(57)【要約】【課題】  異なる複数の衝突の形態に対して車体フレームを常に適正に座屈させることが可能な車体フレーム座屈制御装置の提供。【解決手段】  車体フレーム１１に車体フレーム１１の延在方向に沿って荷重を発生可能な圧電素子アクチュエータ２５を設けるとともに、圧電素子アクチュエータ２５の荷重を制御する制御手段を備える。圧電素子アクチュエータ２５に伸長方向の荷重を発生させると、これが踏ん張ることで車体フレーム１１の剛性が上がり座屈を生じにくくできる。逆に圧電素子アクチュエータ２５に縮長方向の荷重を発生させたり、荷重を発生させなかったりすると、車体フレーム１１の剛性が前記に比して下がり座屈を促進することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームに該車体フレームに沿って荷重を発生可能な圧電素子アクチュエータを設けるとともに、該圧電素子アクチュエータの荷重を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする車体フレーム座屈制御装置。
【請求項２】
前記圧電素子アクチュエータが、前記車体フレームの脆弱部の近傍に設け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座屈制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突時に生じる車体フレームの圧壊座屈を制御する車体フレーム座屈制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開平７−１６５１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、車体フレームに凹みを設けるという受動的な座屈制御では、座屈開始荷重が一仕様のみになってしまうことになり、異なる複数の衝突の形態に対して車体フレームを常に適正に座屈させることができないという問題があった。
【０００４】
したがって、本発明は、異なる複数の衝突の形態に対して車体フレームを常に適正に座屈させることが可能な車体フレーム座屈制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車体フレーム（例えば実施形態におけるフロントサイドフレーム１１）に該車体フレームに沿って荷重を発生可能な圧電素子アクチュエータ（例えば実施形態における圧電素子アクチュエータ２５）を設けるとともに、該圧電素子アクチュエータの荷重を制御する制御手段（例えば実施形態におけるコントローラ３１）を備えてなることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記圧電素子アクチュエータが、前記車体フレームの脆弱部（例えば実施形態における穴部２２）の近傍に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、制御手段の制御により圧電素子アクチュエータに伸長方向の荷重を発生させると、圧電素子アクチュエータが踏ん張ることで車体フレームのこの圧電素子アクチュエータの配置部分の剛性が上がり座屈を生じにくくできる。逆に圧電素子アクチュエータに縮長方向の荷重を発生させたり、圧電素子アクチュエータに荷重を発生させなかったりすると、車体フレームのこの圧電素子アクチュエータの配置部分の剛性が下がり座屈を促進することができる。したがって、座屈を生じにくくした方が好ましい衝突の形態および座屈を促進した方が好ましい衝突の形態の異なる複数の衝突の形態に対して車体フレームを常に適正に座屈させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、圧電素子アクチュエータが、車体フレームの脆弱部の近傍に設けられているため、制御手段の制御により圧電素子アクチュエータに伸長方向の荷重を発生させると、圧電素子アクチュエータが踏ん張ることで車体フレームのこの圧電素子アクチュエータの配置部分の剛性が上がり近傍に脆弱部があっても座屈を生じにくくできる。逆に圧電素子アクチュエータに縮長方向の荷重を発生させたり、圧電素子アクチュエータに荷重を発生させなかったりすると、車体フレームのこの圧電素子アクチュエータの配置部分の剛性が下がり近傍に設けられた脆弱部からの座屈を促進することができる。したがって、座屈を生じにくくした方が好ましい衝突の形態および座屈を促進した方が好ましい衝突の形態の異なる複数の衝突の形態に対して車体フレームを常に適正に座屈させることが確実にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施形態の車体フレーム座屈制御装置を図面を参照して以下に説明する。
図１は車両１０の車体前部を示すもので、車体前部には車体骨格部材であるフロントサイドフレーム（車体フレーム）１１が車体前後方向に沿う状態で車幅方向に離間して一対設けられている。これらフロントサイドフレーム１１は、先端側が、車幅方向に沿うフロントバンパビーム１２に連結されており、基端側が、車幅方向に沿うダッシュボードロアクロスメンバ１３と交差して、車体前後方向に沿うフロアフレーム１４にそれぞれ連結されている。
【００１０】
フロントサイドフレーム１１は、鋼材からなるもので、図２に概略的に示すように、四つの板部１６が枠状に連結されることで長さ方向に直交する断面がほぼ矩形の閉断面形状をなしている。
【００１１】
本実施形態の車体フレーム座屈制御装置２０は、上記したフロントサイドフレーム１１の座屈を制御するものである。
【００１２】
各フロントサイドフレーム１１の先端側（車体前後方向前端側、衝突時の荷重入力側）には、図３にも示すように、隣り合う板部１６同士の間となる角部２１にフロントサイドフレーム１１を局所的に脆弱とし前方からの荷重入力時に座屈の発生を促進させるための穴部（脆弱部）２２が形成されている。ここで、四カ所の角部２１のすべてに穴部２２が形成されており、これら穴部２２はフロントサイドフレーム１１の延在方向における位置を互いに合わせている。なお、周囲より脆弱となれば例えば凹形状のビードを穴部２２に換えて形成しても良い。
【００１３】
そして、本実施形態の車体フレーム座屈制御装置２０においては、各フロントサイドフレーム１１に、フロントサイドフレーム１１の延在方向に沿って荷重を発生可能な圧電素子アクチュエータ２５が設けられている。
【００１４】
具体的に、フロントサイドフレーム１１のすべての板部１６には、両側の穴部２２のそれぞれの近傍位置に長方形状の圧電素子アクチュエータ２５が設けられている。つまり、これら圧電素子アクチュエータ２５はフロントサイドフレーム１１の先端側（衝突時の荷重入力側）に設けられている。ここで、各圧電素子アクチュエータ２５は、長さ方向に荷重を発生可能であり、それぞれの長さ方向をフロントサイドフレーム１１の延在方向つまり車体前後方向に沿わせてフロントサイドフレーム１１に設けられている。これら圧電素子アクチュエータ２５はフロントサイドフレーム１１の延在方向における位置を互いに合わせており、各穴部２２をフロントサイドフレーム１１の延在方向において前後に越えるように配置されている。
【００１５】
各圧電素子アクチュエータ２５は、図４に示すように、複数の同一形状の圧電素子２７が、姿勢を合わせた状態で厚さ方向に積層されて構成されており、各圧電素子２７には、それぞれが櫛歯状をなして互いに入り込み合う電極２８および電極２９が設けられている。各圧電素子２７は、一方の電極２８をプラスとし他方の電極２９をマイナスとして電圧を印加すると、長さ方向において伸長方向に荷重を発生させ、逆に、前記一方の電極２８をマイナスとし前記他方の電極２９をプラスとして電圧を印加すると、長さ方向において縮長方向に荷重を発生させる。
【００１６】
これら圧電素子アクチュエータ２５は、すべて図１に示すコントローラ３１に接続されており、このコントローラ３１で電極２８，２９に印加される電圧、つまり圧電素子アクチュエータ２５の荷重が制御される。コントローラ３１には、例えば車体前方の障害物を検出するレーダ３２が接続されている。
【００１７】
コントローラ３１は、レーダ３２の検出データに基づき前方障害物との衝突の有無を予測し、衝突が有りと予想されるときは衝突速度および衝突角度等をさらに予測する。また、バンパフェース等に装備された圧電フィルムセンサによって衝突形態を判定し、圧電素子アクチュエータ２５の作動を決定することも可能である。そして、衝突速度が所定速度よりも高速であると判定した場合は、すべての圧電素子アクチュエータ２５に伸長方向に荷重を発生させるように電圧を印加する。すると、フロントサイドフレーム１１の先端部に形成された穴部２２からの座屈開始を、穴部２２と荷重入力方向の位置を合わせて設けられた圧電素子アクチュエータ２５が踏ん張ることで遅らせることができ、フロントサイドフレーム１１の先端部の座屈開始荷重を増大させることができる。これにより、衝突発生時の減速度を増大させることになり、例えば、エアバッグ等の衝突安全デバイスの早期作動を可能とする。
【００１８】
一方、コントローラ３１は、衝突速度が所定速度よりも低速であると判定した場合は、すべての圧電素子アクチュエータ２５に縮長方向に荷重を発生させるように電圧を印加する。すると、フロントサイドフレーム１１の先端部に形成された穴部２２から容易に座屈を開始させることになり座屈を促進させることができ、フロントサイドフレーム１１の先端部の座屈開始荷重を減少させることができる。これにより、例えば、塑性変形によるエネルギ吸収部位を限定させることができ、修理コストを低減することができる。なお、コントローラ３１は、衝突速度が所定速度よりも低速であると判定した場合は、すべての圧電素子アクチュエータ２５に電圧を印加しないようにしても良い。
【００１９】
以上に述べた本実施形態の車体フレーム座屈制御装置２０によれば、コントローラ３１の制御により圧電素子アクチュエータ２５に伸長方向の荷重を発生させると、圧電素子アクチュエータ２５が踏ん張ることでフロントサイドフレーム１１の圧電素子アクチュエータ２５の配置部分の剛性が上がり近傍に穴部２２があっても座屈を生じにくくできる。逆に圧電素子アクチュエータ２５に縮長方向の荷重を発生させたり、圧電素子アクチュエータ２５に荷重を発生させなかったりすると、フロントサイドフレーム１１の圧電素子アクチュエータ２５の配置部分の剛性が下がり近傍に設けられた穴部２２からの座屈を促進することができる。したがって、座屈を生じにくくした方が好ましい衝突の形態および座屈を促進した方が好ましい衝突の形態の異なる複数の衝突の形態に対してフロントサイドフレーム１１を常に適正に座屈させることが確実にできる。
【００２０】
ここで、図５の圧縮荷重変形線図に示すように、圧電素子アクチュエータ２５に伸長方向の荷重を発生させた場合（実線）の座屈開始荷重Ｘ１が、圧電素子アクチュエータ２５に縮長方向の荷重を発生させた場合（一点鎖線）の座屈開始荷重Ｘ２よりも高くなることが裏付けられている。
【００２１】
なお、フロントサイドフレーム１１の前端部ではなく、車体後部で車体前後方向に沿う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等、他の車体フレームの適宜の位置に上記した圧電素子アクチュエータを設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の車体フレーム座屈制御装置が適用された車両の車体前部を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の車体フレーム座屈制御装置が適用されたフロントサイドフレーム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座屈制御装置が適用されたフロントサイドフレームの部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態の車体フレーム座屈制御装置における圧電素子アクチュエータを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の一実施形態の車体フレーム座屈制御装置が適用されたフロントサイドフレームの圧縮荷重変形線図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１  フロントサイドフレーム（車体フレーム）
２２  穴部（脆弱部）
２５  圧電素子アクチュエータ
３１  コントローラ（制御手段）
【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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