車両用ニーボルスター
【課題】荷重−変位特性を安定させることができると共に、質量を低減することができる車両用ニーボルスターを得る。
【解決手段】本車両用ニーボルスターでは、着座乗員の膝部の前方に配置されるエネルギ吸収部材１４が、インパネリインフォースメントに設けられた金属製ブラケットに固定される。このエネルギ吸収部材１４では、樹脂製のケース１５の内側に、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部１６が配設されている。これにより、通常時には軟らかいダイラタント部１６の形状が保持される。一方、車両の衝突時等には、乗員の膝部からエネルギ吸収部材１４に衝撃が加えられ、ダイラタント部１６が瞬時に硬化する。これにより、エネルギ吸収部材１４が割れることを防止できるので、荷重−変位特性を安定させることができる。また、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法を長くして、金属製ブラケット２２の長さ寸法を短縮することができる。
【解決手段】本車両用ニーボルスターでは、着座乗員の膝部の前方に配置されるエネルギ吸収部材１４が、インパネリインフォースメントに設けられた金属製ブラケットに固定される。このエネルギ吸収部材１４では、樹脂製のケース１５の内側に、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部１６が配設されている。これにより、通常時には軟らかいダイラタント部１６の形状が保持される。一方、車両の衝突時等には、乗員の膝部からエネルギ吸収部材１４に衝撃が加えられ、ダイラタント部１６が瞬時に硬化する。これにより、エネルギ吸収部材１４が割れることを防止できるので、荷重−変位特性を安定させることができる。また、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法を長くして、金属製ブラケット２２の長さ寸法を短縮することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時等に乗員の膝部を拘束する車両用ニーボルスターに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に示された自動車用ニーボルスターでは、金属製のブラケットを介してインパネリインフォースメントに支持された硬質ウレタン製のパッド（エネルギ吸収部材）が、乗員の膝部に対向して配置される。この硬質ウレタンパッドは、自動車の衝突時に、乗員の膝部からの荷重によって潰されることにより、膝部の衝撃エネルギを吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硬質ウレタンパッドは、生産技術上、発泡させられる長さに制約があり、且つ、潰れるときに折れ易い（圧縮荷重に対して割れ易い）ため、あまり長く形成することができない。そのため、硬質ウレタンパッドが固定される金属製ブラケット（固定部）の長さ寸法を短く設定することができず、質量低減の面で改善の余地がある。また、硬質ウレタンパッドは、上述の如く圧縮荷重に対して割れ易いため、荷重−変位特性のばらつきが非常に大きくなることがある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、エネルギ吸収部材の荷重−変位特性を安定させることができると共に、質量を低減することができる車両用ニーボルスターを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に配置されると共に、車体側の剛性部材に設けられた固定部に前端側が固定されたエネルギ吸収部材を備え、前記エネルギ吸収部材は、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部と、樹脂材料によって形成され、前記ダイラタント部を支持する支持部と、を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の車両用ニーボルスターでは、車両のシートに着座した乗員の膝部の前方にエネルギ吸収部材が配置される。このエネルギ吸収部材は、車体側の剛性部材（インパネリインフォースメントなど）に設けられた固定部に前端側が固定されており、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部を有している。このダイラタント部は、樹脂製の支持部によって支持されているため、通常時には軟らかいダイラタント部の形状を保持することができる。一方、車両の衝突時等には、車両前方側へ慣性移動しようとする乗員の膝部からエネルギ吸収部材に衝撃が加えられる。これにより、ダイラタント部が瞬時に硬化して乗員の膝部を拘束すると共に、膝部の衝撃エネルギを吸収して膝部を保護する。
【０００８】
しかも、ダイラタント部が瞬時に硬化することにより、樹脂製の支持部を含むエネルギ吸収部材が割れることを防止できる。これにより、荷重−変位特性を安定させることができる。さらに、ダイラタント部は形状自由度が高く且つ割れ難いため、長尺化と軽量化の両立を図ることができる。これにより、エネルギ吸収部材の長さ寸法を長くして、車体側剛性部材における固定部の構成を簡素化することができるので、装置の質量を低減することができる。つまり、例えば、インパネリインフォースメントの本体部（パイプ材等）に取り付けられた金属製のブラケットが固定部とされる場合には、当該金属製ブラケットの長さ寸法を短く設定することができる。また、例えば、インパネリインフォースメントの本体部の一部を固定部とし、当該固定部に直接エネルギ吸収部材を固定することにより、金属製ブラケットを省略することができる。これにより、装置の質量を低減することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、請求項１に記載の車両用ニーボルスターにおいて、前記支持部は、中空状に形成されたケースとされ、前記ダイラタント部は、前記ケースの内側に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の車両用ニーボルスターでは、通常時には軟らかいダイラタント部が、中空状に形成された樹脂製のケース内に配設されているため、ダイラタント部の形状を良好に保持することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、請求項２に記載の車両用ニーボルスターにおいて、前記ケース及び前記ダイラタント部は、前記固定部側が開口した有底筒状に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の車両用ニーボルスターでは、ケース及びダイラタント部の双方が有底筒状に形成されているため、一体成形等によりエネルギ吸収部材を容易に成形することができる。また、ダイラタント部が有底筒状とされることにより、ダイラタント特性を有する材料の使用量を少なくすることができるので、低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る車両用ニーボルスターでは、エネルギ吸収部材の荷重−変位特性を安定させることができると共に、質量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿った切断面を示す拡大断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った切断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材を示す図３に対応した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材の正面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスター１０について説明する。なお、各図中矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＬＨは車両左方向を示し、矢印ＲＨは車両右方向を示している。
【００１６】
本第１実施形態に係る車両用ニーボルスター１０は、右ハンドルの車両の運転席（シート）に着座した乗員の両膝部を拘束するための装置（下肢拘束装置）であり、図１に示されるように、インパネリインフォースメント１２と、左右一対のエネルギ吸収部材１４とによって構成されている。インパネリインフォースメント１２は、車室内の前部に設けられた図示しないインストルメントパネルの内側に配置されており、車両幅方向に延びて左右の車体パネル間を連結している（なお、図１では、インパネリインフォースメント１２の一部のみが図示されている）。
【００１７】
このインパネリインフォースメント１２の本体部１８は、金属製の長尺なパイプ材で形成されている。この本体部１８は、強度を必要とする運転席側の部分が太く、強度をあまり必要としない助手席側の部分が細く形成されている。本体部１８の運転席側の部分には、ステアリングコラムを取り付けるための金属製のコラム支持部２０（コラムブラケット）が取り付けられている。このコラム支持部２０の左右両側には、エネルギ吸収部材固定用の固定部である左右一対の金属製ブラケット２２が配置されている。
【００１８】
これらの金属製ブラケット２２は、金属板が曲げ加工されることにより開断面形状（断面コ字状）に形成されており、図２に示されるように上壁２２Ａ、下壁２２Ｂ及び縦壁２２Ｃを備えている。但し、これらの金属製ブラケット２２は、左右対称に形成されており、何れもがコラム支持部２０側へ開口している。これらの金属製ブラケット２２は、前端側へ向かうに従い上下方向寸法が小さくなるように形成されており、前端部がインパネリインフォースメント１２の本体部１８に溶接されている。
【００１９】
金属製ブラケット２２の上壁２２Ａの後端からは、上方へ向けて上側締結片２２Ｄが延出されており、金属製ブラケット２２の下壁２２Ｂの後端からは、下方へ向けて下側締結片２２Ｅが延出されている。これらの上側締結片２２Ｄ及び下側締結片２２Ｅには、エネルギ吸収部材１４が締結固定されている。
【００２０】
エネルギ吸収部材１４は、図２〜図４に示されるように、ケース１５を備えている。このケース１５は、樹脂材料によって薄肉な有底筒状に形成されたものであり、開口１５Ａが金属製ブラケット２２と対向し、底壁１５Ｂが図示しないインストルメントパネルと対向する状態で配置されている。このケース１５は、金属製ブラケット２２側から見た断面形状が楕円形に形成されており、底壁１５Ｂ側（後端側）へ向かうに従い周壁１５Ｃの周長が小さくなるテーパー状（略円錐台状）に形成されている。また、このケース１５は、楕円形断面の長径が車両上下方向に沿う状態で配置されている。
【００２１】
ケース１５の開口縁部における上端部からは、上方側へ向けて上側締結部１５Ｄが延出されており、ケース１５の開口縁部における下端部からは、下方側へ向けて下側締結部１５Ｅが延出されている。上側締結部１５Ｄには、円形の貫通孔２４が形成されている。この円形の貫通孔２４に挿入されたボルト２８が、金属製ブラケット２２の上側締結片２２Ｄに形成されたネジ孔３２に螺合することにより、上側締結部１５Ｄが上側締結片２２Ｄに締結固定されている。同様に、下側締結部１５Ｅには、円形の貫通孔２６が形成されている。この円形の貫通孔２６に挿通されたボルト３０が、金属製ブラケット２２の下側締結片２２Ｅに形成されたネジ孔３４に螺合することにより、下側締結部１５Ｅが下側締結片２２Ｅに締結固定されている。これにより、ケース１５が金属製ブラケット２２に固定されている。
【００２２】
ケース１５の内側には、ケース１５と共にエネルギ吸収部材１４を構成するダイラタント部１６が配設されている。このダイラタント部１６は、ダイラタント特性を有する材料、例えば、英国のｄ３ｏＴＭｌａｂ社が製造する「ｄ３ｏＴＭ」からなり、本実施形態ではケース１５と一体成形されたものである。この「ｄ３ｏＴＭ」は、衝撃が加わっていないときや衝撃が弱いときは柔軟であるが、強い衝撃が加えられると瞬時に硬化すると共に、優れたエネルギ吸収性能を発揮する材料である。
【００２３】
ダイラタント部１６は、金属製ブラケット２２側が開口した有底筒状に形成されており、開口１６Ａが金属製ブラケット２２と対向する状態で配置されている。このダイラタント部１６は、金属製ブラケット２２側から見た断面形状が楕円形に形成されており、底壁１６Ｂがケース１５の底壁１５Ｂにおける金属ブラケット２２側の面に密着すると共に、周壁１６Ｃがケース１５の周壁１５Ｃの内周面に密着している。なお、図２においては、説明の都合上、底壁１６Ｂ及び周壁１６Ｃの図示が省略されている。
【００２４】
上記構成の車両用ニーボルスター１０では、乗員Ｐが車両の運転席に着座した状態では、図１に示されるように、左側のエネルギ吸収部材１４が、当該乗員Ｐの左側の膝部Ｐ１の前方に配置され、右側のエネルギ吸収部材１４が、当該乗員Ｐの右側の膝部Ｐ１の前方に配置される構成になっている。
【００２５】
次に、本第１実施形態の作用及び効果について説明する。
【００２６】
上記構成の車両用ニーボルスター１０では、エネルギ吸収部材１４を構成するダイラタント部１６が樹脂製のケース１５内に配設されているため、通常時にはケース１５によってダイラタント部１６の形状を保持することができる。一方、車両の衝突時等には、車体に対して前方側へ慣性移動しようとする乗員の膝部Ｐ１がインパネリインフォースメントを介してエネルギ吸収部材１４に衝突する。これにより、ダイラタント部１６が瞬時に硬化して乗員Ｐの膝部Ｐ１を拘束すると共に、膝部Ｐ１の衝撃エネルギを吸収して膝部Ｐ１を保護する。
【００２７】
しかも、ダイラタント部１６が瞬時に硬化することにより、樹脂製のケース１５を含むエネルギ吸収部材１４が割れることを防止できる。これにより、荷重−変位特性を安定させることができる。さらに、上述の如くエネルギ吸収部材１４が割れることを防止できるので、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法Ｌ（図３参照）を長く設定することが可能になる（長さ寸法Ｌに制約がない）。これにより、金属製ブラケット２２の長さ寸法を大幅に短縮することができるので、装置の質量を低減することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、通常時には軟らかいダイラタント部１６が、有底筒状（中空状）に形成された樹脂製のケース１５内に配設されているため、ダイラタント部１６の形状を良好に保持することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ケース１５及びダイラタント部１６の双方が有底筒状に形成されているため、一体成形によりエネルギ吸収部材１４を容易に成形することができる。また、ダイラタント部１６が有底筒状に形成されているため、良好な膝拘束性能を確保しつつ、装置の低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【００３０】
つまり、エネルギ吸収部材１４に乗員Ｐの膝部Ｐ１が衝突した際には、ダイラタント部１６の底壁１６Ｂに衝撃が加えられることにより、ダイラタント部１６の材料の分子同士が瞬時に結合し、底壁１６Ｂ及び周壁１６Ｃの全体が瞬時に硬化する。このように、底壁１６Ｂがダイラタント部１６を硬化させるためのセンサのように機能するため、ダイラタント部１６を迅速かつ良好に硬化させることができる。しかも、断面楕円状に形成された周壁部１６Ｃによって良好に荷重を生じさせることができる。これにより、良好な膝拘束性能を確保できる。さらに、ダイラタント部１６が中空状であるため、ダイラタント特性を有する材料の使用量を低減することができる。これにより、装置の低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【００３１】
またさらに、本実施形態に係るエネルギ吸収部材１４は、楕円形断面の長径が車両上下方向に沿う状態で金属製ブラケット２２に固定されている。つまり、エネルギ吸収部材１４の上下方向寸法が大きく設定されているため、乗員の体格差などによる膝部の配置高さのばらつきに関わらず、エネルギ吸収部材１４を膝部に良好に対向させることができる。また、エネルギ吸収部材１４がステアリングコラム等と干渉することを回避できるので、エネルギ吸収部材１４の配置スペースを確保する上でも好適である。
【００３２】
また、本実施形態では、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法、断面形状、肉厚などを変更することによって、エネルギ吸収部材１４が潰れる際に発生する荷重の大きさや、エネルギ吸収部材１４が潰れる際のストロークを自由に調整することができるので、設計自由度が高いというメリットもある。
【００３３】
なお、上記第１実施形態では、エネルギ吸収部材１４（ケース１５及びダイラタント部１６）が楕円形断面に形成された構成にしたが、請求項１〜請求項３に係る発明はこれに限らず、エネルギ吸収部材１４の断面形状は適宜変更することができる。例えば、図５に示される変形例のように、エネルギ吸収部材１４が略矩形断面に形成された構成にしてもよい。また、図示はしないが、エネルギ吸収部材１４を円形断面に形成された構成にしてもよい。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図６には、本発明の第２の実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材４０の断面図が示されている。このエネルギ吸収部材４０は、前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４と基本的に同様の構成とされているが、このエネルギ吸収部材４０では、ダイラタント部１５が前記第１実施形態よりも薄肉に形成されている。また、ケース１５の周壁１５Ｃには、軸線方向中間部に段部４２が設けられており、ダイラタント部１６の周壁１６Ｃには、ケース１５の段部４２に対応する部位に段部４４が形成されている。なお、他の部品構成は、前記第１実施形態と基本的に同様の構成とされている。
【００３６】
この実施形態では、乗員Ｐの膝部Ｐ１がインストルメントパネルを介してエネルギ吸収部材４０に衝突すると、ケース１５及びダイラタント部１６が段部４２、４４において座屈する。この座屈の際にはダイラタント部１６が優れたエネルギ吸収性能を発揮するので、膝部Ｐ１を良好に保護することができる。なお、段部４２、４４を省略すると共に、ダイラタント部１６の軸線方向中間部に脆弱部（薄肉部など）を設ける構成にしてもよい。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
図７には、本発明の第３の実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材５０の正面図が示されている。このエネルギ吸収部材５０は、前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４と基本的に同様の構成とされている。但し、このエネルギ吸収部材５０では、ケース１５の上側締結部１５Ｄが楕円形断面の短径方向一側へ向けて突出しており、下側締結部１５Ｅが楕円形断面の短径方向他側へ向けて突出している。このように上側締結部１５Ｄ及び下側締結部１５Ｅが配置されることにより、楕円形断面の長径方向に沿ったエネルギ吸収部材５０の寸法を小さく設定することができる。したがって、エネルギ吸収部材５０の成形金型を小型で低コストなものにすることができる。なおこの場合、金属製ブラケット２２の上側締結片２２Ｄ及び下側締結片２２Ｅの配置を、上側締結部１５Ｄ及び下側締結部１５Ｅの配置に対応して変更する必要がある。
＜第４の実施形態＞
図８には、本発明の第４の実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成が斜視図にて示されている。この実施形態は、前記第１実施形態と基本的に同様の構成とされているが、この実施形態では、前記第１実施形態に係る金属製ブラケット２２が省略されている。また、この実施形態では、エネルギ吸収部材６０の構成が前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４とは異なっている。
【００３８】
このエネルギ吸収部材６０のケース１５は、底壁１５Ｂ側（後端側）へ向かうに従い周壁１５Ｃの周長が拡大するテーパー状（略円錐台状）に形成されている。なお、図示は省略するが、ダイラタント部１６も底壁１６Ｂ側へ向かうに従い周壁１６Ｃの周長が拡大するテーパー状に形成されている。
【００３９】
エネルギ吸収部材６０の前端部は、インパネリインフォースメント１２の本体部１８に設けられた固定部６２に当接している。ケース１５の上側締結部１５Ｄは、本体部１８の上面に密着するように湾曲しており、上側締結部１５Ｄを貫通したスクリュー２８が、固定部６２の上部に形成された図示しないネジ孔に螺合している。これにより、上側締結部１５Ｄが固定部６２（本体部１８の一部）に締結固定されている。また、下側締結部１５Ｅは、固定部６２の下面に密着するように湾曲しており、下側締結部１５Ｅを貫通したスクリュー３０が、固定部６２の下部に形成された図示しないネジ孔に螺合している。これにより、下側締結部１５Ｅが固定部６２（本体部１８の一部）に締結固定されている。
【００４０】
このように、この実施形態では、インパネリインフォースメント１２の本体部１８の一部がエネルギ吸収部材固定用の固定部６２とされており、本体部１８が直接エネルギ吸収部材６０の反力を受ける構成になっている。これにより、金属製ブラケット２２を省略することができるので、装置の質量を大幅に低減することができる。
【００４１】
なお、上記各実施形態では、ケース１５（支持部）及びダイラタント部１６が有底筒状に形成された構成にしたが、請求項１及び請求項２に係る発明はこれに限らず、ケース及びダイラタント部の形状は適宜変更することができる。例えば、ケースが箱状に形成された構成にしてもよいし、ダイラタント部がハニカム状又は格子状に形成されてケース内に嵌め込まれた構成にしてもよい。
【００４２】
また、上記各実施形態では、ケース１５とダイラタント部１６が一体成形された構成にしたが、請求項１〜請求項３に係る発明はこれに限らず、ケース及びダイラタント部の成形方法は適宜変更することができる。例えば、ケースとダイラタント部が別々に成形され、ダイラタント部がケースに接着された構成にしてもよい。
【００４３】
さらに、上記各実施形態では、支持部としてのケース１５によってダイラタント部１６が支持された構成にしたが、請求項１に係る発明はこれに限らず、支持部は、通常時にダイラタント部が不用意に変形しないように支持するものであればよく、その形状は適宜変更することができる。例えば、ダイラタント部の中に支持部が埋設された構成にしてもよい。
【００４４】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことはいうでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 車両用ニーボルスター
１２ インパネリインフォースメント
１４ エネルギ吸収部材
１５ ケース（支持部）
１６ ダイラタント部
２２ 金属製ブラケット（固定部）
４０ エネルギ吸収部材
５０ エネルギ吸収部材
６０ エネルギ吸収部材
６２ 固定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時等に乗員の膝部を拘束する車両用ニーボルスターに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に示された自動車用ニーボルスターでは、金属製のブラケットを介してインパネリインフォースメントに支持された硬質ウレタン製のパッド（エネルギ吸収部材）が、乗員の膝部に対向して配置される。この硬質ウレタンパッドは、自動車の衝突時に、乗員の膝部からの荷重によって潰されることにより、膝部の衝撃エネルギを吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硬質ウレタンパッドは、生産技術上、発泡させられる長さに制約があり、且つ、潰れるときに折れ易い（圧縮荷重に対して割れ易い）ため、あまり長く形成することができない。そのため、硬質ウレタンパッドが固定される金属製ブラケット（固定部）の長さ寸法を短く設定することができず、質量低減の面で改善の余地がある。また、硬質ウレタンパッドは、上述の如く圧縮荷重に対して割れ易いため、荷重−変位特性のばらつきが非常に大きくなることがある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、エネルギ吸収部材の荷重−変位特性を安定させることができると共に、質量を低減することができる車両用ニーボルスターを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に配置されると共に、車体側の剛性部材に設けられた固定部に前端側が固定されたエネルギ吸収部材を備え、前記エネルギ吸収部材は、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部と、樹脂材料によって形成され、前記ダイラタント部を支持する支持部と、を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の車両用ニーボルスターでは、車両のシートに着座した乗員の膝部の前方にエネルギ吸収部材が配置される。このエネルギ吸収部材は、車体側の剛性部材（インパネリインフォースメントなど）に設けられた固定部に前端側が固定されており、ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部を有している。このダイラタント部は、樹脂製の支持部によって支持されているため、通常時には軟らかいダイラタント部の形状を保持することができる。一方、車両の衝突時等には、車両前方側へ慣性移動しようとする乗員の膝部からエネルギ吸収部材に衝撃が加えられる。これにより、ダイラタント部が瞬時に硬化して乗員の膝部を拘束すると共に、膝部の衝撃エネルギを吸収して膝部を保護する。
【０００８】
しかも、ダイラタント部が瞬時に硬化することにより、樹脂製の支持部を含むエネルギ吸収部材が割れることを防止できる。これにより、荷重−変位特性を安定させることができる。さらに、ダイラタント部は形状自由度が高く且つ割れ難いため、長尺化と軽量化の両立を図ることができる。これにより、エネルギ吸収部材の長さ寸法を長くして、車体側剛性部材における固定部の構成を簡素化することができるので、装置の質量を低減することができる。つまり、例えば、インパネリインフォースメントの本体部（パイプ材等）に取り付けられた金属製のブラケットが固定部とされる場合には、当該金属製ブラケットの長さ寸法を短く設定することができる。また、例えば、インパネリインフォースメントの本体部の一部を固定部とし、当該固定部に直接エネルギ吸収部材を固定することにより、金属製ブラケットを省略することができる。これにより、装置の質量を低減することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、請求項１に記載の車両用ニーボルスターにおいて、前記支持部は、中空状に形成されたケースとされ、前記ダイラタント部は、前記ケースの内側に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の車両用ニーボルスターでは、通常時には軟らかいダイラタント部が、中空状に形成された樹脂製のケース内に配設されているため、ダイラタント部の形状を良好に保持することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明に係る車両用ニーボルスターは、請求項２に記載の車両用ニーボルスターにおいて、前記ケース及び前記ダイラタント部は、前記固定部側が開口した有底筒状に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の車両用ニーボルスターでは、ケース及びダイラタント部の双方が有底筒状に形成されているため、一体成形等によりエネルギ吸収部材を容易に成形することができる。また、ダイラタント部が有底筒状とされることにより、ダイラタント特性を有する材料の使用量を少なくすることができるので、低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る車両用ニーボルスターでは、エネルギ吸収部材の荷重−変位特性を安定させることができると共に、質量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿った切断面を示す拡大断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った切断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材を示す図３に対応した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材の正面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両用ニーボルスター１０について説明する。なお、各図中矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＬＨは車両左方向を示し、矢印ＲＨは車両右方向を示している。
【００１６】
本第１実施形態に係る車両用ニーボルスター１０は、右ハンドルの車両の運転席（シート）に着座した乗員の両膝部を拘束するための装置（下肢拘束装置）であり、図１に示されるように、インパネリインフォースメント１２と、左右一対のエネルギ吸収部材１４とによって構成されている。インパネリインフォースメント１２は、車室内の前部に設けられた図示しないインストルメントパネルの内側に配置されており、車両幅方向に延びて左右の車体パネル間を連結している（なお、図１では、インパネリインフォースメント１２の一部のみが図示されている）。
【００１７】
このインパネリインフォースメント１２の本体部１８は、金属製の長尺なパイプ材で形成されている。この本体部１８は、強度を必要とする運転席側の部分が太く、強度をあまり必要としない助手席側の部分が細く形成されている。本体部１８の運転席側の部分には、ステアリングコラムを取り付けるための金属製のコラム支持部２０（コラムブラケット）が取り付けられている。このコラム支持部２０の左右両側には、エネルギ吸収部材固定用の固定部である左右一対の金属製ブラケット２２が配置されている。
【００１８】
これらの金属製ブラケット２２は、金属板が曲げ加工されることにより開断面形状（断面コ字状）に形成されており、図２に示されるように上壁２２Ａ、下壁２２Ｂ及び縦壁２２Ｃを備えている。但し、これらの金属製ブラケット２２は、左右対称に形成されており、何れもがコラム支持部２０側へ開口している。これらの金属製ブラケット２２は、前端側へ向かうに従い上下方向寸法が小さくなるように形成されており、前端部がインパネリインフォースメント１２の本体部１８に溶接されている。
【００１９】
金属製ブラケット２２の上壁２２Ａの後端からは、上方へ向けて上側締結片２２Ｄが延出されており、金属製ブラケット２２の下壁２２Ｂの後端からは、下方へ向けて下側締結片２２Ｅが延出されている。これらの上側締結片２２Ｄ及び下側締結片２２Ｅには、エネルギ吸収部材１４が締結固定されている。
【００２０】
エネルギ吸収部材１４は、図２〜図４に示されるように、ケース１５を備えている。このケース１５は、樹脂材料によって薄肉な有底筒状に形成されたものであり、開口１５Ａが金属製ブラケット２２と対向し、底壁１５Ｂが図示しないインストルメントパネルと対向する状態で配置されている。このケース１５は、金属製ブラケット２２側から見た断面形状が楕円形に形成されており、底壁１５Ｂ側（後端側）へ向かうに従い周壁１５Ｃの周長が小さくなるテーパー状（略円錐台状）に形成されている。また、このケース１５は、楕円形断面の長径が車両上下方向に沿う状態で配置されている。
【００２１】
ケース１５の開口縁部における上端部からは、上方側へ向けて上側締結部１５Ｄが延出されており、ケース１５の開口縁部における下端部からは、下方側へ向けて下側締結部１５Ｅが延出されている。上側締結部１５Ｄには、円形の貫通孔２４が形成されている。この円形の貫通孔２４に挿入されたボルト２８が、金属製ブラケット２２の上側締結片２２Ｄに形成されたネジ孔３２に螺合することにより、上側締結部１５Ｄが上側締結片２２Ｄに締結固定されている。同様に、下側締結部１５Ｅには、円形の貫通孔２６が形成されている。この円形の貫通孔２６に挿通されたボルト３０が、金属製ブラケット２２の下側締結片２２Ｅに形成されたネジ孔３４に螺合することにより、下側締結部１５Ｅが下側締結片２２Ｅに締結固定されている。これにより、ケース１５が金属製ブラケット２２に固定されている。
【００２２】
ケース１５の内側には、ケース１５と共にエネルギ吸収部材１４を構成するダイラタント部１６が配設されている。このダイラタント部１６は、ダイラタント特性を有する材料、例えば、英国のｄ３ｏＴＭｌａｂ社が製造する「ｄ３ｏＴＭ」からなり、本実施形態ではケース１５と一体成形されたものである。この「ｄ３ｏＴＭ」は、衝撃が加わっていないときや衝撃が弱いときは柔軟であるが、強い衝撃が加えられると瞬時に硬化すると共に、優れたエネルギ吸収性能を発揮する材料である。
【００２３】
ダイラタント部１６は、金属製ブラケット２２側が開口した有底筒状に形成されており、開口１６Ａが金属製ブラケット２２と対向する状態で配置されている。このダイラタント部１６は、金属製ブラケット２２側から見た断面形状が楕円形に形成されており、底壁１６Ｂがケース１５の底壁１５Ｂにおける金属ブラケット２２側の面に密着すると共に、周壁１６Ｃがケース１５の周壁１５Ｃの内周面に密着している。なお、図２においては、説明の都合上、底壁１６Ｂ及び周壁１６Ｃの図示が省略されている。
【００２４】
上記構成の車両用ニーボルスター１０では、乗員Ｐが車両の運転席に着座した状態では、図１に示されるように、左側のエネルギ吸収部材１４が、当該乗員Ｐの左側の膝部Ｐ１の前方に配置され、右側のエネルギ吸収部材１４が、当該乗員Ｐの右側の膝部Ｐ１の前方に配置される構成になっている。
【００２５】
次に、本第１実施形態の作用及び効果について説明する。
【００２６】
上記構成の車両用ニーボルスター１０では、エネルギ吸収部材１４を構成するダイラタント部１６が樹脂製のケース１５内に配設されているため、通常時にはケース１５によってダイラタント部１６の形状を保持することができる。一方、車両の衝突時等には、車体に対して前方側へ慣性移動しようとする乗員の膝部Ｐ１がインパネリインフォースメントを介してエネルギ吸収部材１４に衝突する。これにより、ダイラタント部１６が瞬時に硬化して乗員Ｐの膝部Ｐ１を拘束すると共に、膝部Ｐ１の衝撃エネルギを吸収して膝部Ｐ１を保護する。
【００２７】
しかも、ダイラタント部１６が瞬時に硬化することにより、樹脂製のケース１５を含むエネルギ吸収部材１４が割れることを防止できる。これにより、荷重−変位特性を安定させることができる。さらに、上述の如くエネルギ吸収部材１４が割れることを防止できるので、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法Ｌ（図３参照）を長く設定することが可能になる（長さ寸法Ｌに制約がない）。これにより、金属製ブラケット２２の長さ寸法を大幅に短縮することができるので、装置の質量を低減することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、通常時には軟らかいダイラタント部１６が、有底筒状（中空状）に形成された樹脂製のケース１５内に配設されているため、ダイラタント部１６の形状を良好に保持することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ケース１５及びダイラタント部１６の双方が有底筒状に形成されているため、一体成形によりエネルギ吸収部材１４を容易に成形することができる。また、ダイラタント部１６が有底筒状に形成されているため、良好な膝拘束性能を確保しつつ、装置の低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【００３０】
つまり、エネルギ吸収部材１４に乗員Ｐの膝部Ｐ１が衝突した際には、ダイラタント部１６の底壁１６Ｂに衝撃が加えられることにより、ダイラタント部１６の材料の分子同士が瞬時に結合し、底壁１６Ｂ及び周壁１６Ｃの全体が瞬時に硬化する。このように、底壁１６Ｂがダイラタント部１６を硬化させるためのセンサのように機能するため、ダイラタント部１６を迅速かつ良好に硬化させることができる。しかも、断面楕円状に形成された周壁部１６Ｃによって良好に荷重を生じさせることができる。これにより、良好な膝拘束性能を確保できる。さらに、ダイラタント部１６が中空状であるため、ダイラタント特性を有する材料の使用量を低減することができる。これにより、装置の低コスト化及び軽量化を図ることができる。
【００３１】
またさらに、本実施形態に係るエネルギ吸収部材１４は、楕円形断面の長径が車両上下方向に沿う状態で金属製ブラケット２２に固定されている。つまり、エネルギ吸収部材１４の上下方向寸法が大きく設定されているため、乗員の体格差などによる膝部の配置高さのばらつきに関わらず、エネルギ吸収部材１４を膝部に良好に対向させることができる。また、エネルギ吸収部材１４がステアリングコラム等と干渉することを回避できるので、エネルギ吸収部材１４の配置スペースを確保する上でも好適である。
【００３２】
また、本実施形態では、エネルギ吸収部材１４の長さ寸法、断面形状、肉厚などを変更することによって、エネルギ吸収部材１４が潰れる際に発生する荷重の大きさや、エネルギ吸収部材１４が潰れる際のストロークを自由に調整することができるので、設計自由度が高いというメリットもある。
【００３３】
なお、上記第１実施形態では、エネルギ吸収部材１４（ケース１５及びダイラタント部１６）が楕円形断面に形成された構成にしたが、請求項１〜請求項３に係る発明はこれに限らず、エネルギ吸収部材１４の断面形状は適宜変更することができる。例えば、図５に示される変形例のように、エネルギ吸収部材１４が略矩形断面に形成された構成にしてもよい。また、図示はしないが、エネルギ吸収部材１４を円形断面に形成された構成にしてもよい。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前記第１実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図６には、本発明の第２の実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材４０の断面図が示されている。このエネルギ吸収部材４０は、前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４と基本的に同様の構成とされているが、このエネルギ吸収部材４０では、ダイラタント部１５が前記第１実施形態よりも薄肉に形成されている。また、ケース１５の周壁１５Ｃには、軸線方向中間部に段部４２が設けられており、ダイラタント部１６の周壁１６Ｃには、ケース１５の段部４２に対応する部位に段部４４が形成されている。なお、他の部品構成は、前記第１実施形態と基本的に同様の構成とされている。
【００３６】
この実施形態では、乗員Ｐの膝部Ｐ１がインストルメントパネルを介してエネルギ吸収部材４０に衝突すると、ケース１５及びダイラタント部１６が段部４２、４４において座屈する。この座屈の際にはダイラタント部１６が優れたエネルギ吸収性能を発揮するので、膝部Ｐ１を良好に保護することができる。なお、段部４２、４４を省略すると共に、ダイラタント部１６の軸線方向中間部に脆弱部（薄肉部など）を設ける構成にしてもよい。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
図７には、本発明の第３の実施形態に係る車両用ニーボルスターの構成部材であるエネルギ吸収部材５０の正面図が示されている。このエネルギ吸収部材５０は、前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４と基本的に同様の構成とされている。但し、このエネルギ吸収部材５０では、ケース１５の上側締結部１５Ｄが楕円形断面の短径方向一側へ向けて突出しており、下側締結部１５Ｅが楕円形断面の短径方向他側へ向けて突出している。このように上側締結部１５Ｄ及び下側締結部１５Ｅが配置されることにより、楕円形断面の長径方向に沿ったエネルギ吸収部材５０の寸法を小さく設定することができる。したがって、エネルギ吸収部材５０の成形金型を小型で低コストなものにすることができる。なおこの場合、金属製ブラケット２２の上側締結片２２Ｄ及び下側締結片２２Ｅの配置を、上側締結部１５Ｄ及び下側締結部１５Ｅの配置に対応して変更する必要がある。
＜第４の実施形態＞
図８には、本発明の第４の実施形態に係る車両用ニーボルスターの部分的な構成が斜視図にて示されている。この実施形態は、前記第１実施形態と基本的に同様の構成とされているが、この実施形態では、前記第１実施形態に係る金属製ブラケット２２が省略されている。また、この実施形態では、エネルギ吸収部材６０の構成が前記第１実施形態に係るエネルギ吸収部材１４とは異なっている。
【００３８】
このエネルギ吸収部材６０のケース１５は、底壁１５Ｂ側（後端側）へ向かうに従い周壁１５Ｃの周長が拡大するテーパー状（略円錐台状）に形成されている。なお、図示は省略するが、ダイラタント部１６も底壁１６Ｂ側へ向かうに従い周壁１６Ｃの周長が拡大するテーパー状に形成されている。
【００３９】
エネルギ吸収部材６０の前端部は、インパネリインフォースメント１２の本体部１８に設けられた固定部６２に当接している。ケース１５の上側締結部１５Ｄは、本体部１８の上面に密着するように湾曲しており、上側締結部１５Ｄを貫通したスクリュー２８が、固定部６２の上部に形成された図示しないネジ孔に螺合している。これにより、上側締結部１５Ｄが固定部６２（本体部１８の一部）に締結固定されている。また、下側締結部１５Ｅは、固定部６２の下面に密着するように湾曲しており、下側締結部１５Ｅを貫通したスクリュー３０が、固定部６２の下部に形成された図示しないネジ孔に螺合している。これにより、下側締結部１５Ｅが固定部６２（本体部１８の一部）に締結固定されている。
【００４０】
このように、この実施形態では、インパネリインフォースメント１２の本体部１８の一部がエネルギ吸収部材固定用の固定部６２とされており、本体部１８が直接エネルギ吸収部材６０の反力を受ける構成になっている。これにより、金属製ブラケット２２を省略することができるので、装置の質量を大幅に低減することができる。
【００４１】
なお、上記各実施形態では、ケース１５（支持部）及びダイラタント部１６が有底筒状に形成された構成にしたが、請求項１及び請求項２に係る発明はこれに限らず、ケース及びダイラタント部の形状は適宜変更することができる。例えば、ケースが箱状に形成された構成にしてもよいし、ダイラタント部がハニカム状又は格子状に形成されてケース内に嵌め込まれた構成にしてもよい。
【００４２】
また、上記各実施形態では、ケース１５とダイラタント部１６が一体成形された構成にしたが、請求項１〜請求項３に係る発明はこれに限らず、ケース及びダイラタント部の成形方法は適宜変更することができる。例えば、ケースとダイラタント部が別々に成形され、ダイラタント部がケースに接着された構成にしてもよい。
【００４３】
さらに、上記各実施形態では、支持部としてのケース１５によってダイラタント部１６が支持された構成にしたが、請求項１に係る発明はこれに限らず、支持部は、通常時にダイラタント部が不用意に変形しないように支持するものであればよく、その形状は適宜変更することができる。例えば、ダイラタント部の中に支持部が埋設された構成にしてもよい。
【００４４】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことはいうでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 車両用ニーボルスター
１２ インパネリインフォースメント
１４ エネルギ吸収部材
１５ ケース（支持部）
１６ ダイラタント部
２２ 金属製ブラケット（固定部）
４０ エネルギ吸収部材
５０ エネルギ吸収部材
６０ エネルギ吸収部材
６２ 固定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に配置されると共に、車体側の剛性部材に設けられた固定部に前端側が固定されたエネルギ吸収部材を備え、
前記エネルギ吸収部材は、
ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部と、
樹脂材料によって形成され、前記ダイラタント部を支持する支持部と、
を有することを特徴とする車両用ニーボルスター。
【請求項２】
前記支持部は、中空状に形成されたケースとされ、前記ダイラタント部は、前記ケースの内側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター。
【請求項３】
前記ケース及び前記ダイラタント部は、前記固定部側が開口した有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用ニーボルスター。
【請求項１】
車両のシートに着座した乗員の膝部の前方に配置されると共に、車体側の剛性部材に設けられた固定部に前端側が固定されたエネルギ吸収部材を備え、
前記エネルギ吸収部材は、
ダイラタント特性を有する材料からなるダイラタント部と、
樹脂材料によって形成され、前記ダイラタント部を支持する支持部と、
を有することを特徴とする車両用ニーボルスター。
【請求項２】
前記支持部は、中空状に形成されたケースとされ、前記ダイラタント部は、前記ケースの内側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ニーボルスター。
【請求項３】
前記ケース及び前記ダイラタント部は、前記固定部側が開口した有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用ニーボルスター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１６４３８（Ｐ２０１２−１１６４３８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０６１２（Ｐ２０１０−２７０６１２）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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