JPH02267046A - 車両用バンパ - Google Patents

車両用バンパ

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JPH02267046A
JPH02267046A JP2041385A JP4138590A JPH02267046A JP H02267046 A JPH02267046 A JP H02267046A JP 2041385 A JP2041385 A JP 2041385A JP 4138590 A JP4138590 A JP 4138590A JP H02267046 A JPH02267046 A JP H02267046A
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JP
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rail
rib
energy absorbing
support plate
bumper
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JP2041385A
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James L Smiszek
ジェームズ・エル・スミゼク
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Romeo Rim Inc
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R2019/1813—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal
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    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/186—Additional energy absorbing means supported on bumber beams, e.g. cellular structures or material
    • B60R2019/1866—Cellular structures

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、乗用車、バス、トラックなどの車両用バンパ
に関する。さらに具体的にいえば、本発明は、車両と他
の物体の衝突のエネルギを吸収することのできるエラス
トメリック・バンパに関する。
（従来技術） さまざまな種類のエネルギ吸収バンパが、技術」・１周
知である。そうした種類のひとつとして一般によく知ら
れているのが、バンパ内に閉じ込められた空気が衝突エ
ネルギの一部を吸収するように意図された空気バンパや
生空気バンパである。しかし、完全に囲い込まれたチャ
ンバが形成されるようにバンパを構成すると、閉じ込め
られた空気は実際には、エネルギ消散媒体とは反対のエ
ネルギ蓄積媒体として働くので、バンパがばねとして作
動し、衝突後、潜在的に危険な反発効果を招く傾向があ
る。
別の種類の空気バンパ・システムでは、衝突直後にバン
パ内の空気が燃料タンクに抜け、それからバンパに逆流
するようになっている。このようなバンパは、完全に囲
い込まれたシステムより改善されているが、空気がタン
クに移動し、タンク内の圧力が高くなると、バンパ自体
はそれ以上圧縮できないので、エネルギ吸収能力は限定
される。
非空気式エネルギ吸収バンパは通常、衝突のエネルギを
吸収するように設計された多数の垂直補強リブを中に含
み、車両に固定されたエラストメリック・シェルより成
る。このようなバンパは特定の用途には効果的であるが
、以下の説明で詳しく述べるように、そのエネルギ吸収
特性は非常に限定され、実用的でないほど大きくしない
限り、高速度の車両の衝突に適したものにすることはで
きない。
（発明が解決しようとしている課題） そこで、本発明の主要な目的は、より効果的なエネルギ
吸収車両バンパを提供することである。
本発明の他の目的は、高い車両走行速度で衝突保護を行
ない、しかも効率的な大きさと重量の上述のような車両
バンパを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、低い車両走行速度で衝突保
護を経済的に行なうことのできる、上述のような車両バ
ンパを提供することである。
（課題を解決するための手段） これらの目的、および以下の説明から明らかになるであ
ろうその他の目的は、以下に説明するとおもに特許請求
の範囲に記載した手段によって達成される。
（実施例） 一般にエネルギ吸収バンパは、長手方向に伸びる正面衝
突面およびそこからほぼ横方向に伸びる上壁と下壁を持
つエラストメリック・モジュールを含む。車両に取りイ
１けることができるようになっている後部支持板は、モ
ジュールの上壁と下壁を係合する。モジュールにはまた
、衝突面から横方向に上壁に沿って後部支持板に向って
伸びる多数のリブが、長手方向に間隔を置いて並んだ状
態で含まれる。さらに、衝突面上の多数のリブの間の位
置から横方向に前記後部支持板に向って伸びる長手レー
ルも含まれる。このモジュールは、壁とリブのゆがみと
レールの座屈およびその後のなわみによって、衝突面の
衝突のエネルギを吸収する。
本発明のバンパの設五１の意義を充分に評価）−るには
、第１図に示す従来のバンパについて述べることが役立
つであろう。この従来のバンパは全体的に数字１０で示
されており、車両の前部または後部に取り（＝Ｊけられ
るようになっている金属バックプレート１１を含んでい
る。バックプレート１１は、全体的に数字１２で示され
るバンパ・モジュールを支えている。このモジュールは
正面衝突面１３および上壁１４と下Ｊｉ１５を含む。Ａ
１１４および１５の後端部は、バックプレート１１の溝
１６で受は止められ、そこに取り（＝Ｊけられる。多数
のほぼＣ字形の垂直リブ１７がモジュール１２内に、長
平方向に間隔を置いて並んでおり、上下壁１４および１
５に沿って衝突面１３から後部方向に伸びている。バン
パー０はまた、上下翼１８およびそこから上下壁１４お
よび１５まで伸びている補強リブ１９を含んでいる。こ
れらの翼は主として外見上の美観を目的とするものであ
り、一般的にシステムのエネルギ吸収特性には何の役割
も果たしていない。
従来のバンパー０によって吸収されるエネルギは、その
点ではどのエネルギ吸収バンパも同じであるが、車両の
運動エネルギと等しくなるように意図されたものである
。つまり、吸収される総エネルギは、車両が停止すると
きに行なわれる仕事に等しい。この仕事は、バンパと物
体の間の力に、車両の速度をゼロまで落とすために受り
るバンパのたわみの距離を掛Ｃ−）たものに等しい。
従来のバンパ１０に行なった試験の結果を、第工表に示
す。
第」ニム 速度　　　モジュールのたわみ　　　衝突時の力Ｉヱ」
−イン　　　　　　　エ韮ヱ上上０．５　　　　　０．
７２　　　　　　　４００１．０　　　　　１．１０　
　　　　　　８５０１．５　　　　　１．３８　　　　
　　１４００２．０　　　　　１．６２　　　　　　２
２００２．５　　　　　１．８４　　　　　　３４００
３．０　　　　　２．０６　　　　　　４９００３．５
　　　　　２．３０　　　　　　７６００４、　０　　
　　　　　　　２．　４７　　　　　　　　　１０８０
０４゜　５　　　　　　　　２゜　７０　　　　　　　
　　１５０００５、　０　　　　　　　　　２．　９６
　　　　　　　　　１８５００第■表は、先行技術のバ
ンパー０を装倫した車両を、０．５マイル／時から５マ
イル／時までの速度範囲を０．５マイル／時の間隔で増
分しながら物体に衝突させた実験の結果を示す、モジュ
ールのたわみと衝突の力を測定した。車両は約２０，０
００ボンド力で破損することが分かっているので、第１
表は、約５マイルの速度の衝突が、従来のバンパ１０で
耐えられる最大限度であることを示している。
第１表のデータをグラフ化したもの、つまりボンド単位
の力に対するインチ単位のたわみを第２図に示す。得ら
れた曲線より下の面積が、この従来のバンパで行なわれ
た仕事つまり吸収されたエネルギである。もっと大きい
仕事を行なうため、つまりもつと多くのエネルギを吸収
するためには、たわみの小さい部分では力が大きく、そ
の後たわみの大きい部分では力がどちらかというと一定
し、曲線より下の部分の面積つまり仕事が最大化される
ような理想曲線が得られるようにしなければならない。
以下に実証するように、本発明の概念によるバンパは、
理想的状況に近いエネルギを吸収する。
本発明によるバンパ・アセンブリの構成は、第３図およ
び第４図に最もよく示され、これらの図では全体的に数
字２０で表わされる。バンパ・アセンブリ２０は、長手
方向に伸びた後部支持板２１を含んでいる。この支持板
２１には、ボルトなどの適切な手段で４支持板２１を車
両の全部または後部に取り付けるために、内側方向を向
いたフランジ２２が付いている。支持板２１にはまた、
以下で説明するように、全体的に数字２４で示されるバ
ンパ・モジュールを係合する上下溝２３が付いている。
支持板２１はアルミニウムで作製するのが望ましいが、
はとんどどの金属材料でもかまわない。
バンパ・モジュール２４は、支持板２１の反対側に位置
するほぼ垂直の衝突面２５と、そこから支持板２１に向
かってほぼ横方向に伸びる上壁２６および下壁２７を含
んでいる。壁２６および２７の端部には厚さが薄くなっ
たビード部分２８があり、これが支持板２１の溝２３に
嵌め込まれ、多数の適切な固定具たとえばセルフタッピ
ングねじなどでその中に保持される。モジュール２４は
また、上下翼２９およびそこから壁２６および２７の方
向に伸びる補強リブ３０を含むものとして図示されてい
る。翼２９は一般に外見上の美観のために装備されてお
り、バンパのエネルギ吸収特性には評価できるほどの役
割を果たしていない。
多数の上部リブ３１がモジュール２４に沿って長手方向
に間隔を置いて配置され、衝突面２５から内側横方向に
、また」−壁２６に沿って支持板２１の方向にその丁度
手前まで伸びている６リブは垂直方向を向くように図示
されているが、これらが異なる向きを取り、たとえば斜
め方向に向けても、バンパ２０は効果的に作動する。多
数の下部リブ３２が同様にモジュール２４に沿って長手
方向に間隔を置いて配置されている。つまり、下部リブ
３２の長手方向の配置は、リブ３１の配置と一致する。
下部リブ３２は、衝突面２５から内側横方向に、また下
壁２７に沿って支持板２１の方向にその丁度手前まで仲
ひている。リブ３２はリブ３１と同様に垂直方向を向く
ように図示されているが、同様に斜めに向けて、バンパ
２０の効力に大きな低下はみられない。
上部リブ３１と下部リブ３２は、衝突面２５の中心位置
の丁度手前で終わり、衝突面２５の中心部の上下のリブ
の間に小さい空間３３ができるように図示されている。
ほぼ水平なレール３４は、衝突面２５に沿って長手方向
に配置され、空間３３から後ろ向き横方向に、支持板３
１の方向にその丁度手前まで伸びている。
バンパ２０が衝突面２５の衝撃のエネルギを吸収するた
めにどのように面くかは、衝突後のバンパの順次変形を
示す第６図ないし第８図を見るとよく分かる。第６図は
、衝突直後のバンパ・モジュール２４を示しており、水
平レール３４が後部支持板２１に丁度ぶつかり始めてい
る。この時点では基本的に、壁２６および２７に沿った
上下リブ３１および３２だけが作動して力を吸収してお
り、第６図に示すように、これらは変形し始め、一般に
外測方向に膨らみ始める。水平レール３４の端部と後部
支持板２１の間の隙間は最初０．５インチから１．５イ
ンチの範囲であることが望ましい。したがって、第６図
はその範囲のバンパのたわみを表わしている。
この時点で、水平レール３４は上下リブ３１．３２およ
び壁２６．２７の衝撃吸収作業を引き継ぐ。つまり、実
質的にこれらの衝撃吸収作業を支援する。そこで、第７
図に示すように、レール３４はリブ３１．３２と同じよ
うに曲り始め、Ｊｉ２６．２７はさらに膨らむ。
ここで空間３３は、レールに曲がる自由を与えるという
点で、重要な意味がある。レール３４がしっかりと固定
されすぎると、望ましくない力が生じてしまう。
第８図は、最大限に変形した状態のモジュール２４を示
す。図示されているように、リブ３１．３２および壁２
６．２７は完全に拡張し、レール３４に掛かる力はこれ
をこの拡張領域にまでたわまぜる。レル３４が第８図の
位置まで自由にたわむことができるということが重要な
ので、たわんだレールを拘束せずに収容する充分なモジ
ュールの高さが必要である。したがって一般的にモジュ
ールの高さ、つまり衝突面２５の高さは、モジュールが
完全に変形した第８図の位置の状態になったときに、レ
ル３４のために充分な空間が確保されるように、レール
３４の長さの約２倍としなければならない。
従来のバンパ１０に対するバンパ２０の大幅に改善され
た効果は、バンパ２０に対して行われた試験に基づく第
５図のグラフに最もよく示される。この試験の結果は下
記の第１Ｉ表に示す。
肛工上羞 速度　　　モジュールのたわみ　　　衝突時の方圧１　
　　　ンー　　　　ゴヱ■ ３．５　　　　　１．１６　　　　　１３５２０４．０
　　　　　１．３６　　　　　１３２６０４．５　　　
　　１．６８　　　　　１３５２０５．０　　　　　１
．９４　　　　　１３２６０５．５　　　　２．３０　
　　　　１３０００６、Ｏ２，７２１３０００ ６，５３，１４１３７８０ ７，０３，６８１４８２０ ７，５４，３０１６９００ ８、０４，３８２０２８０ 第１１表は、バンパ２０を装備した車側を、３５マイル
／時から８マイル／時までの速度範囲を０．５マイル／
時の間陽で増分しなから物体に衝突させた実験の結果を
示す。モジュールのたわみと衝突の力を測定した。
得られたグラフ（第５図）は、バンパ２０か従来のバン
パより大きい仕事をする、つまりより多くのエネルギを
吸収することを容易に実証している。
実際、第５図の曲線は、たわみの小さい部分では力か大
きく、その後たわみの大きい部分では力がどちらかとい
うと一定し、それによって曲線より下の部分の面積つま
り仕事が最大化されるような理想曲線に近い。
さらに第１表と第１１表の比較および第２図と第５図の
比較でも、バンパ２０の改善された性質か実証される。
先行技術では５マイル／時の衝突で許容される力の上限
つまり２０，０００ボンドに近くなるが、バンパ２０は
約８マイル／時の衝突にもこの上限を越えずに耐えるこ
とができる。また、表Ｉの３．５マイル／時のスｔ−ｏ
−夕の長さ（インチ単位）を第１Ｉ表の５．５マイル／
時のそれと比較すると、バンパの効率に最大約２マイル
／時の向上かある。つまり同じストロークの長さで、バ
ンパ２０は２マイル／時たけ高速度の衝突に耐えること
ができる。そこで、ここに示す教示に従って、より小さ
く、より効果的なバンパを設計し、しかも先行技術バン
パとおなし＠撃に耐えることができる。
バンパ２０の材料の厳密な性質は本発明に不可欠のもの
ではないが、モジュール２４かその壁２６および２７、
リブ３１および３２、およびレール３４と共にエラスト
マ材料、できればポリウレタンで形成することか重要で
ある。選択されたポリウレタンの具体的な性質はバンパ
２０が便用される用途および環境によって異なるが、優
れた沖ひと破損せずに大きい変形が可能な衝撃特性を持
つポリウレタンが望ましい。そのようなポリウレタンの
典型的な性質として、約３１００　ｐｓｉの引張り強さ
、３８０％の破断時の伸び、６００　ｐｓｉの引裂き強
さ、および７２’Ｆで１５，０００　ＤＳｉの曲げ率が
挙げられる。
バンパ２０のさまざまな構成部品の正確な寸法は全体の
大きさと同じく、決定的に重大であるというわけではな
く、たとえば特定の用途によって異なる。もちろん、前
に実証しなようにバンパ２０は、従来のバンパより小型
化し、それによって重量とコストを下げ、しかも従来の
バンパと同等の速度の衝撃を吸収することができる。
第１Ｉ表および第５図に示す試験を行なったバンパ２０
は、バンパ２０の代表的な寸法を表わすと考えることが
できた。このバンパは、高さが約１０インチ、深さつま
り衝突面２５から後部支持板２１までの距離が約６イン
チの衝突面２５を持つモジュル２４を含んでいた。上下
壁２６および２７の厚さはセンタ・レール３４と同じで
０．５インチであった。
センタ・レール３４の長さは約５．２５インチであった
。リブ３１および３２は厚さが０，２５インチであり、
モジュールの長平方向に沿って中心で８５インチ間隔で
配置した。リブ３１と３２の間の空間３３は約１インチ
であり、前に述べたように、厚さ０．５インチのレール
３４が自由にたわむことかて゛きる充分な空間が与えら
れた。
これらの寸法は全部理想的と考えられるが、これらの寸
法を多少変えても、本発明の精神から逸脱するものでは
ないことを認識すべきである。しかし、レール３４の厚
さをその好適寸法の０．５インヂよりかなり大きくする
と、発生する衝撃力が高くなりすぎ、また厚さをかなり
薄くすると、吸収されるエネルギが不十分で、モジュー
ルのストロークが不十分になることが分かつている。し
かし、レール３４の厚さはバンパの特定の用途によって
、たとえば車両の重量、その速度能力などによって多少
変えることができる。
以上に本発明の詳細な説明したが、開示はこれだけに限
定さ”れるものではない。ここに記載した教示を利用し
た変形例は、本発明の範囲および精神に含まれるもので
ある。さらに、前記の説明から、本発明の概念に従って
作成されるバンパが、エネルギ吸収バンパ技術を大きく
向上させ、またそうでなくても本発明の目的を達成する
ことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、典型的な先行技術のエネルギ吸収バンパの断
面図である。 第２図は、第１図の先行技術のバンパに試験を行なった
ときのボンド単位の衝撃力に対するイン千単位のバンパ
のたわみをグラフにした曲線である。 第３図は、実質的に第４図の線３−３に沿って切断した
部分断面図であり、本発明によるバンパ・モジュールの
後部を示ず。 第４図は、実質的に第３図の線４−４に沿って切断した
断面図である。 第５図は、第３図および第４図に示す本発明によるバン
パに試験を行なったときのポンド単位の衝撃力に対する
インチ単位のバンパのたわみをグラフにした曲線である
。 第６図ないし第８図は、図４に類似した本発明によるバ
ンパの少し概略的な断面図であり、衝突後のバンパの変
形を順番に示している。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）長手方向に伸長する正面衝突面と、該衝突面から
    ほぼ横方向に伸びる上壁および下壁と、車両に取り付け
    られかつ前記上壁と下壁に係合される後部支持板とを含
    むエラストメリック・モジュールから成り、該モジュー
    ルにさらに、長手方向に間隔を置いて並べられた、ほぼ
    横方向に前記衝突面から前記上壁に沿って前記後部支持
    板の方向へ伸長する多数の第１リブと、同じように長手
    方向に間隔を置いて並べられた、ほぼ横方向に前記衝突
    面から前記下壁に沿って前記後部支持板の方向へ伸長す
    る多数の第２リブとが含まれており、長手レールがほぼ
    横方向に前記衝突面の前記の多数の第１リブと第２リブ
    の間から前記後部支持板の方向へ伸長しており、前記モ
    ジュールが前記の壁とリブのゆがみおよび前記レールの
    座屈とその後のたわみによって、前記衝突面の衝撃エネ
    ルギを吸収する、ところの車両用のエネルギ吸収バンパ
    。
  2. （２）前記衝突面に沿って前記の第１リブと第２リブの
    間に空間があり、前記レールが前記衝突面の前記空間部
    から伸長しており、衝突時に前記レールに高い座屈の自
    由度を与える、ところの請求項（１）に記載のエネルギ
    吸収バンパ。
  3. （３）前記レールの横方向が前記後部支持板の手前で終
    わる、ところの請求項（１）に記載のエネルギ吸収バン
    パ。
  4. （４）前記レールの端部と前記後部支持板の間の空間が
    ０．５インチから１．５インチまでの範囲である、とこ
    ろの請求項（３）に記載のエネルギ吸収バンパ。
  5. （５）前記レールの横方向長さが前記衝突面の高さの約
    半分である、ところの請求項（３）に記載のエネルギ吸
    収バンパ。
  6. （６）前記第１リブの横方向が前記上壁に沿って前記後
    部支持板の手前で終わり、かつ前記第２リブの横方向が
    前記下壁に沿って前記後部支持板の手前で終わる、とこ
    ろの請求項（１）に記載のエネルギ吸収バンパ。
  7. （７）前記の第１リブと第２リブが前記衝撃面に沿って
    ほぼ垂直方向に向けられる、ところの請求項（１）に記
    載のエネルギ吸収バンパ。
  8. （８）前記第１リブが長手方向に前記第２リブと位置合
    わせされている、ところの請求項（７）に記載のエネル
    ギ吸収バンパ。
  9. （９）前記モジュールがポリエチレン材料で形成される
    、ところの請求項（１）に記載のエネルギ吸収バンパ。
  10. （１０）前記レールの横方向の長さが前記衝突面の高さ
    の約半分である、ところの請求項（１）に記載のエネル
    ギ吸収バンパ。
  11. （１１）前記衝突面に沿って前記の第１リブと第２リブ
    の間に約１インチの空間がある、ところの請求項（１０
    ）に記載のエネルギ吸収バンパ。
  12. （１２）前記レールの厚さが約０．５インチであり、該
    レールが前記衝突面の前記空間から横方向に前記後部支
    持板の方向に伸長する、ところの請求項（１１）に記載
    のエネルギ吸収バンパ。
  13. （１３）前記の上壁と下壁の厚さが約０．５インチであ
    る、ところの請求項（１２）に記載のエネルギ吸収バン
    パ。
  14. （１４）前記の第１リブと第２リブの厚さが約０．５イ
    ンチである、ところの請求項（１３）に記載のエネルギ
    吸収バンパ。
JP2041385A 1989-03-06 1990-02-23 車両用バンパ Pending JPH02267046A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/320,081 US4925224A (en) 1989-03-06 1989-03-06 Energy absorbing vehicle bumper
US320,081 1989-03-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02267046A true JPH02267046A (ja) 1990-10-31

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ID=23244793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2041385A Pending JPH02267046A (ja) 1989-03-06 1990-02-23 車両用バンパ

Country Status (30)

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US (1) US4925224A (ja)
JP (1) JPH02267046A (ja)
KR (1) KR900014180A (ja)
CN (1) CN1023888C (ja)
AR (1) AR243820A1 (ja)
AT (1) ATA52390A (ja)
AU (1) AU632091B2 (ja)
BE (1) BE1005007A3 (ja)
BR (1) BR9001043A (ja)
CA (1) CA2009017C (ja)
CH (1) CH682554A5 (ja)
CZ (1) CZ278986B6 (ja)
DE (1) DE4006455A1 (ja)
DK (1) DK56590A (ja)
ES (1) ES2019811A6 (ja)
FI (1) FI901099A0 (ja)
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