JP2005280465A - 膝保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の膝の運動エネルギーを的確に吸収でき、かつ、駆動機構自体を膝の運動エネルギーを吸収する吸収機構に利用できて、コンパクトに構成できる膝保護装置の提供。
【解決手段】車両の衝突時に、拘束体２０を車両後方側に移動させて、着座した乗員の膝の車両前方側への移動を抑制する膝保護装置Ｓ。拘束２０体の駆動機構２５が、シリンダ部２６と、ピストン部３２と、シリンダ部２６内に駆動用流体を充満させる流体発生源３８と、を備える。シリンダ部２６には、ピストン部３２の前方移動時に、流体をシリンダ部２６外に流出可能で、ピストン部３２によって閉塞可能なベントホール２９が、配設されている。拘束体２０が、膝に干渉した後、ベントホール２９から流体を流出させつつ、ピストン部３２とともに、車両前方側に向かって移動可能とされ、ベントホール２９の閉塞時、車両前方側への移動を規制される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の衝突時に、着座した乗員における膝の移動を抑制して、乗員の膝を保護する膝保護装置に関する。

従来、この種の保護装置では、着座した乗員における胸部の移動を抑制して、乗員の胸部を保護する構成のものがあった。この保護装置では、駆動機構に連結された拘束体としてのパッドが、着座した乗員の胸部の周囲である前方側に、配設されていた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の保護装置では、拘束体としてのパッドを、折り畳まれて収納される膨張容体を介して、車両のボディ側に配設される駆動機構側に連結させた構成であり、駆動機構の作動時に、パッドを乗員の胸部側（車両後方側）に突出させるとともに、膨張容体を固定させるボディ側の壁部に形成される孔を介して膨張容体内にエアを流入させて膨張容体を膨張させて、パッドを乗員の胸部を保護可能な位置に配設させる構成であった。そして、特許文献１の保護装置では、乗員の胸部がパッドに干渉した際に、膨張容体を塑性変形させることにより、胸部の運動エネルギーを吸収させる構成であった。

また、膝保護装置として、駆動機構としてのインフレーターと、拘束体としてのエアバッグと、を備えたエアバッグ装置が、着座した乗員の膝の周囲である前方側に配設される構成のものもあった（特許文献２参照）。

特許文献２に記載の膝保護装置では、インフレーターから吐出される膨張用ガスを内部に流入させて膨張したエアバッグにより、乗員の膝を保護可能な構成であった。そして、特許文献２に記載の膝保護装置では、エアバッグ装置が、エネルギー吸収部材を介して、車両のボディ側に取り付けられており、エアバッグ装置の作動時に、乗員の膝が、膨張を完了させたエアバッグを車両前方側に強く押圧するように、エアバッグと干渉した際に、エネルギー吸収部材が塑性変形して、乗員の膝の運動エネルギーを吸収可能な構成とされていた。
特公昭４８−３１２０６号公報 実開平２−５６０５３号公報

しかし、特許文献１に記載の保護装置では、膨張容体にエアを流入させる孔には、逆止め弁が配設されており、膨張容体内に一旦流入したエアは、膨張容体外に流出不能とされている。そのため、特許文献１の保護装置では、乗員の胸部がパッドと干渉した際に、パッドと駆動装置とを連結する膨張容体が塑性変形して、胸部の運動エネルギーを吸収可能な構成とされているものの、膨張容体内に充満されたエアが膨張容体の塑性変形を阻害して、胸部の運動エネルギーを充分に吸収できない虞れが生じていた。

また、特許文献２に記載の膝保護装置では、エネルギー吸収部材の塑性変形により膝の運動エネルギーを充分に吸収可能な構成であるものの、拘束体を駆動させる駆動機構に加えてエネルギー吸収部材が必要であり、装置が大型化して、車両搭載時に大きなスペースが必要であった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、乗員の膝の運動エネルギーを的確に吸収でき、かつ、駆動機構自体を膝の運動エネルギーを吸収する吸収機構に利用できて、コンパクトに構成できる膝保護装置を提供することを目的とする。

本発明に係る膝保護装置は、駆動機構に連結された拘束体が、着座した乗員の膝の前方に、配設される構成として、
車両の衝突時に、駆動機構が、作動して、拘束体を車両後方側に移動させ、拘束体の車両後方側の面によって、膝の車両前方側への移動を抑制して膝を保護する構成の膝保護装置であって、
駆動機構が、
軸方向を前後方向に略沿うように配設させて、車両のボディ側に連結させた略筒状のシリンダ部と、
シリンダ部内において摺動可能に配設されるとともに、後端側で、後方移動時の拘束体を支持するピストン部と、
作動時に、ピストン部を介して拘束体を車両後方側に向かって移動可能とするように、シリンダ部内に駆動用流体を充満させる流体発生源と、
を備えて構成され、
シリンダ部には、作動前のピストン部の前端面より前方側で、かつ、作動時における後方移動完了時のピストン部の前端面より後方側に、開口されて、ピストン部の前方移動時に、流体をシリンダ部外に流出可能で、かつ、ピストン部によって閉塞可能としたベントホールが、配設され、
拘束体が、後方移動されて膝に干渉した後、ベントホールから流体を流出させつつ、ピストン部とともに、車両前方側に向かって移動可能とされるとともに、ピストン部によるベントホールの閉塞時、車両前方側への移動を規制されて、膝を拘束可能に、構成されていることを特徴とする。

本発明の膝保護装置では、車両の衝突時、駆動機構が作動し、流体発生源から、シリンダ部内に流体が噴出されて、ピストン部が車両後方側に押し出され、ピストン部に支持された拘束体が、車両後方側に移動されることとなる。そして、乗員の膝が拘束体に干渉して、拘束体及びピストン部が、車両の衝突に伴う慣性力によって前方移動する膝により、車両前方側に向かって押圧されると、シリンダ部内に充満された流体が、シリンダ部に形成されたベントホールから、シリンダ部外に流出することとなる。そのため、この流体の流出により、膝の運動エネルギーを吸収しつつ、拘束体が、徐々に車両前方側に移動し、ピストン部が前進して、ベントホールを閉塞させる位置まで移動した際に、ベントホールからの流体の流出が止まって、ピストン部及び拘束体の車両前方側への移動が規制され、拘束体により乗員の膝が拘束されることとなる。すなわち、本発明の膝保護装置では、乗員の膝が、一旦、拘束体に干渉すると、拘束体が、絞られた所定開口径のベントホールからの流体の流出によって、緩やかに前方に向かって移動しつつ、乗員の膝を拘束する構成であることから、乗員の膝を、膝の運動エネルギーを充分に吸収しつつ、剛体に干渉したような急激な底着き感を得ることなく、拘束することができる。また、本発明の膝保護装置では、駆動機構のシリンダ部を利用して、乗員の膝の運動エネルギーを吸収することができる構成であることから、装置をコンパクトにすることができる。

従って、本発明の膝保護装置では、乗員の膝の運動エネルギーを的確に吸収でき、かつ、駆動機構自体を膝の運動エネルギーを吸収する吸収機構に利用できて、コンパクトに構成することができる。

また、本発明の膝保護装置では、拘束体の繰り出し完了時からベントホール閉塞時までのストロークを、シリンダ部に配設されるベントホールの位置や、ベントホールの開口面積の調整により適宜設定できることから、乗員の膝の運動エネルギーの吸収ストロークを、種々の車両における乗員前方のスペースに対応して設定でき、車両への搭載自由度を増大させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、実施形態の膝保護装置Ｓは、図１・２に示すように、乗員としての運転者ＭＤの膝Ｋの車両前方側であるステアリングコラム６の下方に、配設されている。

なお、本明細書での上下・前後・左右の関係は、膝保護装置Ｓが車両に搭載された状態を基準とするもので、搭載時の車両の上下・前後・左右の関係と一致するものである。

ステアリングコラム６は、図１に示すように、ステアリングホイール５に連結されるメインシャフト７と、メインシャフト７の周囲を覆うコラムチューブ８と、それらの周囲を覆うコラムカバー９と、を備えて構成されている。コラムカバー９は、インストルメントパネル（以下、「インパネ」と省略する）１１から斜め上後方に突出するように、配設されている。実施形態の場合、インパネ１１は、アッパパネル１１ａとロアパネル１１ｂとから構成されている（図２参照）。

膝保護装置Ｓは、拘束体２０と、拘束体２０を駆動させる駆動機構２５と、を備えて構成されている。拘束体２０は、ロアパネル１１ｂに形成される略長方形状の開口１６の部位に、開口１６を塞ぐように配設されている。ロアパネル１１ｂにおける開口１６の周縁となる縁部１７は、ロアパネル１１ｂの車両後方側の面から前方側に一段突出するように、段差状に、形成されている。また、縁部１７において、開口１６の四隅付近となる部位には、拘束体２０をロアパネル１１ｂ側に係止するための後述する係止脚２１を係止するための係止孔１８が、形成されている。

拘束体２０は、衝撃を与えることを極力抑えて運転者ＭＤの膝Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）を受けることができるように、適宜、内部に塑性変形や弾性変形可能な発泡体等の緩衝材を内蔵させた合成樹脂や金属等から形成されて、図２に示すように、略長方形の板状としている。実施形態の場合、拘束体２０は、車両搭載状態において、外周縁２０ａを、開口１６の周囲の縁部１７に支持されるとともに、開口縁部１７に対して、殆ど隙間なく嵌合されるように、構成されている。また、拘束体２０は、車両搭載状態において、運転者ＭＤ側となる車両後方側の面２０ｃを、ロアパネル１１ｂの車両後方側の面と略面一とするように配設されている（図１・４参照）。

さらに、拘束体２０の四隅付近には、車両前方側に突出するように、係止脚２１が、配設されている（図３参照）。これらの係止脚２１は、開口縁部１７に配設される係止孔１８に挿入されて、開口縁部１７の前面側に係止可能な構成とされている。また、これらの係止脚２１は、駆動機構２５が作動して、拘束体２０が車両後方側に向かって突出する際に、図３の二点鎖線に示すごとく、係止孔１８から抜け可能なように、構成されている。

実施形態の場合、拘束体２０は、車両搭載状態において、係止脚２１のみにより、ロアパネル１１ｂ側に係止される構成であり、駆動機構２５側と連結されていない。拘束体２０の車両前方側の面２０ｂにおける駆動機構２５に対応した所定箇所（実施形態の場合、左右方向に沿った２箇所）には、駆動機構２５の作動時において、駆動機構２５の後述するピストン部３２が拘束体２０側に向かって移動された際に、拘束体２０をピストン部３２と連結して、ピストン部３２により拘束体２０を支持可能とする係合部材２２が、配設されている。実施形態の場合、係合部材２２として、雄側部２２ａと雌側部２２ｂとから構成される面状ファスナーが使用されている。すなわち、実施形態の場合、係合部材２２は、拘束体２０側と、駆動機構２５のピストン部３２側と、の両側に、配設される構成であり、拘束体２０側には、ピストン部３２側に配設される雄側部２２ａと係合可能な雌側部２２ｂが、配設されている。

駆動機構２５は、制御装置１３により作動を制御されるもので、実施形態の場合、車両の左右方向に沿った２箇所に、配設されている。各駆動機構２５は、車両のボディ１側に連結されるシリンダ部２６と、シリンダ部２６内に配設されるピストン部３２と、シリンダ部２６内における前端付近に配設される流体発生源としてのガス発生器３８と、から構成されている。

ガス発生器３８は、作動時に窒素ガス等のガスＧを吐出する図示しないガス吐出口を備えて構成され、作動時に、ピストン部３２を介して拘束体２０を車両後方側（乗員側）に向かって移動可能とするように、シリンダ部２６内に、駆動用流体としてのガスＧを車両後方側に向かって噴出させて、シリンダ部２６内にガスＧを充満可能な構成とされている。

シリンダ部２６は、板金製とされるとともに、軸方向を前後方向に沿うように配設される略円筒形とされている。シリンダ部２６は、略円筒状の周壁部２７と、周壁部２７の後端側を塞ぐ後壁部２８と、を備えて構成され、周壁部２７における前端２７ａ付近に、シリンダ部２６の前端２６ａ側を閉塞させるように、ガス発生器３８が、収納される構成である。後壁部２８には、ピストン部３２における後述する連結軸部３４を挿通可能とする挿通孔２８ａが、形成されている。また、後壁部２８における挿通孔２８ａの周囲の部位は、ガス発生器３８が作動してピストン部３２が車両後方側に向かって突出した際に、ピストン部３２の後述する本体部３３を係止させて、ピストン部３２のシリンダ部３２からの抜けを防止するストッパとしても作用することとなる。実施形態の場合、各シリンダ部２６は、それぞれ、車両のボディ１側における剛性を有したインパネリインフォースメント２から延びるブラケット３・４に保持されて、ボディ１側に、連結されている。

周壁部２７における前後方向の中間部位には、複数（実施形態の場合２個）のベントホール２９が、形成されている。これらのベントホール２９は、図５に示すように、作動前のピストン部３２における後述する本体部３３の前端面３３ａより前方側で、かつ、作動時における後方移動完了時のピストン部３２における本体部３３の前端面３３ａより後方側となる位置に、開口されている。また、これらのベントホール２９は、拘束体２０が運転者ＭＤの膝Ｋと干渉した後に、シリンダ部２６内に充満されたガスＧを、シリンダ部２６外に流出させるために、配設されている。そして、これらのベントホール２９は、ガスＧの流出に伴って前方移動したピストン部３２に、閉塞される構成である。なお、実施形態の場合、駆動機構２５の作動時において、後方移動完了時のピストン部３２における本体部３３の前端面３３ａからベントホール２９までの距離Ｘは、３０ｍｍに設定されている（図５参照）。また、ベントホール２９の開口面積は、運転者ＭＤの膝Ｋが拘束体２０を車両前方側に向かって押圧した際に、拘束体２０を、緩やかに前方に向かって移動可能とするように、ガスＧを流出可能な大きさに、設定されている。

ピストン部３２は、シリンダ部２６内において摺動可能に配設される略円盤状の本体部３３と、本体部３３から車両後方側に突出するように配設される連結軸部３４と、連結軸部３４の後端側に配設されて作動時に拘束体２０と連結される連結板部３５と、から構成されている。本体部３３は、シリンダ部２６に対して摺動可能とするように、外径寸法を、周壁部２７の内径寸法と略同一に、若しくは、若干小さく設定されている。また、本体部３３における車両後方側の外周面には、シールリング３６が、配設されている。

連結軸部３４は、軸方向を前後方向に沿わせて配設され、外径寸法を、シリンダ部２６の後壁部２８に形成される挿通孔２８ａに挿通可能な寸法に、設定されている。連結軸部３４の後端側に配設される連結板部３５は、後方側の面に、係合部材２２を構成するとともに、拘束体２０側に配設される雌側部２２ｂと係合可能な雄側部２２ａを、配設させている。

制御装置１３は、バンパ等に配設される複数のセンサ１４と電気的に接続されている。センサ１４は、車両に前方から接近してくる物体を検出可能としているもので、赤外線や超音波を利用するタイプ、あるいは、ＣＣＤカメラを利用するタイプを例示できる。制御装置１３は、車速等を考慮しつつ、各センサ１４からの信号を入力して、接近してくる物体との衝突を予測できる衝突検知を検出するように、構成されている。

すなわち、実施形態の膝保護装置Ｓでは、制御装置１３がセンサ１４からの信号により、衝突検知を検出すると、駆動機構２５に配設されるガス発生器３８からガスＧが車両後方側に向かって噴出され、このガスＧが、本体部３３を車両後方側に向かって押圧し、ピストン部３２が、車両後方側に向かって突出されるように移動することとなる。そして、連結板部３５に配設される雄側部２２ａと、拘束体２０側に配設される雌側部２２ｂとが係合されて、拘束体２０が、ピストン部３２に連結されることとなる。その後、拘束体２０が、ピストン部３２に支持されつつ、ピストン部３２とともに車両後方側に移動し、拘束体２０の車両後方側の面２０ｃにより、乗員としての運転者ＭＤの膝Ｋと干渉することとなる。

そして、実施形態の膝保護装置Ｓでは、乗員としての運転者ＭＤの膝Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）が拘束体２０に干渉して、拘束体２０及びピストン部３２が、車両の衝突に伴う慣性力によって前方移動する膝Ｋにより、車両前方側に向かって押圧されると、シリンダ部２６内に充満されたガスＧが、図５に示すように、シリンダ部２６に形成されたベントホール２９から、シリンダ部２６外に流出することとなる。そのため、このガスＧの流出により、膝Ｋの運動エネルギーを吸収しつつ、拘束体２０が、徐々に車両前方側に移動し、ピストン部３２が前進して、ベントホール２９を閉塞させる位置まで移動した際に、ベントホール２９からのガスＧの流出が止まって、ピストン部３２及び拘束体２０の車両前方側への移動が規制され、拘束体２０により運転者ＭＤの膝Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）が拘束されることとなる（図６参照）。

すなわち、実施形態の膝保護装置Ｓでは、運転者ＭＤの膝Ｋが、一旦、拘束体２０に干渉すると、拘束体２０が、絞られた所定開口径のベントホール２９からのガスＧの流出によって、緩やかに前方に向かって移動しつつ、運転者ＭＤの膝Ｋを拘束する構成であることから、運転者ＭＤの膝Ｋを、膝Ｋの運動エネルギーを充分に吸収しつつ、剛体に干渉したような急激な底着き感を得ることなく、拘束することができる。また、実施形態の膝保護装置Ｓでは、駆動機構２５のシリンダ部２６を利用して、運転者ＭＤの膝Ｋの運動エネルギーを吸収することができる構成であることから、装置をコンパクトにすることができる。

従って、実施形態の膝保護装置では、乗員としての運転者ＭＤの膝Ｋの運動エネルギーを的確に吸収でき、かつ、駆動機構２５自体を膝Ｋの運動エネルギーを吸収する吸収機構に利用できて、コンパクトに構成することができる。

また、実施形態の膝保護装置Ｓでは、拘束体２０の繰り出し完了時からベントホール２９閉塞時までのストロークを、シリンダ部２６に配設されるベントホール２９の位置や、ベントホール２９の開口面積の調整により適宜設定できることから、乗員ＭＤの膝Ｋの運動エネルギーの吸収ストロークを、種々の車両における乗員前方のスペースに対応して設定でき、車両への搭載自由度を増大させることができる。

なお、実施形態の膝保護装置Ｓでは、流体発生源としてガス発生器を使用しているが、駆動用流体は、ガスに限定されるものではない。例えば、駆動用流体として水やオイル等の液体を用いた流体発生源を使用してもよい。しかし、実施形態の膝保護装置Ｓでは、駆動用流体を、シリンダ部２６外に流出させる構成であることから、駆動用流体として、大気に放出しても無害なガスを使用することが好ましく、流体発生源として窒素ガスを発生させるガス発生器を使用することが、望ましい。

また、実施形態の膝保護装置Ｓでは、駆動機構２５と拘束体２０との間に係合部材２２を介在させて、車両搭載状態において、拘束体２０が、駆動機構２５側に、連結されない構成であるが、拘束体２０は、車両搭載状態において、予め、駆動機構２５側に連結されている構成としてもよい。

なお、実施形態では、ステアリングコラム７の下方に配設されて運転者ＭＤの膝Ｋを保護するための膝保護装置Ｓを例に採り説明したが、本発明の膝保護装置は、助手席に着座した乗員の膝を保護するために、助手席前方に配設される膝保護装置にも、適用可能である。

本発明の一実施形態である膝保護装置の使用状態を示す車両前後方向の概略断面図である。 実施形態の膝保護装置の概略正面図である。 実施形態の膝保護装置において、拘束体の四隅の部分を示す概略縦断面図であり、図２のIII−III部位に対応する。 実施形態の膝保護装置の概略横断面図であり、図２のIV−IV部位に対応する。 実施形態の膝保護装置において、駆動機構が駆動した状態を説明する概略断面図である。 実施形態の膝保護装置において、拘束体が、膝を拘束した状態を説明する概略断面図である。

符号の説明

１…ボディ、
２…インパネリインフォースメント、
２０…拘束体、
２１…係止脚、
２２…係合部材、
２５…駆動機構、
２６…シリンダ部、
２９…ベントホール、
３２…ピストン部、
３８…ガス発生器（流体発生源）、
Ｋ（ＫＬ・ＫＲ）…膝、
ＭＤ…運転者（乗員）、
Ｓ…膝保護装置。

Claims (1)

1. 駆動機構に連結された拘束体が、着座した乗員の膝の前方に、配設される構成として、
   車両の衝突時に、前記駆動機構が、作動して、前記拘束体を車両後方側に移動させ、前記拘束体の車両後方側の面によって、前記膝の車両前方側への移動を抑制して前記膝を保護する構成の膝保護装置であって、
   前記駆動機構が、
   軸方向を前後方向に略沿うように配設させて、前記車両のボディ側に連結させた略筒状のシリンダ部と、
   該シリンダ部内において摺動可能に配設されるとともに、後端側で、後方移動時の前記拘束体を支持するピストン部と、
   作動時に、前記ピストン部を介して前記拘束体を車両後方側に向かって移動可能とするように、前記シリンダ部内に駆動用流体を充満させる流体発生源と、
   を備えて構成され、
   前記シリンダ部には、作動前の前記ピストン部の前端面より前方側で、かつ、作動時における後方移動完了時の前記ピストン部の前端面より後方側に、開口されて、前記ピストン部の前方移動時に、前記流体を前記シリンダ部外に流出可能で、かつ、前記ピストン部によって閉塞可能としたベントホールが、配設され、
   前記拘束体が、後方移動されて前記膝に干渉した後、前記ベントホールから前記流体を流出させつつ、前記ピストン部とともに、車両前方側に向かって移動可能とされるとともに、前記ピストン部による前記ベントホールの閉塞時、車両前方側への移動を規制されて、前記膝を拘束可能に、構成されていることを特徴とする膝保護装置。

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