JP4721280B2 - 衝撃緩和装置付き車両 - Google Patents

Description

本発明は、衝撃緩和装置付き車両に係り、特に、二輪車両や三輪車両に好適な衝撃緩和装置付き車両に関する。

二輪車が正面衝突した際の乗員への衝撃を軽減する技術として、特許文献１には、衝撃緩和部材を車体フレーム前部から前輪より前方あるいはその近傍位置まで突出させ、二輪車が障害物に衝突した際に、前記衝撃緩和部材を潰すことで衝撃を吸収する技術（第１の従来技術）が開示されている。

特許文献２には、二輪車のメータパネル近傍にエアバックを配置し、二輪車の衝突を検知してエアバッグを作動させることで衝突時の乗員への衝撃を軽減する技術（第２の従来技術）が開示されている。
特許第３２０７７８９号公報 特開２００２−２２５７６７号公報

衝撃緩和部材は衝撃力の大きさを予測して設計する必要があり、衝撃力を効果的に吸収するためには、小さな衝撃から大きな衝撃まで広範囲にわたって吸収できるように設計範囲を広くすることが望ましい。しかしながら、特許文献１のように衝撃を衝撃緩和部材のみで吸収する構造では衝撃の吸収範囲を広くできない。したがって、衝撃緩和部材を小さな衝撃に合わせて設計すると大きな衝撃を十分に吸収できなくなり、また大きな衝撃に合わせて設計すると小さな衝撃を十分に吸収できなくなることがある。

一方、第２の従来技術では、エアバッグユニットやその制御ユニットを搭載するためのスペースをメータパネルの近傍に確保しなければならず、また衝突を検知する加速度センサを車体フレームの複数箇所に取り付けなければならないので、小型の二輪車には適用することが難しかった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、二輪車や三輪車等の小型車両への適用が容易であり、衝突荷重をその大小にかかわらず効果的に吸収、吸収できるようにした衝撃緩和装置付き車両を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、以下の構成を備えた点に特徴がある。
(1)車両前部に加わる衝撃を吸収する衝撃緩和装置を備えた衝撃緩和装置付き車両において、車両の前方上部から後ろ下がりに延びるダウンフレーム部と、このダウンフレーム部の下部を片持ち支持するロアフレーム部と、衝撃緩和装置を、その先端位置が車体の重心位置よりも高い位置で前記ダウンフレーム部の上部に固定する支持部材とを含むことを特徴とする。
(2)衝撃緩和装置を覆うフロントカウルを備えたことを特徴とする。
(3)フロントカウルに前照灯を設けたことを特徴とする。
(4)フロントカウルの内側に収納ボックスを配置したことを特徴とする。
(5)車両がエアバッグを装備し、衝撃緩和装置にエアバッグ用の加速度センサを少なくとも一つ配置したことを特徴とする。
(6)左右のフロントフォークの各ボトムケースに支持されて、その先端位置が車体の重心位置よりも高い位置で固定されるバンパーを備えたことを特徴とする。
(7)前記パンパーが、パンパーの先端部から後方へ延設された左右一対のトップバーと、パンパーの先端部から後下がりに延設された左右一対のサイドバーとを含み、前記左右のトップバーが前記左右のボトムケースの上端部近傍にそれぞれ連結され、前記左右のサイドバーが前記左右のボトムケースの上端部の下方にそれぞれ連結されたことを特徴とする。
(8)パンパーの先端部がラウンド形状であることを特徴とする。
(9)パンパーが、その先端部近傍において左右のトップバーを相互に連結するトップサポートバーを含むことを特徴とする。
(10)前記車両がエアバッグを備え、前記バンパーにエアバッグ用の加速度センサが配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。

上記した特徴(1)によれば、衝撃緩和装置の先端位置が車体の重心位置よりも高くされ、衝撃緩和装置の先端に衝撃が加わってもモーメントが後転方向へ作用するので、車両の前転ピッチングを防止できる。また、衝撃緩和装置がダウンフレームの上部に固定され、ダウンフレームの下部はロアフレームに片持ち支持されているので、衝撃緩和装置で吸収しきれない衝突荷重が加わった場合でも、この衝突荷重はダウンフレームの片持ち支持部を変形させることで吸収される。したがって、衝撃緩和装置のみで吸収できる小さな衝撃力のみならず、衝撃緩和装置のみでは吸収できない大きな衝撃力まで効果的に吸収できるようになる。

上記した特徴(2)によれば、衝撃緩和装置をフロントカウルで覆うことができるので、衝撃緩和装置によって車両の美観が損なわれてしまうことを防止できる。

上記した特徴(3)によれば、フロントカウル内に前照灯が配置されるので、フロントカウル内のデッドスペースの有効利用が可能になる。

上記した特徴(4)によれば、フロントカウル内に収納ボックスが配置されるので、フロントカウル内のデッドスペースの有効利用が可能になる。

上記した特徴(5)によれば、衝撃が最初に加わる衝撃緩和装置において加速度を検知できるので、衝突の早い時点で加速度を検知できる。また、衝突時の変形量が大きい衝撃緩和装置の異なる位置に複数のセンサを配置すれば、各加速度センサでは衝突の形態に応じて固有の加速度を検知できるので、より正確な衝突判定が可能になる。

上記した特徴(6)によれば、バンパーの先端位置が車体の重心位置よりも高くされ、バンパーの先端に衝撃が加わってもモーメントが後転方向へ作用するので、車両の前転ピッチングを防止できる。また、バンパーが車体先端に最も近いフロントフォークに支持されるのでバンパーを小型軽量化でき、デザインへの影響を最小限に抑えられる。

上記した特徴(7)によれば、トップバーおよびサイドバーに軸力が主に作用するようになるので、軽量で高い剛性および強度を達成できる。

上記した特徴(8)によれば、バンパーの先端部の剛性を低くできるので、ピーク過重を抑制することができる。

上記した特徴(9)によれば、トップバーおよびサイドバーへの曲げ加重がトップサポートバーで支えられるので、バンパーの捩れ方向への変形が防止される。

上記した特徴(10)によれば、衝撃が最初に加わるバンパーにおいて加速度を検知できるので、衝突の早い時点で加速度を検知できる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る衝撃緩和構造を適用したスクータ型自動二輪車の側面図である。

車体フレーム１０は、ヘッドパイプ１１が前端部に固着されたメインフレームパイプ１２と、このメインフレームパイプ１２の後端部に直角かつ水平に固着されたクロスパイプ１３と、このクロスパイプ１３の両端部に前端がそれぞれ連設された左右一対のリヤフレームパイプ１４（１４Ｌ，１４Ｒ）とを主要な構成としている。

前記メインフレームパイプ１２は、ヘッドパイプ１１から後ろ下がりに傾斜したダウンフレーム部１２ａと、ダウンフレーム部１２ａの後端からほぼ水平にして後方へ延びたロアフレーム部１２ｂとを一体に連設して構成される。前記クロスパイプ１３は車体フレーム１０の左右方向に延設され、このクロスパイプ１３の中央部に前記メインフレームパイプ１２の後端部が直角に固着される。前記左右一対のリヤフレームパイプ１４は、前記クロスパイプ１３の両端部から後ろ上がりに延びるライズフレーム部１４ａと、このライズフレーム部１４ａの後端からほぼ水平にして後方に延びると共に後端部開口が相互に対向するように水平面内で彎曲するアッパーフレーム部１４ｂとを一体に連設して構成される。

前記ヘッドパイプ１１には、前輪Ｗｆを支持する操向部材としてのフロントフォーク１５が操向自在に支承され、フロントフォーク１５の上端には、ハンドル連結部材としてのハンドルパイプ２０を介して操向ハンドル１６が連結されている。前記リヤフレームパイプ１４の前部には、後輪Ｗｒの前方側に配置されたエンジンＥと、後輪Ｗｒの左側方に配置された無段変速機Ｍとから成るパワーユニットＰが上下方向への揺動自在に支承され、後輪ＷｒはパワーユニットＰの後部に軸支されている。後輪Ｗｒの上部左側にはエアクリーナ２９が配置されている。

パワーユニットＰの後部と左側のリヤフレームパイプ１４Ｌとの間にはリヤクッションユニット１７が設けられている。エンジンＥからの排気ガスを導く排気管１８がエンジンＥから後輪ＷＲの右側方側に延出されており、この排気管１８は、後輪Ｗｒの右側方に配置される排気マフラー１９に接続されている。左右のリヤフレームパイプ１４の前部間には、収納ボックス２５が前記エンジンＥの上方に配置されるようにして支持されている。

車体フレーム１０は、合成樹脂製の車体カバーで覆われ、この車体カバーは、車体前部を覆うフロントカウル２１と、乗員の足の前方を覆うレッグシールド２２と、乗員の足を載せるべくレッグシールド２２の下部に連なるステップフロア２３と、ステップフロア２３に連なって車体後部を両側から覆うサイドカバー２４とを備える。

前記収納ボックス２５および燃料タンク（図示せず）は前記サイドカバー２４で覆われており、収納ボックス２５を上方から覆うシート２６が、サイドカバー２４の上部に開閉可能に取り付けられている。すなわちステップフロア２３は、操向ハンドル１６およびシート２６間に配置されるようにして車体カバー２１に形成され、ステップフロア２３の後端よりも下方に、パワーユニットＰを車体フレーム１０に揺動可能に支承するためのフレーム側ブラケット２７が配置されている。

前記ヘッドパイプ１１の前方には、衝撃緩和装置３０が前方を指向して装着されている。衝撃緩和装置３０は、蛇腹構造のカバー内に発泡ウレタン等の衝撃緩和材を収容して構成された衝撃緩和部３１と、この衝撃緩和部３１を車体フレームで支持させる支持脚部３２とによって構成され、支持脚部３２はステー３３によりヘッドパイプ１１に連結され、さらに支持パイプ３４によりダウンフレーム部１２ａに連結されている。

当該車両の重心位置２８はシート２６の前方下部にあって、前記衝撃緩和装置３０の先端位置は、前輪Wfの上方において前記重心位置２８よりも高い位置に設定されている。これにより、正面衝突の場合でも車両の前転ピッチング（車体の前のめり、のけぞり等）の発生を防止できる。

図２は、前記衝撃緩和装置３０およびその支持構造を示した前方斜視図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。

支持脚部３２は、左右一対の脚部３２１で支持板３２２の両端部を支持するように構成されている。各脚部３２１，３２１はクロスチューブ３２３および左右一対の前記ステー３３を介してヘッドパイプ１１に連結されると共に、左右一対の前記支持パイプ３４によりダウンフレーム部１２ａに連結され、前記支持板３２２の主面が車体前方を指向する姿勢で車体フレームに固定されている。ダウンフレーム１２ａは、その下部においてロアフレーム１２ｂの前部に片持ち支持されている。

図３，４は、上記した衝撃緩和装置３０を備えた車両において、前突時の荷重が広範囲で吸収される様子を模式的に示した側面図である。

走行中の車両前部が障害物に衝突（前突）すると、多くの場合、最初に衝撃緩和装置３０の先端部が障害物に衝突し、その衝突荷重が衝撃緩和装置３０に加わる。衝突荷重が衝撃緩和部３１の降伏点（応力限界）を超えると、図３に示したように、衝撃緩和部３１が変形あるいは破壊されることで衝突荷重が吸収される。衝突荷重が前記衝撃緩和部３１で吸収しきれないほど大きい場合には、衝撃緩和装置３０を支持するダウンフレーム部１２ａにも大きな衝突荷重が加わる。

本実施形態では、衝撃緩和装置３０がダウンフレーム部１２ａの上部で支持されており、ダウンフレーム部１２ａの下部は、ロアフレーム部１２ｂと一体に連結される湾曲部で片持ち支持されている。したがって、ダウンフレーム部１２ａの上部に、これを片持ち支持する湾曲部の応力限界を超える衝突荷重が加わると、図４に示したように、ダウンフレーム部１２ａの湾曲部が降伏して変形し、これにより衝突荷重がさらに吸収される。

このように、本実施形態では前突時の衝突荷重が衝撃緩和装置３０およびダウンフレーム部１２ａの双方で吸収されるので、従来よりも大きなエネルギを吸収できるようになる。また、本実施形態では衝撃緩和装置３０の先端位置が車両の重心位置２８よりも高いので、前突時の前転ピッチングの発生を防止できる。

また、本実施形態では衝撃緩和装置３０がフロントカウル２１で覆われているので、衝撃緩和装置３０を設けても車両の美観が損なわれてしまうことがない。

図５は、本発明に係る衝撃吸収構造を適用したスクータ型自動二輪車の第２実施形態の側面図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。

本実施形態では、衝撃緩和装置３０を収容するフロントカウル２１内のデッドスペースにヘッドライトユニット（前照灯）３８を配置すると共に、収納スペース３９を確保した点に特徴がある。

本実施形態によれば、衝撃緩和装置３０を収容するために大型化されたフロントカウル２１内のデッドスペースを有効利用できるので、積載容量を増やすことができるようになる。

図６は、本発明の第２実施形態に係る衝撃緩和装置付き車両の衝撃緩和装置の側面図および上面図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態はエアバッグ搭載車両を対象とし、このエアバックの展開タイミングを検知する少なくとも一つの加速度センサ５０を前記衝撃緩和装置３０に配置した点に特徴がある。

本実施形態では、衝撃緩和装置３０の前部プレート３５の背面に第１加速度センサ５０ａが配置され、衝撃緩和装置３０の衝撃緩和部３１の中央部近傍に第２加速度センサ５０ｂが配置され、前記支持板３２２の背面に第３加速度センサ５０ｃが配置され、前記支持脚部３２とヘッドパイプ１１との連結部近傍に第４加速度センサ５０ｃが配置されている。

本実施形態によれば、衝撃が最初に加わる衝撃緩和装置３０に設けられた加速度センサの検知信号に基づいて衝突判定を行えるようになるので、加速度センサ５０を車体フレーム等に配置した場合に較べて、より素早い衝突判定が可能になる。また、衝撃緩和装置３０は変形量が大きく、かつ変形量や変形タイミングが部位ごとに大きく異なるので、本実施形態のように衝撃緩和装置３０に複数の加速度センサ５０を分散配置すれば、加速度センサ５０ごとに、その設置部位に応じた固有の情報を得られ、その結果、衝突判定をより正確かつ詳細に行えるようになる。

図７は、本発明の第３実施形態に係るバンパー付き車両の側面図であり、図８は、そのバンパー６０が支持されるフロントフォーク近傍の斜視図である。

バンパー６０は、左右のフロントフォーク７０の各ボトムケース７１に支持されて、その先端位置が車体の重心位置８０よりも高い位置で固定されている。このバンパー６０は、先端部６３から後方へ延設された左右一対のトップバー６１（Ｌ，Ｒ）と、先端部６３から後下がりに延設された左右一対のサイドバー６２（Ｌ，Ｒ）とを含み、前記左右のトップバー６１（Ｌ，Ｒ）が前記左右のボトムケース７１の上端部近傍にそれぞれ連結され、前記左右のサイドバー６２（Ｌ，Ｒ）が前記左右のボトムケース７１の上端部の下方にそれぞれ連結されている。また、パンパー６０の先端部６３はラウンド形状であり、その近傍には、左右のトップバー６１（Ｌ，Ｒ）を相互に連結するトップサポートバー６４が連結されている。

本実施形態によれば、バンパー６０の先端部６３が車体の重心位置８０よりも高くされ、バンパー６０の先端に衝撃が加わってもモーメントが後転方向へ作用するので、車両の前転ピッチングを防止できる。また、バンパー６０が車体先端に最も近いフロントフォーク７０のボトムケース７１に支持されるのでバンパー６０を小型軽量化でき、デザインへの影響を最小限に抑えられる。

また、本実施形態では、トップバー６１（Ｌ，Ｒ）およびサイドバー６２（Ｌ，Ｒ）に軸力が主に作用するようになるので、軽量で高い剛性および強度を達成できる。しかも、本実施形態ではパンパー６０の先端部６３がラウンド形状であり、先端部６３の剛性を低くできるので、衝突時のピーク過重を抑制することができる。

さらに、本実施形態によればトップバー６１（Ｌ，Ｒ）およびサイドバーサイドバー６２（Ｌ，Ｒ）への曲げ加重がトップサポートバー６４で支えられるので、バンパー６０の捩れ方向への変形が防止される。

なお、本実施形態のバンパー付き車両にエアバッグを搭載したときには、その展開タイミングを検知する加速度センサを前記バンパー６０に配置するようにすれば、衝撃が最初に加わるバンパー６０において加速度を検知できるので、より素早い衝突判定が可能になる。

本発明に係る衝撃吸収構造を適用したスクータ型自動二輪車の側面図である。 衝撃緩和装置およびその支持構造を示した前方斜視図である。 衝撃緩和装置を備えた車両において、前突時の荷重が吸収される様子を模式的に示した主要部の側面図（その１）である。 衝撃緩和装置を備えた車両において、前突時の荷重が吸収される様子を模式的に示した主要部の側面図（その２）である。 本発明に係る衝撃吸収構造を適用したスクータ型自動二輪車の第２実施形態の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る衝撃緩和装置付き車両の衝撃緩和装置の側面図および上面図である。 本発明の第３実施形態に係るバンパー付き車両の側面図である。 図７のバンパー部分の拡大斜視図である。

符号の説明

１１…ヘッドパイプ，１２ａ…ダウンフレーム部，１２ｂ…ロアフレーム部，１５，７０…フロントフォーク，１６…操向ハンドル，２０…ハンドルパイプ，３０…衝撃緩和装置、３１…衝撃緩和部，５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）…加速度センサー、バンパー６０

Claims (4)

1. 車両前部に加わる衝突荷重を吸収する衝撃緩和装置を備えた衝撃緩和装置付き車両において、
   エアバッグと、
   車両の前方上部から後ろ下がりに延びるダウンフレーム部（１２ａ）と、
   前記ダウンフレーム部の下部を片持ち支持するロアフレーム部（１２ｂ）と、
   前記衝撃緩和装置を、その先端位置が車体の重心位置よりも高い位置で前記ダウンフレーム部の上部に固定する支持部材とを具備し、
   前記衝撃緩和装置（３０）は、衝撃緩和部（３１）および当該衝撃緩和部を車体フレームで支持させる支持脚部（３２）により構成され、
   前記支持脚部（３２）は、左右一対の脚部（３２１）で支持板（３２２）の両端部を支持するように構成され、
   前記各脚部（３２１）は、その上部がクロスチューブ（３２３）および左右一対のステー（３３）を介してヘッドパイプ（１１）に連結されると共に、その下部が、左右一対の支持パイプ（３４）により前記ダウンフレーム部（１２ａ）に連結され、前記支持板（３２２）の主面が車体前方を指向する姿勢で車体フレームに固定され、
   前記エアバッグ用の加速度センサ（５０ａ，５０ｃ）が、前記衝撃緩和部（３０）の前段部および前記左右一対の脚部（３２１）の間に設けられ、
   前記ヘッドパイプ（１１）には、前輪を支持する操作部材としてのフロントフォーク（１５）が操向自在に支承されていることを特徴とする衝撃緩和装置付き車両。
2. 前記衝撃緩和装置を覆うフロントカウル（２１）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩和装置付き車両。
3. 前記フロントカウルに前照灯（３８）が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の衝撃緩和装置付き車両。
4. 前記衝撃緩和装置の上方に収納ボックス（２５）が配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の衝撃緩和装置付き車両。

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