JP2014024391A5

JP2014024391A5 -

Info

Publication number: JP2014024391A5
Application number: JP2012164647A
Authority: JP
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2032-07-25

Description

自動車の車体前部構造

本発明は、フロントサイドフレームとバンパービームとの間に配置されたＦＲＰ製のバンパービームエクステンションを備える自動車の車体前部構造に関する。

ＦＲＰ製の曲げ担持体（バンパービーム）の後面から左右一対の変形突出部（バンパービームエクステンション）を後方に一体に突設し、これらの変形突出部を縦方向担持体（フロントサイドフレーム）の前端に接続し、前面衝突の衝突荷重で変形突出部を圧壊して衝突エネルギーを吸収するものが、下記特許文献１により公知である。

また前後方向に延びて車室前部の防護壁とバンパービームとを接続するつぶれ部材（バンパービームエクステンション）を、ガラス繊維および炭素繊維を２層に積層したＦＲＰ製の左右一対の板材を接合して中空の角管形状の閉断面に構成し、前面衝突の衝突荷重でつぶれ部材を圧壊して衝突エネルギーを吸収するものが、下記特許文献２により公知である。

特許第２８２７１０５号公報米国特許第６４０６０８８号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、上下２部材を接合することでバンパービームおよびバンパービームエクステンションが一体に形成されており、バンパービームの壁面とバンパービームエクステンションの壁面とが連続的に連なっているため、バンパービームから衝突荷重が入力したときにバンパービームエクステンションの前端からの圧壊を誘発し難く、衝突エネルギーの吸収量が不足する可能性がある。

また上記特許文献２に記載されたものは、バンパービームエクステンションが平坦面で囲まれた矩形状断面を有しているため、その平坦面が面外変形を起こして安定した圧壊が困難になる可能性があるだけでなく、左右一対の板材のフランジを接着して閉断面に構成しているので、接着部が容易に剥がれて安定した圧壊が困難になる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前面衝突の衝突荷重が入力したときにバンパービームエクステンションを確実に圧壊して衝突エネルギーの吸収効果を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、フロントサイドフレームとバンパービームとの間に配置されたＦＲＰ製のバンパービームエクステンションを備え、前記バンパービームエクステンションは、連続繊維ＦＲＰおよび不連続繊維ＦＲＰを積層した上部部材および下部部材を結合して前後方向に延びる閉断面部を構成し、前記バンパービームエクステンションの前後端に不連続繊維ＦＲＰの前部締結フランジおよび後部締結フランジをそれぞれ形成し、前記前部締結フランジおよび前記後部締結フランジを前後方向に延びる補強リブで接続したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記上部部材および前記下部部材の一方に形成したピンを他方に形成したピン孔に嵌合した状態で、前記ピンの先端を溶融して前記上部部材および前記下部部材を結合することを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは、前記閉断面部の車幅方向外側に該閉断面部よりも断面積が小さい少なくとも１個の副閉断面部を備えることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記閉断面部の内周面の不連続繊維ＦＲＰで補強リブを形成したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記前部締結フランジは、前記上部部材および前記下部部材の接合部からそれぞれ前上方および前下方に傾斜して延びることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項４または請求項５の構成に加えて、前記前部締結フランジにナットをインサートしたことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項４〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、フロントバルクヘッドに仮止め突起を形成するとともに、前記後部締結フランジに前記仮止め突起に係合可能な仮止め孔を形成したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項４〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記フロントサイドフレームの前端に固定した取付プレートの車幅方向外端と前記フロントサイドフレームの車幅方向外面とを筋交い部材で接続し、前記取付プレートに前記バンパービームエクステンションの後部締結フランジを結合したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記閉断面部および前記副閉断面部の断面積は、車幅方向内側のものから外側のものへと次第に小さくなることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。

尚、実施の形態のフロントサイドフレーム前部１４は本発明のフロントサイドフレームに対応し、実施の形態の第１副閉断面部１８ｂおよび第２副閉断面部１８ｃは本発明の副閉断面部に対応し、実施の形態の第１補強リブ５１ｈ，５２ｈおよび第２補強リブ５１ｉ，５２ｉは本発明の補強リブに対応する。

請求項１の構成によれば、フロントサイドフレームとバンパービームとの間に配置されたＦＲＰ製のバンパービームエクステンションは、連続繊維ＦＲＰおよび不連続繊維ＦＲＰを積層した上部部材および下部部材を結合して前後方向に延びる閉断面部を構成し、バンパービームエクステンションの前後端に不連続繊維ＦＲＰの前部締結フランジおよび後部締結フランジをそれぞれ形成し、前部締結フランジおよび後部締結フランジを前後方向に延びる補強リブで接続したので、連続繊維ＦＲＰおよび不連続繊維ＦＲＰでバンパービームエクステンションの強度および成形性を両立させることができ、しかもバンパービームエクステンションをバンパービームおよびフロントサイドフレームに強固に結合できるだけでなく、衝突荷重に対するバンパービームエクステンションの閉断面の面外変形を抑制してエネルギー吸収量を増加させることができる。

また請求項２の構成によれば、上部部材および下部部材の一方に形成したピンを他方に形成したピン孔に嵌合した状態で、ピンの先端を溶融して上部部材および下部部材を結合するので、上部部材および下部部材を緩みなく一体に精度よく結合することができるだけでなく、結合強度を高めて前面衝突時に上部部材および下部部材が分離するのを防止し、バンパービームエクステンションの前端から後端に向けての圧壊を安定させてエネルギー吸収量を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、バンパービームエクステンションは、フロントサイドフレーム前端に位置する閉断面部の車幅方向外側に該閉断面部よりも断面積が小さい少なくとも１個の副閉断面部を備えるので、ナローオフセット前面衝突時に副閉断面部で衝撃吸収を行えるだけでなく、バンパービームエクステンションの前後方向寸法を短縮しながらエネルギー吸収量を確保することができる。

また請求項４の構成によれば、閉断面部の内周面の不連続繊維ＦＲＰで補強リブを形成したので、前面衝突の衝突荷重がバンパービームからバンパービームエクステンションに入力したときに、閉断面部の面外変形を抑制しながら確実に圧壊させることでエネルギー吸収性能を高めることができる。

また請求項５の構成によれば、バンパービームエクステンションの前部締結フランジは、上部部材および下部部材の接合部からそれぞれ前上方および前下方に傾斜して延び、バンパービームから入力する前面衝突の衝突荷重をバンパービームエクステンションの閉断面の中心軸に確実に伝達することができる。

また請求項６の構成によれば、バンパービームエクステンションの前部締結フランジにナットをインサートしたので、バンパービームエクステンションにバンパービームを容易かつ強固に締結することができる。

また請求項７の構成によれば、フロントバルクヘッドに仮止め突起を形成するとともに、後部締結フランジに仮止め突起に係合可能な仮止め孔を形成したので、仮止め突起に仮止め孔を係止してバンパービームエクステンションをフロントバルクヘッドに仮止めすることで、フロントサイドフレームにフロントバルクヘッドおよびバンパービームエクステンションを一体に締結する作業を容易化することができる。

また請求項８の構成によれば、フロントサイドフレームの前端に固定した取付プレートの車幅方向外端とフロントサイドフレームの車幅方向外面とを筋交い部材で接続し、取付プレートにバンパービームエクステンションの外側の後部締結フランジを結合したので、フロントサイドフレームの車幅方向外側に衝突するナローオフセット前面衝突によりバンパービームエクステンションの車幅方向外端部に衝突荷重が入力した場合でも、その衝突荷重を取付プレートおよび筋交い部材を介してフロントサイドフレームに効率的に伝達することができる。

また請求項９の構成によれば、閉断面部および副閉断面部の断面積は、車幅方向内側のものから外側のものへと次第に小さくなるので、オフセット前面衝突時に筋交い部材が負担する衝突荷重を低減しながら、その衝突荷重をフロントサイドフレームに効率的に伝達することができる。

自動車の車体前部の斜視図。（第１の実施の形態）フロントバルクヘッドおよびシュラウドの斜視図。（第１の実施の形態）シュラウドおよび冷却系部品の分解斜視図。（第１の実施の形態）図１の４方向矢視図。（第１の実施の形態）図４の５方向矢視図。（第１の実施の形態）図４の６−６線断面図。（第１の実施の形態）図１の７部拡大図。（第１の実施の形態）図７の８−８線断面図。（第１の実施の形態）バンパービームエクステンションの分解斜視図。（第１の実施の形態）図７の１０方向矢視図。（第１の実施の形態）図５の１１−１１線断面図。（第１の実施の形態）図５の１２−１２線断面図。（第１の実施の形態）バンパービームエクステンションの製造方法の説明図。（第１の実施の形態）図８に対応する図。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図１３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１および図４に示すように、実施の形態のハイブリッド自動車はＦＲＰ（繊維強化樹脂）でバスタブ状に一体成形したキャビン１１を備えており、その前端から起立するダッシュパネル１２の前面にアルミニウム合金でダイキャスト成形した左右一対のサスペンション支持部材１３，１３が固定される。サスペンション支持部材１３，１３は、図示せぬサスペンションダンパーの上端を支持するダンパーハウジング１３ａ，１３ａと、ダンパーハウジング１３ａ，１３ａの下部に接続されて前方に延びるフロントサイドフレーム後部１３ｂ，１３ｂとを備えており、フロントサイドフレーム後部１３ｂ，１３ｂの前端にアルミニウム押し出し材あるいは鋼板プレス材で構成された左右一対のフロントサイドフレーム前部１４，１４が接続される。ダッシュパネル１２の左右上部から前方に延びる左右一対のＣＦＲＰ製のアッパーメンバ１５，１５の前端に左右一対のＣＦＲＰ製のサイドメンバ１６，１６が接続される。

フロントサイドフレーム前部１４，１４の前端に正面視で矩形枠状に形成された繊維強化樹脂製のフロントバルクヘッド１７が固定されており、そのフロントバルクヘッド１７の左右上部にサイドメンバ１６，１６の前端が接続される。フロントバルクヘッド１７の左右前面に左右一対の繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンション１８，１８が固定されており、そのバンパービームエクステンション１８，１８の前端に車幅方向に延びる繊維強化樹脂製のバンパービーム１９が固定される。バンパービーム１９の前面はバンパーフェイス２０で覆われる。フロントバルクヘッド１７、バンパービーム１９および左右一対のバンパービームエクステンション１８，１８に囲まれた位置に、正面視で矩形枠状に形成された繊維強化樹脂製のシュラウド２１が配置されており、シュラウド２１の内部にエンジン冷却用ラジエータ２２、空調用コンデンサ２３およびバッテリ冷却用ラジエータ２４よりなる三つの冷却系部品が前後方向に重ね合わされて支持される。

次に、図１〜図３および図６に基づいて冷却系部品の支持構造を説明する。

冷却系部品を支持するシュラウド２１は、繊維強化樹脂で板状に形成した上部パネル３１、下部パネル３２および一対の側部パネル３３，３３とで構成される。即ち、上部パネル３１を一対の側部パネル３３，３３の上端に各々２本のボルト３４，３４で締結し、下部パネル３２一対の側部パネル３３，３３の下端に各々２本のボルト３５，３５で締結することで、シュラウド２１は矩形断面のダクト状に構成される。

最も後方に位置するエンジン冷却用ラジエータ２２は、下面に突設した２本の支持ピン２２ａ，２２ａを下部パネル３２に設けた一対のゴムブッシュ３６，３６に嵌合し、かつ上面に突設した２本の支持ピン２２ｂ，２２ｂを上部パネル３１に設けた一対のゴムブッシュ３７，３７に嵌合することで、上部パネル３１および下部パネル３２間に支持される。

同様に、エンジン冷却用ラジエータ２２の前方に位置する空調用コンデンサ２３は、下面に突設した２本の支持ピン２３ａ，２３ａを下部パネル３２に設けた一対のゴムブッシュ３８，３８に嵌合し、かつ上面に突設した２本の支持ピン２３ｂ，２３ｂを上部パネル３１に設けた一対のゴムブッシュ３９，３９に嵌合することで、上部パネル３１および下部パネル３２間に支持される。

空調用コンデンサ２３の前方に位置するバッテリ冷却用ラジエータ２４は、エンジン冷却用ラジエータ２２および空調用コンデンサ２３よりも高さが低く、下面に突設した２本の支持ピン２４ａ，２４ａを下部パネル３２に設けた一対のゴムブッシュ４０，４０に嵌合し、かつ上面に突設した２本の支持ピン２４ｂ，２４ｂを側部パネル３３，３３の内面に突設したブラケット３３ａ，３３ａに設けた一対のゴムブッシュ４１，４１に嵌合することで、下部パネル３２上に支持される。

シュラウド２１に冷却系部品を組み付けるには、先ず上部パネル３１および下部パネル３２にエンジン冷却用ラジエータ２２、空調用コンデンサ２３およびバッテリ冷却用ラジエータ２４を組み付けた後、上部パネル３１および下部パネル３２の車幅方向両端に一対の側部パネル３３，３３をボルト３４…，３５…で締結する。これにより、シュラウド２１を組み立てた後にエンジン冷却用ラジエータ２２、空調用コンデンサ２３およびバッテリ冷却用ラジエータ２４を組み付ける場合に比べて、エンジン冷却用ラジエータ２２の支持ピン２２ａ，２２ａ，２２ｂ，２２ｂ、空調用コンデンサ２３の支持ピン２３ａ，２３ａ，２３ｂ，２３ｂおよびバッテリ冷却用ラジエータ２４の支持ピン２４ａ，２４ａの係合作業を容易に行うことができる。

また高さが低いバッテリ冷却用ラジエータ２４を最も前方に配置したので、バッテリ冷却用ラジエータ２４をバンパーフェイス２０（図１参照）の内部に収納して車体前部の前後方向寸法を小型化することができるだけでなく、下部パネル３２の前後方向幅に対して上部パネル３１の前後方向幅を小さくし（図６参照）、シュラウド２１の上部を小型化してエンジンルームへの搭載性を高めることができる。

次に、図７〜図９および図１１〜図１３に基づいて、バンパービームエクステンション１８の構造を説明する。

バンパービームエクステンション１８は上部部材５１および下部部材５２を結合して構成されるが、上部部材５１および下部部材５２は略面対称な構造であるため、以下、上部部材５１を代表として構造を説明する。

上部部材５１は連続繊維強化樹脂製のコア部５３と、コア部５３の外表面の全面および内表面の一部を覆う不連続繊維強化樹脂製の被覆部５４とで構成される。連続繊維強化樹脂は図において濃色で表示され、不連続繊維強化樹脂は図において淡色で表示される。

連続繊維強化樹脂および不連続繊維強化樹脂を積層した上部部材５１は、以下のようにして製造される。図１３（Ａ）に示すように、バンパービームエクステンション１８の上部部材５１をプレス成形する金型５５は、上部部材５１の外表面を成形する凹状のキャビティ５６ａを有する雌型５６と、上部部材５１の内表面を成形する凸状のコア５７ａを有する雄型５７とからなり、キャビティ５６ａおよびコア５７ａにはリブを成形する溝５６ｂ…，５７ｂ…が形成される。金型５５を型開きした状態で、雌型５６のキャビティ５６ａの上部に不連続繊維強化樹脂の第１プリプレグ５８と、連続繊維強化樹脂の第２プリプレグ５９と、不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０とが予備加熱した状態で配置される。

前記第１、第２、第３プリプレグ５８，５９，６０は、ガラス繊維（グラスファイバー）、カーボンファイバー、アラミドファイバー等の連続繊維、不連続繊維を使用可能であり、この連続繊維を織布やＵＤ（連続繊維を一方向に引き揃えたシート）とし、あるいは不連続繊維のマットを補強材とし、それに半硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等）、あるいは熱可塑性樹脂（ナイロン６やポリプロピレン等の）を含浸させたもので、金型の形状になじむ柔軟性を有している。熱硬化性樹脂の場合、複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して圧力を加えながら例えば１３０°Ｃ程度に加熱すると、熱硬化性樹脂が硬化して繊維強化樹脂製品が得られる。熱可塑性樹脂の場合、予備加熱した複数枚のプリプレグを積層状態で金型内に挿入して加圧成形し、その後冷却すると繊維強化樹脂製品が得られる。

雌型５６に対して雄型５７を下降させると、第２プリプレグ５９が雌型５６のキャビティ５６ａと雄型５７のコア５７ａとによってプレスされ、上部部材５１が成形される。このとき、不連続繊維を補強材とする第１、第３プリプレグ５８，６０は容易に変形可能であるため、第２プリプレグ５９と雌型５６のキャビティ５６ａとによって挟まれた第１プリプレグ５８はキャビティ５６ａの溝５６ｂ…内に流入し、上部部材５１の外表面のリブを同時に成形するとともに、上部部材５１の外表面の全面に沿って薄い膜状に積層される。同様に、第２プリプレグ５９と雄型５７のコア５７ａとによって挟まれた第３プリプレグ６０はコア５７ａの溝５７ｂ…内に流入し、上部部材５１の内表面のリブを同時に成形するとともに、上部部材５１の内表面の一部（閉断面を形成する部分）に沿って薄い膜状に積層される。そして、図１３（Ｂ）に示すように、金型５５から取り出した製品の外周の余剰部分を切断することで、上部部材５１を完成する。

図９の円内に拡大して示すように、第２プリプレグ５９を成形した連続繊維は、直交する二つの方向に配向した連続繊維６１…，６２…を平織したもので補強される。また第１、第３プリプレグ５８，６０を成形した不連続繊維は、不連続繊維６３…がランダムに絡みあったもので補強される。

長い繊維の織布やＵＤを補強材として有する連続繊維強化樹脂は比較的に強度が高くなるが、織布やＵＤの変形量に限界があるために成形性は低くなり、細くて高いリブ等を成形するのが困難である。一方、ランダムに絡み合った短い繊維を補強材として有する不連続繊維強化樹脂は比較的に強度が低くなるが、繊維が容易に変形するために成形性は高くなり、細くて高いリブ等を成形するのが容易である。よって、連続繊維強化樹脂の外側に不連続繊維強化樹脂を積層して上部部材５１を成形することで、上部部材５１の強度および成形性を両立させることができる。

上述のようにして成形された上部部材５１は、平面視で略三角形状で波板状に屈曲しながら車幅方向に延びる本体部５１ａと、本体部５１ａの前縁から上方に折れ曲がる前部締結フランジ５１ｂと、本体部５１ａの後縁から上方に折れ曲がる後部締結フランジ５１ｃと、本体部５１ａの内面の車幅方向に離間した位置を前後方向に延びる４個の接合部５１ｄ〜５１ｇとを備える。閉断面１８ａを形成する二つの接合部５１ｄ，５１ｅ間の内面には６０°間隔で３方向に交差する第１補強リブ５１ｈ…が前後方向に少なくとも二つ不連続繊維で形成され（図９の第１補強リブ５２ｈと同じ形状・配置）、本体部５１ａの外表面には前後方向に延びて前部締結フランジ５１ｂおよび後部締結フランジ５１ｃを接続する６本の第２補強リブ５１ｉ…が同じく不連続繊維で形成される。また不連続繊維であるので前部締結フランジ５１ａには３個のナット６４…が容易にインサートされ、後部締結フランジ５１ｃには１個の仮止め孔５１ｊや締結孔が形成される（図９参照）。

下部部材５２は上述した上部部材５１と実質的に面対称な同一形状であるため、上部部材５１の各部の添え字と同じ添え字を、下部部材５２の符号５２に付すことで、その重複する説明を省略する。上部部材５１および下部部材５２の唯一の相違点は、下部部材５２が４つの接合部５２ｄ〜５２ｇから上向きに突出する複数のピン５２ｋ…を備えるのに対し、上部部材５１は前記ピン５２ｋ…が嵌合可能な複数のピン孔５１ｍ…を備える点である（図９参照）。

上記形状を有する上部部材５１および下部部材５２は、下部部材５２のピン５２ｋ…を上部部材５１のピン孔５１ｍ…に嵌合して接合部５１ｄ〜５１ｇ，５２ｄ〜５２ｇどうしを相互に当接させた状態で、上部部材５１側からピン５２ｋ…の先端を振動工具で溶融することで一体に結合される（図８および図１１参照）。この状態で上部部材５１および下部部材５２の後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃは上下方向に直線状に整列するが、上部部材５１および下部部材５２の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂは前端側が前方に倒れるように傾斜している（図１１参照）。

上部部材５１および下部部材５２を結合したバンパービームエクステンション１８は、車幅方向内側に位置して前後方向に延びる四角筒状の閉断面部１８ａと、その車幅方向外側に隣接する楕円筒状の第１副閉断面部１８ｂと、その車幅方向外側に隣接する楕円筒状の第２副閉断面部１８ｃとを備える。第１、第２副閉断面部１８ｂ，１８ｃの断面積は相互に等しく、かつ閉断面部１８ａの断面積よりも小さくなっている。また平面視で略三角形状のバンパービームエクステンション１８の前後方向の幅は車幅方向内側から外側に向かって次第に狭くなっているため、前後方向の長さは閉断面部１８ａが最も長く、次いで第１副閉断面部１８ｂが長く、第２副閉断面部１８ｃが最も短くなっている。

以上のように、フロントサイドフレーム前部１４とバンパービーム１９との間に配置されたバンパービームエクステンション１８は、連続繊維強化樹脂および不連続繊維強化樹脂を積層した上部部材５１および下部部材５２を結合して構成した、フロントサイドフレーム前部１４の前方にて前後方向に延びる閉断面部１８ａを備え、しかも閉断面部１８ａの内周面の不連続繊維強化樹脂で第１補強リブ５１ｈ…，５２ｈ…を形成したので、連続繊維強化樹脂および不連続繊維強化樹脂でバンパービームエクステンション１８の強度および成形性を両立させるとともに、前面衝突の衝突荷重がバンパービーム１９からバンパービームエクステンション１８に入力したときに、面外変形を抑制しながら閉断面部１８ａを前端から後端に向け順次確実に圧壊させることでエネルギー吸収性能を高めることができる。

またバンパービームエクステンション１８は、閉断面部１８ａの車幅方向外側に該閉断面部１８ａよりも断面積が小さい第１、第２副閉断面部１８ｂ，１８ｃを備えるので、フロントサイドフレーム前部１４より外側に衝突するナローオフセット前面衝突時に第１、第２副閉断面部１８ｂ，１８ｃにおいても衝撃吸収を行えるだけでなく、車幅方向に並置した三つの閉断面部で衝撃吸収を行うことで、バンパービームエクステンション１８の前後方向寸法を短縮しながらエネルギー吸収量を確保することができる。

また下部部材５２に形成したピン５２ｋ…を上部部材５１に形成したピン孔５１ｍ…嵌合した状態で、ピン５２ｋ…の先端を溶融して上部部材５１および下部部材５２を結合するので、上部部材５１および下部部材５２を緩みなく一体に精度よく結合することができるだけでなく、前面衝突時に上部部材５１および下部部材５２が分離するのを防止してエネルギー吸収量を確保することができる。

しかもバンパービームエクステンション１８の前後端に不連続繊維強化樹脂の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂおよび後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃをそれぞれ形成し、前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂおよび後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃを前後方向に延びる同じく不連続繊維の第２補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…で接続したので、バンパービームエクステンション１８をバンパービーム１９およびフロントサイドフレーム前部１４に強固に結合できるだけでなく、衝突荷重に対するバンパービームエクステンション１８の強度を高めて反力を増大し、バンパービームエクステンション１８を短いストロークで潰してエネルギー吸収量を増加させることができる。

次に、図２、図５、図７および図１０に基づいてフロントバルクヘッド１７の構造を説明する。

繊維強化樹脂製のフロントバルクヘッド１７は、車幅方向に延びる上部部材７１および下部部材７２と、上下方向に延びる左右一対の側部部材７３，７３とを、二つの上部角部７４，７４および二つの下部角部７５，７５を介して正面視で矩形枠状に結合して構成される。連続繊維強化樹脂製の上部部材７１および下部部材７２は、一対の側壁７１ａ，７１ａ，７２ａ，７２ａを底壁７１ｂ，７２ｂで接続したコ字状断面の直線状の部材である（図２参照）。基本的に連続繊維強化樹脂製の側部部材７３の底壁７３ａの上部には左右方向に幅広な幅広部７３ｂが形成されており、その左右側縁から第１側壁７３ｃ，７３ｃが後方に起立するとともに、その上下側縁から第２側壁７３ｄ，７３ｄが後方に起立する。第２側壁７３ｄ，７３ｄ（図２に濃色で表示した部分）は、側部部材７３の他の部分とは異なる樹脂で構成される。

その理由は、シート状のプリプレグを金型内にセットして側部部材７３を成形するとき、同じプリプレグで第１側壁７３ｃ，７３ｃおよび第２側壁７３ｄ，７３ｄの両方を同時に成形しようとすると、それらの境界部で連続繊維のプリプレグを切断したり重ね合わせたりする作業が必要になって作業性が低下するが、第２側壁７３ｄ，７３ｄを別の樹脂で構成することで上記作業が不要になって作業性が向上するからである。

不連続繊維強化樹脂製の上部角部７４，７４および下部角部７５，７５は矩形枠状に一体に連結しており、そこに連続繊維強化樹脂製の上部部材７１、下部部材７２および側部部材７３，７３を溶着あるいは接着で結合することで、上部部材７１、下部部材７２および側部部材７３，７３の一部が不連続繊維強化樹脂で覆われる。特に、左右の上部角部７４，７４は、上部部材７１の底壁７１ｂの前面に沿って帯状に延びる不連続繊維強化樹脂製の連結部７６で相互に連結される（図２、図５および図７参照）。

上部角部７４は、上部部材７１および側部部材７３と断面が繋がるように、底壁７４ａと、その縁部から起立する側壁７４ｂ，７４ｃとを備えており、外側の側壁７４ｂの内面に突設した４個の締結ボス部７４ｄ…内にインサートしたナット７７…に、サイドメンバ１６の前端が４本のボルト７８…で締結される（図７および図１０参照）。上部角部７４に上部部材７１および側部部材７３の端部を溶着する部分（接合部）に沿って第１補強リブ７４ｅ，７４ｆ，７４ｆが形成され、かつ締結ボス部７４ｄ…は複数の第２補強リブ７４ｇ…によって第１補強リブ７４ｅ，７４ｆ，７４ｆあるいは上部角部７４の内側の側壁７４ｃに接続される（図１０参照）。尚、下部角部７５も、下部部材７２および側部部材７３に溶着される部分に沿って第１補強リブが形成される。

上部部材７１の後面には、連続繊維強化樹脂製の側壁７１ａ，７１ａおよび底壁７１ｂを接続するように、不連続繊維強化樹脂製の第３補強リブ７６ａ…がジグザグ状に形成される。上部部材７１の前面の不連続繊維強化樹脂製の連結部７６から後方に突出する複数のピン７６ｂ…が、上部部材７１の底壁７１ｂを貫通して第３補強リブ７６ａ…に一体に接続される（図１０参照）。また上部角部７４の上側の側壁７４ｂの上面と、上部部材７１の上側の側壁７１ａの上面とには複数の不連続繊維強化樹脂製の取付部７４ｈ…，７６ｃ…が形成されており、その内部にインサートされたナット７９…にホーンブラケット等の機器が取り付けられる。

またフロントバルクヘッド１７の上部角部７４の前面から側部部材７３との接合部において不連続繊維強化樹脂製の上下一対の仮止め突起７４ｉ，７４ｉが突設され、この仮止め突起７４ｉ，７４ｉはバンパービームエクステンション１８の上部部材５１の後部締結フランジ５１ｃおよび下部部材５２の後部締結フランジ５２ｃに形成した仮止め孔５１ｊ，５２ｊに係合可能である（図７および図１２参照）。

フロントサイドフレーム前部１４の前端に金属板よりなる取付プレート８１が溶接され、取付プレート８１の車幅方向外端とフロントサイドフレーム前部１４の車幅方向外面とに金属板よりなる筋交い部材８２が溶接される（図２参照）。そしてバンパービームエクステンション１８の後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃをフロントバルクヘッド１７の側部部材７３を仮止めした状態で、後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃを前から後に貫通する６本のボルト８３…を取付プレート８１の後面に設けたウエルドナット８４…に螺合することで、バンパービームエクステンション１８およびフロントバルクヘッド１７が取付プレート８１に共締めされる（図７および図１１参照）。

このとき、フロントバルクヘッド１７の上部角部７４および側部部材７３に突設した仮止め突起７４ｉ，７４ｉを、バンパービームエクステンション１８の上部部材５１の後部締結フランジ５１ｃおよび下部部材５２の後部締結フランジ５２ｃに形成した仮止め孔５１ｊ，５２ｊに嵌合し、仮止め突起７４ｉ，７４ｉを振動工具で溶融してバンパービームエクステンション１８をフロントバルクヘッド１７に仮止めすることで、ボルト８３…によるバンパービームエクステンション１８およびフロントバルクヘッド１７の締結作業を容易化することができる。

またフロントサイドフレーム前部１４の前端に固定した取付プレート８１の車幅方向外端とフロントサイドフレーム前部１４の車幅方向外面とを筋交い部材８２で接続し、取付プレート８１にバンパービームエクステンション１８の後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃを結合したので、ナローオフセット前面衝突によりバンパービームエクステンション１８の車幅方向外端部に衝突荷重が入力した場合でも、その衝突荷重を取付プレート８１および筋交い部材８２を介してフロントサイドフレーム前部１４に効率的に伝達することができる。

そして矩形枠状のフロントバルクヘッド１７は、直線状の連続繊維強化樹脂製の上部部材７１、下部部材７２および一対の側部部材７３，７３と、それらの端部どうしを接続する不連続繊維強化樹脂製の上部角部７４，７４および下部角部７５，７５とを備えており、強度の高い連続繊維強化樹脂製の上部部材７１、下部部材７２および一対の側部部材７３，７３と、成形性に優れた不連続繊維強化樹脂製の上部角部７４，７４および下部角部７５，７５との組み合わせにより、従来の金属インサート射出成形品よりも軽量化が可能になるだけでなく、連続繊維の配向方向を乱さないので強度・剛性の高いフロントバルクヘッド１７を得ることができる。しかも上部角部７４および下部角部７５は上部部材７１、下部部材７２および一対の側部部材７３，７３との接合部に沿う第１補強リブ７４ｅ，７４ｆ，７４ｆを備えるので、上部角部７４および下部角部７５を上部部材７１、下部部材７２および一対の側部部材７３，７３に強固に一体化してフロントバルクヘッド１７の強度・剛性を更に高めることができる。

またフロントバルクヘッド１７の上部角部７４はサイドメンバ１６を締結する締結ボス部７４ｄ…と、締結ボス部７４ｄ…に連なる第２補強リブ７４ｇ…とを備えるので、上部角部７４およびサイドメンバ１６の結合部の強度を高めて前面衝突の衝突荷重をフロントバルクヘッド１７からサイドメンバ１６に効率的に伝達することができる。

また左右の上部角部７４，７４どうしを接続する不連続繊維強化樹脂製の連結部７６を上部部材７１に沿って形成したので、上部部材７１および上部角部７４，７４を連結部７６で一体化してフロントバルクヘッド１７の強度を高めることができるだけでなく、連結部７６は車載部品を取り付けるための取付部７６ｃ…を備えるので、上部部材７１を利用して車載部品を容易に取り付けることができる。また上部部材７１は一対の側壁７１ａ，７１ａを底壁７１ｂで接続したコ字状断面を有し、一対の側壁７１ａ，７１ａおよび底壁７１ｂを不連続繊維強化樹脂製のジグザグに延びる第３補強リブ７６ａ…で接続したので、第３補強リブ７６ａ…によって上部部材７１の強度を更に高めることができ、しかも上部部材７１の連結部７６から延びて底壁７１ｂを貫通する不連続繊維強化樹脂製のピン７６ｂ…を第３補強リブ７６ａ…に一体化したので、連結部７６および第３補強リブ７６ａ…をピン７６ｂ…で一体化して上部部材７１の強度を更に高めることができる。

またフロントバルクヘッド１７の側部部材７３の幅広部７３ｂの前面にバンパービームエクステンション１８を締結したので、フロントバルクヘッド１７に車幅方向に長いバンパービームエクステンション１８を締結してナローオフセット前面衝突の衝突荷重をフロントサイドフレーム前部１４に確実に伝達することができる。

またフロントバルクヘッド１７の上部角部７４の底壁７４ａおよび側部部材７３にそれぞれナット８５，８６がインサートされ、更にフロントバルクヘッド１７の下部部材７２から前方に張り出す張出部７５ａにナット８７がインサートされる（図２参照）。そしてシュラウド２１の側部パネル３３を貫通するボルト８８，８９，９０を前記ナット８５，ナット８６がインサートされ、更にフロントバルクヘッド１７の下部部材７２から前方に張り出す張出部７５ａにナット８７に螺合することで、シュラウド２１がフロントバルクヘッド１７に締結される。

バンパービームエクステンション１８の車幅方向外側にシュラウド２１の側部パネル３３が位置するので、車両の前面衝突の衝突荷重でバンパービームエクステンション１８が圧壊したときに、繊維強化樹脂製の側部パネル３３を同時に圧壊して衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

以上のように、矩形枠状のシュラウド２１の内部にエンジン冷却用ラジエータ２２、空調用コンデンサ２３およびバッテリ冷却用ラジエータ２４を支持し、矩形枠状のフロントバルクヘッド１７の下部から前方に張り出した張出部７５ａ，７５ａにシュラウド２１の下部を締結するとともに、フロントバルクヘッド１７の上部角部７４，７４の底壁７４ａ，７４ａにシュラウド２１の上部を締結したので、予めシュラウドに三つの冷却系部品を支持してサブアセンブリを構成しておき、このサブアセンブリを一括してフロントバルクヘッド１７に締結することで、冷却系部品およびシュラウド２１の組付性を高めることができる。

またバンパービーム１９を前から後に貫通する２本のボルト９１，９１を、バンパービームエクステンション１８の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂにインサートしたナット６４…に螺合することで、バンパービーム１９がバンパービームエクステンション１８，１８の前端に締結される（図１１参照）。このとき、バンパービーム１９の後部がシュラウド２１の側部パネル３３，３３の前縁に形成した凹部３３ｂ，３３ｂに嵌合することで、バンパービーム１９の位置を後退させて車両の全長を短縮することができるだけでなく、バンパービーム１９を側部パネル３３，３３の凹部３３ｂ，３３ｂに係止して仮保持することで、ボルト９１，９１の螺合作業を容易化することができる。

またバンパービームエクステンション１８の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂは、上部部材５１および下部部材５２の接合部５１ｄ〜５１ｇ，５２ｄ〜５２ｇからそれぞれ前上方および前下方に傾斜して延び、バンパービーム１９から入力する前面衝突の衝突荷重をバンパービームエクステンション１８の閉断面の中心軸に確実に伝達することができる。しかもバンパービームエクステンション１８の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂにナット６４…をインサートしたので、バンパービームエクステンション１８にバンパービーム１９を容易かつ強固に締結することができる。

第２の実施例

次に、図１４に基づいて本発明の第２の実施例を説明する。

第１の実施の形態ではバンパービームエクステンション１８の第１、第２副閉断面部１８ｂ，１８ｃが同一断面積を有しているが、第２の実施の形態では第１副閉断面部１８ｂが閉断面部１８ａと第２副閉断面部１８ｃとの中間の断面積を有している。つまり、車幅方向内側の閉断面部１８ａから車幅方向外側の第２副閉断面部１８ｃに向かって、それらの断面積が次第に減少している。

これにより、オフセット前面衝突時にフロントサイドフレーム前部１４の車幅方向外側に配置された筋交い部材８２が負担する衝突荷重を低減しながら、その衝突荷重をフロントサイドフレーム前部１４に効率的に伝達することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では下部部材５２にピン５２ｋを形成して上部部材５１にピン孔５１ｍを形成しているが、その位置関係を入れ換えても良い。

１４フロントサイドフレーム前部（フロントサイドフレーム）
１７フロントバルクヘッド
１８バンパービームエクステンション
１８ａ閉断面部
１８ｂ第１副閉断面部（副閉断面部）
１８ｃ第２副閉断面部（副閉断面部）
１９バンパービーム
５１上部部材
５１ｂ前部締結フランジ
５１ｃ後部締結フランジ
５１ｄ〜５１ｇ接合部
５１ｈ第１補強リブ（補強リブ）
５１ｉ第２補強リブ（補強リブ）
５１ｊ仮止め孔
５１ｍピン孔
５２下部部材
５２ｂ前部締結フランジ
５２ｃ後部締結フランジ
５２ｄ〜５２ｇ接合部
５２ｈ第１補強リブ（補強リブ）
５２ｉ第２補強リブ（補強リブ）
５２ｊ仮止め孔
５２ｋピン
６４ナット
７４ｉ仮止め突起
８１取付プレート
８２筋交い部材

Claims

フロントサイドフレーム（１４）とバンパービーム（１９）との間に配置されたＦＲＰ製のバンパービームエクステンション（１８）を備え、前記バンパービームエクステンション（１８）は、連続繊維ＦＲＰおよび不連続繊維ＦＲＰを積層した上部部材（５１）および下部部材（５２）を結合して前後方向に延びる閉断面部（１８ａ）を構成し、前記バンパービームエクステンション（１８）の前後端に不連続繊維ＦＲＰの前部締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）および後部締結フランジ（５１ｃ，５２ｃ）をそれぞれ形成し、前記前部締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）および前記後部締結フランジ（５１ｃ，５２ｃ）を前後方向に延びる補強リブ（５１ｉ，５２ｉ）で接続したことを特徴とする自動車の車体前部構造。
前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）の一方に形成したピン（５２ｋ）を他方に形成したピン孔（５１ｍ）に嵌合した状態で、前記ピン（５２ｋ）の先端を溶融して前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）を結合することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
前記バンパービームエクステンション（１８）は、前記閉断面部（１８ａ）の車幅方向外側に該閉断面部（１８ａ）よりも断面積が小さい少なくとも１個の副閉断面部（１８ｂ，１８ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体前部構造。
前記閉断面部（１８ａ）の内周面の不連続繊維ＦＲＰで補強リブ（５１ｈ，５２ｈ）を形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
前記前部締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）は、前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）の接合部（５１ｄ〜５１ｇ，５２ｄ〜５２ｇ）からそれぞれ前上方および前下方に傾斜して延びることを特徴とする、請求項４に記載の自動車の車体前部構造。
前記前部締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）にナット（６４）をインサートしたことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の自動車の車体前部構造。
フロントバルクヘッド（１７）に仮止め突起（７４ｉ）を形成するとともに、前記後部締結フランジ（５１ｃ，５２ｃ）に前記仮止め突起（７４ｉ）に係合可能な仮止め孔（５１ｊ，５２ｊ）を形成したことを特徴とする、請求項４〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
前記フロントサイドフレーム（１４）の前端に固定した取付プレート（８１）の車幅方向外端と前記フロントサイドフレーム（１４）の車幅方向外面とを筋交い部材（８２）で接続し、前記取付プレート（８１）に前記バンパービームエクステンション（１８）の後部締結フランジ（５１ｃ，５２ｃ）を結合したことを特徴とする、請求項４〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体前部構造。
前記閉断面部（１８ａ）および前記副閉断面部（１８ｂ，１８ｃ）の断面積は、車幅方向内側のものから外側のものへと次第に小さくなることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体前部構造。