JP6248918B2

JP6248918B2 - インパネリインフォース構造

Info

Publication number: JP6248918B2
Application number: JP2014256354A
Authority: JP
Inventors: 穣竹本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: JP2016117311A

Description

本発明は、インパネリインフォース構造に関する。

下記特許文献１には、インパネリインフォース構造が開示されている。具体的には、インパネリインフォースを構成する運手席側のメンバと、この運転席側のメンバより径が細く設定された助手席側のメンバとが車両幅方向略中央の結合部で溶接により結合された構成とされている。また、運転席側のメンバの車両前部と助手席側のメンバの車両前部とを連結するリンフォースが取り付けられている。このリンフォースが車両前面衝突時（以下、この衝突形態を「車両前突時」という）、衝突荷重を運転席側のメンバと助手席側のメンバとの結合部以外の箇所に分散することで、メンバの径が変更した結合部に衝突荷重が集中することでのインパネリインフォースの破断を抑制している。

国際公開２０１２／０７０３２８号

しかしながら、特許文献１に開示された構成によると、リンフォースは、運転席側のメンバの車両前部と助手席側のメンバの車両前部とに取り付けられている。これにより、車両前突時（特に斜突時）、一方のメンバの車両幅方向外側の端部が車両後方側へ変位するような衝突荷重の入力がインパネリインフォースにされると、それぞれのメンバとリンフォースとの結合が衝突荷重の入力方向に対して解除される部材のレイアウトとなっているため、リンフォースとメンバとの結合が解除されると運転席側のメンバと助手席側のメンバとの結合部へ衝突荷重が集中し、特にインパネリインフォースをアルミニウム合金で構成した場合では結合部の溶接された箇所からインパネリインフォースが破断する可能性がある。したがって、上記先行技術は、車両前突時に折れ位置をコントロールすることにより、インパネリインフォースの破断を抑制する点で改良の余地がある。

本発明は上記問題を考慮し、インパネリインフォースをアルミニウム合金で構成した場合において、車両前突時に折れ位置をコントロールすることにより、インパネリインフォースの破断を抑制することができるインパネリインフォース構造を得ることを目的とする。

請求項１記載の発明に係るインパネリインフォース構造は、アルミニウム合金で構成されると共に、インパネリインフォースにおける運転席側を構成しかつ車両幅方向に延設され、ステアリングコラムを支持するステアリングサポートブラケットが取り付けられた第一部材と、アルミニウム合金で構成されると共に、インパネリインフォースにおける助手席側を構成しかつ車両幅方向に延設され、前記第一部材と結合されている第二部材と、車両幅方向の一方の端部が前記ステアリングサポートブラケットに結合され、車両幅方向の他方の端部が前記第二部材における車両後側に結合された補強部と、前記第二部材に設けられると共に、前記補強部の他方の端部と対向した位置に設けられ、前記第二部材の一般部に対し剛性が低く設定された弱体部と、を有している。

請求項１記載の発明によれば、補強部は、車両幅方向の一方の端部がステアリングサポートブラケットに結合され、他方の端部が第二部材における車両後側に結合されている。したがって、車両前突時、インパネリインフォースの車両幅方向の一方の端部が車両後方側へ変位するような衝突荷重がインパネリインフォースに入力されると、衝突荷重は補強部の他方の端部と第二部材とを当接させる方向に作用することで補強部が突っ張ることから、結合部の剛性が高くなる。また、第二部材における補強部の他方の端部と対向した位置には、弱体部が形成されているので、衝突荷重が弱体部に集中することで弱体部にて第二部材を折ることができる。つまり、結合部と弱体部との強度差が大きいため、衝突荷重が集中すると溶接された箇所から破断する可能性のある結合部ではなく、結合部以外の部位に形成された弱体部で第二部材ひいてはインパネリインフォースを折ることができる。したがって、結合部への衝突荷重の入力を抑制しながら弱体部の位置を調整することで車両前突時のインパネリインフォースの折れ位置を調整することが可能となる。

請求項１記載の本発明に係るインパネリインフォース構造は、インパネリインフォースをアルミニウム合金で構成した場合において、車両前突時に折れ位置をコントロールすることにより、インパネリインフォースの破断を抑制することができるという優れた効果を有する。

一実施形態に係るインパネリインフォース構造を備えたインパネリインフォースを示す。一実施形態に係るインパネリインフォース構造を備えたインパネリインフォースを示す平面図である。一実施形態に係るインパネリインフォース構造を備えたインパネリインフォースの要部を示す拡大斜視図である。一実施形態に係るインパネリインフォース構造を備えたインパネリインフォースの車両前突時の状態を示す平面図である。対比例に係るインパネリインフォース構造を備えたインパネリインフォースを示す平面図である。

以下、図１〜４を用いて、本発明に係る車両前部構造の第一実施形態について説明する。なお、これらの図において示される矢印ＦＲは車両前後方向前側、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側をそれぞれ示す。

図１に示されるように、車体の図示しないフロントピラーインナの車両幅方向内側面に、インパネリインフォース１０が取り付けられている。このインパネリインフォース１０は、アルミニウム合金で構成されており、第一部材１２と第二部材１４とステアリングサポートブラケット１６とを有している。

第一部材１２は、アルミパイプ材にて略円筒状に形成されおり、運転席の車両前方に配置されている。第一部材１２の車両幅方向外側の端部には、図示しないフランジが形成されており、このフランジとフロントピラーインナとをボルト等で締結することで車体に固定されている。また、第一部材１２には、ステアリングを保持するためのステアリングサポートブラケット１６が取り付けられている。このステアリングサポートブラケット１６は、車両前後方向に沿って延設されていると共に、上側ブラケット１８と下側ブラケット２０とで第一部材１２を車両上下方向で挟み込むように構成されている。下側ブラケット２０は、略車両上下方向に延設されかつ対向して設けられた側面２２と、この側面２２の下端部同士を繋ぐ底面２４とで車両前後方向に直交する断面が略Ｕ字状に形成されている。

第二部材１４は、第一部材と同様に、アルミパイプ材にて略円筒状に形成されおり、助手席の車両前方に配置されている。第二部材１４の車両幅方向外側の端部には、図示しないフランジが形成されており、このフランジとフロントピラーインナとをボルト等で締結することで車体に固定されている。

図３に示されるように、第一部材１２と第二部材１４とは、それぞれの車両幅方向内側の端部２６、２８同士を溶接部Ｗ１（第一溶接部）とＷ２（第二溶接部）とで溶接した結合部４０によって結合されている。なお、第一部材１２は、ステアリングを保持するため高い強度を必要とするため径が大きく設定されており、第二部材１４は、強度をあまり必要としないため径が第一部材１２と比較して小さく設定されている。このため、第一部材１２の車両幅方向内側の端部２６は、この端部２６の内周面が第二部材１４の外周面に沿って当接するように縮径されている。

第一部材１２の端部２６には、補強部３０が一体的に形成されている。この補強部３０は、結合面部３２とリブ３４とを含んで構成されている。結合面部３２は、第二部材１４の略車両上側から略車両後側の範囲において第一部材１２の端部２６が車両幅方向内側に向かって延設されるように形成されている。つまり、結合面部３２は第一部材１２の端部２６と同様、第二部材１４の外周面に沿って当接するように湾曲された形状とされている。

リブ３４は、ステアリングサポートブラケット１６の下側ブラケット２０と結合面部３２とを連結するように形成されている。具体的には、このリブ３４は平面視で略三角形状の板状に形成されており（図２参照）、このうち車両幅方向の一方の端部３５が下側ブラケット２０の側面２２の車両幅方向外側面に結合されている。また、他方の端部３７は第一部材１２の端部２６及び結合面部３２に結合されている。なお、このリブ３４は、正面視で第一部材１２又は第二部材１４の車両上下方向略中央に沿うように延設されている。

第一部材１２の端部２６は、第二部材１４の端部２８における外周面に溶接部Ｗ１によって溶接されている。また、結合面部３２の車両幅方向外側の端部２９は、第二部材１４の外周面に溶接部Ｗ２によって溶接されている。つまり、第一部材１２と第二部材１４との結合は、第二部材１４の端部２８の外周面に沿って溶接が連続したものではなく、溶接部Ｗ１と溶接部Ｗ２とで結合面部３２の車両幅方向の寸法分車両幅方向で異なる位置に溶接されている。

第二部材１４における溶接部Ｗ２と対向した位置には、弱体部としての貫通孔３８が形成されている。この貫通孔３８は、第二部材の車両後側に設けられていると共に、正面視で車両上下方向が長手方向とされた長穴状とされており、外周面の板厚方向に貫通して形成されている。なお、この貫通孔３８は、結合部４０以外の箇所、すなわち、第二部材１４の一般部に形成されていることから、貫通孔３８に衝突荷重が集中すると、貫通孔３８を中心に屈曲するが破断はしにくい構成とされている。

次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

ここで、図５に示される対比例を用いながら、本実施形態の作用並びに効果を説明することにする。なお、本実施形態と同一構成部分については同一番号を付してその説明を省略する。

図５に示されるように、アルミニウム合金で構成されたインパネリインフォース１００は、第一部材１０２と第二部材１０６とリンフォース１０８とを有している。第一部材１０２は、アルミパイプ材にて略円筒状に形成されており、運転席の車両前方に配置されている。第一部材１０２の車両幅方向外側の端部には、図示しないフランジが形成されており、このフランジとフロントピラーインナとをボルト等で締結することで車体に固定されている。また、第一部材１０２には、ステアリングを保持するステアリングサポートブラケット１６が取り付けられている。

第二部材１０６は、第一部材１０２と同様に、アルミパイプ材にて略円筒状に形成されており、助手席の車両前方に配置されている。また、第二部材１０６の車両幅方向外側の端部には、図示しないフランジが形成されており、このフランジとフロントピラーインナとをボルト等で締結することで車体に固定されている。

第一部材１０２と第二部材１０６とは、それぞれの車両幅方向内側の端部１１０、１１２同士で溶接によって結合されている。なお、第一部材１０２は、ステアリングを保持するため高い強度を必要とするため径が大きく設定されており、第二部材１０６は、強度をあまり必要としないため径が第一部材１０２と比較して小さく設定されている。このため、第一部材１０２の車両幅方向内側の端部１１０は、この端部１１０の内周面が第二部材１０６の外周面と当接するように縮径されている。

リンフォース１０８は、第一部材１０２における端部１１０の近傍の車両前側と第二部材１０６の端部１１２の車両前側とを連結している。これによって、車両前突時、衝突荷重が車両前方から入力されると、リンフォース１０８によって第一部材１０２及び第二部材１０６へ衝突荷重が分散されるので、径が変化している第一部材１０２の端部１１０と第二部材１０６の端部１１２との結合部に衝突荷重が集中するのを抑制することができる。

しかしながら、上記構成によると、リンフォース１０８は、第一部材１０２の車両前部と第二部材１０６の車両前部とに取り付けられている。これにより、車両前突時（特に斜突時）、第一部材１０２又は第二部材１０６の車両幅方向外側の端部が車両後方側へ変位するような衝突荷重の入力がインパネリインフォース１００にされると、第一部材１０２又は第二部材１０６とリンフォース１０８との結合が衝突荷重の入力方向に対して解除される部材のレイアウトとなっている。このため、衝突荷重の入力によりリンフォース１０８と第一部材１０２及び第二部材１０６との結合が解除されると、第一部材１０２と第二部材１０６との結合部へ衝突荷重が集中し、結合部４０の溶接された箇所から割れが発生してインパネリインフォース１００が破断する可能性がある。したがって、対比例の構成では、車両前突時に折れ位置をコントロールすることでインパネリインフォース１００の破断を抑制する点で改良の余地がある。

これに対し、本実施形態では、図３に示されるように、補強部３０は、車両幅方向外側の端部３５がステアリングサポートブラケット１６の下側ブラケット２０における側面２２に結合され、車両幅方向内側の端部２９が第二部材１４における車両後側に結合されている。したがって、車両前突時、インパネリインフォース１０の車両幅方向の一方の端部が車両後方側へ変位するような衝突荷重がインパネリインフォース１０に入力されると、衝突荷重は補強部３０の端部２９と第二部材１４とを当接させる方向に作用することで補強部３０のリブ３４が突っ張ることから、結合部４０の剛性が高くなる。また、第二部材１４における結合部４０と対向した位置には、貫通孔３８が形成されているので、衝突荷重が貫通孔３８に集中することで貫通孔３８にて第二部材１４を折ることができる。つまり、図４に示されるように、結合部４０と貫通孔３８との強度差が大きいため、衝突荷重が集中すると溶接された箇所から破断する可能性のある結合部４０ではなく、結合部４０以外の部位に形成された貫通孔３８で第二部材１４ひいてはインパネリインフォース１０を折ることができる。したがって、結合部４０への衝突荷重の入力を抑制しながら貫通孔３８の位置を調整することで車両前突時のインパネリインフォース１０の折れ位置を調整することが可能となる。これにより、インパネリインフォース１０をアルミニウム合金で構成した場合において、車両前突時に折れ位置をコントロールすることにより、インパネリインフォース１０の破断を抑制することができる。

また、一般的に、第一部材１２の端部２６の全周を第二部材１４の端部２８に溶接で結合すると、溶接の際の熱による歪みが発生しやすくなる。とくに、車両の軽量化を図るためにアルミニウム合金で構成された部材を使用する場合、アルミニウム合金は熱伝導性が高く、溶接した箇所は溶接の熱の歪みが発生し易いため、衝突荷重が入力されると溶接した箇所から割れが発生し易い。しかしながら、本実施形態では、第一部材１２と第二部材１４とは、第二部材１４の端部２８の外周面に沿って連続した溶接により結合されたものではなく、溶接部Ｗ１と溶接部Ｗ２とで結合面部３２の車両幅方向の寸法分車両幅方向で異なる位置に溶接されて結合されている。したがって、溶接時の熱が一箇所に集中しないため、結合部４０での歪みの発生が低減される。このため、溶接の歪みに起因したインパネリインフォース１０の破断を抑制することができる。

さらに、第一部材１２を成形型にて作成する場合、リブ３４を含んだ補強部３０は成形型で同時に成形することが可能となるため、容易に補強部３０を設定することができる。

なお、補強部３０は第一部材１２と一体的に形成された構成とされているが、これに限らず、補強部３０を別部材として第一部材１２と第二部材１４との結合部４０に取り付ける構成としてもよい。

さらに、本実施形態では、弱体部は、第二部材の車両後側に設けられた貫通孔３８とされているが、これに限らず、第二部材１４の一般部の径よりも縮径された構成としてもよいし、折れを誘発するビードとしてもよい。

さらにまた、補強部３０は、下側ブラケット２０の側面２２と結合面部３２とを繋ぐリブ３４を有した構成とされているが、これに限らず、リブ３４以外に柱状の部材で側面２２と結合面部３２とを繋ぐ構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０インパネリインフォース
１２第一部材
１４第二部材
１６ステアリングサポートブラケット
２９端部
３０補強部
３５端部
３８貫通孔（弱体部）

Claims

アルミニウム合金で構成されると共に、インパネリインフォースにおける運転席側を構成しかつ車両幅方向に延設され、ステアリングコラムを支持するステアリングサポートブラケットが取り付けられた第一部材と、
アルミニウム合金で構成されると共に、インパネリインフォースにおける助手席側を構成しかつ車両幅方向に延設され、前記第一部材と結合されている第二部材と、
車両幅方向の一方の端部が前記ステアリングサポートブラケットに結合され、車両幅方向の他方の端部が前記第二部材における車両後側に結合された補強部と、
前記第二部材に設けられると共に、前記補強部の他方の端部と対向した位置に設けられ、前記第二部材の一般部に対し剛性が低く設定された弱体部と、
を有するインパネリインフォース構造。