JP6913424B2 - 車両のカウルブレース構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両のカウルブレース構造に関する。

本出願人は、車両のカウルブレース構造の一例として、特許文献１に記載の構造を先に提案している。
同文献に記載の構造においては、ステアリングコラムを支持するためのステアリングサポート部を備えたステアリングブラケットが、車幅方向に延びて固定されたクロスメンバに取付けられている。一方、前記クロスメンバおよびその車両前方側に位置するカウルパネルの相互間には、カウルブレースが跨がって接続されており、かつこのカウルブレースがステアリングブラケットにも接続されている。
このような構成によれば、カウルブレースによって、ステアリングブラケットの取付け強度を高めることができるため、このステアリングブラケットに取付けられるステアリングコラム、ひいてはこれを含むステアリング装置全体の振動を軽減することが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。

前記したカウルブレース構造においては、車両が前突し、車両前方からの荷重入力に起因して、カウルパネルが車両後方側に大きく後退し、車室内に進入することを防止することが要請される。これに対し、特許文献１には、そのようなことに対応するための手段は開示されていない。
前記した要請に対応するための手段としては、たとえばカウルブレースに脆弱部を設け、車両の前突時に、カウルブレースを変形させることによって、衝撃を吸収させる手段が考えられる。
ところが、脆弱部を設けることのみによってカウルブレースを変形させようとすると、カウルブレース全体の剛性が低下し、ステアリング装置の振動軽減効果が損なわれる虞がある。

特開２０００−３８０５６号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、ステアリング装置の振動軽減性能を良好にしつつ、車両の前突時の衝撃吸収性能をも良好なものとすることが可能な車両のカウルブレース構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両のカウルブレース構造は、車幅方向に延びて固定されたクロスメンバ、およびその車両前方側に位置するカウルパネルの両者に接続されたカウルブレースを備えており、このカウルブレースには、ステアリングコラムを支持するためのステアリングサポート部が一体または別体で設けられている、車両のカウルブレース構造で
あって、前記カウルブレースは、それぞれが前記クロスメンバおよび前記カウルパネルに接続されたアッパ部材およびその下側に位置するロア部材に区分されており、これらアッパ部材およびロア部材は、前記クロスメンバおよび前記ステアリングサポート部よりも車両前方側の領域において、側面視上向き凸状に湾曲したアッパ側およびロア側の湾曲部を備えており、これらアッパ側およびロア側の湾曲部の両者には、剛性が他の部分よりも小さい脆弱部が設けられているとともに、前記ロア側の湾曲部は、前記アッパ側の湾曲部よりも曲率半径が小さい湾曲状とされていることを特徴とする、車両のカウルブレース構造。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、車両が前突し、カウルパネルからカウルブレースに車両後方側への荷重入力が発生した場合、カウルブレースのアッパ側およびロア側の湾曲部を屈曲変形させることにより、衝撃吸収を図ることが可能である。この場合、アッパ側およびロア側の湾曲部の曲率半径の相違に基づき、これらの湾曲部の屈曲変形動作のタイミングに差を生じさせることができる。また、脆弱部の存在により、そのような屈曲変形動作を確実化ならびに円滑化することができる。このため、アッパ側およびロア側の湾曲部を、ともに大きな変形量で変形させることができる。
車両の前突時には、カウルブレースの前端部を車両後方斜め上側に押圧する（突き上げる）ような荷重がカウルパネルからカウルブレースに入力するのが一般的であるが、アッパ側およびロア側の湾曲部は、上向き凸状であることにより、前記した向きの荷重に対しても、アッパ側およびロア側の湾曲部を確実に屈曲変形させることができる。
このようなことから、本発明によれば、車両の前突時における衝撃吸収性能を良好にし、カウルパネルが車室内に進入するなどの不具合を適切に防止または抑制することができる。一方、カウルブレースの前記した衝撃吸収性能は、脆弱部を多数設けることなく、カウルブレースの各部の剛性を高く設定した条件下で得ることが可能である。したがって、ステアリングサポート部によるステアリングコラムの支持強度を高くし、ステアリング装置の振動軽減性能を優れたものとすることもできる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両のカウルブレース構造の一例を示す要部概略斜視図である。 図１の要部断面図である。 （ａ）は、図２のIIIa−IIIa断面図であり、（ｂ）は、図１のIIIb−IIIb断面図であり、（ｃ）は、図１のIIIc−IIIc断面図である。 図２に示す構造の分解側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図において、矢印Ｆｒは、車両前方を示し、矢印Ｕｐは、車両高さ方向上方を示し、矢印Ｗは、車幅方向を示す。

図１および図２に示す車両のカウルブレース構造Ａは、カウルブレース１、およびこのカウルブレース１に一体または別体で設けられた上側および下側のステアリングサポート部２ａ，２ｂを備えている。

カウルブレース１は、図４に示すように、互いに別体で形成されたアッパ部材１ａおよびロア部材１ｂを組み合わせて構成されている。アッパ部材１ａは、主板部１０ａの車幅
方向両側縁に下向きに突出したフランジ部１１ａが一体的に連設された部材であり、ロア部材１ｂは、主板部１０ｂの車幅方向両側縁部に上向きに突出したフランジ部１１ｂが一体的に連設された部材である。図２に示すように、これらアッパ部材１ａおよびロア部材１ｂの前端部は、カウルパネル３に接合されている。なお、本実施形態における接合は、溶接である（ただし、カウルパネル３とカウルブレース１との接合については、ボルト止め手段、またはボルト止め手段の併用とすることができる）。

アッパ部材１ａは、カウルパネル３の位置からクロスメンバ４を越えてさらに車両後方側に延びており、このアッパ部材１ａの中間部は、クロスメンバ４に接合されている。クロスメンバ４は、いわゆるピラー・ツー・ピラーメンバであり、車両の左右一対のピラー間に架け渡された高剛性の部材である。アッパ部材１ａの後端部の下面側には、ステアリングサポート部２ａが設けられている。このステアリングサポート部２ａは、アッパ部材１ａやロア部材１ｂとは別体で形成され、かつアッパ部材１ａに接合された部位である。このステアリングサポート部２ａには、たとえば溶接ナット２２が設けられており、ステアリングコラム５を支持するクランプ部材５０ａが取付けられる。
クロスメンバ４には、断面Ｕ字状をなし、かつ車幅方向に延びたＵ字状ブラケット９の先端部が溶接されている。このＵ字状ブラケット９には、アッパ部材１ａの後部寄り領域の下面部、およびステアリングサポート部２ａの前面部が接合されている。Ｕ字状ブラケット９は、軽量ながらもねじり剛性などに優れるものであるため、前記した各部が効率よく補強される。

ロア部材１ｂの後端部は、クロスメンバ４に接合されている。その接合箇所近傍に、ステアリングサポート部２ｂが設けられている。このステアリングサポート部２ｂは、図３（ｃ）に示すように、ロア部材１ｂの上面側に補強プレートとして機能するリテーナ２０を配し、かつこのリテーナ２０に支持されたスタッドボルトなどの取付け用ボルト２１を、ロア部材１ｂの下方に突出させた部位である。この取付け用ボルト２１を利用して、ステアリングコラム５を支持するクランプ部材５０ｂの取付けを図ることが可能である。

カウルブレース１は、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂを備えている。
アッパ側の湾曲部１２ａは、アッパ部材１ａのうち、クロスメンバ４よりも前側の領域であり、ロア側の湾曲部１２ｂは、ロア部材１ｂのうち、ステアリングサポート部２ｂよりも前側の領域であり、これらの主板部１０ａ，１０ｂがいずれも側面視において、凸状に湾曲した部分である（フランジ部１１ａ，１１ｂも主板部１０ａ，１０ｂに対応して湾曲している）。ただし、ロア側の湾曲部１２ｂは、アッパ側の湾曲部１２ａよりも曲率半径が小さい（曲率が大きい）形態とされている。また、ロア側の湾曲部１２ｂは、アーチ状に近いのに対し、アッパ側の湾曲部１２ａは、車両後方側ほど高さが漸次高くなっていくように湾曲している。このため、湾曲部１２ａ，１２ｂどうしの相互間には、これらが互いに離間し、かつ側面視において開口した開口部１５が形成されている（図３（ｂ）も参照）。この開口部１５よりも車両前方側には、アッパ部材１ａおよびロア部材１ｂのそれぞれのフランジ部１１ａ，１１ｂどうしを接合させた前端側接合部１１ｃが設けられている（図３（ａ）も参照）。

アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂには、複数の脆弱部１３（１３ａ〜１３ｅ）が設けられている。
これら複数の脆弱部１３は、フランジ部１１ａ，１１ｂに切欠き部１３’を形成することにより設けられている。図面では、切欠き部１３’を脆弱部１３として示しているが、正確には、主板部１０ａ，１０ｂのうち、切欠き部１３’に対応する箇所が、脆弱部１３である。アッパ側の湾曲部１２ａの脆弱部１３としては、側面視において、開口部１５の上側の前端部近傍、略中央部、および後端部近傍にそれぞれ位置する３つの脆弱部１３ａ〜１３ｃがある。これに対し、ロア側の湾曲部１２ｂの脆弱部１３としては、側面視にお
いて、開口部１５の下側の前端部近傍、および後端部近傍にそれぞれ位置する２つの脆弱部１３ｄ，１３ｅがある。脆弱部１３ａ，１３ｄは、互いに接近し、かつ上下高さ方向において略重なった配置とされているが、脆弱部１３ｂは、脆弱部１３ｅよりも車両前方側に位置している。脆弱部１３ｅは、車両前後方向において、脆弱部１３ｂ，１３ｃの相互間に位置している。

次に、前記した車両のカウルブレース構造Ａの作用について説明する。

まず、ステアリングサポート部２ａ，２ｂは、カウルパネル３およびクロスメンバ４の両者に接合されたカウルブレース１のアッパ部材１ａまたはロア部材１ｂに設けられているため、その取付け強度を高くすることが可能である。ステアリングサポート部２ｂは、ロア部材１ｂを利用して構成されており、製造の容易化や低コスト化が図られているが、リテーナ２０を利用して補強されている。このため、ロア部材１ｂの板厚がさほど大きくない場合であっても、ステアリングサポート部２ｂの剛性を十分に高いものとすることができる。このようなことから、ステアリングサポート部２ａ，２ｂには、ステアリングコラム５を頑丈に支持させることができ、ステアリングコラム５を備えて構成されるステアリング装置全体の振動軽減を適切に図ることが可能となる。
なお、ステアリングサポート部２ｂがリテーナ２０を利用して補強されていれば、たとえばステアリングコラム５に過負荷が作用した際に、この負荷に起因してステアリングサポート部２ｂが容易に破損するといったことも適切に解消することが可能である。

次いで、車両が前突し、カウルパネル３が車両後方側に後退する際には、次のような作用が生じる。
すなわち、ロア側の湾曲部１２ｂは、曲率半径が小さく、本来的に、アッパ側の湾曲部１２ａよりも変形し易い。このため、荷重Ｆの入力初期においては、ロア側の湾曲部１２ｂが、脆弱部１３ｄを屈曲点として前下がり状に屈曲変形する。ただし、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂは、前端側接合部１１ｃを介して相互に接合されているため、ロア側の湾曲部１２ｄの前記した屈曲変形時には、アッパ側の湾曲部１２ａが、脆弱部１３ａを屈曲点として変形する。したがって、前端側接合部１１ｃの全体が、前下がり状に変形する。

前記した屈曲変形が生じた後には、カウルブレース１の未変形部分において、脆弱部１３ｂが最も屈曲を生じ易い箇所となるため、この脆弱部１３ｂが屈曲点となってアッパ側の湾曲部１２ａが屈曲変形する。すると、その後は未変形部分において、脆弱部１３ｅが最も変形し易くなり、さらにその後は、脆弱部１３ｃが最も変形し易い箇所となり、これらの部分において、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂは順次屈曲していく。

このように、本実施形態においては、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂを一斉に変形させるのではなく、アッパ側の湾曲部１２ａの変形と、ロア側の湾曲部１２ｂの変形とを交互に生じさせていくことができる。したがって、それらの変形量を十分に大きくとり、カウルブレース１の衝撃吸収性能を優れたものとすることが可能である。

車両の前突時には、実際には、図２の破線矢印で示す荷重Ｆ’のように、カウルブレース１の前端部を車両後方斜め上方に押圧する向きの荷重入力がなされるのが一般的である（カウルパネル３は、エンジンルーム内の機器によって突き上げられる）。これに対し、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂの前端寄り部分は、前下がり状に傾斜しており、前記した荷重Ｆ’の向きに対応する形態となっている。このため、前記した荷重Ｆ’が入力する場合であっても、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂを確実に屈曲変形させることが可能である。

アッパ部材１ａには、これとは別体で形成されたステアリングサポート部２ａが接合されているが、ロア部材１ｂは、そのような構成とされていない。本実施形態とは異なり、ロア部材１ｂに、ステアリングサポート部２ａと同様なサイズをもつ別部材を溶接したのでは、その部分を適切に屈曲変形させることができず、車両の前突時におけるロア部材１ｂの変形可能な長さ（クラッシュストローク）が短くなる不利がある。本実施形態においては、そのような不利もなくすことができる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両のカウルブレース構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、複数の脆弱部１３（１３ａ〜１３ｅ）を工夫することにより、アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂが交互に屈曲変形することを確実化しているが、本発明はこれに限定されない。ロア側の湾曲部１２ｂがアッパ側の湾曲部１２ａよりも曲率半径が小さくされていれば、これらの湾曲部１２ａ，１２ｂに同じ荷重が作用していたとしても、ロア側の湾曲部１２ｂの方が屈曲変形を生じ易くなるため、２つの湾曲部１２ａ，１２ｂの屈曲変形のタイミングに差を生じさせるように屈曲変形させ、このことによりそれらの変形量を大きくすることが可能である。脆弱部１３は、そのような動作を補助する役割を果たすのに利用される。
アッパ側およびロア側の湾曲部１２ａ，１２ｂの具体的な曲率半径、および脆弱部１３の数や配置は限定されない。脆弱部１３は、フランジ部１１ａ，１１ｂに切欠き部を設けることに代えて、または加えて、たとえば主板部１０ａ，１０ｂの一部を他の部分よりも薄肉に形成するといった手段を採用することも可能である。

カウルブレースは、必ずしも２つのステアリングサポート部が設けられていなくてもよく、ステアリングサポート部の数なども限定されない。また、ステアリングサポート部としては、上述の実施形態のステアリングサポート部２ａのように、全体がカウルブレースとは別部材で形成されたものと、ステアリングサポート部２ｂのように、カウルブレースの一部を利用したものとがあるが、いずれであってもよい。

Ａ 車両のカウルブレース構造
１ カウルブレース
１ａ アッパ部材
１ｂ ロア部材
１２ａ アッパ側の湾曲部
１２ｂ ロア側の湾曲部
１３（１３ａ〜１３ｅ） 脆弱部
２ａ，２ｂ ステアリングサポート部
３ カウルパネル
４ クロスメンバ
５ ステアリングコラム

Claims (1)

1. 車幅方向に延びて固定されたクロスメンバ、およびその車両前方側に位置するカウルパネルの両者に接続されたカウルブレースを備えており、
   このカウルブレースには、ステアリングコラムを支持するためのステアリングサポート部が一体または別体で設けられている、車両のカウルブレース構造であって、
   前記カウルブレースは、それぞれが前記クロスメンバおよび前記カウルパネルに接続されたアッパ部材およびその下側に位置するロア部材に区分されており、
   これらアッパ部材およびロア部材は、前記クロスメンバおよび前記ステアリングサポート部よりも車両前方側の領域において、側面視上向き凸状に湾曲したアッパ側およびロア側の湾曲部を備えており、
   これらアッパ側およびロア側の湾曲部の両者には、剛性が他の部分よりも小さい脆弱部が設けられているとともに、前記ロア側の湾曲部は、前記アッパ側の湾曲部よりも曲率半径が小さい湾曲状とされていることを特徴とする、車両のカウルブレース構造。

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