JP2018122780A

JP2018122780A - 自動車フード

Info

Publication number: JP2018122780A
Application number: JP2017017701A
Authority: JP
Inventors: 靖久増田; Yasuhisa Masuda
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】衝突時などの衝撃力が加わった際に破断せず破片が飛び散らないようにした自動車フードを提供する。【解決手段】破断伸度の大きい材料から成る連続繊維糸条を、フード開閉のためのヒンジ位置とフード開閉係止のためのストライカ位置との間を結ぶように配置することにより、フードが中折れ変形する際に、連続繊維糸条が破断せず破片が飛散しない。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化樹脂（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ：以下、ＦＲＰと称することがある）製の自動車用フード（ボンネット）に関し、とくに衝突時などの衝撃力が加わった際に破断せず破片が飛び散らないようにした自動車フードに関する。

近年、燃費や運動性能の向上のための軽量化のため、自動車の外板部材のＦＲＰ化が進んでいる。特にフードは面積も大きく車体上部にあるため軽量化効果が比較的大きく、各社開発を進めている。

自動車が正面衝突した際、フードを折り曲げるように設計される。折り曲がらず突っ張ったままでは、ヒンジ部分に過大な力が加わって破壊することにより、フードがフロントガラスを突き破り乗員に傷害を与えるおそれがある。

フードを折り曲げるには、折り曲げようとする場所に破壊起点を設ける設計が一般に行われている。たとえば特許文献１では、積層材からなるＦＲＰ製フードの一部の層において、強化繊維に切断線を入れることにより、折り曲げる破壊起点としている。

しかしながら、ＦＲＰは塑性変形しないか、塑性変形しづらい材料であり、この破壊起点で破断してしまうおそれがある。破断した場合、破片の一部が飛び散り、フロントガラスを突き破り乗員に傷害を与えるなどといった被害を拡大させるおそれがある。これを防ぐため、特許文献１では、一部の層を破断防止層とすることが提案されており、具体的にはアラミド繊維を含む層を破断防止層とする実施形態が記載されている。

特開２００３−３１１８５６号公報

しかし、破断防止に適用可能なアラミド繊維やその他の有機繊維は、ＦＲＰの母材となる樹脂との接着性が悪いものが多く、また吸水により膨潤するものが多い。そのため破断防止層として広い面積に積層すると、雨水などにより吸水膨潤した結果、母材樹脂と剥離し、フードが二枚に分離してしまう。長期間の使用に耐えられない。

さらに、アラミド繊維やその他の有機繊維は弾性率がＦＲＰの強化繊維としてよく用いられるガラス繊維や炭素繊維より低いため、破断防止層はフードの剛性への寄与は少なく、広い面積に積層すると重量的に不利である。

そこで本発明の課題は、上記のような従来のＦＲＰ製フードにおける問題点に着目し、衝突事故時等に対する要求性能、とくに軽量性を維持したままフードを折り曲げる形に変形したあとも、破断せず破片も飛散しないＦＲＰ製フードを提供することにある。

本発明は、前記した課題を解決するために以下のような構成からなるものである。
（１）ＦＲＰ製面状部材、ヒンジ、ストライカを少なくとも有する自動車用フードであって、ＦＲＰ用強化繊維よりも破断伸度の大きい連続繊維糸条を、前記ヒンジ取付位置と前記ストライカ取付位置との間を結ぶように配置したことを特徴とする自動車用フード。
（２）前記フードがインナーパネルとアウターパネルとを組み合わせた構成を有する（１）に記載の自動車用フード。
（３）前記ＦＲＰ用強化繊維が炭素繊維である（１）または（２）に記載の自動車用フード。
（４）前記破断伸度の大きい連続繊維糸条が、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール）繊維、ポリケトン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエーテルイミド繊維のうち少なくとも１つから選択される有機繊維を一方向に引き揃えた繊維束である（１）〜（３）のいずれかに記載の自動車用フード。
（５）前記連続繊維糸条の配置位置は、前記インナーパネルもしくは前記アウターパネルいずれか少なくとも一方の表面に貼付、または、前記インナーパネルもしくは前記アウターパネルの内部に埋込、のいずれか少なくとも一方である、（１）〜（４）のいずれかに記載の自動車用フード。
（６）前記連続繊維糸条を前記ＦＲＰ製面状部材の周縁部に沿って配置したことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の自動車用フード。
（７）前記ヒンジ取付位置および前記ストライカ取付位置に補強材がそれぞれ取り付けられ、前記ヒンジ補強材および前記ストライカ補強材と、前記連続繊維糸条とが係止されている（１）〜（６）のいずれかに記載の自動車用フード。

本発明によれば、軽量性を維持したまま、衝突時などの衝撃力が加わった際に破断せず破片も飛び散らない自動車フードを提供することができる。

本発明の自動車用フードの一例を示す概略斜視図である。本発明の自動車用フードの構成部品の概略斜視図である。

以下、本発明について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の自動車用フードを、エンジン側から見た概略斜視図である。自動車用フード１はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製面状部材を有する。ヒンジ取付位置とストライカ取付位置との間を結ぶように、連続繊維糸条２が配置されている。この連続繊維糸条２は、ＦＲＰ用強化繊維よりも破断伸度の大きい連続繊維糸条からなる。この連続繊維糸条２により、自動車衝突時等で仮にＦＲＰ部分が破断しても破片が飛散することを防止することができる。

本発明の自動車用フード１の組立構造の概略斜視図を図２に示す。図２に示すように、自動車用フード１はインナーパネル３とアウターパネル４とを組み合わせた構成を含むことが好ましい。この構成により必要な剛性を確保したうえで軽量とすることができる。

ＦＲＰ用強化繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維などが使用できる。なかでも炭素繊維は軽量でかつ弾性率や強度も高いために、本発明の自動車用フードの材料としてより好ましい。ＦＲＰ用樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂どちらでも使用することができる。熱可塑性樹脂であればナイロン樹脂、熱硬化性樹脂であればエポキシ樹脂が、強度、耐熱性などの点から好適である。成形法はプリプレグのオートクレーブ成形やプレス成型、スタンパブル基材のプレス成型、ＲＴＭやハンドレイアップ法などどのような成形法も適用可能である。

連続繊維糸条２として、アラミド繊維（破断伸度２．４−４．４％）、ポリエステル繊維（同７−４０％）、ナイロン繊維（同１５−４５％）、ＰＢＯ繊維（２．５−３．５％）、ポリケトン繊維（同５−７％）、ポリエチレン繊維（同３−５％）、ポリエーテルイミド繊維（同７０％）が、炭素繊維（同０．５−２．２％）よりも破断伸度が大きく好ましい。連続繊維糸条２は破断を防ぐためのものであるので、一方向に引きそろえられて繊維束となっていることが好ましい。連続繊維糸条２として上記に挙げた繊維のうちの１つを一方向に引きそろえた繊維束、もしくは複数種類の繊維を混合し一方向に引きそろえた繊維束のいずれであっても構わない。

連続繊維糸条２をインナーパネル３やアウターパネル４の外表面や内表面に貼付することが、本発明の好ましい一形態である。貼付方法としては、粘着テープ、接着剤等で貼付することができる。また、インナーパネル３とアウターパネル４とを接合する際にその接合面に配置することにより、接合部内に埋め込むことも好ましい一形態である。また、インナーパネル３やアウターパネル４が積層構造の場合、いずれかの層間に連続繊維糸条２を配置したあと成形し内部に埋め込むのも好ましい一形態である。また、インナーパネル３やアウターパネル４を射出成形やＳＭＣ成形で作成する際に、型内にあらかじめ連続繊維糸条２を配置した状態で、ＦＲＰ材料を射出もしくは加圧流動させて成形し内部に埋め込むのも好ましい一形態である。

連続繊維糸条２は自動車用フード１の周縁部に沿って配置されることが好ましい。ヒンジ位置とストライカ位置を最短距離で直線的に結ぶなら、連続繊維糸条２よりも車体側面側部分の面積が大きくなり、自動車衝突時等にこの部分の一部が破断分離して飛散する可能性がある。その場合比較的大きな破片が飛散するので乗員その他に障害を与える可能性がある。そのため連続繊維糸条２よりも車体側面側の面積を小さくするために周縁部に沿って配置されることが好ましい。

ヒンジ取付位置にヒンジ補強材５、ストライカ取付位置にストライカ補強材６が配置され、それぞれの補強材は金属製であることが好ましい。自動車衝突時にはヒンジ取付位置、ストライカ取付位置に荷重が集中するためである。連続繊維糸条２はこれらの補強材に係止されていることが好ましい。係止することにより自動車衝突時等に連続繊維糸条２が端部まで引き抜かれてしまうことを避けることができる。

本発明の効果を実証するため、以下のとおり実施例および比較例による実験を行った。なお、本発明は、これら実施例等によって何ら制限されるものではない。

（実施例１）
図１に示す形状の自動車用フードを成形した。弾性率２３５ＧＰａ、引張強度５ＧＰａ、破断伸度２．１％の炭素繊維を織物としエポキシ樹脂を含浸したプリプレグ（東レ（株）製ＦＫ６２４１Ｅ−０５Ｋ）を３層積層しオートクレーブ成形にてインナーパネル、アウターパネルとして成形した。インナーパネルの上面側（アウターパネル側）表面に連続繊維糸条として破断伸度４．４％のアラミド繊維（東レ・デュポン社製Ｋｅｖｌａｒ１１９）を粘着テープ（寺岡製作所製５４０Ｓ）で貼付した。また連続繊維糸条の端部は鋼製ヒンジ補強材、ストライカ補強材に設けられた穴に通し、繋止した。インナーパネルとアウターパネル間、インナーパネルとヒンジ補強材、ストライカ補強材間はウレタン系接着剤（イーテック社製マイティグリップ５０００）にて接着し組み立てた。

（比較例１）
実施例１と同じインナーパネル、アウターパネル、ヒンジ補強材、ストライカ補強材を使用し、同様に接着し組み立てた。連続繊維糸条は使用しなかった。

これらの実施例、比較例を自動車車両に取り付け、ＪＮＣＡＰのフルラップ前面衝突試験法で試験した。比較例１ではフードが中央で破断したが、実施例１では破断せず破片の飛散もなかった。

これらの結果より、本発明により衝突時の破断や破片の飛散が抑制できた。

１：自動車用フード
２：連続繊維糸条
３：インナーパネル
４：アウターパネル
５：ヒンジ補強材
６：ストライカ補強材

Claims

ＦＲＰ製面状部材、ヒンジ、ストライカを少なくとも有する自動車用フードであって、ＦＲＰ用強化繊維よりも破断伸度の大きい連続繊維糸条を、前記ヒンジ取付位置と前記ストライカ取付位置との間を結ぶように配置したことを特徴とする自動車用フード。
前記フードがインナーパネルとアウターパネルとを組み合わせた構成を有する請求項１に記載の自動車用フード。
前記ＦＲＰ用強化繊維が炭素繊維である請求項１または２に記載の自動車用フード。
前記破断伸度の大きい連続繊維糸条が、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール）繊維、ポリケトン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエーテルイミド繊維のうち少なくとも１つから選択される有機繊維を一方向に引き揃えた繊維束である請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用フード。
前記連続繊維糸条の配置位置は、前記インナーパネルもしくは前記アウターパネルいずれか少なくとも一方の表面に貼付、または、前記インナーパネルもしくは前記アウターパネルの内部に埋込、のいずれか少なくとも一方である、請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用フード。
前記連続繊維糸条を前記ＦＲＰ製面状部材の周縁部に沿って配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用フード。
前記ヒンジ取付位置および前記ストライカ取付位置に補強材がそれぞれ取り付けられ、前記ヒンジ補強材および前記ストライカ補強材と、前記連続繊維糸条とが係止されている請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用フード。