JP2004330912A - 自動車用安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダアクチュエータを用いる自動車用安全装置において防錆性及び高温雰囲気下での強度の確保が可能でありかつ低廉化する。
【解決手段】ガス発生器１３を内蔵するホルダ１１に、ピストンを同軸的に受容するシリンダ１７及び外装部品１８を同軸的に立設する。衝突時に高圧ガスを発生し、ピストンを突出させることによりエンジンフードを持ち上げて、衝撃力に対するエンジンフードの変形代を大きくする。高圧力が作用するシリンダを鋼製とし、外気にさらされる外装部品をアルミニウム合金製とする。シリンダの薄肉化による小型化を達成し、かつ火災発生時に破壊してしまうことを防止できる。また、外装部品により水滴の付着からシリンダを保護することができる。この外装部品にあっては、強度を必要としないため、例えば防錆性に優れるが強度の劣るアルミニウム合金材を用いても薄肉化することができる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用安全装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車が衝突した歩行者の二次衝突の衝撃を緩和するために自動車側に設けられた自動車用安全装置において、例えばフロントエンジン車のエンジンフードを持ち上げかつその持ち上げた状態に保持して、歩行者の衝突時のフード変形量を大きく確保するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。このものにあっては、エンジンフードの車両後方側端部を持ち上げ可能なフード持ち上げ保持機構として、シリンダ及びピストンロッドを有する直動型アクチュエータを用いている。そして、シリンダの内部に高圧ガスを発生させ、そのガス圧力によりピストンロッドをシリンダによりガイドして上方に変位させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３８５０号公報（第２−３頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなアクチュエータにあっては、その車両への取付部位が、外気に直接触れる場所であるばかりでなく、エンジンルームのような温度変化が大きい場所であるため、防錆性を考慮する必要がある。例えば、外気にさらされるシリンダをアルミニウム合金材により製作することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、シリンダ内に高圧ガスを瞬時に発生させるためには火薬を使用すると良いが、そのような火薬の燃焼で発生する大きな推力に耐えるようにするためには、上記したアルミニウム合金製のシリンダの場合にはその肉厚を厚くする必要があるため、製造コストが高騰化するという問題がある。また、アルミニウム合金材の場合には、車両に火災が生じたような高温雰囲気下では強度が低下するため、火災の熱で火薬に引火してアクチュエータが作動すると破壊する虞が考えられる。
【０００６】
一方、鋼材の場合には、防錆性に劣るが、高温雰囲気下での強度が高く、上記したような火災発生時に対する十分な強度を容易に確保することができる。しかしながら、防錆のために表面処理を施す必要があり、その耐久性を高めるためには製造コストが高騰化するという問題がある。このように、防錆性及び高温雰囲気下での強度の確保が可能でありかつ低廉化し得ることは、アルミニウム合金材及び鋼材のいずれにおいても困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、シリンダアクチュエータを用いる自動車用安全装置において防錆性及び高温雰囲気下での強度の確保が可能でありかつ低廉化を実現するために、本発明に於いては、車体表面の一部を形成する部材（３）を衝突時に外方に突出させるための自動車用安全装置であって、前記部材（３）が変位可能に車体本体（１）に支持されていると共に、前記部材（３）を外方に突出させる向きに作動させるためのシリンダアクチュエータ（６）を前記部材（３）と前記車体本体（１）との間に設け、前記シリンダアクチュエータ（６）が、シリンダ（１７）と、ピストン（１９）と、前記衝突時に前記シリンダ（１７）内に高圧ガスを発生するガス発生器（１３）とを有し、前記シリンダ（１７）が、常温雰囲気での防錆性よりも高温雰囲気で強度を優先させた高剛性材からなると共に、高温雰囲気での強度低下よりも常温雰囲気での防錆を優先させた防錆材からなる外装部品（１８）により外囲されているものとした。
【０００８】
これによれば、高圧ガスの圧力を受けるシリンダを剛性の高い鋼材により形成しており、例えば車両火災発生時など高温雰囲気下になっても充分な強度を維持することができる。したがって、アクチュエータのシリンダの薄肉化による小型化を達成し、かつ火災発生時に破壊してしまうことを防止できる。また、高強度であるが防錆性に劣る鋼材などからなるシリンダを、防錆性を確保する材質の外装部品を用いて外囲することにより、水滴の付着からシリンダを保護することができる。
【０００９】
特に、前記防錆材がアルミニウム合金材であり、前記高剛性材が鋼材であることにより、入手容易な材料で上記強度及び防錆性を確保することができる。また、前記シリンダと前記外装部品とが、前記シリンダアクチュエータの固定部材にねじ結合されていることによれば、簡単な加工によりシリンダ及び外装部品を同軸的に組み付けることができる。あるいは、前記シリンダが前記シリンダアクチュエータの固定部材にねじ結合されていると共に、前記外装部品が、前記シリンダに対して、両者間の少なくとも一部を圧入状態にして取り付けられていると良い。これによれば、外装部品をシリンダに圧入するだけで組み付けることができ、組み付け性が良い。また、前記圧入状態が、前記外装部品の内周面と前記シリンダの外周面との一方に設けられたビード（２７・２８・２９）を他方に圧接させることによれば、圧入時の抵抗がビードの圧接のみとなるため、小さな力で圧入することができるため組み付けが容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用された自動車の全体を示す斜視図である。図に示されるように、車体本体１の前部にエンジン（図示せず）を搭載したエンジンルーム２が設けられており、その上部には開閉自在なエンジンフード３が取り付けられている。エンジンフード３は、図示例の場合にはエンジンルーム２の車両後端部（フロントウィンドウの近傍）における左右の２点でヒンジ４により傾動自在に支持されていると共に、車両前端の中央部（フロントグリルの近傍）にて車体本体１との間に設けられたフードロック機構５により閉じた状態に保持されるようになっている。
【００１２】
そして、上記各ヒンジ４の近傍のエンジンフード３の下部には左右一対のアクチュエータ６が配設されている。各アクチュエータ６は同一構造のため、以下に一方についてのみ示す。
【００１３】
本アクチュエータ６は、車体本体１への取り付け状態の姿勢に対応する図２に示されるように、上下方向に伸びるシリンダ部６ａとその下部で曲折されて水平方向に伸びるガス発生部６ｂとを有するＬ字形に形成されており、ガス発生部６ｂのケーシングとなる部分を、例えばブラケットを介したり、直接ねじ止めしたり、クランプにより保持したりして、車体に固定されている（図示せず）。
【００１４】
また、車体本体１の前端部の適所には、車両の前端部に人などが衝突した場合の衝撃を検出する衝突検知センサ７が設けられている。この衝突検知センサ７と上記ガス発生部６ｂとは、それぞれワイヤハーネス８ａ・８ｂを介して制御ユニット（ＥＣＵ）９に接続されている。
【００１５】
ガス発生部６ｂのＬ字形の角部に当たる部分にはエルボ形のホルダ１１が設けられている。アクチュエータの非作動状態を示す図３に示されるように、ホルダ１１の内部にはＬ字形の貫通孔１２が形成されている。そのホルダ１１の一端部である図における水平方向側端部には、貫通孔１２内に頭部を没入させた状態でインフレータ等のガス発生器１３が装着されている。ガス発生器１３の軸線方向中間部には拡径部１３ａが形成されていると共に、貫通孔１２の対応する開口部分が拡径部１３ａを受容する大きさに拡径されている。貫通孔１２の拡径形状による段部に拡径部１３ａがＯリング１４ａを介して係合しており、ガス発生器１３の貫通孔１２への没入深さが決められている。
【００１６】
ホルダ１１の上記水平方向側端部にはガス発生器１３の拡径部１３ａを外囲する袋ナット１５がねじ結合されており、これによりガス発生器１３が固定されている。袋ナット１５と拡径部１３ａとの軸線方向当接面間にはパッキン１４ｄが介装されており、このパッキン１４ｄと上記Ｏリング１４ａとによりガス発生器１３の頭部における外部に対する気密性及び防水性が確保されている。また、袋ナット１５のねじ結合部には防水や緩み止めのための例えば液状シール材（嫌気性硬化型）が塗布されている。なお、ガス発生器１３の後部が袋ナット１５の開口から外方に突出し、その突出部分にワイヤハーネス８ｂのコネクタ１６が接続されている。
【００１７】
これらホルダ１１及び袋ナット１５はアルミニウム合金からなる。また、ガス発生器１３からの高圧ガスの爆発力に耐えられるように、それぞれ充分な肉厚で形成されている。このようにアルミニウム合金製とすることにより、長期に亘る高い防錆性が確保され、図示例のように雨水が付着する可能性のある所に設置される装置として好適である。
【００１８】
また、ホルダ１１の他端部である図３における上下方向側端部には、貫通孔１２と連通する大径ねじ孔１１ａと小径ねじ孔１１ｂとが同軸的に２段形状に設けられている。その小径ねじ孔１１ｂにはシリンダ１７の一端部（図３における下端部）がねじ結合されており、これによりシリンダ１７がホルダ１１に対して立設状態に保持されている。ホルダ１１の大径ねじ孔１１ａには、外装部品としての外筒体１８の一端部（図３における下端部）がねじ結合されており、これによりシリンダ１５を外囲した状態で外筒体１８がホルダ１１に対して立設状態に保持されている。なお、各ねじ結合部には防水や緩み止めのための例えば上記と同様の液状シール材がそれぞれ塗布されている。
【００１９】
シリンダ１７は、貫通孔１２と連通する筒内に高圧ガス発生時の高圧力が加わることから、高剛性材として例えば鋼材からなる。このように鋼製とすることにより、必要な強度に対して、アルミニウム合金製のものよりも薄肉にすることができる。なお、押し出し工法などにより製作し、また、めっき処理すると良い。
【００２０】
それに対して、外筒体１８は、外気にさらされる部品であり、防錆材として例えばアルミニウム合金により形成される。それにより、上記ホルダ１１などと同様の効果を奏し得る。なお、外筒体１８にあっては、高圧ガスの圧力が作用しないことから薄肉化することができるため、シリンダ１７の小径化に伴って外筒体１８も小径化することができる。
【００２１】
これらシリンダ１７及び外筒体１８の小径化により、それらのホルダ１１へのねじ結合部も小型化できるためホルダ１１も小型化でき、全体をコンパクト化し得る。また、ピストン１９のストロークをより長く確保するためにはシリンダ１７が長尺になり、厚肉では長尺部分が大径化して全体的に大型化するのに対して、鋼製により小径化することができるため、装置全体として小型化できる。
【００２２】
図３はアクチュエータ６の非作動状態を示す図である。その非作動状態におけるシリンダ１７の内部には同軸的かつ軸線方向変位自在にピストン１９が受容されている。ピストン１９の一端部（図３における下側）にはシリンダ１７の内径より若干小径にされた拡径部１９ａが形成されており、その拡径部１９ａの外周面に設けた周方向溝にＯリング１４ｂが装着されており、ピストン１９の下端部とシリンダ１７との間の気密性が確保されている。ピストンの図３における上側の他端部には、シリンダ１７の上端部に形成された縮径部１７ａにより軸線方向スライド自在にガイドされるようになっている。この縮径部１７ａにあって、上記したシリンダ１７を製作する押し出し工法にて同時に形成することができるため、部品点数を削減し得ると共に、肉厚形状を一体的に形成しており、強度も向上する。
【００２３】
なお、シリンダ１７の上部にはシリンダ１７の突出方向である図３における上方に拡開されたテーパ孔が設けられており、テーパ孔の開口面を閉塞する平座金形状のインナカバー２１が取り付けられている。なお、インナカバー２１は、シリンダ１７の上部におけるテーパ孔の縁部を半径方向内向きにかしめることにより固定されている。そのテーパ孔内にはインナカバー２１により抜け止めされたＣリング２２が受容されている。
【００２４】
また、シリンダ１７及び外筒体１８の図３における各上端部にあっては、外筒体１８よりもシリンダ１７の方が下方に位置している。ピストン１９の上端部がシリンダ１７から上方に突出しており、その突出部にピストンヘッド２３が同軸的にねじ結合されている。ピストンヘッド２３は、外筒体１８の内径より若干小さい外径の円形駒状に形成されていると共にその上端面を凸面状に形成されている。ピストンヘッド２３の外周面には周方向溝が形成されており、その周方向溝にＯリング１４ｃが嵌装されている。これにより、外筒体１８のピストンヘッド２３側の防水性が確保されている。なお、シール部材として用いた各Ｏリング１４ａ・１４ｂ・１４ｃにあっては、パッキンや、一体成形の焼き付けゴムなどの弾性体や、液状シール材などに代えても良く、気密性の要求を満たすものであれば良い。
【００２５】
また、ピストン１９の図３における下部の適所には、軸線方向に所定の長さ（幅）を有する周方向溝１９ｂが設けられている。この周方向溝１９ｂの深さ（半径方向長さ）は、上記Ｃリング２２の半径方向幅よりも小さくされている。
【００２６】
このようにして構成されたアクチュエータ６にあっては、車両の前端部の衝突を衝突検知センサ７により検出したら、制御ユニット９からガス発生器１３に発火信号を出力して、ガス発生器１３から高圧ガスが発生する。その高圧ガスの圧力によりピストン１９が図３における上方に向けて押し出され、図４に示されるようになる。
【００２７】
図４はピストン１９が最上昇位置に達した状態であり、その状態では図に示されるように、拡径部１９ａの肩部が縮径部１７ａに衝当した状態でピストン１９の上昇が止められている。それと合わせて、周方向溝１９ｂが縮径部１７ａのテーパ孔に臨むようになり、その状態で、Ｃリング２２が自身の縮径方向の弾発力により周方向溝１９ｂ内に入り込む。これにより、Ｃリング２２を介して周方向溝１９ｂと縮径部１７ａとが係合状態になって、ピストン１９の下降が止められるため、ガス圧力が弱まった後でもピストン１９の最上昇状態が保持される。
【００２８】
このように、衝突時には、エンジンフード３の車両後方側が図４に示されるようにピストン１９により持ち上げられるため、エンジンフード３上に落下したものに対する衝撃をエンジンフード３の大きな変形代をもって大きく吸収することができる。
【００２９】
次に、第２の例を図５を参照して以下に示す。なお、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図に示されるように、この第２の例にあっては、シリンダ１７の外周面に外筒体１８が圧入されて組み付けられた一体化構造である。なお、外筒体１８のホルダ１１に対するシール性は、図に示されるように外筒体１８の下端とホルダ１１の対向する端面との間に介装されたパッキン２４による。このパッキン２４としてはＯリングなどを用いても良い。
【００３０】
この第２の例では、シリンダ１７及び外筒体１８の組み付けをシリンダ１７のみのねじ込みで行うことができ、ねじ込み部を減らすことができると共に、外筒体１８を単純な圧入作業で組み付けるため、組み付け性が向上する。さらに、シリンダ１７と外筒体１８との間の隙間が無いため、より一層の小径化により小型化し得ると共に、内包湿度が小さくなる。両者間の密着状態により外気の浸入を防止できるため、シリンダ１７の防錆性を向上し得る。
【００３１】
また、第３の例を図６（ａ）を参照して以下に示す。この図示例においても上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図に示されるように、この第３の例にあっては、シリンダ１７のホルダ１１へのねじ込み部に続く近傍にその上方部分よりも拡径された圧入用拡径部２５が形成されている。この圧入用拡径部２５の外径は外筒体１８を圧入し得る大きさにされている。したがって、シリンダ１７に対して外筒体１８がホルダ１１側の一部に圧入する部分圧入にて結合されている。これにより、圧入部分が小さくなり、圧入組み付け作業が容易になる。なお、圧入用拡径部２５における外筒体１８の組み付け時挿入方向に対向する角部を落としてテーパ面としておくことにより、外筒体１８の圧入が容易になる。この例にあっても、圧入部分で密閉性が確保されるため、上記と同様の効果を奏し得る。
【００３２】
この第３の例と同様の他の例を図６（ｂ）に示す。この図示例においても上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図に示されるように、この第３の他の例にあっては、圧入用拡径部２６の外径を図示例ではホルダ１１の外面と合わせるように大きくしていると共に、上記と同様にテーパ面２６ａを設けている。このようにすることにより、外筒体１８の図における下端部をホルダ１１側に被せるように組み付けることができるため、その外筒体１８によりパッキン２４を外囲することになり、パッキン２４を保護し得る。
【００３３】
また、第４の例を図７に示す。この図示例においても上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図に示されるように、この第４の例にあっては、外筒体１８の内周面に軸線方向に延在する複数本の小ビード２７が設けられている。これら小ビード２７は、図示例では３本であり、周方向に等角度ピッチで設けられている。また、各小ビード２７の頂点を通る円の直径がシリンダ１７の外形よりも若干小さくなるように、各小ビード２７の半径方向内向き高さが設定されている。
【００３４】
このようにすることにより、圧入時の抵抗が小ビード２７の接触圧によるものだけになるため外筒体１８のシリンダ１７への圧入作業が容易にる。また、図示例のように３本の小ビード２７を当角度ピッチで設けた場合には、シリンダ１７と外筒体１８との互いの整合が容易になり、安価に組み付け精度を向上し得る。さらに、シリンダ１７及び外筒体１８の少なくともいずれか一方の圧入方向端面の縁部が面取りされていると良い。これにより、両者の挿入時にガイドし易くなるため、組み付け性が向上し得る。
【００３５】
また、第４の他の例を図８（ａ）に示す。この例では、シリンダ１７の外周面に軸線方向に延在する複数本の小ビード２８を設けている。このようにしても、上記図示例と同様の効果を奏し得る。また、図８（ｂ）に示されるように、シリンダ１７のホルダ１１へのねじ込み部に続く近傍にのみ複数本の小ビード部２９を設けるようにしても良い。図では２本が示されているが、上記と同様に３本であって良い。これにより、圧入部分が小さくなり、圧入組み付け作業がより一層容易になる。
【００３６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、高圧ガスの圧力を受けるシリンダを剛性の高い鋼材により形成しており、例えば車両火災発生時など高温雰囲気下になっても充分な強度を維持することができる。したがって、アクチュエータのシリンダの薄肉化による小型化を達成し、かつ火災発生時に破壊してしまうことを防止できる。また、高強度であるが防錆性に劣る鋼材などからなるシリンダを、防錆性を確保する材質の外装部品を用いて外囲することにより、水滴の付着からシリンダを保護することができる。この外装部品にあっては、強度を必要としないため、例えば防錆性に優れるが強度の劣るアルミニウム合金材を用いても薄肉化することができ、各部品の薄肉化による小型化に何ら問題が生じることがない。
【００３７】
特に、外装部品をアルミニウム合金材とし、シリンダを鋼材により製造することにより、入手容易な材料で上記強度及び防錆性を確保することができる。また、シリンダと外装部品とが、シリンダアクチュエータの固定部材にねじ結合されていることによれば、簡単な加工によりシリンダ及び外装部品を同軸的に組み付けることができる。
【００３８】
あるいは、シリンダに対して外装部品を圧入して一体化することにより、外装部品の組付けが容易になり、組み付け性が向上する。その圧入をシリンダに対して外装部品を全面圧入することにより、シリンダと外装部品との間の隙間が無くなり、外装部品内部の内包湿度が小さくなるため例えば鋼材からなるシリンダに対する防錆性が向上すると共に、両者間の密閉性が増大するため外気の自然浸入を防止でき、長期に亘ってシリンダの防錆性を高め得る。また、シリンダと外装部品とが密着により一体化されることにより一体化状態における強度が増大し、特に外装部品がシリンダに対してコーティング状態になるため、外装部品をより一層薄肉化し得る。
【００３９】
また、シリンダに対する外装部品の圧入構造を部分圧入とすることにより、圧入荷重を小さくすることができるため、小型の設備で組み付けを行うことができるなど組み付けが容易になる。その圧入に必要な高精度に加工する部分が少なくなるため、高精度化を維持した加工が容易になり、部品コストを低廉化し得る。また、外装部品の内周面とシリンダの外周面との一方にビードを設けて圧入することにより、圧入時の抵抗がビードの圧接のみとなるため、小さな圧入力で圧入することができるため組み付けが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された自動車の全体を示す斜視図。
【図２】アクチュエータを示す斜視図。
【図３】アクチュエータの側断面図。
【図４】アクチュエータの作動状態を示す要部破断側面図。
【図５】第２の例を示す要部破断図。
【図６】（ａ）は第３の例を示す要部破断図であり、（ｂ）はさらに他の例を示す図。
【図７】第４の例を示す要部斜視図。
【図８】（ａ）は第４の例の他の例を示す要部斜視図であり、（ｂ）はさらに別の例を示す要部斜視図。
【符号の説明】
１ 車体本体
３ フード（部材）
６ アクチュエータ
１３ ガス発生器
１７ シリンダ
１８ 外筒体（外装部品）
１９ ピストン
２７・２８・２９ 小ビード

Claims (5)

1. 車体表面の一部を形成する部材を衝突時に外方に突出させるための自動車用安全装置であって、
   前記部材が変位可能に車体本体に支持されていると共に、前記部材を外方に突出させる向きに作動させるためのシリンダアクチュエータを前記部材と前記車体本体との間に設け、
   前記シリンダアクチュエータが、シリンダと、ピストンと、前記衝突時に前記シリンダ内に高圧ガスを発生するガス発生器とを有し、
   前記シリンダが、常温雰囲気での防錆性よりも高温雰囲気で強度を優先させた高剛性材からなると共に、高温雰囲気での強度低下よりも常温雰囲気での防錆を優先させた防錆材からなる外装部品により外囲されていることを特徴とする自動車用安全装置。
2. 前記防錆材がアルミニウム合金材であり、前記高剛性材が鋼材であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用安全装置。
3. 前記シリンダと前記外装部品とが、前記シリンダアクチュエータの固定部材にねじ結合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用安全装置。
4. 前記シリンダが前記シリンダアクチュエータの固定部材にねじ結合されていると共に、
   前記外装部品が、前記シリンダに対して、両者間の少なくとも一部を圧入状態にして取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項３のいずれかに記載の自動車用安全装置。
5. 前記圧入状態が、前記外装部品の内周面と前記シリンダの外周面との一方に設けられたビードを他方に圧接させることを特徴とする請求項４に記載の自動車用安全装置。

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