JP6153035B2 - バンパ組立体用クラッシュボックス - Google Patents

Description

本発明は、バンパビーム用のクラッシュボックスに関する。本発明は又、クラッシュボックスの製造方法に関する。

〔関連出願の説明〕
本国際出願は、２０１２年２月３日に出願された米国特許仮出願第６１／５９４，６５６号の権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、この米国特許仮出願の開示内容の大部分を本明細書の一部とする。

エネルギー吸収特性を発揮する車両用バンパ組立体が知られている。車両のボディ構造体又は車体は、いわゆるクラッシュボックスを備えている。かかるクラッシュボックスは、或る所定の値の衝撃荷重を吸収するよう車体のフレーム部材の端部に設けられており、それにより、車体のフレーム部材の変形が生じないようにしている。

バンパ組立体は、典型的には車両のフロント又はリヤを横切って側方に延びると共に一般に前面衝突又は後面衝突の際のエネルギーを吸収するために設けられたバンパビームを含む。かかるバンパビームは、上べだけの又はフェーシア状のバンパの下に設けられた状態で上述のいわゆるクラッシュボックスの使用により車両フレームに取り付けられている。クラッシュボックスは、かかる前面又は後面衝突時に折り畳み状態になり又は潰れるよう設計されている。

クラッシュボックスは、多種多様な手段により車両フレーム及びバンパビームに取り付けられ、かかる手段としては、溶接、接着剤、締結具等が挙げられるが、これらには限定されない。かかるクラッシュボックス及びバンパビームは、多種多様な材料で構成でき、かかる材料としては、スチール（鋼）、アルミニウム及び／又はマグネシウムが挙げられるが、これらには限定されない。

エネルギー吸収特性を向上させると共に低い製造費及び組み立て費を実現することができるクラッシュボックスが一層高く且つ引き続き要望されている。また、製造費を減少させ、その結果としてエネルギー吸収特性を向上させたクラッシュボックスの改良型製造方法がかなり高く且つ引き続き要望されている。

本発明の要旨は、バンパビームに結合可能なクラッシュボックスにあり、このクラッシュボックスは、全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁から底縁まで延びる本体部分を有し、本体部分は、互いに対して間隔を置いた関係をなして取り付け側端部と衝突側端部との間に延びる１対の側壁を有する。クラッシュボックスは、軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って側壁相互間に延びる少なくとも１つもｘ字形補強用ウェブを有する。

本発明の要旨は又、クラッシュボックスの製造方法にあり、この製造方法は、全体的ｚ軸線Ａに沿って本体部分を押し出し成形するステップを含む。具体的に説明すると、この方法は、全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁と底縁との間で本体部分を押し出し成形するステップで始まり、それにより互いに間隔を置いた関係をなして位置する１対の側壁及び全体的ｚ軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って側壁相互間に延びる少なくとも１つのｘ字形補強用ウェブを形成する。

全体的ｚ軸線Ａに沿って延びる本体部分、軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って延びるｘ字形補強用ウェブ、平面Ｐに沿って本体部分から外方に延びる延長部分及び本体部分と一体のフランジプレートを示すクラッシュボックスの斜視図である。 クラッシュボックスの平面図である。 バンパビームに結合されたクラッシュボックスの平面図であり、バンパビームの頂部カバープレートを被せたクラッシュボックスの本体部分を示す図である。 バンパビームに結合されたクラッシュボックスの背面図である。 バンパビームに結合されたクラッシュボックスの正面図である。 バンパビームに結合されたクラッシュボックスの底面図であり、バンパビームの底部カバープレートを被せたクラッシュボックスの本体部分を示す図である。

図（図中、同一の参照符号は、幾つかの図全体にわたって対応の部分を示している）を参照すると、バンパビームに結合可能なクラッシュボックス２０の全体が図１及び図２に示されている。クラッシュボックス２０は、全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁２４から底縁２６まで延びる本体部分２２を有している。本体部分は、互いに且つ全体的ｚ軸線Ａに対して間隔を置いた関係をなして取り付け側端部３０と衝突側端部３２との間に延びた１対の側壁２８を有している。ｘ字形補強用ウェブ３４が軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って側壁２８相互間に延びている。本体部分２４へのｘ字形補強用ウェブ３４の追加により、クラッシュボックス２０のクラッシュ性能が向上する。図１及び図２は、側壁２８相互間に延びる１つのｘ字形補強用ウェブ３４しか示していないが、追加のｘ字形補強用ウェブ３４が本体部分２２の側壁２８相互間にも延びるのが良い。また、理解されるべきこととして、ｘ字形補強用ウェブ３４は、選択される設計上の判断基準に応じて幾つかの形状のものであって良く、設計上の判断基準としては、所望される構造的支持力の量、クラッシュボックス又はバンパ組立体の重量及び／又はクラッシュボックスの所望のクラッシュ量が挙げられるが、これらには限定されない。

図１及び図２に最も良く示されているように、クラッシュボックス２０は、本体部分２２と一体であり且つ側壁２８のうちの一方の衝突側端部３２のすぐ隣りのところから外方に延びる延長部分３６を有している。延長部分３６は又、平面Ｐに沿って設けられ、この延長部分は、第１の延長端部３８と第２の延長端部４０との間に延び、それにより第１の延長端部と第２の延長端部の間に延びる延長キャビティ４２が形成されている。延長部分３６は又、延長部分３６を有するクラッシュボックス２０をバンパビーム１０２に結合すると、全体的に図３〜図６に示されているようにバンパ組立体１００の性能を向上させる。例えば、クラッシュボックス２０の延長部分３６は、自動車修理研究評議会（Research Council for Automobile Repairs：ＲＣＡＲ）及び米国道路安全保険協会（Insurance Institute for Highway Safety：ＩＩＨＳ）の標準化クラッシュ試験の両方において結果として得られているバンパ組立体１００のクラッシュ性能を向上させている。これは、クラッシュボックス２０が延長部分３６が設けられている結果としてＲＣＡＲバリヤとの早期接触状態を受け入れ、かくして、ＲＣＡＲ標準化クラッシュ試験においてＲＣＡＲバリヤのエネルギーの早期吸収及びＲＣＡＲバリヤの僅かな侵入度をもたらしているという理由で最も良く説明できる。

延長部分３６を含むクラッシュボックス２０がクラッシュ性能を向上させるので、延長部分３６は又、クラッシュボックス２０が結合されるバンパビーム１０２の厚さの減少を許容することができる。換言すると、延長部分３６を含むクラッシュボックス２０がＲＣＡＲ標準化試験の際に多くのエネルギーを吸収している場合、クラッシュボックス２０がペアを組む相手としてのバンパビーム１０２の肉厚及びかくして重量を減少させる機会を提供する剛性の低いバンパビーム１０２を提供することが可能である。加うるに、延長部分３６が本体部分２２と一体なので、延長部分３６をクラッシュボックス２０に付け加えるための追加の部品又はプロセスが不要である。さらに、追加の部品又は製造プロセスを省くことができるので、これにより、この結果、必然的に、追加の重量がクラッシュボックス２０から除かれることになる。上述の理由で、延長部分３６は、これが結果として得られるバンパ組立体１００に関して全体的な軽量化をもたらすことができるので有利である。

クラッシュボックス２０の延長部分３６は又、バンパビーム１０２とクラッシュボックス２０のハイブリッドシステムの実現を可能にする。換言すると、クラッシュボックス２０の延長部分３６により、同種ではない材料を用いてバンパ組立体１００を製造することができる。好ましい実施形態では、バンパ組立体１００のハイブリッドシステムは、アルミニウムで作られたクラッシュボックス２０及びスチールで作られたバンパビーム１０２を含む。しかしながら、理解されるべきこととして、バンパ組立体１００を製造するのに他のハイブリッドシステムも又使用できる。

図２に最も良く示されているように、延長キャビティ４２は、第１の延長端部３８と第２の延長端部４０との間で開いている。換言すると、延長キャビティ４２は、延長部分３６の第２の延長端部４０に達する前に閉じてはおらず又は終わってはいない。さらに、図では明示的に示されていないが、延長部分は、クラッシュボックス２０のクラッシュ性能を向上させるよう延長キャビティ４２内に設けられた延長補強用ウェブ（明示的に示されていない）を有するのが良い。好ましい実施形態では、延長補強用ウェブは、ｘ字形の形態を有している。しかしながら、ｘ字形補強用ウェブ３４は、選択される設計上の判断基準に応じて幾つかの形状のものであって良く、設計上の判断基準としては、所望される構造的支持力の量、クラッシュボックス又はバンパ組立体の重量及び／又はクラッシュボックスの所望のクラッシュ量が挙げられるが、これらには限定されないことも又、理解されるべきである。

図１に最も良く示されているように、クラッシュボックス２０は、本体部分２２と一体であり且つ側壁２８の取り付け側端部３０を相互に連結したフランジプレート４４を有している。図１に最も良く示されているように、フランジプレート４４は、クラッシュボックス２０を車両のフレームに締結具、例えばボルト、ねじ等を用いて固定する際に利用可能な少なくとも１つのフランジプレート取り付け用穴４６を備えている。先行技術のバンパ組立体は、クラッシュボックスを車両のフレームに連結するのに別個のフランジプレートを必要としている。しかしながら、フランジプレート４４は、本体部分２２と一体なので、クラッシュボックス２０を車両のフレームに結合するのに追加の部品を必要としない。かくして、一体形フランジプレート４４は、製造プロセスから一部を省き、かくして、バンパ組立体１００の製造費を減少させる。一実施形態では、フランジプレート４４は、クラッシュボックス２０を車両のフレームに固定するための追加の場所を提供するｌ字形ブラケット４８を更に有するのが良い。

図１に最も良く示されているように、クラッシュボックス２０の本体部分２２は、衝突用壁５０を有し、この衝突用壁は、側壁２８の取り付け側端部３０相互間に延びると共にバンパビーム１０２からの衝撃を吸収するために延長部分３６と整列している。衝突用壁５０は、バンパビーム１０２と結合するための連続した表面を提供するよう本体部分２２及び延長部分３６に沿って連続的に延びている。また、図１に最も良く示されているように、クラッシュボックス２０の本体部分２２は、平面Ｐに沿って側壁相互間に直線状に延びる少なくとも１つの直線状補強用ウェブ５２，５４，５６を有している。好ましい実施形態では、本体部分２２は、フランジプレート４４に隣接して設けられ且つ側壁２８の取り付け側端部３０のすぐ隣りのところでｘ字形補強用ウェブと相互連結関係をなす第１の直線状補強用ウェブ５２、ｘ字形補強用ウェブ３４と衝突用壁５０との間に設けられた第２の直線状補強用ウェブ５４及び第２の直線状補強用ウェブ５４と衝突用壁５０との間に設けられた第３の直線状補強用ウェブ５６を有する。また、理解されるべきこととして、任意の数の直線状補強用ウェブ並びに直線状補強用ウェブの種々の配置状態は、選択される設計上の判断基準に応じて使用でき、設計上の判断基準としては、所望される構造的支持力の量、クラッシュボックス又はバンパ組立体の重量及び／又はクラッシュボックスの所望のクラッシュ量が挙げられるが、これらには限定されない。

図３〜図６に最も良く示されているように、バンパ組立体１００を形成するためにクラッシュボックス２０が結合されているバンパビーム１０２は、クロスメンバ（横方向部材）１０４並びに頂部閉鎖プレート１０２及び底部閉鎖プレート１０８を有し、各閉鎖プレートは、互いに間隔を置き且つ鏡映関係をなしてクロスメンバ１０４から外方に延びている。クラッシュボックス２０をバンパビーム１０２に結合すると、本体部分２０の頂縁２４は、バンパビーム１０２の頂部閉鎖プレート１０６の下に位置し、本体部分２２の底縁２６は、バンパビーム１０２の底部閉鎖プレート１０８の上に位置する。次に、側壁２８の各々をグルー、ねじ、ボルト等の使用によりそれぞれ対応の閉鎖プレート１０６，１０８に固定してクラッシュボックス２０の本体部分２２を包囲する。

好ましい実施形態では、バンパビーム１０２の頂部カバープレート１０６及び底部カバープレート１０８は、クラッシュボックス２０に機械的に固定される。かくして、図２に最も良く示されているように、側壁２８の各々は、頂縁２４から底縁２６まで延びていて、それぞれ対応の閉鎖プレート１０６，１０８と固定された機械的関係をなすよう機械的締結具を受け入れる少なくとも１つの締結用ボア５８，６０を備えている。好ましい実施形態では、側壁２８は、側壁２８と、第１の直線状補強用ウェブ５２と反対側に位置したｘ字形補強用ウェブ３４の側部との交差部のところに第１の締結用ボア５８を備えている。側壁２８は、側壁２８と第３の直線状ウェブ補強材５６との交差部のところに第２の締結用ボア６０を更に備えている。好ましい実施形態では、第２の直線状ウェブ補強材５４は、側壁２８相互間に等距離を置いて設けられた第３の締結用ボア６２を更に備えるのが良い。

クラッシュボックス２０の製造方法は、全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁２４と底縁２６との間で本体部分２２を押し出し成形して互いに間隔を置いた関係をなして位置する１対の側壁２８及び全体的ｚ軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って側壁２８相互間に延びる少なくとも１つのｘ字形補強用ウェブ３４を形成するステップを含む。本体部分２２の押し出し成形ステップは、側壁相互間に直線状に延びる少なくとも１つの直線状補強用ウェブ５２，５４，５６を形成するステップを更に含むのが良い。

クラッシュボックス２０の製造方法は、延長部分を本体部分と一体に押し出し成形するステップを更に含む。一体押し出し成形延長部分３６は、平面Ｐに沿って本体部分から外方に延びると共に延長キャビティ４２を有する。延長部分３６の一体形押し出し成形により、延長部分を別個にクラッシュボックスに付け加える場合に必要となる追加の製造ステップが省かれる。かくして、延長部分３６の一体形押し出し成形により、製造時間及び製造費が減少する。好ましい実施形態では、延長部分３６の一体押し出し成形ステップは、延長キャビティ４２内に設けられた少なくとも１つの延長補強用ウェブ３４を形成するステップを更に含む。しかしながら、ｘ字形延長補強用ウェブは、選択される設計上の判断基準に応じて幾つかの形状のものであって良く、設計上の判断基準としては、所望される構造的支持力の量、クラッシュボックス又はバンパ組立体の重量及び／又はクラッシュボックスの所望のクラッシュ量が挙げられるが、これらには限定されないことも又理解されるべきである。

クラッシュボックス２０の製造方法は、側壁２８を相互に連結するフランジプレート４４を本体部分２２と一体に押し出し成形するステップを更に含み、フランジプレート４４は、クラッシュボックス２０を車両のフレームに固定するために少なくとも１つのフランジプレート取り付け用穴４８を有する。本体部分２２とのフランジプレート４４の一体形押し出し成形により、クラッシュボックス２０の１つの押し出し成形輪郭形状が得られる。換言すると、フランジプレート４４の一体形押し出し成形により、フランジプレート４４とクラッシュボックス２０を一部品に組み合わせることができる。かくして、フランジプレート４４の一体形押し出し成形により、クラッシュボックスを車両のフレームに固定するのに現在必要とされている別個の部品が省かれ、かくして、バンパ組立体１００の製造費が減少する。

クラッシュボックス２０の製造方法は、クロスメンバ１０４並びに頂部閉鎖プレート１０６及び底部閉鎖プレート１０８を用意するステップを更に含み、各閉鎖プレートは、互いに間隔を置き且つ鏡映関係をなしてクロスメンバ１０４から外方に延びる。この製造方法は、次に、本体部分２２の底縁２６を底部閉鎖プレート１０８に沿って上に位置させると共に本体部分２２の頂縁２４を頂部閉鎖プレート１０６に沿って下に位置させ、次に側壁２８をそれぞれ対応の閉鎖プレート１０６，１０８に固定してクラッシュボックス２０の本体部分２２を包囲することによって進む。先行技術のバンパ組立体は、頂縁及び底縁に沿って包囲されたクラッシュボックスを得るために全体的ｘ方向におけるクラッシュボックスの押し出し成形を必要としている。しかしながら、バンパビーム１０２から外方に延びる閉鎖プレート１０６，１０８によるクラッシュボックス２０の包囲により、全体的ｚ方向におけるクラッシュボックス２０の押し出し成形が容易になる。上述したように、全体的ｚ方向におけるクラッシュボックス２０の押し出し成形により、フランジプレート４４と延長部分３６の両方とクラッシュボックス２０との一体形押し出し成形が可能であり、かくして、部品及び／又は製造プロセスを省くことによって製造費が減少する。

本発明を関連の法的基準に従って説明したが、この説明は、性質上本発明を限定するものではなく例示である。開示した実施形態の変形例及び改造例は、当業者には想到でき、これら変形例及び改造例は、本発明の範囲に含まれる。

Claims (13)

1. バンパビームに結合可能なクラッシュボックスであって、
   全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁から底縁まで延びる本体部分を有し、
   前記本体部分は、互いに対して間隔を置いた関係をなして取り付け側端部と衝突側端部との間に延びる１対の側壁を有し、
   前記軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って前記側壁相互間に延びる少なくとも１つもｘ字形補強用ウェブを有し、
   前記本体部分と一体の延長部分を更に有し、前記延長部分は、前記側壁のうちの一方の前記衝突側端部のすぐ隣りのところから外方に延びると共に第１の延長端部と第２の延長端部との間で前記平面Ｐに沿って配置されていて、前記第１の延長端部と前記第２の延長端部との間に延びる延長キャビティを形成している、
   ことを特徴とするクラッシュボックス。
2. 前記延長部分は、前記キャビティ内に設けられた少なくとも１つの延長補強用ウェブを有する、
   請求項１記載のクラッシュボックス。
3. 前記本体部分と一体であり且つ前記側壁の前記取り付け側端部を相互に連結するフランジプレートを更に有する、
   請求項１記載のクラッシュボックス。
4. 前記フランジプレートは、前記クラッシュボックスを車両のフレームに固定するための少なくとも１つのフランジプレート取り付け用穴を備えている、
   請求項３記載のクラッシュボックス。
5. 前記本体部分は、前記側壁の前記衝突側端部相互間に延び且つ前記バンパビームからの衝撃を吸収するために前記延長部分と整列した衝突用壁を有する、
   請求項１記載のクラッシュボックス。
6. 前記バンパビームは、クロスメンバ並びに頂部閉鎖プレート及び底部閉鎖プレートを有し、各閉鎖プレートは、互いに間隔を置き且つ鏡映関係をなして前記クロスメンバから外方に延び、前記本体部分の前記頂縁は、前記バンパビームの前記頂部閉鎖プレートの下に位置し、前記本体部分の前記底縁は、前記バンパビームの前記底部閉鎖プレートの上に位置し、前記側壁の各々は、前記クラッシュボックスの前記本体部分を包囲するよう前記閉鎖プレートの各々にそれぞれ対応して固定されている、
   請求項１記載のクラッシュボックス。
7. 前記側壁の各々は、前記頂縁から前記底縁まで延びていて、それぞれ対応の前記閉鎖プレートと固定関係をなすよう締結具を受け入れる少なくとも１つの締結用穴を備えている、
   請求項６記載のクラッシュボックス。
8. 前記平面Ｐに沿って側壁相互間に直線状に延びる少なくとも１つの直線状補強用ウェブを更に有する、
   請求項１記載のクラッシュボックス。
9. クラッシュボックスの製造方法であって、
   全体的ｚ軸線Ａに沿って頂縁と底縁との間で本体部分を押し出し成形して互いに間隔を置いた関係をなして位置する１対の側壁及び前記全体的ｚ軸線Ａに対して横方向に配置された平面Ｐに沿って前記側壁相互間に延びる少なくとも１つのｘ字形補強用ウェブを形成するステップを含み、
   前記平面Ｐに沿って前記本体部分から外方に延びると共に延長キャビティを備えた延長部分を前記本体部分と一体に押し出し成形するステップを更に含む、
   ことを特徴とする方法。
10. 前記延長部分の前記一体押し出し成形ステップは、前記延長キャビティ内に設けられた少なくとも１つの延長補強用ウェブを形成するステップを含む、
    請求項９記載の方法。
11. 前記側壁を相互に連結するフランジプレートを前記本体部分と一体に押し出し成形するステップを更に含み、前記フランジプレートは、前記クラッシュボックスを車両のフレームに固定するために少なくとも１つのフランジプレート取り付け用穴を有する、
    請求項９記載の方法。
12. クロスメンバ並びに頂部閉鎖プレート及び底部閉鎖プレートを用意するステップを更に含み、各閉鎖プレートは、互いに間隔を置き且つ鏡映関係をなして前記クロスメンバから外方に延び、
    前記本体部分の前記底縁を前記底部閉鎖プレートに沿って上に位置させると共に前記本体部分の前記頂縁を前記頂部閉鎖プレートに沿って下に位置させるステップを更に含み、 前記側壁をそれぞれ対応の前記閉鎖プレートに固定して前記クラッシュボックスの前記本体部分を包囲するステップを更に含む、
    請求項９記載の方法。
13. 前記本体部分の前記押し出し成形ステップは、前記側壁相互間に延びる少なくとも１つの直線状補強用ウェブを形成するステップを含む、
    請求項９記載の方法。

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