JPWO2019097857A1 - 車両用樹脂外装部品及びそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

形状の自由度及び必要な剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図ることができ且つ内方空間の利用において制約を受けにくい車両用樹脂外装部品及びそれを備えた車両を得る。フロントカウル２１（車両用樹脂外装部品）は、外方に突出するように湾曲した板部材であり、ＰＥ樹脂が該ＰＥ樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む。フロントカウル２１は、比較的融点の低いＰＰ樹脂よりも融点が高いＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含んでもよい。

Description

本発明は、車両に用いられる車両用樹脂外装部品及び該車両用樹脂外装部品を備えた車両に関する。

車両において、形状の自由度がより強く求められる外装部品は、樹脂で形成されている。このような車両用樹脂外装部品として、例えば、特許文献１に開示されるシートカウルなどの外装部品が知られている。前記特許文献１には、シートカウルにリブが設けられることにより、前記シートカウルの剛性を高める点が開示されている。

特開平１１−５９５３６号公報

ところで、車両の軽量化の要求に伴い、車両に用いられる車両用樹脂外装部品の軽量化も求められている。車両用樹脂外装部品を軽量化するために、前記車両用樹脂外装部品の厚みを小さくすると、剛性が低下する。これに対し、車両用樹脂外装部品の剛性を確保するために、上述の特許文献１のようなリブを車両用樹脂外装部品に設けることが考えられる。これにより、車両用樹脂外装部品の軽量化を図りつつ、外装部品の剛性を確保することができる。

近年、車両用樹脂外装部品のさらなる軽量化を図りたいという要求があるとともに、車両用樹脂外装部品を軽量化した場合でも車両用外装部品の剛性を確保したいという要求がある。

車両用樹脂外装部品は、軽量化が求められる。このような車両用樹脂外装部品は、薄肉化によって軽量化が図られている。軽量化のための薄肉化による剛性の低下を、特許文献1のように、内方にリブを設けることで抑制している。

このように、従来の車両用樹脂外装部品は、内方にリブを設けることで、剛性を確保しつつ軽量化を図っている。

しかしながら、従来の車両用樹脂外装部品は、内方にリブを設けるために、車両用樹脂外装部品の内方空間の利用が制約を受ける。

本発明は、形状の自由度及び必要な剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図ることができ且つ内方空間の利用において制約を受けにくい車両用樹脂外装部品及びそれを備えた車両を得ることを目的とする。

本発明者は、車両用樹脂外装部品のさらなる軽量化及び内方空間の有効利用を検討する際に、前記特許文献１のように、車両用樹脂外装部品にリブを設けて剛性を確保する構成以外の構成について検討した。

本発明者は、内方空間の利用の制約を軽減するために、改めて車両用樹脂外装部品の要件を詳細に検討した。

その検討の中で、車両用樹脂外装部品は、元の状態に戻るのであれば、車両用樹脂外装部品に外力が加わった際に、多少の変形が許容されることが分かった。

従来、車両用樹脂外装部品は、剛性の低下による変形を抑制するために、リブなどを設けて剛性を確保して変形を抑制するという技術思想で設計されていた。

これに対して、本発明者は、外力が加わった際の変形を許容しつつ元の状態に戻る復元力を確保するという技術思想で、車両用樹脂外装部品を見直した。

また、本発明者は、詳細に検討を進める中で、車両用樹脂外装部品の変形の要因となる外力が、停車時の人による接触または走行時の風圧など、それほど大きくない力であることに気がついた。

さらに、本発明者は、車両用樹脂外装部品の多くは、外方に突出する凸形状であることに気がついた。しかも、車両用樹脂外装部品は、形状の自由度を確保するため、樹脂製である。

本発明者は、検討を進める中で、車両用樹脂外装部品を、内部に樹脂製の繊維を含む繊維強化樹脂によって構成することで、車両用樹脂外装部品の多少の変形を許容しつつ元の状態に戻る復元力が得られることが分かった。このことから、本発明者は、車両用樹脂外装部品の内方にリブを設けることにより前記車両用樹脂外装部品の剛性を確保することなく、前記車両用樹脂外装部品として必要な剛性が得られることが分かった。このように、車両用樹脂外装部品を、外方に突出する凸形状にするとともに内部に樹脂製の繊維を含む繊維強化樹脂によって構成することで、車両用樹脂性外装部品の形状の自由度および必要な剛性を確保しつつ、前記車両用樹脂性外装部品の軽量化を図ることができることを見出した。また、車両用樹脂外装部品の内方にリブを設けて剛性を確保することなく、車両用樹脂外装部品として必要な剛性が得られることから、車両用樹脂外装部品の内方空間の利用において制約を受けにくいことを見出した。

次に、本発明者は、繊維強化樹脂として炭素製の繊維を用いた炭素繊維強化樹脂を用いることを検討した。しかし、炭素製の繊維を用いた炭素繊維強化樹脂は、樹脂製の繊維を用いた繊維強化樹脂よりも形状の自由度が低いことが分かった。

炭素製の繊維を用いた炭素繊維強化樹脂及び樹脂製の繊維を用いた繊維強化樹脂は、どちらも繊維によって補強された複合材料である。しかし、両者は、複合材料を構成している材料自体の物性（弾性率）に１００倍程度の差があることにより、形状の自由度に差がある。例えば、炭素繊維は、繊維方向の弾性率が２００ＧＰａを超えているのに対し、樹脂製の繊維であるポリプロピレン樹脂の繊維方向の弾性率は３ＧＰａである。さらに、前記炭素繊維強化樹脂と前記繊維強化樹脂とは、繊維のみではなく、繊維を固めているマトリックス樹脂も異なる。一般的な炭素繊維強化樹脂では熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられ、繊維強化樹脂の繊維にはポリプロピレン樹脂が用いられている。

また、樹脂製の繊維を用いた繊維強化樹脂は、基本的には破断しない。そして、樹脂製の繊維を用いた繊維強化樹脂は、炭素製の繊維を用いた炭素繊維強化樹脂よりも弾性率が低いので、賦形（生地の貼り付け）工程で自由度を有すると考えられる。従って、３次元形状と型紙構成の簡素化とを両立できるため、樹脂製の繊維を用いた繊維強化樹脂は、炭素製の繊維を用いた炭素繊維強化樹脂よりも形状の自由度を有する。

本発明者は、以上のように鋭意検討した結果、以下のような構成に想到した。

本発明の一実施形態に係る車両用樹脂外装部品は、車両に用いられる車両用樹脂外装部品である。この車両用樹脂外装部品は、外方に突出するように湾曲した板部材であり、前記樹脂が該樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む。

このように、車両用樹脂外装部品は、樹脂が該樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むことにより、前記車両用樹脂外装部品の強度を確保しつつ該車両用外装部品の厚みをより小さくすることができる。これにより、前記車両用外装部品のさらなる軽量化を図れる。

しかも、前記車両用外装部品は、外方に突出するように湾曲した板部材であるため、その形状によって前記車両用外装部品の剛性を確保できる。また、樹脂が樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂は、車両用樹脂外装部品に外力が加わった際に、多少の変形を許容しつつ元の状態の戻る復元力が得られる。このことから、車両用樹脂外装部品の内方にリブを設けることなく必要な剛性が得られる。この結果、車両用樹脂外装部品の内方空間の利用の制約を受けにくくなる。

したがって、上述の構成により、形状の自由度及び剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図ることができ且つ内方空間の利用の制約を受けにくい車両用樹脂外装部品が得られる。

また、上述のように、車両用樹脂外装部品は、樹脂が該樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むことにより、前記車両用樹脂外装部品を成形する際に、樹脂繊維が溶融することなく、該樹脂繊維の周辺の樹脂のみを溶融させることができる。したがって、前記車両用樹脂外装部品を容易に成形することができる。

他の観点によれば、本発明の車両用外装部品は、以下の構成を含むことが好ましい。車両用樹脂外装部品は、外表面に凹凸を有する形状である。

これにより、車両用樹脂外装部品の剛性をより向上できるとともに、意匠性を向上し且つ車両の走行時の空気抵抗を低減することができる。

他の観点によれば、本発明の車両用樹脂外装部品は、以下の構成を含むことが好ましい。前記樹脂繊維は、ポリプロピレン製の樹脂繊維を含む。

このように、樹脂の中でも比較的、比重の小さいポリプロピレンを樹脂繊維として用いることにより、車両用樹脂外装部品のさらなる軽量化を図れる。

しかも、上述のように、車両用樹脂外装部品がポリプロピレンを含むことにより、変形しても元の形状に容易に戻るとともに割れにくい車両用樹脂外装部品が得られる。

他の観点によれば、本発明の車両用樹脂外装部品は、以下の構成を含むことが好ましい。前記車両用樹脂外装部品は、車両前部に配置されたフロントカウルである。

このように、上述の構成を車両のフロントカウルに適用することにより、車両の前部のさらなる軽量化を図れる。

他の観点によれば、本発明の車両用樹脂外装部品は、以下の構成を含むことが好ましい。車両用樹脂外装部品は、力が加わった場合の変形に対する復元力を有する。

このように、変形しても元の状態に戻る復元力を有することにより、多少の変形を許容できる。

本発明の一実施形態に係る車両は、上述の各構成の車両用樹脂外装部品を備えた車両である。これにより、形状の自由度及び剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図ることができ且つ内方空間の利用の制約を受けにくい車両用樹脂外装部品を備えた車両が得られる。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施例のみを定義する目的で使用されるのであって、前記専門用語によって発明を制限する意図はない。

本明細書で使用される「及び／または」は、一つまたは複数の関連して列挙された構成物のすべての組み合わせを含む。

本明細書において、「含む、備える（including）」「含む、備える（comprising）」または「有する（having）」及びそれらの変形の使用は、記載された特徴、工程、要素、成分、及び/または、それらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び/または、それらのグループのうちの一つまたは複数を含むことができる。

本明細書において、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、及び/または、それらの等価物は、広義の意味で使用され、“直接的及び間接的な”取り付け、接続及び結合の両方を包含する。さらに、「接続された」及び「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的または間接的な接続または結合を含むことができる。

他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。

一般的に使用される辞書に定義された用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。

本発明の説明においては、いくつもの技術および工程が開示されていると理解される。これらの各々は、個別の利益を有し、他に開示された技術の一つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。

したがって、明確にするために、本発明の説明では、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。しかしながら、本明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明の範囲内であることを理解して読まれるべきである。

本明細書では、本発明に係る車両用樹脂外装部品及びそれを備えた車両の実施形態について説明する。

以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な例を述べる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な例がなくても本発明を実施できることが明らかである。

よって、以下の開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

［車両］
本明細書において、車両は、例えば、自動２輪車、スクーター、３輪車、４輪車などを含む。

［外装部品］
本明細書において、外装部品は、車両のフレームを含む骨格構造、及び、車両の走行機能を確保するために必要な構成（例えば、パワーユニット、前輪、後輪、燃料タンク、フロントフォーク、サスペンション、ステアリング機構など）の少なくとも一部を覆う部品を意味する。すなわち、外装部品とは、車外から目視可能な部品を意味する。

［繊維強化樹脂層］
本明細書において、繊維強化樹脂層とは、樹脂が該樹脂よりも融点が高い樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む層を意味する。すなわち、繊維強化樹脂層は、前記繊維強化樹脂を含んでいれば、樹脂のみの部分を含んでいてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用樹脂外装部品及び車両によれば、形状の自由度及び剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図ることができ且つ内方空間の利用の制約を受けにくい車両用樹脂外装部品及びそれを備えた車両が得られる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示す側面図である。 図２は、フロントカウル及びサイドカウルの概略構成を示す斜視図である。 図３は、フロントカウル及びサイドカウルを左から見た図である。 図４は、フロントカウル及びサイドカウルを後から見た図である。 図５は、車両、フロントカウル及びサイドカウルの構成を示す図である。

以下で、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分には同一の符号を付して、その同一部分の説明は繰り返さない。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

以下、図中の矢印Ｆは、車両の前方向を示す。図中の矢印ＲＲは、車両の後方向を示す。図中の矢印Ｕは、車両の上方向を示す。図中の矢印Ｒは、車両の右方向を示す。図中の矢印Ｌは、車両の左方向を示す。なお、前後左右の方向は、それぞれ、車両１を運転する乗員から見た場合の前後左右の方向を意味する。

図１は、実施形態に係る車両１の全体構成の概略を示す側面図である。車両１は、例えば、自動２輪車であり、車体２と、前輪３と、後輪４とを備える。

車体２は、車体カバー５、ハンドル６、シート７及びパワーユニット８等の各構成部品を支持する。本実施形態では、車体２は、フレーム１０を含み、且つ、車両１の各構成部品を支持する構造体である。

フレーム１０は、ヘッドパイプ１１と、メインフレーム１２とを有する。ヘッドパイプ１１は、車両１の前部に位置し、ハンドル６に接続されたステアリングシャフト６ａを回転可能に支持する。メインフレーム１２は、ヘッドパイプ１１から車両後方に向かって延びるように、ヘッドパイプ１１に接続されている。メインフレーム１２には、パワーユニット８等が支持されている。なお、フレーム１０は、車体カバー５によって覆われている。

フレーム１０は、金属材料によって構成されていてもよいし、樹脂がカーボンなどの繊維によって強化された繊維強化樹脂によって構成されていてもよい。

車体カバー５は、フロントカウル２１（車両用樹脂外装部品）と、サイドカウル２２とを含む。フロントカウル２１は、車体２の前部に位置する。フロントカウル２１は、図示しないブラケットによって車体２に支持されている。サイドカウル２２は、フロントカウル２１よりも後方で且つ車体２の左右両部に位置する。本実施形態では、フロントカウル２１は、左右のサイドカウル２２と連結されている。

フロントカウル２１の概略構成を図２から図５に示す。これらの図２から図５では、フロントカウル２１はサイドカウル２２に連結されている。図２は、フロントカウル及びサイドカウルの概略構成を示す斜視図である。図３は、フロントカウル及びサイドカウルを左から見た図である。図４は、フロントカウル及びサイドカウルを後から見た図である。図５は、車両、フロントカウル及びサイドカウルの構成を示す図である。なお、図５に示す車両は、図１に示す車両と同じであり、図５に示すフロントカウル及びサイドカウルは、図２から図４に示すフロントカウル及びサイドカウルと同様である。

フロントカウル２１は、図２から図５に示すように、外方に向かって突出するように湾曲した椀形状を有する。すなわち、フロントカウル２１は、一方向に突出する板部材である。フロントカウル２１は、車両１の走行時に、車両１の前部から後部に向かって空気が流れるような流線形状を有する。

また、フロントカウル２１は、フロントカウル本体部２１ａと、左右両部に、それぞれ、上方且つ後方に向かって突出する一対の取付部２１ｂとを有する。これらの取付部２１ｂを介して、車体２の図示しないブラケットに、ウィンドシールド３１及びミラー３２が取り付けられている(図１参照)。なお、フロントカウルは、取付部を、一つまたは三つ以上、有していてもよい。

フロントカウル本体部２１ａは、外方に向かって突出する椀形状を有する。すなわち、フロントカウル本体部２１ａは、屈曲部２１ｃを有する。フロントカウル本体部２１ａの屈曲部２１ｃは、側方向に見て、フロントカウル本体部２１ａの上下方向の中央よりも下方に位置する。

また、フロントカウル本体部２１ａは、外表面に複数の凸部２１ｄを有する。すなわち、フロントカウル本体部２１ａは、外表面に凹凸を有する。

以上のように、フロントカウル本体部２１ａを椀形状にすることで、フロントカウル２１の剛性を向上できるとともに、車両１の走行時の空気抵抗を低減できる。また、フロントカウル本体部２１ａに凹凸を設けることにより、フロントカウル２１の剛性をより向上できるとともに、フロントカウル２１の意匠性を向上し且つ車両１の走行時の空気抵抗を低減することができる。

フロントカウル２１の内方には、従来のようなリブが設けられていない。しかしながら、フロントカウル２１が上述のような形状を有することにより、フロントカウル２１自体で剛性を確保することができる。しかも、フロントカウル２１は、変形を許容しつつ復元力を有すればよい。従って、フロントカウル２１は、内方にリブなどを設ける必要がなくなる。このため、フロントカウル２１の内方空間の利用において、制約を受けにくくなる。

本実施形態では、フロントカウル２１は、ポリエチレン樹脂（以下、ＰＥ樹脂）がポリプロピレン樹脂（以下、ＰＰ樹脂）製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む。ＰＥ樹脂は、ＰＰ樹脂に比べて、融点が低い。よって、フロントカウル２１は、樹脂が該樹脂よりも融点が高い樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む。例えば、フロントカウル２１は、比較的融点の低いＰＰ樹脂よりも融点が高いＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含んでもよい。

これにより、ＰＰ樹脂製の樹脂繊維がＰＥ樹脂によって覆われた樹脂繊維シートを、フロントカウル２１の形状に形成しつつＰＥ樹脂の融点まで加熱することにより、フロントカウル２１を得ることができる。したがって、ＰＥ樹脂がＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むフロントカウル２１を、容易に形成することができる。

また、上述のように、フロントカウル２１は、ＰＥ樹脂がＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むことにより、変形しても元の形状に容易に戻るとともに割れにくい。

なお、サイドカウル２２も、フロントカウル２１と同様、ＰＥ樹脂がＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含んでいてもよいし、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）を含んでいてもよい。

本実施形態では、サイドカウル２２の形状は、従来と同様の構成を有するため、詳しい説明を省略する。

以上のように、フロントカウル２１は、ＰＥ樹脂がＰＥ樹脂の融点よりも高い融点を有するＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むことにより、フロントカウル２１の強度を確保しつつフロントカウル２１の厚みをより小さくすることができる。これにより、フロントカウル２１のさらなる軽量化を図れる。

しかも、フロントカウル２１は、一方向に突出するように湾曲した板部材である。よって、フロントカウル２１は、その形状によって剛性を確保できる。上記したように、フロントカウル２１は、変形を許容しつつ復元力を有すればよい。従って、フロントカウル２１は、内方にリブなどを設ける必要がないため、フロントカウル２１の内方空間の利用において、制約を受けにくくなる。

したがって、上述の構成により、剛性を確保しつつ、さらなる軽量化が可能なフロントカウル２１が得られる。

また、上述のように、フロントカウル２１は、ＰＥ樹脂がＰＥ樹脂の融点よりも高い融点を有するＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含むことにより、フロントカウル２１を成形する際に、前記樹脂繊維が溶融することなく、該樹脂繊維の周辺の樹脂のみを溶融させることができる。したがって、フロントカウル２１を容易に成形することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、フロントカウル２１は、ＰＥ樹脂がＰＰ樹脂製の樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む。しかしながら、フロントカウルは、樹脂繊維の融点よりも低い他の樹脂が用いられた繊維強化樹脂を含んでもよい。また、前記樹脂繊維も、前記樹脂よりも融点が高い樹脂であれば、ＰＰ樹脂以外の樹脂からなる樹脂繊維であってもよい。

なお、外方に突出するように湾曲した板部材からなる部品であれば、フロントカウル以外の外装部品が、上述の繊維強化樹脂を含んでいてもよい。すなわち、車両用樹脂外装品は、外方に突出するように湾曲した板部材からなる外装部品であれば、フロントカウル以外の外装部品であってもよい。

前記実施形態では、車両１の例として自動２輪車を説明したが、車両１は、スクーター、３輪車及び４輪車など、他の構成を有する車両であってもよい。

本発明は、車両に用いられる車両用樹脂外装品に適用可能である。

１ 車両
２ 車体
３ 前輪
４ 後輪
５ 車体カバー
６ ハンドル
６ａ ステアリングシャフト
７ シート
８ パワーユニット
１０ フレーム
１１ ヘッドパイプ
１２ メインフレーム
２１ フロントカウル（車両用外装部品）
２１ａ フロントカウル本体部
２１ｂ 取付部
２１ｃ 屈曲部
２１ｄ 凸部
２２ サイドカウル
３１ ウィンドシールド
３２ ミラー

Claims (6)

1. 車両に用いられる車両用樹脂外装部品であって、
   外方に突出するように湾曲した板部材であり、樹脂が該樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂繊維によって強化された繊維強化樹脂を含む、車両用樹脂外装部品。
2. 請求項１に記載の車両用樹脂外装部品において、
   外表面に凹凸を有する形状である、車両用樹脂外装部品。
3. 請求項１または２に記載の車両用樹脂外装部品において、
   前記樹脂繊維は、ポリプロピレン製の樹脂繊維を含む、車両用樹脂外装部品。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の車両用樹脂外装部品において、
   前記外装部品は、車両前部に配置されたフロントカウルである、車両用樹脂外装部品。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用樹脂外装部品において、
   外力が加わった場合の変形に対する復元力を有する、車両用樹脂外装部品。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の車両用樹脂外装部品を備えた、車両。

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