JP2017197180A - 車両の衝撃のためのクラッシュボックス - Google Patents

Abstract

【課題】車両衝突時に一貫した変形を可能とするクラッシュボックスを提供する。
【解決手段】クラッシュボックス１０２は、車両１００に連結される第１側壁２１０ａと、車両に連結される第２側壁２１０ｂとを具備する。第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分であり、同様に予め曲げられた部分によって、第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに外側に曲がる。第１側壁及び第２側壁は、力を受けたときに内側に曲がる頂壁２１２に第１側壁及び第２側壁を連結させる複数のタブ２１６ａ〜２１６ｈを含む。
【選択図】図２

Description

本明細書において記載された実施形態は、概して車両の衝撃のためのクラッシュボックスに関し、より具体的には、一貫した歪み（consistent buckling）を提供する、車両のためのクラッシュボックスに関する。

現在のところ、車両は、衝突から受けるエネルギーを吸収するためにクラッシュボックスを利用している。しかしながら、車両及び現在のクラッシュボックスの形状は衝突時のクラッシュボックスの一貫した変形を常に可能とするものではない。このことは特により大きなクラッシュボックスに当てはまる。より長いクラッシュボックスは安定性が低いことが多く、この非一貫性（inconsistency）が非対称な変形及び力の伝達をもたらしうる。このため、業界にニーズが存在する。

クラッシュボックスの実施形態が記載される。一つの実施形態のクラッシュボックスは、車両に連結される第１側壁と、車両に連結される第２側壁とを含み、第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分（similarly pre-bent portion）を含み、同様に予め曲げられた部分によって、第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに外側に曲がる。いくつかの実施形態では、第１側壁及び第２側壁は複数のタブ（tab）を含み、複数のタブは、力を受けたときに内側に曲がる頂壁及び底壁に第１側壁及び第２側壁を連結させる。

別の実施形態では、システムは、車両と、車両に連結されるクラッシュボックスとを含む。クラッシュボックスは、車両に連結される第１側壁を含み、第１側壁は、第１側壁を車両に固定する第１側壁固定面と、第１側壁固定面に実質的に垂直な第１側面とを含む。第１側壁は第１の複数のタブを更に含む。クラッシュボックスは、車両に連結される第２側壁も含み、第２側壁は、第２側壁を車両に固定する第２側壁固定面と、第２側壁固定面に実質的に垂直な第２側面とを含む。いくつかの実施形態では、第２側壁は第２の複数のタブを更に含む。実施形態のシステムは、第１の複数のタブ及び第２の複数のタブに連結されて実質的に矩形の外面を形成する頂壁及び底壁も含んでよい。第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分を含み、同様に予め曲げられた部分によって、第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに外側に曲がる。

更に別の実施形態では、クラッシュボックスを備えた車両が開示され、クラッシュボックスは、車両に連結される第１側壁を含み、第１側壁は第１側面を含む。いくつかの実施形態では、第１側壁は第１の複数のタブを更に含む。クラッシュボックスは、車両に連結される第２側壁も含んでよく、第２側壁は第２側面を含み、第２側壁は第２の複数のタブを更に含む。クラッシュボックスは、第１の複数のタブ及び第２の複数のタブに連結される頂壁も含んでよく、第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分を含み、同様に予め曲げられた部分によって、第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに予め定められた歪みの形態に従って曲がる。

本開示の実施形態によって提供されるこれら及び追加の特徴は、図面と併せて以下の詳細な説明を参照してより完全に理解されるだろう。

図１Ａは、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックスを備えた車両の側面図を描く。 図１Ｂは、本明細書に記載された実施形態に係る、車両上のクラッシュボックスの斜視図を描く。 図２は、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックスの別の斜視図を描く。 図３は、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックスの下面図を描く。 図４は、本明細書に記載された実施形態に係る、障害物を介して衝撃が加えられたクラッシュボックスの別の側面図を描く。 図５は、本明細書に記載された実施形態に係る、複数の時点におけるクラッシュボックスの一貫した歪みの斜視図を描く。

図面に記載された実施形態は単なる例であり、本開示への限定は意図されていない。同様の構造が同様の参照番号で示されている上記図面と併せて読むことで、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を理解することができる。

本明細書に開示された実施形態は車両の衝撃のためのクラッシュボックスを含む。いくつかの実施形態では、クラッシュボックスの側壁における予め曲げられた形状及び強度を利用して変形を制御することができる。側壁の予め曲げられた形状は側壁の変形を制御する。側壁上のタブが上壁及び下壁の変形を制御する。側壁が外側に変形するとき、この変形によって上壁及び下壁が内側に引っ張られる。これら事象はクラッシュボックスの一貫した変形を可能とする。側部を折り畳むための予め曲げられた形態及び複数のタブがなければ、試験された全ての障害物高さについて一貫した対称な変形を実現することは、従来の設計では容易に実現されないであろう。

いくつかの実施形態は、予め曲げられた形状を有する側壁を含み、予め曲げられた形状は荷重時に（during loading）側壁が外側に曲がることを可能とする。この予め曲げられた形状と共に、側壁上のタブは、側壁が外側に変形する間に側部を内側に（クラッシュボックス内に）引っ張ることによってクラッシュボックスの側部を制御する。同一のものを包含する実施形態が、以下、より詳細に記載される。

ここで図面を参照すると、図１Ａは、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックス１０２を備えた車両１００の側面図を描く。クラッシュボックス１０２は、多くの場合、車両１００に含まれ、前方又は後方の衝撃が生じたときに車両１００の後部に加えられる力の少なくとも一部を受けて弱める。したがって、クラッシュボックス１０２は、バンパーカバー（図１Ｂに明示せず）によって覆われるバンパーレインフォースメント（bumper reinforcement）１０４及びエネルギー吸収（ＥＡ）フォーム１０６に連結される。別車両又は障害物（barrier）１１２からの衝撃が生じると、障害物１１２の（アルミニウム・ハニカム構造又は他の同様の形態から構成されうる）障害物要素１１４は、バンパー、ひいては車両１００のＥＡフォーム１０６と接触する。低速（例えば約５マイル／ｈ（約８ｋｍ／ｈ）未満）の衝突について、クラッシュボックス１０２は、ＥＡフォーム１０６によって吸収されなかった力を受ける。この速度において、力はクラッシュボックス１０２を変形させるのに十分ではない。高速（例えば約３５マイル／ｈ（約５６ｋｍ／ｈ）超）の衝突について、クラッシュボックス１０２はいくらかのエネルギーを吸収することができるが、このエネルギーは全エネルギー量に比べて小さな部分である。この状況において、クラッシュボックスは、高い量のエネルギーを吸収しないが、代わりに、車両が様々な高さで別車両／障害物によって当てられたときに車両のリアサイドメンバ（rear side member）が一様に変形できるように、一貫して歪んで車両のリアサイドメンバに力を分配する。

図１Ａに示されるように、障害物要素１１４は高さに関してクラッシュボックス１０２に非対称に整列される。この結果、従来の多くの設計は、本明細書に記載されるような一貫した歪みを適切に提供するように機能しない。

図にも示されるように、クラッシュボックス１０２は、（例えば溶接、ボルト止め等を介して）下側背部部品（lower back component）１０８に連結することによって車両１００に連結される。下側背部部品１０８はリアサイドメンバ１１０にも連結される。いくつかの実施形態では、リアサイドメンバ１１０はクラッシュボックス１０２を所定位置に支持する。

図１Ｂは、本明細書に記載された実施形態に係る、車両１００上のクラッシュボックス１０２の斜視図を描く。図示されるように、クラッシュボックス１０２は、（後述される）クラッシュボックス１０２の一部に取り付けられる溶接、複数のネジ、ボルト及び／又は他の締結具を介して車両１００に連結される。クラッシュボックス１０２は車両１００の下側背部部品１０８及び／又はリアサイドメンバ１１０によって支持される。図１Ｂに明示されていないが、バンパーカバーが含まれてもよい。バンパーカバーは、金属及び／又はプラスチックのアウターシェル（outer shell）から構成され、クラッシュボックス１０２を包囲する。

加えて、一つのみのクラッシュボックス１０２が図１Ｂに描かれているが、一つ以上のクラッシュボックス１０２が車両１００の前部及び／又は後部に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、クラッシュボックス１０２は、クラッシュボックス１０２、バンパーレインフォースメント１０４及び／又はＥＡフォーム１０６の一つ以上の表面がバンパーカバーの内面に物理的に接触するようにバンパーカバーの内側に実質的に収まるように成形される。

図２は、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックス１０２の別の斜視図を描く。図示されるように、クラッシュボックス１０２は第１側壁２１０ａ及び第２側壁２１０ｂを含む。第１側壁２１０ａ及び第２側壁２１０ｂは頂壁２１２に連結されて実質的に矩形の外面を形成する。第１側壁２１０ａは第１側壁固定面２１４ａ及び第１側面２１５ａを含む。第２側壁２１０ｂは第２側壁固定面２１４ｂ及び第２側面２１５ｂを含む。上述されたように、第１側壁固定面２１４ａ及び第２側壁固定面２１４ｂは下側背部部品１０８に連結される。

第１側壁固定面２１４ａ及び第２側壁固定面２１４ｂは、それぞれ、第１側壁２１０ａ及び第２側壁２１０ｂに対して略垂直に配置されてもされなくてもよい。また、側面２１５ａ、２１５ｂの一部はタブ２１６ａ〜２１６ｈであり、タブ２１６ａ〜２１６ｈは頂壁２１２に連結される。側面２１５ａ、２１５ｂは、それぞれ、予め曲げられた部分２１８ａ、２１８ｂも含み、予め曲げられた部分２１８ａ、２１８ｂは同様に予め曲げられる。以下により詳細に論じられるように、予め曲げられた部分２１８ａ、２１８ｂは、力が頂壁２１２に加えられたときにクラッシュボックス１０２が歪む（buckle）態様及び位置を決定することができる。側面２１５ａ、２１５ｂは稜線（ridgeline）２２０ａ、２２０ｂのような少なくとも一つの稜線で構成されてもよく、少なくとも一つの稜線は、側壁２１０ａ、２１０ｂの予め定められた厚さと共に、クラッシュボックス１０２を歪ませるのに必要な力の量を決定するのに使用される。いくつかの実施形態では、側壁２１０ａ、２１０ｂに使用される材料に応じて、側壁２１０ａ、２１０ｂの厚さは、約１．０ｍｍ〜約２．０ｍｍの範囲であってよく、約１．６ｍｍの厚さであってもよい。それにも関わらず、特定の実施に応じて、クラッシュボックス１０２は、約２０ｋＮ〜約２５０ｋＮに曝されたときに歪むように構成される。

図２に示されるように、側壁２１０ａ、２１０ｂは、タブ２１６ａ〜２１６ｈのみによって頂壁２１２に連結される個々の部品である。これら実施形態では、頂壁２１２と側壁２１０ａ、２１０ｂとの間に空間が存在する。いくつかの実施形態では、側壁２１０ａ、２１０ｂは、頂壁２１２の下を覆う（wrap under the top wall 212）別の表面によって接続される単一構造の部分である。これら実施形態では、側壁２１０ａ、２１０ｂのこの他の表面が頂壁２１２の内面に接触してもよい。

いずれにせよ、頂壁２１２は、頂部２２２、第１側部２２４ａ及び第２側部２２４ｂを含む。頂部２２２は、下側背部部品１０８に実質的に平行になるように構成されてもよく、又はクラッシュボックス１０２を収容するバンパーカバーに適合するように下側背部部品１０８から傾けられてもよい。側部２２４ａ、２２４ｂは、側壁２１０ａ、２１０ｂに実質的に垂直に配置されてもされなくてもよく、タブ２１６ａ〜２１６ｈを介して側壁に連結されてもよい。また、入口（inlet）２２６ａ〜２２６ｄのような少なくとも一つの入口が側部２２４ａ、２２４ｂの縁に設けられる。入口２２６ａ〜２２６ｄは、タブ２１６ａとタブ２１６ｂとの間、タブ２１６ｃとタブ２１６ｄとの間、タブ２１６ｅとタブ２１６ｆとの間、及び／又はタブ２１６ｇとタブ２１６ｈとの間に配置される。入口２２６ａ〜２２６ｄは、クラッシュボックス１０２の歪みを予め定められた形態に更に規定する（define）ように構成される。

側部２２４ａ、２２４ｂには第１頂壁固定部２２８ａ及び第二頂壁固定部２２８ｂが連結される。頂壁固定部２２８ａ、２２８ｂは、側部２２４ａ、２２４ｂに実質的に垂直であってもなくてもよく、クラッシュボックス１０２を下側背部部品１０８に更に固定するように構成される。

寸法は特定の実施形態に応じて変化するが、クラッシュボックス１０２は長さ及び幅の両方において約５０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲であってもよい。加えて、クラッシュボックス１０２の深さは、実施形態に応じて、約５０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲であってもよい。

図３は、本明細書に記載された実施形態に係るクラッシュボックス１０２の下面図を描く。図示されるように、クラッシュボックス１０２は、側壁固定面２１４ａ、２１４ｂ及び頂壁固定部２２８ａ、２２８ｂを下側背部部品１０８及びリアサイドメンバ１１０に固定することによって車両１００に固定される。加えて、頂部２２２が下側背部部品１０８及びリアサイドメンバ１１０に対して配置される傾斜角度が示される。上述されたように、頂部２２２は、バンパーレインフォースメント１０４の曲率及び／又は角度に適応すべく、傾いていてもいなくてもよい所定角度で配置される。

図４は、本明細書に記載された実施形態に係る、障害物１１２を介して衝撃が加えられたクラッシュボックス１０２の別の側面図を描く。図示されるように、クラッシュボックス１０２は、ＥＡフォーム１０６に連結されるバンパーレインフォースメント１０４に連結される。上述されたように、これら部品はバンパーカバー内に存在する。加えて、車両１００による衝突を表すべく、障害物１１２はＥＡフォーム１０６と接触する。障害物１１２は、実質的に対称な態様で（例えば、障害物１１２がＥＡフォーム１０６の全面に接触し、且つ／又は、さもなければＥＡフォーム１０６の鉛直面、ひいてはクラッシュボックス１０２に実質的に等しい力を与えるように）ＥＡフォーム１０６に接触することがある。この状況では、クラッシュボックス１０２は、予め定められた形態に従って歪む。

しかしながら、図４の実施形態は、障害物１１２がＥＡフォーム１０６の鉛直面に実質的に等しく力を加えないように、ひいては障害物１１２がクラッシュボックス１０２の全ての部分に実質的に対称に力を与えないように、非対称な力を与える障害物１１２を描く。図示されるように、力４５０は矢印の方向に与えられ、このことによってＥＡフォーム１０６は非対称に歪む。このため、クラッシュボックス１０２に伝達される力４５０も非対称である。図示されるように、力４５０がクラッシュボックス１０２に非対称に加えられるが、クラッシュボックス１０２は、予め定められた実質的に対称な態様で歪むように構成されている。

図５Ａ及び図５Ｂは、本明細書に記載された実施形態に係る、複数の時点におけるクラッシュボックス１０２の一貫した歪みの斜視図を描く。図５Ａに示されるように、対称な力又は非対称な力がクラッシュボックス１０２に加えられると、側壁２１０ａ、２１０ｂは予め曲げられた部分２１８ａ、２１８ｂの周りで外側に歪み始める。外側への歪みは、側部２２４ａ、２２４ｂが側部２２４ａ、２２４ｂの元の位置から内側に曲がることを示す。加えて、側部２２４ａ、２２４ｂは（内側に曲げられる）予め曲げられた部分を含んでも含まなくてもよいが、側部２２４ａ、２２４ｂは、クラッシュボックス１０２の予め定められた歪みを規定することを助けることもできる入口２２６ａ〜２２６ｄを含んでもよい。具体的には、入口２２６ａ〜２２６ｄは、タブ２１６ａ〜２１６ｈと併せて、側壁２１０ａ、２１０ｂが外側に歪んでいるときに側部２２４ａ、２２４ｂを内側に（例えばクラッシュボックス１０２の中心に向かって）歪ませる。この結果、クラッシュボックス１０２は、予め定められた形態に従って対称に歪むことができる。

図５Ｂに示されるように、力４５０がクラッシュボックス１０２に継続的に加えられると、側壁２１０ａ、２１０ｂは予め曲げられた部分２１８ａ、２１８ｂに沿って外側に且つタブ２１６ａ〜２１６ｈ及び入口２２６ａ〜２２６ｄに従って内側に歪み続ける。この歪みは、力４５０が消散するまで又はクラッシュボックス１０２が実質的に平らになるまで続く。このため、クラッシュボックス１０２が対称に平らにされるので、クラッシュボックス１０２は最大量のエネルギーを吸収する。

上述のように、クラッシュボックス１０２の様々な実施形態が開示されている。これら実施形態によって、力の位置に関わらず、一貫した予め定められた歪みの形態が提供される。このことは、対称な力及び非対称な力の両方について、リアサイドメンバ１１０へのより良好な力の吸収及び伝達を可能とする。

本明細書において本開示の特定の実施形態及び態様を図示し且つ記載してきたが、本開示の思想及び範囲を逸脱することなく様々な他の変更及び修正を行うことができる。さらに、本明細書において様々な態様を記載してきたが、斯かる態様を組み合わせて利用する必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲が、本明細書に示され且つ記載された実施形態の範囲内にある斯かる全ての変更及び修正を網羅することが意図されている。

本明細書に開示された実施形態には車両の衝撃のためのクラッシュボックスの実施形態が含まれることが理解されるべきである。これら実施形態は、単なる例であり、本開示の範囲を限定することが意図されていないことも理解されるべきである。

１００ 車両
１０２ クラッシュボックス
２１０ａ 第１側壁
２１０ｂ 第２側壁
２１６ａ タブ
２１６ｂ タブ
２１６ｃ タブ
２１６ｄ タブ
２１６ｅ タブ
２１６ｆ タブ
２１６ｇ タブ
２１６ｈ タブ
２１２ 頂壁

Claims (20)

1. 車両に連結される第１側壁と、
   前記車両に連結される第２側壁と
   を具備するクラッシュボックスであって、
   前記第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分であり、該同様に予め曲げられた部分によって、前記第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに外側に曲がり、
   前記第１側壁及び第２側壁は、前記力を受けたときに内側に曲がる頂壁に該第１側壁及び第２側壁を連結させる複数のタブを含む、クラッシュボックス。
2. 前記頂壁は、前記複数のタブに連結して実質的に矩形の外面を形成する第１側部及び第２側部を具備する、請求項１に記載のクラッシュボックス。
3. 前記力は前記クラッシュボックスに非対称に加えられ、該クラッシュボックスは、予め定められた歪みの形態で実質的に対称に歪む、請求項１に記載のクラッシュボックス。
4. 入口が、前記複数のタブ間の前記頂壁上に配置されて、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する、請求項１に記載のクラッシュボックス。
5. 前記頂壁は、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する予め曲げられた形態を具備する、請求項１に記載のクラッシュボックス。
6. 前記第１側壁及び第２側壁は、前記頂壁に連結された個々の部材である、請求項１に記載のクラッシュボックス。
7. 前記第１側壁及び第２側壁は、前記頂壁の下を覆う別の表面によって接続される単一構造の部分である、請求項１に記載のクラッシュボックス。
8. 車両と、該車両に連結されるクラッシュボックスとを備えたシステムであって、
   前記クラッシュボックスは、
   前記車両に連結される第１側壁であって、該第１側壁を前記車両に固定する第１側壁固定面と、該第１側壁固定面に実質的に垂直な第１側面と、第１の複数のタブとを含む第１側壁と、
   前記車両に連結される第２側壁であって、該第２側壁を前記車両に固定する第２側壁固定面と、該第２側壁固定面に実質的に垂直な第２側面と、第２の複数のタブとを含む第２側壁と、
   前記第１の複数のタブ及び第２の複数のタブに連結されて実質的に矩形の外面を形成する頂壁と
   を具備し、
   前記第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分を含み、該同様に予め曲げられた部分によって、前記第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに外側に曲がる、システム。
9. 前記第１の複数のタブ及び第２の複数のタブは、前記力を受けたことに応答して歪む前記頂壁の側部上の位置を規定する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記力が前記クラッシュボックスに非対称に加えられ、該クラッシュボックスは、予め定められた歪みの形態で実質的に対称に歪む、請求項８に記載のシステム。
11. 入口が、前記第１の複数のタブ間の前記頂壁上に配置されて、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する、請求項８に記載のシステム。
12. 前記頂壁は、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する予め曲げられた形態を具備する、請求項８に記載のシステム。
13. 前記クラッシュボックスに連結されるバンパーレインフォースメントと、
    前記バンパーレインフォースメントに連結されるエネルギー吸収フォームと
    を更に具備する、請求項８に記載のシステム。
14. 前記クラッシュボックス、バンパーレインフォースメント及びエネルギー吸収フォームを覆うバンパーカバーを更に具備する、請求項１３に記載のシステム。
15. クラッシュボックスを備えた車両であって、
    前記クラッシュボックスは、
    前記車両に連結される第１側壁であって、第１側面と、第１の複数のタブとを含む第１側壁と、
    前記車両に連結される第２側壁であって、第２側面と、第２の複数のタブとを含む第２側壁と、
    前記第１の複数のタブ及び第２の複数のタブに連結される頂壁と
    を具備し、
    前記第１側壁及び第２側壁は同様に予め曲げられた部分を含み、該同様に予め曲げられた部分によって、前記第１側壁及び第２側壁は力を受けたときに予め定められた歪みの形態に従って曲がる、車両。
16. 前記第１の複数のタブ及び第２の複数のタブは、前記力を受けたことに応答して歪む前記頂壁の側部上の位置を規定する、請求項１５に記載の車両。
17. 前記力が前記クラッシュボックスに非対称に加えられ、該クラッシュボックスは、前記予め定められた歪みの形態で実質的に対称に歪む、請求項１５に記載の車両。
18. 前記頂壁は、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する予め曲げられた形態を具備する、請求項１５に記載の車両。
19. 入口が、前記第１の複数のタブ間の前記頂壁上に配置されて、該頂壁が前記力を受けたときに歪む位置を規定する、請求項１５に記載の車両。
20. 前記第１側面及び第２側面の少なくとも一方は、前記クラッシュボックスを歪ませるのに必要な力の量を決定する稜線を含む、請求項１５に記載の車両。

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