(57)【要約】  本発明は自動車事故発生時の怪我を減らすための装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体（２）と前記車体内に配置された車両部品（３）とを有する自動車であって、
前記車両部品と前記車体との間にＨＩＣ値を低減させるためのアダプタ（４）が配置されることを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車であって、前記アダプタは、衝突発生時に破砕、破断、捩れおよび／または折れ曲がる構造を備えることを特徴とする自動車。
【請求項３】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタは、隣接する前記車体に略直角に形成されるリブ（４）を有することを特徴とする自動車。
【請求項４】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記リブ（４）は、１０％以下、好ましくは５％以下の延性率を有する素材で構成されることを特徴とする自動車。
【請求項５】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記リブは、５０％を超える延性率を有する素材で構成されることを特徴とする自動車。
【請求項６】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタは、中空キャビティ（５）により互いに離間される複数のリブを有することを特徴とする自動車。
【請求項７】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタは、発泡体またはスポンジにより互いに離間される複数のリブを有することを特徴とする自動車。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタは、前記アダプタが配置されなければ前記車体と内部に配置された前記車両部品との自由離間距離が７ｃｍ未満のところに専ら用いられることを特徴とする自動車。
【請求項９】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタ（４）を配置した結果として残る前記車体（２）と前記車両部品（３）との前記自由離間距離は、５ｍｍから１０ｍｍまでの間に設定されることを特徴とする自動車。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタ（４）は、高さが２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは少なくとも３５ｍｍ以上であるリブ構造を備えることを特徴とする自動車。
【請求項１１】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタは、均等に分散された複数のリブ（４）を備えることを特徴とする自動車。
【請求項１２】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、前記アダプタ（４）は、内部に配置された自動車部品（３）に取り付けられることを特徴とする自動車。
【請求項１３】
前記請求項のいずれかに記載の自動車であって、アダプタに隣接配置される前記車体（２）は、エンジンボンネットであることを特徴とする自動車。
【請求項１４】
自動車用のフロントボンネットであって、
前記フロントボンネットには、頭部の前記フロントボンネット（２）に対する衝突発生時に破砕、破断、捩れおよび／または折れ曲がるＨＩＣ値を低減するための構造（４）が設けられ、前記構造は好ましくはリブで構成されることを特徴とするフロントボンネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車事故発生時の怪我を減らすための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行者、通行人が自動車にはねられると、人と自動車車体との間の衝撃により傷害が生ずる。ヨーロッパでは、乗用車とのこの種の衝突でざっと年間７０００人の歩行者が命を落としている。死亡の大半は頭部への傷害が原因である。事故統計によると、致命傷を受けた歩行者における死因のうち８０％は、頭部とエンジンボンネットまたはＡピラーとの衝突である。これらの衝突のうち９５％において、車両の速度は時速６０ｋｍを下回り、統計的平均値は時速４０ｋｍ前後であった。
【０００３】
これらの死亡事故を減らすため、自動車は、歩行者と時速４０ｋｍで移動中の車両との衝突発生時にいわゆる頭部傷害値（ＨＩＣ値）がエンジンボンネット表面領域の厳密に３分の２において１０００未満、残りの３分の１において２０００未満となるように、デザインされるべきである。ＨＩＣ値は、頭部が加速度及び減速度にさらされる間の加速度及び減速度を算出することで得られる。
当業者に公知のＨＩＣ値の算出法は以下の通りである：
【０００４】
【数１】
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【０００５】
【数２】
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【０００６】
ＨＩＣ値は国際的に使われている頭部傷害の重大性のパラメータである。例えば、ＨＩＣ値が１０００だと、命に関わる傷害のリスクは１５％であるところ、２０００だと、リスクは９０％に上昇する。
【０００７】
この問題を緩和するための技術的に複雑な保護装置はすでに開発されている。ミリ秒単位でわずかに持ち上がるフロントボンネット、そしてフロントガラス前方に配置された２つの膨張式エアバッグが、命を救うはずである。歩行者の脚がバンパーに一体化されたセンサーに触れると、ガス発生器を動力源とする２つのスチール製折りたたみベローズがエンジンボンネット後部を７０ミリ秒間内に約１０ｃｍ持ち上げる。その結果ボンネットの変形距離が増すため、頭部との衝撃強度が減る。同時に、歩行者はフロントガラス下部との衝突を免れる。第２段階として、フロントガラスフレーム前方右及び左の、すなわちいわゆるＡピラーの各前方のエアバッグを膨張させることにより、システムの効率はさらに高まる。これらの特殊なエアバッグは膨張式マットレスと似た作りであり、したがって、衝撃エネルギを比較的広い範囲に分散する。このように、相対的に速い衝突速度においてさえ、そして、エアバッグが７リットルと比較的小さいにもかかわらず、頭部がフロントガラスを突き破る事態が避けられる。この種の保護機構は、例えばスウェーデン企業のオートリブ（Ａｕｔｏｌｉｖ）によって供給されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の解決策の思想は、エアバッグまたはエンジンボンネット上昇は偶発的に作動しかねず、それは事故につながりかねないというリスクを伴う。さらに、上述の解決策は技術的に複雑であり、費用がかさむ。
【０００９】
本発明の目的は、潜在的リスクを相当程度軽減する自動車用の装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は請求項１の諸特徴を備えた装置によって達成される。有利な実施形態は従属請求項において具体化される。
【００１１】
前記目的を達成するため、車体とその内部に隣接して配置される内部車両部品との間に、内部車両部品と車体との自由離間距離を縮小するアダプタが挿入される。とくに、後述の理由から、アダプタは、頭部との衝突発生時に破砕もしくは破断し、および／または捩れもしくは折れ曲がる構造である。例えば、構造はフロントボンネットの一部である。鋼板、アルミニウム、または合成素材で構成される車体と歩行者との衝突発生時に、通常は車体の可塑性により十分に衝突から重大結果の生ずるのを避けることができる。しかし一般に、エンジンブロックや、受け部等のサブフレーム構造といった、車体が変形する距離を制限してしまう車両部品が、車体の外皮に隣接して内部に配置される。一般に、車体が衝突の結果変形し、この種の車両部品と接触するに至ったときにはじめて、致命的なＨＩＣ値に達する。
【００１２】
ここで、驚くべきことに、以下のことが判明した。すなわち、車体とこの種の車両部品の自由離間距離を縮めるアダプタを設けることによって、ＨＩＣ値は下げられるのである。本発明において自由離間距離が意味するのは、車両部品と隣接する車両車体との間の、他の部品の干渉のない、最短の直線距離のことである。
【００１３】
このようなアダプタを用いると、衝突から生じるエネルギが、歩行者あるいは人間に早い時期に伝達される。したがって、人間あるいは人間の頭部は強力な制動効果を早めに受けることになる。ＨＩＣ値は改善される。これは、最大の加速度は、衝撃の直後にかかり、そのまま沈静し、もしくは歩行者の頭部を非常に短時間で通りすぎるからである。このような態様で達成される早めのエネルギ伝達の結果、たとえ、早めの制動効果の帰結としてより強い衝撃あるいはより大きい最大加速度が短時間生じるとしても、ＨＩＣ値は低減されることが明らかにされている。
【００１４】
本発明は、車体に隣接して配置される内部車両部品の場合、加速度とそれに伴うエネルギ伝達を、長時間にわたり相対的に平らな傾きで作用させるのではなく、むしろ、加速度の最大値やそれに対応するエネルギ伝達にまで可及的速やかに到達させようとするという思想に基づく。
【００１５】
潜在的リスクを減少させるため、一つの好ましい実施形態におけるアダプタには、衝突発生時に破砕し、破断し、および／または捩れもしくは折り曲げられる構造が設けられる。このことにより、衝撃発生時に放出されるエネルギは、前述した破砕および／または捩れを生じさせ、これらによりごく短時間だけ最大値に達した後、即座に減少することとなる。このことは、エネルギ伝達の持続時間を短時間にとどめるが、最大エネルギ伝達となる時点はかなり早まる。よって、ＨＩＣ値は減少する。
【００１６】
エネルギを可及的速やかに伝達しつつ、しかし捩れによってそれを急激に低減させる構造とするために、この構造には車体に対し略直角に配置されるリブが設けられる。歩行者の頭部が車体にぶつかると、これらのリブは捩れる。よって、衝突で生じる運動エネルギは、まず捩れをもたらし、この時点で相対的に大量のエネルギが歩行者の頭部にも伝わる。しかし、これに続いて直ちに、エネルギ伝達曲線は急激に下降する。それは、捩れたリブの抵抗は減少しているからである。その代わりに、あるいは、それに加えて、破砕構造を用いても同様の効果が達成できる。ここで、歩行者の頭部が車体にぶつかると、構造は破砕する。よって、衝突で生じるエネルギは、まず破砕を引き起こすので、この時点で相対的に大量のエネルギが歩行者に伝わる。しかし、これに続いて直ちに、エネルギ伝達曲線は急激に下降する。
【００１７】
一方で車体に略直角に配置され、他方で衝突発生時に破砕する素材で構成されるリブ構造の存在は、上述の理由から特に好ましい。「捩れと破砕」の組み合わせ構造によって、所望のエネルギ伝達曲線を達成するための特に良好な手法である。衝撃の部位がどこであっても、ＨＩＣ値の所望の低減を達成するために、アダプタの表面にはリブが均等に分散していることが好ましい。
【００１８】
所望の捩れおよび／または破砕効果を所望の態様で誘発するために、わずかにジグザグ形のリブ構造を設けることもでき、もって計画通りの予期しうる態様で捩れまたは折れ曲がりが誘発される。この場合、リブ構造の主たる方向はまたもや隣接する車体の表面に略垂直をなす。ここで隣接する車体はとくにフロントボンネットで構成される。
【００１９】
本発明において、破砕あるいは破断する素材とは、ガラス、デュロプラスチックや熱可塑性素材や強化熱可塑性素材等の脆性合成素材、数パーセントの延性率を有する圧力成形で製造されたアルミニウムやマグネシウム等の金属である。これらの素材の備えるべき延性率は、例えば１０％以下であり、好ましくは５％以下である。
【００２０】
脆性素材の働きはほとんど再現できない手法でしか調整できない。したがって、本発明の一実施形態においては、著しく高い、好ましくは５０％を超える延性率を備える、より丈夫な素材が好ましい。適切な金属、合成素材、及び特にスチール、ポリアミド６、ポリアミド６．６、またはＰＢＴを検討されてよい。特に、捩れによって所望のエネルギ特性を達成する構造はこれらの素材からなる。これらの素材の使用を用いることで再現可能な形でエネルギ特性を調整することが可能となる。
【００２１】
本発明のより好ましい実施形態において、衝突発生時に破砕または捩れる構造のリブは、中空キャビティによって互いに離間されている。この場合、隣り合って位置する二つのリブの離間距離は少なくともリブの高さと同じくらいの幅であることが好ましい。特に好ましくは、隣り合って位置する二つのリブの離間距離は少なくともリブの高さの２倍である。これにより、リブ間に十分な自由離間距離が確実に残る。よって、リブの素材が側面に捩れることができ、あるいは同様に、破砕、破断する素材を収容するのに十分な空間も確保される。したがって、衝突後に所望の早期エネルギ伝達と伝達曲線の最大値到達後の下降とが得られる。
【００２２】
本発明のさらに好ましい実施形態において、構造のリブは、容易に圧縮可能な発泡体またはスポンジにより互いに離間している。圧縮性の結果として、捩れあるいは破砕に関連して既出の自由空間は、スポンジまたは発泡体の圧縮により提供される。同時に、アダプタは遮音機能も備える。従って、特にアダプタがエンジンボンネットに隣接している場合には、騒音の遮断にも寄与することができる。
【００２３】
本発明のさらに好ましい実施形態において、アダプタは、車体とこれに隣接する内部車両部品との間であって、もしアダプタが設けられなかったならば自由離間距離が７ｃｍ以下となる場所に専ら使用される。７ｃｍを超える自由離間距離があれば、一般に車体の可撓性により十分に低いＨＩＣ値が達成されることがわかっている。
【００２４】
本発明の他の好ましい実施形態において、車体と隣接する内部車両部品の残存自由離間距離は１０ｍｍに、好ましくは７ｍｍにまで縮小されるのがよい。この最大自由離間距離が保たれれば、所望のエネルギ吸収曲線が達成され、よってＨＩＣ値が著しく低減されることがわかっている。
【００２５】
本発明の他の好ましい実施形態において、自由離間距離はゼロまで縮められることなく、好ましくは少なくとも５ｍｍの自由離間距離が意図的に設けられる。一方で、非常に小さい自由離間距離が設けられる場合であっても、ＨＩＣ値が著しく低減されることがわかっている。他方で、相対的に些少な衝突は、外部から気づかれないままになってしまうようなアダプタの構造の捩れや破砕を偶発的に引き起こすことはない。小さい自由離間距離が意図的に設けられない限り、潜在的リスクは全体として増大してしまう。
【００２６】
一実施形態において、特に自由離間距離を所望の通りに縮めるため、前述及び／または後述のように、アダプタは各隣接する車両部品の形状と性質とに適応される。一実施形態において、その隣接するエンジンブロックに対する外形はエンジンブロックの当該隣接部分の形状に対応する。したがって、車体に対するアダプタの形状は車体の形状や各輪郭に応ずる。
【００２７】
一実施形態において、アダプタのリブ構造は好ましくは２０〜５０ｍｍの高さであり、好ましくは少なくとも３５ｍｍの高さである。よって、高さが少なくとも２０〜５０ｍｍの素材が破砕あるいは捩れに適用可能である。
【００２８】
本発明の一つの好ましい実施形態において、アダプタは車両部品に直接取り付けられる。これは、アダプタがエンジンボンネットにも隣接している場合、特に有利である。エンジンボンネットの取り扱いが意に反してアダプタによって妨げられることはない。
【００２９】
車体のうち、折りたたみドアを除く部分に関しては、前述したアダプタが取り付けられることが望ましい。これは一般に、技術的に単純な態様で実現できるからである。
【００３０】
本発明の一実施形態において、アダプタは主にエンジンボンネットに隣接する。これは、人とエンジンボンネットとの衝突が特に危険だからである。
【００３１】
従って、アダプタの使用は、歩行者にとっての潜在的リスクを、技術的に単純に、かつ安全に、大きく減少させる。さらに、自動車内の幾何学的配列は、例えばエンジンの相違により、常に異なるという事実に関わらず、アダプタを設けることで衝突保護を費用的に好ましい態様で達成する。アダプタは好ましいことに相対的に小さい構造的空間しか必要としない。
【００３２】
本発明のさらなる実施形態において、車体に、特に、安定化のために設けられたステーに代えて、前記アダプタのようなリブ構造が付加的に設けられる。これはＨＩＣ値の低減を支援する。このリブ構造も歩行者を負傷させうる表面領域全体にわたって均等に分散されるのが好ましい。
【００３３】
そのうえ、本発明は、頭部が前記フロントボンネット（２）に対して衝撃を発生した時に破砕もしくは破断しおよび／または捩れもしくは折り曲げられてＨＩＣ値を低減するための構造（４）が設けられ、前記構造は好ましくはリブで構成されることを特徴とする自動車用のフロントボンネットの構造に関する。
【００３４】
前述した構造は、前述したアダプタの特徴を個々にあるいは相互に組み合わせて備えるのが好ましく、その理由はそれぞれ述べた通りである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明は例示のための実施形態と参照のための具体例を参照して説明される。しかし、本発明はこの例示のための実施形態に制限されるものではない。
【００３６】
先行技術に対応する第一の構造はコンピュータによってシミュレートされた。頭部１は４．８ｋｇの重量を有する。頭部１はクランプで固定した金属シート２に時速３５ｋｍの速度で当たる。金属シート２は車体の中に配置される車両部品３に比べて可撓性を有する。金属シート２は厚さ０．７ｍｍのスチールからなり、車体の一部をなす。剛性を有し不可撓性の車両部品３は金属シートの背後、車体の内部に配置される。車両部品３と金属シート２の離間距離は５５ｍｍである。
【００３７】
コンピュータ・シミュレーションはＨＩＣ値４１，０００を示した。図２の破線は頭部１の速度の時間特性を示す。（ｋｍ／ｈ×１０）単位の速度が（秒）単位の時間ｔに対して表示されている。図２の関数として描かれている連続線は衝突中の頭部１の加速度を示す。（ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２）単位の加速度が（秒）単位の時間ｔに対して描かれている。さらに、図２にはＨＩＣ値を確定するための積分限界ｔ１及びｔ２が垂線で示される。積分限界は導入部で与えられた数式より得られる。積分限界ｔ１及びｔ２は、結果として最大のＨＩＣ値が得られる所定のタイムスロットとなるように算定される。ここで得られるＨＩＣ値は４１，０００である。
【００３８】
図３に示される第２構造は本発明に関する。図１に示される状況との相違点として、ＨＩＣ値の低減のためのリブからなるアダプタ４が、剛性で不可撓性の車両部品３とクランプで固定される不可撓性の金属シート２との間に取り付けられ、実際のところ、車両部品３に取り付けられる。図４は、ハニカム形に拡がるリブの平面図を示す。リブの間には中空キャビティ５が保たれるが、ここは音吸収素材で充填されてもよい。六角ハニカムの各リブは厚さ３．２ｍｍ、高さ４５ｍｍ、長さ１４５ｍｍである。各リブはＰＡ６ＧＦ３０からなる。構造４と車両部品３の間に１０ｍｍの自由離間距離が保たれる。
【００３９】
図５のグラフは図２のグラフに対応する。このグラフは衝突中の頭部１の速度を時間ｔ秒に対して表示された折れ線で示す。連続線ないし関数は加速度の特徴を示す。図２に示される状況と異なり、頭部１が金属シートに当たるとき、頭部１の速度は連続的に減少する。そのため、１５１９という十分により望ましいＨＩＣ値が達成され、とりわけ車両部品の存在にもかかわらず、要求される閾値の２０００をも下回る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【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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【国際調査報告】
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