JP2006512249A - 自動車のバンパビーム用エネルギー吸収装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 自動車前端部の損傷を少なくし、修理費用と保険料を低下させうる、自動車のバンパビーム用エネルギー吸収装置を提供する。
【解決手段】 自動車のバンパビーム２に取り付けうる第１の端部と、サイドビーム６の端部に固定しうる第２の端部とを有する中空体からなる自動車のバンパビーム用エネルギー吸収装置４において、中空体にエネルギー吸収特性をもつ、密度０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3の金属フォームを充填する。

Description

本発明は、自動車のサイドビームとバンパビームとの間に設置されるエネルギー吸収装置、特にバンパビームに取り付けうる第１の端部と、サイドビームの端部に固定しうる第２の端部とを有する、中空体からなるエネルギー吸収装置に関する。
今日の自動車の前端部には、前照灯、方向指示器、警笛等の種々の装備品が設置されている。自動車の前端部は、自動車の本体に容易に取り付けうるよう、モジュラー化されている。この前端部は、サイドビームのような自動車側部の構造部材に連結され、この前端部に、アドオン・バンパが嵌合される。
各サイドビームとバンパビームとの間には、エネルギー吸収装置が設けられるが、このエネルギー吸収装置は、標準的な衝撃（静止障害物に時速１６ｋｍの速度で衝突した際の自動車の衝撃で、ダンナー(Danner)衝撃と呼ばれている）のエネルギーを吸収しうることを要求する厳格な保安基準に従わなければならない。衝撃のエネルギーは、例えばエネルギー吸収装置が最大限吸収しうる１２０ｋＮを超えない範囲で吸収されなければならないこととなっている。
また、車両保険料は、時速１６ｋｍの速度で前部に衝撃を受けた場合の修理費用に基づいて算定されるところ、修理費用が高くなればなるほど、保険料も高くなる。したがって、車両保険料を抑えるためには、前部に衝撃を受けた場合でも、大きな損傷を蒙らないことが重要である。
さらに、今日の自動車は、ますます小型化しているため、エネルギー吸収装置についても新たな制約が課されており、同じエネルギーをより小さい容積で吸収しうるようにしなければならない。
本発明は、上述のような種々の課題に対処するためのものである。本発明は、エネルギー吸収装置において、吸収されるエネルギーと容積との比(エネルギー−容積比)、および吸収されるエネルギーと、自動車に衝突されたか、または自動車が衝突した物体のへこみとの比(エネルギー−へこみ比)を最大にすることを目的としている。これらの比を最大にすると、自動車前端部の損傷を小さくすることができ、したがって、修理費用と車両保険料を減らすことができる。
本発明の上記目的は、エネルギー吸収装置に、エネルギー吸収特性をもつ、密度０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3の金属フォームを充填することによって達成される。
本発明によれば、小型のエネルギー吸収装置でも、エネルギー吸収装置の変形と金属フォームとの相互作用により、エネルギー吸収量を最大にすることができる。したがって、自動車を小型化することもできる。また、金属フォームを用いることにより、エネルギー吸収装置の厚さ、したがってエネルギー吸収装置の容積、およびオーバーハングを縮小することができる。
本発明の好ましい実施形態においては、エネルギー吸収装置の中空体の断面は、矩形、特に正方形である。他の実施形態においては、この断面は、円形である。本発明に係るエネルギー吸収装置は、アルミニウムまたはスチールから形成することができる。
エネルギー吸収装置の中空体の断面が正方形の場合、この正方形の一辺の長さは、５０〜８０ｍｍが好ましい。この場合、断面積は、２５００〜６４００ｍｍ2となる。
エネルギー吸収装置の中空体の長さは８０〜２００ｍｍが好ましく、この中空体の壁体の厚さは１．５〜３ｍｍが好ましい。
本発明に係る自動車のバンパビーム用エネルギー吸収装置によれば、自動車前端部の損傷を小さくすることができ、したがって、修理費用と保険料を減らすことができる。
本発明の上記以外の特徴および効果は、添付図面を参照して行う、以下の例示的な実施形態の説明により、明らかになると思う。
図１は、周縁部の一部が開放された（Ｃ字状またはＵ字状）断面を有する中空体からなるバンパビーム２と、このバンパビームに少なくとも部分的に収容されているエネルギー吸収装置４とを模式的に示す。バンパビーム２は、周縁部が完全に閉じた中空体であってもよい。自動車の構造部材に固定されるエネルギー吸収装置４は、この実施形態においては、サイドビーム６の端部に固定されている。サイドビーム６には、前端部モジュール８も固定されている。バンパビーム２は、前方充填パネルとしても知られているバンパ10の一部をも収容している。
図２は、図１に示すエネルギー吸収装置４の模式的な斜視図である。この実施形態においては、エネルギー吸収装置４の断面は正方形であるが、矩形または円形とすることもできる。エネルギー吸収装置４の長さはＬ、および断面の一辺の長さはａで示されている。また、例えばアルミニウムから形成される中空体の壁体の厚さは、ｅで示されている。
エネルギー吸収装置の内部には、エネルギー吸収特性を有するフォーム１２が充填されている。エネルギー吸収装置４の形成に用いられるアルミニウムは、６０００系アルミニウム合金（６０６０合金、６１０６合金、および６０８２合金）が好ましい。このアルミニウムには、施行されている保安基準に合わせて、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ５１、Ｔ６等の標記で知られる種々の熱処理を施すこともある。なお、エネルギー吸収装置は、スチール製とすることもできる。
アルミニウムから、壁体の厚さが２．９ｍｍで、長さが１３０ｍｍのエネルギー吸収装置を製造した。このエネルギー吸収装置の重量は、４６０ｇであった。このエネルギー吸収装置は、５４０ｇのトーイングアイ（牽引ロープの取付け環）を備えている。
スチールから、壁体の厚さが１．８ｍｍで、長さが１００〜１２０ｍｍのエネルギー吸収装置を製造した。このエネルギー吸収装置にトーイングアイを設けたときの重量は、０．８〜１．１２ｋｇであった。
〔実施例１〕
断面正方形で、断面積が２５００ｍｍ2（一辺の長さが５０ｍｍ）のエネルギー吸収装置を製造した。フォームの密度は、０．２〜０．４ｇ／ｃｍ3であった。この条件の下で、長さＬが９０ｍｍ以下、かつ壁体の厚さｅが２．２〜３ｍｍのエネルギー吸収装置については、エネルギー−容積比は４０以下であり、エネルギー−へこみ比は１２０以下であった。
図３は、６０００系の２種のアルミニウム合金、すなわち６０６０合金と６０８２合金について、エネルギー−容積比（ＳＥＡ）およびエネルギー−へこみ比（ＳＥＩ）を示している。６０６０合金のＳＥＡが曲線ＳＥＡ５７、同じくＳＥＩが曲線ＳＥＩ５７であり、６０８２合金のＳＥＡが曲線ＳＥＡ３００、同じくＳＥＩが曲線ＳＥＩ３００である。両比の変化は、密度Ｄ（ｇ／ｃｍ3単位）の関数として表わしてある。
この図から分かるように、密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ3の範囲において、６０６０合金については、エネルギー−容積比は、１０．７１〜２７．４９であり、エネルギー−へこみ比は、２２．４８〜６５．６４である。他方、６０８２合金については、同じ密度範囲内において、エネルギー−容積比は、３４．５１〜３６．７であり、エネルギー−へこみ比は、７７〜８９である。
長さＬが８０〜１４０ｍｍで、かつ壁体の厚さｅが１．５〜２．３ｍｍのエネルギー吸収装置においては、エネルギー−容積比は２０〜４０であり、エネルギー−へこみ比は７５〜１２０であった。エネルギー吸収装置の性能が最適となるのは、密度Ｄが０．２〜０．４ｇ／ｃｍ3のときであった。
図４は、一辺の長さが５０ｍｍで、長さ１４０ｍｍの断面正方形のエネルギー吸収装置について、上記２つの比を示している。密度が０．１〜０．４５ｇ／ｃｍ3の範囲において、エネルギー−容積比は、２４．１３〜２４．５６であり、エネルギー−へこみ比は、６１．７９〜７９である。
長さＬが１４０〜２００ｍｍで、かつ壁体の厚さｅが１．５〜２．３ｍｍのエネルギー吸収装置においては、エネルギー−容積比は１０〜２０であり、エネルギー−へこみ比は４５〜７５であった。
図５は、一辺の長さが５０ｍｍで、長さ２００ｍｍの断面正方形のエネルギー吸収装置について、上記２つの比を示している。密度が０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3の範囲において、エネルギー−容積比は、２０．３８〜１９．６２であり、エネルギー−へこみ比は、５５．２７〜６９．７３である。
〔実施例２〕
断面正方形で、断面積が２５００〜６４００ｍｍ2（一辺の長さは５０〜８０ｍｍである）のエネルギー吸収装置を製造した。フォームの密度は、０．２〜０．４ｇ／ｃｍ3であった。
この条件の下で、長さＬが８０ｍｍ以下、かつ壁体の厚さｅが２．２〜３ｍｍのエネルギー吸収装置においては、エネルギー−容積比は５以下であり、エネルギー−へこみ比は１０５以下であった。
図６は、６０６０合金（曲線ＳＥＡ５７と曲線ＳＥＩ５７に対応する）と、６０８２合金（曲線ＳＥＡ３００と曲線ＳＥＩ３００に対応する）について、エネルギー−容積比とエネルギー−へこみ比の変化を示している。
密度が０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ3の範囲において、６０６０合金のエネルギー−容積比は、１８．８〜１８．４２であり、エネルギー−へこみ比は、５２．３８〜８９．７である。他方、６０８２合金のエネルギー−容積比は、２５．８９〜１８．６２であり、エネルギー−へこみ比は、８３．７２〜１１３．５５である。
長さＬが８０〜１４０ｍｍで、かつ壁体の厚さｅが１．５〜２．３ｍｍのエネルギー吸収装置においては、エネルギー−容積比は１２〜２５であり、エネルギー−へこみ比は６５〜１０５であった。
図７は、６０６０合金（曲線ＳＥＡ５７と曲線ＳＥＩ５７に対応する）と、６０８２合金（曲線ＳＥＡ３００と曲線ＳＥＩ３００に対応する）について、エネルギー−容積比とエネルギー−へこみ比の変化を示している。
密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ3の範囲において、６０６０合金のエネルギー−容積比は、１３．３６〜１２．４８であり、エネルギー−へこみ比は、５８．３５〜９９．６６である。他方、６０８２合金のエネルギー−容積比は、１５．７〜１４．３８であり、エネルギー−へこみ比は、８４．１７〜１２１．１４である。
長さＬが１４０〜２００ｍｍで、かつ壁体の厚さｅが１．５〜２．３ｍｍのエネルギー吸収装置においては、密度０．１５〜０．３５ｇ／ｃｍ3の範囲で、エネルギー−容積比は１０〜１５であり、エネルギー−へこみ比は５５〜８５であった。
図８は、６０６０合金（曲線ＳＥＡ５７と曲線ＳＥＩ５７に対応する）と、６０８２合金（曲線ＳＥＡ３００と曲線ＳＥＩ３００に対応する）について、エネルギー−容積比とエネルギー−へこみ比の変化を示している。
６０６０合金については、密度０．１〜０．３５ｇ／ｃｍ3の範囲において、エネルギー−容積比は、１４．１３〜１２．６１であり、エネルギー−へこみ比は、４４．５〜８８．５８である。他方、６０８２合金については、エネルギー−容積比は、１７．３２〜１４．３５であり、エネルギー−へこみ比は、７８．３４〜９１．０１である。
上記いずれの場合にも、金属フォームの密度を０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3、特に０．１〜０．３ｇ／ｃｍ3（０．３ｇ／ｃｍ3は除く）とした上で、エネルギー吸収装置の性能を最適にした。金属フォームの密度は、概ね０．２５ｇ／ｃｍ3が好ましかった。
自動車の前端部に設置されたエネルギー吸収装置と、バンパビームの側面図である。 本発明に係るエネルギー吸収装置の斜視図である。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。 エネルギー吸収装置の特定のパラメータの下における金属フォームの密度と、エネルギー−容積比およびエネルギー−へこみ比との関係を示すグラフである。
符号の説明
２ バンパビーム
４ エネルギー吸収装置
６ サイドビーム
８ 前端部モジュール
10 バンパ

Claims (8)

  1. 自動車のバンパビーム(２)に取り付けうる第１の端部と、サイドビーム(６)の端部に固定しうる第２の端部とを有する中空体からなり、かつエネルギー吸収特性を有する、密度０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3の金属フォームが充填されていることを特徴とするエネルギー吸収装置(４)。
  2. 前記中空体は、矩形、特に正方形の断面を有することを特徴とする請求項１記載のエネルギー吸収装置。
  3. 前記中空体は、円形の断面を有することを特徴とする請求項１記載のエネルギー吸収装置。
  4. 前記中空体は、アルミニウム製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー吸収装置。
  5. 前記中空体は、スチール製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー吸収装置。
  6. 前記中空体の断面は、一辺の長さが５０〜８０ｍｍの正方形であることを特徴とする請求項１，２，４および５のいずれかに記載のエネルギー吸収装置。
  7. 前記中空体の長さは、８０〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー吸収装置。
  8. 前記中空体の壁体の厚さは、１．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー吸収装置。
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