(57)【要約】      （修正有）【課題】インパネリインフォースメントの振動を抑制する振動抑制部材の設置スペースに対する制約を抑制する。【解決手段】インパネリインフォースメント構造Ｓでは、インパネＲＦ１２に振動抑制部材３０が設けられている。振動抑制部材３０は、バネ部３２と質量部３４とを含んで構成され、質量部３４をバネ部３２によってインパネＲＦ１２に連結した構造となっている。つまり、振動抑制部材３０がダイナミックダンパとして構成されている。そして、ステアリングコラムを含むインパネＲＦ１２の１次の固有振動数に対して振動抑制部材３０の１次の固有振動数が近接するように設定されている。これにより、インパネＲＦ１２の１次の固有振動数において、インパネＲＦ１２の振動が抑制される。しかも、振動抑制部材３０はインパネＲＦ１２の内部に設けられているため、インパネＲＦ１２の周辺部品による制約を受けずに振動抑制部材３０を設置できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を車幅方向とした長尺中空状に形成されると共に、車幅方向両端部において車体骨格部材に固定され、ステアリングコラムが支持されたインパネリインフォースメントと、
前記インパネリインフォースメントの内部に設けられると共に、バネ部によって質量部を前記インパネリインフォースメントに連結した構造にされ、前記インパネリインフォースメントの振動を抑制する振動抑制部材と、
を備えたインパネリインフォースメント構造。
【請求項２】
前記インパネリインフォースメントは、前記インパネリインフォースメントの長手方向一方側の部分を構成する小径部と、前記インパネリインフォースメントの長手方向他方側の部分を構成し且つ外径寸法が前記小径部よりも大きく設定された大径部と、を含んで構成され、
前記バネ部は、車幅方向に延在されると共に、長手方向一端において前記小径部の前記大径部側の端部に結合され、
前記質量部は、前記バネ部の長手方向他端に結合され、且つ前記大径部内に配置された請求項１に記載のインパネリインフォースメント構造。
【請求項３】
前記バネ部が棒状に形成された請求項１又は請求項２に記載のインパネリインフォースメント構造。
【請求項４】
前記バネ部が金属材料で構成された請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のインパネリインフォースメント構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングコラムを支持するインパネリインフォースメントに適用されるインパネリインフォースメント構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されたステアリングサポートメンバ（インパネリインフォースメント）の構造では、ステアリングサポートメンバが車幅方向に延在されており、ステアリングサポートメンバの長手方向中間部がブレースによってカウルパネルに連結されている。これにより、ステアリングサポートメンバの剛性が高くなり、ステアリングサポートメンバの振動をブレースによって抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４６００１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０１４２５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２１８６０９号公報
【特許文献４】特開２０１２−７１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたステアリングサポートメンバの構造では、ステアリングサポートメンバの周辺部品とブレースとの干渉を回避しつつ、ステアリングサポートメンバとカウルパネルとの間にブレースを設置する必要がある。すなわち、ブレースの設置スペースがステアリングサポートメンバの周辺部品等によって制約される場合がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、インパネリインフォースメントの振動を抑制する振動抑制部材の設置スペースに対する制約を抑制できるインパネリインフォースメント構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載されたインパネリインフォースメント構造は、長手方向を車幅方向とした長尺中空状に形成されると共に、車幅方向両端部において車体骨格部材に固定され、ステアリングコラムが支持されたインパネリインフォースメントと、前記インパネリインフォースメントの内部に設けられると共に、バネ部によって質量部を前記インパネリインフォースメントに連結した構造にされ、前記インパネリインフォースメントの振動を抑制する振動抑制部材と、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載されたインパネリインフォースメント構造では、インパネリインフォースメントが長手方向を車幅方向とした長尺中空状に形成されている。このインパネリインフォースメントは車幅方向両端部において車体骨格部材に固定されており、インパネリインフォースメントには、ステアリングコラムが支持されている。
【０００８】
ここで、インパネリインフォースメントには、振動抑制部材が設けられている。この振動抑制部材は、バネ部と質量部とを含んで構成されており、バネ部によって質量部をインパネリインフォースメントに連結する構造とされている。このため、ステアリングコラムを含むインパネリインフォースメントの固有振動数に対して振動抑制部材の固有振動数を近接するように振動抑制部材の質量部及びバネ部の剛性（バネ定数）を適宜変更することで、インパネリインフォースメントの固有振動数における振動を抑制できる。
【０００９】
しかも、振動抑制部材はインパネリインフォースメントの内部に設けられている。このため、インパネリインフォースメントの周辺部品による制約を受けずに振動抑制部材を設置できる。
【００１０】
請求項２に記載されたインパネリインフォースメント構造は、請求項１に記載のインパネリインフォースメント構造において、前記インパネリインフォースメントは、前記インパネリインフォースメントの長手方向一方側の部分を構成する小径部と、前記インパネリインフォースメントの長手方向他方側の部分を構成し且つ外径寸法が前記小径部よりも大きく設定された大径部と、を含んで構成され、前記バネ部は、車幅方向に延在されると共に、長手方向一端において前記小径部の前記大径部側の端部に結合され、前記質量部は、前記バネ部の長手方向他端に結合され、且つ前記大径部内に配置されている。
【００１１】
請求項２に記載されたインパネリインフォースメント構造では、インパネリインフォースメントの長手方向一方側の部分が小径部とされており、インパネリインフォースメントの長手方向他方側の部分が大径部とされている。そして、大径部の外径寸法が小径部の外径寸法よりも大きく設定されている。
【００１２】
また、バネ部は車幅方向に延在されており、小径部における大径部側の端部にバネ部の長手方向一端が結合されている。そして、バネ部の長手方向他端に質量部が結合されて、質量部が大径部内に配置されている。すなわち、小径部における大径部側の端部からバネ部がインパネリインフォースメントの長手方向他方側へ延在されている。これにより、外径寸法の大きく設定された大径部の内部に質量部が配置されるため、インパネリインフォースメントの大型化を抑制しつつ振動抑制部材をインパネリインフォースメント内に設置できる。
【００１３】
請求項３に記載されたインパネリインフォースメント構造は、請求項１又は請求項２に記載のインパネリインフォースメント構造において、前記バネ部が棒状に形成されている。
【００１４】
請求項３に記載されたインパネリインフォースメント構造では、バネ部が棒状に形成されているため、各種車両の振動特性に合わせて振動抑制部材の固有振動数を適宜調整することができる。
【００１５】
請求項４に記載されたインパネリインフォースメント構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のインパネリインフォースメント構造において、前記バネ部が金属材料で構成されている。
【００１６】
請求項４に記載されたインパネリインフォースメント構造では、バネ部が金属材料で構成されているため、仮にバネ部がゴム材等で構成された場合と比べて、振動抑制部材の振動特性における環境温度による影響を抑制できると共に、バネ部の耐久性を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載のインパネリインフォースメント構造によれば、インパネリインフォースメントの振動を抑制する振動抑制部材の設置スペースに対する制約を抑制できる。
【００１８】
請求項２に記載のインパネリインフォースメント構造によれば、インパネリインフォースメントの大型化を抑制しつつ振動抑制部材をインパネリインフォースメント内に設置できる。
【００１９】
請求項３に記載のインパネリインフォースメント構造によれば、各種車両の振動特性に合わせて振動抑制部材の固有振動数を適宜調整することができる。
【００２０】
請求項４に記載のインパネリインフォースメント構造によれば、振動抑制部材の振動特性における環境温度による影響を抑制できると共に、バネ部の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係るインパネリインフォースメント構造に用いられるインパネリインフォースメントの車幅方向中間部における内部を示す車両後側から見た拡大断面図（図２の１−１線断面図）である。
【図２】本実施の形態に係るインパネリインフォースメント構造が適用された車両を示す車両上側から見た平面図である。
【図３】図２に示されるインパネリインフォースメントの車両前後方向における１次の固有振動数の挙動を示す図２に対応する平面図である。
【図４】図３に示されるステアリングコラムに加振力を付加した場合のステアリングコラムの振動応答レベルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本実施の形態に係るインパネリインフォースメント構造Ｓが適用された車両（自動車）１０について説明する。なお、図面に適宜示される矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＲＨは車両右方（車幅方向一方側）を示し、矢印ＵＰは車両上方を示している。
【００２３】
図２には、インパネリインフォースメント構造Ｓが適用された車両１０が車両上側から見た平面図で示されている。この図に示されるように、車両１０はインパネリインフォースメント（以下、「インパネＲＦ」と称する）１２を備えている。インパネＲＦ１２は車幅方向を長手方向とした長尺状に形成されており、インパネＲＦ１２の車幅方向両端部が、「車体骨格部材」としてのフロントピラー２６に取付ブラケット２８を介して固定されている。そして、インパネＲＦ１２には、図示しないインストルメントパネルが組付けられている。
【００２４】
インパネＲＦ１２は、インパネＲＦ１２の長手方向一方側（車両右側であり、本実施の形態では助手席側）の部分を構成する「小径部」としての第１部材１４と、インパネＲＦ１２の長手方向他方側（車両左側であり、本実施の形態では運転席側）の部分を構成する「大径部」としての第２部材１６と、を含んで構成されている。この第１部材１４及び第２部材１６は、それぞれパイプ材等によって構成されており、これにより、インパネＲＦ１２が長尺中空状に形成されている。
【００２５】
また、第２部材１６の外径寸法が第１部材１４の外径寸法に比べて大きく設定されている。さらに、図１に示されるように、第２部材１６の車両右側端部には、結合部１６Ａが形成されている。この結合部１６Ａの外径寸法は第２部材１６の一般部１６Ｃの外径寸法よりも小さく設定されており、結合部１６Ａの内径寸法が第１部材１４の外径寸法に比べて僅かに大きく設定されている。また、第２部材１６には、結合部１６Ａと一般部１６Ｃとの間において、除変部１６Ｂが形成されており、除変部１６Ｂの外径寸法が車両右側へ向かうに従い小さくなるように除変されている。これにより、結合部１６Ａと一般部１６Ｃとが結合部１６Ａによって滑らかに接続されている。そして、第２部材１６の結合部１６Ａ内に第１部材１４の車両左側端部が挿入されて、結合部１６Ａと第１部材１４の車両左側端部とが溶接等によって結合されている。
【００２６】
さらに、第１部材１４の車両左側端には、後述する振動抑制部材３０を固定するための固定壁１８が設けられている。この固定壁１８は、略円板状に形成されると共に、第１部材１４の車両左側端を閉塞するように板厚方向を車幅方向にして配置されて、第１部材１４に溶接等によって結合されている。
【００２７】
また、図２に示されるように、インパネＲＦ１２の第２部材１６には、車両１０の車輪（図示省略）を操舵するためのステアリングコラム２０がステアリングサポート２４を介して固定されている。換言すると、ステアリングコラム２０は、ステアリングサポート２４を介してインパネＲＦ１２に支持されると共に、インパネＲＦ１２から車両後側へ延びている。このため、車両前後方向におけるインパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆでは、インパネＲＦ１２の車幅方向両端部が節となり且つインパネＲＦ１２の略車幅方向中央部が腹となるようにインパネＲＦ１２が振動し、ステアリングコラム２０が車両左右方向に振動するようになっている（図３参照）。
【００２８】
次に、本発明の要部である振動抑制部材３０について説明する。
【００２９】
図１に示されるように、振動抑制部材３０は所謂ダイナミックダンパとして構成されている。具体的には、振動抑制部材３０は、バネ部３２及び質量部３４を有しており、バネ部３２によって質量部３４をインパネＲＦ１２に連結する構造とされている。また、振動抑制部材３０は金属材料（本実施の形態では鉄）で構成されて、バネ部３２と質量部３４とが一体に形成されている。
【００３０】
バネ部３２は、中実丸棒状に形成されて、長手方向を車幅方向にして配置されると共に、インパネＲＦ１２と同軸上に配置されている。また、バネ部３２の長手方向一端（車両右側端）が第１部材１４の固定壁１８に溶接等によって結合されており、バネ部３２が固定壁１８から車両左側へ延びている。つまり、バネ部３２がインパネＲＦ１２の内部に同軸上に配置されている。
【００３１】
質量部３４は、円柱状に形成されて、バネ部３２と同軸上に配置されると共に、バネ部３２の長手方向他端（車両左側端）に結合されている。これにより、質量部３４がインパネＲＦ１２の第２部材１６内に配置されている。また、質量部３４の外径寸法はバネ部３２の外径寸法に比べて大きく設定されている。
【００３２】
このように、振動抑制部材３０は片持ち梁として構成されており、振動抑制部材３０の長手方向一端（車両右側端）が固定壁１８に固定された固定端とされ、振動抑制部材３０の長手方向他端（車両左側端）が質量部３４を構成する自由端とされている。このため、車幅方向に対して直交する方向にインパネＲＦ１２が振動すると、インパネＲＦ１２の振動が固定壁１８を介して振動抑制部材３０（バネ部３２）の長手方向一端に入力されるようになっている。そして、振動抑制部材３０（バネ部３２）に入力された振動によって、車幅方向に対して直交する方向にバネ部３２が曲げ変形することで、振動抑制部材３０が振動するようになっている。すなわち、主振動系を構成するインパネＲＦ１２に対して、振動抑制部材３０が１自由度の副振動系を構成するようになっている。
【００３３】
そして、本実施の形態では、バネ部３２の外径寸法が３２ｍｍとされ、バネ部３２の長手方向の長さが５０ｍｍとされ、質量部３４の質量が５００ｇとされており、振動抑制部材３０の１次の固有振動数ｆ’が、ステアリングコラム２０を含むインパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆに近接するように設定されている。なお、上述したように、振動抑制部材３０は１自由度の副振動系として構成されているため、振動抑制部材３０の１次の固有振動数ｆ’は以下の式によって求められる。
ｆ’＝１／（２×π）×√（Ｋ／Ｍ）
ここで、上記式におけるＫはバネ部３２のバネ定数（曲げ剛性）とされ、上記式におけるＭは質量部３４の質量とされている。
【００３４】
次に本実施の形態の作用及び効果について説明する。
【００３５】
上記のように構成されたインパネリインフォースメント構造Ｓが適用された車両１０では、インパネＲＦ１２が車幅方向に延在されて、インパネＲＦ１２の長手方向両端部がフロントピラー２６に固定されている。このため、図３に示されるように、車両前後方向におけるインパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆでは、インパネＲＦ１２の車幅方向両端部が節となり且つインパネＲＦ１２の略車幅方向中央部が腹となるようにインパネＲＦ１２が振動する（図３の矢印Ａ方向参照）。また、インパネＲＦ１２の第２部材１６には、ステアリングコラム２０がステアリングサポート２４を介して連結されている。このため、車両前後方向におけるインパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆでは、ステアリングコラム２０が車両左右方向に振動する（図３の矢印Ｂ方向参照）。
【００３６】
ここで、インパネＲＦ１２には、振動抑制部材３０が設けられている。この振動抑制部材３０は、バネ部３２と質量部３４とを含んで構成されると共に、質量部３４をバネ部３２によってインパネＲＦ１２に連結した構造となっている。つまり、振動抑制部材３０がダイナミックダンパとして構成されている。そして、ステアリングコラム２０を含むインパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆに対して振動抑制部材３０の１次の固有振動数ｆ’が近接するように設定されている。これにより、インパネＲＦ１２の１次の固有振動数ｆにおいて、インパネＲＦ１２の振動が抑制され、ひいてはステアリングコラム２０の振動が抑制される。
【００３７】
この点について、図４を用いて説明する。この図４は、ステアリングコラム２０の先端部（図３のＣ部参照）に車両左右方向の加振力を付加したときの各周波数に対するステアリングコラム２０の先端部における振動応答レベルを示すグラフである。また、図４のグラフでは、横軸が周波数（Ｈｚ）を示しており、縦軸がステアリングコラム２０の先端部における振動応答レベル（ｄＢ）を示している。さらに、図４では、実線が本実施の形態のインパネＲＦ１２を用いたデータを示し、点線で示されたデータが比較例のインパネＲＦを用いた場合のデータを示しており、比較例のインパネＲＦでは本実施の形態の振動抑制部材３０が省略されている。
【００３８】
そして、比較例のインパネＲＦを用いた場合では、ステアリングコラムを含むインパネＲＦの１次の固有振動数において、ステアリングコラムの先端部における振動応答レベルのピーク（図４に示されるＦのピークを参照）が現れる。一方、本実施の形態では、インパネＲＦ１２に振動抑制部材３０が設けられているため、ステアリングコラム２０の先端部における振動応答レベルのピークが、振動抑制部材３０の固有振動数ｆ’及びインパネＲＦ１２の固有振動数ｆにおいて、２箇所現れるようになる。具体的には、図４に示されるＤ及びＥのピークが、上記２つの固有振動数に基づいたピークとなる。そして、このグラフから明らかなように、本実施の形態では比較例に比べて、ステアリングコラム２０の先端部における振動応答レベルがＦのピークからＥのピークへ低減されている。したがって、インパネＲＦ１２及びステアリングコラム２０の振動が振動抑制部材３０によって抑制される。
【００３９】
しかも、振動抑制部材３０はインパネＲＦ１２の内部に設けられている。このため、インパネＲＦ１２の周辺部品による制約を受けずに振動抑制部材３０を設置できる。以上により、インパネＲＦ１２の振動を抑制する振動抑制部材３０の設置スペースに対する制約を抑制できる。
【００４０】
また、振動抑制部材３０のバネ部３２は車幅方向に延在されており、インパネＲＦ１２の固定壁１８（第１部材１４における第２部材１６側の端部）にバネ部３２の車両右側端が結合されている。さらに、バネ部３２の車両左側端に振動抑制部材３０の質量部３４が結合されて、質量部３４が第２部材１６内に配置されている。このため、外径寸法の大きく設定された第２部材１６の内部に質量部３４が配置されているため、インパネＲＦ１２の大型化を抑制しつつ振動抑制部材３０をインパネＲＦ１２内に設置できる。これにより、例えば既存のインパネＲＦ１２の内部に振動抑制部材３０を設置することで、インパネＲＦ１２の周囲のレイアウトを変更することなく、インパネＲＦ１２及びステアリングコラム２０の振動を抑制できる。
【００４１】
さらに、バネ部３２が棒状に形成されている。このため、各種車両の振動特性に合わせて振動抑制部材３０の固有振動数を適宜調整することができる。また、本実施の形態では、バネ部３２の断面形状が円形状に形成されているため、車幅方向に対して直交する方向においてインパネＲＦ１２の振動を抑制できる。
【００４２】
また、バネ部３２（振動抑制部材３０）が金属材料（本実施の形態では鉄）で構成されている。このため、仮にバネ部３２がゴム材等で構成されている場合と比べて、振動抑制部材３０の振動特性における環境温度による影響を抑制できると共に、バネ部３２の耐久性を向上できる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、振動抑制部材３０のバネ部３２の外径寸法が３２ｍｍとされ、バネ部３２の長手方向の長さが５０ｍｍとされ、質量部３４の質量が５００ｇとされているが、これらの設定値は、ステアリングコラム２０を含むインパネＲＦ１２の振動特性に合わせて適宜変更可能である。
【００４４】
また、本実施の形態では、バネ部３２の断面形状は円形状に形成されているが、バネ部３２の断面形状はこれに限らない。例えば、バネ部３２の断面形状を楕円状や正多角形状や環状に形成してもよい。例えばバネ部３２の断面形状を楕円状にした場合には、バネ部３２の長手方向から見て、楕円の長径方向におけるバネ部３２の曲げ剛性が、楕円の短径方向におけるバネ部３２の曲げ剛性よりも高くなる。これにより、例えば車両前後方向における振動抑制部材３０の固有振動数と、車両上下方向における振動抑制部材３０の固有振動数と、を異なる振動数に設定することができる。したがって、各種車両の振動特性に合わせて振動抑制部材３０の固有振動数の調整をすることができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、質量部３４は円柱状に形成されているが、質量部３４の形状は任意に設定することができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、振動抑制部材３０が、金属（鉄）によって構成されているが、振動抑制部材３０をゴム材や樹脂材で構成してもよい。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、振動抑制部材３０のバネ部３２と質量部３４とが一体に形成されているが、バネ部３２と質量部３４とを別体で構成して両者を一体化してもよい。この場合には、バネ部３２と質量部３４を異種材料で構成してもよい。例えば、バネ部３２を樹脂で構成して質量部３４を金属で構成してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１２      インパネリインフォースメント
１４      第１部材（小径部）
１６      第２部材（大径部）
２０      ステアリングコラム
２６      フロントピラー（車体骨格部材）
３０      振動抑制部材
３２      バネ部
３４      質量部
Ｓ        インパネリインフォースメント構造
【図１】
2015112919.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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