JP4418314B2 - Crushing buckling stability controller for vehicle frame - Google Patents
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Description
本発明は、フレームを圧壊座屈させるための車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置に関するものである。 The present invention relates to a crush buckling stability control device for a vehicle frame for crushing the frame.
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)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle body frame is required to be crushed in the longitudinal direction while suppressing bending deformation in order to efficiently absorb collision energy due to a collision. As such a technology, for example, a power unit such as an engine or a transfer disposed in the center of a vehicle and a side frame that supports the left and right sides of the power unit are connected by a special bracket, and the side frame is connected by the special bracket. There is a technique for canceling the bending moment applied to the surface (see Patent Document 1). In addition, as another technology, by forming two elongated holes in a predetermined position of the side frame so as to have a square shape, a bending moment is intentionally generated at the predetermined position at the time of collision. There is a technique for canceling a bending moment applied to a side frame at the time of collision by a bending moment caused by a hole (see Patent Document 2).
しかしながら、従来の技術においては、フレーム長が長くなればなるほど、フレーム全体を圧壊座屈のみで潰すことは難しかった。その理由は、従来の技術では衝突時における曲げモーメントの発生箇所を予想してその箇所にブラケットや穴を設ける必要があるが、長いフレームにおいてはブラケット等を設けた箇所とは別の箇所に外乱等による曲げモーメントが局所的に発生し易くなり、そこからフレームの折れが発生してしまうからである。そして、このような折れが発生した場合は、フレーム全体の衝突エネルギの吸収効率が悪くなるおそれがあった。 However, in the conventional technology, the longer the frame length, the more difficult it is to crush the entire frame only by crushing buckling. The reason for this is that in the conventional technology, it is necessary to predict the location of the bending moment at the time of collision and provide a bracket or hole at that location, but in a long frame, there is a disturbance in a location other than the location where the bracket is provided. This is because a bending moment due to the above is easily generated locally, and the frame is broken therefrom. And when such a crease | fold occurred, there existed a possibility that the absorption efficiency of the collision energy of the whole flame | frame might worsen.
そこで、本発明では、フレームが長い場合であっても、そのフレームを、曲げ変形を抑えて圧壊座屈させることができる車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle frame collapse / buckling stability control device that can collapse and buckle the frame while suppressing bending deformation even when the frame is long.
前記課題を解決する本発明のうち請求項1に記載の車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置は、車両の左右に配設される複数のサイドフレームからなるフレームの変形を制御する車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置であって、隣接する前記複数のサイドフレームを回動自在に連結する関節機構と、衝突時に、前記隣接するサイドフレームに加わる衝撃荷重または該サイドフレームの変形あるいはひずみを検知する検知手段と、前記隣接するサイドフレームの前記関節機構周りの回動を規制するブレーキ手段と、前記検知手段で検知した衝撃荷重、変形あるいはひずみの検知信号に基づいて前記サイドフレームに加わる曲げモーメントを算出する制御手段と、前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記制御手段からの信号により前記ブレーキ手段による前記関節機構周りの回動の規制を解除する解除手段と、前記制御手段からの信号により前記複数のサイドフレームの一つに、長手方向に略直交する方向の横力を加えて圧壊座屈させる圧壊座屈促進手段と、を備えることを特徴とする。
ここで、「横力」とは、フレームの長手方向に対して略直交する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。
The vehicle frame collapse buckling stability control device according to
Here, “lateral force” refers to a force applied in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the frame. Strictly speaking, this lateral force is a force that faces in a direction other than the longitudinal direction of the frame, but in order to favorably promote crushing buckling, the lateral force is preferably directed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the frame.
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、解除手段が関節機構のロック状態をフリーにして、その曲げモーメントを解放させる。すなわち、フレームの任意の箇所に局所的に曲げモーメントが加わった場合であっても、その曲げモーメントは関節機構をフリーにすることで逃がされることになる。 According to the first aspect of the present invention, when the bending moment applied to the frame becomes equal to or greater than a predetermined value, the releasing means releases the joint mechanism in a locked state and releases the bending moment. That is, even when a bending moment is locally applied to an arbitrary portion of the frame, the bending moment is released by making the joint mechanism free.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置であって、前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記解除手段からの信号により、前記ブレーキ手段による前記関節機構周りの回動の規制をフリーの状態にすると共に、前記圧壊座屈促進手段を作動させて前記サイドフレームを圧壊座屈させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になると、解除手段からの信号により、ブレーキ手段による関節機構周りの回動の規制がフリーになると共に、圧壊座屈促進手段が作動してサイドフレームを圧壊座屈させる。
A second aspect of the present invention is the vehicle frame collapse buckling stability control apparatus according to the first aspect, wherein the release means is operated when a bending moment calculated by the control means is equal to or greater than a predetermined value. In accordance with a signal from, the restriction of the rotation around the joint mechanism by the brake means is set to a free state, and the crush buckling promoting means is operated to crush the side frame .
According to the second aspect of the present invention, when the bending moment calculated by the control unit becomes equal to or greater than a predetermined value, the signal from the release unit frees the restriction of the rotation around the joint mechanism by the brake unit, The crushing buckling promoting means operates to crush and buckle the side frame.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置であって、前記検知手段は、ひずみケージ、圧電素子を備え、前記サイドフレームに固定されたセンシングシートからなることを特徴とする。A third aspect of the present invention is the vehicle frame collapse / buckling stability control apparatus according to the first or second aspect, wherein the detection means includes a strain cage and a piezoelectric element, and the side frame includes It consists of a fixed sensing sheet.
請求項3に記載の発明によれば、検知手段は、サイドフレームに負荷がかかるとセンシングシートでその負荷を検出することができる。According to the invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置であって、前記関節機構は、車両の前後方向に延在する前記隣接するサイドフレームの一方に設けられた第一ヒンジと、そのサイドフレームの他方に設けられた第二ヒンジと、前記第一ヒンジと前記第二ヒンジとを回動自在に連結する連結軸と、を有し、前記ブレーキ手段は、通常時に、前記連結軸にブレーキをかけて回動を規制し、前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記解除手段からの信号により前記ブレーキを解除して前記連結軸の回転を許容することを特徴とする。A fourth aspect of the present invention is the vehicle frame collapse / buckling stability control device according to any one of the first to third aspects, wherein the joint mechanism extends in the longitudinal direction of the vehicle. A first hinge provided on one of the adjacent side frames, a second hinge provided on the other of the side frames, and a connecting shaft that rotatably connects the first hinge and the second hinge. The brake means normally applies a brake to the connecting shaft to restrict rotation, and when the bending moment calculated by the control means exceeds a predetermined value, from the release means The brake is released according to the signal to allow rotation of the connecting shaft.
請求項4に記載の発明によれば、ブレーキ手段は、通常時に、連結軸にブレーキをかけて回動を規制して回動不能にしている。そのブレーキ手段は、制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、解除手段からの信号によりブレーキを解除して連結軸の回動を許容し、回動可能になる。According to the fourth aspect of the present invention, the brake means makes the rotation impossible by applying a brake to the connecting shaft and restricting the rotation. When the bending moment calculated by the control means becomes a predetermined value or more, the brake means releases the brake by a signal from the release means to allow the connecting shaft to turn and to turn.
請求項1に記載の発明によれば、フレームの任意の箇所に局所的に曲げモーメントが加わった場合であっても、その曲げモーメントは関節機構をフリーにすることで逃がされるので、フレームが長い場合であっても、そのフレームを、曲げ変形を抑えて圧壊座屈させることができる。 According to the first aspect of the present invention, even when a bending moment is locally applied to an arbitrary portion of the frame, the bending moment is released by making the joint mechanism free, so that the frame is long. Even in this case, the frame can be crushed and buckled while suppressing bending deformation.
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。 According to the second aspect of the present invention, since the crushing buckling can be started from the portion where the lateral force is applied by the accelerating means, the frame can be crushed from the desired location.
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圧壊座屈安定制御装置が設けられるリアフレームを示す平面図であり、図2は図1の圧壊座屈安定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一部破断斜視図であり、図4は図2の制御装置を示すブロック図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a plan view showing a rear frame provided with a collapsed buckling stability controller according to the present embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view showing details of the collapsed buckling stability controller of FIG. It is. 3 is a partially broken perspective view showing details of the joint mechanism of FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram showing the control device of FIG.
図1に示すように、車両Mの下側後部に配設されるリアフレームRFは、車両Mの前後に延在し、かつ左右に配設されるサイドフレームSF,SFと、これらのサイドフレームSF,SFを連結する三つのクロスメンバCM,CM,CMとで主に構成されている。そして、各サイドフレームSFは、所定箇所において分割されるとともに、圧壊座屈安定制御装置1を備えた構成となっている。
As shown in FIG. 1, the rear frame RF disposed at the lower rear portion of the vehicle M extends to the front and rear of the vehicle M, and is disposed on the left and right side frames SF, SF, and these side frames. It is mainly composed of three cross members CM, CM, and CM that connect SF and SF. Each side frame SF is divided at a predetermined location, and includes a crushing buckling
図2に示すように、圧壊座屈安定制御装置1は、二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に加わる衝撃荷重または該サイドフレームの変形あるいはひずみを検知するセンシングシート(検知手段)3と、関節機構2の回動を規制する電磁ブレーキ機構(ブレーキ手段)4を主に備えている。さらに、この圧壊座屈安定制御装置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(圧壊座屈促進手段)5と、センシングシート3からの信号に基づいて電磁ブレーキ機構4や座屈デバイス5を制御する制御装置(解除手段)6を備えている。
As shown in FIG. 2, the crushing buckling
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、分割されたサイドフレームSFのうち一方のフレームSF1(以下、「前側フレームSF1」という)に接合される接合板部21aと、この接合板部21aから前側フレームSF1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、これらの鍔部21b,21cと連結軸23は、例えば穴部21d,21d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。
As shown in detail in FIG. 3, the joint mechanism 2 mainly includes a first hinge 21, a second hinge 22, a connecting shaft 23, and a spacer 24. The first hinge 21 is joined to one frame SF1 (hereinafter referred to as “front frame SF1”) of the divided side frames SF, and is opposite to the front frame SF1 from the
第二ヒンジ22は、第一ヒンジ21と同じく、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。なお、これらの穴部22d,22dは、連結軸23を回転自在に支持している。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。
Similar to the first hinge 21, the second hinge 22 is configured by a joining
図2に示すように、センシングシート3は、サイドフレームSFの角部に車両前後方向に沿って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。
As shown in FIG. 2, the
電磁ブレーキ機構4は、その内部に複数のギアを有する、いわゆるプラネタリギアヘッドであり、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が支持台43を介して第二ヒンジ22の鍔部22cに固定されている。なお、連結軸23は、支持台43に対しても回転自在となっている。そして、この電磁ブレーキ機構4は、制御装置6(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に所定のモーメントが加わった場合に本体部42と連結軸23との相対回転を許容するように作動する。言い換えると、この電磁ブレーキ機構4は、連結軸23に常時ブレーキをかけることで連結軸23の回転を規制し、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)を解除している。
The
なお、本実施形態では電磁ブレーキ機構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、例えば電磁ブレーキ機構4と連結軸23との間にギアを設けることで、両者をオフセットして配置してもよい。ただし、本実施形態のように同軸にする場合は、構造を小型化することができるとともにトルク伝達も良好となるので、本実施形態のような構造にするのが望ましい。
In the present embodiment, the
図2に示すように、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、車両Mの前側に配設される前側フレームSF1内と、後側に配設される後側フレームSF2内とにそれぞれ配設されており、その当接部材52,52が中空状となるサイドフレームSF(前側フレームSF1、後側フレームSF2)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。
As shown in FIG. 2, the buckling
なお、以下においては、説明の便宜上、前側フレームSF1内に配設される座屈デバイス5を前側デバイス5Aともいい、後側フレームSF2内に配設される座屈デバイス5を後側デバイス5Bともいう。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。
In the following description, for convenience of explanation, the buckling
制御装置6は、図4に示すように、衝突判定部61と、圧壊判断部62と、デバイス起動部63と、モーメント算出部64と、モーメント判断部65と、電磁ブレーキ制御部66とで主に構成されている。衝突判定部61は、車両Mの後部に配設されて車両Mの後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63に出力している。
As shown in FIG. 4, the
圧壊判断部62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、座屈デバイス5の近傍における圧壊座屈の進捗状況を判断している。そして、この圧壊判断部62は、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65に出力し、圧壊座屈が終了したと判断した場合には終了したことを示す信号をデバイス起動部63に出力している。
The
デバイス起動部63は、衝突判定部61から出力されてくる信号を受けると、後側デバイス5B(図2参照)の図示せぬ電源部を起動させるON信号を後側デバイス5Bに出力している。また、このデバイス起動部63は、圧壊判断部62から出力されてくる信号を受けると、前側デバイス5A(図2参照)の図示せぬ電源部を起動させるON信号を前側デバイス5Aに出力している。
Upon receiving the signal output from the collision determination unit 61, the
モーメント算出部64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、前側フレームSF1や後側フレームSF2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65に出力している。モーメント判断部65は、圧壊判断部62から出力されてくる信号を受けると、モーメント算出部64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。
The
そして、このモーメント判断部65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機構4を固定状態にして連結軸23と本体部42とを相対回転不能な状態にさせる信号を電磁ブレーキ制御部66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機構4をフリーにして連結軸23と本体部42とを相対回転可能な状態にさせる信号を電磁ブレーキ制御部66に出力している。電磁ブレーキ制御部66は、モーメント判断部65からの信号に基づいて、電磁ブレーキ機構4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。
The
続いて、この制御装置6の動作について図4および図5を参照して説明する。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61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は、非作動のまま維持され、電磁ブレーキ機構4は、作動のまま維持されて(ステップS3)、車体剛性は高く保たれる。
なお、通常走行時は、電磁ブレーキ機構4は作動のまま維持されるものとする。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 5, first, when the radar RD that monitors the collision of the vehicle M outputs a signal (step S1), the collision determination unit 61 determines whether the vehicle M collides based on the signal (step S1). Step S2). When it is determined in step S2 that the vehicle M does not collide (NO), the buckling
Note that, during normal traveling, the
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63により後側デバイス5Bが起動され、そのばね部材51によって後側フレームSF2に横力が加えられる(ステップS4)。次に、圧壊判断部62によって後側フレームSF2の圧壊座屈が終了したか否かが判断される(ステップS5)。
If it is determined in step S2 that the vehicle M has collided (YES), the
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65によって後側フレームSF2に現在加わっている曲げモーメントが予め設定しておいた曲げ崩壊モーメント(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)。
If it is determined in step S5 that the collapse buckling has not yet been completed, i.e., is in progress (NO), the bending moment currently applied to the rear frame SF2 by the
ステップS6において、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメントよりも小さいと判断した場合は(NO)、電磁ブレーキ制御部66によって電磁ブレーキ機構4を固定状態にさせて(ステップS7)、ステップS5へ戻る。また、ステップS6において、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメント以上となったと判断した場合は(YES)、電磁ブレーキ制御部66によって電磁ブレーキ機構4をフリーな状態にさせて(ステップS8)、ステップS5へ戻る。
If it is determined in step S6 that the bending moment is smaller than the bending collapse moment (NO), the
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63によって前側デバイス5Aが起動され、そのばね部材51によって前側フレームSF1に横力が加えられる(ステップS9)。このように座屈デバイス5や電磁ブレーキ機構4が制御されることにより、サイドフレームSFが後側から順に圧壊座屈されることとなる。
If it is determined in step S5 that the collapse buckling has ended (YES), the
なお、前記した内容は後側フレームSF2から衝突荷重が加わった場合に関するものであったが、衝突荷重が前側フレームSF1から加わった場合には前側デバイス5Aと後側デバイス5B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。
The above description relates to the case where a collision load is applied from the rear frame SF2. However, when the collision load is applied from the front frame SF1, the control order of the
次に、圧壊座屈安定制御装置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。なお、図6で示すシミュレーションでは、前側フレームSF1から衝突荷重が加わったときの変形を代表して説明することとする。
Next, the crushing method of the side frame SF by the crushing buckling
図6(a)に示すように、前側フレームSF1の前端から衝突荷重が加わった場合は、前側デバイス5AをONにすることで前側デバイス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、前側フレームSF1または後側フレームSF2に曲げ崩壊モーメント以上の曲げモーメントが加わった場合は、電磁ブレーキ機構4をフリーにすることでその曲げモーメントが逃がされる。そして、この座屈進行中において電磁ブレーキ機構4はフリーな状態と固定状態とに繰り返し切り替えられることで、前側フレームSF1の中間部または後側フレームSF2の中間部からの折れが防止されて、図6(b)および(c)に示すように、前側フレームSF1の圧壊座屈が良好に行われることとなる。
As shown in FIG. 6A, when a collision load is applied from the front end of the front frame SF1, a lateral force is generated in the vicinity of the
そして、前側フレームSF1の圧壊座屈が終了した後は、図6(d)に示すように、後側デバイス5BをONにすることで後側デバイス5Bの近傍に横力を発生させて、その部分から圧壊座屈を開始させる。この際も、前記したように電磁ブレーキ機構4が作動することにより、曲げモーメントが曲げ崩壊モーメント以上になることなく、圧壊座屈が進行し、図6(e)に示すように、後側フレームSF2も良好に圧壊座屈されることとなる。
Then, after the collapse buckling of the front frame SF1 is completed, as shown in FIG. 6 (d), the
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7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)の段階ではある程度大きな圧縮荷重がサイドフレームに加わり、その後はそれよりも小さな圧縮荷重が持続して加わっていくが、本実施形態の構造では、最初の変形の段階では従来と略同じ大きさの圧縮荷重が得られる他、所定の変形量まで変形したときは飛躍的に高い値となる圧縮荷重がサイドフレームSFに加わることが分かる。したがって、本実施形態の構造は、従来の構造に比べ、飛躍的に高い圧縮荷重によって良好に圧壊座屈することができる。
Finally, experimental results comparing the structure of the present embodiment with a conventional integrated side frame will be described.
As shown in FIG. 7, in a conventional integrated side frame, a large compressive load is applied to the side frame at the start of the side frame collapse buckling (deformation start), and thereafter, a smaller compressive load continues. However, in the structure of the present embodiment, a compression load having substantially the same size as the conventional one can be obtained at the first deformation stage, and a compression value that dramatically increases when deformed to a predetermined deformation amount. It can be seen that a load is applied to the side frame SF. Therefore, the structure of this embodiment can be satisfactorily collapsed by a remarkably high compressive load as compared with the conventional structure.
また、図8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40%も向上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。 Moreover, as shown in FIG. 8, it turns out that the energy absorption amount of side frame SF in this embodiment is improving about 40% compared with the energy absorption amount of the conventional side frame. Therefore, the side frame SF in the present embodiment can absorb the collision load better than the conventional side frame.
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。
サイドフレームSFの任意の箇所に局所的に曲げモーメントが加わった場合であっても、その曲げモーメントは電磁ブレーキ機構4をフリーにする、すなわち関節機構2をフリー(回転自在な状態)にすることで逃がされるので、サイドフレームSFが長い場合であっても、そのサイドフレームSFを、曲げ変形を抑えて圧壊座屈させることができる。また、座屈デバイス5で横力を加えた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。
According to the above, the following effects can be obtained in the present embodiment.
Even when a bending moment is locally applied to any part of the side frame SF, the bending moment makes the
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、座屈デバイス5を前側フレームSF1の後端側と後側フレームSF2の後端側に配設したが、本発明はこれに限定されず、座屈デバイス5の設置箇所は任意に設定可能である。例えば、図9(a)に示すように、座屈デバイス5を後側フレームSF2の前端側に配設した場合は、図9(b),(c)に示すように、後側フレームSF2の前端側から圧壊座屈を開始させることができる。また、図10(a)に示すように、座屈デバイス5を後側フレームSF2の中間部に配設した場合は、図10(b),(c)に示すように、後側フレームSF2の中間部から圧壊座屈を開始させることができる。
As mentioned above, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
In the present embodiment, the buckling
本実施形態では、サイドフレームSFを二つに分割したが、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や電磁ブレーキ機構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で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。
In the present embodiment, the side frame SF is divided into two, but the present invention is not limited to this, and the side frame SF may be divided into any number. In this case, it is necessary to appropriately provide the joint mechanism 2 and the
In this embodiment, the lateral force is generated by heating the
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、本実施形態ではリアフレームRFを構成するサイドフレームSFに本発明を適用したが、例えば車両前方の左右に配設されるフロントサイドフレームや、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。
The rotation direction of the joint mechanism 2 can be arbitrarily set according to the shape of the frame. That is, the connecting shaft 23 that is the rotation center of the joint mechanism 2 may be disposed along the left-right direction of the vehicle M, or may be disposed along the vertical direction.
Further, in the present embodiment, the present invention is applied to the side frame SF constituting the rear frame RF. However, the present invention is applied to, for example, a front side frame disposed on the left and right in front of the vehicle, a side sill disposed on the lower portion of the door, and the like. The present invention may be applied to a cross member extending in the left-right direction of the vehicle.
1 圧壊座屈安定制御装置
2 関節機構
3 センシングシート
4 電磁ブレーキ機構
5 座屈デバイス
5A 前側デバイス
5B 後側デバイス
6 制御装置
M 車両
RF リアフレーム
SF サイドフレーム
SF1 前側フレーム
SF2 後側フレーム
DESCRIPTION OF
Claims (4)
隣接する前記複数のサイドフレームを回動自在に連結する関節機構と、
衝突時に、前記隣接するサイドフレームに加わる衝撃荷重または該サイドフレームの変形あるいはひずみを検知する検知手段と、
前記隣接するサイドフレームの前記関節機構周りの回動を規制するブレーキ手段と、
前記検知手段で検知した衝撃荷重、変形あるいはひずみの検知信号に基づいて前記サイドフレームに加わる曲げモーメントを算出する制御手段と、
前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記制御手段からの信号により前記ブレーキ手段による前記関節機構周りの回動の規制を解除する解除手段と、
前記制御手段からの信号により前記複数のサイドフレームの一つに、長手方向に略直交する方向の横力を加えて圧壊座屈させる圧壊座屈促進手段と、
を備えることを特徴とする車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置。 A vehicle frame crush buckling stability control device for controlling deformation of a frame composed of a plurality of side frames disposed on the left and right sides of a vehicle,
A joint mechanism for rotatably connecting the plurality of adjacent side frames ;
Detecting means for detecting an impact load applied to the adjacent side frame or a deformation or strain of the side frame at the time of a collision ;
Brake means for restricting rotation of the adjacent side frame around the joint mechanism;
Control means for calculating a bending moment applied to the side frame based on a detection signal of impact load, deformation or strain detected by the detection means;
A release means for releasing the restriction of the rotation around the joint mechanism by the brake means by a signal from the control means when the bending moment calculated by the control means exceeds a predetermined value;
Crush buckling promoting means for applying a lateral force in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction to one of the plurality of side frames by a signal from the control means to crush and buckle;
A crush buckling stability control device for a vehicle frame, comprising:
前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記解除手段からの信号により、前記ブレーキ手段による前記関節機構周りの回動の規制をフリーの状態にすると共に、前記圧壊座屈促進手段を作動させて前記サイドフレームを圧壊座屈させることを特徴とする車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置。 The vehicle frame collapse stability control apparatus according to claim 1,
When the bending moment calculated by the control means becomes a predetermined value or more, a signal from the release means makes the restriction of rotation around the joint mechanism by the brake means free, and the crushing seat An apparatus for controlling a stable buckling buckling of a vehicle frame, wherein a buckling promoting means is operated to collapse the side frame .
前記検知手段は、ひずみケージ、圧電素子を備え、前記サイドフレームに固定されたセンシングシートからなることを特徴とする車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置。The vehicle frame collapse buckling stability control device, wherein the detection means comprises a sensing sheet having a strain cage and a piezoelectric element and fixed to the side frame.
前記関節機構は、車両の前後方向に延在する前記隣接するサイドフレームの一方に設けられた第一ヒンジと、そのサイドフレームの他方に設けられた第二ヒンジと、前記第一ヒンジと前記第二ヒンジとを回動自在に連結する連結軸と、を有し、The joint mechanism includes a first hinge provided on one of the adjacent side frames extending in the front-rear direction of the vehicle, a second hinge provided on the other of the side frames, the first hinge, and the first hinge. A connecting shaft that rotatably connects the two hinges,
前記ブレーキ手段は、通常時に、前記連結軸にブレーキをかけて回動を規制し、前記制御手段で算出された曲げモーメントが所定値以上になるときに、前記解除手段からの信号により前記ブレーキを解除して前記連結軸の回転を許容することを特徴とする車両用フレームの圧壊座屈安定制御装置。The brake means restricts the rotation by applying a brake to the connecting shaft in a normal state, and when the bending moment calculated by the control means exceeds a predetermined value, the brake means A crushing buckling stability control device for a vehicle frame, which is released to allow rotation of the connecting shaft.
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