JP2001225765A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝突時の乗員減速度を小さくし得る車体構造
の適正化を向上する。 【解決手段】 車体の前端部から車室フロア前部に至る
サブフレーム５にシート１の下方に至る連結部材６を結
合し、連結部材にシートを結合し、フロア部材４とフロ
ントサイドフレーム８との間に設けられたフロア側フレ
ーム部材１０の下面にホルダ１１を固設し、ホルダによ
りサブフレームの車室側端部を衝突時の座屈変形荷重よ
りも小さな荷重で摺動可能に支持し、変位後衝当させる
ストッパを設ける。衝突初期にサブフレームが座屈変形
する前にフロア部材に対して相対的に変位可能であるこ
とから、衝突初期にサブフレームの座屈変形を防止し
て、衝突荷重伝達部材に一体化したシートへの荷重伝達
を好適に行って、ストッパへの衝当により逆向きの減速
度が発生する望ましい車体減速度波形を実現し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】自動車の衝突時には、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、衝突時における乗員減速度
（乗員傷害値）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】また、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７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。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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記車体減速度Ｇ２は
シートの減速度であり、区間ｃで乗員減速度Ｇ１を車体
減速度Ｇ２と略一致させるためにはシートベルトで乗員
をシートに拘束すると良く、シートベルトの両端をシー
トに結合したベルト一体型シート構造が考えられる。そ
のようなベルト一体型シート構造において上記波形を実
現するためには、例えば図８（ａ）に示されるように、
衝突荷重伝達部材２１を車体フロア２２とは別個に車体
前後方向に延在させ、その衝突荷重伝達部材２１にシー
ト２３を一体的に取り付けると共に、衝突荷重伝達部材
２１の車体後方端部の後方であって車体フロア２２に一
体的に形成したストッパ２４を、衝突荷重伝達部材２１
の車体後方端部から所定長離隔させて設けることが考え
られる。

【０００６】この構造によれば、図８（ｂ）に示される
ように、前方衝突時に車体前部が圧縮変形すると、それ
により前方変位する車体フロア２２に対して衝突荷重伝
達部材２１によりシート２３が相対的に後方へ変位する
と共に、衝突荷重伝達部材２１の車体後方端部がストッ
パ２４に衝当して逆向き減速度が発生し、その後、衝突
荷重伝達部材２１の座屈変形と併せて衝撃荷重を吸収す
ることにより、上記減速度波形を実現することができ
る。

【０００７】ところで、上記衝突荷重伝達部材２１のエ
ンジンルーム内部分を、エンジンやサスペンション等を
支持するのに用いられるフロントサブフレームとして利
用することが考えられる。しかしながら、衝突荷重伝達
部材２１を何らかの形で車体に取り付けておく必要があ
り、例えば従来のサブフレームの車体取り付けにあって
はサブフレームの車体前後方向端部をボルトにより車体
へ固設している。それを、衝突荷重伝達部材２１のエン
ジンルーム内部分の車体取り付け構造に適用した場合に
は、前方からの衝突荷重入力をボルト締結部にて受ける
ことになって、衝突荷重伝達部材２１のエンジンルーム
内部分での座屈変形が進み、シート２３へ衝突荷重が伝
達されず、シート２３の好適な相対的後方移動を実現で
きない虞がある。

【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、衝突時の乗員減速度を小さくし得る車体構造の適正
化を向上することを実現するために、本発明に於いて
は、乗員拘束装置（１・３）に結合された衝突荷重伝達
部材（５・６）を車体前後方向に延在するように設ける
と共に、衝突時に前記衝突荷重伝達部材（５・６）を衝
当させて座屈変形させるためのストッパ（２４）を設
け、前記衝突荷重伝達部材（５・６）が、衝突時に前記
座屈変形することになる荷重よりも小さな外部入力荷重
で車体のメインフレーム（４）に対して前記車体後方へ
変位した後に前記ストッパ（２４）に衝当するように当
該メインフレーム（４）に摺動可能に支持されているも
のとした。

【０００９】これによれば、衝突荷重伝達部材に乗員拘
束装置としての例えばシートベルト一体型シートを結合
しておくことにより、車体前面衝突時の荷重入力が衝突
初期に衝突荷重伝達部材へ伝わった際に、衝突荷重伝達
部材が座屈変形する前にメインフレームに対して相対的
に移動可能であることから、車室前端部と車体前端部と
の間（エンジンルーム内）で衝突荷重伝達部材が相対的
に後方移動せずに座屈変形してしまうことを防止でき、
確実に、衝突時にシートを相対的に車体後方へ変位させ
ることにより乗員の前方への移動を阻止して、乗員の減
速度を早期に立ち上げることができる。そして、衝突荷
重伝達部材がストッパに衝当して、その時シートに逆向
きの減速度を発生させることできると共に、その後の衝
突荷重伝達部材の座屈変形により衝撃力を吸収し、衝突
終盤に乗員と車体（シート）との減速度を略一致させる
望ましい車体減速度波形を実現し得る。

【００１０】また、前記衝突荷重伝達部材が、エンジン
やサスペンション等を支持するサブフレーム（５）であ
ることによれば、サブフレームのメインフレームによる
支持部を摺動可能にすれば良く、別個に衝突荷重伝達部
材を設ける必要がない。

【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車両の車体構
造の概略を示す模式的側面図である。本車体構造にあっ
ては、シート１に対する乗員２の移動を拘束する乗員拘
束装置として、シート１にシートベルト３が一体的に連
結されたシートベルト一体型シートが用いられている。

【００１３】本車両はエンジンを車体前部に搭載するも
のであり、車体前部のエンジンルーム内にはメインフレ
ームを構成するフロア部材４の車体前側下部から車体前
端部に至るサブフレーム５が設けられている。なお、サ
ブフレーム５は、車幅方向である左右に一対配設され
て、図示されないエンジンやサスペンションを支持する
ために用いられるものであって良い。また、サブフレー
ム５の車室側端部にはシート１の下方に至る連結部材６
が一体的に結合されており、サブフレーム５と連結部材
６とにより衝突荷重伝達部材が１本の棒状に形成されて
いる。

【００１４】また、例えば、連結部材６からフロア部材
４を貫通して車室側（フロア部材上面）に突出するよう
に形成されたブラケット６ａにベース１８が固着されて
いると共に、そのベース１８上に固設されたシートレー
ルを介してシート１が位置調整可能に設けられている。
なお、上記ブラケット６ａを貫通させるためにフロア部
材４に設けた開口は、ブラケット６ａがフロア部材４に
対して車体前後方向に任意の距離を変位可能な長さをも
って形成されている。

【００１５】エンジンルームと車室との境界部には、フ
ロア部材４の車体前端部から立ち上がるように形成され
たフロントダッシュボード７が設けられている。図２に
併せて示されるように、エンジンルーム内には、フロン
トダッシュボード７に結合されかつ車体前端部に至るま
で延出されたフロントサイドフレーム８が設けられてい
る。なお、フロントサイドフレーム８の車体前方端部と
上記サブフレーム５の車体前方端部とは、車幅方向に延
在する各メンバ９ａ・９ｂ及びメンバ９ｂの中央部に設
けられたブラケット９ｃからなるフロントメンバ９を介
して互いに一体的に結合されている。

【００１６】そして、本車体構造にあっては、フロア部
材４とフロントダッシュボード７との間に形成された角
部の下面に、フロントサイドフレーム８のフロントダッ
シュボード７との結合部を補強するフロア側フレーム部
材１０が固設されている。そのフロア側フレーム部材１
０の下面には、図３に示されるように薄板を断面凹型形
状にプレス加工してなるホルダ１１がボルト１２により
固定され、そのようにしてフロア側フレーム部材１０の
下面に固設されたホルダ１１を介して、メインフレーム
（フロア部材４・フロントダッシュボード７）によりサ
ブフレーム５の車室側端部が支持されるようになってい
る。

【００１７】また、サブフレーム５には、左右の車体前
後方向に延在する部材同士を連結するクロスビーム５ｃ
が一体的に設けられていると共に、図示されないエンジ
ンやサスペンション等を支持可能に取り付けるためにそ
れぞれ対応した形状の各ブラケット５ａ・５ｂが適所に
一体的に設けられている。本構造にあっては、エンジン
やサスペンション等を支持するのに用いられるサブフレ
ーム５を、衝突時の衝撃吸収部材として用いるものであ
る。

【００１８】上記ホルダ１１の凹設形状はサブフレーム
５の外周面に密接する程度に形成されており、通常は、
両者間の摩擦係合力にてサブフレーム５の車体前後方向
への変位が防止されている。その摩擦係合力は、衝突時
の外部入力荷重によりサブフレーム５が座屈変形するこ
とになる座屈変形荷重よりも小さな荷重にてフロア部材
４に対してサブフレーム５が相対的に移動可能なように
設定されている。なお、ホルダの１１の内面に潤滑性の
ある樹脂材を設けて、ボルト１２の締結力によりサブフ
レーム５との間に挟み込むようにすると、摩擦係合力の
設定値が安定し、より一層好適である。

【００１９】また、従来例で示したものと同様に、前方
衝突時にサブフレーム５と一体化されている連結部材６
を相対的に車体後方へ所定量移動させた後に衝当させて
シート１に逆向きの減速度を発生させるためのストッパ
２４が、連結部材６の車体後端から所定の距離をあけた
位置にてフロア部材４に固設されて設けられている。

【００２０】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４および従来例で
示した図７を併せて参照して説明する。

【００２１】車両が衝突した瞬間にフロントサイドフレ
ーム８並びにサブフレーム５の両前端部が共に衝撃荷重
を受けて変形を開始するが、フロントサイドフレーム８
側の質量よりもサブフレーム５側の質量が十分に小さい
ので、フロントサイドフレーム８側に比して急峻に立ち
上がる大きな減速度（図７の区間ａ）をもって、サブフ
レーム５に連結部材６及びベース１８を介して一体化さ
れたシート１がより早期に減速する。

【００２２】この時、サブフレーム５の車体後方端部が
ホルダ１１により上記した摩擦係合力をもって保持され
ていることから、大きな衝突荷重の入力により、ホルダ
１１に対してサブフレーム５が摺動し得る。そのため、
シート１は、フロントサイドフレーム８の圧縮変形によ
って前方への移動を継続するフロア部材４に対し、相対
的に後方へ移動する。

【００２３】この状態では、慣性力により乗員２が前方
へ移動しようとするが、シートベルト一体型シート構造
により、乗員２に対して加わるシートベルト３の拘束力
が増大し、乗員２の前方への移動が阻止される。

【００２４】衝突中期では、その前部が突っ張っている
ために大きな減速度が作用しているサブフレーム５の車
体後端がストッパ２４に衝当する。これにより、フロン
トサイドフレーム８に作用している衝突荷重に対向する
力が連結部材６を介してシート１に加わり、この衝突時
の車両進行方向への加速度によって乗員２に作用してい
る前方への慣性力が打ち消される（図７の区間ｂの前
半）。

【００２５】衝突終期では、フロントサイドフレーム８
の変形応力にサブフレーム５の変形応力が加わった瞬間
に減速度が高まり（図７の区間ｂの後半）、その後、フ
ロア部材４とシート１とが一体となって減速する。そし
て、上記のプロセスを経てフロア部材４とシート１との
相対速度がゼロになり、シートベルト３の拘束荷重が衝
突終期の減速度とつり合うので、乗員２もフロア部材４
およびシート１と一体となって減速する。この状態は車
体が完全停止するまで継続する（図７の区間ｃ）。

【００２６】このように、車体前面衝突時の入力荷重が
サブフレーム５へ伝達された際に、衝突初期にはサブフ
レーム５は座屈変形せずに車体であるフロア部材４に対
して相対的に後方へ変位し得る。したがって、衝突初期
の荷重がサブフレーム５を介してフロア部材４に伝達さ
れないため、車室前端部と車体前端部との間（エンジン
ルーム内）でサブフレーム５が圧縮荷重を受けて座屈変
形してしまうことを防止できる。

【００２７】本発明によれば、衝突荷重伝達部材とメイ
ンフレームとの結合部分を上記図示例に特定するもので
はなく、衝突時の外部入力荷重により衝突荷重伝達部材
が座屈変形する前にメインフレームに対して相対的に移
動可能な結合力にて結合されているものであれば良く、
本発明に基づく第２の例を、図５を参照して以下に示
す。

【００２８】図５は図３に対応するものであり、この図
５に示される第２の例にあっては、車体前後方向に延在
するスリットを有するガイド部材１３をサブフレーム５
に一体的に設け、そのガイド部材１３のスリットを貫通
させたボルト１４により、サブフレーム５をフロア側フ
レーム部材１０の下面に取り付ける。なお、ボルト１４
とガイド部材１３のスリットとの間の摩擦抵抗力を低減
してサブフレーム５の相対的後方移動を容易にするため
に、ボルト１４にはカラー１５が嵌装される。さらに、
フロア側フレーム部材１０の下面との間にあっては、締
結点以外には隙間を設けることが望ましい。このように
しても、上記と同様の作用効果が得られ、上記例と同様
の衝突時の減速度波形が得られる。

【００２９】また、第３の例を、図６を参照して以下に
示す。この図６も図３に対応するものである。

【００３０】この第３の例にあっては、図６（ａ）に示
されるように、サブフレーム５に車体前後方向に延在す
るピン１６を固設している。フロア側フレーム部材１０
の下面には、図６（ｂ）に示されるように中空形状のホ
ルダ１７が固設されている。

【００３１】ピン１６の突出方向端部には拡径された頭
部１６ａが形成されており、ホルダ１７内には、頭部１
６ａを挿入する際には弾発的に拡開し、ピン１６が図の
矢印に示されるように車体後方側へ抜けようとする場合
には、頭部１６ａをある程度の抵抗力をもって抜け止め
し得るラッパ状挿入孔１７ａが形成されている。このよ
うにしても、通常走行時におけるサブフレーム５の変位
や振動を防止し得ると共に、上記と同様の作用効果が得
られ、上記例と同様の衝突時の減速度波形が得られる。

【００３２】上記図示例ではサブフレーム５にシートベ
ルト一体型シート１を結合（一体化）した例について示
したが、本発明では、上記構造に限られるものではな
く、サブフレーム５とシート１とが一体的に結合されて
いない構造であっても良い。その場合には、シート１の
相対的な後方変位が発生しないが、乗員拘束装置として
のシートベルトのアンカーと連結部材６とを例えばワイ
ヤを介して連結し、上記したように衝突初期のサブフレ
ーム５（連結部材６）の相対的な車体後方への移動によ
りワイヤを介してシートベルトアンカーを引き込むよう
にすることができる。それにより、衝突初期にシートベ
ルトの伸びを吸収し、衝突時に早期に乗員２の前方への
移動とシートベルト３のばね作用による伸びとを釣り合
わせ、慣性力により前方へ移動しようとする乗員２の姿
勢変化を最小限に抑えることができる。このようにして
も、乗員に作用する減速度のピーク値が低く抑えられ
る。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明によれば、車体前面衝
突時の荷重入力が衝突初期に衝突荷重伝達部材へ伝達し
た際に、衝突荷重伝達部材が座屈変形する前にメインフ
レームに対して相対的に移動可能であることから、車室
前端部と車体前端部との間（エンジンルーム内）で衝突
荷重伝達部材が相対的に後方移動せずに座屈変形してし
まうことを防止でき、衝突荷重伝達部材に結合した例え
ばシートベルト一体型シートへの荷重伝達が好適に行わ
れるため、衝突初期に確実にシートを相対的に車体後方
へ変位させることができる。そして、その後方へ変位さ
せた衝突荷重伝達部材をストッパに衝当させることによ
り、逆向きの減速度が発する望ましい車体減速度波形を
実現することができる。また、衝突荷重伝達部材がエン
ジンやサスペンション等を支持するサブフレームであ
り、そのサブフレームとメインフレームとの支持部を摺
動可能にすれば良く、別個に衝突荷重伝達部材を設ける
ことなく、サブフレームを利用して本発明を実現するこ
とができ、構造を簡略化し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両の車体構造の概略を示
す模式的側面図。

【図２】本発明が適用された車両の車体構造を示す要部
分解組み立て斜視図。

【図３】本発明に基づく衝突荷重伝達部材の支持構造を
示す分解組み立て斜視図。

【図４】本発明が適用された車両の前方衝突状態を示す
図１に対応する図。

【図５】衝突荷重伝達部材の支持構造の第３の例を示す
分解組み立て斜視図。

【図６】（ａ）は衝突荷重伝達部材の支持構造の第３の
例を示す分解組み立て斜視図であり、（ｂ）はその組み
付け状態を示す要部拡大側断面図。

【図７】車体減速度及び乗員減速度の望ましい波形図。

【図８】（ａ）は図７の減速度波形を実現するための車
体構造の例を概略的に示す模式的側面図であり、（ｂ）
はその車両の前方衝突状態を示す図。

【符号の説明】

１ シート（乗員拘束装置） ３ シートベルト（乗員拘束装置） ４ フロア部材（車体フロア） ５ サブフレーム ６ 連結部材（衝突荷重伝達部材） ２４ ストッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 孝博 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 Ｆターム(参考） 3D003 AA05 BB01 CA09 CA18 DA19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗員拘束装置に結合された衝突荷重伝達
   部材を車体前後方向に延在するように設けると共に、衝
   突時に前記衝突荷重伝達部材を衝当させて座屈変形させ
   るためのストッパを設け、 前記衝突荷重伝達部材が、衝突時に前記座屈変形するこ
   とになる荷重よりも小さな外部入力荷重で車体のメイン
   フレームに対して前記車体後方へ変位した後に前記スト
   ッパに衝当するように当該メインフレームに摺動可能に
   支持されていることを特徴とする自動車の車体構造。
2. 【請求項２】 前記衝突荷重伝達部材が、エンジンやサ
   スペンション等を支持するサブフレームであることを特
   徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。