JP2008030644A - 歩行者保護用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーの負担を抑えつつ衝撃を効果的に吸収できる歩行者保護用アクチュエータを提供する。
【解決手段】衝突予知センサＳ１の信号に応じて、モータ２２がボールねじ機構を介してロッド部材２７を機械的に駆動するので、衝突が予知されたときに、ボンネット１１を上昇位置に変位させることで衝突に備えることができ、一方、衝突が予知されたが実際に衝突がなかった場合、ボンネット１１を初期位置に変位させることで、復帰に当たりユーザーに負担を求めることはない。一方、トリガ部材２９が、衝突センサＳ２の信号に応じて、ねじ軸２３の脆弱部２３ｄを切断してモータ２２とねじ軸２３との間の機械的連結を切り離すことで、ボンネット１１を迅速に上昇させ、且つ物体を受け止めたときにはボールねじ機構の逆作動を用いてボンネット１１を下降させ、それにより十分な衝撃吸収を行えるようにしている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両に用いられると好適な歩行者保護用アクチュエータに関する。

例えばフロントバンパに取付けた歩行者衝突検知センサで障害物を検知し、この検知した信号に応じて、制御装置を介してフード持上げ保持機構でフードを持上げ、その位置でフードを保持するようにして、物体の衝撃を吸収する車両用フード装置を知られている（特許文献１）。
特開２００２−３７０６１１号公報

ところで、このような車両用フード装置においては、車両に障害物が当接したことを検出して、火薬に点火して発生させたガス圧によりフードを持ち上げるようにしているが、エアバッグと異なり金属製のフードは慣性が大きいことから、衝突のタイミングに合わせて常に最適な位置まで持ち上げるようにすることは困難である。これに対し、車両が衝突することを予知して、予めフードを持ち上げておくことも考えられる。しかしながら、実際の走行時において、車両の衝突が予知されたにもかかわらず、実際に車両の衝突まで至る頻度はかなり少ないと予測されるので、衝突予知の度に火薬に点火していては、それを元通りにするための修復コストが高くなり、ユーザーの負担が大きくなるという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、ユーザーの負担を抑えつつ衝撃を効果的に吸収できる歩行者保護用アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の歩行者保護用アクチュエータは、車両に物体が当接することを予知する第１のセンサの信号と、車両に物体が当接したことを検出する第２のセンサの信号とに応じて、車両のボンネットを初期位置と上昇位置との間で変位させる歩行者保護用アクチュエータにおいて、
車両のボンネットに連結された駆動部材と、
前記駆動部材に機械的に連結されており、前記第１のセンサの信号に応じて、前記駆動部材を駆動する駆動手段と、
前記第２のセンサの信号に応じて、前記駆動手段と前記駆動部材との間の機械的連結を切り離す切り離し手段と、を有することを特徴とする。

本発明の歩行者保護用アクチュエータによれば、前記第１のセンサの信号に応じて、前記駆動手段が前記駆動部材を機械的に駆動するので、衝突が予知されたときに、前記ボンネットを前記上昇位置に変位させることで衝突に備えることができ、一方、衝突が予知されたが実際に衝突がなかった場合、前記ボンネットを前記初期位置に変位させることで、復帰に当たりユーザーに負担を求めることはない。しかるに、実際に衝突した場合、前記駆動手段と前記駆動部材が機械的に連結されていると、衝撃吸収が十分ではない恐れもある。そこで、本発明においては、前記切り離し手段が、前記第２のセンサの信号に応じて、前記駆動手段と前記駆動部材との間の機械的連結を切り離すことで、十分な衝撃吸収を行えるようにしている。尚、第１のセンサについては、例えば特開平08-254576号公報等に記載され、第２のセンサについては、再表96/027514号公報等に記載されているが、これに限られない。

前記駆動部材は、車両のボンネットに連結されたナットと、前記ナットに包含されるねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置されたボールとを含み、前記駆動手段は、前記ねじ軸を回転させるモータを含むと、前記ねじ軸の逆作動を用いて、前記ボンネットの初期位置へ向かう変位を緩やかに行い衝撃を吸収できる。

前記切り離し手段は、前記第２のセンサの信号に応じて、前記ねじ軸を切断すると、機械的連結を即座に切り離すことができる。

前記切り離し手段は、前記第２のセンサの信号に応じて、ガス圧を発生するガス圧手段と、発生したガス圧により前記ねじ軸を切断する切断位置に移動するカッタと、前記切断位置に移動した前記カッタの戻りを禁止するロック部材とを含むと、前記カッタの戻りを自動的に禁止することができる。

前記カッタは、前記ねじ軸の位置を規制するストッパとなると、前記ねじ軸の戻りすぎを抑制できる。

前記第２のセンサの信号に応じて発生したガス圧により、前記ボンネットが上昇位置に向かうように前記駆動部材を駆動する高速駆動手段を有すると、例えば衝突までの時間が短いと予測されたときは、前記高速駆動手段を用いて前記駆動部材を上昇位置に迅速に到達させることができる。

前記高速駆動手段は、前記ガス圧を蓄積するシリンダと、前記駆動部材に連結され前記シリンダ内に配置された移動可能なピストンとを含むと好ましい。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる歩行者保護用アクチュエータを含む車両の斜視図である。図２は、図１の示す車体の一部側面断面図である。図３は、本実施の形態にかかる歩行者保護用アクチュエータを示す図である。図１において、車体１０のフロント側に設けられたエンジンルーム１０ａ内に、一対の歩行者保護用アクチュエータ２０が両側に配置されている。歩行者保護用アクチュエータ２０の上端は、エンジンルーム１０ａを覆うボンネット１１のリヤ側下面に当接している。車体１０のバンパーには衝突予知を検出する（第１の）センサＳ１と衝突を検出する（第２の）センサＳ２が配置されている。センサＳ１，Ｓ２の信号は、車体１０の内部に配置した制御装置ＥＣＵに入力される。制御装置ＥＣＵは、歩行者保護用アクチュエータ２０を駆動制御するようになっている。

図３に示すように、ボンネット１１は、エンジンルーム１０ａのリヤ側に配置されたリンク機構３０より、車体１０に取り付けられている。リンク機構３０は、一端を車体１０に枢動可能に取り付けた第１リンク３１と、一端をボンネット１１に枢動可能に取り付けた第２リンク３２とを有している。第１リンク３１の他端と第２リンク３２の他端とは、枢動可能に連結されている。

本実施の形態において、エンジンルーム１０ａ内の点検等を行う場合、不図示のロックを外すことで、ボンネット１１は、フロント側が大きく開くようになっている。このときボンネット１１は、第２リンク３２の枢動点Ｐを中心として枢動する。一方、後述する歩行者保護用アクチュエータ２０が動作したときは、第１リンク３１と第２リンク３２とが互いに枢動することで、ボンネット１１のリヤ端（図３で右端）が持ち上がることを許容するようになっている（一点鎖線参照）。図３において、ブラケット１２を介して歩行者保護用アクチュエータ２０が車体１０に取り付けられている。

図４は、歩行者保護用アクチュエータ２０の斜視図であり、図５は、歩行者保護用アクチュエータ２０の断面図であって、動作時の状態を示している。図６は、図５（ｃ）に示す構成の矢印VIで示す部位を拡大して示す図である。図５において、円筒状の本体２１の下方に、モータ２２が配置されている。駆動手段を構成するモータ２２の回転軸２２ａは、ねじ軸２３の下端にセレーション結合され、両者は一体的に回転するようになっている。ねじ軸２３は、本体２１の中央開口２１ａを貫通して上方に延在している。ねじ軸２３は、雄ねじ溝を形成した上部のねじ部２３ａと、下部の丸軸部２３ｂと、回転軸２２ａに係合するセレーション部２３ｃと、セレーション部２３ｃの近傍において丸軸部２３ｂに形成された細径の脆弱部２３ｄとからなる。

本体２１の上面には、内部がシリンダとなる円管部材２４が密封的に取り付けられている。円管部材２４の内部には、円盤状のピストン部材２５が移動可能に配置されている。ピストン部材２５の中央開口２５ａには、玉軸受２５ｂが配置されている。玉軸受２５ｂの内輪は、ねじ軸２３の丸軸部２３ｂに圧入されており、ピストン部材２５とねじ軸２３とは互いに相対回転可能であるが、軸線方向には一体的に移動するように連結されている。ピストン部材２５の外周及び内周に形成された周溝内にはＯ−リング２５ｃ、２５ｃ’が配置され、円管部材２４の内周面及び丸軸部２３ｂとの間を密封している。尚、ピストン部材２５と円管部材２４とで高速駆動手段を構成する。

円管部材２４の上部は、蓋部材２６により密封されている。蓋部材２６は、ねじ軸２３を貫通させるための中央開口２６ａと、円管部材２４の内部に連通する連通孔２６ｂとを有している。蓋部材２６の上方には、ロッド部材２７が配置されている。またロッド部材２７の上端は、ボンネット１１に対して枢動可能に取り付けられており、ロッド部材２７の下端は、蓋部材２６を包み込む形状となっており防塵カバーを兼ねている。中空であるロッド部材２７の内部には、ナット２８が嵌合し軸線方向に一体的に移動するようになっている。ナット２８の内方には、ねじ軸２３のねじ部２３ａが挿入されている。ナット２８の内周に形成された雌ねじ溝と、ねじ部２３ａの外周に形成された雄ねじ部とで形成される螺旋状の転動路内には、不図示のボールが配置されている。ねじ軸２３とナット２８とボールとでボールねじ機構を構成する。又、かかるボールねじ機構と、ロッド部材２７とで駆動部材を構成する。

本体２１の側面から、半径方向内方に向かい中央開口２１ａに連通するように横穴２１ｂが形成されている。横穴２１ｂは、ねじ軸２３の脆弱部２３ｄを臨む位置に形成されている。更に、横穴２１ｂに交差するようにして、本体２１の上面から下面に向かって副孔２１ｃが形成されている。副孔２１ｃの底部には、コイルばね２１ｄが配置され、副孔２１ｃ内においてコイルばね２１ｄの上部には、先端が球面である円筒状の突出部材（ロック部材）２１ｅが移動可能に配置されている。

横穴２１ｂ内には、切り離し手段を構成するトリガ部材２９が配置されている。図６に示すように、トリガ部材２９は、先端がとがった円筒状のカッタ２９ａと、本体２１に螺合固定される円筒状のトリガ２９ｂとからなる。カッタ２９ａの外周には、浅い周溝２９ｄが形成されている。組み付けた状態でトリガ２９ｂとカッタ２９ａは対向する端面を突き合わせており、コイルばね２１ｄにより付勢された突出部材２１ｅの先端がカッタ２９ａの周溝２９ｄに係合することで、カッタ２９ａは横穴２１ｂに位置決め固定された状態に維持される。かかる待機状態では、カッタ２９ａの先端は、中央開口２１ａ内に突出していない。トリガ２９ｂのカッタ２９ａに対向する端面には、火薬などを含む発火体２９ｃが埋設配置されている。ガス圧手段である発火体２９ｃは、ＥＣＵからの信号で発火し、大量のガスを発生するようになっている。

図７は、歩行者保護用アクチュエータ２０の制御系のブロック図である。図８は、本実施の形態の歩行者保護用アクチュエータ２０の制御フローチャート図である。図面を参照して、本実施の形態にかかる歩行者保護用アクチュエータ２０の動作について説明する。

通常の走行時には、歩行者保護用アクチュエータ２０は、図５（ａ）に示すように、ロッド部材２７を蓋部材２６に近接した位置（初期位置）に配置する。制御装置ＥＣＵは、車速Ｖが０以上となったとき、即ち車両が走行を開始始めたときから、図８に示す制御フローを実行する。まず、ステップＳ１０１で、衝突予知センサＳ１が、物体を検出したとする。すると制御装置ＥＣＵは、ステップＳ１０２で、物体までの距離が近いか遠いか判断する。物体までの距離が遠い場合には、ステップＳ１０３で、制御装置ＥＣＵは物体との相対速度を求め、更にステップＳ１０５で衝突可能性を判断する。

一方、物体までの距離が近い場合には、ステップＳ１０４で、制御装置ＥＣＵは物体との相対速度を求め、相対速度が遅ければ、ステップＳ１０５で衝突可能性を判断する。

ステップＳ１０５で衝突の可能性が低いと判断した場合、ステップＳ１１１で、制御装置ＥＣＵはモータ２２に駆動信号を送信し、ねじ軸２３を回転させる。それに伴いねじ部２３ａが回転するが、ナット２８は、ボンネット１１に連結されて回転を阻止されているため、軸線方向にのみ移動することとなる。これによりロッド部材２７は、軸線方向に移動し、ボンネット１１を持ち上げて上昇位置へと移動させる（図５（ｂ）参照）。従って、万が一車両が物体に衝突した場合でも、上昇位置に変位したボンネット１１により物体への衝撃を緩和することができる。

尚、車両の運転者がハンドルを切るなど対処することで、物体衝突の可能性がなくなったときは、制御装置ＥＣＵは、モータ２２に逆の駆動信号を送信し、ねじ軸２３を逆回転させることで、ナット２８が下降しボンネット１１を初期位置へと復帰させることができる。かかる動作はモータへの制御で行えるため、現状復帰のためにユーザーの更なる負担を求めることはない。

一方、ステップ１０４で、相対速度が速いと判断した場合、或いはステップＳ１０５で、衝突の可能性が高いと判断した場合には、制御装置ＥＣＵは、衝突センサＳ２からの信号を待ち（ステップＳ１０８，Ｓ１０６）、その信号に応じて発火体２９ｃを発火させ、大量のガスを発生させる（ステップＳ１０７）。

発火体２９ｃの発火により生じたガス圧で、勢いよく押されたカッタ２９ａは、図６に示すように、突出部材２１ｅの制限から逃れて、横穴２１ｂ内を高速で前進し、ねじ軸２３の脆弱部２３ｄを切断する。これと同時に、発生したガスが副孔２１ｃを介して、円管部材２４の内部に吹き出し、その圧力でピストン部材２５を押し上げようとする。このとき、蓋部材２６の連通孔２６ｂを介して、ピストン部材２５の上部の空気が外部に流出するので、ピストン部材２５は迅速に上昇できる。

しかるに、このガス圧発生時点で、すでにモータ２２の動力でロッド部材２７が上昇位置まで上昇した場合は（図５（ｂ）参照）、ピストン部材２５に設けられた玉軸受２５ｂの内輪と、ねじ軸２３との間の圧入力に抗してスベリが生じるのみであり、ピストン部材２５が上昇してもロッド２７は更に上昇することはない。一方、ロッド部材２７がまだ上昇位置まで上昇していなければ、ねじ軸２３は脆弱部２３ｄが切断されその拘束を解かれたため、ピストン部材２５と共に迅速に上昇できることとなる。これによりねじ軸２３はナット２８を押し上げるので、ボンネット１１が最適なタイミングで上昇位置へと移動し、衝突した物体を受け止めることができる（図５（ｃ）参照）。

更に、衝突した物体を受け止めたボンネット１１からは、ロッド部材２７を介してピストン部材２５に軸線方向下向きの力が作用する。しかし、円管部材２４の内部のガス圧がピストン部材２５を押し上げているため、ピストン部材２５は殆ど変位しない。しかしながら、ピストン部材２５とねじ軸２３とは玉軸受２５ｂにより相対回転可能に支持されているので、モータ２２からの拘束を解かれたねじ軸２３が自由に回転することで、ボールねじ機構の逆作動によりスムーズにナット２８が下降し、ボンネット１１を初期位置に向かって移動するため、物体への衝撃を更に緩和することができる。このときのボンネット１１の下降速度は、ねじ溝のリード角等により任意に設定できる。

一方、ねじ軸２３の脆弱部２３ｄを切断したカッタ２９ａは、横穴２１ｂ内に侵入した突出部材２１ｅは、カッタ２９ａの端面に対向する位置に来るので、カッタ２９ａが戻ることを阻止する（ロックする）こととなる。即ち、カッタ２９ａは、本体２１の中央開口２１ａ内に突出した状態に維持されるため、下降してきたねじ軸２３の下端（切断された脆弱部）に当接し、それ以上の下降を阻止することとなる。これにより、ボンネット１１が下降しすぎて固いエンジンなどに接触することなどが回避されるため、ボンネット１１の衝撃吸収機能を最大限発揮できる。

本実施の形態によれば、衝突予知センサＳ１の信号に応じて、モータ２２がボールねじ機構を介してロッド部材２７を機械的に駆動するので、衝突が予知されたときに、ボンネット１１を上昇位置に変位させることで衝突に備えることができ、一方、衝突が予知されたが実際に衝突がなかった場合、ボンネット１１を初期位置に変位させることで、復帰に当たりユーザーに負担を求めることはない。一方、トリガ部材２９が、衝突センサＳ２の信号に応じて、ねじ軸２３の脆弱部２３ｄを切断してモータ２２とねじ軸２３との間の機械的連結を切り離すことで、ボンネット１１を迅速に上昇させ、且つ物体を受け止めたときにはボールねじ機構の逆作動を用いてボンネット１１を下降させ、それにより十分な衝撃吸収を行えるようにしている。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。尚、ボンネットは上昇させるのみでなく、例えばミニバンなどにおいては、斜め前方に移動させるようにしても良い。

本実施の形態にかかる歩行者保護用アクチュエータを含む車両の斜視図である。 図１の示す車体の一部側面断面図である。 本実施の形態にかかる歩行者保護用アクチュエータを示す図である。 歩行者保護用アクチュエータ２０の斜視図である。 歩行者保護用アクチュエータ２０の断面図であり、（ａ）はボンネット１１を初期位置にセットした状態を示し、（ｂ）、（ｃ）は、ボンネット１１を上昇位置に持ち上げた状態を示す。 図５（ｃ）に示す構成の矢印VIで示す部位を拡大して示す図である。 歩行者保護用アクチュエータ２０の制御系のブロック図である。 本実施の形態の歩行者保護用アクチュエータ２０の制御フローチャート図である。

符号の説明

１０ 車体
１０ａ エンジンルーム
１１ ボンネット
１２ ブラケット
２０ 歩行者保護用アクチュエータ
２１ 本体
２１ａ 中央開口
２１ｂ 横穴
２１ｃ 副孔
２１ｅ 突出部材
２２ モータ
２２ａ 回転軸
２３ ねじ軸
２３ａ ねじ部
２３ｂ 丸軸部
２３ｃ セレーション部
２３ｄ 脆弱部
２４ 円管部材
２５ ピストン部材
２５ａ 中央開口
２５ｂ 玉軸受
２５ｃ、２５ｃ’ Ｏ−リング
２６ 蓋部材
２６ａ 中央開口
２６ｂ 連通孔
２７ ロッド部材
２８ ナット
２９ トリガ部材
２９ａ カッタ
２９ｂ トリガ
２９ｃ 発火体
２９ｄ 周溝
３０ リンク機構
３１ 第１のリンク
３２ 第２のリンク
ＥＣＵ 制御装置
Ｓ１ 衝突予知センサ
Ｓ２ 衝突検知センサ

Claims (7)

1. 車両に物体が当接することを予知する第１のセンサの信号と、車両に物体が当接したことを検出する第２のセンサの信号とに応じて、車両のボンネットを初期位置と上昇位置との間で変位させる歩行者保護用アクチュエータにおいて、
   車両のボンネットに連結された駆動部材と、
   前記駆動部材に機械的に連結されており、前記第１のセンサの信号に応じて、前記駆動部材を駆動する駆動手段と、
   前記第２のセンサの信号に応じて、前記駆動手段と前記駆動部材との間の機械的連結を切り離す切り離し手段と、を有することを特徴とする歩行者保護用アクチュエータ。
2. 前記駆動部材は、車両のボンネットに連結されたナットと、前記ナットに包含されるねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置されたボールとを含み、前記駆動手段は、前記ねじ軸を回転させるモータを含むことを特徴とする請求項１に記載の歩行者保護用アクチュエータ。
3. 前記切り離し手段は、前記第２のセンサの信号に応じて、前記ねじ軸を切断することを特徴とする請求項２に記載の歩行者保護用アクチュエータ。
4. 前記切り離し手段は、前記第２のセンサの信号に応じて、ガス圧を発生するガス圧手段と、発生したガス圧により前記ねじ軸を切断する切断位置に移動するカッタと、前記切断位置に移動した前記カッタの戻りを禁止するロック部材とを含むことを特徴とする請求項３に記載の歩行者保護用アクチュエータ。
5. 前記カッタは、前記ねじ軸の位置を規制するストッパとなることを特徴とする請求項４に記載の歩行者保護用アクチュエータ。
6. 前記第２のセンサの信号に応じて発生したガス圧により、前記ボンネットが上昇位置に向かうように前記駆動部材を駆動する高速駆動手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の歩行者保護用アクチュエータ。
7. 前記高速駆動手段は、前記ガス圧を蓄積するシリンダと、前記駆動部材に連結され前記シリンダ内に配置された移動可能なピストンとを含むことを特徴とする請求項６に記載の歩行者保護用アクチュエータ。
   

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