JP5347015B2 - 解除可能な戻り減速機構を備えた、ボンネット跳ね上げアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、自動車両が正面衝突したときに、歩行者を保護するための安全システムに盛り込まれるトリガー型ストロークアクチュエータに関する。具体的には、本発明は、アクチュエータがトリガーされた後に、安全システムが元の位置に戻れるような状況であれば、具体的には、誤認であった場合又は障害物を避けることが出来た場合に、安全システムが元の位置に戻れるように改善されたアクチュエータに関する。

フランス特許２８７８２１２には、歩行者が自動車両に跳ねられたときに、歩行者を保護するための安全システムが開示されている。このシステムは、衝突時に自動車両のボンネットが急速に跳ね上げられる機構を備えている。歩行者の頭が車両のボンネットにぶつかると、歩行者の頭のボンネットに対する衝撃によってボンネットが変形する。ある程度変形すると、ボンネットはエンジンブロックと、エンジンを囲む固い部分に接触する。この時に、歩行者の頭が最も急激に減速され、この結果重症を負うことになることもある。このため、前述のシステムは、ボンネットが変形し、歩行者、特に歩行者の頭がエンジンブロックにぶつかることを回避できるように、一定の高さまでボンネットを急激に跳ね上げるように設計されている。ボンネットは、自動車両の正面に固定された状態で、ボンネットの後端、即ち、フロントガラスの横から持ち上げられる。

これにより、上記の様な安全装置が適切な検出手段によって作動した場合、切迫した衝撃の検出後、３０ミリ秒（ｍｓ）未満、即ち非常に短時間で、ボンネットを８０ミリメートル（ｍｍ）跳ね上げる。

また、ボンネットを跳ね上げた後、その戻りの速度を鈍らせて、ボンネットへの衝撃にこれを伴わせることで衝撃の効果を低くする構成が知られている。この戻り減速システムは、ボンネットを跳ね上げるアクチュエータと好適に組み合わせられる。このように、ボンネットと、跳ね上げ機構と、アクチュエータのピストンとからなる構成は、衝撃を受けると、（ボンネットの跳ね上げ後に）減速され次に停止されつつ収縮する。減速装置はピストンとロッドとの間のシリンダーに設けられることによって、占有スペースと追加費用の最小化を図っている。

しかし、上記の安全システムが起動されて、実際に事故が起こっていないのにボンネットがはね上げられることがある。例えば、誤検知の場合やボンネットに歩行者が衝突していない場合である。このような場合、この後にドライバーが（ボンネットが変形していない場合に）ボンネットを容易かつ直感的な方法で初期位置に戻せることが望ましい。

本発明の目的は、トリガー型ストロークアクチュエータが盛り込まれ、衝撃がなかったときに、ボンネットを初期位置に戻すことが可能な安全システムを提供することにある。より詳細には、本発明のアクチュエータは、ボンネットが跳ね上げられてから、一定時間経過後に自動的に解除される戻り減速機構を有する。減速機構がこのように解除されると、（変形していない）ボンネットが何の予防措置もなく初期位置まで下降するか、自重で自動的に閉じる。

本発明のトリガー型ストロークアクチュエータは、ピストンとシリンダの一端から突出
するロッドとを備えた可動機構を内蔵するシリンダと、トリガーコマンドに対して上記ピストンを駆動する手段と、戻り減速機構と、を有するトリガー型ストロークアクチュエータであって、上記可動機構は上記シリンダ内で移動可能なスライド部材をさらに備え、上記戻り減速機構は、シリンダの内面とスライド部材とによって画定された環状空間内に格納された少なくともひとつのボールを含み、上記環状空間は、連続した２つの隣接する部分を有し、第１部分は径方向の長さが上記ボールの直径よりも長く、第２部分は径方向の長さが第１部分の端部から離れるほど減少するように構成され、戻り減速機構は、上記スライド部材と上記ピストンとを接続する戻りバネをさらに有し、戻り減速機構は、さらに、上記少なくともひとつのボールをピストンと接続する接続部材を有し、上記ボールの移動は接続部材によって制限され、戻りバネが緩んでいる場合、上記ボールは環状空間の第１部分内で接続部材によって位置決めされる一方、戻りバネが収縮している場合、上記ボールは第２部分内で位置決めされ、これによって、ピストンにかかる力が閾値を下回ったときには、戻り減速機構が解除されることを特徴とする、トリガー型ストロークアクチュエータである。

ピストンと、スライド部材と、ロッドとは、シリンダ内部にこの順番で長手方向に間隔をおいて設けられた３つの部材である。

好適には、ピストンに加わる力はガスジェネレータの作動後にガス膨張室に存在する圧力によって生じ、ピストンは該ガス膨張室の壁面を構成する。この構成は、例えば、ピストンに面する本体内に設けられた点火式ガスジェネレータをトリガーコマンドに対してピストンを駆動する手段が有する、従来型のアクチュエータに適用される。また、空気式のアクチュエータにも適用される。このように、ピストン室内の圧力が閾値を下回ったときに、減速機構が解除される。点火式ガスジェネレータを用いる場合、単にガスの冷却だけで、一定時間後に上記閾値に達するような構成が可能である。

好適には、アクチュエータは、ガス膨張室内の圧力レベルを徐々に減少させて戻り減速機構を解除する、校正済の漏出穴を有する。この漏出穴は、ピストンを素早く初期位置に戻すだけの体積の減少が、ガスの燃焼後の冷却だけでは達成できないような点火式アクチュエータにおいて、特に有用であろう。漏出穴はアクチュエータシリンダを貫通するように形成されてもよい。特に、漏出穴は、ガス膨張室の壁面を構成するアクチュエータシリンダを貫通し、ガスジェネレータに隣接するように形成されてもよい。別の変形例として、漏出穴が、アクチュエータが起動する前にガス膨張室と接触しないように配置されてもよい。この変形例によって、アクチュエータがトリガーされたときのエネルギー損失を避けることが出来る。また、漏出穴はピストンの本体に設けられていてもよい。このような場合、燃焼ガスは穴を通ってボンネットに向かって排出される。さらに、アクチュエータシリンダが外部に解放されていないので、密閉性に係わる潜在的な問題を回避することができる。

本発明は、好適には、接続部材が変形可能あるいは破壊可能な素材からなっている。例えば接続部材は戻りバネや発泡体からなっている。好適には、接続部材は、上記空間内で移動可能に設けられ、複数の上記ボールを保持する筒を形成する、環状支持部からなっていてもよい。

別の好適な構成として、スライド部材が戻りバネの発揮する力よりも大きな抗力を発揮するようになっている。特に、アクチュエータシリンダの内壁に面するスライド部材の表面に摩擦部材を設けることで、上記抗力を増加することができる。

本発明の第１の変形例において、スライド部材とロッドとは単一部材を形成する。

本発明の第２の変形例において、接続部材とロッドとが単一部材を形成し、アクチュエータシリンダの内面とスライド部材とによって規定される第１環状空間の第２部分の延長として、ロッドの端部に第２空間が形成される。上記第２空間がピストンを格納し、ピストンのひとつの面が接続部材によって少なくともひとつのボールに接続し、もうひとつの面が戻りバネによってロッドに接続する。

本発明は、既知の安全システムにおける衝突時以外の時の使用性を大幅に改善する。これは、本発明によれば、跳ね上がってから一定の時間内に、ボンネットがその自重によって手動あるいは自動で初期位置に戻るからである。システムが誤って作動した後には、ピストンにかかる力は徐々に減少する。これは、例えば、燃焼ガスが冷却することや、あるいはピストン室内のガスや流体がアクチュエータのシリンダピストン本体を貫通するように形成された漏出穴を通って抜けることによる。バネの弛緩によってボールが環状空間の第１部分に戻る閾値を上記の力が下回ったとき、戻り減速機構が解除される。よって、一定期間の経過後は、ボンネットを押し下げる力が働いているか否かに関わらず、ボンネットの初期位置への戻りが減速されなくなる。

さらに、ボンネットの自重が、ボンネットを初期位置に戻すのに充分なものである場合、ドライバーが力を掛ける必要がないので、戻り減速機構が解除されてボンネットが再度下がり始めれば、車両を止めずに運転を継続することができる。

本発明およびその優位性は、アクチュエータについての種々の実施形態の記載によってよりよく理解され明白になるであろう。記載は単に例を示すものとして、以下の図面とともに提示される。

本発明のアクチュエータの長手方向断面の概略線図である。 戻り減速機構の動作を示す線図である。 戻り減速機構の動作を示す線図である。 戻り減速機構の動作を示す線図である。 戻り減速機構の動作を示す線図である。 戻り減速機構の動作を示す線図である。 本発明のトリガー型ストロークアクチュエータの第１の変形例を示している。 本発明のアクチュエータの第２の変形例を示している。 変形例の構成を示している。

図１は、本発明によるアクチュエータ１１を示す。アクチュエータは、ガスジェネレータ１４に対向して搭載されているピストン１３を含むシリンダー１２と、ジェネレータ１４とピストン１３との間に配置されたガス膨張室１５と、シリンダの一端から軸方向に突出するロッド１６と、ピストン１３とロッド１６との間に配置されているスライド部材１７とを有している。本実施形態において、スライド部材１７はロッド１６とピストン１３との間に位置しており、独立している。

アクチュエータシリンダー１２及びスライド部材１７の両方によって、環状空間１９が画定され、当該空間１９に少なくとも１つのボール１８が収容されている。この空間は、第１部分２０と第２部分２１とからなり、第１部分２０はボールの直径よりも若干半径方向に長く、第２部分２１は第１部分２０の端から離れるほど、その半径方向の長さが減少する。尚、複数のボールがリング状に配置されていることが好ましい。ピストン１３とスライド部材１７との間には、圧縮バネ２２が挟持されている。また、ピストン１３は、接続部材２３によって複数のボール１８に接続されている。戻りバネ２２及び接続部材２３
は共に、スライド部材１７に対向するピストン１３の同じ側に接続されている。接続部材２３の寸法は、バネ２２が緩んでいるときにボール１８が接続部材によって環状空間１９の第１部分２０に位置し、バネが圧縮されたときに空間１９の第２部分２１に位置するように選定される。接続部材２３には、ピストン１３に加えられる力の変化に応じてバネ２２が伸縮するのに合わせて、ボール１８を長さ方向に移動させるのに充分な硬度が要求される。こうすることによって、ボール１８は接続部材２３と共に動くように直接的な接触により接続され、ボール１８とピストン１３との距離が一定に保たれる。衝撃があった後、その力によってボールは環状空間１９の第２部分２１の最も狭い部分に入り込み、ピストン１３を減速させ、ピストン１３の戻る動きを食い止める。接続部材２３は、ボールの動きに追従するように、又は、壊れてボールが解放されるように変形可能に構成されていなければならない。従って、接続部材は、バネ、発泡体、プラスチック材料、又は、上述した条件を満たすことが可能な他の材料から構成される。また、接続部材は、ボールを支持する骨組みで構成されていてもよい。

ピストン１３はその周辺に、Ｏリング２４を受けるのに適した溝が少なくとも１つ設けられており、ガス膨張室１５と環状空間１９とが気密に隔離されている。ガス膨張室１５には、校正済の漏出穴２５が設けられており、これによってガスジェネレータ１４が作動した後のガス膨張室１５内圧力の低下が時間の関数として定義される。この穴２５の寸法は、所望の解放速度や使用するガスの種類等、多数のパラメータを用いる関数によって決定されている。なお、点火アクチュエータによっては、ガスを冷却することによってにガスの容積が充分に収縮し減速機構を解除することが出来、漏出穴が必要とならない場合もある。

また、スライド部材１７の周辺には、摩擦部材２６が位置している。これによって、スライド部材１７がアクチュエータシリンダー１２の内壁に沿ってスライドする際に、当該スライド部材１７の動きに対する抗力が増加する。

このような構成によって、ピストン１３に作用する力が減少して閾値を下回ったときに解除される戻り減速機構が構成される。このことは、図２〜６に示されている。

図２は、本発明の、点火起動されるアクチュエータの休止状態を示している。最初、ガス膨張室１５内の圧力は大気圧と同じであり戻りバネ２２は緩んだ(relaxed)状態にある。ボール１８は接続部材２３によって、アクチュエータシリンダー１２の内面、及び、スライド部材１７によって画定された環状空間１９の第１部分２０に配置される。衝撃があったとき、ガスジェネレータ１４がトリガーされ、圧力がほぼ瞬間的に非常に高い値に到達し、バネ２２が圧縮する。このとき、ピストン１３は、スライド部材１７に向かって移動し接触する。ボール１８は、適度な硬度を有する接続部材２３によって、ピストン１３と共に動くので、これらボール１８も環状空間１９の第２部分に向かって移動し、係合する。このとき、戻り減速機構は係合状態となる（図３）。

図４には、アクチュエータの作動状態が示されている。戻りバネ２２が圧縮され、ピストン１３がスライド部材１７及びロッド１６の両方と共に移動する。

図５には、膨張室１５内の圧力が閾値を上回っている状態で、ボンネット上に衝撃があったときの戻り減速機構の動作が示されている。シリンダー１２内面に対する摩擦と、ピストンが戻る際に接続部材２３によって加えられる小さな圧力とによって、ボール１８が環状空間１９の第２部分２１に入り込む。シリンダー１２に押し付けられることで、まずロッド１６の戻りを減速させる。その後、シリンダー１２が変形することによってロッド１６が同じ位置に留められる。この減速工程において、ボール１８を保持する接続部材２３はボールの動作に追従するなかで変形する。

図６は、作動後のアクチュエータを示しており、衝撃が無く、膨張室１５内の圧力が閾値圧力未満まで下がったときの、アクチュエータの様子を示している。ピストン１３をスライド部材１７に接続させた戻りバネ２２は再度緩み、ピストン１３はスライド部材１７から離間する。これにより、ボール１８が環状空間１９の第１部分２０に戻ってくる。このようにして、戻り減速機構は解除状態となりボンネットは簡単に初期位置へ戻る。

図７〜図９は、本発明のトリガー型ストロークアクチュエータの３つの変形例を示している。

図７が示す第１の変形例では、スライド部材１７とロッド１６とが単一部材３０を形成している。また、戻りバネ２２と接続部材２３とが、上記スライド部材３０に面するピストン１３の同じ面に接続している。減速機構の動作は上記と完全に同じである。

図８に示す第２の変形例は、上記第１の変形例における特定の例である。この変形例でも同様に、スライド部材１７とロッド１６とが単一部材３０を形成する。しかし、戻りバネ２２と接続部材２３とはそれぞれ、環状のピストン１３の２つの対向する面と接続している。詳細には、アクチュエータシリンダ１２とスライド部材１７とによって画定される環状空間１９が、ロッドの端部に形成された第２空間３２から伸びており、ピストン１３を内蔵している。ピストン１３の面のひとつ（ガスジェネレータ１４に面する）が接続部材２３によってボール１８と接続する一方、ピストンの反対側の面が、戻りバネ２２によってロッド１６と接続する。この第２の変形例では、ピストンが環状でかつロッド内の空間に設けられている場合、膨張室１５内の圧力上昇による力が、ピストン１３と、スライド部材１７とロッド１６とからなる単一部材３０との両方にかかる。

図７の構成に類似した変形例では、図９が示すように、環状空間１９内に移動可能に設けられた筒を形成する環状支持部５０内に、ボールが収められている。この変形例における筒は、接続部材として機能する。さらに、この変形例における漏出穴２５は、ピストンの本体に設けられている。燃焼後、ガスはボンネットに向かって穴２５を通って排出され、戻り減速機構が解放される。

バネ２２はピストン１３の空間５１内に設けられる。ガスジェネレータ１４の起動前には、ピストンは、破壊可能な環状部材５２によって待機位置で保持される。ガス膨張室１５は、これにより所定の最低体積を有することとなり、ピストン１３は、圧力が所定の値に達したときに始めて移動する。

Claims (14)

1. ピストン（１３）とシリンダ（１２）の一端から突出するロッド（１６）とを備えた可動機構を内蔵するシリンダ（１２）と、トリガーコマンドに対して上記ピストン（１３）を駆動する手段と、戻り減速機構と、を有するトリガー型ストロークアクチュエータであって、
   上記可動機構は上記シリンダ（１２）内で移動可能なスライド部材（１７）をさらに備え、
   上記戻り減速機構は、シリンダ（１２）の内面とスライド部材（１７）とによって画定された環状空間（１９）内に格納された少なくともひとつのボール（１８）を含み、上記環状空間（１９）は、連続した２つの隣接する部分を有し、第１部分（２０）は径方向の長さが上記ボール（１８）の直径よりも長く、第２部分（２１）は径方向の長さが第１部分の端部から離れるほど減少するように構成され、
   戻り減速機構は、上記スライド部材（１７）と上記ピストン（１３）とを接続する戻りバネ（２２）をさらに有し、
   戻り減速機構は、さらに、上記少なくともひとつのボール（１８）をピストン（１３）と接続する接続部材（２３）を有し、上記ボール（１８）の移動は接続部材によって制限され、戻りバネ（２２）が緩んでいる場合、上記ボール（１８）は環状空間（１９）の第１部分（２０）内で接続部材によって位置決めされる一方、戻りバネ（２２）が収縮している場合、上記ボール（１８）は第２部分（２１）内で位置決めされ、
   これによって、ピストン（１３）にかかる力が閾値を下回ったときには、戻り減速機構が解除されることを特徴とする、トリガー型ストロークアクチュエータ。
2. ピストン（１３）に加わる力は、ガスジェネレータ（１４）の作動後にガス膨張室（１５）に存在する圧力によって生じ、ピストン（１３）は上記ガス膨張室の壁面を構成することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 戻り減速機構は複数のボールを備えており、上記複数のボール（１８）は筒を形成する環状支持部（５０）内に収納されて、上記空間（１９）内で移動するように設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 上記接続部材（２３）は、変形可能あるいは破壊可能な素材からなっていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクチュエータ。
5. ピストン（１３）と、スライド部材（１７）と、ロッド（１６）とは、本体内部にこの順番で長手方向に間隔をおいて設けられた３つの部材であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. スライド部材（１７）とロッド（１６）とが単一部材（３０）を形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. シリンダ（１２）の内面とスライド部材（１７）とによって画定される第１環状空間（１９）の第２部分（２１）の延長として、ロッドの端部に第２空間（３１）が形成され、ロッドの上記第２環状空間（３１）がピストン（１３）を格納し、ピストン（１３）のひとつの面が接続部材（２３）によって少なくともひとつのボール（１８）に接続し、もうひとつの面が戻りバネ（２２）によってロッド（１６）に接続していることを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 上記スライド部材（１７）は、上記戻りバネ（２２）の発揮する力よりも大きな抗力を発揮することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
9. スライド部材（１７）の端部に摩擦部材（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. トリガーコマンドに対してピストン（１３）を駆動する上記手段が、ピストン（１３）に面するシリンダ（１２）に設けられた点火式ガスジェネレータ（１４）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
11. ガス膨張室（１５）内の圧力レベルを徐々に減少させる、校正済の漏出穴（２５）をさらに有することを特徴とする、請求項２及び３〜１０のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
12. ガスジェネレータ（１４）の横でガス膨張室（１５）の壁面を構成するアクチュエータシリンダ内に上記漏出穴（２５）が形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 上記漏出穴（２５）が、アクチュエータが起動する前にガス膨張室（１５）と接触しないように、アクチュエータシリンダ（１２）内に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータ。
14. 上記漏出穴（２５）がピストン（１３）の本体内に形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータ。

Images