JP4650202B2

JP4650202B2 - 自動車の衝撃吸収構造

Info

Publication number: JP4650202B2
Application number: JP2005301938A
Authority: JP
Inventors: 幹人加藤; 耕次恵本; 健治東
Original assignee: Mazda Motor Corp; Starlite Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp; Starlite Co Ltd
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: JP2007106366A; CN1951751B; CN1951751A

Description

本発明は、歩行者保護性能に優れた自動車の衝撃吸収構造に関する。

衝突時における歩行者保護性能の向上を目的とした自動車の前部車体構造として、特許文献１には、エンジンルームと車室とを仕切るダッシュロアと、ダッシュロア上端から前方上方に延びてボンネット後端を支持するカウルフロントと、ダッシュロアより前方位置でフロントウインド部材前端を支持するカウルパネルと、後端がカウルパネルに支持され、前端がカウルフロント上端に支持されてボンネット後端のシール部が当接されるカウルグリルとを備えた自動車の前部車体構造であって、カウルフロントはその上端がボンネットのシール部まで延出され、かつ上端から所定範囲が樹脂製のカウルフロント樹脂部で構成され、カウルフロント樹脂部の下端から下方が鋼板製のカウルフロント鋼板部で構成されたものが提案されている。

この特許文献１記載の発明では、カウルフロント樹脂部を合成樹脂板で構成してその強度を弱く設定し、衝突時において歩行者がボンネットに乗り上がってボンネットが下側へ変形し、カウルフロント樹脂部に下方への荷重が作用したときに、カウルフロント樹脂部の変形を促進することで、衝突時における歩行者保護性能を向上できるように構成されている。

また、特許文献２には、カウルグリルを合成樹脂板で構成するとともに、下向きに開口する略コ字状断面に形成し、シール部材を介在させてボンネットのレインフォースメントをカウルグリルの前部で支持するように構成した車体構造も提案されている。この特許文献２記載の発明では、ボンネットからの衝撃力がカウルグリルに対して作用したときに、カウルグリルの変形を促進して歩行者保護性能を向上できるように構成されている。

特開２００４−２６２２９０号公報特開２０００−３８１６０号公報

ところで、前記特許文献１、２記載の発明では、カウルフロント樹脂部やカウルグリルにおける衝突時のエネルギー吸収作用が、それを構成する合成樹脂板の材質や厚さ、縦断面形状や横断面形状に依存したものとなり、材料選定に関する設計自由度に制約を受けること、設計変更などにより厚さや断面形状が変わると、所期のエネルギー吸収作用が得られないこと、などの問題があった。

本発明の目的は、衝突時における歩行者保護性能を安定的に確保可能な自動車の衝撃吸収構造を提供することである。

本発明に係る第１の自動車の衝撃吸収構造は、車幅方向に延びるカウルグリルを、フロントウィンドの前縁部の上側からボンネットの後縁部の下方にわたって延びるカウルグリル上部と、カウルグリル上部の前縁部から下側へ延びるカウルグリル前部とに分割構成し、カウルグリル前部の上端部に後方へ延びる重合部を形成し、カウルグリル上部の前端部を前記重合部の下側に重ね合わせて連結した自動車において、前記カウルグリル前部に、上方からの荷重に対してカウルグリル前部の屈曲変形を促進する弱部を、車幅方向に設定間隔おきに、または車幅方向の全幅にわたって形成し、前記カウルグリルの側部に開口を設け、該開口を前記カウルグリルよりも軟質なカバー部材で閉塞したものである。
本発明に係る第２の自動車の衝撃吸収構造は、車幅方向に延びるカウルグリルを、フロントウィンドの前縁部の上側からボンネットの後縁部の下方にわたって延びるカウルグリル上部と、カウルグリル上部の前縁部から下側へ延びるカウルグリル前部とに分割構成し、カウルグリル前部の上端部に後方へ延びる重合部を形成し、カウルグリル上部の前端部を前記重合部の下側に重ね合わせて連結した自動車において、前記カウルグリル前部に、上方からの荷重に対してカウルグリル前部の屈曲変形を促進する弱部を、車幅方向に設定間隔おきに、または車幅方向の全幅にわたって形成し、前記カウルグリル上部とカウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続したものである。

ここで、前記第１の自動車の衝撃吸収構造において、前記弱部として、車幅方向とは異なる方向に延びる弱部を形成すること、前記カウルグリル上部と前記カウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続すること、などが好ましい実施の形態である。

ここで、前記第１及び第２の自動車の衝撃吸収構造において、前記弱部を屈曲部近傍に設けること、前記カウルグリル上部に補強リブを形成すること、前記カウルグリル上部をカウルグリル前部よりも軟質な素材で構成し、カウルグリル前部をカウルグリル上部よりも脆い材料で構成すること、などが好ましい実施の形態である。

本発明に係る第１又は第２の自動車の衝撃吸収構造によれば、カウルグリルをカウルグリル上部とカウルグリル前部とに分割構成し、カウルグリル前部に上方からの荷重に対する弱部を形成しているので、衝突などによりボンネットが下側へ変形すると、そのときの荷重によりカウルグリル前部が、弱部を中心に破断若しくは変形して、ボンネットの変形が促進され、ボンネットからの衝撃が緩和されて歩行者保護性能が高くなる。しかも、弱部の形成位置や強度剛性の設定如何により、カウルグリル前部による衝突エネルギー吸収作用を調整できるので、カウルグリル前部を構成する素材の選定に対する設計自由度を拡大でき、カウルグリルの設計変更に対しても柔軟に対応することが可能となる。また、カウルグリル前部のうち上下方向の荷重に対する強度剛性の高い部分に弱部を形成して、カウルグリル前部の上下方向の荷重に対する強度剛性を全体的にバランス良く設定することもできる。
また、第１の自動車の衝撃吸収構造のように、前記カウルグリルの側部に開口を設け、該開口を前記カウルグリルよりも軟質なカバー部材で閉塞すると、カウルグリルの側部における強度剛性を低く設定して、カウルグリルの側部の変形により歩行者保護性能を向上できる。しかも、カウルグリルの両側部は常時はカバー部材により閉塞されているので、熱気・臭気等がカウルグリルの両端部から侵入することも防止できる。
また、第２の自動車の衝撃吸収構造のように、カウルグリル上部とカウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続しているので、衝突などによりボンネットが下側へ変形すると、そのときの荷重により係合構造が破壊或いは係合構造による接続が解除されて、ボンネットの変形が促進され、ボンネットからの衝撃が緩和されて歩行者保護性能が高くなる。しかも、係合構造にカウルグリル上部とカウルグリル前部との接続機能と、歩行者保護機能を持たせることができるので、部品点数を増やすことなく衝撃吸収構造を構成できる。

ここで、前記第１の自動車の衝撃吸収構造において、前記弱部として、車幅方向とは異なる方向に延びる弱部を形成すると、カウルグリル前部による衝突エネルギー吸収作用を最適な状態に調整することが可能となる。
また、前記第１の自動車の衝撃吸収構造において、カウルグリル上部とカウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続すると、衝突などによりボンネットが下側へ変形すると、そのときの荷重により係合構造が破壊或いは係合構造による接続が解除されて、ボンネットの変形が促進され、ボンネットからの衝撃が緩和されて歩行者保護性能が高くなる。しかも、係合構造にカウルグリル上部とカウルグリル前部との接続機能と、歩行者保護機能を持たせることができるので、部品点数を増やすことなく衝撃吸収構造を構成できる。

また、屈曲部は曲げ変形し易いので、第１又は第２の自動車の衝撃吸収構造において、前記弱部を屈曲部近傍に設けることで、弱部におけるカウルグリル前部の破断や変形を促進することが可能となる。

ここで、前記第１及び第２の自動車の衝撃吸収構造において、前記カウルグリル上部に補強リブを形成すると、カウルグリル上部の強度剛性をカウルグリル前部よりも高く設定して、ボンネットからの衝撃力をカウルグリル前部に対して円滑に伝達できる。

前記カウルグリル上部をカウルグリル前部よりも軟質な素材で構成し、カウルグリル前部をカウルグリル上部よりも脆い材料で構成すると、カウルグリル上部とウィンドシールド下端との合い沿い性能を向上できるとともに、上方からの荷重によるカウルグリル前部の変形や座屈を促進して、カウルグリル前部による歩行者保護性能を向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５に示すように、自動車の前部車体構造について説明すると、車体下部には前後方向に延びる左右１対のフロントサイドフレーム１が設けられ、左右のフロントサイドフレーム１の上方には前後方向に延びるエプロンレインフォースメント２が設けられ、エプロンレインフォースメント２とフロントサイドフレーム１とにわたってエンジンルーム３の側壁を構成する左右１対のエプロンパネル４が設けられている。エンジンルーム３の上部開口を閉蓋するボンネット５が設けられ、ボンネット５はエプロンレインフォースメント２の後端近傍において図示外の左右１対のヒンジ部材（図示略）で開閉自在に支持されている。

エプロンパネル４の後部にはエンジンルーム３側へ膨出するタイヤハウス６が形成され、タイヤハウス６の上部にはサスタワー７が設けられ、タイヤハウス６とサスタワー７に亙ってフロントサスペンション８が内装されている。フロントサスペンション８は、その上端部に設けたボルト部材８ａをサスタワー７の上壁部７ａに挿通させてナット部材９を上側から締結することで上壁部７ａに固定され、フロントサスペンション８を修理したり交換したりする際には、自動車をジャッキアップした状態で、このナット部材９を緩めて交換することになる。

エンジンルーム３の後部にはエンジンルーム３と車室１６と区画するダッシュパネル１７が車幅方向に設けられ、エプロンレインフォースメント２の後端部には後方斜め上側へ向けて延びるフロントピラ１０が設けられ、左右のフロントピラ１０の下端部間にはダッシュパネル１７の上部とカウルアッパパネル１１とカウルロアパネル１２とからなる閉断面状のカウル１３が車幅方向に設けられ、フロントウィンド１９の前端縁はカウル１３の前端部上に固定載置され、フロントウィンド１９の左右の側縁はフロントピラ１０上に固定載置されている。

カウルロアパネル１２の前端部には前方へ延びるカウルフロントパネル１４が設けられ、カウルフロントパネル１４の上側にはカウルグリル１５が設けられている。

カウルグリル１５は、フロントウィンド１９の前縁部の上側からボンネット５の後縁部の下方にわたって延びるカウルグリル上部２０と、カウルグリル上部２０の前縁部から下側へ延びるカウルグリル前部２１と有し、車幅方向の略全幅にわたって設けられている。カウルグリル上部２０の前端近傍部には倒立Ｖ字状の突出部２２が形成され、突出部２２よりも前側においてカウルグリル上部２０には、多数の貫通孔を形成してなるグリル部２３が形成されている。カウルグリル上部２０の前端部には一段段上げした堤部２４が形成され、堤部２４の前端部には下方へ延びる補強部２５が形成されている。

カウルグリル前部２１には上端を下端よりもやや前方位置に配置させて上端側をやや前傾させた縦向きの前壁部２６が形成され、前壁部２６の上半部はカウルグリル上部２０の補強部２５の前側に重ね合わせて設けられている。前壁部２６の上端部には後方へ延びて堤部２４上に重ね合わされる重合部２７が形成され、前壁部２６の下端部には前方へ延びてカウルフロントパネル１４の上端部に重ね合わせて接続される接続部２８が形成されている。カウルグリル上部２０とカウルグリル前部２１とは重ね合わせ部分において図示外のビスなどの固定具にて連結されている。

このようにカウルグリル上部２０とカウルグリル前部２１とを分割構成すると、両者を異なる材料で構成することが可能となり、例えばカウルグリル上部２０を構成する素材として、ウィンドシールド下端との合い沿い性能を確保するために、カウルグリル前部２１よりも軟らかい素材、例えばポリプロピレンなどを採用することができ、また、カウルグリル前部２１を構成する素材として、後述のように歩行者保護性能を確保するために、カウルグリル上部２０よりも脆い素材、例えばガラス繊維入りポリエチレンテレフタレートなどで構成することができる。また、カウルグリル前部２１を構成する素材として、カウルグリル１５の前方に位置するエンジンの排気マニホールドやターボチャージャーからの発熱に対する耐熱性に優れた材料を採用することもできる。

ボンネット５の後縁部はカウルグリル上部２０の突出部２２の頂部よりもやや車体後方に配置され、グリル部２３への雨水等の浸入が抑制されるように構成されている。カウルグリル前部２１の重合部２７上にはシール部材２９が重合部２７に沿って設けられ、ボンネット５の裏面側に取付けたボンネットレインフォースメント３０が、ボンネット５を閉じた状態で、このシール部材２９に圧接されて、エンジンルーム３内への雨水等の浸入が防止されるように構成されている。

次に、自動車の遮音構造について説明すると、図１〜図５に示すように、カウルグリル前部２１の全高さにわたってその前側には車幅方向に延びるカウルグリル用吸音材３１が設けられ、カウルグリル用吸音材３１とカウルグリル前部２１の前壁部２６間には略一定の間隔が形成され、カウルグリル用吸音材３１は、適当間隔置きにカウルグリル前部２１にビスで固定されている。このカウルグリル用吸音材３１は、フェルトで構成できるが、フェルト以外に、グラスウール、発泡ウレタン、不織布、発泡ポリプロピレンなど、吸音性を有するものであれば任意の素材からなるもので構成できる。このカウルグリル用吸音材３１により、エンジンからの騒音が吸収され、カウルグリル１５側への騒音の伝達が抑制されることになる。但し、このカウルグリル用吸音材３１を下側へ延ばしてダッシュパネル１７の前側に延設することも可能で、このように構成すると車室１６内への騒音の伝達をより一層効果的に抑制できる。また、カウルグリル前部２１の後側にもカウルグリル前部２１に沿って車幅方向に延びるカウルグリル用吸音材を設けることができる。

カウルグリル前部２１の車幅方向の両端部にはサスタワー７の上壁部７ａの上側へ延びるカウルグリル延設部３２がカウルグリル前部２１と一体的に設けられている。カウルグリル延設部３２は、サスタワー７上壁部７ａに対して上下方向に間隔をあけて設けられ、カウルグリル延設部３２はその外周部においてサスタワー７の上壁部７ａにビス等で固定されている。このようなカウルグリル延設部３２を設けると、フロントサスペンション８からサスタワー７の上壁部７ａを通ってエンジンルーム３内へ侵入する騒音を遮断できる。また、カウルグリル前部２１にカウルグリル延設部３２を一体的に設けているので、部材点数を増やすことなく、車室１６内への騒音の伝達を抑制でき、しかも修理や交換などのためフロントサスペンション８を取り外すときに、カウルグリル１５全体を取り外す必要がなく、カウルグリル前部２１のみをカウルグリル延設部３２とともに取り外せばよいので、フロントサスペンション８の修理や交換時等における作業性を向上できる。但し、カウルグリル延設部３２は、カウルグリル上部２０に一体的に設けることも可能である。

カウルグリル延設部３２の上側にはタイヤハウス用吸音材３３がカウルグリル延設部３２に沿って設けられ、このタイヤハウス用吸音材３３によりサスタワー７からの騒音が吸収されて、エンジンルーム３内への騒音の侵入が抑制され、車室１６内の静粛性を一層向上できる。このタイヤハウス用吸音材３３は、カウルグリル用吸音材３１とは別部材で構成することも可能であるし、カウルグリル用吸音材３１の両端部に一体的に設けることも可能である。また、図５に仮想線で示すように、サスタワー７の上壁部７ａとカウルグリル延設部３２間にタイヤハウス用吸音材３４を設けることも可能であるし、カウルグリル延設部３２の上下両側にカウルグリル用吸音材３３、３４を設けることも可能である。但し、カウルグリル延設部３２だけでも遮音効果はある程度得られるので、タイヤハウス用吸音材３３は必ずしも必須の構成ではなく、省略することも可能である。

次に、自動車の衝撃吸収構造について説明する。
この衝撃吸収構造は、歩行者がボンネット５に乗り上がったときの衝撃力、特に歩行者の頭部に対する衝撃力を緩和することを目的としたもので、ボンネット５が変形してカウルグリル前部２１に対して上方からの荷重が作用したときに、カウルグリル前部２１の変形や破壊を促進して、歩行者に対する衝撃力を緩和するものである。

図４に示すように、カウルグリル前部２１の変形や破壊を促進するため、カウルグリル上部２０及びカウルグリル前部２１は合成樹脂材料で構成され、カウルグリル前部２１における前壁部２６の高さ方向の途中部には弱部としてのＶ字状の切欠部３５が車幅方向に設定間隔おきに或いは車幅方向の全幅にわたって形成されている。切欠部３５の深さは任意に設定可能であるが、カウルグリル前部２１の強度剛性を一定確保するため、カウルグリル前部２１の板厚の５０〜８０％に設定することが好ましい。具体的には、切欠部３５の最大深さを１．５ｍｍ、カウルグリル前部２１の板厚を２．５ｍｍに設定することになる。

このように切欠部３５を形成することで、図４に仮想線で示すように、ボンネット５が下側へ変形して、カウルグリル前部２１に対して上側から荷重が作用したときに、切欠部３５に沿ってカウルグリル前部２１が屈曲変形することで、ボンネット５の変形を促進して、歩行者への衝撃力を緩和できることになる。

尚、切欠部３５の形成位置は任意に設定可能であるが、例えば前壁部２６と重合部２７間における屈曲部３６や、前壁部２６と接続部２８間における屈曲部３７、或いはこれら屈曲部３６、３７付近に設けると、カウルグリル前部２１の変形が一層促進されるので好ましい。また、高さ方向の途中部に１本だけ形成したが、高さ方向に複数本形成することも可能である。更に、車幅方向だけに限らず、車体前後方向や斜め方向などの任意の方向に切欠部３５を形成することも可能である。要は、上方からの衝撃荷重により容易に屈曲変形することで、歩行者への衝撃力を緩和できるように構成されていれば、任意の位置に任意の本数設けることが可能である。また、カウルグリル前部２１の縦断面形状は、クランク状やコ字状やＺ字状などに形成できるが、図４に示すようなＺ字状に形成すると、屈曲部３６、３７が鋭角状になって上方からの衝撃荷重によりより一層折れ曲がり易くなるので好ましい。

また、Ｖ字状の切欠部３５に代えて、断面矩形溝状の切欠部３５を設けることも可能である。更に、カウルグリル前部２１に、頂部が車幅方向に延びて車体前後方向に振幅する１乃至複数の矩形波状やサイン状などの断面波形状の波形部を形成し、この波形部を弱部とすることもできる。

更に、Ｖ字状の切欠部３５に代えて、あるいはＶ字状の切欠部３５と併用して、カウルグリル前部２１とカウルグリル上部２０とを接続する係合構造として、カウルグリル前部２１に下方への衝撃荷重が作用したときに、係合が解除するように構成した係合構造を採用することもできる。具体的には、図６に示す係合構造のように、カウルグリル前部２１の前壁部２６に後方へ突出する係合フック３８を形成し、この係合フック３８に対応させてカウルグリル上部２０の補強部２５に係合孔３９を形成し、係合フック３８を係合孔３９の下側の口縁に係合させて、カウルグリル前部２１をカウルグリル上部２０に固定することができる。この係合構造では、カウルグリル前部２１に対して上方から衝撃荷重が作用すると、係合フック３８のつけ根部分が破断して、カウルグリル前部２１が下側へ自由に移動できるようになり、歩行者への衝撃荷重を緩和できることになる。

更にまた、カウルグリル前部２１をカウルグリル上部２０よりも脆い素材で構成して、上方からの荷重によるカウルグリル前部２１の座屈や変形を促進し、衝突エネルギーをより一層効率的に吸収することもできる。また、図３に仮想線で示すように、カウルグリル上部２０に下側へ突出する補強リブ４０を設け、カウルグリル前部２１とカウルグリル上部２０間における強度差を大きく設定し、上方からの荷重を弱部に作用し易くすると、弱部により確実に衝突エネルギーを吸収することが可能となる。尚、補強リブ４０の配置や個数、長さや厚さや高さ、向きなどは任意に設定可能である。

その他、歩行者への衝撃荷重を緩和する構造として、図２、図７に示すように、カウルグリル１５の両端部に側部開口４１を形成し、この側部開口４１を、カウルグリル１５よりも軟質素材、例えば熱可塑性エラストマからなるカバー部材４２で閉塞することもできる。このような構造を設けると、上方からの荷重に対するカウルグリル１５の側部の強度剛性を低く設定して、ボンネット５の変形を促進でき、歩行者に対する衝撃力を緩和することができる。

自動車のタイヤハウス付近の要部斜視図カウルグリルの斜視図図１のIII-III線断面図カウルグリル前部付近の断面図図１のV-V線断面図他の構成の係合構造を示す図４相当図図２のVII-VII線断面図

符号の説明

１フロントサイドフレーム２エプロンレインフォースメント
３エンジンルーム４エプロンパネル
５ボンネット６タイヤハウス
７サスタワー７ａ上壁部
８フロントサスペンション８ａボルト部材
９ナット部材１０フロントピラ
１１カウルアッパパネル１２カウルロアパネル
１３カウル１４カウルフロントパネル
１５カウルグリル１６車室
１７ダッシュパネル１９フロントウィンド
２０カウルグリル上部２１カウルグリル前部
２２突出部２３グリル部
２４堤部２５補強部
２６前壁部２７重合部
２８接続部２９シール部材
３０ボンネットレインフォースメント
３１カウルグリル用吸音材３２カウルグリル延設部
３３タイヤハウス用吸音材３４タイヤハウス用吸音材
３５切欠部３６屈曲部
３７屈曲部３８係合フック
３９係合孔４０補強リブ
４１側部開口４２カバー部材

Claims

車幅方向に延びるカウルグリルを、フロントウィンドの前縁部の上側からボンネットの後縁部の下方にわたって延びるカウルグリル上部と、カウルグリル上部の前縁部から下側へ延びるカウルグリル前部とに分割構成し、カウルグリル前部の上端部に後方へ延びる重合部を形成し、カウルグリル上部の前端部を前記重合部の下側に重ね合わせて連結した自動車において、
前記カウルグリル前部に、上方からの荷重に対してカウルグリル前部の屈曲変形を促進する弱部を、車幅方向に設定間隔おきに、または車幅方向の全幅にわたって形成し、
前記カウルグリルの側部に開口を設け、該開口を前記カウルグリルよりも軟質なカバー部材で閉塞した、
ことを特徴とする自動車の衝撃吸収構造。
車幅方向に延びるカウルグリルを、フロントウィンドの前縁部の上側からボンネットの後縁部の下方にわたって延びるカウルグリル上部と、カウルグリル上部の前縁部から下側へ延びるカウルグリル前部とに分割構成し、カウルグリル前部の上端部に後方へ延びる重合部を形成し、カウルグリル上部の前端部を前記重合部の下側に重ね合わせて連結した自動車において、
前記カウルグリル前部に、上方からの荷重に対してカウルグリル前部の屈曲変形を促進する弱部を、車幅方向に設定間隔おきに、または車幅方向の全幅にわたって形成し、
前記カウルグリル上部とカウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続した、
ことを特徴とする自動車の衝撃吸収構造。
前記弱部として、車幅方向とは異なる方向に延びる弱部を形成した請求項１記載の自動車の衝撃吸収構造。
前記弱部を屈曲部近傍に設けた請求項１〜３のいずれか１項記載の自動車の衝撃吸収構造。
前記カウルグリル上部と前記カウルグリル前部とを、上方からの荷重に対して弱い係合構造で接続した請求項１記載の自動車の衝撃吸収構造。
前記カウルグリル上部に補強リブを形成した請求項１〜５のいずれか１項記載の自動車の衝撃吸収構造。
前記カウルグリル上部をカウルグリル前部よりも軟質な素材で構成し、カウルグリル前部をカウルグリル上部よりも脆い材料で構成した請求項１〜６のいずれか１項記載の自動車の衝撃吸収構造。