JP5330455B2 - 自動車の開閉フラップ部材用ばね装置 - Google Patents

Description

本発明は，独立請求項１の前段に記載した構成を有する自動車の開閉フラップ部材用ばね装置に関するものである。

特許文献１：ドイツ特許第3600845号明細書（特開昭61-200283号公報）は，自動車における開閉フラップ部材としてのテールゲートに設けられたばね装置を開示しており，このばね装置は，車体及びテールゲートの間に，ガスばね及び予圧された付加ばねが配置されている。ガスばねの作動ストロークは，開放状態にあるテールゲートを閉じる際に，すなわちテールゲートの閉鎖に先だって，ガスばねが完全に押し出されているように設定されている。また，付加ばねの予圧力は，完全に押し込まれているガスばねの押し出し力以上に設定されている。ガスばねが完全に押し込まれて，予圧状態にある付加ばねに当接した後にテールゲートを更に閉じると，付加ばねが中間的な長さとなるまで更に圧縮される。このような設定は，例えば自動車が路面の凹凸を乗り越える際に，ガスばねにテールゲートの保持性能を損ないかねない運動を生じさせない利点を有する。自動車の車体やテールゲートに生じ得る弾性変形は，付加ばねの圧縮により緩和することができる。テールゲートを解錠すると，先ず，ガスばね及び付加ばねがテールゲートを閉鎖位置に近接する予備閉鎖位置まで開放し，その予備閉鎖位置では付加ばねがストッパーにより限定された最大長さまで伸長している。引き続いて，ガスばねのみによりテールゲートを完全に開放し，又はガスばねがテールゲートの手動開放を助勢する。このばね装置においては，付加ばねの予圧力が，完全に押し込まれているガスばねのガス圧による押し出し力よりも相当に大きく設定されているため，ボンネットの手動閉鎖が容易ではない。したがって，予備閉鎖位置から完全閉鎖位置までのボンネットの閉鎖運動を可能とするパワーアシスト型の係止手段が設けられているが，このような係止手段はボンネットの多段階的な閉鎖運動を必要とするものである。更に，パワーアシスト型の係止手段を追加すれば，ばね装置の製造工数や製造コストが顕著に増加する。

ドイツ特許第3600845号明細書（特開昭61-200283号公報）

本発明の課題は，請求項１の前段に記載した構成を有する自動車の開閉フラップ部材を対象とするばね装置に改良を施し，ガスばねがガス圧を完全に消失しているか，又はガス圧が低下している異常時においても，例えば歩行者がボンネット上まで跳ね上げられた場合にボンネットを，持ち上げられた歩行者保護位置に維持可能とすることである。

上記の課題は，独立請求項１に記載した特徴により効果的に解決することが可能である。更に，本発明の好適な実施形態は従属請求項に記載したとおりである。

本発明によれば，自動車の開閉フラップ部材を構成するボンネットが，センサ手段に応動するアクチュエータにより，例えば衝突事故に際して歩行者がボンネット上まで跳ね上げられるに先立って歩行者保護位置まで持ち上げ可能とされている。更に，付加ばねは，ガスばねがガス圧を完全に消失しているか又はガス圧が低下している異常時においても，歩行者がボンネット上に落下するに先立ってボンネットを，持ち上げられた歩行者保護位置に維持するに十分な予圧力，いわゆる「プリ・コンプレッション」をもって予圧されている。したがって，歩行者が事故により跳ね上げられてボンネット上に落下する時点でボンネットは，落下による衝撃を最適条件化で吸収できる歩行者保護位置に維持されている。この場合，ボンネットの下側に配置されているばね及び／又はダンパー手段は，歩行者がボンネット上まで跳ね上げられる際に落下の衝撃を適切に吸収し，歩行者を傷害からほぼ完全に防護できるように構成されている。このようなばね及び／又はダンパー手段に必要とされる構成上の要件は，平坦なばね特性を有するのが望ましい付加ばねを予圧しておくことだけである。なお，ボンネットは，歩行者保護位置まで持ち上げられた後は，閉鎖位置又は初期位置まで労せずして手動復帰させることが可能である。

本発明に係るばね装置の第１実施形態を示す縦断面図であり，ガスばねを包囲する付加ばねの最大伸長状態を表したものである。 ガスばね及び付加ばねで構成されたユニットのばね特性を示すグラフである。 本発明に係るばね装置の第２実施形態を示す，図１と同様な断面図である。 本発明に係るばね装置の第３実施形態を示す縦断面図であり，自動車におけるボンネットを衝突時には歩行者保護位置まで，また通常開放に際しては最大開放位置に向けて変位させるに適した構成を例示するものである。

以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。

図１に示した本発明に係るばね装置の第１実施形態は，ガスばね１と，ガスばね１を包囲する付加ばね２とからなるユニットを具えている。ばね装置は，自動車における開閉可能なボンネット（図示せず）に設けられるものである。この場合にばね装置は，例えばガスばね１におけるシリンダ３の簡略表示された軸線方向外側領域においてボンネットに結合されるものである。

ガスばね１は，中空スペース４内に軸線方向に変位可能なピストン５が配置され，ピストン５はその一側にピストンロッド６が結合され，ピストンロッド６はシリンダ３における軸線方向の開口部７を貫通して外側に突出している。ピストン５は差圧ピストンとして構成されており，シリンダ３内で同様に圧力が負荷された２つの作動スペースを互いに分離しており，これらの作動スペースはピストン５に設けた絞り開口14, 15を介して互いに連通している。

付加ばね５は，所定の予圧力をもって予圧されており，図示の実施形態では金属製コイルばねで構成されている。この付加ばね５は，ピストン５又はこれに結合されたピストンロッド６を，ピストンロッド６が最大伸張位置を占める図示の軸線方向終端位置に向けて付勢するものであり，その最大伸張位置は，本実施形態では歩行者保護位置に対応している。付加ばね２は，軸線方向の一端部がシリンダ３に設けた支持肩部８により支持され，他端部がピストンロッド６の突出端部に固定した支持ディスク９により支持されている。支持ディスク９は，例えばドイツ工業規格ＤＩＮに準拠した標準寸法を有する。

ボンネットは，例えば衝突事故に際して歩行者がボンネット上まで跳ね上げられるに先立って，センサ手段に応動するアクチュエータ（いずれも図示せず）によって歩行者保護位置まで持ち上げ変位可能とされており，その変位はガスばね１と予圧された付加ばね２が助勢するものである。

例えば火薬力作動型として構成されたアクチュエータがボンネットを，持ち上げられた歩行者保護位置まで，又は短時間だけ歩行者保護位置を超えてより上方まで変位させると，アクチュエータは瞬時に操作力を消失する。特に，アクチュエータは，歩行者が引き続いてボンネット上に落下する以前に，ボンネットを歩行者保護位置に維持する状態ではなくなる。

これに対して，ガスばね１及び付加ばね２は，ボンネットが歩行者保護位置まで変位した後に，ボンネットを歩行者保護位置に維持する目的で設けられているものである。これは，歩行者保護位置を占めるボンネットの下側に配置されているばね及び／又はダンパー手段により，歩行者のボンネット上への落下を効果的に捕捉することにより歩行者の傷害を緩和又は回避可能とするためである。なお，ばね及び／又はダンパー手段は少なくともアクチュエータと一体的な構成としても良い。

ガスばね１に関しては，経年劣化等に起因する故障を生じてガス圧を完全に消失し，又はガス圧が低下している事態も想定される。そのような場合でも，アクチュエータにより歩行者保護位置まで持ち上げられたボンネットは，引き続いて歩行者がボンネット上に落下するに先立って歩行者保護位置を占めている。そのために，付加ばね２の予圧力を図２に示すように適切に設定し，想定される歩行者のボンネット上への落下に先立って，付加ばね２のみによりボンネットを歩行者保護位置に保持可能とする。図２に示すように，ボンネットが常時閉じられており，例えば１つ以上のラッチにより少なくとも高さ方向に固定されている場合，閉鎖位置から歩行者保護位置に向けてのボンネットの垂直方向における変位量ｓは常にゼロ（０）である。

多くの刊行物，例えば欧州特許第2096007号明細書には，歩行者保護装置を設けた閉鎖状態のボンネットを，少なくとも特定の領域において，例えば少なくとも後側ヒンジ領域において，若干持ち上げられた歩行者保護位置まで変位可能とすることが開示されている。

これと同様の歩行者保護手段が本発明の実施形態においても使用されるが，本発明はガスばね１及び付加ばね２を併用するものである。

ガスばね１は，少なくともボンネットの閉鎖位置から歩行者保護位置までの変位範囲内で機能的に有効とされており，ボンネットの高さが増加する際にばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性，例えば図２に示す線形ばね特性10を有する。ガスばね１に対して同軸的に，そして原則的には平行に配置された付加ばね２は，ガスばね１におけるピストンロッド６の最大伸張位置で所定の予圧力11をもって予圧されている。ガスばね１及び付加ばね２のユニットは，図２において２箇所で屈折した直線により表されるばね特性12を有している。両屈折点の間でばね特性12は垂直となっており，両屈折点の高さの差は，ピストンロッド６がシリンダ３から最大限に突出している状態（図１参照）における付加ばね２の予圧力11に対応している。

図示の実施形態においては，ガス圧が完全に消失し，又は低下しているガスばね１の異常時でも，歩行者がボンネット上に落下する以前に，ボンネットが付加ばね２のみにより歩行者保護位置に保持されるように予圧力11を設定している。

ボンネットの歩行者保護位置は，図２においては垂直方向の破線13によって表されている。ばね特性12に対する破線13の位置関係から明らかなように，図示の実施形態において，付加ばね２は，歩行者保護位置において図１に示した最大伸張状態よりも若干引っ込んでおり，したがって歩行者保護位置での保持機能に必要とされるよりも強めに予圧されている。破線13の位置は，ばね特性12の垂直方向への飛躍が担保される限度内で，図２の紙面において右側又は左側に移行させることが可能である。

言うまでもなく，ボンネットを歩行者保護位置まで上向きに付勢するガスばね１及び付加ばね２のばね力は，歩行者がボンネット上に落下する際に歩行者に作用し，又は作用する可能性のある力である。

図２から明らかなように，付加ばね２は少なくともボンネットの閉鎖位置ｓ＝０から歩行者保護位置に至る範囲内で有効であり，ボンネットの高さが増加するに応じてばね力が，図示の実施形態では線形的に低下するばね特性を有する。代案として，非線形的なばね特性を有する構成としても良い。

図２から更に明らかなように，ガスばね１及び付加ばね２は，ボンネットの高さ位置に応じてばね力が変化する平坦なばね特性を有することにより，ボンネットが歩行者保護位置13まで持ち上げられた後はボンネットをその閉鎖位置ｓ＝０まで手動での復帰変位を可能とし又は容易としている。

図３は，自動車のボンネットに設けられ，ボンネットをより高い歩行者保護位置まで持ち上げ変位可能とする本発明に係るばね装置の第２実施形態を示すものである。第２実施形態も，第１実施形態と同様の構成要素を含むものである。両実施形態において対応する構成要素は重複記載を避けるために同一の参照数字で表わし，付加ばねについてはダッシュを付した参照数字2'で表わす。

第１実施形態に対する第２実施形態の実質的相違点は，第２実施形態において付加ばね2'をシリンダ３の作動スペース内に配置し，その軸線方向の一端部をピストン５により，また，他端部をシリンダ３に形成した支持壁16により，それぞれ支持する構成とした点である。なお，支持壁16は，第２実施形態ではシリンダ３内における中空スペース４の底壁により形成したものである。

図４は，本発明に係るばね装置の第３実施形態を示すガスばね1''の縦断面図である。このガスばね1''は，シリンダ3''内で軸線方向に変位可能とされたピストン5''と，ピストン5''に結合され，シリンダ3''の軸線方向開口部7''を貫通して外向きに突出するピストンロッド6''とを具えている。開口部7''は，ピストンロッド6''をガイドすると共にシールするためのガイド兼シールパケット19''内に形成されている。ガスばね1''は，そのシリンダ3''及びピストンロッド6''の一方により，自動車の車体に対して，又は車体に結合された構造部分に対して，現実的又は仮想的な旋回軸線周りで旋回できるように関節結合されるものである。また，シリンダ3''及びピストンロッド6''の他方は自動車のボンネットに対して，又はボンネットに結合された構造部分に対して，現実的又は仮想的な旋回軸線周りで旋回できるように関節結合されるものである。

ピストン5''内には少なくとも絞り開口14'', 15''を形成し，これらの絞り開口は，圧力が負荷された作動スペース17'', 18'' 内の流体を，一方の作動スペース17''又は18''から流出させて他方の作動スペース18''又は17''内に流入可能とするものである。ここに，流体としては，例えば空気を使用することが可能である。第３実施形態において，ピストン5''は差圧ピストンとして機能する。センサ手段が現に生じた，又は直ちに生じ得るものと想定される歩行者のボンネット上への跳ね上げを検知し，これに基づいてボンネット開閉機構における２つの移動部材，すなわち常時は互いに係合又は結合された移動部材を解放又は分離させると，ガスばね1''は，単独で，又は少なくとも１つの更なるガスばねと協働して，自動車のボンネットを閉鎖位置から歩行者保護位置まで即座に持ち上げるものである。

更に，ガスばね1''は，単独で，又は少なくとも１つの更なるガスばねと協働して，通常時における開放に際してボンネットを，その最大開放位置に向けて少なくとも部分的に変位させる機能を有している。

第３実施形態において，ガスばね1''の作動スペース17''内には，ピストンロッド６に結合されたピストン５を軸線方向に変位可能に内蔵した更なるシリンダ３と，付加ばね２とで構成されたユニットが配置されている。この付加ばね２は，ピストンロッド６及びシリンダ３をそれぞれ部分的に包囲するように，シリンダ３における外側の支持肩部と，ピストンロッド６の突出端に固定された支持ディスク９との間に配置されている。これによりピストン５は図４において右向きに，すなわち図示の終端位置に向けて付勢されるものである。その終端位置において，ピストン５はシリンダ３の低壁に当接し，したがってシリンダにおける第２の作動スペース，すなわち図４における右側の作動スペースが最小化されている。

第３実施形態においてガスばね1''の作動スペース17''内に配置されているユニットは，第１実施形態におけるユニットに概ね対応しており，図１の左側に示したシリンダ３の固定箇所と，作動スペース４から例えば流体供給源又はポンプに至る流路のみを省略した構成に相当する。シリンダ３内で軸線方向に変位可能に配置されたピストン３は，シリンダ３における２つの作動スペース４を互いに分離するものであり，これらの作動スペース４は無圧状態又は加圧状態の流体，例えば空気で満たされている。

ガスばね1''は単独で，又は少なくとも１つの更なるガスばねと協働して，自動車のボンネットを閉鎖位置から歩行者保護位置まで持ち上げ変位させる機能を発現し，しかも，通常開放に際してはボンネットを最大開放位置に向けて少なくとも部分的に持ち上げ変位させる機能を発現するものである。

ガスばね1''は，ボンネットの高さが増加する際にばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性，例えば図２に示す線形ばね特性10を有する。ガスばね1''に対して同軸的に，そして原則的には平行に配置された付加ばね２は，図２に示すように適切に設定された予圧力11をもって予圧されているため，例えば経年劣化等に起因してガスばね1''又はガスばね１が故障を生じ，ガスばね1''における作動スペース17'', 18''内の圧力や，ガスばね１における作動スペース４内の圧力が完全に消失し又は低下している場合でも，付加ばね２が単独で，又は更なるガスばね1''や該ガスばねに関連する付加ばね２と協働して，ボンネットを歩行者保護位置まで持ち上げ，かつ，歩行者保護位置に保持するものである。

本発明の利点と，想定される幾つかの変形例を列挙すれば，次のとおりである。
(A) 本発明に係るばね装置は自動車のボンネットに適用可能であり，車体とボンネットとの間に配置されたガスばね及び付加ばねを含む構成とされている。
(B) 衝突事故により，例えば歩行者が跳ね上げられてボンネット上に落下するに先立ち，センサ手段に応動するアクチュエータによりボンネットを歩行者保護位置まで持ち上げ変位可能とする。
(C) 付加ばねは所定の予圧力をもって予圧されており，この予圧力は，ガスばねがガス圧を完全に消失し，又はガス圧が低下している異常時でも，衝突により歩行者が跳ね上げられてボンネット上に落下するに先立ってボンネットを即座に歩行者保護位置まで持ち上げ，かつ，歩行者保護位置に保持するに十分な圧力である。
(D) 付加ばねは容易に調達可能な適宜のばね，例えばコイルばねで構成することができる。
(E) ガスばねは，衝突によるボンネット上への落下に際して，前述した実施形態におけるように減衰的に，又は非減衰的に作用する適宜のガスばねで構成することができる。
(F) 付加ばねを前述した実施形態におけるようにコイルばねで構成する場合には，当該付加ばねを軸線方向において，シリンダ及び／又はピストンロッドに設けた支持肩部によって，及び／又は関連する支持肩部で直接的あるいは間接的に支持される中間部材によって支持することができる。
(G) 上記の中間部材は，例えばＤＩＮ規格に準拠した標準寸法を有する支持ディスク又はばねディスクで構成することができる。
(H) ガスばねは，少なくともボンネットの閉鎖位置からボンネットの歩行者保護位置までの範囲内で機能的に有効とされており，ボンネットの高さの増加に際してばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性を有する。
(I) 付加ばねは，少なくともボンネットの閉鎖位置からボンネットの歩行者保護位置までの範囲内で機能的に有効とされており，ボンネットの高さの増加に際してばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性を有する。
(J) ガスばね及び付加ばねは，ボンネットの高さ位置に応じてばね力が変化する平坦なばね特性を有し，これにより，ボンネットが歩行者保護位置まで持ち上げられた後は，ボンネットの閉鎖位置までの手動復帰変位を可能とし又は助勢する。
(K) ガスばね及び／又は付加ばねは，それぞれ１個のガスばね及び／又は付加ばねで構成し，あるいは，それぞれ複数のガスばね及び／又は付加ばねで構成することができる。
(L) 前述した第３実施形態においてシリンダの作動スペース内に配置したユニットは，第１実施形態によるユニットに相当するものであるが，図３に示すユニットと置換することもできる。
(M) 例えばボンネットをその最大開放位置に向けて少なく友部分的に変位させ，又は変位を助勢するためのガスばねは，その作動スペースに前述した付加ばねと機能的に対応する付加ばねを内蔵することができる。

1, 1'' ガスばね
2, 2' 付加ばね
3, 3'' シリンダ
4, 17'', 18'' 作動スペース
5, 5'' ピストン
6, 6'' ピストンロッド
7, 7'' 開口部
8 支持肩部
9 中間部分
13 歩行者保護位置
16 支持壁

Claims (10)

1. 自動車における開閉可能なフラップ部材を対象とするばね装置であって，自動車の車体とフラップ部材との間に配置されたガスばねと付加ばねとを具えるばね装置において，前記フラップ部材がボンネットであり，該ボンネットが，センサ手段に応動するアクチュエータにより，衝突事故によって歩行者がボンネット上まで跳ね上げられるに先立って歩行者保護位置まで持ち上げ可能とされており，更に，前記付加ばね（2, 2'）は，前記ガスばね（1, 1''）がガス圧を完全に消失しているか又はガス圧が低下している異常時においても，歩行者がボンネット上まで跳ね上げられるに先立ってボンネットを，持ち上げられた歩行者保護位置に維持するに十分な予圧力をもって予圧されており，これにより歩行者がボンネット上まで跳ね上げられる際に，ボンネットを，衝撃が最適条件化で吸収される保護姿勢に維持可能とされていることを特徴とするばね装置。
2. 請求項１に記載のばね装置において，前記付加ばね（2, 2'）がコイルばねであることを特徴とするばね装置。
3. 請求項１又は２に記載のばね装置において，前記ガスばね（1, 1''）がシリンダ（3, 3''）内で軸線方向に変位可能なピストン（5, 5''）を具え，該ピストンが，前記シリンダ（3, 3''）内で互いに分離された２つの作動スペース（4: 17'', 18''）を画成すると共にピストンロッド（6, 6''）に結合され，該ピストンロッドは前記シリンダ（3, 3''）の軸線方向開口部（7, 7''）を貫通して外向きに突出し，好適には前記付加ばね（２）がガスばね（１）のピストンロッド（６）を最大伸長位置まで負荷することを特徴とするばね装置。
4. 請求項３に記載のばね装置において，前記付加ばね（2, 2'）は，ガスばね（1）における前記シリンダ（３）及び／又はピストンロッド（６）の一部を包囲しつつ，軸線方向の一端が前記シリンダ（３）における支持肩部（８）により支持され，軸線方向の他端が前記ピストンロッドにより，又は関連部分に対して直接的若しくは間接的に結合された中間部分（９）により支持されており，あるいは，前記付加ばね（2'）は，前記シリンダ（３）における一方の作動スペース（４）内に配置されており，前記ピストン（５）により支持される軸線方向の一端部と，前記シリンダ（３）に形成され又は結合された支持壁（16）により支持される軸線方向の他端部とを有することを特徴とするばね装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のばね装置において，前記ガスばね（1, 1''）は，少なくともボンネットの閉鎖位置からボンネットの歩行者保護位置（13）までの範囲内で機能的に有効とされており，ボンネットの高さが増加する際にばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性を有することを特徴とするばね装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のばね装置において，前記付加ばね（2, 2'）は，少なくともボンネットの閉鎖位置からボンネットの歩行者保護位置（13）までの範囲内で機能的に有効とされており，ボンネットの高さの増加に際してばね力が線形的又は非線形的に低下するばね特性を有することを特徴とするばね装置。
7. 請求項５又は６に記載のばね装置において，前記ガスばね（1, 1''）及び前記付加ばね（2, 2'）は，ボンネットの高さ位置に応じてばね力が変化する平坦なばね特性を有することにより，ボンネットが歩行者保護位置まで持ち上げられた後はボンネットをその閉鎖位置まで手動で復帰変位可能としたことを特徴とするばね装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載のばね装置において，前記ガスばね（1, 1''）及び／又は前記付加ばね（2, 2'）は，それぞれ１個のガスばね及び／又は付加ばねで構成され，あるいは，それぞれ複数のガスばね及び／又は付加ばねで構成されていることを特徴とするばね装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のばね装置において，前記ガスばね（1''）が単独で，又は少なくとも１つの更なるガスばねと協働して，ボンネットを通常開放時に少なくとも部分的に最大開放位置に向けて変位させ，及び／又はボンネットの通常開放を助勢することを特徴とするばね装置。
10. 請求項９に記載のばね装置において，前記ガスばね（1''）の作動スペース（17''）内に，シリンダ（３）と付加ばね（２）とを具えるユニットが配置され，該ユニットにおけるシリンダ（３）は，内部にピストンロッド（６）に結合されたピストン（５）が軸線方向に変位可能に配置され，更に，該ユニットにおける付加ばね（２）は軸線方向に予圧されて前記ピストン（５）を軸線方向の終端位置に向けて負荷することにより，前記ピストン（５）に結合されたピストンロッド（６）を，前記ガスばね（1''）のピストン（5''）に向けて，前記ガスばね（1''）の作動スペース（17''）内まで最大限に突出させるものであることを特徴とするばね装置。

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