JP2007502747A

JP2007502747A - 支持付き傾斜壁を有する面を有するバンパービーム

Info

Publication number: JP2007502747A
Application number: JP2006524074A
Authority: JP
Inventors: レイアーソン、デイヴィド・イー; ジョンソン、トーマス・ジェイ
Original assignee: Shape Corp
Current assignee: Shape Corp
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2005018995B1; EP1663723A4; US7100952B2; WO2005018995A3; US20060082170A1; MXPA06001655A; WO2005018995A2; AU2004267086A1; EP1663723A2; AU2004267086A2; US7017960B2; CA2535351A1; US20050082850A1

Abstract

車両用のバンパービームは、前壁と、後壁と、上壁と、底壁と、上部管及び下部管を画定する補強壁とを含む。前壁は、垂直部分と、傾斜部分と、屈曲部分とを含む。補強壁は、屈曲部分の下で傾斜部分を支持して、予測可能な所望のエネルギー吸収を提供する。傾斜部分は、第１の管の第１の垂直寸法を画定する傾斜部を含むことが好ましく、垂直部分は第２の垂直寸法を画定し、第１の垂直寸法と第２の垂直寸法との比は約１：３である。また、好ましくは、前壁の厚さは少なくとも約３ｍｍであり、他の壁の厚さは約２．０ｍｍ未満であるか、又はより好ましくは、他の壁のうち外側の壁は約１．７ｍｍ未満である。一つの実施形態では、上部管及び下部管は離間している。

Description

本発明は、車両用のバンパービームに関し、より詳細には、エネルギー吸収及び予測可能な圧潰を改善するような形状で構成される管状ビームに関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、「BUMPER BEAM HAVING FACE WITH SUPPORTED ANGLED WALL」という名称の２００３年８月１９日出願による仮米国出願第６０／４９６，１９９号の利益を主張する。

［背景］
アルミニウム製のものを含む、現代の乗用車用の押出成形された管状バンパービームが既知である。しかしながら、押出成形のプロセス及び材料は、多くの場合、必要な強度を得るために厚い部分を必要とする。エネルギー吸収を維持しつつ重量を減らすための改良が望まれている。さらに、圧潰時のエネルギー吸収の一貫性及び予測可能性を改善するための改良が望まれる。さらにまた、上記の目的を果たしつつ製造を容易にするように、特定のビーム形状を最適化することが望まれる。

したがって、上記利点を有するとともに、上記問題を解決するバンパーシステムが要求されている。

［本発明の概要］
一態様において、乗用車用のバンパービームは、互いに共働して外側管を画定する受衝前壁と、後壁と、平行な上壁及び底壁とを含む断面形状を有している。内部補強壁が、前壁と後壁との間に延びて、外側管を上側管部及び下側管部に分割する。前壁は、後壁と平行に延びる垂直部分を含み、屈曲部分によって垂直部分に接続される傾斜部分をさらに含む。内部補強壁は、上壁及び底壁と平行に延び、屈曲部分から離間した場所で傾斜部分に接続されてこの傾斜部分を支持する。この構成により、内部補強壁は、前壁の垂直部分及び傾斜部分、並びに他の壁と合わさって、衝突時に予測可能な所望のエネルギー吸収を提供する。

より狭い態様において、傾斜部分は、上側管部に位置する傾斜部を含み、傾斜部は第１の垂直寸法を画定し、前壁の垂直部分は第２の垂直寸法を画定し、第１の垂直寸法と第２の垂直寸法との比は、約１：３である。

別のより狭い態様において、前壁の厚さは少なくとも約３ｍｍであり、他の壁の厚さは約２．０ｍｍ未満であるか、又はより好ましくは、他の壁のうち外側の壁は約１．７ｍｍ未満である。

別の態様において、乗用車用のバンパービームは、互いに共働して外側管を画定する前壁と、後壁と、平行な上壁及び底壁とを含む断面形状を有している。前壁は、前壁及び断面の剛性を高めるために、上壁よりも上方に延びる自由端を有する上向きフランジを含む。

さらに別の態様において、乗用車用のバンパービームは、上部管及び下部管を形成する壁を含む断面形状を有する。上部管は、第１の上壁及び底壁と第１の前壁及び後壁とにより形成され、下部管は、第２の上壁及び底壁と第２の前壁及び後壁とにより形成される。第１の前壁及び第２の前壁の少なくとも一方は、屈曲部によって接続される傾斜部及び垂直部を含み、垂直部の長さは傾斜部の長さよりも長く、第１の前壁及び第２の前壁の他方は、完全に傾斜し、垂直部を含まない。

さらに別の態様において、乗用車用のバンパービームは、前壁と、上壁と、後壁と、底壁とを含む断面形状を有して、これらにより上部管及び下部管を形成し、前壁と後壁との間に延びる補強壁をさらに有する。前壁は、垂直部分、垂直部分に対して鋭角に延びる傾斜部分、及び垂直部分と傾斜部分とを接続する屈曲部分を含み、補強壁は、屈曲部分から離間した場所で傾斜部分に接続される。

以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を検討すれば、本発明のこれら及び他の態様、目的、及び特徴が当業者によって理解され、明らかになるであろう。

［好適な実施形態の詳細な説明］
本明細書での説明のために、「上部」「下部」「右」「左」「後」「前」「垂直」「水平」という用語及びそれらの派生語は、図１における向きの本発明に関するものとする。しかしながら、別段の明示がない限り、本発明は種々の代替的な向きを取ることができることを理解されたい。添付図面に示されるとともに以下の明細書で説明される特定の装置及びプロセスは、添付の特許請求の範囲において定義される発明概念の例示的な実施形態にすぎないことも理解されたい。したがって、特許請求の範囲に別段の明記がない限り、本明細書に開示される実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、限定としてみなされるべきではない。

車両用のバンパービーム１０（図１）は、前壁、後壁、上壁、及び底壁１１〜１４と、上部管及び下部管を画定する補強壁１５とを含む。特に、「前」、「後」、「上」及び「底」という用語は、壁１１〜１４に用いられているが、ビームは、壁１１を衝突してくる物体と最初に接触する物体係合壁として、任意の向きで用いることができる。したがって、例えば、「前」という用語は、ビームの前部を指すことが意図され、不必要に限定することは意図されない。

前壁１１は、垂直部分１６、傾斜部分１７、及び屈曲部分１８を含む。補強壁１５は、屈曲部分１８の下で傾斜部分１７を支持して、予測可能な所望のエネルギー吸収を提供する。傾斜部分１７は、後方に約２０°傾斜している。傾斜部分１７は、第１の管の第１の垂直寸法２１を画定する傾斜部２０を含むことが好ましく、垂直部分１６は第２の垂直寸法２２を画定し、第１の垂直寸法と第２の垂直寸法との比は約１：３である。同様に好ましくは、前壁１１の厚さは少なくとも約３ｍｍであり、他の壁１２〜１５の厚さは約２．０ｍｍ未満であるか、又はより好ましくは、他の壁のうち外側の壁１２〜１４は約１．７ｍｍ未満であり、補強壁１５は１．９ｍｍである。９０°の凹状角部の半径は全て約５ｍｍであるが、７０°の凹状角部の半径は約２ｍｍである。一実施形態では、図５に示すように、上部管と下部管とは離間しているが、この第２の実施形態は、後述するように、バンパービーム１０の発明的態様のいくつかを具現していることに留意されたい。上向きタブ２３が、前部表面積をさらに大きくしてビーム強度を向上させることで、壁を薄くし、且つ管の各部分を小さくすることを可能にする。図１及び図５に示すビームの特定の比により、優れたビーム強度及び衝突エネルギー吸収特性が得られることに留意されたい。

ビーム１０（図１）は、従来のアルミニウム断面設計（図２）に対して質量１ｋｇあたりのエネルギー吸収の増加をもたらすように開発された。

特に、この断面設計は、材料の理論力学を利用し、且つ３つの別個のモードのエネルギー管理、すなわち伝達、システム形状変更、及び断面変形を組み合わせる。ビーム１０のエネルギー吸収（図３）は、既知の従来のアルミニウム断面設計よりも、エネルギー吸収の効率を高める一方で単位長さあたりの重量を減少させる。この効率向上は、以下の独自の設計特性を組み込むことによって得られる。

１）衝突タブ
図４は、本発明の効率向上アルミニウムエネルギー吸収断面の一つの特徴である衝突タブ（２３）を示している。この特徴は、全衝突面を大きくすることによって断面の慣性モーメントを大きくする一方で、より大きな断面全体に関連する重量負担をなくすことができる。このタブ及びそれに対応した断面の慣性モーメントの増大は、断面設計の剛性及び効率を高める要因の一部となる。

２）衝突面の輪郭
図４は、本発明の効率向上アルミニウムエネルギー吸収断面の衝突面の輪郭を示す。この特徴は、断面に構造的剛直性を与えることによって、従来の断面構造設計よりも全体的な断面剛性を高める。この特徴はまた、変形開始点を与えることにより、制御された予測可能な断面変形ももたらす。

３）衝突荷重制御内部構造
図４は、本発明の効率向上アルミニウムエネルギー吸収断面の衝突荷重制御内部構造を示す。この構造における位置及び厚さの最適化は、断面設計の調整可能な荷重支持能力を与えることによって、上記２）の特徴とともに有効となる。１）及び２）の特徴は、目標荷重まで剛性及び効率を向上させ、これら目標荷重において、最適化された内部構造が許容可能なレベルを超えることなくこれらの荷重を維持する断面変形を与える。衝突面の輪郭は、上部キャビティの圧壊を開始する点を与える。衝突制御内部構造の垂直方向の場所により、圧壊開始時の荷重レベルが決まり、上部キャビティが下部キャビティよりも先に受ける圧壊の量が定まる。所定量の圧壊が上部キャビティに加わるように設計される場合、下部キャビティは、上部キャビティの圧壊中又は圧壊後に形状を維持し、且つシステム全体の剛直性を与える。

［変形例］
ビーム１０Ａ（図５）は、上部管及び下部管と、垂直壁部分及び傾斜壁部分を有する前壁と、屈曲部の下で傾斜壁の傾斜部に接続する補強壁とを含むという点で、ビーム１０（図１）と同様である。ビーム１０Ａはさらに、上部管と下部管とを離間させる前壁２５及び後壁２６を含む。図示の壁２５は、垂直且つ平面状であり、且つ後壁から内側に離間しており、壁２６は「Ｃ」字形である。

本発明の概念から逸脱することなく、上記構造に変形及び変更を加えることができることは理解されるであろうし、また、そのような概念は、これらの特許請求の範囲にその文書によって別段に明記されていない限り、添付の特許請求の範囲に包含されるものとすることも理解されたい。

本発明の実施の形態に係る管状ビームの断面図である。従来技術の押出成形管状アルミニウムビームを示す断面図である。図１及び図２のビームに関する、典型的な力−撓み曲線を示すグラフである。図１の拡大図である。本発明の変形例に係る管状ビームの断面図である。

Claims

互いに共働して外側管を画定する受衝前壁と、後壁と、平行な上壁及び底壁とを含むとともに、前記前壁と前記後壁との間に延びて前記外側管を上側管部及び下側管部に分割する内部補強壁を含む断面形状を有し、
前記前壁は、前記後壁と平行に延びる垂直部分と、前記上側管部及び前記下側管部の一方にわたって完全に延びるとともに前記上側管部及び前記下側管部の他方の少なくとも約１／３にわたって延びる傾斜部分とを含み、前記傾斜部分は、屈曲部分によって前記垂直部分に接続され、
前記内部補強壁は、前記上壁及び前記底壁と平行に延びるとともに、前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続されて該傾斜部分を支持し、
前記内部補強壁は前記前壁の前記垂直部分及び前記傾斜部分と他の壁と共働して衝突時に予測可能な所望のエネルギー吸収を提供することを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
前記傾斜部分は前記上側管部に位置する傾斜部を含み、該傾斜部は第１の垂直寸法を画定し、前記前壁の前記垂直部分は第２の垂直寸法を画定し、前記第１の垂直寸法と前記第２の垂直寸法との比は約１：３である請求項１に記載の乗用車用のバンパービーム。
アルミニウムから構成される請求項２に記載の乗用車用のバンパービーム。
押出成形される請求項３に記載の乗用車用のバンパービーム。
互いに共働して外側管を画定する受衝前壁と、後壁と、平行な上壁及び底壁とを含むとともに、前記前壁と前記後壁との間に延びて前記外側管を上側管部及び下側管部に分割する内部補強壁を含む断面形状を有し、
前記前壁は、前記後壁と平行に延びる垂直部分と、屈曲部分によって前記垂直部分に接続される傾斜部分とを含み、
前記内部補強壁は、前記上壁及び前記底壁と平行に延びるとともに、前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続されて該傾斜部分を支持し、
前記内部補強壁は前記前壁の前記垂直部分及び前記傾斜部分と他の壁と共働して衝突時に予測可能な所望のエネルギー吸収を提供し、前記前壁の厚さは少なくとも約３ｍｍであり且つ他の壁の厚さは約２．０ｍｍ未満であることを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
前記上壁、前記後壁、及び前記底壁の厚さは、約１．７ｍｍ以下である請求項５に記載の乗用車用のバンパービーム。
互いに共働して外側管を画定する前壁と、後壁と、平行な上壁及び底壁とを含む断面形状を有し、
前記前壁は、傾斜部分と、該傾斜部分から延びる平面状の垂直部分とを含むとともに、前記前壁及び前記断面形状の剛性を高めるために、前記垂直部分と整列し且つ前記上壁よりも上方に延びる自由端を有する上向きフランジを含むことを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
前記前壁は、前記後壁と平行に延びる垂直部分を含むとともに、屈曲部分によって前記垂直部分に接続される傾斜部分を含む請求項７に記載の乗用車用のバンパービーム。
前記前壁と前記後壁との間に延びて前記外側管を上側管部及び下側管部に分割する内部補強壁を含み、前記内部補強壁は、前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続されて該傾斜部分を支持し、前記前壁の前記垂直部分及び前記傾斜部分と前記フランジと共働して衝突時に予測可能な所望のエネルギー吸収を提供する請求項８に記載の乗用車用のバンパービーム。
アルミニウムから構成される請求項９に記載の乗用車用のバンパービーム。
押出成形される請求項１０に記載の乗用車用のバンパービーム。
上部管及び下部管を形成する前壁と、上壁と、後壁と、底壁とを含むとともに前記前壁と前記後壁との間に延びる補強壁を含む断面形状を有し、
前記前壁は、垂直部分と、該垂直部分に対して鋭角に延びる傾斜部分と、前記垂直部分及び前記傾斜部分を接続する屈曲部分とを含み、
前記補強壁は前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続され、
前記傾斜部分は、前記上部管及び前記下部管の一方にわたって完全に延びるとともに前記上部管及び前記下部管の他方の少なくとも約１／３にわたって延びることを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
前記傾斜部分は前記上側管に位置する傾斜部を含み、該傾斜部は第１の垂直寸法を画定し、前記前壁の前記垂直部分は第２の垂直寸法を画定し、前記第１の垂直寸法と前記第２の垂直寸法との比は約１：３である請求項１２に記載の乗用車用のバンパービーム。
アルミニウムから構成される請求項１２に記載の乗用車用のバンパービーム。
押出成形される請求項１３に記載の乗用車用のバンパービーム。
上部管及び下部管を形成する前壁と、上壁と、後壁と、底壁とを含むとともに前記前壁と前記後壁との間に延びる補強壁を含む断面形状を有し、
前記前壁は、垂直部分と、該垂直部分に対して鋭角に延びる傾斜部分と、前記垂直部分及び前記傾斜部分を接続する屈曲部分とを含み、
前記補強壁は前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続され、
前記前壁の厚さは少なくとも約３ｍｍであり且つ他の壁の厚さは約２．０ｍｍ未満であることを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
前記上壁、前記後壁、及び前記底壁の厚さは、約１．７ｍｍ以下である請求項１６に記載の乗用車用のバンパービーム。
上部管及び下部管を形成する前壁と、上壁と、後壁と、底壁とを含むとともに前記前壁と前記後壁との間に延びる補強壁を含む断面形状を有し、
前記前壁は、垂直部分と、該垂直部分に対して鋭角に延びる傾斜部分と、前記垂直部分及び前記傾斜部分を接続する屈曲部分とを含み、
前記補強壁は前記屈曲部分から離間した場所で前記傾斜部分に接続され、
これらの壁は、互いに継手場所で接続され、各継手場所は、９０°以上の角度を形成する表面において少なくとも約５ｍｍの半径を有し、９０°未満の角度を形成する表面において約３ｍｍ以下の半径を有することを特徴とする乗用車用のバンパービーム。
垂直取り付け位置にあるときに前記傾斜部分が垂直線から約２０°の角度で延びる請求項１に記載の乗用車用のバンパービーム。
垂直取り付け位置にあるときに前記傾斜部分が垂直線から約２０°の角度で延びる請求項７に記載の乗用車用のバンパービーム。