(57)【要約】【課題】  衝突時に車台フレームからキャビンへの衝撃の伝播を効率良く遮断することができて、衝撃エネルギーの吸収能力を更に高めることができる車体構造の提供を図る。【解決手段】  キャビン２０を車台フレーム１０に相対移動可能に載置して、キャビン結合手段３０を介してキャビン２０を衝突時の衝撃により分離可能に車台フレーム１０に固定することにより、衝突時にキャビン結合手段３０の車台フレーム１０からキャビン２０への衝撃の伝播を遮断し、キャビン内の乗員に加わる衝撃力を効率良く緩和し、また、衝突検知手段４０で衝突を検知するとともにその衝突の態様を検出することにより、キャビン挙動制御手段５０で衝突の態様に応じて分離したキャビン２０の挙動を適正に制御することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車台フレームと、
車台フレームに相対移動可能に載置されるキャビンと、
キャビンを、衝突時の衝撃により分離可能に車台フレームに固定するキャビン結合手段と、
衝突を検知するとともに、その衝突の態様を検出する衝突検知手段と、
キャビンを車台フレームから分離した後、衝突の態様に応じてキャビンの挙動を制御するキャビン挙動制御手段と、を備えたことを特徴とする車体構造。
【請求項２】
衝突検知手段は、車両前後方向の衝突態様と車両左右方向の衝突態様とを判別することを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
衝突検知手段により判別する車両前後方向の衝突態様は、車両前方または車両後方における少なくとも全面衝突、オフセット衝突および斜め衝突を判定することを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
【請求項４】
衝突検知手段により判別する車両左右方向の衝突態様は、車両左右両側における少なくとも前部側面衝突、中央部側面衝突および後部側面衝突を判定することを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
【請求項５】
キャビン挙動制御手段は、前面衝突時にキャビンを少なくとも車台フレームの前端位置近傍まで相対変位させることを特徴とする請求項２または３に記載の車体構造。
【請求項６】
キャビン挙動制御手段は、後面衝突時にキャビンを少なくとも車台フレームの後端位置近傍まで相対変位させることを特徴とする請求項２または３に記載の車体構造。
【請求項７】
キャビン挙動制御手段は、オフセット衝突時にキャビンを車台フレームのヨー回転挙動に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレームの前端位置または後端位置まで相対変位させることを特徴とする請求項２または３に記載の車体構造。
【請求項８】
キャビン挙動制御手段は、斜め衝突時にキャビンを車台フレームのヨー回転挙動および横方向変位に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレームの前端位置または後端位置まで相対変位させることを特徴とする請求項２または３に記載の車体構造。
【請求項９】
キャビン挙動制御手段は、中央部側面衝突時にキャビンを非衝突側のサイドフレーム方向に相対変位させることを特徴とする請求項２または４に記載の車体構造。
【請求項１０】
キャビン挙動制御手段は、前部側面衝突または後部側面衝突時にキャビンを回転させることを特徴とする請求項２または４に記載の車体構造。
【請求項１１】
キャビン結合手段は、車台フレームとキャビンとにそれぞれ設けられて同軸配置される筒状部材と、
これら筒状部材を貫通し衝突時の衝撃入力により各筒状部材の突き合わせ部分で剪断破壊する締結部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１２】
キャビン結合手段は、車台フレームとキャビンとの中央部を回転可能に結合し、衝突時の衝撃により剪断破壊して車台フレームとキャビンとを分離する固定手段と、
車台フレームとキャビンとの間に設けられ、通常時は励磁力により双方を磁力結合する一方、衝突時に消磁されて磁力結合を解除する電磁ロック手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１３】
衝突検知手段は、車台フレームとキャビンとにそれぞれ設けられ、車両前後方向および車両左右方向の加減速度をそれぞれ計測する加速度計と、
車台フレームまたはキャビンのいずれか一方、若しくはそれらの両方に設けられ、前記加速度計で得られた加減速度データを集計して演算する演算器と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１４】
キャビン挙動制御手段は、車台フレームに設けられ、前記衝突検知手段の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータと、
それぞれのモータに一端側が巻回されるとともに、他端側が車台フレームの車幅方向中央部寄りに設けたそれぞれの方向変換手段で案内されて、キャビンの車幅方向両端部に連結される張力伝達部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１５】
キャビン挙動制御手段は、キャビンに設けられ、前記衝突検知手段の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータと、
それぞれのモータに一端側が巻回されるとともに、他端側がキャビンの車幅方向中央部寄りに設けたそれぞれの方向変換手段で案内されて、車台フレームの車幅方向両端部に連結される張力伝達部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１６】
キャビン挙動制御手段は、車台フレームに設けられ、前記衝突検知手段の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータと、
それぞれのモータに一端側が巻回されるとともに、他端側が車台フレームの車幅方向両端部に設けたそれぞれの方向変換手段で案内されて、キャビンの車幅方向中央部寄りに連結される張力伝達部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１７】
キャビン挙動制御手段は、キャビンに設けられ、前記衝突検知手段の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータと、
それぞれのモータに一端側が巻回されるとともに、他端側がキャビンの車幅方向両端部に設けたそれぞれの方向変換手段で案内されて、車台フレームの車幅方向中央部寄りに連結される張力伝達部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１８】
張力伝達部材は可撓性のひも状体であり、かつ、方向変換手段はひも状体を挿通する円環部を備えたことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項１９】
張力伝達部材は可撓性の帯状体であり、かつ、方向変換手段は帯状体を挿通する溝部を形成した低摩擦部材であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項２０】
前面衝突時における張力伝達部材のモータからの最大引き出し量は、キャビンの前端から車台フレームの前端までの長さから、衝突により圧潰する車台フレームの前端部の潰れ量を差し引いた長さ以下に設定したことを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の車体構造。
【請求項２１】
後面衝突時における張力伝達部材のモータからの最大引き出し量は、キャビンの後端から車台フレームの後端までの長さから、衝突により圧潰する車台フレームの後端部の潰れ量を差し引いた長さ以下に設定したことを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突時に車台フレームに対してキャビンを相対移動させるようにした車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両の衝突時にその衝突部分を塑性変形させることにより衝撃エネルギーを吸収して、キャビン内の乗員に加わる衝撃を緩和する手法が採られるが、中には、衝突時にキャビンの前部（または後部）を車台フレーム（シャーシ）から持ち上げて、シートのクッション部分で乗員を保持するのを助けるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７８１１１号公報（第３−４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、かかる従来の車体構造にあっては、衝突時にキャビンの前部（または後部）を持ち上げて傾斜させた場合にも、キャビンは車台フレームに連結された状態にあるため、車台フレームから入力される衝撃エネルギーはキャビンに入力されることになる。
【０００４】
近年においては、高強度かつ軽量な車体構造を達成するのは勿論のこと、より高い衝撃エネルギーの吸収能力の両立性が要求されている。
【０００５】
そこで、本発明は衝突時に車台フレームからキャビンに衝撃が伝播されるのを効率良く遮断することができて、衝撃エネルギーの吸収能力を更に高めることができる車体構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車体構造は、キャビンを車台フレームに相対移動可能に載置して、キャビン結合手段を介してキャビンを衝突時の衝撃により分離可能に車台フレームに固定し、かつ、衝突検知手段により衝突を検知するとともにその衝突の態様を検出し、そして、キャビン挙動制御手段を設けて、衝突によりキャビンを車台フレームから分離した後、衝突の態様に応じてキャビンの挙動を制御することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両が衝突すると、キャビン結合手段により衝突時の衝撃によって車台フレームとキャビンとの固定を解除することにより、車台フレームからキャビンへの衝撃の伝播を遮断することができ、これにより、キャビン内の乗員に加わる衝撃力を効率良く緩和することができる。
【０００８】
また、衝突検知手段では検知した衝突の態様を検出でき、そして、キャビン挙動制御手段ではこの衝突の態様に応じてキャビンの挙動を制御することができるので、キャビンひいては乗員に対して加わる衝撃力を更に抑えつつ、衝突時のエネルギーを効率良く吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１０】
図１〜図１０は本発明の車体構造の第１実施形態を示し、図１は車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図、図２は車台フレームとキャビンとの関係を平面的に示す概略構成図、図３は車台フレームの車体前後方向に対する強度の特性図、図４はキャビン結合手段の拡大断面図、図５は衝突の態様を判定するアルゴリズムの説明図、図６は方向変換手段の斜視図、図７は方向変換手段に張力伝達部材を挿通した状態を示す断面図、図８は前面衝突時の挙動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す側面図、図９は側面衝突時の挙動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す平面図、図１０はキャビンが車台フレームに対して相対的に並進移動する時のキャビンに生ずる前後方向加減速度の特性図である。
【００１１】
この第１実施形態の車体構造は、図１に示すように車台フレーム１０とキャビン２０とをそれぞれ独立して構成してあり、車台フレーム１０は、車幅方向両側部に車両前後方向に延在する左右１対のサイドフレーム１１を備え、これらサイドフレーム１１の前端部、後端部および前後方向中央部を、それぞれフロントクロスフレーム１２、リアクロスフレーム１３およびセンタークロスフレーム１４で連結し、更にこれらフロントクロスフレーム１２とセンタークロスフレーム１４との略中間部、およびリアクロスフレーム１３とセンタークロスフレーム１４との略中間部を前方中間クロスフレーム１５および後方中間クロスフレーム１６で連結してある。
【００１２】
一方、キャビン２０は、車幅方向両側部に車両前後方向に延在する左右１対のサイドシル２１を備え、これらサイドシル２１の前端部、後端部および前後方向中央部を、それぞれフロントクロスメンバ２２、リアクロスメンバ２３およびセンタークロスメンバ２４で連結してある。
【００１３】
また、それぞれのサイドシル１２から立設するフロントピラー２５Ｆ，センターピラー２５Ｃおよびリアピラー２５Ｒの上端部を左右１対のサイドルーフレール２６で連結してあり、これらフロントピラー２５Ｆのウエスト部分をウエストクロスメンバ２７で連結するとともに、サイドルーフレール２６の前端部および後端部をフロントルーフレール２８Ｆおよびリアルーフレール２８Ｒで連結してある。
【００１４】
そして、図２に示すようにキャビン２０の前後長さは車台フレーム１０よりも短く形成してあり、この車台フレーム１０の略中央部にキャビン２０を載置するようになっており、このように車台フレーム１０にキャビン２０を載置した状態では、車台フレーム１０とキャビン２０のそれぞれの前端１０ａ，２０ａ間に所定長さＬ１が設けられるとともに、車台フレーム１０とキャビン２０のそれぞれの後端１０ｂ，２０ｂ間に所定長さＬ２が設けられる
また、キャビン２０の車幅Ｗ１は車台フレーム１０の車幅Ｗ２よりも広く形成され、キャビン２０の車幅方向両端部が車台フレーム１０から張り出すようになっている。
【００１５】
更に、車台フレーム１０の前端部および後端部には、図３に示すように前後方向入力に対する強度が低下する強度低下部分が設けられ、図１に示すように車台フレーム１０の前端部に前部衝撃吸収部１７Ｆを設定してあるとともに、後端部に後部衝撃吸収部１７Ｒを設定してある。
【００１６】
ここで、本実施形態では車台フレーム１０に相対移動可能にキャビン２０を載置して、キャビン２０をキャビン結合手段３０を介して衝突時の衝撃により分離可能に車台フレーム１０に固定し、衝突検知手段４０によって衝突を検知するとともに、その衝突の態様を検出し、かつ、キャビン挙動制御手段５０を設けて、キャビン２０を車台フレーム１０から分離した後、衝突の態様に応じてキャビン２０の挙動を制御するようにしている。
【００１７】
前記キャビン結合手段３０は、キャビン２０のセンタークロスメンバ２４の車幅方向両端部に２箇所設けられ、このセンタークロスメンバ２４を車台フレーム１０のサイドフレーム１１の前後方向中央部に固定してある。
【００１８】
キャビン結合手段３０は、図４に示すように前記センタークロスメンバ２４および前記サイドフレーム１１を上下方向に貫通して、それぞれが同軸配置される筒状部材としての上方カラー３１および下方カラー３２と、これら上，下方カラー３１，３２を貫通し衝突時の衝撃入力により各カラー３１，３２の突き合わせ部分で剪断破壊する締結部材としてのボルト３３と、によって構成してある。
【００１９】
上方カラー３１および下方カラー３２はサイドフレーム１１およびサイドフレーム１１に溶接により一体に結合され、これらカラー３１，３２に貫通したボルト３３をナット３３ａ締めすることにより、車台フレーム１０にキャビン２０が固定される。
【００２０】
このとき、前記ボルト３３は、衝突時の衝撃入力で剪断破壊するように、その素材や径が予め決定される。
【００２１】
前記衝突検知手段４０は、車両前後方向の衝突態様と車両左右方向の衝突態様とを判別するようになっており、その構成は図１，図２に示すように、車台フレーム１０とキャビン２０とにそれぞれ設けられ、車両前後方向および車両左右方向の加減速度をそれぞれ計測する加速度計４１と、車台フレーム１０およびキャビン２０に設けられ、前記加速度計４１で得られた加減速度データを集計して演算する演算器４２と、からなる。
【００２２】
即ち、前記加速度計４１は、車台フレーム１０とキャビン２０とにそれぞれ設けられ、車台フレーム１０では、車両前後方向の重心点近傍となるセンタークロスフレーム１４の車幅方向両端部に配置するとともに、キャビン２０では、センタークロスメンバ２４の車幅方向両端部に配置してあり、それぞれの加速度計４１により車両前後方向および車両左右方向の加減速度をそれぞれ計測するようにしている。
【００２３】
そして、前記加速度計４１で得られた加減速度データは、車台フレーム１０のセンタークロスフレーム１４の車幅方向中央部と、キャビン２０のセンタークロスメンバ２４の車幅方向中央部と、にそれぞれ設けた前記演算器４２によって集計して演算するようにしている。
【００２４】
尚、この場合、演算器４２は車台フレーム１０またはキャビン２０のいずれか一方に設けて、その演算器４２によって各加速度計４１で計測した加減速度を集中的に演算するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記衝突検知手段４０によって判別する車両前後方向の衝突態様は、車両前方または車両後方における全面衝突、オフセット衝突および斜め衝突を判定し、また、衝突検知手段４０によって判別する車両左右方向の衝突態様は、車両左右両側における前部側面衝突、中央部側面衝突および後部側面衝突を判定する。
【００２６】
即ち、前記衝突検知手段４０は、図２に示すように車台フレーム１０に設けた左右側の加速度計４１によって、フレーム前後方向加速度ＧfrmＸＬ（左側）およびＧfrmＸＲ（右側）と、フレーム左右方向加速度ＧfrmＹＬ（左側）およびＧfrmＹＲ（右側）と、を計測するとともに、キャビン２０に設けた左右側の加速度計４１によって、キャビン前後方向加速度ＧcabＸＬ（左側）およびＧcabＸＲ（右側）と、左右方向並進挙動ＧcabＹＬ（左側）およびＧcabＹＲ（右側）と、を計測する。
【００２７】
そして、上述したフレーム前後方向加速度ＧfrmＸＬ，ＧfrmＸＲ、フレーム左右方向加速度ＧfrmＹＬ，ＧfrmＹＲ、キャビン前後方向加速度ＧcabＸＬ，ＧcabＸＲ、左右方向並進挙動ＧcabＹＬ，ＧcabＹＲのいずれかの値が所定のしきい値（Ｇcrash）を越えた時点で、図５に示す論理式を用いたアルゴリズムにより衝突態様が判定される。
【００２８】
即ち、図５のアルゴリズムは、まず、ステップＳ１によって車台フレーム１０の後述の(1)に示す前後方向並進挙動の絶対値が、後述の(2)に示す左右方向並進挙動の絶対値以上であるかどうかを判定し、この条件を満足しない場合は側面衝突であり、その条件を満足する場合はステップＳ２によって前後方向並進挙動が正であるかどうかを判定し、この条件が正である場合は前面衝突であり、負である場合は後面衝突となる。
【００２９】
このとき、車台フレーム１０の挙動では、
前後方向並進挙動は、（ＧfrmＸＲ＋ＧfrmＸＬ）／２  …(1)
左右方向並進挙動は、（ＧfrmＹＲ＋ＧfrmＹＬ）／２  …(2)
ヨー回転挙動は、ＧfrmＸＲ−ＧfrmＸＬ  …(3)  として表すことができる。
【００３０】
また、キャビン２０の挙動では、
前後方向並進挙動は、（ＧcabＸＲ＋ＧcabＸＬ）／２  …(4)
左右方向並進挙動は、（ＧcabＹＲ＋ＧcabＹＬ）／２  …(5)
ヨー回転挙動は、ＧcabＸＲ−ＧcabＸＬ  …(6)  として表すことができる。
【００３１】
従って、前面衝突時および後面衝突時は、キャビン２０への前後方向加減速度を所定の値に近づけつつ、ヨー回転挙動と左右方向並進挙動に付いては車台フレーム１０とキャビン２０との挙動を一致させる。このときの目的関数は、(4)＝ｆ(t)，(5)＝(2)，(6)＝(3)となる。
【００３２】
また、側面衝突時は、側突時の入力方向へのキャビン２０の並進挙動を促進しつつ、ヨー回転挙動と前後方向並進挙動については車台フレーム１０とキャビン２０との挙動を一致させる。このときの目的関数は、｜(5)｜＞｜(2)｜，(4)＝(1)，(6)＝(3)となる。
【００３３】
前記キャビン挙動制御手段５０は、車台フレーム１０に設けられ前記衝突検知手段４０の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータ、即ち、第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂおよび第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄと、これらそれぞれのモータ５１Ａ〜５１Ｄに一端側が巻回され、他端側が車台フレーム１０の車幅方向中央部寄りに設けたそれぞれの方向変換手段としてのアイボルト５２で案内されて、キャビン２０の車幅方向両端部に連結される張力伝達部材としてのひも状体である第１〜第４ワイヤー５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄと、によって構成してある。
【００３４】
前記第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄのうち、１対の第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂは車台フレーム１０のセンタークロスフレーム１４の前面の中央部寄りに取り付けられるとともに、他の１対の第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄは前記センタークロスフレーム１４の後面の中央部寄りに取り付けられる。
【００３５】
尚、第１モータ５１Ａにはこれに対応する第１ワイヤー５３Ａが巻回されるとともに、第２モータ５１Ｂにはこれに対応する第２ワイヤー５３Ｂが巻回され、以下同様に第３モータ５１Ｃには第３ワイヤー５３Ｃ、第４モータ５１Ｄには第４ワイヤー５３Ｄがそれぞれ巻回される。
【００３６】
そして、第１，第２ワイヤー５３Ａ，５３Ｂを案内するそれぞれのアイボルト５２は、車台フレーム１０の前方中間クロスフレーム１５前面の車幅方向中央部寄りにそれぞれ設けてあるとともに、第３，第４ワイヤー５３Ｃ，５３Ｄを案内するそれぞれのアイボルト５２は、車台フレーム１０の後方中間クロスフレーム１６後面の車幅方向中央部寄りにそれぞれ設けてある。
【００３７】
前記アイボルト５２は、図６に示すように円環部５２ａを備え、この円管部５２ａの外周からボルト部５２ｂを突設して形成してあり、このボルト部５２ｂを前記前方中間クロスフレーム１５や前記後方中間クロスフレーム１６に螺着し、図７に示すようにワイヤー５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを円環部５２ａの内方に挿通して、それぞれの連結方向へと案内してある。
【００３８】
また、前記アイボルト５２で案内された第１，第２ワイヤー５３Ａ，５３Ｂの各他端側先端部は、キャビン２０のフロントクロスメンバ２２の車幅方向両端部に固定ボルト５４を介して連結するとともに、他の第３，第４ワイヤー５３Ｃ，５３Ｄの各他端側先端部は、キャビン２０のリアクロスメンバ２３の車幅方向両端部に固定ボルト５４を介して連結してある。
【００３９】
従って、図８に示すように車台フレーム１０に前後方向の衝突荷重Ｆが入力された場合、および図９に示すようにキャビン２０に側突荷重Ｆが入力された場合に、前記キャビン結合手段３０のボルト３３は上，下方カラー３１，３２の突き合わせ部分に大きな剪断荷重が作用して剪断破壊し、車台フレーム１０に対してキャビン２０の前後方向の相対移動が許容される。
【００４０】
そして、図８に示すように前面衝突の場合は、同図（ａ）に示すように衝突荷重Ｆが入力されると、キャビン結合手段３０が破壊して同図（ｂ）に示すようにキャビン２０が慣性力により車両前方に移動する。
【００４１】
このとき、第１，第２ワイヤー５３Ａ，５３Ｂおよび第３，第４ワイヤー５３Ｃ，５３Ｄには大きな張力が作用して、第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂおよび第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄから巻き戻されるが、キャビン挙動制御手段５０により各モータ５１Ａ〜５１Ｄの回転を制御することにより、その巻戻し量を制御してキャビン２０の移動が制御される。
【００４２】
そして、前記第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄを、前記(1)式〜(6)式を用いた前，後衝突時の目的関数(4)＝ｆ(t)，(5)＝(2)，(6)＝(3)と、側面衝突時の目的関数｜(5)｜＞｜(2)｜，(4)＝(1)，(6)＝(3)と、に基づいてコントロールすることになる。
【００４３】
このように、第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄのコントロールにより、並進移動時にキャビン２０に生ずる加減速度を図１０に示す所定の値（Ｇtarget(1)，Ｇtarget(2)）にコントロールできるようになっている。
【００４４】
そして、この前面衝突時は、図８（ｃ）に示すようにキャビン挙動制御手段５０はキャビン２０を少なくとも車台フレーム１０の前端位置近傍まで相対変位させるようになっている。
【００４５】
この前面衝突時におけるワイヤー５３Ａ〜５３Ｄのモータ５１Ａ〜５１Ｄからの最大引き出し量は、キャビン２０の前端から車台フレーム１０の前端までの長さＬ１（図２参照）から、衝突により圧潰する車台フレーム１０の前部衝撃吸収部１７Ｆ（図１参照）の潰れ量を差し引いた長さ以下に設定してある。
【００４６】
また、キャビン挙動制御手段５０は、後面衝突時にキャビン２０を少なくとも車台フレーム１０の後端位置近傍まで相対変位させるようになっている。
【００４７】
この後面衝突時におけるワイヤー５３Ａ〜５３Ｄのモータ５１Ａ〜５１Ｄからの最大引き出し量は、キャビン２０の後端から車台フレーム１０の後端までの長さＬ２（図２参照）から、衝突により圧潰する車台フレーム１０の後部衝撃吸収部１７Ｒ（図１参照）の潰れ量を差し引いた長さ以下に設定してある。
【００４８】
更に、キャビン挙動制御手段５０は、オフセット衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０のヨー回転挙動に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレーム１０の前端位置または後端位置まで相対変位させるようになっている。
【００４９】
更にまた、キャビン挙動制御手段５０は、斜め衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０のヨー回転挙動および横方向変位に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレーム１０の前端位置または後端位置まで相対変位させるようになっている。
【００５０】
また、図９に示すようにキャビン２０に側突荷重Ｆが入力された場合にあっても、前記キャビン結合手段３０のボルト３３は上，下方カラー３１，３２の突き合わせ部分に大きな剪断荷重が作用して剪断破壊し、車台フレーム１０に対してキャビン２０を車幅方向の相対変位が許容される。
【００５１】
そして、図９（ａ）に示すように中央部側面衝突時には、キャビン挙動制御手段５０はキャビン２０を図９（ｂ）に示すように非衝突側（図中下方）のサイドフレーム１１方向に相対変位させるようになっている。
【００５２】
また、キャビン挙動制御手段５０は、前部側面衝突または後部側面衝突時にキャビン２０を回転させるようになっている。
【００５３】
以上の構成によりこの第１実施形態の車体構造によれば、車両が衝突すると、キャビン結合手段３０のボルト３３が剪断破壊して車台フレーム１０とキャビン２０との固定が解除され、車台フレーム１０からキャビン２０への衝撃の伝播を遮断することができ、これにより、キャビン２０内の乗員に加わる衝撃力を効率良く緩和することができる。
【００５４】
また、衝突検知手段４０では検知した衝突の態様を検出でき、そして、キャビン挙動制御手段５０ではこの衝突の態様に応じてキャビン２０の挙動を制御することができるので、キャビン２０ひいては乗員に対して加わる衝撃力を更に抑えつつ、衝突時のエネルギーを効率良く吸収することができる。
【００５５】
更に、本実施形態では前記作用効果に加えて、衝突検知手段４０は、車両前後方向の衝突態様と車両左右方向の衝突態様とを判別するようにしたので、前後方向の衝突および車両左右方向の衝突に対して、それぞれの荷重入力特性に応じてキャビン２０を適正に挙動させることができ、乗員に作用する減速度または加速度を効率良く低減させることができる。
【００５６】
また、衝突検知手段４０により判別する車両前後方向の衝突態様は、車両前方または車両後方における少なくとも全面衝突、オフセット衝突および斜め衝突を判定するようにしたので、それぞれの衝突態様において生ずる車台フレーム１０の左右方向への並進挙動や回転挙動を検出することができ、この検出した情報によって前記衝突現象に対応したキャビン２０の変位挙動を適正に制御することができる。
【００５７】
更に、衝突検知手段４０により判別する車両左右方向の衝突態様は、車両左右両側における少なくとも前部側面衝突、中央部側面衝突および後部側面衝突を判定するようにしたので、それぞれの衝突態様において生ずるキャビン２０の左右方向への並進挙動や回転挙動を検出することができ、この検出した情報によって前記衝突現象に対応したキャビン２０の変位挙動を適正に制御することができる。
【００５８】
また、キャビン挙動制御手段５０は、前面衝突時にキャビン２０を少なくとも車台フレーム１０の前端位置近傍まで相対変位させるようにしたので、キャビン２０が衝突対象物と直接干渉するのを防止でき、これにより安定した乗員の居住空間を確保することができるとともに、車台フレーム１０の前端位置近傍まで相対的に前進変位させたことにより、衝突時点からキャビン２０の停止位置まで距離を稼ぐことができるため、キャビン２０に作用する減速度を減少して乗員に作用する衝撃を低減することができる。
【００５９】
更に、キャビン挙動制御手段５０は、後面衝突時にキャビン２０を少なくとも車台フレーム１０の後端位置近傍まで相対変位させるようにしたので、キャビン２０が衝突対象物と直接干渉するのを防止でき、これにより安定した乗員の居住空間を確保することができるとともに、車台フレーム１０の後端位置近傍まで相対的に後退変位させたことにより、衝突時点からキャビン２０の停止位置まで距離を稼ぐことができるため、キャビン２０に作用する減速度を減少して乗員に作用する衝撃を低減することができる。
【００６０】
更にまた、キャビン挙動制御手段５０は、オフセット衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０のヨー回転挙動に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレーム１０の前端位置または後端位置まで相対変位させるようにしたので、オフセット衝突時に車台フレーム１０とキャビン２０との相対的な挙動が不安定な状態に陥ることを防止することができる。
【００６１】
また、キャビン挙動制御手段５０は、斜め衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０のヨー回転挙動および横方向変位に追従させてヨー回転させるとともに、車台フレーム１０の前端位置または後端位置まで相対変位させるようにしたので、斜め衝突時に車台フレーム１０とキャビン２０との相対的な挙動が不安定な状態に陥ることを防止することができる。
【００６２】
更に、キャビン挙動制御手段５０は、中央部側面衝突時にキャビン２０を非衝突側のサイドフレーム１１方向に相対変位させるようにしたので、衝突対象物との直接干渉により生ずるキャビン２０の変形を抑制するとともに、車台フレーム１０による衝突対象物の支持を早めることができ、かつ、乗員が着座しているシートを介して衝突荷重の入力方向への乗員移動を促進できる。これにより、キャビン２０の変形を抑制するとともに、乗員の保護効果を高めることができる。
【００６３】
更にまた、キャビン挙動制御手段５０は、前部側面衝突または後部側面衝突時にキャビン２０を回転させるようにしたので、衝突時にキャビン２０のヨー運動を抑制して、キャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に横方向に並進変位させることができる。これにより、衝突時に車台フレーム１０とキャビン２０との相対挙動が不安定な状態に陥ることを防止することができる。
【００６４】
また、キャビン結合手段３０は、車台フレーム１０とキャビン２０とにそれぞれ設けられて同軸配置される上，下方カラー３１，３２と、これら上，下方カラー３１，３２を貫通し衝突時の衝撃入力により各カラー３１，３２の突き合わせ部分で剪断破壊するボルト３３と、によって構成したので、衝突時に発生する衝撃力の入力によりボルト３３を剪断破壊させて、車台フレーム１０とキャビン２０との固定を解除させてキャビン２０を相対変位させることができるとともに、上，下方カラー３１，３２の境界となる突き合わせ部分で剪断力を集中させることができるため、ボルト３３を確実に剪断破壊させることができる。
【００６５】
更に、前記衝突検知手段４０は、車台フレーム１０とキャビン２０とにそれぞれ設けた加速度計４１と、車台フレーム１０およびキャビン２０に設けられ、前記加速度計４１で得られた加減速度データを集計して演算する演算器４２と、によって構成したので、車台フレーム１０とキャビン２０側でそれぞれ前後方向と左右方向の加減速度を検出できるため、これらの検出結果を演算器４２で演算処理することにより、前後方向衝突と左右方向衝突を判別することができる。
【００６６】
また、左右方向の前後加減速度の差を採ることにより、車台フレーム１０およびキャビン２０のヨー回転挙動を検出することができることから、前後方向衝突時のオフセット衝突または左右方向衝突時の前部衝突や後部衝突の判定が可能となる。
【００６７】
更に、ヨー回転挙動と併せて横方向の挙動も検出できることから、前後方向衝突時においてヨー回転挙動と並進挙動が混在する斜め衝突の判定が可能となる。
【００６８】
尚、演算器４２は車台フレーム１０またはキャビン２０のいずれか一方に設けて、この演算器４２で車台フレーム１０およびキャビン２０側で計測した加減速度データを集中的に演算させることができ、このように演算器４２を車台フレーム１０とキャビン２０の双方に搭載して同一の演算をおこなうことにより、本システムの信頼性を更に向上させることができる。
【００６９】
また、キャビン挙動制御手段５０は、車台フレーム１０に設けた２対の第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂおよび第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄと、それぞれのモータ５１Ａ〜５１Ｄに一端側が巻回されるとともに、他端側が車台フレーム１０の車幅方向中央部寄りに設けたそれぞれの方向変換手段としてのアイボルト５２で案内されて、キャビン２０の車幅方向両端部に連結される張力伝達部材としてのワイヤー５３Ａ〜５４Ｄと、で構成したので、ワイヤー５３Ａ〜５４Ｄを案内するアイボルト５２を車台フレーム１０の車幅方向中央部寄りに設けて、それぞれのワイヤー５３Ａ〜５４Ｄをキャビン２０の車幅方向両端部に連結したことにより、キャビン２０の車両左右方向の相対変位に対して、その相対変位の調整幅を大きく取ることができる。
【００７０】
そして、第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄを、(1)式〜(6)式を用いた前，後面衝突時の目的関数および側面衝突時の目的関数に基づいてコントロールすることにより、前，後面衝突時においてはキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に前，後方に並進移動させ、かつ、側面衝突時においてはキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に非衝突側に並進移動させることができる。
【００７１】
更に、張力伝達部材として可撓性のワイヤー５３Ａ〜５３Ｄを用い、かつ、方向変換手段としてアイボルト５２を用いて、これの円環部５２ａにワイヤー５３Ａ〜５３Ｄを挿通したので、ワイヤー５３Ａ〜５３Ｄは張力特性と形状自由度に優れるため、モータ５１Ａ〜５１Ｄからの荷重伝達効率を向上させることができるとともに、アイボルト５２の円環部５２ａでワイヤー５３Ａ〜５３Ｄを方向変換して案内することにより、ワイヤー５３Ａ〜５３Ｄを円滑に移動させることができる。
【００７２】
更にまた、前面衝突時におけるワイヤー５３Ａ〜５３Ｄのモータ５１Ａ〜５１Ｄからの最大引き出し量を、キャビン２０の前端から車台フレーム１０の前端までの長さＬ１から、車台フレーム１０の前部衝撃吸収部１７Ｆの潰れ量を差し引いた長さ以下に設定したので、衝突後のキャビン２０の前端部を車台フレーム１０の前端部よりも後方に止めて、キャビン２０が直接衝突対象物に干渉するのを防止することができる。
【００７３】
また、同様に後面衝突時におけるワイヤー５３Ａ〜５３Ｄのモータ５１Ａ〜５１Ｄからの最大引き出し量を、キャビン２０の後端から車台フレーム１０の後端までの長さＬ２から、車台フレーム１０の後部衝撃吸収部１７Ｒの潰れ量を差し引いた長さ以下に設定したので、衝突後のキャビン２０の後端部を車台フレーム１０の後端部よりも前方に止めて、キャビン２０が直接衝突対象物に干渉するのを防止することができる。
【００７４】
ところで、この第１実施形態のキャビン挙動制御手段５０は、第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄを車台フレーム１０側に設けて、第１〜第４ワイヤー５３Ａ〜５３Ｄの他端側先端部をキャビン２０に連結した場合を開示したが、これとは逆にモータをキャビン２０側に設け、ワイヤーを車台フレーム１０側に連結することもできる。
【００７５】
即ち、この場合のキャビン挙動制御手段は、キャビン２０に設けられ、衝突検知手段４０の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータと、それぞれのモータに一端側が巻回されるとともに、他端側がキャビンの車幅方向中央部寄りに設けたそれぞれの方向変換手段（アイボルト）で案内されて、車台フレームの車幅方向両端部に連結される張力伝達部材（ワイヤー）と、によって構成することなる。
【００７６】
この場合にあっても前記第１実施形態と同様の作用効果を奏し、キャビン２０の車両左右方向の相対変位の調整幅を大きく取ることができるとともに、前，後面衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に前，後方に並進移動させ、かつ、側面衝突時においてはキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に非衝突側に並進移動させることができる。
【００７７】
図１１，図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１１は車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図、図１２は図１１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【００７８】
この第２実施形態の車体構造は基本的に前記第１実施形態と略同様であるが、特に、この第２実施形態ではキャビン挙動制御手段を第１実施形態と異にしており、車台フレーム１０に設けた方向変換手段を車幅方向両端部に配置するとともに、この方向変換手段によって案内された張力伝達部材の他端側先端部をキャビン２０の車幅方向中央部寄りに配置するようにしている。
【００７９】
即ち、本実施形態のキャビン挙動制御手段５０ａは、図１１に示すように車台フレーム１０に設けられ、衝突検知手段４０の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対の第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂおよび第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄと、これらそれぞれのモータ５１Ａ〜５１Ｄに一端側が巻回されるとともに、他端側が車台フレーム１０の車幅方向両端部に設けたそれぞれの方向変換手段としての低摩擦部材５５で案内されて、キャビン２０の車幅方向中央部寄りに連結される張力伝達部材としての第１〜第４帯状体５６Ａ〜５６Ｄと、によって構成してある。
【００８０】
前記第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄのうち、１対の第１，第２モータ５１Ａ，５１Ｂは車台フレーム１０のセンタークロスフレーム１４の前面の車幅方向両端部に取り付けられるとともに、他の１対の第３，第４モータ５１Ｃ，５１Ｄは前記センタークロスフレーム１４の後面の車幅方向両端部に取り付けられる。
【００８１】
第１モータ５１Ａには第１帯状体５６Ａが巻回され、第２モータ５１Ｂには第２帯状体５６Ｂが巻回され、第３モータ５１Ｃには第３帯状体５６Ｃが巻回され、第４モータ５１Ｄには第４帯状体５６Ｄが巻回される。
【００８２】
そして、第１，第２帯状体５６Ａ，５６Ｂを案内するそれぞれの低摩擦部材５５は、車台フレーム１０の前方中間クロスフレーム１５前面の車幅方向両端部にそれぞれ設けてあるとともに、第３，第４帯状体５６Ｃ，５６Ｄを案内するそれぞれの低摩擦部材５５は、車台フレーム１０の後方中間クロスフレーム１６後面の車幅方向両端部にそれぞれ設けてある。
【００８３】
前記第１〜第４帯状体５６Ａ〜５６Ｄは、第１実施形態のワイヤー５３Ａ〜５３Ｄと同様に伸縮性に乏しい可撓性部材で形成される一方、前記低摩擦部材５５は、図１２に示すように帯状体５６Ａ〜５６Ｄを挿通する溝部５５ａを形成した合成樹脂等の低摩擦材によって形成してある。
【００８４】
即ち、前記低摩擦部材５５は、図１２に示すように略１／４円弧状の断面に形成して１対設け、これら１対の低摩擦部材５５を、車台フレーム１０に固定される枠部５５ｂに、それぞれの円弧面間に帯状体５６Ａ〜５６Ｄの挿通幅ｗを設けて対向させて取り付けることにより構成してある。
【００８５】
また、前記低摩擦部材５５で案内された第１，第２帯状体５６Ａ，５６Ｂの各他端側先端部は、キャビン２０のフロントクロスメンバ２２の車幅方向中央部寄りに連結するとともに、他の第３，第４帯状体５６Ｃ，５６Ｄの各他端側先端部は、キャビン２０のリアクロスメンバ２３の車幅方向中央部寄りに連結してある。
【００８６】
従って、この第２実施形態の車体構造によれば、車台フレーム１０に設けた低摩擦部材５５を車幅方向両端部に配置するとともに、この低摩擦部材５５によって案内された帯状体５６Ａ〜５６Ｄの他端側先端部をキャビン２０の車幅方向中央部寄りに配置したことにより、キャビン２０の車両左右方向の相対変位に対して、その相対変位の調整幅を大きく取ることができるため、前記第１実施形態と同様の機能を奏することができる。
【００８７】
また、本実施形態では張力伝達部材を可撓性の帯状体５６Ａ〜５６Ｄで形成し、かつ、方向変換手段は帯状体を挿通する溝部５５ａを形成した低摩擦部材５５で形成したので、第１実施形態と同様にモータ５１Ａ〜５１Ｄからの荷重伝達効率を向上させることができるとともに、低摩擦部材５５でワイヤー５６Ａ〜５６Ｄを方向変換して案内することにより、ワイヤー５６Ａ〜５６Ｄを円滑に移動させることができる。
【００８８】
ところで、この第２実施形態のキャビン挙動制御手段５０ａにあっても、第１〜第４モータ５１Ａ〜５１Ｄを車台フレーム１０側に設けて、第１〜第４帯状体５６Ａ〜５６Ｄの他端側先端部をキャビン２０に連結した場合を開示したが、これとは逆にモータをキャビン２０側に設け、ワイヤーを車台フレーム１０側に連結することもできる。
【００８９】
即ち、この場合のキャビン挙動制御手段５０ａは、キャビン２０に設けられ、衝突検知手段４０の検知信号に基づいてそれぞれの回転方向および回転数が制御される２対のモータ５１Ａ〜５１Ｄと、それぞれのモータ５１Ａ〜５１Ｄに一端側が巻回されるとともに、他端側がキャビン２０の車幅方向両端部に設けたそれぞれの方向変換手段（低摩擦部材）で案内されて、車台フレーム１０の車幅方向中央部寄りに連結される張力伝達部材（帯状体）と、によって構成することになる。
【００９０】
この場合にあっても前記第２実施形態と同様の作用効果を奏し、キャビン２０の車両左右方向の相対変位の調整幅を大きく取ることができるとともに、前，後面衝突時にキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に前，後方に並進移動させ、かつ、側面衝突時においてはキャビン２０を車台フレーム１０に対して相対的に非衝突側に並進移動させることができる。
【００９１】
図１３は本発明の第３実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１３は車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図である。
【００９２】
この第３実施形態の車体構造は基本的に前記第１実施形態と略同様であるが、特に、この第３実施形態ではキャビン結合手段を第１実施形態と異にしている。
【００９３】
即ち、本実施形態ではキャビン結合手段３０ａを、車台フレーム１０とキャビン２０との中央部を回転可能に結合し、衝突時の衝撃により剪断破壊して車台フレーム１０とキャビン２０とを分離する固定手段３４と、車台フレーム１０とキャビン２０との間に設けられ、通常時は励磁力により双方を磁力結合する一方、衝突時に消磁されて磁力結合を解除する電磁ロック手段３５と、により構成してある。
【００９４】
前記固定手段３４は、第１実施形態に示したキャビン結合手段３０と略同様の構成を採ることができ、キャビン２０のセンタークロスメンバ２４と車台フレーム１０のセンタークロスフレーム１４のそれぞれの車幅方向中央部に上，下方カラーを同軸配置し、これら上，下方カラーに貫通したボルトを、衝突時の衝撃入力で剪断破壊させる構成とすることができる。
【００９５】
前記電磁ロック手段３５は、車台フレーム１０の左，右サイドフレーム１１の上面に４箇所設け、通常時はこれら電磁ロック手段３５を通電状態にして励磁してあり、衝突時には衝突検知手段４０による検知信号で通電を遮断して消磁するようになっている。尚、電磁ロック手段３５はキャビン２０側に設けてもよい。
【００９６】
従って、この第３実施形態の車体構造によれば、衝突時に電気的に磁力結合が解除される電磁ロック手段３５が、機械的に剪断破壊するロック手段３４に先んじて車台フレーム１０とキャビン２０とを分離することができる。
【００９７】
このため、衝突初期では電磁ロック手段３５による結合が解除されるため、固定手段３４を中心としてキャビン２０を車台フレーム１０に対してヨー回転方向うに回転挙動させることができ、これにより側面衝突時にキャビン２０を入力方向に正対させることが可能となる。
【００９８】
このため、斜めからの衝突荷重の入力を防止し、キャビン２０の堅牢性をより向上することができる。
【００９９】
その後、固定手段３４が剪断破壊することにより、キャビン２０の相対変位が可能となって、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１００】
ところで、本発明の車体構造は前記第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態における車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における車台フレームとキャビンとの関係を平面的に示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態における車台フレームの車体前後方向に対する強度の特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるキャビン結合手段の拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における衝突の態様を判定するアルゴリズムの説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態における方向変換手段の斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態における方向変換手段に張力伝達部材を挿通した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態における前面衝突時の挙動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す側面図である。
【図９】本発明の第１実施形態における側面衝突時の挙動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す平面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態におけるキャビンが車台フレームに対して相対的に並進移動する時のキャビンに生ずる前後方向加減速度の特性図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図である。
【図１２】図１１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における車台フレームとキャビンとの分解状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  車台フレーム
２０  キャビン
３０，３０ａ  キャビン結合手段
３１  上方カラー（筒状部材）
３２  下方カラー（筒状部材）
３３  ボルト（締結部材）
３４  固定手段
３５  電磁ロック手段
４０  衝突検知手段
４１  加速度計
４２  演算器
５０，５０ａ  キャビン挙動制御手段
５１Ａ〜５１Ｄ  モータ
５２  アイボルト（方向変換手段）
５２ａ  円環部
５３Ａ〜５３Ｄ  ワイヤー（張力伝達部材）
５５  低摩擦部材（方向変換手段）
５６Ａ〜５６Ｄ  帯状体（張力伝達部材）
【図１】
2005255036.tif 000003
【図２】
2005255036.tif 000004
【図３】
2005255036.tif 000005
【図４】
2005255036.tif 000006
【図５】
2005255036.tif 000007
【図６】
2005255036.tif 000008
【図７】
2005255036.tif 000009
【図８】
2005255036.tif 000010
【図９】
2005255036.tif 000011
【図１０】
2005255036.tif 000012
【図１１】
2005255036.tif 000013
【図１２】
2005255036.tif 000014
【図１３】
2005255036.tif 000015