JP6683392B2 - 車両の衝撃緩和機構 - Google Patents
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Description
また、乗員室には、乗員が着座するシートとともに、シートベルト、エアバッグなどの乗員保護装置が用いられる。また、特許文献3では、追突時にシートの座面の前部を上へ膨らませている。これにより、シートに着座する乗員がシートから前へずれてしまうことを抑制できる可能性がある。
前記傾斜機構は、衝突の際に、前記骨格部材の衝撃入力側を上方に移動させ、前記上側補剛部材と前記下側補剛部材との隙間は、前記骨格部材の軸方向と比べて前下がりに傾斜しており、前記骨格部材は、衝突の際に、軸方向に圧縮変形される。
自動車1は、車両の一例である。
モノコック構造の車体2では、前室3において、乗員室4の前壁であるトーボード11から前へ向かって、一対のフロントサイドフレーム12が略水平に伸在する。前後方向に延在するフロントサイドフレーム12の前側の先端には、クラッシュボックス13が連結される。一対のクラッシュボックス13の前側の先端には、フロントバンパービーム14が取り付けられる。フロントバンパービーム14の前側には、車体2の前壁を構成するフロントバンパーフェイス15が配置される。フロントバンパーフェイス15は、フロントバンパービーム14に対して取り付けられても、フロントバンパービーム14と一体化して形成されてもよい。
また、後室5において、乗員室4の後壁から後へ向かって一対のリアサイドフレームが略水平に伸在する。リアサイドフレームの後端の先端には、リアクラッシュボックスが連結される。一対のリアクラッシュボックスの後側の先端には、リアバンパービームが取り付けられる。リアバンパービームの後側には、車体2の後壁を構成するリアバンパーフェイスが配置される。リアバンパーフェイスは、リアバンパービームに対して取り付けられても、リアバンパービームと一体化して形成されてもよい。
このような骨格構造を有する車体2では、たとえば車体2が他の車体100に追突する場合、フロントバンパーフェイス15が他の車体100と接触する。そして、追突の衝撃荷重の入力の程度に応じて、フロントバンパービーム14、一対のクラッシュボックス13、一対のフロントサイドフレーム12が、その順番で圧縮変形する。このように車体2の骨格部材が先端からの衝突荷重の入力により軸方向に沿って圧縮変形することにより、衝撃を吸収する。その結果、乗員室4に変形が及び難くなる。
これらの仕組みにより、車両は、乗員を保護する。
しかしながら、衝突時の乗員保護機能は、これで十分ということにはならない。
たとえば高い速度で車両が追突する場合、シートベルト22などが適切に作動したとしても、乗員には、上体を大きく前へ倒す力が作用する。前へ倒れる上体には、シートベルト22が強く押し付けられることになる。
このように自動車1といった車両では、衝突の際に乗員に作用する力を弱めて、乗員の保護レベルを更に改善することが求められている。
図2には、フロントサイドフレーム12、クラッシュボックス13、フロントバンパービーム14、フロントバンパーフェイス15、が図示されている。
図3は、図2のフロントサイドフレーム12の断面図である。
フロントサイドフレーム12の前側の先端には、クラッシュボックス13が連結される。フロントサイドフレーム12とクラッシュボックス13とは、たとえばねじ止めにより連結されてよい。
クラッシュボックス13は、たとえば金属材料または樹脂材料からなる。クラッシュボックス13は、フロントサイドフレーム12より圧縮され易く形成されてよい。本実施形態のクラッシュボックス13は、フロントサイドフレーム12より上下に長くなるように、縦長の略立方体形状を有する。
クラッシュボックス13の先端には、フロントバンパービーム14が連結される。クラッシュボックス13とフロントバンパービーム14とは、たとえばねじ止めにより連結されてよい。
フロントバンパービーム14は、たとえば樹脂材料からなる。フロントバンパービーム14は、一対のクラッシュボックス13と連結される一対の取付部36と、車幅方向に延在して一対の取付部36が両端近傍に設けられるビーム本体37と、を有する。本実施形態において、取付部36は、クラッシュボックス13と同じ高さの略立方体形状を有する。
フロントバンパービーム14の前側には、フロントバンパーフェイス15が位置する。フロントバンパーフェイス15は、車体2の前壁を構成する板状の樹脂部品である。
具体的には、フロントサイドフレーム12の軸方向に沿って一直線状に配列されるフロントサイドフレーム12の先端およびクラッシュボックス13についての後側の接触面41が、共に前上がりに傾斜して形成される。フロントサイドフレーム12およびクラッシュボックス13の軸方向に対して垂直な方向ではなく、軸方向に対して90°より小さい角度を成すように傾斜して形成される。前上がりに傾斜して形成されたフロントサイドフレーム12の先端は、先端上部が先端下部より先端側へ突出しており、前上がりに傾斜して形成されたクラッシュボックス13の後側の接触面41と向かい合わせに配置されて接触面41と全体的に接触している。
また、クラッシュボックス13と連結されるフロントサイドフレーム12は、クラッシュボックス13の下部に連結される。これにより、クラッシュボックス13の接触面41は、フロントサイドフレーム12の上に突出する。
また、クラッシュボックス13の接触面41についてのフロントサイドフレーム12の上側の長さは、フロントサイドフレーム12の下部から突起部42までの距離より長く形成されている。
上側補剛部材43は、略長方形の板形状の上面部44と、上面部44の一対の長手縁と連結される一対の上側側面部45と、を有する。上側補剛部材43は、フロントサイドフレーム12の軸方向に沿って、フロントサイドフレーム12の上部に設けられる。上面部44は、四角形断面のフロントサイドフレーム12の上内面31に溶接され、上内面31に沿って設けられる。上側側面部45は、一辺が長い略直角三角形の板形状を有し、フロントサイドフレーム12の側内面33に溶接され、側内面33に沿って設けられる。上側補剛部材43は、四角形断面のフロントサイドフレーム12の内部において、下向きのU字断面を形成する。
下側補剛部材46は、略長方形の板形状の下面部47と、下面部47の一対の長手縁と連結される一対の下側側面部48と、を有する。下側補剛部材46は、フロントサイドフレーム12の軸方向に沿って、フロントサイドフレーム12の下部に設けられる。下面部47は、四角形断面のフロントサイドフレーム12の下内面32に溶接され、下内面32に沿って設けられる。下側側面部48は、一辺が長い略直角三角形の板形状を有し、フロントサイドフレーム12の側内面33に溶接され、側内面33に沿って設けられる。下側補剛部材46は、四角形断面のフロントサイドフレーム12の内部において、上向きのU字断面を形成する。
また、上側補剛部材43および下側補剛部材46は、フロントサイドフレーム12の内部において上下に並べて設けられる。上側補剛部材43は、略直角三角形の上側側面部45の直角の頂点および短辺がフロントサイドフレーム12の先端側となる。下側補剛部材46は、略直角三角形の下側側面部48の直角の頂点および短辺がフロントサイドフレーム12の反対側となる。これにより、フロントサイドフレーム12の側内面33においては、略直角三角形の上側側面部45と、略直角三角形の下側側面部48とが互いに離間して、上下に並べられる。上側側面部45は、フロントサイドフレーム12の先端側において上下に長く、下側側面部48は、フロントサイドフレーム12の先端側において上下に短くなる。
そして、互いに離間する上側補剛部材43と下側補剛部材46との隙間は、先端側が後端側より下がっており、フロントサイドフレーム12の軸方向と比べて前下がりに傾斜している。
図4および図5は、図2の車体2が他の車体100または構造体に追突する際の、車体変形の一例を示す説明図である。
この際、フロントサイドフレーム12の先端、およびクラッシュボックス13についての後側の接触面41は、共に前上がりに傾斜して形成されているので、フロントサイドフレーム12は、前へ移動しようとする力が作用することにより、クラッシュボックス13の傾斜面に沿って斜め上方向へずれようとする。このずれによるせん断力により、フロントサイドフレーム12とクラッシュボックス13とを連結していたネジが破断する。また、ネジが破断し始めると、フロントサイドフレーム12は、その先端の傾斜とクラッシュボックス13の後側の傾斜面の傾斜にしたがって、クラッシュボックス13の傾斜面に沿って斜め上方向へ移動し始める。
その後、図5(A)に示すように、上側へ移動したフロントサイドフレーム12は、その下部が、クラッシュボックス13の傾斜面の下部から突出している突起部42に当たる。フロントサイドフレーム12の先端は、傾斜面に対して全体的に当接した傾斜状態に維持される。
これに対して、フロントサイドフレーム12の途中が上に曲がるように折れてしまう場合、フロントサイドフレーム12は、軸方向に沿って圧縮変形した場合のように高い荷重の吸収性能を得ることができない。
図6(A)は、衝突前の車体2がほぼ水平である通常状態である。
図6(B)は、衝突直後の車体2がほぼ水平である通常状態である。
図6(C)は、フロントサイドフレーム12が変形し始めた後の車体2が前上がりに傾いた傾斜状態である。
その結果、追突中に、車体2に対して固定されているシート21、およびシート21に着座している乗員も前上がりに傾く。このように追突中に乗員室4およびシート21の全体が前上がりに傾くことにより、シート21に着座している乗員の上体には後へ倒れようとする力が作用する。また、実際に乗員の上体には後へ倒れる。それゆえ、本実施形態では、衝突中に、シート21に着座した乗員に対して、衝突入力側の反対側へ若干倒す力を作用させることができる。そして、衝突の際にシート21に着座した乗員が衝突入力側の反対側へ若干倒れることにより、乗員を衝突入力側へ倒そうとする力の一部を相殺できる。たとえば高い速度で車両が追突して乗員の上体に対して大きく前へ倒す力が作用したとしても、その一部を相殺して、前へ倒れる上体がシートベルト22に対して強く押し付けられ難くなる。その結果、乗員の保護レベルを高めることができる。
これに対して、仮に上側補剛部材43および下側補剛部材46がフロントサイドフレーム12の外側に設けられた場合、たとえば変形し始めた上側補剛部材43がフロントサイドフレーム12からはがれ、フロントサイドフレーム12と別に変形してしまう可能性がある。本発明では、このような事態の発生を抑制し得る。
この他にもたとえば、傾斜面等は、たとえばクラッシュボックス13とフロントバンパービーム14との接触部分に設けても、フロントバンパービーム14とフロントバンパーフェイス15との接触部分に設けてもよい。
この他にもたとえば、図7に示すように、フロントサイドフレーム12の上側に突出する他の突起部42を追加して設け、複数の突起部42を、傾斜したフロントサイドフレーム12の上部および下部に接触させてもよい。
この他にもたとえば、衝突の際に押し込まれるフロントバンパーフェイス15に後ろ下がりに傾斜したスロープ部を設け、このスロープ部とフロントバンパービーム14との間に上下に延在するリンク部材を押し込まれたスロープ部により押し上げ、これにより車体2およびフロントサイドフレーム12を前上がりに傾斜させてもよい。
また、衝突の際にフロントサスペンションを伸長させたり、リアサスペンションを縮短させたり、前輪の空気圧を上げたり、後輪の空気圧を下げたりすることにより、車体2およびフロントサイドフレーム12を前上がりに傾斜させてもよい。
2…車体
11…トーボード
12…フロントサイドフレーム(骨格部材)
13…クラッシュボックス
14…フロントバンパービーム
15…フロントバンパーフェイス
21…シート
22…シートベルト
35…エアバッグ
31…上内面
32…下内面
33…側内面
41…接触面
43…上側補剛部材
44…上面部
45…上側側面部
46…下側補剛部材
47…下面部
48…下側側面部
100…他の車体
Claims (4)
- 乗員が着座するシートが設けられる車体と、
前記車体に設けられ、先端からの衝突入力により軸方向に沿って圧縮変形される前記車体の骨格部材と、
衝突の際に衝撃入力側が反対側より上がるように前記車体を傾ける傾斜機構と、
前記骨格部材の軸方向に沿って前記骨格部材の上部に設けられる上側補剛部材と、
前記上側補剛部材の下側に離間して、前記骨格部材の軸方向に沿って前記骨格部材の下部に設けられる下側補剛部材と、
を有し、
前記傾斜機構は、衝突の際に、前記骨格部材の衝撃入力側を上方に移動させ、
前記上側補剛部材と前記下側補剛部材との隙間は、前記骨格部材の軸方向と比べて前下がりに傾斜しており、
前記骨格部材は、衝突の際に、軸方向に圧縮変形される、
車両の衝撃緩和機構。 - 前記上側補剛部材は、前記骨格部材の先端側の端部が、反対側の端部より上下に長くなるように形成され、
前記下側補剛部材は、前記骨格部材の先端側の端部が、反対側の端部より上下に短くなるように形成されている、
請求項1記載の車両の衝撃緩和機構。 - 前記骨格部材は、中空に形成され、
前記上側補剛部材および前記下側補剛部材は、中空の前記骨格部材の内面に沿って配置される、
請求項1または2記載の車両の衝撃緩和機構。 - 前記骨格部材は、上内面、下内面、および一対の側内面を有するように四角形断面の中空に形成され、
前記上側補剛部材は、前記上内面に沿って配置される上面部、および一対の前記側内面に沿って配置される一対の上側側面部を有し、
前記下側補剛部材は、前記下内面に沿って配置される下面部、および一対の前記側内面に沿って配置される一対の下側側面部を有し、
一対の前記上側側面部および一対の前記下側側面部は、直角三角形の外形または直角三角形に沿った外形に形成される、
請求項1から3のいずれか一項記載の車両の衝撃緩和機構。
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