JP5839890B2 - Front end structure of the vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両の前端部構造に関し、特に、車両の前端部が歩行者に衝突した際の歩行者への衝撃を低減させる車両の前端部構造に関する。 The present invention relates to a front end structure of a vehicle, and more particularly, to a front end structure of a vehicle that reduces an impact on a pedestrian when the front end of the vehicle collides with a pedestrian.
上述のような車両の前端部構造として、例えば、特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された車両の前端部構造は、車体前部の車幅方向部材と、車幅方向部材の前部に設けられたエネルギー吸収体と、バンパの下部に設けられ、車幅方向部材よりも先端部が前方に突出する突出部材と、を備えている。また、車幅方向部材および突出部材の前端部にバンパフェースが配設され、ボンネットの先端と突出部材の先端とを結ぶラインよりも前方にエネルギー吸収部材を位置させている。
As the vehicle front end structure as described above, for example, those described in
特許文献1では車両の前端部をこのように構成することにより、車両の前端部が歩行者に衝突した際には、まず、突出部材が歩行者の膝から下に接触し、歩行者の脚を払う。脚を払われた歩行者は車両側に傾倒する。その際、エネルギー吸収体が歩行者の膝に接触し、接触の衝撃を吸収する。これにより、歩行者をボンネット上に乗せ、歩行者の二次的な被害を防止している。
In
また、特許文献2では、フロントバンパの上部(バンパリインフォースメント)を人体の脚部の膝と略対向する高さに配置し、フロントバンパの中間部および下部(バンパロアパネル)を脚部の膝より下の部位(以下、下腿部と称する)に対応する高さに配置している。 Moreover, in patent document 2, the upper part (bumper reinforcement) of a front bumper is arrange | positioned in the height which substantially opposes the knee of a human body leg part, and the intermediate part and lower part (bumper lower panel) of a front bumper are from the knee of a leg part. It arrange | positions at the height corresponding to a lower part (henceforth a lower leg part).
このように構成された車両の前端部が上記脚部に衝突すると、フロントバンパの上部が膝に当接する。その際の衝撃は、フロントバンパの上部の後方に配置されているフォーム材に吸収されつつ、バンパリインフォースメントに伝達される。なお、特許文献2の構造では、フォーム材が潰れきる前に、フロントバンパの中間部および下部が下腿部に当接するよう構成されている。これにより、衝突荷重をフロントバンパの中間部および下部に分散させつつ、下腿部が後方に変位することを規制している。 When the front end portion of the vehicle configured as described above collides with the leg portion, the upper portion of the front bumper contacts the knee. The impact at that time is transmitted to the bumper reinforcement while being absorbed by the foam material disposed behind the upper part of the front bumper. In addition, in the structure of patent document 2, before a foam material is crushed, it is comprised so that the intermediate part and lower part of a front bumper may contact | abut to a leg part. This restricts the crus from being displaced rearward while dispersing the collision load in the middle and lower parts of the front bumper.
実際の歩行者の脚はしなりを有する弾性体であるため、実際の歩行者の脚に車両の前端部が衝突した際には、足は衝突部位を中心として曲がり(しなり)、その後、復元力により逆方向に曲がる(しなる)。このとき、膝に曲げ方向の力が作用し、膝を損傷するおそれがある。 Since the actual pedestrian's leg is an elastic body with a bend, when the front end of the vehicle collides with the actual pedestrian's leg, the leg bends around the collision site, and then Bends in the opposite direction due to the restoring force. At this time, a force in the bending direction acts on the knee, which may damage the knee.
すなわち、歩行者との衝突時の衝撃を低減させる車両の前端部構造も、脚のしなりを考慮する必要がある。しかしながら、上述の特許文献1,2の構造では脚のしなりは考慮されていない。
In other words, the front end structure of the vehicle that reduces the impact at the time of a collision with a pedestrian needs to consider the bending of the leg. However, the bends of the legs are not considered in the structures of
上記課題に鑑み、本発明の目的は、車両の前端部が歩行者に衝突した際の歩行者の脚への衝撃を低減させる車両の前端部構造を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vehicle front end structure that reduces an impact on a pedestrian's leg when the vehicle front end collides with a pedestrian.
前記課題を解決するために、本発明の車両の前端部構造は、歩行者の大腿部の高さに位置し、車両のフロントバンパの内部に当該車両の幅方向に延設された上方部材と、前記歩行者の下腿部の高さに位置し、前記フロントバンパの内部に前記幅方向に延設された下方部材と、を備え、前記上方部材は、前記下方部材よりも、当該下方部材が前記下腿部と当接した際の当該下腿部の当接位置より下方の部位の前記車両の後方向への最大しなり量の1〜3倍の距離だけ後方に配置されるとともに、前記下腿部の当接位置より下方の部位のしなりが解消される間に前記大腿部に当接することにより当該大腿部に前記しなりが解消する方向に沿う方向の回転力を作用させる。
In order to solve the above problems, the front end structure of the vehicle according to the present invention is located at the height of the thigh of the pedestrian, and is an upper member that extends in the width direction of the vehicle inside the front bumper of the vehicle. And a lower member positioned at the height of the lower leg of the pedestrian and extending in the width direction inside the front bumper, and the upper member is lower than the lower member. The member is disposed rearward by a distance of 1 to 3 times the maximum amount of bending in the rearward direction of the vehicle at a position below the contact position of the lower leg when the member contacts the lower leg. When the bend of the lower part of the lower leg part is eliminated, the thigh is brought into contact with the thigh so that a rotational force in a direction along the direction in which the flexion is eliminated is applied to the thigh. Make it work.
この構成では、車両の前端部と歩行者とが衝突した際には、まず、下方部材が歩行者の下腿部に当接する。このとき、下腿部の下端部は当接位置を基点として車両後方に変位する(しなる)。同時に、大腿部は車両後方側に傾倒してゆく。その後、変位した下腿部の下端部は反動により車両前方方向に変位を始める。一方、大腿部は、下腿部の下端部が車両前方に変位している、すなわち、下腿部の下端部のしなりが解消する間に上方部材に当接する。この当接により、大腿部には当接位置を中心として、下腿部のしなりが解消する方向に沿う方向の回転力が作用する。したがって、下腿部および大腿部にはともに略同方向の力が作用する。これにより、下腿部と膝とが略同方向に移動し、下腿部のしなりが低減される。よって、膝への曲げ力が低減され、膝の損傷を効率的に抑制することができる。 In this configuration, when the front end of the vehicle collides with the pedestrian, the lower member first comes into contact with the lower leg of the pedestrian. At this time, the lower end of the crus is displaced toward the rear of the vehicle with the contact position as a base point. At the same time, the thigh tilts toward the vehicle rear side. Thereafter, the lower end of the displaced crus starts to move in the vehicle forward direction by reaction. On the other hand, the thigh is in contact with the upper member while the lower end of the lower leg is displaced forward of the vehicle, that is, the lower end of the lower leg is resolved. By this contact, a rotational force is applied to the thigh along the direction in which the bending of the lower leg is eliminated with the contact position as the center. Therefore, forces in substantially the same direction act on both the lower leg and the thigh. As a result, the lower leg and the knee move in substantially the same direction, and the bending of the lower leg is reduced. Therefore, the bending force to the knee is reduced and the knee damage can be efficiently suppressed.
まず、図面を用いて本発明の概念を説明する。図1は、本発明に係る車両の前端部構造を適用した車両Vの前端部と歩行者の脚1とが衝突した際の脚1の挙動を表す図である。なお、この図は車両Vの左側方から見た図であり、図面中左が車両Vの前方である。
First, the concept of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the behavior of a
図に示すように、歩行者の脚1は、大腿部1Uと下腿部1Lとが膝1Nにより接続されている。また、脚1は剛体ではなく、しなりを有する弾性体である。
As shown in the figure, the
一方、車両Vの前端部には上方部材Uと下方部材Lとが備えられている。図から明らかなように、上方部材Uは大腿部1U付近、すなわち、膝1Nより上方に位置し、下方部材Lは下腿部1L付近、すなわち、膝1Nより下方に位置している。また、上方部材Uは下方部材Lに比べて車両Vの後方側に位置している。なお、以下の説明では上方部材Uの下方部材Lに対する車両Vの後方向への変位量を引退量Dと称する。
On the other hand, an upper member U and a lower member L are provided at the front end of the vehicle V. As is apparent from the figure, the upper member U is located near the
車両Vの前端部が歩行者の脚1に衝突した際には、図1(b)に示すように、まず下方部材Lが下腿部1Lに当接する。上述したように、脚1はしなりを有しているため、下腿部1Lの当接位置P1より下端側の部位(以下、下端部と称する)は、下方部材Lとの当接位置P1を基点として車両Vの後方に変位する(しなる)。以下の説明では、この衝突時の変位量(しなり量)を最大しなり量xと称する。
When the front end portion of the vehicle V collides with the pedestrian's
この最大しなり量xは、ダミーを用いた実験を通じて統計的に求めることもできるが、本発明の発明者らの研究により、
x=qh4/8EI
により近似することができることが判明している。ここで、qは下腿部1Lの質量や下方部材Lの硬さ等により定まる値、hは下方部材の高さ、Eは下腿部1Lの弾性率、Iは下腿部1Lの断面2次モーメントである。なお、下腿部1Lのこれらの特徴量は多数の成人の特徴量を統計処理して得ることができる。
This maximum bending amount x can be obtained statistically through an experiment using a dummy. However, according to the study of the inventors of the present invention,
x = qh 4 / 8EI
It can be approximated by Here, q is a value determined by the mass of the
本発明の車両の前端部構造では、最大しなり量xに基づいて下方部材Lに対する上方部材Uの引退量Dをx〜3xに設定している。このように引退量Dを設定すると、脚1は図1(c)〜(d)のような挙動となることが本発明の発明者らの実験により明らかになっている。なお、実験では、下方部材Lの高さ(h)を230mm、上方部材Uの高さを730mm、膝1Nの高さを600mm、引退量Dを2.5xとしている。
In the vehicle front end structure according to the present invention, the retraction amount D of the upper member U with respect to the lower member L is set to x to 3x based on the maximum bending amount x. When the retraction amount D is set in this way, it is clear from experiments by the inventors of the present invention that the
図1(c)に示すように、下方部材Lと当接し、下端部が車両Vの後方に変位した下腿部1Lは、その反動により車両Vの前方上方へ跳ね上げられ、下腿部1Lの下端部のしなりが解消されていく。この間、大腿部1Uは車両V側に傾倒してゆく。そして、下腿部1Lの下端部のしなりが解消されていく過程、特に好ましくは、下腿部1Lの下端部のしなりが解消された時点で、大腿部1Uは上方部材Uに当接する。この当接により、その当接位置P2を中心として、大腿部1Uの膝1N側の端部には車両Vの前方上方、上体側の端部には車両Vの後方下方向きの力が作用する。すなわち、大腿部1Uには、下腿部1Lのしなりが解消する方向に沿う方向(図中時計周り)の回転力が作用する。これにより、図1(d)に示すように、脚1が跳ね上げられた際に、下腿部1Lと膝1Nとが同方向に移動することにより下腿部1Lのしなりが低減し、膝1Nへの損傷を小さくすることができる。また、下腿部1Lの下端部が車両Vの前方側に変位する前に大腿部1Uへの回転力が作用するため、下腿部1Lのしなりが解消した後にさらに車両Vの前方側にしなることを抑制でき、膝1Nの損傷を小さくすることができる。
As shown in FIG. 1 (c), the
一方、図2は、引退量Dを3x以上に設定した車両Vの前端部と脚1とが衝突した際の脚1の挙動を表す図である。車両Vの前端部が歩行者の脚1に衝突した際には、図2(b)に示すように、まず下方部材Lが下腿部1Lに当接し、下腿部1Lの下端部は、下方部材Lとの当接位置P1を基点として車両Vの後方に変位する(しなる)。
On the other hand, FIG. 2 is a diagram illustrating the behavior of the
図2(c)に示すように、下方部材Lと当接し、下端部が車両Vの後方に変位した下腿部1Lは、その反動により車両Vの前方上方へ跳ね上げられ、下腿部1Lの下端部のしなりが解消されていく。この間、大腿部1Uは車両V側に傾倒してゆく。しかしながら、上方部材Uの引退量Dが3xよりも大きく設定されているため、下腿部1Lの下端部のしなりが解消された時点では、大腿部1Uは上方部材Uに当接していない。そのため、下腿部1Lの下端部は、車両Vの前方上方への力の作用により車両Vの前方側に変位する。その後、大腿部1Uが上方部材Uに当接する。
As shown in FIG. 2 (c), the
そして、図2(d)に示すように、上方部材Uに当接した大腿部1Uには、当接位置P2を中心として図中時計回りの回転力が作用する。この回転力は、膝1Nを介して下腿部1Lの膝1N側の端部に作用する。一方、下腿部1Lの下端部にはしなりの復元力により再度車両Vの後方側への力が作用し、下腿部1Lの膝1N側の端部には跳ね上げ方向の力が作用する。すなわち、大腿部1Uには図中時計回りの力が作用し、下腿部1Lには図中反時計回りの力が作用する。これにより、膝1Nに対する曲げ力が大きくなり、膝1Nの損傷が大きくなる。
Then, as shown in FIG. 2D, a clockwise rotational force in the drawing acts on the
図5は、脚と車両の前端部とが衝突した際の傷害値(衝撃の大きさ)の時間変化を表すグラフである。脚が剛体の場合には、図中の実線で示すように、傷害値はほぼ放物曲線となっている。そのため、従来の剛体ダミーを用いた場合には、曲線の頂点(傷害値の最大値)が所定の閾値よりも小さくなるように車両の前端部の設計が行われていた。しなしながら、実際の脚はしなりを有しているため、図中の一点鎖線で示すように、実線の曲線に沿いつつ振動する形状となっている。すなわち、設計時の傷害値の最大値よりも実際の傷害値の最大値が大きくなる。そのため、剛体ダミーを用いて曲線の頂点が所定の閾値よりも少しだけ小さくなるように設計された車両の前端部に実際の脚が衝突すると、図に示すように、傷害値の最大値が所定の閾値を超えるおそれがある。 FIG. 5 is a graph showing the change over time of the injury value (impact magnitude) when the leg collides with the front end of the vehicle. When the leg is a rigid body, the injury value is almost a parabolic curve, as indicated by the solid line in the figure. Therefore, when the conventional rigid body dummy is used, the front end of the vehicle is designed so that the vertex of the curve (maximum value of injury value) is smaller than a predetermined threshold value. However, since the actual leg has a bend, as shown by the alternate long and short dash line in the figure, it has a shape that vibrates along the curve of the solid line. That is, the maximum actual injury value is larger than the maximum injury value at the time of design. Therefore, when the actual leg collides with the front end of a vehicle designed so that the vertex of the curve is slightly smaller than a predetermined threshold using a rigid dummy, the maximum injury value is predetermined as shown in the figure. There is a risk of exceeding the threshold.
これに対して、本発明の車両の前端部構造によれば、脚1が車両の前端部と衝突し、下方部材Lにより下腿部1Lが払われ、下腿部1Lのしなりの反動によって下腿部1Lが跳ね上げられる際に、上方部材Uが大腿部1Uに下腿部1Lのしなりを解消する方向に沿う方向の回転力を付与することにより、下腿部1Lの膝1N側の端部と大腿部1Uの膝1N側の端部とに略同方向の力を作用させ、膝1Nへの曲げ力を低減することができる。すなわち、本発明によれば下腿部1Lのしなりが低減されるため、図6に示すように、傷害値の振動が抑制され、しなりを有する脚の傷害値曲線(図中の一点鎖線)の形状が剛体ダミーの傷害値曲線(図中の実線)の形状に近似する。よって、しなりを有する脚に対する傷害値の最大値を下げることができる。
On the other hand, according to the structure of the front end portion of the vehicle of the present invention, the
以下に、図面を用いて本発明の車両の前端部構造を説明する。図3は本発明を適用した車両Vの前端部の側断面図、図4は車両Vの前端部の内部構造の斜視図である。 The vehicle front end structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a side sectional view of the front end portion of the vehicle V to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a perspective view of the internal structure of the front end portion of the vehicle V.
図3に示すように、車両Vはエンジン等が配置されたエンジンルームを覆うボンネットフード11、ボンネットフード11の前端部下方に配置されたフロントバンパ12を備えている。本実施形態のフロントバンパ12は、上部バンパ部材12a,中部バンパ部材12b,下部バンパ部材12cから構成されている。
As shown in FIG. 3, the vehicle V includes a
また、図4に示すように、車両Vの前端部内部には、エンジン、サスペンション、サスペンションメンバー等を支持するサイドメンバ13、ラジエター等を支持するラジエターサポート20が備えられている。ラジエターサポート20は、その車両Vの前方側の端面がフロントバンパ12の内部に臨むように配置されている。
As shown in FIG. 4, a
ラジエターサポート20は、車両Vの幅方向に延設された上部サポート部材21,下部サポート部材22,車両Vの高さ方向に延設された右サポート部材23,左サポート部材24により一体的な枠状に構成されている。なお、本実施形態では、ラジエターサポート20は樹脂により一体成形されているが、他の材質で構成しても構わない。
The
下部サポート部材22の車両Vの前方には、車両Vの前方側に突出する突出部22aが一体的に形成されている。突出部22aは、下部サポート部材22の全幅にわたって略平板状に形成されており、適宜リブ等を設けることにより強度を高めている。
A
また、右サポート部材23と左サポート部材24の車両Vの後方側の端面の高さ方向の中間部位には、サイドメンバ13の前端部が接続されている。一方、右サポート部材23と左サポート部材24の車両Vとの前方側の端面の高さ方向の中間部位にわたって、車両Vの幅方向に金属製のバンパリインフォースメント14が設けられている。バンパリインフォースメント14は、右端部および左端部でそれぞれ右サポート部材23および左サポート部材24を介してサイドメンバ13にボルト締めされている。
Further, the front end portion of the
本実施形態では、上部サポート部材21と下部サポート部材22の突出部22aとをそれぞれ本発明の上方部材Uおよび下方部材Lとして用いている。したがって、図3に示すように、上方部材Uは下方部材Lよりも車両Vの後方側に変位している。このように、ラジエターサポート20を構成する部材を上方部材Uおよび下方部材Lとして用いれば、別途EA材を設ける必要がなく、コスト、重量、生産性の面で有利である。
In the present embodiment, the
このように車両Vの前端部を構成することにより、車両Vが歩行者に衝突した際には、まず突出部22aが歩行者の下腿部に当接することにより、歩行者の脚を払う。このとき、下腿部の下端部は車両Vの後方側に変位する。その後、下腿部の下端部は反動により車両Vの前方側に変位を始める。このとき、歩行者の大腿部は車両Vの後方に向けて傾倒し、上部バンパ部材12aやボンネットフード11の前端部に当接する。上部バンパ部材12aやボンネットフード11の強度はあまり高くないため、大腿部との当接により車両Vの後方側につぶされる。そして、大腿部は上部サポート部材21に当接する。これにより、大腿部には下腿部のしなりを解消する方向に沿う方向の回転力が作用し、上述したように歩行者の膝への曲げ力が低減される。
By configuring the front end portion of the vehicle V in this way, when the vehicle V collides with a pedestrian, the projecting
なお、本実施形態では、バンパリインフォースメント14は歩行者の膝下に当接する高さに設定されている。そのため、車両Vの前端部が歩行者の脚と衝突した際に、バンパリインフォースメント14は大腿部の回転を阻害することがない。
In this embodiment, the
なお、本発明における歩行者とは統計的に得られる平均的な体型を有する成人である。 In addition, the pedestrian in this invention is an adult who has the average body shape obtained statistically.
〔別実施形態〕
(1)上述した実施形態では、ラジエターサポート20を構成する部材を上方部材Uおよび下方部材Lとして用いたが、上方部材Uと下方部材Lの一方または両方を他の部材により構成しても構わない。
[Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the members constituting the
(2)上述の実施形態では、上方部材U、下方部材Lは樹脂製としたが、金属等の剛体により形成しても構わない。 (2) In the above embodiment, the upper member U and the lower member L are made of resin, but may be formed of a rigid body such as metal.
本発明は、車両、特に、バンパの下端部が歩行者の下腿部に位置する低床意匠の車両に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a vehicle, in particular, a low floor design vehicle in which the lower end portion of the bumper is located on the lower leg portion of a pedestrian.
D:引退量
L:下方部材
U:上方部材
V:車両
12:フロントバンパ
12a:上部バンパ部材
12b:中部バンパ部材
12c:下部バンパ部材
21:上部サポート部材
22:下部サポート部材
22a:突出部
D: Retraction amount L: Lower member U: Upper member V: Vehicle 12:
Claims (1)
前記歩行者の下腿部の高さに位置し、前記フロントバンパの内部に前記幅方向に延設された下方部材と、を備え、
前記上方部材は、前記下方部材よりも、当該下方部材が前記下腿部と当接した際の当該下腿部の当接位置より下方の部位の前記車両の後方向への最大しなり量の1〜3倍の距離だけ後方に配置されるとともに、前記下腿部の当接位置より下方の部位のしなりが解消される間に前記大腿部に当接することにより当該大腿部に前記しなりが解消する方向に沿う方向の回転力を作用させることを特徴とする車両の前端部構造。 An upper member located at the height of the thigh of the pedestrian and extending in the width direction of the vehicle inside the front bumper of the vehicle;
A lower member located at the height of the lower leg of the pedestrian and extending in the width direction inside the front bumper,
The upper member is larger than the lower member in the rearward direction of the vehicle at a position below the contact position of the lower leg when the lower member comes into contact with the lower leg . It is arranged rearward by a distance of 1 to 3 times, and the thigh is brought into contact with the thigh while the bending of the portion below the abutment position of the lower thigh is eliminated. A front end structure of a vehicle, wherein a rotational force in a direction along a direction in which bending is eliminated is applied.
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