CN105579298A - 车辆用膝部保护装置结构 - Google Patents

Abstract

主要能够防止对膝部输入载荷的支承反力急剧回落。涉及一种车辆用膝部保护装置，其使上侧托架(23)和下侧托架(24)以位于上下的方式直接或间接地安装于车身强度部件(21)，上侧托架对膝部输入载荷产生较高的反力，下侧托架产生比该上侧托架(23)低的反力。至少上述上侧托架(23)为在至少其一部分具有闭合截面部(31)的托架。并且，在该闭合截面部(31)的至少一个面形成有向内侧突出的内侧突出部(32)。

Description

车辆用膝部保护装置结构

技术领域

本发明涉及车辆用膝部保护装置结构。

背景技术

在汽车等车辆中，在车室内的前部设置有仪表板。在该仪表板的内部设有大致向车宽方向延伸而连结在左右车身板间的金属制的车身强度部件。

并且，通过例如专利文献1、2等可知一种车辆用膝部保护装置，如图5的侧视图所示，该车辆用膝部保护装置将上侧托架3和下侧托架4以位于上下的方式安装于上述那样的车身强度部件1，上侧托架3对乘员的膝部输入载荷产生较高的反力，下侧托架4产生比该上侧托架3低的反力。

并且，如图6A的截面图所示，上侧托架3为具有开放截面的托架。上侧托架3例如为具有大致朝下的U字状截面的托架等。另外，关于下侧托架4，虽未特别图示，但也与上侧托架3相同，为具有开放截面的托架。下侧托架4例如为具有大致朝上的U字状截面的托架。

根据这样的结构，紧急时，能够主要通过使产生较高的反力的上侧托架3与产生的较低反力的下侧托架4双方发生变形，来吸收普通体格的乘员的膝部输入载荷。在此，图6A、图6B、图6C分别表示初期、中期、后期的上侧托架3或下侧托架4的变形状态。另外，图7的曲线图中的线a、线b、线c分别表示上侧托架3或下侧托架4在初期、中期、后期产生的支承反力。

另外，能够主要通过使产生较低的反力的下侧托架4发生变形，来吸收身材娇小的乘员的膝部输入载荷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2007-62542号公报

专利文献2：(日本)特开2012-228997号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述的车辆用膝部保护装置结构中，上侧托架3与下侧托架4例如被分别设计成具有大致U字状的开放截面的托架。因此，若上侧托架3和下侧托架4、特别是上侧托架3如图6A～图6C中依次表示的那样发生变形而使得U字状的两侧凸缘部分3a展开至某种程度，则自此之后，两侧凸缘部分3a将几乎不会再展开。即，上侧托架3等将不再能够通过两侧凸缘部分3a的展开来对膝部输入载荷进行吸收。因此，如图7的线c所示，存在载荷吸收量或所产生的反力在后期急剧下降等问题。

于是，本发明的主要目的是解决如上那样支承反力在后期急剧回落的情况。

解决技术问题的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明涉及一种车辆用膝部保护装置结构，该车辆用膝部保护装置结构使上侧托架和下侧托架以位于上下的方式直接或间接地安装于车身强度部件，所述上侧托架对膝部输入载荷产生较高的反力，所述下侧托架产生比该上侧托架低的反力。

至少所述上侧托架为在至少其一部分具有闭合截面部的托架。

并且，在该闭合截面部的至少一个面，形成有向内侧突出的内侧突出部。

发明效果

通过上述结构，能够得到以下的作用效果。

即，至少上侧托架为在至少其一部分具有闭合截面部的托架。由此，能够提高上侧托架或下侧托架的设有闭合截面部的部分的截面系数，提高对膝部输入载荷的载荷吸收量。或者，能够根据截面系数因闭合截面部而提高的量，相应地减薄上侧托架等的壁厚而谋求轻量化。

另外，在闭合截面部截面系数提高，由此上侧托架的抗扭强度提高，因此即使膝部输入载荷有偏差，上侧托架也稳定地变形。即，上侧托架无偏差地向一定的方向压溃，因此能够稳定地吸收膝部输入载荷。

并且，在闭合截面部的至少一个面形成有向内侧突出的内侧突出部。由此，能够设置内侧突出部而相应地提高闭合截面部的刚性。其结果，能够进一步提高上侧托架对膝部输入载荷的支承反力而防止支承反力急剧回落。

附图说明

图1是本实施方式的实施例中的车辆用膝部保护装置结构的立体图。

图2是图1的侧视图。

图3A是表示图1的上侧托架在初期的压溃方式的截面图。

图3B是表示图1的上侧托架在中期的压溃方式的截面图。

图3C是表示图1的上侧托架在后期的压溃方式的截面图。

图4是表示图1的上侧托架的支承反力的曲线图，线a表示初期的支承反力、线b表示中期的支承反力、线c表示后期的支承反力。

图5是现有的车辆用膝部保护装置结构的侧视图。

图6A是表示图5的上侧托架在初期的压溃方式的截面图。

图6B是表示图5的上侧托架在中期的压溃方式的截面图。

图6C是表示图5的上侧托架在后期的压溃方式的截面图。

图7是表示图5的上侧托架的支承反力的曲线图，线a表示初期的支承反力、线b表示中期的支承反力、线c表示后期的支承反力。

具体实施方式

以下，利用附图详细地说明本实施方式及将之具体化的实施例。

图1～图4表示该实施方式的实施例及其变形例。

实施例1

以下，对结构进行说明。

图中，关于方向，设为车辆前后方向x、车宽方向y、上下方向z。

在汽车等车辆中，在车室内的前部设置有仪表板。在该仪表板的内部设有大致向车宽方向y延伸而连结在左右车身板间的金属制的车身强度部件。

并且，如图1的立体图或图2的侧视图所示，该实施例的车辆用膝部保护装置的结构如下：使上侧托架23和下侧托架24以位于上下的方式直接或间接地安装于上述车身强度部件21，上侧托架23对乘员的膝部输入载荷产生较高的反力，下侧托架24产生比该上侧托架23低的反力。

在此，上述车辆用膝部保护装置的结构，如字面意思，就是设于车辆上的、用于保护乘员的膝部的装置或结构。该车辆用膝部保护装置结构以乘员不可见的方式设置于在车辆的车室内的前部设置的仪表板等车室内装板的内部。在该情况下，该车辆用膝部保护装置结构虽然为用于保护驾驶席乘员的膝部的结构，但也可以是用于保护副驾驶席乘员的膝部的结构。

在该情况下，上述车身强度部件21是设置于车室内的前部的金属制的强度部件。该车身强度部件21为向车宽方向y延伸而连结在左右车身板、例如侧板间的部件。该车身强度部件21的中间部经由支承件21a支承于车室的地板。该车身强度部件21以乘员不可见的方式设置在上述仪表板的内部。该车身强度部件21由于对转向立柱进行支承而被称为转向支承构件等，或者由于如上所述那样向车宽方向y延伸而被称为横向车梁等。在车身强度部件21上设有用于支承转向立柱的立柱托架21b。

注意，一般来说，车身强度部件21的向车宽方向y延伸的主体部分例如为圆形截面的管状的部件、例如为铁管等。不过，还开发了具有圆形截面以外的截面形状的轻合金制的部件等。

上述膝部输入载荷是在紧急时、由于就坐于座位上的乘员向车辆前方移动而与车辆、例如仪表板等抵接等所产生的载荷。

上述反力是车辆用膝部保护装置针对膝部输入载荷所产生的力。通过利用该反力，能够承受并吸收膝部输入载荷。

上述上侧托架23，如字面意思，就是与下侧托架24相比更位于上侧的托架。上侧托架23为金属制的托架。在该情况下，上侧托架23在侧视时是从车身强度部件21的下半部向车辆后方且下方延伸的托架。

上述下侧托架24，如字面意思，就是与上侧托架23相比更位于下侧的托架。下侧托架24为金属制的托架。在该情况下，下侧托架24在侧视时是从上侧托架23的中间部分的下部向车辆后方且下方延伸的托架。

上述的位于上下，如字面意思，就是指上侧托架23位于上侧、下侧托架24位于下侧。

注意，上侧托架23的后端部23a被设定为：与下侧托架24的后端部24a相比，更位于车辆后方且上方。并且，上侧托架23与下侧托架24在其后端部23a、24a之间由纵向连结件26一体地连结。该纵向连结件26被设计成倾斜件等，该倾斜件等是根据上侧托架23的后端部23a与下侧托架24的后端部24a的车辆前后方向x及上下方向z的位置差而具有前低后高的倾斜的斜杆。纵向连结件26由金属制的在上下方向z上细长的板材等构成。

与之相对应，在上侧托架23的后端部23a与下侧托架24的后端部24a，分别设有针对纵向连结件26的上端部及下端部的安装部。这些安装部是通过弯曲成与纵向连结件26的倾斜角度相同的角度而形成的。

另外，上侧托架23与下侧托架24对应乘员的左右膝部而设有左右一对。并且，左右的纵向连结件26的至少下端部间由大致向车宽方向y延伸的横向连结件27连结。该横向连结件27由在车宽方向y上细长的金属制的板材等构成。注意，纵向连结件26与横向连结件27也可以为一体。

上述的直接或间接地，如字面意思，就是指上侧托架23直接安装于车身强度部件21或者间接地安装于车身强度部件21。或者，是指下侧托架24直接安装于车身强度部件21或者间接地安装于车身强度部件21。

在该情况下，上侧托架23直接安装于车身强度部件21，并且下侧托架24经由上侧托架23间接地安装于车身强度部件21。这样，通过在上侧托架23上安装下侧托架24，与在产生较低的反力的下侧托架24上安装产生较高的反力的上侧托架23的情况相比，在强度上是有利的。

不过，如图5所示，也存在下侧托架24直接安装于车身强度部件21、上侧托架23安装于下侧托架24的结构。或者，也存在上侧托架23经由下侧托架24间接地安装于车身强度部件21的结构。在该情况下，通过提高下侧托架24的从向车身强度部件21上安装的安装部分到安装上侧托架23的安装部分为止的强度来进行应对。

并且，针对以上的基本结构，在该实施例中，具备以下的结构。

(结构1)如图3的截面图所示，至少上述上侧托架23构成为在至少其一部分具有闭合截面部31的托架。

并且，在该闭合截面部31的至少一个面形成有向内侧突出的内侧突出部32。

在此，上述的至少上侧托架23，是指仅上侧托架23、或上侧托架23与下侧托架24双方的意思。在该情况下，仅上侧托架23为闭合截面的托架，下侧托架24为大致朝上的U字状的开放截面的托架等。

上述的至少其一部分，如字面意思，是指上侧托架23的一部分或全部的意思。一部分包括一处及多处。在该情况下，上侧托架23大致整体为闭合截面部31。

上述的闭合截面部31，如字面意思，是指具有闭合截面的部分。在该情况下，闭合截面部31为如下结构：将朝下的U字状的上侧部件35与朝上的U字状的下侧部件36例如以上侧部件35在外侧、下侧部件36在内侧的方式上下嵌合，横跨嵌合部分的整个区域将上侧部件35的侧面35a下缘部与下侧部件36的侧面36a之间连接地焊接固定(焊接线37)。

不过，闭合截面部31的结构不限于此，例如也可以为如下结构：将朝右的C字状的左侧部件与朝左的C字状的右侧部件例如以左侧部件在外侧、右侧部件在内侧的方式左右嵌合，横跨嵌合部分的整个区域将左侧部件的上下表面右缘部与右侧构件的上下表面之间连续地焊接固定。或者，闭合截面部31例如也可以为将一块板材弯曲形成并将对接的接合线焊接而成为一体的结构。

上述的至少一个面，是指闭合截面部31的一个面或一个以上的面的意思。在该情况下为一个面，在该情况下只是上表面。

上述的内侧突出部32，如字面意思，是闭合截面部31的向内侧突出的部分。在该情况下，内侧突出部32为沿上侧托架23的长度方向延伸的槽状或沟状的突出部。在该情况下，槽状的内侧突出部32为横跨上侧托架23的长度方向的大致整个区域而连续地延伸的突出部等。由前端部32a的形状可知，该槽状的内侧突出部32为具有一对侧面部和将该侧面部的内侧缘部之间连结的底面部的大致U字状截面的突出部。该底面部为与闭合截面部31的相对面、在该情况下为下表面、或者后述的相对面侧部分42平行的部分。该槽状的内侧突出部32在该情况下只设置了一条，但也可以设置两条以上。

(结构2)上述内侧突出部32的前端部32a相对于上述闭合截面部31的相对面侧部分被以具有分隔部41的方式分隔配置(参照图3A)。

并且，该分隔部41被设定成在吸收膝部输入载荷时上述内侧突出部32的前端部32a与上述闭合截面部31的相对面侧部分42抵接的间隔(参照图3B、图3C)。

在此，上述的内侧突出部32的前端部32a就是内侧突出部32的最大程度突出的部分、在该情况下就是槽状的内侧突出部32的底面部。

上述的闭合截面部31的相对面侧部分42就是与闭合截面部31的内侧突出部32相对的相对面或相对面的一部分。

上述分隔部41，如字面意思，就是在吸收膝部输入载荷之前的状态下(图3A的状态)为分隔的部分。

上述的吸收膝部输入载荷时，如字面意思，就是对膝部输入载荷进行吸收时，由于该膝部输入载荷的吸收而闭合截面部31以压溃的方式变形。

上述的抵接的间隔被设定为：在闭合截面部31由于吸收膝部输入载荷而以压溃的方式发生了变形时，内侧突出部32的前端部32a与闭合截面部31的相对面侧部分42抵接的那种间隔。

(结构3)在上述闭合截面部31的相对面侧部分42，以与上述内侧突出部32相对的方式设有第二内侧突出部45。

在此，上述第二内侧突出部45以与内侧突出部32成对的方式设置。该第二内侧突出部45以具有上述分隔部41的方式形成，从而在吸收膝部输入载荷时与内侧突出部32的前端部32a抵接。该第二内侧突出部45既可以为与内侧突出部32相同的截面形状，也可以为与内侧突出部32不同的截面形状。在该情况下，使相同截面形状的突出部以朝向反转的状态对置。

(结构4)如图2所示，上述上侧托架23具有至少一个在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部48。

至少在该弯曲部48的位置设有上述槽状的内侧突出部32、或者上述槽状的内侧突出部32及上述第二内侧突出部45。

在此，上述的弯曲部48是针对于膝部输入载荷的弯曲起点。该弯曲部48若角度较小则易于弯曲，并且载荷吸收量较小。反之，弯曲部48若角度较大则难以弯曲，并且载荷吸收量较大。另外，弯曲部48若增加设置个数，则能够增加载荷吸收量及载荷吸收时间，但另一方面则容易导致重量增加。相反，弯曲部48若减少设置个数，则载荷吸收量及载荷吸收时间减少，但另一方面，易于实现轻量化。上述的槽状的内侧突出部32及第二内侧突出部45针对上侧托架23的弯曲部48弯曲的方向进行设置。

更具体地说，在侧视时，上侧托架23具有从安装于车身强度部件21的前端部23b向安装于上述纵向连结件26的后端部23a在上下方向z上的宽度逐渐变窄的锥形形状。另外，上侧托架23整体上为大致接近于水平的状态，且一边稍微下降一边向后方延伸。并且，在上侧托架23上，在前端部23b与后端部23a的中间部分设定了一处在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部48。该弯曲部48为具有接近180度的较大角度、例如160度左右以上的角度的弯曲部，或者为具有较小的弯曲形状的弯曲部。

与之相对，下侧托架24在侧视时为大致L字状的托架。在下侧托架24上，在前端部24b与后端部24a的中间部分设定了一处在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部49。该弯曲部49为具有接近90度的较小角度、例如110度左右的角度的弯曲部，或者为具有较大的弯曲形状的弯曲部。注意，下侧托架24的前端部24b安装在比上侧托架23的弯曲部48更靠车辆前方的位置。

上述的至少一个，是指也可以在上侧托架23上设置一个以上的、多个弯曲部48。在该情况下，如上所述地成为弯曲起点的弯曲部48为一个。注意，上述说明对于下侧托架24的弯曲部49也是相同的。

以下，对该实施例的作用进行说明。

紧急时的乘员所带来的膝部输入载荷经由上侧托架23及下侧托架24向车身强度部件21传递。此时，通过上侧托架23及下侧托架24所产生的反力来承受乘员的膝部输入载荷，另外，通过使上侧托架23及下侧托架24发生变形，来吸收乘员的膝部输入载荷。

并且，产生较高的反力的上侧托架23与产生较低的反力的下侧托架24被以位于上下的方式直接或间接地安装于车身强度部件21。由此，主要通过使产生较高的反力的上侧托架23与产生较低的反力的下侧托架24双方发生变形，来吸收普通体格的乘员的膝部输入载荷。在此，图3A、图3B、图3C分别表示初期、中期、后期的上侧托架23或下侧托架24的变形状态。另外，图4的曲线图中的线a、线b、线c分别表示上侧托架23或下侧托架24在初期、中期、后期产生的支承反力。

另外，主要通过使产生较低的反力的下侧托架24发生变形，来吸收身材娇小的乘员的膝部输入载荷。

由此，能够分别针对普通体格的乘员的膝部输入载荷与身材娇小的乘员的膝部输入载荷，适当地设定支承反力和载荷吸收量等。

根据该实施例，能够得到以下的效果。

(效果1)至少上侧托架23为在至少其一部分具有闭合截面部31的托架。由此，能够提高上侧托架23或下侧托架24的设有闭合截面部31的部分的截面系数，从而提高对膝部输入载荷的载荷吸收量。或者，能够根据截面系数因闭合截面部31而提高的量，相应地减薄上侧托架23等的壁厚，谋求轻量化。

更具体地说，例如，通过使构成闭合截面部31的上侧部件35的侧面35a与下侧部件36的侧面36a相互限制而阻止侧面展开而使闭合截面部31难以产生变形，相应地，将会产生较大的反力而提高载荷吸收量。

另外，在闭合截面部31截面系数提高，由此上侧托架23的抗扭强度提高，因此即使膝部输入载荷有偏差，上侧托架23也稳定地变形。即，上侧托架23无偏差地向一定的方向压溃，因此能够稳定地吸收膝部输入载荷。

并且，在闭合截面部31的至少一个面形成有向内侧突出的内侧突出部32。由此，能够设置内侧突出部32而相应地提高闭合截面部31的刚性，能够进一步提高对膝部输入载荷的支承反力，防止支承反力急剧回落。

(效果2)内侧突出部32的前端部32a相对于闭合截面部31的相对面侧部分42以具有分隔部41的方式分隔配置。由此，在膝部输入载荷的作用下，闭合截面部31能够产生与分隔部41的间隔的大小对应的变形。因此，能够针对膝部输入载荷确保必要的载荷吸收量。

并且，分隔部41被设定成在吸收膝部输入载荷时内侧突出部32的前端部32a与闭合截面部31的相对面侧部分42抵接的间隔。由此，在闭合截面部31变形后，内侧突出部32的前端部32a与闭合截面部31的相对面侧部分42抵接或干涉而彼此相互限制而使闭合截面部31不会产生进一步的变形，由此，能够产生反力，持续吸收膝部输入载荷。

由此，例如，能够防止在闭合截面部31变形后，对膝部输入载荷的载荷吸收量一气回落，能够更长久地吸收膝部输入载荷。

(效果3)在闭合截面部31的相对面侧部分42，以与内侧突出部32相对的方式设有第二内侧突出部45。由此，能够设置第二内侧突出部45而进一步相应地提高闭合截面部31的刚性，能够进一步提高对膝部输入载荷的支承反力，防止支承反力急剧回落。

(效果4)上侧托架23具有至少一个在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部48。由此，弯曲部48成为针对于膝部输入载荷的弯曲起点，因此，能够利用弯曲部48的弯曲变形来吸收膝部输入载荷。

另外，至少在弯曲部48的位置，设置槽状的内侧突出部32，或者，至少在弯曲部48的位置，设置槽状的内侧突出部32与第二内侧突出部45。由此，如上所述，能够利用内侧突出部32和第二内侧突出部45的刚性、以及因内侧突出部32与第二内侧突出部45抵接或干涉而产生的反力等，防止在弯曲部48弯曲时支承反力急剧回落。

而且，该上侧托架23的弯曲部48为具有接近180度的较大角度、例如160度左右以上的角度的弯曲部，或者为具有较小的弯曲形状的弯曲部。由此，能够使膝部输入载荷不会一气集中在弯曲部48而导致弯曲部48当即弯曲，而且能够使膝部输入载荷分散于整个上侧托架23上。因此，能够在利用整个上侧托架23承受膝部输入载荷之后才从弯曲部48开始弯曲，因此在增大载荷吸收量方面是有利的。

综上所述，通过在上侧托架23设置闭合截面部31、在闭合截面部31设置内侧突出部32、适当设定内侧突出部32的前端部32a与闭合截面部31的相对面侧部分42的间隔、在闭合截面部31设置第二内侧突出部45、在弯曲部48设置内侧突出部32和第二内侧突出部45等结构的叠加，如图4的线c所示，能够在吸收膝部输入载荷的后期有效地防止支承反力急剧回落。

以上，利用附图详细说明了该实施方式的实施例，但实施例只是该实施方式的示例。因此，该实施方式并不是仅限于实施例的结构，不脱离该实施方式要旨的范围内的设计变更等即使存在，也当然都包含于该实施方式。另外，例如在各实施例中包含多种结构的情况下，纵无特别说明，这些结构的可能的组合也当然包含于该实施方式。另外，在公开了多个实施例及变形例的情况下，纵无特别说明，贯穿这些实施例及变形例的结构组合中的可能的情况也当然包含于该实施方式。另外，关于画在附图中的结构，纵无特殊说明，也当然包含于该实施方式。而且，在存在“等”这一用语的情况下，表示包含同等事物的意思。另外，在存在“大致”、“约”、“左右”等用语的情况下，表示包含从常识上讲可被接受的范围、精度的事物的意思。

关联申请的相互参照

本申请基于2013年9月27日向日本特许厅提出申请的特愿2013-201370主张优先权，其所有公开内容通过参照的方式而被整合到本说明书中。

Claims (7)

1.一种车辆用膝部保护装置结构，其使上侧托架和下侧托架以位于上下的方式直接或间接地安装于车身强度部件，所述上侧托架对膝部输入载荷产生较高的反力，所述下侧托架产生比该上侧托架低的反力，

所述车辆用膝部保护装置结构的特征在于，

至少所述上侧托架在至少其一部分具有闭合截面部，

在该闭合截面部的至少一个面，形成有向内侧突出的内侧突出部。

2.如权利要求1所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

所述内侧突出部的前端部相对于所述闭合截面部的相对面侧部分被以具有分隔部的方式分隔配置，

该分隔部被设定成在吸收膝部输入载荷时所述内侧突出部的前端部与所述闭合截面部的相对面侧部分抵接的间隔。

3.如权利要求1所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

在所述闭合截面部的相对面侧部分，以与所述内侧突出部相对的方式设有第二内侧突出部。

4.如权利要求2所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

在所述闭合截面部的相对面侧部分，以与所述内侧突出部相对的方式设有第二内侧突出部。

5.如权利要求2所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

所述上侧托架具有至少一个在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部，

至少在该弯曲部的位置，设有槽状的所述内侧突出部。

6.如权利要求3所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

所述上侧托架具有至少一个在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部，

至少在该弯曲部的位置，设有槽状的所述内侧突出部、或者槽状的所述内侧突出部及所述第二内侧突出部。

7.如权利要求4所述的车辆用膝部保护装置结构，其特征在于，

所述上侧托架具有至少一个在吸收膝部输入载荷时弯曲变形的弯曲部，

至少在该弯曲部的位置，设有槽状的所述内侧突出部、或者槽状的所述内侧突出部及所述第二内侧突出部。