JP6548653B2 - バンパービームの圧縮性の増加 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用バンパービームの技術分野に関する。

自動車のバンパーでは、ビームは、衝撃時に、特にダンナー衝撃時（１５ｋｍ／ｈの速度で実行される保証衝撃）に、障害物によって加えられる応力を分配することを役割とし、車両の前面全体にわたって、バンパーへのあらゆる応力集中と、バンパーでの車室までの障害物の貫通と、を回避するようになっている。

さらに、バンパーは、車台を保護し、衝撃によって破損される自動車のバンパー領域を限定するために、低速度での衝撃の吸収システムを含むことが知られている。吸収システムは、１つ以上のアブソーバーを含む。特に、ビームの前に、歩行者衝撃（４０ｋｍ／ｈの速度で実行される脚衝撃）用のアブソーバーと、ビームの後ろに、ダンナー衝撃用のアブソーバーと、がある。

もしアブソーバーは数が２つであってビームの後ろに位置するならば、それらはサイドメンバーに固定されてビームによって接続される。これらのアブソーバーは、ドライバーおよびいるかもしれない同乗者に伝達する機械的エネルギーをできるだけ弱くし、車台の変形を最小にするように、障害物との自動車の衝突から生じる機械的エネルギーを消散するのが目的であるので、横にオフセットする正面衝突による衝撃の場合に、エネルギーの消散に２つともが関与することが好ましい。ビームがアブソーバーの前に位置するので、それは、最初に衝撃から生じる機械的エネルギーを受け取り、それから２つのアブソーバーにそれを伝達する。

衝撃の吸収を最適化するために、車両の長手方向で吸収ストロークを最大にする必要があり、すなわち、エネルギーを消散できる、アブソーバーの後面とバンパーの前面との間の距離である。

ところが、これらの部品は、幾何学的制約を受ける。車両の前領域は、全て共存しなければならない多くの構成部品を含むからであり、そのことにより、それらはできるだけ小さくなければならず、従ってバンパーに望む程度に大きな吸収ストロークを提供できない。

本発明の目的は、バンパーの吸収ストロークを増加させるために衝撃時のビームの圧縮性を増加させることである。

そのために、車台を備える自動車のバンパーのビームが本発明に従って提供され、前記のビームは、少なくとも１つの水平フランクと、ビームに長手方向に広がる少なくとも１つの垂直フランクと、少なくとも１つの支持具と、を含み、少なくとも１つの支持具は、車台に支えられるように、および、前記のビームによる衝撃の吸収時に前記の少なくとも１つの水平フランクに一方向で反力を及ぼすように、配置され、前記の支持具は、反力の方向で前記の少なくとも１つの水平フランクよりも強い。

従って、ビームの水平フランクのいくつかは、それらが破砕するまで車両の長手方向で圧縮され、これは、結果としてバンパーの吸収ストロークを著しく増加させる。

一実施形態によると、ビームは、Ｗ形の外形を有し、従って４つの水平フランクと３つの垂直フランクとを含む。

別の実施形態によると、ビームは、一方向繊維を含む。

水平フランクにそのような繊維を与えることで、衝撃の吸収時のそれらの破砕を容易にする。繊維は、方向が繊維の軸に垂直である応力に従うからである。

別の実施形態によると、ビームは、垂直フランクの少なくともいくつかに二方向または多軸補強を含み、二方向または多軸補強は、以下を含むリストから選ばれる：リボン、織物、不織布、マット。

一方向繊維との組み合わせで、そのような補強は、一方向繊維のそれではない方向の少なくとも１つでビームの垂直フランクの機械的特性を改良でき、衝撃の吸収時にそれらが砕けないことを保証できる。繊維は、二方向または多軸補強の２つの層の間にサンドイッチ状にとらえられる。一方向繊維および二方向または多軸補強は、以下の材料：ガラス、炭素、アラミド、から構成されてよい。

有利には、支持具は、車台に支えられるように配置されたアブソーバーの部分を含む。

車両の構成に応じて、アブソーバーは、それが固定されるサイドメンバーに支えられ、サイドメンバーは車台に固定される、あるいはアブソーバーは車台に直接に固定される。

好ましくは、アブソーバーのその部分は、このアブソーバーの一面である。

好ましくは、支持具はブレードを含み、ブレードは、一方ではビームに、他方ではアブソーバーの部分に、固定される。

ブレードは、従ってアブソーバーのおかげで車台に間接的に支えられる。

さらに、ブレードは、従って衝撃の機械的エネルギーの吸収にも関与する。

有利には、ブレードは、全体的に四角形である。

好ましくは、支持具は、ビームの垂直フランクを含み、好ましくは二方向補強を含む垂直フランクである。

従って、支持具は、アブソーバーの部分を含み、ブレードと、ビームの垂直フランク（車両の軸で堅固）の１つと、は、車台に支えられ、支持具の垂直フランクに隣接する２つの水平フランクを効果的に圧縮できる。好ましくは、支持具の垂直フランクは、ビームの後ろ（すなわち車両がある側）に位置し、ブレードが、隣接する２つの水平フランクを効果的に砕くことができるようになっている。

有利には、支持具は、いくつかのブレードを含む。

このようにして、支持具が、反力の方向で隣接した水平フランクよりも強いことと、反力がこれらのフランクにより良く加えられることと、を保証する。

本発明は、添付図面を読み取ることでより良く理解され、添付図面は、例として提供され、いかなる限定的性質も呈さない。

衝撃の吸収前の、本発明に従ったビームの一端およびその支持具の透視図である。 衝撃の吸収後の、本発明に従ったビームの一端およびその支持具の透視図である。 図１のビームの断面図である。 図２のビームの断面図である。 どの水平フランクも砕けていないビームに加えられた応力の時間的進行を示すグラフである。 水平フランクのいくつかが砕けたビームについての図５と同様のグラフである。

以下の記載では、自動車座標系Ｒ（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）を使用し、Ｏは、車両によって定められる体積の中心点であり、軸（Ｏｘ）は、車両の主軸におよびＸ方向に対応し、軸（Ｏｙ）は、車両の主軸に垂直な水平方向におよびＹ方向に対応し、軸（Ｏｚ）は、場所の垂線であり、Ｚ方向に対応する。

明瞭さへの配慮から、図１および２は、バンパーの左側のみを表す。しかしながら、バンパーの両側は、ちょうど同じ部品から構成され、同じく振る舞う。以下の記載では、従ってバンパーの左側について考え、面（Ｏｘｚ）に関する左右対称によって右側を推論できることを知っている。

図１および３を参照し、車両のバンパーは、Ｙ方向に広がるビーム２を備えている。このビームは、４つの水平フランク４と３つの垂直フランク６とを含み、これらのフランクのそれぞれは、一方向繊維を含み、例えば、炭素繊維およびガラス繊維であり、それらは、Ｙ方向と一致するそれらの軸の方向で非常に丈夫であるが、それらの軸に垂直なあらゆる方向で著しくそうでない。垂直フランクは、リボン、織物、マットまたは不織布（縫合補強）などの二方向補強をさらに含み、これらのフランクで繊維を挟み、車両の主軸の方向に沿ったあらゆる応力に対してこれらのフランクを丈夫にするようになっている。

実現の例として、そのようなビームは、引き抜き成形法によって作り上げることができる。水平フランクは、その厚さで、１ｍｍ（すなわち１．１０^−３ｍ）の厚さのガラス繊維の２つの層の間に挟まれた、２ｍｍ（すなわち２．１０^−３ｍ）の厚さを表す炭素繊維の厚さを呈してよい。垂直フランクは、その厚さで、０．４ｍｍ（すなわち１．１０^−４ｍ）の厚さを表すガラス繊維の２つの層の間に挟まれた、１．４ｍｍ（すなわち１．４．１０^−３ｍ）の厚さを表す炭素繊維の厚さを呈してよく、これらの３つの繊維の層は、それぞれ厚さ０．４ｍｍ（すなわち４．１０^−４ｍ）を呈するリボンの２つの層の間に挟まれる。

バンパーは、固定手段１８によって自動車のサイドメンバー（図示せず）に固定されたアブソーバー１２も備え、サイドメンバーは、ここで示されていない車両の車台に、それ自体が固定される。アブソーバーは、車台をできるだけ少なく変形する目的で、衝撃によって生み出された最大の機械的エネルギーを吸収するように向けられている。アブソーバーは、ビーム２の端にオーバーモールドされる。さらに、全体的に四角形であるブレード１４は、一方ではアブソーバーの一面１３に、他方ではビームの垂直フランクのうちの特有のフランク１６に、直接に固定される。ブレード１４は、Ｚ方向に垂直な面で実質的に広がり、例えば１ｃｍ以下のわずかな厚さを呈する。そのような構成は、一方ではビームが車台に間接的に支えられることができるようにし、他方ではブレードが衝撃の吸収に関与できるようにする。面１３，ブレード１４、およびフランク１６は、支持具１０を構成する。

バンパーは、その左部分に部分的な正面衝突（すなわち横へのオフセット）による衝撃を受けることが考えられる。図２および４は、車両による衝撃の完全な吸収のそれぞれ前と後のビーム２のおよび支持具１０の状態を示す。車両が衝突する障害物は、車両の後部に向けられる、Ｘ方向に従ってバンパーに加えられる力をこうして生み出す。この力は、特に支持具１０まで伝播し、それは、一方では、アブソーバーのおかげでエネルギーを部分的に吸収し、他方では、車両の前の方へＸ方向で、フランク１６によって構成される表面に特に加えられる反力を生み出す。このフランクは、反力の方向で薄く、二方向補強を含むため、それは、衝撃のエネルギーのごくわずかの部分しか消散せず、反力は、隣接する２つの水平フランク４に特に加わるので、それらは、それらが砕けるまで圧縮し、結果として衝撃の吸収ストロークの著しい増加をもたらす。ブレード１４の向きは、フランク１６上のブレード１４によって加えられる応力を局限することができるようにし、隣接する２つの水平フランク４が砕けるのに有利に作用する。図４は、支持具の垂直フランク１６に隣接する、下方の水平フランク４が、衝撃の吸収後に砕けることを特に示し、これは、垂直不連続線によって示されるようにビームの非圧縮性を減少させることを可能にする。これらの２つの水平フランク４は、ビーム２の前部を構成する垂直フランクにさらに隣接する。言い換えれば、支持具１０がその押す力を及ぼすビーム２の水平フランク４は、ビームの前部に隣接する。従って、ビーム２の圧縮性は、ビームの前部のすぐ近くで、すなわち、衝撃が加えられるバンパーの領域のすぐ近くで、増加する。

図５および６は、障害物とバンパーとの間の接触の箇所の、車両座標系での、変位に応じた障害物とビームとの間の衝撃時に加えられた応力の変遷を表し、それぞれ、どの水平フランクも砕けていない場合（曲線２０）、および、支持具の部分を構成する垂直フランクに隣接する２つの水平フランクが砕ける場合（曲線２２）である。２つの衝撃は、同じ実験条件下でシミュレーションされた。従って、消散した総機械的エネルギーを表す、これらの２つの曲線のそれぞれの下の面積は、等しい。

バンパーの本質的な特徴は、衝撃の吸収時に受ける最大応力である。この最大応力の値は、一方では約２１５ｍｍ（すなわち２．１５．１０^−１ｍ）の変位で達し、他方ではそれはビームが砕けるかそうでないかに応じて異なることに気づく。曲線２０は、水平フランクが砕けていない場合にそれが約１．５．１０^５Ｎであることを示し、曲線２２は、支持具がそれに隣接する２つの水平フランクを砕く場合にそれが約１．４．１０^５Ｎであることを示す。このことは、２つの場合の間で１．１０^４Ｎの差を表し、これは、無視できる値ではない。ビームが局部的に砕けるなら、こうしてより少ない応力が車台に、ならびにドライバーおよびいるかもしれない同乗者を収容する車室に、伝達し、車台は従ってはるかに少なく変形する。

当然、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの変更を本発明に加えることができる。

ビームは、先に記載されたのと異なる外形を呈してよい。

様々なフランクは、先に記載されたもの以外の材料を含んでよい。特に、水平フランクは、二方向補強を含んでよいが、衝撃時に加えられる応力の方向で垂直フランクが水平フランクよりも強いままであるように、垂直フランクよりも少ない。

フランクの厚さおよび厚さの分布は、先に記載されたのと異なってよい。

ブレードを複数のブレードに替えることができ、これらのブレードは、砕ける水平フランクに直接に支えられてよい。

アブソーバーは、車台に固定されてよい。

Claims (10)

1. 車台を備える自動車のバンパーのビーム（２）であって、前記ビームは、少なくとも１つの水平フランク（４）と、ビームに長手方向に広がる少なくとも１つの垂直フランク（６）と、を含み、
   それは、少なくとも１つの支持具（１０）を含み、前記支持具（１０）は、車台に支えられるように、および、前記ビームによる衝撃の吸収時に前記少なくとも１つの水平フランクに一方向で反力を及ぼすように、配置され、少なくとも１つの支持具は、ブレードを含み、前記支持具は、反力の方向で前記少なくとも１つの水平フランクよりも強く、少なくとも１つの水平フランクは、衝撃時にブレードによって砕けるように構成されていることを特徴とする、ビーム。
2. 請求項１に記載のビームであって、４つの水平フランクと３つの垂直フランクとを含むように、Ｗ形の外形を有する、ビーム。
3. 請求項１または２に記載のビームであって、ビームは、一方向繊維を含む、ビーム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のビームであって、ビームは、垂直フランクの少なくともいくつかに二方向または多軸補強を含み、二方向または多軸補強は、以下を含むリスト：リボン、織物、不織布、マット、から選ばれる、ビーム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のビームであって、支持具は、車台に支えられるように配置されたアブソーバー（１２）の部分を含む、ビーム。
6. 請求項５に記載のビームであって、アブソーバーの部分は、このアブソーバーの一面である、ビーム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のビームであって、支持具はブレード（１４）を含み、前記ブレード（１４）は、一方ではビームに、他方ではアブソーバーの部分に、固定される、ビーム。
8. 請求項７に記載のビームであって、ブレードは、全体的に四角形である、ビーム。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載のビームであって、支持具は、ビームの垂直フランク（１６）を含む、ビーム。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載のビームであって、支持具は、複数のブレードを含む、ビーム。