БАМПЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE BUMPER DEVICE

Настоящее изобретение относится к бамперному устройству для транспортного средства, которое расположено в передней части транспортного средства.
В качестве бамперного устройства для транспортного средства, которое смонтировано на передней части транспортного средства, такого как автомобиль, известна такая конструкция, при которой бамперный брус прикреплен к передним концам каркасных элементов, таких как боковины, проходящие в продольном направлении транспортного средства, амортизирующий элемент, предназначенный для защиты пешеходов, расположен с передней стороны данного бамперного бруса, и, кроме того, наружная сторона амортизирующего элемента закрыта панелью кузова транспортного средства, такой как облицовка бампера. Например, в бамперном устройстве для транспортного средства, которое раскрыто в документе JP-А-2008-137611, амортизирующий элемент, образованный из листового металла и имеющий по существу U-образное поперечное сечение, расположен на передней поверхности бамперного бруса. В случае столкновения транспортного средства данный амортизирующий элемент сплющивается и поглощает энергию столкновения, чтобы тем самым смягчить удар, действующий на объект столкновения (на пешехода или тому подобное).
Между прочим, жесткость подобного амортизирующего элемента, как раскрыто в документе JP-А-2008-137611, характеризуется тенденцией иметь меньшие значения в его обеих частях, концевых в поперечном направлении транспортного средства, по сравнению с остальной частью, поскольку обе концевые части открыты. Кроме того, существовал недостаток, связанный с тем, что удар не может быть поглощен в достаточной степени за счет деформации (продольного изгиба/коробления) амортизирующего элемента по причинам, связанным с конструкцией, и, следовательно, удар по объекту столкновения (пешеходу или тому подобному) увеличивается. Деформация концевых частей обычного амортизирующего элемента в случае столкновения будет особо описана со ссылкой на фиг.8А и 8В.
Фиг.8А и 8В показывают концевую часть амортизирующего элемента 3 (центрального элемента бампера), который открыт на его обоих концах, в соответствующих состояниях перед деформированием и после деформирования концевой части, когда объект 5 столкновения (ударяющийся элемент) сталкивается с концевой частью при испытании с ударяющимся элементом. Данное бамперное устройство 1 включает в себя бамперный брус 2 и амортизирующий элемент 3 (центральный элемент 3 бампера), образованный из листового металла, который расположен перед бамперным брусом 2 так же, как конструкция, раскрытая в документе JP-А-2008-137611. Бамперный брус 2 прикреплен к переднему концу боковины 4, которая проходит в продольном направлении транспортного средства. Предполагается, что объект 5 столкновения (ударяющийся элемент) сталкивается с частью амортизирующего элемента 3 (центрального элемента бампера), концевой в поперечном направлении транспортного средства (поперечном направлении), в бамперном устройстве 1, как показано на фиг.8А.
Как показано на фиг.8В, когда объект 5 столкновения (ударяющийся элемент) сталкивается с концевой частью 3а амортизирующего элемента 3 (центрального элемента бампера), концевая часть 3а изгибается в направлении задней стороны транспортного средства и одновременно перемещается внутрь в поперечном направлении. Затем, по мере продолжения деформирования концевой части 3а концевая часть 3а направляется в продольном направлении транспортного средства. В результате амортизирующий элемент 3 (центральный элемент бампера) не может обеспечивать опору для объекта 5 столкновения (ударяющегося элемента), и объект 5 столкновения (ударяющийся элемент) переходит в состояние, при котором он достигает бамперного бруса 2. В частности, существовала проблема того, что объект 5 столкновения (ударяющийся элемент) будет сталкиваться с бамперным брусом 2 до того, как удар будет в достаточной степени поглощен амортизирующим элементом 3 (центральным элементом бампера), и, следовательно, сила удара, действующая на объект 5 столкновения (ударяющийся элемент), увеличивается.
Существует возможность решения данной проблемы в некоторой степени посредством удлинения концевой части 3а (дистального конца 3b) амортизирующего элемента 3 (центрального элемента бампера) в направлении наружу по отношению к бамперному брусу 2 в поперечном направлении транспортного средства. Однако трудно удлинить концевую часть 3а амортизирующего элемента 3 (центрального элемента бампера) наружу в поперечном направлении транспортного средства, поскольку амортизирующий элемент 3 (центральный элемент бампера) расположен внутри облицовки бампера, которая имеет заданную длину в соответствии с конструкцией кузова транспортного средства.
Следовательно, задача изобретения состоит в разработке бамперного устройства для транспортного средства, предусмотренного с амортизирующим элементом, способным в достаточной степени поглощать нагрузку в случае столкновения для уменьшения, тем самым, вреда, наносимого объекту столкновения, даже в том случае, когда столкновение происходит в зоне обеих частей бамперного устройства, концевых в поперечном направлении транспортного средства.
Для решения данной задачи в соответствии с изобретением разработано бамперное устройство для транспортного средства, при этом бамперное устройство содержит: бамперный брус, прикрепленный к передним концам каркасных элементов в передней части транспортного средства и проходящий в поперечном направлении транспортного средства; центральный элемент бампера, предусмотренный вдоль передней поверхности бамперного бруса и проходящий в поперечном направлении, чтобы тем самым образовать полую часть между бамперным брусом и центральным элементом бампера, при этом оба конца полой части в поперечном направлении открыты, и боковой элемент, предусмотренный в концевой части в поперечном направлении центрального элемента бампера и проходящий в направлении задней стороны транспортного средства, при этом, по меньшей мере, часть бокового элемента перекрывается со стороны концевой поверхности в поперечном направлении бамперного бруса, снаружи в поперечном направлении.
Центральный элемент бампера может иметь переднюю поверхность, которая направлена к передней стороне транспортного средства, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, которые проходят от верхнего и нижнего концевых краев передней поверхности в направлении задней стороны транспортного средства и которые соединены с бамперным брусом, при этом боковой элемент может проходить в направлении задней стороны транспортного средства от той части передней поверхности, которая является концевой в поперечном направлении, так, что он будет закрывать полую часть, и задняя концевая часть бокового элемента может быть расположена снаружи поверхности бамперного бруса, концевой в поперечном направлении.
Бамперный брус, центральный элемент бампера и боковой элемент могут быть соответственно образованы из листового металла, и центральный элемент бампера и боковой элемент могут иметь меньшую толщину по сравнению с бамперным брусом.
Боковой элемент может быть выполнен с ребром, проходящим в продольном направлении транспортного средства.
По меньшей мере, часть бокового элемента и поверхность бамперного бруса, концевая в поперечном направлении, могут перекрывать друг друга с зазором между ними.
По меньшей мере, часть бокового элемента и поверхность бамперного бруса, концевая в поперечном направлении, могут находиться в контакте друг с другом.
Боковой элемент может быть образован отдельно от центрального элемента бампера.
Боковой элемент может быть отформован за одно целое с центральным элементом бампера.
В соответствии с изобретением в том случае, когда нагрузка, вызванная столкновением, воздействует на часть центрального элемента бампера, концевую в поперечном направлении, концевая часть центрального элемента бампера деформируется так, что она изгибается внутрь в поперечном направлении. Одновременно боковой элемент перемещается внутрь в поперечном направлении с вводом его в контакт с торцевой поверхностью бамперного бруса, и после этого задняя концевая часть бокового элемента перемещается в направлении задней стороны транспортного средства при одновременном деформировании задней концевой части так, что она будет смещатьсянаружу в поперечном направлении. Соответственно, боковой элемент функционирует в качестве противодействующего элемента и может удерживать концевую часть центрального элемента бампера от резкого деформирования ее внутрь в поперечном направлении, и одновременно энергия столкновения может надежно поглощаться за счет деформации бокового элемента. В результате можно избежать «проседания», вызываемого в том случае, когда объект столкновения (пешеход или тому подобное) ударяется о бамперный брус, и, следовательно, существует возможность уменьшения силы столкновения, действующей на объект столкновения (на пешехода или тому подобное) даже в концевой части центрального элемента бампера. Кроме того, поскольку боковой элемент деформируется со смещением его наружу в поперечном направлении, боковой элемент не будет «входить» внутрь центрального элемента бампера и не будет препятствовать продольной деформации центрального элемента бампера. Следовательно, существует возможность обеспечения благоприятной деформации для поглощения энергии столкновения.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе бамперного устройства для транспортного средства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
фиг.2 - вид спереди основной части бамперного устройства, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид в перспективе концевой части основной части бамперного устройства, показанного на фиг.1;
фиг.4 - вид сбоку основной части бамперного устройства, показанного на фиг.1;
фиг.5А - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии непосредственно перед тем, как объект столкновения столкнется с концевой частью центрального элемента бампера;
фиг.5В - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии, когда центральный элемент бампера деформируется в начальном периоде столкновения;
фиг.6А - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии, когда происходит деформирование центрального элемента бампера;
фиг.6В - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии, когда происходит дальнейшая деформация центрального элемента бампера;
фиг.7А - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии, когда центральный элемент бампера деформируется дальше по отношению к состоянию, проиллюстрированному на фиг.6;
фиг.7В - сечение, выполненное по линии F5-F5 на фиг.2, схематически показывающее деформацию центрального элемента бампера при испытании с ударяющимся элементом, в состоянии, когда деформирование центрального элемента бампера закончилось;
фиг.8А - сечение, схематически показывающее концевую часть центрального элемента бампера в состоянии перед деформированием концевой части, когда испытание с ударяющимся элементом выполняется для обычного бамперного устройства; и
фиг.8В - сечение, схематически показывающее концевую часть центрального элемента бампера в состоянии после деформирования концевой части, когда испытание с ударяющимся элементом выполняется для обычного бамперного устройства.
Далее бамперное устройство для транспортного средства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения будет описано со ссылкой на фиг.1-7.
Фиг.1 представляет собой выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе бамперного устройства 10. Фиг.2 представляет собой вид спереди бамперного устройства 10, если смотреть с передней стороны транспортного средства. Данное бамперное устройство 10 предусмотрено спереди от двух, то есть правой и левой, боковин 11, 12, которые представляют собой каркасные элементы, расположенные в передней части транспортного средства. На фиг.1 направление, показанное стрелкой Х, представляет собой продольное направление транспортного средства, а направление, показанное стрелкой Y, представляет собой направление по ширине (поперечное направление) транспортного средства. Передняя поперечина 13, которая представляет собой каркасный элемент, проходящий в поперечном направлении, предусмотрена между соответствующими передними концами боковин 11, 12.
Боковины 11, 12 проходят в продольном направлении транспортного средства. Защитные коробчатые элементы 20, 21 соответственно прикреплены к элементам (торцевым плитам) 15, 16, которые предусмотрены на передних концах боковин 11, 12. Когда нагрузка, возникающая при необычном столкновении, действует на защитные коробчатые элементы 20, 21 с передней стороны транспортного средства, защитные коробчатые элементы 20, 21 сжимаются и деформируются с изгибанием, чтобы тем самым обеспечить поглощение энергии столкновения. Данные защитные коробчатые элементы 20, 21 прикреплены с возможностью отсоединения к элементам 15, 16 боковин 11, 12 посредством болтов 25 (показанных на фиг.2 и 4). Ребра 26 (показанные на фиг.3) образованы на боковых поверхностях защитных коробчатых элементов 20, 21 для обеспечения оптимальной жесткости, обеспечивающей сопротивление продольному изгибу.
Бамперное устройство 10 включает в себя бамперный брус 30, который прикреплен к передним концам защитных коробчатых элементов 20, 21, центральный элемент 31 бампера, который расположен вдоль передней поверхности (передней стороны транспортного средства) бамперного бруса 30 и служит в качестве амортизирующего элемента, и боковые элементы (центральные боковые элементы) 35, 36, которые предусмотрены в обеих частях 31а, 31b центрального элемента 31 бампера, концевых в поперечном направлении.
Бамперный брус 30 образован посредством соединения передней панели 30а, расположенной спереди транспортного средства, и задней панели 30b, расположенной сзади транспортного средства, посредством точечной сварки или тому подобного и имеет замкнутую форму в сечении. Как бамперный брус 30, так и центральный элемент 31 бампера проходят в поперечном направлении. Любой из элементов, представляющих собой бамперный брус 30, центральный элемент 31 бампера и боковые элементы 35, 36, образован из листового металла (например, из конструкционной толстолистовой стали), поддающегося сварке. Толщина стенок центрального элемента 31 бампера и боковых элементов 35, 36 соответственно меньше толщины стенок бамперного бруса 30.
Центральный элемент 31 бампера имеет переднюю поверхность 40, направленную к передней стороне транспортного средства, верхнюю поверхность 41, нижнюю поверхность 42, задние отбортованные части 43 и так далее. Верхняя поверхность 41 и нижняя поверхность 42 соответственно проходят от обоих, то есть верхнего и нижнего, концевых краев передней поверхности 40 в направлении задней стороны транспортного средства и соединены с бамперным брусом 30 посредством задних отбортованных частей 43, которые образованы на их соответствующих задних краях. Полая часть 45, которая открыта с обоих концов в поперечном направлении, образуется между центральным элементом 31 бампера и бамперным брусом 30.
Кроме того, ребра 48 образованы рядом с обеими частями 31а, 31b (рядом с боковыми элементами 35, 36) центрального элемента 31 бампера, концевыми в поперечном направлении, для регулирования изгибной жесткости обеих концевых частей 31а, 31b. Существует возможность образования ребер 48, имеющих заданную форму, посредством штамповки на обеих концевых частях 31а, 31b центрального элемента 31 бампера (рядом с боковыми элементами 35, 36), поскольку боковые элементы 35, 36 образованы отдельно от центрального элемента 31 бампера. Бамперный облицовочный элемент 50, образованный из синтетической смолы, предусмотрен перед центральным элементом 31 бампера. Центральный элемент 31 бампера расположен внутри бамперного облицовочного элемента 50.
Фиг.3 показывает концевую часть 31а центрального элемента 31 бампера и боковой элемент 35 с одной стороны. Поскольку другая концевая часть 31b центрального элемента 31 бампера и другой боковой элемент 36 имеют по существу такие же конструкции, как концевая часть 31а и боковой элемент 35, концевая часть 31а центрального элемента 31 бампера и боковой элемент 35 будут описаны в дальнейшем как репрезентативные элементы.
В данном варианте осуществления боковой элемент 35 имеет переднюю часть 35а, которая расположена с передней стороны транспортного средства, диагональную часть 35b, которая продолжается от передней части 35а в направлении задней стороны транспортного средства, и удлиненную часть 35с, которая проходит от диагональной части 35b в направлении задней стороны транспортного средства. Передняя часть 35а прикреплена к передней поверхности 40 одной части 31а центрального элемента 31 бампера, концевой в поперечном направлении, посредством закрепляющих элементов W (показанных на фиг.3), образованных точечной сваркой, или тому подобного. Диагональная часть 35b образована между передней частью 35а и удлиненной частью 35с бокового элемента 35. Диагональная часть 35b выполнена с такой формой, что она диагонально проходит наружу в поперечном направлении от передней стороны в направлении задней стороны транспортного средства, если смотреть сверху.
Фиг.4 представляет собой вид сбоку бамперного устройства 10. Как показано на фиг.4, по меньшей мере, участок удлиненной части 35а с ее задней стороны (рядом с дистальным концом 35е) расположен так, что он перекрывает торцевую поверхность 30с бамперного бруса 30, которая является концевой в поперечном направлении, снаружи в поперечном направлении. В частности, данный боковой элемент 35 проходит от одного из обоих определяемых в поперечном направлении концов передней поверхности 40 центрального элемента 31 бампера в направлении задней стороны транспортного средства так, чтобы закрыть полую часть 45, и задний конец бокового элемента 35 расположен снаружи в поперечном направлении по отношению к торцевой поверхности 30с бамперного бруса 30. Удлиненная часть 35с выполнена с ребрами 52, проходящими в продольном направлении транспортного средства. Ребра 52 обеспечивают оптимизацию изгибной жесткости удлиненной части 35с.
По меньшей мере, участок удлиненной части 35с и торцевая поверхность 30с бамперного бруса 30 могут перекрывать друг друга с образованием зазора между ними, или они могут находиться в контакте друг с другом без зазора.
Функционирование бамперного устройства 10, предназначенного для транспортного средства и имеющего вышеописанную конструкцию, будет описано ниже со ссылкой на фиг.5А-7В.
Фиг.5А представляет собой сечение, схематически иллюстрирующее предположение, заключающееся в том, что объект 60 столкновения (ударяющийся элемент) сталкивается с частью бамперного устройства 60, которая является концевой в поперечном направлении, с передней стороны транспортного средства при испытании с ударяющимся элементом. Когда объект 60 столкновения сталкивается с частью 31а центрального элемента 31 бампера, которая является концевой в поперечном направлении, как показано на фиг.5В, концевая часть 31а центрального элемента 31 бампера начинает деформироваться в направлении назад на начальной стадии деформирования, и одновременно боковой элемент 35 также начинает перемещаться назад вслед за концевой частью 31а центрального элемента 31 бампера. Следует отметить, что деформирование концевой части 31а центрального элемента 31 бампера может быть отрегулировано посредством ребер 48, которые образованы на концевой части 31а.
По мере продолжения столкновения концевая часть 31а центрального элемента 31 бампера, которая прижимается к объекту 60 столкновения, деформируется дополнительно в направлении назад и изгибается так, что концевая часть 31а начинает перемещаться внутрь в транспортное средство, как показано на фиг.6А. В соответствии с данным перемещением удлиненная часть 35с бокового элемента 35 отводится внутрь при одновременном перемещении назад, и внутренняя поверхность 35d удлиненной части 35с вводится в контакт с торцевой поверхностью 30с бамперного бруса 30.
Затем удлиненная часть 35с бокового элемента 35 перемещается назад, при этом она сдвигается, находясь в контакте с торцевой поверхностью 30с бамперного бруса 30, как показано на фиг.6В. В результате концевая часть 31а и дистальный конец 31с центрального элемента 31 бампера удерживаются от резкого деформирования в направлении внутрь транспортного средства. Одним словом, боковой элемент 35 препятствует деформированию центрального элемента 31 бампера внутрь, в транспортное средство.
По мере того, как столкновение продолжается дальше, концевая часть 31а центрального элемента 31 бампера, которая прижата к объекту 60 столкновения, деформируется дальше в направлении назад и перемещается внутрь в транспортное средство, как показано на фиг.7А. В соответствии с данным перемещением обеспечивается возможность перемещения удлиненной части 35с бокового элемента 35 с обеспечением ее контакта с торцевой поверхностью 30с бамперного бруса 30, и дистальный конец 35е удлиненной части 35с начинает деформироваться со смещением его наружу в поперечном направлении.
Затем, как показано на фиг.7В, удлиненная часть 35с бокового элемента 35 деформируется дальше, обеспечивая опору для объекта 60 столкновения. В завершение, объект 60 столкновения вместе с удлиненной частью 35с ударяет по бамперному брусу 30. Поскольку данная удлиненная часть 35с диагонально деформируется наружу в поперечном направлении, энергия столкновения поглощается. Следует отметить, что деформацию бокового элемента 35 можно регулировать так, что желательный эффект поглощения энергии может быть получен, посредством оптимизации размера или формы сечения ребер 52, которые образованы на удлиненной части 35с.
Таким образом, боковой элемент 35 входит в контакт с торцевой поверхностью 30с бамперного бруса 30, чтобы тем самым удержать центральный элемент 31 бампера от деформирования его внутрь в транспортное средство, и одновременно боковой элемент 35 деформируется для поглощения энергии столкновения. Следовательно, существует возможность избежать «проседания», которое вызывается резким деформированием концевой части 31а центрального элемента 31 бампера, когда объект 60 столкновения ударяется о переднюю поверхность бамперного бруса 30. Таким образом, резкое повышение нагрузки может быть подавлено.
Кроме того, поскольку удлиненная часть 35с бокового элемента 35 может сдвигаться/скользить вдоль торцевой поверхности 30с бамперного бруса 30, продольный изгиб удлиненной части 35с во время деформирования может быть подавлен, и, следовательно, также можно избежать резкого увеличения нагрузки, обусловленного продольным изгибанием. Кроме того, поскольку дистальный конец 35е удлиненной части 35с деформируется так, что он смещается наружу в поперечном направлении, боковой элемент 35 не будет входить в зону между концевой частью 31а центрального элемента 31 бампера и бамперным брусом 30 и не будет препятствовать продольному изгибу центрального элемента 31 бампера. В результате существует возможность эффективного поглощения энергии столкновения, поскольку концевая часть 31а центрального элемента 31 бампера и боковой элемент 35 деформируются.
Как описано выше, при использовании бамперного устройства 10 по данному варианту осуществления можно уменьшить повреждения, которые объект 60 столкновения получил бы при нежелательном случае столкновения.
Несмотря на то, что в данном варианте осуществления боковые элементы 35, 36 образованы отдельно от центрального элемента 31 бампера, можно выбрать другой вариант осуществления, в котором боковой элемент отформован за одно целое с обоими концами передней поверхности 40 центрального элемента 31 бампера. Кроме того, излишне говорить о том, что изобретение может быть реализовано посредством модифицирования разными способами не только определенных форм бамперного бруса, центрального элемента бампера, боковых элементов, каркасных элементов транспортного средства, но также определенных форм и схем расположения соответствующих элементов бамперного устройства.