(57)【要約】【課題】座屈を制御する上で、フレームを大型化することなくその強度を確保でき、しかも座屈開始時に発生する衝撃減速度を小さくすることができる車体フレームの提供。【解決手段】車体前部または車体後部のフレーム部材１２の先端部に、衝撃受予知時または衝撃受時に該フレーム１２の長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重を付加する荷重付加手段１３を設けてなることで、フレーム部材１２に凹みを設ける必要をなくす。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部または車体後部のフレーム部材の先端部に、該フレーム部材への衝撃受予知時または衝撃受時に該フレーム部材の長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重を付加する荷重付加手段を設けてなることを特徴とする車体フレーム。
【請求項２】
前記荷重付加手段に形状記憶合金部材が用いられていることを特徴とする請求項１記載の車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フロントフレームの先端部に、ビードと呼ばれる凹みを設けることで、フロントフレームに圧縮荷重が導入された場合にフロントフレームが凹みから座屈するように座屈を制御する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１６５１１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにフレーム部材に凹みを設けて座屈を制御すると、そのままではフレーム部材自体の強度が凹みによって低下してしまうことから、強度を確保するためにフレーム部材を大型化せざるを得ず、重量が増大してしまうという問題があった。また、フレーム部材に凹みを設けるという受動的な座屈制御では、座屈開始時に発生する衝撃減速度が大きくなり、言い換えれば低速衝突時でも高い衝撃減速度が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明は、座屈を制御する上で、フレーム部材を大型化することなくその強度を確保でき、しかも座屈開始時に発生する衝撃減速度を小さくすることができる車体フレームの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車体前部または車体後部のフレーム部材（例えば実施の形態におけるフロントサイドフレーム１２）の先端部に、該フレーム部材への衝撃受予知時または衝撃受時に該フレームの長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重を付加する荷重付加手段（例えば実施の形態における荷重付加装置１３）を設けてなることを特徴としている。
【０００７】
これにより、衝撃受予知時または衝撃受時にフレーム部材の長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重付加手段により荷重を付加することでフレーム部材の座屈を制御するため、フレーム部材に凹みを設ける必要がなくなる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記荷重付加手段に形状記憶合金部材（例えば実施の形態におけるバネ部材２５）が用いられていることを特徴としている。
【０００９】
このように、荷重付加手段は形状記憶合金部材を用いてフレーム部材に荷重を付加することになるため、荷重付加状態を保持できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態の車体フレームを図面を参照して以下に説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の車体フレーム１１は、車体前部で車体前後方向に沿う車体骨格部材であるフロントサイドフレーム（フレーム部材）１２と、このフロントサイドフレーム１２の先端部つまり車体前後方向の前端部に設けられてフロントサイドフレーム１２への衝撃受予知時または衝撃受時にフロントサイドフレーム１２の長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重を付加する荷重付加装置（荷重付加手段）１３とを有している。なお、図示は略すがフロントサイドフレーム１２の先端つまり車体前後方向の前端には衝撃受時にフロントサイドフレーム１２よりも先行して変形するエクステンションが取り付けられている。
【００１２】
フロントサイドフレーム１２は、鋼材等からなるもので、断面コ字状のフレーム構成部材１５と平板状のフレーム構成部材１６とが閉断面を形成するように接合されて構成されており、その車体前後方向における前端部の内部に車体左右方向に沿うように荷重付加装置１３が設けられている。
【００１３】
具体的に、フレーム構成部材１５は、上下方向に沿いかつ車体前後方向に沿う側板部１８と、この側板部１８の上下両端縁部から車体左右方向に沿いかつ車体前後方向に沿って互いに平行をなすように延出する上板部１９および下板部２０と、これら上板部１９および下板部２０の側板部１８に対し反対側から上下方向に沿いかつ車体前後方向に沿って互いに離間する方向に延出する上フランジ部２１および下フランジ部２２とを有しており、その上フランジ部２１および下フランジ部２２において平板状のフレーム構成部材１６に接合されている。そして、互いに平行をなすフレーム構成部材１５の側板部１８とフレーム構成部材１６とに両端が接合されて荷重付加装置１３が設けられている。
【００１４】
荷重付加装置１３は、図２に示すように、形状記憶合金からなるコイル状のバネ部材２５と、このバネ部材２５の両端部に取り付けられた一対の当接部材２６，２７と、バネ部材２５の内側に配設されてバネ部材２５を加熱する電熱ヒータ２８と、電熱ヒータ２８に給電する図示せぬ電源部とを有している。そして、図１に示すように、この荷重付加装置１３は、一対の当接部材２６，２７がフロントサイドフレーム１２の車体左右方向における両側の壁面つまりフレーム構成部材１６とフレーム構成部材１５の側板部１８とに溶接等で固定されることでフロントサイドフレーム１２内に保持されている。
【００１５】
この荷重付加装置１３は、電熱ヒータ２８によりバネ部材２５が加熱されていない状態では、バネ部材２５が伸長せずフロントサイドフレーム１２に荷重を付加せずにいる一方、電熱ヒータ２８によりバネ部材２５が加熱されると、形状記憶合金からなるバネ部材２５が伸長して突っ張りフロントサイドフレーム１２にその長手方向に略直交して相反する横二方向に内側から荷重を付加する。
【００１６】
このような荷重付加装置１３が設けられた本実施形態の車体フレーム１１では、例えば、前方の物体を検出するレーダによるセンシングで前方の物体への衝突の予知時、または衝突して衝撃を受けたことが検出された衝撃受時において、エクステンションの変形では吸収しきれない衝突エネルギをフロントサイドフレーム１２の座屈により吸収することになるが、このとき、荷重付加装置１３が電熱ヒータ２８によりバネ部材２５を加熱し伸長させることによって、フロントサイドフレーム１２には、その長手方向に沿って導入される圧縮荷重に対し直交する横二方向に荷重が付加されることになり、これにより、フロントサイドフレーム１２の座屈を制御することになる。
【００１７】
このように荷重付加装置１３がフロントサイドフレーム１２に対し相反する横二方向に荷重を付加することでフロントサイドフレーム１２の座屈を制御するものであるため、座屈の制御のためにフロントサイドフレーム１２に凹みを設ける必要がなくなる。したがって、座屈を制御する上で、フロントサイドフレーム１２を大型化することなくその強度を確保でき、しかも座屈開始時に発生する衝撃減速度を小さくすることができる。なお、電熱ヒータ２８によりバネ部材２５を加熱して形状記憶合金からなるバネ部材２５を縮長させるようにしても同様の効果が得られる。
【００１８】
具体的には、荷重付加装置１３が設けられたフロントサイドフレーム１２では、図３に実線で示すように、図３に破線でしめす荷重付加装置が設けられていないフロントサイドフレームに対し、座屈開始時における座屈荷重および座屈勾配を共に低減でき、図４に実線で示すように、図４に破線でしめす荷重付加装置が設けられていないフロントサイドフレームに対し、座屈開始時に発生する衝撃減速度を小さくすることができる。
【００１９】
これにより、例えば、レーダによるセンシングで前方の物体に低速で衝突したことが検出された低速衝突時において、荷重付加装置１３が電熱ヒータ２８により形状記憶合金からなるバネ部材２５を加熱し伸長させてフロントサイドフレーム１２に相反する横の二方向に荷重を付加することで、座屈を促進して座屈荷重を低減させ、衝撃減速度を低くすることができる。その結果、低速衝突時のエアバックの誤作動を防止することができる。
【００２０】
他方、レーダによるセンシングで前方の物体に高速で衝突したことが検出された高速衝突時において、荷重付加装置１３が電熱ヒータ２８による加熱を行わずフロントサイドフレーム１２に荷重を付加せずに、座屈を促進しなければ、座屈荷重を増大させて衝撃減速度を増加させることができる。これにより、高速衝突時にエアバックを早期に展開させることができる。
【００２１】
フロントサイドフレーム１２に図１に示すように治具穴等の穴部２９が形成されている場合、従来は、衝撃受時にこのような穴部２９からフロントサイドフレーム１２に折れが発生していたが、荷重付加装置１３を設けることにより、先端座屈を支配的とすることができるため、穴部２９の周辺部への応力集中を避け、フロントサイドフレーム１２の座屈を制御し先端から座屈させることができる。
【００２２】
上記した実施形態の車体フレーム１１を以下のように変更することも可能である。
【００２３】
図５に示すように、荷重付加装置１３のバネ部材２５の内側に電熱ヒータ２８を配置せず、図示せぬ電源部で形状記憶合金からなるバネ部材２５に直接給電してこのバネ部材２５を発熱させて伸長させるようにする。このように構成すれば、バネ部材２５を即座に伸長させることができ応答性を向上させることができる。この場合、バネ部材２５を加熱して形状記憶合金からなるバネ部材２５を縮長させるようにすることも可能である。
【００２４】
図６に示すように、荷重付加装置１３として、フロントサイドフレーム１２の外周に巻回された形状記憶合金からなる帯状部材３０と、例えばフロントサイドフレーム１２内に配置される図示せぬ電熱ヒータと、電熱ヒータに給電する図示せぬ電源部とを有し、電熱ヒータの加熱で形状記憶合金からなる帯状部材３０がフロントサイドフレーム１２を車体前後左右の全方向から締め付けるように荷重を加えるものを用いても良い。この場合、フロントサイドフレーム１２の内周に帯状部材３０を巻回してフロントサイドフレーム１２を外側に押し広げるようにすることも可能である。
【００２５】
さらに、荷重付加装置１３のバネ部材２５に換えて、火薬の発火により膨張する気体の圧力上昇で一対の当接部材２６，２７同士を相反方向に付勢したりすることも可能であるが、上記のように荷重付加装置１３が形状記憶合金部材を用いてフロントサイドフレーム１２に荷重を付加する方が、荷重付加状態を任意の時間保持できることになり、その結果、荷重付加装置１３の作動タイミングの調整を容易にできるため好ましい。
【００２６】
加えて、バネ部材に換えて形状記憶合金からなる棒状部材を設けても良い。
【００２７】
また、コイル状のバネ部材２５を用いるのではなく板バネを用いても良い。つまり、図７に示すように、荷重付加装置１３として、円筒あるいは角筒等の筒状部材３２内の中央に固定部材３３を固定するとともに、筒状部材３２内において、固定部材３３の両側に形状記憶合金製の板バネ３４をそれぞれ配置し、各板バネ３４の外側に筒状部材３２の内周に合わせた図８に示す形状（図示例は円板状）の押圧部材３５を配置する。ここで、押圧部材３５には中央に突起部３６が形成されていて、突起部３６が板バネ３４に対し反対側に配置される。また、筒状部材３２の両開口端側にはそれぞれフランジ部３７が形成されており、荷重付加装置１３はこれらフランジ部３７においてフロントサイドフレーム１２の車体左右方向における両側の壁面つまりフレーム構成部材１６とフレーム構成部材１５の側板部１８とに溶接やボルト等で固定されることでフロントサイドフレーム１２内に保持されている。
【００２８】
この荷重付加装置１３は、形状記憶合金からなる板バネ３４に電源部３８で直接給電してこの板バネ３４を発熱させるようになっている。電源部３８は、板バネ３４に接続されるフォトモスリレー３９と電池４０，４１とスイッチ４２とを有しており、スイッチ４２がオフされ電源部３８により板バネ３４が発熱させられていない状態では、板バネ３４が拡開せずフロントサイドフレーム１２に荷重を付加せずにいる一方、スイッチ４２がオンされ電源部３８により板バネ３４が発熱させられると、形状記憶合金からなる板バネ３４が矢印Ｘ方向に拡開して突っ張り、押圧部材３５の突起部３６を介してフロントサイドフレーム１２にその長手方向に略直交して相反する横二方向に内側から荷重を付加する。
【００２９】
このように、板バネ３４を用いることでコイルバネに比して大きな荷重を少ない量で出すことができ、その結果、形状記憶合金の量を少なくできるため、低価格で高出力のアクチュエータとなる。
【００３０】
なお、フロントサイドフレーム１２の前端部ではなく、車体後部で車体前後方向に沿う車体骨格部材であるリヤフレームの先端部である車体前後方向における後端部に上記したいずれの荷重付加装置１３を設けても同様の効果を奏することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に係る発明によれば、衝撃受予知時または衝撃受時にフレーム部材の長手方向に略直交して少なくとも相反する二方向に荷重付加手段により荷重を付加することでフレーム部材の座屈を制御するため、フレーム部材に凹みを設ける必要がなくなる。したがって、座屈を制御する上で、フレーム部材を大型化することなくその強度を確保でき、しかも座屈開始時に発生する衝撃減速度を小さくすることができる。
【００３２】
請求項２に係る発明によれば、荷重付加手段は形状記憶合金部材を用いてフレーム部材に荷重を付加することになるため、荷重付加状態を保持できる。したがって、荷重付加手段の作動タイミングの調整が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の車体フレームを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の車体フレームに用いられる荷重付加装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の車体フレームにおける変形量（横軸）に対する座屈荷重（縦軸）を示す特性（実線）と、荷重付加装置が設けられていない車体フレームの同特性（破線）とを示す特性線図である。
【図４】本発明の一実施形態の車体フレームにおける変形量（横軸）に対する衝撃減速度（縦軸）を示す特性（実線）と、荷重付加装置が設けられていない車体フレームの同特性（破線）とを示す特性線図である。
【図５】本発明の一実施形態の車体フレームに用いられる荷重付加装置の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の車体フレームの別の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態の車体フレームのさらに別の例を示す要部を断面とした構成図である。
【図８】図７に示す荷重付加装置の押圧部材の側面図である。
【符号の説明】
１１  車体フレーム
１２  フロントサイドフレーム
１３  荷重付加装置
２５  バネ部材（形状記憶合金部材）
【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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【図８】
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