(57)【要約】  Ｂ字形強化ビームが、縦方向に離間した上部管状形材及び下部管状形材を有するように材料シートから成形され、溝形状リブが各管状形材にわたって前壁の非支持部分の中央に形成されている。リブは前壁を剛性にすると共に安定させるように作用し、Ｂ字形ビームの実際の曲げ強度を予想理論値に非常に近くさせる。一形態では、リブは、管状形材の高さの約３３％〜５０％の縦寸法、及びリブの高さの約５０％〜１００％の奥行きを有する。リブは材料が２．２ｍｍ未満、８０ＫＳＩ以上であり、且つ／又は３：１等の著しい高さ対奥行きの比を有することが特に効果的である。
2010507532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前端又は後端に取り付けるようになっているバンパー強化ビームであって、
材料シートから作製される強化ビームを備え、
前記強化ビームは、車両取付位置に配置される場合、
縦方向に延びる前壁と、
２つの縦方向に延びる後壁と、
一対の縦方向に離間する中間横方向壁と、
上部横方向壁及び下部横方向壁と、
後壁に固定され、かつ車両に取り付けるようになっている取付用ブラケットとを備え、
上部横方向壁及び底部横方向壁は、中間横方向壁、前壁、及び後壁と組み合わせて、上部管形材と
当該上部管形材から離間した下部管形材と
を画定し、
前記前壁の大部分は、縦方向横断面では縦方向に直線的であるが、
前記上部管形材及び前記下部管形材の少なくとも一方にわたって前壁の非支持部に一体成形される長手方向に延びる溝形状リブを有し、
前記溝形状リブは、前記前壁を強化且つ安定させるように作用し、ひいては、前記Ｂ字形強化ビームを概ね剛性のあるものにすると共に強度を高めるように作用する
バンパー強化ビーム。
【請求項２】
前記上部管状形材及び前記下部管状形材は、ともに、内部に形成された前記溝形状のリブの一つを有する請求項１に記載のバンパービーム。
【請求項３】
前記リブの一つが、前記上部管状形材及び前記下部管状形材のそれぞれに形成される請求項２に記載のバンパービーム。
【請求項４】
前記上部管及び前記底部管と、関連するリブとは、同じ寸法及び形状を有する請求項３に記載のバンパービーム。
【請求項５】
前記リブのうち上部のリブは、前記上部管状形材にわたって中央に位置する請求項３に記載のバンパービーム。
【請求項６】
前記管状形材は、車両取付位置に配置される場合、それぞれ、前記管状形材の縦方向寸法の少なくとも１．５倍の横方向寸法を有する請求項２に記載のバンパービーム。
【請求項７】
前記溝形状リブは、前記関連する管状形材の高さの約３３％〜５０％の縦方向寸法を有する請求項２に記載のバンパービーム。
【請求項８】
前記溝形状リブは、前記溝形状リブの高さにほぼ等しい奥行き寸法を有する請求項２に記載のバンパービーム。
【請求項９】
前記ビームは、スイープされている請求項１に記載のバンパービーム。
【請求項１０】
車両前端又は後端に取り付けるようになっているバンパー強化ビームであって、
材料シートから作製されるＢ字形強化ビームを備え、
前記Ｂ字形強化ビームは、各端に車両取付マウントを有し、
さらに、車両取付位置に配置される場合、互いに離間していると共に中央ウェブで接続されている上部管形材及び下部管形材を有し、
前記強化ビームは、上部管形材及び下部管形材の前部を形成している部分を有する前壁を備え、前記前壁部分のそれぞれの大部分は縦方向横断面において縦方向に延びているが、前記上部管形材及び前記下部管形材にわたって中央にいくつかの部分に一体成形される長手方向に延びる溝形状リブを有するバンパー強化ビーム。
【請求項１１】
前記中央ウェブは、前記前壁部分に整列している請求項１０に記載のバンパービーム。
【請求項１２】
前記溝形状リブは前記管状形材の高さの少なくとも約３３％の縦方向寸法を有する請求項１０に記載のバンパービーム。
【請求項１３】
前記材料の材料引張強度は、８０ＫＳＩより大きい請求項１または１０に記載のバンパービーム。
【請求項１４】
前記材料引張強度は、１２０ＫＳＩより大きい請求項１３に記載のバンパービーム。
【請求項１５】
前記材料引張強度は、１２０ＫＳＩより大きく、
厚さは、約２．２ｍｍより小さい請求項１３に記載のバンパービーム。
【請求項１６】
前記シートの材料の厚さは、約１．４ｍｍより小さい請求項１または１０に記載のバンパービーム。
【請求項１７】
前記前壁部分は、約４０ｍｍより大きい縦方向スパンを有し、
前記リブは、約１５ｍｍより大きい縦方向距離及び約８ｍｍより大きい奥行きを画定する請求項１または１０に記載のバンパービーム。
【請求項１８】
各端に車両取付マウントを有し、非直線形状にスイープされている細長い強化ビームを含み、
当該ビームは、
車両取付位置に配置されると、上部管形材及び下部管形材、並びに非支持部分が当該上部管形材及び当該下部管形材の前部を形成する前壁を有し、かつ
前記非支持部分のそれぞれに溝形状リブをさらに有する
バンパービーム
【請求項１９】
車両の前端又は後端に取り付けるようになっているＢ字形バンパー強化ビームを製造する方法であって、
鋼材料シートを提供するステップと、
前記シートをＢ字形強化ビームにロール成形するステップであって、当該Ｂ字形強化ビームは、車両取付位置に配置されると、中央ウェブによってつながっている上部管形材及び下部管形材を有する、ロール成形するステップと
を含み、
前記ビームは、上部管形材及び下部管形材の部分を形成する前壁を有し、
当該前壁部分のそれぞれの大部分は縦方向の横断面において縦方向に延びているが、上部管状形材及び下部管状形材にわたって中央に縦方向部分に一体成形される溝形状リブを有するＢ字形バンパー強化ビームを製造する方法。
【請求項２０】
前記シートをロール成形するステップは、
少なくとも約４０ｍｍの縦方向スパンを有するように前記前壁部分を形成し、
約８ｍｍより大きい奥行きを画定するように、前記リブを形成することを含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記前壁部分を形成するステップは、
それぞれ約１５ｍｍより大きい縦方向距離を形成するように、前記リブを形成することを含む
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実際の曲げ強度の改善、前壁の安定性及びビーム全体の安定性の改善、コンシステンシー及び衝撃エネルギー吸収体の効率の改善ために、１つ又は複数のリブが管形材（sections）にわたって前壁に一体成形されているＢ字形ビームに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、「B-SHAPED BEAM WITH INTEGRALLY FORMED RIB」と題する第６０／８６２，６８８号（２００６年１０月２４日に出願）の仮出願の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
Ｂ字形バンパー強化ビーム（以下は「Ｂ字形ビーム」と呼ぶ）は、長年にわたって車両パンパーにおいて用いられてきた。例えば、Sturrusの米国特許第５，３９５，０３６号を参照すると、Ｂ字形ビームの断面は、２つの管を形成する比較的平坦な（flat）壁を有し、この２つの管は、車両取付位置にあるとき、一方が他方の上方に離間している。このＢ字形ビームが成功している理由の一部として、Ｂ字形ビームが車両フレームレール先端に取り付けられるとき、横方向に（horizontally）向いた４つの壁を有しており、この４つの壁が、衝撃の長手方向／横方向において優れた曲げ強度及び耐衝撃性を与えるからである。しかしながら、現代の車両は、バンパー用の「パッケージスペース」が少ない設計となっており、そのように小さな「パッケージスペース」のために、車両のフロント（又はリア）バンパービームのサイズ及び／又は奥行きが制限される場合に、十分なビーム強度及び耐衝撃性を次第に得難くなっている。さらに、本発明者らの試験は、Sturrusの‘０３６号特許に示されるようなＢ字形ビームの実際の曲げ強度が、予想される理論上の衝撃強度を、驚くほどはるかに下回っていることを示した。理論上の衝撃強度と実際の衝撃強度との間のこのようなギャップは、比較的薄い（特に、２．２ｍｍ〜１．４ｍｍ又はそれよりも薄い）壁厚を有するＢ字形ビームの場合、及び、より高い強度（８０ＫＳＩ、１２０ＫＳＩ、又は１９０ＫＳＩさえある引張強度等）の鋼を用いる場合により悪化することになる。なお、Ｂ字形ビーム及びバンパーシステムの重量を減らそうとする試みにおいて、より薄い壁及びより高い強度の材料を用いる場合が多い。
【０００４】
この課題への本発明者らの研究によれば、米国で現在生産されており、且つ乗用車に関するＢ字形状バンパー強化ビームの大半が縦方向に直線的な（vertically-linear）前壁を有しており、その多くが、Sturrusの‘０３６号特許に示されているのと非常に類似している。「縦方向に直線的な」とは、本発明者らは、Ｂ字形ビームの縦方向横断面が、前壁を縦方向且つ直線であるものとして示すことを意味する。なお、本明細書において用いられる「縦方向に直線的な」という語は、細長く真っ直ぐ伸びたビーム又は長手方向にスイープされたビーム（すなわち車両の空気力学的に湾曲したフロントと一致するように湾曲しているビーム）の前壁を含む、Ｂ字形ビームの前壁を説明することを意図している。
【０００５】
「従来のＢ字形ビーム」の前壁が縦方向に直線的なである横断面を有する理由を理解しようとする際、いかなる溝路すなわちリブもＢ字形ビームの面壁に成形しないのにはいくつかの理由があると当業者は考えていると、本発明者らには思われる。本発明者らは、これを「従来の考え」と呼ぶ。例えば、従来の考えでは、Ｂ字形ビームの前壁には安定化は必要とされない。その理由は、主に衝撃強度及びエネルギー吸収を与えるのは、横方向壁であるからである。前壁が何らかの安定化を必要とする点では、従来の考えによれば、縦方向に直線的な前壁の中央領域と係合する中間の２つの横方向壁によって既に安定化していると思われる。さらに、前壁の非支持スパン（すなわち、上部管形材及び下部管形材のフロントを形成する部分）は非常に短いため、（従来の考えに基づき）安定化を必要としない。さらに、従来の考えでは、横方向壁の上縁と下縁との間に直線的に延びる前壁は、前壁が非線形となるように変形されている場合よりも、横方向壁に対してより安定性をもたらすようである。理由は、前壁は主として、横方向壁の前縁を安定させるように作用するためである。（換言すれば、前壁が非線形となるように変形されている場合、前壁は、衝撃の際に線形状態へと「伸張」する可能性があり、そのため、横方向壁の縁が少量移動し、そのため、横方向壁の安定性が少なくなる可能性がある）。さらに、Ｂ字形ビームに追加の成形をすると、プロセス数及びコストがかさんでしまう。（従来の考えによれば）本質的には、リブを前壁に成形するこということは、最終製品にいかなる実質的な利益を付加することなく、コスト及びプロセスの複雑性をかさませるであろう。
【０００６】
Ｂ字形ビームの前壁を内方に変形しないことについて、より些細な別の理由がある。理論上の曲げモーメント「Ｍ」を算出するための工学的／数学的式が、縦方向に直線的な前壁（前壁の材料全てが可能な限り遠くに前進した位置にあり、車両の「パッケージスペース」の制約を与える）が、前壁の一部が可能な限り遠くに前進した位置にない場合よりも大きな曲げモーメント（ひいてはより剛性のあるビーム形材）を与えることを示唆している。換言すれば、前壁が内方溝形状（channel-shaped）リブを有するように変形される場合、Ｂ字形ビームの曲げモーメントは減り、Ｂ字形ビームの理論上の剛性が減るが、この理由は、前壁の材料の一部がその重心近くに移動するからである。したがって、いくつかの理由から、Ｂ字形ビームの前壁の一部の内方に変形させることは、直観的には認識できないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、溝形状「パワー」リブをＢ字形ビームの前壁の非支持部分に加えることによって、Ｂ字形ビームの実際の衝撃強度を劇的に改善し、理論上の衝撃強度値に著しく近づけた。本発明者らは、この改善は劇的であり、全く予期せぬことであり、また、曲げ強度及び衝撃強度が国と保険産業が定めるバンパー試験基準に基づき非常に重要であるバンパー産業にとって非常に価値のあるものであると考える。具体的には、本発明者らの試験によれば、パワーリブ（power rib）を有するＢ字形ビームは実際の曲げ強度が（パワーリブを有さないＢ字形ビームに対して）高まっている、すなわち、多くの場合に１０％〜２０％（この範囲では改善であるとは見なされない）よりも大きくなる。環境によっては、パワーリブを有する本発明のＢ字形ビームの実際の曲げ強度は、実際の理論値に近似し、このこともまた、本発明者らにとって驚くべきことであるが、その理由は、縦方向に直線的な前壁（Sturrusの‘０３６号特許を参照）を有するＢ字形ビームを試験したところ、その理論上の曲げ値の約５０％〜６０％しか実際の曲げ値を有しなかったからである。驚くべきことに、この改善は多くの場合、重量を増やさずに達成されることができ、さらに、Ｂ字形バンパーシステムにおいての代替的な強度材料を用いることができることを明らかにした。この改善は、長年にわたってＢ字形ビームがバンパー強化ビームとして用いられているため、特に重要且つ驚くべきことであると考えられるが、本発明者らの知る限りではそれらの前壁に溝形状のリブがないままであった。
【０００８】
この劇的な改善により、スタイリング及び機能性における設計柔軟性が高まる。具体的には、等しい強度（又は上回る強度）のＢ字形ビームを断面サイズがより小さくなるように作製することを可能にする。例えば、これにより、車両設計者は、「より少ないオフセット（lower offset）」（すなわち、バンパーシステムのフロントから車両ヘッドライトまでの距離）を減らすことを可能にし、ゆえに、よりヨーロッパ式の車両（バンパーの「オーバーハング」がさらに短い）を可能にする。このことはまた、所望のビーム強度を維持しつつ、設計者が種々の異なる材料（例えばコストのより低い／強度のより低い材料）を選択することが可能にする。代替的に、より強度のあるＢ字形ビームを所定の「同じ」バンパーパッケージスペース内に作製することができる。したがって、車両スタイリングを変更せずに且つ車両重量を増加させる可能性なく、既存のバンパーをより強くすることができる。
【０００９】
これは、以下の発見、すなわち、Ｂ字形バンパー強化ビームが縦方向に直線的な前壁を有して設計されている場合、当該ビームの前壁が当業者には十分に支持されているように見えたとしても曲げ衝撃の際に局部的に不安定となる、ということに基づいている。したがって、本発明の面リブ（face rib）（複数可）を有するＢ字形ビームの実際の衝撃強度は、本発明のＢ字形ビームの各管にわたる縦方向前壁の非支持部分の縦方向スパンが６５ｍｍ〜４０ｍｍ又はそれ以下しかない場合であっても従来のフラットな前壁を有するＢ字形ビームよりも理論衝撃強度にさらに近い。
【００１０】
以下に説明するように、溝形状リブをＢ字形バンパー強化ビームの管の前壁に組み入れるという本発明の概念により、Ｂ字形ビームの実際の測定された衝撃強度が劇的に、驚くべきほどに、且つ予想外に改善され、実際の衝撃強度が理論値にさらに近づく。本発明者らの研究では、このことは約２．２ｍｍ未満の厚さのシート材料から作製されるＢ字形ビームに特に当てはまり、さらには１．４ｍｍ〜１．２ｍｍ以下の薄さの厚さの場合に当てはまる。８０ＫＳＩ、特に１２０ＫＳＩよりも高い、特に１９０ＫＳＩよりも高い引張強度を有する鋼等の高強度材料の場合にも当てはまる。なお、高強度を維持しつつ軽量化するようにして、シートの厚さを減らすと共にその引張強度を増大させる場合が多い。したがって、より薄いシート材料及びより高い強度材料の双方に役立つ本発明は、「二重に」重要且つ有意義なものであると考えられる。この厚さの減りは、実際の曲げ強度は、前から後にかけての奥行きの寸法が比較的短く断面がより高さがあるＢ字形ビームに見られ、各管にわたる縦方向の非支持スパンは、約４５ｍｍ〜６０ｍｍ以上であり、前から後にかけての奥行きは４０ｍｍしかない。本発明の範囲は、２つの管のサイズ及び／又は形状が等しいかどうかにかかわらず、且つ、リブ３３が一方の管に含まれているのか又は双方の管に含まれているのかにかかわらず、車両バンパーシステム用の全てのＢ字形バンパー強化ビームを含むことが意図される。本発明の範囲はまた、ドアビーム、車両フレーム部材、及び実際の曲げ／衝撃強度が重要であると共に曲げ／機能性要件のタイプが車両用フロント／リヤバンパーシステムのタイプが類似する他の状況等、他の環境に有用であろうことが意図される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様では、車両前端又は後端に取り付けるようになっていると共に材料シートから作製されるバンパー強化ビームは、車両取付位置に配置されると、縦方向に延びる前壁と、２つの縦方向に延びる後壁と、一対の縦方向に離間する中間横方向壁と、上部横方向壁及び下部横方向壁と、後壁に固定されると共に車両に取り付けるようになっている取付用ブラケットとを備える。上部横方向壁及び底部横方向壁を中間横方向壁、前壁、及び後壁と組み合わせて、上部管形材と当該上部管形材から離間した下部管形材とを画定するようになっている。前壁の大部分は縦方向横断面では縦方向に直線的であるが、上部管形材及び下部管形材の少なくとも一つにわたって前壁の非支持部に一体成形される長手方向に延びる溝形状リブを有し、当該リブは、前壁を強化且つ安定させるように作用し、ひいては、曲げ衝撃の際にＢ字形強化ビームを概ね剛性あるものにすると共にその強度を高めるように作用する。
【００１２】
より狭い形態では、上部管状形材及び下部管状形材はどちらも、内部に長手方向の溝路を有する。さらに別の狭義の形態では、リブは各管の非支持前壁にわたって中央に位置する。さらに別の狭義の形態では、リブ（複数可）は、少なくとも約８ｍｍの奥行き、又はより好ましくは少なくとも約１０ｍｍ〜１５ｍｍの奥行き、及び少なくとも約１０ｍｍ〜１５ｍｍの高さである単一のリブである。
【００１３】
一タイプのＢ字形ビームでは、管状形材は、その縦寸法の約１．５倍〜２．０倍の奥行き寸法を有し、ビームは、個々の管状形材の高さの約２．２倍〜２．８倍の総縦方向高さを有する。また、リブは、リブの奥行きにほぼ等しいか又は若干大きいリブの高さを有し、このリブの高さは管状形材の高さの約３３％〜５０％である。
【００１４】
高さ対奥行きの比が高い別のタイプのビームでは、管状形材は、管状形材の奥行きの少なくとも１．５倍の縦寸法を有し、ビームは、管状形材の奥行きの少なくとも３倍の縦方向の全体の高さを有し、溝形状リブは、管状形材の高さの少なくとも約１／２〜１／３である縦寸法を有する。
【００１５】
より狭い形態では、材料シートは約２．２ｍｍ以下の厚さ、及び約４０ＫＳＩ以上の引張強度を有する（又はより好ましくは、約１．４ｍｍ以下の厚さ、及び８０ＫＳＩ以上の引張強度を有し、又は最も好ましくは、約１．２ｍｍ以下の厚さ、及び１９０ＫＳＩ以上の引張強度を有する）。
【００１６】
本発明の別の態様では、車両の前端又は後端に取り付けるようになっているバンパー強化ビームは、材料シートから形成されると共に各端に車両取付マウントを有するＢ字形強化ビームを有し、このＢ字形強化ビームは、車両取付位置に配置されると、互いに離間していると共に中央ウェブでつながっている上部管形材及び下部管形材をさらに有する。強化ビームは、いくつかの部分が上部管形材及び下部管形材の前部を形成している前壁を有し、前壁部分のそれぞれの大部分は縦方向横断面において縦方向に延びているが、上部管形材及び下部管形材にわたって中央にいくつかの部分に一体成形される長手方向に延びる溝形状リブを有する。
【００１７】
本発明の別の態様では、車両の前端又は後端に取り付けるようになっているＢ字形バンパー強化ビームを製造する方法は、鋼材料シートを提供するステップと、シートをＢ字形強化ビームにロール成形するステップであって、当該Ｂ字形強化ビームは、車両取付位置に配置されると、中央ウェブによってつながっている上部管形材及び下部管形材を有する、ロール成形するステップとを含む。ビームは、非支持部が上部管形材及び下部管形材の部分を形成する前壁を有するように成形され、当該前壁部分のそれぞれの大部分は縦方向の横断面において縦方向に延びているが、上部管状形材及び下部管状形材にわたって中央に縦方向部分に一体成形される溝形状リブを有する。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、バンパービームは、各端に車両取付マウントを有する細長い強化ビームを含み、当該強化ビームは非直線形状にスイープされている。ビームは、車両取付位置に配置されると、上部管形材及び下部管形材、並びに非支持部分が当該上部管形材及び当該下部管形材の前部を形成する前壁を有し、非支持部分のそれぞれに溝形状リブをさらに有する。
【００１９】
図３並びに図５及び図６の本発明のＢ字形ビームの特定の外観は、当業者には新規であり、装飾的であり、自明ではないものとも考えられる。
【００２０】
本発明のこれらの及び他の態様、目的、及び特徴は、明細書の以下の記載、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面を検討すれば当業者には理解且つ判断されるであろう。
【００２１】
［従来技術］
Sturrusの米国特許第５，３９５，０３６号からの一部である図１は、縦方向に直線的な前壁を有する横断面を有するＢ字形バンパー強化ビームの例である。図１に示すＢ字形ビーム２００は、中央ウェブ２１５に溶接された同一平面縁部分（「ウイング」）２０２、２０３によって形成される「縦方向に直線的な」前壁２０１を有する。多くのＢ字形ビームは前壁全体を形成するひと続きのシート部分を有することに留意されたい。このようなＢ字形ビームでは、溶接部（複数可）がＢ字形ビームの別の場所に位置する。Sturrusの‘０３６号特許におけるＢ字形ビームは、２つの管２０５及び２０６を有する断面を有し、車両取付位置にあると、一方が他方よりもウェブ２１５の分だけ上に離間し、そのため、４つの壁（２１３、２１４、２１６、２１７）が前壁から横方向に延び、同一平面壁２１２Ａ及び２１２Ｂが上記２つの管の後部を閉鎖している。SturrusのＢ字形ビームはスイープされている（すなわち、長手方向に湾曲している）が、多くのＢ字形ビームは真っ直ぐである（すなわち、長手方向の直線）であることに留意されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
当業者には理解されるように、純曲げ状態では、理論上のビームの最大曲げ応力は以下の式：σ＝Ｍ／Ｚによって予測され、式中、Ｍは曲げモーメントであり、Ｚは塑性断面係数である。σmax≦σyieldである場合、ビームは理論上、曲げモーメントＭを下回っている場合は座屈しない。したがって、ビームの座屈直前では、Ｍmax＝σyield×Ｚである。Ｍmaxは多くの場合、断面曲げ剛性と呼ばれる。この理論値Ｍは、実際値が変わるため、実際の試験結果（実際のＭmax）に相関せねばならない。例えば、以下に図示且つ説明するように、実際のＭmaxの値対理論上のＭmax値の比は、Sturrusの米国特許第５，３９５，０３６号に示される従来技術のＢ字形ビーム（本明細書中の図１及び上記説明を参照）のように、縦方向に直線的な前壁を有する断面を有するＢ字形ビームの５０％〜６０％ほどの低さとすることができる。
【００２３】
本発明者らは、実際のＭmax値対理論上のＭmax値の比は、他の場合ではＢ字形ビームのほぼ縦方向に直線的な前壁の非支持部分に一体形の溝形状パワーリブ３３（本明細書では「パワーリブ」とも呼ぶ）を組み入れているＢ字形ビーム２０の約７０％〜８０％又はそれ以上に高くすることができることを見い出した。本発明者らの試験では、このリブは好ましくは、深さが少なくとも約８ｍｍであり、高さが個々の管状形材にわたって延びる前壁の非支持部分の少なくとも約１／３であることが示された。これは、Ｂ字形ビームの（縦方向に直線的な）前壁は、典型的なＢ字形ビームの横方向中間壁によって、その中央付近に支持されている場合、非常に驚くべき且つ予期されない結果であると考えられる。このことは、バンパー強化ビームの縦方向に直線的な前壁の非支持スパン（すなわち管状形材にわたって延びる前壁の部分）が典型的に約４０ｍｍ〜６５ｍｍしかなくとも、実際の曲げ強度の劇的な改善が依然として達成される場合に特に驚くべきことである。本発明の概念によるものとして、新規のいくつかの設計選択が存在する。例えば、既存のＢ字形バンパー強化ビームの壁厚を減らすこと（すなわち、同じ衝撃強度を依然として提供しつつ軽量化する）ができる。代替的に、重量又はコストをかさませずに（すなわち、シート厚又は部品設計を変えずにパワーリブをフラットな前壁に単に加えることによって）、既存のＢ字形バンパー強化ビーム設計の衝撃強度を上げることができる。代替的に、新規のＢ字形バンパー強化ビームは、前から後にかけての寸法をより薄く、だが他の「より奥行きの深い」設計に対して強度を等しく設計することができる（したがって、車両のフロントのパッケージスペースをより節約すると共に衝撃の際の変位距離も減る）
【００２４】
図示のＢ字形バンパー強化ビーム２０（図２及び図３）は、シートからロール成形されて縦方向に離間した一対の管２１及び２２（車両取付位置にあるとき）を画定する。Ｂ字形ビーム２０は、ビームの上部から下部に延びると共に各管の前部を画定する前壁２３を有する。各管にわたる各非支持前壁部分は、実質的に縦方向に直線的であると共に互いに整合しているが、前壁２３は、管２１及び２２のそれぞれにわたって前壁の中央に位置する溝形状リブ３３を有する。リブ３３は以下に説明するように、衝撃強度を高めるようにして各管にわたる非支持前壁部分を安定させる。図示のリブ３３は、ビーム２０の前壁の正面に出っ張らないように内方に形成されている。この構成により、リブ３３は最初は物体（支柱又は木等）による衝撃を被らない。したがって、リブ３３は最初の衝撃の際には曲がらず、最初の衝撃の際、長期間にわたって、ビームの前壁を安定させる。しかしながら、広義において、本発明の範囲は必ずしも内方形成リブ３３に限定されないと考えられる。また、図示のリブ３３は各管２１及び２２にわたって中央に形成され、リブ３３と同様、図示の管２１及び２２はサイズ及び形状が同様である。しかしながら、広義では、本発明の範囲はまた、２つの管のサイズ及び／又は形状が等しくなく、追加の管が存在する可能性があり、また、リブが必ずしも各管にわたって中央に位置せず、リブのサイズも形状も等しくないＢ字形ビームを有することが考えられる。
【００２５】
図２及び図３の図示のＢ字形ビーム２０は好ましくは、１．０ｍｍ〜２．２ｍｍ（バンパーシステムの機能的要件に応じて、より好ましくは１．１ｍｍ〜１．６ｍｍ厚、最も好ましくは１．２ｍｍ〜１．４ｍｍ厚である）の鋼等の材料シートから形成される。シートは、４０ＫＳＩ、好ましくは８０ＫＳＩ、より好ましくは１２０ＫＳＩ（環境によっては１９０ＫＳＩ）の引張強度を有する。上部管状形材２１及び下部管状形材２２は離間しており、並置した一対の縦方向中間壁２３及び２４によってつながっている。上部管状形材２１は縦方向前壁２７及び縦方向後壁２８によって相互につながっている横方向壁２５及び２６を有する。下部管状形材２２は縦方向前壁３１及び縦方向後壁３２によって相互につながっている横方向壁２９及び３０を有する。図示の縦方向壁２３は、中央位置でウェブ２４に溶接されて「縦方向に直線的な」前壁を形成する、ロール成形シートの同一平面縁部分によって形成されている。しかしながら、縦方向壁２３をシート材料のひと続き部分から成形することができることが意図される（この場合、ロール成形シートの縁はＢ字形ビームの外周に沿って異なる領域で接合されるであろう）。一対の取付用ブラケット２２’は後壁２８、３２の各端付近に取り付けられる。図示の取付用ブラケットはそれぞれ、スイープされたビーム２０に溶接されるフランジを有し、各ブラケットはさらに、車両フレームレールにボルト締め取付けされるようになっている穴を有する同一平面の整合部分を有する。
【００２６】
図３の図示の構成では、管状形材２１及び２２は、管状形材の奥行き寸法Ｄ２の約１．５倍の縦寸法Ｄ１を有する。図示のビーム２０自体は、管状形材の奥行き寸法Ｄ２の約３〜４倍の縦方向の全体の高さＤ３を有し、パワーリブは、各管状形材の高さの約３３％〜５０％である縦寸法Ｄ４を有し、深さ寸法Ｄ５は、奥行き寸法Ｄ２の少なくとも約１０％〜３５％（より好ましくは約２５％）である。図３の図示のＢ字形ビームは以下の実際の寸法：各管の個々の管の高さ寸法Ｄ１は約６５ｍｍであり、ビームの全体の奥行き寸法Ｄ２は約４０ｍｍであり、ビームの全体の高さ寸法Ｄ３は約１５０ｍｍであり、リブの高さ寸法Ｄ４は約２０ｍｍ〜３０ｍｍであり、リブの深さ寸法Ｄ５は少なくとも約８ｍｍ（より好ましくは１０〜１５ｍｍ）である。
【００２７】
Ｂ字形ビームの前壁の非支持部分における本発明のリブ３３は、Ｂ字形ビームがより薄い材料から作製され、且つ／又は高強度材料から作製され、且つ／又はＢ字形ビームの断面の高さ対奥行きの比が高い場合に、特に重要であることに留意されたい。この理由は、Ｂ字形バンパー強化ビームが多くの場合、超高強度鋼を用いることによって「より強度に」作製されるが、この理由は、材料の高い降伏点により、より高い断面曲げ剛性が可能になるからである。これにより、用いる材料の厚さをより薄くすることができるため、軽量化となる。高さ対奥行きの比が高いＢ字形ビームは、良好な曲げ強度を依然として与えつつより広い衝撃面を与える。しかしながら、縦方向に直線的な前壁を有するＢ字形ビームでは、特により低い材料厚（２．２ｍｍ以下、特に１．４ｍｍ〜１．２ｍｍ以下の厚さ等）で、且つ／又はより高い材料引張強度（８０ＫＳＩ〜１９０ＫＳＩ以上等）、且つ／又は高さ対奥行きの比が高い断面（ビームの高さが１５０ｍｍであり、奥行きが４０ｍｍであり、各管の高さが約６５ｍｍであり、且つ管が約２０ｍｍ離間している等）で、ますます低くなる実際の曲げ強度を有することが観察された。かかるＢ字形ビームでは、本発明者らの試験は、Ｂ字形ビームの実際の曲げ強度は実質的に理論上の曲げ強度を下回り、多くの場合、理論上の曲げ強度の５０％〜６０％しかないことを示す。これは明らかに、Ｂ字形ビームの各管にわたる前壁のうち非支持領域の前壁の局部的な不安定性に大部分が起因する。この局部的な不安定性は実際のＭmaxを予想理論値よりも著しく下げ、そのため、これらのＢ字形ビームの実際の強度は予想理論値の約５０％〜６０％しかない。
【００２８】
以下に説明する試験において、パワーリブを有するＢ字形ビームでは、Ｂ字形ビームの実際のＭmax値は、理論上の曲げ強度の約５０％〜６０％から約７０％〜８０％にまで著しく上がった。少なくとも１つの試験では、実際の曲げ強度はほぼ理論上の曲げ強度にまで上がった。本発明者らは、このことは、Ｂ字形ビーム２０とSturrsの‘０３６号特許の従来技術のビームとに示される種々の異なるタイプの損傷モードによって一部を説明することができると考える。縦方向に直線的な前壁を有する（「パワーリブ」は有さない）断面を有するＢ字形ビームでは、前壁は、前壁の非支持部に生じる圧縮性長手方向力により衝撃の際に早い時期に捩れる且つ潰れると思われ、これにより、隣接壁の局部的な不安定性が生じ、その後、ビームの早い時期の全体的な損傷が起こる。対比的に、パワーリブ（すなわち、管にわたって延びる非支持前壁部において形成される溝路リブ）を有する前壁を有する断面を有するＢ字形ビームでは、前壁は、早い時期の捩れ及び潰れに対し良好に抗すると思われる。これにより、より強力なビーム（すなわち、その理論上の曲げ強度に近い実際の曲げ強度を有するＢ字形ビーム）がもたらされる。なお、本発明者らは、圧縮性長手方向力による捩れによるこの早い時期の潰れは、理論上の曲げ損傷よりも幾分異なる損傷モードによるものであると考える。具体的には、ビームの曲げ強度モーメントＭ値が上がると理論上の曲げ強度が増す。しかしながら、前壁からの材料を用いて溝形状リブをビームの面に形成する場合、実際には、材料がビームの最前面（ビーム曲げ強度及び曲げモーメント「Ｍ」に大部分関与する）から移動し、重心（ビーム曲げ強度への関与は少ない）に向かって移動するため、ビームの理論上の曲げモーメントは下がる。
【００２９】
本理論を試験するために、図４に示すように３点曲げテストフィクスチャ３００を用いた。テストフィクスチャ３００は８８０ｍｍ離間していると共にビームを係合する湾曲上面３０２を有する下部支持体３０１を有した。テストフィクスチャ３００はさらに、試験下でビームの中央に押し当たる半径を画定する下面３０４を有する上部ヘッド３０３を有した。ビーム（ビーム３０５で示す）は、上部ヘッド３０３とその中間地点で係合するように支持体３０１上に位置付けした。
【００３０】
先の実験は２つの同様のビーム（すなわち一方はパワーリブを有し（図２及び図３に示すようにパワーリブ３３を有するＢ字形ビーム２０を参照）、もう一方はパワーリブを有さない）を用いて行われた。ビームはパワーリブ３３を除くあらゆる面において同一であった。具体的には、ビームは全く同じ材料コイル（すなわち同じ材料特性及び厚さ）から作製され、同じ長手方向曲率、同じ縦方向の全体の高さ及び奥行きを有した。パワーリブ３３を有するビーム２０は損傷付近の曲げ変位において約２０％だけ曲げ強度が劇的に高まった。このことは本発明者らにとって非常に驚くべきことであった。
【００３１】
本発明の概念をさらに試験するために、第２のビーム２０Ａはその管にわたって前壁２０１Ａにパワーリブ３３Ａを有して構成され（図５及び図６）、第２のビーム３２０はパワーリブを有さない縦方向に直線的な前壁３２１を有して構成された（図７）。ビーム２０Ａ及び３２０はそれぞれ、１１５ｍｍの全体の高さ、７０ｍｍの全体の奥行き、及びそれらの後面に溶接されるマウント２２Ａ’を有した。これらのビームは共に、１９０ＫＳＩの引張強度及び１．１６ｍｍの厚さを有するシート材料から作製された。ビーム２０Ａ及び３２０はそれぞれ、４５．５ｍｍの高さ及び７０ｍｍの奥行きを有する上部管及び下部管を有し、これら２つの管は約２４ｍｍ離間している。上部管２０５Ａ及び下部管２０６Ａは、４つの横方向壁（２１３Ａ、２１４Ａ、２１６Ａ、２１７Ａ）（車両取付位置にあるとき）を画定し、各横方向壁は、その中間地点でわずかに曲がっており、横方向壁の前方半分は比較的平行且つ水平であり、横方向壁の後方半分は各管の後に向かってテーパ状になっている。ビーム２０Ａでは、前壁には、パワーリブ３３Ａが前壁の非支持領域の各管にわたって中央に形成されており、パワーリブはそれぞれ、（その中間の深さレベルにおいて）深さが約１５．４９ｍｍであり、幅が等しく約１５．４９ｍｍである。前壁は約７ｍｍの半径Ｒ７を有し、この半径はいくつかの位置、例えば前壁の上壁から上部管の上部コーナー、前壁が上部パワーリブ３３に遷移する際の上部コーナー、パワーリブ３３の底部、及び中央ウェブ付近の前壁上のパワーリブ３３からのコーナーに見られる。下部管にわたる前壁部分は、上部管と同様の位置において半径Ｒ７を有する。上記から分かるように、ビーム３２０（図７）は、縦方向に直線的な前壁を有する（すなわちパワーリブを有さない）断面を有した。その他ではビーム３２０はビーム２０Ａと同様である。
【００３２】
３点曲げ試験（図４のフィクスチャを参照）は、リブ３３Ａを有するスィープされたＢ字形形材ビーム２０Ａ（図５及び図６）及びフラット面（リブを有さない）スィープされた標準Ｂ字形ビーム３２０（図７）に対して行われた。３点曲げ試験（図８）によれば、パワーリブ３３Ａを有するＢ字形ビーム２０Ａは実際の最大負荷が６０．２ｋＮに改善された。これとは対照的に、標準形状Ｂ字形形材３２０（パワーリブを有さない）では実際の最大負荷は４３．９９ｋＮしか示さなかった。また、Ｂ字形ビーム２０Ａ（パワーリブ３３を有する）には大きな変形領域（図９における写真の上部Ｂ字形ビームを参照）が見られ、標準Ｂ字形ビーム３２０には捩れの跡が示され、より局部的に曲屈した領域が見られた（図９における下部Ｂ字形ビームを参照）。このことは、ＦＥＡ分析によって十分に示されており（図１０〜図１１を参照）、ＦＥＡ分析は３点曲げ損傷モードを表す応力の視覚イメージを示す。具体的には、パワーリブ３３を有するＢ字形２０Ａ（図１０）において、応力はより大きな領域Ａ１にわたって分布し、この結果、耐荷重（load carrying capacity）がより高くなる。これとは対照的に、縦方向に直線的な前壁を有するＢ字形ビーム３２０において、応力はより局部化した領域Ａ２内に集中し、この結果、早い時期の座屈が生じ、座曲点がより急激であり、耐荷重がより低くなる（図１１）。
【００３３】
本試験結果をよりよく理解するために最大曲げモーメントをビーム２０Ａ及び３２０に関して求められた。上述したように、理論上の最大曲げモーメントは塑性断面係数を降伏強度と乗算したもの（すなわちＭmax＝Ｚ×ＹＳ）に等しい。Ｂ字形ビーム２０Ａの場合、理論上のＭmax＝１３９３８ｍｍ3×１２２４ＭＰａ＝１７０６０Ｎｍである。ビーム２０Ａの場合、実際のＭmax＝ＰＬ／４であり、式中、Ｐ＝負荷であり、Ｌ＝テストフィクスチャのスパンである。したがって、実際のＭmaxは（６０．２ｋＮ×８８０ｍｍ／４）であった。したがって、実際／理論上のＭmax＝（１３２４４／１７０６０）×１００％＝７７．６％である。Ｂ字形ビーム３２０の場合、理論上のＭmax＝１３４９４ｍｍ3×１２２４ＭＰａ＝１６５１７Ｎｍである。ビーム３２０の場合、実際のＭmax＝ＰＬ／４であり、式中、Ｐ＝負荷であり、Ｌ＝テストフィクスチャのスパンである。したがって、実際のＭmaxは（４３．９ｋＮ×８８０ｍｍ／４）＝９６５８Ｎｍであった。したがって、実際／理論上のＭmaxの比＝（９６５８／１６５１７）×１００％＝５８．５％である。本発明者らは、前壁の早い時期の薄壁の座屈量を減らすことによって、パワーリブ３３Ａを有するＢ字形ビーム２０ＡがＢ字形ビーム３２０の縦方向に直線的な前壁（すなわちパワーリブを有さない）よりも理論上のＭmax値にいっそう近くなることができると判断した。本発明者らは、かかるビームを曲げる際に損傷及び応力のタイプにより、より厚いビームに関して（すなわち、横形材の奥行きがより深いビーム）、８５％、９５％又はそれ以上等、この比はさらに高くなるであろうと考える。
【００３４】
本発明の概念をさらに示すために、本発明者らは、重量が等しい２つのＢ字形ビーム（すなわち一方のＢ字形ビームは、その面内にパワーリブ３３Ａを有するＢ字形ビーム２０Ａと同様であり、もう一方のＢ字形ビームは、縦方向に直線的な前壁を有する（パワーリブは有さない）断面を有するＢ字形ビーム３２０と同様である）を比較したかった。なお、Ｂ字形ビーム２０Ａは、溝形状パワーリブ３３Ａを形成するために、さらに多くの材料を有するので、若干広いシートから作製されねばならない。したがって、「等しい重量の」Ｂ字形ビーム２０Ａは、パワーリブのないＢ字形ビーム３２０に等しい重量を与えるために、より薄い壁厚が必要である。本発明者らは、パワーリブを有する仮説上のＢ字形（「ＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビーム」と呼ばれるパワーリブを有するＢ字形ビーム形材として特定される）が、壁厚が減らされているため、パワーリブを有さないＢ字形ビーム（ＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビームと呼ばれる）と同じ重量を有するようになっている。１．１５ｍの壁厚を有するＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビーム（パワーリブを有する）が得られ、このＢ字形ビームは１．２３ｍｍの壁厚を有するＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビーム（パワーリブを有さない）と同じ重量であった。本発明者らは、ＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビーム及びＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビームを「重量が等しいＢ字形形材」と呼ぶ。
【００３５】
図１２のデータは、パワーリブ（すなわち壁厚が１．１５ｍｍであり、シート材料の引張強度が１９０ＫＳＩ）を有する仮説上のＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビームの強度を縦方向に直線的な前壁（パワーリブを有さず、壁厚が１．２３ｍｍ、シート材料の引張強度が１９０ＫＳＩ）を有するＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビームと比較している。具体的には、ＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビームは、重量／長さが０．００４５ｋｇ、実際の最大負荷が５６．１ｋＮ、及び実際のＭmaxが１２３４２Ｎｍであった。ＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビームは、重量／長さが０．００４５ｋｇ、実際の最大負荷が４３．９ｋＮ、及び実際のＭmaxが９６５８Ｎｍであった。このことは、２５ｍｍにわたる著しい変位量で等しい重量のＷＥＮＯＰＲ  Ｂ字形ビーム（パワーリブを有さない）にわたってＷＥＳＷＰＲ  Ｂ字形ビーム（パワーリブを有する）について実際のＭmaxが驚くべきことに２５％以上の増加を示す。
【００３６】
本発明者らは、本発明のＢ字形ビームの動的試験を行った。一般的に用いられる動的試験の１つは、「５ｍｐｈフラットバリア物理衝撃試験」として知られている。かかる試験は、一般的に知られているため、自動車バンパー設計の当業者には詳細に説明する必要はない。基本的に、車両シミュレートホイールスレッドは、その面に取り付けられたＢ字形ビームを含むバンパーシステムと、Ｂ字形ビームのフロントに取り付けられた高分子エネルギー吸収体３４５とを支持する。このスレッドは、５ｍｐｈで移動中にフラットバリアに対して衝撃を被る。（代替的に、スレッドは静止しており、ペンデュラムが５ｍｐｈでスレッド／バンパー構成に衝撃を与える）。本試験では、スレッド重量（「車両質量」）は１８００ｋｇ（６０％がフロント、４０％がリア）であった。別の一般的に用いられる動的試験は「１０ｋｍ／ｈ ＩＩＨＳバンパーバリア物理衝撃（ビーム対バリアのオーバラップが１００％）」と呼ばれる。この試験では、バンパーＢ字形ビームは、別のバンパーをシミュレートする衝撃構造を有する障害物に対し衝撃を被る。さらに、この試験はバンパー設計の当業者により理解されるため、当該試験を理解するのに詳細な説明を必要としない。本発明者らの試験では、同じ１８００ｋｇスレッド重量を用いた。
【００３７】
図１３は、上述のように、５ｍｐｈのフラットバリア物理衝撃試験後のパワーリブ３３Ａを有するＢ字形ビーム２０Ａ、及びパワーリブを有さないＢ字形ビーム３２０の写真である。ビーム２０Ａ及び３２０はどちらも、前壁に取り付けられ当接すると共に当接する同一の高分子エネルギー吸収体３４５を有した。分かるように、パワーリブを有するＢ字形ビーム２０Ａは、いかなる十分に画定された座屈(中央領域を参照)を有さずに、広く分布した衝撃ゾーンＺ１を示している。これとは対照的に、縦方向に直線的な前壁（すなわち強化ビームを有さない）Ｂ字形ビーム３２０は、その中心付近の位置Ｚ２に十分に画定された座屈を有する。これは、Ｂ字形ビームの面に高分子エネルギー吸収体があるにもかかわらず生じた。なお、高分子エネルギー吸収体は、衝撃を緩和すると共に応力を分散するのに役立つ傾向にある。しかしながら、早い時期に座屈するという問題はリブを有さないＢ字形ビームに依然として見られていたが、リブ３３を有するＢ字形ビームにおいては見られなかった。
【００３８】
図１４は、図１３に示すビーム２０Ａ及び３２０での５ｍｐｈのフラットバリア物理衝撃試験からのデータを示す。データは、Ｂ字形ビーム２０ＡがＢ字形ビーム３２０（１１０．５ｋＮの全体の負荷を示した）よりも著しく高い衝撃強度（すなわち、約１２９ｋＮの全体の負荷）を示す。また、パワーリブを有するＢ字形ビーム２０Ａは、５３．８ｍｍの前面変位（intrusion）及び３１．５ｍｍの後面変位を有し、パワーリブを有さないＢ字形ビーム３２０は、６２．２ｍｍの前面変位及び５４．２ｍｍの後面変位を有した。双方のビーム２０Ａ及び３２０には同じエネルギーで衝撃を与えたことに留意されたい。したがって、データに示すように、Ｂ字形ビーム２０Ａは、５３．８ｍｍの最大後面変位から約２３ｍｍの恒久設定値の回復最終位置に回復し、Ｂ字形ビーム３２０は６２．２ｍｍのその最大後面変位から約３７ｍｍの恒久設定値にまで回復した。
【００３９】
図１５は、図１４からのデータを使用しているが、５ｍｐｈのフラットバリア試験下で重量の等しいＢ字形ビームを比較するデータを生成するためにＦＥＡ分析を用いて変更されている。図１５では、（補正ＦＥＡモデルからのデータを用いて）パワーリブを有するＢ字形ビーム２０Ａは、１．１５ｍｍ厚の材料を有し、１３１．６ｋＮの最大負荷、５１．４ｍｍの前面変位、及び２６．５ｍｍの後面変位を生じた。これとは対照的に、リブを有さない重量の等しいＢ字形ビーム３２０は、１．２３ｍｍの厚い材料を有したが、１１０．５ｋＮの最大負荷、６２．２ｍｍの前面変位、及び５４．２ｍｍの後面変位を生じた。なお、Ｂ字形ビーム２０Ａは、Ｂ字形ビーム３２０に等しい質量ビームを用いて後面変位に４９％の低減が見られた。
【００４０】
また、図１６は、ビーム対バリアのオーバラップが１００％の１０ｋｍ／ｈ  米国高速安全保険協会（ＩＩＨＳ）（Insurance Institute of Highway Safety）バンパーバリア物理衝撃試験下での等しい壁厚を有するビーム２０Ａ及び３２０で行われた試験の結果を示す。パワーリブ３３Ａを有するＢ字形ビーム２０Ａは、１１１．７ｍｍの最大前面変位、４０．４ｍｍの最大後面変位、及び１３１．８ｋＮの最大負荷を示した。これとは対照的に、等しい厚さの材料を有するフラット面を有する標準Ｂ字形ビーム３２０は、１２１．６ｍｍの最大前面変位、８３．２ｍｍの最大後面変位、及び９７．６ｋＮの最大負荷しか示さなかった。したがって、パワーリブを有するＢ字形ビーム２０Ａは、パワーリブを有さない(すなわち、縦方向に直線的な前壁を有する）Ｂ字形ビームを再度著しく凌いだ。
【００４１】
要するに、本発明者らは、２つの管のそれぞれにわたって前壁の中央にパワーリブを有するＢ字形バンパー強化ビームは、縦方向に直線的な前壁を示す断面を有する同様のＢ字形バンパー強化ビームに比して劇的に且つ著しく実際の衝撃強度が高まることを見い出した。パワーリブを有するＢ字形ビームの改良点は、以下の著しい改善：実際の曲げ強度の改善、実際の動的衝撃強度の改善、写真により損傷点での変形がより分布したことが示されていると共にパワーリブを有するビームの応力がより広がったことが示されていること、実際の後面変位の低減、及び実際の前面変位の低減、によって示される。本発明者らは、Ｂ字形ビームの管にわたって前壁の非支持部分のパワーリブの追加が重要であると判断している。結果として、Ｂ字形ビームの実際の衝撃強度は、パワーリブが追加されると理論値に非常に近くなる。驚くべきことに、このことは、前壁の非支持部分は４０ｍｍの範囲しかなく、材料厚が２．２以下である（特に１．４ｍｍ以下）場合に管を有するＢ字形ビームに当てはまり、材料強度が４０ＫＳＩ引張強度（特に８０ＫＳＩ〜１９０ＫＳＩ以上の引張強度）を上回る場合、また、リブが少なくとも約８ｍｍ又は好ましくは約１０ｍｍ〜１５ｍｍである場合に当てはまる。
【００４２】
本発明の概念から逸脱しない限り、上記構造に変形及び変更を行ってもよいことが理解され、さらに、かかる概念は、添付の特許請求の範囲がその文言により別段に明記されない限り、その特許請求の範囲によって含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】Ｂ字形ビームを示す、Sturrusの米国特許第５，３９５，０３６号からの従来技術を示す図である。
【図２】本発明のＢ字形ビームの第１の実施形態の斜視図である。
【図３】図２のＢ字形ビームの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面図である。
【図４】３点曲げテストフィクスチャである。
【図５】パワーリブを有する第２の実施形態のＢ字形ビームの上面図である。
【図６】パワーリブを有する第２の実施形態のＢ字形ビームの横断面図である。
【図７】図５及び図６の本発明のビームと同様の従来技術のＢ字形ビームの横断面図であるが、縦方向に直線的なの前壁を有する横断面を有する。
【図８】図５及び図６（パワーリブを有するＢ字形ビーム）及び図７（パワーリブを有さないＢ字形ビーム）のＢ字形ビーム上で行われる３点曲げ試験の結果を示すグラフである。
【図９】図８に示す試験後の直線Ｂ字形ビームの上部の写真であり、損傷は異なる応力分布及び衝撃変形を示し、パワーリブを有するＢ字形ビーム（写真の上部に示す）が、パワーリブを有さないＢ字形ビーム（写真の下部に示す）よりも広い応力分布及び広い衝撃変形領域を有する。
【図９Ａ】図９の線図である。
【図１０】図９のＢ字形ビームのコンピュータ作成前面図であり、パワーリブを有するＢ字形ビーム（図９の写真の上部）の曲げの際の応力分布のＦＥＡ分析を示す図である。
【図１０Ａ】図１０の線図である。
【図１１】図１０のＢ字形ビームのコンピュータ作成前面図であり、パワーリブを有さないＢ字形ビーム（図９の写真の下部）の曲げの際の応力分布のＦＥＡ分析を示す図である。
【図１１Ａ】図１１の線図である。
【図１２】パワーリブを有さないＢ字形ビーム（図７を参照）と比較した場合のパワーリブを有するＢ字形ビーム（図５及び図６を参照）の３点曲げ試験（図４を参照）に関する試験結果と比較した変位対曲げ荷重のグラフであり、この比較は、重量の等しいＢ字形ビームを示すのにＦＥＡ補正法を用いて行われる。
【図１３】５ｍｐｈのフラットバリア物理衝撃試験後の２つのＢ字形ビーム（図５及び図６のビームのパワーリブを有するＢ字形ビーム及び図７のパワーリブを有さないＢ字形ビームを参照）の上面写真であり、写真の上部ビームは、パワーリブを有するＢ字形ビームであり、写真の下部ビームはパワーリブを有さないＢ字形ビームである。
【図１４】パワーリブを有するＢ字形ビーム及びパワーリブを有さないＢ字形ビームの５ｍｐｈのフラットバリア物理衝撃試験を比較した、変位距離（車両のラジエータに向かうビームの中心の移動）対荷重のグラフである。
【図１５】パワーリブを有するＢ字形ビーム及びパワーリブを有さない標準Ｂ字形ビーム（断面が縦方向前壁を有する）の５ｍｐｈのフラットバリア物理衝撃試験の試験結果を比較した変位距離対荷重のグラフであるが、パワーリブを有するＢ字形ビームのデータが（ＦＥＡ補正技法を用いて）調整されてパワーリブを有するＢ字形ビームの壁厚が低減していることを考慮することで、パワーリブを有するＢ字形ビームがパワーリブを有さない図示のＢ字形ビームに等しい質量を有するようになっている。
【図１６】パワーリブを有するＢ字形ビーム及びパワーリブを有さないＢ字形ビーム（すなわちフラットな面壁）の１０ｋｍ／ｈＩＩＨＳバンパーバリアの物理的な衝撃試験（衝撃の際のビームの後方移動）の試験結果を比較した変位距離のグラフである。
【図１】
2010507532.tif 000003
【図２】
2010507532.tif 000004
【図３】
2010507532.tif 000005
【図４】
2010507532.tif 000006
【図５】
2010507532.tif 000007
【図６】
2010507532.tif 000008
【図７】
2010507532.tif 000009
【図８】
2010507532.tif 000010
【図９】
2010507532.tif 000011
【図９Ａ】
2010507532.tif 000012
【図１０】
2010507532.tif 000013
【図１０Ａ】
2010507532.tif 000014
【図１１】
2010507532.tif 000015
【図１１Ａ】
2010507532.tif 000016
【図１２】
2010507532.tif 000017
【図１３】
2010507532.tif 000018
【図１４】
2010507532.tif 000019
【図１５】
2010507532.tif 000020
【図１６】
2010507532.tif 000021
【国際調査報告】
2010507532.tif 000022