JP2001163250A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乗員の傷害値を低減するための望ましい車体
減速度波形をコンパクト化された車体で実現する。 【解決手段】 車体をメインフレーム３とメインフレー
ムに対して車体前後方向に移動自在な可動フロア４とに
分割し、それぞれに各サイドビーム３ａ・４ｃを設ける
共に、可動フロアの後部柱部４ａとメインフレームの柱
状ストッパ３ｂとの間に隙間を設け、柱状ストッパに湾
曲舌片６を設ける。 【効果】 衝突時に可動フロアをメインフレームに対し
て遅らせた後にメインフレームと一体化状態にして減速
させることができ、乗員減速度の低減に好ましい車体減
速度を、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）において実現することができる。

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、衝突時の車体における居住空間以外の部
分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】自動車の衝突時における乗員傷害値を低減
するには、衝突時にばねとして作用するシートベルト等
の拘束装置により車体減速度に対して乗員減速度に時間
的な遅れが生じるため、車体減速度が一定であってもば
ねの伸びが最大に達した時に乗員減速度が最大となる。
したがって、乗員減速度を低減するには、車体の平均減
速度の低減のみならず、拘束装置の上記ばね作用による
乗員のオーバーシュートを小さくすると良い。

【０００４】乗員の減速度の低減を向上するために、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（特開平７−１０１３５４号）などが提案さ
れている。しかしながら、これらの方法では車体の減速
度を一定値に近付けることはできても、その波形は矩形
波であり、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、乗員傷害
値の低減を行う上で車体減速度の波形は重要な要素であ
る。図１６に示されるように、上記目的に合致した乗員
減速度Ｇ１を小さく抑えられる車体減速度Ｇ２の波形と
しては、図の実線に示されるように、初期（図の区間
ａ）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短時間（図の区間
ｂ）発生した後に、平均的な減速度で減速する（図の区
間ｃ）ような波形が考えられる。

【０００６】このような車体の減速度Ｇ２の波形によ
り、特に区間ｂにおける逆向きの減速度により上記乗員
のオーバーシュートを小さくすることができ、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）の場合よりも乗員減速度Ｇ１をより
一層小さくし得ることが、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】したがって、乗員の減速度をより一層小さ
くするためには、上記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。さらに、そのような車体減速
度波形を車体のコンパクト化と共に実現することが望ま
しい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、乗員の傷害値を低減するための望ましい車体減速度
波形をコンパクト化された車体で実現するために、本発
明に於いては、車体を分割してシート（１）を設けた可
動部分（４）とメインフレーム側部分（３）とを設けか
つ当該両部分（３・４）を互いに相対変位可能に連結す
ると共に、前記メインフレーム側部分（３）に第１の衝
撃吸収部材（３ａ）を設け、前記可動部分（４）に第２
の衝撃吸収部材（４ｃ）を設けて、衝突時に前記メイン
フレーム側部分（３）の衝突方向変位に対して前記可動
部分（４）の衝突方向変位が遅れるように前記第１の衝
撃吸収部材（３ａ）の衝突荷重に対する剛性を前記第２
の衝撃吸収部材（４ｃ）よりも高めると共に、前記可動
部分（４）を前記遅れて変位した後に前記メインフレー
ム側部分（３）と共に衝突方向に変位させるべく前記可
動部分（４）と前記メインフレーム側部分（３）との相
対変位量を規制する可動部分変位量規制手段（３ｂ・６
・４ａ）を設けたものとした。

【０００９】これによれば、衝突時に可動部分をメイン
フレームに対して遅らせた後にメインフレームと一体化
状態にして減速させることができ、乗員減速度の低減に
好ましい車体減速度を、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）において実現することが
できる。

【００１０】また、前記可動部分が車室を構成するキャ
ビン（１１・２１）からなることによれば、シートベル
トの取り付け位置をシートのみならずキャビンにもする
ことができ、拘束装置のレイアウトの自由度を向上し得
る。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は、本発明が適用された本発明が適用
された車両の車体構造の要部概略を示す模式的斜視図で
ある。本車体構造にあっては、シート１に対する乗員の
移動を拘束するために、シートベルト２がシート１に一
体的に連結されたシートベルト一体型シートが用いられ
ている。シート１は、車体の全長に渡って延在するよう
に設けられたメインフレーム３に対して車体前後方向に
変位可能に設けられた可動フロア４上に固定されてい
る。

【００１３】メインフレーム３に対する可動フロア４の
可動支持構造は、例えば図２に示されるように、メイン
フレーム３と可動フロア４との間に隙間を設け、両者間
に転動体５を設けるものであって良い。また、滑動部材
を介して支持するなどしても良い。いずれの場合であっ
ても、シェアピンや摩擦抵抗部などを設けて、通常は移
動しないようにしておく。

【００１４】可動フロア４には、図１に良く示されるよ
うに、車体底部のフロア面からルーフに至る４本の柱部
４ａと、ルーフ部にて各柱部４ａ間に渡された各梁部４
ｂとが一体に形成されている。また、車体前部のエンジ
ンルーム部分には、メインフレーム３から車体前方に延
長された第１の衝撃吸収部材としてのサイドビーム３ａ
と、メインフレーム３に一体化されたフロントダッシュ
ボード３ａを貫通するように可動フロア４から車体前方
に延長された第２の衝撃吸収部材としてのサイドビーム
４ｃとが設けられている。それら両サイドビーム３ａ・
４ｃの前端には車幅方向に延在するフロントメンバ５が
固着されている。

【００１５】メインフレーム３には、可動フロア４の柱
部４ａにおける車体後部側の２本に対して、図３（ａ）
に示されるように隙間ｄをあけて対峙する柱状ストッパ
３ｂが一体に形成されている。可動フロア４の上記車体
後部側柱部４ａの上下の角部がそれぞれ斜めに形成さ
れ、柱状ストッパ３ｂにおける上記柱部４ａの各斜め角
部に対向する部分にはそれぞれ湾曲舌片６が形成されて
いる。これら柱状ストッパ３ｂ・柱部４ａ・湾曲舌片６
により可動部分変位量規制手段が構成されている。

【００１６】次に本発明の作用について、路上構築物に
車両が正面衝突した場合を想定し、図３及び図４を参照
して以下に示す。なお、上記したように、シートベルト
一体型シートにより、乗員Ｐは、シート１に対して移動
を拘束されている。

【００１７】車両が衝突した瞬間にフロントメンバ５を
介して両サイドビーム３ａ・４ｃの前端部が共に衝撃荷
重を受けるが、メインフレーム３側のサイドビーム３ａ
が可動フロア４側のサイドビーム４ｃよりも圧縮変形量
が大きくなるようにされている（例えば同一材質・同一
断面形状の場合でもメインフレーム３側の質量が大きい
ことによる）ので、可動フレーム４に固定されたシート
１は、メインフレーム３側に比して急峻に立ち上がる大
きな減速度（図１６の区間ａ）をもって、メインフレー
ム３に対してより早期に減速する。このため、シート１
は、サイドビーム３ａの座屈変形によって前方への移動
を継続するメインフレーム３に対し、見掛け上は後方へ
移動する（図３（ｂ））。

【００１８】衝突中期では、上記見掛け上の後方移動が
進み、可動フロア４の後部角部が湾曲舌片６に衝当する
（図４（ａ））。すると、可動フロア４の後方移動が抑
制されるため、サイドビーム４ｃが座屈変形し始める。
なお、湾曲舌片６は、その形状により板ばねとして作用
するようになっている。この時、可動フロア４は、メイ
ンフレーム３に対して相対速度をもっているため、衝突
進行方向（逆向き）への減速度を受ける（図１６の区間
ｂの前半）。

【００１９】可動フロア４は、加速されながらメインフ
レーム３との相対速度差が０になるまで、メインフレー
ム３に対して後方に移動する。そのため、シートベルト
２によりシート１に拘束されている乗員Ｐは、荷重支持
点が大きな減速度により瞬時に移動するので、ほとんど
メインフレーム３に対して相対速度をもたずに一体化さ
れる。

【００２０】本発明の効果を高めて、図１６の区間ｂに
示される乗員減速度Ｇ１の波形を実現するためには、可
動フロア４とメインフレーム３との相対速度差が０にな
る時点で、乗員Ｐと車体との速度差が限りなく０に等し
くなり、またシートベルト２の拘束加重が衝突終期の車
体減速度Ｇ２と可能な限り釣り合うようにする。例え
ば、両サイドビーム３ａ・４ｃの発生荷重・シートベル
ト２の特性・板ばねとして作用する湾曲舌片６の発生加
重・相対的な移動量としての隙間ｄの各値を適宜定める
ことが望ましい。

【００２１】衝突終期では、両サイドビーム３ａ・４ｃ
の座屈変形が進み、図４（ｂ）に示されるように柱状ス
トッパ３ｂに可動フロア４の柱部４ａが衝当して相対速
度を失うので可動フロアの減速度は再び高まり（図１６
の区間ｂの後半）、両者が一体化状態になって、両サイ
ドビーム３ａ・４ｃの発生荷重を受けて減速を続ける。
このライドダウン状態では、乗員減速度Ｇ１は、衝突終
了（車体停止）まで、車体減速度Ｇ２に等しく一定に保
たれる（図１６の区間ｃ）。

【００２２】本発明は、上記のプロセスにより、拘束装
置の荷重支持点に衝突初期に任意の大きさ及び方向の減
速度を発生させることで、瞬時に完全なライドダウン状
態を形成し、乗員減速度を大幅に低減する機能を有す
る。

【００２３】図５に、本発明が適用された第２の例を示
す。図５は車体構造の要部概略を示す模式的分解組み立
て斜視図である。

【００２４】この第２の例にあっては、車体が可動部分
としての可動キャビン１１とメインフレーム側部分とし
てのメインフレーム１２とに分割されており、可動キャ
ビン１１により車室が構成され、その可動キャビン１１
に拘束装置としてシート及びシートベルト２が取り付け
られている。

【００２５】メインフレーム１２の車体前部には第１の
衝撃吸収部材としての左右一対のサイドメンバ１２ａが
形成されていると共に、可動キャビン１１の車体前部に
は第２の衝撃吸収部材としての左右一対のサイドメンバ
１１ａが一体的に形成されている。これら両サイドメン
バ１１ａ・１２ａはエンジンルーム部にて車体前後方向
に延在するように設けられている。

【００２６】可動キャビン１１は、メインフレーム１２
に対して車体前後方向に移動可能に支持されており、そ
の支持構造としては、例えば図６乃至図８に示されるよ
うに、メインフレーム１２にレール部材１３が車体前後
方向に延在するように固設され、そのレール部材１３に
その長手方向のみに摺動可能に係合するように扁平Ｃ字
状断面形状に形成されたガイド部材１４が稼働キャビン
１１の下面の対応する位置に固設されている。

【００２７】したがって、可動キャビン１１とメインフ
レーム１２とを結合するには、図７に示されるようにレ
ール部材１３及びガイド部材１４の長手方向にスライド
させるようにすれば良く、その結果、図８に示されるよ
うにレール部材１３及びガイド部材１４が互いに係合す
る。なお、レール部材１３及びガイド部材１４は、車体
の中央部と左右の側部とに各前後に２箇所ずつの計６箇
所に設けられている。

【００２８】このようにして、メインフレーム１２に対
して可動キャビン１１が車体後方に移動可能にされてお
り、その移動量を規制する可動部分変位量規制手段とし
て、図９に併せて示されるように、メインフレーム車体
後部部分に有底筒状の緩衝ストッパ１５が車体幅方向に
対をなして設けられている。緩衝ストッパ１５はその軸
線を車体前後方向に向けて設置されており、その軸線上
に可動キャビン１１の一部である衝当突部１１ａが待機
するように設けられている。なお、衝突時の稼働キャビ
ンの後方移動量を、衝当突部１１ａ及び緩衝ストッパ１
５間の隙間よりも大きい距離Ｌを確保し得るように緩衝
ストッパ１５の材質及び形状が設定されている。

【００２９】次にこの第２の例の作用について、路上構
築物に車両が正面衝突した場合を想定し、図１０及び図
１１を参照して以下に示す。なお、図１１は前記図３
に、図１２は前記図４に相当し、同様の作用をなす部分
についてはその説明を省略する。なお、図１０（ａ）は
衝突前の車体要部側断面図である。

【００３０】衝突直後の衝突初期には図１０（ｂ）に示
されるように、サイドメンバ１１ａの座屈変形により可
動キャビン１１が減速し、同様にサイドメンバ１２ａの
座屈変形によりメインフレーム１２も減速する。しかし
ながら、前記第１の例と同様に可動キャビン１１の方の
減速度が大きく、メインフレーム１２に対して可動キャ
ビン１１が相対的に後方に移動する。この時の可動キャ
ビン１１の減速度は図１６の区間ａのようになる。

【００３１】衝突中期には図１１（ａ）に示されるよう
に、衝当突部１１ａが緩衝ストッパ１５に衝当する。す
ると、可動キャビン１１は、衝突進行方向（逆向き）へ
の減速度を受ける（図１６の区間ｂの前半）。この時の
乗員Ｐに対する拘束状態は前記第１の例と同様である。

【００３２】衝突終期には、上記したように緩衝ストッ
パ１５がある程度座屈変形して可動キャビン１１が相対
的に距離Ｌだけ後方移動して図１１（ｂ）に示されるよ
うになり、その後、可動キャビン１１とメインフレーム
１２とは一体状態となって減速する。この状態も前記第
１の例と同様である。

【００３３】図１２に、本発明が適用された第３の例を
示す。図１２は車体構造の要部概略を示す模式的分解組
み立て斜視図である。

【００３４】この第３の例にあっても、車体が可動キャ
ビン２１とメインフレーム２２とに分割されており、可
動キャビン２１側に拘束装置としてシート及びシートベ
ルト２が取り付けられている。同様に、メインフレーム
２２に第１の衝撃吸収部材としてのサイドメンバ２２ａ
が形成されていると共に、可動キャビン１１に第２の衝
撃吸収部材としてのアッパメンバ２１ａが一体的に形成
されている。なお、可動キャビン２１側のアッパメンバ
２１ａはフロントメンバ５と一体に形成されている。

【００３５】また、可動キャビン２１はメインフレーム
２２に対して車体前後方向に移動可能に支持されてお
り、この第３の例における支持構造を図１３乃至図１５
に示す。可動キャビン２１はメインフレーム２２上に帯
板を扁平楕円形状に形成してなる支持部材２３を介して
支持されている。支持部材２３の内周面の上下には、扁
平楕円を長軸に沿って半割したガイド部材２３ａがそれ
ぞれボルト２４により可動キャビン２１とメインフレー
ム２２とに固設されている。

【００３６】通常時は図１５（ａ）に示されるように保
持されており、衝突時における可動キャビン２１の車体
後方移動により図１５（ｂ）に示されるように変形した
状態でそれ以上の移動が規制される。

【００３７】なお、衝突時の状態は第２の例と同様であ
り、その図示及びその説明を省略する。この第３の例に
あっても、上記第２の例と同様の作用効果を奏し得る。

【００３８】また、上記第２及び第３の例にあっては、
シートベルト３を可動キャビン１１・２１に設けたが、
第１の例と同様にシート１に一体化しても同様である。

【００３９】

【発明の効果】このように本発明によれば、乗員減速度
の低減に好ましい車体減速度を、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）において実現す
ることができる。さらに、衝突時のエネルギ吸収構造に
おける発生荷重・可動部分の相対的な移動量を適宜調整
することでね初期減速度の大きさと発生時間とを任意に
設定できるので、目標とするダイナミックストロークや
シートベルトなどの乗員拘束装置特性に合わせて、車体
減速度波形の幅広い選択が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された本発明が適用された車両の
車体構造の要部概略を示す模式的斜視図。

【図２】図１の矢印II−II線に沿ってみた要部破断図。

【図３】（ａ）は衝突前の車体の模式的側面図であり、
（ｂ）は衝突初期の車体の模式的側面図。

【図４】（ａ）は衝突中期の車体の模式的側面図であ
り、（ｂ）は衝突終期の車体の模式的側面図。

【図５】本発明が適用された第２の例における車体の分
解組み立て斜視図。

【図６】第２の例におけるメインフレームと可動キャビ
ンとの支持構造を示す図２に対応する図。

【図７】第２の例における支持構造部の拡大分解組み立
て斜視図。

【図８】図６の矢印VIIIにより示される部分の拡大図。

【図９】第２の例における緩衝ストッパ１５を示す要部
破断拡大側断面図。

【図１０】（ａ）は第２の例における衝突前の車体の模
式的側面図であり、（ｂ）は衝突初期の車体の模式的側
面図。

【図１１】（ａ）は第２の例における衝突中期の車体の
模式的側面図であり、（ｂ）は衝突終期の車体の模式的
側面図。

【図１２】本発明が適用された第３の例における車体の
分解組み立て斜視図。

【図１３】第３の例におけるメインフレームと可動キャ
ビンとの支持構造を示す図２に対応する図。

【図１４】第３の例における支持構造部の拡大分解組み
立て斜視図。

【図１５】（ａ）は第３の例における衝突前の支持構造
部を示す側面図であり、（ｂ）は衝突時の支持構造部を
示す側面図。

【図１６】車体減速度及び乗員減速度の望ましい波形
図。

【符号の説明】

１ シート ３ メインフレーム（メインフレーム側部分） ３ａ サイドビーム ３ｂ 柱状ストッパ（可動部分変位量規制手段） ４ 可動フレーム（可動部分） ４ａ 柱部（可動部分変位量規制手段） ４ｃ サイドビーム ６ 湾曲舌片（可動部分変位量規制手段） １１・２１ 可動キャビン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体を分割してシートを設けた可動部分
   とメインフレーム側部分とを設けかつ当該両部分を互い
   に相対変位可能に連結すると共に、前記メインフレーム
   側部分に第１の衝撃吸収部材を設け、前記可動部分に第
   ２の衝撃吸収部材を設けて、 衝突時に前記メインフレーム側部分の衝突方向変位に対
   して前記可動部分の衝突方向変位が遅れるように前記第
   １の衝撃吸収部材の衝突荷重に対する剛性を前記第２の
   衝撃吸収部材よりも高めると共に、前記可動部分を前記
   遅れて変位した後に前記メインフレーム側部分と共に衝
   突方向に変位させるべく前記可動部分と前記メインフレ
   ーム側部分との相対変位量を規制する可動部分変位量規
   制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】 前記可動部分が車室を構成するキャビン
   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。