(57)【要約】【課題】  車両用衝撃吸収装置の座屈部材の座屈剛性を小さい消費電力で制御できるようにする。【解決手段】  車両の衝突時に入力する荷重で座屈部材１５が変形して拘束手段１８のシリンダ２２およびピストン２３が相対移動すると、第１、第２空気室２８，２９の空気がオリフィス２４ａ，２５ａを通過することで、座屈部材１５の変位を規制する拘束力が発生する。このとき、前記オリフィス２４ａ，２５ａの開度を電動モータ２６で回転する弁板２７で変化させることで、拘束手段１８が発生する拘束力の大きさを無段階に制御し、これにより座屈部材１５の座屈剛性を増加あるいは減少させて衝突エネルギーの吸収特性を制御することができる。電動モータ２６でオリフィス２４ａ，２５ａの開度を変化させるだけで座屈部材１５の座屈剛性を制御することができるので、そのための消費電力を大幅に削減することができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の衝突により入力される荷重で座屈して衝突エネルギーを吸収する座屈部材（１５）と、
座屈部材（１５）上の所定の位置を拘束して変位を規制することで該座屈部材（１５）の座屈剛性を変化させる拘束手段（１８）とを備えた車両用衝撃吸収装置において、
前記拘束手段（１８）は、前記荷重により相対移動するシリンダ（２２，３６）およびピストン（２３，３８）と、
前記シリンダ（２２，３６）およびピストン（２３，３８）間に区画された流体室（２８，２９，３９）と、
前記相対移動により前記流体室（２８，２９，３９）に出入りする流体が通過するオリフィス（２４ａ，２５ａ，３２ａ）と、
前記オリフィス（２４ａ，２５ａ，３２ａ）の開度を制御するアクチュエータ（２６，４３）と、
を備えたことを特徴とする車両用衝撃吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突により入力される荷重で座屈して衝突エネルギーを吸収する座屈部材と、座屈部材上の所定の位置を拘束して変位を規制することで該座屈部材の座屈剛性を変化させる拘束手段とを備えた車両用衝撃吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる車両用衝撃吸収装置は下記特許文献１により公知である。この車両用衝撃吸収装置は、車両のサイドフレーム２の中間部に配置した一対の板体２１，２１間を横力発生装置３で接続したもので、この横力発生装置３は一対の板体２１，２１に一端を接続された支持体３１，３１と、両支持体３１，３１の他端にそれぞれ設けられた永久磁石３２および電磁石３３とで構成される。従って、車両の衝突によりサイドフレーム２に荷重が入力したとき、電磁石３３の励磁により永久磁石３２を吸着して一対の板体２１，２１間の距離の変化を規制することで、該板体２１，２１の座屈剛性を高くして衝突エネルギーの吸収効果を増加させ、逆に電磁石３３の消磁により永久磁石３２を吸着解除して一対の板体２１，２１間の距離の変化を許容することで、該板体２１，２１の座屈剛性を低くして衝突物に与える衝撃を減少させることができる。
【特許文献１】特開２００５−３５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の車両用衝撃吸収装置の横力発生装置３は、衝突時に入力する大きな荷重に抗して一対の板体２１，２１の変位を規制しようとすると、電磁石３３に極めて大きな電流を流す必要があり、その電源が大型化したり消費電力が増加したりする問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両用衝撃吸収装置の座屈部材の座屈剛性を小さい消費電力で制御できるようにすることを目的とする。
【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に記載された発明によれば、車両の衝突により入力される荷重で座屈して衝突エネルギーを吸収する座屈部材と、座屈部材上の所定の位置を拘束して変位を規制することで該座屈部材の座屈剛性を変化させる拘束手段とを備えた車両用衝撃吸収装置において、前記拘束手段は、前記荷重により相対移動するシリンダおよびピストンと、前記シリンダおよびピストン間に区画された流体室と、前記相対移動により前記流体室に出入りする流体が通過するオリフィスと、前記オリフィスの開度を制御するアクチュエータとを備えたことを特徴とする車両用衝撃吸収装置が提案される。
【０００６】
尚、実施の形態の第１、第２オリフィス２４ａ，２５ａは本発明のオリフィスに対応し、実施の形態の第１、第２空気室２８，２９および第１液室３９は本発明の流体室に対応し、実施の形態の電動モータ２６，４３は本発明のアクチュエータに対応する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の構成によれば、車両の衝突時に入力する荷重で座屈部材が変形して拘束手段のシリンダおよびピストンが相対移動すると、シリンダおよびピストン間に区画された流体室に出入りする流体がオリフィスを通過することで、座屈部材の変位を規制する拘束力が発生する。このとき、前記オリフィスの開度をアクチュエータで変化させることで、拘束手段が発生する拘束力の大きさを無段階に制御し、これにより座屈部材の座屈剛性を増加あるいは減少させて衝突エネルギーの吸収特性を制御することができる。アクチュエータでオリフィスの開度を変化させるだけで座屈部材の座屈剛性を制御することができるので、そのための消費電力を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図８は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は衝撃吸収装置を備えた車両の車体前部の斜視図、図２は図１の２部拡大図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は拘束手段の分解斜視図、図７は拘束手段の作用説明図、図８は座屈部材の座屈モードと荷重との関係を示すグラフである。
【００１０】
図１に示すように、自動車のエンジンルーム１１の左右両側部に車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１２，１２が配置されており、両フロントサイドフレーム１２，１２の前端にそれぞれ衝撃吸収装置１３，１３を介してバンパービーム１４の左右両端部が結合される。
【００１１】
図２および図３から明らかなように、各衝撃吸収装置１３は車体前後方向に延びる軸線を囲むように１２０°間隔で配置された３枚の座屈部材１５…を備える。各座屈部材１５は矩形状の金属板よりなり、その前縁がバンパービーム１４の後面に溶接され、その後縁がフロントサイドフレーム１２の前端開口を閉塞する端板１６の前面に溶接される。３枚の座屈部材１５…の中央に、車体前後方向に延びる軸線に対して直交する方向に１枚の支持板１７が配置されており、その支持板１７の前面に取り付けられた３個の拘束手段１８…から延びるピストンロッド１９…が、３枚の座屈部材１５…の中央部にそれぞれ取付ブラケット２０…を介して連結される。
【００１２】
３個の拘束手段１８…の構造は同一であるため、そのうち１個の構造を、図４〜図６に基づいて説明する。
【００１３】
拘束手段１８は、固定部材２１を介して支持板１７に固定される有底円筒状のシリンダ２２を備えており、その開口部が閉塞部材２２ａで閉塞される。シリンダ２２の内部に摺動自在に嵌合するピストン２３は、６０°間隔で６個の第１オリフィス２４ａ…が形成された第１半体２４と、６０°間隔で６個の第２オリフィス２５ａ…が形成された第２半体２５とを結合して中空に構成される。ピストン２３の第１半体２４に一端を固定された前記ピストンロッド１９はシリンダ２２の端壁を摺動自在に貫通する。
【００１４】
ピストンロッド１９の内部に電動モータ２６が収納されており、中空のピストン２３の内部に収納された弁板２７が前記電動モータ２６の出力軸２３ａに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続される。弁板２７と第１、第２半体２４，２５との間には微小な隙間が形成されており、従って弁板２７は前記隙間の範囲内で軸方向に移動可能である。
【００１５】
ピストン２３の第１半体２４の第１オリフィス２４ａ…と第２半体２５の第２オリフィス２５ａ…とは相互に対向する位置に設けられており、電動モータ２６を所定角度回転駆動すると、弁板２７に６０°間隔で形成された６個の突起２７ａ…が、第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…間に介在する位置と、そこから円周方向にずれた位置との間を移動する。
【００１６】
しかして、空気が充填されたシリンダ２２の内部に、ピストン２３を境にして第１空気室２８および第２空気室２９が区画される。
【００１７】
次に、上記構成を備えた第１の実施の形態に作用について説明する。
【００１８】
車両が障害物に衝突してバンパービーム１４に車体後方に向かう衝突荷重が入力すると、その荷重は左右の衝撃吸収装置１３，１３を介して左右のフロントサイドフレーム１２，１２に伝達される。このとき、衝撃吸収装置１３，１３の座屈剛性が高ければ、それが座屈する際に大きなエネルギーを吸収することができ、逆に衝撃吸収装置１３，１３の座屈剛性が低ければ、それが簡単に座屈することでバンパービーム１４が障害物に与える衝撃を小さくすることができる。本実施の形態では、図示せぬレーダー装置等によって障害物との衝突が避けられないと判断したときに、図示せぬテレビカメラ等で障害物の種類を判定し、その結果に応じて衝撃吸収装置１３，１３の座屈剛性を変化させるようになっている。
【００１９】
図７は衝撃吸収装置１３の座屈部材１５の座屈荷重を変化させる原理を模式的に示すものである。
【００２０】
両端がそれぞれバンパービーム１４およびフロントサイドフレーム１２の端版１６に溶接された座屈部材１５は、その中間部がピストンロッド１９を介して拘束手段１８のシリンダ２２に接続される。車両が衝突してバンパービーム１４にフロントサイドフレーム１２に向かう衝突荷重が作用しても、図７（Ａ）に示すように、その衝突荷重が小さい場合には座屈部材１５が座屈することはない。
【００２１】
更に大きい衝突荷重が入力したとき、図７（Ｂ）に示すように、拘束手段１８のシリンダ２２に対してピストンロッド１９が移動し易い状態にあれば、座屈部材１５は単純な円弧状に撓んで座屈（一次モード）する。そのときの座屈荷重は比較的に小さいものとなり、衝突エネルギーの吸収効果は小さくなる反面、バンパービーム１４が障害物に与える衝撃を小さくすることができる。一方、図７（Ｃ）に示すように、拘束手段１８のシリンダ２２に対してピストンロッド１９が移動し難い状態にあれば、座屈部材１５はＳ字状に撓んで座屈（二次モード）する。そのときの座屈荷重は比較的に大きなものとなり、衝突エネルギーの吸収効果を大きくできる反面、バンパービーム１４が障害物に与える衝撃は大きくなってしまう。
【００２２】
図８はフロントサイドフレーム１２に対するバンパービーム１４の変位を横軸にとり、衝撃吸収装置１３が発生する座屈荷重を縦軸にとったもので、鎖線は拘束手段１８のピストンロッド１９が全く自由に摺動できる場合、破線は拘束手段１８のピストンロッド１９の摺動に弱い拘束力を加えた場合、実線は拘束手段１８のピストンロッド１９の摺動に強い拘束力を加えた場合に対応する。同図から、ピストンロッド１９の拘束力が強くなるほど、座屈荷重が大きくなることが分かる。
【００２３】
さて、車両が衝突してバンパービーム１４から衝撃吸収装置１３に衝突荷重が入力すると、その衝突荷重で３枚の座屈部材１５…は外向き（相互に離反する方向）に湾曲して座屈しようとする。このとき、電動モータ２６により回転する弁板２７を図５に実線で示す位置、即ちピストン２３の第１、第２半体２４，２５の第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…から外れた位置にしておけば、シリンダ２２内の第１、第２空気室２８，２９は第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…を介して相互に連通する。
【００２４】
この状態で衝突荷重によって座屈部材１５が撓んでピストンロッド１９がシリンダ２２から引き抜かれる方向の荷重が加わると、ピストン２３を挟んで区画された第１空気室２８の容積が減少して第２空気室２９の容積が増加するため、第１空気室２８の空気が第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…を通過して第２空気室２９に流入するが、そのときの流通抵抗は極めて小さいためにピストンロッド１９の拘束力も小さくなる。その結果、座屈部材１５は図７（Ｂ）に示す座屈荷重が比較的に小さい一次モードで座屈し、衝突エネルギーの吸収効果は小さくなる反面、バンパービーム１４が障害物に与える衝撃を小さくすることができる。
【００２５】
一方、電動モータ２６により回転する弁板２７を図５に鎖線で示す位置、即ちピストン２３の第１、第２半体２４，２５の第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…を塞ぐ位置にしておけば、シリンダ２２内の第１、第２空気室２８，２９が第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…を介して連通するのが阻止される。
【００２６】
この状態で衝突荷重によって座屈部材１５が撓んでピストンロッド１９がシリンダ２２から引き抜かれる方向の荷重が加わり、第１空気室２８の空気が第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…を通過して第２空気室２９に流入しようとすると、空気の流れに押された弁板２７が軸方向に移動してピストン２３の第２半体２５に密着し、弁板２７の突起２７ａ…が第２オリフィス２５ａ…を完全に閉塞する。その結果、座屈部材１５は図７（Ｃ）に示す座屈荷重が大きい二次モードで座屈し、バンパービーム１４が障害物に与える衝撃は大きくなるが、衝突エネルギーの吸収効果を大幅に高めることができる。
【００２７】
従って、弁板２７の回転角度を調整して第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…の開度を無段階に変化させれば、衝撃吸収装置１３の座屈荷重を無段階に制御することができる。そして電動モータ２６で第１、第２オリフィス２４ａ…，２５ａ…の開度を変化させるだけで座屈部材１５…の座屈剛性を制御することができるので、そのための消費電力を大幅に削減することができる。
【００２８】
図９〜図１２は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図９は衝撃吸収装置の斜視図、図１０は図９の１０−１０線断面図、図１１は図１０の１１−１１線断面図、図１２は図１０の１２−１２線断面図である。
【００２９】
上述した第１の実施の形態では、３枚の座屈部材１５…がそれぞれ対応する拘束手段１８…を備えているが、第２の実施の形態では、３枚の座屈部材１５…が一体化された単一の拘束手段１８に接続される。
【００３０】
即ち、第２の実施の形態の拘束手段１８は、第１シリンダハウジング３１、第２シリンダハウジング３２、液室形成部材３３およびダイヤフラム固定部材３４が積層されて複数本のボルト３５…で締結されており、第１シリンダハウジング３１および第２シリンダハウジング３２間に１２０°間隔で放射状に延びる３個のシリンダ３６…が形成される。各座屈部材１５の内面に一端を溶接された連結板３７は、その他端に形成した板状のピストン３８がシリンダ３６に摺動自在に嵌合することで、シリンダ３６の内部に液体が充填された第１液室３９が区画される。
【００３１】
液室形成部材３３およびダイヤフラム固定部材３４間に円形のダイヤフラム４０の外周部が挟まれて固定されており、このダイヤフラム４０と第２シリンダハウジング３２との間に液体が充填された第２液室４１が区画される。この第２液室４１と３個の第１液室３９…とが、第２シリンダハウジング３２に１２０°間隔で形成した３個のオリフィス３２ａ…によって連通する。
【００３２】
第２液室４１内に第２シリンダハウジング３２に摺接する弁板４２が配置されており、この弁板４２は第１シリンダハウジング３１に支持した電動モータ４３の出力軸４３ａに固定されて回転する。弁板４２には１２０°間隔で３個の突起４２ａ…が形成されており、この突起４２ａ…は第２シリンダハウジング３２の３個のオリフィス３２ａ…を開放する位置と閉塞する位置との間を移動可能である。
【００３３】
この第２の実施の形態によれば、図１１に実線で示すように、電動モータ４３により回転する弁板４２の突起４２ａ…が第２シリンダハウジング３２の３個のオリフィス３２ａ…を開放した状態にあるとき、車両の衝突により座屈部材１５…が撓んで連結板３７…が径方向外側に引かれると、この連結板３７…に一体に形成されたピストン３８…がシリンダ３６…から引き抜かれる方向に移動することで第１液室３９…の容積が増加する。その結果、ダイヤフラム４０を収縮させながら第２液室４１の液体がオリフィス３２ａ…を通過して第１液室３９…に流入するが、そのときの流通抵抗は極めて小さいために連結板３７の拘束力も小さくなり、座屈部材１５…は座屈荷重が比較的に小さい一次モード（図７（Ｂ）参照）で座屈する。
【００３４】
一方、電動モータ４３により回転する弁板４２を図１１に鎖線で示す位置、即ち弁板４２の突起４２ａ…がオリフィス３２ａ…を塞ぐ位置にしておけば、第２液室４１の液体第１液室３９…に流入するのが阻止される。この状態で衝突荷重によって座屈部材１５が撓んでピストン３８…がシリンダ３６…から引き抜かれる方向の荷重が加わっても、ピストン３８…が移動不能に拘束されるため、座屈部材１５…は座屈荷重が大きい二次モード（図７（Ｃ）参照）で座屈する。
【００３５】
従って、弁板４２の回転角度を調整してオリフィス３２ａ…の開度を無段階に変化させれば、衝撃吸収装置１３の座屈荷重を無段階に制御することができる。よって、この第２の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００３６】
図１３〜図１５は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図１３は前記図１０に対応する図、図１４は図１３の１４−１４線断面図、図１５は図１３の１５−１５線断面図である。
【００３７】
第３の実施の形態は第２の実施の形態の変形であって、第２の実施の形態では座屈部材１５…が屈曲してピストン３８が径方向外側に引かれると第１液室３９…の容積が増加するのに対し、第３の実施の形態では第１液室３９…の容積が減少するようになっている。そのために、連結板３７…とピストン３８…とがピストンロッド４４…で連結されており、そのピストン３８…の径方向外側に第１液室３９…が区画される。
【００３８】
従って、座屈部材１５…が屈曲してピストン３８…が引かれると第１液室３９…の容積が減少し、第１液室３９…の液体はオリフィス３２ａ…を通過してダイヤフラム４０を膨張させながら第２液室４１に流入することになる。
【００３９】
しかして、この第３の実施の形態によっても、上述した第２の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００４０】
図１６および図１７は本発明の第４の実施の形態を示すもので、図１６は前記図１０に対応する図、図１７は図１６の１７−１７線断面図である。
【００４１】
第４の実施の形態は第２、第３の実施の形態の変形であって、第２、第３の実施の形態では座屈部材１５…の屈曲に伴ってピストン３８…がシリンダ３６…に対して移動するのに対し、第４の実施の形態ではシリンダ３６…がピストン３８…に対して移動するようになっている。そのために、連結板３７…に一体に形成されたシリンダブロック４５…が第１シリンダハウジング３１に形成したガイド孔３１ａ…に摺動自在に嵌合し、このシリンダブロック４５…の内部に形成したシリンダ３６…に、第１シリンダハウジング３１から一体に突設したピストン３８…が摺動自在に嵌合する。シリンダ３６…とピストン３８…との間には第１液室３９…が区画され、この第１液室３９…は第２シリンダハウジング３２に形成したオリフィス３２ａ…を介して第２液室４１に連通する。
【００４２】
従って、座屈部材１５…が屈曲してシリンダブロック４５が径方向外側に引かれると、固定されたピストン３８…に対してシリンダ３６…が相対移動することで第１液室３９…の容積が減少し、第１液室３９…の液体はオリフィス３２ａ…を通過してダイヤフラム４０を膨張させながら第２液室４１に流入することになる。
【００４３】
しかして、この第４の実施の形態によっても、上述した第２、第３の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４５】
例えば、図１６および図１７で説明した第４の実施の形態では、シリンダブロック４５に１個のシリンダ３６を形成し、そのシリンダ３６に１個のピストン３８が嵌合しているが、図１８に示すように、シリンダブロック４５に複数個のシリンダ３６…を形成し、第１シリンダハウジング３１に対応する複数個のピストン３８…を形成しても良い。図１８（Ａ）のものは各２個のシリンダ３６，３６およびピストン３８，３８が形成されており、図１８（Ｂ）のものは各６個のシリンダ３６…およびピストン３８…が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態に係る衝撃吸収装置を備えた車両の車体前部の斜視図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】図２の３方向矢視図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】拘束手段の分解斜視図
【図７】拘束手段の作用説明図
【図８】座屈部材の座屈モードと荷重との関係を示すグラフ
【図９】第２の実施の形態に係る衝撃吸収装置の斜視図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】図１０の１１−１１線断面図
【図１２】図１０の２１−１２線断面図
【図１３】第３の実施の形態に係る前記図１０に対応する図
【図１４】図１３の１４−１４線断面図
【図１５】図１３の１５−１５線断面図
【図１６】第４の実施の形態に係る前記図１０に対応する図
【図１７】図１６の１７−１７線断面図
【図１８】第４の実施の形態の変形例を示す図
【符号の説明】
【００４７】
１５        座屈部材
１８        拘束手段
２２        シリンダ
２３        ピストン
２４ａ      第１オリフィス（オリフィス）
２５ａ      第２オリフィス（オリフィス）
２６        電動モータ（アクチュエータ）
２８        第１空気室（流体室）
２９        第２空気室（流体室）
３２ａ      オリフィス
３６        シリンダ
３８        ピストン
３９        第１液室（流体室）
４３        電動モータ（アクチュエータ）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007253757.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2007253757.tif 000018
【図１７】
2007253757.tif 000019
【図１８】
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