(57)【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り、該インナーパネルは、断面形状が略台形であり、且つ底が該アウターパネルに近接して対向する凹部を有し、該凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部と交差する第２の凹部とからなり、該第１の凹部及び該第２の凹部によって囲まれる凸部の端部から中央部までの２／３以上が連続した面であり、前記凹部の少なくとも一部に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項２】
インナーパネルの周辺部に設けた第２の凹部の一端又は両端に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項３】
インナーパネルの全ての第２の凹部の両端に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項４】
インナーパネルの、第１の凹部と、周辺部及び中央部に設けた第２の凹部とが、クランク状に交差することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項５】
インナーパネルの凸部の平面形状が略多角形であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項６】
インナーパネルの凸部の端部から中央部までが連続した面であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項７】
インナーパネルの凹部の底の幅が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項８】
インナーパネルの凹部の深さが２０ｍｍ超５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【請求項９】
アウターパネル及びインナーパネルの素材が、鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金の何れか１つであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
【請求項１０】
インナーパネルの素材がアルミニウム合金であり、板厚が０．６〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
【請求項１１】
インナーパネルの素材が、樹脂又は繊維強化樹脂であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者と自動車の衝突時に、歩行者、特に、歩行者の頭部を保護する性能、即ち、歩行者保護性に優れた自動車用フードパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、歩行者と自動車の衝突時における歩行者の頭部の保護が重要視され、歩行者保護性に優れる自動車用フードパネルの構造の検討が進められている。歩行者保護の性能は下記式（１）によって計算される頭部障害基準値（Head Injury Criteria、以下「ＨＩＣ値」という。）によって評価される。
【０００３】
例えば、現在の判定基準では、自動車が４０ｋｍ／ｈの速度で衝突した場合、試験領域の２／３以上の部分でのＨＩＣ値が１０００以下であり、それ以外の試験領域でのＨＩＣ値が２０００以下であることが求められている。
【０００４】
【数１】
0005004783.tif 000002
【０００５】
従来の自動車用フードパネルは、図１４に示すように、金属板をプレス成形したアウターパネル１とインナーパネル２を接合した構造体である。インナーパネル２の、溝状の骨部の底はアウターパネルから遠い側に位置され、アウターパネルに近接する部位の一部は軽量化のために打ち抜かれている。
【０００６】
この自動車用フードパネルに、歩行者の頭部が衝突した際には、まず、アウターパネルが変形し、その後、インナーパネルが変形して、衝突のエネルギーが吸収される。この際に、歩行者保護性を確保するためには、歩行者の頭部とエンジン等の剛部材との干渉、接触を防止する必要がある。
【０００７】
しかし、図１４に示す従来のフードパネルの、インナーパネルの骨部が存在しない部分では、アウターパネルのみが存在することになるため、ここに歩行者の頭部が衝突した場合、フードパネルと剛部材とが干渉、接触し易い。なお、剛部材とは、エンジンやサスペンションの取り付け部など、フードパネルに比べて剛性が高く、頭部と衝突した際に、大きな障害を与える可能性が高い部材の総称である。
【０００８】
したがって、従来、歩行者保護性の観点から、歩行者の頭部がフードパネルに接触した際のフードパネルと剛部材との干渉、接触を防ぐことが重要視されていた。しかし、対策として、フードパネルと剛部材との距離、即ち、クリアランスを大きくすれば、車体の設計が制限されてしまう。
【０００９】
そのため、クリアランスを小さくしても歩行者保護性を確保できる技術として、図１５に示すように、インナーパネル２の断面を波型形状とし、部材としての剛性を高めたフードパネルが提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１０】
しかし、この技術でも、歩行者の頭部が衝突した際にフードパネルに与えられる運動エネルギーが大きいと、剛部材と接触する可能性が極めて高い。そのため、歩行者の頭部とエンジン等の接触を防ぐことが好ましく、ある程度のクリアランスを確保しておく必要がある。また、インナーパネルの断面を波型形状とし、一方向に略平行にしているため、パネルの剛性の異方性が強くなるという問題もある。
【００１１】
これに対して、図１６に示すように、インナーパネル２に設けたコーンの先端に、インナーパネルと剛部材とが接触した際に局部的に変形する形状不正部を設けた、歩行者の頭部への反力を抑制したコーン型のインナーパネルが提案されている（例えば、特許文献２、３）。
【００１２】
しかし、突起の形状が複雑になると、材料によっては成形が困難になることがある。また、この技術でも、クリアランスが小さい場合には、衝突時にコーンが潰れて、フードパネルと剛部材とが干渉、接触する可能性が大きくなり、材料の選定に制限がある。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２０５８６６号公報
【特許文献２】特開２００３−５４４４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１８６７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、歩行者の頭部が衝突した際の、フードパネルの変形の抑制によって、フードパネルとエンジン等の剛部材とのクリアランスの縮小を可能とし、剛部材とフードパネルとが干渉した際には、インナーパネルの変形を利用してＨＩＣ値の低減をも可能とする、歩行者保護性に優れた自動車用フードパネルの提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、従来型のインナーパネルの凸部に打ち抜き穴を設けずに、凹部の底をアウターパネルに対向させ、更に、歩行者の頭部が衝突した際の衝撃エネルギーが、フードパネルの周辺部にまで伝達されるのを防ぐことにより、歩行者の頭部が衝突した際の、フードパネルの変形の抑制とＨＩＣ値の低減を両立させることができるという知見に基づいてなされたものであり、その要旨は、以下のとおりである。
【００１６】
（１）  アウターパネル及びインナーパネルからなり、該インナーパネルは、断面形状が略台形であり、且つ底が該アウターパネルに近接して対向する凹部を有し、該凹部は、第１の凹部と、該第１の凹部と交差する第２の凹部とからなり、該第１の凹部及び該第２の凹部によって囲まれる凸部の端部から中央部までの２／３以上が連続した面であり、前記凹部の少なくとも一部に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【００１７】
（２）  インナーパネルの周辺部に設けた第２の凹部の一端又は両端に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする上記（１）に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
（３）  インナーパネルの全ての第２の凹部の両端に、変形の伝播を防止する不連続部を設けたことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
（４）  インナーパネルの、第１の凹部と、周辺部及び中央部に設けた第２の凹部とが、クランク状に交差することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【００１８】
（５）  インナーパネルの凸部の平面形状が略多角形であることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
（６）  インナーパネルの凸部の端部から中央部までが連続した面であることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れかに記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【００１９】
（７）  インナーパネルの凹部の底の幅が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
（８）  インナーパネルの凹部の深さが２０ｍｍ超５０ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れかに記載の歩行者保護性に優れる自動車用フードパネル。
【００２０】
（９）  アウターパネル及びインナーパネルの素材が、鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金の何れか１つであることを特徴とする上記（１）〜（８）の何れかに記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
（１０）  インナーパネルの素材がアルミニウム合金であり、板厚が０．６〜１．５ｍｍであることを特徴とする上記（９）に記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
（１１）  インナーパネルの素材が、樹脂又は繊維強化樹脂であることを特徴とする上記（１）〜（８）の何れかに記載の歩行者保護性に優れた自動車用フードパネル。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、自動車用フードパネルとエンジン等の剛部材とのクリアランスを小さくすることができ、ボンネットの設計上の制限が小さくなる。例えば、自動車車体におけるアウターパネルの相対的な高さを低くすることができ、意匠に対する自由度を大きくすることができる。仮に、頭部が衝突した際に、フードパネルと剛部材とが干渉しても、ＨＩＣ値を低減させることが可能になり、従来のパネルに比べて、歩行者保護性を極めて向上させることができる。
【００２２】
また、インナーパネルの材料として、若干、成形性の劣る材料でも使用することができるので、例えば、アルミニウム合金板を使用すれば、フードパネルの軽量化と歩行者保護性を両立させることが可能になる。したがって、本発明によれば、燃費性能及び運動性能、更には、歩行者保護性に優れた自動車を提供することができ、産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明者らは、図１４に示す従来型、図１５に示す波型、図１６に示すコーン型のインナーパネルを設けたフードパネル（以下、それぞれ、従来型パネル、波型パネル、コーン型パネルという。）のＨＩＣ値及び頭部変位量を、以下のケース１〜４の条件を想定して数値解析によって求めた。なお、頭部変位量とは、頭部がアウターパネルに接触してから停止するまでの鉛直方向の移動量である。
【００２４】
ケース１：頭部が骨部上に衝突し、フードパネルが剛部材に接触しない。
ケース２：頭部が骨部外に衝突し、フードパネルが剛部材に接触しない。
ケース３：頭部が骨部上に衝突し、フードパネルが剛部材に接触する。
ケース４：頭部が骨部外に衝突し、フードパネルが剛部材に接触する。
【００２５】
ここで、骨部上に衝突とは、従来型パネルの骨部、波型パネルではアウターパネルに近い側の波の頂点、コーン型パネルではコーンの頂点近傍の直上にインパクターが衝突した場合である。また、骨部外に衝突とは、従来型パネルでは骨部と骨部の間に衝突した場合、波型パネルではアウターパネルから遠い側の波の頂点部に衝突した場合、コーン型パネルでは、コーンの頂点部を避けて衝突した場合である。
【００２６】
数値解析の結果、各ケースでのＨＩＣ値の、フードパネルの構造による定性的な優劣は、以下のようになることがわかった。
ケース１、２：従来型パネル、波型パネル、コーン型パネルとも、ほぼ同等。
ケース３：従来型パネルが、波型パネル、コーン型パネルよりも優れる。
ケース４：波型パネル、従来型パネル、コーン型パネルとも、基準値に未達。
【００２７】
まず、本発明者らは、ケース３の場合に、従来パネルの歩行者保護性が優れている理由について考察した。その結果、従来型パネルの骨部上に頭部が衝突すると、図１に示したように、剛部材に接触した骨部が支えとなり、頭部と剛部材との干渉を防いでいるという知見を得た。
【００２８】
次に、本発明者らは、ケース４の場合に、従来型パネルの歩行者保護性が劣る理由について考察した。従来パネルは、ケース４の場合、図２に示したように、インナーパネルが平面方向の変形に対して拘束されていないため、アウターパネルが変形して剛部材に接触する。したがって、仮にインナーパネルを打ち抜かずに使用し、フードパネルの強度を増加させても、アウターパネルの変形を抑制することができず、歩行者保護性は顕著には向上しないと考えられる。
【００２９】
そこで、本発明者らは、ケース４でインナーパネルと剛部材が接触した際に、アウターパネルの変形を抑制し、歩行者頭部を保護できるフードパネルの構造について検討した。その結果、図１７に示したように、従来型のインナーパネルの凸部に打ち抜き穴を設けずに、凹部の底をアウターパネルに対向させれば、インナーパネルが剛部材に接触した際に、反力が生じることがわかった。なお、図１７は、アウターパネルに対向する面の斜視図であり、窪みが凸部である。
【００３０】
更に、図１７に示したフードパネルについても数値解析を行い、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルと比較した。その結果、インナーパネルと剛部材が接触しない場合、即ち、ケース１及び２では、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルと同等であることがわかった。これに対して、インナーパネルと剛部材が接触する場合、即ち、ケース３では、従来型パネルと同等、ケース４では、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルの何れよりも優れた歩行者保護性を有することがわかった。
【００３１】
更に、本発明者らはフードパネルが剛部材と干渉及び接触しないケース１、２において、頭部変位量に着目した。数値解析の結果、図１７に示したインナーパネルの頭部変位量のは、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルよりも劣ることがわかった。そこで、本発明者らは、フードパネルが剛部材と干渉及び接触しない場合の、図１７に示したインナーパネルの変形、即ち、頭部変位量が、他の構造に比べて劣る原因について検討を行い、以下の知見を得た。
【００３２】
まず、図１７に示したインナーパネルのａ−ａ’断面（断面ａ）では、図１８ａに示したように、アウターパネルと対向するインナーパネルの凹部が凸部によって拘束されている。そのため、断面ａのような部位では変形し難い。しかし、図１７に示したインナーパネルのｚ−ｚ’断面（断面ｚ）では、図１８ｂに示したように、アウターパネルに近接するインナーパネルの凹部の底が、パネルの幅方向にほぼ連通している。
【００３３】
したがって、断面ｂのような部位ではインナーパネルが折れ曲がり易いため、変形、即ち、頭部変位量が大きくなる。
【００３４】
この知見を基に、本発明者らは、歩行者の頭部が衝突した際に、インナーパネルの変形を抑制し得る構造とすることを検討した。その結果、インナーパネルの凹部の一部に、不連続部を設けることにより、頭部変位量の抑制が可能であることがわかった。図３ａ〜図３ｃに、本発明のインナーパネルの一例を示す。図３ａ〜図３ｃは、アウターパネルに対向する面の斜視図であり、窪みが凸部である。
【００３５】
更に、図３ａ〜図３ｃに示したフードパネルのＨＩＣ値及び頭部変位量を、数値解析によって求めた。その結果、フードパネルが剛部材と干渉する場合のＨＩＣ値は、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルよりも優れ、図１７に示したインナーパネル（改良型パネルという。）と同等であることが確認された。
【００３６】
また、フードパネルと剛部材とが干渉しない場合の頭部変位量は、改良型パネルよりも優れ、従来型パネル、波型パネル及びコーン型パネルと同等以上になることがわかった。更に、図３ａ〜図３ｃに示したフードパネルの頭部変形量については、図３ｃ、図３ｂ、図３ａの順に優れていることがわかった。
【００３７】
本発明の自動車用フードパネル（以下「本発明フードパネル」）の断面図、即ち、図３ａ〜図３ｃに破線で示した断面ｂ〜ｅを、模式的に図４ａ〜図４ｄに示す。なお、図３ａに示した本発明フードパネルの断面ａは、図１８ａと同様である。
【００３８】
図４ａ〜図４ｄに示すパネルの下側がアウターパネル１であり、上側のインナーパネル２は、凹凸部を有し、アウターパネル１から遠い側が凸部２１、溝状の凹部２２（第１の凹部２２ａ、第２の凹部２２ｂ）の底はアウターパネル１に近接している。アウターパネル１の端部は、曲げ加工され、インナーパネル２と接合されている。なお、インナーパネル２の凹部２２（第１の凹部２２ａ、第２の凹部２２ｂ）の底面とアウターパネル１とは接触してもよい。
【００３９】
本発明フードパネルに歩行者頭部が衝突すると、アウターパネルがインナーパネルの凹部の底に接触する。このとき、インナーパネルに与えられた衝突の運動エネルギーは、インナーパネルの凹部及び凸部を介して、平面方向の広範囲に伝播する。更に、衝突の運動エネルギーが大きい場合は、フードパネルがエンジン等の剛部材に接触する。
【００４０】
また、図３ａに示したように、凹部の少なくとも一部に不連続部を設けて、衝突の運動エネルギーがパネルの周辺部に伝達されないような構造とすれば、パネルの変形が周辺部にまで及ぶことを防止することができる。これにより、パネルの変形を従来型パネルと同等以上に抑制することが可能になり、頭部変位量を抑制することができる。
【００４１】
なお、図３ａ〜図３ｃには、前後方向を第１の凹部とし、幅方向を第２の凹部とした態様を示しているが、幅方向を第１の凹部、前後方向を第２の凹部としてもよい。何れにしても、凹部の一端に不連続部を設ければ、変形の伝達を防止することができるため頭部変形量の抑制に有効である。
【００４２】
更に、パネルの周辺部への変形の伝達を防止するために、パネルの周辺部に配置された凹部、特に、第２の凹部の一端又は両端に不連続部を設けることが好ましい。
【００４３】
また、凹部の不連続部を多くすれば、パネルの変形の抑制に効果的であるため、図４ｂに示したように、全ての第２の凹部２２ｂの両端に設けることが好ましい。更に、図３ａ〜図３ｃには、第１の凹部が連続して延伸した態様を示しているが、不連続部を設けてもよい。
【００４４】
また、第２の凹部は、図３ａ及び図３ｂに示したように、直線状に配置してもよいが、パネルの変形の抑制のためには、周辺部と中央部の第２の凹部が直線状にならないように配置することが好ましい。即ち、パネルの周辺部及び中央部の第２の凹部と、第１の凹部とを、クランク状に配置することが好ましい。
【００４５】
例えば、図３ｃのような配置にすれば、パネルの周辺部に配置された第２の凹部と第１の凹部の交差部と、パネルの中央部に配置された第２の凹部と第１の凹部の交差部とが一致しないため、変形の抑制に有効である。
【００４６】
また、パネルの周辺部の第２の凹部と、パネルの中央部の第２の凹部とを平行にせず、パネルの周辺部の第２の凹部を斜めに配置してもよい。なお、第１の凹部及び第２の凹部は、例えば、図５ａに示したように直線状に延伸していてもよい。また、図５ｂに示したように、第１の凹部を斜めに配置し、第２の凹部との交差部に段差を設けても構わない。
【００４７】
次に、本発明フードパネルが、剛部材と接触、干渉する場合のＨＩＣ値を低減させることができる理由について説明する。
【００４８】
図６に示したように、歩行者頭部３がインナーパネルの凹部２２の近傍に衝突した場合は、剛部材４に接触した凹部２２が支えとなる。したがって、図１に示した従来型パネルと同様、頭部と剛部材との接触を防ぐことができるため、波形パネル及びコーン型パネルよりも歩行者保護性に優れる。
【００４９】
また、図７に示したように、歩行者頭部３がインナーパネルの凹部の間に衝突した場合、剛部材４に接触した凸部２１によって、凹部２２の平面方向への変形が拘束されるため、大きな反力を生じる。しかし、凹部が一方向に略平行に延伸する場合、例えば、フードパネルの前後方向に平行な凹部のみを有する場合は、凸部２１による拘束が幅方向に限られる。
【００５０】
したがって、優れた歩行者保護性を得るためには、凸部２１が凹部２２によって囲まれていることが必要である。また、凸部２１が複数であると、１つ当たりの凸部に付与される運動エネルギーを小さくすることができるため、より好ましい。
【００５１】
凸部が剛部材に接触した際の反力を最大にするためには、凸部に打ち抜き穴を設けず、端部から中央部までが連続した面であることが好ましい。これによりＨＩＣ値が最小になるが、凸部には、エンジン音の吸音、フードパネルの軽量化等を目的とした打ち抜き穴を設けてもよい。
【００５２】
しかし、この場合、凸部の中央部の打ち抜き穴を設けることができる領域（以下、打ち抜き可能領域という。）に制限を設けなければならない。パネルの歩行者保護性を確保するためには、打ち抜き可能領域を、凸部の中心を基準とする相似形状とし、大きさを凸部の１／３以内とすることが必要である。
【００５３】
即ち、凸部の端部から中央部までの２／３以上を連続した面とすることが必要である。これにより、インナーパネルの凸部が剛部材に接触した場合、図７に示した打ち抜き穴を設けないパネルと同様、凹部２２の平面方向への変形が十分に拘束される。したがって、大きさが凸部の１／３の打ち抜き穴を凸部の中央部に設けても、大きな反力を生じ、優れた歩行者保護性が得られる。
【００５４】
図８ａ及び図８ｂに、打ち抜き可能領域を示す。図８ａは断面図、図８ｂは平面図である。なお、図８には、一例として凸部の平面形状が四角形であるものを示した、凸部の平面形状は四角形に限らず、三角形、六角形などその他の多角形である場合でも、打ち抜き可能領域が凸部の平面形状の相似形状であればよい。
【００５５】
打ち抜き穴の位置、形状及び大きさは、打ち抜き可能領域２４の内部に設けさえすれば、自由に設定できる。例えば、図９ａ及び図９ｂに示すように、打ち抜き可能領域全体を打ち抜いてもよく、図１０ａ及び図１０ｂに示すように、打ち抜き可能領域内に複数の小径の打ち抜き穴を設けてもよい。
【００５６】
なお、インナーパネルには、製造工程における表面処理時の廃液を目的とする穴や、自動車の装置の配線、配管、例えば、ウインドウォッシャー液を供給するチューブなどを通すための穴を設けることがある。そのため、インナーパネルの凸部及び凹部の任意の部位に、開口率を５％以下として、直径が１〜１０ｍｍの穴を設けることができる。
【００５７】
なお、開口率は、打ち抜き可能領域に設けた打ち抜き穴を除く、インナーパネルの表面積に対する穴の面積の合計の比を百分率で表した数値である。
【００５８】
凹部の断面形状は、波型、コーンなどの曲面では凹部が容易に変形するため、図１１、１２に示したように、略台形であることが必要である。なお、凹部の断面形状は矩形であっても良い。また、凹部の断面形状が略台形であることから、凸部の断面形状も略台形であることが好ましいが、アウターパネルから遠い側の面は平面に限らず、曲率を有する曲面であってもよい。
【００５９】
図１１及び図１２において、凹部の側面２３の角度θは、４０〜９０°であることが好ましい。これは、凹部の側面２３の角度θが４０°未満であると、歩行者の頭部が凹部２２の直上に衝突した際に、凸部２１と剛部材との接触が不十分となり、十分な反力が生じない可能性があるためである。
【００６０】
一方、インナーパネルをプレス成形によって得る場合、凹部の側面２３の角度θが９０°を超えることは困難であり、また、９０°に近くなるほど、成形性が高い材料が必要になる。また、凹部の底の角度θを小さくすると、プレス成形は容易になるものの、凹部２２が潰れる際の塑性変形による運動エネルギーの吸収量が小さくなるため、凹部の側面２３の角度を５０°以上にすることが好ましい。
【００６１】
本発明フードパネルと比較すると、コーン型パネルの窪み及び波型パネルの凹部の断面形状は曲線状であるため、剛部材に接触すると容易に変形し、歩行者頭部の剛部材との衝突を防止する効果が小さい。また、コーン型パネルは、窪みが相互に連結しておらず、歩行者頭部の衝突に起因する運動エネルギーが局所的に集中する。
【００６２】
なお、ビードにより窪みを連結したコーン型パネルも提案されているが、ビードの高さは窪みよりも低いため、運動エネルギーの分散や、塑性変形による運動エネルギーの吸収の効果は十分ではない。一方、波型パネルは、波型の溝の延伸方向が一方向に限られているため、歩行者保護性が不十分である。
【００６３】
したがって、インナーパネルの溝状の凹部は交差し、不連続部を除いて、連結されていることが好ましく、凹部で囲まれる凸部の平面形状は、多角形であることが好ましい。これにより、歩行者頭部の衝突によりインナーパネルに加えられた運動エネルギーが広い範囲に分散し、歩行者保護性が更に向上する。
【００６４】
凸部の平面形状は、四角形に限らず、三角形、六角形でも良く、これらの組み合わせでも良い。また、四角形については、長方形だけでなく、正方形、平行四辺形、菱形、台形など、どのような四角形でもよく、三角形についても、正三角形だけでなく、二等辺三角形、直角三角形など、どのような三角形であってもよい。
【００６５】
また、凸部の平面形状の大きさも、同じである必要はなく、フードパネルの形状に応じて、図１３ａ〜図１３ｃに示すように、大きさの異なる四角形や、四角形と台形との組合せなど、適宜選択することができる。なお、図１３ａ〜図１３ｃでは、凹部の不連続部の図示を省略している。
【００６６】
また、凹部が交点する部位の形状は、応力集中を避けるために、円弧状としても良く、曲率半径を、１００ｍｍ以上とすることが好ましい。また、凹部の交点間の形状は、直線状であることが好ましいが、弧状であってもよい。
【００６７】
フードパネルと剛部材とのクリアランスが小さい場合、例えば、７５ｍｍ以下になると、歩行者頭部が凹部の近傍に衝突した際に、衝撃の吸収が不十分になる可能性がある。このような問題に対しては、インナーパネルの凹部の底の幅及び凹部の高さを限定することが有効である。
【００６８】
インナーパネルの凹部の底の幅Ｗは、１０〜１００ｍｍが好ましい。これは、インナーパネルの凹部の底の幅Ｗが１０未満又は１００ｍｍ超の場合、歩行者頭部が凹部の近傍に衝突した際に、衝撃の吸収が不十分になる可能性があるためである。なお、凹部同士の間隔は、素材のプレス成形性を考慮すると、凹部の底の幅Ｗの２倍以上であることが好ましい。
【００６９】
また、インナーパネルの凹部の高さＨは、２０ｍｍ超であることが好ましい。これは、凹部の高さＨが小さいと、歩行者頭部が剛部材に接触する可能性が高くなるためである。なお、凹部の高さＨの上限には特に制限はないが、インナーパネルをプレス成形する場合は、５０ｍｍ超にすることは難しく、例えば、アルミニウム合金のように素材の成形性が劣る場合には、３５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００７０】
インナーパネルの素材は、鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金から適宜選択することができる。このうち、軽量化の観点から、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金の何れかが好ましい。アウターパネルも同様であり、インナーパネルと同じ素材を使用することが好ましい。
【００７１】
更に、製造コストを考慮すると、アルミニウム合金が最適である。また、アウターパネルも同様に、アルミニウム合金を使用することが好ましい。なお、フードパネルの素材にアルミニウム合金を採用する場合、インナーパネルは成形性に優れるもの、アウターパネルは塗装焼付硬化性（以下、ＢＨ性という。）に優れるものを採用するなど、要求される特性に応じて、最適なものを選択することが好ましい。
【００７２】
アルミニウム合金の場合は、Ａｌ−Ｍｎ系の３０００系合金、Ａｌ−Ｍｇ系の５０００系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の６０００系合金を使用することが好ましい。成形性が要求される場合には、Ｍｇを３〜６％、好ましくは４〜５％含有する５０００系合金が好ましい。
【００７３】
６０００系合金は、ＢＨ性を発現するため、強度が要求される場合には、例えば、Ｍｇを０．２〜１．２％、Ｓｉを０．５〜１．５％を含有する６０００系合金が好ましい。６０００系合金は、Ｃｕを０．１〜１．５％含有してもよい。
【００７４】
６０００系合金のＢＨ性を発現させるには、製造工程における最終の溶体化処理を４８０℃以上で行った後、冷却して、７０〜１５０℃で巻取り、その温度範囲で５時間程度保持する予備時効処理を行うことが好ましい。なお、溶体化処理温度の上限は、液相が生成する温度未満であれば良いが、製造性を考慮すると６００℃以下が好ましい。
【００７５】
一方、６０００系合金の成形性を向上させるには、ＢＨ性とは相反するが、溶体化処理後、１０℃／ｓ以上の冷却速度で、室温から７０℃以下までの温度範囲内に冷却し、その温度範囲で１〜１００時間保持することが好ましい。
【００７６】
なお、フードパネルの軽量化が最重要の課題である場合には、インナーパネルの素材を樹脂としてもよく、強度の観点から、繊維強化樹脂であることが好ましい。また、アウターパネルも同様であり、インナーパネルと同じ素材を使用することが好ましい。
【００７７】
本発明フードパネルの素材がアルミニウム合金の場合、インナーパネルの板厚は０．６〜１．５ｍｍの範囲が好ましい。歩行者の頭部が凹部の間に衝突する場合は、アウターパネルの変形を抑制するため、インナーパネルの板厚を０．６ｍｍ以上に厚くして、凹部の剛性を増加させることが好ましい。
【００７８】
一方、歩行者の頭部が凹部の近傍に衝突した場合は、インナーパネルの変形によって衝撃を吸収するため、インナーパネルの板厚が厚くなると、剛性が増すため衝撃吸収性は高まる。しかし、板厚が１．５ｍｍを超えると、変形が小さくなり過ぎてＨＩＣ値が大きくなる可能性があるため、インナーパネルの板厚を１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。更に、インナーパネルの重量を効果的に軽減するためには、インナーパネルの板厚を１．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００７９】
インナーパネルの素材がアルミニウム合金である場合は、アウターパネルの素材もアルミニウム合金とすることが好ましい。アウターパネルの板厚は薄すぎると変形が大きくなり、厚すぎると剛性が大きくなり、歩行者保護性を損なうことがある。軽量化、成形性、製造コスト、歩行者保護性の観点から、アウターパネルの板厚は、０．８〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【実施例１】
【００８０】
全長が９００〜１２００ｍｍ、全幅が１２００〜１６００ｍｍであり、凹部の底の幅を２０ｍｍ、凹部の深さを３２ｍｍとし、凸部が四角形となるように凹部を設けた、図３に示したインナーフードパネルを想定し、歩行者頭部保護基準の大人用インパクター試験相当の数値解析を実施した。
【００８１】
比較のため、図１４に示した従来パネル、図１５に示した波型パネル及び図１６に示したコーン型パネル、図１７に示した改良型パネルについても同様の数値解析を行った。
【００８２】
即ち、直径１６５ｍｍ、重量４．５ｋｇのインパクターを６５°の角度で３２ｋｍ／ｈの速度で衝突させた際の解析を、汎用の動的陽解法の解析コードで行い、式（１）からＨＩＣ値を求めた。衝突位置及び剛部材との干渉については、上記ケース１〜４の条件を想定した。
【００８３】
各フードパネルのアウターパネルと、インナーパネルの凸部との外面間の距離は３２ｍｍで一定とし、材料は、自動車用のボディーパネル用６０００系アルミニウム合金とし、アウターパネルの板厚は１．０ｍｍ、インナーパネルの板厚は０．８ｍｍとした。
【００８４】
ただし、従来型パネル（骨型）については軽減孔が大きく、インナーパネルの板厚が０．８ｍｍでは重量が小さく不利となる。そのため、重量が他のパネルと同等になるように、インナーパネルの板厚を１．０ｍｍとした。なお、アウターパネルから剛部材までの距離（クリアランス）は、８５ｍｍとした。
【００８５】
解析に用いた６０００系アルミニウム合金の特性値は、Ｍｇを０．６％、Ｓｉを１．０％含有し、残部Ａｌからなるものを予め製造し、引張試験を行って求めた。
【００８６】
ケース１〜４を想定して数値解析によって求めた、本発明パネルのＨＩＣ値を、従来型パネル、波型パネル、コーン型パネル及び改良型パネルの解析結果と共に、表１に示す。
【００８７】
【表１】
0005004783.tif 000003
【００８８】
表１に示したように、剛部材に衝突しないケース１、ケース２では、いずれの構造もＨＩＣ値が１０００以下であり、歩行者保護性は良好である。また、構造による差異は顕著ではない。
【００８９】
これに対して、ケース３では、本発明パネル、従来型パネル及び改良型パネルのＨＩＣ値が、波型パネル及びコーン型パネルよりも小さく、歩行者保護性が優れている。これは、従来型パネルでは骨部が、本発明パネル及び改良型パネルでは凹部が支えとなり、頭部と剛部材との干渉を防いでいるためである。
【００９０】
また、ケース４では、本発明パネル及び改良型パネルのＨＩＣ値が、他のパネルと比較して小さく、最も歩行者保護性に優れることがわかった。これは、本発明パネル及び改良型パネルでは、凸部によって凹部の変形が拘束され、頭部の衝突による運動エネルギーが効果的に吸収されたためであると考えられる。
【００９１】
なお、同様の解析を行い、本発明パネルの凸部の形状、打ち抜き穴の形成の影響、更に、素材であるアルミニウム合金板の板厚及び材質の影響についても調査した。その結果、打ち抜き穴の形成については、凸部の中央部に、大きさが凸部の１／３で、形状が凸部と相似形状である打ち抜き穴の影響について、ＨＩＣ値の劣化が１０％程度であることが確認された。
【００９２】
また、板厚及び材質の影響についても、凹部及び凸部が本発明の条件を満足していれば、ＨＩＣ値が１０００を超えることはなく、歩行者保護性に優れることが確認された。
【００９３】
ケース１〜４を想定して数値解析によって求めた、本発明パネルの頭部変位量を、従来型パネル、波型パネル、コーン型パネル及び改良型パネルの解析結果と共に、表２に示す。表２に示したように、剛部材に衝突しないケース１、２における本発明パネルの頭部変位量はいずれも、他のパネルよりも小さくなり、歩行者保護性、また車体の設計自由度に優れることが分かった。
【００９４】
本発明パネルでは、凹部に不連続部を設けたことにより、パネルの変形が抑制されるため、頭部変位量を低減させることができたと考えられる。
【００９５】
【表２】
0005004783.tif 000004
【実施例２】
【００９６】
全長、全幅、剛部材干渉部の大きさを、実施例１と同様とし、表３及び表４に示す板厚及び材料のアルミニウム合金を用いたフードパネルに、上記ケース１〜４の条件で頭部が衝突する場合を想定し、歩行者頭部保護基準の大人用インパクター試験相当の数値解析を行なった。表３及び表４に、それぞれ、ＨＩＣ値及び頭部変位量を示す。
【００９７】
表３及び表４に示したインナーパネル及びアウターパネルの素材の０．２％耐力、引張強度及びＢＨ特性を表５に示す。表５に示したアルミニウム合金の引張性質は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準拠して作製した引張試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して測定した。また、ＢＨ後の耐力は、ＪＩＳ  Ｇ  ３１３５の附属書に記載された塗装焼付硬化試験方法と同様、予歪みを２％、時効温度を１７０℃、時効時間を２０分として測定したＢＨ量である。
【００９８】
なお、６０００系合金の成分組成は、０．６％Ｍｇ、１．０％Ｓｉ、残部Ａｌ及び不可避的不純物であり、３０００系合金の成分組成は、１．２％Ｍｎ、１．０％Ｍｇ、残部Ａｌ及び不可避的不純物であり、５０００系合金の成分組成は、４．５％Ｍｇ、残部Ａｌ及び不可避的不純物である。
【００９９】
６０００系合金は、ＢＨ性を発現させる製造工程と成形性を向上させる製造工程の両者の方法によって製造した。即ち、ＢＨ性を発現させる製造工程は、溶体化処理を４８０〜６００℃で行なった後、冷却して７０〜１５０℃以下で巻き取り、５時間程度の予備時効処理を行なう方法である。
【０１００】
また、成形性を向上させる製造工程は、溶体化処理を４８０〜６００℃で行なった後に、室温以上７０℃以下の温度まで冷却し、保持して１〜１００時間の熱処理をする方法である。なお、３０００系合金及び５０００系合金は常法で製造した。
【０１０１】
【表３】
0005004783.tif 000005
【０１０２】
【表４】
0005004783.tif 000006
【０１０３】
【表５】
0005004783.tif 000007
【０１０４】
表３に示したように、いずれの素材、板厚においてもＨＩＣ値が１０００を下回り、歩行者保護性に優れることがわかる。なお、ケース１、ケース２では、板厚が大きくなるとパネルの重量及び剛性が増すことから、ＨＩＣ値は上昇する傾向がある。特に、インパクターが最初に衝突するアウターパネルの板厚の影響が大きい。また、ケース３では、インナーパネル及びアウターパネルの板厚の増加、素材の強度の上昇により、凹部の近傍の変形が抑制されるため、ＨＩＣ値が大きくなる。
【０１０５】
一方、ケース４では、インナーパネル及びアウターパネルの板厚の増加、素材の上昇によって、パネルの変形に伴う反力が大きくなるため、ＨＩＣ値が低下している。また、表４に示したように、頭部変位量の素材や板厚による変化は小さいものの、ＨＩＣ値と同様に板厚の増加及び材料強度の上昇に伴い、パネルの変形が抑制され頭部変位量が低下している。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】従来のフードパネルの骨部近傍への頭部の衝突を模式的に示す図である。
【図２】従来のフードパネルの骨部外への頭部の衝突を模式的に示す図である。
【図３ａ】本発明のフードパネルの一例を模式的に示す図である。
【図３ｂ】本発明のフードパネルの別の一例を模式的に示す図である。
【図３ｃ】本発明のフードパネルの別の一例を模式的に示す図である。
【図４ａ】本発明のフードパネルの一例の断面を示す図である。
【図４ｂ】本発明のフードパネルの別の一例の断面を示す図である。
【図４ｃ】本発明のフードパネルの別の一例の断面を示す図である。
【図４ｄ】本発明のフードパネルの別の一例の断面を示す図である。
【図５ａ】本発明のインナーパネルにおける凹部の一例を模式的に示す図である。
【図５ｂ】本発明のインナーパネルにおける凹部の別の一例を模式的に示す図である。
【図６】本発明のフードパネルの凹部近傍への頭部の衝突を模式的に示す図である。
【図７】本発明のフードパネルの凹部外への頭部の衝突を模式的に示す図である。
【図８ａ】打ち抜き可能領域の断面を模式的に示す図である。
【図８ｂ】打ち抜き可能領域の平面を模式的に示す図である。
【図９ａ】打ち抜き可能領域を打ち抜き穴とした本発明のインナーパネルの一例の平面を示す図である。
【図９ｂ】打ち抜き可能領域を打ち抜き穴とした本発明のインナーパネルの一例の断面を示す図である。
【図１０ａ】打ち抜き可能領域に小径の打ち抜き穴を設けた本発明のインナーパネルの一例の平面を示す図である。
【図１０ｂ】打ち抜き可能領域に小径の打ち抜き穴を設けた本発明のインナーパネルの一例の断面を示す図である。
【図１１】本発明のインナーパネルの一例の断面の一部を示す図である。
【図１２】本発明のインナーパネルの他の一例の断面の一部を示す図である。
【図１３ａ】本発明のインナーパネルの一例の平面を示す図である。
【図１３ｂ】本発明のインナーパネルの別の一例の平面を示す図である。
【図１３ｃ】本発明のインナーパネルの別の一例の平面を示す図である。
【図１４】従来のフードパネルの断面を模式的に示す図である。
【図１５】従来の波型フードパネルの断面を模式的に示す図である。
【図１６】従来のコーン型フードパネルの断面を模式的に示す図である。
【図１７】改良型フードパネルを模式的に示す図である。
【図１８ａ】改良型フードパネルの断面ａを模式的に示す図である。
【図１８ｂ】改良型フードパネルの断面ｚを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１    アウターパネル
２    インナーパネル
２１    凸部
２２    凹部
２２ａ    第１の凹部
２２ｂ    第２の凹部
２３    凹部の面
２４    凹部の不連続部
２５    打ち抜き可能領域
２６    打ち抜き穴
３    頭部（インパクター）
４    剛部材
【図１】
0005004783.tif 000008
【図２】
0005004783.tif 000009
【図３ａ】
0005004783.tif 000010
【図３ｂ】
0005004783.tif 000011
【図３ｃ】
0005004783.tif 000012
【図４ａ】
0005004783.tif 000013
【図４ｂ】
0005004783.tif 000014
【図４ｃ】
0005004783.tif 000015
【図４ｄ】
0005004783.tif 000016
【図５ａ】
0005004783.tif 000017
【図５ｂ】
0005004783.tif 000018
【図６】
0005004783.tif 000019
【図７】
0005004783.tif 000020
【図８ａ】
0005004783.tif 000021
【図８ｂ】
0005004783.tif 000022
【図９ａ】
0005004783.tif 000023
【図９ｂ】
0005004783.tif 000024
【図１０ａ】
0005004783.tif 000025
【図１０ｂ】
0005004783.tif 000026
【図１１】
0005004783.tif 000027
【図１２】
0005004783.tif 000028
【図１３ａ】
0005004783.tif 000029
【図１３ｂ】
0005004783.tif 000030
【図１３ｃ】
0005004783.tif 000031
【図１４】
0005004783.tif 000032
【図１５】
0005004783.tif 000033
【図１６】
0005004783.tif 000034
【図１７】
0005004783.tif 000035
【図１８ａ】
0005004783.tif 000036
【図１８ｂ】
0005004783.tif 000037