JP2004000008U - 安全梁 - Google Patents

Abstract

【課題】製造の容易な開放断面形状の安全バーにおいて、重量に対してエネルギ吸収能力の大きな安全バーを提供することである。
【解決手段】好ましくは衝突、特に側部衝突の際に保護するための自動車搭載の安全バーとしてのバー構造体であって、２個のウェブ（７）によって抱かれた中央フランジ（６）と、それぞれのウェブ（７）に接続すると共にバー構造体の両側部から外方に延出する側部フランジ（８）とからなり、開放形で略台形の断面形状を形成し、好ましくはその中央部に一定の断面形状の第一部分を有するバー構造体において、前記バー構造体には、中央フランジ（６）の幅（ｂ）がバー構造体の端部に向かって減少している第二部分（２）が少なくとも一つ含まれると共にこの第二部分（２）とバー構造体の端部との間には略台形の断面形状の移行部分（３，４）が位置付けられており、荷重が中央フランジ（６）側から加わるように取着されるものである。
【選択図】図１

Description

　本考案は、バー構造体に関し、好ましくは、排他的ではないが、衝突、特に側部衝突の際に保護をもたらす、好ましくは開放形で略台形の断面形状を有する自動車搭載の安全バー構造体に関するものである。このバー構造体は、二つのウェブに抱かれた中央フランジを有し、これらのウェブには、その他端にバー構造体の各側面から外方に向って延出する側部フランジが連結されている。

　安全バー構造体は、種々の異なる態様で使用されているが、自動車における保護装置としてのバー構造体の使用が最大のものである。他の一般的な使用としては、事故の際に自動車が道路から飛び出すことを防止するための高速道及び道路に沿って設ける防護壁としての使用がある。

　側面衝突に対抗することを意図した自動車搭載の安全バー構造体は、特許文献１により知られている。この特許明細書に記載されているように、その安全バーは閉じた断面形状を有し、この断面形状はバーの全長に亘って不変一様である。しかしながら、製造の見地からは、バーは開放断面形状を有するのが好ましく、製造コストを安くすることができると共に腐食等に対する表面処理コストを安くすることができる。しかしながら、今まで知られた開放断面形状の安全バーは、バーの重量に対するエネルギ吸収能力に関しては満足すべきものでなかった。開放断面形状のバーは、裂き開かれずに、即ち、バーの両側のウェブが互いに引き離されないで衝突力に対抗するためには非常に大きな壁厚を必要とすることが分かってきた。

スエーデン特許明細書ＳＥ−Ｃ−４３４２４５

　本考案の目的は、特に、側面衝突に対する保護のための自動車搭載の安全バーとして意図され、台形で一辺が開放された断面形状を有し、そして今まで知られている安全バーに関する欠点が除去されたバー構造体を提供することである。本考案の安全バーは、断面形状において、バー構造体の各側面から外方に延出している側部フランジが連結している二つのウェブによって抱かれた中央フランジを有している。本考案の安全バーは、バーの中心部に一定断面形状の部分（第一部分）を位置させることが好ましく、安全バーはこの中心部からその両端に向かってテーパーしている。しかしながら、この中央の第一部分を省くことも、本考案の範囲に入っている。この場合、安全バーは、取付けの際の中間点から直接にそれぞれの端部に向かってテーパーしている。本考案の範囲に入る、このような安全バー構造体は、より大きな断面形状から狭まって行く断面形状となって端部に向かってテーパーし、両側の端部に向かって非対称にテーパーしていく安全バーを意味している。

　本考案の安全バーは、幅がバー構造体の端部に向かって減少していく中央フランジの少なくとも一つの部分（第二部分）を有することを特徴としている。この第二部分の高さは、望ましくは一定であり、そして、この第二部分における安全バー構造体のウェブの少なくとも一つには、バーの一端に向かって幅が減少している外向きの側部フランジが連結している。

　本考案の安全バー構造体は、また、第二部分とバー構造体の端部との間に位置し、中央フランジの幅がほぼ一定でありかつ高さがバー構造体の端部に向かって減少する少なくとも一つの部分(第三部分）を有することができる。本考案の安全バー構造体は、また、第三部分とこのバー構造体の端部との間に位置し、中央フランジの幅がほぼ一定でかつ高さがバー構造体の端部に向かって減少し、遂にはバー構造体の金属板の肉厚に至る少なくとも一つの部分（第四部分）を有することもできる。

　それぞれの部分の中央フランジは、側部フランジがバーの端部に向かって減少するバーの高さに対応して傾き、異なった平面にあるのに対し、望ましくは、一つの同じ平面にある。しかしながら、それぞれの部分の側部フランジが一つの同じ平面にあるものもまた本発明の範囲内にあり、この場合には、それぞれの部分の中央フランジが、バー構造体の端部に向かって減少する高さに対応して異なった平面に位置することとなる。種々の高さ（幅）のウェブもまた本考案の範囲に入り、この場合、側部フランジもまた種々の平面内に位置するが、ウェブは、バー構造体の両側において、同じ高さ(幅）を有することが望ましい。両側の側部フランジが一つの同じ平面にあるときに、望ましくは、長いバーの一側部にあるウェブに他の側部にあるものより低い高さを与えることにより、中央フランジも、また、安全バーの両側部に対して傾斜させることができる。

　本考案のバー構造体は、その第二部分の中央フランジ及び側部フランジの幅がバー構造体の端部に向かって減少し、選択的な第三部分及び第四部分の高さが減少しているので、中央フランジに荷重が加わったときに、バー構造体の各ウェブが外側へ曲って互いに離れることは不可能であるか、または少なくとも困難である。このことは、衝突のとき安全バーが平坦になることを防止し、或いは、少なくともそのような平坦化を困難にするものである。

　本考案の安全バー構造体の更なる詳細及び特性的な特徴は、添付の図面を参照してなされる次の説明から明らかになるであろう。

　実施の形態１．
　図面には、一端部から延出し、安全バーの中央部の第一部分１を少し含む、安全バーの一部分しか示されていないが、図１乃至３に示された安全バーの全体は、中央の第一部分１に関して左右対称である。安全バーは、ほぼ一様な、開放された台形の断面形状を有し、第一部分１の両端に隣接して、高さ（ｈ）が一定で中央フランジの幅（ｂ）がバーの端部に向かって減少していく第二部分２を有している。また、それぞれの第二部分２に隣接して、中央フランジの幅（ｂ）が一定で高さ（ｈ）がバーの端部に向かって減少する第三部分３を有している。それぞれの第三部分３は、バーの各端部において中央フランジの幅（ｂ）が一定でかつ高さ（ｈ）がバーの端部に向かって減少しており、この減少はバーの金属板の厚さになる第四部分４で終るまで続いている。それぞれの第四部分４は、その端部に取付部５を有し、これによって安全バーは、自動車に、例えば、自動車の側部すなわちドアに加重の加わる中央フランジを外側に向けて取着される。

　第一部分１における安全バーの台形の断面形状は、図１から明らかであろう。すなわち、この安全バーが互いに等しい高さの２個のウェブ７によって抱かれた中央フランジ６を含んでいることも分かるであろう。各ウェブ７，７には、側部フランジ８が連結し、この側部フランジ８は、各側部において安全バーから外方へ延出していて、この２個の側部フランジ８の面は、同じ平面内に位置している。この断面形状は、また図４Ａに示されている。各ウェブ７、７は、側部フランジ８の面を通って延びる平面の垂線に対し角度（ｖ）を成して傾斜し、このため中央フランジ６は、側部フランジ８の内端間の距離より小さい幅（ｂ）を有している。この角度（ｖ）は０−１０°でよいが、図示の例では、ウェブ７は、５°の角度（ｖ）で傾いている。

　安全バーの第二部分２の断面形状は、一定の高さ（ｈ）でバーの端部に向かって中央フランジ６の幅（ｂ）が減少している。この場合、ウェブ７が側部フランジ８の面を含む平面の垂線に対して傾斜する角度（ｖ）は一定であり、第一部分１における傾斜角度（ｖ）と等しい。側部フランジ８の幅（ｃ）は、バーの端部に向かって減少している。図示の例の場合、この減少幅は第一部分１に適用されている幅の３３％である。しかしながら、側部フランジ８の幅（ｃ）は、第一部分１に適用される幅（ｃ）の６０％まで減少してもよい。図示の例の場合、第二部分２において中央フランジ６の幅（ｂ）は、第一部分１に適用されている幅（ｂ）の約３５％まで減少する。しかしながら、第二部分２の中央フランジ６は、第一部分１の中央フランジ６を展延する面と同じ平面内にある。本考案の安全バーの代替実施例によれば、第一部分１は省略できるが、この場合二つの第二部分２は、最大断面を持つそれぞれの端部で互いに連結される。

　安全バーの第三部分３の断面形状は、中央フランジの幅（ｂ）が一定でかつ高さ（ｈ）がバーの端部に向かって減少している。しかしながら、第三部分３の中央フランジ６は、第二部分２における中央フランジ６を展延する面と同じ平面内にある。図示の例の場合、高さ（ｈ）は、第二部分２における高さから約５０％減少している。この場合、ウェブ７は、第一部分１及び第二部分２の場合と同じ角度で傾斜している。側部フランジ８の幅（ｃ）は、この例では一定であり、第二部分２に適用された幅の狭い方の幅と等しい。

　第四部分４における安全バーの断面形状は、中央フランジの幅（ｂ）が一定で、高さ（ｈ）がゼロまで減少している。この場合、中央フランジ６の幅（ｂ）は、第三部分３における中央フランジ６の幅 (ｂ）に等しい。しかしながら、第四部分４の中央フランジ６は、第三部分３における中央フランジ６を展延する面と同じ平面内にある。図示の例の場合、高さ（ｈ）は、第三部分３における最も低い高さ（ｈ）から第四部分４の端部における金属板の厚さまで減少する。側部フランジ８の幅（ｃ)は、安全バーのそれぞれの端部に向かって増加する。図示の実施例の場合、この増加は第三部分３における幅の約３００％であり、このため中央フランジ６と二つの側部フランジ８との結合幅（ｂ＋２ｃ）は、取付部５の幅に等しく、取付部５は、第四部分４の中央フランジ６を通る面と同じ平面内に位置している。

　各部分のウェブ７は、安全バーの長手方向に沿う異なる部分の間で、また同じ一つの部分内においても、互いに異なる角度で傾斜してよい。

　図４Ｂ−４Ｆは、図４Ａに示される基本的な形状に追加され得る本考案の安全バーに適用できる横断面形状を更に示している。図４Ｇは、バーの中央フランジの中を延び、かつ底が側部フランジ８，８と同一平面に位置するチャンネル９を有する安全バーの横断面形状を示している。２個の中央フランジ部分６．１ 及び６．２は、それぞれ図１−３に示された単一中央フランジ６に関して既に説明されたものと同じ形状を持っている。代替的に、中央フランジ６．１ の形状は、他の中央フランジ６．２の形状から完全に或いは部分的に変えることができる。分割中央フランジは、安全バーの外側のウェブの間に延びる幅（ｂ）を有し、一方、この安全バーの残る部分の寸法は、図１−３に関連して説明されたものと同様である。この形状のバーは、自動車、例えば、自動車のドアにバーを取り付けるときのように、使用可能な垂直方向の空間が限定されているときに非常に適している。

　それぞれの部分の中央フランジ６と端部の取付部５が、同一平面内に位置しているので、図示された安全バーは、平坦な荷重吸収側部を有している。安全バーが図３における矢印（ｐ）の方向の荷重を受けるとき、すなわち、自動車が本考案の安全バーが取着されている側部に衝突力を受けるとき、中央フランジ６は、このバーの長手方向に沿って圧縮力を受け、一方、側部フランジ８は引張力を受ける。中央フランジ６は、もしかしてバーの内部に向かって座屈するかもしれない。中央フランジ６の幅（ｂ）が、バーの端部に向かって減少し、側部フランジ８の幅（ｃ）が第二部分２において減少し、そして高さ（ｈ）が第三部分３及び第四部分４において減少しているので、安全バーのウェブ７が外側に曲げられることは防止され、或いは、安全バーを多かれ少なかれ平坦化するかかる曲げを生じさせることは少なくとも困難になる。なお、両側の側部フランジ８を一つの同一の平面内に位置させることも本考案の構成である。

　図５は、種々の形状の安全バーのエネルギ吸収容量をＪ／kgで表して比較するグラフである。関連するすべての安全バーは、約900 mmの長さと約40mmの最大高さ（ｈ）を有している。金属板は、約１．６mmの肉厚を有している。グラフは，Ｎ（ニュートン）で表す荷重の関数として、mm（ミリメートル）で表すバーの突入量を示している。安全バーは、１５０mmまで突入してエネルギを吸収し、その後、例えば、自動車のフレーム部品の形の周囲構造物が１５０mm−３００mmの突入量を以てエネルギを吸収する。ｋｇ（キログラム）で表す重量は、バーの固有重量に関係し、そしてそれぞれのケースにおいてバーにより吸収されるエネルギは、その変形曲線の下側の面積によって示される。図５における曲線Ｉ−Ｖは、等しい長さ及び中央部即ち第一部分１において同一の形状及び寸法を持つ安全バーに関連し、次に示す特性を持っている。

　曲線Ｉ　　　一様な第一部分１を持つ本発明の安全バーを表している。
　曲線ＩＩ　　一様な第一部分１が省かれた本発明の安全バーを表している。
　曲線ＩＩＩ　バーの全長に沿って一様な断面（第一部分１に類似）を有する安全バーを　　　　　　　表している。
　曲線ＩＶ　　中央フランジ６及び側部フランジ８の幅とウェブ７の高さがそれぞれ安全　　　　　　　バーの端部に向かって線形的に減少している安全バーを表している。
　曲線Ｖ　　　ウェブ７の高さが安全バーの中心から端部に向かって線形的に減少し、且　　　　　　　つ中央フランジ６と側部フランジ８が一定の幅を有している安全バーを表　　　　　　　している。

　曲線Ｉ及びＩＩによって表される本考案の安全バーは、曲線ＩＩＩによって表される安全バーよりも（６６％）多いエネルギを吸収することができ、そして曲線ＩＶによって表される安全バー及び曲線Ｖによって表される安全バーよりも（２８％および２２％）大きいエネルギ吸収容量を持っている。本考案の安全バーの大きなエネルギ吸収容量は、恐らく、側部フランジに作用する引張力がバーの内部に向かってウェブ７を押し入れようとする力のモーメトを生じさせることによる。この力モーメントの大きさは、本考案の安全バーの第二部分２における中央フランジ６の幅（ｂ）及び側部フランジ８の幅（ｃ）の減少によるものである。

　第二部分２の断面形状が、本考案にとって中心的意義を持つことが指摘されるべきである。第一部分１と隣接する第二部分２との結合長は、安全バーの全長の約２０−３０％に構成するのが望ましい。第三部分３と第四部分４は、一緒になって第二部分２とバーの端部５との間に台形断面形状の移行部分を形成している。

　本考案の一実施例によれば、安全バーは、第一部分１の左右にバーの長さに沿ってほぼ対称的に構成される。

　実施の形態２．
　別の実施例によれば、安全バーは、二つの互いに連結された第二部分２の左右にその長さに沿ってほぼ対称的に構成されるが、この場合第一部分は省略されている。

　本考案は、図示され且つ説明された実施例に限定されるものではなく、そして変更及び修正が後に続く請求の範囲の中で案出され得ることを理解すべきである。

荷重吸収側に対する方向から見た本考案のバー構造体の斜視側面図である。 図１に示されたバー構造体の荷重吸収側を直接に見た図である。 図１及び図２に示されたバー構造体をその一側面から見て示した図である。 図１乃至３に示されたバー構造体の代替断面形状の実施例を示す図である。 異なるバー構造体について、各突入量に対する加えられた荷重の関数及び各安全バーのエネルギ吸収容量の関数を示している。

符号の説明

　１　　第一部分
　２　　第二部分
　３　　第三部分
　４　　第四部分
　５　　取付部
　６　　中央フランジ
　７　　ウェブ
　８　　側部フランジ

Claims (10)

1. 　好ましくは衝突、特に側部衝突の際に保護するための自動車搭載の安全バーとしてのバー構造体であって、２個のウェブ（７）によって抱かれた中央フランジ（６）と、それぞれのウェブ（７）に接続すると共にバー構造体の両側部から外方に延出する側部フランジ（８）とからなり、開放形で略台形の断面形状を形成し、好ましくはその中央部に一定の断面形状の第一部分を有するバー構造体において、前記バー構造体には、中央フランジ（６）の幅（ｂ）がバー構造体の端部に向かって減少している第二部分（２）が少なくとも一つ含まれると共にこの第二部分（２）とバー構造体の端部との間には略台形の断面形状の移行部分（３，４）が位置付けられており、荷重が中央フランジ（６）側から加わるように取着されることを特徴とするバー構造体。
2. 　前記第二部分（２）は、その幅（ｃ）がバー構造体の端部に向かって減少している側部フランジ（８）を有することを特徴とする請求項１記載のバー構造体。
3. 　前記第二部分（２）が、ほぼ一定の高さ（ｈ）を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバー構造体。
4. 　前記移行部分には、中央フランジ（６）の幅（ｂ）が本質的に一定で、高さ（ｈ）がバー構造体の端部に向かって減少している第三部分（３）を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバー構造体。
5. 　前記移行部分は、中央フランジ（６）の幅（ｂ）が本質的に一定で、高さ（ｈ）がバー構造体の端部に向かって減少し、バー構造体を構成する金属板の肉厚に至る第四部分（４）を有することを特徴とする請求項４記載のバー構造体。
6. 　前記各部分の中央フランジ（６）が、同一の平面内に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバー構造体。
7. 　前記各部分の側部フランジ（８）が、同一平面内に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバー構造体。
8. 　前記中央フランジ（６）が、側部フランジ（８）の一方又は双方と同じ面に底面が位置するチャンネル（９）を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバー構造体。
9. 　バー構造体が、その長さ方向において、第一部分（１）を中心として左右ほぼ対称形に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のバー構造体。
10. 　 バー構造体が、その長さ方向において、互いに接続された二つの第二部分（２）を中心として左右ほぼ対称形に構成され、このバー構造体から第一部分（１）が省かれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のバー構造体。

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