JP2000053022A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝突時における乗員減速度の好適な低減を簡
単な構造で実現する。 【解決手段】 エンジンルーム２の左右両側にて車両の
前後方向に互いに平行に２本延設されサイドビーム１の
側面に、その中間部から車両前方に向けて斜めに延出す
る斜方向ビーム４を設け、その斜方向ビーム４の延出端
をサイドビーム１の前端に結合されバンパービーム５に
対して所定の隙間ｄをもって対向するように位置させ
る。衝突時に、サイドビーム１が圧縮変形して上記隙間
ｄ以上軸方向に縮むと、そのサイドビーム１に斜方向ビ
ーム４が相対的に衝当するため、その斜方向ビームの分
力Ｘｂがサイドビーム１に対する側方荷重となり、それ
をトリガとしてサイドビーム１に曲げ変形が誘発され
る。これにより、衝突反力を衝突序盤に大きくし、中盤
以降に小さくすることが可能となり、衝突時における乗
員減速度の好適な低減を簡単な構造で実現し得る。

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、自動車の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７−１０
１３５４号公報など参照）。

【０００３】一方、衝突時における乗員の傷害の程度に
影響するものとしては、一般に、乗員の加（減）速度の
最大値である。したがって、衝突時の傷害を低減するた
めには、まず第一に乗員の減速度（前方衝突時）を小さ
くすれば良いが、乗員の減速度はシートベルト等の拘束
装置から加わる力によって生じる。ここで、シートベル
トがばねとして機能するため、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。

【０００４】車体減速度と乗員減速度との関係を、ばね
（拘束装置）と質量（乗員の質量）とで構成する系に対
しての入出力とみなせば、ばねの伸びの最大値とその時
刻とが車体減速度の波形（時間変化）に支配されること
が分かる。したがって、衝突時における乗員減速度を小
さくするには、車体の平均減速度を小さくするだけでは
なく、ばね（シートベルト）のオーバシュートがなるべ
く小さくなるように車体減速度の波形を調整する必要が
ある。

【０００５】従来の車体構造においては、衝突反力発生
部材（サイドビームなど）と各コンポーネントとの間で
構成されるクラッシャブルゾーンを車体前部に配置し、
この部分を変形させることで衝突エネルギの吸収を行
い、各部の寸法設定などにより反力特性を変えることで
車体減速度の波形を調整している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】乗員の傷害低減を行う
上で車体減速度の波形は重要な要素であるが、そのよう
な目的に合致した乗員減速度を小さく抑えられる車体減
速度の波形としては、初期に平均減速度よりも大きい減
速度を一定時間発生し、その後に小さい減速度を一定時
間発生するような波形が考えられる。このような車体の
減速度の波形では、車体の減速に要する距離（ダイナミ
ックストローク）が同一の一定減速度（矩形波）の場合
よりもより一層乗員減速度が小さくなることが、本出願
の発明者らが行ったシミュレーションで確認されてい
る。

【０００７】しかしながら、従来の車体構造においては
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、衝突反力すなわち車体減速度は、初期には
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は効果が十分であるとは言えなかっ
た。この問題を解決するために、従来は、サイドビーム
の圧壊を利用して一定の反力を得る方法や、サイドビー
ムに隔壁を複数箇所に設けることで安定した反力を維持
する方法（特開平７−１０１３５４号）などが提案され
ている。

【０００８】しかしながら、それらの方法では、車体の
減速度を一定減速度（矩形波）に近付けることはできて
も、より効果的な減速度波形を得ることは極めて困難で
あった。

【０００９】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、衝突時における乗員減
速度の好適な低減を簡単な構造で実現し得る自動車の車
体構造を提供することにある。

【００１０】

【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、衝突時に減速度の作用方向
に沿う圧縮荷重を受ける反力発生部材（１）を備える自
動車の車体構造であって、前記反力発生部材（１）が前
記圧縮荷重を受けて圧縮変形を開始した後に曲げ変形を
起こすべく、前記反力発生部材（１）の前記圧縮変形が
所定量に達したら前記反力発生部材（１）の中間部に側
方荷重を加えるようにしたトリガ手段（４）を設けたも
のとした。これによれば、反力発生部材の変形を圧縮か
ら曲げに順次移行させる際にトリガ手段を用いて容易に
行わせることができ、衝突初期に急峻に立ち上がった後
に急速に低下し、かつ衝突中盤以降ではひく一定となる
車体減速度を実現することを簡単な構造で達成できる。

【００１１】また、前記トリガ手段が、前記反力発生部
材の中間部から衝突端側に向けて斜めに延出しかつ当該
衝突端側に設けられた衝突端側部材との間に隙間をもっ
て臨むように設けられた斜方向ビーム（４）からなると
良い。これによれば、斜方向ビームの荷重の横方向成分
がトリガとなり、反力発生部材の曲げ変形を誘発し得
る。

【００１２】また、前記トリガ手段が、衝突時に車体に
対して相対的に変位するようにされたエンジン（７）の
慣性力を前記反力発生部材（１）の中間部に前記側方荷
重として伝達すると良い。これによれば、衝突時のエン
ジンの車体に対する相対的変位をトリガとすることがで
きる。

【００１３】また、前記トリガ手段が、前記衝突時の圧
縮荷重により曲げ変形を生じるように前記反力発生部材
（１）に略平行に設けられたサブフレーム（１０）と、
前記反力発生部材（１）の中間部を前記反力発生部材
（１）の延在方向に略直交する向きに対して分割して設
けられると共に前記エンジン（７）を介して前記サブフ
レーム（１０）に連結された分割部材（１ａ）とからな
ると良い。これによれば、衝突時に反力発生部材が圧縮
変形し、それによりサブフレームが折れ曲がり、その折
れ曲がりがエンジンを介して分割部材に伝わって、その
分割部材が受ける荷重をトリガとすることができる。

【００１４】また、前記トリガ手段が、前記反力発生部
材（１）における前記圧縮荷重により折り畳み変形して
外方に膨出する部分と干渉することにより前記反力発生
部材（１）に前記側方荷重を加えるように設けた干渉体
（１１）を有すると良い。これによれば、衝突時に反力
発生部材が圧縮変形し、その圧縮変形部分が外方に膨ら
むようになるため、その膨出部が干渉体と干渉すると、
折り畳み変形部が干渉体から反力を受けることになり、
それをトリガとすることができる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明が適用された自動車のサイ
ドビームの概略を示している。車両前部側であるエンジ
ンルーム内には、本願発明の反力発生部材として例えば
アルミニウム合金の押出し材により形成されたサイドビ
ーム１が、エンジンルーム２の左右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互いに平行に２本延
設されている。

【００１７】各サイドビーム１のそれぞれの側面（車両
の左右方向に臨む面）には、図２に良く示されるよう
に、その中間部から車両前方に向けて斜めに延出する斜
方向ビーム４が設けられている。なお、両サイドビーム
１の車両進行方向側である前端には、車幅方向に延在す
るバンパービーム５が結合されているが、そのバンパー
ビーム５の車幅方向両端部が共に各サイドビーム１より
も車両側方に延出しており、バンパービーム５のその車
両側方延出部分に対して所定の隙間ｄをもって対向する
位置まで各斜方向ビーム４が延出するように形成されて
いる。

【００１８】このようにして構成された車両が例えば路
上構築物に正面衝突した場合には、衝突荷重をバンパー
ビーム５により分散しかつサイドビーム１に伝達する。
その衝突の初期段階では、車体の慣性質量による後ろ向
きの反力荷重がサイドビーム１の前端部に作用する。

【００１９】この衝突序盤では、先ずサイドビーム１の
バンパービーム５結合部近傍に圧壊などの比較的変形荷
重の大きい変形が開始されるため、車体減速度が急峻に
立ち上がる（図３の矢印ａに示されるイニシャルハイの
点まで）と共に、比較的多きい車体減速度が維持され
る。

【００２０】ここで、サイドビーム１は、衝突時にその
軸方向（車両の前後方向）に圧縮を受けると、比較的変
形荷重の大きな例えば圧壊により変形し、圧縮方向以外
の外力を与えない限り容易に曲げ座屈変形を開始しない
ような適宜な形状にて形成されていることが望ましい。
サイドビーム１が圧縮変形していくと、バンパービーム
５が車両後方に移動していくことになり、サイドビーム
１が上記隙間ｄ以上軸方向に縮むと、そのサイドビーム
１に斜方向ビーム４が相対的に衝当することになる。

【００２１】この斜方向ビーム４も圧縮により荷重を発
生する部材であり、上記したようにサイドビーム１に対
して平行ではなく斜めに設けられて結合されていること
から、図４に示されるように矢印Ａにより示されるバン
パビーム１の移動により斜方向ビーム４に生じる圧縮荷
重の方向は矢印Ｂにより示されるようになる。したがっ
て、その横方向成分Ｆｙが、サイドビーム１の中間部に
対する側方荷重となり、サイドビーム１に図４に示され
るような曲げ変形を誘発するトリガとなる。

【００２２】なお、図４は衝突中盤を示すものであり、
その衝突中盤では、サイドビーム１の変形は曲げ変形に
より行われ、その発生荷重は衝突序盤の数分の一まで低
下するので、それに応じて図３に示されるように車体減
速度も減少する。この車体減速度が急速に低下する領域
でシートベルトの伸びがピークに達するようにすれば、
乗員減速度を大幅に低減することができる。

【００２３】衝突終盤では、エンジンルーム２内部の底
突き干渉による荷重が発生し、その荷重がサイドビーム
１の発生荷重に上乗せされるので衝突反力が上昇し、車
体減速度は再び増加する（図３のｂ点）。しかしなが
ら、この領域では乗員減速度への寄与は少ないので、結
果的に従来よりも小さいダイナミックストロークで乗員
の減速度を小さくすることができる。

【００２４】このように本発明によれば、衝突反力発生
部材としてのサイドビーム１の変形を圧縮変形から曲げ
変形に順次移行させて、発生荷重を変化させることによ
り、衝突反力を衝突序盤に大きくし、中盤以降に小さく
することが可能となるので、衝突時における乗員減速度
の低減に好ましい車体減速度の波形（図３参照）を実現
することができた。また、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）においても、傷害低減
を達成することができる。特に、曲げ変形誘起構造を構
成するトリガ手段としての斜方向ビーム４の圧縮方向荷
重の発生タイミングを適宜設定する（サイドビーム１の
断面形状や隙間ｄの広さを変更する）ことで、車体減速
度の変化タイミングを任意に設定できるので、ダイナミ
ックストロークやボディ剛性・シートベルトなどの乗員
拘束装置の各特性に合わせた車体減速度の波形の幅広い
選択が可能である。

【００２５】また本発明によれば、トリガ手段として上
記した斜方向ビーム４を用いた構造に限られるものでは
なく、種々の構造が可能であり、以下に代表例を示す。

【００２６】平面図を示す図５及び要部拡大斜視図を示
す図６に示されるものは、衝突時に車体に対してエンジ
ンが相対移動することを利用するものである。図におい
て、両サイドビーム１の中間部に両端を結合されたワイ
ヤ６を設け、そのワイヤ６の中間部をエンジン７の車両
後方端に固設した半円状シーブ８に巻きかけている。こ
のようにすることにより、衝突時に図の矢印Ｃに示され
るように慣性によりエンジン７が移動するため、それに
よりワイヤ６に図の矢印Ｔに示されるような張力が発生
し、これがトリガとなってサイドビーム１に曲げ変形が
誘発されることになる。

【００２７】この図５の例では、エンジン７の質量が比
較的大きいことから移動し始めるまでに時間がかかると
共に、ワイヤ６がある程度伸びきってから大きな張力が
サイドビーム１に作用するため、衝突した瞬間からある
程度の時間経過後に、サイドビーム１に曲げ変形を生じ
させる力が作用する。したがって、本図示例において
も、上記と同様の作用効果を奏し得る。

【００２８】また、衝突時のエンジンの移動を利用した
別の例を図７に示す。この図示例では、エンジン７の車
両進行方向前側の一方の角部からバンパービーム５に向
けて延出する副ビーム９がエンジン７に一体的に固設さ
れている。このようにすることにより、衝突時にサイド
ビーム１が圧縮変形してバンパービーム５が車両後方側
に移動すると、そのバンパービーム５が副ビーム９の延
出端に衝当する。

【００２９】上記したように副ビーム９がエンジン７の
角部に固設されていることから、その副ビーム９に作用
する力がエンジン７の重心回りのモーメントとして働く
ことになり、バンパービーム５により副ビーム９が押さ
れると、エンジン７を図の矢印Ｄに示されるように回転
させる力が働く。エンジン７が回転すると、エンジン７
の角がサイドビーム５の中間部に衝当するように各サイ
ドビーム１がエンジン７に隣接するように設けられてお
り、その衝撃力をトリガとして、サイドビーム１に対し
て図の想像線に示されるように曲げ変形を生じさせるこ
とができる。

【００３０】また図８の例では、圧縮変形よりも曲げ変
形し易い薄板形状のサブフレーム１０をサイドビーム１
の下方に略平行するように設けたものである。そのサブ
フレーム１０の一端部はサイドビーム１の車両進行方向
前端部に、他端部はサイドビーム１の車室側部分に、そ
れぞれブラケットを介して結合されている。また、サイ
ドビーム１の中間部をその延在方向に略直交する向き
（エンジン７の高さ方向）に対して分割した分割部材と
しての下側ビーム１ａを形成し、その下側ビーム１ａの
中間部と上記サブフレーム１０の中間部とによりエンジ
ン７の上下を支持するようにしている。

【００３１】この図示例では、衝突時に先ずサイドビー
ム１が圧縮変形すると、上記したようにサイドビーム１
に結合されているサブフレーム１０の両端部間が縮むこ
とから、サブフレーム１０が図の想像線に示されるよう
に中央部から折れ曲がるように変形する。そして、その
サブフレーム１０の折れ曲がり変形がエンジン７を介し
て下側ビーム１ａに伝わって、下側ビーム１ａの略中央
部が下方に向かう荷重Ｅを受けるため、これがトリガと
なって、サイドビーム１に曲げ変形が誘発される。

【００３２】また図９の例では、サイドビーム１の上方
に略Ｌ字状の干渉体１１を設けたものである。この干渉
体１１は、図に示されるように車室側フレームに固設さ
れて車両前方側に延出し、その延出端部１１ａをサイド
ビーム１の略中央部の上面に対して所定の隙間をもって
臨むように略直角に曲折された形状をなしている。ま
た、サイドビーム１の略中央部が衝突時に圧縮変形し易
いようになっている（例えば断面形状を変えている）。

【００３３】このようにすることにより、衝突時には、
サイドビーム１の略中央部が圧壊して折り畳み変形する
と、その折り畳み変形部が外方に膨らむようになるた
め、その膨出部が干渉体１１の延出端部１１ａと干渉す
ることになる。その干渉により、折り畳み変形部が、自
身の膨出力に抗する反力を干渉体１１から受けることに
なり、図の矢印Ｒに示されるように下方に荷重を受ける
ことになり、これがトリガとなって、サイドビーム１に
曲げ変形が誘発される。なお、延出端部１１ａの先端形
状を図に示されるようにサイドビーム１の上面に対して
若干傾斜するように形成していることにより、曲げ変形
を起こさせるトリガとしての作用を好適に促進すること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】このように本発明によれば、衝突時にお
ける反力発生部材の変形を圧縮から曲げに順次移行させ
ることで反力の発生パターンを調節し、車体の居住空間
部分の減速度を衝突初期に急峻に立ち上げた後に急速に
低下させ、かつ中盤以降に低く抑えるようにすること
を、反力発生部材に対して、圧縮変形後にトリガ手段に
より曲げ変形を誘発させることにより可能にした。これ
により、従来構造に比して簡単な構造で乗員減速度のピ
ーク値を低減することができ、しかも乗員の室内での対
車体移動量を小さく抑えることができるので、乗員が車
室内の構造物に突き当たって傷害を受ける二次衝突の可
能性を低減できる。上記トリガ手段としては、種々の形
態があり、反力発生部材の曲げ変形を誘発するように、
反力発生部材の中間部から前方に延出する斜方向ビーム
を設けたり、エンジンの慣性力やサブフレームの曲げ変
形を利用したり、干渉体を設けて反力を発生させたりす
ることができ、いずれもトリガとしての機能を好適に発
揮し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された自動車のサイドビームの概
略図。

【図２】本発明によるサイドビームの要部平面図。

【図３】衝突時の減速度波形図。

【図４】衝突時のサイドビームの変形プロセスを示す図
２に対応する図。

【図５】本発明に基づく第２の実施の形態を示す要部平
面図。

【図６】第２の実施の形態の要部拡大斜視図。

【図７】本発明に基づく第３の実施の形態を示す平面
図。

【図８】本発明に基づく第４の実施の形態を示す側面
図。

【図９】本発明に基づく第５の実施の形態を示す側面
図。

【符号の説明】

１ サイドビーム １ａ 下側ビーム ２ エンジンルーム ３ 車室フロア ４ 副ビーム ５ バンパービーム ６ ワイヤ ７ エンジン ８ 半円状シーブ ９ 副ビーム １０ サブフレーム １１ 干渉体 １１ａ 延出端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有村 豊 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 村山 恵一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (5)

【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
   重を受ける反力発生部材を備える自動車の車体構造であ
   って、 前記反力発生部材が前記圧縮荷重を受けて圧縮変形を開
   始した後に曲げ変形を起こすべく、前記反力発生部材の
   前記圧縮変形が所定量に達したら前記反力発生部材の中
   間部に側方荷重を加えるようにしたトリガ手段を設けた
   ことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 【請求項２】 前記トリガ手段が、前記反力発生部材の
   中間部から衝突端側に向けて斜めに延出しかつ当該衝突
   端側に設けられた衝突端側部材との間に隙間をもって臨
   むように設けられた斜方向ビームからなることを特徴と
   する請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 【請求項３】 前記トリガ手段が、衝突時に車体に対し
   て相対的に変位するようにされたエンジンの慣性力を前
   記反力発生部材の中間部に前記側方荷重として伝達する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。
4. 【請求項４】 前記トリガ手段が、前記衝突時の圧縮荷
   重により曲げ変形を生じるように前記反力発生部材に略
   平行に設けられたサブフレームと、前記反力発生部材の
   中間部を前記反力発生部材の延在方向に略直交する向き
   に対して分割して設けられると共に前記エンジンを介し
   て前記サブフレームに連結された分割部材とからなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。
5. 【請求項５】 前記トリガ手段が、前記反力発生部材に
   おける前記圧縮荷重により折り畳み変形して外方に膨出
   する部分と干渉することにより前記反力発生部材に前記
   側方荷重を加えるように設けた干渉体を有することを特
   徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。