(57)【要約】      （修正有）【課題】ステアリングコラムアセンブリに所望の固有振動数を提供し、軽量で、車両の部品同士を確実に強固に連結するハンガービームアセンブリを提供する。【解決手段】ハンガービームアセンブリ２０はアルミニウムで形成され、第１及び第２支持ブラケット２６，２８と、メインビームハンガー３０と、ドライバービーム２２と、メインビーム２４と、メインビーム支持体３２と、メインビーム支持体取り付けブラケット３４とを備えている。メインビーム支持体取り付けブラケットは、メインビーム支持体に機械的に固定されている第１側方端部と、中央支持体に機械的に固定されている第２側方端部とを有している。メインビーム支持体取り付けブラケットの底壁を車両の床のフロアトンネルとフレームクロスメンバとに取り付ける。底壁は、車両のフロアトンネルの各表面とそれぞれ相互に作用し合う第１平面と第２平面と第３平面とを有している。【選択図】図１Ａ
2008056230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に使用されるハンガービームアセンブリであって、
第１のＡピラーに固定される第１支持ブラケット及び第２のＡピラーに固定される第２支持ブラケットと、
メインビームハンガーと、
前記第１支持ブラケットに取り付けられている第１端部と、前記メインビームハンガーに取り付けられている第２端部と、を有するドライバービームと、
前記メインビームハンガーに取り付けられている第１端部と、前記第２支持ブラケットに収容されている第２端部と、を有するメインビームと、
メインビーム支持体と、
メインビーム支持体取り付けブラケットと、
から成り、
前記メインビーム支持体取り付けブラケットは前記車両の床に取り付けられており、
前記メインビーム支持体は、前記メインビームハンガーに機械的に固定されている上端と、前記メインビーム支持体取り付けブラケットに機械的に固定されている下端と、を有していることを特徴とするハンガービームアセンブリ。
【請求項２】
前記ドライバービームは非対称の断面形状を有している請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項３】
前記ドライバービームの前記第１端部及び前記第２端部の一方は凹部を有している請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項４】
前記第１支持ブラケット及び前記メインビームハンガーの各々は収容部を形成しており、前記ドライバービームの前記第１端部及び前記第２端部の延長部は、前記第１支持ブラケット及び前記メインビームハンガーに形成された前記収容部内にそれぞれ延びている請求項３に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項５】
前記ハンガービームアセンブリは、ステアリングコラムアセンブリと協力して、前記ステアリングコラムアセンブリに所望の固有振動数を提供する請求項４に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項６】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットは、
底壁から鉛直上方に延びる端壁を備える第１側方端部と、
前記端壁に平行な面を備える半円筒状の第１及び第２取り付けパッドを備える第２側方端部と、
から成り、
前記端壁からは取り付け柱が水平方向に延びており、前記取り付け柱からは一体型キーが鉛直方向に延びており、
前記底壁は、第１平面と、第２平面と、第３平面と、を備えており、前記第１平面と前記第２平面と前記第３平面とは、前記第１側方端部と前記第２側方端部との間において前記車両の幅方向に延びており、前記第１平面は、前記車両の長手方向において、前記第２平面に向かって水平に延びており、前記第２平面は、前記第１平面から前記第３平面まで傾斜して延びており、前記第３平面は、前記長手方向において、前記第２平面から水平に延びている請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項７】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記端壁は、前記底壁から鉛直上方に向かってテーパ状に延びている請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項８】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第２平面には複数のスロット状の取り付け開口部が鉛直方向に貫通しており、前記複数のスロット状の取り付け開口部は、それぞれ、ねじ切りされた締め付け部品を収容する請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項９】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記底壁は、
第１平面と、
第２平面と、
第３平面と、
を備えており、前記第１平面と前記第２平面と前記第３平面とは、前記第１側方端部と前記第２側方端部との間において前記車両の幅方向に延びている請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１０】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第１平面は、前記車両の長手方向において、前記第２平面に向かって水平に延びており、前記第２平面は、前記第１平面から前記第３平面まで傾斜して延びており、前記第３平面は、前記長手方向において、前記第２平面から水平に延びている請求項９に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１１】
前記車両の床は、前記車両の長手方向及び幅方向に延びており、前記床は、隆起したフロアトンネルを備えており、前記隆起したフロアトンネルは、前記床の下方の領域と連通する下方に向いた穴を有しており、前記ハンガービームアセンブリは、更に、
前記床の下方の領域に配設されているフレームクロスメンバと、
上端部と下端部とを有する中央支持体と、
から成り、
前記フレームクロスメンバには、前記隆起したフロアトンネルの前記下方に向いた穴と整列するような溶接ナットが設けられており、
前記中央支持体の前記下端部には開口部が水平方向に貫通して延びており、
前記中央支持体の前記下端部の前記開口部と、前記第１取り付けパッドのねじ切り穴及び前記第２取り付けパッドのねじ切り穴と、には締め付け部品が横向きに貫通して前記中央支持体を前記メインビーム支持体取り付けブラケットに機械的に固定している請求項９に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１２】
前記隆起したフロアトンネルは、更に、
上壁と、
第１端壁と、
第２端壁と、
後壁と、
を有しており、
前記第１端壁及び前記第２端壁は、前記床から傾斜して延びており前記上壁で終結する請求項１１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１３】
前記隆起したフロアトンネルの前記上壁は、
第１表面と、
第２表面と、
第３表面と、
を有しており、
前記第１表面と前記第２表面と前記第３表面とは、前記第１端壁と前記第２端壁との間において、前記車両の幅方向に延びている請求項１２に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１４】
前記隆起したフロアトンネルの前記第１表面は、前記後壁と前記第２表面との間で水平に延びており、前記第２表面は、前記第１表面から前記第３表面まで傾斜して延びており、前記第３表面は、前記第２表面から前記車両の長手方向に水平に延びている請求項１３に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１５】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第１平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第１表面と相互に作用し合い、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第２平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第２表面と相互に作用し合い、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第３平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第３表面と相互に作用し合う請求項１４に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１６】
前記メインビーム支持体の前記上端は、前記メインビームハンガーに取り付けられるねじ切り穴及び取り付けパッドを備えており、
前記メインビーム支持体の前記下端は、第１ソケット及び第２ソケットを備えており、前記第１ソケットは、前記第２ソケットの鉛直上方且つ後方に配設されており、前記第１ソケット及び前記第２ソケットは、側方に開放した穴部となっており、前記穴部は、前記メインビーム支持体から外方に延びる長円形状の周壁を備えており、前記第１ソケット及び前記第２ソケットの前記周壁は、ぞれぞれ、角を有する縁を備える下方に向いた延長部を備えており、前記下方に向いた延長部は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの一体型キーを収容し、前記第１ソケット及び前記第２ソケットは、それぞれ、側方に向いている後壁を備えており、前記側方に向いている後壁は、スロット状の開口が形成されている部分以外では閉塞している請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１７】
前記メインビーム支持体の前記下端は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記端壁に機械的に固定されており、前記周壁は、前記メインビーム支持体から水平に延びるとともに前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記一体型キー及び前記取り付け柱と協力して前記メインビーム支持体の移動を制限する請求項１６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１８】
前記下方に向いた延長部は、前記一体型キーに伝わる下向きの力を受ける支えとなっている請求項１７に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１９】
前記メインビーム支持体の前記第１ソケット及び前記第２ソケットの内径は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記取り付け柱の外径よりも大きい請求項１７に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項２０】
ハンガービームアセンブリの組立方法であって、
メインビーム支持体取り付けブラケットを車両の床に整合させるステップと、
下方に向いた締め付け部品を前記メインビーム支持体取り付けブラケットの底壁内に挿通させて、前記締め付け部品と、前記床の下方に配設された車両用フレームクロスメンバの溶接ナットとを螺合させるステップと、
ドライバービームとメインビームとをそれぞれ前記車両のＡピラーに取り付けるステップと、
メインビームハンガー及び中央支持ブラケットを前記ドライバービーム及び前記メインビームに取り付けるステップと、
メインビーム支持体のスロット状の開口と前記メインビーム支持体取り付けブラケットの穴とを整列させるステップと、
中央支持体の開口と、前記メインビーム支持体取り付けブラケットにおける水平に延びたねじ切り穴とを整列させるステップと、
横に向いた締め付け部品を前記メインビーム支持体の前記スロット状の開口及び前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記穴に挿通するステップと、
横に向いた締め付け部品を前記中央支持体の前記開口及び前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記水平に延びたねじ切り穴に挿通するステップと、
前記メインビーム支持体及び前記中央支持体を前記メインビームハンガー及び前記中央支持ブラケットに取り付けるステップと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２１】
ハンガービームアセンブリの組立方法であって、
メインビーム支持体取り付けブラケットを車両の床上に取り付けるステップと、
ドライバービーム及びメインビームをそれぞれ前記車両のＡピラーに取り付けるステップと、
メインビーム支持体の第１ソケット及び第２ソケットを前記メインビーム支持体取り付けブラケットの取り付け柱に整列させるステップと、
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの一体型キーを前記メインビーム支持体の下方に向いた延長部に整列させるステップと、
前記取り付け柱を前記第１ソケット及び前記第２ソケット内に挿入するステップと、
前記メインビーム支持体を前記メインビーム支持体取り付けブラケットに締め付けるステップと、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のアルミニウム製ハンガービームアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くのハンガービームアセンブリが当業界では知られている。このハンガービームアセンブリは、車両のＡピラー同士の間で延びており、ダッシュボード、インストルメントパネル、コントロールパネル及びステアリングコラムアセンブリに対するマウントである構造的な部品である。従来、ハンガービームアセンブリは各種の鋼製部品で形成されており、この鋼製部品の典型的なものとしては、鋼製の管及び鋼製のスタンピング加工部材であり、互いに機械的に取り付けられており、一体的な構造を形成する。
【０００３】
綱は耐久性を備えた信頼性のある材料であるが、比較的重い材料である。当然のこととして、燃料効率を改善するために車両の重量を下げることが望まれている。
【０００４】
更に、綱は、ハンガービームアセンブリとそれに対応するステアリングコラムアセンブリのステアリングホイールとの間の所望の間隔において、望ましくない固有振動数をもたらす固有の周波数応答を提供する。例えば、ある車両においては、固有振動数は約３３Ｈｚであるが、所望の固有振動数は約４２Ｈｚである。しかしながら、従来の鋼製アセンブリでは、所望の固有振動数は、系全体の重量を上げない限り得ることはできない。
【０００５】
従って、ステアリングコラムアセンブリに所望の固有振動数を提供するとともに軽量な材料で形成されるハンガービームアセンブリが当業界では必要とされている。更に、車両の部品同士を確実に強固に連結するハンガービームアセンブリが当業界では必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両に使用されるハンガービームアセンブリに関する。ハンガービームアセンブリは、第１支持ブラケットと、第２支持ブラケットと、から成る。第１支持ブラケットは、第１のＡピラーに固定されるようになっている。第２支持ブラケットは、第２のＡピラーに固定されるようになっている。ハンガービームアセンブリは、更に、メインビームハンガーと、第１端部及び第２端部を有するドライバービームと、から成る。ドライバービームの第１端部は第１支持ブラケットに取り付けられている。ドライバービームの第２端部はメインビームハンガーに取り付けられている。ハンガービームアセンブリは、更に、第１端部及び第２端部を有するメインビームから成る。メインビームの第１端部はメインビームハンガーに取り付けられている。メインビームの第２端部は第２支持ブラケットに収容されている。ハンガービームアセンブリは、更に、メインビーム支持体とメインビーム支持体取り付けブラケットとから成る。
【０００７】
本発明において、メインビーム支持体取り付けブラケットは車両の床に取り付けられており、メインビーム支持体は、メインビームハンガーに機械的に固定されている上端と、メインビーム支持体取り付けブラケットに機械的に固定されている下端と、を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上記特徴及び更なる特徴は添付の図面及び以下の説明で明らかにする。
【０００９】
図面を参照すると、本発明は、改良したハンガービームアセンブリ２０に関する。該ハンガービームアセンブリ２０は、ドライバービーム２２と、メインビーム２４と、第１支持ブラケット（運転者側支持ブラケット）２６と、第２支持ブラケット（乗員側支持ブラケット）２８と、メインビームハンガー３０と、メインビーム支持体３２と、メインビーム支持体取り付けブラケット３４と、中央支持体３６と、ダッシュボードニーボルスター３８と、ステアリングコラム支持ブラケット４０と、ステー４２と、下部支持ビーム４４と、中央支持ブラケット４６と、を備えている。
【００１０】
当業者には理解できるように、ハンガービームアセンブリ２０は構造的な部品であり、この構造的な部品には、車両のダッシュボード（図示せず）が取り付けられるとともに、ステアリングコラムアセンブリ、インストルメントパネル、ナビゲーション及び車室内部環境コントロールパネル、グローブボックス等の車両用関連部品が取り付けられている。ハンガービームアセンブリ２０は、車両フレームに形成された運転者側のＡピラーと乗員側のＡピラーと（共に図示せず）の間において、車両の幅全体に概ね渡って延びている。
【００１１】
後に詳細に説明するが、ハンガービームアセンブリ２０の構成部品は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることが好ましい。ハンガービームアセンブリ２０の構成部品は、互いに溶接及び／又はボルト締めされており一体的で比較的固い構造体を形成する。また、ステアリングコラム支持ブラケット４０を介してハンガービームアセンブリ２０に固定されているステアリングコラムアセンブリ３７（図１Ａの鎖線で表示）にて、ハンガービームアセンブリ２０の構成部品は、改善した固有振動数即ち所望の固有振動数を提供するように互いに協力する。最も好ましい実施例において、ステアリングコラムアセンブリ３７における振動数は約４２Ｈｚである。
【００１２】
図１Ａ〜図１Ｃを主に参照すると、概して、第１支持ブラケット２６は、車両の運転者側のＡピラー（図示せず）に固定されている。また、第１支持ブラケット２６は、ドライバービーム２２の第１端部２２ａを収容する。ドライバービーム２２は、第１支持ブラケット２６とメインビームハンガー３０との間で延びている。ドライバービーム２２の所定箇所には、ダッシュボードニーボルスター３８とステアリングコラム支持ブラケット４０とが取り付けられている。従って、ドライバービーム２２の第２端部２２ｂは、メインビームハンガー３０に収容され支持されている。メインビームハンガー３０は、ドライバービーム２２の第２端部２２ｂとメインビーム２４の第１端部２４ａとを支持している。また、メインビームハンガー３０は、該第２端部２２ｂと第１端部２４ａから後方に延びており、メインビーム３２の上端３２ａに固定されている。
【００１３】
メインビーム支持体３２は、メインビームハンガー３０から下方に延びており、メインビーム支持体３２の下端３２ｂは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第１端部３４ａに固定されている。メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、車両のフレームクロスメンバ５４及び床５２に取り付けられている。メインビーム２４は、メインビームハンガー３０から第２支持ブラケット２８まで横方向に延びている。従って、メインビーム２４の第２端部２４ｂは、第２支持ブラケット２８に固定されて、該第２支持ブラケット２８は車両の乗員側のＡピラー（図示せず）に固定される。中央支持体３６は、メインビーム２４とメインビーム支持体取り付けブラケット３４の第２端部３４ｂとの間で延びている。ステー４２は、メインビーム支持体３２と中央支持体３６との間で横方向に延びている。下部支持ビーム４４は、メインビーム２４に概ね平行であり、メインビーム支持体３２と第２支持ブラケット２８との間で延びている。下部支持ビーム４４はステー４２と鉛直方向において概ね同じ高さ即ち面一となった状態で図示されているが、このような状態は必須ではない。
【００１４】
詳しくは、先ず図４を参照すると、ドライバービーム２２は、概ね平ら即ち平面的な面２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ（底面２２ｃ、前面２２ｄ、後面２２ｅ）を有するために、アルミニウム合金材から押し出し成形されることが好ましい。また、ドライバービーム２２の上面２２ｆは前面２２ｄの上端から上方に傾斜して後方且つ下方に曲がり後面２２ｅの上端と繋がる。ドライバービーム２２を非対称な断面形状とすることによって、ドライバービーム２２を正しい角度で配置するとともに該ドライバービーム２２に取り付けられる部品の位置決めを確実に行えると同時に、このドライバービーム２２は、曲げに対する所望の強さを備えることができる。
【００１５】
ドライバービーム２２の第１端部２２ａ及び第２端部２２ｂにはノッチが形成されており、このノッチの部分は、後面を無くして底面２２ｃ及び上面２２ｆの一部分を取り除いて形成された凹部となっており、この一部分が取り除かれて残った上面２２ｆ及び底面２２ｃの部分と前面２２ｄとは、図示されるように、延長部を形成している。ドライバービーム２２のこの変形第１及び第２端部２２ａ、２２ｂは、第１支持ブラケット２６及びメインビームハンガー３０にそれぞれ収容されるようになっている。詳しくは、ドライバービーム２２の第１及び第２端部２２ａ、２２ｂは、第１支持ブラケット２６及びメインビームハンガー３０に完全に挿入されたとき、“底を打つ”ようになっている。これについては、後述で明らかにする。ドライバービーム２２の第１及び第２端部２２ａ、２２ｂと第１支持ブラケット２６とメインビームハンガー３０とが上述のように協力し合う構造によって、機械的な締め付け部品を要することなく、ハンガービームアセンブリ２０を固くする強固で機械的な接続が提供される。
【００１６】
左右のステアリングコラム支持ブラケット４０、４０及び左右のニーボルスター３８は、ドライバービーム２２の第１端部２２ａと第２端部２２ｂとの間の所定箇所に取り付けられる。図８を参照すると、ステアリングコラム支持ブラケット４０は、外周フレーム４０ａと、第１及び第２内部接続部材４０ｂ、４０ｃと、を備えている。外周フレーム４０ａは、上部ダッシュパネル（図示せず）が固着される平らなダッシュマウント４０ｄを備えている。第１内部接続部材４０ｂと第２内部接続部材４０ｃとの間において、外周フレームの内表面は、隆起した棚部４０ｅを備えており、該棚部４０ｅは、ドライバービーム２２の後面２２ｅが係合する停止手段即ち位置決め手段としての役割を担っている。
【００１７】
第１及び第２内部接続部材４０ｂ、４０ｃと外周フレーム４０ａとは協力して開口４０ｆを形成しており、該開口４０ｆにはドライバービーム２２が収容されており、このとき、ドライバービーム２２の前面２２ｄは第１内部接続部材４０ｂの後面に当接して、ドライバービーム２２の底部２２ｃと上面２２ｆの後部とは外周フレーム４０ａの内表面に係合する。このようにして、ステアリングコラム取り付けブラケット４０は、最初、ドライバービーム２２にスライド可能に配置される。ステアリングコラム取り付けブラケット４０が所定の位置に配置される際、該ブラケット４０とドライバービーム２２の各側面との間に溶接ビードを形成することによって、ステアリングコラム取り付けブラケット４０はドライバービーム２２に取り付けられる。ステアリングコラム支持ブラケット４０をドライバービーム２２に溶接することによって、ドライバービーム２２を補強するとともに、ハンガービームアセンブリ２０を更に強固にする。
【００１８】
ステアリングコラム支持ブラケット４０の各側部に配置されたニーボルスター３８は取り付け端部３８ａを有しており、該取り付け端部３８ａは、ドライバービーム２２の前面２２ｄ、底面２２ｃ、後面２２ｅの周に嵌る上方に開放したＵ字形状の部分である。ニーボルスター３８が所定の位置にあるとき、取り付け端部３８ａの幅方向に延びる各側面とドライバービーム２２の底面２２ｃ、前面２２ｄ、後面２２ｅとの間に溶接ビードを形成することによって、取り付け端部３８ａはドライバービーム２２に溶接される。
【００１９】
図５を参照すると、第１支持ブラケット２６は、押し出し成形した後で機械加工されたアルミニウム部品であることが好ましい。第１支持ブラケット２６は、外周フレーム２６ａと上部クロスメンバ２６ｂと下部クロスメンバ２６ｃとを備えている。外周フレーム２６ａには、取り付け穴２６ｄが複数形成されており、これらの取り付け穴２６ｄと取り付けねじとを介して、第１支持ブラケット２６は運転者側のＡピラーに機械的に取り付けられる。好ましくは、図示されるように、第１支持ブラケット２６は、３箇所で、Ａピラーに取り付けられる。上部及び下部クロスメンバ２６ｂ、２６ｃは外周フレーム２６ａと協力して収容部２６ｅを形成し、該収容部２６ｅには、ドライバービーム２２の第１端部２２ａが挿入されて収容される。外周フレームは、隆起した棚部２６ｆを形成する内表面を備えている。棚部２６ｆは、前述した収容部２６ｅ内へのドライバービームの第１端部２２ａの挿入を制限する停止部としての役割を果たす。
【００２０】
ドライバービーム２２の第１端部２２ａが第１支持ブラケット２６に形成された収容部２６ｅに挿入されると、第１支持ブラケット２６とドライバービーム２２とを１つにする即ち一体化するために好ましくは第１支持ブラケット２６の上部クロスメンバ２６ｂとドライバービーム２２の上面２２ｆとの間に溶接ビードを形成することによって、第１支持ブラケット２６はドライバービーム２２に溶接される。ドライバービーム２２と第１支持ブラケット２６とを相互に嵌め合って溶接することによって、形成される両者の接続のこわさ（stiffness）は、従来と比較して飛躍的に上がる。
【００２１】
図６を参照すると、メインビームハンガー３０は、開放した格子に似た構造を備えており、この構造は、円形部３０ａと、クロスピース３０ｂと、湾曲上部３０ｃと、１対の取り付けアーム３０ｄと、を備える。円形部３０ａはメインビーム収容部３０ｅを形成する。円形部３０ａとクロスピース３０ｂと湾曲上部３０ｃとは協力してドライバービーム収容部３０ｆを形成する。湾曲上部３０ｃの内表面は棚部３０ｇを備えており、該棚部３０ｇは、ドライバービーム収容部３０ｆへのドライバービーム２２の第２端部２２ｂの挿入を制限する停止部としての役割を果たす。
【００２２】
ドライバービーム収容部３０ｆは、第１支持ブラケット２６に向いている側からドライバービーム２２の第２端部２２ｂを収容するような形状である。同様に、メインビーム収容部３０ｅは、上記側とは反対側（即ち第２支持ブラケット２８を向いている側）からメインビーム２４の第１端部２４ａを収容するような形状である。図示された好ましいメインビーム２４は、概ね管状であり、アルミニウム製の押し出し成形品であることが好ましい。
【００２３】
ドライバービーム２２の第２端部２２ｂがメインビームハンガー３０に形成されたドライバービーム収容部３０ｆ内に挿入される（即ちドライバービーム収容部３０ｆで“底を打った”）際、該メインビームハンガー３０とドライバービーム２２とを１つにする即ち一体化するために、好ましくはドライバービーム２２の上面２２ｆとメインビームハンガー３０の湾曲上部３０ｃとの間に溶接ビードを形成することによって、メインビームハンガー３０はドライバービーム２２に溶接される。ドライバービーム２２と第１支持ブラケット２６との接続のように、ドライバービーム２２とメインビームハンガー３０とを相互に嵌め合うことによって、こわさ及び両者による構造の一体性が従来と比較して大幅に上がる。同様に、メインビーム２４の第１端部２４ａがメインビーム収容部３０ｅに挿入されると、好ましくはメインビーム２４の周上において直径方向に相対する箇所に１対の溶接ビードを形成することによってメインビーム２４はメインビームハンガー３０に溶接されて、メインビームハンガー３０に積極的に固定され、車両に設置されて構成部品を収容する。
【００２４】
メインビームハンガー３０は、溶接を複数行うことによって、メインビーム２４及びドライバービーム２２の双方に積極的に固定される。更に、メインビーム２４とドライバービーム２２とこれらに関連する収容部２６ｅ、３０ｆとが構造的に互いに係止することによって、メインビームハンガー３０を位置決めするとともに安定させる。また、ドライバービーム２２が非対称な形状であることによって、メインビームハンガーがある角度で適宜に配置される。
【００２５】
メインビーム２４は、メインビームハンガー３０から第２支持ブラケット２８まで横断して延びている。第２支持ブラケット２８の上面２８ａは半円状の凹部２８ｂを形成しており、該凹部２８ｂにはメインビーム２４の第２端部２４ｂが置かれる。好ましくは、第２支持ブラケット２８の後方に向いた外表面上にあるとともにメインビーム２４の第２端部２４ｂの上部周面及び下部周面に沿った箇所に溶接ビードを形成することによって、メインビーム２４の第２端部２４ｂは第２支持ブラケット２８に溶接される。
【００２６】
メインビームハンガー３０の取り付けアーム３０ｄは、メインビームハンガー３０から後方に延びている。取り付けアーム３０ｄにはねじ切りされた開口部３０ｈが形成されている。取り付けアーム３０ｄは、該開口部３０ｈを通る１対の締め付け部品によってメインビーム支持体３２に固定されるように配置されている。該開口部３０ｈは、取り付けアーム３０ｄの先端に隣接しており、メインビーム支持体３２に形成された対応するねじ切り穴３２ｄと整列する。
【００２７】
図９及び図１０を参照すると、メインビーム支持体３２は好ましくはアルミニウム製の鋳物であり、上端３２ａと下端３２ｂとを有する。メインビーム支持体３２は、第１支持ブラケット２６に向いている第１側面と、第２支持ブラケット２８に向いている第２側面と、車両の後部に向いている後面と、車両の前部に向いている前面と、を備えるかなり複雑な部品となっている。
【００２８】
メインビーム支持体３２の上端３２ａの第１側面は取り付けパッド３２ｃを備えており、該取り付けパッド３２ｃは、メインビームハンガー３０の取り付けアーム３０ｄを固定するために締め付け部品を収容する１対のねじ切り穴３２ｄを形成している。詳しくは、取り付けアーム３０ｄは、メインビーム支持体３２の上端３２ａの取り付けパッド３２ｃと面同士で合わせて、ねじ切りされた開口部３０ｈとねじ切り穴３２ｄとを互いに整列させてねじ切りされた締め付け部品を取り付けて、メインビームハンガー３０をメインビーム支持体３２に機械的に取り付けるようにしている。
【００２９】
メインビーム支持体３２の下端３２ｂは、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆを備えており、該第１ソケット３２ｅ及び第２ソケット３２ｆは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４から延びている対応する取り付け柱３４ｄ、３４ｅを収容するようになっている。第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは、第２支持ブラケット２８に向かって開口するように、メインビーム支持体３２の第２側面に形成されている。好ましくは、第１ソケット３２ｅ及び第２ソケット３２ｆは、鉛直方向に多少長くなっている。また、該ソケット３２ｅ、３２ｆは、図示されるように、下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊを有している。更に、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの各々は底面（即ち、第１支持ブラケット２６に向いている面）を有している。この底面は、スロット状の開口３２ｇが形成されている箇所以外では、開口せず閉ざされている。スロット状の開口３２ｇには、ねじ切りされた締め付け部品が通れるようになっている。従って、各ソケット３２ｅ、３２ｆは、対応する取り付け柱３４ｄ、３４ｅを収容する側方に開口するブラインドボア（blind bore）としてみなすことができる。第１ソケット３２ｅは、第２ソケット３２ｆの比較的鉛直上方及び後方に配設されている。第２ソケット３２ｆは、メインビーム支持体３２の最下端に隣接して配接されている。
【００３０】
上端３２ａと下端３２ｂとの中間において、メインビーム支持体３２は、１対のマウント３２ｈを備えており、該１対のマウント３２ｈには、ねじ切りされた開口部が形成されている。マウント３２ｈは、ステー４２の第１端部４２ａを収容しており、マウント３２ｈのねじ切りされた開口部は締め付け部品を収容してステー４２をメインビーム支持体３２に機械的に取り付ける。
【００３１】
図３を参照すると、メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、底壁３４ｍを備える概ね矩形状の底面積を有するアルミニウム製の鋳物であることが好ましい。メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、また、第１取り付けブラケット２６に向いている比較的隆起した第１側方端部（第１端部）３４ａと、第２取り付けブラケット２８に向いている比較的短い第２側方端部（第２端部）３４ｂと、を備えている。隆起した第１側方端部３４ａは、端壁３４ｃを備えており、該端壁３４ｃからは第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅが横方向に延びている。端壁３４ｃは、メインビーム支持体３２とフレームクロスメンバ５４との間における構造的に安定した取り付け部即ち安定した取り付け構造体となるために鉛直方向に向けてテーパ（先細）状となっている。第１取り付け柱３４ｄは、第２取り付け柱３４ｅと比べて、比較的隆起した位置にある。従って、第１取り付け柱３４ｄは、第１ソケット３２ｅ内に収容されるように配置されており、第２取り付け柱３４ｅは、第２ソケット３２ｆ内に収容される位置に配設されている。第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅの各々は、概ね円筒形であり、その中央には、軸方向にねじ切り穴３４ｑが形成されている。ねじ切り穴３４ｑにはボルト等の締め付け部品が収容されてメインビーム支持体３２の下端３２ｂをメインビーム支持体取り付けブラケット３４に機械的に取り付ける。
【００３２】
好ましくは、締め付け部品は、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの後壁３２ｍのスロット状の開口３２ｇに挿入されて、取り付け柱３４ｄ、３４ｅに螺入されてメインビーム支持体３２をメインビーム支持体取り付けブラケット３４に取り付ける又は締め付ける。第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅがソケット３２ｅ、３２ｆ内に収容されることによって、メインビーム支持体３２が前後方向及び上下方向に移動することを抑える即ち制限する。また、締め付け部品は、メインビーム支持体取り付けブラケット３４に対してメインビーム支持体３２が側方に移動することを抑える或いは防止する。
【００３３】
図１４及び図１５に示されるように、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍは、スロット状の取り付け開口部３４ｆを複数備えている。これらのスロット状の取り付け開口部３４ｆに締め付け部品を通すことによって、メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、車両の床５２とフレームクロスメンバー５４とに取り付けられる。
【００３４】
図１４の１６−１６線の断面図である図１６を参照すると、締め付け部品の通路が示されている。ボルト等の締め付け部品は、メインビーム支持体取り付けブラケット３４、床５２、フレームクロスメンバ５４にそれぞれ形成されたスロット状の取り付け開口部３４ｆ、開口部５２ｆ、開口部５４ｆを通り抜けて溶接ナット５４ａと螺合する。好ましくは、複数あるスロット状の取り付け開口部３４ｆのうちの２つはメインビーム支持体取り付けブラケット３４の第１端部３４ａに隣接して備えられており、他の２つのスロット状の取り付け開口部３４ｆはメインビーム支持体取り付けブラケット３４の第２端部３４ｂに隣接して備えられている。
【００３５】
メインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍは、第１平面３４ｎと、第２平面３４ｏと、第３平面３４ｐと、を有している。第１平面３４ｎ、第２平面３４ｏ及び第３平面３４ｐは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第１端部３４ａと第２端部３４ｂとの間において車両の幅方向に延びている。車両の長手方向において、第１平面３４ｎは、第２平面３４ｏに向かって概ね水平に延びている。第２平面３４ｏは、第１平面３４ｎから第３平面３４ｐまで傾斜して延びている。第３平面３４ｐは、第２平面３４ｏから車両の長手方向において概ね水平に延びている。底壁３４ｍの外形は、後述するように、床５２と協力するような形状となっている。
【００３６】
従って、メインビーム支持体３２は、メインビーム支持体取り付けブラケット３４に機械的に取り付けられており、メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、車両のフレームクロスメンバ５４に機械的に取り付けられている。更に、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅは、メインビーム支持体３２の第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆに収容されている。第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは、鉛直方向及び水平方向に互いにオフセットした位置にある。メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを多数の箇所で取り付けて多数の面同士を合わせた結果、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを構造的に固くして両者を確実に一体化する。
【００３７】
図１Ａ、図３及び図１３を参照すると、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第２端部３４ｂは、半円筒形状の第１取り付けパッド３４ｇと、半円筒形状の第２取り付けパッド３４ｈと、を備えており、該取り付けパッド３４ｇ、３４ｈには中央支持体３６の下端部３６ｂが配置されるが、これに関しては後の説明で明らかにする。第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｈは鉛直方向上方に延びている。また、第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｈの上端には、小さな位置決め突出部３４ｉが備えられており、第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｆは側方に向いている面を有しており、この面には、中央支持体３６を該パッド３４ｇ、３４ｆに固定する取り付け用締め付け部品を収容するためのねじ切り穴３４ｊが形成されている。
【００３８】
中央支持ブラケット４６は、メインビーム２４に固定される第１端部４６ａと、中央支持体３６の上端部３６ａが固定される第２端部４６ｂと、を有している。中央支持ブラケット４６の第１端部４６ａは半円形状である。第１端部４６ａはメインビーム２４の一部の周りで延びている。中央支持ブラケット４６は第１端部４６ａから後方に延びている。好ましくは、メインビーム２４と中央支持ブラケット４６の上部末端面及び下部末端面との間に上部溶接ビードと下部溶接ビードとを形成することによって、中央支持ブラケット４６はメインビーム２４に固定される。
【００３９】
中央支持体３６は、上端部３６ａが中央支持ブラケット４６の第２端部４６ｂに取り付けられて該第２端部４６ｂから後方に延びるとともに、中央支持体３６の主要部が鉛直方向下方に延びて下端部３６ｂまで達するように、概ね、逆Ｌ字状の部材となっている。中央支持体３６は、その上端部３６ａと下端部３６ｂとの中間において、ステー４２の第２端部４２ｂに固定されており、メインビーム支持体３２と中央支持体３６との間の間隔を維持して安定させている。また、下部支持ビーム４４の第１端部４４ａは、中央支持体３６の上端部３６ａと下端部３６ｂとの中間位置に固定されている。該第１端部４４ａは、図示されるように、前方に延びるとともに第２支持ブラケット２８に向かって側方に延びている。下部支持ビーム４４の第２端部４４ｂは第２支持ブラケット２８にボルト締めされている。
【００４０】
中央支持体３６の下端部３６ｂは、下方に開放された半円形状の第１及び第２凹部（図示せず）を備えている。該凹部は、ブラインドボアを形成するように第１支持ブラケット２６に向いた側方にも開放されている。更に、該凹部は、第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｈから上方に延びる取り付け突出部（小さな位置決め突出部）３４ｉを収容する鉛直方向延長部（図示せず）を備えている。中央支持体３６の下端部３６ｂには１対のねじ切り開口部が貫通しており、該１対のねじ切り開口部は、第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｈの側面に形成されたねじ切り穴３４ｊと整列する。
【００４１】
従って、中央支持体３６がメインビーム支持体取り付けブラケット３４上に配置されたとき、取り付け突出部３４ｉは、上記の下方に開放した半円形状の凹部の鉛直方向延長部内に延出し、第１及び第２取り付けパッド３４ｇ、３４ｈは上記第１及び第２凹部内に収容され、次いで、ボルト４８（図１Ａ）は、中央支持体３６と取り付けパッド３４ｇ、３４ｈとにそれぞれ形成されており整列した１対のねじ切り開口部とねじ切り穴３４ｊとに螺入されて中央支持体３６をメインビーム支持体取り付けブラケット３４に機械的に取り付ける。
【００４２】
ハンガービームアセンブリ２０の組立方法は数多くあると思われるが、以下で説明する方法は、好適な組立方法即ち組立手順の一例である。組立の際、ニーボルスター３８及びステアリングコラム支持ブラケット４０を、最初、ドライバービーム２２の長手方向における所定の位置に配置して溶接する。その後、メインビームハンガー３０をメインビーム２４上に配置して溶接する。ドライバービーム２２の第１端部２２ａ及び第２端部２２ｂを、第１支持ブラケット２６の収容部２６ｅ及びメインビームハンガー３０の収容部３０ｆにそれぞれ押し込んで溶接する。これによって、ハンガービームアセンブリ２０の第１サブアセンブリが形成される。次に、メインビーム２４の第２端部２４ｂを、第２支持ブラケット２８の半円状の凹部２８ｂに配置して第２支持ブラケット２８に溶接する。中央支持ブラケット４６をメインビーム２４に配置して溶接する。これによって、ハンガービームアセンブリ２０の第２サブアセンブリが形成される。
【００４３】
その後、メインビーム２４の第１端部２４ａをメインビームハンガー３０の収容部３０ｅに押し込んで該第１端部２４ａをメインビームハンガー３０に溶接することによって、上記第１サブアセンブリと第２サブアセンブリとを互いに組み付ける。このようにして組み付けられた第１及び第２サブアセンブリによってビーム部品が形成される。
【００４４】
ステー４２の第２端部４２ｂと下部支持ビーム４４の第１端部４４ａとを中央支持体３６に溶接して中央支持アセンブリを形成する。中央支持体３６の下端部をメインビーム支持体取り付けブラケット３４に横向きの締め付け部品で締め付けることによって、中央支持アセンブリをメインビーム支持体取り付けブラケット３４に固定する。そして、メインビーム支持体３２をメインビームハンガー３０とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とにボルト締めして、ハンガービームアセンブリ２０が実質的に完成される。ボルトは、メインビーム支持体３２及びメインビーム支持体取り付けブラケット３４を横断するように通っている。その後、第１支持ブラケット２６を運転者側のＡピラーにボルト締めして、第２支持ブラケット２８を乗員側のＡピラーにボルト締めして、メインビーム支持体取り付けブラケット３４を車両の床５２及びフレームクロスメンバ５４に締め付け部品によって締め付けることによって、組み立てられたハンガービームアセンブリ２０を車両に設置する。尚、メインビーム支持体取り付けブラケット３４を床５２及びフレームクロスメンバ５４に締め付ける該締め付け部品は、鉛直方向下方に延びており溶接ナット５４ａに螺合する。該溶接ナット５４ａはフレームクロスメンバ５４に取り付けられている。
【００４５】
以下、メインビーム支持体３２とその関連部品とを組み立てる上述の方法とは別の方法を説明する。ハンガービームアセンブリ２０を車両に設置する際に、該アセンブリ２０の構成部品同士間の寸法の違いと該構成部品同士を整列させることに関する問題とが原因で、第１支持ブラケット２６及び第２支持ブラケット２８をそれぞれＡピラーに取り付けた後で困難に遭遇することがある。詳しくは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、車両の床５２とフレームクロスメンバ５４とに接続されるのに適した高さで配置されていないことがある。或いは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４は、メインビーム支持体３２に取り付けられる前に、車両の床５２及びフレームクロスメンバ５４に取り付けられることを規定した製造要件もある。
【００４６】
後で更に詳述する長円形状の第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆによって、ハンガービームアセンブリ２０における上記の構成部品同士間の寸法の違い及び該構成部品同士の整列に関する問題に容易に対処できる。メインビーム支持体取り付けブラケット３４がハンガービームアセンブリ２０に取り付けられた状態であって、メインビーム支持体取り付けブラケット３４が車両の床５２及びフレームクロスメンバ５４に取り付けられないような高さで配置されていることが分かった場合、メインビーム支持体取り付けブラケット３４をメインビーム支持体３２から取り外すことができる。そして、メインビーム支持体取り付けブラケット３４、つまり、ハンガービームアセンブリ２０を上下方向に調整して、ハンガービームアセンブリ２０と車両との間に存在する鉛直方向における上記の寸法／整列の問題を緩和する。
【００４７】
加えて、メインビーム支持体取り付けブラケット３４が既に車両の床５２には取り付けられているがメインビーム支持体３２には取り付けられていない場合、上述の方法が適用できる。ハンガービームアセンブリ２０を上下方向に動かして、該アセンブリ２０と車両との間に存在する鉛直方向における上記の寸法／整列の問題に対応するべく調節を行う。長円形状の第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅよりも直径が大きい。従って、このような第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆによって、ハンガービームアセンブリ２０とメインビーム支持体取り付けブラケット３４との間に生じる高さの差に対応できる。
【００４８】
上記の組立方法のように、スロット状の取り付け開口部３４ｆと開口部５２ｆ、５４ｆとに締め付け部品を通してフレームクロスメンバ５４の溶接ナット５４ａと螺合させて、メインビーム支持取り付けブラケット３４を床５２とフレームクロスメンバ５４とに取り付ける。更に、メインビーム支持体３２と中央支持体３６とを、横向きの締め付け部品でメインビーム支持体取り付けブラケット３４に接続する。
【００４９】
上記のように、メインビーム支持体３２の第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４から延びる対応する取り付け柱３４ｄ、３４ｅを収容するようになっている。メインビーム支持体３２の第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは、第１及び第２取り付け柱３４ｄ、３４ｅの一体型キー３４ｋ、３４ｌを収容するための延長部３２ｉ、３２ｊを備えている。該延長部３２ｉ、３２ｊは下方に向いている。
【００５０】
メインビーム支持体３２は、下端３２ｂの第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆが第１側部即ち右側にてメインビーム支持体取り付けブラケット３４と係合するとともに上端３２ａの取り付けパッド３２ｃが第２側部即ち左側にてメインビームハンガー３０と係合するように、配設されている。第１側部及び第２側部で取り付けを行うようにメインビーム支持体３２を配置することによって、構造の安定性を上げることができる。
【００５１】
第１ソケット３２ｅ及び第２ソケット３２ｆは長円形状である。更に、第１ソケット３２ｅ及び第２ソケット３２ｆは、メインビーム支持体３２の後壁３２ｍから概ね水平方向に延びる周壁３２ｋ、３２ｌを備えている。長円形状の周壁３２ｋ、３２ｌは取り付け柱３４ｄ、３４ｅを収容する。周壁３２ｋ、３２ｌに形成された下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊは、一体型キー３４ｋ、３４ｌと整列して一体化するのに役立つ角を有する縁を備えている。
【００５２】
取り付け柱３４ｄ、３４ｅは、その前面が第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの後壁３２ｍに接触するまで、長円形状の周壁３２ｋ、３２ｌに挿入される。後壁３２ｍは、第１支持ブラケット２６に面する概ね鉛直に延びた壁である。後壁３２ｍはスロット状の開口３２ｇを備えており、該開口３２ｇは、メインビーム支持体３２をメインビーム支持体取り付けブラケット３４に取り付けるねじ切りされた締め付け部品を収容する。
【００５３】
図１１に示されるように、取り付け柱３４ｄ、３４ｅは、概ね円形状をしており、端壁３４ｃから概ね水平方向に延びている。また、図１１に示されるように、一体型キー３４ｋ、３４ｌは、取り付け柱３４ｄ、３４ｅからメインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍまでの高さ方向下方に延びており、一定の高さを有する。
【００５４】
図１４及び図１５に示されるように、床５２は、車両の幅方向及び長手方向において概ね水平面内にて延びている。床５２に沿って様々な隆起部及び穴が散在している。該隆起部及び穴には、サイドシル通路５２ａ、フロアトンネル５２ｂ、開口５２ｆが含まれる。更に、各種車両部品を床５２の下方にある車両フレーム（図示せず）に取り付けるために、床５２の複数の穴には締め付け部品が通れるようになっている。
【００５５】
引き続き図１４を参照すると、サイドシル通路５２ａは、車両の長手方向に沿って延びるサイドシル／フレームレールを収容する。通常、サイドシル通路５２ａは、サイドシル／フレームレールを収容する鉛直方向壁と水平方向壁とを備えている。しかし、サイドシル／フレームレールを適宜に収容するために他の形状をサイドシル通路５２ａが備えていてもよい。
【００５６】
フロアトンネル５２ｂは、元来、車両のトランスミッション部品を収容するために存在しているが、各種他の理由で提供されていてもよい。図１５及び図１７に示されるように、フロアトンネル５２ｂは、上壁５２ｃと、第１端壁５２ｄと、第２端壁５２ｅと、後壁５２ｇと、で構成されている。第１端壁５２ｄ、第２端壁５２ｅ及び後壁５２ｇは、床５２から概ね傾斜して延びており、上壁５２ｃで終結する。
【００５７】
図１５及び図１６を参照すると、上壁５２ｃは、第１表面５２ｈと、第２表面５２ｉと、第３表面５２ｊと、を有している。第１表面５２ｈ、第２表面５２ｉ及び第３表面５２ｊは、第１端壁５２ｄと第２端壁５２ｅとの間で車幅方向に延びている。車両の長手方向において、第１表面５２ｈは、後壁５２ｇと第２表面５２ｉとの間で概ね水平に延びている。第２表面５２ｉは、第１表面５２ｈから第３表面５２ｊまで傾斜して延びている。第３表面５２ｊは、第２表面５２ｉから車両の長手方向に概ね水平に延びている。
【００５８】
フレームクロスメンバ５４は、その一部がフロアトンネル５２ｂに収容されるような形状となっている。フレームクロスメンバ５４の形状は本発明の中心ではない。フレームクロスメンバ５４に溶接ナット５４ａを設けて、メインビーム支持体取り付けブラケット３４が下方に向いた締め付け部品によってフレームクロスメンバ５４に取り付けられるようにしている。図示されていないが、当業界の周知事項として、フレームクロスメンバ５４は、更に、主要な車両フレーム或いは一体型の車体構造部材に取り付けられている。
【００５９】
図１６に示されるように、メインビーム支持体取り付けブラケット３４がフロアトンネル５２ｂに配設されるとき、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第１平面３４ｎはフロアトンネル５２ｂの第１表面５２ｈと相互に作用し合う。また、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第２平面３４ｏはフロアトンネル５２ｂの第２表面５２ｉと相互に作用し合う。メインビーム支持体取り付けブラケット３４の第３平面３４ｐはフロアトンネル５２ｂの第３表面５２ｊと相互に作用し合う。メインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍの第１平面３４ｎ、第２平面３４ｏ及び第３平面３４ｐはフロアトンネル５２ｂの第１表面５２ｈ、第２表面５２ｉ及び第３表面５２ｊとそれぞれ同一平面内にあるので、メインビーム支持体取り付けブラケット３４、つまり、ハンガービームアセンブリ２０を確実に固く接続することができる。更に、フロアトンネル５２ｂの上壁５２ｃの形状は、フロアトンネル５２ｂの下方に空間を余分に形成するような形状であり、この余分な空間は、上壁５２ｃが単に水平になっている場合よりも、多くの部品を収容できるような空間である。
【００６０】
メインビーム支持体取り付けブラケット３４から床５２を介してフレームクロスメンバ５４まで締め付け部品が通っている。前述したように、該締め付け部品は、メインビーム支持体取り付けブラケット３４、床５２ｆ、フレームクロスメンバ５４にそれぞれ形成された開口部３４ｆ、開口５２ｆ、開口５４ｆを通って鉛直方向下方に概ね延びている。フレームクロスメンバ５４の内面には溶接ナット５４ａが設けられている。溶接ナット５４ａは該締め付け部品と螺合する。溶接ナット５４ａは、従来の構造を有しており、当業界では周知となっている。
【００６１】
従って、メインビーム支持体取り付けブラケット３４が上記締め付け部品でフレームクロスメンバ５４に取り付けられているので、メインビーム支持体３２及び中央支持体３６を横向きのボルトでメインビーム支持体取り付けブラケット３４に固定できる。これらのボルトは、スロット状の開口３２ｇとメインビーム支持体取り付けブラケット３４の対応する穴とを通るボルトと、中央支持体３６とメインビーム支持体取り付けブラケット３４のねじ切り穴３４ｊとを通るボルトと、からなる。メインビーム支持体３２及び中央支持体３６が横向きの締め付け部品でメインビーム支持体取り付けブラケット３４に取り付けられているので、ハンガービームアセンブリ２０の強さ及び剛性が上がる。
【００６２】
後に更に詳しく述べるが、組立の際、一体型キー３４ｋ、３４ｌは、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊと協力する。図１１に示される側面図から分かるように、一体型キー３４ｋ、３４ｌは下方に延びており、また、取り付け柱３４ｄ、３４ｅの付近で最大の厚さを有しメインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍの付近で最小の厚さを有するようにテーパ状に延びていることが好ましい。一体型キー３４ｋ、３４ｌは、取り付け柱３４ｄ、３４ｅと底壁３４ｍとの間で一定の厚さを維持するようにしてもよい。
【００６３】
図１２は、一体型キー３４ｋ、３４ｌが端壁３４ｃから取り付け柱３４ｄ、３４ｅの長さに沿って延びていることを示している。また、図１２に示されているように、一体型キー３４ｋ、３４ｌは、取り付け柱３４ｄ、３４ｅと底壁３４ｍとの間で一定の高さ方向に延びている。
【００６４】
図１３はメインビーム支持体アセンブリを示している。一体型キー３４ｋ、３４ｌと下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊとが協力することによって、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とが良好に整合できる。更に、一体型キー３４ｋ、３４ｌがテーパ形状であることで、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを整合し易くなる。
【００６５】
更に、一体型キー３４ｋ、３４ｌは、下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊの角のある縁と接続してメインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを良好に整合させる。これによって、スロット状の開口３２ｇとメインビーム支持体取り付けブラケット３４の対応する穴とに締め付け部品を入れる作業が簡素化される。大雑把な観点から見ると、一体型キー３４ｋ、３４ｌと下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊとが相互に作用することは、当業界でも知られたキーとキー溝との相互作用に多少類似している。しかし、一体型キー３４ｋ、３４ｌの厚さは好ましくはテーパ状となっている。これは、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを整合させるとともに、メインビーム支持体３２を鉛直方向に調整できる都合のよい手段となっている。特に、一体型キー３４ｋ、３４ｌと下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊとが相互に作用し合うとともに取り付け柱３４ｄ、３４ｅと第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆとが相互に作用し合うので、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４との間に形成される鉛直方向の隙間が場所によって異なることにも適応できる。
【００６６】
更に、一体型キー３４ｋ、３４ｌが下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊの角のある縁に当接するので、取り付け柱３４ｄ、３４ｅに伝達される力が一体型キー３４ｋ、３４ｌを介して延長部３２ｉ、３２ｊの角のある縁と周壁３２ｋ、３２ｌ内とに分散する。
【００６７】
取り付け柱３４ｄ、３４ｅの外径は第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの周壁３２ｋ、３２ｌの内径よりも小さいことは明白であると考えられる。加えて、取り付け柱３４ｄ、３４ｅは概ね小さな円形断面の柱であり、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆの周壁３２ｋ、３２ｌは概ね長円の大きな形状の壁である。これにより、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とを整合させるとき、両者の水平方向及び鉛直方向への自由度が大きくなる。既に説明したように、スロット状の開口３２ｇは、部品同士を整合させる際に該部品の移動の自由度を大きくするのに役立つ。
【００６８】
更に、一体型キー３４ｋ、３４ｌの少なくとも一部の厚さの寸法は、下方に向いた延長部３２ｉ、３２ｊの幅の寸法よりも小さいことは明白であると考えられる。これによって、メインビーム支持体３２はメインビーム支持体取り付けブラケット３４と確実に整合できる。
【００６９】
本発明のハンガービームアセンブリ２０は、ステアリングコラムアセンブリとダッシュボードと関連部品とが固定される比較的軽量な構造体となっている。更に、ハンガービームアセンブリ２０の構成部品は、ステアリングホイールに所望の固有振動数を提供する。詳しくは、ステアリングホイールにおける固有振動数は、ステアリングコラムアセンブリがステアリングコラム支持ブラケット４０を介して固定されるドライバービーム２２と、ステアリングコラムと、の間隔によってだけでなくハンガービームアセンブリ２０の材料によっても影響されることが分かっている。ハンガービームアセンブリ２０をアルミニウムで形成することによって、ステアリングコラムアセンブリ３７とハンガービームアセンブリ２０との比較的短い間隔を維持しながら、ステアリングコラムアセンブリ３７における所望の固有振動数（例えば４２Ｈｚ）を提供することができる。明らかに、ドライバービーム２２と第１支持ブラケット２６とステアリングコラム支持ブラケット４０とメインビームハンガー３０とメインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とが協力し合って構造的に一体となることで、ステアリングコラムアセンブリ３７における周波数応答に直接影響を及ぼすものと考えられる。従って、これらの部品を互いに強固に取り付けて、車両の床５２とフレームクロスメンバ５４とにメインビーム支持体取り付けブラケットを介して固く接続することによって、ステアリングコラムアセンブリ３７における所望の固有振動数を得る結果となる。周知の綱製ハンガービームアセンブリは、本発明のハンガービームアセンブリ２０とステアリングコラムアセンブリとの間隔と同じ所望の間隔だけステアリングコラムアセンブリから離れて配置される際に固有振動数を減少させて（即ち、約３３Ｈｚまで減少させて）しまうことによって、望ましくない周波数応答を提供するが、本発明の上記ハンガービームアセンブリ２０は、このような周知の綱製ハンガービームアセンブリよりも優れた改良アセンブリである。
【００７０】
本発明のメインビーム支持体３２によって、ハンガービームアセンブリ２０の組立が大幅に簡素化される。詳しくは、メインビーム支持体３２をメインビームハンガー３０とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とに組み付ける作業が改善されている。既に述べたように、メインビーム支持体３２の下端３２ｂにおいて、第１ソケット３２ｅは、第２ソケット３２ｆの比較的鉛直方向上方且つ後方に配設されている。更に、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の取り付け柱３４ｄ、３４ｅは、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆに整列するように配設されている。第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは長円形状で大きいので、小さな円形状の取り付け柱３４ｄ、３４ｅを容易に収容する。これにより、メインビーム支持体３２とメインビームハンガー２０との間に形成される鉛直方向における隙間が場所によって異なる場合にも対応できる。
【００７１】
メインビーム支持体３２の上端３２ａにおいて、１対のねじ切り穴３２ｄは、メインビームハンガー３０の取り付けアーム３０ｄを固定するための締め付け部品を収容するようになっている。この上端３２ａ及び下端３２ｂにおいて多数の箇所同士を取り付けて多数の面同士を係合することによって、メインビーム支持体３２とメインビーム支持体取り付けブラケット３４とが固く接続される。
【００７２】
第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆが形成されているので、ハンガービームアセンブリ２０の部品同士の寸法公差即ち寸法の違いに対応できる。例えば、第１及び第２ソケット３２ｅ、３２ｆは、メインビーム支持体取り付けブラケット３４と整合した後でメインビーム支持体３２の前後方向及び上下方向への動きを制限することしかしない。締め付け部品をスロット状の開口３２ｇに通すことによって初めて、メインビーム支持体３２は、メインビーム支持体取り付けブラケット３４に対して横方向に移動することができなくなる。従って、ハンガービームアセンブリ２０の寸法の間違いに対応することができるので、該ハンガービームアセンブリ２０を車両内で組立て設置する作業を簡素化することができる。
【００７３】
更に、メインビーム支持体取り付けブラケット３４の底壁３４ｍの形状は、フロアトンネル５２ｂとフレームクロスメンバ５４とに強く接続する形状である。メインビーム支持体取り付けブラケット３４を介してフレームクロスメンバ５４内まで下方に延びる締め付け部品によって、ハンガービームアセンブリの強さは向上する。加えて、メインビーム支持体３２及び中央支持体３６がメインビーム支持体取り付けブラケット３４に側方から取り付けられているので、ハンガービームアセンブリ２０の強度は上がる。
【００７４】
以上、説明したように、本発明は、従来型の装置に関する多くの問題を解決する。しかし、本発明の本質を説明するために説明及び図示した部品の構成、素材、及びその他詳細事項の各種変更は、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲及び趣旨から逸脱しなければ、当業者によって可能であることは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１Ａ】本発明に係わるハンガービームアセンブリの斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａのハンガービームアセンブリの後面図。
【図１Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂのハンガービームアセンブリの上面図。
【図２】図１Ｂの２−２線に沿うハンガービームアセンブリの一部の側面を部分的に断面で示している図。
【図３】メインビーム支持体取り付けブラケットの斜視図。
【図４】ドライバービームの斜視図。
【図５】第１支持ブラケットの斜視図。
【図６】メインビームハンガーの斜視図。
【図７】主に第２支持ブラケットを示す端面図。
【図８】ステアリングコラム支持ブラケットの斜視図。
【図９】メインビーム支持体の斜視図。
【図１０】図９のメインビーム支持体の後面図。
【図１１】メインビーム支持体取り付けブラケットの側面図。
【図１２】メインビーム支持体取り付けブラケットの前面図。
【図１３】メインビームハンガーとメインビーム支持体とメインビーム支持体取り付けブラケットとステーとの組み立て図。
【図１４】車両の床に設置されたハンガービームアセンブリの斜視図。
【図１５】車両の床とハンガービームアセンブリとの組み立て体の分解図。
【図１６】メインビーム支持体取り付けブラケットと車両の床とクロスメンバとの断面図。
【図１７】メインビーム支持体取り付けブラケットと車両の床との斜視図。
【符号の説明】
【００７６】
２０  ハンガービームアセンブリ
２６  第１支持ブラケット
２８  第２支持ブラケット
３０  メインビームハンガー
２２  ドライバービーム
２２ａ  ドライバービームの第１端部
２２ｂ  ドライバービームの第２端部
２４  メインビーム
２４ａ  メインビームの第１端部
２４ｂ  メインビームの第２端部
３２  メインビーム支持体
３４  メインビーム支持体取り付けブラケット
５２  車両の床
３２ａ  メインビーム支持体の上端
３２ｂ  メインビーム支持体の下端
【図１Ａ】
2008056230.tif 000003
【図１Ｂ】
2008056230.tif 000004
【図１Ｃ】
2008056230.tif 000005
【図２】
2008056230.tif 000006
【図３】
2008056230.tif 000007
【図４】
2008056230.tif 000008
【図５】
2008056230.tif 000009
【図６】
2008056230.tif 000010
【図７】
2008056230.tif 000011
【図８】
2008056230.tif 000012
【図９】
2008056230.tif 000013
【図１０】
2008056230.tif 000014
【図１１】
2008056230.tif 000015
【図１２】
2008056230.tif 000016
【図１３】
2008056230.tif 000017
【図１４】
2008056230.tif 000018
【図１５】
2008056230.tif 000019
【図１６】
2008056230.tif 000020
【図１７】
2008056230.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月26日(2007.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に使用されるハンガービームアセンブリであって、
第１Ａピラーに固定される第１支持ブラケット及び第２Ａピラーに固定される第２支持ブラケットと、
メインビームハンガーと、
前記第１支持ブラケットに取り付けられている第１端部と、前記メインビームハンガーに取り付けられている第２端部と、を有するドライバービームと、
前記メインビームハンガーに取り付けられている第１端部と、前記第２支持ブラケットに収容されている第２端部と、を有するメインビームと、
メインビーム支持体と、
メインビーム支持体取り付けブラケットと、
から成り、
前記メインビーム支持体取り付けブラケットは前記車両の床に取り付けられており、
前記メインビーム支持体は、前記メインビームハンガーに機械的に固定されている上端と、前記メインビーム支持体取り付けブラケットに機械的に固定されている下端と、を有していることを特徴とするハンガービームアセンブリ。
【請求項２】
前記ドライバービームは非対称の断面形状を有している請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項３】
前記ドライバービームの前記第１端部及び前記第２端部の一方は凹部を有している請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項４】
前記第１支持ブラケット及び前記メインビームハンガーの各々は収容部を形成しており、前記ドライバービームの前記第１端部及び前記第２端部の延長部は、前記第１支持ブラケット及び前記メインビームハンガーに形成された前記収容部内にそれぞれ延びている請求項３に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項５】
前記ハンガービームアセンブリは、ステアリングコラムアセンブリと協力して、前記ステアリングコラムアセンブリに所望の固有振動数を提供する請求項４に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項６】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットは、
底壁から鉛直上方に延びる端壁を備える第１側方端部と、
前記端壁に平行な面を備える半円筒状の第１及び第２取り付けパッドを備える第２側方端部と、
から成り、
前記端壁からは取り付け柱が水平方向に延びており、前記取り付け柱からは一体型キーが鉛直方向に延びており、
前記底壁は、第１平面と、第２平面と、第３平面と、を備えており、前記第１平面と前記第２平面と前記第３平面とは、前記第１側方端部と前記第２側方端部との間において前記車両の幅方向に延びており、前記第１平面は、前記車両の長手方向において、前記第２平面に向かって水平に延びており、前記第２平面は、前記第１平面から前記第３平面まで傾斜して延びており、前記第３平面は、前記長手方向において、前記第２平面から水平に延びている請求項１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項７】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記端壁は、前記底壁から鉛直上方に向かってテーパ状に延びている請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項８】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第２平面には複数のスロット状の取り付け開口部が鉛直方向に貫通しており、前記複数のスロット状の取り付け開口部は、それぞれ、ねじ切りされた締め付け部品を収容する請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項９】
前記車両の床は、前記車両の長手方向及び幅方向に延びており、前記床は、隆起したフロアトンネルを備えており、前記隆起したフロアトンネルは、前記床の下方の領域と連通する下方に向いた穴を有しており、前記ハンガービームアセンブリは、更に、
前記床の下方の領域に配設されているフレームクロスメンバと、
上端部と下端部とを有する中央支持体と、
から成り、
前記フレームクロスメンバには、前記隆起したフロアトンネルの前記下方に向いた穴と整列するような溶接ナットが設けられており、
前記中央支持体の前記下端部には開口部が水平方向に貫通して延びており、
前記中央支持体の前記下端部の前記開口部と、前記第１取り付けパッドのねじ切り穴及び前記第２取り付けパッドのねじ切り穴と、には締め付け部品が横向きに貫通して前記中央支持体を前記メインビーム支持体取り付けブラケットに機械的に固定している請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１０】
前記隆起したフロアトンネルは、更に、
上壁と、
第１端壁と、
第２端壁と、
後壁と、
を有しており、
前記第１端壁及び前記第２端壁は、前記床から傾斜して延びており前記上壁で終結する請求項９に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１１】
前記隆起したフロアトンネルの前記上壁は、
第１表面と、
第２表面と、
第３表面と、
を有しており、
前記第１表面と前記第２表面と前記第３表面とは、前記第１端壁と前記第２端壁との間において、前記車両の幅方向に延びている請求項１０に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１２】
前記隆起したフロアトンネルの前記第１表面は、前記後壁と前記第２表面との間で水平に延びており、前記第２表面は、前記第１表面から前記第３表面まで傾斜して延びており、前記第３表面は、前記第２表面から前記車両の長手方向に水平に延びている請求項１１に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１３】
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第１平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第１表面と相互に作用し合い、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第２平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第２表面と相互に作用し合い、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記第３平面は前記隆起したフロアトンネルの前記第３表面と相互に作用し合う請求項１２に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１４】
前記メインビーム支持体の前記上端は、前記メインビームハンガーに取り付けられるねじ切り穴及び取り付けパッドを備えており、
前記メインビーム支持体の前記下端は、第１ソケット及び第２ソケットを備えており、前記第１ソケットは、前記第２ソケットの鉛直上方且つ後方に配設されており、前記第１ソケット及び前記第２ソケットは、側方に開放した穴部となっており、前記穴部は、前記メインビーム支持体から外方に延びる長円形状の周壁を備えており、前記第１ソケット及び前記第２ソケットの前記周壁は、ぞれぞれ、角を有する縁を備える下方に向いた延長部を備えており、前記下方に向いた延長部は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの一体型キーを収容し、前記第１ソケット及び前記第２ソケットは、それぞれ、側方に向いている後壁を備えており、前記側方に向いている後壁は、スロット状の開口が形成されている部分以外では閉塞している請求項６に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１５】
前記メインビーム支持体の前記下端は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記端壁に機械的に固定されており、前記周壁は、前記メインビーム支持体から水平に延びるとともに前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記一体型キー及び前記取り付け柱と協力して前記メインビーム支持体の移動を制限する請求項１４に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１６】
前記下方に向いた延長部は、前記一体型キーに伝わる下向きの力を受ける支えとなっている請求項１５に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１７】
前記メインビーム支持体の前記第１ソケット及び前記第２ソケットの内径は、前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記取り付け柱の外径よりも大きい請求項１５に記載のハンガービームアセンブリ。
【請求項１８】
ハンガービームアセンブリの組立方法であって、
メインビーム支持体取り付けブラケットを車両の床に整合させるステップと、
下方に向いた締め付け部品を前記メインビーム支持体取り付けブラケットの底壁内に挿通させて、前記締め付け部品と、前記床の下方に配設された車両用フレームクロスメンバの溶接ナットとを螺合させるステップと、
ドライバービームとメインビームとをそれぞれ前記車両のＡピラーに取り付けるステップと、
メインビームハンガー及び中央支持ブラケットを前記ドライバービーム及び前記メインビームに取り付けるステップと、
メインビーム支持体のスロット状の開口と前記メインビーム支持体取り付けブラケットの穴とを整列させるステップと、
中央支持体の開口と、前記メインビーム支持体取り付けブラケットにおける水平に延びたねじ切り穴とを整列させるステップと、
横に向いた締め付け部品を前記メインビーム支持体の前記スロット状の開口及び前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記穴に挿通するステップと、
横に向いた締め付け部品を前記中央支持体の前記開口及び前記メインビーム支持体取り付けブラケットの前記水平に延びたねじ切り穴に挿通するステップと、
前記メインビーム支持体及び前記中央支持体を前記メインビームハンガー及び前記中央支持ブラケットに取り付けるステップと、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項１９】
ハンガービームアセンブリの組立方法であって、
メインビーム支持体取り付けブラケットを車両の床上に取り付けるステップと、
ドライバービーム及びメインビームをそれぞれ前記車両のＡピラーに取り付けるステップと、
メインビーム支持体の第１ソケット及び第２ソケットを前記メインビーム支持体取り付けブラケットの取り付け柱に整列させるステップと、
前記メインビーム支持体取り付けブラケットの一体型キーを前記メインビーム支持体の下方に向いた延長部に整列させるステップと、
前記取り付け柱を前記第１ソケット及び前記第２ソケット内に挿入するステップと、
前記メインビーム支持体を前記メインビーム支持体取り付けブラケットに締め付けるステップと、
から成る方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2008056230.tif 000022
【図１Ｂ】
2008056230.tif 000023
【図１Ｃ】
2008056230.tif 000024
【図２】
2008056230.tif 000025
【図３】
2008056230.tif 000026
【図４】
2008056230.tif 000027
【図５】
2008056230.tif 000028
【図６】
2008056230.tif 000029
【図７】
2008056230.tif 000030
【図８】
2008056230.tif 000031
【図９】
2008056230.tif 000032
【図１０】
2008056230.tif 000033
【図１１】
2008056230.tif 000034
【図１２】
2008056230.tif 000035
【図１３】
2008056230.tif 000036
【図１４】
2008056230.tif 000037
【図１５】
2008056230.tif 000038
【図１６】
2008056230.tif 000039
【図１７】
2008056230.tif 000040
【外国語明細書】
HANGER BEAM ASSEMBLY
BACKGROUND OF THE INVENTION
FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed toward an aluminum hanger beam assembly for a vehicle.
DESCRIPTION OF RELATED ART
Many hanger beam assemblies are known in the art.  Such assemblies are structural components that extend between the vehicle A-pillars and serve as a mount for the vehicle dashboard, instrument panels, control panels, and a steering column assembly.  Conventionally hanger beam assemblies are formed from a variety of steel components, typically steel tubes and stampings, which are mechanically affixed to one another to form a relatively unitary structure.
Unfortunately, while steel is a durable and reliable material, it is relatively heavy.  Naturally, there exists a desire to reduce the weight of the vehicle so as to improve fuel efficiency.
Further, steel has an inherent frequency response which, at a desired spacing between the hanger beam assembly and the steering wheel of the associated steering column assembly, results in an undesirable natural frequency.  For example, in some vehicles the natural frequency is about 33 HZ, whereas the desired natural frequency is about 42 Hz.  Unfortunately, in conventional steel assemblies such a desired natural frequency cannot be attained without adding even more weight to the system.
Therefore, there exists a need in the art for a hanger beam assembly that is made from a lighter material while providing the desired natural frequency to the steering column assembly.  Furthermore, there exists a need in the art for a hanger beam assembly that provides a secure and stiff connection between components in the vehicle.
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention is directed toward a hanger beam assembly for use in a vehicle.  The hanger beam assembly comprising a first support bracket and a second support bracket.  The first support bracket being adapted to be secured to a first A-pillar and the second support bracket being adapted to be secured to a second A-pillar.  The hanger beam assembly further comprising a main beam hanger, a driver beam having a first end and a second end.  The first end being affixed to the first support bracket.  The second end being affixed to the main beam hanger.  The hanger beam assembly further comprising a main beam having a first end and a second end.  The main beam first end being affixed to the main beam hanger.  The main beam second end being received by said second support bracket.  The hanger beam assembly further comprising a main beam support and a main beam support mounting bracket.
In accordance with the present invention, the main beam support mounting bracket is affixed to a floor of the vehicle, and the main beam support has an upper end that is mechanically secured to the main beam hanger and a lower end that is mechanically secured to the main beam support mounting bracket.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
These and further features of the invention will be apparent with reference to the following description and drawings, wherein:
Fig. 1A is a perspective view of the hanger beam assembly according to the present invention;
Fig. 1B is a rear elevational view of the hanger beam assembly of Fig. 1A;
Fig. 1C is a top plan view of the hanger beam assembly of Figs. 1A and 1B;
Fig. 2 is a side view, partially in cross section, of a portion of the hanger beam assembly as seen along line 2-2 of Fig. 1B;
Fig. 3 is a perspective view of a main beam support mounting bracket;
Fig. 4 is a perspective view of a driver beam;
Fig. 5 is a perspective view of a first support bracket;
Fig. 6 is a perspective view of a main beam hanger;
Fig. 7 is an end elevational view primarily illustrating a second support bracket;
Fig. 8 is a perspective view of a steering column support bracket;
Fig. 9 is a perspective view of a main beam support;
Fig. 10 is a rear elevational view of the main beam support of Fig. 9;
Fig. 11 is a side view of the main beam support mounting bracket;
Fig. 12 is a front view of the main beam support mounting bracket;
Fig. 13 is an assembly view of the main beam hanger, the main beam support, the main beam support mounting bracket, and a stay;
Fig. 14 is perspective view of the hanger beam assembly installed on a vehicle floor;
Fig. 15 is an exploded view of the hanger beam assembly with the vehicle floor;
Fig. 16 is a sectional view of the main beam support mounting bracket, the vehicle floor, and a cross-member; and
Fig. 17 is perspective view of the main beam support mounting bracket and the vehicle floor.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
With reference to the drawings, the present invention is directed toward an improved hanger beam assembly 20 including a driver beam 22, a main beam 24, a first or driver's side support bracket 26, a second or passenger's side support bracket 28, a main beam hanger 30, a main beam support 32, a main beam support mounting bracket 34, a center support 36, dashboard knee bolsters 38, steering column support brackets 40, a stay 42, a lower support beam 44, and a center support bracket 46.
As will be appreciated by those skilled in the art, the hanger beam assembly 20 is a structural assembly to which a vehicle dashboard (not shown) is mounted and on which associated components of the vehicle, such as the steering column assembly, instrument panel, navigation and climate control panels, and glove box, are mounted.  As such, the hanger beam assembly 20 extends generally across the entire width of the vehicle, between the driver's side and passenger's side A-pillars (not shown) provided by the vehicle frame.
As will be discussed more fully hereinafter, the components of the hanger beam assembly 20, are preferably formed from aluminum or an aluminum alloy.  Components of the hanger beam assembly 20 are welded and/or bolted together to form a unitary, relatively stiff, structure, and cooperate to provide an improved or desirable natural frequency at the steering column assembly 37 (shown in dashed lines in Fig. 1A), which is secured to the hanger beam assembly 20 via the steering column support brackets 40.  In the most preferred embodiment, the frequency at the steering column assembly 37 is about 42 Hz.
Generally, and with primary reference to Figs. 1A-1C, the first support bracket 26 is secured to the vehicle driver's side A-pillar (not shown), and receives a first end 22a of the driver beam 22.  The driver beam 22 extends between the first support bracket 26 and the main beam hanger 30, and has the dashboard knee bolsters 38 and steering column support brackets 40 affixed thereto at predetermined locations.  Thus, the second end 22b of the driver beam 22 is received in the main beam hanger 30, and is supported thereby.  The main beam hanger 30 supports both the second end 22b of the driver beam 22 and a first end 24a of the main beam 24, and is secured to and extends rearwardly therefrom to an upper end 32a of the main beam support 32.
The main beam support 32 extends downwardly from the main beam hanger 30, and a lower end 32b of the main beam support 32 is secured to a first end 34a of the main beam support mounting bracket 34, which is affixed to a floor 52 and a frame cross-member 54 of the vehicle.  The main beam 24 extends laterally from the main beam hanger 30 to the second support bracket 28.  Thus, a second end 24b of the main beam 24 is secured to the second support bracket 28, which, in turn, is secured to the vehicle passenger's side A-pillar (not shown).  The center support 36 extends between the main beam 24 and a second end 34b of the main beam support mounting bracket 34.  The stay 42 extends laterally between the main beam support 32 and the center support 36.  The lower support beam 44 extends between the main beam support 32 and the second support bracket 28 generally parallel to the main beam 24.  While the lower support beam 44 is illustrated as being vertically generally even with the stay 42, this is not required.
More specifically, and initially with reference to Fig. 4, the driver beam 22 is preferably extruded from an aluminum alloy material so as to have a generally flat or planar bottom, front, and rear surfaces 22c, 22d, 22e, while a top surface 22f of the driver beam 22 slopes upwardly from an upper end of the front surface 22d and then curves rearwardly and downwardly to join with an upper end of the rear surface 22e.  Providing the driver beam 22 with this asymmetrical cross-sectional profile ensures proper angular orientation of the driver beam 22 and positioning of components affixed thereto, while allowing the driver beam 22 to provide a desired strength for resistance to bending.
Notches are formed in the driver beam 22 at the first and second ends 22a, 22b whereby the rear surface 22e, and portions of the bottom surface 22c and the top surface 22f are removed to define recessed portions whereby remaining portions of the top, front, and bottom surfaces define extending portions, as illustrated.  The thus-modified first and second ends 22a, 22b of the driver beam 22 are adapted for receipt in the first support bracket 26 and the main beam hanger 30, respectively.  More particularly, the driver beam first and second ends 22a, 22b may 'bottom out' when fully inserted into the first support bracket 26 and main beam hanger 30, as will be apparent from the drawings and the description to follow.  By providing this cooperating structure between the driver beam ends 22a, 22b and the first support bracket 26 and the main beam hanger 30, a secure mechanical connection is provide that stiffens the resulting hanger beam assembly 20 without requiring additional mechanical fasteners.
Right and left steering column support brackets 40 and right and left knee bolsters 38 are mounted on the driver beam 22 at predetermined locations between the first and second ends 22a, 22b thereof.  With reference to Fig. 8, the steering column brackets 40 include a peripheral framework 40a and first and second internal connecting members 40b, 40c.  The peripheral framework 40a includes a planar dash mount 40d to which an upper dash panel (not shown) is secured.  Between the first and second connecting members 40b, 40c, an inner surface of the peripheral framework includes a raised ledge 40e that serves as a stop or positioning means against which the driver beam rear surface 22e engages.  
Thus, the connecting members 40b, 40c and framework 40a cooperate to define an opening 40f in which the driver beam 22 is received, with the driver beam front surface 22d abutting a rearwardly facing surface of the first connecting member 40b and the bottom surface 22c and rearward portion of the top surface 22f of the driver beam 22 engaging the inner surfaces of the peripheral framework 40a.  As such, the steering column mounting brackets 40 are initially slidably arranged on the driver beam 22.  Once the steering column mounting brackets 40 are placed in the predetermined positions, they are affixed to the driver beam 22 by placing a weld bead between each side of the steering column brackets 40 and the driver beam 22.   Welding the steering column support brackets 40 to the driver beam 22 reinforces the driver beam 22 and further stiffens the resulting hanger beam assembly 20.
The knee bolsters 38, which are positioned on each side of the steering column brackets 40, include a mounting end 38a having an upwardly open U-shaped profile that fits around the front, bottom, and rear surfaces 22d, 22c, 22e of the driver beam 22.  Once the knee bolsters 38 are in the predetermined position, the mounting end 38a is welded to the driver beam 22 by placing a weld bead between each lateral side of the mounting ends 38a and the driver beam bottom, front, and rear surfaces 22c, 22d, 22e. 
With reference to Fig. 5, the first support bracket 26 is preferably an extruded and subsequently machined aluminum part.  The first support bracket 26 includes a peripheral framework 26a and upper and lower cross members 26b, 26c.  The peripheral framework 26a defines a series of mounting holes 26d by means of which the first support bracket 26 may be mechanically affixed, via mounting screws, to the driver's side A-pillar.  Preferably, the first support bracket 25 is attached at three points to the A-pillar, as illustrated.  The cross members 26b, 26c cooperate with the peripheral framework 26a to define a receptacle 26e into which the driver beam first end 22a is inserted and received.   The peripheral framework includes an inner surface defining a raised ledge 26f.  The ledge 26f serves as a stop to limit insertion of the driver beam first end into the receptacle 26e, as noted previously.
Once the first end 22a of the driver beam 22 is inserted into the receptacle 26e provided by the first support bracket 26, the first support bracket 26 is welded to the driver beam 22, preferably by laying a weld bead between the first support bracket upper cross member 26b and the top surface 22f of the driver beam 22, so as to unify or integrate the first support bracket 26 and the driver beam 22.  By interfitting and subsequently welding the driver beam 22 and the first support bracket 26, the stiffness of the resulting connecting is markedly increased as compared to the prior art.
With reference to Fig. 6, the main beam hanger 30 has an open lattice-like structure including a circular portion 30a, a crosspiece 30b, a curved top 30c, and a pair of mounting arms 30d.  The circular portion 30a defines a main beam receptacle 30e.  The circular portion 30a, crosspiece 30b, and curved top 30c cooperate to define a driver beam receptacle 30f.  The inner surface of the curved top 30e includes a ledge 30g that serves as a stop to limit insertion of the driver beam second end 22b therein.  
The driver beam receptacle 30f is shaped and adapted to receive the second end 22b of the driver beam 22 from one side thereof facing toward the first support bracket 26. Similarly, the main beam receptacle 30e is shaped and adapted to receive a first end 24a of the main beam 24 from the opposite side thereof (i.e., side facing toward the second support bracket 28).  The preferred and illustrated main beam 24 is generally tubular in shape, and is preferably an aluminum extrusion.
Once the second end 22b of the driver beam 22 is inserted into the driver beam receptacle 30f provided by the main beam hanger 30 (i.e., bottom out), the main beam hanger 30 is welded to the driver beam 22, preferably by laying a weld bead between the hanger curved top 30c and the top surface 22f of the driver beam 22, so as to unify or integrate the hanger 30 and the driver beam 22.  As with the connection between the driver beam and the first support bracket 26, the interfitting of the driver beam 22 and the hanger 30 serves to greatly increase the resulting stiffness and structural integrity, as compared to the prior art.  Similarly, once the first end 24a of the main beam 24 is inserted into the main beam receptacle 30e, the main beam 24 is welded to the main beam hanger 30, preferably by a pair of welding beads placed on diametrically opposite positions along the periphery of the main beam 24, so as to positively secure the main beam 24 to the main beam hanger 30 for installation in the host vehicle and subsequent receipt of structural components.
As such, the main beam hanger 30 is positively secured to both the main beam 24 and the driver beam 22 by a plurality of welds.  Further, the structural interlocks between the main beam 24, the driver beam 22, and the associated receptacles 26e, 30f; 30c serve to both position and stabilize the main beam hanger 30.  Finally, the asymmetrical shape of the driver beam 22 insures that the main beam hanger 30 is properly angularly oriented.
The main beam 24 extends laterally from the main beam hanger 30 to the second support bracket 28.  An upper surface 28a of the second support bracket 28 defines a semi-circular recess 28b in which the second end 24b of the main beam 24 rests.  Preferably, the main beam second end 24b is welded to the second support bracket 28 by placing welding beads at positions on a rearwardly laterally outwardly facing surface of the second support bracket 28 and along a upper and lower peripheral surfaces of the main beam second end 24b.
The main beam hanger mounting arms 30d extend rearwardly from the main beam hanger 30, and are positioned and adapted to be fixed to the main beam support 32 by a pair of fasteners that extend through threaded openings 30h formed in the mounting arms 30d adjacent their distal ends that align with corresponding threaded holes 32d formed in the main beam support 32.
With reference to Figs. 9-10, the main beam support 32 is preferably an aluminum casting and has an upper end 32a and a lower end 32b.  It will be appreciated that the main beam support 32 is a rather complex part that includes a first lateral surface facing toward the first support bracket 26, a second lateral surface facing toward the second support bracket 28, a rear surface facing toward a rear of the vehicle, and a front surface facing toward a front of the vehicle.
The first lateral surface of the main beam support upper end 32a includes mounting pads 32c that define the pair of threaded holes 32d for receipt of the fasteners for securement of the main beam hanger mounting arms 30d thereto.  More specifically, the mounting arms 30d are brought into face-to-face engagement with the mounting pad 32c of the main beam support upper end 32a, and the openings 30h and holes 32d are aligned to permit the threaded fasteners to be installed to mechanically affix the main beam hanger 30 to the main beam support 32. 
The lower end 32b of the main beam support 32 includes first and second sockets 32e, 32f that are adapted to receive corresponding mounting posts 34d, 34e extending from the main beam support mounting bracket 34.  The first and second sockets 32e, 32f are formed in the second lateral surface of the main beam support 32 such that the sockets 32e, 32f are open toward the second support bracket 28.  Preferably, the sockets 32e, 32f are somewhat elongated vertically, and have downwardly directed extensions 32i, 32j, as illustrated.  Further, each of the sockets 32e, 32f has a bottom surface (i.e., laterally facing toward the first support bracket 26) that is closed with the exception of a slotted opening 32g that is provided to permit a threaded fastener to extend therethrough.  Thus, each socket 32e, 32f may be considered to be a laterally open blind bore that is adapted to receive the associated mounting post 34d, 34e.  The first socket 32e is disposed relatively vertically above and rearward of the second socket 32f.  The second socket 32f is generally disposed adjacent a lowermost end of the main beam support 32.
Intermediate the upper and lower ends 32a, 32b, the main beam support 32 includes a pair of mounts 32h that have threaded openings formed therein.  The mounts 32h receive a first end 42a of the stay 42, and the threaded openings receive fasteners to mechanically affix the stay 42 to the main beam support 32.
With reference to Fig. 3, the main beam support mounting bracket 34 is preferably an aluminum casting that has a generally rectangular footprint with a bottom wall 34m, and includes a relatively raised first lateral end 34a facing toward the first mounting bracket 26, and a relatively shorter second lateral end 34b facing toward the second mounting bracket 28.  The raised lateral end 34a has an end wall 34c from which the first and second mounting posts 34d, 34e laterally extend.  The end wall 34c tapers as it extends vertically so as to provide a structurally stable attachment or mounting structure between the main beam support 32 and the frame cross-member 54.  The first mounting post 34d is at a position that is relatively raised as compared to the second mounting post 34e.  Thus, the first mounting post 34d is positioned to be received in the first socket 32e, whereas the second mounting post 34e is disposed at a position to be received in the second socket 32f.  Each of the first and second mounting posts 34d, 34e is generally cylindrical and has a threaded bore 34q formed centrally or axially therein through which a fastener, such as a bolt, is received to mechanically affix the main beam support lower end 32b to the main beam support mounting bracket 34.
Preferably, the fasteners are inserted through the slotted openings 32g in a back wall 32m of the sockets 32e, 32f and threaded into the mounting posts 34d, 34e so as to mechanically affix or clamp the main beam support 32 to the main beam support mounting bracket 34.  It will be appreciated that receipt of the mounting posts 34d, 34e in the sockets 32e, 32f reduces or limits possible motion of the main beam support 32 in the forward/rearward and up/down directions, while the fasteners reduce or eliminate possible lateral motion of the main beam support 32 relative to the main beam support mounting bracket 34.
As is shown in Figs. 14-15, the base wall 34m of the main beam support mounting bracket 34 provides a series of slotted mounting openings 34f.  The main beam support mounting bracket 34 is attached to the vehicle floor 52 and frame cross-member 54 by passing fasteners through these slotted mounting openings 34f.
With particular reference to Fig. 16, which is a sectional view along dotted line 16-16 of Fig. 14, a path for the fasteners is illustrated.  The fasteners, such as bolts, extend through openings 34f, 52f, 54f in the main beam support mounting bracket 34, the floor 52, and the frame cross-member 54, for threaded engagement with weld-nuts 54a.  Preferably, two of slotted mounting openings 34f are provided adjacent the first end 34a of the main beam support mounting bracket 34 and two of the slotted mounting openings 34f are provided adjacent the second end 34b of the main beam support mounting bracket 34.
The bottom wall 34m of the main beam support mounting bracket 34 has a first planar surface 34n, a second planar surface 34o, and a third planar surface 34p.  The first, second, and third planar surfaces 34n, 34o, 34p laterally extend between the first end 34a and the second end 34b of the main beam support mounting bracket 34.  In a longitudinal direction of the vehicle, the first planar surface 34n extends generally horizontally toward the second planar surface 34o.  The second planar surface 34o is inclined when extending from the first planar surface 34n to the third planar surface 34p.  The third planar surface 34p extends generally horizontally in the longitudinal direction from the second planar surface 34p. The contour of the bottom wall 34m is shaped so as to cooperate with the floor 52 as will be discussed hereinafter.
Thus, the main beam support 32 is mechanically affixed to the main beam support mounting bracket 34, and the main beam support mounting bracket 34 is mechanically affixed to the vehicle frame cross-member 54.  Further, the main beam support mounting bracket posts 34d, 34e are received in the main beam support sockets 32e, 32f at a position that is vertically and horizontally offset from one another.  The multi-point mechanical attachment and multi-plane engagement between the main beam support 32 and main beam support mounting bracket 34 results in a structurally stiff and secure integration of the main beam support 32 and main beam support mounting bracket 34.
With reference to Figs. 1A, 3, and 13, the second end 34b of the main beam support mounting bracket 34 includes first and second semi-cylindrical mounting pads 34g, 34h over which a lower end 36b of the center support 36 is placed, as will be apparent from the following description.  The first and second mounting pads 34g, 34h extend vertically upwardly and have a small locating stub 34i at their upper end, and a laterally facing surface in which a threaded bore 34j is formed for receipt of a mounting fastener to secure the center support 36 thereto.
The center support bracket 46 has a first end 46a secured to the main beam 24 and a second end 46b to which an upper end 36a of the center support 36 is secured.  The center support bracket first end 46a is semi-circular and extends partway around the main beam 24, and the center support bracket 46 extends rearwardly therefrom.  Preferably, the center support bracket 46 is secured to the main beam 24 by upper and lower weld beads disposed between the free upper and lower terminal surfaces of the center support bracket 46 and the main beam 24. 
The center support 36 is generally shaped as an inverted L such that while the upper end 36a of the center support 36 is affixed to the second end 46b of the center support bracket 46 and extends rearwardly therefrom, a main portion of the center support 36 extends vertically downward to the lower end 36b of the center support 36.  Intermediate the upper and lower ends 36a, 36b, the center support 36 is secured to the second end 42b of the stay 42, which serves to stabilize and maintain spacing between the main beam support 32 and the center support 36.  Also, a first end 44a of the lower support beam 44 is secured to the center support 36 at a location intermediate the upper and lower ends 36a, 36b thereof, and extends first forwardly and then laterally toward the second support bracket 28, as illustrated.  The second end 44b of the lower support beam 44 is bolted to the second support bracket 28.
The lower end 36b of the center support 36 includes first and second downwardly open semi-cylindrical recesses (not shown).  The recesses are also open in a lateral direction facing toward the first support bracket 26, such that the recesses define blind bores.  Further, the recesses include a vertical extension (not shown) for receipt of the mounting stubs 34i extending upwardly from the mounting pads 34g, 34h.  A pair of threaded openings extends laterally through the lower end of the center support 36 and are aligned with the threaded bores 34j in the laterally facing surfaces of the mounting pads 34g, 34h.
Thus, when the center support 36 is positioned on the main beam support mounting bracket 34, the mounting stubs 34i extend into the recess extensions, the mounting pads 34g, 34h are received in the recesses, and then bolts 48 (Fig. 1A) are threaded into the aligned openings and bores in the center support 36 and mounting pads 34g, 34h to mechanically affix the center support 36 to the main beam support mounting bracket 34.
While it is considered apparent that the hanger beam assembly 20 may be assembled in many different ways, the following is provided to generally describe one preferred method or sequence of assembly.  During assembly, preferably the knee bolsters 38 and steering column support brackets 40 are first disposed at their predetermined positions along the length of the driver beam 22, and then welded thereto.  Thereafter, the main beam hanger 30 is placed on the main beam 24, and welded thereto, and the first and second ends 22a, 22b of the driver beam 22 are pushed into the receptacles 26e, 30f in the first support bracket 26 and main beam hanger 30, respectively, and then welded thereto.  This defines a first subassembly of the hanger beam assembly 20.  Then, the second end 24b of the main beam 24 placed on the semi-circular recess 28b of the second support bracket and welded the second support bracket 28, and the center support bracket 46 is positioned on the main beam 24 and welded thereto.  This defines a second subassembly for the hanger beam assembly 20.
Thereafter, the first and second subassemblies are assembled by pushing the first end 24a of the main beam 24 into the receptacle 30e of the main beam hanger 30, and welding the main beam first end 24a to the main beam hanger 30.  The so-assembled first and second subassemblies define a beam component.
The stay second end 42b and lower support beam first end 44a are welded to the center support 36 to define a center support assembly.  Thereafter, the center support assembly is secured to the main beam support mounting bracket 34 by bolting the lower end of the center support 36 to the mounting bracket 34 with fasteners that laterally extend.  Then, the main beam support 32 is bolted to the main beam hanger 30 and the main beam support mounting bracket 34 to substantially complete the hanger beam assembly 20.  Bolts laterally extend though the main beam support 32 and the main beam support mounting bracket 34.  Thereafter, the assembled hanger beam assembly 20 may be installed in a vehicle by bolting the first support bracket 26 to the driver's side A-pillar, bolting the second support bracket 28 to the passenger's side A-pillar, and bolting the main beam support mounting bracket 34 to the vehicle floor 52 and frame cross-member 54 by fasteners that vertically extend downward and threadingly engage the weld-nets 54a that are attached to the frame cross-member 54.
The following is provided to generally describe an alternative method of assembly of the main beam support 32 and the associated components.  Due to dimensional differences of components of the hanger beam assembly 20 and alignment issues when installing the hanger beam assembly 20 into the vehicle, difficulties may be encountered after attaching the first and second support brackets 26, 28 to the respective A-pillars.  Specifically, the main beam support mounting bracket 34 may not be at the proper elevation to allow connection to the vehicle floor 52 and frame cross-member 54.  Alternatively, manufacturing requirements may dictate that the main beam support mounting bracket 34 be attached to the vehicle floor 52 and frame cross-member 54 before attachment to the main beam support 32.
Because of the oblong shaped first and second sockets 32e, 32f that will be discussed in more detail hereinafter, the dimensional/alignment problems mentioned above are easily addressed.  In situations where the main beam support mounting bracket 34 has been attached to the hanger beam assembly 20 and it is discovered that the main beam support mounting bracket 34 is at an elevation that prevents attachment to the vehicle floor 52 and the frame cross-member 54, the main beam support mounting bracket 34 may be disconnected from the main beam support 32.  Then, the main beam support mounting bracket 34, and hence the hanger beam assembly 20,  may be adjusted in an up/down direction so as to alleviate the dimensional/alignment problems in the vertical direction between the hanger beam assembly 20 and the vehicle.
In addition, when the main beam support mounting bracket 34 is already attached to the vehicle floor 52 and the frame cross-member 54, but not attached to the main beam support 32, the above described method is equally applicable.  The hanger beam assembly 20 may be moved in the up/down direction to adjust for dimensional/alignment problems in the vertical direction between the hanger beam assembly 20 and the vehicle.  The oblong shaped first and second sockets 32e, 32f are larger in diameter than the mounting posts 34c, 34d.  Accordingly, the first and second sockets 32e, 32f may accommodate elevational differences between the hanger beam assembly 20 and the main beam support mounting bracket 34.
As with any of the methods mentioned hereinbefore, the main beam support mounting bracket 34 is mounted to the floor 52 and frame cross-member 54 with fasteners that extend through the slotted mounting openings 34f, the openings 52f, 54f and threadingly engage the weld-nuts 54a of the frame cross-member 54.  Further, the main beam support 32 and the center support 36 are connected to the main beam support mounting bracket 34 with laterally extended fasteners.
As mentioned hereinbefore, the first and second sockets 32e, 32f of the main beam support 32 are adapted to receive the corresponding mounting posts 34c, 34d that extend from the main beam support mounting bracket 34.  The first and second sockets 32e, 32f of the main beam support 32 include the downwardly directed extensions 32i, 32j for receipt of integral keys 34k, 34l of the mounting posts 34d, 34e.
The main beam support 32 is disposed so that the first and second sockets 32e, 32f on the lower end 32b, engage the main beam support mounting bracket 34 on a first or right side, while the mounting pad 32c on the upper end 32a engage the main beam hanger 30 on a second side or left side.  By situating the main beam support 32 so that attachment occurs on the first and second sides, structural stability is increased.
The first and second sockets 32e, 32f are oblong shaped.  Furthermore, the first and second sockets 32e, 32f include perimeter walls 32k, 32l that extend in a generally horizontal direction from the back wall 32m of the main beam support 32.  The oblong perimeter walls 32k, 32l receive the mounting posts 34d, 34e.  It is noted that the downwardly directed extensions 32i, 32j created in the perimeter walls 32k, 32l have angled edges that aid in alignment and interaction with the integral keys 34k, 34l.
The mounting posts 34d, 34e can be inserted into the oblong perimeter walls 32k, 32l until a front face of the mounting posts 34d, 34e contacts the back wall 32m of the first and second sockets 32e, 32f.  The back wall 32m is a generally vertical wall that laterally faces toward the first support bracket 26.  The back wall 32m includes the slotted opening 32g that receives a threaded fastener to attach the main beam support 32 with the main beam support mounting bracket 34.
As is shown in Fig. 11, the mounting posts 34d, 34e are generally circular in shape and extend from the end wall 34c in a generally horizontal direction.  As is also shown in Fig. 11, the integral keys 34k, 34l extend downwardly in a height direction from the mounting posts 34d, 34e to a bottom wall 34m of the main beam support mounting bracket 34 at a constant height.
As illustrated in Figs. 14-15, the floor 52 extends in a generally horizontal plane in latitudinal and longitudinal directions along the vehicle.  A variety of raised portions and holes are distributed along the floor 52.  The raised portions and holes include side sill passageways 52a, a floor tunnel 52b, and openings 52f.  Furthermore, a plurality of holes in the floor 52 allow fasteners to extend through for attaching various vehicle components with the vehicle frame (not shown) that is beneath the floor 52.
With continued reference to Fig. 14, the side sill passageways 52a accommodate vehicle side sills/frame rails (not shown) that extend along a length of the vehicle.  Usually, the side sill passageways 52a include a vertical wall and a horizontal wall to receive the side sills/frame rails.  However, the side sill passageways 52a may be of other shapes so as to properly accommodate the side sills/frame rails.
The floor tunnel 52b is traditionally present to accommodate transmission components for the vehicle; however, the floor tunnel 52b may be present for a variety of other reasons.  As illustrated in Figs. 15 and 17, the floor tunnel 52a is composed of a top wall 52c, a first end wall 52d, a second end wall 52e, and an aft wall 52g.  The first end wall 52d, the second end wall 52e, and the aft wall 52g are generally inclined as they extend from the floor 52 and terminate into the top wall 52c.
With reference to Figs. 15-16, the top wall 52c has a first surface 52h, a second surface 52i, and a third surface 52j.  The first, second, and third surfaces 52h, 52i, 52j laterally extend in a vehicle width direction between the first end wall 52d and the second end wall 52e.  In a longitudinal direction of the vehicle, the first surface 52h extends generally horizontally between the aft wall 52g and the second surface 52i.  The second surface 52i is inclined when extending from the first surface 52h to the third surface 52j.  The third surface 52j extends generally horizontally in the longitudinal direction from the second surface 52i.
It is noted that because of the shape of the frame cross-member 54, a portion of the frame cross-member 54 can be received by the floor tunnel 52b.  The shape of the frame cross-member 54 is not central to the present invention.  Rather, the presence of the weld-nuts 54a on the frame cross-member 54 allows for the main beam support mounting bracket 34 to be attached to the cross-member 54 with downwardly directed fasteners.  Although not illustrated, it is known in the art that the cross-member 54 is further attached to the main vehicle frame or vehicle uni-body structural members.
As is shown in Fig. 16, when the main beam support mounting bracket 34 is disposed on the floor tunnel 52b, the first planar surface 34n of the main beam support mounting bracket 34 interacts with the first surface 52h of the floor tunnel 52b.  In addition, the second planar surface 34o of the main beam support mounting bracket 34 interacts with the second surface 52i of the floor tunnel 52b.  The third planar surface 34p of the main beam support mounting bracket 34 interacts with the third surface 52j of the floor tunnel 52b.  As the planar surfaces 34n, 34o, 34p of the bottom wall 34m of the main beam support mounting bracket 34 are coplanar with the respective surfaces 52h, 52i, 52j of the floor tunnel 52b, a rigid and secure connection is ensured for the main beam support mounting bracket 34 and hence, the hanger beam assembly 20.  Furthermore, because of the shape of the top wall 52c of the floor tunnel 52b, additional space beneath the floor tunnel 52b is created to accommodate larger components than if the top wall 52c were merely horizontal.
Fasteners extend from the main beam support mounting bracket 34 through the floor 52 and the frame cross-member 54.  As mentioned hereinbefore, the fasteners generally extend vertically downward through the openings 34f, 52f, and 54f in the main beam support mounting bracket 34, the floor 52f, and the frame cross-member 54.  On an interior surface of the frame cross-member, the weld-nuts 54a are provided.  The weld-nuts 54a threadingly engage these fasteners.  The weld-nuts 54a are of a common construction and are known in the art.
Accordingly, because the main beam support mounting bracket 34 is affixed to the frame cross-member 54 with these fasteners, the main beam support 32 and the center support 36 may be secured to the main beam support mounting bracket 34 with laterally-directed bolts.  These bolts extend through the slotted opening 32g and the associated hole in the main beam support mounting bracket 34 and through the center support 36 and the threaded bores 34j of the main beam support mounting bracket 34 with the bolts 48.  Because the main beam support 32 and the center support 36 are attached to the main beam support mounting bracket 34 with laterally extending fasteners, additional strength and rigidity is afforded to the hanger beam assembly 20.
The integral keys 34k, 34l cooperate with the downwardly directed extensions 32i, 32j of the first and second sockets 32e, 32f during assembly as will be more fully described hereinafter.  From a side view as is shown in Fig. 11, as the integral keys 34k, 34l extend downward, the integral keys 34k, 34l preferably taper in thickness from a maximum thickness near the mounting posts 34d, 34e to a minimum thickness near the bottom wall 34m of the main beam support mounting bracket 34.  It should be noted that the integral keys 34k, 34l could maintain a uniform thickness between the mounting posts 34d, 34e and the bottom wall 34m.
Fig. 12 illustrates that the integral keys 34k, 34l laterally extend from the end wall 34e along a length of the mounting posts 34d, 34e.  As is also shown in Fig. 12, the integral keys 34k, 34l extend in a constant height direction between the mounting posts 34d, 34e and the bottom wall 34m.
Fig. 13 illustrates a main beam support assembly 20.  Through the cooperation of the integral keys 34k, 34l with the downwardly directed extensions 32i, 32j, alignment of the main beam support 32 with the main beam support mounting bracket 34 is improved.  The taper of the integral keys 34k, 34l further assists in the alignment of the main beam support 32 and the main beam support mounting bracket 34.
Furthermore, the integral keys 34k, 34l may interface with angled edges of the downwardly directed extensions 32i, 32j so as to better align the main beam support 32 with the main beam support mounting bracket 34, thereby simplifying installation of a fastener through the slotted opening 32g and the associated hole in the main beam support mounting bracket 34.  In general terms, the interaction between the integral keys 34k, 34l with the downwardly directed extensions 32i, 32j is somewhat similar to that of a key and a keyway arrangement as is known in the art.  However, the thickness of the integral keys 34k, 34l is preferably tapered.  This provides a convenient means to align the main beam support 32 with the main beam support mounting bracket 34, while still allowing for adjustment of the main beam support 32 in the vertical direction.  Specifically, because of the interaction between the integral keys 34k, 34l and the downwardly directed extensions 32i, 32j and the interaction between the mounting posts 34d, 34e and the first and second sockets 32e, 32f, differences in vertical space between the main beam support 32 and the main beam support mounting bracket 34 can be accommodated.
In addition, since the integral keys 34k, 34l may rest on the angled edges of the downwardly directed extensions 32i, 32j any force that would be transmitted to the mounting posts 34d, 34e is also distributed through the integral keys 34k, 34l to the angled edges of the downwardly directed extensions 32i, 32j and into the perimeter walls 32k, 32l.
It is considered apparent that the external diameter of the mounting posts 34d, 34e is less than the internal diameter of the perimeter walls 32k, 32l of the first and second sockets 32e, 32f.  In addition, it is noted that the mounting posts 34d, 34e are of a generally undersized circular cross-section, while the perimeter walls 32k, 32l of the first and second sockets 32e, 32f are of a generally oblong oversized shape.  Because of this, additional freedom in the horizontal and vertical directions is allowed when aligning the main beam support 32 and the main beam support mounting bracket 34.  As mentioned hereinbefore, the slotted openings 32g also assist in allowing additional freedom of movement during alignment of the components.
Furthermore, it is also considered apparent that at least a portion of the thickness of the integral keys 34k, 34l is less than a width of the downwardly directed extensions 32i, 32j.  This ensures that that the main beam support 32 can be aligned with the main beam support mounting bracket 34.
The hanger beam assembly 20 of the present invention provides a relatively light-weight structure to which the steering column assembly, dashboard and associated components may be secured.  Further, the components of the hanger beam assembly 20 provide a desired natural frequency at the steering wheel.  More specifically, it has been found that the natural frequency at the steering wheel is affected by the hanger beam assembly 20 materials as well as the spacing between the steering column and the driver beam 22 to which the steering column assembly, via the steering column support brackets 40, is secured.  By forming the hanger beam assembly 20 from aluminum, it is possible to provide a desired natural frequency (e.g., 42 Hz) at the steering column assembly 37 while retaining a relatively short spacing.  Notably, the structural integration and cooperation between the driver beam 22, first support bracket 26, steering column support brackets 40, main beam hanger 30, main beam support 32, and main beam support mounting bracket 34 is considered to directly affect the frequency response at the steering column assembly 37.  Thus, by securely affixing these components to one another, and by providing a stiff connection to the vehicle floor 52 and frame cross-member 54 via the main beam support mounting bracket 34, the desired natural frequency at the steering column assembly 37 results.  This result is an improvement over known steel hanger beam assemblies in which, at the identical desired spacing, inherently provides a natural frequency that is reduced (i.e., about 33 Hz) and therefore has an undesirably frequency response.
The main beam support 32 of the present invention greatly simplifies assembly of the hanger beam assembly 20.  Specifically, assembly of the main beam support 32 with the main beam hanger 30 and the main beam support mounting bracket 34 is improved.  As described hereinbefore, at the lower end 32b of the main beam support 32, the first socket 32e is disposed relatively vertically above and rearward of the second socket 32f.  Furthermore, the mounting posts 34d, 34e of the main beam support mounting bracket 34 are disposed so as to be aligned with the first and second sockets 32e, 32f.  As the first and second sockets 32e, 32f are oblong and oversized, they easily receive the undersized circular mounting posts 34d, 34e.  This allows for increased accommodation of differences in vertical space between the main beam support 32 and the main beam hanger 20.
At the upper end 32a of the main beam support 32, the pair of threaded holes 32d allow for the receipt of the fasteners for securement of the main beam hanger mounting arms 30d.  This multi-point mechanical attachment and multi-plane engagement at the upper and lower ends 32a, 32b results in a secure connection between the main beam support 32 and main beam support mounting bracket 34.
Because of the first and second sockets 32e, 32f, there is an allowance for tolerances or differences in components of the hanger beam assembly 20.  For example, the sockets 32e, 32f only limit possible motion of the main beam support 32 in the forward/rearward and up/down directions after being aligned with the main beam support mounting bracket 34.  It is not until fasteners are passed through the slotted opening 32g that lateral motion of the main beam support 32, relative to the main beam support mounting bracket 34, is prevented.  Accordingly, dimensional flaws in the hanger beam assembly 20 can be accommodated, thereby simplifying installation and assembly of the hanger beam assembly 20 in the vehicle.
Furthermore, the shape of the bottom wall 34m of the main beam support mounting bracket 34 provides a secure and rigid interface with the floor tunnel 52b and frame cross-member 54.  The fasteners that extend downward through the main beam support mounting bracket 34 into the frame cross-member 54 further enhance hanger beam assembly strength.  Additionally, because the main beam support 32 and the center support 36 are laterally attached to the main beam support mounting bracket 34, the hanger beam assembly 20 is strengthened.
As described hereinabove, the present invention solves many problems associated with previous type devices.  However, it will be appreciated that various changes in the details, materials and arrangements of parts, which have been herein described and illustrated in order to explain the nature of the invention, may be made by those skilled in the art without departing from the principle and scope of the invention, as expressed in the appended claims.
WHAT IS CLAIMED IS:
1.  A hanger beam assembly for use in a vehicle, comprising:
a first support bracket and a second support bracket, said first support bracket being adapted to be secured to a first A-pillar and said second support bracket being adapted to be secured to a second A-pillar;
a main beam hanger;
a driver beam having a first end and a second end, said first end being affixed to said first support bracket, said second end being affixed to said main beam hanger;
a main beam having a first end and a second end, said main beam first end being affixed to said main beam hanger, said main beam second end being received by said second support bracket;
a main beam support;
a main beam support mounting bracket;
wherein said main beam support mounting bracket is affixed to a floor of the vehicle, and wherein said main beam support has an upper end that is mechanically secured to said main beam hanger and a lower end that is mechanically secured to said main beam support mounting bracket.
2.  The hanger beam assembly according to claim 1, wherein said driver beam has an asymmetrical cross-sectional profile.
3.  The hanger beam assembly according to claim 1, wherein one of the first and second ends of the driver beam has recessed portions.
4.  The hanger beam assembly according to claim 3, wherein each of said first support bracket and said main beam hanger define a receptacle, and wherein extending portions of the driver beam first and second ends extend into the receptacles formed in the first support bracket and the main beam hanger, respectively.
5.  The hanger beam assembly according to claim 4, wherein said hanger beam assembly cooperates with a steering column assembly to provide desired natural frequency at said steering column assembly.
6.  The hanger beam assembly according to claim 1, the main beam support mounting bracket comprising:
a first lateral end including an end wall that extends vertically upward from a bottom wall, wherein mounting posts horizontally extend from the end wall, and wherein integral keys extend vertically from said mounting posts;
a second lateral end including first and second semi-cylindrical mounting pads with faces that are generally parallel to the end wall; and
a bottom wall including a first planar surface, a second planar surface, and a third planar surface, wherein the first planar surface, the second planar surface, and the third planar surface extend between the first lateral end and the second lateral end in a latitudinal direction, and wherein the first planar surface extends in a generally horizontal direction toward the second planar surface in a longitudinal direction, the second planar surface extends on an incline from the first planar surface to the third planar surface, and the third planar surface extends in a generally horizontal direction away from the second planar surface in the longitudinal direction.
7.  The hanger beam assembly according to claim 6, wherein the end wall of the main beam support mounting bracket extends vertically upward in a tapering fashion from the bottom wall.
8.  The hanger beam assembly according to claim 6, wherein slotted mounting openings vertically extend through the second planar surface of the main beam support mounting bracket, and wherein each said slotted opening receives a threaded fastener.
9.  The hanger beam assembly according to claim 6, the bottom wall of the main beam support mounting bracket further comprising:
a first planar surface;
a second planar surface; and
a third planar surface, wherein the first planar surface, the second planar surface, and the third planar surface extend between the first lateral end and the second lateral end in a latitudinal direction.
10.  The hanger beam assembly according to claim 9, wherein the first planar surface of the main beam support mounting bracket extends in a generally horizontal direction toward the second planar surface in a longitudinal direction, the second planar surface extends on an incline from the first planar surface to the third planar surface, and the third planar surface extends in a generally horizontal direction away from the second planar surface in the longitudinal direction.
11.  The hanger beam assembly according to claim 9, further comprising: the vehicle floor extending in a length and a width direction of the vehicle, including a raised floor tunnel with downwardly directed holes providing communication to an area below the floor;
a frame cross-member disposed in the area below the floor, wherein weld-nuts are located on the frame cross-member so as to be aligned with the downwardly directed holes of the floor tunnel; and
a center support with an upper end and a lower end, wherein openings horizontally extend through the lower end of the center support, wherein the center support is mechanically secured to the main beam support mount bracket with fasteners that laterally extend through the openings of the lower end of the center support and threaded bores of the mounting pads.
12.  The hanger beam assembly according to claim 11, the floor tunnel further comprising:
a top wall;
a first end wall;
a second end wall; and
an aft wall, wherein the first end wall and the second end wall are generally inclined as they extend from the floor and terminate into the top wall.
13.  The hanger beam assembly according to claim 12, the top wall of the floor tunnel further comprising:
a first surface;
a second surface; and
a third surface, wherein the first surface, the second surface, and the third surface laterally extend in a vehicle width direction between the first end wall and the second end wall.
14.  The hanger beam assembly according to claim 13, wherein the first surface of the floor tunnel extends generally horizontally between the aft wall and the second surface, wherein the second surface is inclined when extending from the first surface to the third surface, and wherein the third surface extends generally horizontally in the longitudinal direction from the second surface.
15.  The hanger beam assembly according to claim 14, wherein the first planar surface of the main beam support mounting bracket interacts with the first surface of the floor tunnel, wherein the second planar surface of the main beam support mounting bracket interacts with the second surface of the floor tunnel, and wherein the third planar surface of the main beam support mounting bracket interacts with the third surface of the floor tunnel.
16.  The hanger beam assembly of claim 6, the main beam support further comprising:
an upper end with a mounting pad and a threaded hole for attachment to the main beam hanger; and
a lower end with a first socket that is disposed relatively vertically above and rearward of a second socket, wherein the first socket and the second socket are laterally open bores with oblong shaped perimeter walls that extend outward from the main beam support, wherein the perimeter walls of the first socket and the second socket each include a downwardly directed extension with angled edges for receiving the integral keys of the main beam support mounting bracket, and wherein the first socket and the second socket each include a laterally facing back wall that is closed except for a slotted opening.
17.  The hanger beam assembly according to claim 16, wherein the lower end of the main beam support is mechanically secured to the end wall of the main beam support mount bracket, and wherein the perimeter walls horizontally extend from the main beam support and cooperate with the mounting posts and the integral keys of the main beam support mounting bracket to restrict movement of the main beam support.
18.  The hanger beam assembly according to claim 17, wherein the downwardly directed extensions support a downward force passed through the integral keys.
19.  The hanger beam assembly according to claim 17, wherein an inner diameter of the first socket and the second socket of the main beam support is larger than an outer diameter of the mounting posts of the main beam support mounting bracket.
20.  A method of assembling of a hanger beam assembly, comprising the steps:
aligning a main beam support mounting bracket with a vehicle floor;
inserting downward directed fasteners through a bottom wall of the main beam support mounting bracket to threadeningly engage weld-nuts on a vehicle frame cross-member that is disposed below the vehicle floor;
attaching a driver beam and a main beam to respective vehicle A-pillars;
attaching a main beam hanger and center support bracket to the driver beam and the main beam;
aligning slotted openings of the main beam support with bores of the main beam support mounting bracket;
aligning openings of the center support with horizontally threaded bores of the main beam support mounting bracket;
inserting laterally directed fasteners through the slotted openings of the main beam support and the bores of the main beam support mounting bracket;
inserting laterally directed fasteners through the openings of the center support and the horizontal threaded bores of the main beam support mounting bracket; and
attaching the main beam support and the center support to the main beam hanger and the center support bracket.
21.  A method of assembling of a hanger beam assembly, comprising the steps:
attaching a main beam support mounting bracket onto a vehicle floor;
attaching a driver beam and a main beam to respective vehicle A-pillars;
aligning first and second sockets of a main beam support with mounting posts of the main beam support mounting bracket;
aligning integral keys of the main beam support mounting bracket with downwardly directed extensions of the main beam support;
inserting the mounting posts into the first and second sockets; and 
fastening the main beam support to the main beam support mounting bracket.
1.  ABSTRACT
A hanger beam assembly is formed from aluminum and includes first and second support brackets, a main beam hanger, a driver beam, a main beam, a main beam support, and a main beam support mounting bracket.  The main beam support mounting bracket has a first lateral end that is mechanically secured to the main beam support and a second lateral end that is mechanically secured to a center support.  A bottom wall of the main beam support mounting bracket includes slotted mounting openings for receipt of fasteners for attachment to a floor tunnel of a vehicle floor and frame cross-member.  The bottom wall includes first, second, and third planar surfaces that interact with first, second, and third surfaces of the floor tunnel in the vehicle.  The resulting hanger beam assembly is light-weight and provides a desired natural frequency at the associated steering wheel.
2.  Representative Drawing
Fig. 1
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