JP3946141B2 - 乗物構造部分を弱化させる装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも一つの要素を有する乗物構造部分を弱化させる装置に関する。該要素は乗物構造部分に配置されて、該部分の強度に影響を与え、センサーが、前記部分に作用する衝撃を検出するために配置してあり、また、制御ユニットが配置してあって、該ユニットは、第一に、センサーからの信号を受信し、第二に、センサーからの受信信号が設定値に一致したときに制御信号を送出する。
【０００２】
トラックまたはバスと他のトラックとの正面衝突の場合、たとえば、運転室の前部が、計器板と一緒に、衝突時に生じる巨大な力により、運転者座席に向って押されることがある。
【０００３】
トラックは、通常、乗物フレームまたはシャシ上に配置された運転席を有する。運転席の乗物フレームへの固定は、ある種のトラック設計の場合、正面衝突のとき、運転席が少なくとも部分的に乗物フレームから分離して、運転席が後方に押されるように設計されている。そのようにして、運転席の前部と計器板とが押されて、運転席内の運転者を傷つけることがないようにされる。運転席のスペースは衝突後でも実質的に無傷のままであるから、運転席のドアは依然として開くことができ、運転者は運転席から出ることができる。
【０００４】
衝突時に、運転席を乗物フレームに結合しているビームのうち一つ以上のものを破断させることによって、運転席を乗物フレームから分離させるというやり方がすでに公知である。これを実現するために、各ビームは、該ビームにある大きさの力が加わったときに破断するように寸法が定められた破断発生部（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を有する。しかしまた、ビームはトラック寿命中に該ビームに作用する応力たとえば疲労応力に耐えるような寸法としなければならない。しかし、衝突時にある大きさの力が加わったときに破断し、同時にトラックの毎日の使用時に生じる疲労応力と力には耐えるようにビームの寸法を定めるのは難しいことである。
【０００５】
乗用車はしばしば、衝突時に発生するエネルギーが一つ以上のビームによって吸収されるように設計されている。これらのビームは長方形または正方形の断面を有する中空の形に作られる。衝突時に、ビームはその軸方向に圧縮される。しかし、そのような設計をトラックに適用するのは難しい。
【０００６】
やはりトラックにおいて公知なのは、複数のねじまたはリベットで結合されたビームから成る構造である。これらのねじまたはリベットは、衝突時に衝突力によって破断し、そのあと、トラック運転席は力の向きに変位する。したがって、トラック運転席は衝突後実質的に無傷に保たれる。しかし、ねじまたはリベットが、衝突時に生じるある大きさの力が加わったときに破断するように寸法を定め、同時に構造がトラックの毎日の使用時に生じる疲労応力と力には耐えうるように該構造の寸法を定めなければならないというのは難しいことである。
【０００７】
本発明の目的は、特別なケースが発生したときに乗物構造部分を弱化させる装置を具体化することである。このとき、この乗物構造部分は、この特別なケースの発生前には、該乗物構造部分の強度特性が影響を受けないままであるように作られる。
【０００８】
この目的は、冒頭で述べたタイプの装置によって達成することができる。このとき、前記要素が爆薬装填物を有し、前記制御信号が制御ユニットから送出されたときに、該爆薬装填物が爆発するようになっており、該爆薬装填物が爆発したときに要素が乗物構造部分の強度を低下させるように、前記爆薬装填物が、前記要素に配置してある。そのような装置は、構造物をある大きさの力で破断するように寸法決めする必要がなく、また同時に、構造物を毎日の使用で発生する力に耐えるのに十分な強度にすることができる、ということを意味する。前記要素が、爆薬装填物が爆発したときに構造物の強度を低下させるということにより、構造物は衝突時に生じる力で破壊するように寸法決めする必要がない。
【０００９】
本発明の一つの実施態様においては、前記要素は、運転席を乗物フレームに結合する複数の締結具たとえばねじ、ボルト、またはリベットを有する。
【００１０】
衝突のとき、前記締結具は爆薬装填物によって破断させられる。これらの締結具は乗物の毎日の使用時に生じる力に耐えるように寸法決めすることができる。すなわち、衝突前の構造物の強度特性に影響が生じるということはない。
【００１１】
以下、添付の図面に示す実施形態により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１２】
図１は、第一の実施形態を有する、本発明による装置１である。装置１は少なくとも一つの要素２を有し、該要素は構造物３内に配置されている。第一の実施形態によれば、構造物３は、乗物たとえばトラック７における、乗物運転室５と乗物フレーム６との間にある部分４である。この第一の実施形態においては、複数の締結具８たとえばねじ、ボルト、またはリベットである要素２は、部分４に配置されて、その強度に影響を与える。トラック７に対する衝撃たとえば衝突衝撃を検出するためにセンサー９が配置されている。制御ユニット１０が配置されていて、第一に、センサー９からの信号を受信し、第二に、センサー９からの受信信号が設定値と一致した場合に制御信号を送出する。この設定値は、制御ユニット１０にプログラムされており、衝突の際に発生する衝撃に対応するものである。好ましくは、いろいろな衝突状況と衝突方向とに対応する設定値を、制御ユニット１０にプログラムすることができる。
【００１３】
各締結具８は、前記制御信号が制御ユニット１０から送出されたとき、爆発するようになっている爆薬装填物１１を有する。これらの爆薬装填物１１は、該爆薬装填物１１が爆発したとき、締結具８が構造物３の強度を低下させるように、締結具８に配置されている。装填物１１の爆薬物質は、火薬、トリニトロトルエン、その他とすることができる。
【００１４】
図１は衝突前のトラック７を示す。乗物運転席５はビーム１２上に取りつけてあり、該ビームは前記部分４によって乗物フレーム６に結合されている。図１には、ビーム１２のうちただ一つだけを示す。締結具８は、爆薬装填物１１が爆発したとき、衝突の衝撃でビーム１２にしたがって運転席５が乗物フレーム６に対して変位することができるように、部分４を結合している。
【００１５】
図２は、物体１３と衝突したあとの、図１のトラック７を示す。この物体は他の乗物、障壁、その他でありうる。衝突において、センサー９が、制御ユニット１０にプログラムされている設定値に一致する衝撃を検出したとする。すると、制御ユニット１０は各締結具８の爆薬装填物１１に制御信号を送出し、制御ユニット１０に接続されているすべての締結具８がそれぞれの装填物１１の爆発によって破断するようにする。制御信号は、好ましくは、装填物１１の爆薬物質に作用して爆発させる電気信号である。図１と２に示す実施形態の部分４は、二つの部品１４、１５から成り、これらは三つの締結具８によって結合されている。これらの締結具８のうち二つが、制御ユニット１０に接続されている。第三の締結具８は衝突時に生じる力によって変形または破断し、運転室５によって、フレーム６に相対的に後方に押される。結合板１６が部分４の部品１４、１５に結合されており、衝突後、運転席５が乗物フレーム６から離脱するのを防止する。
【００１６】
図をわかりやすくするために、図１と２では、トラック７の前部のみを示す。これらの図から、前輪１７がどのようにフレーム６上に配置されているか、また運転室５がどのようにばね１８とダンパー１９によってフレーム６に浮揚支持されているか、ということが明らかである。また、以下で詳しく説明するように、本発明の装置１を乗物安全装置たとえば一つ以上の衝突エアバッグ２０と組合せることもできる。図１と２には、制御ユニット１０をどのようにステアリングホイール２１内に配置されたエアバッグ２０と接続するかを示す。衝突時に発生するエネルギーを吸収するために、エネルギー吸収要素（図示せず）を運転室５とフレーム６との間に配置することができる。そのようなエネルギー吸収要素は、たとえば、後部と運転室５とを連結し、それによって変形領域を形成する車体部分とすることができる。そのようなエネルギー吸収要素は、国際特許出願ＷＯ−Ａ１−００１８６３３号明細書に記載されている。
【００１７】
図３と４は、第二の実施形態を有する、本発明による装置１’を示す。これは、運転室５を乗物フレーム６に連結する部分４’が締結具８によって直接運転室５のビーム１２に結合されているという点で、第一の実施形態に示すものと異なる。締結具８は、部分４’と運転室５のビーム１２とを貫通して、水平方向に延びている。衝突すると、締結具８は、第一の実施形態に関して述べたものと同じようにして破断し、部分４’は、部分４’とビーム１２との間の継手２２のまわりに回転することができる。したがって、運転席５は、この場合も同様に、乗物フレーム６に対して後方に変位することができる。この第二の実施形態を有する装置１’の場合、運転席５とフレーム６との間のスペースを小さくすることができる。
【００１８】
図５は、本発明による装置１、１’をどのように乗物安全装置と組合せうるか、ということを示す。制御ユニット１０が、電気ケーブル２３によって、締結具８の爆薬装填物１１に接続されている。エアバッグ２０とベルトプリテンショナー２４も、制御ユニット１０に接続されている。ベルトプリテンショナー２４は、安全ベルト（図示せず）を引き締めて、乗物座席に深く腰掛けた人が衝突時に前方に投げ出されないようにするためのものである。制御ユニット１０は、同時に、締結具８、エアバッグ２０、およびベルトプリテンショナー２４に制御信号を送って、これらすべてが衝突時に同時に作動するようにすることができる。また、衝突時に、これらの要素８、２０、２４のうち一つ以上が要素８、２０、２４の他のものよりも先に動作できるようにすることも考えられる。衝突によって生じる衝撃を検出するセンサー９は、図５に示す実施形態においては、制御ユニット１０内に一体取りつけしてある。
【００１９】
以下、本発明のもう一つの実施形態について述べる。図６は、衝突時に軸方向に圧縮されて公知のやり方でエネルギーを吸収するビーム１２’’を示す。そのようなビーム１２’’は、しばしば乗用車に使用され、通常、長方形または正方形の断面を有し、中空であるように作られる。ある質量を有するブロック２５が、ビーム１２’’の一端２６に配置してある。ビーム１２’’とブロック２５は、衝突の瞬間に、速度ｖ１で動き出す。しかし、冒頭で述べたように、そのような公知のビーム１２’’はトラック７で使用するのは難しい。ある種のトラック７には、運転室５の前部に変形領域が備えられておらず、したがって運転室５の前部に一つ以上の細長いビーム１２’’を配置するスペースがない。
【００２０】
図７には、第三の実施形態を有する、本発明の装置１’’を示す。この装置は、ビーム１２’’の形の構造物部分を弱化させるためのものである。該ビーム１２’’が物体１３に衝突する前の状態を示す。ビーム１２’’は、正方形、長方形、または円形の断面を有することができる。この断面はまた任意の形状を有することができる。
【００２１】
ビーム１２’’には、該ビーム１２’’の強度に影響を与える要素が配置してある。ここでは、この要素はシリンダー２７内に配置できるピストン２８である。シリンダー２７の隣に配置してある爆薬装填物１１は、爆発したとき、シリンダー２７内でピストン２８を変位させ、ピストン２８に連結されたピストン棒２９がビーム１２’’を変形させ、したがって該ビームを弱化させるようにする。
【００２２】
図８には、図７に示すビーム１２’’が物体１３に衝突してどのようになるか、ということを示す。衝突の瞬間、ビーム１２’’と該ビーム１２’’に連結されているブロック２５とは、速度ｖ２で動き出す。センサー９がビーム１２’’に配置してあって、ビーム１２’’に対する衝撃を検出し、また、制御ユニット１０が、まず第一に、センサー９からの信号を受信し、第二に、センサー９からの受信信号が設定値と一致したときに制御信号を送出するように構成されている。爆薬装填物１１が配置してあって、制御ユニット１０から前記制御信号が送出されたときに爆発するようになっている。この爆発により、ガスがシリンダー２７内に押し込まれ、ピストン２８をシリンダー２７の第一の端３０に向って動かす。ピストン棒２９の一端３２は、ビーム１２’’の側面に接触または結合しているアンカー３３に連結されている。シリンダー２７の他端３４は、ビーム１２’’の反対側面に接触している。アンカー３３が、ビーム１２’’に対して、シリンダー２７の第二の端３４よりも小さな接触面を有するようにすることにより、ビーム１２’’は制御されたやり方で変形する。本発明による装置１’’がビーム１２’’の強度を低下させると、ブロック２５の質量と速度ｖ２とがビーム１２’’の部分３１に影響を与え、この部分３１を速度ｖ３でビーム１２’’の軸方向に実質的に垂直な方向に曲げる。したがって、衝突時に生じるエネルギーと力の一部分が、衝突前のビーム１２’’とブロック２５との移動方向とは別の方向にそれる。好ましくは、ビーム１２’’の変形をピストン棒２９とシリンダー２７との助けにより制御して、衝突時に生じるエネルギーの制御された吸収が行われるようにする。これは、ピストン棒２９とシリンダー２７とによって衝突時に生じる衝撃（ｐｕｌｓｅ）の大きさに比例するようにビーム１２’’の変形を調節することによって実現できる。この衝撃の大きさはセンサー９によって検出され、該センサーは、ピストン２８をシリンダー２７内である距離だけ変位させるための信号を制御ユニット１０に送信する。この最後に述べた実施形態によれば、乗用車、トラック、または他の乗物において、構造物３たとえばビーム１２’’または他の機械要素を弱化させ、衝突による好ましくない結果を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 衝突前の、本発明による、トラック構造物を弱化させるための装置の第一の実施形態を示す図である。
【図２】 トラックが衝突したあとの、図１の装置を示す図である。
【図３】 衝突前の、本発明による、トラック構造物を弱化させるための装置の第二の実施形態を示す図である。
【図４】 トラックが衝突したあとの、図３の装置を示す図である。
【図５】 本発明による装置をどのように乗物安全装置と組合せることができるかを示す図である。
【図６】 公知のやり方において、ビームが軸方向圧縮によりエネルギーを吸収する様子を示す図である。
【図７】 ビームが物体と衝突する前の、本発明による、ビームを弱化させるための装置の第三の実施形態を示す図である。
【図８】 ビームが物体と衝突したあとの、図７の装置を示す図である。
【符号の説明】
１、１’、１’’ 本発明の装置
２ 要素
３ 構造物
４、４’ 構造物部分
５ 乗物運転室
６ 乗物フレーム
７ トラック
８ 締結具
９ センサー
１０ 制御ユニット
１１ 爆薬装填物
１２、１２’’ ビーム
１３ 物体
１４、１５ 構造物部分４の部品
１６ 結合板
１７ 前輪
１８ ばね
１９ ダンパー
２０ エアバッグ
２１ ステアリングホイール
２２ 継手
２３ 電気ケーブル
２４ プリテンショナー
２５ ブロック
２６ ビーム１２’’の一端
２７ シリンダー
２８ ピストン
２９ ピストン棒
３０ シリンダー２７の第一の端
３１ ビーム１２’’の部分
３２ ピストン棒２９の一端
３３ アンカー
３４ シリンダー２７の第二の端
ｖ１、ｖ２、ｖ３ 速度

Claims (6)

1. 乗り物（７）の部分（４、４’）を弱化させる装置であって、
   少なくとも一つの要素（８）を有し、
   該要素が部分（４、４’）に配置されて、該部分の強度に影響を与え、
   前記部分（４、４’）が、乗物運転室（５）のビーム（１２）と乗物フレーム（６）との間に配置されており、
   前記部分が要素（８）に結合されていて、ビーム（１２）またこれとともに乗物運転室（５）が、衝突の衝撃により、乗物フレーム（６）に対して変位できるようになっている、
   装置において、
   センサー（９）が、前記部分（４、４’）に作用する衝撃を検出するために配置してあり、
   制御ユニット（１０）が配置してあって、第一に、センサー（９）からの信号を受信し、第二に、センサー（９）からの受信信号が設定値に一致したときに、該ユニットが制御信号を送出し、
   前記要素（８）が爆薬装填物（１１）を有し、前記制御信号が制御ユニット（１０）から送出されたときに、該爆薬装填物が爆発するようになっており、
   爆薬装填物（１１）が爆発したときに要素（８）が部分（４，４’）の強度を低下させ、それによって、衝突のときに生じる衝撃により、運転室（５）が乗物フレーム（６）に対して変位できるように、前記爆薬装填物（１１）が前記要素（８）に配置してある、
   ことを特徴とする乗物構造部分を弱化させる装置。
2. 前記要素が乗物構造部分に結合された少なくとも一つの締結具（８）から成り、該締結具が、爆薬装填物（１１）が爆発したときに、破断するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の乗物構造部分を弱化させる装置。
3. 締結具（８）が、ねじ、ボルト、またはリベットであることを特徴とする請求項２に記載の乗物構造部分を弱化させる装置。
4. センサー（９）が、乗物運転室（５）またはベルトプリテンショナー（２４）に配置された少なくとも一つのエアバッグ（２０）に信号を送出するように構成されていることを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１つに記載の乗物構造部分を弱化させる装置。
5. シリンダー内で変位できるピストン（２８）が配置され、該ピストン（２８）にピストン棒（２９）が連結されており、爆薬装填物（１１）の爆発によってシリンダー（２７）内のピストン（２８）が変位することにより、乗物構造部分（１２’’）が弱化して、変形するようになっていることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１つに記載の乗物構造部分を弱化させる装置。
6. 正面衝突、追突、右側面衝突、左側面衝突等、様々な衝突様式に対応する複数の設定値が制御ユニット（１０）にプログラムされていることを特徴とする請求項１から５の中のいずれか１つに記載の乗物構造部分を弱化させる装置。

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