JP2004509798A - 浮動バンパービームシステム - Google Patents

Abstract

センタービームと、車両から外側に向って延在する構造部品の間にセンタービームを取り付ける少なくとも２つのエンドキャップと、を含むバンパービーム組立体、及び、バンパービーム組立体の側面またはオフセットの耐衝突性を選択的に変更する方法であって、前記エンドキャップにクラッシュゾーンを提供し、且つ、エンドキャップのためのパラメータを調整することによって、バンパービーム組立体の正面の耐衝突性から独立して、側面またはオフセットの耐衝突性を変更する方法。

Description

【０００１】
（技術分野）
本願発明は車両のバンパービームシステムに関し、特に、車両レールが車両の外部フェイシアの前方に隣接してもたらされることを可能にしつつ、正面及び角度を付けられた（斜め及び側面の）低速のバリア衝突性能を最大にするバンパービームシステムに関する。
【０００２】
（関連技術）
車両のスタイルの現在及び将来の傾向は、車両の前方（及び時には）後方端部における湾曲の増加に向っている。この湾曲が増大するにつれて、車両の前部または後部のバンパーシステムは、衝突から効果的に車両の横の面を守るために構成されなければならない。周知の従来技術バンパーシステムにおいては、バンパービームは一般的に横方向に延在する単一ビーム部材を含み、単一ビーム部材は、「Ｂ字形断面」バンパービームにおいては車両の構造レールの外側の（例えば、前方の）端部に各端部の近くで取り付けられ、或いは、バンパービームの打ち抜かれたバージョンにおいては直接（同一平面に）取り付けられる。
【０００３】
例えば、Ｂ字形断面ビームは、車両の構造レールの前方に、すなわち、構造レールの前方の端部に取付けられ、パッケージングスペースを改良するために端部が形成される。Ｂ字形断面タイプのビームは、その高い剛性によって、正面のバリア衝突においては適切に機能する。しかし、ビームが構造レール上の荷重を増大し且つこれらの側面方向の衝突からエネルギーをほとんど吸収しないので、Ｂ字形断面タイプのビームのこの高い剛性は、角度を付けられたバリア衝突においては不利益なことがある。更に、この種のビームは、より大きな空間を占め、且つ、エネルギー吸収ビームとして利用できる発泡材の量を減少する。
【０００４】
逆にいえば、打抜き加工タイプのビームは、それが一般的にＢ字形断面タイプのビームより小さい剛性を有するので、一般的に正面のバリア衝突においてはより不適切に機能する。さらに、この種のビームは直接レールに取り付くので、この種のビームは角度を付けられたバリア衝突においては適切に機能しない。しかし、打ち抜きタイプのバンパービームは、バンパーシステム内により大きなパッケージングスペースを許し、衝突のエネルギーを吸収するために最大量の発泡材が加えられることを許している。
【０００５】
前方に取り付けられたＢ字形断面タイプビームの形状の例は、米国特許番号６，０４２，１６３に示される。この参考文献は、エンドピースが曲線状のビームの端部上に溶接されたバンパーを記載する。エンドピースの後部壁は、同様に、車両から外側へ向って延在し且つバンパーを車両に取り付けるために利用される構造レールまたはその他の部品（「ステー２３」）の前方の端部に溶接される。エンドピースは、したがって、車両から延在する終端が平坦な構造部品の前方に、曲線状のバンパービームを配置し、且つ、曲線状バンパービームをそれらの構造部品に取り付けるのに利用できる。
【０００６】
この形状は、多くの不完全を欠点として持っている。このようなエンドキャップのデザインは、車両から外側へ向って延在する構造部品（一般的に、押しつぶし可能な付加的なエネルギー吸収部品として設計される）がそれらのエネルギー吸収能力を増大するために延長される程度まで、バンパーがさらに車両からはみ出すことを必要とし、それにより車体全長及びバンパー部品の全体容積を増大する。これは同様に、バンパーの外観を流線形にするか、さもなければ最小にする、いかなる試みをも制限することによって、車両設計者を制限する。
【０００７】
これらの従来技術のエンドピースのデザインは、また、オフセット（斜めの）衝突又はコーナー（角の）衝突時のそれらのエネルギー処理（マネジメント）のためにＢ字形断面ビームの構造に依存し、いかなる付加的なエネルギー吸収構造も提供しない。
【０００８】
最後に、これらの従来技術のエンドピースのデザインは、技術者が前方の衝突とオフセット及びコーナー衝突のために別々にバンパー形状を最適化することを許さない。この従来技術形状に関しては、前方の耐衝突性（耐衝撃性）を改良するためにＢ字形断面ビーム及び車両から外側へ向って延在する構造部品を設計することは、技術者に異なるタイプの衝突に適応するために個々に部品を調整し又は変更させず、オフセット又は側面の耐衝突性がより低くなることに結びつくだろう。
【０００９】
高速での衝突に対する５つ星のコンプライアンスを達成するために、車両の構造レールの長さが、車体全長を増大せずに増大されてきた。これは、（例えば、車両のフェイシアが高度な湾曲を有する場合に必要とされる）スタイルに影響を及ぼさずに、効果的なエネルギー処理／バンパーシステムが車両のフェイシア及びエンジン部品の間の有効なスペースに適合するために利用できるスペースを減少する。さらに、このような高速の衝突において、構造レールは多くのエネルギーを支えるように設計されている。従って、技術者にエネルギーをバンパービームから離してより直接的に構造レールに向けさせる部品、或いは、技術者にバンパービームと異なるパラメータまたは特性を有する別個の「クラッシュスペース」を構造レールの前方に備えさせる部品が有利である。
【００１０】
（発明の開示）
本願発明は車両のバンパービームシステムに関し、特に、車両レールが車両外部のフェイシアの前方に隣接してもたらされることを可能にし、且つ、減じられた車体長を必要とし、正面及び角度を付けられた低速のバリア衝突性能を最大にするバンパービームシステムに関する。本願発明は、「浮動の」センタービームを意図することにより、従来技術の限界を克服する。「浮動の」センタービームは、エンドキャップと称される、従来技術バンパーシステムにわたって多くの利点を提供するアダプタ要素によって、車両のレールと相互接続される。
【００１１】
本願発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面とともに以下の記載から明らかになるであろう。
【００１２】
（詳細な説明）
本願発明は車両のバンパービームシステムに関し、特に、車両レールが車両の外部フェイシアの前方に隣接してもたらされることを可能にしつつ、正面（前方）及び角度を付けられた（斜め及び側面の）低速でのバリア衝突性能を最大にするバンパービームシステムに関する。詳細には、図１は浮動（フローティング）のバンパービーム組立体１０を示す。浮動バンパービーム組立体１０は一対のエンドキャップ１２を含み、エンドキャップ１２は、例えば車両レール１４などの、車両から外側へ向って延在する構造部品に取り付けられる。エンドキャップ１２は、本願発明に従う浮動のセンタービーム１６によって相互接続される。このようなバンパー組立体は車両の両端部で利用できるので、この明細書において「の前方に」は、車両の前方でなく、バンパー組立体または車両フェイシアの外端部の方向または最も外側の部分を指す。
【００１３】
バンパービーム組立体は、車両フェイシア１８内で且つ他の車両部品２０の前に位置して示され、したがって車両内部の「パッケージング」スペース２２内に配置される。
【００１４】
エンドキャップ１２は、適切な取付開口２６を備える第１の取付けフランジ２４を含む。第１取付けフランジ２４は、レール１４の端部を受け入れ、任意の周知の方法によって、例えばビームの取付開口２６に位置合わせされたレール１４の開口に通した従来のファスナーによって、レール１４の端部に取り付けられる。
【００１５】
エンドキャップ１２は、また、センタービーム１６の端部３０を受け入れるための適切な取付け部分を備える第２の取付けフランジ２８を含む。センタービーム１６の端部３０は、第２取付けフランジ２８の適切な取付け部分の上および／または中に受け入れられ、ファスナー、溶接、リベット締め、ボルト締め、その他を含む任意の適切な手段によって、取付け部分に対して固定される。第２取付けフランジ２８は、好ましくは、第１取付フランジ２４に対して横断方向で概して第１取付フランジ２４に対して垂直な方向に面している。各エンドキャップ１２は、好ましくは一方のレール１４上に第２取付けフランジ２８を有し、この第２取付けフランジ２８は、他方のレール１４に設置される対向するエンドキャップ１２上の第２取付けフランジ２８に面する。
【００１６】
図３に最も良く示されるように、センタービーム１６の端部３０は、エンドキャップ１２の第２取付けフランジ２８内に受け入れられ、いくつかのステッチ溶接３２によって、適切な位置で第２取付けフランジ２８に固定される。第２取付けフランジ２８の壁部が、溶接３２によってセンタービーム１６及びエンドキャップ１２の間の相互連結を固定するために、センタービーム１６の端部３０に対してきつく押しつけられ得る点に留意する必要がある。
【００１７】
好ましくは、各レール１４は、上記の通りに第１取付フランジ２４を介してエンドキャップ１２を受け入れ、センタービームの端部３０は、各々第２取付けフランジ２８に取り付けられる。したがって、本願発明によれば、バンパービームシステム１０は、センタービーム１６を、Ｂ字形断面バンパーの前方の設置位置と打ち抜きタイプバンパーの同一平面の取付け位置とからなる周知の典型的な位置の中間に設置する。この中間の位置決めは、エンドキャップ１２の第１取付フランジ２４により提供されるレール１４の端部からの前方の空き（スペーシング）と、第２取付けフランジ２８により提供される内方への横方向の空きと、により達成される。第１取付けフランジ２４と第２取付けフランジ２８の間の前方及び横方向の空きは、この中間の空きを提供する。
【００１８】
センタービーム１６のこの中間の位置決めは、周知の従来技術の両方の形状（Ｂ字形断面及び打ち抜きタイプの従来技術のビーム）の最適な位置決めを利用するために見いだされ、３０°のバリア衝突だけでなく、両方の正面バリア衝突でエネルギーを吸収する。
【００１９】
本願発明のバンパービームシステム１０は、正面バリア衝突のためにＢ字形断面タイプビームの剛性を提供するだけでなく、角度を付けられたバリア衝突のためのより良いエネルギー処理システムを提供する。バンパービームシステム１０がレール１４に直接取付けられていないため、センタービーム１６の内部表面とレール１４の端部の間に、エネルギーを吸収する「クラッシュゾーン」に利用できるスペースがある。バンパービーム組立体１０は、また、Ｂ字形断面タイプのビームより多いが打ち抜きタイプのビームより少ない、当分野で周知のような発泡材のエネルギーアブソーバーの供給を可能とする。さらに、エンドキャップ１２がつぶれ（クラッシュし）、それによってエネルギーを吸収できるので、多量の発泡材エネルギーアブソーバーの必要性、それどころか全ての発泡材エネルギーアブソーバーの必要性が減らされる。
【００２０】
バンパービームシステム１０は、さらに、特定車両のエネルギー吸収の要求に対して、例えば発泡材材料の厚さ及びクラッシュスペースにおいて、独立してシステムを「調整する」ことによって、大きな適応性を可能にする。エンドキャップ１２の様々なパラメータは、それによって、各システム１０によってエンドキャップ１２が所望の時間につぶれ始め、レール１４、及び、例えば部品２２などの他の損傷をうけやすいシステムを保護することができるように選ばれることができる。
【００２１】
これらの可変で且つ予め選択可能なパラメータは、エンドキャップ１２のたれ下がり（フォール）を構成する材料のタイプ及び厚さを含む。補強リブの供給及び弱点（例えばエンドキャップ１２の薄板領域及び開口）の領域は、エンドキャップ１２上の予め定められた領域に加えられ、クラッシュの方法を、正面及び角度を付けられたバリアからの衝突に対するエネルギー吸収を最大にするように合わせることができる。
【００２２】
本願発明によれば、バンパービームシステム１０のセンタービーム１６は、直接レール１４に荷重をかけず、むしろクラッシュ可能なエンドキャップ１２を介してレール１４に相互接続される。これは、一般的に単一の部材をレールに直接取り付ける周知の従来技術のバンパーシステムと異なる。本願明細書のセンタービーム１６は、レールの間に「浮いて」おり、ほぼ堅固である点に硬直させられることが可能である。この場合、エンドキャップ１２は、正面及び角度を付けられたバリア衝突において圧壊してエネルギーを吸収するために、上記の通りに調整されることができる。ここで使用しているように、例えば車両レール１４などの車両から外側に向って延在する構造部品「の間に」センタービームを取り付けることは、センタービームが、それらの構造の部品により設定される垂直面の間のどこにでも配置され、それらの構造部品端部の前部及び後部に任意の所望の距離を含むことを意味する。図１に示すように、例えば、センタービーム１６は、それらのレール「の間にある」とみなされるが、車両レール１４の前方へいくらかの距離を延長できる。
【００２３】
したがって、今日進められている新しい車両のデザインについて、本明細書に記載される本願発明のバンパービームシステム１０は、エネルギー吸収ビームを実装するために車両スタイルの変化（例えば車両の正面の湾曲）によって制限されない。
【００２４】
１つの車両の例において、レール１４の端部と外側のフェイシア１８との間の距離は、およそ３０ｍｍである。平均的な従来技術のＢ字形断面ビームは、７０ｍｍのクリアランスを必要とする。Ｂ字形断面ビームが、３０ｍｍのクリアランススペースの範囲内に、その端部を適合させるように端部を形成された場合でも、（Ｂ字形断面タイプのビームがその３０ｍｍにおいて、剛性を有し、何のエネルギー処理もせず、実際にその点でレールよりも固いことを考えれば、）ビームの端部で３０ｍｍを超える必要は残っている。一般的に発泡材料がこのパッケージスペースの範囲内に必要であるから、３０ｍｍの以上の端部クリアランスが必要である。
【００２５】
従来技術において、既知である打ち抜きタイプビームバージョンは、発泡材料のためにビームのコーナーにクリアランスを提供できるが、通常、クーリングシステムのような他の部品２２のために、より高いパッケージングスペースをレール後方に必要とする。それらの部分は保護されることを必要とし、クーリングシステムの場合、十分な機能のためにかなりのエアギャップ（部品間の距離）を有することを必要とする。
【００２６】
本明細書に記載される本願発明のバンパービーム組立体１０は、発泡材導入層を必要とすることなく、正面及び角度を付けられた衝突の吸収性の目的を達成できる。全体として、このデザインによって自動車メーカーは、安全性を犠牲にすることなく、より積極的なスタイルを使用し続けることができる。安全性が最大の関心であるから、安全規制を伴うコンプライアンスを確実にするために、従来技術バンパーシステムに対しては妥協が行われる。本明細書に開示される本願発明のシステム１０については、この妥協の必要は大いに減らされる。
【００２７】
自動車メーカーは絶えず車両の前方端部の湾曲を増大する傾向があり、それによって、利用できるバンパーパッケージングスペースを減らしている。本願発明の利点は、エンドキャップ１２の形状が、レール１４の有効スパンを延長し、それにより高速での衝突のエネルギーを吸収するためのレール１４の能力を増大するということである。レール１４が長いほど、レール１４は効果的に機能し、車両の乗客に与える衝撃は小さい。したがって、構造レール１４又は他のこのような部品の前方に、適切なパラメータを有するクラッシュスペースを備えたエンドキャップ１２を設計することによって、技術者は従来のバンパー以上にバンパー組立体の高衝突性能を改良することができ、低衝突性能に無関係にバンパー組立体の高衝突性能を変更できる。
【００２８】
図４及び５において描写される架空のデータに関して技術用語で最もよく記載されるように、本願明細書に記載されるバンパーシステム１０によって、レール１４のクラッシュはより長い距離にわたって生じることができる。エネルギーは力かける移動距離に等しいので、一定量のエネルギーについては、多くの距離を移動できるほど発生する力は小さい（短尺レールの図４を、図５の長尺レールにより吸収される力と比較して参照）。
【００２９】
本願発明のバンパーシステム１０は、また、センタービームの長さが減らされるので、バンパーの有効重量を減少させる。その一方で、センタービームを構成する材料の厚さは、正面のバリア衝突に対する剛性のために最適に選ばれることができる。
【００３０】
現在生産される高力鋼以上にバンパービームの剛性を増大する第１の方法は、材料の厚さを増大することであることはよく知られている。従来技術のビームにおいて、それはビームを改良するためにビーム全体の材料厚さが増大されなければならないことを意味した。今、本明細書に記載される本願発明のバンパービームシステム１０では、センタービーム１６だけが変えられることを必要とし、エンドキャップ１２はそのままにしておいて、センタービーム１６をレール１４へ取り付けるためのアダプター要素に使用することができる。エンドキャップ１２は、異なる材料厚さを有することができ、おそらく、エンドキャップ１２への角度を付けられた衝突を処理するためにそれ自身が最適化されることができる。
【００３１】
本願発明は、従来技術以上の付加的ないくつかの利点を有する。第１に、レール１４は、ビームのためのパッケージングスペース、任意の発泡材サブストラクチャ、或いは、それらのためのフェイシアを収縮させずに、高速の衝突のより効果的な処理のためにレール１４の長さを最大にするため、車両（図示せず）に対して前方に持ってこられることが可能である。第２に、浮動のセンタービーム１６は、正面のバリア衝突に対する高い剛性の要因を有する。第３に、エンドキャップ１２は、角度を付けられたバリア衝突から最大のエネルギー吸収をするために個別に調整されることができる。第４に、本願発明は、材料の厚さを正面のバリアに対する剛性のために最適化しつつ、センタービーム１６の長さを減ずることができ、これにより、車両のバンパービームシステム１０の全重量の低減をもたらす。第５に、車両のバンパービーム組立体の場合が代表的であるが、発泡材エネルギーアブソーバーは大きさが減じられることができ、又は、角度を付けられたバリア衝突では全く取り除かれることができる。
【００３２】
本願発明のきわめて重要な特徴は、浮動のバンパービーム組立体の部品（すなわちセンタービーム１６及びエンドキャップ１２）が、低速衝突コンプライアンスに対する車輌安全基準（ＭＶＳＳ）及び高速安全保険協会（ＩＩＨＳ）の具体的な範囲を満たすための最大の有効性に合わせて個別に調整されることができ、同時に、ＭＶＳＳの高速衝突の要件を改良するために、レール１４が前方へ持ってこられることが可能であるということである。
【００３３】
エンドキャップは、もちろん、設計者によって、任意の方法で変更されることができる。その方法は、本願発明から逸脱することなく、センタービームまたは車両から外側へ向って延在する構造レールまたはその他部品のどれかの端部以外のある位置に、エンドキャップを置くことを含む。
【００３４】
本願発明が、本願発明のある特定の実施例と関連して詳細に記載されたが、これは、説明のためであって制限のためではないことが理解されるべきであり、添付の請求の範囲は、従来技術が許すのと同程度に広く解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、車両のレールに取り付けられる一対のエンドキャップを含む浮動バンパービーム組立体の概略上面図であり、エンドキャップは、高度な湾曲を有する車両のフェイシア内に配置されて示される、本願発明による浮動センタービームによって相互に連結されている。
【図２】
図２は、図１の浮動バンパービーム組立体の概略上面図であり、浮動バンパービーム組立体は、車両レールに取り付けられて浮動センタービームにより相互に連結された一対のエンドキャップを含む。
【図３】
図３は、図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】
図４は、短い車両構造レール形状を有する車両の典型的な衝突の力−距離の分析を示すグラフである。
【図５】
図５は、長い車両構造レール形状を有する車両の典型的な衝突の力−距離の分析を示すグラフである。

Claims (15)

1. センタービームと、車両から外側に向かって延在する構造部品の間にセンタービームを取り付ける少なくとも２つのエンドキャップと、を含むバンパービーム組立体。
2. エンドキャップが、車両から外側に向かって延在する構造部品の端部を受け入れるために適合された第１の開口と、センタービームの対向する端部を受け入れるために適合された第２の開口と、を有する請求項１のバンパービーム組立体。
3. エンドキャップが、クラッシュゾーンを含む請求項１のバンパービーム組立体。
4. クラッシュゾーンが、車両から外側に向かって延在する構造部品の外側に設置された請求項３のバンパービーム組立体。
5. クラッシュゾーンが、車両から外側に向かって延在する構造部品の前方に設置される請求項３のバンパー組立体。
6. センタービームが、Ｂ字形断面タイプのビームである請求項１のバンパービーム組立体。
7. センタービームが、車両から外側に向って延在する構造部品の端部により形成される垂直面内に配置される請求項１のバンパービーム組立体。
8. エンドキャップの外側の表面が、エンドキャップに対して取り付けられる曲線状のフェイシアに合わせるために、曲線状であるか、又は、ある角度を付けられた請求項１のバンパービーム組立体。
9. バンパービーム組立体のコーナーまたはオフセットの耐衝突性を選択的に変更する方法であって、前記組立体はビームと、車両から外側に向って延在する構造部品にビームを取り付ける少なくとも２エンドキャップと、を含み、エンドキャップにクラッシュゾーンを提供し、且つ、前記エンドキャップのためのパラメータを調整することによって、バンパービーム組立体の正面の耐衝突性から独立して、側面またはオフセットの耐衝突性を変更する方法。
10. ビームが、車両から外側に向って延在する構造部品の間に取り付けられたセンタービームである請求項９の方法。
11. エンドキャップのクラッシュゾーンが、車両から外側に向って延在する構造部品の外側に設置された請求項１０の方法。
12. バンパービーム組立体の正面の耐衝突性を選択的に変更する方法であって、前記組立体は、ビームと、車両から外側に向って延在する構造部品にビームを取り付ける少なくとも２つのエンドキャップと、を含み、エンドキャップを使用し且つセンタービームのためのパラメータを調整することにより、バンパービーム組立体のコーナーまたはオフセットの耐衝突性から独立して、エンドキャップ及び車両から外側に向って延在する構造部品のコーナーまたはオフセットの耐衝突性とは別に正面の耐衝突性を変更する方法。
13. 付加的なクラッシュゾーンが、車両から外側に向って延在する構造部品の外側のエンドキャップに設置される請求項１２の方法。
14. バンパービーム組立体の正面の耐高衝突性を選択的に変更する方法であって、前記組立体はビームと、車両から外側に向って延在する構造部品の間にビームを取り付ける少なくとも２つのエンドキャップと、を含み、クラッシュゾーンを構造部品の前方で前記エンドキャップに組み込み且つ前記クラッシュゾーンのパラメータを変更することによって、バンパービーム組立体の正面の耐低衝突性から独立した方法。
15. 付加的なクラッシュゾーンが、車両から外側に向って延在する構造部品の外側のエンドキャップに設置される請求項１２の方法。

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