(57)【要約】【課題】通常は小型断面でありスペースを確保しつつ、緊急時に断面係数が大きい大型断面にして剛性を向上させることができる車両上部の補強構造を提供する。【解決手段】車両転倒時の荷重を受けるように車両上方に設けられた支持部材１２の長さ方向にわたって車内側に向かって進出可能に収納された断面係数増加部材１８を設け、この断面係数増加部材１８を作動手段２１によって、収納状態から進出状態とする。【選択図】　　　　図２
2004066871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体から車両高さ方向に向かって配設され、車両転倒時に乗員を保護するための車両上部の補強構造であって、
車両転倒時の荷重を受けるように車両上方に設けられた支持部材と、
前記支持部材の長さ方向にわたって車内側に向かって進出可能に収納された断面係数増加部材と、
前記断面係数増加部材を収納状態から進出状態とする作動手段と、を備えることを特徴とする車両上部の補強構造。
【請求項２】
前記支持部材は、車両本体の後部をまたぐように配設され、天井側がバー部となったロールバーであり、前記バー部は車内側が欠けた半円断面部材であり、前記断面係数増加部材は前記半円断面部材内に収納される半円弧断面部材であることを特徴とする請求項１に記載の車両上部の補強構造。
【請求項３】
前記作動手段は、ガス発生器で発生したガス力で前記断面係数増加部材を押し出すものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両上部の補強構造。
【請求項４】
前記ガス発生器は前記支持部材内に収納されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両上部の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールバーなどの車両上部の補強構造に関するものであり、特に、車両転倒時に支持部材の強度を上げるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ラリー車等の車両において、車両転倒（ロールオーバー）などの緊急時に、ルーフがクラッシュする量を軽減し、乗員を保護するための支持部材として、ロールバーが知られている。
【０００３】
このロールバーは、車両の座席後方で立ち上がった状態で固定されている固定式のものが主流である。固定式のロールバーは、通常シートの後上方で車体幅方向に延在する上部バーと、この上部バーの両端から下部に延出し、車体に連結される側部バーとから構成される。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、乗用車などでは乗員のヘッドスペースに制約があり、断面係数が大きく、丈夫な大型断面を持つロールバーを装着することが困難であった。
また、車両の天井を支えるセンターピラー、フロントピラー、リアピラーなどの支持部材でも、車内スペース的に制限があり、断面係数が大きく、丈夫な大型断面を持つピラーを装備することが困難な場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、通常は小型断面であり車内スペースを確保しつつ、緊急時に断面係数が大きい大型断面にして剛性を向上させることができる車両上部の補強構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の車両上部の補強構造は、車両本体から車両高さ方向に向かって配設され、車両転倒時に乗員を保護するための車両上部の補強構造であって、
車両転倒時の荷重を受けるように車両上方に設けられた支持部材１２と、
前記支持部材１２の長さ方向にわたって車内側に向かって進出可能に収納された断面係数増加部材１８と、前記断面係数増加部材１８を収納状態から進出状態とする作動手段２１と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、作動手段により断面係数増加部材を収納状態から進出状態とする場合には、大型断面となり支持部材の断面係数が大きくなることから、支持部材の剛性が強くなり、安全性を高くすることができる。一方、断面係数増加部材が収納状態にあり場合は、小型断面の支持部材となることから、乗員のスペースを確保することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の車両上部の補強構造は、請求項１において、前記支持部材は、車両本体の後部をまたぐように配設され、天井側がバー部１２となったロールバー１０であり、前記バー部１２は車内側が欠けた半円断面部材であり、前記断面係数増加部材１８は前記半円断面部材内に収納される半円弧断面部材であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、バー部は半円断面部材であり、断面係数増加部材は半円断面部材内に収納される半円弧断面部材であることから、作動手段により断面係数増加部材を収納状態から進出状態にすることにより、車両転倒時の天井側のバー部断面が半円状からロールバーの断面が円形状になる。従って、ロールバーのバー部の断面係数が大きくなり、ロールバーの剛性が強く、安全性が高くなる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の車両上部の補強構造は、請求項１または請求項２において、前記作動手段は、ガス発生器２１で発生したガス力で前記断面係数増加部材を押し出すものであることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、作動手段は、ガス発生器で発生したガス力で断面係数増加部材を押し出すことから、車両転倒時などの緊急時を検出した場合に、作動手段を介してガス発生器を作動させることにより、断面係数増加部材を迅速且つ確実に収納状態から進出状態にすることができる。従って、緊急時において支持部材の断面係数が大きくなり、安全性を高くすることができる。また、緊急時以外は、断面係数増加部材が収納状態にあることから、小型断面となり乗員のスペースを確保することができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の車両上部の補強構造は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記ガス発生器２１は前記支持部材１２内に収納されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、ガス発生器が支持部材内に収納されていることから、余分なスペースが必要なく、乗員のスペースを確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、本実施の形態による車両の構成について図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る補強構造を備えた車両の概略の斜視図を示すものである。
【００１６】
図１に示す自動車（車両）１は、オープンカーが示されている。図１に示すとおり、車両本体２には、フロントピラー３と、フロントピラー３に一体に連結するフロントクロスメンバー４と、フロントピラー３及びフロントクロスメンバー４で支持するフロントガラス５と、車両本体２の中程に設けられた開閉自在なドア６と、車両本体２の後方に設けられた支持部材としてのローバー１０と、車両本体２の後部に連結されているトランク７と、を備えている。
【００１７】
また、ロールバー１０は、車両本体２の左右両側部から車両の高さ方向に立ち上がり、下端が車両本体２の後方に連結されている一対の保持部１１と、一対の保持部１１に掛け渡されたバー部１２とを備えている。
【００１８】
次に、このロールバー１０について、図２に基づいてより詳細に説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面であって、本発明の実施形態に係るロールバーのバー部の断面図を示すものである。
【００１９】
図２に示すように、バー部１２は、半円弧部１５と、底部１６と、それらの間の半円状空間部１７とを有する略半円断面部材である。半円弧部１５は、外側円弧１５ａと内側円弧１５ｂとの間に、円弧状スリット１５ｃが形成されたものである。この円弧状スリット１５ｃは、一端側が閉塞され、他端側が解放されている。このような断面構造を有するバー部１２は、例えばアルミニウム合金の鋳物で製作される。
【００２０】
この円弧状スリット１５ｃの中に、パイプを長手方向に半分に切断したような半円状の略半円弧断面部材１８が周方向可動に収容されている。底部材１６には、半円弧断面部材１８の先端が当接するスリット溝１６ａが設けられている。この円弧状スリット１５ｃと半円弧断面部材１８は、バー部１２の全長にわたって設けられている。また、バー部１２の両端の保持部１１にも、半円弧断面部材１８の端が嵌まる円弧状溝を設けることが好ましい。
【００２１】
また、半円状空間部１７の適所には、エアバッグの展開用のガス発生器と同様の構造を有する小型のガス発生器２１が収容されている。このガス発生器２１からのガスは、円弧状スリット１５ｃの閉塞端側に開口する通路１５ｄを経て円弧状スリット１５ｃに至り、半円弧断面部材１８がガス圧によりピストンのように押し出されるようになっている。半円弧断面部材１８が押し出されると、バー部１２の断面係数が増加する。すなわち、半円弧断面部材１８は、断面係数増加部材として機能する。この半円弧断面部材１８を収納状態から作動状態とする作動手段としてのガス発生器２１は、バー部１２の中央に一個、又は、バー部１２の両端側に二個のように、車両幅方向に対象となるように設置される。
【００２２】
このガス発生器２１は、その内部にガス発生剤と電気雷管２１ａとを有している。この電気雷管２１ａは作動装置２２に接続されている。作動装置２２は、衝突状態検出装置２３に接続されている。作動装置２２は、電気雷管２１ａに必要な電流を流してガス発生器２１を作動させる。衝突状態検出装置２３は、複数の加速度センサ及び角度検出器からの入力信号により、車両が転倒（ロールオーバー）に至るのを予め検出する。
【００２３】
つぎに、図３により、上述した構造を有するロールバー１０の作動を以下に説明する。自動車１が衝突などにより転倒に至る状態を衝突状態検出装置２３が予め検出する。すると、作動装置２２から所定の電流がガス発生器２１に向かって流される。電気雷管２１ａにより、ガス発生器２１が作動し、発生したガスが通路１５ｄを経て円弧状スリット１５ｃに流出する。流出したガスの圧力により、半円弧断面部材１８が円弧状スリット１５ｃに沿って押し出される。半円弧断面部材１８の先端がスリット溝１６ｄに嵌まり、半円弧断面部材１８の後端が円弧状スリット１５ｃで保持される。この半円弧断面部材１８と半円弧部１５とにより、略円形断面に切り換わる。この半円弧断面部材１８の押し出しは、例えば３０ｍｓ以内のごく短時間に行われる。
【００２４】
このように、本実施形態のロールバー１０によれば、自動車１が実際に転倒するまでに、バー部１２が半円断面から円断面に切り換わり、断面係数が増加し、バー部１２の剛性が増加する。一般に、断面係数は、厚み方向の幅の二乗で増える為、半円部材の断面係数は、円部材の断面係数より格段に増える。そのため、半円弧断面部材１８が半円弧部１５より薄いものであっても、バー部１２の全体の断面係数は大きく増える。
【００２５】
その結果、車両転倒時にロールバー１０によって乗員に車両の荷重が掛かることがない。また、通常時には、ロールバー１０の断面が半円であって、乗員の車内側の空間を確保することができる。また、ロールバー１０のバー部１２は、通常時には半円断面形状であるため、デザイン的に斬新感があって優れたものになる。
【００２６】
また、断面係数増加部材としての半円弧断面部材を、ガス発生器で発生したガス力で作動させる作動手段を採用している。そのため、衝突から転倒検知までの短時間の間に、半円弧断面部材を収納状態から進出させることができる。また、ガス発生器は小型であるため、これをバー部１２の半円状空間部１７に収納させることができる。そのため、バー部１２の外観を損なうことなく、ガス発生器からの配管などを最小限にすることができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００２８】
車両転倒時に荷重を受けるように配設された支持部材は、ロールバー１０のバー部１２に限らず、車両本体２から車両高さ方向に向かって配設されたフロントピラー３にも適用できる。オープンカーにおけるフロントピラー３の場合、断面係数増加部材は車両後部に向かって進出するものとすることができる。
【００２９】
さらに、前部扉と後部扉とを有するセダン型の乗用車の場合、車両天井部はフロントピラー、センターピラー、リアピラーで支持されている。これらピラーが支持部材となっているため、これらピラーのうちの一つ以上に本実施形態の補強構造を適用することが可能である。また、これらピラーからの断面係数増加部材の進出方向は、車内側であって、車幅方向又は車両前後方向のいずれでもよい。
【００３０】
断面係数増加部材の形状及び作動方法にも種々のものがある。図４は、凹字型ピラーと凹字型蓋体とを嵌め合わせ、転倒時の断面積を車内方向に増加させる形式の断面係数増加部材の例を示す。ピラーと蓋体とを合わせて、車内向き断面が可変の矩形断面が形成される。
【００３１】
断面が凹字型のピラー３１の両側壁内にスリット３１ａを設ける。このスリット３１ａに嵌まる断面凹字型の蓋体３２を断面係数増加部材として用いる。スリット３１ａの先端には縮小段部３１ｂが形成されている。蓋体３２の側壁の先端には、拡大段部３２ａが形成されている。蓋体３２が進出すると、拡大段部３２ａが縮小段部３１ｂに係合して、拡大された矩形断面が形成される。ピラー３１の底面には、スリット３１ａの底に連通する通路３１ｃと、ガス発生器２１に連通する通路３１ｄとが形成されている。
【００３２】
ガス発生器２１が作動すると、ガスが通路３１ｄ，３１ｃを経てスリット３１ａに流入する。ガス圧が蓋体３２の両側壁の先端に作用し、蓋体３２は二点鎖線まで突出する。その結果、矩形断面の車内側に向かう距離が増大し、断面係数が前記距離の二乗に応じて増加する。
【００３３】
図５は、図４は、略Ｕ字断面ピラーの内側に略Ｕ字断面蓋体を嵌め合わせ、その断面積を車内方向に増加させる形式の断面係数増加部材の例を示す。略Ｕ字断面を有するピラー４１の内側に、略Ｕ字状の蓋体４２を嵌め込んだものである。蓋体４２の厚みをピラー４１と同程度にすることができる。ピラー４１の両側壁の先端には係合溝４１ａが形成されている。蓋体４２の両側壁の先端には係合突起４２ａが形成されている。蓋体４２が車内側に進出すると、係合突起４２ａが係合溝４１ａに嵌まって拡大断面が形成される。なお、４１ｂは必要に応じて設けられるガイドである。
【００３４】
ガス発生器２１は、エアバッグ２５を有している。エアバッグ２５を車内側に膨張させることにより、蓋体４２を車内側に進出させる。蓋体４２が二点鎖線まで突出すると、断面の車内側に向かう距離が増大し、断面係数が前記距離の二乗に応じて増加する。また、作動手段としてのガス発生器２１はエアバッグ２５を有している為、ピラー４１と蓋体４２のガスシールは必要がない。そのため、ピラー４１と蓋体４２の嵌合構造を簡単にすることができる。
【００３５】
また、作動手段としてのガス発生器２１は、ガス発生剤と電気雷管との組み合わせに限らず、ガスボンベの栓を電気雷管で開くハイブリッド式のガス発生器を用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項１に係る車両上部の補強構造によると、通常時は車内空間を確保しつつ、転倒に至る緊急時には、その車内側の距離を増大させることにより断面係数を増加させ、転倒時の車両上部を補強し、乗員に至るクラッシュを阻止することができる。
【００３７】
請求項２に係る車両上部の補強構造によると、ロールバーの天井側のバー部断面が半円状からロールバーの断面が円形状になるので、ロールバーのバー部の断面係数が大きくなり、ロールバーの剛性が強く、安全性を高くすることができる。
【００３８】
請求項３に係る車両上部の補強構造によると、作動手段は、ガス発生器で発生したガス力で断面係数増加部材を押し出すことから、ロールオーバーなどの緊急時を検出した場合に、作動手段を介してガス発生器を作動させることにより、断面係数増加部材を短時間で確実に収納状態から進出状態にすることができる。
【００３９】
請求項４に係る車両上部の補強構造によると、ガス発生器が支持部材内に収納されていることから、余分なスペースが必要なく、乗員のスペースを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る補強構造を備えた車両の概略を示す斜視図である。のである。
【図２】図１のＡ−Ａ断面であって、本発明の実施形態に係るロールバーのバー部の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る補強構造の断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に補強構造の断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態に補強構造の断面図である。
【符号の説明】
１　　　自動車
２　　　車両本体
１０　　ロールバー（支持部材）
１１　　保持部
１２　　バー部
１５　　半円弧部
１５ｃ　円弧状スリット
１８　　半円弧断面部材（断面係数増加部材）
２１　　ガス発生器（作動手段）
２２　　作動装置
２３　　衝突状態検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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