JPH06486B2 - 弾性を有し復元可能な車載用膝クッション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、空気袋あるいは肩ベルトと一緒に使用され
て、車両の前面衝突中に乗員を怪我から保護する車両に
使用される膝当（膝ボルスタ）に関し、特に乗員の頭あ
るいは首のリバウンド衝撃力が最小になるように、背も
たれに対して乗員の制御されたリバウンドを形成するた
めに衝突エネルギの部分を弾性的に保存する膝当に関す
る。

「従来技術」 研究によれば、自動車の前面衝突中に、乗員が車体に対
して略元の走行速度で前方に移動し、その後座席横行に
リバウンドすることが示されている。従って、乗員は、
第１の衝撃のみならず、座席による第２の衝撃からも深
刻な怪我を被っていた。この第２の衝撃が通常二次衝突
と呼ばれている。座席ベルトのような乗員の拘束体が種
々の州で合格した法制品であっても怪我を緩和すると発
見されたが、これら拘束体が乗員に種々の不便を与える
ので、大衆が受け入れる用意がない。

従来の膝当を有する空気袋あるいは自動肩掛けベルトの
ような積極的拘束体を含む別の解決策が記載されてい
る。そのように装備された車両においては、理論的に乗
員が僅かあるいは殆ど無傷になるように拘束体が一次衝
撃中に乗員の運動エネルギを吸収するように作用する。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、例えこのような拘束体であっても、ある
乗員は未だに傷をおっていた。更に、これらの傷は、胸
用の拘束体が乗員の運動エネルギを全部消費しないが、
代りに運動エネルギの少なくとも部分を吸収し、その後
座席の背もたれに対して二次衝突を誘発する一次衝撃期
間中の半弾性衝突において、貯蔵されたエネルギを乗員
に反射する事実に起因することも研究で示されている。
特に、乗員と胸用の拘束体との間の衝撃が上半身即ち乗
員の重心上部に集まるので、乗員は後方向の移動および
車両の前端から伝搬する上部脛骨での回転の両方をうけ
る。この回転の結果として、二次衝撃中に最初、乗員の
身体の上部部分即ち頭および首が背もたれで衝撃を受け
る。身体のこの部分は、非常に壊れ易いので、弱い二次
衝撃でも障害となる。

「問題点を解決するための手段」 上記の事情を考慮すると、本発明の主要目的は、車両衝
突時の一次衝撃に追従する乗員の好ましくない背後回転
を減少させる手段を形成して、誘発された二次衝撃によ
る怪我が減少あるいは殆ど除去することである。

更に、本発明の目的は、二次衝撃における乗員の中間即
ち下部胴体がまず座席の背もたれに当たることを保証す
る手段を提供することである。

更に、本発明の目的は、膝当からの力が直接乗員の膝に
集中させず、従ってこれら敏感部分を直接怪我させる可
能性を最小にした手段を提供することである。

更に、本発明の目的は、角度をもって発生した前面衝突
においても、乗員の膝が膝当で捕捉されて、膝が交差し
て滑ることを保証する手段を提供することである。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載で明らかと
なろう。これら目的は、一次衝撃中に乗員の下半身の運
動エネルギを捕捉し、吸収するように構成された膝当て
によって達成される。この膝当は、胸用拘束体のリバウ
ンド作用を補助するために、乗員の下半身に貯蔵エネル
ギの部分を再び指向させるようになっている。更に、こ
の膝当は、一次衝撃の力が等しく膝当の部材に配分され
るように膝および必須的に同時に乗員の脛骨と接触する
ように配置されている。

「実施例」 第１図は、膝当を有する自動車の内部を示している。こ
の図面において、膝当が運転手を保護するために計器パ
ネルの下側に示されている。しかし、類似の膝当が他の
乗員を保護するために自動車内の他の位置にも配置でき
る。

第１図の車両１０は、底１４および背もたれ１６を持つ
座席１２と、図示しない空気袋が内蔵された操縦ハンド
ル１８と、ダッシュボード２０と、防火壁２２と、膝当
２４とを含んでいる。

ダッシュボードは、車両の計器パネル、ダッシュボード
および支持構造を含むように定義される。また、車両
は、自動車、トラック、ボート、飛行機およびモータサ
イクルを含んでいる。

膝当は、第２図および第３図に示されるように、防火壁
２２方向にに水平に延長した支柱２８に支持されて、ダ
ッシュボードに固定される２個のブラケット３０を持つ
箱型の構造体２６を備えている。この膝当は、第２図に
示すように、代表的に水平軸に対して約５３度の角度で
取付られて、乗員の膝および脛骨に均一に衝撃負荷を分
配する。実際の角度は、乗員の踵をつま先板と床板との
結合部に置いて、膝当に接触時の脛骨角度に相当する。

勿論、膝当２６には、操縦ハンドルとの連結軸を収容す
るＵ字状の開口３４と、ダッシュボード下に配置される
ボンネット解除ラッチ、緊急ブレーキあるいは他の同様
の装置を操作するための左側の下部コーナに開口３６と
が形成される。

膝当２６は、箱構造の強度を形成して、管径５／８イン
チ、肉厚０．０６５インチの金属チューブから作られる
枠３８を含んでいる。この枠３８に取付られるのは、２
０ゲージの金属シートから作られる変形可能の金属背付
板４０である。次の層は、約６ポンド／立法フィートの
密度を持つ弾性ポリエチレンフォーム層４２である。こ
の層は、非常に弾力性があり、衝撃エネルギを吸収して
蓄えるようになっている。最前層４４は、約１．５イン
チの厚さと、約２ポンド／立法フィートの密度を持つ壊
れ易いポリスチレンフォームである。この層は、永久変
形によって衝撃エネルギを吸収し、消費している。この
層には、第３図に示すように、０．５インチの深さの複
数の垂直溝４６が切り込まれている。これらの溝は、乗
員の膝に直接バウンドした溝部分のみを壊すことによっ
て積極的に膝を捕捉する機構を形成する。

背付板４０、フォーム層４２および４４はビニール製の
カバー４８で覆われている。膝当２６の下部前部は５０
で傾斜して、自動車内の乗員に供給される通常の足の空
間を増加させ、自動車の通常の操作の干渉を最小限にし
てもよい。フォーム４２の内層は、枠３８の下側から少
なくとも３／４インチ延長して乗員の向こうずねをクッ
ション保護してもよい。

空気袋あるいは肩ベルトを持つが、膝当を持たない、あ
るいは従来の膝当のみを持つ従来の自動車における代表
的な衝撃状態が第４図〜第６図に示されている。第４図
は、衝突前の運転手の通常の位置を示している。第５図
において、運転手の身体は、衝突直後に前に移動し、身
体の運動エネルギが空気袋６０によって吸収される。既
に述べたように、空気袋あるいは肩ベルトはこの運動エ
ネルギの部分のみを吸収する。従って、半弾性衝突は、
運転手の上半身が同時に背もたれ方向に押され、第６図
に示すように半時計方向に回転する結果として、運転手
の上半身（あるいは胸）および胸用拘束装置間で実行さ
れる。従って、運転手の頭あるいは首は、二次衝突の全
衝撃を吸収する背もたれの上部で打ち付けられる。

これは、本発明に記載する半弾性膝当を有する自動車で
実施される順序と対照をなしている。第７図において、
運転手が衝突直前の通常の状態で示されている。

前面衝突の直後、第８図に示すように運転手の身体が前
方に移動し、上半身が空気袋６０あるいは肩ベルトで緩
衝され、膝が膝当２６に接触して膝当を圧縮し始める。
膝当毎に特別の角度が選択されているので、この接触が
膝のみに制限されないが、脛骨に均一に力を分配してい
る。そうでなければ、もし全接触が膝に制限されるなら
ば、一次の衝突中に発生する集中力が膝を相当損傷させ
る。

膝および脛骨が膝当に侵入すると、フォーム層４２およ
び４４が変形し始める。層４４は一次衝突下で壊れて、
膝および脛骨の回りの部分を永久的に変形させられる
が、層４２が弾性変形する。重要なことは、層４４は、
壊れると、切り込み垂直溝４６によって、膝および脛骨
用の相似形の拘束ポケットを形成する。膝衝撃中に発生
するこのポケットは、膝が膝当で横滑りするのを防止
し、特に斜め衝突の場合に重要である。運転手の下半身
で現れた力は、背付板４０および枠３８によってダッシ
ュボード２０の下部部分に伝達される。これら力の大部
分はダッシュボードによって吸収され、ダッシュボード
およびブラケット３０をへこますことが期待される。フ
ォーム層４２の内層は、乗員の向こうずねが衝突および
次のダッシュボードのへこみ中に保護するように枠３８
の下部から延長していることを注目すべきである。

運転手の下半身の前方への移動が完全に吸収されると、
身体の運動エネルギの部分を蓄えた弾性層４２が第９図
に示すように身体の下半身を自動車の前面から離れた後
方向に弾性的に押し付ける。この力は、運転手の重心の
下側に現れるので、二次衝突において、運転手の頭ある
いは首の代りに背中および下部胴体を背もたれに打ち付
け、空気袋６０あるいは肩ベルトの影響に反作用して前
方に回転させる傾向にある。

この弾性層４２は、他の材質あるいは自動車の移動方向
に平行に作用する複数のバネから作られてもよい。明ら
かに、種々の他の変形が本発明の視野を離れないで可能
である。

「発明の効果」 本発明による衝撃吸収装置および方法は、従来の空気袋
あるいは肩ベルトによる利点のほかに、前面衝突の一次
衝撃において、膝を保護し、二次衝撃において、膝を押
して、最初下部胴体を背もたれに打ち付けることから、
頭あるいは首を保護する利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による膝当を持つ車両の内部区画の部分
側断面図、第２図は膝当の側断面図、第３図は膝当の正
面図、第４図〜第６図は本発明を用いない車両内で乗員
が経験する力を示す図、第７図〜第９図は本発明に従っ
て構成された膝当を装備した車両において乗員が経験す
る力を示す図である。 １０…車両、１２…座席、１４…底、１６…背もたれ、
１８…操縦ハンドル、２０…ダッシュボード、２２…防
火壁、２４…膝当、２６…箱型構造体、２８…支柱、３
０…ブラケット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−129044（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−102755（ＪＰ，Ｕ)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】・枠と、 ・上記枠上に積層される変形可能な金属背付板と、 ・衝突している間下半身から加えられる動的エネルギー
   を蓄え、ついでこの蓄えたエネルギーを、不変的に変形
   することによってエネルギーを吸収する変形可能な物質
   からなる層に加えることにより、一度蓄えたエネルギー
   を再び下半身に伝えるため、上記破壊可能な物質からな
   る層と、金属背付板との間に配置されている弾力を有す
   る物質からなる層と、 ・車本体に枠を固定するための支持固定手段とから構成
   されることを特徴とする、車が衝突している間乗員の膝
   を拘束するための装置。
2. 【請求項２】前記枠、金属背付板、破壊可能な物質から
   なる層、および弾性を有する物質からなる層が箱型形状
   であることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記枠が環状フレームで構成されているこ
   とを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】前記車本体がダッシュボードと、この装置
   と防火壁との間に延在している１対の固定具からなる前
   記支持固定手段とを有することを特徴とする請求項３記
   載の装置。
5. 【請求項５】前記破壊可能な物質からなる層が、衝撃の
   瞬間に乗員の膝がずれないようにするために配置されて
   いることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】前記破壊可能な物質からなる層に衝撃の瞬
   間に膝を捕られるために、膝が当たる場所に縦溝が形成
   されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】前記弾性を有する物質からなる層がポリエ
   チレンフォームから形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の装置。
8. 【請求項８】前記破壊可能な物質からなる層がポリスチ
   レンフォームから形成されていることを特徴とする請求
   項１記載の装置。
9. 【請求項９】前記装置に膝が接触したとき、装置がけい
   骨に当たる様な角度で配置されていることを特徴とする
   請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】前記装置を使用する者のかかとが爪先板
    とフロラ板との接点に配置され、かつ膝が装置に接触す
    るまで乗員の体がスライドすることによって決められる
    角度と同じ角度に前記装置が配置されていることを特徴
    とする請求項１記載の装置。
11. 【請求項１１】・車本体と、 ・衝突している間、乗員の上半身にかかる動的エネルギ
    ーを吸収するために上記車本体に配置され、乗員にかか
    る第一の力を利用して第一方向に乗員を回転させるエア
    ーバックまたはシートベルトと、 ・衝突している間、乗員の下半身の動的エネルギーを蓄
    えるために上記車本体に配置され、上記第一方向と反対
    の第二方向に乗員を回転させる第二の力を下半身に加え
    る部材であり、 ・枠と、 ・下半身の動的エネルギーの一部を蓄えるための弾力層
    と、 ・上記動的エネルギーの残りを分散させるため、上記弾
    力層上に配置されている破壊可能な層と、 ・上記枠上に配置される変形可能な金属背付板と、 ・上記車本体に枠を固定するための支持固定部材と とからなる膝クッションと、 から構成されている乗員を守る車。
12. 【請求項１２】前記車本体がダッシュボードを有してお
    り、前記膝クッションがそのダッシュボードに固定され
    ていることを特徴とする請求項１１に記載の車。