JP4291706B2 - 車両用クロスカービーム - Google Patents

Description

本発明は、車両用クロスカービームに関する。

通常、クロスカービームは、車幅方向の両端を車体側部のピラー部材やダッシュパネルに固定され且つ前側がダッシュパネルに固定されている強度部材で、インストルメントパネル、エアバッグ装置、空調装置、ステアリング装置等を支持している。つまり、このクロスカービームは剛性を必要とするため、機械的強度の高い材料を用いて成形されるのが一般で、鋼（スチール）やマグネシウム等の高剛性材料によって成形している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３２８４２１公報

しかしながら、前記従来の技術による車両用クロスカービームは、鋼（スチール）を用いて形成した場合には、クロスカービーム自体の重量が増加し、燃費を悪化させるという問題がある。また、マグネシウムを用いて形成した場合には、クロスカービームの材料コストが高くなり、製造原価高騰の一原因になるという問題がある。

また、車両用クロスカービームを合成樹脂で成形した場合には、例えば、運転席側におけるステアリング支持部近傍の剛性が前記鋼（スチール）やマグネシウムで成形する場合に比較して低下するおそれがあり、ステアリング装置、インストルメントパネル等、前記した部材の支持剛性が不足するおそれがある。

そこで、本発明は、重量の増加や材料コストの上昇を伴うことなく、ステアリング装置等を支持できる機械的強度を向上させることができる車両用クロスカービームを提供する。

前記目的を達するために、請求項１に記載の発明は、車両用クロスカービームであって、運転席側から助手席側にかけて車幅方向に延設した合成樹脂製の骨部材と、該骨部材における運転席側の部位の外周側に密接して巻回してなり且つ前記骨部材より強度が高い合成樹脂製の繊維状部材とより構成されてなり、該骨部材の成形時に型内に前記繊維状部材が予め配されてなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用クロスカービームであって、前記繊維状部材は、前記骨部材の長手方向に沿った第一方向と、該第一方向に略直角な第二方向にそれぞれ並列に配されて編まれてなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用クロスカービームであって、前記第一方向及び第二方向に配されてなる繊維状部材間には、溶融樹脂が成形時に浸入可能な隙間が形成されてなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用クロスカービームであって、前記骨部材における運転席側の部位の外周側には、前記繊維状部材が係合可能なる突起が形成されてなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用クロスカービームであって、前記繊維状部材は、予め網状に形成されてなるカーボン繊維と、該カーボン繊維を挟み込んで加熱することにより前記カーボン線維の周りを包む合成樹脂部材とより構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、運転席側の部位を骨部材とこの骨部材の外周側に密接状態で巻回した繊維状部材とからなる二重管構造に構成しているため、最も強度が必要とされる部位を補強することにより、材料コストの上昇や重量の増加をほとんど伴うことなく、クロスカービーム全体の強度をも効率的に向上させることができる。また、骨部材の成形時に型内で繊維状部材が骨部材に一体になるため、取付け部材などが不要となり、原価の高騰がないことになる。

請求項２に記載の発明によれば、繊維状部材は、前記骨部材の長手方向に沿った第一方向と、該第一方向に略直角な第二方向にそれぞれ並列に配されて編まれてなるため、長尺方向、即ち第一方向に延びる繊維状部材は長ければ長いほど剛性が著しく向上し、クロスカービーム全体の強度を効率的に向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第一方向及び第二方向に配されてなる繊維状部材間には、溶融樹脂が成形時に浸入可能な隙間が形成されてなるため、骨部材の外周に溶融樹脂が浸入して繊維状部材と結合され、クロスカービーム全体の強度をより効率的に向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、骨部材における運転席側の部位の外周側には、前記繊維状部材が係合可能なる突起が形成されてなるため、クロスカービームの運転席側、特にステアリング支持部近傍の繊維状部材が突起により保持されて位置移動せず、クロスカービームの強度を大幅に向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、前記繊維状部材は、予め網状に形成されてなるカーボン繊維と、該カーボン繊維を挟み込んで加熱することにより前記カーボン線維の周りを包む合成樹脂部材とより構成したため、クロスカービームの骨部材を型内で成形する際に予め繊維状部材を挿入するが、マット状の繊維状部材の合成樹脂部材が骨部材の溶融樹脂に溶け込み易くなり、骨部材と繊維状部材との接着強度が高くなり、連続した繊維がインサートされた形となるから強度は非常に大きくなる。

重量の増加や材料コストの上昇を伴うことなく、ステアリング装置等を支持できる機械的強度を向上させることができる車両用クロスカービームを提供する、という目的を、運転席側から助手席側にかけて車幅方向に延設した合成樹脂製の骨部材と、該骨部材における運転席側の部位の外周側に密接して巻回してなり且つ前記骨部材より強度が高い合成樹脂製の繊維状部材とより構成されてなり、該骨部材の成形時に型内に前記繊維状部材が予め配されてなることにより実現した。以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図５は、本願発明の第１実施例を示す図である。符号１は、インストルメントパネルで、該インストルメントパネル１は、車体２における車両室内の前部には車幅方向に沿って配設されている。このインストルメントパネル１の内方、即ち車両前方側（図１の左側）には、クロスカービーム３が車幅方向に延長されて配され、車体２の左右端部に支持されている。クロスカービーム３の運転席側には、ステアリングホイール４の支持部５が支持され、助手席側には、エアバッグ装置の収容用ケーシング６が支持されている。符号７は、センターコンソール８の内部に収納されている図示しない暖房・換気・空調制御システム（ＨＶＡＣシステム：Heating Ventilating and Air−Conditioning）に連結される吸い込み口である。吸い込み口７の周囲は、下方に延びるフランジ５２によって囲まれている。符号２２は、インストルメントパネル１の左右両端部の上面に開口しているベント吹き出し口である。

図２に示すように、クロスカービーム３の左右両端には、左右対称の取付フランジ９，９ａが形成されている。また、クロスカービーム３の車両前方側には、ダッシュロアパネル１０が配設されており、該ダッシュロアパネル１０の車幅方向側縁から後方へ折曲したサイドパネル部１１ａ，１１ａの後縁から車外方向に折曲された取付フランジ１１，１１に、前記クロスカービーム３の取付フランジ９，９ａがボルト１２、１２，１２によって締結されている。さらに、クロスカービーム３の車幅方向中央側は、支持スティ１３とＬ字形の取付ブラケット１４を介してフロアパネル１５のトンネル部１６の上面１６ａに支持されている。

また、クロスカービーム３の運転席側のステアリングホイール４の支持部５における車両前方側の外周面には、取付ブラケット１７が固定されており、該取付ブラケット１７は、側面視コ字状の支持ブラケット１８を介してダッシュロアパネル１０の後面１０ａにボルト１９により締結されている。

図３は、本実施例によるクロスカービーム３の斜視図である。車幅方向の左右両端には、前述したように、車幅方向の外方に延びるように形成されている板状の取付フランジ９，９ａであるが、左側に配置される取付フランジ９には、ボルト１２を挿入するための左右長孔状の挿通孔２０，２０，２０が穿設され、右側に配置される取付フランジ９ａには、ボルト１２の挿入されるための丸孔状の挿通孔２１，２１，２１が穿設されている。車体２の左右寸法のばらつきを挿通孔２０で吸収している。

図４は、本実施例によるクロスカービーム３の分解斜視図である。該クロスカービーム３は、運転席側から助手席側にかけて車幅方向に延長してなるナイロンとＦＲＰとよりなる合成樹脂製の骨部材２８と、該骨部材２８における運転席側の外周側に密接して巻回してなり且つ前記骨部材２８より強度が高いカーボンファイバーよりなる円筒状をなす合成樹脂製の繊維状部材２９とより構成されてなる。

前記骨部材２８は、上部側の断面略逆Ｕ字状の半割部材３１と、下部側の断面略Ｕ字状の半割部材３２とからなり、これら半割部材３１，３２の長手方向の両端部は、縦壁３１ａ，３２ａにより塞がれている。そして、上部側の半割部材３１における車幅方向外側部分の上面には、図１に示すベント吹き出し口２２及び図示しないセンタ吹き出し口に接続される上方に延びるフランジ２３ａ、２４ａによって囲まれてなる開口２３、２４が一体に形成されている。前記開口２４のすぐ運転席側に寄った位置の骨部材２８には、前記支持スティ１３に結合されるリブ２５が支持されている。前記取付フランジ９，９ａは、前記骨部材２８の助手席側（左側）と運転席側（右側）との端部に、合成樹脂によりそれぞれ鋳ぐるみ成形されている。

前記繊維状部材２９は、前記骨部材２８の長手方向に沿った第一方向３５と、該第一方向３５に略直角な第二方向３６にそれぞれ複数の合成樹脂繊維により並列に配されて編まれてなるもので、該繊維状部材２９の第一方向３５及び第二方向３６間には、前記骨部材２８が成形時に浸入可能な隙間３７が形成されてなると共に前記骨部材２８における運転席側の部位の外周側には、前記繊維状部材２９が係合可能なる突起３８が複数突設形成されてなる。前記繊維状部材２９の繊維は、長ければ長いほど絡み量が多くなり、剛性が上がる。出願人に於いて確認したところ、長ければといっても最長で数ミリのイメージである。

前記リブ２５の下部側には、支持スティ１３が締結固定されるための支持スティ用取付部２６が更に下方に突出形成されている。前記支持部５は、一対上方に向けて開放した有底の箱形状をなす。

次に、クロスカービーム３の成形方法を簡単に説明する。

まず、骨部材２８を成形する。予め、図４に示す上部側の半割部材３１と下部側の半割部材３２とを別々に合成樹脂により射出成形し、これらの周縁部同士３３，３４を互いに振動溶着させることによって、内部が中空の骨部材２８を成形する。

次いで、骨部材２８の左右両端部の外周側に、取付ブラケット９，９ａを合成樹脂により鋳ぐるむと共に骨部材２８の運転席側の外周に繊維状部材２９を覆う。この繊維状部材２９は、骨部材２８の突起３８に引っ掛ける。図５に示すように、上型３９、下型４０及びサイド型４１から構成された金型４２を用いて鋳ぐるむことができる。

予め成形された前記骨部材２８及び該骨部材２８の外周を覆った繊維状部材２９を金型４２内に収容し、上型３９、下型４０及びサイド型４１を移動させて金型４２を閉成すると、図５に示すように、骨部材２８と金型４２の内面との間に３〜５ミリ程度のキャビティ４３が形成される。上型３９に設けられた湯口４４から前記キャビティ４３内に溶融樹脂４５を注入して該溶融樹脂４５をキャビティ４３内に充填させ、この状態で溶融樹脂４５を硬化させることによって、骨部材２８及び繊維状部材２９の外周側に第二筒状体４６を鋳ぐるむことができる。該第二筒状体４６には、前記支持部５が同時に鋳ぐるむことができる。こののち、図５の白抜き矢印に示す方向に上型３９、下型４０及びサイド型４１を移動させることによって金型４２を開くと、クロスカービーム３が得られる。ここで、前記溶融樹脂４５は、骨部材２８を構成する樹脂よりも高い強度を有するものが好ましい。

従って、本実施例によれば、運転席側の部位を骨部材２８とこの骨部材２８の外周側に密接状態で巻回した繊維状部材２９とからなる二重管構造に構成しているため、最も強度が必要とされる部位であるステアリングホイール４の支持部５を補強することにより、材料コストの上昇や重量の増加をほとんど伴うことなく、クロスカービーム３全体の強度をも効率的に向上させることができる。また、骨部材２８の成形時に金型４２内で繊維状部材２９が骨部材２８に一体になるため、取付け部材などが不要となり、原価の高騰がないことになる。

また、繊維状部材２９は、前記骨部材２８の長手方向に沿った第一方向３５と、該第一方向３５に略直角な第二方向３６にそれぞれ並列に配されて編まれてなるため、長尺方向、即ち第一方向３５に延びる繊維状部材２９は長ければ長いほど剛性が著しく向上し、クロスカービーム３全体の強度を効率的に向上させることができる。

第一方向３５及び第二方向３６に配されてなる繊維状部材２９の交叉された間には、前記骨部材２８が成形時に浸入可能な隙間３７が形成されてなるため、繊維状部材２９の隙間３７に骨部材２８の外周に溶融する溶融樹脂４５が浸入して繊維状部材２９と結合され、クロスカービーム３全体の強度をより効率的に向上させることができる。

骨部材２８における運転席側の部位の外周側には、前記繊維状部材２９が係合可能なる突起３８が形成されてなるため、クロスカービーム３の運転席側、特にステアリングホイール４の支持部５近傍の繊維状部材２９が突起３８により保持されて左右方向に位置を移動せず、クロスカービーム３の強度を大幅に向上させることができる。このため、車幅方向の中央側の下面にＨＶＡＣに連結される吸い込み口７を形成しても、クロスカービーム３全体の強度を保持することができる。

さらに、クロスカービーム３には、例えばステアリングホイール４の支持部５を介して下方に向けて荷重が入力されるが、この荷重が取付フランジ９，９ａ、リブ２５及び支持スティ用取付部２６に均等に分散される。なお、取付フランジ９，９ａも骨部材２８に同時に鋳ぐるむが、第二筒状体４６よりも剛性を必要としないため、鋳ぐるみの範囲が小さくてすむ。さらに、エアバックの収容用ケーシング６を半割部材３２に一体成形しているため、別途の部材を設ける必要がない。

図６乃至図９は、本願発明の第２実施例を示す図である。第１実施例と主に異なる点は、繊維状部材の構成であり、他は同じなので、繊維状部材についてのみ説明し、他を省略する。符号５０は、第２実施例の繊維状部材で、該繊維状部材５０は、予め網状に形成されてなるカーボン繊維５１と、該カーボン繊維５１を挟み込んで加熱することにより前記カーボン線維５１の周りを機械的に包むナイロンなど熱可塑性樹脂などの合成樹脂部材５２とより構成したもので、図６に示す状態で熱を加えると共に加圧することで、図７に示すマット状の繊維状部材５０が形成される。

このマット状の繊維状部材５０を適宜の大きさに裁断して、骨部材２８の運転席側の外周面に接着し、図８に示すように、骨部材２８と金型４２の内面との間に３〜５ミリ程度のキャビティ４３が形成される。上型３９に設けられた湯口４４（図５参照）から前記キャビティ４３内に溶融樹脂４５を注入して該溶融樹脂４５をキャビティ４３内に充填させ、この状態で溶融樹脂４５を硬化させることによって、骨部材２８及び繊維状部材５０の外周側に第二筒状体４６を鋳ぐるむことができる。

こののち、図５に示す矢印に示す方向に上型３９、下型４０及びサイド型４１を移動させることによって金型４２を開くと、クロスカービーム３が得られる。尚、図９の符号５３は、繊維状部材５０の合成樹脂部材５２及び溶融樹脂４５が溶けて接着されている部分である。

従って、前記繊維状部材５０は、予め網状に形成されてなるカーボン繊維５１と、該カーボン繊維５１を挟み込んで加熱することにより前記カーボン線維５１の周りを包む合成樹脂部材５２とより構成したため、クロスカービーム３の骨部材２８を金型４２内で成形する際に予め繊維状部材５０を挿入するが、マット状の繊維状部材５０の合成樹脂部材５２が骨部材２８の溶融樹脂４５に溶け込み易くなり、骨部材２８と繊維状部材５０との接着強度が高くなり、連続した繊維がインサートされた形となるから強度は非常に大きくなる。

以上の実施例では、クロスカービーム３の運転席側は、図上右側として説明したが、運転席側とは、ステアリングホイールを支持する部分が配設される位置を意味するのであるから、左ハンドル車など左側でも良いし、車両の中央に設けられるものでも良い。

本発明の第１実施例によるクロスカービームを配設したインストルメントパネル周りの斜視図である。 図１のインストルメントパネルを外した、クロスカービームの取付状態を示す斜視図である。 図２のクロスカービーム全体のみを示す斜視図である。 図３のクロスカービームの分解斜視図である。 図４のクロスカービームを成形する際の金型を示す断面図である。 本発明の第２実施例による繊維状部材の成形前の分解状態を示す断面図である。 図６の両者を加熱且つ加圧によりマット状にした繊維状部材を示す断面図である。 図７の繊維状部材を骨部材の外周に支持してクロスカービームを成形する際の金型を示す断面図である。 図８により成形されたクロスカービームの断面図である。

符号の説明

３ クロスカービーム
２８ 骨部材
２９，５０ 繊維状部材
３５ 第一方向
３６ 第二方向
３７ 隙間
３８ 突起
４２ 金型（型）
４５ 溶融樹脂
５１ カーボン繊維
５２ 合成樹脂部材

Claims (5)

1. 運転席側から助手席側にかけて車幅方向に延設した合成樹脂製の骨部材と、該骨部材における運転席側の部位の外周側に密接して巻回してなり且つ前記骨部材より強度が高い合成樹脂製の繊維状部材とより構成されてなり、該骨部材の成形時に型内に前記繊維状部材が予め配されてなることを特徴とする車両用クロスカービーム。
2. 請求項１に記載の車両用クロスカービームであって、
   前記繊維状部材は、前記骨部材の長手方向に沿った第一方向と、該第一方向に略直角な第二方向にそれぞれ並列に配されて編まれてなることを特徴とする車両用クロスカービーム。
3. 請求項２に記載の車両用クロスカービームであって、
   前記第一方向及び第二方向に配されてなる繊維状部材間には、溶融樹脂が成形時に浸入可能な隙間が形成されてなることを特徴とする車両用クロスカービーム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用クロスカービームであって、
   前記骨部材における運転席側の部位の外周側には、前記繊維状部材が係合可能なる突起が形成されてなることを特徴とする車両用クロスカービーム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用クロスカービームであって、
   前記繊維状部材は、予め網状に形成されてなるカーボン繊維と、該カーボン繊維を挟み込んで加熱することにより前記カーボン線維の周りを包む合成樹脂部材とより構成したことを特徴とする車両用クロスカービーム。

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