JP6101722B2 - 車室前部用支持体 - Google Patents

Description

この発明は、車室前部用支持体に係り、特に、インストルメントパネル内に設けられる車室前部用支持体に関する。

従来から、自動車が衝突体に衝突した際に、車室が変形することを抑制するための様々な支持体が利用されている。例えば、前面衝突の場合には、車室の前方に延びるフロントサイドフレームなどが衝撃を吸収することにより車室の変形を抑制することができる。
しかしながら、自動車の側部に衝突体が衝突すると、これらの支持体の車幅方向外側から衝撃が入力されるため、衝撃の強度が大きく低下されずに車室まで到達し、車室の変形を招くおそれがあった。

そこで、自動車の側部への衝突に対して車室の変形を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、インパネブラケットと、ヒンジピラーインナと、ヒンジピラーアウタとを車幅方向で連結するボルトを備えたヒンジピラーの補強構造が提案されている。このヒンジピラーの補強構造では、ヒンジピラーを補強するようにインパネブラケットが連結されているため、ヒンジピラーに対して大きな衝突荷重が加わった場合でもヒンジピラーに口開きが生じ難く、これにより車室の変形を抑制することができる。

特開２０１２−１６６７４１号公報

しかしながら、特許文献１のヒンジピラーの補強構造では、自動車の車幅方向に延びる１本のインパネブラケット（ステアリングサポートビーム）によりヒンジピラー（フロントピラー）を支持しており、衝突の衝撃を充分に吸収することが困難であった。
特に、図５に示すように、自動車Ｍの側部に衝突体Ｋが衝突して斜め方向へ衝撃Ｔが入力される場合には、自動車Ｍの側部と車室Ｃの間に衝撃Ｔを吸収するフレームが少なく、その衝撃Ｔが直接的に１本のステアリングサポートビームに加えられるため、車室Ｃの変形が大きくなるおそれがある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、自動車の車室の変形を確実に抑制する車室前部用支持体を提供することを目的とする。

この発明に係る車室前部用支持体は、インストルメントパネルの前方を覆うように配置された車室前壁部において肉厚に形成された肉厚部の後部に当接しつつ自動車の車幅方向に延びるように設けられた前部骨格と、インストルメントパネル内において前部骨格の後方に配置され、車幅方向に延びるように設けられた後部骨格と、車両前後方向に延びるように設けられ、先端部が前部骨格の両端部近傍に直接接合されると共に後端部が後部骨格の両端部近傍に直接接合されて前部骨格と後部骨格とを環状に接続する一対の側部骨格とを備えるものである。

ここで、車室前壁部は、バルクヘッドと、バルクヘッドの下側に配置されたトーボードとからなり、バルクヘッドとトーボードを互いに接合することにより肉厚部が形成されることが好ましい。

また、前部骨格は、バルクヘッドとトーボードの接合部からなる肉厚部を覆うように配置することができる。

また、肉厚部は、車幅方向に連続して延びるように車室前壁部に形成され、前部骨格は、肉厚部に沿って延びるように設けられることが好ましい。

また、前部骨格および後部骨格は、それぞれ、インストルメントパネルを挟むように配置された一対のフロントピラーに両端部を直接接合することができる。
また、後部骨格は、インストルメントパネル内においてステアリングを支持するステアリングサポートビームであるのが好ましい。

この発明によれば、前部骨格が車室前壁部の肉厚部に当接しつつ自動車の車幅方向に延びるように設けられると共に前部骨格とその後方に配置された後部骨格との間が一対の側部骨格により環状に接続されるので、自動車の車室の変形を確実に抑制する車室前部用支持体を提供することが可能となる。

この発明の一実施の形態に係る車室前部用支持体を備えた自動車の構成を示す図である。 車室前壁部に対する車室前部用支持体の配置を示す部分断面図である。 変形例に係る車室前部用支持体を示す断面図である。 他の変形例に係る車室前部用支持体を示す断面図である。 自動車の側部に衝突体が衝突する様子を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）および（Ｂ）に、この発明の一実施の形態に係る車室前部用支持体を備えた自動車の構成を示す。この自動車は、両側部を前後方向に延びる一対のフロントアッパフレーム１を有し、この一対のフロントアッパフレーム１の間に前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム２が配置されると共に、一対のフロントアッパフレーム１の後端部１ａに一対のフロントピラー３が接続されている。
一対のフロントピラー３の間には、図示しないフロントガラスが配置されると共にフロントガラスの下側に車室前壁部４が設けられている。また、車室前壁部４の両側縁部から後方に向かって車室側壁部５が設けられており、この車室側壁部５の前部側を一対のフロントピラー３が構成している。さらに、車室前壁部４の前側にはサスペンションのトップマウントパネル６が配置され、車室前壁部４の後側には車室前部用支持体７が配置されている。そして、車室前部用支持体７を後方から覆うようにインストルメントパネル８が配置されている。
これにより、車室前壁部４の前側にエンジンルームＥが形成されると共に車室前壁部４の後側に車室Ｃが形成される。

フロントアッパフレーム１は、後端部１ａがフロントピラー３の中間部に接続されている。フロントアッパフレーム１の後端部１ａは、上下方向に拡がるように形成されており、後端部１ａの上部側がフロントピラー３の上端部に向けて延びると共に後端部１ａの下部側がフロントピラー３の下端部に向けて延びている。
フロントサイドフレーム２は、フロントアッパフレーム１の下側に配置され、後端部が車室前壁部４の下側に延びるように形成されている。

フロントピラー３は、上下方向に延びるフロントピラー下部９と、フロントピラー下部９の上端部から上側後方へ傾斜して延びるフロントピラー上部１０とを有する。フロントピラー下部９は、前後方向に幅広に形成されており、車室側壁部５の前部側を構成する。フロントピラー上部１０は、フロントガラスの側縁部に沿うように形成されている。
トップマウントパネル６は、サスペンションの上部を支持するもので、車室前壁部４の前側において車室前壁部４とフロントアッパフレーム１が連結される隅部に配置され、フロントアッパフレーム１の後端部１ａ近傍に接合されている。トップマウントパネル６は、下部に開口部が形成された筒形状を有し、サスペンションの上側が開口部を介して収容されて内部に固定されている。

車室前壁部４は、図２に示すように、鋼板を折り曲げて形成されており、エンジンルームＥと車室Ｃを隔てるもので、インストルメントパネル８の前方を覆うように配置されている。車室前壁部４は、バルクヘッド１１と、バルクヘッド１１の下側に配置されたトーボード１２とを有する。
バルクヘッド１１は、フロントガラスの下側に配置されており、上部がフロントガラスの下縁部に沿うと共に両側縁部がフロントピラー下部９に接合されている。バルクヘッド１１は、上部が外部に開放された箱形状を有し、その内部にはワイパー装置などを収容する収容部１３が形成されている。

トーボード１２は、車室Ｃに搭乗する搭乗者が足を置くためのもので、車室Ｃの底部から上側前方に向かって徐々に傾斜するように延びた後、上方に立ち上がるように形成されている。このトーボード１２の上縁部は、後方に屈折され、バルクヘッド１１の下面に対向するように上面が形成されている。また、トーボード１２の両側縁部はフロントピラー下部９に接合されている。
バルクヘッド１１の下面とトーボード１２の上面は、スポット溶接などにより互いに接合されている。これにより、車室前壁部４において肉厚に形成された肉厚部１４が自動車の車幅方向Ｗに連続して延びるように形成されることになる。

車室前部用支持体７は、車室前壁部４を支持するものでインストルメントパネル８内に配置され、前部骨格１５と、後部骨格１６と、一対の側部骨格１７とを環状に接続して構成されている。
前部骨格１５は、車室前壁部４の肉厚部１４に当接しつつ車幅方向Ｗに延びるように設けられ、その両端部がボルトなどによりフロントピラー下部９に直接接合されている。前部骨格１５は、Ｌ字形状の横断面を有するように形成されている。すなわち、前部骨格１５は、前後方向に幅広に形成された底部１８と、上下方向に幅広に形成された側部１９とがＬ字形状に互いに連結されたものである。前部骨格１５は、底部１８が肉厚部１４に下側から当接すると共に側部１９が肉厚部１４に後側から当接するように配置される。この前部骨格１５には、車幅方向Ｗに互いに間隔を空けて複数のフランジ部２０が設けられており、このフランジ部２０を車室前壁部４にスポット溶接などにより接合することにより、前部骨格１５が肉厚部１４に沿って連続して当接されている。

後部骨格１６は、インストルメントパネル８内において前部骨格１５の後方に配置され、車幅方向Ｗに延びるように設けられると共にその両端部がボルトなどによりフロントピラー下部９に直接接合されている。この後部骨格１６は、ステアリングなどを支持しており、いわゆるステアリングサポートビームとしての機能も有するものである。
一対の側部骨格１７は、フロントピラー下部９に沿って前後方向に延びるように設けられ、先端部が前部骨格１５の両端部に接合されると共に後端部が後部骨格１６の両端部に接合されている。
インストルメントパネル８は、スピードメータなどの計器類が配置された内装部材であり、車室前部用支持体７に取り付けられている。

次に、この実施の形態の動作について説明する。
まず、図５に示すように、自動車の側部に衝突体Ｋが衝突し、自動車に対してフロントアッパフレーム１の外側から斜め方向に衝撃Ｔが入力する。この時、自動車の側部と車室Ｃの間には衝突体Ｋからの衝撃Ｔを吸収するフレームが少ないため、衝撃Ｔは直接的に車室Ｃの前面を形成する車室前壁部４に入力される。

ここで、車室前壁部４が車室前部用支持体７で支持されていない場合には、衝突体Ｋからの衝撃Ｔにより車室前壁部４に容易に座屈が生じるおそれがある。車室前壁部４に一旦座屈が生じると、その座屈箇所を起点として車室前壁部４が容易に後方に屈折し、車室Ｃが変形される。例えば、衝突体Ｋからの衝撃Ｔによりトップマウントパネル６が押し込まれてバルクヘッド１１およびトーボード１２の上部に座屈が生じ、この座屈箇所を起点としてトーボード１２全体が後方へ屈折される。

そこで、車室前部用支持体７の前部骨格１５が車室前壁部４において高い強度を有する肉厚部１４に当接しつつ車幅方向Ｗに延びるように設けられることにより、車室前壁部４の座屈を抑制して車室前壁部４が後方へ屈折することを防ぐことができる。
一般的に、バルクヘッド１１とトーボード１２の接合部は、接合により肉厚化されているため、車室前壁部４において最も強度が高くなるように形成されている。そこで、高い強度を有する接合部に沿って前部骨格１５を設けることにより車室前壁部４の座屈を効果的に抑制することができる。また、前部骨格１５は、車室前壁部４との間に隙間を空けずに、車室前壁部４に当接するように設けられており、車室前壁部４の座屈を確実に抑制することができる。さらに、前部骨格１５をＬ字形状の横断面を有するように形成することにより、バルクヘッド１１とトーボード１２の接合部を覆うように前部骨格１５を配置することができ、車室前壁部４を確実に支持することができる。

また、バルクヘッド１１およびその周囲は、一般的に、自動車が歩行者などに衝突した際にバルクヘッド１１近傍へ飛ばされた歩行者に大きな衝撃を与えないように、ある程度の柔軟性を有するように構成されている。そこで、前部骨格１５をバルクヘッド１１の下側に配置することにより、バルクヘッド１１の柔軟性を妨げることなく、車室前壁部４を支持することができる。
このように、前部骨格１５によりバルクヘッド１１の柔軟性を保ちつつ車室前壁部４が後方へ屈折することを防ぐことができる。

さらに、前部骨格１５には後方に延びる側部骨格１７が接続されている。この側部骨格１７は、後部骨格１６を介して後端部がフロントピラー下部９に接続されており、前部骨格１５を強力に支持することができる。
また、前部骨格１５、後部骨格１６および一対の側部骨格１７は、環状に接続されている。衝突体Ｋからの衝撃Ｔが直接的に車室前壁部４に入力する場合に、その衝撃Ｔを１本の骨格、例えば前部骨格１５のみで支持すると、前部骨格１５が容易に変形されるおそれがある。そこで、車室前部用支持体７を環状に形成することにより車室前壁部４を車室前部用支持体７の周囲に存在する構造体全体で面状に支持することができ、車室前壁部４の屈折を確実に抑制することができる。

このように、インストルメントパネル８内に環状の車室前部用支持体７を設けることにより、車室前壁部４を強力に支持することができ、車室Ｃの変形を防ぐことができる。さらに、車室前部用支持体７を環状に形成することにより、インストルメントパネル８内において空調およびカーナビゲーションシステムなどの装置を取り付ける空間を確保しつつ車室Ｃの変形を防ぐことができる。

本実施の形態によれば、車室前部用支持体７が環状形状を有し且つ前部骨格１５が車室前壁部４の肉厚部１４に当接しつつ車幅方向Ｗに延びるように設けられているため、自動車の車室Ｃの変形を確実に防ぐことができる。

なお、上記の実施の形態では、前部骨格１５は、Ｌ字形状の横断面を有するように形成されたが、車室前壁部４の肉厚部１４に当接するように設けることができればよく、この形状に限られるものではない。例えば、図３に示すように、パイプ形状を有する前部骨格２１をバルクヘッド１１とトーボード１２の接合部に後側から当接するように設けることができる。
また、上記の実施の形態では、前部骨格１５は、フランジ部２０を車室前壁部４にスポット溶接することにより接合されたが、前部骨格１５を車室前壁部４に固定することができればよく、これに限られるものではない。例えば、図４に示すように、フランジ部２０に換えて、前部骨格１５を外側から覆うようにブラケット２２を配置し、このブラケット２２の上縁部側と下縁部側とをボルトで車室前壁部４に固定することができる。

また、上記の実施の形態では、前部骨格１５は、バルクヘッド１１とトーボード１２の接合部に当接するように設けられたが、車室前壁部４において高い強度を有する肉厚部に当接していればよく、これに限られるものではない。例えば、車室前壁部４を局所的に折り曲げられることにより厚肉化し、その肉厚化された箇所に当接するように前部骨格１５を設けることもできる。
また、上記の実施の形態では、前部骨格１５は、車室前壁部４において車幅方向Ｗに連続して形成された肉厚部１４に沿うように設けられたが、肉厚部が車室前壁部４において車幅方向Ｗに間隔を空けて不連続に形成されている場合には、その肉厚部に順次当接しつつ車幅方向に延びるように設けることができる。

また、上記の実施の形態では、後部骨格１６は、ステアリングなどを支持するステアリングサポートビームとしての機能も有していたが、後部骨格１６とは別にステアリングサポートビームを設けてもよい。
また、車室前部用支持体７は、衝突体Ｋからの衝撃Ｔを支持可能な材料、例えば鋼材および強化樹脂などから構成することができる。例えば、車室前部用支持体７を強化樹脂から構成することにより、インストルメントパネル８と一体に形成することができ、インストルメントパネル８内の構成を簡便化することができる。

１ 一対のフロントアッパフレーム、１ａ フロントアッパフレームの後端部、２ 一対のフロントサイドフレーム、３ 一対のフロントピラー、４ 車室前壁部、５ 車室側壁部、６ トップマウントパネル、７ 車室前部用支持体、８ インストルメントパネル、９ フロントピラー下部、１０ フロントピラー上部、１１ バルクヘッド、１２ トーボード、１３ 収容部、１４ 肉厚部、１５，２１ 前部骨格、１６ 後部骨格、１７ 一対の側部骨格、１８ 前部骨格の底部、１９ 前部骨格の側部、２０ フランジ部、２２ ブラケット、Ｅ エンジンルーム、Ｃ 車室、Ｗ 車幅方向、Ｍ 自動車、Ｋ 衝突体、Ｔ 衝撃。

Claims (6)

1. インストルメントパネルの前方を覆うように配置された車室前壁部において肉厚に形成された肉厚部の後部に当接しつつ自動車の車幅方向に延びるように設けられた前部骨格と、
   前記インストルメントパネル内において前記前部骨格の後方に配置され、前記車幅方向に延びるように設けられた後部骨格と、
   車両前後方向に延びるように設けられ、先端部が前記前部骨格の両端部近傍に直接接合されると共に後端部が前記後部骨格の両端部近傍に直接接合されて前記前部骨格と前記後部骨格とを環状に接続する一対の側部骨格とを備える車室前部用支持体。
2. 前記車室前壁部は、バルクヘッドと、前記バルクヘッドの下側に配置されたトーボードとからなり、前記バルクヘッドと前記トーボードを互いに接合することにより前記肉厚部が形成される請求項１に記載の車室前部用支持体。
3. 前記前部骨格は、前記バルクヘッドと前記トーボードの接合部からなる前記肉厚部を覆うように配置される請求項２に記載の車室前部用支持体。
4. 前記肉厚部は、前記車幅方向に連続して延びるように前記車室前壁部に形成され、
   前記前部骨格は、前記肉厚部に沿って延びるように設けられる請求項１または２に記載の車室前部用支持体。
5. 前記前部骨格および前記後部骨格は、それぞれ、前記インストルメントパネルを挟むように配置された一対のフロントピラーに両端部が直接接合される請求項１〜４のいずれか一項に記載の車室前部用支持体。
6. 前記後部骨格は、インストルメントパネル内においてステアリングを支持するステアリングサポートビームである請求項１〜５のいずれか一項に記載の車室前部用支持体。