JP4826231B2 - 車両のフード構造 - Google Patents

Description

本発明は、アウターパネルとインナーパネルとにより二重構造とした車両のフード構造に関する。

車両のエンジンルームを開閉するフードは、一般にアウターパネルとインナーパネルの二重構造として構成され、インナーパネルに複数の凸部を形成して全体の剛性を確保するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２５２２４６号公報（第６頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のフード構造は、インナーパネルの複数の凸部を形成した領域であっても強度が部分的に異なり、衝突対象物がフード上方から干渉した場合の反力の大きさがその当たり場所によって異なってしまう。

そこで、本発明はインナーパネルに形成する膨出部に上方からの荷重に対して平面的な等方性を持たせることにより反力の大きさを均一化するとともに、衝突対象物に対する反力値を低減できる車両のフード構造を提供するものである。

本発明は、アウターパネルとインナーパネルとにより二重構造とした車両のフード構造であって、前記インナーパネルに、アウターパネル方向に頂部が膨出する所定大きさの正三角錐台の膨出部を、隣接するものどうしでそれぞれの辺部を共有させて多数をインナーパネルの所望範囲に連続形成し、隣接する正三角錐台の膨出部どうしが共有する各辺部をπ／３の角度をもって回転対称に交差させ、フードにおける前端部の車幅方向中央部に配置したフードロック部分と、後端部の車幅方向両側部に配置した左右一対のフードヒンジ部分と、をインナーパネルに一体に膨出形成した補強梁を介して繋いだことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、インナーパネルは、隣接するものどうしで辺部を共有するようにして多数の正三角錐台の膨出部を連続形成し、隣接する正三角錐台の膨出部が共有する各辺部をπ／３の角度をもって回転対称に交差させてあるため、それぞれの正三角錐台の膨出部は上方からの荷重に対して平面的に等方性を有する構造となり、かつ、それぞれの正三角錐台の膨出部は各側面が交差する部分に頂部から放射状に延びる稜線部が形成されるため、前記インナーパネルとアウターパネルとの二重構造となったフードは、上方からの荷重に対して高い剛性を確保しつつ、フード面に沿ったあらゆる方向に等しく延び変形するため、衝突対象物が干渉した際の反力値を低減し、フードが局部的に大きく陥没変形するのを抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図８は本発明にかかる車両のフード構造の第１実施形態を示し、図１はフードの底面図、図２は図１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図、図３は図２中Ｂ部の拡大図であり、図４は１つの正三角錐台の膨出部を示す拡大平面図、図５は１つの正三角錐台の膨出部を下方から見た斜視図である。

また、図６は図１中Ｃ部の拡大図であり、図７は荷重入力時のフードの変位に対する衝撃力減速度の関係を従来と比較して示す特性図、図８は正三角錐台の膨出部を多数集合した各稜線部の配列状態を示す底面図である。

本実施形態のフード構造は、図１に示すように自動車のエンジンルームを開閉するエンジンフード１に適用され、そのエンジンフード１は図２，図３に示すようにアウターパネル２とインナーパネル３とによって二重構造として構成される。

そして、前記インナーパネル３には、図４，図５に示すようにアウターパネル２方向に頂部１１が膨出する所定大きさの正三角錐台の膨出部１０の多数を、図６に示すように隣接するものどうしでそれぞれの辺部１２を共有させてインナーパネル３の所望範囲に連続形成し、隣接する正三角錐台の膨出部１０が共有する各辺部１２をπ／３の角度をもって回転対称に交差させてある。

即ち、前記正三角錐台の膨出部１０は、図４に示すように辺部１２が正三角形を形成し、図６に示すようにその正三角形を成す辺部１２に、該辺部１２を共有して他の正三角錐台の膨出部１０がそれぞれ隣接しており、かつ、正三角形を成す辺部１２の１つの角部に対して互いに隣接する正三角錐台の膨出部１０の辺部１２が交差しており、これら交差する辺部１２はπ／３の角度（６０度）をもって回転対称に配置される。

また、前記正三角錐台の膨出部１０は、頂部１１が所定面積を備えた正三角形の平坦面として形成され、その頂部１１の各辺とその辺に対応する前記辺部１２とを結ぶ側面１３が交差して稜線部１４を形成しており、本実施形態ではその稜線部１４はエッジを形成する角部Ｃとなっている。

前記正三角錐台の膨出部１０は、エンジンフード１に干渉する衝突対象物の大きさに鑑みて、その高さ、大きさやピッチなどを所定の値に設定するとともに、正三角錐台の膨出部１０の連続体を形成するインナーパネル３の材質は、アルミニウム、軽合金、鋼材などの金属、樹脂およびセラミックなどから選択することができる。

そして、前記各正三角錐台の膨出部１０の頂部１１を、図３に示すようにマスチック等の天然樹脂や合成樹脂製の接着剤Ａによってアウターパネル２の内面に接着してある。

以上の構成により本実施形態の車両のフード構造は、アウターパネル２とインナーパネル３とによって二重構造のエンジンフード１を構成するにあたって、インナーパネル３に多数の正三角錐台の膨出部１０を隣接させてアウターパネル２に向けて膨出形成してあり、これら正三角錐台の膨出部１０は、隣接するものどうしで辺部１２を共有するようにして多数の正三角錐台の膨出部１０を連続形成し、隣接する正三角錐台の膨出部１０が共有する各辺部１２をπ／３の角度をもって回転対称に交差させてあるため、それぞれの正三角錐台の膨出部１０はフード上方からの荷重に対して平面的に等方性を有する構造となる。

即ち、前記正三角錐台の膨出部１０の連続形成体が平面的な等方性を有することを以下説明する。

一般に、応力−歪の関係は次の（１）式によって表される。

σ＝Ｄ＊ε …（１）
ここで、σは応力テンソル、Ｄは物質テンソル（応力−歪関係式）、εは歪テンソルであり、前記正三角錐台の膨出部１０の連続体は図６に示すように隣接するものどうしの辺部１２はπ／３の角度をもって回転対称性を有しており、巨視的に平均化された平面応力場を仮定すると、π／３回転後の物質テンソルＤ（π／３）がＤと等しいことと同義となるため、回転テンソルをＴとその対称テンソルＴ^Ｔで表すと、次の関係式（２）を得る。

Ｄ＝Ｄ_{（π／３）}＝Ｔ^Ｔ・Ｄ・Ｔ …（２）
ここで、エンジンフード１はアウターパネル２に上下方向の衝撃力による荷重が入力されると、インナーパネル３には引張荷重を受けることになり、そのときの工学歪を仮定して平面応力問題として捉えると、上記の各テンソルは以下に示す式（３）〜（６）に書き下すことができる。

ここで、σ_１１はＸ方向、σ_２２はＹ方向、σ_１２はせん断方向である。

そして、前記式（３）〜（６）を式（２）に代入して整理すると、次の式（７）を得る。

これは、等方性の条件である次式（８）を満たすことになる。

Ｄ_ｉｊｋｌ＝λδ_ｉｊδ_ｋｌ＋μ（δ_ｉｋδ_ｊｌ＋δ_ｉｌδ_ｊｋ） …（８）
あるいは、例えば次の式（９）および式（１０）を仮定し、それらを式（７）に代入してみれば、等方性材料の平面応力状態の応力−歪の関係式（１１）を得ることから、本実施形態のフード構造は、平面的に等方性を有することになる。

従って、このように正三角錐台の膨出部１０の連続により辺部１２、つまり正三角錐台の膨出部１０の底面部分で平面的な等方性を有することにより、衝突対象物が干渉することによる衝撃力に対してエンジンフード１が平均して撓むため、エンジンフード１の有効マス（質量）を効果的に使用できるようになる。

このため、アウターパネル２とインナーパネル３との二重構造からなるエンジンフード１は、上方からの荷重に対して高い剛性を確保しつつ、エンジンフード１面に沿ったあらゆる方向に等しく延び変形するため、図７に示すように衝突対象物が干渉した際の反力値を低減しつつ、エンジンフード１が局部的に大きく陥没変形するのを抑えることができる。

即ち、図７は横軸にエンジンフード１の変位を取り、縦軸に衝撃力の減速度を取って示し、同図中実線は本実施形態の特性線αで破線は従来の特性線βであり、実線で示す本実施形態の特性αでは前述したように正三角錐台の膨出部１０の連続体によりエンジンフード１の反力を高めることができるので、衝撃力に対する初期減速度が上昇する。

その結果、限られたスペースで効率良くエネルギーを吸収できるため、衝突の後半でエンジンフード１の底付きを低減させることが可能となり、衝撃力減速度の後半の立ち上がりを減少させ、衝突対象物に対する反力値を減少させることができる。

因に、図７中破線で示す従来の特性βでは、フード反力が低いため衝撃力減速度の初期の立ち上がりが低く、効率良くエネルギーを吸収できない。その結果、限られたスペースではフードがエンジンなどの剛な構造物Ｅ（図７中右端部）に底付くため、衝突の後半で衝撃力減速度が大きく立ち上がり、衝突対象物に対する反力値が高く設定されてしまう。

また、前記各正三角錐台の膨出部１０は、図４に示すように各側面１３が交差する部分に頂部１１から放射状に延びる稜線部１４が形成され、かつ、それら稜線部１４は正三角錐台の膨出部１０を集合した状態では、図８に示すようにπ／３の角度をもった回転対称となる稜線群となるため、前述の辺部１２での等方性と相俟ってインナーパネル３の剛性を更に増大することができる。

更に、多数の正三角錐台の膨出部１０をインナーパネル３の略全面に連続形成したことにより、衝突対象物が干渉する打撃位置にかかわらずエンジンフード１から受ける反力のバラツキを低減して、略一様の反力を得ることができる。

更にまた、本実施形態では前記正三角錐台の膨出部１０の頂部１１をアウターパネル２の内面に接着したので、アウターパネル２とインナーパネル３とを略全面で均等に結合でき、２枚構造としたエンジンフード１の剛性をより高めて反力を増大することができるとともに、接着によりアウターパネル２の表面にスポット溶接などの溶接痕が作られるのを防止して、外観を高めることができる。

図９，図１０は第１実施形態の第１，第２変形例を示し、図９の第１変形例は正三角錐台の膨出部１０Ａの各側面１３が交差する稜線部１４を所定幅の平面Ｐで形成したものであり、また、図１０の第２変形例は正三角錐台の膨出部１０Ｂの各側面１３が交差する稜線部１４を所定曲率の湾曲面Ｒで形成したものである。

従って、前記各変形例では正三角錐台の膨出部１０Ａ，１０Ｂの稜線部１４を平面Ｐや湾曲面Ｒで形成することにより、各正三角錐台の膨出部１０Ａ，１０Ｂの稜線群により決定されるインナーパネル３の剛性を精度良く変化させて、衝撃力の入力によりエンジンフード１が変形する際の反力を衝突対象物への影響がより減少するように調整することができる。

図１１〜図１３は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１１はフードの底面図、図１２は図１１中Ｄ−Ｄ線に沿った拡大断面図、図１３は荷重入力時のフードの変位に対する衝撃力減速度の関係を第１実施形態および従来と比較して示す特性図である。

本実施形態のフード構造は基本的に第１実施形態と略同様に構成され、図１１，図１２に示すようにエンジンフード１Ａのインナーパネル３に多数の正三角錐台の膨出部１０を隣接するものどうしで辺部１２を共有するようにして連続形成し、交差する辺部１２をπ／３の角度をもって回転対称に配置してある。

エンジンフード１Ａは、車両前端部の車幅方向中央部に配置されるフードロック部分や車両後端部の車幅方向両側部に配置されるフードヒンジ部分で車体側に連結・拘束されて、エンジンフード１Ａの荷重が車体側に支持されるようになっており、前記フードロック部分がフード拘束部分Ｋ１となり、左，右の前記フードヒンジ部分がフード拘束部分Ｋ２，Ｒ３となっている。

そして、本実施形態では前記多数の正三角錐台の膨出部１０を連続形成したエンジンフード１Ａに、車体側に支持する前記フード拘束部分Ｋ１〜Ｒ３間に、これらフード拘束部分Ｋ１〜Ｒ３を相互に繋ぐ補強梁２０を設けてある。

即ち、前記エンジンフード１Ａの裏面の周縁部には、図１１に示すようにインナーパネル３から膨出形成された縁取り枠３ａが設けられており、その縁取り枠３ａの車両後方の車幅方向両側部に、それらの角部Ｃを囲うように前記フード拘束部分Ｋ２，Ｒ３に対応した一対の囲い枠３ｂが前記縁取り枠３ａから連続して形成されている。

そして、本実施形態では前記左・右一対の囲い枠３ｂから車両前方の車幅方向中央部に配置される前記フード拘束部分Ｋ１に向けて、前記補強梁２０を図中Ｖ字を描くように形成してある。この補強梁２０は図１２に示すようにインナーパネル３から一体に膨出形成される。

従って、本実施形態の車両のフード構造によれば、連続した正三角錐台の膨出部１０によりフード上方からの荷重に対する衝撃減速度を大きくしつつ、補強梁２０を設けたことにより中間域の衝撃減速度を更に増大でき、フード上方からの荷重のエネルギー吸収効率を大幅に完全することができる。

即ち、図１３に示すように太実線で示す本実施形態の衝撃加速度特性α’は、図中Ａ部分において連続形成した正三角錐台の膨出部１０により第１実施形態の衝撃加速度特性αとともに、従来の衝撃加速度特性βに比べて初期の衝撃減速度が大きくなっており、更に、補強梁２０を設けたことにより、図中Ｂ部分に示すように前記特性α’は前記特性αおよび特性βに比べて中間域の減速度が大きくなるため、エネルギー吸収効率が改善される。

このように本実施形態では初期の衝撃減速度を大きくしつつ、中間域の減速度を大きくできるので、それらの相乗効果により衝突対象物に対する衝撃度合HICは、次式（１２）に示すように強非線形な現象として捉えて、衝撃度合を効率よく減少できる。

なお、ｔ_２−ｔ_１≦１５msecである。

ここで、ｔ_１，ｔ_２は時刻、Ａはインパクタ加速度（減速度）である。

また、前記補強張り２０は断面積をさほど大きくすることなく、中間域の衝撃減速度を増大できるため、インナパネル３の下方スペースが減少されるのを抑えて、図１３中Ｂ部分に示すようにエンジンフード１Ａの底付き開始点Ｍ１を従来の底付き開始点Ｍ２と略同等とすることができる。

従って、図１３中Ｃ部分に示すように本実施形態の特性α’では、終盤の加速度の立上りが大幅に緩和されて、衝突対象物がエンジンフード１Ａにフード上方から干渉した場合の衝撃力を、特性βおよび特性αに比較して効率良く低減することができる。

また、前記補強梁２０をインナーパネル３から一体に膨出形成したので、別体の補強部材を設けることなくエンジンフード１Ａの構成を簡素化できるとともに、その軽量化を図ることができる。

ところで、前記補強梁２０は図１１に示すようにフード拘束部分Ｋ２，Ｒ３に対応する一対の囲い枠３ｂからフード拘束部分Ｋ１に向けてＶ字状に配置したが、この場合、図１４（ａ）〜（ｇ）に示すように補強梁２０を各種配置することができる。

また、エンジンフード１Ａの荷重を車体側に支持する拘束部位としては、前記フード拘束部分Ｋ１〜Ｒ３以外にもエンジンフード１Ａの周囲をフェンダーパネルやラジエータコアサポートメンバに支持するバンパーラバーの取付け部分等があり、これらのバンパーラバーの取り付け部分をフード拘束部分Ｋ４，Ｒ５として、図１５（ａ）〜（ｈ）に示すように補強梁２０を各種配置することができる。

更に、図１６（ａ）〜（ｈ）に示すように前記図１５（ａ）〜（ｈ）の補強梁２０の配置構造に補助梁２１をそれぞれ付加することができ、また、図１７（ａ）〜（ｈ）に示すように補強梁２０を湾曲させてもよい。

ところで、本発明は前記第１・第２実施形態やそれらの各種変形例に例をとって説明したが、それら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

本発明の第１実施形態におけるフードの底面図。 図１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図。 図２中Ｂ部の拡大図。 本発明の第１実施形態における１つの正三角錐台の膨出部を示す拡大平面図。 本発明の第１実施形態における１つの正三角錐台の膨出部を下方から見た斜視図。 図１中Ｃ部の拡大図。 本発明の第１実施形態における荷重入力時のフードの変位に対する衝撃力減速度の関係を従来と比較して示す特性図。 本発明の第１実施形態における正三角錐台の膨出部を多数集合した各稜線部の配列状態を示す底面図。 本発明の第１実施形態の第１変形例を示す正三角錐台の膨出部を下方から見た斜視図。 本発明の第１実施形態の第２変形例を示す正三角錐台の膨出部を下方から見た斜視図。 本発明の第２実施形態におけるフードの底面図。 図１１中Ｄ−Ｄ線に沿った拡大断面図。 本発明の第２実施形態における荷重入力時のフードの変位に対する衝撃力減速度の関係を第１実施形態および従来と比較して示す特性図。 本発明の第２実施形態におけるフード拘束部分をＲ１〜Ｒ３とした場合の他の変形例を（ａ）〜（ｇ）に各種示すフードの底面図。 本発明の第２実施形態におけるフード拘束部分をＲ１〜Ｒ５とした場合の他の変形例を（ａ）〜（ｈ）に各種示すフードの底面図。 本発明の第２実施形態におけるフード拘束部分をＲ１〜Ｒ５とし、かつ、補助梁を付加した場合の他の変形例を（ａ）〜（ｈ）に各種示すフードの底面図。 本発明の第２実施形態における補強梁を湾曲させた場合の他の変形例を（ａ）〜（ｈ）に各種示すフードの底面図。

符号の説明

１，１Ａ エンジンフード（フード）
２ アウターパネル
３ インナーパネル
１０ 正三角錐台の膨出部
１１ 頂部
１２ 辺部
１３ 側面
１４ 稜線部
２０ 補強梁
Ａ 接着剤
Ｐ 平面
Ｒ 湾曲面
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５ フード拘束部分

Claims (4)

1. アウターパネルとインナーパネルとにより二重構造とした車両のフード構造であって、
   前記インナーパネルに、アウターパネル方向に頂部が膨出する所定大きさの正三角錐台の膨出部を、隣接するものどうしでそれぞれの辺部を共有させて多数をインナーパネルの所望範囲に連続形成し、隣接する正三角錐台の膨出部どうしが共有する各辺部をπ／３の角度をもって回転対称に交差させ、
   フードにおける前端部の車幅方向中央部に配置したフードロック部分と、後端部の車幅方向両側部に配置した左右一対のフードヒンジ部分と、をインナーパネルに一体に膨出形成した補強梁を介して繋いだことを特徴とする車両のフード構造。
2. 各正三角錐台の膨出部の頂部をアウターパネルに接着したことを特徴とする請求項１に記載の車両のフード構造。
3. 正三角錐台の膨出部の各側面が交差する稜線部を所定幅の平面で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のフード構造。
4. 正三角錐台の膨出部の各側面が交差する稜線部を所定曲率の湾曲面で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のフード構造。

Images