JP2012254664A - 自動車用インパネ補強材構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加を抑えて良好な変形強度、剛性及び振動特性を確保すると共に、低コストで製造可能なアルミ合金製の自動車用インパネ補強材構造を提供する。
【解決手段】軸線Ｌが車体に対し水平でかつ車幅方向に平行に延在するアルミニウム合金押出形材からなる自動車用インパネ補強材構造において、前記軸線Ｌに沿って下向きに開口部１ａを有し、両端部を直接またはブラケット６ａ，６ｂを介して車体フレームに接合可能とされた上部開断面部品１と、前記軸線Ｌに沿って上向きに開口部２ａを有する下部開断面部品２とからなり、前記上部及び下部開断面部品１，２が、前記車体の運転席相当部において、前記開口部１ａ，２ａの両端面同士に形成された嵌合部３により嵌合されてなるメインメンバを有することを特徴とする自動車用インパネ補強材構造。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用インパネ補強材構造に関し、特に、低コストで剛性及び変形強度に優れる自動車用インパネ補強材構造に関する。

自動車等の車体では、車室内前方にステアリングコラムを支持するためのインパネ補強材（インパネリーンフォース、ステアリングサポートビーム、ステアリングハンバービーム、クロスカービームなどとも言う。）が車幅方向に設けられている。

このインパネ補強材は、周知の通り、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置され、直接或いは車幅方向の端部に設けられたブラケットを介して車体フレームに取付けられると共に、車体中央付近に設置される車体下方向或いは前方向に延在するステイと呼ばれる部材により、車体フロア或いはダッシュパネルと連結される。このようなインパネ補強材は、種々の断面形状が選択される。また、他部材との干渉を回避するために長手方向に曲げ、スェージング等が施される場合もある。更に、コストや性能面から、その素材についても鋼板、アルミニウム（以下、アルミと略称する。）及びマグネシウムなど様々な素材が選択される。

インパネ補強材は、走行時のステアリングの振動を防止するために高い剛性が要求される。また、前面衝突において、車体前方からステアリングを介して伝わる車体後方への荷重、乗員の前方移動による車体前方への荷重、加えて側面衝突におけるインパネ補強材軸方向荷重に対しても、高い強度が要求される。近年では、自動車軽量化の観点から、これらの強度、剛性を確保した上で更に軽量化することが望まれている。

アルミ材料は、従来から使われている鋼板に比べて軽量であることから、このようなインパネ補強材などのフレーム部材への適用も期待されている。これまでに、プレス成形或いはロール成形で形成したアルミ板材の接合構造、アルミ鋳造品、或いはアルミ押出形材からなるインパネ補強材が検討或いは実用化されている。しかし、アルミ材料は鋼板に比べて素材コストが高いことから、加工或いは接合コストをできるだけ抑えることが課題となる。

インパネ補強材のようなフレーム部品において、剛性、強度要件を満足した上でより軽量化するためには、閉断面構造を採用することが望ましい。このため、アルミニウム板材からフレーム部品を製造する場合、プレス或いはロール加工後に接合を行い、閉断面構造を形成することが多い。しかし、このような板材からの構造では、溶接線長が長くなるために、製造コストが高いことが問題になる。

インパネ補強材をアルミ鋳造により製造する場合については、他部品との取付部などを一体的に形成可能という利点はあるものの、閉断面中空部を形成することが難しいという問題がある。このため、コの字型などの開断面形状を採用し、強度、剛性確保のために補強リブを設けることが一般的であるが、前記中空閉断面部品に比べて重量が重くなるという問題がある。

この点、アルミニウム合金押出形材（以下、アルミ押出形材と略称する。）は、板材のように溶接を伴わず、予め閉断面空間を持った直線状部品を形成可能という大きな利点がある。そして、インパネ補強材は、重量軽減と車幅方向の荷重を受け持つために、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に、直線的に設けることが望まれる。そこで、長手方向に同一断面のアルミ押出形材を用いたインパネ補強構造が幾つか提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、アルミ押出形材の場合、長手方向に一様な断面形状を有するため、形状的な制約が問題になる場合も多い。このため、長手方向の一部の断面をプレス加工するなど変形断面部を備えるような構造も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、長手方向に、より複雑な断面形状を付与する方法として、液圧成形なども提案されてきたが、加工に要する時間が長いなどコストアップが問題となることが多い。

また、インパネ補強材の助手席側領域では、ステアリングコラムが連結される運転席側領域に比べて、剛性、強度の要求値自体が比較的低い。逆に、収納ボックスの配置などの関係もあって、形状の制約については厳しくなっており、運転席側に比べて小径薄肉管が望まれる。このため、従来から用いられてきた鋼管製インパネ補強材では、スェージングにより、助手席側を小径薄肉化することも一般的に行なわれている。しかし、鋼板に比べて成形性に劣るアルミ材料の場合は、スェージングなどで同様の形状を得ることは非常に難しい。

そこで、運転席側と助手席側で異なる断面を有する部品を用い、これらを溶接接合或いは縮管など塑性変形を利用した加締接合、またボルト、ピンなどを用いた機械的接合により接合するという構造が数多く提案されている（例えば、特許文献３〜７参照参照）。
しかし、これらの構造は、部品点数が増加することによるコストアップが問題になることも多い。更に溶融溶接を用いる場合、アルミ材料では接合コスト自体が鋼板構造に比べて高くなるという問題がある。また更には、熱膨張率が高いために、接合時の熱変形の抑制など生産上の課題も解決する必要があり、製品立ち上げに時間を要することも問題になっている。

以上整理すると、インパネ補強財では、ステアリングコラムが接合される運転席側は、高強度、高剛性への要求が強く、高強度大径断面フレームが必要である一方、助手席側では形状的制約を満足し、かつ軽量化するために小径薄肉フレームが必要であり、これらを低コストで製造可能な構造が求められていると言える。特に、鋼材に比べて接合コストの高いアルミ材料では、コスト低減のために接合長をできるだけ短くするような構造も必要とされる。

特開２００３−３４２６６号公報 特開２０１０−５２４８７号公報 特許第３７３４６５１号公報 特開２００４−１８９０４０号公報 特許第４４９６５９２号公報 特開２００８−５１２３７号公報 特開２００３−２６７２６４号公報

従って、本発明の目的は、重量増加を抑えて良好な変形強度、剛性及び振動特性を確保すると共に、低コストで製造可能なアルミ合金製の自動車用インパネ補強材構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、軸線が車体に対し水平でかつ車幅方向に平行に延在するアルミニウム合金押出形材からなる自動車用インパネ補強材構造において、前記軸線に沿って下向きに開口部を有し、両端部を直接またはブラケットを介して車体フレームに接合可能とされた上部開断面部品と、前記軸線に沿って上向きに開口部を有する下部開断面部品とからなり、前記上部及び下部開断面部品が、前記車体の運転席相当部において、前記開口部の両端面同士に形成された嵌合部により嵌合されてなるメインメンバを有することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記下部開断面部品が、前記車体の助手席相当部において下方に曲げ加工され、曲げ加工された当該下部開断面部品の端部が車体フロアと連結されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１または２に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記嵌合部の上部及び下部開断面部品における、少なくとも前記軸線方向の一部の開口部両端面が、上向きまたは下向きに平行方向に延在する１８０度折り返し曲げ加工部を有し、この１８０度折り返し曲げ加工部によって、前記上部及び下部開断面部品が嵌合されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記嵌合部が、前記上部及び下部開断面部品の開口部両端面同士を、前記軸線方向に互いにスライドしながら嵌挿して形成された後、プレス成形して加締接合されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項４に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記嵌合部が、前記軸線方向に異なる断面形状を有してなることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１乃至５の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記上部及び下部開断面部品の少なくとも車体後方側の開口部端面が、前記軸線方向に直交する断面を断面視したとき、半径３ｍｍ以上の曲面形状を有してなることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１乃至６の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記上部及び下部開断面部品が、それぞれ略半円筒断面部品であることを特徴とするものである。

本発明の請求項8に係る自動車用インパネ補強材構造が採用した手段は、請求項１乃至７の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造において、前記メインメンバが、５０００系、６０００系或いは７０００系アルミニウム合金からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、軸線が車体に対し水平でかつ車幅方向に平行に延在するアルミニウム合金押出形材からなる自動車用インパネ補強材構造において、前記軸線に沿って下向きに開口部を有し、両端部を直接またはブラケットを介して車体フレームに接合可能とされた上部開断面部品と、前記軸線に沿って上向きに開口部を有する下部開断面部品とからなり、前記上部及び下部開断面部品が、前記車体の運転席相当部において、前記開口部の両端面同士に形成された嵌合部により嵌合されてなるメインメンバを有している。

その結果、前記メインメンバの運転席側は、比較的大径の閉断面構造を有することになり、高変形強度、高剛性及び良振動特性を確保することができる。そして、本インパネ補強材構造では、比較的厚肉となる嵌合部が、車体略前方及び略後方に設けられることになり、衝突など車体前後方向に荷重が負荷される場合の曲げ変形強度を高くすることができる。また、ステアリングコラムを介して伝わる荷重に対する剛性も高くなるという特徴も得られる。

また、本発明の請求項２に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記下部開断面部品が、前記車体の助手席相当部において下方に曲げ加工され、曲げ加工された当該下部開断面部品の端部が車体フロアと連結されてなるので、小径化と軽量化、更には部品点数の低減を同時に実現できる。尚、既述の特許文献７には、助手席側は側周面の一部が開口した管状の小径部材からなるステアリングメンバーが開示されているが、ワイヤーハーネスの収納が主目的であり、本願発明のように変形強度や剛性等の向上を目的としたものではない。

更に、本発明の請求項３に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記嵌合部の上部及び下部開断面部品における、少なくとも前記軸線方向の一部の開口部両端面が、上向きまたは下向きに平行方向に延在する１８０度折り返し曲げ加工部を有し、この１８０度折り返し曲げ加工部によって、前記上部及び下部開断面部品が嵌合されてなるので、車体上下或いは車幅方向に抜けにくい構造となり、結果的に強度の高い自動車用インパネ補強材構造となる。

また更に、本発明の請求項４に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記嵌合部が、前記上部及び下部開断面部品の開口部両端面同士を、前記軸線方向に互いにスライドしながら嵌挿して形成されてなるので、メインメンバの長手方向に線的な接合部が形成されることになり、比較的高い剛性を確保できる。これら接合部については、一部を補助的に溶接しても良いが、溶接を施さない方が、むしろ熱変形防止による形状精度と製作コストの増加防止の点から好ましい。

前記嵌合部については、更にプレス成形により加締めて加締接合されるのが好ましい。この場合、後工程であるプレス成形により強固に加締接合できるため、前記嵌合部の断面形状は多少クリアランスを有する形状に設計しても大きな問題はなく、素材押出時の形状精度の管理基準も厳しくすることなく、嵌合自体も容易にできるという製作上の利点がある。また、前記嵌合部に接着剤などを併用して、更に接合強度の向上を図っても良い。

そして、本発明の請求項５に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記嵌合部が、前記軸線方向に異なる断面形状を有してなるので、車幅方向への部品のずれ変形を抑制する効果があり、より強度及び剛性の高い構造を得ることができる。

また、本発明の請求項６に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記上部及び下部開断面部品の少なくとも車体後方側の開口部端面が、前記軸線方向に直交する断面を断面視したとき、半径３ｍｍ以上の曲面形状を有してなる。衝突時に乗員に接触する可能性があるメインメンバの前記断面において、車体後方側部位に鋭角部が存在すると、乗員への切傷が問題になる可能性があるため、板状部品などにおいて鋭角な端面がある場合、端面を内側へ折り返す加工を施すなど、接触しても切傷し難くする必要がある。しかしながら、アルミ押出形材の場合、予め端面に曲面を有する断面形状となるようなダイスの押出形状としておけば、追加加工しなくとも端面断面に鋭角部のない製品を得ることが可能となる。

更には、少なくとも車体後方側の開口部端面が、半径３ｍｍ以上の緩やかな曲面形状を有する端面を嵌合及びプレス加工により加締接合する場合、この開口部端面が強固に食い込むことで接合されることになり、より結合強度を高くするという効果も得られる。

そして、前記上部及び下部開断面部品の断面形状は、夫々略半円筒断面部品であることが望ましい。これは、特に運転席側領域において、軸線直交方向の異方性が少なくなることで、インパネ補強材としての振動特性が確保しやすいこと、また半円筒の断面形状であるために、軸線方向の荷重負荷時に座屈が生じ難く、比較的高い強度が得られるという効果も有する。

一方、本発明の請求項７に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記メインメンバが、５０００系、６０００系或いは７０００系アルミニウム合金からなるので、素材として必要な強度と剛性を確保し得る。そして、腐食環境ではない室内空間で、かつ高強度が要求されることを考慮すると、押出形材には７０００系アルミ合金、板材ブラケットを用いる場合には、溶接部の強度を確保しやすい５０００系アルミ板材の適用が最も望ましい。

本発明の実施の形態１に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図である。 図１の軸線Ｌに直行する垂直断面Ａを運転席方向に断面視した嵌合部の種々の形態を示す模式的断面図である。 図２（ｃ）に示した下部開断面部品の開口部端面の詳細を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図である。 図４の自動車用インパネ補強材構造に係り、図（ａ）は軸線Ｌに直行する垂直断面Ａを運転席方向に断面視した模式的断面図、図（ｂ）は軸線Ｌに直行する垂直断面Ｂを運転席方向に断面視した模式的断面図、図（ｃ）は水平断面Ｃを上方向から断面視した模式的断面図、図（ｄ）は水平断面Ｄを上方向から断面視した模式的断面図である。 本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程においてメインメンバの準備工程を示す模式的斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程において嵌挿工程を示す模式的斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程においてプレス成形工程を示し、図（ｇ）はプレス成形後の模式的斜視図、図（ｈ），（ｉ）は夫々Ａ断面及びＢ断面におけるプレス成形工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程において、Ａ断面におけるプレス成形工程の他の態様例を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態３に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図である。

先ず、本発明の実施の形態１に係る自動車用インパネ補強材構造について、以下添付図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図、図２は図１の軸線Ｌに直行する垂直断面Ａを運転席方向に断面視した嵌合部の種々の形態を示す模式的断面図、図３は図２（ｃ）に示した下部開断面部品の開口部端面の詳細を示す模式的断面図である。

本発明の実施の形態１に係る自動車用インパネ補強材構造は、図１に示す通り、軸線Ｌが車体に対し水平でかつ車幅方向に平行に延在するアルミニウム合金押出形材からなる自動車用インパネ補強材構造に関する。そして、この自動車用インパネ補強材構造は、前記軸線Ｌに沿って下向きに開口部１ａを有する上部開断面部品１と、前記軸線Ｌに沿って上向きに開口部２ａを有する下部開断面部品２とによりメインメンバを構成している。

尚、ここでは、例として、上部開断面部品１及び下部開断面部品２の断面形状を夫々略半円筒形状として示しているが、中空断面の形状については、矩形筒断面や平坦部のある円筒断面など、形状制約、製品要求仕様、或いは他部品との接合の観点などから適宜選択される。また、上部開断面部品１及び下部開断面部品２は、必ずしも相似形である必要はなく、後述する嵌合部３，３同士を結ぶ直線が、その断面中心を通らない軸線方向断面で分割されていても良い。
また、前述したように、運転席側領域におけるインパネ補強材の振動性能の向上、軸方向荷重負荷時の座屈抑制という観点からは、上部開断面部品１および下部開断面部品２の断面形状は、図示したように略半円筒形状であることが好ましい。

同時に、この自動車用インパネ補強材構造は、車体の運転席側において、後述の図２に例示する如く、上部開断面部品１の開口部端面１ｂ，１ｂと下部半円筒部品２の開口部端面２ｂ，２ｂの両端面１ｂ，２ｂ同士が嵌合された嵌合部３，３が形成されている。前記嵌合自体は，上部開断面部品１の開口部１ａと下部開断面部品２の開口部２ａの両端面１ｂ，２ｂ同士を、軸線Ｌ方向に挿入することにより形成される。

また、この自動車用インパネ補強材構造は、メインメンバの運転席側と助手席側の境界部に上端部を連結されて支持し、図示しない車体下方フロアに下端部４ａを接合された接合ステイ４、及び助手席側に連結され車両前側のカウルと連結された連結ステイ５を有している。更に、前記メインメンバの運転席側端部にはブラケット６ａが、助手席側端部にはブラケット６ｂが夫々接合されており，これらのブラケット６ａ，６ｂを介して車体と接合される構造を有している。

そして、前記メインメンバの材質としては、５０００系、６０００系或いは７０００系アルミニウム合金からなるのが好ましい。このようなアルミニウム合金は、素材として自動車用インパネ補強材に必要な強度と剛性を確保し得る。そして、腐食環境ではない室内空間で、かつ高強度が要求されることを考慮すると、押出形材には７０００系アルミ合金、板材ブラケットを用いる場合には、溶接部の強度を確保しやすい５０００系アルミ板材の適用が最も望ましい。

尚、インパネ補強材のメインメンバと車両の接合ステイ４或いはブラケット６ａ，６ｂなどとの接合は、ＭＩＧ溶接、レーザー溶接など必要に応じて便宜選択すれば良い。また、前記メインメンバは、両端部にブラケット６ａ，６ｂを取付けることなく、直接車体フレームに接合することもできる。

嵌合部３の形態は図２に示す通り、種々の形態を用いることができる。即ち先ず、上部開断面部品１の開口部端面１ｂ，１ｂが下向きの１８０度折り返し曲げ加工部を、下部開断面部品２の開口部端面２ｂ，２ｂが上向きの１８０度折り返し曲げ加工部を、夫々アルミ押出形材として形成された後、これらの開口部両端面１ｂ，２ｂ同士が、夫々下向きに９０度折り曲げ加工した形状で嵌挿して形成された勘合部３（図（ａ））や、開口部両端面１ｂ，２ｂの１８０度折り返し曲げ加工部の向きがこれと逆向きに形成された勘合部３（図（ｂ））が可能である。

また、嵌合部３を後述する如くプレス成形して加締め、加締接合することが好ましい。即ち、水平方向に１８０度折り返し曲げ加工された上部開断面部品１の開口部端面１ｂに、下部開断面部品２の水平方向の開口部端面２ｂを嵌挿後、プレス成形して接合されたもの（図（ｃ））や、図（ａ）の嵌合部３を水平方向にプレス成形されたもの（図（ｄ））、図（ｃ）の嵌合部３を後述する図８（ｈ）の如くプレス成形されたもの（図（ｅ））、図（ａ）の嵌合部３を水平方向にプレス成形されたもの（図（ｄ））が可能である。

更には、図（ａ）の開口部端面１ｂ，１ｂに水平部１ｃ，１ｃや突起１ｄ，１ｄを配置して形成されたもの（図（ｅ），（ｆ））や、図（ｄ）の嵌合部３を更に後述する図９の如くプレス成形されたもの（図（ｇ））、上部開断面部品１の開口部端面１ｂ，１ｂに、突起１ｄ，１ｄを取付けて拘束するように形成されたもの（図ｈ））なども形成可能である。

尚、嵌合部３の形態は、車体上下或いは車幅方向に抜けにくい構造の方が強度の高いことを考えると、図２（ａ），（ｂ）に比べて、図（ｃ）〜（ｈ）など加締接合した構造が好ましい。また、形状制約の観点から、できるだけ小スペースで強度、剛性が高いことが好ましいことを考慮すれば、外周に突出部の少ない図（ｅ），（ｆ），（ｇ）の構造がより好ましい。即ち、前記メインメンバの嵌合部３の断面形状は、嵌合部３を構成する両開断面部品１，２の開口部両端面１ｂ，２ｂが、上方または下方に平行方向に延在している１８０度の折り返し曲げ加工部により嵌合され、更には加締接合されていることが望ましい。

また、図２（ａ）〜（ｈ）に示した嵌合部３，３の形態は、上部開断面部品１及び下部開断面部品２の嵌合部の態様例を示したものであって、その他例えば、図２（ａ）と（ｂ）のように上部及び下部開断面部品１，２の構成を入れ替えた態様や、これら図２（ａ）〜（ｈ）に示した上部及び下部開断面部品１，２の嵌合部断面形状を組み合わせて、所定の性能を得ることも可能である。

尚、これら上部及び下部開断面部品１，２は、少なくとも車体後方側の開口部端面１ｂ，２ｂが、図３に例示する如く、半径３ｍｍ以上の緩やかな曲面形状を有して形成されているのが好ましい。特に、衝突時に乗員に接触する可能性がある車体後方側部位については、このような構成を採用することにより、開口部端面１ｂ，２ｂが乗員などと接触した場合でも切傷を防止することが可能になる。これらの端面形状は、アルミ押出形材を適用する場合には、押出金型により予め設定することが可能である。また、この曲面形状が端側の面外方向に突出するような端面形状の場合、この部位を後述する如くプレス成形して加締めることにより、突出部が相手先部品に強固に食い込んで接合されるため、より結合強度を高くすることも可能となる。

次に、本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造につき、先ず添付図４，５を参照しながら概要を説明する。図４は本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図、図５は図４の自動車用インパネ補強材構造に係り、図（ａ）は軸線Ｌに直行する垂直断面Ａを運転席方向に断面視した模式的断面図、図（ｂ）は軸線Ｌに直行する垂直断面Ｂを運転席方向に断面視した模式的断面図、図（ｃ）は水平断面Ｃを上方向から断面視した模式的断面図、及び図（ｄ）は水平断面Ｄを上方向から断面視した模式的断面図である。

尚、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、車体下方フロアと接合される接合ステイの構成にあり、その他は全く同構成であるから、接合ステイの構成についての説明に止めるものとする。

即ち、本発明の実施の形態１においては、接合ステイ４が、メインメンバの運転席側と助手席側の境界部に連結して支持し、図示しない車体下方フロアと接合されていたのに対し、本発明の形態２においては、下部開断面部品２の車体の助手席相当部が下方に曲げ加工され、曲げ加工された下部開断面部品２の助手席相当部が接合ステイ４として、その下端部４ａを図示しない車体フロアと連結された構成をなしている。本構造によれば、部品点数の削減とともに、溶接熱による変形の抑制が可能となるため、形状精度の向上効果も得られより好ましい。

そして、この自動車用インパネ補強材構造は、メインメンバにおける運転席側の垂直断面Ａの部位においては、上部開断面部品１の開口部１ａと下部開断面部品２の開口部２ａの両端面同士を軸線Ｌ方向に嵌挿して嵌合した後、更に後述するプレス成形により加締接合され、図２（ｅ）と同一形態の嵌合部３が形成され（図５（ａ）参照）ている。一方、車体の助手席側の垂直断面Ｂの部位においては、垂直断面Ａにおける上部開断面部品１と同一断面を有し、軸線Ｌに沿って下方に開口部１ａを有する上部開断面部品１のみにより形成されている（図５（ｂ）参照）。

また、接合ステイ４は、水平断面Ｃの部位において、後述する如く開口部端面２ｂ，２ｂを除去された下部開断面部品２の運転席側と助手席側の境界部相当（図５（ｃ）参照）と、接合ステイ４の水平断面Ｄの部位において、断面にフランジ部４ｂ，４ｂを有するコの字状に形成された部品２の助手席相当（図５（ｄ）参照）とから構成されている。

次に、上記自動車用インパネ補強材構造の詳細を、その製造工程に従って添付図６〜９を参照しながら説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程においてメインメンバの準備工程を示す模式的斜視図、図７は本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程において嵌挿工程を示す模式的斜視図、図８は本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程においてプレス成形工程を示し、図（ｇ）はプレス成形後の模式的斜視図、図（ｈ），（ｉ）は夫々Ａ断面及びＢ断面におけるプレス成形工程を示す模式的断面図、図９は本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造工程において、Ａ断面におけるプレス成形工程の他の態様例を示す模式的断面図である。

本発明の実施の形態２に係る自動車用インパネ補強材構造の製造に当り、先ず、上部開断面部品１は、開口部１ａを有する略半円筒形部材からなり、その断面の開口部端面１ｂ，１ｂが、夫々水平外向き方向に１８０度折り曲げ部を有するアルミ押出形材として形成される（図６（ａ）参照）。

一方、下部開断面部品２は、開口部２ａを有する略半円筒形部材からなり、その開口部端面２ｂ，２ｂが、夫々水平外向き面を有するアルミ押出形材として形成される（図６（ｂ）参照）。そして、この下部開断面部品２の運転席側と助手席側の境界部近傍にトリム（切除）加工部７，７を施した後（図６（ｃ）参照）、助手席側相当部を開口部２ａと逆方向に略９０度折り曲げ加工する（図６（ｄ）参照）。この折り曲げ加工の際、助手席側相当部の断面を、略半円筒形状から平面部を有するコの字状に変化させるとともに、フランジ４ｂ，４ｂを１８０度折り曲げ加工して、開口部端面２ｂ，２ｂを有する接合ステイ４が形成される。尚、これらの形状変化の有無は，設計上或いは形状的制約などにより便宜選択される。

そして、曲げ加工された下部開断面部品２を軸線Ｌ方向（車幅方向）にスライドさせて、上部開断面部品１に嵌挿させる（図７（ｅ），（ｆ）参照）。この際、下部開断面部品２の運転席側と助手席側の境界部近傍にトリム加工部７，７を施していることにより、運転席側部分のみを嵌挿させることができる。本実施の形態２では、更に、車体上方向から嵌合部３，３をプレス成形することによって加締めて加締接合し、開口端部同士の接合を強固なものとしている（図８（ｇ）参照）。

即ち、図４，８の垂直断面Ａに相当する箇所においては、図８（ｈ）に示す如く、嵌合部３，３を形成して嵌挿された下部開断面部品２と上部開断面部品１の中空部に芯金８を挿通した後、下部開断面部品２の下部をダイ９で支持しつつ、上部開断面部品１の上方からパンチ１０をプレスすることにより、嵌合部３，３を加締めて接合する。一方、図４，８の垂直断面Ｂ相当の箇所においては、図８（ｉ）に示す如く、上部開断面部品１の開口部１ａの内面を芯金９で支持しつつ、上部開断面部品１の上方からパンチ１０をプレスすることにより、垂直方向に１８０度折り曲げ部を有する開口部端面１ｂ，１ｂが形成される。

嵌合部３，３の態様は、その他、嵌合部３，３を有して形成された下部開断面部品２と上部開断面部品１の中空部に芯金８を挿通した後、上下方向からダイ９，９により支持しつつ、パンチ１０，１０により車体の前後方向から嵌合部３，３をプレスして加締接合する図９に示すものなど、便宜選択すれば良い。

次に、本発明の実施の形態３に係る自動車用インパネ補強材構造につき、添付図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る自動車用インパネ補強材構造の模式的斜視図である。
尚、本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは、上部開断面部品と下部開断面部品の嵌合部の構成にあり、その他は全く同構成であるから、嵌合部の構成についての説明に止めるものとする。

即ち、本発明の実施の形態１においては、上部開断面部品１と下部開断面部品２の嵌合部３，３が、軸線Ｌ方向に同一断面形状を有して接合されていたのに対し、本発明の実施の形態３においては、運転席側の端部における嵌合部３ａ，３ａ及び運転席側の助手席寄りの嵌合部３ａ，３ａの断面形状と、運転席側中央部の嵌合部３ｂ，３ｂの断面形状が異なった構造を有している。このように、上部開断面部品１と下部開断面部品２の嵌合部３，３が、軸線Ｌ方向に異なる断面形状を有して構成されている場合、車幅方向へのズレ変形も抑制することが可能になり、より強度の高い自動車用インパネ補強材構造を得ることができる。

以上説明した通り、本発明に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記軸線に沿って下向きに開口部を有し、両端部を直接またはブラケットを介して車体フレームに接合可能とされた上部開断面部品と、前記軸線に沿って上向きに開口部を有する下部開断面部品とからなり、前記上部及び下部開断面部品が、前記車体の運転席相当部において、前記開口部の両端面同士に形成された嵌合部により嵌合されてなるメインメンバを有している。

そのため、前記メインメンバの運転席側は、比較的大径の閉断面構造を有することになり、高変形強度、高剛性及び良振動特性を確保することができる。そして、本インパネ補強材構造では、比較的厚肉となる嵌合部が、車体略前方及び略後方に設けられることになり、衝突など車体前後方向に荷重が負荷される場合の曲げ変形強度を高くすることができる。また、ステアリングコラムを介して伝わる荷重に対する剛性も高くなる。

また、本発明に係る自動車用インパネ補強材構造によれば、前記下部開断面部品が、前記車体の助手席相当部において下方に曲げ加工され、曲げ加工された当該下部開断面部品の端部が車体フロアと連結されてなるので、小径化と軽量化、更には部品点数の低減を同時に実現できる。

Ａ，Ｂ：垂直断面，
Ｃ，Ｄ：水平断面，
Ｌ：軸線，
１：上部半円筒部品， １ａ：開口部， １ｂ：開口部端面，
１ｃ：水平部， １ｄ：突起，
２：下部半円筒部品， ２ａ：開口部， ２ｂ：開口部端面，
３，３ａ，３ｂ：嵌合部，
４：接合ステイ， ４ａ：下端部， ４ｂ：フランジ部，
５，連結ステイ，
６ａ，６ｂ：ブラケット，
７：トリム加工部，
８：芯金， ９：ダイ， １０：パンチ

Claims (8)

1. 軸線が車体に対し水平でかつ車幅方向に平行に延在するアルミニウム合金押出形材からなる自動車用インパネ補強材構造において、
   前記軸線に沿って下向きに開口部を有し、両端部を直接またはブラケットを介して車体フレームに接合可能とされた上部開断面部品と、
   前記軸線に沿って上向きに開口部を有する下部開断面部品とからなり、
   前記上部及び下部開断面部品が、前記車体の運転席相当部において、前記開口部の両端面同士に形成された嵌合部により嵌合されてなるメインメンバを有することを特徴とする自動車用インパネ補強材構造。
2. 前記下部開断面部品が、前記車体の助手席相当部において下方に曲げ加工され、曲げ加工された当該下部開断面部品の端部が車体フロアと連結されてなることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インパネ補強材構造。
3. 前記嵌合部の上部及び下部開断面部品における、少なくとも前記軸線方向の一部の開口部両端面が、上向きまたは下向きに平行方向に延在する１８０度折り返し曲げ加工部を有し、この１８０度折り返し曲げ加工部によって、前記上部及び下部開断面部品が嵌合されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用インパネ補強材構造。
4. 前記嵌合部が、前記上部及び下部開断面部品の開口部両端面同士を、前記軸線方向に互いにスライドしながら嵌挿して形成された後、プレス成形して加締接合されてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造。
5. 前記嵌合部が、前記軸線方向に異なる断面形状を有してなることを特徴とする請求項４に記載の自動車用インパネ補強材構造。
6. 前記上部及び下部開断面部品の少なくとも車体後方側の開口部端面が、前記軸線方向に直交する断面を断面視したとき、半径３ｍｍ以上の曲面形状を有してなることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造。
7. 前記上部及び下部開断面部品が、それぞれ略半円筒断面部品であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造。
8. 前記メインメンバが、５０００系、６０００系或いは７０００系アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つの項に記載の自動車用インパネ補強材構造。
   
   

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