自動車のエンジンフード補強部材
【課題】歩行者保護評価試験においてインパクターがエンジンフードの後方に衝突した場合において、衝突初期に高い初期加速度を発生させ、インパクターの持つ初期エネルギーの大部分を吸収することにより、インパクターストロークを小さくし、且つ頭部障害値（ＨＩＣ）も小さくする自動車のエンジンフード後端部の補強部材を提供する。
【解決手段】自動車のエンジンフード補強部材は、前記エンジンフード１０の後端部においてアウターパネル１１及びインナーパネル１２の間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、前記インナーパネル１２側に沿った下側フランジ部と下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と上側縦壁部とからなり、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において点接合されており、かつ、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられる。
【解決手段】自動車のエンジンフード補強部材は、前記エンジンフード１０の後端部においてアウターパネル１１及びインナーパネル１２の間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、前記インナーパネル１２側に沿った下側フランジ部と下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と上側縦壁部とからなり、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において点接合されており、かつ、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンフードの補強部材に関し、特に、歩行者頭部がエンジンフード後端へ衝突した際の歩行者保護に好適に対応する自動車のエンジンフードの補強部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジンフードは、アウターパネルと、このアウターパネルの補強部材として、アウターパネルの内面側に重ね合わされるようにして設けられ、エンジンフードの骨格を形成してエンジンフードの剛性を確保するインナーパネルとから構成されている。
【０００３】
一方、近年、自動車が歩行者と衝突した際に、歩行者の頭部がエンジンフードに衝突することが少なくなく、これが致命傷になる恐れがあることが認められており、交通事故時における歩行者保護が強く要請されている。そのような問題に対処すべく、特許文献１においては、アウターパネルとインナーパネルとが空間を介した閉断面構造をとって結合されたパネル構造体であって、インナーパネルを、エンジンフードの内面側全面にわたって複数本の波形ビードが略平行に設けられた波形形状を呈するように構成したエンジンフードが、開示されている。このようなエンジンフードによれば、エンジンフードへの衝突位置によらず、均一で優れた頭部衝突耐性を実現でき、且つ張り剛性等も高剛性化することができるとされている。
【０００４】
また、特許文献２においては、フードの車両後方側部分のアウターパネルとインナーパネルとの間に車幅方向に延びた衝撃吸収部材を備えることにより、フードの車両後方側部分に歩行者が衝突した場合においても、衝撃を充分に低減させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０６／０５９７２４号公報
【特許文献２】特開２００９-１８９２２４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１におけるエンジンフードにおいては、その後端部における歩行者保護特性は明らかではない。また、上記特許文献２における衝撃吸収部材においては、初期加速度が高くなり、衝突後半の加速度を低くすることが可能であるものの、初期加速度の上昇量には限界がある。そのため、従来のエンジンフードと比較し、大幅な歩行者保護特性の向上は見込めないのである。
【０００７】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、歩行者保護評価試験においてインパクターがエンジンフードの後方に衝突した場合において、衝突初期に高い初期加速度を発生させ、インパクターの持つ初期エネルギーの大部分を吸収することにより、インパクターストロークを小さくし、且つ頭部障害値（ＨＩＣ）も小さくする自動車のエンジンフード後端部の補強部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明は、そのような課題を解決すべく、自動車のエンジンフードの構造についてシミュレーションによる検討を鋭意重ねた結果として為されたものであって、その要旨とするところは、アウターパネルとインナーパネルとからなる自動車のエンジンフードの後端部において、アウターパネルとインナーパネルとの隙間に配設される補強部材の断面形状及び構造等を明らかにすることである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、アウターパネル及びインナーパネルからなる自動車のエンジンフードの補強部材であって、該補強部材は、金属製であり、前記エンジンフードの後端部において前記アウターパネル及び前記インナーパネルの間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、前記インナーパネル側に沿った下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなり、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において、前記車幅方向における複数の所定の位置において点接合されており、かつ、接合された前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられることを特徴とする
【００１０】
請求項２に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、請求項１において、前記接合された間隔は車幅方向において５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、前記補強部材はアルミニウム合金製であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、板厚が０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記特徴を有する自動車のエンジンフード補強部材を、エンジンフードのアウターパネルとインナーパネルとの隙間の後端部に配設することにより、頭部を模擬したインパクターのエンジンフード後端部への衝突初期に、エンジンフード後端部が抗力を持つことによって初期加速度が充分高くなり、インパクターの持つエネルギーの大部分を衝突初期に吸収することが可能である。その結果、フードが潰れきった後、エンジンフードのインナーパネルがその下に位置するカウル、カウルカバー、ワイパー等と接触して、加速度が再上昇する現象を抑制することが可能となる。したがって、良好な歩行者保護特性を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明による補強部材の長手方向の部分斜視図である。
【図２】図２は本発明による補強部材が配設されたエンジンフードの後端部断面を示す説明図である。
【図３】図３は従来のエンジンフードの後端部断面を示す説明図である。
【図４】図４は本発明による補強部材が配設されたエンジンフードと従来のエンジンフードとにおける歩行者保護特性（変位-加速度線図）の比較を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
先ず、エンジンフード後端部におけるアウターパネルとインナーパネルとの隙間に補強部材を配設する理由は、次の通りである。
歩行者保護において、衝突時に頭部が衝突する部位の衝撃吸収性能を向上させるため、すなわち他部品への二次衝突による加速度の急激な上昇を抑制するためには、１）当該部の初期慣性マスを大きくすること、２）当該部の剛性を向上させることが、最も効果的である。エンジンフード後端部においては、補強部材を設けることにより、上記１）と２）の効果を得ることができる。
【００１６】
次に、該補強部材の縦壁部をインパクターの衝突方向に対して略平行に配設する理由は、次の通りである。
インパクターがアウターパネルに衝突した際、補強部材の縦壁部でエネルギーを吸収することになる。そのためには、補強部材の縦壁部がインパクターの衝突に対し、抗力を持つことが必要である。補強部材の縦壁部の肉厚が同じ場合、インパクターの衝突方向に対して縦壁部が平行に近いほど高い抗力が発生し、初期加速度が高くなる。より好ましくは、縦壁部の向きがインパクターの衝突角度に対して±１５°以内であることである。縦壁部の向きがインパクターの衝突角度に対して±１５°より大きい場合、インパクターの衝突に対して縦壁部が低い抗力で変形し、大きな初期加速度を得ることができない。
【００１７】
また、該補強部材を２分割構造とする理由は、次の通りである。
１）該補強部材を車両前後方向で切断した場合、その断面形状がＺ形状に類似していることが特徴である。その場合、１部品で補強部材を構成するためには、複雑な加工が必要である。そのため、２部品を別々にプレスし、個々を接合した方が低コストで製造することができる。
２）該補強部材にインパクターが衝突した際、インパクターに対して該補強部材の縦壁部の向きが略平行であることから、初期加速度を大きくすることが可能である。一方、縦壁部に想定された以上の抗力が負荷された段階でも座屈しない場合、加速度が大きくなりすぎ、歩行者保護特性は悪化するが、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とをスポット接合することで縦壁部を構成しているため、想定された以上の抗力が負荷された場合、スポット接合部が破断し、加速度が大きくなりすぎることを抑制することが可能となる。
【００１８】
更に、接合部の間隔を５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とする理由は、次の通りである。
歩行者保護評価においては、インパクターが車幅方向でどの位置に衝突するかは未定である。ここで、インパクターの直径はφ１６５ｍｍである。前記スポット接合による接合部の間隔を５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることにより、インパクターが車幅方向のどこに衝突しても、スポット接合部にバランスよく負荷がかかり、ある一定の抗力でスポット部を破断させることが可能である。
【００１９】
該補強部材は、上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなる上側部材、及び下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材を、それぞれプレス成形したのち、両者の縦壁部の向きが一致し、かつ、両者の先端部が所定長だけ重なるような状態において、点接合を施すことにより製造することができる。前記所定の角度は、更に好ましくは３０°以上９０°以下である。該角度が３０°未満の場合や９０°を超える場合は、歩行者頭部保護性能試験において、インパクタの衝突方向と該補強部材の上下縦壁部とが略平行になりにくく、したがって、衝突時の衝撃を十分吸収できなくなるためである。
点接合の方法としては、いずれも公知の抵抗スポット溶接、摩擦攪拌スポット接合あるいはメカニカルクリンチング等を例示することができる。
【００２０】
該補強部材は金属製であるが、アルミニウム合金製であることが好ましく、その場合、３０００系、５０００系あるいは６０００系のアルミニウム合金板が好適に用いられる。また、鋼板の場合、自動車用鋼板が好適に用いられる。
該補強部材の板厚は、アルミニウム合金板の場合、０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．９ｍｍ未満の場合、インパクターの衝突に対する抗力と慣性マスが低くなるため、充分な初期のエネルギー吸収量を得ることができない。該補強部材の板厚が１．４ｍｍより厚い場合、インパクターの衝突に対する抗力が大きくなりすぎ、良好な歩行者保護特性（頭部障害値）を達成することができない。
【００２１】
なお、エンジンフードを構成するアウターパネル及びインナーパネルの板厚は次の通りである。アウターパネル及びインナーパネルの材料がアルミニウム合金板の場合、アウターパネルの板厚は０．７５ｍｍ以上１．１０ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．７５ｍｍ未満の場合、アウターパネルの張り剛性が弱くなる。また、板厚が１．１０ｍｍより厚い場合、外周部のヘム曲げで割れが発生する恐れがあり、質量も大きくなることからアルミニウム合金板を使用するメリットが少なくなる。また、インナーパネルの板厚は０．６５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．６５ｍｍ未満の場合、アウターパネルを補強する効果が低く、エンジンフードとしてねじれ剛性が低くなることが問題となる。また、板厚が１．００ｍｍより厚い場合、アウターパネルとの接合のために施されるヘム加工においてヘム割れの発生が懸念され、また、質量が大きくなることからアルミニウム合金板を使用するメリットが少なくなる。
【００２２】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例１】
【００２３】
以下に、本発明の代表的な実施例の一つを示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００２４】
図１に、本発明による補強部材の長手方向の部分斜視図を示す。補強部材１は、アウターパネル側に沿う上側フランジ部２ａと該上側フランジ部２ａとのなす角度αが６５°となるように繋がる上側縦壁部２ｂとからなる上側部材２と、インナーパネル側に沿う下側フランジ部３ａと該下側フランジ部３ａとのなす角度βが６５°となるように繋がる下側縦壁部３bとからなる下側部材３とからなり、前記上側縦壁部２ｂと前記下側縦壁部３ｂとは、それぞれの先端部近傍において、間隔を５０ｍｍとする点接合部４において抵抗スポット溶接によって接合されている。また、上側フランジ部２ａには、アウターパネルの内面側と接着剤によって接合するため、間隔を７５ｍｍとする接着剤を塗布するための台座５が設けられている。
一方、下側フランジ部３ａにはインナーパネルと抵抗スポット溶接、摩擦攪拌スポット接合あるいはメカニカルクリンチング等により接合するため、間隔を６０ｍｍとする点接合部６が設けられている。
該補強部材は、エンジンフードの後端部においてアウターパネル及びインナーパネルの間に、上側縦壁部２ｂ及び下側縦壁部３ｂの向きが、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行になるようにして、車幅方向の略全幅に延びて設けられるのである。なお、前記頭部インパクターの衝突方向とは、歩行者頭部保護性能試験における衝撃角度と同意であり、本例の補強部材は、セダンのエンジンフード(ボンネット)に適用するものである。
【００２５】
市販のＦＥＭ解析ソフトにより、シミュレーションを実行するために、先ず、エンジンフードのインナーパネルとアウターパネルをメッシュモデル化した。その際、アウターパネル、インナーパネル、および補強部材にはアルミニウム合金板（ＡＡ６００９相当、調質Ｔ４）が使用されることを想定し、より実体のエンジンフードに近い条件にてシミュレーションを実施する目的から、塗装焼付処理後の材料特性を解析モデルに入力した。そのようなメッシュモデル化されたエンジンフードに対して、同様にメッシュモデルによるインパクターを衝突させるシミュレーションを行なった。その際、解析条件として、ＪＮＣＡＰ（Ｊａｐａｎ
Ｎｅｗ Ｃａｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ）における子供用頭部の衝突条件に即した条件を入力した。具体的には、質量：３．５ｋｇ、外径：１６５ｍｍのインパクターを使用し、該インパクターを、速度：３５ｋｍ／ｈ、衝突角度：６５°で、エンジンフードの後端部に衝突させた。
【００２６】
ここで、従来品（後端部に補強部材が無いエンジンフード）のエンジンフード後端部にインパクターが衝突した場合の現象を説明する。
まず、インパクターがエンジンフードのアウターパネルに衝突し、エンジンフードの変形が開始する。この時点ではアウターパネルからの慣性マスとアウターパネルの剛性によってインパクターが減速する。エンジンフードの後端部への衝突の場合は、エンジンフードの変形範囲が狭く慣性マスが小さいこと、アウターパネルのみでインパクターの衝撃を受け止めることから、インパクターの初期加速度は非常に低い。その後、ある一定の値までインパクターが進入することでアウターパネルが潰れ切り、インナーパネルがその直下の他部品に接触する。
【００２７】
前述のように、エンジンフード後端部にインパクターが衝突した場合、初期のエネルギー吸収量が少なく、インナーパネルとその直下の他部品（＝カウル、カウルルーバー、ワイパー等）と衝突した際、最終段階の加速度上昇が大きくなることから歩行者保護特性が悪化する（頭部障害値が大きくなる）。二次衝突を考慮するためシミュレーションにおいても、他部品を剛体としてメッシュモデル化し、解析モデルに織り込んだ。インナーパネルとその直下の部品との距離は車種により異なる。ここでは、インナーパネルから１０ｍｍ離れた位置に剛体を設置し、シミュレーションを実施した。
【００２８】
本発明の実施例として、図２に示すエンジンフードについて歩行者保護特性を評価した。図２のエンジンフードは、後端部に図１に示す補強部材が配設され、該補強部材の上側フランジ部がエンジンフードのアウターパネルの内面側と接着剤５ａによって接合され、一方、下側フランジ部がエンジンフードのインナーパネルと抵抗スポット溶接によって接合されている。また、従来技術である比較例として、図３に示すような、その後端部に補強部材がないモデルについても歩行者保護特性を評価した。
なお、エンジンフードについては、特定の車種を対象としたものではなく、簡易的な形状である。したがって、本発明の実施例と従来技術である比較例の頭部障害値の絶対値については、実際の車種のエンジンフード意匠によって異なってくる。ここでは、解析結果における加速度線図を相対的に比較し、実施例の優位性を説明する。
【００２９】
図３に示すように、エンジンフード後端部がアウターパネルとインナーパネルのみで構成されたエンジンフードを従来品とした。図２に示すように、アウターパネルとインナーパネルは従来品と同じ構成で、エンジンフード後端部におけるアウターパネルとインナーパネルとの隙間に、図１に示す本発明による補強部材を設けたエンジンフードを発明品とした。
シミュレーションモデルに入力した特性を以下に示す。
・アウターパネル、インナーパネル、補強部材ともに、６１１１-Ｔ４相当の材料特性を解析モデルに入力した。なお、この材料特性は、より実体のエンジンフードに近い条件にてシミュレーションを実施する目的から、塗装焼付処理後の特性に相当するものとした。
・アウターパネルの板厚を１．０ｍｍ、インナーパネルの板厚を０．９ｍｍ、補強部材の板厚を１．２ｍｍに設定した。
・補強部材に施す点接合の間隔を６０ｍｍに設定した。
【００３０】
前述のようにＪＮＣＡＰにおける条件にて、上記の従来品と発明品との歩行者保護特性を比較した。
従来品の場合は、発明品の場合と比較して初期の加速度が低く、アウターパネルが潰れきり、インナーパネルが変形を開始した。その後、設置した剛体にインナーパネルが接触し、加速度が急激に上昇した。このような線図の場合、一般的に歩行者保護特性の評価指標である頭部障害値が大きくなってしまう。
【００３１】
一方、発明品の場合は、従来品の場合と比較して初期の加速度が高くなった。そのため、アウターパネルが潰れきる段階でインパクターの初期エネルギーを全て吸収可能であった。加速度線図は初期に高いピークが発生し、その後が低下する傾向となった。このような線図の場合、一般的に歩行者保護特性の評価指標である頭部障害値は小さくなる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 補強部材
２ 上側部材
２ａ 上側フランジ部
２ｂ 上側縦壁部
３ 下側部材
３ａ 下側フランジ部
３ｂ 下側縦壁部
４ 点接合部
５ 接着剤を塗布する台座
５ａ アウターパネルと補強部材とを接合する接着剤
６ インナーパネルとの点接合部
１０ 本発明による補強部材を備えたエンジンフード
１１ アウターパネル
１２ インナーパネル
２０ 従来のエンジンフード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンフードの補強部材に関し、特に、歩行者頭部がエンジンフード後端へ衝突した際の歩行者保護に好適に対応する自動車のエンジンフードの補強部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジンフードは、アウターパネルと、このアウターパネルの補強部材として、アウターパネルの内面側に重ね合わされるようにして設けられ、エンジンフードの骨格を形成してエンジンフードの剛性を確保するインナーパネルとから構成されている。
【０００３】
一方、近年、自動車が歩行者と衝突した際に、歩行者の頭部がエンジンフードに衝突することが少なくなく、これが致命傷になる恐れがあることが認められており、交通事故時における歩行者保護が強く要請されている。そのような問題に対処すべく、特許文献１においては、アウターパネルとインナーパネルとが空間を介した閉断面構造をとって結合されたパネル構造体であって、インナーパネルを、エンジンフードの内面側全面にわたって複数本の波形ビードが略平行に設けられた波形形状を呈するように構成したエンジンフードが、開示されている。このようなエンジンフードによれば、エンジンフードへの衝突位置によらず、均一で優れた頭部衝突耐性を実現でき、且つ張り剛性等も高剛性化することができるとされている。
【０００４】
また、特許文献２においては、フードの車両後方側部分のアウターパネルとインナーパネルとの間に車幅方向に延びた衝撃吸収部材を備えることにより、フードの車両後方側部分に歩行者が衝突した場合においても、衝撃を充分に低減させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０６／０５９７２４号公報
【特許文献２】特開２００９-１８９２２４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１におけるエンジンフードにおいては、その後端部における歩行者保護特性は明らかではない。また、上記特許文献２における衝撃吸収部材においては、初期加速度が高くなり、衝突後半の加速度を低くすることが可能であるものの、初期加速度の上昇量には限界がある。そのため、従来のエンジンフードと比較し、大幅な歩行者保護特性の向上は見込めないのである。
【０００７】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、歩行者保護評価試験においてインパクターがエンジンフードの後方に衝突した場合において、衝突初期に高い初期加速度を発生させ、インパクターの持つ初期エネルギーの大部分を吸収することにより、インパクターストロークを小さくし、且つ頭部障害値（ＨＩＣ）も小さくする自動車のエンジンフード後端部の補強部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明は、そのような課題を解決すべく、自動車のエンジンフードの構造についてシミュレーションによる検討を鋭意重ねた結果として為されたものであって、その要旨とするところは、アウターパネルとインナーパネルとからなる自動車のエンジンフードの後端部において、アウターパネルとインナーパネルとの隙間に配設される補強部材の断面形状及び構造等を明らかにすることである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、アウターパネル及びインナーパネルからなる自動車のエンジンフードの補強部材であって、該補強部材は、金属製であり、前記エンジンフードの後端部において前記アウターパネル及び前記インナーパネルの間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、前記インナーパネル側に沿った下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなり、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において、前記車幅方向における複数の所定の位置において点接合されており、かつ、接合された前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられることを特徴とする
【００１０】
請求項２に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、請求項１において、前記接合された間隔は車幅方向において５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、前記補強部材はアルミニウム合金製であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の自動車のエンジンフード補強部材は、板厚が０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記特徴を有する自動車のエンジンフード補強部材を、エンジンフードのアウターパネルとインナーパネルとの隙間の後端部に配設することにより、頭部を模擬したインパクターのエンジンフード後端部への衝突初期に、エンジンフード後端部が抗力を持つことによって初期加速度が充分高くなり、インパクターの持つエネルギーの大部分を衝突初期に吸収することが可能である。その結果、フードが潰れきった後、エンジンフードのインナーパネルがその下に位置するカウル、カウルカバー、ワイパー等と接触して、加速度が再上昇する現象を抑制することが可能となる。したがって、良好な歩行者保護特性を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明による補強部材の長手方向の部分斜視図である。
【図２】図２は本発明による補強部材が配設されたエンジンフードの後端部断面を示す説明図である。
【図３】図３は従来のエンジンフードの後端部断面を示す説明図である。
【図４】図４は本発明による補強部材が配設されたエンジンフードと従来のエンジンフードとにおける歩行者保護特性（変位-加速度線図）の比較を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
先ず、エンジンフード後端部におけるアウターパネルとインナーパネルとの隙間に補強部材を配設する理由は、次の通りである。
歩行者保護において、衝突時に頭部が衝突する部位の衝撃吸収性能を向上させるため、すなわち他部品への二次衝突による加速度の急激な上昇を抑制するためには、１）当該部の初期慣性マスを大きくすること、２）当該部の剛性を向上させることが、最も効果的である。エンジンフード後端部においては、補強部材を設けることにより、上記１）と２）の効果を得ることができる。
【００１６】
次に、該補強部材の縦壁部をインパクターの衝突方向に対して略平行に配設する理由は、次の通りである。
インパクターがアウターパネルに衝突した際、補強部材の縦壁部でエネルギーを吸収することになる。そのためには、補強部材の縦壁部がインパクターの衝突に対し、抗力を持つことが必要である。補強部材の縦壁部の肉厚が同じ場合、インパクターの衝突方向に対して縦壁部が平行に近いほど高い抗力が発生し、初期加速度が高くなる。より好ましくは、縦壁部の向きがインパクターの衝突角度に対して±１５°以内であることである。縦壁部の向きがインパクターの衝突角度に対して±１５°より大きい場合、インパクターの衝突に対して縦壁部が低い抗力で変形し、大きな初期加速度を得ることができない。
【００１７】
また、該補強部材を２分割構造とする理由は、次の通りである。
１）該補強部材を車両前後方向で切断した場合、その断面形状がＺ形状に類似していることが特徴である。その場合、１部品で補強部材を構成するためには、複雑な加工が必要である。そのため、２部品を別々にプレスし、個々を接合した方が低コストで製造することができる。
２）該補強部材にインパクターが衝突した際、インパクターに対して該補強部材の縦壁部の向きが略平行であることから、初期加速度を大きくすることが可能である。一方、縦壁部に想定された以上の抗力が負荷された段階でも座屈しない場合、加速度が大きくなりすぎ、歩行者保護特性は悪化するが、前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とをスポット接合することで縦壁部を構成しているため、想定された以上の抗力が負荷された場合、スポット接合部が破断し、加速度が大きくなりすぎることを抑制することが可能となる。
【００１８】
更に、接合部の間隔を５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とする理由は、次の通りである。
歩行者保護評価においては、インパクターが車幅方向でどの位置に衝突するかは未定である。ここで、インパクターの直径はφ１６５ｍｍである。前記スポット接合による接合部の間隔を５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることにより、インパクターが車幅方向のどこに衝突しても、スポット接合部にバランスよく負荷がかかり、ある一定の抗力でスポット部を破断させることが可能である。
【００１９】
該補強部材は、上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなる上側部材、及び下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材を、それぞれプレス成形したのち、両者の縦壁部の向きが一致し、かつ、両者の先端部が所定長だけ重なるような状態において、点接合を施すことにより製造することができる。前記所定の角度は、更に好ましくは３０°以上９０°以下である。該角度が３０°未満の場合や９０°を超える場合は、歩行者頭部保護性能試験において、インパクタの衝突方向と該補強部材の上下縦壁部とが略平行になりにくく、したがって、衝突時の衝撃を十分吸収できなくなるためである。
点接合の方法としては、いずれも公知の抵抗スポット溶接、摩擦攪拌スポット接合あるいはメカニカルクリンチング等を例示することができる。
【００２０】
該補強部材は金属製であるが、アルミニウム合金製であることが好ましく、その場合、３０００系、５０００系あるいは６０００系のアルミニウム合金板が好適に用いられる。また、鋼板の場合、自動車用鋼板が好適に用いられる。
該補強部材の板厚は、アルミニウム合金板の場合、０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．９ｍｍ未満の場合、インパクターの衝突に対する抗力と慣性マスが低くなるため、充分な初期のエネルギー吸収量を得ることができない。該補強部材の板厚が１．４ｍｍより厚い場合、インパクターの衝突に対する抗力が大きくなりすぎ、良好な歩行者保護特性（頭部障害値）を達成することができない。
【００２１】
なお、エンジンフードを構成するアウターパネル及びインナーパネルの板厚は次の通りである。アウターパネル及びインナーパネルの材料がアルミニウム合金板の場合、アウターパネルの板厚は０．７５ｍｍ以上１．１０ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．７５ｍｍ未満の場合、アウターパネルの張り剛性が弱くなる。また、板厚が１．１０ｍｍより厚い場合、外周部のヘム曲げで割れが発生する恐れがあり、質量も大きくなることからアルミニウム合金板を使用するメリットが少なくなる。また、インナーパネルの板厚は０．６５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が好ましい。板厚が０．６５ｍｍ未満の場合、アウターパネルを補強する効果が低く、エンジンフードとしてねじれ剛性が低くなることが問題となる。また、板厚が１．００ｍｍより厚い場合、アウターパネルとの接合のために施されるヘム加工においてヘム割れの発生が懸念され、また、質量が大きくなることからアルミニウム合金板を使用するメリットが少なくなる。
【００２２】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例１】
【００２３】
以下に、本発明の代表的な実施例の一つを示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００２４】
図１に、本発明による補強部材の長手方向の部分斜視図を示す。補強部材１は、アウターパネル側に沿う上側フランジ部２ａと該上側フランジ部２ａとのなす角度αが６５°となるように繋がる上側縦壁部２ｂとからなる上側部材２と、インナーパネル側に沿う下側フランジ部３ａと該下側フランジ部３ａとのなす角度βが６５°となるように繋がる下側縦壁部３bとからなる下側部材３とからなり、前記上側縦壁部２ｂと前記下側縦壁部３ｂとは、それぞれの先端部近傍において、間隔を５０ｍｍとする点接合部４において抵抗スポット溶接によって接合されている。また、上側フランジ部２ａには、アウターパネルの内面側と接着剤によって接合するため、間隔を７５ｍｍとする接着剤を塗布するための台座５が設けられている。
一方、下側フランジ部３ａにはインナーパネルと抵抗スポット溶接、摩擦攪拌スポット接合あるいはメカニカルクリンチング等により接合するため、間隔を６０ｍｍとする点接合部６が設けられている。
該補強部材は、エンジンフードの後端部においてアウターパネル及びインナーパネルの間に、上側縦壁部２ｂ及び下側縦壁部３ｂの向きが、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行になるようにして、車幅方向の略全幅に延びて設けられるのである。なお、前記頭部インパクターの衝突方向とは、歩行者頭部保護性能試験における衝撃角度と同意であり、本例の補強部材は、セダンのエンジンフード(ボンネット)に適用するものである。
【００２５】
市販のＦＥＭ解析ソフトにより、シミュレーションを実行するために、先ず、エンジンフードのインナーパネルとアウターパネルをメッシュモデル化した。その際、アウターパネル、インナーパネル、および補強部材にはアルミニウム合金板（ＡＡ６００９相当、調質Ｔ４）が使用されることを想定し、より実体のエンジンフードに近い条件にてシミュレーションを実施する目的から、塗装焼付処理後の材料特性を解析モデルに入力した。そのようなメッシュモデル化されたエンジンフードに対して、同様にメッシュモデルによるインパクターを衝突させるシミュレーションを行なった。その際、解析条件として、ＪＮＣＡＰ（Ｊａｐａｎ
Ｎｅｗ Ｃａｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ）における子供用頭部の衝突条件に即した条件を入力した。具体的には、質量：３．５ｋｇ、外径：１６５ｍｍのインパクターを使用し、該インパクターを、速度：３５ｋｍ／ｈ、衝突角度：６５°で、エンジンフードの後端部に衝突させた。
【００２６】
ここで、従来品（後端部に補強部材が無いエンジンフード）のエンジンフード後端部にインパクターが衝突した場合の現象を説明する。
まず、インパクターがエンジンフードのアウターパネルに衝突し、エンジンフードの変形が開始する。この時点ではアウターパネルからの慣性マスとアウターパネルの剛性によってインパクターが減速する。エンジンフードの後端部への衝突の場合は、エンジンフードの変形範囲が狭く慣性マスが小さいこと、アウターパネルのみでインパクターの衝撃を受け止めることから、インパクターの初期加速度は非常に低い。その後、ある一定の値までインパクターが進入することでアウターパネルが潰れ切り、インナーパネルがその直下の他部品に接触する。
【００２７】
前述のように、エンジンフード後端部にインパクターが衝突した場合、初期のエネルギー吸収量が少なく、インナーパネルとその直下の他部品（＝カウル、カウルルーバー、ワイパー等）と衝突した際、最終段階の加速度上昇が大きくなることから歩行者保護特性が悪化する（頭部障害値が大きくなる）。二次衝突を考慮するためシミュレーションにおいても、他部品を剛体としてメッシュモデル化し、解析モデルに織り込んだ。インナーパネルとその直下の部品との距離は車種により異なる。ここでは、インナーパネルから１０ｍｍ離れた位置に剛体を設置し、シミュレーションを実施した。
【００２８】
本発明の実施例として、図２に示すエンジンフードについて歩行者保護特性を評価した。図２のエンジンフードは、後端部に図１に示す補強部材が配設され、該補強部材の上側フランジ部がエンジンフードのアウターパネルの内面側と接着剤５ａによって接合され、一方、下側フランジ部がエンジンフードのインナーパネルと抵抗スポット溶接によって接合されている。また、従来技術である比較例として、図３に示すような、その後端部に補強部材がないモデルについても歩行者保護特性を評価した。
なお、エンジンフードについては、特定の車種を対象としたものではなく、簡易的な形状である。したがって、本発明の実施例と従来技術である比較例の頭部障害値の絶対値については、実際の車種のエンジンフード意匠によって異なってくる。ここでは、解析結果における加速度線図を相対的に比較し、実施例の優位性を説明する。
【００２９】
図３に示すように、エンジンフード後端部がアウターパネルとインナーパネルのみで構成されたエンジンフードを従来品とした。図２に示すように、アウターパネルとインナーパネルは従来品と同じ構成で、エンジンフード後端部におけるアウターパネルとインナーパネルとの隙間に、図１に示す本発明による補強部材を設けたエンジンフードを発明品とした。
シミュレーションモデルに入力した特性を以下に示す。
・アウターパネル、インナーパネル、補強部材ともに、６１１１-Ｔ４相当の材料特性を解析モデルに入力した。なお、この材料特性は、より実体のエンジンフードに近い条件にてシミュレーションを実施する目的から、塗装焼付処理後の特性に相当するものとした。
・アウターパネルの板厚を１．０ｍｍ、インナーパネルの板厚を０．９ｍｍ、補強部材の板厚を１．２ｍｍに設定した。
・補強部材に施す点接合の間隔を６０ｍｍに設定した。
【００３０】
前述のようにＪＮＣＡＰにおける条件にて、上記の従来品と発明品との歩行者保護特性を比較した。
従来品の場合は、発明品の場合と比較して初期の加速度が低く、アウターパネルが潰れきり、インナーパネルが変形を開始した。その後、設置した剛体にインナーパネルが接触し、加速度が急激に上昇した。このような線図の場合、一般的に歩行者保護特性の評価指標である頭部障害値が大きくなってしまう。
【００３１】
一方、発明品の場合は、従来品の場合と比較して初期の加速度が高くなった。そのため、アウターパネルが潰れきる段階でインパクターの初期エネルギーを全て吸収可能であった。加速度線図は初期に高いピークが発生し、その後が低下する傾向となった。このような線図の場合、一般的に歩行者保護特性の評価指標である頭部障害値は小さくなる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 補強部材
２ 上側部材
２ａ 上側フランジ部
２ｂ 上側縦壁部
３ 下側部材
３ａ 下側フランジ部
３ｂ 下側縦壁部
４ 点接合部
５ 接着剤を塗布する台座
５ａ アウターパネルと補強部材とを接合する接着剤
６ インナーパネルとの点接合部
１０ 本発明による補強部材を備えたエンジンフード
１１ アウターパネル
１２ インナーパネル
２０ 従来のエンジンフード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターパネル及びインナーパネルからなる自動車のエンジンフードの補強部材であって、
該補強部材は、金属製であり、前記エンジンフードの後端部において前記アウターパネル及び前記インナーパネルの間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、
前記インナーパネル側に沿った下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなり、
前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において、前記車幅方向における複数の所定の位置において点接合されており、かつ、点接合された前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられることを特徴とする自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項２】
前記点接合された間隔は車幅方向において５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項３】
前記補強部材はアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項４】
前記補強部材は板厚が０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項１】
アウターパネル及びインナーパネルからなる自動車のエンジンフードの補強部材であって、
該補強部材は、金属製であり、前記エンジンフードの後端部において前記アウターパネル及び前記インナーパネルの間に車幅方向の略全幅に延びて設けられ、
前記インナーパネル側に沿った下側フランジ部と該下側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる下側縦壁部とからなる下側部材と、前記アウターパネル側に沿った上側フランジ部と該上側フランジ部と９０°以下の所定の角度をなす方向に繋がる上側縦壁部とからなり、
前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、それぞれの先端部近傍において、前記車幅方向における複数の所定の位置において点接合されており、かつ、点接合された前記下側縦壁部と前記上側縦壁部とは、歩行者保護評価に使用される頭部インパクターの衝突方向と略平行に設けられることを特徴とする自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項２】
前記点接合された間隔は車幅方向において５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項３】
前記補強部材はアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【請求項４】
前記補強部材は板厚が０．９０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の自動車のエンジンフード補強部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１６４１６（Ｐ２０１２−１１６４１６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９８９４（Ｐ２０１０−２６９８９４）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
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