(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前端部に設けた衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部の構成部材として、前記車両の進行方向に略直交する方向に配設されて中央部が車両前方へ突出し且つ車両後方に向かって車幅方向に広がるように傾斜した両側部に座屈強度変化手段を有するバンパを設け、
前記座屈強度変化手段は、前記バンパの前記両側部に前記バンパの長手方向に沿って複数形成された孔であることを特徴とする車体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両同士が走行方向に沿って衝突したとき、その衝撃力を吸収して客室に作用する衝撃力を緩和する車体構造に関し、客室を有する車両や運転席を有する自動車などに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
新交通システムと呼ばれる各種の軌道型中量輸送システムとは、一般に、電動モータ、集電、車体などの鉄道技術にゴム車輪の駆動に関する自動車技術を組み合わせ、更に、コンピュータ制御を加えた新しい技術である。ゴムタイヤ式新交通車両と呼ばれる技術は、箱型車体に操舵可能なゴム製の走行車輪を装着すると共に、この走行車輪を電動モータによって駆動可能とする一方、専用の軌道及び電車線を設けたものである。従って、車両は、電動モータが走行帯の集電装置から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、軌道に沿って走行することができる。
【０００３】
そして、このようなゴムタイヤ式新交通車両の運行管理システムでは、自動車両運転設備、信号保安設備、通信設備、電力設備、防災管理設備等を相互に連携させることで、車両のダイヤ管理、進路制御、表示制御、運行制御等を集中管理し、車両を無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしている。
【０００４】
ところで、このゴムタイヤ式新交通車両にて、運行管理システムにおける制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。一方、このような運転者の手動による車両の運行操作時には、誤操作等により車両同士の衝突事故が発生することが考えられるため、車両の前端部及び後端部に車両衝突時の衝撃を吸収するためのクラッシュゾーンが設けられている。
【０００５】
図７に従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略を示す。図７に示すように、車体フロア（客室）101に連続して台枠102が形成され、この台枠102の前部には平面視がＵ字形状をなすバンパ103が固定されている。一方、車体ルーフ104に連続して平面視がＵ字形状をなす前端ルーフ枠体105が固定され、この前端ルーフ枠体105とバンパ103とが複数の前部梁106及び側部梁107によって連結されている。そして、前部梁106と側部梁107とが連結梁108によって連結されている。このようにして台枠102、バンパ103、前端ルーフ枠体105、各梁106，107，108等により前妻部109が構成されている。なお、このように骨組により形成された構造体の外側にはＦＲＰ製の外壁110が取付けられている。
【０００６】
従って、ゴムタイヤ式新交通車両同士が正面衝突すると、互いの先端部が接触してから各部材が座屈して前妻部109が押しつぶされることで、この前妻部109により衝突による衝撃が吸収され、前妻部109の後方にある客室へ伝達される衝撃力が軽減されて変形を防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような専用軌道を走行する車両は、車体のデザインや空気抵抗を考慮する意味で流線型にすることが好ましく、従来の車体は前端部が鋭角形状となっている。しかし、車体の前端部を鋭角形状とすると、車両同士が正面衝突したときに、一方の車体が他方の車体の上に乗り上げてしまい、前妻部109が適正に押しつぶれない。そのため、衝突時の衝撃力をこの前妻部109により吸収することができず、衝撃力が一部客室へ伝達されて変形してしまう虞がある。
【０００８】
なお、車両同士の正面衝突時に、車体が上下にずれずに互いの前妻部109が適正に押しつぶされるように、自動車のように、車体前部に突出するバンパを装着することが考えられるが、このように車体前端部に大型のバンパを装着すると、車両のデザインを変更することとなり、外観品質を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、外観品質や空気抵抗を悪化させることなく、車両同士が適正に衝突して衝撃を確実に吸収することで安全性の向上を図った車体構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の車体構造は、車両の前端部に設けた衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部の構成部材として、前記車両の進行方向に略直交する方向に配設されて中央部が車両前方へ突出し且つ車両後方に向かって車幅方向に広がるように傾斜した両側部に座屈強度変化手段を有するバンパを設け、前記座屈強度変化手段は、前記バンパの前記両側部に前記バンパの長手方向に沿って複数形成された孔であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の一実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略、図２に図１のII−II断面、図３に図１のIII−III断面、図４に台枠先端部の概略斜視、図５に車両の側面視、図６に車両の正面視を示す。
【００１６】
本実施形態の車体構造が適用された車両は、軌道型中量輸送システムとして、電動モータが軌道上の電車線から電力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、専用軌道を無人で自動走行するゴムタイヤ式新交通車両に適用している。
【００１７】
即ち、本実施形態において、図５及び図６に示すように、車両１１は中央に客室１２が形成され、前後端部にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４が形成されて構成されている。車体下部には前後に左右一対の車輪１５，１６が装着され、各車輪１５，１６は駆動モータを有する駆動装置１７，１８により駆動回転可能であると共に、操舵装置１９，２０により操舵可能となっている。また、車体側部には左右一対の案内車輪２１，２２が装着され、各案内車輪２１，２２は左右の案内壁２３，２４に転動自在となっている。更に、車体側部には左右一対の集電装置２５，２６が装着され、各集電装置２５，２６は左右の側壁２７，２８に付設された電車線２９，３０に摺接している。なお、前述した前妻部１３及び後妻部１４に駆動装置１７，１８や操舵装置１９，２０等のための制御機器が搭載されている。
【００１８】
従って、駆動装置１７，１８は電車線２９，３０から集電装置２５，２６を介して電力が供給され、車輪１５，１６を回転駆動し、案内車輪２１，２２が案内軌条２３，２４に転動して案内され、操舵装置１９，２０が車輪１５，１６を操舵することで、車両は所定の専用軌道に沿って走行することができる。そして、ゴムタイヤ式新交通車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に拘束されて走行することから、車両同士の衝突事故が発生したときに、車両１１同士は左右方向にずれることなく衝突するが、前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃を吸収することができる。
【００１９】
このようなゴムタイヤ式新交通車両１１の前妻部１３において、図１乃至図４に示すように、車体の両側に位置する側部フレーム３１の前後端部には、Ｕ字形状をなす内側バンパ３２（後端部の内側バンパは省略）の各端部が連結されており、側部フレーム３１は閉断面形状で、内側バンパ３２は後方に開口した断面コ字形状となっている。台枠３３は側部フレーム３１及び内側バンパ３２の内方に図示しない複数の横梁が架設され、その上に床板３４が取付けられて構成されている。この台枠３３の前端部には両側に左右一対の側部補強梁部材３５が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、左右の側部補強梁部材３５は閉断面形状をなす横補強梁部材３６によって連結されている。また、台枠３３の前端部には中央に左右一対の中央部補強梁部材３７が配設され、前端部が内側バンパ３２に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、横補強梁部材３６と交差して連結されている。
【００２０】
この場合、内側バンパ３２はやや弧状に湾曲した中央部３２ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部３２ｂとから構成され、中央部３２ａの両側部分と両側部３２ｂには複数の孔（座屈強度変化手段）３２ｃが穿設されている。また、側部補強梁部材３５は断面Ｌ字形状をなし、前後に延びる水平部３５ａと前下方への屈曲部３５ｂとが一体に形成され、前部に複数の孔３５ｃが穿設されている。更に、中央部補強梁部材３７は断面Ｌ字形状の後部梁３７ａと平板形状で前下方へ弧状に湾曲した前部梁３７ｂとが別体に形成され、後部梁３７ａは横補強梁部材３６と横梁との間に架設され、前部梁３７ｂは内側バンパ３２と横補強梁部材３６との間に架設されている。
【００２１】
また、台枠３３の前端部には左右一対の緩衝部材３９，４０が配設されている。各緩衝部材３９，４０はほぼ同様の構成をなし、四角筒で複数の開口３９ａ，４０ａが形成された本体３９ｂ，４０ｂの基端部が補強用ブラケット３９ｃ，４０ｃにより横梁にボルト締結され、前端部に箱型の衝突部３９ｄ，４０ｄがボルト締結されており、各衝突部３９ｄ，４０ｄは連結杆４１により連結されている。なお、この衝突部３９ｄ，４０ｄは内側バンパ３２と若干の間隔をもって位置しており、突出部３９ｅ，４０ｅが内側バンパ３２の下方から前方に突出している。
【００２２】
そして、台枠３３の両側には図示しない側構を介してルーフ本体が設けられており、このルーフ本体の前端部にはＵ字形状をなすルーフ枠体４２が固定され、ルーフ横梁４３とこのルーフ枠体４２との間には連結梁４４が架設されている。一方、内側バンパ３２の外側には断面Ｖ字形状をなす外側バンパ４５が前後に所定隙間をもって固定されており、この外側バンパ４５は、前述した内側バンパ３２とほぼ同様に、中央部４５ａとその両側に傾斜して一体に形成された側部４５ｂとから構成され、中央部４５ａの両側部分と両側部４５ｂには複数の孔（座屈強度変化手段）４５ｃが穿設されており、中央部４５ａの上面部には補強材４６が固定されている。そして、ルーフ枠体４２と外側バンパ４５との間には断面Ｌ字形状をなす左右一対の前部梁４７，４８と断面コ字形状をなす左右一対の側部梁４９が架設され、端部が溶接によって固定されている。そして、左右の前部梁４８と側部梁４９とが連結梁５０によって連結されており、この連結梁５０の屈曲部には複数の孔５０ａが形成されている。なお、５１は前部梁４７，４８と外側バンパ４５及び床板３４とを連結するための補強用ブラケットである。
【００２３】
ところで、ゴムタイヤ式新交通車両１１同士の衝突事故が発生したとき、車両１１は左右方向が軌道に拘束されていることから、所謂、オフセット衝突の発生の確率は少ないが、デザインを考慮して流線型をなすと共に路面状態（凹凸形状や坂道）や運転状態（発進、停止や加速、減速）等に応じて上下方向に変位（振動）するため、車両１１同士の衝突時には、一方の車体が他方の車体の上に乗り上げてしまい、前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとして機能しない場合がある。
【００２４】
そのため、本実施形態では、クラッシュゾーンとしての前妻部１３の前部に鉛直方向に沿ったストレート部を形成することで、車両１１同士が路面状態や運転状態等に応じて上下変位しても、所定長さのストレート部同士が互いに衝突して車両１１の乗り上げを阻止し、前妻部１３がクラッシュゾーンとして確実に機能するようにしている。即ち、前妻部１３を構成する構成部材としての左右の前部梁４７，４８は車両１１の流線型のデザインに合わせて傾斜し、且つ、湾曲しており、下端部には鉛直方向に沿ったストレート部４７ａ，４８ａが形成されている。この各ストレート部４７ａ，４８ａの長さは車両１１の走行時における上下変位量に応じて設定されている。つまり、前述したように、車両１１が走行時に上下変位するその変位量は、走行する路面状態や車両１１運転状態等、あるいは、この車両１１の車体剛性や懸架装置の性能などにより異なるため、予め試験または計算を行って上下変位量を算出し、その上下変位量に応じてストレート部４７ａ，４８ａの長さを設定する。この場合、車両１１の上下変位量が最大でＬであれば、車両１１同士の衝突時には最大で２Ｌ上下にずれる可能性があるため、ストレート部４７ａ，４８ａの長さを２Ｌよりも大きく設定すればよい。
【００２５】
なお、前部梁４７のストレート部４７ａの長さに対して、前部梁４８のストレート部４８ａの長さが長く形成されているが、これは車両１１のデザインの関係でストレート部４８ａを長く形成できたものであり、より高い安全性を考慮している。そして、車両１１は案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４からなる軌道に左右方向の変位が拘束されているとはいえ、部品の製造誤差や取付誤差等のため、僅かではあるが左右方向にずれる可能性があるため、この各ストレート部４７ａ，４８ａの幅もそのずれ量を考慮して設定されている。
【００２６】
そして、このように台枠３３、各バンパ３２，４５、ルーフ枠体４２、各梁４７，４８，４９等により前妻部１３が構成されており、客室１２と前妻部１３と後妻部１４を含む骨組により形成された構造体の外側に図示しないＦＲＰ製の外壁が取付けられることで、車両１１が構成されている。
【００２７】
なお、上述した実施形態の説明では、車両１１の客室１２に対して一方に前妻部１３を形成して他方に後妻部１４を形成し、前妻部１３のみを詳細に説明したが、後妻部１４も前妻部１３と同様の構造をなすものであって、クラッシュゾーンであり、ストレート部をも有している。また、車両１１は前妻部１３が進行方向前方であるとしたが、後妻部１４を進行方向前方として走行することも可能となっている。
【００２８】
以上のように構成されたゴムタイヤ式新交通車両１１は、運行管理システムにより無人で、円滑且つ安全に運行させるようにしているが、制御機器の故障時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能となっており、この場合、走行速度は低速に制限されている。そして、この運転者の手動による車両１１の運行操作時には、誤操作等により車両１１同士の衝突事故が発生することが考えられるため、前述したように、客室１２の前後にクラッシュゾーンとなる前妻部１３及び後妻部１４を形成し、且つ、この前妻部１３及び後妻部１４を構成する構成部材としての前部梁４７，４８の下端部に鉛直方向に沿ったストレート部４７ａ，４８ａを形成し、確実に前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとして機能するようにしている。
【００２９】
即ち、車両１１同士が衝突する場合、正面衝突時に前妻部１３同士あるいは後妻部１４同士が衝突する場合と、追突時に前妻部１３と後妻部１４が衝突する場合が考えられる。車両１１は、案内車輪２１，２２及び案内軌条２３，２４により左右方向の変位がほぼ拘束されて走行するが、上下方向の変位は拘束されておらず、車体剛性や懸架装置の性能、路面の凹凸形状や坂道、発進停止時や加減速時に上下方向に振動（変位）することがある。そのため、例えば、車両１１が互いに逆方向に変位したときに、車両１１が正面衝突して前妻部１３同士が衝突すると、車両１１がデザインを考慮して流線型をなしているために一方が他方に乗り上げてしまう。ところが、本実施形態では、前妻部１３の各前部梁４７，４８にストレート部４７ａ，４８ａがあるため、上下逆方向に変位した前妻部１３同士が衝突しても、ストレート部４７ａ，４８ａ同士が衝突してその衝撃力がこのストレート部４７ａ，４８ａを介して前妻部１３及び後妻部１４に伝達されることとなる。そのため、この前妻部１３及び後妻部１４がクラッシュゾーンとなって押しつぶされることでその衝撃力を吸収することができ、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和できる。
【００３０】
このクラッシュゾーンによる衝撃力の緩和方法を具体的に説明すると、前妻部１３（後妻部１４）がクラッシュゾーンとして押しつぶされるとき、衝突時の衝撃力はＦＲＰ製の外壁から外側パンパ４５に入力し、ストレート部４７ａ，４８ａを介して各前部梁４７，４８に入力すると共に、緩衝部材３９，４０の衝突部３９ｄ，４０ｄ（突出部３９ｅ，４０ｅ）に入力する。すると、まず、各バンパ３２，４５の中央部４５ａ（補強材４６）が押されて複数の孔４５ｃにより両側部４５ｂが長手方向に座屈すると共に、側部補強梁部材３５が複数の孔３５ｃにより、中央部補強梁部材３７が前部梁３７ｂにより、連結梁５０が複数の孔５０ａによりそれぞれ座屈、屈曲して変形する。また、各緩衝部材３９，４０同士が衝突して前後に座屈を開始する。続いて、ルーフ枠体４２や台枠３３が座屈を開始し、前妻部１３全体が押しつぶされることで、衝突時の衝撃力を吸収することができる。
【００３１】
このように正面衝突したときに、前妻部１３が押しつぶされて衝撃力を吸収することから、客室１２へ伝達される衝撃力を緩和でき、客室１２にいる乗員や乗客を安全に確保することができる。この場合、例えば、客室１２への乗車率が約１００％の２４ton である車両１１同士が１１km/hで正面衝突した場合の実験を行った結果として、客室１２（重心位置）に作用する荷重は、従来の車体構造では４．５Ｇであって客室１２に変形があったが、本発明の車体構造では３．５Ｇとなって客室１２に変形はなかった。
【００３２】
また、車両１１の正面衝突の初期時に、各バンパ３２，４５の中央部４５ａ（補強材４６）に入力した衝撃力により、両側部４５ｂが複数の孔４５ｃにより長手方向に座屈して中央部４５ａが真っ直ぐ後方に変位するため、衝突時の衝撃力を側方に逃がさずに前妻部１３で真っ直ぐに受け止めて吸収することとなり、衝突後の車両同士のずれを阻止して周辺への被害の拡大を防止できる。
【００３３】
更に、側部補強梁部材３５に複数の孔３５ｃを設け、中央部補強梁部材３７の前部梁３７ｂを板形状にし、連結梁５０に複数の孔５０ａを設けたことで、衝突時における各部材の座屈をコントロールして前妻部１３で確実に受け止めて吸収することができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、クラッシュゾーンとなる前妻部１３を構成する構成部材としての前部梁４７，４８の下端部に鉛直方向に沿ったストレート部４７ａ，４８ａを形成したが、前妻部１３とは別にその前部に固定した部材にストレート部を形成してもよい。また、合計４つの前部梁４７，４８にストレート部４７ａ，４８ａを形成したが、少なくとも１つの前部梁にストレート部を形成すればよく、ストレート部を１つ形成する場合には、前妻部１３の左右方向中央部に梁を設けてこの梁にストレート部を形成することで、衝突荷重を左右方向均等に受け持つようにすることが望ましい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、クラッシュゾーンを構成するために車両の進行方向に略直交する方向に配設された構成部材として左右方向に沿って配設された内側パンパ３２及び外側パンパ４５を適用し、座屈強度変化手段として孔３２ｃ，４５ｃとしたが、上下方向に沿った構成部材を設けてここに孔を形成してもよく、孔３２ｃ，４５ｃの代わりに凹部、切欠、薄板部等にしてもよい。
【００３６】
更に、上述の実施形態では、本発明の車体構造をゴムタイヤ式新交通車両に適用して説明したが、一般的な鉄道の車両や自動車の車両の適用することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の車体構造によれば、車両の前端部に設けた衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンとなる前妻部の構成部材として、前記車両の進行方向に略直交する方向に配設されて中央部が車両前方へ突出し且つ車両後方に向かって車幅方向に広がるように傾斜した両側部に座屈強度変化手段を有するバンパを設け、前記座屈強度変化手段は、前記バンパの前記両側部に前記バンパの長手方向に沿って複数形成された孔であることを特徴とするため、車両の衝突時に構成部材が座屈強度変化手段により長手方向に座屈して変形することでその衝突時の衝撃力を容易に吸収して車両の安全性を向上することができる。また、簡単且つ安価な構造で衝突時の衝撃力を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】台枠先端部の概略斜視図である。
【図５】車両の側面図である。
【図６】車両の正面図である。
【図７】従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体の概略図である。
【符号の説明】
１１  車両
１２  客室
１３  前妻部（クラッシュゾーン）
１４  後妻部（クラッシュゾーン）
３２  内側バンパ
３２ｃ  孔（座屈強度変化手段）
３３  台枠
３５  側部補強梁部材
３５ｃ  孔
３９，４０  緩衝部材
４５  外側バンパ
４５ｃ  孔（座屈強度変化手段）
４７，４８  前部梁
４７ａ，４８ａ  ストレート部
５０  連結梁
５０ａ  孔
【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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【図６】
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【図７】
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