JP6657638B2 - フード持ち上げ装置 - Google Patents

Description

本発明は、仮止め固定用の係止リングが設けられたピストンロッドを、シリンダ内に高圧ガスを発生させることにより移動させるアクチュエータを用いた自動車のフード持ち上げ装置に関する。

自動車のフード持ち上げ装置に用いられるアクチュエータは、高圧ガスを発生させるガス発生部と、ガス発生部からの高圧ガスが流入するシリンダと、ピストンロッドとを備えている。ガス発生部は、シリンダの軸方向一端側に配置されている。ピストンロッドは、ピストンがシリンダの内壁に沿って摺動可能になっており、ロッドがシリンダの軸方向他端側から突出するように設けられている。

アクチュエータの作動前にピストンロッドが突出することを防止するために、ロッドに凹溝を形成し、この凹溝にＣリングやＥリング等の止め輪が嵌め込まれる（例えば特許文献１参照）。Ｃリングは、アクチュエータの作動時、ピストンロッドの移動に伴い拡径するように変形して凹溝から外れる。一方、Ｅリングは、アクチュエータの作動時、ピストンロッドから受けるスラスト荷重によって、爪部が曲がったり、リング部が捻じれたり広がったりと、複雑に変形して凹溝から外れる。

このように複雑に変形するＥリングは、凹溝から外れるときのスラスト荷重（解離荷重）の理論計算が非常に困難であり、解離荷重のバラつきが大きかった。ガス発生部には、解離荷重のバラつきを考慮した高出力のものが選定されることになり、コストが嵩んでいた。また、高出力のガス発生部を用いた場合、押し上げられたボンネットフードは、その後の再利用が困難になる程に大きく変形していた。

特開２０１１−２０８７３８号公報

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、解離荷重が安定した係止リングがピストンロッドに設けられたアクチュエータを有するフード持ち上げ装置を提供することを課題とする。

本発明のフード持ち上げ装置は、シリンダ内に配置されたピストンロッドをガス圧によって移動させるアクチュエータを有し、前記ピストンロッドにより車両のフードを持ち上げるフード持ち上げ装置であって、前記シリンダの先端側には開口部が設けられており、前記開口部を介して前記ピストンロッドがシリンダ外に向かって移動可能となっており、前記ピストンロッドの先端側に係止リングが取り付けられて、前記ピストンロッドが仮止め固定されており、前記係止リングは、Ｃ字形状のリング部と、前記リング部から内側に向かって延出し、前記ピストンロッドの円周溝に係合する複数の爪部と、を備え、スラスト荷重が加えられることによって変形し、前記仮止め固定を解除し、前記リング部に接続される前記爪部の基端部において、スラスト荷重が加えられるときに応力が集中して変形する応力集中構造部が設けられたことを特徴とするものである。

本発明の一態様では、前記基端部のリング円周方向の端部に設けられたノッチにより前記応力集中構造部が形成されることを特徴とする。この場合、前記ノッチは、前記基端部において、リング円周方向の両端部に形成されていてもよい。

本発明の一態様では、前記爪部は、リング円周方向に配置位置を異ならせて３個以上設けられており、前記リング部の両端にそれぞれ前記爪部が設けられていることを特徴とする。この場合、前記リング部の両端に設けられた爪部は、前記ピストンロッドをリング内側へ案内するための辺縁部を有していてもよい。

本発明の一態様では、前記開口部は、大径部と、前記大径部よりも先端側に位置する小径部とを含む段差形状を有しており、前記係止リングの外径は、前記大径部の径よりも大きく、前記ピストンロッドの移動時に、前記応力集中構造部が折曲し、前記爪部が、前記大径部と前記ピストンロッドとの間の空隙に入り込むことを特徴とする。

本発明では、リング部から延出した爪部の基端部において、リング円周方向の端部にノッチなどよりなる応力集中構造部を形成しているため、爪部に力が加わった際に基端部に応力が集中し、基端部を支点に爪部が折れ曲がると共に、係止リングの他の部位の変形が防止される。そのため、係止リングの解離荷重のバラつきが抑えられ、解離荷重が安定する。また、この係止リングを用いることで、実際に必要となる出力に対応したガス発生部を選定でき、アクチュエータのコストを抑えることができる。また、アクチュエータのガス発生部の出力を抑えられるため、押し上げられたボンネットフードの変形量を抑え、その後の再利用に適したものとすることができる。

フード持ち上げ装置の要部を示す模式図である。 実施の形態に係るアクチュエータの作動前の状態における断面図である。 実施の形態に係るアクチュエータの部分断面図である。 実施の形態に係る係止リングの平面図である。 変形した係止リングの斜視図である。 実施の形態に係るアクチュエータの作動時の状態における部分断面図である。 実施の形態に係るアクチュエータの作動後の状態における断面図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１はアクチュエータ１を用いたフード持ち上げ装置５２を示す。図１において、車両５１に設けられるフード持ち上げ装置５２は、車両５１が歩行者５４に衝突した際の歩行者５４に対する二次的な衝撃を緩和する。フード持ち上げ装置５２は、図示しない検知システムにより、車両５１と歩行者５４との衝突が検知された際、あるいは、車両５１と歩行者５４との衝突が予知された際に、作動する。駆動源であるアクチュエータ１がボンネットフード５５のフロントガラス５６側を下側から押して持ち上げる。これにより、ボンネットフード５５の下側に空隙が生じ、ボンネットフード５５のクッション性が高められる。この結果、車両５１との衝突により放り上げられた歩行者５４がボンネットフード５５から受ける衝撃が緩和され、また歩行者５４がフロントガラス５６へ衝突することが抑制される。

図２は、作動前のアクチュエータ１の断面図である。図３は、アクチュエータ１のシリンダ２及びピストンロッド４の先端部の断面図である。なお、ピストンロッド４の突出方向の端部を先端、突出方向とは反対方向の端部を後端とする。

アクチュエータ１は、シリンダ２、ピストン３及びピストンロッド４を有する直動型のアクチュエータである。シリンダ２の後端にはインフレータ６が設けられている。インフレータ６は、シリンダ２及びピストン３により形成された空間内に高圧ガスを発生させるガス発生器（マイクロガスジェネレータ）である。インフレータ６は、図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）に接続されており、ＥＣＵの指令に基づいて着火され、高圧ガスを発生させる。この高圧ガスにより、ピストン３を押し上げ、ピストンロッド４をシリンダ２に沿って移動させる。

ピストンロッド４の後端部には、ストッパ５及びピストン３が設けられている。ピストン３は、インフレータ６により発生された高圧ガスを受けてシリンダ２内を摺動するものである。ピストン３の外周には溝が形成されており、この溝にピストンリング７が嵌合されている。ピストンリング７により、ピストン３はシリンダ２の内壁を気密的に摺動する。ピストン３は、普通鋼、焼き入れ鋼等により成形されている。

ストッパ５はピストン３側に縮径したテーパ面を有し、テーパ面とピストン３との間には複数のボール１１が挿入されている。ボール１１は、ボールリング１２によりテーパ面に押し付けられるように支持されており、ピストンロッド４が突出する方向に移動する場合には邪魔にならず、ピストンロッド４が縮む方向（退動方向）に移動する場合にはピストンロッド４が移動しないように固定している。ストッパ５は、普通鋼、焼き入れ鋼等により成形されている。ストッパ５と上述のピストン３とは、別々の構成部品としてもよいし、鋳造等により一体成型してもよい。

シリンダ２の先端部には開口部Ｈが設けられており、ピストンロッド４は、先端部４ａが開口部Ｈを挿通するようにシリンダ２内に配置される。開口部Ｈを介してシリンダ２の外方へ突出したピストンロッド４の先端部４ａにはキャップ９が螺合されている。シリンダ２の先端部及びキャップ９は、ゴム製のアッパーカバー１０により覆われて防水されている。アッパーカバー１０は、固定用バンド１３によりシリンダ２に固定される。

開口部Ｈは、小径部２ａ、及び小径部２ａよりも径の大きい大径部２ｂからなる段差形状を有しており、先端側の径が小さくなっている。小径部２ａの径は、ピストンロッド４の径よりも僅かに大きくなっている。

ピストンロッド４の先端側の外周面には円周溝４ｂが形成されており、この溝４ｂに係止リング８が嵌合されている。溝４ｂは、先端部４ａに螺合されたキャップ９の後端面をシリンダ２に当接させた状態において、大径部２ｂよりも僅かに後端側に位置する。係止リング８の外径は大径部２ｂの径よりも大きくなっており、この係止リング８により、ピストンロッド４の位置が仮固定される。係止リング８は、ＳＵＳやアルミ合金等の金属、又は樹脂等により形成されている。係止リング８は、溝４ｂに対しラジアル方向から装着される。

図４は、係止リング８の平面図である。図４に示すように、係止リング８は、Ｃ字状のリング部８０と、リング部８０から内側（リング部８０を円周の一部とする円の中心側）に向かって延出した複数の爪部８１〜８３とを有する。複数の爪部８１〜８３は、リング円周方向に配置位置を異ならせて設けられている。図４では、３個の爪部８１〜８３が設けられた構成を示している。

爪部８２、８３は、リング部８０の両端部に設けられており、爪部８１は、円弧状のリング部８０の円周方向中間点に設けられている。

爪部８１は、辺８１ａ、８１ｂ、８１ｃに囲まれた略矩形の形状をなしている。辺８１ａは、溝４ｂに沿うようにやや湾曲している。爪部８２は、辺８２ａ、８２ｂ、８２ｃに囲まれており、辺８２ａは、溝４ｂに沿うようにやや湾曲している。同様に、爪部８３は、辺８３ａ、８３ｂ、８３ｃに囲まれており、辺８３ａは、溝４ｂに沿うようにやや湾曲している。

溝４ｂに係止リング８を嵌合する際、爪部８２の辺（辺縁部）８２ｃ及び爪部８３の辺（辺縁部）８３ｃがピストンロッド４の外周面を移動し、係止リング８の内側にピストンロッド４が案内される。そして、爪部８１の辺８１ａ、爪部８２の辺８２ａ、及び爪部８３の辺８３ａがピストンロッド４の外周面、すなわち溝４ｂの底面に当接（ほぼ当接）することで、爪部８１〜８３が溝４ｂに係合し、係止リング８が溝４ｂに嵌合する。爪部８２の辺８２ｃ及び爪部８３の辺８３ｃにより、溝４ｂへの係止リング８の装着性は、汎用Ｅリングと同等に良好なものとなる。

爪部８１とリング部８０との接続部、すなわち爪部８１の基端部には、両側に略円形のノッチ（くぼみ）８４，８４が形成されている。そのため、爪部８１の基端部の幅は、爪部８１の他の部分の幅よりも狭くなっており、これにより応力集中構造部が構成されている。

爪部８２とリング部８０との接続部、すなわち爪部８２の基端部には、両側に略円形（又は略半円形）のノッチ８５，８５が形成されている。同様に、爪部８３とリング部８０との接続部、すなわち爪部８３の基端部には、リング円周方向の両側に略円形（又は略半円形）のノッチ８６，８６が形成されている。これにより、爪部８１と同様に、各爪部８２、８３の基端部に応力集中構造部が形成されている。

このようなノッチ８４〜８６を形成することで、爪部８１〜８３に、スラスト荷重が加えられた場合、爪部８１〜８３の基端部に応力が集中する。このことにより、図５に示すように、爪部８１〜８３の基端部を支点に爪部８１〜８３が持ち上がるように折曲変形すると共に、係止リング８の他の部位の変形が防止される。

次に、アクチュエータ１の動作を説明する。検知システムにより、車両５１と歩行者５４（図１参照）との衝突が検知又は予知されると、インフレータ６がＥＣＵの指令に基づいて着火され、高圧ガスを発生させる。高圧ガスがシリンダ２内に供給され、ピストン３を押し上げ、ピストンロッド４をシリンダ２に沿って移動させる。

ピストンロッド４の移動により、溝４ｂに嵌合している係止リング８のリング部８０が、シリンダ２の先端側の内壁面に衝突する。係止リング８の爪部８１〜８３には、スラスト荷重（シリンダ先端方向への力）が加わる。上述したように、爪部８１〜８３の基端部に応力が集中し、爪部８１〜８３の基端部を支点に爪部８１〜８３がシリンダ先端側へ折れ曲がり、図６に示すように、係止リング８が溝４ｂから外れる。折れ曲がった爪部８１〜８３は、大径部２ｂとピストンロッド４との間の間隙に入り込む。これにより、溝４ｂから外れた係止リング８がシリンダ２内で移動してピストンロッド４の移動の妨げになることを防止できる。

その後、図７に示すように、キャップ９及びピストンロッド４がアッパーカバー１０を突き破って外方に突出する。キャップ９がボンネットフード５５（図１参照）の下部に接触してボンネットフード５５を押し上げる。ピストンロッド４の長さ分だけ移動すると、ストッパ５が（係止リング８を介して）シリンダ２の先端側の内壁面に接触してピストンロッド４は静止する。

係止リング８は、爪部８１〜８３の基端部を支点に爪部８１〜８３がシリンダ先端側へ折れ曲がり、他の部位の変形が抑えられるため、溝４ｂから外れるための解離荷重のバラつきが抑えられる。解離荷重のバラつきが大きい場合、バラつきを考慮した高出力のインフレータを使用する必要があった。一方、本実施形態によれば、インフレータ６には、実際に必要となる出力に対応したものを選定して利用することができ、インフレータ６の出力を抑え、アクチュエータ１のコストを抑えることができる。

また、インフレータ６の出力を抑えることで、押し上げられたボンネットフード５５の変形量が抑えられ、ボンネットフード５５を再利用に適したものとすることができる。

また、係止リング８の寸法の重要管理項目を、爪部８１〜８３の基端部の幅と、係止リング８の厚みとに限定することができ、解離荷重の理論計算が容易となると共に、実際の解離荷重と、理論推定値とをほぼ一致させることができる。

上記実施形態による係止リング８は、力が加えられることで軸心線方向に移動するアクチュエータ以外の移動軸の仮止め固定に用いることができる。移動軸は高圧ガスで移動するものに限定されず、モータなど他の入力体からの力で移動するものであってもよい。いずれの場合も、係止リング８の解離荷重の理論計算が容易であり、また計算精度も高く、実際の解離荷重のバラつきが小さい。

ノッチ８４〜８６は、爪部８１〜８３の基端部のリング円周方向の両側に形成されることが好ましいが、いずれか一方のみに形成されていてもよい。

係止リング８の爪部は４個以上であってもよい。

上記実施形態では、応力集中構造部はノッチ８４〜８６によって構成されているが、爪部８１〜８３の基端部に、リング部８０の周方向に延在する凹部によって応力集中構造部を構成してもよい。また、爪部８１〜８３の基端部の周方向の途中に、１個又は複数個のスリット又は打ち抜き孔を設けることによって応力集中構造部を構成してもよい。

１ アクチュエータ
２ シリンダ
３ ピストン
４ ピストンロッド
５ ストッパ
６ インフレータ
７ ピストンリング
８ 係止リング
９ キャップ
１０ アッパーカバー
５１ 車両
５２ フード持ち上げ装置
５５ ボンネットフード
８０ リング部
８１、８２、８３ 爪部
８４、８５、８６ ノッチ

Claims (3)

1. シリンダ内に配置されたピストンロッドをガス圧によって移動させるアクチュエータを有し、前記ピストンロッドにより車両のフードを持ち上げるフード持ち上げ装置であって、
   前記シリンダの先端側には開口部が設けられており、
   前記開口部を介して前記ピストンロッドがシリンダ外に向かって移動可能となっており、
   前記ピストンロッドの先端側に係止リングが取り付けられて、前記ピストンロッドが仮止め固定されており、
   前記係止リングは、
   Ｃ字形状のリング部と、
   前記リング部から内側に向かって延出し、前記ピストンロッドの円周溝に係合する複数の爪部と、
   を備え、
   スラスト荷重が加えられることによって変形し、前記仮止め固定を解除し、
   前記リング部に接続される前記爪部の基端部において、スラスト荷重が加えられるときに応力が集中して変形する応力集中構造部が設けられ、
   前記爪部の基端部の周方向の途中に設けられた１個又は複数個のスリット又は打ち抜き孔により前記応力集中構造部が形成されており、
   前記開口部は、大径部と、前記大径部よりも先端側に位置する小径部とを含む段差形状を有しており、
   前記係止リングの外径は、前記大径部の径よりも大きく、
   前記ピストンロッドの移動時に、前記応力集中構造部が折曲し、前記爪部が、前記大径部と前記ピストンロッドとの間の空隙に入り込むことを特徴とするフード持ち上げ装置。
2. 請求項１において、
   前記爪部は、リング円周方向に配置位置を異ならせて３個以上設けられており、
   前記リング部の両端にそれぞれ前記爪部が設けられていることを特徴とするフード持ち上げ装置。
3. 請求項２において、前記リング部の両端に設けられた爪部は、前記ピストンロッドをリング内側へ案内するための辺縁部を有することを特徴とするフード持ち上げ装置。

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