JP2988172B2

JP2988172B2 - 自動車のフード

Info

Publication number: JP2988172B2
Application number: JP5028809A
Authority: JP
Inventors: 宗正嶋村; 政信吉岡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH06239268A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車のフードに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば実開昭６１−６７２６５号
公報に記載された図１５に示すフード、あるいは実開昭
６０−２８５５７号公報に記載された図１６に示すフー
ドがある。

【０００３】図１５に示すフード１は、アウタパネル３
とインナパネル５とでフードパネル７が構成され、イン
ナパネル５は接着剤８によりアウタパネル３に取付けら
れている。

【０００４】そして、フード１に外部より衝撃力Ｆが作
用するとフードパネル７の変形で力Ｆが吸収される。但
し、衝撃力Ｆが大きな場合には、フード１下方のエンジ
ン等の剛体部品９と２次干渉を発生する恐れがあり、イ
ンナパネル５は２次干渉時の衝撃力を吸収すべく例えば
半円形の凸状部５ａを有している。従って、剛体部品９
との２次干渉時には凸状部５ａの潰れも加わることによ
り衝撃力の吸収を行なうことができる。

【０００５】図１６に示すフード１では、さらにパネル
１１を設けることにより、剛体部品９との２次干渉時の
衝撃吸収を効率的に行なうようにしている。なお、図１
６では、凸状部５ａが台形状となっている。

【０００６】

【課題を解決するための発明】ところで、図１５、図１
６のいずれのフード１も、主にフードパネル７の変形に
よって衝撃吸収を行なうため、インナパネル５の形状設
定等に細心の注意を要していた。特に、剛体部品９との
２次干渉を考慮すると、衝撃吸収時の反力のピーク値が
一定限界内にあり、且つフードパネル７の変形ストロー
クの小さなものが良く、インナパネル５等の形状設定に
困難を伴っていた。

【０００７】そこでこの発明は、フードパネルの形状設
定によらず、一定限界内のピーク値で変形ストロークを
より小さくすることができる自動車のフードの提供を目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、自動車のフードパネルに、当該
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、前記フードパネルの曲率に応じた
当該フードパネルの前記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、前記質量材
は、フードパネルの有効質量とエネルギ吸収時の衝撃反
力のピーク値との関係及び当該有効質量と当該衝撃反力
のピーク波のエネルギ吸収との関係から必要量を決定し
たことを特徴としている。

【０００９】

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、フードパネルに衝撃
力が入力されると、衝撃力は、まずフードパネルの有効
質量とエネルギ吸収機構等とにより吸収され、その後の
残ったエネルギがエネルギ吸収機構によってさらに吸収
される。従って、エネルギ吸収を効率的に行うことがで
きる。

【００１１】また、質量材の必要量をフードパネルの有
効質量とエネルギ吸収時の衝撃反力のピーク値との関
係、及び当該有効質量と当該衝撃反力のピーク波のエネ
ルギ吸収との関係から決定することができ、効率的な構
造にすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１はこの発明の一実施例に係る自動車の
フード３１の部分断面を示し、図２は車体の分解斜視図
を示す。図１は図２のＩ−Ｉ線矢視のものである。図
１、図２のように、フード３１は車体３３のエンジンル
ーム３５を開閉自在に覆うものである。エンジンルーム
３５には、フード３１の下方でエンジン等の剛体部品３
７が配置されている。

【００１４】フード３１は、アウタパネル３９とインナ
パネル４１とでフードパネル４２を構成し、インナパネ
ル４１は接着剤４３によりアウタパネル３９に取付けら
れている。

【００１５】前記インナパネル４１は半円形の凸状部４
１ａを有し、フード３１の下方に配置されたエンジン等
の剛体部品３７に対しエネルギ吸収機構として機能す
る。

【００１６】また、前記アウタパネル３９には、剛性は
ないが質量を有する材料、例えばメルシートあるいはα
ゲル等の質量材４５ａ，４５ｂが設けられている。

【００１７】前記質量材４５ａ，４５ｂは、インナパネ
ル４１の両側に設けられ、各内縁部４５ｃがインナパネ
ル４１のフランジ部４１ｂを覆っている。この質量材４
５ａ，４５ｂは、フード３１の下方に配置された剛体部
品３７に対し、所定範囲Ｌだけ大きく設けられている。
この範囲Ｌは、図３に示すように、フード３１の曲率半
径に応じて設定される。すなわち、局率半径が小さくな
ればなる程、剛体部品３７に対する２次衝突の影響の及
ぶ範囲が広くなるため、局率半径の減少に応じて、Ｌを
増大させようとするものである。フード３１は通常平板
に近いので、この場合の範囲Ｌは約２４０mmとなる。

【００１８】また、質量材４５ａ，４５ｂの必要量は、
フードパネル４２の有効質量と衝撃反力のピーク値との
関係、及びフードパネル４２の有効質量と衝撃ピーク波
のエネルギ吸収の関係から算出される。

【００１９】ここで、質量材４５ａ，４５ｂの必要量の
決定を説明するため従来のフード１に外部から衝撃力Ｆ
が作用した場合の挙動を考察する。

【００２０】図４に示すように、衝撃力Ｆが矢印方向か
らフード１に作用すると、作用直後は、図５に示すよう
に、フード１全体が変形する動きはみられず、力Ｆの作
用した位置でアウタパネル３が局部的に変形する。ま
た、作用位置によってはインナパネル５が局部的に変形
する場合もある。この局部的変形が発生するときのパネ
ル剛性を「局部剛性」と呼ぶ。この局部的変形の段階が
すぎると、図６に示すようにフード１全体が撓みエンジ
ン等の剛体部品９と干渉する。

【００２１】この場合、力Ｆによる変形の減速度を変位
（ストローク）との関係で表わすと図７に示すようにな
る。

【００２２】図７において、実線のように最初に現われ
る衝撃反力のピーク波形は、前記局部剛性とフード１の
有効質量とによるものであり、その後に続く特性はフー
ド１の全体剛性とインナパネル５の変形特性によるもの
である。

【００２３】図７の実線で記す減速度−変位曲線で囲ま
れた部分の面積は、基本的には衝撃力Ｆ作用時の最初の
運動エネルギと等価になる筈である。そして、剛体部品
９との２次干渉を考慮すると、衝撃反力のピーク値が限
界内でありながら一定の面積の中でストロークが最も少
なくなるものがフードとして好ましく、この挙動で前記
運動エネルギを吸収できるのがよい。換言すれば、減速
度−変位曲線の形状としては、一定限界内で最初に高い
値を示して、その後は漸減する特性をもつものほど良い
ということになる。

【００２４】そこで、フードを設計する場合に、図７に
おける最初の衝撃ピーク波形はある限界値に近づくまで
極力高め、その後はインナパネル５と剛体部品９との干
渉時に発生する反力を押えるよう工夫することが必要に
なる。更に、最初の衝撃ピーク波形においてより多くの
エネルギ吸収を行えば、後に続くインナパネル５等での
エネルギ吸収は少なくて済み、換言すれば変位量を低く
することが可能となる。従って、図７において、例えば
実線図示が図４〜図６の特性とすれば、破線図示のよう
な特性にすることが望ましい。

【００２５】更に、具体的に説明すると、図１のフード
１は図８に示すように有効質量２１と局部剛性２３とフ
ード全体剛性及びインナパネル変形特性２５によって質
量とバネで構成される力学モデルに置き換えることがで
きる。

【００２６】そして、衝撃力Ｆが作用したときの現象を
フードの要素に対してどのようになるかを以下のように
考察する。

【００２７】即ち、ある基準のフード構造に対して、フ
ードの局部剛性２３及び有効質量２１を変化させると、
最初に発生する波形の衝撃ピーク値は次のようになる。

【００２８】Ｇ_p.m＝α_m・Ｇ_p.o …（１）Ｇ_p.k＝α_k・Ｇ_p.o …（２）ここで、Ｇ_p.o：基準フードにおける衝撃ピーク値、Ｇ
_p.m：有効質量を変化させた場合の衝撃ピーク値、Ｇ
_p.k：局部剛性を変化させた場合の衝撃ピーク値を示
す。

【００２９】なお、α_mは有効質量増加比率に対する基
準フードに対する衝撃ピーク値増加比率で、図９より求
められるものである。また、α_kは局部剛性増加比率に
対する基準フードに対する衝撃ピーク値増加比率で、図
１０より求めることができる。

【００３０】図９、図１０より、局部剛性２３と有効質
量２１の変化による衝撃ピーク値への影響は、ほぼ同等
であることがわかる。

【００３１】一方、エネルギ吸収特性は、次のようにな
る。

【００３２】Ｅ_p.m＝β_m・Ｅ_p …（３）Ｅ_p.k＝β_k・Ｇ_p …（４）ここでＥ_p：基準フードにおける最初の衝撃ピーク波形
におけるエネルギ吸収量、Ｅ_p.m：有効質量を変化させ
た場合の最初の衝撃ピーク波形におけるエネルギ吸収
量、Ｅ_p.k：局部剛性を変化させた場合の最初の衝撃ピ
ーク波形におけるエネルギ吸収量を示す。

【００３３】なお、β_mは有効質量増加比率に対するエ
ネルギ吸収量変化率で、図１１より求めることができ
る。また、β_kは局部剛性増加比率に対するエネルギ吸
収量比率で、図１２より求めることができる。

【００３４】図１１、図１２より、エネルギ吸収に関し
ては有効質量を変化させた場合の影響が圧倒的に大きい
ことがわかる。

【００３５】次に、衝撃力Ｆ作用時の当初の運動エネル
ギは、次のように表わされる。

【００３６】Ｅ_oo＝１／２・（Ｍ・Ｖ²） …（５）ここで、Ｅ_oo：当初の運動エネルギ、Ｍ：質量、Ｖ：速
度を示す。

【００３７】そこで、衝撃力Ｆを最終的に吸収するに
は、当初の運動エネルギＥ_ooから有効質量によって吸収
された後の残りのエネルギ、即ち、（Ｅ_oo−Ｅ_p.m）及
び、局部剛性によって吸収された後の残りのエネルギ：
即ち、（Ｅ_oo−Ｅ_p.k）をインナパネルの変形によるエ
ネルギ吸収でとってやる必要がある。一方、インナパネ
ルの変形特性は従来より既知であるので、この関係から
インナパネルの変位を知ることができ、これにより力Ｆ
が作用した部分の最終変位を知ることができる。

【００３８】従って、この実施例によれば、フード３１
の設計に当り、まずフード３１の有効質量を質量材４５
ａ，４５ｂで調整して力Ｆが作用した直後に発生する最
初の衝撃ピーク波形の値Ｇ_p.mを図９に示される関係で
決定し、この衝撃ピーク波形により吸収されるエネルギ
量Ｅ_p.m，Ｅ_p.kを図１１、図１２に示される関係から
求める。

【００３９】続いて、前記エネルギ吸収量Ｅ_p.m，Ｅ
_p.kから当初の運動エネルギＥ_ooの残りのエネルギ（Ｅ
_oo−Ｅ_p.m），（Ｅ_oo−Ｅ_p.k）を求める。

【００４０】次に、上記エネルギ（Ｅ_oo−Ｅ_p.m），
（Ｅ_oo−Ｅ_p.k）をインナパネル４１で吸収するよう
に、インナパネル４１の構造を設計する。

【００４１】このため、フード３１の設計手順が簡単に
なる他、効率的な構造にすることができる。

【００４２】この実施例のフード３１によれば、衝撃力
Ｆがフード３１に作用すると、作用直後の衝撃力Ｆはフ
ード３１の面積の大きな衝撃ピーク波形で十分なエネル
ギ吸収が行われ、その後の残ったエネルギはインナパネ
ル４１の変形によって吸収される。

【００４３】従って、衝撃ピーク値を一定の限界内にコ
ントロールすることができ、且つフード３１の変形スト
ロークをより小さくすることができる。

【００４４】図１３はこの発明の他の実施例を示すもの
である。図２と同様な構成部分には同符号を付し、重複
した説明を省略する。

【００４５】この実施例は、インナパネル４１取付部に
も質量材４７を設け、この質量材４７にインナパネル４
１を取付けたもので、この実施例でも前述の実施例と同
様の作用効果を奏する。また、この実施例では、質量材
４７を一体成形することができ、製造、部品管理も容易
となる。

【００４６】図１４は図２に示す実施例の変形例を示す
ものである。

【００４７】この実施例は、メルシート等の質量材４９
ａ，４９ｂを均一厚さとせず、フード３１の剛体部品３
７から外れた部分を厚肉５１に形成したものである。但
し、剛体部品３７から外れた部分における質量材４９
ａ，４９ｂの総質量は均一に設けた場合と同等に形成し
ている。

【００４８】この実施例においても前述の実施例と同様
な作用効果を奏する。また、同等の質量で範囲Ｌを小さ
くすることができ、他部品との関係上Ｌを小さくしたい
場合に有効である。

【００４９】なお、メルシートは肉厚低減のためには均
一厚さで設けるのがよいが、一部にホールを設ける場合
も考えられる。この場合には、ホールに相当する質量を
周辺に配置する必要があり、このときには質量材に山谷
ができるが差し支えはない。

【００５０】また、質量材中に鉄粉を混合して密度を高
めることにより、質量材の肉厚を薄くすることもでき
る。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の発明によれば、衝撃力作用時の最初の衝撃反力のピ
ーク値をコントロールして一定限度内とすることができ
ると共に、最終的な変位量をより少なくすることができ
る。従って、フードパネルの少ない変形でエネルギ吸収
を効率的に行うことができる。また、フードパネルの変
形が少なくなるため、フードパネル下の剛体部品に対
し、より近い位置で適切な高さを設定することができ
る。

【００５２】また、フードの設計手順が簡単になると共
に、エネルギ吸収の効率的な構造を確実に設定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るフードに係り、図２
のＩ−Ｉ線矢視の断面図である。

【図２】この発明の一実施例に係るフードを備えた車体
の分解斜視図である。

【図３】車体パネルの曲率半径と質量が衝撃に寄与する
範囲の関係を示す図である。

【図４】フードの変形モードの説明図である。

【図５】フードの変形モードの説明図である。

【図６】フードの変形モードの説明図である。

【図７】変位特性を示す図である。

【図８】フードの力学モデル図である。

【図９】有効質量と衝撃反力のピーク値の増加比率との
関係を示す図である。

【図１０】局部剛性と衝撃反力のピーク値の増加比率と
の関係を示す図である。

【図１１】有効質量と衝撃ピーク波のエネルギ吸収との
関係を示す図である。

【図１２】局部剛性と衝撃ピーク波のエネルギ吸収との
関係を示す図である。

【図１３】この発明の他の実施例の断面図である。

【図１４】この発明の変形実施例の断面図である。

【図１５】従来例に係るフードの断面図である。

【図１６】他の従来例に係るフードの断面図である。

【符号の説明】

３１フード３７剛体部品３９アウタパネル４１ａ凸状部（エネルギ吸収機構）４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ質
量材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のフードパネルに、当該フードパ
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、前記フードパネルの曲率に応じた当該フー
ドパネルの前記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、前記質量材は、フードパネルの有効質量とエネルギ吸収
時の衝撃反力のピーク値との関係及び当該有効質量と当
該衝撃反力のピーク波のエネルギ吸収との関係から必要
量を決定したことを特徴とする自動車のフード。