JP2022013466A - 衝撃吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】より適切に乗員を保護することができる衝撃吸収体を提供すること。【解決手段】本発明の一態様によれば、乗員への衝撃を吸収する衝撃吸収体が提供される。この衝撃吸収体は、低荷重吸収部と、高荷重吸収部とを備える。低荷重吸収部は、第１の荷重により塑性変形するように構成される。高荷重吸収部は、乗員からの荷重入力方向に低荷重吸収部と並んで配置される。高荷重吸収部は、低荷重吸収部よりも乗員に近い位置に配置される。高荷重吸収部は、第１の荷重よりも大きな第２の荷重により塑性変形するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃吸収体に関する。

特許文献１には、自動車等において用いられ、乗員の一部である膝からの荷重の入力によって変形し、当該膝への衝撃を吸収するニーボルスター（衝撃吸収体の一例）が開示されている。

特許第６０１１７１５号

特許文献１に係るニーボルスターは、乗員の膝を保護するために有効であるが、さらに性能を向上させる要望があった。

本発明では上記事情を鑑み、より適切に乗員を保護することができる衝撃吸収体を提供することとした。

本発明の一態様によれば、乗員への衝撃を吸収する衝撃吸収体が提供される。この衝撃吸収体は、低荷重吸収部と、高荷重吸収部とを備える。低荷重吸収部は、第１の荷重により塑性変形するように構成される。高荷重吸収部は、乗員からの荷重入力方向に低荷重吸収部と並んで配置される。高荷重吸収部は、低荷重吸収部よりも乗員に近い位置に配置される。高荷重吸収部は、第１の荷重よりも大きな第２の荷重により塑性変形するように構成される。

このような開示に係る衝撃吸収体によれば、より適切に乗員を保護することができる。

自動車１００の概要を示す図である。 衝撃吸収体１の構成を示す正面図である。 衝撃吸収体１の構成を示す平面図である。 衝撃吸収体１の構成を示す斜視図であり、図４Ａは低荷重吸収部２側を示し、図４Ｂは高荷重吸収部３側を示している。 低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す斜視図であり、図５Ａは低荷重吸収部２側を示し、図５Ｂは高荷重吸収部３側を示している。 低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す正面図である。 低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す平面図である。 図４Ａの領域Ａの拡大図である。 衝撃吸収体１の変形量と荷重との関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

１．自動車１００を含む全体構成
図１は、自動車１００の概要を示す図である。自動車１００は、ドライバー１０１を含む乗員のための前部座席１０２を備える乗員車室１０３を有しており、メーター１０４がハンドル１０５の壁面に位置している。ハンドル１０５は、ステアリングコラム（図示せず）と接続されており、そのステアリングコラムを支持するステアリングサポートメンバが車体内壁面に支持されて車幅方向に設けられる。衝撃吸収体１は、いわゆるニーボルスターであり、ステアリングコラムの両側にステアリングコラムを挟んで運転席側に取り付けられる。ただし、ステアリングコラムの両脇のスペースは、他の車両構成部材（メーター１０４、ナビ装置、空調機器等）の設置スペースとの関係で、縦長となるため、その縦長のスペースにおいてドライバー１０１の各々の膝１０６に隣接するように衝撃吸収体１が取り付けられる。

これにより、自動車１００が衝撃を受けた場合に、ドライバー１０１の膝１０６が各々の衝撃吸収体１に接触し、衝撃吸収体１により衝撃を吸収し、膝１０６に加わる衝撃を低減することにしている。なお、図１には、運転席側の衝撃吸収体１を示したが、助手席側にも運転席側と同様に、助手席に乗員した乗員者の膝に隣接するように衝撃吸収体１が取り付けられることになる。

２．衝撃吸収体１の構成
２．１ ２種類の吸収部
図２は、衝撃吸収体１の構成を示す正面図である。図３は、衝撃吸収体１の構成を示す平面図である。図４は、衝撃吸収体１の構成を示す斜視図であり、図４Ａは低荷重吸収部２側を示し、図４Ｂは高荷重吸収部３側を示している。前述の通り、衝撃吸収体１は、乗員（ドライバー１０１等）の、特に膝１０６への衝撃を吸収するものである。衝撃吸収体１は、例えばブロー成形によって成形された構造体である。図１に示されるように、衝撃吸収体１は、低荷重吸収部２と、高荷重吸収部３とを備える。低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、膝１０６からの荷重入力方向Ｄに並んで配置される。このように、衝撃吸収体１は、２つの吸収部からなり、大小異なる荷重を吸収するように構成されている。

低荷重吸収部２は、第１の荷重Ｆ１により塑性変形するように構成される。また、高荷重吸収部３は、低荷重吸収部２よりも膝１０６に近い位置に配置され、第１の荷重Ｆ１よりも大きな第２の荷重Ｆ２により塑性変形するように構成される。すなわち、衝撃吸収体１は、荷重入力方向Ｄに対して略平行に、低荷重吸収部２、高荷重吸収部３、膝１０６の順に位置するように、自動車１００に取り付けられる。

より具体的には、衝撃吸収体１は、高荷重吸収部３が有する荷重入力面３１と、低荷重吸収部２が有し荷重入力面３１に対向する固定面２６とを備える。さらに、荷重入力面３１と固定面２６とは、取付部２１を介して連結されている。ここでは、衝撃吸収体１全体を角及び辺がアール形状となっている略６面体である。

低荷重吸収部２は、荷重入力方向Ｄに対してパーティングライン２ｐ（成形時における一対の分割金型の境界相当箇所）が略垂直となるように配置されている。荷重が入力されると、相対的に屈曲しやすいパーティングライン２ｐに沿って屈曲するため、高荷重吸収部３に比して、小さな荷重（例えば第１の荷重Ｆ１）で変形することとなる。一方、高荷重吸収部３は、荷重入力方向Ｄに対してパーティングライン３ｐが略平行となるように配置されている。このため、低荷重吸収部２に比して座屈しづらく、より大きな荷重（例えば第２の荷重Ｆ２）を吸収することとなる。このように、成形時のパーティングライン２ｐ，３ｐの向きを荷重入力方向Ｄに対して変えることにより、低荷重と高荷重との２段階に対応した衝撃吸収体１を実施することができる。

図５は、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す斜視図であり、図５Ａは低荷重吸収部２側を示し、図５Ｂは高荷重吸収部３側を示している。図６は、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す正面図である。図７は、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを分離した態様を示す平面図である。図２～図７に示されるように、低荷重吸収部２は、後述するヒンジ２１ａを介して延出した取付部２１をさらに備える。取付部２１は、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを連結させる。

取付部２１は、低荷重吸収部２の成形用金型において予め設計しておくことにより、低荷重吸収部２の成形時に同時に形成することができる。より具体的には、図５Ａ、図５Ｂ及び図７等に示されるように、取付部２１は、ヒンジ２１ａと、取付部本体２１ｂとを備える。すなわち、低荷重吸収部２の本体部２０と、取付部２１との境界を薄肉に成形することで、ヒンジ２１ａをなすように実施している。ヒンジ２１ａを介して取付部本体２１ｂを高荷重吸収部３側に折りたたみ、不図示の取付孔にリベット２４を挿入することによって、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とが連結される。

膝１０６から第１の荷重Ｆ１や第２の荷重Ｆ２が入力されて低荷重吸収部２や高荷重吸収部３が塑性変形しても、取付部２１によって低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とが連結されているため、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とが離れにくくなる。したがって、膝１０６に加わる衝撃をより確実に低減することができる。

また、図６に示されるように、荷重入力方向Ｄから見た場合、荷重入力方向Ｄに垂直な面における低荷重吸収部２の面積が高荷重吸収部３の面積よりも大きい。ここで、荷重入力方向Ｄに垂直な面とは、図示するように、低荷重吸収部２においては壁面２５のことを示し、高荷重吸収部３においては壁面３５のことを示す。すなわち、衝撃吸収体１を荷重入力方向Ｄから見た場合に、低荷重吸収部２に対して高荷重吸収部３が小さくなるように階段状になっている。

具体的には例えば、壁面２５の面積Ｓ１を壁面３５の面積Ｓ２で割った値（Ｓ１／Ｓ２）が１．１，１．１５，１．２，１．２５，１．３，１．３５，１．４，１．４５，１．５，１．５５，１．６，１．６５，１．７，１．７５，１．８，１．８５，１．９，１．９５，２，２．０５，２．１，２．１５，２．２，２．２５，２．３，２．３５，２．４，２．４５，２．５，２．５５，２．６，２．６５，２．７，２．７５，２．８，２．８５，２．９，２．９５，３，３．０５，３．１，３．１５，３．２，３．２５，３．３，３．３５，３．４，３．４５，３．５，３．５５，３．６，３．６５，３．７，３．７５，３．８，３．８５，３．９，３．９５，４であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

このように、荷重入力方向Ｄに略垂直な面における低荷重吸収部２の断面積が高荷重吸収部３の断面積よりも大きいため、低荷重吸収部２が高荷重吸収部３をより安定して支えることができる。したがって、低荷重吸収部２が塑性変形しきっても高荷重吸収部３がぐらつきにくくなるため、膝１０６が衝撃吸収体１をスリップして荷重抜けが生じ、自動車１００の内壁面に衝突して膝１０６が損傷することをより防止することができる。

また、好ましくは、高荷重吸収部３は、膝１０６への方向に行くにつれて面積が小さくなる形状を有する。高荷重吸収部３は、自動車１００における衝撃吸収体１の取り付け部分の反対側の壁面３７、すなわち膝１０６に向かって先細り形状を呈している。

このように、衝撃吸収体１における高荷重吸収部３が膝１０６に向かって先細り形状を呈することにより、膝１０６から衝撃吸収体１に対して第２の荷重Ｆ２が入力された場合に、高荷重吸収部３が徐々に塑性変形する構成となっているため、膝１０６に加わる衝撃をさらに低減することができる。

２．２ リブ
本実施形態では、少なくとも高荷重吸収部３は、リブ３３をさらに備える。リブ３３は、高荷重吸収部３における荷重入力方向Ｄに平行な壁面において、荷重入力方向Ｄに沿って形成されている。リブ３３は、複数個形成されていてもよい。また、リブ３３は、対向する壁面にそれぞれ形成されていると好ましい。さらに、リブ３３は、うね状に形成されていてもよいが、溝状に形成されていると好ましい。
各リブの形状は、同一でもよいし、異なっていてもよい。

図８は、図４Ａの領域Ａの拡大図である。リブ３３は、衝撃吸収体１の外側に向かって凸である屈曲誘発部３４を有している。図８においては、屈曲誘発部３４１～３４６が図示されているが、個々のリブ３３が有する屈曲誘発部３４の数は特に限定されない。

特に、本実施形態では、荷重入力面３１からの距離が互いに異なる位置に設けられた屈曲誘発部３４が少なくとも２つ存在する。

このように、衝撃吸収体１が荷重入力面３１からの距離が異なる位置に複数の屈曲誘発部３４を有することにより、衝撃吸収体１の変形に伴う各屈曲誘発部３４の塑性変形が始まるタイミングを多段階にずらすことができる。それに伴い衝撃吸収体１全体としての塑性変形開始後における荷重変動を小さくすることも可能となる。

さらに、好ましくは、リブ３３は、壁面の荷重入力方向Ｄにおける第１の端から第２の端まで形成されている。ここで、第１の端から第２の端とは、高荷重吸収部３における膝１０６に対向する面における稜線から低荷重吸収部２と高荷重吸収部３との境界線のことを示す。また、リブ３３は、凹凸状に形成されているとよい。

リブ３３により高荷重吸収部３の表面積を調整することができるため、高荷重吸収部３が塑性変形を開始する第２の荷重Ｆ２の大きさを容易に調整することができる。すなわち、膝１０６からの第２の荷重Ｆ２を想定して様々な強度を有する高荷重吸収部３を製造することができるため、膝１０６に加わる衝撃を適切に低減することができる。

また、対向する壁面にリブ３３を形成することにより、高荷重吸収部３が第２の荷重Ｆ２に対してバランスよく塑性変形することができるため、膝１０６に加わる衝撃をさらに低減することができる。

また、塑性変形しやすい素材を高荷重吸収部３に適用する場合においても、リブ３３によって高荷重吸収部３の強度を増大させることができるため、高荷重吸収部３に適用可能な素材の種類を増やすことができる。

さらに、リブ３３が凹凸状に形成されていること、より具体的には、荷重入力面３１からの距離が異なる屈曲誘発部３４を有することにより、複数の屈曲の起点を有し、第２の荷重Ｆ２による高荷重吸収部３の塑性変形が段階的に進行しやすくなる。すなわち、衝撃吸収体１に第２の荷重Ｆ２が入力された場合、高荷重吸収部３が徐々に塑性変形する。この構成により、膝１０６に加わる衝撃をさらに低減することができる。

なお、本実施形態では、それぞれの高荷重吸収部３だけでなく、低荷重吸収部２にもリブ２３を形成している。低荷重吸収部２にリブ２３を形成することにより、低荷重吸収部２の強度を調整することができる。

３．衝撃吸収体１の機能
図９は、衝撃吸収体１の変形量と荷重との関係を示すグラフである。衝撃吸収体１は、荷重がない状態から第１の荷重Ｆ１を受けるまで、低荷重吸収部２が弾性変形する（原点からＡ点まで）。衝撃吸収体１は、第１の荷重Ｆ１を受けると、低荷重吸収部２が塑性変形する（Ａ点からＢ点まで）。低荷重吸収部２が弾性変形及び塑性変形することにより、膝１０６に加わる衝撃を低減することができる。

衝撃吸収体１は、低荷重吸収部２が塑性変形しきって、荷重が第１の荷重Ｆ１を超えて第２の荷重Ｆ２に移行するまで、高荷重吸収部３が弾性変形する（Ｂ点からＣ点まで）。衝撃吸収体１は、第２の荷重Ｆ２を受けると、高荷重吸収部３が塑性変形する（Ｃ点からＤ点まで）。高荷重吸収部３が弾性変形及び塑性変形することにより、膝１０６に加わる衝撃を低減することができる。

低荷重吸収部２側を自動車１００に取り付け、高荷重吸収部３が膝１０６側に位置するように衝撃吸収体１を配置することによって、低荷重吸収部２が塑性変形しきった後において、低荷重吸収部２が高荷重吸収部３の支持部材の役割をするため、高荷重吸収部３を安定して支えられる構造とすることができる。すなわち、第１の荷重Ｆ１によって低荷重吸収部２が塑性変形して膨らんだ場合に、膝１０６が衝撃吸収体１からの衝撃を十分に吸収することができず、荷重抜けが生じ、自動車１００の内壁面に衝突して膝１０６が損傷することを防止することができる。

より詳細には、従来の２段荷重衝撃吸収体の構成は、打撃面（荷重入力面）側に低荷重吸収部、受け面（固定面）側に高荷重吸収部を設定していた。衝撃吸収体は一般的にインパネリンフォースから伸びたブラケットに接続されるため、受け面のサイズがボルスターの断面とほぼ同サイズとなる。この構造の場合、最初に低荷重部がつぶれた際に高荷重吸収部が外側に広がることにより、受け面から立壁が外れ、高荷重の発生と維持が困難になることがあった。

本実施形態では、低荷重吸収部２を受け面側に持ってくることにより、インパクタによって低荷重部が直接押されるのではなく、高荷重吸収部３を介して押されることにより安定して低荷重吸収部２を潰すことができる。また、高荷重吸収部３を荷重入力方向から見た際に低荷重吸収部２より小さい断面とすることで、低荷重吸収部２がつぶれた後も受け面に対して十分内側に荷重を発生させる立壁を存在させることができる。これらにより、荷重の２段波形を発生させることができ、また高荷重の発生と維持を安定させることができる。

４．その他
前述の実施形態に係る衝撃吸収体１を次のような態様で実施してもよい。

低荷重吸収部２は、嵌合部をさらに備えてもよい。この嵌合部は、例えばクリップ２８であり、膝１０６に対して反対側の面に孔２７（図５Ａ参照）を介して配置される。ここで、膝１０６に対して反対側の面とは、自動車１００に対する衝撃吸収体１の取り付け面（固定面２６）を示す。クリップ２８は、低荷重吸収部２の成形用金型において予め設計しておくことにより、低荷重吸収部２の成形時に同時に成形することができる（インサート成形）。クリップ２８に対応する嵌合部（不図示）を自動車１００側に設けることで、組立作業員が容易に衝撃吸収体１を自動車１００に取り付けることができる。

また、クリップ２８等の嵌合部によって衝撃吸収体１全体が自動車１００に強固に固定されるため、衝撃吸収体１のがたつきを防止することができる。すなわち、衝撃吸収体１に膝１０６からの荷重が入力された場合、当該荷重に応じて安定して弾性変形又は塑性変形するため、膝１０６に加わる衝撃をさらに低減することができる。

衝撃吸収体１における低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、別々の中空構造体であってもよい。この場合、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、それぞれ別々の金型を使用してブロー成形で製造される。そして、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、例えば溶着によって一体の衝撃吸収体１となる。このように、ブロー成形によって中空構造体として製造されることにより、衝撃吸収体１の重量が低減するため、自動車１００の軽量化を図ることができる。

衝撃吸収体１における低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、一体の中空構造体であってもよい。この場合、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは、一体の金型を使用してブロー成形で製造される。低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とは製造時に一体化しているため、低荷重吸収部２と高荷重吸収部３とを溶着する工程を省略することができる。

さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記衝撃吸収体において、前記荷重入力方向から見た場合、前記荷重入力方向に垂直な面における前記低荷重吸収部の面積が前記高荷重吸収部の面積よりも大きい、もの。
前記衝撃吸収体において、前記高荷重吸収部は、前記乗員への方向に行くにつれて前記面積が小さくなる形状を有する、もの。
前記衝撃吸収体において、前記高荷重吸収部がリブをさらに備え、前記リブは、前記高荷重吸収部における前記荷重入力方向に平行な壁面において、前記荷重入力方向に沿って形成されている、もの。
前記衝撃吸収体において、前記リブは、前記壁面の前記荷重入力方向における第１の端から第２の端まで形成されている、もの。
前記衝撃吸収体において、前記リブは、溝状に形成されている、もの。
前記衝撃吸収体において、前記リブは、凹凸状に形成されている、もの。
前記衝撃吸収体において、前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とは、別々の中空構造体である、もの。
前記衝撃吸収体において、前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とは、一体の中空構造体である、もの。
前記衝撃吸収体において、前記低荷重吸収部が嵌合部をさらに備え、前記嵌合部は、前記乗員に対して反対側の面に配置される、もの。
前記衝撃吸収体において、前記低荷重吸収部が取付部をさらに備え、前記取付部は、前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とを連結させる、もの。
もちろん、この限りではない。

最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ：衝撃吸収体
２ ：低荷重吸収部
２ｐ ：パーティングライン
２０ ：本体部
２１ ：取付部
２１ａ ：ヒンジ
２１ｂ ：取付部本体
２３ ：リブ
２４ ：リベット
２５ ：壁面
２６ ：固定面
２７ ：孔
２８ ：クリップ
３ ：高荷重吸収部
３ｐ ：パーティングライン
３１ ：荷重入力面
３３ ：リブ
３４ ：屈曲誘発部
３４１ ：屈曲誘発部
３４２ ：屈曲誘発部
３４３ ：屈曲誘発部
３４４ ：屈曲誘発部
３４５ ：屈曲誘発部
３４６ ：屈曲誘発部
３５ ：壁面
３７ ：壁面
１００ ：自動車
１０１ ：ドライバー
１０２ ：前部座席
１０３ ：乗員車室
１０４ ：メーター
１０５ ：ハンドル
１０６ ：膝
Ａ ：領域
Ｄ ：荷重入力方向
Ｆ１ ：第１の荷重
Ｆ２ ：第２の荷重
Ｓ１ ：面積
Ｓ２ ：面積

Claims (11)

1. 乗員への衝撃を吸収する衝撃吸収体であって、
   低荷重吸収部と、高荷重吸収部とを備え、
   前記低荷重吸収部は、第１の荷重により塑性変形するように構成され、
   前記高荷重吸収部は、
   前記乗員からの荷重入力方向に前記低荷重吸収部と並んで配置され、
   前記低荷重吸収部よりも前記乗員に近い位置に配置され、
   前記第１の荷重よりも大きな第２の荷重により塑性変形するように構成される、
   もの。
2. 請求項１に記載の衝撃吸収体において、
   前記荷重入力方向から見た場合、前記荷重入力方向に垂直な面における前記低荷重吸収部の面積が前記高荷重吸収部の面積よりも大きい、
   もの。
3. 請求項１又は請求項２に記載の衝撃吸収体において、
   前記高荷重吸収部は、前記乗員への方向に行くにつれて前記面積が小さくなる形状を有する、
   もの。
4. 請求項１～請求項３の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
   前記高荷重吸収部がリブをさらに備え、
   前記リブは、前記高荷重吸収部における前記荷重入力方向に平行な壁面において、前記荷重入力方向に沿って形成されている、
   もの。
5. 請求項４に記載の衝撃吸収体において、
   前記リブは、前記壁面の前記荷重入力方向における第１の端から第２の端まで形成されている、
   もの。
6. 請求項４又は請求項５に記載の衝撃吸収体において、
   前記リブは、溝状に形成されている、
   もの。
7. 請求項４～請求項６の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
   前記リブは、凹凸状に形成されている、
   もの。
8. 請求項１～請求項７の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
   前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とは、別々の中空構造体である、
   もの。
9. 請求項１～請求項８の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
   前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とは、一体の中空構造体である、
   もの。
10. 請求項１～請求項９の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
    前記低荷重吸収部が嵌合部をさらに備え、
    前記嵌合部は、前記乗員に対して反対側の面に配置される、
    もの。
11. 請求項１～請求項１０の何れか１つに記載の衝撃吸収体において、
    前記低荷重吸収部が取付部をさらに備え、
    前記取付部は、前記低荷重吸収部と前記高荷重吸収部とを連結させる、
    もの。

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