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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-28
(45)【発行日】2022-10-06
(54)【発明の名称】車両用ピラー
(51)【国際特許分類】
B62D 25/04 20060101AFI20220929BHJP
【ＦＩ】
B62D25/04 A
B62D25/04 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019100990
(22)【出願日】2019-05-30
(65)【公開番号】P2020192939
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2021-09-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100087723
【弁理士】
【氏名又は名称】藤谷 修
(74)【代理人】
【識別番号】100165962
【弁理士】
【氏名又は名称】一色 昭則
(74)【代理人】
【識別番号】100206357
【弁理士】
【氏名又は名称】角谷 智広
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087723
【弁理士】
【氏名又は名称】藤谷 修
(74)【代理人】
【識別番号】100165962
【弁理士】
【氏名又は名称】一色 昭則
(74)【代理人】
【識別番号】100206357
【弁理士】
【氏名又は名称】角谷 智広
(72)【発明者】
【氏名】平井 隆行
(72)【発明者】
【氏名】毛利 誠
(72)【発明者】
【氏名】小森谷 一記
(72)【発明者】
【氏名】西田 愛
【審査官】塚本 英隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－２７３０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１８０８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５４７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４９２５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００７５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６２０２７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
柱状の第１骨格部材と、前記第１骨格部材に対して所定間隔を空けて配置された柱状の第２骨格部材と、
前記第１骨格部材と前記第２骨格部材との間に保持された透明部材と、
を有し、
前記透明部材の車両外側の側面は、車両内側から外側に向かって凸の曲面を有し、
前記透明部材の厚さは一定でなく、
前記透明部材の厚さおよび屈折率は、任意の２つの位置Ａ、Ｂにおける前記透明部材の厚さ方向の光学的距離をそれぞれＯＰA 、ＯＰB として、０．８≦ＯＰA ／ＯＰB ≦１．２となるように設定されている、
ことを特徴とする車両用ピラー。
【請求項2】
前記透明部材の屈折率は、厚さ方向においては一定であり、前記透明部材の厚さおよび屈折率は、任意の２つの位置Ａ、Ｂにおける前記透明部材の厚さをそれぞれＬA 、ＬB 、屈折率をそれぞれｎA 、ｎB として、０．８≦（ｎA ・ＬA ）／（ｎB ・ＬB ）≦１．２を満たすように設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ピラー。
【請求項3】
前記透明部材は、中空部を有する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ピラー。
【請求項4】
前記中空部は、前記第１骨格部材と前記第２骨格部材とを結ぶ直線方向に全範囲にわたって設けられ、前記中空部の厚さは一定である、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用ピラー。
【請求項5】
前記第１骨格部材と前記第２骨格部材とを連結する第３骨格部材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用ピラー。
【請求項6】
前記透明部材の車両内側の側面は、平面であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用ピラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用ピラーに関するものであり、特に透明部材を有するものに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の車両用ピラーは不透明な材料であり、運転者の視界を遮り死角を発生させる。そこで車両用ピラーによる死角を減少させる技術が各種提案されており、たとえば特許文献１、２がある。
【0003】
特許文献１には、フロントウィンドウの厚さがピラーに近づくにつれて厚くなるように設定することが記載されている。これにより、フロントウィンドウのピラー近くの領域に入射する光は、レンズの効果で屈折する。そのため、本来はピラーにより遮られていた光も運転者に届くことになり、ピラーによる死角を減らすことができる。
【0004】
特許文献２には、２本の骨格部材により透明部材が保持された車両用ピラーが記載されている。また、透明部材は、車両外側の側面、車両内側の側面のいずれも曲面を有しており、車両外側の側面の曲率と、車両内側の側面の曲率を同一にすることが記載されている。これにより、運転者が視認する像の大きさが実像と相違することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－２７４２６９号公報
【文献】特開２００６－２７３０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１では、死角を減らすことはできるものの、運転者が車両用ピラーを介して視認する像に歪みを生じてしまい、視認性を十分に向上させることはできない。また、レンズの効果を利用するものであるため、その死角を減らす効果は曲率中心付近に限定される。そのため、運転者の視点が曲率中心付近からずれると、死角を減らす効果を十分に得られなくなってしまう。
【0007】
また、特許文献２では、透明部材の車両外側の側面の曲率と車両内側の側面の曲率とを同一にする必要性から、車両剛性、衝突強度、意匠性、骨格部材との接合性などを向上させることが難しい。
【0008】
そこで本発明の目的は、透明部材を有し、その透明部材の車両外側の側面が曲面である車両用ピラーにおいて、運転者が透明部材を介して視認する像の歪みを軽減し、視認性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、柱状の第１骨格部材と、第１骨格部材に対して所定間隔を空けて配置された柱状の第２骨格部材と、第１骨格部材と第２骨格部材との間に保持された透明部材と、を有し、透明部材の車両外側の側面は、車両内側から外側に向かって凸の曲面を有し、透明部材の厚さは一定でなく、透明部材の厚さおよび屈折率は、任意の２つの位置Ａ、Ｂにおける透明部材の厚さ方向の光学的距離をそれぞれＯＰA 、ＯＰB として、０．８≦ＯＰA ／ＯＰB ≦１．２となるように設定されている、ことを特徴とする車両用ピラーである。
【0010】
本発明において、透明部材の屈折率は、厚さ方向においては一定であり、透明部材の厚さおよび屈折率は、任意の２つの位置Ａ、Ｂにおける透明部材の厚さをそれぞれＬA 、ＬB 、屈折率をそれぞれｎA 、ｎB として、０．８≦（ｎA ・ＬA ）／（ｎB ・ＬB ）≦１．２を満たすように設定されていてもよい。
【0011】
本発明において、透明部材は、中空部を有していてもよい。また、中空部は、第１骨格部材と第２骨格部材とを結ぶ直線方向に全範囲にわたって設けられ、中空部の厚さは一定であってもよい。
【0012】
本発明において、第１骨格部材と第２骨格部材とを連結する第３骨格部材を有していてもよい。
【0013】
本発明において、透明部材の車両内側の側面は、平面であってもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、透明部材の車両外側の側面を曲面とする場合であっても、運転者が透明部材を介して視認する像の歪みを軽減することができ、また、その像の歪みを軽減する効果は、運転者の視点位置によらない。よって本発明によれば、運転者の視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施例１の車両用ピラー１を有した車両を示した図。
【図2】実施例１の車両用ピラー１を示した図。
【図3】実施例１の車両用ピラー１の水平方向の断面図。
【図4】透明部材１２の変形例を示した図。
【図5】透明部材１２の変形例を示した図。
【図6】透明部材１２の変形例を示した図。
【図7】車両用ピラー１の変形例を示した図。
【図8】車両用ピラー１の変形例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例1】
【0017】
【0018】
実施例１の車両用ピラー１は、図１に示すように、車両のフロントピラーであり、フロントウィンドウ２と前座席のサイドウィンドウ３との交差部分に設けられた柱状の構造体である。
【0019】
また、実施例１の車両用ピラー１は、図１、２のように、第１骨格部材１０と、第２骨格部材１１と、透明部材１２と、によって構成されている。
【0020】
第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は、鋼板や炭素繊維強化樹脂からなり、それぞれ柱状であり、所定間隔を空けておよそ平行に配置されている。また、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は凹部１０ａ、１１ａをそれぞれ有し、凹部１０ａと凹部１１ａとが向かい合うように配置されている。凹部１０ａ、凹部１１ａは、透明部材１２の端部を嵌め込んで透明部材１２を保持するためのものである。
【0021】
なお、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１は平行である必要はなく、たとえば三角形や台形を成していてもよい（図７（ａ）、（ｂ）参照）。また、第１骨格部材１０、第２骨格部材１１の太さも一定である必要はなく、車両用ピラー１に求められる強度などに応じて任意の太さに設定することができる。
【0022】
また、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１は、実際にはフロントウィンドウ２やサイドウィンドウ３と接続、支持する構造も有するが、実施例１においては省略する。
【0023】
透明部材１２は、可視光に対して十分に高い透過率を有した材料からなる板状の部材である。透明部材１２の端部は、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１の凹部１０ａ、１１ａに嵌め込まれている。これにより、透明部材１２は第１骨格部材１０と第２骨格部材１１との間に保持された構造となっている。透明部材１２の材料は、樹脂、ガラスなどを用いることができ、強度などの点から繊維強化樹脂を用いてもよい。
【0024】
このように、実施例１の車両用ピラー１は、窓を設けて透明部材１２を嵌め込んだ構造であり、透明部材１２によって車両用ピラー１により生じる死角を軽減し、運転者の視認性を向上させている。
【0025】
透明部材１２の車両外側の側面１２ａは、車両内側から外側に向かって凸な曲面を有している。このような曲面とすることで、車両外側からの力に対する車両剛性を高め、走行時の空気抵抗の低減を図っている。
【0026】
車両外側の側面１２ａの曲面の曲率半径は、１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下が好ましい。この範囲であれば、運転者の視認性を損なうことなく、車両用ピラー１の剛性を十分に高めることができる。
【0027】
なお、車両外側の側面１２ａの全体が曲面である必要はなく、一部に平面の領域などが存在していてもよい。また、曲率半径も一定である必要はない。
【0028】
透明部材１２の車両内側の側面１２ｂは、平面である。車両外側の側面１２ａが曲面であるため、透明部材１２の厚さは、中央部から端部に向かって次第に薄くなっている。ここで、透明部材１２の厚さは、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを結ぶ直線方向（図３中ｘ軸方向）に垂直な方向（図３中ｙ軸方向）の厚さとする。実施例１においては、透明部材１２の厚さ方向は、透明部材１２の車両内側の側面１２ｂに垂直な方向に一致する。
【0029】
なお、透明部材１２の車両内側の側面１２ｂは、曲面であってもよく、車両内側から外側に向かって凸でも凹でもよい。図４は、透明部材１２の車両内側の側面１２ｂを、車両内側から外側に向かって凸とした場合の変形例である。ただし、透明部材１２の厚さが均一とならないようにする。つまり、車両外側の側面１２ａの曲率半径と、車両内側の側面１２ｂの曲率半径とが同一にならないようにする。透明部材１２の厚さが一定であると、車両剛性、衝突強度、意匠性、骨格部材との接合性などを向上させることが難しいためである。
【0030】
透明部材１２の厚さは、透明部材１２の透過率や、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１との間隔、車両用ピラー１の剛性などに応じて設定される。車両剛性、衝突強度、意匠性、第１骨格部材１０および第２骨格部材１１との接合性などの観点から、透明部材の厚さの最大値と最小値の差は、１～５０ｍｍとすることが好ましい。
【0031】
透明部材１２の屈折率は、厚さ方向（ｙ軸方向）には一定であり、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを結ぶ直線方向（ｘ軸方向）には一定でなく、所定の屈折率分布を有している。その屈折率分布の詳細は後述する。
【0032】
透明部材１２の厚さおよび屈折率は、次のように設定されている。透明部材１２の任意の２つの位置Ａ、Ｂについて、位置Ａにおける厚さをＬA 、屈折率をｎA とし、位置Ｂにおける厚さをＬB 、屈折率をｎB として、０．８≦（ｎA ・ＬA ）／（ｎB ・ＬB ）≦１．２を満たすように設定されている。つまり、透明部材１２の厚さ方向における光学的距離がおよそ一定となるように、透明部材１２の厚さおよび屈折率が設定されている。
【0033】
また、上記のように透明部材１２の厚さおよび屈折率が設定され、かつ透明部材１２の厚さが、中央部から端部に向かって次第に薄くなっているため、透明部材１２の屈折率は、中央部から端部に向かって次第に大きくなっている。
【0034】
透明部材１２の厚さおよび屈折率が上記のように設定されているため、車外から透明部材１２に入射する光は、透明部材１２の車両外側の側面１２ａが曲面であるにもかかわらず、ほとんど屈折せずに透明部材１２を透過する。
【0035】
透明部材１２の車両外側の側面１２ａが曲面であると、透明部材１２の厚さに違いが生じ、透明部材１２の屈折率が一定である場合には、透明部材１２の光学的距離が位置により異なることになる。それにより透明部材１２に入射する光は屈折し、運転者が透明部材１２を介して視認する像に歪みを生じる。
【0036】
一方、透明部材１２の屈折率分布が実施例１のように設定されている場合、透明部材１２の光学的距離の位置による差がほとんどなくなり、透明部材１２の車両外側の側面１２ａが曲面であることにより生じうる屈折を、透明部材１２の屈折率分布によって打ち消すことができる。その結果、透明部材１２に入射する光は、ほとんど屈折せずに透明部材１２を透過することになる。よって、実施例１の車両用ピラー１では、運転者が透明部材１２を介して視認する像の歪みが軽減されている。
【0037】
また、像の歪みを軽減する効果は、上記原理から明らかなように、運転者の視点位置にはよらない。そのため、運転者の座席を車両前後方向に移動し、運転者の視点が車両前後方向において変化した場合であっても、運転者は歪みの少ない像を視認することができる。
【0038】
なお、運転者が透明部材１２を介して視認する像の歪みをより軽減するためには、透明部材１２の厚さ方向の光学的距離がなるべく一定であることが好ましい。そのため、透明部材１２の厚さおよび屈折率は、０．９≦（ｎA ・ＬA ）／（ｎB ・ＬB ）≦１．１を満たすように設定されていることがより好ましい。さらに好ましくは０．９５≦（ｎA ・ＬA ）／（ｎB ・ＬB ）≦１．０５を満たすように設定されていることである。
【0039】
屈折率分布を有した透明部材１２は、たとえば次のようにして製造することができる。１つは、透明樹脂に屈折率調整用の低分子材料や高分子材料を混合し、その濃度勾配を形成することにより、屈折率分布を形成する方法である。１つは、透明樹脂として共重合体を用い、共重合比の勾配を形成することにより、屈折率分布を形成する方法である。
【0040】
製造の容易さなどの観点から、透明部材の屈折率の最大値と最小値の差は、０．０１～０．３とすることが好ましい。
【0041】
実施例１では、透明部材１２の屈折率は、厚さ方向（ｙ軸方向）において一定とし、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを結ぶ直線方向（ｘ軸方向）において一定でなく分布を有するものとしているが、ｘ軸方向において一定とし、ｙ軸方向において一定でない分布を有するものとしてもよいし、ｘ軸方向とｙ軸方向の両方において一定でない分布を有するものとしてもよい。その場合、透明部材１２の厚さおよび屈折率は、透明部材１２の任意の２つの位置Ａ、Ｂについて、位置Ａにおける透明部材１２の厚さ方向の光学的距離をＯＰA 、位置Ｂにおける透明部材１２の厚さ方向の光学的距離をＯＰB として、０．８≦ＯＰA ／ＯＰB ≦１．２を満たすように設定されていればよい。このように透明部材１２の厚さおよび屈折率が設定されていれば、実施例１と同様に、運転者が透明部材１２を介して視認する像の歪みを軽減することができる。
【0042】
たとえば、透明部材１２の屈折率が厚さ方向に一定ではない構造としては、屈折率が段階的に変化している構造であっても連続的に変化している構造であってもよい。
【0043】
段階的に変化している構造は、たとえば、屈折率の異なる複数の材料の積層構造である場合や、中空部１３を有している構造である。積層構造や中空構造とすることで、車両用ピラー１の強度向上などを図ることができる。また、中空構造とすることで、透明部材１２の材料厚を薄くすることができ、透明部材１２の光の透過率を向上させることができるので、運転者の視認性をより向上させることができる。また、中空構造とすることで、軽量化を図ることができ、断熱性や遮音性を付加することもできる。
【0044】
図５は、実施例１の透明部材１２に中空部１３を設けた例である。中空部１３の厚さは一定である。また、中空部１３は、ｘ軸方向の全範囲にわたって設けられている。全範囲とすることにより、軽量性、断熱性、遮音性を高めている。中空部１３は、空気、窒素などの気体が充填されていてもよいし、真空でもよい。
【0045】
このような構成とした場合、任意の位置における透明部材１２の厚さ方向の中空部１３の光学的距離は、中空部１３の屈折率をｎ0 、中空部１３の厚さをＬ0 として、ｎ0 ・Ｌ0 である。よって、透明部材１２の厚さおよび屈折率は、０．８≦（ｎA ・ＬA ＋ｎ0 ・Ｌ0 ）／（ｎB ・ＬB ＋ｎ0 ・Ｌ0 ）≦１．２を満たすように設定されていればよい。ここで、ＬA 、ＬB は、位置Ａ、Ｂにおける透明部材１２全体の厚さから中空部１３の厚さを引いた値である。このように設定されていれば、実施例１と同様に、運転者が透明部材１２を介して視認する像の歪みを軽減することができる。
【0046】
なお、図５は、厚さ一定の中空部１３を設けた例であるが、上記のように透明部材１２の厚さおよび屈折率が設定されているのであれば、中空部１３の厚さは一定である必要はない。また、図５では、ｘ軸方向の全範囲にわたって中空部１３が設けられ、透明部材１２が厚さ方向に２つの部分に分断されているが、ｘ軸方向に全範囲にわたって中空部１３が設けられている必要もなく、一部領域にのみ中空部１３が設けられていてもよい。たとえば、図６のように、透明部材１２の端部には中空部１３を設けず、透明部材１２が２つに分断されないようにしてもよい。図６の構成は、剛性や組み立て容易さの点で優れている。
【0047】
以上、実施例１の車両用ピラー１では、透明部材１２の車両外側の側面１２ａが曲面であるため、運転者が透明部材１２を介して視認する像に歪みを生じうるが、透明部材１２の厚さおよび屈折率が上記のように設定されているため、像の歪みを軽減することができる。また、像の歪みを軽減する効果は、運転者の視点位置によらない。したがって、実施例１の車両用ピラー１によれば、運転者の視認性を大きく向上させることができる。
【0048】
また、実施例１の車両用ピラー１では、車両外側の側面１２ａと車両内側の側面１２ｂの形状は、それぞれ独立に設計することが可能である。そのため、それぞれの目的に応じた機能付与が可能である。
【0049】
（各種変形例）
実施例１の車両用ピラー１では、骨格部材は、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１の２本のみであるが、視認性を損なわない範囲であれば、さらに骨格部材を有していてもよく、透明部材１２はそのような骨格部材により複数に分割されていてもよい。たとえば、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを連結する骨格部材をさらに有していてもよい。これにより、車両剛性や衝突強度をより向上させることが可能である。具体的には、骨格部材全体として、はしご状、三角格子状、正方格子状などとしてもよい。透明部材１２が複数に分割されている場合、個々の透明部材１２の厚さおよび屈折率が実施例１のように設定されていればよい。
実施例１の車両用ピラー１では、骨格部材は、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１の２本のみであるが、視認性を損なわない範囲であれば、さらに骨格部材を有していてもよく、透明部材１２はそのような骨格部材により複数に分割されていてもよい。たとえば、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを連結する骨格部材をさらに有していてもよい。これにより、車両剛性や衝突強度をより向上させることが可能である。具体的には、骨格部材全体として、はしご状、三角格子状、正方格子状などとしてもよい。透明部材１２が複数に分割されている場合、個々の透明部材１２の厚さおよび屈折率が実施例１のように設定されていればよい。
【0050】
図８は、第１骨格部材１０と第２骨格部材１１とを連結する第３骨格部材１４を２本間を空けて設け、骨格部材全体としてはしご状とした例である。
【0051】
実施例１では、本発明の車両用ピラーをフロントピラーに適用した例を示しているが、本発明の車両用ピラーはフロントピラー以外にも適用可能である。
【0052】
本発明の車両用ピラーは、自動車や電車など、あらゆる車両のピラーに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明の車両用ピラーは、種々の車両に適用することができる。
【符号の説明】
【0054】
１：車両用ピラー
１０：第１骨格部材
１１：第２骨格部材
１２：透明部材
１２ａ：車両外側の側面
１２ｂ：車両内側の側面
１３：中空部
１０：第１骨格部材
１１：第２骨格部材
１２：透明部材
１２ａ：車両外側の側面
１２ｂ：車両内側の側面
１３：中空部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】