JP2005502523A - クラッシュカンを備えたバンパービーム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、自動車用バンパアセンブリ（１０）に関する。
【解決手段】一実施形態では、アセンブリは、ビームと、該ビームを少なくとも部分的に覆うフェーシアとを備える。ビームは、１以上のクラッシュカン（１２）を備える。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的にはバンパに関し、さらに具体的にはバンパービームに関する。
【背景技術】
【０００２】
バンパは典型的には車両の前後に幅方向に延在しており、長手方向に延在するレールに取り付けられる。典型的なバンパは鋼製ビーム又は補強部材を備えているが、かかる鋼製ビーム又は補強部材は車両レールに取り付けられ、フェーシア（表皮）で覆われている。かかる鋼製ビームは重く、衝突時に変形又は座屈するのが典型的である。そのため、衝撃エネルギーが車両レールに伝達され、車両に追加の損傷を与えかねない。
【０００３】
エネルギー吸収バンパシステムは、車両のレール荷重限界を超えないように衝撃エネルギー及び貫入量を制御することによって、衝突に起因する車両の損傷を低減しようとするものである。バンパシステムの効率は、距離に対する吸収エネルギーの量として定義される。高効率バンパシステムは、低効率バンパシステムよりも短い距離でより多くのエネルギーを吸収する。高い効率は、レール荷重限度を僅かに下回る程度まで荷重を迅速に増大させ、衝撃エネルギーが散逸するまでその荷重を一定に保つことによって達成される。
【０００４】
特定の公知のエネルギー吸収バンパシステムは、ビームと、該ビームに連結されたエネルギー吸収部材とを含む。エネルギー吸収部材は、衝撃エネルギーを吸収するのに有効である。エネルギー吸収部材を別個に作り、このエネルギー吸収部材をビームに組み付けると、単純な鋼製ビームバンパに比べて、バンパアセンブリの製造コスト及び組立コストの両方が高くなる。
【０００５】
他の公知エネルギー吸収バンパシステムは、米国特許第４７６２３５２号及び同第４９４１７０１号に記載されているような発泡樹脂を利用する。典型的に、発泡樹脂型システムは、衝撃時の荷重応答が遅く、結果的に大きな変位が生じる。さらに、発泡樹脂は、６０％又は７０％の圧縮までは有効であるが、これ超えると発泡樹脂は圧縮不能になるので衝撃エネルギーを十分に吸収できなくなる。残り衝撃エネルギーは、バックアップビーム及び／又は車両構造体の変形により吸収される。また、発泡樹脂は感温性なので、その変位及び衝撃吸収挙動は、実質的に温度に応じて変わる可能性がある。典型的に、温度が下がると発泡樹脂の剛性は高くなり、結果的に荷重は大きくなる。逆に、温度が上がると発泡樹脂はよりコンプライアントになり、結果的に変位が大きくなり、車両損傷のおそれがでてくる。
【０００６】
さらに別の公知のバンパシステムは、クラッシュカンを含む。クラッシュカンは別個に作られ、車両レールと一直線の状態でビームに直接取り付けられる。クラッシュカンは、衝突時に（例えば、オフセット衝突時に）エネルギーを吸収して、ビームの損傷を防ぐのを助ける。しかし、クラッシュカンを別個に作ってビームに取り付けると、バンパの組立コストが高くなり組立てが複雑になる。
【特許文献１】
米国特許第４７６２３５２号公報
【特許文献２】
米国特許第４９４１７０１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、自動車用バンパアセンブリが提供される。バンパアセンブリは、ビームと、該ビームの少なくとも一部を覆うフェーシアとを備える。ビームは、１以上のクラッシュカンを備える。
【０００８】
別の態様において、バンパアセンブリ用のエネルギー吸収ビームが提供される。ビームは、フレームと、該フレームから延在する本体とを備える。本体は、第一横壁と、該第一横壁から離間した第二横壁と、第一横壁と第二横壁との間の１以上のクラッシュカンとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、調整可能なクラッシュカンを備えた熱可塑性プラスチックバンパビームについて詳細に説明する。本明細書で用いる「調整可能」という用語は、以下に詳細に説明するように、所望の作動結果をもたらすようにクラッシュカンの特性（例えば、壁角度）を選択できることを意味する。本明細書中で、クラッシュカンはビームと一体をなすものとして記載することもあるが、これは、クラッシュカンが、ビームと別個ではなく、ビームの構成要素として成形され、ビーム用の単一の一体構造体を生ずることを意味する。「一体」という用語は、ビームが各セグメント単位で成形した後、セグメント同士を例えば溶接などで互いに固定した構造も含む。
【００１０】
クラッシュカンをビームと組み合わせると、ビームに取り付けられる別個のエネルギー吸収部材を必要としないネルギー吸収バンパシステムが得られる。例えば、衝撃発生時の運動エネルギーを吸収し終わるまでビームを変形することにより、低速衝撃時の衝撃力は所定レベルを僅かに下回る程度に維持される。低速衝撃が過ぎ去れば、ビームはほぼ元の形状に戻り、その後の衝撃に耐えるのに十分な健全性を保持する。
【００１１】
さらに、熱可塑性ビームの効率の高いエネルギー吸収特性を一体形クラッシュカンと組み合わせると、従来の金属製ビームよりも改善された衝撃吸収性能がもたらされると考えられる。さらに、一体形クラッシュカンを備えた熱可塑性ビームは、クラッシュカンを備えていない熱可塑性ビームよりも効率の高い衝撃吸収性能がもたらされると考えられる。
【００１２】
バンパービームは、例えば、マサチュセッツ州ピッツバーグに所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＸｅｎｏｙ（登録商標）材料を含む多数のプラスチック材料の１つから作ることができる。ビームは、かかる材料による実施に限定されるものではなく、他の材料を使用することもできる。
【００１３】
さらに具体的には、ビームを形成するために利用される材料の特性としては、強靭性／高延性、熱安定性、高いエネルギー吸収性能、良好な弾性率／伸び率比、及びリサイクル性を挙げることができる。ビームは、複数のセグメント毎に成形できるが、強靭なプラスチック材料で作られた一体構造であってもよい。ビームの材料の一例は、前述のＸｅｎｏｙ材料である。勿論、他の工業用熱可塑性樹脂を使用することもできる。典型的な工業用熱可塑性樹脂としては、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、ポリカーボネート／ＡＢＳブレンド、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・ジアミン変性ポリプロピレン）・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／ポリアミドブレンド（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社のＮＯＲＹＬ ＧＴＸ（登録商標））、ポリカーボネート／ＰＥＴ／ＰＢＴブレンド、ポリブチレン・テレフタレート及び衝撃改質剤（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社のＸＥＮＯＹ（登録商標）樹脂）、ポリアミド、硫化フェニレン樹脂、塩化ポリビニール（ＰＶＣ）、耐衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、低／高密度ポリエチレン（ｌ／ｈｄｐｅ）、ポリプロピレン（ｐｐ）、及び熱可塑性オレフィン（ｔｐｏ）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、ビームは、Ａｚｄｅｌ（登録商標）材料（米国ノースカロナイナ州シュルビー所在のＡｚｄｅｌ社から入手可能であり、米国特許第５６４３９８９号に記載されている）等のガラスマット熱可塑性プラスチック（ＧＭＴ）から作る（例えば、圧縮成形）ことができる。
【００１４】
次に図面を参照すると、図１は、一体式調整可能クラッシュカン１２を含むバンパ１０の前方斜視図であり、図２は、バンパ１０の一部分の後方斜視図である。通常、フェーシア（図示せず）はビーム１０に固定され、典型的には従来の車両塗装及び／又はコーティング法を利用した仕上げ作業に適する熱可塑性材料で作られる。フェーシアは、ビーム１０を囲繞し、車両に取り付けた後にはビーム１０は見えなくなる。
【００１５】
ビーム１０は、略矩形の断面形状を有し、フレーム１４を含む。フレーム１４から延在する本体１６は、長手方向に延在する第一フランジ１８及び第二フランジ２０を含む。また、フランジ１８及び２０は、長手方向に延在するチャンネル２２を画成する。複数の補強及び強化リブ２４は、チャンネル２２内のフランジ１８とフランジ２０との間、及びフランジ１８、２０の外面２６、２８上に配置されている。
【００１６】
また、ビーム１０は、車両取付け部３０、３２を含むと共に、該ビーム１０を車両のフレームレールに固定するための開口３４を含む。補強部材３６は、本体１６から取付け部３２まで延在する。クラッシュカン１２は、バンパ１０が車両に固定されると車両レールに対してほぼ一直線に配置される。クラッシュカン１２を車両レールに対して一直線に配置することにより、クラッシュカンは、衝撃時における車両損傷を低減するように作用する。
【００１７】
バンパ１０の一部分の前方斜視図である図３を参照すると、クラッシュカン１２は、複数の壁５０、５２、５４を含む。また、図３の線４−４に沿った断面図であって別個のクラッシュ角度Ａ、Ｂ、Ｃを示す図４、５、及び６を参照すると、クラッシュ角度Ａ、Ｂ、Ｃが変わると異なる剛性及び衝撃特性がもたらされる。例えば、壁５０、５２、５４をより直立状態に変えることにより、クラッシュカン１２の剛性は高くなる。また、壁５０、５２、５４の間隔を狭くすると、クラッシュカン１２の剛性は高くなる。さらに、各リブ２４の間隔を変えることが可能であり、例えば、各リブ２４の間隔を狭くするとビーム１０の剛性は高くなる。
【００１８】
少なくとも壁５０、５２、５４の角度（Ａ、Ｂ、Ｃ）と間隔、及びリブ２４の間隔を変えることにより、クラッシュカン１２は所望の剛性をもたらすように調整可能である。車両は、重量及び用途（例えば、乗用車、商用車、軽トラック）が異なるので、バンパ１０は、車両の特定の重量及び用途に合わせて調整できる。
【００１９】
勿論、クラッシュカン１２を調整するために他の変数を使用することができる。例えば、クラッシュカン１２は、壁５０、５２、５４の壁厚を変えることにより特定の用途に適合するように調整できる。例えば、壁の公称厚さは、約１．７５ｍｍから約２．０ｍｍまでの広範囲であってもよい。具体的には、壁の公称厚さは、特定の低衝撃用途に対しては一般に約１．７５ｍｍから約２．０ｍｍの範囲であってもよく、他の用途に対しては約２．５から３．０ｍｍの範囲が好ましいであろう。
【００２０】
クラッシュカン１２を適切に調整する際の別の見地は、使用する熱可塑性樹脂の選択である。使用する樹脂は、必要に応じて低弾性率、中弾性率、又は高弾性率の材料とすることができる。これらの各々の変数を注意深く検討することによって、クラッシュカン１２は所望のエネルギー衝撃目標を満たし得る。
【００２１】
前述のように、クラッシュカンを射出成形熱可塑性ビームと一体にすると、鋼製ビーム及び単純な熱可塑性ビームよりも強化されたエネルギー吸収効率が可能になると考えられる。言い換えると、強化された衝撃性能により低速「フェンダー屈曲」に対する修理コストが低減すると共に高速衝突時の車両損傷も少なくなる。さらに、別個のエネルギー吸収部材を使用しないので、このバンパービーム構造によってコスト低減も実現できると考えられる。熱可塑性ビームと調整可能クラッシュカンとを組み合わせると、衝撃発生時に迅速な荷重応答で、効率的かつ制御されエネルギー吸収が可能になる。
【００２２】
本発明は、種々の特定の実施形態に関して説明したが、当業者であれば請求項の精神及び範囲内で変更して実施できることを理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バンパービームの前方斜視図。
【図２】図１のバンパービームの一部の後方斜視図。
【図３】図１のバンパービームの一部の前方斜視図。
【図４】クラッシュカン壁の特定の構造を示す図３の線３−３に沿った断面図。
【図５】クラッシュカン壁の特定の構造を示す図３の線３−３に沿った断面図。
【図６】クラッシュカン壁の特定の構造を示す図３の線３−３に沿った断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１０ バンパアセンブリ
１２ クラッシュカン
１４ フレーム
１６ 本体
１８ 第一フランジ
２０ 第二フランジ
２２ チャンネル
２４ リブ
２６ 外面
２８ 外面
３０ 取付け部
３２ 取付け部

Claims (20)

  1. １以上のクラッシュカンを備えるビームと、
    ビームの少なくとも一部を覆うフェーシアと、
    を備える、バンパアセンブリ。
  2. ビームが熱可塑性プラスチックからなる、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  3. ビームが単一の細長い熱可塑性本体部を備える、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  4. クラッシュカンが調整可能である、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  5. ビームがフレームと該フレームから延びる本体とを備え、本体が第一フランジ及び第二フランジと、第一フランジと第二フランジとの間のチャンネルとを備える、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  6. 第一クラッシュカンが第一車両レールと一直線になるように構成され、第二クラッシュカンが第二車両レールと一直線になるように構成された、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  7. クラッシュカンが離間した複数の壁を含み、壁の間隔、壁の角度、壁の厚さ、及び壁の材料の中の少なくとも１つが選択可能である、請求項１記載のバンパアセンブリ。
  8. フレームと該フレームから延びる本体とを備える車両用エネルギー吸収ビームであって、本体が第一フランジ及び第二フランジと、第一フランジと第二フランジとの間のチャンネルと、１以上のクラッシュカンとを備える、エネルギー吸収ビーム。
  9. 第一車両レール取付け部と第二車両レール取付け部とをさらに備え、取付け部の各々がそれぞれの車両レールに対して一直線に固定されるように構成される、請求項８に記載エネルギー吸収ビーム。
  10. ビームが熱可塑性プラスチックからなる、請求項９に記載エネルギー吸収ビーム。
  11. ビームが単一の細長い熱可塑性本体を備える、請求項９記載のエネルギー吸収ビーム。
  12. クラッシュカンが調整可能である、請求項９記載のエネルギー吸収ビーム。
  13. クラッシュカンが離間した複数の壁を含み、壁の間隔、壁の角度、壁の厚さ、及び壁の材料の中の少なくとも１つが選択可能である、請求項９記載のエネルギー吸収ビーム。
  14. １以上のクラッシュカンを備える、車両用成形プラスチックビーム。
  15. フレームと該フレームから延びる本体とをさらに備え、本体が第一フランジ及び第二フランジと、第一フランジと第二フランジとの間のチャンネルとを備える、請求項１４記載のビーム。
  16. 第一車両レール取付け部と第二車両レール取付け部とをさらに備え、取付け部の各々がそれぞれの車両レールに対して一直線に固定されるように構成される、請求項１４記載のビーム。
  17. ビームが熱可塑性プラスチックからなる、請求項１４記載のビーム。
  18. ビームが単一の細長い熱可塑性本体を備える、請求項１４記載のビーム。
  19. クラッシュカンが調整可能である、請求項１４記載のビーム。
  20. クラッシュカンが離間した複数の壁を含み、壁の間隔、壁の角度、壁の厚さ、及び壁の材料の中の少なくとも１つが選択可能である、請求項１４記載のビーム。
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