JP2000053018A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体寸法のコンパクト化と乗員減速
度の低減とをより一層高次元に両立し得る変形モードを
実現可能な自動車の車体構造を提供する。 【解決手段】 車体の前後方向に延びる筒状をなす
と共に前側の大径部と後側の小径部とを有する反力発生
用部材と、その開口に衝突時に当接してこれを徐々に拡
げる拡開部と、その後この開口から連続的に破壊する返
し部とを有するガイド部材とを有し、衝突初期に反力発
生用部材の大径部の開口を徐々に拡げると共に連続的に
破壊して小さなストロークで一時的に大きな初期反力を
発生し、その後小径部を徐々に広げると共に連続的に破
壊して大きなストロークで初期反力よりも低い反力を発
生し続けることで、乗員減速度の低減に好ましい車体低
減速度波形を実現し、従来よりもコンパクトな車体寸法
に於ても傷害低減を達成することができる。また従来と
同等のダイナミックストロークが車体構造的に得られる
場合は大幅な乗員減速度の低減が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に衝突時に乗員
に作用する減速度を低減することのできる自動車の車体
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、衝突時の乗員保護効果を高めるた
めに、車体の居住空間以外の部分の衝突時の変形モード
を適切に設定して車体の居住空間部分の減速度を低減す
ると共に、居住空間にまで変形が及ばないようにした車
体構造が種々提案されている（特開平７−１０１３５４
号公報など参照）。

【０００３】一方、シートベルトを介してシートに連結
された形になっている乗員の減速度は、車両衝突時に乗
員に作用する前方への慣性力がシートベルトに受け止め
られた時に初めて立ち上がる。ここでシートベルトのば
ね作用を完全には排除することはできないので、慣性力
で乗員が前方へ移動し、シートベルトの伸びが最大に達
したところで乗員減速度がピークに達することになる
が、この乗員減速度のピーク値は、慣性力による乗員の
移動量が大きいほど高くなり、一般に車体の平均減速度
よりも高くなると言われている。従って、衝突時に乗員
が受ける衝撃を小さくするには、車体減速度に対する乗
員減速度の立ち上がりの時間遅れがなるべく小さくなる
ように車体減速度を調整する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本出願の発明者
らがシミュレーションを行ったところ、衝突衝撃を吸収
するための車体変形ストロークを同一とした場合、減速
度を、衝突直後に大きく急峻に立ち上げた後に急速に低
下させて一定値に収斂させるようにした方が、衝突初期
からの減速度が一定になるようにするか、あるいは徐々
に高くなるようにするよりも、乗員減速度のピーク値を
低くできることが確認された。

【０００５】ところが従来の車体構造にあっては、車体
の変形部分（クラッシャブルゾーン）は衝突開始時には
必ず強度の低い部分から変形し、しかる後に強度の高い
部分の変形が起こるために、衝突反力即ち車体減速度
は、初期に小さく後半に大きくなるような波形となるの
で、乗員の減速度低減に対して効果が充分とはいえなか
った。サイドビームの圧壊を利用して一定反力を得る方
法や、サイドビームに隔壁を複数設けることで安定した
反力を維持する方法が提案されているが、車体の減速度
を一定減速度（矩型波）に近づけることはできても、よ
り効果的な減速度波形を得ることは困難であった。

【０００６】本発明は、このような知見に基づいて案出
されたものであり、その目的は、車体寸法のコンパクト
化と乗員減速度の低減とをより一層高次元に両立し得る
変形モードを実現可能な自動車の車体構造を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、車体の前後方向に延びる筒
状をなすと共に前側の大径部と後側の小径部とを有する
反力発生用部材と、衝突時に前記反力発生用部材の開口
に当接してこれを徐々に拡げる拡開部と、その後前記開
口から前記部材を連続的に破壊するための返し部とを有
する変形ガイド部材とを有し、衝突初期に前記反力発生
用部材の大径部の開口を徐々に拡げると共に連続的に破
壊して小さなストロークで一時的に大きな初期反力を発
生し、その後前記反力発生用部材の小径部を徐々に広げ
ると共に連続的に破壊して大きなストロークで前記反力
よりも低い反力を発生し続けるものとした。

【０００８】これによれば、筒状の反力発生用部材の
径、肉厚、開口（断面）形状を適宜に定めることにより
反力の発生パターンが調節でき、衝突初期に急峻に立ち
上がった後に急速に低下し、かつ衝突中盤以降は一定と
なるような車体減速度を実現することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示した実施例
を参照して本発明の構成について詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用された自動車のサイ
ドメンバー構造の概略を示している。左右一対のサイド
メンバー１は、例えばアルミニウム合金の押出し材で形
成された円筒状をなし、エンジンルーム２の両側から車
室フロア３の下方へかけて車両の前後方向に延設されて
いる。各サイドメンバー１の前端開口１ａに対向する位
置には、該サイドメンバー１が衝突時にその衝撃を吸収
するように変形・破壊させるための変形ガイド部材４が
各々設けられている。これら変形ガイド部材４には車幅
方向に延在するバンパービーム５が結合されている。ま
た、バンパービーム５に於ける変形ガイド部材４の左右
両外側には、変形ガイド部材４とサイドメンバー１との
位置決めをするべく遊端がサイドメンバー１の側面に当
接する板状の位置決め部材６が設けられている。

【００１１】サイドメンバー１は、図２に示すように、
前側の大径部１ｂと、後側の小径部１ｃと、これらの間
に設けられたテーパ部１ｄとから構成されている。ま
た、変形ガイド部材４は、例えば鋼材のような充分な強
度を有する材料で形成され、衝突時の荷重によってサイ
ドメンバー１の先端開口に突入してその部分からサイド
メンバー１の変形及び破壊を誘発するべく山形をなす拡
開部４ａとその周囲の返し部４ｂとから構成されてい
る。

【００１２】サイドメンバー１の大径部１ｂの変形ガイ
ド部材４による塑性変形及び破壊時に発生する平均反力
荷重は、サイドメンバー１の小径部１ｃ及びテーパ部１
ｄが圧縮荷重を受けて座屈変形を開始する荷重よりも低
く設定され、小径部１ｃの変形開始後に発生する平均反
力荷重は、大径部１ｂの平均反力荷重よりも十分に低く
設定されている。

【００１３】次に上述したサイドメンバー１の変形プロ
セスについて、路上構築物に車両が正面衝突した場合を
想定し、図２〜図４を併せて参照して説明する。

【００１４】衝突の初期段階では、車体の慣性重量によ
る後ろ向きの反力荷重がバンパービーム５から変形ガイ
ド部材４を介してサイドメンバー１前端の開口１ａに作
用する。これにより、先ず開口１ａが拡開部４ａにより
押し拡げられ、大径部１ｂに弾性域応力が発生し、塑性
変形開始荷重（降伏点応力）に達するまで減速度が急峻
に立ち上がる（図４のａの領域）。その後、大径部１ｂ
が拡開部４ａの基端部で塑性変形すると共に返し部４ｂ
で破壊され、概ね一定の反力荷重（塑性域応力）を発生
しつつ変形、破壊し（図２の想像線）、ある減速度を維
持する（図４のｂの領域）。この間、テーパ部１ｃ及び
小径部１ｄも同一の荷重を受けるが、大径部１ｂの変
形、破壊による平均反力荷重がテーパ部１ｃ及び小径部
１ｄの圧壊開始荷重よりも低く設定されているので、大
径部１ｂが変形し続ける間はテーパ部１ｃ及び小径部１
ｄの変形は起こらない。

【００１５】衝突中盤で大径部１ｂの変形ストロークが
終わると、テーパ部１ｃの変形・破壊が始まる（図４の
ｃの領域）。ここで、テーパ部１ｃは大径部１ｂからや
や急激に径が小さくなることからその発生する反力荷重
及び減速度も急速に小さくなる。そして小径部１ｃが曲
げ変形を開始すると（図３）、この小径部１ｃが変形し
続ける間は反力荷重及び減速度は低い略一定の反力荷重
を発生し続け、つまり減速度も一定となる（図４のｄの
領域）。

【００１６】衝突終盤では、エンジンルーム２の変形が
底付きして発生した反力などが上乗せされるので、車体
減速度が増大するが、この領域では、既に乗員の慣性力
が殆どうち消されていて車体と乗員との減速度差が小さ
くなっているので、乗員減速度への影響はごく小さくて
済む（図４のｅの領域）。

【００１７】尚、本実施形態では、サイドメンバー１を
金属材料の筒状断面構造とし、変形ガイド部材４によっ
てその開口から塑性変形・破壊を誘発し、この発生荷重
を反力荷重として利用したが、荷重発生の手段はこれに
限定されるものではなく、切削荷重や、圧入の荷重を利
用するなど様々な方法が適用可能である。

【００１８】また、本実施形態では、サイドメンバー１
の径を中間部から変化させることにより減速度の調節を
しているが、中間部から肉厚を変化させたり、スリット
を入れたり、焼き入れするなどの構造によっても同様な
作用を実現可能である。

【００１９】更に、本実施形態では、衝突反力発生部材
としてサイドメンバーを用いたが、アッパーメンバーや
サブフレーム等その他の構造部分に同様の機能を持たせ
ることも可能であることは云うまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、衝突反力発生部材の発
生荷重を変化させることにより、衝突反力を衝突の前半
に高くし、後半に低くすることで、乗員減速度の低減に
好ましい車体低減速度波形を実現し、従来よりもコンパ
クトな車体寸法（ダイナミックストローク）に於ても傷
害低減を達成することができる。また従来と同等のダイ
ナミックストロークが車体構造的に得られる場合は大幅
な乗員減速度の低減が可能となる。さらに乗員の車内で
の移動量（対車変位）を、拘束装置の荷重リミッタ（Ｅ
／Ａ）を用いて乗員減速度を低減した場合よりも小さく
抑えることができるので、有害な二次衝突の可能性を低
減できるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車体の概略構成図。

【図２】本発明によるサイドメンバーの要部側断面図。

【図３】図２と共に衝突時のサイドメンバーの変形プロ
セスを示す説明図。

【図４】衝突時の減速度波形図。

【符号の説明】

１ サイドメンバー １ａ 開口 １ｂ 大径部 １ｃ テーパ部 １ｄ 小径部 ２ エンジンルーム ３ 車室フロア ４ 変形ガイド部材 ４ａ 拡開部 ４ｂ 返し部 ５ バンパービーム ６ 位置決め部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝突時に減速度の作用方向に沿う圧縮荷
   重を受ける構造を備える自動車の車体構造であって、 車体の前後方向に延びる筒状をなすと共に前側の大径部
   と後側の小径部とを有する反力発生用部材と、 衝突時に前記反力発生用部材の開口に当接してこれを徐
   々に拡げる拡開部と、その後前記開口から前記部材を連
   続的に破壊するための返し部とを有する変形ガイド部材
   とを有し、 衝突初期に前記反力発生用部材の大径部の開口を徐々に
   拡げると共に連続的に破壊して小さなストロークで一時
   的に大きな初期反力を発生し、その後前記反力発生用部
   材の小径部を徐々に広げると共に連続的に破壊して大き
   なストロークで前記初期反力よりも低い反力を発生し続
   けるようになっていることを特徴とする自動車の車体構
   造。