JP6534739B2 - 車両エネルギー吸収装置および車両 - Google Patents

Description

断続的サイドレールエネルギー吸収要素およびその製造法の技術に関する。

正面車両衝突は、死亡につながる最も一般的な衝突のタイプである。スモールオーバーラップ車両衝突（即ち、車両のフロントコーナーが別の車両、あるいは木や電柱などの物体と衝突する場合）は正面車両衝突の一種である。

特開２０１４−０５８１８４号公報

オーバーラップが小さいため車両内にあるエネルギー吸収構造の大部分は衝突体に関与せず、このため、この種の衝突に関する衝突試験に合格することは困難な課題であると言える。

高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置は、車両レールに沿って断続的に置かれた突出部を含み、この突出部は、衝突アームと反動アームとベースとを含み、ベースの形状は、車両レールの形状に対して相補的であり、衝突アームおよび反動アームは、ベースおよび車両レールから、外方向へ突出しており、ベースと衝突アームと反動アームとの間の空間にチャンネルが形成されており、このチャンネルは、突出部の中を端から端まで伸びており、突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、または、エネルギーを車両レールへ移動させる、または、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させるように設計された、幾何学的形状を持ち、また材料を含む。

高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置は、車両レールに沿って断続的に置かれた突出部を含み、この突出部は、車両レールから、それに対してある角度を成して外方向へ突出しているハニカム構造を含み、突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らすように設計された材料を含む。

車両エネルギー吸収装置の製造法は、衝突アームと反動アームとベースとを含む突出部を製造する工程と、突出部のベースを車両レールに断続的に取り付ける工程と、を含み、ベースの形状は、突出部を取り付ける車両レールの形状に対して相補的であり、衝突アームおよび反動アームは、ベースおよび車両レールから、外方向へ突出しており、ベースと衝突アームと反動アームとの間の空間にチャンネルが形成されており、このチャンネルは、突出部の中を端から端まで伸びている。

上記およびその他の特徴を、以下の図面および詳細な記述によって例示する。

次に、図面について述べるが、これらは例示的な実施形態であり、この中では同様の要素に同じ番号が付けられている。

車両エネルギー吸収装置を示す等角図である。 湾曲したベースを持つ、車両エネルギー吸収装置の連結した突出部を示す等角図である。 平らなベースを持つ、車両エネルギー吸収装置の連結した突出部を示す等角図である。 車両エネルギー吸収装置の、個別の突出部を示す等角図である。 内部にチャンネルを備えた、車両エネルギー吸収装置の突出部を示す等角図である。 突出部を取り付けた車両レールを示す側面図である。 図６の、突出部を取り付けた車両レールを示す等角図である。 内部にチャンネルのある、図６の突出部を示す等角図である。 内部に分散させた肋材のある多層構造を示す図である。 内部に分散させた肋材のある多層構造を示す図である。 内部に分散させた肋材のある多層構造を示す図である。 内部に分散させた肋材のある多層構造を示す図である。 車両エネルギー吸収装置の構成要素の様々な形状を示す図である。 波形形状を持つ突出部を示す図である。 車両レールに取り付けた車両エネルギー吸収装置を示す図である。 車両エネルギー吸収装置の取り付け機構を示す側面図である。 車両エネルギー吸収装置の取り付け機構を示す側面図である。 車両エネルギー吸収装置の取り付け機構を示す側面図である。 ハニカム構造を持つ車両エネルギー吸収装置を示す等角図である。 図１９の円の部分を示す図である。 車両レールに取り付けた突出部と、Ａピラーに取り付けた突出部を持つ、車両エネルギー吸収装置を示す等角図である。 図２１の車両エネルギー吸収装置の突出部を示す等角図である。 図２１の車両エネルギー吸収装置の、２つ以上の反動アームを持つ突出部を示す等角図である。 車両レールに取り付けた突出部を持つ、車両エネルギー吸収装置を示す等角図である。 図２４の突出部を示す等角正面図である。 図２４の突出部を示す等角背面図である。 車両エネルギー吸収装置を使用して行う模擬実験の概略設計を示す上面図である。 車両エネルギー吸収装置のない車両で行った模擬実験の結果を示す図である。 車両エネルギー吸収装置のある車両で行った模擬実験の結果を示す図である。 車両エネルギー吸収装置のない車両で行った模擬実験の結果を示す図である。 車両エネルギー吸収装置のある車両で行った模擬実験の結果を示す図である。

米国内の事故全体の約２５％は、スモールオーバーラップ衝突に当たると推定される。米国内の現在の規制は、この種の衝突には対応していない。米国道路安全保険協会（The Insurance Institute of Highway Safety：ＩＩＨＳ）は、最近、この問題に対応した試験法を公表した。この試験法では、車両が前面の２５％をオーバーラップさせ、４０マイル／時（miles per hour：ｍｐｈ）（６４キロメートル／時（kilometers per hour：ｋｐｈ））で硬い障壁に衝突するとしている。国家道路交通安全局（The National Highway Transportation Safety Administration：ＮＨＴＳＡ）は、目下、斜め衝突を想定した試験法を検討中であり、数年内には試験法が公表されると予想される。現時点で使用できる車両の主要クラッシュゾーン構造は、車両前端の中央の５０％に集中しているため、スモールオーバーラップ前面衝突は、車両メーカーにとって課題となっている。これらの構造が衝突に関与すれば、車両の乗員室への侵入を防ぎ、フロントエアバッグとシートベルトが乗員を効果的に抑制して守ることができる。スモールオーバーラップ正面衝突では主に車両の外側の縁が関わるが、この部分は、現在使用可能な車両のクラッシュゾーン構造によって守られていない。衝突の力は、前輪、サスペンション装置、およびファイアウォールに直接向かう。前輪が車両のフットウェル内へ向けて後方に押しやられ、更に乗員室内に侵入して、下肢および足に重傷を負わせることがある。高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置を使用すると、このような衝突の際の、前輪、サスペンション装置、およびファイアウォールへの力を弱めることができる。高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置を使用すると、乗員室への侵入を小さくすることができる。衝突の際にエネルギーを吸収または移動させ、あるいは車両を衝突体から逸らせるために、車両エネルギー吸収装置を車両の構造部材、例えば、車両レール、Ａピラー、クラッシュカンなどの上に設けることができる。衝突体とは、別の車両、柱、壁、樹木、障壁などの硬い要素を指す。

高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置は、車両部材に沿って、例えば、車両レールに沿って、車両のＡピラーに沿って、または、車両レールとＡピラーとの組合せに沿って、断続的に置かれた突出部を含むことができる。必要に応じて、突出部は、車両のバンパービームアッセンブリのそれぞれの端にあるクラッシュカン上に置くことができる。突出部は、衝突アームと反動アームとベースとを含むことができる。突出部は、どの突出部にも、複数（即ち、２つ以上）の衝突アーム、反動アーム、またはベースを含むことができる。当然のことながら、ここでいう（an）衝突アーム、（a）反動アーム、または（a）ベースは、複数の衝突アーム、反動アーム、またはベースが存在する実施形態も指している。ベースの形状は、これを取り付ける予定の車両部材、例えば、車両レールの形状に対して相補的とすることができる。例えば、車両レールが平らな形状の場合、ベースは平らな形をしていても良い。車両レールが湾曲した形状の場合、ベースは、湾曲した形をしていても良い。ベースと衝突アームと反動アームとの間にある空間にチャンネルができるよう、衝突アームと反動アームが、ベースおよび車両部材（例えば、車両レール）から、外方向に突出していても良い。チャンネルは、突出部の中を端から端まで、例えば、突出部の頂部端から底部端まで伸びていても良い。別の言い方をするなら、チャンネルは、突出部の端から端まで垂直方向に伸びていても良い。チャンネルの上、突出部の一方の端または両端にカバーがあっても良い。

突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、または、エネルギーを車両レールへ移動させる、または、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させるように設計された幾何学的形状を持つことができる。突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、または、エネルギーを車両レールへ移動させる、または、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させるように設計された材料を含むことができる。

存在する突出部の数は限定されず、車両の乗員室を望ましい程度に保護すると考えられる任意の数とすることができる。例えば、突出部の数は、２以上、例えば、３以上、例えば、５以上、例えば、１０以上、例えば、１５以上、例えば、２０以上、例えば、２５以上とすることができる。突出部は、個別の突出部であっても良い。突出部は、互いに連結していても良い。車両エネルギー吸収装置中の突出部は、個別の突出部と連結した突出部との組合せを含んでいても良い。

突出部は、金属材料、ポリマー材料、複合材料、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。突出部は、所望の形状に成形でき、所望の特性を示すことができるものであればどのようなポリマー材料またはポリマー材料の組合せを含んでいても良い。材料の例としては、ポリマー材料、更に、ポリマー材料と、エラストマー材料および／または熱硬化性材料との組合せが挙げられる。ある実施形態において、ポリマー材料は、熱可塑性材料を含んでいる。考えられるポリマー材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）；アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）；ポリカーボネート（ＬＥＸＡＮ（登録商標）およびＬＥＸＡＮ（登録商標）ＥＸＬ樹脂、SABIC’s Innovative Plastics businessより市販）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリカーボネート／ＰＢＴ混合物；ポリカーボネート／ＡＢＳ混合物；コポリカーボネート−ポリエステル；アクリル−スチレン−アクリロニトリル（ＡＳＡ）；アクリロニトリル−（エチレン−ポリプロピレンジアミン変性）−スチレン（ＡＥＳ）；フェニレンエーテル樹脂；ポリフェニレンエーテル／ポリアミドの混合物（ＮＯＲＹＬ ＧＴＸ（登録商標）樹脂、SABIC’s Innovative Plastics businessより市販）；ポリカーボネート／ＰＥＴ／ＰＢＴの混合物；ＰＢＴおよび衝撃調節剤（ＸＥＮＯＹ（登録商標）樹脂、SABIC’s Innovative Plastics businessより市販）；ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−９、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４−６など）；フェニレンスルフィド樹脂；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；高衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ）；ポリオレフィン、例えば、低／高密度ポリエチレン（Ｌ／ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）；ポリエチレンと繊維の複合材料；ポリプロピレンと繊維の複合材料（ＡＺＤＥＬ Superlite（登録商標）シート、Azdel, Inc.より市販）；長繊維強化熱可塑性物質（ＶＥＲＴＯＮ（登録商標）樹脂、SABIC’s Innovative Plastics businessより市販）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、および、炭素繊維強化ポリマー複合材料（ＣＦＲＰ）、更に、前述のものの少なくとも１つを含む組合せが挙げられる。

充填樹脂の一例はＳＴＡＭＡＸ（登録商標）樹脂で、これは長いガラス繊維を充填したポリプロピレン樹脂であり、これもSABIC’s Innovative Plastics businessから市販されている。考えられるいくつかの強化材としては、繊維（ガラス、炭素など、更に、前述のものの少なくとも１つを含む組合せ）が挙げられ、例えば、長ガラス繊維および／または長炭素繊維強化樹脂である。例えば、炭素繊維強化ポリマー複合材料を用いて突出部を形成することができる。炭素繊維強化ポリマー複合材料を、突出部のコーティング（例えば、表皮）として使用し、突出部に望ましい構造完全性を与えても良い。突出部を、上記の材料の少なくともいずれか１つを含む組合せから形成しても良い。

突出部は、三角形、円錐形、角錐形、円筒形、正方形、長方形、平行四辺形、不等辺四角形または台形（trapezium）、楕円形、六角形、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せなどの幾何学的形状を持つ。例えば、突出部は、三角錐、四角錐、六角錐、三角柱、五角柱、六角柱、立方体、直方体（cuboid）、頂部が平らな円錐形、五角の円錐（pentagonal cone）、五角錐、頂部が平らな五角錐、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せなどの形状を持つことができる。衝突アームまたは反動アーム、あるいは、衝突アームおよび反動アームは、真っ直ぐな形状（即ち、直線）、波形形状、台形状、鋸歯状、正弦波状、ラメラ状、三角形状、サイン（abs（sin））形状、サイクロイド状、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せなどの形状を持つことができる。

衝突アームおよび反動アームは、ある角度でベースから伸びていても良い。衝突アームと反動アームが互いに向かって伸び、衝突アームと反動アームとの間にある点または接合領域で交わっていても良い。衝突アームと反動アームが、アームの間に配置された中間面に向かって伸びていても良い。衝突アームおよび反動アームがベースから伸びる角度は、０°から５０°、例えば、０°から４５°、例えば、０°から２５°、例えば、５°から１５°であっても良い。衝突アームは長さｌ_１を持つことができ、反動アームは長さｌ_２を持つことができる。長さｌ_１はｌ_２と等しくても良く、または、ｌ_１はｌ_２より大きくても良く、あるいは、ｌ_１はｌ_２より小さくても良い。突出部は、チャンネル内に多層構造を含んでいても良い。突出部は、チャンネル内の層の間に配置された肋材を含んでいても良い。

突出部は、車両レールから、それに対してある角度を成して外方向へ突出しているハニカム構造を含んでいても良い。ハニカム構造が伸びる角度は、０°から５０°、例えば、０°から４５°、例えば、０°から２５°、例えば、５°から１５°とすることができる。衝突体と衝突後、ハニカム構造は、長さｌ_ｈに沿って軸方向に潰れると考えられる。ハニカム構造は、構造用接着剤でレールに取り付けることができる。ハニカム構造は、締付具を用いてレールに取り付けることができる。必要に応じて、車両との接着性を高めるため、ハニカム構造上にベースが存在していても良い。

ベースは、望ましい程度の接着性を生じ、衝突時に突出部が外れないと考えられる、どのような方法で、車両、例えば、車両レール、Ａピラー、クラッシュカンなどに取り付けても良い。ベースは、フック、スナップ式結合、機械式締付具、構造用接着剤、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せにより、車両に取り付けることができる。車両上の突出部を取り付ける予定の位置に、孔または取り付けポイントを設けても良い。例えば、車両上の対応する穴、例えば、車両レール上の対応する穴に差し込むことのできるフックで、ベースを車両に取り付けても良い。車両は、車両エネルギー吸収装置を含むことができる。

車両エネルギー吸収装置の製造法も企図している。車両エネルギー吸収装置の製造法は、突出部を製造する工程と、突出部を車両部材に取り付ける工程とを含むことができる。突出部は、衝突アームと反動アームとベースとを含むことができる。ベースの形状は、これを取り付ける予定の車両部材、例えば、車両レール、Ａピラー、クラッシュカンなどの形状に対して相補的とすることができる。衝突アームおよび反動アームは、ベースおよび車両部材から、外方向へ突出していても良い。ベースと衝突アームと反動アームとの間の空間にチャンネルを形成することができる。このチャンネルは、突出部の中を端から端まで垂直に伸びていても良い。突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、または、エネルギーを車両レールへ移動させる、または、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させるように設計された、幾何学的形状を持つことができ、また、材料を含むことができる。突出部を車両部材へ取り付ける方法としては、フック、スナップ式結合、機械式締付具、構造用接着剤、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せが挙げられる。

車両エネルギー吸収装置の製造法は、突出部を製造する工程と、突出部を車両部材に取り付ける工程とを含むことができる。突出部は、車両レールから、それに対してある角度を成して外方向へ突出しているハニカム構造を含んでいても良い。ハニカム構造が伸びる角度は、０°から５０°、例えば、０°から４５°、例えば、０°から２５°、例えば、５°から１５°とすることができる。この方法は、個別の突出部または連結した突出部を製造する工程を含むことができ、このとき、突出部の数は２つ以上である。

添付図を参照することで、本件に開示されている構成要素、工程、および装置について更に詳しく理解できる。これらの図（文中において、“FIG.”ともいう）は、本開示内容を便宜的かつ容易に示すための単なる略図であり、このため、装置またはその構成要素の相対的大きさおよび寸法を示すものではなく、および／または、例示した実施形態の範囲を規定または制限しようとするものではない。明確にするため以下の記述では特定の用語を使用するが、これらの用語は、図面中で図示するため選択した実施形態の特定の構造だけを指すことを意図しており、本開示内容の範囲を規定または制限しようとするものではない。図面および以下の記述において、同じ数字表示は、同じ機能を持つ構成要素を指していることは当然である。

図１は、エネルギー吸収装置１０を取り付けた車両レール１を示している。図１のエネルギー吸収装置は、衝突アーム１４と反動アーム１６を備えた突出部１２を含み、衝突アームは衝突の方向を向いている。ベース２２は車両レール１に取り付けられており、衝突アーム１４と反動アーム１６とベース２２とによって形成されたチャンネル２０（図５参照）上にはカバー１８が置かれている。図１に示すように、衝突アーム１４と反動アーム１６は、ベース２２から、外方向へ突出している。図１では、突出部１２が、いくつもの連結した突出部１２を含み、エネルギー吸収装置１０が、いくつもの突出部１２を含むことがあることを示している。図１において、突出部１２は、車両レール１上に断続的に分散している。図２から４は、突出部１２の様々な実施形態を示している。例えば、図２は、湾曲したベース４２を持つ突出部１２を示しており、図３および４は、ベース２２を持つ突出部１２を示している。図２および３において、突出部１２は連結しているが、図４において、突出部１２は連結しておらず、即ち、個別の突出部１２となっている。

衝突アーム１４は、長さｌ_１を持つことができ、反動アーム１６は長さｌ_２を持つことができる。図１から４に示すように、ｌ_２はｌ_１よりも大きい。しかし、当然のことながら、l_１がｌ_２より大きくても、ｌ_１とｌ_２が同じ長さであっても良い。

次に、図６および７では、車両レール１に取り付けた衝突アーム１４と反動アーム１６とベース２２を備えた円錐形突出部５０を示している。円錐形突出部５０は、衝突アーム１４と、反動アーム１６と、衝突アーム１４と反動アーム１６との間にあってそれらの間に平面または中間面２４を成している、中間面２４とを含んでいる。円錐形突出部５０内に存在する多層構造３０を示すため、図７では、衝突アーム１４と反動アーム１６が除かれている。図６および７には、車両のフロントビーム４４も示されている。図６では、円錐形突出部５０に多層構造３０がある。図７に示すように、突出部１２の頂部と底部との間に置かれたカバー１８の間には、複数の層が設けられている。図８では、突出部５０内に伸びるチャンネル２０が見て取れる。図７の多層構造３０は、チャンネル２０内に設けられている。多層構造３０内の層の間に肋材が分散していても良い。例えば、図９から１２に示すように、肋材の付いた多層構造６０、６２、６４、および６６はそれぞれ、第１壁４６と、第２壁５４と、その間に配置された肋材５２とを備えている。肋材５２は、車両エネルギー吸収装置に望ましい機械的および構造的特性を与えるものならばどのような形状であっても良い。肋材５２は、多壁構造６０、６２、６４、６６の１つの壁に取り付けることができ、および／または、多層構造６０、６２、６４、６６のいずれか２つの壁に取り付けることができ、および／または、多層構造６０、６２、６４、６６の様々な層中に浮遊させることができる（例えば、多層構造６０、６２、６４、６６のいずれの壁にも付着していない）。図９では、肋材５２が、第１壁４６と第２壁５４との間に垂直に配置されている様子を示しており、図１０では、肋材５２は、ある角度、即ち、第１壁４６と第２壁５４との間の対角線上（例えば、４５°以上）に配置されている。図１１では、肋材５２が、一般的に“Ｘ”形を成して、第１壁４６と第２壁５４の間の対角線上に配置されており、図１２では、肋材５２は、第１壁４６と第２壁５４との間に、対角線上と垂直に配置されている。

衝突アーム１４または反動アーム１６は、突出部に望ましい特性を与える、どのような形状をしていても良い。例えば、図１３および１４に示すように、衝突アーム１４または反動アーム１６は、波形形状３４、台形状１２０、鋸歯状１３０、正弦波状１４０、ラメラ状１５０、三角形状１６０、サイン形状１７０、サイクロイド状１８０、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せなどの形状をしていても良い。図１４に示すように、反動アームは波形形状３４をしている。

次に、図１５では、衝突アーム１４に向かって移動する衝突体３２と、反動アーム１６に沿って移動する力の方向５６を示している。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０は、衝突が起きた際に、衝突体３２からのエネルギーを吸収することができる。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０は、衝突が起きた際に、車両を衝突体３２から逸らすことができる。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０は、エネルギーを車両レールへ移動させることができる。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０は、衝突が起きた際に、衝突体３２からエネルギーを吸収することができ、かつ、衝突が起きた際に、車両を衝突体（impact）３２から逸らすことができる。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０は、衝突が起きた際に、衝突体３２からエネルギーを吸収することができ、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させることができる。本件に開示の車両エネルギー吸収装置１０の様々な構成要素が、これらの働きをする上で役立つことができる。力を吸収し、力を移動させ、車両を力から逸らすことで、車両の乗員室への侵入を防止または小さくして、車両の乗員が被る傷害を低減することができる。突出部１２の圧壊は、これが取り付けられている車両部材に対して直角方向に起こすことができる。例えば、図１５に示すように、突出部１２の圧壊は、車両レール１に対して直角方向に起こすことができる。１つの突出部１２が圧壊に失敗しても、連なっている次の突出部がエネルギーを吸収し、または、車両を逸らせることができ、また、直前の突出部が圧壊に失敗しても、連続するそれぞれの突出部が同じことを繰り返すと考えられる。

図１６から１８は、突出部１２を車両部材、例えば、レール１に取り付けるための、様々な取り付け機構を示している。図１６に、スナップ式７０およびフック式７２取付け法を示す。図１７に、機械式締付具７４を示す。図１８に、突出部１２を車両レール１に付着させている、構造用接着剤７６を示す。機械式締付具としては、ねじ、釘、ボルト、クリップ、クランプ、ピンなどが挙げられる。構造用接着剤としては、エポキシ、アクリル、またはウレタン接着剤が挙げられる。スナップ７０、フック７２、および機械式締付具７４は、突出部１２のベース２２と、これを取り付ける車両部材、例えば、車両部材との間に所望の接着性を与えると考えられるどのような材料を含んでいても良い。取り付け機構を車両レール１に直接取り付けても良い。

突出部１２の衝突アーム１４は、反動アーム１６よりも先に衝突体３２と接触すると考えられる。衝突アーム１４と反動アーム１６が衝突体３２からエネルギーを吸収することで、連続するそれぞれの突出部はエネルギーを吸収し、車両レール１から離れたところへエネルギーを移動させることができる。衝突アーム１４と反動アーム１６は、車両を衝突体３２から逸らすことができる。衝突アーム１４は、衝突体３２からエネルギーを吸収することができ、反動アーム１６は、車両を衝突体から逸らすことができる。

図１９および２０に、ハニカム構造８０を持つ突出部７８を備えた車両エネルギー吸収装置１を示す。突出部７８は、車両部材、例えば、車両レール１に沿って断続的に置くことができる。ハニカム構造８０は、車両レールから、それに対してある角度を成して外方向へ突出していても良い。衝突アーム８２と反動アーム８４は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、または、車両を衝突体から逸らし、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らすことができる。ハニカム構造８０は、０°から４５°の角度でベースから伸びていても良い。衝突の際に、ハニカム構造８０は長さｌ_ｈに沿って軸方向に潰れると考えられる。

次に、図２１、２２、２３に、エネルギー吸収装置１００を示す。図２１に示すように、突出部１１２は車両レール１に付いており、突出部８４は車両のＡピラーに付いている。図２１、２２、２３に示すように、突出部１１２は、衝突アーム１４と反動アーム１６とベース２２とを含むことができ、ベース２２は、車両レール１に取り付けることができる。突出部１１２は、図２３に示すように、複数の反動アーム１６を含むことができる。

図２４、２５、２６は、車両レール１に取り付けた突出部１１４を備えた、更に別のエネルギー吸収装置１０２を示している。図２４、２５、２６に示すように、突出部１１４は、衝突アーム１４と反動アーム１６とベース２２とを含むことができる。衝突アーム１４と反動アーム１６は、図に示すような多層構造を含むことができる。図２６において、突出部１１４は２つのベース２２を持ち、それぞれが多層構造を備えている。複数のベースは、曲率変化の大きい構造、例えば、曲率変化の大きい車両レールにおいて、好ましいことがある。

以下の非制限的な実施例で、車両エネルギー吸収装置について更に説明する。別途定めのない限り、全ての実施例は模擬実験に基づくものであった。

実施例１
衝突体として剛体材料を使用し、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とポリアミド（ＰＡ）の混合物（ＮＯＲＹＬ ＧＴＸ（登録商標））（２．５ギガパスカル（ＧＰａ）のモジュラスを持つ熱可塑性材料）を用いてベースの模型を作製し、破損ひずみ（failure strain）を６０％として、ＬＳ−ＤＹＮＡ（登録商標）ソフトウェアを使用する。ここでいう“剛体材料”とは、変形しない材料を指す。この実施例では、全方向をスチール製の器具で拘束した剛体材料（例えば、約２１０ＧＰａのモジュラス）を使用する。以下の実施例では、図３に開示されている車両エネルギー吸収装置を備えた車両レールを用いて、構成要素レベルの模擬実験を行い、車両エネルギー吸収装置のない車両レールと比較する。突出部１２を車両９４の車両レール１に取り付けた、模擬実験計画を図２７に示す。車両９４の移動方向９２は前方である。車両質量を１，５００キログラム（ｋｇ）とし、その他の要素の質量を重心９０に載せて、実際的な車両質量とする。この実施例では、レール質量が５０ｇであるため、余分の質量として１，４５０ｋｇを加える。装置を、フロントビーム４４およびレール１が殆ど接しないよう、前方向９４へ、６４ｋｐｈの速度で衝突体３２（例えば、固定した硬い障壁）へ向けて動かした。衝突の結果を図２８および２９に示す。図２８は車両エネルギー吸収装置のない車両を対象とし、図２９は車両エネルギー吸収装置のある車両を対象としている。測定は、０ミリ秒（ｍｓ）、３０ｍｓ、７０ｍｓ、および１００ｍｓで行った。図２８および２９に示すように、車両エネルギー吸収装置のある車両は、衝突体３２から離れるように移動し始めるのに対し、車両エネルギー吸収装置のない車両は、衝突速度のまま同じ方向に移動し、これは、衝突体が車両から離れ、これにより乗員室へ侵入しないため、車両エネルギー吸収装置が乗員の怪我を少なくする上で有効であることを示している。これは、図３０および３１から見て取れ、図３０は、本件に開示の車両エネルギー吸収装置のない車両を対象とし、図３１は、本件に開示の車両エネルギー吸収装置のある車両を対象としている。図３０の部分２００と、図３１の部分２０２から分かるように、本件に開示の車両エネルギー吸収装置のない車両（図３０）は、本件に開示の車両エネルギー吸収装置を含む車両（図３１）よりも、車両室への侵入が大きかった。

本件に開示の車両エネルギー吸収装置および製造法は、少なくとも次の実施形態を含む。

実施形態１：高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置であって、この装置は、車両レールに沿って断続的に置かれた突出部を含み、突出部は、衝突アームと反動アームとベースとを含み、ベースの形状は、車両レールの形状に対して相補的であり、衝突アームおよび反動アームは、ベースおよび車両レールから、外方向へ突出しており、ベースと衝突アームと反動アームとの間の空間にチャンネルが形成されており、チャンネルは、突出部の中を端から端まで伸びており、突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、または、エネルギーを車両レールへ移動させる、または、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させるように設計された、幾何学的形状を持ち、また材料を含む。

実施形態２：実施形態１の車両エネルギー吸収装置であって、突出部は、突出部の一方の端、チャンネル上に更にカバーを含む。

実施形態３：実施形態１の車両エネルギー吸収装置であって、突出部は、突出部のそれぞれの端の上に更にカバーを含む。

実施形態４：実施形態１〜３のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、突出部は、車両のＡピラーに沿って断続的に置かれている。

実施形態５：実施形態１〜４のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、車両エネルギー吸収装置は、２つ以上の個別の突出部を含む。

実施形態６：実施形態１〜４のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、車両エネルギー吸収装置は、２つ以上の連結した突出部を含む。

実施形態７：実施形態１〜６のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、突出部は、金属材料、ポリマー材料、複合材料、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せより選ばれる材料を含む。

実施形態８：実施形態１〜７のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、突出部は、三角形、円錐形、四角錐形、円筒形、正方形、長方形、平行四辺形、台形または不等辺四角形、楕円形、六角形、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せより選ばれる幾何学的形状を持つ。

実施形態９：実施形態１〜７のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、衝突アームまたは反動アーム、あるいは、衝突アームおよび反動アームは、波形形状を持つ。

実施形態１０：２つ以上の衝突アームを更に含む、実施形態１〜９のいずれかの車両エネルギー吸収装置。

実施形態１１：２つ以上の反動アームを更に含む、実施形態１〜１０のいずれかの車両エネルギー吸収装置。

実施形態１２：実施形態１〜１１のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、衝突アームおよび反動アームは、ある角度でベースから伸びている。

実施形態１３：実施形態１２の車両エネルギー吸収装置であって、衝突アームおよび反動アームは互いに向かって伸び、ある点で交わっている。

実施形態１４：実施形態１〜１１のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、衝突アームおよび反動アームは、アームの間に配置された中間面に向かって伸び、必要に応じて、衝突アームおよび反動アームは、ある角度でベースから伸びている。

実施形態１５：実施形態１２〜１４のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、角度は０°から４５°である。

実施形態１６：実施形態１〜１５のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、衝突アームは長さｌ_１を持ち、反動アームは長さｌ_２を持ち、ｌ_１はｌ_２と等しい、または、ｌ_１はｌ_２と等しくない。

実施形態１７：実施形態１〜１６のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、突出部はチャンネル内に多層構造を含む。

実施形態１８：実施形態１７の車両エネルギー吸収装置であって、多層構造は、層内に配置された肋材を含む。

実施形態１９：高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置であって、この装置は、車両レールに沿って断続的に置かれた突出部を含み、突出部は、車両レールから、それに対してある角度を成して外方向へ突出しているハニカム構造を含み、突出部は、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、車両を衝突体から逸らす、あるいは、衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らすように設計された材料を含む。

実施形態２０：実施形態１９の車両エネルギー吸収装置であって、ハニカム構造は、０°から４５°の角度でベースから伸びている。

実施形態２１：実施形態１９または実施形態２０の車両エネルギー吸収装置であって、ハニカム構造は、衝突体と衝突後、長さｌ_ｈに沿って軸方向に潰れる。

実施形態２２：実施形態１〜２１のいずれかの車両エネルギー吸収装置であって、ベースは、フック、スナップ、機械式締付具、構造用接着剤、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せより選ばれる機構によって車両レールに取り付けられている。

実施形態２３：実施形態１〜２２のいずれかの車両エネルギー吸収装置を含む車両。

実施形態２４：車両エネルギー吸収装置の製造法であって、この製造法は、衝突アームと反動アームとベースとを含む突出部を製造する工程と、突出部のベースを車両レールに断続的に取り付ける工程と、を含み、ベースの形状は、突出部を取り付ける車両レールの形状に対して相補的であり、衝突アームおよび反動アームは、ベースおよび車両レールから、外方向へ突出しており、ベースと衝突アームと反動アームとの間の空間にチャンネルが形成されており、チャンネルは、突出部の中を端から端まで伸びている。

実施形態２５：実施形態２４の製造法であって、取り付け工程は、フック、スナップ式結合、機械式締付具、構造用接着剤、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せを含む。

実施形態２６：実施形態２４または実施形態２５の製造法であって、車両エネルギー吸収装置は、２つ以上の個別の突出部を含む、または、車両エネルギー吸収装置は、２つ以上の連結した突出部を含む。

一般的に、本発明は、本件に開示されている任意の適当な構成要素を、交互的に、含む（comprise）、〜から成る（consist of）、または本質的に〜から成る（consist essentially of）ことができる。本発明は、先行技術の構成物に使われている任意の構成要素、材料、成分、補助物、または種、あるいは、本発明の機能および／または目的の達成に必要でない物を除いて、または実質的に含まないように、追加的に、または、交互的に構成しても良い。

文中に開示されている全ての範囲は終点を含み、終点はそれぞれ独立して結合可能である（例えば、“２５質量％まで、または、より詳細には、５質量％から２０質量％”の範囲は、終点と、“５質量％から２５質量％”などの範囲の間にある全ての値を含む）。“組合せ（combination）”は、配合物、混合物、合金、反応生成物などを含んでいる。更に、文中の用語“第１”、“第２”等は、順序、量、または重要度のいずれを示すものではなく、ある要素と別の要素とを区別するために使用する。文中の用語“a”、“an”、“the”は量の限定を示すものではなく、文中に別途指示のない限り、または、文脈によって明らかに否定されない限り、単数形と複数形の両方を含むと解釈すべきである。文中で使われている接尾辞“（s）”は、それが修飾する語の単数形と複数形の両方を含むことを意図しており、このため、１つ以上のその項目が含まれる（例えば、フィルム（s）は、１つ以上のフィルムを含む）。明細書中で言及している“ある実施形態（one embodiment）”、“別の実施形態（another embodiment）”、“ある実施形態（an embodiment）”などは、その実施形態に関連して述べられている特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本件に記載の少なくとも１つの実施形態に含まれており、他の実施形態中には存在していてもしていなくても良いことを意味している。更に、当然のことながら、記載されている要素は、様々な実施形態において任意の適当な方法で組合せることができる。

文中において別途指定のない限り、標準規格、規定、試験法など（ＡＳＴＭ Ｄ２５６、ＡＳＴＭ Ｄ６３８、ＡＳＴＭ Ｄ７９０、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、ＡＳＴＭ Ｄ４８１２、ＡＳＴＭ ４９３５、およびＵＬ９４など）への言及は、本願出願時に実施されている標準規格、規定、指針、または方法を指す。

特定の実施形態について述べてきたが、現時点で予期されていない、または、予期されていない可能性のある、代替、変形、変化、改良、および実質的同等物が、出願者または他の当業者の働きによって生じる可能性がある。従って、出願時の、および、修正される可能性のある添付請求項は、このような代替、変形、変化、改良、および実質的同等物を全て包含するものとする。

Claims (15)

1. 高速スモールオーバーラップ衝突のための車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）であって、
   前記装置が、車両レール（１）に沿って断続的に置かれた突出部（１２、７８、１１２、１１４）を含み、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、幾何学的形状を有し、各々が衝突アーム（１４）と反動アーム（１６）とベース（２２）とを含み、前記ベース（２２）の形状が、前記車両レール（１）の形状に対して相補的であり、前記衝突アーム（１４）および前記反動アーム（１６）が、前記ベース（２２）および前記車両レール（１）から、外方向へ突出しており、前記ベースと前記衝突アームと前記反動アーム（１６）との間の空間にチャンネルが形成されており、前記チャンネル（２０）が、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）の中を一方の端から他方の端まで伸びており、
   前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、ポリマー材料を含み、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）は、
   衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収する、または、
   車両を衝突体から逸らす、または、
   エネルギーを車両レールへ移動させる、または、
   衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、車両を衝突体から逸らす、あるいは、
   衝突体との衝突の際にエネルギーを吸収し、かつ、エネルギーを車両レールへ移動させる、
   ように設計されていることを特徴とする、車両エネルギー吸収装置。
2. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）の前記一方の端の前記チャンネル（２０）上に配置されるカバー（１８）を更に含み、または、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）の前記一方の端及び前記他方の端の上に配置されるカバー（１８）を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
3. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、更に車両（９４）のＡピラー（２）に沿って断続的に置かれていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
4. 前記車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）が、２つ以上の個別の突出部（１２、７８、１１２、１１４）を含む、または、前記車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）が、２つ以上の連結した突出部（１２、７８、１１２、１１４）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
5. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、さらに、金属材料、および／または、複合材料を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
6. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、三角形、円錐形、四角錐形、円筒形、正方形、長方形、平行四辺形、台形または不等辺四角形（trapezium）、楕円形、六角形、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せより選ばれる幾何学的形状を持つことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
7. 前記衝突アーム（１４）および前記反動アーム（１６）が、ある角度で前記ベース（２２）から伸びていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
8. 前記衝突アーム（１４）および前記反動アーム（１６）が、前記アーム（１４、１６）の間に配置された中間面に向かって伸びていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
9. 前記角度が０°から４５°の間であることを特徴とする、請求項７に記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
10. 前記衝突アーム（１４）が長さｌ_１を持ち、前記反動アーム（１６）が長さｌ_２を持ち、ｌ_１がｌ_２と等しい、または、ｌ_１がｌ_２と等しくないことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
11. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が前記チャンネル内に多層構造を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
12. 前記突出部（１２、７８、１１２、１１４）が、前記車両レール（１）から、それに対してある角度を成して外方向へ突出しているハニカム構造（８０）を含む、
    ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
13. 前記ハニカム構造（８０）が、０°から４５°の角度で前記ベースから伸びていることを特徴とする、請求項１２に記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
14. 前記ベース（２２、４２）が、フック、スナップ、機械式締付具、構造用接着剤、または前述のものの少なくとも１つを含む組合せより選ばれる機構によって、前記車両レール（１）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の車両エネルギー吸収装置（１０、１００、１０２）を含むことを特徴とする車両（９４）。

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