WO2017086205A1

WO2017086205A1 - 車両の衝撃吸収部材構造

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Publication number: WO2017086205A1
Application number: PCT/JP2016/083075
Authority: WO
Inventors: 力河村; 常規嶋中; 弘明竹下; 剛史西原; 隆之木村; 一孝石倉
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2017-05-26
Also published as: CN107921920B; DE112016004866T5; JPWO2017086205A1; JP6610677B2; US20180257589A1; US10604094B2; CN107921920A

Abstract

左右１対のリヤサイドフレーム１と、前後方向に連続して延びるように配列された複数の第１炭素繊維５１を含む左右１対のクラッシュカン１０と、１対のリヤサイドフレーム１の先端部に１対のクラッシュカン１０を介して取り付けられたバンパレイン３とを備えた車両Ｖの衝撃吸収部材構造であって、クラッシュカン１０が、前後に延びる側壁部１１と、側壁部１１に連なり且つバンパレイン３を取り付けるための取付部１２ａが形成された先端壁部１２とを備えた開断面部材に形成されている。

Description

車両の衝撃吸収部材構造

　本発明は、前後方向に連続して延びる複数の強化繊維を含む左右１対の繊維強化樹脂製衝撃吸収部材の先端部に取り付けられたバンパレインフォースメントを備えた車両の衝撃吸収部材構造に関する。

　従来より、車体前部又は後部において、左右１対のフロントサイドフレーム又は左右１対のリヤサイドフレームが設けられ、これらサイドフレームの先端部に、衝突時の衝撃エネルギを吸収可能な左右１対のクラッシュカン（クラッシュボックスともいう）を介して車幅方向に延びるバンパレインフォースメントを取り付ける構造が知られている。
　これら１対のクラッシュカンは、通常、金属材料によって成形され、車両衝突時には、軸方向に圧縮破壊されることにより車室に伝達される衝撃エネルギを吸収している。

　クラッシュカンは、大型部品であるため、車体重量の軽量化を狙いとして、繊維強化樹脂成形体で構成することも知られている。
　強化材として使われる強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等があり、母材（マトリックス）と組み合わせることによって繊維強化樹脂が形成されている。
　このような繊維強化樹脂では、強化繊維が強度等の力学的特性を分担し、母材樹脂が繊維間の応力伝達機能と繊維の保護機能を分担している。
　特に、炭素繊維樹脂（Carbon-Fiber-Reinforced-Plastic： CFRP）は、高比強度（強度／比重）と高比剛性（剛性／比重）、所謂軽さと強度・剛性とを併せ持つ特性であるため、航空機や車両等の構造材料として広く使用に供されている。

　特許文献１の衝撃吸収部材は、合成樹脂と炭素繊維からなる複合材料製衝撃吸収部材であって、衝撃破壊温度が、この樹脂のガラス転移温度の－１５℃以上＋５０℃以下の範囲に設定されている。これにより、高いエネルギ吸収性能を確保している。
　この衝撃吸収部材の構造では、筒形状、円柱形状、閉断面状角柱形状等が開示されている。

　衝撃吸収部材に要求される性能は、エネルギ吸収量（以下、ＥＡ（Energy Absorption）量という）が大きいことであり、更には、逐次的に圧縮破壊が進行する逐次破壊によって安定的に衝撃エネルギを吸収することである。

特開２００４－１１６５６４号公報

　また、本出願人は、車両衝突時に逐次破壊可能な炭素繊維樹脂構造体を検討している（特願２０１５－１１７５２０号）。
　本出願人が検討する炭素繊維樹脂構造体は、圧縮荷重入力方向に炭素繊維が延びるように配列された複数の第１炭素繊維層と、これら第１炭素繊維層の炭素繊維に交差して炭素繊維が延びるように配列された複数の第２炭素繊維層とを備え、圧縮荷重が入力されたとき、繊維強化樹脂板材の厚さ方向両端部分を圧縮荷重入力方向に交差する方向に炭素繊維が延びる第２炭素繊維層を介して夫々剥離させるように、繊維強化樹脂板材の厚さ方向一端側近傍部分と他端側近傍部分とに１以上の第２炭素繊維層を夫々配設している。
　これにより、第２炭素繊維層を境界部分として、第２炭素繊維層よりも板厚方向内側の第１炭素繊維層によって柱状のピラー部を形成することができ、第２炭素繊維層よりも板厚方向外側の第１炭素繊維層によって枝状のフロンズ部を形成することができる。

　この炭素繊維樹脂構造体は、車両衝突時、繊維強化樹脂の厚さ方向両端部を確実且つ安定的に逐次破壊させることができ、ＥＡ量を増加することができる。
　しかし、繊維強化樹脂による逐次破壊がＥＡ量に有効に寄与できない虞がある。
　一般に、クラッシュカンの基端部は、サイドフレームの先端部にセットプレート等を介してボルト締結されていることから、繊維強化樹脂を用いてクラッシュカンを形成した場合、クラッシュカンの基端側部分にボルト穴の形成に伴う繊維切断部分が形成される。

　そして、クラッシュカンの基端側部分に繊維切断部分が形成されると、車両衝突時、支持側端部である基端側部分と圧縮荷重入力方向側端部である先端側部分との強度差に基づき、繊維切断部分が破壊の起点となって先端側部分の破壊よりも基端側部分の破壊が早く開始されてしまう可能性がある。
　この基端側部分の破壊が早く開始されるという破壊現象は、ボルト穴によって繊維切断部分が形成されていない場合であっても、構造的要因からも発生する可能性がある。
　クラッシュカンの基端側部分の破壊が早く開始された場合、基端側部分の破壊が集中的に進行し、クラッシュカンの軸心方向と圧縮荷重入力方向とがずれてしまい、結果的に、衝突時の圧縮荷重によってクラッシュカンを潰し切ることができない虞がある。

　また、クラッシュカンが車体前後方向に延びる閉断面部材に形成された場合、車両衝突時、逐次破壊された繊維強化樹脂、所謂樹脂残骸がクラッシュカンの内部に蓄積されてしまい、クラッシュカン自体としては、まだ、性能上の余裕があるにも拘らず、逐次破壊された繊維強化樹脂によってクラッシュカンの逐次破壊性能が阻害される虞もある。
　即ち、逐次破壊を用いて衝撃エネルギ吸収を図るクラッシュカンにおいて、安定したＥＡ性能を確保するには構造上改善の余地がある。

　本発明の目的は、車両衝突時、安定したＥＡ性能を確保することができる車両の衝撃吸収部材構造等を提供することである。

　第１の発明は、車体前後方向先端側部分に配設され且つ前後方向に連続して延びるように配列された複数の強化繊維を含む左右１対の繊維強化樹脂製衝撃吸収部材と、前記１対の衝撃吸収部材の先端部に取り付けられた車幅方向に延びるバンパレインフォースメントとを備えた車両の衝撃吸収部材構造において、前記衝撃吸収部材が、前記バンパレインフォースメントを取り付けると共に先端部に形成された先端壁部を備えた開断面部材に形成されていることを特徴としている。

　第１の発明によれば、車体前後方向に連続して延びるように配列された複数の強化繊維を含む左右１対の繊維強化樹脂製衝撃吸収部材を有するため、車両衝突時、衝撃吸収部材の逐次破壊を用いて衝撃エネルギを吸収することができる。
　衝撃吸収部材が、バンパレインフォースメントを取り付けると共に先端部に形成された先端壁部を備えた開断面部材に形成されているため、車両衝突時、逐次破壊された繊維強化樹脂を衝撃吸収部材内部に蓄積することなく、外部に排出することができ、衝撃吸収部材を潰し切ることができる。

　第２の発明は、第１の発明において、前記衝撃吸収部材は、車体前後方向に連続して延びるように配列され且つ衝撃吸収部材に含まれる強化繊維の大部分を構成する複数の第１強化繊維と、前記第１強化繊維の延びる方向と交差する方向に連続して延びるように配列された複数の第２強化繊維とを有し、前後方向に直交する縦断面視にて複数の曲線部が形成されていることを特徴としている。
　この構成によれば、第１強化繊維に相当する部分が剥離破壊するとき、第２強化繊維が第１強化繊維の間にファイバーブリッジを形成するため、第２強化繊維が引張荷重によって切断される切断エネルギを衝撃エネルギ吸収に用いることができる。

　第３の発明は、第２の発明において、前記複数の曲線部は複数の部分円弧形状であることを特徴としている。
　この構成によれば、第２強化繊維に対して均等に引張荷重を作用させることができ、更に衝撃エネルギを吸収することができる。

　第４の発明は、第１～第３の発明のいずれかにおいて、前記衝撃吸収部材は、前記先端部側程上下幅が小さくなるように形成されていることを特徴としている。
　この構成によれば、車両衝突時、先端部分の単位面積当たりの入力荷重を基端側部分の単位面積当たりの入力荷重よりも大きくすることができ、先端部分に逐次破壊の起点を確実に形成することができる。

　第５の発明は、第２の発明において、前記複数の第２強化繊維が前記１対の衝撃吸収部材の厚さ方向両端近傍部分に夫々配設されていることを特徴としている。
　この構成によれば、車両衝突時、繊維強化樹脂に形成されるフロンズ部を薄くすることにより幅の大きなピラー部を安定的に形成し、ＥＡ性能を高くすることができる。

　本発明の車両の衝撃吸収部材構造によれば、車両衝突時、衝撃吸収部材の先端部分から基端側部分に亙って逐次破壊を進行させることができ、安定したＥＡ性能を確保することができる。

実施形態１に係る衝撃吸収部材構造を備えた車両の車体後部の斜視図である。左側車体後部の平面図である。左側車体後部の側面図である。クラッシュカンの後端側部分周辺の斜視図である。クラッシュカンの前端側部分周辺の斜視図である。クラッシュカンの側面図である。クラッシュカンを斜め前方から視た斜視図である。図６のVIII－VIII線断面図である。図８の要部拡大図である。図２のX－X線断面図である。図３のXI－XI線断面図である。図３のXII－XII線断面図である。外側ブラケットの図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は平面図である。内側ブラケットの図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は平面図である。クラッシュカン、外側ブラケット、内側ブラケット、及びボルト取付部材の分解斜視図である。実施形態２に係る衝撃吸収部材構造を備えた車両の車体後部の斜視図である。クラッシュカンの後端側部分周辺の斜視図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　以下の説明は、本発明を車両の車体後部における衝撃吸収部材構造に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
　尚、図において、矢印Ｆは前方を示し、矢印Ｌは左方を示し、矢印Ｕは上方を示すものとして説明する。

　（実施形態１）
　以下、本発明の実施形態１について図１～図１５に基づいて説明する。
　図１～図３に示すように、車両Ｖは、左右１対のリヤサイドフレーム１と、これら１対のリヤサイドフレーム１の間を掛け渡すように設けられたフロアパネル２と、バンパフェイシャ（図示略）に後側外周部分を覆われ且つ左右に延びるバンパレインフォースメント（以下、バンパレインと省略する）３と、１対のリヤサイドフレーム１とバンパレイン３との間に配設された左右１対のクラッシュカン１０（衝撃吸収部材）と、これら１対のクラッシュカン１０を１対のリヤサイドフレーム１に夫々取り付けるための左右１対の外側ブラケット２０及び左右１対の内側ブラケット３０等を備えている。
　尚、上記左右１対の部材は、何れも左右対称構造であるため、以下、主に左側の部材について説明する。

　リヤサイドフレーム１は、アルミ合金材料を押出成形にて一体部品として成形されている。このリヤサイドフレーム１は、フロアパネル２等を支持すると共に略水平状に前後方向直線状に延びる閉断面を構成している。
　リヤサイドフレーム１は、断面略台形状に形成され、左右方向に直交する外壁部１ａと、この外壁部１ａの右側位置において平行状に配置され且つ外壁部１ａよりも上下幅が大きい内壁部１ｂと、外壁部１ａと内壁部１ｂの上端部同士を連結する上壁部１ｃと、外壁部１ａと内壁部１ｂの下端部同士を連結する下壁部１ｄを備えている。
　上壁部１ｃは左側程下方に移行するように傾斜状に形成され、下壁部１ｄは左側程上方に移行するように傾斜状に形成されている。

　図１～図３，図５，図１０，図１５に示すように、上壁部１ｃ及び下壁部１ｄの後端側部分（先端側部分）には、上下１対のボルト取付部材４０が夫々配設されている。
　上下１対のボルト取付部材４０は、水平面に対して面対称構造であるため、主に上側のボルト取付部材４０について説明する。
　ボルト取付部材４０は、本体部４１と、この本体部４１の後端側部分に固定され且つ本体部４１の後端部から後方に延びる２本のボルト部４２等を備えている。

　本体部４１は、アルミ合金材料により２つの筒状体が所定間隔離隔して隣接するように一体形成され、その底部が上壁部１ｃの後端側部分に溶接にて接合されている。
　図１０に示すように、本体部４１の後端部は、上壁部１ｃの後端部よりも後側に突出するように配置されている。本体部４１の前端部分には、前側壁部４１ａ（基端側壁部）が形成されている。この前側壁部４１ａは、前側程上壁部１ｃに近接するように傾斜状に構成されている。それ故、本体部４１の天井部分の前後長は底部分の前後長よりも短く形成され、上壁部１ｃの後端部よりも後側に位置する底部分の前後長は上壁部１ｃの後端部よりも前側に位置する底部分の前後長よりも短く形成されている。

　２本のボルト部４２は、それらの外周部分にナット４３と螺合可能なねじ部が夫々形成され、上壁部１ｃの傾斜方向に沿って略平行状に隣り合って配設されている。
　これらのボルト部４２の前端側部分は、前端部が上壁部１ｃの後端部に対応する位置に配置されるように本体部４１の内部に夫々固着されている。
　これにより、ボルト部４２の支持強度と本体部４１の接合強度とを確保しながら、ボルト取付部材４０の小型軽量化を図っている。
　下側のボルト取付部材４０は、上側のボルト取付部材４０と水平面に対して面対称構造であるため、詳細な説明を省略する。

　次に、フロアパネル２及びバンパレイン３について説明する。
　図１に示すように、フロアパネル２は、前端側部分にリヤシート（図示略）が搭載され、後端側部分にスペアタイヤ（図示略）を格納可能なスペアタイヤパン２ａが形成されている。このフロアパネル２の左右両端部分は、１対のリヤサイドフレーム１の夫々の内壁部１ｂに溶接にて接合されている。スペアタイヤパン２ａは、フロアパネル２の荷室に対応する部位において下方に凹入するように形成されている。
　図１～図５に示すように、バンパレイン３は、アルミ合金材料を押出成形にて一体部品として成形されている。
　このバンパレイン３は、略水平状に左右に延びる閉断面を構成し、平面視にて中央部分が後方に突出した緩湾曲状に形成されている。
　図１２に示すように、バンパレイン３の前側壁部の左右両端側部分には上下１対のボルト穴３ａが夫々形成され、後側壁部の左右両端側部分には締結作業用の上下１対の作業穴３ｂが夫々形成されている。

　次に、クラッシュカン１０について説明する。
　クラッシュカン１０は、長繊維である炭素繊維を強化材とした炭素繊維樹脂（CFRP）成形体を成形することにより（例えばＲＴＭ法）、右側（車幅方向内側）部分が開放された開断面部材として一体形成されている。
　ＲＴＭ法とは、炭素繊維のプリフォームを上下分離可能な成形型のキャビティ内にセットし、このキャビティ内に溶融させた合成樹脂を射出する成形方法である。

　図６～図８，図１５に示すように、クラッシュカン１０は、前後に延びる側壁部１１と、この側壁部１１の後端部から右方に折り曲けられた先端壁部１２と、側壁部１１の前端部から右方に折り曲けられたフランジ部１３等を備えている。
　側壁部１１は、略部分円錐状に構成され、前後方向に直交する縦断面にて中段部分が左方に膨出することにより右方に開口するように形成されている。
　これにより、車両衝突時、逐次破壊された炭素繊維樹脂をクラッシュカン１０の外部に排出することができ、クラッシュカン１０を潰し切ることができる。

　図６～図８に示すように、側壁部１１は、略部分円錐状の上側湾曲部１１ａと、上下に配置された２つの略部分円筒状の中間湾曲部１１ｂと、略部分円錐状の下側湾曲部１１ｃを備えている。
　上側湾曲部１１ａ及び下側湾曲部１１ｃは、前後方向に直交する縦断面が部分円弧形状に形成され、その直径は後側程小さくなるように形成されている。
　上下２つの中間湾曲部１１ｂは、前後方向に直交する縦断面が部分円弧形状に夫々形成され、それらの直径は前後に亙って略一定に夫々形成されている。
　それ故、側壁部１１は、側面視にて、前側程上下幅が大きくなるように形成されている。

　図８に示すように、上側湾曲部１１ａの下端部が上側中間湾曲部１１ｂの上端部に角部を形成することなく湾曲状に連なり、下側湾曲部１１ｃの上端部が下側中間湾曲部１１ｂの下端部に角部を形成することなく湾曲状に連なっている。
　上側湾曲部１１ａの下端部と下側中間湾曲部１１ｂの上端部とが湾曲状に連なっているため、側壁部１１の中段部分には右方に凹入した前後に延びる凹部が形成されている。

　ここで、クラッシュカン１０を形成する炭素繊維樹脂について説明する。
　図９に示すように、炭素繊維樹脂に含まれる炭素繊維の大部分に相当する第１炭素繊維５１は、炭素繊維樹脂成形体の前端から後端に亙って連続して一様に延びる単繊維（フィラメント）が所定数（例えば１２ｋ）束ねられた繊維束（トウ）で構成され、炭素繊維樹脂に含まれる炭素繊維の一部に相当する第２炭素繊維５２は、炭素繊維樹脂成形体の上端から下端に亙って連続して一様に延びる単繊維が所定数束ねられた繊維束で構成されている。炭素繊維の単繊維の直径は、例えば７～１０μｍである。炭素繊維樹脂成形体の母材５３には、熱硬化性エポキシ系合成樹脂が使用されている。

　図９に示すように、第１炭素繊維５１は、側壁部１１の厚さ方向左端及び右端に１層ずつ配置され、それらの内側に第１炭素繊維５１に直交する第２炭素繊維５２を２層ずつ配置している。そして、左右両第２炭素繊維５２の間に複数層の第１炭素繊維５１が配置されている。これにより、車両衝突時、厚さ方向両端部に配置された第１炭素繊維５１に相当する部分にフロンズ部の機能を持たせることができ、厚さ方向中間部分に配置された第１炭素繊維５１に相当する部分にピラー部の機能を夫々持たせることができる。
　それ故、側壁部１１に前後方向の圧縮荷重が作用した場合、フロンズ部に相当する第１炭素繊維５１部分がピラー部に相当する第１炭素繊維５１部分に先行して剥離破壊し、その後、ピラー部に相当する第１炭素繊維５１部分が圧縮破壊される。この剥離破壊と圧縮破壊とが、後端部（圧縮荷重入力側端部）から逐次前方に進行する逐次破壊が行われる。
　これにより、左右幅の大きなピラー部を安定的に形成し、大きなＥＡ量を確保している。
　しかも、フロンズ部に相当する第１炭素繊維５１部分が剥離破壊するとき、第２炭素繊維５２が複数の第１炭素繊維５１の間にファイバーブリッジを形成するため、引張荷重によって切断される第２炭素繊維５２の切断エネルギをエネルギ吸収に利用している。

　図１５に示すように、先端壁部１２は、側壁部１１の後端部の上端部から下端部に亙って前後方向の略全域を閉塞するように形成されている。
　これにより、バンパレイン３を介して入力された圧縮荷重は、先端壁部１２によって側壁部１１の後端部全域に一様に分散伝達される。
　図１２に示すように、先端壁部１２は、バンパレイン３の前側壁部に沿うように側壁部１１の後端部から折り曲げられ、側壁部１１と先端壁部１２との交差角度θが鈍角、具体的には９０°～１２０°の範囲に設定されている。この交差角度θは、好ましくは、９５°～１１５°の範囲であり、本実施形態では、約１００°に設定されている。
　これにより、バンパレイン３から先端壁部１２に前後方向の圧縮荷重が入力したとき、側壁部１１と先端壁部１２との境界部分（角部分）に入力した荷重を集中的に作用させて破壊起点を生成している。

　先端壁部１２では、側壁部１１からの第１炭素繊維５１が先端壁部１２の右端部まで延長されているため、第１炭素繊維５１が略一様に左右方向に延びるように配設されている。
　図４，図１２，図１５に示すように、先端壁部１２には、バンパレイン３を装着するために上下１対の取付部１２ａ（開口部）が形成されている。
　それ故、上下１対の取付部１２ａの周辺では、第１炭素繊維５１が切断された繊維切断部分が形成されており、バンパレイン３の支持強度が低下している。
　そこで、取付部１２ａには、ボルト１５と螺合可能なナット部材１４を内嵌している。
　これにより、バンパレイン３の上下１対のボルト穴３ａに挿通された１対のボルト１５を先端壁部１２に内嵌されたナット部材１４に締結することにより、バンパレイン３をクラッシュカン１０の後端部に取り付けている。

　図７，図１０，図１１，図１５に示すように、フランジ部１３は、側壁部１１の前端部の上端部から下端部に亙って形成されている。このフランジ部１３は、側壁部１１の前端部から略直交するように右方（クラッシュカン１０の軸心方向）に向けて折り曲げられている。フランジ部１３では、側壁部１１からの第１炭素繊維５１がフランジ部１３の内側端部まで延長されているため、第１炭素繊維５１がクラッシュカン１０の軸心方向に対して略一様に放射方向に延びるように配設されている。

　次に、外側ブラケット２０及び内側ブラケット３０について説明する。
　図５，図１０，図１１，図１５に示すように、外側ブラケット２０及び内側ブラケット３０は、クラッシュカン１０の前端側部分（側壁部１１の前端側部分の一部及びフランジ部１３）をクラッシュカン１０の厚さ方向から挟み込んでリヤサイドフレーム１に支持されたボルト取付部材４０に固定するように構成されている。
　これにより、クラッシュカン１０の前端側部分に繊維切断部分を形成することなく、リヤサイドフレーム１にクラッシュカン１０を取り付けることができる。

　図１３（ａ）～図１３（ｄ）に示すように、外側ブラケット２０は、アルミ合金材料にて一体形成され、正面視にて略半円状の本体部２１と、傾斜部２２（外側傾斜部）と、取付部２３等を備えている。図１０，図１１に示すように、本体部２１は、縦断面略Ｌ字状に形成され、外側ブラケット２０及び内側ブラケット３０がクラッシュカン１０を挟持するとき、クラッシュカン１０の前端側部分の外周面に沿って面当接するように構成されている。

　傾斜部２２は、本体部２１の右端部から右側程前方に移行するように傾斜状に形成されている。この傾斜部２２は、後方に突出した上下１対のボス部２２ａと、これら１対のボス部２２ａに夫々形成された上下１対の締結穴２２ｂが設けられている。１対の締結穴２２ｂには、ボルト３３が螺合可能なねじ溝が形成されている。
　取付部２３は、本体部２１の放射方向外側に設けられている。この取付部２３は、本体部２１の上側位置及び下側位置に左右１対のボルト穴２３ａを夫々有している。
　これらのボルト穴２３ａは、クラッシュカン１０をリヤサイドフレーム１に取り付けるとき、ボルト取付部材４０のボルト部４２が夫々挿通可能な位置に形成されている。

　図１４（ａ）～図１４（ｄ）に示すように、内側ブラケット３０は、アルミ合金材料にて一体形成され、正面視にて略半円状の本体部３１と、傾斜部３２（内側傾斜部）等を備えている。図１０，図１１に示すように、本体部３１は、縦断面略Ｌ字状に形成され、外側ブラケット２０及び内側ブラケット３０がクラッシュカン１０を挟持したとき、クラッシュカン１０の前端側部分の内周面に沿って面当接するように構成されている。

　傾斜部３２は、本体部３１の右端部から右側程前方に移行するように傾斜状に形成されている。この傾斜部３２は、前方に突出した上下１対のボス部３２ａと、これら１対のボス部３２ａに夫々形成された上下１対のボルト穴３２ｂが設けられている。
　外側ブラケット２０及び内側ブラケット３０によってクラッシュカン１０を挟持するとき、各ボルト穴３２ｂに挿通されたボルト３３が締結穴２２ｂに締結されている。
　これにより、傾斜部２２と傾斜部３２が重畳されると共に、本体部２１と本体部３１が、側壁部１１の前端側部分の一部及びフランジ部１３に圧着され、クラッシュカン１０と外側ブラケット２０と内側ブラケット３０が一体的にユニット化される。

　図１５に基づき、クラッシュカン１０の組み付け手順について説明する。
　車体側において、準備工程として、リヤサイドフレーム１の上壁部１ｃ及び下壁部１ｄにボルト取付部材４０を夫々接合する。
　クラッシュカン１０の前端側部分の外周側に外側ブラケット２０を重ね合わせ、前端側部分の内周側に内側ブラケット３０を重ね合わせた後、ボルト３３をボルト穴３２ｂに挿通させて締結穴２２ｂに締結することにより、クラッシュカン１０はブラケット２０，３０と一体化されたクラッシュカンユニットを形成する。

　次に、クラッシュカンユニットをリヤサイドフレーム１に装着する。
　このとき、ボルト取付部材４０の本体部４１の底部がリヤサイドフレーム１の後端部よりも後方に突出しているため、外側ブラケット２０の本体部２１の外周部が本体部４１の底部に沿って前方に誘導され、ボルト部４２がボルト穴２３ａに挿通される。
　ボルト穴２３ａに挿通されたボルト部４２にナット４３を締結してクラッシュカンユニットをリヤサイドフレーム１に連結固定する。
　尚、バンパレイン３は、クラッシュカンユニットをリヤサイドフレーム１に締結固定する前に、予めクラッシュカン１０に連結しても良く、また、クラッシュカンユニットをリヤサイドフレーム１に締結固定した後にクラッシュカン１０に連結しても良い。

　次に、本実施形態の車両Ｖの衝撃吸収部材構造における作用、効果について説明する。
　この衝撃吸収部材構造によれば、前後方向に連続して延びるように配列された複数の第１炭素繊維５１を含む左右１対のCFRP製クラッシュカン１０を有するため、車両衝突時、クラッシュカン１０の逐次破壊を用いて衝撃エネルギを吸収することができる。
　クラッシュカン１０が、バンパレイン３を取り付けると共に先端部に形成された先端壁部１２を備えた開断面部材に形成されているため、車両衝突時、逐次破壊された繊維強化樹脂（CFRP）をクラッシュカン１０内部に蓄積することなく、外部に排出することができ、クラッシュカン１０を潰し切ることができる。

　クラッシュカン１０は、前後方向に連続して延びるように配列され且つクラッシュカン１０に含まれる強化繊維の大部分を構成する複数の第１炭素繊維５１と、第１炭素繊維５１の延びる方向と交差する方向に連続して延びるように配列された複数の第２炭素繊維５２とを有し、前後方向に直交する縦断面視にて複数の曲線部が形成されている。これにより、第１炭素繊維５１に相当する部分が剥離破壊するとき、第２炭素繊維５２が第１炭素繊維５１の間にファイバーブリッジを形成するため、第２炭素繊維５２が引張荷重によって切断される切断エネルギを衝撃エネルギ吸収に用いることができる。

　複数の曲線部は複数の部分円弧形状であるため、第２炭素繊維５２に対して均等に引張荷重を作用させることができ、更に衝撃エネルギを吸収することができる。

　クラッシュカン１０（側壁部１１）は、後側程上下幅が小さくなるように形成されているため、車両衝突時、側壁部１１の後端部分の単位面積当たりの入力荷重を前端側部分の単位面積当たりの入力荷重よりも大きくすることができ、後端部分に逐次破壊の起点を確実に形成することができる。

　複数の第２炭素繊維５２が１対のクラッシュカン１０の厚さ方向両端近傍部分に夫々配設されているため、車両衝突時、側壁部１１に形成されるフロンズ部を薄くすることにより幅の大きなピラー部を安定的に形成し、ＥＡ性能を高くすることができる。

　（実施形態２）
　次に、本発明の実施形態２について図１６及び図１７に基づいて説明する。ここでは、実施形態２のうち実施形態１と異なる部分を中心に説明し、実施形態１の説明と重複する説明は省略する。図１６は、実施形態２に係る衝撃吸収部材構造を備えた車両Ｖの車体後部の斜視図であって、実施形態１の図１に相当する図である。また、図１７は、実施形態２のクラッシュカン１０の後端側部分周辺の斜視図であって、実施形態１の図４に相当する図である。ただし、図４では左側のクラッシュカン１０を図示しているのに対し、図１７では右側のクラッシュカン１０を図示している。

　図１と図１６を対比してわかるように、本実施形態のクラッシュカン１０の開口方向は、実施形態１のクラッシュカン１０の開口方向と逆である。具体的には、本実施形態では、左側のクラッシュカン１０は前後方向に直交する縦断面にて左方に開口するように形成されており、右側のクラッシュカン１０は前後方向に直交する縦断面にて右方に開口するように形成されている。すなわち、本実施形態のクラッシュカン１０は、車幅方向外側が開放された開断面部材に形成されている。なお、図１７に示すように、本実施形態のクラッシュカン１０は先端部に先端壁部１２を有しており、この点は実施形態１と同様である。

　また、本実施形態ではクラッシュカン１０の開口方向が実施形態１のものと逆であることに伴って、本実施形態のリヤサイドフレーム１、外側ブラケット２０、内側ブラケット３０、及びボルト取付部材４０の形状は実施形態１のものと左右が逆になっている。異なる見方をすれば、実施形態１で右側に配置されていたリヤサイドフレーム１、外側ブラケット２０、内側ブラケット３０、及びボルト取付部材４０は本実施形態では左側に配置されており、実施形態１で左側に配置されていたリヤサイドフレーム１、外側ブラケット２０、内側ブラケット３０、及びボルト取付部材４０は本実施形態では右側に配置されている。

　以上のとおり、本実施形態では、クラッシュカン１０は車幅方向外側が開放された開断面部材に形成されているが、実施形態１と同様に、車両衝突時、逐次破壊された繊維強化樹脂（CFRP）をクラッシュカン１０内部に蓄積することなく、外部に排出することができ、クラッシュカン１０を潰し切ることができる。

　次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、リヤサイドフレームに取り付けられるリヤ側のクラッシュカンに適用した例を説明したが、フロントサイドフレームに取り付けられるフロント側のクラッシュカンに適用しても良い。
　また、車幅方向内側が開放された部分筒状の開断面部材に構成されたクラッシュカンに適用した例を説明したが、前後方向に直交する縦断面が矩形状、所謂側壁部が板状であっても良い。

２〕前記実施形態においては、炭素繊維樹脂を用いたクラッシュカンの例を説明したが、少なくとも汎用の強化繊維、例えばガラス繊維や金属繊維等を用いても良い。
　また、母材樹脂についても、クラッシュカンの仕様に応じて任意に選択することができる。

３〕前記実施形態においては、第２炭素繊維は第１炭素繊維に直交するように配置した例を説明したが、第１炭素繊維に対して少なくとも交差すれば良く、例えば第１炭素繊維に対して４５°、或いは６０°の交差角度をなす第２炭素繊維を用いることも可能である。

４〕前記実施形態においては、ボルト取付部材の本体部にボルト部を設けた例を説明したが、本体部にねじ溝を備えた締結穴を形成し、外側ブラケットの取付部をボルトによって締結固定しても良い。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

３　　　　バンパレイン
１０　　　クラッシュカン
１１　　　側壁部
１１ａ　　上側湾曲部
１１ｂ　中間湾曲部
１１ｃ　下側湾曲部
１２　　　先端壁部
１２ａ　　取付部
５１　　　第１炭素繊維
５２　　　第２炭素繊維
Ｖ　　　　車両

Claims

　車体前後方向先端側部分に配設され且つ前後方向に連続して延びるように配列された複数の強化繊維を含む左右１対の繊維強化樹脂製衝撃吸収部材と、前記１対の衝撃吸収部材の先端部に取り付けられた車幅方向に延びるバンパレインフォースメントとを備えた車両の衝撃吸収部材構造において、
　前記衝撃吸収部材が、前記バンパレインフォースメントを取り付けると共に先端部に形成された先端壁部を備えた開断面部材に形成されていることを特徴とする車両の衝撃吸収部材構造。
　前記衝撃吸収部材は、車体前後方向に連続して延びるように配列され且つ衝撃吸収部材に含まれる強化繊維の大部分を構成する複数の第１強化繊維と、前記第１強化繊維の延びる方向と交差する方向に連続して延びるように配列された複数の第２強化繊維とを有し、
　前後方向に直交する縦断面視にて複数の曲線部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の衝撃吸収部材構造。
　前記複数の曲線部は複数の部分円弧形状であることを特徴とする請求項２に記載の車両の衝撃吸収部材構造。
　前記衝撃吸収部材は、前記先端部側程上下幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の車両の衝撃吸収部材構造。
　前記複数の第２強化繊維が前記１対の衝撃吸収部材の厚さ方向両端近傍部分に夫々配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両の衝撃吸収部材構造。