(57)【要約】  バンパーシステムは、管状ビーム（２１）と、真空又は熱成形処理等によってベースフランジ内にクラッシュボックス（２３）を形成した熱成形エネルギー吸収体とを備える。クラッシュボックスは、奥行きが約１０ｍｍ〜３５ｍｍ、壁厚が約１ｍｍ〜３ｍｍの平面的なエネルギー吸収側壁を有し、ポリエチレン又は記憶力を有する他の熱成形材料から形成される。ベースフランジは、ビーム内のリセスに係合する熱成形構造部分を含むことができ、且つ構造的融通性を与えるために、射出成形又は発泡エネルギー吸収体と組み合わせ可能である。一形式では、エネルギー吸収体は、クラッシュボックスを形成する熱成形第１シートと、第１シートに接着され、それによって穴付き空気ポケットを画定する第２シートとを有する。関連の製造及び嵌め込み方法も開示されている。
2007524535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のバンパーシステムであって、
車両フレームに取り付けられるようになっている補強ビームと、
該補強ビームの正面上に支持される熱成形エネルギー吸収体であって、該エネルギー吸収体は、単一の材料シートから熱成形処理によって形成され、それにより、ベースフランジ、及び予想される衝突の方向に対して平行な前後方向に前記ベースフランジからほぼ垂直に延出する複数の長手方向熱成形クラッシュボックスを有するようになっており、該クラッシュボックスの各々は、向き合った側壁、直交関係にある端部壁及び側壁に支持された前壁を有し、前記クラッシュボックスの各々は、前記ベースフランジに沿って互いに離間配置されており、前記クラッシュボックスの各々は、後向きの個別開口を画成し、前記側壁、前記端部壁及び前記前壁は連続しており、その内部に穴が全く形成されていない、該熱成形エネルギー吸収体と、
を備えており、
前記エネルギー吸収体は、前向き表面及び後向き表面を画定し、その各々の表面は、前記前後方向に対して平行な直線方向に開放して塞がれないと共に、アンダーカット面を有しておらず、それにより、前記前後方向に対して平行な成形方向に進んで前記ベースフランジを通り、前記クラッシュボックスによって画成された前記後向き開口に直線的に入るように成形工具の一部分を進めることにより、前記エネルギー吸収体を前記材料シートから熱成形することができ、前記向き合った側壁は、前記熱成形中延伸し、且つ熱成形処理に起因して前記前壁及び前記ベースフランジの厚さよりも薄い厚さ寸法を有する、車両用のバンパーシステム。
【請求項２】
前記補強ビームは、比較的平坦な第１形状を画定する第１正面を有し、前記前壁は、前記第１形状とは異なる比較的凹凸状の第２形状を有する第２正面を有し、前記第２形状は、縁板に係合して該縁板を支持するようになっている、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項３】
前記クラッシュボックスは、前記側壁の１つに少なくとも１つの横方向画成凹部を有し、それにより、前記クラッシュボックスは、正面図では、「Ｈ」字形、「Ｔ」字形、「Ｘ」字形及び「Ｃ」字形の１つを画成する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項４】
前記側壁の少なくとも１つは、前記前後方向に対して平行に延在する起伏を付けた波形を有する、請求項３に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項５】
前記クラッシュボックスは、長手方向に離間配置され、該クラッシュボックスの各々は、垂直方向において前記エネルギー吸収体の合計垂直寸法の少なくとも半分に延在する、請求項３に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項６】
前記エネルギー吸収体の中心から始まって、前記クラッシュボックスの内側のものは、該クラッシュボックスの外側のものとは異なる前記前後方向の高さ寸法を有する、請求項２に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項７】
前記向き合った側壁は、前記前後方向に対してほぼ平行に延在する平面を画定する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの前記側壁は、第１平面を画定する前部分、該第１平面に対して平行な第２平面を画定する第２部分、及び前記バンパーシステムの衝突時に前記第１及び第２部分が互いに入れ子式に重なり合うようにするオフセット接続部分を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項９】
前記単一の材料シートに接着されると共に、前記クラッシュボックス内に空気が充填された空気クッションポケットを形成する第２材料シートを備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１０】
前記第２材料シートは、前記空気クッションポケットから出る空気の流量を制御するための通気孔を有する、請求項９に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１１】
前記補強ビームの前記正面は、窪み構造部分及び突出構造部分の一方を備え、前記ベースフランジは、前記窪み構造部分及び前記突出構造部分の他方を備え、前記一方の構造部分は前記他方の構造部分に係合し、それにより、該バンパーシステムに対する衝突時に、前記エネルギー吸収体を前記補強ビームの前記正面上に保持するようにした、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１２】
前記窪み構造部分はチャネルであり、前記突出構造部分はリッジである、請求項１１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１３】
前記クラッシュボックスに当てて組み合わされる第２クラッシュボックスを内部に形成する第２熱成形エネルギー吸収体を備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１４】
前記クラッシュボックスは、最大高さ寸法が約３５ｍｍである横断面を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１５】
少なくとも幾つかの前記クラッシュボックスは、最大で約２５ｍｍの高さ寸法を有する、請求項１４に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１６】
前記側壁は、約２．０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１７】
前記熱成形エネルギー吸収体は、形状記憶を有すると共に圧潰後にほぼ元の形状に回復する材料を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１８】
前記ベースフランジは、前記クラッシュボックス間に位置する可撓性セクションを有し、それにより、前記エネルギー吸収体は、屈曲可能であり、且つ曲線的に後退するビームの正面に係合するように可撓変形するようになっている、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１９】
前記ビームの前記正面上に配置されて該正面に係合する第２エネルギー吸収体であって、前記熱成形エネルギー吸収体に係合して該熱成形エネルギー吸収体を支持する前面を有する第２エネルギー吸収体を備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項２０】
バンパーシステムであって、
ビームと、
熱成形エネルギー吸収体と、を備え、
該熱成形エネルギー吸収体は、ベースフランジと、該熱成形エネルギー吸収体の内部に形成された熱成形クラッシュボックスとを有し、
該クラッシュボックスは離間配置され、該クラッシュボックスの各々が側壁、端部壁及び正面壁を有し、それによって箱形を形成しており、
前記側壁の少なくとも１つは、第１平面を画定する前部分と、該第１平面に対して平行な第２平面とを画定する第２部分と、該バンパーシステムの衝突時に前記第１及び第２部分が予測可能な方法で互いに入れ子式に重なり合うようにするオフセット接続部分とを有するバンパーシステム。
【請求項２１】
前記熱成形エネルギー吸収体に接着された第２シートであって、前記クラッシュボックスの下側に空気充填された空気クッションポケットを形成する部分を有する第２シートを備える、請求項２０に記載のバンパーシステム。
【請求項２２】
バンパーシステムであって、
正面、及び該正面に形成された少なくとも１つの細長いリセスを有するバンパービームと、
熱成形エネルギー吸収体であって、ベースフランジ、及び該エネルギー吸収体内に前記ベースフランジに対して垂直な方向に形成されたクラッシュボックスを有し、前記ベースフランジから延出して前記リセスに係合する少なくとも１つの熱成形リッジをさらに有し、それにより、車両の衝突時に該熱成形エネルギー吸収体を前記正面上に保持する、熱成形エネルギー吸収体と、
を備えるバンパーシステム。
【請求項２３】
前記リセスは、前記ビームの正面に形成された、長手方向に延在するチャネルを有する、請求項２２に記載のバンパーシステム。
【請求項２４】
バンパーシステムであって、
正面を有する金属製の管状バンパービームと、
中空のクラッシュボックス及び発泡ブロックの一方又は両方から選択されたエネルギー吸収ブロックを有する第１高分子エネルギー吸収体と、
該第１高分子エネルギー吸収体の前部の大部分を覆う第２熱成形高分子エネルギー吸収体であって、前記第１高分子エネルギー吸収体に係合するベースフランジを有すると共にその内部に形成された少なくとも１つのクラッシュボックスを有する、第２熱成形高分子エネルギー吸収体と、
を備えるバンパーシステム。
【請求項２５】
前記第１及び第２高分子エネルギー吸収体は、摩擦的且つ移動止め式に係合し、それにより、前記エネルギー吸収体を合体保持する合わせ表面を有する、請求項２４に記載のバンパーシステム。
【請求項２６】
車両バンパーシステムであって、
正面を有すると共に、車両フレームに取り付けられるようになっている補強ビームと、
熱成形構成部品を有して前記正面に当接するエネルギー吸収体と、
前記ビーム及び前記エネルギー吸収体を覆う縁板と、
を備え、
前記熱成形構成部品は、前記正面に隣接するベースシート、及び該ベースシートから前方に延出して前記縁板に係合する複数のクラッシュボックスを有し、前記クラッシュボックスの各々は、直交関係の平面を画定する向き合った側壁及び前壁を有すると共に、長手方向に起伏して凹凸領域を交互に有する上下壁も有し、前記クラッシュボックスは、少なくとも１つの側部で開放し、それにより、該熱成形構成部品の熱成形を容易にしており、前記クラッシュボックスは、前記側壁の少なくとも１つが凹部を画定する１群の形状から選択された形状を画定する、車両バンパーシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの側壁は、Ｉ字形、Ｈ字形、Ｃ字形、Ｔ字形及びＸ字形の１つから成る形状を有する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項２８】
前記クラッシュボックスの前記側壁は、Ｉ字形、Ｈ字形、Ｃ字形、Ｔ字形及びＸ字形の少なくとも２つの異なる形状を有する、請求項２７に記載の車両バンパーシステム。
【請求項２９】
前記クラッシュボックスの少なくとも１つは、その幅の少なくとも２倍の長さにわたって延在する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３０】
前記熱成形構成部品は、前記ベースシート内に形成された後方延出構造部分であって、前記ビームの前記正面内に形成された１つのチャネル内に延びて、それにより、車両衝突時に前記エネルギー吸収体を前記正面上に保持するのを助ける、後方延出構造部分をさらに有する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３１】
前記クラッシュボックスの少なくとも半分は、高さが約３５ｍｍ未満である、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３２】
前記クラッシュボックスは高さが一様でない、請求項３１に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３３】
前記ベースフランジは、可撓且つ屈曲可能であり、それにより、前記熱成形構成部品は、取り付けられていない無応力状態にあるときの形状が異なっても、前記ビームの前記正面に係合するように屈曲可能である、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３４】
前記クラッシュボックスの前記壁の少なくとも１つは、前記バンパーシステムが一ストロークを移動する衝撃を受けたとき、該ストローク中に折り重なり合うオフセットを有する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、車両バンパーシステムに関し、特に熱成形エネルギー吸収体を組み込んだ乗用車用のバンパーシステムに関する。
【０００２】
最近のバンパーシステムは、或る一定のストロークにわたる最大衝突エネルギーを吸収するように設計されている。同時に、それらは、負荷スパイクを最小限に抑えるように、且つ車両衝突時に均一且つ予測可能な圧壊を促進するようエネルギーを分散させるように構成されている。空間は隅から隅まで、たとえ１０ｍｍ以下の空間であっても、エネルギー吸収にとって重要である。さらに、エネルギー吸収システムの個々の構成部品は、他のエネルギー吸収構成部品と、例えば、金属製の管状ビーム及び非管状チャネル、射出成形「ハニカム」エネルギー吸収体、発泡「ブロック」エネルギー吸収体、油圧式衝撃吸収体、クラッシュタワー及びマウント、並びにそれらの様々な組み合わせと上手く組み合わせられねばならない。同時に、軽量を維持しなければならない。また、選択された衝突帯（例えば、車両の隅部、又は支柱衝突等による中央衝突）でのエネルギー吸収をカスタマイズする能力を維持することが望ましい。同時に、バンパーシステムの総ての構成部品が可撓性を有さねばならず、且つ車両前部の空力掃引曲率（aerodynamic sweeping curvature）に合致することができなければならない。
【０００３】
バンパー業界では、衝突中の良好な圧潰ストローク及びエネルギー吸収を行うために、エネルギー吸収体が比較的奥行きのある部品（例えば、奥行きが４０ｍｍ以上）であって、相当の壁厚（例えば、３ｍｍ以上の壁厚）を有しなければならないことが一般的に認められているので、熱成形部品が最近の乗用車用のバンパーシステムにあまり使用されてこなかったことに留意されたい。さらに、固体重合体で形成されたほとんどの射出成形エネルギー吸収体は、エネルギー吸収体の異なる領域で最適のエネルギー吸収を行うために、起伏のある表面を有し、壁厚が一様でなく、且つ壁空間が異なる比較的複雑な部品である。このことは、基本的に比較的短い奥行きに制限され、比較的一定であり、且つ壁厚が薄く（又は少なくとも延伸領域の壁厚が減少している）、アンダーカット／ブラインド表面を伴わない熱成形部品とは全く逆である。このため、熱成形金型が一般的により低コストであり、必要なリード時間がより短く、より速いサイクル時間が実現され、熱エネルギー使用量がより少なく、発生する廃棄物がより少なく、且つ環境により優しい処理であるにもかかわらず、乗用車のＯＥＭは、何年にもわたって熱成形部品の使用を避けてきた。バンパー設計に熟練した技術者が、熱成形部品を他のエネルギー吸収システム及び構成部品と組み合わせたときに提供することができる予想外の追加利点を十分に理解していなかったことは明らかである。
【０００４】
従って、上記利点を有すると共に上記問題を解決するバンパーシステムが望ましい。
【０００５】
［本発明の概要］
本発明の一態様では、バンパーシステムは、ビームと、ベースフランジ、及びベースフランジ内に垂直方向に形成された熱成形クラッシュボックスを有する熱成形エネルギー吸収体とを備え、クラッシュボックスは、少なくとも１つの平面的な側壁及び正面壁を有し、それにより、箱形を形成している。
【０００６】
本発明の別の態様では、バンパーシステムは、ビームと、ベースフランジ、及びベースフランジ内にほぼ垂直方向に形成されると共に長手方向に長く延びる熱成形クラッシュボックスを有する熱成形エネルギー吸収体とを備える。狭い形態（narrow form）では、クラッシュボックスは、最大奥行き寸法が約３５ｍｍ未満である横断面を有する。
【０００７】
本発明の別の態様では、バンパーシステムは、ビームと、ベースフランジ、及びベースフランジ内にほぼ垂直方向に形成された熱成形クラッシュボックスを有する熱成形エネルギー吸収体とを備え、クラッシュボックスの壁厚は、特に熱成形中に延伸された領域で約３．０ｍｍ以下、さらに好ましくは約２．０ｍｍ未満である。
【０００８】
本発明の別の態様では、バンパーシステムは、正面にリセス構造部分（feature）を有するバンパービームと、リセス構造部分に係合する熱成形構造部分を有するベース壁を有する熱成形エネルギー吸収体とを備える。
【０００９】
本発明の別の態様では、バンパーシステムは、正面を有する金属製の管状バンパービームと、中空のクラッシュボックス及び発泡ブロックの一方又は両方から選択されたエネルギー吸収ブロックを有する第１高分子エネルギー吸収体と、第１高分子エネルギー吸収体の前部の大部分を覆う第２熱成形高分子エネルギー吸収体とを備える。
【００１０】
本発明の別の態様では、バンパーシステムは、正面を有するバンパービームと、当該正面を覆うエネルギー吸収体とを備える。エネルギー吸収体は、エネルギーを吸収するように設計された側壁を有するクラッシュボックスを形成する第１熱成形シートを備え、且つ選択位置で第１シートに結合又は溶着され（melded）、それにより、クラッシュボックスの少なくとも一部内に捕集空気ポケットを画定する第２シートを備える。
【００１１】
本発明の別の態様では、衝撃抵抗を与える方法は、クラッシュボックスを形成する熱成形側壁を有する第１シートと、第１シートのクラッシュボックスの少なくとも一部の下側に空気ポケットを形成するように結合された第２シートとを有するバンパーシステムを提供するステップを含む。本方法は、衝突中に衝撃を吸収することであって、第１ステップにおいて、クラッシュボックスの側壁を少なくとも部分的に圧壊させ、それにより、衝撃エネルギーの一部を吸収すること、及び、第２ステップであって、空気ポケットを少なくとも部分的に圧壊させると共にその内部の空気を圧縮し、それにより、さらなる衝撃エネルギーを吸収する第２ステップを含む、衝撃を吸収することをさらに含む。
【００１２】
より狭い形態では、本方法は、制限オリフィスを通して圧縮空気を追い出すことを含む。
【００１３】
別のより狭い形態では、本方法は、クラッシュボックスを形成する壁がほぼ元の形状に戻る壁回復ステップを含む。
【００１４】
本発明の別の態様では、エネルギー吸収体は、ベース壁を画定する熱成形可能な高分子材料のシートを備える。シートは、熱成形されてベース壁から突出する複数の中空エネルギー吸収クラッシュボックスを有する。クラッシュボックスは、交互配置されて混ざり合った少なくとも２つの異なる高さを有する領域を画定し、それにより、物体との衝突ストロークの初期部分で、長い方のクラッシュボックスが最初に圧潰して第１レベルのエネルギー吸収を行い、衝突ストロークの後半部分で、短い方のクラッシュボックスが係合して圧潰し、それにより、より高い第２レベルのエネルギー吸収を行う。
【００１５】
本発明の別の態様では、エネルギー吸収体は、第１及び第２ベース壁を画定する熱成形可能な高分子材料の第１及び第２シートを有する。第１シートは、第１ベース壁から第２ベース壁に向かって延出する複数の第１クラッシュボックスを有する。第２シートは、第２ベース壁から延出して第１ベース壁に係合する複数の第２クラッシュボックスを有すると共に、第１クラッシュボックスに係合する複数の第３クラッシュボックスをさらに有する。
【００１６】
本発明の別の態様では、エネルギー吸収体は、ベース壁を画定する熱成形可能な高分子材料の第１シートを有する。複数のクラッシュボックスが、その内部に形成される。クラッシュボックスの各々は、衝突時に十分なエネルギーを吸収するように構成された側壁を有し、ベース壁から間隔をおいて設けられてクラッシュボックスの第１端部を閉鎖する底部フランジをさらに有する。クラッシュボックスは、ベース壁上の周縁材料によって画定される第２開放端部を有する。第２シートが周縁材料に接着されると共に第２端部を覆い、それにより、個々のクラッシュボックス内に空気ポケットを形成する。この構造により、空気がクラッシュボックス内に捕集され、それにより、空気が衝突時に空気クッションを提供する。
【００１７】
本発明の別の態様では、車両バンパーシステム用のエネルギー吸収体は、熱成形可能な材料の第１及び第２シートを備え、その各々が、ベースフランジと、対応のベースフランジ内にほぼ垂直方向に形成された熱成形クラッシュボックスとを有する。第２シートのクラッシュボックスの少なくとも一部は、第１シートのクラッシュボックスの対応のものに整合して部分的に嵌り、それにより、その内部に空気を捕集する。クラッシュボックスは、捕集されている空気と共に、衝突時にエネルギー吸収を行う。
【００１８】
本発明のさらなる態様では、上記概念に関連した方法が開示され、特許性があると考えられる。
【００１９】
本発明の上記及び他の特徴、目的及び利点は、添付図面を参照しながら以下の説明及び特許請求の範囲を読めば、当業者には明らかになるであろう。
【００２０】
［好適な実施形態の詳細な説明］
バンパーシステム２０（図１）は、ロール成形され、且つ曲線を描いて延びるＢ字形 後退管状ビーム２１であって、車両フレームの前レールに取り付けられるようになっているマウント２１’を有する管状ビーム２１と、熱成形されたエネルギー吸収体２２とを備える。エネルギー吸収体２２は、ベースフランジ２４と、ベースフランジ２４の材料から真空成形処理等によって熱変形させた複数の熱成形クラッシュボックス２３とを有する。クラッシュボックス２３の各々は、平面的なエネルギー吸収側壁２５〜２８（図４）及び正面壁２９を備え、それにより、ベースフランジ側が開放した箱形を形成する。クラッシュボックス２３は、ビーム２１が曲線を描いて車両の前部の周りに延びるときのビーム２１の前方の空間に応じて、約１０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲の厚さ（すなわち高さ）、さらに好ましくは約２０ｍｍ〜３０ｍｍの高さを有する。真空成形されたエネルギー吸収体は、縁板（Fascia）をビーム２１上に支持するように選択された形状を有する。異なる車両モデルにおいて縁板支持を行うために、同一ビーム２１に異なる形状のエネルギー吸収体２２を合わせることができると考えられる。熱成形部品用の成形用具は低コストであり、且つビーム２１及び他の射出成形されたエネルギー吸収体用の成形用具は高コストであることから、これはすばらしい利点である。
【００２１】
クラッシュボックス２３の壁２５〜２９は、任意厚さ、例えば約１ｍｍ〜３ｍｍの壁厚を有することができるが、好ましくは約２．０ｍｍ以下の壁厚、さらに好ましくは約１．５ｍｍ以下の壁厚を有し、場合によっては約１．０ｍｍ以下の壁厚を有することができる。特に、熱成形真空アシスト処理中に引き伸ばされる壁の厚さは、特に急なアール位置では、相当に減少する可能性がある。本発明を、より分かり易く図示するために、図１〜図７の図では、奥行き及び壁厚が幾分拡大されていることに留意されたい。
【００２２】
熱成形エネルギー吸収体２２は、熱成形可能な材料から形成されることができるが、好ましくは、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）等のポリエチレン重合体から形成され、この重合体は記憶力を有し、車両衝突中に圧潰した後、回復して元の熱成形された形状に向けて屈曲して戻る。また、図示のエネルギー吸収体２２に似た形状を射出成形することができると考えられるが、そのための成形用具は、熱成形部品の場合より相当に高コストであろう。ベースフランジ２４は、ビーム２１の正面の２つの長手方向チャネル又はリセス３５の１つに係合する熱成形構造部分３２’（図２）を有し、これにより、エネルギー吸収体２２がビーム２１上に保持され易くなる。材料厚さ、材料の種類、コーナーのアール及び他のファクターを変更することにより、システムに最適のエネルギー吸収を行うようにエネルギー吸収体２２を調整することができる。
【００２３】
バンパービーム２１は、様々な異なる形状及び断面を有することができる。図示のビーム２１は「Ｂ」字形であるが、「Ｄ」字形、「Ｃ」字形又は他の形状であることもできると考えられる。図示のビームはロール成形され、且つ管状であり、これは、その強度及び比較的低いコストのため好ましい形式である。
【００２４】
エネルギー吸収体２２（図３及び図４）は、上下の水平列に並んだクラッシュボックス２３を有する。上下のクラッシュボックス２３は、垂直方向において高さがほぼ等しく、且つそれらの背後に位置する「Ｂ」字形ビーム２１のそれぞれの上下管状セクションにほぼ等しい。このため、水平方向に延びる上下壁２７、２８は、それの背後の「Ｂ」字形ビーム２１のそれぞれの管状セクションの水平上下壁にほぼ整合し、又は僅かにその内側にある。さらに、強度及び安定性を高めるために、壁２７、２８が（場合によっては壁２５、２６も）波形又は起伏形である。
【００２５】
バンパーシステムの選択領域での圧潰強さを最適化するために、クラッシュボックス２３の長さ、高さ及び寸法を変えることができる。例えば、図３及び図４のビーム２１の端部付近の図示のクラッシュボックス２３は、中間位置のクラッシュボックス２３より長い。また、図示のクラッシュボックス２３の離間距離が等しくても、等しくなくてもよい。クラッシュボックス２３は、相互接続ストラップ３２によって互いに離間されている。図示のストラップ３２には、ベースフランジ２２の後方に延出し、且つエネルギー吸収体２２をビーム２１上に正確且つ安定的に配置するのを助けるように、ビーム２１の正面壁２９内のそれぞれのリセス状チャネル３５（図１）内に嵌り合うようになっている２つのＵ字形リセス状又は弓形構造部分３２’（図４）が設けられている。具体的に言うと、構造部分３２’は、衝突中にエネルギー吸収体２２が望ましくない上下方向の滑りを生じることを防止するのを助ける。ストラップ３２は、ビーム２１に係合してその上に位置決めされる他の構造部分、例えばフック又は球状デテントを有することができると考えられる。チャネル３５は、ビーム２１の正面壁２９を長手方向に横切って延在し、且つビーム２１上のそれぞれの上下管状セクションのほぼ前方に位置する。壁２５〜２９が比較的平面的且つ平坦に維持され、且つクラッシュボックス２３が平行壁を有するか、又は、ピラミッド形又は台形であることが好ましいが、生来の熱成形特性のために壁に或る程度の歪みがあることに留意されたい。また、熱成形処理を容易にするために、壁は或る程度の抜き勾配、例えば１°〜２°を有していなければならない。さらに、壁２５〜２９は、小さいアールで相互に且つベースフランジ２４に結合されており、このことは、引き裂けを防止すると共に、熱成形処理中の材料の延伸を容易にするために、熱成形業界では必要且つ業界全体の通例であることに留意されたい。一般的なアールは、材料の厚さに少なくともほぼ等しい。しかしながら、高延伸領域で壁が薄くなりすぎることを防止するために、必要に応じてより大きいアールを設けることが業界で広く認められている。
【００２６】
追加修正されたバンパーシステム及びエネルギー吸収体が、図８〜図２０に示されている。これらの追加システム及び構成部品では、同一又は同様の構成部分、部品及び構造部分の多くが、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」等の文字を追加した同一符号を使用して表されている。これは、不必要且つ冗長的説明を減らすために行われている。しかしながら、場合によっては２つの同様の熱成形シートが互いに接合され、そのため、それらの２つのシートの混同を避けるために、異なる符号を使用することに留意されたい。（例えば、図１１及び図３８を参照。）
【００２７】
バンパーシステム２０Ａ（図８）は、「Ｂ」字形ビーム２１Ａと、その表面上の熱成形エネルギー吸収体２２Ａとを有する。エネルギー吸収体２２Ａにおいて、クラッシュボックス２３Ａは、正面図で「Ｉ」字形又は横向きの「Ｈ」字形を有する。これは、個々のクラッシュボックス２３Ａに追加の強さ及び安定性を与える。クラッシュボックス２３Ａは、「Ｔ」字形又は「Ｘ」字形又は「Ｃ」字形又は「Ｏ」字形又は「Ｎ」字形等の他の形状でもよいと考えられる。なお、エネルギー吸収体２２Ａの正面すなわち前壁２９Ａは通常は平坦であるが、ビーム２１Ａの端部付近で先細になる等の、垂直方向及び水平方向において縁板の断面に合わせた形状にしてもよい。また、ストラップ３２Ａは、エネルギー吸収体２２Ａに或る程度の長手方向可撓性を与える。この構造により、正面壁２９Ａは、最近の乗用車に共通して見られる空力曲線形状に、より上手く一致する。
【００２８】
バンパーシステム２０Ｂ（図９）は、Ｂ字形ビーム２１Ｂ（又はＤ字形ビーム２１Ｂ’）と、熱成形エネルギー吸収体２２Ｂと、エネルギー吸収体３７Ｂ、３７Ｃ又は３７Ｄの１つの形の第２中間エネルギー吸収体とを有する。エネルギー吸収体３７Ｂ、３７Ｃ又は３７Ｄは相互交換可能であり、本熱成形エネルギー吸収体２２Ｂの１つの利点を示す。各エネルギー吸収体３７Ｂ、３７Ｃ又は３７Ｄは、ビーム２１Ｂ（又は２１Ｂ’）上のチャネル形リセス３５Ｂ（又は３５Ｂ’）に嵌る形状のリッジを有する。エネルギー吸収体３７Ｂは、箱様エネルギー吸収ブロック３９Ｂ及び相互接続Ｕ字形ストラップ４０Ｂを形成する、ＸＥＮＯＹ（ＧＥ社製）等の射出成形可能な材料で形成された一体形射出成形構成部品３８Ｂを有し、さらに、ブロック３９Ｂ間に配置された複数のエネルギー吸収発泡ブロック４１Ｂを有する。箱様ブロック３９Ｂは中空であり、開放後側を有し、そのため、それらを単一の簡単な射出成形処理によって形成することができる。発泡ブロック４１Ｂは、箱様ブロック３９Ｂ間に滑り嵌めされる。熱成形エネルギー吸収体２２Ｂは、中間エネルギー吸収体３７Ｂの正面を閉鎖するキャップを形成する。エネルギー吸収体３７Ｃは、完全に一体形の射出成形構成部品であり、後方に開放した箱様ブロック３９Ｃを有し、さらに箱様ブロック３９Ｃを相互接続する前方開放領域４２Ｃを有する。中間エネルギー吸収体３７Ｄは、全体的に発泡材から形成されて、エネルギー吸収体３７Ｃに取って替わるようになっている。別法として、発泡エネルギー吸収体を射出成形エネルギー吸収体３７Ｃの正面に当接するように形成することができる。わかるように、ビーム２１Ｂと熱成形エネルギー吸収体２２Ｂとの間に、又はそれらと共に、様々な異なる中間エネルギー吸収構成部品及び混成物を配置することができる。
【００２９】
図１０は、Ｄ字形ビーム２１Ｅと、射出成形された中間エネルギー吸収体３７Ｅと、熱成形されたエネルギー吸収体２２Ｅとを組み込んだバンパーシステム２０Ｅを示し、ＴＰＯ前面縁板４３Ｅがその上に配置されている。好都合なことに、クラッシュボックス（２３Ｅ）を有する異なる熱成形エネルギー吸収体（２２Ｅ）をビーム２１Ｅ及び中間エネルギー吸収体３７Ｅと共に使用することができ、同一のビーム２１Ｅ及びエネルギー吸収体３７Ｅを、異なる形状の縁板（４３Ｅ）を有する異なる車両モデルに使用することが可能である。
【００３０】
特に、共通の射出成形部品及び／又はビームを異なる車両プラットフォーム又はモデルに使用することは、場合によっては素晴らしい利点である。異なるスタイルの表面に対処するために、熱成形エネルギー吸収体２２Ｅを使用して、異なる縁板に沿った様々な寸法のギャップを満たすことができる。熱成形エネルギー吸収体は、この必要を満たすのに特に好都合であり、それは、成形用具が比較的低コストであり、且つ比較的迅速に作製されることができ、さらにデザイン及び他の基準次第では、熱成形エネルギー吸収体自体のコスト及び重量を大幅に抑えることができるからである。前面縁板４３Ｅにより、熱成形エネルギー吸収体２２Ｅを中間エネルギー吸収体３７Ｅの正面上の所定位置に保持することができると考えられる。別法として、様々な取り付け機構を使用して、例えば、熱成形エネルギー吸収体２２Ｅの穴又は表面構造部分に係合するフック３７Ｅ’を中間エネルギー吸収体３７Ｅ上に設けること、及び／又はデテント及び入れ子表面の摩擦係合等の他の嵌め込み形接続、ヒートステーキング取り付け構造、接着構造、及び他の取り付けシステムによって、熱成形エネルギー吸収体２２Ｅを射出成形中間エネルギー吸収体３７Ｅに取り付けることができると考えられる。図１０のバンパーシステム２０Ｅは、環境に非常に優しく、リサイクル可能な構成部品を使用し、特にリサイクルが困難である熱硬化性材料又は発泡材料のいずれも含まないことに留意されたい。さらに、熱成形エネルギー吸収体は、他の材料から容易に分離されることができ、リサイクルがさらに容易になる。
【００３１】
バンパーシステム２０Ｆ（図１１及び図１１Ａ）は、Ｄ字形ビーム２１Ｆと、その正面上のエネルギー吸収体５０Ｆとを有する。エネルギー吸収体５０Ｆ（図１１及び図１２）は、熱成形シート２２Ｆを有し、さらに熱成形シート２２Ｆに結合されてクラッシュボックス２３Ｆの下側に空気溜めキャビティを形成する第２シート５１Ｆを有する。２つのシート２２Ｆ及び５１Ｆは、高温であるうちに合わせられ、且つ局部点で圧縮され、それにより、互いに溶着且つ／又は接合して、気密継ぎ目を形成する。特に、シート５１Ｆは、ベースフランジ５２Ｆと、シート２２Ｆのクラッシュボックス２３Ｆ内へ部分的に延出する幾つかの球状の枕形領域５３Ｆとを有する。枕形領域５３Ｆの各々に１つ又は複数の通気孔５４Ｆが形成されている。シート５１Ｆは、シート２２Ｆと同様の厚さを有することができ、あるいはそれより相当に薄く、例えば０．５ｍｍ、さらには０．１ｍｍでもよい。好適なシート厚さは、シート５１Ｆに関する機能的要件及び材料選択によって決まる。エネルギー吸収体２２Ｆは、やはりクラッシュボックス２２Ｆ間にストラップを有することができ（図１のストラップ３２を参照）、その場合、ストラップはビーム２１Ｆの正面のリセス／チャネル（３５）に係合するが、シート２２Ｆ及び５１Ｆの本発明をより分かり易く示すために、ストラップが図１１に示されていないことに留意されたい。
【００３２】
バンパーシステム２０Ｆが衝突したとき、シート５１Ｆは、その形状及び機能を以下のように維持すると考えられる。衝突の初期段階中、衝突の影響を受けたシート２２Ｆ上のクラッシュボックス２３Ｆが圧壊し始めて、空気がキャビティ５２Ｆ内で加圧する。圧力が上昇すると、空気が通気孔５４Ｆを通って逃げ始める。シート２２Ｆの前壁２９Ｆが枕形領域５３Ｆの前面に達すると、枕形領域５３Ｆの側部が広がり、シート２２Ｆ上のクラッシュボックスの壁に係合してそれを支持する。さらに圧潰すると、シート２２Ｆ及び５１Ｆは一緒に圧壊する。衝突のこの後半段階の際、シート２２Ｆ及び５１Ｆの壁は互いに支え合い、クラッシュボックス２３Ｆの全体強度を増加させることに留意されたい。最適には、シート２２Ｆ及び５１Ｆを、記憶力を有する材料から形成し、それにより、衝突後にそれらが形状を回復するようにする。
【００３３】
エネルギー吸収体２２Ｆ’（図１２、図１２Ａ）は、図１１と同様であるが、枕形領域５３Ｆ’は箱形又は台形であって、シート２２Ｆ’上のクラッシュボックス２３Ｆ’の側壁（２５Ｆ’〜２８Ｆ’）の下半分に嵌ってそれと合致する。このため、圧潰衝突の最終段階の際、シート５１Ｆ’の壁は、エネルギー吸収体２２Ｆ’の壁２５Ｆ’〜２８Ｆ’に係合してそれを支持し、且つ補強する。
【００３４】
熱成形シート内及びその間に空気を捕集する概念には、様々な異なる形状及び構造が考えられる。２つのシートの材料及び厚さを変更することができるだけでなく、クラッシュボックスの形状や、枕形領域の形状や、通気孔の形状、寸法及び数も変更することができる。また、空気以外の異なる充填剤をキャビティ内に入れることができると考えられる。しかしながら、競合する軽量システムを維持しながら、空気の軽量性及び低コストを達成することは困難である。
【００３５】
図１３は、ビーム２１Ｇと熱成形エネルギー吸収体２２Ｇとを備えるバンパーシステム２０Ｇであって、エネルギー吸収体２２Ｇの側壁２６Ｇ〜２８Ｇは、オフセット６１Ｇ及び６２Ｇによって接続された平面的なセクション５８Ｇ、５９Ｇ及び６０Ｇを有する。各クラッシュボックス２３Ｇの前部を前壁２９Ｇが閉鎖している。オフセット６１Ｇ、６２Ｇにより、平面的なセクション５８Ｇ〜６０Ｇは、図１３〜図１６に示されているように、段階的且つ予測可能なエネルギー吸収方法で互いに入れ子式になる。図示のように、先にセクション５８Ｇ及び５９Ｇが互いに入れ子状態になり（図１４）、次にセクション５９Ｇ及び６０Ｇが互いに入れ子状態になる。その後、熱成形エネルギー吸収体２２Ｇ全体が圧壊して、厚さが非常に薄い超薄型状態になる。圧壊したシステムの薄さが、エネルギー吸収体２２、２２Ｇの重要な特性であると考えられる。熱成形エネルギー吸収体を形成するシートは比較的薄いので、その圧壊状態は見た目には元のシート厚さのほぼ２倍の厚さになるに過ぎないか、おそらくは３倍の厚さであろう。このため、それは、最大エネルギー吸収を得るために空間を満たすこと、及び衝突時のエネルギーを吸収するために最大ストロークを与えることの両方により、それが占める限定的な空間を「最大限利用」する。
【００３６】
図１７は、ビーム２１Ｈと、エネルギー吸収体２２Ｇに似ているが、特に衝突時にシート５１Ｆ（図１１、図１２）に似た空気溜めシート５１Ｈを組み込んだ熱成形エネルギー吸収体５０Ｈとを有する別のバンパーシステム２０Ｈを示している。シート２２Ｈは、シート５１Ｈの高さまで圧壊して、捕集されていた空気は通気孔５４Ｈを通って追い出される。次に、シート２２Ｈ及び５１Ｈは一緒に圧壊して（図１８〜図２０））、エネルギー吸収率が増加する。
【００３７】
図２１は、エネルギー吸収体２２Ｇの３段階圧壊の力撓み曲線を示す。同様な段階的エネルギー吸収グラフが、エネルギー吸収体５０Ｈの場合に生じるであろうが、段階が異なる高さになり、逃げる捕集空気によって散逸するエネルギーの影響を受けるであろう。
【００３８】
図示の構造は、補強ビーム１２１、主エネルギー吸収体１２２、及び熱成形補助エネルギー吸収体サブアセンブリ１２３を有し、これらの総てが縁板１２４によって覆われているバンパーシステム１２０を備える車両の前端部１１９（図２２）を含む。熱成形エネルギー吸収体サブアセンブリ１２３は、低コストの補助エネルギー吸収をバンパーシステムに提供しており、個々のモデルの車両用にバンパーシステムを微調整するときに非常に役立つ。これにより、場合によっては、異なる車両に同一のバンパーシステムを、但し、その特定車両に必要な「追加的な」エネルギー吸収能力のために熱成形吸収体サブアセンブリ１２３を追加して使用することができる。また、熱成形吸収体サブアセンブリ１２３は比較的薄く、例えば３０ｍｍ〜２０ｍｍ以下で形成されることができ、あるいは端から端まで先細状に形成し、それにより、従来は無駄になり、エネルギーの吸収に使用されていない小さい「空き」領域内に熱成形吸収体サブアセンブリ１２３を使用することができる。また、同一のバンパービーム及び主エネルギー吸収体を下側に使用できるようにしながら、異なる外観の表面及び形状を有する縁板を支持するために、熱成形吸収体サブアセンブリ１２３を縁板支持構成部品として使用することができる。どの程度のエネルギー吸収及び縁板支持が望まれるかに応じて、場合によっては熱成形吸収体サブアセンブリ１２３を直接的に補強ビーム１２１（図２２Ａ）上に使用することができることに留意されたい。また、図２２及び図２２Ａのシステムは、車両の前後端部や、衝突時のエネルギー吸収が必要な他の用途で使用されることもできる。
【００３９】
上述したように、本概念を使用して、様々な異なる形、構造及び構成を構築することができると考えられる。従って、総ての単一の可能な組み合わせが本明細書に明確に記載されているわけではないが、本記載から当然理解されるように、そのような組み合わせ及び変更形の総ては、本記載の範囲に含まれるものとする。これを念頭において、以下の材料をまとめて、幾つかの異なる単一の熱成形シートを説明し、次に衝突時に嵌め合わされて相互作用するエネルギー吸収クラッシュボックスを有する２つの相互係合シートを説明し、次に、互いに接合されて空気溜めクラッシュボックスを画定する２つのシートを説明する。種々の異なった構造により、段階的エネルギー吸収曲線、及び衝突時にほとんどのエネルギーが吸収される場合のエネルギー吸収曲線を含めた、多様な異なる力対撓み曲線を達成することができる。
【００４０】
エネルギー吸収体サブアセンブリ１２３（図２３）は、熱成形高分子材料の２つのシート１２５及び１２５Ａを有し、各シートはそれぞれベース壁１２６及び１２６Ａを画定し（図２４、図２５も参照）、複数のクラッシュボックス１２７及び／又は１２７Ａがその内部に熱成形されており、サブアセンブリは、さらに、シート１２５及び１２５Ａの裏面に取り付けられた１対のバッキングシート１２８を有する。シート１２５及び１２５Ａを最初に説明し、次にそれらとバッキングシート１２８との組み合わせを説明する。その後、シート１２５及び１２５Ａの幾つかの変更形を説明する。シート１２５の変更形は、同様且つ／又は同一の構造部分及び態様に対して「Ａ」、「Ｂ」等の文字を使用して説明されている。
【００４１】
シート１２５の各クラッシュボックス１２７（図２４及び図２４Ａ）は、ベース壁１２６の周縁材料１３１から熱成形された側壁１３０を有する。熱成形材料は、クラッシュボックス１２７の中央に開口１３２を形成すると共に、側壁１３０から間隔をおき、且つクラッシュボックス１２７の遠位端を閉鎖する床フランジ１３３を形成する。熱成形処理の技術では、熱成形処理中の高分子シート材料の過剰延伸、脆弱化及び／又は引き裂けを回避するために、側壁１３０及び床フランジ１３３によって形成される隅部にアールを付けること（且つ側壁１３０及びベース壁１２６によって形成される隅部にもアールを付けること）が既知であることに留意されたい。側壁１３０は、円筒形、円錐台形、矩形、楕円形、長円形、ピラミッド形、「Ｘ」字形、「Ｉ」字形、又は所望され得る他の任意の構造形状を含めた様々な異なる形状であることができると考えられる。図示のエネルギー吸収体シート１２５の床フランジ１３３は、総てカップ形であり、同一の高さ及び寸法である。シート１２５のクラッシュボックス１２７の図示の配置は矩形配列を形成し、カップケーキ焼き型に非常に似ている。他のパターン及びクラッシュボックス形状（平坦側部のピラミッド等）も可能であると考えられる。所望ならば、空気流のため、又は最適圧潰強さを与えるように調整するために、オリフィス又は穴１３５を各クラッシュボックス１２７の上部又は側部に設けてもよい。また、所望の力／撓み曲線及び衝突エネルギー吸収を有するようにエネルギー吸収体を調整するために、シート厚さ及び材料を変えることができる。
【００４２】
エネルギー吸収体シート１２５Ａ（図２５、図２６）は、シート１２５上のクラッシュボックス１２７のパターン及び寸法とぴったり合致する同様配列のクラッシュボックス１２７Ａを有し、さらに、その配列内に点在する、第２パターンの背の高いクラッシュボックス１２７Ａ’を有する。図示のクラッシュボックス１２７Ａ’は、クラッシュボックス１２７Ａの高さの約２倍であり、クラッシュボックス１２７の間に嵌るような形状及び配置になっている。この配置により、クラッシュボックス１２７Ａ’の上部がシート１２５のベース壁１２６に係合する。また、短い方のクラッシュボックス１２７Ａは、クラッシュボックス１２７の端部に係合する（図２８を参照）。図２８に示されているように、２つのエネルギー吸収体１２３及び１２３Ａは、それらのクラッシュボックス１２６が相互にぴったり合って、それにより、それらの側壁１３０及び１３０Ａが互いに係合して支え合うように配置されることができる。（図示のシート上のクラッシュボックス１２６と互いにぴったり合って支持し合う相手シート上のクラッシュボックスを示す図２４の破線を参照されたい。）クラッシュボックス１２７、１２７Ａ、１２７Ａ’の任意の１つ又は複数をより短く、又はより長くすることができ、その結果、段階的力対変位量曲線が生じることに留意されたい。このため、加えられる衝突ストロークの長さに応じて、異なるレベルのエネルギー吸収が行われる。これは非常に有用な特性であり、バンパーシステムを特定の機能的要件に合うように調整することができる。
【００４３】
バッキングシート１２８（図２７）が（任意選択であるが）、シート１２５上の各クラッシュボックス１２７の周囲の周縁材料１３１の後面に取り付けられて、クラッシュボックス１２７の開放側を覆う。これにより、クラッシュボックス１２７のキャビティ１３２内に空気が捕集されて、衝突時に空気クッションを形成する。衝突時に空気を制御状態で逃がし、それにより、激しい衝突がない場合、クラッシュボックス１２７が破裂しないようにするために、バッキングシート１２８（又は側壁）にオリフィス１３５が形成されている。オリフィス１３５は、所望の任意寸法に形成されることができ、所望ならば、多数のオリフィスを使用することができる。また、１つのクラッシュボックス１２７から隣接のクラッシュボックス１２７に逃げる空気を流すために、チャネル１３２’（図２７）をバッキングシート１２８内に形成することができると考えられる。これは、応力を分散させると共に、「流体」空気クッションを与える。チャネルは、空気流の経路指定と共に、空気流の速度を制御する寸法にすることができることに留意されたい。
【００４４】
シート１２５、１２５Ａ及び１２８は、任意の材料又は厚さであることができる。図２３に示された構造では、シート１２５及び１２５Ａが、それらの側壁１３０及び１３０Ａの圧壊時に良好なエネルギー吸収を行うのに十分な強さ及び壁厚、例えば、約１ｍｍ〜４ｍｍの厚さ、より好ましくは約２ｍｍ〜２．５ｍｍの厚さを有し、且つ容易に熱成形又は真空成形されることができる衝撃吸収材料であると考えられる。しかし、所望ならば、より厚い、又はより薄い壁を有するように、シート１２５及び１２５Ａを射出成形又はその他の方法で形成することができるであろう。図示のシート１２５及び１２５Ａは、合計の厚さ寸法が約２０ｍｍ〜３０ｍｍであると考えられるが、もちろんそれらの合計厚さを所望通りに変更することができる。さらに、バッキングシート１２８及び１２８Ａは、はるかに薄くした壁、例えば１ｍｍ未満、好ましくは約０．５ｍｍ未満の壁を有すると共に、半延伸可能且つ屈曲可能な材料であると考えられる。バッキングシート１２８は、バンパービーム１２１の正面に当てて、又は主エネルギー吸収体１２２の正面に当てて（あるいは、多重サブアセンブリ１２３を積層化するとき、別のバッキングシート１２８に当てて）配置されるので、バッキングシート１２８は、２ｍｍ以上の厚さである必要がないが、所望ならば、そうすることもできる。図示の側壁１３０は、ベース壁１２６に対して約９０°をなして延在しているが、実際には熱成形処理を容易にするために、小さい抜き勾配（例えば、約１°）が付けられている。側壁１３０に、より大きい角度を付けることもできるが、４５°を超える角度を付けないことが好ましい。また、シート１２５、１２５Ａ、１２８の１つ（又は複数）が、側方に延出するフランジと、ビーム１２１の上下面上へ後向きに延出するフック又は摩擦パッド（図２２Ａ）とを有し、それにより、サブアセンブリ１２３をビーム１２１又は主エネルギー吸収体１２２（図２２）上に、又は所望ならば縁板１２４に摩擦係合させて保持することができるとも考えられる。また、曲線を描いて延びるバンパー正面等の特殊形状により上手く合わせるために、先細又は空力形状を達成できるようにクラッシュボックス１２７の高さを変更することができる。
【００４５】
シート１２５Ｂ〜１２５Ｈは、シート１２５又は１２５Ａと交換することができる。説明を簡単にするために、同一又は同様の構造部分を同一の符号で表す。
【００４６】
シート１２５Ｂ（図２９）は、側壁１３０Ｂを有するドーナツ形クラッシュボックス１２７Ｂを有するが、修正形床フランジ１３３Ｂを有し、この場合、床フランジ１３３Ｂの中央セクション１４０Ｂが逆方向に熱成形され、それにより、その中央セクション１４０Ｂがベース壁１２６Ｂとほぼ共平面に位置している。外側壁１３０Ｂにほぼ平行に延在する内側壁１４０Ｂが形成されている。また、中央セクション１４０Ｂを部分的に変形させるだけにし、それにより、それがベース壁１２６Ｂと共平面にならないようにすることもできると考えられ、その場合、シート１２５Ｂは段階的エネルギー吸収（力対撓み曲線）を行うであろう。
【００４７】
シート１２５Ｃ（図３０）は、クラッシュボックス１２７Ｃがベース壁１２６Ｃから形成され、且つ内外側壁１４１Ｃ及び１３０Ｃが互いに比較的接近した位置にある状況を示す。シート１２５Ｄ（図３１）はシート１２５Ｃと同様であるが、クラッシュボックス１２７Ｄの内外側壁１４１Ｄ及び１３０Ｄが比較的遠く離れた位置にある。シート１２５Ｅ（図３２）は、中央セクション１４０Ｅが部分的に窪んでいるだけであり、ベース壁１２６Ｅと共平面になるまで窪んでいない状況を示す。シート１２５Ｆ（図３３）はシート１２５Ｅに似ているが、シート１２５Ｆでは、内外側壁１４１Ｆ及び１３０Ｆ間の領域１４２Ｆが、ベース壁１２６Ｆから半ばの間隔をおいた位置にあり、且つ中央セクションの中央領域又は端部１４０Ｆが、ベース壁１２６Ｆから領域１４２Ｆより遠く離れるように熱成形されている。このため、突出チップ１４３Ｆが中央領域１４０Ｆ及び内側壁１４１Ｆによって形成される。サブアセンブリ１２３Ｆ’（図３３Ａ）は、１対のシート１２５Ｆを有し、一方のシート上の外側壁１３０Ｆが他方のシート１２５Ｆ上の内側壁１４１Ｆに係合してこの内側壁１４１Ｆを支持している。シート１２５Ｇ（図３４）はシート１２５Ｆに似ているが、シート１２５Ｇでは、そのチップ１４３Ｇは、かなり幅広になった端部１４４Ｇを有する。
【００４８】
シート１２５Ｈ（図３６）は、２つの異なる形状のクラッシュボックス１２７Ｈ及び１２７Ｈ’がベース壁１２６Ｈに形成されている状態を示す。第１クラッシュボックス１２７Ｈは円筒形であって、第１高さまで延びている。第２クラッシュボックス１２７Ｈ’はより短い円筒形であって、クラッシュボックス１２７Ｈより短い高さまで延びた突出チップ１４３Ｈを有する。このため、シート１２５Ｈは、３段階又は３レベルの圧潰曲線（力対撓み曲線）を生じる傾向があり、各レベルは前のレベルより強さが増す。シート１２５Ｈでは、クラッシュボックス１２７Ｈ及び１２７Ｈ’は、離間配置された外側壁１３０Ｈを有する。しかしながら、第２シートを必要としないで単一シート上に形成されるとき、側壁１３０Ｉが位置１３０Ｉ’で互いに支え合うようにしたシート１２５Ｉ（図３７）を構成することができると考えられる。
【００４９】
図３８は、第１及び第２シート２０１及び２０２がそれぞれ、幾分カップケーキ型のような形状を有するように熱成形されているさらなるエネルギー吸収体２００を示す。具体的に言うと、シート２０１は、高さ２０５のクラッシュボックスを形成するタワー形のピラミッド様突出部分２０４を備えるベース壁２０３を有し、シート２０２は、低い高さ２０８のクラッシュボックスを形成するタワー形突出部分２０７を備えるベース壁２０６を有する。突出部分２０７の幾つか（又は総て）が、ＬＥＧＯ（商標）様に係合して突出部分２０４内にスナップ式に嵌る、又は摩擦式に嵌り込み、それにより、空気クッションポケット２１０を形成する。衝突時に空気を逃がすために、オリフィス又は穴２１１をシート２０１又は２０２の一方に形成することができる。別法では、空気は突出部分の隅部で逃げることができる。この構造により、エネルギー吸収体は段階的エネルギー吸収を行い、且つ衝突物を取り除いた後に回復することができる。突出部分２０４及び２０７の側壁は、熱成形を可能にするだけでなく、それらが衝突中にさらに係合し、それにより、その内部に捕集されている空気をより緊密に封止するように、抜き勾配として両方とも傾斜していることに留意されたい。さらに、衝突時の早期圧壊を防止するために、壁は互いに支え合い、それにより、追加支持を行うことができる。この壁相互の支持は、高さ２０５の部分だけ（高さ２０８が短いため）に及び、そのため、衝突時に段階的エネルギー吸収が生じる。
【００５０】
要約すると、熱成形エネルギー吸収体は、クラッシュボックスが真空成形又は他の熱成形技法によって形成されている単一シートから作製されることができる。クラッシュボックスは、「カップケーキ型」パターン又は他のより複雑なカップ又は箱形を含めた任意形状であることができると考えられる。クラッシュボックスは、衝突後に回復する材料で作製されると考えられるが、これは必須ではない。エネルギー吸収体は、熱成形以外の他の処理方法、例えば、射出成形から作製されることができる。エネルギー吸収体は、単段エネルギー吸収曲線（力対撓み曲線）を与えるように作製されることができるか、又は段階的エネルギー吸収を行うことができる。シートは、補強（金属）ビームの正面を横切って曲線を描いて延びる曲率に合わせて屈曲するように作製されることができ、また、ビーム１２１内又は主エネルギー吸収体１２２内の穴又はリセス１６２に係合し、それにより、所定位置にスナップ式に取り付けられるフック付きフランジ１６０（図２２Ａ）等のフランジを備えた構成にすることができる。
【００５１】
空気を捕集するようにバッキングシートを追加し、それにより、衝突時にシートが空気クッションを与えるように、エネルギー吸収体シートを修正することができる。別法では、シートを直接的にビームに（又は縁板に）取り付けて、クラッシュボックスを密封構造で保持することにより、バッキングシートをなくすことができる。衝突中にクラッシュボックスから出る空気流を制御し、且つ排出空気を他のクラッシュボックスに流すために、オリフィス及び／又はチャネルを設けることができる。
【００５２】
相互係合且つ相互支持するクラッシュボックスを有する２つの向き合ったシートを積層サブアセンブリとして使用することができる。クラッシュボックスは、同一形状でよく、又は異なるが合わさる形状でもよい。その２つのシートに加えて、追加シート層を加えることができる。シートは好ましくは、衝突後に回復し、且つ容易に成形される材料から作製されるであろう。
【００５３】
以上の説明で、本明細書に開示された概念から逸脱しない限り、本発明に修正を加えることができることは、当業者によって容易に理解されるであろう。そのような修正は添付の特許請求の範囲に、これらの特許請求の範囲がその文言で別段に明記しない限り、含まれると見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】１対のマウント、管状ビーム及び熱成形エネルギー吸収体を組み込んだバンパーシステムの斜視図である。
【図２】図１の熱成形エネルギー吸収体の斜視図である。
【図３】図１の熱成形エネルギー吸収体の上面図である。
【図４】図１の熱成形エネルギー吸収体の正面図である。
【図５】図１の熱成形エネルギー吸収体の端面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図１と同様の第１修正形バンパーシステムの部分斜視図である。
【図９】図１と同様であるが、図１のビーム及び熱成形エネルギー吸収体間に代替的な中間エネルギー吸収体を示す第２修正形バンパーシステムの分解斜視図である。
【図１０】図９の断面図である。
【図１１】図１０と同様であるが、空気クッション機構を組み込んだ二重層熱成形エネルギー吸収体を備える第３修正形バンパーシステムの断面図である。
【図１１Ａ】図１１のＸＩＡ−ＸＩＡ線に沿った断面図である。
【図１２】図１１と同様であるが、修正形エネルギー吸収体を有する第４修正形バンパーシステムの断面図である。
【図１２Ａ】図１２のＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ線に沿った断面図である。
【図１３】図１と同様であるが、３段階構造の側壁を有する第５修正形エネルギー吸収体の断面図である。
【図１４】図１３のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す、図１３と同様の断面図である。
【図１５】図１３のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す、図１３と同様の断面図である。
【図１６】図１３のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す、図１３と同様の断面図である。
【図１７】図１１と同様の第６修正形エネルギー吸収体の断面図である。
【図１８】図１１と同様の第６修正形エネルギー吸収体の断面図であり、図１７のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す図である。
【図１９】図１１と同様の第６修正形エネルギー吸収体の断面図であり、図１７のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す図である。
【図２０】図１１と同様の第６修正形エネルギー吸収体の断面図であり、図１７のエネルギー吸収体の衝突時の圧潰順序を示す図である。
【図２１】圧潰距離全体での力及びエネルギー吸収の段階的増加を示すと共に、衝突物を取り除いた後のエネルギー吸収体の回復を示す力対撓み曲線を示すグラフである。
【図２２】本発明の熱成形エネルギー吸収体を組み込んだ前バンパーシステムを示す断面図である。
【図２２Ａ】本発明の熱成形エネルギー吸収体を組み込んだ前バンパーシステムを示す断面図である。
【図２３】図２２の熱成形エネルギー吸収体の側面図である。
【図２４】図２３のエネルギー吸収体の、１パターンの熱成形クラッシュボックスを有する１つの高分子シートの平面図である。
【図２４Ａ】図２４のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図である。
【図２５】修正形エネルギー吸収体の平面図である。
【図２６】修正形エネルギー吸収体の側面図である。
【図２６Ａ】図２６の一部分の拡大断面図である。
【図２７】第２修正形エネルギー吸収体を示す図である。
【図２８】図２３のエネルギー吸収体の拡大破断断面図である。
【図２９】１パターンの熱成形クラッシュボックスを有する別の修正形エネルギー吸収体の斜視図である。
【図３０】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の平面図である。
【図３１】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の平面図である。
【図３２】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の平面図である。
【図３３】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の側断面図である。
【図３３Ａ】図３３の２つのシートの積層アセンブリであって、向き合った相互嵌め合い形熱成形クラッシュボックスと、クラッシュボックス内に空気を捕集する２つのバッキングシートとを有する、別の修正形エネルギー吸収体の断面図である。
【図３４】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の側断面図である。
【図３５】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の側断面図である。
【図３６】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の平面図である。
【図３７】さらなる修正形熱成形エネルギー吸収体の平面図である。
【図３８】クラッシュボックスを内部に熱真空成形し、且つ相互に嵌め合わせてその間に空気を捕集するように配置された第１及び第２熱成形シートを有する、別の修正形エネルギー吸収体の断面図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２１】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３８】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月28日(2005.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のバンパーシステムであって、
車両フレームに取り付けられるようになっている補強ビームと、
該補強ビームの正面上に支持される熱成形エネルギー吸収体であって、該エネルギー吸収体は、単一の材料シートから熱成形処理によって形成され、それにより、ベースフランジ、及び予想される衝突の方向に対して平行な前後方向に前記ベースフランジからほぼ垂直に延出する複数の長手方向熱成形クラッシュボックスを有するようになっており、該クラッシュボックスの各々は、向き合った側壁、直交関係にある端部壁及び側壁に支持された前壁を有し、前記クラッシュボックスの各々は、前記ベースフランジに沿って互いに離間配置されており、前記クラッシュボックスの各々は、後向きの個別開口を画成し、前記側壁、前記端部壁及び前記前壁は連続している、該熱成形エネルギー吸収体と、
を備えており、
前記エネルギー吸収体は、前向き表面及び後向き表面を画定し、その各々の表面は、前記前後方向に対して平行な直線方向に開放して塞がれないと共に、アンダーカット面を有しておらず、それにより、前記前後方向に対して平行な成形方向に進んで前記ベースフランジを通り、前記クラッシュボックスによって画成された前記後向き開口に直線的に入るように成形工具の一部分を進めることにより、前記エネルギー吸収体を前記材料シートから熱成形することができ、前記向き合った側壁は、前記熱成形中延伸し、且つ熱成形処理に起因して前記前壁及び前記ベースフランジの厚さよりも薄い厚さ寸法を有する、車両用のバンパーシステム。
【請求項２】
前記補強ビームは、比較的平坦な第１形状を画定する第１正面を有し、前記前壁は、前記第１形状とは異なる比較的凹凸状の第２形状を有する第２正面を有し、前記第２形状は、縁板に係合して該縁板を支持するようになっている、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項３】
前記クラッシュボックスは、前記側壁の１つに少なくとも１つの横方向画成凹部を有し、それにより、前記クラッシュボックスは、正面図では、「Ｈ」字形、「Ｔ」字形、「Ｘ」字形及び「Ｃ」字形の１つを画成する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項４】
前記側壁の少なくとも１つは、前記前後方向に対して平行に延在する起伏を付けた波形を有する、請求項３に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項５】
前記クラッシュボックスは、長手方向に離間配置され、該クラッシュボックスの各々は、垂直方向において前記エネルギー吸収体の合計垂直寸法の少なくとも半分に延在する、請求項３に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項６】
前記エネルギー吸収体の中心から始まって、前記クラッシュボックスの内側のものは、該クラッシュボックスの外側のものとは異なる前記前後方向の高さ寸法を有する、請求項２に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項７】
前記向き合った側壁は、前記前後方向に対してほぼ平行に延在する平面を画定する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの前記側壁は、第１平面を画定する前部分、該第１平面に対して平行な第２平面を画定する第２部分、及び前記バンパーシステムの衝突時に前記第１及び第２部分が互いに入れ子式に重なり合うようにするオフセット接続部分を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項９】
前記単一の材料シートに接着されると共に、前記クラッシュボックス内に空気が充填された空気クッションポケットを形成する第２材料シートを備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１０】
前記第２材料シートは、前記空気クッションポケットから出る空気の流量を制御するための通気孔を有する、請求項９に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１１】
前記補強ビームの前記正面は、窪み構造部分及び突出構造部分の一方を備え、前記ベースフランジは、前記窪み構造部分及び前記突出構造部分の他方を備え、前記一方の構造部分は前記他方の構造部分に係合し、それにより、該バンパーシステムに対する衝突時に、前記エネルギー吸収体を前記補強ビームの前記正面上に保持するようにした、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１２】
前記窪み構造部分はチャネルであり、前記突出構造部分はリッジである、請求項１１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１３】
前記クラッシュボックスに当てて組み合わされる第２クラッシュボックスを内部に形成する第２熱成形エネルギー吸収体を備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１４】
前記クラッシュボックスは、最大高さ寸法が約３５ｍｍである横断面を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１５】
少なくとも幾つかの前記クラッシュボックスは、最大で約２５ｍｍの高さ寸法を有する、請求項１４に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１６】
前記側壁は、約２．０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１７】
前記熱成形エネルギー吸収体は、形状記憶を有すると共に圧潰後にほぼ元の形状に回復する材料を有する、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１８】
前記ベースフランジは、前記クラッシュボックス間に位置する可撓性セクションを有し、それにより、前記エネルギー吸収体は、屈曲可能であり、且つ曲線的に後退するビームの正面に係合するように可撓変形するようになっている、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項１９】
前記ビームの前記正面上に配置されて該正面に係合する第２エネルギー吸収体であって、前記熱成形エネルギー吸収体に係合して該熱成形エネルギー吸収体を支持する前面を有する第２エネルギー吸収体を備える、請求項１に記載の車両用のバンパーシステム。
【請求項２０】
バンパーシステムであって、
ビームと、
熱成形エネルギー吸収体と、を備え、
該熱成形エネルギー吸収体は、ベースフランジと、該熱成形エネルギー吸収体の内部に形成された熱成形クラッシュボックスとを有し、
該クラッシュボックスは離間配置され、該クラッシュボックスの各々が側壁、端部壁及び正面壁を有し、それによって箱形を形成しており、
前記側壁の少なくとも１つは、第１平面を画定する前部分と、該第１平面に対して平行な第２平面とを画定する第２部分と、該バンパーシステムの衝突時に前記第１及び第２部分が予測可能な方法で互いに入れ子式に重なり合うようにするオフセット接続部分とを有するバンパーシステム。
【請求項２１】
前記熱成形エネルギー吸収体に接着された第２シートであって、前記クラッシュボックスの下側に空気充填された空気クッションポケットを形成する部分を有する第２シートを備える、請求項２０に記載のバンパーシステム。
【請求項２２】
バンパーシステムであって、
正面、及び該正面に形成された少なくとも１つの細長いリセスを有するバンパービームと、
熱成形エネルギー吸収体であって、ベースフランジ、及び該エネルギー吸収体内に前記ベースフランジに対して垂直な方向に形成されたクラッシュボックスを有し、前記ベースフランジから延出して前記リセスに係合する少なくとも１つの熱成形リッジをさらに有し、それにより、車両の衝突時に該熱成形エネルギー吸収体を前記正面上に保持する、熱成形エネルギー吸収体と、
を備えるバンパーシステム。
【請求項２３】
前記リセスは、前記ビームの正面に形成された、長手方向に延在するチャネルを有する、請求項２２に記載のバンパーシステム。
【請求項２４】
バンパーシステムであって、
正面を有する金属製の管状バンパービームと、
中空のクラッシュボックス及び発泡ブロックの一方又は両方から選択されたエネルギー吸収ブロックを有する第１高分子エネルギー吸収体と、
該第１高分子エネルギー吸収体の前部の大部分を覆う第２熱成形高分子エネルギー吸収体であって、前記第１高分子エネルギー吸収体に係合するベースフランジを有すると共にその内部に形成された少なくとも１つのクラッシュボックスを有する、第２熱成形高分子エネルギー吸収体と、
を備えるバンパーシステム。
【請求項２５】
前記第１及び第２高分子エネルギー吸収体は、摩擦的且つ移動止め式に係合し、それにより、前記エネルギー吸収体を合体保持する合わせ表面を有する、請求項２４に記載のバンパーシステム。
【請求項２６】
車両バンパーシステムであって、
正面を有すると共に、車両フレームに取り付けられるようになっている補強ビームと、
熱成形構成部品を有して前記正面に当接するエネルギー吸収体と、
前記ビーム及び前記エネルギー吸収体を覆う縁板と、
を備え、
前記熱成形構成部品は、前記正面に隣接するベースシート、及び該ベースシートから前方に延出して前記縁板に係合する複数のクラッシュボックスを有し、前記クラッシュボックスの各々は、直交関係の平面を画定する向き合った側壁及び前壁を有すると共に、長手方向に起伏して凹凸領域を交互に有する上下壁も有し、前記クラッシュボックスは、少なくとも１つの側部で開放し、それにより、該熱成形構成部品の熱成形を容易にしており、前記クラッシュボックスは、前記側壁の少なくとも１つが凹部を画定する１群の形状から選択された形状を画定する、車両バンパーシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの側壁は、Ｉ字形、Ｈ字形、Ｃ字形、Ｔ字形及びＸ字形の１つから成る形状を有する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項２８】
前記クラッシュボックスの前記側壁は、Ｉ字形、Ｈ字形、Ｃ字形、Ｔ字形及びＸ字形の少なくとも２つの異なる形状を有する、請求項２７に記載の車両バンパーシステム。
【請求項２９】
前記クラッシュボックスの少なくとも１つは、その幅の少なくとも２倍の長さにわたって延在する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３０】
前記熱成形構成部品は、前記ベースシート内に形成された後方延出構造部分であって、前記ビームの前記正面内に形成された１つのチャネル内に延びて、それにより、車両衝突時に前記エネルギー吸収体を前記正面上に保持するのを助ける、後方延出構造部分をさらに有する、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３１】
前記クラッシュボックスの少なくとも半分は、高さが約３５ｍｍ未満である、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３２】
前記クラッシュボックスは高さが一様でない、請求項３１に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３３】
前記ベースフランジは、可撓且つ屈曲可能であり、それにより、前記熱成形構成部品は、取り付けられていない無応力状態にあるときの形状が異なっても、前記ビームの前記正面に係合するように屈曲可能である、請求項２６に記載の車両バンパーシステム。
【請求項３４】
前記クラッシュボックスの前記壁の少なくとも１つは、前記バンパーシステムが一ストロークを移動する衝撃を受けたとき、該ストローク中に折り重なり合うオフセット
【国際調査報告】
2007524535.tif 000041