(57)【要約】  【課題】機械的強度を調節して操安ブレースを破壊することなく、またＡピラーが捻れ難いカウルｔｏピラーブレースを提供する。  【解決手段】サスペンションタワーＡとインパネリンフォースブラケットＢとの間に接続されて相互を連接するカウルｔｏピラーブレース１であって、サスペンションタワーＡへ接続させるサスタワー接続部１１と、インパネリンフォースブラケットＢへ接続させるブラケット接続部１２と、サスタワー接続部１１およびブラケット接続部１２間を接続する中間接続部１３とからなり、中間接続部１３のサスタワー接続部１１側からインパネリンフォースブラケットＢ側へ所定量凹状にカットして強度調整部１３ａを形成し他の中間接続部１３が強度安定部１３ｂを形成し機械的強度を調節可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとの間に接続されてサスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとを連接するカウルｔｏピラーブレースであって、サスペンションタワーへ接続させるサスタワー接続部と、インパネリンフォースブラケットへ接続させるブラケット接続部と、サスタワー接続部およびブラケット接続部間を接続する中間接続部とからなり、中間接続部のサスタワー接続部側からインパネリンフォースブラケット側へ所定量凹状にカットして強度調整部を形成し他の中間接続部が強度安定部を形成し機械的強度を調節可能なことを特徴とするカウルｔｏピラーブレース。
【請求項２】
サスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとの間に接続されてサスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとを連接するカウルｔｏピラーブレースであって、サスペンションタワーへ接続させるサスタワー接続部と、インパネリンフォースブラケットへ接続させるブラケット接続部と、サスタワー接続部およびブラケット接続部間を接続する中間接続部とからなり、中間接続部のサスタワー接続部側からインパネリンフォースブラケット側へ所定量凹状にカットして強度調整部を形成し他の中間部が強度安定部を形成し、強度調整部の凹状カット量は、凹状カット量に対するサスペンションタワー後退量曲線と、凹状カット量に対するＡピラー捻れ量曲線との交点までとすることを特徴とするカウルｔｏピラーブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サスペンションタワーとＡピラー基部に設けるインパネリンフォースブラケットとの間を接続するカウルｔｏピラーブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車における前輪周囲の構造では、サスペンションタワーとインパネリンフォースブラケット（以後、単にブラケットという。）との間は、カウルｔｏピラーブレースによって接続している。
このカウルｔｏピラーブレースは、車両前面衝突時に、衝突の衝撃をサスペンションタワー（以後、単にサスタワーという。）からブラケットへ荷重伝達させてＡピラーへ逃がし、衝突時衝撃の乗車室内への影響を少なくすると共に車両の損傷を少なくしている。
【０００３】
カウルｔｏピラーブレースによって接続されるサスタワーおよびブラケットは、車両前後方向に対して直線状には無く、相互に車両横方向へ偏位して位置している。
このようなサスタワーおよびブラケット間を接続する従来のカウルｔｏピラーブレース１００は、図７（ａ）に表すように、サスタワーＡへ接続させるサスタワー接続部１０１とブラケットＢへ接続させるブラケット接続部１０２と、サスタワー接続部１０１およびブラケット接続部１０２間を接続する中間接続部１０３とからなる。
サスタワー接続部１０１は、詳細には、サスタワーＡに設ける操縦安定ブレースＡ１（以後、操安ブレースＡ１という。）へ接続固定される。また、中間接続部１０３は、サスタワー接続部１０１側ではサスタワー接続部１０１のブラケット接続部１０２側端部を基部とし、ブラケット接続部１０２側ではブラケット接続部１０２の車両前後方向では車両前方、且つ、車両幅方向ではサスタワー接続部１０１から遠い側の端部を基部とし、それぞれサスタワー接続部１０１およびブラケット接続部１０２へ接続固定している。
【０００４】
このように固定されている従来のカウルｔｏピラーブレース１００では、車両正面衝突時を表した図７（ｂ）に表すように、サスタワーＡ側、即ち、車両前方側から正面衝突した際に、カウルｔｏピラーブレース１００より車両後方側が慣性により車両前方側へ移動しようとすることにより、相対的には操安ブレースＡ１が車両後方側へそのまま後退することとなり、カウルｔｏピラーブレース１００の中間接続部１０３とサスタワー接続部１０１との接続部および中間接続部１０３ブラケット接続部１０２との間を支点として折れ曲がってしまい、カウルｔｏピラーブレース１００がブラケットＢからＡピラーＢ１へ荷重を効率的に伝達できないという問題点を有した。そして、衝突時には、ブラケットＢを回転させる方向に荷重が加わり、ＡピラーＢ１への捻り応力が発生する。
【０００５】
そこで発明者は、カウルｔｏピラーブレース１００の機械的強度を上げて衝撃時の荷重を効率よくＡピラーＢ１へ伝達させるための構造として図８に表すようなカウルｔｏピラーブレース１００の構造を考案した。図８（ａ）はカウルｔｏピラーブレース１００を表し、図８（ｂ）はサスタワー接続部１０１およびブラケット接続部１０２接続時を表す。
カウルｔｏピラーブレース１００の中間接続部１０３を、図８に表すように幅を持たせて丈夫な構造とした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カウルｔｏピラーブレース１００の機械的強度を上げると、図９（ａ）および図９（ｂ）に表すように、衝突時初期の衝撃により後退するサスタワーＡの後退量が少なく、操安ブレースＡ１を潰して破壊してしまうという問題が発生する。
また、形状により衝突荷重の入力点となるカウルｔｏピラーブレース１００の操安ブレースＡ１側の支点とブラケット接続部１０２側の支点の距離が図７に表す従来例に比べ遠くなり（オフセット量ＯＳが大きくなり）、ＡピラーＢ１に捻れが発生することとなってしまい、結果的にサスタワーＡの後退量が大きくなってしまうという問題が発生した。
そして、該応力によりＡピラーＢ１が実際に捻られてしまうと、ブラケット接続部１０２とＡピラーＢ１とを接続しているボルトが破断されてしまい車両に重大な損傷が生じてしまうので、ＡピラーＢ１の捻れは絶対に低減させなければならない。
【０００７】
そこでこの発明では、上記問題点に鑑み、カウルｔｏピラーブレースの機械的強度を最適化することで、サスタワーＡの後退量を最小限に留めつつ操安ブレースＡ１が破壊されずにＡピラーＢ１の捻れを低減させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこでこの発明は、サスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとの間に接続されてサスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとを連接するカウルｔｏピラーブレースであって、サスペンションタワーへ接続させるサスタワー接続部と、インパネリンフォースブラケットへ接続させるブラケット接続部と、サスタワー接続部およびブラケット接続部間を接続する中間接続部とからなり、中間接続部１０３のサスタワー接続部側からインパネリンフォースブラケット側へ所定量凹状にカットして強度調整部を形成し他の中間部が強度安定部を形成し機械的強度を調節可能なことを特徴とするカウルｔｏピラーブレースを提供する。
【０００９】
そして更に、強度調整部の凹状カット量を決定するものとして、サスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとの間に接続されてサスペンションタワーとインパネリンフォースブラケットとを連接するカウルｔｏピラーブレースであって、サスペンションタワーへ接続させるサスタワー接続部と、インパネリンフォースブラケットへ接続させるブラケット接続部と、サスタワー接続部およびブラケット接続部間を接続する中間接続部とからなり、中間接続部１０３のサスタワー接続部側からインパネリンフォースブラケット側へ所定量凹状にカットして強度調整部を形成し他の中間部が強度安定部を形成し、強度調整部の凹状カット量は、凹状カット量に対するサスペンションタワー後退量曲線と凹状カット量に対するＡピラー捻れ量曲線との交点までとすることを特徴とするカウルｔｏピラーブレースを提供する。
【００１０】
従って、この発明では、サスペンションタワーに車両正面側から衝突荷重が加わると、強度調整部が凹状にカットされており機械的強度が他部より劣るので、先ずこの凹状カット部となる強度調整部が変形してサスペンションタワーが相対的に後退することで操縦安定ブレースも後退する。この時操縦安定ブレースは破壊しない。次いで、凹状にカットした強度調整部がつぶれると操縦安定ブレースは強度調整部に続く強度安定部に当接して以後サスペンションタワーおよび操縦安定ブレースの相対的な後退は終了される。そして、操縦安定ブレースが強度安定部に当接することで、以後の衝突による衝撃はカウルｔｏピラーブレースを通じてインパネリンフォースブラケットを介しＡピラーへと伝達されて吸収される。この時、強度調整部が衝突衝撃によるＡピラーへの直接的な捻り荷重が加わる直前の強度となるように調節することで強度調整部および強度安定部が最も効率よくＡピラーへ衝突荷重を伝達吸収させる。
【発明の効果】
【００１１】
従ってこの発明では、カウルｔｏピラーブレースの中間接続部に設ける凹状にカットされた強度調整部が、車両正面衝突等により発生する正面側からの衝突荷重により破壊されることでサスペンションタワーを後方へ移動させて衝撃を吸収させると共に操縦安定ブレースを衝突荷重による破壊から守り、次いで、強度調整部が破壊されて潰れ、操縦安定ブレースが中間接続部の強度安定部に当接し、強度安定部が強度調整部の破壊では吸収しきれない衝突荷重をインパネリンフォースブラケットを介してＡピラーへ伝達吸収させるので、車両正面側からの衝突荷重を効率よくＡピラーへ伝達可能となる。
【００１２】
また、強度調整部の凹状カット量を、凹状カット量に対するサスペンションタワー後退量曲線と凹状カット量に対するＡピラー捻れ量曲線との交点までとすることで、サスペンションタワーの後退量を最小限に留めつつ操縦安定ブレースが破壊されずにＡピラーの捻れを低減させる耐衝突荷重を最大とすることが可能となる。
【実施例１】
【００１３】
以下にこの発明の実施例を、図面に基づき説明する。図１はカウルｔｏピラーブレースを車両に取付けた状態で上方から底面側を見た平面断面説明図であり、図２はこの発明のカウルｔｏピラーブレースを表す側面視説明図であり、図３は衝突前後の荷重による変形を表すカウルｔｏピラーブレースの説明図であり（ａ）は衝突荷重が加わる前を表し（ｂ）は衝突荷重が加わったときの変形を表し、図４は同側面視説明図であり、図５は従来例との比較図であり、図６はこの発明の実施例を表す説明図であり（ａ）は組み合わせた状態図であり（ｂ）はブレース側取付部品の斜視説明図であり（ｃ）はブラケット側取付部品の斜視説明図である。
【００１４】
１はカウルｔｏピラーブレースである。カウルｔｏピラーブレース１は、図１に表すように、車両前方に位置するサスタワーＡとブラケットＢとの間を連結するように固定する。カウルｔｏピラーブレース１（以下、単にピラーブレース１という。）は、一端がサスタワーＡと接続固定するサスタワー接続部１１を形成し、他端がブラケットＢと接続固定するブラケット接続部１２を形成し、更に、サスタワー接続部１１およびブラケット接続部１２との間を中間接続部１３によって連結接続されて一体的に形成する。
尚、サスタワー接続部１１乃至中間接続部１３は、別体で形成しても一体的に形成してもどちらでも良く、且つ、それぞれの部位、即ちサスタワー接続部１１および中間接続部１３の一部を一体的に形成し、中間接続部１３の他部分とブラケット接続部１２とを一体的に形成し、それぞれを組み合わせて固定してピラーブレース１を形成しても良い。
【００１５】
サスタワー接続部１１は、サスタワーＡの操安ブレースＡ１に設けたボルト（図示せず）を挿通可能な孔（図示せず）を設け、該ボルトを挿通した状態でナットによってサスタワーＡと接続固定する。
ブラケット接続部１２は、ブラケットＢに設けたボルト（図示せず）を挿通可能に孔（図示せず）を穿設し、該ボルトを挿通した状態でナットによって固定する。
中間接続部１３は、サスタワー接続部１１との境界部分から後端側であるブラケット接続部１２側に所定の幅で凹状に切欠して機械的強度を落とした強度調整部１３ａを形成する。また、強度調整部１３ａ以外の中間接続部１３は後端側であるブラケット接続部１２側を機械的強度がより強くなるように幅広に形成し、強度調整部１３ａ側を稍幅狭にしてブラケット接続部１２側よりは機械的強度が少なくなるように形成する。凹状に切欠した強度調整部１３ａは、操安ブレースＡ１に固定したサスタワー接続部１１のブラケットＢ側を残し、サスタワー接続部１１のブラケットＢ側と反対側を切欠してなる。強度調整部１３ａをサスタワー接続部１１のブラケットＢ側で連結するように形成することで、車両正面側衝突時にサスタワーＡから伝達される荷重の流れが、当初強度調整部１３ａが破壊するまでは連結側によって伝達され、連結側が荷重に耐えられず破壊すると、以後、荷重の流れは強度調整部１３ａ以外の残された強度安定部である荷重伝達部１３ｂのサスタワーＡ側である稜部１３ｃ側を伝ってブラケットＢ側へと伝達される。
【００１６】
中間接続部１３に設ける凹状の強度調整部１３ａは、次に説明するように決定する。
強度調整部１３ａの切欠量（側面から見た幅）の大小によってサスタワーＡが後退する量が決定する。凹状の切欠量が多ければ、サスタワーＡに車両後方への荷重、即ちブラケットＢ側への荷重が加わったときに強度調整部１３ａが折曲等して破壊された際にサスタワーＡが後方へ移動する量が多くなる。そして、後退量が大きくなればなるほど、強度調整部１３ａによる衝突時の荷重の吸収が良くブラケットＢ側への影響が少なくＡピラーＢ１の捻れ量が少なくなり、強度が増すこととなる。この時の強度調整部１３ａの切欠量とサスタワーＡの後退量とを表すグラフを求める。
【００１７】
一方、強度調整部１３ａの切欠量の大小によってサスタワーＡの後退量が変化するが、この変化によって衝突時の衝撃が吸収されるので、ＡピラーＢ１の捻れ量も大小する。この強度調整部１３ａの切欠量とＡピラーＢ１の捻れ量をやはりグラフに表し求める。
【００１８】
上記求めた２つのグラフを、図４に表すように１つのグラフに２つの曲線で表し、両曲線の交点を求めて該交点に対応する切欠量を、強度調整部１３ａの切欠量とする。
即ち、図２に表すグラフは、横軸が強度調整部１３ａの切欠量であり、図中右に行くに従い切欠量が大きい。また、左側の縦軸はサスタワーＡの後退量を表し上方へ行くに従い後退量が大きくなる。そして、切欠量と後退量とを曲線Ｌ１で表す。また、図中右側の縦軸はＡピラーＢ１の捻れ量を表し、やはり上方に行くに従い捻れ量が大きくなる。そして、切欠量と捻れ量とを曲線Ｌ２で表す。
そして、図４の曲線Ｌ１と曲線Ｌ２との交点Ｐ１に対応する強度調整部１３ａの切欠量Ｐ２を求め、該切欠量となるように中間接続部１３のサスタワー接続部１１側を切欠する。
【００１９】
上記のように形成するカウルｔｏピラーブレース１では、衝突等が無く特にサスタワーＡに荷重が加わっていない状態では、図３（ａ）に表すように、サスタワーＡとブラケットＢ（ＡピラーＢ１）との位置関係は特に変化無くカウルｔｏピラーブレース１も正常な形態で接続されている。
【００２０】
そして、衝突荷重が加わると、カウルｔｏピラーブレース１は、図３（ｂ）に表すように、強度調整部１３ａが衝突荷重により変形破壊してサスタワーＡがブラケットＢ側である車両後方側へ移動し、やがて中間接続部１３の荷重伝達部１３ｂへサスタワーＡの操安ブレースＡ１が当接する。この時、衝突荷重は強度調整部１３ａの変形破壊によって既に弱められている。
操安ブレースＡ１が荷重伝達部１３ｂに当接すると、以後衝突荷重は荷重伝達部１３ｂを伝ってブラケットＢへと伝達される。この時、伝達される荷重の流れは稜部１３ｃ側を主に伝わることとなる。
【００２１】
この操安ブレースＡ１から伝達される荷重は、ブラケットＢでＡピラーＢ１を捻る方向に働きＡピラーＢ１を捻れを発生させるが、予め強度調整部１３ａによってある程度の衝突荷重を吸収している。
また、ＡピラーＢ１に対して作用する捻れ応力は、車両前後方向と直交する車両上下方向の距離、即ち図３中に表す操安ブレースＡ１と荷重伝達部１３ｂとの接点から捻れが発生されるＡピラーＢ１までの車両上下方向の距離で表すオフセット量ＯＳと、操安ブレースＡ１と荷重伝達部１３ｂとが接触した際に伝達される衝突荷重によって引き起こされることとなる。してみると、操安ブレースＡ１と荷重伝達部１３ｂとが接触した際のオフセット量ＯＳは、強度調整部１３ａが変形破壊することで操安ブレースＡ１が荷重伝達部１３ｂと接点することとなり、強度調整部１３ａ部分によるオフセット量ＯＳが減少するので、ＡピラーＢ１に捻れを発生させようとする応力がカウルｔｏピラーブレースに比べより小さくなる。
【００２２】
これを従来のカウルｔｏピラーブレースと比較した説明図が図５である。図５は左側が衝突４５[msec]後の状態を表し左側が同８５[msec]後の状態を表しており、（ａ）は従来の強度のみを高めたカウルｔｏピラーブレースの場合であり、（ｂ）は、従来の強度を少なくしてサスタワーＡの移動量を多くしたカウルｔｏピラーブレースの場合であり、（ｃ）はこの発明の実施例であるカウルｔｏピラーブレース１の場合である。
図５によれば、衝突後４５[msec]では、（ａ）に表す強度を大きくしたカウルｔｏピラーブレースの操安ブレースの潰れが大きいことが解り、既に操安ブレースに損傷が発生してしまう。また、サスタワーＡの移動量を大きくするためにカウルｔｏピラーブレースの強度を小さくした場合である（ｂ）、および、この発明のカウルｔｏピラーブレース１の場合（ｃ）では特に大きな変形棟は発生していない。
そして、衝突後８５[msec]では、（ａ）においてＡピラーＢ１に捻れが発生して全体に車両後方に移動している。即ち、図中、点線で表すようにこの発明のカウルｔｏピラーブレース１におけるサスタワーＡの位置より図中右側、即ち車両後方側へ移動している状態となっている。（ｂ）では、カウルｔｏピラーブレースが大きく折れ曲がりやはりサスタワーＡの車両後方側への移動量が（ｃ）に比べ大きくなっている。そして、（ｂ）ではこの後更にカウルｔｏピラーブレースが大きく変形して破壊され操安ブレースＡ１が更に車両後方側へ移動してしまいＡピラーに当接して直接Ａピラーを変形させる場合も考えられる。
しかしながら、（ｃ）では強度調整部１３ａの変形破壊が終了して既にサスタワーＡに設ける操安ブレースＡ１が荷重伝達部１３ｂに当接しており、これ以後発生する荷重は荷重伝達部１３ｂが受けブラケットＢ側へと伝達させる。即ち、これ以後の荷重の伝達では、操安ブレースＡ１の当接位置が（ａ）の例に比べオフセット量ＯＳが小さくなっているので、ＡピラーＢ１に作用する捻れ応力が小さくなりＡピラーＢ１の捻れ量を少なく抑えることが可能となっている。また、８５[msec]以降では、既に操安ブレースＡ１が荷重伝達部１３ｂに当接しているので、（ａ）と同様の状態であるにも拘らずサスタワーＡの後退量（車両後方への移動量）が小さく押さえられていることが解る。これは、即ち（ａ）ではサスタワーＡが捻れて全体に図中右側へ移動していることを表している。
【００２３】
また、図６はこの発明のカウルｔｏピラーブレース１の実施例を表す図であるが、同図に表すように、カウルｔｏピラーブレース１をブレース側取付側部品２とブラケット側取付部品３とから構成させる。そして、ブレース側取付部品２およびブラケット側取付部品３はそれぞれプレス加工により成形し、相互に組み合わせた状態でフランジ部４をスポット溶接等により固定することで形成する。このように構成することで、両部品２、３を組み合わせたときに組み合わせ時に、内部が空間になるので車両重量の軽減を図れるようにしてある。そして、ブレース側取付部品２およびブラケット側取付部品３を組み合わせた際に、ブレース側取付部品２のサスタワー接続部１１とブラケット側取付部品３との間隙が強度調整部１３ａを形成し、ブラケット側取付部品３が荷重伝達部１３ｂを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明は、車両のサスタワーＡとブラケットＢとを連接させるカウルｔｏピラーブレース１に用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施例であるカウルｔｏピラーブレースを車両に取付けた状態における平面断面説明図
【図２】この発明のカウルｔｏピラーブレースを表す側面視説明図
【図３】衝突前後の荷重による変形を表す説明図であり（ａ）は衝突荷重が加わる前を表し（ｂ）は衝突荷重が加わったときの変形を表す
【図４】強度調整部の切欠量を求めるグラフ
【図５】従来例との比較図
【図６】この発明の実施例を表す説明図であり、（ａ）は組み合わせた状態図、（ｂ）はブレース側取付部品の斜視説明図、（ｃ）はブラケット側取付部品の斜視説明図
【図７】従来の衝突前後を表す説明図
【図８】従来のカウルｔｏピラーブレースを表す説明図
【図９】他の従来例を表す説明図
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  サスペンションタワー（サスタワー）
Ａ１  操縦安定ブレース（操安ブレース）
Ｂ  インパネリンフォースブラケット（ブラケット）
Ｂ１  Ａピラー
１  カウルｔｏピラーブレース（ピラーブレース）
１１  サスタワー接続部
１２  ブラケット接続部
１３  中間接続部
１３ａ  強度調整部
１３ｂ  荷重伝達部
１３ｃ  稜部
２  ブレース側取付部品
３  ブラケット側取付部品
４  フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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