JP6115295B2 - ステアリングサポートメンバーの構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の室内側に搭載され、ステアリングシャフト、インストルメントパネル等を支持するステアリングサポートメンバーの構造に関する。

従来から、車両の室内側には、ステアリングシャフト、インストルメントパネル等を支持するステアリングサポートメンバーが車両幅方向に沿って架設されて搭載されており、該ステアリングサポートメンバーは、車両幅方向の左右両端が車体側部に取付けられている。
このようなステアリングサポートメンバーの構造では、当該ステアリングサポートメンバーの支持剛性を確保するために、当該ステアリングサポートメンバーを車両前方の車体に連結することが一般的に行われている（例えば、特許文献１、２参照）。この場合、テアリングサポートメンバーの支持剛性を高めるためには、ステアリングサポートメンバーと車両前方の車体とが直線的に連結されていることが好ましい。

特開２０１０−１０５５８５号公報 特開２０００−１０８９４０号公報

しかしながら、上述した従来のステアリングサポートメンバーの構造のうち、特許文献１の構造にあっては、複数の屈曲部を有する形状の連結部材によってステアリングサポートメンバーと車両前方の車体とが連結され、これらステアリングサポートメンバーと車体とが連結部材を介して直線的に連結されていないので、ステアリングサポートメンバーの支持剛性を十分に高めることができないという問題を有していた。
また、特許文献２の構造にあっては、前端に対して後端が車両幅方向にオフセットさせたステーによってステアリングサポートメンバーと車両前方の車体とが連結されているので、車両幅方向に対するステーの剛性が低くなり、車両幅方向の振動を十分に抑制することができないという問題を有していた。しかも、車両前方からの衝突エネルギーによって車両幅方向に広がるような変形がステーに生じた場合には、変形したステーが周辺の部品と当たってしまい、衝突エネルギーを効果的に吸収することができないおそれがあった。

一方、ステアリングサポートメンバーと車両前方の車体とが車両前後方向で直線的に連結されている場合には、車両前方からの衝突などによるエネルギーがそのまま直線的にステアリングサポートメンバーに伝えられることになってしまうという問題を有している。そのため、ステアリングサポートメンバーの支持剛性を高めつつ、衝突エネルギーを効果的に吸収することができるような構造が望まれている。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、車体とステアリングサポートメンバーとを連結する部材を２部品で構成することにより、ステアリングサポートメンバーの支持剛性を向上させるとともに、衝突時の外部荷重によるエネルギーを効率良く、安定的に吸収することが可能なステアリングサポートメンバーの構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、車両幅方向に沿って架設され、かつ連結部材を介して車両前方側の車体に連結されるステアリングサポートメンバーの構造において、前記連結部材は、前記車体から車両前後方向へ直線的に延びて前記ステアリングサポートメンバーに連結される第１のリーンフォースメントと、前記第１のリーンフォースメントに車両前後の位置で固定される第２のリーンフォースメントとを車両上方視で重なるように配置することにより構成され、前記第１のリーンフォースメントであって、前記第２のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられ、前記第２のリーンフォースメントであって、前記第１のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられている。

さらに、本発明において、前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記第２のリーンフォースメントに設けられた脆弱部よりも車両前後方向の幅が狭く設定されている。

そして、本発明において、前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントに設けられた各脆弱部の中間部分には、高剛性の剛性保持部が設けられている。

また、本発明において、前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記車体への連結部と前記ステアリングサポートメンバーへの連結部との間の中央部に配置されている。

さらに、本発明において、前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントは、平板の左右両側に起立したフランジ部を有する形状にそれぞれ形成され、これらフランジ部に切欠きを設けることによって、前記脆弱部が形成されている。

上述の如く、本発明に係るステアリングサポートメンバーの構造は、車両幅方向に沿って架設され、かつ連結部材を介して車両前方側の車体に連結されるステアリングサポートメンバーであり、前記連結部材は、前記車体から車両前後方向へ直線的に延びて前記ステアリングサポートメンバーに連結される第１のリーンフォースメントと、前記第１のリーンフォースメントに車両前後の位置で固定される第２のリーンフォースメントとを車両上方視で重なるように配置することにより構成され、前記第１のリーンフォースメントであって、前記第２のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられ、前記第２のリーンフォースメントであって、前記第１のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられているので、直線的に延びる第１のリーンフォースメントを介してステアリングサポートメンバーを車体から直線的に支持することが可能となり、ステアリングサポートメンバーの支持剛性を高めることができる。
しかも、連結部材が上下２部品の組み合わせで構成されているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第１のリーンフォースメントの脆弱部の前方端を起点として変形が起こり、次第に脆弱部の間にも曲げ変形が起こり、最終的に脆弱部の後方端が変形して第１のリーンフォースメントが車両側方視でＺ字形状に変形することで、衝突荷重のエネルギーを効率的に吸収できるとともに、ステアリングサポートメンバーなどへの衝突の影響を抑制することができる。また、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第２のリーンフォースメントにも第１のリーンフォースメントの変形に追従した変形を起こさせることが可能となり、荷重吸収性能を安定して維持することができる。

さらに、本発明の構造において、前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記第２のリーンフォースメントに設けられた脆弱部よりも車両前後方向の幅が狭く設定されているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第１のリーンフォースメントが第２のリーンフォースメントよりも先行してＺ字形状につながる２次変形を起こしやすくすることが可能となり、第２のリーンフォースメントが意図しない方向に変形するのを防ぎながら、第１のリーンフォースメントが安定したＺ字形状に変形するのを促すことができる。

また、本発明の構造において、前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントに設けられた各脆弱部の中間部分には、高剛性の剛性保持部が設けられているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時のＺ字形状の変形に至る折れ点を明確にすることができる。しかも、連結部材の通常状態での剛性向上を実現することができるとともに、Ｚ字形状の変形につながる折れ方向へ確実に変形させることができる。

そして、本発明の構造において、前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記車体への連結部と前記ステアリングサポートメンバーへの連結部との間の中央部に配置されているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、直線状に設定された第１のリーンフォースメントを中央部から変形させるようにすることができ、Ｚ字形状の変形への移行を促すことができる。

また、本発明の構造において、前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントは、平板の左右両側に起立したフランジ部を有する形状にそれぞれ形成され、これらフランジ部に切欠きを設けることによって、前記脆弱部が形成されているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、フランジ部の切欠きを起点として、第１のリーンフォースメントが第２のリーンフォースメントより先に変形するように誘導することが可能となり、Ｚ字形状の変形を補助することができる。

本発明の実施形態に係る構造のステアリングサポートメンバー及び連結部材を車両前方から斜視図である。 本発明の実施形態に係る構造のステアリングサポートメンバーを車両前方の車体に連結する連結部材を斜め上方から見た斜視図である。 図１における連結部材を車両上方から見た平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は車両前方からの衝突荷重を受けた時の連結部材の変形過程を示す側面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は本発明の実施形態に係るステアリングサポートメンバーの構造を示すものである。また、図１〜図４において、矢印Ｆｒ方向は車両前方を示している。

車両の車室内の前方側上部には、図１に示すように、車両幅方向に沿って延在するパイプ状のステアリングサポートメンバー１が架設されており、該ステアリングサポートメンバー１は、車両幅方向の左右両端が端部結合ブラケット２を介して車体側部に取付けられている。また、ステアリングサポートメンバー１は、各種の艤装品を設置する大型樹脂成形部品のインストルメントパネル（図示せず）の内部に配置されており、当該インストルメントパネルを支持するとともに、運転席側では、図示しないステアリングシャフトやステアリングホイールなどを支持している。

これらステアリングシャフト等を支持する剛性を確保するため、本実施形態のステアリングサポートメンバー１は、車両前方に位置するカウルアッパーパネルなどの車体３に取付けられる構造となっている。そのため、ステアリングサポートメンバー１と車体３との間には、図２及び図３に示すように、ステアリングサポートメンバー１とは別体の連結部材４が設けられており、ステアリングサポートメンバー１は、当該連結部材４を介して車体３に連結されている。

また、本実施形態の連結部材４は、図２及び図３に示すように、ステアリングサポートメンバー１の支持剛性および振動抑制性能を高めるために、上部側が車両前後方向へ直線的に延びて配置されている。しかも、連結部材４は、上下２部品のリーンフォースメントを用いて構成されており、衝突荷重のエネルギー吸収性能及び信頼性の向上を図ることが可能な構造となっている。すなわち、本実施形態の連結部材４は、車体３から車両前後方向へ直線的に延びてステアリングサポートメンバー１に連結される第１のリーンフォースメント５と、該第１のリーンフォースメント５の側部に車両前後の位置の固定点Ｐ１，Ｐ２で溶接接合されて固定される第２のリーンフォースメント６とを車両上方視（上面視）で上下に重なるように配置することによって構成されている。そのため、第２のリーンフォースメント６は、直線状に延びる第１のリーンフォースメント５よりも車両前後方向の長さが短く、第１のリーンフォースメント５内に収まるような形状に形成されている。
なお、第２のリーンフォースメント６の第１のリーンフォースメント５との固定点Ｐ１，Ｐ２は、車両前方からの衝突荷重を受けた時のＺ字形状の変形を得るために、車体３と第１のリーンフォースメント５との連結部の近傍及びステアリングサポートメンバー１と第１のリーンフォースメント５との連結部の近傍に設けられていることが最適である。また、第２のリーンフォースメント６の後端下部は、第１のリーンフォースメント５の後端部分５ｂから車両前方へ向かって延びる支持片部５ｃの上部に中央位置の固定点Ｐ３で溶接接合されて固定されている。

第１のリーンフォースメント５は、連結部材４の上面側で車両前後方向に沿って直線的に配置されており、車両前方へ向かって下り傾斜面の前端部分５ａが車体３側に固定され、車両上下方向に沿って延びる幅広の後端部分５ｂがステアリングサポートメンバー１に固定されている。また、第１のリーンフォースメント５において、第２のリーンフォースメント６との固定点Ｐ１及びＰ２の間には、図２及び図４に示すように、車両幅方向で低剛性となっている２つの脆弱部Ａ１，Ａ２が車両前後方向に幅を持たせて設けられている。
しかも、第１のリーンフォースメント５に設けられた脆弱部Ａ１，Ａ２は、車体３への連結部とステアリングサポートメンバー１への連結部との間の中央部に配置されており、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、直線状に設定された第１のリーンフォースメント５が中央部から変形するように構成されている。

一方、第２のリーンフォースメント６において、第１のリーンフォースメント５との固定点Ｐ１及びＰ２の間には、図２及び図４に示すように、車両幅方向で低剛性となっている２つの脆弱部Ｂ１，Ｂ２が車両前後方向に幅を持たせて設けられている。また、第１のリーンフォースメント５に設けられた脆弱部Ａ１，Ａ２は、第２のリーンフォースメント６に設けられた脆弱部Ｂ１，Ｂ２よりも車両前後方向の幅が狭く設定されている。しかも、第１のリーンフォースメント５の脆弱部Ａ１，Ａ２と第２のリーンフォースメント６の脆弱部Ｂ１，Ｂ２とは、車両前後方向の間隔が異なるピッチとなるように設定されている。
このような上下脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の配置構成によって、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第２のリーンフォースメント６においても第１のリーンフォースメント５の変形に追従した変形を起こさせるとともに、第１のリーンフォースメント５が第２のリーンフォースメント６よりも先行してＺ字形状の折り畳みにつながる２次変形を起こしやすくして、第１のリーンフォースメント５がＺ字形状に安定して変形するのを促し、種々の形態に対して同一の変形が起こるようにしている。

また、第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６に設けられた各脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の車両前後方向の中間部分には、車両前方からの衝突荷重を受けた時のＺ字形状の変形に至る折れ点を明確にするために、高剛性の剛性保持部Ｃ，Ｄがそれぞれ設けられている。これら高剛性の剛性保持部Ｃ，Ｄの設置によって、連結部材の通常状態での剛性が向上し、Ｚ字形状の変形につながる折れ方向への変形が確実に行われるようになっている。また、脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と高剛性の剛性保持部Ｃ，Ｄとを一定の関係で設定することによって、適用車種、入力荷重の形態によらず、同様のＺ字形状の変形が得られるようになっている。

本実施形態における第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６は、図２〜図４に示すように、平板の本体部５１，６１と、該本体部５１，６１の左右両側に起立したフランジ部５２，６２とを有するＵ字形状にそれぞれ形成されており、第１のリーンフォースメント５のフランジ部５２は下方へ向かって延び、第２のリーンフォースメント６のフランジ部６２は上方へ向かって延びている。
また、これら左右両側のフランジ部５２，６２には、Ｕ字状に切欠いた前後一対の切欠き５３，５４が車両前後方向に間隔を空けて設けられており、これら切欠き５３，５４によって、脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６にそれぞれ形成されている。そのため、車両前方からの衝突荷重を受けた時には、フランジ部５２の切欠き５３を起点として、第１のリーンフォースメント５が第２のリーンフォースメント６より先に変形するように誘導されることになる。

このような構成及び配置の連結部材４を介して車体３に連結されたステアリングサポートメンバー１の構造を有する車両においては、図４（ａ）の矢印Ｆで示すように車両前方からの衝突荷重を受けた場合、車体３から直線的にステアリングサポートメンバー１へ延びる第１のリーンフォースメント５の前方側の脆弱部Ａ１を起点とした変形(座屈)を起こす。この変形が進行していく過程で、第２のリーンフォースメント６にも当該荷重が伝わり、第２のリーンフォースメント６もやや撓むように変形し、第１のリーンフォースメント５が、図４（ｂ）で示すように、車両後方のステアリングサポートメンバー１へ向かって移動することになる。

さらに、第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６の変形が進行すると、図４（ｃ）で示すように、幅を有する前方側の脆弱部Ａ１の変形した点からの荷重が後方側の脆弱部Ａ２を起点とした曲げ荷重を受けることになり、この曲げ荷重によって、脆弱部Ａ１，Ａ２がさらに曲げ変形を起こすとともに、第２のリーンフォースメント６の脆弱部Ｂ１，Ｂ２も曲げ変形を起こす。そして最終的に、第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６は、脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の間に位置する部分でＺ字形状の変形（２次変形）を起こすことになる。
このようにして第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６が変形することによって、車両前方からの衝突荷重によるエネルギーが吸収されることになり、ステアリングサポートメンバー１への荷重の伝達が抑制され、ステアリングサポートメンバー１の車両後方への移動が低減されることになる。

このように本発明の実施形態に係るステアリングサポートメンバー１の構造では、ステアリングサポートメンバー１を車両前方側の車体３に連結する連結部材４が、車体３から車両前後方向へ直線的に延びてステアリングサポートメンバー１に連結される第１のリーンフォースメント５と、第１のリーンフォースメント５に車両前後の位置の固定点Ｐ１，Ｐ２で溶接接合されて固定される第２のリーンフォースメント６とを車両上方視で重なるように上下に配置することにより構成され、第１のリーンフォースメント５において、第２のリーンフォースメント６との固定点Ｐ１，Ｐ２の間には、フランジ部５２に設けた切欠き５３によって車両幅方向で低剛性となっている脆弱部Ａ１，Ａ２が車両前後方向に幅を持たせて設けられているので、直線的に延びる第１のリーンフォースメント５を介してステアリングサポートメンバー１を車体３から直線的に支持することができ、ステアリングサポートメンバー１の高い支持剛性を得ることができる。

また、本実施形態の構造では、連結部材４が第１及び第２のリーンフォースメント５，６という上下２部品の組み合わせで構成されているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第１のリーンフォースメント５の脆弱部Ａ１の前方端を起点として変形が起こり、次第に脆弱部Ａ１，Ａ２の間にも曲げ変形が起こり、最終的に脆弱部Ａ２の後方端が変形して第１のリーンフォースメント５が車両側方視でＺ字形状に変形することになり、衝突荷重のエネルギーを効率的に吸収でき、ステアリングサポートメンバー１などへの衝突の影響を抑制することができる。
さらに、第２のリーンフォースメント６においても、第１のリーンフォースメント５との固定点Ｐ１，Ｐ２の間には、フランジ部６２に設けた切欠き６３によって車両幅方向で低剛性となっている脆弱部Ｂ１，Ｂ２が車両前後方向に幅を持たせて設けられているので、車両前方からの衝突荷重を受けた時に、第２のリーンフォースメント６にも第１のリーンフォースメント５の変形に追従するような変形を起こさせることができ、荷重吸収性能をより一層安定して維持することができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、既述の実施の形態では、連結部材４を構成する第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６が平板の本体部５１，６１の左右両側にフランジ部５２，６２を起立させたような形状に形成されているが、第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６がそれぞれパイプ状の部材を用いて形成されていても、第２のリーンフォースメント６が第１のリーンフォースメント５内に収まるなど、本発明の特徴部分を有するという条件が満たされていれば、同様の効果を得ることができる。

また、既述の実施の形態において、第１のリーンフォースメント５及び第２のリーンフォースメント６の脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、フランジ部５２，６２に切欠き５３，６３を設けることによって形成されているが、平板の本体部５１，６１に切欠き５２，６３を設け、あるいは薄肉部分を設けることによって、脆弱部Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を形成するようにしても良い。
さらに、既述の実施の形態では、第１のリーンフォースメント５が車体３と連結されているが、ステアリングサポートメンバー１から第１のリーンフォースメント５を経由して直線状に連結部材４が車体３に連結されていれば、第２のリーンフォースメント６が車体３と連結されていても良い。

１ ステアリングサポートメンバー
２ 端部結合ブラケット
３ 車体
４ 連結部材
５ 第１のリーンフォースメント
５ａ 前端部分
５ｂ 後端部分
６ 第２のリーンフォースメント
５１，６１ 本体部（平板）
５２，６２ フランジ部
５３，６３ 切欠き
Ａ１，Ａ２ 脆弱部
Ｂ１，Ｂ２ 脆弱部
Ｃ，Ｄ 高剛性の剛性保持部
Ｐ１，Ｐ２ 固定点

Claims (5)

1. 車両幅方向に沿って架設され、かつ連結部材を介して車両前方側の車体に連結されるステアリングサポートメンバーの構造において、
   前記連結部材は、前記車体から車両前後方向へ直線的に延びて前記ステアリングサポートメンバーに連結される第１のリーンフォースメントと、前記第１のリーンフォースメントに車両前後の位置で固定される第２のリーンフォースメントとを車両上方視で重なるように配置することにより構成され、
   前記第１のリーンフォースメントであって、前記第２のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられ、
   前記第２のリーンフォースメントであって、前記第１のリーンフォースメントとの固定点の間には、車両幅方向で低剛性となっている前後一対の脆弱部が、車両前後方向に間隔を空けて、車両前後方向に幅を持たせて設けられていることを特徴とするステアリングサポートメンバーの構造。
2. 前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記第２のリーンフォースメントに設けられた脆弱部よりも車両前後方向の幅が狭く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングサポートメンバーの構造。
3. 前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントに設けられた各脆弱部の中間部分には、高剛性の剛性保持部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリングサポートメンバーの構造。
4. 前記第１のリーンフォースメントに設けられた脆弱部は、前記車体への連結部と前記ステアリングサポートメンバーへの連結部との間の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステアリングサポートメンバーの構造。
5. 前記第１のリーンフォースメント及び前記第２のリーンフォースメントは、平板の左右両側に起立したフランジ部を有する形状にそれぞれ形成され、これらフランジ部に切欠きを設けることによって、前記脆弱部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステアリングサポートメンバーの構造。

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