JP3094958B2 - 自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造 - Google Patents

自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造

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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、特に乗用車
の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂性のエネルギ吸収体をピラーのイン
ナパネルとピラーガーニッシュとの間のエネルギ吸収で
きる間隔内に配置したエネルギ吸収構造が提案されてい
る(特開平8-119047号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】車室内から加わる荷重
の向きは一定ではなく、荷重の向きによってエネルギ吸
収体が変形できる変位量、つまりストロークが異なるこ
とから、必要なエネルギ吸収量を確保するためにエネル
ギ吸収体自体に荷重の向きによる変形特性を持たせてお
り、エネルギ吸収体の形状や構造が複雑になっている。
【0004】本発明は、エネルギ吸収体の車室内方に配
置される内装材によってエネルギ吸収体の変形方向を強
制的に定めることができる、自動車の車体上部の衝撃エ
ネルギ吸収構造を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明
は、パネルを有する、長手方向へ伸びている構造部材
と、前記パネルから車室内方へエネルギ吸収に必要な間
隔をおいて配置された内装材と、前記間隔内に配置され
たエネルギ吸収体とを備える自動車の車体上部の衝撃エ
ネルギ吸収構造である。前記内装材は、その外側面で前
記エネルギ吸収体を固定している。
【0006】1の発明では、前記内装材は、前記構造部
材の長手方向へ伸びる軸線に交差する面で切断した断面
における厚みが前記内装材の2つの端部で最も大きく、
前記2つの端部から離れた箇所で最も小さくなるように
形成された部分的に異なる厚みを有する。
【0007】別の発明では、前記内装材は、前記構造部
材の長手方向へ伸びる軸線に交差する面で切断した断面
における厚みが前記内装材の2つの端部から一箇所に向
けて次第に小さくなるように形成されている。
【0008】所定以上の荷重が加わり、内装材が変形す
ると、内装材の外側面に固定されたエネルギ吸収体が内
装材と共に荷重の向きへ変位する。エネルギ吸収体が構
造部材のパネルに突き当たると、エネルギ吸収体は塑性
変形を開始し、エネルギ吸収する。
【0009】内装材の厚みが部分的に異なり、前記内装
材の2つの端部で最も大きく、前記2つの端部から離れ
た箇所で最も小さくなっているため、厚みが最も小さい
部分から離れた箇所、例えば2つの端部において荷重が
内装材に加わるとき、内装材は厚みが最も小さい部分を
いわば支点として変形し、この変形につれてエネルギ吸
収体が構造部材のパネルに向けて変位するため、エネル
ギ吸収体が変形する部分を内装材によって強制的に規制
できる。また、厚みの最も小さい部分において荷重が内
装材に加わるとき、内装材の全体が荷重の向きに変形
し、エネルギ吸収体を変形させる。したがって、エネル
ギ吸収に必要なストローク量や形状などをエネルギ吸収
体に設定することが容易であり、これにより十分なエネ
ルギ吸収量を確保できる。また、必要なエネルギ吸収量
を確保するためにエネルギ吸収体に種々の荷重の向きに
よる変形特性を付与する必要がなく、エネルギ吸収体の
形状や構造を簡単にすることができる。
【0010】別の発明では、前記エネルギ吸収体は押し
出し成形可能な金属製の筒状体であり、この筒状体は前
記内装材の外側面に対面する内壁部を有し、かつ、前記
筒状体の前記断面における厚みが部分的に異なるように
形成され、前記内壁部が最も厚みの大きな部分を有す
る。
【0011】内装材の厚みが部分的に異なることと、エ
ネルギ吸収体である金属製の筒状体の厚みが部分的に異
なることから、両者の位相関係を調整することによって
最適なエネルギ吸収構造を得ることができる。また、エ
ネルギ吸収体が金属製であるため、立ち上がりの急なエ
ネルギ特性をうることができ、押し出し成形可能な筒状
体であるため、所要の形状をしたエネルギ吸収体を簡単
にうることができる。
【0012】さらに別の発明では、前記構造部材は、前
記パネルとこのパネルの車室外方に配置された別のパネ
ルとを接合した2つのフランジ接合部を有し、前記エネ
ルギ吸収体は、前記2つのフランジ接合部のうちの一方
のフランジ接合部の近くに配置されている。前記内装材
は、この内装材に加わると推定される、前記一方のフラ
ンジ接合部の近傍の荷重と、前記フランジ接合部から離
れた部位の荷重とのうち、前記フランジ接合部から離れ
た部位に加わる荷重に対する箇所の厚みがその他の部分
の厚みより小さくなるように形成される。
【0013】フランジ接合部から離れた部位に荷重が加
わるとき、内装材の全体が荷重の向きに変形し、エネル
ギ吸収体を変形させる。このとき、一方のフランジ接合
部に衝突してフランジ接合部から反力を受ける可能性が
ないため、ストロークを大きく取れることと、構造部材
のパネルに対面するエネルギ吸収体の面を大きくするこ
とが可能であることから、低荷重、長ストロークでエネ
ルギ吸収する。これに対して、厚みの最も薄い部分から
離れた一方のフランジ接合部の近傍において荷重が内装
材に加わるとき、内装材はその薄い部分をいわば支点と
して変形し、この変形につれてエネルギ吸収体が構造部
材のパネルに向けて変位し、その後、パネルと接してエ
ネルギ吸収する。これによって、高荷重、短ストローク
でエネルギ吸収できる。
【0014】
【発明の実施の形態】構造部材は車体において長手方向
へ伸びるフロントピラー、センタピラー又はリヤピラー
の他、ルーフサイドレール、ヘッダである。構造部材の
パネル、いわゆるインナパネルから車室内方へエネルギ
吸収に必要な間隔をおいて配置される内装材は、ピラー
ガーニッシュ又はルーフトリムである。前記間隔内に配
置されるエネルギ吸収体は、樹脂性の格子、ウレタンパ
ッド又は金属製の筒状体とすることができる。金属製の
筒状体である場合、アルミニウム又は押し出し成形可能
な金属を押し出し成形して作ることができる。
【0015】前記内装材は、その外側面で前記エネルギ
吸収体を固定する。エネルギ吸収体は、接着剤による接
着によって、又は内装材に設けた凸部をエネルギ吸収体
の穴に貫通させて熱かしめして内装材に固定される。内
装材は、前記構造部材の長手方向へ伸びる軸線に交差す
る面で切断した断面における厚みが部分的に異なるよう
に形成する。たとえば、エネルギ吸収体が構造部材の1
つのフランジ接合部の近傍に配置される場合、フランジ
接合部から離れた箇所で内装材に加わると推定される荷
重に対する部分が最も薄くなるように形成する。
【0016】
【実施例】衝撃エネルギ吸収構造は、断面状態を示す図
1及び図2を参照すると、パネル10を有する、長手方
向へ伸びている構造部材12と、パネル10から車室内
方へエネルギ吸収に必要な間隔14をおいて配置された
内装材16と、間隔14内に配置されたエネルギ吸収体
18とを備える自動車の車体上部において衝撃エネルギ
を吸収する。
【0017】構造部材12は、図示の実施例では、車体
のフロントピラーであり、パネル10の他に、このパネ
ル10の車室外方に間隔をおいて配置されたパネル20
と、両パネル10,20の間に配置された補強パネル2
2とを備え、それぞれのパネルのフランジを溶接接合
し、水平の仮想面で切断した断面において閉じ構造を呈
するように形成されている。構造部材12は2つのフラ
ンジ接合部24,25を有し、一方のフランジ接合部2
4の近傍にウインドシールドガラス28が取り付けられ
る。他方のフランジ接合部25にはオープニングトリム
26が取り付けられ、その近傍にエネルギ吸収体18が
配置されている。
【0018】エネルギ吸収体18は、図示の実施例で
は、アルミニウムを押し出し成形した筒状体であり、断
面形状が角状を呈するように形成されている。エネルギ
吸収体18は、内装材16の外側面17に対面する内壁
部30と、パネル10に対面する外壁部31と、内壁部
30及び外壁部31を連結する2つの側壁部32,33
とを有する。エネルギ吸収体18の外壁部31は、パネ
ル10からすきまをおいて位置するが、そのすきまa,
bは構造部材12の長手方向で異なっている。エネルギ
吸収体18は、水平の仮想面で切断した断面おける厚み
が部分的に異なるように形成されることが好ましく、図
示の実施例では、内壁部30に最も厚みの大きな部分が
くるように形成されている。
【0019】内装材16は、ABS又はPPのような硬
質樹脂を成形して作ったピラーガーニッシュであり、そ
の外側面で前記エネルギ吸収体18を固定している。そ
の固定は、内装材16の外側面17とエネルギ吸収体1
8の内壁部30とを接着剤によって接着してもよく、ま
た図示のように、内装材16から複数の凸部34を外方
へ向けて突出しておき、これら凸部34をエネルギ吸収
体18の対応する箇所に開けた穴(図示せず)に通し、
凸部34を熱かしめしてもよい。
【0020】内装材16は、構造部材12の長手方向へ
伸びる軸線に交差する面で切断した断面における厚みが
部分的に異なるように形成されている。図示の実施例で
は、内装材16は、この内装材16にフランジ接合部2
5の近傍で加わると推定される荷重の向きAと、フラン
ジ接合部25から離れた部位で加わると推定される荷重
の向きBとのうち、荷重の向きBに対する箇所36の厚
みがその他の部分の厚みより小さくなるように形成され
ている。すなわち、内装材16の端部37,38から薄
い箇所36に向けて厚みが次第に小さくなっている。例
えば、厚みが0.5ないし1.5mm程度小さくなるように定め
ることができる。
【0021】内装材16は、図3に示すように、取付座
40を長手方向の中間部分と一方の端部との2カ所に有
する。エネルギ吸収体18は中間部分にある取付座40
で二分された形態となっている。取付座40は、パネル
10に向けてこの近傍まで伸びており、クリップ42が
取付座40に装着されている。このクリップ42をパネ
ルの穴に差し込んで、内装材16は構造部材12に取り
付けられている。
【0022】次に作用を説明する。いま、乗員50から
荷重が図1のA向きに加わる場合、内装材16の厚みが
一定であるとき内装材16が荷重の向きへ変形すると、
エネルギ吸収体18が変形し、図4の(a)に示したよ
うに初期荷重C1を発生する。内装材16がA向きに変
形するとき、エネルギ吸収体18の着力面積は変わらな
い。その結果、荷重はC2のように持続する。
【0023】本発明では、内装材16に厚みの小さい箇
所36があることから、荷重がA向きに加わると、内装
材16が箇所36を支点として図1において半時計方向
へ倒れ込むように変形し、エネルギ吸収体18をパネル
10に対して変位させる。その結果、エネルギ吸収体1
8の変形により初期荷重C1を発生するが、エネルギ吸
収体18の着力面積が減少するため、ピーク荷重C3
達した後、発生荷重はC4のように低下する。エネルギ
吸収体16の変位が停止すると、発生荷重は最低値C5
となった後、再びC6のように上昇する。内装材16の
変形によってエネルギ吸収体18を変位させるため、ス
トロークがS2となり、エネルギ吸収体を変位させない
場合のストロークS1より大きな変位量が得られる。
【0024】図1に示すように、荷重がA向きに加わる
とき、乗員50とフランジ接合部25との間の間隔はD
1となる。これに対して、荷重がB向きに加わるとき、
乗員50とパネル10との間の間隔はD2となる。い
ま、D2>D1とする。内装材が荷重の向きAに変形する
とき、エネルギ吸収体は初期荷重C1を発生する。この
場合、内装材16の厚みが一定であるとき着力面積が変
わらないため発生荷重は、図4の(b)のように、E1
持続する。そして、ストロークD1となったとき、フラ
ンジ接合部25に突き当たり、発生荷重は急激に上昇し
てE2となる。本発明では、A向きの荷重によって内装
材16が箇所36を中心として倒れ込むように変形し、
エネルギ吸収体18を変位させるため、発生荷重はC1,
3,C4・・のような特性となる。したがって、ピーク
荷重をΔFだけ下げることができる。一方、荷重がB向
きに加わるとき、厚みの小さい箇所36に対面してエネ
ルギ吸収体18の厚みの大きい部分があることから、内
装材16が変形するとエネルギ吸収体18の内壁部30
が荷重を受け止め、2つの側壁部32,33と外壁部3
1とに荷重を伝え、一定の着力面積で変形するため、発
生荷重がF1のように持続する。
【0025】エネルギ吸収体18の内壁部30の厚みが
他の部分と実質的に等しいとき、A向きの荷重によって
内装材16の箇所36を支点とする倒れ込み変形により
エネルギ吸収体が発生する荷重は、図4の(c)のC1,
2となる。これに対して、図1の実施例では、エネル
ギ吸収体18の内壁部30の厚みが他の部分の厚みより
大きいため、A向きの荷重によって内装材16の箇所3
6を支点とする倒れ込み変形によりエネルギ吸収体18
が発生する荷重は、G1,G2,G3・・のようになる。そ
の結果、立ち上がりがθだけ急となり、ピーク荷重がΔ
fだけ大きな特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動車の車体上部の衝撃エネルギ
吸収構造の実施例を示す、水平の仮想面で切断した断面
図である。
【図2】図1と同様な断面図であるが、構造部材の長手
方向の別の箇所で切断したものである。
【図3】図1と同様な断面図であるが、構造部材の長手
方向のさらに別の箇所で切断したものである。
【図4】本発明によって得られる荷重と変位との関係を
示す特性図で、(a)、(b)、(c)は異なる態様を示
している。
【符号の説明】
10 パネル 12 構造部材 14 間隔 16 内装材 18 エネルギ吸収体 24,25 フランジ接合部 36 厚みの小さい箇所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B62D 25/06 B62D 25/06 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60R 21/02 - 21/04 B62D 25/04 - 25/06 B60R 13/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パネルを有する、長手方向へ伸びている
    構造部材と、前記パネルから車室内方へエネルギ吸収に
    必要な間隔をおいて配置された内装材と、前記間隔内に
    配置されたエネルギ吸収体とを備える自動車の車体上部
    の衝撃エネルギ吸収構造であって、 前記内装材は、その外側面で前記エネルギ吸収体を固定
    しており、かつ、前記構造部材の長手方向へ伸びる軸線
    に交差する面で切断した断面における厚みが前記内装材
    の2つの端部で最も大きく、前記2つの端部から離れた
    箇所で最も小さくなるように形成された部分的に異なる
    厚みを有する、自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構
    造。
  2. 【請求項2】 パネルを有する、長手方向へ伸びている
    構造部材と、前記パネルから車室内方へエネルギ吸収に
    必要な間隔をおいて配置された内装材と、前記間隔内に
    配置されたエネルギ吸収体とを備える自動車の車体上部
    の衝撃エネルギ吸収構造であって、 前記内装材は、その外側面で前記エネルギ吸収体を固定
    しており、かつ、前記構造部材の長手方向へ伸びる軸線
    に交差する面で切断した断面における厚みが前記内装材
    の2つの端部から一箇所に向けて次第に小さくなるよう
    に形成された、 自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構
    造。
  3. 【請求項3】 前記エネルギ吸収体は、押し出し成形可
    能な金属製の筒状体であり、この筒状体は前記内装材の
    外側面に対面する内壁部を有し、かつ、前記筒状体の前
    記断面における厚みが部分的に異なるように形成され、
    前記内壁部が最も厚みの大きな部分を有する、請求項1
    又は2に記載の自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構
    造。
  4. 【請求項4】 前記構造部材は、前記パネルとこのパネ
    ルの車室外方に配置された別のパネルとを接合した2つ
    のフランジ接合部を有し、前記エネルギ吸収体は、前記
    2つのフランジ接合部のうちの一方のフランジ接合部の
    近くに配置されており、前記内装材は、この内装材に加
    わると推定される、前記一方のフランジ接合部の近傍の
    荷重と、前記フランジ接合部から離れた部位の荷重との
    うち、前記フランジ接合部から離れた部位に加わる荷重
    に対する箇所の厚みがその他の部分の厚みより小さくな
    るように形成された、請求項1ないし3のいずれかに記
    載の自動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。
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