WO2014109128A1 - 自動車のバンパービーム構造 - Google Patents

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WO2014109128A1
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reinforced resin
fiber reinforced
resin layer
width direction
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PCT/JP2013/080902
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朋也 彌武
重人 安原
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/082—Engine compartments

Definitions

  • the present invention relates to an automobile including a continuous fiber reinforced resin layer in which a bumper beam having a certain height in the vehicle width direction is formed from a prepreg having at least a first continuous fiber oriented in the vehicle width direction as a reinforcing material. Bumper beam structure.
  • Patent Document 1 discloses that a bumper beam made of a fiber reinforced resin having a W-shaped cross section is formed by pressing in the shape of the W-shaped cross section is constant in the vehicle width direction of the bumper beam. is there.
  • both ends of the bumper beam in the vehicle width direction are curved inward in the front-rear direction, it is not only aesthetically pleasing, but the end of the bumper beam becomes an obstacle when turning in a narrow place.
  • Patent Document 1 has a problem that the above request cannot be satisfied because the sectional shape of the bumper beam is constant in the vehicle width direction. Also, if the cross-sectional shape of the bumper beam is changed in the vehicle width direction, the shape of the material to be pressed with the die is not a simple rectangle, which causes a problem that the yield of the material is deteriorated and the cost is increased. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the yield of a prepreg for press-molding a bumper beam while changing the cross-sectional shape of the bumper beam in the vehicle width direction.
  • a bumper beam having a certain height in the vehicle width direction is formed from a prepreg having at least a first continuous fiber oriented in the vehicle width direction as a reinforcing material.
  • a bumper beam structure for an automobile provided with a continuous fiber reinforced resin layer, wherein the bumper beam has a groove-type cross section in which an upper wall, a bottom wall, and a lower wall are continuously opened outward in the front-rear direction.
  • the width in the vertical direction of the mold section is wider at both ends in the vehicle width direction than the center in the vehicle width direction, and the depth in the longitudinal direction of the groove section is compared with the center in the vehicle width direction at both ends in the vehicle width direction.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed, which is characterized by being shallow and shallow.
  • the continuous fiber reinforced resin layer includes a second continuous fiber oriented in a direction orthogonal to the first continuous fiber as a reinforcing material.
  • a bumper beam structure for an automobile having the second feature is proposed.
  • the third wall is formed by connecting the upper wall, the bottom wall, and the lower wall of the groove-shaped cross-section with the vertical ribs made of discontinuous fiber reinforced resin.
  • a bumper beam for an automobile according to the fourth feature is that a notch that opens outward in the front-rear direction is formed in the vertical middle portion of the vertical rib. A structure is proposed.
  • a fifth feature is that the bottom wall of the groove-shaped cross-section is fixed to the outer end in the front-rear direction of the bumper beam extension.
  • the bumper beam includes a single groove-shaped cross section, and the continuous fiber reinforced resin layer includes continuous fibers laminated in at least two layers,
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed in which the upper wall, the bottom wall, and the lower wall of the groove-shaped cross section are connected by vertical ribs made of discontinuous fiber reinforced resin.
  • the bumper beam includes two upper and lower groove-shaped cross-sections, and each of the groove-shaped cross-sections includes a fixing portion for a bumper beam extension,
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed, characterized in that a vertical rib made of discontinuous fiber reinforced resin that connects the upper wall, the bottom wall, and the lower wall is provided.
  • the bumper beam is fixed to the vehicle body at a center portion located in the center of the vehicle width direction and on both sides of the center portion in the vehicle width direction.
  • a continuous fiber reinforced resin layer that is press-molded and includes a discontinuous fiber reinforced resin layer that covers the surface of the continuous fiber reinforced resin layer, and the continuous fiber reinforced resin layer includes the central portion and the two vehicle body fixed portions.
  • An automobile bumper beam structure characterized by comprising a fiber reinforced resin layer is proposed.
  • the bumper beam has a groove-type cross-section having an upper wall, a bottom wall, and a lower wall and opening outward in the vehicle width direction.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed, wherein the continuous fiber reinforced resin layer includes vertical ribs connecting the upper wall, the bottom wall, and the lower wall.
  • a bumper beam for an automobile according to the tenth feature is that, in addition to the ninth feature, a notch that is open toward the outside in the front-rear direction is formed at an intermediate portion in the vertical direction of the vertical rib. A structure is proposed.
  • the vehicle body fixing portion includes a plurality of fastening portions fastened to a bumper beam extension, and the fastening portion is a bottom wall of the groove-type cross-sectional portion.
  • An automobile bumper beam structure is proposed, which is characterized in that it is formed as follows.
  • a bumper beam structure for an automobile according to the twelfth feature, wherein the second continuous fiber reinforced resin layer overlaps the fastening portion at the innermost side in the vehicle width direction. Proposed.
  • the thirteenth feature is that the vehicle body fixing portion is fixed to a front and rear outer end of the vehicle body frame via the bumper beam extension.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed.
  • the fourteenth aspect is that the initial load absorbing member is coupled to the outer end in the front-rear direction of the groove-shaped cross section to form a closed cross section.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed.
  • the first continuous fiber reinforced resin layer and the second continuous fiber reinforced resin layer may be arranged in two directions perpendicular to each other.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed, which is characterized by containing oriented continuous fibers.
  • the second continuous fiber reinforced resin layer has a shorter central portion in the vehicle width direction than the second continuous fiber reinforced resin layer.
  • a bumper beam structure for automobiles is proposed, characterized in that a third continuous fiber reinforced resin layer is laminated in the vehicle width direction dimension.
  • the front side frame front portion 14 of the embodiment corresponds to the vehicle body frame of the present invention
  • the first and second bosses 33h and 33i of the embodiment correspond to the boss or fastening portion of the present invention.
  • the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B correspond to the continuous fiber reinforced resin layer of the present invention
  • the second and third prepregs 59 and 60 of the embodiment correspond to the prepreg of the present invention.
  • the first continuous fibers 62 and the second continuous fibers 63 in the form correspond to the continuous fibers of the present invention.
  • the bumper beam since the bumper beam has a certain height in the vehicle width direction, the arrangement of the headlight and the like is not hindered by interference with the bumper beam.
  • the continuous fiber reinforced resin layer includes the first continuous fiber oriented in the vehicle width direction as a reinforcing material, the strength of the bumper beam against the collision load can be ensured.
  • the bumper beam also has a groove-shaped cross section where the top wall, bottom wall and lower wall are continuously opened outward in the front-rear direction, and the vertical width of the groove-shaped cross section is centered in the vehicle width direction at both ends in the vehicle width direction. The depth in the longitudinal direction of the cross section of the groove mold is shallower than the central side in the vehicle width direction at both ends in the vehicle width direction.
  • the continuous fiber reinforced resin layer includes the second continuous fiber oriented in a direction orthogonal to the first continuous fiber as a reinforcing material, the second continuous fiber
  • the bending strength of the bumper beam can be further increased by the fiber.
  • the continuous fiber reinforced resin layer is difficult to extend in the direction (vertical direction and front-rear direction) perpendicular to the first continuous fiber, but the vertical width and front-rear direction of the groove-shaped cross-section By making the direction depth wider and shallower at both ends in the vehicle width direction than the center side in the vehicle width direction, it is not necessary to stretch the continuous fiber reinforced resin layer in the vertical direction and the front-rear direction, making it easier to form the bumper beam .
  • the groove type cross section is It is possible to increase the torsional strength of the bumper beam while minimizing the increase in weight while preventing the mouth from opening and improving the shock absorbing performance.
  • the discontinuous fibers are reliably filled in the entire length of the vertical rib. Can be increased.
  • the bottom wall of the groove-shaped cross section is fixed to the outer end in the front-rear direction of the bumper beam extension, not only the bumper beam can be easily fixed to the bumper beam extension but also the bumper beam extension.
  • the collision load input to the beam can be reliably transmitted to the bumper beam extension.
  • the bumper beam has a single groove-shaped cross section
  • the continuous fiber reinforced resin layer includes continuous fibers laminated in at least two layers, and the upper wall of the groove-shaped cross section. Since the bottom wall and the lower wall are connected by vertical ribs made of discontinuous fiber reinforced resin, it is possible to suppress the delamination of two layers of continuous fibers by the vertical ribs when a collision load is input, and to improve the shock absorption performance it can.
  • the bumper beam has two upper and lower groove-shaped cross sections, each of which has a fixing portion for the bumper beam extension, an upper wall, a bottom wall, and a lower wall. Since there is a vertical rib made of discontinuous fiber reinforced resin that connects the two, the vertical rib exists between the upper and lower channel sections when the impact load of offset collision is input to the end in the vehicle width direction. Therefore, the upper and lower two groove-type cross-sectional portions are deformed so that the fixed portion is broken and expanded in the vertical direction. As a result, the bumper beam gradually absorbs the impact by increasing the pressure receiving load and absorbs the impact, and the vehicle width direction end portion where the collision load is input and the vehicle width direction center portion where the collision load is not input are separated. In this way, it is possible to absorb the shock further.
  • the bumper beam includes a central portion located in the center in the vehicle width direction, and two vehicle body fixing portions located on both sides in the vehicle width direction of the central portion and fixed to the vehicle body. And a discontinuous fiber reinforced resin layer covering the surface of the continuous fiber reinforced resin layer.
  • the continuous fiber reinforced resin layer includes a first continuous fiber reinforced resin layer constituting a central portion and two vehicle body fixing portions, and a first continuous fiber reinforced resin layer having a shorter dimension in the vehicle width direction than the first continuous fiber reinforced resin layer.
  • the second continuous fiber reinforced resin layer that is laminated to form the central portion so that the thickness of the continuous fiber reinforced resin layer of the bumper beam can be easily changed at the central portion and the vehicle body fixing portion,
  • By covering and smoothing the step at the end of the second continuous fiber reinforced resin layer with the discontinuous fiber reinforced resin layer it is possible to easily obtain a bumper beam whose strength gradually decreases from the central portion toward the vehicle body fixing portion.
  • the bending strength at the center where the largest bending moment is applied is maximized, and then the bending strength is gradually reduced toward the vehicle body fixing portions on both sides in the vehicle width direction. Therefore, it is not necessary to discontinuously dispose continuous fibers over the entire length of the bumper beam, thereby reducing costs and weight.
  • the bumper beam has a groove-shaped cross section having an upper wall, a bottom wall, and a lower wall and opening outward in the vehicle width direction.
  • the groove-shaped cross-section is prevented from opening when a collision load is input, improving shock absorption performance and minimizing weight increase
  • the torsional strength of the bumper beam can be increased.
  • the discontinuous fibers are reliably filled in the entire vertical rib to ensure strength. Can be increased.
  • the vehicle body fixing portion includes a plurality of fastening portions fastened to the bumper beam extension, and the fastening portion is formed on the bottom wall of the groove-type cross section.
  • the collision load input to the bumper beam can be reliably transmitted to the bumper beam extension.
  • the collision load input to the central portion of the bumper beam is applied to the second continuous fiber reinforced resin layer. It is possible to efficiently transmit from the fastening part to the bumper beam extension via the bump and absorb it with the bumper beam extension.
  • the strength of the vehicle body fixing portion is set to the central portion by the strength of the bumper beam extension. Can be lower.
  • the bumper is reduced in weight while reducing the thickness of the groove-type cross section. The bending strength of the beam can be ensured.
  • the first continuous fiber reinforced resin layer and the second continuous fiber reinforced resin layer include continuous fibers oriented in two directions orthogonal to each other, the bending of the bumper beam The strength can be further increased.
  • the third continuous fiber reinforced resin layer has a vehicle width direction dimension shorter than that of the second continuous fiber reinforced resin layer at the center in the vehicle width direction of the second continuous fiber reinforced resin layer.
  • FIG. 1 is a perspective view of a front part of a vehicle body.
  • FIG. 2 is a view in the direction of the arrow 2 in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the bumper beam.
  • FIG. 4 is a view in the direction of arrows 4 in FIG.
  • First embodiment) 5 is a cross-sectional view taken along line 5 (A) -5 (A) and line 5 (B) -5 (B) of FIG.
  • First embodiment) 6 is an enlarged view of a portion 6 in FIG.
  • First embodiment 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG.
  • First embodiment 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of FIG. (First embodiment) FIG.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the bumper beam extension.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a mold for molding a bumper beam.
  • First embodiment 11 is a cross-sectional view taken along line 11-11 in FIG.
  • FIG. 12 corresponds to FIG.
  • (Second Embodiment) 13 is a cross-sectional view taken along line 13 (A) -13 (A) and line 13 (B) -13 (B) of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing the distribution of bending moment when a collision load is input to the central portion of the bumper beam in the vehicle width direction.
  • FIG. 15 corresponds to FIG. (Third embodiment)
  • the front-rear direction impact load input direction
  • the left-right direction vehicle width direction
  • the up-down direction are defined with reference to the passenger seated in the driver's seat.
  • the vehicle body of the embodiment includes a cabin 11 integrally formed in a bathtub shape with FRP such as CFRP (carbon fiber reinforced resin), and a dash panel 12 standing from its front end.
  • FRP such as CFRP (carbon fiber reinforced resin)
  • a pair of left and right suspension support members 13, 13 that are die-cast with an aluminum alloy are fixed to the front surface.
  • the suspension support members 13 and 13 include damper housings 13a and 13a that support upper ends of suspension dampers (not shown), and front side frame rear portions 13b and 13b that are connected to lower portions of the damper housings 13a and 13a and extend forward.
  • a pair of left and right front side frame front parts 14, 14 made of an aluminum extruded material or a steel plate press material are connected to the front ends of the front side frame rear parts 13b, 13b.
  • a pair of left and right FRP side members 16, 16 are connected to front ends of a pair of left and right FRP upper members 15, 15 extending forward from the left and right upper portions of the dash panel 12.
  • a front bulkhead 17 made of FRP formed in a rectangular frame shape in front view is fixed to the front ends of the front side frame front portions 14, 14, and the front ends of the side members 16, 16 are located on the upper left and right sides of the front bulkhead 17.
  • a pair of left and right FRP bumper beam extensions 18, 18 are fixed to the front ends of the front side frame front portions 14, 14, and an FRP bumper beam 19 extending in the vehicle width direction at the front ends of the bumper beam extensions 18, 18. Is fixed.
  • the front surface of the bumper beam 19 is covered with a bumper face 20.
  • An FRP shroud 21 formed in a rectangular frame shape when viewed from the front is disposed at a position surrounded by the front bulkhead 17, the bumper beam 19, and the pair of left and right bumper beam extensions 18, 18.
  • cooling system components such as an engine cooling radiator, an air conditioning condenser, and a battery cooling radiator are overlapped and supported in the front-rear direction.
  • the bumper beam 19 made of FRP includes a rear main body 31 and front initial load absorbing portions 32.
  • the main body 31 includes a pair of groove-shaped cross-sections 33, 33 that have an upper wall 33a, a lower wall 33b, and a bottom wall 33c and that open toward the front, and an upper flange of the lower groove-shaped cross-section 33.
  • 33d and the lower flange 33e of the upper groove-type cross-sectional portion 33 are integrally continuous to form a substantially W-shaped cross-section.
  • a plurality of vertical ribs 33 f that extend in the vertical direction and connect the upper wall 33 a, the lower wall 33 b, and the bottom wall 33 c are spaced apart from each other by a predetermined distance in the longitudinal direction of the bumper beam 19. It is formed. Except for the vertical ribs 33f at both ends in the vehicle width direction, U-shaped cutouts 33j that open toward the front are formed in the remaining vertical ribs 33f.
  • a plurality of pins 33g... Projecting forward are formed on the upper flange 33d of the upper channel section 33 and the lower flange 33e of the lower channel section 33.
  • a plurality of first bosses 33h projecting forward and a plurality of second bosses 33i projecting forward are formed at both ends in the vehicle width direction of the bottom wall 33c of each groove section 33.
  • the fastening collars 34 which are oriented in the front-rear direction, are inserted into the first and second bosses 33h, 33i,.
  • the bumper beam 19 is integrally provided with a central portion 31a located at the center in the vehicle width direction and a pair of vehicle body fixing portions 31b and 31b connected to both sides of the central portion 31a.
  • the fastening collars 34 are provided on each of the vehicle body fixing portions 31b in three upper and lower portions.
  • the cross-sectional shape of the groove-type cross-sectional portion 33 is substantially constant in the vehicle width direction throughout the central portion 31a, but the cross-sectional shape of the groove-type cross-sectional portion 33 changes in the vehicle width direction in the vehicle body fixing portion 31b (see FIG. 5). . That is, the vertical width W of the U-shaped groove of the groove-shaped cross section 33 gradually increases toward the outer side in the vehicle width direction, and the longitudinal depth D of the U-shaped groove of the groove-shaped cross section 33 is the vehicle width. It becomes gradually smaller toward the outside in the direction. As a result, the developed length of the cross section of the main body 31 of the bumper beam 19, that is, the length obtained by extending the W shape of the cross section in the vertical direction is substantially constant over the entire lengthwise direction of the bumper beam 19.
  • the initial load absorbing portion 32 is divided into three in the longitudinal direction of the bumper beam 19, and each has substantially the same structure.
  • Each initial load absorbing portion 32 includes a flat connecting wall 32a, and a plurality of vertical ribs 32b and a plurality of horizontal ribs 32c formed on the front surface of the connecting wall 32a.
  • the vertical ribs 32b extending in the vertical direction and the horizontal ribs 32c extending in the left-right direction intersect with each other in a lattice shape.
  • Pin holes 32d, into which the pins 33g of the main body 31 can be fitted, are formed on the upper and lower edges of the connecting wall 32a.
  • the initial load absorbing portion 32 is coupled to the main body portion 31 by fitting the pins 33g of the main body portion 31 into the pin holes 32d of the initial load absorbing portion 32 and melting the pins 33g with a vibration tool.
  • a mold 55 for press-molding the main body 31 of the bumper beam 19 includes a female mold 56 having a concave cavity 56 a for molding the outer surface of the main body 31, and the main body 31. It comprises a male mold 57 having a convex core 57a for molding the inner surface, and grooves 56b, 57b,... For molding ribs and bosses are formed in the cavity 56a and the core 57a.
  • the first prepreg 58 of the discontinuous fiber reinforced resin, the second prepreg 59 and the third prepreg 60 of the continuous fiber reinforced resin, and the discontinuous fibers are formed above the cavity 56a of the female mold 56.
  • the fourth prepreg 61 of reinforced resin is arranged in a preheated state.
  • the second and third prepregs 59 and 60 are made of carbon fiber continuous fiber UD (sheets in which continuous fibers are aligned in one direction) laminated in two layers in directions of 0 ° and 90 ° as reinforcing materials
  • the first and fourth prepregs 58 and 61 are made of a carbon fiber discontinuous fiber mat as a reinforcing material, and are impregnated with a thermoplastic resin (nylon 6, nylon 66, polypropylene, or the like).
  • the preheated first to fourth prepregs 58 to 61 are inserted into the mold 55 in a laminated state and subjected to pressure molding, and then cooled to obtain a fiber reinforced resin product.
  • the second and third prepregs 59 and 60 are pressed by the cavity 56a of the female mold 56 and the core 57a of the male mold 57, and the main body 31 is molded.
  • the first and fourth prepregs 58 and 61 using discontinuous fibers as reinforcing materials can be easily deformed, they are sandwiched between the second and third prepregs 59 and 60 and the cavity 56a of the female die 56.
  • the first prepreg 58 flows into the grooves 56b of the cavity 56a, and simultaneously molds the second bosses 33i on the outer surface of the main body 31, and a part of the outer surface of the main body 31 (of the groove-type cross section 33).
  • a thin film is laminated along the rear surface of the bottom wall 33c.
  • the fourth prepreg 61 sandwiched between the second and third prepregs 59 and 60 and the core 57a of the male mold 57 flows into the grooves 57b of the core 57a, and the longitudinal ribs 33f on the inner surface of the main body 31 are formed.
  • pins 33g ... and first bosses 33h ... are simultaneously molded and laminated in a thin film shape along the inner surface of the inner surface of the main body 31.
  • the main-body part 31 is completed by cut
  • the cross-sectional structure of the central portion 31a of the body portion 31 of the bumper beam 19 formed in this way is the first continuous fiber reinforced resin layer 53A and the second continuous fiber reinforced formed from the second and third prepregs 59 and 60.
  • a discontinuous fiber reinforced resin layer 54 formed from the fourth prepreg 61 is laminated on the front surface of the resin layer 53B, and a discontinuous fiber reinforced resin layer 54 formed from the first prepreg 58 is laminated on the rear surface thereof. (See FIG. 5A).
  • the cross-sectional structure of the vehicle body fixing portions 31b and 31b of the main body portion 31 of the bumper beam 19 does not include the second continuous fiber reinforced resin layer 53B formed from the third prepreg 60, and thus is formed from the second prepreg 59.
  • Discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 are laminated on the front and rear surfaces of the first continuous fiber reinforced resin layer 53A (see FIG. 5B).
  • the first continuous fibers out of the first continuous fibers 62 and the second continuous fibers 63 of the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B. 62 are oriented in the vehicle width direction, and the second continuous fibers 63 are oriented in the front-rear direction or the vertical direction. Further, the discontinuous fibers 64 of the discontinuous fiber reinforced resin layers 54, 54 are intertwined randomly.
  • a continuous fiber reinforced resin having a long fiber UD as a reinforcing material has a relatively high strength, but due to the limited amount of deformation of the UD, the moldability is low, and thin and high ribs and pins are formed. Have difficulty.
  • discontinuous fiber reinforced resin that has short fibers that are randomly intertwined as a reinforcing material has a relatively low strength, but because the fibers are easily deformed, the moldability is high, and thin and high ribs and pins are formed. Easy to do. Therefore, by laminating the discontinuous fiber reinforced resin on the continuous fiber reinforced resin and molding the main body 31, the strength and moldability of the main body 31 can be compatible.
  • the bumper beam extension 18 is configured by connecting an upper member 51 and a lower member 52. Since the upper member 51 and the lower member 52 of the bumper beam extension 18 have a substantially plane symmetrical structure, the structure will be described below with the upper member 51 as a representative.
  • the upper member 51 includes an inner continuous fiber reinforced resin layer 53 and discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 laminated on both sides thereof.
  • the upper member 51 having such a structure is press-molded in the same manner as the main body 31 of the bumper beam 19 described with reference to FIGS.
  • the upper member 51 includes a main body 51a, a front fastening flange 51b that bends upward from the front edge of the main body 51a, a rear fastening flange 51c that is bent upward from the rear edge of the main body 51a, and a vehicle on the inner surface of the main body 51a.
  • Four joint portions 51d to 51g extending in the front-rear direction at positions separated in the width direction are provided.
  • First reinforcing ribs 51h that intersect in three directions at intervals of 60 ° are formed of discontinuous fiber reinforced resin on the inner surface between the two joining portions 51d and 51e (the same shape and arrangement as the first reinforcing ribs 52h in FIG. 9).
  • Six second reinforcing ribs 51i that extend in the front-rear direction and connect the front fastening flange 51b and the rear fastening flange 51c are formed of discontinuous fiber reinforced resin on the outer surface of the main body 51a. Further, three nuts 65 are inserted in the front fastening flange 51b of the discontinuous fiber reinforced resin, and three fastening holes 51j are formed in the rear fastening flange 51c of the discontinuous fiber reinforced resin.
  • the lower member 52 Since the lower member 52 has the same shape that is substantially plane-symmetric with the upper member 51 described above, the same subscript as the subscript of each part of the upper member 51 is added to the reference numeral 52 of the lower member 52 so as to overlap. Description is omitted.
  • the only difference between the upper member 51 and the lower member 52 is that the lower member 52 includes a plurality of pins 52k that protrude upward from the four joints 52d to 52g, whereas the upper member 51 includes the pins 52k. It is a point provided with the several pin hole 51m ... which can be fitted (refer FIG. 9).
  • the main closed cross section 22 of the bumper beam extension 18 is formed by vertically coupling the main impact absorbing sections 18a and 18a having a rectangular cross section of the upper member 51 and the lower member 52.
  • the first sub-closed cross-section portion 23 and the second sub-closed cross-section portion 24 of the bumper beam extension 18 are composed of a first sub-impact absorbing portion in which the upper member 51 and the lower member 52 form a groove shape having a circular arc cross section.
  • 18b, 18b and the second sub-impact absorbers 18c, 18c are connected vertically.
  • the main closed cross-section 22 of the bumper beam extension 18 has a three-layer structure in which discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 are laminated on both upper and lower surfaces of the continuous fiber reinforced resin layer 53.
  • the first sub-closed section 23 and the second sub-closed section 24 of the bumper beam extension 18 have a two-layer structure in which the discontinuous fiber reinforced resin layer 54 is laminated only on one side of the continuous fiber reinforced resin layer 53.
  • the upper member 51 and the lower member 52 having the above-described shapes are configured such that the pins 52k of the lower member 52 are fitted into the pin holes 51m of the upper member 51 so that the joint portions 51d to 51g and 52d to 52g are brought into contact with each other.
  • the tips of the pins 52k... Are melted together by a vibrating tool from the upper member 51 side (see FIG. 8).
  • the rear fastening flanges 51c and 52c of the upper member 51 and the lower member 52 are linearly aligned in the vertical direction, but the front fastening flanges 51b and 52b of the upper member 51 and the lower member 52 are tilted forward. (See FIG. 7).
  • a mounting plate 81 made of a metal plate is welded to the front end of the front side frame front portion 14, and a bracing member 82 made of a metal plate is attached to the vehicle width direction outer end of the mounting plate 81 and the vehicle width direction outer surface of the front side frame front portion 14. Are welded. Then, six bolts 83 that pass through the rear fastening flanges 51c and 52c of the bumper beam extension 18 from front to rear are screwed into weld nuts 84 provided on the rear surface of the mounting plate 81, so that the bumper beam extension 18 and the front are fixed. The bulkhead 17 is fastened together with the mounting plate 81.
  • bolts 85 penetrating through the fastening collars 34 inserted into the main body 31 of the bumper beam 19 from the front to the rear are screwed into nuts 65 inserted into the front fastening flanges 51 b and 52 b of the bumper beam extension 18.
  • the bumper beam 19 is fastened to the front ends of the bumper beam extensions 18 and 18.
  • the longitudinal ribs 32b and the lateral ribs 32c of the initial load absorbing parts 32 are crushed and exhibit shock absorbing performance.
  • the main body 31 of the bumper beam 19 and the bumper beam extension 18 are crushed and exhibit shock absorbing performance.
  • the initial load absorbing members 32 are coupled to the front ends of the groove-type cross-sections 33, 33 of the main body 31 to make a closed cross-section, the thickness of the groove-type cross-sections 33, 33 is reduced while reducing the weight. The bending strength of the bumper beam 19 can be ensured.
  • the bumper beam 19 Since the bumper beam 19 has a certain height in the vehicle width direction, the arrangement of headlights and the like is not hindered by interference with the bumper beam 19. Further, since the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B of the main body 31 of the bumper beam 19 include the first continuous fibers 62... Oriented in the vehicle width direction as a reinforcing material (see FIG. 3), a collision occurs. The strength of the bumper beam 19 against the load can be ensured. Moreover, the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B are made of reinforcing material of the second continuous fibers 63 oriented in the direction orthogonal to the first continuous fibers 62 oriented in the vehicle width direction. (See FIG. 3), the bending strength of the bumper beam 19 can be further increased by the second continuous fibers 63.
  • the main body 31 of the bumper beam 19 is provided with two upper and lower groove-type cross-sections 33, 33 in which an upper wall 33a, a bottom wall 33c, and a lower wall 33b are continuously opened forward.
  • the width W in the vertical direction is made wider at both ends in the vehicle width direction than the center side in the vehicle width direction, and the depth D in the front-rear direction of each groove-shaped cross section 3 is compared with the center side in the vehicle width direction at both ends in the vehicle width direction. 5 (see FIG. 5), the development length in the vertical direction of the cross-sectional shape of the main body 31 becomes constant at each position in the vehicle width direction, and the bumper beams are formed from the rectangular second and third prepregs 59 and 60. 19 main body portions 31 can be formed, the yield of the second and third prepregs 59 and 60 can be improved, and the cost can be reduced.
  • the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B are less likely to extend in the direction (vertical direction and front-rear direction) perpendicular to the first continuous fibers 62.
  • the vertical width W and the longitudinal depth D of the groove cross sections 33, 33 are wider and shallower at both ends in the vehicle width direction than at the vehicle width direction center, It is not necessary to stretch the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B in the vertical direction and the front-rear direction, and the bumper beam 19 can be easily molded.
  • the both ends of the bumper beam 19 in the vehicle width direction can be rounded to enhance the aesthetics, and when turning in a narrow place The both ends of the bumper beam 19 in the vehicle width direction can be made difficult to contact an obstacle.
  • the groove-shaped cross-section 33 opens when a collision load is input. It is possible to increase the torsional strength of the bumper beam 19 while minimizing the increase in weight and minimizing the increase in weight.
  • the notches 33j that are opened forward are formed in the middle portion in the vertical direction of the vertical ribs 33f, the discontinuous fibers 64 are reliably filled into the entire vertical ribs 33f at the time of press molding. Can be increased.
  • the bottom wall 33c of the groove-shaped cross section 33 is fixed to the front fastening flanges 51b and 52b of the bumper beam extension 18, not only the bumper beam 19 can be easily fixed to the bumper beam extension 18, but also the bumper beam 19 The input collision load can be reliably transmitted to the bumper beam extension 18.
  • the bumper beam 19 includes two upper and lower groove-shaped cross-sections 33, 33, and each groove-shaped cross-section 33 includes first and second bosses 33h, 33i, which are fixing portions with respect to the bumper beam extension 18. Since the vertical ribs 33f made of discontinuous fiber reinforced resin that connect the upper wall 33a, the bottom wall 33c, and the lower wall 33b are provided, when a collision load of an offset collision is input to the end in the vehicle width direction of the bumper beam 19 In addition, since there are no vertical ribs 33f between the rear surfaces of the upper and lower two groove-type cross-sections 33, 33, the upper and lower two groove-type cross-sections 33, 33 have first and second bosses 33h, 33i,.
  • the body portion 31 of the bumper beam 19 absorbs shock by sequentially breaking from the end while increasing the pressure receiving load, and the vehicle width direction end where the collision load is input and the vehicle width direction center where the collision load is not input It is possible to absorb further shocks by breaking the parts apart.
  • the main body 31 of the bumper beam 19 is laminated on the first continuous fiber reinforced resin layer 53A and the first continuous fiber reinforced resin layer 53A constituting the central portion 31a and the vehicle body fixing portions 31b and 31b, thereby forming the central portion 31a. Since the second continuous fiber reinforced resin layer 51B is formed, the thickness of the continuous fiber reinforced resin layer of the main body 31 can be easily changed by the central portion 31a and the vehicle body fixing portions 31b and 31b. By covering the level difference at the end of the continuous fiber reinforced resin layer 53B with the discontinuous fiber reinforced resin layer 54 and smoothing it, the bumper beam 19 whose strength gradually decreases from the central portion 31a toward the vehicle body fixing portions 31b and 31b can be easily obtained. (See FIG. 4).
  • the second continuous fiber reinforced resin layer 53B overlaps the first and second bosses 33h and 33i on the innermost side in the vehicle width direction, that is, the outer end in the vehicle width direction of the second continuous fiber reinforced resin layer 53B is the most in the vehicle width direction. Since it extends further to the outside in the vehicle width direction than the inner first and second bosses 33h and 33i (see FIG. 4), the collision load input to the central portion of the bumper beam 19 is passed through the second continuous fiber reinforced resin layer 53B. It is possible to efficiently transmit to the bumper beam extension 18 from the first and second bosses 33h and 33i on the innermost side in the vehicle width direction, and to be absorbed by the bumper beam extension 18.
  • the vehicle body fixing portions 31b and 31b do not have the second continuous fiber reinforced resin layer 53B, the strength is lower than that of the central portion 31a having the second continuous fiber reinforced resin layer 53B, but the vehicle body fixing portions 31b and 31b are bumpers. Since it is fixed to the front side frame front portions 14 and 14 via the beam extensions 18 and 18, the vehicle body fixing portions 31b and 31b are reinforced by the bumper beam extensions 18 and 18, and the strength of the bumper beam 19 is made uniform in the vehicle width direction. Can be
  • the main body 31 of the bumper beam 19 according to the first embodiment forms a W-shaped cross section by vertically connecting two groove-shaped cross-sections 33, 33 having a U-shaped cross section.
  • the main body 31 of the bumper beam 19 according to the second embodiment includes one groove-type cross-sectional portion 33 having a U-shaped cross section.
  • the cross-sectional structure of the main body 31 is the same as that of the first embodiment.
  • the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A, Discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 are laminated on both sides of 53B.
  • discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 are laminated on both surfaces of the first and second continuous fiber reinforced resin layers 53A and 53B.
  • the second continuous fiber reinforced resin layer 53B is not provided, and the discontinuous fiber reinforced resin layers 54 and 54 are laminated on both surfaces of the first continuous fiber reinforced resin layer 53A.
  • Only the vertical ribs 33f are formed on the inner surface of the groove-type cross section 33 of the first embodiment.
  • the inner surfaces of the groove-type cross section 33 of the second embodiment are orthogonal to the vertical ribs 33f.
  • a lateral rib 33k extending in the vehicle width direction is formed.
  • the cross-sectional shape of the groove-type cross-sectional portion 33 is substantially constant in the vehicle width direction in the entire region of the central portion 31a of the main body portion 31.
  • the vertical width W of the groove-shaped cross-section 33 gradually increases toward the vehicle width direction outer side, and the front-rear direction depth D gradually decreases toward the vehicle width direction outer side.
  • the developed length of the cross section of the main body 31 of the bumper beam 19, that is, the length obtained by extending the U shape of the cross section in the vertical direction is substantially constant over the entire lengthwise direction of the bumper beam 19.
  • each of the first continuous fiber reinforced resin layer 53A and the second continuous fiber reinforced resin layer 53B of the groove-shaped cross-section 33 includes continuous fibers laminated in at least two layers, and includes an upper wall 33a, a bottom wall 33c, and a lower wall. Since 33b is connected by the longitudinal ribs 33f made of discontinuous fibers, it is possible to improve the shock absorbing performance by suppressing the delamination of the two continuous fibers by the longitudinal ribs 33f when the collision load is input.
  • the vehicle body fixing portions 31b and 31b have a one-layer structure of the first continuous fiber reinforced resin layer 53A, and the central portion 31a has the first continuous fiber reinforced resin layer 53A and the second continuous fiber reinforced resin layer 53A.
  • the fiber reinforced resin layer 53B has a two-layer structure, as shown in FIG. 15, the bumper beam 19 of the third embodiment is formed at the central portion of the front surface of the second continuous fiber reinforced resin layer 53B in the central portion 31a.
  • the third continuous fiber reinforced resin layer 53C is laminated to form a three-layer structure.
  • the first continuous fiber reinforced resin layer 53A has the longest vehicle width direction dimension
  • the second continuous fiber reinforced resin layer 53B has the longest vehicle width direction dimension
  • the third continuous fiber reinforced resin layer 53C has the shortest vehicle width direction dimension.
  • FIG. 14 shows the distribution of the bending moment when the bumper beam 19 is regarded as a beam having both ends fixed in the vehicle width direction and a load is applied to the center in the vehicle width direction.
  • the distribution of the bending moment of the bumper beam 19 becomes maximum at the center in the vehicle width direction and gradually decreases from there toward both ends in the vehicle width direction. Therefore, the third continuous fiber reinforced resin layer 53C is laminated at the vehicle width direction central portion of the bumper beam 19 to form a three-layer structure, so that the bending strength is maximized, and from there, two layers toward both ends in the vehicle width direction.
  • the bumper beam extension and bumper beam of the present invention are not limited to those on the front side of the automobile, but may be those on the rear side.
  • the fiber reinforced resin of the present invention is not limited to the CFRP (carbon fiber reinforced resin) of the embodiment, and may be a glass fiber reinforced resin, an aramid fiber reinforced resin, or the like.
  • vehicle body frame of the present invention is not limited to the front side frame front portion 14 of the embodiment, and may be a frame arranged in the front-rear direction at the vehicle body front portion or the vehicle body rear portion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

　バンパービーム（１９）は上壁（３３ａ）、底壁（３３ｃ）および下壁（３３ｂ）が連続して前後方向外側に向けて開放する溝型断面部（３３）を備え、溝型断面部（３３）の上下方向幅Ｗを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くするとともに、溝型断面部（３３）の前後方向深さＤを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて浅くしたので、車幅方向の各位置においてバンパービーム（１９）の断面形状の展開長さが一定になって長方形のプリプレグからバンパービーム（１９）を成形することが可能となり、プリプレグ（５９）の歩留りが向上させてコストダウンを図ることができる。しかもバンパービーム（１９）の前後方向寸法が車幅方向両端部で小さくなるため、狭い場所での旋回時にバンパービーム（１９）の車幅方向端両部が障害物と接触し難くすることができる。

Description

自動車のバンパービーム構造
　本発明は、車幅方向に一定の高さを有するバンパービームが、少なくとも車幅方向に配向された第１の連続繊維を補強材とするプリプレグから成形された連続繊維強化樹脂層を備える自動車のバンパービーム構造に関する。
　２枚の連続繊維シートと、２枚の連続繊維シート間に挟まれた連続繊維パッチと、上側の連続繊維シート上に射出あるいは押し出した熱可塑性樹脂とからなる長方形の素材（ブランク）を金型でプレスしてＷ字状断面を有する繊維強化樹脂製のバンパービームを成形するものにおいて、Ｗ字状断面の形状がバンパービームの車幅方向に一定であるものが、下記特許文献１により公知である。
日本特表２０００－５１５８２８号公報
　ところで、バンパービームの車幅方向両端部が前後方向内側に湾曲して丸みを帯びていれば、美観の点で好ましいだけでなく、狭い場所で旋回するときにバンパービームの端部が障害物と接触し難くなる利点があり、そのためにはバンパービームの断面形状を車幅方向に変化させ、平面視におけるバンパービームの前後方向幅を車幅方向両端部側で小さくすることが望ましい。
　しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、バンパービームの断面形状が車幅方向に一定であるため、上記要請を満たすことができない問題があった。またバンパービームの断面形状を車幅方向に変化させようとすると、金型でプレス加工する素材の形状が単純な長方形ではなくなるため、素材の歩留りが悪くなってコストアップの要因となる問題がある。
　本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バンパービームの断面形状を車幅方向に変化させながら、バンパービームをプレス成形するプリプレグの歩留りを高めることを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、車幅方向に一定の高さを有するバンパービームが、少なくとも車幅方向に配向された第１の連続繊維を補強材とするプリプレグから成形された連続繊維強化樹脂層を備える自動車のバンパービーム構造であって、前記バンパービームは上壁、底壁および下壁が連続して前後方向外側に向けて開放する溝型断面部を備え、前記溝型断面部の上下方向幅を車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くするとともに、前記溝型断面部の前後方向深さを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて浅くしたことを第１の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記連続繊維強化樹脂層は、前記第１の連続繊維に対して直交する方向に配向された第２の連続繊維を補強材として含むことを第２の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記溝型断面部の上壁、底壁および下壁を不連続繊維強化樹脂製の縦リブで接続したことを第３の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第３の特徴に加えて、前記縦リブの上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠きを形成したことを第４の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１～第４の何れか１つの特徴に加えて、前記溝型断面部の底壁をバンパービームエクステンションの前後方向外端に固定したことを第５の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記バンパービームは単一の前記溝型断面部を備え、前記連続繊維強化樹脂層は少なくとも２層に積層された連続繊維を含み、前記溝型断面部の上壁、底壁および下壁を不連続繊維強化樹脂製の縦リブで接続したことを第６の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記バンパービームは上下２個の前記溝型断面部を備え、各々の前記溝型断面部に、バンパービームエクステンションに対する固定部と、前記上壁、前記底壁および前記下壁を接続する不連続繊維強化樹脂製の縦リブとを設けたことを第７の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記バンパービームは、車幅方向中央に位置する中央部と、前記中央部の車幅方向両側に位置して車体に固定される二つの車体固定部とを備えてプレス成形されるとともに、前記連続繊維強化樹脂層の表面を覆う不連続繊維強化樹脂層を備え、前記連続繊維強化樹脂層は、前記中央部および前記二つの車体固定部を構成する第１連続繊維強化樹脂層と、前記第１連続繊維強化樹脂層よりも短い車幅方向寸法で該第１連続繊維強化樹脂層に積層されて前記中央部を構成する第２連続繊維強化樹脂層とからなることを第８の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第８の特徴に加えて、前記バンパービームは上壁、底壁および下壁を有して車幅方向外側に向かって開放する溝型断面部を備え、前記不連続繊維強化樹脂層は前記上壁、前記底壁および前記下壁を接続する縦リブを備えることを第９の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第９の特徴に加えて、前記縦リブの上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠きを形成したことを第１０の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第９または第１０の特徴に加えて、前記車体固定部はバンパービームエクステンションに締結される複数の締結部を備え、前記締結部は前記溝型断面部の底壁に形成されることを第１１の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１１の特徴に加えて、前記第２連続繊維強化樹脂層は最も車幅方向内側の前記締結部に重なることを第１２の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第１１または第１２の特徴に加えて、前記車体固定部は前記バンパービームエクステンションを介して車体フレームの前後方向外端に固定されることを第１３の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第９～第１３の何れか１つの特徴に加えて、前記溝型断面部の前後方向外端に初期荷重吸収部材を結合して閉断面化したことを第１４の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第８～第１４の何れか１つの特徴に加えて、前記第１連続繊維強化樹脂層および前記第２連続繊維強化樹脂層は、相互に直交する二つの方向に配向された連続繊維を含むことを第１５の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　また本発明によれば、前記第８～第１５の何れか１つの特徴に加えて、前記第２連続繊維強化樹脂層の車幅方向中央部に、該第２連続繊維強化樹脂層よりも短い車幅方向寸法で第３連続繊維強化樹脂層を積層したことを第１６の特徴とする自動車のバンパービーム構造が提案される。
　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、第２ボス３３ｈ，３３ｉは本発明のボスあるいは締結部に対応し、実施の形態の第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂは本発明の連続繊維強化樹脂層に対応し、実施の形態の第２、第３プリプレグ５９，６０は本発明のプリプレグに対応し、実施の形態の第１の連続繊維６２および第２の連続繊維６３は本発明の連続繊維に対応する。
　本発明の第１の特徴によれば、バンパービームは車幅方向に一定の高さを有するので、バンパービームとの干渉によってヘッドライト等の配置が妨げられることがない。また連続繊維強化樹脂層は車幅方向に配向された第１の連続繊維を補強材として含むため、衝突荷重に対するバンパービームの強度を確保することができる。またバンパービームは上壁、底壁および下壁が連続して前後方向外側に向けて開放する溝型断面部を備え、溝型断面部の上下方向幅を車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くするとともに、溝型断面部の前後方向深さを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて浅くしたので、車幅方向の各位置においてバンパービームの断面形状の上下方向への展開長さが一定になって長方形のプリプレグからバンパービームを成形することが可能となり、プリプレグの歩留りが向上させてコストダウンを図ることができる。しかもバンパービームの前後方向寸法が車幅方向両端部で小さくなるため、狭い場所での旋回時にバンパービームの車幅方向両端部が障害物と接触し難くすることができる。
　また本発明の第２の特徴によれば、連続繊維強化樹脂層は、第１の連続繊維に対して直交する方向に配向された第２の連続繊維を補強材として含むので、第２の連続繊維によりバンパービームの曲げ強度を更に高めることができる。また第２の連続繊維を含むことで連続繊維強化樹脂層は第１の連続繊維に対して直交する方向（上下方向および前後方向）に伸び難くなるが、溝型断面部の上下方向幅および前後方向深さを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くて浅くしたことにより、連続繊維強化樹脂層を上下方向および前後方向に引き伸ばす必要がなくなってバンパービームの成形が容易になる。
　また本発明の第３の特徴によれば、溝型断面部の上壁、底壁および下壁を不連続繊維強化樹脂製の縦リブで接続したので、衝突荷重の入力時に溝型断面部が口開きするのを防止して衝撃吸収性能を高めるとともに、重量の増加を最小限に抑えながらバンパービームの捩じり強度を高めることができる。
　また本発明の第４の特徴によれば、縦リブの上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠きを形成したので、不連続繊維を縦リブの全体に確実に充填して強度を高めることができる。
　また本発明の第５の特徴によれば、溝型断面部の底壁をバンパービームエクステンションの前後方向外端に固定したので、バンパービームエクステンションに対するバンパービームの固定が容易になるだけでなく、バンパービームに入力した衝突荷重をバンパービームエクステンションに確実に伝達することが可能となる。
　また本発明の第６の特徴によれば、バンパービームは単一の溝型断面部を備え、連続繊維強化樹脂層は少なくとも２層に積層された連続繊維を含み、溝型断面部の上壁、底壁および下壁を不連続繊維強化樹脂製の縦リブで接続したので、衝突荷重の入力時に縦リブにより２層の連続繊維が層間剥離するのを抑制して衝撃吸収性能を高めることができる。
　また本発明の第７の特徴によれば、バンパービームは上下２個の溝型断面部を備え、各々の溝型断面部に、バンパービームエクステンションに対する固定部と、上壁、底壁および下壁を接続する不連続繊維強化樹脂製の縦リブとを設けたので、車幅方向端部にオフセット衝突の衝突荷重が入力したときに、上下２個の溝型断面部間には縦リブが存在しないため、上下２個の溝型断面部は固定部が破断して上下方向に拡開するように変形する。その結果、バンパービームは受圧荷重を増加しながら端部から順次破壊して衝撃吸収を行うとともに、衝突荷重が入力した車幅方向端部と衝突荷重が入力しない車幅方向中央部とが分離するように破壊して更なる衝撃吸収が可能になる。
　本発明の第８の特徴によれば、バンパービームは、車幅方向中央に位置する中央部と、中央部の車幅方向両側に位置して車体に固定される二つの車体固定部とを備えてプレス成形されるとともに、連続繊維強化樹脂層の表面を覆う不連続繊維強化樹脂層を備える。連続繊維強化樹脂層は、中央部および二つの車体固定部を構成する第１連続繊維強化樹脂層と、第１連続繊維強化樹脂層よりも短い車幅方向寸法で該第１連続繊維強化樹脂層に積層されて中央部を構成する第２連続繊維強化樹脂層とからなるので、バンパービームの連続繊維強化樹脂層の厚さを中央部および車体固定部で容易に変化させることができるだけでなく、第２連続繊維強化樹脂層の端部における段差を不連続繊維強化樹脂層で覆って平滑化することで、中央部から車体固定部に向かって強度が漸減するバンパービームを容易に得ることができる。しかもバンパービームの車幅方向中央に衝突荷重が入力したときに最も大きな曲げモーメントが加わる中央部の曲げ強度を最も高くし、そこから車幅方向両側の車体固定部に向かって曲げ強度を漸減することが可能となるため、バンパービームの全長に亙って不必要に連続繊維を配置する必要をなくしてコストダウンおよび軽量化を図ることができる。
　また本発明の第９の特徴によれば、バンパービームは上壁、底壁および下壁を有して車幅方向外側に向かって開放する溝型断面部を備え、不連続繊維強化樹脂層は上壁、底壁および下壁を接続する縦リブを備えるので、衝突荷重の入力時に溝型断面部が口開きするのを防止して衝撃吸収性能を高めるとともに、重量の増加を最小限に抑えながらバンパービームの捩じり強度を高めることができる。
　また本発明の第１０の特徴によれば、縦リブの上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠きを形成したので、不連続繊維を縦リブの全体に確実に充填して強度を高めることができる。
　また本発明の第１１の特徴によれば、車体固定部はバンパービームエクステンションに締結される複数の締結部を備え、締結部は溝型断面部の底壁に形成されるので、バンパービームエクステンションに対するバンパービームの固定が容易になるだけでなく、バンパービームに入力した衝突荷重をバンパービームエクステンションに確実に伝達することが可能となる。
　また本発明の第１２の特徴によれば、第２連続繊維強化樹脂層は最も車幅方向内側の締結部に重なるので、バンパービームの中央部に入力した衝突荷重を第２連続繊維強化樹脂層を介して前記締結部からバンパービームエクステンションに効率的に伝達し、バンパービームエクステンションにて吸収することが可能となる。
　また本発明の第１３の特徴によれば、車体固定部はバンパービームエクステンションを介して車体フレームの前後方向外端に固定されるので、バンパービームエクステンションの強度分だけ車体固定部の強度を中央部よりも低くすることができる。
　また本発明の第１４の特徴によれば、溝型断面部の前後方向外端に初期荷重吸収部材を結合して閉断面化したので、溝型断面部を薄肉にして軽量化を図りながらバンパービームの曲げ強度を確保することができる。
　また本発明の第１５の特徴によれば、第１連続繊維強化樹脂層および第２連続繊維強化樹脂層は、相互に直交する二つの方向に配向された連続繊維を含むので、バンパービームの曲げ強度を一層高めることができる。
　また本発明の第１６の特徴によれば、第２連続繊維強化樹脂層の車幅方向中央部に、該第２連続繊維強化樹脂層よりも短い車幅方向寸法で第３連続繊維強化樹脂層を積層したので、バンパービームの車幅方向中央に衝突荷重が入力したときに、バンパービームに衝突荷重により生じる曲げモーメントの分布に近似する曲げ強度の分布を与え、連続繊維の使用量を最小限に抑えてコストダウンおよび軽量化を図りながらバンパービームの衝撃吸収性能を確保することができる。
図１は自動車の車体前部の斜視図である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図３はバンパービームの斜視図である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図５は図４の５(Ａ)－５(Ａ)線および５(Ｂ)－５(Ｂ)線断面図である。（第１の実施の形態） 図６は図２の６部拡大図である。（第１の実施の形態） 図７は図６の７－７線断面図である。（第１の実施の形態） 図８は図６の８－８線断面図である。（第１の実施の形態） 図９はバンパービームエクステンションの分解斜視図である。（第１の実施の形態） 図１０はバンパービームを成形する金型の縦断面図である。（第１の実施の形態） 図１１は図１０の１１－１１線断面図である。（第１の実施の形態） 図１２は図４に対応する図である。（第２の実施の形態） 図１３は図１２の１３(Ａ)－１３(Ａ)線および１３(Ｂ)－１３(Ｂ)線断面図である。（第２の実施の形態） 図１４はバンパービームの車幅方向中央部に衝突荷重が入力したときの曲げモーメントの分布を示す図である。（第３の実施の形態） 図１５は図４に対応する図である。（第３の実施の形態）
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
１９　　　　バンパービーム
３１ａ　　　中央部
３１ｂ　　　車体固定部
３２　　　　初期荷重吸収部
３３　　　　溝型断面部
３３ａ　　　上壁
３３ｂ　　　下壁
３３ｃ　　　底壁
３３ｆ　　　縦リブ
３３ｈ　　　第１ボス（固定部、締結部）
３３ｉ　　　第２ボス（固定部、締結部）
３３ｊ　　　切欠き
５３Ａ　　　第１連続繊維強化樹脂層（連続繊維強化樹脂層）
５３Ｂ　　　第２連続繊維強化樹脂層（連続繊維強化樹脂層）
５３Ｃ　　　第３連続繊維強化樹脂層
５４　　　　不連続繊維強化樹脂層
５９　　　　第２プリプレグ（プリプレグ）
６０　　　　第３プリプレグ（プリプレグ）
６２　　　　第１の連続繊維（連続繊維）
６３　　　　第２の連続繊維（連続繊維）
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態
　先ず、図１～図１１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～図７、図１０および図１１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溝型断面部３３，３３を備えており、下側の溝型断面部３３の上部フランジ３３ｄと上側の溝型断面部３３の下部フランジ３３ｅとは一体に連続して略Ｗ字状断面を形成する。溝型断面部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。車幅方向両端の縦リブ３３ｆ…を除く残りの縦リブ３３ｆ…には、前方に向かって開放するＵ字状の切欠き３３ｊ…が形成される。
　また上側の溝型断面部３３の上部フランジ３３ｄと、下側の溝型断面部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。また各溝型断面部３３の底壁３３ｃの車幅方向両端部には、前方に向かって突出する複数の第１ボス３３ｈ…と、前方に向かって突出する複数の第２ボス３３ｉ…とが形成されており、相互に対向する第１、第２ボス３３ｈ…，３３ｉ…の内部には、前後方向を指向する締結カラー３４…がインサートされる。
　バンパービーム１９は、車幅方向中央に位置する中央部３１ａと、中央部３１ａの両側に連なる一対の車体固定部３１ｂ，３１ｂとを一体に備える。前記締結カラー３４…は、各々の車体固定部３１ｂに上下各３本ずつ設けられる。
　中央部３１ａの全域において溝型断面部３３の断面形状は車幅方向に概ね一定であるが、車体固定部３１ｂでは溝型断面部３３の断面形状が車幅方向に変化する（図５参照）。即ち、溝型断面部３３のＵ字状の溝の上下方向幅Ｗは車幅方向外側に向かって次第に大きくなり、溝型断面部３３のＵ字状の溝の前後方向深さＤは車幅方向外側に向かって次第に小さくなる。その結果、バンパービーム１９の本体部３１の断面の展開長さ、つまり断面のＷ字形状を上下方向に引き伸ばした長さは、バンパービーム１９の長手方向の全域に亙って略一定になる。
　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。
　バンパービーム１９の本体部３１は以下のようにして製造される。図１０および図１１に示すように、バンパービーム１９の本体部３１をプレス成形する金型５５は、本体部３１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、本体部３１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にはリブやボスを成形する溝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および第３プリプレグ６０と、不連続繊維強化樹脂の第４プリプレグ６１とが予備加熱した状態で配置される。
　第２、第３プリプレグ５９，６０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４プリプレグ５８，６１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。予備加熱した第１～第４プリプレグ５８～６１を積層状態で金型５５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。
　雌型５６に対して雄型５７を下降させると、第２、第３プリプレグ５９，６０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、本体部３１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４プリプレグ５８，６１は容易に変形可能であるため、第２、第３プリプレグ５９，６０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、本体部３１の外表面の第２ボス３３ｉ…を同時に成形するとともに、本体部３１の外表面の一部（溝型断面部３３の底壁３３ｃの後面）に沿って薄い膜状に積層される。同様に、第２、第３プリプレグ５９，６０と雄型５７のコア５７ａとによって挟まれた第４プリプレグ６１はコア５７ａの溝５７ｂ…内に流入し、本体部３１の内表面の縦リブ３３ｆ…、ピン３３ｇ…および第１ボス３３ｈ…を同時に成形するとともに、本体部３１の内表面の内表面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、本体部３１を完成する。
　このようにして成形されたバンパービーム１９の本体部３１の中央部３１ａの断面構造は、第２、第３プリプレグ５９，６０から成形された第１連続繊維強化樹脂層５３Ａおよび第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを備え、その前面に第４プリプレグ６１から成形された不連続繊維強化樹脂層５４が積層され、その後面に第１プリプレグ５８から成形された不連続繊維強化樹脂層５４が積層されたものとなる（図５（Ａ）参照）。
　一方、バンパービーム１９の本体部３１の車体固定部３１ｂ，３１ｂの断面構造は、第３プリプレグ６０から成形される第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを備えないため、第２プリプレグ５９から成形された第１連続繊維強化樹脂層５３Ａの前面および後面に不連続繊維強化樹脂層５４，５４が積層されたものとなる（図５（Ｂ）参照）。
　図３の円内に拡大して示すように、第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂの第１の連続繊維６２…および第２の連続繊維６３…のうち、第１の連続繊維６２…は車幅方向に配向され、第２の連続繊維６３…は前後方向ないし上下方向に配向される。また不連続繊維強化樹脂層５４，５４の不連続繊維６４…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、細くて高いリブやピン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、細くて高いリブやピン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本体部３１を成形することで、本体部３１の強度および成形性を両立させることができる。
　次に、図６～図９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。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は内側の連続繊維強化樹脂層５３と、その両面に積層された不連続繊維強化樹脂層５４，５４とで構成される。かかる構造の上部部材５１は、図１０および図１１で説明したバンパービーム１９の本体部３１と同様の方法でプレス成形される。
　上部部材５１は、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…が不連続繊維強化樹脂で形成され（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６５…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。
　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）。
　図６および図８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８および図９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、連続繊維強化樹脂層５３の上下両面に不連続繊維強化樹脂層５４，５４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、連続繊維強化樹脂層５３の片面だけに不連続繊維強化樹脂層５４を積層した２層構造である。
　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は先端側が前方に倒れるように傾斜している（図７参照）。
　次に、図６～図８に基づいてフロントサイドフレーム前部１４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６５…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。
　バンパービーム１９が歩行者の脚部等に衝突して軽い衝突荷重が入力すると、初期荷重吸収部３２…の縦リブ３２ｂ…および横リブ３２ｃ…が圧壊して衝撃吸収性能を発揮する。自動車との前面衝突等により大きな衝突荷重が入力すると、バンパービーム１９の本体部３１およびバンパービームエクステンション１８が圧壊して衝撃吸収性能を発揮する。その際に、本体部３１の溝型断面部３３，３３の前端に初期荷重吸収部材３２…を結合して閉断面化したので、溝型断面部３３，３３を薄肉にして軽量化を図りながらバンパービーム１９の曲げ強度を確保することができる。
　バンパービーム１９は車幅方向に一定の高さを有するので、ヘッドライト等の配置がバンパービーム１９との干渉によって妨げられることがない。またバンパービーム１９の本体部３１の第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂは車幅方向に配向された第１の連続繊維６２…を補強材として含むため（図３参照）、衝突荷重に対するバンパービーム１９の強度を確保することができる。しかも第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂは、車幅方向に配向された第１の連続繊維６２…に対して直交する方向に配向された第２の連続繊維６３…を補強材として含むので（図３参照）、その第２の連続繊維６３…によりバンパービーム１９の曲げ強度を更に高めることができる。
　またバンパービーム１９の本体部３１は上壁３３ａ、底壁３３ｃおよび下壁３３ｂが連続して前方に向けて開放する上下２個の溝型断面部３３，３３を備え、各溝型断面部３３の上下方向幅Ｗを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くするとともに、各溝型断面部３の前後方向深さＤを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて浅くしたので（図５参照）、車幅方向の各位置において本体部３１の断面形状の上下方向への展開長さが一定になって長方形の第２、第３プリプレグ５９，６０からバンパービーム１９の本体部３１を成形することが可能となり、第２、第３プリプレグ５９，６０の歩留りが向上させてコストダウンを図ることができる。
　しかも第２の連続繊維６３…を含むことで第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂは第１の連続繊維６２…に対して直交する方向（上下方向および前後方向）に伸び難くなるが、溝型断面部３３，３３の上下方向幅Ｗおよび前後方向深さＤを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くて浅くしたことにより、金型５５によるプレス成形時に第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂを上下方向および前後方向に引き伸ばす必要がなくなり、バンパービーム１９の成形が容易になる。
　更に、バンパービーム１９の前後方向寸法が車幅方向両端部で小さくなるため、バンパービーム１９の車幅方向両端部に丸みを持たせて美観を高めることができるだけでなく、狭い場所での旋回時にバンパービーム１９の車幅方向両端部が障害物と接触し難くすることができる。
　また溝型断面部３３の上壁３３ａ、底壁３３ｃおよび下壁３３ｂを不連続繊維強化樹脂製の縦リブ３３ｆ…で接続したので、衝突荷重の入力時に溝型断面部３３が口開きするのを防止して衝撃吸収性能を高めるとともに、重量の増加を最小限に抑えながらバンパービーム１９の捩じり強度を高めることができる。このとき、縦リブ３３ｆ…の上下方向中間部に前方に向けて開放する切欠き３３ｊ…を形成したので、プレス成形時に不連続繊維６４…を縦リブ３３ｆ…の全体に確実に充填して強度を高めることができる。
　また溝型断面部３３の底壁３３ｃ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に固定したので、バンパービームエクステンション１８に対するバンパービーム１９の固定が容易になるだけでなく、バンパービーム１９に入力した衝突荷重をバンパービームエクステンション１８に確実に伝達することが可能となる。
　またバンパービーム１９は上下２個の溝型断面部３３，３３を備え、各々の溝型断面部３３に、バンパービームエクステンション１８に対する固定部である第１、第２ボス３３ｈ…，３３ｉ…と、上壁３３ａ、底壁３３ｃおよび下壁３３ｂを接続する不連続繊維強化樹脂製の縦リブ３３ｆ…とを設けたので、バンパービーム１９の車幅方向端部にオフセット衝突の衝突荷重が入力したときに、上下２個の溝型断面部３３，３３の後面間には縦リブ３３ｆ…が存在しないため、上下２個の溝型断面部３３，３３は第１、第２ボス３３ｈ…，３３ｉ…が破壊して上下方向に拡開するように変形する。その結果、バンパービーム１９の本体部３１は受圧荷重を増加しながら端部から順次破壊して衝撃吸収を行うとともに、衝突荷重が入力した車幅方向端部と衝突荷重が入力しない車幅方向中央部とが分離するように破壊して更なる衝撃吸収が可能になる。
　またバンパービーム１９の本体部３１は、中央部３１ａおよび車体固定部３１ｂ，３１ｂを構成する第１連続繊維強化樹脂層５３Ａと、第１連続繊維強化樹脂層５３Ａに積層されて中央部３１ａを構成する第２連続繊維強化樹脂層５１Ｂとからなるので、本体部３１の連続繊維強化樹脂層の厚さを中央部３１ａおよび車体固定部３１ｂ，３１ｂで容易に変化させることができるだけでなく、第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの端部における段差を不連続繊維強化樹脂層５４で覆って平滑化することで、中央部３１ａから車体固定部３１ｂ，３１ｂに向かって強度が漸減するバンパービーム１９を容易に得ることができる（図４参照）。
　しかも第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂは最も車幅方向内側の第１、第２ボス３３ｈ，３３ｉに重なるので、つまり第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの車幅方向外端は、最も車幅方向内側の第１、第２ボス３３ｈ，３３ｉよりも更に車幅方向外側まで延びるので（図４参照）、バンパービーム１９の中央部に入力した衝突荷重を第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを介して最も車幅方向内側の第１、第２ボス３３ｈ，３３ｉからバンパービームエクステンション１８に効率的に伝達し、バンパービームエクステンション１８にて吸収することが可能となる。
　また車体固定部３１ｂ，３１ｂは第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを持たないため、第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを持つ中央部３１ａよりも強度が低くなるが、車体固定部３１ｂ，３１ｂはバンパービームエクステンション１８，１８を介してフロントサイドフレーム前部１４，１４に固定されるので、バンパービームエクステンション１８，１８で車体固定部３１ｂ，３１ｂを補強してバンパービーム１９の強度を車幅方向に均一化することができる。
第２の実施の形態
　次に、図１２および図１３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１９の本体部３１は、Ｕ字状断面を有する２個の溝型断面部３３，３３を上下に２個連続させてＷ字状断面を構成しているが、第２の実施の形態のバンパービーム１９の本体部３１は、コ字状断面を有する１個の溝型断面部３３を備える。
　本体部３１の断面構造は第１の実施の形態と同じであり、第１～第４プリプレグ５８～６１を金型５５でプレス成形することで、第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂの両面に不連続繊維強化樹脂層５４，５４が積層される。本体部３１の中央部３１ａでは、第１、第２連続繊維強化樹脂層５３Ａ，５３Ｂの両面に不連続繊維強化樹脂層５４，５４が積層されるが、本体部３１の車体固定部３１ｂ，３１ｂでは、第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂを備えず、第１連続繊維強化樹脂層５３Ａの両面に不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層される。第１の実施の形態の溝型断面部３３の内面には縦リブ３３ｆ…だけが形成されるが、第２の実施の形態の溝型断面部３３の内面には縦リブ３３ｆ…と直交して車幅方向に延びる横リブ３３ｋが形成される。
　第１の実施の形態と同様に、本体部３１の中央部３１ａの全域において、溝型断面部３３の断面形状は車幅方向に概ね一定である。しかしながら、本体部３１の車体固定部３１ｂでは、溝型断面部３３の上下方向幅Ｗが車幅方向外側に向かって次第に大きくなり、前後方向深さＤが車幅方向外側に向かって次第に小さくなる。その結果、バンパービーム１９の本体部３１の断面の展開長さ、つまり断面のコ字形状を上下方向に引き伸ばした長さは、バンパービーム１９の長手方向の全域に亙って略一定になる。
　第２の実施の形態によっても、前述した第１の実施の形態と同様に作用効果を達成することができる。特に、溝型断面部３３の第１連続繊維強化樹脂層５３Ａおよび第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの各々は少なくとも２層に積層された連続繊維を含み、上壁３３ａ、底壁３３ｃおよび下壁３３ｂを不連続繊維からなる縦リブ３３ｆ…で接続したので、衝突荷重の入力時に縦リブ３３ｆ…により２層の連続繊維が層間剥離するのを抑制して衝撃吸収性能を高めることができる。
第３の実施の形態
　次に、図１４および図１５に基づいて本発明の第３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１９は、車体固定部３１ｂ，３１ｂが第１連続繊維強化樹脂層５３Ａの１層構造であり、中央部３１ａが第１連続繊維強化樹脂層５３Ａおよび第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの２層構造であるが、図１５に示すように、第３の実施の形態のバンパービーム１９は、中央部３１ａの第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの前面の中央部に更に第３連続繊維強化樹脂層５３Ｃを積層して３層構造にしたものである。第１連続繊維強化樹脂層５３Ａの車幅方向寸法が最も長く、次いで第２連続繊維強化樹脂層５３Ｂの車幅方向寸法が長く、第３連続繊維強化樹脂層５３Ｃの車幅方向寸法が最も短くなる。
　図１４は、バンパービーム１９を車幅方向両端部が固定された梁と見做し、その車幅方向中央部に荷重を加えたときの曲げモーメントの分布を示すものである。同図から明らかなように、バンパービーム１９の曲げモーメントの分布は、車幅方向中央部で最大となり、そこから車幅方向両端部に向かって漸減する。よって、バンパービーム１９の車幅方向中央部に第３連続繊維強化樹脂層５３Ｃを積層して３層構造にすることで曲げ強度を最も高くし、そこから車幅方向両端部に向かって２層構造→１層構造として曲げ強度を漸減することで、バンパービーム１９を全長に亙って３層構造とする場合に比べて、高価なカーボン繊維の使用量を減らしてコストダウンを図るとともに重量の軽減を図りながら、バンパービーム１９の必要な強度を確保することができる。
　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、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。
　また本発明の繊維強化樹脂は実施の形態のＣＦＲＰ（カーボンファイバー強化樹脂）に限定されず、グラスファイバー強化樹脂やアラミドファイバー強化樹脂等であっても良い。
　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。

Claims (16)

  1. 　車幅方向に一定の高さを有するバンパービーム（１９）が、少なくとも車幅方向に配向された第１の連続繊維（６２）を補強材とするプリプレグ（５９，６０）から成形された連続繊維強化樹脂層（５３Ａ，５３Ｂ）を備える自動車のバンパービーム構造であって、　前記バンパービーム（１９）は上壁（３３ａ）、底壁（３３ｃ）および下壁（３３ｂ）が連続して前後方向外側に向けて開放する溝型断面部（３３）を備え、前記溝型断面部（３３）の上下方向幅を車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて広くするとともに、前記溝型断面部（３３）の前後方向深さを車幅方向両端側で車幅方向中央側に比べて浅くしたことを特徴とする自動車のバンパービーム構造。
  2. 　前記連続繊維強化樹脂層（５３Ａ，５３Ｂ）は、前記第１の連続繊維（６２）に対して直交する方向に配向された第２の連続繊維（６３）を補強材として含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車のバンパービーム構造。
  3. 　前記溝型断面部（３３）の上壁（３３ａ）、底壁（３３ｃ）および下壁（３３ｂ）を不連続繊維強化樹脂製の縦リブ（３３ｆ）で接続したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車のバンパービーム構造。
  4. 　前記縦リブ（３３ｆ）の上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠き（３３ｊ）を形成したことを特徴とする、請求項３に記載の自動車のバンパービーム構造。
  5. 　前記溝型断面部（３３）の底壁（３３ｃ）をバンパービームエクステンション（１８）の前後方向外端に固定したことを特徴とする、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の自動車のバンパービーム構造。
  6. 　前記バンパービーム（１９）は単一の前記溝型断面部（３３）を備え、前記連続繊維強化樹脂層（５３Ａ，５３Ｂ）は少なくとも２層に積層された連続繊維（６２，６３）を含み、前記溝型断面部（３３）の上壁（３３ａ）、底壁（３３ｃ）および下壁（３３ｂ）を不連続繊維強化樹脂製の縦リブ（３３ｆ）で接続したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車のバンパービーム構造。
  7. 　前記バンパービーム（１９）は上下２個の前記溝型断面部（３３）を備え、各々の前記溝型断面部（３３）に、バンパービームエクステンション（１８）に対する固定部（３３ｈ，３３ｉ）と、前記上壁（３３ａ）、前記底壁（３３ｃ）および前記下壁（３３ｂ）を接続する不連続繊維強化樹脂製の縦リブ（３３ｆ）とを設けたことを特徴とする、請求項１に記載の自動車のバンパービーム構造。
  8. 　前記バンパービーム（１９）は、車幅方向中央に位置する中央部（３１ａ）と、前記中央部（３１ａ）の車幅方向両側に位置して車体に固定される二つの車体固定部（３１ｂ）とを備えてプレス成形されるとともに、前記連続繊維強化樹脂層（５３Ａ，５３Ｂ）の表面を覆う不連続繊維強化樹脂層（５４）を備え、
    　前記連続繊維強化樹脂層（５３Ａ，５３Ｂ）は、前記中央部（３１ａ）および前記二つの車体固定部（３１ｂ）を構成する第１連続繊維強化樹脂層（５３Ａ）と、前記第１連続繊維強化樹脂層（５３Ａ）よりも短い車幅方向寸法で該第１連続繊維強化樹脂層（５３Ａ）に積層されて前記中央部（３１ａ）を構成する第２連続繊維強化樹脂層（５３Ｂ）とからなることを特徴とする、請求項１に記載の自動車のバンパービーム構造。
  9. 　前記バンパービーム（１９）は上壁（３３ａ）、底壁（３３ｃ）および下壁（３３ｂ）を有して車幅方向外側に向かって開放する溝型断面部（３３）を備え、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）は前記上壁（３３ａ）、前記底壁（３３ｃ）および前記下壁（３３ｂ）を接続する縦リブ（３３ｆ）を備えることを特徴とする、請求項８に記載の自動車のバンパービーム構造。
  10. 　前記縦リブ（３３ｆ）の上下方向中間部に前後方向外側に向けて開放する切欠き（３３ｊ）を形成したことを特徴とする、請求項９に記載の自動車のバンパービーム構造。
  11. 　前記車体固定部（３１ｂ）はバンパービームエクステンション（１８）に締結される複数の締結部（３３ｈ，３３ｉ）を備え、前記締結部（３３ｈ，３３ｉ）は前記溝型断面部（３３）の底壁（３３ｃ）に形成されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の自動車のバンパービーム構造。
  12. 　前記第２連続繊維強化樹脂層（５３Ｂ）は最も車幅方向内側の前記締結部（３３ｈ，３３ｉ）に重なることを特徴とする、請求項１１に記載の自動車のバンパービーム構造。
  13. 　前記車体固定部（３１ｂ）は前記バンパービームエクステンション（１８）を介して車体フレーム（１４）の前後方向外端に固定されることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の自動車のバンパービーム構造。
  14. 　前記溝型断面部（３３）の前後方向外端に初期荷重吸収部材（３２）を結合して閉断面化したことを特徴とする、請求項９～請求項１３の何れか１項に記載の自動車のバンパービーム構造。
  15. 　前記第１連続繊維強化樹脂層（５３Ａ）および前記第２連続繊維強化樹脂層（５３Ｂ）は、相互に直交する二つの方向に配向された連続繊維（６２，６３）を含むことを特徴とする、請求項８～請求項１４の何れか１項に記載の自動車のバンパービーム構造。
  16. 　前記第２連続繊維強化樹脂層（５３Ｂ）の車幅方向中央部に、該第２連続繊維強化樹脂層（５３Ｂ）よりも短い車幅方向寸法で第３連続繊維強化樹脂層（５３Ｃ）を積層したことを特徴とする、請求項８～請求項１５の何れか１項に記載の自動車のバンパービーム構造。
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