(57)【要約】【課題】  本発明では、折れよりも圧壊座屈を先行させることができ、かつ衝突速度や乗員位置などのパラメータによりフレームの硬さを変化させることができるフレームの能動変形制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  能動変形制御装置１は、複数に分割されたサイドフレームＳＦを回動自在に連結する関節機構２と、関節機構２に加わる曲げモーメントを検知するエンコーダ６と、関節機構２に対し回動方向に力を加えるサーボモータ４と、エンコーダ６で検知された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記曲げモーメントとは逆方向のモーメントをサイドフレームＳＦに与えるようにサーボモータ４を動作させる制御装置７と、を備えている。【選択図】      図２
2005104455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分割されたフレームを回動自在に連結する関節機構と、
前記関節機構に加わる曲げモーメントを検知する検知手段と、
前記関節機構に対し回動方向に力を加えるモーメント相殺手段と、
前記検知手段で検知された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記曲げモーメントとは逆方向のモーメントを前記フレームに与えるように前記モーメント相殺手段を動作させる制御手段と、を備えることを特徴とするフレームの能動変形制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフレームの能動変形制御装置であって、
前記フレームに対して横力を与えることで、前記フレームの圧壊座屈を促進させる促進手段を設けたことを特徴とするフレームの能動変形制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームを圧壊座屈させるためのフレームの能動変形制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体のフレームは、衝突による衝突エネルギを効率良く吸収するために、曲げ変形を抑制して長手方向に圧壊させることが必要とされている。このような技術としては、例えば車両の中央に配設されたエンジンやトランスファーなどのパワーユニットと、このパワーユニットの左右側を支持するサイドフレームとを特殊なブラケットで連結し、この特殊なブラケットによってサイドフレームに加わる曲げモーメントを打ち消す技術がある（特許文献１参照）。また、これとは別の技術として、サイドフレームの所定箇所に細長い二つの穴をハの字型となるように形成することで、衝突時にその所定箇所に曲げモーメントを意図的に発生させ、この穴による曲げモーメントで衝突時にサイドフレームに加わる曲げモーメントを相殺させる技術がある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６８６２４号公報（段落００１９、図１）
【特許文献２】特開平１０−１２９５２１号公報（段落００１９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術は、ブラケットや穴が設けられる箇所に衝突による曲げモーメントが加わる結果、その抗力として逆向きの曲げモーメントが発生する受動的な変形制御なので、その抗力としての曲げモーメントが必ずしも衝突による曲げモーメントに相当する大きさになるとは限らなかった。そのため、フレーム先端から圧壊座屈が開始する前にフレーム屈曲部からの折れを防ぐには限界があり、フレーム全体が圧壊座屈よりも折れが先行する変形モードになるおそれがあった。また、このような受動的な変形制御では、衝突速度や乗員位置などのパラメータによりフレームの硬さを変化させることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明では、折れよりも圧壊座屈を先行させることができ、かつ衝突速度や乗員位置などのパラメータによりフレームの硬さを変化させることができるフレームの能動変形制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載のフレームの能動変形制御装置は、複数に分割されたフレームを回動自在に連結する関節機構と、前記関節機構に加わる曲げモーメントを検知する検知手段と、前記関節機構に対し回動方向に力を加えるモーメント相殺手段と、前記検知手段で検知された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記曲げモーメントとは逆方向のモーメントを前記フレームに与えるように前記モーメント相殺手段を動作させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、フレームに加わる曲げモーメントが所定値以上になると、その曲げモーメントとは逆方向のモーメントがモーメント相殺手段によりフレームに付与される。すなわち、検知手段から出力される信号に基づいてフレームに加わる曲げモーメントが所定値以上であると制御手段が判断すると、この制御手段はモーメント相殺手段を動作させて、能動的にモーメントを発生させる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレームの能動変形制御装置であって、前記フレームに対して横力を与えることで、前記フレームの圧壊座屈を促進させる促進手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、「横力」とは、フレームの長手方向（車両の前後方向）に対して略直交する方向（車幅方向）に加わる力のことをいう。厳密に、この横力はフレームの長手方向以外の方向を向く力であるが、良好に圧壊座屈を促進させるためにはフレームの長手方向に対して直交する方向を向くのが好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、フレームに対してその長手方向に沿って衝突荷重が加わるときに、促進手段によりフレームに横力を与えると、フレームは横力が与えられた部分から圧壊座屈する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段およびモーメント相殺手段によって能動的にモーメントを発生させる、いいかえると、フレームに設けた回動可能な関節に所定値以上の曲げモーメントが作用したときに、それを打ち消す方向のモーメントが付加されるので、折れよりも圧壊座屈を先行させることができる。さらに、制御手段およびモーメント相殺手段によって発生させるモーメントの大きさを衝突速度や乗員位置などのパラメータに基づいて変化させることもできるので、これらのパラメータに基づいてフレームの硬さを変化させることもできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、促進手段により横力を加える部分から圧壊座屈を開始させることができるので、フレームを所望する箇所から圧壊座屈させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係るフレームの能動変形制御装置が設けられるサイドフレームを示す平面図であり、図２は図１の能動変形制御装置の詳細を示す部分拡大図である。また、図３は図２の関節機構の詳細を示す断面図であり、図４は図２の制御装置を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、車両Ｍの前側の左右には、車両Ｍの前後方向に延びるサイドフレームＳＦ，ＳＦが配設されている。そして、各サイドフレームＳＦは、それぞれ所定箇所において分割されるとともに、能動変形制御装置１を備えた構成となっている。
【００１５】
図２に示すように、能動変形制御装置１は、四つに分割されたサイドフレームＳＦを回動自在に連結する関節機構２と、サイドフレームＳＦに加わる衝突荷重などを検知するセンシングシート３と、関節機構２に対し回動方向に力を加えるサーボモータ（モーメント相殺手段）４を主に備えている。さらに、この能動変形制御装置１は、サイドフレームＳＦに対して横力を与えることでサイドフレームＳＦの圧壊座屈を促進させる座屈デバイス（促進手段）５と、サーボモータ４に同軸に設けられるエンコーダ（検知手段）６と、エンコーダ６やセンシングシート３からの信号に基づいてサーボモータ４や座屈デバイス５を制御する制御装置（制御手段）７と、関節機構２の回動を規制する電磁ブレーキ８とを備えている。
【００１６】
なお、図２においては、制御装置７との信号のやり取りを示す矢印を車両前側部分だけに図示しているが、その他の部分においても同様に信号のやり取りが行われている。また、以下の説明においては、便宜上、四つに分割したサイドフレームＳＦを、車両前側から順に第一フレームＳＦ１、第二フレームＳＦ２、第三フレームＳＦ３および第四フレームＳＦ４とも呼ぶこととする。
【００１７】
関節機構２は、図３で詳細に示すように、第一ヒンジ２１、第二ヒンジ２２、連結軸２３およびスペーサ２４を主に備えている。第一ヒンジ２１は、第一フレームＳＦ１に接合される接合板部２１ａと、この接合板部２１ａから第二フレームＳＦ２とは反対側に延出する二つの鍔部２１ｂ，２１ｃとで断面略Ｆ字状に構成されている。また、これらの鍔部２１ｂ，２１ｃには、連結軸２３が挿通される穴部２１ｄ，２１ｄが形成されている。なお、連結軸２３は、第一ヒンジ２１に対して回転自在となっている。
【００１８】
第二ヒンジ２２は、第一ヒンジ２１と同じく、第二フレームＳＦ２に接合される接合板部２２ａと二つの鍔部２２ｂ，２２ｃとにより断面略Ｆ字状に構成され、その二つの鍔部２２ｂ，２２ｃに連結軸２３が挿通される穴部２２ｄ，２２ｄが形成されている。鍔部２２ｂ，２２ｃと連結軸２３は、例えば穴部２２ｄ，２２ｄにキー溝などを設けることによって、互いに回転不能に結合されている。そして、互いに断面略Ｆ字状となる第一ヒンジ２１と第二ヒンジ２２は、第一ヒンジ２１を第二ヒンジ２２に対して逆さまにした状態で互いに重ね合わされており、その重なる部分（鍔部２１ｂと鍔部２２ｃの間および鍔部２１ｃと鍔部２２ｂの間）にリング状のスペーサ２４が配設されている。なお、図３では第一フレームＳＦ１と第二フレームＳＦ２の間にある関節機構２の構造だけを示しているが、その他の第二フレームＳＦ２と第三フレームＳＦ３の間や、第三フレームＳＦ３と第四フレームＳＦの間にある関節機構２も同様の構造となっている。
【００１９】
図２に示すように、センシングシート３は、第一フレームＳＦ１、第二フレームＳＦ２および第三フレームＳＦ３の角部にそれぞれ接着される長尺状のシートであり、その内部に図示しない光ファイバ、ひずみゲージおよび圧電素子を備えて構成されている。そして、このセンシングシート３は、光ファイバによってサイドフレームＳＦの変形、変形速度および変形加速度を検知し、ひずみゲージで弾性域から塑性域への変形兆候を測定し、さらに圧電素子によって衝撃荷重を検知している。なお、以下の説明では、便宜上、各センシングシート３を、車両Ｍの前側から順に第一シート３Ａ、第二シート３Ｂ、第三シート３Ｃとも呼ぶこととする。
【００２０】
サーボモータ４は、図３に示すように、その回転軸４１が同軸となる連結軸２３と回転不能に結合され、その本体部４２が第一ヒンジ２１の鍔部２１ｃに固定されている。そして、このサーボモータ４は、制御装置７（図２参照）からの制御信号に基づいて、通常時において本体部４２と連結軸２３とを相対回転不能な状態に固定し、衝突時においてサイドフレームＳＦに所定の曲げモーメントが加わった場合にこの曲げモーメントとは逆方向のモーメントを連結軸２３に加えるように作動する。なお、本実施形態ではモーメント相殺手段としてサーボモータ４を利用しているが、このサーボモータ４の代わりにステッピングモータなどを利用することもできる。
【００２１】
座屈デバイス５は、形状記憶合金からなるコイル状のばね部材５１と、このばね部材５１の両端部に取り付けられた一対の当接部材５２，５２と、ばね部材５１の内側に配設されてばね部材５１を加熱する電熱ヒータ５３と、電熱ヒータ５３に給電する図示せぬ電源部とを有している。この座屈デバイス５は、図２に示す第一フレームＳＦ１、第二フレームＳＦ２、第三フレームＳＦ３内にそれぞれ二つずつ配設されており、その当接部材５２，５２が中空状となるサイドフレームＳＦ（図３では代表して第一フレームＳＦ１、第二フレームＳＦ２を示す）の対向する二面に内側から接合された構造となっている。そして、この座屈デバイス５は、前記電源部がＯＮとなって電熱ヒータ５３が起動されると、ばね部材５１が伸長して前記二面に外側へ向かう力（横力）を付与する構造となっている。
【００２２】
なお、以下の説明においては、便宜上、各座屈デバイス５を車両Ｍの前側から順に第一デバイス５Ａ、第二デバイス５Ｂ、第三デバイス５Ｃ、第四デバイス５Ｄ、第五デバイス５Ｅおよび第六デバイス５Ｆとも呼ぶこととする。また、本実施形態では、電熱ヒータ５３によりばね部材５１を加熱する構造としているが、例えばばね部材５１に直接電流を供給することでばね部材５１を加熱させて伸長させるようにしてもよい。さらに、ばね部材５１は、本実施形態のようにコイル状のものに限定されず、例えば板を折り曲げた形状のものであってもよいし、その他適宜変更可能であることはいうまでもない。
【００２３】
エンコーダ６は、連結軸２３に加わるモーメントを検知するセンサであり、具体的にはモーメントの算出に必要なパラメータ（回転角やトルク）を検知するものである。なお、以下の説明においては、便宜上、各エンコーダ６を、車両Ｍの前側から順に第一エンコーダ６Ａ、第二エンコーダ６Ｂ、第三エンコーダ６Ｃとも呼び、さらに各サーボモータ４を、前から順に第一モータ４Ａ、第二モータ４Ｂ、第三モータ４Ｃとも呼ぶこととする。
【００２４】
電磁ブレーキ８は、連結軸２３にブレーキを常時かけることで、連結軸２３の回転を規制すると共に、サイドフレームＳＦに所定のモーメントが加わったときにそのブレーキ（関節機構２の規制）を解除するものである。
【００２５】
図４に示すように、制御装置７は、衝突判定部７１と、圧壊判断部７２と、デバイス起動部７３と、モーメント算出部７４と、モーメント判断部７５と、モータ制御部７６と、電磁ブレーキ制御部７７とで主に構成されている。衝突判定部７１は、車両Ｍの前部に配設されて車両Ｍの前面衝突を検知するレーダＲＤから出力される信号に基づいて、車両Ｍが衝突するか否かを判定し、車両Ｍが衝突すると判定した場合は衝突が発生することを示す信号をデバイス起動部７３に出力している。
【００２６】
圧壊判断部７２は、センシングシート３から出力されてくる信号に基づいて、第一フレームＳＦ１、第二フレームＳＦ２、第三フレームＳＦ３の圧壊座屈の進捗状況を順に判断している。そして、この圧壊判断部７２は、所定箇所（例えば第一フレームＳＦ１の前部）において圧壊座屈がまだ進行中であると判断した場合には進行中であることを示す信号をモーメント判断部７５に出力し、所定箇所（例えば第一フレームＳＦ１の前部）において圧壊座屈が終了したと判断した場合にはその所定箇所の圧壊座屈が終了したことを示す信号をデバイス起動部７３に出力している。
【００２７】
デバイス起動部７３は、衝突判定部７１から出力されてくる信号を受けると、第一フレームＳＦ１の前側にある第一デバイス５Ａ（図２参照）に対してその電源部を起動させるためのＯＮ信号を出力する。また、このデバイス起動部７３は、圧壊判断部７２から出力されてくる信号（例えば第一フレームＳＦ１の前部が圧壊座屈したことを示す信号）を受けると、次の座屈デバイス５（例えば第二デバイス５Ｂ）に対してその電源部を起動させるためのＯＮ信号を出力する。
【００２８】
モーメント算出部７４は、各エンコーダ６から出力されてくる信号に基づいて、各連結軸２３に加わる曲げモーメントを算出し、その算出値を示す信号をモーメント判断部７５に出力している。モーメント判断部７５は、圧壊判断部７２から出力されてくる信号を受けると、モーメント算出部７４から出力される信号が示す曲げモーメントと、図示せぬ記憶装置に予め記憶させておいた曲げ崩壊モーメント（サイドフレームＳＦが折れるときの曲げモーメント）との値を比較している。なお、本実施形態では、モーメント算出部７４が各エンコーダ６からの信号を参照しているが、本発明はこれに限定されず、例えばセンシングシート３からの信号を参照してモーメントを算出するようにしてもよい。
【００２９】
そして、このモーメント判断部７５は、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメントよりも小さい場合にサーボモータ４を作動させないようにするための信号をモータ制御部７６に出力し、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメント以上の場合にサーボモータ４を所定のトルクで回転させるための信号をモータ制御部７６に出力している。モータ制御部７６は、モーメント判断部７５からの信号に基づいて、サーボモータ４を非作動状態と作動状態とに切り替える制御を行っている。
【００３０】
さらに、このモーメント判断部７５は、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメントよりも小さい場合に、電磁ブレーキ８を作動させて連結軸２３を回転不能な状態にさせる信号を電磁ブレーキ制御部７７に出力し、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメント以上の場合に電磁ブレーキ８を非作動にして連結軸２３を回転可能な状態にさせる信号を電磁ブレーキ制御部７７に出力している。電磁ブレーキ制御部７７は、モーメント判断部６５からの信号に基づいて、電磁ブレーキ８を固定状態とフリーな状態とに切り替える制御を行っている。
【００３１】
続いて、この制御装置７の動作について図４および図５を参照して説明する（適宜、図２，３も参照）。ここで、参照する図５は制御装置の動作を示すフローチャートである。
図５に示すように、まず、車両Ｍの衝突を監視するレーダＲＤが信号を出力すると（ステップＳ１）、その信号に基づいて車両Ｍが衝突するか否かを衝突判定部７１で判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、車両Ｍが衝突しないと判定した場合は（ＮＯ）、座屈デバイス５やサーボモータ４は、非作動のまま維持される（ステップＳ３）。また、フレーム結合部分が保持されたままになるように、電磁ブレーキ８は作動のまま維持される。
【００３２】
また、ステップＳ２において、車両Ｍが衝突すると判定した場合は（ＹＥＳ）、デバイス起動部７３により第一デバイス５Ａが起動され、そのばね部材５１によって第一フレームＳＦ１の前部に横力が加えられる（ステップＳ４）。次に、第一シート３Ａからの情報に基づき、圧壊判断部７２によって第一フレームＳＦ１の圧壊座屈が終了したか否かが判断される（ステップＳ５）。
【００３３】
ステップＳ５において、圧壊座屈がまだ終了していない、すなわち進行中であると判断した場合は（ＮＯ）、モーメント判断部７５によって第一エンコーダ６Ａで現在検出されている曲げモーメントＭ１が予め設定しておいた曲げ崩壊モーメントＭｍａｘ（所定値）以上となっているか否かが判断される（ステップＳ６）。
【００３４】
ステップＳ６において、曲げモーメントＭ１が曲げ崩壊モーメントＭｍａｘよりも小さいと判断した場合は（ＮＯ）、モータ制御部７６によって第一モータ４Ａを固定状態にさせて（ステップＳ７）、ステップＳ５へ戻る。この際、電磁ブレーキ８は作動のまま維持される。
また、ステップＳ６において、曲げモーメントＭ１が曲げ崩壊モーメントＭｍａｘ以上になったと判断した場合は（ＹＥＳ）、第二デバイス５ＢをＯＮにするとともに、電磁ブレーキ８を非作動にして第一モータ４Ａを回転させることで衝突により加わる曲げモーメントＭ１とは逆方向のモーメントを発生させて前記曲げモーメントＭ１を相殺し（ステップＳ８）、ステップＳ５へ戻る。
【００３５】
そして、ステップＳ５において、圧壊座屈が終了したと判断した場合は（ＹＥＳ）、デバイス起動部７３によって第二デバイス５Ｂが起動され（ステップＳ８で既に起動されている場合はそのまま）、そのばね部材５１によって第一フレームＳＦ１の後部に横力が加えられる（ステップＳ９）。
【００３６】
続いて、第二シート３Ｂからの情報に基づき、圧壊判断部７２によって第二フレームＳＦ２の圧壊座屈が終了したか否かが判断される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、圧壊座屈がまだ終了していない、すなわち進行中であると判断した場合は（ＮＯ）、モーメント判断部７５によって第二エンコーダ６Ｂで現在検出されている曲げモーメントＭ２が予め設定しておいた曲げ崩壊モーメントＭｍａｘ以上となっているか否かが判断される（ステップＳ１１）。
【００３７】
ステップＳ１１において、曲げモーメントＭ２が曲げ崩壊モーメントＭｍａｘよりも小さいと判断した場合は（ＮＯ）、モータ制御部７６によって第二モータ４Ｂを固定状態にさせて（ステップＳ１２）、ステップＳ１０へ戻る。この際、電磁ブレーキ８は作動のまま維持される。
また、ステップＳ１１において、曲げモーメントＭ２が曲げ崩壊モーメントＭｍａｘ以上になったと判断した場合は（ＹＥＳ）、第三デバイス５Ｃおよび第四デバイス５ＤをＯＮにするとともに、電磁ブレーキ８を非作動にして第二モータ４Ｂを回転させることで衝突により加わる曲げモーメントＭ２とは逆方向のモーメントを発生させて前記曲げモーメントＭ２を相殺し（ステップＳ１３）、ステップＳ１０へ戻る。
【００３８】
そして、ステップＳ１０において、圧壊座屈が終了したと判断した場合は（ＹＥＳ）、デバイス起動部７３によって第三デバイス５Ｃおよび第四デバイス５Ｄが起動され（ステップＳ１３で既に起動されている場合はそのまま）、そのばね部材５１によって第二フレームＳＦ２の各部に横力が加えられる（ステップＳ１４）。
【００３９】
その後は、前記したステップＳ１０〜Ｓ１４と同じような制御が、第三フレームＳＦ３においても行われる（ステップＳ１５〜ステップＳ１９）。ちなみに、ステップＳ１５がステップＳ１０に、ステップＳ１６がステップＳ１１に、ステップＳ１７がステップＳ１２に、ステップＳ１８がステップＳ１３に、ステップＳ１９がステップＳ１４に対応している。また、図に示す「Ｍ３」は、第三エンコーダ６Ｃで検出される曲げモーメントである。そして、ステップＳ１９が終了した後は、この制御が終了することとなる。
【００４０】
なお、前記した内容は第一フレームＳＦ１の前端から衝突荷重が加わった場合に関するものであったが、衝突荷重が第四フレームＳＦ４の後端から加わった場合には第一フレームＳＦ１〜第三フレームＳＦ３までの制御の順を逆にするだけで同様にサイドフレームＳＦ全体を圧壊座屈させることができる。
【００４１】
次に、能動変形制御装置１によるサイドフレームＳＦの圧壊方法について図６に示すシミュレーション結果に基づいて説明する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、第一フレームＳＦ１の前端から衝突荷重が加わった場合は、第一デバイス５Ａ（図２参照）をＯＮにすることで第一デバイス５Ａの近傍に横力が発生し、その部分から圧壊座屈が開始する。このとき、第一エンコーダ６Ａ、第二エンコーダ６Ｂ、第三エンコーダ６Ｃのいずれかにおいて曲げ崩壊モーメント以上の曲げモーメントを検知した場合は、第一モータ４Ａ、第二モータ４Ｂ、第三モータ４Ｃのうち対応するものによって逆方向のモーメントを発生させることでその曲げモーメントが相殺される。そして、この座屈進行中において第一モータ４Ａ、第二モータ４Ｂおよび第三モータ４Ｃはモーメントを付与する回転状態と固定状態とに適宜繰り返し切り替えられることで、サイドフレームＳＦ全体の折れが防止されて、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、サイド
フレームＳＦの圧壊座屈が良好に行われることとなる。
【００４３】
なお、本実施形態の比較例として図７（ａ）に従来の一体型のサイドフレームＳｆを示すが、このサイドフレームＳｆでは、その屈曲部に曲げ崩壊モーメント以上の曲げモーメントが加わると、図７（ｂ）に示すように、サイドフレームＳｆ全体が折れてしまう。これに対し、本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、衝突前のサイドフレームＳＦの形状を維持しながら、圧壊座屈させることができる。
【００４４】
最後に、本実施形態における構造と従来の一体型サイドフレームとを比較した実験結果について説明する。
図８（ａ）に示すように、従来の一体型サイドフレームでは、サイドフレームの圧壊座屈開始（変形開始）の段階では大きな圧縮荷重がサイドフレームに加わり、その後はフレーム屈曲部からの折れにより圧縮荷重が低下していく。これに対し、本実施形態の構造では、折れを防ぐことにより、平均的に大きな圧縮荷重がサイドフレームＳＦに加わっていることが分かる。言い換えると、本実施形態の構造では、従来の一体型サイドフレームに加わる圧縮荷重の平均値よりも約２倍の平均値となる圧縮荷重を加えることができることが分かる。したがって、本実施形態の構造は、従来の構造に比べ、平均的に高い圧縮荷重が加えられることによって良好に圧壊座屈することができる。
【００４５】
また、図８（ｂ）に示すように、本実施形態におけるサイドフレームＳＦのエネルギ吸収量は、従来のサイドフレームのエネルギ吸収量に比べ、約７５％も増加していることが分かる。したがって、本実施形態におけるサイドフレームＳＦは、従来のサイドフレームよりも良好に衝突荷重を吸収することができる。なお、本実施形態のフレーム構造を実際に適用した場合の効果予測については、正面衝突において全衝突エネルギの約３０％のエネルギを吸収する従来のサイドフレームよりも本実施形態の構造が約７５％向上することから、本実施形態の構造では全衝突エネルギに対して約５０％のエネルギを吸収することができる。したがって、衝突エネルギの吸収に必要なストロークを大きく確保するためにフロント側のサイドフレームを長くする必要がなくなり、その分車室内を広くすることができる。
【００４６】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
制御装置７およびサーボモータ４によって能動的にモーメントを発生させて衝突による曲げモーメントを相殺するので、折れよりも圧壊座屈を先行させることができる。
座屈デバイス５により横力を加える部分から圧壊座屈を開始させることができるので、サイドフレームＳＦを所望する箇所から圧壊座屈させることができる。
【００４７】
さらに、制御装置７およびサーボモータ４によって発生させるモーメントの大きさを、衝突速度や乗員位置などのパラメータに基づいて変化させることもできるので、これらのパラメータに応じてサイドフレームＳＦの硬さを変化させることもできる。なお、この場合は、レーダＲＤにより衝突速度を検知したり、車両の座席に設けたシートウェイトセンサにより乗員の重量や着座位置を検知する必要がある。
【００４８】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態ではサーボモータ４と連結軸２３を同軸に配置しているが、本発明はこれに限定されず、例えば図９および図１０に示すように、サーボモータ４と連結軸２３との間にギアＧ１，Ｇ２を設けることで、両者をオフセットして配置してもよい。なお、この図９および図１０に示す構造は、図２に示した構造を一部変更したものなので、以下の説明では、略同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図１０に示すように、第一ヒンジ２１の穴部２１ｄ，２１ｄには、連結軸２３が回転不能な状態で結合されるとともに、第二ヒンジ２２の穴部２２ｄ，２２ｄは連結軸２３に対して回転自在な状態で係合している。また、第二ヒンジ２２の鍔部２２ｂ，２２ｃには、サーボモータ４の本体部４２を固定するための固定用穴部２２ｅ，２２ｅが形成されている。そして、サーボモータ４の回転軸４１と連結軸２３とが、ギアＧ１，Ｇ２を介して連結されている。なお、回転軸４１に取り付けられるギアＧ１は、連結軸２３に取り付けられるギアＧ２に比べ小径となっている。このような構造によれば、サーボモータ４から出力されるトルクは、ギアＧ１，Ｇ２によって増大するので、サーボモータ４自身を小型化することができる。ただし、本実施形態のように同軸にする場合は、サイドフレームＳＦの長さを小さくすることができるとともにトルク伝達も良好となるメリットがある。
【００５０】
本実施形態では、座屈デバイス５を用いて圧壊座屈を促進させたが、本発明はこれに限定されず、座屈デバイス５を設けない構造であってもよい。
本実施形態では、サイドフレームＳＦを四つに分割したが、本発明はこれに限定されず、サイドフレームＳＦはいくつに分割されていてもよい。なお、この場合、分割したサイドフレームＳＦ間には、その分割箇所の数に応じて本実施形態のような関節機構２やサーボモータ４などを適宜設ける必要がある。
本実施形態では、形状記憶合金のばね部材５１を加熱することで横力を発生させたが、本発明はこれに限定されず、例えばスクリューモータやピストンによってフレームを押圧することなどで機械的に横力を発生させてもよい。
【００５１】
なお、関節機構２の回動方向は、フレームの形状に応じて任意に設定可能である。すなわち、関節機構２の回動中心たる連結軸２３が、車両Ｍの左右方向に沿って配設されていてもよく、また上下方向に沿って配設されていてもよい。
また、本実施形態では車両Ｍの前側を構成するサイドフレームＳＦに本発明を適用したが、例えば車両後方の左右に配設されるリアサイドフレームや、ドア下部に配設されるサイドシルなどに本発明を適用してもよく、さらには車両Ｍの左右方向に延在するクロスメンバなどに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る能動変形制御装置が設けられるサイドフレームを示す平面図である。
【図２】図１の能動変形制御装置の詳細を示す部分拡大図である。
【図３】図２の関節機構の詳細を示す断面図である。
【図４】図２の制御装置を示すブロック図である。
【図５】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）はサイドフレームの圧壊座屈が開始した状態を示す図、（ｂ）はサイドフレームの圧壊座屈が進行している状態を示す図、（ｃ）はサイドフレームの圧壊座屈が終了した状態を示す図である。
【図７】（ａ）は従来の一体型サイドフレームに衝突荷重が加わる前のサイドフレームの状態を示す図、（ｂ）は衝突荷重が加わった後のサイドフレームの変形を示す図である。
【図８】（ａ）は圧縮荷重と変形量との関係を示すグラフであり、（ｂ）はエネルギ吸収量と変形量との関係を示すグラフである。
【図９】連結軸とサーボモータをオフセットさせた他の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９の連結軸とサーボモータを詳細に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１      能動変形制御装置
２      関節機構
３      センシングシート
４      サーボモータ
５      座屈デバイス
６      エンコーダ
７      制御装置
Ｍ      車両
ＳＦ    サイドフレーム
【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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【図９】
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【図１０】
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