JP6098420B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部車体構造に関するものである。

車両の前部構造の一般的なものとして，次のような構造が採択されている。すなわち、前輪の後方でかつ車室前端部において、ヒンジピラーと呼ばれる左右一対の車体構成部材が配設されて、この左右一対の車体構成部材同士が、車幅方向に伸びるインパネメンバ（ステアリング支持部材）によって連結されている。そして、前後方向に伸びるステアリングシャフトが、当該ステアリングシャフトを回動自在に保持したステアリングコラムを介して、インパネメンバに連結、支持されるようになっている。

車両においては、前方衝突時の運転席乗員の保護が重要であり、このため、ステアリングシャフトの後端部に取付けられたステアリングハンドルに、前方衝突時に膨張、展開されるエアバッグを装備することが一般的となっている。この場合、ステアリングシャフトの向きは、膨張、展開されるエアバッグによって運転席乗員が確実に拘束されるように運転席乗員の正面を向くように設定されており、運転席乗員から車幅方向にずれた方向になるのは好ましくないものとなる。

ところで、車両の前方衝突の態様として、ＳＯＬ衝突（スモールオフセット衝突）というものがある。ＳＯＬ衝突は、車体前端部のうち運転席側の１／４が例えば障害物としてのポール等に衝突する態様であり、衝突時の荷重は、バンパレインフォースメントやフロントサイドフレームによって殆ど受け止められることなく、運転席側の前輪を介して、運転席側の車体構成部材に大きな荷重として入力されることになる。そして、大きな荷重を受けた車体構成部材は、後方へ変位されることになる。

運転席側の車体構成部材が後方変位すると、これに伴って、インパネメンバのうち運転席に近い側の端部が、後方かつ車幅方向内方側へと変位されることになる。このようなインパネメンバの後方かつ車幅方向内方側への変位に伴って、ステアリングシャフトの向きが、平常時（非衝突時）の向きから、車幅方向内方側へと向きを変更してしまうことになり、ステアリングハンドルに装備されたエアバッグの膨張、展開方向が変更されてしまうことになる。

特許文献１には、ＳＯＬ衝突のようなオフセット衝突時に、インパネメンバの後方への変位を防止あるいは抑制するために、インパネメンバ前方の車体剛性を高めることが提案されている。また、特許文献２には、前方衝突時における前席乗員の位置に応じて、エアバッグの展開方向を変更制御するものが提案されている。

特開２００２−３７０６７５号公報 特開２０１０−１７９６７４号公報

しかしながら、特許文献１のものでは、大きな衝突荷重に対抗するための車体剛性向上のために、車体重量が大きく増加してしまうと共に、大きなコストアップになる。また、特許文献２に記載のものでは、エアバッグの展開方向を変更制御するために、構造が複雑になり、しかもコストも大幅に上昇してしまうことになる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、簡単な構造で、オフセット衝突時においてステアリングシャフトの向きが変更されてしまうことを防止あるいは抑制できるようにした車両の前部車体構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に、オフセット衝突によってインパネメンバを介してステアリングコラムに対して大きな力が作用したときには、インパネメンバがステアリングコラムに対して相対変位できるようにしてある。具体的には、次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
前輪の後方でかつ車室前端部に配設された左右一対の車体構成部材と、車幅方向に伸びて該左右一対の車体構成部材同士を連結するインパネメンバと、前後方向に伸びるステアリングシャフトを回動自在に保持すると共に該インパネメンバに支持されたステアリングコラムと、を備えた車両の前部車体構造であって、
左右一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、該インパネメンバのうち該左右一方側の端部が該ステアリングコラムに対して相対移動されつつ後方かつ車幅方向内方側へ変位されるように設定され、
前記インパネメンバに第１ブラケットが固定され、
前記ステアリングコラムに第２ブラケットが固定され、
前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとが固定具によって固定され、
前記固定具による固定が、前記一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、該第１ブラケットが該第２ブラケットに対して後方かつ車幅方向内方側へスライド変位可能となるように行われている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、オフセット衝突の際には、インパネメンバは後方かつ車幅方向内方側へと変位するものの、ステアリングコラムは平常時（非衝突時）の向き位置を維持あるいはほぼ維持することになる。この結果、ステアリングコラムに回動自在に保持されたステアリングシャフトの向きも、平常時と同じあるいはほぼ同じ向きを維持することになり、ステアリングハンドルに装備されたエアバッグによる運転席乗員の保護を確実に行うことができる。勿論、センサ、アクチュエータおよびコンピュータを用いた高価かつ複雑な制御を行う必要もなく、また大きな重量増加をきたすこともないものとなる。

また、前記インパネメンバに第１ブラケットが固定され、前記ステアリングコラムに第２ブラケットが固定され、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとが固定具によって固定され、前記固定具による固定が、前記一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、該第１ブラケットが該第２ブラケットに対して後方かつ車幅方向内方側へスライド変位可能となるように行われていることから、この場合、大きな衝突荷重が作用したときの２つのブラケット間のスライド変位を利用して、上述の内容に対応した効果を得ることができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとのいずれか一方に、後方に向かうにつれて車幅方向内方側に位置するように傾斜された長孔が形成され、
前記固定具が，前記長孔に挿通されるボルトと、該ボルトに螺合された前記第１ブラケットと第２ブラケットとを締結するナットと、を有し、
前記一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、前記ボルトが前記長孔内を相対移動することにより、前記第１ブラケットが前記第２ブラケットに対して後方かつ車幅方向内方側へスライド変位される、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、長孔内でのボルトの移動という極めて簡単な構成によって、両ブラケット同士を確実に所望方向に相対変位させることができる。

前記長孔が、互いに平行に複数設けられ、
前記各長孔内にそれぞれ前記ボルトが挿通されている、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、請求項３に対応した効果をより一層十分に発揮させることができる。

前記インパネメンバによる前記ステアリングコラムの支持位置が、該インパネメンバの車幅方向中心位置よりも左右いずれか一方側に片寄った位置となるようにされ、
前記インパネメンバの前方に、カウルパネルが配設され、
前記第２ブラケットと、前記カウルパネルのうち前記ステアリングコラムよりも車幅方向内方側に位置する部分とが、前後方向の剛性に比して車幅方向の剛性が大きくなるように設定された補強ブラケットによって連結されている、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、前後方向には変形しやすくかつ車幅方向には変形しにくい補強ブラケットを利用して、インパネメンバの後方かつ車幅方向内方側への変位を許容しつつ、ステアリングコラムの平常時の向き位置を維持させる機能を高めることができる。とりわけ、補強ブラケットを車両前後方向には潰れ易くして（突っ張り棒のように作用しない）、前突性能への影響を抑制することが可能となる。また、補強ブラケットを、オフセット衝突で移動量が比較的少ないカウルパネル中央付近に連結することで、ステアリングコラムの移動を抑制することが可能である。

本発明によれば、簡単な構造で、オフセット衝突時においてステアリングシャフトの向きが変更されてしまうことを防止あるいは抑制することができる。

本発明が適用された車両の前部を示す簡略平面図。 平常時でのインパネメンバとステアリングコラムとの連結部位を示す平面図。 図２のＸ３−Ｘ３線相当断面図。 図２のＸ４−Ｘ４線相当断面図。 図２の斜視図で、第１ブラケットの一部を省略して示す図。 第１ブラケットと第２ラケットとの固定部位を示す要部拡大断面図。 ＳＯＬ衝突時でのインパネメンバとステアリングコラムとの連結部位を示すもので、図２に対応した平面図。

図１において、１は左右一対のフロントサイドフレームである。左右一対のフロントサイドフレームの前端部同士は、車幅方向に伸びるバンパレインフォースメント２によって連結されている。また、各フロントサイドフレーム１の車幅方向外方側には、左右一対の前輪３が配設されている。

図１中、４は、ダッシュパネルである。このダッシュパネル４は、既知のように車幅方向および上下方向に伸びて、エンジンルームＥと車室Ｃとを仕切っている。ダッシュパネル４の左右端部には、上下方向に伸びる車体構成部材としてのヒンジピラー５が連結されている。各ヒンジピラー５の下端部に対しては、トルクボックス（図示略）を介して、フロントサイドフレーム１の後端部が連結されると共に、前後方向に伸びるサイドシル（図示略）の前端部が連結されている。そして、各ヒンジピラー５の上端部には、フロントピラー（図示略）の下端部が連結されている。

左右一対のヒンジピラー５同士は、車幅方向に伸びる強度部材としてのインパネメンバ１０（ステアリングシャフト支持部材とも呼ばれる）によって連結されている。インパネメンバ１０は、例えば鉄系の金属パイプ材によって形成されて、剛性の高いものとされている。そして、インパネメンバ１０のうち、車幅方向中心よりも運転席側にオフセットされた位置（図１では左ハンドル車なので左側にオフセットされた位置）において、ステアリングコラム１１が連結、支持されている。ステアリングコラム１１内を、前後方向に伸びるステアリングシャフト１２が回動自在に貫通していて、当該ステアリングシャフト１２の後端部には、ステアリングハンドル１３が取付けられている。ステアリングハンドル１３内には、前方衝突時に膨張展開されるエアバッグ１４が装備され、図１では、膨張展開されたエアバッグが破線で示されている。

運転席乗員が符号Ｖで示されている。そして、前後方向に伸びるステアリングシャフト１２は、平常時（非衝突時）には、運転席乗員の正面（運転席乗員Ｖの幅方向略中心位置）を向くように、その向き方向が設定されている。

図１中、符号２０は、障害物（図１ではポール状物体）である。ＳＯＬ衝突では、車体前端部のうち、運転席側から１／４程度の範囲が衝突範囲とされる。すなわち、障害物２０に対してＳＯＬ衝突したとき、衝撃荷重は、バンパレインフォースメント２やフロントサイドフレーム１で殆ど受け止められることなく、前輪３を介してヒンジピラー５に入力されることになる。このため、ヒンジピラー５は、後方への大きな衝突荷重を受けて、後方へと変位されることになり、これに伴って、インパネメンバ１０のうち衝突荷重を受ける側のヒンジピラー５に近い側の端部が、後方かつ車幅方向内方側へと変位されることになる。図１では、平常時の状態が実線で示され、ＳＯＬ衝突による変形状態が破線で示される。

いま、インパネメンバ１０に対してステアリングコラム１１が常時剛体結合されたままとすると、ＳＯＬ衝突時におけるインパネメンバ１の端部が後方かつ車幅方向内方側へ向けて変位するのに伴って、ステアリングコラム１１の向きつまりステアリングシャフト１２の向きが変更されてしまうことになる（ステアリングシャフト１２が、平常時より、車幅方向内方側を向くように変更される）。

本発明では、後述するように、インパネメンバ１０とステアリングコラム１１との連結（固定）を工夫することにより、ＳＯＬ衝突時にインパネメンバ１０がステアリングコラム１１に対して相対変位可能として、ＳＯＬ衝突時でもステアリングシャフト１２の向きが平常時と同じあるいはほとんど同じ向きとなるようにしてある。

次に、図２〜図５を参照しつつ、ＳＯＬ衝突時に相対変位されるようにインパネメンバ１０とステアリングコラム１１とを連結する具体例について説明する。まず、インパネメンバ１０には、車幅方向に小間隔をあけて、２つの第１ブラケット３１が連結されている（図５では、一方の第１ブラケット３１が図示略）。第１ブラケット３１は、例えば鉄板等の金属板によって断面コ字状に形成されて、その上方開口部が上方を向くようにした姿勢でもって、インパネメンバ１０の下部に固定（例えば溶接）されている。そして、第１ブラケット３１の平板状部分３１ａが、下方を向いた状態とされる。

一方、ステアリングコラム１１には、その上部において基台２５が溶接等により固定され、この基台２５に対して、前後方向に小間隔をあけて一対の第２ブラケット３２が、固定具としてのボルト２６、ナット２７によって固定されている。第２ブラケット３２は、鉄板等を加工することにより形成されて、前記第１ブラケット３１における平板状部分３１ａに臨む平板状部分３２ａを有している。

第１ブラケット３１と第２ブラケット３２は、その平板状部分３１ａと３２ａとを上下方向から重合させた状態で、固定具３３によって固定されている。この固定具３３は、図６に詳細に示すように、実施形態では、ボルト３４とナット３５とを有し、その他に締結用カラー３６およびスライド用ブッシュ３７を有するものとなっている。締結用カラー３６によって、ボルト３４とナット３５とによる締結力が所定以上大きくならないように規制される。また、スライド用ブッシュ３７によって、後述するＳＯＬ衝突時において、両ブラケット３１と３２とがスムーズにスライド変位されるようにされる。

固定具３３による固定についてさらに詳述すると、まず、２つの第１ブラケット３１の平板状部分３１ａにはそれぞれ、２つの第１取付孔４１が形成されている。第１取付孔４１ａの直径は、ボルト３４がスムーズに挿通できる程度にボルト３４の直径よりも若干大きい程度の円形に形成されている。つまり，第１取付孔４１に挿通されたボルト３４は、第１ブラケット３１に対して、その径方向には相対変位しないように設定されている。

一方、２つの第２ブラケット３２の平板状部分３２ａにはそれぞれ、２つの第２取付孔４２が形成されている。この第２取付孔４２は、長孔とされて、平面視において、後方に向かうにつれて徐々に車幅方向内方側に位置するように傾斜されている。つまり、第２取付孔４２に挿通されたボルト３４は、第２取付孔４２の伸び方向（長孔方向）において、第２ブラケットに対して相対変位可能とされている。長孔とされた合計４つの第２取付孔４２は，互いに平行とされている。

インパネメンバ１０とステアリングコラム１２との連結は、次のようにして行われる。まず、ボルト３４を第１取付孔４１内に挿通させて第１ブラケット３１に固定する。そして、ボルト３４を、第２取付孔４２、締結用カラー３６、スライド用ブッシュ３７内に挿通させて、各ブラケット３１、３２における平板状部分３１ａと３２ａとを重合させた状態で、ナット３５をボルト３４に螺合させる。この場合、締結用カラー３６は、その一部が第２取付孔４２内に挿入された状態とされる。この後、ナット３５を所定トルクで締め付けることにより、第１ブラケット３１と第２ブラケット３２とが締結されて、ステアリングコラム１１のインパネメンバ１０に対する連結が完了される。この連結完了状態では、各ボルト３４が、長孔とされた第２取付孔４２の前端に位置するようにされ、この状態が、図２に示す状態となる。

ここで、２つの第２ブラケット３２は、補強ブラケット５０を介して、ダッシュパネル４の上部に形成されるカウルパネル４ａに連結されている。この補強ブラケット５０は，鉄板等の金属板を曲げ加工することにより形成されている。補強ブラケット５０は、車幅方向および上下方向に伸びる平板状部分５０ａを有している。つまり、補強ブラケット５０は、前後方向における剛性が低く（曲げ変形されやすく）、車幅方向の剛性が高くされている（変形されにくい）。そして，平板状部分５０ａは、図４に示す後方視において、上方に向かうにつれて、徐々に幅狭に形成されると共に徐々に車幅方向内方側に位置するようにされている。

上記平板状部分５０ａの下端部から、車幅方向に小間隔をあけて２つのフランジ部５０ｂが延設されて、このフランジ部５０ｂが、ねじ等の固定具５１によって第２ブラケット３２に対して固定されている。また、上記平板状部分５０ａの上端部が、ねじ等の固定具５２によって、カウルパネル４ａに固定されている。固定具５２によるカウルパネル４ａへの固定位置は、インパネメンバ１０に対するステアリングコラム１１の連結位置よりも車幅方向内方側に寄った位置とされる。

次に、ＳＯＬ衝突時に、ヒンジピラー５が後方へ変位されるのに伴ってインパネメンバ１０の端部が後方かつ車幅方向内方側へと変位される場合を考える。このとき、平常時の状態にあるステアリングコラム１１に対して、インパネメンバ１０が後方かつ車幅方向内方側へ変位しようとする大きな外力（荷重）が作用することになる。この大きな外力は、ボルト３４とナット３５による両ブラケット３１と３２とを締結している所定締結力よりも大きいものとなる。このため、ボルト３４が、長孔としての第２取付孔４２に沿って当該第２取付孔４２内を移動することになる。図７は、ボルト３４が第２取付孔４２の後端部にまで移動した状態を示している。このような第１ブラケット３１の第２ブラケット３２に対するスライド変位は、締結用カラー３６とスライド用ブッシュ３７とによってよりスムーズに行われることになる。

ＳＯＬ衝突時において、ステアリングコラム１１の後方かつ車幅方向内方側への変位が防止あるいは抑制されることにより、ステアリングシャフト１２は平常時と同じ向きかあるいはほぼ同じ向きを維持することになる。これにより、ステアリングハンドル１３から膨張展開されたエアバッグ１４による運転席乗員の拘束が確実に行われることになる。補強ブラケット５０により、インパネメンバ１０の後方かつ車幅方向内方側への変位を許容しつつ、ステアリングコラム１１が車幅方向内方側へ変位するのがより一層規制されることになる（換言すれば、ボルト３４の第２取付孔４２内での移動が助長される）。とりわけ、補強ブラケット５０を車両前後方向には潰れ易くして（突っ張り棒のように作用しない）、前突性能への影響を抑制することが可能となる。また、補強ブラケット５０を、オフセット衝突で移動量が比較的少ないカウルパネル４ａの中央付近に連結することで、ステアリングコラム１１の移動を抑制することが可能である。

勿論、ボルト３４，ナット３５の締結力は、ＳＯＬ衝突時における上記大きな外力よりも小さな力でもって解除されるように、締結用カラー３６をも利用してその締結力が管理されているものである。なお、ＳＯＬ衝突時でも、ボルト３４、ナット３５によるステアリングコラム１１のインパネメンバ１０に対する支持機能は維持されたままである（ステアリングコラム１１がインパネメンバ１０から落下してしまうことはない）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。車両としては、右ハンドル車であってもよく、また前席が運転席用の１つのみで車幅方向中央部に位置されるものであってもよい。第１取付孔４１を長孔としてもよく（第２取付孔４２は長孔でない例えば円形）、この場合は、平常時でのボルト３４による締結状態では、ボルト３４が第１取付孔４１の後端部に位置されることになる（ＳＯＬ衝突時にはボルト３４が第１取付孔４１の前端部側へ移動される）。また、第１取付孔４１と第２取付孔４２とを共に長孔とすることもできる。各ブラケット３１、３２の数は、任意に設定できる、互いに相違する数であってもよい（例えば第１ブラケット３１を２個設ける一方、第２ブラケット３２を幅広の１個のみにする等）。各取付孔４１、４２の数は任意に選択できるが、長孔の数は、互いに平行に複数設けておくのが、ＳＯＬ衝突時に、インパネメンバ１０を後方かつ車幅方向内方側へと案内する作用を高める上で好ましいものとなる。長孔としのて第２取付孔４２は、直線状に限らず、例えば円弧状の曲線として形成するようにしてもよく、曲線とされた第２取付孔４２を互いに平行に複数設けることもできる。補強ブラケット５０を設けないようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、車両の衝突対策として好ましいものとなる。

Ｖ：運転席乗員
Ｅ：エンジンルーム
Ｃ：車室
１：フロントサイドフレーム
２：バンパレインフォースメント
３：前輪
４：ダッシュパネル
４ａ：カウルパネル
５：ヒンジピラー（車体構成部材）
１０：インパネメンバ
１１：ステアリングコラム
１２：ステアリングシャフト
１３：ステアリングハンドル
１４：エアバッグ
２０：障害物
３１：第１ブラケット
３１ａ：平板状部分
３２：第２ブラケット
３２ａ：平板状部分
３３：固定具
３４：ボルト
３５：ナット
３６：締結用カラー
３７：スライド用ブッシュ
４１：第１取付孔
４２：内２取付孔（長孔）
５０：補強ブラケット
５１：固定具
５２：固定具

Claims (4)

1. 前輪の後方でかつ車室前端部に配設された左右一対の車体構成部材と、車幅方向に伸びて該左右一対の車体構成部材同士を連結するインパネメンバと、前後方向に伸びるステアリングシャフトを回動自在に保持すると共に該インパネメンバに支持されたステアリングコラムと、を備えた車両の前部車体構造であって、
   左右一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、該インパネメンバのうち該左右一方側の端部が該ステアリングコラムに対して相対移動されつつ後方かつ車幅方向内方側へ変位されるように設定され、
   前記インパネメンバに第１ブラケットが固定され、
   前記ステアリングコラムに第２ブラケットが固定され、
   前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとが固定具によって固定され、
   前記固定具による固定が、前記一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、該第１ブラケットが該第２ブラケットに対して後方かつ車幅方向内方側へスライド変位可能となるように行われている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 請求項１において、
   前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとのいずれか一方に、後方に向かうにつれて車幅方向内方側に位置するように傾斜された長孔が形成され、
   前記固定具が，前記長孔に挿通されるボルトと、該ボルトに螺合された前記第１ブラケットと第２ブラケットとを締結するナットと、を有し、
   前記一方側の前記車体構成部材が衝突荷重によって後方へ変位したときに、前記ボルトが前記長孔内を相対移動することにより、前記第１ブラケットが前記第２ブラケットに対して後方かつ車幅方向内方側へスライド変位される、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 請求項２において、
   前記長孔が、互いに平行に複数設けられ、
   前記各長孔内にそれぞれ前記ボルトが挿通されている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、
   前記インパネメンバによる前記ステアリングコラムの支持位置が、該インパネメンバの車幅方向中心位置よりも左右いずれか一方側に片寄った位置となるようにされ、
   前記インパネメンバの前方に、カウルパネルが配設され、
   前記第２ブラケットと、前記カウルパネルのうち前記ステアリングコラムよりも車幅方向内方側に位置する部分とが、前後方向の剛性に比して車幅方向の剛性が大きくなるように設定された補強ブラケットによって連結されている、
   ことを特徴とする車両の前部車体構造。