(57)【要約】【課題】  米国政府Ｄ．Ｏ．Ｔが４０年以前頃に世界中の自動車技術者に対して新技術実現を求めた時速８０ｋｍでの衝突安全小型車の具体案を世界で最初に提案することである。車体重量はおよそ９００ｋｇ余りを想定しているが、従来はこのような小型車では乗員の安全な減速に必要な乗員前方の空間が僅かであるために、安全小型車の実現は不可能と考えられていた。【解決手段】  小型車車内空間において後頭部に設けられるヒンジピンを回転中心とし上方に跳ね上がるハッチバックドアを作動させて乗員後方に十分な空間を確保する一方で、車体が被衝突体と衝突する直前に乗員の安全な減速運動を開始し、車体が急激に停車する衝突後は乗員の前方に生じる空間を利用して安全な減速運動を円滑に連続して継続することで、時速８０ｋｍにおいても衝突による乗員の安全確保が可能な新しい安全小型車技術を実現する。【選択図】図４
2010208613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方の頭頂部に固定されているヒンジピンを回転中心として上方に跳ね上がるハッチバックドアを有し、このハッチバックドアの跳ね上がりにより乗員の後部に少なくとも４５センチメートル程度以上の空間が確保される小型車において、４〜５人用の座席は前部及び後部座席が一体となる強固な骨組みを有し、各シートベルト両端は全てこの強固な骨組みとシートにしっかりと担持される一方、前記の車内後部空間に移動可能なスライド構造を備えることに加え、衝突を感知する自動装置とこの自動衝突感知装置の作動直後に１．１メートル程度前方に突出するバンパー並びにストロークが１．１メートル以上程度のショックアブソーバとを備え、前方に突出したバンパーは座屈耐性を有する強固な複数ロッドと前記ショックアブソーバとを介して移動可能な前記一体型シート構造の骨組みを後方に移動させる構造を有することで、被衝突体との衝突後の前半は車体後方側へ、車体前部が被衝突体と衝突して急速に停車した後の後半は車内の前方側へ連続的に円滑に移動することを特徴とする衝突死防止装置を備えた安全小型車
【請求項２】
乗員の後方側に少なくとも４５センチメートル以上の空間を有する小型車において、車体の後方頭部に固定されているヒンジピンを回転中心として上方に跳ね上がるハッチバックドアを有し、シート及び安全ベルトを介し乗員全員が一体的に強固に拘束される乗員拘束移動装置により非常時に車内を前後方向に移動可能とし、衝突を自動感知した後は車体前方に１メートル以上突出するバンパーとこのバンパーに一端が固定されてバンパーが被衝突体に衝突した後に前記乗員拘束移動装置をほぼ等減速度で減速するロングストローク型ショックアブソーバが作動することで、被衝突体との衝突後に急激に減速停車する車体と乗員拘束装置で一体的に拘束された乗員とは独立した運動体になり、車体拘束装置は車体に比較して長時間の減速運動を行うことを特徴とする小型車の時速８０ｋｍでの衝突死を防ぐ乗員の安全な減速方法
【請求項３】
前記の安全小型車はフロントエンジン、フロントドライブの基本レイアウトであることを特徴とする衝突死防止装置を備えた請求項１に記載の安全小型車
【請求項４】
ストロークが１．１メートル程度の前記ショックアブソーバは油圧ロッドレスシリンダであることを特徴とする衝突死防止装置を備えた請求項１に記載の安全小型車
【請求項５】
前記の乗員拘束移動装置は高強度パイプ材の骨組と通常時には車体にロックされる車内前後方向への軽量スライド装置とを有し、バンパーが車体前方に突出したりハッチバックドアが上方に跳ね上がる際はスライド装置の車体への固定装置が自動解除されるか若しくはメカロック装置が衝撃力で解除されることを特徴とする請求項１に記載の安全小型車
【請求項６】
前記油圧ロッドレスシリンダのエンドレス型外部チェーンの上方側にはこの油圧ロッドレスシリンダを跨ぐように車内床部に固定された逆Ｕ字型チェーン固定具との固定部が設けられ、車体前方に突出するバンパーと座屈耐性を有する軽量連結材で下方側外部チェーンと連結された固定部を有し、車体前方に突出したバンパーが被衝突体との衝突後に元の位置まで被衝突体に押されて復帰する位置において逆Ｕ字型チェーン固定具と外部チェーンとの連結が解除される機構を有することを特徴とする請求項１及び請求項３及び請求項４及び請求項５の各項に記載の安全小型車
【請求項７】
前記のショックアブソーバとしての機能を担う油圧ロッドレスシリンダは、前方に突出したバンパーが被衝突体との衝突後に車体が被衝突体と衝突する直前の突出前の車体との相対位置に復帰するまでの前半期間には絞りを介さずに作動油の急速な流れを可能とする一方で、車体が被衝突体に衝突する後半期間には絞りを介してショックアブソーバとしての機能発揮可能な制御構造を有することを特徴とする請求項６に記載の安全小型車
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、今から４０年近く以前にアメリカ合衆国政府の運輸省（Ｄ．Ｏ．Ｔ）が世界中の自動車技術者に対して新技術提案や新技術開発を求めたにもかかわらず、全く実現できなかった困難な安全小型車技術に関する。具体的には、車体重量がおよそ９００ｋｇ程度クラス（２，０００ポンド）の小型車で、時速８０ｋｍの速度で被衝突体と衝突しても乗員の安全が確保できる安全小型車基本技術に関している。
【背景技術】
【０００２】  ４０〜５０年前の米国では、自動車の運転中に高血圧が原因で脳出血したり心臓発作を生じて意識が無くなり、対向車線にはみ出して対向車と衝突する事故が相次ぎ、大きな社会問題になっていた。その根本原因は肉類からの動物性脂肪の摂り過ぎという食生活に問題があったが、自動車技術に対しても対策の矛先が向けられ、前記の合衆国政府運輸省からの難しい課題提起が行われた。米国ではこの時期に死刑囚の肉体を使用した実験も行われてどの程度の減速度が加わると致死的なダメージが生ずるかという点も明らかにされている。即ち、５０Ｇの加速度（減速度）が脳内血管を破断させることで致命傷を受けることが明らかにされている。然しながら、自動車技術者が考えたのは、小型車内部空間において乗員の減速運動を安全に行うには、乗員の車内前部空間を十分に確保しなければならないという観点であり、そのような寸法的余裕が殆ど無いために実現不可能であるという結論になってしまった。その結果本発明者以外は、このような難問課題を解決しようとする努力を現在まで続けている技術者は殆ど皆無と思われる。【０００３】  近年は電子機器やＩＴ産業の発達などで、以前に比較するとセンサー類は格段の信頼性向上が期待できる社会情勢にもなっている。安全ベルトやガスで急激に膨張する柔軟な袋（エアバッグ）を使用した安全技術等も発達してきたが、時速５０〜６０ｋｍ以下の速度での衝突に備えた安全装置であり、速度の２乗に比例して増加する運動エネルギー増加分を吸収できるような、時速８０ｋｍに備えた安全装置は未だ敷居の極めて高い技術である。だが、衝突を事前に自動的に察知できる電子装置も実用化されつつあり、本発明者にとっては非専門分野における有力な援軍となっている。更に、車内空間が限定されている小型車にあって、限定された空間を有効に活用するには、新しい油圧ロッドレスシリンダの利用が欠かせなくなるが、この新技術においても本発明者は平成６年に本格的な油圧ロッドレスシリンダを世界で最初に試作して学会で発表したり、近年はベンチャー企業として東京・大阪のベンチャー展示会に写真を展示したりする活動も行ってきた。現在は実用化に必要な超強力型チェーン開発に備えて地元チェーンメーカに在籍している。この結果時速８０ｋｍにおける衝突死を防止できる安全小型車開発の環境が完備しつつある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明が解決しようとする第一の課題は、従来不可能と考えられてきた小型車における時速８０ｋｍでの衝突に対応可能な、乗員の安全を確保できる新規な運動原理そのものを判り易く提示することである。従来この安全技術実現が困難と判断された大きな理由は、小型車内部の車内空間が狭いので、乗員の減速に必要な前方空間がほんの僅かにとどまる点であった。本発明者はこのような一般的な自動車技術者が考えてきた車内前部の空間ではなく、乗員の後部側の空間を活用すれば簡単に解決できると考えた。それは、車体前部が被衝突体と衝突した後に乗員の減速を始めようとするから解決困難となるのであって、車体が被衝突体と衝突する直前に乗員の減速運動を開始できれば、容易に問題解決の筋道が拓けるのである。ただし、この乗員の減速運動開始のタイミングは極めて厳重に正確さを維持できる方式でなければならない。衝突直前に車体前部にバンパーを突出させれば、このバンパーを介して極めて正確なタイミングで乗員の減速運動を開始できる。従って、衝突を自動的に検知してバンパーを突出できる装置が必要である。運転手が危険を察知して手動式でバンパーを突出させる方式も可能ではあるが、多くの場合、運転手が衝突の危険を感じる際に、強い恐怖感に襲われて冷静迅速な手動操作が困難になるものと考えられる。【０００５】  衝突の直前にバンパーが前方に突出できれば、車体が被衝突体と衝突するまでの間に、車内の後部側空間の活用により半分程度の乗員減速運動が可能になる。その後車体が被衝突体に衝突すると、最初は車体の変形剛性の低い部分が低減速度で変形するが、これは極僅かな変形寸法にとどまり、エンジンブロックにまで変形力が及ぶと車体変形剛性は急速に高くなり、急激な減速度の上昇で車体も急停止する。ほぼ一定に近い減速度で減速運動を行う乗員等は、停止した車体の前方に空間ができることになるので、乗員減速運動の後半はこの前方空間を前に動きながら前半時と同様なほぼ一定の減速運動を続けることが出来る。このような急減速する車体とほぼ一定な減速運動が望ましい乗員との相対的な運動は、車体変形剛性の変化で複雑な相対運動となり得る側面も有しているが、前方に突出したバンパー、ロングストロークショックアブソーバ及び乗員を一体的に拘束する拘束装置とを一つの運動体と考えると、これらは車体とは独立してほぼ等減速度運動を行う独立運動体と見なすことが可能になる。このような乗員の等減速度運動に必要な小型車の後方側の車内空間は、車体が被衝突体と衝突することによる変形が生じ難い部分に相当するので、乗員のための安全空間確保という基本問題にも好都合であり、この点での問題は殆ど生じない。その理由は、衝突による車体の部分的な変形力は、その部分における後方側の車体部分全体の重量に比例するので、２次曲線に沿うように後方側ほど変形力が大幅に低減し、時速８０ｋｍでの衝突でも車体後部は殆ど変形を免れることが出来るためである。本発明の原理はその結果、乗員拘束装置全体が車体変形運動に拘わり無く、独立した等減速度運動を実現する独立運動体と考える必要がある。この点は、本発明を理解する上で極めて重要な基本概念となる。
【特許文献１】特許第３，４６５，２０１号
【非特許文献１】日本機械学会：流体工学部門講演会論文集、Ｎｏ．９４０−５３（１９９４年１１月）
【課題を解決するための手段】
【０００６】  このような基本原理を活用して課題を解決するために必要な手段は、致死加速度（減速度）である５０Ｇに対して、余裕のある減速度で減速運動が実現できる具体策である。等減速度運動を仮定して物理学の等加速度運動距離算出式［数１］により２０Ｇに近い減速度を想定すると、時速８０ｋｍに相当する秒速は毎秒２２．２ｍなので、９．８ｍ／ｓ２の重力加速度をＧとすれば、減速距離Ｓを１．３メートルに設定すると、減速時間ｔは０．０１１５秒程度になり、加速度αは１９．７Ｇになる。減速距離が１．２メートルでは減速時間０．１０８秒では２１Ｇ，減速距離１．１ｍでは減速時間０．０９９秒で２２．９Ｇ、減速距離１メートルでは減速時間０．０９秒で２５Ｇ、減速距離０．９メートルでは減速時間０．０８１秒で２８Ｇとなる。ショックアブソーバによる減速運動は、理想的な等減速運動を実現するのは困難であり、現状技術での減速運動の減速度は増減するので、実用上少なくとも０．９メートル程度の乗員減速距離確保が必要と考えられる。好ましくは１．１メートル以上の減速運動が確保できれば、乗員生命保持には余裕のある安全小型車が実現できる。【０００７】  被衝突物との衝突直前に、ショックアブソーバに連結するバンパーが車体前方に突出する際に、乗員全員をシート拘束装置で一体的に車体後方側に減速可能とする必要性から、車体後頭部にヒンジを有するハッチバックドアを、上部に跳ね上げることにより乗員の移動空間確保を確実に実現可能にする。車体後部側は荷物の保持を主目的とするトランク空間が主体であるが、荷物等は乗員の生命確保が緊急に必要となる非常事態では、車外への移動もやむを得ない事態と割り切らなければならない。従来型シートベルトは、一方の端部を車体側方の肩高さ付近に固定する構造だが、本発明のシートベルトは両端がシート若しくは全シートを一体に強固に支えるパイプによる構造体に拘束される構造とする必要がある。安全シートベルトで全乗員を一体的に拘束する移動拘束装置は、通常時には車内を移動しないように拘束されているが、衝突感知装置の作動時の自動ロック解除機構若しくはバネを利用したメカロックの減速力による自動解除メカも必要である。前記の車体後頭部ヒンジを中心として上方に跳ね上がるハッチバックドアにより、車内の乗員後方空間に確保可能なスペースは、車体重量９００ｋｇ余りの小型車でも数十センチメートル程度は可能と考えられる。この一体的に全乗員をシートやシートベルトを介して拘束する装置は、車体側には乗員の減速運動を円滑に行わせるために、乗員拘束装置全体を支える軽量スライド装置も設けられる。車体が急停止する直前と直後では、この軽量スライド装置で移動する乗員の移動拘束装置は、運動方向が車体後方側から車体前方側へと車体から見れば変化することになるが、その円滑な相対的な方向変換をスムーズに行うためにも、スライド装置は確実な効果が期待できる。乗員の移動拘束装置は一体的な構造なので、後部側が２０〜３０センチメートル程度スライド装置から車外となる後方側にはみ出すことがあっても、１．３メートルの長さなので、次の段階の前方への移動を損なう惧れは殆ど無く、車体停止による前方への方向転換移動を円滑に継続可能である。この乗員の移動拘束装置は、自動衝突検知装置の作動により、車体前方に凡そ１．１メートル程度突出するバンパーとこのバンパーに一端を固定されたストロークが１．１メートル程度のショックアブソーバを備えて、車体とは独立して被衝突体との衝突によるショックアブソーバを介した減速運動を可能とする構造を有する。この際に車体とは、スライド装置を介して左右方向の運動拘束を受ける外は、独立した減速運動を行う構成であり、１．１メートル程度の安全に余裕のある等減速度運動に近い乗員減速運動が期待できる。【０００８】  このような車体とは独立した乗員全員のほぼ等減速度に近い減速運動の実現を容易にするためには、小型車の基本的なレイアウトもフロントエンジン／フロントドライブであることが必要である。リアドライブ車に必要な車内床中心部に設けられる小高い部分は、内部がドライブシャフト用の設置空間にされているが、ドライブシャフトに代わりロングストロークのショックアブソーバ収納空間としなければならないためである。車内空間が限定されている車重量９００ｋｇ余りの小型車では、１メートル以上となるロングストローク型のショックアブソーバは、発明者が実用化しつつある世界で最初の本格的な油圧ロッドレスシリンダの機構を採用することが望ましく、油圧ロッドレスシリンダを採用すれば乗員全員の移動拘束装置を含めた車内設計は極めて容易となる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、自動衝突検知装置の作動により、衝突直前に車体前方に少なくとも１．１メートル程度バンパーが突出し、このバンパーに一端が固定されているロングストロークのショックアブソーバを介して乗員全員の拘束移動装置が減速運動を開始可能状態となると共に、車体の後方頭部に設けられるヒンジを回転中心としてハッチバックドアが上方に跳ね上がり、車体内で乗員移動拘束装置が後方に移動できる空間を確保可能とすることで、従来は実現不可能と考えられていた車体重量が９００ｋｇ余りの時速８０ｋｍでの衝突安全装置を備えた小型車が実現可能になる。通常時には車体に固定されている乗員全員の移動拘束装置は、ハッチバックドアの跳ね上がりやバンパーの前部突出後に車体との固定が自動的に解除されて、スライド装置による進行方向の左右側への拘束以外は自由に前後方向運動が可能となるために、車体とは独立した減速運動が可能な独立運動体になる。この結果として、高々３５Ｇ程度に乗員の減速加速度を抑制することが可能となり、致死加速度５０Ｇに対して余裕のある時速８０ｋｍでの衝突安全装置となる。【００１０】  時速８０ｋｍでの走行時に被衝突体との衝突を自動的に感知し、ハッチバックドアが上方に跳ね上ったりバンパーが車体前方に１．１メートル突出して全乗員の減速運動が可能になると、車体に先行してバンパーが被衝突体と衝突し、ショックアブソーバを介して全乗員移動拘束装置が減速運動を開始するが、この乗員の減速運動が車体には殆ど減速作用を及ぼさないと仮定すると、０．０４９５秒程度の時間で突出前の通常位置まで復帰する。この際に、乗員移動拘束装置のほぼ等減速度による行程をショックアブソーバのストロークの１．１メートルに想定すると、減速度は２２．９Ｇ程度なので、［数１］にこれらの数値を代入して計算すると、全乗員の車内後方側への移動距離は２７．５ｃｍになる。１．１メートルに想定した減速移動距離の１／４であるが、速度は時間に比例して減速するので時速４０ｋｍにまで減速している。全車両に装着が義務付けられている安全ベルトでも対応が可能になるレベル近くまで減速していることになり、後半の減速運動により安全の保障は確実である。減速時間は想定の半分の０．０４９５秒であるが、車体の被衝突体との衝突直後に車体が直ちに停止すると仮定すると、想定減速時間０．０９９秒の３／４となる０．０７４秒後には、速度は時速２０ｋｍまで減速し、バンパーが被衝突体と衝突する以前の乗員拘束移動装置の固定位置より７ｃｍ程度前方の位置まで乗員が移動している。実際には短時間の車体変形・減速時間が生ずるので、その間も車体後方への減速運動を続ける乗員は、車体前部側の空間が広がり、より安全な側に移動する。これよりも後の最終減速行程は車内に残された移動可能空間によるのだが、時速２０ｋｍまで減速しているので、安全ベルトにより確実に乗員の安全が確保できる速度まで減速している結果、ガスの膨張で膨らむエアバッグの安全効果も含め、乗員の生命保持は確実に実現可能である。実質的な作動ストロークを１．１メートルに想定したロングストロークのショックアブソーバの最終作動行程を保証するには、車体の被衝突体との衝突後の車体の変形が及��す影響により、不確実な側面もあり、車体の衝突で車体がどの程度衝突エネルギー吸収が可能な車体設計ができるかという、自動車メーカ自身による地道な衝突実験の繰り返しによる技術向上も期待しなければなるまい。最近の自動車メーカの研究では、衝突エネルギーのある程度の吸収が可能な骨材の研究も進められているようである。然しながら、前記の乗員の移動拘束装置が通常時の車内固定位置まで確実に復帰できれば、時速２０ｋｍという安全ベルトを主体とする現状の安全システムの効果で着実な安全対策が可能であると考えられる速度まで減速できる。この結果従来は実現が不可能と考えられていた時速８０ｋｍでの衝突安全装置を備えた車重９００ｋｇ余りの小型車の実現は、本発明により実現可能になった。
【発明を実施するための最良の形態・実施例】
【００１１】  ここまでは本発明の時速８０ｋｍでの衝突安全車の基本原理につき述べてきた。最良の形態となる実施例を具体的に述べるにあたり、高速作動のショックアブソーバが抱える基本的な問題点についても論じなければならない。即ち、高速で作動するショックアブソーバは作動油の粘弾性特性という問題がある。これは、基本的には液体である性質を期待する作動油が高速での作動時には体積の変動が困難な固体の性質をも帯びるようになるという厄介な問題である。時速８０ｋｍの速度では毎秒２２．２ｍという高速度であるために、実用的なロングストロークのショックアブソーバを設計することは難しい技術になるものと考えられる。この問題に対しても、油圧ロッドレスシリンダをショックアブソーバに応用することは、ショックアブソーバのピストンの初動速度を半減することが容易に可能であるために、安全自動車の実現が確実になると考えられる。それは乗員を減速するにあたっても、被衝突体と乗員との相対的な初期速度差を半減できることにも繋がるために、乗員の生命維持という根幹的な安全性に加えて、怪我を負うような心配も確実に無くせると考えられる。これらの説明には油圧ロッドレスシリンダの基本構造の理解が必要になる。
【００１２】  図１に断面図で示すのは、油圧ロッドレスシリンダの中心部の断面である。シリンダ１の内部には摺動可能なピストン２が設けられ、このピストン２の両側には一端がピストン２に固定された内部チェーン６，６’が設けられている。この一対の内部チェーン６，６’は内部スプロケット５，５’に噛み合っており、スプロケット５，５’は両端の平行な回転軸４，４’に固定されている。回転軸４，４’は一対のハウジング３，３’に軸支されているが、ハウジング３，３’に設けられる溝には軸部分から油圧作動油の漏れを防ぐ回転シール部品が設けられ、高圧でも作動油が漏れることを防止している。特徴的な構造はハウジング３，３’に片方だけがＯリングを介して接続された一対のチェーン収納ケース７，７’であり、その反対側は密封されている。チェーンリーフ高さよりも僅かに大き目の内部高さにより、内部チェーンの屈曲を確実に防止し、内部チェーン６，６’の自由端８，８’からスプロケット５，５’に噛み合うまでの部分が常に整列されて押し出されることを可能にする構造となっている。平行な一対の回転軸４，４’はハウジング３，３’の外部まで伸びており、外部チェーンをエンドレスに備えるように、１対若しくは２対の外部スプロケットがしっかりと固定されている。この外部チェーンのシリンダ１とは反対側になる部分と、ピストン２に固定されているシリンダ１内部側の内部チェーン６，６’は、内外スプロケットと回転軸とを介して互いに補完しあってエンドレスチェーン機構に類似した構造となることが最大の構造的特徴である。従って補完しあってエンドレスチェーンに類似した機構になる部分のチェーンは、撓みが全く生じないように一定の張力が掛けられている。
【００１３】  図２に示すのは、この油圧ロッドレスシリンダを作動油の粘弾性特性を緩和するために使用する際の、基本構造を示す略図である。スプロケットは円で、外部チェーンは直線で簡略的に表現している。外部スプロケット９，９’に噛み合うエンドレスの外部チェーン１０には、一対の固定具１１、１１’が固定されており、シリンダ内部のピストンの運動により、固定具１１，１１’は互いに反対側の方向に向かって移動する構造である。内外のスプロケットのＰ，Ｃ，Ｄを外部スプロケット９の方が内部スプロケット６よりも若干大きくなるように設定することも可能であり、この際はＰ，Ｃ，Ｄの比に反比例して油圧ロッドレスシリンダ推力も減少するが、外部負荷に直結される固定具等のストロークを若干大きめに設定でき、全長に対する有効ストロークの寸法効率を改良できる。一対の固定具１１，１１’にはピストン移動によって反対側に移動する負荷連結材１２，１２’が固定されており、負荷連結材１２と１２’との間ではピストンストロークの凡そ２．２倍程度の動きが可能である。このために安全自動車のショックアブソーバにこの油圧ロッドレスシリンダを活用すると、時速８０ｋｍでの秒速２２．２ｍから、秒速１０ｍ程度に初動速度を緩和することが容易に且つ確実に実現できるようになる。この結果、高速ショックアブソーバにおける作動油の粘弾性特性に対する対応も容易になるものと考えられる。一般的には、負荷連結材１２，１２’の一方が固定され、他方が負荷に連結されていると、負荷の移動速度の半分の速度で油圧ロッドレスシリンダ本体が移動し、その全体の移動距離も片側の負荷連結部材１２の移動距離の倍となる。この図２に図示した状態は、負荷連結材１２と１２’とが互いに反対方向に伸びて最大全長となった状態を図示しているが、左側の負荷連結材１２が下方に動き同時に右側の負荷連結材１２’が上方に動くと、両方の負荷連結材は油圧ロッドレスシリンダの全長に丁度収まる位置まで移動できる。極めてコンパクトな機構を実現できるが、一方を固定し他方を移動させる使用方法では、油圧ロッドレスシリンダ本体は半分の速度で半分のストロークだけ移動する機構となる。
【００１４】  図３、図４、図５には特許の請求項６に記載した機構での本発明小型安全車が左側の固定壁面に衝突した際の、乗員の安全性を確保できる原理を示している。縮尺は１／３５、車体全長は３．８ｍ程度を想定した図面である。これらの３図面は互いに時系列的に関連しあう図面なので、同時に説明する。本発明は世界で最初の時速８０ｋｍの速度での衝突安全性確保を目指す革新的な技術内容であるために、基本原理の開示を最大目的にしており、実用化に必要な細部にわたる詳細な部品等の説明は省略している。従ってこの図面では最小限度の要素の図示にとどまっている。図３において、左側の小型車前方に矢印Ｌで示したのは、前方突出バンパー２１が１．１ｍ程度突出した状態であり、車体後頭部のヒンジピン１９を中心として、ハッチバックドア２０が矢印Ａで示す反時計回り方向に上方に跳ね上がった状態を示している。この状態は衝突自動検知装置が衝突の危険を察知して、安全装置を自動的に作動させた状態であり、衝突の０．５秒前ぐらいに自動検出器が作動することが望ましい。小型車の車内空間１５は無駄な空間が殆ど無い合理的な空間であるが、乗員１６はシートベルト１８を介してシート１７に拘束可能となっている。このシートベルト１８は従来型とは異なり、肩側の引出し口は２６で示すようにシート１７の上端に設けられ、シート１７と一体構造になっていることが特徴である。乗員１６の後部追突事故での頭部損傷を防ぐためのピローブロックは、シートベルトの引出し口２６の説明が判り難くなるために省いてある。非常時には前席と後席のシート１７，１７’を一体的に車内空間１５内部で移動可能とするため、中央部分に油圧ロッドレスシリンダ３０を配置し、軽量なパイプ材で連結する構造にしている。そのためには、後輪を駆動するためのドライブシャフトなどは設置が困難であり、フロントエンジン、フロントドライブのレイアウトを基本構成にしている。このような左右の座席の連結には、油圧ロッドレスシリンダ３０の前部側のブロックや回転軸を介して一体化することが出来るが、この油圧ロッドレスシリンダ３０を跨ぐように後方の床面に固定された逆Ｕ字型の外部チェーン固定具２４との相対的な位置関係が影響する側面もある。外部チェーン固定具２４はできるだけ車体後方側に設けるほうが、乗員全員を拘束して車内を移動させる構造が設計し易くなる。油圧ロッドレスシリンダ３０の下方側の外部チェーン１０’には、矢印Ｌで示す寸法だけ前方に突出した突出バンパー２１と連結するための耐座屈性を備える軽量な連結材２２が連結されている。この突出バンパー２２は後頭部で跳ね上がるハッチバックドア２０よりも急速な作動が求められるので、圧縮ガスやバネとワイヤーを組み合わせた増速機構の採用も実用的手段になるが、詳細な説明は省くことにする。図３に示す衝突安全性に備えた機構では、車体床面に固定された外部チェーン固定部材２４が外部チェーン１０の後端で外部チェーンを車体により拘束しているので、前方へ突出したバンパー２１の被衝突体との衝突での拘束により、油圧ロッドレスシリンダ３０は車速の半分の速度で、矢印Ｌの半分のストロークだけ車内を相対的に後方側へ移動する。図４では、突出バンパー２１が���出する以前の正常時の位置まで相対的に押し戻されたような位置であるが、時速８０ｋｍの速度では秒速２２．２ｍなので、１．１ｍの車体の左方向への移動時間は４９．５ｍｓとなる。この際に突出バンパー２１はほぼ完全な停止状態を保つと仮定している。この図４に示す状態では、エアバッグ２５が膨張しており、乗員１６、１６’も急速な引出しが拘束されたシートベルト１８，１８’により主に胸部を拘束されて車内空間１５の内部で矢印Ｌの半分のストロークに近い後方移動を行っている。この移動速度は、最大でも時速４０ｋｍなので、乗員１６、１６’には安全な領域の加速度しか加わっておらないものと考えられる。例えば２０ｃｍ弱程度変形可能なバネ等の緩衝材を介して乗員の車内後方側への相対的な移動が行われれば、殆ど問題は無いものと考えられる。そして図３から図４に示した位置に油圧ロッドレスシリンダ３０が後退すると、そのストロークも半分となっている。この際に外部チェーン固定部材２４と外部チェーン１０との連結が解除されて、油圧ロッドレスシリンダ３０と一体的なシート１７，１７’並びにシートベルト１８，１８’に拘束された乗員１６，１６’はおよそ時速４０ｋｍ程度まで減速され、油圧ロッドレスシリンダ３０の残り半分のストロークを、油圧ロッドレスシリンダ３０をショックアブソーバとして作動させて安全な減速運動を行い、少なくとも時速１７ｋｍ程度まで減速することが出来ると考えられる。この外部チェーン固定部材２４と外部チェーン１０との連結の解除機構は、図４の位置に油圧ロッドレスシリンダ３０が車内を後方側に移動した際にメカ的に解除機構が作動する機構とし、正確で確実に制御できる方式とし、同時に作動油の絞りを介したショックアブソーバ機能制御機構の制御においても同じ制御機構を兼用することで、ミリセコンド単位の短時間での正確な制御を容易に行う。図５では、乗員１６、１６’の移動がほぼ完全に終了した状態での停止位置を示しているが、油圧ロッドレスシリンダ３０も全ストロークの移動が終了した状態である。図４から図５に示す乗員１６の前方への移動距離は理論的には５５ｃｍ程度であるが、車内空間１５内部において、乗員全体が最後部付近まで移動していることが最大の特徴である。それは何よりも従来不可能と考えられてきた生存空間確保を容易に実現しているためである。因みに、時速８０ｋｍでの衝突では、車体側のクラッシング変形が１．１ｍ以上に及ぶために、車体前部の変形部品等も車内空間１５側に入り込み、従来は前席乗員は変形した前部車体にもぶつかってしまうものと考えられてきたのだったが、何よりも大幅に減速時の加速度が低下できることで乗員の身体負担が激減できる事に加え、図５の車内空間１５内部にも１ｍ程度変形した部品類が入り込んできても、乗員の生存空間確保が確実に可能である。図５に示すのは、車体がおよそ８０ｃｍ程度潰れて圧縮された位置であり、乗員１６は図３の通常位置より１．１ｍ後方に移動しており、乗員１６は生存に必要な安全空間が確保可能と考えられる。車内空間１５の前部側を鎖線で示したが、実際にはこの部分にも大きな変形力が加わって変形するが、正確な図示は困難なので省いてある。この車体前部の変形により、突出バ���パー２１と負荷連結部材２２とは下方に押された状態となるものと考えられるので、このような想定の図を示している。
【００１５】  前記のように、高速度で作動するショックアブソーバには、作動油の粘弾性特性という厄介な問題も抱えている。本発明によれば、図１から図５に及ぶ図面の説明で示したように、時速８０ｋｍでの衝突時でも油圧ロッドレスシリンダのピストン速度は最大秒速１０ｍ程度で作動するシステムとすることができるために、確実な安全減速方式が期待できる。およそ５０ｍｓ程度の初期作動時には絞りを殆ど必要とせずに油圧ロッドレスシリンダの作動油には十分な流動性を与え、バネ等の緩衝機構を併用して油圧ロッドレスシリンダによるメカニズム方式で半分の速度に減速し、車体に外部チェーンが拘束される前半期間を経過した後に、被衝突体との衝突により車体前部が大きな変形を受けることが余儀なくされる後半期間は車体と外部チェーンとの拘束解除により乗員を一体的に拘束する装置全体が車体とは独立した運動体になり、油圧ロッドレスシリンダは作動油の絞りを使うショックアブソーバとして緩衝作用を引き出す使い方が可能になる。初期に作動油に流動性を与えておき、後期に絞り効果による減速作用を引き出す合理的な方式であると考えられる。
【００１６】  本発明によれば、自動的に衝突を感知する装置が衝突の危険を感知して作動すると車体前方におよそ１．１ｍ程度突出可能なバンパーを突出させる一方で、車体後頭部のヒンジピンを中心として上方に跳ね上がるハッチバックドアを備え、乗員のシート全体が乗員を拘束しながら油圧ロッドレスシリンダを中核部品として一体的に移動可能とした拘束装置により、乗員全体が小型車とは独立した運動体として小型車が被衝突体と衝突する直前より突出したバンパーと被衝突体との衝突での反力によって減速運動を行うことで、限定された車内空間内部で乗員前方に乗員の生存可能空間を作り出す新方式により、従来は実現不可能と考えられていた時速８０ｋｍでの衝突安全小型車の革新的な新技術を提案する。小型車車体が被衝突体と衝突するまでの前半期間と衝突後の後半期間とで、乗員が連続的に減速運動を継続可能であることにより、概ね０．１秒程度の減速運動が実現可能となり、この結果本発明によれば、乗員の頭部に加わる加速度は４０Ｇ以下の凡そ３０〜２０Ｇ台程度に留まる事が期待できる、時速８０ｋｍでの確実な衝突安全小型車が世界で初めて実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本発明で応用される油圧ロッドレスシリンダの内部断面図
【図２】  本発明で応用される油圧ロッドレスシリンダの外部チェーンに互いに逆方向に移動する一対の負荷連結材を連結した場合の最長状態を示す正面図
【図３】  本発明実施例の時速８０ｋｍでの衝突安全小型車において、衝突検知装置が作動して前方に突出バンパーを１．１ｍ突出させ、ハッチバックドアが車体後頭部のヒンジを中心として上方に跳ね上がり、乗員全員を被衝突体との衝突に備えた状態に設定できた瞬間を示す簡易側面図
【図４】  図３の前方に突出したバンパーが壁面で示した被衝突体に車体に先駆けて衝突・停止し、車体との相対位置が突出前の位置になるまで車体が前進する一方で、車内空間で乗員が車体に対し５５ｃｍ後方側に減速移動した車体内部位置関係を示す簡易側面図
【図５】  車体が被衝突体壁面に衝突し、図４の位置から８０ｃｍ程度クラッシングされた位置で、乗員も減速運動が停止した状態を示す簡易側面図
【符号の説明】１  油圧ロッドレスシリンダのシリンダ
２  油圧ロッドレスシリンダのピストン
３、３’  油圧ロッドレスシリンダのハウジング
４、４’  油圧ロッドレスシリンダの回転出力軸
５、５’  油圧ロッドレスシリンダの内部スプロケット
６、６’  油圧ロッドレスシリンダの内部チェーン
７、７’  油圧ロッドレスシリンダの内部チェーン収納ケース
８、８’  油圧ロッドレスシリンダ内部チェーンの自由端
９、９’  油圧ロッドレスシリンダの外部スプロケット
１０、１０’  油圧ロッドレスシリンダの外部チェーン
１１、１１’  油圧ロッドレスシリンダ外部チェーンの固定具
１２、１２’  油圧ロッドレスシリンダの外部チェーンへの負荷連結材
１５  小型車の車内空間
１６  乗員
１７  全乗員を拘束移動可能なシート
１８  シートベルト
１９  車体後頭部に設けられたヒンジピン
２０  ハッチバックドア
２１  車体前方に突出するバンパー
２２  バンパーと油圧ロッドレスシリンダ外部チェーンとを連結する連結材
２４  逆Ｕ字型で油圧ロッドレスシリンダを跨ぎ車内空間の後方床面に固定された外部チェーン固定具
２５  エアバッグ
２６  シートベルトの引出し口
３０  全乗員シートを一体的に連結する車内移動可能な油圧ロッドレスシリンダ
４０  被衝突体となる壁面
【数式の説明】
【００１９】
【数１】
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Ｓ：等加速度運動距離（ｍ）
α：加速度（ｍ／ｓｅｃ２）  （１Ｇ＝９．８ｍ／ｓｅｃ２）
ｔ：時間（ｓｅｃ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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