JP2001504413A - 車両の前部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 爆発装薬(１０)が固定され、横方向に間隔を置いた長手方向の１対の箱型梁(２)から成る車両の前部構造。減速度センサ(２０)、制御ユニット（２１）および起爆装置（２２）を使って、前記爆発装薬は、衝突の際、前記梁の前方部分にある一定距離しわくちゃな変形が生じた後に爆発され、梁の剛性を低減し、座屈を回避し、それによってその梁部後方までしわくちゃな変形は延長される。

Description

【発明の詳細な説明】 車両の前部構造 本発明は、各々が、幅と高さの両方の長さより大きな長さおよび車両長手方向 へ方向付けられた部分を有し、並びに、衝突中の車両の減速を感知し、その関数 として長手方向の梁剛性を変化させるための手段を有したシートメタル箱素子か ら成る横方向に間隔を置いた１対の梁から成る車両の前部構造に関する。 箱型断面梁は、例えば、乗用車のシャシーの前部側方部等、自動車において種 々の異なった用途に適用されるため、設計が車両の衝突安全に重大に影響を及ぼ す部品となっている。高度な衝突安全性の達成を目的に、ある制御された破壊の 連続により、漸進的に膨径若しくはしわくちゃにすることにより、構造内の素子 に最大のエネルギー吸収を伴った変形が生じるように該素子に可能な限りの強制 を加えるための努力が払われる。したがって、回転、座屈または曲げなどのよう な低いエネルギー吸収を伴なう作用は回避されるべきである。 衝突安全性の点から見れば、理想としては、車両の前部で画定された体積は、 各々が車両の追突される方向に関わらず大きなエネルギー吸収能力を有した多数 のセルから構成されるべきであるが、この種の解決方法は、多くの理由によって 大量生産には適用不能である。 制御された変形を得るため、成形プラスチックが充填された箱型断面梁を使っ た試験車両が作成されている。しかし、この種の車両はかつて大量生産されたこ とはない。多くの理由が挙げられるが、最も重要なこととしては、複雑な製造過 程に伴なう高いコストと、成形に使用される有害化学物質による環境への影響と が挙げられる。 一般的には、車両内の梁システムは、パッシブな安全システムとして考慮され 、この場合、それら梁のエネルギー吸収能力により衝突安全性を決定づける主因 は箱型梁の幾何学形状である。しかし、「アクティブ」梁システム、すなわち、 該梁システムが通常の機械的限界を超えて実行し得る動作を衝突が誘発するシス テムとしての「アクティブ」梁システムを車両内に配列することは知られている 。この種のアクティブ梁配列は、例えばアメリカ特許４０５０５３７において知 られ ている。この場合、衝突のとき、箱型梁の断面を変化させ、その剛性が、従って そのエネルギー吸収能力が増大するように爆発装薬が利用されている。しかし、 衝突により生じた変形に関連して制御された爆発を達成させ、その結果として剛 性とエネルギー吸収能力の増大に結びつくことであって、該爆発により梁を破損 し、反対の結果に結びつかないようにすることに困難がある。 本発明の目的は、序文で説明した型の前部構造を得ることにあるが、これは、 上記の危険を取り除き、また様々な衝突状況に適応可能な変形とエネルギー吸収 能力を有した前部構造の基となり得るアクティブ梁システムを伴ったものである 。 これは、前記手段が長手方向の梁の剛性を急激に減少させるように配列される という事実に基づいた本発明により達成される。 本発明は、既知技術が全く新しい方法で利用されるアクティブ前部構造を創り 出すことであり、該新方法は、ある剛性を必要とするある衝突状況に対して梁を 寸法付けることと、別の剛性を必要とする衝突状況に対して梁の剛性を変化させ ることという考えに基づいたものである。 本発明は、ほぼ対象な前部衝突なのか、或は車両または物体が車両の長手方向 中央面の本質的に１側方から追突する衝突である、いわゆるオフセット衝突なの かに依って梁素子の変形の過程とエネルギー吸収能力が異なる前部構造の利点を 伴った基礎となり得る。 本発明による前部構造の好ましい実施例では、梁は、個々の減速度センサと夫 々の梁に固定された爆発装薬を起爆させるための装置と互いに協働する。制御ユ ニットは、衝突中に、各々のセンサから減速を表す信号を比較し、それら信号を 夫々の前記起爆装置へ送り、相違が最も低い所定値よりも小さいときにのみ爆発 装薬を爆発させるように配列される。 梁はオフセット衝突用に寸法付けられるが、その場合、変形エネルギーの全部 或はほとんどが片方のみの梁によって吸収されなければならないため、梁は大き な剛性を必要とする。対称な前部の衝突では、変形エネルギーは梁間において分 布し、この場合、最適なエネルギー吸収は梁剛性を減少させることにより得るこ とが出来る。 従って、前部構造の梁はアクティブである。衝突後のパッシブな梁の変形を研 究することにより、梁全体の膨径若しくはしわくちゃに重ね合わさる変形と座屈 との間の遷移点を決定することは可能である。梁のこの個所を、例えば、小さな 爆発用火工品を使いアクティブに柔らかにすることによって、座屈は回避でき、 しわくちゃに重ね合わさる変形は、柔らかになった個所を超えより剛な個所まで 延長され得る。 本発明は、添付図面を参照しつつ下記でより詳細に説明される。図１は、概略 的に描いた乗用車の本発明による前部の第１の実施例の斜視図である。図２ａと 図２ｂは、ある変形の前と後の梁構造の斜視図である。図３ａから図３ｄは、種 々の変形態様における図２の梁の１部の平面図である。図４は、第２の実施例に おいて図１に対応する斜視図である。図５ａと図５ｂは、図４の第２の実施例に ついての図２ａと図２ｂに対応する図である。図６ａから図６ｄは、図４の第２ の実施例についての図３ａから図３ｄに対応する図である。図７は、アクティブ 変形制御のための制御システムのブロック図である。 図１と図４にでは、参照番号１はいわゆる自己支持型の車体を指示する。参照 番号２により一般に指示された箱型梁は、自動車の長手方向中央面に関して対称 に固定される２側方の梁部材の一方である。梁２は、２つのＵ形輪郭部材３から 構成され、それらは互いにスポット溶接をされ、長方形の箱型をなしている。図 示の梁およびその一般的な構造と機能はよく知られているところであり、ここで 詳細に説明する必要はないだろう。市場で入手可能な種類の自動車において、横 方向の梁は、エンジンを支持する中間梁のための支持としての役割を果たす。図 か分かるように、梁は先細りとなっていて、角の形状をしている。その端部４（ 図の左方）は、前方バンパ５（図１と図４）へ接合されている。車両の長手方向 へ延在している真っ直ぐな前方部分から、梁は湾曲後方部分７へと湾曲していて 、それは車両の底板に接合している。 図１から図３に示されている実施例の夫々の梁２は、対面する垂直梁側方部９ 内に型押し窪み８を有する。小さな爆発装薬１０が前記窪み内に固定される。爆 発装薬１０を有する窪み８は、一時的に座屈を防御されねばならない断面内に配 列され、梁はその前方の構造を支持するように寸法付けられていて、それにより 、膨径若しくはしわくちゃに重ね合わさる変形過程を最適に行わせ、エネルギー 吸 収のために効果的に活用される。変形が爆発装薬１０を有する部分に達したとき 、これらは連続的に起爆し梁剛性を低減し、該梁を座屈から予防することによっ て、膨径若しくはしわくちゃに重ね合わさる変形とエネルギー吸収は、梁のその 部分を超えたところに連続して生じる。 加速度計２０の形態の減速度センサは、夫々の梁２の前端部に装着されている 。これはエアーバッグの発射に利用される型のものである。梁２上の加速度計２ ０は、例えばマイクロプロセッサ２１のような制御ユニットに連係していて、該 制御ユニットは、爆発装薬１０のための電動起爆装置２２に結合されている。制 御ユニット２１は、加速度計２０からの信号次第で、図3a―3dに示してあるよう に前記梁夫々の爆発装薬の爆破を制御するようプログラムされている。 好ましい実施例では、制御ユニット２１は、加速度計２０からの信号を互いに 比較し、異なる信号に依存したパターンに従って起爆装置２２を動作させる。例 えば、制御ユニット２１は、もし差信号が比較的対称な前部衝突を示すある所定 値以下に下降したならば、ある瞬間において同時に梁２両方の爆発装薬１０を爆 破させるようにプログラムし得るものであり、この場合、梁２両方は、同時にエ ネルギー吸収のために使われる。もし差信号が大きく、オフセット衝突を示して いるならば、衝突中の衝撃側の梁２は、より大きな力とより多くのエネルギーを 吸収しなければならず、従って、衝突如何では、全然爆発装薬を爆破させないか 、或は、対称な前部衝突以外で別な時にそれらを爆破させるほうが有利となり得 る。このことは、梁２がオフセット衝突対し最適にされていることが前提であり 、つまり、このことは、利用可能な全体の変形距離を最適に利用するには、対称 な衝突においては梁剛性の低減が必要になることを意味している。 図４−６に示されている実施例では、梁２のＵ形輪郭部材３はリベット３０を 使って接合されていて、その中の幾つかには爆発装薬１０が配設されている。こ の場合、梁２の剛性の低減化はこれらリベット３０を爆破させることによって達 成され、従って、図６ａ―図６ｄに示してあるように梁に沿って選択した位置に ある前記Ｕ形輪郭部材間の接合部を破壊することである。 本発明は、爆発装薬１０が梁２に直接適用されている実施例を参照にしながら 上記の通り説明された。種々の他の形態も勿論推考可能である。例えば、何らか のガス発生器配列が使われ、それが、衝突時に梁セグメントのキャビティ内に過 圧を作りだし、要求される剛性減少が達成されるように当該梁を破壊或は変形さ せる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １. 各々が、幅と高さの両方の長さより大きな長さおよび車両長手方向に方 向付けられた部分を有し、並びに、衝突中の車両の減速度を感知し、その関 数として長手方向の梁剛性を変化させるための手段（１０，２０、２１，２ ２）を有したシートメタル箱素子から成る横方向に間隔を置いた１対の梁か ら成る車両の前部構造において、前記手段（１０，２０、２１，２２）が長 手方向の梁（２）の剛性を急激に変化するように配列されることを特徴とす る前部構造。 ２. 前記手段が、爆発物（１０）から成り、当該爆発物はそれが起爆したと き長手方向の梁の剛性が減少するように配列されることを特徴とする請求項 １に記載の前部構造。 ３. 前記手段が、梁（２）に固定された爆発物(１０)、制御ユニット(２１) 、減速度次第で前記制御ユニットに信号を提供するように配設された減速度 センサ(２０)、および爆発物が起爆するために使われる前記制御ユニットに より制御される作動装置（２２）から成ることを特徴とする請求項１または ２に記載の前部構造。 ４. 前記爆発物が、梁（２）の長手方向に間隔を置いて連続的に配置された 爆発装薬（１０）から成ることと、制御ユニット（２１）が前記爆発装薬を 梁の変形方向に連続的に起爆するように配設されることとを特徴とする請求 項３に記載の装置。 ５. 爆発物（１０）が、起爆のときに梁金属を窪ませることを特徴とする請 求項２から４の中のいずれか１つに記載の前部構造。 ６. 梁（２）が、取付け素子（３０）を使って互いに接合された少なくても ２枚のシートメタル輪郭部（３）から成ることと、爆発物（１０）が爆発の ときに前記輪郭部間の接合部を破壊するように配列されることとを特徴とす る請求項１から４の中のいずれか１つに記載の前部構造。 ７. 前記取付け素子がリベット（３０）であることと、爆発物（１０）が爆 発のときに少なくても幾つかのリベットを爆破し開放させるように配列され ることとを特徴とする請求項６に記載の前部構造。 ８. 梁（２）が、夫々個別の減速度センサ（２０）および作動装置（２２） と協働することと、衝突中に、各減速度センサからの信号を互いに比較し、 信号を夫々の前記作動装置へ送り、差が所定の値より低い場合にのみ爆発物 (１０)を爆破させるように、制御ユニット（２１）が配設されることとを特 徴とする請求項３から７の中のいずれか１つに記載の前部構造。