JP5016204B2

JP5016204B2 - 車両用ニープロテクター部構造

Info

Publication number: JP5016204B2
Application number: JP2005171114A
Authority: JP
Inventors: 頼人奥田; 圭吾早田; 宣博永田; 真茂木; 吉晴中村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006341808A

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、図９に示すように、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ａと、平均的体格の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ｂとを上下に分けて備えると共に、下側吸収用ブラケットａと上側吸収用ブラケットｂとが入力側を連結ブラケットｃ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ａのみ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ｂが変形し、次いで、連結ブラケットｃによって連結された下側吸収用ブラケットａ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。このように、下側吸収用ブラケットａと上側吸収用ブラケットｂとの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。
特開平１０−２１７８８１号公報

しかしながら、上記したニープロテクターでは、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーを吸収する際に、図１０に示すように、点Ｐａで上側吸収用ブラケットｂが変形してから、点Ｐｂで下側吸収用ブラケットａが変形するまでの間に、点Ｐｃに示すような受け反力の落ち込みが生じるので、全体としてのエネルギー吸収効率に改善の余地があった。

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吸収可能な上側吸収用ブラケットとを上下に備え、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に、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な複数の屈曲部を設けると共に、少なくとも１つの屈曲部の近傍にタイミングコントロール部を設け、該タイミングコントロール部が、前記複数の屈曲部の間に強弱の差を付けて、前記複数の屈曲部を順番に屈曲させることにより、前記上側吸収用ブラケットが変形してから前記下側吸収用ブラケットが変形するまでの間の受け反力の落ち込みをなくして、受け反力をほぼ一定の高い値に維持させるよう屈曲タイミングおよび受け反力をコントロールするものである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、前記タイミングコントロール部が、コ字断面を有する前記上側吸収用ブラケットの、コ字の中央連結部に設けられた切欠部であることを特徴としている。
また、請求項３に記載された発明では、上記において、前記上側吸収用ブラケットが上側へ変形されるように、前記各屈曲部が下側へ向けて屈曲する山折形状とされた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複数の屈曲部がタイミングコントロール部によって強弱の差を付けられることにより、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって、前記複数の屈曲部が順番に屈曲されることにより、上側吸収用ブラケットが変形してから下側吸収用ブラケットが変形するまでの間の受け反力の落ち込みを解消して、受け反力をほぼ一定の高い値に維持するよう屈曲タイミングおよび受け反力をコントロールすることが可能となるので、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。
請求項２の発明によれば、タイミングコントロール部を、コ字断面を有する上側吸収用ブラケットの、コ字の中央連結部に切欠部を設けることによって簡単に設定することができる。
請求項３の発明によれば、前記各屈曲部が下側へ向けて屈曲する山折形状とされたことにより、上側吸収用ブラケットが上側へ変形されることとなって、上側吸収用ブラケットと下側吸収用ブラケットとの干渉を防止することができる。

平均的体格の乗員の膝入力エネルギーに対して、全体としてのエネルギー吸収効率をより良くするという目的を、上側吸収用ブラケットを、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する、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８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、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。

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、標準体格よりも小柄な乗員で、例えば、米国成人女性の体格の小さい方から５％をカバーする体形（ＡＦ０５相当）の人（即ち、小柄な女性）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、標準体格（平均的体格）の乗員で、例えば、米国成人男性の体格の小さい方から５０％をカバーする体形（ＡＭ５０相当）の人（即ち、平均的体格の男性）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、上下に分けて備えている。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に構成する。

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の後端部には入力側端部１８が形成されている。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の上端部近傍からほぼ車両後方（乗員側）へ向けて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の後端部に入力側端部２０が形成されている。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、中央連結部と両側フランジ部とを有する下向きコ字断面を有している。

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、入力側端部１８，２０は、上下方向で且つ前後方向に対し、所要の間隔を有して配置される。そして、入力側端部１８，２０は、連結ブラケット２１の下端部と上端部にそれぞれボルトで固定される。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、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。

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２２が設けられる。この膝受板２２の左右の両端部に上記連結ブラケット２１が形成されている。膝受板２２は、ステアリングコラムを迂回するように車両後方へ屈曲する凸形状とされている。また、膝受板２２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２２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。

この実施例のものでは、図２に示すように、上記した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する。そのために、上側吸収用ブラケット１４に、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が可能である。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は下側へ向けて屈曲する山折形状とするのが好ましい。また、全体として上側吸収用ブラケット１４が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に対する取付部分を前下がりにすることもできる。

更に、屈曲部２５，２６を複数段に設けた場合に、屈曲タイミングをコントロールするために、屈曲部２５，２６の間に強弱の差を付けるようにすることもできる。例えば、図２〜図５の場合には、屈曲部２５を屈曲部２６よりも弱く構成して、屈曲部２５が先に屈曲するようにしている。そのために、屈曲部２５の近傍部分の中央連結部に対して切欠部などの弱部を屈曲タイミングコントロール部２７として設けるようにする。反対に、図６〜図８の場合には、屈曲部２６を屈曲部２５よりも弱く構成して、屈曲部２６が先に屈曲するようにしている。そのために、屈曲部２６の近傍部分の中央連結部に対して切欠部などの弱部を屈曲タイミングコントロール部２８として設けるようにする。

次に、この実施例の作用について説明する。

緊急時に、小柄な乗員の膝が車両前方へ向けてほぼ水平に進入した場合には、膝受板２２、連結ブラケット２１を介して、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のみ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。

また、緊急時に、平均的体格の乗員の膝が車両前方へ向けてほぼ水平に進入した場合には、膝受板２２、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が変形し、次いで、連結ブラケット２１によって連結された下側吸収用ブラケット１３が引張られるなどして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。

この際、この実施例では、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーによって、図２〜図４、または、図６〜図７（この場合も最終状態はほぼ図４のようになる）に示すように、上側吸収用ブラケット１４が複数段に屈曲されるようにしたことにより、図５および図８に示すように、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が変形するまでの間における受け反力をほぼ一定の高い値に維持することが可能となるので、反力の落ち込みが解消され、よって、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。

即ち、図２〜図４の場合には、先ず、図２に実線で示す状態から、仮想線で示すように、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２５が先に屈曲される（図５の点Ｐ（２５））。次に、図３に仮想線で示す状態から、実線で示すように、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２６が屈曲される（図５の点Ｐ（２６））。最後に、図４に仮想線で示す状態から実線で示すように、下側吸収用ブラケット１３の弱部１７が屈曲され（図５の点Ｐ（１７））、これに伴い、屈曲部２５，２６もより一層大きく屈曲されることとなる。

また、図６〜図７および図４の場合には、先ず、図６に仮想線で示す状態から、実線で示すように、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２６が先に屈曲される（図８の点Ｐ（２６））。次に、図７に仮想線で示す状態から、実線で示すように、上側吸収用ブラケット１４の屈曲部２５が屈曲される（図８の点Ｐ（２５））。最後に、図４に仮想線で示す状態から実線で示すように、下側吸収用ブラケット１３の弱部１７が屈曲され（図８の点Ｐ（１７））、これに伴い、屈曲部２５，２６もより一層大きく屈曲されることとなる。

このように、屈曲部２５，２６を複数段に設けた場合に、屈曲部２５，２６の近傍に、切欠部などの弱部を屈曲タイミングコントロール部２７，２８として設けて、屈曲部２５，２６の間に強弱の差を付けて、平均的体格の乗員の膝入力エネルギーにより、前記複数の屈曲部が順番に屈曲されるようにすることで、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が変形するまでの間の受け反力の落ち込みを解消して、受け反力がほぼ一定の高い値に維持されるように、屈曲タイミングや屈曲時の受け反力をコントロールすることができるので、インストルメントパネルおよびその周辺の様々な状況に応じて、上側吸収用ブラケット１４の変形モードを自在に設定することが可能となる。例えば、上側吸収用ブラケット１４を、周囲部品などとの干渉を起こさずに変形させるようなことが可能となる。

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のニープロテクターの変形の途中経過を示す作動図である。図２のニープロテクターの変形の最終状態を示す作動図である。図２のニープロテクターの変形時の反力を示すグラフである。各屈曲部の変形タイミングを変えた図２と同様のニープロテクターの側面図である。図６のニープロテクターの変形の途中悠経過を示す作動図である。図６のニープロテクターの変形時の反力を示すグラフである。従来のニープロテクター部分の側面図である。図９のニープロテクターの変形時の反力を示すグラフである。

符号の説明

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
２５屈曲部
２６屈曲部

Claims

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吸収可能な上側吸収用ブラケットとを上下に備え、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に、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な複数の屈曲部を設けると共に、
少なくとも１つの屈曲部の近傍にタイミングコントロール部を設け、該タイミングコントロール部が、前記複数の屈曲部の間に強弱の差を付けて、前記複数の屈曲部を順番に屈曲させることにより、前記上側吸収用ブラケットが変形してから前記下側吸収用ブラケットが変形するまでの間の受け反力の落ち込みをなくして、受け反力をほぼ一定の高い値に維持させるよう屈曲タイミングおよび受け反力をコントロールするものであることを特徴とする車両用ニープロテクター部構造。
前記タイミングコントロール部が、コ字断面を有する前記上側吸収用ブラケットの、コ字の中央連結部に設けられた切欠部であ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。
前記上側吸収用ブラケットが上側へ変形されるように、前記各屈曲部が下側へ向けて屈曲する山折形状とされたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用ニープロテクター部構造。