JP3097684B2 - 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Info
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Description
衝撃エネルギ吸収構造に関し、特に、乗用車の車体上部
において衝撃エネルギを吸収する構造に関する。
インナパネルを車室内方で覆う内装材との間にエネルギ
吸収間隔を設けると共に、このエネルギ吸収間隔内に1
又は複数の縦リブと複数の横リブとからなる格子状のエ
ネルギ吸収体を配置した衝撃エネルギ吸収構造が提案さ
れている(特開平9-24784号公報)。
ドレールである場合、ルーフサイドレールとこの車室内
方の内装材であるルーフライニングとの間隔は、乗降性
を確保すると共に、乗員の頭部とルーフライニングとの
クリアランス(ヘッドクリアランス)を維持することの
必要性に基づき、上方から下方へ向けて、つまり車体幅
方向の内方から外方へ向けて次第に小さくなるように形
成される。その結果、ルーフサイドレールの下端部近傍
ではエネルギ吸収体の許容変位量が小さくなっているた
め、衝撃荷重がルーフサイドレールの下端部近傍に加わ
ったときには、ルーフサイドレールの上方に加わったと
きと比べてエネルギ吸収量が少なくなる。そのため、十
分なエネルギ吸収量を確保するには、ルーフサイドレー
ルとルーフライニングとの間隔を大きくする必要があ
り、乗降性の悪化やヘッドクリアランスが小さくなると
いった問題がある。
ナパネル及びアウタパネルそれぞれのフランジ接合部の
近傍では、フランジ接合部から離れた部分と比べて、フ
ロントピラーとピラーガーニッシュとの間隔が小さくな
っているため、同様な理由から乗降性や視認性が悪化す
るといった問題がある。
トピラーその他のピラーのような構造部材と、この構造
部材の車室内方に配置される内装材との間隔の大きさが
異なることに起因するエネルギ吸収量の減少を補償でき
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。
は、前後方向へ伸びるルーフサイドレールと、このルー
フサイドレールから車室内方へ間隔をおいて配置される
ルーフライニングと、前記間隔内に配置されるエネルギ
吸収体とを備える自動車の車体上部において衝撃エネル
ギを吸収する構造に関する。
後方向へ伸びる少なくとも3つの縦リブと、この縦リブ
と交差する方向へ伸びる、前記縦リブより多い数量の横
リブとからなる樹脂リブであり、前記間隔は、前記横リ
ブに沿う仮想面で切断した断面において異なる大きさで
ある。前記間隔が異なることに起因する前記縦リブの高
さの違いによるエネルギ吸収量の減少を、隣り合って位
置する2つの縦リブ相互間のピッチ、各縦リブが仮想水
平面となす角度及び各縦リブの厚みの少なくとも1つを
変えることにより補償するように形成されている。
外方となる間隔が内方となる間隔より小さくなるように
形成されており、前記断面において外方に位置する縦リ
ブの高さが内方に位置する縦リブの高さより低くなるこ
とに起因するエネルギ吸収量の減少を、隣り合って位置
する2つの縦リブ相互間のピッチ、各縦リブが仮想水平
面となす角度及び各縦リブの厚みの少なくとも1つを変
えることにより補償するように形成されている。
が縦リブに許容される変位量の減少を補償するように形
成された結果、衝撃荷重が加わるとき、変位量が小さい
部位ではエネルギ吸収体が発生する反力荷重のピーク値
を高くして、小さい変位量で所定の衝撃エネルギを吸収
することができる。逆に、変位量が大きい部位ではエネ
ルギ吸収体が発生する反力荷重のピーク値を低く保ち、
大きな変位量で所定の衝撃エネルギを吸収することがで
きる。
ピッチ、各縦リブが仮想水平面となす角度及び各縦リブ
の厚みの少なくとも1つを変えることにより、エネルギ
吸収体の荷重対変位のエネルギ吸収特性を変え、所定の
エネルギ吸収を図るものであり、エネルギ吸収体を複雑
にするものではない。
は、前後方向へ伸びる少なくとも3つの縦リブと、この
縦リブと交差する方向へ伸びる、前記縦リブより多い数
量の横リブとからなる樹脂リブであり、前記間隔は、前
記横リブに沿う仮想面で切断した断面において異なる大
きさである。前記縦リブは、前記間隔が小さくなるにつ
れ、2つの縦リブ相互間のピッチが小さくなるように配
列されている。
面において中間に位置する縦リブと車体幅方向の最も外
方に位置する縦リブとのピッチは、車体幅方向の最も内
方に位置する縦リブと中間に位置する縦リブとのピッチ
より小さくなるように各ピッチを定めるが、この場合、
衝撃体の大きさを勘案して次のようにピッチを定めるこ
とができる。すなわち、衝撃体から加わる衝撃荷重が車
体幅方向の最も内方に位置する縦リブに向けて加わると
き、この縦リブの変形が進行し、ほぼ潰れる直前に中間
の縦リブが変形を開始するように、さらに衝撃荷重が中
間の縦リブに向けて加わるとき、中間の縦リブの変形が
進行したときに車体幅方向の最も外方に位置する縦リブ
が変形を開始するように定める。
方に位置する縦リブに向けて加わるとき、衝撃体が所定
の変位をして縦リブが変形し、潰れる直前に中間の縦リ
ブが変形を開始する。これにより、反力荷重のピーク値
がほぼ一定に保たれる。また、衝撃荷重が中間の縦リブ
に向けて加わるとき、衝撃体が前記所定の変位より小さ
い変位をして中間の縦リブが変形したとき車体幅方向の
最も外方に位置する縦リブが変形を開始する。これによ
り、荷重の立ち上がりが急となり、しかも反力荷重のピ
ーク値を前記ピーク値よりも高い値にすることができ、
2つの縦リブが潰れるまでそのピーク値を保つことがで
きる。このようにして、小さい変位量で所定のエネルギ
を吸収することができる。
あり、前記断面において中間に位置する縦リブと、中間
の間隔よりも小さい間隔の箇所に位置する縦リブとが仮
想水平面となす角度は、前記断面において中間の間隔よ
りも大きい間隔の箇所に位置する縦リブが仮想水平面と
なす角度より大きくなるように定められている。
撃荷重が加わるとき、衝撃荷重の向きは仮想水平面から
所定の角度範囲にある。安全基準上、最も大きな角度で
衝撃荷重が加わるとき、衝撃荷重は中間の縦リブと車体
幅方向の最も外方に位置する縦リブとに働く傾向がある
ところ、中間の縦リブと最も外方にある縦リブとの角度
を大きく設定して前記所定の角度範囲に近づけておく。
そうすると、中間の縦リブ及び外方の縦リブは衝撃荷重
の向きと実質的に同じ向きに位置することとなる。これ
によって、立ち上がりの急な荷重対変位のエネルギ吸収
特性をうることができ、効率よくエネルギ吸収すること
ができる。
ールは、インナパネル及びアウタパネルそれぞれの2つ
のフランジを接合して形成され、前記断面において最も
小さい間隔に位置する縦リブは、前記インナパネルのフ
ランジの根元部と接触可能に配置される。
に位置する縦リブがフランジの根元部に接触するため、
エネルギ吸収体のインナパネルに対する上方への滑りが
阻止される。その結果、エネルギ吸収体の全体が十分に
変形し、確実にエネルギ吸収できる。
ネルそれぞれの2つのフランジを接合して形成され、上
下方向へ伸びるピラーと、このピラーから車室内方へ間
隔をおいて配置されるピラーガーニッシュと、前記間隔
内に配置されるエネルギ吸収体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構造に関する。前
記エネルギ吸収体は、上下方向へ伸びる少なくとも1つ
の縦リブと、この縦リブと交差する方向へ伸びる、前記
縦リブより多い数量の横リブとからなる樹脂リブであ
る。前記間隔は、前記フランジ接合部の近傍における間
隔がフランジ接合部以外の部位における間隔より小さく
なるように形成されており、前記横リブは、少なくとも
1つのフランジ接合部の近傍に配置された横リブ相互間
のピッチが前記フランジ接合部以外の部位に配置された
横リブ相互間のピッチより小さくなるように配列されて
いる。
の吸収に寄与するのは、一般に横リブである。そこで、
フランジ接合部の近傍に配置された横リブのピッチをフ
ランジ接合部以外の部位に配置された横リブのピッチよ
り小さくすることにより、ピラーのインナパネルとピラ
ーガーニッシュとの間隔がフランジ接合部で小さくなっ
たことに起因するエネルギ吸収量の減少を補償すること
ができる。
断面状態を示す図1及び図2を参照すると、前後方向、
つまり図では紙面に垂直な方向へ伸びるルーフサイドレ
ール10と、ルーフサイドレール10から車室内方へ間
隔12をおいて配置されるルーフライニング14と、間
隔12内に配置されるエネルギ吸収体16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。
0はインナパネル18と、アウタパネル20と、補強パ
ネル22とからなり、それぞれのパネルのフランジを重
ね合わせてスポット溶接し、閉じ断面構造に形成されて
いる。ルーフパネル24が車体幅方向の内方のフランジ
接合部26に接合され、ウエザストリップ28が車体幅
方向の外方にあるフランジ接合部27の近傍に取り付け
られている。
とがなす間隔12は、図1の断面において上方から下方
へ向けて、換言すると車体幅方向の内方から外方へ向け
て次第に小さくなっている。
3つの縦リブ30,32,34と、この縦リブ30,3
2,34と交差する方向へ伸びる、縦リブより多い数量
の横リブ36とからなる樹脂リブである。縦リブは、図
示の実施例では3つであるが、これより多くすることも
できる。横リブ36は前後方向へ一定間隔をおいて配列
されている。エネルギ吸収体16は、ルーフライニング
14とは別個に硬質樹脂により成形されたもので、適宜
設ける取付座38を貫通するクリップ(図示せず)によ
ってインナパネル18に取り付けられる。取付座38を
ルーフライニング側に設けて、エネルギ吸収体16をル
ーフライニング14に取り付けることもできる。
は、横リブ36に沿う仮想面、例えば車体前後方向へ伸
びる中心線に直交する仮想鉛直面で切断した断面におい
て隣り合って位置する2つの縦リブ30,32相互間及
び縦リブ32,34相互間のピッチ、各縦リブ30,3
2,34が前記断面において仮想水平面となす角度及び
各縦リブ30,32,34の厚みの少なくとも1つを変
えることにより、前記断面におけるエネルギ吸収のため
の縦リブ32,34に許容される変位量の減少を補償す
るように形成されている。
て車体幅方向の内方から外方へ向けて次第に小さくなっ
ているため、内方の縦リブ30の高さh1と比べて、中
間に位置する縦リブ32の高さh2と、外方の縦リブ3
4の高さh3とは低くなっており、エネルギ吸収のため
の変位量が少ない。これは、内方の縦リブ30によるエ
ネルギ吸収量が多く、中間の縦リブ32と下方の縦リブ
34によるエネルギ吸収量が少ないことであるから、こ
の少ないエネルギ吸収量を補償する必要がある。
0,32,34は、横リブ36に沿う仮想面で切断した
断面におけるエネルギ吸収のための縦リブ30,32,
34に許容される変位量が小さくなるにつれ、前記断面
において隣り合って位置する2つの縦リブ相互間のピッ
チが小さくなるように配列されている。すなわち、縦リ
ブ32,34相互間のピッチP1は、縦リブ30,32
相互間のピッチP2より小さくなるように、3つの縦リ
ブ30,32,34が配列されている。ここで、縦リブ
相互間のピッチとは、縦リブ30,32,34とインナ
パネル18とが対面する側における縦リブ相互の間隔で
ある。
縦リブ30,32,34のうち中間に位置する縦リブ3
2と最も下方に位置する縦リブ34とが仮想水平面Hと
なす角度α,βは、前記断面において最も上方に位置す
る縦リブ30が仮想水平面Hとなす角度γより大きくな
るように定められている。図示の実施例では、角度αと
角度βとは等しく50°であり、角度γは35°であ
る。
ピッチP1,P2を変え、さらに縦リブ30,32,34
の角度α,β,γを変えている。これに代えて又は加え
て、縦リブ32,34の厚みを縦リブ30の厚みより大
きくすることもできる。要するに、縦リブ32,34の
変位量の減少によるエネルギ吸収量を補償するのに必要
なのは、縦リブ相互間のピッチP1,P2と、縦リブ3
0,32,34の角度α,β,γと、縦リブ30,3
2,34の厚みとの少なくとも1つを変えることであ
る。
て最も下方に位置する縦リブ34は、インナパネル18
のフランジ19の根元部21と接触可能に配置されてい
る。一般に、インナパネル18のフランジ19は、イン
ナパネル18のフランジ以外の部分から立ち上がり、外
方へ向けて折り曲げられるため、根元部21はある角度
をなしている。そこで、縦リブ34を角度のある根元部
21に指向させ、衝撃荷重が加わったときのインナパネ
ル18に対するエネルギ吸収体16の滑りを阻止するこ
とが好ましい。
した衝撃エネルギ吸収構造は、インナパネル40及びア
ウタパネル42それぞれの2つのフランジを接合して形
成され、上下方向へ伸びるフロントピラー44と、フロ
ントピラー44から車室内方へ間隔46をおいて配置さ
れるピラーガーニッシュ48と、間隔46内に配置され
るエネルギ吸収体50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。
ナパネル40とアウタパネル42との間に配置されてい
る。ウインドシールドガラス54が前方のフランジ接合
部56の前方に配置され、ウエザストリップ58が後方
のフランジ接合部57の近傍に配置されている。
2つの縦リブ60,62と、縦リブ60,62と交差す
る方向へ伸びる、縦リブより多い数量の横リブ64とか
らなる樹脂リブである。縦リブは少なくとも1つあれば
よい。エネルギ吸収体50はピラガーニッシュ48とは
別個に硬質樹脂により成形されたもので、取付座66を
貫通するクリップによってインナパネル40に取り付け
られる。
ランジ接合部57に近接して配置された横リブの隣り合
って位置する横リブ相互間のピッチがフランジ接合部5
7から離れて配置された横リブの隣り合って位置する横
リブ相互間のピッチより小さくなるように配列されてい
る。
に、フランジ接合部56,57の近傍における間隔がフ
ランジ接合部以外の部位における間隔より小さくなるよ
うに形成されている。従って、フランジ接合部57に近
接して配置された横リブ64の側部分65aの高さは、
フランジ接合部57から離れて配置された横リブ64の
中間部分65bの高さより低くなっている。そこで、横
リブ64の側部分65aにおける変位量の減少によるエ
ネルギ吸収量を補償する必要がある。
近接して複数の補助の横リブ68を配置してピッチを変
えている。すなわち、1つの補助の横リブ68が横リブ
64の側部分65aにおいて隣り合って位置する2つの
横リブ64間の中央に位置するように補助の横リブ68
を縦リブ62に取り付け、フランジ接合部57に近接し
て配置された側部分65aにおける横リブ64,68の
ピッチP3が、フランジ接合部57から離れて配置され
た中間部分65bにおける横リブ64のピッチP4より
小さくなるように定めている。
ンジ接合部56の近傍にフロントシールドガラス54が
あるため、フランジ接合部56の近傍に衝撃荷重が加わ
らないことから、エネルギ吸収体50は間隔46のうち
後方に配置されている。従って、横リブのピッチを小さ
くするのは、1つのフランジ接合部57に近接して配置
される横リブ64の側部分65aだけでよい。これに対
して、センタピラーの場合には2つのフランジ接合部に
近接して配置される横リブの側部分のピッチを中間部分
のピッチより小さくする。
30,32,34のピッチを変えたのに対し、フロント
ピラー44の場合には横リブ64のピッチを変えて変位
量の減少に対処しているのは次の理由による。
に装着するエネルギ吸収体70の縦リブ72は、衝撃荷
重Fが加わるとき、初期に座屈変形をし、その後矢印A
に向けて変形する。これに対して、エネルギ吸収体70
の横リブ74は、初期に座屈変形し、その後曲げ変形す
る。
B内の樹脂リブの最小断面2次モーメントに比例し、こ
れは縦リブ72の回りの最小断面2次モーメントに比例
する。いま、図5(b)のように寸法を定めたとき、縦
リブ回りの最小断面2次モーメントIは、 I=(ba3/3)×4+(dc3/3)×4 となる。式中の第1項は横リブに関するものであり、第
2項は縦リブに関するものである。そして、一般に、
(ba3/3)>(dc3/3)であるため、ピラーでは
縦リブと比べて横リブの影響が顕著となる。
模式的に示した図6を参照すると、ルーフサイドレール
に装着するエネルギ吸収体80の縦リブ82と横リブ8
4とは、一般に、井形の格子状となった樹脂リブであ
る。衝撃荷重Fが加わるとき、その格子状ゆえに、縦リ
ブ82と横リブ84とが優劣なく変形し、また変形荷重
も優劣がない。これは、縦リブ82回りの最小断面2次
モーメントと横リブ84回りの最小断面2次モーメント
とに優劣がないことによる。このように、縦リブ82及
び横リブ84に優劣がない場合、数量が少ない方を変更
するようにすれば、エネルギ吸収量の調整が容易であ
り、また設定が簡単である。もっとも、前述したところ
は、格子状の升目が均等であることを前提としており、
升目が均等でなくなれば、この限りではない。
の作用を次に説明する。模式的に示した図7を参照する
と、衝撃体100が安全基準上で定められた角度のうち
緩い角度で加わったとき(同図の(a))、エネルギ吸
収体16の主として上方の縦リブ30が変形し、反力荷
重を発生する。縦リブ30の変形が進み、反力荷重が低
下し始めると、中間の縦リブ32が変形して反力荷重を
発生し、荷重F対変位Sのエネルギ吸収特性を示す図8
のCのように、一定のピーク荷重を維持する。衝撃体1
00が最も急な角度で加わったとき(同図の(b))、
エネルギ吸収体16の主として中間の縦リブ32が変形
し、反力荷重を発生する。縦リブ32の変形が進行する
間に下方の縦リブ34が変形し、反力荷重を発生し、そ
の後一定のピーク荷重を維持する。その結果、エネルギ
吸収特性は図8のDとなる。
収特性Dはエネルギ吸収特性Cと比べて荷重の立ち上が
りが急となり、ピーク荷重が高くなっているが、変位は
小さい。図8においてエネルギ吸収特性C,Dの下方の
面積はエネルギ吸収量であるから、面積S1と面積S2と
が等しくなるように縦リブ32,34の角度や厚みを定
めておけば、衝撃体から加わる衝撃荷重の向きに関係な
く、実質的に一定のエネルギを吸収することができる。
ギ吸収構造の実施例を示す断面図で、車体前後方向へ伸
びる中心線に直交する仮想鉛直面で切断したものであ
る。
図である。
ギ吸収構造の別の実施例を示す断面図で、仮想水平面で
切断したものである。
た斜視図である。
(a)は斜視状態を、(b)は正面状態を示している。
の模式図である。
を示す模式図で、(a)は衝撃荷重が緩い角度で加わる
場合を、(b)は衝撃荷重が急な角度で加わる場合を示
している。
Claims (6)
- 【請求項1】 前後方向へ伸びるルーフサイドレール
と、このルーフサイドレールから車室内方へ間隔をおい
て配置されるルーフライニングと、前記間隔内に配置さ
れるエネルギ吸収体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構造であって、 前記エネルギ吸収体は、前後方向へ伸びる少なくとも3
つの縦リブと、この縦リブと交差する方向へ伸びる、前
記縦リブより多い数量の横リブとからなる樹脂リブであ
り、前記間隔は、前記横リブに沿う仮想面で切断した断面に
おいて異なる大きさであり、 前記間隔が異なることに起因する前記縦リブの高さの違
いによるエネルギ吸収量の減少を、隣り合って位置する
2つの縦リブ相互間のピッチ、各縦リブが仮想水平面と
なす角度及び各縦リブの厚みの少なくとも1つを変える
ことにより補償す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。 - 【請求項2】 前記間隔は、車体幅方向の外方となる間
隔が内方となる間隔より小さくなるように形成されてお
り、 前記断面において外方に位置する縦リブの高さが内方に
位置する縦リブの高さより低くなることに起因するエネ
ルギ吸収量の減少を、隣り合って位置する2つの縦リブ
相互間のピッチ、各縦リブが仮想水平面となす角度及び
各縦リブの厚みの少なくとも1つを変えることにより補
償するように形成された、請求項1に記載の 自動車の車
体上部の衝撃エネルギ吸収構造。 - 【請求項3】 前後方向へ伸びるルーフサイドレール
と、このルーフサイドレールから車室内方へ間隔をおい
て配置されるルーフライニングと、前記間隔内に配置さ
れるエネルギ吸収体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構造であって、 前記エネルギ吸収体は、前後方向へ伸びる少なくとも3
つの縦リブと、この縦リブと交差する方向へ伸びる、前
記縦リブより多い数量の横リブとからなる樹脂リブであ
り、前記間隔は、前記横リブに沿う仮想面で切断した断面に
おいて異なる大きさであり、 前記縦リブは、前記間隔が小さくなるにつれ、 2つの縦
リブ相互間のピッチが小さくなるように配列された、自
動車の車体上部の衝撃エネルギ吸収構造。 - 【請求項4】 前記縦リブは3つであり、前記断面にお
いて中間に位置する縦リブと、中間の間隔よりも小さい
間隔の箇所に位置する縦リブとが仮想水平面となす角度
は、前記断面において中間の間隔よりも大きい間隔の箇
所に位置する縦リブが仮想水平面となす角度より大きく
なるように定められた、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。 - 【請求項5】 前記ルーフサイドレールは、インナパネ
ル及びアウタパネルそれぞれの2つのフランジを接合し
て形成され、前記断面において最も小さい間隔に位置す
る縦リブは、前記インナパネルのフランジの根元部と接
触可能に配置された、請求項1ないし4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。 - 【請求項6】 インナパネル及びアウタパネルそれぞれ
の2つのフランジを接合して形成され、上下方向へ伸び
るピラーと、このピラーから車室内方へ間隔をおいて配
置されるピラーガーニッシュと、前記間隔内に配置され
るエネルギ吸収体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構造であって、 前記エネルギ吸収体は、上下方向へ伸びる少なくとも1
つの縦リブと、この縦リブと交差する方向へ伸びる、前
記縦リブより多い数量の横リブとからなる樹脂リブであ
り、前記間隔は、前記フランジ接合部の近傍における間隔が
フランジ接合部以外の部位における間隔より小さくなる
ように形成されており、 前記横リブは、少なくとも1つのフランジ接合部の近傍
に配置された横リブ相互間のピッチが前記フランジ接合
部以外の部位に配置された横リブ相互間のピッチより小
さくなるように配列された、自動車の車体上部の衝撃エ
ネルギ吸収構造。
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