(57)【要約】【課題】従来のニーボルスタ構造は、荷重受部が装置に対して相対的に小さく、乗員の体格や乗車姿勢によっては、膝荷重が却って高くなる可能性があった。【解決手段】一端が車体構造に固定され、車体後方に向かって直線状に延びる平面部と、平面部から３つの屈曲点を持ち、他端が車体前下方に向う下側曲り部とで構成される下部枠と、下部枠の平面部の車体上側面に一端の下面が接続され、１つの屈曲点を介して車体後上方に向かい、３つの屈曲点を持ち、他端が車体前下方に向う、凸形状を有する上側曲り部と、一端が上側曲り部の他端と接続され、他端は車体前下方に向って直線状に伸びる荷重受部と、荷重受部の他端の内面が、下部枠の屈曲点を介して他端の上面に接続された上部枠を有し、上部枠と下部枠の接続部は、荷重受部に膝荷重を受けた際に、回転可能に連結固定されたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側方視の断面形状が多角形の枠部を座屈させることで衝突時の乗員の膝荷重を吸収するニーボルスタ構造であって、
一端が車体構造に固定され、車体後方に向かって直線状に延びる平面部と、
前記平面部から車体側方断面視で３つの屈曲点を持ち、
他端が車体前下方に向う下側曲り部と
で構成される板状部と、
を有する下部枠と、
前記下部枠の前記平面部の車体上側面に一端の下面が接続され、
１つの屈曲点を介して車体後上方に向かい、車体側方断面で３つの屈曲点を持ち、
他端が車体前下方に向う、凸形状を有する上側曲り部と、
一端が前記上側曲り部の他端と接続され、
他端は車体前下方に向って直線状に伸びる荷重受部と、
前記荷重受部の他端の内面が、前記下部枠の屈曲点を介して他端の上面に接続された上部枠を有し、
前記上部枠と前記下部枠の接続部は、前記荷重受部に膝荷重を受けた際に、回転可能に連結固定されたことを特徴とするニーボルスタ構造。
【請求項２】
前記下部枠は、
前記板状部の車体幅方向側面に前記板状部に対して直角方向に設けられ、
前記車体構造と接続されるサイドブラケットをさらに有し、
前記上部枠は、
前記上側曲り部と前記荷重受部の車体幅方向側面に縦壁をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載されたニーボルスタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が衝突した際に、乗員の膝を保護するニーボルスタ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には衝突時に乗員の膝を保護するためのニーボルスタ構造（膝部保護装置とも呼ばれる。）が組み込まれている。ニーボルスタ構造は、運転席や助手席の前方のインスツルメントパネルより車両前方側に配置されることが多い。ニーボルスタ構造は、車両が衝突した際に、車両前方上方に移動する乗員の膝を受けて、変形しながら衝突エネルギーを吸収し、膝を保護する。
【０００３】
特許文献１に開示されている膝部保護装置１００は、軽量でしかも吸収エネルギー量を多くできるとされている。図４（ａ）には、特許文献１の膝部保護装置１００の側面断面図を示す。膝部保護装置１００は、ステアリング支持部材１２２に一端が固定され、車体上方に向けて凸となるように屈曲した上方連結部１３２と、一端が上方連結部１３２の他端に接続されから車体前下方に向けて傾斜して直線状に延びる荷重受部１３０と、一端が、荷重受部１３０の他端から車体前方に直線状に延び、他端がステアリング支持部材１２２に固定され、車体下方に向けて凸となるように屈曲した下方連結部１３４から構成されている。
【０００４】
従って、この膝部保護装置１００は、５つの屈曲点を有する側面視５角形の断面形状をしている。なお、屈曲点は黒丸で表した。
【０００５】
図４（ｂ）には、荷重受部１３０に膝１３６が衝突した様子を示す。上方連結部１３２は、ステアリング支持部材１２２に沿って変形し、上方凸となるように折れ曲がる。下方連結部１３４は、下方凸となるように折れ曲がる。このように上方連結部１３２と下方連結部１３４が折れ曲がることで、小型でしかも膝からの衝突エネルギー吸収量が大きい膝部保護装置１００が提供できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０４４８９９号公報（特許第３８８７８４８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の膝部保護装置１００は、小型でありながら、荷重受部１３０からステアリング支持部材１２２までの移動距離をほとんど使用することができ、衝撃エネルギーを大きく吸収できそうである。しかしながら、荷重受部１３０が装置に対して相対的に小さく、乗員の体格や乗車姿勢によっては、膝に対向するコーナー部が平面ではなく凸になり、膝荷重が却って高くなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記のような課題に鑑みて、荷重受部を広くとり、なおかつ衝撃エネルギーを効果的に吸収することのできるニーボルスタ構造を提供するものである。
【０００９】
より具体的に、本発明のニーボルスタ構造は、
車体側方視の断面形状が多角形の枠部を座屈させることで衝突時の乗員の膝荷重を吸収するニーボルスタ構造であって、
一端が車体構造に固定され、車体後方に向かって直線状に延びる平面部と、
前記平面部から車体側方断面視で３つの屈曲点を持ち、
他端が車体前下方に向う下側曲り部と
で構成される板状部と、
を有する下部枠と、
前記下部枠の前記平面部の車体上側面に一端の下面が接続され、
１つの屈曲点を介して車体後上方に向かい、車体側方断面で３つの屈曲点を持ち、
他端が車体前下方に向う、凸形状を有する上側曲り部と、
一端が前記上側曲り部の他端と接続され、
他端は車体前下方に向って直線状に伸びる荷重受部と、
前記荷重受部の他端の内面が、前記下部枠の屈曲点を介して他端の上面に接続された上部枠を有し、
前記上部枠と前記下部枠の接続部は、前記荷重受部に膝荷重を受けた際に、回転可能に連結固定されたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記のニーボルスタ構造では、
前記下部枠は、
前記板状部の車体幅方向側面に前記板状部に対して直角方向に設けられ、
前記車体構造と接続されるサイドブラケットをさらに有し、
前記上部枠は、
前記上側曲り部と前記荷重受部の車体幅方向側面に縦壁をさらに有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、車体側面の断面視で、７つの座屈点を持ち、また下部枠も上部枠も車体上方に凸形状としているので、下部枠を先に座屈させ、次に上部枠が潰れながら徐々に衝撃吸収を行うことができる。したがって、小型であっても大きな衝撃を吸収することができる。
【００１２】
また、車体後方からの正面視では、全面荷重受部とすることができるので、乗員の体格や姿勢に係らず、衝撃荷重を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るニーボルスタ構造の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】図２と同じ視点で、ニーボルスタ構造が変形する様子を示す図である。
【図４】従来の膝部保護装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明のニーボルスタ構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。また、図中で、車体前方をＦ、車体後方をＢ、車体上方をＵ、車体下方をＤ，車体幅方向をＷとして矢印で表す。
【００１５】
図１に本発明に係るニーボルスタ構造の斜視図を示す。ニーボルスタ構造１はニーボルスタ本体１０が車体構造３に連結固定されて構成されている。車体構造３は、ステアリング支持部材にも利用できる、Ｐ−Ｐ（ピラー・ツー・ピラー）メンバを好適に利用できる。ニーボルスタ本体１０は、車体構造３に対して直角に接合されるサイドブラケット２３ａと２３ｂによって車体構造３に接続される。ニーボルスタ本体１０は、車体後方視でほぼ全面が荷重受部１６となっている。
【００１６】
このニーボルスタ構造１は、運転者側および助手席側にそれぞれ１対ずつ設けることができる。また、それ以上設けてもよい。
【００１７】
図２には、図１のＡ−Ａ断面の図を示す。一端２４ａが車体構造３の下方から車体後方に向かって、板状部２４が取り付けられる。この板状部２４は、途中で第１屈曲点２９ａ、第２屈曲点２９ｂ、第３屈曲点２９ｃの３つの屈曲点を持って折り曲げられる。結果、この板状部２４の他端２４ｂは、車体前下方に向う。一端２４ａから第１屈曲点２９ａまでを平面部２６とする。
【００１８】
つまり、平面部２６は、車体側方断面視で、車体構造３の下方に固定され、車体後方に向かって直線状に延びる。また、第１屈曲点２９ａから他端２４ｂまでを下側曲り部２８とする。すなわち、板状部２４は、平面部２６と下側曲り部２８で構成される。
【００１９】
図１を再度参照し、板状部２４の車体幅方向の両側部には、サイドブラケット２３ａ、２３ｂが設けられる。板状部２４とサイドブラケット２３ａ、２３ｂは溶接で接合される。サイドブラケット２３ａ、２３ｂは、板部材で形成され、板状部２４の車体幅方向の両側部に、板状部２４に対して略直角Ｒ１に接合される（図１の符号Ｒ１部分参照）。
【００２０】
サイドブラケット２３ａ、２３ｂには、車体構造３の曲率に合わせて溶接接合される当接部２３ｍ（２３ａ、２３ｂとも同じ符号で示す）が設けられる。当接部２３ｍが車体構造３に当接する長さは特に限定されないが、図１のように、断面円形のＰ−Ｐメンバの場合であれば、全周の４分の１以上は当接するのが望ましい。ニーボルスタ構造１の車体構造３に対する接続強度を確保するためである。
【００２１】
サイドブラケット２３ａ、２３ｂの幅２３ｗ（２３ａ、２３ｂとも同じ符号で示す）は、当接部２３ｍから車体後方に向かって徐々に細くなる。なお、ここでサイドブラケット２３ａ、２３ｂの幅２３ｗは、車体構造３より車体後方側であって、サイドブラケット２３ａ、２３ｂの下辺２３ｇから上辺２３ｔへの垂線の長さである。
【００２２】
図２を再度参照して、第１屈曲点２９ａからは、幅２３ｗは変わらない。サイドブラケット２３ａ、２３ｂの下辺２３ｇ（２３ａ、２３ｂとも同じ符号で示す）は、板状部２４に沿って接合される。板状部２４は、車両側面断面視で、下側曲り部２８が屈曲点を持って、曲がるので、サイドブラケット２３ａ、２３ｂの下辺２３ｇも下側曲り部２８のように屈曲点を持って車体後下方に向う。
【００２３】
板状部２４とサイドブラケット２３ａ、２３ｂで下部枠２２が構成される。
【００２４】
平面部２６の車体上方面２６ｕには、一端１２ａの下面が接続される上部枠１２が配設される。この接続点を第１接続点３０と呼ぶ。上部枠１２は、第１接続点３０の上部枠１２と下部枠２２の離間ポイントにできる１つの屈曲点（第４屈曲点１５ａ）を介して、車体後上方に向かって、凸形状を有する上側曲り部１４を有する。
【００２５】
つまり第１接続点３０では、屈曲点を有する上部枠１２が平面部２６（下部枠２２）の平坦部分に接続している。上側曲り部１４は、凸形状を形成するため第５屈曲点１５ｂ、第６屈曲点１５ｃ、第７屈曲点１５ｄの３つの屈曲点を有する。上側曲り部１４の他端１４ｂは、第７屈曲点１５ｄによって車体前下方に向う。なお、上側曲り部１４の一端１４ａは、上部枠１２の一端１２ａと一致する。
【００２６】
上側曲り部１４の他端１４ｂには、荷重受部１６の一端１６ａが接続される。荷重受部１６は、車体側方断面視が直線の平面である。荷重受部１６の一端１６ａは、上側曲り部１４の他端１４ｂに連続的に接続されるので、荷重受部１６は、車体前下方に向って伸びる。
【００２７】
荷重受部１６の他端１６ｂは内面１６ｉが下側曲り部２８の第３屈曲点２９ｃと下側曲り部２８の他端２８ｂとの間の上面２８ｕと接合される。この接続点を第２接続点３２と呼ぶ。第２接続点３２では、下側曲り部２８（下部枠２２）が屈曲点を介して、荷重受部１６（上部枠１２）の平面部分に接続されている。ここで、内面１６ｉとは、荷重受部１６の面のうち、上側曲り部１４と対向する側の面を言う。上側曲り部１４と、荷重受部１６で、上部枠１２が構成される。
【００２８】
また、上側曲り部１４と、荷重受部１６の車体幅方向の両側部に、上側曲り部１４と荷重受部１６に直角Ｒ２となる縦壁１８ａ、１８ｂ（図１も参照）が設けられてもよい。上側曲り部１４と荷重受部１６から縦壁１８ａ、１８ｂの端部１８ｔ（縦壁１８ａ、１８ｂとも同じ符号で示す）までを縦壁の高さ１８ｈとする。縦壁の高さ１８ｈは一定であってよい。しかし、一定であることに限定するものではない。縦壁の高さ１８ｈは、上部枠１２の潰れ方および強度に影響するので、意図的に縦壁の高さ１８ｈを場所によって変えることもあるからである。
【００２９】
板部材は、厚みがあるため折り曲げたのでは、角をだすことはできない。折り曲げた部分であっても必ず曲率を有する。本発明に係るニーボルスタ本体１０では、上部枠１２と下部枠２２の主たる部分は、１枚の板部材を折り曲げて形成される。そこで、屈曲点とは、折り曲げた板部材の曲面の接線同士の交点とする。
【００３０】
例えば、上側曲り部１４は、第５屈曲点１５ｂ、第６屈曲点１５ｃ、第７屈曲点１５ｄを有するが、これらは、上側曲り部１４の板部材そのものではなく、上側曲り部１４の板部材が曲げられている部分、曲部１４ｇ、曲部１４ｈ、曲部１４ｉのそれぞれの接線の交点を指す。したがって、明確な折り目のない、連続的な曲線で構成されている場合であっても、屈曲点が存在する。また屈曲点を有すれば、広義の多角形と言える。したがって、連続的な曲線で構成されている場合であっても、屈曲点を複数有すれば、多角形形状をしていると言える。
【００３１】
言い変えると、上側曲り部１４は、第４屈曲部１５ａを除くと、車体側方断面視で、３つの大きな曲部から構成されていると言える。ここで、第７屈曲点１５ｄに対応する曲部１４ｉの曲率半径が３つの曲部の中で最も小さくする。また、第５屈曲点１５ｂに対応する曲部１４ｇの曲率半径が最も大きく形成される。
【００３２】
次に本発明のニーボルスタ構造１の動作について説明する。図３には、図２同様に車体側方断面視で、ニーボルスタ構造１が潰れる様子を示す。図３（ａ）は、荷重受部１６に衝撃が加わる前の状態である。衝撃は矢印４０によって示す。ここで衝撃とはもちろん乗員の膝荷重である。すでに説明したが、本発明に係るニーボルスタ構造１では、車体後方視でほぼ全面が荷重受部１６となるので、矢印４０の方向が多少変わっても衝撃を受けることができる。
【００３３】
図３（ｂ）は、荷重受部１６が衝撃４０を受けて、ニーボルスタ本体１０が変形を始めた状態を示す。変形は、下部枠２２の第１屈曲点２９ａから始まる。平面部２６の一端２６ａ（下部枠２２の一端２２ａ）は、車体構造３の下方に溶接されており、またサイドブラケット２３ｂによっても車体構造３に固定されている。したがって、平面部２６の一端２６ａ側寄りは、変形せず、第１屈曲点２９ａとの間の点２６ｘで車体上方に向かって折れ曲がる。
【００３４】
また、荷重受部１６の内面１６ｉが、下側曲り部２８の上面２８ｕ（図２参照）に接続されているが、この第２接続点３２は第３屈曲点２９ｃ（図２参照）を介して接続されている。また、上部枠１２側では、最も車体後方側にある曲部１４ｉの曲率半径が小さい。一方、曲部１４ｇの曲率半径は大きいので、曲部１４ｇ側は変形しにくい。
【００３５】
したがって、第２接続点３２は、変形の初動として、矢印Ｖ１の方向に回転しながら、折れ曲がった平面部２６に向かうこととなる。この場合、回転の枢軸は内面１６ｉと上面２８ｕの離間ポイント３４である。このように第２接続点３２は、荷重受部１６に衝撃４０を受けた際には、回転可能に連結固定されていると言える。
【００３６】
この時、上部枠１２の第５屈曲点１５ｂの曲部１４ｇおよび、第６屈曲点１５ｃの曲部１４ｈは、曲率半径が大きいので、変形しにくい。結果、上部枠１２は、緩やかに変形し、衝撃方向に付勢力を働かせる。したがって、衝撃エネルギーを弱めることに寄与する。
【００３７】
第２接続点３２が平面部２６に接近し、下部枠２２が第１屈曲点２９ａで座屈すると、次に上側曲り部１４の曲部１４ｇと、曲部１４ｈが座屈を始める。すなわち、上部枠１２の湾曲の曲率半径が小さくなる。さらに、固定された平面部２６の車体上方面２６ｕ（図２参照）に第４屈曲点１５ａを介して接続した第１接続点３０付近は、第４屈曲点１５ａから折れ曲がる。その結果、上部枠１２自体が車体前方であるＶ２方向に向かって倒れ、車体構造３に当接する（図３（ｃ）参照）。
【００３８】
この間、曲率半径の大きな曲部１４ｇ、１４ｈを折り曲げながら座屈は進むので、大きなエネルギーを吸収する。また、座屈方向に対して直角に設けられた縦壁１８は、高さ１８ｈの平面内で座屈されるため、やはり大きなエネルギーを吸収することとなる。
【００３９】
このように、下部枠２２の座屈と、上側曲り部１４の座屈および上部枠１２自体の車体前方への傾斜という２段階の変形モードを有することによって大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、自動車のニーボルスタ構造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ニーボルスタ構造
３  車体構造（Ｐ−Ｐメンバ）
１２  上部枠
１２ａ（上部枠の）一端
１０  ニーボルスタ本体
１４  上側曲り部
１４ａ  （上側曲り部の）一端
１４ｂ  （上側曲り部の）他端
１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ  曲部
１５ａ  第４屈曲点
１５ｂ  第５屈曲点
１５ｃ  第６屈曲点
１５ｄ  第７屈曲点
１６  荷重受部
１６ａ  （荷重受部の）一端
１６ｂ  （荷重受部の）他端
１６ｉ  内面
１８ａ、１８ｂ  縦壁
１８ｔ  （縦壁の）端部
１８ｈ  縦壁の高さ
２２  下部枠
２３ａ、２３ｂ  サイドブラケット
２３ｍ  （サイドブラケットの）当接部
２３ｗ  （サイドブラケットの）幅
２３ｇ  （サイドブラケットの）下辺
２３ｔ  （サイドブラケットの）上辺
２４  板状部
２４ａ  （板状部の）一端
２４ｂ  （板状部の）他端
２６  平面部
２６ａ  （平面部の）一端
２６ｕ  （平面部の）車体上方面
２６ｘ  （平面部で）折れ曲がる点
２８  下側曲り部
２８ｕ  （下側曲り部の）上面
２９ａ  第１屈曲点
２９ｂ  第２屈曲点
２９ｃ  第３屈曲点
３０  第１接続点
３２  第２接続点
４０  衝撃
１００  膝部保護装置
１２２  ステアリング支持部材
１３０  荷重受部
１３２  上方連結部
１３４  下方連結部
１３６  膝
【図１】
2014088122.tif 000003
【図２】
2014088122.tif 000004
【図３】
2014088122.tif 000005
【図４】
2014088122.tif 000006