(57)【要約】本発明は、長方形のボックス型中空プロフィール（８）を具備する車体用衝撃ビーム（７）に関する。本発明の目的は、軽量であるにもかかわらず、衝突の際でも十分堅く頑丈である衝撃ビーム（７）を提供することにある。本発明によれば、長方形の平面繊維強化プラスチック部分（１０）が自動車に面する少なくとも中空プロファイル（８）の背面（９）に配置される。
2005507342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形ボックス型中空プロフィールを有する、車体用衝撃ビームであって、
長方形平面繊維強化プラスチック部分（１０）は、少なくとも前記中空プロフィール（８）の背面（９）に取り付けられ、その面は車体に面していることを特徴とする衝撃ビーム。
【請求項２】
前記中空プロフィール（８）はアルミニウム押出成形プロフィールであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃ビーム。
【請求項３】
前記プラスチック部分（１０）は炭素繊維強化され、前記炭素繊維は一定方向に、前記プラスチック部分（１０）の長手方向範囲に沿って走ることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の衝撃ビーム。
【請求項４】
前記プラスチック部分（１０）は引き抜き成形薄板形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【請求項５】
前記中空プロフィール（８）は、軽量素材の支持体（１４）で充填されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【請求項６】
前記支持体（１４）は木材から成ることを特徴とする請求項５に記載の衝撃ビーム。
【請求項７】
前記木材はバルサ材であることを特徴とする請求項６に記載の衝撃ビーム。
【請求項８】
前記バルサ材は、前記木材の微細リブ構造体（１５）が前記衝撃方向に配向されるように配置されることを特徴とする請求項７に記載の衝撃ビーム。
【請求項９】
前記支持体（１４）は軽金属成形発泡体から成ることを特徴とする請求項５に記載の衝撃ビーム。
【請求項１０】
前記中空プロフィール（８）は、前記内部（１３）に突出する少なくとも１つの補強リブ（１９）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【請求項１１】
前記中空プロフィール（８）は、前記プラスチック部分（１０）が取り付けられる側の壁厚が反対側のものよりも薄いことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【請求項１２】
横方向に突出する安定化フランジ（２０）は、前記プラスチック部分（１０）と離れた方向を向く前記中空プロフィール（８）の側に配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【請求項１３】
側面衝突を防止するために、前記衝撃ビーム（７）は、ウインドウ（４）の下の自動車車体の側面ドア（２）に固定され、前記自動車の長手方向に走る長方形のクロスバーをなすことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の衝撃ビーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による車体用衝撃ビームに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なタイプの衝撃ビームは、特許文献１で開示されている。そこでの衝撃ビームは、押出成形され、ボックス型の細長い中空プロフィールとして設計される。この場合、中空プロフィールは、自動車内部に面し、内部コード（ベルト、帯）として働く内部プロフィール壁と、外部コード（ベルト、帯）として働く反対側の外部プロフィール壁とを有する。これらの２枚のプロフィール壁は、これらのプロフィール壁と比べかなり薄い壁厚を有する横断壁で互いに接続される。衝突時にビームの均一な変形を得て、しかも同時にビームの圧縮コードの崩壊を弱めるために、ビームの重心の外部にある外部コード穴が外部コードに設けられることになる。この手段にも関わらず、衝突時の崩壊に対する安全性は不十分である。加えて、軽量構造面が重要である場合、ビームの強度および剛性は、ビームが軽金属から成る場合にはあまり高くならない。
【０００３】
【特許文献１】
欧州特許第０  ４６７  ８２９  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、構造の軽量化にもかかわらず、衝撃ビームが、エネルギーの吸収の増加と共に衝突の際に十分な剛性および強度を有する一般的なタイプの衝撃ビームを開発提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴により本発明に従って達成される。
【０００６】
平面繊維強化プラスチック部分との中空プロフィールの相互作用は、衝撃ビームの軽量構造、剛性および強度に関しそれぞれの場合で好ましい特性を生み出す。外周が閉じている中空プロフィールの特徴は、剪断力に対する高い抵抗性をビームに与えると同時に、繊維強化プラスチック部分は、ビームと平行に走るその繊維の張力によって、衝撃荷重が掛かったときにビーム内に生じる、曲げモーメントの影響を弱めるため、曲げや軸方向に作用する力に関し高い弾性剛性および強度を与える。この場合、得られうるエネルギーの吸収や無破壊変形距離は特に高くなる。平面ボックス型形状のため、特にプラスチック部分の中空プロフィールへ良好に付着される。本発明によるビームの製造に掛かる費用は、プラスチック部分を取り付け製造できるする際の容易さ、および中空プロフィール取り付けのその容易さゆえに低い。本発明は、従来のビームよりも実質的に細く且つ／または薄い壁厚を有するが、その剛性や強度は従来と同じように保たれるビームの形成を可能にする。これは、剛性や強度を失うことなくより細長い構造が車体構造体の適切な位置で実現されることを可能にする。さらに、ビームの、そしてひいては車体全体の重量が低減される。ビームは、小さな湾曲が存在するところにはどこでも、および荷重が自動車に向かって作用するところで使用される。この場合、ビームは、側部ルーフフレームの中央部分内の、バンパ用の曲げ支持体として、またはその一部分として、あるいは側面衝突保護として使用できる。Ｂピラーを接続するためのルーフボウへの使用も同様に考えられる。
【０００７】
本発明の好ましい改良は、従属請求項から収集できるが、本発明を図で例示された２つの例示された実施形態を参照して以下でより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、自動車の車体構造の、３つのシェル、内側部分、外側部分およびパネルを具備する側面ドア２における外側部分の内部１を例示し、２つの端部５および６によってウインドウ４下のそのフレーム３に固定された、自動車の長手方向に走る、長方形クロスバーを有する。この場合、クロスバーは、側面衝突を防止する衝撃ビーム７を形成する。
【０００９】
衝撃ビーム７は、一方で、長方形平面繊維強化プラスチック部分１０が、自動車内部に面する背面９に取り付けられる長方形ボックス型中空プロフィール８（図２）から構成される。取付のタイプは多種多様であり、プラスチック部分１０と中空プロフィール８との間での着脱自在の接続、例えばリベット留めまたはネジ留めが考えられるが、できる限り一体的となる取付、プラスチック部分１０と中空プロフィール８の結果として得られる互いの安定性、および部分をできるだけ少なく保つ観点から、平面接合が好ましい。この目的のために、プラスチック部分１０と中空プロフィール８との間に位置する接着層１１が提供される。できるだけ最適な接合を提供するために、まず、２つの接着面が前処理される、すなわち清掃され、次にプライマが中空プロフィール８の接着面に塗布され、接着層１１がプラスチック部分１０の接着面に貼り付けられる。これらの２つの部分は、次に共に互いに押圧され、接着剤が、電磁放射、好ましくは熱放射によって硬化される。
【００１０】
衝撃ビーム７を特に剛性にするために、マルチチャンバプロフィールとして設計されても良い中空プロフィール８は、軽量構造に関する理由から簡単で、費用効果的且つ迅速な製造プロセスに関して、高強度アルミニウム合金、例えばＡｌＭｇＳｉ１から成るアルミニウム押出プロフィールにより、形成される。他の軽金属中空プロフィールと同じように、このアルミニウム中空プロフィール８は、衝撃ビーム７に高延性および高剪断抵抗性を与える。さらに、金属中空プロフィールとしての中空プロフィール８では、公知の確実な接続技術、例えばネジ留めまたは接合方法を、車体構造の他の部分に衝撃ビーム７を取り付けるために使用できるようになる。
【００１１】
繊維強化プラスチック部分１０は薄板状構造のものであり、そのエポキシ樹脂基質は一定方向に走り、プラスチック部分１０に沿って拡がる炭素繊維を唯一の物として含有する。この樹脂基質は、薄板状プラスチック部分１０が車体構造の形状に合わせることができるように予備成形できる熱可塑性樹脂から形成されても良い。炭素繊維の代わりに、炭素繊維の引張り特性に勝るが、比較的高価であるアラミド繊維またはボロン繊維も同様に考えられる。これは、プラスチック部分１０および中空プロフィール８の接合から成る衝撃支持体７に−アルミニウムがクラッシュの際に流れた後でも−非常に高い弾性剛性および強度、および衝撃ビーム７の曲げモーメントに起因する軸方向の力に対する最適の抵抗を提供する。一定方向に並ぶ繊維を有する炭素繊維強化プラスチック（ＵＤ−Ｃｆｐ）は、軽量構造に関し設定された条件に対し使用できる素材の中でも素材特性の最良の混合物を有する。ＵＤ−Ｃｆｐは、１５０ＧＰａよりも大きい値の高引張係数、２２００Ｍｐａよりも大きい高引張り強さ、および１．６ｇ／ｃｍ３の低密度を有する。さらに、この素材は、十分な疲労特性を有するため、高耐用性のプラスチック部分１０となる。プラスチック部分１０は、引き抜き成形によって製造され、その結果、一方で、高繊維分、および他方で、基質内での繊維の均一な分布が達成され、これは衝撃ビームに対するプラスチック部分の影響を改善する。
【００１２】
実際にはさらなるプラスチック部分１０を中空プロフィール８の前部側１２に取り付けることも考えられる。これは衝撃ビーム７の剛性のさらなる増加となるが、プラスチック部分１０は、作用圧力荷重の下で比較的急速に機能しなくなり、エネルギーの吸収、そしてひいては衝撃ビーム７の変形特性の望ましくない急降下が生じることとなる。
【００１３】
衝撃荷重の下での崩壊に対し衝撃ビーム７を安定させるために、軽量構造素材の支持体１４が、中空プロフィール８の内部１３に導入され、中空プロフィール８に固定される。これは、単にそれを押し付けることによって、または同様に接合によって行うことができる。この支持体１４は、中空プロフィール８が完全に充填されるかまたは衝撃ビーム７をドアフレーム３に取り付ける目的で両端部に軸方向開口チャンバを有するように中空プロフィール８内に配置できる。この支持体１４は、追加的剛性を衝撃ビームに与える軽金属成形発泡体から成っても良い。但し、繊維の高破断点伸び特性および低コストのために、支持体１４は木製が好ましい。軽量構造に好ましい方法では、使用される木材は、適当なサイズに切るのも容易なバルサ材である。バルサ材の支持体１４は、バルサ材の微細リブ構造１５が衝撃方向に配向されるように有利に配置されるので、特に良好な支持体となる。結果として、衝撃ビーム７の分散されたプラスチック変形が、衝突時に木製支持体１４によって得られ、その結果、破断の危険性もなくプラスチック部分１０の高耐力性能が非常に高変形まで確保される。プラスチック部分１０は、ゆえに極めて変形された状態においてもかなり荷重を受け続けることができる。曲げモーメントに対するプラスチック部分１０の抵抗を増すために、プラスチック部分１０に近接して配置される中空プロフィール８の壁１６は、反対側のそれよりも薄い壁厚を有することができる（図３）。これは、ゆえにプラスチック部分１０の繊維の張力作用が加わる力が減少するためより効果的となるからである。中立軸は、ここではプラスチック部分１０から離れた反対壁１８に向かって配置される。さらに、壁厚の低減は、最適化軽量構造に著しく寄与する。
【００１４】
中空プロフィール８の形成と、プラスチック部分１０と反対側に在る壁１８の内部１７から開始し、中空プロフィール８の内部１３に突出する補強リブ１９が同時に一体的に形成される事により衝撃ビーム７の剛性および強度のさらなる増加が得られる（図３）。基本的に、複数の補強リブ１９が一体的に形成されても良い。図では、この壁１８は、同時に同様に一体的に形成される横方向に突出する安定化フランジ２０を有し、それらのフランジ２０を介して、結果として得られるより大きな係合表面のため、より大きな衝撃エネルギーが、衝撃ビーム７に導びかれ、そこで消費される。すなわち衝突に関する改良された保護作用が実現される。中空プロフィール８は、荷重側（圧力側）、すなわち、フランジ２０が配置される側の中空プロフィール８の崩壊や座屈に対しフランジ２０によって寸法的および機能的に安定に保持される。リブ１９は、座屈や崩壊に対する中空プロフィール８のフランジ２０の抵抗を増し、ひいては崩壊の瞬間を遅延させる。
【００１５】
結果として、本発明による衝撃ビーム７は、より高く且つ早いエネルギーの吸収を、そしてひいては衝突対象物のより小さな侵入度、すなわち、より大きな変形距離と同時に低重量のためより大きな安全性を提供する。アルミニウム／ＣｆＰ接合の重量は、同程度のスチールビームよりも４０％超低く、アルミニウムの同程度のビームよりも２０％超低い。このような重量の節約で、アルミニウムビームと比べて剛性の４０％までの弾性範囲内での増加が達成される。さらに、高強度鋼製の構成要素と同じ強度が、かなり低い重量で得られる。延性挙動は、ＣｆＰ薄板状体１０が４５０ｍｍの撓みでも損なわれないように生成され、その結果、衝撃ビーム７の分離は生じない。
【００１６】
さらに、衝撃ビーム７の他の用途に関して、衝撃ビーム７は、複雑な方法で補強された上部フランジ縁部の代わりにドア２の内側の第２のストラップ（ビーム）としても考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による衝撃ビームを有する自動車ドアの外側部分の側面図である。
【図２】木製コアを有する本発明による衝撃ビームの斜視図である。
【図３】安定化フランジおよび補強リブを有する本発明による衝撃ビームについての断面図である。
【国際公開パンフレット】
2005507342.tif 000003
2005507342.tif 000004
2005507342.tif 000005
2005507342.tif 000006
2005507342.tif 000007
2005507342.tif 000008
2005507342.tif 000009
2005507342.tif 000010
2005507342.tif 000011
2005507342.tif 000012
2005507342.tif 000013
2005507342.tif 000014
2005507342.tif 000015
【国際調査報告】
2005507342.tif 000016
2005507342.tif 000017
2005507342.tif 000018
2005507342.tif 000019
2005507342.tif 000020
2005507342.tif 000021