JP2001151159A - 歩行者保護のための自動車用エンジン・フード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン・フードのいかなる部位への頭部衝
突の場合にも、常に実質的に同一の剛性を持つエンジン
・フードを提供する。 【解決手段】 自動車用エンジン・フード１は、自動車
との衝突の際に、歩行者保護のための変形可能な頭部衝
突領域２を持ち、２つ以上の耐力シェルからなる。その
エンジン・フード1は、縁部において低い曲げ剛性を持
ち、一方で中央部に向かって連続的に増加する。同時
に、エンジン・フード1は全面に亘って均一な質量分布
を持つ。従って、エンジン・フード1の部位に関係な
く、どの部位でも頭部衝突に対する同一の特性が得られ
る。エンジン・フード1の有利な実施形態は、局部剛性
を減少させる様に、多数のビード24が規則正しく配置さ
れ、且つ少なくとも３つのビード24が接続点26を形成し
ている補強パネル19を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車との衝突の
際に歩行者の保護を行うための変形可能な頭部衝突領域
を持つ自動車用エンジン・フードに関する。

【０００２】

【従来の技術】歩行者が自動車と衝突した際には、歩行
者の頭部がエンジン・フードに衝突するという事実によ
って、かなりの割合で重傷に、あるいは致命傷にさえな
る恐れがある。その危険性を可能な限り抑制するため、
エンジン・フードは頭部衝突領域において制御された弾
性を持つよう設計されねばならない。米国特許第5,706,
908号には、アウター・パネルの下側にエネルギー吸収
衝突体を持つエンジン・フードが、開示されている。そ
の件の場合、エンジン・フードの構成は、アウター・エ
ンジン・フード・パネルが衝突エネルギーを吸収するよ
う理想的に変形されるという利点により、エンジン・ル
ーム内の構成部品に衝突する間に発生されるエネルギー
が吸収される様にされている。ここで考えられる不都合
は、付加的な衝突体が常に必要であることと、エネルギ
ー吸収が局部的な塑性変形によって主になされるという
ことである。

【０００３】特開平05‐155355号には、頭部衝突の際に
制御された態様で塑性変形される様に、規則正しく配置
された補強部材によって補強されたエンジン・フードが
開示されている。補強構成における強固な接続点が、開
口部と打ち抜き部により脆弱とされて、それらの領域で
の剛性のピークを低減する。

【０００４】その件においても、衝突エネルギーが単に
局部的塑性変形の形態で吸収されるという不都合が存在
する。これの結果は、弾性変形の増大に起因して、エン
ジン・フードが、中央部において、支持縁部よりも、か
なり柔らかな挙動をするという、ことである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それで、本発明の目的
は、最小の陥入度合を考慮してエンジン・フード全体に
亘る一様な変形挙動を生じさせるために、エンジン・フ
ードのいかなる部位への頭部衝突の場合にも、常に本質
的に同程度の剛性を持つエンジン・フードを提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１に
記載の様に、自動車との衝突の際の、歩行者保護のため
の変形可能な頭部衝突領域を持ち、車両の外形としての
エンジン・フードの外面を構成する外部のアウター・シ
ェルと、補強シェルとして上記アウター・シェルに接合
される少なくとも一つの内部のインナー・シェルとを持
つ２つ以上の耐力シェルからなり、縁部領域に取付けら
れた荷重受部を用いて車体に接続されるか又はその上部
に配置される、自動車用エンジン・フードにおいて、上
記頭部衝突領域の部位における曲げ強度が、上記荷重受
部領域の隣接部では第１の値B1以下であり、中央部領域
では第２の値B2以上であり、その中間の領域では値B1よ
り大きくかつ値B2より小さく、B2はB1より大きいという
関係を有する、自動車用エンジン・フードにより実現さ
れる。

【０００７】本発明を有利な態様で具現化する更なる構
成は、従属する請求項に、記載されている。

【０００８】本発明による、請求項１に基づいたエンジ
ン・フードは、中央部において比較的高い曲げ強度を持
つよう構成される。その領域に頭部衝突が生じた場合に
は、衝突のモーメントがエンジン・フードの最も広い部
分に伝達され、つまりエンジン・フードの殆ど全部分が
衝撃を緩和して所望の減速度を得ることになる。エンジ
ン・フードの縁部に又は荷重受部に向けて頭部衝突が生
じた場合には、荷重受部に隣接する部分が仮想の堅固な
支持部を形成するため、エンジン・フードの挙動は根本
的に、実質的により強固な態様となる。そのため、それ
らの領域においては、エンジン・フードはより小さい曲
げ強度を持つよう構成され、頭部衝突エネルギーはエン
ジン・フードの小さな領域のみに加わる、という結果と
なる。このことは、フードの慣性質量によってより小さ
な減速度につながり、それで荷重受部におけるエンジン
・フードの強固な挙動を補償する。請求項１に基づく構
成は、荷重受部に直接適用されるものではない。ここで
は、頭部衝突の場合に充分に滑らかな減速度がもたらさ
れる適切な塑性変形要素が備えられるべきである。

【０００９】上述のエンジン・フードの機能は、曲げ強
度に以下の特性を持たせ得る、すなわち、荷重受部隣接
部はほぼ第１の値B1以下であり、中央部はほぼ第２の値
B2以上であり、そして、中間部はほぼ値B1より大きくか
つ値B2より小さい。その様な曲げ強度の基本的な特性
は、各種の設計的な方法にて達成され得る。

【００１０】アウター・シェルと補強シェルとの間隔が
一定の際には、曲げ強度はシェル厚さの分布により適応
されれば良い。その際、シェル厚さの総和は、縁部にお
けるものより中央部におけるものの方が大きく、また、
荷重受部隣接領域におけるものより縁部におけるものの
方が大きい。

【００１１】請求項１に記載の曲げ強度の分布は、同様
に頭部衝突領域の部位においてアウター・シェルと補強
シェルとの間隔を適応させることにより、実現される。
上記間隔は、補強シェル側についてはその内部包絡線に
基き求められる。その際、シェル間の間隔が小さいのは
荷重受部隣接部において、である。縁部におけるその値
は荷重受部の間で増加し、エンジン・フードの中央部に
おいて最大間隔に達する。

【００１２】プラスチックや合成繊維材が用いられてい
る全ての場合には、曲げ強度の更なる適応は、シェル材
料の弾性係数を介して行われ得る。その際、低弾性係数
を持つ材料が荷重受部隣接部に用いられねばならず、一
方で高弾性係数を持つ材料がエンジン・フードの中央部
領域に用いられる。

【００１３】エンジン・フードの構成が現在一般的な板
金製である場合には、補強シェルはビードを持つよう構
成される。ビードは、アウター・シェルを支えるととも
にその部分で補強シェルがアウター・シェルに結合され
るフランジを持つ。ここでもまた、請求項１に基づく曲
げ強度の特性に適応される。ビードは、独立した別個の
細帯を構成し、それでエンジン・フードの曲げ強度の演
算を困難にするので、エンジン・フードの曲げ強度は、
代わりにビード固有の剛性を用いて求められる。エンジ
ン・フードの有利な態様が多数の規則正しく配列された
ビードを必要とするので、そのようにしても差し支えな
い。その際、請求項１に基づく曲げ強度の特性は、それ
ぞれ個別のビードの曲げ強度を適応させることにより、
実現される。これは、ビードの中立軸に垂直な断面に
て、演算においてその断面内に存在する全ての耐力シェ
ルを考慮しながら、決定される。ビードの中立軸は、２
つより多い数のビードの集合部として定義されるビード
接続点の、２箇所の間に生じる。

【００１４】ビードを持つ補強シェルにおいては、請求
項１による曲げ強度は、ビードの幅を用いて適応させる
ことも出来る。その目的のため、荷重受部に隣接したビ
ードは、極めて狭い幅を持つ様に構成される。この幅
は、荷重受部の間のエンジン・フード縁部においてより
大きい値となり、ビードの幅はエンジン・フードの中央
部で最大となる。

【００１５】ビードは、フランジ部においてアウター・
シェルに結合されるハット型断面として、有利に構成さ
れる。頭部衝突領域におけるビードの接続点は、互いに
出会う３つのビードから主に形成される。両方、つまり
ビードのハット型断面と３つのビードが互いに出会う接
続点とが、アウター・シェルの一様な支持を行うことと
なる。その結果、エンジン・フードの剛性ピークの形成
が回避される。

【００１６】頭部衝突領域における全ての部分が実質的
に同一のエンジン・フード構造を持つので、上記構成は
頭部衝突の際に有利な作用を奏する。

【００１７】エンジン・フードの有利な構成のために
は、全シェルがほぼ均一な質量分布を持つことも必要で
ある。このことは、頭部衝突の際に影響を受ける全ての
面部位が同じ質量を持つことを意味する。各面部位に対
する基準量は、荷重受部を除いたエンジン・フードの質
量をエンジン・フードの投影面積で割った、エンジン・
フードの単位面積当たりの平均重量である。頭部衝突か
ら求められる基準面が、面部位のサイズとして定義され
る。基準面は、頭部の径としての直径25 cmの円であ
る。各面部位から決定される単位面積当たり重量は、エ
ンジン・フードのアウター・シェル上に支持される面部
位の垂直投影がなされ、下側に位置する全てのシェルの
質量が求められ、そして上記基準面で割ることにより、
求められる。それで、面部位に対して求められる単位面
積当たりの重量は、エンジン・フードの単位面積当たり
の平均重量に対し最大でも20%の差に収まるべきであ
る。

【００１８】曲げ強度の特性と均一な質量分布に、より
充分に適応させるために、エンジン・フードの個々の領
域に、補強シェルとアウター・シェルとの間に設けられ
るとともにそれらを積極的ではない態様で結合する追加
の支持シェルが備えられても良い。プラスチック発泡体
や金属製ハニカム構造体などの均一な支持シェルが用い
られた場合、その支持シェルの材料を適応させることに
より均一質量分布が実現され得る。その目的のために、
支持シェルの材料は以下のような異なる密度を持つ、す
なわち、エンジン・フードの中央部は主に低密度、荷重
受部隣接部は主に高密度、そして、荷重受部の間に位置
する縁部、及び荷重受部とエンジン・フード中央部は中
間の密度、である。

【００１９】本発明のさらに明確かつ最適な形態が、以
下に図面を参照して説明されている。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、エンジン・フード１に対
する典型的な頭部衝突領域２を示す。この場合、車両の
タイプによっては、頭部衝突領域の前端３が多少前方に
移動される。また、頭部衝突中にエンジン・フード１が
極めて強固に支持される荷重受部領域４が、示されてい
る。このことは、エンジン・フード１の下においてフー
ド・ヒンジ、ロック及びストッパーが配置されるいずれ
の場所についても、当てはまる。

【００２１】エンジン・フード１に亘る曲げ強度の基本
的特性が、図２に図示されている。荷重受部領域４の隣
接部においては曲げ強度はほぼB1の値であり、中央部に
おいてはほぼB2の値以上であり、そして、残りの領域に
おいてはほぼB1より大きくB2より小さい。同時に、強度
の特性は可能な限り連続的である。

【００２２】図３乃至５は、エンジン・フードを横断す
る断面を用いて、どのように曲げ強度が適応され得るか
を示す。図３は、アウター・シェル６と厚さが変化する
という特性を持つ補強シェル７を図示している。インナ
ー・シェル７は３種類の異なる厚さの金属板からなる。
これは、いわゆるテーラード・ブランクによって異なる
板厚の金属板を一体に溶接することにより、又は重ね板
を局部的に互いに接着することにより、得られる。この
場合、板厚はエンジン・フードの縁部において最小で、
中央部において最大である。プラスチックや合成繊維材
料からなる部品を使用することにより、インナー・シェ
ルとアウター・シェルの両方に対して、段差の無い連続
した厚さの変化が実現され得る。

【００２３】図４に示す補強シェル８は、全てが同じ幅
を持つ規則正しく配置されたビード９により補強されて
いる。それは上部ビード・フランジ10において、アウタ
ー・シェル11に接合されている。曲げ強度は、ビード９
の高さによって適応されている、すなわち、高さ12はエ
ンジン・フードの縁部において小さい一方、高さ13はエ
ンジン・フードの中央部においてより大きい。

【００２４】図５におけるエンジン・フードの断面は、
図４におけるものと基本的に同じ断面を示す。アウター
・シェル14と補強シェル15は、ビード・フランジ16を介
して接合されている。曲げ強度は、ビードの幅を用いて
適応されている、すなわち、ビード幅17はエンジン・フ
ードの縁部において小さく、ビード幅18はエンジン・フ
ード中央部において最大である。

【００２５】曲げ強度は、図３、４、及び５のいずれの
所望の組合わせを用いて適応されることも可能である。

【００２６】図６は、自動車用の現在の一般的な金属板
の構成におけるエンジン・フード用の補強シェル19を示
す。補強シェル19とともに変形され該シェルに接着され
るエンジン・フードのアウター・シェルは、ここには描
かれていない。頭部衝突の際には、ヒンジ領域20、ロッ
ク領域21、及びストッパーの領域22が、荷重受部として
作用する。加えて、ストラット・ハウジングを用いて塑
性変形する領域23が、補強シェル19に設けられている。
それにより実現されるのは、それらの領域での頭部衝突
の場合に、実質的に強固なストラット・ハウジングに対
する衝突のエネルギーが変形要素により吸収されること
である。

【００２７】補強シェル19のビード・パターンは、ビー
ド24に対する断面AAにおいて例として図示された、多数
の個々のビードから構成される。その断面は、ビード24
の仮想中立軸25に対して垂直である。中立軸25は、３つ
かそれより多い数のビードが互いに出会う部位として定
義される接続点26を結ぶ線である。

【００２８】それらの位置関係の効果により、接続点が
強固な局部的補強部として作用することが、頭部衝突領
域において可能な限り回避される。

【００２９】エンジン・フードのビード・パターンは従
って、主に３つのビードの接続点を持つ。

【００３０】図７は、ビード24の中立軸25に垂直な断面
を図示したものである。補強シェル19は、ビード・フラ
ンジ27を介してアウター・シェル28に接着されている。
ビード24の幅はビード底部29の寸法から与えられ、高さ
はビード・ウェブ30の寸法から与えられる。アウター・
シェル28と補強シェル19の厚さを用いることにより、そ
れらの寸法を利用して、この断面におけるビードの曲げ
強度が決定され得る。曲げ強度を、請求項１に基づく所
望の特性に適応させるため、個別のビードに対して決定
された曲げ強度が用いられる。

【００３１】図８は、アウター・シェル32と補強シェル
33を接続する追加支持シェル31を持つ、エンジン・フー
ドの断面を示す。支持シェルは本質的に支持機能を果た
すので、ビードやカップにより補強された薄壁シェルと
して、あるいは他の小さい比重の材料からなる均一シェ
ルなどのものとして、構成され得る。

【００３２】図９は、エンジン・フード用の、請求項10
による質量分布に適応された均一支持シェルの断面を示
す。その目的のため、支持シェルは３つの領域に分割さ
れる、すなわち、支持シェル34は、エンジン・フードの
縁部領域において特定の大きい比重を、内側領域35にお
いて特定の中間の比重を、そして、エンジン・フード36
の中央部において特定の小さい比重を持つ。

【００３３】図10は、請求項10に基づく均一質量分布
が、エンジン・フード１の頭部衝突領域２に対してどの
ように設けられるかを示す。25 cmの直径を持つ円のサ
イズを持つ基準面37が、頭部衝突領域２中に分散してい
る。同時に、各部位において求められた単位面積当たり
重量はエンジン・フードそのものの単位面積当たり平均
重量に対して最大20%の差に収まるべきである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン・フードのい
かなる部位への頭部衝突の場合にも、常に実質的に同一
の剛性を持つエンジン・フードを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン・フードの頭部衝突領域を示す図であ
る。

【図２】エンジン・フード全体に亘る曲げ強度の特性を
概略的に示す図である。

【図３】エンジン・フードの断面内におけるシェル厚さ
の変化を示す図である。

【図４】エンジン・フードの断面内におけるシェル厚さ
の変化を示す図である。

【図５】エンジン・フードの断面に亘るビード幅の変化
を示す図である。

【図６】ビードを有する補強シェルを持つエンジン・フ
ードの平面図である。

【図７】ビードの垂直断面図である。

【図８】追加支持シェルを有するエンジン・フードの断
面を示す図である。

【図９】密度が変化する均一支持シェルを有するエンジ
ン・フードの断面を示す図である。

【図１０】均一な質量分布を決定するための、エンジン
・フードの斜視図である。

【符号の説明】

１ エンジン・フード ２ 頭部衝突領域 ４ 荷重受部領域 ６、11、14、28、32 アウター・シェル ７ インナー・シェル ８、15、19、33 補強シェル ９、24 ビード 25 中立軸 26 接続点 27 ビード・フランジ 31 中間支持シェル 37 面部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラッドリー ステインズ イギリス国 エセックス エスエス７ ４ エーディー ベンフリート ケンツ ヒル ロード ノース 419 (72)発明者 ベッティーナ ファイト ドイツ国 41539 ドルマーゲン イン デル アウ 23 (72)発明者 ティロ ロース ドイツ国 52064 アーヒェン トゥルム シュトラーセ 186

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車との衝突の際の、歩行者保護のた
   めの変形可能な頭部衝突領域（２）を持ち、車両の外形
   としてのエンジン・フードの外面を構成する外部のアウ
   ター・シェルと、補強シェルとして上記アウター・シェ
   ルに接合される少なくとも一つの内部のインナー・シェ
   ルとを持つ２つ以上の耐力シェルからなり、縁部領域に
   取付けられた荷重受部を用いて車体に接続されるか又は
   その上部に配置される、自動車用エンジン・フード
   （１）において、 上記頭部衝突領域（２）の部位における曲げ強度が、上
   記荷重受部領域（４）の隣接部では第１の値B1以下であ
   り、 中央部領域では第２の値B2以上であり、 その中間の領域では値B1より大きくかつ値B2より小さ
   く、 B2はB1より大きいという関係を有する、 自動車用エンジン・フード。
2. 【請求項２】 上記頭部衝突領域（２）の部位における
   全シェルの厚さの総和が、 上記荷重受部領域（４）の隣接部では第１の値T1以下で
   あり、 中央部領域では第２の値T2以上であり、 その中間の領域では値T1より大きくかつ値T2より小さ
   く、 T2はT1より大きいという関係を有する、 請求項１に記載の自動車用エンジン・フード。
3. 【請求項３】 上記頭部衝突領域（２）の部位における
   上記アウター・シェルと補強シェルとの間の、補強シェ
   ルの内部包絡線に基づいた距離が、 上記荷重受部領域（４）の隣接部では第１の値H1以下で
   あり、 中央部領域では第２の値H2以上であり、 その中間の領域では値H1より大きくかつ値H2より小さ
   く、 H2はH1より大きいという関係を有する、 請求項１に記載の自動車用エンジン・フード。
4. 【請求項４】 上記頭部衝突領域（２）の部位における
   シェル材料の弾性係数が、 上記荷重受部領域（４）の隣接部では第１の値E1以下で
   あり、 中央部領域では第２の値E2以上であり、 その中間の領域では値E1より大きくかつ値E2より小さ
   く、 E2はE1より大きいという関係を有する、 請求項１に記載の自動車用エンジン・フード。
5. 【請求項５】 上記補強シェル（19）は、上記アウター
   ・シェル（28）からの荷重を支えるビード・フランジ
   （27）において上記アウター・シェルと接合されるビー
   ドを持つよう構成され、 上記頭部衝突領域（4）における２つの接続点（26）の
   間の各ビード（24）の曲げ強度は、２つの接続点（26）
   の間の、上記ビード（24）の中立軸（25）に垂直な断面
   における上記ビード（24）と上記アウター・シェル（2
   8）の寸法に基づいて決定される、 上記請求項いずれかに記載の自動車用エンジン・フー
   ド。
6. 【請求項６】 上記頭部衝突領域（２）の部位における
   補強シェルのビードの幅が、 上記荷重受部領域（４）の隣接部では第１の値S1以下で
   あり、 中央部領域では第２の値S2以上であり、 その中間の領域では値S1より大きくかつ値S2より小さ
   く、 S2はS1より大きいという関係を有する、 請求項５に記載の自動車用エンジン・フード。
7. 【請求項７】 上記頭部衝突領域（２）において、 上記補強シェルのビードはハット型の断面に形成され、 上記ビードの接続部は互いに出会う３つのハット断面に
   より形成される、 請求項６に記載の自動車用エンジン・フード。
8. 【請求項８】 上記頭部衝突領域（２）において、上記
   エンジン・フードの曲げ強度、上記シェルの厚さの総
   和、上記アウター・シェルと上記補強シェルとの間隔、
   上記シェル材料の弾性係数、及び上記ビードの幅は、上
   記荷重受部から上記縁部に及び上記縁部から上記中央部
   にかけて、本質的に連続して増加するよう変化する、 上記請求項いずれかに記載の自動車用エンジン・フー
   ド。
9. 【請求項９】 上記アウター・シェル（32）と少なくと
   も一つの補強シェル（33）は、少なくとも一つの中間支
   持シェル（31）によって強固に接続される、 上記請求項いずれかに記載の自動車用エンジン・フー
   ド。
10. 【請求項１０】 基準面の大きさを持ち、上記荷重受部
    領域（４）を除いて上記頭部衝突領域（２）におけるエ
    ンジン・フード（１）の投影面上に形成され得る面部位
    （37）の全てが、荷重受部を除いたエンジン・フード
    （１）の単位面積当たりの平均重量に対する差が最大20
    %に収まる様な実質的に同一な単位面積当たり重量を持
    つ様に、荷重受部を除くエンジン・フード（１）がほぼ
    均一な質量分布を持つ、 上記請求項のいずれかに記載の自動車用エンジン・フー
    ド。
11. 【請求項１１】 支持シェルの密度が、 中央部領域では第１の値D2以下であり、 上記荷重受部領域（４）の隣接部では第２の値D1以上で
    あり、 その中間の領域では値D1より大きくかつ値D2より小さ
    く、 D2はD1より大きいという関係を有する、 請求項10に記載の自動車用エンジン・フード。