JP2014121954A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンパービームエクステンションの軽量化を図りながら、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンションの衝撃吸収性能を最適化する。
【解決手段】 ＦＲＰ製のバンパービームエクステンション１８は、車幅方向に離間して前後方向に延びる溝状の凹部よりなる主衝撃吸収部１８ａおよび副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを一体に備え、副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの板厚を主衝撃吸収部１８ａの板厚よりも小さく設定したので、主衝撃吸収部１８ａを衝撃吸収能力が比較的に高いメインの衝撃吸収領域とし、副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを衝撃吸収能力が比較的に低いサブの衝撃吸収領域とすることで、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンション１８の衝撃吸収性能を最適化することができるだけでなく、副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの板厚を小さくした分だけバンパービームエクステンション１８の軽量化を図ることができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間にＦＲＰ製のバンパービームエクステンションを配置した自動車の車体構造に関する。

多角筒状に折り曲げた鋼板よりなる内側バンパービームエクステンションおよび外側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連結プレート間に配置し、内側バンパービームエクステンションの後端に連結プレートを挟んでフロントサイドフレームを接続するとともに、外側バンパービームエクステンションの後端に連結プレートを挟んでアッパーメンバを接続したものが、下記特許文献１により公知である。

特開２０１２−３５７０３号公報

しかしながら、上記特許文献１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鋼板製であるために重量が増加するだけでなく、１枚の鋼板の厚さは一定であるために入力する衝突荷重に応じて各バンパービームエクステンションの強度分布を自由に設定することが難しく、しかも衝突荷重をフロントサイドフレームだけでなくアッパーメンバで支持するためにレイアウト上の自由度が低いという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バンパービームエクステンションの軽量化を図りながら、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンションの衝撃吸収性能を最適化す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、前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間にＦＲＰ製のバンパービームエクステンションを配置した自動車の車体構造であって、前記バンパービームエクステンションは、車幅方向に離間して前後方向に延びる溝状の凹部よりなる主衝撃吸収部および副衝撃吸収部を一体に備え、前記副衝撃吸収部の板厚を前記主衝撃吸収部の板厚よりも小さく設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記バンパービームエクステンションは、一対の前記主衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した主閉断面部と、一対の前記副衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した副閉断面部とを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記主衝撃吸収部は連続繊維強化樹脂層の内外両表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、前記副衝撃吸収部は連続繊維強化樹脂層の外表面だけに不連続繊維強化樹脂層を積層して構成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記主衝撃吸収部および前記副衝撃吸収部の外表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブが前後方向に形成され、前記主衝撃吸収部の内表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブが前後方向に対して傾斜する方向に形成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記バンパービームエクステンションは衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたフランジを備え、前記フランジに前記バンパービームが接続されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記主衝撃吸収部の連続繊維強化樹脂層の連続繊維は、衝突荷重の入力方向である第１の方向と、それに直交する第２の方向とに配向され、かつ前記主衝撃吸収部は衝突荷重の入力方向に沿う角部を構成する稜線を備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記副閉断面部は前記主閉断面部の車幅方向外側に連設され、前記主閉断面部は前記車体フレームの前後方向外端に直線状に接続され、前記副閉断面部は前記車体フレームの側面に筋交い部材を介して接続されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項７の構成に加えて、前記副閉断面部の前後方向外端は前記主閉断面部の前後方向外端よりも前後方向内側に位置することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態のフロントサイドフレーム前部１４は本発明の車体フレームに対応し、実施の形態の第１副衝撃吸収部１８ｂおよび第２副衝撃吸収部１８ｃは本発明の副衝撃吸収部に対応し、実施の形態の第１副閉断面部２３および第２副閉断面部２４は本発明の副閉断面部に対応し、実施の形態の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂは本発明のフランジに対応し、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は本発明のリブに対応する。

請求項１の構成によれば、車体フレームとバンパービームとの間にＦＲＰ製のバンパービームエクステンションが配置される。バンパービームエクステンションは、車幅方向に離間して前後方向に延びる溝状の凹部よりなる主衝撃吸収部および副衝撃吸収部を一体に備え、副衝撃吸収部の板厚を主衝撃吸収部の板厚よりも小さく設定したので、主衝撃吸収部を衝撃吸収能力が比較的に高いメインの衝撃吸収領域とし、副衝撃吸収部を衝撃吸収能力が比較的に低いサブの衝撃吸収領域とすることで、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンションの衝撃吸収性能を最適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をＦＲＰ製としたことで鋼板製のものよりも軽量になり、しかも副衝撃吸収部の板厚を小さくした分だけ更なる軽量化を図ることができる。

また請求項２の構成によれば、バンパービームエクステンションは、一対の主衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した主閉断面部と、一対の副衝撃吸収部を結合して閉断面に構成した副閉断面部とを備えるので、主衝撃吸収部および副衝撃吸収部を閉断面化して口開きを抑制することで衝撃吸収性能を高めることができる。

また請求項３の構成によれば、主衝撃吸収部は連続繊維強化樹脂層の内外両表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、副衝撃吸収部は連続繊維強化樹脂層の外表面だけに不連続繊維強化樹脂層を積層して構成されるので、副衝撃吸収部の板厚を主衝撃吸収部の板厚よりも小さく設定することが容易になる。しかも主衝撃吸収部に衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して内外両表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めるとともに、副衝撃吸収部に衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して外表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めることができる。

また請求項４の構成によれば、主衝撃吸収部および副衝撃吸収部の外表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブが前後方向に形成されるので、リブが圧縮荷重を支持することで連続繊維強化樹脂層の層間剥離を一層確実に抑制することができるだけでなく、主衝撃吸収部の内表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブが前後方向に対して傾斜する方向に形成されるので、斜め衝突の衝突荷重が入力した場合であっても連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制することができる。

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は衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたフランジを備え、フランジにバンパービームが接続されるので、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衝突荷重が入力したときに、受圧面積が大きいフランジがトリガ（破壊を引き起こすきっかけ）となってバンパービームエクステンションが前後方向に順次圧壊することで衝撃吸収性能を高めることができる。

また請求項６の構成によれば、主衝撃吸収部の連続繊維強化樹脂層の連続繊維は、衝突荷重の入力方向である第１の方向と、それに直交する第２の方向とに配向され、かつ主衝撃吸収部は衝突荷重の入力方向に沿う角部を構成する稜線を備えるので、衝突荷重によって角部を構成する稜線が径方向外側に広がるように変形するとき、第２の方向に配向された連続繊維が伸びて衝撃吸収量を増大することができる。

また請求項７の構成によれば、副閉断面部は主閉断面部の車幅方向外側に連設され、主閉断面部は車体フレームの前後方向外端に直線状に接続され、副閉断面部は車体フレームの側面に筋交い部材を介して接続されるので、車体前部の前後方向寸法を小型化しながら衝撃吸収性能を確保することができるだけでなく、オフセット衝突時の衝突荷重を効率的に吸収することができる。

また請求項８の構成によれば、副閉断面部の前後方向外端は主閉断面部の前後方向外端よりも前後方向内側に位置するので、前面衝突あるいは後面衝突の衝突荷重は先ず主閉断面部の前後方向外端に入力し、そこが圧壊のトリガになってバンパービームエクステンションを前後方向に順次圧壊して衝撃吸収性能を高めることができる。

自動車の車体前部の斜視図。（第１の実施の形態） 図１の２方向矢視図。（第１の実施の形態） バンパービームの斜視図。（第１の実施の形態） 図１の４部拡大図。（第１の実施の形態） 図２の５部拡大図。（第１の実施の形態） 図５の６−６線断面図。（第１の実施の形態） 図５の７−７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８の９（Ａ）〜９（Ｄ）方向矢視図。（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） 衝突荷重の入力時の作用説明図。（第１の実施の形態） 衝突荷重の入力時の作用説明図。（第１の実施の形態） 衝突荷重の入力時の作用説明図。（第１の実施の形態） バンパービームエクステンションの脆弱部の作用説明図。（第１の実施の形態） 図５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１４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（衝突荷重の入力方向）、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２に示すように、実施の形態の自動車の車体はＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）等のＦＲＰ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ＦＲＰ製のアッパーメンバ１５，１５の前端に左右一対のＦＲＰ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ＦＲＰ製のフロントバルクヘッド１７が固定されており、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。フロントサイドフレーム前部１４，１４の前端に左右一対のＦＲＰ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ＦＲＰ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ＦＲＰ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、空調用コンデンサ、バッテリ冷却用ラジエータ等の冷却系部品（不図示）が前後方向に重ね合わされて支持される。

次に、図３および図６に基づいてバンパービーム１９の構造を説明する。

ＦＲＰ製のバンパービーム１９は、後側の本体部３１と前側の初期荷重吸収部３２…とを備える。本体部３１は上壁３３ａ、下壁３３ｂおよび底壁３３ｃを有して前方に向けて開放する一対のＵ字状断面部３３，３３を備えており、下側のＵ字状断面部３３の上部フランジ３３ｄと上側のＵ字状断面部３３の下部フランジ３３ｅとが前後方向に重ね合わされて一体に溶着され、略Ｗ字状断面を形成する。Ｕ字状断面部３３の内部には、鉛直方向に延びて上壁３３ａ、下壁３３ｂおよび底壁３３ｃを接続する複数の縦リブ３３ｆ…が、バンパービーム１９の長手方向に所定距離だけ離間して形成される。上側のＵ字状断面部３３の上部フランジ３３ｄと、下側のＵ字状断面部３３の下部フランジ３３ｅとには、前方に向かって突出する複数のピン３３ｇ…が形成される。またＵ字状断面部３３の底壁３３ｃには、複数の締結カラー３４…がインサートされる。

初期荷重吸収部３２…はバンパービーム１９の長手方向に３分割されており、各々が実質的に同じ構造を有している。各初期荷重吸収部３２は、平坦な連結壁３２ａと、連結壁３２ａの前面に形成された複数の縦リブ３２ｂ…および複数の横リブ３２ｃ…とを備える。上下方向に延びる縦リブ３２ｂ…と左右方向に延びる横リブ３２ｃ…とは相互に格子状に交差する。連結壁３２ａの上縁および下縁には本体部３１のピン３３ｇ…が嵌合可能なピン孔３２ｄ…が形成される。初期荷重吸収部３２のピン孔３２ｄ…に本体部３１のピン３３ｇ…を嵌合し、そのピン３３ｇ…を振動工具で溶融することで、本体部３１に初期荷重吸収部３２が結合される。

次に、図４〜図１０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もので、その平面形状は台形状ないしは三角形状である。即ち、バンパービームエクステンション１８の車幅方向内端は前後方向に直線状に延び、前後方向内端（後端）は車幅方向に直線状に延び、前後方向外端（前端）は車幅方向外側ほど前後方向内側（後側）に向かうように傾斜している。よってバンパービームエクステンション１８の前後方向幅は、車幅方向内端で最も大きくなり、車幅方向外端で最も小さくなる。バンパービームエクステンション１８の上部部材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内層部と、内層部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外層部とで構成される。内層部は図８および図９において濃色で表示され、外層部は図８および図９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１０（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にはリブ等を成形する溝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。

第２プリプレグ５９はカーボンファイバーの連続繊維のＵＤ（連続繊維を一方向に引き揃えたシート）を０°および９０°の方向に２層に積層したものを補強材とし、第１、第３プリプレグ５８，６０はカーボンファイバーの不連続繊維のマットを補強材とするもので、それらに熱可塑性樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ポリプロピレン等）が含浸される。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、その後に冷却すると繊維強化樹脂製品が得られる。

不連続繊維強化樹脂の第１プリプレグ５８および第３プリプレグ６０の不連続繊維の長さは０．９ｍｍ〜１００ｍｍであるが、衝撃吸収性能の観点からは５０ｍｍ前後が望ましい。コストおよび衝撃吸収性能を両立させるためには、各プリプレグ５８，５９，６０の繊維はグラスファイバーが好ましく、熱可塑性樹脂はナイロン６あるいはナイロン６６が望ましい。

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の外表面のリブ等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の内表面のリブ等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８の円内に拡大して示すように、第２プリプレグ５９の連続繊維６１…，６２…のうち、一方の連続繊維６１…は前後方向に配向され、他方の連続繊維６２…は車幅方向に配向される。また第１、第３プリプレグ５８，６０の不連続繊維６３…はランダムに絡みあっている。

長い繊維の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、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、平面視で略台形状ないしは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。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強化樹脂で形成され（図８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強化樹脂で形成される。また不連続繊維強化樹脂の前部締結フランジ５１ｂには３個のナット６４…がインサートされ、不連続繊維強化樹脂の後部締結フランジ５１ｃには３個の締結孔５１ｊ…が形成される（図８参照）。更に、接合部５１ｅには、前部締結フランジ５１ｂの近傍から後部締結フランジ５１ｃの近傍まで前後方向に直線状に延びるスリット５１ｎが形成される（図５および図８参照）。

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８参照）。

図４および図７から明らかなように、バンパービームエクステンション１８の主閉断面部２２は、上部部材５１および下部部材５２の断面四角形の溝状をなす主衝撃吸収部１８ａ，１８ａを上下に結合して構成され、またバンパービームエクステンション１８の第１副閉断面部２３および第２副閉断面部２４は、上部部材５１および下部部材５２は断面円弧形の溝状をなす第１副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｂおよび第２副衝撃吸収部１８ｃ，１８ｃを上下に結合して構成される。

図９および図１０（Ｂ）から明らかなように、バンパービームエクステンション１８の主閉断面部２２は、不連続繊維強化樹脂の第１プリプレグ５８、連続繊維強化樹脂の第２プリプレグ５９および不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０を積層した３層構造であるが、バンパービームエクステンション１８の第１副閉断面部２３および第２副閉断面部２４は、不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０を含まず、不連続繊維強化樹脂の第１プリプレグ５８および連続繊維強化樹脂の第２プリプレグ５９および積層した２層構造である。

従って、上部部材５１および下部部材５２の外表面は、全て不連続繊維強化樹脂の第１プリプレグ５８で覆われ、上部部材５１および下部部材５２の内表面は、一部に連続繊維強化樹脂の第２プリプレグ５９が露出し、他の一部が不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０で覆われる。そして２層構造の第１副閉断面部２３および第２副閉断面部２４の板厚Ｔ２は、３層構造の主閉断面部２２の板厚Ｔ１よりも小さくなっている（図１０（Ｂ）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７参照）。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６参照）。

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主閉断面部２２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２３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２４とを備える（図７参照）。第１、第２副閉断面部２３，２４の断面積は相互に等しく、かつ主閉断面部２２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、前後方向の長さは主閉断面部２２が最も長く、次いで第１副閉断面部２３が長く、第２副閉断面部２４が最も短くなっている（図５参照）。

そしてバンパービームエクステンション１８の第１副衝撃吸収部１８ｂ（第１副閉断面部２３）および第２副衝撃吸収部１８ｃ（第２副閉断面部２４）の後方に、フロントサイドフレーム前部１４の車幅方向外側に位置する前輪６５の前面が対向する（図２および図５参照）。

次に、図４〜図６に基づいてフロントバルクヘッド１７およびバンパービーム１９に対するバンパービームエクステンション１８の取付構造を説明する。

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。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。

またバンパービーム１９の本体部３１にインサートした締結カラー３４…を前から後に貫通するボルト８５…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。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

車両の前面衝突によりバンパービーム１９からバンパービームエクステンション１８に入力した衝突荷重は取付プレート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に伝達されるので、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。

このとき、バンパービームエクステンション１８は車幅方向に離間して前後方向に延びる主衝撃吸収部１８ａおよび第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを一体に備え、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの板厚Ｔ２は主衝撃吸収部１８ａの板厚Ｔ１よりも小さので、主衝撃吸収部１８ａを衝撃吸収能力が比較的に高いメインの衝撃吸収領域とし、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを衝撃吸収能力が比較的に低いサブの衝撃吸収領域とすることで、入力する衝突荷重の大きさの分布に応じてバンパービームエクステンション１８の衝撃吸収性能を最適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をＦＲＰ製としたことで鋼板製のものよりも軽量であり、しかも第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの板厚を小さくした分だけ更なる軽量化を図ることができる。

特に、バンパービームエクステンション１８は、一対の主衝撃吸収部１８ａを結合して閉断面に構成した主閉断面部２２と、一対の第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを結合して閉断面に構成した第１、第２副閉断面部２３，２４とを備えるので、主衝撃吸収部１８ａおよび第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを閉断面化して口開きを抑制することで衝撃吸収性能を高めることができる。

また主衝撃吸収部１８ａは連続繊維強化樹脂層の内外両表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃは連続繊維強化樹脂層の外表面だけに不連続繊維強化樹脂層を積層して構成されるので、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの板厚Ｔ２を主衝撃吸収部１８ａの板厚Ｔ１よりも小さく設定することが容易になる。

図１１に示すように、主衝撃吸収部１８ａに衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して内外両表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めるとともに、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃに衝突荷重が入力したときに、連続繊維強化樹脂層が引張荷重を支持して外表面の不連続繊維強化樹脂層が圧縮荷重を支持することで、連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制して衝撃吸収性能を高めることができる。

また図１２に示すように、主衝撃吸収部１８ａおよび第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの外表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた第２補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…が前後方向に形成されるので、第２補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…が圧縮荷重を支持することで連続繊維強化樹脂層の層間剥離を一層確実に抑制することができるだけでなく、主衝撃吸収部１８ａの内表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた第１補強リブ５１ｈ…，５２ｈ…が前後方向に対して傾斜する方向に形成されるので、斜め衝突の衝突荷重が入力した場合であっても連続繊維強化樹脂層の層間剥離を抑制することができる。

また図１３に示すように、バンパービームエクステンション１８は衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂを備え、前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂにバンパービーム１９が接続されるので、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に衝突荷重が入力したときに、受圧面積が大きい前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂがトリガ（破壊を引き起こすきっかけ）となってバンパービームエクステンション１８が前後方向に順次圧壊することで衝撃吸収性能を高めることができる。

また主衝撃吸収部１８ａの連続繊維強化樹脂層の連続繊維は、衝突荷重の入力方向である前後方向と、それに直交する車幅方向および上下方向とに配向され、かつ四角断面の主衝撃吸収部１８ａは衝突荷重の入力方向（前後方向）に沿う角部を構成する稜線を備えるので（図７および図８参照）、衝突荷重によって角部を構成する稜線が径方向外側に広がるように変形するとき、車幅方向および上下方向に配向された連続繊維が伸びて衝撃吸収量を増大することができる。

また第１、第２副閉断面部２３，２４は主閉断面部２２の車幅方向外側に連設され、主閉断面部２２はフロントサイドフレーム前部１４の前後方向外端に直線状に接続され、第１、第２副閉断面部２３，２４はフロントサイドフレーム前部１４の側面に筋交い部材８２を介して接続されるので（図５参照）、車体前部の前後方向寸法を小型化しながら衝撃吸収性能を確保することができるだけでなく、オフセット衝突時の衝突荷重を効率的に吸収することができる。

また第１、第２副閉断面部２３，２４の前端は主閉断面部２２の前端よりも後方に位置するので（図５参照）、前面衝突の衝突荷重は先ず主閉断面部２２の前端に入力し、そこが圧壊のトリガになってバンパービームエクステンション１８を前後方向に順次圧壊して衝撃吸収性能を高めることができる。

特に、ナローオフセット前面衝突によりバンパービーム１９の車幅方向端部に集中的に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１８は車幅方向外側ほど前後方向の幅が小さい台形状ないしは三角形状に形成され、かつ車幅方向内側の主衝撃吸収部１８ａはフロントサイドフレーム前部１４に対して前後方向に整列するとともに、車幅方向外側の第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃは前輪６５に対して前後方向に整列するので、衝突荷重によって第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃが前輪６５に当接することでバンパービームエクステンション１８は傾くことなく後退する。これにより、バンパービーム１９から入力する衝突荷重をフロントサイドフレーム前部１４で確実に支持してバンパービームエクステンション１８の主衝撃吸収部１８ａを効果的に圧壊するとともに、衝突荷重を前輪６５で支持してバンパービームエクステンション１８の第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを効果的に圧壊することで衝撃吸収効果を高めることができる。

このとき、主衝撃吸収部１８ａよりも小さい第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを車幅方向に並置したので、第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを車幅方向に湾曲した前輪６５に周面全体に当接させて最大限の衝撃吸収性能を発揮させることができる。しかも第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃは不連続繊維強化樹脂層で構成されて前後方向に延びる複数の第２補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…を備えるので、前輪６５との当接面積を増加させて衝撃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は主衝撃吸収部１８ａと第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃとの間に前後方向に延びて容易に破断可能なスリット５１ｎ，５２ｎを備えるので、衝突荷重によりスリット５１ｎ，５２ｎが破断して主衝撃吸収部１８ａから分離した第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃを早期に前輪６５に当接させ（図１４参照）、主衝撃吸収部１８ａおよび第１、第２副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの両方を独立して圧壊することで衝撃吸収性能を更に高めることができる。

第２の実施の形態

次に、図１５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態のバンパービームエクステンション１８の後端は車幅方向に直線状に延びているが、第２の実施の形態のバンパービームエクステンション１８の後端は、前輪６５に対向する部分に後方に張り出す延長部１８ｄを備える。延長部１８ｄを形成したことにより、フロントバルクヘッド１７の左右両端部および取付プレート８１もクランク状に屈曲する。

バンパービームエクステンション１８に延長部１８ｄを形成したことにより、バンパービームエクステンション１８の後端と前輪６５の前端との距離が小さくなり、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１８を即座に前輪６５に当接させて傾きを防止し、バンパービームエクステンション１８の衝撃吸収性能を更に高めることができる。

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、本発明のバンパービームエクステンションおよびバンパービームは自動車のフロント側のものに限定されず、リヤ側のものであっても良い。

また本発明の車体フレームは実施の形態のフロントサイドフレーム前部１４に限定されず、車体前部あるいは車体後部に前後方向に配置されたフレームであれば良い。

また本発明のＦＲＰは実施の形態のＣＦＲＰ（カーボンファイバー繊維強化樹脂）に限定されず、グラスファイバー繊維強化樹脂やアラミドファイバー繊維強化樹脂等の他種のＦＲＰであっても良い。

また各バンパービームエクステンション１８に設けられる副衝撃吸収部１８ｂ，１８ｃの数は実施の形態の２個に限定されず、１個あるいは３個以上であっても良い。

１４ フロントサイドフレーム前部（車体フレーム）
１８ バンパービームエクステンション
１８ａ 主衝撃吸収部
１８ｂ 第１副衝撃吸収部（副衝撃吸収部）
１８ｃ 第２副衝撃吸収部（副衝撃吸収部）
１９ バンパービーム
２２ 主閉断面部
２３ 第１副閉断面部（副閉断面部）
２４ 第２副閉断面部（副閉断面部）
５１ｂ 前部締結フランジ（フランジ）
５１ｈ 第１補強リブ（リブ）
５１ｉ 第２補強リブ（リブ）
５２ｂ 前部締結フランジ
５２ｈ 第１補強リブ（リブ）
５２ｉ 第２補強リブ（リブ）
８２ 筋交い部材

Claims (8)

1. 前後方向に配置した車体フレーム（１４）と車幅方向に配置したバンパービーム（１９）との間にＦＲＰ製のバンパービームエクステンション（１８）を配置した自動車の車体構造であって、
   前記バンパービームエクステンション（１８）は、車幅方向に離間して前後方向に延びる溝状の凹部よりなる主衝撃吸収部（１８ａ）および副衝撃吸収部（１８ｂ，１８ｃ）を一体に備え、前記副衝撃吸収部（１８ｂ，１８ｃ）の板厚を前記主衝撃吸収部（１８ａ）の板厚よりも小さく設定したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記バンパービームエクステンション（１８）は、一対の前記主衝撃吸収部（１８ａ）を結合して閉断面に構成した主閉断面部（２２）と、一対の前記副衝撃吸収部（１８ｂ，１８ｃ）を結合して閉断面に構成した副閉断面部（２３，２４）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記主衝撃吸収部（１８ａ）は連続繊維強化樹脂層の内外両表面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、前記副衝撃吸収部（１８ｂ，１８ｃ）は連続繊維強化樹脂層の外表面だけに不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され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構造。
4. 前記主衝撃吸収部（１８ａ）および前記副衝撃吸収部（１８ｂ，１８ｃ）の外表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブ（５１ｉ，５２ｉ）が前後方向に形成され、前記主衝撃吸収部（１８ａ）の内表面には不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたリブ（５１ｈ，５２ｈ）が前後方向に対して傾斜する方向に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記バンパービームエクステンション（１８）は衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めたフランジ（５１ｂ，５２ｂ）を備え、前記フランジ（５１ｂ，５２ｂ）に前記バンパービーム（１９）が接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記主衝撃吸収部（１８ａ）の連続繊維強化樹脂層の連続繊維は、衝突荷重の入力方向である第１の方向と、それに直交する第２の方向とに配向され、かつ前記主衝撃吸収部（１８ａ）は衝突荷重の入力方向に沿う角部を構成する稜線を備えることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
7. 前記副閉断面部（２３，２４）は前記主閉断面部（２２）の車幅方向外側に連設され、前記主閉断面部（２２）は前記車体フレーム（１４）の前後方向外端に直線状に接続され、前記副閉断面部（２３，２４）は前記車体フレーム（１４）の側面に筋交い部材（８２）を介して接続されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。
8. 前記副閉断面部（２３，２４）の前後方向外端は前記主閉断面部（２２）の前後方向外端よりも前後方向内側に位置することを特徴とする、請求項７に記載の自動車の車体構造。

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