JP2018111336A

JP2018111336A - フロアブレース締結構造

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Publication number: JP2018111336A
Application number: JP2017001374A
Authority: JP
Inventors: 賢一染谷; Kenichi Someya; 千朗飯高; Chiaki Iitaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: JP6536593B2; US20180194397A1; US10363963B2; DE102017130713A1; CN108297944A; CN108297944B; DE102017130713B4

Abstract

【課題】伸び率が低い材料によってフロアブレースが構成されている場合でも、フロアブレースと車両フロアとの連結状態が車両の前面衝突時に解除されることを防止又は抑制しつつ、フロアブレースの大型化を回避する。【解決手段】フロアブレース締結構造１０では、インパネリインフォースから延出された鋳造製フロアブレース４０が、ボルト４６及びナット４８を用いて車両フロア３０と締結されている。このフロアブレース４０に取り付けられた補強板５０は鋼板製であり、ボルト４６及びナット４８を用いて車両フロア３０と締結されている。このため、車両の前面衝突時にフロアブレース４０の締結部４０Ａ１に応力が集中した場合でも、締結部４０Ａ１が補強板５０によって補強されていることにより、締結部４０Ａ１が破損し難くなる。しかも、締結部４０Ａ１が破損した場合でも、補強板５０を介してフロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が維持される。【選択図】図２

Description

本発明は、インストルメントパネルリインフォースメントと車両フロアとを連結するフロアブレースを、車両フロアに対して締結する締結構造に関する。

下記特許文献１に記載されたステアリングサポートビーム（インストルメントパネルリインフォースメント）では、運転席側に配置される第１サポートビームと、助手席側に配置される第２サポートビームとが、連結部材を介して連結固定されている。この連結部材の下部からは、車両下方側へ向けて長尺なセンターステー（フロアブレース）が一体的に延出されている。このフロアブレースの下端部は、車室底部（車両フロア）に固定されている。これにより、インストルメントパネルリインフォースメントと車両フロアとがフロアブレースを介して連結されている。

特開２００６−２６４４４４号公報

上記のようなフロアブレースには、鋳造によって製造されるものがある。鋳造製のフロアブレースは、例えばボルト及びナットを用いて車両フロアと締結されるが、この締結部には、車両の前面衝突時に応力が集中する場合がある。その場合、伸び率が低い鋳造製のフロアブレースが破断すると、フロアブレースと車両フロアとの連結状態が解除される。その結果、車両フロアに対するフロアブレースの相対変位が規制されなくなるので、乗員の安全性を確保する観点で好ましくない。このため、上記のような破断の懸念がある場合、例えばフロアブレースの断面形状を拡大し、フロアブレースの強度を向上させている。しかしながら、フロアブレースの断面形状を拡大すると、フロアブレースが大型化することになり、フロアブレースと周辺部品（コンソールサイドパネル等）との隙を確保し難くなる等の問題が生じる。

本発明は上記事実を考慮し、伸び率が低い材料によってフロアブレースが構成されている場合でも、フロアブレースと車両フロアとの連結状態が車両の前面衝突時に解除されることを防止又は抑制しつつ、フロアブレースの大型化を回避することができるフロアブレース締結構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るフロアブレース締結構造は、車室の前部に設けられたインストルメントパネルリインフォースメントから車両下方側へ延出されたフロアブレースと、前記フロアブレースが締結具を用いて締結された車両フロアと、前記フロアブレースを構成する材料よりも伸び率が高い材料によって構成され、前記フロアブレースに取り付けられると共に、前記締結具を用いて前記車両フロアと締結された補強部材と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、車両のインストルメントパネルリインフォースメントから車両下方側へ延出されたフロアブレースが、締結具を用いて車両フロアと締結されている。このフロアブレースには、補強部材が取り付けられている。この補強部材は、フロアブレースを構成する材料よりも伸び率が高い材料によって構成されており、上記の締結具を用いて車両フロアと締結されている。このため、車両の前面衝突時にフロアブレースにおける車両フロアとの締結部に応力が集中した場合でも、当該締結部が補強部材によって補強されていることにより、当該締結部が破損し難くなる。

また、フロアブレースが上記締結部で破損した場合でも、伸び率が高い材料からなる補強部材を介してフロアブレースと車両フロアとの連結状態が維持される。このため、本発明では、伸び率が低い材料によってフロアブレースが構成されている場合でも、フロアブレースと車両フロアとの連結状態が車両の前面衝突時に解除されることを防止又は抑制できる。しかも、フロアブレースの断面形状を拡大する必要がなくなるので、フロアブレースの大型化を回避することができる。

請求項２に記載の発明に係るフロアブレース締結構造は、請求項１において、前記締結具とは異なる箇所で前記フロアブレースと前記補強部材とを締結した別の締結具を有する。

請求項２に記載の発明では、フロアブレース及び補強部材と車両フロアとを締結した締結具とは異なる箇所において、フロアブレースと補強部材とが別の締結具により締結されている。これにより、フロアブレースに対して補強部材が強固に取り付けられているので、前述したフロアブレースの破損時に、補強部材を介したフロアブレースと車両フロアとの連結状態が解除され難くなる。

請求項３に記載の発明に係るフロアブレース締結構造は、請求項１又は請求項２において、前記補強部材は、前記フロアブレース内に埋め込まれている。

請求項３に記載の発明では、補強部材がフロアブレース内に埋め込まれることにより、フロアブレースに対して補強部材が強固に取り付けられているので、前述したフロアブレースの破損時に、補強部材を介したフロアブレースと車両フロアとの連結状態が解除され難くなる。

請求項４に記載の発明に係るフロアブレース締結構造は、請求項３において、前記補強部材に形成された貫通孔が、前記フロアブレースを構成する材料によって埋まっている。

請求項４に記載の発明では、フロアブレース内に埋め込まれた補強部材に貫通孔が形成されており、当該貫通孔がフロアブレースを構成する材料によって埋まっている。これにより、フロアブレースに対して補強部材が一層強固に取り付けられているので、前述したフロアブレースの破損時に、補強部材を介したフロアブレースと車両フロアとの連結状態が一層解除され難くなる。

以上説明したように、本発明に係るフロアブレース締結構造では、伸び率が低い材料によってフロアブレースが構成されている場合でも、フロアブレースと車両フロアとの連結状態が車両の前面衝突時に解除されることを防止又は抑制しつつ、フロアブレースの大型化を回避することができる。

本発明の第１実施形態に係るフロアブレース締結構造が備えるフロアブレースを含む周辺部材の構成を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係るフロアブレース締結構造の主要部の構成を示す断面図であり、図１のＦ２−Ｆ２線に対応した図である。本発明の第２実施形態に係るフロアブレース締結構造の主要部の構成を示す断面図であり、図２の一部に対応した断面を拡大した図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るフロアブレース締結構造１０について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の外方をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

（構成）
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係るフロアブレース締結構造１０は、車室の前部に設けられたインストルメントパネルリインフォースメント１２（以下、「インパネリインフォース１２」と略称する）から車両下方側へ延出された運転席側フロアブレース４０と、運転席側フロアブレース４０がボルト４６及びナット４８を用いて締結（締結固定；以下同じ）された車両フロア３０と、を備えている。さらに、このフロアブレース締結構造１０は、運転席側フロアブレース４０を構成する材料よりも伸び率が高い材料によって構成され、運転席側フロアブレース４０に取り付けられると共に、上記のボルト４６及びナット４８を用いて車両フロア３０と締結された補強板５０と、ボルト４６及びナット４８とは異なる箇所でフロアブレース４０と補強板５０とを締結したリベット５６と、を備えている。

上記の運転席側フロアブレース４０は、本発明における「フロアブレース」に相当し、上記のボルト４６及びナット４８は、本発明における「締結具」に相当し、上記の補強板５０は、本発明における「補強部材」に相当し、上記のリベット５６は、本発明における「別の締結具」に相当する。なお、図１において６０は、車室前部の助手席側においてインパネリインフォース１２と車両フロア３０とを連結した助手席側フロアブレースである。また、図２において６２、６４はサイレンサーであり、６８はフロアカーペットであり、７０はセンターコンソールに設けられたコンソールサイドパネルである。なお、本実施形態に係るフロアブレース締結構造１０は、左ハンドルの車両（自動車）に適用されているが、右ハンドルの車両に適用してもよい。その場合、本実施形態とは左右対称の構成となる。以下、フロアブレース締結構造１０の構成について詳細に説明する。

（インパネリインフォース１２の構成）
インパネリインフォース１２は、車幅方向を長手とする長尺状に形成され、車室の前端部に設けられた図示しないダッシュパネルの車両後方側に配置されており、図示しない左右のフロントピラー間に架け渡されている。このインパネリインフォース１２は、運転席側の部分を構成する大径ビーム１４と、助手席側及び車幅方向中央側の部分を構成する小径ビーム１６とを備えている。大径ビーム１４及び小径ビーム１６は、例えば金属材料によってパイプ状に形成されている。運転席側の大径ビーム１４は、比較的大きな強度を必要とするため、それ程大きな強度を必要としない小径ビーム１６よりも大径に形成されている。

また、このインパネリインフォース１２は、大径ビーム１４と小径ビーム１６とを互いに連結した連結部材１８と、大径ビーム１４及び小径ビーム１６を左右のフロントピラーにそれぞれ固定した左右の固定ブラケット２０、２２と、大径ビーム１４に固定されたコラムブラケット２４（ステアリングサポートブラケット）とを備えている。これらの連結部材１８、固定ブラケット２０、２２、及びコラムブラケット２４は、例えば軽金属の鋳物とされている。連結部材１８及びコラムブラケット２４の各前端部は、ダッシュパネルの上端部に取り付けられた図示しないカウルと結合されている。

（車両フロア３０の構成）
車両フロア３０は、例えば鋼板がプレス成形されて形成されたものであり、車室の床部を構成している。この車両フロア３０の車幅方向中央部には、車両上方側へ膨出したフロアトンネル部３２が車両前後方向に沿って延在している。このフロアトンネル部３２の上端部における運転席側の側部には、運転席側フロアブレース４０の下端部が締結されたフロアブラケット３４が設けられている。このフロアブラケット３４は、例えば鋼板がプレス成形されて形成された第１ブラケット３６及び第２ブラケット３８によって構成されている。

第１ブラケット３６は、車両前後方向から見て車幅方向に延びる上壁部３６Ａと、上壁部３６Ａの車幅方向外側端部から車両下方側へ延びる外壁部３６Ｂと、上壁部３６Ａの車幅方向中央側端部から車両下方側へ延びる内壁部３６Ｃと、内壁部３６Ｃの下端部から車幅方向中央側へ延びる内側フランジ部３６Ｄとを有している。外壁部３６Ｂの下端部と、内側フランジ部３６Ｄとは、溶接等の手段によってフロアトンネル部３２と接合されている。

第２ブラケット３８は、車両前後方向から見て車両上下方向に延びる側壁部３８Ａと、側壁部３８Ａの上端部から車幅方向中央側へ延びる上壁部３８Ｂと、側壁部３８Ａの下端部から車幅方向中央側へ延びる下壁部３８Ｃと、下壁部３８Ｃの車幅方向中央側の端部から車両下方側へ延びる下側フランジ部３８Ｄとを有している。下側フランジ部３８Ｄは、溶接等の手段によって第１ブラケット３６の外壁部３６Ｂの下端部及びフロアトンネル部３２と接合されている。また、上壁部３８Ｂの車幅方向中央側端部は、溶接等の手段によって第１ブラケット３６の上壁部３６Ａと接合されている。

（運転席側フロアブレース４０の構成）
運転席側フロアブレース４０（以下、「フロアブレース４０」と略称する）は、インパネリインフォース１２の連結部材１８の後端下部から車両下方側へ向けて延出されている。このフロアブレース４０は、例えば軽金属（ここではアルミニウム又はマグネシウム）の鋳物であり、車両上下方向を長手とする長尺状に形成されている。なお、上記の「アルミニウム」は、アルミニウム又はその合金であり、上記の「マグネシウム」は、マグネシウム又はその合金である。また、フロアブレース４０の材料は、軽金属に限らず、繊維強化樹脂等であってもよい。

上記のフロアブレース４０は、車両上下方向に延在し且つ車幅方向を厚さ方向とする側壁部４０Ａと、側壁部４０Ａの車両前後方向の両端部から車幅方向外側へ延出された前壁部４０Ｂ及び後壁部４０Ｃとを有しており、車両上下方向から見て車幅方向外側が開放された断面略Ｕ字状をなしている。前壁部４０Ｂと後壁部４０Ｃとは、フロアブレース４０の下端において繋がっている。また、このフロアブレース４０は、前壁部４０Ｂと後壁部４０Ｃとの間で車両上下方向にジグザグ状に並んだ複数のリブ４０Ｄを有している。複数のリブ４０Ｄは、側壁部４０Ａから車幅方向外側へ延出されており、前壁部４０Ｂと後壁部４０Ｃとを車両前後方向に繋いでいる。

側壁部４０Ａの上端部は、図１に示される前後一対のボルト４２及びナット４４を用いて連結部材１８の後端下部と締結されている。また、側壁部４０Ａの下端部は、図２に示されるように、第２ブラケット３８の側壁部３８Ａに対して車幅方向外側から重なっている。この側壁部４０Ａの下端部には、ボルト４６が挿通された貫通孔４１が形成されている。この貫通孔４１に挿通されたボルト４６は、後述する補強板５０に形成された貫通孔５１、及び第２ブラケット３８の側壁部３８Ａに形成された貫通孔３９に挿通されると共に、側壁部４０Ａにおける車幅方向中央側の面に取り付けられたナット４８（ここではウェルドナット）に螺合している。これにより、フロアブレース４０の下端部がボルト４６及びナット４８を用いて第２ブラケット３８（車両フロア３０）と締結されており、フロアブレース４０が連結部材１８の後端下部と車両フロア３０との間に架け渡されている。なお、第１ブラケット３６の外壁部３６Ｂには、ボルト４６の先端部が挿入された貫通孔３７が形成されている。また、図２においては、フロアブレース４０における車両フロア３０との締結部に、符号４０Ａ１を付している。

（補強板５０の構成）
補強板５０（補強部材；保護部材）は、フロアブレース４０の側壁部４０Ａの下端部に対して車幅方向中央側に取り付けられている。この補強板５０は、フロアブレース４０を構成する材料（ここではアルミニウム又はマグネシウムの鋳物）よりも伸び率が高い材料（ここでは鋼板）によって構成されている。なお、上記の「伸び率」は「伸び」と同義である。また、補強板５０の材料は、鋼板に限らず、鉄板やステンレス板等であってもよい。

この補強板５０は、長尺矩形の板状に形成されており、車両上下方向を長手とし且つ車幅方向を板厚方向とする姿勢で配置されている。この補強板５０は、例えばインサート鋳造によって側壁部４０Ａの下端部に取り付けられたものであり、車幅方向中央側の面が側壁部４０Ａの外側（車幅方向中央側）へ露出した状態で側壁部４０Ａの下端部に埋め込まれている。なお、補強板５０が側壁部４０Ａに対して車幅方向外側に配置された構成にしてもよい。

補強板５０の下部は、フロアブレース４０の側壁部４０Ａの下端部と、第２ブラケット３８の側壁部３８Ａとの間に挟まれている。この補強板５０の下部には、前述したボルト４６が挿通された貫通孔５１が形成されており、当該ボルト４６及びナット４８を用いて補強板５０の下部が第２ブラケット３８（車両フロア３０）と締結されている。

補強板５０の上部は、フロアブラケット３４よりも若干車両上方側に位置している。この補強板５０の上部には、貫通孔５２が形成されている。この貫通孔５２は、フロアブレース４０の側壁部４０Ａに形成された貫通孔４３と対向しており、これらの貫通孔５２、４３に挿通されたリベット５６によって補強板５０の上部と側壁部４０Ａとが締結されている。このリベット５６は、ボルト４６及びナット４８とは異なる箇所で補強板５０とフロアブレース４０とを締結している。なお、本発明における「別の締結具」は、リベット５６に限らず、ボルト及びナットや、ビス等でもよい。

上記構成のフロアブレース締結構造１０では、図２に示されるように、フロアブレース４０の下端部が、コンソールサイドパネル７０の下端部によって車幅方向外側から覆われており、コンソールサイドパネル７０の下端部とフロアブレース４０の下端部との間にフロアカーペット６８の端末部が挟まれた構成になっている。

（作用及び効果）
次に、本第１実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成のフロアブレース締結構造１０では、インパネリインフォース１２から車両下方側へ延出された鋳造製フロアブレース４０の下端部が、ボルト４６及びナット４８を用いて車両フロア３０と締結されている。このフロアブレース４０の下端部には、補強板５０が取り付けられている。この補強板５０は、フロアブレース４０を構成する材料（ここではアルミニウム又はマグネシウムの鋳物）よりも伸び率が高い材料（ここでは鋼板）によって構成されており、上記のボルト４６及びナット４８を用いて車両フロア３０と締結されている。このため、車両の前面衝突時にフロアブレース４０の下端部における車両フロア３０との締結部４０Ａ１に応力が集中した場合でも、フロアブレース４０の締結部４０Ａ１が補強板５０によって補強されていることにより、フロアブレース４０が締結部４０Ａ１で破損（破断）し難くなる。しかも、フロアブレース４０が締結部４０Ａ１で破損した場合でも、鋼板製の補強板５０を介してフロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が維持される。

このように、本実施形態では、フロアブレース４０が鋳造製とされた構成であっても、鋼板製の補強板５０によってフロアブレース４０と車両フロア３０との連結強度を確保することができるので、フロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が車両の前面衝突時に解除されることを防止又は抑制できる。しかも、フロアブレース４０の断面形状を拡大する必要がなくなるので、フロアブレースの大型化（すなわちフロアブレース４０の配設スペースの拡大）を回避できる。その結果、フロアブレース４０の周辺部材（コンソールサイドパネル７０等）とフロアブレース４０との間の隙を確保し易くなるので、上記周辺部材を車両に組み付ける際の組付性を確保し易くなる。また、上記周辺部材が車両走行時にフロアブレース４０と不用意に干渉することによる異音の発生を防止し易くなる。

また、本実施形態では、軽金属の鋳物であるフロアブレース４０に対して、車両衝突時に応力が集中する箇所及びその周辺部のみに鋼板製の補強板５０が取り付けられる構成であるため、補強板５０を小型なものにすることができる。しかも、フロアブレース４０の断面形状を拡大する必要がないので、補強板５０を含めたフロアブレース４０の質量の増加を防止又は抑制できる。その結果、車両の走行性能や燃費の向上に寄与する。また、フロアブレース４０が、形状設定の自由度が高い鋳物であるため、フロアブレースがプレス成形品の場合などと比較して、フロアブレース４０の強度確保と小型化とを両立し易い。

また、本実施形態では、フロアブレース４０及び補強板５０と車両フロア３０とを締結したボルト４６及びナット４８とは異なる箇所において、フロアブレース４０と補強板５０とがリベット５６により締結されている。これにより、フロアブレース４０に対して補強板５０が強固に取り付けられているので、補強板５０を介したフロアブレース４０と車両フロア３０との連結強度を高めることができる。その結果、前述したフロアブレース４０の破損時に、補強板５０を介したフロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が解除され難くなる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１実施形態と基本的に同様の構成及び作用については、第１実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。

図３には、本発明の第２実施形態に係るフロアブレース締結構造７０の主要部の構成が断面図にて示されている。この実施形態は、第１実施形態と基本的に同様の構成とされているが、以下の点が相違している。この実施形態では、補強板５０は、フロアブレース４０の側壁部４０Ａの下端部内に埋め込まれている。また、この実施形態では、補強板５０に形成された上下一対の流動孔５３が、フロアブレース４０を構成する材料によって埋まっている。

上記一対の流動孔５３は、本発明における「貫通孔」に相当するものであり、例えば車幅方向から見て円形に形成されている。これらの流動孔５３は、リベット５６とボルト４６との間において、補強板５０の上下方向中間部に車両上下方向に並んで形成されている。また、この補強板５０は、インサート鋳造によって側壁部４０Ａ内に埋め込まれたものであり、当該インサート鋳造時に、鋳造用の材料が各流動孔５３内に流れ込むことで、各流動孔５３内が上記材料で埋められた構成になっている。なお、流動孔５３の数は、一対（２つ）に限らず適宜変更可能である。

この実施形態では、補強板５０がフロアブレース４０内に埋め込まれることにより、フロアブレース４０に対して補強板５０が強固に取り付けられている。これにより、前述したフロアブレース４０の破損時に、補強板５０を介したフロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が解除され難くなる。

しかも、この実施形態では、補強板５０に形成された流動孔５３がフロアブレース４０を構成する材料によって埋まっている。これにより、フロアブレース４０に対して補強板５０が一層強固に取り付けられているので、前述したフロアブレース４０の破損時に、補強板５０を介したフロアブレース４０と車両フロア３０との連結状態が解除され難くなる。具体的には、車両の前面衝突によってフロアブレース４０の締結部４０Ａ１が破損し、フロアブレース４０と補強板５０との間に過大な荷重が作用した場合に、補強板５０がフロアブレース４０に対して車両上下方向に相対変位し難くなるので、補強板５０がフロアブレース４０に対して剥離し難くなる。その結果、補強板５０を介したフロアブレース４０と車両フロア３０との連結強度が効果的に向上する。

なお、上記第２実施形態では、上述した構成によって補強板５０がフロアブレース４０に対して強固に取り付けられているので、リベット５６を省略してもよい。

また、上記各実施形態では、運転席側フロアブレース４０が本発明における「フロアブレース」とされた場合について説明したが、これに限らず、助手席側フロアブレース６０が本発明における「フロアブレース」とされた構成にしてもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことは勿論である。

１０フロアブレース締結構造
１２インストルメントパネルリインフォースメント
３０車両フロア
４０運転席側フロアブレース（フロアブレース）
４６ボルト（締結具）
４８ナット（締結具）
５０補強板（補強部材）
５３流動孔（貫通孔）
５６リベット（別の締結具）
７０フロアブレース締結構造

Claims

車室の前部に設けられたインストルメントパネルリインフォースメントから車両下方側へ延出されたフロアブレースと、
前記フロアブレースが締結具を用いて締結された車両フロアと、
前記フロアブレースを構成する材料よりも伸び率が高い材料によって構成され、前記フロアブレースに取り付けられると共に、前記締結具を用いて前記車両フロアと締結された補強部材と、
を備えたフロアブレース締結構造。
前記締結具とは異なる箇所で前記フロアブレースと前記補強部材とを締結した別の締結具を有する請求項１に記載のフロアブレース締結構造。
前記補強部材は、前記フロアブレース内に埋め込まれている請求項１又は請求項２に記載のフロアブレース締結構造。
前記補強部材に形成された貫通孔が、前記フロアブレースを構成する材料によって埋まっている請求項３に記載のフロアブレース締結構造。