JP6777038B2

JP6777038B2 - 車室前部の補強構造

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Publication number: JP6777038B2
Application number: JP2017146732A
Authority: JP
Inventors: 弘太梶川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: DE102018117610B4; JP2019026044A; US10464614B2; DE102018117610A1; US20190031246A1

Description

本発明は、車室前部にてステアリング等を支持する補強構造に関する。

自動車のステアリングやオーディオ等を支持する、車室前部の補強構造として、インストルメントパネルリインフォースメントパイプ（以下適宜、インパネＲ／Ｆパイプと記載する）、フロアブレース及びカウルトゥブレースが用いられる。

例えば図１８に例示するように、インパネＲ／Ｆパイプ１００は円筒形状のパイプ部材であって、車両幅方向に延設され、その両端が図示しないフロントピラー（Ａピラー）に固定される。インパネＲ／Ｆパイプ１００にはステアリングサポート１０２及びステアリングブラケット１０４を介してステアリングコラム１０６が支持される。

カウルトゥブレース１０８は車両前後方向に配置され、インパネＲ／Ｆパイプ１００を主に車両前後方向に支持する。カウルトゥブレース１０８の前端は車体のカウルパネル１１０に接合される。またカウルトゥブレース１０８は前端から後端に向かって車両下側に傾斜するように配置され、その後端はブラケット１１２を介してインパネＲ／Ｆパイプ１００に接合される。

フロアブレース１１４は車両上下方向に配置され、主にインパネＲ／Ｆパイプ１００を車両上下方向に支持する。また、フロアブレース１１４の上端と下端との間には、車両衝突時の乗員（ドライバー）の膝を保護するためのニーエアバッグ１１８が取り付けられている。

フロアブレース１１４の上端はブラケット１１２を介してインパネＲ／Ｆパイプ１００に接合される。フロアブレース１１４は上端から下端に向かって車両後方に傾斜するように配置され、その下端はフロアトンネル１１６の側壁１１６Ａに接合される。

具体的にはフロアブレース１１４の下端には、フロアトンネル１１６の側壁１１６Ａと車両幅方向にボルト接合されるボルト接合部１２１Ａが設けられる。この幅方向のボルト接合により、フロアブレース１１４に長手方向（上下方向）の荷重が入力された際に、ボルト軸部にせん断応力が働いてフロアブレース１１４の上下移動を抑えることができる。

フロアブレース１１４の上端とブラケット１１２も同様にして、車両幅方向にボルト接合される。具体的には、フロアブレース１１４には車両幅方向にボルト接合されるボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃが設けられる。２つのボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃを用いた２点支持とすることで、フロアブレース１１４の回動が規制される。

すなわち、カウルトゥブレース１０８がフロアトンネル１１６に対して車両前後方向に相対移動するとき、フロアブレース１１４にはボルト接合部１２１Ａを支点とした回転荷重が加わる。仮にフロアブレース１１４がボルト接合部１２１Ａを支点として回動するとフロアブレース１１４とブラケット１１２との設置角度（相対角度）が変化することになるが、フロアブレース１１４とブラケット１１２は２つのボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃにより接合されており、そのような回動が規制される。

ここで、例えば特許文献１では、上記のようなボルト接合について、骨格部材同士をスタッドボルトとボルト穴を用いて接合する際に、スタッドボルトが挿通されるボルト穴を、一部切り欠きを設けたＵ字穴としている。

特開２００７−３３１６１４号公報

ところで、従来構造では、車両前方からの衝突（以下適宜、前突と記載する）の際に、フロアブレースの支持について改善の余地がある。図１９に例示するように、前突時、障害物（バリア）によってエンジンユニット１２０が車両後方に後退させられる。これに伴い、エンジンユニット１２０後方の機器やパネル等も後退させられる。具体的には、エンジンユニット１２０後方に設けられた排気管１２２が変形しながら後退させられる。さらに排気管１２２の後方のダッシュパネル１２４が排気管１２２に押されて後退させられる。これに伴い、ダッシュパネル１２４上端に接合されたカウルパネル１１０と、カウルパネル１１０に接合されたカウルトゥブレース１０８が後退させられる。カウルトゥブレース１０８の後退に伴い、その後端に接合されたフロアブレース１１４の上端も後退させられる。

また、排気管１２２の変形後退に伴い、その排気管１２２を収容するフロアトンネル１１６も前方から変形させられる。ここで、フロアトンネル１１６に下端が接合されるフロアブレース１１４は、上端から下端に向かって車両後方に向かって傾斜するように延設されるという構造上、その下端はフロアトンネル前端から幾分後方に配置される。したがって前突時には、フロアブレース１１４下端のボルト接合部１２１Ａまで変形が及ぶには時間が掛かり、その前にフロアブレース１１４の上端に後退荷重が加わる場合がある。このときフロアブレース１１４には、下端のボルト接合部１２１Ａを支点とし、上端を力点とするような側面視で時計回りの回転荷重Ｆ１が加わる。

ここで、特許文献１のようにフロアブレース１１４のボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃのボルト穴がＵ字穴であると、回転荷重Ｆ１によってフロアブレース１１４がブラケット１１２から抜けて、フロアブレース１１４の上端が支持されなくなるおそれがある。

一方、フロアブレース１１４のボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃのボルト穴を閉じた丸穴とすると、上述したように２点支持によりフロアブレース１１４の回動が規制され、図１９に例示するようにフロアブレース１１４が撓む。この撓みに伴ってボルト接合部１２１Ｂ，１２１Ｃのボルト軸部にせん断力が加わる。前突の衝撃が大きく、フロアブレース１１４の撓み量が大きいときには、ボルト軸部に加わるせん断力が過大となってボルトの破断や抜けが生じて、フロアブレース１１４の上端が支持されなくなるおそれがある。

上記いずれの場合においても、フロアブレース１１４の上端の支持が抜けることで、フロアブレース１１４に取り付けられたニーエアバッグ１１８の支持もまた不安定となる。このように従来構造はフロアブレース１１４の支持、ひいてはフロアブレース１１４に固定されたニーエアバッグ１１８の支持という観点で改善の余地がある。

そこで本発明は、前突時におけるフロアブレース１１４の上端支持を維持可能な、車室前部の補強構造を提供することを目的とする。

本発明は、車室前部の補強構造に関する。当該構造は、インパネＲ／Ｆパイプ、カウルトゥブレース、及びフロアブレースを備える。インパネＲ／Ｆパイプは、車両幅方向に延設されステアリングコラムを支持する。カウルトゥブレースは、車両前後方向に延設され、インパネＲ／Ｆパイプより車両前方に配置されたカウルパネルに前端が接合され、当該前端と後端との間に、インパネＲ／Ｆパイプに接合される接合部を備える。フロアブレースは、カウルトゥブレースの後端に上端が接合され、当該上端から下端に向かって車両後方に傾斜するように配置され、フロアトンネルの側壁に下端が接合される。カウルトゥブレースの後端とフロアブレースの上端は、車両前後方向で互いに重なり合う重複部を備える。カウルトゥブレースとフロアブレースの重複部には、車両幅方向にボルト接合される第一ボルト接合部及び第二ボルト接合部が形成される。カウルトゥブレースとフロアブレースの重複部の一方には、第一ボルト接合部と第二ボルト接合部の間を横断する脆弱部が形成される。

上記構成によれば、前突時にフロアブレースに回転荷重が加わったときに、回動を規制する第一ボルト接合部と第二ボルト接合部との間の脆弱部が、フロアブレースの他の部位に先駆けて破断する。このとき、第一ボルト接合部と第二ボルト接合部の一方は、フロアブレースとカウルトゥブレースとの接合関係、つまりフロアブレースの上端支持が維持される。さらに脆弱部による破断に伴ってフロアブレースの上端支持が２点支持から１点支持に変更されることから、フロアブレースは回転荷重に応じて回動可能となる。その結果、フロアブレースの撓みが解消され、脆弱部以外の箇所の破断が防止可能となる。

また、上記発明において、脆弱部の横断方向は車両上下方向とは非平行であってよい。

上記構成によれば、車両の上下振動時に脆弱部がせん断力を受け難い構造となっているため、車両の通常運転中における脆弱部の破断を抑制可能となる。

また、本発明の別態様に係る車室前部の補強構造は、インパネＲ／Ｆパイプ、カウルトゥブレース、及びフロアブレースを備える。インパネＲ／Ｆパイプは、車両幅方向に延設されステアリングコラムを支持する。カウルトゥブレースは、車両前後方向に延設され、インパネＲ／Ｆパイプより車両前方に配置されたカウルパネルに前端が接合され、当該前端と後端との間に、インパネＲ／Ｆパイプに接合される接合部を備える。フロアブレースは、カウルトゥブレースの後端に上端が接合され、当該上端から下端に向かって車両後方に傾斜するように配置され、フロアトンネルの側壁に下端が接合される。カウルトゥブレースの後端とフロアブレースの上端は、車両前後方向で互いに重なり合う重複部を備える。カウルトゥブレースとフロアブレースの重複部の一方には、車両幅方向に穿孔された第一ボルト穴及び第二ボルト穴が形成され、他方には車両幅方向に延設される第一ボルト軸部及び第二ボルト軸部が形成される。第一ボルト穴と第二ボルト穴の一方は閉じた丸穴であって、他方は一部が切り欠かれたＵ字穴である。

上記構成によれば、前突時にフロアブレースに回転荷重が加わったときに、一方のボルト軸部がＵ字穴から外れ、フロアブレースは丸穴を支点として回動可能となる。また、回動後も丸穴及びボルト軸部による支持は維持されることから、フロアブレースの上端支持が維持される。

本発明によれば、前突時におけるフロアブレースの上端支持を維持可能となる。

第一実施形態に係る車室前部の補強構造を例示する斜視図である。インパネＲ／Ｆパイプ、カウルトゥブレース、及びフロアブレースを例示する斜視図である。カウルトゥブレースの接合部周辺の拡大斜視図である。カウルトゥブレースの接合部周辺の拡大平面図である。電磁成形による接合を説明する図である。フロアブレースの裏表の構造を例示する斜視図である。脆弱部の横断方向を車両上下方向としたときにおける、脆弱部への荷重入力について説明する図である。前突前の車室前部の補強構造及びその周辺構造を例示する側面図である。前突時の車室前部の補強構造及びその周辺構造を例示する側面図である。カウルトゥブレースに脆弱部を設けた例を示す側面図である。脆弱部の変形例を例示ずる斜視図である。第二実施形態に係るフロアブレースの構造を例示する斜視図である。第二実施形態に係るフロアブレース及びカウルトゥブレースの構造を例示する斜視図である。前突前の車室前部の補強構造及びその周辺構造を例示する側面図である。前突時の車室前部の補強構造及びその周辺構造を例示する側面図である。第二実施形態の変形例を例示する側面図である。第二実施形態の更なる変形例を例示する斜視図である。従来の車室前部の補強構造を例示する斜視図である。従来の車室前部の補強構造における、前突時の様子を説明する側面図である。

図１には、第一実施形態に係る車室前部の補強構造が例示されている。なお、図１〜図１１において、車両前後方向を記号ＦＲで表される軸で示し、車両幅方向を記号ＲＷで表される軸で示し、鉛直方向を記号ＵＰで表される軸で示す。記号ＦＲはＦｒｏｎｔの略であり、前後方向軸ＦＲは車両前方方向を正方向とする。記号ＲＷはＲｉｇｈｔＷｉｄｔｈの略であり、幅方向軸ＲＷは右幅方向を正方向とする。また高さ軸ＵＰは上方向を正方向とする。

図１に示されているように、これらＦＲ軸、ＲＷ軸、ＵＰ軸は互いに直交する。以下、本実施形態に係る車室前部の補強構造を説明する際には、これら３軸を基準に適宜説明する。例えば「前端」は任意の部材のＦＲ軸正方向側の端部を指し、「後端」は任意の部材のＦＲ軸負方向側の端部を指す。「幅内側」はＲＷ軸に沿って相対的に車両の幅方向内側を指すものとし、「幅外側」はＲＷ軸に沿って相対的に車両の幅方向外側を指すものとする。さらに「上端」は任意の部材のＵＰ軸正方向側の端部を指し、「下端」は任意の部材のＵＰ軸負方向側の端部を指す。

図１には、右ハンドル車の運転席及び助手席から車両前方側を含めた車両内部構造が例示されている。なお図１では、車室とその前方にあるエンジンルームとを隔てるダッシュパネルの図示を省略している。加えてステアリングホイール２１とインパネＲ／Ｆパイプ１０とを隔てるインストルメントパネル（インパネ）は図示を省略している。

車室前部の補強構造は、車両の骨格構造の一部を構成し、インパネＲ／Ｆパイプ１０、カウルトゥブレース１２及びフロアブレース１４を備える。

インパネＲ／Ｆパイプ１０は車両幅方向に延設される円筒部材である。インパネＲ／Ｆパイプ１０には、ステアリングコラム１６、カウルトゥブレース１２、フロアブレース１４、及び図示しないオーディオ機器やフロントエアバッグ等が取り付けられる。

インパネＲ／Ｆパイプ１０は複数部材を介して車体に支持固定される。幅方向の支持構造として、インパネＲ／Ｆパイプ１０の両端は、サイドブラケット１８，１８を介してフロントピラー４８，４８に支持される。また主に車両前後方向の支持構造として、インパネＲ／Ｆパイプ１０は、カウルトゥブレース１２を介してカウルパネル４０に支持される。さらに主に車両上下方向の支持構造として、インパネＲ／Ｆパイプ１０は、フロアブレース１４を介してフロアトンネル２６に支持される。

インパネＲ／Ｆパイプ１０はパイプ部材であり、例えばアルミ板を曲げ加工した、いわゆる板巻きパイプから構成される。また特に図２に詳細に記載されているように、インパネＲ／Ｆパイプ１０は、Ｄ席パイプ１０ＡとＰ席パイプ１０Ｂを備える。Ｄ席パイプ１０Ａはドライバー（Ｄｒｉｖｅｒ）席側に配置される円筒部材であり、Ｐ席パイプ１０Ｂは助手（Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ）席側に配置される円筒部材である。Ｄ席パイプ１０ＡはＰ席パイプ１０Ｂよりも径が太くなるように構成されており、剛性が高められている。図２に示されるように、Ｄ席パイプ１０ＡのＰ席パイプ側端部には縮径部１０Ｃが形成され、例えば当該縮径部１０Ｃ内にＰ席パイプ１０Ｂが挿入されて全周溶接等により両者が接合される。

図１に戻り、インパネＲ／Ｆパイプ１０はステアリングコラム１６を支持する。ステアリングコラム１６は車両前後方向に配置される。より詳細には、車両後方から前方に向かって、車両上方から下方に傾斜するようにステアリングコラム１６が配置される。ステアリングコラム１６はステアリングサポート２０及びステアリングブラケット２２を介してインパネＲ／Ｆパイプ１０に支持される。ステアリングコラム１６の後端にはステアリングホイール２１が取り付けられる。

カウルトゥブレース１２は、車両前後方向に延設される補強部材である。より具体的には、カウルトゥブレース１２は、車両前方から後方に向かって、上方から下方に傾斜するように配置される。

図２を参照し、カウルトゥブレース１２は肉抜き部に複数のリブ４３が設けられた（張り巡らされた）構造であって、その前端にはボルト等の締結部材が挿入される支持穴４２が形成される。カウルトゥブレース１２の前端は、支持穴４２を介して、インパネＲ／Ｆパイプ１０より前方に配置されたカウルパネル４０（図１参照）に固定される。

カウルトゥブレース１２の前端と後端との間には、インパネＲ／Ｆパイプ１０と接合されるリング形状の接合部４６が形成されている。接合部４６はインパネＲ／Ｆパイプ１０と全周に亘って接合される。この接合により、インパネＲ／Ｆ１０の中心軸Ｃ２回りの回動が抑制される。

例えば、インパネＲ／Ｆパイプ１０をカウルトゥブレース１２に組み付ける際には、接合部４６がインパネＲ／Ｆパイプ１０のＰ席パイプ１０Ｂに嵌挿される（差し込まれる）。接合部４６（カウルトゥブレース１２）がＰ席パイプ１０Ｂの所定の被接合箇所５０まで嵌挿されると、接合部４６は全周に亘ってＰ席パイプ１０Ｂ（の被接合箇所５０）に接合される。

この接合は、例えば図３、図４に例示するように、全周溶接（全周隅肉溶接）によって行ってもよい。全周溶接部５２は、図４に例示するようにカウルトゥブレース１２の両側面に形成させてもよい。または、Ｐ席パイプ１０Ｂの被接合箇所５０の外周面と接合部４６の内周面とを接着剤やロウ付けによって全周に亘って固定させてもよい。

または、図５に例示するように、電磁成形加工によって接合部４６とＰ席パイプ１０Ｂを全周に亘ってかしめてもよい。電磁成形加工は既知の技術であることから、ここでは簡単に説明すると、アルミや銅などの高導電率材料から構成されるパイプ材に電磁コイルを挿入する。さらにパルス状の大電流を電磁コイルに供給すると、電磁コイルに磁束が発生するとともにパイプ材に誘導電流が誘起される。このとき、誘導電流が誘起されたパイプ材には径方向外側にローレンツ力が働き、その結果、パイプ材が拡管される。

例えばカウルトゥブレース１２の接合部４６をＰ席パイプ１０Ｂに嵌挿して被接合箇所５０（図２参照）まで差し込んだ状態で電磁成形加工が行われる。ここで、スムーズな嵌挿のために接合部４６の内周径（リング内径）はＰ席パイプ１０Ｂの外周径より若干大きく形成される。さらにＰ席パイプ１０Ｂ内の、被接合箇所５０に対応する位置に電磁コイル４７が挿入される。このとき、電磁コイル４７の幅（ＲＷ軸方向幅）は、接合部４６の幅（ＲＷ軸方向幅）を超過するように電磁コイル４７が形成される。

さらに電磁コイル４７にパルス電流を供給すると、Ｐ席パイプ１０Ｂの、電磁コイル４７を覆う箇所が拡管（拡径）される。つまり被接合箇所５０及びその幅方向両脇部分が拡径される。この構成において、接合部４６が軸Ｃ２周りに回動しようとすると、被接合箇所５０と接合部４６の内周面、及び、拡管部５２Ａ，５２Ｂの側面と接合部４６の側面とに摩擦力が働いて、接合部４６の回動が抑制される。

図１、図２に戻り、カウルトゥブレース１２の後端はフロアブレース１４の上端と車両前後方向に重なり合う重複部６０Ａを備える。例えばカウルトゥブレース１２の接合部４６から後方の部分は後方に向かって徐々に上下方向の幅が狭くなるような尖端形状となっており、その最後端が重複部６０Ａとなる。

重複部６０Ａは、第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａを備える。後述するように、カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａは、フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂと車両幅方向にボルト接合される。カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａは、カウルトゥブレース１２の長手方向に沿って（車両前後方向に沿って）所定間隔を空けて設けられる。図２では、第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａとして、車両幅方向に延設されたスタッドボルト６６，６８が例示される。

なお後述するように、図２の変形例として、フロアブレース１４の重複部６０Ｂの第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂをスタッドボルト６６，６８とした場合には、カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａを車両幅方向に穿孔されたボルト穴７０，７２としてもよい。

フロアブレース１４は車両上下方向に延設される補強部材である。より具体的には、フロアブレース１４は車両上端から下端に向かって、車両後方に傾斜するように配置される。なお、図１〜図１７では、フロアブレース１４として、ドライバー席側に設けられるＤ席フロアブレースのみを図示し、助手席側に設けられるＰ席フロアブレースは図示を省略している。

フロアブレース１４（Ｄ席フロアブレース）はカウルトゥブレース１２及びフロアトンネル２６に固定される。図６には、フロアブレース１４の両面（表面及び裏面）斜視図が示される。例示されているようにフロアブレース１４は、側面視で「への字」構造またはブーメラン構造をしており、相対的に車両前後方向に延設される上側部分と相対的に車両上下方向に延設される下側部分を含む。

またフロアブレース１４は、車両幅方向に薄肉となった肉抜き部２８を備えており、この肉抜き部２８にはその長手方向に沿ってリブ３０が形成されている。また、フロアブレース１４の上端と下端との間、例えば肉抜き部２８の長手方向中間部には、ニーエアバッグ３２（図１参照）を支持固定するためのフランジ３４が形成されている。

フロアブレース１４の下端は、図１に示すようにフロアトンネル２６の側壁２６Ａに支持固定される。図１及び図６に例示されるように、フロアブレース１４の下端には第三ボルト接合部６７が設けられる。第三ボルト接合部６７は、フロアトンネル２６の側壁２６Ａと車両幅方向に接合される。例えば第三ボルト接合部６７は、車両幅方向に穿孔されたボルト穴から構成される。またフロアトンネル２６の側壁２６Ａにも車両幅方向に穿孔されたボルト穴が形成される。両ボルト穴が位置合わせされた状態で、図２に示すようなボルト７８の軸部が両ボルト穴に挿入され、ボルト穴から突き出された軸部がナット８０に螺合される。

フロアブレース１４の上端はカウルトゥブレース１２の後端に接合される。具体的には、フロアブレース１４の上端は、カウルトゥブレース１２の重複部６０Ａと重なり合う重複部６０Ｂを備える。重複部６０Ｂは、例えば底壁部８２とその両脇に立設された側壁部８４Ａ，８４Ｂを備えてよい。底壁部８２と側壁部８４Ａ，８４Ｂとによって構成される断面コ字上の空間にカウルトゥブレース１２の重複部６０Ａが収容される。

なお、側壁部８４Ａ，８４Ｂの少なくとも一方は、フロアブレース１４の上端部先端まで延設されずに途中で切れていてもよい。このようにすることで、後述する前突時に、カウルトゥブレース１２に対するフロアブレース１４の回動が側壁部８４Ａ，８４Ｂに阻害されずに済む。また、両側壁部８４Ａ，８４Ｂとも、後述する脆弱部８６の延長線上は壁が途切れていてよい。これにより前突時の脆弱部８６の破断が容易となる。

フロアブレース１４の重複部６０Ｂには、カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａに対応する、第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂが設けられる。フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂは、例えば車両幅方向に穿孔されたボルト穴７０，７２であってよい。

なお後述するように、図２の変形例として、カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａがボルト穴７０，７２である場合には、フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂはスタッドボルト６６，６８であってよい。フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂはフロアブレース１４の長手方向に沿って所定間隔を空けて形成される。

フロアブレース１４の上端が第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂにより２点支持されることで、カウルトゥブレース１２とフロアトンネル２６とが相対移動したときにおける、フロアブレース１４の回動が規制される。

また、フロアブレース１４の重複部６０Ｂには脆弱部８６が設けられる。脆弱部８６は、フロアブレース１４等の棒状部材の両端に曲げ荷重が加えられた際に、当該棒状部材の他の部位と比較して曲げ強度やせん断強度が低くなるように意図的に形成された特定の部位である。脆弱部８６は、第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂの間を横断するように形成される。例えば第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂがフロアブレース１４の長手方向に沿って配置されているのに対して、脆弱部８６はフロアブレース１４の短手方向に沿って形成される。例えば脆弱部８６はフロアブレース１４の短手方向両端に亘って設けられる。

図６右上の側面図に例示されているように、脆弱部８６の肉厚は底壁部８２と比較して薄く形成される。例えば脆弱部８６の肉厚は底壁部８２の肉厚の８０％程度となるように構成される。また図６に例示されているように脆弱部８６はフロアブレース１４の短手方向に延設される溝から構成される。

なお、脆弱部８６の延設方向（横断方向）は、車両上下方向とは非平行であることが好適である。図７には、脆弱部８６を車両上下方向と平行に延設させた例が示されている。路面の凹凸に応じて車両が上下振動する。このとき脆弱部８６には上下方向のせん断力が加わる。せん断力と平行に肉薄の脆弱部８６が延設されることで、車両の通常運転時に脆弱部８６が破断し易くなる。これを踏まえて脆弱部８６は車両上下方向とは非平行に延設（横断）させることが好適である。

＜前突時の挙動＞
図８、図９を用いて、第一実施形態に係る車室前部の補強構造の、前突時の挙動について説明する。図８には前突前の車室前部の補強構造及びその周辺構造が例示され、図９には前突時の車室前部の補強構造及びその周辺構造が例示される。

前突時には、車室前部の補強構造の前方にあるエンジンユニット８８が障害物（バリア）によって車両後方に後退させられる。これに伴い、エンジンユニット８８後方に設けられた排気管９０が変形しながら後退させられる。さらに排気管９０の後方のダッシュパネル９２が排気管９０に押されて後退させられる。これに伴い、ダッシュパネル９２上端に接合されたカウルパネル４０と、カウルパネル４０に接合されたカウルトゥブレース１２が後退させられる。カウルトゥブレース１２の後退に伴い、その後端に接合されたフロアブレース１４の上端も後退させられる。

また、排気管９０の変形後退に伴い、その排気管９０を収容するフロアトンネル２６も前方から変形させられる。ここで、フロアブレース１４がその上端から下端に向かって車両後方に向かって傾斜するように延設されるという構造上、下端の第三ボルト接合部６７はフロアトンネル２６の前端から幾分か後方に配置される。したがって前突発生時点からフロアトンネルの２６の変形が第三ボルト接合部６７に及ぶまでには時間遅れを伴い、この時間遅れの間にフロアブレース１４の上端に後退荷重が加わる場合がある。このときフロアブレース１４には、下端の第三ボルト接合部６７を支点とし、上端を力点とするような側面視で時計回りの回転荷重Ｆ１が加わる。

上端が２点支持されることで回動が規制されているフロアブレース１４は、回転荷重Ｆ１の入力に伴って撓む。またこの撓みに起因して、脆弱部８６に荷重が入力される。例えば回転荷重Ｆ１の接線方向のせん断力が脆弱部８６に加えられる。前突によるフロアブレース１４の撓み量が大きくなると、フロアブレース１４の他の部位に先駆けて脆弱部８６が破断する。この破断により、フロアブレース１４は第一ボルト接合部６２Ａ，６２Ｂによる接合関係が解消され、第二ボルト接合部６４Ａ，６４Ｂによる１点支持となる。２点支持から１点支持になることで、カウルトゥブレース１２の後退に伴うフロアブレース１４の回動が可能となる。この回動によりフロアブレース１４の撓みが解消され、更なる破断が抑制される。つまり、フロアブレース１４の上端支持が維持される。

＜第一実施形態の変形例＞
図１〜図９に示す例では、カウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａをスタッドボルト６６，６８とし、フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂをボルト穴７０，７２としたが、この構成を適宜入れ替えてもよい。例えばカウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａをボルト穴７０，７２とし、フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂをスタッドボルト６６，６８としてもよい。さらにはカウルトゥブレース１２の第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａをボルト穴７０及びスタッドボルト６８とし、フロアブレース１４の第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂをスタッドボルト６６及びボルト穴７２としてもよい。

また図１〜図９に示す例では、フロアブレース１４に脆弱部８６を設けたが、その代わりに図１０に示すように、カウルトゥブレース１２に脆弱部８６を設けてもよい。要するに、フロアブレース１４の重複部６０Ｂに設けられた第一ボルト接合部６２Ｂ及び第二ボルト接合部６４Ｂの間か、カウルトゥブレース１２の重複部６０Ａに設けられた第一ボルト接合部６２Ａ及び第二ボルト接合部６４Ａの間に脆弱部８６を設ければよい。

さらに図１〜図９に示す例では、脆弱部８６は、フロアブレース１４の短手方向に延設される溝から構成されていたが、この形態に限らない。例えば図１１に例示するように、脆弱部８６の構造として、短手方向に間欠的に穿孔されたいわゆるミシン目構造であってよい。

＜第二実施形態＞
図１２〜図１７を用いて、第二実施形態に係る車室前部の補強構造について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材や構成については同一符号を付して適宜説明を省略する。

図１２には第二実施形態に係るフロアブレース１４の両面斜視図が例示される。第一実施形態と異なる点として、フロアブレース１４の重複部６０Ｂに、車両幅方向に穿孔された第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６が形成される。

第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６の一方は閉じた丸穴であって、他方は一部が切り欠かれたＵ字穴に形成される。図１２では第一ボルト穴９４をＵ字穴とし、第二ボルト穴９６を丸穴としている。Ｕ字穴の切り欠き方向は、前突時にフロアブレース１４の回動（側面視で時計回り）が可能となるような方向とする。例えば図１２に例示されているように、車両斜め下方に切り欠くようにＵ字穴を形成する。

また、図１３に例示するように、カウルトゥブレース１２の重複部６０Ａには、第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６に対応して、車両幅方向に延設されるスタッドボルト６６（第一ボルト軸部），６８（第二ボルト軸部）が形成される。

図１３に例示されるように、組み付けの際には、カウルトゥブレース１２のスタッドボルト６６が第一ボルト穴９４に挿入され、スタッドボルト６８が第二ボルト穴９６に挿入される。さらに第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６から突き出されたスタッドボルト６６，６８の軸部がナット９８，９９により螺合される。

なお、Ｕ字穴である第一ボルト穴９４に挿入されるスタッドボルト６６へのナット９８の締結に関して、通常運転時のフロアブレース１４の回動を抑制し、かつ、前突時にはフロアブレース１４の回動を許容するような締結であることが好適である。例えば、第一ボルト穴９４に挿入されるスタッドボルト６６に対するナット９８の螺合は、回動を許容するピン接合と、回動を完全に押さえ込む剛性接合との中間接合である半剛性接合とする。

＜前突時の挙動＞
図１４、図１５を用いて、第二実施形態に係る車室前部の補強構造の、前突時の挙動について説明する。図１４には前突前の車室前部の補強構造及びその周辺構造が例示され、図１５には前突時の車室前部の補強構造及びその周辺構造が例示される。

第一実施形態と同様にして、前突時、フロアブレース１４には、下端の第三ボルト接合部６７を支点とし、上端を力点とするような、側面視で時計回りの回転荷重Ｆ１が加わる。

上端が２点支持されることで回動が規制されているフロアブレース１４は、回転荷重Ｆ１の入力に伴って撓む。このとき、フロアブレース１４の撓みを解消するように、図１５右上の拡大図に例示されるように、スタッドボルト６６が第一ボルト穴９４内をスライドする。このスライドにより、フロアブレース１４が第三ボルト接合部６７を支点として回動する。その結果、フロアブレース１４の上端支持が維持される。

＜第二実施形態の変形例＞
図１２〜図１５に示す例では、第一ボルト穴９４をＵ字穴とし、第二ボルト穴９６を閉じた丸穴としたが、この形態に限らない。例えば図１６に例示するように、第一ボルト穴９４を閉じた丸穴とし、第二ボルト穴９６をＵ字穴としてもよい。この場合、第二ボルト穴９６の切り欠き方向は、前突時にフロアブレース１４に掛かる回転荷重に基づいて、車両上斜め方向とすることが好適である。

また図１２〜図１５に示す例では、フロアブレース１４の重複部６０Ｂに第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６を設けたが、その代わりに図１７に示すように、カウルトゥブレース１２の重複部６０Ａに第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６を設けてもよい。この場合、フロアブレース１４の重複部６０Ｂにはスタッドボルト６６，６８が設けられる。

また加えて、フロアブレース１４の重複部６０Ｂに第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６の一方、ならびにスタッドボルト６６，６８の一方を設け、カウルトゥブレース１２の重複部６０Ａに第一ボルト穴９４及び第二ボルト穴９６の他方、ならびにスタッドボルト６６，６８の他方を設けてもよい。

１０インパネＲ／Ｆパイプ、１２カウルトゥブレース、１４フロアブレース、１６ステアリングコラム、２０ステアリングサポート、２１ステアリングホイール、２２ステアリングブラケット、２６フロアトンネル、２６Ａフロアトンネル側壁、３２ニーエアバッグ、４０カウルパネル、６０Ａカウルトゥブレース側重複部、６０Ｂフロアブレース側重複部、６２Ａカウルトゥブレース側第一ボルト接合部、６２Ｂフロアブレース側第一ボルト接合部、６４Ａカウルトゥブレース側第二ボルト接合部、６４Ｂフロアブレース側第二ボルト接合部、６６，６８スタッドボルト、６７フロアブレースの第三ボルト接合部、７０，７２フロアブレース側ボルト穴、７８フロアブレース下端用ボルト、８０フロアブレース下端用ナット、８６脆弱部、８８エンジンユニット、９０排気管、９２ダッシュパネル、９４第一ボルト穴、９６第二ボルト穴。

Claims

車両幅方向に延設されステアリングコラムを支持するインパネＲ／Ｆパイプと、
車両前後方向に延設され、前記インパネＲ／Ｆパイプより車両前方に配置されたカウルパネルに前端が接合され、当該前端と後端との間に、前記インパネＲ／Ｆパイプに接合される接合部を備えるカウルトゥブレースと、
前記カウルトゥブレースの前記後端に上端が接合され、当該上端から下端に向かって車両後方に傾斜するように配置され、フロアトンネルの側壁に前記下端が接合されるフロアブレースと、
を備え、
前記カウルトゥブレースの前記後端と前記フロアブレースの前記上端は、車両前後方向で互いに重なり合う重複部を備え、
前記カウルトゥブレースと前記フロアブレースの重複部には、車両幅方向にボルト接合される第一ボルト接合部及び第二ボルト接合部が形成され、
前記カウルトゥブレースと前記フロアブレースの重複部の一方には、前記第一ボルト接合部と前記第二ボルト接合部の間を横断する脆弱部が形成された、
車室前部の補強構造。
請求項１に記載の車室前部の補強構造であって、
前記脆弱部の横断方向は車両上下方向とは非平行である、車室前部の補強構造。
車両幅方向に延設されステアリングコラムを支持するインパネＲ／Ｆパイプと、
車両前後方向に延設され、前記インパネＲ／Ｆパイプより車両前方に配置されたカウルパネルに前端が接合され、当該前端と後端との間に、前記インパネＲ／Ｆパイプに接合される接合部を備えるカウルトゥブレースと、
前記カウルトゥブレースの前記後端に上端が接合され、当該上端から下端に向かって車両後方に傾斜するように配置され、フロアトンネルの側壁に前記下端が接合されるフロアブレースと、
を備え、
前記カウルトゥブレースの前記後端と前記フロアブレースの前記上端は、車両前後方向で互いに重なり合う重複部を備え、
前記カウルトゥブレースと前記フロアブレースの重複部の一方には、車両幅方向に穿孔された第一ボルト穴及び第二ボルト穴が形成され、他方には車両幅方向に延設される第一ボルト軸部及び第二ボルト軸部が形成され、
前記第一ボルト穴と前記第二ボルト穴の一方は閉じた丸穴であって、他方は一部が切り欠かれたＵ字穴である、車室前部の補強構造。