(57)【要約】  バンパは、少なくとも１つの長手方向溝路が表面に形成されている、高強度鋼から成るロール成形Ｄ字形ビーム等の一次管状ビームを有する。１つ又は複数の軟鋼薄肉管部分が溝路（複数可）内に配置され、選択領域での強度を増大させるために所定位置に溶接されると共に、バンパの全体重量の軽量化を可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さと少なくとも１つの長手方向溝路が内部に形成されている一次衝撃面とを有する管状バンパビームと、
前記溝路に少なくとも部分的に配置されると共に前記バンパビームに固定される管状補強材と
を備えることを特徴とするバンパ。
【請求項２】
前記バンパビームは第１の金属から成り、前記管状補強材は引張強度が前記第１の金属よりも低い第２の金属から成る請求項１に記載のバンパ。
【請求項３】
前記一次衝撃面は長手方向に曲がり、前記管状補強材は同様の長手方向の曲率を有する請求項１に記載のバンパ。
【請求項４】
前記管状補強材は、前記一次衝撃面の長さの半分未満の距離だけ延びている請求項１に記載のバンパ。
【請求項５】
前記溝路は円弧状部分を含む断面形状を有し、前記管状補強材の断面形状は前記溝路の断面形状に合致する円弧形状を有する請求項１に記載のバンパ。
【請求項６】
前記一次衝撃面は前記溝路に平行に延びる第２の溝路を有し、該第２の溝路に少なくとも部分的に配置されると共に前記管状補強材と平行に延びる第２の管状補強材を備える請求項１に記載のバンパ。
【請求項７】
所定の長さを有すると共に、少なくとも２つの長手方向溝路が内部に形成されている一次衝撃面と前記少なくとも２つの長手方向溝路間に垂直方向に延びる比較的平坦な部分とを有する外壁を有する管状ビームと、
それぞれの前記溝路に少なくとも部分的に配置されると共に前記ビームに固定される細長い補強材と
を備えることを特徴とするバンパ。
【請求項８】
第１の曲率を画定する外壁を有するビームと、
無応力状態にあるときには前記第１の曲率とは異なる第２の曲率を有するが、前記第１の曲率に応じる応力状態に弾性的に曲げられて前記外壁に取り付けられて前記ビームを補強する少なくとも１つの補強材と
を備えることを特徴とするバンパ。
【請求項９】
前記ビームは管状である請求項８に記載のバンパ。
【請求項１０】
前記補強材は管状である請求項８に記載のバンパ。
【請求項１１】
前記バンパビームは前記一次衝撃面を画定する前壁を有し、該前壁は、その長さ方向に対して垂直方向の断面において、前記少なくとも１つの溝路を画定する湾曲部を有すると共に前記少なくとも１つの溝路から垂直方向に延びる比較的平坦な部分を有する請求項１に記載のバンパ。
【請求項１２】
前記バンパビームは、相互接続されて少なくとも１つの管を形成する前壁、後壁、上壁、及び底壁を有し、該前壁は前記一次衝撃面を形成する請求項１に記載のバンパ。
【請求項１３】
前記前壁は垂直方向に延び、前記上壁及び前記底壁は前記前壁に対して垂直な水平方向に延びる平坦部を有する請求項１２に記載のバンパ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの長手方向溝路は、接続部により互いに離間した一対の平行な溝路を含む、請求項１に記載のバンパ。
【請求項１５】
前記一次衝撃面は、前記一対の平行な溝路間に延びる比較的平坦な部分を有する請求項１４に記載のバンパ。
【請求項１６】
前記バンパビームの両端で前記バンパビームの後面に固定されるフレームレールマウントを有し、該マウントは、車両フレームレールの前部に取り付けられると共に車両衝突の際に前記ビームからの車両衝撃荷重を前記車両フレームレール及び車両アンダーボディフレームに伝達するように構成される請求項１に記載のバンパ。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの溝路は上部溝路及び下部溝路を有し、前記外壁は、長さ方向に対して垂直方向の断面において前記上部溝路から上方に延びる平坦部及び前記下部溝路から下方に延びる平坦部をさらに有する請求項７に記載のバンパ。
【請求項１８】
前記ビームは、前記外壁と相互接続されて少なくとも１つの管を形成する後壁、上壁、及び底壁を有し、前記外壁は垂直に延び、前記上壁及び底壁はそれぞれ前記外壁に対して垂直な水平方向に延びる平坦部を有する請求項７に記載のバンパ。
【請求項１９】
前記管状ビームは、前記外壁から延びる上壁及び底壁を有し、少なくとも該底壁は、前記外壁から水平に延びる比較的平坦な水平部分を有し、該水平部分に対して鋭角で延びる傾斜部分をさらに有する請求項７に記載のバンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［背景］
本発明は車両バンパに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、「ＢＵＭＰＥＲ  ＷＩＴＨ  ＦＡＣＥ−ＭＯＵＮＴＥＤ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＲ」という名称の、２００４年９月１７日付けで出願された仮出願第６０／６１１，０２４号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
バンパは重量と性能のバランスを必要とする。理想的なシステムは所望の性能を提供しつつ、なおも重量が最適化されている。種々の設計、製造プロセス、及び材料により同様な性能のバンパを製造することができるが、コスト及び重量によりどのバンパを大量生産に用いるかが決まる。性能要件を満たすことができるという理由で広く普及しているロール成形鋼管状バンパは、競合する製造プロセス及び材料コストに比して安価であり、重量／性能に基づき非常に魅力的な最終設計システムをもたらす。しかしながら、自動車産業における現在のスタイル傾向及び競合は、コスト節減を提供する且つ／又は重量を低減する可能な限りのあらゆる変化を要求し続けている。これらの要因がロール成形鋼管状バンパの設計エンベロープを強く押し進めている。
【０００４】
特に、スタイル及び大量生産の需要要件を満たすために、バンパビームの中央にわたってつば付き帽子状の溝路を付加する等によって、さらなる補剛材を単純なロール成形鋼管状バンパに付加している場合もある。これらの補剛材は、バンパが遭遇する又はバンパに関して試験される種々の衝撃に対して、特定の複数の場所でのビーム剛性を高めるように配置される。しかしながら、これらの補剛性により、重量及びコストがかさみ、製造プロセスが複雑となる可能性がある。重量、コスト、及び性能を最適化する最終設計をもたらすように成形され、配置され、且つ取り付けられる補剛材を有するバンパビームを開発する課題が依然として残されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上記の利点を有すると共に上記課題を解決するシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明の概要］
本発明の一態様では、バンパは、所定の長さと、少なくとも１つの長手方向溝路が内部に形成されている一次衝撃面とを有するバンパビームを備える。管状補強材が溝路に少なくとも部分的に配置されると共に上記バンパビームに固定される。
【０００７】
本発明の別の態様では、バンパは所定の長さと外壁とを有する管状ビームを備える。外壁は、少なくとも１つの長手方向溝路が内部に形成されている一次衝撃面を有する。細長い補強材が上記溝路に少なくとも部分的に配置されると共に上記ビームに固定される。
【０００８】
本発明の別の態様では、バンパは、第１の曲率を画定する外壁を有するビームを備える。少なくとも１つの補強材は、無応力状態にあるときは上記第１の曲率とは異なる第２の曲率を有するが、上記第１の曲率に応じる応力状態に弾性的に曲げられて外壁に取り付けられて上記ビームを補強する。
【０００９】
本発明のこれら及び他の態様、目的、及び特徴は、以下の明細書、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面を検討することで当業者により理解及び認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［好適な実施形態の詳細な説明］
本発明は、重量、コスト、及び性能に対する設計を最適化する形式の補剛材（及び当該補剛材を固着するプロセス）を組み込んだバンパである。図示のバンパ１０（図１）は、面壁に長手方向溝路１２、１３を有すると共に内部に一対の管状補剛材１４及び１５が配置されているロール成形Ｄ字形管状ビーム１１を備える。しかしながら、本発明の概念は管状ビーム１１のみにも管状補剛材１４、１５のみにも限定されないことが意図される。
【００１１】
２つの軟鋼薄肉管状部分１４、１５（「管」又は「補剛材」又は「補強材」とも呼ぶことができる）は、鋼管状バンパビームの前面に取り付けられる。管１４、１５はロール成形されるか又は直線長で購入され、弾性的に曲げられて、ビームシステムの湾曲した（曲がった）前面に組み付けられる。この組み付けプロセスは管を圧縮／引張状態にし、自由状態では、形成された湾曲（曲率）をビームシステムからなくすように作用する。管はビームの長さに沿った複数の場所に要所的に溶接されるので、曲率は自由状態では変化しない。溶接を必要とする場所は最小限でもビームの両端及びビームの中央を含む。また、管が軟鋼から成り、バンパビームがさらにいっそう高い強度グレードの鋼（ＨＳＬＡ、ＵＨＳＳ、又はＡＵＨＳＳ）から成るため、湾曲曲率は変化しない。また、管はバンパビームの前面にロール成形されている凹状ポケット（すなわち溝路１２、１３として示されている）の溶接場所１６、１７に要所的に溶接される。これらのポケット１２、１３は、管１４、１５のための入れ子状領域を提供し、それらの管とビーム材料との間に良好な接点を提供し、この接点に溶接場所１６、１７を配することができる。
【００１２】
管１４、１５は衝撃時に衝突面と接触する第１の硬質の接触面を形成する。バンパ１０は、エネルギー吸収体と管の前方にフェイシアとを有し得るが、エネルギーを吸収する際のそれらの寄与は異なり、エネルギー吸収量は比較的少ない。バンパ１０への衝撃時に、管は荷重を受けて変形し始める。この変形により、衝撃エネルギーの一部が吸収される。衝撃荷重が増すにつれ、管は変形し続けることになり、ロール成形ビーム及び管の曲率を減少させる。衝撃ストロークが続くにつれ、管はビームの前面を内側に押し始める。管１４、１５の端部がロール成形バンパビームの前面に溶接されるので、バンパ１０の曲率はシステムからなくなりにくい。この構成は本質的に、ロール成形バンパビームを剛性にし、荷重を受けている間中その曲率を維持するのに役立つ。システムの曲率をなくすのに必要とされる荷重が増すと、荷重対撓み曲線の初期の傾斜が大きくなる。荷重対撓み曲線の傾斜が増すと、システムの効率がより高くなる（すなわち、より多くの衝撃エネルギーがより速やかに吸収される）。管の端部がロール成形バンパビームの前面に溶接されるため、荷重が解放されて全てのエネルギーが吸収されると、管はビームの永久歪の量を減らすのに役立つであろう。
【００１３】
軟質の直線長薄肉管を用いる一利点は、ロール成形バンパビームに応じる半径にまで管を曲げるのに二次的なプロセスが必要とされないという点である。直線管は、（おそらくは商品として）購入することができるか、又はロール成形を用いて製造することができる。管を購入するか又は製造するかの判断は、コスト調整及び重量考慮に基づいてなされると考えられる。（すなわち、管状補剛材１４、１５が付加される場合は、おそらくより薄いシートを用いることでビーム１１の重量を減らすことができるであろう）。最終部品は特定用途のための長さにカットされる必要がある。管をロール成形バンパビームの前面に取り付けるのに用いられる二次的なプロセスには、ロール成形バンパビームの前面の周りに管を配置すると共に曲げるための取付具を溶接及び圧着することが伴う。以下は、補強バンパを製造するのに必要とされる一連のプロセスである。
【００１４】
［フロントチューブ補強材を有するＤ字形部分のプロセス及び形成］
ビーム１１は、当該ビームの全長にわたって延びる２つの径方向の谷部１２及び１３を有してロール成形されたＨＳＬＡ、ＵＨＳＳ、又はＡＵＨＳＳ材料から成る。
【００１５】
ビーム１１は、必要に応じてブラケット取付部に溶接すると共に管１４、１５に溶接するための第２の溶接取付具に配置される。
【００１６】
標準ＥＷ管１４、１５が購入され、所定の長さにカットされ、ビームに形成され、ロール成形ポケットに溶接される。図示のＥＷ管１４、１５はクロスカー位置のビーム１１に中心付けられている。
【００１７】
管が曲がった後では、管１４、１５はバンパビーム１１の曲率よりもわずかに小さい（より小さい曲率）半径にある。これにより、ロール成形バンパビームの前面に形成される半径の接線に管が接することが可能となる。溶接場所は平坦な障壁（すなわち模擬衝撃時）に接触するとビームの外側端から荷重をなくすように離間している。通常の溶接場所は、管の端部及び管の中央部を含む。
【００１８】
ビームは中央が平坦な障壁と接触するため、荷重は管に吸収されてビームの形状の半径に対して作用する。
【００１９】
変形形態及び変更形態を本発明の概念から逸脱せずに上記構造に行うことができること、さらに、これらの特許請求の範囲が文言で別段に明記されていない限り、かかる概念は、添付の特許請求の範囲によって包含されることを意図することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】バンパの前面図である。
【図２】バンパの上面図である。
【図３】バンパの端面図である。
【図４】図１〜図３のバンパの前面図である。
【図４Ａ】図１〜図３のバンパの断面図である。
【図５】図１〜図３のバンパの斜視図である。
【図６】図１〜図３のバンパの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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