(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗用車両用バンパシステムであって、
管状のバンパビームであって、前壁と、少なくとも１つの後壁と、前記前壁及び前記後壁を連結する複数の水平方向延出壁とを有し、車両のフレームに取り付けられるようにしたバンパビームと、
エネルギー吸収体であって、前記バンパビームを嵌合可能に受け取って支持するように形成されたリセスを有する後面を有し、前記バンパビームの前記後壁とほぼ同一平面上の位置に延びる端部分を有する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の前記端部分は、車両のコーナを画定するとともに、車両のファシアを前記コーナにおいて構造的に支持するように構成され、
前記端部分は前記前壁を覆い、且つ前記バンパビームの上部、下部及び端部も少なくとも部分的に覆い、
前記端部分は、車両損傷の見込みを軽減するため、撓んでエネルギーを吸収するように構成される乗用車両用バンパシステム。
【請求項２】
前記端部分の各々から外側に、前記エネルギー吸収体の前面にほぼ整合して延びる片持ち式のフランジを有する請求項１に記載のバンパシステム。
【請求項３】
前記片持ち式のフランジは、その長さに沿って変化する剛直度を与えるように、三日月形に形成される請求項２に記載のバンパシステム。
【請求項４】
前記バンパビームは、前記バンパビームに取り付けられ、前記バンパビームを車両上に支持する、一対の隔離配置されたマウントを有しており、
前記端部分の各々は、前記マウントの対応するものに係合する管状部分を有する請求項１に記載のバンパシステム。
【請求項５】
前記マウントの各々は、前方ループ部分を有しており、
前記エネルギー吸収体の前記管状部分の一部は、前記ループ部分と前記バンパビームの端部との間に配置される請求項４に記載のバンパシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、ビームと、ビーム面上に配置されたエネルギー吸収体とを有する自動車用バンパシステムに関する。
【０００２】
多くの車両構造は、バンパシステムのエネルギー吸収を改善するために、鋼製バンパビームの面または前面に配置されたエネルギー吸収体を使用している。エネルギー吸収体は、低速衝突時の損傷の軽減を含めた、低速衝突用の初期エネルギー吸収レベルを有すると共に、高速衝突時（すなわち、ビーム及び車両が相当なエネルギー量を吸収し始める前、及びその時）にエネルギー吸収レベルが高められる。一般的に、エネルギー吸収体はバンパビームに締結具で固定される。その締結具はビーム上にエネルギー吸収体を確実に正確に位置決めする。その理由には、一貫した性能を確保すると共に、美観及び組み立てのために正確な位置決めを確保する（たとえば、組み立て中に前端部のファシア(fascia)をエネルギー吸収体及びビームの上に確実にぴったりはめる）ために、エネルギー吸収体をバンパビーム上に正確に位置決めすることが含まれる。
【０００３】
しかし、一時的及び永久的取り付けの点で、またエネルギー吸収を向上させてより信頼できるものにするために、改善が望ましい。通常、バンパビームへのエネルギー吸収体の取り付けには、複数の機械的締結具が必要である。機械的締結具を必要とすることは、取り付けに手作業が必要であり、それによって望ましくないコスト増加が生じるため、不都合である。また、機械的締結具は、衝突時に局部的かつ不均一な応力分布を生じて、衝突時にバンパシステムの一貫性のない圧壊や、エネルギー吸収不足を生じる。さらに、エネルギー吸収体をビームに固定する結果、衝突物から伝達される非垂直的かつ不均一な荷重に対応してエネルギー吸収体が移動して調節することはできない。同時に、バンパシステムによっては、時にはエネルギー吸収体の移動が、予測できない早期かつ不均一な圧壊を生じて、その結果、バンパシステムによるエネルギー吸収が不足または一貫しなくなるため、その移動が望ましくない。
【０００４】
また、バンパシステムのコーナ衝突構造に対する改良も望まれる。多くの既存のバンパシステムは、バンパビームの端部の前面を、バンパビームのその他の部分の前部に比べて大きい角度を付けた形状にして、車両の前フェンダの空力曲線に一致させる必要がある。これを達成する１つの方法は、バンパビームの端部を斜めにマイタ切断した(miter cutting)後、傾斜端部にプレートを溶接して、発泡クッションなどのエネルギー吸収体を支持する、複合角度の付いた平坦な前面を形成するものである。別の方法は、バンパビームの端部を変形または圧潰して、傾斜した前面を形成するものである。さらに別の方法は、長手方向にバンパビームを超えて延出して所望の形状を形成するブラケットを、バンパビームの端部に溶接するものである。しかし、これらの代替形態のすべてに欠点がある。たとえば、それらはそれぞれ補助作業を必要とし、結果的に寸法のばらつきを増加させ、相当な設備投資を必要とする。さらに、それらは、スクラップの増加、人的労働力及び製造時間の大幅な増加、及び在庫や加工中の仕掛り品の大幅な増加をもたらすであろう。
【０００５】
以上のすべての理由から、低速及び高速衝突時の双方に対応して、また、正面及び斜め衝突方向に対応して、良好で一貫性及び信頼性を高めた大きい衝突エネルギー吸収を行うバンパシステムが望まれる。また、コストを低減させ、部品数を減少させ、少ない労力でエネルギー吸収体をビームに容易に組み立てる改善も望まれる。さらにまた、バンパ開発プログラムの終わり頃でも、最適な前端部及びコーナ衝突強度を得るための調節及び調整が可能でありながら、高価または複雑な成形技法または組み立て技法も、バンパ端部分を形成する補助的なマイタ切断または圧潰も必要としない、エネルギー吸収体構造が望まれる。さらに、多くの異なったバンパビーム断面形状及び寸法に使用するのに適合可能なエネルギー吸収体構造が望まれる。また、可撓性であって、さまざまな曲率及び長手方向の曲がりを有すると共にさまざまな断面を有する非線形バンパビームに使用可能なエネルギー吸収体構造も望まれる。
【０００６】
［発明の概要］
本発明の一態様は、バンパビームとエネルギー吸収体を備える車両用バンパシステムである。上記バンパビームは、連続した管状断面を有するバンパビームであって、それの上側及び下側前壁によって、上記バンパビームが車両取り付け位置にある時に垂直に延在する前面が画定され、該前面の上記上側及び下側前壁間に、長手方向に延びたチャネルを画定する上側及び下側中間壁を有する。上記エネルギー吸収体は、上記バンパビームの上記前面に当接する箱形部分を有し、上記チャネルにはまる後方延出ノーズ部分をさらに有する。一形態では、上記ノーズ部分には、上記上側及び下側中間壁に沿って配置されてそれらに当接すると共に、上記箱形部分に接続された圧壊制御キック壁が設けられており、それにより、物体が上記バンパシステムに衝突した時、上記キック壁は上記上側及び下側中間壁内へ、物体が増大力で上記箱形部分に衝突するのに伴って増大する力で、押し付けられる。この構造により、上記高分子エネルギー吸収体の上記箱形部分及び上記バンパビームの上記上側及び下側中間壁が一体的に、制御状態にあるたわみ及び圧壊を生じる。
【０００７】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムはバンパビームとエネルギー吸収体を備える。上記バンパビームは連続した管状断面を有し、上記バンパビームが車両取り付け位置にある時に垂直に延在する前面を有する。バンパビームは、該前面の中間領域を横切って長手方向に延びたチャネルを形成する中間壁を有し、該中間壁は上記前面まで延在している。上記エネルギー吸収体は、上記バンパビームの上記前面に当接する後面を有する。上記エネルギー吸収体は、水平に延在する平行な第１、第２、第３及び第４壁を有し、上記第１平行壁は最上位置にあり、上記第４平行壁は最下位置にある。上記エネルギー吸収体はさらに、上記第１及び第２平行壁を相互連結する上側の壁を有し、それによって上側箱形部分を形成しており、また、上記第３及び第４平行壁を相互連結する下側の壁を有し、それによって下側箱形部分を形成している。上記エネルギー吸収体はさらに、上記上側及び下側の壁から後向きに上記バンパビーム内へ延出したノーズ部分を有している。該ノーズ部分はキック壁を有し、上記バンパシステムに衝突した時、上記キック壁は、上記バンパビームの上記中間壁に当たって側方へ押し付けられ、それにより、上記中間壁を、従って上記バンパビームを、より制御された状態で圧壊させる。このような構成により、一貫した圧壊およびエネルギー吸収が改善されるように、ビームの圧壊負荷が局所的に制御される。
【０００８】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムは、表面と、該表面上で長手方向に延在するチャネルとを有するＢ字形バンパビームと、上記表面に係合するエネルギー吸収部分を有するエネルギー吸収体を有する。該エネルギー吸収体は上記エネルギー吸収部分に連結されて、上記チャネルにはめ込まれる少なくとも１つのノーズ部分をさらに有する。
【０００９】
本発明のさらなる別の態様において、車両用バンパシステムは、表面と、該表面上のチャネルを有するバンパビームとを備え、また上記表面に係合する第１エネルギー吸収部分を有するエネルギー吸収体を備える。上記エネルギー吸収体は、上記チャネルで位置合わせされて、上記チャネルの底部から離隔配置されて、衝突の初期段階で上記チャネルの底部と接触する位置へ移動するように構成され、さらに、衝突の後続段階でエネルギーを吸収するように構成される上記第２エネルギー吸収部分をさらに含む。
【００１０】
本発明のさらなる別の態様において、車両用バンパシステムは前面及び開放端部を有する管状バンパビームと、上記前面に係合する主部分を有し、該主部分に連結されて、上記開放端部に巻き付いて該開放端部を覆う端部カバーコーナ部分を有するエネルギー吸収体を有する。上記コーナ部分の各々は、上記管状バンパビームの長さ方向にほぼ垂直に延在する管状部分を画定する壁を有し、その壁は、コーナ衝突時にバンパシステムに対してエネルギーを吸収するように構成されている。
【００１１】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムは表面を有するバンパビームと、該表面に係合するエネルギー吸収体を有する。該エネルギー吸収体は、複数の離隔配置された箱形部分と、該箱形部分の隣接したものを連結する複数の相互連結部分とを備えている。上記箱形部分の各々は、上壁、下壁、右側壁、左側壁及び前壁を有し、これらが結合して後向きに開いた箱体を形成しており、上記相互連結部分の各々は、上記左右側壁の隣接したものの間で水平面上に延在する平行壁と、該平行壁を連結して前方に開いたハニカム構造体を形成する後壁とを有する。上記側壁の選択されたものは、上記箱形部分を脆弱化する形状の圧潰開始開口を有し、それによって、車両の衝突時に上記エネルギー吸収体の特定部分に沿って所望のエネルギー吸収レベル、及び力対ひずみ特性を与える。
【００１２】
本発明の別の態様において、車両用のバンパシステムは、車両の前方向を規定する表面を有するバンパビームと、該表面に係合するエネルギー吸収体を有する。該エネルギー吸収体は、車両取り付け位置にある時、横方向垂直中心面に関して対称的な形状である。上記エネルギー吸収体は、水平面を規定する複数の平行壁を有し、該平行壁は、上記中心面を除いて、上記エネルギー吸収体の全長にわたって長手方向に延在しており、また、上記表面にほぼ平行な位置にある不連続状の前後壁をさらに有し、該前後壁は上記平行な壁を相互連結して、前向き開口及び後向き開口の交互配置を画定する開放箱形部分を形成するエネルギー吸収体とを備えている。
【００１３】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムは、車両の前方向を規定する表面を有し、車両の前コーナに近接した位置にあってそれを部分的に画定する開放端部を有するバンパビームを有する。上記エネルギー吸収体は上記表面に係合する。上記エネルギー吸収体は、車両取り付け位置にある時、横方向垂直中心面に関して対称的な形状であり、また、上記表面に係合してそれを覆う中央部分を有すると共に、上記バンパビームの上記開放端部を覆うコーナ部分を有する。上記コーナ部分は、開放ハニカム形構造を形成する垂直延在壁によって一部が形成され、該垂直延在壁から片持ち式に外方へ延びた三日月形フランジによって一部が形成されている。
【００１４】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムは、車両の前方向を規定する表面を有し、また開放端部を有するバンパビームを備える。一対の取り付けブラケットは上記バンパビームに取り付けられて、該バンパビームを車両に装着できるようにする。取り付けブラケットはそれぞれ、上記開放端部の対応のものの上方に少なくとも部分的に延在する前方延出部分を有する。エネルギー吸収体は上記表面に係合する。エネルギー吸収体は車両取り付け位置にある時、横方向垂直中心面に関して対称的な形状である。エネルギー吸収体は一対のコーナ形成端部分を有し、その各々は、上記開放端部の１つと上記取り付けブラケットの前方延出部分の対応のものとの間に一部が位置する箱形部分を有する。
【００１５】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムは、車両の前方向を規定する表面を有し、また開放端部を有するバンパビームを備える。エネルギー吸収体は上記表面に係合する。エネルギー吸収体は車両取り付け位置にある時、横方向垂直中心面に関して対称的な形状である。エネルギー吸収体は、中心部分と、該中心部分の外端部に取り付けられた一対のコーナ形成部分とを有し、その間にリセス領域を設けている。一対の取り付けブラケットは上記バンパビームに取り付けられて、該バンパビームを車両に装着できるようにする。取り付けブラケットはそれぞれ、上記リセス領域内へ部分的に延在する外方延出部分を有し、それによって、コーナ衝突時に上記エネルギー吸収体の上記コーナ部分の対応のものを支持する。
【００１６】
本発明の別の態様において、車両用バンパシステムを開発する方法は、車両に取り付けられるようにしたバンパビームと、該バンパビームに取り付けられたエネルギー吸収体とを備えたバンパアセンブリを準備するステップを含む。エネルギー吸収体は、前後方向を規定する表面を有し、また、中央部分及びコーナ形成端部分を有し、該中央部分及び端部分は、上記前後方向に平行に延在する平面壁部分によって一部が画定される複数の箱形部分を有する。本方法は、上記バンパアセンブリを物体と衝突させ、それによって車両の衝突をシミュレートするステップと、衝突データを収集するステップと、上記衝突させるステップの後、上記衝突データ及び上記バンパアセンブリの損傷を分析するステップと、上記平面壁部分に穴及び不均一な圧潰開始開口を形成し、それにより、特定の箱形部分の強度を低下させることによって、上記箱形部分のそれぞれの衝突強度を調節するステップとを含む。
【００１７】
本発明のさらなる別の態様において、車両用バンパシステムは、上下及び前後壁を備えた連続管状断面を有するバンパビームを備え、上記前壁は、上記バンパビームが車両取り付け位置にある時にほぼ垂直に延在する前面を画定する。また、前壁は上記上側及び下側の前壁間(between the top and bottom front walls)に４側部開口を有する。エネルギー吸収体は、上記前面に当接する本体を有し、また、上記バンパビームの上記前面の上記開口に挿通されて上記後壁付近の位置まで延出する箱形ノーズ部分を有する。上記箱形ノーズ部分は、車両衝突時に初期量のエネルギー吸収を行うように構成され、また、車両衝突の後続段階では上記バンパビームと共に圧壊するように構成されている。
【００１８】
本発明のさらなる別の態様において、車両用バンパシステムは、上下及び前後壁を備えた連続管状断面を有するバンパビームを備える。上記前壁は、上記バンパビームが車両取り付け位置にある時にほぼ垂直に延在する前面を画定し、また、上記上下壁はほぼ水平に延在する。エネルギー吸収体は、上記前面に当接する本体を有し、また、それぞれ上記上下壁に係合するフックを備えた上下対のフランジを有する。該上下フランジは、比較的剛直であるが可撓性を有し、また、組み付け時に上記バンパビーム上に上下の対向締め付け力を発生し、それによって上記エネルギー吸収体を上記バンパビーム上に一時的に保持するのに十分な力で上記フックを付勢する向きにある。
【００１９】
当該技術分野の専門家であれば、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面を検討すれば、本発明の上記及び他の態様、目的及び特徴を理解できるであろう。
【００２０】
［好適な実施形態の詳細な説明］
本発明は、圧延成形されて曲線状に延びたＢ字形ダブルチューブバンパビームを使用するものとして記載される。このＢ字形バンパビームについては、当該技術分野の専門家であれば本発明を理解して実行できる程度に十分に本明細書に記載するが、図示のＢ字形バンパビームを製造するプロセス及び方法は、読者がさらなる詳細な情報を望む場合、Ｓｔｕｒｒｕｓ（スチュラス）の米国特許第５，４５４，５０４号にさらに詳細に記載されていることに留意されたい。特に、本発明は、図示の深いチャネルの代わりに、さらに浅いチャネルを有するバンパビームと組み合わせて使用することもできると考えられる。たとえば、本発明は、バンパビームに設けられたチャネルが、実質的にバンパビームの前面内に延在するが、バンパビームの後壁まで完全には延出していないＤ字形バンパで機能させることができると考えられる。そのため、バンパシステム全体を完全に開示するために、米国特許第５，４５４，５０４号の教示の全体が本明細書に援用される。
【００２１】
本明細書に参考例として示されるパンパシステム２０（図１）は、車両に取り付けられるバンパビーム２１と、バンパビーム２１の表面に取り付けられるエネルギー吸収体２２とを備えている。図示のバンパビーム２１は、ブラケット２０Ａによって取り付けられる。圧潰タワー(crush towers)を用いてバンパビームを取り付けることもできる。図示のビームは、圧延成形されて曲線状に延びており（Ｓｔｕｒｒｕｓの米国特許第５，４５４，５０４号を参照）、連続的なＢ字形ダブルチューブ断面（図３）を有する。二段のチューブは、垂直方向に離れており、前面に沿って長手延出チャネル２５を画定する上側及び下側中間壁２３及び２４を備えている。高分子エネルギー吸収体２２の長さ方向に、バンパビーム２１の前面２６に当接する多数の上側及び下側箱形部分２７及び２７’（必ずしも同一寸法または長さではない）が設けられている。エネルギー吸収体２２は、後方へ延びてチャネル２５にはまる複数のノーズ部分２８をさらに備えている。ノーズ部分２８は台形であって、チャネル２５内にはめ合い係合して、チャネル２５の底部までの距離の約５０％〜６０％に延在する。所望ならば、ノーズ部分２８は、ディテント(detent)を有するか、エネルギー吸収体２２をバンパビーム２１上に一時的に保持するのに十分な摩擦係合を生じる形状である。図示のノーズ部分２８は、バンパビーム２１の上側及び下側中間壁２３及び２４に沿って延びてそれに当接する圧壊制御キック壁３０及び３１を備えている。キック壁３０及び３１は、非平行であって、箱形部分２７及び２７’に接続されており、それによって、物体がバンパシステムに衝突した時、キック壁３０及び３１が予測可能かつ事前計画された状態で屈曲して、上側及び下側中間壁２３及び２４に押し込まれる。高速衝突の際は（図３及び図４を参照）、キック壁３０及び３１が増大力で押し付けられる結果、高分子エネルギー吸収体２２の箱形部分２７及び金属バンパビーム２１のチューブ部分が一体的に、より一貫しかつ制御されたたわみ及び圧壊を生じる。ノーズ部分２８はチャネル２５内に捕らえられるため、エネルギー吸収体がバンパビームの表面から垂直方向に滑って離れるという問題（バンパビームの表面に取り付けられたエネルギー吸収体を使用した一部のバンパシステムで生じる問題）がなくなる。
【００２２】
バンパビーム２１のＢ字形部分は、上側及び下側中間壁２３及び２４に加えて、上壁３４、上側前壁３５、下壁３６、下側前壁３７、最後部の後壁３８、及びチャネルを形成する後壁３９を備えている。バンパビーム２１の上側チューブは、壁２３、２４、３５及び３８によって形成されている。バンパビーム２１の下側チューブは、壁２４、３６、３７及び３８によって形成されている。上側及び下側チューブは、後壁３８及び３９によって相互連結されている。これらの壁２３〜２４及び３４〜３９の各々は、平坦でも、平坦でなくてもよい。たとえば、（図示の壁２３〜２４のような）一部のバンパシステムでは、早期ねじれを発生し難くすると共に、確実で一貫した屈曲を生じやすいバンパビームを提供するためと、またバンパビームを製造しやすくするために、水平壁２３、２４、３４及び３６をわずかに屈曲させるか、または湾曲させることが好都合であることがわかっている。図示のように、中間壁２３及び２４は、衝突時にエネルギー吸収体２２のノーズ部分２８が入り込みやすくする先細のスロートを生じるように角度を付けた前部分を有する。中間壁２３および２４は、ほぼ平行である比較的平坦な後部分も有する。低力衝突時に、エネルギー吸収体２２はこのスロート内へ部分的にはまり（図４〜図６を参照）、低エネルギー衝突時に十分なエネルギーが吸収されると、車両またはバンパシステムに大した変形または損傷を生じることなく、元の形状に戻ることがわかるであろう。
【００２３】
エネルギー吸収体２２（図３）は、ＰＣ／ＡＢＳ／ＰＢＴの混合物などの非発泡高分子からなる成形部材である。たとえば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ジェネラル・エレクトリック）のＸＥＮＯＹ（キセノイ）高分子材がこの目的に適すると考えられる。上述したように、エネルギー吸収体２２は、前壁３５及び３７の前部に当接する上側及び下側箱形部分２７及び２７’を有する。所望ならば、上側前壁３５に係合する上側箱形部分２７を、下側前壁３７に係合する下側箱形部分２７’とわずかに異なった形状にしてもよいが、本開示の好適な実施形態では、衝突時の均一でつり合った圧壊がさらに確実に得られるように、大きさ及び形状が同様である。上側箱形部分２７は、前壁４１と、開放した後領域４２と、上壁４３と、下壁４４とを有すると共に、これらの壁４１、４３〜４４を互いに結び付ける端部壁４５及び４６も有する。下側箱形部分２７’も同様な壁４１’〜４６’を有している。壁４６Ａ、４６Ｂ及び４６Ｃが、上側及び下側箱形部分２７及び２７’間に延在してそれらを相互連結している。バンパシステムの前方位置から見た時、上下壁４３、４４、４３’及び４４’が波形をなす、言い換えると、非線形で平坦でない形状になることに留意されたい。これは、上下壁４３、４４、４３’及び４４’に座屈に耐える強度を与えると共に、長い部材の成形時に発生するスネーキング(snaking)などのひずみを排除するのも助ける。また、前壁及び後領域４１、４２、４１'及び４２'によって画定される表面は（および上下壁４３、４４、４３'及び４４'もあり得ることであるが）不連続的であり、さらに、成形時の金型ロック(die lock)を防止するための開口を有する。（すなわち、金型が１つの壁の平面を通過して別の壁を形成できるようにする開口を有する。）好適な形式では、開口は、成形用金型がスライドまたは引き手(pulls)を必要としないようにすることができる大きさである。言い換えると、エネルギー吸収体２２は、ブラインド面を形成するための補助的な可動型部材をいずれも必要としない、硬質の雄型及び雌型を使用して形成することができる。
【００２４】
ノーズ部分２８（図４）は、キック壁３０及び３１を有し、キック壁３０及び３１の先端部（最後部）を相互連結するコネクタ壁４８をさらに有する。コネクタ壁４８は、チャネル２５内の中程に位置しており、それにより、衝突時に、キック壁３０及び３１の先端部をチャネル２５内へ案内するガイドとして機能する。具体的に言うと、コネクタ壁４８は、チャネル２５の深さの(of the way into the channel 25)約３０％〜８０％、さらに特定すると、チャネル２５の深さの約５０％〜６０％の位置にある。その結果、エネルギー吸収体２２は、低エネルギー衝突で受けるとき意味のあるエネルギーを吸収することができる。具体的に言うと、低エネルギー衝突（図４）では、エネルギー吸収体２２が、衝突エネルギーの大部分を吸収し、エネルギー吸収体２２及びバンパビーム２１は永久変形しない。中間エネルギー衝突（図５）では、エネルギー吸収体２２が相当に変形して、永久変形を受ける可能性がある。しかし、バンパビーム２１は、ゆがんでエネルギーを吸収するが、中間壁２３及び２４は一時的にたわむだけであって、永久変形しない。高エネルギー衝突（図６を参照）では、キック壁３０及び３１は、最大たわみ量に近づいた時に中間壁２３及び２４を座屈させる。エネルギー吸収体２２及びバンパビーム２１の両方が永久的に変形する。座屈点は、２段階圧壊（図５及び図６）を生じるようにバンパシステム２０の設計に盛り込まれており、そのため、好適な減速、乗員の安全性、政府標準規格などのすべての関連要素を考慮しながら、車両を破損させることなく最大エネルギー量を吸収する。
【００２５】
上側キック壁３０（図４）は、上側箱形部分２７の下壁４４につながる付け根部分５０を有し、下側キック壁３１は、下側箱形部分２７’の上壁４３’につながる付け根部分５１を有する。このように直接的につながることによって、衝突エネルギーが直接的に箱形部分２７の下壁４４を経てキック壁３０に伝達されるので、また、衝突エネルギーが直接的に下側箱形部分２７’の上壁４３’を経てキック壁３１に伝達されるので、ノーズ部分２８が衝突に対して迅速かつ直接的に反応することができる。壁４２により、衝突時の５０及び５１における材料の自然流によって、材料がそれぞれ方向Ａ及びＢ（図５を参照）に沿って壁３０及び３１内へ移動する。
【００２６】
上側フランジ５３（図４）が、上側箱形部分２７から後向きに延出しており、下側フランジ５４が、下側箱形部分２７’から後向きに延出している。フランジ５３及び５４は、バンパビーム２１の上面及び下面に係合する。任意選択で、フランジ５３及び５４は、バンパビーム２１に（一時的または永久的に）固定するために、バンパビーム２１内の開口または機構に係合する取り付けタブまたはフックを有することができる。図示のフランジ５３及び５４は、バンパビーム２１の上下面に摩擦係合する指先状パッド５３’及び５４’を備えている。これらの摩擦フランジ５３及び５４は、すべて（または、ほとんど）の締結具をなくすことができるので、好都合である。また、フックをバンパビーム２１の表面３５及び３７の穴にはめ込んで、エネルギー吸収体２２をビーム２１上に固定してもよいことがわかる。
【００２７】
本構造（図３及び図４〜図６を参照）は、バンパビーム２１のＢ字形断面を、それを取り付ける車両に対して「逆向きにして」おり、それによって、有用なエネルギー吸収圧潰空間がバンパビーム２１のチャネル内に形成されることがわかる。従来では、Ｂ字形バンパビームは、Ｂ字形の平坦側部が前向きになって、エネルギー吸収体を支持するようにして使用されるのが一般的であった。しかし、Ｂ字形の平坦側部が前向きである場合、従来型エネルギー吸収体は、平坦側部に当たって圧壊できるだけである。したがって、エネルギー吸収が、本発明の構造より制限される。具体的に言うと、図４〜図６の本構造では、初期衝突時に、エネルギー吸収体のキック壁３０及び３１がバンパビーム２１の壁２３及び２４を安定させるため、衝突時に制御性を高めた予測可能な２段階エネルギー吸収が実現される。さらに、本構造では、ノーズ部分２８がバンパビーム２１のチャネルに滑り込んで、中間のエネルギー吸収段階を与えており、これは、エアバッグの展開用に使用されるような、衝突を検出するセンサの出力を読み取るのに役立つ。さらに、上記の本発明のように、エネルギー吸収体の壁構造を利用して、鋼製のバンパビームを「蹴り出して(kick out)」予測可能に圧壊させることは、新規なことであると考えられる。
【００２８】
コーナ部分をエネルギー吸収体２２の端部上に成形するか、またはエネルギー吸収体の一部として一体成形することができると考えられる。好ましくは、コーナ部分は、さまざまな機能的及び美的条件を満たすように特別に設計することができる。たとえば、コーナ部分を角形にして、所望の任意量の壁厚及びリブを用いて成形することができ、それによってコーナ衝突加重の相当な増加量をコーナ部分によってうまく消散させることができる。あるいは、ガラス繊維で強化されて剛性を高めた高分子材料などの別の高分子材料をエネルギー吸収体の端部上に成形して、コーナ部分を形成することができる。
【００２９】
図８〜図９は、取り付けタワー２０２上に支持されたＤ字形シングルチューブバンパビーム２０１、及びエネルギー吸収体２０３を備えたバンパシステム２００を示している。これも上述のバンパビーム２０及びエネルギー吸収体２１と同様に機能する。バンパビーム２０１は、前面２０５に２つの離隔配置された開口２０４を有し、エネルギー吸収体２０３は、後向きに突出したノーズ部分２０６を有し、このノーズ部分２０６は、開口２０４を貫通してバンパビーム２０１の後壁２０７まで延びている。図示のノーズ部分２０６は、後壁２０７に当接しているが、それを後壁２０７の手前で終了させて、異なった衝突ストローク深さでさまざまなエネルギー吸収レベルを与える段階式圧潰ストロークを提供することもできることは、わかるであろう。開口２０４及びノーズ部分２０６の使用数を増減することも考えられる。車両の衝突時に、ノーズ部分２０６が初期レベルの衝突強度及びエネルギー吸収力を与える。衝突ストロークが増加すると、ノーズ部分２０６が外向きに座屈して、バンパビーム２０１の上下壁に係合する。バンパシステム２００の利点は、衝突時のエネルギー吸収に対して、良好な局部制御と共に、一貫して再現性のあるエネルギー吸収を行うことである。
【００３０】
従来技術（図７〜図７Ｂ）は、線２２２に沿って角度を付けてマイター切断されたＢ字形バンパビーム２２１を有し、切断端部に平坦なプレート２２３を溶接して、マイター切断端部で角度を大きくして延びた平坦な前面を与えている。発泡エネルギー吸収体２２４をバンパビーム２２１の平坦な前面に当てて、平坦プレート２２３上へ延ばす。以下の構造は、バンパビームの端部のマイター切断を不必要にしており、マイター切断は、時間、金銭及び装置が必要な高コストの補助作業であって、結果的に在庫を増加させることから、これは好都合である。以下に記載する本発明は、バンパシステム２２１／２２２に必要なマイター切断及び補助作業をなくす。  
【００３１】
［変更例］
バンパシステム１００（図１０）は、Ｂ字形バンパビーム１０１と、ビームの「平坦」前面に取り付けられたエネルギー吸収体１０２とを備えている。エネルギー吸収体１０２は、上述のエネルギー吸収体２２の概念と同様な箱形部分を組み込んでいるが、後述するように、エネルギー吸収体１０２をＢ字形バンパビーム１０１の「平坦」側（すなわち、Ｂ字形バンパビーム１０１の、チャネルを形成していない側（図１８及び図２０を参照））に使用することができるようにして組み込んでいる。また、エネルギー吸収体１０２は、Ｄ字形またはシングルチューブバンパビームにも使用することができる。
【００３２】
バンパビーム１０１は、車両の空力形状の湾曲前部と一致するように逆の長手湾曲を付けた点を除いて、バンパビーム２１と同じ形状及び壁を有する。ビーム１０１では、長手方向湾曲は、「平坦」面１０３（図２０）をバンパビーム１０１の前側に置き、２つのチューブ部分１０４及び１０５とその間のチャネル１０６をビーム１０１の後側に置く。２つの取り付けブラケットまたはプレート１０７及び１０８（図１０）が、チューブ部分１０４及び１０５に取り付けられている。取り付けプレート１０７及び１０８の各々は、チューブ部分１０４及び１０５の後側に係合して溶接される平坦プレート部分１０９を有する。部分１１０（図１３）が、チューブ部分１０４及び１０５の端部から約１インチ〜１−１／２インチの位置で取り付けプレート１０７及び１０８から延出している。部分１１０の各々は、ほぼ車両のコーナでプレート部分１０９の後方へ延出した外側脚部１１２を有する。取り付けプレート１０７および１０８は、所望ならば、エネルギー吸収体の端面を部分的に覆う前方ループ１１１を有することができる（図２５を参照）。共平面フランジ１１３及び１１４（図１３）が、ブラケット１０７及び１０８の後外端部から延出している。所望ならば、本発明のバンパシステムの車両取り付け用に、他の取り付けシステムを使用することもできることに留意されたい。
【００３３】
エネルギー吸収体１０２は、中心線１１５（図１２Ａ）に関して対称的であって、エネルギー吸収体１０２の各半分に４つの箱形部分１１７〜１２０が設けられ、その各々は、後述するように、長手方向に延出した壁によって相互連結されている。箱形部分１１７（図１２Ａ）は中心線１１５に隣接しており、前面壁１２１、上壁１２２、下壁１２３、中央寄り側壁１２４及び外側寄り側壁１２５を有する。箱形部分１１７の後は開放しており、壁１２２〜１２５に抜き勾配が付けられているため、ブラインド面を形成するために金型引き手または他の可動部材を必要としない成形用金型で形成することができる。箱形部分１１７を脆弱化するために、２つの大きい「圧潰開始」開口１２６（図１５）が、中央寄り側壁１２４に形成されており、バンパシステム１００に衝突した時に最適圧潰ストロークを実現し、特に、圧潰ストローク中に最適エネルギー吸収を実現できるようにしている。図示の開口１２６はそれぞれ、中央寄り側壁１２４（図１８）の全高の約１／３であり、側壁１２４の上側１／３及び下側１／３に位置して、側壁１２４の全奥行きまで延びている。異なった形状の開口を使用することもできる。図示の開口１２６は矩形ではなく、代わりに少なくとも１つの湾曲縁部１２６’を有し、これは、衝突時に制御圧潰を開始して、衝突時に最適エネルギー吸収を行うように設計されていると共に、成形を容易にするように設計されている。開口１２６間の帯形材料と、開口１２６の上方及び下方の帯形材料とが、側壁１２４の構造を形成している。所望ならば、前面壁１２１にも開口１２７（図１５）を形成して、それによって質量を減少させ、据え付けを改善し、かつ隙間を与えて、ファシアへの取り付け部を提供することができる。外側寄り側壁１２５は、（車両取り付け位置から見た時）Ｃ字形輪郭を有し、それの垂直中央部分１２８が、中心線１１５に上下部分より接近した位置にある。前面壁１２１の上傾斜部分１２９が、垂直前面壁１２１の残り部分から後方に傾斜しており、この残り部分はより垂直な向きであるが、完全な垂直ではない。
【００３４】
箱形部分１１８（図１２Ａ）は、箱形部分１１７に隣接しており、前面壁１３１、上壁１３２、下壁１３３、中央寄り側壁１３４及び外側寄り側壁１３５を有する。箱形部分１１８は、（長手方向において）箱形部分１１７の幅の約２倍であり、中央寄り側壁１３５は、中央の箱形部分１１７の外側寄り側壁１２４のＣ字形の寸法の約２倍の長手幅を有するＣ字形になっている。また、前面壁１３１の上傾斜部分１３９は、中央の箱形部分１１７の上傾斜部分１２９より垂直寸法がわずかに小さく、それによって、エネルギー吸収体のすべてを合わせた前面が、それの上に載置されるファシアの形状に一致する。外側寄り側壁１３５（図１７）には、上記の側壁１２４に見られる開口１２６と同様な３つの開口１３６が設けられているが、開口１３６の１つは、外側寄り側壁１３５の各１／３に形成されている。
【００３５】
箱形部分１１９（図１２Ａ）は、箱形部分１１８に隣接しており、前面壁１４１、上壁１４２、下壁１４３、中央寄り側壁１４４及び外側寄り側壁１４５を有する。箱形部分１１９は、（長手方向において）箱形部分１１８の幅の約２／３である。中央寄り及び外側寄り側壁１４４及び１４５は比較的平坦である（すなわち、Ｃ字形ではない）。また、前面壁１４１の上傾斜部分１４９は、箱形部分１１８の上傾斜部分１３９より垂直寸法がわずかに小さく、それによって、エネルギー吸収体のすべてを合わせた前面が、その上に載置されるファシアの形状に一致する。中央寄り及び外側寄り側壁１４４及び１４５の各々には、上記の側壁１２４に見られる開口１２６と同様な２つの開口１４６（図２０）が設けられているが、中央寄り側壁１４４には中央開口１４６も設けられている。
【００３６】
箱形部分１２０（図１２Ａ）は、箱形部分１１９に隣接しており、前面壁１５１、上壁１５２、下壁１５３、中央寄り側壁１５４及び外側寄り側壁１５５を有する。箱形部分１２０は、（長手方向において）箱形部分１１７とほぼ同一の幅である。中央寄り及び外側寄り側壁１５４及び１５５は比較的平坦である（すなわち、Ｃ字形ではない）。また、前面壁１５１は、箱形部分１２０の上部まで延びており、他の箱形部分１１７〜１１９のような上傾斜部分がない。中央寄り側壁１５４には、上記の側壁１２４に見られる開口１２６と同様な２つの開口１５６が設けられている。図示の箱形部分１２０は、事実上は垂直方向に間隔を置いた半割部分に分割されて、前面壁１５１と一致しており、また、中央寄り及び外側寄り側壁１５４及び１５５は、事実上は上下の半割部分に分割されており、中央部分は、垂直安定化リブ１５７を除いて完全に開放している。
【００３７】
図示の箱形部分１１７〜１２０は、垂直方向に等間隔に配置された４つの水平リブ１６０〜１６３（図１２Ａ）の形の相互連結「ハニカム形」構造によって互いに連結されている。箱形部分１１７〜１２０は、別の構造によって互いに連結しても、本エネルギー吸収体の利点の多くを組み込むことができると考えられる。上リブ１６０及び下リブ１６３は、エネルギー吸収体１０２の端から端まで連続的に延在している。中間の２つのリブ１６１及び１６２も、エネルギー吸収体１０２の端から端まで延在しているが、中間リブ１６１及び１６２は、中心線１１５付近で分断されて、２つの中央箱形部分１１７を連結していない。また、リブ１６１及び１６２は、壁１２５及び１３４のＣ字形内部の上下脚部を連結している。箱形部分１１７〜１２０は、後壁１６４によっても互いに連結されている。後壁１６４は、エネルギー吸収体１０２の後を完全に覆っているが、据付を容易にすると共に、金型ロック状態を防止するために、箱形部分１１７〜１２０の各々の位置で、後壁１６４に開口が設けられている。後壁１６４は、部分１１７〜１２０を互いに結合するだけでなく、衝突時に上下壁が広がって離れないように、上下壁を結び付ける垂直ストラップを形成している。これによっても、上下締結具が不必要になる。
【００３８】
上フランジ１７０（図１３）及び下フランジ１７１（図１４）が、後壁１６４の上下縁部に形成されている。フランジ１７０及び１７１は、バンパビーム１０１の上部及び下部上に巻き付けられている。指先状パッド１７２が、フランジ１７０及び１７１に形成されており、バンパビーム１０１の上面及び下面の対応領域に係合して、エネルギー吸収体１０２をバンパビーム１０１上に一時的に摩擦的に保持することができる。また、上下壁１２２、１２３、１３２、１３３、１４２、１４３、１５２及び１５３から（共平面的に）延出したタブにフック１７３（図１０〜図１１）が形成されている。フック１７３は、バンパビーム１０１の前面の対応穴にはまる形状を有する。フック１７３は（及びフランジ５３〜５４も）、作業者がエネルギー吸収体をファシアに事前に組み付けてから、その組み付け状態の吸収体及びファシアを一体的に車両前部に取り付ける時などに、「ブラインド」スナップ式取り付けを行うことができるようにする。そのような場合、ファシアのために作業者が吸収体をバンパビームに取り付けることができない。
【００３９】
エネルギー吸収体１０２（図１１）は、一体成形された端部分１８０及び１８１を有し、これらは対称的な形状であって、車両のコーナ衝突時にエネルギー吸収を行う端部位置圧潰箱体を形成するのに最適な形状を有する。端部分１８０及び１８１の各々は、水平リブ１６０〜１６３と直角に交差してそれらを連結することによってハニカム形状を形成する垂直リブ１８２（図１２Ａ）を有する。外側寄り側壁１５５が後方に延出して、バンパビーム１０１のチューブ部分の開放端部をほぼ覆う。また、後壁１６４が、１６４’（図２２、図２４及び図２５）の位置で外側寄り側壁１５５から延出して、バンパビームの端部付近にはまる後方延出箱体１６４”（図２５）を形成している。所望ならば、箱体１６４”をバンパビームの端部に当接した状態に保持する前方ループ１１１を、取り付けブラケット１０７及び１０８に設けることができることに留意されたい。三日月形フランジ１８３が、前面壁１２１、１３１、１４１及び１５１と共平面に延在している。フランジ１８３は剛直であるが可撓性であり、そのため、フランジ１８３に載置されるＲＩＭウレタンファシアなどの前端部ファシアを支持するという機能をうまく果たす。同時に、フランジ１８３は、車両のコーナ衝突時にたわむように可撓性を有し、それによって車両の破損を軽減する。
【００４０】
成形を容易にすると共に強度を得るために、図示の上下壁１２２、１２３、１３２、１３３、１４２、１４３、１５２及び１５３は、波形、すなわちコルゲート形である。箱形部分１１７〜１２０の図示の壁、及び壁１６０〜１６３、及び隣接領域は、厚さが約２ｍｍであるが、一方端部分１８０及び１８１の壁は、厚さが約３〜４ｍｍである（図１６〜図２０と図２２〜図２５を比較されたい）。しかし、壁及び厚さは、エネルギー吸収を最適化するために行われる局部変化を含めて、いずれの厚さにすることもできると考えられる。（ブラインド面を形成するための引き手及び可動部材が必要ないために）成型用金型が比較的複雑でないので、成形用金型内の金属を研削することによって、壁を比較的容易に厚くすることができる。また、金属を研削することによって開口を小さくして、圧潰／衝突強度を厳密かつ正確に制御することができると共に、注意深く調節及び調整することによって、特殊モデルの車両用のバンパの開発時の車両衝突試験の実際の結果に対応することもできる。たとえば、衝突後にエネルギー吸収体１０２及びバンパビーム１０１を調査することによって（衝突前の図２０及び図２２と衝突後の図２１及び図２３を比較されたい）、エネルギー吸収体１０２のどの部分に追加強度が必要か、およびどの部分を脆弱化すべきかに関して適切な決定を行うことができる。たとえば、開口１２６、１３６、１４６及び１５６の湾曲縁部の形状を変化させることによって、車両衝突の力対たわみグラフにおいて、異なったエネルギー吸収曲線が生じる。具体的に言うと、エネルギー吸収体１０２の「微調整」及び精密調整を行いながら、エネルギー吸収の増加率を制御し、より正確に調節することができる。エネルギー吸収体１０２の異なった材料混合物の置き換えも役立つであろう。
【００４１】
特に、本エネルギー吸収体１０２の端部分１８０及び１８１が、非常に一貫した強力なコーナ衝突強度を与える一体型箱形部分を形成していることがわかる。リブ１６０〜１６３及びリブ１５３及び１８２と共に三日月形フランジ１８３によって形成されたハニカム形状と、端部分１８０〜１８１と取り付けブラケット１０７および１０８のＪ字形部分１１０、及びバンパビーム１０１のチューブ部分１０４及び１０５の端部との相互作用が、本発明の重要な態様である。また、重要な発明的態様は、バンパシステムを最適化するために、壁厚を変化させると共に異なった寸法の開口を設けることによって、エネルギー吸収体１０２を微調整するという概念である。
【００４２】
エネルギー吸収体１０２の図示された構造のさらに別の重要な特徴が、下壁１６３の前後部分１６３Ｂ及び１６３Ｃを連結する食い違い部分１６３Ａによって示されている。衝突時に、前部分１６３Ｂが後部分１６３Ｃ上に重なってはまり込み、食い違い部分１６３Ａは部分１６３Ｂ及び１６３Ｃ間で折り返される。この「折り返し」動作が、高いエネルギー吸収と共に、非常に一貫した予測可能な圧壊をもたらし、これはエネルギー吸収体において非常に望ましい。
【００４３】
本発明の概念から逸脱することなく、上記構造に対して変形形態及び変更形態を加えることができることを理解する必要があると共に、そのような概念は、特許請求の範囲に言葉でそうでないことが明示されている場合を除いて、特許請求の範囲に含まれるものとすることを理解されたい。さらに、上記概念に関連した方法が、本発明の範囲に入ると考えられることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】管状バンパビーム、及びバンパビームの表面上のエネルギー吸収体を備えた バンパシステムの参考例を示す斜視図である。
【図２】図１のエネルギー吸収体の後方斜視図である。
【図３】図１において囲んだ部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４】図１のバンパシステムの、衝突前の断面図である。
【図４Ａ】図４と同様であるが、成形時の金型ロックを避けるために必要な構造を示    す断面図である。
【図５】図１のバンパシステムの、低速衝突時の断面図である。
【図６】図１のバンパシステムの、高速衝突時の断面図である。
【図７】従来型バンパシステムの、傾斜マイタ切断部（破線）を有するバンパビーム    を示す破断上面図である。
【図７Ａ】従来型バンパシステムの、バンパビームの傾斜端部に溶接されたプレート    を示す破断上面図である。
【図７Ｂ】従来型バンパシステムの、バンパビーム上に発泡エネルギー吸収体を示す    破断上面図である。
【図８】バンパビーム及びエネルギー吸収体を備え、エネルギー吸収体の後方突出部    分をバンパビームの前面の穴に挿通させている、本発明のバンパシステムの斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】バンパビーム及びエネルギー吸収体を備えた本発明のバンパシステムの前方斜視図    である。
【図１１】図１０のエネルギー吸収体の後方斜視図である。
【図１２】図１１のエネルギー吸収体の正面図である。
【図１２Ａ】図１２と同様であるが、エネルギー吸収体の「箱形」領域をわかりやす    く示すためにエネルギー吸収体の前面に陰影を付けた正面図である。
【図１３】図１１のエネルギー吸収体の上面図である。
【図１４】図１１のエネルギー吸収体の底面図である。
【図１５】図１２の右半分の拡大図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。
【図１７】図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図１８】図１５のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１９】図１５のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。
【図２０】図１５のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面図である。
【図２１】図２０と同様であるが、衝突して変形した後を示す断面図である。
【図２２】図１５のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った断面図である。
【図２３】図２２と同様であるが、衝突して変形した後を示す断面図である。
【図２４】図１５のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った断面図である。
【図２５】図１５のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿った断面図である。
【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４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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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２１】
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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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