JP2001163133A - 乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造による衝突時の乗員減速度
の好適な低減を車体寸法のコンパクト化と併せて実現し
得る自動車の乗員保護装置を提供する。 【解決手段】 衝突時、衝突初期に荷重伝達装置を介
して後方荷重をシートに伝達することでシートに平均減
速度より大きな減速度を発生させ、次に荷重伝達装置を
反力発生部材に衝当させてシートに一時的にマイナスの
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。また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。ところが、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り、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７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７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７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、簡単な構造による衝突
時の乗員減速度の好適な低減を車体寸法のコンパクト化
と併せて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、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（シート２）と、着座した乗員を拘束
するべく乗員シート２または可動部に設けられた乗員拘
束手段（シートベルト９）と、車体の衝突時に該車体に
生じる衝突エネルギを或る減速度をもって吸収し得る衝
撃吸収部（サイドビーム３）と、衝突初期に衝突荷重に
よって可動部（シート２）を後方に移動させる荷重伝達
装置１０と、可動部（シート２）が所定量後方に移動し
たらこの可動部（シート２）に前方への反力を発生させ
る反力発生部材１５とを有し、反力発生部材１５が、荷
重伝達装置１０に直接作用するようになっており、車体
の衝突時にその衝突荷重を荷重伝達装置１０により可動
部（シート２）に伝達して車体に対して相対的に所定量
後方に移動することで該可動部（シート２）に一時的に
高い減速度を与えた後、反力発生部材１１が荷重伝達装
置１０に作用して該荷重伝達装置１０を介して可動部
（シート２）に一時的に前方への加速度を与え、その後
車体全体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、その荷重を荷重伝
達装置１０により比較的軽量な可動部（シート２）のみ
に伝達することで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、その後反力発生部材１１が荷重
伝達装置１０に衝当することで可動部（シート２）に逆
向きの減速度（加速度）を一定時間（短時間）発生し、
その後、徐々に平均的な減速度に達するように衝撃吸収
部（サイドビーム３）で衝突エネルギを吸収して減速す
ることで、図７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】また、可動部に直接反力発生部材１１を衝
当させる場合、シート２は弱いことから別途車体に対し
て移動可能であり、かつ比較的堅固なベースにシートを
設け、このベースに反力発生部材１１を衝当させるなど
の必要があるが、荷重伝達装置１０に反力発生部材１１
を衝当させ、この反力も荷重伝達装置１０を介して可動
部に伝えるようにすることで、可動部として例えばシー
ト２を単独で用いることができる。また、シート２に前
後位置調節機構を設ける場合には上記ベースを必要とす
るが、荷重伝達装置１０を連結できる程度の小型のもの
で良い。

【００１６】更に反力発生部材１１を緩衝構造とするこ
とで、前方への加速度を発生させた後の再度の減速度増
加が急激なものとなることを防止できる。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は、本発明が適用された第１の実施形
態に於ける自動車の車体構造の要部を示す斜視図、図２
はその側面図である。図において、メインフレーム１の
上に可動部としてのシート２が、該シート２が前後方向
に移動可能なように、図示されないレールとスライダと
からなる支持構造により支持されている。メインフレー
ム１は、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１ａ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１ｂとからなる。

【００１９】シート２には拘束装置を構成するシートベ
ルト９が一体的に設けられている。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２ａの
上端部に設けられている。

【００２０】シート２には荷重伝達装置１０のリンクア
ーム１１の後端が連結されている。このリンクアーム１
１の前端は、メインフレーム１の適所に回動可能に支持
されたベルクランク部材１２の一端に連結され、このベ
ルクランク部材１２の他端は伝達ロッド１３の後端に連
結されている。そして、伝達ロッド１３の前端はサイド
フレーム３と同じバンパービーム３ａに連結されてい
る。これらリンクアーム１１、ベルクランク部材１２及
び伝達ロッド１３により荷重伝達装置１０が構成されて
いる。従って、衝突時初期にその衝突荷重が伝達ロッド
１３、ベルクランク部材１２及びリンクアーム１１を介
して可動部としてのシート２に伝達されるようになって
いる。

【００２１】メインフレーム１の床部分１ａには、ベル
クランク部材１２の後側アーム１２ａに衝当する略三角
形断面の反力発生部材１５が、後側アーム１２ａと所定
の間隙Ｌだけ離間して設けられている。この反力発生部
材１５は、例えばハニカム構造となっており、後記する
後側アーム１２ａへの衝当時にその衝撃荷重を緩衝しつ
つシート２に伝達する緩衝構造を兼ね備えている。

【００２２】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３〜図６を参照して以下に示す。

【００２３】図３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。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。同時に荷重伝達装置１０の伝達ロッド１３、ベ
ルクランク部材１２及びリンクアーム１１を介して後方
荷重が比較的軽量なシート２に伝達され、シート２が後
方に移動する。従って、シート２に平均減速度よりも大
きい減速度が一定時間（短時間）発生する。

【００２４】図４に示される衝突中期前半にあっては、
ベルクランク部材１２が所定量回動し、後側アーム１２
ａが反力発生部材１５に衝当する。これにより、荷重伝
達装置１０を介して今度はシート２に前方荷重が加えら
れ、シート２に逆向きの減速度、即ち前方への加速度が
発生する。

【００２５】この衝突進行方向への減速度の発生状態
は、図７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、乗員の慣性重量によって発生する
シートベルト荷重は瞬時に一定化する。なお、図７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。

【００２６】ここで、シート２のマイナス側の減速度発
生が終了する時点で、乗員の速度、減速度がシート２の
速度、減速度と一致するように、シートベルト９の特
性、伝達ロッド１３の強度、反力発生部材１５と後側ア
ーム１２ａとの所定の間隙Ｌ等を適宜設計するのが望ま
しい。

【００２７】図５に示される衝突中期後半にあっては、
上記したベルクランク部材１２の後側アーム１２ａの反
力発生部材１５への衝当により、伝達ロッド１３及び反
力発生部材１５が徐々に圧壊するに従い、その衝撃吸収
が徐々に大きくなり、ベルクランク部材１２が停止、即
ち反力発生部材１５が完全に圧壊するに従い再びシート
２の減速度が増加する。

【００２８】ここで、反力発生部材１５が完全に圧壊す
る段階で乗員の速度、減速度がシート２の速度、減速度
と一致するように反力発生部材１５の強度、ベルクラン
ク部材１２の寸法等を適宜設計すれば、乗員はシート２
と相対運動を生じず、一体となり減速を続ける。すなわ
ちライドダウン効果を最大限利用できる。

【００２９】図６に示される衝突後期にあっては、シー
ト２がメインフレーム１と略一体をなし、サイドビーム
３及び伝達ロッド１３の圧壊が進み、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７参照）。

【００３０】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７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、シート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７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従来車両に対して向上し
得る。

【００３１】尚、上記構成ではシート２に直接荷重伝達
装置１０を連結したが、シート２に前後位置調節機構を
設ける場合には、ベースに前後位置調節機構を介してシ
ート２を取り付け、このベースに荷重伝達装置１０を連
結すれば良い。このベースは例えば反力発生部材に衝当
するなど衝撃を直接受けるものではないのでシート２支
えるだけの強度があれば良く、比較的小型・軽量なもの
を用いることができる。

【００３２】

【発明の効果】このように本発明によれば、衝突時、衝
突初期に荷重伝達装置を介して後方荷重を比較的軽量な
シートに伝達することでこのシートに平均減速度より大
きな減速度を発生させ、次に荷重伝達装置を反力発生部
材に衝当させてシートに一時的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。

【００３３】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第１の実施形態に於ける自
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】衝突初期の状態を示す図２に対応する図。

【図４】衝突中期前半の状態を示す図２に対応する図。

【図５】衝突中期後半の状態を示す図２に対応する図。

【図６】衝突後期の状態を示す図２に対応する図。

【図７】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 シート ３ サイドビーム ９ シートベルト １０ 荷重伝達装置 １１ 反力発生部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 着座した乗員を拘束するべく前記乗員シートまたは前記
   可動部に設けられた乗員拘束手段と、 車体の衝突時に該車体に生じる衝突エネルギを或る減速
   度をもって吸収し得る衝撃吸収部と、 衝突初期に衝突荷重によって前記可動部を後方に移動さ
   せる荷重伝達装置と、 前記可動部が所定量後方に移動したら前記可動部に前方
   への反力を発生させる反力発生部材とを有し、 前記反力発生部材が、前記荷重伝達装置に直接作用する
   ようになっており、 車体の衝突時にその衝突荷重を前記荷重伝達装置により
   前記可動部に伝達して前記車体に対して相対的に所定量
   後方に移動することで該可動部に一時的に高い減速度を
   与えた後、前記反力発生部材が前記荷重伝達装置に作用
   して該荷重伝達装置を介して前記可動部に一時的に前方
   への加速度を与え、その後車体全体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。
2. 【請求項２】 前記反力発生部材が前記荷重伝達装
   置に作用するようになっていることを特徴とする請求項
   １に記載の乗員保護装置。
3. 【請求項３】 前記反力発生部材が緩衝構造を更に
   有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の乗員保護装置。