(57)【要約】【課題】本発明は自動車車体におけるニープロテクタブラケットに関し、実質的に１部品構成であるにも係わらず、多段階の圧潰を起こさせ得る構造とし、部品コスト及び製造コストの削減を図ることを目的とする。【解決手段】ニープロテクタブラケット２０は、実質的に１部品としてのチャンネル部材により構成される。ニープロテクタブラケット２０は車体のインストルメントメンバ１６より片持状に下向きに延びる基部２０Ａと、基部２０Ａから上向きに延びる自由端部２０Ｂとから構成される。基部２０Ａから自由端部２０Ｂへの移行部分においてチャンネル側壁上縁２０−１，　２０−２は第１の局所的最小曲率部２８（曲率半径＝Ｒ１）を構成し、自由端部２０Ｂにおいてチャンネル側壁上縁２０−１，　２０−２は曲率半径Ｒ２（＜Ｒ１）で切り欠かれ、これが第２の局所的最小曲率部２９を構成する。衝突時、曲率半径値の小さいものから最小曲率部が順次潰れて行く。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に１部品よりなり、長手方向に離間して圧潰荷重値が異なる複数の局所的低圧潰荷重値部を具備しており、衝突時の荷重に対して小さい圧潰荷重値のものから前記局所的低圧潰荷重値部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケット。
【請求項２】
車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、前記断面Ｕ字状のチャンネル部材は長手方向に離間して圧潰荷重値が異なる複数の局所的低圧潰荷重値部を具備しており、衝突時の荷重に対して小さい圧潰荷重値のものから前記局所的低圧潰荷重値部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケット。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、前記局所的低圧潰荷重値部はチャンネル壁の長手方向に局所的に形成した曲率縮小部若しくは薄肉部若しくは開口部又はこれらの適宜の組み合わせにより構成されることを特徴とするニープロテクタブラケット。
【請求項４】
車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、前記チャンネル部材の側壁は長手方向に離間してその曲率半径が異なる複数の局所的曲率縮小部を具備しており、衝突時の荷重に対して曲率半径が小さいものから前記局所的曲率縮小部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車の前部車室における乗員の膝部を保護するため車体に設けられるニープロテクタにおいてニープロテクタバーを支持するためのニープロテクタブラケットの新規な構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニープロテクタは車体の幅方向に延びる構造部材であるインストルメントメンバより片持状に延びる一対のニープロテクタブラケットと、ニープロテクタブラケットの自由端間に張設固定したニープロテクタバーとから構成される。衝突時の衝撃はニープロテクタバーを介してニープロテクタブラケットに受け止められ、ニープロテクタブラケットが圧潰（塑性変形）されることにより吸収・緩衝が行われる。緩衝効果（＝乗員の膝の保護効果）を高めるためには比較的低荷重でニープロテクタブラケットの圧潰が開始され、広範囲の変位にわたって実質的に変化しない力で圧潰が継続する特性（＝衝撃エネルギ吸収量が大きい特性）が好ましい。この種の特性を狙ったニープロテクタブラケットとして、実質的にＪ形状をなしてインストルメントメンバから片持状に延びる第１のＵ字状断面チャンネル部材と、第１のチャンネル部位におけるインストルメントメンバに近接した部位と自由端付近の部位とを連結するストレート状の第２のＵ字状断面チャンネル部材とから成るものが提案されている（特許文献１参照）。衝突に際しては低荷重側での第２のチャンネル部材の第１段階での圧潰と、それより高荷重側での第１のチャンネル部材の第２段階の圧潰との２段階の圧潰が起こり、このような２段階の圧潰によりニープロテクタブラケットによる衝突時の吸収エネルギの総量を大きくとることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１９２７０２号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の構成においてはニープロテクタブラケットはＪ形状の第１のＵ字状断面チャンネル部材と、ストレート状の第２のＵ字状断面チャンネル部材との２部品からなり、これらを溶接によって固定する構造であった。２部品からなる構成であるため、部品コストが嵩みかつ重量としてその分大きくなっていた。また、溶接工程が必須であり、溶接品質の管理は避けられないことから製造コストに跳ね返っていた。ニープロテクタブラケットは運転席側で一対、助手席側で一対、計４個必要であり、コスト低減が希求されていた。
【０００４】
この発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、実質的に１部品構成であるにも係わらず、多段階の圧潰を起こさせ得るニープロテクタブラケットの構造を提供し、部品コスト及び製造コストの削減を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に１部品よりなり、長手方向に離間して圧潰荷重値が異なる複数の局所的低圧潰荷重値部を具備しており、衝突時の荷重に対して小さい圧潰荷重値のものから前記局所的低圧潰荷重値部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケットが提供される。
【０００６】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、ニープロテクタブラケットは実質的に１部品よりなり、圧潰荷重値が大小異なる複数の局所的低圧潰荷重値部により衝撃荷重に対して多段階の圧潰を行わせている。そのため、衝撃に対する総エネルギ吸収量を大きくとることができるため充分な安全性を確保しつつ部品点数の削減によるコスト低減を実現することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、前記断面Ｕ字状のチャンネル部材は長手方向に離間して圧潰荷重値が異なる複数の局所的低圧潰荷重値部を具備しており、衝突時の荷重に対して小さい圧潰荷重値のものから前記局所的低圧潰荷重値部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケットが提供される。
【０００８】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、ニープロテクタブラケットは実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、このチャンネル部材に設けた圧潰荷重値が大小異なる複数の局所的低圧潰荷重値部により衝撃荷重に対して多段階の圧潰を行わせている。そのため、衝撃に対する総エネルギ吸収量を大きくとることができるため充分な安全性を確保しつつ、部品点数が最小となりまたチャンネル形状であるためプレス成形のみで溶接不要とすることが容易であり、製造工程数削減により一層のコスト低減を実現することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記局所的低圧潰荷重値部はチャンネル壁の長手方向に局所的に形成した曲率縮小部若しくは薄肉部若しくは開口部又はこれらの適宜の組み合わせにより構成されることを特徴とするニープロテクタブラケットが提供される。
【００１０】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、チャンネルの長手方向における側壁や底壁に局所的に形成した曲率縮小部若しくは薄肉部若しくは開口部はプレス加工により簡単に成形することができ、曲率縮小部若しくは薄肉部若しくは開口部又はこれらの適宜の組み合わせにより所期の多段階の圧潰特性を容易に得ることができ、またプレス加工により容易に成形可能である。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、車体のインストルメントメンバより片持状に延びるニープロテクタブラケットであって、実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、前記チャンネル部材の側壁は長手方向に離間してその曲率半径が異なる複数の局所的曲率縮小部を具備しており、衝突時の荷重に対して曲率半径が小さいものから前記局所的曲率縮小部が段階的に圧潰されるようにしたことを特徴とするニープロテクタブラケットが提供される。
【００１２】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、ニープロテクタブラケットは実質的に断面Ｕ字状のチャンネル部材の１部品よりなり、このチャンネル部材の側壁に曲率半径の異なる複数の局所的局所的曲率縮小部を設けるだけで、衝撃荷重に対して曲率の小さい部分から多段階の圧潰を行わせることができ、単品であるため部品コスト削減が可能であり、またチャンネル側壁に曲率が異なった複数の部分を設けるだけですむため加工が容易であり、加工コストが低減され、コスト減の実を最大限を上げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は自動車の運転席の前方における構造をこの発明との関連において模式的に示しており、１０はステアリングホイール、１２はステアリングコラム、１４は運転席前面におけるインストルメントパネル、１５はニープロテクタカバーパネルを模式的に表している。１６はインストルメントメンバであり、車体の全幅に延びる構造部材となっている。
【００１４】
ニープロテクタ１８はニープロテクタブラケット２０とニープロテクタバー２２とから構成され、ニープロテクタブラケット２０は運転席及び助手席に一対づつ設置され、運転席及び助手席において一対のニープロテクタブラケット間にニープロテクタバー２２が張り渡されボルト２３（図２）及びナット２４（図３）などの適宜の締結手段により固定される。各ニープロテクタブラケット２０は一端がインストルメントメンバ１６に溶接固定され、ニープロテクタブラケット２０はこの溶接固定部から一旦はやや下向きに延びるも中間部付近において上向きに曲折され、概略的にＪ形の側面形状をなしている。この明細書においてはニープロテクタブラケット２０の下向きに延びる部分を基部２０Ａと称し、上向きに曲折され、ニープロテクタバー２２が固定される部分を自由端部２０Ｂと称する。
【００１５】
図２及び図３に示すようにニープロテクタブラケット２０は特許文献１に記載のニープロテクタと同様に断面Ｕ字状のチャンネル部材として構成されるが、特許文献１のニープロテクタように２部品から構成されず、実質的に１部品のみにより構成される。即ち、１個のチャンネル部品としてのニープロテクタブラケット２０は一対の側壁２０−１，　２０−２と、側壁２０−１，　２０−２間の底壁２０−３とからなり、これらの側壁２０−１，　２０−２及び底壁２０−３の間に形成されるチャンネルは上向きに開口配置される。１個のチャンネル部品としてのニープロテクタブラケットは実質的に板材からのプレス加工のみにより容易に成形可能である。
【００１６】
図３に示すようにニープロテクタブラケット２０の下向きに延びる基部２０Ａから上向きに曲折されながら自由端部２０Ｂが延びているが、基部２０Ａから自由端部２０Ｂへの移行部位においてチャンネル側壁２０−１，　２０−２の上縁は第１の局所的曲率縮小部２８（曲率半径＝Ｒ１）を形成している。そして、ニープロテクタ２０の上向きに延びる自由端部においてはチャンネル側壁２０−１，　２０−２の上縁は曲率半径＝Ｒ２（＜Ｒ１）にて切り欠かれた部位を有しており、ここに第２の局所的曲率縮小部２９を構成している。
【００１７】
以上説明した第１の実施形態のニープロテクタ１８による衝突時の緩衝動作について説明すると、車両衝突時に乗員は前方（図１及び図３の矢印Ｆの方向）に投げ出され、その際に膝１００の一部がインストルメントパネル１４を介してニープロテクタバー２２に衝突する。その結果、ニープロテクタブラケット２０に加わる荷重はニープロテクタブラケット２０におけるもっとも構造的に弱い部分である第２の局所的曲率縮小部２９を圧潰させ、この部分２９より先端側におけるニープロテクタブラケット２０の部分が図３の想像線２０´のように恒久変形せしめられる。即ち、図４のグラフにおいてニープロテクタブラケット２０にかかる荷重は、衝突の初期においてはＬ１のように直線的に上昇するが、局所的曲率縮小部２９の降伏荷重ａ１に達すると、局所的曲率縮小部２９より先端側のニープロテクタブラケット２０の部分が図３の想像線２０´のように圧潰してゆくため、荷重は殆ど変化せず又は幾分減少しながら、変位のみ曲線Ｌ２のように大きくなって行く。切欠部としての局所的曲率縮小部２９より先端側のニープロテクタブラケット２０の部分の圧潰が完了するとニープロテクタブラケット２０に加わる荷重は図４の曲線Ｌ３に示すように再び上昇に転じ、今度は、構造上弱い次の部分である第１の局所的曲率縮小部２８（ニープロテクタブラケット２０における基部２０Ａから自由端部２０Ｂへの移行部）が降伏荷重ａ２に達し、ニープロテクタブラケット２０は図３の想像線２０″のように第１の局所的曲率縮小部２８より先端側の部位において圧潰してゆき、図４に示すように再び荷重は下がって行く。この実施形態では曲率半径が大小異なる複数の局所的曲率縮小部２８，　２９を設けることにより局所的曲率縮小部２８，　２９の圧潰を段階的に行わしめ、より広い変位の範囲にわたって衝突荷重を受け止めることができ、衝撃エネルギの吸収量（図４において曲線Ｌの、横軸に沿った積分値）を大きくとることができ、衝突時の乗員膝部の保護の実をより高めることができる。
【００１８】
図４において破線Ｍは図３における第２の局所的曲率縮小部２９を設けない比較実施形態における変位−荷重特性である。即ち、この比較実施例においては、図５に示すように、ニープロテクタブラケット２０は自由端部２０Ｂにおけるチャンネル側壁２０−１，　２０−２の上縁がスムースにニープロテクタブラケット２０の基部２０Ａまで延設されている形状となっているものとする。この比較例の特性の場合は、衝突時の圧潰は自由端部２０Ｂの基部２０Ａに対する接合部（図３の第１の局所的曲率縮小部２８に相当する）で潰れることにより起こるが、その際の降伏点の荷重はａ３のように高く、そのまま荷重は急速に低下してゆくだけであるため、吸収しえるエネルギ量（曲線Ｍの、横軸に沿った積分値）は小さくなるため、乗員保護の観点からは好ましくなかったが、この発明の第１の実施形態では単一部品としてのチャンネル部材によりニープロテクタブラケット２０を構成し、図３に示すように曲率半径の異なる複数の局所的曲率縮小部２８，　２９を設け、衝突荷重に対して局所的曲率縮小部２８，　２９を段階的に圧潰（＝恒久変形）させることにより変形量（＝衝撃吸収量）を大きくとることができ、部品点数の削減により部品コスト低減及びプレス加工のみでの成形可能により加工コスト低減が可能であり、トータルとしての部品コストの大幅低減を実現させることができ、しかも衝撃荷重の吸収量では従来品と変わることないことから安全性を少しも損なうことがないという効果を奏することができる。
【００１９】
図６及び図７はこの発明の第２の実施形態を示し、この第２の実施形態ではニープロテクタブラケットを構成するチャンネル部材の底面２０−３に局所的低圧潰荷重値部としての大きさの異なる開口部３０，　３１を穿設し、これにより２段階の圧潰を行わせるようにしたものである。即ち、面積が小さい第１の開口３０はニープロテクタブラケット２０の基部２０Ａから自由端部２０Ｂへの移行部に設けられ、面積が大きい第２の開口３１はニープロテクタブラケット２０の自由端部２０Ｂに設けられる。
【００２０】
図６及び図７に示すこの発明の第２の実施形態の作動においては、ニープロテクタブラケット２０の自由端部２０Ｂにおける第２の開口３１の部分は強度的に最も弱く圧潰荷重値が最小であるため、衝突に際してこの部位が最初に潰れ、その後ニープロテクタブラケット２０の基部２０Ａにおける第１の開口３０が潰れる。従って、この第２の実施形態においても衝突に際しての２段階の圧潰が行われ、第１の実施形態と同様に、衝突時の吸収エネルギ吸収量の増大を実現することができる。
【００２１】
図８は第３の実施形態を示し、この実施形態ではニープロテクタブラケットを構成するチャンネル部材の側壁２０−１，　２０−２の内面における一部を切削若しくはプレスによりの薄肉部３２，　３４とし、その肉厚をそれぞれｔ１，　ｔ２（＜ｔ１）とし、２段階の圧潰を行わせるようにしたものである。即ち、肉厚がｔ１の第１の薄肉部３２はニープロテクタブラケット２０の基部２０Ａから自由端部２０Ｂへの移行部に設けられ、肉厚がｔ２の第２の薄肉部３４はニープロテクタブラケット２０の自由端部２０Ｂに設けられる。
【００２２】
図８に示すこの第３の実施形態の作動においては、ニープロテクタブラケット２０の自由端部２０Ｂにおける肉薄部３４が強度的に最も弱いため、衝突に際してこの部位３４が最初に潰れ、その後ニープロテクタブラケット２０の基部２０Ａにおける肉薄部３２が潰れる。従って、この第３の実施形態においても衝突に際しての２段階の圧潰が行われ、衝突時の吸収エネルギ吸収量の増大を実現することができる。
【００２３】
以上の実施形態では局所的曲率縮小部、開口部若しくは肉薄部の単独により２段階の圧潰特性を具備せしめるようにしていたが、これらの全て若しくは一部を適宜組み合わせることにより所期の多段階の圧潰特性を具備せしめるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は車室における運転席前方におけるニープロテクタの配置状態を説明する概略図である。
【図２】図２はこの発明の第１の実施形態におけるニープロテクタブラケットの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図３はこの発明の第１の実施形態におけるニープロテクタブラケットの長手方向断面図である。
【図４】図４はこの発明のニープロテクタブラケットを備えたニープロテクタの変形−荷重特性図を従来形状との比較において示すグラフである。
【図５】図５は比較実施形態のニープロテクタブラケットの部分図である。
【図６】図６はこの発明の第２の実施形態におけるニープロテクタブラケットの概略構成を示す斜視図である。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の、それぞれ、Ａ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って表される矢視断面図である。
【図８】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は図７と同様であるが、別実施形態における図５の、それぞれ、Ａ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って表される矢視断面図である。
【符号の説明】
１０…ステアリングホイール
１２…ステアリングコラム
１４…インストルメントパネル
１５…ニープロテクタカバーパネル
１６…インストルメントメンバ
１８…ニープロテクタ
２０…ニープロテクタブラケット
２０−１，　２０−２…ニープロテクタブラケットチャンネル側壁
２０−３…ニープロテクタブラケットチャンネル底壁
２２…ニープロテクタバー
【図１】
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【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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