JP2001018832A - 乗員保護装置 - 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し得る自動車の乗員保護装置を提
供する。 【解決手段】 車体に対して前後方向に移動可能な可
動部が衝突初期に車体に対して後方移動することによ
り、シートに平均減速度より大きな減速度が発生し、次
に動力発生装置により可動部に前方への加速度を一時的
にシートにマイナスの車体減速度（加速度）を発生さ
せ、最後に車体全体が一体となって平均的な減速度で減
速するので、乗員減速度の低減に好ましい車体減速度波
形を実現することが可能となるばかりでなく、従来より
も小さな車体変形量（ダイナミックストローク）におい
ても大幅な乗員減速度の低減を達成することができる。
また、簡単な構造で実現可能なことから、車体をコンパ
クト化し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の衝突安全
性を向上させるための乗員保護装置に関するものであ
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、図８の実線に示されるように、初
期に平均減速度よりも大きい減速度を一定時間（短時
間）発生し、続けて逆向きの減速度を一定時間（短時
間）発生した後に、平均的な減速度で減速するような波
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】ところで、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、図８で示したような、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】また、電気自動車において、車体中央部に
搭載したバッテリボックスを可動支持することで、衝突
初期にサイドビームの発生荷重を受ける車体質量を減少
させて、車体の減速度波形を改善する構造が提案されて
いる（特開平５−２３８２８７号・特開平５−２４６２
５２号・特開平５−２４６２５３号など）。

【００１０】しかしながら、上記構造にあっては、バッ
テリボックスを車体中央に搭載した電気自動車に限定さ
れると共にバッテリの質量は車体全体に対して小さいた
め、減速度波形の改善効果に制約があるという問題があ
る。

【００１１】乗員の減速度を、上記従来のものにおける
よりも小さくするためには、上記図８に示したような車
体減速度波形を発生させることが求められる。

【００１２】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乗
員保護装置を提供することにある。

【００１３】

【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、車体の衝突時に或る減速度
をもって衝突エネルギを吸収し得る衝撃吸収部（メイン
フレーム１）と、着座した乗員を拘束するシートベルト
のアンカ部を備える乗員シート８と、前記乗員シート８
と一体をなし、かつ車体の衝突時に該車体に対して前後
方向に相対的に移動可能な可動部２と、この可動部２の
移動量を規制する手段（可動部２のロッド部２ａ、段部
２ｃ、高圧ガス発生装置１０のシリンダ１１の開口部１
１ａ）と、可動部２に前方への加速度を一時的に与える
ための動力発生装置（高圧ガス発生装置１０）とを有
し、車体の衝突時に可動部２が所定量後方に移動したら
動力発生装置（高圧ガス発生装置１０）により可動部２
に一時的に前方への加速度を与え、その後可動部２が再
度後方に移動したら移動量規制手段により可動部２の後
方移動を規制し、衝撃吸収部（メインフレーム１）及び
可動部２とで衝突エネルギを吸収するようにした。

【００１４】これによれば、衝突時、可動部の後方移動
により平均減速度よりも大きい減速度を一定時間（短時
間）発生し、動力発生装置により逆向きの減速度（加速
度）を一定時間（短時間）発生し、その後、移動量規制
手段により可動部の後方移動を規制することで、平均的
な減速度で減速する図８に示すような波形が得られ、乗
員減速度の急激な上昇を抑えることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態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車体
構造の要部を示す斜視図である。図において、メインフ
レーム１の上に可動部２が設けられている。そのメイン
フレーム１は、図２に併せて示されるように、衝突エネ
ルギ吸収部として車体の左右側部にて車体前部から車体
後部に至る第１サイドビーム３の上面に一体的に固設さ
れていると共に車室４の床部分と、車室４とボンネット
室５との境界にて床部分から立ち上がってフロントガラ
ス前縁部に至る部分とからなる。

【００１７】可動部２は、メインフレーム１の床部分上
に設けられたロッド部２ａと、そのロッド部２ａの車体
前方側にて立ち上げられた立ち上げ部２ｂとからなる。
さらに、立ち上げ部２ｂの車体前方側前面には第２サイ
ドビーム６が一体に設けられている。この第２サイドビ
ーム６は、車体の前後方向に沿ってかつ上記第１サイド
ビーム３と略平行に延在するように設けられ、さらにそ
の前方側突出端は第１サイドビーム３の車体前方側突出
端と略一致している。

【００１８】可動部２のロッド部２ａ上にはシート８が
取り付けられており、シート８には拘束装置を構成する
シートベルト９が設けられている。なお、シートベルト
９の肩側アンカーポイント９ａは、シートバック８ａの
上端部に設けられている。尚、図示していないが、シー
ト８とメインフレーム１の床部分との間にはシート８が
前後方向に移動可能なように、レールとスライダとから
なる支持構造が設けられている。

【００１９】図３に示すように、可動部２のロッド部２
ａの遊端は、動力発生装置としての高圧ガス発生装置１
０のシリンダ１１に突入している。このシリンダ１１は
メインフレーム１に固定されている。また、シリンダ１
１の奥には、可動部２が所定量後方に移動したら図示さ
れないリミットスイッチ等でこれを検知し、点火装置１
３により点火され、高圧ガスを発生する推薬１２が埋設
されている。この推薬１２の発生する高圧ガスにより可
動部２のロッド部２ａに推力が与えられ、即ち、可動部
２に前方への加速度が与えられることとなる。また、ロ
ッド部２ａの中間部には段部２ｃが形成され、この段部
２ｃがシリンダ１１の開口部１１ａに当接することによ
り、ロッド部２ａ、即ち可動部２の後方への移動量が規
制される。尚、ロッド部２ａに形成されたＴ字状の孔２
ｄ及びシリンダ１１の側壁に形成された孔１１ｂは、後
記する衝突中期後半に、高圧ガス発生装置１０にて発生
する高圧ガスを外部に逃がすための孔である。

【００２０】このようにして構成された車両における衝
突時の状態を図４〜図７を参照して以下に示す。

【００２１】図４（ａ）は図２と同様の側面図であり衝
突初期の状態を示すものである。例えば障害物Ｗに衝突
すると、ボディ外板のフロントパネル部が圧壊し、直ぐ
に第２サイドビーム６の車体前方突出端部及び第１サイ
ドビーム３の車体前方突出端部が障害物Ｗに衝当する。
第１サイドビーム３は圧壊し始め、所定の減速度を発生
させるが、第２サイドビーム６、即ち可動部２は後方
（図の矢印Ａ）に移動する。従って、乗員にはメインフ
レーム１、即ち車体の圧壊による減速度に加えて可動部
２の後方移動による減速度が生じる（衝突初期）。この
衝突初期に於ける可動部２のロッド部２ａと高圧ガス発
生装置１０との位置関係を図４（ｂ）に示す。

【００２２】図５（ａ）に示される衝突中期前半にあっ
ては、図５（ｂ）に示すように、高圧ガス発生装置１０
のシリンダ１１内にやや深く可動部２のロッド部２ａが
入り込み、その圧力により推薬１２が点火し、高圧ガス
が発生する。するとロッド部２ａが押し戻され、可動部
２に、車体に対して逆向きの減速度、即ち前方への加速
度（図の矢印Ｂ）が発生する。

【００２３】この衝突進行方向への減速度の発生状態
は、図８に示されたマイナス側の減速度になり、この逆
向きの減速度により、シート８のシートバック８ａに乗
員が押し付けられるようになる。なお、図８の車体減速
度は上記したように肩側アンカーポイント９ａを対象と
する。

【００２４】図６（ａ）に示される衝突中期後半にあっ
ては、高圧ガスによる推力よりも前方から可動部２に加
わる力が勝り、再び可動部２は後方（図の矢印Ａ）に移
動して徐々に減速度が増加する。そして、高圧ガスはロ
ッド部２ａのガス抜き孔２ｄ及びシリンダ１１のガス抜
き孔１１ｂから抜け、図６（ｂ）に示されるように、可
動部２の段部２ｃがシリンダ１１の開口部１１ａに当接
し、その時点で可動部２のメインフレーム１に対する後
方への移動が停止する。

【００２５】図７に示される衝突後期にあっては、可動
部２がメインフレーム１と一体をなすことから、乗員
は、車体に対してライドダウン状態になり、衝突終了ま
で車体減速度と乗員減速度とがほぼ等しくなる（図８参
照）。この状態の場合には、第１サイドビーム３の圧壊
と共に第２サイドビーム６の圧壊が進行し、両者による
大きな衝突エネルギの吸収を行いつつ車体を減速させ
る。

【００２６】このようにして衝突時に車体が変形するよ
うになっており、図８で示したグラフのように、車体及
び乗員の好適な減速度の変化を発生させることができ
る。また、可動部２とメインフレーム１との間の速度差
が十分に確保できずに、図８の車体減速度がマイナスに
なる部分を十分に確保できない場合であっても、衝突後
期におけるライドダウン状態を実現し得る。

【００２７】なお、乗用自動車にあって、車体の左右に
２つのシート８が配設されている場合があり、そのよう
な場合に、左右それぞれのシート８を別個の可動部２に
取り付けると共に、各可動部２毎に高圧ガス発生装置７
を設けても良く、左右のシート８同士を必ずしも一体と
する必要はない。

【発明の効果】このように本発明によれば、車体に対し
て前後方向に移動可能な可動部が衝突初期に車体に対し
て後方移動することにより、シートに平均減速度より大
きな減速度が発生し、次に動力発生装置により可動部に
前方への加速度を一時的にシートにマイナスの車体減速
度（加速度）を発生させ、最後に車体全体が一体となっ
て平均的な減速度で減速するので、乗員減速度の低減に
好ましい車体減速度波形を実現することが可能となるば
かりでなく、従来よりも小さな車体変形量（ダイナミッ
クストローク）においても大幅な乗員減速度の低減を達
成することができる。また、簡単な構造で実現可能なこ
とから、車体をコンパクト化し得る。

【００２８】さらに、乗員の車内での移動量（対車体変
位）を、例えば拘束装置に荷重リミッタを用いて乗員減
速度を低減した場合よりも、小さく抑えることができ、
二次衝突の可能性を低減することができるという効果を
も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された自動車の車体構造の要部を
示す斜視図。

【図２】車体構造の要部を示す側面図。

【図３】図２の要部拡大断面図。

【図４】（ａ）は衝突初期の状態を示す図２に対応する
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図。

【図５】（ａ）は衝突中期前半の状態を示す図２に対応
する図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図。

【図６】（ａ）は衝突中期後半の状態を示す図２に対応
する図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図。

【図７】衝突後期の状態を示す図２に対応する図。

【図８】車体減速度及び乗員減速度の望ましい波形を示
す図。

【符号の説明】

１ メインフレーム ２ 可動部 ２ａ ロッド部 ２ｃ 段部 ８ シート １０ 高圧ガス発生装置 １１ シリンダ １１ａ 開口部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体の衝突時に或る減速度をもって衝突
   エネルギを吸収し得る衝撃吸収部と、 着座した乗員を拘束するシートベルトのアンカ部を備え
   る乗員シートと、 前記乗員シートと一体をなし、かつ車体の衝突時に該車
   体に対して前後方向に相対的に移動可能な可動部と、 前記可動部の移動量を規制する手段と、 前記可動部に前方への加速度を一時的に与えるための動
   力発生装置とを有し、 車体の衝突時に前記可動部が所定量後方に移動したら前
   記動力発生装置により前記可動部に一時的に前方への加
   速度を与え、その後前記可動部が再度後方に移動したら
   前記移動量規制手段により前記可動部の後方移動を規制
   し、前記衝撃吸収部及び前記可動部とで衝突エネルギを
   吸収するようになっていることを特徴とする自動車の乗
   員保護装置。