JP4489551B2 - 車両のボディー構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のボディー構造に関し、特に、運転視界を向上させるための車両のフロントピラーを有する車両のボディー構造に関するものである。

従来より４輪自動車には様々な改良がなされ、快適性、性能および各種効率の向上が実現してきた。例えば、従来車のフロントピラーに関しては、その断面形状や材質の工夫によって、左右斜め方向のある程度の視野を確保しつつ、十分な車両強度が得られるように設けられている。ところで、運転者は、特に交差点右左折時に前方に加え左右方向等、周囲の慎重な確認が要求される。周囲の視認の際、従来の車両構造上どうしてもＡピラー（フロントピラー）による視界遮蔽部が発生してしまう。それを回避するため、（１）ピラーを廃した構造の車両や、（２）三角形の隙間を多数設けたトラス構造のピラーによる視界遮蔽部をできるだけ少なくする車両等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８４０３５号公報

視界遮蔽部をなくすようにピラーを廃した構造の車両においては、車体強度を保つことが困難であるという問題がある。このようなピラーを廃した車両は強度面等の事情により、実現化に至っていない。また、ピラーによる視界遮蔽部を少なくするために三角形の隙間を多数設けたトラス構造のピラーでは、その構造が非常に複雑で、製造の手間とコストがかかるという問題がある。また、このようなピラー構造では、トラス部分によって視認性の向上に限度がある。車両が直進時のみならず、右左折時においても視認性をより良くするような車両のピラー構造は、運転時のストレスを低減させ、快適性をより向上させることとなる。

本発明の目的は、上記の問題に鑑み、運転視界の更なる向上を、車体強度を保ちつつ、構造が単純で製造の手間とコストがかからないで実現できる車両のボディー構造を提供することにある。

本発明に係る車両のボディー構造は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

請求項１に係る発明では、車室コーナー部よりも中央寄りに左右のフロントピラーが設けられている車両のボディー構造であって、車両の中軸線よりも運転席側に近づいた位置に設けられたフロントウィンドウの両端に、２つのフロントピラーを有することで特徴づけられる。

請求項２に係る発明では、上記の構成において、好ましくは車両の中軸線よりも運転席側に重心があるように配置されたフロントウィンドウの両端に、２つのフロントピラーを有することで特徴づけられる。

請求項３に係る発明では、上記の構成において、好ましくは所定の体格データに基づき決定される運転者視点位置から見て、直立する角度で２つのフロントピラーが設けられていることで特徴づけられる。

請求項４に係る発明では、上記の構成において、好ましくは２つのフロントピラーの横幅は、共に６０ｍｍ以下であることで特徴づけられる。

本発明によれば、車両の右フロントピラーを第１の右フロントピラーおよび第２の右フロントピラーで構成し、車両の左フロントピラーを第１の左フロントピラーと第２の左フロントピラーで構成したフロントピラーを有する右ハンドル車の車両のボディー構造であって、第１および第２の右フロントピラー間には、右コーナーウィンドウが設けられ、第１および第２の左フロントピラー間には、左コーナーウィンドウが設けられており、右コーナーウィンドウは、運転席の中心を通る車体の前後方向に走る直線から車両前方をゼロ度としたときの右側へ３５度〜６０度の運転者視野角を確保する位置にあり、左コーナーウィンドウは、運転席の中心を通る車体の前後方向に走る直線から車両前方をゼロ度としたときの左側へ５０度〜７５度の運転者視野角を確保する位置にあるため、運転視界の更なる向上を、車体強度を保ちつつ、構造が単純で製造の手間とコストがかからないで行うことができる。また、右フロントピラーを第１の右フロントピラーおよび第２の右フロントピラーで構成し、左フロントピラーを第１の左フロントピラーと第２の左フロントピラーで構成したフロントピラーを有する左ハンドル車の車両のボディー構造であって、第１および第２の右フロントピラー間には、右コーナーウィンドウが設けられ、第１および第２の左フロントピラー間には、左コーナーウィンドウが設けられており、右コーナーウィンドウは、運転席の中心を通る車体の前後方向に走る直線から車両前方をゼロ度としたときの右側へ５０度〜７５度の運転者視野角を確保する位置にあり、左コーナーウィンドウは、運転席の中心を通る車体の前後方向に走る直線から車両前方をゼロ度としたときの左側へ３５度〜６０度の運転者視野角を確保する位置にあるため、運転視界の更なる向上を、車体強度を保ちつつ、構造が単純で製造の手間とコストがかからないで行うことができる。さらに、第１および第２の右フロントピラーと、第１および第２の左フロントピラーは、運転者の視点から見て直立する角度で車両に形成されているため、運転視界の更なる向上を、車体強度を保ちつつ、構造が単純で製造の手間とコストがかからないで行うことができる。また、第１の右フロントピラーと第２の右フロントピラーと第１の左フロントピラーと第２の左フロントピラーのそれぞれのピラー幅を６０ｍｍ以下にするため、ピラーによる視界遮蔽部をなくすことができる。

以下、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の特徴を説明する。
四輪車の運転者は、交差点での右左折時にストレスを感じる場合が多い。複数方向の道路状況や信号等、多くのことを確認しながら速やかに右左折を完了しなければならないからである。従来車のフロントピラーは、フロントウィンドウ両端（車室コーナー部）に左右対称に設けられている。このため、交差点での右左折時には運転者は姿勢を変えて外界視認をする必要がある場合も多い。本発明は、前方への良好な視界を従来車と同等に確保しながら左右斜め前方の視界の更なる向上を狙ったものである。
本発明は、図１および図９に示すように、フロントピラー１１，１３を従来車よりも中央寄りに設けている点に特徴がある。このため、左右斜め前方の視界が向上している。また、前方の視界については、後述するようなフロントピラーの配置および幅の工夫によって、従来車と同様に良好に確保した。
また本発明は、フロントウィンドウ８の位置を車両中軸線Ｃ２よりも運転席寄りにし、かつ、左コーナーウィンドウ２６のサイズを右コーナーウィンドウ２５のサイズよりも大きくした点に特徴がある。フロントウィンドウ８の位置および左右コーナーウィンドウ２５，２６の大小関係は、運転席が右側にあることを考慮して、左右斜め前方の視界が同等になり、かつ車両ボディーの強度が十分に維持できるように決定した。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両のボディー構造を示すための図である。図１は車両を上方から見た図である。

図１において、車両１０は、フロントピラー１１，１２（第１の右フロントピラー１１，第２の右フロントピラー１２）とフロントピラー１３，１４（第１の左フロントピラー１３，第２の左フロントピラー１４）とサイドピラー１５，１６とリアピラー１７，１８を備えている。また、車両１０は、ルーフ１９とボンネット２０とトランクリッド２１、ヘッドランプ２２，２３を備え、車両１０内には、運転席２４が設けられている。

サイドピラー１５，１６とリアピラー１７，１８の配置は、従来車両と同様の配置である。

フロントピラー１１，１２，１３，１４は、後で述べる実験により得られるフロントピラーのない車両で運転者が右左折をするときの視点分布のピーク位置とその近傍を避けた位置に設けるようにしている。運転者の体格等により視点位置や視野角は多少異なると考えられる。そこで、フロントピラー１１〜１４の形状および配置は、平均的な体格の運転者を想定して決定した。より具体的には、本発明が採用される車両のターゲット顧客層の平均的な体格を算出した上で、その体格を有する運転者にとって交差点における右左折時の視界が最も良好になり、かつ、車両ボディーの強度が十分に確保できるようなフロントピラー１１〜１４の形状および配置とした。ここで、平均的な体格とは、日本人に関しては例えば、社団法人人間工学研究センター発行「日本人の人体計測データ」１９９２〜１９９４のような十分な母数に基づく実計測体格データから得られる。そして、ピラー配置の基準となる「平均的な体格における運転者視点の３次元位置」は、上記のような平均的な体格を有する複数の被験者が複数回の運転席位置合わせをすることによって特定できる。
なお、近年の顧客志向性の向上に対応して、顧客個々人にカスタマイズしたフロントピラー設計としても良い。この場合には、車両を製造する前に顧客の体格データを取得し、その体格を有する第三者または顧客自身がフロントピラーのない車両で運転し、右左折をするときの視点分布を測定する。そしてその測定結果に基づいて、フロントピラーの位置を決定し、その運転者に合った車両を製造する。

後述のフロントピラーレスの実車を用いて複数の運転者により実験すると、図４に示すような視点分布が得られている。そこで、その視点分布のピーク位置とその近傍を含めた位置へのフロントピラーの設置を避けた。すなわち、右ハンドル車では、運転席の中心を通る図１の直線Ｃ１を基準に、車両前方から左側に５０度〜７５度の運転者視野角を確保する位置および車両前方から右側に３５度〜６０度の運転者視野角を確保するように、それらの位置以外にフロントピラーを設けるようにして本発明の車両ボディーを作製する。なお、左ハンドル車では、運転席の中心を通る図１の直線Ｃ１を基準に、車両前方から左側に３５度〜６０度の運転者視野角を確保する位置および車両前方から右側に５０度〜７５度の運転者視野角を確保するように、それらの位置以外にフロントピラーを設けるようにして本発明の車両ボディーを作製する。

本発明では、車室コーナー部よりも中央寄りにフロントピラー１１，１３を設ける結果、第１の右フロントピラー１１と第２の右フロントピラー１２の間には、右コーナーウィンドウ２５が設けられ、第１の左フロントピラー１３と第２の左フロントピラー１４の間には、左コーナーウィンドウ２６が設けられている。右コーナーウィンドウ２５は、直線Ｃ１から右側へ３５度〜６０度の運転者視野角を確保する位置にあり、左コーナーウィンドウ２６は、直線Ｃ１から左側へ５０度〜７５度の運転者視野角を確保する位置にある。また、詳細は後述するように、第１の右フロントピラー１１と第２の右フロントピラー１２と、第１の左フロントピラー１３と第２の左フロントピラー１４は、運転者の視点から見て直立して存在するような角度で車両のルーフ１９とボンネット２０の間に形成されている。

この第１の実施形態に係る車両１０では従来の車両の左右Ａピラーを左右とも車体前方側にシフトしてピラー１１，１３を形成し、左右確認時の視点分布の山の部分にピラーがかからないようにすると共に、従来より大きくなったドア窓部の強度を向上させるためさらにピラー（Ａ’ピラーと呼称）１２，１４を加え、このピラー位置が視点分布の山の部分にかからないように設計された車である。

この構造のさらなる利点は、ピラー本数を増やすことが可能であるため、従来と同等の強度を確保するだけなら、ピラー幅を細くすることが可能であることである。例えば、本発明では、ピラーの水平方向の幅（すなわち、運転者から見えるピラーの幅）を６０ｍｍ（平均的日本人成人の両眼の幅）以下に設計しているため、ピラーの向こうに存在している物体を運転者がそのままの姿勢で左右いずれかの目で必ず確認することができる。すなわち、ピラーによる視界遮蔽部が全くなくなる。

次に、第１の実施形態での車両のフロントピラーの配置を決定するための実験の方法について説明する。実際の右左折場面で運転者の周囲の確認動作における視線の方向分布を測定し調べた。具体的には、図２で示すフロントピラーのない車両を試作し、９０度交差点右左折時の視点分布を計測する実験を行った。視線はアイマークレコーダを使って計測した。

図２の実験用車両について説明する。実験用車両３０は、サイドピラー３１とサイドピラー３２を備えているが、フロントピラーはない車両である。そして、運転席は右側にあり、運転者３３には、視線を測定するためのアイマークレコーダ３４が取り付けられている。このフロントピラーのない車両を用いることにより、運転者が視界が拘束されない自然の状態ではどのようにして確認動作をするかを調べることができる。

実験は、次のようにして行われた。実験を行った運転者は上述の平均的体格を持つ３０歳代の男性である。なお、本来ピラーは三次元的配置を持ち、ピラー上部とピラー下部とでは、運転者との相対位置関係は異なるのが普通である。本実験では外界確認に最も重要な目の高さ付近の水平面でのピラー位置を優先的に最適化するものとする。

実験用車両３０で一般的に見られる交差点を右左折し、アイマークレコーダ３４にて視点分布を測定する。

本例では最も一般的な例として、図３で示す道路構造令で定める二車線道路（幅員１０．５ｍ）同士の直交交差点４０を対象に選んだ。交差点４０には視線分布測定に悪影響を与える可能性のある、特別に注意を引くような物体は存在しなかった。

図３を説明する。図３は、実験で用いた交差点４０の上方から見た図である。幅１０．５ｍの道路４１と同じく幅１０．５ｍの道路４２が交差している。符号４３，４４は横断歩道である。道路４１において、実験用車両３０が交差点４０に進入する様子を示している。実験では、実験用車両３０が矢印４５で示す左折ルートを取るときと、矢印４６で示す右折ルートを取るときの両方について平面座標上における運転者視線の車両３０に対する角度を所定の時間間隔毎（３３ｍｓ）にサンプリングする。

なお、視点測定は道路４１で直進している車両初期位置（直進状態）から車両方位が４５度変化するまでの間に限定する。というのは、これ以上の曲がり角の状態においては、新たな道路（進路）前方向に視線が固定され、右折時の様々な方向への視線分布が得られなくなるからである。

図４は、平均的体格を有する３０歳代男性の、実験結果を示す。図４の横軸は、車両前方の角度を０°としたときの、視線の水平角度であり、正の値は右方向、負の値は左方向の角度を示す。縦軸は、右左折するときにサンプリングした視線の角度毎の頻度を示す。曲線Ｃ１０は、左折の時の視点分布であり、曲線Ｃ１１は、右折の時の視点分布である。実験用車両３０では右４５度、左６５度付近に視点分布の山が観察できる。つまり遮る物のない理想的視界状況では交差点右左折時、最も頻度の高い外界確認方向は右４５度（右折時）、左６５度（左折時）であることが分かる。なお、図４に示すように、左折時の視線分布Ｃ１０よりも右折時の視線分布Ｃ１１の方が、左右の両方向に亘って高頻度に視線分布が計測されている。これは、交差点における左折よりも右折の方が交差点中央付近を大回りして時間もかかり、その間運転者は複数の方向に視線を移して確認作業をする必要があるからである。

上記の実験結果に基づき、従来例で述べたような（１）車体の強度を上げにくい、（２）構造が複雑、という問題を解決しつつ、運転者の周囲の確認行動に適合した本発明のフロントピラーを詳述する。

図５は図４の視点分布と本発明のフロントピラー１１〜１４との関係を示す図である。図５に示すように、フロントピラー１１〜１４は左右折時の視点分布のピークを外した位置に設けられている。なお、フロントピラー１１〜１４の角度位置は、被験者（平均的体格）の視点高さにおけるものである。

以上のようにして、目線の高さ平面でのピラー位置を決定後、この角度を保存した状態でピラー下部と上部の位置を決定した。

図６は、３０歳代の平均的体格を持つ男性３人の右左折敢行中の視点分布を測定したときの平均を示すグラフである。実験方法およびグラフ座標軸は、図４と同様である。図６に示すように、図４の実験時とは異なる複数の被験者で実験を行っても、図４と同様のグラフが得られている。すなわち、遮る物のない理想的視界状況では交差点右左折時、最も頻度の高い確認位置は右４５度（右折時）、左６５度（左折時）付近であることが分かる。

上記グラフにより、視点の停留分布の山の部分を避けてピラーを設置すれば、自然な安全確認に適合したピラー配置となる。しかし、右左折時の視点分布を過度に避けるとフロントピラー１１，１３が車両前方に来すぎてしまい、直進時の外界視認性を阻害してしまう。そこで、本発明では視点分布の山の部分を、あるしきい値（点線Ｌ３０）で切り出して最適化を図った。点線Ｌ３０で示すしきい値は、山の立ち上がりからピークまでの部分を適切に含むように決定する。本例では視点分布のピーク度数は左右ともに約４８となるので、その半分の度数２４を視点分布が多い／少ないを決めるしきい値として採用した。この結果、平均的体格の運転者の視点高さには、図６に示す水平角度方向にフロントピラー１１〜１４が存在することとなった。なお、しきい値Ｌ３０は、フロントピラー１１〜１４のサイズや強度、他のピラーとの配置バランス、車両のタイプやサイズ、カスタマイズ時の顧客の視線配分のくせ等に応じて適宜設定されるものとする。

図７は、運転者からのピラーの位置の視線の角度を示す。第２の左フロントピラーは、約ー８０°の方位の位置、第１の左フロントピラーは、約−４５°の方位の位置、第１の右フロントピラーは、約３０°の方位の位置、第２の右フロントピラーは、約６５°の位置である。

後は、上記で決めた角度を逸脱しないように、ボディー本体におけるピラー下部接続点と、ルーフにおけるピラー上部接続点を決定すればよい。なお、この決定に際しては、車体強度、車体空気抵抗、車体デザイン等を加味して各ピラーの三次元的形状を決めても良い。

ここでは、図８で示すように以下の方法でピラー配置を決定した。

車両５０において、（１）車両商品性要求から、三次元での乗員キャビン境界線Ｌ４０、ルーフ境界Ｌ４１を決定する。（２）視線分布のグラフより求めたピラー方向を含む地面と垂直な平面Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を考える。（３）上記平面がキャビン境界Ｌ４０と交わる点Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３を、ピラー下部接続点、ルーフ境界Ｌ４１と交わる点Ｄ２０，Ｄ２１，Ｄ２３，Ｄ２４をピラー上部接続点とする。（４）ピラーの両端座標が決定したので、上記二点を連結し、実際のピラー空間配置とする。

以上のようにして設計したピラーは、運転者から見ると地面から垂直に立っているように見える。従来ピラーは運転者の視界を斜めに横切っていたが、本設計で得られた垂直に見えるピラーは、同じ太さの場合、ピラーによる影の部分が最小とすることが可能である。本施策を具現化した車の評価を行ってみたところ、運転者から見えるピラー幅を６０ｍｍ以内とすることで圧迫感を取り除くことができた。６０ｍｍは日本人成人の平均的な両目間隔以下であり、このようなピラーを通して外界を見ると、ピラー真後ろの物体も、右目か左目かどちらか一方で必ず捉えることができ、視野の遮蔽を感じないからである。なお、図８に示すように、本発明では左右斜め前方の視野角を同等に確保する点に特徴がある。この結果、フロントウィンドウ８は、車両中軸線Ｃ２よりも運転席側に近づき、左コーナーウィンドウ２６は、右コーナーウィンドウ２５よりも大きく設けられる。

図９は、本発明の第２実施形態に係る車両のボディー構造を示す図である。
この実施形態では、第１の実施形態から両Ａ’ピラーを取り去った車である。それ以外は同様の構造なので、同様の構成要件には同じ符号を付し説明を省略した。ドア窓開放部が大きくとも十分な車体強度が確保できる車への適用例である。先の実験で示したように、ピラーの位置は、視線分布が少ない位置である。それゆえ、視野の更なる向上を図ることができる。

なお、第１の実施形態、第２の実施形態とも、日本が左側通行であるという特殊性を反映して左右非対称となっている。しかし当然ながら視点分布ピークを避けた状態で左右対称とする配置も可能である。輸出可能性（左ハンドル仕様の開発）も考慮すると左右対称構造のメリットも高い。上述の如く、本発明では、フロントピラー１１，１３を従来車よりも前方寄りに設け、フロントウィンドウ８の位置を運転席寄りにし、かつ、左コーナーウィンドウ２６のサイズを右コーナーウィンドウ２５のサイズよりも大きくしたので、斜め前方の視野角が左右同等になり、従来車よりも顕著に向上する。また、しきい値Ｌ３０に基づき不必要にフロントピラー１１，１３が前方に寄らないようにし、かつ、フロントピラー１１，１３が運転者から直立しているように形成し、さらにピラー１１，１３の幅を６ｃｍ以下にしたので、前方の視界も従来車と同等に良好に確保することができた。
但し、ピラーの配置位置に応じてピラー幅を適宜６ｃｍ以上とすることも可能である。
本発明では、視線分布の実験結果に基づいてフロントピラー１１，１３の位置を図１、図５、図６および図９のように設定したので、周囲視認に関する最適環境が実現している。
また、ピラーの強度や車両のサイズ等を考慮して、図１においてピラー１２のみを排除して右斜め方向の視野をさらに向上させても良い。
なお、本発明は、四輪車に限られず、運転者が自由軌道を運転する他の移動車のボディー構造にも適用可能である。
ピラーにふくらみを持たせて狭幅にする代わりに強度向上を図っても良い。

本発明は、視界を向上させた車両に用いる車両のボディー構造として利用される。

本発明の第１の実施形態に係る車両のフロントピラーの配置を示すための図である。 実験用車両について説明する図である。 実験で用いた交差点の上方から見た図である。 ３０歳代男性の、特に視線の水平方向成分の分布について、実験結果を示す図である。 実験結果から決定するピラー配置を示す図である。 ３０歳代の平均的体格を持つ男性３人の右左折敢行中の視点分布を測定したときの、その水平方向の平均分布を示すグラフである。 運転者からのピラーの位置の視線の角度を示す。 決定したフロントピラーの配置を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る車両のフロントピラーの配置を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
１１ フロントピラー
１２ フロントピラー
１３ フロントピラー
１４ フロントピラー
１５ サイドピラー
１６ サイドピラー
１７ リアピラー
１８ リアピラー
１９ ルーフ
２０ ボンネット
２１ トランクリッド
２２，２３ ヘッドランプ
２４ 運転席
２５ 右コーナーウィンドウ
２６ 左コーナーウィンドウ
３０ 実験用車両
３１ サイドピラー
３２ サイドピラー
３３ 運転者
３４ アイマークレコーダー
４０ 直交交差点
４１ 道路
４２ 道路

Claims (4)

1. 車室コーナー部よりも中央寄りに左右のフロントピラーが設けられている車両のボディー構造であって、
   車両の中軸線よりも運転席側に近づいた位置に設けられたフロントウィンドウの両端に、前記２つのフロントピラーを有することを特徴とする車両のボディー構造。
2. 前記車両の中軸線よりも運転席側に重心があるように配置されたフロントウィンドウの両端に、前記２つのフロントピラーを有することを特徴とする請求項１記載の車両のボディー構造。
3. 所定の体格データに基づき決定される運転者視点位置から見て、直立する角度で前記２つのフロントピラーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両のボディー構造。
4. 前記２つのフロントピラーの横幅は、共に６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の車両のボディー構造。

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