JP6855208B2 - 車両用ニーボルスター装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ニーボルスター装置に関し、より詳細には、車両の衝突発生時、乗員の傷害を最小化して乗員の安全性能を向上させるための車両用ニーボルスター装置に関する。

一般的に、走行中の車両に衝突事故が発生すると、車両内の乗員は慣性によって前方のクラッシュパッド（ｃｒａｓｈ ｐａｄ）に向けて押し出される。
したがって、車両には、事故時、乗員を保護するための乗員拘束装置としてエアバッグおよびシートベルトなどが基本的に装着される。
しかし、乗員の身体のうち略腹部上部分はエアバッグやシートベルトにより保護されるが、クラッシュパッドの内側下方に位置するカウルクロスバー（ｃｏｗｌ ｃｒｏｓｓ ｂａｒ）およびクラッシュパッドの下部を構成するロワークラッシュパッドパネル（ｌｏｗｅｒ ｃｒａｓｈ ｐａｄ ｐａｎｅｌ）が乗員（運転者および助手席乗員）の膝を打撃する恐れがある。
その対策として、乗員の膝の傷害値を低減するために、通常、クラッシュパッドの下部内側には膝保護装置のニーボルスター（ｋｎｅｅ ｂｏｌｓｔｅｒ）が備えられている。
ニーボルスターに関連する先行技術として、韓国公開特許公報第１０−２００５−００２７５４４号（２００５年３月２１日）には、プラスチック材質からなる外部パネルを「Ｕ」形状に形成し、スチール材質からなる内部パネルを「Ｕ」形状に形成して、前記外部パネルの内部に空間部を形成するように設け、前記空間部に衝撃を吸収可能な衝撃吸収部材を設けて構成された膝保護装置が開示されている。
しかし、プラスチック材質の外部パネルは、衝突時に発生する荷重と膝の侵入量に比べて脆性が強く、破損時にむしろ膝を傷害し得るシャープエッジ（ｓｈａｒｐ ｅｄｇｅ）が発生することがあり、スチール材質の内部パネルは、衝撃吸収部材の十分な変形を誘導することをむしろ妨げることがある。

韓国公開特許公報第１０−２００５−００２７５４４号（２００５年３月２１日）

本発明は、車両の衝突発生時、乗員の傷害を最小化して乗員の安全性能を向上させることができる車両用ニーボルスター装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明では、車両の衝突発生時、乗員の膝が打撃するロワークラッシュパッドパネルの後方に配置された車体構造物の左右一側端部に設けられるレフトサポートブラケットと、前記レフトサポートブラケットの右側で前記車体構造物に設けられたライトサポートブラケットに支持されるように設けられる衝撃吸収フォームとを含み、前記ロワークラッシュパッドパネルの下部には、ロワークラッシュパッドパネルと一体成形されて強度を補強する複合素材が、前記レフトサポートブラケットと衝撃吸収フォームとの間の領域に備えられたことを特徴とする車両用ニーボルスター装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、前記ライトサポートブラケットは、上側が開放された形態のベンディングされた構造に形成され、車体構造物の下部に配置され、一側端部の前方部は車体構造物に接合され、他側端部の後方部は車体構造物に非接合形態で車体構造物に設けられ、前記後方部は車体構造物に結合された後方支持ブラケットに締結されて後方支持される。
そして、前記ライトサポートブラケットの前方部には、ロワークラッシュパッドパネル側に突出し、衝撃吸収フォームの組立位置をガイドすると同時に、車両衝突時に発生する衝撃吸収フォームの異常変形を防止するためのフォームガイドが備えられる。
また、本発明の実施形態によれば、前記レフトサポートブラケットは、上側が開放された形態のベンディングされた構造に形成され、一側端部の前方部はロワークラッシュパッドパネルの上側に固定されて位置したメインクラッシュパッドパネルに締結され、他側端部の後方部は車体構造物に接合される。
そして、前記レフトサポートブラケットの後方部には、被打撃時の変形誘導のために膨らんでベンディングされた形態に形成された１つ以上の屈曲部が備えられ、
前記レフトサポートブラケットの両側縁部には、強度補強のために、レフトサポートブラケットの幅方向を基準として中央部対比高さ差を有するようにベンディングされて形成された段差部が備えられる。
同時に、前記ロワークラッシュパッドパネルの射出成形時、射出基材が前記複合素材の縁部に折曲げられたフランジの上端まで塗布されてフランジの上端が前記射出基材でコーティングされる。

本発明に係る車両用ニーボルスター装置によれば、複合素材によって補強されたロワークラッシュパッドパネルおよびロワークラッシュパッドパネルの内側空間に設けられた衝突エネルギーの吸収構造によって、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネルを打撃しながらロワークラッシュパッドパネルの内側空間に侵入する乗員の傷害を最小化して乗員の安全性能を向上させることができる。

本発明に係る車両用ニーボルスター装置が内側空間に設けられたクラッシュパッドの下部を前方からみた図である。 本発明に係る車両用ニーボルスター装置の一部構成を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る車両用ニーボルスター装置の一部構成を示す拡大図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係るレフトサポートブラケットの構造を説明するための部分図である。 本発明により複合素材を一体成形したロワークラッシュパッドパネルの内側面を示す図である。 図１のＣ−Ｃ断面図であり、複合素材を一体成形したロワークラッシュパッドパネルの断面構造を示す図である。 本発明により複合素材のフランジの上端までロワークラッシュパッドパネルの射出基材がコーティングされた状態を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車両用ニーボルスター装置が内側空間に設けられたクラッシュパッドの下部を前方からみた図であり、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネル１００を打撃する乗員の傷害を最小化して乗員の安全性能を確保するための最適な構造を、Ａ領域とＢ領域およびＣ領域に区分して説明する。

図２は、本発明に係るニーボルスター装置においてロワークラッシュパッドパネルを省略し、車体構造物（カウルクロスバー）に取り付けられる構成要素を示すものであり、図３は、図１のＡ−ＡにおけるＡ領域の断面構造を示すものであり、図４は、車体構造物に取り付けられるライトサポートブラケットの装着構造を後方および側方から眺めたものである。

ここで、前記車体構造物は、車両の運転席の前方に車体の左右方向に長く延びるカウルクロスバー１１０であり、前記カウルクロスバー１１０は、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネル１００を打撃する乗員の移動方向を基準としてロワークラッシュパッドパネル１００の後方に配置される。

図１のＡ領域は、車両の衝突発生時、おおむね乗員の右膝が打撃する領域であって、Ａ領域の内側空間には、図２および図３に示されるように、カウルクロスバー１１０に接合されて設けられるライトサポートブラケット１２０と、該ライトサポートブラケット１２０に支持されるように設けられる衝撃吸収フォーム１２２とが配置される。

図２〜図４をみると、前記ライトサポートブラケット１２０は、上側が開放された形態にベンディングされてＵ字または逆コ字状の断面を有するようにプレス加工されて成形されたものであって、カウルクロスバー１１０の左側端部に取り付けられたレフトサポートブラケット１３０の右側でカウルクロスバー１１０の下部に配置され、両側端部のうち一側端部の前方部１２０ａが溶接によってカウルクロスバー１１０に接合設置される。

さらに説明すれば、前記ライトサポートブラケット１２０の両側端部のうち一側端部の前方部１２０ａはカウルクロスバー１１０の下部前面（カウルクロスバーの円形断面の下部のうち前側表面）に接合されて結合され、他側端部の後方部１２０ｂはカウルクロスバー１１０の下部後面（円形断面の下部のうち裏側表面）から一定間隔をおいて分離された状態となる。

そして、前記後方部１２０ｂは、ライトサポートブラケット１２０の横でカウルクロスバー１１０に接合されて結合された後方支持ブラケット１２４に締結されて後方支持される。

このようなライトサポートブラケット１２０は、前方部１２０ａのみカウルクロスバー１１０に接合され、後方部１２０ｂはカウルクロスバー１１０に非接合状態で後方支持ブラケット１２４によって後方への押されが抑制されるように支持されることにより、乗員の膝が打撃する時、前記前方部１２０ａがカウルクロスバー１１０に取り付けられた状態で後に押されながら変形が誘導される。

したがって、ライトサポートブラケット１２０がカウルクロスバー１１０に取り付けられた状態を維持しながら衝突エネルギーの吸収が行われ、衝撃吸収フォーム１２２を介した衝突エネルギー（車両衝突時に乗員に加えられる衝突エネルギー）の吸収効率を増大することができる。

つまり、前記ライトサポートブラケット１２０を用いた衝撃吸収フォーム１２２の装着構造によって、乗員の右膝がロワークラッシュパッドパネル１００を打撃して侵入する時、侵入量および荷重などによる変形モードが最適化されて衝突エネルギーの吸収効率が増大し、また、前記ライトサポートブラケット１２０によって乗員の膝の侵入量が制御されることによって、衝撃吸収フォーム１２２が車両の衝突発生による衝突エネルギーを吸収する時に後方に押されることを適切に減少させて防止することができる。

前記衝撃吸収フォーム１２２は、ＥＰＰ（Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）材質の発泡液を用いて所定の構造およびサイズを有するブロック形状に発泡成形したものであって、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネル１００の後方に侵入する乗員の膝の打撃荷重によって変形しながらロワークラッシュパッドパネル１００にぶつかる乗員に加えられる衝突エネルギーを吸収する。

また、前記ライトサポートブラケット１２０の前方部１２０ａには、左右両側端部にロワークラッシュパッドパネル１００側に突出する板状のフォームガイド１２０ｃが備えられる。

前記フォームガイド１２０ｃは、ライトサポートブラケット１２０の前方部１２０ａに接合されて結合される衝撃吸収フォーム１２２の組立位置をガイドすると同時に、車両衝突時に衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収フォーム１２２の異常変形を防止する役割を果たす。

ライトサポートブラケット１２０の前方部１２０ａにフォームガイド１２０ｃが省略される場合、車両衝突時、衝撃吸収フォーム１２２の側方向歪みの発生で衝撃吸収フォーム１２２がライトサポートブラケット１２０から離脱したり異常変形を起こすようになる。

次に、図１のＢ領域の内側空間（ロワークラッシュパッドパネル１００の後方空間である）に設けられた衝突エネルギーの吸収構造を説明する。

図５は、図１のＢ−ＢにおけるＢ領域の断面構造を示すものであり、図６は、図２におけるカウルクロスバーの左側端部に装着されたレフトサポートブラケットの詳細構造を部分的に示すものである。

図１のＢ領域は、車両の衝突発生時、おおむね乗員の左膝が打撃して侵入する領域であって、Ｂ領域の内側空間には、図２および図５に示されるように、カウルクロスバー１１０の長手方向を基準として左側端部に接合で結合されるレフトサポートブラケット１３０が配置される。

前記レフトサポートブラケット１３０は、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネル１００を打撃する乗員の左右膝の侵入量および荷重バランスのチューニングのためのものであって、カウルクロスバー１１０の上部前面（カウルクロスバーの円形断面の上部のうち前側表面）にＣＯ２溶接などで接合されて設けられる。

乗員の左膝が衝突する時、レフトサポートブラケット１３０の変形が過度に発生し、ロワークラッシュパッドパネル１００に対して右膝より左膝の侵入量がさらに発生すると、乗員の回転挙動が誘発されて胸および下肢の傷害を増大させることがある。

したがって、乗員の左右膝の侵入量および荷重バランス制御のために、車両衝突時、レフトサポートブラケット１３０の過度の変形は防止し、適切な変形によって衝突エネルギーを吸収できるようにする。

このために、図５および図６に示されるように、前記レフトサポートブラケット１３０は、上側が開放された形態にベンディングされて略Ｖ字状の断面構造を有するようにプレス加工で形成され、この時、一側端部の前方部１３０ａはナット部材などの組立用ハードウェア１３２を介してロワークラッシュパッドパネル１００の上側に固定されて位置したメインクラッシュパッドパネル１０２に締結され、他側端部の後方部１３０ｂはカウルクロスバー１１０の上部前面に接合されて結合される。

ここで、前記組立用ハードウェア１３２は、前方部１３０ａの内表面に接合されて装着され、メインクラッシュパッドパネル１０２は、車体のクラッシュパッドの下部を構成するロワークラッシュパッドパネル１００の上側に位置してクラッシュパッドの上部を構成する。

そして、前記後方部１３０ｂには、乗員の膝による被打撃時の変形誘導のための１つ以上の屈曲部１３４が備えられる。

前記屈曲部１３０ｃは、レフトサポートブラケット１３０のプレス加工時に上側に膨らんでベンディングされた形態に加工されて形成され、複数の屈曲部１３４が後方部１３０ｂの長手方向に沿って（あるいは乗員の膝の侵入方向に沿って）一定間隔をおいて離隔配列される。

このような屈曲部１３４は、乗員の膝の侵入方向に並んでベンディングされた構造をなし、したがって、膝の侵入時に打撃を受ける方向にしわ寄るように折れながら変形するように誘導される。

この時、前方部１３０ａは膝の侵入方向に対して略直交する方向に配置され、後方部１３０ｂは膝の侵入方向に対して略上向きの斜線方向に配置されて、乗員の膝の打撃時、屈曲部１３４による適切な変形が行われる。

また、前記レフトサポートブラケット１３０は、適切な剛性を確保するために、両側縁部に強度補強のための段差部１３６を備える。

前記段差部１３６は、レフトサポートブラケット１３０の幅方向を基準として中央部対比両側縁部が高さ差を有する形態として用意され、図６（ｃ）を参照すれば、レフトサポートブラケット１３０の底面からみて、両側縁部が略逆コ字状に突出した形態にベンディング加工されて形成される。

このようなレフトサポートブラケット１３０は、乗員の左膝の侵入量を制御し、乗員の異常挙動を防止して、乗員の胸および下肢の傷害を防止可能にする機能をする。

次に、図１に表示されたＣ領域におけるロワークラッシュパッドパネルの衝突エネルギーの吸収構造を説明する。

図７は、図２で省略されたロワークラッシュパッドパネルの内側面（背面）を示しており、図示のロワークラッシュパッドパネル１００の前方空間は乗員（運転者）の位置する空間（運転席）となり、これでロワークラッシュパッドパネル１００の前方に乗員の膝が位置するようになる。ロワークラッシュパッドパネル１００の後方空間には、カウルクロスバー１１０に設けられたライトサポートブラケット１２０および衝撃吸収フォーム１２２そしてレフトサポートブラケット１３０などの上述した衝撃吸収構造が備えられる。

図８は、図１のＣ−ＣにおけるＣ領域の断面構造を示す図であり、図９は、複合素材をインサート素材として用いたロワークラッシュパッドパネルの射出成形時、複合素材のフランジの上端まで射出基材が塗布されてコーティングされた構造を示す図である。

図１のＣ領域はおおむね、車両の衝突発生時、ロワークラッシュパッドパネル１００の内側空間（すなわち、後方空間）に侵入する乗員の左右膝間の領域であって、ロワークラッシュパッドパネル１００の下部中央部に相当し、また、前記レフトサポートブラケット１３０と衝撃吸収フォーム１２２との間の中間領域に相当する。

このようなＣ領域に相当するロワークラッシュパッドパネル１００の中央部には、図７および図８に示されるように、強度補強のための複合素材１４０が一体成形されて備えられる。

すなわち、前記ロワークラッシュパッドパネル１００の下部には、ロワークラッシュパッドパネル１００と一体成形されて強度を補強する複合素材１４０が、前記レフトサポートブラケット１３０と衝撃吸収フォーム１２２との間の中間領域に備えられる。

前記複合素材１４０としては、ロワークラッシュパッドパネル１００の剛性を増大させられる連続繊維強化熱可塑性複合素材すなわち、ＣＦＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ−ｐｌａｓｔｉｃ）が使用できる。

前記ＣＦＴは、連続繊維（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｉｂｅｒｓ）と熱可塑性素材（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）とからなる複合素材であって、熱可塑性素材内に連続繊維（長繊維）を多層構造に積層して製造する。

つまり、前記ＣＦＴは、連続繊維（長繊維）と熱可塑性素材とを網状に編んで織物（ＦＡＢＲＩＣ）形態に製織した後、製織された織物を多層構造に積層製造して構成された複合素材であって、ロワークラッシュパッドパネル１００にインサートされてその剛性を増大させることができる。

前記連続繊維としては、ガラス繊維（ＧＦ）、炭素繊維（ＣＦ）などが使用され、熱可塑性素材としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが使用される。

前記ロワークラッシュパッドパネル１００は、ＰＰＦ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｆｉｌｌｅｄ）などの高分子素材を用いて射出成形の方法で製造でき、この時、連続繊維が多層構造に積層されている複合素材１４０をインサートして一体に成形する。

図７および図８に示されるように、前記複合素材１４０は、ロワークラッシュパッドパネル１００の下部内側面に一体成形される。

ロワークラッシュパッドパネル１００は、前記のような複合素材１４０をインサート素材として用いて射出成形されることにより、車両の衝突発生によって乗員の膝がロワークラッシュパッドパネル１００を打撃する時、乗員の右と左下肢に発生する荷重を均一に配分し、乗員の膝に伝達される衝撃の散布を吸収可能になり、同時に、乗員の膝がロワークラッシュパッドパネル１００の後方（内側空間）に侵入することを抑制する。

また、前記複合素材１４０は、ロワークラッシュパッドパネル１００の剛性を補強して増大させるため、既存のスチール材質で加工されたニーボルスターパネルの機能すなわち、乗員の膝の侵入を抑制する機能を付与するため、既存のニーボルスターパネルを削除可能であり、それによる重量節減の効果を得ることができる。

そして、ＣＦＴの特性上、複合素材１４０の切断加工された外郭部すなわち、縁部に含浸されている微細繊維（ＦＩＢＥＲ）の露出による人体傷害および有害の可能性があるので、これを遮断するために、ロワークラッシュパッドパネル１００の射出成形時、射出基材（射出液）が複合素材１４０の縁部に折曲形成されているフランジ１４２の上端まで塗布されてフランジ１４２の上端が前記射出基材でコーティングされるようにする。

前記フランジ１４２は、板状に加工された複合素材１４０の縁部から略直角に折曲げられて加工され、ロワークラッシュパッドパネル１００にインサート素材として一体成形され、ロワークラッシュパッドパネル１００の内側面から後方に突出した構造となる。

このようなフランジ１４２を有する前記複合素材１４０は、フランジ１４２の上側末端で外部露出している微細繊維が人体に有害を加えることを防止するために、ロワークラッシュパッドパネル１００の射出成形時、複合素材１４０がインサートされる金型上に複合素材１４０のフランジ１４２が位置する部位に射出基材の漏油隙間を意図的に適用する。これによって、前記射出基材が金型内に装入時にフランジ１４２を乗り越えて微細繊維が露出したフランジ１４２の上端まで塗布されてコーティングされることにより、露出した繊維を囲んで外部露出を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は上述した実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良も本発明の権利範囲に含まれる。

１００：ロワークラッシュパッドパネル
１０２：メインクラッシュパッドパネル
１１０：カウルクロスバー
１２０：ライトサポートブラケット
１２０ａ：ライトサポートブラケットの前方部
１２０ｂ：ライトサポートブラケットの後方部
１２０ｃ：ライトサポートブラケットのフォームガイド
１２２：衝撃吸収フォーム
１２４：後方支持ブラケット
１３０：レフトサポートブラケット
１３０ａ：レフトサポートブラケットの前方部
１３０ｂ：レフトサポートブラケットの後方部
１３２：組立用ハードウェア
１３４：屈曲部
１３６：段差部
１４０：複合素材
１４２：フランジ

Claims (7)

1. 車両の衝突発生時、乗員の膝が打撃するロワークラッシュパッドパネルの後方に配置された車体構造物の左右一側端部に設けられるレフトサポートブラケットと、
   前記レフトサポートブラケットの右側で前記車体構造物に設けられたライトサポートブラケットに支持されるように設けられる衝撃吸収フォームとを含み、
   前記ロワークラッシュパッドパネルの下部には、ロワークラッシュパッドパネルと一体成形されて強度を補強する複合素材が、前記レフトサポートブラケットと衝撃吸収フォームとの間の領域に備えられ、
   前記ライトサポートブラケットは、上側が開放された形態のベンディングされた構造に形成され、車体構造物の下部に配置され、一側端部の前方部は車体構造物に接合され、他側端部の後方部は車体構造物に非接合形態で車体構造物に設けられ、前記後方部は車体構造物に結合された後方支持ブラケットに締結されて後方支持されることを特徴とする車両用ニーボルスター装置。
2. 前記ライトサポートブラケットの前方部には、ロワークラッシュパッドパネル側に突出し、衝撃吸収フォームの組立位置をガイドすると同時に、車両衝突時に発生する衝撃吸収フォームの異常変形を防止するためのフォームガイドが備えられたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター装置。
3. 前記複合素材は、ＣＦＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ−ｐｌａｓｔｉｃ）素材であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター装置。
4. 前記ロワークラッシュパッドパネルの射出成形時、射出基材が前記複合素材の縁部に折曲げられたフランジの上端まで塗布されてフランジの上端が前記射出基材でコーティングされたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター装置。
5. 前記レフトサポートブラケットは、上側が開放された形態のベンディングされた構造に形成され、一側端部の前方部はロワークラッシュパッドパネルの上側に固定されて位置したメインクラッシュパッドパネルに締結され、他側端部の後方部は車体構造物に接合されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター装置。
6. 前記レフトサポートブラケットの後方部には、被打撃時の変形誘導のために膨らんでベンディングされた形態に形成された１つ以上の屈曲部が備えられたことを特徴とする請求項５に記載の車両用ニーボルスター装置。
7. 前記レフトサポートブラケットの両側縁部には、強度補強のために、レフトサポートブラケットの幅方向を基準として中央部対比高さ差を有するようにベンディングされて形成された段差部が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター装置。

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