JP2005145224A - 車両用フード構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃吸収体を別途設けることなく、エネルギ吸収効率を向上する。
【解決手段】 フードインナパネル１４は、フードインナパネル１４の外周部を構成する外側フレーム１６と、この外側フレーム１６との間に所定の間隔を開けて配設され、フードインナパネル１４の中央領域を構成する内側フレーム１８と、を有している。また、フードインナパネル１４は、外側フレーム１６と内側フレーム１８とを連結する複数の接続ビーム２０を有しており、接続ビーム２０は、外側フレーム１６の車幅方向両側部１６Ａと内側フレーム１８の車幅方向両側部１８Ａとを連結している。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両用フード構造に関し、特に、自動車等の車両に適用される車両用フード構造に関する。

従来から、自動車等の車両に適用される車両用フード構造においては、自動車のフードパネルに、フードパネルの下方に配置された剛体部品に対するエネルギ吸収機構を設け、フードパネルの曲率に応じたフードパネルの剛体部品に対する所定範囲に、剛性はないが質量を有する質量材を設けることで、衝撃反力のピーク値を一定限界内にコントロールすると共に変形ストロークを少なくする構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２３９２６８号公報

しかしながら、特許文献１の車両用フード構造では、フードパネルにエネルギ吸収機構と質量材を別途設ける必要がある。この結果、部品点数の増加、重量の増加、組付けコストの増加、生産性の悪化が避けられない。また、衝突時にエネルギ吸収機構に潰れ残りが生じ、その潰れ残りの部分は、エネルギ吸収ストロークとして利用できなくなるため、エネルギ吸収ストロークが小さくなり、エネルギ吸収効率が低下する。

本発明は上記事実を考慮し、衝撃吸収体を別途設けることなく、エネルギ吸収効率を向上できる車両用フード構造を提供することが目的である。

請求項１記載の本発明は、フードの車体外側部を構成するフードアウタパネルとフードの車体内側部を構成するフードインナパネルとを備えた車両用フード構造であって、
前記フードインナパネルの外周部を構成する外側フレームと、
前記外側フレームと所定の間隔を開けて配設され前記フードインナパネルの中央領域を構成する内側フレームと、
前記外側フレームと前記内側フレームとを連結する複数の接続ビームと、
を有することを特徴とする。

従って、フードの中央部に衝突体が衝突した場合に、フードインナパネルの内側フレームの剛性が大きいため、内側フレーム内の応力伝播が早い。この結果、内側フレームによって慣性力として作用するフードの有効質量を増大できる。このため、衝突エネルギに応じたエネルギ吸収量を確保することができる。また、外側フレームと内側フレームとが複数の接続ビームで接続されているため、外側フレームがフード下方の部材に当接しても、接続ビームが変形することで、内側フレームが衝突体とともにフード下方へ移動する。この結果、フード下方の部材から受ける過大な反力を抑制できる。このため、衝撃吸収体を別途設けることなく、エネルギ吸収効率を向上できる。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の車両用フード構造において、前記内側フレームは車幅方向に伸びる横ビームのみを有することを特徴とする。

従って、請求項１に記載の内容に加えて、フードの車体前後方向に沿った長さが短い車体に対しては、内側フレームが車幅方向に伸びる横ビームのみを有することで、車幅方向の応力伝播を促進するとともに車体前後方向の応力の伝播を抑制できる。このため、フードの前端部に設けられたロックリインフォースメントやフードの後端部側に設けられたカウルから受ける過大な反力を抑制できる。

請求項３記載の本発明は、請求項１、２の何れか１項に記載の車両用フード構造において、車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの曲げ変形荷重より大きく、車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの伸び変形荷重より小さいことを特徴とする。

従って、請求項１、２の何れか１項に記載の内容に加えて、車体上方からの荷重に対する内側フレームの曲げモーメントと内側フレームの車幅方向の長さで決定される内側フレームの中央部の曲げ変形荷重を、接続ビームの曲げ変形荷重より大きくすることで、衝突体が衝突した際に内側フレーム全体が変位する。この結果、慣性力として有効に働く質量を増大できエネルギ吸収量を増大できる。一方、衝突体の衝突速度が大きい場合には、内側フレームの変位量が大きいので、接続ビームは引っ張り変形モードになる。この場合には、内側フレームの中央部の曲げ荷重が接続ビームの伸び変形荷重より小さいため、外側フレームから過大な反力が接続ビームを伝播する前に、内側フレームが曲げ変形する。この結果、衝突時に過大な反力が発生しない。

請求項１記載の本発明は、フードの車体外側部を構成するフードアウタパネルとフードの車体内側部を構成するフードインナパネルとを備えた車両用フード構造であって、フードインナパネルの外周部を構成する外側フレームと、外側フレームと所定の間隔を開けて配設されフードインナパネルの中央領域を構成する内側フレームと、外側フレームと内側フレームとを連結する複数の接続ビームと、を有するため、衝撃吸収体を別途設けることなく、エネルギ吸収効率を向上できるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の車両用フード構造において、内側フレームは車幅方向に伸びる横ビームのみを有するため、請求項１に記載の効果に加えて、フードの車体前後方向に沿った長さが短い車体に対して、車幅方向の応力伝播を促進し、エネルギ吸収効率を更に向上させるとともに、フードの前端部に設けられたロックリインフォースメントやフードの後端部側に設けられたカウルから受ける過大な反力を抑制できるという優れた効果を有する。

請求項３記載の本発明は、請求項１、２の何れか１項に記載の車両用フード構造において、車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの曲げ変形荷重より大きく、車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの伸び変形荷重より小さいため、請求項１、２の何れか１項に記載の効果に加えて、エネルギ吸収量を増大できると共に衝突時に過大な反力が発生しないという優れた効果を有する。

本発明における車両用フード構造の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。

なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示し、図中矢印ＦＲは車体前方方向を示している。

図１に示される如く、本実施形態のフード１０は、フード１０の車体外側面を構成するフードアウタパネル１２と、フードアウタパネル１２の内側（裏面側）に配設されフード１０の車体内側部を構成するフードインナパネル１４とを備えている。

フードインナパネル１４は、フードインナパネル１４の外周部を構成する外側フレーム１６と、この外側フレーム１６との間に所定の間隔を開けて配設され、フードインナパネル１４の中央領域を構成する内側フレーム１８と、を有している。また、フードインナパネル１４は、外側フレーム１６と内側フレーム１８とを連結する複数の接続ビーム２０を有しており、接続ビーム２０は、外側フレーム１６の車幅方向両側部１６Ａと内側フレーム１８の車幅方向両側部１８Ａとを連結している。

なお、接続ビーム２０の軸方向から見た断面形状は、開口部を上方に向けたハット形状になっている。

内側フレーム１８における車体前後方向中央部には、車幅方向に伸びる横ビーム２４が形成されており、横ビーム２４によって内側フレーム１８の剛性を確保している。また、図２に示される如く、フードインナパネル１４の内側フレーム１８をフードアウタパネル１２に接着剤２６によって接着することで張り剛性を確保している。

フードアウタパネル１２の外周縁部１２Ａはフードインナパネル１４の外周縁部１４Ａにヘミング加工によって結合されており、外側フレーム１６の前後方向両端部１６Ｂの車幅方向から見た断面形状は、開口部を車体上方に向けたハットとなっている。また、内側フレーム１８の前後方向両端部１８Ｂの車幅方向から見た断面形状も、開口部を車体上方に向けたハットとなっており、横ビーム２４の車幅方向から見た断面形状も、開口部を車体上方に向けたハットとなっている。

図３に示される如く、外側フレーム１６の車幅方向両端部１６Ａの車体前後方向から見た断面形状は、開口部を車体上方に向けたハットとなっており、内側フレーム１８の車幅方向両端部１８Ａの車体前後方向から見た断面形状も、開口部を車体上方に向けたハットとなっている。

図４及び図５に示される如く、内側フレーム１８の中央部の曲げ荷重Ｐ１は、接続ビーム２０の伸び変形荷重Ｐ２と接続ビーム２０の曲げ変形荷重Ｐ３に対して、Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３の関係に設定されている。

ここで、Ｐ１＝４×Ｍ１／Ｌ１
Ｍ１は内側フレーム１８の全塑性モーメント（＝Ｚ１×σ１）
Ｚ１は内側フレーム１８の断面係数、σ１はフードインナパネル材料の降伏応力であり、Ｌ１は内側フレーム１８の車幅方向の長さである。

また、Ｐ２＝Σ１×σ１
Σ１は各接続ビーム２０の最小断面積の総計である。

また、Ｐ３＝ΣＭ２／Ｌ２
Ｍ２は各接続ビーム２０の全塑性モーメント（＝Ｚ２×σ１）
Ｚ２は各接続ビーム２０の外側フレーム１６及び内側フレーム１８との接合部の断面係数の平均値、σ１はフードインナパネル材料の降伏応力であり、Ｌ２は各接続ビーム２０の接合位置間の距離である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、図４に示される如く、フード１０の中央部に衝突体Ｋが衝突した場合に、フードインナパネル１４の外側フレーム１６と内側フレーム１８とが接続ビーム２０で接続されているため、接続ビーム２０が容易に変形することによって、横ビーム２４が形成され接続ビーム２０に比べ高剛性となっているフードインナパネル１４の内側フレーム１８が下方（図４の矢印Ａ方向）へ移動する。即ち、フードインナパネル１４の内側フレーム１８の剛性が大きいため、内側フレーム１８内の応力伝播が早い。この結果、内側フレーム１８によって慣性力として作用するフード１０の有効質量を増大できる。このため、衝突エネルギに応じたエネルギ吸収量を確保することができる。

また、フードインナパネル１４の外側フレーム１６と内側フレーム１８とが接続ビーム２０で接続されているため、外側フレーム１６がフード下方の部材に当接しても、接続ビーム２０が変形することで、内側フレーム１８が衝突体Ｋとともに下方へ移動できる。この結果、フード下方の部材から受ける過大な反力を抑制できる。

このため、衝撃吸収体を別途設けることなく、エネルギ吸収効率を向上できる。

また、フード１０の車体前後方向に沿った長さが短い車体に対しては、図１に示される如く、内側フレーム１８が車幅方向に伸びる横ビーム２４のみを有するため、車幅方向の応力伝播を促進するとともに車体前後方向の応力の伝播を抑制できる。この結果、車幅方向の応力伝播を促進し、エネルギ吸収効率を更に向上させるとともに、フード１０の前端部に設けられたロックリインフォースメントやフード１０の後端部側に設けられたカウルから受ける過大な反力を抑制できる。

また、本実施形態では、接続ビーム２０によって、外側フレーム１６の車幅方向両側部１６Ａと内側フレーム１８の車幅方向両側部１８Ａのみ連結しているため、この点においても、フード１０の前端部に設けられたロックリインフォースメントやフード１０の後端部側に設けられたカウルから受ける過大な反力を抑制できる。

また、本実施形態では、内側フレーム１８の中央部の曲げ変形荷重Ｐ１が、接続ビーム２０の曲げ変形荷重Ｐ３より大きく設定されているため、図４に示される如く、衝突体Ｋが高速でフード１０の中央部に衝突した場合に、内側フレーム１８全体が下方へ変位する。この結果、フード１０における慣性力として有効に働く質量を増大できるため、フード１０のエネルギ吸収量を増大できる。

また、図５に示される如く、衝突体Ｋの衝突速度が大きい場合には、内側フレーム１８の変位量が大きくなるので接続ビーム２０は引っ張りの変形モードになる。このため、内側フレーム１８の中央部の曲げ荷重Ｐ１を接続ビーム２０の伸び変形荷重Ｐ２より小さく設定することで、外側フレーム１６からの過大な反力が接続ビーム２０を介して伝播する前に、内側フレーム１８を曲げ変形させることができる。この結果、衝突体Ｋに対して過大な反力が発生しない。

この結果、図６に示される如く、本実施形態における衝突体ＫのストロークＳに対する加速度の変化（加速度特性Ｇ）は、図６に破線で示すフードインナパネル１４を外側フレーム１６、内側フレーム１８及び接続ビーム２０で構成しない比較例の加速度特性Ｇ１に比べて、１次ピーク値Ｑ１を上げることができると共に２次ピーク値Ｑ２を下げることができる。

なお、接続ビーム２０によって、外側フレーム１６の車幅方向両側部１６Ａと内側フレーム１８の車幅方向両側部１８Ａとを連結すると共に、接続ビーム２０によって、外側フレーム１６の後端部と内側フレーム１８の後端部とを連結した構成としても良い。

次に、本発明における車両用フード構造の第２実施形態を図７〜図１１に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示される如く、本実施形態のフード１０では、フードインナパネル１４の外側フレーム１６と内側フレーム１８とを連結する接続ビーム２０が、内側フレーム１８の外周部全体に内側フレーム１８の外周方向に所定の間隔を開けて配設されている。

また、図８に示される如く、外側フレーム１６の車幅方向内側のフランジ１６Ｄとフードアウタパネル１２との距離Ｄ１は、フードアウタパネル１２の上面から内側フレーム１８の底面までの距離Ｄ２と、内側フレーム１８の底面とフード下方のエンジン等の部品４０との距離Ｄ３に対して、Ｄ２＋Ｄ３−（Ｍ１＋３×Ｍ２）＞２×Ｄ１＞Ｄ２に設定されている。なお、Ｍ１はフードアウタパネル１２の板厚であり、Ｍ２はフードインナパネル１４の板厚であり、（Ｍ１＋３×Ｍ２）は潰れ残り量である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、第１実施形態に記載の作用に加えて、図８に示される如く、フード１０のラウンドが小さく（曲率半径が大きく）、外側フレーム１６の車幅方向内側のフランジ１６Ｄとフードアウタパネル１２との距離Ｄ１が小さい場合には、衝突時に、フードアウタパネル１２の張力を介して、外側フレーム１６の影響により内側フレーム１８の反力が増大する。このため、外側フレーム１６の車幅方向内側のフランジ１６Ｄとフードアウタパネル１２との距離Ｄ１を、フードアウタパネル１２の上面から内側フレーム１８の底面までの距離Ｄ２と、内側フレーム１８の底面とフード下方のエンジン等の部品４０との距離Ｄ３に対して、Ｄ２＋Ｄ３−（Ｍ１＋３×Ｍ２）＞２×Ｄ１＞Ｄ２に設定している。

即ち、２×Ｄ１＞Ｄ２とすることで、図９に示される如く、衝突体Ｋの衝突により変位する内側フレーム１８がフード下方のエンジン等の部品４０に接触するまでは、フードアウタパネル１２及び接続ビーム２０には張力が殆ど発生しない。

一方、図１０に示される如く、内側フレーム１８がフード下方のエンジン等の部品４０に衝突した後は、内側フレーム１８が潰れ変形することで衝突エネルギを吸収するが、衝突体Ｋの衝突エネルギが大きく、内側フレーム１８が潰れきる場合には、底付きによって衝突体Ｋに過大な反力が発生する。このため、Ｄ２＋Ｄ３−（Ｍ１＋３×Ｍ２）＞２×Ｄ１、即ち、２×Ｄ１をフードアウタパネル１２の上面からフード下方の部品４０の潰れ残りのフード厚さ）より小さくすることによって、底付きより早いタイミングでフードアウタパネル１２及び接続ビーム２０に張力を発生させることでエネルギを吸収できる。この結果、フード１０の底付きによる過大な反力の発生を防止できる。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、図１１に示される如く、内側フレーム１８における横ビーム２４の前後方向両側に車幅方向に沿って切欠５０、５２を形成し、車体前後方向の力の伝播を更に抑制すると共に、フード１０がフード下方の部品に衝突した際にフードインナパネル１４を更に潰れ易くした構成としても良い。

また、内側フレーム１８を接続ビーム２０に比べ高剛性とする構成は横ビーム２４に限定されず、図１２に示される如く、内側フレーム１８に複数のビーム４４を形成しても良い。または、内側フレーム１８をマルタイコーン構造とても良い。

また、図１３及び図１４に示される如く、フード１０全体の張り剛性を確保するためには、外側フレーム１６と内側フレーム１８とに接着剤２６を塗布する部位６０、６２を設ける必要があるが、内側フレーム１８のみに接着剤２６を塗布する部位６２を設けることで、衝突体が衝突した際のフード外周部からの影響による反力を抑制する構成としても良い。

また、フード１０の車体前後方向に沿った長さが更に短い車体に対しては、図１５に示される如く、内側フレーム１８に横ビームが無い構成であっても良く、図１６に示される如く、前後方向両端部１８Ｂが一体になった構成であっても良い。

また、接続ビーム２０の軸方向から見た断面形状は、開口部を上方に向けたハット形状に限定されず、Ｌ字状、直線状等の他の形状としても良い。

本発明の第１実施形態に係る車両用フード構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。 図１の２−２線に沿った拡大断面図である。 図１の３−３線に沿った拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用フード構造の図３に対応する作用説明図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用フード構造の図３に対応する作用説明図である。 車両用フード構造における衝突体のストロークと加速度との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る車両用フード構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。 図７の８−８線に沿った拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用フード構造の図８に対応する作用説明図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用フード構造の図８に対応する作用説明図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用フード構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用フード構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用フード構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。 図１３の１４−１４線に沿った拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用フード構造の図２に対応する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用フード構造の図２に対応する断面図である。

符号の説明

１０ フード
１２ フードアウタパネル
１４ フードインナパネル
１６ フードインナパネルの外側フレーム
１８ フードインナパネルの内側フレーム
２０ フードインナパネルの接続ビーム
２４ フードインナパネルの横ビーム

Claims (3)

1. フードの車体外側部を構成するフードアウタパネルとフードの車体内側部を構成するフードインナパネルとを備えた車両用フード構造であって、
   前記フードインナパネルの外周部を構成する外側フレームと、
   前記外側フレームと所定の間隔を開けて配設され前記フードインナパネルの中央領域を構成する内側フレームと、
   前記外側フレームと前記内側フレームとを連結する複数の接続ビームと、
   を有することを特徴とする車両用フード構造。
2. 前記内側フレームは車幅方向に伸びる横ビームのみを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用フード構造。
3. 車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの曲げ変形荷重より大きく、車体上方からの荷重に対する前記内側フレームの中央部の曲げ荷重が前記接続ビームの伸び変形荷重より小さいことを特徴とする請求項１、２の何れか１項に記載の車両用フード構造。

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