JP4453089B2 - ニーブラケット - Google Patents

Description

本発明は、車輌の前面からの衝撃を吸収して乗員の傷害値を低減させるための衝撃吸収材に係り、特に車室内前方のインストルメントパネルの内側に配設される衝撃吸収用のニーブラケットに関する。

従来、図７及び図８に示すように、車輌Ｃ１には、前面からの衝撃から乗員Ｍ１を保護するための手段として衝撃吸収機構が設けられている。この種の衝撃吸収機構は、前面からの入力時において、車輌Ｃ１前方の座席、即ち、運転席又は助手席に着座する乗員Ｍ１の前方移動抑制を行なうことで、乗員Ｍ１の傷害値の低減がなされるように構成されるものである。このうち、乗員Ｍ１の下肢の保護手段として、車室内Ｉ１前方における乗員Ｍ１の膝相当位置に対応したインストルメントパネルの内側位置に、車輌Ｃ１前後方向に変形ストローク性能を備えたニーブラケット１０１が配設されており、前面衝突時においてニーブラケット１０１が膝を拘束しながら変形してエネルギを吸収するように構成されている。

従来のニーブラケット１０１は、図７乃至図９に示すように、断面コ字形を成す上部フレーム１０２と下部フレーム１０３とが、車輌Ｃ１後方に向かって互いに拡開した略ハ字形に対向配置されている。上部フレーム１０２と下部フレーム１０３とは、それらの車輌Ｃ１前方側の端部が車幅方向に延びた円筒形のリインフォース１０４に固着され、車輌Ｃ１後方側の端部がインストルメントパネル（図示省略）を支持する、上下方向に延びたニーパネル１０５に固着されて、インストルメントパネルの内側に配設されている。

上部フレーム１０２と下部フレーム１０３とは、それらの車輌Ｃ１前方側の半分、即ち上部フレーム１０２の前半部と、下部フレーム１０３の前半部とが、図９に示すように互いに密接し、前半部の後端付近がスポット溶接１０８によって接合されている。また、下部フレーム１０３は、その後半部に、前面衝突時における入力衝撃を吸収するため「く」字状に形成された屈曲部１０３ａを有する。

このように構成された従来のニーブラケット１０１は、上部フレーム１０２と、下部フレーム１０３と、ニーパネル１０５と、の三つの部材によって囲まれる略三角形の枠状構造を有し、前面からの入力時には、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、下部フレーム１０３の屈曲部１０３ａが折れ曲がり、前後方向の長さが縮むように変形することで、乗員Ｍ１を衝撃から保護することができる。

乗員Ｍ１の保護度合いとしての傷害値は、法的規制値が定められており、衝撃吸収機構は、その傷害値が法的規制値を越えないように構成することが要求される。このような従来のニーブラケット１０１の例が特許文献１に開示されている。
特開２００３−３１２４１９号公報

上述したような傷害値に関する法的規制を満たすには、前面からの入力時における乗員Ｍ１の膝部Ｎ１に掛かる荷重を所定値以下に抑える必要がある。その対策としては、衝撃吸収用のフレームである上部フレーム１０２及び下部フレーム１０３の剛性を下げつつその変形ストロークを長めに設定するという方法が考えられる。しかしながら、車室内Ｉ１前方におけるスペースの制約から変形ストロークは短めに設定する必要があり、変形ストロークを長めに設定するのは設計上難しい。

変形ストロークを短くするためには、上部フレーム１０２や下部フレーム１０３の剛性を上げることが必要であり、それには上部フレーム１０２や下部フレーム１０３の板厚を厚くするのが一般的であるが、剛性を上げると荷重が大きくなり、荷重が大きいと膝部Ｎ１の傷害値が法的規制値に達しなくなるという問題がある。

つまり、この種の衝撃吸収機構には、上部フレーム１０２及び下部フレーム１０３の変形ストロークは小さくするが、荷重は大きくしないという背反する特性を満足させなければならないということが求められる。また、上部フレーム１０２や下部フレーム１０３の板厚を厚くすれば、剛性を上げることができるものの、衝撃吸収機構の質量増加量が大きくなり過ぎるという問題も生じる。

さらに、この種の衝撃吸収機構は、基本的にはニーエアバックの搭載ができない車輌における乗員Ｍ１の膝部Ｎ１位置に設定されるものであるが、車種によって該衝撃吸収機構の設定スペースの広さなどが異なるため、車種毎に、それぞれに適したニーブラケット１０１を準備しなければならず、部品の共通化を図ることなどができなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたものであり、変形ストロークを縮めながらも前面衝突時における膝に掛かる荷重は軽減して乗員の傷害値低減の目標レベルを達成しつつ、部品の形状や板厚、大きさなどを変更することなく、ニーブラケットの剛性を自在に変更することができ、各車種共通に適用可能で低コスト化を図ることを可能とする廉価な構造のニーブラケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車室内前方のインストルメントパネルの内側に配設される衝撃吸収用のニーブラケットにおいて、それぞれ前端がリインフォースに固着されると共に車両前後方向に延びた上部フレーム及び下部フレームと、該上部フレーム及び下部フレームの後端に接合されるニーパネルとから成り、上部フレーム乃至下部フレームの前半部には複数の穴を前後方向に並設し、上部フレームの前半部と下部フレームの前半部とを、非穴部位において互いに接合したことを特徴とする。

下部フレームは左右両側に形成された側壁部を有し、該側壁部における穴に対応する位置に、切込部が複数並設されることが望ましい。

また、上部フレームと下部フレームとの当接部において、下部フレームの前半部の前後方向における任意の位置の非穴部位のうち一箇所が選択的にスポット溶接されることにより、外部からの入力時に変形して衝撃を吸収する易変形区間を選択自在とし、荷重制御を行ない得ることが望ましい。

上部フレームと下部フレームとの後半部は互いに離間し、上部フレーム及び下部フレームの後半部とニーパネルとは、略三角形状のフレーム構造を成すことが望ましい。

本発明のニーブラケットによれば、車輌の乗員の膝拘束を受け持つ衝撃吸収機構において、下部フレーム若しくは上部フレームの前半部の当接面に車輌前後方向に等間隔で貫通した複数の穴を形成しつつ、隣接する各穴同士の間などの非穴部位のうち、適宜の非穴部位を選択的に一箇所以上接合するようにし、接合箇所から当接面の後端までの距離を任意に設定可能としたことにより、ニーブラケットを構成する部品の形状や重量や厚さなどを変更することなく、接合位置を変えるだけで、車輌の前面衝突時における変形ストロークや荷重調整を行なうことを可能とした。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例のニーブラケット１は、車輌Ｃ前面からの衝撃を吸収して乗員Ｍを保護するための衝撃吸収材として、図１に示すように、車室内Ｉ前方のインストルメントパネルの内側に配設されるものである。なお、図中におけるＦｒは車輌前方を、Ｕｐは上方を表す。

ニーブラケット１は、図２及び図３に示すように、車輌Ｃ前後方向に延びた断面コ字状のフレーム状をなす衝撃吸収用の上部フレーム２と下部フレーム３とが、それぞれ前半部で互いに当接され、後半部が車輌Ｃ後方に向かって互いに上下に拡開した略ハ字形に対向配置さる。上部フレーム２と下部フレーム３の車輌Ｃ前方側の端部は、車幅方向に延びた円筒形のリインフォース４に固着され、車輌Ｃ後方側の端部はインストルメントパネルを支持する上下方向に延びたニーパネル５に固着される。
このように構成されたニーブラケット１は、上部フレーム２と下部フレーム３とニーパネル５との三つの部材によって囲まれる略三角形の枠状構造を形成する。

下部フレーム３の前半部における、上部フレーム２との当接面には、車輌Ｃ前後方向に向かって等間隔で、その表裏に貫通した穴６が形成され、当接面を挟むように左右両側に形成された側壁部３ｃ，３ｄには、穴６位置に対応して下向きに凹落した切込部７が形成される。下部フレーム３の前記当接面には、これら隣り合う穴６同士の間の領域、即ち非穴部位８のうち、適宜に選択される一箇所がスポット溶接された溶接部９として固着され、上部フレーム２と下部フレーム３とが互いに接合されるように構成される。下部フレーム３の後半部には屈曲部３ａが設定されている。

これにより、図２に示すように、上部フレーム２と下部フレーム３との互いに当接する当接面の車輌Ｃ前後方向における長さ領域が荷重調整可能区間となり、適宜に選択されたスポット溶接部９から前記当接面の後端部までの屈曲部３ａを含む領域が、車輌Ｃ前面衝突時における入力によって容易に変形し得る易変形区間となるように構成される。

従って、例えば、図４（Ａ）に示すように、上部フレーム２と下部フレーム３とが互いに当接する当接面の最後部付近における非穴部位８を溶接部９として接合した場合、車輌Ｃの前面衝突によって乗員Ｍが前方へ移動し、膝部Ｎがニーパネル５に一定の荷重を加えた際には、図４（Ｂ）に示すように、屈曲部３ａだけが折れ曲がって変形することによって衝撃が吸収される。この場合には、変形ストロークは最小となる。

これに対して、図５に示すように、上部フレーム２と下部フレーム３とが互いに当接する当接面の最前部付近における非穴部位８を溶接部９として接合した場合において、車輌Ｃの前面衝突によって乗員Ｍが前方へ移動し、膝部Ｎがニーパネル５に一定の荷重を加えた際には、従来のニーパネル５と異なり、屈曲部３ａが折れ曲がって変形する他、下部フレーム３の前半部のうち、溶接部９のすぐ後方の部分３ｂから後ろが、当該３ｂの切込部７及び穴６を切っ掛けとして上部フレーム２と乖離するように折れ曲がって変形することによって衝撃が吸収される。この場合には、変形ストロークは最大となる。

つまり、車輌Ｃの前面衝突によって荷重が入力した際の、ニーブラケット１の変形ストローク、即ち変位が一定の場合には、乗員Ｍが受ける荷重の大きさは、溶接部９の位置に依存して変化し、この位置が車輌Ｃ前方側である程、荷重が小さくなる。従って、本実施例のニーブラケット１によれば、ニーブラケット１の素材や大きさ、形状等を変えることなく、同等のニーブラケット１を採用しつつ、上部フレーム２と下部フレーム３との当接面におけるスポット溶接箇所（溶接部９）を対象車輌Ｃの要請に応じて適宜の位置に設定することによって、所望に荷重調整を行なうことができ、目標の傷害値低減を達成することができる。

なお、図６は、横軸にニーブラケット１の変形ストローク、即ち変位を、縦軸に乗員Ｍの膝部Ｎが受ける荷重を採って、スポット溶接の部位を当接面の最前部に設定したニーブラケット１の変位と荷重の関係をＳＰＯＴ前とし、スポット溶接の部位を当接面の最後部に設定したニーブラケット１の変位と荷重の関係をＳＰＯＴ後としてそれぞれプロットしたグラフである。また、図６に示すこれらＳＰＯＴ前の曲線と、ＳＰＯＴ後の曲線との間の高さ領域がスポット溶接の部位を調整することで荷重調整可能となる荷重調整区間となる。

以上説明したように、上記実施形態に係るニーブラケット１は、下部フレーム３の前半部に表裏に貫通した穴６を、車輌Ｃの前後方向に向かって等間隔で併設して構成しているが、これに限らず、例えば、穴６は、上部フレーム２の前半部に形成してもよく、また穴６は貫通したものでなくてもよく、その主旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。

本発明の実施形態によるニーブラケットの配設部位を示す車輌前部付近の簡略図である。 （Ａ）は、本実施形態のニーブラケットをその前方下端側から見た斜視図であり、（Ｂ）は、本実施形態のニーブラケットの構成及び易変形区間を示す簡略断面図である。 （Ａ）は、図２のニーブラケットの下部フレームの前半部の拡大図であり、（Ｂ）は、本実施形態のニーブラケットの前半部の断面図である。 本実施形態のニーブラケットの前半部における最後部付近をスポット溶接した場合のニーブラケットの変形状体を例示する簡略断面図である。 本実施形態のニーブラケットの前半部における最前部付近をスポット溶接した場合のニーブラケットの変形状態を例示する簡略断面図である。 横軸にニーブラケットの変形ストローク、即ち変位を、縦軸に乗員の膝部が受ける荷重を採って、スポット溶接の部位を当接面の最前部に設定したニーブラケットの変位と荷重の関係をＳＰＯＴ前とし、スポット溶接の部位を当接面の最後部に設定したニーブラケットの変位と荷重の関係をＳＰＯＴ後として、それぞれプロットしたグラフである。 （Ａ）は、従来のニーブラケットの配設部位を示す車輌前部付近の簡略図、（Ｂ）は図７（Ａ）のニーブラケット周辺の拡大図である。 （Ａ）は、従来のニーブラケットを備えた車輌の前面衝突時の状態を示した車輌前部付近の簡略図、（Ｂ）は従来のニーブラケットの変形状態を例示した図である。 従来のニーブラケットの前半部の構成を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１ ニーブラケット
２ 上部フレーム
３ 下部フレーム
３ａ 屈曲部
３ｃ 側壁部
３ｄ 側壁部
４ リインフォース
５ ニーパネル
６ 穴
７ 切込部
８ 非穴部位
９ 溶接部
１０１ ニーブラケット
１０２ 上部フレーム
１０２ａ 屈曲部
１０３ 下部フレーム
１０４ リインフォース
１０５ ニーパネル
１０８ スポット溶接
Ｃ 車輌
Ｃ１ 車輌
Ｉ 車室内
Ｉ１ 車室内
Ｍ 乗員
Ｎ 膝部
Ｍ１ 乗員
Ｎ１ 膝部

Claims (4)

1. 車室内前方のインストルメントパネルの内側に配設される衝撃吸収用のニーブラケットであって、
   それぞれ前端がリインフォースに固着されると共に車両前後方向に延びた上部フレーム及び下部フレームと、該上部フレーム及び下部フレームの後端に接合されるニーパネルとから成り、
   上記上部フレーム乃至上記下部フレームの前半部には複数の穴が前後方向に並設され、上記上部フレームの前半部と上記下部フレームの前半部とが、上記穴の周辺の非穴部位において互いに接合されたことを特徴とする、ニーブラケット。
2. 前記下部フレームは左右両側に形成された側壁部を有し、該側壁部における前記穴に対応する位置に切込部が複数並設されたことを特徴とする、請求項１に記載のニーブラケット。
3. 前記上部フレームと前記下部フレームとの当接部において、前記下部フレームの前半部の前後方向における任意の位置の非穴部位のうち一箇所が選択的にスポット溶接されることにより、外部からの入力時に変形して衝撃を吸収する易変形区間が選択自在であり、荷重制御を行なうことができることを特徴とする、請求項１又は２に記載のニーブラケット。
4. 前記上部フレームと前記下部フレームとの後半部は互いに離間し、前記上部フレーム及び下部フレームの後半部と前記ニーパネルとが、略三角形状のフレーム構造を成すことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のニーブラケット。