JP6521428B2 - 車室前部用支持体 - Google Patents

Description

この発明は、車室前部用支持体に係り、特に、インストルメントパネル内に設けられる車室前部用支持体に関する。

従来から、自動車が衝突体に衝突した際に、車室が変形することを抑制するための様々な支持体が利用されている。例えば、前面衝突の場合には、車室の前方に延びるフロントサイドフレームなどが衝撃を吸収することにより車室の変形を抑制することができる。
しかしながら、自動車の側部に衝突体が衝突すると、これらの支持体の車幅方向外側から衝撃が入力されるため、衝撃の強度が大きく低下されずに車室まで到達し、車室の変形を招くおそれがあった。

そこで、自動車の側部への衝突に対して車室の変形を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、インパネブラケットと、ヒンジピラーインナと、ヒンジピラーアウタとを車幅方向で連結するボルトを備えたヒンジピラーの補強構造が提案されている。このヒンジピラーの補強構造では、ヒンジピラーを補強するようにインパネブラケットが連結されているため、ヒンジピラーに対して大きな衝突荷重が加わった場合でもヒンジピラーに口開きが生じ難く、これにより車室の変形を抑制することができる。

特開２０１２−１６６７４１号公報

しかしながら、特許文献１のヒンジピラーの補強構造では、自動車の車幅方向に延びる１本のインパネブラケット（ステアリングサポートビーム）によりヒンジピラー（フロントピラー）を支持しており、フロントピラーの変形を確実に抑制することが困難であった。
特に、図６に示すように、自動車Ｍの側部に衝突体Ｋが衝突して斜め方向へ衝撃Ｔが入力される場合には、自動車Ｍの側部と車室Ｃの間に衝撃Ｔを吸収するフレームが少なく、その衝撃Ｔが直接的に１本のステアリングサポートビームに加えられるため、フロントピラーの変形が大きくなるおそれがある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、自動車のフロントピラーの変形を確実に抑制する車室前部用支持体を提供することを目的とする。

この発明に係る車室前部用支持体は、インストルメントパネルを挟むように配置された一対のフロントピラーがフロントアッパフレームの上部近傍と車室の下部近傍との間を上下方向に延びるように形成された一対のフロントピラー下部を有する車室前部用支持体であって、インストルメントパネル内において自動車の車幅方向に延びるように設けられた前部骨格と、インストルメントパネル内において前記前部骨格の後方に配置され、前記車幅方向に延びると共に両端部近傍の前後方向の幅が中央部と比較して大きく形成され、両端部が前記フロントピラー下部の上下方向の中央部近傍に直接接合された後部骨格と、フロントピラー下部の上下方向の中央部近傍に沿って前後方向に延びるように形成され、前記前部骨格の両端部近傍と前記後部骨格の両端部近傍を直接接続して環状とする一対の側部骨格とを備えるものである。

ここで、後部骨格は、上下方向に幅広に形成されることが好ましい。

また、前部骨格は、前記インストルメントパネルの前側に配置された車室前壁部の車室側を向いた後面に当接しつつ前記車幅方向に延びるように設けることができる。

また、後部骨格は、インストルメントパネル内においてステアリングを支持するステアリングサポートビームからなることが好ましい。

この発明によれば、後部骨格の両端部近傍の前後方向の幅が大きく形成されると共に前部骨格と後部骨格との間が一対の側部骨格で環状に接続されるので、自動車のフロントピラーの変形を確実に抑制する車室前部用支持体を提供することが可能となる。

この発明の一実施の形態に係る車室前部用支持体を備えた自動車の構成を示す図である。 車室前壁部の構成を示す部分断面図である。 フロントピラー下部が変形する様子を示す図である。 車室前壁部に固定された前部骨格を示す断面図である。 変形例に係る車室前部用支持体を示す断面図である。 自動車の側部に衝突体が衝突する様子を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）および（Ｂ）に、この発明の一実施の形態に係る車室前部用支持体を備えた自動車の構成を示す。この自動車は、両側部を前後方向に延びる一対のフロントアッパフレーム１を有し、この一対のフロントアッパフレーム１の間に前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム２が配置されると共に、一対のフロントアッパフレーム１の後端部１ａに一対のフロントピラー３が接続されている。
一対のフロントピラー３の間には、図示しないフロントガラスが配置されると共にフロントガラスの下側に車室前壁部４が設けられている。また、車室前壁部４の両側縁部から後方に向かって車室側壁部５が設けられており、この車室側壁部５の前部側を一対のフロントピラー３が構成している。さらに、車室前壁部４の前側にはサスペンションのトップマウントパネル６が配置され、車室前壁部４の後側には車室前部用支持体７が配置されている。そして、車室前部用支持体７を後方から覆うようにインストルメントパネル８が配置されている。
これにより、車室前壁部４の前側にエンジンルームＥが形成されると共に車室前壁部４の後側に車室Ｃが形成される。

フロントアッパフレーム１は、後端部１ａがフロントピラー３の中間部に接続されている。フロントアッパフレーム１の後端部１ａは、上下方向に拡がるように形成されており、後端部１ａの上部側がフロントピラー３の上端部に向けて延びると共に後端部１ａの下部側がフロントピラー３の下端部に向けて延びている。
フロントサイドフレーム２は、フロントアッパフレーム１の下側に配置され、後端部が車室前壁部４の下側に延びるように形成されている。

フロントピラー３は、上下方向に延びるフロントピラー下部９と、フロントピラー下部９の上端部から上側後方へ傾斜して延びるフロントピラー上部１０とを有する。フロントピラー下部９は、前後方向に幅広に形成されており、車室側壁部５の前部側を構成する。フロントピラー上部１０は、フロントガラスの側縁部に沿うように形成されている。
トップマウントパネル６は、サスペンションの上部を支持するもので、車室前壁部４の前側において車室前壁部４とフロントアッパフレーム１が連結される隅部に配置され、フロントアッパフレーム１の後端部１ａ近傍に接合されている。トップマウントパネル６は、下部に開口部が形成された筒形状を有し、サスペンションの上側が開口部を介して収容されて内部に固定されている。

車室前壁部４は、図２に示すように、鋼板を折り曲げて形成されており、エンジンルームＥと車室Ｃを隔てるもので、インストルメントパネル８の前方を覆うように配置されている。車室前壁部４は、バルクヘッド１１と、バルクヘッド１１の下側に配置されたトーボード１２とを有する。
バルクヘッド１１は、フロントガラスの下側に配置されており、上部がフロントガラスの下縁部に沿うと共に両側縁部がフロントピラー下部９に接合されている。バルクヘッド１１は、上部が外部に開放された箱形状を有し、その内部にはワイパー装置などを収容する収容部１３が形成されている。

トーボード１２は、車室Ｃに搭乗する搭乗者が足を置くためのもので、車室Ｃの底部から上側前方に向かって徐々に傾斜するように延びた後、上方に立ち上がるように形成されている。このトーボード１２の上縁部は、後方に屈折され、バルクヘッド１１の下面に対向するように上面が形成されている。そして、トーボード１２の上面が、バルクヘッド１１の下面とスポット溶接などにより接合されている。また、トーボード１２の両側縁部はフロントピラー下部９に接合されている。

車室前部用支持体７は、インストルメントパネル８内に配置され、前部骨格１５と、後部骨格１６と、一対の側部骨格１７とを環状に接続して構成されている。
前部骨格１５は、車室前壁部４に沿って車幅方向Ｗに延びるように設けられ、その両端部がボルトなどによりフロントピラー下部９に直接接合されている。

後部骨格１６は、インストルメントパネル８内において前部骨格１５の後方に配置され、車幅方向Ｗに延びるように設けられると共にその両端部がボルトなどによりフロントピラー下部９に直接接合されている。後部骨格１６は、両端部近傍の前後方向の幅が中央部と比較して大きく形成された肉厚部１８を有する。また、後部骨格１６は、ステアリングなどを支持しており、いわゆるステアリングサポートビームとしての機能も有するものである。

一対の側部骨格１７は、前部骨格１５の両端部から後部骨格１６の両端部までフロントピラー下部９に沿って前後方向に延びるように設けられ、前部骨格１５の両端部と後部骨格１６の両端部に接合されている。
インストルメントパネル８は、スピードメータなどの計器類が配置された内装部材であり、車室前部用支持体７に取り付けられている。

次に、この実施の形態の動作について説明する。
まず、図６に示すように、自動車の側部に衝突体Ｋが衝突し、自動車に対してフロントアッパフレーム１の外側から斜め方向に衝撃Ｔが入力される。これにより、例えば図３に示すように、タイヤ１９などがフロントピラー下部９の前縁部を内側に捩じるように車室Ｃ側へ押し込まれる。また、強い剛性を有するトップマウントパネル６が、フロントピラー下部９をさらに捩じるように車室前壁部４に押し込まれる。このため、フロントピラー下部９は、前縁部が内側に向かうと共に後縁部が外側に向かうような捩じれの方向に荷重を受けることになる。

そこで、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、フロントピラー下部９に直接接合される後部骨格１６の両端部近傍に肉厚部１８を設けることにより、捩じれるような荷重を受けるフロントピラー下部９を強力に支持することができ、フロントピラー下部９の変形を抑制することができる。この時、後部骨格１６の両端部近傍にはフロントピラー下部９が受ける捩じれ方向の荷重により強い圧縮応力が作用するのに対して、後部骨格１６の中央部では圧縮応力が低下すると共に引張応力が強くなるため、両端部近傍のみに肉厚部１８を設けることでフロントピラー下部９を充分に支持することができる。
なお、フロントピラー下部９は、上下方向の中央部近傍において大きな荷重を受けるためフロントピラー下部９の中央部近傍に後部骨格１６の両端部を接合することが好ましい。

また、前部骨格１５は、車室前壁部４に沿って車幅方向Ｗに延びるように設けられており、トップマウントパネル６などから後方へ押し込まれる車室前壁部４を支持することができる。これにより、フロントピラー下部９がトップマウントパネル６などから受ける捩じれ方向の荷重を低下することができ、フロントピラー下部９の変形を確実に抑制することができる。
なお、前部骨格１５は、車室前壁部４との間に隙間を空けずに、車室前壁部４に当接しつつ車幅方向Ｗに延びるように設けることが好ましい。例えば、前部骨格１５は、図４に示すように、車幅方向Ｗに互いに間隔を空けて複数のフランジ部２０を設け、このフランジ部２０を車室前壁部４のトーボード１２にスポット溶接などにより接合することにより、前部骨格１５を車室前壁部４に当接させることができる。これにより、車室前壁部４を強力に支持することができる。

また、前部骨格１５、後部骨格１６および一対の側部骨格１７は、環状に接続されている。衝突体Ｋからの衝撃Ｔを１本の骨格、例えば後部骨格１６のみで支持した場合には、後部骨格１６が容易に変形されてフロントピラー下部９の変形を招くおそれがある。そこで、車室前部用支持体７を環状に形成することによりフロントピラー下部９を車室前部用支持体７の周囲に存在する構造体全体で面状に支持することができ、フロントピラー下部９を強力に支持することができる。

このように、インストルメントパネル８内に環状の車室前部用支持体７を設けることにより、フロントピラー下部９を強力に支持することができ、車室Ｃの変形を防ぐことができる。さらに、車室前部用支持体７を環状に形成することにより、インストルメントパネル８内において空調およびカーナビゲーションシステムなどの装置を取り付ける空間を確保しつつ車室Ｃの変形を防ぐことができる。

本実施の形態によれば、車室前部用支持体７が環状形状を有し且つ後部骨格１６の両端部近傍の前後方向の幅が大きく形成されているため、フロントピラー３の変形を抑制して車室Ｃの変形を確実に防ぐことができる。

なお、車室前部用支持体７は、衝突体Ｋからの衝撃Ｔを支持可能な材料、例えば鋼材および強化樹脂などから構成することができる。例えば、車室前部用支持体７を強化樹脂から構成することにより、インストルメントパネル８と一体に形成することができ、インストルメントパネル８内の構成を簡便化することができる。

また、後部骨格１６は、上下方向に幅広に形成することが好ましい。例えば、図５に示すように、後部骨格１６に換えて後部骨格２１を配置することができる。この後部骨格２１は、後部骨格１６と同様に両端部近傍に肉厚部１８を設けると共に、前後方向の幅と比較して上下方向の幅を一様に広く形成したものである。これにより、フロントピラー下部９をさらに強力に支持することができる。また、後部骨格２１をインストルメントパネル８と一体に形成する場合に、後部骨格２１を露出させてインストルメントパネル８の一部として用いることもでき、インストルメントパネル８内の構成をさらに簡便化することができる。

なお、上記の実施の形態では、後部骨格は、ステアリングなどを支持するステアリングサポートビームとしての機能も有していたが、後部骨格とは別にステアリングサポートビームを設けてもよい。

１ 一対のフロントアッパフレーム、１ａ フロントアッパフレームの後端部、２ 一対のフロントサイドフレーム、３ 一対のフロントピラー、４ 車室前壁部、５ 車室側壁部、６ トップマウントパネル、７ 車室前部用支持体、８ インストルメントパネル、９ フロントピラー下部、１０ フロントピラー上部、１１ バルクヘッド、１２ トーボード、１３ 収容部、１５ 前部骨格、１６，２１ 後部骨格、１７ 一対の側部骨格、１８ 肉厚部、１９ タイヤ、２０ フランジ部、Ｅ エンジンルーム、Ｃ 車室、Ｗ 車幅方向、Ｍ 自動車、Ｋ 衝突体、Ｔ 衝撃。

Claims (4)

1. インストルメントパネルを挟むように配置された一対のフロントピラーがフロントアッパフレームの上部近傍と車室の下部近傍との間を上下方向に延びるように形成された一対のフロントピラー下部を有する車室前部用支持体であって、
   インストルメントパネル内において自動車の車幅方向に延びるように設けられた前部骨格と、
   前記インストルメントパネル内において前記前部骨格の後方に配置され、前記車幅方向に延びると共に両端部近傍の前後方向の幅が中央部と比較して大きく形成され、両端部が前記フロントピラー下部の上下方向の中央部近傍に直接接合された後部骨格と、
   前記フロントピラー下部の上下方向の中央部近傍に沿って前後方向に延びるように形成され、前記前部骨格の両端部近傍と前記後部骨格の両端部近傍を直接接続して環状とする一対の側部骨格とを備える車室前部用支持体。
2. 前記後部骨格は、上下方向に幅広に形成される請求項１に記載の車室前部用支持体。
3. 前記前部骨格は、前記インストルメントパネルの前側に配置された車室前壁部の車室側を向いた後面に当接しつつ前記車幅方向に延びるように設けられる請求項１または２に記載の車室前部用支持体。
4. 前記後部骨格は、前記インストルメントパネル内においてステアリングを支持するステアリングサポートビームである請求項１〜３のいずれか一項に記載の車室前部用支持体。