JP6149898B2 - タイヤキャリア - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、チェーンで懸架することによりスペアタイヤを車両に保持するタイヤキャリアであって、万が一の衝突の際にチェーンの破断を防止する手段を備えたタイヤキャリアに関する。
特許文献1のスペアタイヤハンガーや特許文献2の予備タイヤ保持装置のように、スペアタイヤをチェーンで巻き上げて自動車等の車体の下部に保持させるタイヤキャリアが知られている。このようなタイヤキャリアは、例えば、スペアタイヤを係止可能なフックと、フックに連結されたチェーンと、チェーンを巻き上げるチェーンホイールと、チェーンが捩じれないようにこれを誘導するガイドプレートと、を備えている。
スペアタイヤが車体の下部に保持される場合には、スペアタイヤが車室内に収納される場合と異なり、車両が後方から衝突された際にスペアタイヤからチェーンに大きな外力が加わることがある。チェーンに過剰な外力が加わると、チェーンが破断してスペアタイヤの保持に支障が生じる可能性がある。
そこで、特許文献3に開示されるように、チェーンに大きな外力が加えられた際、チェーンの損傷を抑制する手段を備えた予備タイヤ保持装置が提案されている。
特許文献3の予備スペアタイヤ保持装置は、チェーンの損傷を抑制する手段として、衝突等の非常時にチェーンホイールが逆転することによりチェーンを巻き戻す構造となっている。しかしながら、衝突の状況によっては、チェーンホイールを収納するケースが変形してガイドプレートがチェーンと干渉することも考えられる。万が一、チェーンがガイドプレートに絡まると、チェーンの巻き戻しが阻害されてチェーンの破断を防止できなくなるおそれも考えられる。
そこで、本発明は、万が一の衝突の際にガイドプレートとチェーンとの干渉を防止できるタイヤキャリアを提供する。
本発明の実施形態は、チェーンで懸架することによりスペアタイヤを車両に保持するタイヤキャリアであって、チェーンホイールの回転軸が車両進行方向を横切る方向に配置されている。ガイドプレートがチェーンホイールの下方に配置されている。ガイドプレートの前側寄りには、チェーンが挿通されるチェーン誘導孔が形成されている。ガイドプレートは、チェーン誘導孔よりもさらに前側の第1の部分と、チェーン誘導孔よりも後側の第2の部分と、脆弱部と、を備えている。脆弱部は、スペアタイヤが前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力がチェーンに加わった状態において、第1の部分と第2の部分とが離間するようにガイドプレートを破断させる。
この実施形態において、チェーンホイールを囲うガイドアーチと、ガイドアーチの前方に配置されたストッパと、をさらに具備してもよい。ガイドアーチは、ガイドプレートの第1の部分に固定された一端と、一端とは反対側の他端と、を有する。ストッパは、スペアタイヤが前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力がチェーンに加わった状態において、ガイドアーチの変形を規制する。このとき、ガイドプレートの第2の部分と、ガイドアーチの他端と、がそれぞれ固定されたアンダーカバーをさらに具備してもよい。
また、脆弱部は、車両進行方向を横切る方向においてガイドプレートの外縁からチェーン誘導孔に向かう切欠きであってもよい。あるいは、チェーン誘導孔の内面に形成された鋭角部であってもよい。あるいは、チェーン誘導孔の近傍に形成された薄肉部であってもよい。
本発明によれば、スペアタイヤが前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力がチェーンに加わると、脆弱部が第1の部分と第2の部分とが離間するようにガイドプレートを破断させる。巻き戻されるチェーンは、離間した第1の部分と第2の部分との間を通過する。チェーンの巻き戻しが阻害されることを回避でき、チェーンの破断を防止することができる。
以下に本発明の第1の実施形態のタイヤキャリア10について、図1から図9を参照して説明する。なお、本明細書において、外力とは、入力側(回転軸側)ではなく、出力側(スペアタイヤ側)から加えられた力をいう。チェーンホイール13の逆転とは、出力側から力を加え、チェーンホイール13を回転させることをいう。
実施形態の説明の便宜上、図1に示すように、車両1の進行方向を基準に「前(フロント)」、「後(リヤ)」、「左」及び「右」、重力を基準に「上」及び「下」を定義する。左右方向を車両1の車幅方向と呼ぶことがある。車幅方向は、進行方向を横切る方向の一例である。タイヤキャリア10は、例えば、車両1のリヤ側のフロアパネル2の下面に取り付けられる。
図2は、車両1を底面から見た図である。図2に示すように、車両1のフロアパネル2の下面には、クロスメンバ4、リヤエンドクロスメンバ5等が設けられている。クロスメンバ4は、後輪近傍で車幅方向に延びフロアパネル2の剛性を補強する。リヤエンドクロスメンバ5は、車両1の後端部で車幅方向に延び後方衝突を緩和する。タイヤキャリア10は、クロスメンバ4とリヤエンドクロスメンバ5との間に配置され、スペアタイヤ9をフロアパネル2の下面に保持している。
図3は、タイヤキャリア10の一部を分解した図である。図3に示すように、タイヤキャリア10は、フロアパネル2の下面に固定されたケース11と、ケース11に軸受けされ車幅方向に沿って配置された回転軸12と、ケース11に収納され回転軸12に従動するチェーンホイール13と、チェーンホイール13に巻き掛けられたチェーン14と、チェーン14の垂下端に連結されスペアタイヤ9を係止可能なフック15と、を備えている。
ケース11は、フロアパネル2の下面に固定されたアッパーケース20と、アッパーケース20に固定されたロアケース30と、を備えている。アッパーケース20は、フロアパネル2に固定されたブラケット21と、チェーンホイール13を上方、左方及び右方から覆うトップカバー22と、を備えている。
ブラケット21は、フロアパネル2と平行に広がる天板23と、チェーンホイール13の前後に配置されたケース前壁24及びケース後壁25と、を備えている。天板23は、フロアパネル2に締結ねじ等により固定されており、チェーンホイール13の上方に配置されたトップカバー固定部23aと、トップカバー固定部23aから左方に延びたギアボッスク固定部23bと、を備えている。ギアボックス固定部23bには、ギアボックス59が取り付けられている。
ケース前壁24及びケース後壁25は、トップカバー固定部23aの前縁及び後縁からそれぞれ下方に延びている。ケース前壁24及びケース後壁25の下端部24a,25aは、チェーンホイール13に向かって弧状に曲げられている。ケース前壁24の下端部24aは、ストッパの一例である。下端部24aをストッパ24aと呼ぶことがある。
トップカバー22は、矩形に形成されたケース上壁26と、ケース上壁26の左縁及び右縁からそれぞれ下方に延びるケース左壁27及びケース右壁28と、を備えている。ケース上壁26の前縁及び後縁は、溶接等によりブラケット21のケース前壁24及びケース後壁25にそれぞれ固定されている。ケース左壁27及びケース右壁28は、チェーンホイール13の側面と対向している。
ケース左壁27及びケース右壁28の上側27a,28aは、溶接等によりブラケット21のケース前壁24及びケース後壁25にそれぞれ固定され、チェーンホイール13の上側に対向している。ケース左壁27及びケース右壁28の下側27b,28bは、上側27a,28aよりも前後方向の幅が短くなるように形成され、チェーンホイール13の下側に対向している。
換言すると、ケース左壁27及びケース右壁28の上側27a,28aの前縁は、下側27b,28bの前縁よりも前方に突出し、ストッパ24aが設けられたケース前壁24を所定位置に固定している。
ブラケット21のケース前壁24及びケース後壁25並びにトップカバー22のケース上壁26、ケース左壁27及びケース右壁28は、互いに固定され、下方に開口したボックス11aを構成している。つまり、タイヤキャリア10は、チェーンホイール13の上側(フロアパネル2側)を覆うボックス11aを備え、ストッパ24aは、ボックス11aの前壁(ケース前壁24)の下端部に設けられている。
ロアケース30は、トップカバー22に固定されたアンダーカバー31と、アンダーカバー31の下面に固定されたガイドプレート32と、チェーンホイール13を前方、上方、後方から囲うガイドアーチ33と、を備えている。アンダーカバー31は、トップカバー22とともにチェーンホイール13を収納している。
図4は、タイヤキャリア10の一部を分解した図である。図4に示すように、アンダーカバー31は、矩形に形成されたケース下壁34と、ケース下壁34の左縁右縁及び後縁からそれぞれ起立する左鍔部35a、右鍔部35b及び後鍔部35cと、を備えている。
ケース下壁34は、トップカバー22のケース左壁27及びケース右壁28の下縁間を塞ぐように配置されている。ケース下壁34の前側には、前縁から後方に向かってU字状に大きく切り欠いた切欠き34aが形成されている。ケース下壁34の後側には、板厚方向に貫通する貫通孔34bが形成されている。
左鍔部35a及び右鍔部35bは、トップカバー22のケース左壁27及びケース右壁28に沿うように形成されている。アンダーカバー31の左鍔部35a及び右鍔部35bは、トップカバー22のケース左壁27及びケース右壁28の下端部に締結ねじ等により固定されている。
ガイドプレート32は、アンダーカバー31のケース下壁34に沿って広がる矩形の平板部36と、平板部36の前縁から起立する前鍔部37とを備えている。平板部36の前側及び後側には、第1及び第2のチェーン誘導孔41,42がそれぞれ形成されている。第1及び第2のチェーン誘導孔41,42は、前後左右方向に広がる十字状に形成されている。第1のチェーン誘導孔41は、チェーン誘導孔の一例である。
平板部36において第1のチェーン誘導孔41の左右両端近傍を幅狭部36a,36bと呼ぶことがある。平板部36の幅狭部36a,36bには、左縁及び右縁から第1のチェーン誘導孔41に向かってV字状に切り欠かれた一対の切欠き44a,44bがそれぞれ形成されている。
切欠き44a,44bは、脆弱部の一例であり、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力がチェーン14に加わった状態においてガイドプレート32が破断するように設計されている。所定値の外力は、チェーン14を破断させる外力よりも小さく設計されている。平板部36のうち、切欠き44a,44bを通る線よりも前側を可動部36c、後側を固定部36dとする。
図5は、ロアケース30を分解した図である。図5に示すように、固定部36dは、二点鎖線で示す箇所において、アンダーカバー31のケース下壁34に溶接等により固定されている。可動部36c及び前鍔部37を含む部分W1は、ガイドプレート32の第1の部分の一例である。固定部36dを含む部分W2は、ガイドプレート32の第2の部分の一例である。アンダーカバー31の切欠き34a及び貫通孔34bは、ガイドプレート32の第1及び第2のチェーン誘導孔41,42に対応する位置において、第1及び第2のチェーン誘導孔41,42よりも大きく形成されている。ブラケット21、トップカバー22、アンダーカバー31及びガイドプレート32は、それぞれ板金プレス等により一体に形成されている。
ガイドアーチ33は、板金を湾曲させて形成され、回転するチェーンホイール13の各頂点が描く軌跡に沿って滑らかな円弧に湾曲する形状(逆U字)となっている。ガイドアーチ33の板厚は、ブラケット21、トップカバー22、アンダーカバー31及びガイドプレート32よりも薄く形成され、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向に上記した所定値を超える外力がチェーン14に加わった状態において変形するように設計されている。
ガイドアーチ33の一端(前下端)33aは、溶接等によりガイドプレート32の前鍔部37に固定されている。ガイドアーチ33の他端(後下端)33bは、溶接等によりアンダーカバー31の後鍔部35cに固定されている。
図4に示すように、トップカバー22のケース左壁27及びケース右壁28には、車幅方向に貫通する回転軸12を支持するための軸受孔27c,28cがそれぞれ形成されている。ケース左壁27の軸受孔27c近傍には、丸棒状のヒューズピン51が設けられている。ヒューズピン51は、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向に上記した所定値を超える外力がチェーン14に加わった状態において破損するように強度が設計されている。
回転軸12は、トップカバー22の軸受孔27c,28cに挿通された先端12aと、先端12aとは反対側の基端12bとを有している。先端12aには偏心カム53が形成されている。基端12bは、図3に示すギアボックス59に接続されている。ギアボックス59は、フロアパネル2を貫通するベベルギア等を内蔵し、車室内からの回動操作を回転軸12に伝達する。
チェーンホイール13は、大小大の四角柱を45°ずつ互い違いに重ねた外形を有している。チェーンホイール13の外周面13aは、チェーン14を構成する複数のリンク14aと噛合可能に形成されている。
チェーン14は、チェーンホイール13に巻き掛けられ、ガイドプレート32の第1及び第2のチェーン誘導孔41,42に挿通されている。第1のチェーン誘導孔41に挿通されたチェーン14の垂下端にフック15が連結されている。
図6は、チェーンホイール13を左側面から見た図である。図6に示すように、チェーンホイール13は、回転軸12の偏心カム53と嵌合する遊星歯車54と、遊星歯車54と噛合する内歯歯車55とを内蔵しており、回転軸12の回動操作に従動する。
遊星歯車54の左端にチェーンホイール13の径方向へ突出するフランジ57が設けられている。フランジ57に設けられた溝57aにトップカバー22のヒューズピン51が嵌合している。フランジ57がヒューズピン51を支点として揺動するため、遊星歯車54は、回転軸12の軸心X1を中心として公転(偏心運動)できる。一方、ヒューズピン51に動きを規制されているため、遊星歯車54は、偏心カム53の軸心X2を中心として自転(回転)できない。
チェーンホイール13が逆転するとき、遊星歯車54を自転させようとする力が遊星歯車54に加えられる。ヒューズピン51が破損していない状態では、遊星歯車54の自転がヒューズピン51に阻止されており、チェーンホイール13は逆転しない。ヒューズピン51、偏心カム53並びにチェーンホイール13の遊星歯車、内歯歯車及びフランジ57は、セルフロック手段の一例である。
ヒューズピン51が破損した状態では、遊星歯車54が偏心カム53の軸心X2を中心として自転可能になり、チェーンホイール13は逆転可能になる。ヒューズピン51は、ロックフリー手段の一例である。
以上のように構成されたタイヤキャリア10において、後方から衝突された等の非常時における動作について、図7から図9を参照して説明する。図7は、図3中のF7−F7で切断したタイヤキャリア10の断面図である。実線は平常時の状態、二点鎖線は車両1が他の車両に後方から衝突された状態を示す。図8は、図7の続きであって後突された状態を示す図である。図9は、図8に示すガイドプレート32を右下方から見た斜視図であり、トップカバー22のケース右壁を切り欠いて示す図である。図7及び図8に矢印Zで示す方向は、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向の一例である。
後突されてスペアタイヤ9が前方に押し出されると、タイヤキャリア10の前方に配置されたクロスメンバ4(図2に示す)がスペアタイヤ9の移動を規制する。しかしながら、非常に大きな力が加わるとスペアタイヤ9が弾性変形してスペアタイヤ9の前進がすぐには止まらず、図7に示すように、矢印Zで示す方向の張力がチェーン14に加えられる。
チェーン14に加えられた張力が所定値を超えたとき、ヒューズピン51が破損して、チェーンホイール13が逆転可能になる。すると、前進するスペアタイヤ9に引っ張られ、チェーン14が巻き戻される。
このとき、図8及び図9に示すように、切欠き44a,44bは、第1の部分W1と第2の部分W2とが離間するようにガイドプレート32を破断させる。互いに離間した第1の部分W1と第2の部分W2との間を開口空間41aとする。
チェーン14は、チェーン誘導孔41に規制されず、大きく開口した開口空間41aの範囲内で移動できる。スペアタイヤ9によりチェーン14が移動し、チェーン14が巻き戻される方向と、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向Zとが一致する。
ガイドアーチ33は、ガイドプレート32の第1の部分W1に固定された一端33aが、第2の部分W2から離間する方向に変形する。その後、第1の部分W1がケース前壁24のストッパ24aと当接することにより、ガイドアーチ33の変形が規制される。変形後のガイドアーチ33では、一端33a寄りの内側面33aが、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向Zに沿うように傾斜している。内側面33cを案内面33cと呼ぶことがある。
本実施形態のタイヤキャリア10によれば、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向Zに所定値を超える外力がチェーン14に加わると、図9に示すように、切欠き44a,44bが第1の部分W1と第2の部分W2とが離間するようにガイドプレート32を破断させる。
スペアタイヤ9に引っ張られて巻き戻されるチェーン14は、離間した第1の部分W1と第2の部分W2との間の開口空間41aを通過する。チェーン14が第1のチェーン誘導孔41に絡まることがないため、チェーン14の巻き戻しが阻害されることを回避して、チェーン14の破断を防止することができる。
しかも、チェーンホイール13の回転軸12が車幅方向に配置され、かつ第1の部分W1と第2の部分W2との間が離間する。そのため、チェーン14が巻き戻される方向を、スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向Zと一致させることができ、チェーン14を円滑に巻き戻してチェーン14の破断を防止することができる。
さらに、ガイドアーチ33の変形がストッパ24aに規定されているため、図8に示すように、チェーン14が巻き戻される方向(スペアタイヤ9が前方に押し込まれる方向Zと一致)に沿うようにガイドアーチ33の案内面33cを傾斜させることができる。そのため、後突等の非常時でも変形したガイドアーチ33によりチェーン14を案内してチェーン14を円滑に巻き戻すことができる。
次に、第2から第4の実施形態のタイヤキャリア10について説明する。なお、第1の実施形態の構成と同一又は類似の機能を有する構成は、同一の符号を付して対応する第1の実施形態の記載を参酌することとし、ここでの説明を省略する。また、下記に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同一である。
第2の実施形態のタイヤキャリア10は、図10を参照して説明する。第2の実施形態のタイヤキャリア10は、ガイドプレート32とアンダーカバー31とを一体に形成する点が第1の実施形態と異なる。第2の実施形態では、トップカバー22に固定された左鍔部35a及び右鍔部35bと、平板部36の可動部36cとを分離可能に構成する。図10に示す例では、左鍔部35a及び右鍔部35bと可動部36cとの間にスリット46a,46bを形成する。第2の実施形態では、部品点数を削減して構造を簡素化することができる。これにより、溶接等の組み立てコストを低減することができる。
第3の実施形態のタイヤキャリア10は、図11を参照して説明する。第2の実施形態のタイヤキャリア10は、第1のチェーン誘導孔41の内周面に脆弱部を形成する点が第1の実施形態と異なる。図11に示す例は、第1のチェーン誘導孔41の車幅方向両端部に一対の鋭角部47a,47bを形成する。第3の実施形態では、脆弱部について配置や形状の選択肢を増やし、設計の自由度を向上させることができる。
第4の実施形態のタイヤキャリア10は、図12を参照して説明する。第2の実施形態のタイヤキャリア10は、ガイドプレート32の左縁及び右縁ではなく、上面及び/又は下面に脆弱部を形成する点が第1の実施形態と異なる。図12に示す例は、ガイドプレート32の下面に帯状の薄肉部48a,48bを形成している。第4の実施形態では、脆弱部について配置や形状の選択肢を増やし、設計の自由度を向上させることができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。例えば、ガイドプレートを樹脂等の材料から構成してもよい。ガイドプレートを板金よりも脆弱な材料から構成する場合、ガイドプレートの幅狭部をそのまま脆弱部として機能させてもよい。他の実施形態と同様に切欠き等を加工してもよい。第2の実施形態において、左鍔部35a及び右鍔部35bの前後長さを短縮し、可動部36cに連なる部分の左鍔部35a及び右鍔部35bを省略してもよい。スリット46a,46bの形成を省略することができる。第3の実施形態において、ガイドプレートを均一に薄肉化してもよい。この場合、ガイドプレートの幅狭部がそのまま脆弱部として機能する。
1…車両、9…スペアタイヤ、10…タイヤキャリア、12…回転軸、13…チェーンホイール、14…チェーン、15…フック、24a…ストッパ、31…アンダーカバー、32…ガイドプレート、33…ガイドアーチ、33a…一端、33b…他端、41…第1のチェーン誘導孔(チェーン誘導孔)、44a,44b…切欠き(脆弱部)、47a,47b…鋭角部(脆弱部)、48a,48b…薄肉部(脆弱部)、W1…第1の部分、W2…第2の部分、Z…スペアタイヤが前方に押し込まれる方向。
Claims (6)
- 車両進行方向を横切る方向に回転軸が配置されたチェーンホイールに巻き掛けたチェーンで懸架することによりスペアタイヤを車両に保持するタイヤキャリアにおいて、
前記チェーンホイールの下方に配置され、前記チェーンが挿通されるチェーン誘導孔が前側寄りに形成されたガイドプレートを具備し、
前記ガイドプレートは、
前記チェーン誘導孔よりもさらに前側の第1の部分と、
前記チェーン誘導孔よりも後側の第2の部分と、
前記スペアタイヤが前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力が前記チェーンに加わった状態において前記第1の部分と前記第2の部分とが離間するように前記ガイドプレートを破断させる脆弱部と、
を備えたことを特徴とするタイヤキャリア。 - 請求項1に記載のタイヤキャリアにおいて、
前記第1の部分に固定された一端と、該一端とは反対側の他端と、を有し、前記チェーンホイールを囲うガイドアーチと、
前記ガイドアーチの前方に配置され、前記スペアタイヤが前方に押し込まれる方向に所定値を超える外力が前記チェーンに加わった状態において前記ガイドアーチの変形を規制するストッパと、
をさらに具備したことを特徴とするタイヤキャリア。 - 請求項2に記載のタイヤキャリアにおいて、
前記ガイドプレートの前記第2の部分と、前記ガイドアーチの前記他端と、がそれぞれ固定されたアンダーカバーをさらに具備したことを特徴とするタイヤキャリア。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のタイヤキャリアにおいて、
前記脆弱部は、車両進行方向を横切る方向において前記ガイドプレートの外縁から前記チェーン誘導孔に向かう切欠きであることを特徴とするタイヤキャリア。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のタイヤキャリアにおいて、
前記脆弱部は、前記チェーン誘導孔の内面に形成された鋭角部であることを特徴とするタイヤキャリア。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のタイヤキャリアにおいて、
前記脆弱部は、前記ガイドプレートの近傍に形成された薄肉部であることを特徴とするタイヤキャリア。
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