JP4630030B2 - アンダーラン・プロテクタ - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられるアンダーラン・プロテクタに関する。

近年、車両同士の衝突時に一方の車両が他方の車両の下に潜り込むことを防止するための装置として、アンダーラン・プロテクタが採用されるに至っている。アンダーラン・プロテクタには、車両の前端部に設けられるフロント・アンダーラン・プロテクタと後端部に設けられるリア・アンダーラン・プロテクタとがある。

それらの内のフロント・アンダーラン・プロテクタ（以下、単にアンダーラン・プロテクタ）を図１０に基づき説明する。

アンダーラン・プロテクタ５１は、車両の前端部に配置されたプロテクタ本体５２と、車両のフレーム５４に取り付けられプロテクタ本体５２を支持するサポート部材５５とを備える。プロテクタ本体５２にはブラケット５６が設けられ、そのブラケット５６にサポート部材５５が結合される。ブラケット５６によりプロテクタ本体５２の強度が高められている（例えば、特許文献１参照）。

アンダーラン・プロテクタ５１の耐荷重性能を測るための試験が欧州法規（ＥＣＥ Ｒ９３）などにより定められている。そのような試験の内、車両の最外側より所定距離（２００ｍｍ）内側の位置においてアンダーラン・プロテクタ５１に所定の荷重（車両総重量の５０％）を前方側から加える試験がある。

図１０に示すように、その試験において荷重Ｐ１が加えられると、プロテクタ本体５２は、サポート部材５５よりも車幅方向外側の部分が後方に撓むだけでなく、車幅方向内側の部分が前方に張り出す。この前方への張り出しは、荷重Ｐ１によりプロテクタ本体５２がサポート部材５５の取り付け位置を中心に回転するためである。その回転により荷重点におけるプロテクタ本体５２の変位量が大きくなりアンダーラン・プロテクタ５１の耐荷重性能が著しく低減してしまう。

そこで、図１１に点線で示すように、ブラケット５６を車幅方向に延長すると共に強化部材５９を設けサポート部材５５の捩り剛性を高めることで、回転を抑制しアンダーラン・プロテクタ５１の耐荷重性能を向上させるようにしている。

特表２００１−５１５４３２号公報

しかしながら、ブラケット５６を車幅方向内側に延長すると、車種によってはラジエータ５８などのエンジン補機類に干渉してしまう場合がある（図１２参照）。干渉しない場合にも、ブラケット５６を延長することは、車両前端部のレイアウトを著しく制限してしまう。

レイアウトの自由度を確保するために、ブラケット５６をプロテクタ本体５２に内蔵させることも考えられるが、プロテクタ本体５２を鋼管などから形成した場合には、ブラケット５６を内蔵させることが困難となる。また、内蔵したとしてもブラケット５６とプロテクタ本体５２の断面の重心（図心）との距離が短くなり、ブラケット５６によりプロテクタ本体５２を補強する効果が低下してしまうことから採用できない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車両レイアウトの自由度を確保しつつ、耐荷重性能の向上を図ることができるアンダーラン・プロテクタを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、車両の前端部または後端部に位置され車幅方向に延出するプロテクタ本体と、上記車両のフレームに車幅方向に離間させて取り付けられ上記プロテクタ本体を支持する一対のサポート部材とを備えたアンダーラン・プロテクタであって、上記プロテクタ本体と上記サポート部材を連結するための補強部材を設け、その補強部材を、上記一対のサポート部材よりも車幅方向内側の上記プロテクタ本体に接続し、更に、車幅方向に延出して上記一対のサポート部材同士を連結する横材を設けたものである。

好ましくは、上記補強部材が、車幅中心の位置において上記プロテクタ本体に接続されたものである。

好ましくは、上記プロテクタ本体が、上記車両の前端部に位置され、上記補強部材が、上記プロテクタ本体から斜め後方に直線状に延出して上記サポート部材に接続されたものである。または、上記プロテクタ本体が、上記車両の後端部に位置され、上記補強部材が、上記プロテクタ本体から斜め前方に直線状に延出して上記サポート部材に接続されたものである。

好ましくは、上記補強部材が、水平方向に延出するものである。

本発明によれば、サポート部材よりも車幅方向内側のプロテクタ本体に接続された補強部材を設けることで、プロテクタ本体の回転を抑制し、アンダーラン・プロテクタの耐荷重性能を向上させることができる。補強部材により耐荷重性能が向上するのでブラケットなどを小型化することができ、車両レイアウトの自由度を十分に確保することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のアンダーラン・プロテクタは、例えば大型車両などに設けられるものであり、本実施形態ではフロント・アンダーラン・プロテクタとして使用される。

図１に基づき車両の前端部の概略構造を説明する。

車両のフレーム４は、はしご型フレームであり、車幅方向に離間された一対のサイドメンバ３１、３１と、それらサイドメンバ３１、３１を結合する複数のクロスメンバ３２とを備える。フレーム４には、ラジエータ３４などのエンジン補機類が搭載される。ラジエータ３４は、サイドメンバ３１の前方に配置され、上下方向に延出する。フレーム４の前方下部には、アンダーラン・プロテクタ１が設けられる。

図１から図４に基づき本発明に係る実施形態の前提となる参考形態のアンダーラン・プロテクタ１の構造を説明する。

アンダーラン・プロテクタ１は、車両の前端部に位置され車幅方向に延出するプロテクタ本体２と、車両のフレーム４に取り付けられプロテクタ本体２を支持するサポート部材５とを備える。本参考形態のプロテクタ本体２は、ブラケット６をさらに備え、そのブラケット６にサポート部材５が取り付けられる。

プロテクタ本体２は、フレーム４に近接して、フレーム４よりも下方かつ前方に配置される。プロテクタ本体２は、長手方向の中心を車幅中心に一致させて配置される。プロテクタ本体２は、断面が長方形で直線状に延出する中空材からなり、例えば鋼管からなる。

サポート部材５は、締結具（リベットやボルトなど）や溶接などの取付手段（図示せず）により、サイドメンバ３１の車幅方向外側の側面３１ａの前端部に取り付けられる。具体的には、リベットによりサポート部材５がサイドメンバ３１に結合される。そのリベット結合のための穴５ａ、３１ｂ（図１参照）が、サポート部材５とサイドメンバ３１とに複数ずつ（本参考形態では、４つずつ）形成される。サポート部材５は、車幅方向から見て略Ｌ字形に形成される。サポート部材５は、サイドメンバ３１の前端部から下方に延出すると共に前方に屈曲してプロテクタ本体２のブラケット６に接続される。

以上のサポート部材５、５が一対のサイドメンバ３１、３１に対応して一対取り付けられる。

ブラケット６は、一対のサポート部材５、５に対応して一対設けられる。ブラケット６は、断面コ字形に形成されプロテクタ本体２の長手方向に沿って所定長さ延びる。本参考形態のブラケット６は、サポート部材５よりも車幅方向内側に突出しないように配置される。その配置により、ブラケット６とラジエータ３４との干渉が防止される。ブラケット６は、後方側からプロテクタ本体２を上下に挟むようにプロテクタ本体２に取り付けられる。ブラケット６は前記同様の取付手段により取り付けられる。具体的には、溶接によりブラケット６がプロテクタ本体２に接合される。

ブラケット６には、前記同様の取付手段によりサポート部材５が取り付けられる。具体的には、サポート部材５の前端部に、車幅方向外側に折り曲げて形成されたフランジ８が設けられる。そのフランジ８の前面とブラケット６の後面とを互いに接合させた後、リベットによりフランジ８とブラケット６とが結合される。そのリベット結合のための穴８ａ、６ａが、フランジ８とブラケット６とに複数ずつ（本参考形態では、４つずつ）形成される。

特に、本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１は、プロテクタ本体２をフレーム４に連結するための補強部材２１を備え、その補強部材２１は、サポート部材５よりも車幅方向内側のプロテクタ本体２に接続される。より詳細には、補強部材２１は、車幅中心の位置においてプロテクタ本体２に接続される。その補強部材２１は、プロテクタ本体２から斜め後方に直線状に延出してサポート部材５に接続される。本参考形態の補強部材２１は、サポート部材５を介してプロテクタ本体２をフレーム４に連結する。また、補強部材２１は水平方向に延出する。

補強部材２１は、プロテクタ本体２から延出する延出部２２を有する。本参考形態では、複数（具体的には、左右に一つずつ、計二つ）の延出部２２、２２が、車幅中心のプロテクタ本体２から、車幅方向両側のサポート部材５、５に各々延出する。それら延出部２２、２２は、直線状にかつ水平方向に延出する。補強部材２１は、延出部２２、２２をサポート部材５、５およびプロテクタ本体２に取り付けるための取付部２４をさらに有する。

延出部２２は、プロテクタ本体２の下部と同じ高さ位置に配置され、本参考形態では、ラジエータ３４よりも下方に配置される。延出部２２は、断面が丸形で直線状に延出する中空材からなり、例えば鋼管からなる。

図２および図４に示すように、取付部２４は、延出部２２の一方の端部に設けられサポート部材５と結合するサポート部材側取付部材２５と、延出部２２の他方の端部に設けられたプロテクタ本体側取付部材２６と、プロテクタ本体２に設けられプロテクタ本体側取付部材２６と結合するブラケット２８とを有する。

サポート部材側取付部材２５は、前記同様の取付手段により、サポート部材５の下部に取り付けられる。より詳細には、サポート部材側取付部材２５はサポート部材５の下部後方のコーナー部に取り付けられる。具体的には、リベットによりサポート部材側取付部材２５がサポート部材５に結合される。そのリベット結合のための穴５ｂ、２５ｂがサポート部材５とサポート部材側取付部材２５とに各々形成される。

サポート部材側取付部材２５は、延出部２２と別体で形成され、前記同様の取付手段により延出部２２に取り付けられる。具体的には、サポート部材側取付部材２５に延出部２２の一方の端部を包む把持部２５ａが形成され、その把持部２５ａが溶接により延出部２２に接合される。

以上のサポート部材側取付部材２５が両方の延出部２２、２２に各々設けられ、各延出部２２が各サポート部材側取付部材２５を介してサポート部材５に接続される。また、サポート部材側取付部材２５、２５は、断面コ字状に形成され強度が高められている。

プロテクタ本体側取付部材２６は、延出部２２と別体に形成される。本参考形態では、両方の延出部２２、２２が、前記同様の取付手段により、同一のプロテクタ本体側取付部材２６に各々取り付けられる。具体的には、プロテクタ本体側取付部材２６に各延出部２２の他方の端部を包む把持部２６ａ、２６ａが各々形成され、各把持部２６ａが溶接により各延出部２２に各々接合される。

プロテクタ本体側取付部材２６は、前記同様の取付手段により、ブラケット２８に取り付けられる。具体的には、プロテクタ本体側取付部材２６の前面とブラケット２８の後面とを互いに接合した後に、リベットによりプロテクタ本体側取付部材２６とブラケット２８とが結合される。そのリベット結合のための穴２６ｂ、２８ａがプロテクタ本体側取付部材２６とブラケット２８とに複数ずつ（本参考形態では、車幅方向に沿って二つずつ）形成される。また、プロテクタ本体側取付部材２６は断面コ字状に形成され強度が高められている。

ブラケット２８は、前記同様の取付手段により、車幅中心の位置においてプロテクタ本体２の後面下部に取り付けられる。具体的には、溶接によりブラケット２８がプロテクタ本体２に接合される。

これらのブラケット２８とプロテクタ本体側取付部材２６とを介して各延出部２２がプロテクタ本体２に各々接続される。

以上のサポート部材側取付部材２５とプロテクタ本体側取付部材２６とブラケット２８とは、例えば金属板をプレス加工して形成される。

次に、図５から図７に基づき本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１の作用を説明する。

図５に示すように、耐荷重試験における荷重Ｐ１は、車両前方側からプロテクタ本体２に加えられる。荷重Ｐ１は、サポート部材５よりも車幅方向外側の点（以下、荷重点）に加えられる。その荷重Ｐ１は、プロテクタ本体２をサポート部材５の取り付け位置まわりに回転させるモーメントＭとして働く。本参考形態では、補強部材２１により車幅中心のプロテクタ本体２を拘束することで、モーメントＭに対抗するモーメントＭｒを発生させることができる。その理由を以下に説明する。

モーメントＭにより、サポート部材５よりも内側のプロテクタ本体２には、そのプロテクタ本体２を前方に張り出させようとする力Ｆが働く。本参考形態では、その力Ｆに対して、プロテクタ本体２を後方に引き戻す反力Ｒが補強部材２１により働く。その反力Ｒは、延出部２２に働く引張力の反力により与えられ、プロテクタ本体２をモーメントＭと反対向きに回転させるモーメントＭｒとして働く。そのモーメントＭｒによりモーメントＭが打ち消される。

これにより、図６に示すように、プロテクタ本体２が回転することによる変位量ｄ２が消失し、本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１の変位量は、プロテクタ本体２の撓みによる変位量ｄ１のみとなる。サポート部材５よりも車幅方向外側のプロテクタ本体２のみが片持ち梁の如く変形する。

本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１のほうが、従来のアンダーラン・プロテクタ１よりも（図５および図６に鎖線で示す）変形し難くなる。つまり、本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１は、耐荷重性能が向上する。

上述のように、本参考形態では、アンダーラン・プロテクタ１の耐荷重性能が、断面係数に基づくプロテクタ本体２の耐荷重性能のみにより決定される。プロテクタ本体２の耐荷重性能が完全に効率よく発揮されることとなる。

図７に解析結果を示す。縦軸は、荷重点に加えられる荷重値であり、横軸は、荷重点の変位量（加圧子変位量）である。

本参考形態では従来に較べアンダーラン・プロテクタ１の耐荷重性能が格段に向上する。上述の解析結果によれば約１０％の向上が認められた。

この解析において、補強部材２１を設けることによる本参考形態のアンダーラン・プロテクタ１の重量増加は約８％であった。一方、プロテクタ本体の板厚を増大させて、耐荷重性能を本参考形態と同じ程度（約１０％）向上させた場合には、アンダーラン・プロテクタの重量が約３３％増加した。本参考形態では、プロテクタ本体の板厚を増大させる場合に較べてはるかに少ない重量増加で耐荷重性能が向上した。

このように、補強部材２１を車幅方向内側のプロテクタ本体２に接続し、プロテクタ本体２の回転を抑制することで、アンダーラン・プロテクタ１の耐荷重性能を向上させることができる。

本参考形態では、補強部材２１を車幅中心のプロテクタ本体２に接続した。その理由は、荷重による前方への変形が車幅中心においてほぼ最大であり、その車幅中心を拘束することで、プロテクタ本体２の回転を効果的に抑制することができるからである。

ところで、耐荷重試験においては、プロテクタ本体２の左側に荷重が加えられる場合と右側に荷重が加えられる場合とがある。本参考形態の補強部材２１は、車幅中心の一点で荷重を支えるので、左右何れの側の荷重に対しても同様にその効果を発揮することができる。さらに、補強部材２１の接続箇所が一箇所であるため、取付部材の数を少なくすると共に取付工数を削減することができ、コストを低減することができる。

延出部２２は、直線状に延出するため荷重が極度に集中する屈曲部などが存在しない。そのため延出部２２は荷重を均等に受けることができる。また、補強部材２１を左右の各サポート部材５に各々接続することで、荷重を両側のサポート部材５、５に分散することができる。

補強部材２１は、水平方向に延出するので荷重が加えられても捩れ変形することがない。すなわち、補強部材のサポート部材側の取り付け位置を上方に移動させた場合には、補強部材は捩れ変形することとなる。そのような捩れ変形は、衝突による非常に大きな荷重が加えられる場合に、補強部材の強度を著しく低下させてしまう。本参考形態では、補強部材２１に捩れ変形が生じないので、アンダーラン・プロテクタ１の耐荷重性能をさらに向上させることができる。

以上のように、補強部材２１により耐荷重性能が向上するので、プロテクタ本体２、サポート部材５、およびブラケット６などの板厚の低減や、軽量化を図ることができる。それにより、アンダーラン・プロテクタ１の製造コストを低減させることができる。

その他に、耐荷重性能が向上するので、ブラケット６を延長させる必要がなくなり、さらには、ブラケット６をより短縮させることも可能となり、車両レイアウトの自由度を十分に確保することができる。また、補強部材２１をプロテクタ本体２の最下部と同じ高さ位置に配置しているので（図３参照）、車両の前端部の空きスペースの拡大に有利となる。

また、サイドメンバの間隔などが異なる車両に補強部材を取り付ける場合に、延出部と取付部とが一体で形成される場合には、各車両毎に異なる補強部材を用意する必要があるが、本参考形態では、延出部と取付部とが別体なので、延出部の長さを変更するだけでそれらの車両に容易に対応することができる。つまり、車種の異なる車両間での補強部材の共通化を容易に図ることができる。

次に、図８に基づき本実施形態のアンダーラン・プロテクタ１の構造を、上述の参考形態との相違点について説明する。

図８に示すように、本実施形態では、両側のサポート部材５、５を連結する横材２９を設けている。本実施形態によれば、上述の参考形態と同様の効果が得られる（図９参照）。さらに、サポート部材５、５の車幅方向の剛性をより高めることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
例えば、アンダーラン・プロテクタを車両の後部に設けて、リア・アンダーラン・プロテクタとして使用してもよい。その場合、配置関係が上述した参考形態及び実施形態と前後逆になり、プロテクタ本体は車両の後端部に位置される。その場合、補強部材が、プロテクタ本体から斜め前方に直線状に延出してサポート部材に接続されることが好ましい。

また、サポート部材を介さずに補強部材をフレームに直接接続することも可能である。

また、補強部材の延出部は中空材に限らず、例えば断面Ｌ字形の板材など様々な形状の部材を用いることが可能である。

また、延出部は車幅方向片側にのみ設けることも可能である。

また、延出部をプロテクタ本体の下面や前面などに接続することも可能である。

また、補強部材の取付部は省略可能であり、例えば、延出部をサポート部材とプロテクタ本体とに直接接合するようにしてもよい。

本発明に係る実施形態の前提となる参考形態によるアンダーラン・プロテクタの斜視図を示す。 参考形態のアンダーラン・プロテクタの平面図を示す。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を示す。 参考形態の補強部材の斜視図を示す。 荷重が加えられた状態のアンダーラン・プロテクタの平面図を示す。 図５の部分拡大図であり、荷重点の近傍を示す。 参考形態および従来のアンダーラン・プロテクタにおける、荷重値と加圧子変位量との関係を示す。 本発明に係る一実施形態によるアンダーラン・プロテクタの平面図を示す。 本実施形態および従来のアンダーラン・プロテクタにおける、荷重値と加圧子変位量との関係を示す。 従来のアンダーラン・プロテクタの平面図を示す。 他の従来のアンダーラン・プロテクタの平面図を示す。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図を示す。

符号の説明

１ アンダーラン・プロテクタ
２ プロテクタ本体
４ フレーム
５ サポート部材
２１ 補強部材
２９ 横材

Claims (5)

1. 車両の前端部または後端部に位置され車幅方向に延出するプロテクタ本体と、上記車両のフレームに車幅方向に離間させて取り付けられ上記プロテクタ本体を支持する一対のサポート部材とを備えたアンダーラン・プロテクタであって、
   上記プロテクタ本体と上記サポート部材を連結するための補強部材を設け、その補強部材を、上記一対のサポート部材よりも車幅方向内側の上記プロテクタ本体に接続し、
   更に、車幅方向に延出して上記一対のサポート部材同士を連結する横材を設けたことを特徴とするアンダーラン・プロテクタ。
2. 上記補強部材が、車幅中心の位置において上記プロテクタ本体に接続された請求項１記載のアンダーラン・プロテクタ。
3. 上記プロテクタ本体が、上記車両の前端部に位置され、
   上記補強部材が、上記プロテクタ本体から斜め後方に直線状に延出して上記サポート部材に接続された請求項１または２記載のアンダーラン・プロテクタ。
4. 上記プロテクタ本体が、上記車両の後端部に位置され、
   上記補強部材が、上記プロテクタ本体から斜め前方に直線状に延出して上記サポート部材に接続された請求項１または２記載のアンダーラン・プロテクタ。
5. 上記補強部材が、水平方向に延出する請求項１から４いずれかに記載のアンダーラン・プロテクタ。

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