JP2006008106A - 車体強度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体の強度を適切に制御することができる車体強度調整装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 強度可変装置２２を、複数（例えば、３つ）の形状記憶合金からなる板状部材３１，３１，３１と、各板状部材３１の所定位置において、各板状部材３１に対して分離可能に接続される複数（例えば、２つ）の接続分離部材３２，３２とを備えて構成した。各接続分離部材３２を、各板状部材３１毎に具備された接続部材４２を介して複数の板状部材３１，３１，３１を分離可能に接続するベース部材４３と、ベース部材４３に具備された複数対のピンガイド４４，…，４４および可動ピン部材４５，…，４５と、制御装置（図示略）により制御される複数（例えば、２つ）のアクチュエータ４６，４６とを備えて構成した。
【選択図】 図３

Description

この発明は、衝突形態や衝突対象物に応じた衝突エネルギを適切に吸収するように車体のフレーム等の強度を制御する車体強度調整装置に関するものである。

従来、車体の強度を制御する車体強度調整装置として、車両の左右に配設されるサイドフレームに設けた圧電アクチュエータにより、車両前方から受ける衝突荷重に抗する力や助長する力をサイドフレームに加えることで、異なる衝突形態に対応するようにサイドフレームの強度を切り換えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この装置は、車体の前面が全体的に衝突する衝突形態（フルラップ衝突）ではサイドフレームの強度を低下させ、一方のサイドフレームに衝突荷重が集中する衝突形態（オフセット衝突）ではサイドフレームの強度を増大させる構造となっている。
また、例えば加速度センサ等の検出結果に基づき衝突発生の有無を判定し、衝突発生時にフロントバンパビームの変形を促すようにして、フロントバンパビームの一部を破損させて強度を低下させる装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２９１９５１号公報 特表２００１−５０４４１３号公報

しかしながら、上記従来技術に係る車体強度調整装置では、衝突荷重に抗する力、すなわち衝突荷重を直接受け止める力を圧電アクチュエータで発生させるため、この圧電アクチュエータを作動させるための大きな電力が必要となる。このため、圧電アクチュエータ自体が大型化してしまったり、圧電アクチュエータに電力を供給するバッテリが大型化してしまうという問題が生じる。
また、上記従来技術に係るビームの一部を破損させる装置では、衝突発生時に常に所定の程度だけビームの強度を低下させるだけであって、衝突の程度や衝突対象物に応じて適切に強度を変更することができないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車体の強度状態を適切に制御することが可能な車体強度調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車体強度調整装置（例えば、実施形態における強度可変装置２２）は、衝突荷重の方向に対して略平行に配設され、該衝突荷重が加えられる複数の板状部材（例えば、実施形態における板状部材３１）と、前記複数の板状部材の所定位置に設けられ、前記複数の板状部材の各々を分離可能に接続する接続分離部材（例えば、実施形態における接続分離部材３２）を備えることを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、接続分離部材によって板状部材の所定位置にて複数の板状部材のそれぞれを分離可能に接続することで強度可変装置の強度を容易に変更することができる。

また、請求項２に記載の本発明の車体強度調整装置は、前記接続分離部材（例えば、実施形態における接続分離部材３２）と分離可能に接続する接続部材（例えば、実施形態における接続部材４２）を前記板状部材（例えば、実施形態における板状部材３１）に備えたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、接続部材によって板状部材に大きな加工を施すことなく板状部材と接続分離部材を分離可能に接続することができる。

また、請求項３に記載の本発明の車体強度調整装置は、前記接続分離部材（例えば、実施形態における接続分離部材３２）に可動ピン部材（例えば、実施形態における可動ピン部材４５）を備え、前記板状部材（例えば、実施形態における板状部材３１）に備えた前記接続部材（例えば、実施形態における接続部材４２）に該可動ピン部材が挿入可能な挿入孔（例えば、実施形態における挿入孔４２ｂ）を備えたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、可動ピン部材を接続部材に備えた挿入孔に挿入または抜き出すことによって板状部材と接続分離部材を分離可能に接続することができる。

更に、請求項４に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記接続分離部材（例えば、実施形態における接続分離部材３２）は前記可動ピン部材（例えば、実施形態における可動ピン部材４５）と、前記可動ピン部材を駆動するアクチュエータ（例えば、実施形態におけるアクチュエータ４６）と、前記可動ピン部材と前記アクチュエータを搭載するベース部材（例えば、実施形態におけるベース部材４３）とから構成されることを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、接続分離部材をベース部材とアクチュエータとアクチュエータによって駆動される可動ピン部材とから構成したので装置構成を単純化でき、部品点数を削減することができる。

請求項５に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記接続分離部材（例えば、実施形態における接続分離部材１３２）の可動ピン部材（例えば、実施形態における可動ピン部材１４５）は、この可動ピン部材が挿入される前記接続部材（例えば、実施形態における接続部材１４２）の挿入孔（例えば、実施形態における挿入孔１４２ｂ）に対して回動可能に構成されたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、前記板状部材の変形時に前記板状部材の前記接続分離部材に対する回動動作を許容することが可能となる。更に板状部材からの曲げモーメントが伝達されないため、前記接続分離部材の曲げ変形を防止することができる。

請求項６に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記接続分離部材と前記接続部材との間には、前記可動ピン部材が前記接続部材の挿入孔に対して挿入されていない場合に、前記接続部材の前記接続分離部材に対する回動を許容した状態で、前記接続分離部材を前記接続部材に対して仮保持する支持具（例えば、実施形態における支持具１４０）を設けたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、前記可動ピン部材が前記接続部材の挿入孔に対して挿入されていない場合に、前記接続分離部材が前記接続部材に対して支持具により仮保持され、前記接続分離部材が前記接続部材から脱落するのを防止できる。

請求項７に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記複数の板状部材（例えば、実施形態における板状部材１３１）の各端部が、該板状部材の面外方向への湾曲変形を許容すべく該板状部材の幅方向を軸として車体部材（例えば、実施形態におけるビーム部材２１）に対して回動可能に支持される支持部（例えば、実施形態における挿入孔１０２ｃ）を有することを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、前記板状部材の端部の回動動作を許容することで、前記板状部材の圧縮による座屈変形における端部の曲げ拘束の剛性に起因した高荷重発生状態を回避できる。

請求項８に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記支持部が、前記板状部材の面外方向に平行な方向に向かって該板状部材からオフセット配置されたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、衝突荷重の入力点を板状部材の位置に対してずらすことにより、板状部材の変形初期において板状部材に適正な曲げモーメントを付与することができる。

請求項９に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記板状部材の両端側に、少なくとも隣接する板状部材同士を前記各支持部で拘束するブラケット（例えば、実施形態におけるブラケット１００）を設け、このブラケットに車体部材に対する取付部（例えば、実施形態における取付孔１０１）を設けたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、ブラケットを介して車体部材に取り付けることが可能となる。

請求項１０に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記板状部材の両端側に設けたブラケットの少なくとも何れか一方に、前記板状部材が座屈方向に変形する際に、他方のブラケットに対して当接して両ブラケットの近接方向の移動を規制するストッパ部（例えば、実施形態におけるストッパ部１０２）を設けたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、板状部材が最大歪みを超えて破断するような大きな荷重が作用した場合でも、前記ブラケットのストッパ部がこれを阻止ことができる。

請求項１１に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記ブラケットの少なくとも一方に車体部材側に突出する凸部（例えば、実施形態における凸部１０８）を設け、この凸部が車体部材の対応する位置に形成された穴部（例えば、実施形態における長角穴２１ａ）に格納された状態で、前記ブラケットが車体部材に取り付け可能に構成されたことを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、板状部材の端部を穴部に格納し外部への露出を防止できる。

請求項１２に記載の本発明の車体強度調整装置では、前記板状部材（例えば、実施形態における板状部材３１）は形状記憶合金であることを特徴としている。
上記構成の車体強度調整装置によれば、外部から入力される衝突エネルギを適切に吸収することができる。

ここで、「形状記憶合金」とは例えばＴｉ−Ｎｉ合金であり、「形状記憶合金」は、アルミ合金や鉄系材料に比べその座屈荷重と歪エネルギの値が長さによって大きく異なるという性質を有している。具体的には、形状記憶合金は、その長さが所定値以上であるときにはアルミ合金や鉄系材料と同じように座屈する際に座屈荷重がピークとなりその後座屈荷重は低下していく性質を有するが、その長さが所定値未満であるときには座屈した後に再び座屈荷重が上がっていく性質を有している。形状記憶合金は、二段階の応力―歪関係を有する材料（低応力にて降伏し、一定歪だけ塑性変形を行った後に、再び弾性変形して応力が上昇し、再度降伏が現れる塑性変形を行う材料）である。そのため、長さが所定値未満であるときには、二段目の応力―歪関係が大きく影響し、座屈荷重の上昇が起きる。

そして、このような形状記憶合金を本発明に利用すると、板状部材の所定位置にてそれぞれ接続していない場合（分離している場合）は、座屈変形する部分が最も長い状態であるため、板状部材は小さな荷重で座屈する。また、板状部材の所定箇所にてそれぞれを接続し座屈変形する部分を所定値未満まで短くした場合は、座屈した後に再び座屈荷重が上がっていくので、板状部材は前記した小さな荷重よりもはるかに大きな荷重で座屈することになり、より大きな衝突エネルギを吸収することができる。

請求項１に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、接続分離部材によって板状部材の所定位置にて複数の板状部材のそれぞれを分離可能に接続することで強度可変装置の強度を容易に変更することができる。
請求項２に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、接続部材によって板状部材に大きな加工を施すことなく板状部材と接続分離部材を分離可能に接続することができる。
請求項３に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、可動ピン部材を接続部材に備えた挿入孔に挿入または抜き出すことによって板状部材と接続分離部材を分離可能に接続することができる。
請求項４に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、接続分離部材をベース部材とアクチュエータとアクチュエータによって駆動される可動ピン部材とから構成したので装置構成を単純化でき、部品点数を削減することができる。
請求項５に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、前記板状部材の変形時に前記板状部材の前記接続分離部材に対する回動動作を許容するために板状部材の３次モード変形を妨げることがなくなる。更に、前記接続分離部材の曲げ変形を防止することができるため、板状部材の座屈荷重を荷重変動の少ないフラットな荷重特性に維持することができる。
請求項６に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、可動ピン部材が作動して挿入孔に挿入された後に再度挿入されない状態に復帰した場合でも、接続分離部材が接続部材から脱落して強度調整機能が損なわれることがなくなる。
請求項７に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、前記板状部材の端部の回動動作を許容することで、前記板状部材の圧縮による座屈変形における高荷重発生状態を回避できるため、低荷重で座屈変形が開始できる。
請求項８に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、衝突荷重の入力点を板状部材の位置に対してずらすことにより、板状部材の圧縮による座屈変形において板状部材に適正な曲げモーメントを付与することができるため、高速で衝突した場合でも慣性力を影響とする板状部材の高次モード変形を回避することが可能となる。これにより板状部材の１次モード座屈変形が実現でき、低荷重を出力することができる。
請求項９に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、ブラケットを介して車体部材に取り付けることが可能となるため、組み付け工数が削減できる。
請求項１０に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、板状部材が最大歪みを超えて破断するような大きな荷重が作用した場合でも、前記ブラケットのストッパ部がこれを阻止できるため、板状部材の破断を防止して板状部材の破断に伴うノイズの発生や、接続分離部材の脱落や破損を防止できる。
請求項１１に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、板状部材の端部を穴部に格納し外部への露出を防止できるため、石跳ねなどによる損傷から保護できると共に設置スペースを削減でき、強度可変機能を損なうことがなくなる。
請求項１２に記載の本発明の車体強度調整装置によれば、外部から入力される衝突エネルギを適切に吸収することができる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下、本発明の第１実施形態に係る車体強度調整装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車体強度調整装置は、例えば車体ビーム構造の部位の強度を可変に制御するものであって、この車体ビーム構造は、例えば図１に示すように、車体前部１に配置されたフロントバンパビーム１０とされ、この車体前部１には、例えば、車体骨格部材であるフロントサイドフレーム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１対のフロントサイドフレーム１１，１１は、各先端部がブラケット等の接続部材１０ａを介して車幅方向に沿うフロントバンパビーム１０に連結され、各基端部が車幅方向に沿う車体骨格部材であるダッシュボードロアクロスメンバ１４と交差して、車体前後方向に沿う車体骨格部材であるフロアフレーム１５に個別に連結されている。

この実施の形態による車体強度調整装置は、フロントバンパビーム１０と、後述するアクチュエータ４６を駆動制御する制御装置（図示略）とを備えて構成され、フロントバンパビーム１０は、例えば図２に示すように、車体前後方向に沿って対向配置された１対の板状のビーム部材（車体部材）２１，２１と、これらの１対のビーム部材２１，２１により車体前後方向の両側から挟み込まれるようにして接続された複数の強度可変装置２２，…，２２とを備えて構成されている。

複数の強度可変装置２２，…，２２は衝突荷重の方向と略平行に配設され、車両が衝突対象物に衝突した際には、衝突荷重は車体前方側のビーム部材２１から複数の強度可変装置２２，…，２２に加えられ、衝突エネルギの吸収を行う。

強度可変装置２２は、図３および図４に示すように、１対のビーム部材２１，２１により車体前後方向の両側から挟み込まれるようにして接続された複数（例えば、３つ）の形状記憶合金からなる衝撃吸収部材としての板状部材３１，３１，３１と、各板状部材３１の長手方向に沿った所定位置において、各板状部材３１に対して分離可能に接続される複数（例えば、２つ）の接続分離部材３２，３２とを備えて構成され、更に、各接続分離部材３２は、各板状部材３１毎に具備された接続部材４２を介して複数の板状部材３１，３１，３１を分離可能に接続するベース部材４３と、ベース部材４３に具備された複数対のピンガイド４４，…，４４および可動ピン部材４５，…，４５と、制御装置（図示略）により制御される複数（例えば、２つ）のアクチュエータ４６，４６とを備えて構成されている。

各板状部材３１毎に具備された接続部材４２は、例えば両端部４２ａ，４２ａが同方向に屈曲した板状に形成され、板状部材３１の表面３１Ａ上にボルト等により固定されると共に、屈曲した両端部４２ａ、４２ａが板状部材３１の裏面３１Ｂ上から突出している。
そして、接続部材４２の各端部４２ａには、後述する可動ピン部材４５を挿入可能な挿入孔４２ｂが形成されている。

アクチュエータ４６は、例えばラック・ピニオン機構により、図５および図６（ａ）に示すように可動ピン部材４５，４５をピンガイド４４，４４内から外部に向かい突出、あるいは、図５および図６（ｂ）に示すように可動ピン部材４５，４５をピンガイド４４，４４内に埋没させるように駆動する。すなわち、制御装置（図示略）により駆動制御されるモータ４６ａの回転軸に連結されたピニオン４６ｂはラック軸４６ｃ，４６ｃのラック歯に噛合っており、モータ４６ａから入力された回転運動は、ピニオン４６ｂを介してラック軸４６ｃ，４６ｃの往復運動に変換され、各ラック軸４６ｃ，４６ｃの両端に接続された可動ピン部材４５，４５をピンガイド４４，４４に沿って進退させる。

そして、アクチュエータ４６により、ベース部材４３に具備される１対の可動ピン部材４５，４５を１対のピンガイド４４、４４に沿って進退させることで、１対の可動ピン部材４５、４５が板状部材３１に具備された接続部材４２の１対の挿入孔４２ｂ、４２ｂ内に挿入あるいは挿入孔４２ｂ内から抜き出され、１対の可動ピン部材４５、４５が１対の挿入孔４２ｂ、４２ｂ内に挿入された際には板状部材３１とベース部材４３とが接続固定され、１対の可動ピン部材４５、４５が１対の挿入孔４２ｂ、４２ｂ内から抜き出された際には板状部材３１とベース部材４３とが分離されるようになっている。

そして、各板状部材３１に対して、複数（例えば、２つ）の接続分離部材３２，３２が備えられていることで、各接続分離部材３２，３２の固定状態および分離状態の組み合わせに応じて、各板状部材３１に長手方向に沿った荷重が端部から作用した際の各板状部材３１の変形状態が変化するようになっている。
例えば図７（ａ）に示すように、板状部材３１に対して、２つの接続分離部材３２，３２が分離された状態では、板状部材３１の長手方向に沿った最大荷重が最も低下し、１つの腹５１ａを有するようにして座屈する１次モード変形となり、例えば図７（ｂ）に示すように、２つの接続分離部材３２，３２のうち何れか一方が接続状態とされ、他方が分離状態とされた場合には、板状部材３１の長手方向に沿った最大荷重が相対的に増大し、２つの腹５１ｂ，５１ｂを有するようにして座屈する２次モード変形となり、例えば図７（ｃ）に示すように、２つの接続分離部材３２，３２の両方が接続状態とされた場合には、板状部材３１の長手方向に沿った最大荷重が最も増大し、３つの腹５１ｃ，５１ｃ，５１ｃを有するようにして座屈する３次モード変形となる。
そして、形状記憶合金からなる板状部材３１に対しては、例えば図８に示すように、２つの接続分離部材３２，３２の両方が接続状態とされて板状部材３１が３次モード変形にて座屈する際に、座屈の発生以後（例えば、図８に示す変位が所定の変位ｘ１よりも大きい領域）に一時的に低下した強度が、変位ｘの増大に伴い増加傾向に変化するようになっている。

上述したように、本実施の形態による車体強度調整装置によれば、装置構成が複雑化することを抑制しつつ、衝突あるいは接触の発生時に外部から入力されるエネルギを適切に吸収することができる。
しかも、衝突あるいは接触の程度や衝突あるいは接触の対象物に応じて強度可変装置２２の強度状態を適切に設定することができる。

尚、上述した実施の形態においては、複数の強度可変装置２２，…，２２を１対のビーム部材２１，２１により車体前後方向の両側から挟み込むとしたが、これに限定されず、例えば図９に示すように、中空筒状のフロントバンパビーム本体１０ｂと１対のフロントサイドフレーム１１，１１とを接続する接続部材として強度可変装置２２を備えてもよく、この場合には、各板状部材３１の両端部がフロントバンパビーム本体１０ｂとフロントサイドフレーム１１とに接続される。更に、上述した実施の形態において接続部材１０ａを強度可変装置２２としてもよい。
また、車体構造の他の箇所に強度可変装置２２を備えてもよい。例えば車幅方向に沿うリヤバンパビームの内部または外部に設けて後面衝突時の衝突エネルギ吸収を行ったり、車体前後方向に沿うサイドシル内に設けて側面衝突時の衝突エネルギ吸収を行ったり、上下方向に沿うピラー内に設けて側面衝突時の衝突エネルギ吸収を行ったりすることができる。また、前記板状部材３１の端部をビーム部材２１，２１に回動可能に支持してもよい。ここで、これら変形例は後述する第２、第３実施形態にも適用可能である。

次に、本発明の第２実施形態を図１０〜図２０に基づき、第１実施形態の図１、図２を援用して説明する。この実施形態では第１実施形態における強度可変装置の別の態様を示している。ここでこの実施形態において、車体強度調整装置が、フロントバンパビーム１０と後述するアクチュエータ１４６を駆動制御する制御装置（図示略）とを備えて構成されている点、及びフロントバンパビーム１０が、車体前後方向に沿って対向配置された１対の板状のビーム部材２１，２１と、これらの１対のビーム部材２１，２１により車体前後方向の両側から挟み込まれるようにして接続された複数の強度可変装置１２２，…，１２２とを備えて構成されている点等の基本的構成は前述した第１実施形態と同様であるので、同一態様部分には構成部品を示す数字の最初に「１」を加えた３桁の数字で示して説明する。

図１０、図１１に示すように、強度可変装置１２２は、前述した図３、図４に示した１対のビーム部材２１，２１により車体前後方向の両側から挟み込まれるようにして取り付けられるものであり、両端部を１対のブラケット１００，１００により接続された３つの形状記憶合金からなる板状部材１３１，１３１，１３１と、各板状部材１３１の長手方向に沿った所定位置において、各板状部材１３１に対して分離可能に接続される２つの接続分離部材１３２，１３２とを備えて構成され、更に、各接続分離部材１３２は、各板状部材３１毎に具備された接続部材１４２を介して複数の板状部材１３１，１３１，１３１を分離可能に接続するベース部材１４３と、ベース部材１４３に具備された２対のピンガイド１４４，…，１４４および可動ピン部材１４５，…，１４５と、制御装置（図示略）により制御される２つのアクチュエータ１４６，１４６とを備えて構成されている。

各板状部材１３１には、図１２，図１３に示すように、ブラケット１００，１００に支持される端部接続部材２４２，２４２と、接続分離部材１３２に支持される２つの接続部材１４２，１４２とが設けられ、接続部材１４２は両端部の端部接続部材２４２の間を略３分割（図１２参照）する位置に取り付けられている。
端部接続部材２４２は両端部２４２ａ，２４２ａが同方向に屈曲して略コの字状に形成された部材で、板状部材１３１の表面１３１Ａ上にボルト等により固定されると共に、屈曲した両端部２４２ａ、２４２ａが板状部材１３１の裏面１３１Ｂ上から突出している。
端部接続部材２４２の各端部２４２ａには、ピン２４５を挿入可能な挿入孔２４２ｂが形成されている。

接続部材１４２は、両端部１４２ａ，１４２ａが同方向に屈曲して略コの字状に形成された部材で、板状部材１３１の表面１３１Ａ上にボルト等により固定されると共に、屈曲した両端部１４２ａ、１４２ａが板状部材１３１の裏面１３１Ｂ上から突出している。そして、接続部材１４２の各端部１４２ａには、後述する可動ピン部材１４５を回動可能に挿入される挿入孔１４２ｂが形成されている。ここで、前記端部１４２ａには後述する支持具１４０が着脱可能に装着されるようになっている。尚、図１０には、図示都合上支持具１４０を一部省略してある（図２１においても同様）。

前記ブラケット１００は板状の部材で中央部に前記ビーム部材２１，２１に固定するための取付孔（取付部）１０１を備えている。ブラケット１００は板状部材１３１の端部に対応する位置がコの字状に形成され、このコの字状部の両端には断面Ｌ字状に形成されたフランジ部がストッパ部１０２として形成されている。このストッパ部１０２は板状部材１３１の側縁に対向する部位に形成された側壁部１０２ａと板状部材１３１を表面１３１Ａから覆う位置に形成された前壁部１０２ｂとで構成され、板状部材１３１の他の端部に接続されるブラケット１００のストッパ部１０２と共に板状部材１３１が座屈方向に変形する際に、両ブラケット１００，１００のストッパ部１０２が当接して両ブラケット１００，１００が近接方向へそれ以上移動するのを規制し、板状部材１３１のそれ以上の座屈変形を物理的に阻止するようになっている。

そして、側壁部１０２ａには板状部材１３１に取り付けられた端部接続部材２４２の端部２４２ａの挿入孔２４２ｂに対応してピン２４５を挿入可能な挿入孔（支持部）１０２ｃが形成されている。ここで、この挿入孔１０２ｃ（端部接続部材２４２の挿入孔２４２ｂにおいても同様）は、板状部材１３１の配置位置に対して、板状部材１３１の面外方向に平行で内側に向かってオフセット量ＯＦだけずれた位置に形成されている。尚、２４６はピン２４５を固定する抜け止め用のＣリングを示す。

前記接続分離部材１３２は、ベース部材１４３の板状部材１３１に対応した位置に３つの突出部１３２ａを有し、各突出部１３２ａの両側を筒状に成形したピンガイド１４４を備えている。また、接続分離部材１３２の中央部には前記ブラケット１００の取付孔１０１Ａに対応する位置に取付孔１３２ｂが形成されている。接続分離部材１３２の前記突出部１３２ａのうちの２つの突出部１３２ａにはアクチュエータ１４６のモータ１４６ａを下部ケースｄと上部ケースｕ（図１４では図示略）とで挟み込むようにして装着する開口部１４６ｄが形成されている。モータ１４６ａから入力された回転運動により可動する可動ピン部材１４５，１４５がピンガイド１４４，１４４に挿入可能に構成され、接続分離部材１３２を板状部材１３１に取り付けられた２つの接続部材１４２に分離可能でかつ回動可能に支持するようになっている。

また、残りの突出部１３２ａのピンガイド１４４にはピン１３３が挿通され板状部材１３１に取り付けられた接続部材１４２の１つに分離不能でかつ回動可能に支持されるようになっている。尚、上部ケースｕが後述するラック軸１４６ｃ，１４６ｃ及びピニオン１４６ｂの噛み合い部分を閉塞する。

ここで、図１１の上側の接続分離部材１３２ではピンガイド１４４の形成位置を下側に設定し、下側の接続分離部材１３２ではピンガイド１４４の形成位置を上側に設定している。尚、上側、下側は各々車体の前側と後側に対応しており、図１１等では便宜上この上側、下側という表現を用いている。また、前記モータ１４６ａ、上部ケースｕ及び下部ケースｄも上側の接続分離部材１３２では下側から取り付けられ、下側の接続分離部材１３２では上側から取り付けられるようになっている。よって、各接続分離部材１３２のピンガイド１４４は互いに対向する側に配置されることとなる。尚、上側の接続分離部材１３２と下側の接続分離部材１３２とは上下方向で一致した位置にアクチュエータ１４６等を配置している。

図１４〜図１６に示すように、アクチュエータ１４６は、前述した実施形態のアクチュエータ４６と同様の構成となっており、ラック・ピニオン機構により可動ピン部材１４５，１４５をピンガイド１４４，１４４内から矢印で示すように外部に向かい突出させて接続部材１４２の各端部１４２ａの挿入孔１４２ｂに回動可能に係止させ（図１６参照）、あるいは、可動ピン部材１４５，１４５をピンガイド１４４，１４４内に埋没させて接続部材１４２の各端部１４２ａの挿入孔１４２ｂから退避させる（図１５参照）ように駆動する。すなわち、制御装置（図示略）により駆動制御されるモータ１４６ａの回転軸に連結されたピニオン１４６ｂはラック軸１４６ｃ，１４６ｃのラック歯に噛合っており、モータ１４６ａから入力された回転運動は、ピニオン１４６ｂを介してラック軸１４６ｃ，１４６ｃの往復運動に変換され、各ラック軸１４６ｃ，１４６ｃの両端に接続された可動ピン部材１４５，１４５をピンガイド１４４，１４４に沿って進退させるのである。

図１７〜図２０に示すように、接続部材１４２の各端部１４２ａ，１４２ａには支持具１４０が着脱可能に装着されている。図１８に示す下側の接続分離部材１３２に支持される接続部材１４２を例にして説明すると、支持具１４０は樹脂製の部材であって、端部１４２ａの外側壁に沿う外壁部１４０ａと、この外壁部１４０ａの上下縁に形成され端部１４２ａの上縁部と下縁部を保持する上部保持部１４０ｂと下部保持部１４０ｃとを備えている。上部保持部１４０ｂと下部保持部１４０ｃとの付け根部分にスリット部１４０ｄが形成され、このスリット部１４０ｄに端部１４２ａを受容するようにして端部１４２ａに装着されるものである。また、外壁部１４０ａには孔１４０ｅが形成され端部１４２ａに挿通された状態で前記可動ピン部材１４５，１４５の先端部を少しだけ受容するようになっている。

上部保持部１４０ｂと下部保持部１４０ｃとの間には前記接続分離部材１３２のピンガイド１４４の外周面がある程度の保持力を持って回動可能に支持されるようになっている。また、上部保持部１４０ｂにはピンガイド１４４の外周面に整合する弧状部１４０ｆが形成されると共に、図１９に示す変形前の状態から図２０に示すように板状部材１３１が３次モード変形で座屈して板状部材１３１の上下方向中央部が内側に凸となるように曲げ変形する際に、板状部材１３１（接続部材１４２）と一体となった支持具１４０が接続分離部材１３２に干渉するのを回避するための、つまり接続分離部材１３２の接続部材１４２に対する相対的な回動を許容するための切欠部１４０ｇが形成されている。ここで、切欠部１４０ｇの端面は、板状部材１３１の接続部材１４２に取り付けられた支持具１４０が接続分離部材１３２に対して所定角度回動した際に接続分離部材１３２に当接する回動規制部１４０ｉが形成されている。尚、下部保持部１４０ｃには前記上部保持部１４０ｂの弧状部１４０ｆに対応する支持面１４０ｈが形成されている。
つまり、支持具１４０は接続分離部材１３２と接続部材１４２との間に設けられ可動ピン部材１４５が前記接続部材１４２の端部１４２ａの挿入孔１４２ｂに挿入されていない場合に、前記接続分離部材１３２の接続部材１４２に対する回動を許容した状態で、接続分離部材１３２を接続部材１４２に対して仮保持することとなると共に可動ピン部材１４５が前記接続部材１４２の端部１４２ａの挿入孔１４２ｂに挿入されている場合には、３次モード変形時の板状部材１３１の回動を規制する機能を有することとなる。

ここで、図１８に示した支持具１４０は、図１７に示すように、上側の接続分離部材１３２に対しても取付られるが、上側の接続分離部材１３２のピンガイド１４４は下側に位置するため、これに応じて上下が反対向きで上側の接続分離部材１３２に取り付けられる。よって、図１７には図１８と同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
したがって、図１９、図２０において、１つの板状部材１３１を例にして説明すると、上側から衝突荷重が作用した場合に、図１９にも示すように前述したオフセット量ＯＦが設定してあるため板状部材１３１の上側と下側が矢印（１）で示すように内側に回転するモーメントを受けるため、図２０に示すように上側の接続部材１４２よりも上の板状部材１３１は左に凸に変形し、上側と下側の接続部材１４２に挟まれた板状部材１３１は、右に凸に変形する。同じく下側の接続部材１４２よりも下の板状部材１３１は左に凸に変形する。ところで、この場合に支持具１４０には切欠部１４０ｇが形成されているため接続部材１４２と板状部材１３１の回動動作に影響を与えない。
また、支持具１４０に形成した回動規制部１４０ｉにより板状部材１３１が曲げ変形により所定量回動したところで回動が規制されるため、板状部材１３１の破断を防止できる。これによりバンパビーム１０等の部品の脱落を防止できる。

上述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態に加えて、前記上側の接続分離部材１３２と下側の接続分離部材１３２の可動ピン部材１４５は、この可動ピン部材１４５が挿入される接続部材１４２の各端部１４２ａの挿入孔１４２ｂに対して回動可能に構成されているため、板状部材１３１の変形時に板状部材１３１の接続分離部材１３２に対する回動動作を許容でき、したがって、前記接続分離部材１３２の変形を防止できる。よって、接続分離部材１３２が変形することがなくなり、板状部材１３１の座屈荷重を充分に確保することができる。

また、接続分離部材１３２と接続部材１４２との間には、前記可動ピン部材１４５が前記接続部材１４２の挿入孔１４２ｂに対して挿入されていない場合に、接続部材１４２の接続分離部材１３２に対する回動を許容した状態で、接続分離部材１３２を接続部材１４２に対して仮保持する支持具１４０を設けたため、可動ピン部材１４５が接続部材１４２の挿入孔１４２ｂに対して挿入されていない場合に、前記接続分離部材１３２が前記接続部材１４２に対して支持具１４０により仮保持され、接続分離部材１３２が前記接続部材１４２から脱落するのを防止できる。よって、可動ピン部材１４５が作動して挿入孔１４２ｂに挿入された後に再度挿入されない状態に復帰した場合でも、接続分離部材１３２が接続部材１４２から脱落して強度調整機能が損なわれることがなくなる。

そして、３つの板状部材１３１の各端部を端部接続部材２４２を介して支持するブラケット１００を設け、このブラケット１００が板状部材１３１の面外方向への湾曲変形を許容すべく該板状部材１３１の幅方向を軸として端部接続部材２４２に対して回動可能に支持される挿入孔２４２ｂを有することにより、板状部材１３１の端部の回動動作を許容することで、前記板状部材１３１の圧縮による座屈変形における端部の曲げ拘束の剛性に起因した高荷重発生状態を回避できるため、低荷重で座屈変形が開始できる。
ここで、図２１〜図２３に基づいて、前述した端部の曲げ剛性に起因する高荷重発生について説明する。図２１、図２２は荷重が印加された強度可変装置１２２を模式的に示すものであり、図２１は一対の板状部材１３１の上下の端部をブラケット１００に固定した曲げ拘束剛性が高い強度可変装置１２２（Ａ）の変形の状態を示し、図２２は一対の板状部材１３１の上下の端部をブラケット１００に回動可能にピン支持（ピン２４５）した曲げ拘束剛性が極端に低い強度可変装置１２２（Ｂ）の変形の状態を示している。
これによれば、（Ｂ）では板状部材１３１が回動可能にピン支持されているため、板状部材１３１の上下方向中央部が大きく外側に膨らむ形状に変形する。
よって、図２３に荷重に応じた変位の変化として示すように、（Ｂ）の荷重は（Ａ）の荷重に比較して大きく減少することとなる。その結果、強度可変装置１２２の１次モード変形荷重が低下し、３次モード変形荷重との荷重・エネルギー差を大きく取ることが可能となる。
また、前記挿入孔２４２ｂが、前記板状部材１３１の面外方向に平行な方向に向かって該板状部材１３１からオフセット量ＯＦを確保して配置されていることにより、突荷重の入力点を板状部材１３１の位置に対してずらし板状部材１３１の座屈変形において板状部材１３１に適正な曲げモーメントを付与することができる。よって、高速で衝突した場合でも慣性力による影響を受けずに板状部材１３１の長手方向中央が衝撃荷重の方向と略直交した方向に変形する１次モードの座屈変形が実現でき、低荷重を出力することができる。

更に、上記板状部材１３１の両端部に設けたブラケット１００には、ビーム部材２１に対する取付孔１０１を設けたことにより、ブラケット１００を介してビーム部材２１に取り付けることができるよって、板状部材１３１を各々ビーム部材２１に取り付けた場合に比較して位置出しも容易となり、また、組み付け工数が削減できる。
また、ブラケット１００には、前記板状部材１３１が座屈方向に変形する際に、他方のブラケット１００に対して当接して両ブラケット１００の近接方向の移動を規制するストッパ部１０２を設けてあるため、板状部材１３１が最大歪みを超えて破断するような大きな荷重が作用した場合でも、前記ブラケット１００のストッパ部１０２がこれを阻止することができる。よって、板状部材１３１の破断を防止して板状部材１３の破断に伴うノイズの発生や、接続分離部材１３２の脱落や破損を防止できる。尚、前記第２実施形態には両方のブラケット１００，１００にストッパ部１０２を設けた場合について説明したが、板状部材１３１の破断を防ぐことができれば、ブラケット１００の少なくとも何れか一方にストッパ部１０２を設ければよい。

次に、この発明の第３実施形態を図２４〜図２６に基づき、第１実施形態の図１、図２を援用して説明する。尚、第２実施形態と同一態様部分には同一符号を付して説明する。

図２４において、強度可変装置１２２が両端部を端部接続部材を介してブラケット１００，１００Ａにより接続された３つの形状記憶合金からなる板状部材１３１，１３１，１３１と、各板状部材１３１の長手方向に沿った所定位置において、各板状部材１３１に対して分離可能に接続される２つの接続分離部材１３２，１３２とを備えて構成され、各接続分離部材１３２は、各板状部材３１毎に具備された接続部材１４２を介して複数の板状部材１３１，１３１，１３１を分離可能に接続するベース部材１４３と、ベース部材１４３に具備された２対のピンガイド１４４，…，１４４および可動ピン部材１４５，…，１４５と、制御装置（図示略）により制御される２つのアクチュエータ１４６，１４６とを備えて構成されている点等の基本的構成は前記第２実施形態と同様である。

ここで、この実施形態では前記板状部材１３１の端部を支持するブラケット１００のうち図２４において下側のブラケット１００Ａは図２５に示すように３分割された３つのブラケットピース１００ａ，１００ａ，１００ａで構成されている。
前記ブラケットピース１００ａは前記ビーム部材２１に取り付けられる取付孔１０３を備えた取付座１０４の内側縁を下側に折り曲げて２つの側壁部１０５，１０５を形成し、各側壁部１０５には板状部材１３１に取り付けられた端部接続部材２４２の挿入孔２４２ｂに対応してピン２４５を挿入可能な挿入孔１０６が形成されている。そして、隣接して配置されるブラケットピース１００ａの側壁部１０５間に、板状部材１３１の端部に回動可能に支持される端部接続部材２４２が前記ピン２４５により支持されるようになっている。つまり、３つのブラケットピース１００ａの各々が隣接する板状部材１３１に取付られた端部接続部材２４２の端部２４２ａを支持することにより、板状部材１３１を分割構成されていない１つのブラケット１００で支持した場合と同様の効果を与えているのである。

ところで、このように構成されたブラケットピース１００ａの各側壁部１０５は取付座１０４から下側に寸法Ｄだけ落とし込まれ、３つのブラケットピース１００ａからなるブラケット１００Ａにビーム部材２１に向かって突出する凸部１０８が形成されることとなるが、この凸部１０８、つまり各側壁部１０５の部分を受容するようにして、図２６に示すように、ビーム部材１２には深さ寸法がＤの３つの長角穴（穴部）２１ａが３角形の辺に対応する位置に形成されている。そして、隣接する長角穴２１ａの端部間には取付孔２１ｂが形成され、前記各ブラケットピース１００ａの取付座１０４の取付孔１０３にボルト（図示せず）を挿通して固定されるようになっている。

ここで、前記上側のブラケット１００のストッパ部１０２はブラケットピース１００ａの取付座１０４に当接してストッパ機能を発揮できるため、下側のブラケット１００Ａを３つのブラケットピース１００ａに分割構成しても前述したストッパ機能には何ら悪影響を与えない。尚、上述した例では、下側のブラケット１００Ａのみが３つのブラケットピース１００ａにより構成されている例を示したが、上側のブラケット１００も３つのブラケットピース１００ａにより構成してもよい。

したがって、この実施形態によれば、下側のブラケット１００Ａにビーム部材２１に向かって突出する凸部１０８を設け、この凸部１０８がビーム部材２１の対応する位置に形成された長角穴２１ａに格納された状態で、前記ブラケット１００Ａがビーム部材２１に取り付け可能に構成されたため、板状部材１３１の端部を長角穴２１ａに格納し外部への露出を防止できる。よって、石跳ねなどによる損傷から保護でき、ゴミ等の噛み込みもなく強度可変機能を損なうことがなくなる。また、前記側壁部１０５の寸法Ｄだけ落し込まれている分だけ全体の取付長が短くなり、小型化できるとともに設置スペースを削減できる。

本発明の第１〜３実施形態に係る車体前部構造の構成図である。 本発明の第１〜３実施形態に係るフロントバンパビームの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る強度可変装置の斜視図である。 図３に示す強度可変装置の平面図である。 図３に示すアクチュエータの平面図である。 図６（ａ），（ｂ）は図３に示すアクチュエータの側面図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は図３に示す板状部材の断面を模式的に示す図である。 図３に示す板状部材の荷重に応じた変位の変化の一例を示すグラフ図である。 第１〜第３実施形態の変形例に係るフロントバンパビームの斜視図である。 本発明の第２実施形態の斜視図である。 図１０の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態の部分側面図である。 本発明の第２実施形態の板状部材を中心とした斜視図である。 本発明の第２実施形態のアクチュエータ回りの斜視図である。 図１４に示すアクチュエータの作動状況を示す側面説明図である。 図１４に示すアクチュエータの作動状況を示す側面説明図である。 第２実施形態の上側の接続分離部材の支持具回りの斜視図である。 第２実施形態の下側の接続分離部材の支持具回りの斜視図である。 第２実施形態の変形前の接続分離部材を示す説明図である。 第２実施形態の変形後の接続分離部材を示す説明図である。 板状部材の端部を固定した１次モード変形を示す模式図である。 板状部材の端部をピン支持した１次モード変形を示す模式図である。 図２１、図２２に対応する荷重に応じた変位の変化を示すグラフ図である。 本発明の第３実施形態の斜視図である。 本発明の第３実施形態の要部斜視図である。 本発明の第３実施形態のビーム部材の斜視図である。

符号の説明

２１ ビーム部材（車体部材）
２１ａ 長角穴（穴部）
２２、１２２ 強度可変装置
３１、１３１ 板状部材
３２、１３２ 接続分離部材
４２、１４２ 接続部材
４２ａ、１４２ａ 挿入孔
４３、１４３ ベース部材
４５、１４５ 可動ピン部材
４６ 、１４６ アクチュエータ
１００ ブラケット
１００Ａ ブラケット
１０１ 取付孔（取付部）
１０２ ストッパ部
１０２ｃ 挿入孔（支持部）
１０８ 凸部
１４０ 支持具

Claims (12)

1. 衝突荷重の方向に対して略平行に配設され、該衝突荷重が加えられる複数の板状部材と、
   前記複数の板状部材の所定位置に設けられ、前記複数の板状部材の各々を分離可能に接続する接続分離部材を備えることを特徴とする車体強度調整装置。
2. 前記接続分離部材と分離可能に接続する接続部材を前記板状部材に備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体強度調整装置。
3. 前記接続分離部材に可動ピン部材を備え、前記板状部材に備えた前記接続部材に該可動ピン部材が挿入可能な挿入孔を備えたことを特徴とする請求項２に記載の車体強度調整装置。
4. 前記接続分離部材は前記可動ピン部材と、前記可動ピン部材を駆動するアクチュエータと、前記可動ピン部材と前記アクチュエータを搭載するベース部材とから構成されることを特徴とする請求項３に記載の車体強度調整装置。
5. 前記接続分離部材の可動ピン部材は、この可動ピン部材が挿入される前記接続部材の挿入孔に対して回動可能に構成されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車体強度調整装置。
6. 前記接続分離部材と前記接続部材との間には、前記可動ピン部材が前記接続部材の挿入孔に対して挿入されていない場合に、前記接続部材の前記接続分離部材に対する回動を許容した状態で、前記接続分離部材を前記接続部材に対して仮保持する支持具を設けたことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れかひとつに記載の車体強度調整装置。
7. 前記複数の板状部材の各端部が、該板状部材の面外方向への湾曲変形を許容すべく該板状部材の幅方向を軸として車体部材に対して回動可能に支持される支持部を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかひとつに記載の車体強度調整装置。
8. 前記支持部が、前記板状部材の面外方向に平行な方向に向かって該板状部材からオフセット配置されたことを特徴とする請求項７に記載の車体強度調整装置。
9. 前記板状部材の両端側に、少なくとも隣接する板状部材同士を前記各支持部で拘束するブラケットを設け、このブラケットに車体部材に対する取付部を設けたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の車体強度調整装置。
10. 前記板状部材の両端側に設けたブラケットの少なくとも何れか一方に、前記板状部材が座屈方向に変形する際に、他方のブラケットに対して当接して両ブラケットの近接方向の移動を規制するストッパ部を設けたことを特徴とする請求項９に記載の車体強度調整装置。
11. 前記ブラケットの少なくとも一方に車体部材側に突出する凸部を設け、この凸部が車体部材の対応する位置に形成された穴部に格納された状態で、前記ブラケットが車体部材に取り付け可能に構成されたことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の車体強度調整装置。
12. 前記板状部材は形状記憶合金であることを特徴とする請求項１から請求項１１の何れかひとつに記載の車体強度調整装置。

Images