JP2008505000A - 圧潰コーン及びエネルギー吸収体を備えるバンパ - Google Patents

Abstract

管状バンパビームは、車両フレームに取り付けるためのマウントと、各マウントの前方の圧潰コーンとを有する。各圧潰コーンは、ビームの前壁に係合するフランジを備え、また、前壁を通ってビームの後壁に係合しているチューブ部分を備える。熱成形されたエネルギー吸収体が、表面内の水平チャネルに係合するリッジと、圧潰コーンのフランジを受け取るリセスとを有する。エネルギー吸収体は、圧潰箱体を有するように熱成形される。少なくとも２つの圧潰箱体が、それらのベース壁付近で互いに接合されたルート部分を有する隣接側壁を備え、それにより、強度を増すようにしている。これは、ブレード形突起部のうちの１つの前縁を削って切り込むことによって達成され、それにより、削られた前縁は、ルート領域を露出したままにし、それにより、プラスチック材料が高温である間に、ルート領域は互いに接合する。

Description

［発明の背景］
本発明は、エネルギー吸収に適した、エネルギー吸収マウントを有する車両用バンパシステムに関する。

車両用バンパマウントの領域内でのエネルギー管理は、車両衝突中の有効なエネルギー吸収にとって非常に重要である。多くの場合、バンパマウントは、衝撃バンパ試験及び機能バンパ試験に合格するのに十分な強度を有するように、特に丈夫に作られている。しかしながら、これにより、コスト及び廃棄材料が大幅に増加するとともに、重量が増加する。また、バンパマウントは多くの場合、特別な様式で圧壊するように形成され、且つ／又はそれらの衝撃ストローク距離を増大させ、それにより、衝撃が車両フレームに影響を与える前にかなりのエネルギー吸収を行うようにしている。しかしながら、これらの変更もコスト増加をもたらす。バンパマウントの領域での圧潰強度及びエネルギー吸収を改善するが、圧潰ストロークを増大させることがなく、また取り付け領域の重量及び複雑さを大幅に増加させないことが望ましい。

バンパシステムは多くの場合、衝突時に初期エネルギー吸収を行うための高分子エネルギー吸収体を有する。エネルギー吸収体は、或る特定のバンパシステム用に力−たわみ曲線（すなわちエネルギー吸収曲線）を変更するように調整され得る。たとえば、調整には、壁の厚さの増減、及び／又は材料の置き換え、及び／又はエネルギー吸収体へのさらなる構造体の追加を含むことができる。しかしながら、バンパシステムの調整には、より簡単であるとともにあまり侵入的でない方法が望ましい。

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システム及びそれに関連する方法が望まれる。

［発明の概要］
本発明の一態様では、バンパシステムは、上壁、下壁、前壁及び後壁を有し、さらに、ビームを車両フレームに取り付けるようになっている１対のマウントを有する管状バンパビームを備える。圧潰コーンが、ビーム内の各マウントの前方に位置し、各圧潰コーンは、前壁に係合するフランジ、及びフランジから前壁の穴を通って後壁に係合しているチューブ部分を有する。

本発明の別の態様では、バンパシステムは、表面を有するバンパビームと、表面に隣接した熱成形エネルギー吸収体とを備える。エネルギー吸収体は、ベース壁、及びベース壁内に形成された少なくとも２つの隣接圧潰箱体を有する。隣接圧潰箱体は、１対の隣接側壁を有し、隣接側壁の各々は、ベース壁の付近にルート部分（root section）を有する。ルート部分は、ベース壁から距離をおいて互いに接合され、それにより、隣接側壁が互いに補強且つ強化するようになっている。

本発明のさらに別の態様では、エネルギー吸収体を形成する方法は、熱成形可能なプラスチック材料のベースシートを設けるステップと、シートを加熱するステップと、ベースシート内に複数の圧潰箱体を形成するための、前縁を設けた複数のブレード形突起部を有する工具を設けるステップを含む。圧潰箱体は、１対の隣接圧潰箱体を有する。前縁の少なくとも１つは、中央領域に沿って削られて切り込まれ（scrived and cut back）、それにより、ベース壁をブレード形突起部によって熱成形しているとき、対の隣接圧潰箱体上の隣接側壁の、削った前縁によって形成された中央ルート領域が、ブレード形突起部によって露出したままであって、ブレード形突起部によって冷却されないようにする。本方法は、工具を加熱シートに係合させることであって、ブレード形突起部が、複数の圧潰箱体をシート内に形成する、工具を加熱シートに係合させることをさらに含む。削った前縁を有するブレード形突起部は、熱成形処理中にルート領域を露出したままにし、それにより、プラスチック材料が高温である間に、ルート領域は互いに接合し、その結果、シートの冷却時に対の隣接圧潰箱体の強度が増すようにする。

当業者であれば、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、本発明の上記及び他の態様、目的及び特徴を理解し、高く評価するであろう。

［好適な実施形態の詳細な説明］
バンパシステム２０（図１）は、管状バンパビーム２１を備え、この管状バンパビーム２１は、車両フレームに取り付けるための１対のマウント２２と、各マウントの前方位置でビーム２１内に設けられた圧潰コーン２３とを有する。各圧潰コーン２３は、ビーム２１の前壁２５の前面に係合するフランジ２４を備え、また、前壁２５を通ってビーム２１の後壁２７に係合しているチューブ部分２６を備える。熱成形されたエネルギー吸収体２８が、前壁２５の表面内の水平チャネル３０に係合するリッジ２９と、圧潰コーン２３のフランジ２４を受け取る追加的な浅いリセス３１とを有する。エネルギー吸収体２８は、複数の圧潰箱体３２を有するように熱成形されている。少なくとも２つの圧潰箱体３２Ａ及び３２Ｂは、強度を増すためにそれらのベース壁３５付近で互いに接合されたルート部分３４を有する隣接側壁３３を備えている。これは、ブレード形突起部３７（図６）の突起部６３の前縁３６を削って切り込むことによって達成され、それにより、削られた前縁３６は、熱成形処理中にルート領域３４を露出したままにし、それにより、プラスチック材料が高温である間に、ルート領域３４が互いに接合する。その結果、より強力且つ剛直な圧潰箱体３２Ａ及び３２Ｂが生じ、それにより、エネルギー吸収体の特定領域内の衝撃強度を調整することができるとともに、エネルギー吸収体の十分な強度を維持しながら、シート厚さ及び材料特性を下げることを可能にする。注目すべきことに、ブレードの削りは製造工具で迅速に行われることができ、以下にさらに詳細に説明するように、材料又はシート厚さを変化させる必要がない。また、それは、衝突時の段階的圧潰を達成するのを助ける。

ビーム２１（図１）は、上壁４０及び下壁４１によって連結された前壁２５及び後壁２７を有する管状補強体である。ビーム２１は、それを用いようとする車両の前部の空力形状に一致するように、長手方向に後退して湾曲している。前壁２５は、垂直方向に離間した１対のチャネル３０を画定している。図示のビーム２１は、単一チューブを形成しているが、本発明の概念を二重チューブビーム、Ｃ字形ビーム又は他のビーム形状に使用することができると考えられる。後述するように、圧潰コーン２３のチューブ部分２６を受け取るために、開口４２が、前壁２５の、マウント２２と整合した各端部に形成されている。マウント２２は、ビーム２１の外側端部付近で後壁２７に溶接された、内側ビーム取り付けフランジ４５及び外側ビーム取り付けフランジ４６を有するブラケットを備える。フレーム取り付けフランジ４７が、バンパ取り付けフランジ４５及び４６の間に延在しており、且つ車両フレームに接続するための開口を有する。

圧潰コーン２３（図２Ｂ）の各々は、リング形取り付けフランジ２４と、後向きに延出したチューブ部分２６とを有する。取り付けフランジ２４は、開口４２の周囲で前壁２５（図２）の前面にはめ合い式に係合する形状を有する。フランジ２４は、締結具又はタブ５０等の機械的手段によってビーム前壁２５に固定されることができるか、デテント状に成形されることができる。図示のフランジ２４は、比較的正方形の形状をしているが、他の形状も同様に使用できると考えられる。チューブ部分２６も、隅部にアールを付けた比較的正方形の断面をしている。チューブ部分２６は、後壁２７まで延在している。チューブ部分２６は、バンパシステムの機能的要件に合わせて、さまざまな様式で終端することができると考えられる。本構成では、チューブ部分２６は後壁２７に当接し、「平らな部分」又は底壁を備えている。しかしながら、所望ならば、底部をなくすことができると考えられる。マウント２２は、ビーム２１の後壁２７に溶接された平坦プレートを有していないが、所望ならば、それを設けることもできると考えられる。チューブ部分２６の後端部は、所望により、後壁２７に溶接するか、取り付けないままにしておくことができる。圧潰コーン２３は、衝撃力を直接的且つ直ちにマウント２２に伝達し、それにより、車両フレーム（及び車両乗員）は、その力の反動で減速（de-acceleration）を直ちに受け始めるであろう。これには、より長い時間にわたって衝撃力が拡散するという利点がある。（衝撃力が、車両フレームに伝達される前に、先にエネルギー吸収体を圧壊しなければならないとすると、車両への力の伝達は２〜３マイクロ秒だけ遅れ、車両フレームに伝達される衝撃力がより劇的且つ比較的急激に増加することになるであろう。）注目すべきことに、圧潰コーン２３は衝撃エネルギーを車両フレームに、圧潰コーン２３がない場合より比較的迅速に伝達する一方、圧潰コーン２３は、圧潰してエネルギーを吸収するように構成されている。言い換えると、圧潰コーン２３は、車両フレームに伝達される衝撃エネルギーを、平滑にし、より迅速に、但し徐々に増加させる一方、同時に、マウント２２の真上の戦略的位置にエネルギー吸収機能を与え、それにより、ビーム部分を圧潰するために必要な力を調節することができ、、所望の車両衝突パルスを得るために局部的に変化させることができる。

熱成形されたエネルギー吸収体２８（図２Ｃ）は、ベース壁３５を有し、このベース壁３５から、圧潰箱体３２（及び３２Ａ及び３２Ｂ、図６）が、ビーム２１（図２Ａ）内のチャネル３０に係合するリッジ２９（図２Ｃ）及び圧潰コーン２３（図２Ｂ）内のフランジ２４を受け取るリセス３１（図２）とともに、熱成形される。圧潰箱体３２は、バンパシステムのさまざまな領域でのエネルギー吸収を最適化するのに望ましい任意の深さ、高さ、幅、形状、密度及び間隔に作製される。圧潰箱体は、たとえば熱成形処理中に材料がより均一に流れやすくするために、すべての隅部に沿ってアールを付けるような既知の熱成形技術に従って、作製されるであろう。圧潰箱体の側壁３３は比較的平坦であるが、それらの安定性及び圧潰強度を増すことを意図した波形及び起伏を有することもできる。所望ならば、エネルギー吸収体を射出成形することもできることに注意されたい。しかしながら、ビーム２１及び車両ファシア間の内部空間が比較的小さく、且つ／又は体積が小さい場合、熱成形エネルギー吸収体がより現実的であろう。エネルギー吸収体２８の１つの重要な特性は、ツーリングがカットされた後でも、バンパの開発中にエネルギー吸収量を選択的に変化させるように調整することができることである。この調整は、材料の置き換えにより、壁厚さ及び半径の変更により、また必要な箇所に構造体を追加することにより行われることができる。また、後述するように、熱成形工具のブレードを削ることによっても、調整を行うことができる。

本発明のエネルギー吸収体２８（図６）は、圧潰箱体３２Ａ及び３２Ｂで示されているように、特定の圧潰箱体上の選択された領域内に特定の衝撃強度を有するように選択的に調整することができる。圧潰箱体３２Ａ及び３２Ｂでは、隣接した側壁３３は、強度を増すために接合したルート部分３４を有する。これは、ブレード形突起の「削り」と呼ばれる方法によって達成される。図６に示されているように、シートを熱成形してエネルギー吸収体２８にするための工具６０は、特定のブレード形突起部６１〜６３を備える複数のブレード形突起部３７を有する。幅広突起部６１のようなブレード形突起部は、比較的狭い突起部６３のようなブレード形突起部より容易に冷却されることができる。これは、以下のような利益があるような場合に用いられる。狭いブレード形突起部６３をその前縁３６の中心に沿って削ると、その結果として、伸張されて側壁３３に熱成形されるベース壁３５の材料が、ルート部分３４内で引き寄せられる傾向を有するであろう。この作用は、狭い方のブレード形突起部３７が厚い方のブレード形突起部より冷却が困難という事実によって促進され、その結果、狭い方のブレード形突起部と接触する材料が高温のままとなる。材料がまだ高温であって半流体であるとき、ルート部分３４の材料は、引き寄せられて接触し、接合する可能性がある。その結果、隣接側壁３３が互いに補強且つ安定化し、それにより、側壁厚さを増加させていなくても、強度が相当に増す。

本発明の概念から逸脱しない限り、上記構造体に変更及び修正を加えることができることを理解する必要があり、また、そのような概念は、以下の特許請求の範囲が別段にその文言で否であることを明記しない限り、これらの特許請求の範囲に包含されるものとすることが理解されるべきである。

本発明を具現するバンパシステムの斜視図である。 図１を垂直方向にとった断面図である。 図２と同一であるが、ビームの個別構成部品の断面図である。 図２と同一であるが、圧潰チューブの個別構成部品の断面図である。 図２と同一であるが、エネルギー吸収体の個別構成部品の断面図である。 図１に示されたビーム及びエネルギー吸収体の端部分の破断斜視図である。 図３に示されたビームの端部分の破断斜視図である。 図４の斜視端面図である。 図１〜図３に示されたエネルギー吸収体を熱成形するためのブレード形突起部を有する工具の概略的な斜視図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図３の圧潰箱体の破断斜視図である。

Claims (8)

1. バンパシステムであって、
   上壁、下壁、前壁及び後壁を有する管状バンパビームであって、さらに、前記後壁から延出して、該管状バンパビームを車両フレームに取り付けるようになっている１対のマウントを有する管状バンパビームと、
   各マウントの前方に位置する圧潰コーンであって、各圧潰コーンが、前記前壁に係合するフランジ、及び該フランジから前記前壁の穴を通って前記後壁に係合しているチューブ部分を有する、圧潰コーンと
   を備えるバンパシステム。
2. 前記前壁に係合するエネルギー吸収体であって、前記フランジをはめ合い式に受け取り、且つ前記フランジ又は前記圧潰箱体との干渉を回避する後部形状を有する、エネルギー吸収体を備える、請求項１に記載のバンパシステム。
3. 前記後部形状は、前記フランジをはめ合い式に受け取るためのポケットを画定する、請求項２に記載のバンパシステム。
4. 前記前壁に係合するエネルギー吸収体を備え、
   前記前壁は、水平方向に延在する少なくとも１つのチャネルを有し、
   前記エネルギー吸収体は、該チャネルに係合するリッジを有する、請求項１に記載のバンパシステム。
5. バンパシステムであって、
   表面を有するバンパビームと、
   該表面に隣接した熱成形エネルギー吸収体であって、
   ベース壁、及び該ベース壁内に形成された少なくとも２つの隣接圧潰箱体を有し、
   該隣接圧潰箱体は、１対の隣接側壁を有し、
   該隣接側壁の各々は、前記ベース壁の付近で前記ベース壁から距離をおいて互いに接合されたルート部分を有し、それにより、前記隣接側壁が互いに補強且つ強化するようになっている、熱成形エネルギー吸収体と
   を備えるバンパシステム。
6. 前記圧潰箱体は、前壁及び追加側壁を有し、
   該追加側壁は、該前壁及び前記隣接側壁と結合し、それにより、中空の箱形構造体を形成しており、
   前記隣接側壁及び前記追加側壁のうちの少なくとも１つは、非平面的であって波形を内部に有し、それにより、強度及び安定性を増すようになっている、請求項５に記載のバンパシステム。
7. 前記エネルギー吸収体は、前縁を設けたブレード形突起部を有する金型を使用して作製され、
   前記前縁は、中心領域に沿って削って切り込まれ、それにより、前記ベース壁がブレード形突起部によって熱成形されているとき、前記隣接側壁の中央領域が、前記ブレード形突起部によって覆われることもなく、前記ブレード形突起部によって冷却されることもなく、それにより、冷却される前の高温である間に、前記ルート部分が互いに接合するようになっている、請求項５に記載のバンパシステム。
8. エネルギー吸収体を形成する方法であって、
   熱成形可能なプラスチック材料のベースシートを設けるステップと、
   該シートを加熱するステップと、
   前記ベースシート内に複数の圧潰箱体を形成するために、前縁を設けた複数のブレード形突起部を有する工具を設けるステップであって、
   前記圧潰箱体は、１対の隣接圧潰箱体を有し、前記前縁のうちの少なくとも１つは、中央領域に沿って削られて切り込まれ、
   それにより、前記ベース壁を前記ブレード形突起部によって熱成形しているとき、前記対の隣接圧潰箱体上の隣接側壁の、前記削った前縁によって形成された中央ルート領域が、前記ブレード形突起部によって露出したままであって、該ブレード形突起部によって冷却されないようにする、工具を設けるステップと、
   前記工具を前記加熱シートに係合させるステップであって、前記ブレード形突起部が、複数の圧潰箱体を前記シート内に形成し、前記削った前縁を有する前記ブレード形突起部は、前記ルート領域を露出したままにし、それにより、プラスチック材料が高温である間に、該ルート領域は互いに接合し、その結果、前記シートの冷却時に前記対の隣接圧潰箱体の強度が増すようにする、前記工具を前記加熱シートに係合させるステップと
   を含む方法。

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