JP3829715B2 - 車両用ボンネット構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にアウターパネルとインナーパネルより構成される自動車のボンネット構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両用ボンネットには、軽量、高剛性であると共に、歩行者との衝突時に、傷害値(衝突における歩行者のダメージをあらわす指標。詳細は後述する)が小さく、且つ進入量(衝突による、ボンネットのエンジンルーム方向への変形量)も小なることが望まれる。
【0003】
主にアウターパネルとインナーパネルより構成される自動車のボンネット構造として、例えば特開2000−168622号公報や米国特許5,244,745のように、インナーパネルに複数のディンプルを成形することにより、軽量かつ高剛性としたものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構造では、インナーパネルに複数のディンプルを設けたのみであったため、傷害値と進入量のバランスを部分的に調整することが困難で、十分な設計自由度が得られ難いという問題があった。
【0005】
本発明は、かかる事情に鑑み、軽量、高剛性且つ低傷害値を実現し、更にはその傷害値と進入量とが理想的なバランスとなるように最適設計することが容易なボンネット構造を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネルとを有するボンネットにおいて、該ボンネットの外周縁に沿って前記アウターパネルと前記インナーパネルにより略閉断面形状を成す第一フレーム部が形成され、前記インナーパネルには、該インナーパネルから前記アウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルが複数形成されるとともに、前記インナーパネルの前記ディンプルの周囲には複数の貫通孔が該ディンプル外に設けられていることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、インナーパネルにディンプルを設けた上、その周囲に複数の貫通孔を設けたことから、ボンネットを軽量、高剛性の構造とし、歩行者がボンネットのどの部分に当たっても傷害値に大きな偏りがないという作用効果を有する。その際、インナーパネル外周縁に沿って第1フレーム部を形成することにより、貫通孔による剛性低下を防止している。
【0008】
また、上記貫通孔は、その穴径や配列を調整することにより、傷害値と進入量とが理想的なバランスになるよう最適設計することが容易となる。
【0009】
請求項2の発明は、上記請求項1のボンネット構造において、前記複数のディンプルと、前記複数の貫通孔は、それらが各々少なくとも3箇所以上分布する領域において、隣り合うディンプルとディンプルの間隔は略等間隔であり、隣り合う貫通孔と貫通孔の間隔は略等間隔であり、隣り合うディンプルと貫通孔との間隔は略等間隔であることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、上記ディンプルと貫通孔が略等分布しているため、ボンネットの剛性がより均一化され、衝突部位によって局所的に大きな障害値になることを防止する効果を高めることが出来る。
【0011】
請求項3の発明は、上記請求項1または請求項2のボンネット構造において、前記ボンネットの車幅方向中央部に、前記インナーパネルの前部から車両後方側に延出する第二フレーム部が形成されていることを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、ボンネット中央部に第二フレーム部を設けたことにより、剛性が低くなり易いボンネット中央部の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性をより均一化することが出来る。
【0013】
請求項4の発明は、上記請求項3のボンネット構造において、前記第二フレーム部の幅寸法は、車両後方に至るほど大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【0014】
この発明によれば、ボンネット中央部に、車両後方に至るほど幅が広くなるように第二フレーム部を設けたことにより、剛性が低くなりやすいボンネット中央部後方の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性を更に均一化することが出来る。
【0015】
請求項5の発明は、上記請求項3または請求項4のボンネット構造において、前記インナーパネルにおいて、前記第二フレーム部周辺の所定範囲に、前記貫通孔を設けない無孔領域を有することを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、剛性が低くなりやすいボンネット中央部の剛性を更に補うことが出来、ボンネット全体の剛性をより一層均一化することが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下の記述において、中央とは左右方向の中央、中心部とはボンネット本体において前後左右方向の中心部を表すものとする。
【0018】
本発明の第一の実施形態を図1〜図5によって説明する。図1は、ボンネット1の斜視図である。アウターパネル2はボンネット1の外板であり、車両の外装の一部となる。
【0019】
図2はボンネット1の底面図である。
【0020】
ボンネット1は、主にアウターパネル2とインナーパネル3から成り、インナーパネル3は、アウターパネル2に接着剤などで接合されている。アウターパネル2とインナーパネル3とはほぼ一定の間隔を保っているが、インナーパネル3の前方側であるインナーパネル前部31は車両内側へ膨らみを持ち、アウターパネル2との間隔が広くなっている。
【0021】
インナーパネル3には、ディンプル6が複数(図2では21箇所)設けられている。ディンプル6は略円錐台形(すり鉢状)の窪みである。
【0022】
更にインナーパネル3には、貫通孔7が複数(図2では34箇所)設けられている。
【0023】
図2に示すように、ディンプル6と貫通孔7は規則的な配列をとっている。ディンプル6は、その配設領域内で、一辺a1の正三角形の各頂点に設けられている。そして、その一辺a1の正三角形の重心位置に貫通孔7が設けられている。従って、各ディンプル6と貫通孔7との距離及び隣り合う貫通孔7間の距離は共にa2であり、a1とa2との関係は a1=√3×a2 となる。
【0024】
また、ボンネット1の左右及び後方の周縁に沿って、第一フレーム部4が設けられている。第一フレーム部4は、アウターパネル2とコ字状に折り曲げられたインナーパネル3とで形成される台形断面のフレーム形状である。第一フレーム部4の前方端は、インナーパネル前部31に接続されている。
【0025】
第一フレーム部4の側辺部において、アウターパネル2とインナーパネル3とが断続的に接着される。その接着箇所では完全な閉断面となっているが、非接着箇所では僅かに隙間の開いた略閉断面となっている。
【0026】
図3は図2のQ−Q断面図、図4は図2のR−R断面図である。図5はアウターパネルとインナーパネルの一部を示す切り欠き斜視図である。
【0027】
これらの図3〜図5に示すように、各ディンプル6のすり鉢の底に相当する箇所は接着剤8によりアウターパネル2に接合されている。
【0028】
以上のような構造のため、ボンネット1は、第一フレーム部4によって外周縁付近が最も剛性が高く、中央部、中心部では比較的剛性が低くなっている。また、局所的には、ディンプル6のある箇所は周囲よりも剛性が高く、貫通孔7のある箇所では周囲よりも剛性が低くなっている。
【0029】
ボンネット1が歩行者と衝突した際、特に歩行者の衝突部位が頭部など、局所的であった場合、ボンネット中央部の比較的剛性の低い部分であっても、ディンプル6のある比較的剛性の高い箇所に一点集中的に荷重が加わる可能性も想定される。このような場合でも、荷重はディンプル形状(円錐台形の斜面)に沿って分散して伝達されるため、衝撃吸収量が大きい。即ち、ディンプル6にはボンネット1の局所的な剛性のムラを緩和し、衝突位置が少し異なるだけで傷害値が大きく異なることを回避する作用がある。
【0030】
また、貫通孔7には軽量化の他に、穴径、個数を適宜調整することにより、剛性を調整して傷害値と進入量の両立点を策定することができる。
【0031】
ボンネット1は上記のようなディンプル6と貫通孔7を等間隔に一様に配しているため、傷害値と進入量の高い一様性を有する。
【0032】
次に、本発明の第二の実施形態を図6によって説明する。
【0033】
なお、第二以下の実施形態において、第一実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0034】
図6(イ)は、第二の実施形態であるボンネット1の底面図であり、図6(ロ)は図6(イ)のS−S断面図である。
【0035】
第二の実施形態は、第二フレーム部5を設けた点のみ第一の実施形態と異なり、他の構造は同一である。
【0036】
第二フレーム部5は、ボンネット1の中央部に、インナーパネル前部31から後方へ延出するフレームで、インナーパネル3からアウターパネル2方向に突出する幅L1のリブ形状である。第二フレーム部5とアウターパネル2の間には隙間Pが設けられている。
【0037】
ボンネットの中央部は、曲げ剛性が小さくなる傾向にある部位であるが、第二フレーム部5を設けることにより、ボンネット中央部の剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。
【0038】
また、第二フレーム部5とアウターパネル2との間の隙間Pにより、この部分のボンネット1は、衝突後、早期にアウターパネル2の変形が第二フレーム部5に達して剛性が大きくなる。
【0039】
次に、本発明の第三の実施形態を図7によって説明する。
【0040】
図7は、第三の実施形態であるボンネット1の底面図である。
第三の実施形態は、第二フレーム部周辺の斜線で示す所定範囲に、貫通孔7を設けない、無孔領域9を有することのみ第二の実施形態と異なり、他の構造は同一である。
【0041】
無孔領域9は、第二フレーム部5の軸線に沿って、左右対称に幅L2を持って設定される。無孔領域9内では、貫通孔7の配置パターンであっても、貫通孔7が設けられていない。
【0042】
このため、第三の実施形態では、第二の実施形態に比べてボンネット中央部の剛性が更に高くなっており、設計段階で第二の実施形態においてもボンネット中央部の剛性が不足している場合には、本構造を採用することにより、その剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。
【0043】
次に、本発明の第四の実施形態を図8によって説明する。
【0044】
図8は、第四の実施形態であるボンネット1の底面図である。
【0045】
第二フレーム部51は、前側の幅がL3、後側の幅がL4で、L4はL3より大なる設定となっている。
【0046】
第四の実施形態は、この第二フレーム部51の形状のみ第三の実施形態と異なり、他の構造は同一である。
【0047】
上記のように、ボンネット中央部の曲げ剛性は小さくなる傾向があるが、ボンネットは幅寸法が後方側に広がった形状であるため、特に中央部後方の曲げ剛性が小さくなり易い。
【0048】
このため、第四の実施形態では、第二フレーム部を等幅としたものに比べボンネット中央部後側の剛性を特に高くしている。従って、設計段階で第三の実施形態においてもボンネット中央部後方の剛性が不足している場合には、本構造を採用することにより、その剛性を補い、ボンネット全体の剛性を、より均一化することができる。
【0049】
以上のような第一実施形態乃至第四実施形態のボンネットは、それぞれ特有の傷害値、進入量の特性を示す。以下にその理論とシミュレーション結果を示す。
【0050】
傷害値(HIC)は、次の式(数1)で定義される。
【0051】
【数1】
【0052】
(数1)において、ボンネットに歩行者の頭部が衝突する場合を想定し、aは衝突時の頭部合成加速度(m/s2)、tは時間(ms)、t1,t2は衝突過程における任意の時刻(ms)を表し、t2>t1>0かつt2−t1≦15msである。
【0053】
即ち、衝突過程の15ms以下のあらゆる時間区分のうち、(数1)の右辺の中括弧内の値が最大になるような時間区分を(t1,t2)とし、その際の中括弧内の値を傷害値HICと定義する。
【0054】
この傷害値HICは、小さいほど歩行者へのダメージが小さいとされている。
【0055】
一方、傷害値HICを小さくすると一般的にボンネットの変形量が大きくなり、車両内部への進入量が大きくなる傾向がある。従って、傷害値HICを小さくしつつ、進入量も小さくする構造を策定する必要がある。
【0056】
ある傷害値HICを固定した時、進入量を最小にする頭部合成加速度G(t)は、理論的には次の式(数2)で求められる。
【0057】
【数2】
【0058】
(数2)は、(数1)の中括弧内の値が常に等しいと置く事により得られる式であり、頭部合成加速度G(t)が時間tの0.4乗に反比例するように設定した時、進入量が最小となることを表している。
【0059】
以上のことは、ボンネット1において、衝突初期の頭部合成加速度を大きく、衝突後期の頭部合成加速度を小さくすることが、結果的に傷害値と進入量を最小にすることを表している。
【0060】
従って、剛性をバランスさせながら、そのような加速度を発生させるような構造が望ましく、かつ周囲に剛性が特に大きな箇所や小さな箇所がなく、変形量に偏りがない事が更に望ましい。
【0061】
こうする事により、衝突位置が少し変化しただけで傷害値が大きく変化する、ということも防止できる。
【0062】
その上で、エンジンルームレイアイトの関係上、進入量の大小を調整することが出来れば更に設計自由度を高めることが出来る。
【0063】
図9は、傷害値と進入量のシミュレーション結果である。
【0064】
図9では、同図(イ)に示すポイントA,Bの各点における傷害値と進入量のシミュレーション結果を示しており、同図(ロ)はポイントA、同図(ハ)はポイントBの結果である。
【0065】
各グラフとも、縦軸に傷害値HIC、横軸に進入量(mm)を示す。それぞれプロットしてあるtype−1,2,3,4は、上記の第一、第二、第三、第四の実施形態にそれぞれ対応している。
【0066】
ポイントAのグラフでは、type−1に比べて、type−2では、傷害値、進入量ともに減少しており、第二フレーム部5の効果が表れている。type−3,4では、傷害値は更に減少しており、効果が表れている一方、進入量は若干増加している。
【0067】
ポイントBのグラフでは、type−1に比べて、type−2,3,4の順に傷害値が減少し、効果が表れている一方、進入量の増加も見られる。
【0068】
このようなシミュレーションを他のポイントでも実施し、傷害値及び進入量の許容限度を考慮しつつ、最終的な採用構造を策定することが出来る。
【0069】
なお、type−2,3,4では、上記第二フレーム部5,51の幅寸法L1、L2、L3、L4の設定要素があるため、更に設計自由度の高いものとなっている。
【0070】
なお、上記実施形態以外に、以下(イ)〜(ホ)の実施形態とするも可である。
【0071】
(イ)ディンプル6の配置は、正三角形配列以外の多角形配列、他の規則的配置、ランダム配置とするも可である。
【0072】
(ロ)貫通孔7の配置は、他の規則的配置、ランダム配置とするも可である。
【0073】
(ハ)上記の実施形態の特徴を選択的に組み合わせた構造も可である。
【0074】
(ニ)第一フレーム部4は、必要に応じてアウターパネル2と全面的に接合するも可である。
【0075】
(ホ)第二フレーム部5,51は、必要に応じてアウターパネル2と部分的、或いは全面的に接合するも可である。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項1の発明は、車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネルとを有するボンネットにおいて、該ボンネットの外周縁に沿って前記アウターパネルと前記インナーパネルにより略閉断面形状を成す第一フレーム部が形成され、前記インナーパネルには、該インナーパネルから前記アウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルが複数形成されるとともに、前記インナーパネルの前記ディンプルの周囲には複数の貫通孔が該ディンプル外に設けられていることを特徴とするので、ボンネットの剛性が向上し、歩行者がボンネットのどの部分に当たっても傷害値に大きな偏りがないという作用効果を有する。
【0077】
更に、インナーパネルに複数の貫通孔を設けたことから、その穴径や配列を調整することにより、歩行者がボンネットに衝突したときの傷害値と進入量とが理想的なバランスになるよう最適設計することが容易となる。
【0078】
請求項2の発明は、請求項1のボンネット構造において、複数のディンプルと、前記複数の貫通孔は、それらが各々少なくとも3箇所以上分布する領域において、隣り合うディンプルとディンプルの間隔は略等間隔であり、隣り合う貫通孔と貫通孔の間隔は略等間隔であり、隣り合うディンプルと貫通孔との間隔は略等間隔であることを特徴とするので、衝突部位によって局所的に大きな障害値になることを防止する効果を高めることが出来る。
【0079】
請求項3の発明は、上記請求項1または請求項2のボンネット構造において、前記ボンネットの車幅方向中央部に、前記インナーパネルの前部から車両後方側に延出する第二フレーム部が形成されているので、剛性が低くなりやすいボンネット中央部の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性をより均一化することが出来る。
【0080】
請求項4の発明は、上記請求項3のボンネット構造において、前記第二フレーム部の幅寸法は、車両後方に至るほど大きくなるように形成されているので、剛性が低くなりやすいボンネット中央部後方の剛性を補うことが出来、ボンネット全体の剛性を更に均一化することが出来る。
【0081】
請求項5の発明は、上記請求項3または請求項4のボンネット構造において、前記インナーパネルにおいて、前記第二フレーム部周辺の所定範囲に、前記貫通孔を設けない無孔領域を有するので、剛性が低くなりやすいボンネット中央部の剛性を更に補うことが出来、ボンネット全体の剛性をより一層均一化することが出来る。
【0082】
そして、ボンネットのサイズ、形状等によって、上記請求項1乃至5の発明を適宜選択、組み合わせ、或いはチューニングを行うことにより、軽量、高剛性且つ低傷害値を実現し、更にはその傷害値と進入量を理想的な値に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施形態にかかるボンネットの斜視図である。
【図2】 本発明の第一実施形態にかかるボンネットの底面図である。
【図3】 図2のQ−Q断面図である。
【図4】 図2のR−R断面図である。
【図5】 本発明の第一実施形態にかかるアウターパネルとインナーパネルの一部を示す切り欠き斜視図である。
【図6】 本発明の第二実施形態にかかるボンネットの底面図である。
【図7】 本発明の第三実施形態にかかるボンネットの底面図である。
【図8】 本発明の第四実施形態にかかるボンネットの底面図である。
【図9】 本発明の第一乃至第四実施形態にかかる傷害値と進入量とのシミュレーション結果である。
【符号の説明】
1 ボンネット
2 アウターパネル
3 インナーパネル
4 第一フレーム部
5,51 第二フレーム部
6 ディンプル
7 貫通孔
8 接着剤
9 無孔領域
31 インナーパネル前部
Claims (5)
- 車両のエンジンルームを覆うように配置され、アウターパネルとインナーパネルとを有するボンネットにおいて、該ボンネットの外周縁に沿って前記アウターパネルと前記インナーパネルにより略閉断面形状を成す第一フレーム部が形成され、前記インナーパネルには、該インナーパネルから前記アウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルが複数形成されるとともに、前記インナーパネルの前記ディンプルの周囲には複数の貫通孔が該ディンプル外に設けられていることを特徴とする車両用ボンネット構造。
- 前記複数のディンプルと、前記複数の貫通孔は、それらが各々少なくとも3箇所以上分布する領域において、隣り合うディンプルとディンプルの間隔は略等間隔であり、隣り合う貫通孔と貫通孔の間隔は略等間隔であり、隣り合うディンプルと貫通孔との間隔は略等間隔であることを特徴とする請求項1記載の車両用ボンネット構造。
- 前記ボンネットの車幅方向中央部に、前記インナーパネルの前部から車両後方側に延出する第二フレーム部が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の車両用ボンネット構造。
- 前記第二フレーム部の幅寸法は、車両後方に至るほど大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項3記載の車両用ボンネット構造。
- 前記第二フレーム部周辺の所定範囲に、前記貫通孔を設けない無孔領域を有することを特徴とする請求項3または4記載の車両用ボンネット構造。
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