WO2015045492A1 - 車両用ニープロテクター構造 - Google Patents

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WO2015045492A1
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upper bracket
closed cross
bracket
knee
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PCT/JP2014/064941
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Inventor
雅人 安部
史郎 小澤
Original Assignee
カルソニックカンセイ株式会社
日産自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/04—Padded linings for the vehicle interior ; Energy absorbing structures associated with padded or non-padded linings
    • B60R21/045—Padded linings for the vehicle interior ; Energy absorbing structures associated with padded or non-padded linings associated with the instrument panel or dashboard
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/14—Dashboards as superstructure sub-units
    • B62D25/145—Dashboards as superstructure sub-units having a crossbeam incorporated therein

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle knee protector structure.
  • an instrument panel is installed at the front of the vehicle compartment. Inside the instrument panel, a metal body strength member extending substantially in the vehicle width direction to connect the left and right body panels is provided.
  • the upper bracket 3 generates a high reaction force to the occupant's knee input load on the vehicle body strength member 1 as described above, and the reaction force lower than the upper bracket 3
  • a knee protector for a vehicle in which a lower bracket 4 for generating the lower bracket 4 and a lower bracket 4 that generates the lower bracket 4 are mounted so as to be positioned up and down, is known, for example, from Patent Documents
  • the upper bracket 3 has an open cross section as shown in the cross sectional view of FIG. 6A.
  • the upper bracket 3 has, for example, a substantially downward U-shaped cross section.
  • the lower bracket 4 also has an open cross section similarly to the upper bracket 3 although not shown.
  • the lower bracket 4 is, for example, one having a substantially U-shaped cross section or the like.
  • both the upper bracket 3 that generates a high reaction force and the lower bracket 4 that generates a low reaction force mainly deform the knee input load of an average-sized occupant during an emergency Can be absorbed by
  • FIG. 6A, FIG. 6B, and FIG. 6C have shown the deformation
  • line a, line b, and line c in the graph of FIG. 7 indicate reaction force generated by the upper bracket 3 or the lower bracket 4 in the initial, middle, and late stages, respectively.
  • the knee input load of the small passenger can be absorbed mainly by the deformation of the lower bracket 4 that generates a low reaction force.
  • the upper bracket 3 and the lower bracket 4 each have, for example, an approximately U-shaped open cross section. Therefore, when the upper bracket 3 and the lower bracket 4, in particular, the upper bracket 3, are deformed as shown in FIGS. 6A to 6C in order and the U-shaped side flange portions 3a are opened to a certain extent, the both sides thereafter The flange portion 3a hardly opens. That is, the upper brackets 3 and the like can not absorb the knee input load due to the opening of the both side flange portions 3a. Therefore, as shown by line c in FIG. 7, there is a problem that the amount of absorbed load or the generated reaction force is rapidly decreased in the later stage.
  • the main purpose is to solve the above-mentioned sudden drop of reaction force at the later stage.
  • Upper bracket which generates high reaction force to knee input load
  • a lower bracket that generates a reaction force lower than the upper bracket
  • the present invention relates to a vehicle knee protector structure mounted directly or indirectly so as to be positioned above and below. At least the upper bracket has a closed cross section at least in part. Then, an inward projecting portion that protrudes inward is formed on at least one surface of the closed cross section.
  • the upper bracket has a closed cross section at least in part.
  • the section coefficient of the portion provided with the closed cross section of the upper bracket or the lower bracket can be increased to increase the amount of load absorption with respect to the knee input load.
  • the thickness of the upper bracket or the like can be reduced by the amount by which the section coefficient is increased by the closed cross section, and the weight can be reduced.
  • the torsional strength of the upper bracket is increased by increasing the section coefficient at the closed cross section, the upper bracket can be stably deformed even if there is a variation in the knee input load.
  • the upper bracket since the upper bracket is crushed in a fixed direction without any dispersion, it is possible to stably absorb the knee input load. Then, at least one surface of the closed cross-sectional portion is formed with an inward protruding portion that protrudes inward. As a result, the rigidity of the closed cross section can be increased by the amount of the inward protrusion. As a result, it is possible to further increase the reaction force of the upper bracket with respect to the knee input load, and to prevent the reaction force from falling sharply.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an initial collapse of the upper bracket of FIG.
  • FIG. 5 It is sectional drawing which shows how to collapse the middle stage of the upper side bracket of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing how the upper bracket of FIG. 5 collapses later. It is a graph which shows the receiving reaction force of the upper side bracket of FIG. 5, line a shows the initial stage, line b shows the middle stage, and line c shows the latter receiving reaction force.
  • the directions are the vehicle longitudinal direction x, the vehicle width direction y, and the vertical direction z.
  • an instrument panel is installed at the front of the vehicle compartment. Inside the instrument panel, a metal body strength member extending substantially in the vehicle width direction y and connecting the left and right body panels is provided.
  • the structure of the vehicle knee protector according to this embodiment has a high resistance against the knee input load of the occupant on the vehicle body strength member 21 described above.
  • the upper bracket 23 that generates a force and the lower bracket 24 that generates a lower reaction force than the upper bracket 23 are directly or indirectly attached so as to be positioned above and below.
  • the structure of the above-described vehicle knee protector is literally a device or structure provided on the vehicle for holding the knees of the occupant.
  • This knee protector structure for a vehicle is installed so as not to be seen by a passenger inside a cabin interior panel such as an instrument panel installed at the front of a cabin of the vehicle.
  • the vehicle knee protector structure is intended to protect the driver's seat occupant's knee, it may be configured to protect the passenger seat occupant's knee.
  • the above-described vehicle body strength member 21 in this case is a metal strength member installed at the front of the vehicle interior.
  • the vehicle body strength member 21 extends in the vehicle width direction y to connect left and right vehicle body panels, for example, side panels.
  • the middle portion of the vehicle body strength member 21 is supported by the floor panel of the vehicle compartment via the stay 21a.
  • the vehicle body strength member 21 is installed in the inside of the above-mentioned instrument panel so as not to be seen by the occupant.
  • the vehicle body strength member 21 is called a steering support member or the like by supporting the steering column, or a cross car beam or the like by extending in the vehicle width direction y as described above.
  • the vehicle body strength member 21 is provided with a column bracket 21 b for supporting the steering column.
  • the main body portion extending in the vehicle width direction y is, for example, a pipe-like member having a circular cross section, for example, an iron pipe or the like.
  • a pipe-like member having a circular cross section for example, an iron pipe or the like.
  • light alloy products having cross-sectional shapes other than circular cross-sections have also been developed.
  • the knee input load described above is generated in an emergency when an occupant sitting on a seat is moved forward of the vehicle and abuts on a vehicle such as an instrument panel.
  • the above-described reaction force is a force generated by the vehicle knee protector with respect to the knee input load. By utilizing this reaction force, the knee input load can be received and absorbed.
  • the above-mentioned upper bracket 23 is literally a bracket located above the lower bracket 24.
  • the upper bracket 23 is made of metal.
  • the upper bracket 23 is configured to extend downward from the lower half of the vehicle body strength member 21 at the rear of the vehicle in a side view.
  • the lower bracket 24 mentioned above is literally a bracket located below the upper bracket 23.
  • the lower bracket 24 is made of metal.
  • the lower bracket 24 is configured to extend downward from the lower part of the middle portion of the upper bracket 23 in the rear side of the vehicle in a side view.
  • the above-described upper and lower positions literally mean that the upper bracket 23 is located on the upper side and the lower bracket 24 is located on the lower side.
  • the rear end portion 23 a of the upper bracket 23 is set to be positioned above the rear end portion 24 a of the lower bracket 24 at the rear of the vehicle.
  • the upper bracket 23 and the lower bracket 24 are integrally connected by the vertical connection member 26 between the rear end portions 23 a and 24 a.
  • the vertical connection member 26 is inclined obliquely downward according to the difference between the rear end 23a of the upper bracket 23 and the rear end 24a of the lower bracket 24 in the vehicle longitudinal direction x and the vertical direction z. It is considered as a material.
  • the longitudinal connection member 26 is formed of a plate material or the like elongated in the vertical direction z made of metal.
  • attachment portions for the upper end portion and the lower end portion of the vertical connection member 26 are provided, respectively. These attachment portions are formed by bending so as to have the same angle as the inclination angle of the vertical connection member 26.
  • the upper bracket 23 and the lower bracket 24 are provided in a pair, left and right, in accordance with the left and right knees of the occupant. Then, at least lower end portions of the left and right vertical connection members 26 are connected by a horizontal connection member 27 extending substantially in the vehicle width direction y.
  • the lateral connection member 27 is formed of a metal plate or the like elongated in the vehicle width direction y.
  • the vertical connecting member 26 and the horizontal connecting member 27 may be integrated.
  • bracket 23 is attached directly to the vehicle body strength member 21 or indirectly attached.
  • the lower bracket 24 may be attached directly to the vehicle body strength member 21 or may be attached indirectly.
  • the upper bracket 23 is directly attached to the vehicle body strength member 21, and the lower bracket 24 is indirectly attached to the vehicle body strength member 21 via the upper bracket 23.
  • attaching the lower bracket 24 to the upper bracket 23 is advantageous in strength as compared with the case where the upper bracket 23 that generates a high reaction force is attached to the lower bracket 24 that generates a low reaction force. It becomes.
  • the lower bracket 24 is directly attached to the vehicle body strength member 21 and the upper bracket 23 is attached to the lower bracket 24.
  • the upper bracket 23 may be indirectly attached to the vehicle body strength member 21 via the lower bracket 24. In this case, the problem is dealt with by increasing the strength from the mounting portion of the lower bracket 24 to the vehicle body strength member 21 to the mounting portion of the upper bracket 23.
  • At least the upper bracket 23 has a closed cross section 31 at least in part. Then, an inward projecting portion 32 which protrudes inward is formed on at least one surface of the closed cross-sectional portion 31.
  • At least the upper bracket 23 described above means that only the upper bracket 23 or both of the upper bracket 23 and the lower bracket 24.
  • only the upper bracket 23 has a closed cross section
  • the lower bracket 24 has a substantially U-shaped open cross section or the like.
  • At least a part of the above literally means part or all of the upper bracket 23. Some include one place and multiple places. In this case, substantially the entire upper bracket 23 is a closed cross section 31.
  • the above-described closed cross section 31 is literally a portion having a closed cross section.
  • the closed cross-sectional portion 31 includes the upper U-shaped downward member 35 and the lower U-shaped lower member 36, for example, the upper and lower U-shaped upper and lower parts 36 and 36, respectively.
  • the lower side of the side surface 35a of the upper member 35 and the side surface 36a of the lower side member 36 are continuously welded and fixed over the entire area of the fitting portion (welding). Line 37).
  • the configuration of the closed cross-sectional portion 31 is not limited to this.
  • the left side member is an outer side and the right side member is an inner side.
  • the upper and lower surface right edges of the left member and the upper and lower surfaces of the right member may be continuously welded and fixed over the entire area of the fitting portion.
  • the closed cross-sectional portion 31 may be formed by bending and forming a single plate material, and welding and integrating butted joint lines.
  • At least one surface mentioned above means one surface or more of the closed cross section 31. In this case, only one surface, in this case, the upper surface.
  • the above-mentioned inward protruding portion 32 is a portion which protrudes inward of the closed cross section 31 literally.
  • the inward protrusion 32 is in the form of a bead or groove extending in the longitudinal direction of the upper bracket 23.
  • the bead-like inward protruding portion 32 extends continuously over substantially the entire longitudinal direction of the upper bracket 23 or the like.
  • the bead-like inward protrusion 32 has a substantially U-shaped cross section having a pair of side surfaces and a bottom surface connecting between the inward edges of the side surface, as can be understood from the shape of the tip 32a. It is supposed to be.
  • the bottom surface portion is parallel to the opposing surface of the closed cross-sectional portion 31, in this case, the lower surface or the opposing surface side portion 42 described later.
  • the bead-like inward protruding portion 32 is provided for only one line, it may be provided for two or more lines.
  • the tip portion 32 a of the inward protruding portion 32 described above is the most protruding portion of the inward protruding portion 32, in this case, the bottom surface portion of the inward protruding portion 32 in a bead shape.
  • the facing surface side portion 42 of the closed cross section 31 described above is a part of the facing surface or the facing surface facing the inward protruding portion 32 of the closed cross section 31.
  • the above-mentioned separation part 41 is a part which is separated in the state (state of Drawing 3A) before absorbing knee input load literally.
  • the absorption of the knee input load mentioned above is literally the absorption of the knee input load, and the closed cross section 31 is deformed so as to be crushed by the absorption of the knee input load.
  • a second inward protruding portion 45 is provided so as to face the inward protruding portion 32 with respect to the opposite surface side portion 42 of the closed cross-sectional portion 31.
  • the second inward protruding portion 45 described above is provided so as to form a pair with the inward protruding portion 32.
  • the second inward protruding portion 45 is formed to have the above-described separated portion 41 so as to abut on the distal end portion 32 a of the inward protruding portion 32 when absorbing the knee input load.
  • the second inward protruding portion 45 may have the same cross-sectional shape as the inward protruding portion 32 or may have a cross-sectional shape different from the inward protruding portion 32. In this case, those having the same cross-sectional shape are opposed to each other in the reversed direction.
  • the upper bracket 23 has at least one bending portion 48 which is bent and deformed when absorbing a knee input load.
  • the bead-shaped inward projection 32 or the bead-shaped inward projection 32 and the second inward projection 45 are provided at least at the position of the bent portion 48.
  • the above-mentioned bending part 48 serves as a bending starting point with respect to a knee input load.
  • the bent portion 48 is easy to bend and has a small amount of load absorption if the angle is small. On the contrary, when the bent portion 48 has a large angle, it becomes difficult to bend and the amount of load absorption increases. Further, when the number of installed bending portions 48 is increased, the load absorption amount and the load absorption time can be increased, but the weight tends to increase. On the other hand, when the number of the bending portions 48 is reduced, the load absorption amount and the load absorption time are reduced, but the weight can be easily reduced.
  • the bead-shaped inward protrusion 32 and the second inward protrusion 45 described above are provided in the direction in which the bent portion 48 of the upper bracket 23 bends.
  • the upper bracket 23 has a width gradually increasing in the vertical direction z from the front end 23b attached to the vehicle body strength member 21 toward the rear end 23a attached to the vertical connection member 26 in a side view Has a tapered shape that narrows.
  • the upper bracket 23 is generally extended rearward while being slightly lowered in a substantially horizontal state.
  • a bent portion 48 which is bent and deformed at the time of absorption of a knee input load is set at an intermediate portion between the front end portion 23b and the rear end portion 23a.
  • the bent portion 48 has a relatively large angle close to 180 degrees, for example, an angle of about 160 degrees or more, or has a small bending shape.
  • the lower bracket 24 is substantially L-shaped in a side view.
  • a bent portion 49 which is bent and deformed at the time of absorption of a knee input load is set at an intermediate portion between the front end portion 24b and the rear end portion 24a.
  • the bent portion 49 has a relatively small angle close to 90 degrees, for example, an angle of about 110 degrees, or a large bent shape.
  • the front end portion 24 b of the lower bracket 24 is attached at a position forward of the bending portion 48 of the upper bracket 23 in the vehicle.
  • the upper bracket 23 may be provided with one or more bending portions 48.
  • the bending portion 48 serving as the bending start point is one.
  • the above-mentioned is the same also about the bending part 49 of the lower side bracket 24.
  • the operation of this embodiment will be described below.
  • the knee input load by the occupant during an emergency is transmitted to the vehicle body strength member 21 via the upper bracket 23 and the lower bracket 24.
  • the reaction force generated by the upper bracket 23 and the lower bracket 24 receives the occupant's knee input load, and the upper bracket 23 and the lower bracket 24 are deformed to absorb the occupant's knee input load. It has become.
  • FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C respectively show the deformation state of the upper side bracket 23 or the lower side bracket 24 in an initial stage, a middle stage, and a late stage.
  • line a, line b, and line c in the graph of FIG. 4 indicate reaction force generated by the upper bracket 23 or the lower bracket 24 in the initial, middle, and late stages, respectively.
  • the knee input load of the small passenger is mainly absorbed by the deformation of the lower bracket 24 that generates a low reaction force.
  • the reaction force against the knee input load of the average sized occupant and the knee input load of the small passenger, the load absorption amount, and the like is possible to optimally set the reaction force against the knee input load of the average sized occupant and the knee input load of the small passenger, the load absorption amount, and the like.
  • At least the upper bracket 23 has the closed cross section 31 in at least a part thereof.
  • the section coefficient of the portion provided with the closed section 31 of the upper bracket 23 or the lower bracket 24 can be increased to increase the load absorption amount with respect to the knee input load.
  • the thickness of the upper bracket 23 or the like can be reduced by the amount of increase in the section coefficient by the closed cross-sectional portion 31 to achieve weight reduction.
  • the side surface 35a of the upper side member 35 and the side surface 36a of the lower side member 36 that constitute the closed cross-sectional portion 31 are mutually restrained to prevent the side surface from opening. It becomes difficult to deform, and a large reaction force is generated by that amount, and the load absorption amount is increased.
  • the twisting strength of the upper bracket 23 is increased by increasing the section coefficient at the closed cross-sectional portion 31, the upper bracket 23 is stably deformed even if there is a variation in the knee input load. That is, since the upper bracket 23 is crushed in a fixed direction without any dispersion, absorption of the knee input load can be stably performed.
  • an inward protruding portion 32 which protrudes inward is formed.
  • the rigidity of the closed cross section 31 can be increased by the amount by which the inward projection 32 is provided, and the reaction force against the knee input load can be further increased, and the reaction force can be sharply dropped. It can be prevented.
  • the separation portion 41 is set to an interval at which the distal end portion 32a of the inward protruding portion 32 and the facing surface side portion 42 of the closed cross-sectional portion 31 abut each other when the knee input load is absorbed.
  • the tip 32a of the inward projection 32 and the opposing surface side portion 42 of the closed cross section 31 abut or interfere with each other to restrain each other, and the closed cross section 31
  • a reaction force can be generated and absorption of knee input load can be sustained.
  • a second inward protruding portion 45 is provided opposite to the inward protruding portion 32 with respect to the opposite surface side portion 42 of the closed cross section 31.
  • the upper bracket 23 has at least one bending portion 48 which is bent and deformed when absorbing the knee input load.
  • the bending portion 48 serves as a bending starting point for the knee input load, so that it is possible to absorb the knee input load by utilizing the bending deformation of the bending portion 48.
  • At least the beaded inward projection 32 is provided at the position of the bending portion 48, or the beaded inward projection 32 and the second inward projection 45 are provided at the position of the bending portion 48.
  • the rigidity of the inward protrusion 32 and the second inward protrusion 45 and the contact or interference between the inward protrusion 32 and the second inward protrusion 45 The reaction force or the like can be used to prevent the reaction force from being sharply dropped when the bending portion 48 is bent.
  • the bent portion 48 is a relatively large angle close to 180 degrees, for example, an angle of about 160 degrees or more, or a small bent shape.
  • the knee input load can be dispersed with respect to the entire upper bracket 23, while preventing the knee input load from being concentrated on the bending portion 48 at a stretch and bending the bending portion 48 immediately. Therefore, the entire upper bracket 23 can be bent from the bending portion 48 after receiving the knee input load, which is advantageous in increasing the amount of load absorption.

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Abstract

　主に、膝入力荷重に対する受け反力の急激な落ち込みを防止し得るようにする。　車体強度部材（２１）に、膝入力荷重に対して高い反力を発生する上側ブラケット（２３）と、この上側ブラケット（２３）よりも低い反力を発生する下側ブラケット（２４）とが、上下に位置するように、直接または間接的に取付けられた車両用ニープロテクターに関する。 少なくとも上記上側ブラケット（２３）が、少なくともその一部に閉断面部（３１）を有するものとされる。 そして、この閉断面部（３１）の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部（３２）が形成されるようにする。

Description

車両用ニープロテクター構造
　この発明は、車両用ニープロテクター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置されている。このインストルメントパネルの内部には、ほぼ車幅方向へ延びて左右の車体パネル間を連結する金属製の車体強度部材が設けられている。
　そして、図５の側面図に示すように、上記したような車体強度部材１に、乗員の膝入力荷重に対して高い反力を発生する上側ブラケット３と、この上側ブラケット３よりも低い反力を発生する下側ブラケット４とを、上下に位置するように取付けた車両用ニープロテクターが、例えば、特許文献１、２などにより、知られている。
　そして、上側ブラケット３は、図６Ａの断面図に示すように、開断面を有するものとされている。上側ブラケット３は、例えば、ほぼ下向きＵ字状の断面を有するものなどとされている。また、下側ブラケット４も、特に図示しないが、上側ブラケット３と同様に、開断面を有するものとされている。下側ブラケット４は、例えば、ほぼ上向きＵ字状の断面を有するものなどとされている。
　このような構成によれば、緊急時に、平均的体格の乗員の膝入力荷重を、主に、高い反力を発生する上側ブラケット３と低い反力を発生する下側ブラケット４との両方が変形することによって吸収することができる。ここで、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、それぞれ、初期、中期、後期における、上側ブラケット３または下側ブラケット４の変形状態を示している。また、図７のグラフの線ａ、線ｂ、線ｃは、それぞれ初期、中期、後期において、上側ブラケット３または下側ブラケット４が発生する受け反力を示している。
　また、小柄な乗員の膝入力荷重を、主に、低い反力を発生する下側ブラケット４が変形することによって吸収することができる。
特開２００７－６２５４２号公報 特開２０１２－２２８９９７号公報
　しかしながら、上記した車両用ニープロテクター構造では、上側ブラケット３と下側ブラケット４とが、例えば、それぞれほぼＵ字状の開断面を有するものとなっていた。そのため、上側ブラケット３や下側ブラケット４、特に、上側ブラケット３が、図６Ａ～図６Ｃに順に示すように変形してＵ字状の両側フランジ部分３ａがある程度まで開くと、それ以降は、両側フランジ部分３ａはほとんど開かなくなってしまう。即ち、上側ブラケット３などは、両側フランジ部分３ａの開きによって膝入力荷重の吸収を行わせることができなくなってしまう。そのため、図７の線ｃに示すように、荷重吸収量または発生する反力が、後期に急激に低下するなどの問題があった。
　そこで、上記したような後期における受け反力の急激な落ち込みを解決することを、主な目的としている。
　上記課題を解決するために、
  車体強度部材に、
  膝入力荷重に対して高い反力を発生する上側ブラケットと、
  該上側ブラケットよりも低い反力を発生する下側ブラケットとが、
上下に位置するように、直接または間接的に取付けられた車両用ニープロテクター構造に関する。
  少なくとも前記上側ブラケットが、少なくともその一部に閉断面部を有するものとされる。
  そして、該閉断面部の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部が形成される。
　上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。
  即ち、少なくとも上側ブラケットが、少なくともその一部に閉断面部を有するものとされた。これにより、上側ブラケットまたは下側ブラケットの閉断面部を設けた部分の断面係数を上げて、膝入力荷重に対する荷重吸収量を上げることができる。あるいは、閉断面部によって断面係数が上った分だけ、上側ブラケットなどの肉厚を薄くして軽量化を図ることができるようになる。
  また、閉断面部で断面係数が上がることにより、上側ブラケットの捩れ強度が上がるため、膝入力荷重にバラ付きがあっても上側ブラケットが安定して変形されるようになる。即ち、上側ブラケットがバラ付きなく一定の方向に潰されるようになるので、膝入力荷重の吸収を安定して行わせることができる。
  そして、閉断面部の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部を形成した。これにより、閉断面部の剛性を、内方突出部を設けた分だけ上げることができるようになる。その結果、上側ブラケットの膝入力荷重に対する受け反力をより高めて、受け反力が急激に落ち込むのを防止することができる。
本実施の形態の実施例にかかる車両用ニープロテクター構造の斜視図である。 図１の側面図である。 図１の上側ブラケットの初期の潰れ方を示す断面図である。 図１の上側ブラケットの中期の潰れ方を示す断面図である。 図１の上側ブラケットの後期の潰れ方を示す断面図である。 図１の上側ブラケットの受け反力を示すグラフであり、線ａは初期、線ｂは中期、線ｃは後期の受け反力を示している。 既存の車両用ニープロテクター構造の側面図である。 図５の上側ブラケットの初期の潰れ方を示す断面図である。 図５の上側ブラケットの中期の潰れ方を示す断面図である。 図５の上側ブラケットの後期の潰れ方を示す断面図である。 図５の上側ブラケットの受け反力を示すグラフであり、線ａは初期、線ｂは中期、線ｃは後期の受け反力を示している。
　以下、本実施の形態、および、それを具体化した実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
  図１～図４は、この実施の形態の実施例およびその変形例を示すものである。
　以下、構成について説明する。
  図中、方向については、車両前後方向ｘ、車幅方向ｙ、上下方向ｚとする。
  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置されている。このインストルメントパネルの内部には、ほぼ車幅方向ｙへ延びて左右の車体パネル間を連結する金属製の車体強度部材が設けられている。
　そして、この実施例の車両用ニープロテクターの構造は、図１の斜視図、または、図２の側面図に示すように、上記した車体強度部材２１に、乗員の膝入力荷重に対して高い反力を発生する上側ブラケット２３と、この上側ブラケット２３よりも低い反力を発生する下側ブラケット２４とが、上下に位置するように、直接または間接的に取付けられたものとされている。
　ここで、上記した車両用ニープロテクターの構造は、文字通り、車両に設けられた、乗員の膝を保持するための装置または構造のことである。この車両用ニープロテクター構造は、車両における車室内の前部に設置されたインストルメントパネルなどの車室内装パネルの内部に、乗員から見えないように設置されるものである。この場合、この車両用ニープロテクター構造は、運転席乗員の膝を保護するためのものとされているが、助手席乗員の膝を保護するためのものとしても良い。
　上記した車体強度部材２１は、この場合、車室内の前部に設置された金属製の強度部材のことである。この車体強度部材２１は、車幅方向ｙへ延びて左右の車体パネル、例えば、サイドパネル間を連結するものとされる。この車体強度部材２１の中間部は、ステー２１ａを介して車室の床パネルに支持される。この車体強度部材２１は、上記したインストルメントパネルの内部に、乗員からは見えないように設置されている。この車体強度部材２１は、ステアリングコラムを支持することによってステアリングサポートメンバなどと呼ばれたり、上記したように車幅方向ｙへ延びることによってクロスカービームなどと呼ばれたりしているものである。車体強度部材２１には、ステアリングコラムを支持するためのコラムブラケット２１ｂが設けられる。
　なお、一般に、車体強度部材２１は、車幅方向ｙへ延びる本体部分が、例えば、円形断面のパイプ状のもの、例えば、鉄パイプなどとされている。但し、円形断面以外の断面形状を有する軽合金製のものなども開発されている。
　上記した膝入力荷重は、緊急時に、座席に着座している乗員が、車両前方へ移動されて車両、例えば、インストルメントパネルなどに当接されることなどによって発生されるものである。
  上記した反力は、膝入力荷重に対して車両用ニープロテクターが発生する力である。この反力を利用することによって、膝入力荷重を受けると共に、吸収することができるようにしている。
　上記した上側ブラケット２３は、文字通り、下側ブラケット２４よりも上側に位置するブラケットのことである。上側ブラケット２３は金属製のものとされる。この場合、上側ブラケット２３は、側面視で、車体強度部材２１の下半部から、車両後方で下方へ向けて延びるようなものとされている。
　上記した下側ブラケット２４は、文字通り、上側ブラケット２３よりも下側に位置するブラケットのことである。下側ブラケット２４は金属製のものとされる。この場合、下側ブラケット２４は、側面視で、上側ブラケット２３の中間部分の下部から、車両後方で下方へ向けて延びるようなものとされている。
　上記した上下に位置するとは、文字通り、上側ブラケット２３が上側に位置し、下側ブラケット２４が下側に位置することである。
　なお、上側ブラケット２３の後端部２３ａは、下側ブラケット２４の後端部２４ａよりも車両後方で上方に位置するように設定されている。そして、上側ブラケット２３と下側ブラケット２４とは、その後端部２３ａ，２４ａ間が、縦連結材２６によって一体的に連結されている。この縦連結材２６は、上側ブラケット２３の後端部２３ａと下側ブラケット２４の後端部２４ａとの車両前後方向ｘおよび上下方向ｚの位置の差に応じて、前下がりの傾斜を有する斜材などとされている。縦連結材２６は、金属製の上下方向ｚに細長い板材などによって構成される。
　これに対し、上側ブラケット２３の後端部２３ａと下側ブラケット２４の後端部２４ａとには、それぞれ、縦連結材２６の上端部および下端部に対する取付部が設けられている。これらの取付部は、縦連結材２６の傾斜角度と同じ角度になるように曲げることによって形成されている。
　また、上側ブラケット２３と下側ブラケット２４とは、乗員の左右の膝に応じて、左右一対設けられている。そして、左右の縦連結材２６の少なくとも下端部間が、ほぼ車幅方向ｙへ延びる横連結材２７によって連結されている。この横連結材２７は、車幅方向ｙに細長い金属製の板材などによって構成される。なお、縦連結材２６と横連結材２７とは、一体のものとしても良い。
　上記した直接または間接的に、とは、文字通り、上側ブラケット２３が、車体強度部材２１に対して直接取付けられること、または、間接的に取付けられることである。または、下側ブラケット２４が、車体強度部材２１に対して直接取付けられること、または、間接的に取付けられることである。
　この場合には、上側ブラケット２３は、車体強度部材２１に対して直接取付けられると共に、下側ブラケット２４は、車体強度部材２１に対し上側ブラケット２３を介して間接的に取付けられている。このように、上側ブラケット２３に下側ブラケット２４を取付けるようにすることにより、低い反力を発生する下側ブラケット２４に高い反力を発生する上側ブラケット２３を取付ける場合と比べて強度的に有利となる。
　但し、図５に示すように、車体強度部材２１に対して下側ブラケット２４が直接取付けられ、下側ブラケット２４に対して上側ブラケット２３が取付けられたものも存在している。或いは、上側ブラケット２３が下側ブラケット２４を介して車体強度部材２１に間接的に取付けられたようなものも存在している。この場合には、下側ブラケット２４の車体強度部材２１に対する取付部分から上側ブラケット２３の取付部分までの強度を上げることによって対処するようにしている。
　そして、以上のような基本的な構成に対し、この実施例のものでは、以下のような構成を備えるようにしている。
　（構成１）図３の断面図に示すように、少なくとも上記上側ブラケット２３が、少なくともその一部に閉断面部３１を有するものとされる。
  そして、この閉断面部３１の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部３２が形成されるようにする。
　ここで、上記した少なくとも上側ブラケット２３は、上側ブラケット２３のみ、または、上側ブラケット２３と下側ブラケット２４との両方、という意味である。この場合には、上側ブラケット２３のみが閉断面のものとされており、下側ブラケット２４はほぼ上向きＵ字状をした開断面のものなどとされている。
　上記した少なくともその一部は、文字通り、上側ブラケット２３の一部または全部という意味である。一部には、一箇所および複数箇所が含まれる。この場合には、上側ブラケット２３のほぼ全体が閉断面部３１とされている。
　上記した閉断面部３１は、文字通り、閉断面を有する部分のことである。この場合、閉断面部３１は、下向きＵ字状の上側部材３５と、上向きＵ字状の下側部材３６とを、例えば、上側部材３５が外側となり下側部材３６が内側となるように上下に嵌め合わせて、上側部材３５の側面３５ａ下縁部と、下側部材３６の側面３６ａとの間を嵌合部分の全域に亘って連続して溶接固定したようなものとされている（溶接線３７）。
　但し、閉断面部３１の構成はこれに限るものではなく、例えば、右向きＣ字状の左側部材と、左向きＣ字状の右側部材とを、例えば、左側材が外側となり右側部材が内側となるように左右に嵌め合わせて、左部材の上下面右縁部と、右側部材の上下面との間を嵌合部分の全域に亘って連続して溶接固定したようなものなどとしても良い。または、閉断面部３１は、例えば、一枚の板材を曲げ形成し、突き合わされた合わせ線を溶接して一体化したようなものとしても良い。
　上記した少なくとも一面は、閉断面部３１の一面またはそれ以上の面という意味である。この場合には、一面、この場合には、上面のみとされている。
　上記した内方突出部３２は、文字通り、閉断面部３１の内方へ突出する部分のことである。この場合、内方突出部３２は、上側ブラケット２３の長手方向へ延びるビード状または溝状のものとされている。この場合、ビード状の内方突出部３２は、上側ブラケット２３の長手方向のほぼ全域に亘って連続して延びるものなどとされている。このビード状の内方突出部３２は、先端部３２ａの形状からわかるように、一対の側面部と、この側面部の内方縁部間を連結する底面部とを有するほぼＵ字状断面のものとされている。この底面部は、閉断面部３１の対向面、この場合には、下面、または、後述する対向面側部分４２と平行なものとされている。このビード状の内方突出部３２は、この場合、１条分のみ設けられるようにしているが、２条以上に設けるようにしても良い。
　（構成２）上記内方突出部３２の先端部３２ａが、上記閉断面部３１の対向面側部分に対し、離間部４１を有して離間配置される（図３Ａ参照）。
  そして、この離間部４１が、膝入力荷重の吸収時に、上記内方突出部３２の先端部３２ａと、上記閉断面部３１の対向面側部分４２とが、当接する間隔に設定される。（図３Ｂ、図３Ｃ参照）
　ここで、上記した内方突出部３２の先端部３２ａは、内方突出部３２の最も突出した部分、この場合には、ビード状の内方突出部３２の底面部のことである。
　上記した閉断面部３１の対向面側部分４２は、閉断面部３１の内方突出部３２と対向する対向面または対向面の一部のことである。
　上記した離間部４１は、文字通り、膝入力荷重を吸収する前の状態（図３Ａの状態）で離間している部分のことである。
　上記した膝入力荷重の吸収時は、文字通り、膝入力荷重を吸収する時のことであり、この膝入力荷重の吸収によって閉断面部３１は、潰れるように変形されることになる。
　上記した当接する間隔は、膝入力荷重の吸収によって閉断面部３１が潰れるように変形した時に、内方突出部３２の先端部３２ａと閉断面部３１の対向面側部分４２とが当接されるような間隔に設定されることである。
　（構成３）上記閉断面部３１の対向面側部分４２に対し、上記内方突出部３２と対向させて第二の内方突出部４５が設けられるようにする。
　ここで、上記した第二の内方突出部４５は、内方突出部３２と対を成すように設けられるものである。この第二の内方突出部４５は、膝入力荷重の吸収時に、内方突出部３２の先端部３２ａと当接するように、上記した離間部４１を有して形成されるものとなる。この第二の内方突出部４５は、内方突出部３２と同じ断面形状のものとしても良いし、内方突出部３２とは異なる断面形状のものとしても良い。この場合には、同じ断面形状のものを、向きを反転させた状態で対峙させるようにしている。
　（構成４）図２に示すように、上記上側ブラケット２３が、膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部４８を少なくとも一つ有するものとされる。
  少なくとも、この屈曲部４８の位置に、上記ビード状の内方突出部３２、または、上記ビード状の内方突出部３２および上記第二の内方突出部４５が設けられるようにする。
　ここで、上記した屈曲部４８は、膝入力荷重に対する屈曲起点となるものである。この屈曲部４８は、角度の小さなものとすると曲がり易くなると共に荷重吸収量が小さくなる。反対に、屈曲部４８は、角度の大きなものとすると曲がり難くなると共に荷重吸収量が大きくなる。また、屈曲部４８は、設置個数を多くすると荷重吸収量や荷重吸収時間を増やすことができる反面、重量増加を招き易いものとなる。反対に、屈曲部４８は、設置個数を少なくすると荷重吸収量や荷重吸収時間が減る反面、軽量化し易くなる。上記したビード状の内方突出部３２や第二の内方突出部４５は、上側ブラケット２３の屈曲部４８が曲がる方向に対して設けられるようにしている。
　より具体的には、上側ブラケット２３は、側面視で、車体強度部材２１に取付けられる前端部２３ｂから、上記した縦連結材２６に取付けられる後端部２３ａへ向かって徐々に上下方向ｚの幅が狭くなる先細り形状を有するものとされている。また、上側ブラケット２３は、全体としては、水平にほぼ近い状態で、若干下がりながら後方へ延びるようなものとされている。そして、上側ブラケット２３には、前端部２３ｂと後端部２３ａとの中間部分に膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部４８が一箇所設定されている。この屈曲部４８は、１８０度に近い比較的大きな角度、例えば、１６０度程度以上の角度を有するもの、あるいは、小さな曲げ形状を有するものとされている。
　これに対し、下側ブラケット２４は、側面視で、ほぼＬ字状のものとされている。下側ブラケット２４には、前端部２４ｂと後端部２４ａとの中間部分に膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部４９が一箇所設定されている。この屈曲部４９は、９０度に近い比較的小さな角度、例えば、１１０度程度の角度を有するもの、あるいは、大きな曲げ形状を有するものとされている。なお、下側ブラケット２４の前端部２４ｂは、上側ブラケット２３における屈曲部４８よりも車両前方の位置に取付けられている。
　上記した少なくとも一つは、上側ブラケット２３に屈曲部４８を一つ以上、複数個設けても良いということである。この場合には、上記したように屈曲起点となる屈曲部４８は一つとされている。なお、上記は、下側ブラケット２４の屈曲部４９についても同様である。
　以下、この実施例の作用について説明する。
  緊急時の乗員による膝入力荷重は、上側ブラケット２３や下側ブラケット２４を介して車体強度部材２１に伝えられる。このとき、上側ブラケット２３や下側ブラケット２４が発生する反力によって乗員の膝入力荷重を受け、また、上側ブラケット２３や下側ブラケット２４が変形されることによって乗員の膝入力荷重を吸収するようになっている。
　そして、高い反力を発生する上側ブラケット２３と、低い反力を発生する下側ブラケット２４とが、車体強度部材２１に対して上下に位置するように直接または間接的に取付けられた。これにより、平均的体格の乗員の膝入力荷重は、主に、高い反力を発生する上側ブラケット２３と低い反力を発生する下側ブラケット２４との両方が変形することによって吸収されるようになる。ここで、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ、初期、中期、後期における、上側ブラケット２３または下側ブラケット２４の変形状態を示している。また、図４のグラフの線ａ、線ｂ、線ｃは、それぞれ初期、中期、後期において、上側ブラケット２３または下側ブラケット２４が発生する受け反力を示している。
  また、小柄な乗員の膝入力荷重は、主に、低い反力を発生する下側ブラケット２４が変形することによって吸収されるようになる。
  これにより、平均的体格の乗員の膝入力荷重と、小柄な乗員の膝入力荷重とに対する受け反力や、荷重吸収量などをそれぞれ最適に設定することが可能となる。
　この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
  （効果１）少なくとも上側ブラケット２３が、少なくともその一部に閉断面部３１を有するものとされる。これにより、上側ブラケット２３または下側ブラケット２４の閉断面部３１を設けた部分の断面係数を上げて、膝入力荷重に対する荷重吸収量を上げることができる。あるいは、閉断面部３１によって断面係数が上った分だけ、上側ブラケット２３などの肉厚を薄くして軽量化を図ることができるようになる。
　より具体的には、例えば、閉断面部３１を構成する上側部材３５の側面３５ａと下側部材３６の側面３６ａとが互いに拘束し合って側面が開くのを阻止することにより閉断面部３１が変形し難くなり、その分、大きな反力を発生するようになって、荷重吸収量が上がることになる。
　また、閉断面部３１で断面係数が上がることにより、上側ブラケット２３の捩れ強度が上がるため、膝入力荷重にバラ付きがあっても上側ブラケット２３が安定して変形されるようになる。即ち、上側ブラケット２３はバラ付きなく一定の方向に潰されるようになるので、膝入力荷重の吸収を安定して行わせることができる。
　そして、閉断面部３１の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部３２を形成する。これにより、閉断面部３１の剛性を、内方突出部３２を設けた分だけ上げることができるようになり、膝入力荷重に対する受け反力をより高めて、受け反力が急激に落ち込むのを防止することができる。
　（効果２）内方突出部３２の先端部３２ａが、閉断面部３１の対向面側部分４２に対し、離間部４１を有して離間配置される。これにより、膝入力荷重によって、離間部４１の間隔の分だけ閉断面部３１が変形されるようにすることができる。以って、膝入力荷重に対して必要な荷重吸収量を確保することができるようになる。
　そして、離間部４１が、膝入力荷重の吸収時に、内方突出部３２の先端部３２ａと、閉断面部３１の対向面側部分４２とが、当接する間隔に設定される。これにより、閉断面部３１の変形後に、内方突出部３２の先端部３２ａと閉断面部３１の対向面側部分４２とが当接または干渉して互いに拘束し合い閉断面部３１がそれ以上変形されないようにすることによって反力を発生させ、膝入力荷重の吸収を持続させることができる。
　これによって、例えば、閉断面部３１の変形後に、膝入力荷重に対する荷重吸収量が一気に落ち込んでしまうようなことを防止することができ、より長く膝入力荷重の吸収を行わせることができるようになる。
　（効果３）閉断面部３１の対向面側部分４２に対し、内方突出部３２と対向させて第二の内方突出部４５を設ける。これにより、閉断面部３１の剛性を、第二の内方突出部４５を設けた分だけ更に上げることができるようになり、膝入力荷重に対する受け反力をより高めて、受け反力が急激に落ち込むのを防止することができる。
　（効果４）上側ブラケット２３が、膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部４８を少なくとも一つ有する。これにより、屈曲部４８が膝入力荷重に対する屈曲起点となるため、屈曲部４８の屈曲変形を利用して膝入力荷重を吸収させることができる。
　また、少なくとも、屈曲部４８の位置にビード状の内方突出部３２を設ける、または、屈曲部４８の位置にビード状の内方突出部３２と第二の内方突出部４５とを設ける。これにより、上記したように、内方突出部３２や第二の内方突出部４５の剛性、および、内方突出部３２と第二の内方突出部４５とが当接または干渉することによる反力などを利用して、屈曲部４８の屈曲時に受け反力が急激に落ち込むのを防止することができる。
　更に、この上側ブラケット２３は、屈曲部４８が、１８０度に近い比較的大きな角度、例えば、１６０度程度以上の角度を有するもの、あるいは、小さな曲げ形状を有するものとされる。これにより、屈曲部４８に一気に膝入力荷重が集中して屈曲部４８が直ちに曲がってしまうことのないようにしつつ、上側ブラケット２３全体に対して膝入力荷重を分散させることができる。そのため、上側ブラケット２３全体で膝入力荷重を受けた後に屈曲部４８から曲がるようにすることができるので、荷重吸収量を大きくする上で有利である。
　以上をまとめると、上側ブラケット２３に閉断面部３１を設けること、閉断面部３１に内方突出部３２を設けること、内方突出部３２の先端部３２ａと閉断面部３１の対向面側部分４２との間隔を最適に設定すること、閉断面部３１に第二の内方突出部４５を設けること、屈曲部４８に内方突出部３２や第二の内方突出部４５を設けること、などの構成を積み重ねることによって、図４の線ｃに示すように、膝入力荷重の吸収の後期に、受け反力が急激に落ち込むのを有効に防止することができる。
　以上、この実施の形態の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの実施の形態の例示にしか過ぎないものである。よって、この実施の形態は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この実施の形態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実施の形態に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
関連出願の相互参照
　本出願は、２０１３年９月２７日に、日本国特許庁に出願された特願２０１３－２０１３７０に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は、完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (7)

  1.   車体強度部材に、
    膝入力荷重に対して高い反力を発生する上側ブラケットと、
    該上側ブラケットよりも低い反力を発生する下側ブラケットとが、
    上下に位置するように、直接または間接的に取付けられた車両用ニープロテクター構造において、
      少なくとも前記上側ブラケットが、少なくともその一部に閉断面部を有すると共に、
      該閉断面部の少なくとも一面に、内方へ向かって突出する内方突出部が形成されたことを特徴とする車両用ニープロテクター構造。
  2.   前記内方突出部の先端部が、前記閉断面部の対向面側部分に対し、離間部を有して離間配置されると共に、
      該離間部が、膝入力荷重の吸収時に、前記内方突出部の先端部と、前記閉断面部の対向面側部分とが、当接する間隔に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニープロテクター構造。
  3.   前記閉断面部の対向面側部分に対し、前記内方突出部と対向させて第二の内方突出部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ニープロテクター構造。
  4.   前記閉断面部の対向面側部分に対し、前記内方突出部と対向させて第二の内方突出部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の車両用ニープロテクター構造。
  5.   前記上側ブラケットが、膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部を少なくとも一つ有すると共に、
      少なくとも、該屈曲部の位置に、ビード状の前記内方突出部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の車両用ニープロテクター構造。
  6.   前記上側ブラケットが、膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部を少なくとも一つ有すると共に、
      少なくとも、該屈曲部の位置に、ビード状の前記内方突出部、または、ビード状の前記内方突出部および前記第二の内方突出部が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の車両用ニープロテクター構造。
  7.   前記上側ブラケットが、膝入力荷重の吸収時に屈曲変形される屈曲部を少なくとも一つ有すると共に、
      少なくとも、該屈曲部の位置に、ビード状の前記内方突出部、または、ビード状の前記内方突出部および前記第二の内方突出部が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の車両用ニープロテクター構造。
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