JP5408336B2 - 車両用フード構造 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車両に適用される車両用フード構造に関する。
車両用フード構造においては、フードアウタパネルにフードインナパネルが結合された構造が知られており、フード構造の軽量化のためにフードアウタパネル及びフードインナパネルにアルミニウム合金が用いられる場合がある。このような構造においてフードインナパネルには、歩行者保護の観点から、車体前後方向を長手方向として並列された複数のビードが波型に形成されている場合がある。このようなフードインナパネルにおいては、例えば、波型インナーの波長pを、概ね頭部外径を基準として、その前後の値とすることにより、頭部衝突時に、頭部を概ね1つの波で支える構造が適用されている(例えば、特許文献1の段落番号[0070]参照)。
特開2003−205866公報
しかしながら、この構造では、フードインナパネルによるフードアウタパネルの支持間隔が広いのでフードアウタパネルの剛性を確保するという点で改善の余地がある。すなわち、フードアウタパネルの剛性をより高めることでフードアウタパネルによる衝突初期のエネルギー吸収量を従来構造よりもさらに大きくすることが考えられる。また、例えば、複数のビード間の上方側に衝突体(頭部インパクタ)が衝突した場合に衝突体がフードアウタパネルを介してフードインナパネルに接触するタイミングを早くするという点で改善の余地がある。すなわち、衝突体がフードアウタパネルを介してフードインナパネルに接触するタイミングをより早くすることで、衝突初期のエネルギー吸収におけるフードインナパネルの寄与を従来構造よりもさらに大きくすることができると考えられる。さらに、例えば、単一のビードの頂部の上方側に衝突体が衝突した場合等には、単一のビードの頂部が変形する時間を短くするという点で改善の余地がある。すなわち、単一のビードの頂部が変形する時間をより短くすることで、従来構造よりも大きな断面変形を起こし難くすることができると考えられる。これらのように、この従来構造では、フードによるエネルギー吸収量を向上させる点で改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して、衝突体の衝突時におけるエネルギー吸収性能を向上させることができる車両用フード構造を得ることが目的である。
本発明の第1の態様に係る車両用フード構造は、フードの外板を構成するフードアウタパネルと、前記フードアウタパネルに対してフード下方側に配置されると共に前記フードアウタパネルに結合され、フードの内板を構成するフードインナパネルと、を有し、前記フードインナパネルは、JIS規格による6000系のアルミニウム合金板で形成されて板厚が0.9mmに設定されると共に20℃で冷間成形されたものであり、かつ、前記フードアウタパネル側に凸形状とされた凸部と、前記フードアウタパネル側に凹形状とされた凹部と、が交互に設けられて波形形状とされた波状部が形成されており、前記波状部の波形形状の高さが、20℃で冷間成形をした場合の成形限界の寸法に設定され、前記波形形状の断面において複数の前記凸部のうち両端以外の任意の凸部に対してその両側に隣接してそれぞれ形成された凸部の頂部同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定され、前記波状部における波形形状の波長pが、70mm≦p≦88mmに設定されている。
本発明の第1の態様に係る車両用フード構造によれば、フードの内板を構成するフードインナパネルは、フードの外板を構成するフードアウタパネルに対してフード下方側に配置されると共にフードアウタパネルに結合されている。このフードインナパネルは、JIS規格による6000系のアルミニウム合金板で形成されて板厚が0.9mmに設定されると共に20℃で冷間成形されたものである。また、フードインナパネルに形成された波状部は、フードアウタパネル側に凸形状とされた凸部と、フードアウタパネル側に凹形状とされた凹部と、が交互に設けられて波形形状となっている。波状部の波形形状の高さは20℃で冷間成形をした場合の成形限界の寸法に設定されている。このため、フードインナパネルは、剛性が比較的高く、その弾性変形等に要するエネルギーを吸収する。
ここで、波形形状の断面において複数の凸部のうち両端以外の任意の凸部に対してその両側に隣接してそれぞれ形成された凸部の頂部同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定されている。このため、フードインナパネルによるフードアウタパネルの支持間隔が狭くなるので、フードアウタパネルの剛性を確保しやすく、フードアウタパネルの剛性が上がると、フードアウタパネルによる衝突初期のエネルギー吸収量も大きくなる。また、例えば、衝突体である頭部インパクタがフードインナパネルの頂部間の上方側でフードアウタパネルに衝突した場合、頭部インパクタは、フードアウタパネルが撓み始めてから比較的早い段階で、フードアウタパネルを介してフードインナパネルに接触して支持される。これにより、衝突初期のエネルギー吸収におけるフードインナパネルの寄与度が高まる。さらに、例えば、頭部インパクタがフードインナパネルの単一の頂部の上方側でフードアウタパネルに衝突した場合であっても、頭部インパクタは少なくとも衝突後期にはフードアウタパネルを介して複数の頂部に接触して支持される。これにより、単一の凸部が撓む時間が短くなって凸部の断面変形が抑えられ、衝突後期のエネルギー吸収量を大きくすることができる。
また、波状部における波形形状の波長pが、70mm≦p≦88mmに設定されているので、波状部は、波形形状の波長pが短く設定されつつ、プレス成形によって波形形状の高さも確保でき、剛性の一層の向上が可能となる。ここで、波状部の剛性が確保されることで、波状部に支持されるフードアウタパネルの剛性を高くすることができ、フードインナパネルのエネルギー吸収への寄与が早まることと相まって、頭部インパクタの衝突初期から大きなエネルギー吸収が成される。また、波状部の剛性が確保されることで、フードインナパネルの断面変形が生じ難くなり、頭部インパクタの衝突後期にも大きなエネルギー吸収が成される。これらにより、フードによる歩行者保護性能が一層向上する。
本発明の第2の態様は、第1の態様に係る車両用フード構造において、前記凸部の頂部には平坦部が形成され、前記波形形状の断面において前記平坦部及び当該平坦部の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部の三者の幅寸法の和が前記頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定されている。
本発明の第2の態様に係る車両用フード構造によれば、凸部の頂部には平坦部が形成されているので、凸部の頂部に平坦部が形成されていない場合に比べてフードインナパネルの断面係数を上げられる。また、波形形状の断面において平坦部及び当該平坦部の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部の三者の幅寸法の和(すなわち、平坦部とその両側の凹部開口部の各幅寸法の和)が頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定されているので、フードアウタパネルを介して衝突体がフードインナパネルの上方側に衝突した場合、フードインナパネルはフードアウタパネルを介して衝突体を安定的に支持しながら変形してエネルギー吸収を成す。これらにより、フードインナパネルによるエネルギー吸収量が大きくなる。
本発明の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様に係る車両用フード構造において、前記波状部における波形形状の波長pが、70mm≦p≦82.5mmに設定されている。
本発明の第4の態様は、第1の態様〜第3の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記凹部の底部に脆弱部が形成されている。
本発明の第4の態様に係る車両用フード構造によれば、凹部の底部に脆弱部が形成されているので、衝突体がフードに衝突してフードインナパネルがその下方側の部材に接した場合に、フードインナパネルは脆弱部により比較的容易に変形する。
本発明の第5の態様は、第1の態様〜第4の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記凸部は、フード前後方向に対して、平行な方向又は斜め方向に沿って形成されている。
本発明の第5の態様に係る車両用フード構造によれば、凸部は、フード前後方向に対して平行な方向又は斜め方向に沿って形成されているので、フードインナパネルは、フード前後方向又はフード前後方向に対して斜め方向における剛性が高くなる。これにより、衝突体の衝突に対するフードインナパネルの剛性が高められ、フードインナパネルによるエネルギー吸収量が大きくなる。
本発明の第6の態様は、第1の態様〜第4の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記凸部は、フード平面視の中央部側を中心として同心円状に又は前記中央部側から放射状に形成されている。
本発明の第6の態様に係る車両用フード構造によれば、凸部は、フード平面視の中央部側を中心として同心円状に又は中央部側から放射状に形成されているので、衝突体の衝突に対するフードインナパネルの剛性が高められる。このため、フードアウタパネルを介して衝突体がフードインナパネルの上方側に衝突した場合、フードインナパネルによるエネルギー吸収量が大きくなる。
本発明の第7の態様は、第1の態様〜第6の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記波状部の少なくとも一部は、前記フードが覆うエンジンルームの内部の剛体物と対面する位置に形成されている。
本発明の第7の態様に係る車両用フード構造によれば、フードインナパネルの波状部の少なくとも一部は、フードが覆うエンジンルームの内部の剛体物と対面する位置に形成されているので、フードインナパネルは剛体物の車両上方側の部位における剛性が高められている。このため、衝突体が剛体物の車両上方側でフードに衝突した場合には、波状部によって衝撃エネルギーが吸収されるので、衝突体の侵入量が抑えられる。
本発明の第の態様は、第1の態様〜第の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記凹部の底部が湾曲状に形成されている。
本発明の第の態様は、第1の態様〜第の態様のいずれか1態様に係る車両用フード構造において、前記凹部の底部には、前記底部の延在方向を長手方向とする長孔が貫通形成されている。
本発明の第10の態様は、第の態様に係る車両用フード構造において、前記長孔は、前記底部において前記フードが覆うエンジンルームの内部の剛体物と対面する位置でかつ前記剛体物までの隙間が他部位よりも短い部位に主として形成されている。
以上説明したように、本発明の上記の各態様に係る車両用フード構造によれば、衝突体の衝突時におけるエネルギー吸収性能を向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の第2の態様に係る車両用フード構造によれば、凸部の頂部に平坦部が形成されることによって、フードインナパネルによるエネルギー吸収性能を一層向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の第3の態様に係る車両用フード構造によれば、波状部において波形形状の波長pが短く設定されつつ波形形状の高さも確保可能となることで、波状部の剛性の一層の向上が可能となり、フードインナパネルによるエネルギー吸収性能を一層向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の第4の態様に係る車両用フード構造によれば、凹部の底部に脆弱部が形成されることで、衝突体がフードに衝突してフードインナパネルがその下方側の部材に接した場合に、フードインナパネルは比較的容易に変形することができるという優れた効果を有する。
本発明の第5の態様に係る車両用フード構造によれば、フード前後方向に対して平行な方向又は斜め方向に沿って凸部が形成されることによって、フードインナパネルによるエネルギー吸収性能を一層向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の第6の態様に係る車両用フード構造によれば、フード平面視の中央部側を中心として同心円状に又は中央部側から放射状に凸部が形成されることによって、フードインナパネルによるエネルギー吸収性能を一層向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の第7の態様に係る車両用フード構造によれば、エンジンルームの内部の剛体物と対面する位置に波状部の少なくとも一部が形成されることによって、剛体物の車両上方側でのフードインナパネルによるエネルギー吸収性能が向上し、その結果として、フードと剛体物との間の隙間を小さくすることができるという優れた効果を有する。
本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造が適用された車両前部を示す平面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードを示す平面図である(フードアウタパネル等を透視した状態で示す。)。 図2Aの2B−2B線に沿って切断した状態で示す断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードをフード幅方向に沿って切断した状態で示す断面図である。 図1の4−4線に沿って切断した状態で示す拡大断面図である。 頭部インパクタがフードインナパネルの頂部間の上方側でフードアウタパネルに衝突した状態を示す断面図である。 図5Aの状態からフードアウタパネルが撓んだ状態を示す断面図である。 頭部インパクタがフードインナパネルの単一の頂部の上方側でフードアウタパネルに衝突した状態を示す断面図である。 図6Aの状態からフードアウタパネルが撓んだ状態を示す断面図である。 図6Bの状態からフードアウタパネルがさらに撓んだ状態を示す断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造及び対比構造のG−S線図である。 本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造及び対比構造に係るフードに頭部インパクタを衝突させた場合のHIC値及び侵入量を示すグラフである。 フードに頭部インパクタを衝突させた場合の頭部侵入量と波高さの和と、波ピッチとの関係を示すグラフである。 波高さと波ピッチとの成形限界点で示すグラフである。 本発明の第2の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードにおけるフードインナパネルの一部を示す斜視図である。 図11Aの状態からフードインナパネルが撓んだ状態を示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードに頭部インパクタが衝突した状態を示す断面図である。 図12Aの状態からフードがさらに撓んでフードインナパネルがエンジンルームの内部の剛体物と当接した状態を示す断面図である。 フードインナパネルの底部に長孔が形成されたフード、及び前記長孔が形成されていないフードにおける各G−S特性を示すG−S線図である。 本発明の第3の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードを示す平面図である(フードアウタパネル等を透視した状態で示す。)。 本発明の第4の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードを示す平面図である(フードアウタパネル等を透視した状態で示す。)。 本発明の第5の実施形態に係る車両用フード構造が適用されたフードを示す平面図である(フードアウタパネル等を透視した状態で示す。)。
[第1実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る車両用フード構造について図1〜図10を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印FRは車両前方側を示しており、矢印UPは車両上方側を示しており、矢印Wは車両幅方向を示している。また、フード閉止状態においては、フード前後方向は車両前後方向と同じ方向とし、フード上下方向は車両上下方向と同じ方向とし、フード幅方向は車両幅方向と同じ方向とする。
図1には、本実施形態に係る車両用フード構造が適用された車両前部が平面図にて示されている。図1に示されるように、自動車(車両)10における車両前部10Aには、エンジンルーム12を開閉可能に覆うフード(エンジンフード)14が配設されている。フード14に覆われるエンジンルーム12の内部には、パワーユニット等の剛体物12A(図2B参照)が配設されている。
フード14は、金属製(本実施形態ではアルミニウム合金製)とされており、一般的なフードと同様に、フード前後方向の寸法よりもフード幅方向の寸法のほうが長く設定されている。フード14のフード前後方向における後端部には、ヒンジ(図示省略)が配設されており、これによって、フード14は、ヒンジ(図示省略)におけるフード幅方向の軸回りに回転移動可能、すなわち開閉可能となっている。なお、フード14は、ヒンジ(図示省略)側に設けられるヒンジリインフォース(図示省略)等の補強部材(広義には「フード付属部材」として把握される要素である。)によって、局部補強されている。
図2Aには、フード14がフードアウタパネル16(想像線参照)等を透視した状態の平面図にて示されており、図2Bには、図2Aの2B−2B線に沿って切断した状態の断面図が示されている。これらの図に示されるフード14は、フード14の外板を構成すると共に略車両前後方向に沿って延在されるフードアウタパネル16と、このフードアウタパネル16に対してフード下方側に配置されると共にフードアウタパネル16に結合されてフード14の内板を構成するフードインナパネル18と、を含んで構成されている。また、図2Aに示されるように、フード14のフード前後方向における前端部の中央領域には、デントリインフォース60が配置されており、このデントリインフォース60のフード下方側には、ストライカリインフォース68(図4参照)が配置されている。
図4には、図1の4−4線に沿って切断した状態の拡大断面図が示されている。図4に示されるストライカリインフォース68は、フードアウタパネル16とフードインナパネル18との間に配置されてフードストライカ70周りの剛性を確保するための金属製で屈曲板状の補強部材である。ストライカリインフォース68のフード前後方向における中間部は、フードインナパネル18に接合され、ストライカリインフォース68のフード前後方向における端部は、デントリインフォース60のフード前後方向における端部側の裏面に接合されている。
デントリインフォース60は、金属製で板状とされてフードアウタパネル16とフードインナパネル18との間においてフードアウタパネル16側に配置され、フード14を閉止する際のフードアウタパネル16の変形を抑制するための補強部材とされている。図2A及び図4に示されるように、デントリインフォース60には、複数のマスチック座64が形成されている。
図4に示されるように、マスチック座64は、デントリインフォース60の一般面62からフードアウタパネル16側へ隆起した部位とされ、デントリインフォース60の一般面62に対して一段高い頂面64Aを備えている。マスチック座64は、各頂面64Aの中央側に凹部64Bが形成されている。マスチック座64の凹部64Bは、接着剤であるマスチック66が充填される部位とされている。すなわち、デントリインフォース60は、フードアウタパネル16にほぼ沿って延在すると共にマスチック66によってフードアウタパネル16の裏面16Aに接合(固定)されている。
デントリインフォース60の頂面64Aとフードアウタパネル16の裏面16Aとの間の間隔d1は、本実施形態では一例として3mmに設定されている。また、デントリインフォース60の一般面62とフードアウタパネル16の裏面16Aとの間の間隔d2は、5mm以上に設定することが好ましい。換言すれば、デントリインフォース60の一般面62からのマスチック座64の高さは、2mm以上に設定されている。以上のように設定するのは、フードインナパネル18を含むインナサブアッシーと、フードアウタパネル16とを結合する際に、デントリインフォース60とフードアウタパネル16とが干渉するのを回避するためである。
図2A及び図2Bに示されるフードアウタパネル16及びフードインナパネル18は、いずれもアルミニウム合金板(本実施形態では、一例としてJIS規格による6000系のアルミニウム合金板)をプレス成形することにより形成されている。フードアウタパネル16の板厚及びフードインナパネル18の板厚は、軽量化や歩行者保護性能等の複数の観点から設定されており、本実施形態では、一例として、フードアウタパネル16の板厚が1.1mm、フードインナパネル18の板厚が0.9mmに設定されている。フードアウタパネル16の外周部は、フードインナパネル18にヘミング加工によって結合されている。フードアウタパネル16とフードインナパネル18とが組付けられた状態(パネル構造体の状態)では、両者は閉断面構造(本実施形態では、所謂「最中構造」)を形成しており、両者の間にはフード上下方向の隙間(空間)が形成されている。
図2Aに示されるように、フードインナパネル18における外周縁部は、前端縁部18A、後端縁部18B、及び左右のフード幅方向両端部18C、18Dで構成されており、前端縁部18A、後端縁部18B、及び左右のフード幅方向両端部18C、18Dの内側が中央領域18Eとなっている。
また、フードインナパネル18の中央領域18Eには、複数の凸部としてのビード22が形成されている。図2Bに示されるように、各ビード22は、長手方向との直交面に沿う断面視で、中央領域18Eにおけるパネル(フードインナパネル18)がフードアウタパネル16側に隆起して凸形状に形成され、図3に示される頂部22Aを備えている。これらの頂部22Aには、平坦状の平坦部23が形成されている。平坦部23の表面は、フードアウタパネル16と略平行に配置(すなわち、略フード前後方向及び略フード幅方向を含む面を面方向として配置)され、平坦部23の表面とフードアウタパネル16の裏面16Aとの間の間隔は、本実施形態では一例として3mmに設定されている。ビード22における頂部22Aの一部は、フードアウタパネル16の裏面16Aに接着剤であるマスチック17(図2A参照)を介して接合されている。
この実施形態では、図2Aに示されるように、各ビード22は、それぞれ平面視でフード前後方向に対して平行な方向に沿って形成されている。すなわち、各ビード22の長手方向は、フード前後方向に一致している。また、各ビード22の前端部22Bは、フードインナパネル18の前端縁部18Aの近傍に至っており、各ビード22の後端部22Cは、フードインナパネル18の後端縁部18Bの近傍に至っている。これらのビード22は、フードインナパネル18の中央領域18Eにおいてフード前後方向の曲げ剛性を向上する骨格を構成している。
複数のビード22が並列したフードインナパネル18の中央領域18Eには、隣り合うビード22間にフードアウタパネル16側に凹形状とされた凹部24がそれぞれ形成されており、図3に示されるように、凹部24の底部24Aは断面視で曲線状(湾曲状)に形成されている。すなわち、図2A及び図2Bに示されるように、中央領域18Eは、ビード22(凸部)と凹部24とがフード幅方向に沿って交互に設けられて断面視で波形形状(波型)とされた波状部20がほぼ全域に形成されている。この波状部20は、エンジンルーム12の内部の剛体物12A(図2B参照)と対面する位置に形成されている。また、本実施形態では、波状部20と剛体物12Aとの隙間寸法にフード厚みを加算した長さが約64mmになるように設定されている。
図3に示されるように、この実施形態では、波状部20の波形形状の断面において、複数のビード22(凸部)のうち両端以外の任意のビード22(一例として、図3の中央に図示されたビード22)に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード22の頂部22A同士の間の幅寸法25が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタC(衝突体)の外径D(直径165mm)よりも小さく設定されている。ここで、頂部22A同士の間とは、当該頂部22A同士に挟まれた範囲を意味している。上記設定を換言すれば、波状部20の波形形状の断面において任意の平坦部23(一例として、図3の中央に図示された平坦部23)及び当該平坦部23の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部24B、24Cの三者の幅寸法の和が頭部インパクタCの外径(165mm)よりも小さく設定されている。ここで、凹部開口部24B、24Cは、凹部24における平坦部23側の端部で形成された開口部を意味している。また、図3では、任意の平坦部23の幅寸法を122A、凹部開口部24Bの幅寸法を124B、凹部開口部24Cの幅寸法を124Cで示している。なお、頂部22Aの幅寸法122Aは、本実施形態では一例として17.5mmに設定されている。
頭部インパクタCの詳細な構造は、歩行者頭部保護性能試験で規定されており、頭部インパクタCの外径D(直径)は、人の頭部の平均的な外径にほぼ対応するサイズに設定されている。図3に示される頭部インパクタCの外径D(直径)は、国際規格(ISO)で規定された165mmとされている。
一方、波状部20における波形形状の波長pは、70mm≦p≦88mmに設定されるのが好ましく、本実施形態ではp=70mmに設定されている。ここで、波長pは、本実施形態のように、頂部22Aが平坦部23となっている場合には、図3の波長pに示されるように、ある平坦部23の幅方向中央位置(波長方向の中央位置)から隣の平坦部23の幅方向中央位置(波長方向の中央位置)までの水平距離(フード幅方向の距離)である。
また、波状部20の波形形状の高さh(換言すればビード22の高さ)は、図4に示されるデントリインフォース60の一般面62からのマスチック座64の高さと同様の観点に立てば、最低2mmは必要であり、本実施形態では、さらに図3に示される波状部20の剛性確保の観点に立ってh=8.5mmに設定されている。
ここで、一般に、波長pが短く設定されると、高さhは、成形上の制約によって高く設定することができない。本実施形態では、フードインナパネル18の剛性を確保するために、波長pが短くなることによるフードインナパネル18の剛性向上と、高さhが低くなることによる剛性低下と、のバランスを考慮して、上記のように波長pが70mmに設定されている。
次に、波長p及び高さhの設定について図9および図10を参照しながら補足説明する。図9は、横軸に波状部(20)の波形形状の波長p(波ピッチ)をとり、縦軸には、フード(14)に頭部インパクタ(C)を衝突させた場合の頭部インパクタ(C)の侵入量s(mm)と、波状部(20)の波形形状の高さhとの和を、とっている。図9では、縦軸の値が小さいほど、歩行者保護性能が良好であることを示している。また、波状部(20)の波形形状の高さhは、20℃で冷間成形をした場合に設定可能な最も大きな値(成形限界の値)とした。図9に示されるように、波長pが70≦p≦88(図中の両矢印Xで示された範囲)に設定された場合、縦軸の値が小さく、歩行者保護性能が良好になる。
図10には、成形限界の分布、すなわち、波長pに対してプレス成形可能な高さhの最も大きな値の分布を示すグラフが示されている。図10は、横軸に波状部(20)の波形形状の波長p(波ピッチ)をとり、縦軸に波状部(20)の波形形状の高さhをとっている。図中、領域Jの二点鎖線で囲まれた点群は、図9の場合と同様に20℃で冷間成形をした場合の試験結果であり、領域Kの二点鎖線で囲まれた点群は、250℃で温間成形をした場合の試験結果である。
ちなみに、フードインナパネルと同様の素材であるアルミニウム合金引っ張り試験片を用いた場合、冷間(20℃)成形による伸び率は35%であり、温間(250℃)成形による伸び率は60%である。また、アルミニウム合金の板材をフードインナパネルに適用しかつ波長p=165(mm)、高さh=20(mm)の従来構造を前提とした経験値では、冷間(20℃)成形による伸び率は13%である。このことより、温間(250℃)成形でアルミニウム合金の板材をフードインナパネルに適用すると、計算上、伸び率は22.3%(=13%×(60%/35%))になる。また、波長p=165(mm)としたときに伸び率が22.3%となるような高さhが31.3(mm)であるので(図10参照)、温間(250℃)成形によれば、波長pに対して高さhは、h/p=(31.3/165)の関係が成立する設定が可能である。
なお、本実施形態では、高さhは、波長p=70mmとした場合における冷間(20℃)成形の限界であるh=8.5mmに設定したが、本発明ではない参考例として、例えば、波長p=88mmとし、高さhを、波長p=88mmとした場合における温間(250℃)成形の限界であるh=16.7mm程度に設定してもよい。この場合、例えば、図3に示される平坦部23の幅寸法122Aを、30.1mmに設定することで、波状部20の波形形状の断面において、複数のビード22(凸部)のうち両端以外の任意のビード22に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード22の頂部22A同士の間の幅寸法25が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタCの外径D(165mm)よりも小さく設定してもよい。また、本発明ではない参考例として、波長p=82.5mm、高さh=11.5mmに設定すると共に、平坦部23の幅寸法122Aを20mmに設定してもよい。
(作用・効果)
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
図3に示されるように、本実施形態に係る車両用フード構造では、フードインナパネル18に形成された波状部20は、フードアウタパネル16側に凸形状とされかつ頂部22Aが平坦状とされたビード22と、フードアウタパネル16側に凹形状とされた凹部24と、が交互に設けられて波形形状となっている。このため、フードインナパネル18は、剛性が比較的高く、その弾性変形等に要するエネルギーを吸収する。
ここで、フードインナパネル18における波状部20の波形形状の断面において、複数のビード22(凸部)のうち両端以外の任意のビード22に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード22の頂部22A同士の間の幅寸法25が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタC(衝突体)の外径D(直径165mm)よりも小さく設定されている。このため、フードインナパネル18によるフードアウタパネル16の支持間隔が狭くなる(換言すれば、梁に相当する部分の長さが短い)ので、フードアウタパネル16の剛性を確保しやすく、フードアウタパネル16の剛性が上がると、フードアウタパネル16による衝突初期のエネルギー吸収量も大きくなる。
また、図5Aに示されるように、衝突体である頭部インパクタCがフードインナパネル18の頂部22A間の上方側でフードアウタパネル16に衝突した場合、図5Bに示されるように、頭部インパクタCは、フードアウタパネル16を撓み変形させながら凹部24に入り込むように変位し、フードアウタパネル16が撓み始めてから比較的早い段階で、フードアウタパネル16を介してフードインナパネル18に接触して支持される。これにより、衝突初期のエネルギー吸収におけるフードインナパネル18の寄与度が高まる。
さらに、例えば、図6Aに示される頭部インパクタCがフードインナパネル18の単一の頂部22Aの上方側でフードアウタパネル16に衝突した場合であっても、エネルギーを効果的に吸収できる。すなわち、そのような場合には、図6Bに示されるように、まず、フードアウタパネル16及びフードインナパネル18の当該単一の頂部22Aが頭部インパクタCによって押されて変位する。その後、図6Cに示されるように、少なくとも衝突後期には頭部インパクタCがフードアウタパネル16を介して複数の頂部22Aに接触して支持される。これにより、単一のビード22が撓む時間が短くなってビード22の断面変形が抑えられ、衝突後期のエネルギー吸収量を大きくすることができる。
また、本実施形態に係る車両用フード構造では、ビード22の頂部22Aには平坦部が形成されているので、ビード22の頂部22Aには平坦部が形成されていない場合に比べてフードインナパネル18の断面係数を上げられる。このため、フードアウタパネル16を介して頭部インパクタCがフードインナパネル18の上方側に衝突した場合、フードインナパネル18によるエネルギー吸収量が大きくなる。
また、本実施形態に係る車両用フード構造では、図3に示される波状部20における波形形状の波長pが、70mmに設定されているので、波状部20は、波形形状の波長pが短く設定されつつ、プレス成形によって波形形状の高さhも8.5mm確保でき(図10参照)、剛性の一層の向上が可能となる。ここで、波状部20の剛性が確保されることで、波状部20に支持されるフードアウタパネル16の剛性を高くすることができ、フードインナパネル18のエネルギー吸収への寄与が早まることと相まって、頭部インパクタCの衝突初期から大きなエネルギー吸収が成される。また、波状部20の剛性が確保されることで、フードインナパネル18の断面変形が生じ難くなり、頭部インパクタCの衝突後期にも大きなエネルギー吸収が成される。これらにより、フード14による歩行者保護性能が一層向上する。
また、図2Aに示されるように、ビード22は、フード前後方向に対して平行な方向に沿って形成されているので、フードインナパネル18における中央領域18Eは、フード前後方向における剛性が高くなる。これにより、頭部インパクタC(図2B参照)の衝突に対するフードインナパネル18の剛性が高められ、フードインナパネル18によるエネルギー吸収量が大きくなる。
また、図2Bに示されるように、フードインナパネル18の波状部20は、フード14が覆うエンジンルーム12の内部の剛体物12Aと対面する位置に形成されているので、フードインナパネル18は剛体物12Aの車両上方側の部位における剛性が高められている。このため、頭部インパクタCが剛体物12Aの車両上方側でフード14に衝突した場合には、波状部20によって衝撃エネルギーが吸収されるので、頭部インパクタCの侵入量が抑えられる。
以下、上記効果を裏付けるCAE解析結果について説明する。
図7は、本実施形態に係る車両用フード構造及び対比構造のG−S線図、すなわち、頭部インパクタがフードに衝突した際の頭部インパクタの発生減速度GとストロークSとの関係を示すグラフである。図7の実線は、本実施形態に係る車両用フード構造のG−S線図を示し、図7の点線は、対比構造のG−S線図を示す。対比構造は、フードインナパネルの中央領域がサイン曲線の波形形状に形成されかつその波長が165mmに設定されている。
図7に示されるように、本実施形態に係る車両用フード構造は、衝突初期(領域A)でも、衝突後期でエネルギー吸収量が維持される時期(領域B)でも、前述した作用によって対比構造よりも発生減速度が大きく、換言すれば、エネルギー吸収量が大きくなっている。その結果、本実施形態に係る車両用フード構造では対比構造よりもストロークが短くなり、フードインナパネルとエンジンルーム内の剛体物との隙間を短く設定することができる。
一方、図8は、本実施形態に係る車両用フード構造及び対比構造に係るフード(中央領域)の種々のポイントに頭部インパクタを衝突させた場合のHIC値(頭部障害基準値)及び侵入量を示すグラフであり、縦軸はHIC値を示し、横軸はフードインナの侵入量(ストローク)S(mm)を示している。すなわち、このグラフ中では、より下側にプロットされた結果ほど好ましく、より左側にプロットされた結果ほど好ましい。
グラフ中央における点線Lよりも右側は、フードにおける所定位置よりも後方側のエリア(大人エリア)に対して頭部インパクタを衝突させた場合であり、グラフ中央における点線Lよりも左側は、フードにおける所定位置よりも前方側のエリア(子供エリア)に対して頭部インパクタを衝突させた場合である。また、図8の塗り潰した四角形は、本実施形態に係る車両用フード構造の結果を示し、図8の白抜きの四角形は、対比構造の結果を示す。対比構造は、図7に結果を示した対比構造と同様の構造である。図8に示されるように、本実施形態に係る車両用フード構造は、頭部インパクタによってフードのどこを(大人エリア及び子供エリアのいずれを)打撃しても対比構造よりも良好な結果が得られた。
以上説明したように、本実施形態に係る車両用フード構造によれば、図3に示される衝突体である頭部インパクタCの衝突時におけるエネルギー吸収性能を向上させることができる。その結果として、フード14とエンジンルーム12の内部の剛体物12Aとの間の隙間を小さくすることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る車両用フード構造について、図11A〜図13を用いて説明する。図11Aには、本発明の第2の実施形態に係る車両用フード構造におけるフードインナパネル18の一部が斜視図にて示されている。この図に示されるように、本実施形態では、凹部24の底部24Aに脆弱部としての長孔26(広義には「貫通孔」として把握される要素である。)が貫通形成されている点で、第1の実施形態に係る車両用フード構造とは異なる。他の構成は、第1の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第1の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
図11Aに示されるように、長孔26は、底部24Aの延在方向(波ピッチ方向に直交する方向)を長手方向としており、長手方向の両端側は半円状に形成されている。また、本実施形態では、一例として、長孔26の長手方向の寸法が60mm、長孔26の長手方向に直交する方向の寸法が10mmに設定されている。また、長孔26は、底部24Aにおいてその下方側に配置されるパワーユニット等の剛体物12A(図12A参照)までの隙間が短い部位に主として形成されている。
(作用・効果)
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、図12Aには、フード14に頭部インパクタCが衝突した状態が示されており、衝突初期(衝突直後)の状態が二点鎖線で示されると共に、衝突荷重によってフード14がある程度撓んだ状態が実線で示されている。また、図12Bには、図12Aの実線で示される状態からフード14がさらに撓んでフードインナパネル18がエンジンルーム12の内部の剛体物12Aと当接した状態(底付いた状態)が示されている。
図12Aに示される頭部インパクタCがフードアウタパネル16に衝突した場合、図11Bに示されるように、波状部20は車両下方側に撓むように(沈むように)変形する。このため、図12Aに示される波状部20の断面上部(矢印20Xの区間参照)には、波状部20の断面崩れを誘発する圧縮荷重が発生する。ここで、仮に、波状部20に断面崩れが発生すると、フードインナパネル18の剛性が低下して、フード14が剛体物12Aに底付くまでのエネルギー吸収効率が低下してしまう。
しかしながら、本実施形態では、長孔26は、凹部24の底部24Aに形成されているので、エネルギー損失(エネルギー吸収効率の低下)が小さく抑えられる。このため、図12Aに示されるように、衝突初期からフード14が剛体物12Aに底付く前までの間においては、フードインナパネル18の断面形状における顕著な変形が抑えられる。
また、図12Bに示されるように、その後、フード14が剛体物12Aに底付いた場合、フードインナパネル18の波状部20において底部24Aから立ち上がる部位(区間a)は、断面内に倒れ込もうとし、底部24A(区間b)は断面線長の余りを吸収するべく車両上方に撓もうとする。ここで、従来構造に比べて波長p(波ピッチ)が短く設定されて底部24A(区間b)の幅寸法が短く設定されていると、底部24A(区間b)が従来構造に比べて車両上方側に撓み難くなることによって波状部20が潰れ難くなる可能性がある。
しかしながら、本実施形態では、波状部20の底部24Aに長孔26が形成されて底部24Aが弱体化されているので、フード14の底付き後に波状部20の縦壁部分(区間a参照)が倒れ込むように変形しても凹部24の底部24Aが浮き上がるように変形することによって断面線長の余りが吸収され、波状部20が良好に潰れる(良好な変形モードの実現)。
すなわち、底部24Aに長孔26(図11A参照)が形成されることで、フード14が剛体物12Aに底付くまでのエネルギー損失を最小にでき、かつ、フード14の底付き時には波状部20の十分な断面潰れを実現することができる。また、長孔26は、底部24Aにおいて剛体物12Aまでの隙間が短い部位に主として形成されているので、上記効果が十分に発揮される。
以下、上記効果を裏付けるCAE解析結果について説明する。図13には、歩行者保護性能に関するCAE結果が示されている。図13は、本実施形態に係る車両用フード構造及び本実施形態の長孔(26)が形成されない対比構造のG−S線図、すなわち、頭部インパクタがフードに衝突した際の頭部インパクタの発生減速度GとストロークSとの関係を示すグラフである。図13の太線は、本実施形態に係る車両用フード構造のG−S線図を示し、図13の細線は、対比構造のG−S線図を示す。図13に示されるように、本実施形態に係る車両用フード構造によれば、フードが剛体物に底付きした際の荷重を低減(矢印Y参照)することができることが分かる。
なお、図11Aに示される長孔26の形状は、長方形等の他の形状であってもよい。また、底部24Aに形成される脆弱部は、長孔26に代えて、円孔や局部的な薄板部(他の部位に比べて肉厚が薄く設定された薄肉部)等のような他の脆弱部であってもよい。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る車両用フード構造について、図14を用いて説明する。図14には、本発明の第3の実施形態に係るフードアウタパネル16(想像線参照)等を透視した状態のフード30が平面図にて示されている。この図に示されるように、フード30は、フードインナパネル32の複数の凸部としてのビード36がフード前後方向に対して斜め方向に沿って形成されている点で、第1の実施形態に係るフード14(図2A参照)とは異なる。他の構成は、第1の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第1の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
図14に示されるフードインナパネル32は、フードアウタパネル16側に凸形状とされたビード36と、フードアウタパネル16側に凹形状とされた凹部38と、が交互に設けられて波形形状とされた波状部34が中央領域18Eに形成されている。波状部34の波形形状は、波状部20(図3参照)の波形形状と同様の断面形状とされている。すなわち、ビード36の頂部36Aに平坦状の平坦部37が形成され、底部38Aに湾曲部が形成されると共に、頂部36Aと底部38Aとが傾斜部で繋がっている。また、ビード36は、フード平面視でフード後方側が開いたV字形状に形成されている。
また、第1の実施形態と同様に、フードインナパネル32における波状部34の波形形状の断面(図示省略)において、複数のビード36(凸部)のうち両端以外の任意のビード36に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード36の頂部36A同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタC(図3参照)の外径(直径165mm)よりも小さく設定されている。換言すれば、波状部20の波形形状の断面(図示省略)において任意の平坦部37及び当該平坦部37の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部(凹部38の開口部)の三者の幅寸法の和が頭部インパクタC(図3参照)の外径(165mm)よりも小さく設定されている。以上のような構成によっても、前述した第1の実施形態とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
なお、本実施形態では、ビード36は、フード平面視でフード後方側が開いたV字形状に形成されているが、凸部としてのビードは、フード平面視でフード前方側が開いたV字形状に形成されたビードであってもよい。また、凸部としてのビードは、フード平面視でフード右斜め後方へ向けて又はフード左斜め後方へ向けて形成されたビード(フード幅方向中央部の両側に設けられて左右対称に形成されたビードを含む)であってもよい。また、フードインナパネルには、フード前後方向に対して平行な方向に沿って形成されたビードと、フード前後方向に対して斜め方向に沿って形成されたビードとが混在していてもよい。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態に係る車両用フード構造について、図15を用いて説明する。図15には、本発明の第4の実施形態に係るフードアウタパネル16(想像線参照)等を透視した状態のフード40が平面図にて示されている。この図に示されるように、フード40は、フードインナパネル42の凸部としてのビード46がフード平面視の中央部側を中心として同心円状に形成されている点で、第1の実施形態に係るフード14(図2A参照)とは異なる。他の構成は、第1の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第1の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
図15に示されるフードインナパネル42は、フードアウタパネル16側に凸形状とされたビード46と、フードアウタパネル16側に凹形状とされた凹部48と、が交互に設けられて波形形状とされた波状部44が中央領域18Eに形成されている。波状部44の波形形状は、波状部20(図3参照)の波形形状と同様の断面形状とされている。すなわち、ビード46の頂部46Aに平坦状の平坦部47が形成され、底部48Aに湾曲部が形成されると共に、頂部46Aと底部48Aとが傾斜部で繋がっている。
また、第1の実施形態と同様に、フードインナパネル42における波状部44の波形形状の断面(図示省略)において、複数のビード46(凸部)のうち両端以外の任意のビード46に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード46の頂部46A同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタC(図3参照)の外径(直径165mm)よりも小さく設定されている。換言すれば、波状部44の波形形状の断面(図示省略)において任意の平坦部47及び当該平坦部47の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部(凹部48の開口部)の三者の幅寸法の和が頭部インパクタC(図3参照)の外径(165mm)よりも小さく設定されている。以上のような構成によっても、前述した第1の実施形態とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態に係る車両用フード構造について、図16を用いて説明する。図16には、本発明の第5の実施形態に係るフードアウタパネル16(想像線参照)等を透視した状態のフード50が平面図にて示されている。この図に示されるように、フード50は、フードインナパネル52の凸部としてのビード56がフード平面視の中央部側から放射状に形成されている点で、第1の実施形態に係るフード14(図2A参照)とは異なる。他の構成は、第1の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第1の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
図16に示されるフードインナパネル52は、フードアウタパネル16側に凸形状とされたビード56と、フードアウタパネル16側に凹形状とされた凹部58と、が交互に設けられて波形形状とされた波状部54が中央領域18Eに形成されている。波状部54の波形形状は、波状部20(図3参照)の波形形状と同様の断面形状とされている。すなわち、ビード56の頂部56Aに平坦状の平坦部57が形成され、底部58Aに湾曲部が形成されると共に、頂部56Aと底部58Aとが傾斜部で繋がっている。
また、第1の実施形態と同様に、フードインナパネル52における波状部54の波形形状の断面(図示省略)において、複数のビード56(凸部)のうち両端以外の任意のビード56に対してその両側に隣接してそれぞれ形成されたビード56の頂部56A同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタC(図3参照)の外径(直径165mm)よりも小さく設定されている。換言すれば、波状部54の波形形状の断面(図示省略)において任意の平坦部57及び当該平坦部57の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部(凹部58の開口部)の三者の幅寸法の和が頭部インパクタC(図3参照)の外径(165mm)よりも小さく設定されている。以上のような構成によっても、前述した第1の実施形態とほぼ同様の作用及び効果が得られる。
[実施形態の補足説明]
なお、波状部(20、34、44、54)は、フード(14、30、40、50)が覆うエンジンルーム(12)の内部の剛体物(12A)と対面する位置に当該波状部(20、34、44、54)の全部が形成されていてもよいし、当該波状部(20、34、44、54)の一部が剛体物(12A)と対面する位置に形成されていてもよい。
また、平坦部(23、37、47、57)を構成する面は水平面等の完全な平面に限定されず、フードアウタパネル(16)の裏面(16A)を支える機能を有する実質的に平坦状の面であればよい。なお、フードアウタパネル(16)は、一般に全体としてフード上方側へ凸状に膨らんでなだらかに湾曲している場合が多く、また部分的にフード下方側へ凹むようになだらかに湾曲している場合もあるので、平坦部(23、37、47、57)を構成する面は、実質的に平坦状といえる面でかつフードアウタパネル(16)の裏面(16A)の曲面形状に沿って僅かに湾曲された面に設定されるのが好ましい。

Claims (10)

  1. フードの外板を構成するフードアウタパネルと、
    前記フードアウタパネルに対してフード下方側に配置されると共に前記フードアウタパネルに結合され、フードの内板を構成するフードインナパネルと、
    を有し、前記フードインナパネルは、JIS規格による6000系のアルミニウム合金板で形成されて板厚が0.9mmに設定されると共に20℃で冷間成形されたものであり、かつ、前記フードアウタパネル側に凸形状とされた凸部と、前記フードアウタパネル側に凹形状とされた凹部と、が交互に設けられて波形形状とされた波状部が形成されており、前記波状部の波形形状の高さが、20℃で冷間成形をした場合の成形限界の寸法に設定され、
    前記波形形状の断面において複数の前記凸部のうち両端以外の任意の凸部に対してその両側に隣接してそれぞれ形成された凸部の頂部同士の間の幅寸法が、歩行者頭部を模擬した頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定され、
    前記波状部における波形形状の波長pが、70mm≦p≦88mmに設定されている車両用フード構造。
  2. 前記凸部の頂部には平坦部が形成され、前記波形形状の断面において前記平坦部及び当該平坦部の両側に連続してそれぞれ形成された両側の凹部開口部の三者の幅寸法の和が前記頭部インパクタの外径(165mm)よりも小さく設定されている請求項1記載の車両用フード構造。
  3. 前記波状部における波形形状の波長pが、70mm≦p≦82.5mmに設定されている請求項1又は請求項2に記載の車両用フード構造。
  4. 前記凹部の底部に脆弱部が形成されている請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  5. 前記凸部は、フード前後方向に対して、平行な方向又は斜め方向に沿って形成されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  6. 前記凸部は、フード平面視の中央部側を中心として同心円状に又は前記中央部側から放射状に形成されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  7. 前記波状部の少なくとも一部は、前記フードが覆うエンジンルームの内部の剛体物と対面する位置に形成されている請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  8. 前記凹部の底部が湾曲状に形成されている請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  9. 前記凹部の底部には、前記底部の延在方向を長手方向とする長孔が貫通形成されている請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の車両用フード構造。
  10. 前記長孔は、前記底部において前記フードが覆うエンジンルームの内部の剛体物と対面する位置でかつ前記剛体物までの隙間が他部位よりも短い部位に主として形成されている請求項記載の車両用フード構造。
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