KR101730998B1 - 자동차의 차실 전방 구조 - Google Patents

자동차의 차실 전방 구조 Download PDF

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미츠아키 에시마
가즈야 도쿠나가
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Abstract

운전석측의 프론트 필러(16)가 자동차의 운전석측에서의 숏 오버랩 충돌로 인하여 차량 후방측으로 변형되면, 좌우 프론트 필러(16) 사이에 가설된 계기판 보강부(12)는, 차폭 방향으로 컬럼 브래킷(26)의 외측에 설치된 그리고 기점으로서의 역할을 하는 기다란 구멍(48)에서 구부러진다. 이로 인하여, 상기 컬럼 브래킷(26)을 통해 상기 계기판 보강부(12) 상에 장착되는 스티어링 컬럼(36)이 상기 프론트 필러(16)로부터의 하중으로 인하여 변위되는 것이 억제된다.

Description

자동차의 차실 전방 구조{CABIN FRONT STRUCTURE OF AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차의 차실(cabin) 전방 구조에 관한 것이다.
하기 일본특허출원공보 제 2012-76531 A호(JP 2012-76531 A)에 기재된 발명에 있어서, 차실의 전방부에는 계기판 보강부(instrument panel reinforcement)가 설치되어 있다. 상기 계기판 보강부는, 차폭 방향으로 연장되고, 좌우 차체 패널(좌우 프론트 필러(front pillar))들 사이에 가설(bridge)되어 있다. 강도를 필요로 하는 운전석측의 상기 계기판 보강부의 일부분은 두껍게 형성되고, 강도를 그다지 필요로 하지 않는 조수석측의 상기 계기판 보강부의 일부분은 얇게 형성되어 있다. 상기 운전석측의 계기판 보강부의 일부분에는, 스티어링 컬럼(steering column)을 장착하기 위한 컬럼 브래킷(column bracket)이 장착되어 있다.
첨언하면, 자동차의 전방부의 일부가, 차폭 방향으로의 전방측 부재의 외측에서 다른 차량 등과 정면 충돌하는 충돌 상태(소위 숏 오버랩(short overlap) 충돌)에 있어서는, 상기 전방측 부재의 변형에 의해 충돌 에너지를 흡수하는 것이 불가능할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 충돌 측의 프론트 필러가, 후방을 향해 이동하는 전륜으로부터의 하중으로 인하여 차량 후방 측으로 변형되고, 상기 좌우 프론트 필러들 사이에 가설된 계기판 보강부가 상기 차폭 방향으로의 계기판 보강부의 중간부에서 상기 계기판 보강부의 두께가 변하는 부분에 걸쳐 구부러질 수도 있는 것이 가능하다.
예를 들어, 일단 상기 프론트 필러가 숏 오버랩 충돌로 인하여 차량 후방측으로 변형되면, 상기 운전석측의 계기판 보강부의 일부가 차량 후방측으로 변위되므로, 상기 계기판 보강부가 차폭 방향으로의 상기 계기판 보강부의 중간부에 걸쳐 구부러지는 것이 생각된다. 이 경우, 컬럼 브래킷을 통해 상기 계기판 보강부 상에 장착된 스티어링 컬럼은, 상기 구부러진 부분(bent part)을 중심으로 차량 후방측 및 차폭 방향으로의 내측으로 비스듬하게 변위된다. 따라서, 스티어링 휠에 배치된 에어백이 정규 전개 위치(regular deployment position)로부터 오정렬될 수도 있는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 숏 오버랩 충돌 발생 시 프론트 필러로부터의 하중으로 인한 스티어링 컬럼의 변위를 억제할 수 있는 자동차의 차실 전방 구조를 획득한다.
본 발명의 일 형태에 따른 자동차의 차실 전방 구조는, 운전석의 전방에 설치된 스티어링 컬럼, 상기 스티어링 컬럼이 장착되는 동시에, 그 전단부가 카울(cowl)에 지지되는 컬럼 브래킷, 및 좌우 프론트 필러들 사이에 가설된 계기판 보강부를 포함하되, 상기 컬럼 브래킷은 상기 계기판 보강부에 고정되는 동시에, 상기 계기판 보강부의 원주 방향으로 연장되어 있는 기다란 취약부(long fragile part)는, 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷의 외측에 있는 상기 계기판 보강부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 형태에 있어서, 자동차의 운전석측에서의 숏 오버랩 충돌로 인하여 운전석측의 프론트 필러가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 좌우 프론트 필러들 간에 가설된 상기 계기판 보강부는, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷의 외측(충돌측)에 설치된 상기 취약부에서 변형 또는 파단된다. 이에 따라, 상기 컬럼 브래킷을 통해 상기 계기판 보강부에 장착된 스티어링 컬럼이, 상기 프론트 필러로부터의 하중으로 인하여 변위되는 것이 방지되거나 억제되게 된다. 더욱이, 상기 취약부는 기다란 모양으로 형성되고, 상기 계기판 보강부의 원주 방향으로 연장된다. 그러므로, 상기 프론트 필러로부터의 하중으로 인해 상기 취약부에 양호하게 응력을 집중시킬 수 있게 된다.
상기 자동차의 차실 전방 구조에 있어서, 상기 취약부는 상기 계기판 보강부의 후면에 설치될 수도 있다.
숏 오버랩 충돌에 의해 상기 운전석측의 프론트 필러가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 계기판 보강부의 후면에 설치된 수직방향으로 기다란 취약부에 압축 하중이 작용한다. 이에 따라, 기점(starting point)으로서의 역할을 하는 상기 취약부에서 상기 계기판 보강부를 효과적으로 구부릴 수 있게 된다.
상기 자동차의 차실 전방 구조에 있어서, 상기 취약부는 상기 계기판 보강부에 형성된 기다란 구멍일 수도 있다.
상기 계기판 보강부에 형성된 기다란 구멍은 상기 취약부로서의 역할을 하기 때문에, 상기 취약부가 설치된 상기 계기판 보강부가 용이하게 제조된다.
상기 자동차의 차실 전방 구조에 있어서, 상기 차폭 방향으로 무릎 에어백 모듈의 외측단부를 지지하는 무릎 에어백 브래킷은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷의 외측의 상기 계기판 보강부에 고정될 수도 있고, 상기 차폭 방향으로의 상기 무릎 에어백 모듈의 내측단부는, 플로어 패널(floor panel)과 상기 계기판 보강부 사이에 가설되는 플로어 브레이스(floor brace)에 의해 지지될 수도 있으며, 상기 취약부는, 상기 컬럼 브래킷과 상기 무릎 에어백 브래킷 사이에 설치될 수도 있다.
상기 계기판 보강부의 취약부는, 상기 무릎 에어백 모듈을 통해 상기 플로어 브레이스에 의해 지지된 상기 무릎 에어백 브래킷과, 그 전단부가 카울에 의해 지지되는 상기 컬럼 브래킷 사이에 설치되어 있다. 상기 최약부는, 강성이 높은 무릎 에어백 브래킷과 컬럼 브래킷 사이에 설치되어 있기 때문에, 상기 계기판 보강부의 통상 시의 강성이 필요 이상으로 저감되지 않는다. 그 결과, 상기 컬럼 브래킷을 통해 상기 계기판 보강부에 장착된 상기 스티어링 컬럼이, 차량의 주행 시에 진동하는 것이 억제된다. 그러므로, 상기 스티어링 휠의 조작감을 개선할 수 있게 된다.
상기 자동차의 차실 전방 구조에 있어서, 상기 계기판 보강부에서는, 운전석측의 대경부(large-diameter part) 및 조수석측의 소경부(small-diameter part)가, 상기 컬럼 브래킷의 조수석측에 설치된 축경부(diameter-reduced part)에서 서로 연결될 수도 있고, 상기 축경부는 보강재(reinforcement member)에 의해 보강될 수도 있다.
숏 오버랩 충돌로 인하여 상기 운전석측의 프론트 필러가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 계기판 보강부의 대경부와 소경부 사이의 축경부에 응력이 집중된다. 상기 축경부는 상기 보강재에 의해 보강되기 때문에, 상기 계기판 보강부는 상기 취약부에서 변형되거나 파단되지 않는다. 따라서, 상기 계기판 보강부가 상기 축경부에서 부주의하게 구부러지는 것을 효과적으로 방지하게 된다.
본 자동차의 차실 전방 구조는, 운전석의 전방에 설치된 스티어링 컬럼, 상기 스티어링 컬럼이 장착되는 동시에, 그 전단부가 카울에 의해 지지되는 컬럼 브래킷, 좌우 프론트 필러들 간에 가설된 계기판 보강부로서, 상기 컬럼 브래킷은 상기 계기판 보강부에 고정되고, 운전석측의 대경부와 조수석측의 소경부가 상기 컬럼 브래킷의 조수석측에 설치된 축경부에서 서로 연결되어 있는 상기 계기판 보강부; 및 상기 축경부를 보강하는 보강재를 포함한다.
자동차의 운전석측에서 숏 오버랩 충돌이 발생하기 때문에, 상기 운전석측의 프론트 필러가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 좌우 프론트 필러들 간에 가설되는 상기 계기판 보강부의 대경부와 소경부 사이의 상기 축경부에 응력이 집중된다. 이러한 축경부는 상기 보강재에 의해 보강된다. 그러므로, 상기 계기판 보강부가 상기 축경부에서 부주의하게 구부러지는 것이 방지될 수 있게 된다. 그 결과, 상기 축경부의 조수석측에 설치되는 상기 소경부의 길이 방향의 중간부에서 상기 계기판 보강부를 구부리는 것이 가능하게 된다. 즉, 보다 조수석측에서 상기 계기판 보강부를 구부리는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 상기 계기판 보강부가 상기 축경부에서 구부러지는 경우에 비해, 상기 구부러진 부분의 운전석측의 상기 계기판 보강부의 일부가, 상기 구부러진 부분에 대하여 차량 후방측 그리고 차폭 방향으로의 내측으로 변위될 때에 상기 차폭 방향으로의 내측에 대해 보다 작은 변위를 가지게 된다. 이로 인하여, 컬럼 브래킷을 통해 상기 운전석측의 상기 계기판 보강부의 일부분에 장착된 스티어링 컬럼이, 상기 프론트 필러로부터의 하중으로 인해 변위되는 것이 억제된다.
상기 자동차의 차실 전방 구조에 있어서, 상기 보강재는, 상기 계기판 보강부의 전면에 접합된 인장 보강재(tensile reinforcement member), 및 상기 계기판 보강부의 후면에 접합된 압축 보강재(compression reinforcement member)를 포함할 수도 있다.
숏 오버랩 충돌로 인하여 상기 운전석측의 프론트 필러가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 계기판 보강부의 전면측에 작용하는 인장 하중은, 상기 계기판 보강부의 전면에 접합되는 상기 인장 보강재에 의해 받게 된다. 이와 동시에, 상기 계기판 보강부의 후면측에 작용하는 압축 하중은, 상기 계기판 보강부의 후면에 접합되는 상기 압축 보강재에 의해 받게 된다. 이에 따라, 상기 계기판 보강부의 축경부가 효과적으로 보강되게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 상기 형태에 따른 자동차의 차실 전방 구조에 있어서는, 숏 오버랩 충돌 시 프론트 필러로부터의 하중으로 인한 스티어링 컬럼의 변위를 억제할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성을, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 후술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 차실 전방 구조가 적용되는, 자동차의 차체의 부분적인 구조를 나타내는 사시도;
도 2는 차실 전방 구조의 주요부의 구조를 차량의 후방측에서 본 배면도;
도 3은 차실 전방 구조의 주요부의 구조를 차량의 상방측에서 본 평면도;
도 4는 차실 전방 구조의 구성 부재인 계기판 보강부가, 기점으로서의 역할을 하는 기다란 구멍에서 구부러진 상태를 나타내는, 도 3에 대응하는 평면도;
도 5a는 본 발명의 실시예의 제1변형예에 따른 계기판 보강부의 부분적인 구조를 차량의 후방측에서 본 배면도, 도 5b는 본 발명의 실시예의 제2변형예에 따른 계기판 보강부의 부분적인 구조를 차량의 후방측에서 본 배면도, 및 도 5c는 본 발명의 실시예의 제3변형예에 따른 계기판 보강부의 부분적인 구조를 차량의 후방측에서 본 배면도;
도 6a는 본 발명의 실시예의 제4변형예에 따른 계기판 보강부의 부분적인 구조를 차량의 상방측에서 본 평면도로서, 홈부가 파단되기 전의 상태를 나타내고, 도 6b는 본 발명의 실시예의 제4변형예에 따른 계기판 보강부의 부분적인 구조를 차량의 상방측에서 본 평면도로서, 홈부가 파단된 상태를 나타내는 도면; 및
도 7은 본 발명의 실시예의 제5변형예를 나타내는, 도 3에 대응하는 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 차실 전방 구조(10)에 대해서 도 1 내지 도 7을 토대로 설명한다. 각 도면들에 있어서 적절히 도시된 화살표 FR, 화살표 UP, 및 화살표 OUT은 각각 차량의 전방 방향(진행 방향), 상방 방향, 차폭 방향의 외측을 나타내고 있다. 이하, 단순히 전후, 좌우, 및 상하 방향들을 사용하여 설명 하는 경우에는, 특별히 기재하지 않는 한, 차량 전후 방향의 전후, 차량 좌우 방향(차폭 방향)의 좌우, 및 차량 상하 방향의 상하를 각각 나타낸다.
(구조) 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차실 전방 구조(10)는 계기판 보강부(12)를 포함한다. 상기 계기판 보강부(12)는, 차폭 방향을 길이 방향으로 하는 기다란 모양으로 형성되어 있어, 차실의 전방부에 설치되는 대시 패널(dash panel; 14)의 차량 후방측에 배치되어 있다. 상기 계기판 보강부(12)는, 좌우 프론트 필러(16)(도 3 참조)들 사이에 가설되어 있어, 브래킷(도시되지 않음)을 통해 상기 프론트 필러(16)들 각각에 고정되어 있다. 도 3 및 도 4에서는, 우측의 프론트 필러(16) 및 상기 계기판 보강부(12)의 우측 단부의 예시가 생략되어 있다.
상기 계기판 보강부(12)는, 금속제의 기다란 파이프 재료(pipe material)로 구성되어 있다. 강도를 필요로 하는 운전석측의 상기 계기판 보강부(12)의 일부분은 대경부(12A)이고, 강도를 그다지 필요로 하지 않는 차폭 방향으로의 중앙측과 조수석측의 상기 계기판 보강부(12)의 일부분은 상기 대경부(12A) 보다 작은 직경을 갖는 소경부(12B)이다. 상기 대경부(12A) 및 상기 소경부(12B)는, 차폭 방향으로 중앙의 운전석측에 위치한 접합부(12C)(축경부)에서, 레이저 용접 등의 수단에 의해 서로 접합되어 있다.
좌우 한 쌍의 플로어 브레이스(22)들은, 상기 차폭 방향으로의 상기 계기판 보강부(12)의 중앙부와, 상기 차폭 방향으로의 플로어 패널(20)의 중앙부에 설치된 플로어 터널부(20A) 사이에 가설되어 있다. 상기 좌우 플로어 브레이스(22)들은, 예를 들면 금속제의 파이프 재료로 형성되어 있다. 상기 플로어 브레이스(22)들의 상단부들은 볼트 및 너트들에 의해 상기 계기판 보강부(12)에 체결 및 고정되고, 상기 플로어 브레이스(22)들의 하단부들은 볼트 및 너트들에 의해 상기 플로어 터널부(20A)에 체결 및 고정되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 계기판 보강부(12)의 중앙부에 있어서는, 카 오디오(도시되지 않음)를 장착하기 위한 좌우 한 쌍의 오디오 브래킷(24)들이 상기 좌우 플로어 브레이스(22)들 사이에 고정되어 있다.
컬럼 브래킷(26)(스티어링 서포트 브래킷)은, 운전석(도시되지 않음)의 전방에서 상기 계기판 보강부(12)의 대경부(12A)에 고정되어 있다. 상기 컬럼 브래킷(26)은, 프레스-성형품(press-formed product)들인 상부 브래킷(28) 및 하부 브래킷(30)을 포함한다. 상기 상부 브래킷(28) 및 상기 하부 브래킷(30)의 후방부측들은 상하로 포개지고, 레이저 용접 등의 수단에 의해 서로 접합되어 있다. 상기 대경부(12A)는, 상기 상부 브래킷(28)의 전방부와 상기 하부 브래킷(30)의 전방부 사이에 끼워져 있고, 상기 각각의 브래킷(28, 30)들과 상기 대경부(12A)는 레이저 용접 등의 수단에 의해 서로 접합되어 있다.
또한, 프레스-성형품들인 상하 한 쌍의 카울 브레이스(32, 34)들은 상기 컬럼 브래킷(26)에 설치되어 있다. 상기 상하 카울 브레이스(32, 34)들의 후방부들은 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 브래킷(28, 30)들에 각각 접합되어 있다. 상기 상하 카울 브레이스(32, 34)들의 전단부들은 상하로 포개져, 레이저 용접 등의 수단에 의해 서로 접합되며, 또한 볼트 및 너트에 의해 카울(35)에 체결 및 고정되어 있다. 상기 카울(35)은, 상기 대시 패널(14)의 상단부에 설치되어 있다.
스티어링 컬럼(36)은, 상기 컬럼 브래킷(26)의 하면측에 장착되어 있다. 상기 스티어링 컬럼(36)은, 상기 스티어링 컬럼(36)의 축부에 배치된 스티어링 샤프트(도시되지 않음)를 포함하고, 차량을 조타하기 위한 스티어링 휠(38)은 상기 스티어링 샤프트의 후단부에 장착되어 있다. 상기 운전석용 에어백 장치의 구성 부재인 에어백 모듈(도시되지 않음)은 상기 스티어링 휠(38)의 중앙부에 배치되어 있다. 상기 에어백 모듈은, 예컨대 차량의 정면 충돌이 검출되는 경우, 상기 운전석의 탑승자의 상반신측을 향해 에어백을 팽창 및 전개시키기 위한 구조로 되어 있다.
한편, 프레스-성형품인 무릎 에어백 브래킷(40)은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷(26)의 외측의 상기 계기판 보강부(12)에 고정되어 있다. 상기 무릎 에어백 브래킷(40)은, 측면도에서 볼 때 대략 삼각형 모양으로 형성되어 있고, 상하 방향으로의 상기 무릎 에어백 브래킷(40)의 치수가 차량 전방측을 향해 작아지도록 형성되어 있다. 상기 무릎 에어백 브래킷(40)의 상하 플랜지부(40A, 40B)들의 전단부들은, 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 대경부(12A)에 접합되어 있다.
상기 차폭 방향으로의 상기 외측의 무릎 에어백 모듈(42)의 일 단부는, 볼트 및 너트에 의해 상기 컬럼 브래킷(26)의 후단부에 설치된 플랜지부(40C)에 체결 및 고정되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 내측의 상기 무릎 에어백 모듈(42)의 일 단부는, 볼트 및 너트에 의해 브래킷(46)에 체결 및 고정되어 있다. 상기 브래킷(46)은, 좌측의 플로어 브레이스(22)에 고정되어 있다. 상기 무릎 에어백 모듈(42)은, 무릎 에어백 장치의 주요부를 구성하고 있고, 예컨대 차량의 정면 충돌이 검출되는 경우, 상기 운전석의 탑승자의 하반신측을 향해 무릎 에어백을 팽창 및 전개시키기 위한 구조로 되어 있다.
(본 실시예의 주요부) 본 실시예에 있어서, 상기 대경부(12A)의 원주 방향으로 길게 연장되는 기다란 구멍(48)(타원형 개구)은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷(26)의 외측의 상기 계기판 보강부(12)의 대경부(12A)에 형성되어 있다. 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷(40) 사이에서, 상기 계기판 보강부(12)의 후면(차량 후방측을 향하는 면)에 수직방향으로 기다란 모양으로 형성되어 있고, 상기 계기판 보강부(12)의 주변 벽을 관통하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 기다란 구멍(48)의 상단부가 상기 상부 플랜지부(40A)가 상기 대경부(12A)에 접합되는 접합점 S1(도 3 이외의 도면들에서는 도시 생략)과, 상기 상부 브래킷(28)이 상기 대경부(12A)에 접합되는 접합점 S2 사이의 영역 부근에 위치하도록 형성되어 있고, 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 상하 방향으로 상기 계기판 보강부(12)의 중앙의 약간 상방측에 배치되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷(40) 사이의 중앙부의 상기 무릎 에어백 브래킷(40)측(차폭 방향의 외측)에 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기다란 구멍(48)의 상하 방향의 치수(길이 방향의 치수)는, 예를 들면 상기 대경부(12A)의 직경의 절반 정도로 설정되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 기다란 구멍(48)의 치수는 차량에 따라 적절히 변경될 수도 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 언급된 기다란 구멍(48) 이외에도, 위치 결정을 위한 복수의 기준 구멍(50)들이나, 와이어 하니스(wire harness)들을 고정하기 위한 복수의 고정 구멍(51, 52) 등이 상기 계기판 보강부(12)에 형성되어 있다. 상기 기준 구멍(50) 및 상기 고정 구멍(51, 52)들은, 원형 또는 차폭 방향을 길이 방향으로 하는 타원형으로 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 인장 보강재(54)(전방측 패치) 및 압축 보강재(56)(후방측 패치)는, 상기 계기판 보강부(12)의 대경부(12A) 및 소경부(12B)의 접합부(12C)를 보강하기 위해 설치되어 있다. 이들 인장 보강재(54) 및 압축 보강재(56)는 프레스-성형품이고, 차폭 방향을 길이 방향으로 하는 기다란 모양으로 형성되어 있다.
상기 인장 보강재(54)는, 상기 계기판 보강부(12)의 전면측에 배치되어 있고, 상기 접합부(12C)로부터 상기 차폭 방향의 외측으로 연장되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 인장 보강재(54)의 내측단부(54A)(길이 방향의 일단부)는, 상기 접합부(12C)의 외주면을 따라 만곡되어 있고, 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 접합부(12C)의 전면에 접합되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 인장 보강재(54)의 외측단부(54B)(길이 방향의 타단부)는, 상기 차폭 방향으로 볼 때 차량 후방측에서 개방되는 대략 모자 모양의 단면을 가지도록 형성되어 있고, 상기 외측단부(54B)의 상하 플랜지부들은, 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 대경부(12A)의 전면에 접합되어 있다.
상기 압축 보강재(56)는, 상기 접합부(12C)를 교차하는 상태에서 상기 계기판 보강부(12)의 후면측에 배치되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 압축 보강재(56)의 내측단부(56A)(길이 방향의 일단부)는, 상기 소경부(12B)의 외주면을 따라 만곡되어 있고, 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 소경부(12B)의 후면에 접합되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 압축 보강재(56)의 외측단부(56B)(길이 방향의 타단부)는, 상기 차폭 방향으로 볼 때 차량 전방측에서 개방되는 대략 모자 모양의 단면을 가지도록 형성되어 있고, 상기 외측단부(56B)의 상하 플랜지부들은 레이저 용접 등의 수단에 의해 상기 대경부(12A)의 후면에 접합되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 압축 보강재(56)의 외측단부(56B)는, 상기 플로어 브레이스(22)의 상단부를 상기 대경부(12A)에 체결 및 고정하는 볼트 및 너트에 의해 상기 대경부(12A)에 체결 및 고정되어 있다.
상술된 압축 보강재(56)는, 상기 차폭 방향으로의 상기 인장 보강재(54)의 길이보다 긴 길이를 가지도록 형성되어 있고, 상기 차폭 방향으로의 상기 압축 보강재(56)의 중간부는, 상기 계기판 보강부(12)로부터 차량 후방측까지 이격되어 있다. 상기 압축 보강재(56)에 있어서는, 상기 압축 보강재(56)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 비드(56C)가 형성되어 있고, 상기 비드(56C)는 상기 압축 보강재(56)의 휨 강성(flexural rigidity)을 향상시킨다.
(작용 및 효과) 다음으로, 본 실시예의 작용 및 효과들에 대해서 설명한다.
본 실시예에 있어서, 자동차의 운전석측에서 발생하는 숏 오버랩 충돌로 인하여, 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 좌우 프론트 필러(16)들 사이에 가설되어 있는 상기 계기판 보강부(12)에 휨 하중(bending load)이 작용한다. 이 때문에, 상기 기다란 구멍(48)이 형성되어 있는 영역에 응력이 집중된다. 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷(26)의 외측(충돌측)의 상기 계기판 보강부(12)에 설치되어 있다. 그리고, 상기 계기판 보강부(12)는, 기점으로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)에서 구부러진다(도 4 참조).
그 결과, 상기 차폭 방향으로 상기 기다란 구멍(48)의 외측의 상기 계기판 보강부(12)의 일부가 상기 프론트 필러(16)와 함께 차량 후방측으로 변위되고, 상기 차폭 방향으로 상기 기다란 구멍(48)의 상기 계기판 보강부(12)의 내측 부분으로의 하중의 전달이 억제되게 된다. 이로 이하여, 상기 컬럼 브래킷(26)을 통해 상기 계기판 보강부(12)에 장착된 상기 스티어링 컬럼(36)의 변위가, 상기 프론트 필러(16)로부터의 하중으로 인해 변위되는 것이 방지되거나 억제되게 된다. 그 결과, 상기 스티어링 휠(38)에 배치된 에어백이 정규 전개 위치로부터 오정렬되는 것이 방지되게 된다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 상기 기다란 구멍(48)이 상기 계기판 보강부(12)의 원주 방향으로 연장되어 있기 때문에, 상기 기다란 구멍(48)에 양호하게 응력을 집중시킬 수 있다. 상기 기다란 구멍(48)이 취약부로서의 역할을 하기 때문에, 상기 취약부가 설치되는 상기 계기판 보강부(12)를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 있어서, 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 수직 방향의 기다란 모양으로 형성되어 있다. 그러므로, 일단 숏 오버랩 충돌에 의해 상기 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되면, 수직 방향으로 기다란 상기 기다란 구멍(48) 부근의 영역에 압축 하중이 작용한다. 이에 따라, 기점으로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)에서 상기 계기판 보강부(12)를 효율적으로 구부릴 수 있게 된다. 상기 기다란 구멍(48)은 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷(40) 사이의 중앙부보다도 상기 무릎 에어백 브래킷(40)에 가깝게 형성되어 있기 때문에, 상기 계기판 보강부(12)가 기점으로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)에서 구부러지는 경우, 상기 무릎 에어백 브래킷(40)이 부주의하게 상기 컬럼 브래킷(26)과 간섭하지 않게 된다.
본 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)의 기다란 구멍(48)은, 상기 무릎 에어백 모듈(42)을 통해 상기 플로어 브레이스(22)에 의해 지지된 상기 무릎 에어백 브래킷(40)과, 그 전단부가 상기 카울(35)에 고정되는 상기 컬럼 브래킷 사이에 형성되어 있다. 상기 기다란 구멍(48)은 강성이 높은 무릎 에어백 브래킷(40)과 컬럼 브래킷(26) 사이에 형성되어 있기 때문에, 상기 계기판 보강부(12)의 통상 시의 강성이 필요 이상으로 저감되지 않게 된다. 그 결과, 상기 컬럼 브래킷(26)을 통해 상기 계기판 보강부(12)에 장착된 상기 스티어링 컬럼(36)이, 차량의 주행 시에 진동하는 것이 억제되게 된다. 그러므로, 상기 스티어링 휠(38)의 조작감을 개선할 수 있게 된다.
특히, 본 실시예는, 상기 무릎 에어백 브래킷(40)의 상부 플랜지부(40A)가 상기 대경부(12A)에 접합되는 접합점 S1과, 상기 상부 브래킷(28)이 상기 대경부(12A)에 접합되는 접합점 S2 사이의 영역 부근에, 상기 기다란 구멍(48)의 상단이 위치하도록 구성되어 있다. 그러므로, 상기 계기판 보강부(12)의 통상 시의 강성 저하를 효과적으로 억제하게 된다.
본 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)는, 상기 대경부(12A) 및 상기 소경부(12B)가 상기 접합부(12C)에서 서로 접합되도록 구성되어 있다. 그러므로, 숏 오버랩 충돌로 인하여 상기 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 접합부(12C)에 응력이 집중된다. 하지만, 상기 접합부(12C)는, 상기 인장 보강재(54) 및 상기 압축 보강재(56)에 의해 보강된다. 이에 따라, 상기 기다란 구멍(48)이 형성되는 영역 대신에 상기 접합부(12C)에서 상기 계기판 보강부(12)가 부주의하게 구부러지는 것이 방지될 수 있게 된다.
구체적으로는, 상기 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 계기판 보강부(12)의 전면측에 작용하는 인장 하중이 상기 계기판 보강부(12)의 전면에 접합되는 상기 인장 보강재(54)에 의해 받게 된다. 이와 동시에, 상기 계기판 보강부(12)의 후면측에 작용하는 압축 하중은 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 접합되는 상기 압축 보강재(56)에 의해 받게 된다. 이에 따라, 상기 계기판 보강부(12)의 접합부(12C)가 효과적으로 보강된다.
더욱이, 압축 하중을 받는 상기 압축 보강재(56)는, 상기 접합부(12C)를 교차하는 상태에서 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 접합되어 있다. 상기 차폭 방향으로의 상기 압축 보강재(56)의 중간부는, 상기 계기판 보강부(12)로부터 차량 후방측까지 이격되어 있고, 상기 압축 보강재(56)의 길이 방향을 따라 상기 압축 보강재(56)에 상기 비드(56C)가 설치되므로, 휨 강성을 향상시키게 된다. 이에 따라, 상기 압축 보강재(56)가 텐션 로드(tension rod)와 같이 기능할 수 있게 되어, 상기 압축 보강재(56)의 버클링(buckling)을 효과적으로 억제하게 된다. 또한, 인장 하중을 받는 상기 인장 보강재(54)는, 상기 차폭 방향으로 상기 압축 보강재(56) 보다도 짧게 형성되어 있다. 그러므로, 상기 인장 보강재(54)가 인장 하중으로 인하여 부주의하게 늘어나는(stretching) 것이 억제된다.
<실시예의 보충 설명> 상기 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)에 형성된 상기 기다란 구멍(48)은 취약부로서의 역할을 한다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 취약부의 구조는 적절히 변경될 수도 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 최약부(61)는 계기판 보강부(12)의 원주 방향으로 늘어선 복수의 원형 구멍(60)에 의해 구성될 수도 있다. 또한, 예를 들면 도 5b에 도시된 바와 같이, 계기판 보강부(12)의 원주 방향으로 연장되어 있는 기다란 박벽부(thin wall part; 62)가 상기 계기판 보강부(12)에 형성될 수도 있고, 상기 박벽부(62)가 취약부로서의 역할을 할 수도 있다. 나아가, 예를 들면 도 5c에 도시된 바와 같이, 계기판 보강부(12)의 원주 방향으로 연장되어 있는 단차부(step part; 64)가 상기 계기판 보강부(12)에 형성될 수도 있고, 상기 단차부(64)가 취약부로서의 역할을 할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 상기 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 상기 계기판 보강부(12)가 기점으로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)에서 구부러지도록(변형되도록) 구성되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 계기판 보강부(12)는 상기 취약부에서 파단되도록 구성될 수도 있다. 다시 말해, 예를 들면 도 6a에 도시된 바와 같이, 계기판 보강부(12)의 원주 방향으로 연장되어 있는 홈부(68)가 상기 계기판 보강부(12)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있고, 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우에는, 상기 계기판 보강부(12)가 상기 홈부(68)에서 파단될 수도 있다(도 6b 참조). 이 경우, 상기 프론트 필러(16)로부터의 하중으로 인한 스티어링 컬럼(36)의 변위를 방지하거나 억제할 수 있게 된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 취약부로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)은, 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 형성되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 취약부는 상기 계기판 보강부의 전면, 상면, 또는 하면에 형성될 수도 있다.
상기 실시예에 있어서, 상기 기다란 구멍(48)(취약부)은, 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷(40) 사이의 상기 계기판 보강부(12)에 설치되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 계기판 보강부(12)의 취약부는 상기 차폭 방향으로 상기 무릎 에어백 브래킷(40)의 외측에 설치될 수도 있다.
상기 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)의 접합부(12C)는, 상기 인장 보강재(54) 및 상기 압축 보강재(56)에 의해 보강된다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 보강재들의 구조들은 적절히 변경될 수도 있다. 상기 계기판 보강부의 접합부의 강도가 높은 경우에는, 상기 보강재들이 생략될 수도 있다.
상기 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)는 파이프 재료로 형성되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 계기판 보강부는 사각 기둥 모양으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 계기판 보강부의 사각형 단면의 외주를 따르는 방향을 상기 계기판 보강부의 원주 방향으로 간주한다.
상기 실시예에 있어서, 상기 취약부로서의 역할을 하는 상기 기다란 구멍(48)은 상기 계기판 보강부(12)에 형성되어 있다. 하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기다란 구멍(48)(취약부)이 생략될 수도 있다.
도 7에 도시된 자동차의 차실 전방 구조(10')에 있어서, 자동차의 운전석측에서의 숏 오버랩 충돌로 인하여, 상기 운전석측의 프론트 필러(16)가 차량 후방측으로 변형되는 경우, 좌우 프론트 필러(16)들 사이에 가설된 계기판 보강부(12)의 접합부(12C)에 응력이 집중된다. 상기 접합부(12C)는 인장 보강재(54) 및 압축 보강재(56)에 의해 보강되기 때문에, 상기 계기판 보강부(12)가 상기 접합부(12C)에서 부주의하게 구부러지는 것이 방지될 수 있다. 그 결과, 상기 계기판 보강부(12)가, 상기 접합부(12C) 보다도 조수석측에 가까운, 길이 방향으로의 소경부(12B)의 중간부(예를 들면, 와이어 하니스를 고정하기 위한 고정 구멍(52) 부근)에서 구부러질 수 있게 된다(도 7에서 2점 쇄선으로 도시된 계기판 보강부(12) 참조).
즉, 상기 계기판 보강부(12)가 보다 조수석측에서 구부러질 수 있도록 한다. 이에 따라, 상기 계기판 보강부(12)가 상기 접합부(12C)에서 구부러지는 경우에 비해, 상기 구부러지는 부분의 운전석측의 상기 계기판 보강부(12)의 일부가, 상기 구부러지는 부분을 중심으로 차폭 방향으로의 내측 및 차량 후방측으로 변위될 때 상기 차폭 방향으로의 내측에 대해 보다 작은 변위 D를 가지게 된다. 이로 인하여, 컬럼 브래킷(26)을 통해 운전석측의 상기 계기판 보강부(12)의 일부에 장착된 스티어링 컬럼(36)이, 프론트 필러(16)로부터의 하중으로 인하여 변위되는 것이 방지되게 된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 계기판 보강부(12)의 대경부(12A) 및 소경부(12B)는 상기 접합부(12C)(축경부)에서 서로 접합되어 있다. 하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 계기판 보강부의 대경부 및 소경부는 상기 축경부에서 서로 일체형으로 연결될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지로 변경하여 실시될 수도 있다. 본 발명의 권리 범위가 상기 실시예로 한정되지 않는다는 것은 자명하다.

Claims (7)

  1. 운전석의 전방에 설치된 스티어링 컬럼(36);
    상기 스티어링 컬럼(36)이 장착되고, 전단부가 카울에 의해 지지되는 컬럼 브래킷(26); 및
    좌우 프론트 필러들 사이에 가설되고, 상기 컬럼 브래킷(26)이 고정됨과 함께, 원주 방향으로 연장되어 있는 기다란 취약부가 상기 컬럼 브래킷(26)의 차폭 방향 외측에 설치되는 계기판 보강부(12)를 포함하고,
    상기 차폭 방향으로 무릎 에어백 모듈의 외측단부를 지지하는 무릎 에어백 브래킷은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷(26)의 외측의 상기 계기판 보강부(12)에 고정되고,
    상기 차폭 방향으로의 상기 무릎 에어백 모듈의 내측단부는, 플로어 패널과 상기 계기판 보강부(12) 사이에 가설되는 플로어 브레이스에 의해 지지되며,
    상기 취약부는, 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 차실 전방 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취약부는, 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 설치되는 자동차의 차실 전방 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 취약부는, 상기 계기판 보강부(12)에 형성된 기다란 구멍인 자동차의 차실 전방 구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계기판 보강부(12)에 있어서, 운전석측의 대경부 및 조수석측의 소경부는 상기 컬럼 브래킷(26)의 조수석측에 설치된 축경부에서 서로 연결되어 있고,
    상기 축경부는 보강재에 의해 보강되는 자동차의 차실 전방 구조.
  5. 운전석의 전방에 설치된 스티어링 컬럼(36);
    상기 스티어링 컬럼(36)이 장착되고, 전단부가 카울에 의해 지지되는 컬럼 브래킷(26);
    좌우 프론트 필러들 사이에 가설되고, 상기 컬럼 브래킷(26)이 고정됨과 함께, 상기 컬럼 브래킷(26)의 조수석측에 설치된 축경부에서 운전석측의 대경부 및 조수석측의 소경부가 서로 연결되어 있는 계기판 보강부(12); 및
    상기 축경부를 보강하는 보강재를 포함하고,
    차폭 방향으로 무릎 에어백 모듈의 외측단부를 지지하는 무릎 에어백 브래킷은, 상기 차폭 방향으로 상기 컬럼 브래킷(26)의 외측의 상기 계기판 보강부(12)에 고정되고,
    상기 차폭 방향으로의 상기 무릎 에어백 모듈의 내측단부는, 플로어 패널과 상기 계기판 보강부(12) 사이에 가설되는 플로어 브레이스에 의해 지지되며,
    취약부가, 상기 컬럼 브래킷(26)과 상기 무릎 에어백 브래킷 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 차실 전방 구조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 보강재는, 상기 계기판 보강부(12)의 전면에 접합된 인장 보강재, 및 상기 계기판 보강부(12)의 후면에 접합된 압축 보강재를 포함하는 자동차의 차실 전방 구조.
  7. 삭제
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