JP5049685B2 - 自動車用フード - Google Patents

Description

本発明は、炭素繊維強化樹脂（以下、「ＣＦＲＰ」と略称することもある。ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）製の自動車用フードに関し、とくに、ＣＦＲＰ製フードに要求される軽量性および剛性と、局部的に衝撃エネルギーが加わった際に要求されるフードの変形特性とを、適切にバランスさせるようにした自動車用フードに関する。

近年、軽量化を第１の目的として、繊維強化樹脂製の自動車用フードが開発されつつあり、必要部位の強度や剛性を向上するための各種構造が提案されている。中でも、強度や剛性向上の面から、とくにＣＦＲＰ製の自動車用フードの検討が進められている（例えば、特許文献１）。また、ＣＦＲＰ製自動車用フード全体としての軽量性を確保しつつ必要な剛性を実現するために、ＣＦＲＰ製のアウターパネルの内側に、該アウターパネルの全周にわたって延び、中央部が開口した、額縁状の形状を有するＣＦＲＰ製のインナーパネルを接合した自動車用フードも知られている（例えば、特許文献２）。

また、上記のようなＣＦＲＰ製フードにおける軽量化、必要な剛性付与とは別に、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、衝突事故時等の歩行者保護性能を高めることが要求されており、この機能を極力高めるために、フードに優れた衝撃吸収機能を持たせることが望まれている。自動車が歩行者に衝突した際には、歩行者は、自動車の前部やフード等に対し、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。この頭部へのダメージの低減に関しては、フード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。

このような歩行者保護性能に関して、前述の如きアウターパネルの内側に額縁形状のインナーパネルを接合した自動車用フードにおいては、額縁形状の内側に歩行者の頭部が衝突したとき、フードがその中央部で大きく変形する可能性があり、変形したフードを介してフード下に存在するエンジンや補機類と２次衝突を起こし、大きな障害を与えてしまうおそれがある。

このような問題に対し、特許文献３には、アウターパネルの裏面側に、エネルギー吸収用の斜立リブを設け、エンジン等と２次衝突した際に基本的にその斜立リブが壊れることで衝突エネルギーを吸収し、歩行者の頭部への衝撃を緩和することを目的とした構造が提案されている。
特開２００３−１４６２５２号公報 ＷＯ２００６／０２５３１６号公報 特開２００５−２１２２５５号公報

ところが、上記特許文献３に提案されている構造には、次のような問題が残されている。すなわち、歩行者の頭部がフードに衝突した際、アウターパネルの裏面側に設けたリブが壊れてしまうので、そのリブ、ひいてはアウターパネルの再利用が事実上不可能である。また、このリブはアウターパネルの裏面側に設定されているだけであるので、フード全体の剛性の向上には殆ど寄与しない。したがって、この構造は、フードの過大変形をある程度前提としており、そのフードの変形を介した２次衝突の際の衝突エネルギーを吸収して歩行者の頭部への衝撃を緩和することを目的とした構造となっており、２次衝突自体の回避を目的とした構造とはなっていない。

そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題点に着目し、軽量化を第１目的としたＣＦＲＰ製フードの剛性を適切に向上しフード全体の変形量を適切に小さく抑えることにより、歩行者の頭部がフードに衝突した際の歩行者の頭部に加わる衝撃をフードの変形を介して良好に緩和しつつ、フードの過大変形を抑え、フードの過大変形を介したエンジン等との２次衝突を防止して、歩行者に大きな障害を与えることを防止可能なＣＦＲＰ製自動車用フード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フードは、アウターパネルの内側に、該アウターパネルの全周にわたって延び、中央部が開口した額縁状の形状のインナーパネルを接合した炭素繊維強化樹脂製自動車用フードであって、前記額縁状の形状のインナーパネルの開口部に、インナーパネルの開口部を横断して延び両端がインナーパネルに接続された炭素繊維強化樹脂製の梁骨を設け、該梁骨の延設方向の中央部を略コ字状断面形状に形成するとともに、前記梁骨の両端のインナーパネルとの接続部を、前記略コ字状断面形状の両腕部を切り欠くことにより前記中央部よりも剛性の低い低剛性部に形成したことを特徴とするものからなる。

このようなＣＦＲＰ製自動車用フードにおいては、額縁状の形状のインナーパネルの開口部に、該インナーパネルに接続されたＣＦＲＰ製の梁骨を１本通すだけの簡単な付加構造にて、フード全体の剛性を適切に高めることが可能になる。この梁骨の存在により、歩行者の頭部がフードに衝突した際には急速に衝撃を吸収でき、フードの変形量を適切に小さく抑えて、フードの過大変形によるエンジン等の２次衝突を防ぐことができるようになる。

ただし、梁骨の強度や剛性を梁骨全体にわたって高くしすぎると、とくに梁骨上に歩行者の頭部が衝突した場合、梁骨の存在によりフードの変形が抑えられすぎ、衝撃緩和性能が抑えられて頭部に大きな衝撃がかかるおそれある。したがって、このようなおそれを除去するために、本発明では、上記梁骨のインナーパネルとの接続部が、梁骨の他の部位よりも剛性の低い低剛性部に構成されている。この低剛性部は、インナーパネルとの接続部において梁骨を切り欠くことにより形成することができる。また、インナーパネルとの接続部において、梁骨を構成しているＣＦＲＰの炭素繊維の量を減らすことによっても低剛性部を構成することが可能である。極力簡単な構造や形状で低剛性部を構成することが好ましく、その観点からは、本発明では、インナーパネルとの接続部に切り欠きを設けることにより低剛性部を構成している。つまり、上記梁骨の中央部（梁骨の延設方向の中央部）が略コ字状断面形状（後述の実施例に示すハット形断面形状を含む）に形成されており、上記低剛性部では、略コ字状の両腕部が切り欠かれた断面形状に形成されている構造を採用している。

このような低剛性部、とくに切り欠きを設けた梁骨構造とすることにより、たとえ梁骨直上に歩行者の頭部が衝突したとしても、額縁形状のインナーパネルと梁骨との繋ぎ目に切り欠きを設定しているので、切り欠きを設けた部分で梁骨とともにアウターパネルが適切に変形し、切り欠き以外の部位で梁骨全体が変位して衝撃を適切に吸収できるとともに、インナーパネルと接続された梁骨部分が接続状態に維持されることにより、フード全体が大きく変形することが抑制され、エンジン等の内部搭載物との２次衝突を適切に予防もしくは低減することが可能となる。

このようなフードの適切な変形量等は、上記低剛性部の設定、例えば上記切り欠きの大きさにより制御することが可能であり、それによって、要求される歩行者頭部保護性能をより確実に確保できる。

なお、上記梁骨の延設方向は、自動車の幅方向、前後方向のいずれも可能であり、２次衝突防止の観点から、内部搭載物との位置関係に応じて決めればよい。また、梁骨の本数としては、目標性能達成のためには基本的に１本でよく、構造の簡素化の点からも１本だけ設置する構造が好ましい。ただし、フードのサイズが大きい場合や、他部品と干渉することなく設置可能な梁骨のサイズが限られる場合には、複数本設置することも可能である。

本発明に係る自動車用フードによれば、梁骨設置によりＣＦＲＰ製フードの剛性を中央部で適切に向上してフード全体の変形量を適切に小さく抑えることができ、必要な衝撃吸収性能を維持しつつエンジン等の内部搭載物との２次衝突を防止して、衝突時等における歩行者頭部保護性能を確実に向上することができる。また、本発明に係る自動車用フードは、基本的に、２次衝突を回避できるようにした構造を有し、フード構成部材の破壊を前提とした構造ではないため、極端に大きな衝撃が加わらない限り、フードの再利用が可能である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る自動車用フードの分解斜視図を示しており、図１に示す自動車用フード１は、ＣＦＲＰ製のアウターパネル２の内側に、該アウターパネル２の全周にわたって延び、中央部が開口部４に形成された（つまり、額縁状の形状の）ＣＦＲＰ製のインナーパネル３を接合した構造を有している。このインナーパネル３に、インナーパネル３の開口部４を横断して延び両端がインナーパネル３に接続されたＣＦＲＰ製の梁骨５が設けられている。図１における上方が自動車の上部側、左側が自動車の前部側を示しており、本実施態様では、梁骨５は、インナーパネル３の開口部４を自動車の幅方向（Ｘ−Ｘ方向）に横断して延びている。

梁骨５は、その延設方向中央部では相対的により剛性の高い高剛性部５ａに、両端部のインナーパネル３との接続部では、梁骨５の他の部位、つまり中央部の高剛性部５ａに比べ相対的により剛性の低い低剛性部５ｂに、それぞれ形成されている。より具体的には、本実施態様では、図１における梁骨５の断面Ａ−Ａ部分（高剛性部５ａ）は図２に示すように、断面Ｂ−Ｂ部分（低剛性部５ｂ）は図３に示すように、それぞれ形成されている。中央部の高剛性部５ａは、図２に示すように、その断面形状が、平板状の頂部６ａと該頂部６ａの両側から延びる両腕部６ｂと両腕部６ｂから頂部６ａと平行に延びる両フランジ部６ｃとからなるハット形に形成されており、このハット形は、本発明においては、本発明で言う略コ字状断面形状の一種である。そして、本実施態様では、両フランジ部６ｃは、他のインナーパネル３部位同様、接着剤７によりアウターパネル２の裏面に接合されている。梁骨５の低剛性部５ｂは、図３に示すように、ハット形の両腕部６ｂとフランジ部６ｃが切り欠かれ、ハット形の頂部６ａのみが残された断面形状に形成されており、梁骨５の他の部位よりも剛性が低く設定されている。図４は、梁骨５の低剛性部５ｂおよびその周辺部を図１とは天地逆転させた状態にて拡大表示しており、切り欠き部８により、梁骨５のインナーパネル３との接続部が低剛性部５ｂに構成されている。

図５は、図１に示したＣＦＲＰ製自動車用フード１を、アウターパネル２を除去した状態で示している。額縁状の形状のインナーパネル３の開口部４に、該インナーパネル３に接続されたＣＦＲＰ製の梁骨５を１本通すことにより、該インナーパネル３はもとより、該インナーパネル３とアウターパネル２との接合構造を有するフード１全体の剛性が向上される。したがって、ＣＦＲＰ成形に適した簡単な構成付加により、自動車用フード１の中央部においても、要求される必要な剛性を容易にかつ適切に確保することができるようになる。自動車用フード１の剛性を適切に設定できることにより、外部からの衝撃、とくに歩行者の頭部１１がフード１の中央部に衝突した際の衝撃を、フード１の変形量を小さく抑えてエンジン等の内部搭載物との２次衝突を防止しつつ、適切に緩和、吸収できるようになる。

そして、梁骨５の両端のインナーパネル３との接続部に、他の梁骨５部位よりも剛性の低い低剛性部５ｂ（つまり、より容易に変形する低剛性部５ｂ）を切り欠き部８を設けることにより形成することによって、梁骨５の中央部における高剛性部５ａ全体（楕円で囲んだ部分）が変形を小さく抑えられた状態で全体が下方へと変位し、フード１の中央部全体としても変形量が小さく抑えられて２次衝突を防止した状態にて、主として低剛性部５ｂが相対的に大きく変形することによりフード１の中央部に加わった衝撃が適切に緩和、吸収される。このフード１の変形量は、梁骨５の両端の切り欠き部８の大きさにより制御することが可能であり、フード１のサイズや全体の剛性等に応じて適切に制御することにより、要求される歩行者頭部保護性能が確実に確保される。

なお、本発明に係る自動車用フードにおけるＣＦＲＰのマトリックス樹脂としては、とくに限定されないが、代表的にはエポキシ樹脂を使用でき、その他にも、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の使用が可能であり、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。

本発明に係る自動車用フードは、あらゆるＣＦＲＰ製自動車用フードに適用でき、いわゆるフロントフードは勿論のこと、ラゲッジリッドにも適用可能である。

本発明の一実施態様に係る自動車用フードの分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う拡大部分断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う拡大部分断面図である。 図１の自動車用フードのインナーパネルの拡大部分斜視図である。 図１の自動車用フードのインナーパネルの斜視図である。

符号の説明

１ 自動車用フード
２ アウターパネル
３ インナーパネル
４ 開口部
５ 梁骨
５ａ 高剛性部
５ｂ 低剛性部
６ａ ハット形断面の頂部
６ｂ ハット形断面の両腕部
６ｃ ハット形断面のフランジ部
７ 接着剤
１１ 歩行者の頭部

Claims (1)

1. アウターパネルの内側に、該アウターパネルの全周にわたって延び、中央部が開口した額縁状の形状のインナーパネルを接合した炭素繊維強化樹脂製自動車用フードであって、前記額縁状の形状のインナーパネルの開口部に、インナーパネルの開口部を横断して延び両端がインナーパネルに接続された炭素繊維強化樹脂製の梁骨を設け、該梁骨の延設方向の中央部を略コ字状断面形状に形成するとともに、前記梁骨の両端のインナーパネルとの接続部を、前記略コ字状断面形状の両腕部を切り欠くことにより前記中央部よりも剛性の低い低剛性部に形成したことを特徴とする自動車用フード。

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