本發(fā)明涉及沖擊吸收結(jié)構(gòu)及具有該沖擊吸收結(jié)構(gòu)的車輛用外板構(gòu)件。

背景技術(shù)：

專利文獻1公開了一種在纖維增強塑料制的外板與內(nèi)板之間配置有多個柱狀肋部的機罩。該機罩在外板上作用有沖擊力時通過破壞多個肋部來吸收能量。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-131335號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在所述機罩中，雖然通過破壞多個肋部來吸收能量，但是，由于該肋部分別具有柱狀的形狀，因此，無法增大外板或內(nèi)板與肋部之間的粘接面積，因此，可能導致機罩的彎曲剛度下降。

本發(fā)明的目的在于提供能夠提高彎曲剛度、且增大能量吸收量的沖擊吸收結(jié)構(gòu)及具有該沖擊吸收結(jié)構(gòu)的車輛用外板構(gòu)件。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的第1方式為一種沖擊吸收結(jié)構(gòu)，該沖擊吸收結(jié)構(gòu)包括中間構(gòu)件，該中間構(gòu)件沿著由第1纖維增強復合材料形成的表面?zhèn)葮?gòu)件和由第2纖維增強復合材料形成的背面?zhèn)葮?gòu)件延伸，且被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件和背面?zhèn)葮?gòu)件之間，該中間構(gòu)件具有比表面?zhèn)葮?gòu)件的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件的強度低的強度。

本發(fā)明的第2方式為一種車輛用外板構(gòu)件，該車輛用外板構(gòu)件具有所述沖擊吸收結(jié)構(gòu)。

發(fā)明的效果

在所述沖擊吸收結(jié)構(gòu)中，由于中間構(gòu)件沿著表面?zhèn)葮?gòu)件和背面?zhèn)葮?gòu)件延伸，且被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件和背面?zhèn)葮?gòu)件之間，因此，相比于僅有表面?zhèn)葮?gòu)件和背面?zhèn)葮?gòu)件的情況，截面積增大，因而整體的彎曲剛度提高。另外，中間構(gòu)件具有比表面?zhèn)葮?gòu)件的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件的強度低的強度。因而，在由自表面?zhèn)葮?gòu)件朝向背面?zhèn)葮?gòu)件輸入的沖擊載荷的作用下這些構(gòu)件整體一體地彎曲變形時，表面?zhèn)葮?gòu)件、背面?zhèn)葮?gòu)件以及中間構(gòu)件產(chǎn)生伸長變形，但是，此時，由于中間構(gòu)件的伸長率和強度低于表面?zhèn)葮?gòu)件的伸長率和強度，因此，中間構(gòu)件比表面?zhèn)葮?gòu)件先以伸長變形的方式屈服并斷裂。即，采用所述沖擊吸收結(jié)構(gòu)，從沖擊載荷的輸入開始到中間構(gòu)件斷裂為止，能夠較高地保持整體的彎曲剛度。另外，然后，在中間構(gòu)件斷裂并吸收了能量之后，利用由該表面?zhèn)葮?gòu)件、背面?zhèn)葮?gòu)件以及中間構(gòu)件形成的截面積的大小能夠保持整體的彎曲剛度，直到表面?zhèn)葮?gòu)件或背面?zhèn)葮?gòu)件斷裂。因此，能夠高效地吸收更多的能量。

附圖說明

圖1是具有本發(fā)明的實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)的機罩的立體圖。

圖2是具有本發(fā)明的第1實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)的機罩的剖視圖。

圖3是表示在使沖擊器碰撞了具有本發(fā)明的第1實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)的機罩時施加于沖擊器的合成加速度的時間變化的曲線圖。

圖4是說明本發(fā)明的第1實施方式的沖擊能量吸收過程的圖。

圖5是具有本發(fā)明的第2實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)的機罩的剖視圖。

圖6是表示在使沖擊器碰撞了具有本發(fā)明的第2實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)的機罩時施加于沖擊器的合成加速度的時間變化的曲線圖。

圖7是說明本發(fā)明的第2實施方式的沖擊能量吸收過程的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的實施方式。另外，附圖是示意性的，存在有各尺寸的關(guān)系、比例等與實際的各尺寸的關(guān)系、比例等不同的情況。另外，以下的說明中的“上”“下”等表示方向的用語是為了方便說明各部分的位置關(guān)系而確定的，并不用于限定實際的安裝姿態(tài)等。

以下的實施方式是將本發(fā)明的沖擊吸收結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車的引擎罩或發(fā)動機機罩(以下簡稱為機罩)的例子。本發(fā)明的沖擊吸收結(jié)構(gòu)并不限定于汽車的機罩，還能夠適用于車門板、保險杠、行李箱蓋、后備箱門、擋泥板、側(cè)車身覆板、車頂板等車輛用外板構(gòu)件。

第1實施方式

圖1是具有本發(fā)明的第1實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1的機罩1的立體圖，圖2是機罩1的剖視圖。

如圖1所示，機罩1覆蓋被設(shè)于汽車等車輛2的前部的發(fā)動機室等。

如圖2所示，作為機罩1的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1具有表面?zhèn)葮?gòu)件11、與表面?zhèn)葮?gòu)件11相對配置的背面?zhèn)葮?gòu)件12、配置于表面?zhèn)葮?gòu)件11與背面?zhèn)葮?gòu)件12之間的中間構(gòu)件13以及第2中間構(gòu)件14。

表面?zhèn)葮?gòu)件11是構(gòu)成機罩1的表面層E的碳纖維增強塑料制的薄片狀的構(gòu)件。表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度例如能夠設(shè)定為0.8mm～1.0mm，斷裂伸長率(以下也簡稱為“伸長”或“伸長率”)例如能夠設(shè)定為1.5％～2.0％。表面?zhèn)葮?gòu)件11的抗拉強度例如能夠設(shè)定為300MPa～1000MPa，壓縮強度例如能夠設(shè)定為240MPa～800MPa。另外，表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度、伸長率、強度等并不限定于上述的值，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器F產(chǎn)生了碰撞時，使表面?zhèn)葮?gòu)件11在第2中間構(gòu)件14充分地壓扁變形的時刻斷裂。表面?zhèn)葮?gòu)件11的外側(cè)表面構(gòu)成機罩1的外觀設(shè)計面。

背面?zhèn)葮?gòu)件12為構(gòu)成機罩1的背面層I的碳纖維增強塑料制的薄片狀的構(gòu)件。背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度與表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度大致相等，例如能夠設(shè)定為0.8mm～1.0mm。另外，背面?zhèn)葮?gòu)件12的伸長率與表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率大致相等，例如能夠設(shè)定為1.5％～2.0％。另外，背面?zhèn)葮?gòu)件12的抗拉強度與表面?zhèn)葮?gòu)件11的抗拉強度大致相等，例如能夠設(shè)定為300MPa～1000MPa，壓縮強度與表面?zhèn)葮?gòu)件11的壓縮強度大致相等，例如能夠設(shè)定為240MPa～800MPa。另外，背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度、伸長率、強度等并不限定于上述的值，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器F產(chǎn)生了碰撞時，能夠使表面?zhèn)葮?gòu)件11在第2中間構(gòu)件14充分地壓扁變形的時刻斷裂。

中間構(gòu)件13為構(gòu)成被夾在機罩1的表面層E和背面層I之間的中間層M(能量吸收層)的一部分的例如環(huán)氧樹脂制的薄片狀的構(gòu)件。中間構(gòu)件13沿著表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，中間構(gòu)件13的上側(cè)的面與表面?zhèn)葮?gòu)件11的下側(cè)的面(背面)面接合。中間構(gòu)件13的厚度大于表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度，例如能夠設(shè)定為2.0mm～3.0mm。另外，中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。通過在構(gòu)成中間構(gòu)件13的環(huán)氧樹脂中添加40重量％左右的例如滑石等礦物質(zhì)的粉末，從而能夠?qū)⒅虚g構(gòu)件13的伸長率調(diào)整為例如小于1.5％。另外，抗拉強度例如能夠設(shè)定為50MPa～200MPa。由此，在中間構(gòu)件13與表面?zhèn)葮?gòu)件11一體地產(chǎn)生變形時，使中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先斷裂。另外，中間構(gòu)件13的厚度、伸長率、強度等并不限定于上述的值，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器碰撞后初期，使中間構(gòu)件13保持與表面?zhèn)葮?gòu)件11的一體性而有助于整體的剛性，然后，使中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先斷裂。

第2中間構(gòu)件14為介于中間構(gòu)件13與背面?zhèn)葮?gòu)件12之間并與中間構(gòu)件13一起構(gòu)成機罩1的中間層M(能量吸收層)的一部分的薄片狀的緩沖件。第2中間構(gòu)件14沿著表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，第2中間構(gòu)件14的上側(cè)的面與中間構(gòu)件13的下側(cè)的面面接合，第2中間構(gòu)件14的下側(cè)的面與背面?zhèn)葮?gòu)件12的上側(cè)的面(背面)面接合。第2中間構(gòu)件14由聚氨酯泡沫等發(fā)泡材料、橡膠等形成，具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。例如，第2中間構(gòu)件14的抗拉強度能夠設(shè)定為2MPa～70MPa。因此，在表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13產(chǎn)生變形時，至少從表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13一體地變形開始，首先，中間構(gòu)件13斷裂，然后，到表面?zhèn)葮?gòu)件11斷裂為止的期間，第2中間構(gòu)件14在厚度方向上被壓縮(壓扁變形)，以便接受這些變形。第2中間構(gòu)件14的厚度大于中間構(gòu)件13的厚度，例如能夠設(shè)定為5.0mm～7.0mm。另外，第2中間構(gòu)件14的強度和厚度等并不限定于上述的值，而能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器F產(chǎn)生了碰撞時，使表面?zhèn)葮?gòu)件11在第2中間構(gòu)件14充分地壓扁變形的時刻斷裂。即，第2中間構(gòu)件14的強度和厚度能夠設(shè)定為即使在由沖擊器F的碰撞產(chǎn)生的變形導致表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生的應(yīng)力達到了與碳纖維增強塑料的抗拉強度或壓縮強度相當?shù)膽?yīng)力的情況下，第2中間構(gòu)件14產(chǎn)生的應(yīng)力也不會達到強度極限的值。

機罩1能夠通過以使粘接劑介于其間的方式依次層疊表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12，并使用熱壓成型法、高壓釜成型法等公知的成型方法一體地成型。另外，還可以利用將成為表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的基材的纖維預成型坯與中間構(gòu)件13和第2中間構(gòu)件14一起封入模具，并向模具內(nèi)加壓注入表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的基質(zhì)樹脂的方法(樹脂傳遞成型方法)將它們一體成型。

以下，參照圖3和圖4說明第1實施方式的沖擊能量吸收過程。

使國際標準(ISO/SC10/WG2)、EU標準(EEVC/WG10)所規(guī)定的行人保護試驗中使用的沖擊器F以規(guī)定的角度和速度與上述這樣構(gòu)成的機罩1相碰撞，并利用設(shè)于沖擊器F的加速度傳感器測量施加于沖擊器F的合成加速度。圖3是表示測量到的合成加速度的時間變化的曲線圖(還稱為G-T曲線)。

階段1

當沖擊器F與機罩1的表面相碰撞時，首先，表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13以在機罩1與沖擊器F的接觸點(以下為載荷點)P處的位移量成為最大的方式彈性變形。在此期間，由于中間構(gòu)件13沿著表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，且被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件11與背面?zhèn)葮?gòu)件12之間，因此，中間構(gòu)件13與表面?zhèn)葮?gòu)件11一體地變形。另一方面，如上所述，由于第2中間構(gòu)件14具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度，因此，第2中間構(gòu)件14對表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13施加反彈力并且在厚度方向上壓扁變形(在厚度方向上被壓縮)，以便接受表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13的變形。在載荷輸入開始后初期，載荷點P處的位移量較小，第2中間構(gòu)件14的反彈力相對較小。因此，在沖擊器F上作為反作用力主要施加有表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13這兩者的恢復力(彈性力)。另外，在該時刻，能夠保持表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12的一體性，利用由這些表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12、中間構(gòu)件13以及第2中間構(gòu)件14形成的截面積的大小，能夠保持整體的彎曲剛度。因此，如圖3所示，G-T曲線上的加速度表示隨著時間的經(jīng)過(隨著表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13的位移的增加)而單調(diào)增加的趨勢。

然后，當載荷點P的位移量到達規(guī)定的大小時，由于中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度，因此，中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先以伸長變形的方式屈服并斷裂，如圖4的(a)所示，中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋。該中間構(gòu)件13的斷裂吸收一部分的沖擊能量。

階段2

當中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋時，作用于沖擊器F的反作用力中的源自中間構(gòu)件13的彈性力的部分減小。因此，如圖3所示，G-T曲線上的加速度在中間構(gòu)件13產(chǎn)生了裂紋的時刻到達最初的極大值G₁，之后隨著時間的經(jīng)過而減少。

另外，當中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋時，載荷成為集中于表面?zhèn)葮?gòu)件11的趨勢，載荷點P的位移量進一步增加。因此，中間構(gòu)件13之后仍繼續(xù)產(chǎn)生斷裂，如圖4的(b)所示，中間構(gòu)件13的斷裂部位進一步增大，而吸收更多的能量。在此期間，作用于沖擊器F的反作用力未增加，如圖3所示，G-T曲線上的加速度也減少。另外，第2中間構(gòu)件14進一步在厚度方向上壓扁變形(被壓縮)，以便接受表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13的變形。

階段3

然后，當?shù)?中間構(gòu)件14的變形量增大到一定程度，且其反彈力相對地變大時，自沖擊器F輸入的載荷的更多的部分還經(jīng)由表面?zhèn)葮?gòu)件11和中間構(gòu)件13的載荷點P附近部位、和第2中間構(gòu)件14的壓扁變形部被傳遞至背面?zhèn)葮?gòu)件12(參照圖4的(b)中的箭頭)。因此，在沖擊器F上作為反作用力主要作用有表面?zhèn)葮?gòu)件11、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12這三者的恢復力(彈性力)。

當?shù)?中間構(gòu)件14的壓扁變形量進一步增大時，輸入載荷分散到更廣的范圍并傳遞至背面?zhèn)葮?gòu)件12，從而在沖擊器F上作用有背面?zhèn)葮?gòu)件12的更廣的范圍內(nèi)的恢復力(彈性力)、即更大的反作用力。因此，如圖3所示，G-T曲線上的加速度在到達了極小值之后，再次增加。

然后，當變形進一步進行時，在第2中間構(gòu)件14產(chǎn)生的應(yīng)力到達強度極限之前，表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生的應(yīng)力(主要由彎曲載荷產(chǎn)生的應(yīng)力)到達與碳纖維增強塑料的抗拉強度或壓縮強度相當?shù)膽?yīng)力。由此，表面?zhèn)葮?gòu)件11斷裂，如圖4的(c)所示，表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生裂紋。該表面?zhèn)葮?gòu)件11的斷裂進一步吸收能量。

階段4

當表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生裂紋時，作用于沖擊器F的反作用力中的源自表面?zhèn)葮?gòu)件11的彈性力的部分減少。因此，如圖3所示，G-T曲線上的加速度在表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生了裂紋的時刻到達第二個極大值G₂，之后隨著時間的經(jīng)過而逐漸減少。

以下說明第1實施方式的作用效果。

在本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1中，由于中間構(gòu)件13沿著由碳纖維增強塑料(第1纖維增強復合材料)形成的表面?zhèn)葮?gòu)件11和由碳纖維增強塑料(第2纖維增強復合材料)形成的背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，且被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12之間，因此，相比于只有表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的情況，截面積增大，而能夠提高沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1整體的彎曲剛度。另外，中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。因而，在由自表面?zhèn)葮?gòu)件11朝向背面?zhèn)葮?gòu)件12輸入的沖擊載荷的作用下這些構(gòu)件整體一體地彎曲變形時，表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12以及中間構(gòu)件13產(chǎn)生伸長變形，此時，由于中間構(gòu)件13的伸長率和強度低于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率和強度，因此，中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先以伸長變形的方式屈服并斷裂。即，采用沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，能夠從沖擊載荷的輸入開始到中間構(gòu)件13斷裂為止(階段1)，較高地保持整體的彎曲剛度。然后，在載荷點P的位移量到達了規(guī)定的大小的時刻(從階段1到階段2的過渡期)，在中間構(gòu)件13斷裂并吸收了能量之后，能夠利用由這些表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12以及中間構(gòu)件13形成的截面積的大小保持整體的彎曲剛度，直到表面?zhèn)葮?gòu)件11或背面?zhèn)葮?gòu)件12斷裂為止。因此，采用沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，能夠高效地吸收更多的能量。

另外，本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1還包括介于中間構(gòu)件13與背面?zhèn)葮?gòu)件12之間的第2中間構(gòu)件14。第2中間構(gòu)件14具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。因此，第2中間構(gòu)件14在輸入到表面?zhèn)葮?gòu)件11的沖擊載荷的作用下在表面?zhèn)葮?gòu)件11斷裂之前在厚度方向上被壓縮，而吸收一部分的沖擊能量。因此，采用沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，能夠高效地吸收更多的能量。

另外，采用本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，由于具有第2中間構(gòu)件14，其在輸入到表面?zhèn)葮?gòu)件11的沖擊載荷的作用下在厚度方向上被壓縮，因此，能夠增大變形時的載荷點P的位移量(變形行程)，而能夠吸收更多的能量，并且，通過確保該結(jié)構(gòu)整體的充分的厚度、即截面積，能夠提高整體的彎曲剛度。

然而，如專利文獻1所示的機罩那樣，對于在外板與內(nèi)板之間架設(shè)有多個柱狀的肋部的機罩，在要將外板、內(nèi)板以及肋部一體成型時，可能產(chǎn)生由收縮而引起的外觀不良。另外，在為了防止該情況而分別預先成型了外板和內(nèi)板的情況下，需要在成型后的外板與內(nèi)板之間利用粘接等架設(shè)肋部，而可能導致生產(chǎn)率下降。在本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1中，由于表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12互相面接合，因此，不會使表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生外觀不良，而能夠?qū)⒈砻鎮(zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12一體成型，因此，能夠提高生產(chǎn)率。

另外，采用本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，由于具有第2中間構(gòu)件14，其在輸入到表面?zhèn)葮?gòu)件11的沖擊載荷的作用下在厚度方向上被壓縮，因此，能夠使所輸入的沖擊載荷分散傳遞至背面?zhèn)葮?gòu)件12，而能夠增大G-T曲線上的加速度的第二個極大值G₂的大小、或增大第二個極大值G₂的大小相對于最初的極大值G₁的大小的比(G₂/G₁)。另外，通過調(diào)節(jié)第2中間構(gòu)件14的強度、厚度，能夠控制上述第二個極大值G₂的大小。

另外，采用本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1，由于表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13、第2中間構(gòu)件14以及背面?zhèn)葮?gòu)件12互相面接合，因此，能夠進一步提高整體的彎曲剛度。

第2實施方式

接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2主要在以下的兩個方面與第1實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S1不同。即：被夾在機罩1的表面層E和背面層I之間的中間層M(能量吸收層)僅由第1實施方式中的中間構(gòu)件13構(gòu)成，而在中間層M中并不存在相當于第2中間構(gòu)件14的部分；構(gòu)成機罩1的背面層I的背面?zhèn)葮?gòu)件12不是碳纖維增強塑料制而是玻璃纖維增強塑料制，因而背面?zhèn)葮?gòu)件12比表面?zhèn)葮?gòu)件11容易伸長。其他的結(jié)構(gòu)要素與第1實施方式的相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素等同，因此，標注相同的附圖標記并省略詳細的說明。

圖5是具有本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2的機罩1的剖視圖。

如圖5所示，作為機罩1的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2具有表面?zhèn)葮?gòu)件11、與表面?zhèn)葮?gòu)件11相對配置的背面?zhèn)葮?gòu)件12以及配置于表面?zhèn)葮?gòu)件11與背面?zhèn)葮?gòu)件12之間的中間構(gòu)件13。

表面?zhèn)葮?gòu)件11為構(gòu)成機罩1的表面層E的碳纖維增強塑料制的薄片狀的構(gòu)件。表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度、伸長率、強度等能夠設(shè)定為與第1實施方式的表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度、伸長率、強度相同的值。另外，這些值沒有特殊限定，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器F產(chǎn)生了碰撞時，使表面?zhèn)葮?gòu)件11在中間構(gòu)件13斷裂之后斷裂。

背面?zhèn)葮?gòu)件12為構(gòu)成機罩1的背面層I的玻璃纖維增強塑料制的薄片狀的構(gòu)件。背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度與表面?zhèn)葮?gòu)件11的厚度大致相等，例如能夠設(shè)定為0.8mm～1.0mm。另一方面，相對于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率設(shè)定為1.5％～2.0％，背面?zhèn)葮?gòu)件12的伸長率設(shè)定為大于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率。具體而言，背面?zhèn)葮?gòu)件12的伸長率例如能夠設(shè)定為4.8％～6.1％。背面?zhèn)葮?gòu)件12的抗拉強度與表面?zhèn)葮?gòu)件11的抗拉強度大致相等，例如能夠設(shè)定為250MPa～900MPa。另外，背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度、伸長率、強度等并不限定于上述的值，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，能夠使表面?zhèn)葮?gòu)件11在由沖擊器F的碰撞而導致中間構(gòu)件13斷裂之后斷裂。

中間構(gòu)件13為構(gòu)成被夾在機罩1的表面層E和背面層I之間的中間層M(能量吸收層)的例如環(huán)氧樹脂制的薄片狀的構(gòu)件。中間構(gòu)件13沿著表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，中間構(gòu)件13的上側(cè)的面與表面?zhèn)葮?gòu)件11的下側(cè)的面(背面)面接合，中間構(gòu)件13的下側(cè)的面與背面?zhèn)葮?gòu)件12的上側(cè)的面(背面)面接合。中間構(gòu)件13的厚度比表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12的厚度大，例如，能夠設(shè)定為2.0mm～3.0mm。另外，中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。通過向構(gòu)成中間構(gòu)件13的環(huán)氧樹脂中添加40重量％左右的例如滑石等的礦物質(zhì)的粉末，從而能夠?qū)⒅虚g構(gòu)件13的伸長率調(diào)整為例如小于1.5％。另外，抗拉強度例如能夠設(shè)定為50MPa～200MPa。由此，在中間構(gòu)件13與表面?zhèn)葮?gòu)件11一體地變形時，使中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先斷裂。另外，中間構(gòu)件13的厚度、伸長率、強度等并不限定于上述的值，能夠通過實驗等設(shè)定為以下這樣的值：如下所述，在沖擊器F的碰撞后初期，使中間構(gòu)件13保持與表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的一體性而有助于整體的剛性，并且，在之后使中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先斷裂。

以下，參照圖6和圖7，說明第2實施方式的沖擊能量吸收過程。

使上述的沖擊器F以規(guī)定的角度和速度與上述這樣構(gòu)成的機罩1相碰撞，并測量施加于沖擊器F的合成加速度。圖6是表示測量到的合成加速度的時間變化的曲線圖(還稱為G-T曲線)。

階段1

當沖擊器F與機罩1的表面相碰撞時，首先，機罩1以與沖擊器F的接觸點(以下稱為載荷點)P處的位移量變得最大的方式彈性變形。在此期間，中間構(gòu)件13沿著表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，且保持被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12之間的狀態(tài)。即，中間構(gòu)件13與表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12一體地變形，利用由這些表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12以及中間構(gòu)件13形成的截面積的大小能夠保持整體的彎曲剛度。因此，在沖擊器F上作為反作用力而施加有表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13以及背面?zhèn)葮?gòu)件12整體的恢復力(彈性力)，如圖6所示，G-T曲線上的加速度表示隨著時間的經(jīng)過(隨著上述位移的增加)而單調(diào)地增加的趨勢。

中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度，因此，在載荷點P的位移量到達了規(guī)定的大小的時刻，中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先以伸長變形的方式屈服并斷裂，如圖7的(a)所示，中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋。該中間構(gòu)件13的斷裂吸收一部分的沖擊能量。

階段2

當中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋時，作用于沖擊器F的反作用力中的源自中間構(gòu)件13的彈性力的部分減少。因此，如圖6所示，G-T曲線上的加速度在中間構(gòu)件13產(chǎn)生了裂紋的時刻到達最初的極大值G₃，之后隨著時間的經(jīng)過而減少。

另外，當中間構(gòu)件13產(chǎn)生裂紋時，整體的彎曲剛度下降，另外，由于背面?zhèn)葮?gòu)件12的伸長率設(shè)定為大于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率，因此，彎曲載荷成為集中于表面?zhèn)葮?gòu)件11的趨勢，載荷點P的位移量進一步增加。因此，中間構(gòu)件13在之后仍繼續(xù)產(chǎn)生斷裂，如圖7的(b)所示，中間構(gòu)件13的斷裂部位進一步增加，而能夠進一步吸收能量。在此期間，作用于沖擊器F的反作用力未增加，如圖6所示，G-T曲線上的加速度也減少。

階段3

當中間構(gòu)件13繼續(xù)斷裂、載荷點P的變形量增大到一定程度時，表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12各自的恢復力(彈性力)逐漸變大，在沖擊器F上作為反作用力而施加有表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12各自的恢復力(彈性力)的合力。因此，如圖6所示，G-T曲線上的加速度在到達極小值之后再次隨著時間的經(jīng)過而逐漸增加。

然后，當進一步進行變形時，在背面?zhèn)葮?gòu)件12產(chǎn)生的應(yīng)力到達強度極限之前，表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生的應(yīng)力(主要由彎曲載荷產(chǎn)生的應(yīng)力)到達與碳纖維增強塑料的抗拉強度或壓縮強度相當?shù)膽?yīng)力。由此，表面?zhèn)葮?gòu)件11斷裂，如圖7的(c)所示，表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生裂紋。該表面?zhèn)葮?gòu)件11的斷裂進一步吸收能量。

階段4

當表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生裂紋時，作用于沖擊器F的反作用力中的源自表面?zhèn)葮?gòu)件11的彈性力的部分減少。因此，如圖6所示，G-T曲線上的加速度在表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生了裂紋時刻到達了第二個極大值G₄，之后隨著時間的經(jīng)過逐漸減少。

以下說明第2實施方式的作用效果。

在本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2中，中間構(gòu)件13沿著由碳纖維增強塑料(第1纖維增強復合材料)形成的表面?zhèn)葮?gòu)件11、和由玻璃纖維增強塑料(第2纖維增強復合材料)形成的背面?zhèn)葮?gòu)件12延伸，且被夾在表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12之間，因此，相比于僅有表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的情況，截面積比增大，而能夠提高沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2整體的彎曲剛度。另外，中間構(gòu)件13具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率低的伸長率，且具有比表面?zhèn)葮?gòu)件11的強度低的強度。因而，在由自表面?zhèn)葮?gòu)件11朝向背面?zhèn)葮?gòu)件12輸入的沖擊載荷的作用下這些構(gòu)件整體一體地彎曲變形時，表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12以及中間構(gòu)件13產(chǎn)生伸長變形，但是，此時，由于中間構(gòu)件13的伸長率和強度低于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率和強度，因此，中間構(gòu)件13比表面?zhèn)葮?gòu)件11先以伸長變形的方式屈服并斷裂。即，采用沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2，從沖擊載荷的輸入開始到中間構(gòu)件13斷裂為止(階段1)，能夠較高地保持整體的彎曲剛度。另外，然后，在中間構(gòu)件13在載荷點P的位移量到達了規(guī)定的大小的時刻(從階段1到階段2的過渡期)斷裂并吸收了能量之后，利用由這些表面?zhèn)葮?gòu)件11、背面?zhèn)葮?gòu)件12以及中間構(gòu)件13形成的截面積的大小，能夠保持整體的彎曲剛度，直到表面?zhèn)葮?gòu)件11或背面?zhèn)葮?gòu)件12斷裂為止。因此，采用沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2，能夠高效地吸收更多的能量。

另外，在本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2中，由于表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13以及背面?zhèn)葮?gòu)件12互相面接合，因此，如上所述，不會使表面?zhèn)葮?gòu)件11產(chǎn)生外觀不良，而能夠?qū)⒈砻鎮(zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13以及背面?zhèn)葮?gòu)件12一體成型，因此，能夠提高生產(chǎn)率。

另外，在本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2中，由于背面?zhèn)葮?gòu)件12的伸長率大于表面?zhèn)葮?gòu)件11的伸長率，因此，在產(chǎn)生了最初的中間構(gòu)件13的斷裂之后，能夠使彎曲載荷集中于表面?zhèn)葮?gòu)件11。由此，能夠繼續(xù)引起中間構(gòu)件13的斷裂，并且，能夠使表面?zhèn)葮?gòu)件11在背面?zhèn)葮?gòu)件12斷裂之前斷裂，而能夠提高沖擊能量吸收的效率。

另外，根據(jù)本實施方式的沖擊吸收結(jié)構(gòu)S2，由于表面?zhèn)葮?gòu)件11、中間構(gòu)件13以及背面?zhèn)葮?gòu)件12互相面接合，因此，能夠進一步提高整體的彎曲剛度。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但這些實施方式僅是為了容易理解本發(fā)明而說明的簡單的例示，本發(fā)明并不限定于這些實施方式。本發(fā)明的保護范圍并不限定于上述實施方式所示的具體的技術(shù)事項，還包含能夠容易地從上述實施方式導出的各種變形、變更、替代技術(shù)等。

例如，在所述實施方式中，示出了將本發(fā)明的沖擊吸收結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車的外板構(gòu)件的例子，但本發(fā)明的沖擊吸收結(jié)構(gòu)除了能夠應(yīng)用于在道路、軌道或工廠構(gòu)架內(nèi)行駛的車輛以外，還能夠應(yīng)用于船舶、航空器等。

在上述實施方式中，作為表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的材料，示出了使用碳纖維增強塑料或玻璃纖維增強塑料的例子，但表面?zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12的材料并不限定于此。作為增強纖維，除了碳纖維、玻璃纖維以外，例如能夠使用聚芳酰胺纖維、氧化鋁纖維、金剛砂纖維(日文：シリコンカーバイド繊維)、硼纖維、碳化硅纖維等。另外，碳纖維例如能夠使用聚丙烯腈(PAN系)、瀝青類、纖維素類、利用烴的氣相生長碳纖維、石墨纖維等。還可以將這些纖維中的兩種以上組合使用。另外，增強纖維的形態(tài)可以是連續(xù)的增強纖維、不連續(xù)的增強纖維、或它們的組合，連續(xù)的增強纖維可以是單方向并絲而成的增強纖維、織物的增強纖維，但為了獲得穩(wěn)定的沖擊吸收性能，更優(yōu)選使用能夠?qū)Ρ砻鎮(zhèn)葮?gòu)件11和背面?zhèn)葮?gòu)件12賦予各向同性的特性的增強纖維。作為基質(zhì)樹脂，能夠使用公知的熱固化性樹脂、熱可塑性樹脂。具體而言，有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺(PA)樹脂、液晶聚合物樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚芳酯樹脂、聚苯醚樹脂、聚亞苯基硫醚(PPS)樹脂、聚縮醛樹脂、聚砜樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、改性聚苯乙烯樹脂、AS樹脂(丙烯腈和苯乙烯的共聚物)、ABS樹脂(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物)、改性ABS樹脂、MBS樹脂(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的共聚物)、改性MBS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、改性聚甲基丙烯酸甲酯樹脂等。

在所述實施方式中，作為中間構(gòu)件13的材料，列舉了添加有礦物質(zhì)的粉末的環(huán)氧樹脂，但中間構(gòu)件13的樹脂的種類并無特殊限定，例如，還可以是在聚亞苯基硫醚樹脂(PPS)、不飽和聚酯樹脂等、作為碳纖維增強塑料的基體所使用的一般的熱固化性樹脂或熱可塑性樹脂中添加礦物質(zhì)而成的樹脂。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

采用本發(fā)明，能夠提供可提高彎曲剛度、增加能量吸收量的沖擊吸收結(jié)構(gòu)及具有該沖擊吸收結(jié)構(gòu)的車輛用外板構(gòu)件。

附圖標記說明

S1、S2、沖擊吸收結(jié)構(gòu)；11、表面?zhèn)葮?gòu)件；12、背面?zhèn)葮?gòu)件；13、中間構(gòu)件；14、第2中間構(gòu)件。