JP4615830B2 - 車両用衝撃低減前部バンパ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用衝撃低減バンパ装置に関し、特に歩行者の安全と時速５マイルでの耐衝撃性のための相反する要件を満たす車両用前部バンパ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
過去１０年間に自動車の安全性は飛躍的に向上した。デュアルエアバッグや負荷制限式シートベルトから、サイドエアバッグやヘッドカーテン・エアバッグに至るまで、自動車の乗員は未だかつてなかった程に保護されている。しかしながら、歩行者は依然として長年にわたって変わらぬ危険にさらされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
自動車は乗員の安全性を考慮して設計される。しかしながら、高速度での前面衝突時に乗員を保護するために強度を高めた構造は、衝突した物体が無防備な歩行者である場合に圧倒的な破壊力を及ぼす。米国だけでも、１９９７年における歩行者の死亡者数は５，３０７人、負傷者数は約７７，０００人に達する。米国での歩行者事故件数は、自動車事故全体の２．４パーセントに満たないが、自動車事故の全死亡者数の１２．６パーセントを歩行者が占める。米国での年間死亡者数５，０００人に加えて、その数は日本では３，０００人、欧州連合では７，０００人、中国では１９，０００人を超える。
【０００４】
この地球規模の問題に取り組むために、ＥＥＶＣ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ−Ｓａｆｅｔｙ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）の作業部会は、１９９８年１２月付けのＥＥＶＣ作業部会１７報告書に示されるように、歩行者に対する自動車の安全性能を評価するための試験手順を確立した。その内容を、参照のため、本明細書に統合する。これらの手順には、バンパ装置の評価も含まれる。
【０００５】
オフロード車や多目的車の前部バンパ装置は、「代替上部脚型インパクタ試験」により評価される。この試験では、上部脚型インパクタを時速４０キロの高速で静止車両に衝突させる。容認基準は、インパクタで測定された最大負荷値及び曲げモーメントに基づく。標準型スポーツ・ユーティリティ・ビークル（ＳＵＶ車）の前部バンパ装置に関する「代替上部脚型試験」によると、その最大力は２６ｋＮと非常に大きく、その最大モーメントも１６８６Ｎｍと非常に大きい。一般に、良好な性能を実現するためには、実質的に「軟質な」圧搾空間が必要とされる。更に、車両の修理コストを評価するために、一連の低速バリア衝突試験が行われる。この試験には、平面バリア及び３０度偏角バリアに対する時速５マイルでの前面衝突試験も含まれる。時速５マイルでの平面バリア及び偏角バリアに対する衝突で、バリアのバンパ侵入量を制限することにより、修理コストを最小限に低減できる。標準型のＳＵＶ車バンパ装置の低速バリア試験における許容量は、平面バリア試験での侵入量が１１０ｍｍ、偏角バリア試験での侵入量が９０ｍｍである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
歩行者の安全を向上させるため、本発明者らは、バンパの耐衝撃性の要件に合致しつつ、スポーツ・ユーティリティ・ビークルなどの様々な車種に適用でき、かつ時速５マイルでの耐衝撃性に優れた車両用歩行者安全バンパ装置を開発した。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、歩行者の安全と低速耐衝撃性のための相反する要件を満たす、ＳＵＶ車等の車両用の前部バンパを提供する。具体的には、この車両用歩行者安全バンパ装置は、物体との衝突時に発生する力を低減する車両用衝撃低減前部バンパ装置である。
【０００８】
より具体的には、本発明によれば、物体との衝突時に発生する衝撃力を低減するための車両用衝撃低減前部バンパ装置において、車体に取り付けられて前後方向にそれぞれ延びる少なくとも左右一対のフレームレールと、その左右一対のフレームレールの前端部にそれぞれ連結した左右一対のブラケットと、その両ブラケットに両端部がそれぞれ連結されて左右方向に延びるビーム部と、そのビーム部の前面を隙間を挟んで覆うべく横断面Ｕ字状に形成されて後向きの開放端が前記ビーム部に嵌合、連結されたプレート部材と、前記左右一対のブラケットにそれぞれ連結されて前記左右一対のフレームレールの前方側に延びる左右一対のフレームレール延長部とを備え、前記プレート部材は、前記ビーム部よりも低強度・低剛性に構成され、且つ該プレート部材の前面が前記ビーム部及び前記フレームレール延長部よりも前側に張出していて、物体との衝突時に発生する衝撃の一部を吸収可能であり、各々の前記ブラケットは、該ブラケットと対応する前記フレームレールの前端及び前記ビーム部の長手方向一端の相互間に跨がって形成されて該前端及び該一端に各々接続され、前記フレームレール延長部は、上側延長部分と、下側延長部分と、内側延長部分とを備え、前記上側及び下側延長部分は角付きの箱部をなし、前記内側延長部分は前記上側及び下側延長部分の間に配設されることを特徴とする車両用衝撃低減前部バンパ装置が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施例では、一対のフレームレール部分が、ＳＵＶ車体の前部、ボンネット下側のバンパの領域に取り付けられる。一対の高強度鋼材サイドブラケットが、フレームレール部分にボルト結合され、高強度鋼材ビーム部が前記サイドブラケットに溶接される。前記プレート部材は、高強度鋼材ビーム部に溶接されてフレームレール間に介在する歩行者安全プレートである。フレームレールの前方には、３つの部分からなる一対のフレームレール延長部が配設される。該フレームレール延長部はサイドブラケットに溶接される。
【００１０】
上記構成による、歩行者安全プレートを有する車両用歩行者安全バンパ装置は、「代替上部脚型インパクタ・バンパ試験」の要件を満たす性能を有する。この代替上部脚型試験では、車両のバンパ装置の地上高が５００ｍｍを超える場合の、歩行者の疑似脚部に作用する力とモーメントが測定される。上部脚型インパクタをバンパに向けて時速４０キロで水平に発射し、最大力及び最大モーメントを測定する。歩行者安全バンパ装置の目標最大力は７．５ｋＮ未満に、目標最大モーメントは５１０Ｎｍ未満に設定されている。その結果、本発明の構成によれば、標準型バンパに比べて、脚型で測定される最大力を７９％低減し、ベースライン標準型バンパ装置に比べて１．５８ｋｇの質量軽減を達成できる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、歩行者の安全と低速耐衝撃性のための相反する要件を満たし、且つＳＵＶ車等の様々な車種に適用できる車両用前部バンパを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図３は、本発明の車両用歩行者安全バンパ装置、すなわち車両用衝撃低減バンパ装置を示す。この車両用歩行者安全バンパ装置は、代替上部脚型試験の要件を満たすいかなる車両にも搭載できる。この試験の現行の要件は、車両が比較的高い車高を有することであり、具体的には、車両用バンパ装置の地上高が５００ｍｍより高いことが好ましいが、この値より小さくてもよい。この装置は、歩行者と車両が衝突した際の歩行者に対する車両の衝撃力を低減することを目的とする。また車両用歩行者安全バンパ装置は、バンパと物体が時速５マイルで互いに衝撃した時に、物体が平面或いは偏角面のいずれであっても、車両への侵入量を低減する。車両用歩行者安全バンパ装置は、車両の前部フレーム或いは後部フレームに設置できる。特に、前記装置は、車両前部のバンパ領域に搭載できる。好ましい実施例では、バンパ装置は、バンパ泥よけ面下縁部の地上高が５００ｍｍ以上であり、安全プレート外側の泥よけ面角度が６０度より大きいＳＵＶ車に搭載される（図３参照）。
【００１３】
前記車両用歩行者安全バンパ装置は、物体の衝突時に発生する力を低減する車両用衝撃低減バンパ装置であり、車体に取り付けた少なくとも２つのフレームレール１２と該少なくとも２つのフレームレール１２に結合した少なくとも２つのブラケット１０とを含む。ビーム部６が、前記２つのブラケット１０に付設される。プレート部材４がビーム部６に付設され、少なくとも２つのフレームレール延長部８がブラケット１０に連結される。
【００１４】
前記プレート部材４は歩行者安全プレートであり、その設計及び構成材料により、歩行者と走行中の車両がぶつかった際の歩行者の安全を向上させる。歩行者安全プレート４の目的は、最大力が７．５ｋＮを超えないよう、インパクタの運動エネルギーを利用可能な空間内にて吸収することである。歩行者安全プレート４に適用可能ないくつかの異なる種類の構造及び材料を評価した。歩行者安全プレート４は、鋼材、プラスチック材、またはフォーム材から構成できる。好ましい実施例では、鋼材が、性能、コスト、柔軟性の最良の組合わせをもたらした。歩行者安全プレートは、０. ６５ｍｍ厚の軟鋼材で構成される長形部材である。軟鋼とは、０．０５〜０．２５％の炭素を含む炭素鋼である。歩行者安全プレート４は、一般にＵ字型断面を有し、その外縁部が例えば３段の多段状に形成されている（図４参照）。図４に示す歩行者安全プレートの多段形状は、Ｕ字型の閉鎖部分に隣接してＵ字型の両側に３段形状の概念を形成する段部４ａ、４ｂ、４ｃを備える。Ｕ字型の歩行者安全プレート４の開放端がビーム部６を覆うようにしてこれに嵌合し、歩行者安全プレートの縁部がビーム部６の対向しあう上縁部及び下縁部に溶接される。歩行者安全プレート４の内側部分の閉鎖端とビーム部６の側面との間には隙間が形成される。
【００１５】
本発明のビーム部６は、図２に示されるバンパビーム部である。バンパビーム部６は、水平方向の曲面または弧状面を間に挟んで垂直に配設される上縁部及び下縁部を有する長形部材である。バンパビーム部６は、車両用歩行者安全バンパ装置、すなわち車両用衝撃低減バンパ装置２に取り付けられ、車両前部を横断するよう配設される。バンパビーム部６もＵ字型断面を有し、その「Ｕ字型」の開放端は車両側を臨む。バンパビーム部６は、１．２ｍｍ厚の高強度鋼材で構成される。高強度鋼材、すなわち高張力鋼材は、降伏強度範囲が５０，０００から１００，０００パウンド／平方インチ（３．４ｘ１０⁸ から６．９ｘ１０⁸ Ｎ／ｍ² ）の低合金鋼材である。複数の補強ビーズ６ａ、６ｂは、バンパビーム部６の弧状面を水平方向に広がり、バンパビーム部を補強する。ビーム部は、ビーム部の各端部がそれぞれサイドブラケットに溶接されるように、前記一対のサイドブラケット１０間に延設される。
【００１６】
サイドブラケット１０は、車両用歩行者安全バンパ装置２のバンパビーム部６を支持し、該バンパビーム部を前記フレームレール１２に連結する。具体的には、サイドブラケット１０は、各サイドブラケット１０の一端がフレームレール１２に嵌合付設可能であり、該サイドブラケットの他端がバンパビーム部６を覆うようにしてこれに嵌合付設可能であるように、両側に開放端を有するＵ字型に形成される。サイドブラケット１０も、２．０ｍｍ厚の高強度鋼材で構成され、フレームレール１２にボルト結合され、フレームレール延長部８に溶接される。
【００１７】
フレームレール延長部８は、フレームレール１２の前部に配置され、時速５マイルでの平面バリア及び偏角バリア衝突試験でのバリア侵入量を制限する。時速５マイルでの平面バリア及び偏角バリア衝突試験は、衝撃低減装置が歩行者の安全を保証するだけでなく、歩行者の安全を実現するために車両の安全性が損なわれないことを保証するためのものである。バリア侵入試験では、車両を平坦な静止物体、例えば壁に、直角方向から０度または３０度の角度で衝突させる。フレームレール１２は、高速車両衝突時に平面バリアまたは３０度の偏角バリアが侵入することを制限し、これにより車両の損傷が低減される。
【００１８】
フレームレール延長部８は、２．０ｍｍ厚の軟鋼材で構成され、上述したようにブラケットに溶接される。各フレームレール延長部８は、上側延長部分８ａと下側延長部分８ｂと内側延長部分８ｃとの３つの部分を有する。上側延長部分８ａ及び下側延長部分８ｂは、２つの部分からなる箱部を形成する（図５参照）。偏角バリア及び平面バリアの両シミュレーションにおいて、フレームレール延長部８の圧搾軸が偏角バリアの面と整合するように、箱部は車両の中心から外側に向けて配置される。
【００１９】
車両用歩行者安全バンパ装置では、その「軟質な」安全プレート部材４が真っ先に接触するので、延長部８との接触前に吸収されるエネルギー量はほとんど無い。従って、車両の修理コストを制限または削減するために、平面バリアの侵入量を１５５ｍｍ未満に、また偏角バリアの侵入量を９８ｍｍ未満に設定した。
【００２０】
平面バリア試験では、前記２つの部分からなる箱部により、目標の性能が得られることがわかった。偏角バリア試験での目標性能達成のため、内側延長部分８ｃが付設される。内側延長部分８ｃは、上側及び下側延長部分８ａ、８ｂ間に垂直に配設される。また本実施例では、内側延長部分８ｃは２段階目の対圧搾強度を付与する。特に、内側延長部分８ｃは、前記２つの部分からなる偏角箱構造により達成された平面バリアでの最大値Ｇを増加させることなく、偏角バリアの侵入量を更に制限する。その結果、バンパ装置２とバリアが衝突した時の目標最大値Ｇを維持したまま、車両用歩行者安全バンパ装置２の改良が達成できる。
【００２１】
上記のように改良された車両用歩行者安全バンパ装置と標準型のバンパを、最大力及び最大モーメントの低減並びに侵入量に関して比較した結果を、表１及び表２にそれぞれ示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
本発明の車両用歩行者安全バンパ装置、すなわち衝撃低減装置２の構成によれば、衝撃低減ゾーンが設けられる。ＳＵＶ車に衝撃低減ゾーンを設けるためには、少なくとも２つのフレームレール１２を車体に取り付けて衝撃低減装置用の安定した台座とすることが要求される。少なくとも２つのブラケット１０を前記２つのフレームレール１２に締結して、バンパビーム部６付設用の構造を付与する。プレート部材、すなわち歩行者安全プレート４をバンパビーム部６に設けることで、この衝撃低減装置２は代替上部脚型インパクタ・バンパ試験の要件を満たすことができる。上述したように、この試験では、歩行者と車両バンパの間に発生する力をテストするために、車両バンパと歩行者の脚部との衝突をシミュレーションする。少なくとも２つのフレームレール延長部８をブラケット１０に連結することにより、時速５マイル衝突時の平面バリア及び偏角バリアの侵入量を制限する。車両用歩行者安全バンパ装置の上記構成により、衝撃力低減ゾーンが提供される。
【００２５】
上記の好ましい実施例では、車両用歩行者安全バンパ装置はＳＵＶ車に搭載される。代替上部脚型試験の要件を満たす限りにおいて、前記バンパ装置は、乗用車、ワゴン車、トラックなどの他の様々な車種に搭載可能である。
【００２６】
本発明は、その要旨や特徴を逸脱しない範囲で、他の特定の態様で実施することが可能である。従って、本明細書で開示した実施の形態は、すべての点で例示的であって限定的ではなく、本発明の範囲は、上記の説明ではなく特許請求の範囲により示されるものであり、特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内における全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の車両用歩行者安全バンパ装置を示す図
【図２】 車両用歩行者安全バンパ装置の分解図
【図３】 車両用歩行者安全バンパ装置の上面レイアウト図
【図４】 歩行者安全プレートの、図２における４−４線での断面図
【図５】 車両用歩行者安全バンパ装置のフレームレール延長部を示す図
【符号の説明】
２ 車両用衝撃低減バンパ装置
４ プレート部材
６ ビーム部
８ フレームレール延長部
８ａ 上側延長部分
８ｂ 下側延長部分
８ｃ 内側延長部分
１０ ブラケット
１２ フレームレール

Claims (6)

1. 物体との衝突時に発生する衝撃力を低減するための車両用衝撃低減前部バンパ装置において、
   車体に取り付けられて前後方向にそれぞれ延びる少なくとも左右一対のフレームレール（１２）と、
   その左右一対のフレームレール（１２）の前端部にそれぞれ連結した左右一対のブラケット（１０）と、
   その両ブラケット（１０）に両端部がそれぞれ連結されて左右方向に延びるビーム部（６）と、
   そのビーム部（６）の前面を隙間を挟んで覆うべく横断面Ｕ字状に形成されて後向きの開放端が前記ビーム部（６）に嵌合、連結されたプレート部材（４）と、
   前記左右一対のブラケット（１０）にそれぞれ連結されて前記左右一対のフレームレール（１２）の前方側に延びる左右一対のフレームレール延長部（８）とを備え、
   前記プレート部材（４）は、前記ビーム部（６）よりも低強度・低剛性に構成され、且つ該プレート部材（４）の前面が前記ビーム部（６）及び前記フレームレール延長部（８）よりも前側に張出していて、物体との衝突時に発生する衝撃の一部を吸収可能であり、 各々の前記ブラケット（１０）は、該ブラケット（１０）と対応する前記フレームレール（１２）の前端及び前記ビーム部（６）の長手方向一端の相互間に跨がって形成されて該前端及び該一端に各々接続され、
   前記フレームレール延長部（８）は、上側延長部分（８ａ）と、下側延長部分（８ｂ）と、内側延長部分（８ｃ）とを備え、
   前記上側及び下側延長部分（８ａ、８ｂ）は角付きの箱部をなし、前記内側延長部分（８ｃ）は前記上側及び下側延長部分（８ａ、８ｂ）の間に配設されることを特徴とする、車両用衝撃低減前部バンパ装置。
2. 前記プレート部材（４）は軟鋼材で構成され、前記ビーム部（６）に溶接されていることを特徴とする、請求項１記載の車両用衝撃低減前部バンパ装置。
3. 前記ビーム部（６）及びブラケット（１０）は高強度鋼材で構成され、前記ビーム部（６）は前記ブラケット（１０）に溶接されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の車両用衝撃低減前部バンパ装置。
4. 前記フレームレール延長部（８）は軟鋼材で構成され、前記ブラケット（１０）に溶接されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の車両用衝撃低減前部バンパ装置。
5. 前記プレート部材（４）は多段Ｕ字型断面を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の車両用衝撃低減前部バンパ装置。
6. 前記多段Ｕ字型断面は３段Ｕ字型断面であることを特徴とする、請求項５記載の車両用衝撃低減前部バンパ装置。

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