(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディインナーとピラーガーニッシュとの間にエネルギー吸収体が装着されたエネルギー吸収構造において、
ＦＭＶＳＳ２０１に規定する衝撃ポイントがピラーガーニッシュに係る変曲点よりも車両内側にあり、且つ、ボディインナーからピラーガーニッシュに当接した頭部のダミーまでの距離が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向に対し、該衝撃方向に進む頭部重心の位置よりもボディインナーの車両内側凸部の頂点に対応する吸収体凹部が車両外側にあることを特徴とするエネルギー吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車のフロントピラー，センターピラー等のピラーガーニッシュに組み込まれて、衝撃エネルギーを効果的に吸収できるエネルギー吸収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両衝突時に乗員を保護する検討が盛んになされるようになってきた。１９９８年９月から実施される米国連邦自動車安全基準ＦＭＶＳＳ２０１（Federal Motor Vehicle Safety Standards）により、車両衝突時に乗員頭部が自動車の内装に衝突して頭部の組織傷害を起こさぬよう傷害値を低減させる試みがスタートする。
これより、自動車の内装品であるピラーガーニッシュは、車両衝突時に乗員頭部が衝突する可能性があるため、ピラーガーニッシュの裏面（ボディインナー側）にエネルギー吸収材を配設し、傷害値を低減させる検討が始っている。特に、エネルギー吸収材として、その組付性，量産性から格子状の樹脂リブが専ら検討されている。
【０００３】
ところで、前記ＦＭＶＳＳ２０１は、車両衝突時の乗員頭部の傷害値を測定する現在最も有効な手段である。その試験方法はＦＭＶＳＳ２０１により決められた衝突位置に水平角１０５゜〜１６５゜，垂直角５゜〜５０゜で乗員頭部のダミー（重量４．５４ｋｇ）を２４ｋｍ／ｈ以上（車両衝突速度２４ｋｍ／ｈ相当）の速度で衝突させる。そして、傷害値をＨｉｃ(ｄ)（Head injury criteria  d:dummy）で表示しており、ＦＭＶＳＳ２０１では、Ｈｉｃ(ｄ)>１０００になると、乗員頭部の組織損傷につながるとされている。ここで、Ｈｉｃ(ｄ)は次式によって表される。
【０００４】
【表１】
0003881086.tif 000002
【０００５】
こうしたなか、ＦＭＶＳＳ２０１に基づけば、ピラーガーニッシュは、エネルギー吸収ストローク（ボディからピラーガーニッシュにぶつかった時点でのＦＭＨ(Free Motion Headform)までの距離）が最短となる衝撃方向に対して一番傷害値が高くなると予想される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来のピラーガーニッシュは、ＦＭＶＳＳ２０１から検討を加えるならば、問題がでてきた。すなわち、従来のピラーガーニッシュ９１は、図８のようなエネルギー吸収ストロークＬをとり、ボディインナー形状を室内側に膨らませた形をとっていたのである。前記エネルギー吸収ストロークＬが最短となる衝撃方向に衝撃力Ｆが加えられると、エネルギー吸収材９２のボディインナー９３との受け面９３ａにフロントウィンドゥ９７側に働くｆx が発生した。従って、エネルギー吸収材９２はエネルギー吸収ストロークＬを十分に活用することなくフロントウィンドゥ９７側へ滑ってしまい、乗員頭部が衝突時にボディフランジ９３１に当たり、Ｈｉｃ(ｄ)が高くなった。
上記内容を図８で詳しく述べると、ＦＭＶＳＳ２０１の試験方法に基づき乗員頭部のダミー５（ＦＭＨ：Free Motion Headform）を衝突させた場合、ＦＭＨの衝撃力Ｆは衝撃方向に働き、ピラーガーニッシュの接面法線方向に力Ｆ′として働きかける。そして、このピラーガーニッシュ９１に働いた力Ｆ′はエネルギー吸収材９２（例えば格子状の樹脂リブ）に伝わり、ボディインナー受け面９３ａに働く力Ｆ″となる。該力Ｆ″はボディインナー面法線方向の力ｆy と面方向の力ｆx とに分解される。この分力ｆy,ｆx が、前記エネルギー吸収材９２の挙動に結びつく。
そして、分力ｆx が車両内側に働いているため、エネルギー吸収材９２は車両内側へずれてしまい、エネルギー吸収ストロークＬを十分に活用することができず、結局、乗員頭部に高い衝撃力を与えることと相なった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するもので、ボディインナーからピラーガーニッシュに当接した頭部のダミーまでの距離が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向が加えられた際、エネルギー吸収ストロークを存分に活用することのできるエネルギー吸収構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明の要旨は、ボディインナーとピラーガーニッシュとの間にエネルギー吸収体が装着されたエネルギー吸収構造において、ＦＭＶＳＳ２０１に規定する衝撃ポイントがピラーガーニッシュに係る変曲点よりも車両内側にあり、且つ、ボディインナーからピラーガーニッシュに当接した頭部のダミーまでの距離が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向に対し、該衝撃方向に進む頭部重心の位置よりもボディインナーの車両内側凸部の頂点に対応する吸収体凹部が車両外側にあることを特徴とするエネルギー吸収構造にある。
【０００９】
請求項１記載の発明のごとく、衝撃ポイントがピラーガーニッシュに係る変曲点よりも車両内側にあり、且つ、衝撃方向に進む頭部重心の位置よりもボディインナーの車両内側凸部の頂点に対応する吸収体凹部が車両外側にあると、エネルギー吸収材のボディインナーとの受け面に働く力ｆx が車両外側に向うようになるので、エネルギー吸収体は滑ることがなく、エネルギー吸収ストロークを十分に活用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエネルギー吸収構造の実施形態について詳述する。図１〜図５は本発明のエネルギー吸収体の一形態を示したもので、図１はボディインナーフレームとピラーガーニッシュとで囲まれた空間内に配設されたエネルギー吸収体の横断面図、図２はピラーガーニッシュ周りの車室内の斜視図、図３はピラーガーニッシュの斜視図、図４は加速度VS.時間特性グラフ、図５は変形量に対する発生荷重の関係グラフである。ここでは、フロントピラーに適用する。
【００１１】
本発明のエネルギー吸収構造は、図１のようにエネルギー吸収体１がボディインナー２とピラーガーニッシュ３との間に装着されている。図１は図２のＡ−Ａ線矢視図を示すが、煩雑化を防止するため主要部のみを判り易く描いており、省略している他の構成部分、例えば、ボディアウター９６，オープニングトリム９８，ボディ外板９９等は図８に準じる。
【００１２】
エネルギー吸収体１は、ボディインナー車両内側面及びピラーガーニッシュ裏面にほぼ沿った面を有した吸収材からなる。ボディインナー２は両サイドにボディフランジ２１，２２をもち、図１のようにオープニングトリム９８からフロントウィンドゥ９７にいく途中で、車両内側に向けて突出する凸部２３が形成される。そして、この凸部頂点２３ａに対応するように吸収体凹部１１ａが形成される。
また、ピラーガーニッシュ３が、断面視ほぼＬ字形状にして変曲点３１を有するが、エネルギー吸収体１もピラーガーニッシュサイドは断面視でほぼＬ字形状となり、上記変曲点３１に対応した変曲点１２を有する。
本実施形態は、エネルギー吸収体１に格子状の樹脂リブを採用しているが（図３）、発泡体や金属製のエネルギー吸収体等とすることも勿論可能である。
【００１３】
そして、前記変曲点３１がＦＭＶＳＳ２０１に規定する衝撃ポイント４よりも車両外側に位置する構成にある。
ここで、ＦＭＶＳＳ２０１のＦＭＶＳＳは、Federal Motor Vehicle Safety Standardsの略で、１９９８年９月から実施される米国連邦自動車安全基準を意味する。衝撃ポイント４はＦＭＶＳＳ２０１の規定により一義的に定まる。
【００１４】
更に、ＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃ポイント４を通って衝撃方向が振れることになるが、ボディインナー２からピラーガーニッシュ３に当接した頭部のダミー５までの距離Ｌ1 が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向に対し、該衝撃方向に進む頭部重心５ａの位置よりもボディインナー２の車両内側凸部２３の頂点２３ａに対応する吸収体凹部１１ａが車両外側に位置する。尚、前記ボディインナー２からピラーガーニッシュ３に当接した頭部のダミー５までの距離Ｌ1 とは、本実施形態では、ボディフランジ２１の端から頭部ダミー５までの距離となる。
【００１５】
斯るエネルギー吸収構造では、ＦＭＶＳＳ２０１の試験方法に基づいてＦＭＨ５（Free Motion Headform）を衝突させた場合、ＦＭＨ５の衝撃力Ｆが衝撃方向に働き、衝突ポイント４の法線方向に力ＦX として伝わる。該力ＦX は、更にエネルギー吸収体１に伝わり、ボディインナー２の受け面に働く力ｆとなり、該力ｆはボディインナー面で分力ｆx とｆy とに分解される。そして、分力ｆx がエネルギー吸収体１をボディインンナーに押えつける力になっていく。衝突ポイント４が変曲点３１より外側にあるような従来ケース、例えば図９では、分力ｆx がボディインンナー２からエネルギー吸収体１を外す方向に働くため、エネルギー吸収体１は車両内側へすべって逃げてしまっていたが、斯る不具合は解消される。
かくして、分力ｆy がうまく作用してエネルギー吸収体１が崩壊，座屈し、衝撃エネルギーを吸収できるようになる。
【００１６】
次に、本発明に係るエネルギー吸収構造の性能を調べたので、その試験結果を述べる。
図１のエネルギー吸収構造品の衝撃試験を行い、加速度VS.時間特性グラフ（図４）から、速度（計算）が２４ｋｍ／ｈ，最大変位３１．６ｍｍ，最大加速度１１７．１Ｇ，最大荷重５．２１ｋＮ，Ｈｉｃ５３４．７，Ｈｉｃ(ｄ)５６９．５を得た。Ｈｉｃ(ｄ)（Head injury criteria  d:dummy）の値は１０００を大幅に下回っている。また、変形量に対する発生荷重の関係グラフ（図５）を得たが、これは初期荷重が当初から立ち上がり、エネルギー吸収体１がすべることなくエネルギー吸収が効果的に行われていることを示す。
これに対し、図８の従来構造品は、加速度VS.時間特性グラフ（図６）で、速度（計算）が２４．２７ｋｍ／ｈ，最大変位２７．５ｍｍ，最大加速度２４５．２Ｇ，最大荷重１０．９２ｋＮ，Ｈｉｃ１４１１．０，Ｈｉｃ(ｄ)１２３０．３となり、Ｈｉｃ(ｄ)値が高くなった。そして、変形量に対する発生荷重の関係グラフ（図７）では、破線で示すように変形量が増加しても発生荷重を低い値にとどめるのが理想形であるが、エネルギー吸収体１がすべってしまって、１０ｍｍ変形時の初期荷重が３．０ｋＮと低い値になる一方で、変形量２４．５ｍｍで最大荷重１０．９２ｋＮと大きい値になった。
【００１７】
このように構成したエネルギー吸収構造は、性能試験でも明らかなようにエネルギー吸収体１が無駄なく活用されるので、車両衝突時における乗員頭部の傷害値Ｈｉｃ(ｄ)を低減できる。ボディインナー２からピラーガーニッシュ３に当接した頭部のダミー５までの距離Ｌ1 が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向が加えられた際にエネルギー吸収ストロークが存分に活用される。
そして、エネルギー吸収体１が無駄なく活用できるので、その分、エネルギー吸収ストロークを短くすることができる。従来、エネルギー吸収ストロークが２０ｍｍ以上必要であったものが、１５ｍｍ程度に設定できるようになる。
一方、エネルギー吸収ストロークを短くできることによって、車室内側にスペースができ、視界の確保や乗員の昇降性を良くすることも可能になる。
【００１８】
尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。ボディインナー２，ピラーガーニッシュ３，エネルギー吸収体１の形状，大きさ，材質等は用途に応じ適宜選択できる。ピラーガーニッシュ３の適用範囲は、フロントピラーの他、センターピラー７，リヤピラー８等がある。
【００１９】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明のエネルギー吸収構造は、ボディインナーからピラーガーニッシュに当接した頭部のダミーまでの距離が最短となるＦＭＶＳＳ２０１に規定された衝撃方向が加えられた際に、エネルギー吸収ストロークを十二分に活用することができるので、安全性向上に極めて有益となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態で、ボディインナーフレームとピラーガーニッシュとで囲まれた空間内に配設されたエネルギー吸収体の横断面図である。
【図２】ピラーガーニッシュ周りの車室内の斜視図である。
【図３】ピラーガーニッシュの斜視図である。
【図４】加速度VS.時間特性グラフである。
【図５】変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図６】従来構造品における加速度VS.時間特性グラフである。
【図７】従来構造品における変形量に対する発生荷重の関係グラフである。
【図８】従来技術に係るボディインナーフレームとピラーガーニッシュとで囲まれた空間内に配設されたエネルギー吸収体の横断面図である。
【図９】従来技術の説明横断面図である。
【符号の説明】
１        エネルギー吸収体
１１ａ    吸収体凹部
２        ボディインナー
２３ａ    凸部の頂点
３        ピラーガーニッシュ
３１      変曲点
４        衝撃ポイント
５        頭部のダミー
５ａ      頭部重心
Ｌ1       距離
【図１】
0003881086.tif 000003
【図２】
0003881086.tif 000004
【図３】
0003881086.tif 000005
【図４】
0003881086.tif 000006
【図５】
0003881086.tif 000007
【図６】
0003881086.tif 000008
【図７】
0003881086.tif 000009
【図８】
0003881086.tif 000010
【図９】
0003881086.tif 000011