JP3876742B2

JP3876742B2 - エネルギー吸収構造

Info

Publication number: JP3876742B2
Application number: JP2002088072A
Authority: JP
Inventors: 史彦杵島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003276645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエネルギー吸収構造に係り、特に、自動車等の車両の構造部材に適用可能なエネルギー吸収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両の構造部材に適用可能なエネルギー吸収構造においては、その一例が実開平６−２７４４９号に示されている。
【０００３】
図１３に示される如く、このエネルギー吸収構造では、フロントフェンダー１００における段差部１０２の折れ線部１０２Ａに有角孔部１０４の角部１０４Ａが合致させてあるため、この角部１０４Ａの存在により、折れ線部１０２Ａが変形し易くなり、この有角孔部１０４に相当する部分におけるフロントフェンダ１００の変形量が大きくなる。従って、この有角孔部１０４に相当する部分の頂点１００Ａに物が衝突しても、その衝突エネルギーを確実に吸収できるため、この衝突体の保護を図ることができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このエネルギー吸収構造においては、フロントフェンダー１００に有角孔部１０４を形成することで、通常使用状態でのフロントフェンダー１００の強度が低下し、容易に変形してしまうという不具合がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、通常使用状態において所定の強度を確保することができ、且つ衝撃荷重が作用した場合には撃吸収性能を向上できるエネルギー吸収構造を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明におけるエネルギー吸収構造は、基材における荷重の作用方向に対して略垂直方向に形成した屈曲部と、
前記基材における荷重の作用方向に沿って形成した補強手段と、
前記基材における前記屈曲部と前記補強手段との交点に形成された脆弱部形成手段と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
従って、通常使用状態において、基材に荷重が作用した場合には、基材における荷重の作用方向に沿って形成した補強手段により、荷重に対する所定の強度を確保することができる。一方、所定値以上の衝撃荷重が基材に作用した場合には、基材における荷重の作用方向に対して略垂直方向に形成した屈曲部と、補強手段との交点に形成された脆弱部形成手段を起点にして、補強手段が屈曲すると共に、基材全体が屈曲部を起点に屈曲する。この結果、低い反力で基材が変形するため、撃吸収性能を向上できる。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のエネルギー吸収構造において、前記屈曲部に沿って変形促進手段を形成したことを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項１記載の内容に加えて、所定値以上の衝撃荷重が基材に作用し、基材全体が屈曲部を起点に屈曲す際に、屈曲部に沿って形成した変形促進手段により、更に低い反力で基材が変形するため、撃吸収性能を更に向上できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明におけるエネルギー吸収構造の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００１１】
なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を、矢印ＵＰは車両上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示す。
【００１２】
図６に示される如く、本実施形態では、車体１０のフードパネル（フードアウタパネルとも言う）１２と、フェンダパネル１４との境界１６が、前部ボンネット１８の車幅方向両端部において、車両前後方向に沿って延びている。
【００１３】
図１に示される如く、フードパネル１２の車幅方向外側部の下面側には、フードインナパネル２０が車両前後方向に沿って配設されている。フードインナパネル２０の車両前後方向から見た断面形状は、開口部を上方へ向けた略ハット状とされており、開口部の車幅方向内側に突出形成された内側フランジ２０Ａがフードパネル１２の下面１２Ａに接着剤で結合されている。また、フードインナパネル２０の開口部の車幅方向外側に突出形成された外側フランジ２０Ｂには、フードパネル１２の車幅方向外側縁部１２Ｂがヘミング加工によって固定されている。フードパネル１２とフードインナパネル２０とで構成される閉断面部２１は、フードパネル１２の骨格を構成すると共に、フードパネル１２のみに衝突体が衝突した場合にも充分な衝撃吸収が可能な荷重−変形特性を備えている。
【００１４】
フードパネル１２とフェンダパネル１４との境界１６の下方には、車両前後方向に沿って車体１０の構造部材としてのエプロンアッパメンバ２４が配設されており、エプロンアッパメンバ２４は、エプロンアッパメンバ２４の上部を構成するエプロンアッパメンバアッパ２６とエプロンアッパメンバ２４の下部を構成するエプロンアッパメンバロア２８とで構成されている。
【００１５】
エプロンアッパメンバアッパ２６は断面逆Ｌ字形状となっており、エプロンアッパメンバロア２８は断面Ｌ字状となっている。エプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａの車幅方向外側端部２６Ｂには、エプロンアッパメンバロア２８の縦壁部２８Ａの上端部に車幅方向外側に向かって形成されたフランジ２８Ｂが溶着されており、エプロンアッパメンバアッパ２６の縦壁部２６Ｃの車両下端部２６Ｄには、エプロンアッパメンバロア２８の横壁部２８Ｃの車幅方向内側端部に車両下方に向かって形成されたフランジ２８Ｄが溶着されている。
【００１６】
従って、エプロンアッパメンバ２４は、エプロンアッパメンバアッパ２６とエプロンアッパメンバロア２８とで車両前後方向に延びる閉断面部２９を形成している。
【００１７】
フードパネル１２の車幅方向外側縁部１２Ｂに車幅方向において対向しているフェンダパネル１４の車幅方向内側上端部１４Ａは、フェンダパネル１４のフードとの見切り部となっており、車幅方向内側上端部１４Ａの下方は基材としての縦壁部１４Ｂとなっている。この縦壁部１４Ｂは、略車両上下方向中央部に形成された、車幅方向内側へ凸の屈曲部３０によって、断面く字状となっている。即ち、縦壁部１４Ｂには、荷重の作用方向、本実施形態では、車両上下方向に対して、略垂直方向となる車両前後方向に沿った屈曲部３０が形成されている。
【００１８】
なお、縦壁部１４Ｂの下端部には、車幅方向内側に向かってフランジ１４Ｃが形成されており、このフランジ部１４Ｃがエプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａの上面に、ボルト３２とエプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａの下面側に固定されたウエルドナット（図示省略）とによって固定されている。
【００１９】
フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂには、縦壁部１４Ｂの上端部から下端部に向かって、縦壁部１４Ｂにおける荷重の作用方向、本実施形態では、車両上下方向に沿って形成した補強手段としての、例えば、ビード３４が車両前後方向に所定の間隔で複数形成されている。
【００２０】
図２に示される如く、ビード３４は車幅方向内側へ膨らんでおり、フェンダパネル１４のビード３４と屈曲部３０との交点には、脆弱部形成手段としてのスリット３６が形成されている。また、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂには、屈曲部３０に沿って変形促進手段としてのスリット３８が車両前後方向に所定の間隔で複数形成されている。
【００２１】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００２２】
本実施形態では、通常使用状態において、例えば、人が寄り掛かる等によって、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂに略上方から略下方へ向けて荷重が作用した場合には、縦壁部１４Ｂにおける荷重の作用方向、即ち、車両上下方向に沿って形成したビード３４により、前記荷重に対する所定の強度を確保することができる。
【００２３】
一方、フードパネル１２とフェンダパネル１４との境界１６の近傍に衝突体が衝突して、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂに略上方から略下方へ向けて荷重が局部的に作用した場合には、フードパネル１２における境界１６近傍の部位及び、フェンダパネル１４の境界１６近傍の部位が略下方へ変形する。この際、本実施形態では、図１に示される如く、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂに形成した屈曲部３０とビード３４との交点に形成されたスリット３６を起点にして、図３に示される如く、ビード３４が屈曲すると共に、縦壁部１４Ｂ全体が屈曲部３０を起点に屈曲する。
【００２４】
この結果、本実施形態では、低い反力でフェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂが変形するため、図５に実線で示すようにストロークＳに対する反力Ｈの変化が、衝突初期は高い反力Ｈ１を発生するが、その後は、低い反力Ｈ２を発生し、且つストロークＳが長くなる。このため、図５に二点鎖線で示す本実施形態の屈曲部３０、ビード３４、スリット３６及びスリット３８を備えない構成（衝突初期から衝突後期にかけて略一定の高い反力Ｈ３を発生する）に比べ、撃吸収性能を向上できる。
【００２５】
また、本実施形態では、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｆが衝突初期を除き高い反力を発生しないと共に、屈曲部３０を起点にして、最終的に図４に示すように座屈変形する。この結果、衝突初期を除き、既に効率の良いエネルギー吸収構造を持ち主にエネルギーを吸収するフードパネル１２の反力に、フェンダパネル１４の反力が加わっても、高い反力が発生することがない。
【００２６】
なお、本実施形態では、フェンダパネル１４のビード３４と屈曲部３０との交点に、脆弱部形成手段としてのスリット３６を形成したが、フェンダパネル１４のビード３４と屈曲部３０との交点に形成する脆弱部形成手段は、スリット３６に限定されない。例えば、図７に示される如く、フェンダパネル１４のビード３４と屈曲部３０との交点に、脆弱部形成手段としての車幅方向外側に凹んだ半球状の凹部４０を形成しても良い。また、脆弱部形成手段としては、図８（Ａ）に示される如く丸孔４２、図８（Ｂ）に示される如くＶ溝４４、図８（Ｃ）に示される如く段差部４６等の他の構成としても良い。
【００２７】
また、本実施形態では、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂに屈曲部３０に沿って変形促進手段としてのスリット３８を車両前後方向に所定の間隔で複数形成したが、変形促進手段はスリット３８に限定されず、図８（Ａ）に示される如く丸孔４２、図８（Ｂ）に示される如くＶ溝４４、図８（Ｃ）に示される如く段差部４６等の他の構成としても良い。また、変形促進手段を形成しない構成としても良い。
【００２８】
次に、本発明のエネルギー吸収構造における第２実施形態を図９に従って説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
図９に示される如く、本実施形態では、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂの前部１４Ｄにおいて、変形促進手段としてのスリット３８が直線状に形成されており、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂの後部１４Ｅにおいて、変形促進手段としてのスリット３８が波形状に形成されている。
【００３１】
即ち、本実施形態のフェンダパネル１４では、下方にエプロンアッパメンバ２４があり変形ストロークが限られているため、重量の大きい大人の頭部が当たる後部１４Ｅのスリット３８を波形状にし、潰れ荷重を高く設定している。
【００３２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３３】
本実施形態では、第１実施形態の作用効果に加えて、スリット３８を波形状に形成したフェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂの後部１４Ｅが、スリット３８を直線状に形成したフェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂの前部１４Ｄより、上方からの荷重に対して折れ難くいため、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂにおける後部１４Ｅの潰れ荷重が、前部１４Ｄ潰れ荷重に比べてが高くなる。この結果、新たな部品を追加することなしに、エネルギーを効率良く吸収できる。
【００３４】
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態では、フェンダパネル１４の縦壁部１４Ｂに、屈曲部３０、ビード３４、スリット３６を形成したが、これに代えて、図１０に示される如く、フェンダパネル１４のフランジ１４Ｃとエプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａとを連結するブラケット５０を車両前後方向に所定の間隔で複数配設し、基材としての左右の縦壁部５０Ａに屈曲部３０、ビード３４、スリット３６を形成した構成としても良い。
【００３５】
また、ブラケット５０の上壁部５０Ｂはフェンダパネル１４のフランジ１４Ｃに溶着されており、左右の縦壁部５０Ａの下端部に形成されたフランジ５０Ｃは、エプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａの上面に、ボルト３２とエプロンアッパメンバアッパ２６の上壁部２６Ａの下面側に固定されたウエルドナット（図示省略）とによって固定されている。
【００３６】
次に、本発明のエネルギー吸収構造における第３実施形態を図１１に従って説明する。
【００３７】
図１１に示される如く、本実施形態では、カウル６０の車幅方向から見た断面形状が上方に開口部を持つコ字状とされており、後壁部６０Ａの上端部には、車両後方向へ向かってフランジ６０Ｂが形成されている。また、カウル６０の前壁部６０Ｃの上端部には、車両前方向へ向かってフランジ６０Ｄが形成されており、フランジ６０Ｄには、カウルカバー６２が取付けられている。
【００３８】
カウル６０内にはカウルリインフォースメント６４が配設されており、カウルリインフォースメント６４の車幅方向から見た断面形状は、逆Ｌ字状とされている。基材としてのカウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａの下端部には、車両前方に向かってフランジ６４Ｂが形成されており、このフランジ６４Ｂがカウル６０の底部６０Ｅに溶着されている。また、カウルリインフォースメント６４の上壁部６４Ｃの後端部には、車両後方に向かってフランジ６４Ｄが形成されており、このフランジ６４Ｄがカウル６０のフランジ６０Ｂに溶着されている。従って、カウル６０とカウルリインフォースメント６４とで車両前後方向に延びる閉断面部６６を形成している。
【００３９】
カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａは、略車両上下方向中央部に形成された、車両前側へ凸の屈曲部７０によって、断面く字状となっている。即ち、縦壁部６４Ａには、荷重の作用方向、本実施形態では、車両上下方向に対して、略垂直方向となる車幅方向に沿った屈曲部７０が形成されている。
【００４０】
また、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａには上端部から下端部に向かって、縦壁部６４Ａにおける荷重の作用方向、本実施形態では、車両上下方向に沿って形成した補強手段としてのビード７４が車幅方向に所定の間隔で複数形成されている。
【００４１】
ビード７４は車両前側へ膨らんでおり、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａにおけるビード７４と屈曲部７０との交点には、脆弱部形成手段としてのスリット７６が形成されている。また、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａには、屈曲部７０に沿って変形促進手段としてのスリット７８が車幅方向に所定の間隔で複数形成されている。
【００４２】
なお、図１１における符号１２はフードパネルを、符号８０はウインドシールドガラスを、符号８２はシールゴムを、符号８４はダッシュパネルを示している。
【００４３】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００４４】
本実施形態では、通常使用状態において、例えば、人が寄り掛かる等によって、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａに略上方から略下方へ向けて荷重が作用した場合には、縦壁部６４Ａにおける荷重の作用方向、即ち、車両上下方向に沿って形成したビード７４により、荷重に対する所定の強度を確保することができる。
【００４５】
一方、衝突体が衝突して、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａに略上方から略下方へ向けて荷重が局部的に作用した場合には、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａの屈曲部７０とビード７４との交点に形成されたスリット７６を起点にして、ビード７４が屈曲すると共に、縦壁部６４Ａ全体が屈曲部７０を起点に屈曲する。
【００４６】
この結果、本実施形態では、低い反力でカウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａが変形するため、第１実施形態と同様に、ストロークに対する反力の変化が、衝突初期は高い反力を発生し、その後は、低い反力を発生し、且つストロークが長くなる。このため、本実施形態の屈曲部７０、ビード７４、スリット７６及びスリット７８を備えない構成（衝突初期から衝突後期にかけて略一定の高い反力を発生する）に比べ、撃吸収性能を向上できる。
【００４７】
また、本実施形態では、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａが衝突初期を除き高い反力を発生しないと共に、屈曲部７０を起点にして座屈変形する。この結果、衝突初期を除き、既に効率の良いエネルギー吸収構造を持ち主にエネルギーを吸収するフードパネル１２の反力に、カウルリインフォースメント６４の反力が加わっても、高い反力が発生することがない。
【００４８】
なお、本実施形態では、カウルリインフォースメント６４におけるビード７４と屈曲部７０との交点に、脆弱部形成手段としてのスリット７６を形成したが、この脆弱部形成手段は、スリット７６に限定されず、第１実施形態と同様に、例えば、半球状の凹部、丸孔、Ｖ溝、段差部等の他の構成としても良い。
【００４９】
また、本実施形態では、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａに屈曲部７０に沿って変形促進手段としてのスリット７８を形成したが、変形促進手段はスリット３８に限定されず、第１実施形態と同様に丸孔、Ｖ溝、段差部等の他の構成としても良い。また、変形促進手段を形成しない構成としても良い。
【００５０】
なお、上記第３実施形態では、カウルリインフォースメント６４の縦壁部６４Ａに、屈曲部７０、ビード７４、スリット７６を形成したが、これに代えて、図１２に示される如く、カウル６０における後壁部６０Ａの上端部に車両前方に向って形成されたフランジ６０Ｆとカウル６０の底部６０Ｅとを連結するブラケット９０を車幅方向に所定の間隔で複数配設し、基材としてのブラケット９０の縦壁部９０Ａに屈曲部７０、ビード７４、スリット７６を形成した構成としても良い。
【００５１】
また、ブラケット９０の上端部に車両後方に向って形成されたフランジ９０Ｂは、カウル６０のフランジ６０Ｆの下面に溶着されており、ブラケット９０の下端部に車両前方に向って形成されたフランジ９０Ｃは、カウル６０の底部６０Ｅに溶着されている。
【００５２】
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、本発明におけるエネルギー吸収構造は、上記各実施形態の部位に限定されず、他の部位にも適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明におけるエネルギー吸収構造は、基材における荷重の作用方向に対して略垂直方向に形成した屈曲部と、基材における荷重の作用方向に沿って形成した補強手段と、基材における屈曲部と補強手段との交点に形成された脆弱部形成手段と、を有するため、通常使用状態において所定の強度を確保することができ、且つ衝撃荷重が作用した場合には撃吸収性能を向上できるという優れた効果を有する。
【００５４】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のエネルギー吸収構造において、屈曲部に沿って変形促進手段を形成したため、請求項１記載の効果に加えて、撃吸収性能を更に向上できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た拡大斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造の変形途中を示す車体斜め前方内側から見た拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造の変形後を示す車体斜め前方内側から見た拡大斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造のストロークと反力の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るエネルギー吸収構造が適用された車両を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た拡大斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１実施形態の変形例に係るエネルギー吸収構造の脆弱部形成手段を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態及び第２実施形態の変形例に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の変形例に係るエネルギー吸収構造を示す車体斜め前方内側から見た斜視図である。
【図１３】従来例のエネルギー吸収構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１２フードパネル
１４フェンダパネル
１４Ｂフェンダパネルの縦壁部（基材）
３０屈曲部
３４ビード（補強手段）
３６スリット（脆弱部形成手段）
３８スリット（変形促進手段）
４０凹部（脆弱部形成手段）
４２丸孔（脆弱部形成手段）
４４溝（脆弱部形成手段）
４６段差部（脆弱部形成手段）
５０ブラケット
５０Ａブラケットの縦壁部（基材）
６４カウルリインフォースメント
６４Ａカウルリインフォースメントの縦壁部（基材）
７０屈曲部
７４ビード（補強手段）
７６スリット（脆弱部形成手段）
７８スリット（変形促進手段）
９０ブラケット
９０Ａブラケットの縦壁部（基材）

Claims

基材における荷重の作用方向に対して略垂直方向に形成した屈曲部と、
前記基材における荷重の作用方向に沿って形成した補強手段と、
前記基材における前記屈曲部と前記補強手段との交点に形成された脆弱部形成手段と、
を有することを特徴とするエネルギー吸収構造。
前記屈曲部に沿って変形促進手段を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収構造。