JP3542288B2 - 自動車におけるインストルメントパネル支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体に連結する管を含む補強部材に合成樹脂製のインストルメントパネルを支持させる、自動車におけるインストルメントパネル支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の衝突事故に起因して、乗員が頭部をインストルメントパネルの上面に衝突させたとき、車体の左右のフロントピラーに両端を連結されてインストルメントパネルを支持する補強部材がインストルメントパネルの変形を阻害して乗員の頭部に大なる衝撃力が加わることを回避するため、一般に、補強部材とインストルメントパネルとの間に、インストルメントパネルの十分な変形を許容する大なる緩衝空間を設けている（例えば、特開平９−２１０４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように補強部材とインストルメントパネルとの間に大なる緩衝空間を設けることは、補強部材及びインストルメントパネルの近接配置ができないことを意味するもので、これが車室容積の拡張を妨げる一因となっている。
【０００４】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、補強部材及びインストルメントパネルの近接配置を可能にしながら、乗員の頭部がインストルメントパネルの上面に衝突した場合にはその衝撃力を効果的に吸収し得るようにして、乗員のダメージを極力少なくし得る、自動車におけるインストルメントパネル支持構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車体に連結する管を含む補強部材に合成樹脂製のインストルメントパネルを支持させる、自動車におけるインストルメントパネル支持構造において、前記補強部材の前記管の外周面をその全周に亘り包みながら該管と一体に結合され且つ発泡セルを有する合成樹脂発泡体製とされて、同質同重量の発泡させない合成樹脂を用いる場合よりも大きい断面係数が得られるようにした支持ボスと、下部エネルギ吸収部材要素とその下部エネルギ吸収部材要素の上面に接合される上部エネルギ吸収部材要素とで構成されて前記インストルメントパネルの裏面と前記補強部材の前記管との間に介在させた、発泡セルを有する合成樹脂発泡体製のエネルギ吸収部材とを備え、前記支持ボスは、前記下部エネルギ吸収部材要素と同一材料をもって一体に成形され、乗員の頭部が前記インストルメントパネルの上面に衝突したときに、該インストルメントパネルの変形もしくは破壊を伴いつゝ前記エネルギ吸収部材の発泡セルを破壊することによりその衝突エネルギを吸収するようにしたことを第１の特徴とし、また本発明は、車体に連結する管を含む補強部材に合成樹脂製のインストルメントパネルを支持させる、自動車におけるインストルメントパネル支持構造において、前記補強部材の前記管の外周面をその全周に亘り包みながら該管と一体に結合され且つ発泡セルを有する合成樹脂発泡体製とされて、同質同重量の発泡させない合成樹脂を用いる場合よりも大きい断面係数が得られるようにした支持ボスと、前記インストルメントパネルの裏面と補強部材の前記管との間に介在させた、発泡セルを有する合成樹脂発泡体製のエネルギ吸収部材とを備え、前記支持ボスは、前記エネルギ吸収部材と同一材料をもって一体に成形され、乗員の頭部が前記インストルメントパネルの上面に衝突したときに、該インストルメントパネルの変形もしくは破壊を伴いつゝ前記エネルギ吸収部材の発泡セルを破壊することによりその衝突エネルギを吸収するようにしたことを第２の特徴とする。
【０００６】
この第１、第２の各特徴によれば、乗員の頭部がインストルメントパネルの上面に衝突したときは、インストルメントパネルの変形もしくは破壊を伴いつゝエネルギ吸収部材の発泡セルを破壊することにより、衝撃エネルギを吸収することができる。これにより補強部材及びインストルメントパネルの近接配置を可能にしながら、乗員が受ける衝撃力を効果的に軽減することができる。しかもエネルギ吸収部材の発泡セルの大きさ、該部材の肉厚及び配置により吸収し得るエネルギの大きさを制御することができ、設計の自由度が大である。
【０００７】
また本発明は、上記特徴に加えて、前記エネルギ吸収部材を、空調用の箱形ダクトで構成したことを第３の特徴とする。この第３の特徴によれば、空調用の箱形ダクトがエネルギ吸収部材を兼用することにより、専用のエネルギ吸収部材を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。
【０００８】
さらに本発明は、上記特徴に加えて、前記インストルメントパネルが乗員の頭部から衝撃力を集中して受けると予想される部位の裏側には、前記支持ボスの外周面から該部位に向かって起立する前記箱形ダクトの縦方向壁を配置したことを第４の特徴とする。この第４の特徴によれば、乗員の頭部がインストルメントパネルに与える衝撃力は箱形ダクトの縦方向壁に圧縮力として作用することになり、該縦方向壁は座屈破壊するまでに大なる衝撃エネルギを吸収することができる。この場合、該縦方向壁の肉厚や起立角度を選定することにより、吸収し得るエネルギの大きさを制御することができる。かくして補強部材及びインストルメントパネルの更なる近接配置を可能にしながら、乗員が受ける衝撃力を効果的に軽減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１０】
図１は自動車の前部内装部品組立体の一要素であるステアリングハンガ部材（補強部材）の斜視図、図２は上記ステアリングハンガ部材を結合した空調用ダクト及びインストルメントパネルの分解斜視図、図３は上記ステアリングハンガ部材に結合した空調用ダクトの横断面図、図４はインストルメントパネルに乗員の頭部が衝突した場合の作用説明図である。
【００１１】
先ず図１及び図２において、符号Ａは自動車の前部内装部品組立体を示すもので、それは補強部材としてのステアリングハンガ部材１、空調用の箱形ダクト９及びインストルメントパネル１２を備えている。
【００１２】
ステアリングハンガ部材１は、鋼管からなる長軸ハンガビーム２と、その両端に溶接された左右一対のサイドブラケット４_１ 、４_２ と、左方のサイドブラケット４_１ に一端を溶接されて長軸ハンガビーム２と平行に配置される短軸ハンガビーム３と、この短軸ハンガビーム３の他端を長軸ハンガビーム２の中間部に連結する左側中間ステー５_１ と、それと対向するように長軸ハンガビーム２に結合される右側中間ステー５_２ と、短軸ハンガビーム３の中間部を長軸ハンガビーム２に連結するコラム取付けブラケット６とからなっており、左右のサイドブラケット４_１ 、４_２ は車体の左右のフロントピラー（図示せず）にそれぞれボルト結合され、またコラム取付けブラケット６には、ステアリングハンドル２３を軸支するステアリングコラム２４が取付けられ、両中間ステー５_１ 、５_２ にはコンソールボックス取付けブラケット７が固着されるようになっている。
【００１３】
図２及び図３に示すように、空調用の箱形ダクト９は、合成樹脂発泡体製の下部ダクト要素１０と、その上面に接合される、同じく合成樹脂発泡体製の上部ダクト要素１１とで構成される。下部ダクト要素１０には、前記ステアリングハンガ部材１の長軸及び短軸ハンガビーム２、３の略全長にわたり、その外周面を包みながらそれと結合する支持ボス１０ａが同一材料をもって一体に成形される。
【００１４】
下部及び上部ダクト要素１０、１１を構成する合成樹脂発泡体は、相互に相溶性を有する。
【００１５】
インストルメントパネル１２は、上部ダクト要素１１と相溶性がある合成樹脂発泡体からなるパネル本体１３と、その表面に接合された、しぼ付きの合成樹脂表皮１４とで構成される。具体的には、全ての合成樹脂発泡体は、例えばオレフィン系のＰＰ（ポリプロピレン）を素材としている。そして下部ダクト要素１０と上部ダクト要素１１、上部ダクト要素１１とインストルメントパネル１２のパネル本体１３は、それぞれ超音波溶着される。
【００１６】
下部ダクト要素１０及び上部ダクト要素１１は、それらの間に左右方向に延びる第１通風路１５_１ と、この第１通風路１５_１ から車室側へ突出する三つの出口１７_１ 、１７_２ 、１７_３ とを画成するもので、その第１通風路１５_１ の中央部に開口する入口１６が下部ダクト要素１０に形成される。
【００１７】
また上部ダクト要素１１及びパネル本体１３は、それらの間に左右方向に延びる第２通風路１５_２ 及び第３通風路１５_３ を画成するものであり、上部ダクト要素１１には、第１通風路１５_１ と第２通風路１５_２ 、第１通風路１５_１ と第３通風路１５_３ の各間を連通する通孔２１、２２が設けられる。
【００１８】
インストルメントパネル１２には、前記三つの出口１７_１ 、１７_２ 、１７_３ に連なる三つの正面吹き出し口１８_１ 、１８_２ 、１８_３ と、第２通風路１５_２ の両端に連通する左右一対の側方吹き出し口１９_１ 、１９_２ と、第３通風路１５_３ からフロントウインドシールド（図示せず）の内面に向かって開口する複数の上面吹き出し口２０、２０…とが形成される。
【００１９】
而して、入口１６に、空調装置の送風ダクトを接続して、その空調装置を作動すれば、冷気又は暖気を入口１６から第１、第２及び第３通風路１５_１ 、１５_２ 、１５_３ に流入させ、各吹き出し口１８_１ 、１８_２ 、１８_３ ；１９_１ 、１９_２ ；２０、２０…から吹き出させることができる。
【００２０】
このような空調用の箱形ダクト９をエネルギ吸収部材に兼用するために、図３に明示するように、第１通風路１５_１ の後壁となる縦方向壁９ａは、前記長軸ハンガビーム２の外周面に被着した支持ボス１０ａから起立して、自動車の衝突時、インストルメントパネル１２が乗員の頭部Ｈから衝撃力を集中して受けると予想される部位Ｐに向かうように配置される。そして、この縦方向壁９ａは、支持ボス１０ａに結合する根元に向かって肉厚を厚くするように形成される。
【００２１】
次に、この実施例の作用について説明する。
【００２２】
自動車が衝突事故に遭遇して過大な減速度を受けると、自動車の前席の乗員は前のめり姿勢となって頭部Ｈをインストルメントパネル１２の上面に衝突させることがある。乗員の頭部Ｈがインストルメントパネル１２の上面に衝突すると、図４に示すように、インストルメントパネル１２の変形もしくは破壊を伴いながら合成樹脂発泡体製の箱形ダクト９の縦方向壁９ａに圧縮荷重が加わり、その発泡セルを破壊し、全体が座屈するまでに大なる衝撃エネルギを吸収する。この場合、該縦方向壁９ａの発泡セルの大きさや肉厚、起立角度を選定することにより、吸収し得るエネルギの大きさを容易に制御することができる。特に、この実施例のように、縦方向壁９ａの肉厚を、支持ボス１０ａに結合する根元に向かって厚くすると、吸収エネルギの大きさが縦方向壁９ａの破壊の進行と共に増大することになり、縦方向壁９ａの限られた高さを衝撃エネルギの吸収に有効に利用することができる。
【００２３】
こうして、ステアリングハンガ部材１から起立する縦方向壁９ａの発泡セルの破壊により乗員が受ける衝撃力を効果的に軽減することができるので、ステアリングハンガ部材１及びインストルメントパネル１２の近接配置が可能となり、これらのレイアウトの自由度が増すと共に、車室容積の拡張を図ることができる。
【００２４】
しかも、空調用の箱形ダクト９がエネルギ吸収部材を兼用するので、専用のエネルギ吸収部材を設ける必要がなく、構造の簡素化をも図ることができる。
【００２５】
また、ステアリングハンガ部材１の長軸及び短軸ハンガビーム２、３の外周面には下部ダクト要素１０の支持ボス１０ａが成形され、その下部ダクト要素１０に上部ダクト要素１１が、上部ダクト要素１１にインストルメントパネル１２のパネル本体１３が順次溶着されるので、ねじ部材を使用することなく、もしくはその使用を大幅に少なくしながら、空調用ダクト９及びインストルメントパネル１２をステアリングハンガ部材１に支持することができる。したがって、前部内装部品組立体Ａの組立工数も大幅に減少することになり、そのコスト低減をもたらすことができる。
【００２６】
しかも、ステアリングハンガ部材１の長軸及び短軸ハンガビーム２、３に、その略全長にわたり下部ダクト要素１０の支持ボス１０ａが結合していることから、空調用ダクト９及びインストルメントパネル１２をステアリングハンガ部材１により効果的に補強することができると共に、ステアリングハンガ部材１も空調用ダクト９及びインストルメントパネル１２によって剛性を強化され、その結果、車体の左右のフロントピラー間の剛性及びステアリングコラム２４の支持剛性を効果的に高めることができる。
【００２７】
因みに、テストによれば、外径６０ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの鋼管に、発泡倍率５、肉厚５ｍｍのＰＰ（ポリプロピレン）発泡体を被着した場合、そのような被着を施さない鋼管に比して、鋼管の剛性を１０％強化し得たことを確認している。
【００２８】
特に、支持ボス１０ａは、同質同重量の発泡させない合成樹脂に比して、大なる肉厚を得ることができるから、これを長軸及び短軸ハンガビーム２、３の外周面に被着した場合、支持ボス１０ａに大なる外径を与えて、その断面係数を大きく得ることができ、長軸及び短軸ハンガビーム２、３の剛性を効果的に強化することになる。
【００２９】
その上、支持ボス１０ａは、比重が鋼管より遙かに小さいから、長軸及び短軸ハンガビーム２、３を構成する鋼管の外径や肉厚を増加させた場合に比べて、支持ボス１０ａの被着による重量増は少ない。
【００３０】
また、インストルメントパネル１２は、そのパネル本体１３に溶着される上部ダクト要素１１との対向面間に上記第２及び第３通風路１５_２ 、１５_３ を画成するものであるから、上部ダクト要素１１と対をなす一方のダクト要素を兼ねることになり、複数の通風路を持つ空調用ダクトの構造の簡素化に寄与し得る。
【００３１】
さらに、インストルメントパネル１２のパネル本体１３、上部ダクト要素１１及び下部ダクト要素１０は相互に互いに相溶性がある合成樹脂発泡体で構成されるので、それらの溶着を簡単、確実に行うことができ、断熱性に優れた空調用ダクト９を安価に提供することができる。
【００３２】
以上の実施例は、エネルギ吸収部材としての箱形ダクト９が、支持ボス１０ａを一体に成形した下部ダクト要素１０（即ち下部エネルギ吸収部材要素）と、上部ダクト要素１１（即ち上部エネルギ吸収部材要素）とより構成されており、請求項１の発明に対応するものである。
【００３３】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００３４】
例えば、前記下部ダクト要素１０及び上部ダクト要素１１を一体成形することもでき、この場合の実施例は、請求項２の発明に対応する。また図示例の場合、縦方向壁９ａとインストルメントパネル１２の裏面との間に適当な間隙が設けられるが、その間隙をゼロとして、縦方向壁９ａをインストルメントパネル１２の裏面に当接させることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１、第２の各特徴によれば、インストルメントパネルの裏面と補強部材の管との間に、発泡セルを有する合成樹脂発泡体製のエネルギ吸収部材を介在させて、乗員の頭部がインストルメントパネルの上面に衝突したとき、インストルメントパネルの変形もしくは破壊を伴いつゝエネルギ吸収部材の発泡セルを破壊することによりその衝突エネルギを吸収するようにしたので、補強部材及びインストルメントパネルの近接配置を可能にしながら、乗員が受ける衝撃力を効果的に軽減することができる。しかもエネルギ吸収部材の発泡セルの大きさ、該部材の肉厚及び配置により吸収し得るエネルギの大きさを制御することができ、設計の自由度が大である。
【００３６】
また特に補強部材の管の外周面をその全周に亘り包みながら該管と一体に結合される支持ボスが、上記エネルギ吸収部材と同一材料でもって一体成形されるので、該エネルギ吸収部材と同じく合成樹脂発泡体製となる上記支持ボスは、同質同重量の発泡させない合成樹脂を用いた場合に比して、大なる肉厚を得ることができて、支持ボスに大なる外径を与えて大きな断面係数を得ることができるから、補強部材の管の剛性を効果的に強化することができ、その上、この支持ボスは、比重が補強部材の管より小さいから、管の外径や肉厚を増加させた場合に比べて、支持ボスの被着による重量増は少なくてすむ。
【００３７】
また本発明の第３特徴によれば、エネルギ吸収部材を、空調用の箱形ダクトで構成したので、空調用の箱形ダクトがエネルギ吸収部材を兼用することにより、専用のエネルギ吸収部材を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。
【００３８】
さらに本発明の第４の特徴によれば、インストルメントパネルが乗員の頭部から衝撃力を集中して受けると予想される部位の裏側には、上記支持ボスの外周面から該部位に向かって起立する前記箱形ダクトの縦方向壁を配置したので、乗員の頭部がインストルメントパネルに衝突したとき、その衝撃力が箱形ダクトの縦方向壁に圧縮力として作用することになり、該縦方向壁は発泡セルを破壊しながら座屈破壊するまでに大なる衝撃エネルギを吸収することができ、乗員が受ける衝撃力をより効果的に軽減することができる。しかも縦方向壁の肉厚や起立角度を選定することにより、吸収し得るエネルギの大きさを容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車の前部内装部品組立体の一要素であるステアリングハンガ部材の斜視図。
【図２】上記ステアリングハンガ部材を結合した空調用ダクト及びインストルメントパネルの分解斜視図。
【図３】上記ステアリングハンガ部材に結合した空調用ダクトの横断面図。
【図４】インストルメントパネルに乗員の頭部が衝突した場合の作用説明図。
【符号の説明】
Ｈ・・・・乗員の頭部
Ｐ・・・・乗員の頭部が衝突すると予想されるインストルメントパネル上の部位１・・・・補強部材としてのステアリングハンガ部材
２・・・・管としての長軸ハンガビーム
３・・・・管としての短軸ハンガビーム
９・・・・エネルギ吸収部材を兼ねる空調用ダクト
１０・・・下部エネルギ吸収部材要素としての下部ダクト要素
１０ａ・・支持ボス
１１・・・上部エネルギ吸収部材要素としての上部ダクト要素
１２・・・インストルメントパネル

Claims (4)

1. 車体に連結する管（２，３）を含む補強部材（１）に合成樹脂製のインストルメントパネル（１２）を支持させる、自動車におけるインストルメントパネル支持構造において、
   前記補強部材（１）の前記管（２，３）の外周面をその全周に亘り包みながら該管（２，３）と一体に結合され且つ発泡セルを有する合成樹脂発泡体製とされて、同質同重量の発泡させない合成樹脂を用いる場合よりも大きい断面係数が得られるようにした支持ボス（１０ａ）と、
   下部エネルギ吸収部材要素（１０）とその下部エネルギ吸収部材要素（１０）の上面に接合される上部エネルギ吸収部材要素（１１）とで構成されて前記インストルメントパネル（１２）の裏面と前記補強部材（１）の前記管（２，３）との間に介在させた、発泡セルを有する合成樹脂発泡体製のエネルギ吸収部材（９）とを備え、
   前記支持ボス（１０ａ）は、前記下部エネルギ吸収部材要素（１０）と同一材料をもって一体に成形され、
   乗員の頭部（Ｈ）が前記インストルメントパネル（１２）の上面に衝突したときに、該インストルメントパネル（１２）の変形もしくは破壊を伴いつゝ前記エネルギ吸収部材（９）の発泡セルを破壊することによりその衝突エネルギを吸収するようにしたことを特徴とする、自動車におけるインストルメントパネル支持構造。
2. 車体に連結する管（２，３）を含む補強部材（１）に合成樹脂製のインストルメントパネル（１２）を支持させる、自動車におけるインストルメントパネル支持構造において、
   前記補強部材（１）の前記管（２，３）の外周面をその全周に亘り包みながら該管（２，３）と一体に結合され且つ発泡セルを有する合成樹脂発泡体製とされて、同質同重量の発泡させない合成樹脂を用いる場合よりも大きい断面係数が得られるようにした支持ボス（１０ａ）と、
   前記インストルメントパネル（１２）の裏面と補強部材（１）の前記管（２，３）との間に介在させた、発泡セルを有する合成樹脂発泡体製のエネルギ吸収部材（９）とを備え、
   前記支持ボス（１０ａ）は、前記エネルギ吸収部材（９）と同一材料をもって一体に成形され、
   乗員の頭部（Ｈ）が前記インストルメントパネル（１２）の上面に衝突したときに、該インストルメントパネル（１２）の変形もしくは破壊を伴いつゝ前記エネルギ吸収部材（９）の発泡セルを破壊することによりその衝突エネルギを吸収するようにしたことを特徴とする、自動車におけるインストルメントパネル支持構造。
3. 請求項１又は２記載にものにおいて、
   前記エネルギ吸収部材を、空調用の箱形ダクト（９）で構成したことを特徴とする、自動車におけるインストルメントパネル支持構造
4. 請求項３記載にものにおいて、
   前記インストルメントパネル（１２）が乗員の頭部（Ｈ）から衝撃力を集中して受けると予想される部位（Ｐ）の裏側には、前記支持ボス（１０ａ）から該部位（Ｐ）に向かって起立する前記箱形ダクト（９）の縦方向壁（９ａ）を配置したことを特徴とする、自動車におけるインストルメントパネル支持構造。

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