JP6992640B2 - ニーブラケット - Google Patents

Description

本発明は、インパネロアの前方に配置されるニーブラケットに関する。

車両の運転席の前方には、操舵用のハンドルが設置され、そのさらに前方にはインストルメントパネル（インパネ）が配置される。このインパネの上部には車速などの表示がなされ、下部には車室内と前方の空間（例えばエンジンルーム）を仕切るインパネロアが設置される。

また、インパネの前方には、車幅方向の強度を保持するためのインパネリインフォースが配置される。このインパネリインフォースは、強度の高い部材であり、これに各種の部材が取り付けられる。インパネリインフォースに取り付けられる部材の１つとして、ニーブラケットがあり、インパネリインフォースから後方のインパネロアの方向に伸びる。衝突時などにドライバーの膝がインパネロアにぶつかった場合に、ニーブラケットが変形することで荷重を吸収して衝撃を和らげることができる。

特許文献１では、このニーブラケットをインパネロアと非締結状態であって離間して配置し、かつニーブラケットの中間部分に変形用脆弱部を設けることを提案している。

特開２０１４－９２７号公報

特許文献１では、変形用脆弱部を起点としてニーブラケットが変形することで、衝撃エネルギーを吸収する。しかし、より効果的にエネルギーを吸収すること、すなわち同様の素材、大きさのニーブラケットでエネルギー吸収量を増加することが望まれる。

本発明は、前端がインパネリインフォースに固定され、後方に伸びて後端がインパネロアに対し離間して配置され、両側に側壁を有することで上側に開口した断面コ字状のニーブラケットであって、後方部分に上方に向けて湾曲する湾曲部を有するとともに、両側の側壁の上下方向の高さは、前端から湾曲部に向けて小さくなっており、ニーブラケットの長手方向は、衝突時のインパネロアの移動方向に対しずれており、インパネロアからの力は、ニーブラケットの長手方向の力と上方に向けての力に分解でき、上方に向けての力によりニーブラケットの後端が巻込まれるようにして丸まる。

また、ニーブラケットは、インパネロアが前方に向けて移動することで、インパネロアが湾曲部の後方側に衝突するとよい。

そして、ニーブラケットは、インパネロアが衝突することで、後端が前方側に曲がるとよい。

また、ニーブラケットは、インパネロアがさらに前方に移動することで、後端が丸まって湾曲部の手前に衝突し、これによってエネルギーの吸収量を増加するとよい。

また、インパネロアにドライバーの膝がぶつかることで、インパネロアがニーブラケットの湾曲部にぶつかる。これによって、湾曲部に応力が集中し、ここを支点としてニーブラケットの後方部分が変形する。特に、インパネロアが前方に移動することで、ニーブラケットは湾曲部を中心として、巻き込むように変形するとよい。

本発明によれば、湾曲部を有しており、ニーブラケットが変形することで、エネルギー吸収量を増加することができる。

本実施形態に係るニーブラケットおよびその周辺部材の概略構成を示す図である。 本実施形態に係るニーブラケットの概略構成を示す斜視図である。 ニーブラケットの後端を上方から見た図である。 ニーブラケットの変形前の構成を示す図である。 ニーブラケットの変形状態を示す図であり、（ａ）は変形前、（ｂ）は変形開始直後、（ｃ）は後端の接触後の状態を示す。 ニーブラケットへ掛かる力を説明する図である。 ニーブラケットへ掛かる荷重の変化状態を示す図である。 実験例に係るニーブラケットの各部寸法を説明する図である ニーブラケットの変形例（凹部形成）を示す図である。 ニーブラケットの変形例（膨出部形成）を示す図である。 ニーブラケットの変形例（幅変更）を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

「全体構成」
図１には、本実施形態に係るニーブラケット１２およびその周辺部材の概略構成を示してある。

車室内のインパネの内部には、インパネリインフォース１０が車幅方向に伸びて配置される。インパネリインフォース１０はパイプ状で強度の大きな部材である。インパネリインフォース１０にはニーブラケット１２の前方端が固定される。

ニーブラケット１２は、図２に示されるように、断面コ字状(樋状）で上方が開口する部材であり、インパネリインフォース１０から後下方に向かって伸びる。そして、後端１２ａに至る少し手前の位置に上方に曲がる湾曲部１２ｂを有する。従って、後端１２ａは上方を向いている。従って、後端１２ａを上（図２のＩＩＩの方向）から見ると、図３に示すようにコ字状となっている。

コ字状のニーブラケット１２の両側壁は、前端側（インパネリインフォース１０側）が高く、湾曲部１２ｂに向けて徐々に低くなっている。すなわち、ニーブラケット１２の上下方向の高さは、湾曲部１２ｂに向けて小さくなっている。従って、ニーブラケットの上方に向けての強度は徐々に小さくなっている。なお、この例では、湾曲部１２ｂより後端１２ａ側の側壁の高さは同一になっているが、後端１２ａに向けてさらに高さが小さくなってもよい（図４におけるＨ参照）。

ニーブラケット１２は、湾曲部１２ｂにおいて、所定の半径Ｒで上方に向けて湾曲する。すなわち、ニーブラケット１２は、後下方に向かって伸びた後、インパネロア１４の直前で上方に向きを変える。そして、インパネロア１４とは接触しておらず離間している。従って、インパネロア１４が前方に向けて移動した場合にのみ、インパネロア１４とニーブラケット１２の後方部分が接触する。

図１において、ドライバーの膝１６がインパネロア１４に衝突してこれを押した場合、インパネロア１４を介し、ニーブラケット１２の後方部分（衝突する部分）に力が掛かる。ニーブラケット１２は湾曲部１２ｂを有しており、インパネロア１４は湾曲部１２ｂの近傍（若干後方（先端）側）に衝突する。従って、インパネロア１４の前方に向けた移動がニーブラケット１２の後方部分をスライドさせて押し上げるように働く。そこで、ニーブラケット１２は湾曲部１２ｂを起点として後端１２ａが前方に向けて曲がるように変形する。

「変形の動作」
図４には、インパネロア１４の衝突前のニーブラケット１２の状態を示してある。ニーブラケット１２の湾曲部１２ｂの近傍に後方からインパネロア１４が衝突する。ここで、湾曲部１２ｂの中心からの方向と、インパネロア１４の移動方向とはずれており、ニーブラケット１２の湾曲部１２ｂの内側に応力が集中し、ここを起点としてニーブラケット１２の先端側を折り返して丸まるような方向に力が加わる。

図５（ａ），（ｂ），（ｃ）には、変形の様子を示してある。図５（ａ）は、変形直前であり、図４と同様の状態である。図５（ｂ）では、インパネロア１４がニーブラケット１２の湾曲部１２ｂ付近（若干後端側）に後方側から衝突し、これによって衝突した部分より若干手前の湾曲部１２ｂの中心付近を起点としてニーブラケット１２が折れ曲がる。

そして、インパネロア１４がさらに前方に移動すると、湾曲部１２ｂを上方に押し上げるようにして進むため、ニーブラケット１２は、図５（ｃ）に示すように後端側が巻き込まれ丸まって、後端はニーブラケット１２の湾曲部１２ｂの前方側に接触することになる。

すなわち、図６に示すように、ニーブラケット１２の長手方向と、インパネロア１４の移動方向とはずれている。従って、インパネロア１４から印加される力は、ニーブラケット１２の長手方向の力と、短手方向の力に分解でき、長手方向の力はニーブラケット１２の強度によって対向され、従って、ニーブラケット１２は短手方向の力によって折れ曲がる。

そして、インパネロア１４がさらに前方に進むと、ニーブラケット１２の集中箇所は前方側に移動するため、その時点での応力集中箇所を起点として折れ曲がることによって、ニーブラケット１２の後方部分は、後端１２ａが巻き込まれるようにして、丸まることになる。

このようにして、ニーブラケット１２が丸まりながらインパネロア１４が前方に移動し、ニーブラケット１２の後端１２ａがニーブラケット１２の湾曲部１２ｂの前方に接触した場合にはその接触（緩衝）によって抗力(摩擦力)が発生する。従って、この時点で、荷重が大きくなる。

「実験例」
図７には、インパネロア１４のニーブラケット１２への衝突時におけるニーブラケット１２に係る荷重の測定例を示す。このように、最初にインパネロア１４のニーブラケット１２に衝突したときに、ニーブラケット１２が湾曲部１２ｂを起点として変形するときに第１のピークが発生する。その後インパネロア１４がさらに前方に移動することでニーブラケット１２の後端が丸まるがその際の荷重は比較的小さい。そして、後端１２ａがニーブラケット１２の湾曲部１２ｂの前方に接触するとこの摩擦によって荷重が大きくなり、第２のピークが発生する。このようにして、ニーブラケット１２のエネルギー吸収能力を大幅に向上することできる。

ここで、図８に、この実験に供したニーブラケット１２の寸法を示す。インパネリインフォース１０の中心からニーブラケット１２の後端までの直線距離Ｌ＝１５０ｍｍ、幅Ｗ＝３０ｍｍ、厚みｔ＝１ｍｍ、高さＨ＝５０ｍｍ～１０ｍｍであり、鋼板（ＳＰＣ２７０）を加工して製作した。なお、ニーブラケット１２は、インパネリインフォース１０に対し、溶接で固定した。

「その他」
図９（ａ），（ｂ）には、ニーブラケット１２の変形例を示してある。この例では、湾曲部１２ｂの上側で、変形の起点になる箇所に、凹部１２ｃを形成している。この凹部１２ｃを形成することで、この場所の強度が弱くなり、最初に変形する箇所を限定することができる。さらに、この例では、変形して丸まったニーブラケット１２の後端が接触する上端部分に凹部１２ｄを設けている。これによって、凹部１２ｄの前方側の傾斜部分が後端の前方への移動を止める働きをし、ニーブラケット１２の後端部分が確実に丸まることになる。なお、凹部ではなく、傾斜部のみを設け、後端側の高さが小さくなるようにしてもよい。

図１０には、変形の起点になる箇所を変形しやすくする他の例を示してある。この例では、ニーブラケット１２の高さ方向の壁を外側に向けて膨らましている（膨出部１２ｅを形成している）。このようにすることで、湾曲部１２ｂに力がかかった場合に、膨出部に応力が集中してここを起点に変形しやすくなる。

その他、変形の起点となる場所の厚みを小さくするなど、その場所の強度を減少することでも起点を限定することができる。

図１１には、ニーブラケット１２の長手方向において、幅を変更した例を示している。このように、前方側の幅を広くすることで、前方側の強度を十分なものにでき、全体としての変形を調整することができる。

１０ インパネリインフォース、１２ ニーブラケット、１２ａ 後端、１２ｂ 湾曲部、１２ｃ，１２ｄ 凹部、１２ｅ 膨出部、１４ インパネロア、１６ 膝。

Claims (1)

1. 前端がインパネリインフォースに固定され、後方に伸びて後端がインパネロアに対し離間して配置され、両側に側壁を有することで上側に開口した断面コ字状のニーブラケットであって、
   後方部分に上方に向けて湾曲する湾曲部を有するとともに、両側の側壁の上下方向の高さは、前端から湾曲部に向けて小さくなっており、
   ニーブラケットの長手方向は、衝突時のインパネロアの移動方向に対しずれており、インパネロアからの力は、ニーブラケットの長手方向の力と上方に向けての力に分解でき、上方に向けての力によりニーブラケットの後端が巻込まれるようにして丸まる、
   ニーブラケット。

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