JP2005532214A - 力伝達要素 - Google Patents

Abstract

自動車の乗員の安全を強化するため、特に衝撃の際の車両の減速の影響を軽減するため、２つの異なる段階を有する力伝達要素（１）が、エンジン室に設けられる。前記力伝達要素は、衝撃によってもたらされる力の伝達経路に組み込まれ、エンジン室内のエンジンの位置に従って１つの段階から別の段階へシフトすることができる。

Description

本発明は、衝撃の際エンジン室内部で移動するエンジンの前方に配置される, エンジン室用の力伝達要素に関する。

障害物に対する自動車の衝突の際、車両は突然減速され、動いている車両のエネルギーは突然減少する。車両は堅くはないので、車両の減速とエネルギーの減少とは全て同時に起こるのではなく、一定の時間がかかる。車両の減速を時間に関してグラフにした場合、いわゆる減速もしくは加速（車両の負の加速）特性曲線が得られる。この減速特性曲線は車両構造に応じて、及び車両前部についてどのような組立て部品がその中に配置されるかに応じて異なるので、各車両は特定の減速特性曲線を有する。減速を可能な限り早く開始しその後同じレベルで継続するようにすると、乗員に作用する応力に関して特に有益である。減速のピーク、すなわち乗員に対して大きな応力がかかることとなる、非常に短い時間内での高い減速率はそれによって回避される。

衝撃に対して何ら抵抗を示さない中空空間が車両に存在する場合、減速値はより低い。これは、エネルギーはこうした中空空間を通って消散することができないからである。こうした中空空間が車両前部でエンジンの前に配置されると、例えば、車両の減速の大部分が開始するのは、一度エンジン前の中空空間が縮小して、クロスメンバ、エンジン及び車体構造が１つのブロックを形成し始めてからのみである。つまり、エネルギーの大部分は、結局短距離で非常に短時間の内に消散するだけで、結果として、減速のピーク、従って乗員に作用する大きい応力、をもたらす。従って、中空空間の縮小の間に経過する時間はエネルギーの吸収に利用されない。

先行技術は、変形によって衝撃エネルギーを軽減する機能を果たす様々な力伝達要素を開示している。例えば（特許文献１）は、車両前部でクロスメンバとエンジンブロックとの間に配置された衝撃要素を開示している。衝撃要素の機能は、エンジンに対する損傷を軽減し、それによって修理費用を削減することである。その特有の特徴は、連続して接続された２つの段階部を有し、衝撃の際にエンジン室に伝播される力の伝達経路に組み込まれていることである。第１可逆的段階部は、エンジンブロックに直接面しており、弾力的に変形可能な材料で構成される。軽い衝撃の際には、衝撃エネルギーは衝撃要素に伝播され、第１段階部の変形によって軽減される。第２段階部は不可逆的段階部で、一定の力の限界を超えた時に可塑的に変形し、より大きい衝撃の際にのみ作動する。しかしより大きい衝撃の際には、エネルギーの大部分は、一度既知の力伝達要素が変形して、クロスメンバ、エンジン及び車体構造が１つのブロックを形成し始めてからのみ、消散される。

独国特許出願公開第 １００ ０７ ７８９ Ａ１号明細書

本発明の目的は、乗員の安全をさらに強化する力伝達要素、特に衝撃による車両の減速の際の応力を軽減する要素を作成することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。

本発明の特有の特徴は、エンジン室内に配置され、エンジン室内のエンジンの位置に従って１つの段階から別の段階へのシフトが起こる様々な段階を有する力伝達要素である。力伝達要素は、衝撃の際エンジン室に伝播される力によって生成される力の伝達経路に組み込まれる。本発明による装置は、力伝達要素を介して、並びにエンジン室におけるエンジンの位置に従って、この力の伝達経路を通じて伝達される力の量を定めることを可能にする。これにより、乗員に対する傷害の危険性に関係のある、エンジン室内のエネルギーの消散の最適化が可能になる。言い換えると、本発明による力伝達要素は、乗員にとって好ましい時に乗員にとって好ましい場所で変形が起こるように、車両の前部構造において衝撃力を分散しわきへそらす機能を果たす。

本発明の趣旨において、「段階」という用語は、力伝達要素によって伝達される力について力伝達要素の取り得る様々な状態に関する。どの段階が有効となっているかによって、力伝達要素は、直接他の要素に力を伝達することもでき、あるいは少なくとも一時的に力の伝達経路を中断することもできる。

エンジンがエンジン室に隣接した構造に接触した場合、１つの段階から次の段階への移行の開始が実行可能である。前面衝撃の際には、この構造物はおそらく、例えばエンジン室に隣接する車体構造であり、あるいはエンジン室を乗員室から隔てているエンジン室背面隔壁である。

１つの段階から次の段階への移行を開始する手段は、所定の長さの時間の経過後に、起動されてもよい。この所定の長さの時間はテストによって決定可能で、選択される時間は、エンジンが乗員に作用する応力に関して最も好ましい結果をもたらす位置を取る時間となる。この移行にとって最も好ましい瞬間を決定するために、事故の強度あるいは重大性を考慮することも可能である。

１つの段階から別の段階への移行は、火工的要素によって達成することもでき、この要素はセンサと一緒に作動する制御ユニットに接続され、この要素はそのセンサから所望の瞬間に信号を受信する。しかし、他の一般的な作動装置、例えば電気モータ等を使用することも可能である。特別な構成要素の材料の破壊によって、移行を開始させることも可能であり、所定の瞬間に破壊が起こるようにシステムの極めて正確な調整が重要である。

１つの実施形態によると、本発明による力伝達要素は、エンジンの前に配置され、衝撃によってエンジン室に伝播された力は、まず力伝達要素に伝播され、その後にのみエンジン自体に伝播される。例えば、力伝達要素を、プーリ平面とラジエータの間に配置することも可能である。力伝達要素がこれら２つの要素の間の空間全体を占めると、衝撃力は力伝達要素によってエンジンに直接伝播される。この文脈での直接という用語は、衝撃の後の時間の経過がそれほどないことを意味し、前部構造は実質的にはまだ変形しない。

この配置を用いることで、減速が早い時点で既に開始され、結果として全体的加速値が減少するように、車両の減速特性曲線に影響を及ぼすことが可能である。言い換えると、より低いレベルで時間を長引かせた減速を実現することが可能である。それによって、変形に利用可能な距離全体に渡って、逸脱したピークのない最も均一な加速が得られる。このことは、乗員に作用する応力にブラスの効果をもたらす。

さらなる有利な発展形態は、従属項に記載する。

図面に示される例示的実施形態を参照して、本発明について以下により詳細に説明する。

図１は本発明による力伝達要素１の断面図を示す。力伝達要素１は、第１衝撃板２と、第１衝撃板に平行に位置を合わせた第２衝撃板３とを含んでいる。２つの衝撃板２及び３は、衝撃板２、３の間に配置されたバー５を収容する機能を果たす取付マウント４を有する。バー５は、衝撃板に対して特定の角度で配置され、２つの衝撃板２、３の間で力を伝達する機能を果たす。１つの衝撃板から第２衝撃板へのバー５を介しての確実な力の伝達を確保するため、衝撃板２、３の間には少なくとも３つのバーが配置される。何か他の方法で確実な力の伝達が確保される場合は、衝撃板２、３の間にバーを２つだけ設けることも可能である。

衝撃板３は、複数の部分、この場合は２つの部分、からなる設計構造である。これは、部分３ａと部分３ｂとを含む。衝撃板３の２つの部分３ａ及び３ｂは、ボルト６で互いに接続されている。

図１ａに示す状態では、力伝達要素は堅く、つまり力伝達要素は、伝達の過程において、ある一定の限界まで変形することなく、力を伝達する。衝撃板２、３の両方とバー５とは、負荷がかかると、その過程において変形することなく力を伝達するように設計されている。単一部品の衝撃板２は、力の伝播方向において、２つの部品からなる衝撃板３の前に位置していてもよい。力伝達要素に伝播される力は、従ってまず、単一部品の衝撃板２に伝播され、次に複数部品の衝撃板３にバー５を介して伝播される。

力伝達要素１は、エンジン室内のエンジンの前に配置されてもよい。これをプーリ平面とラジエータの間に設けることも可能である。

本発明による力伝達要素１の作動原理を、図１ｂ及び１ｃを参照して以下に説明する。衝突の際に自動車が障害物に衝突して衝撃力がバンパユニットに吸収されるとき、その後力は力伝達要素１に伝播される。この瞬間、力伝達要素１は、図１ａに示す堅い状態を取っている。この段階では、力は力伝達要素１を通って、力伝達要素１の後ろに配置された組立て部品、特にエンジンブロックに伝達される。その結果、非常に早い時点で衝撃に対するより大きい抵抗がもたらされ、車両も同様に非常に早く減速し始める。エンジンに衝撃力が伝播された結果、エンジンはエンジン室内でエンジン室の背面境界を仕切る車体構造に向かって後方に動かされる。その結果、バンパユニット、力伝達要素、及びエンジンは、一括してシフトし始める。エンジン室組立て部品は、ある一定の限界を超えて乗員室へ侵入すると望ましくないため、この一括したシフトは、エンジンがエンジン室の背面領域、例えばエンジン室背面隔壁等、に接する迄の間のみ、あるいは事故の強度あるいは重大性次第である一定の程度の侵入に発展する迄の間のみ起こる。

エンジンがこの位置に到達すると直ぐに、力伝達要素１は別の段階へ移行する。この移行は、２つの衝撃板部品３ａと３ｂとを共に接続する接続ボルト６の解放によって引き起こされる。これは、例えば火工手段によって達成することができる。こうした移行の誘発は、非常に迅速に起こり得るので、これによって「エンジンはエンジン室背面隔壁に接触した」という探知信号が非常に迅速に感知され得る利点を有する。当然ながら移行のタイミングは、エンジン室内におけるエンジンの他の位置によっても決定されうる。

ボルト６が解放されると直ぐに、まだ完全に消散していない衝撃エネルギーにより、２つの衝撃板部品３ａ及び３ｂは押し離される。力伝達要素１の力の伝達経路は、図１ｂに矢印Ｆで示す。第１段階から第２段階へのシフトは、衝撃板３が離れている間は、力伝達要素１によって如何なる力も伝達することができないことを意味する。力の伝達は、力伝達要素１が図１ｃに示す位置を取っている場合にのみ再開される。

力伝達要素１は、その第１段階は力が伝播される時は堅くありつつも力の伝達経路の方向にある一定量の伸張をもたらし、衝撃力をエンジンブロックに直接伝播し、それによってエンジンブロックは早い段階で減速の影響を受ける。エンジンが車体構造に接触した時のみ、力伝達要素１の第２段階へのシフトが起こる。第２段階へのシフトにより、力伝達要素の変形は、力の伝達経路方向への最小限の伸張に制限され、それによって一度エンジンが車体構造と接触すると、追加の変形行程がもたらされ、エンジン室組立て部品の乗員室への侵入を防ぐ。要約すると、本発明による力伝達要素１は、全体の変形行程を短縮することなく、減速特性曲線に影響を与える役目を果たす。堅い状態の第１段階は、エネルギーを、まずエンジン室の背面領域に向ける機能を果たし、その後第２段階を作動させ、その結果、力伝達要素の容積率は突然最小化されるので、低力段階の下での変形、及び追加の変形域は、エンジン室の前部領域において解放される。この間に、堅固な力の伝達経路が前車軸の部品及び車体構造の変形を介して作動し、その結果、均一な特性曲線が生成され得る。

本発明による力伝達要素の別の例示的実施形態１’は、２つの交差するバー５’を含み、図２ａ〜２ｃに示される。バー５’の交差する点には、接合部７が設けられ、２つのバー５’を接続し、バー５’の互いに相対的な旋回動作を可能にする。

外端部においてバー５’は、分離ボルト６’によって互いに接続される。図２ａは、本発明による力伝達要素１の開始位置を示し、この図では力伝達要素１’は第１段階を取っている。本発明による装置の確実な機能を確保するため、力伝達要素１’は、分離バー６’が力伝播方向に対して垂直に向くように配置されなければならない。力伝播方向は、図２ｂに矢印Ｆで示される。図２ｂは、第１段階から第２段階への移行を示している。分離バー６’は真ん中で分離され、バー５’は、接合部７を介して矢印Ａの方向に折り重なる。分離バーの分離は、前述したボルト６’の分離によってもたらされる。力伝達要素１’の最終的形状を図２ｃに示す。この方法では、力伝達要素１’の容積率は最小化される。実施形態の作動原理は、図１ａ〜１ｃを参照して前述した実施形態に一致する。

上記の例示的実施形態に加えて、材料構造の破壊によって、あるいは圧力が突然解放される可撓性の圧縮管によって、１つの段階から別の段階へのシフトを実行可能に引き起こすことができる。これらのメカニズムもまた、極端に短い時間内での力伝達要素の伸張を軽減し、それによって追加の変形域を解放することが可能である。

３つの異なる位置にある本発明による力伝達要素の断面図である。 本発明による力伝達要素の別の例示的実施形態の側面図である。

Claims (18)

1. 衝撃の際に衝撃の強度が一定の限界を超えるとエンジン室内で移動するエンジンを有する前記エンジン室用の力伝達要素（１）であって、前記要素は前記衝撃によってエンジン室に伝播される力の伝達経路に組み込まれ、少なくとも２つの異なる段階を有している力伝達要素（１）において、
   前記エンジン室における前記エンジンの位置に従って、１つの段階から別の段階への移行を開始する手段が設けられていることを特徴とする力伝達要素。
2. 前記手段は、前記エンジンが前記エンジン室を仕切る構造に衝突した時、前記移行を開始することを特徴とする、請求項１に記載の力伝達要素。
3. 前記手段は、前記エンジンがエンジン室背面隔壁に衝突した時、前記移行を開始することを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の力伝達要素。
4. 前記手段は、前記移行を火工的に開始することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の力伝達要素。
5. 前記手段は、材料の破壊によって前記移行を開始することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の力伝達要素。
6. 前記力の前記伝播方向において前記エンジンの前方に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の力伝達要素。
7. 互いに間隔を置いた２つの衝撃板（２、３）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の力伝達要素。
8. バー（５）が、前記衝撃板（２、３）の間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の力伝達要素。
9. 前記バー（５）は、前記衝撃板（２、３）に対して特定の角度で配置されることを特徴とする、請求項７に記載の力伝達要素。
10. 前記衝撃板（２、３）は、取付マウント（４）に取り付けられることを特徴とする、請求項６に記載の力伝達要素。
11. １つの衝撃板（３）は、２つの部分からなる設計構造であることを特徴とする、請求項７に記載の力伝達要素。
12. 前記衝撃板（３）の前記２つの部分（３ａ、３ｂ）は、取り外し可能に互いに接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載の力伝達要素。
13. 前記衝撃板（３）の前記２つの部分（３ａ、３ｂ）は、分離ボルト（６）によって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１２に記載の力伝達要素。
14. 少なくとも２つの交差するバー（５’）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の力伝達要素。
15. 前記２つのバー（５’）は、互いに旋回自在に接続されていることを特徴とする、請求項１４に記載の力伝達要素。
16. 前記交差するバー（５’）は、その外側末端部の１つにおいて、分離バー（６’）によって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１４に記載の力伝達要素。
17. 前記分離バー（６’）は、取り外し可能に互いに接続された２つの部分からなる設計構造であることを特徴とする、請求項１５に記載の力伝達要素。
18. 前記分離バー（６’）の前記２つの部分は、分離ボルトによって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１６に記載の力伝達要素。

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