JP2007534539A - 側面衝突での車内の搭乗者保護を向上するための装置 - Google Patents

Abstract

エネルギー衝撃が横から自動車のドア区域に作用するときの自動車の搭乗者保護のための装置を説明する。その場合車両座席は自動車ドア（２）のエネルギー衝撃の反対側にある。自動車ドア（２）は内部を貫く側面衝撃吸収材（１）を備えている。本発明は側面衝撃吸収材（１）が縦方向に少なくとも２個の、それぞれ継手部分（３）によって互いに連結された区域（４）を有し、継手部分（３）が調整可能な曲げ抵抗を備え、自動車ドア（２）に作用するエネルギー衝撃に応じて継手部分（３）の曲げ抵抗が変更されることを特徴とする。

Description

技術分野
本発明は、車両座席が自動車ドアを挟んでエネルギー衝撃の反対側にあって、自動車ドアが内部を貫通して延在した少なくとも１個の側面衝撃吸収材を備え、自動車のドア区域に横方向からエネルギー衝撃が作用する間において、自動車の搭乗者を保護のための装置に関する。

自動車の搭乗者保護は自動車の設計及び新規開発で主要課題の１つとみなされる。特別な開発目標は、正面衝突及び追突の際に車室を十分に安全に保護することができる前部及び後部区域の明確なクランプルゾーンを設計するためのものである。これに対して側面衝突では自動車の側部構造の利用可能な変形距離が小さく、吸収能力が僅かなため、搭乗者保護は大問題である。

自動車の側面衝突で生じる搭乗者の危険を緩和するための周知の解決策は、自動車ドアの補強材を設けるものである。例えば車の横方向に高い剛性及び／又は高いエネルギー吸収能力を有する形材を自動車ドアに組み込むことが知られている。屈曲して形成された支持棒をドアフレームに設けた側面衝突保護型車両ドアが例えばドイツ特許公開ＤＥ１９６３３６３７Ａ１により開示されている。支持棒は衝突の場合にねじられ、引張荷重のもと防護網の如く作用しながら変形する。

ところが適当な長手方向の吸収材を設けることによる側部ドアのこの種の補強材は、重大な衝突の場合に搭乗者を保護するのに十分でない。なぜなら側部ドアに外力が作用すると、側部ドアが車体のドア開口部を突き破って押し込まれるので、搭乗者の生存のスペースが大幅に狭められ、生存のチャンスも同様に減少するからである。

先行技術には、さらに側面ドアに作用する力を車体に伝達するのに適した一連の対策を開示されている。例えば、ドアとドア開口部の間の適当な大きさの重なりにより、又はドアの縁端部から突出し、衝突の場合において自動車車体のドア開口部の補強した切欠部に係合するピンによるものである。おおむね外側へ湾曲したけた材からなる自動車ドア用の補強装置がドイツ特許公開ＤＥ−ＡＳ２２１５６７４により明らかにされている。外部衝撃でけた材が伸びた形に変形させられると、その端部がドアフレームの中の適当に安定な切欠部に入り込む。けた材はとりわけ圧延により適当な形にした成形鋼板からなる。

上記の処置に原因する自動車の自重の増加を避けるために、重量減少の理由から繊維強化複合材料で製造され、円弧形に成形された補強けた装置からなる自動車ドア用補強装置がドイツ特許ＤＥ４１２５２９９Ｃ２に記載されている。この場合も補強装置は完全にドアの内部にあり、衝突の場合だけ補強けた材の変形が起こるため両側の末端区域がドアから突出し、一方、この末端区域が車体のドアフレームの安定な支持面と連動する。

自動車ドアを水平に貫く側面衝撃吸収材を有し、側面衝撃吸収材が中央にヒンジ継手を備え、これによって側面衝撃吸収材の長さを変えることができる自動車ドア区域のための補強部材がドイツ特許公開ＤＥ１９８３２０７６Ａ１に開示されている。衝突のない正常な運転時にヒンジ継手は折り曲げた位置に固定されており、この位置で側面衝撃吸収材は短縮されて自動車ドアの内部に留まる。これに対して衝突の場合はヒンジ継手が発火式装置によって作動され、こうして側面衝撃吸収材が伸びた状態に変えられ、この状態で側面衝撃吸収材の両側が自動車ドアから突出し、隣接する安定な車体区域に連接する。

本発明の根底にあるのは、搭乗者保護を最適化し、側面衝突の場合において高度な搭乗者保護を提供することができる安全システムを提示する課題である。特に衝突の場合に横方向から自動車ドアに作用する変形エネルギーを自動車ドアの区域から的確に取り除くように、安全システムを改良することが問題である。その場合、自動車ドアに衝突エネルギーが作用するとき及び作用した後に車室をなるべく損傷しないか又は僅かしか損傷しないことを特に重視しなければならない。また側部クランプルゾーン区域を衝突時に拡大することも目標とするものである。

発明の根底にある課題の解決策は請求項１に示されている。発明思想を有利に改良する特徴が従属請求項の主題であり、特に実施形態を参照した説明で明らかである。

請求項１の上位概念の特徴に基づく装置は、本発明により側面衝撃吸収材が縦方向に少なくとも２個の、それぞれ継手部分により互いに連結された部材を有し、継手部分が側面衝撃吸収材の長手方向に関して調整可能な曲げ抵抗を有し、自動車ドアに作用するエネルギー衝撃に応じてこの曲げ抵抗が可変的又は離散的に変化するように形成されている。

本発明に基づき形成された側面衝撃吸収材は、吸収材の長手方向に互いに隣接する、最も簡単な実施形態で２個、とりわけ３個以上の離散的な側面衝撃吸収部分を有する。側面衝撃吸収部分はそれぞれ堅固な棒状又は板状の材料からなり、そのうちそれぞれ２つの直接隣接する側面衝撃吸収部分は一種のヒンジ継手によって互いに連結されている。最も簡単な実施形態でヒンジ継手として形成された継手部分はいわゆる座屈点又は部分を成し、衝突の場合において、エネルギーの作用でこれらの継手部分に沿って側面衝撃吸収材が座屈する。個々の継手部分の座屈に打ち勝つように、調整可能な力のモーメントをあらかじめ設定され、前記座屈が成される。

このように形成された複数の継手部分を設けることによって、反対側に搭乗者の上体が直接あり、このため自動車ドアの内面と搭乗者の上体との間にある僅かなクランプルゾーン領域において、衝突時に自動車ドアに作用するエネルギー衝撃を、ドアの変形によって搭乗者がまったく又は僅かしか巻き添えにならないような自動車ドア区域の変形に適宜に変えることが可能である。この場合衝突エネルギーを足元に近い自動車ドア区域の変形に変えることができれば、側面衝突での搭乗者保護のために決定的に役立つ。特にこの区域には、上体に近いドア区域よりはるかに大きなクランプルゾーンがあるからである。

このような衝突エネルギーの変換を実現するには、それぞれ１つの継手部分で連結されるすべての側面衝撃吸収部分を、初期状態又は基準状態でなるべく大きな曲げ抵抗により互いに連結することが重要である。衝突の場合に、すべての又は特定の選ばれた継手部分の曲げ抵抗が適宜減少するように、自動車ドアに作用する衝突エネルギーの強さと方向に応じて側面衝撃吸収材の特定の区域を継手部分の回りに座屈させ又は折れ曲らせる。エネルギー衝撃が主として搭乗者の上体の区域で自動車ドアに作用する前述の場合に、上体区域にある継手部分は衝突時にもなるべく剛性を保ち、一方では、足元に近い継手部分は曲げ抵抗が減少するように、適宜座屈する。事情の異なる側面衝突状況は、本発明に基づき形成された側面衝撃吸収材に沿って相応に異なる屈折状態を引き起こすようにしてもよい。

前述のように各継手部分の好ましい実施形態は一種のヒンジ継手を備えている。この場合２つの相隣接する側面衝撃吸収部分はとりわけ側面衝撃吸収材の長手方向に対して垂直に向けられたヒンジ軸の周りに、該ヒンジ軸周りの所定の回転可動度で旋回可能である。これに関する有利な実施形態について、さらに実施例を参照して詳述する。目的にかなった適当なエネルギー供給のもとで固有の組織変化により形状特性及び／又は安定特性を変化させる、適切に選択され製造された変換材料の形で継手部分を形成することも考えられる。所要の機械的性質を備えたこのような変換材料を少なくとも継手部分内に有するか又は変換材料からなる棒状又は板状に形成された側面衝撃吸収材が考えられる。このような変換材料は下記の各種材料の１つ、即ち圧電セラミック、圧電ポリマー、電歪セラミック、電気粘性流体、ポリマーゲル、磁気粘性流体、形状記憶金属又は合金及び形状記憶ポリマーからなる材料である。変換材料として形成されたこのような継手部分によって、側面衝撃吸収材に沿ったその曲げ抵抗及び減衰特性を適宜に調整し、場合によっては外部エネルギーの供給により、例えば電気的、熱的又は機械的エネルギーの供給により制御することが可能である。この点に関連して、全体又は継手部分だけがこのように選ばれた変換材料からなり、適宜に引き起こされ、継手部分に限って作用する材料変態により曲げ抵抗の局部的減少を生じ、一方、側部衝撃吸収材の残余の区域では縦安定性が依然として不変であるような、棒状又は板状に形成された一体の側面衝撃吸収材が考えられる。

本発明に基づき形成された側面衝撃吸収材の別の好ましい実施形態は、適当な予圧手段を継手部分にそれぞれ設けるものである。この予圧手段によって側面衝撃吸収材は各継手部分内の曲げ抵抗を減少した状態で、搭乗者区域から凸面状に遠ざかり、こうして搭乗者のために拡大されたクランプルゾーンを作り出す。各継手部分のこのような予圧を、特に自動車に取り付けられた接近感知システムと組み合わせることが好ましい。接近感知システムによって、切迫した衝突状況を認識することができる。このように時間的に切迫し、不可避と認められた衝突の場合に、すべての又は特に選択された継手部分の曲げ抵抗が、認識された衝突状況に応じて、自動車に搭載されたエネルギー源により供給される外部エネルギー供給により適宜に引き下げられるから、予圧手段はすべての側面衝撃吸収材又は側面衝撃吸収材の特定の部分だけを、搭乗者から遠ざかる方向へ凸状に屈曲した形に変える。継手部分は、その直後の衝突によるエネルギー衝撃の発生時点で、エネルギー衝撃を消散させるように適宜に硬化する。

側面衝撃吸収材はさらに、自動車ドアの縁端区域にそれぞれ内接し又は相対して配置された両方の末端区域に、ロッキング機構を有することが好ましい。それによって側面衝撃吸収材は少なくとも衝突の場合に、とりわけＡ、Ｂ又はＣ支柱沿いの安定した車体区域と切離し可能な固結状態になり、側面衝撃吸収材の機械的引張負荷容量を改善する。このような能動的嵌脱機構は適当に製造された変換材料、とりわけ形状記憶合金によって実現することができ、それによって側面衝撃吸収材の末端区域をそれぞれ安定な車体区域に機械的に連結することが可能である。

実施例に基づき、図面を参照して以下に本発明を例示するが、以下の事項は、実施形態に基づいて、本発明の一般的な概念を制限するものではない。

図１ａは自動車のＡ支柱とＢ支柱の間に挿入された側面衝撃吸収材１の大幅に概略化した平面図を示す（より詳細な図はない）。側面衝撃吸収材１の２つの相対する末端区域１ｌ及び１ｒは、脱離可能に固定されたロッキング機構を介して、それぞれ自動車のＡ支柱又はＢ支柱に固定されている。側面衝撃吸収材１は破線で示唆した自動車ドア２の内部に、外から搭乗者に見えないように内設されている。

図示の実施例で側面衝撃吸収材１は多数のヒンジ継手で互いに連結された側面衝撃吸収部分４を有し、これらの区域は各ヒンジ継手によって鎖状に互いに連結されている。個々の側面衝撃吸収部分４は重量を減少させる理由から安定して固有の剛性を有した繊維強化プラスチックボードで作られているが、任意の他の負荷剛性材料、例えば棒状又は板状の金属又は軽合金で形成してもよい。側面衝撃吸収部分４はとりわけ高い曲げ抵抗を有する。衝突に原因する極度のエネルギー又は力が作用しても材料に脆性破壊が起こらないように、側面衝撃吸収部分４の材料選択を行うべきである。

側面衝撃吸収材１に沿ってとりわけヒンジ継手として形成された継手部分３が設けられており、ここでそれぞれ局部的に剛性の変化を生じさせることができる。継手部分３ごとの剛性変化は２つの隣接する継手部分３の間で様々に行うことができるから、別の実施例が示すように、側面衝突によって自動車ドア２にエネルギー衝撃が作用するとき、適宜にエネルギー散逸を得ることができる。

図２を参照して詳しく説明するように、これは側面衝撃吸収材１の曲げ抵抗を個別に減少することを可能にする適宜に制御可能な起動材料を継手内部に使用して行われる。側面衝撃吸収材１は基準又は初期状態で最大曲げ抵抗を有する。それぞれ互いに隣接する側面衝撃吸収部分４のすべての継手部分３は、この最大曲げ抵抗のもとで可能な限りの剛性を有するように連結される。衝突の場合に初めて、自動車ドアに作用するエネルギー衝撃の大ききさと方向に応じて個々の又はすべての継手部分３が弛緩され、又はその曲げ抵抗が適宜に減少され、自動車ドア及びその中に組み込まれた側面衝撃吸収材に沿って、搭乗者の保護を高めるために最適化されたエネルギー散逸を生じさせる。

さらにそれぞればね部材として形成された予圧手段５が継手部分３に設けられ、側面衝撃吸収材１が曲げ抵抗減少状態で車室から外側へ凸面状に円弧をなす形をとるように、継手部分３により連結された各側面衝撃吸収部分４を予圧し、こうして搭乗者に向けられたクランプルゾーンを拡大する。さらに、衝突の場合に各継手部分に設けられたすべての起動装置が故障し又は応答しない場合であっても、ばね部材５は設計で選択された受動的な機械的予圧により、側面衝撃吸収材の負荷の緩和を助ける。

図１ｂには、自動車車体のＡ支柱とＢ支柱の間で両側が固定された側面衝撃吸収材１を示す側面図が示されている。とりわけ安定な繊維強化プラスチック製の各プレート４がヒンジ継手３により相互に連結されていることがはっきり分かる。

このようなヒンジ継手の可能な実施形態の概要が図２に示されている。図２に示した摩擦継手は、側面衝撃吸収材に沿って設けられたその他のすべての継手部分を代表して、この種の継手の好ましい実施形態として示している。そのために２つの相対する側面衝撃吸収部分４１及び４２の縁端区域はそれぞれ指状に入り組んで形成されており、部分４１及び４２のそれぞれ指状の突縁４３は破線で示唆した貫通体６によって貫通される。貫通体６は側面衝撃吸収材１の長手方向に対して垂直に、力のベクトルＦで示した方向に指状突縁４３に力を働かせて、適宜に調整可能な締付け力を形成する。好ましい実施形態では、貫通体６は指状に形成された突縁４３を図示のように貫いて突出するねじを備えたねじ継手として形成され、ねじの両端はそれぞれナット等で固定される。さらにねじは圧電材料からなるスリーブによって取り囲まれている。圧電効果を利用して、スリーブを様々な長さに調整することができる。このように又は同様に作用するように構成された起動装置により、指状に形成された突縁４３の間に働く摩擦力を、圧電材料製のスリーブの長さに応じて様々に調整することができる。

圧電材料の使用する場合は、適切に該材料を機能させるための電源が必要となる。外部電源なしで組織構造に変化を生じさせ、もっぱら衝突エネルギーを利用して所望の形状変化又は安定性変化を引き起こす変換材料の使用も考えられる。それに適した材料は例えば形状記憶金属又は合金である。

図２に示す摩擦対偶のそれぞれの長手方向の局部的な安定性を調整することが可能であるから、側面衝撃吸収材の特定の変形輪郭及び、時間的経過にあわせた長手方向の変形を設定することにより、様々な衝突シナリオに適応させることができる。本発明に基づき形成された側面衝撃吸収材はその曲げ抵抗を調節することによって、自動車ドアへの局部的な衝撃力により発生する局部的変形を別の好ましい変形に変換させる。Ａ支柱とＢ支柱の間に挿入され、それぞれ５個の継手部分（ａ−ｅ）を有する側面衝撃吸収材１を示す図３ａ−３ｄを参照して、このような事例を説明する。図３ａに例えば支柱との衝突の場合のように、例えば自動車ドアに横から点状又は線状に作用する衝撃力によって形成される側面衝撃吸収材の極めて不利な変形状態を示す。この場合側面衝撃吸収材１は１個所だけ折れ曲り、それぞれＡ支柱及びＢ支柱の上部に考えられる車室の中に最大限突出する。

車室内に最大限張り出す側面衝撃吸収材の変形を回避するために、図３ｂに示す状況は継手ａ、ｂ、ｄ及びｅに、狙いとなる曲げて抵抗の偏差が設けられている。ヒンジポイントｃは不変のまま長手方向に安定的に保持される。この場合自動車ドアに横から作用する衝撃力は適宜に継手部分ａ、ｂ、ｃ及びｅに屈曲をもたらす。こうして自動車の搭乗者区域への側面衝撃吸収材１の侵入が著しく減少する。図３ｃでは、切迫する側面衝突の感知のために側面衝撃吸収材が接近感知システム（図示せず）を装備し、側面衝撃吸収材１への衝撃力が起こる前にすでに少なくともヒンジポイントｄは曲げ抵抗が減少されるようにし、この結果、ここに取り付けられた予圧手段が側面衝撃吸収材１のこの区域を搭乗者から遠ざけられる。ヒンジポイントｃは上記のように剛性を有し、大きなクランプルゾーンを有する足元で適宜なエネルギー散逸を生じるために、ヒンジポイントａ及びｂの曲げ抵抗又はねじり抵抗を適宜に減少させる。これに関連して示した状況は、ヒンジ可動度の個別調整のためのヒンジポイントのインテリジェント制御によって、衝突に基づく衝撃力に応じて搭乗者のために最適化された側面衝撃吸収材１の変形が可能になることを明らかにしている。図３ｄに示した状況は、衝突の開始の直前に車室から凸状に屈曲した形の側面衝撃吸収材１を予定しており、これによって最大のクランプルゾーンが作り出される。このために不可避な側面衝突の確認の後に、すべてのヒンジポイントａ−ｅのねじり又は長手方向の抵抗が減少され、図３ｄに図示しない予圧手段は側面衝撃吸収材１を、側面衝撃吸収材１を凸状に形成する、すなち、図示の形に変えることができる。

継手部分内に適当な起動装置を配置し、適当な変換材料を使用することにより、側面衝撃吸収材１を内部受動又は能動作用性の緩衝システムと組み合わせることがもちろん可能であり、それによって搭乗者に作用する、衝突に基づく生理学的なエネルギー衝突を著しく減少させることができる。

最後に図４はＡ、Ｂ及びＣ支柱の間に組み込まれた自動車の前部及び後部ドアの側面概略図を示す。従来の側面衝撃吸収材（ＫＳ）はドアの内部に対角線状に通っている。これに対して本発明に基づき形成された側面衝撃吸収材１はとりわけ個々の自動車ドアの内部に走行方向に平行に通っており、なるべく最適な搭乗者保護を保証するために、任意の幅又は高さに形成される。

ａ）及びｂ）は、Ａ支柱とＢ支柱の間に設けられた側面衝撃吸収材の平面図及び側面図を示す。 継手部分の実施例を示す。 側面衝撃吸収材に沿った様々な変形の図を示す。 自動車ドア内部の側面衝撃吸収材の配置の概要図を示す。

符号の説明

１ 側面衝撃吸収材
２ 自動車ドア
３ 継手部分、ヒンジ継手
４ 側面衝撃吸収部分
５ 予圧手段、ばね部材
６ 貫通体
４１、４２ 側面衝撃吸収部分
４３ 指状突縁

Claims (14)

1. 車両座席が自動車ドア（２）を挟んでエネルギー衝撃の反対側にあり、前記自動車ドア（２）の内部を貫通して延在した少なくとも１個の側面衝撃吸収材（１）を備え、自動車のドア区域に横方向からエネルギー衝撃が作用する間において、自動車の搭乗者を保護するための車両のドア装置であって、
   前記側面衝撃吸収材（１）が長手方向に少なくとも２個の、それぞれ継手部分（３）により互いに連結された部材（４）を有し、継手部分（３）が調整可能な曲げ抵抗を有し、自動車ドア（２）に作用するエネルギー衝撃に応じて継手部分（３）の曲げ抵抗を変えることができることを特徴とする装置。
2. 前記継手部分（３）が、前記側面衝撃吸収材（１）の長手方向に対して垂直に配向されたヒンジ軸、及び、該ヒンジ軸の周りに可変的に又は離散的に調整可能なヒンジ可動度、を有するヒンジ継手として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 継手部分（３）が、少なくとも１つの変換材料に基づき外部エネルギー供給によって継手部分（３）の曲げ抵抗を変化させる少なくとも１つのインテリジェント構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 変換材料が下記の各種材料、即ち圧電セラミック、圧電ポリマー、電歪セラミック、電気粘性流体、ポリマーゲル、磁気粘性流体、形状記憶金属又は合金、形状記憶ポリマーの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 自動車のドア区域に横から作用するエネルギー衝撃がない基準状態で、継手部分（３）が高い曲げ抵抗を有し、衝突の場合において、該継手部分は、前記曲げ抵抗と等しい又は前記曲げ抵抗よりも小さい曲げ抵抗を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記側面衝撃吸収材（１）に沿って多数の前記継手部分（３）が設けられており、前記側面衝撃吸収材（１）の個々の部分で互いに鎖状に連結され、衝突の場合において、前記自動車ドア（２）に作用するエネルギー衝撃の方向及びその値に応じて、個々の継手部分（３）がそれぞれ等しい又は異なる曲げ抵抗を示すようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記曲げ抵抗が減少したときは、前記側面衝撃吸収材（１）の前記継手部分（３）に隣接する部分（４）が車両座席の反対方向に屈曲するように、継手部分（３）にそれぞれ１個の予圧手段（５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 継手部分（３）の曲げ抵抗の可変性が、衝突に起因するエネルギー衝撃によって引き起こされるように、継手部分（３）が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 自動車に接近感知システムが設けられ、衝突が迫ったときに、制御に基づき供給されるエネルギーが継手部分（３）に伝達され、それによって継手部分（３）の曲げ抵抗が適宜に調整されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 側面衝撃吸収材（１）の少なくとも２つの部分（４１、４２）が、相互に対峙する２つの面を有しており、それぞれ部分が、相互に連結可能な指状の外形部（４３）を有し、これらの外形部は相互に連結し、相互に貫通体（６）によって貫通しており、前記貫通体（６）の長さにより貫通体（６）の周囲の２つの部分（４１、４２）の回転可動度が決定されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記貫通体（６）が変換材料を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記側面衝撃吸収材（１）がそれぞれ前記自動車ドア（２）の縁端区域にある一対の末端区域（１ｌ、１ｒ）を備えており、該末端区域が少なくとも衝突の場合において、各々１個のロッキング機構を介して、前記自動車ドア（２）の周囲の車体区域と連結することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記側面衝撃吸収材（１）の各区域が高強度金属、合金又は繊維強化プラスチックからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 衝突の場合において、前記側面衝撃吸収材が前記自動車ドア（２）を取り囲む車体区域内の少なくとも２つの支持区域と連結することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。

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