JP7110938B2

JP7110938B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP7110938B2
Application number: JP2018219021A
Authority: JP
Inventors: 悠史狩谷; 祐輔山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: JP2020082981A

Description

本発明は、インパネリインフォースを含む車両前部構造に関する。

多くの車両では、車室の前部に車幅方向に延びるインストルメントパネルリインフォースメント（以下、「インパネリインフォース」という。）が設けられている。インパネリインフォースは、例えば、インストルメントパネルの支持、ステアリングサポートブラケットの取り付けなどに用いられる。

下記特許文献１には、インパネリインフォースの運転席付近に、乗員側に突出した平坦部を設ける構造が開示されている。

特開２００８－１５５８１２号公報

上記特許文献１のインパネリインフォースでは、平坦部は運転席側に設けられており、ステアリングよりも車両前方側に位置していると思われる。このため、乗員がこの平坦部を直接的に利用することはできない。また、上記特許文献１では、平坦部の形状についてのみ記載されており、用途、構造について特段の記載はない。

助手席側では、ステアリングが設置されないため、助手席の前方の空間を活用する余地がある。

本発明の目的は、助手席の前方に、乗降時等に搭乗者が手を載せて身体を支えることが可能な突出構造を設けることにある。

本発明にかかる車両前部構造は、車両のインストルメントパネルの近傍に設けられた車幅方向に延びるインパネリインフォースと、前記インパネリインフォースに固定され、乗員側に突出した突出ブラケットと、前記突出ブラケットに接続され、上面が平坦な平坦部を有する平坦ブラケットと、前記突出ブラケットと前記平坦ブラケットを締結するボルトと、を備え、前記ボルトは、前記突出ブラケットおよび前記平坦ブラケットの両者に固定されており、前記突出ブラケットと前記平坦ブラケットには、両者が前記ボルトで接続される接続部以外の部位であり、前記平坦ブラケットの車幅方向外側の端面と当該端面と対面する前記突出ブラケットの車幅方向内側の先端部とで構成される、前記平坦ブラケットの前記上面に荷重が付与されない状態では離間して対面し、許容限界以上の荷重が付与された状態では相互に干渉して変形を制限する変形制限部が形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、搭乗者は平坦ブラケットに手を載せて身体を支えることが可能となり、乗降時等における負担が軽減される。特に、平坦ブラケットは、離間距離に応じた変位を許容しており、搭乗者から与えられる荷重を滑らかに受け止め、反力により押し返すことで快適な使い心地を与えることが可能である。また、平坦ブラケットは、許容限界以上の変位を制限しており、安定性を高めることもできている。

実施形態にかかる車両前部構造の概略的な斜視図である。実施形態にかかる支え台の骨格をなすブラケットの斜視図である。ブラケットが樹脂カバーで覆われた支え台についての斜視図である。図２のＡ方向からのブラケット部分的斜視図である。図４のＢＢ面における断面図であり、荷重が作用していない状態を示す。図４のＢＢ面における断面図であり、荷重が作用した状態を示す。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１は、本実施形態にかかる車両前部構造１０を、車両の左後方から見た概略的な斜視図である。図中の座標系におけるＦ軸は車両前方向、Ｕ軸は上方向、Ｒ軸は搭乗者の右手方向を示している（図２においても同様）。

インパネリインフォース２０は、車室空間の前部に設けられるインストルメントパネルの近傍に設置される部材である。インパネリインフォース２０は、一般的には、インストルメントパネルの背後（車両前方側）に設置されて、インストルメントパネル１９０を支持する。インパネリインフォース２０は、車幅方向に延びており、右端を右フロントピラー８０に固定され、左端を図示省略した左フロントピラーに固定されている。

インパネリインフォース２０は、鉄鋼製の強度部材である４本の円筒パイプ２２，２４，２６，２８を右端から左端に向けてこの順に配置し、連結することで形成されている。円筒パイプ２２と円筒パイプ２４は連結部材３０によって溶接固定され、円筒パイプ２４と円筒パイプ２６は連結部材３２によって溶接固定され、円筒パイプ２６と円筒パイプ２８は連結部材３４によって溶接固定されている。

最も右側の円筒パイプ２２は、右ハンドル車の運転席９０の前方付近に配置されている。他の円筒パイプ２４，２６，２８はいずれも小径（細い）のパイプ部材を用いて形成されているのに対し、この円筒パイプ２２は相対的に大径（太い）のパイプ部材を用いて形成されている。円筒パイプ２２には、ステアリングを支持するステアリングサポート４０（図では一部のみ図示している）などが取り付けられ、大きな荷重が作用するため、十分な強度を確保するために大径のパイプ部材が用いられている。

円筒パイプ２２の右端（これはインパネリインフォース２０全体の右端でもある）には、インパネリインフォース２０を右フロントピラー８０に固定するためのブラケット５０が溶接されている。ブラケット５０は、円筒パイプ２２を部分的に覆う半円環形状の部材であり、両端には固定用のボルト５２，５４が挿入される。ブラケット５０は、ボルト５２，５４を用いて右フロントピラー８０に固定され、さらに溶接されることで右フロントピラー８０と強固に結合されている。

円筒パイプ２４は、車室の車幅方向付近にあるコンソール９２の前方付近に配置されている。円筒パイプ２４の下部にはフロアブレース６０が溶接固定されている。フロアブレース６０の下端は、車室下部に配置された構造部材であるトンネルリインフォースメントに固定されており、これによりインパネリインフォース２０の強度が高められている。

円筒パイプ２６は、助手席９４の前方付近に配置されている。また、円筒パイプ２８は比較的短い部材であり、助手席９４の前方左側付近に配置されている。円筒パイプ２８には、支え台のブラケット１００が溶接固定されている。支え台については、後で詳しく説明する。円筒パイプ２８の左端（これはインパネリインフォース２０全体の左端でもある）には、ブラケット７０が設けられている。ブラケット７０は、ブラケット５０と同様の構造及び役割を有した部品であり、固定用のボルト７２，７４および溶接によってインパネリインフォース２０を左フロントピラーに固定する。

右端の円筒パイプ２２と左端の円筒パイプ２８は、中心軸が一致する位置に配置されており、車両の前方方向位置と上下方向位置が一致している。円筒パイプ２２，２８の配置は、右フロントピラー８０及び左フロントピラーへの取り付けが容易となる観点、さらには、運転席９０前方のステアリングやインストルメントパネルの配置の観点から決定されている。これに対し、円筒パイプ２４，２６は、別の観点から配置されている。

円筒パイプ２４は、円筒パイプ２２，２８に比べて、前後方向の位置はほぼ等しい（直径の１／５程度だけ前方に位置する）が、上下方向には、直径の約２倍だけ下方にオフセットして配置されている。円筒パイプ２４は、コンソール９２の前方に位置しており、この付近には、カーナビゲーションシステム等に利用されるディスプレイや、エアコンのダクトが配置される。実施形態の車両では、車室空間の快適性や操縦性を高めるため、これらの配置を優先した上で、円筒パイプ２４の配置位置を決定している。

円筒パイプ２６は、円筒パイプ２２，２８に比べて、上方向に直径の約１．５倍、前方向に、直径の２．５倍程度オフセットして配置されている。円筒パイプ２６は、助手席９４の前方に位置しており、円筒パイプ２６を車両の前方側に設けるほど、助手席９４の空間を拡げることが可能となる。

右フロントピラー８０と左フロントピラーは、車両のフロントドアの前方に設けられる構造部材である。実施形態では、右フロントピラー８０は、斜め部と縦部とを備えた形状に形成されることを想定している。斜め部は、エンジンルーフ側方の構造体であるエプロンアッパメンバと、ルーフとにそれぞれの端を接続されて斜めに延びる部材であり、右フロントドアのウインドウとフロントウインドウの両方の窓枠となる。また、縦部は、上端を斜め部位に接続され、下端を車室の床下の構造部材に接続された上下方向に延びる部材であり、右フロントドアの前下部付近の枠となる部材である。右フロントピラー８０は、折り曲げた鋼板を組み合わせて、閉じ断面構造に形成されており、高い強度を有している。

次に図２～図６を参照して、支え台について説明する。図２は、図１における支え台のブラケット１００付近の拡大図である。ブラケット１００は、突出ブラケット１１０と、突出ブラケットに取り付けられた平坦ブラケット１３０からなる。

突出ブラケット１１０は、折り曲げた２枚の鋼板を組み合わせて立体的に形成されて、強度が高められている。突出ブラケット１１０は、円筒パイプ２８の前面に溶接で固定されており、助手席側（車両後方側）に向かって突出するように配置されている。

平坦ブラケット１３０は、車幅方向に延びた長形状の部材である。平坦ブラケット１３０は、一枚の鋼板をプレスすることで、上面と、それを囲む側面からなる上に凸の形状に形成されて、強度を高められている。平坦ブラケット１３０は、突出ブラケット１１０に結合される幅広の連結部１４０と、そこから車幅方向内側（右側）に延びる先端側ほど幅狭の台形状の平坦部１６０とを備える。平坦部１６０の上面はほぼ平坦に形成されている。平坦ブラケット１３０は、連結部１４０を突出ブラケット１１０の先端側にボルト締結されて接続されており、片持ち梁の形態で固定されている。

図３は、ブラケット１００を樹脂カバーで覆った支え台２００の斜視図である。ここでは、助手席９４の前面におけるインストルメントパネル１９０の一部と、そこから突出した支え台２００を、背後にある円筒パイプ２８及びブラケット１００と対応づけて図示している。

インストルメントパネル１９０には、孔が形成されており、円筒パイプ２８の一部及びブラケット１００は、この孔から車両後方側に突出した位置に配置される。上側の板状の樹脂ケース２０２及び下側の膨らみをもった樹脂ケース２０４は、この孔を閉じるとともに、円筒パイプ２８とブラケット１００を覆っている。上側の樹脂ケース２０２は、ほぼ水平かつ平坦となるように設定されており、裏面（下向きの面）を平坦ブラケット１３０の上面に接するように取り付けられている。

助手席９４の前面では、円筒パイプ２６を車両前方に配置していることから、通常の車両に比べて広い空間が確保されている。このため、搭乗者は広々とした開放感を得ることができている。その一方で、前方の空間が広すぎると、搭乗者は若干の不安を感じる傾向があると言われている。

支え台２００は、インストルメントパネル１９０から搭乗者側に突出して形成されており、搭乗者の腹部付近における前方空間の一部を占めるため、搭乗者に安心感を与えることができる。また、支え台２００は、乗降時等に搭乗者が手をついて身体を支える台として利用することを想定した十分な強度で作られており、搭乗者の乗降動作を補助することが可能となっている。

図４は、図２におけるＡ方向から見たブラケット１００の部分的な斜視図である。突出ブラケット１１０は、車幅方向に凹凸に形成された形状が車両前後方向に延びた立体形状に形成されており、両側の凹部１１２，１２０と中央の凹部１１６との間に、２本の凸部１１４，１１８が形成されている。また、平坦ブラケット１３０の連結部１４０は、突出ブラケット１１０の形状に対応して、凹部１４２、凸部１４４、凹部１４６、凸部１４８、凹部１５０が車幅方向に並んだ形状に形成されている。そして、突出ブラケット１１０の凹部１１６と、平坦ブラケット１３０の凹部１４６とが重ねられて、ボルト１７０，１７２によって接続されている。つまり、凹部１１６，１４６とは、突出ブラケット１１０と平坦ブラケット１３０が接続される接続部となっている。

平坦ブラケット１３０の平坦部１６０では、連結部１４０の凹部１４２から続くほぼ平坦な上面１６２が先端まで延びている。上面１６２の周囲には、上面１６２から下側に折れ曲がった側面１６４が設けられており、強度が高められている。側面１６４は、車両前面側においては、連結部１４０には設けられておらず、連結部１４０の手前で切れている。次に述べるように、側面１６４のこの切れた端部の壁面は、突出ブラケット１１０とは接触しておらず、若干の距離１８０をおいた位置に配置されている。

続いて、図５と図６を参照して、支え台２００の利用時におけるブラケット１００の動作について説明する。図５と図６は、図４におけるＢＢ面における断面図である。図５は、支え台２００の通常の状態におけるブラケット１００を示す図であり、図６は、支え台２００に搭乗者が手をついて荷重をかけた状態におけるブラケット１００の変化を示す図である。

図５に示したように、ブラケット１００では、突出ブラケット１１０と平坦ブラケット１３０は、ボルト１７２で締結された凹部１１６，１４６付近で重ねられているが、それよりも先端側（車幅方向内側）では、接触せずに配置されている。また、この断面には現れないが、破線で図示したように、平坦部１６０における側面１６４の車幅方向外側の端部の壁面１６４ａは、突出ブラケット１１０の凹部１１２から一段下がった下段部１１２ａの先端とは接触しておらず、若干の距離１８０だけ離間して対面した状態で配置されている。

ここで、図６に示したように、搭乗者が平坦ブラケット１３０の上面１６２に手をついて荷重Ｆを下向きに加えた状況を考える。この場合、平坦ブラケット１３０では、支えがない先端側が下向きに変位する（変形する）一方で、突出ブラケット１１０に支えられた連結部１４０付近はほとんど変位しない。

この変位をもたらす弾性変形は、側面１６４を有する平坦部１６０では起こりにくく、主として連結部１４０において生じる。特に、鈍角に曲げられている凹部１４２と凸部１４４の境目付近では、応力が集中して比較的弾性変形が起きやすいと言える。

図６では、弾性変形の結果として、側面１６４の端部の壁面１６４ａは、突出ブラケット１１０の下段部１１２ａと干渉した状態にある。干渉状態に達した後は、さらに大きな荷重Ｆが加えられたとしても、平坦ブラケット１３０の変位は進行しない。すなわち、側面１６４の壁面１６４ａと、突出ブラケット１１０の下段部１１２ａは、通常は離間して配置されているが、荷重（そして変位・変形）が許容限界以上となった状態では、相互に干渉して、さらなる変形を制限する変形制限部を形成している。なお、干渉が起こる状態における平坦ブラケット１３０の最先端の変位量は様々に設定可能であるが、例示すれば、２ｍｍ～１５ｍｍの範囲で、あるいは限定的に３ｍｍ～８ｍｍの範囲で設定する態様が挙げられる。

搭乗者にとっては、支え台２００に手を載せた場合に、支え台２００が若干変位した方が触り心地がよく、また変位に応じた反力を受けることができるため、使い勝手が向上すると考えられる。その一方で、変位が大きくなりすぎた場合には、支え台２００の安定感が減るため、体重を預けにくいものとしてしまう。しかし、本実施形態では、突出ブラケット１１０と平坦ブラケット１３０に、干渉構造を設けたため、弾性変形は許容範囲内に制限され、安定性も確保できている。

以上の説明においては、平坦ブラケット１３０の側面１６４の壁面１６４ａと、突出ブラケット１１０の下段部１１２ａが変形制限部を形成する例について説明した。しかし、変形制限部は他の部位に設けられてもよい。例えば、平坦ブラケット１３０の凹部１４２の下面と、下段部１１２ａとの間隔をわずかに離間するように設定することで、平坦ブラケット１３０の弾性変形が許容限界に達した場合に、両者が干渉する変形制限部を形成することができる。ただし、この場合には、下段部１１２ａに作用する荷重は、突出ブラケット１１０を弾性変形させやすい方向に作用するため、突出ブラケット１１０の強度を十分に高めておく必要がある。

以上の説明では、支え台２００を構成するブラケット１００は、平坦ブラケット１３０の一端付近が突出ブラケット１１０に支えられた片持ち梁の構造であるとした。これにより、平坦ブラケット１３０の先端側を変位させることが容易となる。しかし、例えば、平坦ブラケット１３０の両端付近を２つの突出ブラケット１１０で支持するような構造として強度を高めることも可能である。この場合には、平坦ブラケット１３０の中央付近を変位させることで、弾力性を備えた支え台２００を形成することができる。また、上述の支え台２００の位置、形状は一例であり、搭乗者が利用しやすい範囲において、他にも様々な態様をとることが可能である。

１０車両前部構造、２０インパネリインフォース、２２，２４，２６，２８円筒パイプ、３０，３２，３４連結部材、４０ステアリングサポート、５０ブラケット、５２，５４ボルト、６０フロアブレース、７０ブラケット、７２，７４ボルト、８０右フロントピラー、９０運転席、９２コンソール、９４助手席、１００ブラケット、１１０突出ブラケット、１３０平坦ブラケット、１４０連結部、１６０平坦部、１７０，１７２ボルト、１８０距離、１９０インストルメントパネル、２００支え台、２０２，２０４樹脂ケース。

Claims

車両のインストルメントパネルの近傍に設けられた車幅方向に延びるインパネリインフォースと、
前記インパネリインフォースに固定され、乗員側に突出した突出ブラケットと、
前記突出ブラケットに接続され、上面が平坦な平坦部を有する平坦ブラケットと、
前記突出ブラケットと前記平坦ブラケットを締結するボルトと、
を備え、
前記ボルトは、前記突出ブラケットおよび前記平坦ブラケットの両者に固定されており、
前記突出ブラケットと前記平坦ブラケットには、両者が前記ボルトで接続される接続部以外の部位であり、前記平坦ブラケットの車幅方向外側の端面と当該端面と対面する前記突出ブラケットの車幅方向内側の先端部とで構成される、前記平坦ブラケットの前記上面に荷重が付与されない状態では離間して対面し、許容限界以上の荷重が付与された状態では相互に干渉して変形を制限する変形制限部が形成されている、ことを特徴とする車両前部構造。