JP5207228B2

JP5207228B2 - 車両用インナパネル

Info

Publication number: JP5207228B2
Application number: JP2007265945A
Authority: JP
Inventors: 幸司福本; 正敏吉田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: US20100194148A1; WO2009048043A1; JP2009090936A; US8007036B2

Description

本発明は、自動車等の車輌用フードを構成する車輌用インナパネルに関し、特に前面衝突における歩行者頭部の衝突性能が優れた車輌用インナパネルに関する。

車体前部にフードを備えた自動車において、この自動車用フードは、アウタパネル及びインナパネルと、その他の補強材等により構成され、フード自体の剛性及び強度を確保するために、アウタパネルとインナパネルとが両者間に空間を設けた閉断面構造をとるように接合されているのが一般的である。

この種のフードに関して、インナパネル中央付近に、複数本の断面Ｕ字形のビードを互いに略平行に形成し、フードとして要求される耐デント性及び張り剛性を確保するとともに、前面衝突時の歩行者保護性能を向上させた構造が提案されている（特許文献１及び２）。

現在、前面衝突時の歩行者保護性能を評価するためには、衝突時の加速度−時間波形から算出されるＨＩＣ値が一般的に用いられており、ＨＩＣ値が小さいほど、衝突時における歩行者頭部への傷害が生じにくい。このため、前述のように、耐デント性及び張り剛性を確保した上で、このＨＩＣ値が低くなるフード構造が望まれている。

フード中央近傍に頭部が衝突したときの加速度波形は、衝突初期に頭部がフードに接触した際に第１波が生じ、その後、頭部に押圧されたフード部分が車両下方向に移動しフード下部に配置されているエンジン等の内蔵部品と接触した際に第２波が生じるのが一般的である。

そして、ＨＩＣ値を低減するためには、特に加速度第２波を小さくすることが有効である。このためには、頭部衝突の際に、フードが内蔵部品と接触する前に衝突エネルギを吸収することが必要であり、フードパネルと内蔵部品との隙間を十分に確保することが望ましい。

しかし、自動車として必要な部品を限られた空間のフード内に配置することを考慮すると、フードパネルと内蔵部品との隙間を十分に確保することが難しいことが多い。

このため、頭部衝突における加速度第１波をできるだけ大きくし、衝突初期のエネルギ吸収量を増大させることで変形ストロークを低減するか、又は、フードが内蔵部品に接触した際の加速度第２波が小さくなるようなフード構造が望まれている。

前述の断面Ｕ字形のビードを複数本平行に設置するフードインナ構造では、ビードを配置したことにより、フードパネルの曲げ剛性が増加し、歩行者頭部衝突の際の曲げ変形が抑制され、衝撃荷重を分散することができる。このため、頭部衝突により変位が生じる面積、ひいては、重量が増加し、ビードを設けない場合に比べて、頭部衝突の際の加速度第１波が大きくなるという特徴がある。また、ビードが略平行に配置されているため、内蔵部品との接触時に変形が生じやすく、加速度第２波を小さくすることができるという利点がある。

しかしながら、近時の歩行者保護に対する要求が極めて厳しくなってきており、更に一層の歩行者保護性能の向上が望まれている。

このため、前述の断面Ｕ字形のビードを持つフードインナ構造においても、更に一層の歩行者保護性能の向上を目的として、実際の衝突条件を考慮して、部位によりＵ字形断面形状の高さを変化させたものと、Ｕ字形断面の縦壁途中に平座を設けたものが提案されている（特許文献３及び４）。

特開２００１−１５１１５９号公報特開２００３−２０５８６６号公報特開２００６−４４５４２号公報特開２００６−４４５４３号公報

前述したように、フードパネルと内蔵部品との間隔を十分に確保することが難しい条件で、ＨＩＣ値を小さくするためには、加速度第１波の更に一層の向上と加速度第２波の低減を両立することが必要となる。加速度第１波は、被衝突物の質量に依存することから、頭部衝突初期に変位が生じる領域をできるだけ大きくすることが望ましい。このためには、衝突初期に、より広い範囲に応力が伝播することが望ましく、前述の断面Ｕ字形ビード構造の場合には、力の伝わりにくいビード直交方向への応力伝播を拡大し、衝突初期の変形範囲を拡大する必要がある。

また、衝突部近傍が局部変形してしまうと、衝突初期の変形範囲が小さくなってしまうため、車輌上方向からの衝撃荷重に対しては局部変形しにくいことも必要といえる。逆に、加速度第２波を小さくするという観点からは、内蔵部品との接触による車両下方向からの荷重に対して変形抵抗が小さく、つぶれやすい構造が望まれる。しかし、従来技術においては、これらを両立するという要望に応えられるものではなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、加速度第１波に対し、ビード直交方向への応力伝播範囲を拡大し、かつ、頭部衝突における車両上方からの変形荷重に対して局部変形を小さくすることで、十分な加速度第１波を確保し、更に、内蔵部品との接触における車輌下方向からの荷重に対しては、つぶれやすく、加速度第２波を低くすることができる車輌用インナパネルを提供することを目的とする。

本発明に係る車輌用インナパネルは、アウタパネルと共に車輌用フードを構成するインナパネルにおいて、前記インナパネルの底面から立ち上がる壁と、この壁の上端縁に連なり前記上端縁に囲まれて前記インナパネルの底面から盛り上がるビード形成面と、このビード形成面の一部に形成され上方に凸となる上方ビードと、前記ビード形成面の他の一部に前記上方ビードと交互になるように形成され下方に凸となる下方ビードと、を有することを特徴とすることを特徴とする。

前記ビード形成面は、前記上方ビードの上面と、前記下方ビードの下面との間の中間位置よりも、上方に位置し、前記上方ビードの上面から３ｍｍ以上下方に位置することが好ましい。そして、前記上方ビードの長手方向の端部は、前記ビード形成面の辺縁まで延びていることが好ましい。更に、前記上方ビード及び下方ビードの断面形状は、夫々逆Ｕ字形及びＵ字形をなし、上方ビードの逆Ｕ字形部と、ビード形成面の平坦部と、下方ビードのＵ字形部と、ビード形成面の平坦部とが交互に連なっているものであることが好ましい。また、前記上方ビード及び下方ビードは、車輌前後方向に延び、車輌幅方向に交互に配置されていることが好ましい。そして、前記下方ビードの車輌方向前方に、補強材が接合されていることが好ましい。

本発明によれば、上方ビードの上壁と下方ビードの下壁との間に、ビード形成面があり、又は、上方ビードの上壁と下方ビードの下壁との接線がビード形成面と同一レベルにあるので、衝突時にインナパネルが内蔵部品に接触したときに、ビード形成面による拘束力により、上方ビードの上壁及び下方ビードの下壁の折れ変形が促進され、変形荷重が低くなることにより、加速度第２波を小さくすることができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る車輌用インナパネルを示す斜視図である。この図１に示すインナパネル１は、車輌の進行方向の左側半分のみの上面が示されており、このインナパネル１の上方にアウタパネルが配置される。

インナパネル１の略中央部に、インナパネル１の底面２に対し、小高い丘状に盛り上がるビード形成面４が設けられている。このビード形成面４はインナパネル１の底面２から壁３が立ち上がり、この壁３の上端縁に連なるように形成されている。なお、インナパネル１の端部１０は上方に盛り上がっており、従って、インナパネル１の底面２は、インナパネル１の縁部にビード形成面４を取り囲むようにして掘状に形成されている。

このビード形成面４には、車輌前後方向に延びる上方ビード６と下方ビード５とが車輌幅方向に交互に形成されている。下方ビード５は、ビード形成面４に対し下方に傾斜する下壁５ａと、この下壁５ａの下端縁に連なる下方平坦面５ｂとから構成され、上方ビード６は、ビード形成面に対し、上方に傾斜する上壁６ａと、この上壁６ａの上端縁に連なる上方平坦面６ｂとから構成されている。従って、上方ビード６は逆Ｕ字形、下方ビード５はＵ字形をなす断面形状を有する。

この場合に、上方ビード６と下方ビード５との間に、ビード形成面４と同一レベルの部分を設けることもできる。即ち、車輌幅方向の断面でみれば、下方ビード５の下壁５ａと上方ビード６の上壁６ａとの間にビード形成面４が位置し、車輌幅方向について、上方ビード６の逆Ｕ字形と、ビード形成面の平坦部と、下方ビード５のＵ字形と、ビード形成面の平坦部とが交互に連なるように形成することができる。

そして、上方ビード６の上方平坦面６ｂと、下方ビード５の下方平坦面５ｂとの間の中間位置よりも、ビード形成面４が上方に位置していることが好ましい、また、このビード形成面４は、上方ビード６の上方平坦面６ｂから３ｍｍ以上下方に位置することが好ましい。

次に、上述の如く構成された本実施形態の車輌用インナパネルの作用効果について、本発明の構成から外れる比較例と比較して説明する。図２（ａ）は比較例１のビードの構成を示す斜視図、図２（ｂ）は本発明の実施形態のビードの構成を示す斜視図、図２（ｃ）は比較例２のビードの構成を示す斜視図である。図２（ａ）はインナパネル底面１２に、上に凸の上方ビード１６が形成されたもの、図２（ｃ）はインナパネルのビード形成面に、下に凸の下方ビード１５が形成されたものである。比較例１の上方ビード１６はインナパネル底面１２に対して上方に盛り上がるように形成されており、インナパネル底面１２から上方に傾斜する上壁１６ａと、この上壁１６ａの上端縁に連なる上方平坦面１６ｂとを有する。また、比較例２の下方ビード１５は、インナパネルの底面から盛り上がったビード形成面１４に形成されており、このビード形成面１４から下方に傾斜する下壁１５ａと、この下壁１５ａの下端縁に連なる下方平坦面１５ｂとを有するものである。このように、比較例１は上方ビードのみが形成され、比較例２は下方ビードのみが形成されている。

このようなインナパネルに対し、インナパネルの上方から下方に向けて衝突時の衝撃が印加された場合、比較例１（図２（ａ））の場合は、ビード方向に沿って応力伝播した後、インナ中央面への上壁１６ａを通じて横方向に応力伝播は生じるが、この上壁１６ａは、インナパネルの底面１２から起き上がっていて、車輌の比較的下方に存在するため、車輌幅方向への応力伝播が遅れ、その分、加速度第１波は小さくなる。

また、インナパネル１の上方に位置するアウタパネルとビード形成面４との間に位置する上壁１６ａの長さが比較的長くなることで、本発明の実施例と比較して、上方からの衝撃に対して上壁１６ａが局部的に変形しやすくなり、加速度第１波が低下しやすいという問題点がある。更に、ビード部の上方平坦面１６ｂはアウタパネルと接合され、上壁１６ａの下端はインナパネル底面１２と連続しているために、ビードの上下フランジ双方が拘束されることになり、インナパネルが内蔵部品と衝突した際に変形抵抗が高く、結果として加速度第２波が大きくなるという問題点がある。

また、比較例２（図２（ｃ））の場合、ビード形成面１４がアウタパネルとのマスチック接合面となり、このビード形成面１４が車輌幅方向に延在しているので、ビード長手方向及びこれに直交する方向への応力伝播が容易に生じ、加速度第１波を大きくすることができる。また、ビード下端が自由端となり、かつ、ビード縦壁長さが長いためにつぶれやすく、インナパネルとの衝突における変形抵抗が小さいという利点がある。しかし、ビード形成面が比較例１に比べて上方向にあることで、インナパネル自体の曲げ剛性が低くなり、加速度第１波以降の加速度が低くなりやすい。更に、ビード１５の両端部に、アウタパネルとマスチック接合される平面（ビード形成面１４の部分）が必要であるため、この部位で容易に曲げ変形し、加速度第１波以降急激に加速度が低下し、エネルギ吸収ストロークが大きくなるという問題点がある。このため、内蔵部品との間隔が狭ければ、十分なエネルギ吸収が行われていない状態でインナパネルと内蔵部品が接触し、結果的に過大な加速度第２波が発生するという問題が生じる。

これに対して、本発明（図２（ｂ））の場合は、インナパネルの底面から立ち上がる壁３の上端縁に連なるビード形成面４から、上方ビード６の上壁６ａが立ち上がっており、比較例１の場合に比して車輌の上方向に上方ビード６が設けられているので、ビード長手方向及びこれに直交する方向への応力伝播が生じやすい。また、本発明の場合は、上方ビード６の存在により、ビード形成面４とアウタパネルとの間の距離が、比較例２の場合のビード形成面１４とアウタパネルとの間の距離よりも大きくなり、ビード形成面４が比較例２のビード形成面１４より下方にあるため、パネルとしての曲げ剛性が大きくなり、加速度第１波が大きくなる。

また、図中に示すように、上方向に凸となる上方ビード６の長さを、下方向に凸となる下方ビード５よりも長くし、上方ビード６の長手方向の端部を、ビード形成面４の稜線（壁３）に一致させるようにすると、上方ビード６の端部と壁３との間に、ビード形成面４の平坦な部分がなくなり、ビード形成面４が車輌幅方向について連続的ではなくなる。このため、この部位で、局所的な曲げ変形が生じることを防止できる。これにより、加速度第１波以降の急激な加速度低下も抑制できる。

また、比較例１に比べて、上方ビードの縦壁が短くなることで、上方向からの衝突に対しての局部変形はしにくくなる。同時に、インナパネルとの衝突の際、下側ビードの縦壁は比較的長く、かつ、下側フランジが自由端となることで、下方向から加わる変形荷重に対して変形しやすいという利点もある。

なお、このビード形成面、即ち、上方ビード６と下方ビード５との中間面の位置が高すぎると、インナパネルの部品としての曲げ剛性が低下し、かつ、ビード形成面での折れ変形が生じやすくなる。また、上方ビード＋下方ビードの高さが同じとすれば、ビード形成面が低すぎると、上側ビードが変形しやすくなり、かつ、下側ビードの変形抵抗が増加するため、好ましい効果は得られない。

つまり、上方ビードの縦壁高さは、下方向ビードの縦壁高さよりも短いことが好ましく、ビード形成面４が、上方ビード６の上方平坦面６ｂと下方ビード５の下方平坦面５ｂとの間の距離の１／２よりも上方に位置することが好ましい。

なお、ビード形成面４が、上方ビード６の上方平坦面６ｂよりも３ｍｍ以内の範囲で、下方に位置した場合には、ビード形成面での折れ変形が生じやすくなるため、好ましくない。更に、ビード形成面とフードアウタとの距離が短すぎれば、車両上方向から静的荷重付加において、フードインナビード形成面とフードアウタが接触しやすくなり、車両フードとしてのデント性能にも問題が生じる。このため、ビード形成面４の位置は、上方平坦面６ｂと下方平坦面５ｂとの間の距離の１／２よりも上方であって、上方平坦面６ｂから３ｍｍ以上下方の位置にあることが好ましい。

図３（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、上方ビード６と下方ビード５との間に、両者の中間面であるビード形成面４の平坦な部分４ａが存在した場合、歩行者頭部１００の衝突時に、上方ビード６から伝わる荷重をビード形成面４の平坦部分４ａ全体で受け持ち、車両前後方向への応力伝播が促進される。このため、更に一層加速度第１波を大きくすることができる。更に、平坦部分４ａの両端部が折れ変形することで、平坦面４ａを設けない場合に比べて折れ点がひとつ増加する。このため、インナパネルとの衝突において、極端な荷重増加が生じるタイミングが遅くなり、加速度第２波の発生を遅らせることができるという利点もある。なお、この平坦部の幅が広すぎれば、下方ビード５の下側フランジ５ｂの幅が短くなり、フードとしての曲げ剛性が低下する。このため、平坦部の幅は必要とされる加速度波形に応じて適宜選択することができる。

また、図３（ｂ）に示すように、上方ビード６の上方に傾斜した上壁６ａの傾斜角度と、下方ビード５の下方に傾斜した下壁５ａの傾斜角度とが異なるように、これらの上方ビード６及び下方ビード５を形成してもよい。図３（ｂ）の例では、車輌下側ビード５の下壁５ａの角度を緩やかに、かつ、上方ビード６の上壁６ａの角度を急になるように設定している。この場合、下方向からの荷重に対してはより変形が生じやすく、上方向からの荷重に対しては変形がしにくくなり、より好ましい効果が得られる。また、特に、上方ビード６の上壁角度を急になるように設定すれば、上方ビード６の上端フランジ６ｂの面積が大きくなり、アウタパネルとのマスチック接合位置の自由度が高くなるという利点も得られる。これらの縦壁の傾斜角度は、必要とする歩行者頭部衝突時の加速度波形及びデント性又はプレス成形における破断回避などの観点から、適宜選択すればよい。

なお、図３（ｃ）に示すように、上方ビード６の上壁６ａの傾斜角度と、下方ビード５の下壁５ａの傾斜角度とを一致させても良い。

ビード長手方向の端部の態様については、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような態様がある。図４（ａ）に示すように、上方ビード６１及び下方ビード５１の長さを同一とし、その上方ビード６１及び下方ビード５１の端部と、ビード形成面４の辺縁との間に、同一のスペースを設けることができる。しかし、この場合は、上方ビード６１及び下方ビード５１の端部と、ビード形成面４の辺縁との間の平坦部（ビード形成面４）を境界として曲げ変形が生じやすくなり、加速度第１波以降の加速度が小さくなる。よって、上方ビードの長さは、下方ビードの長さよりも長く、上方ビードの長手方向の端部の方が下方ビードの長手方向の端部よりも、ビード形成面４の辺縁に近い方が好ましい。図４（ｂ）に示す上方ビード６２は下方ビード５２よりも長く、上方ビード６２の長手方向の両端部は、ビード形成面４の辺縁まで延びている。これにより、上方ビード６２の長手方向の端部とビード形成面４の辺縁との間の平坦部における曲げ変形が抑制され、加速度第１波以降の加速度を高くすることができる。なお、このビード長さについては、目標とする加速度波形に応じて便宜選択することができる。

更に、図４（ｃ）に示すように、上方ビード６３の長手方向の端部を、ビード形成面４の壁３の途中まで伸ばすことにより、壁３の辺縁における曲げ変形も抑制され、変形剛性を更に高めることができる。

図５は、ビード形成面４に形成した下方ビード５と、ビード形成面４の辺縁との間のビード形成面の部分２０に、デント補強部材７の接合脚部分２１を接合したものである。これにより、頭部衝突時に、デント補強部材７の接合脚を介して、デント補強部材７にも応力が伝播するとともに、このデント補強部材７を介して車両幅方向へも容易に応力が伝播し、加速度第１波をさらに大きくすることができる。なお、図５の左図と右図とは縮尺が異なり、左図の方が拡大図である。

本発明の実施形態に係る車輌用インナパネルを示す斜視図である。（ａ）は比較例１のビードの構成を示す斜視図、（ｂ）は本発明の実施形態のビードの構成を示す斜視図、（ｃ）は比較例２のビードの構成を示す斜視図である。（ａ）乃至（ｃ）は上方ビード及び下方ビードの態様を示す斜視図である。（ａ）乃至（ｃ）は、同じく、上方ビード及び下方ビードの態様を示す斜視図である。デント補強部材を示す斜視図であり、デント補強部材がインナパネルのビード形成面に接合された状態を示す。（ａ）は上方ビード６と下方ビード５との間にビード形成面４の平坦部分４ａを設けない場合、（ｂ）は平坦部分４ｂを設けた場合のビード変形態様を示す模式図である。

符号の説明

１：インナパネル
２：底面
３：壁
４：ビード形成面
５：下方ビード
５ａ：下壁
５ｂ：下方平坦面
６：上方ビード
６ａ；上壁
６ｂ：上方平坦面
７：デント補強部材

Claims

アウタパネルと共に車輌用フードを構成するインナパネルにおいて、前記インナパネルの底面から立ち上がる壁と、この壁の上端縁に連なり前記上端縁に囲まれて前記インナパネルの底面から盛り上がるビード形成面と、このビード形成面の一部に形成され上方に凸となる上方ビードと、前記ビード形成面の他の一部に前記上方ビードと交互になるように形成され下方に凸となる下方ビードと、を有することを特徴とする車輌用インナパネル。
前記ビード形成面は、前記上方ビードの上面と、前記下方ビードの下面との間の中間位置よりも、上方に位置し、前記上方ビードの上面から３ｍｍ以上下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の車輌用インナパネル。
前記上方ビードの長手方向の端部は、前記ビード形成面の辺縁まで延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用インナパネル。
前記上方ビード及び下方ビードの断面形状は、夫々逆Ｕ字形及びＵ字形をなし、上方ビードの逆Ｕ字形部と、ビード形成面の平坦部と、下方ビードのＵ字形部と、ビード形成面の平坦部とが交互に連なっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車輌用インナパネル。
前記上方ビード及び下方ビードは、車輌前後方向に延び、車輌幅方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車輌用インナパネル。
前記下方ビードの車輌方向前方に、補強材が接合されていることを特徴とする請求項５に記載の車輌用インナパネル。