JP4597012B2 - 車両用中空構造体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両衝突時にフード部材に衝突する衝突体を保護するための車両用中空構造体に関する。

エンジンルームの上側開口端を閉止するボンネットの直下に配置したエアクリーナの上部を脆弱な部材で構成し、エアクリーナがボンネットの変形を阻害しないようにすることで、歩行者がボンネットに衝突した際に歩行者に加えられる衝撃を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９８８１１号公報 特開２００４−３０８４５３号公報 トヨタ技術公開集 発行番号７８４５（１９９８年３月３１日発行）

しかしながら、上記の如き従来の技術では、ボンネットからの押圧力を受けた場合に、単にエアクリーナの上部を全体的に下方に変位又は圧縮変形させるものであるため、適用される構成部品がエアクリーナ等に限られる問題があった。

本発明は、上記事実を考慮して、フード部材による衝撃吸収性能を低下することなくフード部材に近接して配置することができる車両用中空構造体を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る車両用中空構造体は、車体の上向き開口部を閉止するフード部材の下側に配設された車両用中空構造体であって、中空構造とされると共に平板状に形成された底板部を有する外郭と、所定方向に長手とされると共に前記外郭の内側に車体上下方向に沿って設けられ、該外郭の内部空間を区画する隔壁とを有し、かつ前記隔壁が車体上下方向に脆弱に構成されると共に、前記底板部における前記隔壁と前記外郭の周壁との間には前記隔壁の長手方向と同じ方向に長手とされた溝部が形成されている。

請求項１記載の車両用中空構造体は、例えば外郭の内部空間が隔壁によって区画されることで所要の性能を発揮する。この隔壁が上下方向に脆弱に構成されているため、外郭（車両用中空構造体）における隔壁の上側から所定値以上の荷重が入力した場合には、隔壁が変形又は破壊される。すなわち、外郭内に隔壁を有する車両用中空構造体において、上下方向に潰れ易い構造とされている。これにより、フード部材における車両用中空構造体の上方に下向きの衝撃荷重が入力した場合に、車両用中空構造体がフード部材の変形を阻害することが抑制され、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。

このように、請求項１記載の車両用中空構造体では、フード部材による衝撃吸収性能を低下することなくフード部材に近接して配置することができる。また、隔壁（を含む中空構造体）をエネルギ吸収部材として用いる構成とすることも可能である。
また、本車両用中空構造体では、外郭における平板状の底板部に溝部が形成されているため、該外郭の周壁近傍に上側から荷重が入力した場合には、外郭すなわち車両用中空構造体は、溝部を基点に該溝部よりも荷重入力側部分が下向きに変位するような曲げ変形を生じる。これにより、本車両用中空構造体では、中央部から周縁部にかけて広い範囲でフード部材の変形を阻害することが抑制される。なお、溝部は、上向きに開口するものであっても良く、下向きに開口するものであっても良い。また、溝部は、例えば、薄肉部として形成されても良く、曲がり部として形成しても良い。

請求項２記載の発明に係る車両用中空構造体は、請求項１記載の車両用中空構造体において、前記隔壁は、車体上下方向に複数の波部が連なる波板状に形成された隔壁部と、前記隔壁部の上下の波部間の少なくとも一部を埋めるように、該隔壁から長手方向に部分的に突設された補強部とを含んで構成されている。

請求項２記載の車両用中空構造体では、波板状に形成された隔壁部を有する隔壁は、上方からの荷重によって主に下向きに圧縮変形する。これにより、車両用中空構造体は、隔壁の上側から所定値以上の荷重の荷重が入力した場合に、所定値以上の荷重で安定して変形する。一方、隔壁部からは、波高方向に、波部間を埋める補強部が長手方向に部分的に突設されているため、隔壁の幅（厚み）方向の剛性が確保され、中空構造体の通常使用に必要な性能が確保される。

請求項３記載の発明に係る車両用中空構造体は、請求項１又は請求項２記載の車両用中空構造体において、前記隔壁は、前記外郭とは別部材にて構成されている。

請求項３記載の車両用中空構造体では、外郭とは別部材にて構成された隔壁が外郭内に保持されて該外郭の内部空間を区画している。このため、脆弱構造を採る隔壁の製造が容易である。特に、隔壁が波板状の隔壁部を有する構成では、隔壁を型による成形にて容易に形成することができる。

以上説明したように本発明に係る車両用中空構造体は、フード部材による衝撃吸収性能を低下することなくフード部材に近接して配置することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両用中空構造体としてのサージタンク１０について、図１乃至図４に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、及び矢印Ｗは、それぞれサージタンク１０が搭載された自動車車体１２の前方向（進行方向）、上方向、及び車幅方向を示している。

図１にはサージタンク１０が正面断面図にて示されている。この図に示される如く、自動車車体１２の前部に設けられたエンジンルーム１４は、その上側開口部がエンジンフード１６にて開放可能に閉止されている。エンジンルーム１４内におけるエンジンフード１６の直下には、サージタンク（コレクタ）１０が配設されている。サージタンク１０は、何れも図示しないエアクリーナから導入した燃焼用空気を内燃機関エンジンの各シリンダに分配するようになっている。

図２にも示される如く、サージタンク１０は、サージタンクアッパ１８とサージタンクロア２０とで構成される外郭としてのタンク本体２２を備えている。タンク本体２２は、全体として車体前後方向の両端側が車幅方向及び上下方向に絞られると共に、前部が後部よりも大きく絞られた扁平容器状に形成されている。

図１に示される如く、サージタンクアッパ１８は、タンク本体２２の平面視形状に対応した平板状の上壁２４と、上壁２４の周縁から下向きに立設された周壁２６とを有し、正面断面視では下向き開口部１８Ａを有する略コ字状に形成されている。上壁２４と周壁２６との角部１８Ｂは、比較的大きなアール形状とされている。図２に示される如く、周壁２６における車体前後方向に略沿った一対の側壁２６Ａには、それぞれエアクリーナから空気を導入するための吸気ダクト２８が接続されている。

また、サージタンクアッパ１８の車幅方向中央部には、後述するパーティション部材４０を保持するためのパーティション保持部３０が設けられている。パーティション保持部３０は、上壁２４に前後方向に沿って全長に亘り設けられると共に、周壁２６における前壁２６Ｂ、後壁２６Ｃにも全高に亘り設けられている。この実施形態では、パーティション保持部３０は、それぞれ上壁２４の下面及び前壁２６Ｂ、後壁２６Ｃからタンク本体２２の内部側に突設された左右一対のリブ３０Ａ間に形成されたタンク内向き開口の保持溝３０Ｂを有する。

一方、図１に示される如く、サージタンクロア２０は、上壁２４の平面視形状に対応した平板状の底板部３２を有し、底板部３２の周縁を周壁２６の下端面（サージタンクアッパ１８の開口端面）に突き当てた状態でサージタンクアッパ１８に接合されることで、該サージタンクアッパ１８の下向き開口部１８Ａを閉止している。これにより、中空構造のタンク本体２２が構成されている。

このサージタンクロア２０の車幅方向中央部には、パーティション部材４０を保持するためのパーティション保持部３４が前後方向に沿って略全長に亘って設けられている。この実施形態では、パーティション保持部３４は、底板部３２を板厚一定のまま凹ませて形成された上向きに開口する保持溝３４Ａを有する。

また、サージタンクロア２０の底板部３２には、それぞれ独立してエンジンのシリンダに連通する吸気管３６が接続されている。吸気管３６は、正面視でタンク本体２２（保持溝３４Ａ）の車幅方向中心線に対し略対称に配設されている。そして、底板部３２における吸気管３６の車幅方向外側には、それぞれ溝部としてのグルーブ３８が形成されている。この実施形態では、各グルーブ３８は、それぞれ底板部３２を板厚一定のまま凹ませて形成された上向きに開口する溝として構成され、それぞれ車体前後方向に沿って略全長に亘り形成されている。

さらに、図１に示される如く、サージタンク１０は、タンク本体２２の内部空間を区画する隔壁としてのパーティション部材４０を備える。パーティション部材４０は、全体として見ると、タンク本体２２の車幅方向中心線及び車体上下方向を含む面に沿う板状部材であり、タンク本体２２内の空間を互いに異なる吸気ダクト２８に連通した等容積の空間Ｒ１、Ｒ２に仕切っている。この実施形態では、サージタンク１０は、Ｖ型エンジンや水平対向エンジンに適用され、空間Ｒ１、Ｒ２が異なるバンクのシリンダに燃焼用空気を供給するようになっている。

より詳細に説明すると、パーティション部材４０は、図３に示される如く、その側面視形状の周縁部を構成するフレーム部４２と、フレーム部４２内に該フレーム部４２を閉止するように設けられた隔壁部４４を含んで構成されている。そして、隔壁部４４は、図１にも示される如く正面断面視で、車幅方向に波高方向を一致させた波板状に形成されている。これにより、パーティション部材４０は、上下方向に沿った平板状に形成された構成と比較して、上下方向に潰れ変形（座屈）し易い構成とされている。

また、パーティション部材４０は、前後方向に沿って並列された補強部としての複数の補強リブ４６を備えている。図１に示される如く、補強リブ４６は、正面視で波板状の隔壁部４４の波間を埋めるように隔壁部４４から車幅方向に沿って突設されている。この補強リブ４６によってパーティション部材４０は、上下方向の潰れ易さを維持しつつ、車幅方向の空気脈動に対して十分な剛性を確保している。

以上説明したパーティション部材４０は、フレーム部４２を、サージタンクアッパ１８のパーティション保持部３０の保持溝３０Ｂ、サージタンクロア２０のパーティション保持部３４の保持溝３４Ａに嵌合することで、タンク本体２２に固定的に保持されつつ、該タンク本体２２内の空間を空間Ｒ１、Ｒ２に仕切っている。

また、以上説明したサージタンク１０は、サージタンクアッパ１８、サージタンクロア２０、パーティション部材４０の各部品がそれぞれ樹脂成形にて構成されている。この辞し形態では、サージタンクアッパ１８、サージタンクロア２０、パーティション部材４０ナイロン系の樹脂材に強化繊維を混合したもので構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成のサージタンク１０では、通常は、タンク本体２２の内部空間がパーティション部材４０にて空間Ｒ１、Ｒ２区画されることで、例えばサージタンク１０が各バンクで所要の慣性過給効果、共鳴過給効果を得る所要の性能を発揮する。

このサージタンク１０を搭載した自動車車体１２のエンジンフード１６に衝突体（例えば歩行者の頭部）が上方から衝突した際には、エンジンフード１６は下方に撓む。

この衝突体の衝突部位Ｃが、図４（Ａ）に示す如くエンジンフード１６におけるサージタンク１０の側壁２６Ａの直上近傍である場合には、サージタンク１０は、衝撃入力側のグルーブ３８が曲げ変形し、主に該グルーブ３８よりも荷重入力側の部分（側壁２６Ａ、上壁２４の一部を含む車幅方向外側部分）が下方に変位する。

これにより、本サージタンク１０を搭載した自動車車体１２では、サージタンク１０の側壁２６Ａがエンジンフード１６の下方への撓み変形を阻害することが防止され、エンジンフード１６を十分なストロークで変形させて衝突体に作用する荷重を緩和しつつ該変形に伴って衝突のエネルギを吸収する。

一方、衝突体の衝突部位Ｃが、図４（Ｂ）に示す如くエンジンフード１６におけるサージタンク１０のパーティション部材４０の直上近傍である場合には、サージタンク１０は、パーティション部材４０を下向きに圧縮変形（座屈）させながら上壁２４をエンジンフード１６の変形に倣って下向きに撓ませる。

これにより、本サージタンク１０を搭載した自動車車体１２では、サージタンク１０の隔壁であるパーティション部材４０がエンジンフード１６の下方への撓み変形を阻害することが防止され、エンジンフード１６を十分なストロークで変形させて衝突体に作用する荷重を緩和しつつ該変形に伴って衝突のエネルギを吸収する。また、この実施形態では、パーティション部材４０の圧縮変形（破壊）によっても、衝撃エネルギの吸収が果たされる。

以上説明したように、本実施形態に係るサージタンク１０は、パーティション部材４０を上方からの荷重に対し脆弱に構成したため、その性能上要求される部材であるパーティション部材４０を設けた構成でありながら、上方からの荷重によって変形し易い。これにより、エンジンフード１６におけるサージタンク１０の上方に下向きの衝撃荷重が入力した場合に、サージタンク１０がエンジンフード１６の変形を阻害することが抑制され、十分な衝撃吸収ストロークを確保することができる。

このように、本実施形態に係るサージタンク１０では、エンジンフード１６による衝撃吸収性能を低下することなくエンジンフード１６に近接して配置することができる。これにより、サージタンク１０の容量を大きくすることができ、容量の大型化によって過給効果を向上することが可能になる。

また、サージタンク１０では、隔壁部４４が波板状に形成されることでパーティション部材４０が上方からの荷重に対し脆弱に構成されているため、パーティション部材４０は上方からの荷重を受けて車幅方向に倒れたりすることなくほぼ真下に圧縮変形する。このため、パーティション部材４０（上壁２４）は所定の荷重で安定して変形し、エンジンフード１６の変形を阻害することが確実に抑制される。また、衝撃吸収材としての設計が容易である。

一方、パーティション部材４０は、補強リブ４６によって車幅方向の空気脈動に対して十分な剛性を確保しているため、上記の通り上方からの荷重に対し脆弱に構成されながら、サージタンク１０の性能に影響を与えることが防止されている。すなわち、サージタンク１０は、その所要の性能を確保しつつ、エンジンフード１６に近接配置されながら該エンジンフード１６の衝撃吸収性を阻害することを防止する。

さらに、サージタンク１０では、平板状の底板部３２にグルーブ３８が形成されているため、エンジンフード１６における側壁２６Ａ上方に衝突体が衝突した場合に、上記の通りグルーブ３８の変形によってエンジンフード１６の変形を阻害することが防止される。したがって、本サージタンク１０では、そのパーティション部材４０が配設された中央部から側壁２６Ａが位置する周縁部にかけての広い範囲で、エンジンフード１６からの荷重によって容易に変形する構成が実現された。

しかも、グルーブ３８の変形によってサージタンク１０に曲げ変形が生じる構成であるため、サージタンク１０は、側壁２６Ａを上下方向に潰すことなくエンジンフード１６の変形阻害を防止する構成が実現された。これにより、側壁２６Ａは、パーティション部材４０のように上下方向に脆弱な構造とする必要がなく、またサージタンク１０との性能を得るために補強リブ４６に相当する補強を設けることなく内部の空気脈動に対し十分な強度を確保することができる。このため、側壁２６Ａを有するサージタンクアッパ１８の構造が簡単で製造も容易である。すなわち、衝撃吸収構造として曲げ変形するグルーブ３８を設けることで、サージタンクとしての性能確保と構造の簡素化（生産性）とを両立することができた。

さらにまた、サージタンク１０では、波板状の隔壁部４４を有するパーティション部材４０は、タンク本体２２（サージタンクアッパ１８又はサージタンクロア２０）とは別部材として構成され、該タンク本体２２に取り付けられる構成であるため、上方からの荷重に対し脆弱であると共に車幅方向の脈動に対して十分な剛性を有するパーティション部材４０を容易に製造することができる。

また、上記実施形態では、グルーブ３８とパーティション部材４０とが共に車体前後方向に長手である例を示したが、本発明はこれに限定されず、グルーブ３８及びパーティション部材４０は如何なる方向に長手であっても良い。また例えば、グルーブ３８は、底板部３２の薄肉部として形成しても良い。

本発明の実施形態に係るサージタンクを示す正面断面図である。 本発明の実施形態に係るサージタンクを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るサージタンクを構成するパーティション部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るサージタンクの変形状態を示す図であって、（Ａ）は周縁部に荷重が入力した場合の変形状態を示す正面断面図、（Ｂ）はパーティション部材上に荷重が入力した場合の変形状態を示す正面断面図である。

符号の説明

１０ サージタンク（車両用中空構造体）
１４ エンジンルーム（車体の上向き開口部）
１６ エンジンフード（フード部材）
２２ タンク本体（外郭）
３２ 底板部
４０ パーティション部材（隔壁）
４４ 隔壁部
４６ 補強リブ（補強部）

Claims (3)

1. 車体の上向き開口部を閉止するフード部材の下側に配設された車両用中空構造体であって、
   中空構造とされると共に平板状に形成された底板部を有する外郭と、
   所定方向に長手とされると共に前記外郭の内側に車体上下方向に沿って設けられ、該外郭の内部空間を区画する隔壁とを有し、
   かつ前記隔壁が車体上下方向に脆弱に構成されると共に、前記底板部における前記隔壁と前記外郭の周壁との間には前記隔壁の長手方向と同じ方向に長手とされた溝部が形成されている車両用中空構造体。
2. 前記隔壁は、
   車体上下方向に複数の波部が連なる波板状に形成された隔壁部と、
   前記隔壁部の上下の波部間の少なくとも一部を埋めるように、該隔壁部から長手方向に部分的に突設された補強部とを含んで構成されている請求項１記載の車両用中空構造体。
3. 前記隔壁は、前記外郭とは別部材にて構成されている請求項１又は請求項２記載の車両用中空構造体。
   

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