JP5821334B2

JP5821334B2 - フロントアンダーランプロテクタ

Info

Publication number: JP5821334B2
Application number: JP2011145862A
Authority: JP
Inventors: 和彦山口
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013010475A; WO2013002010A1

Description

本発明は、フロントアンダーランプロテクタに関し、特に衝突エネルギ吸収型のフロントアンダーランプロテクタに関する。

一般的に、トラック等の大型車両は、乗用車等の小型車両と衝突した際に、この小型車両が自車両の下側に潜り込むことを防止するフロントアンダーランプロテクタを備えている。

従来、この種のフロントアンダーランプロテクタとして、車幅方向に延びるプロテクタビームを車体フレームの前方下部にブラケットを介して固定したリジッドタイプのフロントアンダーランプロテクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車幅方向に延びるプロテクタビームを車体フレームの前方下部に固定されたブラケットに衝撃吸収部材を介して取り付けた衝突エネルギ吸収型のフロントアンダーランプロテクタも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１３２１６０号公報特開２０００−２８０８４１号公報

ところで、上述のリジッドタイプのフロントアンダーランプロテクタでは、強固なプロテクタビームにより、衝突時における乗用車の潜り込みは防げるものの、衝突エネルギを十分に吸収できない可能性がある。

また、この様なリジッドタイプのフロントアンダーランプロテクタを上述の衝突エネルギ吸収型に変更する場合は大掛かりな設計変更が必要となり、開発コストや設備投資の増加を招く可能性もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成で、他車両と衝突した際の衝突エネルギを効果的に吸収することができるとともに、既存のリジッドタイプからの変更も容易なフロントアンダーランプロテクタを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のフロントアンダーランプロテクタは、車両のシャシフレーム前方下部に車幅方向に延設され、車幅方向に所定の長さで延在する中央部と、該中央部の車幅方向両端から車両後方に所定の角度で傾斜する一対の傾斜部と、から構成されるビーム部材と、前記ビーム部材の前面に車幅方向に沿って設けられ、車両前後方向の幅長さが左右両端に向かうに従い長くなるように形成された衝撃吸収部材とを備え、前記衝撃吸収部材の後面は、前記中央部の前面形状及び前記一対の傾斜部の前面形状に合わせて屈曲して形成されたことを特徴とする。

また、前記衝撃吸収部材は、ハニカム形状で形成されてもよい。

また、前方端が前記ビーム部材の左後面に固定されると共に、後方端が前記車両の左前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記ビーム部材の左側部が車両後方に変形した際に該後方端を該左前輪の少なくとも一部に当接させて塑性変形する左側衝撃吸収部材と、前方端が前記ビーム部材の右後面に固定されると共に、後方端が前記車両の右前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記ビーム部材の右側部が車両後方に変形した際に該後方端を該右前輪の少なくとも一部に当接させて塑性変形する右側衝撃吸収部材とをさらに備えてもよい。

また、前記左側衝撃吸収部材の後端部に固定されると共に、前記左前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記左前輪の外周面の形状に合わせて湾曲して形成された受面部を有する左側ストッパと、前記右側衝撃吸収部材の後端部に固定されると共に、前記右前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記右前輪の外周面の形状に合わせて湾曲して形成された受面部を有する右側ストッパとをさらに備えてもよい。

本発明のフロントアンダーランプロテクタによれば、簡素な構成で、他車両と衝突した際の衝突エネルギを効果的に吸収することができるとともに、リジッドタイプからの変更も容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係るフロントアンダーランプロテクタを示す模式的な斜視図である。本発明の一実施形態に係るフロントアンダーランプロテクタと、このフロントアンダーランプロテクタが適用されたトラックの一部を示す模式的な側面図である。トラックと乗用車がフルラップ衝突した状態を示す模式的な平面図である。トラックと乗用車がオフセット衝突した状態を示す模式的な平面図である。トラックと乗用車が高速度でオフセット衝突して状態を示す模式的な平面図である。

以下、図１〜５に基づいて、本発明の一実施形態に係るフロントアンダーランプロテクタについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施形態のフロントアンダーランプロテクタ１は、大型車両であるトラックのシャシフレーム１１前方下部に設けられるもので、車幅方向に延設されたプロテクタビーム２と、プロテクタビーム２の前側面に車幅方向に沿って設けられたエネルギ吸収部材３と、プロテクタビーム２の左後側面に設けられた左側補助エネルギ吸収機構５と、プロテクタビーム２の右後側面に設けられた右側補助エネルギ吸収機構６とを備えている。なお、本実施形態において、プロテクタビーム２は本発明のビーム部材に相当し、エネルギ吸収部材３は本発明の衝撃吸収部材に相当する。

シャシフレーム１１は、車両の前後方向に延びる左右一対のサイドレール１２と、このサイドレール１２間を車幅方向に架け渡されたクロスメンバ１３とを備えている。サイドレール１２の前方側部には、プロテクタビーム２を保持する左右一対のブラケット４の上端部が溶着もしくはボルト締結により固定されている。また、ブラケット４の前方下部には、プロテクタビーム２を保持するビーム固定部４ａが形成されている。

プロテクタビーム２は、車幅方向に所定の長さで延在する中央部２ａと、中央部２ａの左端から車両左後方に所定の角度で傾斜する左側傾斜部２ｂと、中央部２ａの右端から車両右後方に所定の角度で傾斜する右側傾斜部２ｃとを備え構成されている。このプロテクタビーム２は、中央部２ａの後側面をブラケット４のビーム固定部４ａに溶着もしくはボルト締結により取り付け固定されている。

エネルギ吸収部材３は、箱状のボディ内部に車幅方向に延在する複数の板部材が格子状に組みこまれたハニカム構造体を備え構成されている。また、エネルギ吸収部材３は、その後側面の形状をプロテクタビーム２の中央部２ａの前側面、左側傾斜部２ｂの前側面及び、右側傾斜部２ｃの前側面に合わせて屈曲して形成されており、これら中央部２ａ、左側傾斜部２ｂ及び、右側傾斜部２cに図示しないボルトで固定されている。すなわち、エネルギ吸収部材３は、車両前後方向の幅長さが左右両端に向かうに従い長くなる（体積が大きくなる）ように形成されている。このエネルギ吸収部材３は、他車両との衝突により、衝撃力が図示しないフロントバンパを介して伝達されると、ハニカム構造体が車両後方に潰れて塑性変形することで衝突エネルギを効果的に吸収するように構成されている。

左側補助エネルギ吸収機構５は、車両の前後方向に延在する左側エネルギ吸収部材５ａと、左前輪２０の車両前方に所定の間隔を隔てて配置された左側ストッパ５ｂとを備え構成されている（図２参照）。

左側エネルギ吸収部材５ａは、エネルギ吸収部材３と同様にハニカム形状に形成されており、その前端部をプロテクタビーム２の左側傾斜部２ｂ後側面に図示しないボルトで固定されている。

左側ストッパ５ｂは、受面部を構成する後側面を左前輪２０の外周面の形状に合わせて湾曲して形成されるとともに、前側面を左側エネルギ吸収部材５ａの後端部に図示しないボルトで固定されている。この左側ストッパ５ｂは、受面部が左前輪２０の外周面と所定の間隔を隔てて対向するように配置される（図２参照）。

すなわち、左側補助エネルギ吸収機構５は、他車両とのオフセット衝突によりエネルギ吸収部材３が潰れ切り、プロテクタビーム２の左側傾斜部２ｂが車両後方へと折れ曲がると、左側ストッパ５ｂを左前輪２０に当接させるとともに、左側エネルギ吸収部材５ａのハニカム構造体を塑性変形させることで、エネルギ吸収部材３では吸収しきれなかった衝突エネルギを補助的に吸収するように構成されている。

右側補助エネルギ吸収機構６は、車両の前後方向に延在する右側エネルギ吸収部材６ａと、右前輪２１の車両前方側に所定の間隔を隔てて配置され右側ストッパ６ｂとを備え構成されている（図２参照）。

右側エネルギ吸収部材６ａは、エネルギ吸収部材３と同様にハニカム形状に形成されており、その前端部をプロテクタビーム２の右側傾斜部２ｃ後側面に図示しないボルトで固定されている。

右側ストッパ６ｂは、受面部を構成する後側面を右前輪２１の外周面の形状に合わせて湾曲して形成されるとともに、前側面を右側エネルギ吸収部材６ａの後端部に図示しないボルトで固定されている。この右側ストッパ６ｂは、受面部が右前輪２１の外周面と所定の間隔を隔てて対向するように配置される（図２参照）。

すなわち、右側補助エネルギ吸収機構６は、他車両とのオフセット衝突によりエネルギ吸収部材３が潰れ切り、プロテクタビーム２の右側傾斜部２ｃが車両後方へと折れ曲がると、右側ストッパ６ｂを右前輪２１に当接させるとともに、右側エネルギ吸収部材６ａのハニカム構造体を塑性変形させることで、エネルギ吸収部材３では吸収しきれなかった衝突エネルギを補助的に吸収するように構成されている。

次に、本実施形態に係るフロントアンダーランプロテクタ１による作用を説明する。

図３，４に示すように、トラック１０が乗用車８０と衝突すると、衝突による衝撃力はフロントバンパを介してエネルギ吸収部材３の前側面に伝達される。この様に衝撃力が伝達されると、強固なプロテクタビーム２に固定されたエネルギ吸収部材３のハニカム構造体が車両後方に押し潰されて塑性変形することで、衝突エネルギは効果的に吸収される。

したがって、プロテクタビーム２の前側面にエネルギ吸収部材３を設けた簡素な構成により、衝突の際の衝突エネルギを効果的に吸収することができるとともに、相手車両の自車両への潜り込みを防止することができる。

また、既存のリジッドタイプを本実施形態のフロントアンダーランプロテクタ１に変更する場合は、軽量なハニカム構造のエネルギ吸収部材３をプロテクタビーム２の前側面にボルト締結や溶着等により固定するのみで可能である。

したがって、開発コストの増大や車両重量の増加を招くことなく、既存のリジッドタイプを衝突エネルギ吸収型のフロントアンダーランプロテクタに容易に変更することができる。

また、エネルギ吸収部材３の車両前後方向の幅長さは、左右両端に向かうに従い長くなるように形成されている。すなわち、後方側を強固なブラケット４で支持されていない両端部ほどエネルギ吸収部材３の体積は大きく確保されている。

したがって、例えば図４に示すオフセット衝突の場合に、エネルギ吸収部材３のハニカム構造体の潰れ込み量を大きく確保することが可能となり、オフセット衝突時の衝突エネルギを効果的に吸収することができる。

また、図５に示すように、衝突エネルギがエネルギ吸収部材３を潰し切るほど大きい高速度のオフセット衝突においては、プロテクタビーム２の右側傾斜部２ｃは車両後方に折り曲げられるとともに、右側エネルギ吸収部材６ａのハニカム構造体は右側ストッパ６ｂが右前輪２１に当接することで塑性変形される。すなわち、エネルギ吸収部材３で吸収しきれなかった衝突エネルギは、プロテクタビーム２の右後方に補助的に設けられた右側補助エネルギ吸収機構６（左側でのオフセット衝突の場合は、左側補助エネルギ吸収機構５）によって効果的に吸収される。

したがって、エネルギ吸収部材３が潰れ切った場合においても、左側エネルギ吸収部材５ａや右側エネルギ吸収部材６ａがさらに衝突エネルギを吸収することで、オフセット衝突時における相手車両の自車両への潜り込みを確実に防止することができる。

ここで、図３に示すトラック１０と乗用車８０がフルラップ衝突した場合及び、図４に示すトラック１０と乗用車８０が５０％ラップ衝突した場合に、衝突エネルギが効果的に吸収される理由について説明する。本説明において、乗用車８０は、車幅：１．４８ｍ，重量：１０００ｋｇ、プロテクタビーム２は、左右幅：２．５ｍ，上下高さ：１２０ｍｍ、エネルギ吸収部材３は、構造：ハニカム，圧縮強度：２０ｋｇｆ／ｃｍ２≒１９６０ｋＮ／ｍ２（例えば、ＡＬ３／１６−５０５２−００１），上下高さ：１２０ｍｍ，左右幅：２．５ｍ，前後幅：０．１ｍとする。

図３に示すようなフルラップ衝突時における乗用車８０とエネルギ吸収部材３との接触面積は以下の数式１で算出される。

また、エネルギ吸収部材３が圧縮する際に発生する圧縮荷重は以下の数式２で算出される。

さらに、エネルギ吸収部材３が潰れ切るまでに吸収されるエネルギは以下の数式３で算出される。

一方、乗用車の速度変化による運動エネルギの変化は以下の数式４で算出される。

なお、トラック１０の重量は乗用車８０の重量に比べて非常に大きいため、トラック１０の速度は衝突前後で大きく変化しない。そのため、衝突前後におけるトラック１０の運度エネルギの変化は無視できるものとする。また、乗用車８０の衝突後における速度変化がエネルギ吸収部材３のみによってなされたものとすると、エネルギ保存の法則から、乗用車８０の運動エネルギとエネルギ吸収部材３により吸収されるエネルギとは等しくなる。

したがって、数式３及び数式４から、乗用車８０の速度変化は以下の数式５で算出される。

すなわち、フルラップ衝突の場合、エネルギ吸収部材３が潰れ切るまでに乗用車８０の速度を約３０ｋｍ／ｈほど衝撃緩和することが可能となる（例えば、１００ｋｍ／ｈの衝突時は、７０ｋｍ／ｈの衝突相当まで衝撃緩和される）。

次に、５０％ラップ衝突の場合について説明する。図４に示すような５０％ラップ衝突時における乗用車８０とエネルギ吸収部材３との接触面積は以下の数式６で算出される。

また、エネルギ吸収部材３が圧縮する際に発生する圧縮荷重は以下の数式７で算出される。

さらに、エネルギ吸収部材３が潰れ切るまでに吸収されるエネルギは以下の数式８で算出される。

一方、乗用車の速度変化による運動エネルギの変化は上述の数式４で算出される。また、乗用車８０の衝突後における速度変化がエネルギ吸収部材３のみによってなされたものとすると、エネルギ保存の法則から、乗用車８０の運動エネルギとエネルギ吸収部材３により吸収されるエネルギとは等しくなる。

したがって、数式８及び数式４から、乗用車８０の速度変化は以下の数式９で算出される。

すなわち、５０％ラップ衝突の場合、エネルギ吸収部材３が潰れきるまでに乗用車８０の速度を約２１ｋｍ／ｈほど衝撃緩和することが可能となる（例えば、１００ｋｍ／ｈの衝突時は、７９ｋｍ／ｈの衝突相当まで衝撃緩和される）。

以上説明したように、本実施形態のフロントアンダーランプロテクタ１によれば、フルラップ衝突の場合は約３０ｋｍ／ｈほど衝撃緩和され、５０％ラップ衝突の場合は約２１ｋｍ／ｈほど衝撃緩和されることからも、衝突エネルギを効果的に吸収することができる本発明の効果が分かる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、左側エネルギ吸収部材５ａ及び右側エネルギ吸収部材６ａの圧縮強度を、エネルギ吸収部材３の圧縮強度よりも高く設定して、左側エネルギ吸収部材５ａ及び右側エネルギ吸収部材６ａを高速域の衝突に対応させ、エネルギ吸収部材３を低速域の衝突に対応させるように構成してもよい。

また、プロテクタビーム２は、両端部を車両後方に傾斜させる左側傾斜部２ｂと右側傾斜部２ｃとを備えている必要はなく、単に直線状のものであってもよい。

また、エネルギ吸収部材３、左側エネルギ吸収部材５ａ及び、右側エネルギ吸収部材６ａはハニカム形状に限定されず、衝突エネルギを吸収し得るものであれば、例えばＦＲＰ等の塑性変形部材を適用することも可能である。

１フロントアンダーランプロテクタ
２プロテクタビーム（ビーム部材）
２ａ中央部
２ｂ左側傾斜部（傾斜部）
２ｃ右側傾斜部（傾斜部）
３エネルギ吸収部材（衝撃吸収部材）
５ａ左側エネルギ吸収部材（左側衝撃吸収部材）
６ａ右側エネルギ吸収部材（右側衝撃吸収部材）
１０車両
１１シャシフレーム

Claims

車両のシャシフレーム前方下部に車幅方向に延設され、車幅方向に所定の長さで延在する中央部と、該中央部の車幅方向両端から車両後方に所定の角度で傾斜する一対の傾斜部と、から構成されるビーム部材と、
前記ビーム部材の前面に車幅方向に沿って設けられ、車両前後方向の幅長さが左右両端に向かうに従い長くなるように形成された衝撃吸収部材とを備え、
前記衝撃吸収部材の後面は、前記中央部の前面形状及び前記一対の傾斜部の前面形状に合わせて屈曲して形成されることを特徴とするフロントアンダーランプロテクタ。
前記衝撃吸収部材は、ハニカム形状で形成される請求項１に記載のフロントアンダーランプロテクタ。
前方端が前記ビーム部材の左後面に固定されると共に、後方端が前記車両の左前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記ビーム部材の左側部が車両後方に変形した際に該後方端を該左前輪の少なくとも一部に当接させて塑性変形する左側衝撃吸収部材と、
前方端が前記ビーム部材の右後面に固定されると共に、後方端が前記車両の右前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記ビーム部材の右側部が車両後方に変形した際に該後方端を該右前輪の少なくとも一部に当接させて塑性変形する右側衝撃吸収部材とをさらに備える請求項１又は２に記載のフロントアンダーランプロテクタ。
前記左側衝撃吸収部材の後端部に固定されると共に、前記左前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記左前輪の外周面の形状に合わせて湾曲して形成された受面部を有する左側ストッパと、
前記右側衝撃吸収部材の後端部に固定されると共に、前記右前輪から所定の間隔を隔てて配置され、前記右前輪の外周面の形状に合わせて湾曲して形成された受面部を有する右側ストッパとをさらに備える請求項３に記載のフロントアンダーランプロテクタ。