JP2019535581A - ８字形の断面を有するバンパービーム - Google Patents

Abstract

バンパービーム（１）は、横断方向に延在する上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）を備える少なくとも１つのロール成形された鋼板（１０）で作られており、前記上部ビーム（１２）および前記下部ビーム（１４）それぞれが、前方壁（１６、２２）と、後方壁（１８、２４）と、上部壁（２０）と、下部壁（２６）とによって画定される閉断面を有し、上部壁（２０）および下部壁（２６）が、前方壁（１６、２２）を後方壁（１８、２４）に連絡し、上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の前方壁（１６、２２）と後方壁（１８、２４）との間に延在する中央壁（２８）が、上部ビーム（１２）の下部壁および下部ビーム（１４）の上部壁の両方を形成する。中央壁（２８）は、少なくとも２つの異なる平面内に延在する。

Description

本発明は、横断方向に延在する上部ビームおよび下部ビームを備える、少なくとも１つのロール成形された鋼板で作られたタイプの自動車車両のためのバンパービームに関し、前記上部ビームおよび前記下部ビームそれぞれが、前方壁と、後方壁と、上部壁と、下部壁とによって画定された閉断面を有し、上部壁および下部壁が前方壁を後方壁に連絡し、上部ビームおよび下部ビームの前方壁と後方壁との間に延在する中央壁が上部ビームの下部壁および下部ビームの上部壁の両方を形成する。

また、本発明は、そのようなバンパービームを製造するための方法に関する。

共通の中央壁を有する上部ビームおよび下部ビームを備えるバンパービームは、「８字形」バンパービームとして知られている。そのようなバンパービームは、バンパービームの抵抗力を増大させる中央壁のおかげで、比較的軽量のままで、バンパービームが設置される車両内の利用可能なスペースに適合しながら、良好な強度および衝撃特性を有することで知られている。例えば、米国特許第８７１６６２４号明細書および米国特許出願公開第２０１４／０３６１５５８号明細書は、そのような８字形バンパービームを開示している。

バンパービームは、衝撃、例えば、局所的な障害物が約１５ｋｍ／ｈの速度でバンパービームの中央部に衝突するポールテスト衝撃の場合、特定の挙動を有する必要がある。より具体的には、バンパービームは、衝撃が発生したときに衝撃のエネルギーが車両のバンパービームの後方に延在する部分に伝わらないように、またはあまり伝わらないように、エネルギーを吸収しながら変形することができなければならない。

この目的のために、バンパービームは、衝撃中にバンパービームに加えられる、所定の作用力しきい値よりも大きなピーク作用力に対する抵抗力と、衝撃に起因する所定の変形距離でのバンパービームの変形後に吸収される最小のエネルギーと、ピーク作用力がバンパービームに加えられたときのバンパービームの変形中のならびに相当な量の変形後の、破損に対する抵抗力とに関して、バンパービームは満足すべき特性を有する必要があり、これは、バンパービームが、塑性変形しなければならず、塑性変形中に所定の変形距離にわたって破損せずに確実にエネルギーを吸収することを意味する。

新規のバンパービームを設計する場合、これらの３つのパラメータ（ピーク作用力に対する抵抗力、吸収される最小エネルギー、および破損に対する抵抗力）において最良の結果を得ようとする。しかしながら、これらの特性のうちの１つを改善しようとすることは、一般に、１つおよび／または他の特性にとって有害である。例えば、バンパービームの幾何学形状を変えることによって、またはその引張り強度を高めることによって、バンパービームの抵抗力を増大させることは、バンパービームを変形しにくくし、バンパービームの変形が所定の距離に達する前に破損する可能性を高くする。

米国特許第８７１６６２４号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０３６１５５８号明細書

本発明の目的の１つは、３つのパラメータすべてにおいて改善された結果を有するバンパービームを提案することである。

この目的のために、本発明は、中央壁が少なくとも２つの異なる平面内に延在する上述のタイプのバンパービームに関する。

中央壁を少なくとも２つの異なる平面内に延在させ、それによって中央壁に段差を作り出すことによって、バンパービームの抵抗力を改善することが可能になり、このことが衝撃中に加えられるより大きなピーク作用力に抗することを可能にする。さらに、段差が生じることによって、衝撃に起因する作用力がバンパービームに加えられる方向に測定された、単一の平面内に延在する中央壁の部分の長さを短くすることが可能になり、これによりバンパービームの変形中のエネルギーの吸収が改善され、したがって、所定の変形距離で吸収される最小エネルギーが改善され、バンパービームが変形中に破損しにくくなる。衝撃中にバンパービームに作用力が加えられる長手方向において、単一の平面内に延在する表面の長さが増加するとともに、表面の座屈を引き起こす作用力が小さくなるために、この結果は得られる。中央壁が単一の平面内に延在するこの状況と比較して、中央壁に平面の変化があると、中央壁の単一の平面内に延在する長手方向の表面の長さを短くすることが可能になるため、座屈を引き起こす作用力がより大きいので、これらの表面の座屈は遅れる。座屈を遅らせることによって、上部ビームおよび下部ビームの中空体をより長い変形距離にわたって維持することが可能になり、これによって、衝撃中にバンパービームの性能が、吸収されるエネルギーに関して改善される。

バンパービームの特定の特徴は、請求項２〜１７に記載されている。
また、本発明は、上述されたようなバンパービームを製造するための方法に関し、
本方法は、
− 鋼板を用意する工程と、
− 横断方向に延在する上部ビームおよび下部ビームを備えるバンパービームを形成するために、連続圧延ステーションにおいて鋼板をロール成形する工程であって、前記上部ビームおよび前記下部ビームそれぞれが、前方壁と、後方壁と、上部壁と、下部壁とによって画定される閉断面を有し、上部壁および下部壁が前方壁を後方壁に連絡し、上部ビームの、および下部ビームの、前方壁と後方壁との間に延在する中央壁が上部ビームの下部壁および下部ビームの上部壁の両方を形成する、工程と、
を含み、
中央壁が連続圧延ステーションの少なくとも１つにおいて少なくとも２つの異なる平面内に延在するように成形される。

本方法の特定の特徴は、請求項１９および２０に記載されている。

本発明の他の態様および利点は、例として与えられ、添付された図面を参照してなされる以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。

本発明によるバンパービームを備えるバンパービーム・アセンブリの斜視図である。 図１の平面ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図１の平面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。 図１のバンパービームを形成する際の各成形工程における鋼板の形状を示す一連の断面図である。 図４に示される工程４〜７の拡大図である。 図１のバンパービームの変形距離に対してバンパービームに加えられる力を示す図形である。

本明細書において、用語「長手方向」は、車両の前後方向に従って定義され、用語「横断方向」は、車両の左右方向に従って定義される。用語「上へ」、「上部の」、「下部の」は、車両の高さ方向に対して定義される。

図１を参照して、自動車車両のためのバンパービーム・アセンブリが説明される。そのようなバンパービーム・アセンブリは、車両に対する前方および／または後方の衝突の場合に、モータコンパートメントおよび車両コンパートメントを保護するために、車両の前方および／または後方に配置されるべきである。

バンパービーム・アセンブリは、実質的に横断方向に延在するバンパービーム１と、バンパービーム１の各横断方向端部４の近傍でバンパービーム１に取り付けられた長手方向に延在する２つのクラッシュボックス２と、を備える。バンパービーム・アセンブリを車体に、例えば車両の長手方向レールに取り付けるために、取付け板６が、バンパービーム１とは反対側の各クラッシュボックス２の端部に設けられている。バンパービーム１は、横断方向の車両の幅の大部分に沿って延在するように寸法決めされている。一実施形態によると、バンパービーム１は、車両の２つの長手方向レールを隔てる距離よりもわずかに大きな距離にわたって、例えば車両の幅の７０％の距離にわたって延在する。

バンパービーム１は、横断方向に弓形であり、これは、バンパービーム１が、中央部８がバンパービーム１の横断方向端部６よりも車両の外部に向かってさらに延在するように配置された湾曲した形状を有することを意味する。これは、バンパービームの外弧面が車両の外部に向かって延在することが意図されているのに対して、内弧面が車両の内部に向かって延在するように意図されていることを意味する。バンパービーム１の曲率半径は、例えば４０００ｍｍ以下であり、例えば２０００ｍｍ〜４０００ｍｍの間に含まれる。曲率半径は、一定であってもよく、または横断方向に沿っていなくてもよい。

バンパービーム１は、鋼板１０をロール成形することによって得られ（図４）、これは、後でより詳細に説明されるように、鋼板が折り曲げられて所定の形状に曲げられることを意味する。より具体的には、鋼板１０は、例えば所定の形状に成形される。鋼板１０は、９８０ＭＰａ以上の、例えば１５００ＭＰａよりも大きな、または１７００ＭＰａよりも大きな引っ張り強度を有する鋼鉄で作られている。鋼鉄は、例えば、少なくとも３５％のマルテンサイトまたはベイナイトを含む。一実施形態によると、鋼鉄は、例えば１５００ＭＰａの引っ張り強度を有する完全マルテンサイト鋼である。鋼鉄は、例えば亜鉛またはアルミニウムベースのコーティングで被覆されてもよい。あるいは、鋼鉄は、被覆されていないままである。鋼板１０は、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの間に含まれる、例えば約１ｍｍの厚さを有する。鋼板の厚さは、バンパービーム１の異なる厚さの部分を形成するために必ずしも一定ではない。

鋼板１０は、バンパービーム１が、それぞれが横断方向に延在する上部ビーム１２および下部ビーム１４を備え、上部ビーム１２が車両の高さ方向に下部ビーム１４の上方に延在するように折り曲げられている。

上部ビーム１２は、車両の外部に向かって延在することが意図された前方壁１６と、前方壁１６と実質的に平行な、車両の内部に向かって延在することが意図された後方壁１８と、前方壁１６の上方端を後方壁１８の上方端に連絡する上部壁２０と、を備える。

下部ビーム１４は、車両の外部に向かって延在することが意図された前方壁２２と、前方壁２２と実質的に平行な、車両の内部に向かって延在することが意図された後方壁２４と、前方壁２２の下方端を後方壁２４の下方端に連絡する下部壁２６と、を備える。

バンパービーム１は、上部ビーム１２および下部ビーム１４の前方壁１６、２２を後方壁１８、２４に連絡する、上部ビーム１２の上部壁２０と下部ビーム１４の下部壁２６との間に延在する中央壁２８をさらに備える。したがって、中央壁２８は、上部ビーム１２の下部壁および下部ビーム１４の上部壁の両方を形成し、図２および図３に示されるように上部ビーム１２および下部ビーム１４に共通である。

上部ビーム１２の前方壁１６および下部ビーム１４の前方壁２２は、実質的に同じ平面内に延在し、上部ビーム１２の後方壁１８および下部ビームの後方壁２４は、前方壁１６、２２の平面と実質的に平行な同じ平面内に延在する。取り付けられた状態では、前方壁１６、２２および後方壁１８、２４の平面は、高さ方向および横断方向を含む平面であり、実質的に垂直の平面に対応する。前方壁１６、２２と後方壁１８、２４との間の距離は、例えば約３０ｍｍである。

上部ビーム１２の上部壁２０および下部ビーム１４の下部壁２６は、例えば、実質的に互いに平行であり、例えば、前方壁１６、２２および後方壁１８、２４の平面に実質的に垂直である。取り付けられた状態では、上部壁２０および下部壁２６の平面は、長手方向および横断方向を含む平面であり、実質的に水平の平面に対応する。上部ビーム１２の上部壁２０と下部ビーム１４の下部壁２６との間の距離は、例えば約１２０ｍｍである。

中央壁２８は、上部ビーム１２および下部ビーム１４が実質的に同じ寸法および等しい断面積を有するように、上部ビーム１２の上部壁２０から、および下部ビーム１４の下部壁２６から実質的に同じ距離で延在する。変形形態によると、中央壁２８は、上部ビーム１２および下部ビーム１４の断面積の一方が他方の断面積よりも大きくなるように、上部壁２０および下部壁２６から異なる距離で延在することができる。

したがって、上述された実施形態によると、バンパービーム１は、図２および図３に示されるように、横断方向に垂直な平面内に８の字形状を有する断面を有する。しかしながら、バンパーの断面は、例えば、前方壁と後方壁が非平行であること、および／または上部壁と下部壁が非平行であることによって異なり得る。

中央壁２８は、前方壁１６、２２と後方壁１８、２４との間に少なくとも１つの平面の変化を含み、これは、中央壁２８が少なくとも２つの異なる平面内に延在することを意味する。中央壁２８は、前方壁１６、２２に接続された前方部３０と、後方壁１８、２４に接続された後方部３２と、前方部３０を後方部３２に連絡する中央部３４と、を備える。中央部３４は、前方部３０および／または後方部３２が延在する平面とは異なる平面内に延在する。図２および図３に示される実施形態によると、前方部３０は、第１の平面内に延在し、後方部３２は、第２の平面内に延在し、中央部３４は、第３の平面内に延在する。第１および第２の平面は、実質的に平行であり、前方壁１６、２２および後方壁１８、２４の平面に垂直である。第３の平面は、第１の平面と第２の平面との間で傾斜している。例えば、第３の平面は、第１および第２の平面と１０°〜１７０°の間に含まれる角度αを形成する。一例によると、角度αは、３０°〜６０°の間に含まれる。したがって、中央部３４は、中央壁２８に段差を形成する。衝撃中のバンパービームの変形中に、中央壁の段差は、中央壁を異なる平面内に延在する２つの部分に分離し、したがって、それによって、２つの部分の座屈を遅らせる。実際、表面の座屈を引き起こす作用力は、作用力が衝撃中にバンパービームに加えられる長手方向の表面の長さが長くなるとともにより小さくなる。中央壁に段差を設けることによって、長手方向の中央壁の第１および第２の部分の表面の長さを短くすることが可能なため、第１および第２の部分の座屈は、座屈を引き起こす作用力がより大きいので、単一の平面内に延在する中央壁に比べて、第１および第２の部分の座屈は遅れる。座屈を遅らせることによって、上部ビーム１２および下部ビーム１４の中空体をより長い変形距離にわたって維持することが可能になり、これによって、衝撃中のバンパービームの性能が、吸収されるエネルギーに関して改善される。

中央部３４は、丸みを帯びた部分３６、すなわち第１の平面と第３の平面との間および第３の平面と第２の平面との間の移行部をなす湾曲部分によって前方部３０および後方部３２に連絡されている。丸みを帯びた部分３６の曲率半径は、鋼板１０の厚さの０．５倍以上である。一例によると、丸みを帯びた部分３６の曲率半径は、鋼板１０の厚さの２倍以上である。したがって、前述された例によると、丸みを帯びた部分３６の曲率半径は、鋼板１０の厚さに応じて１．６ｍｍ〜３ｍｍの間の値以上である。

第１の部分３０は、例えば第２の部分３２の高さとは異なる高さで延在し、これは、第１の部分３０と、上部ビーム１２の上部壁２０および下部ビーム１４の下部壁２６それぞれとの間の距離が、第２の部分３２と、上部ビーム１２の上部壁２０および下部ビーム１４の下部壁２６それぞれとの間の距離と異なることを意味する。図２および図３に示される実施形態によると、第１の部分３０と上部ビーム１２の上部壁２０との間の第１の距離は、第２の部分３２と上部ビーム１２の上部壁２０との間の第２の距離よりも短く、これは、第１の部分３０が、バンパービームの取り付けられた状態で第２の部分３２よりも上方に延在することを意味する。一実施形態によると、第１の距離と第２の距離との間の差は、上部ビーム１２の上部壁２０を下部ビーム１４の下部壁２６から隔てる距離の３分の１未満、すなわち前述された例によると４０ｍｍ未満である。実施形態によると、第１の平面と第２の平面との間の距離に対応する、第１の距離と第２の距離との間の差は、約１０ｍｍである。

第１の部分３０は、丸みを帯びた前方端部３８によって上部ビーム１２の前方壁１６に連絡されており、第２の部分３２は、丸みを帯びた後方端部４０によって下部ビーム１４の後方壁２４に連絡されている。中央部３６と、前方部３０および後方部３２との間の丸みを帯びた部分３６と同様に、丸みを帯びた前方端部３８および後方端部４０の曲率半径は、鋼板１０の厚さの０．５倍以上である。一例によると、丸みを帯びた端部３８、４０の曲率半径は、鋼板１０の厚さの２倍以上である。

図１および図２に示される実施形態によると、中央壁２８は、中央壁の長手方向の中心に対称中心を有する。

バンパービーム１の実質的に中心に延在する中央壁２８は、バンパービーム１の抵抗力を増大させる。その結果、バンパービーム１は、衝撃中により大きなピーク作用力に耐えることができる。さらに、中央部３４によって形成される段差は、衝撃中に単一の平面内に延在する表面の座屈を遅らせ、これによって、バンパービーム１の変形中にバンパービーム１がより多量のエネルギーを吸収することができ、前に説明したように変形中に破損しにくくなる。その結果、中央壁２８は、バンパービームの特性を改善する。

バンパービームの変形距離に対してバンパービームに加えられる力を示す図６に示される図では、ピーク作用力は、力の縦座標に「Ｅｐ」で示されている。バンパービームが破損することなく最小エネルギーが依然として吸収される変形距離は、距離の縦座標にＥｍで示されている。これは、本発明による中央壁２８を用いて得ることができ、その理由は、そのような中央壁を用いて、例えば１５ｋｍ／ｈの速度で発生するバンパービームに対する前方衝突中に中央壁２８の座屈を１０ｍｓ〜２０ｍｓ遅らせることが可能であるためである。

中央壁２８の形状は、異なってもよいことを理解されたい。一例によると、中央壁の第１および第２の部分３０、３２は、同じ平面内に延在することができ、中央部３４は、２つ以上の平面内に延在することができる。前方端部３８は、下部ビーム１４の前方壁２２に連絡されていてもよく、後方端部４０は、上部ビーム１２の後方壁１８に連絡されていてもよい。第１の部分３０は、第２の部分３２の高さよりも低い高さで延在することができる。

バンパービーム１の性能を改善しおよび／またはその製造を容易にする他の特徴が次に説明される。

鋼板１０は、図４に示されるように第１の縁部４２と第２の縁部４４との間に延在する。バンパービーム１が形成されるとき、第１の縁部４２は、上部ビーム１２の前方壁１６に取り付けられ、中央壁２８の丸みを帯びた前方端部３８を覆い、第２の縁部４４は、下部ビーム１４の後方壁２４に取り付けられ、中央壁２８の丸みを帯びた後方端部４０を覆う。その結果、第１および第２の縁部４２、４４は、上部ビームおよび下部ビーム１２、１４の断面を閉じる。第１および第２の縁部４２、４４は、縁部が前方壁および後方壁に取り付けられるときに平坦面が一緒に取り付けられるように、前方壁１６、２２および後方壁１８、２４の平面と平行な平面内に延在する。これは、断面の閉鎖をより簡単な工程にする。例えば、第１および第２の縁部４２、４４は、前方壁および後方壁１６、２４を溶接することによって取り付けられ、平坦面の溶接は、湾曲面の溶接よりも容易である。溶接は、好ましくはレーザ溶接である。

図に示される実施形態によると、上部ビームおよび下部ビーム１２、１４の前方壁１６、２２はそれぞれ、バンパービーム１の全長に沿って横断方向に延在する前方リブ４６を備える。各前方リブ４６は、前方壁からバンパービームの内部に向かって、すなわち、前方リブ４６が設けられている前方壁とは反対側に延在する後方壁に向かってバンパービームの断面の内側に延在する溝またはチャネルの形状を有する。既に知られているように、そのような前方リブ４６は、上部および下部ビーム１２、１４の衝撃強度値を増加させて、衝撃中にバンパービーム１が相当な最大の作用力に耐えることを可能にする。各前方リブ４６は、弓形の形状を有する。一実施形態によると、各前方リブの曲率半径は、鋼板１０の厚さの０．５倍以上である。一例によると、前方リブ４６の曲率半径は、鋼板１０の厚さの２倍以上である。各前方リブ４６は、前方壁１６、２２の実質的に中心において高さ方向に延在する。一実施形態によると、前方リブの高さ、すなわち、高さ方向に測定された前方リブ４６の寸法は、実質的に、前方リブが延在する前方壁の高さの１０％と２分の１との間に含まれる。前方リブの高さは、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍの間に含まれる。前方リブ４６の奥行き、すなわち、長手方向に測定されたリブの寸法は、例えば、リブが延在する前方壁と、前方壁に面する後方壁との間の距離の１０分の１〜３分の１の間に含まれる。例えば、前方リブ４６の奥行きは、３ｍｍ〜１０ｍｍの間に含まれる。特定の例によると、リブの高さは、リブの奥行きと等しい。上部ビーム１２の前方壁１６上に延在する前方リブ４６は、例えば、下部ビーム１４の前方壁２２上に延在する前方リブ４６と実質的に同一である。

様々な実施形態によると、上部ビーム１２の上部壁２０、下部ビーム１４の下部壁２６、上部ビーム１２の後方壁１８、および下部ビーム１４の後方壁２４のうちの少なくとも１つは、横断方向にかつバンパービーム１の内部に向かって延在するリブをさらに備える。「横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在するリブ」によって、リブがバンパービームの断面の内側に延在することが理解される。

より具体的には、図に示される実施形態によると、上部ビーム１２および下部ビーム１４の後方壁１８、２４それぞれは、バンパービーム１の全長に沿って横断方向に延在する後方リブ４８を備える。各後方リブ４８は、後方壁からバンパービームの内部に向かって、すなわち、後方リブ４８が設けられている後方壁とは反対側に延在する前方壁に向かってバンパービームの断面の内側に延在する溝またはチャネルの形状を有する。

後方リブ４８は、改善された品質のバンパービームを得るためにバンパービーム１の製造を改善するために設けられている。前述されたように、バンパービーム１は湾曲しており、内弧面は、バンパービーム１の後方壁１８、２４側に延在する。リブのない後方壁１８、２４によって形成される表面などの、内弧面側の大きな平坦面は、バンパービーム１を横断方向に湾曲させるために行なわれるバンパービーム１の曲げ中に座屈する傾向がある。この座屈は、平坦面内に波紋を作り出し、したがって、曲げ後に平面のままではない。この現象は、バンパービームの曲率半径が小さくなるとともに、大きくなる。この座屈は、波紋の奥行きおよび高さが許容可能な製造公差あたりにあるかまたはそれを超える可能性があるため、問題である。その結果、バンパービームを周囲の構成要素、例えばクラッシュボックス２と一体化することは、問題となる可能性がある。

後方壁１８、２４上にリブ４８を設けることは、高さ方向に測定された平坦面の高さを減らすことによって、後方壁１８、２４を形成する平坦面の寸法を減らすことを可能にする。その結果、後方リブ４８のおかげで、バンパービームの曲げ中に後方壁１８、２４の座屈が回避され得る。実際に、表面の座屈を引き起こす作用力は、高さ方向の表面の長さが増加するとともに小さくなる。後方壁にリブを設けることによって、高さ方向の平坦面の長さを短くすることが可能になるため、座屈を引き起こす作用力がより大きく、バンパービームの曲げ中にバンパービームに加えられる作用力よりも劣ったままであるため、平坦面の座屈は回避され得る。

この目的のために、後方リブ４８の両側に延在する平坦面５０がバンパービームの曲げ中に座屈を引き起こすのに十分な高さを有しないように、後方壁上の各後方リブ４８の高さおよび位置は決められる。一例によると、各平坦面５０の高さは、リブ４８が延在する後方面の高さの２分の１を超えない。各後方リブ４８は、例えば後方壁１８、２４の実質的に中心において高さ方向に延在する。各後方リブ４８の高さは、例えば実質的に、前方リブが延在する前方壁の高さの３分の１〜２分の１の間に含まれる。より大きな高さを有する後方面については、バンパービーム１の曲げ中に後方面の座屈を回避することができるように、前記後方面の各平坦面の高さを制限するために前記後方面上に２つ以上の後方リブを設けることが有利な場合がある。一実施形態によると、後方リブ４８は、各平坦面の高さが３０ｍｍ以下となるように配置される。

各後方リブ４８は、弓形の形状を有する。一実施形態によると、各後方リブの曲率半径は、鋼板１０の厚さの０．５倍以上である。一例によると、後方リブ４８の曲率半径は、鋼板１０の厚さの２倍以上である。各後方リブの奥行きは、後方壁の所望の幾何学形状に応じて鋼板１０の厚さの０．５倍以上の任意の値とすることができる。一実施形態によると、奥行きは、後方リブ４８が前方リブ４６とは反対側に延在する場合、後方リブ４８が、後方リブが延在する後方壁とは反対側に延在する前方壁までまたは前方リブ４６まで延在するようなものであってもよい。図に示される実施形態によると、後方リブ４８の奥行きは、前方リブ４６の奥行きよりも小さい。後方リブ４８は、前方リブ４６とは反対側に延在することができ、または前方リブ４６に対して高さ方向に、オフセットされていてもよい。

さらに、横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在する後方リブ４８は、例えばバンパービームをラジエータに押しつける衝突中に、横断方向にかつバンパービームの外部に向かって延在するリブによって生じることがあるラジエータの穿孔の危険性を回避する。

上述の実施形態の代替となり得る、またはそれとともに実施することができる実施形態によると、上部ビーム１２の上部壁２０および／または下部ビーム１４の下部壁２６は、バンパービーム１の全長に沿って横断方向に延在する補強リブ（図示せず）を備える。補強リブは、前方リブ４６と実質的同じ効果を有し、バンパービーム１の性能を改善する。さらに、補強リブは、上部ビーム１２の上部壁２０および／または下部ビーム１４の下部壁２６における座屈の危険性を低減させるのにも有利である可能性がある。補強リブは、弓形の形状を有する。一実施形態によると、補強リブの曲率半径は、鋼板１０の厚さの０．５倍以上である。一例によると、補強リブの曲率半径は、鋼板１０の厚さの２倍以上である。各補強リブの奥行き、すなわち高さ方向の補強リブの寸法は、リブが延在する壁の所望の幾何学形状に応じて鋼板１０の厚さの０．５倍以上の任意の値とすることができる。しかしながら、補強リブは、好ましくは、前方および／または後方リブあるいは中央壁２８と干渉しないように配置される。一実施形態によると、補強リブの奥行きは、バンパービーム１の全高の３分の１未満である。補強リブは、例えばリブが延在する壁の中心において長手方向に延在する。さらなる変形パターンを作り出すことによって、破壊に対する抵抗力に関して、および最大の作用力の吸収に関して、バンパービーム１の性能を改善することを、補強リブは可能にする。

各補強リブは、横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在する。

図１および図３に示される実施形態によると、バンパービーム１は、上部ビーム１２の上部壁２０および下部ビーム１４の下部壁２６に取り付けられた、前方壁１６、２２の前方に延在する別のロール成形されたまたは打抜き加工された鋼板で作られた補強要素５２をさらに備える。補強要素５２は、バンパービーム１の少なくとも一部にわたって横断方向に延在して、前方壁１６、２２の少なくとも一部の前方に衝撃面を形成する。補強要素５２は、前方壁１６、２２と共に少なくとも１つのキャビティ５４を形成するように配置され、キャビティ５４が前方壁１６、２２と補強要素５２との間に延在する。図に示される実施形態によると、補強要素５２は、上部ビーム１２の前方壁１６と共に上部キャビティ５４ａを画定する上部壁５６と、下部ビーム１４の前方壁２２と共に下部キャビティ５４ｂを画定する下部壁５８と、を備える。上部壁５６と下部壁５８との間に、補強要素５２は、バンパービーム１の中央壁２８とは反対側の前方壁１６、２２に対して当てられた中央壁６０を備える。補強要素５２は、上部壁５６および／または下部壁５８において横断方向に延在するリブ６２を備えることができる。

補強要素５２は、バンパービーム１の前方に補足の変形可能な構造を形成することによって、バンパービーム１のエネルギー吸収を改善することを可能にする。この目的のために、補強要素５２が長手方向のバンパービームの断面積を増大させるため、好ましくは、追加のエネルギーが吸収されなければならない場所、および長手方向の追加のスペースがバンパービーム１の前方で利用可能な場所に、補強要素５２は延在する。例えば、補強要素５２は、バンパービーム１の中心のあたりで横断方向に延在し、ここに衝突の大部分のエネルギーが車両に対する全面的な前方衝突の場合に加えられる。キャビティ５４の断面積と補強要素５２を形成する鋼鉄の引っ張り強度と補強要素を形成する鋼板の厚さとの積は、補強要素５２を有するバンパービームがバンパービームの残りの部分よりも多くのエネルギーを局所的に吸収するように、補強要素のないバンパービーム１の断面積とバンパービームを形成する鋼鉄の引っ張り強度と鋼板の厚さとの積よりも小さい。例えば、補強材は、バンパービームの鋼鉄よりも延性のある鋼鉄で作られる。

一例によると、補強要素は、横断方向にバンパービーム１の長さの１０％〜３分の２の間に沿って延在し、キャビティ５４は、長手方向に補強要素のないバンパービームの断面積の３分の１に実質的に等しい断面積を有する。補強要素５４は、例えば、実質的に７８０〜１５００ＭＰａの間に含まれる引っ張り強度を有する二相鋼で作られ、例えば鋼板１０の厚さと等しい厚さを有する。補強要素５２は、例えばバンパービーム１にレーザ溶接される。

また、補強要素５２は、バンパービーム１の幾何学形状を異なる車両の特定の幾何学形状要件に適合させるように使用されてもよい。例えば、補強要素５２の高さは、バンパービーム１が標準的な車両よりも大きな高さを有する車両に使用され得るように、バンパービーム１の高さよりも大きくすることができる。この場合、補強要素５２は、バンパービーム１の全長に沿って延在することができる。その結果、補強要素５２は、バンパービーム１を広範囲の車両に適合させるように使用され得て、バンパービーム１は、すべての車両に対して同じままであり、補強要素のみが車両の要件に準拠するように修正される。

上述されたバンパービーム１を形成するための方法は、図４に部分的に表されており、ここでは鋼板１０の連続ロール成形工程が表され、０〜２３とラベル付けされている。これらの２３個のロール成形工程は、段差付きの中央壁２８を有するバンパービーム１を形成するのに必要な工程数に対応し、この中央壁２８は、図５でより明確に分かるように、ロール成形工程４〜７で形成され、前方リブおよび後方リブ４６、４８が、工程１〜３において上部ビーム１２ならびに下部ビーム１４の前方壁１６、２２および後方壁１８、２４に延在する。様々なロール成形工程は、連続ロール成形ステーションで行なわれる。

ロール成形工程の最後に、鋼板１０の縁部４２および４４は、対応する前方壁および後方壁に溶接され、バンパービーム１は、その弓形の形状を得るために横断方向に弓形に曲げられる。後方リブ４８のおかげで、この操作は、バンパービーム１の曲率半径が減少したときでさえ、後方壁１８、２４を座屈させない。

バンパービーム１が補強要素５２を備える場合、この補強要素５２は、例えばロール形成によって、または打ち抜き加工によって別々に形成され、形成されたバンパービーム１に取り付けられる。

第１および第２の平面と実質的に４５°に等しい角度αを形成する第３の平面を有する上記に開示されたバンパービームは、例えば、長手方向に２００ｍｍを超える距離で破損することなく変形することができる。バンパービームによって耐えられるピーク作用力は、３０ＫＮよりも大きく、例えば約３３ＫＮであり（図６のＥｐ）、２５０ｍｍの変形後に吸収される最小エネルギー（図６のＥｍ）は、５．５ＫＪよりも大きく、例えば約５．７５ＫＪである。その結果、バンパービーム１は、３つの関連するパラメータ、すなわち、作用力しきい値よりも大きなピーク作用力に対する抵抗力、最小の吸収されるエネルギー、および破損に対する抵抗力のすべてにおいて良好な性能を呈する。

上述の実施形態の代替となり得る、またはそれと共に実施することができる、バンパービームを形成するための方法の一実施形態によると、上部ビーム１２の上部壁２０および／または下部ビーム１４の下部壁２６に、横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在する補強リブ（図示せず）を形成するためのロール成形工程（図示せず）を、バンパービームを形成するための方法は含む。上部ビーム１２の上部壁２０および／または下部ビーム１４の下部壁２６にリブを形成するためのロール成形工程は、連続ロール成形ステーショにおいて行なわれる。

横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在するリブは、バンパービームによって占有される体積を制限することを可能にする。実際に、車両の奥行き（すなわち長手方向に測定された車両の寸法）は、５０ｍｍ〜６０ｍｍを超えるべきでなく、そうでなければ、車両は長すぎる可能性がある。

さらに、横断方向にかつバンパービームの内部に向かって延在するリブは、横断方向にかつ車両の外部に向かって延在するリブよりも満足できるものである。実際に、車両の外側に向かって延在するリブは、衝撃の場合に作用力が集中する突起部を形成する。バンパービームの内部に向けられたリブの場合は、作用力は、リブの両側に延在する２つの大きな表面に分割される。したがって、バンパービームの破砕の危険性が低減される。

Claims (20)

1. 少なくとも１つのロール成形された鋼板（１０）で作られた自動車車両用のバンパービーム（１）にして、
   バンパービームは、横断方向に延在する上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）を備え、
   前記上部ビーム（１２）および前記下部ビーム（１４）それぞれは、前方壁（１６、２２）と、後方壁（１８、２４）と、上部壁（２０）と、下部壁（２６）とによって画定された閉断面を有し、上部壁（２０）および下部壁（２６）は、前方壁（１６、２２）を後方壁（１８、２４）に連絡し、
   上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の前方壁（１６、２２）と後方壁（１８、２４）との間に延在する中央壁（２８）が、上部ビーム（１２）の下部壁および下部ビーム（１４）の上部壁の両方を形成する、バンパービームであって、
   中央壁（２８）は、少なくとも２つの異なる平面内に延在することを特徴とする、バンパービーム（１）。
2. 中央壁（２８）が、上部および下部ビーム（１２、１４）の前方壁（１６、２２）から延在する前方部（３０）と、上部および下部ビーム（１２、１４）の後方壁（１８、２４）から延在する後方部（３２）と、前方部（３０）と後方部（３２）とを連絡する中央部（３４）と、を備え、前方部（３０）および／または後方部（３２）が、中央部（３４）が延在する平面とは異なる平面内に延在する、請求項１に記載のバンパービーム。
3. 前方部（３０）が、第１の平面内に延在し、後方部（３２）が第１の平面と実質的に平行な第２の平面内に延在し、中央部（３４）が第１の平面と第２の平面との間で傾斜している第３の平面内に延在する、請求項２に記載のバンパービーム。
4. 第１および第２の平面が、上部ビーム（１２）の上部壁（２０）および下部ビーム（１４）の下部壁（２６）と実質的に平行である、請求項３に記載のバンパービーム。
5. 中央部（３４）と、前方部（３０）および後方部（３２）それぞれとの間の連絡部が、中央部（３４）と、前方部（３０）および後方部（３２）それぞれとの間に延在する丸みを帯びた部分（３６）によって形成されている、請求項３または４に記載のバンパービーム。
6. 丸みを帯びた部分（３６）の曲率半径が、鋼板（１０）の厚さの０．５倍以上である、請求項５に記載のバンパービーム。
7. 前方部（３０）が、上部ビーム（１２）の上部壁（２０）から第１の距離で延在し、後方部（３２）が、上部ビーム（１２）の上部壁（２０）から第２の距離で延在し、第２の距離が、第１の距離よりも大きい、請求項２〜６のいずれか一項に記載のバンパービーム。
8. 第１の距離と第２の距離との間の差が、上部ビーム（１２）の上部壁（２０）を下部ビーム（１４）の下部壁（２６）から隔てる距離の３分の１未満である、請求項７に記載のバンパービーム。
9. 前方部（３０）が、丸みを帯びた前方端部（３８）によって上部ビーム（１６）の前方壁（１６）に連絡されており、後方部（３２）が、丸みを帯びた後方端部（４０）によって下部ビーム（１４）の後方壁（２４）に連絡されている、請求項２〜８のいずれか一項に記載のバンパービーム。
10. 上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の前方壁（１６、２２）のそれぞれが、横断方向にかつバンパービーム（１）の内部に向かって延在する前方リブ（４６）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバンパービーム。
11. 上部ビーム（１２）の上部壁（２０）、下部ビーム（１４）の下部壁（２６）、上部ビーム（１２）の後方壁（１８）、および下部ビーム（１４）の後方壁（２４）のうちの少なくとも１つが、横断方向にかつバンパービーム（１）の内部に向かって延在するリブ（４８）をさらに備える、請求項１０に記載のバンパービーム。
12. 上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の後方壁（１８、２４）のそれぞれが、横断方向にかつバンパービーム（１）の内部に向かって延在する後方リブ（４８）を備える、請求項１１に記載のバンパービーム。
13. 鋼板（１０）が、９８０ＭＰａ以上の引っ張り強度を有する鋼鉄で作られている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバンパービーム。
14. 鋼板（１０）が、実質的に０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの間に含まれる厚さを有する、請求項１３に記載のバンパービーム。
15. バンパービーム（１）が、横断方向に湾曲し、バンパービーム（１）の曲率半径が４０００ｍｍ以下である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバンパービーム。
16. 鋼板（１０）が、第１の縁部（４２）と第２の縁部（４４）との間に延在し、第１の縁部（４２）が、上部ビーム（１２）の前方壁（１６）に溶接され、第２の縁部（４４）が、下部ビーム（１４）の後方壁（２４）に溶接されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のバンパービーム。
17. バンパービームが、鋼板で作られた補強要素（５２）をさらに備え、補強要素（５２）が上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の前方壁（１６、２２）の少なくとも一部とは反対側に延在し、前記前方壁（１６、２２）と共に、前記前方壁（１６、２２）と前記補強要素（５２）との間に延在する少なくとも１つのキャビティ（５４）を画定するように、前記補強要素（５２）が、上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）に取り付けられている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のバンパービーム。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のバンパービーム（１）を製造するための方法であって、
    方法は、
    − 鋼板（１０）を用意する工程と、
    − 横断方向に延在する上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）を備えるバンパービーム（１）を形成するように連続圧延ステーションにおいて鋼板（１０）をロール成形する工程であって、前記上部ビーム（１２）および前記下部ビーム（１４）それぞれが前方壁（１６、２２）と、後方壁（１８、２４）と、上部壁（２０）と、下部壁（２６）とによって画定される閉断面を有し、上部壁（２０）および下部壁（２６）が前方壁（１６、２２）を後方壁（１８、２４）に連絡し、上部ビーム（１２）および下部ビーム（１４）の前方壁（１６、２２）と後方壁（１８、２４）との間に延在する中央壁（２８）が、上部ビーム（１２）の下部壁および下部ビーム（１４）の上部壁の両方を形成する、工程と、
    を含み、
    中央壁（２８）が、連続圧延ステーションの少なくとも１つにおいて、少なくとも２つの異なる平面内に延在するように成形されていることを特徴とする、方法。
19. 鋼板（１０）の縁部（４２）の一方を上部ビーム（１２）の前方壁（１６）に溶接する工程と、鋼板（１０）の他方の縁部（４４）を下部ビーム（１４）の後方壁（２４）に溶接する工程とをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 鋼板（１０）が、９８０ＭＰａ以上の引っ張り強度を有する鋼鉄で作られている、請求項１８または１９に記載の方法。

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