車両の前部構造
【課題】車体前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害を軽減する。
【解決手段】車体１１前部の下部を構成するフロントバンパ１２が車体１１下部から前方に突設され、車体１１前部の中央部を構成するフロントパネル１３がフロントバンパ１２の上方に設けられ、更に車体１１前部の上部を構成するウインドシールドガラス１４がフロントパネル１３の上方に設けられる。歩行者１７が車体１１の前部に衝突して車体１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａが車体１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂが車体１１の前部に近い前方に位置して接地するように、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４がそれぞれ形成される。
【解決手段】車体１１前部の下部を構成するフロントバンパ１２が車体１１下部から前方に突設され、車体１１前部の中央部を構成するフロントパネル１３がフロントバンパ１２の上方に設けられ、更に車体１１前部の上部を構成するウインドシールドガラス１４がフロントパネル１３の上方に設けられる。歩行者１７が車体１１の前部に衝突して車体１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａが車体１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂが車体１１の前部に近い前方に位置して接地するように、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４がそれぞれ形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャブオーバ型トラック、ワンボックスカー、バス等の車両の前部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の前端上部の内側に設けられたエネルギー吸収部が略車両前後方向に延在する支持部を有し、この支持部が車両上方側へ入力される荷重に対する反力よりも車両下方側へ入力される荷重に対する反力の方が小さくなるように強度バランスが設定された車体前部構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この車体前部構造では、エネルギー吸収部が、車両の前端上部に配置された樹脂製のフロントエンドパネルとこのフロントエンドパネルの車両後方側に配置されたラジエータサポートアッパとを連結する金属製のブラケットである。このように構成された車体前部構造では、衝突体と前面衝突して衝突体の上部が車両の前端上部に当接すると、車両の前端上部に設けられたエネルギー吸収部の支持部により衝突体の上部が支えられて、エネルギー吸収部の支持部が衝突体の上部を支えるだけの車両前方側への反力を発揮する。このため、衝突体の上部の車両の前端上部への倒れ込みが抑制されて、衝突体の下部に対する上部の屈曲度合いが低減されるので、衝突体の下部に対する上部の屈曲度合いを抑制することができ、かつ仮に衝突体の上部が斜め上方から倒れ込んできた場合にエネルギー吸収部の支持部が比較的容易に車両下方側へ変形する。この結果、前面衝突時における歩行者の脚部の保護性能を向上できる。またフロントエンドパネルとラジエータサポートアッパとを金属製のブラケットによって連結したので、このブラケットが備える支持部によって衝突体の上部を支えることができるようになっている。なお、このブラケットはエネルギー吸収部として機能する要素であるため、衝突体との衝突後に衝突体の上部側が車両の前端上部に倒れ込んできても、容易に変形する。このため、ブラケットを金属製としても、衝突体の上部に作用する反力は小さいものとなる。
【特許文献１】特開２００６−２６４４９５号公報（請求項１及び２、段落［００１０］、段落［００１３］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の特許文献１に示された車体前部構造では、衝突体の上部が車両の前端部の上面への倒れ込みを抑制できるけれども、衝突体が車両に衝突した後の衝突体の挙動を制御することができない課題があった。
【０００４】
一方、近年の交通事故調査によると、トラックの関与した死亡事故及び重傷事故（９２６６人）のうち歩行者及び自転車に対するものが全体の２４％であった（図１１（ａ））。ここで、大型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が２０％と比較的少なく（図１１（ｂ））、中型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が２３％と比較的少なかったのに対し（図１１（ｃ））、小型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が３０％と比較的多かった（図１１（ｄ））。そこで、小型トラックの関与した歩行者及び自転車乗員の死亡事故等の実態をみると、歩行者及び自転車が小型トラックのフロント部分（前部及び左右前角部（コーナ部））に衝突する場合が圧倒的に多かった（図１２）。また小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる損傷部位は頭・顔・首に集中していた（図１３）。更に小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる加害部位は、歩行者等の車体との衝突による影響が５０％前後と最も大きく、歩行者等の路面への接触による影響が３０〜４０％と次に大きかった（図１４）。
【０００５】
従来のトラックのキャブの前部構造では、図１５に示すように、歩行者７がキャブ１の前部に衝突すると、先ず歩行者７の上体がフロントパネル３に当接し（図１５（ａ））、歩行者がキャブ１の前部に密着した後に（図１５（ｂ））、トラックの減速により歩行者７は前方に放出される（図１５（ｃ））。次に歩行者７は脚部７ａから接地する（図１５（ｄ））。このとき歩行者７は脚部７ａがキャブ１の前部に近い前方に位置しかつ頭部７ｂがキャブ１の前部から離れた前方に位置するため、歩行者７はキャブ１の前部から離れた前方に尻餅をついた後に（図１５（ｅ））、キャブ１の前部から更に離れた前方に頭部７ｂが路面９に衝突する（図１５（ｆ））。このときの歩行者７の頭部７ｂへの衝撃は比較的大きくなる場合があった。なお、路面の硬度等による対策は困難であり、車体側等での対策を要していた。
【０００６】
本発明の目的は、車体の前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害等を軽減することができる、車両の前部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１及び図３に示すように、車体１１下部から前方に突設され車体１１前部の下部を構成するフロントバンパ１２と、フロントバンパ１２の上方に設けられ車体１１前部の中央部を構成するフロントパネル１３と、フロントパネル１３の上方に設けられ車体１１前部の上部を構成するウインドシールドガラス１４とを備えた車両の前部構造の改良である。その特徴ある構成は、歩行者１７が車体１１の前部に衝突して車体１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａが車体１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂが車体１１の前部に近い前方に位置して接地することができるように、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４がそれぞれ形成されたところにある。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有し、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有し、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有し、歩行者１７の車体前部に沿う方向の回転を阻害しないようにフロントパネル１３上端とウインドシールドガラス１４の下部とにより第２段差部２２が形成されたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１〜図３に示すように、衝突後の歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度θが３０〜１３５度の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、歩行者が車体の前部に衝突すると、車体の前部に沿う方向に回転した後に、前方かつ斜め上方に放出されるので、歩行者の脚部が車体の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者の頭部が車体の前部に近い前方に位置して接地する。このように車体前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害を軽減することができる。
【００１１】
本発明の請求項２〜５に係る発明は、歩行者が車体の前部に衝突した場合に歩行者の挙動をコントロールするための車両の前部構造であるので、先ず歩行者の脚部がフロントバンパの傾斜面に当接することにより、歩行者に車体の前部に沿う方向への回転を与える。また第１段差部の存在により上記歩行者の回転が阻害されるのを防止できる。次に歩行者がフロントパネルの傾斜面に当接することにより、歩行者のリフト時間を長くしてその間に歩行者を回転させ歩行者を前方かつ斜め上方に放出する。このとき第２段差部の存在により上記歩行者の回転が阻害されるのを防止できる。更に前方かつ斜め上方に放出された歩行者は、脚部が車体の前部から離れた前方に位置しかつ頭部が車体の前部に近い前方に位置して接地する。このように車体前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図３に示すように、車両であるキャブオーバ型の小型トラック１０は、キャブ１１の下部から前方に突設されフロントバンパ１２と、フロントバンパ１２の上方に設けられたフロントパネル１３と、フロントパネル１３の上方に設けられたウインドシールドガラス１４とを備える。フロントバンパ１２によりキャブ１１前部の下部が構成され、フロントパネル１３によりキャブ１１前部の中央部が構成され、ウインドシールドガラス１４によりキャブ１１前部の上部が構成される。なお、この実施の形態では、キャブオーバ型車両としてキャブオーバ型の小型トラックを挙げたが、キャブオーバ型の中型トラックや大型トラックでもよく、或いはキャブオーバ型の車両であればワンボックスカーやバスでもよい。
【００１３】
フロントバンパ１２は、トラック１０の進行方向に延びるシャシフレーム１６の一対のサイドメンバ１６ａの前端に設けられる。このフロントバンパ１２は上方に向うに従ってキャブ後方に傾斜する傾斜面１２ａを有する。この傾斜面１２ａにより、キャブ１１の前部に衝突した歩行者１７にキャブ１１の前部に沿う方向への回転を与えることができる。なお、上記傾斜面１２ａの鉛直線に対する角度は５〜２０度の範囲内に設定することが好ましい。またフロントパネル１３は上方に向うに従ってキャブ後方に傾斜する傾斜面１３ａを有する。この傾斜面１３ａにより、歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出することができる。なお、上記傾斜面１３ａの鉛直線に対する角度は１０〜２５度の範囲内に設定することが好ましい。ここで、リフト時間とは、歩行者がキャブ１１の前部に衝突してキャブ１１の前部に接触している時間であってかつキャブ１１の前部に沿う方向に回転している時間をいう。
【００１４】
一方、フロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３上端とウインドシールドガラス１４の下部とにより第２段差部２２が形成される。上記第１段差部２１は歩行者１７の上記回転を阻害しないようにするために形成され、第２段差部２２は歩行者１７のキャブ前部に沿う方向の回転を阻害しないようにするために形成される。第１段差部２１においてフロントパネル１３下端からフロントバンパ１２上面コーナ部までの突出長さＸは、好ましくは５０〜２００ｃｍの範囲内に設定され、第２段差部２２においてウインドシールドガラス１４下端からフロントパネル１３の傾斜面１３ａの延長面までの突出長さＹは、好ましくは２０〜１００ｃｍの範囲内に設定される。
【００１５】
即ち、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４のそれぞれを上記のように形成することにより、歩行者１７がキャブ１１の前部に衝突してキャブ１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａがキャブ１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂがキャブ１１の前部に近い前方に位置して接地することができるように構成される。本明細書では、この状態で歩行者が転倒することを離脚近頭転倒という。なお、図３において、「ＪＭ９５」とは、１８才以上の日本人男性を身長の高い方から順に並べたときに身長の高い方から５％の身長を有する日本人男性をいい、「ＪＭ５０」とは、１８才以上の日本人男性のうち平均的な身長を有する日本人男性をいい、「ＪＦ５０」とは、１８才以上の日本人女性のうち平均的な身長を有する日本人女性をいう。
【００１６】
衝突後の歩行者１７は離脚近頭転倒することが好ましく、更に歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度（接地角度）θが３０〜１３５度となることが好ましく、この範囲内になるように、トラック１０のフロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４が形成される（図１及び図２）。歩行者１７の初期接地点とは、歩行者１７の身体の一部が最初に路面２３に接したときの身体の部位をいう。また上記接地角度θの範囲を３０〜１３５度の範囲内に限定したのは、３０度未満では歩行者１７の路面２３への衝突後に歩行者１７に加速が生じ、１３５度を越えると歩行者１７の首傷害値が大きくなってしまうからである。具体的な理由を次に示す。
【００１７】
(1) 上記接地角度θを３０度以上に限定した理由
歩行者１７が右から左に向って走行する小型トラック１０に衝突して、脚部１７ａから接地したときの歩行者１７の挙動は、歩行者１７がトラック１０の進行方向に対して直交する方向に向いている場合と、歩行者１７がキャブ１１の前部に向いている場合とで異なる（図４）。歩行者１７がトラック１０の進行方向に対して直交する方向に向いた状態でキャブ１１の前部に衝突すると、図４（ａ）に示すように、歩行者１７は反時計回りに回転し、歩行者１７の腰が接地した後に、歩行者１７の頭部１７ｂの水平方向の速度は転倒しながら加速するので、歩行者１７の路面衝突時における頭部１７ｂの傷害は大きくなる。一方、歩行者１７がキャブ１１の前部に向いた状態でキャブ１１の前部に衝突すると、上記と同様に、歩行者１７は反時計回りに回転し、歩行者１７の腰部が接地した後に、頭部１７ｂが接地する（図４（ｂ））。このため歩行者１７の水平方向の速度が腰部接地により歩行者１７の重心１７ｃ回りの角速度に変換されるので、歩行者１７の頭部１７ｂの加速度も比較的大きくなり、歩行者１７の路面２３への衝突時における頭部１７ｂの傷害も比較的大きくなる。上述のことから、歩行者１７がトラック１０に衝突した後に脚部１７ａから接地する場合の歩行者１７の接地角度θを０度以上とする必要がある。
【００１８】
次に上記接地角度θを０度以上とすることを、路面２３の状態との関係で維持することができるかを図５及び図６を用いて検討する。路面２３に対する歩行者の接地点の磨擦抵抗Ｆμは歩行者１７の接地角度θによって変化し、接地角度θが大きいほど滑り易くなる。即ち、歩行者１７の接地角度θが３０度である場合（図５（ａ））、歩行者１７は滑り難いけれども、上記接地角度θが６０度である場合（図５（ｂ））、歩行者１７は滑り易くなる。歩行者１７が滑らなければ、歩行者１７の路面２３への接地時に歩行者１７が路面に突っ掛かり、上記接地角度θが０度以上であっても、歩行者１７の挙動は反時計回りとなり、歩行者１７が滑れば、歩行者１７の路面２３への接地時に歩行者１７が路面に突っ掛からないため、歩行者１７の時計回りの挙動を維持できる。歩行者１７が路面２３を滑るか否かは、路面２３の摩擦力と、歩行者１７に働く力のうち路面２３に沿う力との関係で決まる。そこで、歩行者１７の路面２３に対する摩擦力について説明する。図５に示すように、歩行者１７が路面２３に接地したときの歩行者１７のモーメントＭは次の式（１）から求まる。
Ｍ＝ＦH×（Ｌ×sinθ） ……（１）
上記式（１）において、ＦHは接地点における歩行者１７の路面２３に作用する力の垂直成分であり、Ｌは路面２３から歩行者１７の重心１７ｃまでの距離である。上記式（１）を変形すると、次の式（２）となる。
ＦH＝Ｍ ／（Ｌ×sinθ） ……（２）
歩行者１７が路面２３に接地した時に発生する歩行者１７のモーメントＭを一定とすると、Ｌは一定であるので、次の式（３）が成り立つ。
ＦH ∝（１／sinθ） ……（３）
即ち、接地点における歩行者１７の路面２３に作用する力の垂直成分ＦHは（１／sinθ）に比例する。このため滑りに対する抵抗力である最大静止摩擦力ＦSは次の式（４）で表される。
ＦS＝ＦH×μ ……（４）
上記式（４）において、μは最大静止摩擦係数であり、これは一定であるため、次の式（５）が成り立つ。
ＦS ∝ （１／sinθ） ……（５）
このため、図６に示すように、歩行者１７の接地角度θを０度から徐々に大きくしていくと、磨擦抵抗Ｆμは急激に低下し、接地角度θが２０度付近に達すると、磨擦抵抗Ｆμは殆ど変化しなくなることが分かる。
【００１９】
一方、歩行者１７に働く力のうち路面に沿う力ＦL、即ち滑り方向に作用する力ＦLはエネルギ保存の法則から次の式（６）で求まる。
ＦL×Ｋ＝ｍ×ｖ2／２ ……（６）
上記式（６）において、ｍは歩行者１７の質量であり、ｖは歩行者１７の速度であり、Ｋは移動量である。上記式（６）を変形すると次の式（７）にようになる。
ＦL＝ｍ×ｖ2／（２×Ｋ） ……（７）
上記式（７）において、ｍ及びＫを一定とすると、次の式（８）が成り立つ。
ＦL ∝ ｖ2 ……（８）
滑りに対する抵抗力である最大静止摩擦力力ＦSと滑り方向に作用する力ＦLの比Ａは式（５）及び式（８）から次のようになる。
Ａ＝ＦL／ＦS ∝ ｖ2×sinθ ……（９）
そして、式（９）はＣを定数とすると、次の式（１０）のように表される。
Ａ＝Ｃ×（ｖ2×sinθ） ……（１０）
従って、比Ａが１以上である場合、滑り方向に作用する力ＦLが大きいため歩行者１７は滑り、比Ａが１以下である場合、滑り方向に作用する力ＦLが小さくなるため歩行者１７は滑らない。
【００２０】
次に比Ａの値を求めるために、数値シュミレーションにて歩行者１７に傷害を与える影響の高くなる車速２０ｋｍにて、歩行者１７の路面に対する接地角度θを変数として、図７の白い菱形で示す「滑る」領域と、図７の黒い菱形で示す「滑らない」領域との境界の接地角度θを求め、この接地角度θからｖ2×sinθの値を求める。この値はＡ／Ｃに一致し、この境界で比Ａが「１」となることから、Ｃ(定数)が求められる。比Ａの値は、定数Ｃと接地角度θと歩行者の速度ｖで決まることから、接地角度θと歩行者の速度ｖから比Ａの値を求めてグラフ化すると図７のようになる。図７より、２０ｋｍ以上の車速領域で、接地角度θが３０度となることを確保できれば、比Ａが「１」以上となる。このことから、上記領域で、歩行者１７は路面２３を滑って時計回りの挙動を維持できることになり、路面２３への衝突時に加速される反時計回りの挙動を回避することができる。この結果、歩行者１７の離脚近頭転倒を図ることができる。上記接地角度θが３０度以上である場合の効果は、トラック１０のキャブ１１の前部形状、キャブ１１の高さ、キャブ１１前部の硬さ、或いは衝突時の速度に拘らず、キャブ１１前部と衝突した後の歩行者１１と路面２３との関係から得られる効果である。
【００２１】
(2) 上記接地角度θを１３５以下に限定した理由
路面２３との衝突時における歩行者１７の頭部１７ｂの傷害は、歩行者１７が路面２３に頭部１７ｂから接地するときに頭部１７ｂが路面２３に衝突して発生する。図８に示すように、歩行者１７の首に作用する軸力は歩行者１７の接地角度θが１３５〜１６５度の範囲にあるときに極めて大きくなる。また図９に示すように、歩行者１７の首に作用する曲げモーメントは歩行者１７の接地角度θが１６５〜−１６５度であるときに極めて大きくなる。更に図１０に示すように、歩行者の首の障害を評価するＮＩＣ（Neck Injury Criterion）値は、歩行者の首軸力と曲げモーメントから算出される値であり、ＮＩＣ値は、歩行者１７の接地角度θを次第に増加していくと、歩行者１７の接地角度θが１３５度であるときを境に急激に悪化するため、１３５度以下の角度域で歩行者１７が接地することが望ましい。なお、上記歩行者１７の接地角度θが浅い角度であれば、歩行者１７のＮＩＣ値（首軸力、首曲げモーメント）が少なくなる。この結果、歩行者１７の接地角度は１３５度以下であることが望ましい。上記接地角度θが１３５度以下である場合の効果は、トラック１０のキャブ１１の前部形状、キャブ１１の高さ、キャブ１１前部の硬さ、或いは衝突時の速度に拘らず、キャブ１１前部と衝突した後の歩行者１７と路面２３との関係から得られる効果である。
【００２２】
このように構成された小型トラック１０のキャブ１１前部に歩行者１７が衝突したときの動作を説明する。トラック１０と歩行者１７が接近して（図１（ａ））、歩行者１７がトラック１０のキャブ１１の前部に衝突すると、先ず歩行者１７の脚部１７ａがフロントバンパ１２の傾斜面１２ａに当接することにより、歩行者１７にキャブ１１の前部に沿う方向への回転を与える。即ち、キャブ１１の最も前方に突出するフロントバンパ１２の傾斜面１２ａに歩行者１７の脚部１７ａが当接して図１（ｂ）の実線矢印で示す方向に回転するとともに、歩行者１７の上体及び腕部が図１（ｂ）の破線矢印で示す方向に回転してキャブ１１のフロントパネル１３の傾斜面１３ａに当接する。このとき歩行者１７の腰部及び腕部が第１段差部２１により形成された空間に収容されて、上記歩行者１７の回転が阻害されるのを防止できる。次いで歩行者１７がフロントパネル１３の傾斜面１３ａに当接することにより、歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を更に回転させる。換言すれば、歩行者１７の上体及び腕部がフロントパネル１３の傾斜面１３ａにより図１（ｃ）の破線矢印で示す方向に回転して、歩行者１７は路面から浮きキャブ１１の前部に沿ってキャブ１１の前部に密着した状態になる。このとき第２段差部２２の存在により上記歩行者１７の回転が阻害されるのを防止できる。更に換言すれば、歩行者１７の頭部１７ｂはウインドシールドガラス１４に当接する方向に回転するけれども、歩行者１７の頭部１７ｂは第２段差部２２により形成された空間に収容されるため、歩行者１７の挙動を阻害しない。
【００２３】
なお、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａがなくても、第１段差部２１とフロントパネル１３の傾斜面１３ａのみによっても歩行者１７の挙動をコントロールすることができ、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａだけでも歩行者の挙動をコントロールすることができる。また、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａに第１段差部２１及びフロントパネル１３の傾斜面１３ａを加えることによって歩行者１７の挙動をより好ましい状態にコントロールすることができ、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａ、第１段差部２１及びフロントパネル１３の傾斜面１３ａに更に第２段差部２２を加えることにより歩行者の挙動を更に好ましい状態にコントロールすることができる。
【００２４】
次に歩行者１７は図１（ｄ）の一点鎖線矢印で示す方向、即ち前方かつ斜め上方に放出されるとともに、歩行者１７の脚部１７ａは慣性により図１（ｄ）の実線矢印で示す方向に更に回転するとともに、歩行者１７の上体及び腕部が慣性により図１（ｄ）の破線矢印で示す方向に更に回転する。結果として歩行者１７は離脚近頭転倒して接地する、即ち歩行者１７の脚部１７ａがキャブ１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂがキャブ１１の前部に近い前方に位置して接地する（図１（ｅ）及び（ｆ））。即ち、歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度θが３０〜１３５度の範囲内となる。上記角度θが０度以上であるため、歩行者１７の回転は衝突方向に反する時計方向の回転となり、これにより歩行者１７の頭部１７ｂを加速させることはない。また上記角度θが３０度以上であるので、歩行者１７と路面２３との初期接地で突っ掛かって反時計回りの挙動となることがない。またこれによりＮＩＣ値（首軸力、首曲げモーメント）が高まることもない。この結果、歩行者１７が路面に衝突するときの衝撃は比較的小さい。このようにトラック１０のキャブ１１前部に衝突した後の歩行者１７の挙動をコントロールすることにより、路面２３への衝突による歩行者１７の傷害を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明実施形態の前部構造を有するキャブオーバ型トラックの前部に歩行者が衝突した後の歩行者の挙動を示す図である。
【図２】歩行者がトラック前部に衝突した後に路面に衝突したときの歩行者の頭部の傷害と接地姿勢との関係を示す図である。
【図３】キャブオーバ型トラック前部の各部材の形状と歩行者の背丈との関係を示す図である。
【図４】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の頭部傷害と接地姿勢との関係を示す図である。
【図５】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における姿勢角度θを示す図である。
【図６】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における滑り易さを示す図である。
【図７】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における滑り易さとトラックの速度との関係を示す図である。
【図８】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の首軸力と接地角度との関係を示す図である。
【図９】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の首曲げモーメントと接地角度との関係を示す図である。
【図１０】歩行者の首傷害が悪化するしきい値が１３５度であることを示す図である。
【図１１】（ａ）は大型、中型及び小型トラックの全体の関与した交通事故における死亡事故及び重傷事故の対衝突物毎の割合を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は大型、中型及び小型トラックのそれぞれが関与した交通事故における死亡事故及び重傷事故の対衝突物毎の割合を示す図である。
【図１２】小型トラックに衝突した歩行者及び自転車乗員の損傷部位毎の割合を示す図である。
【図１３】小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる損傷部位毎の割合を示す図である。
【図１４】小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる加害部位毎の割合を示す図である。
【図１５】トラックの車体構造によってトラックとの衝突後の歩行者をコントロールできる挙動と、トラックとの衝突後の歩行者の接地姿勢で歩行者をコントロールできる挙動とを説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０ キャブオーバ型小型トラック（キャブオーバ型車両）
１１ キャブ（車体）
１２ フロントバンパ
１２ａ フロントバンパの傾斜面
１３ フロントパネル
１３ａ フロントパネルの傾斜面
１４ ウインドシールドガラス
１７ 歩行者
１７ａ 歩行者の脚部
１７ｂ 歩行者の頭部
１７ｃ 歩行者の重心
２１ 第１段差部
２２ 第２段差部
Ｌ 初期接地直線
θ 歩行者の接地角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャブオーバ型トラック、ワンボックスカー、バス等の車両の前部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の前端上部の内側に設けられたエネルギー吸収部が略車両前後方向に延在する支持部を有し、この支持部が車両上方側へ入力される荷重に対する反力よりも車両下方側へ入力される荷重に対する反力の方が小さくなるように強度バランスが設定された車体前部構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この車体前部構造では、エネルギー吸収部が、車両の前端上部に配置された樹脂製のフロントエンドパネルとこのフロントエンドパネルの車両後方側に配置されたラジエータサポートアッパとを連結する金属製のブラケットである。このように構成された車体前部構造では、衝突体と前面衝突して衝突体の上部が車両の前端上部に当接すると、車両の前端上部に設けられたエネルギー吸収部の支持部により衝突体の上部が支えられて、エネルギー吸収部の支持部が衝突体の上部を支えるだけの車両前方側への反力を発揮する。このため、衝突体の上部の車両の前端上部への倒れ込みが抑制されて、衝突体の下部に対する上部の屈曲度合いが低減されるので、衝突体の下部に対する上部の屈曲度合いを抑制することができ、かつ仮に衝突体の上部が斜め上方から倒れ込んできた場合にエネルギー吸収部の支持部が比較的容易に車両下方側へ変形する。この結果、前面衝突時における歩行者の脚部の保護性能を向上できる。またフロントエンドパネルとラジエータサポートアッパとを金属製のブラケットによって連結したので、このブラケットが備える支持部によって衝突体の上部を支えることができるようになっている。なお、このブラケットはエネルギー吸収部として機能する要素であるため、衝突体との衝突後に衝突体の上部側が車両の前端上部に倒れ込んできても、容易に変形する。このため、ブラケットを金属製としても、衝突体の上部に作用する反力は小さいものとなる。
【特許文献１】特開２００６−２６４４９５号公報（請求項１及び２、段落［００１０］、段落［００１３］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の特許文献１に示された車体前部構造では、衝突体の上部が車両の前端部の上面への倒れ込みを抑制できるけれども、衝突体が車両に衝突した後の衝突体の挙動を制御することができない課題があった。
【０００４】
一方、近年の交通事故調査によると、トラックの関与した死亡事故及び重傷事故（９２６６人）のうち歩行者及び自転車に対するものが全体の２４％であった（図１１（ａ））。ここで、大型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が２０％と比較的少なく（図１１（ｂ））、中型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が２３％と比較的少なかったのに対し（図１１（ｃ））、小型トラックの歩行者及び自転車に対する事故が３０％と比較的多かった（図１１（ｄ））。そこで、小型トラックの関与した歩行者及び自転車乗員の死亡事故等の実態をみると、歩行者及び自転車が小型トラックのフロント部分（前部及び左右前角部（コーナ部））に衝突する場合が圧倒的に多かった（図１２）。また小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる損傷部位は頭・顔・首に集中していた（図１３）。更に小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる加害部位は、歩行者等の車体との衝突による影響が５０％前後と最も大きく、歩行者等の路面への接触による影響が３０〜４０％と次に大きかった（図１４）。
【０００５】
従来のトラックのキャブの前部構造では、図１５に示すように、歩行者７がキャブ１の前部に衝突すると、先ず歩行者７の上体がフロントパネル３に当接し（図１５（ａ））、歩行者がキャブ１の前部に密着した後に（図１５（ｂ））、トラックの減速により歩行者７は前方に放出される（図１５（ｃ））。次に歩行者７は脚部７ａから接地する（図１５（ｄ））。このとき歩行者７は脚部７ａがキャブ１の前部に近い前方に位置しかつ頭部７ｂがキャブ１の前部から離れた前方に位置するため、歩行者７はキャブ１の前部から離れた前方に尻餅をついた後に（図１５（ｅ））、キャブ１の前部から更に離れた前方に頭部７ｂが路面９に衝突する（図１５（ｆ））。このときの歩行者７の頭部７ｂへの衝撃は比較的大きくなる場合があった。なお、路面の硬度等による対策は困難であり、車体側等での対策を要していた。
【０００６】
本発明の目的は、車体の前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害等を軽減することができる、車両の前部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１及び図３に示すように、車体１１下部から前方に突設され車体１１前部の下部を構成するフロントバンパ１２と、フロントバンパ１２の上方に設けられ車体１１前部の中央部を構成するフロントパネル１３と、フロントパネル１３の上方に設けられ車体１１前部の上部を構成するウインドシールドガラス１４とを備えた車両の前部構造の改良である。その特徴ある構成は、歩行者１７が車体１１の前部に衝突して車体１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａが車体１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂが車体１１の前部に近い前方に位置して接地することができるように、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４がそれぞれ形成されたところにある。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有し、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、フロントバンパ１２が車体１１の前部に衝突した歩行者１７に車体１１の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１２ａを有し、歩行者１７の回転を阻害しないようにフロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３が歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面１３ａを有し、歩行者１７の車体前部に沿う方向の回転を阻害しないようにフロントパネル１３上端とウインドシールドガラス１４の下部とにより第２段差部２２が形成されたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１〜図３に示すように、衝突後の歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度θが３０〜１３５度の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、歩行者が車体の前部に衝突すると、車体の前部に沿う方向に回転した後に、前方かつ斜め上方に放出されるので、歩行者の脚部が車体の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者の頭部が車体の前部に近い前方に位置して接地する。このように車体前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害を軽減することができる。
【００１１】
本発明の請求項２〜５に係る発明は、歩行者が車体の前部に衝突した場合に歩行者の挙動をコントロールするための車両の前部構造であるので、先ず歩行者の脚部がフロントバンパの傾斜面に当接することにより、歩行者に車体の前部に沿う方向への回転を与える。また第１段差部の存在により上記歩行者の回転が阻害されるのを防止できる。次に歩行者がフロントパネルの傾斜面に当接することにより、歩行者のリフト時間を長くしてその間に歩行者を回転させ歩行者を前方かつ斜め上方に放出する。このとき第２段差部の存在により上記歩行者の回転が阻害されるのを防止できる。更に前方かつ斜め上方に放出された歩行者は、脚部が車体の前部から離れた前方に位置しかつ頭部が車体の前部に近い前方に位置して接地する。このように車体前部に衝突した後の歩行者の挙動をコントロールすることにより、路面への衝突による歩行者の頭部の傷害を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図３に示すように、車両であるキャブオーバ型の小型トラック１０は、キャブ１１の下部から前方に突設されフロントバンパ１２と、フロントバンパ１２の上方に設けられたフロントパネル１３と、フロントパネル１３の上方に設けられたウインドシールドガラス１４とを備える。フロントバンパ１２によりキャブ１１前部の下部が構成され、フロントパネル１３によりキャブ１１前部の中央部が構成され、ウインドシールドガラス１４によりキャブ１１前部の上部が構成される。なお、この実施の形態では、キャブオーバ型車両としてキャブオーバ型の小型トラックを挙げたが、キャブオーバ型の中型トラックや大型トラックでもよく、或いはキャブオーバ型の車両であればワンボックスカーやバスでもよい。
【００１３】
フロントバンパ１２は、トラック１０の進行方向に延びるシャシフレーム１６の一対のサイドメンバ１６ａの前端に設けられる。このフロントバンパ１２は上方に向うに従ってキャブ後方に傾斜する傾斜面１２ａを有する。この傾斜面１２ａにより、キャブ１１の前部に衝突した歩行者１７にキャブ１１の前部に沿う方向への回転を与えることができる。なお、上記傾斜面１２ａの鉛直線に対する角度は５〜２０度の範囲内に設定することが好ましい。またフロントパネル１３は上方に向うに従ってキャブ後方に傾斜する傾斜面１３ａを有する。この傾斜面１３ａにより、歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を回転させ歩行者１７を前方かつ斜め上方に放出することができる。なお、上記傾斜面１３ａの鉛直線に対する角度は１０〜２５度の範囲内に設定することが好ましい。ここで、リフト時間とは、歩行者がキャブ１１の前部に衝突してキャブ１１の前部に接触している時間であってかつキャブ１１の前部に沿う方向に回転している時間をいう。
【００１４】
一方、フロントバンパ１２の上面とフロントパネル１３の下部とにより第１段差部２１が形成され、フロントパネル１３上端とウインドシールドガラス１４の下部とにより第２段差部２２が形成される。上記第１段差部２１は歩行者１７の上記回転を阻害しないようにするために形成され、第２段差部２２は歩行者１７のキャブ前部に沿う方向の回転を阻害しないようにするために形成される。第１段差部２１においてフロントパネル１３下端からフロントバンパ１２上面コーナ部までの突出長さＸは、好ましくは５０〜２００ｃｍの範囲内に設定され、第２段差部２２においてウインドシールドガラス１４下端からフロントパネル１３の傾斜面１３ａの延長面までの突出長さＹは、好ましくは２０〜１００ｃｍの範囲内に設定される。
【００１５】
即ち、フロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４のそれぞれを上記のように形成することにより、歩行者１７がキャブ１１の前部に衝突してキャブ１１の前方に放出されたときに、歩行者１７の脚部１７ａがキャブ１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂがキャブ１１の前部に近い前方に位置して接地することができるように構成される。本明細書では、この状態で歩行者が転倒することを離脚近頭転倒という。なお、図３において、「ＪＭ９５」とは、１８才以上の日本人男性を身長の高い方から順に並べたときに身長の高い方から５％の身長を有する日本人男性をいい、「ＪＭ５０」とは、１８才以上の日本人男性のうち平均的な身長を有する日本人男性をいい、「ＪＦ５０」とは、１８才以上の日本人女性のうち平均的な身長を有する日本人女性をいう。
【００１６】
衝突後の歩行者１７は離脚近頭転倒することが好ましく、更に歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度（接地角度）θが３０〜１３５度となることが好ましく、この範囲内になるように、トラック１０のフロントバンパ１２、フロントパネル１３及びウインドシールドガラス１４が形成される（図１及び図２）。歩行者１７の初期接地点とは、歩行者１７の身体の一部が最初に路面２３に接したときの身体の部位をいう。また上記接地角度θの範囲を３０〜１３５度の範囲内に限定したのは、３０度未満では歩行者１７の路面２３への衝突後に歩行者１７に加速が生じ、１３５度を越えると歩行者１７の首傷害値が大きくなってしまうからである。具体的な理由を次に示す。
【００１７】
(1) 上記接地角度θを３０度以上に限定した理由
歩行者１７が右から左に向って走行する小型トラック１０に衝突して、脚部１７ａから接地したときの歩行者１７の挙動は、歩行者１７がトラック１０の進行方向に対して直交する方向に向いている場合と、歩行者１７がキャブ１１の前部に向いている場合とで異なる（図４）。歩行者１７がトラック１０の進行方向に対して直交する方向に向いた状態でキャブ１１の前部に衝突すると、図４（ａ）に示すように、歩行者１７は反時計回りに回転し、歩行者１７の腰が接地した後に、歩行者１７の頭部１７ｂの水平方向の速度は転倒しながら加速するので、歩行者１７の路面衝突時における頭部１７ｂの傷害は大きくなる。一方、歩行者１７がキャブ１１の前部に向いた状態でキャブ１１の前部に衝突すると、上記と同様に、歩行者１７は反時計回りに回転し、歩行者１７の腰部が接地した後に、頭部１７ｂが接地する（図４（ｂ））。このため歩行者１７の水平方向の速度が腰部接地により歩行者１７の重心１７ｃ回りの角速度に変換されるので、歩行者１７の頭部１７ｂの加速度も比較的大きくなり、歩行者１７の路面２３への衝突時における頭部１７ｂの傷害も比較的大きくなる。上述のことから、歩行者１７がトラック１０に衝突した後に脚部１７ａから接地する場合の歩行者１７の接地角度θを０度以上とする必要がある。
【００１８】
次に上記接地角度θを０度以上とすることを、路面２３の状態との関係で維持することができるかを図５及び図６を用いて検討する。路面２３に対する歩行者の接地点の磨擦抵抗Ｆμは歩行者１７の接地角度θによって変化し、接地角度θが大きいほど滑り易くなる。即ち、歩行者１７の接地角度θが３０度である場合（図５（ａ））、歩行者１７は滑り難いけれども、上記接地角度θが６０度である場合（図５（ｂ））、歩行者１７は滑り易くなる。歩行者１７が滑らなければ、歩行者１７の路面２３への接地時に歩行者１７が路面に突っ掛かり、上記接地角度θが０度以上であっても、歩行者１７の挙動は反時計回りとなり、歩行者１７が滑れば、歩行者１７の路面２３への接地時に歩行者１７が路面に突っ掛からないため、歩行者１７の時計回りの挙動を維持できる。歩行者１７が路面２３を滑るか否かは、路面２３の摩擦力と、歩行者１７に働く力のうち路面２３に沿う力との関係で決まる。そこで、歩行者１７の路面２３に対する摩擦力について説明する。図５に示すように、歩行者１７が路面２３に接地したときの歩行者１７のモーメントＭは次の式（１）から求まる。
Ｍ＝ＦH×（Ｌ×sinθ） ……（１）
上記式（１）において、ＦHは接地点における歩行者１７の路面２３に作用する力の垂直成分であり、Ｌは路面２３から歩行者１７の重心１７ｃまでの距離である。上記式（１）を変形すると、次の式（２）となる。
ＦH＝Ｍ ／（Ｌ×sinθ） ……（２）
歩行者１７が路面２３に接地した時に発生する歩行者１７のモーメントＭを一定とすると、Ｌは一定であるので、次の式（３）が成り立つ。
ＦH ∝（１／sinθ） ……（３）
即ち、接地点における歩行者１７の路面２３に作用する力の垂直成分ＦHは（１／sinθ）に比例する。このため滑りに対する抵抗力である最大静止摩擦力ＦSは次の式（４）で表される。
ＦS＝ＦH×μ ……（４）
上記式（４）において、μは最大静止摩擦係数であり、これは一定であるため、次の式（５）が成り立つ。
ＦS ∝ （１／sinθ） ……（５）
このため、図６に示すように、歩行者１７の接地角度θを０度から徐々に大きくしていくと、磨擦抵抗Ｆμは急激に低下し、接地角度θが２０度付近に達すると、磨擦抵抗Ｆμは殆ど変化しなくなることが分かる。
【００１９】
一方、歩行者１７に働く力のうち路面に沿う力ＦL、即ち滑り方向に作用する力ＦLはエネルギ保存の法則から次の式（６）で求まる。
ＦL×Ｋ＝ｍ×ｖ2／２ ……（６）
上記式（６）において、ｍは歩行者１７の質量であり、ｖは歩行者１７の速度であり、Ｋは移動量である。上記式（６）を変形すると次の式（７）にようになる。
ＦL＝ｍ×ｖ2／（２×Ｋ） ……（７）
上記式（７）において、ｍ及びＫを一定とすると、次の式（８）が成り立つ。
ＦL ∝ ｖ2 ……（８）
滑りに対する抵抗力である最大静止摩擦力力ＦSと滑り方向に作用する力ＦLの比Ａは式（５）及び式（８）から次のようになる。
Ａ＝ＦL／ＦS ∝ ｖ2×sinθ ……（９）
そして、式（９）はＣを定数とすると、次の式（１０）のように表される。
Ａ＝Ｃ×（ｖ2×sinθ） ……（１０）
従って、比Ａが１以上である場合、滑り方向に作用する力ＦLが大きいため歩行者１７は滑り、比Ａが１以下である場合、滑り方向に作用する力ＦLが小さくなるため歩行者１７は滑らない。
【００２０】
次に比Ａの値を求めるために、数値シュミレーションにて歩行者１７に傷害を与える影響の高くなる車速２０ｋｍにて、歩行者１７の路面に対する接地角度θを変数として、図７の白い菱形で示す「滑る」領域と、図７の黒い菱形で示す「滑らない」領域との境界の接地角度θを求め、この接地角度θからｖ2×sinθの値を求める。この値はＡ／Ｃに一致し、この境界で比Ａが「１」となることから、Ｃ(定数)が求められる。比Ａの値は、定数Ｃと接地角度θと歩行者の速度ｖで決まることから、接地角度θと歩行者の速度ｖから比Ａの値を求めてグラフ化すると図７のようになる。図７より、２０ｋｍ以上の車速領域で、接地角度θが３０度となることを確保できれば、比Ａが「１」以上となる。このことから、上記領域で、歩行者１７は路面２３を滑って時計回りの挙動を維持できることになり、路面２３への衝突時に加速される反時計回りの挙動を回避することができる。この結果、歩行者１７の離脚近頭転倒を図ることができる。上記接地角度θが３０度以上である場合の効果は、トラック１０のキャブ１１の前部形状、キャブ１１の高さ、キャブ１１前部の硬さ、或いは衝突時の速度に拘らず、キャブ１１前部と衝突した後の歩行者１１と路面２３との関係から得られる効果である。
【００２１】
(2) 上記接地角度θを１３５以下に限定した理由
路面２３との衝突時における歩行者１７の頭部１７ｂの傷害は、歩行者１７が路面２３に頭部１７ｂから接地するときに頭部１７ｂが路面２３に衝突して発生する。図８に示すように、歩行者１７の首に作用する軸力は歩行者１７の接地角度θが１３５〜１６５度の範囲にあるときに極めて大きくなる。また図９に示すように、歩行者１７の首に作用する曲げモーメントは歩行者１７の接地角度θが１６５〜−１６５度であるときに極めて大きくなる。更に図１０に示すように、歩行者の首の障害を評価するＮＩＣ（Neck Injury Criterion）値は、歩行者の首軸力と曲げモーメントから算出される値であり、ＮＩＣ値は、歩行者１７の接地角度θを次第に増加していくと、歩行者１７の接地角度θが１３５度であるときを境に急激に悪化するため、１３５度以下の角度域で歩行者１７が接地することが望ましい。なお、上記歩行者１７の接地角度θが浅い角度であれば、歩行者１７のＮＩＣ値（首軸力、首曲げモーメント）が少なくなる。この結果、歩行者１７の接地角度は１３５度以下であることが望ましい。上記接地角度θが１３５度以下である場合の効果は、トラック１０のキャブ１１の前部形状、キャブ１１の高さ、キャブ１１前部の硬さ、或いは衝突時の速度に拘らず、キャブ１１前部と衝突した後の歩行者１７と路面２３との関係から得られる効果である。
【００２２】
このように構成された小型トラック１０のキャブ１１前部に歩行者１７が衝突したときの動作を説明する。トラック１０と歩行者１７が接近して（図１（ａ））、歩行者１７がトラック１０のキャブ１１の前部に衝突すると、先ず歩行者１７の脚部１７ａがフロントバンパ１２の傾斜面１２ａに当接することにより、歩行者１７にキャブ１１の前部に沿う方向への回転を与える。即ち、キャブ１１の最も前方に突出するフロントバンパ１２の傾斜面１２ａに歩行者１７の脚部１７ａが当接して図１（ｂ）の実線矢印で示す方向に回転するとともに、歩行者１７の上体及び腕部が図１（ｂ）の破線矢印で示す方向に回転してキャブ１１のフロントパネル１３の傾斜面１３ａに当接する。このとき歩行者１７の腰部及び腕部が第１段差部２１により形成された空間に収容されて、上記歩行者１７の回転が阻害されるのを防止できる。次いで歩行者１７がフロントパネル１３の傾斜面１３ａに当接することにより、歩行者１７のリフト時間を長くしてその間に歩行者１７を更に回転させる。換言すれば、歩行者１７の上体及び腕部がフロントパネル１３の傾斜面１３ａにより図１（ｃ）の破線矢印で示す方向に回転して、歩行者１７は路面から浮きキャブ１１の前部に沿ってキャブ１１の前部に密着した状態になる。このとき第２段差部２２の存在により上記歩行者１７の回転が阻害されるのを防止できる。更に換言すれば、歩行者１７の頭部１７ｂはウインドシールドガラス１４に当接する方向に回転するけれども、歩行者１７の頭部１７ｂは第２段差部２２により形成された空間に収容されるため、歩行者１７の挙動を阻害しない。
【００２３】
なお、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａがなくても、第１段差部２１とフロントパネル１３の傾斜面１３ａのみによっても歩行者１７の挙動をコントロールすることができ、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａだけでも歩行者の挙動をコントロールすることができる。また、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａに第１段差部２１及びフロントパネル１３の傾斜面１３ａを加えることによって歩行者１７の挙動をより好ましい状態にコントロールすることができ、フロントバンパ１２の傾斜面１２ａ、第１段差部２１及びフロントパネル１３の傾斜面１３ａに更に第２段差部２２を加えることにより歩行者の挙動を更に好ましい状態にコントロールすることができる。
【００２４】
次に歩行者１７は図１（ｄ）の一点鎖線矢印で示す方向、即ち前方かつ斜め上方に放出されるとともに、歩行者１７の脚部１７ａは慣性により図１（ｄ）の実線矢印で示す方向に更に回転するとともに、歩行者１７の上体及び腕部が慣性により図１（ｄ）の破線矢印で示す方向に更に回転する。結果として歩行者１７は離脚近頭転倒して接地する、即ち歩行者１７の脚部１７ａがキャブ１１の前部から離れた前方に位置しかつ歩行者１７の頭部１７ｂがキャブ１１の前部に近い前方に位置して接地する（図１（ｅ）及び（ｆ））。即ち、歩行者１７の重心１７ｃと歩行者１７の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線Ｌとするとき、初期接地点から鉛直上方に向う半直線と初期接地直線Ｌとのなす角度のうち歩行者１７の回転した角度θが３０〜１３５度の範囲内となる。上記角度θが０度以上であるため、歩行者１７の回転は衝突方向に反する時計方向の回転となり、これにより歩行者１７の頭部１７ｂを加速させることはない。また上記角度θが３０度以上であるので、歩行者１７と路面２３との初期接地で突っ掛かって反時計回りの挙動となることがない。またこれによりＮＩＣ値（首軸力、首曲げモーメント）が高まることもない。この結果、歩行者１７が路面に衝突するときの衝撃は比較的小さい。このようにトラック１０のキャブ１１前部に衝突した後の歩行者１７の挙動をコントロールすることにより、路面２３への衝突による歩行者１７の傷害を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明実施形態の前部構造を有するキャブオーバ型トラックの前部に歩行者が衝突した後の歩行者の挙動を示す図である。
【図２】歩行者がトラック前部に衝突した後に路面に衝突したときの歩行者の頭部の傷害と接地姿勢との関係を示す図である。
【図３】キャブオーバ型トラック前部の各部材の形状と歩行者の背丈との関係を示す図である。
【図４】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の頭部傷害と接地姿勢との関係を示す図である。
【図５】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における姿勢角度θを示す図である。
【図６】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における滑り易さを示す図である。
【図７】トラックとの衝突後であって歩行者の接地時における滑り易さとトラックの速度との関係を示す図である。
【図８】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の首軸力と接地角度との関係を示す図である。
【図９】トラックとの衝突後であって歩行者の路面との衝突時における歩行者の首曲げモーメントと接地角度との関係を示す図である。
【図１０】歩行者の首傷害が悪化するしきい値が１３５度であることを示す図である。
【図１１】（ａ）は大型、中型及び小型トラックの全体の関与した交通事故における死亡事故及び重傷事故の対衝突物毎の割合を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は大型、中型及び小型トラックのそれぞれが関与した交通事故における死亡事故及び重傷事故の対衝突物毎の割合を示す図である。
【図１２】小型トラックに衝突した歩行者及び自転車乗員の損傷部位毎の割合を示す図である。
【図１３】小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる損傷部位毎の割合を示す図である。
【図１４】小型トラックとの衝突時における歩行者及び自転車乗員の死亡原因となる加害部位毎の割合を示す図である。
【図１５】トラックの車体構造によってトラックとの衝突後の歩行者をコントロールできる挙動と、トラックとの衝突後の歩行者の接地姿勢で歩行者をコントロールできる挙動とを説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０ キャブオーバ型小型トラック（キャブオーバ型車両）
１１ キャブ（車体）
１２ フロントバンパ
１２ａ フロントバンパの傾斜面
１３ フロントパネル
１３ａ フロントパネルの傾斜面
１４ ウインドシールドガラス
１７ 歩行者
１７ａ 歩行者の脚部
１７ｂ 歩行者の頭部
１７ｃ 歩行者の重心
２１ 第１段差部
２２ 第２段差部
Ｌ 初期接地直線
θ 歩行者の接地角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体(11)下部から前方に突設され前記車体(11)前部の下部を構成するフロントバンパ(12)と、前記フロントバンパ(12)の上方に設けられ前記車体(11)前部の中央部を構成するフロントパネル(13)と、フロントパネル(13)の上方に設けられ前記車体(11)前部の上部を構成するウインドシールドガラス(14)とを備えた車両の前部構造において、
歩行者(17)が前記車体(11)の前部に衝突して前記車体(11)の前方に放出されたときに、前記歩行者(17)の脚部(17a)が前記車体(11)の前部から離れた前方に位置しかつ前記歩行者(17)の頭部(17b)が前記車体(11)の前部に近い前方に位置して接地することができるように、前記フロントバンパ(12)、前記フロントパネル(13)及び前記ウインドシールドガラス(14)がそれぞれ形成されたことを特徴とする車両の前部構造。
【請求項２】
歩行者(17)の回転を阻害しないようにフロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項３】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項４】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有し、
前記歩行者(17)の回転を阻害しないように前記フロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項５】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有し、
前記歩行者(17)の回転を阻害しないように前記フロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有し、
前記歩行者(17)の前記車体前部に沿う方向の回転を阻害しないように前記フロントパネル(13)上端とウインドシールドガラス(14)の下部とにより第２段差部(22)が形成された請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項６】
衝突後の歩行者(17)の重心(17c)と歩行者(17)の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線(L)とするとき、前記初期接地点から鉛直上方に向う半直線と前記初期接地直線(L)とのなす角度のうち前記歩行者(17)の回転した角度(θ)が３０〜１３５度の範囲内である請求項１ないし５いずれか１項に記載の車両の前部構造。
【請求項１】
車体(11)下部から前方に突設され前記車体(11)前部の下部を構成するフロントバンパ(12)と、前記フロントバンパ(12)の上方に設けられ前記車体(11)前部の中央部を構成するフロントパネル(13)と、フロントパネル(13)の上方に設けられ前記車体(11)前部の上部を構成するウインドシールドガラス(14)とを備えた車両の前部構造において、
歩行者(17)が前記車体(11)の前部に衝突して前記車体(11)の前方に放出されたときに、前記歩行者(17)の脚部(17a)が前記車体(11)の前部から離れた前方に位置しかつ前記歩行者(17)の頭部(17b)が前記車体(11)の前部に近い前方に位置して接地することができるように、前記フロントバンパ(12)、前記フロントパネル(13)及び前記ウインドシールドガラス(14)がそれぞれ形成されたことを特徴とする車両の前部構造。
【請求項２】
歩行者(17)の回転を阻害しないようにフロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項３】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項４】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有し、
前記歩行者(17)の回転を阻害しないように前記フロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有する請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項５】
フロントバンパ(12)が車体(11)の前部に衝突した歩行者(17)に前記車体(11)の前部に沿う方向への回転を与えるように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(12a)を有し、
前記歩行者(17)の回転を阻害しないように前記フロントバンパ(12)の上面とフロントパネル(13)の下部とにより第１段差部(21)が形成され、
前記フロントパネル(13)が前記歩行者(17)のリフト時間を長くしてその間に前記歩行者(17)を回転させ前記歩行者(17)を前方かつ斜め上方に放出するように上方に向うに従って車体後方に傾斜する傾斜面(13a)を有し、
前記歩行者(17)の前記車体前部に沿う方向の回転を阻害しないように前記フロントパネル(13)上端とウインドシールドガラス(14)の下部とにより第２段差部(22)が形成された請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項６】
衝突後の歩行者(17)の重心(17c)と歩行者(17)の初期接地点とを結ぶ直線を初期接地直線(L)とするとき、前記初期接地点から鉛直上方に向う半直線と前記初期接地直線(L)とのなす角度のうち前記歩行者(17)の回転した角度(θ)が３０〜１３５度の範囲内である請求項１ないし５いずれか１項に記載の車両の前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１０５４８０（Ｐ２０１０−１０５４８０Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７８０７９（Ｐ２００８−２７８０７９）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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