JP2008007092A - ニーボルスタおよび乗員下肢保護方法並びにニーボルスタを備えた自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ニーボルスタに乗員の膝部が衝突した際の入力方向が、車幅方向のみならず上下方向にずれている場合にも衝突エネルギーを効率良く吸収できるニーボルスタの提供を図る。
【解決手段】膝部が衝突するプレート１１の左右両端部の上下部分を、アーム部材１２Ａ〜１２Ｄによってステアリングメンバ６に連結し、各アーム部材の後方端部に形成した湾曲部２０ａ〜２０ｄとプレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄを形成し、かつ、湾曲部の変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせることにより、荷重Ｆの入力により楔状空間部が潰れて、プレート１１に略直角方向に入力される荷重Ｆ１および車幅方向や上下方向に適宜角度θをもってずれた荷重Ｆ２に対しても、衝突エネルギーを効率良く吸収することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両衝突時に乗員の膝部を保護するニーボルスタおよび乗員下肢保護方法並びにニーボルスタを備えた自動車に関する。

従来のニーボルスタとしては、ステアリングコラムの運転者の膝部に対向する位置にゴムブッシュおよびステーを介して回転自在に取り付けられたものがあり、運転者の膝部が車幅方向に対して斜め方向にニーボルスタに衝突した場合に、このニーボルスタが運転者に正対する方向に回転して両膝部の衝突エネルギーを平均化して吸収するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
実開平４−７０５５６号公報（第６頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のニーボルスタにあっては、乗員の膝部から受ける入力方向が車幅方向にずれている場合に対応したもので、乗員の体格差により膝部位置が上下方向にずれている場合には、ニーボルスタが上下方向に対して一定の角度で固定的に取り付けられているため、特に大柄の乗員や小柄の乗員に対しては効率良くエネルギー吸収できなくなってしまう。

そこで、本発明は、ニーボルスタに乗員の膝部が衝突した際の入力方向が、車幅方向のみならず上下方向にずれている場合にも衝突エネルギーを効率良く吸収できるニーボルスタおよび乗員下肢保護方法並びにニーボルスタを備えた自動車を提供するものである。

本発明は、乗員の膝部が衝突した時のエネルギーを吸収するニーボルスタであって、膝部が衝突する荷重入力部材と、該荷重入力部材の左右両端部の上下部分を、前方の骨格部材にそれぞれ連結する左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材と、を備え、各アーム部材の後方端部に湾曲部を形成して、これら湾曲部と前記荷重入力部材との間に楔状空間部を形成し、かつ、前記湾曲部の変曲点の前後方向位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、乗員の膝部が荷重入力部材に衝突した際の荷重は、複数のアーム部材を介して前方の骨格部材によって支持されるとともに、各アーム部材に形成した湾曲部と荷重入力部材との間の楔状空間部が、湾曲部の変形に伴って潰れることにより膝部の衝突エネルギーを吸収することができる。

このとき、前記湾曲部の変曲点の前後方向位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせてあるので、人体の傷害メカニズムや耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を適正に行って、衝突時の入力方向が車幅方向または上下方向にずれている場合にも、衝突エネルギーをより効率良く吸収することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

（第１実施形態）図１〜図９は本発明にかかるニーボルスタおよび乗員下肢保護方法並びにニーボルスタを備えた自動車の第１実施形態を示し、図１はニーボルスタの取付状態を概略的に示す車室前部の断面図、図２はニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図３はニーボルスタの分解斜視図、図４はニーボルスタの取付状態を示す側面図であり、図５は乗員の膝部が衝突した際のニーボルスタの作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す側面図である。

また、図６はニーボルスタに衝突荷重が入力した際の作動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す平面図、図７はニーボルスタに衝突荷重が入力した際の作動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す側面図であり、図８はニーボルスタへの荷重入力方向を（ａ）に平面図と（ｂ）に側面図で示す説明図、図９は荷重入力方向に対するニーボルスタの反力特性を示す説明図である。

本実施形態のニーボルスタ１０は、図１に示すように前席乗員を対象として配設され、特に本実施形態では運転席２に着座した乗員（運転者）Ｄの下肢を保護する場合に例を取って説明するものとする。

自動車１の運転席２の前方にはインストルメントパネル３が存在し、このインストルメントパネル３を挿通するステアリングコラム４の後端部にステアリングホイール５が取り付けられる。ステアリングコラム４は、インストルメントパネル３内に車幅方向に配置した骨格部材としてのステアリングメンバ６に支持されており、かつ、インストルメントパネル３の上面はダッシュトリム７で覆われるとともに、下面はロアトリム８で覆われる。

そして、前記ニーボルスタ１０は、自動車１のインストルメントパネル３の下部で、乗員下肢の膝部前方に位置するロアトリム８の内側の図１中実線で囲んだ部分Ｋに配設される。

前記ニーボルスタ１０は、図２，図３に示すように乗員Ｄの膝部Ｄｎが衝突する荷重入力部材としてのプレート１１と、該プレート１１の左右両端部の上下部分を前方のステアリングメンバ６にそれぞれ連結する左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材１２Ａ〜１２Ｄと、を備える。なお、図２中、プレート１１を透視した状態でアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを示す。

前記プレート１１は、入力荷重に対して十分に耐える素材、例えば鋼板等によって全体的に横長となる矩形状に形成され、その左右方向中央部に車両後方（乗員Ｄ側）に円弧状に突出する膨出部１１ａが形成される。

そして、前記複数のアーム部材１２Ａ〜１２Ｄは、車両右方に配置される上方のアーム部材１２Ａと、車両左方に配置される上方のアーム部材１２Ｂと、車両右方に配置される下方のアーム部材１２Ｃと、車両左方に配置される下方のアーム部材１２Ｄと、の４本からなる。

各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄは断面矩形状に形成され、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂは、長さ方向（前後方向）の中間部分から車両後方（乗員側）に向かって左右幅を徐々に減少して先細り形状としてあるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄは、長さ方向（前後方向）の中間部分から車両後方（乗員側）に向かって上下幅を徐々に減少して先細り形状としている。

そして、前記各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの基端部（車両前方端部）は、前記ステアリングメンバ６に溶接により結合（結合部Ｗａ〜Ｗｄ）されるとともに、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの先端部（車両後方端部）は、前記プレート１１の背面（車両前側面）の左右両端部の上下部分にボルト１３およびナット１３ａを介して結合される。

ここで、本実施形態のニーボルスタ１０は、前記各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの先細り形状となった後方端部にそれぞれ湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄが形成されるようにしてあり、かつ、前記湾曲部２０ａ〜２０ｄの変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、図４に示すように上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

また、本実施形態の乗員下肢保護方法では、前記ニーボルスタ１０のプレート１１に膝部Ｄｎが衝突した際の荷重を、該プレート１１の左右両端部の上下部分を前方のステアリングメンバ６にそれぞれ連結した左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材１２Ａ〜１２Ｄで支持し、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に形成される楔状空間部２１ａ〜２１ｄの潰れにより衝突時のエネルギーを吸収するとともに、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄの変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

前記各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれの湾曲部２０ａ〜２０ｄの先端部がプレート１１に結合されることになり、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄの先端部はプレート１１の背面に対して接線方向となるように、各湾曲部２０ａ〜２０ｄは滑らかに湾曲形成される。

そして、前記各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの先端部を湾曲させた際に、その湾曲開始部分に前記変曲点Ｐ１〜Ｐ４が設定され、図４に示すように、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの変曲点Ｐ１，Ｐ２を下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの変曲点Ｐ３，Ｐ４よりも車両後方に距離Ｄ１だけオフセットさせてある。また、このとき、図２に示すように、上方のアーム部材１２Ａの変曲点Ｐ１は下方のアーム部材１２Ｃの変曲点Ｐ３に対して左右方向に距離Ｌだけオフセットし、上方のアーム部材１２Ｂの変曲点Ｐ２は下方のアーム部材１２Ｄの変曲点Ｐ４に対して左右方向に距離Ｌだけオフセットしている。

従って、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの変曲点Ｐ１，Ｐ２は、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの変曲点Ｐ３，Ｐ４よりもプレート１１により近接するため、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂに形成した湾曲部２０ａ，２０ｂの曲率半径は、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに形成した湾曲部２０ｃ，２０ｄよりも小さくなる。

そして、本実施形態では前記湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

即ち、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂは、それぞれの対向方向に湾曲させてあり、つまり、アーム部材１２Ａの湾曲部２０ａを左方に向かって湾曲するとともに、アーム部材１２Ｂの湾曲部２０ｂを右方に向かって湾曲してある。また、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄは、それぞれを上方に向けて湾曲してある。

従って、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの楔状空間部２１ａ，２１ｂは、湾曲部２０ａ，２０ｂの外側面１２Ａａ，１２Ｂａとプレート１１との間に略三角状に形成される空間部で形成されるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの楔状空間部２１ｃ，２１ｄは、湾曲部２０ｃ，２０ｄの下側面１２Ｃａ，１２Ｄａとプレート１１との間に略三角状に形成される空間部で形成される。

また、このとき、前記楔状空間部２１ａ〜２１ｄの大きさは、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

即ち、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの楔状空間部２１ａ，２１ｂは、湾曲部２０ａ，２０ｂとプレート１１との間に形成されるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの楔状空間部２１ｃ，２１ｄは、湾曲部２０ｃ，２０ｄとプレート１１との間に形成されるもので、このとき、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂは曲率半径が比較的小さくなっており、かつ、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄは曲率半径が比較的大きくなっており、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに対応する楔状空間部２１ｃ，２１ｄの大きさは、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂに対応する楔状空間部２１ａ，２１ｂよりも大きくなる。

更に、本実施形態では前記各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄのステアリングメンバ６との結合部Ｗａ〜Ｗｄの位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

即ち、図２に示すように車両右方に配置した上方のアーム部材１２Ａの結合部Ｗａに対して、下方のアーム部材１２Ｃの結合部Ｗｃを車両左方に距離Ｌだけオフセットさせるとともに、車両左方に配置した上方のアーム部材１２Ｂの結合部Ｗｂに対して、下方のアーム部材１２Ｄの結合部Ｗｄを車両右方に距離Ｌだけオフセットさせてある。つまり、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂが下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄよりも外方に位置するようにオフセットされる。

以上の構成により本実施形態のニーボルスタ１０および乗員下肢保護方法並びにニーボルスタ１０を備えた自動車１によれば、自動車１が前面衝突した場合等にあって乗員Ｄに車両前方への慣性力が作用すると、乗員Ｄは図５（ａ）の通常走行状態から同図（ｂ）のように車両前方に移動し、これに伴って乗員Ｄの腰部Ｄｗ、大腿部Ｄｔおよび膝部Ｄｎが車両前方に移動する。

すると、膝部Ｄｎはニーボルスタ１０のプレート１１に荷重Ｆをもって衝突し、このときプレート１１に入力された荷重Ｆは、４本のアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを介して前方のステアリングメンバ６によって支持されるとともに、図６，図７に示すように各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄに形成した湾曲部２０ａ〜２０ｄとプレート１１との間の楔状空間部２１ａ〜２１ｄが、湾曲部２０ａ〜２０ｄの変形に伴って潰れることにより膝部Ｄｎの衝突エネルギーを吸収することができる。

即ち、プレート１１に衝突荷重Ｆが入力されると、図６（ａ），図７（ａ）に示す通常の状態から図６（ｂ），図７（ｂ）に示すようにプレート１１を前方（図中右方）に変位Ｓしつつ、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの楔状空間部２１ａ〜２１ｄが潰される。

このとき、前記湾曲部２０ａ〜２０ｂの変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてあるので、人体の傷害メカニズムや耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を適正に行って、図８（ａ），（ｂ）に示すように衝突時の入力方向が車幅方向または上下方向にずれている場合、つまり、プレート１１に略直角方向に入力される荷重Ｆ１と、その荷重Ｆ１に対して車幅方向や上下方向に適宜角度θをもってずれた荷重Ｆ２に対しても、衝突エネルギーをより効率良く吸収することができる。

即ち、図９に示すように実線で示した前記荷重Ｆ１の反力特性と、破線で示した前記荷重Ｆ２の反力特性と、は略重なった状態で描かれ、いずれの荷重Ｆ１，Ｆ２にあっても効率良くエネルギー吸収できることが理解される。なお、実質上使用される反力特性は、両荷重Ｆ１，Ｆ２の反力が増大する立ち上がり部分までの安定領域αに設定されている。

また、本実施形態では前記湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向（または、各湾曲部２０ａ〜２０ｄに対応する楔状空間部２１ａ〜２１ｄの方向；開放方向若しくは奥行方向）を、相互に異ならせたので、膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の反力特性を乗員Ｄの体格にかかわらず略同じとすることができるとともに、前述したのと同様に人体の傷害メカニズム並びに耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を行うことができる。なお、本実施形態では、４本のアーム部材の全てについて湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向（楔状空間部２１ａ〜２１ｄの方向）を異ならせたが、少なくとも上下あるいは左右の一対のアーム部材について当該方向を相異ならせるようにすれば、当該一対のアーム部材によって、膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の反力特性を乗員Ｄの体格や荷重の入力方向等にかかわらず略同じとすることができるとともに、前述したのと同様に人体の傷害メカニズム並びに耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を行うことができるようになる。

さらに、本実施形態では、上下一対のアーム部材（アーム部材１２Ａとアーム部材１２Ｃとのペア、あるいはアーム部材１２Ｂとアーム部材１２Ｄとのペア）については、変曲点の前後方向および左右方向の位置を相互に異ならせた（変曲点Ｐ１と変曲点Ｐ３とのペアについてはそれらの前後方向および左右方向の位置を相互に異ならせ（すなわち距離Ｄ１あるいは距離Ｌだけオフセットさせ）、変曲点Ｐ２と変曲点Ｐ４とのペアについてはそれらの前後方向および左右方向の位置を相互に異ならせた（すなわち距離Ｄ１あるいは距離Ｌだけオフセットさせた））ので、この点でも、膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の反力特性を乗員Ｄの体格や荷重の入力方向等にかかわらず略同じとすることができるとともに、前述したのと同様に人体の傷害メカニズム並びに耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を行うことができる。

なお、仮に左右一対のアーム部材について変曲点の前後方向の位置を相異ならせた場合についても、それら左右一対のアームによって、膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の反力特性を乗員Ｄの体格や荷重の入力方向等にかかわらず略同じとすることができるとともに、前述したのと同様に人体の傷害メカニズム並びに耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御および荷重制御を行うことができるようになる。

更に、本実施形態では前記楔状空間部２１ａ〜２１ｄの大きさを、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせたので、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄのエネルギーの吸収配分を異ならせることができるようになり、エネルギー吸収量のコントロールが容易になるとともに、変形モードのコントロールも容易になる。このため、人体の傷害メカニズム並びに耐性を考慮した衝突時の人体挙動の制御と荷重制御をより確実に行うことができる。

更にまた、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに対応する楔状空間部２１ｃ，２１ｄの大きさが、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂに対応する楔状空間部２１ａ，２１ｂよりも大きくなっているので、図７（ｂ）に示すようにプレート１１に荷重Ｆが入力した際に下方の楔状空間部２１ｃ，２１ｄが大きく変形して、プレート１１は上部の変位量ＳＵよりも下部の変位量ＳＬが大きく（ＳＵ＜ＳＬ）なって、乗員Ｄの膝部Ｄｎの形状に沿ってプレート１１が傾斜するため、大腿部Ｄｔと膝部Ｄｎとの関節に生ずるせん断力を低減し、下肢への負担を軽減することができる。

また、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄのステアリングメンバ６との結合部Ｗａ〜Ｗｂの位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせたので、乗員Ｄの体格や姿勢の違いによるプレート１１への上下・左右での方向の異なる入力に対して各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄが最適な位置に配置されることになり、これらアーム部材１２Ａ〜１２Ｄが横倒れすることなくプレート１１に入力された荷重Ｆをステアリングメンバ６に伝達して車体側に分散することができる。

（第２実施形態）図１０〜図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１０はニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図１１はニーボルスタの分解斜視図、図１２はニーボルスタの取付状態を示す側面図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ａは、図１０〜図１２に示すように基本的に第１実施形態のニーボルスタ１０と同様の構成となり、プレート１１やアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを備えており、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄが形成されている。

そして、前記湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてあるが、本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂではそれぞれの湾曲部２０ａ，２０ｂを離反方向に湾曲させてあり、つまり、アーム部材１２Ａの湾曲部２０ａを右方に向かって湾曲するとともに、アーム部材１２Ｂの湾曲部２０ｂを左方に向かって湾曲してある。また、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄは、それぞれを下方に向けて湾曲してある。

従って、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの楔状空間部２１ａ，２１ｂは、湾曲部２０ａ，２０ｂの内側面１２Ａｂ，１２Ｂｂとプレート１１との間に形成されるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの楔状空間部２１ｃ，２１ｄは、湾曲部２０ｃ，２０ｄの上側面１２Ｃｂ，１２Ｄｂとプレート１１との間に形成される。

また、本実施形態にあっても図１２に示すように、湾曲部２０ａ〜２０ｄの変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、図４に示したのと同様に上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとでオフセット量（Ｄ）をもって相互に異ならせてあり、かつ、楔状空間部２１ａ〜２１ｄの大きさを、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてある。

更に、図１０に示すように各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄのステアリングメンバ６との結合部Ｗａ〜Ｗｂの位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互にオフセット量（距離Ｌ′）をもって異ならせてある。

なお、本実施形態での前記オフセット量（距離Ｌ′）は、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂの湾曲方向と、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄの湾曲方向と、を考慮して決定され、第１実施形態とは逆となる方向、つまり、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂが下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄよりも内方に位置するようにオフセットされる。

従って、本実施形態によれば、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂでは湾曲部２０ａ，２０ｂが離反方向に湾曲し、かつ、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄでは湾曲部２０ｃ，２０ｄが下方に湾曲するという点で第１実施形態とは具体的な構成が異なるが、その作用効果は第１実施形態と同様となる。

（第３実施形態）図１３〜図１６は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１３はニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図１４はニーボルスタの分解斜視図、図１５はニーボルスタの取付状態を示す側面図、図１６は乗員の膝部がニーボルスタに衝突した状態を示す説明図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｂにあっても、図１３〜図１５に示すように基本的に第１実施形態のニーボルスタ１０と同様の構成となり、プレート１１やアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを備えており、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄが形成されている。

そして、本実施形態のニーボルスタ１０Ｂが第１実施形態のニーボルスタ１０と主に異なる点は、前記プレート１１を上下に２分割し、上方のプレート１１Ｕを上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂで支持するとともに、下方のプレート１１Ｌを下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄで支持し、かつ、上方のプレート１１Ｕを、図１６に示すように着座した乗員Ｄの大腿骨Ｔｂの前端部の高さに合わせて配置するとともに、下方のプレート１１Ｌを着座した乗員Ｄの脛骨Ｓｂの上端部の高さに合わせて配置してある。

即ち、相互に分割した前記上方のプレート１１Ｕと前記下方のプレート１１Ｌは互いに上下方向に近接して配置され、上方のプレート１１Ｕの左右両端部に、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの先端部がボルト１３およびナット１３ａによって結合されているとともに、下方のプレート１１Ｌの左右両端部に、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの先端部がボルト１３およびナット１３ａによって結合されている。勿論、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの基端部は、溶接によりステアリングメンバ６に結合（結合部Ｗａ〜Ｗｄ）されている。

このとき、乗員の膝部Ｄｎが上方のプレート１１Ｕおよび下方のプレート１１Ｌに衝突した際に、前記上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂおよび前記下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄにそれぞれ発生する反力を、上方のアーム部材よりも下方のアーム部材で小さくしてある。

また、本実施形態にあっても第１実施形態と同様、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に形成した湾曲部２０ａ〜２０ｄと、上方および下方のプレート１１Ｕ，１１Ｌと、の間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄを形成してあり、かつ、各湾曲部２０ａ〜２０ｄの変曲点Ｐ１〜Ｐ４の前後方向位置を、図１５に示すように上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで、オフセット量（距離Ｄ１）をもって相互に異ならせてある。

更に、図１３，図１４に示すように上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂを、それぞれの対向方向に湾曲させてあるとともに、楔状空間部２１ａ〜２１ｄの大きさを、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで相互に異ならせてあり、かつ、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄのステアリングメンバ６との結合部Ｗａ〜Ｗｂの位置を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄとで、オフセット量（距離Ｌ）をもって相互に異ならせてある。

以上の構成により本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのは勿論のこと、プレート１１を上下方向に２分割して、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂで支持した上方のプレート１１Ｕを、着座した乗員Ｄの大腿骨Ｔｂの前端部の高さに合わせて配置するとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄで支持した下方のプレート１１Ｌを、着座した乗員Ｄの脛骨Ｓｂの上端部の高さに合わせて配置したので、図１６に示すように乗員Ｄの膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際に、大腿部Ｄｔからの入力を上方のプレート１１Ｕで受け止め、その荷重を上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂを介してステアリングメンバ６に伝達して車体側に分散することができる。また、膝部Ｄｎからの入力を下方のプレート１１Ｌで受け止め、その荷重を下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄを介してステアリングメンバ６に伝達して車体側に分散することができる。

ところで、このようにプレート１１を上下２分割した状態で、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂよりも下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに発生する反力を小さくしてあるので、図１６に示すように大腿骨Ｔｂと脛骨Ｓｂとの剪断移動（Ｓ２）を少なくすることができ、これによって大腿骨Ｔｂと脛骨Ｓｂとを繋ぐじん帯Ｌｉの損傷を軽減することができる。

（第４実施形態）図１７〜図１９は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１７はニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図１８はニーボルスタの分解斜視図、図１９は図１７中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｃは、図１７，図１８に示すように基本的に第１実施形態のニーボルスタ１０と同様に、プレート１１やアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを備えており、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄが形成されている。

そして、本実施形態のニーボルスタ１０Ｃが前記各実施形態と主に異なる点は、車両右方に配置される上方のアーム部材１２Ａと下方のアーム部材１２Ｃとのそれぞれの基端部どうし、および車両左方に配置される上方のアーム部材１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｄのそれぞれの基端部どうしをそれぞれまとめてステアリングメンバ６に連結する繋ぎ部材１２Ｅ，１２Ｆを設けたことにあり、また、前記湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向を前記各実施形態と異ならせたことにある。

即ち、前記繋ぎ部材１２Ｅ，１２Ｆは断面矩形状の筒状に形成され、図１９に示すように車両右方に配置される上方のアーム部材１２Ａと下方のアーム部材１２Ｃのそれぞれの基端部を重ねて繋ぎ部材１２Ｅの後方開口１２Ｅａに差し込むとともに、車両左方に配置される上方のアーム部材１２Ｂと下方のアーム部材１２Ｄのそれぞれの基端部を重ねて繋ぎ部材１２Ｆの後方開口１２Ｆａに差し込んである。

このとき、車両右方のアーム部材１２Ａ，１２Ｃと繋ぎ部材１２Ｅ、および車両左方のアーム部材１２Ｂ，１２Ｄと繋ぎ部材１２Ｆは、それぞれが溶接Ｗにより結合されるとともに、互いに重ねたアーム部材１２Ａと１２Ｃの基端部どうし、およびアーム部材１２Ｂと１２Ｄの基端部どうしは接着剤Ｂにより結合される。なお、本実施形態のアーム部材１２Ａ〜１２Ｄは、前記各実施形態に示したそれらよりも基端部側を短く形成してある。

そして、前記繋ぎ部材１２Ｅ，１２Ｆの前端部がステアリングメンバ６に溶接により結合（結合部Ｗｅ，Ｗｆ）されるとともに、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの先端部がプレート１１の背面にボルト１３およびナット１３ａを介して結合される。

一方、各湾曲部２０ａ〜２０ｄの湾曲方向は、本実施形態では上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂを上方に湾曲させるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄを互いに離反する方向、つまり、アーム部材１２Ｃの湾曲部２０ｃを右方に向かって湾曲させるとともに、アーム部材１２Ｄの湾曲部２０ｄを左方に向かって湾曲させてある。

このとき、本実施形態では上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂは、基端部から車両後方に向かって上下幅を徐々に減少して先細り形状となるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄは、基端部から車両後方に向かって左右幅を徐々に減少して先細り形状となっている。

また、第１実施形態と同様に下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄの変曲点Ｐ３，Ｐ４を、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂの変曲点Ｐ１，Ｐ２よりも車両前方（基端部方向）にオフセットさせて、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに対応した楔状空間部２１ｃ，２１ｄを、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂに対応した楔状空間部２１ａ，２１ｂよりも大きくしてある。

従って、本実施形態によれば、乗員Ｄの膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の荷重Ｆを、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂおよび下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄ、更には繋ぎ部材１２Ｅ，１２Ｆを介してステアリングメンバ６に伝達して車体側に分散することができ、このとき、前記各実施形態と同様に楔状空間部２１ａ〜２１ｄの潰れにより衝突時のエネルギーを効率良く吸収することができる。

また、本実施形態では上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂの湾曲部２０ａ，２０ｂを上方に湾曲させるとともに、下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄの湾曲部２０ｃ，２０ｄを互いに離反する方向に湾曲させてあるため、乗員Ｄの体型や姿勢によりプレート１１への入力方向が一定で無い場合にも、乗員Ｄの耐性を考慮した荷重を制御して、膝部Ｄｎが衝突した場合の傷害を軽減することができる。

更に、第１実施形態と同様に下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄに対応する楔状空間部２１ｃ，２１ｄの大きさが、上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂに対応する楔状空間部２１ａ，２１ｂよりも大きくなっているので、プレート１１に荷重Ｆが入力した際に下方の楔状空間部２１ｃ，２１ｄが大きく変形して、そのプレート１１の下部は上部よりも車両前方への変位量が大きくなって、乗員Ｄの大腿部Ｄｔと膝部Ｄｎとの関節に生ずるせん断力を低減し、下肢への負担を軽減することができる。

（第５実施形態）図２０〜図２５は本発明の第５実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図２０は反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図２１は反力付加手段の作動状態を示す斜視図であり、図２２は反力付加手段を制御する各種センサの取付状態を示す車体前部の側面図、図２３は反力付加手段の制御フローチャートを示す説明図である。

また、図２４は乗員センサによる乗員の着座状態を検知する方法を示す側面図、図２５は乗員センサによる下肢の測定方法を示す説明図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｄは、図２０に示すように基本的に第１実施形態のニーボルスタ１０（図２参照）と同様に、プレート１１やアーム部材１２Ａ〜１２Ｄを備えており、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの後方端部に湾曲部２０ａ〜２０ｄを形成して、これら湾曲部２０ａ〜２０ｄと前記プレート１１との間に楔状空間部２１ａ〜２１ｄが形成されている。

そして、本実施形態のニーボルスタ１０Ｄが前記第１実施形態と主に異なる点は、図２０に示すように前記プレート１１に反力を付加する反力付加手段としての左右一対のエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂを設け、かつ、図２２に示すように乗員Ｄの着座状態を検出する乗員状態検出手段としての乗員センサ４０と、車両の衝突の予測および検知を行う衝突センサ４１と、衝突を検知した際に乗員Ｄの着座状態に鑑みて前記エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂからプレート１１に付加する反力の分布および大きさを制御する反力制御手段としてのコントロールユニット４２と、を設けたことにある。

前記エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂは、図２０に示すように、プレート１１の前方の骨格部材であるステアリングメンバ６に該プレート１１の左右両端部に対向して取り付けられ、図２１に示すように、それぞれ前記コントロールユニット４２の制御信号に基づいて膨張・展開させてプレート１１の背面（車両前側面）１１ｂを独立して押圧するようになっている。

前記エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂは、図２０に示すように、袋体３１Ａ，３１Ｂ（図２１参照）を折り畳んで格納した格納部３２Ａ，３２Ｂと、衝突時にそれぞれの袋体３１Ａ，３１Ｂに作動流体であるガスを瞬時に供給するインフレータ３３Ａ，３３Ｂと、を備えて構成されている。

そして、右方のエアバッグ装置３０Ａは、プレート１１の右端部（図２０中右側）に対向させてステアリングメンバ６の後側面に取付ボルト３４を介して取り付けるとともに、左方のエアバッグ装置３０Ｂは、プレート１１の左端部（図２０中左側）に対向させてステアリングメンバ６の後側面に取付ボルト３４を介して取り付けられ、それぞれのインフレータ３３Ａ，３３Ｂには前記コントロールユニット４２から個別に作動信号が入力されるようになっている。

また、前記インフレータ３３Ａ，３３Ｂから袋体３１Ａ，３１Ｂにガス供給する経路には、それぞれ図外の調圧弁が設けられ、各調圧弁によってそれぞれの袋体３１Ａ，３１Ｂ内のガス圧が調圧されるようになっており、それら調圧弁には前記コントロールユニット４２から個々に圧力制御信号が入力される。

従って、前記インフレータ３３Ａ，３３Ｂが作動すると、図２１に示すように袋体３１Ａ，３１Ｂが膨張・展開してプレート１１の左右両端部を背面１１ｂから押圧し、膝部Ｄｎの衝突により各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄが変形してプレート１１が車両前方に押し込まれようとするその押し込み量を、エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂの反力によって調節できる。

このとき、前記調圧弁の作動によってプレート１１の左右両端部に働く反力の分布および大きさが適宜に制御されることにより、プレート１１の傾きが制御されて乗員Ｄの左右の膝部Ｄｎの位置を矯正することができる。

前記エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂは、図２２に示す乗員センサ４０および衝突センサ４１による検出信号に基づいてコントロールユニット４２で判断した制御信号によって袋体３１Ａ，３１Ｂが膨張制御されるが、コントロールユニット４２は図２３に示すフローチャートに従って制御が実行される。

なお、該コントロールユニット４２には前記センサ４０，４１以外に図２２に示す車速センサ４３で検出した車速信号が入力され、これによって車両の走行状態および衝突時の加速度等が算出される。

前記乗員センサ４０は、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いて図２４に示すようにインストルメントパネル３の後端部の位置Ｋ１と、膝部Ｄｎの位置Ｋ２と、乗員Ｄの腰部Ｄｗの位置Ｋ３と、を画像処理して検出することにより乗員Ｄの着座状態を検知できるようになっている。また、乗員Ｄの膝部Ｄｎ位置としては、図２５（ａ）〜（ｃ）に示すように左右下肢の膝部Ｄｎの車幅方向位置と前後方向位置とが検出される。なお、図２４は、便宜上、図２２とは前後逆向きに示してある。

また、前記衝突センサ４１は、本実施形態では実施の衝突あるいは予測として車両の衝突を検出する衝突検出手段に相当するものであり、衝突予測機能と衝突検出機能とを備える。ここで、衝突予測は、例えば、前方に発射した音波の反射を検出することにより達成され、また、衝突検出は、例えば、加速度（減速度）を検出することにより達成される。

ここで、図２３に示した前記フローチャートについて説明すると、まず、イグニッションのＯＮによりステップＳ１でシステムが起動されると、ステップＳ２において乗員センサ４０から検出信号が入力されて乗員Ｄの着座状態の検出が開始されるとともに、ステップＳ３において衝突センサ４１から検出信号が入力されて車両衝突の検出が開始される。

次に、ステップＳ４で車両衝突の予測が実行され、衝突が予測された場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ５においてステップＳ２の検出結果に基づいて乗員Ｄの着座姿勢の矯正の要否が判断されるとともにその程度が取得される。そして、ステップＳ６で実際に衝突したと判断された時点で（ＹＥＳ）、ステップＳ７において左右のエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂの袋体３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに対して、ステップＳ５で取得された着座姿勢の矯正の要否あるいは程度に応じたガス圧となるようにガスが供給されて、姿勢矯正並びに衝撃吸収が実行されて、ステップＳ８でシステムが終了する。

なお、ステップＳ４で衝突が予測された後は、ステップＳ６で実際の衝突が検出されるまでステップＳ４〜ステップＳ６のループが繰り返し実行される。

以上の構成により本実施形態によれば、第１実施形態と同様に車両衝突時に乗員Ｄの膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際には、そのプレート１１は各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの変形を伴いつつ車両前方に押し込まれて、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのであるが、特に本実施形態では左右一対のエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂを設けて、衝突時にプレート１１に付加する反力を強制的に制御できるようにして、乗員Ｄの大腿骨の荷重や膝関節へのせん断変位を調整し、また、プレート１１の車幅方向の傾き状態を制御して乗員Ｄの着座姿勢をも矯正できるようになっている。

勿論、エアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂによってプレート１１に付加される反力は、乗員Ｄの下肢の耐性を考慮した特性に設定されている。

従って、衝突時には乗員Ｄの着座姿勢を制御、例えば、乗員Ｄの体格に関わらず斜めに着座した姿勢をより適切な位置に戻して、上体がステアリングエアバッグに衝突する際の状態を適正化することができる。

また、前記反力付加手段として、膨張・展開によりプレート１１の背面１１ｂを独立して押圧するエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂを用いたので、それらエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂの相対的な内圧（ガス圧）制御によってプレート１１の傾きを効率良く調節できるとともに、膨張したエアバッグ装置３０Ａ，３０Ｂ、詳細には袋体３１Ａ，３１Ｂはクッション機能を備えているため、乗員Ｄの膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の衝撃吸収機能も備わることになって、乗員Ｄの下肢へのダメージを効率良く低減することができる。

ところで、本実施形態では第１実施形態のニーボルスタ１０に適用した場合を開示したが、第２実施形態や第４実施形態のニーボルスタ１０Ａ（図１０参照），１０Ｃ（図１７参照）にあっても本実施形態を適用できることはいうまでもなく、更には、アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの湾曲部を第１・第２・第４実施形態以外の方向に湾曲させたニーボルスタにあっても本発明を適用できるのは勿論である。

（第６実施形態）図２６〜図２８は本発明の第６実施形態を示し、前記第３実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図２６は反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図、図２７は反力付加手段の作動状態を示す斜視図であり、図２８は乗員センサによる下肢の測定方法を示す説明図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｅは、図２６に示すように基本的に第３実施形態のニーボルスタ１０Ｂ（図１３参照）と同様に、プレート１１を上下に２分割し、上方のプレート１１Ｕを上方のアーム部材１２Ａ，１２Ｂで支持するとともに、下方のプレート１１Ｌを下方のアーム部材１２Ｃ，１２Ｄで支持し、かつ、上方のプレート１１Ｕを、着座した乗員Ｄの大腿骨Ｔｂの前端部の高さに合わせて配置するとともに、下方のプレート１１Ｌを着座した乗員Ｄの脛骨Ｓｂの上端部の高さに合わせて配置してある（図１６参照）。

そして、本実施形態のニーボルスタ１０Ｅが第３実施形態と主に異なる点は、図２６に示すように上下分割した前記プレート１１Ｕ，１１Ｌにそれぞれ反力を付加する反力付加手段としての左右および上下一対のエアバッグ装置３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆを設けて、これら４個のエアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆをコントロールユニット４２によって作動するようにしたことにある。

勿論、前記コントロールユニット４２は、第５実施形態に示したように乗員センサ４０や衝突センサ４１（図２２参照）からの情報に基づいて、図２３に示したフローチャートと同様の処理を実行し、これによって乗員下肢の耐性を考慮しつつ乗員Ｄの姿勢を制御するように、上下プレート１１Ｕ，１１Ｌに付加する反力の分布および大きさが判断される。

ところで、本実施形態では前記エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆは、上下のプレート１１Ｕ，１１Ｌに対応し、かつ、それらプレート１１Ｕ，１１Ｌの車幅方向両端部に対応して制御されるため、前記乗員センサ４０で乗員Ｄの着座状態を検出する際に、図２５（ａ）〜（ｃ）に示す左右膝部Ｄｎの車幅方向の位置検出に加えて、図２８（ａ），（ｂ）に示すように前後方向の位置並びに上下方向の位置をも検出するようになっている。

そして、前記エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆのうち、２個のエアバッグ装置３０Ｃ，３０Ｄを上方のプレート１１Ｕの左右両端部に対向させるとともに、残りの２個のエアバッグ装置３０Ｅ，３０Ｆを下方のプレート１１Ｌの左右両端部に対向させて、それぞれを取付ボルト３４を介してステアリングメンバ６に取り付けてあり、図２７に示すように、各エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆを前記コントロールユニット４２の制御信号に基づいて膨張・展開させて、上下プレート１１Ｕ，１１Ｌの背面（車両前側面）１１ｂを独立して押圧するようになっている。

本実施形態にあっても前記エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆは、第５実施形態と同様に、袋体３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ（図２７参照）を折り畳んで格納した格納部３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆと、衝突時にそれぞれの袋体３１Ｃ〜３１Ｆにガスを瞬時に供給するインフレータ３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆと、をそれぞれ備えて構成される。

また、前記インフレータ３３Ｃ〜３３Ｆから袋体３１Ｃ〜３１Ｆにガス供給する経路には、それぞれ図外の調圧弁が設けられて袋体３１Ｃ〜３１Ｆに導入されるガス圧が調圧される。

従って、本実施形態にあっても前記インフレータ３３Ｃ〜３３Ｆが作動すると、図２７に示すように袋体３１Ｃ〜３１Ｆが膨張・展開して上下プレート１１Ｕ，１１Ｌの左右両端部を背面１１ｂから押圧し、膝部Ｄｎの衝突により車両前方に押し込まれる上下プレート１１Ｕ，１１Ｌの押し込み量を、エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆの反力によって調節できるとともに、その反力の分布および大きさが制御されることによりプレート１１の傾きが制御されて、乗員Ｄの左右の膝部Ｄｎの位置を矯正することができる。

以上の構成により本実施形態によれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏するのは勿論のこと、第５実施形態と同様に反力付加手段であるエアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆを設けたので、エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆから上下プレート１１Ｕ，１１Ｌに付加する反力を発生させて、乗員Ｄの下肢の耐性を考慮しつつ乗員Ｄの姿勢を制御でき、衝突時には乗員Ｄの体格に関わらず上体がステアリングエアバッグに衝突する際の状態をより一層適正化することができる。

また、本実施形態にあっても前記エアバッグ装置３０Ｃ〜３０Ｆはクッション機能を備えているため、乗員Ｄの膝部Ｄｎがプレート１１に衝突した際の衝撃吸収機能が備えられ、乗員Ｄの下肢へのダメージを効率良く低減できる。

（第７実施形態）図２９は本発明の第７実施形態を示し、前記第３実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図２９は反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。

本実施形態のニーボルスタ１０Ｆは、第３実施形態のニーボルスタ１０Ｂに上記第５あるいは第６実施形態とは異なる反力付加手段を付加したものである。即ち、本実施形態では、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの内部に、粘度等の特性が変化する作動媒体を封入する媒体封入空間が形成され、この媒体封入空間に作動媒体を封入することで反力が付加されるようになっている。加えて、作動媒体を、その特性を制御可能な流体として、上記制御信号に基づいて当該特性を変化させる媒体特性制御装置５０を設けてこれを反力制御手段としている。

具体的には、本実施形態では前記アーム部材１２Ａ〜１２Ｄは断面矩形状の閉断面に形成されて、その内部は密閉された中空状となっており、その中空内部が前記媒体封入空間となる。

そして、上記媒体封入空間内に封入した作動媒体の特性を変化させる（例えば、コイルに電流を流して磁場を生じさせて粘度を上昇させる）ことで、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの剛性を変化させ、各アーム部材１２Ａ〜１２Ｄの反力を調整できるようになっている。

従って、本実施形態によれば、第５・第６実施形態と同様に、衝突時にプレート１１に付加する反力を好適に制御できるようになって、乗員Ｄの大腿骨の荷重や膝関節へのせん断変位を調整し、また、プレート１１の車幅方向の傾き状態を制御して乗員Ｄの着座姿勢をも矯正できる。

なお、本実施形態にあっては第３実施形態のニーボルスタ１０Ｃに適用した場合を開示したが、第１，第２実施形態や第４実施形態のニーボルスタ１０，１０Ｂ，１０Ｄにあっても本実施形態を適用できることは言うまでもない。

ところで、本発明は上記第１〜第７実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、本発明を運転席に対応させるのみならず助手席にあっても対応させることができる。

本発明の第１実施形態におけるニーボルスタの取付状態を概略的に示す車室前部の断面図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す側面図である。 本発明の第１実施形態における乗員の膝部が衝突した際のニーボルスタの作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す側面図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタに衝突荷重が入力した際の作動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す平面図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタに衝突荷重が入力した際の作動を（ａ），（ｂ）に順を追って示す側面図である。 本発明の第１実施形態におけるニーボルスタへの荷重入力方向を（ａ）に平面図と（ｂ）に側面図で示す説明図である。 本発明の第１実施形態における荷重入力方向に対するニーボルスタの反力特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるニーボルスタの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す側面図である。 本発明の第３実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態におけるニーボルスタの分解斜視図である。 本発明の第３実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す側面図である。 本発明の第３実施形態において乗員の膝部がニーボルスタに衝突した状態を示す説明図である。 本発明の第４実施形態におけるニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態におけるニーボルスタの分解斜視図である。 図１７中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 本発明の第５実施形態において反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態において反力付加手段の作動状態を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態において反力付加手段を制御する各種センサの取付状態を示す車体前部の側面図である。 本発明の第５実施形態において反力付加手段の制御フローチャートを示す説明図である。 本発明の第５実施形態において乗員センサによる乗員の着座状態を検知する方法を示す側面図である。 本発明の第５実施形態において乗員センサによる下肢の測定方法を示す説明図である。 本発明の第６実施形態において反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態において反力付加手段の作動状態を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態において乗員センサによる下肢の測定方法を示す説明図である。 本発明の第７実施形態において反力付加手段を設けたニーボルスタの取付状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 自動車
３ インストルメントパネル
６ ステアリングメンバ（車体骨格部材）
８ ロアトリム
１０，１０Ａ〜１０Ｆ ニーボルスタ
１１ プレート（荷重入力部材）
１１Ｕ 上方のプレート
１１Ｌ 下方のプレート
１２Ａ 車両右方に配置される上方のアーム部材
１２Ｂ 車両左方に配置される上方のアーム部材
１２Ｃ 車両左方に配置される上方のアーム部材
１２Ｄ 車両左方に配置される上方のアーム部材
２０ａ〜２０ｄ 湾曲部
２１ａ〜２１ｄ 楔状空間部
３０Ａ〜３０Ｆ エアバッグ装置（反力付加手段）
４０ 乗員センサ
４１ 衝突センサ
４２ コントロールユニット（反力制御手段）
５０ 媒体特性制御装置（反力制御手段）
Ｗａ〜Ｗｄ 荷重入力部材との結合部
Ｄ 運転者（乗員）
Ｄｎ 膝部
Ｆ 衝突荷重

Claims (14)

1. 乗員の膝部が衝突した時のエネルギーを吸収するニーボルスタであって、
   膝部が衝突する荷重入力部材と、
   該荷重入力部材の左右両端部の上下部分を、前方の骨格部材にそれぞれ連結する左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材と、を備え、
   各アーム部材の後方端部に湾曲部を形成して、これら湾曲部と前記荷重入力部材との間に楔状空間部を形成し、かつ、前記湾曲部の変曲点の前後方向位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを特徴とするニーボルスタ。
2. 前記湾曲部の湾曲方向を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載のニーボルスタ。
3. 前記楔状空間部の大きさを、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを特徴とする請求項１または２に記載のニーボルスタ。
4. 下方のアーム部材に対応する楔状空間部の大きさを、上方のアーム部材に対応する楔状空間部よりも大きくしたことを特徴とする請求項３に記載のニーボルスタ。
5. 複数のアーム部材と車体骨格部材との結合部の位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のニーボルスタ。
6. 上下あるいは左右の一対のアーム部材について、前記楔状空間部の方向を相互に異ならせたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載のニーボルスタ。
7. 上下あるいは左右の一対のアーム部材について、変曲点の前後方向の位置および左右方向の位置のうち少なくともいずれか一方を相互に異ならせたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載のニーボルスタ。
8. 前記荷重入力部材を上下に２分割し、上方の荷重入力部材を上方のアーム部材で支持するとともに、下方の荷重入力部材を下方のアーム部材で支持し、かつ、上方の荷重入力部材を、着座した乗員の大腿骨の前端部の高さに合わせて配置するとともに、下方の荷重入力部材を、着座した乗員の脛骨の上端部の高さに合わせて配置したことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一つに記載のニーボルスタ。
9. 乗員の膝部が上方の荷重入力部材および下方の荷重入力部材に衝突した際に、上方のアーム部材および下方のアーム部材にそれぞれ発生する反力を、上方のアーム部材よりも下方のアーム部材で小さくなるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のニーボルスタ。
10. 前記荷重入力部材に反力を付加する反力付加手段と、
    乗員の着座状態を検出する乗員状態検出手段と、
    実際の衝突あるいは予測として車両の衝突を検知する衝突検知手段と、
    衝突を検知した際に乗員の着座状態に鑑みて前記反力付加手段から荷重入力部材に付加する反力の分布および大きさを制御する反力制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一つに記載のニーボルスタ。
11. 前記反力付加手段は、荷重入力部材の前方の骨格部材に該荷重入力部材の左右両端部に対向して取り付けられ、前記反力制御手段の制御信号に基づいてそれぞれ膨張・展開して荷重入力部材の背面を独立して押圧する複数のエアバッグ装置であることを特徴とする請求項１０に記載のニーボルスタ。
12. 前記反力付加手段は、各アーム部材の内部に形成された媒体封入空間に封入された作動媒体によって反力を付加するものであり、
    前記反力制御手段は、前記作動媒体の特性を変化させることで反力を制御することを特徴とする請求項１０に記載のニーボルスタ。
13. 乗員の膝部が衝突した時のエネルギーを吸収するニーボルスタを備えた乗員下肢保護方法であって、
    ニーボルスタの荷重入力部材に膝部が衝突した際の荷重を、該荷重入力部材の左右両端部の上下部分を前方の骨格部材にそれぞれ連結した左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材で支持し、各アーム部材の後方端部に湾曲部を形成して、これら湾曲部と前記荷重入力部材との間に形成される楔状空間部の潰れにより衝突時のエネルギーを吸収するとともに、これら湾曲部の変曲点の前後方向位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせたことを特徴とする乗員下肢保護方法。
14. 乗員の膝部が衝突した時のエネルギーを吸収するニーボルスタを備えた自動車であって、
    ニーボルスタは、膝部が衝突する荷重入力部材と、
    該荷重入力部材の左右両端部の上下部分を、前方の骨格部材にそれぞれ連結する左右方向および上下方向に対を成す複数のアーム部材と、を備え、
    各アーム部材の後方端部に湾曲部を形成して、それら湾曲部と前記荷重入力部材との間に楔状空間部を形成し、かつ、前記湾曲部の変曲点の前後方向位置を、上方のアーム部材と下方のアーム部材とで相互に異ならせ、
    このニーボルスタを、車両のインストルメントパネル下部で、乗員下肢の膝部前方に位置するロアトリムの内側に配設したことを特徴とするニーボルスタを備えた自動車。

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