JP3848820B2 - 車体構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両同士が走行方向に沿って衝突したとき、その衝撃力を吸収して客室に作用する衝撃力を緩和する車体構造に関し、客室を有する車両や運転席を有する自動車などに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
新交通システムと呼ばれる各種の軌道型中量輸送システムとは、一般に、電動モータ、集電、車体などの鉄道技術にゴム車輪の駆動に関する自動車技術を組み合わせ、更に、コンピュータ制御を加えた新しい技術である。ゴムタイヤ式新交通車両と呼ばれる技術は、箱型車体に操舵可能なゴム製の走行車輪を装着すると共に、この走行車輪を電動モータによって駆動可能とする一方、専用の軌道及び電車線を設けたものである。従って、車両は、電動モータが走行帯の集電装置から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、軌道に沿って走行することができる。
【０００３】
そして、このようなゴムタイヤ式新交通車両の運行管理システムでは、自動車両運転設備、信号保安設備、通信設備、電力設備、防災管理設備等を相互に連携させることで、車両のダイヤ管理、進路制御、表示制御、運行制御等を集中管理し、車両を無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしている。
【０００４】
ところで、このゴムタイヤ式新交通車両にて、運行管理システムにおける制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。一方、このような運転者の手動による車両の運行操作時には、誤操作等により車両同士の衝突事故が発生することが考えられるため、車両の前端部及び後端部に車両衝突時の衝撃を吸収するためのクラッシュゾーンが設けられている。
【０００５】
図１０に従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略を示す。図１０に示すように、車体フロア（客室）101に連続して台枠102が形成され、この台枠102の前部には平面視がＵ字形状をなすバンパ103が固定されている。一方、車体ルーフ104に連続して平面視がＵ字形状をなす前端ルーフ枠体105が固定され、この前端ルーフ枠体105とバンパ103とが複数の前部梁106及び側部梁107によって連結されている。そして、前部梁106と側部梁107とが連結梁108によって連結されている。このようにして台枠102、バンパ103、前端ルーフ枠体105、各梁106，107，108等により前妻部109が構成されている。また、台枠102の下方には座屈することで衝突時の衝撃力を吸収して緩和する緩衝部材110が配設され、後端部が車体フロア101に固定されている。なお、このように骨組により形成された構造体の外側にはＦＲＰ製の外壁111が取付けられている。
【０００６】
従って、ゴムタイヤ式新交通車両同士が正面衝突すると、互いの先端部が接触してから各部材が座屈して前妻部109が押しつぶされると共に、緩衝部材110が座屈することで、この前妻部109及び緩衝部材110により衝突による衝撃が吸収され、前妻部109の後方にある客室へ伝達される衝撃力が軽減されて変形を防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような専用軌道を走行する車両は、車体のデザインや空気抵抗を考慮する意味で流線型にすることが好ましく、従来の車体は前端部が鋭角形状となっている。そして、前述した前妻部109には制御機器等が搭載されるため、衝突時の衝撃力を吸収するための緩衝部材110を台枠102の下方に配設せざるを得ない。そのため、図１１(ａ)に示すように、車両の先端部に衝突力が入力すると、図１１(ｂ)に示すように、前部梁106が後方に押しつぶされるため、この前部梁106の下部が強固に連結された台枠102（前後梁や床板等）は下方に屈曲するように変形してしまう。すると、下方に屈曲変形した台枠102が緩衝部材110を押し下げて折り曲げてしまう。そのため、緩衝部材110はその後に前端部から入力する衝撃力に対して座屈せずに更に曲げられてしまい、十分な衝撃力を吸収することができなくなってしまう。
【０００８】
また、車両同士の正面衝突時に、その衝撃力が緩衝部材110の前端部に直接入力することで、その衝撃力を確実に緩衝部材110で吸収するために、緩衝部材110の前端部を車両本体よりも前方に突出するように構成することが考えられるが、このように緩衝部材110を前方に延設すると、車両のデザインを変更することとなり、外観品質を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、外観品質や空気抵抗を悪化させることなく、車両同士が適正に衝突して衝撃を確実に吸収することで安全性の向上を図った車体構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の車体構造は、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と車体側との間に前記車両の進行方向に沿って架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に屈曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃力の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２の発明の車体構造は、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と前記車両の進行方向にほぼ直交する方向に配設された補強部材との間と、該補強部材と車体側との間に架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に湾曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３の発明の車体構造は、車両の前端部に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部を設け、且つ、この前妻部にはバンパを設けており、同じ車両の前端部同士が衝突したときの衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を、前記バンパと車体側との間に設け、且つ、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部と前記バンパとの間には間隔を有しており、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部の前面部に、前記前妻部のバンパの下方から前方に突出した二次衝突用の突出部を形成して、同じ車両の前端部同士が衝突した一次衝突時に前記バンパが後退して前記緩衝部材を押圧する前に、同じ車両の前記突出部同士が二次衝突することにより、前記バンパの後退により前記緩衝部材の衝突部が押圧されて傾くのを防止する構成としたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の第１実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略、図２に台枠先端部の概略斜視、図３に図２のIII−III断面、図４に図２のIV−IV断面、図５に正面衝突時における車両前端部の変形状態を表す概略、図６に車両の側面視、図７に車両の正面視を示す。
【００１６】
本実施形態の車体構造が適用された車両は、軌道型中量輸送システムとして、電動モータが軌道上の電車線から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、専用軌道上を無人で自動走行するゴムタイヤ式新交通車両に適用している。
【００１７】
即ち、本実施形態において、図６及び図７に示すように、車両１１は中央に客室１２が形成され、前後端部にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４が形成されて構成されている。車体下部には前後に左右一対の車輪１５，１６が装着され、各車輪１５，１６は駆動モータを有する駆動装置１７，１８により駆動回転可能であると共に、操舵装置１９，２０により操舵可能となっている。また、車体側部には左右一対の案内車輪２１，２２が装着され、各案内車輪２１，２２は左右の案内軌条２３，２４に転動自在となっている。更に、車体側部には左右一対の集電装置２５，２６が装着され、各集電装置２５，２６は左右の側壁２７，２８に付設された電車線２９，３０に摺接している。なお、前述した前妻部１３及び後妻部１４に駆動装置１７，１８や操舵装置１９，２０等のための制御機器が搭載されている。
【００１８】
従って、駆動装置１７，１８は電車線２９，３０から集電装置２５，２６を介して電力が供給され、車輪１５，１６を回転駆動し、案内車輪２１，２２が案内軌条２３，２４に転動して案内され、操舵装置１９，２０が車輪１５，１６を操舵することで、車両は所定の走行軌道に沿って走行することができる。そして、ゴムタイヤ式新交通車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に拘束されて走行することから、車両同士の衝突事故が発生したときに、車両１１同士は左右方向にずれることなく衝突するが、前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃を吸収することができる。
【００１９】
このようなゴムタイヤ式新交通車両１１の前妻部１３において、図１乃至図４に示すように、車体の両側に位置する側部フレーム３１の前後端部には、Ｕ字形状をなす内側バンパ３２（後端部の内側バンパは省略）の各端部が連結されており、側部フレーム３１は閉断面形状で、内側バンパ３２は後方に開口した断面コ字形状となっている。台枠３３は側部フレーム３１及び内側バンパ３２の内方に図示しない複数の横梁が架設され、その上に床板３４が取付けられて構成されている。この台枠３３の前端部には両側に左右一対の側部補強梁部材３５が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、左右の側部補強梁部材３５は閉断面形状をなす横補強梁部材３６によって連結されている。また、台枠３３の前端部には中央に左右一対の中央部補強梁部材３７が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、横補強梁部材３６と交差して連結されている。このように台枠３３を側部補強梁部材３５と横補強梁部材３６と中央部補強梁部材３７により補強することで、クラッシュゾーンの構成部材を構成している。
【００２０】
この場合、内側バンパ３２はやや弧状に湾曲した中央部３２ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部３２ｂとから構成され、中央部３２ａの両側部分と両側部３２ｂには複数の孔３２ｃが穿設されている。また、側部補強梁部材３５は断面Ｌ字形状をなし、前後に延びる水平部３５ａと前下方への屈曲部３５ｂとが一体に形成され、この屈曲部３５ｂの先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合されており、この側部補強梁部材３５の前部に複数の孔３５ｃが穿設されている。更に、中央部補強梁部材３７は断面Ｌ字形状の後部梁３７ａと平板形状で前下方へ弧状に湾曲した前部梁３７ｂとが別体に形成され、後部梁３７ａは横補強梁部材３６と横梁との間に架設され、前部梁３７ｂは内側バンパ３２と横補強梁部材３６との間に架設され、この前部梁３７ｂの先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合されている。
【００２１】
また、台枠３３の前端部には左右一対の緩衝部材３９，４０が配設されている。各緩衝部材３９，４０はほぼ同様の構成をなし、四角筒で複数の開口３９ａ，４０ａが形成された本体３９ｂ，４０ｂの基端部が補強用ブラケット３９ｃ，４０ｃにより横梁にボルト締結され、前端部に箱型の衝突部３９ｄ，４０ｄがボルト締結されており、各衝突部３９ｄ，４０ｄは連結杆４１により連結されている。なお、この衝突部３９ｄ，４０ｄは内側バンパ３２と若干の間隔をもって位置しており、突出部３９ｅ，４０ｅが内側バンパ３２の下方から前方に突出している。
【００２２】
ところで、ゴムタイヤ式新交通車両１１同士の衝突事故が発生したとき、車両１１は左右方向が軌道に拘束されていることから、所謂、オフセット衝突の発生の確率は少ないが、デザインを考慮して流線型をなしているため、車両１１同士の衝突時には、車両１１の前端部、即ち、内側バンパ３２のやや上部に衝突時の衝撃力が入力する。この場合、内側バンパ３２の下方に側部補強梁部材３５と中央部補強梁部材３７が位置しているため、内側バンパ３２の上部に衝撃力が入力すると、各補強梁部材３５，３７と共に床板３４が下方に折り曲がり、緩衝部材３９，４０に上方から曲げ荷重が作用して折り曲がり、この緩衝部材３９，４０は前方から入力する衝撃力を座屈により適正に吸収することができない。
【００２３】
そのため、本実施形態では、車両１１の前端部に衝撃力が入力したとき、各補強梁部材３５，３７が緩衝部材３９，４０から離間する方向、つまり、上方に屈曲するように補助部材として、側部補強梁部材３５に屈曲部３５ｂを、中央部補強梁部材３７に湾曲状の前部梁３７ｂをそれぞれ設けている。また、車両１１の前端部同士が衝突した一次衝突にて、内側バンパ３２の後退によって各緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄが押されて傾かないように、衝突部３９ｄ，４０ｄの前面部には二次衝突用の突出部３９ｅ，４０ｅが形成されている。
【００２４】
また、台枠３３の両側には図示しない側構を介してルーフ本体が設けられており、このルーフ本体の前端部にはＵ字形状をなすルーフ枠体４２が固定され、ルーフ横梁４３とこのルーフ枠体４２との間には連結梁４４が架設されている。一方、内側バンパ３２の外側には断面Ｖ字形状をなす外側バンパ４５が前後に所定隙間をもって固定されており、この外側バンパ４５は、前述した内側バンパ３２とほぼ同様に、中央部４５ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部４５ｂとから構成され、中央部４５ａの両側部分と両側部４５ｂには複数の孔４５ｃが穿設されており、中央部４５ａの上面部には補強材４６が固定されている。そして、ルーフ枠体４２と外側バンパ４５との間には断面Ｌ字形状をなす左右一対の前部梁４７，４８と断面コ字形状をなす左右一対の側部梁４９が架設され、端部が溶接によって固定されている。そして、左右の前部梁４８と側部梁４９とが連結梁５０によって連結されており、この連結梁５０の屈曲部には複数の孔５０ａが形成されている。
【００２５】
そして、前妻部１３を構成する左右の前部梁４７，４８は車両１１の流線型のデザインに合わせて傾斜し、且つ、湾曲しており、下端部には鉛直方向に沿ったストレート部４７ａ，４８ａが形成されている。この各ストレート部４７ａ，４８ａの長さは車両１１の走行時における上下変位量に応じて設定されている。つまり、車両１１が走行時に上下変位するその変位量は、走行する路面状態や車両１１運転状態等、あるいは、この車両１１の車体剛性や懸架装置の性能などにより異なるため、予め試験や計算を行って上下変位量を算出し、その上下変位量に応じてストレート部４７ａ，４８ａの長さを設定する。この場合、車両１１の上下変位量が最大でＬであれば、車両１１同士の衝突時には最大で２Ｌ上下にずれる可能性があるため、ストレート部４７ａ，４８ａの長さを２Ｌよりも大きく設定すればよい。
【００２６】
なお、前部梁４７のストレート部４７ａの長さに対して、前部梁４８のストレート部４８ａの長さが長く形成されているが、これは車両１１のデザインの関係でストレート部４８ａを長く形成できたものであり、より高い安全性を考慮している。そして、車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に左右方向の変位が拘束されているとはいえ、部品の製造誤差や取付誤差等のため、僅かではあるが左右方向にずれる可能性があるため、この各ストレート部４７ａ，４８ａの幅もそのずれ量を考慮して設定されている。
【００２７】
そして、このように台枠３３、各バンパ３２，４５、ルーフ枠体４２、各梁４７，４８，４９等により前妻部１３が構成されており、客室１２と前妻部１３と後妻部１４を含む骨組により形成された構造体の外側に図示しないＦＲＰ製の外壁が取付けられることで、車両１１が構成されている。
【００２８】
なお、上述した実施形態の説明では、車両１１の客室１２に対して一方に前妻部１３を形成して他方に後妻部１４を形成し、前妻部１３のみを詳細に説明したが、後妻部１４も前妻部１３と同様の構造をなすものであって、クラッシュゾーンであり、ストレート部をも有している。また、車両１１は前妻部１３が進行方向前方であるとしたが、後妻部１４を進行方向前方として走行することも可能となっている。
【００２９】
以上のように構成されたゴムタイヤ式新交通車両１１は、運行管理システムにより無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしているが、制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。そして、この運転者の手動による車両１１の運行操作時には、誤操作等により車両１１同士の衝突事故が発生することが考えられるため、前述したように、客室１２の前後にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４を形成すると共に、この前妻部１３及び後妻部１４の下方に緩衝部材３９，４０を装着している。
【００３０】
そして、本実施形態では、この緩衝部材３９，４０が適正に機能するように、前妻部１３及び後妻部１４を構成する構成部材としての各補強梁部材３５，３７に補助部材としての屈曲部３５ｂ及び前部梁３７ｂを設け、衝突時に補強梁部材３５，３７が緩衝部材３９，４０から離間する上方に屈曲するようにしている。また、各緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄに二次衝突用の突出部３９ｅ，４０ｅを形成し、車両１１の前端部同士が衝突した一次衝突時に各バンパ３２，４５の後退により緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄが押されて傾かないように、突出部３９ｅ，４０ｅ同士が二次衝突するようにしている。
【００３１】
即ち、車両１１同士が衝突する場合、正面衝突時に前妻部１３同士あるいは後妻部１４同士が衝突する場合と、追突時に前妻部１３と後妻部１４が衝突する場合が考えられる。車両１１は、案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４により左右方向の変位がほぼ拘束されて走行するが、上下方向の変位は拘束されておらず、車体剛性や懸架装置の性能、路面の凹凸形状や坂道、発進停止時や加減速時に上下方向に振動（変位）することがある。ところが、前妻部１３の各前部梁４７，４８にストレート部４７ａ，４８ａがあるため、その衝撃力がこのストレート部４７ａ，４８ａを介して前妻部１３及び後妻部１４に伝達されることとなり、この前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃力を吸収することができ、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和できる。
【００３２】
このクラッシュゾーンによる衝撃力の緩和方法を具体的に説明すると、前妻部１３（後妻部１４）がクラッシュゾーンとして押しつぶされるとき、衝突時の衝撃力はＦＲＰ製の外壁から外側パンパ４５に入力し、ストレート部４７ａ，４８ａを介して各前部梁４７，４８に入力すると共に、緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄ（突出部３９ｅ，４０ｅ）に入力する。すると、まず、各バンパ３２，４５の中央部３２ａ，４５ａ（補強材４６）が押されて複数の孔３２ｃ，４５ｃにより両側部３２ｂ，４５ｂが長手方向に座屈すると共に、側部補強梁部材３５が複数の孔３５ｃにより、中央部補強梁部材３７が前部梁３７ｂにより、連結梁５０が複数の孔５０ａによりそれぞれ座屈、屈曲して変形する。また、各緩衝部材３９，４０同士が衝突して前後に座屈を開始する。続いて、ルーフ枠体４２や台枠３３が座屈を開始し、前妻部１３全体が押しつぶされることで、衝突時の衝撃力を吸収することができる。
【００３３】
このように正面衝突したときに、前妻部１３が押しつぶされて衝撃力を吸収することから、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和でき、客室１２にいる乗員や乗客を安全に確保することができる。この場合、例えば、客室１２への乗車率が約１００％の２４ton である車両１１同士が１１km/hで正面衝突した場合の実験を行った結果として、客室１２（重心位置）に作用する荷重は、従来の車体構造では４．５Ｇであって客室１２に変形があったが、本発明の車体構造では３．５Ｇとなって客室１２に変形はなかった。
【００３４】
そして、車両１１の衝突時の衝撃力は台枠３３よりも上方にある前部梁４７，４８のストレート部４７ａ，４８ａに入力するため、前部梁４７，４８を介して押しつぶされた各パンパ４５，３２がこの台枠３３を変形させる。本実施形態では、図５に示すように、各側部補強梁部材３５の前端部に下方へ屈曲する屈曲部３５ｂを、各中央部補強梁部材３７の前端部に下方へ湾曲する前部梁３７ｂをそれぞれ設けているため、車両１１の衝突時の衝撃力が各パンパ４５，３２を介して各補強梁部材３５，３７に入力すると、この補強梁部材３５，３７は屈曲あるいは湾曲している上方へ緩衝部材３９，４０から離間するように折れ曲がって変形することとなる。そのため、各補強梁部材３５，３７と共に床板３４が下方に折り曲がって緩衝部材３９，４０に上方から曲げ荷重を作用させて変形させることはなく、緩衝部材３９，４０は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはない。
【００３５】
また、この緩衝部材３９，４０は、前端の衝突部３９ｄ，４０ｄの下部に突出部３９ｅ，４０ｅが形成されており、衝撃力により押しつぶされた各パンパ４５，３２が各緩衝部材３９，４０の上部を押圧して衝突部３９ｄ，４０ｄを傾かせようとするが、その前に突出部３９ｅ，４０ｅが衝突した相手の突出部３９ｅ，４０ｅと二次衝突するため、この衝突部３９ｄ，４０ｄの傾きが防止され、この緩衝部材３９，４０は前方から入力する衝撃力により長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【００３６】
更に、車両１１の正面衝突の初期時に、各バンパ３２，４５の中央部４５ａ（補強材４６）に入力した衝撃力により、両側部４５ｂが複数の孔４５ｃにより長手方向に座屈して中央部４５ａが真っ直ぐ後方に変位するため、衝突時の衝撃力を側方に逃がさずに前妻部１３で真っ直ぐに受け止めて吸収することとなり、衝突後の車両同士のずれを阻止して周辺への被害の拡大を防止できる。
【００３７】
また、側部補強梁部材３５に複数の孔３５ｃを設け、中央部補強梁部材３７の前部梁３７ｂを板形状にし、連結梁５０に複数の孔５０ａを設けたことで、衝突時における各部材の座屈をコントロールして前妻部１３で確実に受け止めて吸収することができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、衝撃力の入力時に各補強部材３５，３７を緩衝部材３９，４０から離間する方向に屈曲させる補助部材として、この各補強部材３５，３７に屈曲部３５ｂ及び湾曲状の前部梁３７ｂを設けたが、この構造に限定されるものではない。
【００３９】
図８に本発明の第２実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態では、図８に示すように、前妻部１３において、台枠３３の前端部に水平状をなす側部補強梁部材６１が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結されている。そして、この側部補強梁部材６１の前部には前下方に沿った補助部材６２が配設され、この補助部材６２の先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合され、基端部が側部補強梁部材６１の前端下部に接合されている。従って、車両１１の衝突時に、衝撃力が各パンパ４５，３２を介してこの側部補強梁部材６１に入力すると、この側部補強梁部材６１は下方が補助部材６２により支持されているために上方へ屈曲へ、つまり、緩衝部材３９から離間するように折れ曲がって変形することとなり、この側部補強梁部材６１や床板３４が緩衝部材３９を上方から折り曲げることはなく、緩衝部材３９は、前方から衝撃力が入力して長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【００４０】
なお、この方法以外に、例えば、水平状をなす側部補強梁部材の下側に切欠を形成したり、下側の板厚を薄くして剛性を低下させることで、この側部補強梁部材を上方に折れ曲がるようにしてもよい。また、補助部材を設けるためのクラッシュゾーンの構成部材として各補強部材３５，３７を適用したが、これらの部材に限らず、緩衝部材３９，４０に隣接する部材であればどの部材であっても適用することができ、いずれの場合であっても前述したものと同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
また、上述の実施形態では、緩衝部材３９，４０を四角筒の本体３９ｂ，４０ｂに複数の開口３９ａ，４０ａを形成して構成し、基端部を横梁に、前端部に衝突部３９ｄ，４０ｄ及び突出部３９ｅ，４０ｅを形成したが、この構造に限定されるものではない。
【００４２】
図９に本発明の第３実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面を示す。本実施形態では、図９に示すように、基端部が図示しない横梁に固定された緩衝部材７１は、複数の開口７１ａが形成された四角筒の本体７１ｂの前端部に連結部材７１ｃを介して衝突部７１ｄが連結され、この衝突部７１ｄに突出部７１ｅ形成されて構成されている。この連結部材７１ｃを設けたことで、床板３４の下方にスペースを確保することができ、このスペースに他の部材を装着することができる。また、緩衝部材の本体の形状も四角筒に限らず、円筒、断面コ字形状等にしてもよい。
【００４３】
更に、上述の実施形態では、クラッシュゾーン（前妻部１３）における衝撃力の入力位置の下方側に補強部材と緩衝部材を設け、衝撃力の入力時に補強部材が緩衝部材から離間する方向、つまり、上方に屈曲するようにしたが、クラッシュゾーンにおける衝撃力の入力位置の上方側に補強部材と緩衝部材を設けた場合、補強部材が緩衝部材から離間する方向、つまり、下方に屈曲するように補助部材を設ければよいものである。そして、本発明の車体構造をゴムタイヤ式新交通車両に適用して説明したが、一般的な鉄道の車両や自動車の車両の適用することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の車体構造によれば、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と車体側との間に前記車両の進行方向に沿って架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に屈曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃力の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンの構成部材に入力すると、この構成部材は補助部材により緩衝部材から離間する上方向に屈曲することとなり、構成部材が緩衝部材を上方から押し曲げることはなく、緩衝部材は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはなく、車両同士が衝突した衝撃を確実に吸収することで安全性を向上することができる。また、クラッシュゾーンを構成する梁部材としての機能を損なうことなく、安価で容易に補助部材を構成でき、衝突時には梁部材を緩衝部材側へ変形させてこの緩衝部材の変形による機能の損失を防止することができる。
【００４５】
また、請求項２の発明の車体構造によれば、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と前記車両の進行方向にほぼ直交する方向に配設された補強部材との間と、該補強部材と車体側との間に架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に湾曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンの構成部材に入力すると、この構成部材は補助部材により緩衝部材から離間する上方向に屈曲することとなり、構成部材が緩衝部材を上方から押し曲げることはなく、緩衝部材は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはなく、車両同士が衝突した衝撃を確実に吸収することで安全性を向上することができる。また、クラッシュゾーンを構成する梁部材としての機能を損なうことなく、安価で容易に補助部材を構成でき、衝突時には梁部材を緩衝部材側へ変形させてこの緩衝部材の変形による機能の損失を防止することができる。
【００４６】
また、請求項３の発明の車体構造によれば、車両の前端部に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部を設け、且つ、この前妻部にはバンパを設けており、同じ車両の前端部同士が衝突したときの衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を、前記バンパと車体側との間に設け、且つ、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部と前記バンパとの間には間隔を有しており、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部の前面部に、前記前妻部のバンパの下方から前方に突出した二次衝突用の突出部を形成して、同じ車両の前端部同士が衝突した一次衝突時に前記バンパが後退して前記緩衝部材を押圧する前に、同じ車両の前記突出部同士が二次衝突することにより、前記バンパの後退により前記緩衝部材の衝突部が押圧されて傾くのを防止する構成としたことを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンに入力すると、衝撃力により押しつぶされた構成部材が緩衝部材を押圧して傾かせるように変形させようとするが、その前に二次衝突用の突起部が衝突するため、この衝突部の傾きが防止され、この緩衝部材は前方から入力する衝撃力により長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【図２】台枠先端部の概略斜視図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】正面衝突時における車両前端部の変形状態を表す概略図である。
【図６】車両の側面図である。
【図７】車両の正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面図である。
【図１０】従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【図１１】正面衝突時における従来の車体構造の変形状態を表す概略図である。
【符号の説明】
１１ 車両
１２ 客室
１３ 前妻部（クラッシュゾーン）
１４ 後妻部（クラッシュゾーン）
３２ 内側バンパ
３３ 台枠
３４ 床板
３５ 側部補強梁部材
３５ｂ 屈曲部（補助部材）
３７ 中央部補強梁部材
３７ｂ 前部梁（補助部材）
３９，４０ 緩衝部材
３９ｄ 衝突部
３９ｅ 突起部（二次衝突用突起部）
４５ 外側バンパ
４７，４８ 前部梁
６１ 側部補強梁部材
６２ 補助部材
７１ 緩衝部材
７１ｄ 衝突部
７１ｅ 突起部（二次衝突用突起部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両同士が走行方向に沿って衝突したとき、その衝撃力を吸収して客室に作用する衝撃力を緩和する車体構造に関し、客室を有する車両や運転席を有する自動車などに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
新交通システムと呼ばれる各種の軌道型中量輸送システムとは、一般に、電動モータ、集電、車体などの鉄道技術にゴム車輪の駆動に関する自動車技術を組み合わせ、更に、コンピュータ制御を加えた新しい技術である。ゴムタイヤ式新交通車両と呼ばれる技術は、箱型車体に操舵可能なゴム製の走行車輪を装着すると共に、この走行車輪を電動モータによって駆動可能とする一方、専用の軌道及び電車線を設けたものである。従って、車両は、電動モータが走行帯の集電装置から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、軌道に沿って走行することができる。
【０００３】
そして、このようなゴムタイヤ式新交通車両の運行管理システムでは、自動車両運転設備、信号保安設備、通信設備、電力設備、防災管理設備等を相互に連携させることで、車両のダイヤ管理、進路制御、表示制御、運行制御等を集中管理し、車両を無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしている。
【０００４】
ところで、このゴムタイヤ式新交通車両にて、運行管理システムにおける制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。一方、このような運転者の手動による車両の運行操作時には、誤操作等により車両同士の衝突事故が発生することが考えられるため、車両の前端部及び後端部に車両衝突時の衝撃を吸収するためのクラッシュゾーンが設けられている。
【０００５】
図１０に従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略を示す。図１０に示すように、車体フロア（客室）101に連続して台枠102が形成され、この台枠102の前部には平面視がＵ字形状をなすバンパ103が固定されている。一方、車体ルーフ104に連続して平面視がＵ字形状をなす前端ルーフ枠体105が固定され、この前端ルーフ枠体105とバンパ103とが複数の前部梁106及び側部梁107によって連結されている。そして、前部梁106と側部梁107とが連結梁108によって連結されている。このようにして台枠102、バンパ103、前端ルーフ枠体105、各梁106，107，108等により前妻部109が構成されている。また、台枠102の下方には座屈することで衝突時の衝撃力を吸収して緩和する緩衝部材110が配設され、後端部が車体フロア101に固定されている。なお、このように骨組により形成された構造体の外側にはＦＲＰ製の外壁111が取付けられている。
【０００６】
従って、ゴムタイヤ式新交通車両同士が正面衝突すると、互いの先端部が接触してから各部材が座屈して前妻部109が押しつぶされると共に、緩衝部材110が座屈することで、この前妻部109及び緩衝部材110により衝突による衝撃が吸収され、前妻部109の後方にある客室へ伝達される衝撃力が軽減されて変形を防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような専用軌道を走行する車両は、車体のデザインや空気抵抗を考慮する意味で流線型にすることが好ましく、従来の車体は前端部が鋭角形状となっている。そして、前述した前妻部109には制御機器等が搭載されるため、衝突時の衝撃力を吸収するための緩衝部材110を台枠102の下方に配設せざるを得ない。そのため、図１１(ａ)に示すように、車両の先端部に衝突力が入力すると、図１１(ｂ)に示すように、前部梁106が後方に押しつぶされるため、この前部梁106の下部が強固に連結された台枠102（前後梁や床板等）は下方に屈曲するように変形してしまう。すると、下方に屈曲変形した台枠102が緩衝部材110を押し下げて折り曲げてしまう。そのため、緩衝部材110はその後に前端部から入力する衝撃力に対して座屈せずに更に曲げられてしまい、十分な衝撃力を吸収することができなくなってしまう。
【０００８】
また、車両同士の正面衝突時に、その衝撃力が緩衝部材110の前端部に直接入力することで、その衝撃力を確実に緩衝部材110で吸収するために、緩衝部材110の前端部を車両本体よりも前方に突出するように構成することが考えられるが、このように緩衝部材110を前方に延設すると、車両のデザインを変更することとなり、外観品質を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、外観品質や空気抵抗を悪化させることなく、車両同士が適正に衝突して衝撃を確実に吸収することで安全性の向上を図った車体構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の車体構造は、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と車体側との間に前記車両の進行方向に沿って架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に屈曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃力の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２の発明の車体構造は、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と前記車両の進行方向にほぼ直交する方向に配設された補強部材との間と、該補強部材と車体側との間に架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に湾曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３の発明の車体構造は、車両の前端部に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部を設け、且つ、この前妻部にはバンパを設けており、同じ車両の前端部同士が衝突したときの衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を、前記バンパと車体側との間に設け、且つ、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部と前記バンパとの間には間隔を有しており、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部の前面部に、前記前妻部のバンパの下方から前方に突出した二次衝突用の突出部を形成して、同じ車両の前端部同士が衝突した一次衝突時に前記バンパが後退して前記緩衝部材を押圧する前に、同じ車両の前記突出部同士が二次衝突することにより、前記バンパの後退により前記緩衝部材の衝突部が押圧されて傾くのを防止する構成としたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の第１実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略、図２に台枠先端部の概略斜視、図３に図２のIII−III断面、図４に図２のIV−IV断面、図５に正面衝突時における車両前端部の変形状態を表す概略、図６に車両の側面視、図７に車両の正面視を示す。
【００１６】
本実施形態の車体構造が適用された車両は、軌道型中量輸送システムとして、電動モータが軌道上の電車線から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、専用軌道上を無人で自動走行するゴムタイヤ式新交通車両に適用している。
【００１７】
即ち、本実施形態において、図６及び図７に示すように、車両１１は中央に客室１２が形成され、前後端部にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４が形成されて構成されている。車体下部には前後に左右一対の車輪１５，１６が装着され、各車輪１５，１６は駆動モータを有する駆動装置１７，１８により駆動回転可能であると共に、操舵装置１９，２０により操舵可能となっている。また、車体側部には左右一対の案内車輪２１，２２が装着され、各案内車輪２１，２２は左右の案内軌条２３，２４に転動自在となっている。更に、車体側部には左右一対の集電装置２５，２６が装着され、各集電装置２５，２６は左右の側壁２７，２８に付設された電車線２９，３０に摺接している。なお、前述した前妻部１３及び後妻部１４に駆動装置１７，１８や操舵装置１９，２０等のための制御機器が搭載されている。
【００１８】
従って、駆動装置１７，１８は電車線２９，３０から集電装置２５，２６を介して電力が供給され、車輪１５，１６を回転駆動し、案内車輪２１，２２が案内軌条２３，２４に転動して案内され、操舵装置１９，２０が車輪１５，１６を操舵することで、車両は所定の走行軌道に沿って走行することができる。そして、ゴムタイヤ式新交通車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に拘束されて走行することから、車両同士の衝突事故が発生したときに、車両１１同士は左右方向にずれることなく衝突するが、前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃を吸収することができる。
【００１９】
このようなゴムタイヤ式新交通車両１１の前妻部１３において、図１乃至図４に示すように、車体の両側に位置する側部フレーム３１の前後端部には、Ｕ字形状をなす内側バンパ３２（後端部の内側バンパは省略）の各端部が連結されており、側部フレーム３１は閉断面形状で、内側バンパ３２は後方に開口した断面コ字形状となっている。台枠３３は側部フレーム３１及び内側バンパ３２の内方に図示しない複数の横梁が架設され、その上に床板３４が取付けられて構成されている。この台枠３３の前端部には両側に左右一対の側部補強梁部材３５が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、左右の側部補強梁部材３５は閉断面形状をなす横補強梁部材３６によって連結されている。また、台枠３３の前端部には中央に左右一対の中央部補強梁部材３７が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、横補強梁部材３６と交差して連結されている。このように台枠３３を側部補強梁部材３５と横補強梁部材３６と中央部補強梁部材３７により補強することで、クラッシュゾーンの構成部材を構成している。
【００２０】
この場合、内側バンパ３２はやや弧状に湾曲した中央部３２ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部３２ｂとから構成され、中央部３２ａの両側部分と両側部３２ｂには複数の孔３２ｃが穿設されている。また、側部補強梁部材３５は断面Ｌ字形状をなし、前後に延びる水平部３５ａと前下方への屈曲部３５ｂとが一体に形成され、この屈曲部３５ｂの先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合されており、この側部補強梁部材３５の前部に複数の孔３５ｃが穿設されている。更に、中央部補強梁部材３７は断面Ｌ字形状の後部梁３７ａと平板形状で前下方へ弧状に湾曲した前部梁３７ｂとが別体に形成され、後部梁３７ａは横補強梁部材３６と横梁との間に架設され、前部梁３７ｂは内側バンパ３２と横補強梁部材３６との間に架設され、この前部梁３７ｂの先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合されている。
【００２１】
また、台枠３３の前端部には左右一対の緩衝部材３９，４０が配設されている。各緩衝部材３９，４０はほぼ同様の構成をなし、四角筒で複数の開口３９ａ，４０ａが形成された本体３９ｂ，４０ｂの基端部が補強用ブラケット３９ｃ，４０ｃにより横梁にボルト締結され、前端部に箱型の衝突部３９ｄ，４０ｄがボルト締結されており、各衝突部３９ｄ，４０ｄは連結杆４１により連結されている。なお、この衝突部３９ｄ，４０ｄは内側バンパ３２と若干の間隔をもって位置しており、突出部３９ｅ，４０ｅが内側バンパ３２の下方から前方に突出している。
【００２２】
ところで、ゴムタイヤ式新交通車両１１同士の衝突事故が発生したとき、車両１１は左右方向が軌道に拘束されていることから、所謂、オフセット衝突の発生の確率は少ないが、デザインを考慮して流線型をなしているため、車両１１同士の衝突時には、車両１１の前端部、即ち、内側バンパ３２のやや上部に衝突時の衝撃力が入力する。この場合、内側バンパ３２の下方に側部補強梁部材３５と中央部補強梁部材３７が位置しているため、内側バンパ３２の上部に衝撃力が入力すると、各補強梁部材３５，３７と共に床板３４が下方に折り曲がり、緩衝部材３９，４０に上方から曲げ荷重が作用して折り曲がり、この緩衝部材３９，４０は前方から入力する衝撃力を座屈により適正に吸収することができない。
【００２３】
そのため、本実施形態では、車両１１の前端部に衝撃力が入力したとき、各補強梁部材３５，３７が緩衝部材３９，４０から離間する方向、つまり、上方に屈曲するように補助部材として、側部補強梁部材３５に屈曲部３５ｂを、中央部補強梁部材３７に湾曲状の前部梁３７ｂをそれぞれ設けている。また、車両１１の前端部同士が衝突した一次衝突にて、内側バンパ３２の後退によって各緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄが押されて傾かないように、衝突部３９ｄ，４０ｄの前面部には二次衝突用の突出部３９ｅ，４０ｅが形成されている。
【００２４】
また、台枠３３の両側には図示しない側構を介してルーフ本体が設けられており、このルーフ本体の前端部にはＵ字形状をなすルーフ枠体４２が固定され、ルーフ横梁４３とこのルーフ枠体４２との間には連結梁４４が架設されている。一方、内側バンパ３２の外側には断面Ｖ字形状をなす外側バンパ４５が前後に所定隙間をもって固定されており、この外側バンパ４５は、前述した内側バンパ３２とほぼ同様に、中央部４５ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部４５ｂとから構成され、中央部４５ａの両側部分と両側部４５ｂには複数の孔４５ｃが穿設されており、中央部４５ａの上面部には補強材４６が固定されている。そして、ルーフ枠体４２と外側バンパ４５との間には断面Ｌ字形状をなす左右一対の前部梁４７，４８と断面コ字形状をなす左右一対の側部梁４９が架設され、端部が溶接によって固定されている。そして、左右の前部梁４８と側部梁４９とが連結梁５０によって連結されており、この連結梁５０の屈曲部には複数の孔５０ａが形成されている。
【００２５】
そして、前妻部１３を構成する左右の前部梁４７，４８は車両１１の流線型のデザインに合わせて傾斜し、且つ、湾曲しており、下端部には鉛直方向に沿ったストレート部４７ａ，４８ａが形成されている。この各ストレート部４７ａ，４８ａの長さは車両１１の走行時における上下変位量に応じて設定されている。つまり、車両１１が走行時に上下変位するその変位量は、走行する路面状態や車両１１運転状態等、あるいは、この車両１１の車体剛性や懸架装置の性能などにより異なるため、予め試験や計算を行って上下変位量を算出し、その上下変位量に応じてストレート部４７ａ，４８ａの長さを設定する。この場合、車両１１の上下変位量が最大でＬであれば、車両１１同士の衝突時には最大で２Ｌ上下にずれる可能性があるため、ストレート部４７ａ，４８ａの長さを２Ｌよりも大きく設定すればよい。
【００２６】
なお、前部梁４７のストレート部４７ａの長さに対して、前部梁４８のストレート部４８ａの長さが長く形成されているが、これは車両１１のデザインの関係でストレート部４８ａを長く形成できたものであり、より高い安全性を考慮している。そして、車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に左右方向の変位が拘束されているとはいえ、部品の製造誤差や取付誤差等のため、僅かではあるが左右方向にずれる可能性があるため、この各ストレート部４７ａ，４８ａの幅もそのずれ量を考慮して設定されている。
【００２７】
そして、このように台枠３３、各バンパ３２，４５、ルーフ枠体４２、各梁４７，４８，４９等により前妻部１３が構成されており、客室１２と前妻部１３と後妻部１４を含む骨組により形成された構造体の外側に図示しないＦＲＰ製の外壁が取付けられることで、車両１１が構成されている。
【００２８】
なお、上述した実施形態の説明では、車両１１の客室１２に対して一方に前妻部１３を形成して他方に後妻部１４を形成し、前妻部１３のみを詳細に説明したが、後妻部１４も前妻部１３と同様の構造をなすものであって、クラッシュゾーンであり、ストレート部をも有している。また、車両１１は前妻部１３が進行方向前方であるとしたが、後妻部１４を進行方向前方として走行することも可能となっている。
【００２９】
以上のように構成されたゴムタイヤ式新交通車両１１は、運行管理システムにより無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしているが、制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。そして、この運転者の手動による車両１１の運行操作時には、誤操作等により車両１１同士の衝突事故が発生することが考えられるため、前述したように、客室１２の前後にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４を形成すると共に、この前妻部１３及び後妻部１４の下方に緩衝部材３９，４０を装着している。
【００３０】
そして、本実施形態では、この緩衝部材３９，４０が適正に機能するように、前妻部１３及び後妻部１４を構成する構成部材としての各補強梁部材３５，３７に補助部材としての屈曲部３５ｂ及び前部梁３７ｂを設け、衝突時に補強梁部材３５，３７が緩衝部材３９，４０から離間する上方に屈曲するようにしている。また、各緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄに二次衝突用の突出部３９ｅ，４０ｅを形成し、車両１１の前端部同士が衝突した一次衝突時に各バンパ３２，４５の後退により緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄが押されて傾かないように、突出部３９ｅ，４０ｅ同士が二次衝突するようにしている。
【００３１】
即ち、車両１１同士が衝突する場合、正面衝突時に前妻部１３同士あるいは後妻部１４同士が衝突する場合と、追突時に前妻部１３と後妻部１４が衝突する場合が考えられる。車両１１は、案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４により左右方向の変位がほぼ拘束されて走行するが、上下方向の変位は拘束されておらず、車体剛性や懸架装置の性能、路面の凹凸形状や坂道、発進停止時や加減速時に上下方向に振動（変位）することがある。ところが、前妻部１３の各前部梁４７，４８にストレート部４７ａ，４８ａがあるため、その衝撃力がこのストレート部４７ａ，４８ａを介して前妻部１３及び後妻部１４に伝達されることとなり、この前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃力を吸収することができ、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和できる。
【００３２】
このクラッシュゾーンによる衝撃力の緩和方法を具体的に説明すると、前妻部１３（後妻部１４）がクラッシュゾーンとして押しつぶされるとき、衝突時の衝撃力はＦＲＰ製の外壁から外側パンパ４５に入力し、ストレート部４７ａ，４８ａを介して各前部梁４７，４８に入力すると共に、緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄ（突出部３９ｅ，４０ｅ）に入力する。すると、まず、各バンパ３２，４５の中央部３２ａ，４５ａ（補強材４６）が押されて複数の孔３２ｃ，４５ｃにより両側部３２ｂ，４５ｂが長手方向に座屈すると共に、側部補強梁部材３５が複数の孔３５ｃにより、中央部補強梁部材３７が前部梁３７ｂにより、連結梁５０が複数の孔５０ａによりそれぞれ座屈、屈曲して変形する。また、各緩衝部材３９，４０同士が衝突して前後に座屈を開始する。続いて、ルーフ枠体４２や台枠３３が座屈を開始し、前妻部１３全体が押しつぶされることで、衝突時の衝撃力を吸収することができる。
【００３３】
このように正面衝突したときに、前妻部１３が押しつぶされて衝撃力を吸収することから、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和でき、客室１２にいる乗員や乗客を安全に確保することができる。この場合、例えば、客室１２への乗車率が約１００％の２４ton である車両１１同士が１１km/hで正面衝突した場合の実験を行った結果として、客室１２（重心位置）に作用する荷重は、従来の車体構造では４．５Ｇであって客室１２に変形があったが、本発明の車体構造では３．５Ｇとなって客室１２に変形はなかった。
【００３４】
そして、車両１１の衝突時の衝撃力は台枠３３よりも上方にある前部梁４７，４８のストレート部４７ａ，４８ａに入力するため、前部梁４７，４８を介して押しつぶされた各パンパ４５，３２がこの台枠３３を変形させる。本実施形態では、図５に示すように、各側部補強梁部材３５の前端部に下方へ屈曲する屈曲部３５ｂを、各中央部補強梁部材３７の前端部に下方へ湾曲する前部梁３７ｂをそれぞれ設けているため、車両１１の衝突時の衝撃力が各パンパ４５，３２を介して各補強梁部材３５，３７に入力すると、この補強梁部材３５，３７は屈曲あるいは湾曲している上方へ緩衝部材３９，４０から離間するように折れ曲がって変形することとなる。そのため、各補強梁部材３５，３７と共に床板３４が下方に折り曲がって緩衝部材３９，４０に上方から曲げ荷重を作用させて変形させることはなく、緩衝部材３９，４０は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはない。
【００３５】
また、この緩衝部材３９，４０は、前端の衝突部３９ｄ，４０ｄの下部に突出部３９ｅ，４０ｅが形成されており、衝撃力により押しつぶされた各パンパ４５，３２が各緩衝部材３９，４０の上部を押圧して衝突部３９ｄ，４０ｄを傾かせようとするが、その前に突出部３９ｅ，４０ｅが衝突した相手の突出部３９ｅ，４０ｅと二次衝突するため、この衝突部３９ｄ，４０ｄの傾きが防止され、この緩衝部材３９，４０は前方から入力する衝撃力により長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【００３６】
更に、車両１１の正面衝突の初期時に、各バンパ３２，４５の中央部４５ａ（補強材４６）に入力した衝撃力により、両側部４５ｂが複数の孔４５ｃにより長手方向に座屈して中央部４５ａが真っ直ぐ後方に変位するため、衝突時の衝撃力を側方に逃がさずに前妻部１３で真っ直ぐに受け止めて吸収することとなり、衝突後の車両同士のずれを阻止して周辺への被害の拡大を防止できる。
【００３７】
また、側部補強梁部材３５に複数の孔３５ｃを設け、中央部補強梁部材３７の前部梁３７ｂを板形状にし、連結梁５０に複数の孔５０ａを設けたことで、衝突時における各部材の座屈をコントロールして前妻部１３で確実に受け止めて吸収することができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、衝撃力の入力時に各補強部材３５，３７を緩衝部材３９，４０から離間する方向に屈曲させる補助部材として、この各補強部材３５，３７に屈曲部３５ｂ及び湾曲状の前部梁３７ｂを設けたが、この構造に限定されるものではない。
【００３９】
図８に本発明の第２実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態では、図８に示すように、前妻部１３において、台枠３３の前端部に水平状をなす側部補強梁部材６１が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結されている。そして、この側部補強梁部材６１の前部には前下方に沿った補助部材６２が配設され、この補助部材６２の先端部が内側バンパ３２の上下に傾斜した中央部３２ａに接合され、基端部が側部補強梁部材６１の前端下部に接合されている。従って、車両１１の衝突時に、衝撃力が各パンパ４５，３２を介してこの側部補強梁部材６１に入力すると、この側部補強梁部材６１は下方が補助部材６２により支持されているために上方へ屈曲へ、つまり、緩衝部材３９から離間するように折れ曲がって変形することとなり、この側部補強梁部材６１や床板３４が緩衝部材３９を上方から折り曲げることはなく、緩衝部材３９は、前方から衝撃力が入力して長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【００４０】
なお、この方法以外に、例えば、水平状をなす側部補強梁部材の下側に切欠を形成したり、下側の板厚を薄くして剛性を低下させることで、この側部補強梁部材を上方に折れ曲がるようにしてもよい。また、補助部材を設けるためのクラッシュゾーンの構成部材として各補強部材３５，３７を適用したが、これらの部材に限らず、緩衝部材３９，４０に隣接する部材であればどの部材であっても適用することができ、いずれの場合であっても前述したものと同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
また、上述の実施形態では、緩衝部材３９，４０を四角筒の本体３９ｂ，４０ｂに複数の開口３９ａ，４０ａを形成して構成し、基端部を横梁に、前端部に衝突部３９ｄ，４０ｄ及び突出部３９ｅ，４０ｅを形成したが、この構造に限定されるものではない。
【００４２】
図９に本発明の第３実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面を示す。本実施形態では、図９に示すように、基端部が図示しない横梁に固定された緩衝部材７１は、複数の開口７１ａが形成された四角筒の本体７１ｂの前端部に連結部材７１ｃを介して衝突部７１ｄが連結され、この衝突部７１ｄに突出部７１ｅ形成されて構成されている。この連結部材７１ｃを設けたことで、床板３４の下方にスペースを確保することができ、このスペースに他の部材を装着することができる。また、緩衝部材の本体の形状も四角筒に限らず、円筒、断面コ字形状等にしてもよい。
【００４３】
更に、上述の実施形態では、クラッシュゾーン（前妻部１３）における衝撃力の入力位置の下方側に補強部材と緩衝部材を設け、衝撃力の入力時に補強部材が緩衝部材から離間する方向、つまり、上方に屈曲するようにしたが、クラッシュゾーンにおける衝撃力の入力位置の上方側に補強部材と緩衝部材を設けた場合、補強部材が緩衝部材から離間する方向、つまり、下方に屈曲するように補助部材を設ければよいものである。そして、本発明の車体構造をゴムタイヤ式新交通車両に適用して説明したが、一般的な鉄道の車両や自動車の車両の適用することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の車体構造によれば、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と車体側との間に前記車両の進行方向に沿って架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に屈曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃力の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンの構成部材に入力すると、この構成部材は補助部材により緩衝部材から離間する上方向に屈曲することとなり、構成部材が緩衝部材を上方から押し曲げることはなく、緩衝部材は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはなく、車両同士が衝突した衝撃を確実に吸収することで安全性を向上することができる。また、クラッシュゾーンを構成する梁部材としての機能を損なうことなく、安価で容易に補助部材を構成でき、衝突時には梁部材を緩衝部材側へ変形させてこの緩衝部材の変形による機能の損失を防止することができる。
【００４５】
また、請求項２の発明の車体構造によれば、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と前記車両の進行方向にほぼ直交する方向に配設された補強部材との間と、該補強部材と車体側との間に架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、前記梁部材の前部を、下方に湾曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンの構成部材に入力すると、この構成部材は補助部材により緩衝部材から離間する上方向に屈曲することとなり、構成部材が緩衝部材を上方から押し曲げることはなく、緩衝部材は長手方向の座屈によって衝撃力を吸収するという本来の機能を損なうことはなく、車両同士が衝突した衝撃を確実に吸収することで安全性を向上することができる。また、クラッシュゾーンを構成する梁部材としての機能を損なうことなく、安価で容易に補助部材を構成でき、衝突時には梁部材を緩衝部材側へ変形させてこの緩衝部材の変形による機能の損失を防止することができる。
【００４６】
また、請求項３の発明の車体構造によれば、車両の前端部に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部を設け、且つ、この前妻部にはバンパを設けており、同じ車両の前端部同士が衝突したときの衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を、前記バンパと車体側との間に設け、且つ、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部と前記バンパとの間には間隔を有しており、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部の前面部に、前記前妻部のバンパの下方から前方に突出した二次衝突用の突出部を形成して、同じ車両の前端部同士が衝突した一次衝突時に前記バンパが後退して前記緩衝部材を押圧する前に、同じ車両の前記突出部同士が二次衝突することにより、前記バンパの後退により前記緩衝部材の衝突部が押圧されて傾くのを防止する構成としたことを特徴とするので、車両の衝突時の衝撃力がクラッシュゾーンに入力すると、衝撃力により押しつぶされた構成部材が緩衝部材を押圧して傾かせるように変形させようとするが、その前に二次衝突用の突起部が衝突するため、この衝突部の傾きが防止され、この緩衝部材は前方から入力する衝撃力により長手方向に適正に座屈し、衝突力を確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【図２】台枠先端部の概略斜視図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】正面衝突時における車両前端部の変形状態を表す概略図である。
【図６】車両の側面図である。
【図７】車両の正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車体構造を表す前妻部の要部縦断面図である。
【図１０】従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【図１１】正面衝突時における従来の車体構造の変形状態を表す概略図である。
【符号の説明】
１１ 車両
１２ 客室
１３ 前妻部（クラッシュゾーン）
１４ 後妻部（クラッシュゾーン）
３２ 内側バンパ
３３ 台枠
３４ 床板
３５ 側部補強梁部材
３５ｂ 屈曲部（補助部材）
３７ 中央部補強梁部材
３７ｂ 前部梁（補助部材）
３９，４０ 緩衝部材
３９ｄ 衝突部
３９ｅ 突起部（二次衝突用突起部）
４５ 外側バンパ
４７，４８ 前部梁
６１ 側部補強梁部材
６２ 補助部材
７１ 緩衝部材
７１ｄ 衝突部
７１ｅ 突起部（二次衝突用突起部）
Claims (3)
- 客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と車体側との間に前記車両の進行方向に沿って架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、
該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、
前記梁部材の前部を、下方に屈曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃力の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とする車体構造。 - 客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンにおける該衝撃力の入力位置のバンパ側と前記車両の進行方向にほぼ直交する方向に配設された補強部材との間と、該補強部材と車体側との間に架設された梁部材でなる前記クラッシュゾーンの構成部材と、
該構成部材の下方側で且つ前記車体側に装着され、前記衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を設け、
前記梁部材の前部を、下方に湾曲した形状に形成して補助部材を構成すると共に、同補助部材の先端部を前記バンパの内側に接合して、前記衝撃の入力時に前記梁部材を前記緩衝部材から離間する上方向に屈曲させることを特徴とする車体構造。 - 車両の前端部に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部を設け、且つ、この前妻部にはバンパを設けており、
同じ車両の前端部同士が衝突したときの衝撃力により座屈することで該衝撃力を緩和する緩衝部材を、前記バンパと車体側との間に設け、且つ、前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部と前記バンパとの間には間隔を有しており、
前記緩衝部材の前端部に設けた衝突部の前面部に、前記前妻部のバンパの下方から前方に突出した二次衝突用の突出部を形成して、同じ車両の前端部同士が衝突した一次衝突時に前記バンパが後退して前記緩衝部材を押圧する前に、同じ車両の前記突出部同士が二次衝突することにより、前記バンパの後退により前記緩衝部材の衝突部が押圧されて傾くのを防止する構成としたことを特徴とする車体構造。
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