(57)【要約】【課題】歩行者頭部保護用エアバッグやエンジンフード跳ね上げ装置のような複雑且つ高価な機構を使用することなく、車両が歩行者に衝突したときにエンジンフードに作用する衝突エネルギを効率良く吸収して歩行者の頭部への衝撃を緩和でき、更にはエンジンフードとエンジンルーム内蔵物との間隔を狭め造型自由度を向上させ得るエンジンフード構造体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】フードアウタとフードインナとの間隙に、フードアウタ側からフードインナ側に向けて連続的乃至段階的に密度が減少する多孔質金属を備えるエンジンフード構造体である。  フードアウタの裏面にフードアウタ側からフードインナ側に向けて連続的乃至段階的に密度が減少する多孔質金属を備えるエンジンフード構造体である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板をなすフードアウタと内板をなすフードインナとの間隙の一部又は全部に、多孔質金属が充填又は接着されて成るエンジンフード構造体であって、
上記多孔質金属の密度は、フードアウタ側からフードインナ側に向けて連続的乃至段階的に減少していることを特徴とするエンジンフード構造体。
【請求項２】
外板をなすフードアウタとその裏面の一部又は全部に接着された多孔質金属とより成るエンジンフード構造体であって、
上記多孔質金属の密度は、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて連続的乃至段階的に減少していることを特徴とするエンジンフード構造体。
【請求項３】
上記フードインナが、エンジンフードの形状に沿って成形されている概平板状であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンフード構造体。
【請求項４】
上記フードアウタ及び／又は上記フードインナが、鋼及び／又はアルミニウム合金より成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のエンジンフード構造体。
【請求項５】
上記多孔質金属が発泡アルミ及び／又はアルミニウム多孔質体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のエンジンフード構造体。
【請求項６】
上記発泡アルミ及び／又はアルミニウム多孔質体は、フードアウタ近傍の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項５に記載のエンジンフード構造体。
【請求項７】
上記発泡アルミ及び／又はアルミニウム多孔質体は、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて各層毎の密度が減少する積層構造より成ることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジンフード構造体。
【請求項８】
上記発泡アルミ及び／又はアルミニウム多孔質体の層間に使用される接着材の強度が、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて減少することを特徴とする請求項７に記載のエンジンフード構造体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のエンジンフード構造体を製造するに当たり、
上記多孔質金属は、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金と発泡助剤とを含む前駆体を、当該発泡助剤の添加量を変えて２種以上作製し、これら前駆体を積層した後に加熱し当該発泡助剤を発泡させて得られることを特徴とするエンジンフード構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンフード構造体及びその製造方法に係り、更に詳細には、衝撃吸収性能に優れ、歩行者が自動車と衝突した際により少ない変形量で効率的に歩行者の頭部保護を行うことができるエンジンフード構造体に及びその製造方法関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンフードは、張り剛性、曲げ剛性、ねじり剛性を持たせるために、フードアウタ（外板）に複数本のビーム要素から構成されるフードインナ（内板）を組み合わせた構成となっている。これら自動車のフード用材料としては、従来からの鋼板に加えて、近年では軽量化の観点からＪＩＳ規格による５０００系、６０００系及び７０００系等のアルミニウム合金板の使用が増加してきている。
【０００３】
ここで、車両が歩行者に衝突した場合、歩行者が跳ね上げられて、フードアウタに歩行者の頭部や肩が打ち付けられることがある。そのため、自動車のエンジンフードには上記の性能に加えて、歩行者と衝突した際の頭部保護性能の確保が求められる。
このような歩行者保護頭部性能を向上させるための手段としては、エンジンフードの変形量を大きく取ることにより衝突エネルギを吸収するという方策が考えられるが、この場合は、変形によるエンジンルーム内蔵物（例えば、エンジン等の剛体）との衝突により頭部障害値の増加が懸念されるため、エンジンフードとエンジンルーム内蔵物との間隔を大きく取る必要がある。しかしながら、近年は、自動車の造型面からは、エンジンフードの高さは可能な限り低く抑えたいという要求があり、従来のエンジンフード構造では、歩行者の頭部保護性能の向上と造型とを両立することが次第に困難になりつつある。
また、歩行者の頭部保護性能を向上させるための他の手段としては、例えば、エンジンフードとエンジンルーム内のシャシー構成部品との間に合成樹脂材料からなる衝撃吸収手段を配設することが提案されている（例えば特許文献１参照）。更に、複数の突起を設けると共に、突起への荷重に対して突起面が局部的に変形するための形状不整部を予め設けたフードインナも提案されている（例えば特許文献２参照）。更にまた、波型ビードや凸型形状が形成されたフードインナや補強パネルも提案されている（例えば特許文献３〜５参照）。また、車両と歩行者との衝突を車両に配設したセンサにより検出し、歩行者を保護するためのエアバッグをエンジンフード上に展開させる技術や、エンジンフードを跳ね上げる（持ち上げる）ことによりエンジンフードとエンジンルーム内蔵物との間隔を広げ、歩行者とエンジンルーム内蔵物との接触を防止する技術の開発が精力的に行われている。
【特許文献１】特開２０００−２０３３７８号公報
【特許文献２】特開２００３−０５４４４９号公報
【特許文献３】特開２００３−２０５８６６号公報
【特許文献４】特開２００３−２５２２４６号公報
【特許文献５】特開２００３−２６１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歩行者頭部保護用エアバッグやエンジンフード跳ね上げ（持ち上げ）装置のような複雑且つ高価な機構を使用することなく、車両が歩行者に衝突したときにエンジンフードに作用する衝突エネルギを効率良く吸収して歩行者の頭部への衝撃を緩和でき、更にはエンジンフードとエンジンルーム内蔵物との間隔を狭め造型自由度を向上させ得るエンジンフード構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、フードアウタの裏面やフードアウタとフードインナの間隙に、密度勾配をつけた多孔質金属を配設することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて密度を減少させた多孔質金属を充填又は接着することにより、優れた歩行者の頭部保護性能とフード変形量の抑制を両立できるエンジンフード構造体及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のエンジンフード構造体について詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を示す。
【０００８】
本発明の第１のエンジンフード構造体は、外板をなすフードアウタと内板をなすフードインナと多孔質金属より構成される。具体的には、フードアウタとフードインナとの間隙に多孔質金属を配設し、この多孔質金属の密度をフードアウタ側からフードインナ側に向けて連続的乃至段階的に減少させる。また、上記多孔質金属は、フードアウタとフードインナとの間隙の少なくとも一部に充填又は接着される。
これより、フードアウタの板厚を大きくした場合やバルク材を充填した場合と比較して、過大な頭部の減速による頭部障害値の上昇が抑制される。また、歩行者の頭部がエンジンフードに衝突した直後は、フード構造体としての剛性向上効果、フードアウタ近傍の質量効果により、効率的な頭部の減速を行うことができ、頭部障害が低減し得る。更に、衝突後半段階は、多孔質金属の低反力での均一変形の進行により頭部障害値を高めることなく、少ない変形量でエネルギ吸収できる。一方、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて上記多孔質金属の密度が大きくなる場合は、衝突初期に有効な頭部の減速ができないために頭部の速度低下が小さく、結果としてフード変形量が大きくなる。
なお、上記「頭部の減速」とは、フードに頭部が衝突した後の頭部の速度低下の状態を示す。
【０００９】
また、上記フードインナは、従来のような凹凸形状では無く、エンジンフードの形状に沿って成形されている概平板状であることが好ましい。これより、多孔質金属が広い面積で均一に圧縮され易くなるので、多孔質金属の圧縮変形により優れた歩行者の頭部保護性能が得られる。
【００１０】
次に、本発明の第２のエンジンフード構造体は、外板をなすフードアウタと多孔質金属より構成される。具体的には、フードアウタの裏面の少なくとも一部に多孔質金属を接着し、この多孔質金属の密度をフードアウタ側からエンジンルーム側に向けて連続的乃至段階的に減少させる。
これより、上述した第１のエンジンフード構造体と同様に、頭部障害値を高めることなく、少ない変形量でエネルギ吸収できる。
【００１１】
ここで、第１、第２のエンジンフード構造体に共通の好適実施形態を説明する。
上記エンジンフードを構成するフードアウタ及びフードインナとしては、例えば、鋼や、ＪＩＳ規格による５０００系、６０００系又は７０００系のアルミニウム合金、及びこれらを組合わせたものを適宜使用できる。この場合は、剛性と歩行者の頭部保護性能がより向上し易いので好適である。
また、上記多孔質金属としては、発泡アルミ、アルミニウム多孔質体のいずれか一方又は双方を使用するのが好適である。このときは、力学的性質、言い換えれば、比較的低いプラトー応力が低コストで容易に得られる。ここで「プラトー応力」とは、圧縮試験時に応力値が増加すること無く変形が進行する状態での応力値をいう。なお、上記発泡アルミは、アルミニウムに発泡剤を混合し発泡させて作製できる。また、上記アルミニウム多孔質体は、中空の微小なアルミニウム材を焼結して作製できる。
更に、上記発泡アルミや上記アルミニウム多孔質体は、フードアウタ近傍の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上であることが好適である。０．１ｇ／ｃｍ３未満では、剛性向上効果及びフードアウタ近傍の重量効果による歩行者の頭部保護性能が低下することがある。
【００１２】
また、上記発泡アルミや上記アルミニウム多孔質体は、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて、各層毎の密度が減少するような積層構造より成ることが好適である。例えば、２種以上の異なった密度を有する層状の発泡アルミ又はアルミニウム多孔質体を、密度が高い方から順にフードアウタ側からエンジンルーム側に向けて重ねて接着すればよい。
更に、上記発泡アルミやアルミニウム多孔質体を積層構造とするときは、層間に使用される接着材の強度が、フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて減少していることが好適である。この場合は、エンジンフード構造体の歩行者保護効果をより効果的に引き出すことができる。この際の強度とは、接着剤が完全に硬化した後の硬さである。
更にまた、上記接着剤の強度は、当該接着剤よりフードアウタ側に接着される発泡アルミやアルミニウム多孔質体の強度よりも低いことが望ましい。これは、発泡アルミ等の強度よりもエンジンルーム側の接着剤の強度が強い場合は、発泡アルミのフードアウタ側からの連続的な変形が、強度の強い接着剤の層で阻害され、有効な効果が得られにくくなるためである。この際の強度とは、接着剤が完全に硬化した後の圧縮強さである。
上記接着剤としては、例えば、アクリル系やウレタン系の構造用接着剤やウレタン系やエポキシ系の発泡樹脂材などを使用できる。なお、上記発泡アルミやアルミニウム多孔質体の積層構造は接着剤を使用しない場合もあり得る。例えば、各層を接着せずにフードアウタとフードインナの間隙に挟持させて固定することができる。
【００１３】
次に、本発明のエンジンフード構造体の製造方法について詳細に説明する。
本発明の製造方法では、フードアウタの裏面に配設する多孔質金属を、２種以上の前駆体（プリカーサ）を加熱し、発泡させて、上述のエンジンフード構造体を得る。具体的には、アルミニウム粉末、アルミニウム合金粉末のいずれか一方又は双方に、発泡助剤を加えた前駆体を当該発泡助剤の添加量を変えて２種以上作製する。その後、これら前駆体を積層し加熱することで、当該発泡助剤が発泡した多孔質金属を得る。なお、多孔質金属形成後にフードアウタの裏面に配設できるが、前駆体を配設してから多孔質金属を形成しても良い。
このように、発泡助剤の添加量が異なる前駆体を積層構造とすることで、所定の温度に加熱すると発泡率の違いから密度分布を有する多孔質金属が得られる。ここで、発泡助剤により生成した気泡は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりも比重が軽いので、アルミニウム溶湯又はアルミニウムが溶けた状態では、上方に浮き上がる性質を示す。従って、より理想的な多孔質金属の密度分布を得るには、加熱炉において、発泡助剤の含有量が少ない前駆体を下に、含有量が多い前駆体を上に重ねた状態で加熱することが望ましい。
また、上記発泡助剤としては、例えば、ＴｉＨ２やＣａＣＯ３などを使用でき、６００℃〜８００℃の範囲で加熱できる。
【００１４】
次に、本発明のエンジンフード構造体の好適形態を図面を用いて説明する。
図１は自動車のフード構造体の上面図である。また、図２は、このフード構造体のＡ−Ａ断面について、本発明の一態様を説明した図である。図２において、フードアウタ１は鋼板又はアルミニウム合金板から成る。その内側（エンジンルーム側）にフードアウタ１側からフードインナ３側に向けて連続的乃至段階的に密度が小さくなる多孔質金属２が配設されている。多孔質金属２の更に内側には、凹凸のないフードインナ３を備え、フードアウタ１と縁部でヘムにより締結されている。
なお、フードインナ３は、図２に示すように凹凸が無い概平板状であることが望ましいが、図３に示すような通常のプレス加工が施されたものであっても差し支えない。また、フードアウタ１とフードインナ３の間隙に配設された多孔質金属２は、フードアウタ１側、フードインナ３側のいずれか一方又は双方に構造用接着剤や発泡樹脂材により接着されていることが望ましいが、接着されることなくフードアウタ１とフードインナ３により機械的に挟持されていても差し支えない。
【００１５】
また、図２及び図３に示すフード構造体は、フードアウタ１の裏面の全体に亘り多孔質金属２が配設されているが、多孔質金属２が配設される領域は、図４に示すフードアウタ側からの透視図のように、フード構造体の一部であっても同様の効果を局部的に得ることが可能である。なお、局部的に多孔質金属２を配設する位置は、図４に示す位置に限定されるものではない。
【００１６】
図５は、図１のＡ−Ａ断面について、本発明の他の一態様を説明した図である。このフード構造体は、フードインナを用いずに多孔質金属２を構造用接着材又は発泡樹脂材を用いてフードアウタ１の裏面に接着してある以外は、図２及び図３に示すフード構造体と同様の構成を有する。また、本態様においても、多孔質金属２は、フードアウタ１の裏面の全体に接着されたものに限定されず、局部的に配設されても差し支えない。
【００１７】
図６は、フードアウタ１側からエンジンルーム側に向けて段階的に密度が小さくなっている多孔質金属２を有するフード構造体の拡大断面を示すものである。即ち、フードアウタ１の内側に密度の異なる多孔質金属４〜６が、フードアウタ側からエンジンルーム側へ向けて密度が減少するように接着剤７，８で接着されている。この際、接着剤７の強度は接着する多孔質金属４の強度より低く、接着剤８の強度は接着する多孔質金属５の強度よりも低いことが望ましい。図６には、密度の異なる３種の多孔質金属を接着した例を示すが、多孔質金属層の数は２種以上の積層構造であれば特に限定されない。また、接着剤としては、構造用接着剤、発泡樹脂剤及びシーラー剤等その種類は問わない。
【００１８】
本発明では、エンジンフード構造体を上述のような構成とすることで、歩行者の頭部がエンジンフードに衝突した直後にはフード構造体としての剛性向上効果を発揮し、フードアウタ近傍の重量効果により効率的な頭部の減速を行うことができ、頭部の障害を低減することが可能である。更に、衝突後半段階には多孔質金属の低反力での均一変形の進行により頭部障害値を高めることなく少ない変形量でエネルギ吸収を行うことが可能となる。更にまた、エンジンフード構造体とエンジンルームとの間隔を従来よりも狭めることができるので、より自由に車両等の設計ができるようになる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１〜４及び比較例１〜３）
図７に示すように、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末中への発泡助剤の含有量を変えた３種（９〜１１）の発泡前駆体を重ね、これを所定形状の型の中に充填後、６５０℃〜８００℃に加熱することにより、厚さ方向に連続的に密度が変化した発泡アルミを得た。各例の仕様を表１に示す。
アウタ相当材１２とインナ相当材１３の間に、フードアウタ１２側からフードインナ１３側に向けて密度を２段階に変化させた厚さ１０ｍｍの発泡アルミ１４を挟み込み、加速度ピックアップを装着したヘッドインパクタ１５を速度：３５．７ｋｍ／ｈｒで衝突させ、その時のＨＩＣ値（頭部障害値）とフードの最大変位量を測定した。モデル実験の概要を図８に示す。また、モデル実験に用いたフード構造材の概形状を図９示す。なお、形状及び支持方法は、実際の自動車のフード構造体との相関は無く、比較材である鋼板モデル（比較例１）及びアルミニウム板材モデル（比較例２）との相対比較により優劣を判断した。モデル実験の結果を図１０及び図１１に示す。
【００２１】
【表１】
2006027288.tif 000002
【００２２】
図１０及び図１１に示すグラフより、本発明の好適実施例であるフード構造材は、鋼板のみの場合、アルミニウム板材のみの場合又は密度分布のない発泡アルミが挟み込まれている場合と比較して、ＨＩＣが低減され、変位量も抑制されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】フード構造体のプランビューを示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における本発明の一態様を示す概略図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面における本発明の別の態様を示す概略図である。
【図４】本発明の一態様をフード構造材のプランビューからの透視図で示す概略図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面における本発明の更に別の態様を示す概略図である。
【図６】フードアウタ側からエンジンルーム側に向けて密度が段階的に変化した本発明の一態様を局部的に拡大した図である。
【図７】連続的に密度が変化した発泡アルミを粉末法により作製する際の、発泡前駆体（プリカーサ）の一態様を示す概略図である。
【図８】モデル実験の実施形態を示す模式図である。
【図９】モデル実験に用いたフード構造体の概形状を示す図である。
【図１０】モデル実験のＨＩＣに関する結果を示すグラフである。
【図１１】モデル実験の最大変位量に関する結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  フードアウタ
２  多孔質金属（発泡アルミ，アルミニウム多孔質体）
３  フードインナ
４  多孔質金属（密度：高）
５  多孔質金属（密度：中）
６  多孔質金属（密度：低）
７  接着剤
８  接着剤
９  発泡前駆体（発泡助剤含有量：多）
１０  発泡前駆体（発泡助剤含有量：中）
１１  発泡前駆体（発泡助剤含有量：少）
１２  フードアウタ相当材
１３  フードインナ相当材
１４  発泡アルミ
１５  ヘッドインパクタ
【図１】
2006027288.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006027288.tif 000009
【図８】
2006027288.tif 000010
【図９】
2006027288.tif 000011
【図１０】
2006027288.tif 000012
【図１１】
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