JP5928929B2 - 自動車の衝撃吸収部材および自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、連続繊維強化樹脂層の両面に不連続繊維強化樹脂層を積層して構成した自動車の衝撃吸収部材に関する。また本発明は、前後方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームと上下方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンションとを結合する自動車の車体構造に関する。

自動車のバンパー等の部品を複数の不連続繊維強化樹脂層および複数の連続繊維強化樹脂層を交互に積層して構成することで、連続繊維強化樹脂層の連続繊維が絡み合って強度が不均一になっても、それを不連続繊維強化樹脂層の不連続繊維で平滑化するものが、下記特許文献１により公知である。

また連続繊維層の両面に不連続繊維を含む樹脂層を積層したシートを金型でプレスして繊維強化樹脂部品を成形する際に、金型に形成した溝内に不連続繊維を含む樹脂を流入させることで補強リブを一体に形成するものが、下記特許文献２により公知である。

また複数の連続繊維強化樹脂層を積層して円錐台状に成形したエネルギー吸収体において、その外表面の連続繊維を軸方向および円周方向の二つの方向に配向したものが、下記特許文献３により公知である。

日本特許第３２７３９６８号公報 日本特許第３８００９７４号公報 日本特許第４０８５９８０号公報

しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に記載されたものは、衝突荷重の入力方向と連続繊維の配向方向との関係について開示していない。

また上記特許文献３に記載されたものは、エネルギー吸収体の外表面に連続繊維が配置されているため、予め設定した衝突荷重の入力方向（円錐台の軸方向）に対して傾斜した方向に衝突荷重が入力すると、連続繊維が衝突荷重を支持できないために強度が著しく低下する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、種々の方向から入力する衝突荷重を効果的に吸収することが可能な自動車の衝撃吸収部材を提供す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、第１の方向とそれに直交する第２の方向とに格子状に配向された連続繊維を第１の熱可塑性樹脂で結合した連続繊維強化樹脂層の両面に、ランダムに配向された不連続繊維を第２の熱可塑性樹脂で結合した不連続繊維強化樹脂層を積層して構成され、前記不連続繊維の長さは前記連続繊維の格子の対角線の長さよりも大きいことを第１の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

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部分的に強度を低下させる脆弱部を有することを第２の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第２の特徴に加えて、前記連続繊維強化樹脂層は前記脆弱部を有する層と前記脆弱部を有しない層とを含む複数層からなることを第３の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記不連続繊維強化樹脂層は前記連続繊維強化樹脂層の両面および端部の全てを包むことを第４の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

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、前記第１の熱可塑性樹脂はナイロンであり、前記第２の熱可塑性樹脂はポリプロピレンであることを第５の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第５の何れか１つの特徴に加えて、前記不連続繊維強化樹脂層はプレス成形された補強リブを備えることを第６の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第６の何れか１つの特徴に加えて、前記不連続繊維強化樹脂層の不連続繊維は、前記衝撃吸収部材を所定長さに切断して得られたものであることを第７の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第７の何れか１つの特徴に加えて、前記衝撃吸収部材は前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間に配置されたバンパービームエクステンションであり、前記バンパービームエクステンションは前後方向視でハット状断面を有する上部部材および下部部材からなり、上部部材の車幅方向両端に形成されて前記不連続繊維強化樹脂層で覆われた接合フランジの端縁と、下部部材の車幅方向両端に形成されて前記不連続繊維強化樹脂層で覆われた接合フランジの端縁とを重ね合わせてレーザー溶接したことを第８の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第８の特徴に加えて、前記不連続繊維強化樹脂層の接合フランジの端縁から第１補強リブを一体に突設したことを第９の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第８または第９の特徴に加えて、前記上部部材および前記下部部材の外表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層から前後方向に延びる第２補強リブを一体に突設するとともに、前記上部部材および前記下部部材の内表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層から前後方向に対して傾斜する方向に延びる第３補強リブを一体に突設したことを第１０の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１０の特徴に加えて、前記上部部材および前記下部部材の外表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層の前端および後端から上下方向に延びる締結フランジを一体に突設し、前側および後側の前記締結フランジ間を前記第２補強リブで接続したことを第１１の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１１の特徴に加えて、前側の前記締結フランジに前記バンパービームを結合するためのナットをインサートしたことを第１２の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１２の特徴に加えて、前側の前記締結フランジの先端を車幅方向外側に向けて傾斜させたことを第１３の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１１〜第１３の何れか１つの特徴に加えて、前記不連続繊維強化樹脂層のプレス成形前の厚さをｔ０とし、前記不連続繊維強化樹脂層の一般部のプレス成形後の厚さをｔ１とし、前記不連続繊維強化樹脂層の前記第２補強リブおよび前記第３補強リブのプレス成形後の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定したことを第１４の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第７の何れか１つの特徴に加えて、前記衝撃吸収部材は車幅方向に延びるバンパービームであり、前記バンパービームは、前記連続繊維強化樹脂層を前後方向外側に向けて開口するＵ字状断面に形成した複数のＵ字状断面部を上下方向に連続させるとともに、前記不連続繊維強化樹脂層よりなる縦リブで前記Ｕ字状断面部の上壁、下壁および底壁を接続した本体部を備えることを第１５の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前記第１５の特徴に加えて、前記バンパービームは前記本体部の前後方向外側に結合される初期荷重吸収部を備え、前記本体部に前記不連続繊維強化樹脂層よりなるピンを突設し、前記初期荷重吸収部に形成したピン孔を貫通させた前記ピンの頭部を溶融することで前記本体部に前記初期荷重吸収部を結合したことを第１６の特徴とする自動車の衝撃吸収部材が提案される。

また本発明によれば、前後方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームおよび上下方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンションが前記第１の特徴に記載の衝撃吸収部材からなり、前記バンパービームと前記バンパービームエクステンションとを結合する自動車の車体構造であって、前記バンパービームから前後方向内向きに突設したピンを、前記バンパービームエクステンションに形成したピン孔に嵌合し、前記ピンの頭部を熱カシメして前記バンパービームおよび前記バンパービームエクステンションを結合したことを第１７の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１７の特徴に加えて、前記バンパービームは連続繊維強化樹脂層の少なくとも前後方向内側に積層された不連続繊維強化樹脂層を備え、前記不連続繊維強化樹脂層は前記ピンを一体に備えることを第１８の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１７または第１８の特徴に加えて、前記バンパービームおよび前記バンパービームエクステンションは、連続繊維を相互に直交する二つの方向に配向した連続繊維強化樹脂層を備えることを第１９の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１９の特徴に加えて、前記バンパービームおよび前記バンパービームエクステンションは、前記連続繊維強化樹脂層に積層された不連続繊維強化樹脂層を備え、前記不連続繊維強化樹脂層に衝突荷重の入力方向に延びる補強リブを形成したことを第２０の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１７〜第２０の何れか１つの特徴に加えて、前記ピン孔が形成された不連続繊維樹脂製の締結フランジを前記バンパービームエクステンションの前後方向外端から一体に突設し、前記締結フランジは先端側が前後方向外側に傾斜することを第２１の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、実施の形態のバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９は本発明の衝撃吸収部材に対応し、実施の形態の第１ピン３３ｇは本発明のピンに対応し、実施の形態の第２ピン３３ｋは本発明のピンに対応し、実施の形態の縦リブ３３ｆ、第１補強リブ５１ｆ，５２ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５２ｈおよび第３補強リブ５１ｉ，５２ｉは本発明の補強リブに対応し、実施の形態の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂおよび後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃは本発明の締結フランジに対応する。

本発明の第１の特徴によれば、自動車の衝撃吸収部材は、第１の方向とそれに直交する第２の方向とに格子状に配向された連続繊維を第１の熱可塑性樹脂で結合した連続繊維強化樹脂層の両面に、ランダムに配向された不連続繊維を第２の熱可塑性樹脂で結合した不連続繊維強化樹脂層を積層して構成される。第１の方向あるいは第２の方向に入力する衝突荷重に対して衝撃吸収部材は大きな強度を示すが、斜め方向の衝突荷重が入力すると連続繊維の格子形状が面外変形して交差部で破断して強度が低下する。しかしながら、ランダムに配向された不連続繊維の長さを連続繊維の格子の対角線の長さよりも大きくすることで、斜め方向の衝突荷重の入力時に連続繊維の格子を不連続繊維で効果的に補強して面外変形を抑制し、衝撃吸収部材の圧縮破壊強度を高めて種々の方向から入力する衝突荷重に対する衝撃吸収効果を高めることができる。

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部分的に強度を低下させる脆弱部を有するので、衝撃吸収部材の座屈強度を局部的に低減して車体フレームに伝達されるピーク荷重を低減しながら、連続繊維強化樹脂層に積層した不連続繊維強化樹脂層で衝撃吸収部材の衝撃吸収量を確保することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、連続繊維強化樹脂層は脆弱部を有する層と脆弱部を有しない層とを含む複数層からなるので、脆弱部を設けたことの影響を最小限に抑えて衝撃吸収部材の衝撃吸収量を充分に確保することができる。

また本発明の第４の特徴によれば、不連続繊維強化樹脂層は連続繊維強化樹脂層の両面および端部の全てを包むので、斜め衝突の初期において連続繊維強化樹脂層が端部から破壊するのを、その端部を不連続繊維強化樹脂層で補強することで回避することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、第１の熱可塑性樹脂はナイロンであり、第２の熱可塑性樹脂はポリプロピレンであるので、水分に弱いナイロンを水分に強いポリプロピレンで覆って保護することができる。

また本発明の第６の特徴によれば、不連続繊維強化樹脂層はプレス成形された補強リブを備えるので、成形性の高い不連続繊維で補強リブを容易に成形することができるだけでなく、衝撃吸収部材の断面二次モーメントを補強リブにより増加させて強度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、不連続繊維強化樹脂層の不連続繊維は、衝撃吸収部材を所定長さに切断して得られたものであるので、廃棄する衝撃吸収部材の連続繊維を新たな衝撃吸収部材の不連続繊維としてリサイクルすることができる。

また本発明の第８の特徴によれば、前後方向に延びる車体フレームと車幅方向に延びるバンパービームとの間に配置されたバンパービームエクステンションは、前後方向視でハット状断面を有する上部部材および下部部材からなり、上部部材の車幅方向両端に形成されて不連続繊維強化樹脂層で覆われた接合フランジの端縁と、下部部材の車幅方向両端に形成されて不連続繊維強化樹脂層で覆われた接合フランジの端縁とを重ね合わせてレーザー溶接したので、不連続繊維強化樹脂層の樹脂に接着性の高い透明樹脂を用いなくても上部部材および下部部材を強固に結合することができる。

また本発明の第９の特徴によれば、不連続繊維強化樹脂層の接合フランジの端縁から第１補強リブを一体に突設したので、成形性の高い不連続繊維で第１補強リブを容易に成形することができるだけでなく、バンパービームエクステンションの断面二次モーメントを補強リブにより増加させて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、上部部材および下部部材の外表面を覆う不連続繊維強化樹脂層から前後方向に延びる第２補強リブを一体に突設するとともに、上部部材および下部部材の内表面を覆う不連続繊維強化樹脂層から前後方向に対して傾斜する方向に延びる第３補強リブを一体に突設したので、成形性の高い不連続繊維で第２、第３補強リブを容易に成形することができるだけでなく、バンパービームエクステンションの断面二次モーメントを補強リブにより増加させて強度を高めることができ、しかも異なる方向に延びる第２、第３補強リブにより種々の方向から入力する衝突荷重に対する衝撃吸収効果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、上部部材および下部部材の外表面を覆う不連続繊維強化樹脂層の前端および後端から上下方向に延びる締結フランジを一体に突設し、前側および後側の締結フランジ間を第２補強リブで接続したので、成形性の高い不連続繊維で締結フランジを容易に成形することができるだけでなく、バンパービームエクステンションをバンパービームおよび車体フレームに強固に結合するとともに、バンパービームから入力した衝突荷重を補強リブにより車体フレームに効率的に伝達することができる。

また本発明の第１２の特徴によれば、前側の締結フランジにバンパービームを結合するためのナットをインサートしたので、バンパービームエクステンションにバンパービームを結合する際の作業性を高めることができる。

また本発明の第１３の特徴によれば、前側の締結フランジの先端を前後方向外側に向けて傾斜させたので、バンパービームから入力する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できる。

また本発明の第１４の特徴によれば、不連続繊維強化樹脂層のプレス成形前の厚さをｔ０とし、不連続繊維強化樹脂層の一般部のプレス成形後の厚さをｔ１とし、不連続繊維強化樹脂層の第２補強リブおよび第３補強リブのプレス成形後の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定したので、薄い一般部では不連続繊維を連続繊維強化樹脂層に接近させて斜め方向の衝突荷重に対する補強効果を高めることができるだけでなく、厚い第２、第３補強リブでは不連続繊維の充填率を高めるとともに断面二次モーメントを効果的に増加させることができる。

また本発明の第１５の特徴によれば、衝撃吸収部材は車幅方向に延びるバンパービームであり、バンパービームは、連続繊維強化樹脂層を前後方向外側に向けて開口するＵ字状断面に形成した複数のＵ字状断面部を上下方向に連続させるとともに、不連続繊維強化樹脂層よりなる縦リブでＵ字状断面部の上壁、下壁および底壁を接続したので、縦リブで補強されたＵ字状断面部は軽量で曲げ剛性および捩じり剛性が高いものとなる。

また本発明の第１６の特徴によれば、バンパービームは本体部の前後方向外側に結合される初期荷重吸収部を備え、本体部に不連続繊維強化樹脂層よりなるピンを突設し、初期荷重吸収部に形成したピン孔を貫通させたピンの頭部を溶融することで本体部に初期荷重吸収部を結合したので、本体部に初期荷重吸収部を容易に結合できるだけでなく、バンパービームを閉断面化して曲げ剛性を高めることができる。

本発明の第１７の特徴によれば、前後方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームと上下方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンションとを結合する際に、バンパービームから前後方向内向きに突設したピンを、バンパービームエクステンションに形成したピン孔に嵌合し、ピンの頭部を熱カシメしてバンパービームおよびバンパービームエクステンションを結合したので、ボルトやナットのような締結部材を必要とせずに、簡単な構造でバンパービームおよびバンパービームエクステンションを結合することができる。しかも前後方向にプレス成形されるバンパービームにピンを一体に形成したので、バンパービームを型抜きする際にピンが邪魔になることがなく、しかもピンが衝突荷重の入力方向である前後方向に延びるため、衝突荷重によるピンが破断を防止してバンパービームおよびバンパービームエクステンションの結合を外れ難くすることができる。

また本発明の第１８の特徴によれば、バンパービームは連続繊維強化樹脂層の少なくとも前後方向内側に積層された不連続繊維強化樹脂層を備え、不連続繊維強化樹脂層はピンを一体に備えるので、成形性が低い連続繊維強化樹脂層では成形が困難なピンを成形性が高い不連続繊維強化樹脂層で容易に成形することができ、しかもピンは不連続繊維で補強されるために充分な強度を有しており、バンパービームおよびバンパービームエクステンションを強固に固定することができる。

また本発明の第１９の特徴によれば、バンパービームおよびバンパービームエクステンションは、連続繊維を相互に直交する二つの方向に配向した連続繊維強化樹脂層を備えるので、バンパービームおよびバンパービームエクステンションの曲げ強度を高めることができるだけでなく、衝突荷重の入力時にバンパービームおよびバンパービームエクステンションを先端側から順次圧壊させて衝撃吸収性能を高めることができる。

また本発明の第２０の特徴によれば、バンパービームおよびバンパービームエクステンションは、連続繊維強化樹脂層に積層された不連続繊維強化樹脂層を備え、不連続繊維強化樹脂層に衝突荷重に入力方向に延びる補強リブを形成したので、成形性に優れた不連続繊維強化樹脂により複雑な形状の補強リブを容易に成形でき、しかも補強リブによりバンパービームおよびバンパービームエクステンションの断面二次モーメントを増加させて曲げ強度を高めることができるだけでなく、補強リブの圧壊により衝撃吸収性能を高めることができる。

また本発明の第２１の特徴によれば、ピン孔が形成された不連続繊維強化樹脂製の締結フランジをバンパービームエクステンションの前後方向外端から一体に突設し、締結フランジは先端側が前後方向外側に傾斜するので、衝突荷重がバンパービームからバンパービームエクステンションの締結フランジに入力したときに、その衝突荷重を締結フランジで効率的に受け止めることができる。これにより、締結フランジがトリガー（破壊が生じるきっかけ）となってバンパービームエクステンションが先端側から順次圧壊し、バンパービームエクステンションの衝撃吸収性能を最大限に発揮させることができる。

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１の４部拡大図である。（第１の実施の形態） 図５は図２の５部拡大図である。（第１の実施の形態） 図６は図５の６−６線断面図である。（第１の実施の形態） 図７は図５の７−７線断面図である。（第１の実施の形態） 図８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９は図８の９（Ａ）〜９（Ｄ）方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図１０はバンパービームエクステンションの製造方法の説明図である。（第１の実施の形態） 図１１はバンパービームエクステンションの断面の模式図である。（第１の実施の形態） 図１２は斜め荷重の入力時の作用説明図である。（第１の実施の形態） 図１３は連続繊維の格子と不連続繊維の長さとの関係を示す模式図である。（第１の実施の形態） 図１４は衝撃吸収部材のリサイクルのための切断の説明図である。（第１の実施の形態） 図１５は本発明および比較例の効果を比較する図である。（第１の実施の形態） 図１６はバンパービームエクステンションの断面の模式図である。（第２の実施の形態） 図１７は図６に対応する図である。（第３の実施の形態） 図１８はバンパービームの本体部の製造方法の説明図である。（第３の実施の形態） 図１９は衝突荷重の入力時の作用説明図である。（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（衝撃吸収部材）
１８ａ レーザー溶着
１９ バンパービーム（衝撃吸収部材）
３１ 本体部
３２ 初期荷重吸収部
３２ｄ ピン孔
３３ Ｕ字状断面部
３３ａ 上壁
３３ｂ 下壁
３３ｃ 底壁
３３ｆ 縦リブ（補強リブ）
３３ｇ 第１ピン（ピン）
３３ｋ 第２ピン（ピン）
５１ 上部部材
５１ｂ 前部締結フランジ（締結フランジ）
５１ｃ 後部締結フランジ（締結フランジ）
５１ｄ 接合フランジ
５１ｅ 接合フランジ
５１ｆ 第１補強リブ（補強リブ）
５１ｈ 第２補強リブ（補強リブ）
５１ｉ 第３補強リブ（補強リブ）
５１ｍ ピン孔
５２ 下部部材
５２ｂ 前部締結フランジ（締結フランジ）
５２ｃ 後部締結フランジ（締結フランジ）
５２ｄ 接合フランジ
５２ｅ 接合フランジ
５２ｆ 第１補強リブ（補強リブ）
５２ｈ 第２補強リブ（補強リブ）
５２ｉ 第３補強リブ（補強リブ）
５２ｍ ピン孔
５３ 連続繊維強化樹脂層
５３ａ 脆弱部
５４ 不連続繊維強化樹脂層
６１ 連続繊維
６２ 連続繊維
６３ 不連続繊維
６４ ナット

発明を実施するため形態

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１５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ＧＦＲＰ（グラスファイバー強化樹脂）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および図６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Ｕ字状断面部３３，３３を備えており、下側のＵ字状断面部３３の上部フランジ３３ｄと上側のＵ字状断面部３３の下部フランジ３３ｅとが前後方向に重ね合わされて一体に溶着され、略Ｗ字状断面を形成する。Ｕ字状断面部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。上側のＵ字状断面部３３の上部フランジ３３ｄと、下側のＵ字状断面部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第１ピン３３ｇ…が形成される。またＵ字状断面部３３の底壁３３ｃには、複数の締結カラー３４…がインサートされる。

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の第１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の第１ピン３３ｇ…を嵌合し、その第１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。

次に、図４〜図１３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、正面視でハット状断面を有する上部部材５１および下部部材５２を上下方向に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。

図７に示すように、上部部材５１は連続繊維強化樹脂層５３と、連続繊維強化樹脂層５３の外表面および内表面を覆う不連続繊維強化樹脂層５４，５４とで構成される。図８および図１０に示すように、連続繊維強化樹脂層５３を成形するための第２プリプレグ５９は、グラスファイバーのＵＤ（連続繊維を一方向に引き揃えたシート）の連続繊維６１…，６２…を０°方向、９０°方向および０°方向の３層に積層したものを補強材とし、それらに熱可塑性樹脂（ナイロン６あるいはナイロン６６）を含浸して構成される。０°方向とはバンパービームエクステンション１８を車体に装着した状態で、ＵＤが前後方向（上下方向を含む）に延びる状態を指し、９０°方向とはバンパービームエクステンション１８を車体に装着した状態で、ＵＤが車幅方向（上下方向を含む）に延びる状態を指す。０°方向の連続繊維６１…および９０°方向の連続繊維６２…が構成する格子形状の１辺の長さは、例えば５ｍｍである。

一方、連続繊維強化樹脂層５３の両面に積層される不連続繊維強化樹脂層５４，５４を成形するための第１、第３プリプレグ５８，６０は、グラスファイバーの不連続繊維６３…のマットを補強材とし、それらに熱可塑性樹脂（ポリプロピレン等）を含浸して構成される。不連続繊維６３…の長さＬ２は、０°方向および９０°方向の連続繊維６１…，６２…が構成する格子形状の対角線の長さＬ１（例えば７．１ｍｍ）以上である（図８参照）。不連続繊維６３…の長さにはばらつきがあるが、本発明における不連続繊維６３…の長さは、その平均値として定義される。

尚、図１４に示すように、廃棄するバンパービームエクステンション１８を前記対角線の長さＬ１よりも長い間隔でチップ状に裁断し、そこに含まれていた連続繊維６１…，６２…が切断されて不連続繊維６３…となったものを、前記不連続繊維６３…としてリサイクルすることができる。これにより、不連続繊維６３…よりも高価な連続繊維６１…，６２…を再利用してコストダウンに寄与することができる。

上部部材５１は、以下のようにして製造される。図１０（Ａ）に示すように、バンパービームエクステンション１８の上部部材５１をプレス成形する金型５５は、上部部材５１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、上部部材５１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にはリブ等を成形する溝５６ｂ…，５７ｂ…が形成される。金型５５を型開きして雌型５６上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と、不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０とを予備加熱した状態で配置し、雄型５７を型締めして加圧成形したその後に冷却するとバンパービームエクステンション１８の繊維強化樹脂製品が得られる。

図１１はバンパービームエクステンション１８の断面を模式的に示すもので、中央の連続繊維強化樹脂層５３の両面が不連続繊維強化樹脂層５４，５４で覆われている。連続繊維強化樹脂層５３は、その一部に切り込みを入れることで脆弱部５３ａ…が形成されている。尚、脆弱部５３ａ…を切り込みにより形成する代わりに、連続繊維強化樹脂層５３の連続繊維６１…，６２…と樹脂との接着強度を高めるための表面処理を分的に不機能化して前記脆弱部５３ａ…を形成しても良い。

上述のようにして成形されたハット状断面の上部部材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の車幅方向両端から車幅方向内外に延びる一対の接合フランジ５１ｄ，５１ｅとを備える。一対の接合フランジ５１ｄ，５１ｅの車幅方向端部には、上方に折り曲げられた第１補強リブ５１ｆ，５１ｆが一体に形成され、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２本の第２補強リブ５１ｈ，５１ｈが形成され、本体部５１ａの内表面には６０°間隔で３方向に交差する３本の第３補強リブ５１ｉ…が形成される。また前部締結フランジ５１ｂには３個のナット６４…がインサートされ、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の接合フランジ５１ｄ，５１ｅと下部部材５２の接合フランジ５２ｄ，５２ｅとを結合したバンパービームエクステンション１８は、前後方向に延びる各筒状の閉断面を構成する。

バンパービームエクステンション１８をプレス成形する過程で、雌型５６に対して雄型５７を下降させると、第２プリプレグ５９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、上部部材５１（あるいは下部部材５２）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３プリプレグ５８，６０は容易に変形可能であるため、第２プリプレグ５９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…内に流入して第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ、前部締結フランジ５１ｂ、後部締結フランジ５１ｃおよび第２補強リブ５１ｉ，５１ｉを同時に成形するとともに、上部部材５１の外表面の全面に沿って薄い膜状に積層される。同様に、第２プリプレグ５９と雄型５７のコア５７ａとによって挟まれた第３プリプレグ６０はコア５７ａの溝５７ｂ…内に流入し、上部部材５１の内表面の第３補強リブ５１ｉ…を同時に成形するとともに、上部部材５１の内表面に沿って薄い膜状に積層される。

連続繊維強化樹脂層５３の全ての端部は、連続繊維強化樹脂層５３の表面から回り込んだ不連続繊維強化樹脂層５４，５４で覆われる。第１、第３プリプレグ５８，６０のプレス成形前の厚さをｔ０とし、プレス成形後の一般部（連続繊維強化樹脂層５３を覆う部分）の厚さをｔ１とし、第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５１ｈおよび第３補強リブ５１ｉ…の厚さをｔ２とすると、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定される（図１０（Ｂ）参照）。即ち、第１、第３プリプレグ５８，６０をプレス成形することで、その厚さｔ０が減少して一般部の厚さはｔ０よりも薄いｔ１となり、余剰になった第１、第３プリプレグ５８，６０が押し出されて成形された第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５１ｈおよび第３補強リブ５１ｉ…の厚さはｔ０よりも大きいｔ２となる。

尚、上部部材５１の接合フランジ５１ｄ，５１ｅおよび下部部材５２の接合フランジ５２ｄ，５２ｅの内面（相互に当接する部分）は、不連続繊維強化樹脂層５４，５４に覆われずに連続繊維強化樹脂層５３が露出するが、上部部材５１および下部部材５２を一体に結合すると連続繊維強化樹脂層５３は露出しなくなるため、結局バンパービームエクステンションの表面は全て不連続繊維強化樹脂層５４，５４で覆われることになる。

長い繊維のＵＤを補強材として有する連続繊維強化樹脂層５３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、細くて高いリブ等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層５４，５４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、細くて高いリブ等を成形するのが容易である。よって、連続繊維強化樹脂層５３に不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層して上部部材５１および下部部材５２を成形することで、上部部材５１および下部部材５２の強度および成形性を両立させることができる。

尚、上述したバンパービームエクステンション１８と同様に、バンパービーム１９の本体部３１も連続繊維強化樹脂層５３の全面を不連続繊維強化樹脂層５４，５４で覆った構造を有しており、バンパービームエクステンション１８と同じ方法で成形される。

上記形状を有する上部部材５１および下部部材５２は、それらの接合フランジ５１ｄ，５１ｅ，５２ｄ，５２ｅをレーザー溶接１８ａ，１８ａ（図７参照）することで一体に結合される。上部部材５１および下部部材５２を接着により結合する場合には、不連続繊維強化樹脂層５４，５４を構成する樹脂に接着性の高い透明樹脂を使用する必要があるが、レーザー溶接することで必ずしも示も透明樹脂を使用する必要がなくなる。

次に、図４〜図６に基づいてフロントバルクヘッド１７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６４…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第１の実施の形態の作用を説明する。

バンパービーム１９に歩行者の脚部との衝突のような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。他の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。

このとき、上部部材５１および下部部材５２の表面を覆う不連続繊維強化樹脂層５４，５４から第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈおよび第３補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…を一体に突設したので、成形性の高い不連続繊維６３…で前記各補強リブを容易に成形することができるだけでなく、バンパービームエクステンション１８の断面二次モーメントを前記各補強リブにより増加させて強度を高めることができる。

また上部部材５１および下部部材５２の表面を覆う不連続繊維強化樹脂層５４，５４から上下方向に延びる前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂおよび後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃを一体に突設し、前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂおよび後部締結フランジ５１ｃ，５２ｃを第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈで接続したので（図９参照）、成形性の高い不連続繊維で前記各締結フランジを容易に成形することができるだけでなく、バンパービームエクステンション１８をバンパービーム１９およびフロントサイドフレーム前部１４に強固に結合するとともに、バンパービーム１９から入力した衝突荷重を第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈによりフロントサイドフレーム前部１４に効率的に伝達することができる。

その際に、前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂにバンパービーム１９を結合するためのナット６４…をインサートしたので、バンパービームエクステンション１８にバンパービーム１９を結合する際の作業性を高めることができる。しかも前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂの先端を前側に向けて傾斜させたので（図６参照）、バンパービーム１９から入力する後向きの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できる。

また上部部材５１および下部部材５２の不連続繊維強化樹脂層５４，５４のプレス成形前の厚さをｔ０とし、不連続繊維強化樹脂層５４，５４の一般部のプレス成形後の厚さをｔ１とし、不連続繊維強化樹脂層５４，５４の第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈおよび第３補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…のプレス成形後の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定したので、薄い一般部では不連続繊維６３…を連続繊維強化樹脂層５３に接近させて斜め方向の衝突荷重に対する補強効果を高めることができるだけでなく、厚い第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆ、第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈおよび第３補強リブ５１ｉ…，５２ｉ…では不連続繊維強６３…の充填率を高めるとともに断面二次モーメントを効果的に増加させることができる。

またバンパービーム１９の本体部３１は、連続繊維強化樹脂層５３を前方に向けて開口するＵ字状断面に形成した２個のＵ字状断面部３３，３３を上下方向に連続させるとともに、不連続繊維強化樹脂層５４，５４よりなる縦リブ３３ｆ…でＵ字状断面部３３，３３の上壁３３ａ、下壁３３ｂおよび底壁３３ｃを接続したので、縦リブ３３ｆ…で補強されたＵ字状断面部３３，３３は軽量で曲げ剛性および捩じり剛性が高いものとなる。

しかもバンパービーム１９は本体部３１の前側に結合される初期荷重吸収部３２を備え、本体部３１に不連続繊維強化樹脂層５４，５４よりなる第１ピン３３ｇ…を突設し、初期荷重吸収部３２のピン孔３２ｄ…を貫通させた第１ピン３３ｇ…の頭部を溶融することで本体部３１に初期荷重吸収部３２を結合したので、本体部３１に初期荷重吸収部３２を容易に結合できるだけでなく、バンパービーム１９を閉断面化して曲げ剛性を高めることができる。

上述したバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９は衝突荷重の入力方向である前後方向（上下方向を含む）に配置された連続繊維６１…と、衝突荷重の入力方向と直交する方向である車幅方向（上下方向を含む）に配置された連続繊維６２…とを格子状に配向して熱可塑性のナイロンで結合した連続繊維強化樹脂層５３の両面に、ランダムに配向された不連続繊維６３…を熱可塑性のポリプロピレンで結合した不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層して構成されるため、一方の連続繊維６１…の配向方向と平行に入力する前後方向の衝突荷重に対しては大きな強度を示すが、図１２に示すように、斜め方向の衝突荷重が入力すると連続繊維６１…，６２…の格子形状が面外変形して交差部で破断して強度が低下する。

しかしながら、図８および図１３に示すように、ランダムに配向された不連続繊維６３…の長さＬ２を連続繊維６１…，６２…の格子の対角線の長さＬ１よりも大きくすることで、斜め方向の衝突荷重の入力時に連続繊維６１…，６２…の格子を不連続繊維６３…で効果的に補強して面外変形を抑制し、バンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９の圧縮破壊強度を高めて種々の方向から入力する衝突荷重に対する衝撃吸収効果を高めることができる。

しかも連続繊維強化樹脂層５３は部分的に強度を低下させる脆弱部５３ａ…を有するので（図１１参照）、バンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９の座屈強度を局部的に低減してフロントサイドフレーム前部１４に伝達されるピーク荷重を低減しながら、連続繊維強化樹脂層５３に積層した不連続繊維強化樹脂層５４，５４でバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９の衝撃吸収量を確保することができる。

またバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９の不連続繊維強化樹脂層５４，５４は連続繊維強化樹脂層５３の両面および端部の全てを包むので、斜め衝突の初期において連続繊維強化樹脂層５３が端部から破壊するのを、その端部を不連続繊維強化樹脂層５４，５４で補強することで回避することができる。

また内側の連続繊維強化樹脂層５３の熱可塑性樹脂はナイロンであり、外側の不連続繊維強化樹脂層５４，５４の熱可塑性樹脂はポリプロピレンであるので、水分に弱いナイロンを水分に強いポリプロピレンで覆って保護することができる。

図１５（Ｂ）の比較例に示すように、衝撃吸収部材が第１の連続繊維６１…および第２の連続繊維６２…を相互に直交させた連続繊維強化樹脂層５３だけからなる場合には、衝突荷重の入力方向が第１の連続繊維６１…あるいは第２の連続繊維６２…の方向と一致している場合には大きな強度が得られるが、衝突荷重の入力方向が斜めになると急激に強度が低下する問題がある。

一方、図１５（Ｂ）の実施の形態に示すように、衝撃吸収部材が連続繊維強化樹脂層５３に不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層して構成される場合には、衝突荷重の入力方向が斜めになっても強度の低下が僅かに抑えられ、衝突荷重に入力方向の影響を最小限に抑えて安定した衝撃吸収性能を確保することができる。

第２の実施の形態

次に、図１６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

図１０で説明した第１の実施の形態では、脆弱部５３ａ…を有する連続繊維強化樹脂層５３が一層であるが、第２の実施の形態では、脆弱部５３ａ…を有する連続繊維強化樹脂層５３と、脆弱部５３ａ…を有しない連続繊維強化樹脂層５３とを二層に積層し、その外側に不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層している。

本実施の形態によれば、連続繊維強化樹脂層５３，５３は脆弱部５３ａ…を有する層と脆弱部５３ａ…を有しない層とを含む二つの層からなるので、脆弱部５３ａ…を設けたことの影響を最小限に抑えてバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９の衝撃吸収量を充分に確保することができる。

第３の実施の形態

次に、図１７〜図１９に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。上述した第１の実施の形態では、バンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８をボルト８５…およびナット６４…で結合しているが、第３の実施の形態では、バンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８が熱カシメにより結合される。

図１７に示すように、バンパービーム１９は、上側のＵ字状断面部３３の上部フランジ３３ｄと、下側のＵ字状断面部３３の下部フランジ３３ｅとに、前方に向かって突出する複数の第１ピン３３ｇ…が形成される。またＵ字状断面部３３の底壁３３ｃの車幅方向両端部には、後方に向かって突出する第２ピン３３ｋ…がそれぞれ３本ずつ形成される。一方、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には、それぞれ３個のピン孔５１ｍ…，５２ｍ…が形成される。

そしてバンパービーム１９の後面に突設した左右各６本の第２ピン３３ｋ…をバンパービームエクステンション１８の前端の前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂのピン孔５１ｍ…，５２ｍ…に挿入し、第２ピン３３ｋ…を溶融（熱カシメ）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。

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１８（Ａ）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にはリブやピンを成形する溝５６ｂ…，５７ｂ…が形成される。金型５５を型開きして雌型５６上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と、不連続繊維強化樹脂の第３プリプレグ６０とを予備加熱した状態で配置し、雄型５７を型締めして加圧成形したその後に冷却すると本体部３１の繊維強化樹脂製品が得られる。

図１８（Ｂ）に示すように、金型５５によりプレス成形されたバンパービーム１９の本体部３１は、連続繊維強化樹脂層５３と、連続繊維強化樹脂層５３の外表面および内表面を覆う不連続繊維強化樹脂層５４，５４とで構成される。

連続繊維強化樹脂層５３を成形するための第２プリプレグ５９は、グラスファイバーのＵＤ（連続繊維を一方向に引き揃えたシート）の連続繊維６１…，６２…を０°方向、９０°方向および０°方向の３層に積層したものを補強材とし、それらに熱可塑性樹脂（ナイロン６あるいはナイロン６６）を含浸して構成される。０°方向とはバンパービーム１９を車体に装着した状態で、ＵＤが前後方向（上下方向を含む）に延びる状態を指し、９０°方向とはバンパービーム１９を車体に装着した状態で、ＵＤが車幅方向（上下方向を含む）に延びる状態を指す。

一方、連続繊維強化樹脂層５３の両面に積層される不連続繊維強化樹脂層５４，５４を成形するための第１、第３プリプレグ５８，６０は、グラスファイバーの不連続繊維６３…のマットを補強材とし、それらに熱可塑性樹脂（ポリプロピレン等）を含浸して構成される。

バンパービーム１９の本体部３１の内面（前面）に積層された不連続繊維強化樹脂層５４には、縦リブ３３ｆ…および第１ピン３３ｇ…が一体に形成され、バンパービーム１９の本体部３１の外面（後面）に積層された不連続繊維強化樹脂層５４には、第２ピン３３ｋ…が一体に形成される。

バンパービーム１９の本体部３１をプレス成形する過程で、雌型５６に対して雄型５７を下降させると、第２プリプレグ５９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３プリプレグ５８，６０は容易に変形可能であるため、第２プリプレグ５９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…内に流入して第２ピン３３ｋ…を同時に成形するとともに、本体部３１１の外表面の一部に沿って薄い膜状に積層される。同様に、第２プリプレグ５９と雄型５７のコア５７ａとによって挟まれた第３プリプレグ６０はコア５７ａの溝５７ｂ…内に流入し、本体部の内表面の縦リブ３３ｆ…および第１ピン３３ｇ…を同時に成形するとともに、上部部材５１の内表面の全面に沿って薄い膜状に積層される。

長い繊維のＵＤを補強材として有する連続繊維強化樹脂層５３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、細くて高いリブ等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層５４，５４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、細くて高いリブ等を成形するのが容易である。よって、連続繊維強化樹脂層５３に不連続繊維強化樹脂層５４，５４を積層してバンパービーム１９の本体部３１を成形することで、バンパービーム１９の本体部３１の強度および成形性を両立させることができる。

尚、上述したバンパービーム１９の本体部３１と同様に、バンパービームエクステンション１８も連続繊維強化樹脂層５３の上下面を不連続繊維強化樹脂層５４，５４で覆った構造を有しており、バンパービーム１９の本体部３１と同じ方法で成形される。

次に、上記構成を備えた本発明の第３の実施の形態の作用を説明する。

前後方向にプレス成形されるバンパービーム１９と上下方向にプレス成形されるバンパービームエクステンション１８とを結合する際に、バンパービーム１９から後向きに突設した第２ピン３３ｋ…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に形成したピン孔５１ｍ…，５２ｍ…に嵌合し、第２ピン３３ｋ…の頭部を溶融（熱カシメ）してバンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８を結合したので、ボルトやナットのような締結部材を必要とせずに、簡単な構造でバンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８を結合することができる。

しかも前後方向にプレス成形されるバンパービーム１８に第１ピン３３ｇ…および第２ピン３３ｋ…を一体に形成したので、バンパービーム１９の本体部３１を型抜きする際に第１、第２ピン３３ｇ…，３３ｋ…が邪魔になることがなく、しかも第１、第２ピン３３ｇ…，３３ｋ…が衝突荷重の入力方向である前後方向に延びるため、衝突荷重による第１、第２ピン３３ｇ…，３３ｋ…の破断を防止し、本体部３１に対する初期荷重吸収部３２…およびバンパービームエクステンション１８の結合を外れ難くすることができる。

またバンパービーム１９の本体部３１は連続繊維強化樹脂層５３の表面に積層された不連続繊維強化樹脂層５４，５４を備え、不連続繊維強化樹脂層５４，５４は第１ピン３３ｇ…および第２ピン３３ｋ…を一体に備えるので（図１８参照）、成形性が低い連続繊維強化樹脂層５３では成形が困難な第１、第２ピン３３ｇ…，３３ｋ…を成形性が高い不連続繊維強化樹脂層５４，５４で容易に成形することができ、しかも第１、第２ピン３３ｇ…，３３ｋ…は不連続繊維で補強されるために充分な強度を有しており、バンパービーム１９，バンパービームエクステンション１８を強固に結合することができる。

またバンパービーム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は、連続繊維６１…，６２…を相互に直交する二つの方向に配向した連続繊維強化樹脂層５３を備えるので（図８参照）、バンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８の曲げ強度を高めることができるだけでなく、衝突荷重の入力時にバンパービーム１９およびバンパービームエクステンション１８を先端側から順次圧壊させて衝撃吸収性能を高めることができる。

またバンパービーム１９の本体部３１は不連続繊維強化樹脂層５４に衝突荷重の入力方向に延びる縦リブ３３ｆ…を備えるとともに、バンパービームエクステンション１８は不連続繊維強化樹脂層５４に衝突荷重に入力方向に延びる第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆおよび第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈを備えるので（図９参照）、成形性に優れた不連続繊維強化樹脂により複雑な形状の縦リブ３３ｆ…、第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆおよび第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈを容易に成形することができ、しかも縦リブ３３ｆ…、第１補強リブ５１ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５２ｆおよび第２補強リブ５１ｈ，５１ｈ，５２ｈ，５２ｈによりバンパービーム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の断面二次モーメントを増加させて曲げ強度を高めることができるだけでなく、それらの圧壊により衝撃吸収性能を高めることができる。

また図１９に示すように、バンパービームエクステンション１８は衝突荷重の入力方向に対して交差する方向に折り曲げられて不連続繊維を熱可塑性樹脂で固めた前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂを備え、前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂにバンパービーム１９が接続されるので、バンパービーム１９からバンパービームエクステンション１８に衝突荷重が入力したときに、受圧面積が大きい前部締結フランジ５１ｂ，５２ｂがトリガー（破壊を引き起こすきっかけ）となってバンパービームエクステンション１８が前後方向に順次圧壊することで衝撃吸収性能を高めることができる。

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。

また本発明のＦＲＰは実施の形態のＧＦＲＰ（グラスファイバー強化樹脂）に限定されず、カーボンファイバー強化樹脂やアラミドファイバー強化樹脂等の他種のＦＲＰであっても良い。

また本発明の衝撃吸収部材は実施の形態のバンパービームエクステンション１８およびバンパービーム１９に限定されるものではない。

また実施の形態では２個のＵ字状断面部３３，３３を結合してバンパービーム１９の本体部３１を構成しているが、２個のＵ字状断面部３３，３３を一体に成形しても良い。

Claims (20)

1. 第１の方向とそれに直交する第２の方向とに格子状に配向された連続繊維（６１，６２）を第１の熱可塑性樹脂で結合した連続繊維強化樹脂層（５３）の両面に、ランダムに配向された不連続繊維（６３）を第２の熱可塑性樹脂で結合した不連続繊維強化樹脂層（５４）を積層して構成され、前記不連続繊維（６３）の長さは前記連続繊維（６１，６２）の格子の対角線の長さよりも大きい衝撃吸収部材であって、
   車幅方向に延びるバンパービーム（１９）を構成するものにおいて、
   前記バンパービーム（１９）は、前記連続繊維強化樹脂層（５３）を前後方向外側に向けて開口するＵ字状断面に形成した複数のＵ字状断面部（３３）を上下方向に連続させるとともに、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）よりなる縦リブ（３３ｆ）で前記Ｕ字状断面部（３３）の上壁（３３ａ）、下壁（３３ｂ）および底壁（３３ｃ）を接続した本体部（３１）を備えることを特徴とする自動車の衝撃吸収部材。
2. 前記連続繊維強化樹脂層（５３）は部分的に強度を低下させる脆弱部（５３ａ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の衝撃吸収部材。
3. 前記連続繊維強化樹脂層（５３）は前記脆弱部（５３ａ）を有する層と前記脆弱部（５３ａ）を有しない層とを含む複数層からなることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の衝撃吸収部材。
4. 前記不連続繊維強化樹脂層（５４）は前記連続繊維強化樹脂層（５３）の両面および端部の全てを包むことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
5. 前記第１の熱可塑性樹脂はナイロンであり、前記第２の熱可塑性樹脂はポリプロピレンであることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
6. 前記不連続繊維強化樹脂層（５４）はプレス成形された補強リブ（５１ｈ，５２ｈ，５１ｉ，５２ｉ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
7. 前記不連続繊維強化樹脂層（５４）の不連続繊維（６３）は、前記衝撃吸収部材（１８）を所定長さに切断して得られたものであることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
8. 第１の方向とそれに直交する第２の方向とに格子状に配向された連続繊維（６１，６２）を第１の熱可塑性樹脂で結合した連続繊維強化樹脂層（５３）の両面に、ランダムに配向された不連続繊維（６３）を第２の熱可塑性樹脂で結合した不連続繊維強化樹脂層（５４）を積層して構成され、前記不連続繊維（６３）の長さは前記連続繊維（６１，６２）の格子の対角線の長さよりも大きい衝撃吸収部材であって、
   前後方向に延びる車体フレーム（１４）と車幅方向に延びるバンパービーム（１９）との間に配置されたバンパービームエクステンション（１８）を構成するものにおいて、
   前記バンパービームエクステンション（１８）は前後方向視でハット状断面を有する上部部材（５１）および下部部材（５２）からなり、上部部材（５１）の車幅方向両端に形成されて前記不連続繊維強化樹脂層（５４）で覆われた接合フランジ（５１ｄ，５１ｅ）の端縁と、下部部材（５２）の車幅方向両端に形成されて前記不連続繊維強化樹脂層（５４）で覆われた接合フランジ（５２ｄ，５２ｅ）の端縁とを重ね合わせて一体に結合したことを特徴とする、自動車の衝撃吸収部材。
9. 前記不連続繊維強化樹脂層（５４）の接合フランジ（５１ｄ，５２ｄ，５１ｅ，５２ｅ）の端縁から第１補強リブ（５１ｆ，５２ｆ）を一体に突設したことを特徴とする、請求項８に記載の自動車の衝撃吸収部材。
10. 前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）の外表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層（５４）から前後方向に延びる第２補強リブ（５１ｈ，５２ｈ）を一体に突設するとともに、前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）の内表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層（５４）から前後方向に対して傾斜する方向に延びる第３補強リブ（５１ｉ，５２ｉ）を一体に突設したことを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の自動車の衝撃吸収部材。
11. 前記上部部材（５１）および前記下部部材（５２）の外表面を覆う前記不連続繊維強化樹脂層（５４）の前端および後端から上下方向に延びる締結フランジ（５１ｂ，５１ｃ，５２ｂ，５２ｃ）を一体に突設し、前側および後側の前記締結フランジ（５１ｂ，５１ｃ，５２ｂ，５２ｃ）間を前記第２補強リブ（５１ｈ，５２ｈ）で接続したことを特徴とする、請求項１０に記載の自動車の衝撃吸収部材。
12. 前側の前記締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）に前記バンパービーム（１９）を結合するためのナット（６４）をインサートしたことを特徴とする、請求項１１に記載の自動車の衝撃吸収部材。
13. 前側の前記締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）の先端を車幅方向外側に向けて傾斜させたことを特徴とする、請求項１２に記載の自動車の衝撃吸収部材。
14. 前記不連続繊維強化樹脂層（５４）のプレス成形前の厚さをｔ０とし、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）の一般部のプレス成形後の厚さをｔ１とし、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）の前記第２補強リブ（５１ｈ，５２ｈ）および前記第３補強リブ（５１ｉ，５２ｉ）のプレス成形後の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定したことを特徴とする、請求項１１〜請求項１３の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
15. 前記バンパービーム（１９）は前記本体部（３１）の前後方向外側に結合される初期荷重吸収部（３２）を備え、前記本体部（３１）に前記不連続繊維強化樹脂層（５４）よりなるピン（３３ｇ）を突設し、前記初期荷重吸収部（３２）に形成したピン孔（３２ｄ）を貫通させた前記ピン（３３ｇ）の頭部を溶融することで前記本体部（３１）に前記初期荷重吸収部（３２）を結合したことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の自動車の衝撃吸収部材。
16. 請求項１に記載の衝撃吸収部材であって前後方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービーム（１９）を構成するものと、請求項８に記載の衝撃吸収部材であって上下方向にプレス成形される繊維強化樹脂製のバンパービームエクステンション（１８）を構成するものとを結合する自動車の車体構造であって、
    前記バンパービーム（１９）から前後方向内向きに突設したピン（３３ｋ）を、前記バンパービームエクステンション（１８）に形成したピン孔（５１ｍ，５２ｍ）に嵌合し、前記ピン（３３ｋ）の頭部を熱カシメして前記バンパービーム（１９）および前記バンパービームエクステンション（１８）を結合したことを特徴とする自動車の車体構造。
17. 前記バンパービーム（１９）は連続繊維強化樹脂層（５３）の少なくとも前後方向内側に積層された不連続繊維強化樹脂層（５４）を備え、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）は前記ピン（３３ｋ）を一体に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の自動車の車体構造。
18. 前記バンパービーム（１９）および前記バンパービームエクステンション（１８）は、連続繊維（６１，６２）を相互に直交する二つの方向に配向した連続繊維強化樹脂層（５３）を備えることを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載の自動車の車体構造。
19. 前記バンパービーム（１９）および前記バンパービームエクステンション（１８）は、前記連続繊維強化樹脂層（５３）に積層された不連続繊維強化樹脂層（５４）を備え、前記不連続繊維強化樹脂層（５４）に衝突荷重の入力方向に延びる補強リブ（３３ｆ，５１ｆ，５２ｆ，５１ｈ，５２ｈ）を形成したことを特徴とする、請求項１９に記載の自動車の車体構造。
20. 前記ピン孔（５１ｍ，５２ｍ）が形成された不連続繊維樹脂製の締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）を前記バンパービームエクステンション（１８）の前後方向外端から一体に突設し、前記締結フランジ（５１ｂ，５２ｂ）は先端側が前後方向外側に傾斜することを特徴とする、請求項１７〜請求項２０の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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