(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする車両の前端部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７４０９０１号
【特許文献２】特開２００７−０５５３６７号公報（段落番号００５９〜００６３，図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る車両の前端部構造を有する車両と歩行者の脚とが衝突した際の脚の挙動を表す図である。
【図２】従来の車両の前端部構造を有する車両と歩行者の脚とが衝突した際の脚の挙動を表す図である。
【図３】車両の前端部の側断面図である。
【図４】車両の前端部内部の斜視図である。
【図５】脚が車両の前端部に衝突した際の傷害値の時間経過を表すグラフである。
【図６】脚が本発明における車両の前端部に衝突した際の傷害値の時間経過を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
〔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。
【００３６】
（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。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
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
【図１】
0005839890.tif 000002
【図２】
0005839890.tif 000003
【図３】
0005839890.tif 000004
【図４】
0005839890.tif 000005
【図５】
0005839890.tif 000006
【図６】
0005839890.tif 000007