JP4775587B2 - 車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は車両の衝撃吸収構造に係り、詳しくは障害物に対して車幅方向に大きくオフセットした衝突形態を想定して、車輪を介して衝突による入力を車体構造材に逃がすことにより衝撃を吸収する衝撃吸収構造に関するものである。

車両の衝突形態には種々のものがあり、その中には相手車両等の障害物に対して車幅方向に大きくオフセットした前突や後突がある。この種の衝突形態では自車両と障害物とのラップ量が小さいことから、肝心のサイドメンバは直接的に障害物と衝突することなく、より車幅方向外側に位置するバンパリンフォースの端部が障害物と衝突して片持ち支持的に変形するだけのため、衝撃吸収作用に関して改良の余地があった。

そこで、この種の衝突形態を想定した対策として、前突時の入力を車輪に伝達することにより衝撃吸収作用を得るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１の技術では、バンパリンフォースの両端後面に板金製のタイヤ荷重伝達部材を取り付け、バンパリンフォースの後方への変形に伴って前突時の入力をタイヤ荷重伝達部材を介して車輪側に逃がして衝撃吸収作用を得ている。
特開２００５−１１９５３７号公報

しかしながら、上記特許文献１のタイヤ荷重伝達部材を用いた衝撃吸収構造では、以下に述べる問題がある。
前突時の入力を車輪に伝達したときの衝撃吸収作用は、入力を車輪からサスペンションを介してサイドメンバなどの車体構造材に逃がすことで発揮されるため、高い衝撃吸収作用を得るには、タイヤ荷重伝達部材を車輪中心、即ち十分な剛性を有するホイール部に衝突させて効率よく入力伝達する必要がある。

ところが、特許文献１の発明では、車輪の操舵や上下動を妨げない程度のクリアランスを確保するようにタイヤ荷重伝達部材が設置されるため、クリアランス相当だけタイヤ荷重伝達部材が空走した後に車輪に衝突することになる。そして、空走中のタイヤ荷重伝達部材の挙動は、衝撃を入力したときのバンパリンフォースの後方への変形状態に依存し、その挙動に応じて車輪に対するタイヤ荷重伝達部材の衝突位置が変動してしまう。

しかも、一般的にバンパリンフォースは他車や歩行者との衝突を考慮して車輪中心より高い位置に設置されるため、元々タイヤ荷重伝達部材は車輪中心よりも高い位置に衝突し易い。これらの要因により、タイヤ荷重伝達部材を車輪の最適位置（例えば、車輪中心）に確実に衝突させて効率よく入力伝達することは困難であった。加えて、板金製のタイヤ荷重伝達部材は変形し難いため車輪との当接面積が小さく、この点も車輪への効率的な入力伝達を妨げる要因になっている。

このように特許文献１の衝撃吸収構造では前突時の入力を効率よく車輪に伝達できないため、必然的に入力を車体構造材に逃がして十分な衝撃吸収作用を得ることができないという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両衝突時の入力を車輪を利用して効率よく車体構造材に逃がすことができ、もって十分な衝撃吸収作用を達成することができる車両の衝撃吸収構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両のタイヤハウス内に設けられて、車輪とバンパリンフォースの端部との間または車輪とサイドシルとの間の少なくとも一方の領域でエアバッグ本体を展開可能なエアバッグと、車両の衝突時の衝撃を検出したときに、運転者の頭部を保護するための運転席エアバッグの展開タイミングに対して先行するタイミングでエアバッグを作動させるエアバッグ作動手段とを備えたものである。
障害物に対して車両が車幅方向の何れかに大きくオフセットした衝突形態では、衝突による衝撃がバンパリンフォースの端部に集中するため、端部が片持ち支持的に車輪に向けて変形し始める。衝突時の衝撃を検出したエアバッグ作動手段はエアバッグを作動させてエアバッグ本体を展開させる。例えば車輪とバンパリンフォースの端部との間の領域でエアバッグ本体が展開したときには、衝突時の入力がバンパリンフォースの端部及びエアバッグ本体を介して車輪に伝達され、車輪を支持するサスペンションを介してサイドメンバ等の車体構造材に逃がされる。また、車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体が展開したときには、バンパリンフォースの変形に伴って車輪に伝達された入力がエアバッグ本体を介してサイドシル等の車体構造材に逃がされ、何れの場合も衝撃吸収作用が奏される。

そして、エアバッグ本体を展開させて衝突時の入力を伝達することから、バンパリンフォースが車輪に向けて変形するときの状態や車輪がサイドシルに向けて変形するときの状態に依存することなく、エアバッグ本体の展開形状に応じて車輪への当接位置を任意に設定可能となる。よって、バンパリンフォースと車輪との高低差や車輪とサイドシルとの高低差を考慮した上で、車輪の最適位置、例えば高い剛性のホイール部が位置する車輪中心にエアバッグ本体が当接するようにエアバッグ本体の展開形状を設定し、これにより車両衝突時の入力を車輪を利用して効率よく伝達可能となる。また、展開したエアバッグ本体は柔軟性を有するため、車輪に対して広い面積をもって当接し、この要因も効率的な入力伝達に貢献する。
しかも、前突により車両最前部に位置するバンパリンフォースが直ちに変形するのに対して運転者の頭部が慣性で前方移動するのは僅かに遅れるが、これに対応するように運転席エアバッグの展開に対して先行したタイミングでエアバッグが展開する。

請求項２の発明は、請求項１において、エアバッグがバンパリンフォースの端部の車輪への対向面に配設されて、車輪とバンパリンフォースとの間の領域でエアバッグ本体を展開するものである。
従って、車両衝突時にはバンパリンフォースの端部のエアバッグがエアバッグ作動手段により展開し、車輪とバンパリンフォースの端部との間の領域でエアバッグ本体が展開する。

請求項３の発明は、請求項１において、エアバッグがサイドシルの車輪への対向面に配設されて、車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体を展開するものである。
従って、車両衝突時にはサイドシルのエアバッグがエアバッグ作動手段により展開し、車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体が展開する。
請求項４の発明は、請求項１において、エアバッグがタイヤハウスの上部に設けられ、車輪とバンパリンフォースの端部との間の領域及び車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体を展開するものである。

従って、車両衝突時にはタイヤハウスの上部のエアバッグがエアバッグ作動手段により展開し、車輪とバンパリンフォースの端部との間の領域及び車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体が展開する。

以上説明したように本発明の車両の衝撃吸収構造によれば、車両衝突時の入力を車輪を利用して効率よく車体構造材に逃がすことができ、もって十分な衝撃吸収作用を達成できると共に、バンパリンフォースの変形と運転者の頭部の前方移動とのタイミングに対応してエアバッグ及び運転席エアバッグを展開させることができる。

以下、本発明を具体化した車両の衝撃吸収構造の一実施形態を説明する。
図１は本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す側面図、図２は同じく衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す平面図である。なお、これらの図は主に車体構造材の相互関係を示しており、フロントフェンダー、ドア、ボンネット等の外装材は省略されている。

車両の前部には、左右方向（車幅方向）に所定間隔をおいて一対のフロントサイドメンバ１が配設されている。両フロントサイドメンバ１は閉断面構造をなして車両後方に延設され、フロントサイドメンバ１の後端はダッシュパネル２の下部に接続されると共に、フロア３の下面に設けられたサイドメンバ４に連続している。両フロントサイドメンバ１の前端には左右方向に延設されたバンパリンフォース５が固定され、バンパリンフォース５の後側において両フロントサイドメンバ１間にはフロントエンドクロスメンバ６が固定されている。

左右のフロントサイドメンバ１の上方にはアッパフレーム７がそれぞれ配設され、両アッパフレーム７の前端はフロントエンドクロスメンバ６の上部の左右両側に接続されている。両アッパフレーム７は後方に延設されてダッシュパネル２の上部に接続され、このダッシュパネル２によりエンジンルームＥ1と車室Ｅ2とが区画されている。また、左右のアッパフレーム７とフロントサイドメンバ１との間には図示しないインナパネルがそれぞれ形成され、このインナパネルによりエンジンルームＥ1の左右両側にタイヤハウスＥ3が区画されている。

エンジンルームＥ１内には図示しないエンジンが搭載され、エンジンはエンジンマウントを介してフロントサイドメンバ１上に固定されている。タイヤハウスＥ3内には図示しないサスペンションに支持されて前輪８が収容され、サスペンションのロアアームの基端は、両フロントサイドメンバ１間に架設されたサスペンションメンバ９に連結され、サスペンションのストラットの上部はアッパフレーム７に連結されている。

アッパフレーム７の後端はダュシュパネル２の箇所でＡピラーアッパ１０及びＡピラーロア１１に接続され、Ａピラーアッパ１０は後方斜め上方に延設されてルーフと連続している。また、Ａピラーロア１１はダッシュパネル２の左右両側に沿って下方に延設されて、フロア３の左右両側で閉断面構造をなすサイドシル１２の前端と接続されている。
バンパリンフォース５の左右両端の後面には前輪８と相対向するように前部エアバッグ１５が設けられ、左右のサイドシル１２の前面には同じく前輪８と相対向するように後部エアバッグ１６が設けられている。これらのエアバッグ１５．１６は、乗員保護を目的としてステアリング１７に備えられた運転席エアバッグ１８と同じく、内蔵したインフレータから噴射されるガス圧を利用して図１，２に示すようにエアバッグ本体１５ａ，１６ａを展開し、且つ展開直後にガス圧をベントホールから逃がして収縮するように構成されており、展開時には前輪８のタイヤ外周面に前方及び後方から当接する。また、エアバッグ本体１５ａ，１６ａの材質も運転席用エアバッグ１８と同様の一般的なものが選択されている。

ここで、図１に示すように、前部エアバッグ１５のエアバッグ本体１５ａは略水平から下方に亘る領域で展開するように形状設定されている。また、後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１６ａは上方及び下方に亘る領域で展開するが、下方に比較して上方に大きく展開するように形状設定されている。
前部エアバッグ１５、後部エアバッグ１６及び運転席エアバッグ１８はエアバッグコントローラ１９に接続され、エアバッグコントローラ１９は車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサ２０に接続されている。本実施形態では、これらのエアバッグコントローラ１９及び加速度センサ２０によりエアバッグ作動手段が構成されている。

本実施形態の車両の衝撃吸収構造は以上のように構成されており、次に車両前突時の前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６の展開状況について説明する。
基本的に前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６は、ステアリングホイール１７の運転席エアバッグ１８と連動して同一タイミングで作動する。車両の前突は加速度センサ２０からの信号に基づきエアバッグコントローラ１９により判定され、前突判定時にはエアバッグコントローラ１９により運転席エアバッグ１８のインフレータが作動してガス圧により運転席エアバッグ１８が展開して乗員保護を図るが、このとき同時に、エアバッグコントローラ１９は前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６のインフレータも作動させ、それぞれのエアバッグ１５，１６のエアバッグ本体１５ａ，１６ａを展開させる。

そして、前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６が展開した時点では、前突により車両の最前部に位置するバンパリンフォース５は変形し始めた段階にあり、未だ前輪８との間には十分なクリアランスが確保されている。以下、図２に示すように、障害物Ａ（例えば、相手車両）に対して自車が右側に大きくオフセットして前突したものとして説明を続けると、前突による衝撃は主にバンパリンフォース５の左端に集中するため、左端が片持ち支持的に後方に変形し始める。前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６を装備しない場合であれば、バンパリンフォース５の左端が前輪８とのクリアランス相当だけ空走した後に前輪８に衝突し、さらに前輪８が後方に押されてサイドシル１２とのクリアランス相当だけ空走した後にサイドシル１２に衝突するのであるが、これに先行するバンパリンフォース５の変形初期において前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１５ａ，１６ａの展開が完了し、前部エアバッグ１５のエアバッグ本体１５ａは前方より前輪８のタイヤ外周面に当接し、後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１６ａは後方より前輪８のタイヤ外周面に当接する。

結果として、バンパリンフォース５の左端と前輪８のタイヤ外周面との間には前部エアバッグ１５のエアバッグ本体１５ａが隙間無く介在し、前輪８のタイヤ外周面と車両左側のサイドシル１２との間には後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１６ａが隙間無く介在する。このため、前突による衝撃の入力はバンパリンフォース５の左端及び前部エアバッグ１５のエアバッグ本体１５ａを介して前輪８に伝達されて、サスペンションのロアアームやストラットを介してサスペンションメンバ９、フロントサイドメンバ１、アッパフレーム７等の車体構造材に逃がされると共に、前輪８から後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１６ａを介して車両左側のサイドシル１２等の車体構造材に逃がされ、これにより衝撃吸収作用が奏される。

このときの前輪８のタイヤ外周面に対するエアバッグ本体１５ａ，１６ａの当接はエアバッグ本体自体の展開によるものであり、特許文献１のタイヤ荷重伝達部材のようにバンパリンフォースの後方への変形に伴ってタイヤ外周面に当接するものとは全く異なる。この相違により、本実施形態ではバンパリンフォース５の変形状態に依存することなく、エアバッグ本体１５ａ，１６ａの展開形状に応じて前輪８への当接位置を任意に設定可能となる。ここで、バンパリンフォース５から前輪８に、さらには前輪８からサイドシル１２に効率よく入力を伝達するには、前輪８の中心Ｃに位置する剛性の高いホイール部８ａを介して行うのが望ましく、一方、前輪中心Ｃに対してバンパリンフォース５の上下位置は高く、前輪中心Ｃに対してサイドシル１２の上下位置は低い。

そこで、上記のように前部エアバッグ１５のエアバッグ本体１５ａは略水平から下方に亘る領域で展開するように形状設定され、後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１６ａは下方に比較して上方に大きく展開するように形状設定されており、これにより何れのエアバッグ本体１５ａ，１６ａも前輪中心Ｃの高さを基準として上方及び下方に略均等な長さＬ（換言すれば、略均等な面積）をもって当接する。しかも、エアバッグ本体１５ａ，１６ａの当接状態がバンパリンフォース５の後方への変形状態や前輪８の後方への変形状態に依存しないことから、前突状況に応じてバンパリンフォース５や前輪８がどのように変形しても、その影響を受けることなくエアバッグ本体１５ａ，１５ｂは常に前輪８に対して所期の当接状態となる。従って、前輪８の中心Ｃに位置するホイール部８ａを介して、バンパリンフォース５から前輪８への入力伝達、及び前輪８からサイドシル１２への入力伝達が共に効率よく行われ、もって、前突時の衝撃による入力を効率的に車体構造材に逃がして、十分な衝撃吸収作用を達成することができる。

なお、前輪８に対するエアバッグ本体１５ａ，１６ａの当接は必ずしも上方及び下方に均等化する必要はなく、前輪中心Ｃに対して上方に位置する前部エアバッグ１５は主に下方に向けてエアバッグ本体１５ａを展開させ、前輪中心Ｃに対して下方に位置する後部エアバッグ１６は主に上方に下方に向けてエアバッグ本体１６ａを展開させるように形状設定すればよい。

加えて、展開したエアバッグ本体１５ａ，１６ａは柔軟性を有するため、例えば特許文献１の板金製のタイヤ荷重伝達部材に比較して、遥かに広い面積をもって前輪８のタイヤ外周面に当接し、この要因も効率的な入力伝達に貢献する。
しかも、前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６のエアバッグ本体１５ａ，１６ａは展開直後に収縮するため、前突時の車体変形によりバンパリンフォース５と前輪８との間のクリアランス、及び前輪８とサイドシル１２との間のクリアランスが縮小する過程では、それに合せてそれぞれのエアバッグ本体１５ａ，１６ａが収縮して衝撃吸収作用を奏し、これにより前突時の衝撃を一層効率的に吸収できる。

また、特許文献１のタイヤ荷重伝達部材は、前突時の入力伝達に耐え得るだけの強度確保によりかなりの重量を有したが、本実施形態ではガス圧を利用して展開したエアバッグ本体１５ａ，１６ａにより入力伝達する原理のため、エアバッグ本体自体はタイヤ荷重伝達部材に比較して遥かに軽量であり、インフレータ等の付属機器を含めた総合的な重量でも、特許文献１のタイヤ荷重伝達部材に比較して遥かに軽量なものとなる。よって、車両の軽量化に貢献するという効果も得られる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではオフセット大の前突を想定して前輪８に対してエアバッグ１５，１６を設けた衝撃吸収構造として具体化したが、同様の原理を後輪（車輪）に適用することによりオフセット大の後突（主に自車に対する後続車の追突）に対応することもできる。具体的には、リア側のバンパリンフォースの前面及びサイドシル１２の後面にそれぞれエアバッグを設けて後突時に展開させ、後突時の入力をエアバッグを介して後輪からサスペンションを経てサイドメンバ等に逃がしたり、或いは後輪からエアバッグを介してサイドシルに逃がしたりする。この場合でも、エアバッグを利用することにより上記実施形態と同様の種々の利点を得ることができる。

また、上記実施形態では、前輪８の前後で前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６を展開させたが、必ずしも双方のエアバッグ１５，１６を要することはなく、何れか一方のエアバッグ１５，１６を設けるだけでもよい。例えば前部エアバッグ１５のみを設けた場合にはバンパリンフォース５から前輪８に効率よく入力を伝達でき、後部エアバッグ１６のみを設けた場合には前輪８からサイドシル１２に効率よく入力を伝達でき、何れの場合でも特許文献１のタイヤ荷重伝達部材と比較すると十分な作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６を独立して設けたが、図３に示すように、双方の機能を兼用する単一のエアバッグ３１をタイヤハウスＥ3の上部（図ではアッパフレーム７）に設けてもよい。この場合のエアバッグ３１は、上方より前輪８の前側及び後側に向けて展開するようにエアバッグ本体３１ａの形状を設定すればよく、この場合でも上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、運転席エアバッグ１８と同一タイミングで前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６を展開させたが、異なるタイミングで展開させてもよい。例えば前突により車両最前部に位置するバンパリンフォース５は直ちに変形するが、これに対して運転者の頭部が慣性で前方移動するのは僅かに遅れることから、運転席エアバッグ１８の展開に対して先行したタイミングで前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６を展開させるようにしてもよい。

また、上記説明から明らかなように、前部エアバッグ１５及び後部エアバッグ１６の機能としては、前突時の衝撃吸収作用よりも前輪８やサイドシル１２への入力伝達作用の方がより強く要求される。そして、効率的な入力伝達を実現するには展開時のエアバッグ本体の剛性を向上させることが望ましいため、この点を鑑みて一般的なエアバッグ本体の材質に比較して展開時により高い剛性となる材質を適用してもよい。

本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す側面図である。 同じく本発明の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す平面図である。 別例の衝撃吸収構造が適用された車両の前部を示す側面図である。

符号の説明

５ バンパリンフォース
８ 前輪（車輪）
１２ サイドシル
１５ 前部エアバッグ
１５ａ エアバッグ本体
１６ 後部エアバッグ
１６ａ エアバッグ本体
１９ エアバッグコントローラ（エアバッグ作動手段）
２０ 加速度センサ（エアバッグ作動手段）

Claims (4)

1. 車両のタイヤハウス内に設けられて、車輪とバンパリンフォースの端部との間または該車輪とサイドシルとの間の少なくとも一方の領域でエアバッグ本体を展開可能なエアバッグと、
   上記車両の衝突時の衝撃を検出したときに、運転者の頭部を保護するための運転席エアバッグの展開タイミングに対して先行するタイミングで上記エアバッグを作動させるエアバッグ作動手段と
   を備えたことを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
2. 上記エアバッグは上記バンパリンフォースの端部の上記車輪への対向面に配設されて、該車輪とバンパリンフォースとの間の領域でエアバッグ本体を展開することを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収構造。
3. 上記エアバッグは上記サイドシルの上記車輪への対向面に配設されて、該車輪とサイドシルとの間の領域でエアバッグ本体を展開することを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収構造。
4. 上記エアバッグは上記タイヤハウスの上部に設けられ、上記車輪と上記バンパリンフォースの端部との間の領域及び該車輪と上記サイドシルとの間の領域でエアバッグ本体を展開することを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収構造。

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