JP2006306363A - 自動車用ボンネット - Google Patents

Abstract

【課題】ボンネットに要求される必要な基本剛性を確保しつつ、衝撃荷重をより緩やかに柔らかくより効果的に吸収できるようにしたＦＲＰ製自動車用ボンネットを提供する。
【解決手段】ＦＲＰ製の自動車用ボンネットであって、そのフロント縁部と両サイド縁部のみに、これらの部分を実質的に連続して延びる高剛性部、とくに高剛性部を形成するＦＲＰ製インナーを配したことを特徴とする自動車用ボンネット。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の自動車用ボンネットに関し、とくに、衝撃荷重をより緩やかに柔らかくより効果的に吸収できるようにした自動車用ボンネットに関する。

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。

この頭部へのダメージの低減に関しては、ボンネットの衝撃緩和性能として規制値が規格化されつつあり、とくに、頭部が受ける加速度とその持続時間で計算される頭部傷害値（ＨＩＣ）を所定のレベル以下に抑えることが望まれる。また、このような衝撃緩和性能とともに、衝突事故時等にボンネットが内部側（つまり、エンジンルーム側）に変形する際、内部の剛体搭載物や剛体の車体等に当接し突っかい棒のようになって頭部等に過大な衝撃を与えることを防止するために、車種によって異なるものの、ボンネットの変形量をあるレベル以下に抑えることが望まれる。つまり、歩行者保護の観点からは、ボンネットが望ましい形態で変形し高い衝撃緩和性能を発揮できる特性が求められる一方で、ボンネットの変形量をあるレベル以下に抑えることができる剛性を持つことが望まれる。

ところで、近年、軽量化を第１目的として、ＦＲＰ製の自動車用ボンネットが開発されつつあり、主として必要な部分の強度や剛性を向上することを目的とした各種の構造が提案されているが（例えば、特許文献１）、ＦＲＰ製自動車用ボンネットとして、上記のような衝突事故時等に対する要求性能を満たす観点から適切な構造とする提案はほとんど見当たらない。

従来から、表面側を形成するＦＲＰ製のアウターとその裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーからなるＦＲＰ製ボンネットは各種提案されているが、従来のＦＲＰ製ボンネットのインナーについては、例えば図５に示すような、金属製のアウター１０１と金属製のインナー１０２を有する金属製ボンネット１０３のインナー１０２と同じレイアウトとするか、例えば図６に示すように、ＦＲＰ製のアウター１１１の外縁に沿ってアウター１１１の全周にわたって延びる額縁状の形状のＦＲＰ製インナー１１２を有するＦＲＰ製ボンネット１１３に形成されている。

しかし、このような額縁状の形状のＦＲＰ製インナー１１２をアウター１１１に接合した場合、ＦＲＰ製ボンネット１１３全体の剛性は高く保たれ変形量は小さく抑えられるものの、前記のような望ましい衝撃緩和性能を発揮することは難しくなる。とくに、衝突事故時等においては、図７に示すように、歩行者の頭部等による衝撃荷重Ｆが、斜め前方から自動車１２１のボンネットにかかることが多いが、上記のような額縁形状のインナー１１２が設けられていると、ボンネット１１３全体の剛性が高くなり、アウター１１１の中央部の比較的狭い領域でしか、衝撃荷重Ｆを柔らかく受け止めることができず、その結果、衝撃荷重Ｆの吸収性能が不十分となるおそれがある。すなわち、図８にＦＲＰ製ボンネット１１３上での衝撃荷重吸収性能を、衝撃荷重を受け止めた時の変形量を等高線にて示すように、アウター１１１の中央部の略円形の比較的狭い領域１１４でしか、衝撃荷重Ｆを良好に吸収できないおそれがある。この衝撃荷重吸収領域について、その面積をより広げるか、その領域をより適切な方向に拡大できれば、より良好で、より望ましい衝撃荷重吸収性能が得られることになる。
特開２００３−１４６２５２号公報

そこで本発明の課題は、上記のような従来のＦＲＰ製ボンネットにおける問題点に着目し、ボンネットに要求される必要な基本剛性を確保しつつ、とくに、衝撃荷重をより緩やかに柔らかくより効果的に吸収できるようにしたＦＲＰ製の自動車用ボンネット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ボンネットは、ＦＲＰ製の自動車用ボンネットであって、そのフロント縁部と両サイド縁部のみに、これらの部分を実質的に連続して延びる高剛性部を有することを特徴とするものからなる。すなわち、この高剛性部は、ＦＲＰ製ボンネットのフロント縁部と両サイド縁部のみに配され、リア側には配されず、図６に示したような構造とは基本的に異なる補強構造となる。

上記高剛性部は、ＦＲＰ製ボンネットを実質的に単板構成（ＦＲＰ単板構成、コア材とＦＲＰスキン板とのサンドイッチ構成の両方を含む）として、そのＦＲＰ製ボンネットの上記特定部位のみを高剛性に形成した構造とすることも可能であるが、とくに本発明に係る自動車用ボンネットは、ＦＲＰ製のアウターと、その裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーとを有する自動車用ボンネットであって、上記インナーが上記高剛性部を形成している構造とすることが好ましい。

上記高剛性部は、ボンネットのフロント縁部の全幅と両サイド縁部の全長とにわたって完全に連続して延びるように形成されていてもよく、上記高剛性部の、ボンネットの中折れ変形モード、いわゆる、ボンネットの「く」の字形変形を想定した仮想ボンネット横断線に対応する上記両サイド縁部中の位置に、上記高剛性部よりも剛性の低い低剛性部が配置されている構成としてもよい。後者の構成は、一般的に、歩行者と乗員の両方を保護する観点から、衝突事故時等にボンネットが変形する際には、ボンネットが「く」の字状に折れ曲がることが望ましいとされており、この点を配慮した構成である。

さらに、本発明に係る自動車用ボンネットにおいては、両サイド縁部に設けられる高剛性部は、該両サイド縁部に沿って実質的に連続して延びていればよく、局部的に断続している構成とすることも可能である。すなわち、上記高剛性部が、上記両サイド縁部中の位置で局部的に分割されている構成とすることも可能である。とくに、上記インナーが配置される場合には、上記インナーにより形成されている上記高剛性部が、上記両サイド縁部中の位置で局部的に分割されている構成とすることができる。

また、本発明に係る自動車用ボンネットにおいては、上記ボンネットの両サイド縁部を延びる上記高剛性部が、ボンネットの車体側への係合部であるヒンジ取り付け部を含む部位にわたって延びていることが好ましい。また、ボンネットのフロント縁部を延びる上記高剛性部に、ストライカが装着されている構造とすることもできる。

このような本発明に係る自動車用ボンネットにおいては、前記図６に示したような額縁状の形状のＦＲＰ製インナーを配置したＦＲＰ製ボンネットの欠点、つまり、（１）インナーのある部位は剛性が高く、頭部が衝突するとＨＩＣが高くなる（頭部へのダメージが大きい）、（２）インナーのない部位では、外周のインナーにアウターが支えられて、頭部が衝突しても十分な変形が得られず、結果的にＨＩＣが高くなる、（３）インナーを小さくすれば若干の改善は得られるが、ボンネット全体としての曲げ剛性、捩じり剛性が低下し、必要な剛性の確保が難しくなる、（４）インナーを省略すると、ボンネット全体の曲げ剛性、捩じり剛性が不十分となる、といった欠点が全て効果的に解消可能となる。

すなわち、本発明に係る自動車用ボンネットにおいては、高剛性部（例えばインナーによる高剛性部）がボンネットのフロント縁部と両サイド縁部のみに配され、リア側には配されないので、とくに図７に示したように斜め前方から衝撃荷重がかかった場合、ボンネットは、高剛性部が配されていないリア側に向けて大きく変形できる構造となる。衝突等の衝撃荷重による変形領域が後方に広く分布することになり、衝撃荷重がより緩やかに柔らかく受け止められることになって、より効果的に吸収されることになる。このリア部分は、ボンネットと車体側とに比較的空間があるので、この本発明に係る構造は極めて効率の良い構造と言える。

そして、高剛性部をボンネットのフロント縁部と両サイド縁部のみに配することで、ボンネットに要求される必要な基本剛性も効率よく確保される。すなわち、高剛性部をフロント縁部に、とくに、フロント縁部全幅にわたって配することにより、ボンネットの曲げ剛性が十分に高く維持され、高剛性部を両サイド縁部に、とくにヒンジ取り付け部を含む全長にわたって配することにより、ボンネットの捩じり剛性が十分に高く維持される。

このように、本発明に係る自動車用ボンネットによれば、ＦＲＰ製ボンネットにおける衝撃荷重吸収のための変形領域を、ボンネットリア側へ適切に拡大でき、より緩やかで柔らかい優れた衝撃吸収性能を与えることができる。したがって、ボンネットに要求される曲げ、捩じり剛性等の基本剛性を維持した上で、歩行者頭部保護機能を大幅に向上することが可能になる。

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ボンネットを示しており、ボンネット全体を裏面側からみた図を示している。図１において、１は自動車用ボンネット全体を示しており、該ボンネット１は、本実施態様では、自動車の表面側に位置するＦＲＰ製のアウター２と、その裏面側に接合され、本発明で言う高剛性部を形成するＦＲＰ製のインナー３とからなる。ＦＲＰ製のアウター２は、面方向にボンネット全面にわたって広がっており、車種に応じて、必要な曲面形状に形成されている。このアウター２は、ＦＲＰの単板構造に構成されてもよく、ＦＲＰスキン板間にコア材（例えば、発泡体からなるコア材）が介在されたサンドイッチ構造に構成されてもよい。ＦＲＰ製のインナー３もサンドイッチ構造に構成することは可能であるが、単板構造で望ましいスチフナ形状（例えば、ハット形横断面形状を有するスチフナ形状）としてアウター２に接合することにより、容易に所望の剛性を確保できることから、単板構造に構成することが好ましい。

本実施態様では、インナー３は、ボンネット１のアウター２のフロント縁部Ａの全幅と、両サイド縁部Ｂの全長とにわたり、これらの部位を完全に連続して延びるように形成されている。したがって、ボンネット１のアウター２のリア部には、高剛性部としてのインナー３は配されていない。この両サイド縁部Ｂを延びる高剛性部としてのインナー３のリア部分には、ボンネット１の車体側への係合部であるヒンジ取り付け部４が設けられている。また、フロント縁部Ａを延びる高剛性部としてのインナー３の中央部には、ストライカ５が設けられている。

なお、本発明に係る自動車用ボンネットにおけるＦＲＰとは、強化繊維により強化された樹脂を指し、強化繊維としては、例えば、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。ボンネットの前述したような剛性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のマトリックス樹脂としては、例えば、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。また、サンドイッチ構造を採用する場合のコア材としては、弾性体や発泡材、ハニカム材の使用が可能であり、軽量化のためにはとくに発泡材が好ましい。発泡材の材質としては特に限定されず、例えば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料のフォーム材などを使用できる。ハニカム材としては特に限定されず、例えばアルミニウム合金、紙、アラミドペーパー等を使用することができる。

上記のように構成されたＦＲＰ製自動車用ボンネット１においては、ボンネットのフロント縁部と両サイド縁部のみが高剛性部としてのインナー３で補強され、ボンネットのリア側にはインナー３が配されないので、例えば前述の図８に対応する図である図２に、ＦＲＰ製ボンネット１上での衝撃荷重吸収性能を、衝撃荷重を受け止めた時の変形量を等高線にて示すように、衝撃荷重吸収領域１０がボンネット１のリア側へと大きく拡大され、それによって、図７に示したような斜め前方からかかる衝撃荷重は、緩やかに、より柔らかく吸収されることになり、衝突時等の歩行者頭部保護がより適切に行われることになる。

一方、ボンネットのフロント縁部Ａに配した高剛性部としてのインナー３によりボンネットに必要な曲げ剛性が確保され、両サイド縁部Ｂに配した高剛性部としてのインナー３によりボンネットに必要な捩じり剛性が確保される。

図３は、本発明の別の実施態様に係る自動車用ボンネットを示しており、ボンネット全体を裏面側からみた図を示している。本実施態様に係る自動車用ボンネット１１では、図１に示した態様に比べ、正面衝突時等におけるアウター１２の望ましい変形形態である中折れ変形モード、いわゆる「く」の字形の折れ曲がり変形が考慮されており、高剛性部としてのＦＲＰ製インナー１３の、ボンネットの「く」の字形変形を想定した仮想ボンネット横断線１４に対応する両サイド縁部Ｂ中の位置に、この高剛性部よりも剛性の低い低剛性部１５が配置されている構成とされている。低剛性部１５は、この部分でインナー１３の剛性を弱めることにより形成してもよく、この部分で局部的にインナー１３を配置しない構造により形成してもよい。

このような構成においては、上記低剛性部１５が配置された仮想ボンネット横断線１４に沿った部分が、ボンネット全体からみて車体の幅方向に延びる低剛性部分となり、正面衝突時等におけるアウター１２の「く」の字折れ曲がり変形の起点となる。変形形状を意図的に「く」の字状とすることにより、歩行者と乗員の両方をより適切に保護することが可能になる。

また、上述したように、上記実施態様では、低剛性部１５として、局部的に高剛性部を配置しない構造により、とくに局部的にインナー１３を配置しない構造により形成することも可能である。例えば図４に本発明のさらに別の実施態様に係る自動車用ボンネットを示すように、高剛性部が、両サイド縁部中の位置で局部的に分割されている構造とすることができる。図４に示す自動車用ボンネット２１では、ＦＲＰ製アウター２２の裏面側に高剛性部としてＦＲＰ製インナー２３が接合されており、そのインナー２３により形成されている高剛性部が、両サイド縁部中の位置で局部的に車体前後方向に分割されている。この分割部２４は、図３に示したような仮想ボンネット横断線に対応する両サイド縁部位置を含んでいることが好ましい。

このような構造では、インナー２３の配置部を必要最小限に抑えることができ、効率よく全体の構成をより簡素にすることが可能になる。また、図７に示したような斜め前方から衝撃荷重がかかる際、ボンネット変形の分布の広がりをリア側に拡大するだけでなく、両サイド方向に適切に拡大でき、それによって、例えば衝突時等の歩行者頭部保護がより適切に行われることになる。

本発明の一実施態様に係る自動車用ボンネットの裏面図である。 図１のボンネットに衝撃荷重がかかった場合の衝撃吸収の様子を示す変形量の等高線図である。 本発明の別の実施態様に係る自動車用ボンネットの裏面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る自動車用ボンネットの裏面図である。 従来の金属製ボンネットの裏面図である。 従来のＦＲＰ製ボンネットの裏面図である。 ボンネットに衝撃荷重が加わる様子の一例を示した説明図である。 図６のＦＲＰ製ボンネットに衝撃荷重がかかった場合の衝撃吸収の様子を示す変形量の等高線図である。

符号の説明

１、１１、２１ 自動車用ボンネット
２、１２、２２ ＦＲＰ製のアウター
３、１３、２３ 高剛性部を形成するＦＲＰ製のインナー
４ ヒンジ取り付け部
５ ストライカ
１０ 衝撃荷重吸収領域
１４ 仮想ボンネット横断線
１５ 低剛性部
２４ 分割部
Ａ フロント縁部
Ｂ 両サイド縁部

Claims (9)

1. ＦＲＰ製の自動車用ボンネットであって、そのフロント縁部と両サイド縁部のみに、これらの部分を実質的に連続して延びる高剛性部を有することを特徴とする自動車用ボンネット。
2. ＦＲＰ製のアウターと、その裏面側に接合されるＦＲＰ製のインナーとを有する自動車用ボンネットであって、前記インナーが前記高剛性部を形成している、請求項１に記載の自動車用ボンネット。
3. 前記高剛性部が、ボンネットのフロント縁部の全幅と両サイド縁部の全長とにわたって完全に連続して延びるように形成されている、請求項１または２に記載の自動車用ボンネット。
4. 前記高剛性部の、ボンネットの中折れ変形モードを想定した仮想ボンネット横断線に対応する前記両サイド縁部中の位置に、前記高剛性部よりも剛性の低い低剛性部が配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
5. 前記高剛性部が、前記両サイド縁部中の位置で局部的に分割されている、請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
6. 前記インナーにより形成されている前記高剛性部が、前記両サイド縁部中の位置で局部的に分割されている、請求項２〜５のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
7. 前記ボンネットの両サイド縁部を延びる前記高剛性部が、ボンネットの車体側への係合部であるヒンジ取り付け部を含む部位にわたって延びている、請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
8. 前記ボンネットのフロント縁部を延びる前記高剛性部に、ストライカが装着されている、請求項１〜７のいずれかに記載の自動車用ボンネット。
9. 前記ＦＲＰが炭素繊維強化プラスチックからなる、請求項１〜８のいずれかに記載の自動車用ボンネット。

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