することにより、左右連結構造部材７とフロントサイドメンバＳＭとを一体成形する。これにより、エネルギー吸収部２の先端は左右連結部材７で他方のエネルギー吸収部２と一体成形による接着により連結できる。なお、図中の１２は左右フロントサイドメンバＳＭの支持部１同士に締結手段により結合され、エンジンやサスペンションを支持するサスペンションメンバである。

以上の構成のエネルギー吸収構造においては、エネルギー吸収部２の軸方向に衝突荷重が入力される場合には、エネルギー吸収部２は設計した破壊荷重で先端より破壊し、衝突エネルギーを吸収する。この時、左右連結部材７との取付け部は一体成形による接着により取付けられているため、エネルギー吸収部２の破壊に伴って接着部が剥離し、エネルギー吸収部２の破壊を阻害しない。

また、エネルギー吸収部２の軸に対して車両側方に３０°傾いた方向から衝突荷重が入力される場合においては、エネルギー吸収部２同士が左右連結部材７を介して互いに支持しているため、エネルギー吸収部２の曲げ方向への入力は左右連結部材７を介して他方のエネルギー吸収部２にも分散して支持され、最大曲げ応力が発生する支持部１との境界部２Ａにおいて折れることを抑制する。このため、エネルギー吸収部２の軸方向に衝突荷重が入力した場合と同様に、設計した破壊荷重で先端より破壊し、衝突エネルギーを吸収することができる。

ここで、左右連結部材７とエネルギー吸収部２との取付け長さを、エネルギー吸収部２が先端から破壊し、左右連結部材７との連結がなくなった残りのエネルギー吸収部２の長さに対して発生する曲げ荷重に耐えうるように予め設定することにより、衝突破壊によりエネルギー吸収部２の左右連結部分７がエネルギー吸収により破壊された後でも、支持部１との境界部の曲げ破壊を起こすことなく圧縮破壊を続け衝突エネルギーを吸収することができる。

なお、上記実施形態では、左右のフロントサイドメンバＳＭ同士を一体的に連結するものとして、エネルギー吸収部２の先端同士を左右連結部材７により連結するものについて説明したが、図示するように、支持部１の後端側も、エンジンコンパートメントの後方部分を構成する車体ダッシュパネル８により、前記左右連結部材７と同様にして、連結して一体構造とすることにより、寸法精度の高いフロントサイドメンバシステムを得ることができる。

（エ）エネルギー吸収部２は、左右のフロントサイドメンバＳＭ同士の間で先端部が連結部材７により一体に連結されているため、斜め方向からの衝突荷重入力に対し、左右双方のフロントサイドメンバＳＭで衝突荷重を受けるため、エネルギー吸収部２が折れることなくエネルギー吸収することができる。

（第５実施形態）
図９は、本発明を適用した自動車のエネルギー吸収構造の第５実施形態を示すエネルギー吸収構造の斜視図である。本実施形態においては、衝突エネルギー吸収作動するようエンジンにエネルギー吸収部材を取付けるようにしたものである。なお、図１〜図８と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

本実施形態のエネルギー吸収構造は、図９に示すように、エンジン１５の前方にエネルギー吸収部材１６を取付けるようにしたものである。前記エネルギー吸収部材１６は、第１実施形態と同様に、繊維をエネルギー吸収部材１６の軸方向と軸に直角方向とに配向したプリプレグをコア回りに積層巻きし、成形型に型込めしてＲＴＭ成形することによりＦＲＰ化することで形成する。エネルギー吸収部材１６は、接着あるいは取付けフランジにより取付けブラケット１７に固定し、取付けブラケット１７をエンジン１５側面（前面）に取付けることでエンジン１５に固定する。

取付けブラケット１７に配置するエネルギー吸収部材１６としては、車両の前方正面方向に向けて２個、車両の斜め前方、例えば、車両前後軸に対して左右方向３０°側方に向けて夫々１個づつの合計４個が望ましい。車両の前方正面方向に向けての２個のエネルギー吸収部材１６は、車両が前方からの衝突を受けた場合に、押し潰されてエネルギー吸収モードで圧縮破壊することで、衝突エネルギーを吸収する。車両の斜め前方に向けての２個のエネルギー吸収部材１６は、車両が前後方向軸から１５度以上傾いた斜め前方からの衝突を受けた時に、その方向に取付けた１つのエネルギー吸収部材１６が押潰されてエネルギー吸収モードで圧縮破壊することで、衝突エネルギーを吸収する。

車両正面方向および斜め前方方向のいずれの衝突時においても、フロントサイドメンバＳＭのエネルギー吸収部２のエネルギー吸収動作と共同して作動させることで、より一層エネルギー吸収性能の高いエネルギー吸収構造を得ることができる。また、この場合のフロントサイドメンバを構成するエネルギー吸収部は、車両正面方向からの衝突エネルギーのみを吸収する簡略なものとできる特徴もある。

なお、上記実施形態では、エネルギー吸収部材１６をエンジン１５前方に配置するものについて説明したが、図示しないが、例えば、乗員エリアとエンジンルームとの隔壁（ダッシュパネル）側に向くようエンジン後方にエネルギー吸収部材を取付け、衝突時にエンジンが後退することにより、ダッシュパネルとエンジンとの間でエネルギー吸収部材が潰されることによりエネルギー吸収するものであってもよい。

以上の構成のエネルギー吸収構造においては、エネルギー吸収部材１６を取付ける場所として、フロントサイドメンバＳＭの先端部分に限定されることがないため、斜め衝撃方向に対してもエンジン１５側面に取付け面を設けてエネルギー吸収部材１６を配置することが可能となり、斜め方向からの衝突に対しても有効にエネルギー吸収することができる。

（オ）エネルギー吸収部２は、フロントサイドメンバＳＭの支持部１とは独立させてエンジン１５の前方若しくは後方にもエネルギー吸収部材１６として配置され、ラジエータコアサポートＲＳ若しくはパンパーレインフォースＢＲとエンジン１５の間、または、ダッシュパネル８とエンジン１５との間で衝突エネルギーを吸収するため、斜め衝撃方向に対してもエンジン１５側面に取付け面を設けてエネルギー吸収部材１６を取付けることが可能であり、これにより斜め方向からの衝突に対してもエネルギーを吸収することができる。

本発明の第１実施形態を示す自動車のエネルギー吸収構造を含む車体の前部フレーム構造の斜視図。同じく自動車のエネルギー吸収構造を備えるフロントサイドメンバの側面図。同じくフロントサイドメンバの各部を構成する第１実施例の繊維配向を説明する説明図。同じくフロントサイドメンバの各部を構成する第２実施例の繊維配向を説明する説明図。本発明の第２実施形態を示す自動車のエネルギー吸収構造の平面図。同じくエネルギー吸収部の前端側のラジエータコア取付け部およびバンパーレインフォース取付け部の断面図。本発明の第３実施形態を示す自動車のエネルギー吸収構造のエネルギー吸収部の斜視図。本発明の第４実施形態を示す自動車のエネルギー吸収構造の斜視図。本発明の第５実施形態を示す自動車のエネルギー吸収構造の斜視図。

符号の説明

ＳＭフロントサイドメンバ
１支持部
２エネルギー吸収部
３〜６プリプレグ
７左右連結部材
８ダッシュパネル
１５エンジン
１６エネルギー吸収部材

Claims

軸方向からの入力荷重により入力端側から逐次圧壊を起こすよう補強繊維と樹脂とからなる筒状断面の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収部と、前記繊維強化プラスチック製エネルギー吸収部に連なり繊維強化プラスチックで形成されて車体部品と接合される支持部と、からなるフロントサイドメンバを備え、
前記エネルギー吸収部はフロントサイドメンバの長手方向とそれに直角な方向とに等分に強化繊維が配向され、前記支持部材は等方性を持って強化繊維が配向されていることを特徴とする自動車のエネルギー吸収構造。
前記エネルギー吸収部は、中途部にラジエータコアサポートを支持し、その前端がバンパーレインフォースに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車のエネルギー吸収構造。
前記エネルギー吸収部は、支持部との境界部から先端にかけて板厚若しくは断面形状を変化させて、断面係数を減少させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車のエネルギー吸収構造。
前記エネルギー吸収部は、左右のフロントサイドメンバ同士の間で先端部が連結部材により一体に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の自動車のエネルギー吸収構造。
前記エネルギー吸収部は、フロントサイドメンバの支持部とは独立させてエンジンの前方若しくは後方にも配置され、ラジエータコアサポート若しくはパンパーレインフォースとエンジンの間、または、ダッシュパネルとエンジンとの間で衝突エネルギーを吸収することを特徴とする請求項１に記載の自動車のエネルギー吸収構造。