JP4951675B2 - バンパー装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に固定されたレセプタクル内に移動可能に取り付けられる支持体と、事故の際に支持体をレセプタクルに対してエネルギ伝達態様で結合する力伝達要素とを有する車両のバンパー装置に関する。そのようなバンパー装置は、特に歩行者との事故の際にバンパーのエネルギを適応して受けるために有利に使用することができる。

バンパー装置の適応的設計における幾つかの様々な可能性が従来技術から知られている。米国特許第６，３０２，４５８Ｂ１号明細書は、バンパーが自動車のレセプタクル内で伸縮式に案内される自動ロックテレスコープ装置について記載している。電動ドライバにより、バンパー装置の支持体を伸ばすことができる。この場合、伸張長さは、測定される速度に応じて決定される。高速では、バンパーが低速の場合よりも更に駆動方向に伸張される。円筒状に形成された支持体と、支持体が移動可能に案内される同様に円筒状に形成されたレセプタクルとの間には、内側の支持体および外側のレセプタクルの両方と接触する球部材が配置される。駆動方向の移動は常に可能であり、そのため、衝撃時には、斜めの傾斜面上にわたって球を楔留めすることによって支持体とレセプタクルとの間の移動が阻止されて防止される。これにより、バンパーの衝撃中にレセプタクルがそれ自体変形し、エネルギの変換が行なわれる。

既知の実施形態の欠点は、変形抵抗およびそれに伴う衝撃エネルギの吸収が常に一定であり、そのため、長い変形経路に起因して、エネルギの大きさを変えることしかできないという点である。

したがって、本発明の目的は、自動車との衝突時に歩行者にとって高い安全性を得ることができる装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するバンパー装置により本発明にしたがって解決される。本発明の有利な実施形態および更なる進展が、従属請求項に示されている。

車両に固定されたレセプタクル内に移動可能に取り付けられる支持体と、事故の際に支持体をレセプタクルに対してエネルギ伝達態様で結合する力伝達要素とを有する車両の本発明に係るバンパー装置は、力伝達要素または少なくとも１つの変形要素がアクチュエータに結合され、該アクチュエータが、事故または差し迫った事故を示す対応するセンサデータが存在する場合に、力伝達要素及び／又は変形要素を不作動位置から少なくとも１つの作動位置へと移動させ、力伝達要素が変形要素と形状嵌め合い係合するようになる、ことを提供する。従来技術に係る装置を用いると、ボールの形態を成す力伝達要素が常に同じ変形抵抗と対向するが、本発明に係る解決策は、正面衝突中にエネルギ吸収の適応的調整が起こり得るように支持体によってバンパーの抵抗が生じず或いは非常に低い抵抗のみが生じる不作動位置が存在することを提供する。したがって、歩行者の衝撃を、立っている物体に対する高速での衝撃よりもかなり柔らかく吸収することができる。不作動位置において、バンパー装置は、歩行者が関与する事故のために、エネルギ吸収が可能な限り低いように設計される。あまり激しくない或いは非常に激しい衝撃シナリオのために設定されるべき作動位置および複数の作動位置のうちの１つのそれぞれにおいては、それに対して調整されるエネルギ吸収を、１つまたは複数の変形要素のそれぞれを介して、１つまたは複数の変形要素に対する１つまたは複数の力伝達要素の相対的な移動によって行なうことができる。

アクチュエータは、電気モータ、点火推進器、または、機械エネルギアキュムレータ、例えば、予張力スプリングとして形成されることが好ましい。この場合、力伝達要素の電動移動を用いると、可逆的な作動を行なうことができ、それにより、行なわれなかった衝突により、力伝達要素を作動位置から不作動位置へと逆転させることができる。

本発明の更なる進展は、緩やかな変形および変形抵抗の増大をそれぞれ与えることができるように、複数の変形要素が支持体の移動方向で互いに前後に配置されることを提供する。これにより、衝撃および予期されるべき衝撃のそれぞれの激しさに応じて、変形抵抗の変更および調整をそれぞれ行なうことができる。この目的のため、変形抵抗全体の漸進的な増大を形成できるように、互いに前後に配置される変形要素が移動方向に増大する異なる変形抵抗を形成することが好ましい。

本発明の一実施形態は、支持体および変形要素の共通のアセンブリが可能となるように、少なくとも１つの変形要素が支持体に固定され或いは形成されることを提供する。これにより、モジュール構造法が達成され、また、センサ、特に自動車の残りのアセンブリによる加速度センサまたは後退センサと共通して、力伝達要素をアクチュエータと共に設けることができる。

本発明の構造において、力伝達要素は、長手方向に移動可能に取り付けられるボルトとして形成される。好ましくは、力伝達要素は、レセプタクルに固定されるとともに、作動状態で変形要素と係合し、また、支持体に形成され或いは固定される変形要素と接触される。

作動位置で力伝達要素が係合するガイド内に変形要素を配置することができ、それにより、一方では、支持体のガイドされた変位動作をレセプタクル内またはレセプタクル上で行なうことができ、他方では、力伝達要素が変形要素に対して確実に割り当てられる。したがって、力伝達要素は、支持体のためのガイド機能に加えて、力伝達機能も実現する。

変形要素は、力伝達要素のガイド内へ延びる突出部或いはそのようなものとして形成することができる。このとき、突出部は、作動位置で力伝達要素内の凹部に係合する。その場合、凹部は、例えばボルト内の円錐状の窪みとして形成することができる。突出部が形状嵌め合い態様で力伝達要素の円錐状の凹部内に係合すると、突出部は、上方へ変形されると同時に、駆動方向に抗して変形される。これにより、突出部は、運動エネルギを吸収して、これを変形エネルギへと変換する。

突出部、例えば支持体上に形成される突出部としての構造に代わる手段として、変形要素を、積層スタック、または、複数の折り畳まれた積層スタックとして形成することができる。同様に、１つまたは複数の積層スタックのそれぞれを、力伝達要素が係合する支持体内のガイド内に配置することができる。

力伝達要素は、変形抵抗に適合するために異なる寸法の複数の接触領域を備えることもできる。この場合、接触領域は、力伝達要素上に互いに離間して配置され或いは形成され、また、アクチュエータは、事故の予期される激しさに応じて、力伝達要素を異なる幅または異なる深さで移動させることができる。変形要素が、例えば突出部として設けられると、異なる強さに寸法付けられたボルト断面に接触領域を設けることができる。ボルト断面が広ければ広いほど、それぞれ、ボルトの直径が大きく設計され、変形抵抗が大きくなる。事故の激しさが低い場合には、対応する更に小さい直径が変形要素と係合される。激しい事故および予期される激しい事故のそれぞれにおいては、力伝達要素の最大断面の度合いが作動される。

あるいは、力伝達要素は、アクチュエータによって回転させることができる取り付け部の凹部内に配置されるボールとして形成できる。アクチュエータは、取り付け部内のボールを、センサデータに応じて少なくとも１つの変形要素に対向させ、それにより、無変形抵抗或いは少なくとも無視できる変形抵抗が、支持体の移動と対向する開始位置から更に高い変形抵抗が衝撃エネルギのために与えられることを実現する。これにより、取り付け部を、内歯を有するギアとして形成することができ、取り付け部が回転されるときにギアの歯の隙間内にボールが配置され、ボールは、周囲で移動して、支持体または支持体上に配置されるキャリアによって変形要素に対して押し付けられる。また、変形要素は、内歯を有するギアとして形成することもでき、上記内歯は、支持体の移動方向で取り付け部の後側に配置される。必要とされる変形抵抗にしたがって、変形要素の歯の強度および変形要素として形成される歯車の強度のそれぞれを異ならせることができ、それにより、異なる角度調整によって可変変形抵抗を与えることができる。変形要素を回転させることもでき、その場合、例えばボールの形態を成す力伝達要素が支持体に固定される。
以下、添付図面に基づいて本発明の典型的な実施形態について詳しく説明する。

バンパー装置の全体図を示している。 図１の第１の変形例の詳細図を示している。 作動位置にあるバンパー装置の図を示している。 図２の変形例を示している。 作動位置にある図４に係るバンパー装置を示している。 変形例の詳細図を示している。 更なる変形例を全体図で示している。 図７の拡大した詳細図を示している。

図１は、移動可能に取り付けられた支持体２上に固定されるバンパー１の全体図を示している。バンパー１は、例えば自動車と物体または人との衝突によって生み出され得る衝撃力を受ける役目を果たす。支持体２は、矢印で示される衝撃力の効果的な方向でレセプタクル３内に長手方向に移動可能に支持される。一般に、バンパー１は、車両構造体に支持された対応する数のレセプタクル３上の２つ以上の支持体２に支持される。レセプタクル３上には取り付けプレート４が固定され、特に溶接されており、この取り付けプレート上にはアクチュエータ５が固定される。アクチュエータ５は、電気モータ、点火推進器、または、他の力蓄積要素、例えば予張力スプリングとして形成することができる。ハウジング６内には、適切な場合には衝撃吸収、エネルギ吸収材料から形成することができる変形要素および力伝達要素が配置されており、変形要素および力伝達要素はあまり強くない衝撃を吸収するために配置される。ハウジング６自体をエネルギ吸収部品として設計することができ、その場合、ハウジング６は、バンパー１が円錐形状のハウジング６に作用するときに、エネルギ変換により、例えばアコーディオンのように衝撃の長手方向で変形する。衝撃が特定の激しさを超えて、ハウジング６がもはや運動エネルギを吸収または変換できないとき、特に軽い衝撃によってハウジング６に塑性変形が現れるようにハウジング６がもはや弾性的に変換できないときには、ハウジング６内に配置された変形要素が作用し始める。

図２には、バンパー装置がハウジング６を伴うことなく示されている。この場合、支持体２は、ボールの形態を成して存在する複数の力伝達要素７を周囲に備えている。ボール７は、支持体２に固定されており、支持体２に対して動くことができないように取り付けられている。ボルト１５を介して変形要素８のブラケット１８と係合するアクチュエータ５は、取り付けプレート４に対して固定される。変形要素８は、取り付けプレート４上に回転可能に支持されており、内歯を有する歯車として形成される。図示の休止位置では、力伝達要素７が支持体２の移動方向で歯の隙間に対して位置合わせされており、それにより、レセプタクル３および取り付けプレート４のそれぞれに対する支持体２の相対的な動きにより、力伝達要素７は、内側に突出する歯の形態を成す変形要素８によって与えられる大きな変形抵抗を有することなく変形要素８を通り抜ける。図示の開始位置では、力伝達要素７が移動方向で変形要素８の前方に配置されており、それにより、対応するセンサデータの存在により、アクチュエータ５を動作状態に至らせることができ、支持体２の周りで変形要素８を自由に回転させることができる。

図３には、図２に係る典型的な実施形態が作動位置で示されている。ボルト１５がアクチュエータ５によって下方に移動され、それにより、内側に突出する歯を有する変形要素８が力伝達要素７の前方に移動されている。衝撃が起こると、支持体２は、最初に、力伝達要素７を介して変形要素８で停止される。レセプタクル３の方向への更なる移動は、変形要素８の変形後においてのみ可能であり、それにより、衝撃エネルギの変形エネルギへの変換が起こる。

図示の実施形態では、力伝達要素７の全てが変形要素８の内側に突出する歯の全てと対向する。力伝達要素７および変形要素８の対応する配置により、変形要素８と直接に対向する力伝達要素７の数を変えることができ、且つ変形要素８のねじり角度に応じて変更することができる。また、幾つかの変形要素８を互いに前後に配置することもでき、また、移動方向で様々な数多くの変形要素８が力伝達要素７と対向するように選択的に回転させることができる。同様に、力伝達要素７が変形要素８で完全に覆われないように力伝達要素を部分的にのみ対向させることもできる。

図２および図３に係るバンパー装置の変形例が、図４および図５に表わされており、この変形例では、力伝達要素７としてボールを配置するのではなく、リブおよび材料バーのそれぞれが形成される。機能の態様は、図２および図３に記載された機能の態様と同様である。ここでは、通路またはスロットを有する回転可能に支持された変形要素８も設けられており、通路またはスロットは、開始位置または休止位置において、力伝達要素７と対向して位置合わせされる。これにより、支持体２を変形要素８の全体を通じて自由に通過させることができる。衝撃が予期される場合、あるいは、衝撃が検出される場合には、変形要素８が回転され、変形要素８の内側に突出する材料領域が材料バー７と対向する。変形要素８の内側に突出する歯の材料厚さは、ねじり角度にわたって変化し得る態様で形成することができ、それにより、僅かにねじって歯と材料バー７とが僅かに重なり合う場合には、変形要素８が完全に回転する場合よりも低い変形抵抗が対向され、変形要素８が完全に回転する場合には、材料バー７が内側に向けられた歯と完全に重なり合って、追従する凹部の直前に配置される。ここでは、複数の変形要素８を互いに前後に配置することもできる。

図６には本発明の変形例が示されており、この変形例では、バンパー１もレセプタクル３内で移動可能に取り付けられる。この場合、力伝達要素７は、取り付けプレート４上にあり、該取り付けプレートと共にレセプタクル３に固定される。アクチュエータ５は、ボルトとして形成される力伝達要素７を支持体２の方向で下向きに移動させる。図示の実施形態において、力伝達要素７は、既に作動位置にあり、ガイドの内側に向けられた材料突出部として形成される変形要素８と係合する。バンパー１が力伝達要素７の方向に移動することにより、変形要素８と力伝達要素７との形状嵌め合い係合が起こり、それにより、バンパー１が更に移動するためには、変形エネルギを使用して変形要素８を曲げ退けなければならない。これにより、変形要素８が上方外側に押し出され、衝撃エネルギが変形エネルギへと変換される。変形要素８の異なる大きな剛性または材料強度に起因して、移動方向で互いに前後して異なる大きな変形抵抗を実現することができる。力伝達要素７は、例えばガイド９の内側に取り付けられるキャリッジと係合でき、それにより、支持体２が変形要素８と共に力伝達要素７に対して確実に割り当てられる。同時に、レセプタクル３内の支持体２のガイドが改善される。

図示しない本発明の実施形態では、休止位置から作動位置への力伝達要素７の移動方向で互いに前後に配置される異なる断面を力伝達要素７に形成することができる。これにより、支持体２の方向での該支持体上の変形要素８に対する力伝達要素７の異なる挿入深さにわたって、異なる変形抵抗を与えることができる。力伝達要素７が幅広くなればなるほど、変形抵抗も大きくなり、それにより、力伝達要素７の移動長さの変化によって異なる衝撃シナリオを描くことができる。障害物または物体の予期されるべき衝撃が大きければ大きいほど、必要な変形抵抗も大きくなり、したがって、力伝達要素７の移動も深くなる。非常に激しい事故では、力伝達要素７の最大断面が変形要素８と対向する。低衝撃時には、力伝達要素７の対応する更に小さい断面が与えられなければならない。

本発明の変形例が図７および図８に示されており、この変形例では、力伝達要素７もアクチュエータ５と共に取り付けプレート４に支持される。この場合、図８において特に良く見ることができる変形要素８は、支持体２上のガイド９内に支持される。またこの場合、変形要素８は、力伝達要素７を受けるための凹部２８を備える金属から形成される別個の要素である。図８に示される位置において、力伝達要素７は変形要素との係合が外れている。それにより、支持体２はレセプタクルに対して自由に移動できる。事故または差し迫った事故が検出されると直ぐに、力伝達要素７は、変形要素８の凹部２８と係合し、その結果、変形要素８と力伝達要素７との間に形状嵌め合い係合を形成し、したがって、支持体２を介したバンパー１と取り付けプレート４を介したレセプタクル３との結合を形成する。この場合、変形要素８は、ガイド９内に部分的に支持される屈曲メタルからなる。バンパー１から離れた方向を向くガイド９の端部は、斜めの切り込み１９を有し、この切り込みに沿って、凹部２８の方を向く変形要素８の端部がガイド９内に挿入される。これにより、変形要素８の側縁が内側に押圧され、それにより、変形要素８が共に上方へと折り畳まれる。ここで必要とされる変形エネルギは、バンパー１の衝撃エネルギから変換される。前端が円錐状に形成される力伝達要素７の侵入深さにしたがって、変形要素８の後部は変形することができず、或いは辛うじてしか変形することができず、そのため、ここでは力伝達要素７の異なる移動長さによって変形エネルギの変化を実現することができる。

折り畳み可能な変形要素８の代わりに、支持体２をレセプタクル３の方向に移動させることによって変形される変形要素積層体、例えば積層スタックをガイド９内に配置することができる。これらの積層スタックは、異なる変形抵抗を与えることができる。

ボールの形態を成す力伝達要素７の固定配置からなる図２に示される変形例の代わりに、これらの力伝達要素を支持体に形成される溝内で案内することができる。ボール７間に、あるいは、異なって形成される力伝達要素内に、図示の実施形態に類似するアクチュエータ５によって回転させることができるガイドギアの内側に向けられた歯を配置することができる。これにより、力伝達要素７の固定配置および変形要素８の可変配置の代わりに、力伝達要素７が移動可能に支持され、その結果、これらの力伝達要素が変形要素の前方に移動される。根本的に、変形要素８および力伝達要素７の両方を移動できるように且つ互いに対して回転するように形成することもできる。

Claims (13)

1. 車両に固定されたレセプタクル内に移動可能に取り付けられる支持体と、事故の際に支持体をレセプタクルに対してエネルギ伝達態様で結合する力伝達要素とを有する車両のバンパー装置であって、
   前記力伝達要素（７）及び／又は変形要素（８）がアクチュエータ（５）に結合され、
   該アクチュエータ（５）は、事故または差し迫った事故を示す対応するセンサデータが存在する場合に、前記力伝達要素（７）及び／又は前記変形要素（８）を不作動位置から少なくとも１つの作動位置へと移動させ、作動位置では、前記要素同士が互いに対向して事故の際に互いに形状嵌め合い係合するように構成され、
   少なくとも１つの前記変形要素（８）が前記支持体（２）に固定され或いは形成され、
   前記変形要素（８）が折り畳まれたシートメタルまたは積層スタックとして形成されることを特徴とするバンパー装置。
2. 前記積層スタック（８）は、前記力伝達要素（７）が係合する前記支持体（２）のガイド（９）内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバンパー装置。
3. 前記アクチュエータ（５）は、電気モータ、点火推進器、または、機械エネルギアキュムレータとして形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバンパー装置。
4. 複数の変形要素（８）が前記支持体（２）の移動方向で互いに前後に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバンパー装置。
5. 互いに前後に配置される前記変形要素（８）は、移動方向に増大する異なる変形抵抗を形成することを特徴とする請求項４に記載のバンパー装置。
6. 前記力伝達要素（７）がボルト、ボール、または、材料突出部として形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のバンパー装置。
7. 前記力伝達要素（７）が前記レセプタクル（３）に固定されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のバンパー装置。
8. 前記変形要素（８）がガイド（９）内に配置され、該ガイドには作動位置で前記力伝達要素（７）が係合することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のバンパー装置。
9. 前記変形要素（８）は、内側に突出する突出部として力伝達要素（７）のガイド（９）に形成され、作動位置で前記力伝達要素（７）内の凹部に係合することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバンパー装置。
10. 前記力伝達要素（７）は、少なくともボールまたは材料突出部として形成されるとともに、前記支持体（２）上に配置され、前記アクチュータ（５）は、センサデータに応じて少なくとも１つの変形要素（８）と対向することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバンパー装置。
11. 前記力伝達要素（７）が内歯を有するガイドギア内で案内され、ガイドギアの歯の隙間内に力伝達要素（７）が受けられ、前記ガイドギアが前記支持体（２）に回転可能に支持されて前記アクチュエータ（５）と結合されることを特徴とする、請求項１０に記載のバンパー装置。
12. 前記変形要素（８）が内歯を有するギアとして形成され、前記内歯は、前記支持体（２）の移動方向で前記力伝達要素（７）の後側に配置されることを特徴とする請求項１０または１１に記載のバンパー装置。
13. 前記力伝達要素（７）は、前記力伝達要素（７）上に互いに離間して配置される異なる寸法の複数の接触領域を備え、前記アクチュエータ（５）は、予期される衝突の激しさに応じて、前記力伝達要素（７）を異なって移動させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のバンパー装置。

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