JPH04505738A - 自動車用衝撃吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用衝撃吸収装置 当発明は、バンパーと自動車前後方向のメンバの間に交差する一対の圧縮筋と、 最低一つの強度調節装置を装着した自動車用衝撃吸収装置に関するものである事 故の際には通常、その衝突エネルギーは自動車の衝撃吸収部における歪み運動に よって解消される。低い衝突速度で既に生じる車体の著しい破損は別として、自 動車前後方向のメンバ内における一種のしわ形成に基づき、エネルギー吸収はエ ネルギー頂点と運転者及び同乗者の高い減速度とに関連し、このエネルギー頂点 と高い減速度によって、運転者及び同乗者が怪我をしたり、衝突速度が約時速４ ０ｋｍ以上の場合には死亡してしまうこともあり得る。

自動車を保護するシステムでは、その一部は既に実際に自動車に装備されている ほか１部分的には公開文書２７　０９　４２８．同２８　３２　１６１．同２２ 　３９　８７２、同３６　４２　９７９で知られている。これらのシステムでは 、筒状のショック吸収装置、あるいはスプリング装置によって自動車の衝突エネ ルギーを摩擦エネルギーに転換する機能をもってし＼る、特許明細書２　７５５ 　８８８においては、弾性のあるプラスチックを素材とした衝撃吸収装置が記述 されている。

しかしながら、そのような保護システムは単に、自動車の衝突速度が約時速８ｋ ｍまでの衝突エネルギーを吸収することができるだけである。この衝突速度では 、このようなシステムを装備していない自動車の運転者及び同乗者が怪我をする ということは希に発生するだけなので、これらのシステムは自動車の運転者及び 同乗者の安全を高めることには殆ど寄与せず、単に軽い事故における車体破損の 度合いを低めるだけである。

衝突エネルギーは衝突速度の二乗で増加していくため、そのようなシステムでは 前述の衝突速度より高速な衝突速度の場合では、単に、わずかな衝突エネルギー を吸収するだけで、また、構造上用意した歪み運動の距離はエネルギー解消に全 く不十分に利用されるだけである。

当発明では、高速の衝突速度に至るまで、全ての事故関与者および自動車の事故 被害を大幅に押える機能をもつ衝撃吸収装置を造り出すことを課題としているこ のような衝撃吸収装置は自動車、トラック、バス、およびその他の鉄道車両、非 鉄道車両、あるいは、乗り物でない設備にも装備することに適している。

二の課題の解決に、導入部で言及した仕様の衝撃吸収装置が提案される。この装 置は本発明に従い、請求項１における装置の特徴を明記する部分で言及されてい る特徴を備えている。それによれば、この装置には丸棒状の圧縮筋一本とじ型圧 縮筋一本が中央部で、回転できるように一本のシャフトで結合され、これらの圧 縮筋の先端には、はぞによって回転できるように。

摩擦機能部品が固定されている。また、バンパー側にある一つのガイド部と車体 側にある一つのガイド部に滑り面が装着されていて、それらの摩擦機能部品はガ イド部の長い辺の両端方向に必然的に移動する。制御ケーブルを丸棒状の圧縮筋 に数回巻き付け、制御ケーブルの両先端をそれぞれ、Ｕ型圧縮筋と強度調節装置 に固定している。

更に、一つの強度調節装置が一対の圧縮筋に装着してあり、正面を外れた前面衝 突、あるいは、斜めからの前面衝突の際、衝撃を免れた一対の圧縮筋も衝突エネ ルギーの解消に寄与する。これによって、正面を外れた激しい衝突の際、自動車 の歪みは小さく、そのため、車室の破損の度合いとそれによって運転者及び同乗 者が挟まれてしまう危険も小さい。

前面衝突事故の約７５％は正面を外れた前面衝突で、この場合、車室の破損とそ れに伴い運転者及び同乗者が負傷する危険は特に、より激しく歪んだ車体サイド の方が完全な正面衝突の場合よりも大きい、当発明によって、この危険は大幅に 小さくなる。

Ｕ型圧縮筋は回転軸を中心点とした対称側面がオーブンになっている。この構造 上の措置は、衝突によって丸棒状の圧縮筋とＵ型圧縮筋が回転軸を中心に互いに 逆方向に回転する際、Ｕ型圧縮筋は運動の最終ポジションで、丸棒状の圧縮筋を 制御ケーブルの巻き付は部分といっしょに包み込み、コンパクトな構造となる戻 り運動用スプリングと最低一つの強度調節装置のスプリングによって、衝突運動 の終りとバンパーの歪み運動の終了後、低いエネルギーで戻り運動が行われる。

この戻り運動は摩擦機能部品が衝突前に接していたストッパーに再び接し、新た に衝突エネルギーを吸収することができる状態になるまで持続する。

このようにして、運転者と同乗者、そして自動車は、例えば玉突き事故のケース で最初の衝突に続く次の衝突の際、もう一度保護される。

当発明で更に、衝突エネルギーの吸収の際、圧縮筋とガイド部分に挟まれた角度 が小さくなり、摩擦機能部品の運動方向における摩擦機能部品と滑り面との摩擦 係数が大きくなるよう工夫されている。しかしながら、その際、摩擦係数は摩擦 機能部品のあらゆるポジションにおいて、圧縮筋とガイド部分に挟まれる角度の タンジェントの逆数より小さく、それによって、摩擦機能部品が運動の最終ポジ ションに到達する前にブロックされるのを防ぐことができる。当発明のこの工夫 によって、制御ケーブル内に生じるエネルギーを制御し、摩擦機能部品と滑り面 との間で生じる摩擦によって、衝突エネルギーの大部分を解消することが可能と なる。

当発明の特徴の一つは、車体側のガイド部分とバンパー側のガイド部分が曲り抵 抗のある長方形及び特定の凹凸断面をもった成型部品からできていることで、こ れによって、正面を外れた。あるいは、斜めからの前面衝突の際にも、歪みエネ ルギーが車体全幅に伝達される。車体の前後方向における装置の取り付は幅を短 くするために、車体側とバンパー側のガイド部分が、互いにがっちり食い込むよ うに施しである。

当発明を更に工夫することで、コンパクトな構造が得られる。即ち、強度調節装 置に固定した方の制御ケーブル先端の直径を、この先端より大きな負担のかかる 他方の先端の直径よりも小さくする。

当発明では更に、ガイド部分、圧縮筋、はぞが応力外皮構造を形成し、優先的に グラスファイバーで強化されたプラスチック、カーボンファイバーで強化された プラスチック、あるいは、その他の高い張力性を備えるとともに軽い素材を使用 することもできる。

当発明の構造によれば、強度調節装置は一つのショックアブソーバ−で、そのピ ストンには最低一つの減圧弁が取り付けられている。そのため、制御ケーブルに 作用する抵抗力は、ピストンの速度、質量、往復行程によって決定される。

この措置によフて、制御ケーブルに作用する抵抗力と同時に、（もし必要であれ ば）歪みエネルギーを極度に低く押さえることができ、低速度での衝突、あるい は、歩行者、自転車、また、その他の自動車よりも弱い交通関与者との衝突の際 、その衝突を柔らかなものとすることを保証する。

当発明では更に、制御ケーブルに作用する抵抗力を電子制御することも可能であ る。この場合、その都度の減速度を一つの加速センサーで把握し、油圧式、空気 圧式、電子制御、あるいは、これらの制御方式の組み合わせによって、その時点 での自動車の速度を考慮した理想的な歪みエネルギーを設定することができる当 発明の特徴の一つとして、自動車の前後方向にあるバンパ一部分は、両サイドに 一つの溝があり、自動車ボディーの両サイドにそれぞれ一つずつ装着されている アタッチメントがこの溝に食い込むようになっている。これによって、バンパー を車体の前後方行にガイドすることができ、バンパーが自動車の進行方向に対し ての横軸を中心にして回転することを妨げる。

当発明におけるもう一つの特徴として、自動車前後方向のメンバにそれぞれ一つ ずつ、角度の大きく安定したエネルギー・行程特性曲線を示す同メンバの交換可 能なアタッチメントを装着している。この場合、自動車前後方向のメンバに装着 されるアタッチメントの歪み運動が完了した後に初めて、同アタッチメントと結 合する自動車前後方向のメンバ部分の歪み運動が始まることを利点としている。

このようにして、例えば市内交通に通常見られる衝突速度での事故では、車体の 破損を通常より小さく押えることができる。

当発明では更に、バンパー側のガイド部分に最低一つの引張り装置が固定されて いて、この装置は衝突の際、バンパーの運動を一本の運動伝達ワイヤーに伝達し 、さらにこのワイヤーは一つの転換機能部によって安全ベルトの引き締め装置に 作用し、安全ベルトの弛みを少なくする。この運動伝達ワイヤーの転換機能部は 自動車前後方向のメンバの後方部分に固定されていて、衝突運動の間、全く、あ るいは、はとんど自動車前後方向に動かない、引張り装置が車室方向にさらに動 くことで、運転者からハンドルを相対的な衝突速度に比例してハンドル軸の方向 に遠ざけるよう作用する、これによって、安全ベルトは衝突発生の数ミリセカン ド後には既に締まり、運転者並びに同乗者を自分でコントロールすることのでき ない前方飛び出しから守る。しかし、ハンドルは強度な衝突の際のみに運転者か ら遠ざけられるので、自動車は必要なだけ運転可能の状態が維持される。

当発明では、次のような機能も加えることができる、即ち、引張り装置の大きな 伝達行程によって車体前後方向に一本の開き綱が張られ、この開き繭は転換部分 を迂回して一本の圧縮ガス容器の弁に通じており、大きな事故の際にこの弁が開 く、この際、窒素や炭酸ガスのような不燃性ガスがエンジンルームに充満し、発 生し得る車体炎上を防ぐ。

当発明をベースに、運転移動可能な、あるいは、設置されている高速道路上の障 害物に追突する自動車から守るために、あるいは、固定されている線路層の障害 物に追突する機関車と車両から守るために、それらの障害物へ装着することが可 能である。

当発明の決定的な利点は、事故の際、衝突速度が増すのに連れて衝撃吸収装置の エネルギー吸収も増すことにある。

このため、衝撃吸収装置の仕様と衝突速度によっては５０％以上、衝撃吸収装置 によって吸収される衝突エネルギーの量は、あらゆる衝突速度で最大限に達せら れる。このことは同時に、全ての事故関与者に及ぼす最高の減速度を大きく低下 し、重傷や死傷に至るリスクを小さくする。

当発明のもう一つの利点は、歩行者や自転車運転者のような弱い交通関与者に作 用するエネルギーと加速の低減によって、従来の自動車による事故に比べ、これ らの交通関与者における負傷の度合いが低下し、死傷を免れる可能性が高まる。

正面を外れた前面衝突では、衝突エネルギーは車体の全幅にわたり吸収されるた め、運転者並びに同乗者においては、衝撃吸収部分の一方だけが激しく潰れるこ とで体を挟まれてしまう危険が小さくなる。

歪みエネルギーがかなり安定した状態で、衝突エネルギーが摩擦エネルギーに転 換するため、事故に関与した全ての自動車の破損度合いが低められる。事故発生 数の増加や交通事故による死亡、負傷件数が依然として高い今日、当発明の装置 は、この装置が十分普及した場合、事故犠牲者の数を大幅に低くすることに寄与 する。

当発明の二つのタイプ例が図面を基にし、次に記述される。

図１（Ｆｉｇ、１）は、発明にしたがい二対の圧Ｉ１１筋（６，７）を装着した 衝撃吸収装置を上から見たもの。

図２（Ｆｉｇ、２）は、Ｆｉｇ、　ｌにおけるＣ−Ｃ部分の断面。

図３　ａ　（Ｆｉｇ、３　ａ）は、衝突エネルギーを吸収した直後の最終状態を 図解する平面図２ 図３　ｂ　（Ｆｉｇ、３　ｂ）は、衝突前および軽い事故から中程度までの事故 発生数秒後に事故前の状態に戻された状態を図解する平面図。

図４　（Ｆｉｇ、　４　）は、衝撃吸収装置を装着したものと、そうでないもの の車室の典型的な減速過程を示したもの。

Ｆｉｇ、　１とＦｉｇ、２に基づけば、車体側のガイド部分（４）とバンパー側 のガイド部分（５）は自動車の前後方向を横切る方向に車体の幅にわたって伸び る。この際、車体側のガイド部分（４）は自動車前後方向のメンバ（１）に、バ ンパー側のガイド部分（５）はバンパー（２）に固定されている。

その間に、丸棒状の圧縮筋（６）とＵ型圧縮筋（７）が対になって交差する状態 で装着されている。これらは回転軸を中心に、逆方向に回転できるように装着さ れていて、シャフト（１６）によって結合している、圧縮筋（６，７）の先端は 、回転できるようにほぞ（１５）に固定されている。

はぞ（１５）には摩擦機能部品（８）が固定されていて、ガイド部分（４，５） の内側の滑り面（１４）で摩擦をおこし、長い辺の方向に必然的に移動する。

丸棒状の圧縮筋（６）を制御ケーブル（１０）が数回巻き付け（１１）られてい て、そのケーブルの先端はＵ型圧縮筋（７）と強度調整装置（１２）に接続して いる。丸棒状の圧縮筋（６）とＵ型圧縮筋（７）は戻り運動用スプリング（１７ ）によって、互いに連結しており、衝撃吸収装置（３）を衝突前の状態ではスト ッパー（１８）の位置に止める。

特に、Ｆｉｇ、　２から、バンパー側のガイド部分（５）と車体側のガイド部分 （４）は曲り抵抗のある長方形およびＵ型の凹凸断面をもった成型部品であり、 衝撃吸収装置（３）が押し潰される際がっちり食い込み合うことが分かる。

また、Ｕ型圧縮筋（７）が回転軸（９）を中心に対称面がオーブンになるよう設 置されており、Ｕ型圧縮筋（７）が最終ポジションで、丸棒状の圧縮筋（６）を 制御ケーブル（１０）の巻き付け（１１）も含め包み込むことも見て取れる。

強度調整装置（１２）には一つの減圧弁（２１）と一つの強度調整装置用スプリ ング（１９）を装備した一つのピストン（１３）がある、バンパー（２）の両サ イドにはそれぞれ、自動車の前後方向に一つの溝（２２）が施されていて、ボデ ィー（２３）に固定されたアタッチメント（２４）がこの溝（２２）に食い込む 、この溝（２２）とアタッチメント（２４）はバンパー（２）を自動車の前後方 向に導く機能を果たす。

車体側のガイド部分（４）と自動車前後方向のメンバ（１）の間には、交換可能 な自動車前後方向のメンバ用アタッチメント（２０）が固定されている。

バンパー側のガイド部分（５）には一つの引張り装置（２５）が固定されていて 、これは運動伝達ワイヤー（２６）、ハンドル用の運動伝達ワイヤー（３０）、 開き綱（２８）に作用する。自動車前後方向のメンバ（１）の後方部に固定され た一つの転換装置（２７）によって、運動伝達ワイヤー（２６）とハンドル用運 動伝達ワイヤー（３０）が安全ベルト引き締め装置およびハンドルに作用する。

開き綱（２８）は転換装置（２７）を通して、一つの圧力ガス容器（２９）の弁 に通じている。

Ｆｉｇ、　１では更に、バンパー（２）に作用する歪みエネルギーＦｌ）、Ｕ型 圧縮筋（７）に作用する制御ケーブルの張力Ｆ２．摩擦機能部品（８）に作用す る摩擦力ＰＲ，及び、強度調整装置（１２）の制御ケーブル（１０）に作用する 抵抗力Ｆ−が示されている。

Ｆｉｇ、３ａでは、最終状態と衝突エネルギーの吸収直後におけるバンパー（２ ）とバンパー側のガイド部分（５）を示している。バンパー側のガイド部分（５ ）と車体側のガイド部分（４）は互いに組み込んでいる、戻り運動用スプリング （１７）は完全に張った状態である。

Ｆｉｇ、３ｂでは、衝突前の状態におけるバンパー（２）とバンパー側のガイド 部分（５）を示しており、はとんどＦｊｇ、　１に相応している。この状態で衝 突エネルギーの吸収が可能である。この状態は、軽い事故から中程度までの事故 が発生して数秒後に、事故前の状態に戻されたものに相応する。

Ｆｉｇ、　４では、発明装置を装備した自動車の減速過程を従来の上級中型車の ものと比較したもので、衝突速度は時速５０　ｋｍ、発明装置によって最大減速 値の低下が得られることを明白に示している。

この記述に関し図面４枚 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．バンパーと自動車前後方向のメンバとの間で対になって交差する圧縮筋と、 最低一つの強度調整装置を装着した衝撃吸収装置であって、一本の丸棒状の圧縮 筋（６）と一木のＵ型圧縮筋（７）は互いに逆方向に回転できるように、その中 央が一本のシャフト（１６）で結合され、圧縮筋の先端には、摩擦機能部品（８ ）がほぞ（１５）によって回転できるように固定され、滑り面（１４）で摩擦を 起こし、その滑り面（１４）は一つのバンパー側のガイド部分（５）と一つの車 体側のガイド部分（４）に取り付けられ、この摩擦機能部品（８）は自動車の前 後方向に必然的に移動し、一本の制御ケーブル（１０）が丸棒状の圧縮筋（６） を数回巻き付け（１１）ていて、制御ケーブル（１０）の先端はＵ型圧縮筋（７ ）と強度調整装置（１２）に結合しており、一対の圧縮筋（６，７）にはそれぞ れ一つずつ、強度調整装置（１２）が配置され、Ｕ型圧縮筋（７）は回転軸（９ ）を中心とした対称面がオープンになっており、衝突によって丸棒状の圧縮筋（ ６）とＵ型圧縮筋（７）が回転軸（９）を中心に、互いに逆方向に回転する際、 Ｕ型圧縮筋（７）は最終ポジションで丸棒状の圧縮筋（６）を制御ケーブル（１ ０）の巻き付け（１１）を含めて包み込み、衝突運動とバンパーの歪み運動の終 了後、戻り運動用スプリング（１７）と最低一つの強度調整装置用スプリング（ １９）が、小さいエネルギーでゆっくりと戻り運動の機能を果たし、この運動は 、摩擦機能部品（８）が最初のポジションでストッパー（１８）に接触停止し、 この状態で新たに衝突エネルギーを吸収できるようになるまで続くことを特徴と する衝撃吸収装置。 ２．衝突エネルギーの吸収の際、圧縮筋（６，７）の軸とガイド部分（４，５） の軸に挟まれる角度（ａｌｐｈａ）が小さくなり、摩擦機能部品（８）の運動方 向における摩擦機能部品（８）と滑り面（１４）との摩擦係数が大きくなり、摩 擦機能部品（８）のあらゆるポジションにおいて、その摩擦係数は圧縮筋（６， ７）とガイド部分（４，５）の角度のタンジェントの逆数より小さく、摩擦機能 部品（８）が最終ポジションに到達する前にその動きをブロックしてしまうのを 防ぐことを特徴とする請求項１に記載の衝繋吸収装置。 ３．車体側のガイド部分（４）とバンパー側のガイド部分（５）が曲り抵抗のあ る長方形およびＵ型の凹凸断面をもつ成型部品であり、衝突の際、これらのガイ ド部分が互いにがっちり含い込むことを特徴とする請求項１または２に記載の衝 繋吸収装置。 ４．制御ケーブル（１０）は強度調整装置（１２）に固定されている方の先端の 直径は、それよりも負担の大きいもう一方の先端に比べ小さいことを特徴とする 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。 ５．ガイド部分（４，５）、圧縮筋（６，７）、ほぞ（１５）が応力外皮構造を なし、優先的にグラスファイバーによって強化されたプラスチック、カーボンフ ァイバーで強化されたプラスチック、あるいは、その他の強度であるが軽い素材 を使用していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の衝繋 吸収装置。 ６．強度調整装置（１２）が一つのショックアブソーバーで、そのピストン（１ ３）には最低一つの減圧弁（２１）があることを特徴とする請求項１ないし５の いずれか１項に記載の衝撃吸収装置。 ７．制御ケーブル（１０）に作用する抵抗力Ｆｗは電子制御されることを特徴と する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。 ８、バンパー（２）は自動車の前後方向の両サイドに一つの溝（２２）があり、 それぞれ、ボディーに施されたアタッチメント（２４）がこの溝に食い込むこと を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。 ９．自動車前後方向のメンバ（１）にはそれぞれ、一つの交換可能な自動車前後 方向のメンバ用アタッチメント（２０）が装着されており、目的に適って角度の 大きい安定したエネルギー・行程特性曲線を示すことを特徴とする請求項１ない し８のいずれか１項に記載の衝繋吸収装置。 １０．バンパー側のガイド部分（５）には最低一つの引張り装置（２５）が固定 されており、衝突の際、運動エネルギーを転換装置（２７）によって自動的にベ ルト引き締め装置に作用する運動伝達ワイヤー（２６）に伝達し、安全ベルトの 弛みを小さくし、運動伝達ワイヤー（２６）の転換装置（２７）は自動車前後方 向のメンバ（１）の後方部に固定されていて、引張り装置（２５）が更に車室方 向へ動くと、この運動が一つのハンドル用運動伝達ワイヤー（３０）に作用し、 このワイヤーは相対的な衝突速度に比例してハンドル軸を運転者から遠ざけるこ とを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の衝繋吸収装置。 １１．引張り装置（２５）の大きな伝達行程において自動車の前後方向に一本の 開き綱（２８）が張ってあり、転換装置（２７）を通して一つの圧力ガス容器（ ２９）の弁に通じていて、この弁は大きな事故の際開き、窒素あるいは炭酸ガス のような不燃性のガスが自動車の炎上を防ぐために、エンジンルームに充満する ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の衝繋吸収装置。 １２．この装置は追突する自動車から運転移動でき、あるいは、設置されている 高速道路上の障害物を守るため、あるいは、固定してある鉄道軌道用の障害物に 追突する機関車と貨車から守るために、それぞれの障害物に装着することが可能 であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の衝撃吸収装 置。