JP4763384B2 - 車両用ニープロテクター部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車両用ニープロテクター部構造に関するものである。

自動車などの車両には、車室内の前部にインストルメントパネルが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

このようなインストルメントパネルの内部に対し、緊急時に乗員の膝を保護するために、ニープロテクターを設置することが検討されている。

このような、ニープロテクターとして、小柄な乗員（例えば、小柄な女性乗員）の膝入力エネルギーを吸収可能な下側吸収用ブラケットと、平均的体格の乗員（例えば、平均的体格の男性乗員）の膝入力エネルギーを吸収可能な上側吸収用ブラケットとを上下に分けて備えると共に、下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとが入力側端部間を連結ブラケットで連結されたものが開発されている。

そして、ニープロテクターに対して小柄な乗員の膝が進入した場合には、低い位置にある下側吸収用ブラケットが変形することにより、小柄な乗員の膝入力エネルギーを吸収することができる。また、ニープロテクターに対して平均的体格の乗員の膝が進入した場合には、高い位置にある上側吸収用ブラケットが主に変形することにより、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーを吸収することができる。このように、下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとの上下２つの吸収用ブラケットに分けて使い分けるようにすることにより、身長や体格の異なる様々な乗員に対応させることが可能となる。
特開２００５−９６５２５号公報

しかしながら、上記したニープロテクターでは、下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとの入力側端部間の車両前後方向の間隔が大きくなるに従い、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケットが変形される際に、連結ブラケットを介して上側吸収用ブラケットに作用される引張力が大きくなるため、上側吸収用ブラケットがこの引張力によって変形されてしまうこととなり、この上側吸収用ブラケットの変形によって反力増加が生じ、小柄な乗員の膝入力エネルギーをうまく吸収できなくなるおそれがあった。よって、上記間隔を大きく設定してより広い足元空間を確保するような設計を採用することが困難となっており、インストルメントパネルに対するデザイン自由度が制限される要因となっていた。また、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケットが変形される際の引張力で上側吸収用ブラケットが変形された場合の安全対策も必要となる。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明では、小柄な乗員の膝入力エネルギーを吸収可能な下側吸収用ブラケットと、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーを変形によって吸収可能な屈曲部を有する上側吸収用ブラケットとを備え、前記下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとがその入力側端部間を連結ブラケットで連結された車両用ニープロテクター部構造において、前記上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍に、前記下側吸収用ブラケットの変形による車両前方側への引張力が連結ブラケットを介して前記上側吸収用ブラケットに作用した時に、前記引張力を吸収して、前記上側吸収用ブラケットの屈曲部の変形を防止する引張力吸収手段を前記屈曲部とは別に設けると共に、前記引張力吸収手段を外側から直接覆う保護部材を設けると共に、該保護部材を前記上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍の前記屈曲部と前記引張力吸収手段との間の位置に固定することにより、該保護部材を、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって上側吸収用ブラケットが変形する際に、上側側吸収ブラケットと一体となって膝入力エネルギーを吸収する受部材として機能するようにしたことを特徴としている。
また、請求項２に記載された発明では、上記において、前記引張力吸収手段は、狭幅帯状に形成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍に、下側吸収用ブラケットの変形による車両前方側への引張力が連結ブラケットを介して上側吸収用ブラケットに作用した時に、引張力を吸収して、上側吸収用ブラケットの屈曲部の変形を防止する引張力吸収手段を屈曲部とは別に設けたことにより、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケットが変形する際に、連結ブラケットを介して上側吸収用ブラケットに車両前方側への引張力が作用したとしても、引張力吸収手段がこの引張力を吸収して、上側吸収用ブラケットの屈曲部の変形を確実に防止することができるので、反力増加が抑えられ、小柄な乗員の膝入力エネルギーをうまく吸収することが可能となる。また、上記により、下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとの入力側端部間の車両前後方向の間隔を大きくすることが可能となるため、足元空間を広く確保することが可能となり、以て、インストルメントパネルに対するデザイン自由度を向上することができる。
更に、引張力吸収手段を外側から直接覆う保護部材を設けたことにより、引張力吸収手段が作動することによって変形した場合であっても、変形した引張力吸収手段に直接小柄な乗員の膝が接触されることが防止できるので、より有効な安全対策を得ることができる。また、保護部材は、引張力吸収手段が変形される際に乗員の膝を保護すると共に、上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍の屈曲部と引張力吸収手段との間の位置に固定されることにより、上側吸収用ブラケットが変形する際に上側吸収用ブラケットと一体になって膝入力エネルギーを吸収することもできる。
また、請求項２の発明によれば、引張力吸収手段は、狭幅帯状に形成されていることにより、引張力吸収手段がめくれるように変形することによって引張力を吸収させることが可能となる。

小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケットが変形する際に、連結ブラケットを介して作用される引張力によって上側吸収用ブラケットが変形されるのを確実に防止するという目的を、上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍に、連結ブラケットからの引張力を吸収可能な引張力吸収手段を設けると共に、引張力吸収手段に保護部材を設ける、という手段で実現した。

以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。

まず、構成を説明すると、自動車などの車両には、車室内の前部にインストルメントパネルが設けられている。このインストルメントパネルの内部には、図１に示すように、ほぼ車幅方向へ延びて左右の車体パネル間を連結するステアリングサポートメンバなどの車体側メンバ１が強度部材として設けられている。

この車体側メンバ１は、例えば、金属製のパイプで構成されており、強度を必要とする運転席側の部分が太く、強度をあまり必要としない中央部と助手席側の部分が細く形成されている。なお、図１の車体側メンバ１は、左ハンドル車のものとなっている。また、車体側メンバ１には、これ以外にも、各種のものが存在している。車体側メンバ１の両端部には、左右の車体パネルに取付けるための車体取付ブラケット２がそれぞれ取付けられており、車体側メンバ１の中央部には、フロアパネルに支持させるための一対のステー３が取付けられている。車体側メンバ１の運転席側の部分には、ステアリングコラムを取付けるためのコラムブラケット４が取付けられている。車体側メンバ１には、これら以外にも、各種のブラケットが設けられている。

この車体側メンバ１に対し、緊急時に乗員の膝を保護するためのニープロテクター１１，１２を設置する。このニープロテクター１１，１２は、運転席側の部分と助手席側の部分とにそれぞれ別個に設けられている。

このうち、運転席側のニープロテクター１１は、小柄な乗員（例えば、小柄な女性乗員）の膝入力エネルギーを吸収可能な下側吸収用ブラケット１３と、平均的体格の乗員（例えば、平均的体格の男性乗員）の膝入力エネルギーを吸収可能な上側吸収用ブラケット１４とを、機能分割して上下に備えている。なお、下側吸収用ブラケット１３は膝入力エネルギーを受ける際に発生する反力が相対的に小さくなり、上側吸収用ブラケット１４は膝入力エネルギーを受ける際に発生する反力が相対的に大きくなるように、その強度に差が付けられている。また、変形される際に、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４とが干渉しないように、下側吸収用ブラケット１３は全体として下側へ変形し、上側吸収用ブラケット１４は全体として上側へ変形し得るような形状に設定されている。

即ち、上記下側吸収用ブラケット１３は、図２に実線で示すように、車体側メンバ１からほぼ下方へ延びる垂直部１５と、この垂直部１５の下端部からほぼ車両後方（乗員側）へ向けて延びる後方延長部１６とを備えている。そして、垂直部１５と後方延長部１６との境界部分（屈曲形状部）には弱部１７が形成されている。また、後方延長部１６の後端部には、所要の角度で後上がりとなる入力側端部１８が曲げ形成されている。この下側吸収用ブラケット１３は、所要板厚の金属板を曲げ加工することによって形成されている。そのため、この下側吸収用ブラケット１３は、中央連結部と両側フランジ部とを有する上向き或いは後向きコ字断面を有している（図１参照）。また、上記弱部１７は、両側フランジ部をくびれさせることによって形成されている。

一方、上側吸収用ブラケット１４は、下側吸収用ブラケット１３の垂直部１５の上端部近傍から全体としてほぼ車両後方（乗員側）へ延びる後方延長形状部１９を備えている。この後方延長形状部１９の後端部に、所要の角度で前下がりとなる入力側端部２０が曲げ形成されている。上側吸収用ブラケット１４は、所要板厚の金属板を曲げ加工することによって形成されている（図１参照）。そのため、この上側吸収用ブラケット１４は、中央連結部１４ａと両側フランジ部１４ｂとを有する下向きコ字断面を有している（図３参照）。

更に、上側吸収用ブラケット１４を、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって複数段に屈曲可能となるように構成している。そのために、上側吸収用ブラケット１４に対し、複数の屈曲部２５，２６を形成する。この場合、屈曲部２５，２６は、二段に設けられているが、三段以上としても良い。屈曲部２５，２６は、例えば、上側吸収用ブラケット１４に対してほぼ等しい間隔で設けるようにするのが、受け反力を均等化する上では好ましい。また、屈曲部２５，２６は、例えば、上側吸収用ブラケット１４の変形モードを設定するために、不等間隔とすることも可能である。なお、上記したように、上側吸収用ブラケット１４が全体として上側へ変形されるように、各屈曲部２５，２６は山折に曲げるのが好ましい。なお、この場合、上側吸収用ブラケット１４が全体としてほぼ水平に近い状態となるように、下側吸収用ブラケット１３に対する取付部分（屈曲部２５よりも前側の部分）を前下がりとしている。

そして、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４とは、その入力側端部１８，２０間を連結ブラケット２１を用いて連結される。即ち、先ず、両入力側端部１８，２０は、上下方向および車両前後方向に対し、所要の間隔（車両前後方向の間隔２２）を有して配置される。そして、両入力側端部１８，２０は、連結ブラケット２１の下端側と上端側に、それぞれボルト、ナットなどの締結固定具２３，２４を用いて固定される。そのため、入力側端部１８，２０および連結ブラケット２１には、締結固定具２３を通すためのボルト孔が形成されている。この連結ブラケット２１は、インストルメントパネル下部の足元空間の形状に対応させて前下がりに傾斜されている。これに対応して、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との入力側端部１８，２０も、上記したように、この連結ブラケット２１の傾斜形状に合わせてそれぞれ上方および下方に屈曲されている。

上記連結ブラケット２１は、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって屈曲可能となるように構成されている。そのために、連結ブラケット２１の少なくとも締結固定具２３，２４間の部分を凹凸のない平板形状としている。また、連結ブラケット２１の平板形状の部分を、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって屈曲可能な程度の肉厚の薄板としている。更に必要に応じて、連結ブラケット２１に脆弱部などを形成しても良い。

なお、図１に示すように、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４とは、コラムブラケット４を挟んで左右に対を成すように設けられており、左右の下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との間には、膝受板３１が設けられる。そして、この膝受板３１の左右の両端部に対して、上記連結ブラケット２１が形成されている。膝受板３１は、ステアリングコラムを迂回するように車両後方へ突出する凸形状とされている。また、膝受板３１は、所要の強度を持ち得るよう、所要の凹凸形状を呈している。この場合、膝受板３１は、上下の縁部に沿って延び乗員側へ突出する突条を有している。

この実施例では、図３に示すように、上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０およびその近傍に、連結ブラケット２１からの車両前方側への引張力３４を吸収可能な引張力吸収手段３５を屈曲部２５，２６とは別に設けるようにする。

そして、この引張力吸収手段３５を、上記引張力３４によって入力側端部２０の周辺部を部分的に変形可能な引張変形部３６とする。

より具体的には、この引張変形部３６を、面状の取付面部３７から延びる狭幅帯状の引張変形面部３８，３９で構成する。

そのために、上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０と後方延長形状部１９の入力側端部２０近傍部分とに、両側フランジ部１４ｂがなく中央連結部１４ａのみのフランジ除去部４０を設け、フランジ除去部４０の中央連結部１４ａを加工して、面状の取付面部３７と狭幅帯状の引張変形面部３８，３９とを形成する。ここで、取付面部３７は、入力側端部２０の先端に、締結固定具２４を取付けるのに適した形状で形成する。そして、引張変形面部３８，３９は、上側吸収用ブラケット１４の中央連結部１４ａおよび取付面部３７の幅よりも狭幅となるようにする。なお、引張変形面部３８は、入力側端部２０の側に形成され、引張変形面部３９は、後方延長形状部１９の側に形成される。引張変形面部３８，３９間には、上記した屈曲部が介在される。なお、取付面部３７と引張変形面部３８とには、連結ブラケット２１が当接されるため、連結ブラケット２１によって保護された状態となる。

更に、引張力吸収手段３５に保護部材４５を設けるようにする。この保護部材４５は、後方延長形状部１９の引張変形面部３９およびその近傍を上方から直接覆うように配置する。そして、この保護部材４５をボルトナットなどの締結具やスポット溶接などで後方延長形状部１９のフランジ除去部４０よりも奥側（前側）で屈曲部２６よりも手前側（後ろ側）の部分に固定し、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって上側吸収用ブラケット１４が変形される際には、上側吸収用ブラケット１４と一体になって膝入力エネルギーを吸収する受部材としても機能されるようにする。この際、保護部材４５によって引張変形面部３９の変形が妨げられないように注意する。ここで、保護部材４５は、中央連結部１４ａおよび両側フランジ部１４ｂと対応して、これらよりも一回り大きい中央連結部４５ａおよび両側フランジ部４５ｂを有している。両側フランジ部４５ｂの入力側端部２０近傍部には、屈曲された連結ブラケット２１との干渉を防止するための干渉防止部４５ｃを形成する。この干渉防止部４５ｃは、逃げテーパなどの傾斜面とする。

次に、この実施例の作用について説明する。

緊急時に、平均的体格の乗員の膝が車両前方へほぼ水平に進入した場合には、膝受板３１、連結ブラケット２１を介して、高い位置にあって大きな反力を発生する上側吸収用ブラケット１４が変形することにより、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーを吸収することができる。この時、連結ブラケット２１を介して下側吸収用ブラケット１３が変形しても、下側吸収用ブラケット１３は発生する反力が小さいため特に影響は生じない。

この際、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって、上側吸収用ブラケット１４が複数段に屈曲されるよう構成して、上側吸収用ブラケット１４が変形してから下側吸収用ブラケット１３が変形するまでの各時間における受け反力をほぼ一定の高い値に維持させ、反力の落ち込みを解消することにより、全体としてのエネルギー吸収効率をより良くすることができる。

また、緊急時に、小柄な乗員の膝（図２の符号Ａ参照）が車両前方へほぼ水平または水平よりも若干前上がりの方向に進入した場合には、膝受板３１、連結ブラケット２１を介して、図２に仮想線で示すように、低い位置にあって小さな反力を発生する下側吸収用ブラケット１３が変形することにより、小柄な乗員の膝入力エネルギーを吸収する。

この際、連結ブラケット２１を、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって屈曲可能に構成して、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって連結ブラケット２１が屈曲されることにより、膝入力エネルギーが上側吸収用ブラケット１４へ伝達されて上側吸収用ブラケット１４が変形されることを防止し、小柄な乗員の膝入力エネルギーをうまく吸収できるように図っている。

このように、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との２つの吸収用ブラケットがうまく使い分けられるようになると、身長や体格の異なる様々な乗員に対応させることが可能となる。

ここで、図４の比較例１に示すように、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との入力側端部１８，２０間の車両前後方向の間隔２２が小さい場合には、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケット１３が変形される際に、連結ブラケット２１によって上側吸収用ブラケット１４に、問題となるような引張力が作用されるようなことは起こらない。即ち、図４に仮想線で示すように連結ブラケット２１が曲げ変形されるだけで済むこととなる。なお、比較例１の下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４とは、実施例のものと比べて若干異なる形状を有している。

しかし、図５の比較例２に示すように、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との入力側端部１８，２０間の車両前後方向の間隔２２が大きくなると、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケット１３が変形される際に、連結ブラケット２１が曲げ変形するだけでは済まなくなり、連結ブラケット２１を介して上側吸収用ブラケット１４に引張力３４が作用されるようになる。そのため、図６に示すように引張力吸収手段３５を設けていない構造（例えば、後方延長形状部１９にフランジ除去部４０や引張変形面部３９などを設けない構造）だと、上側吸収用ブラケット１４がこの引張力によって、図５に仮想線で示すように変形されてしまうこととなり、この上側吸収用ブラケット１４の変形によって反力増加が生じ、小柄な乗員の膝入力エネルギーをうまく吸収できなくなるおそれがある。この引張力３４は、上記間隔２２が大きくなる程、大きくなる傾向にある。

そこで、この実施例では、上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０近傍に、下側吸収用ブラケット１３の変形による車両前方側への引張力３４が連結ブラケット２１を介して上側吸収用ブラケット１４に作用した時に、引張力３４を吸収して、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２５，２６の変形を防止する引張力吸収手段３５を屈曲部２５，２６とは別に設けるようにしている。このように引張力吸収手段３５を設けたことにより、小柄な乗員の膝入力エネルギーによって下側吸収用ブラケット１３が変形する際に、連結ブラケット２１を介して上側吸収用ブラケット１４に車両前方側への引張力３４が作用したとしても、引張力吸収手段３５がこの引張力３４を吸収して、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２５，２６が変形することを確実に防止することができるので、反力増加が抑えられ、小柄な乗員の膝入力エネルギーをうまく吸収することが可能となる。

また、上記により、下側吸収用ブラケット１３と上側吸収用ブラケット１４との入力側端部１８，２０間の車両前後方向の間隔を大きくすることが可能となるため、足元空間を広く確保することが可能となり、以て、インストルメントパネルに対するデザイン自由度を向上することができる。

そして、上記引張力吸収手段３５を、上記引張力３４によって上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０周辺部を部分的に変形可能な引張変形部３６とすることにより、部分的な引張変形部３６の変形のみによって引張力３４を吸収させることが可能となる。また、引張変形部３６は構造が簡単なことから、インストルメントパネル内部に対するレイアウトの自由度を上げることが可能となり、インストルメントパネルの内部に対する設計の容易化を図ることが可能となる。

更に、上記引張変形部３６を、狭幅帯状の引張変形面部３８，３９とすることにより、引張変形面部３８，３９がめくれるように変形することによって引張力３４を吸収させることが可能となる。この取付面部３７と引張変形面部３８，３９とは、上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０に容易に形成することが可能である。また、後加工で上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０の形状を変えると共に引張変形部３６や引張変形面部３８，３９を形成するようにすれば、上側吸収用ブラケット１４やニープロテクター１１，１２の共用化を図ることが可能となる。

加えて、引張力吸収手段３５を外側から直接覆う保護部材４５を設けたことにより、引張力吸収手段３５が作動することによって変形した場合であっても、変形した引張力吸収手段３５に直接小柄な乗員の膝が接触されることが防止できるので、より有効な安全対策を得ることができる。

ここで、保護部材４５は、単なる保護部材としての機能だけでなく、上側吸収用ブラケット１４の入力側端部２０近傍の屈曲部２６と引張力吸収手段３５との間の位置に固定されることにより、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって上側吸収用ブラケット１４が変形される際には、上側吸収用ブラケット１４と一体になって膝入力エネルギーを吸収する受部材としても機能されることとなる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。

本発明の実施例にかかる車体側メンバ部分の斜視図である。 図１のニープロテクター部分の側面図である。 図２の上側吸収用ブラケットの部分拡大斜視図である。 比較例１におけるニープロテクター部分の側面図である。 比較例２におけるニープロテクター部分の側面図である。 図５の上側吸収用ブラケットにおける入力側端部の部分拡大斜視図である。

符号の説明

１１ ニープロテクター
１３ 下側吸収用ブラケット
１４ 上側吸収用ブラケット
１８ 入力側端部
２０ 入力側端部
２１ 連結ブラケット
３４ 引張力
３５ 引張力吸収手段
４５ 保護部材

Claims (2)

1. 小柄な乗員の膝入力エネルギーを吸収可能な下側吸収用ブラケットと、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーを変形によって吸収可能な屈曲部を有する上側吸収用ブラケットとを備え、前記下側吸収用ブラケットと上側吸収用ブラケットとがその入力側端部間を連結ブラケットで連結された車両用ニープロテクター部構造において、
   前記上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍に、前記下側吸収用ブラケットの変形による車両前方側への引張力が連結ブラケットを介して前記上側吸収用ブラケットに作用した時に、前記引張力を吸収して、前記上側吸収用ブラケットの屈曲部の変形を防止する引張力吸収手段を前記屈曲部とは別に設けると共に、
   前記引張力吸収手段を外側から直接覆う保護部材を設けると共に、該保護部材を前記上側吸収用ブラケットの入力側端部近傍の前記屈曲部と前記引張力吸収手段との間の位置に固定することにより、該保護部材を、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって上側吸収用ブラケットが変形する際に、上側側吸収ブラケットと一体となって膝入力エネルギーを吸収する受部材として機能するようにしたことを特徴とする車両用ニープロテクター部構造。
2. 前記引張力吸収手段は、狭幅帯状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用ニープロテクター部構造。

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