JP5761260B2

JP5761260B2 - 車両衝突被害軽減システム

Info

Publication number: JP5761260B2
Application number: JP2013132667A
Authority: JP
Inventors: 修深渡瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: US20140375036A1; US9033367B2; JP2015006838A

Description

本発明は、自動車の衝突被害を軽減するための車両衝突被害軽減システムに関する。

下記特許文献１に記載された車両衝突被害軽減システムでは、エンジンルームと車室とを仕切る隔壁のエンジンルーム側に、容積を増加可能な入子状ケースに収容されたボデーエアバッグが設けられている。このボデーエアバッグを、衝突予知情報に基づいて衝突前に膨張させることで、ケースの塑性変形及びエアバッグの変形により衝突エネルギを吸収するようにしている。

特開２００１−０５８５５２号公報

ところで、自動車の車体前部は、車室部分よりもやや柔構造につくられており、正面衝突時に変形して衝突エネルギを吸収するクラッシャブルゾーンとされている。この点、上記の車両衝突被害軽減システムでは、正面衝突時に膨張するボデーエアバッグやケースによって、クラッシャブルゾーンの変形による衝突エネルギ吸収がかえって阻害されるケースが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、車両の衝突被害を正面衝突の形態に応じて適切に軽減することができる車両衝突被害軽減システムを得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両衝突被害軽減システムは、ダッシュパネルよりも車両前後方向の前部側がクラッシャブルゾーンとされた車両と、前記ダッシュパネルの前面に設けられたボデーエアバッグを、ガス発生装置が発生させるガスの圧力で膨張させるボデーエアバッグ装置と、前記車両の正面衝突の形態がフルラップ衝突かそれ以外の衝突かを検出するための検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいてフルラップ衝突以外の衝突を検知した際には前記ガス発生装置を作動させる一方、フルラップ衝突を検知した際には前記ガス発生装置を作動させない制御装置と、を備えている。

請求項１に記載の発明では、車両が正面衝突をすると、制御装置が検出装置の検出結果に基づいて、正面衝突の形態がフルラップ衝突（対称衝突）かそれ以外の衝突（斜め衝突、オフセット衝突、微小ラップ衝突などの非対称衝突）かを検知する。フルラップ衝突以外の衝突が検知された際には、車体前部の衝突側（左右片側）に衝突荷重が集中するため、当該衝突側の変形を抑制すべく、制御装置がガス発生装置を作動させる。すると、ダッシュパネルの前面に設けられたボデーエアバッグが、ガス発生装置から発生するガスの圧力で膨張し、当該ボデーエアバッグによって衝突エネルギが吸収される。これにより、車体前部の衝突側の過度な変形を抑制することができる。

一方、車両の正面衝突の形態がフルラップ衝突である場合には、クラッシャブルゾーンとされた車体前部の左右両側がバランス良く変形することにより、衝突エネルギが効率よく吸収される。この際には、制御装置がガス発生装置を作動させないため、ボデーエアバッグの膨張によってクラッシャブルゾーンの変形が阻害されないようにすることができる。以上のことから、本発明によれば、車両の衝突被害を正面衝突の形態に応じて適切に軽減することができる。

請求項２に記載の発明に係る車両衝突被害軽減システムは、請求項１において、前記ダッシュパネルは、前記車両の左右のフロントピラー間に掛け渡された骨格部材であるダッシュクロスメンバを備えており、前記ボデーエアバッグは、車両前後方向視で前記ダッシュクロスメンバと重なる位置に配設されている。

請求項２に記載の発明では、ボデーエアバッグが上記のように配設されているため、膨張したボデーエアバッグに対して車両前方側から荷重が入力された際に、ボデーエアバッグをダッシュクロスメンバによって良好に支持することができる。

請求項３に記載の発明に係る車両衝突被害軽減システムは、請求項１又は請求項２において、前記ボデーエアバッグの車幅方向両端部は、前記車両の左右のサスペンションタワーと左右のフロントピラーとの間に介在されている。

請求項３に記載の発明では、上記のように構成されているため、ボデーエアバッグが膨張した際には、左側のサスペンションタワーと左側のフロントピラーとの間、及び右側のサスペンションタワーと右側のフロントピラーとの間を、それぞれボデーエアバッグの車幅方向両端部によって埋めることが可能になる。それにより、サスペンションタワーとフロントピラーとの両方の剛性を効率的に利用することが可能になり、車体前部の変形を効果的に抑制することが可能になる。

請求項４に記載の発明に係る車両衝突被害軽減システムは、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記ボデーエアバッグは、金属材料によって形成されている。

請求項４に記載の発明では、ボデーエアバッグが金属製であるため、例えば車体前部に配設されるパワーユニット等との干渉によってボデーエアバッグが破損することを防止又は抑制できる。

以上説明したように、本発明に係る車両衝突被害軽減システムでは、車両の衝突被害を正面衝突の形態に応じて適切に軽減することができる。

本発明の実施形態に係る車両衝突被害軽減システムが適用されて構成された自動車の車体前部の部分的な構成を示す斜視図である。同車体前部の平面図である。（Ａ）は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿った切断面を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は、ボデーエアバッグが膨張した状態を示す（Ａ）に対応した拡大断面図である。本実施形態に係る自動車が斜め衝突をした状態を示す図２に対応した平面図である。比較例に係る自動車が斜め衝突をした状態を示す図４に対応した平面図である。本実施形態に係る自動車がフルラップ衝突をした状態を示す図２に対応した平面図である。本実施形態の変形例を示す図２に対応した平面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれボデーエアバッグの変形例を示す図３（Ａ）に対応した断面図である。

本発明の実施形態に係る車両衝突被害軽減システム１０について、図１〜図８に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の外側をそれぞれ示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。

（構成）
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る車両衝突被害軽減システム１０では、車両である自動車１２の車体前部１４に、ボデーエアバッグ装置１６が搭載されている。この自動車１２は、例えばセダンタイプとされており、エンジンやモータ等を含んで構成されたパワーユニット１８（図１では図示省略）を収容するエンジンコンパートメント２０が、キャビン２２（車室）の車両前方側に形成されている。このエンジンコンパートメント２０の下部における車幅方向両側部には、左右一対のフロントサイドメンバ２４が設けられている。

左右のフロントサイドメンバ２４は、車両前後方向から見て矩形閉断面形状に形成された車体の骨格部材であり、車体前部１４の両側部に車両前後方向を長手方向として配置されている。左右のフロントサイドメンバ２４の上面には、それぞれ図示しないエンジンマウントが取り付けられており、各エンジンマウントを介してパワーユニット１８が左右のフロントサイドメンバ２４に支持されている。

左右のフロントサイドメンバ２４の前部には、それぞれ衝撃吸収部としてのクラッシュボックス２６が設けられている。これらのクラッシュボックス２６は、フロントサイドメンバ２４の本体部２８とは別体に形成されたものであり、ボルト締結等の手段によって本体部２８の前端に固定されている。

左右のクラッシュボックス２６は、例えば車両前後方向から見て矩形閉断面形状に形成されており、本体部２８よりも車両前後方向に沿った軸圧縮荷重に対する剛性（耐力）が低く設定されている。これらのクラッシュボックス２６は、自動車１２が正面衝突した際には、本体部２８が変形する前に変形してエネルギを吸収する構成になっている。左右のクラッシュボックス２６の前端には、車体前部１４に車幅方向を長手方向として配置されたバンパリインフォースメント３０がボルト締結等の手段によって固定されている。

このバンパリインフォースメント３０は、例えば車幅方向から見た断面形状が略Ｂ型状に形成された所謂Ｂ型断面タイプとされている。なお、バンパリインフォースメント３０の前端面には、発泡体等からなる図示しないアブソーバ（緩衝材）が取り付けられ、当該アブソーバとバンパリインフォースメント３０とがバンパカバー３２によって覆われる構成になっている。

また、エンジンコンパートメント２０の車幅方向両側部において、左右のフロントサイドメンバ２４の車体上方側には、左右一対のサスペンションタワー３４が設けられている。左右のサスペンションタワー３４は、左右のフロントサイドメンバ２４によって支持されている。左右のサスペンションタワー３４は、図示しないサスペンション装置の上部を支持するものであり、このサスペンション装置が備えるサスペンションアームは、左右のフロントサイドメンバ２４の下面に取り付けられた図示しないサスペンションメンバによって支持されている。

また、左右のサスペンションタワー３４の上端部は、左右のフロントサイドメンバ２４の車両上方側かつ車幅方向外側で車両前後方向に延びる左右のエプロンアッパメンバ３６にそれぞれ結合されている。左右のエプロンアッパメンバ３６の後端部は、車幅方向に延びるカウル３８の車幅方向両側の端部とそれぞれ結合されている。このカウル３８は、キャビン２２とエンジンコンパートメント２０との境界部に設けられている。

このカウル３８における車幅方向両端部は、左右のフロントピラー４０にそれぞれ結合されている。左右のフロントピラー４０は、車両上下方向に延びるピラーロア４０Ａと、このピラーロア４０Ａの上端部から車両上方側且つ車両後方側に延びるピラーアッパ４０Ｂとによって構成されている。各フロントピラー４０におけるピラーロア４０Ａとピラーアッパ４０Ｂとの接続部分には、上述のエプロンアッパメンバ３６の後端部が結合されている。また、各ピラーロア４０Ａの下端部には、車両前後方向に延びるロッカ４２の前端部が結合されている。

また、カウル３８の車体下方側には、キャビン２２とエンジンコンパートメント２０とを仕切る（区画する）ダッシュパネル４６が設けられている。このダッシュパネル４６は、車両前後方向を板厚方向とするパネル本体４８を備えており、当該パネル本体４８の上端部がカウル３８の下端部と結合されている。

図３（Ａ）に示されるように、パネル本体４８の上下方向中間部には、パネル本体４８を補強するダッシュクロスメンバ５０（図１では図示省略）が結合されている。このダッシュクロスメンバ５０は、車幅方向を長手とする車体の骨格部材であり、車幅方向両端部が左右のフロントピラー４０に結合され、左右のフロントピラー４０間に架け渡されている。このダッシュクロスメンバ５０は、車体幅方向から見て車体前方側が開口した断面ハット状に形成されており、上下のフランジ部がスポット溶接等の手段によってパネル本体４８に接合されている。

また、本実施形態では、パネル本体４８においてダッシュクロスメンバ５０が接合された部位には、車両後方側へ凸を成す後方膨出部４８Ａが形成されている。この後方膨出部４８Ａは、車両前方側が開口した開断面形状に形成されており、車幅方向に沿って長尺に形成されている。この後方膨出部４８Ａは、ダッシュパネル４６の車幅方向一端部から車幅方向他端部まで延びる長尺状に形成されている。

上記構成の自動車１２では、ダッシュパネル４６よりも前部側の部分、すなわち車体前部１４がクラッシャブルゾーンとされており、自動車１２が正面衝突（前面衝突）した際に、後方側のキャビン２２が変形しないように、クラッシュボックス２６やフロントサイドメンバ２４等を積極的に変形させて、衝突エネルギを吸収するように構成されている。なお、このような構成は、フロントサイドメンバ２４にビードを形成するなど周知の方法により実現することができる。

次に、本実施形態の要部であるボデーエアバッグ装置１６について説明する。

図３（Ａ）に示されるように、ボデーエアバッグ装置１６は、ダッシュパネル４６の前面に配設されたボデーエアバッグ５２を備えている。このボデーエアバッグ５２は、金属製のシートによって形成されており、車両前後方向から見て後方膨出部４８Ａ及びダッシュクロスメンバ５０と重なる位置に配置されている。

このボデーエアバッグ５２は、後方膨出部４８Ａよりも車幅方向の長さ寸法が長く設定されている。このボデーエアバッグ５２は、周縁部が後方膨出部４８Ａの開口縁部に溶接等の手段によって接合されている。これにより、ボデーエアバッグ５２と後方膨出部４８Ａとによって密閉空間５４が形成されている。このボデーエアバッグ５２は、図３（Ａ）に示されるように、断面が波状（複数のＳ字を連続させたような形状）に曲げられており、上下方向に並んだ複数の余長部５２Ａを備えている。

また、このボデーエアバッグ５２は、車幅方向両端部が左右のサスペンションタワー３４と左右のフロントピラー４０との間にそれぞれ介在されている。つまり、ボデーエアバッグ５２の車両左方側の端部が車両左方側のサスペンションタワー３４とフロントピラー４０との間の位置しており、ボデーエアバッグ５２の車両右方側の端部が車両右方側のサスペンションタワー３４とフロントピラー４０との間の位置している。

一方、図３（Ａ）に示されるように、上述した密閉空間５４内には、ボデーエアバッグ装置１６の構成部材であるインフレータ５６（ガス発生装置）が設けられている。このインフレータ５６は、ここでは所謂シリンダータイプとされており、軸線方向が車幅方向に沿う状態で配置されている。後方膨出部４８Ａにおけるインフレータ５６と対向する部位には、車体後方側へ凸状に膨出したインフレータ収容部が形成されており、当該インフレータ収容部内にインフレータ５６が収容されている。このインフレータ５６は、例えば後方膨出部４８Ａを貫通したスタッドボルトがナットに螺合することにより、後方膨出部４８Ａに固定されている。

このインフレータ５６が作動すると、インフレータ５６の外周部に設けられた図示しないガス噴出口からガスが噴出される。これにより、密閉空間５４内の圧力が上昇すると、図３（Ｂ）に示されるようにボデーエアバッグ５２の余長部５２Ａが伸張され、図３（Ｂ）及び図４に示されるようにボデーエアバッグ５２が車両前方側へ膨張する。この際には、ボデーエアバッグ５２の前面がパワーユニット１８の後面及び左右のサスペンションタワー３４の後面に接するように、ボデーエアバッグ５２の大きさが設定されている。

上述のインフレータ５６には、図３（Ａ）に示されるように、車両に搭載されたエアバッグＥＣＵ５８（制御装置）が電気的に接続されている。このエアバッグＥＣＵ５８には、左右のフロントサイドメンバ２４に取り付けられた左右一対のサテライトセンサ６０（衝突センサ）が電気的に接続されている。左右のサテライトセンサ６０は、自動車１２の正面衝突の形態がフルラップ衝突（対称衝突）かそれ以外の衝突（斜め衝突、オフセット衝突、微小ラップ衝突などの非対称衝突）かを検出するための検出装置を構成している。

エアバッグＥＣＵ５８は、左右のサテライトセンサ６０からの信号の入力タイミングのズレと、各サテライトセンサ６０の出力信号の大きさを比較することにより、フルラップ衝突とそれ以外の衝突とを判別する。エアバッグＥＣＵ５８が、左右のサテライトセンサ６０からの信号（検出結果）に基づいてフルラップ衝突以外の衝突を検知した際には、エアバッグＥＣＵ５８によってインフレータ５６が作動される。一方、エアバッグＥＣＵ５８が、左右のサテライトセンサ６０からの信号に基づいてフルラップ衝突を検知した際には、エアバッグＥＣＵ５８は、インフレータ５６を作動させない構成になっている。なお、例えば、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサの信号と、車両左右方向の加速度を検出する左右加速度センサの信号とに基づいて、斜め衝突を検出する構成にしてもよい。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成の車両衝突被害軽減システム１０では、自動車１２が正面衝突をすると、エアバッグＥＣＵ５８が左右のサテライトセンサ６０からの信号に基づいて、正面衝突の形態がフルラップ衝突かそれ以外の衝突かを検知する。そして、この検知結果に基づいて、エアバッグＥＣＵ５８がボデーエアバッグ装置１６の作動の有無を判定する。

例えば、図４に示されるように、自動車１２が他車両６２に対して斜め衝突した際には、車体前部１４の衝突側（ここでは、車体右側）に衝突荷重Ｆが集中するため、当該衝突側の変形を抑制すべく、エアバッグＥＣＵ５８がインフレータ５６を作動させる。すると、ダッシュパネル４６の前面に設けられたボデーエアバッグ５２が、インフレータ５６から発生するガスの圧力で膨張し、当該ボデーエアバッグ５２によって衝突エネルギが吸収される。これにより、車体前部１４の衝突側の過度な変形を抑制することができる。つまり、図５に示される比較例１００のように、ボデーエアバッグ装置１６が設けられていない場合には、車体前部１４の衝突側が過度に変形し、パワーユニット１８等の後退量が大きくなることがあるが、本実施形態では、これを抑制することができる。

また例えば、停車している自動車１２（自車両）に対して、他車両６２が図４に示されるように斜め衝突した場合には、車体前部１４の衝突側の過度な変形が抑制されることにより、自動車１２を衝突エネルギによって早期に後方へ移動させることができる（図４の矢印Ｂ参照）。この際には、自動車１２の乗員Ｐが慣性によって車体に対し前方へ真っ直ぐに変位しようとする（図４の矢印Ｓ参照）ので、前席用エアバッグ６４（運転席用エアバッグ又は助手席用エアバッグ）によって乗員Ｐを良好に拘束することができる。つまり、図５に示される比較例１００のように、車体前部１４の変形量が大きくなる場合には、乗員Ｐが衝突荷重Ｆの入力方向と反対方向（図５の矢印Ｄ参照）、すなわち車体斜め前方に慣性移動する可能性がある。その場合、乗員Ｐが前席用エアバッグ６４に対して斜めに突入することになるが、本実施形態では、乗員Ｐを前席用エアバッグ６４によって真っ直ぐに受け止めることができるので、前席用エアバッグ６４による乗員保護性能を向上させることができる。

一方、図６に示されるように、自動車１２の衝突形態がフルラップ衝突である場合には、クラッシャブルゾーンとされた車体前部１４の左右両側がバランス良く変形することにより、衝突エネルギが効率よく吸収される。この際には、エアバッグＥＣＵ５８がインフレータ５６を作動させないため、ボデーエアバッグ５２の膨張によってクラッシャブルゾーンの変形が阻害されないようにすることができる。以上のことから、本実施形態によれば、自動車１２の衝突被害を正面衝突の形態に応じて適切に軽減することができる。また、ボデーエアバッグ装置１６を用いる構成であるため、車体自体の剛性を向上させて車体の変形を抑制する構成と比較して、車体の重量増加を抑制することができる。

しかも、本実施形態では、ボデーエアバッグ５２が、車両前後方向視でダッシュクロスメンバ５０と重なる位置に配設されている。このため、膨張したボデーエアバッグ５２に対して車両前方側から荷重が入力された際に、ボデーエアバッグ５２をダッシュクロスメンバ５０によって良好に支持することができる。また、通常時におけるボデーエアバッグ５２の支持剛性を良好にすることもできる。

さらに、本実施形態では、ボデーエアバッグ５２の車幅方向両端部が、左右のサスペンションタワー３４と左右のフロントピラー４０との間に介在されている。このため、ボデーエアバッグ５２が膨張した際には、左側のサスペンションタワー３４と左側のフロントピラー４０との間、及び右側のサスペンションタワー３４と右側のフロントピラー４０との間を、それぞれボデーエアバッグ５２の車幅方向両端部によって埋めることができる（図４参照）。その結果、サスペンションタワー３４とフロントピラー４０との両方の剛性を効率的に利用することが可能になるので、車体前部１４の変形を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、ボデーエアバッグ５２が金属製であるため、パワーユニット１８等との干渉によってボデーエアバッグ５２が破損することを防止又は抑制できる。また、ボデーエアバッグ５２は、車体前部１４を補強する補強部材としても機能する。

＜実施形態の補足説明＞
上記実施形態では、ボデーエアバッグ５２が金属製とされた構成にしたが、本発明はこれに限らず、ボデーエアバッグの構成は適宜変更することができる。例えば、背景技術の欄で説明したボデーエアバッグのように、布製基布からなるバッグ本体が、容積を増加可能なケースに収容された構成にしてもよい。また例えば、補強金属メッシュを層状にラミネートした厚手ゴム製基布からなる耐圧バッグを、ボデーエアバッグとしてもよい。

また、上記実施形態では、ボデーエアバッグ５２の車幅方向両端部が左右のサスペンションタワー３４と左右のフロントピラー４０との間に介在された構成にしたが、本発明はこれに限らず、図７に示される変形例７０のように、ボデーエアバッグ５２の車幅方向両端部が左右のサスペンションタワー３４よりも車幅方向内側に位置する構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、ボデーエアバッグ５２がダッシュパネル４６のパネル本体４８の一部と共に密閉空間５４を形成した構成にしたが、本発明はこれに限らず、図８（Ａ）に示されるように、パネル本体４８とは別体の鉄板等からなるプレート８０を用いる構成にしてもよい。また、図８（Ｂ）に示されるように、ボデーエアバッグ８２が金属製のシートによって袋状に形成された構成してもよい。この例では、ボデーエアバッグ８２及びインフレータ５６がプレート８０に取り付けられており、ボデーエアバッグ８２に形成された図示しない連通口を介してインフレータ５６からのガスがボデーエアバッグ８２の内部に供給される。

さらに、上記実施形態では、ボデーエアバッグ５２が車両前後方向視でダッシュクロスメンバ５０と重なる位置に配設された構成にしたが、本発明はこれに限らず、ボデーエアバッグ５２が車両前後方向視でダッシュクロスメンバ５０とズレた位置に配設された構成にしてもよい。また、上記実施形態では、ダッシュクロスメンバ５０がダッシュパネル４６のパネル本体４８の後面に固定された構成にしたが、本発明はこれに限らず、ダッシュクロスメンバがダッシュパネルのパネル本体の前面に固定された構成にしてもよい。その場合、ボデーエアバッグ装置をダッシュクロスメンバに直接固定することが容易になる。

また、上記実施形態では、車体前部１４におけるダッシュパネル４６の前方にパワーユニット１８が配設された構成にしたが、本発明はこれに限らず、例えばリヤエンジンリヤドライブの車両等では、ダッシュパネルの前方のコンパートメントにスペアタイヤ等が配設されるが、そのような車両に対しても本発明は適用することができる。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０車両衝突被害軽減システム
１２自動車（車両）
１６ボデーエアバッグ装置
３４サスペンションタワー
４０フロントピラー
４６ダッシュパネル
４８ダッシュクロスメンバ
５２ボデーエアバッグ
５６インフレータ（ガス発生装置）
５８エアバッグＥＣＵ（制御装置）
６０サテライトセンサ（検出装置）
８２ボデーエアバッグ

Claims

ダッシュパネルよりも車両前後方向の前部側がクラッシャブルゾーンとされた車両と、
前記ダッシュパネルの前面に設けられたボデーエアバッグを、ガス発生装置が発生させるガスの圧力で膨張させるボデーエアバッグ装置と、
前記車両の正面衝突の形態がフルラップ衝突かそれ以外の衝突かを検出するための検出装置と、
前記検出装置の検出結果に基づいてフルラップ衝突以外の衝突を検知した際には前記ガス発生装置を作動させる一方、フルラップ衝突を検知した際には前記ガス発生装置を作動させない制御装置と、
を備えた車両衝突被害軽減システム。
前記ダッシュパネルは、前記車両の左右のフロントピラー間に掛け渡された骨格部材であるダッシュクロスメンバを備えており、前記ボデーエアバッグは、車両前後方向視で前記ダッシュクロスメンバと重なる位置に配設されている請求項１に記載の車両衝突被害軽減システム。
前記ボデーエアバッグの車幅方向両端部は、前記車両の左右のサスペンションタワーと左右のフロントピラーとの間に介在されている請求項１又は請求項２に記載の車両衝突被害軽減システム。
前記ボデーエアバッグは、金属材料によって形成されている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両衝突被害軽減システム。