JP2008518810A - テープ状装置が取り付けられた衝撃吸収装置 - Google Patents

Abstract

衝撃吸収装置を製造する方法は、ａ）マトリックス容積部（１０１）を設けるステップと、ｂ）細長金属要素を有するテープ状装置（１０７）を設けるステップと、ｃ）マトリックス容積部（１０１）を加圧成形するステップと、ｄ）前記テープ状装置（１０７）を加圧成形されたマトリックス容積部（１０１）を取り付けるステップと、を含む。この２段階手法によれば、衝撃吸収装置の設計の自由度が高められ、複雑な構造が得られる。

Description

本発明は、車両バンパビームおよび車両ドアビームのような衝撃吸収装置を製造する方法に関する。また、本発明は、このようにして得られる衝撃吸収装置に関する。

衝撃を吸収するバンパビームまたはドアビームのような衝撃吸収装置は、当技術分野において周知である。

現在、このような衝撃吸収装置は、鋼またはアルミニウムのような金属のマトリックス（母材、素地）から、得ることができる。このような金属製の衝撃吸収装置は、重いという欠点を有する。これは、自動車または輸送機関の用途に用いられるときに、不利である。製造方法に起因するが、これらの装置は、機能の集積化に対する融通性に欠ける。また、重量によって、追加的な燃料消費が生じる。何故なら、この重量は、車両と共に、運ばれるからである。

このような重い衝撃吸収装置の代替品として、複合材料、通常、ガラス繊維、アラミド繊維、高弾性ＰＥＴ繊維、またはＣ（炭素）繊維によって強化されたポリマーをマトリックス材料として用いる物品が、知られている。このような複合物品は、著しい衝撃を受けたときに、小片になって飛散する可能性があるという欠点を有する。このような著しい衝撃を受けても、車両は損傷から保護され得るという事実にもかかわらず、破損した衝撃吸収装置から飛散したポリマー材料の砕片が、衝撃吸収装置の背後にある車両の部品の損傷、例えば、ガソリンタンクの破裂またはモータブロックの損傷をもたらすことがある。

さらに、繊維強化複合物は、ある負荷を受けた時点で、小亀裂を生じることがある。これらの亀裂は、衝撃吸収装置の安全性および吸収特性を大幅に低減させる。通常、ある衝撃力を受けると、衝撃吸収装置の全体が、安全の理由から、取り替えられるべきである。

金属ワイヤまたは金属コード、例えば、鋼ワイヤまたは鋼コードのような細長金属要素を、このまま、または米国特許第５，２９０，０７９号明細書に記載されているような格子織の形態で、ポリマーマトリックスとガラス繊維またはＣ繊維からなる複合物への追加的な補強物として用いることも、知られている。

しかし、このような金属ワイヤまたは金属コードによって強化された衝撃吸収手段の設計および製造では、いくつかの問題が生じることが考えられる。一例として、装置の加圧成形中、装置内への細長金属要素の固着が困難である場合がある。また、ビームは、アンダーカットを有せず、成形可能であるように、設計されるべきであるが、これによって、このような形式の強化ビームの設計の自由度が、大きく制限される。

また、金属材料または複合材料からなる既存の衝撃吸収装置を金属強化複合材料による衝撃吸収装置に置き換えることが望まれる場合、このような置換えによって、衝撃吸収装置のマトリックス容積部（matrix volume）を再設計し、これによって、新しい加圧型を設計かつ製造することが必要とされ、多くの追加的な技術的かつ経済的な問題が生じる。

本発明の目的は、従来技術の問題を回避することにある。

本発明のさらに他の目的は、衝撃吸収装置のマトリックス容積部（matrix volume）を再設計することなく、衝撃吸収装置の衝撃抵抗を増大させることにある。

また、本発明の目的は、装置全体の破断を生じさせない程度の衝撃力を受けた衝撃吸収装置の衝撃抵抗を部分的に回復および増大させることにある。

本発明のさらに他の目的は、ガラス繊維またはＣ繊維によって強化されたポリマー製の衝撃吸収装置のような既存の複合衝撃吸収装置のマトリックス容積部の飛散を避ける方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、衝撃力を受けた場合、衝撃吸収装置の部分一体性を増大させることにある。

本発明のさらに他の目的は、衝撃吸収装置のエネルギー吸収能力を増大させることにある。

本発明のさらに他の目的は、衝撃吸収装置のマトリックス容積部を再設計することなく、衝撃吸収装置のエネルギー吸収能力を増大させることにある。

本発明の最後の目的は、強化ビームの製造においてより高い設計の自由度を生じさせる方法を提供することにある。

本発明の第１態様によれば、請求項１に記載の衝撃吸収装置を製造する方法が、提供される。

２段階手法、すなわち、最初にマトリックス容積部（matrix volume）を加圧成形し、次いで、テープ状装置を取り付ける手法によって、単一の加圧成形法によってなされ得ないより複雑な構造体を得ることができる。

金属ワイヤおよび金属鋼コード、例えば、金属鋼ワイヤおよび金属鋼コードのような細長金属要素の存在によって、付加的な衝撃吸収性が、衝撃吸収装置の既存のマトリックス容積部にもたらされる。しかし、衝撃吸収装置の全体の再設計は、回避される。

このようなマトリックス容積部は、それ自体、衝撃吸収装置として機能し得ることが、理解されよう。マトリックス容積部へのテープ状装置の取付けが、マトリックス容積部の衝撃抵抗を増大させ、マトリックス容積部の衝撃吸収能力を改良する。マトリックス容積部が衝撃吸収装置としてこのように用いられた場合、およびマトリックス容積部が衝撃力を受けて、マトリックスのわずかな破断を生じた場合、テープ状装置の取付けが、衝撃吸収能力および衝撃抵抗を、必要とされるレベルにまで回復することができる。すなわち、テープ状装置の取付けが、マトリックス容積部の衝撃吸収特性を少なくともその元のレベルにまで回復させる。例えば、必要とされる衝撃吸収能力が法規の変更または予測値の変更によって増大されることが見込まれる場合に、テープ状装置がマトリックス容積部に取り付けられ、これによって、衝撃ビームとして使用される前のマトリックス容積部の衝撃抵抗を増大させ、マトリックス容積部の衝撃吸収能力を改良することができることが、理解されよう。

細長金属要素の機械的な特性、例えば、ヤング率、特定負荷での伸び、テープ状装置内の細長金属要素の数、用いられる金属合金の具体的な強度、（要素とポリマーマトリックスとの間の付着性に影響を与える）皮膜の種類、機械的な固着、および柔軟性を選択することによって、衝撃吸収装置のマトリックス容積部の設計寸法を無理に変更させることなく、衝撃抵抗を増大させることができる。衝撃吸収装置のマトリックス容積部と細長金属要素との相互作用は、マトリックス容積部の製造中には、考慮されなくてもよい。

加えて、製造過程の別のステップにおいて、テープ状装置を衝撃吸収装置に取り付けることによって、複雑な構造、例えば、いわゆる、アンダーカットを有する衝撃吸収装置を得ることができる。一例として、衝撃吸収装置のＵ字状のマトリックス容積部は、Ｕ字形状の２つの脚に取り付けられるテープ状装置に対して、内面が全て露出し、これによって、実質的に中空の矩形状の衝撃吸収装置が得られる。このような装置は、単一の加圧成形ステップを用いた場合には、作製することができない。

マトリックス容積部（matrix volume）は、アルミニウムマトリックスまたはポリマーマトリックスのような種々の可能性のあるマトリックス（母材、素地）から、得られる。ポリマーマトリックスの例として、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、およびポリエーテルイミドのような熱可塑性ポリマー、またはポリエステルのような熱硬化性ポリマーが挙げられる。衝撃吸収装置のこのポリマーマトリックスは、無作為にまたは配向して織られたシートまたは他のシートの形態にあるガラス繊維、Ｃ繊維、または他の強化繊維（人造繊維または天然繊維のいずれか）のような強化材料をさらに含んでもよい。一例として、ＬＦＴポリマーマトリックスおよびＧＭＴポリマーマトリックスが用いられるとよい。

細長金属要素を含むテープ状装置の存在による衝撃改良性を最も発揮させるために、細長金属要素は、好ましくは、衝撃吸収装置の衝撃面と実質的に平行に配置される。

衝撃吸収装置の衝撃面は、衝撃力が装置の使用中に加えられる衝撃吸収の表面として、理解されるべきである。

好ましくは、テープ状装置と衝撃吸収装置のマトリックス容積部との間のせん断強度は、衝撃吸収装置のマトリックス容積部の凝集強度よりも大きい。これによって、衝撃吸収装置が過度の衝撃負荷を受けた場合、衝撃吸収装置から飛散する傾向にあるマトリックス容積部の砕片が、テープ状装置に依然として付着しているという付加的な利点が得られる。従って、砕片の飛散を大幅に回避することができる。

衝撃吸収装置のマトリックス容積部の凝集強度よりも大きい、テープ状装置と衝撃吸収装置のマトリックス容積部との間のせん断強度を有する衝撃吸収装置の典型的な破損機構は、これらの衝撃吸収装置が３点曲げ試験を受けたときに、観察される。

衝撃吸収装置は、３０ｍｍの半径を有するロッドからなる２つの支持点に置かれる。これらのロッドの軸は、９００ｍｍの距離で互いに離れている。衝撃吸収装置の衝撃面は、支持ロッドの反対側を向いている。１３５ｍｍの半径を有する管状の湾曲面によって、力がこれらの２つのロッド間の距離の中央に加えられる。衝撃吸収装置が破損するまで、力が加えられる。テープ状装置と衝撃吸収装置のマトリックス容積部との間のせん断強度が衝撃吸収装置のマトリックス容積部の凝集強度よりも大きい場合に観察される破損機構は、マトリックス容積部が割れるかまたは破壊され、衝撃吸収装置の破損をもたらすが、テープ状装置とマトリックス容積部の取付けは、健全な状態で維持されるような機構である。

破損時においても、せん断強度には達していないので、テープ状装置と衝撃吸収装置の破片は、まだ固着し、その結果、破片は、全くまたは殆ど飛散しない。従って、部分一体性が得られ、破片の飛散が、大幅に回避される。

せん断強度が、凝集強度を超える場合、テープ状装置は、衝撃吸収装置の破断前に遊離することがない。

可能であれば、細長金属要素は、国際公開第０１／４４５４９Ａ１号パンフレットに記載されているような織布によって、得られる。この特許は、参照することによって、ここに含まれるものとする。細長金属要素は、経方向および／または緯方向のいずれかに存在していればよいことが、理解されよう。本発明の方法に用いられるテープ状物品は、好ましくは、細長金属要素を実質的に包む付加的なポリマーマトリックス材料を含んでいる。これは、多くの異なる方法によって、例えば、細長金属要素の周囲にポリマーマトリックスの被膜を押出しによって施すことによって、または２つ以上のポリマーシートの層間に細長金属要素を積層することによって、または溶融被膜プロセス、共押出しまたは共引抜きによって、得られるとよい。

ポリマーマトリックス材料に対して、あらゆる熱可塑性ポリマー、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、およびポリエーテルイミドが適している。

可能であれば、テープ状装置は、短繊維としてまたは一方向または多方向織または不織フェルトの形態にあるガラス繊維またはＣ繊維を付加的に含んでいてもよい。このような繊維は、ポリマーマトリックス材料内に短繊維として含まれてもよい。

衝撃吸収装置とテープ状装置との取り付けは、多くの異なる方法によって、得ることができる。テープ状装置は、例えば、接触式接着剤、ホットメルト接着剤、接着テープ、二成分接着剤、エポキシ接着剤、多官能シラン、または他の種類の接着剤を用いて、衝撃吸収装置の表面に接着されるとよい。代替的に、テープ状装置と衝撃吸収装置のマトリックス容積部は、超音波溶着または高周波溶着によって、互いに取り付けられてもよい。テープ状装置は、ボルト／ナット、ネジ、止め金、リベット、クリップ、または他の同様の手段によって、衝撃吸収装置のマトリックス容積部に取り付けられてもよい。

代替案として、テープ状装置が熱可塑性ポリマーマトリックス材料を含む場合、取付けは、最初、ポリマーマトリックス材料を加熱し、ポリマーマトリックスを部分的に溶融または軟化させ、次いで、この部分的に溶融または軟化したポリマーマトリックス材料を衝撃吸収装置のマトリックス容積部の表面に接触させることによって、なされてもよい。この場合、ポリマーマトリックス材料は、冷却によって固化し、衝撃吸収手段のマトリックス容積部の表面に取り付けられる。好ましくは、この行程中に、いくらかの圧力が加えられる。

代替的に、衝撃吸収装置の容積部のマトリックスが溶融可能な材料から得られる場合、テープ状装置が取り付けられるべきマトリックス容積部の表面を加熱し、衝撃吸収手段のこのマトリックスを部分的に溶融または軟化させてもよい。次いで、テープ状装置を衝撃吸収装置のこの部分的に溶融または軟化されたマトリックスに接着させる。好ましくは、このステップ中に、いくらかの圧力が加えられる。

一例として、火炎加熱、レーザ加熱、またはプラズマ加熱が用いられるとよい。

加熱または接着などによる取り付けの前に、衝撃吸収装置の容積部のマトリックスおよび／またはテープ状装置の表面が、良好な取り付けを得るために、粗面化されてもよい。これは、例えば、機械的または化学的な研磨、例えば、硫酸またはクロム酸によるエッチング、または、例えば、コロナエッチングまたはプラズマエッチングによって、なされるとよい。

本発明によれば、細長金属要素は、金属ワイヤまたは金属ワイヤを含む金属コードであるとよい。

金属ワイヤは、１００μｍ以上、さらに好ましくは、１２５μｍよりも大きい、例えば、１５０μｍよりも大きい、さらに１７５μｍよりも大きい直径、具体的には、金属要素の半径方向断面の直径を有しているとよい。金属ワイヤを得るのに、あらゆる可能性のある金属合金を用いることができる。可能であれば、油焼入れされた鋼ワイヤが用いられるとよい。

さらに好ましくは、金属コードが、衝撃吸収装置用のテープ状装置に用いられる。最も好ましいのは、比較的高い衝撃エネルギー量を吸収することができる種類の金属コードである。しかし、他の金属コードが用いられてもよい。

ここで、例として：
−例えば、ｍ×ｎ型式の多重ストランド金属コード、すなわち、各々がｎ本のワイヤを有するｍ本のストランドを含む金属コード、例えば、４×７×０．１０または３×３×０．１８（最後の数字は、ｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
−例えば、１×ｎ型式のコンパクトコード、すなわち、ｎ本（ｎは８よりも大きい数字）の金属ワイヤを単一のステップで一方向のみに撚ることによってコンパクトな断面が得られる金属コード、例えば、１×９×０．１８または１×１２×０．１８（最後の数字は、ｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
−例えば、ｌ＋ｍ（＋ｎ）型式の層状金属コード、すなわち、ｌ本のワイヤのコアがｍ本のワイヤからなる層で包囲され、可能であれば、ｎ本のワイヤからなる他の層によってさらに包囲される金属コード、例えば、２＋４×０．１８（最後の数字は、ｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）、さらに他の例として、０．２０＋１８×０．１７５、０．３６５＋６×０．３５または３×０．２４＋９×０．２２５の金属コード、
−例えば、１×ｍ型式の単一のストランド金属コード、すなわち、ｍ本（ｍは２から６の範囲内の数字）の金属ワイヤが単一ステップで撚られる金属コード、例えば、１×４×０．２５（最後の数字は、ｍｍ単位で表される各ワイヤの直径ｍｍ）の金属コード、および
−例えば、ｍ＋ｎ型式のオープン金属コード、すなわち、米国特許第４，４０８，４４４号明細書に開示されているような、ｍ本の平行な金属ワイヤがｎ本の金属ワイヤによって包囲される金属コード、例えば、２＋２×０．２５（最後の数字は、ｍｍ単位で表される各ワイヤの直径）の金属コード、
が挙げられる。

テープ状装置の一部であるポリマー材料からなるポリマーマトリックスにおけるコードの機械的な結合を増大させるために、および／またはコードに用いられるｎ本の波形状が付された平行配列の単一ワイヤまたはｎ本の波形状が付されていないが塑性変形された平行配列の単一ワイヤを束ねるために、前述したようなコードは、いずれも、１つ以上の螺旋状に巻かれるワイヤを備えることができる。

しかし、好ましくは、本発明の説明に用いられる金属コードは、破断時の高い伸び率、すなわち、４％を超える伸び率、例えば、５％と１０％との間の伸び率を有する金属コードであるとよい。高延伸金属コードは、エネルギーを吸収するより大きな能力を有する。

このような金属コードの例として：
−高延伸または延伸金属コード（ＨＥコード）、すなわち、必要な程度の弾力性を有する弾性コードを得るために、撚りの程度を大きくした多重ストランドまたは単一ストランド金属コード、（多重ストランド金属コードの場合、ストランドの撚りの方向はコードのストランドの撚りの方向と等しい：ＳＳまたはＺＺ、これは所謂ラング撚りである）、例えば、ＳＳ方向に４．５ｍｍおよび８ｍｍの撚り長さで撚られる３×７×０．２２の高延伸金属コード、
−欧州特許出願公開第０７９０３４９Ａ１号明細書に開示されているような応力除去処理が施された金属コード、例えば、２×０．３３＋６×０．３３のＳＳコード、
−高延伸金属コードの代わりにまたはそれに付け加えて、波状に弾性変形された１つまたは複数のワイヤからなる金属コード（この波状の性質によって、伸びが付加的に増加する。波状パターンの一例は国際公開第９９／２８５４７Ａ１号パンフレットに開示されているような螺旋または空間的波形である）、および
−例えば、５×０．３８のような高衝撃コード、
が挙げられる。

テープ状装置の必要とされる特性に関して、テープ状装置を得るのに、全ての金属コードは同一であってもよいし、あるいは、異なる金属コードが用いられてもよい。

これらの金属コードを得るのに用いられる金属ワイヤは、１００μｍ以上、さらに好ましくは、１２５μｍよりも大きい、例えば、１５０μｍよりも大きい、さらに１７５μｍよりも大きい直径、具体的には、金属ワイヤの半径方向断面の直径を有しているとよい。金属コードの全ての金属ワイヤは、同一の直径を有していてもよいし、または金属ワイヤの直径は、互いに異なっていてもよい。

好ましくは、金属コードの光学直径は２００μｍよりも大きく、さらに２５０μｍよりも大きく、例えば、３００μｍよりも大きいとよい。金属コードの光学直径は、金属コードの半径方向の断面を包絡する最小の仮想円の直径として理解されるべきである。

最も好ましくは、鋼コードが、本発明に用いられるとよい。鋼コードを得るのに、現在知られている鋼合金が用いられるとよい。好ましくは、例えば、製造中の鋼コードの速度に適するようにされた長さの高周波または中周波誘導コイル内に、鋼コードを通すことによって、鋼コードに応力除去熱処理を施すとよい。ある期間にわたって４００°Ｃよりも高い温度に昇温させることによって、鋼コードの張力が（略１０％）減少するが、同時にコードの破断前塑性伸びの増大が６％を超えることが観察されている。以後、このような鋼コードを応力除去鋼コードと呼ぶ。

可能であれば、細長金属要素は、ポリマー被覆層、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、またはポリエーテルイミドの層によって、被覆されるとよい。

テープ状装置は、細長金属要素が衝撃吸収装置の衝撃面と実質的に平行であるように、衝撃吸収装置に取り付けられる。

「衝撃面」という用語は、衝撃吸収装置の使用中に衝撃力が作用する表面として、理解されるべきである。

テープ状物品は、衝撃面に取り付けられてもよい。しかし、好ましくは、テープ状物品は、この衝撃面と反対側の衝撃吸収装置の表面に取り付けられる。その理由は、このような状況では、細長金属要素は、衝撃力が衝撃面に作用した場合に、張力を受けるからである。このような状況では、細長金属要素は、衝撃吸収手段に最も大きい衝撃抵抗の増大をもたらす。有力な実施形態では、テープが、衝撃吸収装置の両面に配置される（サンドイッチ構造）。テープは、同じコード構成であってもよいし、別のコード構成であってもよい。これによって、圧縮区域と引張り区域の両方において、必要とされる特性を発揮することになる。

テープ状装置は、衝撃吸収装置の他の面に設けられてもよい。

一実施形態では、テープは、衝撃吸収装置のマトリックス容積部の全長を覆って配置される。テープは、例えば、ボルトによって、クラッシュコーンに固定することもできる。他の実施形態では、テープは、衝撃吸収装置のマトリックス容積部の長さの一部に配置されてもよい。これは、所望の要件に応じて、および重量が制限される場合に、有効である。

増大した衝撃抵抗を有する衝撃吸収装置は、マトリックス容積部と、マトリックス容積部の外面に取り付けられたテープ状装置によって、特徴付けられる。

マトリックス容積部は、種々の材料から、得られる。テープ状装置は、このマトリックス容積部の少なくとも片側に取り付けられ、これによって、マトリックス容積部とテープ状装置との間に界面をもたらす。この界面は、マトリックス容積部とテープ状装置とを取り付ける接着剤からなるとよい。界面は、マトリックスの容積部の溶融および固化またはテープ状装置のポリマーマトリックスの溶融および固化のいずれかによって、溶融および再固化されるポリマーの層からなることによって、特徴付けられることもある。

増大した衝撃抵抗を有する衝撃吸収装置は、いくつかの用途に用いられる。一例として、車両バンパビームまたは車両ドアビームは、衝撃抵抗が本発明によって増大され得る衝撃吸収装置である。代替的な用途は、例えば、車両におけるクロスカービーム、Ａピラー、Ｂピラー、またはＣピラーである。

以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

図１ａ，１ｂに示されるように、ポリプロピレンと４０重量％の無作為繊維を含むＧＭＴから得られる、５ｍｍの壁厚み１０４、４５ｍｍの高さ１０３、９０ｍｍの幅１０２、および１４８０ｍｍの長さ１１６を有するＵ字状の断面を有するマトリックス容積部１０１を含む衝撃吸収手段１００を設けた。この衝撃吸収手段１００は、１０５で示される衝撃面を有している。

マトリックス容積部１０１のＵ字形状の脚１０６において、金属コード１０８を含むテープ状装置１０７を、マトリックス容積部１０１とテープ状装置１０７の両方が交わる箇所１０９に取り付け、衝撃吸収装置を得た。

テープ状装置１０７を設けるのに用いた金属コード１０８は、（３×０．２６＋９×０．２４５）構成の鋼コードである。互いに均等に離間された８９本のコードを用いて、前記衝撃吸収装置の幅１０２（９０ｍｍ）と等しい幅を有するテープを得た。これらのコードの周囲に２枚のポリプロピレンシートを積層することによって、２ｍｍの厚み１１３を有するポリプロピレン層を、これらのコードの周囲に設けた。コードは、この厚み１１３の実質的に中央に位置している。

テープ状装置１０７のポリプロピレンを軟化させ、このテープ状装置１０７を、Ｕ字状のマトリックス容積部１０１の脚の先端（テープ状装置１０７とマトリックス容積部１０１が取り付けられる個所）に積層することによって、テープ状装置１０７と衝撃吸収装置１００のマトリックス容積部１０１を互いに取り付けた。

代替的に、テープ状装置１０７と衝撃吸収装置１００のマトリックス容積部１０１は、テープ状装置と衝撃吸収装置との間の接触区域に塗布したホットメルト接着剤プラストフレックス（Plastoflex）（登録商標）９０６５によって、互いに取り付けられてもよい。

図２に示されるように、テープ状装置が取り付けられた衝撃吸収手段１００を撓み試験に供した。１３５ｍｍの半径Ｒを有する管状の加圧型２０３を用いて、力２０２を前記衝撃吸収装置の衝撃面１０５に加えた。２つの支持ロッド２０１によって、衝撃吸収装置を支持した。２つの支持ロッド２０１は、それらの軸が９００ｍｍの距離２０４だけ離間し、３０ｍｍの半径ｒを有している。

図３は、テープ状装置のポリマー材料を軟化させ、テープ状装置をマトリックス容積部に積層することによって、テープ状装置が取り付けられた衝撃吸収装置１００（曲線３０３）と、テープ状装置が取り付けられていないことを除いて衝撃吸収装置１００と同じ衝撃吸収装置（曲線３０４）の両方に対して、力（縦軸３０１、ニュートン）を撓み（横軸３０２、ｍｍ）の関数として概略的に示している。

テープ状装置が取り付けられた衝撃吸収装置１００の試験（曲線３０３）の点３３１で観察される破損は、衝撃吸収装置のＧＭＴの破断である。テープ状装置は、衝撃吸収装置のポリマーから遊離していない。テープ状装置と衝撃吸収装置との間のせん断強度は、ＧＭＴの凝集強度よりも高いことが、分かっている。

テープ状装置が取り付けられていない衝撃吸収装置（曲線３０４）は、低い撓みおよび低い押付け力で破損している。破損は、点３４１におけるマトリックス容積部の亀裂である。

テープ状装置を有する衝撃吸収装置は、その耐える最大力がテープ状装置が取り付けられていない同じ衝撃吸収装置よりも著しく高いという事実とは別に、テープ状装置のないものと比較し、実質的に多くのエネルギー（曲線と横軸との間の面積）を吸収することは、明らかである。

すでに述べたように、最初、マトリックス容積部を加圧成形し、次いで、強化テープ状装置を取り付ける別々のステップによって、衝撃吸収装置の設計の自由度を高め、単一の加圧成形ステップでは得られない幾何学的形状を有する衝撃吸収装置を得ることができる。これは、図４ａ，図４ｂ，図４ｃに示されている。

図４ａは、従来の実施形態を示している。マトリックス材料４０２は、鋼コード４０６で強化されたテープ４０４をすでに含んでいる。テープ４０４を有するマトリックス材料４０２は、型によって加圧成形される。上型４０８のみが示されている。上型４０８は、矢印４１０の方向に力を加え、この従来技術による衝撃吸収装置の断面に凹部を形成する。この断面は、いわゆる、アンダーカットを呈していない。これは、衝撃吸収装置のどのような断面材料も上型４０８の押付け力の方向４１０と反対の方向４１２と交差しない、ことを意味している。

図１ａの断面と同様の図４ｂは、本発明による第１の形式の実施形態を示している。強化テープまたは個々の強化要素の有無とは無関係に、マトリックス材料４０２が、Ｕ字形状を有するように、加圧成形される。この加圧成形の後、鋼コード４０６によって強化されたテープ４１４が、マトリックス材料４０２のＵ字状部に取り付けられる。断面は、従来技術による実施形態では存在しない閉鎖空洞４１６を呈している。衝撃吸収装置の断面材料、さらに具体的には、テープ４１４の材料が、上型４０８の押付け力の方向４１０と反対の方向４１２と交差している。

図４ｃは、本発明による第２の形式の実施形態を示している。ここでも、強化要素または強化テープの有無とは無関係に、マトリックス材料４０２が、Ｕ字形状が得られるように、加圧成形される。鋼コードまたは鋼ワイヤの要素４０６を有する２つの帯片４１８’、４１８”が、Ｕ字形状の両方の脚に取り付けられる。図４ｂの実施形態とは異なって、ここでは、閉鎖空洞が存在しない。しかし、この実施形態は、いわゆる、アンダーカットを呈している。これは、全体的に閉鎖された空洞は、存在しないが、衝撃吸収装置の断面材料、さらに具体的には、テープ４１８’または４１８”の一つの材料が、上型４０８の押付け力の方向４１０と反対の方向４１２と交差することを意味している。

ポリマーマトリックス容積部とこのポリマーマトリックス容積部に取り付けられたテープ状装置とを含むＵ字状のＧＭＴ衝撃吸収手段を概略的に示す図である。 ポリマーマトリックス容積部とこのポリマーマトリックス容積部に取り付けられたテープ状装置とを含むＵ字状のＧＭＴ衝撃吸収手段を概略的に示す図である。 衝撃吸収手段の試験の設定を示す図である。 テープ状装置が取り付けられた図１のＧＭＴ衝撃吸収手段およびテープ状装置が取り付けられていない図１のＧＭＴ衝撃吸収手段の負荷曲線を示す図である。 従来の衝撃吸収装置の断面図である。 本発明の衝撃吸収装置の断面図である。 本発明の衝撃吸収装置の断面図である。

Claims (15)

1. 衝撃吸収装置を製造する方法において、
   ａ）マトリックス容積部を設けるステップと、
   ｂ）細長金属要素を含むテープ状装置を設けるステップと、
   ｃ）前記マトリックス容積部を加圧成形するステップと、
   ｄ）前記テープ状装置を前記マトリックス容積部に取り付けるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記マトリックス容積部は、ポリマーマトリックス容積部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ポリマーマトリックス容積部は、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、およびポリエーテル−イミドまたはポリエーテル−ポリエステルから得られることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記テープ状装置と前記マトリックス容積部との間のせん断強度は、前記マトリックス容積部の凝集強度よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記テープ状装置は、前記細長金属要素を経方向および／または緯方向に含む織布であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記テープ状装置は、前記細長金属要素を実質的に包むポリマーマトリックス材料をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記テープ状装置は、前記マトリックス容積部に接着されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記取付けステップは、前記テープ状装置の前記ポリマーマトリックス材料を部分的に溶融または軟化させ、前記部分的に溶融したマトリックス材料を前記マトリックス容積部と接触させることによって、なされることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記取付けステップは、前記マトリックス容積部の少なくとも一つの表面を部分的に溶融または軟化させ、前記テープ状装置を前記衝撃吸収装置の前記マトリックス容積部の部分的に溶融した表面と接触させることによって、なされることを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. マトリックス容積部と、テープ状装置とを備え、前記マトリックス容積部が、加圧成形され、前記テープ状装置が、前記加圧成形されたマトリックス容積部に取り付けられることを特徴とする衝撃吸収装置。
11. 界面が、前記マトリックス容積部と前記テープ状装置との間に存在し、前記界面は、前記テープ状装置を前記マトリックス容積部に取り付ける接着剤を含むことを特徴とする請求項１０に記載の衝撃吸収装置。
12. 前記テープ状装置と前記マトリックス容積部との間のせん断強度は、前記マトリックス容積部の凝集強度よりも大きいことを特徴とする請求項１０または１１に記載の衝撃吸収装置。
13. 前記テープ状装置は、前記細長金属要素を経方向および／または緯方向に含む織布であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。
14. 前記衝撃吸収装置は、車両バンパビームであることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。
15. 前記衝撃吸収装置は、車両ドアビームであることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の衝撃吸収装置。

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