JP2005510395A - 自動車のフロント構造 - Google Patents

Abstract

衝突時の歩行者保護に関する要求基準と、衝突した自動車を簡単に修理できることに関する要求基準を統合できるようにするため、両側がそれぞれ１つのクラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’を介して縦ビーム２、３に支持されている２つのバンパ４、５からなるフロント構造であって、歩行者との衝突時に力を吸収するフォーム層２５が上部バンパ５の横ビーム６に備えられるとともに、下部バンパ４のクラッシュ・ボックス１０、１０’はフォーム層２５の上方で前方に延在しているので、他の自動車、または硬い障害物に軽く衝突した場合に、力は最初に接触した直後に変形によって吸収されるフロント構造が提供される。フォーム層２５は下部クラッシュ・ボックス１０、１０’から引っ込んでいるので、車体の長さがそれほど延長されずに歩行者保護が達成される。

Description

本発明は、側端部が自動車の縦ビームに固定された下部バンパと、その上に配置された上部バンパとを有する自動車のフロント構造に関する。

このようなフロント構造はＥＰ １ ０００ ８４０ Ａ２号から公知である。そこで提案されているフロント構造は、互いに独立して一対の縦ビームにそれぞれ固定された、互いに上下に配置され、バンパを形成する２本の横ビームを備えている。このような構成では、面積が大きい衝突板と連係して、フロント構造で衝突エネルギーを吸収し、分散させるための複数の負荷経路が形成される必要がある。その上、衝突に対する改善された歩行者保護を達成できなければならない。このことは特に、歩行者との衝突に際して調整可能な下部横ビームに当てはまる。

しかし、下部横ビームは自動車のフロントではねられた歩行者の負傷の重さに決定的に重要ではない。むしろ代表的な運動の推移は、双方のバンパが歩行者の下肢に当たることにより、歩行者が自動車に対して回転し、上体がボンネットに激突するものである。このことは、体が自動車の輪郭に巻き込まれるとも言われる。その際に下肢は運動の初期段階で上部バンパを支点に傾き、その際に下部バンパから離れるので、負傷の重さは上部横ビームに作用する力に決定的に左右される。

ＤＥ １９８ ０２ ８４１ Ａ１号から、バンパ用の上下に配置された２本の横ビームからなるシステムが公知である。基本位置では上部横ビームは下部横ビームの前に位置しているので、バンパは上部横ビームと最初に接触する。歩行者の身体が実際にフロント・ボンネットにぶつかり、前方に投げ飛ばされないことを確実にするため、下部横ビームは、衝突による作用で、外れて、歩行者をいわばボンネットに持ち上げる必要がある。

しかしほとんどの歩行者事故にとって、このような構造は必要ではない。何故ならば、ＤＥ １９８ ０２ ８４１ Ａ１号に記載の構造がない場合でも、上部横ビームがすでに歩行者の身体を、歩行者がボンネットにぶつかるまで歩行者の身体の重心の下ではねているからである。

一般に、また前述の双方の提案では、上部横ビームに誘発される力は特定の限界値以下にあるので、少なくとも特定の衝突速度以下では、下肢の骨折は生じない。この限界値は法律で、または条例で指定されている。それは、上部横ビームにクッションを取り付けた場合、すなわち厚さ約８ｃｍの比較的軟らかいフォーム層を備えている場合にのみ達成されることが実証されている。

フォーム層は軟らかいので、自動車が他の自動車、または硬い障害物に衝突した場合に有効な抵抗力がない。したがって、その際に発生する衝突エネルギーはバンパの後部にあるボデー部によって吸収されなければならない。このように、フォーム層により、厚さに応じて自動車の長さが延び、それは必ずしも望ましくない。

高エネルギーの衝突時、すなわち他の自動車、または堅固な障害物との衝突時にエネルギーを吸収する自動車の縦ビームを対応して短くすることが考えられるかもしれない。しかし、そうすると例えば５０ないし６０ｋｍ／時での他の自動車、または堅固な障害物との衝突に関する現行の規定、または（後述する）ダナー基準を遵守できないので、それは決して受け容れられない。
ＥＰ １ ０００ ８４０ Ａ２号 ＤＥ １９８ ０２ ８４１ Ａ１号

したがって本発明の課題は、歩行者に適合し、すなわち歩行者との衝突時に特定の限界値以下の力しか歩行者の下肢に加わらないだけではなく、高エネルギーの衝突時、すなわち他の自動車、または堅固な障害物との衝突時にエネルギーを吸収できるように構成されたフロント構造を製造することにある。しかしこれは、自動車の長さの延長をできるだけ避けるという条件で達成される必要がある。

上記の課題を解決するため、本発明は、上部バンパが前側に歩行者との衝突時にその下肢に作用する力を制限するための前面を有するフォーム層を備えるとともに、下部ダンパも前面を備え、該前面は自動車の縦方向から見て、上部バンパの前面とほぼ同じ高さにあるか、または前面の前にあるという更なる特徴を有する、請求項１のプリアンブルに記載の自動車のフロント構造を提供する。

それ故、下部横ビームにはフォーム層が備えられていないので、下部横ビームは高エネルギーの衝突時に即座に高い抵抗力を駆使することができ、それによって自動車の全長は限定的にしか延長されない。

歩行者との衝突時に、下部バンパのクッションを取り付けていない前面との接触により、歩行者の下肢には緩衝されない衝撃が生ずる。しかし、フォーム層を備えた上部の横ビームを支点にした傾倒が即座に生ずるので、これは比較的短時間しか作用しない。したがって、下部バンパとの接触が短時間であるため重い負傷は予測されない。むしろ、下肢の主要な支えは上部横ビームの背後にクッションを取り付けた前面である。そこではフォーム層により力は制限される。
したがって、本発明の主要な点は、フロントに負荷を吸収する２つの面、すなわち下部の堅い面と、最初は軟らかい上部の面とがあることにある。

バンパは好適には、一方の縦ビームから他方の縦ビームに延び、かつ縦ビームと横ビームとから形成された車体フレームを充分補強する役割を果たすように、後方に開いたＵ字形の輪郭をそなえた横ビームを備えている。

フォーム層によって生ずる追加の長さをできるだけ短く抑えるため、フォーム層は深さがフォーム層のブロック長に対応する窪みに嵌め込まれる。すなわち、フォーム層は実際に変形可能である程度しか、横ビームを越えて前方にはみ出さない。それによって、例えば８ｃｍのフォーム層を使用した場合、自動車の実際の延長は６ｃｍに短縮される。

双方の横ビームを一体に形成すると、すなわち、横ビームを形成するセグメント間に後方に引っ込んだ凹部を設けた部品を形成すると、特に好適な窪みが得られる。
双方の横ビーム、もしくは部品ユニットを自動車の縦ビームと直に連結することが考えられる。しかし、この構成には、小さい変形力が縦ビームに誘発されるので、ボンネット内で自動車の損傷が生ずるという欠点がある。

したがって、低速での堅固な障害物との衝突によって損傷する自動車を高い経費なしで補修可能であることを求める、開発者であるダナー博士にちなんで命名され、専門分野ではダナー基準として知られる基準がすでに長い間存在していた。すなわちこれは、このような衝突による損傷がボデーの小さい範囲に限定されなければならないこと、および、損傷した部分を簡単に交換できるようにボデーを構成することを意味する。ダナー基準の遵守は自動車の安全等級への等級付けにとって重要である。

したがって、フロント構造の領域にはいわゆるクラッシュ・ボックスがある。これは基本的に縦ビームの延長部のことであるが、これよりは明らかに軟らかく形成されており、クラッシュ・ボックスと本来の縦ビームとの間の堅い分離板が変形の伝達を防ぐ。衝突速度が低い場合は、このクラッシュ・ボックスが専ら変形を吸収する。損傷したクラッシュ・ボックスを単に支持板から取り外し、新しい物と交換するだけでよいので、修理は簡単に行うことができる。

上部クラッシュ・ボックスを上部横ビームの後部に設置し、下部クラッシュ・ボックスを下部横ビームの下部に設置することによって、上記の基準は満たされる。下部クラッシュ・ボックスはさらに前方に延びているので、これは堅固な障害物との衝突時にまず、フォーム層が圧縮され、上部クラッシュ・ボックスも衝突に関与するまで、全てのエネルギーを吸収する。

下部クラッシュ・ボックスが前に張り出していることにより、重い障害物と最初に接触した直後に変形エネルギーが吸収され、したがって、より低速での衝突時にダナー基準が満たされることが達成される。フォーム層は自動車の縦方向に関して下部クラッシュ・ボックスと同じ高さに配置されているので、自動車の長さが過度に延びることはない。

考慮すべき別な側面は、ボンネット内の部品ユニットの交換には高いコストがかかるので、低速時の衝突の際に、これにできるだけ当たらないようにすることである。この場合、特に重要であるのは、自動車のボンネットの比較的前寄りに配置されているエンジン・クーラー（ラジエータ）である。

したがって本発明は、衝突時にエンジン・クーラーを衝突ゾーンから外して移動させる変移システムを提供する。そのためにバンパの後部の、クラッシュ・ボックスの間に、エンジン・クーラーが固定された容易に圧縮可能なビームがあり、このビームの後端部は縦ビームを互いに連結する横ビームに連結され、前端部は一方のバンパ、好適には下部バンパに連結される。

衝突中にまず下部クラッシュ・ボックスが圧縮した場合は、エンジン・クーラーのビームも圧縮し、その結果、これに固定されているエンジン・クーラーはクラッシュゾーンから後方に移動するので、多くの場合、エンジン・クーラーの損傷は予測されない。

ビームとは基本的に２本のビームのことである。しかし、下床が閉じているという利点を同時に有するプレートも考えられる。
ボデーをさらに補強するため、本発明はエンジン・クーラーの上部に延在し、双方の支持板を互いに連結するエンジン・ルーム横ビームを提供する。それによってエンジン・ルーム横ビームはクーラー用の一種のカバー、および前部の面取り部と共に巻き込まれた歩行者の身体の受け面を形成する。エンジン・クーラーは横ビームの下にあるので、そこから突起した部分が巻き込み経路に届き、歩行者の更なる負傷を招く恐れはない。

次に実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
まず、図１を参照する。この図面は自動車の前部領域のフロント構造１を示している。自動車の両側には縦ビーム２、３が延在しており、図１にはそのうちの左の縦ビームだけが見える。これらの縦ビーム２、３は自動車のボデー用の基本フレームを形成し、その様々な実施可能性は専門家にはよく知られている。

縦ビーム２、３の端部の前では、自動車の縦方向に対して横向きに、下部バンパ４と上部バンパ５とからなるバンパ構造が延在している。双方のバンパ４、５は後方に開いたＵ字形の断面輪郭を有する横ビーム６、７を備えている。

双方の横ビーム６、７は凹部８を利用できる単一部品として実施されている。そこには吸気口９がある。
双方の横ビーム６、７からなる部品ユニットはクラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’を介してそれぞれの縦ビーム２、３と連結されている。クラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’は、縦方向での圧縮を容易にするために側面に溝を設けた、断面が正方形、または方形の薄鋼板管である。それぞれの縦ビーム２、３との連結は、それぞれの縦ビーム２、３の前端で垂直方向に固定された支持板１２、１２’を介して行われる。支持板１２、１２’を全長にわたって確実に支持するため、縦ビーム２、もしくは３の下にはシュー１３がある。支持板１２、１２’の前面にはクラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’が溶接またはねじ止めされている。

上部クラッシュ・ボックス１１、１１’の前端は上部横ビーム６のＵ字形の輪郭に突入している。下部クラッシュ・ボックス１０、１０’の前端は段状に実施されているので、どの部分も下部横ビーム７のＵ字形の輪郭に突入せず、一方、後方に引っ込んだセグメントは凹部８に当接している。したがって、双方のバンパ４、５および凹部８からなる部品ユニットは全高にわたって両側で全面が支持される。

上部横ビーム６はフォーム材料からなる層を備えており、これは前面が下部横ビーム７の前面１４と同じ高さにあるような厚みを備えている。明解にするため図１にはフォーム層は示されていないが、図３および図４には示されている。

図１から分かるように、双方の横ビーム６、７の後方にはエンジン・クーラー２０がある。その固定については図２により詳細に示されている。この図は図１の構造を後方から見た透視図を示している。同じ部品には同じ参照符号が付されている。上部クラッシュ・ボックス１１、１１’が上部横ビーム６のＵ字形の輪郭に突入し、一方、下部クラッシュ・ボックス１０、１０’は下部横ビーム７だけではなく凹部８をも支持していることが特に明解に再度示されている。

先に述べたエンジン・クーラー２０を固定するために、クラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’の間の領域には担持板２１があり、その前端は下部横ビーム７の背面と連結されており、それによって下部横ビームには強度が高まった閉鎖された輪郭が得られる。後端は、前述のシュー１３の下で縦ビームに固定されたエンジン横ビーム２２に溶接されている。このエンジン横ビーム２２は何よりも自動車エンジンを支承する役割を果たす。

担持板２１上には２つの固定点２３があり、その１つだけが見える。その上にエンジン・クーラー２０が固定される。担持板２１は、クラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’の圧縮時に同様に圧縮し、もしくは後方にずれるように実施されている。その際に、担持板はエンジン・クーラー２０を後方に同伴することによって、エンジン・クーラーは前部バンパ４、５に対して間隔を保ち、ひいてはわずかな変形奥行きでは損傷しない。

図３はエンジン・クーラー２０の領域の構造の横断面を示し、図４はクラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’の領域の構造を示す。この場合も同じ部品には同じ参照符号が付されている。この図では補足的に、フォーム層２５が示されている。これはフォーム層２５のブロック長に対応する部分長にわたってフォーム層が嵌め込まれる窪みを設けた上部横ビーム６に接している。フォーム層２５は、その可能最大変形に対応する程度だけ前方に突出している。

双方の図３、４から、上部横ビーム６のフォーム層２５のそれぞれの前面２６と、下部横ビーム７の前面１４とが同じ高さにあること、もしくは、下部横ビーム７の前面１４がフォーム層２５の前面２６のさらに前に位置することがよく分かる。

図４から分かるように、それによって下部クラッシュ・ボックス１０、１０’が上部クラッシュ・ボックス１１、１１’よりも明らかに長くなることが可能になる。それによって、堅固な障害物との衝突時に、下部クラッシュ・ボックス１０、１０’が即座に関与して、力の水準が高いエネルギーを吸収することができる。変形が約６ｃｍの経路を越えると即座に、上部クラッシュ・ボックス１１、１１’も変形に関与する。このようにして、クラッシュ・ボックス１０、１０’、１１、１１’の後方にある縦ビーム２、３が変形に関わることなく、他の自動車、または堅固な障害物との衝突エネルギーを短い経路で軽減することができる。

したがって、フォーム層２５は衝突の初期段階でのみ有効であることを保証するため、できればやや長い下部クラッシュ・ボックス１０、１０’の上部にある。図示したクラッシュ・ボックスとフォーム層の組合せの構造によって、自動車はそれほど長くならない。

下部と上部のバンパ構造によって、特に本発明による自動車が他の自動車と衝突した場合、本発明による下部バンパは堅固な車体構造、特にしきいボードにぶつかるので、側面衝突時の挙動も改善される。それによって、衝突エネルギーはしきいボードに逃がされるので、上部バンパがその後サイドドアにぶつかっても他の自動車のＢピラーにかかる負荷は少なくなる。

歩行者との衝突の場合、下肢の下部領域は即座にクッションを取り付けていない下部バンパ４にぶつかり、確かに当初は大きい力を発生する。しかし、身体の重心が高くなるので即座にフォーム層２５を支点として身体が倒され、下肢は短時間の後に下部バンパ４から離れるので、力の作用は少なくなる。更なる支持はフォーム層２５で行われ、これは限定的に圧縮され、軟らかいので、はねられた歩行者の下肢の端部の重大な損傷が予測されない力の水準しか生じない。

バンパを有する自動車のフロント構造の前方から見た透視図である。 同じフロント構造を後から見た図である。 自動車構造内のバンパ構造の断面図である。 自動車構造内のバンパ構造の断面図である。

符号の説明

１ フロント構造
２ 左縦ビーム
３ 右縦ビーム
４ 下部バンパ
５ 上部バンパ
６ 横ビーム
７ 横ビーム
８ 凹部
９ 吸気口
１０ クラッシュ・ボックス
１０’ クラッシュ・ボックス
１１ クラッシュ・ボックス
１１’ クラッシュ・ボックス
１２ 支持板
１２’ 支持板
１３ シュー
１４ 前面
２０ エンジン・クーラー
２１ 担持板
２２ エンジン横ビーム
２３ 固定点
２５ フォーム層
２６ 前面
２７ エンジン・ルーム横ビーム

Claims (13)

1. 側端部が自動車の縦ビーム（２、３）に固定された下部バンパ（４）と、その上に配置された上部バンパ（５）とを有する自動車のフロント構造であって、前記上部バンパ（５）は前側に歩行者との衝突時にその下肢に作用する力を制限するための前面（２６）を有するフォーム層（２５）を備えるとともに、前記下部ダンパ（４）も前面（１４）を備え、該前面は自動車の縦方向から見て、前記上部バンパ（５）の前記前面（２６）とほぼ同じ高さにあるか、または前面（２６）の前にあることを特徴とするフロント構造。
2. 前記フォーム層（２５）は一方の縦ビームから他方の縦ビーム（２、３）に延びる上部横ビーム（６）の前側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のフロント構造。
3. 前記横ビーム（６）は、後方に開いたＵ字形の輪郭を有していることを特徴とする請求項２に記載のフロント構造。
4. 前記フォーム層（２５）はブロック長が前記横ビーム（６）の窪み内にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフロント構造。
5. 前記下部バンパ（４）の前記前面（１４）はこれも一方の縦ビームから他方の縦ビーム（２、３）に延びる下部横ビーム（７）から形成されることを特徴とする請求項１に記載のフロント構造。
6. 前記横ビーム（６、７）は、横ビーム（６、７）を形成するセグメント間に後方に引っ込んだ凹部（８）を設けた部品を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフロント構造。
7. 前記縦ビーム（２、３）の端部と前記横ビーム（６、７）の背面との間に、縦の剛性が前記縦ビーム（２、３）よりも少ないクラッシュ・ボックス（１０、１０’、１１、１１’）が取り付けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフロント構造。
8. 前記縦ビーム（２、３）の前端にはそれぞれ、ほぼ垂直に延びる支持板（１２、１２’）が取り付けられ、その前側には前記上部横ビーム（６）用の前記クラッシュ・ボックス（１１、１１’）、ならびに前記下部横ビーム（７）用の前記クラッシュ・ボックス（１０、１０’）が取り付けられることを特徴とする請求項７に記載のフロント構造。
9. 前記下部クラッシュ・ボックス（１０、１０’）は前記上部クラッシュ・ボックス（１１、１１’）よりも長いことを特徴とする請求項８に記載のフロント構造。
10. 前記下部クラッシュ・ボックス（１０、１０’）は、前記横ビーム（７）をも前記凹部（８）をも支持する高さを有していることを特徴とする請求項８または９に記載のフロント構造。
11. 前記バンパ（４、５）の後部の、前記クラッシュ・ボックス（１０、１０’、１１、１１’）の間に、エンジン・クーラー（２０）が固定された容易に圧縮可能なビームが延在し、該ビームの後端部が縦ビーム（２、３）を互いに連結するエンジン横ビーム（２２）に固定され、前端部がバンパ（４、５）の一方に固定されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のフロント構造。
12. 前記ビームは、前記下部横ビーム（７）に固定された担持板（２１）として形成されることを特徴とする請求項１１に記載のフロント構造。
13. 前記支持板（１２、１２’）は、前記エンジン・クーラー（２０）の上部に延在する、前部面取り部を設けたエンジン・ルーム横ビーム（２７）と連結されることを特徴とする請求項８または１１に記載のフロント構造。
    

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