JP2013510046A - 一様な歩行者への衝撃をもたらすローブを有するエネルギー吸収体 - Google Patents

Abstract

バンパーシステムは、歩行者衝突中に圧壊しエネルギーを吸収するように構成される長手方向に間隔をあけて配置された中空のローブを有し且つ高分子材料からなる射出成形されたエネルギー吸収体と、隣接し合うローブを相互に接続するストラップとを備える。ローブは、ローブのせん断壁の圧壊時の衝突ストローク中に、エネルギー吸収体の選択された中心部分に沿って、衝突の具体的な場所に関係なく所望の量から±３０％以内、又はより好ましくは±２０％以内のような、比較的一様な衝撃エネルギー吸収をもたらすように、外側リブ及び／又は角部の開口を含む可能性を有して、大きさ及び寸法が具体的に決められる。一様性の理由は、歩行者の脚部がエネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、歩行者の安全性を促進するためである。

Description

本発明は、エネルギー吸収体を有する車両バンパーシステムに関し、このバンパーシステムでは、エネルギー吸収体は、衝突時に所定の抵抗度及びエネルギー吸収度で圧潰するように構成されている中空のクラッシュローブ（crush lobes）を有する。

本願は、「ＥＮＥＲＧＹ ＡＢＳＯＲＢＥＲ ＷＩＴＨ ＬＯＢＥＳ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＰＥＤＥＳＴＲＩＡＮ ＩＮＪＵＲＹ」と題する、２００９年１１月６日付けで出願された米国特許仮出願第６１／２５８，６５３号（当該出願の内容全体は完全に本明細書に援用される）の、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張する。

最近の車両バンパーは多くの場合、金属製の補強ビームの表側部（face）に位置決めされると共に衝撃エネルギーを吸収するようになっている高分子エネルギー吸収体を備える。これらのエネルギー吸収体は多くの場合、水平方向に細長く前方に突出する中空のローブ（「クラッシュボックス」とも呼ぶ）を有し、中空のローブでは、隣接し合うローブがストラップ（strap）によって相互に連結されている。これらのローブは多くの場合、中空の「箱形」の構造体であり、この構造体は、車両取り付け位置にある場合に、上部水平方向せん断壁、底部水平方向せん断壁、右側鉛直方向せん断壁、左側鉛直方向せん断壁、及び前壁を有している。しかしながら、間隔をあけて配置された細長い箱形ローブによるこの概念は、バンパーシステムの長さにわたる一貫性のないエネルギー吸収をもたらし、それ故、歩行者の脚部がエネルギー吸収体にどこでぶつかるに応じて性能が変わる。

例えば、歩行者の脚部が衝突中にローブ同士の間でエネルギー吸収体に接触する場合、歩行者の脚部は、２つの鉛直方向せん断壁（すなわち特定のストラップの両側の２つのせん断壁、図２の従来技術の左脚部衝撃子［leg impactor］を参照のこと）に当たる（encounter）可能性が高く、これによって脚部に対して比較的高くなった衝撃力が発生する。また、脚部がローブの中心でエネルギー吸収体と接触する場合、脚部は基本的に、いかなる鉛直方向せん断壁（図２の従来技術の右脚部衝撃子を参照のこと）ともぶつからず、これ故衝突中のエネルギー吸収度は大幅に低くなる。とりわけ、エネルギー吸収体上のせん断壁（すなわち衝突中に圧壊してエネルギーを吸収する壁部）のどのような間隔又は位置又は形状が、特に歩行者の脚部の内部における異なる密度及びマテリアル（すなわち骨、肉、皮膚）並びに脚部の丸みを考えると、最良の結果をもたらすのかが全く明らかではない。

とりわけ、歩行者の脚部に対する衝突は複雑であり再現するのが難しいため、様々な政府機関及び保険会社は、歩行者衝突試験を行う場合に用いるための規格化された歩行者脚部衝突装置（「規格脚部衝撃子」とも呼ぶ）を開発してきた。具体的には、ＵＮＥＣＥと呼ばれる国連の委員会は、歩行者脚部模擬衝撃子５０（図２を参照のこと）を用いる基準を広めている。衝撃子５０は、７０ｍｍ直径の鋼製ロッド（「骨」を表す）である中心コア５１を有し、コア５１は、２５ｍｍ厚の発泡体層５２（「肉」を表す）によって囲まれ、次いで６ｍｍ厚のネオプレンのスリーブ５３（「皮膚」を表す）に包まれており、衝撃子５０は合計で１３２ｍｍの直径を形成している。衝撃子の内部を貫通して異なる密度が含まれているため、最も一様で「最良の」抵抗プロファイル（profile）のために、ローブのサイズ及び形状もせん断壁及びローブの間隔もどのようにエネルギー吸収体内に最適に設けられるべきであるのかが、全く明らかではない。

上記の理由から、エネルギー吸収体の長さにわたる信頼性があると共に予測可能な歩行者衝突特性をもたらすために、またより激しい衝突に備えた所望の衝突特性をもたらすために、中空のクラッシュローブを有するエネルギー吸収体における改良が必要とされている。

本発明の一態様では、長手方向を有する車両のバンパーシステムが提供され、このバンパーシステムは、長手方向に対して６０°で方向付けられる鉛直平面によって画成されると共にバンパーシステムの正面に係合する角部を有し、このバンパーシステムはさらに、角部のそれぞれの約６６ｍｍ内側に画成されるがバンパーシステムの２５０ｍｍの中央領域を除く「バンパー試験領域」を更に有する。バンパーシステムは、車両フレームに取り付けられるように構成されたバンパー補強ビームと、ビームの表側部に位置付けられるエネルギー吸収体とを備える。エネルギー吸収体は、バンパー試験領域に、歩行者衝突中に圧壊しエネルギーを吸収するように構成された間隔をあけて配置される複数の中空のクラッシュローブを有する。ローブは、「バンパー試験領域」の長さに沿う長手方向の場所でクラッシュローブを少なくとも１０ｍｍ圧壊させる衝突貫入について、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内となる一様な衝撃エネルギー吸収を圧壊中にもたらすように構成されている。この構成によって、バンパーシステムは、歩行者の脚部がエネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく歩行者の安全性をもたらす。

本発明の別の態様では、エネルギー吸収体は、構造部材に対する衝突中にエネルギーを吸収するように、構造部材の表側部に位置付けられるように構成されており、エネルギー吸収体は、ベースフランジ（base flange）を備える。ベースフランジは、補強ビームに係合するように構成されると共に、ベースフランジから延びる間隔をあけて配置された複数の中空のローブを有する。エネルギー吸収体は、試験領域を画成し、試験領域は、少なくとも３つの隣接する中空のローブを含むがエネルギー吸収体の端部セクションを除くと共に約２５０ｍｍの中央領域を除いている。ローブはそれぞれ、衝突すると圧壊しエネルギーを吸収するように構成されたせん断壁を有し、ベースフランジは、隣接し合うローブを相互接続するストラップを含む。試験領域内のローブ及びストラップは、衝撃子がエネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、歩行者の安全性のために「試験領域」の長さに沿う長手方向の場所での少なくとも１０ｍｍの衝突貫入について、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内となる一様な衝撃エネルギー吸収を圧壊中にもたらすように、構成され、サイズ決めされ且つ間隔があけられている。試験領域内のローブは、長手方向に９０ｍｍから１３２ｍｍまでの間の間隔をあけて離れた中心線を有する。

本発明の別の態様では、エネルギー吸収体は、ビームの表側部に位置付けられるように構成されている。エネルギー吸収体は、ベースフランジと、ベースフランジから延びると共に、４つの角部を画成するように接合された上部せん断壁、底部せん断壁及び鉛直方向せん断壁を有する少なくとも１つの中空のローブとを備える。各角部の基部に戦略的に位置付けられた少なくとも１つの開口があり、少なくとも１つの開口は、それぞれの角部の周り及び関連する隣接した壁の中に部分的に延びてそれぞれの角部の柱的な強度を低減する。せん断壁及び開口は、歩行者の脚部がエネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、歩行者の脚部に対する予測可能且つ一様な衝撃抵抗を引き起こすような形状及びサイズとされ、衝撃抵抗は、エネルギーを吸収するための１０ｍｍを超える少なくとも１つの中空のローブの衝突圧壊中、所望とする力撓みプロファイルから±３０％以内に一様となる。

本発明の別の態様では、車両用のエネルギー吸収システムは、車両に取り付けられるように構成された構造部材と、構造部材の表側部に位置付けられたエネルギー吸収体とを備える。エネルギー吸収体は、少なくとも４つの中空のクラッシュローブを有し、少なくとも４つの中空のクラッシュローブは、試験領域を画成すると共に、衝突するとクラッシュローブがエネルギーを吸収するように圧潰する力−撓み曲線における作用部分を画成する。クラッシュローブは、長手方向に間隔をあけて離して配置されると共に、試験領域の長さに沿った場所で、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内の一様な衝撃エネルギー吸収を力撓み曲線の作用部分の間でもたらすように、構成されている。

本発明の別の態様では、方法が、次のステップを含む。つまり、ベースフランジを有するエネルギー吸収体を供給するステップであり、エネルギー吸収体は、支持構造体に係合するように構成されると共に、ベースフランジから延び且つ試験領域を画成する間隔をあけた中空のローブを有し、ローブはそれぞれ、せん断壁を有し、せん断壁は、少なくとも１０ｍｍの中空のローブの圧潰を引き起こす貫入ストロークに対する、歩行者脚部模擬衝撃子によって衝突されたときの力撓みプロファイルに沿って、圧壊しエネルギーを吸収するように構成される。方法は、エネルギー吸収体の前記クラッシュローブを調整するステップをさらに含み、調整は、クラッシュローブに開口及び外側リブのうちの少なくとも１つを形成することによって、エネルギー吸収体の試験領域に沿った衝撃子による衝突の具体的な場所に関係なく、所望とする平均エネルギー吸収プロファイルから±３０％以内にエネルギー吸収の一様性を向上するように行われ、リブは、存在する場合には、クラッシュローブのせん断壁に位置付けられ、開口は、存在する場合には、せん断壁のうちの隣接し合うせん断壁によって形成される角部に位置付けられ、それにより歩行者の脚部がエネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、一様な性能及び歩行者の安全性をもたらす。

本発明のこれらの態様、目的及び特徴、並びに他の態様、目的及び特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲及び添付の図面を検討すれば当業者によって理解及び認識されるであろう。

従来技術のバンパーシステムの上面図である。 フェイシア（fascia）を除いた従来技術のバンパーシステムの部分上面図であり、歩行者脚部模擬衝撃子５０も示すものである。 従来技術のバンパーシステムの断面図である。 本発明を具現するバンパーシステムの斜視図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体と、補強ビームとを示すものである。 本発明を具現するバンパーシステムの拡大部分斜視図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体を示すものである。 本発明を具現するバンパーシステムの上面図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体と、補強ビームとを示すものである。 本発明を具現するバンパーシステムの正面図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体を示すものである。 本発明を具現するバンパーシステムの後方斜視図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体を示すものである。 本発明を具現するバンパーシステムの底面図であり、その歩行者衝突領域にわたり一様な歩行者衝撃抵抗をもたらすように構成されているエネルギー吸収体を示すものである。 図９の円で囲まれた領域Ｘにおける拡大断面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。 図１１と同様の拡大断面図であるが、図４に示されるＩ字状ビームに取り着けられたエネルギー吸収体を示すものである。 図６と同様の上面図であるが、ビームに取り着けられていると共に歩行者脚部模擬試験衝撃子によって３つの異なる場所でぶつかられるエネルギー吸収体を示すものである。 互いから長手方向に１１ｍｍの間隔の６つの異なる位置における本発明を具現するバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフであり、図４〜図１４に示されるバンパーシステムのものである。 従来技術の補強ビーム上に射出成形エネルギー吸収体である従来技術のエネルギー吸収体を有する、従来技術のバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフである。 従来技術の補強ビーム上に金属製エネルギー吸収体を備える従来技術のエネルギー吸収体を有する、従来技術のバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフである。 図１９及び図２０と同一の補強ビームと、同一形状で間隔をあけて配置されたローブをもつ図１９及び図２０と同様のエネルギー吸収体とを有する本発明のバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフであるが、ローブの壁部は、正面セクションにわたり衝撃強度の一貫性を向上すると共に３０ｍｍ〜７０ｍｍの衝突ストロークにわたる最大衝撃抵抗力を異ならせるように角部で異なる厚さ及び／又は異なる開口を有しており、ローブの奥行きは６０ｍｍであり、グラフは、抵抗力において最大の差が予期される２つの衝突を示すものである。 図１８及び図２０と同一の補強ビームと、同一形状で間隔をあけて配置されたローブをもつ図１８及び図２０と同様のエネルギー吸収体とを有する本発明のバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフであるが、ローブの壁部は、正面セクションにわたり衝撃強度の一貫性を向上すると共に３０ｍｍ〜７０ｍｍの衝突ストロークにわたる最大衝撃抵抗力を異ならせるように角部で異なる厚さ及び／又は異なる開口を有しており、ローブの奥行きは６０ｍｍであり、グラフは、抵抗力において最大の差が予期される２つの衝突を示すものである。 図１８及び図１９と同一の補強ビームと、同一形状で間隔をあけて配置されたローブをもつ図１８及び図１９と同様のエネルギー吸収体とを有する本発明のバンパーシステムの力対変位曲線を示すグラフであるが、ローブの壁部は、正面セクションにわたり衝撃強度の一貫性を向上すると共に３０ｍｍ〜７０ｍｍの衝突ストロークにわたる最大衝撃抵抗力を異ならせるように角部で異なる厚さ及び／又は異なる開口を有しており、ローブの奥行きは６０ｍｍであり、グラフは、抵抗力において最大の差が予期される２つの衝突を示すものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２１〜図２３のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが７０ｍｍであるものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２１〜図２３のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが７０ｍｍであるものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２１〜図２３のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが７０ｍｍであるものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２４〜図２６のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが８０ｍｍであるものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２４〜図２６のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが８０ｍｍであるものである。 図１８〜図２０と同様のグラフである図２４〜図２６のグラフのうちの１つであり、ローブの奥行きが８０ｍｍであるものである。 穴を有して変更を受けたエネルギー吸収体のセクションの斜視図である。 図２７のエネルギー吸収体を備えるバンパーシステムの力対変位曲線である。 図２７と同様であるが角部に開口を有して変更を受けたエネルギー吸収体のセクションの斜視図である。 図２９と同様であり（すなわち角部開口がない）且つクラッシュローブの上部側壁及び底部側壁を安定化させるために外側リブを含む変更を受けたエネルギー吸収体のセクションの斜視図である。 図２７のエネルギー吸収体を備えるバンパーシステムの力対変位曲線である。 図１３と同様であるが、変更を受けたエネルギー吸収体を含む断面図である。

図１〜図３は、従来技術のバンパーシステムの１つのタイプを示し、このバンパーシステムは、バンパー補強ビーム１００（図２及び図３を参照のこと）と、このンパー補強ビーム１００の表側部の表面上の高分子エネルギー吸収体１０１とを備え、エネルギー吸収体１０１は、美しく着色されたフェイシア１０２（例えば、ＲＲＩＭ、射出成形ＴＰＯ、又は他の材料）によって覆われている。エネルギー吸収体１０１は、表側部の表面と当接しており、衝突時に圧壊してエネルギーを吸収するように構成された壁部をもつ（複数の）エネルギー吸収クラッシュローブ１０３を有している。壁部は、鉛直方向せん断壁１０４を含んでいる。図示の（複数の）ローブ１０３は、ビームの長さ方向と平行に細長く、（標準的な脚部衝撃子５０によって示される）歩行者の脚部の長さよりも遙かに長い長さを有しており、それにより、ローブ１０３の衝撃抵抗は、衝突の場所に応じて幅広く変わる。（衝撃子５０によって示される）歩行者の脚部に場所Ｍ（図２）で衝突した場合（すなわち、隣接し合うローブ同士の間の中央で衝突が生じた場合）、脚部は、２つの鉛直方向せん断壁１０４から比較的高くなった衝撃抵抗を受ける。しかしながら、脚部は、場所Ｎにおいて衝突した場合（すなわち、単一のローブの中央で衝突が生じた場合）、比較的低くなった衝撃抵抗を受ける（つまり、いずれの鉛直方向せん断壁からも実質的に衝撃抵抗を受けない）。これは、ローブが細長く、それにより、場所Ｎに近接した鉛直方向せん断壁がないためである。この状況の結果、歩行者に衝突したときに、一貫性がなく予測不可能な衝撃エネルギー吸収が生じることとなる。

歩行者衝突を評価する１つの機関が、世界技術規則（ＧＴＲ）Ｎｏ．９を発表した、国連（ＵＮ）の委員会であるＵＮＥＣＥである。この規則は加盟国によって採用が進められており、各国々において採用されればこれが規則となる。歩行者衝突基準は、車両の角部同士の間に位置するバンパーシステムのフロントセクションに主に適用されるが、この理由は、歩行者衝突が頻繁に生じて（strike）最も大きな損傷を引き起こす場所がこのフロントセクションであるためである。

ＵＮＥＣＥの世界技術規則Ｎｏ．９では、「バンパーの角部」は、車両の長さ方向鉛直面と６０度の角度をなすと共にバンパーの外表面に対して接線方向である鉛直面（vertical plane）（図１及び図６参照）との、車両の接触点によって、定められる。「バンパー試験領域」ＢＴＡ（本明細書では歩行者衝突を評価するために用いられる場合には「歩行者衝突バンパー試験領域」とも呼ぶ）が次いで、「角部」から６６ｍｍ内側の場所同士の間のゾーンに定められる。具体的には、「バンパー試験領域」とは、バンパーの角部と交差する２つの長さ方向鉛直面ＶＰによって限定され且つバンパーの角部に平行で角部の内側に６６ｍｍ移動したバンパーの正面を意味する。

規格試験装置（standardized test fixture）（衝撃子５０）（図２及び図１４参照）（「歩行者脚部衝撃子」とも呼ぶ）は、「典型的な」歩行者の脚部に対する衝突をシミュレートするために規則Ｎｏ．９に基づくバンパー衝突試験において用いられる。規格試験装置は、直径７０ｍｍの内部鋼製ロッド５１（すなわち「骨」）と、ロッド５１の周りに２５ｍｍ厚の筒を形成してそれにより１２０ｍｍの外径を形成する発泡体５２の円筒（すなわち「肉」）と、発泡体５２の周りに６ｍｍ厚の筒を形成してそれにより約１３２ｍｍの外径を形成するスリーブ５３（すなわち「皮膚」）とを有している。

図１６及び図１７は、従来技術のエネルギー吸収体を有する２つの従来技術のバンパーシステムに関する力対撓み曲線を示し、これらの曲線は、上記で規定した「バンパー試験領域」においてその全長にわたって抵抗力の一様性の基準を定義するために試験されたものであるが、一方のエネルギー吸収体は高分子材料であり、他方は金属製である。示されるように、抵抗力は、バンパーシステムに沿ってどこで衝突が生じたかに応じて、約３０ｍｍの圧壊／貫入において約１５０％〜４００％も変化した。例えば、図１６で試験されたエネルギー吸収体を有する従来技術のバンパーシステムにおいて、３０ｍｍの貫入では、抵抗力（ぶつかった場所に依存する）は、僅か約１０００Ｎに過ぎないか又は約５０００Ｎもの大きさであった。さらに、図１６において、抵抗力での顕著で有意な差は、僅か１０ｍｍの貫入で明らかとなり、３０ｍｍを超えて６０ｍｍまでの貫入で劇的な差が注目された。図１７で試験されたエネルギー吸収体を有する従来技術のバンパーシステムにおいて、３０ｍｍの貫入では、抵抗力は僅か約１７００Ｎに過ぎないか又は最高約４３００Ｎであった。この場合も同様に、抵抗力は、僅か１０ｍｍ以下の貫入で有意となり始めると共に異なり始め、３０ｍｍを超えて６０ｍｍをまでの貫入で有意となっている。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
本明細書では、説明を容易にするために、高さ、幅、長さ、上側、下側、右、左等の種々の用語を用いる。これらの用語は説明を容易にするために用いられるが不必要に限定するようには意図されていない。さらに、場合によってはこれらの用語は、車両に取り付けた向き（ローブが水平方向／前方に面する向き）にある部品について言及するが、また或るときにはこれらの用語は、（ローブが上方に面する状態で）テーブル等の載置面（rest surface）に載ったエネルギー吸収体について言及するために用いられることもあることに留意されたい。

車両バンパーシステム２０（図４〜図６）は、マウント２２によって車両フレームに取り付けられている補強ビーム２１と、この補強ビーム２１の表側部にあり且つフェイシア（図２のフェイシア２３Ａを参照）によって覆われているエネルギー吸収体２３とを備える。図示のエネルギー吸収体２３（図６〜図１０）は、高分子材料で射出成形されており、長手方向に間隔をあけて配置された中空の（複数の）エネルギー吸収ローブ２４（「クラッシュボックス」とも呼ぶ）と、表側部と当接しローブ２４を相互に接続し同一平面上にある（複数の）ストラップ２５（ベースフランジ２７と同一平面上にあり、ベースフランジ２７の一部を形成する）と、を有している。本発明者らは、エネルギー吸収体２３が、約９０ｍｍ〜約１３２ｍｍ（またより好ましくは１００ｍｍ〜１２０ｍｍ、最も好ましくは約１１０ｍｍ）の間の中心線間隔に設定されたローブの長手方向間隔（寸法ＤＬＳ）を有し且つ約１５ｍｍ〜５０ｍｍ（そしてより好ましくは約２０ｍｍ〜４５ｍｍ、又は最も好ましくは３０ｍｍ〜４０ｍｍ）の間のストラップ幅（バンパービームの長手方向で測定された幅）を有するエネルギー吸収クラッシュローブ２４を備える場合、性能は、衝突場所とは関係なく顕著に一貫したものになることを見出した。

例えば、本発明による技術革新（present innovation）を用いて作製された（ローブ２４を有するエネルギー吸収体２３のような）エネルギー吸収体は、１０ｍｍよりも大きく最大４０ｍｍ以上となる衝突ストロークに対してのバンパー衝突領域にわたる所望とする衝撃エネルギー吸収の平均プロファイルから±３０％以内の範囲（又はより好ましくは２５％の範囲内、そして最も好ましくは２０％の範囲内で僅か１０％までのばらつき）にある一様な衝撃抵抗力をもたらすように、構成することができる。１つの最適なエネルギー吸収体のレンジは、ローブ中心間の間隔が寸法Ａであり、所与のローブの奥行きが寸法Ｂであり、Ａ：Ｂの比が、±２０％の範囲内で約１１０：６５に等しくなる場合である。

本発明による技術革新において、バンパー試験領域全体が一様な衝撃エネルギー吸収プロファイルを有することができることがわかっている。しかしながら、多くの場合にエネルギー吸収体はバンパー試験領域の中央領域にわたって一様性を有しないということも考慮されることができ、それ故本発明の範囲はこの可能性を含むように考慮されている。具体的には、バンパーシステムのエネルギー吸収体の中央領域に一様性がないことは、様々な異なる理由に起因する可能性がある。例えば、歩行者は、衝突の直前に車両をよけようと努めるため、通常はバンパー試験領域の中央によってはぶつけられない。さらに、バンパーシステムの中央領域に取り付けられているナンバープレートが衝突結果を変える可能性があり、それによって一様性の要件が無意味なものとなる。また、中央領域における一様性の要件を無意味なものにする可能性がある他の構造的特徴部が、バンパーシステムの中央に位置する場合がある。これ故、衝撃エネルギー吸収プロファイルの一様性の要件は、本発明による革新的なバンパーシステムにおけるエネルギー吸収体の中央領域を、約２５０ｍｍの距離、又はより好ましくは約２００ｍｍの距離だけ除いてもよい。

本発明者らの試験によって、クラッシュローブ２４の奥行き（車両取り付け位置にある場合にバンパービームの表側部表面におけるベースフランジからクラッシュローブの先端まで測定される）は、車両におけるパッケージスペースによる必要性に応じて、そして衝突ストロークについてＯＥＭ車両製造業者によって許可されるように、変えることができるということが示されている。例えば、クラッシュローブの奥行きは、約５０ｍｍ〜９０ｍｍ、又はより好ましくは約５５ｍｍ〜８０ｍｍとすることができる。本発明による技術革新によって、図１６〜図２４において示し且つ以下で説明するように、様々な圧壊ストロークに一様性を拡大適用することが可能になる。

本発明者らの試験によって、クラッシュローブ２４の鉛直高さ（すなわちエネルギー吸収体が車両取り付け位置にある場合の鉛直寸法）がローブ間隔及びローブ幅ほど重要ではないということが示されている。しかしながら、一般的に挙げると、好ましいローブ高さ（車両取り付け位置にある場合に前後方向に測定され、且つせん断壁の外面の中間点において測定される）は、約５０ｍｍ〜９０ｍｍ、そしてより好ましくは約６０ｍｍ〜８０ｍｍである。

本発明者らの試験によって、ローブ２４のせん断壁及び前方（表側）壁の肉厚が衝撃抵抗の強度及び一様性に影響を与えるということが示されている。好ましくは、エネルギー吸収体２３は、射出成形ポリプロピレン又はＴＰＯ材料で作製され、そして約１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの肉厚（又はより好ましくは約１．７５ｍｍ〜２．４ｍｍの肉厚）を有する上部（水平方向）せん断壁４５及び底部（水平方向）せん断壁４６を含み、約１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの肉厚（又はより好ましくは約１．７５ｍｍ〜２．０ｍｍの肉厚）を有する鉛直方向せん断壁４７，４８を含み、且つ約１．５ｍｍ〜２．８ｍｍの肉厚（又はより好ましくは約１．７５ｍｍ〜２．０ｍｍの肉厚）を有する前方（表側）壁４９を含むように作製される。なお、せん断壁４７，４８（上部、底部及び側部）は、成形を容易にする抜き勾配を原因に肉厚が変わってもよい。特に、図示のせん断壁４５〜４８は、２００ｍｍ〜３５０ｍｍのアール（radius）（「クラウン」とも呼ぶ）のような（車両に取り付けられた場合の前後方向で）僅かなクラウン又は曲率を有する。しかしながら、せん断壁は、無限半径のクラウン（すなわち平坦な壁）を有することができること、又は別の非線形形状を有することができるということが、考慮されている。本明細書において用いる場合、鉛直方向せん断壁の「クラウン」とは、せん断壁から半径方向の距離をあけて離され且つせん断壁の凹面側にある鉛直方向軸の周りのアールを意味する。水平方向せん断壁の「クラウン」とは、せん断壁から半径方向の距離をあけて離され且つせん断壁の凹面側にある水平方向軸の周りのアールを意味する。

ローブの壁４５〜４９によって形成される角部は、それらの柱としての強度に起因してローブの圧壊中にエネルギー吸収に局所的に悪影響を及ぼす可能性があり、それ故、鉛直方向せん断壁４７又は４８のうちの一方と一直線になる衝突位置では、負荷の急上昇を引き起こす。同時に、角部の形状も、バンパー衝突領域のエネルギー吸収体にわたるエネルギー吸収の一様性に影響を与える。図示のローブ２４は、壁４５〜４９並びにベースフランジ２７及びストラップ２５のうちのいずれの２つに沿った／いずれの２つの間での接合部でも見られる湾曲した角部からも明らかなように、射出成形を容易にするために全ての角部に沿ってアールが付けられている。好ましい形状の角部を横断する断面は通常、約２ｍｍ〜８ｍｍのアール、又はより好ましくは約３ｍｍ〜６ｍｍ半径のアール、又は最も好ましくは約３ｍｍ〜５ｍｍのアールを画成する。それでもなお、本発明は、より狭いか或いはより大きいアール若しくは曲線形状を有するローブ構造部／角部、又は他の形状を有する角部において用いることができるということがわかる。ストラップの幅（例えば「２０ｍｍの幅」）に触れたデータでは、ストラップの幅は、ストラップの平坦部分（すなわち例えば約１５ｍｍ）を含み、両側のアール付き角部の約半分（すなわちストラップを測定するのに発明者らが用いた手順に基づいて両側で追加の約３ｍｍ）も含むということがわかる。角部のアールの残りの部分は、本説明の目的では側壁４５〜４８の一部となるが、本明細書中の説明は、主にローブの中心線間隔に言及し、所与のローブの鉛直方向せん断壁の間隔にもローブ２４間の間隔にも大して言及していないということがわかる。

前方衝突の一様性は、以下で記載するように、開口６０（図５）、すなわち各ローブ２４の角部の底部若しくは壁の接合部での開口部、又は鉛直方向せん断壁４７及び４８の上部での開口６１のような弱化構造部（「圧壊開始部」と呼ぶこともある）を設けることを含み、特定の領域における「柱的な（columnar）」剛性を低減することによって向上することができる。なお、上記特定の領域は、衝撃力が所望の平均衝撃強度を上回って望ましくない高さとなる領域である。換言すると、開口６０，６１は、望ましくない高い剛性を有する場所における柱的な壁の剛性（低減しなければ場所を特定した負荷の急上昇を引き起こす）を低減するように作用する。例えば、開口６０は、４つのせん断壁４５〜４８とビーム当接ストラップ２５／ベースフランジ２７とによって画成される４つの角部それぞれの底部に含まれている。また、開口６１（図５）は、鉛直方向せん断壁４７，４８のそれぞれの中央位置で表側前方壁４９の外縁部に、有利であるように含まれてよい。開口６０及び６１は任意のサイズ又は形状とすることができることが考慮されているが、本発明者らの試験では、矩形の開口が良好に働く（このとき、この開口は角部を横切って延び且つこの角部を形成する２つ又は３つの隣接する壁内に延在する）ということが示されている。

多くの場合に、前方衝突の一様性は、衝撃力が所望の平均衝撃強度と比較して望ましくなく低い特定の領域でローブ２４の剛性を高めることによって、向上することができる。例えば、このことは、上部せん断壁４７及び底部せん断壁４８上に外側リブ６２（図３０）を設け、それによりエネルギー吸収体２３Ｄ（図３０）に関して以下で説明するように上部せん断壁４７及び底部せん断壁４８の剛性を上げることによって、行うことができる。

図示のエネルギー吸収体２３（図６〜図１０）は、ローブ２４が前方に延出しているベースフランジ２７を備え、そしてベースフランジ２７の上縁及び下縁に沿って間隔をあけて配置された後方に延びる上部取着フランジ２８及び底部取着フランジ２８を更に備える。エネルギー吸収体２３によっては、ベースフランジ２７に隣接する（且つベースフランジ２７／ストラップ２５上に延びる）ローブの４つの角部のそれぞれに開口６０を有することが有益であるということが、試験によって示唆されている。ローブ２４は、角部を除いて比較的平坦な壁を有する箱形状である。各ローブ２４は、上部壁４５及び底部壁４６を含み、そして鉛直方向せん断壁４７，４８（長手方向で「箱」の端部を形成する）も含み、箱形状の前方側を「閉じる」前壁４９も含む。壁４５〜４８は、よりソフトな衝撃（すなわち圧壊及び圧潰し始める前の負荷の急上昇が小さい）を与えるように僅かにクラウン形状をなすか又は湾曲している。

幾つかの角部は、ローブの上部から底部に延びるように差し向けられ、ローブの隣接する壁４５〜４９及びストラップ２５／ベースフランジ２７を接続する材料によって形成される。これらの角部は、約「９０度」の角度で（衝突の予期される方向へ）バンパービーム表側部に延びるアール付き構造部を形成するが、成形を容易にするための抜き勾配を含む。角部は、エネルギー吸収体の長さに沿った歩行者の脚部に対する衝撃抵抗の一貫性のなさに加えて、局所的な著しい衝撃剛性を与える可能性がある。開口６０，６１を設けることのようなこれらの角部を弱化させることによって、鉛直方向せん断壁に中心をおく衝突から生じることになる高い負荷の急上昇は、低減されて、エネルギー吸収体に沿った他の場所とより一貫性があるようになる。壁４５〜４９並びにストラップ２５及びベースフランジ２７のいずれの接合部（joindure）によって形成される図示の角部でも通常、約２ｍｍ〜８ｍｍのアール、又はより好ましくは約３ｍｍ〜６ｍｍのアール、そして最も好ましくは約３ｍｍ〜５ｍｍであるが、本発明はより狭いか又はより大きいアール付きのローブ壁構造において用いることができる。

エネルギー吸収体２３は様々な手段によって補強ビーム２１に取り着けることができるということが考慮されている。図示のエネルギー吸収体２３は、このエネルギー吸収体の長さに沿って間隔をあけて配置された上部取着フランジ２８及び底部取着フランジ２８を備えている。図示の底部取着フランジ２８は、３つの隣接する底部フランジ３３〜３５からなるセット（図８）を含み、上部取着フランジ２８は、対向する極めて幅広な単一の上部フランジ３６を含む。中央の底部フランジ３４及び上部フランジ３６はそれぞれ、相手方の補強ビーム２１の上部壁及び底部壁にある結合特徴部（すなわち穴）と摩擦係合するように、歯部３７又はパッド４０を有することができる。フランジ３３〜３６はまた、強度を付加するために外側補剛リブ３８，４１も含んでよい。フランジ３３〜３６は、補強ビームへの一時的な保持（例えばフェイシアが取り着けられるまで）のために（歯部の代わりに）摩擦生成パッドを有してもよい。図示の上部フランジ３６は、肥大し隆起したパッド４０を有すると共に外側補剛リブ４１も有している。歯部３７及びパッド４０は、バンパー補強ビーム２１上へのエネルギー吸収体の取り着けを容易にするようにスロープになったスロート（ramped throat）を画成する傾斜した導入面を有して構成されている。エネルギー吸収体２３は、バンパーシステムを覆うＲＩＭフェイシアにも（又はその代わりとしてＲＩＭフェイシアに）取り着けられるように構成することができるということが考慮されている。

図２及び図６が、歩行者の脚部（本明細書では「歩行者の脚部」又は「歩行者脚部衝撃子」とも称される）をシミュレートする（すなわち「表す」）従来技術の規格試験装置５０を図示していることがわかる。脚部５０は上記のように、鋼製ロッド５１（すなわち「骨」）、発泡体５２（すなわち「肉」）及びスリーブ５３（すなわち「皮膚」）を有している。

図１４に示されるように、脚部５０は、図面における場所Ａ、Ｂ又はＣとして図示される異なる場所でエネルギー吸収体２３に衝突する可能性があり、場所Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ、歩行者衝突バンパー試験領域内に位置している。衝突場所Ａでは、鉛直方向せん断壁Ｘ及びＹが均等に接触（engage）を受け、場所Ｃでは、鉛直方向せん断壁Ｙ及びＺが均等に接触を受ける。衝突場所の中心がローブ中央の衝突場所「Ａ」からローブ端部の衝突場所「Ｃ」へ移るとき、鉛直方向せん断壁４７，４８のうちの一方と直接的に一直線に並ぶ１つの位置（衝突場所Ｂを参照）を含んだ遷移が存在する。好ましいクラッシュローブ２４は１１０ｍｍの中心線間隔（寸法ＤＬＳ）を有するということがわかる。このことは、エネルギー吸収体２３の約６５ｍｍ〜７０ｍｍの所与のローブにおける鉛直方向せん断壁４７，４８間の長手方向間隔につながっており（なお、成形するための抜き勾配及びアール付き角部を考慮しなければならない）、一方で隣接し合うローブでの鉛直方向せん断壁４７，４８間の長手方向間隔は、約４０ｍｍ〜４５ｍｍである。規格脚部衝撃子５０が１３２ｍｍの外径を有することを考えると、この間隔及びローブ幅が歩行者衝突バンパー試験領域全体にわたる比較的定常な衝撃抵抗をもたらすことになるということは、直感と相いれないものである（図６を参照）。それ故、このことは本発明者らにとって驚くべき予期せぬ結果であり、予期及び予見されていなかった利益を与える。

図１５は、図４及び図６に示されているバンパーシステムと同様のバンパーシステム２０に対する力撓み曲線（「力撓みプロファイル」とも称される）を示し、このバンパーシステムでは、エネルギー吸収体２３は、歩行者衝突バンパー試験領域「ＢＴＡ」にわたって同一のローブ２４を備えており、ローブ２４は、長手方向に１１０ｍｍの中心線間隔を有し、且つ隣接し合うローブを分離する約３５ｍｍ〜４０ｍｍの幅のストラップを有している。例示されるエネルギー吸収体２３における鉛直方向せん断壁４７，４８のほか上部せん断壁４５及び底部せん断壁４６も、約１５０ｍｍ〜３００ｍｍの半径の曲率を有していた。ローブ２４は、６５ｍｍの奥行きと約１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの肉厚を有していて、ベースフランジに隣接するローブの各角部に開口６０を有しており、前壁４９上に延びる鉛直方向せん断壁４７，４８の先端の中央にある開口６１を更に有していた。ローブ２４は、上部せん断壁４７及び底部せん断壁４８にいかなるリブ６６も起伏も含んでいなかった。

図１５は、それぞれがその前の衝突場所から１１ｍｍ離れて位置する６つの衝突場所において行った試験からのデータである。図６及び図１０に示されるように、第１の衝突場所Ａは、ローブ同士の間で（ストラップを覆う位置にある）中央位置に向けられた。次の衝突場所Ｂは、一方の側への１１ｍｍのところに向けられ、その次の衝突場所Ｃは一方の側に向かって更にまた１１ｍｍのところに向けられ、衝突場所Ｄ、Ｅ及びＦに関しても同様にされた。衝突場所Ｆは、ローブ２４の中央に向けられた。全てのローブ２４はサイズ及び形状が対称且つ同一であるため、衝突場所Ａ〜Ｆは、バンパー試験領域にわたる全ての場所に対しての衝撃抵抗を表している。この理由は、各ローブ及び衝撃子５０に対する各ローブの関係からなる基本的な構造が、バンパー試験領域寸法ＢＴＡにおいてエネルギー吸収体２３の長さにわたって連続するように、繰り返されるためである。図１３のグラフに示されるように、全ての６つの場所Ａ〜Ｆについての抵抗力は、２５ｍｍの貫入まで実質的に同一であり、３０ｍｍの貫入では約±５％以内の衝撃抵抗の範囲と同様であり、約６０ｍｍの貫入では約±１０％以内の衝撃抵抗の範囲となお同様となっている（本発明のエネルギー吸収体に関する試験結果を表す図１５と、基準として用いられる２つの既知の／従来技術の部品［一方はプラスチックであり一方は金属である］を表す図１６及び図１７とを比較のこと）。

歩行者の脚部に対する衝突中において、力撓み曲線（「力−撓みプロファイル」又は「衝撃力対貫入プロファイル」とも呼ぶ）が結果として生じ、この場合、衝撃に対する抵抗力はゼロから上昇し、次いで横ばい状態となり、その後再び劇的に上昇する。具体的には、衝撃の力−撓み曲線の第１の部分は、歩行者の脚部の肉及び皮膚の変形、撓み及び圧迫によって大きく影響を受ける（本明細書では力−撓み曲線の「初期衝撃及び圧迫部分」と呼ぶ）。この第１の部分に、第２の部分（本明細書では衝突圧壊ストローク中の力−撓み曲線の「作用部分」と呼ぶ）が続き、この部分では、エネルギー吸収体は、圧壊してエネルギーを吸収するクラッシュローブのせん断壁によってその作用を行っている（この段階中、せん断壁は、「波状になり（crinkle）」、多数の不規則的な屈曲部及び折り目を形成し、材料変形を介して著しいエネルギー吸収を生じさせる）。この第２の部分に、第３の部分（本明細書では力−撓み曲線の「積み重なった（stacked）扁平部分」、すなわち換言すると「補強ビーム抵抗部分」と呼ぶ）が続き、この部分では、エネルギー吸収体は、基本的に圧壊して扁平になっており、それ故抵抗力は主に、基礎支持構造体（これはバンパーシステムの場合、通常は金属であり且つ非常に剛性のある補強ビームである）の抵抗力である。例えば、図１５において、第１の部分（すなわち力撓み曲線の「初期衝撃及び圧迫部分」）はゼロの貫入から約３０ｍｍの貫入までであり、第２の部分（すなわち「作用部分」）は３０ｍｍから約６３ｍｍまでの貫入であり（このとき、抵抗力は狭い変動範囲内で比較的定常なままである）、そして第３の部分（すなわち「ビーム抵抗部分」）は６３ｍｍを上回る貫入である（この部分では抵抗力は劇的に増大する）。これに対して、図１８では、第１の部分（すなわち「初期衝撃及び圧迫部分」）はゼロから約２５ｍｍまでの貫入であり、第２の部分（すなわち「作用部分」）は２５ｍｍから約６０ｍｍまでの貫入であり）、そして第３の部分（すなわち「ビーム抵抗部分」）は６０ｍｍを上回る貫入である。これに対して、図２１では、第１の部分（すなわち「初期衝撃及び圧迫部分」）はゼロから約２５ｍｍまでの貫入であり、第２の部分（すなわち「作用部分」）は２５ｍｍから約７０ｍｍまでの貫入であり）、第３の部分（すなわち「ビーム抵抗部分」）は７０ｍｍを上回る貫入である。

本発明者らは、エネルギー吸収体のローブ寸法の鋭敏性及び最適範囲を求めるために幾つかの研究を行った。本発明者らの研究によって、特定のバンパーシステム（「車両用途」）に対する良好な範囲が以下のとおりであることが、示されている。本発明者らの見解では、例えばローブの中心線間の１１０ｍｍの間隔が、衝撃子５０のいかなる寸法とも予想外に異なっており且つ典型的な人間の脚部のいかなる寸法とも予想外に異なっているため、本発明の寸法は、意義が深いものであり且つ自明ではなく、そして驚くべき予期せぬ結果をもたらすということがわかる。
ローブ幅間隔 ９０ｍｍ〜１３２ｍｍ（より好ましいのは１００ｍｍ〜１２０ｍｍ、最適は１１０ｍｍ）
ローブ高さ ６０ｍｍ±２０％、又はより好ましいのは±１０％
奥行き ５０ｍｍ〜８０ｍｍ（デザインによって大きく影響を受ける）
壁クラウン 平坦からクラウン形状、またより好ましいのは１５０ｍｍ及び３００ｍｍ
厚さ １．５ｍｍ〜２．２５ｍｍ±１０％
壁に沿った波形／補剛リブ （必要に応じて）
角部に沿い且つ接合部でのアール／穴（必要に応じて変わる）
ストラップ幅 １５ｍｍ〜５０ｍｍ（穴、リブとの組合せで必要に応じて変わる）

本発明のエネルギー吸収体２３は、直線状の補強ビームと結合するように作製することができるか、又は長手方向に湾曲した補強ビーム２１と結合するように作製することができるということ（図６及び図１４を参照のこと）が考慮されている。湾曲したビームの場合、エネルギー吸収体のローブは、予期される衝突の方向に平行に面するように方向付けられることができ、且つ／又は直接的に前方に面するように方向付けられることができ、且つ／又は車両の角部に対するそれらの関係及び車両の設計に応じて、前方に対して僅かな角度をつけて方向付けられることができる。例えば、ローブ２４は、補強ビームの前方表側部の隣接部分に対して垂直に延在することができる（この場合、端部のローブは、ビームの弓なりになった湾曲に起因して、中央のローブと平行には延在しない可能性がある）か、又は端部のローブが或る角度で内方に僅かに傾けられることができる（それにより、ローブは全て、補強ビームの両端部が後方に向かって曲げられているとしても、車両の進行方向に平行に車両から平行且つ前方に向かって延在する）。また、ビームが、様々な材料で作製される可能性があり、そして鋼からロール成形されるビーム、アルミニウムから押出成形されるビーム又は強化高分子化合物から成形されるビームのような様々な工法によって成形できるということがわかる。

例示のエネルギー吸収体は、エネルギーを吸収するように適合した高分子材料から射出成形され、この材料は既知であると共に市販されている。例示のエネルギー吸収体は、補強ビームの両端が相当な湾曲又は次第に強くなる湾曲（すなわち端部付近の後方への曲率が増大している）を有している場合であっても、補強ビームの表側部を柔軟に抱え込むと共に表側部に係合することができる程、そのストラップ２５に十分な長手方向の可撓性を有する。しかしながら、本発明による技術革新の範囲が鋼又は他の金属から作製されるエネルギー吸収体を含むこと、そして、エネルギー吸収体が長手方向に可撓でなく特定のビーム表側部の輪郭に対してぴったりはまる（nest）ように作製されることができるということが、考慮されている。

図１８〜図２０は、同一の補強ビーム２１とエネルギー吸収体２３に非常によく似たエネルギー吸収体とを有する本発明のバンパーシステム２０の力対変位曲線を示すグラフである。具体的には、図１８〜図２０の３つのエネルギー吸収体はそれぞれ、同一形状のローブ及びローブ間隔（すなわちローブ中心線中央において１１０ｍｍ）を有するが、図１８〜図２０のエネルギー吸収体におけるローブの壁４５〜４９は、僅かに異なる厚さ及び／又は角部に異なる開口を有している。具体的には、図１８〜図２０のそれぞれにおけるローブは６０ｍｍの奥行きであり、それぞれが１１０ｍｍのローブの中心線間隔を有していた（すなわち、ローブは、［側部に位置する］鉛直方向せん断壁の基部で約８８ｍｍ〜９０ｍｍであり、ストラップ幅は約２０ｍｍ〜２２ｍｍであった）。せん断壁４５〜４８の厚さは、図１８〜図２０のエネルギー吸収体の間で変更され、開口６０及び６１は、バンパーシステムのビーム衝突領域にわたる全ての長手方向位置において衝撃抵抗力の一様性を最適化するために、必要に応じてせん断壁４５〜４８の角部で加えられた。

図１８〜図２０のグラフはそれぞれ２つの衝突を示し、一方の衝突は、比較的より高い衝撃抵抗力が予期されるように鉛直方向せん断壁４７（又は４８）と一直線に並ぶローブ２４上の場所でのものあり、もう一方の衝突は、比較的より低い衝撃抵抗力が予期されるローブ２４上の中央としている。図１８〜図２０において試験したエネルギー吸収体はそれぞれ、肉厚及び／又は開口６０，６１の配置を調整することによって、どこが特定の衝突場所であるかにかかわらず一貫した衝撃抵抗をもたらすように、最適化された。図示のように、図１８〜図２０におけるエネルギー吸収体それぞれの力撓み曲線は、３０ｍｍの衝突ストローク（「貫入」）まで実質的に同一である。特に、図１８〜図２０のエネルギー吸収体はまた、３０ｍｍから６５ｍｍまでの貫入の範囲において異なるレベルの衝撃抵抗力を生じさせるために、最適な肉厚となるように調整された壁も有していた。例えば、図１８では、３０ｍｍ〜６５ｍｍの間の貫入での所望の抵抗力が３ｋＮである。これに対して、図１７では、３０ｍｍ〜６５ｍｍの間の貫入での所望の抵抗力が４ｋＮであり、図１８では、３０ｍｍ〜６５ｍｍの間の貫入での所望の抵抗力が５ｋＮである。

図１８〜図２０に示されている試験と同様の試験を、より奥行きのあるローブ２４を有するエネルギー吸収体を備えるバンパーシステムに対して行った。７０ｍｍの奥行きのローブを有するエネルギー吸収体に関する結果が図２１〜図２３に示されている。図２４〜図２６は、同様の試験の結果を示すが、８０ｍｍの奥行きのローブを有するエネルギー吸収体を用いている。結果は、上記の説明を前提とすれば一目瞭然であると考えられる。それぞれの場合において、衝撃抵抗力は、所望のレベルの衝撃力抵抗の比較的近くに、例えば３０ｍｍの貫入では約±２０％以内に維持された。衝撃抵抗の一貫性は、以下で記すように種々に「個別に設定された（customized）」開口６０，６１及び外側リブ６２を用いてエネルギー吸収体を調整することによって更に向上することができるということが考慮されている。

以下の変更が加えられたバンパーシステム及びエネルギー吸収体において、同一の構成要素、機構及び特徴、並びに同様の構成要素、機構及び特徴は、同じ番号を用いて識別される。大幅な変更があるところでは、同じ識別番号が用いられるが、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」等の文字が付け加えられる。これは冗長な説明を減らすために行われる。

図２７と（図２８に示される試験結果と）図２９と図３０と（図３１に示される試験結果と）図３２とに示されるエネルギー吸収体は、本発明の範囲の更なる理解を提供する。図２７（及び図２８のグラフに示される試験結果）は、本発明の概念が開口及び外側リブに頼ることなくエネルギー吸収体２３Ｂにおいて具現されることが可能であることを示す。図２９は、基部の開口６０のみを有する（そして、ローブの表側部の外側角部の開口６１は有さない）エネルギー吸収体２３Ｃを示す。図３０は、開口６０，６１を用いて、そして外側リブ６２も用いてエネルギー吸収体２３Ｄを調整することによって、本発明の概念を拡張することが可能であることを示す（そして図３１は同じものからのデータのグラフを示す）。図３０では、外側リブ６２は、関連する（上部又は底部）壁の隣接する部分と共にＴ字形の断面を形成する。

図３２は、本発明の概念が様々なビーム及び様々な支持構造上で用いられることが可能であることを示す。例えば、図３１のバンパー補強ビーム２１Ｅは、図１３に示されるバンパー補強ビームと同じであるが、ビーム２１Ｅ上の中央チャネル部６５が、車両に向かって面するのと反対になるようにではなく（車両から離れる）前方に向くように、逆向きで用いられる。エネルギー吸収体２３Ｅは、ビーム２１Ｅのチャネル部６５内に延びる位置決めタブ６６を有し、それによりタブ６６は、衝突中にエネルギー吸収体２３Ｅをビーム２１Ｅの表側部上に保持するのを助ける。

具体的には、図２７は、図４におけるエネルギー吸収体２３のローブ寸法と同じローブ寸法を有しながら変更が加えられたエネルギー吸収体２３Ｂを示すが、特徴としてエネルギー吸収体２３Ｂは、角部を弱化させるための角部開口６０，６１を全く有しておらず、上部せん断壁４５又は底部せん断壁４６の剛性を上げるための外側リブ６２も有していない。ローブ２４Ｂは、５０ｍｍの奥行きと１００ｍｍの長手方向間隔を有している。図２８は、図２７のエネルギー吸収体２３Ｂを備えるバンパーシステムの力対変位曲線である。特に、エネルギーの吸収は、図に記された４つの衝突（つまり、１つの衝突は隣接し合うローブ同士の間のものであり、１つの衝突はローブの端でのものであり、１つの衝突はローブの中間までの中央［mid-center］でのものであり、もう１つの衝突はローブの中央でのものである）によって示されるように、衝突の場所に関係なく非常に一貫したものとなっている。具体的には、衝撃抵抗力は、３０ｍｍの貫入までは（平均数値から約±５％以内で）非常によく似ており、さらに、４５ｍｍの貫入までは（約±１０％以内で）よく似ている。

図２９は、図２７におけるエネルギー吸収体と同一であるが基部の開口６０を有するエネルギー吸収体２３Ｃを示す。図示のエネルギー吸収体２３Ｃは、ローブ２４Ｃの表側部上の外側角部に開口６１を有していない。

図３０は、図示のような外形寸法を有しながら変更が加えられたエネルギー吸収体２３Ｄを示すが、特徴として角部を弱化させるための角部開口６０と上部壁４５及び底部壁４６の剛性を上げるための外側リブ６２との両方を有している。図示のローブ２４Ｄは、６５ｍｍの奥行きと１００ｍｍの長手方向間隔とを有している。図３１は、図３０のエネルギー吸収体２３Ｄを備えるバンパーシステムの力対変位曲線である。特に、エネルギーの吸収は、図に記された４つの衝突（つまり、１つの衝突は隣接し合うローブ同士の間のものであり、１つの衝突はローブの端でのものであり、１つの衝突はローブの中間までの中央でのものであり、もう１つの衝突はローブの中央でのものである）によって示されるように、衝突の場所に関係なく非常に一貫したものとなっている。具体的には、衝撃抵抗力は、３０ｍｍの貫入までは（平均数値から約±５％以内で）非常によく似ており、さらに、４５ｍｍの貫入までは（約±１０％以内で）よく似ている。

図３１は、図１３に示されるビーム及びエネルギー吸収体と同様のビーム２１Ｅ及びエネルギー吸収体２３Ｅを備えるバンパーシステムを示す。しかしながら、図３１のビーム２１Ｅは、図１３に示されるビーム２１と同じであるが、ビーム２１Ｅの中央チャネル部６５が（車両から離れる）前方に向くように、逆向きで用いられている（図１３では、チャネル部は車両に向かって内方へ向いていた）。図３１のエネルギー吸収体２３Ｅは、衝突中にエネルギー吸収体２３Ｅをビーム２１Ｅの表側部上に保持するようにビーム２１Ｅのチャネル部６５内に延びる位置決めタブ６６を有している。

例示のエネルギー吸収体は高分子化合物から射出成形されているが、エネルギー吸収体は、他の材料（変形可能な鋼材料、他の金属材料及び非金属材料など）で作製することができ、他の製造方法（熱成形、圧縮成形、スタンピングなど）で作製することができ、そしてそれでもなお本発明の範囲内にあることができるということが、特に考慮されている。本発明による技術革新は、ドア側部の衝突、Ａピラーの衝突及びダッシュボード下の（under-the-dash）衝突等のために、車両の内部及び／又は車両の外部において、車両における車両バンパー上だけ以外の場所で用いることができ、そしてそれでもなお本発明の範囲内にあることができるということが、考慮されている。

本発明の概念から逸脱することなく上述の構造に変形及び変更を加えることができることが理解されるべきである。さらに、そのような概念が、添付の特許請求の範囲がその文言によって明示的に別段の定めをした場合を除き、特許請求の範囲によって包含されるものと意図されていることは、理解されるべきである。

Claims (37)

1. 長手方向を有する車両のバンパーシステムであって、前記長手方向に対して６０°で方向付けられる鉛直平面によって画成されると共に該バンパーシステムの正面に係合する角部を有し、前記角部のそれぞれの約６６ｍｍ内側に画成されるが該バンパーシステムの２５０ｍｍの中央領域を除いた「バンパー試験領域」を更に有するバンパーシステムにおいて、
   車両フレームに取り付けられるように構成されたバンパー補強ビームと、
   前記ビームの表側部に位置付けられるエネルギー吸収体であって、前記バンパー試験領域に、歩行者衝突中に圧壊しエネルギーを吸収するように構成された間隔をあけて配置される複数の中空のクラッシュローブを有し、前記ローブが、前記「バンパー試験領域」の長さに沿う長手方向の場所で前記クラッシュローブを少なくとも１０ｍｍ圧壊させる衝突貫入について、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内となる一様な衝撃エネルギー吸収を圧壊中にもたらすように構成され、それによって、該バンパーシステムは、歩行者の脚部が前記エネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく歩行者の安全性をもたらす、エネルギー吸収体と
   を備えるバンパーシステム。
2. 前記ローブは、衝突すると圧壊し予測可能な量のエネルギーを吸収するように構成されたせん断壁を有する請求項１に記載のバンパーシステム。
3. 前記せん断壁は一対の対向する鉛直方向せん断壁を含む請求項２に記載のバンパーシステム。
4. 前記せん断壁は一対の対向する水平方向せん断壁を含む請求項２に記載のバンパーシステム。
5. 前記せん断壁によってもたらされる抵抗力は、前記衝突のストロークにおける作用部分の間、±３０％以内で比較的定常を維持し、前記作用部分は、前記ローブの前記せん断壁が、エネルギーを吸収するように圧壊し折れ曲がる最中である請求項２に記載のバンパーシステム。
6. 前記せん断壁によってもたらされる抵抗力は、前記衝突のストロークにおける前記作用部分の間、±２０％以内で比較的定常を維持する請求項５に記載のバンパーシステム。
7. 前記歩行者衝突中に前記ローブによってもたらされる抵抗力は、衝突のストローク中で３０ｍｍから６０ｍｍまでの貫入範囲で比較的定常である請求項１に記載のバンパーシステム。
8. 前記エネルギー吸収体は高分子材料で作製される請求項１に記載のバンパーシステム。
9. 前記エネルギー吸収体は射出成形される請求項１に記載のバンパーシステム。
10. 前記ローブはローブ中心線を有し、ローブ中心線同士の間でのローブ間隔は９０ｍｍから１３２ｍｍまでの間である請求項１に記載のバンパーシステム。
11. 前記ローブ中心線同士の間でのローブ間隔は１００ｍｍから１２０ｍｍの間である請求項１０に記載のバンパーシステム。
12. 前記ローブのそれぞれは、６５ｍｍから９０ｍｍまでの間隔で離れて配置された鉛直方向せん断壁を有し、前記ローブの隣接する対はそれぞれ、前記せん断壁の基部で１５ｍｍから３０ｍｍまでの間隔で離れて配置された隣接する鉛直方向せん断壁を含む請求項１に記載のバンパーシステム。
13. 前記ローブは、車両取り付け位置にある場合に６０ｍｍ±３０％のローブ高さを有する請求項１に記載のバンパーシステム。
14. 前記ローブは、車両取り付け位置にある場合に約４０ｍｍから約１００ｍｍの間の奥行きを有する請求項１に記載のバンパーシステム。
15. 前記ローブは、車両取り付け位置にある場合に少なくとも２００ｍｍ半径の曲率のクラウンをもつ鉛直方向せん断壁を有する請求項１に記載のバンパーシステム。
16. 前記ローブは、車両取り付け位置にある場合に少なくとも２００ｍｍ半径の曲率のクラウンをもつ水平方向せん断壁を有する請求項１に記載のバンパーシステム。
17. 前記ローブは、１．５ｍｍから２．８ｍｍまでの厚さをもつ壁を有する請求項１に記載のバンパーシステム。
18. 前記ローブは、壁の少なくとも１つに沿って延びる起伏及びリブのうちの少なくとも１つをもつ壁を有する請求項１に記載のバンパーシステム。
19. 前記ローブは、角部に沿って且つ壁の接合部で約２ｍｍ〜１０ｍｍのアールを含む請求項１に記載のバンパーシステム。
20. 構造部材に対する衝突中にエネルギーを吸収するように、前記構造部材の表側部に位置付けられるように構成されたエネルギー吸収体において、
    ベースフランジであって、補強ビームに係合するように構成されると共にベースフランジから延びる間隔をあけて配置された複数の中空のローブを有し、前記エネルギー吸収体が試験領域を画成し、前記試験領域が少なくとも３つの隣接し合う中空のローブを含むが前記エネルギー吸収体の端部セクションを除くと共に約２５０ｍｍの中央領域を除いており、前記ローブはそれぞれ、衝突すると圧壊しエネルギーを吸収するように構成されたせん断壁を有し、該ベースフランジが、隣接し合うローブを相互接続するストラップを含み、前記試験領域内の前記ローブ及び前記ストラップは、衝撃子が前記エネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、歩行者の安全性のために前記「試験領域」の長さに沿う長手方向の場所での少なくとも１０ｍｍの衝突貫入について、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内となる一様な衝撃エネルギー吸収を圧壊中にもたらすように、構成され、サイズ決めされ且つ間隔があけられており、前記試験領域内の前記ローブは、長手方向に９０ｍｍから１３２ｍｍまでの間の間隔をあけて離れた中心線を有する、ベースフランジを備えるエネルギー吸収体。
21. 前記ローブはそれぞれ、対向する鉛直方向せん断壁を有する請求項２０に記載のエネルギー吸収体。
22. 前記ローブはそれぞれ、対向する水平方向せん断壁を有する請求項２１に記載のエネルギー吸収体。
23. 前記エネルギー吸収体は高分子材料で作製される請求項２０に記載のエネルギー吸収体。
24. 前記エネルギー吸収体は金属材料で作製される請求項２０に記載のエネルギー吸収体。
25. 前記ローブは、長手方向に１００ｍｍから１２０ｍｍまでの間の間隔をあけて離れた中心線を有する請求項２０に記載のエネルギー吸収体。
26. ビームの表側部に位置付けられるように構成されたエネルギー吸収体において、
    ベースフランジと、
    少なくとも１つの中空のローブであって、前記ベースフランジから延び、４つの角部を画成するように接合された上部せん断壁、底部せん断壁及び鉛直方向せん断壁を有し、且つ各角部の基部に戦略的に位置付けられた少なくとも１つの開口を有しており、前記少なくとも１つの開口が、それぞれの角部の周り及びに関連する隣接した壁の中に部分的に延びて前記それぞれの角部の柱的な強度を低減し、前記せん断壁及び前記開口は、歩行者の脚部が前記エネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、前記歩行者の脚部に対する予測可能且つ一様な衝撃抵抗を引き起こすような形状及びサイズとされ、前記衝撃抵抗は、エネルギーを吸収するための１０ｍｍを超える該少なくとも１つの中空のローブの衝突圧壊中、所望とする力撓みプロファイルから±３０％以内に一様となる、少なくとも１つの中空のローブと
    を備えるエネルギー吸収体。
27. 前記衝撃抵抗は、前記少なくとも１つの中空のローブが前記衝突中に圧壊するときの３０ｍｍから６０ｍｍまでの衝突貫入中、定常な抵抗力から±３０％以内に比較的定常となる請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
28. 前記ローブはローブ中心線を有し、前記ローブ中心線同士は９０ｍｍから１３２ｍｍの間で離れている請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
29. 前記少なくとも１つのローブは少なくとも２つのローブを含み、各ローブは同じサイズ及び形状である請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
30. 前記少なくとも１つのローブは少なくとも２つのローブを含み、各ローブは、上部壁及び底部壁に、前記少なくとも２つのローブの側部から内側に間隔をあけた場所に位置付けられた外側リブを有する請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
31. 前記少なくとも１つのローブは高分子材料で作製される請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
32. 前記少なくとも１つのローブは金属材料で作製される請求項２６に記載のエネルギー吸収体。
33. 車両用のエネルギー吸収システムにおいて、
    車両に取り付けられるように構成された構造部材と、
    前記構造部材の表側部に位置付けられたエネルギー吸収体であって、少なくとも４つの中空のクラッシュローブを有し、前記クラッシュローブは、試験領域を画成すると共に、衝突すると前記クラッシュローブがエネルギーを吸収するように圧潰する力−撓み曲線における作用部分を画成し、前記クラッシュローブは、長手方向に間隔をあけて離して配置されると共に、前記試験領域の長さに沿った場所で、所望とする衝撃エネルギー吸収の平均力−撓みプロファイルから±３０％以内の一様な衝撃エネルギー吸収を前記力−撓み曲線の前記作用部分の間でもたらすように、構成される、エネルギー吸収体と
    を備えるエネルギー吸収システム。
34. 前記クラッシュローブは、前記少なくとも４つの中空のクラッシュローブの長さに沿った全ての長手方向の場所で、３０ｍｍから６０ｍｍまでの衝突貫入で所望とする平均衝撃エネルギー吸収値から３０％以内の一様な衝撃エネルギー吸収をもたらすように、構成される請求項３３に記載のエネルギー吸収システム。
35. 前記構造部材はバンパー補強ビームを含む請求項３３に記載のエネルギー吸収システム。
36. 前記エネルギー吸収体は高分子材料で作製される請求項３３に記載のバンパーシステム。
37. ベースフランジを有するエネルギー吸収体を供給するステップであって、前記エネルギー吸収体が、支持構造体に係合するように構成されると共に、前記ベースフランジから延び且つ試験領域を画成する間隔をあけた中空のローブを有し、前記ローブはそれぞれ、せん断壁を有し、前記せん断壁は、少なくとも１０ｍｍの前記中空のローブの圧潰を引き起こす貫入ストロークに対する、歩行者脚部模擬衝撃子によって衝突されたときの力撓みプロファイルに沿って、圧壊しエネルギーを吸収するように構成される、ステップと、
    前記エネルギー吸収体の前記クラッシュローブを調整するステップであって、前記調整は、前記クラッシュローブに開口及び外側リブのうちの少なくとも１つを形成することによって、前記エネルギー吸収体の前記試験領域に沿った前記衝撃子による衝突の具体的な場所に関係なく、所望とする平均エネルギー吸収プロファイルから±３０％以内にエネルギー吸収の一様性を向上するように行われ、前記リブは、存在する場合には、前記クラッシュローブのせん断壁に位置付けられ、前記開口は、存在する場合には、前記せん断壁のうちの隣接し合うせん断壁によって形成される角部に位置付けられ、それにより歩行者の脚部が前記エネルギー吸収体に当たる具体的な場所に関係なく、一様な性能及び歩行者の安全性をもたらす、ステップと
    を含む方法。

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