JP5004983B2 - 歩行者保護装置 - Google Patents

Description

本発明は歩行者保護装置に関する。より詳しくは、キャブオーバ、セミキャブオーバ、ワンボックス等のボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両前面に設けられ、車両と歩行者の衝突時に人体の傷害の程度を軽減する歩行者保護装置に関する。

従来、車両と歩行者との衝突時、歩行者の被害をいかにして抑えるかについて、様々な工夫がなされてきた。その例として、特許文献１に示すような衝撃吸収のためのエアバッグを車両前面に装備するものや、特許文献２に示すような車両下部への巻き込み防止のためのガードを取り付けるものがある。

特表２００５−５０３２８７号公報 特開２００６−２７３２８２号公報

ところで、キャブオーバ、セミキャブオーバ、ワンボックス等のボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両と歩行者との衝突時に歩行者の被害が大きくなる要因として、車両衝突後、車両前方に人体が跳ねられ、跳ねられた人体が路面へ倒れるときに、頭部を車両から遠い方、脚部を車両から近い方として人体が路面に対して傾斜する姿勢をとることがあげられる。

これを図６に示す。図６には、車両と衝突後の人体の挙動が右から左へと時系列で示されており、右端には車両衝突時の人体の状態、左端には路面に倒れた時の人体の状態が示されている。
ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両では、車両１００の前面が路面１２０に対してほぼ垂直に形成されているので、車両１００と衝突後の人体（１１０ａ）は、矢印Ａに示すように車両１００の前方に跳ねられる。その後、脚部が路面１２０に接地（１１０ｂ）し、矢印Ｂに示す方向に回転するとともに、路面１２０に倒れる（１１０ｃ）。
この一連の過程において、人体の脚部が路面１２０に接地（１１０ｂ）した後、人体が路面に倒れる（１１０ｃ）までの間、人体は頭部を車両１００から遠い方、脚部を車両１００から近い方として路面１２０に対して傾斜した姿勢をとる。

このとき、着地の形態によっては、矢印Ｂで示す人体の回転が矢印Ａに示す方向の人体の移動と相まって、人体、特に頭部が路面１２０に衝突する速度が大きくなり、路面１２０との衝突時に傷害の程度が大きくなる危険性がある。
これに対し、人体の脚部が路面１２０に接地した後、人体が路面に倒れるまでの間、人体が脚部を車両１００から遠い方、頭部を車両１００から近い方として路面１２０に対して傾斜した姿勢をとるようにすれば、上記のような危険性が生じず、人体の傷害の程度が軽減すると考えられる。

なお、以下人体と車両の衝突を一次衝突と呼び、図６の人体１１０ａで示す状態とする。また、一次衝突後、人体の一部（脚部）が路面に接してから人体が路面に倒れることを二次衝突と呼び、図６の１１０ｂから１１０ｃで示す状態とする。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両との衝突後、路面に倒れる際に人体の傷害の程度の軽減に繋がる姿勢を歩行者に与える歩行者保護装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両前面に、上端が、車両幅方向を軸として回転可能に取り付けられる歩行者保護パネルと、車両前面と衝突後の人体が、脚部を車両から遠い方に、頭部を車両から近い方にして傾斜しながら路面に倒れるように、前記歩行者保護パネルの路面法線に対する角度が所定の角度以上となるよう、衝突前に前記歩行者保護パネルを下部が前方に突出するように回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする歩行者保護装置である。
ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両としては、例えばキャブオーバ、セミキャブオーバ、ワンボックスタイプのものがある。

歩行者保護パネルは、前記車両前面のバンパーの下端からフロントパネルの上端までを覆うように配置されている。また、所定箇所に穴部を有している。

また、前記所定の角度は、３５°とすることができる。

また、前記所定の角度を、人体の身長、体重、および、路面の摩擦係数に基づいて定めることもできる。

上記の構成により、路面に倒れる際に、脚部を車両から遠い方に、頭部を車両から近い方にして人体が路面に対し傾斜する、人体の傷害の程度の軽減に繋がる姿勢を車両衝突後の人体に与えることができる。

本発明により、ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両との衝突後、路面に倒れる際に人体の傷害の程度の軽減に繋がる姿勢を歩行者に与える歩行者保護装置を提供することができる。

二次衝突における人体の挙動をシミュレーションした結果の概略を示す図 脚部接地時の人体と路面のなす角とその後の回転方向について解析を行った結果の概略を示す図 車両通常走行時の本実施形態の歩行者保護装置を示す側面図 車両と人体の衝突時の本実施形態の歩行者保護装置を示す側面図 本実施形態の歩行者保護装置を有する車両と衝突時の人体の挙動について説明する図 車両と衝突時の人体の挙動について説明する図

以下、図面を参照しながら、本発明の歩行者保護装置の実施形態について詳細に説明する。

本発明の歩行者保護装置について説明する前に、まず、図１を参照しながら二次衝突時の人体の挙動について説明する。
図１は二次衝突における人体の挙動を、脚部が路面に接した時の人体と路面のなす角（路面の法線に対する角度）、衝突時の車両速度を変数としてシミュレーションした結果の概略を示すものである。
図１の各図には、人体の挙動が右から左へと時系列で示されており、右端には脚部が地面に接地した時の人体の状態、左端には路面に倒れた時の人体の状態が示されている。
なお、図１には衝突時の車両速度が２０ｋｍ／ｈの場合の結果を示すが、検討時には衝突時の車両速度を４０ｋｍ／ｈとしたシミュレーションも行っている。ただし、以下示す車両速度が２０ｋｍ／ｈの場合の結果と同様の結果が得られたため、シミュレーション結果の表示は省略した。
なお、２０ｋｍ／ｈ〜４０ｋｍ／ｈは衝突事故時の一般的な車両速度であり、本シミュレーション結果は歩行者と車両の衝突の観点から広く応用可能である。

図１（ａ）には脚部が路面に接した時の人体と路面のなす角を３０°、図１（ｂ）にはこれを４０°、図１（ｃ）にはこれを５０°とした場合の結果を示す。

図１（ａ）に示すように、脚部接地時の人体２１０と路面２４０のなす角が３０°のときは、以降人体２１０は矢印Ｄに示す方向に回転し、頭部を車両２００から遠い方、脚部を車両２００から近い方にして路面２４０に倒れる。
この場合、前述したように、人体２１０の回転が矢印Ｃに示す方向の人体２１０の移動と相まって、人体２１０、特に頭部が路面２４０に衝突する速度が大きくなり、二次衝突時に傷害の程度が大きくなる危険性がある。
一方、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、脚部接地時の人体２２０、２３０と路面２４０のなす角度が４０°、５０°のときは、以降人体２２０、２３０は矢印Ｅ、Ｆに示す方向に回転し、脚部を車両２００から遠い方、頭部を車両２００から近い方にして人体２２０、２３０が路面２４０に対して傾斜した姿勢をとりながら路面２４０に倒れる。
この場合、上記のような問題が起こらず、人体の傷害の程度を軽減することができる。

以上より、本シミュレーションにおける条件下では、一次衝突後、脚部接地時の人体と路面法線のなす角が３０°以下のとき、人体の傷害の程度が大きくなり、これが４０°以上であれば人体の傷害の程度は軽減されることがわかる。

また、脚部接地時の人体と路面のなす角（路面に対する角度）とその後の人体の回転方向について、古典的な力学解析手法を用いた解析を行った。その結果の概要を図２に示す。

図２において、図２（ａ）は解析モデルを示す図であり、３００は人体を模した剛体棒、３１０は路面を示す。
図２（ａ）に示す解析モデルより、剛体棒３００の重心Ｇ回りのモーメントの釣り合いを考えると、次式が得られる。
Ｆ_ｇ・Ｉ・ｃｏｓθ−Ｆ_ｆ・Ｉ・ｓｉｎθ＋Ｍ＝０
また、μ＝ｆ（Ｖ）、Ｆ_ｆ＝μ・Ｆ_ｇ、Ｉ＝０．５７・Ｈ（男性）、Ｉ＝０．５５・Ｈ（女性）である。
ここで、Ｆ_ｇは剛体棒３００の重量、Ｆ_ｆは路面３１０の摩擦力、Ｍは剛体棒３００の重心Ｇ回りの回転モーメント、Ｖは剛体棒３００のすべり速度、Ｈは剛体棒３００の長さ、Ｉは剛体棒３００の下端から重心までの長さ、θは剛体棒３００と路面３１０のなす角度、μは路面３１０の摩擦係数である。

路面３１０の摩擦係数μに任意の値を代入して上式を回転モーメントＭについて解くと、剛体棒３００を回転させないために剛体棒３００に与えるべき回転モーメントＭが、剛体棒３００の長さＨと重量Ｆ_ｇ（人体で身長、体重に相当）、及び剛体棒３００と路面３１０のなす角度θに対して求まる。
図２（ｂ）は、μに一般的なアスファルト道路の摩擦係数である０．７を代入して解析を行って得られた、剛体棒３００の重心Ｇ回りの回転モーメントＭと、角度θとの関係を示す図である。
なお、図２（ｂ）の複数の曲線は、男性、女性、子供など、様々な体型の人体を想定して剛体棒３００の長さＨと重量Ｆ_gの値を定めて解析を行った結果を表わしている。

図２（ｂ）に示す各曲線より上の範囲の回転モーメントＭが剛体棒３００の重心Ｇ回りに発生すると、図２（ａ）より、剛体棒３００は時計回りに回転する。
図２（ａ）における時計回りの回転は、図１に示すような車両衝突時においては、一次衝突後、二次衝突時に脚部を車両２００から遠い方に、頭部を車両２００から近い方にして人体が路面に対して傾斜した姿勢をとる矢印ＥやＦで示す回転に相当し、人体の傷害の程度が小さくなると予想される回転方向である。

図２（ｂ）からは、本解析の条件下では、一次衝突後、脚部接地時に人体と路面のなす角θと人体の重心に与える回転モーメントＭを図２（ｂ）においてハッチングされた領域の範囲とすることで、体型に関わらず、二次衝突時に脚部を車両から遠い方に、頭部を車両から近い方にして人体が路面に対して傾斜した姿勢をとるような回転を行うことがわかる。また、シンプルな条件設定としては、一次衝突後、脚部接地時に人体と路面とのなす角θを５５°以下とし、少なくとも図２（ａ）の時計回りの方向に回転モーメントを与えればよいことがわかる。これは図２（ｂ）においてハッチングされた領域内の点線で囲まれた領域に相当する。
なお、図２（ａ）に示す角度θが５５°以下であるとは、路面の法線とのなす角が３５°以上であることに等しく、図２に示した解析結果は図１に示したシミュレーション結果と概ね一致する。

以上示したように、二次衝突時、脚部を車両から遠い方に、頭部を車両から近い方にして人体が路面に対し傾斜した姿勢をとりながら路面に倒れることにより、人体、特に頭部の傷害の程度が軽減される。このため、一次衝突後、人体の一部（脚部）が接地時の人体と路面（法線）とのなす角度等を所望のものとすることが有効である。
これらの知見等に基づき、発明者らは歩行者保護装置を発明した。以下本発明の歩行者保護装置について説明を行う。

まず、図３を参照しながら、本発明の歩行者保護装置の実施形態について説明する。
図３（ａ）、図３（ｂ）は車両通常走行時の本実施形態の歩行者保護装置を示す側面図である。

車両１は、キャブオーバタイプの車両であり、前面にフロントガラス３、フロントパネル５、バンパー７等を有する。
本実施形態の歩行者保護装置は、歩行者保護パネル９と回転機構１０と衝突予知センサ（不図示）等を有する。
なお、本実施形態はキャブオーバタイプの車両を例にあげ説明するが、この他、セミキャブオーバ、ワンボックス等のボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両、すなわち一次衝突後の人体が車両前方に跳ねられるような車両前面形状を有する車両、に本発明の歩行者保護装置を適用することができる。

歩行者保護パネル９は、車両１の前面のバンパー７の下端からフロントパネル５の上端までを覆うように車両幅方向に配置される。
歩行者保護パネル９の上端は、フロントパネル５の上端部に、車両幅方向の軸を中心として回転可能に取り付けられている。
図３（ａ）に示すように、車両１の通常の走行状態では、歩行者保護パネル９は、フロントパネル５に沿って重ねられるように配置され、走行の邪魔にならない。
また、特に図示しないが、歩行者保護パネル９でフロントパネル５の前照灯や方向指示器、ナンバープレートやグリルなどの位置に該当する部分には、通常の走行に支障をきたさないよう穴部等が設けられている。

車両１には、後述する歩行者保護パネル９の回転機構１０と電気的に接続する不図示の衝突予知センサ（衝突予知手段）が設けられている。このセンサは、車両前方の人体を検知するものであり、例えば赤外線センサなど従来知られたものを使用することができる。

回転機構１０（回転手段）は、モータ１１、回転軸１２、アーム１３、スライド板１５、フレーム１９等を有する。
モータ１１は、フロントパネル５下部で幅方向の両端部に取り付けられたフレーム１９の側壁に各１個取り付けられており、衝突予知センサが歩行者との衝突を予知した時の信号に基づいて車両幅方向の回転軸１２の回転を行うようになっている。
また、両サイドのフレーム１９に設けられる２個のモータ１１の回転は同期するように制御されているとともに、歩行者保護パネル５が路面法線に対し所定の角度θになった時点で回転を停止するよう制御されている。

アーム１３は棒状の剛性部材であり、一端が後述のスライド板１５のスライド溝１７に沿って摺動可能となるようにピン連結されている。別の一端はモータ１１の回転軸１２に取り付けられる。
スライド板１５は歩行者保護パネル９の内側の車両幅方向の両端部に取り付けられる。
スライド板１５には、ピン連結されたアーム１３の端部が摺動可能なスライド溝１７が上下方向に形成される。スライド溝１７の下端部には車両前方側に伸びるようにロック孔１８が形成される。

図４は、車両と人体との衝突時の歩行者保護装置の状態を示したものである。図４（ａ）、図４（ｂ）は車両と人体の衝突時の本実施形態の歩行者保護装置を示す側面図である。

車両１の通常走行時には、図３（ｂ）に示したようにアーム１３の一端はスライド板１５のスライド溝１７の上部においてピン連結されるが、衝突予知センサで人体との衝突を予知すると、図４（ｂ）で矢印１４に示す方向にモータ１１が回転し、アーム１３の一端がスライド板１５に形成されたスライド溝１７に沿って矢印１６に示すように下方に移動する。これに伴って図４（ａ）に示すように歩行者保護パネル９が回転し、下部が車両１の前方に突出し、歩行者保護パネル９と路面法線のなす角度がθとなる。

歩行者保護パネル９が路面法線に対して所定の角度θとなった時点で、アーム１３の一端が歩行者保護パネル９の自重によりロック孔１８に嵌り込み、歩行者保護パネル９が路面法線に対して所定の角度θとなった状態でロックされる。

角度θは様々に定めることができるが、図１や図２に示したシミュレーション結果を踏まえると、θは３５°以上であることが望ましい。
なお、上記示した構成以外にも、歩行者保護パネル９を回転させ、路面法線に対し所定の角度θとするための機構には様々なものが考えられる。例えばアクチュエータを用いて歩行者保護パネル９の下部を押し出すようにして歩行者保護パネル９を回転させることもできる。
また、歩行者保護パネル９は、ボディ外板のような、衝突時にパネルの角度を全体として保つことができ、かつその変形により衝突エネルギーをある程度吸収可能な材質でできている。歩行者保護パネル９の回転により、フロントパネル５との間に空間が確保されることもあり、衝突時の人体に加わる衝突エネルギーを、その変形により軽減することができる。

続いて、図５を用いて、本実施形態の歩行者保護装置を有する車両と衝突時の人体の挙動について説明する。

車両１と歩行者との衝突時には、衝突予知センサで歩行者との衝突を予知したことに伴って歩行者保護パネル９が回転機構１０により回転して路面法線と所定の角度θをなし、下部が車両１の前方に突出した状態となっている。
角度θは、前述したように３５°以上である。

人体は、車両１と一次衝突（人体２１）したあと車両前方に跳ねられ、二次衝突時、まず脚部が路面２７に接地する（人体２３）。
一次衝突時（人体２１）には、路面法線と３５°以上の角度をなす歩行者保護パネル９に沿って人体２１と車両１が衝突する。また、このとき人体２１は脚部をすくわれるような形となるので、脚部接地時（人体２３）には、人体２３と路面法線のなす角度は３５°以上かつ図５のｂに示す回転モーメントが働いている状態となる。よって、その後人体は脚部を車両１から遠い方、頭部を車両１から近い方として路面２７に対して傾斜した姿勢をとり、路面２７に倒れる（人体２５）。この姿勢は、前述したように、人体、特に頭部の傷害の程度の軽減に繋がる姿勢である。

以上説明したように、本実施形態の歩行者保護装置によれば、ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両との衝突後路面に倒れる際に、脚部を車両から遠い方、頭部を車両から近い方として路面に対して傾斜した姿勢、すなわち人体の傷害の程度の軽減に繋がる姿勢を歩行者に与えることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる歩行者保護装置等の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………車両
３………フロントガラス
５………フロントパネル
７………バンパー
９………歩行者保護パネル
１０………回転機構
１１………モータ
１２………回転軸
１３………アーム
１５………スライド板
１７………スライド溝
１８………ロック穴
１９………フレーム

Claims (4)

1. ボンネット部が無いか車両前後方向に短いタイプの車両前面に、上端が、車両幅方向を軸として回転可能に取り付けられる歩行者保護パネルと、
   車両前面と衝突後の人体が、脚部を車両から遠い方に、頭部を車両から近い方にして傾斜しながら路面に倒れるように、前記歩行者保護パネルの路面法線に対する角度が所定の角度以上となるよう、衝突前に前記歩行者保護パネルを下部が前方に突出するように回転させる回転手段と、
   を備えることを特徴とする歩行者保護装置。
2. 前記歩行者保護パネルは、前記車両前面のバンパーの下端からフロントパネルの上端までを覆うように配置されていることを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
3. 前記歩行者保護パネルは、所定箇所に穴部を有することを特徴とする請求項２記載の歩行者保護装置。
4. 前記所定の角度を、３５°とするか、または、前記所定の角度が、人体の身長、体重、および、路面の摩擦係数に基づいて定められることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の歩行者保護装置。

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