JP4008502B2 - 車両の車体下巻き込み防御用装置 - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は、請求の範囲の請求項１の前提部に従った、車両の車体下巻き込み防御のための装置に関する。本発明は主として、重量級貨物車両において適用されるよう意図され、特に、正面衝突した場合に、乗用車が貨物車両の下に潜るのを阻止することを意図する。
発明の技術的背景
貨物車両のような大型車は、今日では、比較的高い車高で組み立てられる。この主たる理由の一つは、でこぼこした表面上で車両を使用することが必要であるからである。車両のフロント部では、車高は通常は、約40ｃｍから50ｃｍの寸法の範囲にある。
しかし、貨物車両が通常は比較的高い車高を有しているという事実は、交通安全上その危険性は深刻である。これは、貨物車両と乗用車との間の正面衝突の場合には、乗用車のフロント部が貨物車両のフロント部の下にもぐり込み、従って、道路と貨物車両の前面の下側との間で身動きできなくなる危険があるという事実に起因する。これは、貨物車両のフロント部をかなりの力で乗用車に貫入させ、これが、その後車両で移動中の人員に深刻な怪我をさせることになる。不幸な場合、貨物車両は引き続き前進を続けて乗用車をひき、これにより、勿論、より深刻な怪我さえ引き起こしかねない。
上述の問題を解決するために、多様な解決策が提案されてきた。貨物車両はフロント部を低く設定して設計され、すなわち、フロント部は、車高が極めて低いので、衝突に際して、乗用車が貨物車両の下にもぐり込んで、貨物車両と道路との間で身動きできなくなる余地が無いように設計される。しかし、このような解決案は、でこぼこした地形を運転するのを容易にする目的の高い車高に対する上述の要求を打ち消してしまう。従って、、多くの種類の貨物車両では車高を低くすることは不可能である。
これらの課題についての別な解決案は、貨物車両に、貨物車両の前面の水平方向に配置された梁部材の形態のような、補強構造の形態の特殊な車体下巻き込み防御を設けることである。このような部材を利用すると、乗用車が貨物車両の前面の下にもぐり込むのを阻止することが可能である。これに加えて、このような補強構造は、エネルギーを吸収するように配置されることができることから、この構造は、歪まされたときに、エネルギーを吸収する。このことにより、起こり得る衝突に備えて、深刻な怪我の危険性が減ることになる。
しかし、エネルギー吸収式車体下巻き込み防御に関する特定の問題は、制御可能な態様でエネルギー吸収を方向づけることが困難な点である。別な問題は、車体下巻き込み防御がある極めて高い変形度を越えること無く、持ちこたえ得なければならない応力についてのしきい値を規定する、欧州共同体内での予定されている法規に起因する。この法規によれば、車体下巻き込み防御は、変形されずに、16トンまでの圧力に耐えることができねばならい。しかし、ある種の事故では、かなり高い振幅の圧力がかかることがある。従って、上記法規の要求よりも高い圧力に耐え得る車体下巻き込み防御用装置に対する需要が存在する。
貨物車両の公知の車体下巻き込み防止は、特許文献DE-C2-4103782に例示される。この車体下巻き込み防御は、貨物車両のフロントバンパー下に配置される、衝撃吸収部材を備える。衝撃吸収部材は、道路に関してある一定角度で配置され得る。乗用車との衝突の場合は、バンパーはある一定の力で影響を受け、これは、乗用車が貨物車両の下にもぐり込むのを阻止する位置まで、連結システムに衝撃吸収部材を移動させる。
この新規な設計は原理的には、乗用車の車体下巻き込みに対する良好な防御を供与するが、大量の移動部品を備えるという点で欠陥を有し、これにより設計が不必要に複雑にされ、機能低下の危険を生じる。この解決策は、衝突の際に、制御された態様でエネルギー吸収を方向付けるというわずかな可能性を追加的に提示する。
別な車両用の公知の車体下巻き込み防御は、特許文献DD 259822に例示される。このシステムには２つの本質的にＳ字型形状の減衰部材がある。これらの減衰部材は変形可能で、車両のスプリング装着具と車体下巻き込み防御との間に配置される。ひずみが発生した場合には、この減衰部材が変形され、従って、力を吸収する。
発明の要旨
本発明の目的は、信頼可能な機能を提供し、かつ、エネルギー吸収に関して出される要求に適う、貨物車両用の改良型車体下巻き込み防御を提供することである。特に、一つの目的は、応力発生期間中に、制御されたエネルギー吸収を供与する車体下巻き込み防止を提供することである。上述の目的は装置により達成され、その特徴は、添付の請求の範囲の請求項１から明らかである。
本発明では、車両が、フレーム構造と、衝突時に予測された力の応力に対応する位置で車両上に配置される衝撃部材とを備えることが意図される。本発明はまた、同フレームを衝撃部材に接続するエネルギー吸収部材を備える。本発明は、脆弱部品を用いて成形されるエネルギー吸収部材に基づいており、これは本質的には、ひずみが発生した場合に部材を変形屈曲するための旋回ジョイントを構成する。
好ましい実施態様によれば、エネルギー吸収部材は、所定のしきい値を越える力により影響される場合に、エネルギー吸収中に変形されるにすぎないように成形される。このしきい値は、現行法規に従って選択され得る。
好ましい実施態様においては、本発明は、好ましくは車両の既存のスプリング装着具の形態で対抗部材を備える。変形した場合は、エネルギー吸収部材はスプリング装着具と接触状態になることにより、非常に大きな力が吸収される。従って本発明は、車体下巻き込みの発生の危険無しに、予定された法規よりも大きな力に耐えることが可能である。
本発明の付加的な有利な実施態様が、添付の従属項から明らかである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、好ましい実施態様の具体例および添付の図面を参照しながら、以下により詳しく説明される。
図１は、本発明が貨物車両にどのように配置され得るかを概略的に示す、側面図である。
図２は、本発明に従った主要構成要素を示す、分解斜視図である。
図３は、本発明の機能を示す、側面図である。
好ましい実施態様
本発明は、特に、しかし限定するわけではないが、比較的高い車高を有する貨物車両を意図した車体下巻き込み防御を構成する。図１は幾分簡略化された側面図であり、これは、本発明に従った配置が設けられた貨物車両１を例示する。この図はまた、乗用車２を示す。この図から、乗用車と貨物車両との間の起こり得る正面衝突は、乗用車が貨物車両と車道との間で身動きできなくなり、それにより、乗用車２で移動中の人員に深刻な怪我を引き起こし得ることがわかる。本発明の主要な目的の一つは、このような状況が起こるのを防止することである。
貨物車両１には、従来の態様で、フレームが設けられ、これは、今度は、２つの長手方向フレーム梁を備える。図面では、そのうちの一方のフレーム梁３のみを見ることができる。フレーム梁３は本質的に、車両１の長手方向にそのフロント部まで延びる。本発明の好ましい実施態様では、２つのシャーシコンソール４は、フレーム梁３の各々に、より正確には、各フレーム梁３のフロント部に固定的に配置される。しかし、図面は、シャーシコンソール４のうち一つしか示していない。これに加えて、バンパー５は、貨物車両１のフロント部を水平方向に横断して配置される。バンパー５は、シャーシコンソール４により支持される。
本発明によれば、エネルギー吸収手段は、さらなる２つのコンソール６の形態で設けられる（そのうちの一方のコンソールのみを図１に見ることができる）が、これらは、フレーム梁３とシャーシコンソール４との両方に装着され、これら部材を互いに接続する。コンソール６は、以下に、より詳細に説明されるが、車両１の長手方向延在部を本質的に水平方向に横断して延びる梁７の形態に衝撃部材を構成する。交差梁７は、本質的に四角形の（代替例では矩形の）断面を有し、ある一定の、好ましくは約35ｃｍから40ｃｍの、所定の車高に対応する車道上の高さで配置される。スポイラー８も、バンパー５の下部端縁に固定的に配置される。スポイラー８は交差梁７と水平なバンパー５に沿って延びる。
フレーム梁３の各々は、成形コンソールに更に接続され、スプリング10のためのスプリング装着具９を構成する。先行技術で公知のような態様で、スプリング10は貨物車両１のホイールサスペンションの一部を構成する。スプリング装着具９は、エネルギー吸収コンソール６と整列して、すなわち、貨物車両１の長手方向延在部にみられるように配置されるのが必須である。
以下に詳細に説明されるように、本発明は以下の態様で機能する。貨物車両１と乗用車２との間に衝突が起きた場合、交差梁７は多大な力Ｆの影響を受ける。この力Ｆはコンソール６の各々に伝搬し、これは、制御された態様で変形され得て、力が吸収され得るようにする。同時に、乗用車２は、貨物車両１と車道との間にもぐり込むのを阻止される。
図２は分解斜視図であり、これは幾分簡略化した態様で、交差梁7とエネルギー吸収コンソール６の設計を例示する。図面はコンソール６の一方と交差梁７の一部を示すにすぎない。しかしながら、両方のコンソールが同一態様で配置される。コンソール６の各々は、ホウ素スチールから製造されるのが好ましく、また、交差梁７の端部12に近接して、装着具11のボルト止め接合により配置される。更に、各コンソールは上部セクション13を備えるが、これは、ボルト止め接合により、各フレーム梁３（それらのうちの一方のフレーム梁のみが図２からわかる）に装着されるよう意図された剛性装着部から構成されるのが好ましい。上部セクション13の高度の剛性はこの部分の硬化により獲得されるのが、好ましい。フレーム梁３への装着具は上述のシャーシコンソール４を介して行われ、これは、本質的に文字ｈのように見える断面を備える形状にされる。組み立て期間中、コンソール６の上部は、図２に矢印で示されるように、シャーシコンソール４内に移動させられる。コンソール６およびシャーシコンソール４は、コンソール６とシャーシコンソール４の両方を貫通して延びる貫通ネジ（図示せず）により、フレーム梁３で配置される。
力Ｆに晒された時、交差梁７はコンソール６の各々へと力が伝搬するように影響される。力が十分に大きい場合は、コンソール６は変形され、かつ、後方に屈曲させられる。このためには、コンソール６の中央セクションはウエスト14を備えて成形され、これは穴15を備え、これは、力に晒された時にコンソール６が屈曲させられ得る脆弱部を構成する。各エネルギー吸収コンソール６の下部は、斜め部分16として成形され、その形態は、交差梁７の装着具11の各々に対して調整される。
図２がスプリング装着具９またはスプリング10を示していないことに留意すべきである（図１を参照されたい）。
図３は本発明に従った配置の側面図であり、これは、エネルギー吸収コンソール６が、コンソール６の上部セクション13においてボルト止めネジ17により、フレーム梁３で固定的に配置される事実を例示する。これに加えて、コンソール６は更なるボルト止め接合18によりシャーシコンソール４に接続される。シャーシコンソール４はまた、今度は、フレーム梁３に接続される。衝突が起こると、交差梁７は力Ｆにより影響を受け、これはエネルギー吸収コンソール６に伝搬する。コンソール６は、所定のしきい値までの圧力（例えば、交差梁７に真っ直ぐ入る、16トンの圧力）に対応する応力に耐えるような寸法にされる。上述のように、かなりより大きな力がある種の事故で発生する可能性がある。本発明によれば、コンソール６とシャーシコンソール４との間のボルト止め接合18は、上記しきい値を越える応力発生時に引き裂かれるような寸法設定にされる。更に、エネルギー吸収コンソール６は、このような大きな力の発生時には、エネルギーを吸収しながらも崩壊し、屈曲することにより変形させられるような寸法にされる。制御された態様で変形を起こすために、コンソール６のウエスト14に脆弱部を規定するような穴15が設けられる。この脆弱部はコンソール６の屈曲のための回転接合を形成する。この力の影響により、コンソール６の各々は、破線により示される、図３の参照番号６’を付した位置の方向に後方屈曲される。
上部セクション13は硬化されて極度に剛性を備えるので、また、ウエスト14はより柔軟な材料特性が与えられるので、コンソール６は極めて制御された態様でエネルギーを吸収しながら、変形される。起こり得る衝突期間中に影響を受けると、ウエスト14は、穴15の周囲の領域に形成される回転可能接合部付近の蝶番に幾分類似して屈曲する一方で、コンソール６の下部が車両の後方に向けて変位される。この制御された工程は、主として、ホウ素スチールからコンソール６を製造することにより、また、上部セクション13を硬化させることにより獲得される。これはとりわけ、硬化後に異なる材料特性を有するコンソール６の２つの部分の間の極めて急峻な移動を引き起こす。硬化されたコンソール６の部分は陰を付した部分19として図３に示されるが、これは、コンソール６の上部端縁から見て下方向のセクションを伸張させる。コンソール６はホウ素スチールから製造されるので、コンソール６の硬化部分19と非硬化部分との間の境界は、10ｍｍの寸法の位階で、極度に急峻にされ得る。
コンソール６がエネルギーを吸収しながら変形され始めるしきい値は、特に穴15の位置と寸法に関連して、コンソール６を寸法決めすることにより設定され得る。この限度に達すると、屈曲が起こり、すなわち、エネルギーが吸収される一方で、制御された態様で変形が起こる。
コンソール６および交差梁７がある一定角度後方に移動させられると、コンソール６’の後方端縁20は、コンソール６の後方のスプリング装着具９と接触するようになるまで後方遠方に移動する。スプリング装着具９は、極度に大きな力に耐え得る鋳造部材から構成される。この態様で対抗部材が規定されるが、その場合の手段は、交差梁７に抗する大きな力が吸収され得るような手段である。実施実験では、50トンまでの力がこの構成により吸収され得ることを示した。
従って、本発明は、各コンソール６の下部を例外として、どのような実際の移動部分も用いない、エネルギー吸収「ヒンジ」として概ね機能する。
本発明は上述および図面中の実施態様の具体例に限定されないが、添付の特許請求の範囲内で変更可能である。例えば、本発明は原理的には、車両の後方端部で、またはその側面に沿って配置される車体下巻き込み防御として使用され得る。これに加えて、エネルギー吸収コンソール６の数は、１つ、２つ、またはそれ以上である。
単一穴15の代わりに、２つまたはそれより多い穴がコンソール６に設けられ得る。代替の実施態様においては、対応して脆弱にされた部分は、コンソール６の残余の部分よりもかなり薄い部分となるようにウエスト14を成形することにより、獲得され得る。
硬化上部セクション13を備えたエネルギー吸収コンソール６を用いる代わりに、コンソール６はまた、異なる特性と可変硬度の度合いとを有する２片（またはそれより多くの）材料を用いて設計され得るが、これらは好適な態様で互いに接合される。
既存のスプリング装着具９の代わりに、本発明はまた、他の種類の力吸収対抗部を備え得る。代替の実施態様においては、このような対抗部はまた、完全に省かれ得る。
ある種の車両に好適な発明の形態では、シャーシコンソール４の各々は、原理的には省かれ得る。この場合、バンパー５および交差梁７は、変形可能コンソール６に直接装着され得る。しかし、このようなシャーシコンソール４は、例えば、車両のバンパーおよびキャブの装着用に、多様な種類の車両において有効に利用され得る。

Claims (8)

1. 車両（1）用の車体下巻き込み防御用装置であって、フレーム（3）、衝突発生時に力（Ｆ）の予測された衝撃に対応する位置で車両（1）に配置される衝撃部材（7）、および、該フレーム（3）を該衝撃部材（7）に接続するエネルギー吸収部材（6）を備え、該エネルギー吸収部材（6）は脆弱部（14、15）を用いて形成され、
   該エネルギー吸収部材（6）は、該フレーム（3）に接続される上部硬化セクション（13）と、該衝撃部材（7）が配置される下部非硬化セクションとを備え、該上部セクション（13）と該下部セクションとの間の境界は、該脆弱部（14、15）の近くに配置され、その結果、該衝撃発生期間中は該下部非硬化セクションが後方に向けて変位されるように構成することを特徴とする、装置。
2. 前記脆弱部（14、15）は、部材（6）が所定のしきい値を越える力の衝撃発生時にのみ変形するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記下部非硬化セクションは、車両（1）の長手方向延在部に沿って変位されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記エネルギー吸収部材（6）は、垂直方向の延在部を備えたコンソールから構成され、かつ、前記脆弱部（14、15）は、前記コンソールを貫通する穴を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記エネルギー吸収部材（6）はホウ素スチールから製造されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 前記衝撃部材（7）は、延在部が前記車両（1）の長手方向延在部を横断する、前記車両（1）のフロント部に配置される交差梁から構成されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。
7. 前記装置は対抗部材（9）を備え、該対抗部材とは、前記エネルギー吸収部材（6）が所定の変形後に接触することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
8. 前記対抗部材（9）は、スプリング（10）から構成され、該スプリングが、前記車両（１）のホイールサスペンションの一部を構成することを特徴とする、請求項７に記載の装置。

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