(57)【要約】車両に取り付けられるようにされたビームと、ビームに連結されたエネルギー吸収部材と、を有する。エネルギー吸収部材は、低速衝突と歩行者衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能であり、フレーム部分と、フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部を有する本体と、を備える。各々の圧壊突出部は、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔をあけて離れて位置し、少なくとも一つの圧壊突出部は、第１の横断壁と、第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第３の横断壁と、第１および第２の横断壁に連結された前面壁と、を備える。第１、第２および第３の横断壁はフレーム部分から延びて設けられており、第２の横断壁は第１および第３の横断壁の間に設けられている。
2009501100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられるようにされたビームと、
前記ビームに連結され、低速衝突と歩行者衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能なエネルギー吸収部材と、
を有し、
前記エネルギー吸収部材が、
フレーム部分と、
前記フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部であって、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置する圧壊突出部を有する本体と、
を備え、
前記圧壊突出部の少なくとも一つが、
第１の横断壁と、
前記第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、
前記第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置し、前記第１および第２の横断壁と共に前記フレーム部分から延びて設けられている第３の横断壁と、
前記第１の横断壁と、前記第１の横断壁および前記第３の横断壁の間に設けられた前記第２の横断壁と、に連結された前面壁と、
を備えた自動車用のバンパーシステム。
【請求項２】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが波形の形状である、請求項１に記載のバンパーシステム。
【請求項３】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが所定の大きさと形状を有する開口部を備えている、請求項１に記載のバンパーシステム。
【請求項４】
前記圧壊突出部の少なくとも一つが第１の側面壁および第２の側面壁を備えている、請求項１に記載のバンパーシステム。
【請求項５】
前記第１の終端壁および前記第２の終端壁の少なくとも一つが、所定の寸法と形状を有する開口部を備えている、請求項４に記載のバンパーシステム。
【請求項６】
前記エネルギー吸収部材が射出成形された熱可塑性プラスチック材料からなる、請求項５に記載のバンパーシステム。
【請求項７】
前記ビームが、鋼、アルミニウム、熱可塑性プラスチック、およびガラスマット熱可塑性プラスチックの少なくとも一つからなる、請求項１に記載のバンパーシステム。
【請求項８】
前記ビームと前記エネルギー吸収部材を覆い隠す大きさに形成され位置決めされたフェイシアをさらに備えている、請求項１に記載のバンパーシステム。
【請求項９】
車両に取り付けられるようにされたビームと、
前記ビームに連結され、低速衝突と歩行者衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能な熱可塑性のエネルギー吸収部材と、
前記ビームと前記エネルギー吸収部材を覆い隠す大きさに形成され位置決めされたフェイシアと、
を有し、
前記エネルギー吸収部材が、
フランジを有するフレーム部分と、
前記フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部であって、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置する圧壊突出部を有する本体と、
を備え、
前記圧壊突出部の少なくとも一つが、
第１の横断壁と、
前記第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、
前記第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置し、前記第１および第２の横断壁と共に前記フレーム部分から延びて設けられている第３の横断壁と、
前記第１の横断壁と、前記第１の横断壁および前記第３の横断壁の間に設けられた前記第２の横断壁と、に連結された前面壁と、
を備えた自動車用のバンパーシステム。
【請求項１０】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが波形の形状である、請求項９に記載のバンパーシステム。
【請求項１１】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが所定の寸法と形状を有する開口部を備えている、請求項９に記載のバンパーシステム。
【請求項１２】
前記圧壊突出部の少なくとも一つが第１の側面壁および第２の側面壁を備えている、請求項９に記載のバンパーシステム。
【請求項１３】
前記第１の終端壁および前記第２の終端壁の少なくとも一つが、所定の大きさと形状を有する開口部を備えている、請求項１２に記載のバンパーシステム
【請求項１４】
前記エネルギー吸収部材が射出成形された熱可塑性プラスチック材料からなる、請求項１３に記載のバンパーシステム。
【請求項１５】
前記ビームが、鋼、アルミニウム、熱可塑性プラスチック、およびガラスマット熱可塑性プラスチックの少なくとも一つからなる、請求項９に記載のバンパーシステム。
【請求項１６】
フレーム部分と、
前記フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部であって、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置する圧壊突出部を有する本体と、
を有し、
前記圧壊突出部の少なくとも一つが、
第１の横断壁と、
前記第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、
前記第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置し、前記第１および第２の横断壁と共に前記フレーム部分から延びて設けられている第３の横断壁と、
前記第１の横断壁と、前記第１の横断壁および前記第３の横断壁の間に設けられた前記第２の横断壁と、に連結された前面壁と、
を備え、
低速衝突および歩行者衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能である、自動車用バンパーシステムのエネルギー吸収部材。
【請求項１７】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが波形の形状である、請求項１６に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項１８】
前記第１、第２および第３の横断壁の少なくとも一つが所定の大きさと形状を有する開口部を備えている、請求項１６に記載のエネルギー吸収部材。
【請求項１９】
前記圧壊突出部の少なくとも一つが第１の側面壁および第２の側面壁を備えている、請求項１６に記載のバンパーシステム。
【請求項２０】
前記第１の終端壁および前記第２の終端壁の少なくとも一つが所定の大きさと形状を有する開口部を備えている、請求項１９に記載のバンパーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して自動車用バンパーに関し、特にエネルギー吸収機構を持つ自動車用バンパーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バンパーシステムは多くの場合、公知の基準を満たすように設計されるが、その基準となるのは米国連邦自動車安全基準（ＦＭＶＳＳ）である。例えば、あるエネルギー吸収機構を備えたバンパーシステムでは、車両におけるレールの荷重制限を超えないように衝突のエネルギーと貫入をうまく処理することで、低速衝突による車両の損傷を軽減しようという試みが行われている。その他にも、あるバンパーシステムでは、衝突による歩行者のけがを軽減させる試みが行われている。
【０００３】
バンパーシステムは通常、ビームを備えている。ビームは車両の前後部に横方向に広げて設置され、縦方向に延びたレールに備え付けられている。ビームは通常鋼製であり、鋼製ビームは非常に強固で、バンパーシステムに構造的な強度と剛性を与えている。また、エネルギー吸収効率を向上させるために、あるバンパーシステムでは、衝撃吸収材を備えたものもある。
【０００４】
バンパーシステム、またはバンパーアセンブリのエネルギー吸収効率は、距離に対するエネルギーの吸収量か、または荷重に対するエネルギーの吸収量として定義される。高効率のバンパーシステムは、低効率のエネルギー吸収装置よりも、より短い距離でより多くのエネルギーを吸収する。また、荷重をレールの荷重制限のぎりぎりまで素早く高めて、衝突の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り、高効率は実現される。
【０００５】
エネルギー吸収効率を向上させるために、衝撃吸収材が、例えば鋼製のバンパービームと車両のレールの間に設けられることがある。衝撃吸収材は、衝突により生じるエネルギーの少なくとも一部を吸収することを目的として用いられる。バンパーアセンブリに衝撃吸収材が加わることで、鋼製のビームと比べた場合、コストの増加と構成の複雑さがもたらされる。また、衝撃吸収材はバンパーアセンブリに余分な重量も与えることになり、車両の全体的な燃料効率が悪化するため、好ましくない。
【０００６】
その他の公知のエネルギー吸収機構を備えたバンパーシステムは、Ｗ字形のエネルギー吸収装置を備えている。しかし、高さが縮められたビームに対しては、Ｗ字形をした熱可塑性のエネルギー吸収装置を成形することは不可能になる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の簡単な説明
ある態様では、自動車用のバンパーシステムを提供する。自動車用のバンパーシステムは、車両に取り付けられるようにされたビームと、ビームに連結されたエネルギー吸収部材と、を有する。エネルギー吸収部材は、低速衝突と歩行者衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能であり、フレーム部分と、フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部を有する本体と、を備える。各々の圧壊突出部は、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置し、少なくとも一つの圧壊突出部は、第１の横断壁と、第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第３の横断壁と、第１および第２の横断壁に連結された前面壁と、を備える。第１、第２および第３の横断壁は、フレーム部分から延びて設けられており、第２の横断壁は、第１および第３の横断壁の間に設けられている。
【０００８】
別の態様では、車両に取り付けられるようにされたビームと、ビームに連結され、低速衝突と歩行者の衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能な熱可塑性のエネルギー吸収部材と、ビームとエネルギー吸収部材を覆い隠す大きさに形成され位置決めされたフェイシアと、を有する自動車用のバンパーシステムを提供する。エネルギー吸収部材は、フランジを有するフレーム部分と、フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部を有する本体と、を備える。各々の圧壊突出部は、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置し、少なくとも一つの圧壊突出部は、第１の横断壁と、第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第３の横断壁と、第１および第２の横断壁に連結された前面壁と、を備える。第１、第２および第３の横断壁は、フレーム部分から延びて設けられており、第２の横断壁は、第１および第３の横断壁の間に設けられている。
【０００９】
さらに別の態様では、自動車用のバンパーシステムのエネルギー吸収部材を提供する。エネルギー吸収部材は、低速衝突と歩行者の衝突の両方についての所定の基準を満たすように調整可能であり、フレーム部分と、フレーム部分から延びて設けられている複数の調整可能な圧壊突出部を有する本体と、を有する。各々の圧壊突出部は、隣接した圧壊突出部から縦方向に間隔を置いて離れて位置し、少なくとも一つの圧壊突出部は、第１の横断壁と、第１の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第２の横断壁と、第２の横断壁から間隔を置いて離れて位置する第３の横断壁と、第１および第２の横断壁に連結された前面壁と、を備える。第１、第２および第３の横断壁は、フレーム部分から延びて設けられており、第２の横断壁は、第１および第３の横断壁の間に設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
調整可能なエネルギー吸収部材を有するバンパーシステムを、以下に詳しく説明する。例示的実施形態においては、非発泡型のエネルギー吸収部材がビームに取り付けられている。ビームは、例えば、鋼、アルミニウム、ガラスマット熱可塑性プラスチック（ＧＭＴ）で製造されている。また例示的実施形態では、エネルギー吸収部材は、Ｘｅｎｏｙ（登録商標）材料で製造されており、例えば歩行者衝突や低速衝突のような、求められる衝突基準を満たすように調整可能である。より具体的には、エネルギー吸収部材の前方部を調整すると、衝突から歩行者の足を吸収するために調整が可能となり、またエネルギー吸収部材の後方部を調整すると、低速での障壁衝突と振子衝突に関して調整可能となる。特定のタイプの衝突の際にかかる力は、衝突時の運動エネルギーが吸収されるまでエネルギー吸収部材とビームを変形させることにより、所定の水準以下に保たれる。衝突が終わると、エネルギー吸収部材はおおよそ元の形に戻り、その後の衝突に耐えるだけのほぼ完全な状態を維持する。
【００１１】
以下に、特定の材料（例えば、エネルギー吸収部材に関しては、マサチューセッツ州ピッツフィールドのゼネラル・エレクトリック・カンパニーから市販されているＸｅｎｏｙ（登録商標）材料）を参照してバンパーシステムを説明するが、バンパーシステムはそのような材料での実施に限定されず、他の材料を使用することができる。例えば、ビームは必ずしも鋼製やアルミニウム製、またはＧＭＴで圧縮成形されたビームである必要はなく、他の材料や製造技術が利用可能である。一般的に、エネルギー吸収部材の選択は、効率的なエネルギー吸収をもたらす材料の中から行われ、またビームの材料と製造技術については、強固なビームが得られるようにその選択が行われる。
【００１２】
図１は、バンパーシステム２０の一つの実施形態を示す分解斜視図である。バンパーシステム２０は、エネルギー吸収部材２２とビーム２４を備えている。エネルギー吸収部材２２は、ビーム２４とフェイシア２６の間に置かれ、これらが組み立てられて、車両用のバンパーとなる。当業者にとっては当然のことであるが、ビーム２４は、縦方向に延びたフレームレール（図示せず）に取り付けられている。
【００１３】
フェイシア２６は、一般に、従来の車両塗装およびコーティング技術を利用した仕上げを施すことができる熱可塑性プラスチック材料で形成されている。通常、フェイシア２６によって、一旦車両に取り付けられるとどちらの部材も見えなくなるように、エネルギー吸収部材２２と補強ビーム２４は両方とも覆い隠される。
【００１４】
ビーム２４は、例示的実施形態では押出アルミニウムで製造されている。他の実施形態においては、ロール成形された鋼や、圧縮成形されたガラスマット熱可塑性プラスチック（ＧＭＴ）で製造されている。ビーム２４は、多数ある幾何学的形状の一つを有することができ、Ｂ断面やＤ断面、Ｉビームとして構成されていたり、ＣやＷ字形の断面形状を有していたりする。ビーム２４の幾何学的形状は、ビームが使用されることになる特定の用途に応じて、所望の断面係数が与えられるように選択されている。またビーム２４には、レール連結孔２８が設けられており、そこにボルト（図示せず）を貫通させて、バンパーシステム２０をフレームレールに固定することができる。
【００１５】
エネルギー吸収部材２２は、縦方向に延びる第１のフランジ５２および第２のフランジ５４を有するフレーム部分５０を備え、フランジ５２、５４を介してビーム２４と重なっている。さらにエネルギー吸収部材２２には、フレーム部分５０から車両に対して外側へ延びた本体５８が設けられている。本体５８の具体的な構成を、図２および図３に関連させて、以下に説明する。
【００１６】
図２および図３を参照すると、エネルギー吸収装置である本体５８には、二つのフランジ５２、５４の間にあるフレーム部分５０から延びた、複数の圧壊突出部６０が設けられている。各々の圧壊突出部６０は、互いに間隔をあけて離れて位置しており、第１の横断壁６２および第２の横断壁６４を含んでいる。横断壁６２、６４は波形であり、山部６６および谷部６８が交互に並んだ形状をしている。それらが、衝突で発生するたわみに耐えるだけの付加的な剛性を横断壁に与えている。横断壁６２、６４には、複数の窓または開口部７０をさらに設けることができる。開口部７０の寸法はもちろん、幅や深さといった波形の寸法を変更することで、様々な剛性特性を要求どおりに実現することが可能となる。また、各々の圧壊突出部６０は、第１の側面壁７２および第２の側面壁７４をさらに含んでおり、横断壁６２、６４および側面壁７２、７４の先端部の間に広がるように、外面壁７６が設けられている。複数の圧壊突出部６０の少なくとも一つは第３の横断壁７８をも含んで、圧壊突出部８０を形成している。一つの実施形態においては、圧壊突出部８０の断面はほぼＳ字形となる。第３の横断壁７８は、第２の横断壁６４とは隣接して間隔をあけて離れて位置しているが、外面壁７６とは連結されていない。また第３の横断壁７８は、第１の横断壁６２および第２の横断壁６４と同様に、山部６６と谷部６８が交互に並んだ波形の形状であり、山部６６と谷部６８は、衝突で発生するたわみに耐えるだけの付加的な剛性を横断壁７８に与えている。横断壁７８にも複数の窓または開口部７０を備えることができ、開口部７０の形状や寸法だけでなく、幅や深さといった波形の寸法を変更することで、様々な剛性特性を要求どおりに実現することが可能となる。例えば、開口部７０に適した形状としては、長方形、正方形、三角形や涙形があるが、これらに限定されることはない。
【００１７】
第３の横断壁７８により、圧壊突出部６０の場合と比べて、圧壊突出部８０のエネルギーを吸収する範囲は拡大している。図４に示したように、フェイシア２６とビーム２４の間にある空間８２には、衝突が起こった際に人間の足８４を支えるものがない（図６参照）。図３では、第３の横断壁７８が空間８２にまで延びており、衝突が起こった際には、第３の横断壁７８が人間の足８４に対しての支えとなる（図５参照）。さらに、図５に示すように、圧壊突出部８０に支えられる人間の足８４の範囲Ａは、図６に示した圧壊突出部６０に支えられる足の範囲Ｂよりも大きくなっている。
【００１８】
さらなる例示的実施形態では、側面壁７２、７４および横断壁６２、６４、７８は、第１の最前部８８から最後部９０まで、その厚さが直線的に変化している。一つの実施形態では、壁厚は約１ｍｍから７ｍｍまで変化し、別の実施形態では約１．５ｍｍから５ｍｍまで、さらに別の実施形態では２．５ｍｍから３．５ｍｍまで変化している。また、さらなる実施形態では、壁厚は最前部８８から最後部９０まで一定であり、約１ｍｍから７ｍｍの間の値をとっている。またさらに別の実施形態では、壁厚が階段状となっている。詳しくは、最前部８８の壁厚が一定であり、最後部９０の壁厚が最前部８８の壁よりも厚くて一定となっている。
【００１９】
各々の最前部８８および最後部９０の厚さを選択することでその応答性を変えることができることから、圧壊突出部６０、８０は調整可能となっている。例えば、最前部８８を調整すると、衝突から歩行者の足を吸収するために調整が可能となり、また最後部９０を調整すると、低速衝突および振子衝突に対して調整可能となる。
【００２０】
もちろん、各々の圧壊突出部６０、８０は、自動車に関する衝突エネルギーの要求に応じて、多くの様々な幾何学的形状のうちのいずれかをとることができる。また、米国連邦自動車安全基準（ＦＭＶＳＳ）に準じた障壁衝突と振子衝突の両方で軸圧壊モードを有しており、求められる衝突荷重たわみ基準を満たすために剛性の調整が可能である。
【００２１】
エネルギー吸収部材２２の調整を適度に行う別の側面として、使用する熱可塑性樹脂の選択がある。使用する樹脂は、必要に応じ、低弾性、中弾性または高弾性材料であってよい。これらの可変量のそれぞれを注意深く検討することで、求められるエネルギー衝突の目的を達成するエネルギー吸収部材を製作することができる。
【００２２】
エネルギー吸収部材２２に利用される材料の特性には、高靱性および延性、熱的安定性、高いエネルギー吸収能力、良好な伸び−弾性比率、およびリサイクル性が挙げられる。エネルギー吸収部材は、セグメントで成形されていてもよいが、強靱なプラスチック材料によって単一構成として作ることもできる。吸収部材として用いられた材料の一例は、上記で参照したように、Ｘｅｎｏｙ材料である。もちろん、他の工業用熱可塑性樹脂も利用可能である。典型的な工業用熱可塑性樹脂として、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混合物、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−（変性エチレン−ポリプロピレンジアミン）−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・ポリアミド混合物（ＮＯＲＹＬ  ＧＴＸ（登録商標）、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー製）、ポリカーボネート・ＰＥＴ・ＰＢＴ混合物、ポリブチレンテレフタラート＋衝撃改良剤（ＸＥＮＯＹ（登録商標）樹脂、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー製）、ポリアミド、フェニレンサルファイド樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、高衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、低密度及び高密度ポリエチレン、ポリプロピレン＋熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）が挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００２３】
上記に記載のバンパーアセンブリ２０により、下肢への衝突の際に減速、回転または剪断をうまく処理することが可能になり、衝突の際にかかる荷重を適切に分配しながら、より高さの低いビームを使用することが可能になる。また圧壊突出部８０により、足がカバーされる範囲が増加し、政府が課す歩行者に対する安全性の要件を満たしたり、または上回ったりすることが容易になる。
【００２４】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および枠内で変更を加えて本発明が実施可能であることは、当業者は認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態におけるバンパーアセンブリの概略分解斜視図である。
【図２】図１に示したエネルギー吸収部材の概略斜視図である。
【図３】図１に示したバンパーアセンブリの概略断面図である。
【図４】従来のバンパーアセンブリの概略断面図である。
【図５】図１に示したバンパーアセンブリと人間の足の位置関係を示した概略図である。
【図６】図４に示した従来のバンパーアセンブリと人間の足の位置関係を示した概略図である。
【図１】
2009501100.tif 000003
【図２】
2009501100.tif 000004
【図３】
2009501100.tif 000005
【図４】
2009501100.tif 000006
【図５】
2009501100.tif 000007
【図６】
2009501100.tif 000008