JP2003261070A

JP2003261070A - 車体パネル

Info

Publication number: JP2003261070A
Application number: JP2002063356A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Konishi; 晴之小西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP4336079B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アウタパネル側に頂部が向かう凸部を有す
るインナパネルを設けた車体パネルにおいて、歩行者の
頭部衝突時の安全性を確保した、車体パネルを提供する
ことである。【解決手段】アウタパネル3 裏面3aにインナパネル1
が接合された車体パネル4aにおいて、前記インナパネル
1 には前記アウタパネル側に頂部2aが向かう凸部2 が形
成されているとともに、該インナパネル1 の裏面に凸部
5 を有する補強パネル6 が接合されており、該補強パネ
ルの前記凸部5 は、その頂部5aが車体パネルの内側に向
かう形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車フード
などに適し、歩行者の頭部衝突時の安全性に優れた車体
パネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車のフード、ドアなどの
車体パネルには、アウタパネル (外装パネル、外板)
と、補強用のインナパネル (内装パネル、内板) とが、
空間を介した閉断面構造をとって組み合わされた複合パ
ネルが汎用される。

【０００３】これら複合パネルの、特にインナパネルに
は、従来から使用されていた鋼板に代わって、軽量化の
ために、AA乃至JIS 規格による 2000 系、3000系、5000
系、6000系、7000系等の高強度で高成形性のアルミニウ
ム合金板が使用され始めている。

【０００４】このアルミニウム合金製のインナパネルと
しては、ビーム型パネルや、凸部を多数設けて補強した
コーン型パネルなどが知られている。この内、ビーム型
パネルは、従来から、鋼板製としてもよく知られてお
り、部分的にパネルをトリミング（除去）して軽量化し
た、交差乃至配列された複数本のビームから構成され
る。

【０００５】一方、コーン型パネルとしては、USP 5,24
4,745 号、USP 6,012,764 号、USP5,124,191 号や、特
開2000-168622 号などの公報に開示された、コーン型と
称される、アウタパネル側に頂部が向かう凸部を表面に
複数 (多数) 設けたパネルが知られている。図11にこの
コーン型凸部の斜視図等を示す通り、この凸部は、円錐
台形状（断面が台形形状) のコーンと称される、アウタ
パネル側に頂部が向かう、比較的大きな凸部（突起、デ
ィンプル)2を、多数、パネル表面に設けている。この凸
部2 は、個々に独立した凸部であり、互いの凸部同士の
間 (間隔部)2cは平板乃至凹部となっている。

【０００６】フードなどの自動車の複合パネルには、薄
板化、軽量化した上での高剛性化が求められており、曲
げ剛性や捩じり剛性あるいは張り剛性（耐デント性）の
高いことが求められている。

【０００７】これに対し、特に、前記コーン型インナパ
ネルは、ビーム型インナパネルに比較して、高い1.2 倍
程度の捩り剛性を有している。したがって、ビーム型イ
ンナパネルや平板状のインナパネルと比較しても、板厚
を大きくすることなく、あるいは板厚を薄くしても、自
動車フードなどの複合パネルの剛性が向上でき、軽量化
効果が高い。

【０００８】ただ、近年、自動車の複合パネルには、こ
れらの性能に加えて、歩行者などの衝突安全性の確保
が、新たに求められるようになっている。この内、特に
自動車フードでは、大人や子供の歩行者などの頭部が衝
突した際の安全性の確保が求められるようになってい
る。より具体的には、自動車フードには、前記歩行者の
頭部衝突時の安全性の基準として、国際的に、HIC 値
(Head Injury Criteria、頭部障害値) が、例えば1000
以下と、低いことが求められている。

【０００９】この衝突安全性について、歩行者頭部の自
動車フードへの衝突時には、アウタパネルとインナパネ
ル (複合パネル) がフード内部 (車体パネル内側) に向
かって変形して、内部のエンジンルーム内蔵物( 剛体)
と二次衝突して大きな反力となり、二次的ではあるが、
頭部に大きな衝撃を与えることが問題となる。そして、
この反力は前記HIC 値を1000以上に著しく高めてしま
う。

【００１０】即ち、図9 に頭部衝突時の頭部への加速度
と時間との関係 (実線の曲線) を示す。図9 の通り、頭
部衝突時の頭部への加速度の第1 波のピークは、歩行者
頭部の自動車フードへの衝突 (自動車フードの変形) で
ある。図9 から分かる通り、加速度のピークには、前記
第1 波のピークP1に続く、第2 波のピークP2がある。こ
れが、前記した、自動車フードパネルが内部のエンジン
ルーム内蔵物 (剛体)との二次衝突により発生する反力
である。ここで、HIC 値とは、図9 の加速度と時間との
曲線の積分値であり、HIC 値を低くするためには、前記
加速度の第1 波および第2 波のピークを下げる必要があ
る。

【００１１】ただ、加速度の第1 波のピークを下げるこ
と自体は難しい。この理由は、加速度の第1 波のピーク
が、自動車フードのパネルの変形特性 (剛性) に依存す
るためである。第1 波のピークを下げるためには、自動
車フードパネルの剛性を小さくするよう、フードパネル
の構造や使用材料特性 (耐力等) を変更する。しかし、
自動車フードパネルには、前記した通り、基本要求特性
として、薄板化、軽量化した上での高剛性化が求められ
ており、フード全体としての剛性を小さくすることはで
きない。また、例えこの全体剛性を小さくしても、パネ
ルの変形ストロークの増加に伴い、却って前記加速度の
第2 波のピークが大きくなり、HIC 値自体を低くできな
い。

【００１２】したがって、実際問題としてHIC 値を低く
するためには、前記加速度の第1 波のピークではなく、
前記加速度の第2 波のピークの方を下げる必要がある。

【００１３】この加速度の第2 波のピークを下げる場合
に大きな問題となるのが、自動車フードパネルと内部の
エンジンルーム内蔵物との間隔 (クリアランス) であ
る。加速度の第2 波のピークは、自動車フードの内で
も、フードパネル (インナパネル1)と内部のエンジンル
ーム内蔵物との間隔 (クリアランス) が比較的小さいパ
ネルの場合や、パネルの部位によって大きくなる。

【００１４】この間隔が小さい場合には、歩行者頭部の
衝突時の運動エネルギーを吸収できずに、フードパネル
が変形して、エンジンルーム内蔵物と二次衝突するた
め、頭部への反力が大きくなる。そして、この場合、前
記加速度の第2 波のピークP2は、前記図9 に示したよう
に、加速度の第1 波のピークP1に比して、著しく大きく
なる。この傾向が著しいのは、フード内部のエンジンル
ーム内蔵物とフードインナパネルとの最小間隔が、特
に、50mm以下であるような場合である。

【００１５】これに対し、自動車フードパネルの内、内
部のエンジンルーム内蔵物が真下に無いなど、前記間隔
が比較的大きいパネル領域などでは、歩行者頭部の衝突
時に、フードパネルが大きく変形しても、内部のエンジ
ンルーム内蔵物 (剛体) と衝突しないため、前記加速度
の第2 波のピークは発生せず、HIC 値は元々低い。

【００１６】但し、今日における自動車の構造において
は、排気量の増加に伴うエンジンの大型化や、多機能化
による搭載部品の増加などにより、設計上、前記間隔S
を大きくできない部位が必然的に生じる。したがって、
このようなパネルやパネル部位でも、歩行者の頭部衝突
時の前記加速度のピークを低減できる、フードパネル構
造が求められている。

【００１７】これに対し、前記コーン型パネルは、アウ
タパネル側に頂部が向かう凸部の形状や大きさ、配列、
あるいは間隔 (ピッチ) などの条件を適宜選択乃至工夫
することが可能である。そして、これらの凸部条件によ
って、パネルの軽量化や剛性など他の特性を犠牲にする
ことなく、凸部自体やパネルの変形状態を調整すること
が可能である。

【００１８】この結果、コーン型インナパネルの凸部へ
の歩行者頭部衝突時( 凸部に対応するアウタパネルへの
歩行者頭部衝突時) には、対応するインナパネル部位の
前記凸部条件を調整することで、凸部自体やパネル全体
を前記二次衝突時に変形しやすくし、前記二次衝突時の
歩行者頭部への反力を低減することができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような、
コーン型インナパネルであっても、前記二次衝突時の歩
行者頭部への反力 (前記加速度の第2 波のピーク) を低
減することができる範囲には限界がある。この限界が著
しく生じるのは、やはり、前記した、フード内部のエン
ジンルーム内蔵物とフードインナパネルとの最小間隔
が、特に50mm以下であるような、小さい場合である。

【００２０】なお、この問題は、インナパネルにおい
て、前記コーン型凸部だけの問題ではなく、連続する畝
状 (ビード状) などの他の形状を有する凸部であって
も、アウタパネル側に頂部が向かう凸部であれば、共通
する問題乃至課題である。

【００２１】したがって、現状では、コーン型インナパ
ネルを採用するしないにかかわらず、歩行者頭部がフー
ドの何処に衝突しても、HIC 値を1000以下に小さくする
ために、前記最小間隔部分を50mmを相当量越える値に大
きくするために、フード乃至ボンネットの高さを高くし
ているのが実情である。この最小間隔部分を大きくした
場合、自動車フードの設計やデザインなどが、大きく制
約や犠牲を受けざるを得ない。

【００２２】また、自動車フードの設計やデザインなど
の都合から、前記最小間隔部分を50mm以下に小さくする
場合には、前記ビーム型パネルなども含め、特開平5-15
5356号公報などのように、重量増加となるグラスウール
などの衝撃吸収体をアウタとインナパネルとの間の空間
に充填しているのが実情である。しかし、衝撃吸収体の
使用のみで、その効果を出すためには、アウタとインナ
パネルとの間の空間を満たすだけの相当の量や材質の選
択が必要である。このため、車体の軽量化を犠牲にする
とともに、衝撃吸収体充填のためのコスト増や作業の煩
雑さも伴う。

【００２３】このような実情に鑑み、本発明の目的は、
コーン型などの、アウタパネル側に頂部が向かう凸部を
有するインナパネルを設けた車体パネルにおいて、歩行
者の頭部衝突時の安全性を確保した、車体パネルを提供
しようとするものである。しかも、この歩行者の頭部衝
突時の安全性を、特に、フードなどの車体パネル内部の
内蔵物とインナパネルとの最小間隔が小さくても確保で
きる、車体パネルを提供しようとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明請求項1 の要旨は、アウタパネル裏面にイン
ナパネルが接合された車体パネルにおいて、前記インナ
パネルには前記アウタパネル側に頂部が向かう凸部が形
成されているとともに、該インナパネルの裏面に凸部を
有する補強パネルが接合されており、該補強パネルの前
記凸部の頂部が車体パネルの内側に向かうことである。

【００２５】以下、車体パネルとして、フードを主たる
例にして説明するが、本発明はフードのみに限定される
ものではない。本発明では、上記した補強パネルを設け
ることで、フードに対する歩行者の頭部衝突時に車体パ
ネルが車体パネルの内側に向けて変形した際、先ず、こ
の補強パネルを、フードなどの車体パネル内部の、エン
ジンルームなどの内蔵物 (剛体) 表面と、他の車体パネ
ル部位に先行して、優先的に衝突させる。

【００２６】このため、補強パネルには、上記した、そ
の頂部が車体パネル内側に向かう凸部が形成されてい
る。このため、上記車体パネルの変形の際には、補強パ
ネルの凸部が上記内蔵物 (剛体) 表面との先行して衝突
し、この凸部自体が縦 (垂直、縦軸) 方向に、先行して
変形 (圧壊) する。特に、フード内部の内蔵物とインナ
パネルとの最小間隔が小さい場合には、この補強パネル
は、フード内部のエンジンルーム内蔵物表面と先行して
衝突し、変形する。そして、この補強パネル凸部の変形
が、車体パネルとパネル内部のエンジンルーム内蔵物な
どの剛体表面との衝突により生じる衝撃を吸収する機能
を果たす。

【００２７】これに対し、このような凸部が無い平板状
の補強パネルや、例え凸部が形成されていても、車体パ
ネル内側に頂部が向かわない凸部が形成されているよう
な補強パネルでは、この衝撃吸収の機能は無いか著しく
小さい。

【００２８】この補強パネル凸部の衝撃吸収の機能を、
図10を用いて説明する。図10は本発明車体パネルの後述
する解析結果である荷重- 変位曲線である。図10におい
て、実線は従来例、点線は発明例を各々示す。本発明例
の場合、補強パネルの凸部とフード内部のエンジンルー
ム内蔵物表面との優先衝突により、初期荷重 (加速度の
第1 波のピークP1) 自体は、補強パネルが無い従来例よ
りも若干高くなる。しかし、この補強パネルの凸部の変
形による前記衝撃吸収機能によって、第2 波のピークP2
領域では、従来例に比して、荷重 (頭部への反力) を小
さくできる。

【００２９】前記衝撃吸収機能は、補強パネルが、クリ
ップ等の簡便な機械的接合手段で、少なくともインナパ
ネルと接合されていれば、必ずしも強固にインナパネル
と接合されていなくとも発揮されるのが特徴的である。
このため、補強パネルのインナパネルあるいはアウタパ
ネルへの取り付けが容易乃至簡便となる。

【００３０】但し、補強パネルが、インナパネルや更に
アウタパネルとも、強固に (一体的に) 接合されること
で、少なくともインナパネルの、更には、アウタパネル
も含めた車体パネルの剛性が著しく向上する効果があ
る。そして、車体パネルの剛性が向上する結果、後述す
る通り、インナパネルの方の凸部を前記二次衝突時に変
形しやすくし、歩行者頭部への反力を低減することもで
きる。

【００３１】本発明によれば、HIC 値を1000以下に低減
し、頭部衝突時の歩行者の安全性を確保できる。この効
果は、フードなどの車体パネル内部のエンジンルームな
どの内蔵物と、フードインナパネルとの最小間隔とが、
特に50mm以下であるような、小さい場合に有効である。

【００３２】更に、上記した補強パネルの設置は、イン
ナパネル側の凸部同士の間隔部の局部的な剛性なども向
上させ、インナパネルの凸部と間隔部との剛性の落差を
小さくし、インナパネルの全体剛性、ひいてはフードな
どの車体パネルとしての全体剛性を向上させる。このた
め、歩行者頭部が、コーン型インナパネルの凸部以外
の、凸部同士の間に衝突したような場合でも、この間隔
部の変形量を小さくし、この間隔部が、補強パネルの凸
部よりも先にフード内部のエンジンルーム内蔵物表面と
衝突するような事態を防止する。即ち、補強パネルの凸
部とフード内部のエンジンルーム内蔵物表面との優先衝
突を保証し、エンジンルーム内蔵物との二次衝突を緩和
して、前記加速度の第2 波のピークP2を小さくできる効
果も有する。この効果も、フード内部のエンジンルーム
内蔵物とフードインナパネルとの最小間隔が、特に50mm
以下であるような、小さい場合に有効である。

【００３３】また、補強パネルによる車体パネルの全体
剛性を向上させる効果は、インナパネルの凸部への歩行
者頭部衝突時 (凸部に対応するアウタパネルへの歩行者
頭部衝突時) に、後述する通り、凸部自体をより変形し
やすく、凸部条件を調整することが可能となる効果も、
もたらす。即ち、凸部自体を変形しやすくすることによ
る、インナパネルの全体剛性やフードパネルとしての全
体剛性の低下を、前記凸部同士の間隔部の局部的な剛性
の向上によって、補償することが可能となる。そして、
歩行者頭部がインナパネルの凸部へ衝突した場合にも、
前記二次衝突時の歩行者頭部への反力を低減することが
できる。

【００３４】これらの相乗作用の結果、本発明によれ
ば、歩行者頭部がインナパネルの凸部や凸部同士の間隔
部のいずれへ衝突した場合にも、また、フード内部のエ
ンジンルーム内蔵物とフードインナパネルとの最小間隔
が、特に50mm以下であるような、小さい場合であって
も、HIC 値を1000以下に小さくすることが可能となる。

【００３５】そして、前記最小間隔部分を大きくする必
要がなく、自動車フードの設計やデザインなどの制約が
なく、自由度が大きくなる。

【００３６】しかも、これらの効果を、従来のコーン型
などの凸部を設けたインナパネル形状を大きく変化乃至
設計変更することなく、簡便に達成可能である。また、
これらの効果は、インナパネルよりも十分薄い補強パネ
ルの板厚で達成可能であり、軽量化の阻害が最小限で済
む。

【００３７】また、好ましくは、請求項2 に記載のよう
に、前記補強パネルには吸音効果を有する多数の貫通穴
が設けられているようにすることで、衝突時の歩行者の
頭部などの保護だけではなく、車体パネルに吸音効果を
持たせることが可能となる。即ち、例えば、自動車のフ
ード (ボンネット) であれば、フード内部のエンジン音
を吸音して低減し、車両走行を快適化する吸音効果が得
られる。また、多数の貫通穴を設けることで、補強パネ
ルの軽量化も可能である。

【００３８】更に、補強パネルの凸部の変形による前記
衝撃吸収機能を増すために、請求項3 に記載のように、
前記補強パネルの凸部が、前記インナパネルの凸部に相
対する補強パネル位置に形成されていることが好まし
い。

【００３９】前記補強パネルの板厚は、好ましくは、請
求項4 に記載のように、インナパネル板厚の1/2 以下と
することで、車体パネルの軽量化の阻害をより最小限化
できる。

【００４０】本発明効果は、請求項5 に記載のように、
アウタパネルとインナパネルの板厚が1mm 以下であるよ
うな、薄板から構成される車体パネルで達成可能であ
り、車体パネルの軽量化も可能である。

【００４１】そして、請求項6 に記載のように、車体パ
ネルを構成する各パネルの内の選択されたパネルをアル
ミニウム合金製とすることが好ましい。アルミニウム合
金は、軽量で剛性や成形性にも優れるため、車体パネル
のより一層の高剛性化と薄肉化、軽量化が可能となる。

【００４２】前記凸部形状としては、請求項7 に記載の
ような、種々の凸部形状の中でも、略台形の断面形状を
有するコーン型 (円錐台形状、あるいは頭を切り取った
円錐形状) の凸部が、パネル全体の剛性向上効果が優れ
ている点で好適である。

【００４３】なお、本発明では、請求項8 に記載のよう
に、軽量化などを妨げない範囲で、アウタパネルおよび
/ またはインナパネルの裏面側の適宜の箇所に、緩衝材
および/ または吸音材を配置することを許容する。

【００４４】本発明車体パネルでは、請求項9 に記載の
ように、歩行者保護が特に要求される自動車のフードに
適用されることが好ましい。

【００４５】また、請求項10に記載のように、自動車の
フードであって、歩行者保護が特に難しい、フード内部
のエンジンルーム内蔵物とフードにおけるインナパネル
との最小間隔が50mm以下であるフードに適用されること
が好ましい。

【００４６】更に、請求項11に記載のように、前記イン
ナパネルにおける前記凸部間の間隔部が前記フードの最
小間隔相当部位に相当するような、歩行者保護が特に難
しい部位を有するフードに適用されることが好ましい。

【００４７】本発明車体パネルは、以上のような優れた
効果を有するため、自動車のフード以外にも、フェン
ダ、ドア、ルーフなどの車体パネルとして、車体パネル
全般に用いることが出来る。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて詳述する。なお、以上および以下の説明
は、自動車のフードを主体とした、衝突時の歩行者の頭
部保護を中心に説明している。しかし、フードでの歩行
者の頭部保護に有効であれば、フード以外の車体パネル
でも、衝突時の歩行者の頭部や身体の保護に有効であ
る。

【００４９】図1 〜8 を用いて、自動車フードパネルの
場合に、インナパネルの裏面に補強パネルを接合する態
様を以下に説明する。先ず、図1 は、フードパネルの部
分断面図を示している。図1 において、先ず、フードパ
ネル( 車体パネル)4a は、アウタパネル3 裏面にインナ
パネル1 が接合され、インナパネル1 にはアウタパネル
3 側に頂部2aが向かう凸部2 が所定間隔をおいて形成さ
れている。なお、図1〜8 は、フード内部のエンジンル
ームなどの内蔵物とインナパネルとの最小間隔が、特に
50mm以下であるような、小さい場合であって、フードパ
ネルの変形による、エンジンルーム内蔵物との二次衝突
を回避できない可能性が高く、前記頭部への反力 (前記
加速度の第2 波のピークP2) が大きくなる場合を示して
いる。

【００５０】そして、インナパネル1 の裏面には、凸部
5 を有する補強パネル6 が接合されている。この補強パ
ネル6 の凸部5 は、その頂部5aが車体パネル4aの内側(
エンジンルームなどの内蔵物12側) に向かう形状を有す
るとともに、インナパネル1の凸部2 に相対する補強パ
ネル位置に所定間隔をおいて形成されている。

【００５１】補強パネル6 は、インナパネル1 の凸部2
の各平坦部2c裏面 (間隔部裏面) と、補強パネル6 の平
坦部5cにおいて、ボルト、ナットあるいはセルフピアシ
ングリベット、クリップ等の機械的な接合手段11a によ
り、インナパネル1 と一体に接合している。インナパネ
ル1 と補強パネル6 との接合手段は、この他、インナパ
ネル1 の凸部2 の各平坦部2c裏面と接着剤により接合し
ても、接着剤と前記機械的な接合手段とを組み合わせて
使用しても良く、要は公知の接合手段が適宜選択され
る。また、接合箇所である各平坦部5cも、全部または一
部であることが適宜選択される。

【００５２】本発明では、補強パネル6 をインナパネル
1 の裏面に必ずしも強固に取り付ける必要はなく、クリ
ップ等の簡便な接合手段で取り付けても、補強パネル6
の凸部5 が凸部の縦軸方向 (略垂直方向) に圧縮する分
だけ、前記一次ピークでの衝撃吸収機能を発揮する利点
がある。

【００５３】但し、前記した通り、衝撃吸収機能は、補
強パネルがインナパネルや、更にアウタパネルとも、強
固に (一体的に) 接合されることで、インナパネルの凸
部同士の間隔部の局部的な剛性の向上を含めて、インナ
パネルの全体剛性、ひいてはフードパネルとしての全体
剛性が向上し、衝撃吸収量をより大きくできる。したが
って、衝撃吸収量をより大きくしたい場合には、インナ
パネル1 と補強パネル6 とは強固でかつ密接 (互いの凸
部同士の空間を除き) に接合することが好ましい。

【００５４】また、補強パネル6 による、前記衝撃吸収
機能やパネルの剛性向上効果は、補強パネルの板厚が厚
くなくても (薄くても) 得られるのが、本発明の特徴で
もある。即ち、本発明の補強パネル6 は、その頂部5aが
車体パネル4aの内側に向かう形状を有する凸部5 を設け
ているため、平板状の補強パネルに比して、剛性が高く
なり、板厚をより薄くできる。また、前記した通り、補
強パネルがインナパネルや、更にアウタパネルとも、強
固に (一体的に) 接合されていることで、補強パネル単
独乃至単体の場合に比して、著しく剛性が高くなり、こ
の点からも、板厚をより薄くできる。

【００５５】このため、補強パネルの板厚をインナパネ
ル板厚の1/2 以下としても、前記パネルの剛性向上効果
が得られる。したがって、後述する吸音との兼ね合いは
あるものの、補強パネルの板厚を薄くできるので、補強
パネルの付加による、車体パネルの軽量化の阻害をより
最小限化できる。

【００５６】この補強パネル6 における凸部5 の形状に
ついて、凸部5 の機能とともに以下に説明する。図2
に、図1 の車体パネル4a (フード) に対して、歩行者の
頭部hが衝突した際に、車体パネル4aが内側へ変形した
状況を、車体パネルの図1 と同じ部分断面図で示す。

【００５７】図2 において、歩行者の頭部h が衝突した
際に、車体パネル4aは、アウタパネル3 とインナパネル
1(凸部2)との変形により、車体パネルの内側に変形す
る。そして、車体パネル4a内部の剛体 (内蔵物)12 とイ
ンナパネル1(補強パネル6)との間隔が小さい場合、ある
いは間隔が小さい部位において、補強パネル6 の凸部5
は、先ず、フード内部のエンジンルーム内蔵物 (剛体)1
2 表面と優先的に衝突する。そして、この衝突の際に、
剛体12表面と優先的に衝突した、補強パネル6 の6b、6c
の位置の各凸部5(凸部の頂部5a) 自体が縦方向 (軸方
向) に圧壊するように変形し、車体パネル4aと剛体12表
面との衝突により生じる衝撃を吸収する機能を果たす。

【００５８】この衝撃吸収機能を発揮するためには、そ
の頂部5aが車体パネル内側に向かう形状である必要があ
る。また、補強パネル6 の凸部5(凸部の頂部5a) 自体が
縦方向の圧壊にて最大に変形して衝撃吸収機能を高めら
れるように、インナパネルの凸部2 に相対する補強パネ
ル位置に形成されて、相対する凸部2 の内部空間2dによ
って、前記変形代を確保する必要がある。更に、車体パ
ネル4aの任意の場所に対して歩行者の頭部h が衝突した
際にも対応できるように、インナパネルの凸部に相対す
る凸部が所定間隔をおいて複数乃至多数形成されている
必要がある。

【００５９】このような衝撃吸収機能や剛性向上効果を
発揮する、補強パネル6 の凸部5 の好ましい形状は、本
発明におけるインナパネルの凸部2 と同じく、前記図11
(a)の斜視図や、図11(a) の断面図である図11(b) に例
示したような、コーン型 (円錐台形状) の凸部形状が好
ましい。このコーン型凸部2 は、略平らな突起頂部2aに
対する斜辺 (斜面)2b を有し、基本的に個々に独立 (孤
立) した略同一乃至類似形状の凸部群からなる。そし
て、互いの凸部同士の間 (間隔部)2c は平板乃至凹部と
なっている。

【００６０】但し、このようなコーン型凸部以外にも、
車体の長手方向に凸部が連続的に畝状に連なり、これが
車体幅方向に間隔を置いて複数本延在するような凸部
(凹凸) も本発明凸部の範囲に含む。この例として、従
来のビード型 (部分的にパネルをトリミングしない場合
も含む) や、断面形状が波形あるいはエンボス成形形状
などの凸部も本発明の範囲に含む。なお、これらの例の
場合には、補強パネルの凸部が車体の長手方向などに長
く延在するため、インナパネル側の凸部が前記コーン型
凸部などの独立した凸部の場合には、補強パネル側の凸
部は複数乃至複数列のインナパネル側凸部に相対して設
けられる。

【００６１】また、これら凸部同士が部分的に連なった
凸部群や凸部の高さや径などの大きさや形状が部位によ
り異なる凸部群、これらを組み合わせた凸部群なども変
形例として含みうる。そして、凸部を構成する斜辺 (断
面) 形状も、傾斜角度や、直線状、下方に凹むシグモー
ド曲線状、上方に膨らむ凸状曲線、これらの組み合わせ
がなどの斜面形状が適宜選択される。更に、凸部が略直
角の縦壁乃至側壁などを有している場合も適宜選択され
る。

【００６２】本発明において、凸部の所定間隔や配置
(数、間隔等) 条件については、発揮すべき衝撃吸収機
能や剛性向上効果などから適宜選択される。

【００６３】次に、図3 は、補強パネル7 に、各々吸音
効果を有する多数の貫通穴8aを設けた車体パネル4bの態
様を、車体パネルの部分断面図で示している。

【００６４】図3 の補強パネル7 は、図1 の補強パネル
6 と同じ凸部5 を有する形状の板に、吸音効果を有する
多数の貫通穴8 を設けた態様を示している。この補強パ
ネル7 も、前記図1 と同様に、インナパネル1 の凸部2
の各平坦部2c裏面 (間隔部裏面) において、補強パネル
を各々機械的な接合手段11b によりインナパネル1 と一
体に接合している。

【００６５】このように、補強パネルに吸音効果を有す
る多数の貫通穴を設けることで、自動車のフードであれ
ば、フード内部のエンジンなどの音源に対する前面に吸
音効果を有する貫通穴を配置したことになる。この結
果、衝突時の歩行者頭部保護だけではなく、車体パネル
に、パネル内部の音源に対する吸音効果を持たせること
が可能となる。即ち、自動車のフードであれば、フード
内部のエンジン音を吸音して低減し、車両走行を快適化
する吸音効果が得られる。また、多数の貫通穴を設ける
ことで、補強パネル事態の軽量化も可能である。

【００６６】多数の貫通穴を設けた補強パネルの吸音効
果は、板厚と貫通穴径、貫通穴の分布面積 (補強パネル
の設置面積) 、貫通穴前面 (アウタパネル側面) の空気
層 (空間) 厚みによって決まる。そして、板厚が厚いほ
ど、貫通穴径が小さいほど、貫通穴の分布面積が大きい
ほど、貫通穴前面の空気層が厚いほど、前記エンジン音
などの吸音効果が高い。

【００６７】この点、図3 の補強パネル7 ではインナパ
ネル1 の凸部2 内の空間2dが、貫通穴8 の前面の空気層
を形成している。言い換えると、補強パネルに多数の貫
通穴を設けて吸音効果をもたせる場合には、インナパネ
ル1 の凸部2 内に、前記空間を持たせるように、補強パ
ネルをインナパネルに接合する乃至補強パネルの断面
(凹凸) 形状を選択する必要がある。

【００６８】ただ、前記補強パネルの板厚と設置面積は
重量増加抑制との兼ね合いで、また、前記貫通穴前面の
空気層厚みは、車体パネル厚みの設計条件や車体パネル
と内蔵物との間隔の設計条件との兼ね合いでも決定され
る。これらを考慮すると、補強パネルの貫通穴の穴径は
Φ3mm 以下とし、かつ、設ける貫通穴の合計の開口率を
補強パネルの表面積 (片面) に対し1 〜5%とすることが
好ましい。

【００６９】なお、補強パネルの吸音効果を増すため
に、補強パネル裏面の必要箇所に、グラスウールやフェ
ルトなどの吸音材を層状に設けても良い。例えば、従来
において、フードインナ裏面に吸音材を設ける場合に
は、吸音効果を発揮するためには、通常は最低でも10mm
以上に厚くして設ける必要がある。しかし、前記貫通穴
を設けた本発明の補強パネルでは、吸音材を新たに設け
る必要がなく、吸音材を設ける場合でも数mm程度に薄く
することが可能となる。

【００７０】更に、前記貫通穴は、補強パネルの全面に
設ける必要は必ずしも無く、吸音を必要とする部位に限
定しても良い。例えば、前記インナパネル1 間隔部との
接合部には貫通穴を設けずに、この部分の接合強度を確
保し、インナパネル凸部 (底部面) に対応する補強パネ
ルの凸部領域にのみ貫通穴を設けても良い。

【００７１】本発明に係る補強パネルは、軽量化を阻害
しない観点から、車体パネル乃至インナパネルの裏面全
面に設ける必要は必ずしも無い。即ち、衝突時の歩行者
頭部保護のために、例えば、フード内部のエンジンルー
ム内蔵物とフードインナパネルとの最小間隔が50mm以下
であるような小さい部位、特に大人の頭部が衝突し易い
部位など、インナパネルの凸部同士の間隔部の局部的な
剛性を向上させる必要性のある部位を選択して、その部
位に部分的に設けることができる。

【００７２】このように補強パネルをインナパネルに対
し部分的に設けた1 例を図4 、5 に示す。図4 は本発明
に係るフードインナパネル1 の斜視図、図5 は、この図
4 のインナパネル1 を、アウタパネル3 と一体に接合し
て車体13のフードへ取り付けた態様を示す。これら図4
、5 では、子供の頭部が衝突し易いフードの前面 (車
体前部側) 部位B1に対し、特に大人の頭部が衝突し易い
部位として、フードの後面 (車体前部側) 部位B2を選択
して、この領域のインナパネル1 の裏面に、点線で示す
前記補強パネル6 、7 などを設けている。子供の頭部衝
突に対し、大人の頭部衝突の場合の衝突エネルギーは高
い。このため、前記フードの後面 (車体前部側) 部位B2
は、大人の頭部衝突に対して、インナパネルの凸部同士
の間隔部の局部的な剛性をより向上させ、間隔部の変形
量を小さくする必要性があるからである。また、前記フ
ードの後面 (車体前部側) 部位B2は、エンジンなどの内
蔵物と車体パネルとの間隔が比較的小さい部分でもあ
る。

【００７３】また、前記貫通穴を有する吸音補強パネル
と、貫通穴がない補強パネルとを、インナパネル裏面の
必要箇所毎に使い分けることもできる。例えば、衝突時
の歩行者頭部保護が必要なインナパネル裏面箇所には貫
通穴がない補強パネルを、吸音が必要な箇所には貫通穴
がない補強パネルを設けても良い。また、衝突時の歩行
者頭部保護の点からは、補強パネルをインナパネル裏面
に部分的に設ければ良い場合でも、前記吸音効果の点か
ら、貫通穴を有する補強パネルをインナパネル裏面全面
に設けても良い。

【００７４】次に、アウタパネルとインナパネルとのパ
ネル構造など、前提となる車体パネル構造につき説明す
る。前記した図1 、3 の本発明車体パネルにおいて、ア
ウタパネルとインナパネルとの車体パネル構造自体は、
補助パネルなどを除いて、従来のフードなどの車体パネ
ル構造乃至構成と基本的に同じである。即ち、図1 、3
において、インナパネル1 は、フードなどの車体デザイ
ンに応じた一定の曲率を有するアウタパネル3 と接合さ
れ、複合パネル (フード)4として一体化されている。

【００７５】また、インナパネルの方の凸部形状につい
ても、以下に説明する。インナパネルに所定間隔をおい
て形成されている凸部形状は、パネル全体の剛性を向上
させるために、アウタパネル側に頂部が向かう形状とさ
れる必要がある。そして、その他の凸部形状の設計条件
は、パネル全体の剛性を向上させるものであれば、前記
した補強パネルの凸部形状の選択肢と同じ選択肢の凸部
形状から選択できる。勿論、インナパネルの凸部は、図
1 、3 のように、補強パネルの凸部と同じ乃至相似形状
としても良く、互いに形状を変えても良い。なお、イン
ナパネルの凸部形状は、剛性向上効果に加えて、歩行者
保護効果が特に要求されている (優れている) 点から、
前記コーン型 (円錐台形状) の凸部形状や、凸部が連続
的に連なり、車体の長手方向などに凸部が間隔を置いて
畝状に複数本延在する断面形状が波形のビード形状など
が好ましい。

【００７６】また、インナパネル凸部の所定間隔や配置
(数、間隔等) 条件については、複数の凸部を設けた従
来のインナパネルや従来のビード型インナパネルと基本
的に同じである。即ち、凸部の配置や数、あるいはピッ
チなどの諸条件は、パネル車体用途からくる要求剛性な
どから適宜選択される。

【００７７】但し、本発明では、これらインナパネルの
凸部を歩行者の頭部保護の観点からより変形しやすい形
状としても良い。この歩行者の頭部保護の観点からのイ
ンナパネル凸部の形状設計は、前記従来の凸部形状には
考慮が無かった。より具体的には、本発明においては、
インナパネルの凸部同士の間隔部剛性やパネルとしての
全体剛性を向上できる。このため、凸部自体の局部剛性
を低下させ、インナパネル凸部に対応するアウタパネル
への歩行者頭部衝突時に、凸部をより変形しやすくし、
前記二次衝突時の歩行者頭部への反力を低減することが
できる。これは、配置された凸部の内の必要箇所の凸部
形状を、より変形しやすい形状に、全面的あるいは部分
的に変えるようにしてできる。例えば、凸部を構成する
前記斜辺に、凸部自体の局部剛性を低下させ、凸部をよ
り変形しやすくするような、凹みや切り欠きなどを設け
ても良い。

【００７８】更に、インナパネルの側にも、前記吸音補
強パネルの貫通穴設置部位や範囲と対応させて、インナ
パネルの凸部や凸部以外の部位に、前記吸音効果を有す
る貫通穴を設けても良い。

【００７９】本発明パネルのルーフなどの車体パネルと
して用いる場合の、他の車体部材やパネルとの接合方
法、および、フード、ドア、トランクなどのインナパネ
ルとして用いる場合のアウタパネルとの接合方法等など
は、公知の自動車車体パネル接合方法や構造に従う。

【００８０】ただ、前記した通り、補強パネルの剛性や
車体パネルとしての全体剛性をより向上させるととも
に、補強パネルの前記衝撃吸収機能を発揮させ、歩行者
の頭部衝突時の保護性を増すために、補強パネルの端部
が前記アウタパネルとも接合されていることが好まし
い。この態様を図6 、図7 に示す。図6 、図7 は、各々
図1 、図3 における車体パネル (フード) の左端部を示
す断面図である。図6 、図7 において、樹脂層9 を介し
て互いに接合された、インナパネル1 とアウタパネル3
とは、ヘム (ヘミング) 部10においても接合され、複合
パネルとして一体化されている。

【００８１】ここで、図6 は通常のヘムによる接合方式
を示し、アウタパネル3 周縁部10のフラットヘム (ヘミ
ング) 加工（曲げ加工）により、挿入されたインナパネ
ル端部1aが、アウタパネル3 の曲げ部10a や曲げ端部10
b と嵌合されている。そして本発明では、これと同時
に、補強パネル6 の端部6aも、インナパネル端部1aと積
層されてヘム部10に挿入され、ヘム部10においてアウタ
パネルとも剛的に接合され、パネルとして一体化されて
いる。

【００８２】また、図7 は、図6 のヘムよりも剛性を高
めるための別の態様を示している。即ち、アウタパネル
3 周縁部の曲げ加工により、曲げ部10a や曲げ端部10c
などの曲げ部10を形成する。一方、インナパネル端部1b
と補強パネル7 の端部7aも、前記曲げ部10に対応する形
状に曲げ加工して重ね合わせている。そして、これらア
ウタパネル3 とインナパネル1 および補強パネル7 との
端部同士を当接させ、ボルト、ナットなどの機械的な締
結手段11e などにより剛的に接合して、一体化させてい
る。なお、これらの接合の際の手段は、溶接や接着剤な
どもこれらの併用を含めて適宜選択される。

【００８３】このように、補強パネルを、面としてはイ
ンナパネルに対して接合するとともに、更に補強パネル
の端部をアウタパネルとも接合して支持することで、図
8 に本発明車体パネル4 の幅方向の全体断面図を例示す
る通り、車体パネルの剛体として (断面) 構造を強化で
きる。言い換えると、補強パネル自体の剛性、この補強
パネルにより補強したインナパネルの全体剛性や車体パ
ネルとしての全体剛性をより向上できる。なお、図8
は、図1 と図5 に部分的に示した車体パネル4aの幅方向
全体の断面図である。

【００８４】また、このように、補強パネルがアウタパ
ネルと接合されることで、車体パネルとしての一体的な
可撓性も増し、歩行者の頭部衝突時の衝突エネルギー
を、車体パネル自体の振動、乃至共振によって吸収でき
るという、新たな効果も期待できる。歩行者の頭部衝突
時の衝突エネルギーを、車体パネル自体の振動乃至共振
によって吸収できれば、歩行者の頭部衝突が、この間隔
部に集中した場合でも、インナパネル凸部同士の間隔部
の変形量を小さくすることができる。

【００８５】本発明車体パネルで用いる材料は、アウタ
パネル、インナパネル、そして補強パネルも含めて、ア
ルミニウム合金以外に、パネル用途によっては、鋼板、
樹脂板を使用しても良い。本発明車体パネルは、材料の
違いに関わり無く、効果を発揮する。このため、アウタ
パネルを鋼板やアルミニウム合金板とし、インナパネル
を本発明凸部を有するアルミニウム合金板とするよう
な、アウタとインナで材料を変える態様でも良い。但
し、軽量化と高剛性化の特性と歩行者保護が特に要求さ
れる、フードなどの車体パネルには、アルミニウム合金
板が特に好ましい。

【００８６】このアルミニウム合金板の中でも、特に、
1.0mm 以下の薄板用パネル材としては、高成形性と高強
度 (高耐力) の点で化が図れるAl-Mg-Si系(6000 系) や
Al-Mg 系(5000 系) などのアルミニウム合金板が特に好
ましい。但し、パネル要求特性を満足するものであれ
ば、前記の他、3000系、7000系等の各種アルミニウム合
金板を使用しても良い。

【００８７】また、本発明では、車体パネルの軽量化な
どを妨げない範囲で、アウタパネル裏面側の適宜の箇所
に緩衝材や吸音材を配置することを許容する。アウタパ
ネル裏面側とは、例えば、アウタパネルとインナパネル
との間の空間内、インナパネルと補強パネルとの間の空
間内、補強パネルの裏面側などである。

【００８８】次に、前記した図1 の態様の本発明車体パ
ネル4aであって、補強パネル6 をインナパネル1 の裏面
とともにアウタパネル3 とも接合した発明例 (図8 の態
様)と、従来の車体パネル4 の例 (従来例) の、各々の
荷重- 変位曲線の解析結果を図10に示す。図10におい
て、実線は従来例、点線は発明例を各々示す。なお、図
10には、前記した従来例の内、車体パネル内部の内蔵物
とインナパネルとの最小間隔を80mmと大きくした場合
も、一点鎖線で参考に示す。

【００８９】解析はFEM 解析を用い、コーン型凸部同士
の間隔部に、斜め上方より打撃子で荷重される場合を想
定して、モデル化した。但し、実際の車体パネル構造は
複雑であるために、簡単にはモデル化できない。このた
め、モデル化に際しては、発明例と従来例、あるいは参
考例とも、前提となる車体パネル構造が共通しているこ
とを利用して、実際の車体パネル構造を著しく簡略化し
てモデル化し、歩行者頭部保護の定性的な傾向をつかむ
ための簡素化した解析を行った。

【００９０】各例とも共通したモデル化条件として、コ
ーン型凸部の大きさは、円錐台底辺の直径l₂:140mmΦ、
上辺 (頂部) の直径l₁:20mm Φ、高さh:30mm、凸部同士
の間隔部 (平坦部の長さ) は30mmとした。また、各例と
も共通して、アウタパネル板厚は1.0mmt、インナパネル
板厚は0.8mmt、補強パネル板厚は0.3mmtの、耐力185MP
a、伸び12% の6063の同じアルミニウム合金板とした。

【００９１】図10から分かる通り、従来例の荷重- 変位
曲線は、時間 (パネル変形) の進行(ストローク) によ
って、衝突 (荷重) 初期の前記第1 波のピークP1に続
き、第2 波のピークP2では、荷重 (頭部への反力) が大
きく上昇している。このため、必然的にHIC 値を1000以
下にはできないことが予測される。

【００９２】これに対し、発明例は、第1 波のピークP1
は従来例よりも多少大きくなるものの、時間 (パネル変
形) の進行によっても、第2 波のピークP2領域では、従
来例に比して、荷重 (頭部への反力) は大きくならな
い。したがって、本発明によれば、HIC 値を1000以下に
低減し、頭部衝突時の歩行者の安全性を確保できる可能
性があることが分かる。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、コーン型などの、表面
に複数の凸部を有するインナパネルを設けた車体パネル
において、凸部の間隔部を含めて、歩行者の頭部衝突時
の安全性を確保した、車体パネルを提供することができ
る。しかも、この歩行者の頭部衝突時の安全性を、特
に、フード内部の内蔵物とインナパネルとの最小間隔が
小さくても確保できる、車体パネルを提供することがで
きる。このため、HIC 値を低減して、頭部衝突時の歩行
者の安全性を確保した、自動車フードなどに適した車体
パネルを提供することができる。このため、自動車など
の車体の安全性を、コストを増加させずに一段と向上さ
せることができ、工業的な価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車体パネルの1 態様を示す部分断
面図である。

【図２】図１の本発明車体パネルの機能を示す部分断面
図である。

【図３】本発明に係る車体パネルの別の態様を示す部分
断面図である。

【図４】本発明に係る車体パネルの別の態様を示す斜視
図である。

【図５】本発明に係る車体パネルを車体に取り付けた態
様を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る車体パネルの端部の１例を示す部
分断面図である。

【図７】本発明に係る車体パネルの端部の別の例を示す
部分断面図である。

【図８】本発明に係る車体パネルの車体幅方向の全体断
面図である。

【図９】頭部衝突時の頭部への加速度と時間との関係
（荷重- 変位曲線）を一般的に示す説明図である。

【図１０】実施例における頭部衝突時の頭部への加速度
と時間との関係（荷重- 変位曲線）を示す説明図であ
る。

【図１１】インナパネルのコーン型凸部を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】 1:インナパネル、2:凸部、3:アウタパネル、4:車体パネ
ル、5:凸部、6 、7 : 補強パネル、8:吸音用貫通孔、9:
樹脂層、10: アウタ曲げ部、11: 締結手段、12: エンジ
ンルーム、13: 自動車車体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アウタパネル裏面にインナパネルが接合
された車体パネルにおいて、前記インナパネルには前記
アウタパネル側に頂部が向かう凸部が形成されていると
ともに、該インナパネルの裏面に凸部を有する補強パネ
ルが接合されており、該補強パネルの前記凸部の頂部が
車体パネルの内側に向かうことを特徴とする車体パネ
ル。
【請求項２】前記補強パネルには吸音効果を有する多
数の貫通穴が設けられている請求項１に記載の車体パネ
ル。
【請求項３】前記補強パネルの凸部が、前記インナパ
ネルの凸部に相対する補強パネル位置に形成されている
請求項１または２に記載の車体パネル。
【請求項４】前記補強パネルの板厚がインナパネル板
厚の1/2 以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記
載の車体パネル。
【請求項５】前記アウタパネルとインナパネルの板厚
が1mm 以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の車体パネル。
【請求項６】前記各パネルの内の選択されたパネルが
アルミニウム合金製である請求項１乃至５のいずれか１
項に記載の車体パネル。
【請求項７】前記凸部が略台形の断面形状を有する請
求項１乃至６のいずれか１項に記載の車体パネル。
【請求項８】前記アウタパネルおよび/ またはインナ
パネルの裏面側に緩衝材および/ または吸音材が配置さ
れた請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車体パネ
ル。
【請求項９】前記車体パネルが自動車のフードである
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の車体パネル。
【請求項１０】前記フード内部のエンジンルーム内蔵
物と、フードにおける前記インナパネルとの最小間隔が
50mm以下である請求項９に記載の車体パネル。
【請求項１１】前記インナパネルにおける前記凸部間
の間隔部が前記フードの最小間隔相当部位に相当する請
求項１０に記載の車体パネル。