JP4224358B2

JP4224358B2 - 自動車のフード

Info

Publication number: JP4224358B2
Application number: JP2003173841A
Authority: JP
Inventors: 秀雄水越
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP2005008017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフードに関するものであり、衝突時の歩行者保護のためのエネルギー吸収に優れた軽量、高剛性なフードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車前部に設けられるフードは、例えば図４（ａ）および同図（ｂ）に示すフード９１のように、車体外側部を構成するアウターパネル９３と、このアウターパネル９３の内側に設けられたインナーパネル９５とを備えた構造になっている。インナーパネル９５は、フード９１の骨格を形成する補強部材として設けられており、これにより、フード９１の剛性を確保している。
【０００３】
ところで、近年、自動車には、歩行者が交通事故に遭遇した場合に歩行者が受ける被害を可能な限り軽減できるような対策が求められており、そのために、車体の剛性を損なうことなく軽量で衝撃吸収能力に優れた構造が必要とされている。
【０００４】
特に、歩行者が頭部に重大な被害を受けると死亡や重傷に至る危険性が高くなることから、歩行者の頭部が衝突するケースが多いと考えられる自動車のフードについては、その衝撃吸収能力を高めることが重要視されている。
しかしながら、上記のような梁状骨格をなすインナーパネル９５は、フード９１の剛性を高めるためには効果的であるものの、格子状に配置された梁状部分の交差する部位が他の部位以上に高剛性になるため、歩行者との衝突が発生した場合、この交差部位によって歩行者が強い衝撃を受けやすいという欠点がある。
【０００５】
このような背景の下、おいて、歩行者保護を目的として、この種のフードにエアバッグ、シート、あるいはクッションなどを設けたものは、既に提案されている。
例えば、下記特許文献１には、歩行者との衝突を検知したときに膨張してフード上に展開するフードエアバッグ装置が記載されている。
【０００６】
また、下記特許文献２には、歩行者との衝突を検知したときに内圧の上昇に伴ってフード自体の上面側が膨張するように構成されたフードが記載されている。また、下記特許文献３には、フードに加えてフロントウィンドウやフロントピラー付近にも展開するエアバッグが記載されている。
【０００７】
さらに、下記特許文献４には、フード上面にシートを設け、歩行者との衝突を検知したときにシートをフードの上方へ浮き上がらせるように構成されたフード安全装置が記載されている。
この他、下記特許文献５には、フードの上面側に付加するかたちで装着するエアークッションが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１２５６０５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１７９０３号公報
【特許文献３】
特開２００２−３０８０２８号公報
【特許文献４】
特開平７−１２５６０４号公報
【特許文献５】
特開平９−２１７３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１〜３に記載されているようなエアバッグは、フード上において膨張、展開するものであったため、エアバッグを十分に膨張させないとエアバッグが十分に機能しない可能性があるものの、過度に膨張させると運転者の視界を妨げる障害物となるおそれがあった。しかも、フード上に展開するエアバッグとなると、かなり大きなものになってしまうため、そのようなエアバッグでは、完全に展開するまでの加圧時間が相応に長時間となってしまうのも問題であった。
【００１０】
また、上記特許文献４に記載されているようなシートも、シートがフードの上方に浮き上がるように構成されているため、シートを十分に浮き上がらせないとシートが十分に機能しない可能性があるものの、過度に浮き上がらせると運転者の視界を妨げる障害物となるおそれがあった。
【００１１】
さらに、上記特許文献５に記載されているエアークッションは、運転者の視界を考慮して設計されている自動車のフード上に、単に積み上げるように装着されるものであるため、これも運転者の視界を妨げる障害物となるおそれがあった。したがって、上記各特許文献に記載されている従来技術では、いずれの構成を採用したとしても、歩行者の保護と運転者の視界確保とを両立させることが容易ではなかった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩行者の頭部が自動車のフードに衝突することによって受ける被害を、十分に軽減でき、しかも、運転者の視界も十分に確保することができる自動車のフードを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明においては、次のような特徴的構成を採用した。
請求項１に記載の自動車のフードは、
車体外側部を構成するアウターパネルと、該アウターパネルの内側に設けられたインナーパネルとを備えてなる自動車のフードであって、
前記アウターパネルとインナーパネルとの間に気密性のある中空部が形成されるとともに、該中空部に気体があらかじめ充填された構造になっている
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の自動車のフードは、請求項１に記載の自動車のフードにおいて、
前記中空部に充填された気体が空気である
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の自動車のフードは、請求項１に記載の自動車のフードにおいて、
前記中空部に充填された気体が窒素である
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の自動車のフードは、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の自動車のフードにおいて、
前記中空部内の圧力が、０．５〜１０ＭＰａとされている
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の自動車のフードは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の自動車のフードにおいて、
さらに、歩行者との衝突を検出する歩行者衝突検出手段と、
該歩行者衝突検出手段によって歩行者との衝突を検出した場合に、前記中空部の圧力を増大させる加圧制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
［作用、および発明の効果］
以上のように構成された自動車のフードによれば、アウターパネルとインナーパネルとの間に気密性のある中空部が形成され、この中空部に気体が充填された構造になっている。そのため、歩行者の頭部がフードに衝突した場合、中空部がダンパーとなって頭部への衝撃が緩和される。このような中空部によってアウターパネルを支持する構造にすれば、梁状部分を有するインナーパネルによってアウターパネルを支持しなくてもよいので、梁状部分の交差する部位が他の部位以上に高剛性になるといった問題がない。また、自動車のフードそのものに中空部を設けた構造になっているので、フード上において膨張、展開するエアバッグやフード上に浮き上がるシートのように、歩行者の衝突に伴って急激に運転者の視界を狭めることはなく、また、フード上に付加するかたちで装着されるエアクッションのように、日常的に運転者の視界を狭めることもない。
【００１９】
なお、このような中空部は、必要な機能を実現できれば具体的な構造については任意であるが、例えば、アウターパネルとインナーパネルとの間に形成される部屋の内壁面に、気密性を付与するための組成物（例えばゴム系材料）などをコーティングしたり、風船状のものをアウターパネルとインナーパネルとの間に挟み込むことによって形成することができる。
【００２０】
また、中空部には、どのような気体を充填してもよいが、最も安価で簡単に入手できる点では、空気を充填すると好ましい。また、通常、空気中には反応性の高い酸素が含まれ、また、環境によっては比較的多くの水蒸気が含まれることもあり、水蒸気が結露したり蒸発したりすると中空部の内圧が大きく変動する原因となるので、これらを排除するためには、例えば窒素など、空気以外の気体で他物質との反応性が低い気体を充填するのも好ましい。有害なものでなければ、アルゴンなどの不活性ガスの使用も可能である。
【００２１】
さらに、中空部内の圧力は、フードの剛性を確保でき、且つ、歩行者との衝突時に衝撃を吸収できるように、両者のバランスを考慮して設定されていればよいが、目安としては、０．５〜１０ＭＰａとされていると好ましい。中空部内の圧力が０．５ＭＰａを下回ると、アウターパネルの張り剛性が低くなりすぎ、また、歩行者頭部衝突時に得られるダンパー効果が不足するおそれがある。一方、中空部内の圧力が１０ＭＰａを上回ると、圧力が過大なので、アウターパネルの剛性が低い場合はアウターパネルが膨張してしまうおそれがあり、アウターパネルが膨張しない程度の剛性を有する場合はフードの剛性が過大になり、歩行者頭部衝突時におけるダンパー効果が不足するおそれがある。
【００２２】
加えて、歩行者との衝突を検出する歩行者衝突検出手段と、歩行者衝突検出手段によって歩行者との衝突を検出した場合に中空部の圧力を増大させる加圧制御手段とを備えていてもよい。このような歩行者衝突検出手段と加圧制御手段は、衝撃吸収用のエアバッグを膨張させるために採用されているものと同様な構成とすればよいが、中空部の内圧を上昇させるだけで中空部を膨張させない程度に加圧する点で、公知のエアバッグとは相違する。このような構成にすれば、中空部の内圧を、通常はフードの形状を維持するのに適した程度の圧力とする一方、歩行者との衝突を検出したときには中空部によるダンパー効果が発揮される程度まで上昇させることができるので、これらを両立させるような内圧に調整する場合に比べ、内圧調整の自由度が高く、微妙な調整を強いられることがない。しかも、フード上に展開するエアバッグの場合は、かなり大きなものになることから、エアバッグ加圧時間が長く必要となるのに対し、本構成の場合は、フード内の中空部の内圧を上昇させるだけで中空部を膨張させない程度に加圧するので、加圧時間をごく短い時間とすることができ、衝突を検出した場合の対応を迅速に実施することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態として例示するフードを示す図であり、図１（ａ）はフードをインナーパネル側から見た概略構造図、同図（ｂ）はＡ−Ａ線で示した切断面における端面図である。
【００２４】
このフード１は、車体外側部を構成するアウターパネル３と、このアウターパネル３の内側に設けられたインナーパネル５と、アウターパネル３とインナーパネル５との間に挟み込まれた中空体７とを備えた構造になっている。
アウターパネル３は、アルミニウム製の平板（板厚１．０ｍｍ）をプレス加工することにより、自動車のデザインに応じた曲面をなすように成形したものである。
【００２５】
インナーパネル５は、同じくアルミ製の平板（板厚１．０ｍｍ）をプレス加工することにより、アウターパネル３との間に空間をなす形状に成形したものである。インナーパネル５の端部は、ヘミング（あるいはヘミングと代替可能な任意の接合方法）により、アウターパネル３の外周縁部と接合されている。
【００２６】
中空体７は、アルミニウム合金製ハニカム、あるいは、ポリウレタンおよびポリプロピレンを積層して構成された耐圧性および耐熱性のあるフィルム材からなり、互いに独立した気密性のある複数のセル（図１（ａ）においては３×６＝１８個のセル）を有する構造で、各セル内には高圧空気が充填されている。この中空体７は、アウターパネル３とインナーパネル５との間に挟み込まれた状態で保持されている。なお、図１（ａ）においては、中空体７の存在する範囲を示すために、当該範囲に相当する部分に網を描いてあるが、実際は中空体７はインナーパネル５によって覆われている。
【００２７】
以上のように構成されるフード１において、中空体７内の圧力を下記表１の通りに変更して、５通りのフードを試作した（表１中のＮｏ．１〜５）。また、インナーパネルとして、図４（ａ）および同図（ｂ）に示すような梁状構造のものを採用したフードも試作した（表１中のＮｏ．６）。
【００２８】
これらの試作品１〜６について、歩行者頭部障害値計測試験を実施した。
歩行者頭部障害値計測試験は、２００２年９月９日国土交通省発表の乗用車等の歩行者頭部保護に係る基準案に準じて実施される試験であり、その概要は以下のようなものである。
【００２９】
フード１を自動車に装着して、図２に示すように、地面から車両形状に沿って測定した長さＷＡＤ（ＷｒａｐＡｒｏｕｎｄＤｉｓｔａｎｃｅ）により、子供頭部インパクター試験エリアＴＡ１：１０００≦ＷＡＤ≦１７００（ｍｍ）、および大人頭部インパクター試験エリアＴＡ２：１７００≦ＷＡＤ≦２１００（ｍｍ）を決定する。そして、子供頭部インパクターＨ１（直径：１６５ｍｍ、質量：３．５ｋｇの球体）を、衝突速度：３２（ｋｍ／ｈ）、衝突角度α：６５（ｄｅｇ）で、子供頭部インパクター試験エリアＴＡ１に衝突させ、また、大人頭部インパクターＨ２（直径：１６５ｍｍ、質量：４．５ｋｇの球体）を、衝突速度：３２（ｋｍ／ｈ）、衝突角度α：６５（ｄｅｇ）で、大人頭部インパクター試験エリアＴＡ２に衝突させて、下記数式１によって定義される頭部障害値ＨＩＣを測定する。この頭部障害値ＨＩＣは、その値が小さいほど頭部に作用する衝撃が小さいことを示す指数であり、その値が１０００未満であれば良好な結果と考えることができる。
【００３０】
【数１】

【００３１】
歩行者頭部障害値計測試験の結果を、下記表１に併せて示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
以上の試験結果において、頭部障害値ＨＩＣは複数回にわたって測定し、そのすべての測定結果が１０００未満になったものについて、表１中に「＜１０００」と表記し、１度でも測定結果が１５００を超えたものについては、表１中に「＞１５００」と表記した。
【００３４】
この測定結果からは、アウターパネル３とインナーパネル５との間に中空体７を設け、中空体７内の圧力を０．５〜１０ＭＰａ程度に調節すると、頭部障害値ＨＩＣを１０００未満に抑制できることがわかる（表１中のＮｏ．１〜３）。一方、中空体７内の圧力を０．３ＭＰａとしたものは、アウターパネル３の張り剛性が不足し、僅かな外力を加えるだけでもアウターパネル３が凹みやすく、頭部障害値ＨＩＣが１５００を超えてしまう結果となった（表１中のＮｏ．４）。また、中空体７内の圧力を１５ＭＰａとしたものは、頭部障害値ＨＩＣについては１０００未満となるものの、中空体７側からの圧力を受けてアウターパネル３が膨張変形してしまい、フード１が所期の形状とは異なる形状になっていた（表１中のＮｏ．５）。なお、梁状構造のインナーパネルを採用したフードは、頭部障害値ＨＩＣが１５００を超えてしまう結果となった（表１中のＮｏ．６）。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、上記フード１によれば、アウターパネル３とインナーパネル５との間に中空体７を挟み込むことにより気密性のある中空部が形成され、この中空部に気体が充填された構造になっている。そのため、歩行者の頭部がフード１に衝突した場合、中空体７がダンパーとなって頭部への衝撃が緩和される。このような中空体７によってアウターパネル３を支持する構造にすれば、梁状部分を有するインナーパネル５によってアウターパネル３を支持しなくてもよいので、梁状部分の交差する部位が他の部位以上に高剛性になるといった問題がない。また、フード１そのものに中空部（中空体７）を設けた構造になっているので、フード上において膨張、展開するエアバッグやフード上に浮き上がるシートのように、歩行者の衝突に伴って急激に運転者の視界を狭めることはなく、また、フード上に付加するかたちで装着されるエアクッションのように、日常的に運転者の視界を狭めることもない。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態では、中空体７をアウターパネル３とインナーパネル５との間に挟み込むことによって中空部を形成していたが、この他、アウターパネル３とインナーパネル５との間に気密性を付与するための組成物（例えばゴム系材料）などを介在させ、アウターパネル３−インナーパネル５間をシーリングすることにより、中空部を形成してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、中空体７の内部に空気を充填する例を示したが、例えば窒素やアルゴンなど、空気以外の気体で他物質との反応性が低い気体を充填してもよい。
さらに、歩行者との衝突を検出する歩行者衝突検出手段と、歩行者衝突検出手段によって歩行者との衝突を検出した場合に中空部の圧力を増大させる加圧制御手段とを備えていてもよい。このような歩行者衝突検出手段と加圧制御手段は、衝撃吸収用のエアバッグを膨張させるために採用されているものと同様な構成とすればよい。ただし、中空部の内圧を上昇させるだけで中空部を膨張させない程度に加圧する点で、公知のエアバッグとは相違する。このような構成にすれば、中空部の内圧を、通常はフードの形状を維持するのに適した程度の圧力とする一方、歩行者との衝突を検出したときには中空部によるダンパー効果が発揮される程度まで上昇させることができるので、これらを両立させるような内圧に調整する場合に比べ、内圧調整の自由度が高く、微妙な調整を強いられることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態として例示した自動車のフードを示す図であり、（ａ）はフードの概略構造図、（ｂ）はＡ−Ａ線で示した切断面における端面図である。
【図２】歩行者頭部障害値計測試験の試験方法を説明するための説明図である。
【図３】部分的に中空部を形成したフードの概略構造図である。
【図４】従来の鋼製梁構造のインナーパネルを備えたフードを示す図であり、（ａ）はフードをインナーパネル側から見た概略構造図、（ｂ）はＢ−Ｂ線で示した切断面における端面図である。
【符号の説明】
１・・・フード、３・・・アウターパネル、５・・・インナーパネル、７・・・中空体。

Claims

車体外側部を構成するアウターパネルと、該アウターパネルの内側に設けられたインナーパネルとを備えてなる自動車のフードであって、
前記アウターパネルとインナーパネルとの間に気密性のある中空部が形成されるとともに、該中空部に気体があらかじめ充填された構造になっている
ことを特徴とする自動車のフード。
前記中空部に充填された気体が空気である
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車のフード。
前記中空部に充填された気体が窒素である
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車のフード。
前記中空部内の圧力が、０．５〜１０ＭＰａとされている
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の自動車のフード。
さらに、歩行者との衝突を検出する歩行者衝突検出手段と、
該歩行者衝突検出手段によって歩行者との衝突を検出した場合に、前記中空部の圧力を増大させる加圧制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の自動車のフード。