(57)【要約】【課題】性能を落とさずに軽量化が得られるようにする。【解決手段】ほぼ車幅方向３１へ延びる車体強度部材３２に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用主ブラケット４２を取付けると共に、ほぼ車両前後方向３５へ延びると共に車体強度部材３２の下部に支持されたステアリングコラム３４に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用補助ブラケット４７を取付け、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７との間に、乗員の片側の膝を受ける膝受部材５５を介装すると共に、膝受部材５５を、小柄な乗員の膝入力を吸収可能な薄膜体５６としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ車幅方向へ延びる車体強度部材に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用主ブラケットを取付けると共に、
ほぼ車両前後方向へ延びると共に車体強度部材の下部に支持されたステアリングコラムに、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用補助ブラケットを取付け、
前記ニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとの間に、乗員の片側の膝を受ける膝受部材を介装すると共に、該膝受部材を、小柄な乗員の膝入力を吸収可能な薄膜体としたことを特徴とする車両用ニープロテクタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用ニープロテクタ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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けられている。
【０００３】
このようなインストルメントパネルの部分に対して、緊急時に乗員の膝を保護し得るようにするために、ニープロテクタを設けることが検討されている（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなニープロテクタは、例えば、図５に示すように、ほぼ車幅方向へ延びる車体強度部材１に、乗員の膝入力（エネルギー）を吸収可能なニープロテクト用ブラケット２を、乗員の各膝にそれぞれ対応させて左右一対取付け、左右一対のニープロテクト用ブラケット２間に、乗員の両方の膝を受けて膝入力を各ニープロテクト用ブラケット２へ伝える膝受プレート３を架設したものである。
【０００５】
ここで、各ニープロテクト用ブラケット２は、メインブラケット４と、このメインブラケット４を補強する補強ブラケット５とを有している。これらメインブラケット４や補強ブラケット５には、所要の受反力を発生し得るようにするために補強ビードなどが適宜設けられる。また、膝受プレート３は、通常、プレス成形された鉄板によって構成されている。膝受プレート３には、所要の強度や剛性を持たせるために補強ビードなどが適宜設けられる。更に、運転席側に設けられる場合、膝受プレート３の中間部には、ステアリングコラムを迂回するアーチ状湾曲部などが設けられる。このアーチ状湾曲部も、強度や剛性のアップに大きく寄与するものである。
【０００６】
このような構成によれば、緊急時に乗員の膝がインストルメントパネルへ向けて移動した場合に、インストルメントパネルの内部に設けられた膝受プレート３が乗員の両方の膝を受け、膝受プレート３が各ニープロテクト用ブラケット２へそれぞれの膝入力（エネルギー）を伝え、各ニープロテクト用ブラケット２がそれぞれ潰れることにより、乗員の膝入力を吸収して、乗員の対応する膝を保護する。
【０００７】
しかし、このニープロテクタは、乗員の膝入力エネルギーをその体格に応じて最適に吸収し得る機能・構造を備えていないという問題があり、このような体格対応機能を可能にするため、以下のようなものが開発されている。
【０００８】
即ち、図６に示すように、各ニープロテクト用ブラケット２を、主に平均的な体格の乗員の膝入力を吸収可能なアッパブラケット７と、主に小柄な乗員の膝入力を吸収可能なロワブラケット８とに機能・構造分化させて、それぞれを別個に備えると共に、それを両膝分設けるようにようにする。
【０００９】
そして、アッパブラケット７とロワブラケット８とを上下に配設して、アッパブラケット７の後端部７ａとロワブラケット８の後端部８ａとの間に、所要の間隔９を形成する。そして、アッパブラケット７の後端部７ａとロワブラケット８の後端部８ａとを、膝受プレート３の側部の上部と下部とにそれぞれ連結させるようにする。
【００１０】
このような構成とすることにより、平均的体格の乗員の場合には、その膝１０（膝周辺部１０ａ）は膝受プレート３の高い位置へ侵入するため、主にアッパブラケット７が潰され、付随的にロワブラケット８も潰されることとなるので、大きな受反力が発生されて、平均的体格の乗員による比較的大きな膝入力を最適に吸収する。
【００１１】
反対に、小柄な乗員の場合には、その膝１０（膝周辺部１０ｂ）は膝受プレート３の低い位置へ侵入するため、主にロワブラケット８が潰されることとなるので、小さな受反力が発生されて、小柄な乗員による比較的小さな膝入力を最適に吸収する。
【００１２】
このように、ニープロテクト用ブラケット２をロワブラケット８とアッパブラケット７とに分けて、状況によって両者が使い分けられるようにすることにより、発生される受反力を体格に応じて最適化することができる。即ち、体格対応機能を実現することが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−１６９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記車両用ニープロテクタ構造では、体格対応機能を実現するために、（片膝分の）ニープロテクト用ブラケット２を、アッパブラケット７とロワブラケット８とに分けて、それぞれを別個に備えるようにしていたため、しかも、これを両膝分設けるようにしていたため、コストがかかると共に、重量の増加を招いている。特に、主に小柄な乗員による膝入力を吸収するためのロワブラケット８は、アッパブラケット７を取付けるために上部の強度を強くしたり、後端部８ａよりも下側の部分が大きくなったりしていたので、大型で重量の大きなものとなる傾向があった。
【００１４】
また、例えば、膝受プレート３は所要の肉厚を有する鉄板によって構成されているが、図７に示すように、一般に厚みのある物体１５では、外力１１に対して荷重のかかる側には圧縮応力１２が作用し、反対側には引張応力１３が作用するため、その内部の応力分布は、図８に示すようなものとなって、厚みの中央部分に応力の発生しない部分１４を生じることとなる。このように、両面に異なる方向の応力（圧縮応力１２と引張応力１３）を受けることとなるので、厚みのある物体１５の潰れモードは「折れ」となり、しかも、その破断荷重が低いため、厚みのある物体１５は、比較的潰れ易く（折れ易く）なっている。
【００１５】
そして、厚みのある物体１５（膝受プレート３）が潰れる場合、図９の反力曲線１６に示すように、一気に潰れる時（点１７の前後）に反力値が急激に低下するため、その付近におけるエネルギー吸収量（反力曲線１６と横軸とで囲まれた部分の面積１８）の損失分（破線と反力曲線１６とで囲まれた部分の面積１９）が大きくなる。このような物性から、膝受プレート３は、これまで、乗員の膝入力を吸収するものとしての使い方はされていなかった。なお、図９中、横軸はストロークＳ、縦軸は反力Ｆである。符号２０は許容値である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明では、ほぼ車幅方向へ延びる車体強度部材に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用主ブラケットを取付けると共に、ほぼ車両前後方向へ延びると共に車体強度部材の下部に支持されたステアリングコラムに、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用補助ブラケットを取付け、前記ニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとの間に、乗員の片側の膝を受ける膝受部材を介装すると共に、該膝受部材を、小柄な乗員の膝入力を吸収可能な薄膜体とした車両用ニープロテクタ構造を特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、ほぼ車幅方向へ延びる車体強度部材に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用主ブラケットを取付けると共に、ほぼ車両前後方向へ延びると共に車体強度部材の下部に支持されたステアリングコラムに、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用補助ブラケットを取付け、前記ニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとの間に、乗員の片側の膝を受ける膝受部材を介装すると共に、該膝受部材を、小柄な乗員の膝入力を吸収可能な薄膜体としたことにより、以下のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
即ち、緊急時に乗員の膝がインストルメントパネルへ向けて移動した場合に、インストルメントパネルの内部に設けられた膝受部材が乗員の片側の膝を受け、膝受部材がニープロテクト用ブラケットへ膝入力（エネルギー）を伝え、乗員の膝入力を吸収して、乗員の対応する膝を保護する。
【００１９】
この際、平均的体格の乗員の場合には、膝入力は、膝受部材を介して両側のニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとに分配されて伝えられ、ニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとがそれぞれ潰されることにより、その比較的大きな膝入力を大きな受反力で最適に吸収する。このように、（片膝分の）膝入力をニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとに分配させるようにしたことにより、ニープロテクト用主ブラケットとニープロテクト用補助ブラケットとは、それぞれ従来のアッパブラケットのほぼ半分程度の受反力を発生させられれば良いこととなり、よって、これらの板幅、板厚共に小さくすることができ、全体として軽量化を図ることが可能となる。
【００２０】
反対に、小柄な乗員の場合には、膝入力は、薄膜体で構成された膝受部材が受けてこれを吸収する。薄膜体で構成された膝受部材は、外力に対しては両面に引張荷重のみが作用するので、潰れモードが「千切れ」となり、しかもその破断荷重が高いため、比較的潰れ難く、また、エネルギー吸収量の損失などを起こすことなく、小柄な乗員の比較的小さな膝入力を最適な受反力で吸収することができる。このように、膝受部材を薄膜体とすることにより、性能を落とさずに軽量化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。
【００２３】
まず、構成について説明する。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けられている。このインストルメントパネルの内部には、図１、図２に示すように、ほぼ車幅方向３１へ延びる車体強度部材３２が設けられている。この車体強度部材３２は、左右の車体パネル間を連結するものであり、クロスカービームやステアリングサポートメンバなどと呼ばれている。この車体強度部材３２は、通常、金属製の丸パイプなどで構成されている。この車体強度部材３２には、直線的なものや屈曲されたものなどが存在する。
【００２４】
そして、この車体強度部材３２の下部に対し、コラムブラケット３３を介してステアリングコラム３４が支持されている。このステアリングコラム３４は、ほぼ車両前後方向３５へ延びると共に、後上がりに傾斜されている。ステアリングコラム３４の後端部には、ステアリングホイールが取付けられている。
【００２５】
このインストルメントパネルの部分に対して、緊急時に乗員の膝を保護し得るようにするためのニープロテクタ４１を設ける。
【００２６】
この実施例のものでは、ニープロテクタ４１は、片膝分ずつ独立して設けられる。
【００２７】
即ち、車体強度部材３２に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用主ブラケット４２を取付ける。
【００２８】
このニープロテクト用主ブラケット４２は、車体強度部材３２の後側の側面部から後方へ向け後下がりに延びるアッパ部４３と、このアッパ部４３の後端部から屈曲部４４を有して前方へ向け前下がりに延びるロワ部４５とを有する、側面視ほぼフ字状を呈している。このニープロテクト用主ブラケット４２は、ステアリングコラム３４から所要の距離だけ隔てた、ステアリングコラム３４の両側の位置にそれぞれ左右一対設けられる。
【００２９】
また、ステアリングコラム３４に、平均的体格の乗員の膝入力を吸収可能なニープロテクト用補助ブラケット４７を取付ける。
【００３０】
このニープロテクト用補助ブラケット４７は、ステアリングコラム３４に沿って後方へ向け後上がりに延びるアッパ部４８と、このアッパ部４８の後端部から屈曲部４９を有して前方へ向け前下がりに延びるロワ部５０とを有する、側面視ほぼフ字状を呈している。このニープロテクト用補助ブラケット４７は、ステアリングコラム３４の両側部に沿って左右一対取付けられる。左右のニープロテクト用補助ブラケット４７の間には、若干の隙間５１が形成されている。
【００３１】
ここで、ニープロテクト用主ブラケット４２の屈曲部４４およびロワ部４５と、ニープロテクト用補助ブラケット４７の屈曲部４９およびロワ部５０とは、ほぼ対応させて設けられている。即ち、ニープロテクト用主ブラケット４２の屈曲部４４と、ニープロテクト用補助ブラケット４７の屈曲部４９とは、ほぼ同じ高さに設定されている。また、ニープロテクト用主ブラケット４２のロワ部４５と、ニープロテクト用補助ブラケット４７のロワ部５０とは、ほぼ同じ長さおよびほぼ同じ角度となるように設定されている。なお、ニープロテクト用主ブラケット４２に対してニープロテクト用補助ブラケット４７の方が後方に取付けられていることに伴い、ニープロテクト用主ブラケット４２のロワ部４５に対してニープロテクト用補助ブラケット４７の屈曲部４９の方が後方に位置している。
【００３２】
そして、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７との間に、乗員の片側の膝を受ける膝受部材５５を介装する。
【００３３】
即ち、膝受部材５５は、ニープロテクト用主ブラケット４２のロワ部４５と、ニープロテクト用補助ブラケット４７のロワ部５０との間に架設する。この際、膝受部材５５は、平均的体格の乗員の膝と、小柄な乗員の膝との両方を受け得るような高さに設置する。そして、ステアリングコラム３４に対して左側のニープロテクト用主ブラケット４２と、左側のニープロテクト用補助ブラケット４７との間に、乗員の左側の膝を受ける膝受部材５５を介装する。同様に、ステアリングコラム３４に対して右側のニープロテクト用主ブラケット４２と、右側のニープロテクト用補助ブラケット４７との間に、乗員の右側の膝を受ける膝受部材５５を介装する。
【００３４】
更に、この膝受部材５５を、小柄な乗員の膝入力を吸収可能な薄膜体５６とする。
【００３５】
ここで、薄膜体５６は、小柄な乗員の膝入力を吸収可能なものとする。また、平均的体格の乗員の膝入力によっても千切れない程度の引張強度を有するものとする。薄膜体５６には、例えば、金属膜などを使用することができる。金属膜とする場合には、圧延が容易で、引張強度に優れ、且つ、可能な限り薄いものを使用する。物理的に金属膜の厚みを無視できるものと看做すためには、ほぼ０．５ｍｍ以下であることが必要と考えられる。よって、例えば、０．４ｍｍの冷間圧延鋼板などを使用する。或いは、薄膜体５６には、炭素繊維やアラミド繊維などの引張強度に優れた合成繊維製の布状体なども使用可能である。
【００３６】
また、立上がり遅れをなくすために、薄膜体５６は、所要の張力を有して、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７との間に、張設する。薄膜体５６は、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とに対し、その両端部を巻付けた状態で固定するのが好ましい。
【００３７】
次に、この実施例の作用について説明する。
【００３８】
緊急時に乗員の膝がインストルメントパネルへ向けて移動した場合に、インストルメントパネルの内部に設けられた膝受部材５５が乗員の片側の膝を受け、膝受部材５５がニープロテクト用ブラケットへ膝入力（エネルギー）を伝え、乗員の膝入力を吸収して、乗員の対応する膝を保護する。
【００３９】
この際、平均的体格の乗員の場合には、膝入力は、膝受部材５５を介して両側のニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とに分配されて伝えられ、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とがそれぞれ潰されることにより、その比較的大きな膝入力を大きな受反力で最適に吸収する。この際、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とは、屈曲部４４および屈曲部４９が潰れることによって受反力を発生させる。
【００４０】
このように、（片膝分の）膝入力をニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とに分配させるようにしたことにより、ニープロテクト用主ブラケット４２とニープロテクト用補助ブラケット４７とは、それぞれ従来のアッパブラケット（図６の符号７参照）のほぼ半分程度の受反力を発生させられれば良いこととなり、よって、これらの板幅、板厚共に小さくすることができ、全体として軽量化を図ることが可能となる。
【００４１】
反対に、小柄な乗員の場合には、膝入力は、薄膜体５６で構成された膝受部材５５が受けてこれを吸収する。薄膜体５６は、小柄な乗員の膝入力を張力の変化によって吸収することとなる。薄膜体５６で構成された膝受部材５５は、図３に示すように、外力６１に対して両面に引張荷重６２のみが作用するため、図４に示すように、厚みの中央部分に応力の発生しない部分が生じるようなことがないので、潰れモードが「千切れ」となり、しかもその破断荷重が高いため、比較的潰れ難く（千切れ難く）、また、エネルギー吸収量の損失などを起こすことなく、小柄な乗員の比較的小さな膝入力を最適な受反力で吸収することができる。
【００４２】
このように、膝受部材５５を薄膜体５６とすることにより、性能を落とさずに軽量化を図ることが可能となる。また、重量増加の主因となっていた、図６のロワブラケット８に相当する部材をなくすことができる。
【００４３】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明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発明に含まれることは勿論である。例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、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示されている場合には、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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例にかかる車両用ニープロテクタ構造を車両後方から見た図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】厚みを無視できる薄膜体に外力を作用させた状態を示す図である。
【図４】厚みを無視できる薄膜体に作用する応力を示す図である。
【図５】従来例にかかる車両用ニープロテクタ構造の斜視図である。
【図６】体格対応機能を有する車両用ニープロテクタ構造の側面図である。
【図７】厚みのある物体に外力を作用させた状態を示す図である。
【図８】厚みのある物体内部の応力分布を示す図である。
【図９】厚みのある物体が潰れる場合の反力曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
３１  車幅方向
３２  車体強度部材
３４  ステアリングコラム
３５  車両前後方向
４２  ニープロテクト用主ブラケット
４７  ニープロテクト用補助ブラケット
５５  膝受部材
５６  薄膜体
【図１】
2008143413.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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