(57)【要約】【課題】構造の複雑化を招くことなく、通常走行時のアプローチアングルを充分に確保しつつ、前方衝突時に低位から高位までの幅広い領域で荷重を受け止めることができ、かつ、可動フレームの作動を任意に制御できる車両用バンパの可動フレーム装置を提供する。【解決手段】サイドフレーム２に可動フレーム１０を揺動可能に取り付ける。可動フレーム１０は、前端部を車体後方に向けた初期位置状態と、前端部を前方下方に揺動させた作動位置状態に切り替えられるようにする。サイドフレーム２と可動フレーム１０の間に、ラック・アンド・ピニオン機構式の電動モータ１５を介装し、この電動モータ１５の直線的に動くラック軸１７によって可動フレーム１０を変位させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端部でバンパビームを支持するサイドフレームに可動フレームが揺動可能に取り付けられ、前記可動フレームが、前端部を車両後方側に向けた第１の状態と、この第１の状態に対して前端部を前方下方に揺動させた第２の状態に切換え可能とされた車両用バンパの可動フレーム装置であって、
前記サイドフレームと可動フレームの間に、ラック・アンド・ピニオン機構式の電動モータを介装し、この電動モータの直線的に動くラック軸によって前記可動フレームを揺動させることを特徴とする車両用バンパの可動フレーム装置。
【請求項２】
前記第２の状態における可動フレームの下端部の地上高からサイドフレームの上端部の地上高までの範囲が、他車両のサイドシルの高さ範囲をカバーするように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパの可動フレーム装置。
【請求項３】
車両幅方向の左右に配置された一対のサイドフレームの下方に、車幅方向に延出する可動フレームを揺動可能に取り付け、前記一対のサイドフレームと可動フレームによって、上方に略コ字状に開口するラジエータサポート配置空間を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用バンパの可動フレーム装置。
【請求項４】
前記サイドフレームの下方に断面略コ字状のブラケットを固定し、このブラケットに前記可動フレームを揺動可能に取り付けるとともに、前記ラジエータサポート空間に配置されるラジエータサポートの側壁をこのブラケットに結合したことを特徴とする請求項３に記載の車両用バンパの可動フレーム装置。
【請求項５】
前記可動フレームは、ラック軸とピニオンの噛合によって前記電動モータによって常時ロック状態とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用バンパの可動フレーム装置。
【請求項６】
相手車両との相対速度に応じて前記電動モータの作動速度を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用バンパの可動フレーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の運転状況に応じて変位する可動フレームを備えた車両用バンパの可動フレーム装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の骨格部材であるサイドフレームの前端部にはバンパステーを介してバンパビームが取り付けられている。車両前部のバンパの高さは車両のアプローチアングルに直接関係するため、ある程度以上には低く設定することができない。すなわち、バンパの設置高さをある程度以上に低くすると、坂道等の走行時にバンパが路面と干渉し易くなってしまう。
【０００３】
このため、左右のサイドフレームの前端部に可動フレームを揺動可能に取り付け、前方衝突が予測されたときにのみ、可動フレームを車両の前方下方に変位させるようにした可動フレーム装置が案出されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この可動フレーム装置は、可動フレームが、車幅方向に延出する補助ビームと、その補助ビームの両端に延設された一対のアームを備えた構成とされ、両アームの基端部が左右のサイドフレームに揺動可能に取り付けられるとともに、可動フレームが車両後方側に振れ上がった初期位置と、初期位置から前方下方に振れ下がった作動位置で夫々ロックし得るようになっている。そして、可動フレームを初期位置でロックとロック解除する機構は電磁石によって構成され、可動フレームを作動位置でロックする機構はラチェット機構によって構成されている。
【０００５】
この可動フレーム装置の場合、通常走行時には、可動フレームが初期位置に維持されて充分なアプローチアングルが確保されており、その状態から前方衝突が予測されて電磁石が可動フレームのロックを解除すると、可動フレームが自重によって作動位置まで変位し、その位置でラチェット機構によって可動フレームがロックされる。これにより、前方衝突時には、可動フレームが前方下方に迫り出し、その状態において衝突荷重を受け止めることができる。
【特許文献１】特開平１１−１６５６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この従来の可動フレーム装置においては、初期位置用と作動位置用の二つのロック機構を設ける必要があるため、部品点数が多くなって構造が複雑になり、車両重量の増加や製品コストの高騰の原因となり易い。
【０００７】
また、上記従来の可動フレーム装置においては、前方衝突が予測されたときに、可動フレームを自重によって振り下ろす構造となっているため、運転状況や衝突状況によっては可動フレームの作動が間に合わない可能性が考えられ、さらに、可動フレームが一度作動位置まで変位すると、可動フレームを容易に初期位置に戻すことができないことも改善点となっている。
【０００８】
そこでこの発明は、構造の複雑化を招くことなく、通常走行時のアプローチアングルを充分に確保しつつ、前方衝突時に低位から高位までの幅広い領域で荷重を受け止めることができ、かつ、可動フレームの作動を任意に制御できる車両用バンパの可動フレーム装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、前端部でバンパビーム（例えば、後述の実施形態におけるバンパビーム３）を支持するサイドフレーム（例えば、後述の実施形態におけるサイドフレーム２）に可動フレーム（例えば、後述の実施形態における可動フレーム１０）が揺動可能に取り付けられ、前記可動フレームが、前端部を車両後方側に向けた第１の状態と、この第１の状態に対して前端部を前方下方に揺動させた第２の状態に切換え可能とされた車両用バンパの可動フレーム装置であって、前記サイドフレームと可動フレームの間に、ラック・アンド・ピニオン機構式の電動モータ（例えば、後述の実施形態における電動モータ１５）を介装し、この電動モータの直線的に動くラック軸（例えば、後述の実施形態におけるラック軸１７）によって前記可動フレームを揺動させることを特徴とする。
これにより、通常走行時にはラック軸が初期位置に維持され、可動フレームが車体後方側に振れ上がった状態とされている。この状態から前方衝突が予測される等してモータが作動すると、ピニオンに噛合するラック軸が直線的に動いて可動フレームを作動位置まで揺動変位させる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用バンパの可動フレーム装置において、前記第２の状態における可動フレームの下端部の地上高（例えば、後述の実施形態における地上高Ｈ１）からサイドフレームの上端部の地上高（例えば、後述の実施形態における地上高Ｈ２）までの範囲が、他車両のサイドシル（例えば、後述の実施形態におけるサイドシル２５）の高さ範囲をカバーするように設定されていることを特徴とする。
これにより、自車両の前面が他車両の側面に衝突すると、可動フレームからサイドフレームまでの間のいずれかの部位が他車両のサイドシルを直接的に押圧するようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両用バンパの可動フレーム装置において、車両幅方向の左右に配置された一対のサイドフレームの下方に、車幅方向に延出する可動フレームを揺動可能に取り付け、前記一対のサイドフレームと可動フレームによって、上方に略コ字状に開口するラジエータサポート配置空間（例えば、後述の実施形態におけるラジエータサポート配置空間３０）を形成したことを特徴とする。
これにより、ラジエータサポートが可動フレームと干渉することなく一対のサイドフレームの間に低位に配置されるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両用バンパの可動フレーム装置において、前記サイドフレームの下方に断面略コ字状のブラケット（例えば、後述の実施形態におけるブラケット７）を固定し、このブラケットに前記可動フレームを揺動可能に取り付けるとともに、前記ラジエータサポート空間に配置されるラジエータサポート（例えば、後述の実施形態におけるラジエータサポート６）の側壁をこのブラケットに結合したことを特徴とする。
これにより、ラジエータサポートの側壁が可動フレーム取付用のブラケットによって補強されるようになる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用バンパの可動フレーム装置において、前記可動フレームは、ラックとピニオンの噛合によって前記電動モータによって常時ロック状態とされていることを特徴とする。
これにより、可動フレームの不要な振れが規制されるようになる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用バンパの可動フレーム装置において、相手車両との相対速度に応じて前記電動モータの作動速度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、電動モータによるラック軸の位置制御によって、可動フレームを車体後方に振れ上がった第１の状態と前方下方に振れ下がった第２の状態の間で任意に変位させることができるため、多くの部品を要しない極めて簡単な構造でありながら、通常走行時にはアプローチアングルを充分に確保し、衝突時には低位から高位までの幅広い領域で衝突荷重を受け止めることができる。さらに、この発明においては、可動フレームをモータによって変位させるため、可動フレームの作動速度や位置を任意に変更することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、自車両の前面が他車両の側面に衝突する際に、可動フレームからサイドフレームまでの間のいずれかの部位が他車両のサイドシルを直接的に押圧するため、他車両のサイドドアやセンターピラーの変形を効果的に抑制することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ラジエータサポートを可動フレームと干渉することなく一対のサイドフレームの間に低位に配置できるため、ボンネットフードを高くすることなくエンジンルーム内のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、ラジエータサポートの側壁を可動フレーム取付用のブラケットによって補強できるため、ラジエータ支持部の剛性を高め当該部位での振動発生を抑制することが可能になる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、可動フレームが電動モータと常時連係されて不要な振れを規制されるため、可動フレームの振れによる振動音等の発生を未然に防止することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、相手車両との相対速度に応じて電動モータの作動速度を調整するため、衝突予測状況に応じて可動フレームを適切な速度で変位させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面において、矢印Ｆは、車両の前方を示し、Ｕは、上方を示すものとする。
図１，図６は、この発明にかかる可動フレーム装置１を採用した車両Ｃ１が、他の車両Ｃ２に衝突するときの様子を示す図であり、図２は、図１の要部を拡大した車両フレームの側面図、図３は、車両フレームの正面図、図４は、図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図、図５は、図２のＢ矢視に対応する斜視図である。図中２、車両左右に車体前後方向に沿うように配置されたフロント側のサイドフレームであり、３は、一対のサイドフレーム２の前端部にエネルギー吸収部材４を介して支持されたバンパビームである。また、ＷＦは、車両Ｃ１の前輪であり、５は、バンパフェイス、６は、ラジエータ２３（図３参照。）を支持するラジエータサポートである。
【００２２】
両側のサイドフレーム２，２の前端部下端には、断面略コ字状のブラケット７が夫々ボルト８によって結合され、その両ブラケット７に設けられた支軸９に略コ字状の可動フレーム１０の端部が揺動可能に支持されている。ブラケット７は、具体的には、図５の斜視図に示すように略コ字断面の中央壁７ａが車両前方側に位置され、車幅方向外側の側壁７ｂの上縁部が上方に膨出し、その膨出部かサイドフレーム２の車幅方向の外側面に重合され、ボルト８，８によってサイドフレーム２に固定されている。また、両側のサイドフレーム２，２間には、図３に示すようにラジエータサポート６が配置され、そのラジエータサポート６の両側の側壁６ａが各ブラケット７の車幅方向内側の側壁７ｃにボルト１１によって結合されている。
【００２３】
また、可動フレーム１０は、略コ字状断面が長手方向に延出して長手方向の一端が左右のブラケット７，７の前部下端に揺動可能に支持される一対のアーム１２，１２と、この両アーム１２，１２の他端部同士を連結する補助ビーム１３と、を備えている。補助ビーム１３は、両端部がブラケット１４を介して両アーム１２，１２に結合され、少なくともその表皮には軟質樹脂等のクッション材が配設されている。可動フレーム１０は、図３に示すように、両側のサイドフレーム２とブラケット１４とともに上方に略コ字状に開口するラジエータサポート配置空間３０を形成し、そのラジエータサポート配置空間３０にラジエータサポート６が配置されるようになっている。
【００２４】
一方のサイドフレーム２に支持されるブラケット７の内側には、図２，図４，図５に示すように電動モータ１５が回動可能に支持されている。この電動モータ１５は、図示しないモータ軸に結合されたピニオン（図示せず）と、このピニオンに常時噛合するラック軸１７を備えたラック・アンド・ピニオン機構式のものが採用されている。ラック軸１７は、モータ軸と直交する方向に延出し、その延出端が可動フレーム１０のアーム１２、具体的には、アーム１２に車幅方向に沿うよう支持された回動軸１２ａに回動可能に連結されている。電動モータ１５は、図２に示すように、アーム１２を支持するブラケット７上の支軸９に対して車体後方側にオフセットした位置に軸支され、ラック軸１７の進退位置に応じて（ピニオンに対するラック軸１７の直線的な移動位置に応じて）可動フレーム１０の回動位置が操作されるようになっている。具体的には、ラック軸１７が最も後退したときに、可動フレーム１０が車体後方側に略水平に振れ上がった初期位置状態（第１の状態）とされ、ラック軸１７が最も前進したときには、可動フレーム１０が鉛直下方に振れ下がった作動位置状態（第２の状態）とされる。なお、電動モータ１５のラック軸１７は、可動フレーム１０が作動位置状態にあるときに水平に対して略直角に近い角度をもち、ラック軸１７とピニオンの噛合面が略水平方向に向くようになっている。
【００２５】
可動フレーム１０は、図２に示すように、初期位置状態（図２中２点鎖線で示す状態）にあるときには、作動位置状態（図２中実線で示す状態）のときに比較して車両のアプローチアングルが充分に小さくなるように設定され、また、作動位置状態にあるときには、可動フレーム１０の下端部の地上高Ｈ１からサイドフレーム２の上端部の地上高Ｈ２までの範囲ａが、他車両Ｃ２のサイドシル２５の一般的な高さ範囲をカバーするように設定されている。これにより、可動フレーム１０が作動位置状態にあるときに他車両Ｃ２の側面に正面から衝突するときには、可動フレーム１０とサイドフレーム２の間のいずれかの部分（ブラケット７を含む）が他車両の剛性の高いサイドシル２５部分を押圧する。
【００２６】
また、図１に示すように、車両Ｃ１の前部にはミリ波レーダ等の前方検知装置２０が設置され、この前方検知装置２０で検知された信号が図示しないコントローラに入力されるようになっている。コントローラにおいては、前方検知装置２０から信号を受けて前方の障害物（例えば、他車両Ｃ２）との相対速度を演算し、その相対速度に応じた速度で電動モータ１５を作動させる。
【００２７】
この発明にかかる可動フレーム装置１を採用した車両Ｃ１においては、通常走行時（停車時も含む。）には電動モータ１５のラック軸１７が最大に後退して可動フレーム１０が初期位置状態とされている。このため、車両Ｃ１のアプローチアングルＡｐは充分に小さくなっている。
なお、この状態においては電動モータ１５は通電されていないが、ラック軸１７とピニオンは常時噛み合い状態に維持され、しかも、電動モータ１５には外力の入力に対して発電トルクが作用することから、可動フレーム１０の回動変位は電動モータ１５によって阻止されている。したがって、車両の走行時等には、可動フレーム１０の変位や微振動等が抑制される。
【００２８】
この状態から前方の障害物（例えば、他車両Ｃ２）との距離が設定値以下になると、前方検知装置２０による検知結果に基づいてコントローラによって電動モータ１５が駆動される。このとき、電動モータ１５は、ラック軸１７を前進させることによって可動フレーム１０を前方下方に回動させ、可動フレーム１０を図中実線で示す作動位置状態とする。なお、このときの電動モータ１５の作動速度は障害物との相対速度に応じた速度に制御される。
【００２９】
こうして、可動フレーム１０が作動位置状態とされると、図２に示すように、可動フレーム１０はバンパビーム３の下方において可動フレーム１０の前面とほぼ同位置まで迫り出すようになる。このため、前方衝突時には、可動フレーム１０からバンパビーム３（サイドフレーム２）までの高さ範囲ａで前方の障害物に当接するようになる。
この前方衝突時に可動フレーム１０に入力された荷重は電動モータ１５のラック軸１７とピニオンの噛み合い部に作用するが、この可動フレーム装置１においては、電動モータ１５には駆動トルクや発電トルクが作用するため、これらのトルクによって衝突荷重を確実に受け止めることができる。また、この可動フレーム装置１の場合、可動フレーム１０が作動位置状態にあるときに、電動モータ１５のラック軸１７が鉛直下方に近い方向に向くことになるため、前方から入力される衝突荷重はラック軸１７と略直交する方向に作用し、可動フレーム１７は回動しにくくなる。
【００３０】
そして、この可動フレーム装置１の場合、作動位置状態にあるときの、可動フレーム１０の下端部の地上高Ｈ１からサイドフレーム２の上端部の地上高Ｈ２までの範囲ａは、他車両Ｃ２のサイドシル２５の一般的な高さ範囲をカバーするように設定されているため、例えば、図１，図６に示すように他車両Ｃ２の側面に衝突するときには、可動フレーム１０とサイドフレーム２の間のいずれか部分で他車両Ｃ２のサイドシル２５に当接し、車両前部が他車両のサイドドアやセンタピラーを大きく変形させるのを未然に防止することができる。
【００３１】
なお、前方検知装置２０が他車両等の障害物を検知して可動フレーム１０を作動させた後、障害物との距離が広がる等して危険が回避された場合、コントローラによる制御によって電動モータ１５が逆向きに駆動され、可動フレーム１０が初期位置状態に戻される。
【００３２】
以上のように、この可動フレーム装置１においては、ラック・アンド・ピニオン機構式の電動モータ１５によって可動フレーム１０を初期位置状態と作動位置状態の間で任意に変更することができるため、多く部品を必要としない極めて簡単な構造でありながら、通常走行時における充分なアプローチアングルの確保と、衝突時における低位から高位までの幅広い範囲での荷重支持を実現することができる。
【００３３】
また、この可動フレーム装置１にあっては、電動モータ１５によって可動フレーム１０の作動とロックを行うことから、危険検知の後に衝突に至らなかった場合にも、再度速やかに充分なアプローチアングルを確保することができ、また、衝突状況に適した速度で可動フレーム１０を作動させることができる。
【００３４】
また、この可動フレーム装置１の場合、可動フレーム１０と両側のサイドフレーム２とブラケット７によって上方に開口する略コ状の空間３０を形成し、その空間３０にラジエータサポート６を配置するようにしているため、ボンネットフードの高さを低く抑えたままエンジンルーム内のレイアウト性を高めることができる。
【００３５】
さらに、この実施形態の可動フレーム装置１においては、ラジエータサポート６の側壁６ａを、サイドフレーム２から下方に延出する断面略コ字状のブラケット７に結合しているため、ラジエータサポート６の側壁６ａの剛性を高め、ラジエータサポート６の側壁６ａの振動を効果的に抑制することができる。
【００３６】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態を示すものであり、この発明にかかる可動フレーム装置を適用した車両が、他の車両の側面に衝突するときの様子を示す模式図。
【図２】同実施形態を示す図１の要部を拡大した車両フレームの側面図。
【図３】同実施形態を示す車両フレームの正面図。
【図４】同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図。
【図５】同実施形態を示す図２のＢ矢視に対応する斜視図。
【図６】同実施形態を示すものであり、この発明にかかる可動フレーム装置を適用した車両が、他の車両の側面に衝突するときの様子を示す模式図
【符号の説明】
【００３８】
１…可動フレーム装置
２…サイドフレーム
３…バンパビーム
６…ラジエータサポート
７…ブラケット
１０…可動フレーム
１５…電動モータ
１７…ラック軸
２５…サイドシル
３０…ラジエータサポート配置空間
Ｈ１，Ｈ２…地上高
【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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