DE602005005364T2

DE602005005364T2 - Energieaufnehmer und Methode zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE602005005364T2
Application number: DE200560005364
Authority: DE
Inventors: Ryo Harada; Makoto Tsuzuki; Ryuta Kamiya; Aya Nishimoto; Ryohei Tsuji
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: US7842378B2; ATE389823T1; EP1553323A2; DE602005005364D1; US20050147804A1; EP1553323A3; EP1553323B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Energieabsorber und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Genauer gesagt gehört die vorliegende Erfindung zu einem faserverstärkten Harzenergieabsorber, der sich in einer Position befindet, auf die ein Anprall einwirkt, und zu einem Verfahren zur Herstellung des Energieabsorbers.
Energieabsorber werden oft in Abschnitten eines Fahrzeugkörpers vorgesehen, die einen Anprall aufnehmen, wie beispielsweise einen Frontabschnitt und einen Heckabschnitt. Ein Energieabsorber wird verformt, wenn er einen Anprall aufnimmt, und wird zerquetscht, um Energie zu absorbieren. Zum Beispiel spielen ein vorderes Seitenbauteil und ein hinteres Seitenbauteil eines Fahrzeugs jeweils eine Schlüsselrolle als ein Anprallenergie-Absorptionsbauteil (Energieabsorber). Ein Verwenden von Metall für Energieabsorber erhöht das Gewicht. Somit werden, um das Gewicht zu verringern, Energieabsorber aus faserverstärktem Harz ausgebildet.
Für solche Energieabsorber gewünschte Charakteristiken beinhalten die Fähigkeit, allmählich zerquetscht zu werden, um die Energie stabil zu absorbieren, ohne die zum Zerquetschen in einem frühen Stadium der Deformation benötigte Last signifikant zu erhöhen. Unter den Energieabsorbern, die solch eine Eigenschaft haben, gibt es den in dem US-Patent Dokument Nr. 6 406 088 offenbarten Energieabsorber. Die Dicke dieses Energieabsorbers ist zu dem körperfernen Ende hin in einer Richtung verringert, entlang der eine Kompressionslast aufgebracht wird. Die 26 zeigt einen Energieabsorber 61, der in der Veröffentlichung offenbart ist. Der Energieabsorber 61 ist wie ein rechtwinkliges Rohr geformt. Die Dicke einer Wand 61a ist zu dem körperfernen Ende hin verringert und erhöht sich zu dem körpernahen Ende (der Basis) hin. Die 27 zeigt einen Aufbau zum Verändern der Dicke der Wand 61a. In dem in 27 gezeigten Aufbau sind die Verstärkungsfasern von faserverstärktem Harz, das den Energieabsorber 61 ausbildet, in Lagen von laminierten Fasern ausgebildet. In den Lagen erstrecken sich Faserbündel 62 in einer Richtung, entlang der eine Kompressionslast auf den Energieabsorber 61 aufgebracht wird. Die Faserbündel 62 haben entlang der Richtung der Kompressionslast unterschiedliche Längen.
Der Energieabsorber der vorstehend genannten Patentveröffentlichung ist aus faserverstärktem Harz gemacht. Die Lagen der Faserbündel 62, die entlang der Richtung der auf den Energieabsorber aufgebrachten Kompressionslast unterschiedliche Längen haben, sind laminiert. Das heißt, die Verstärkungsfasern sind aus laminierten Fasern ausgebildet. Dieser Aufbau verkompliziert die Anordnung der Fasern. Dies ist der Fall, da, um Lagen von Faserbündeln 62 mit unterschiedlichen Längen zu laminieren, Faserbündel 62 vorbereitet werden müssen, die in vorbestimmte Variationen von Längen geschnitten wurden, und es ist schwierig, jedes Faserbündel 62 zu platzieren, während es in einem sich linear erstreckenden Zustand bleibt.
In dem Dokument EP 1 316 409 A1 des nächstliegenden Stands der Technik ist ein Crash-Aufbau offengelegt, der vollständig oder teilweise aus faserverstärktem Verbundmaterial hergestellt ist. Der Crash-Aufbau weist einen hohlen äußeren Körper und einen inneren Trägerabschnitt auf, der sich entlang der Längsrichtung erstreckt, das heißt der Richtung der Kompressionslast. Die strukturelle Integrität wird durch Verstärkungselemente erzielt, die den Trägerabschnitt und die Wände an ihren Kontaktpunkten verbinden. Der Trägerabschnitt und der hohle äußere Körper können durch Tuften vernäht werden oder die Verstärkungsfasern werden in die äußere Körperwand durch Tuften eingenäht.
Die 28 veranschaulicht einen weiteren Energieabsorber 41 dieser Art. Der Energieabsorber 41 ist zylindrisch, wie dies in der 28 gezeigt ist, und ist aus faserverstärktem Harz gemacht. Als Verstärkungsfasern werden kurze Fasern, lange Fasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern nach Bedarf in Kombination verwendet (siehe japanische offengelegte Patentveröffentlichung 8-177922 ). Ein abgeschrägter Abschnitt 42 ist an dem körperfernen Ende des Energieabsorbers 41 ausgebildet. Ein θ-Faserabschnitt 43 ist im Inneren des Energieabsorbers 41 vorgesehen. Ein Glasfaserabschnitt 44 ist um einen körperfernen Abschnitt des θ-Faserabschnitts 43 vorgesehen. Ein Kohlenstofffaserabschnitt 45 ist außerhalb eines körpernahen Abschnitts des θ-Faserabschnitts 43 vorgesehen. Der θ-Faserabschnitt 43 hat Fasern, die so angeordnet sind, dass sie um einen Winkel θ in einer positiven und negativen Richtung in Bezug auf die Axialrichtung des Zylinders angeordnet sind. An einem mittleren Abschnitt des θ-Faserabschnitts überlagern sich der Glasfaserabschnitt 44 und der Kohlenstofffaserabschnitt 45 einander. In einem Anfangsstadium einer Kollision des Energieabsorbers 41 trägt nur der θ-Faserabschnitt 43 dazu bei, die Crash-Last zu erhöhen. Auch aufgrund des verjüngten Abschnitts 42 beginnt das Zusammendrücken bei einer relativ niedrigen Last. Danach wird die zum Zerquetschen des Abschnitts, an dem sich der Glasfaserabschnitt 44 und der Kohlenstofffaserabschnitt 45 einander überlappen, benötige Last erhöht und der Energieabsorptionsbetrag wird dementsprechend erhöht. Wenn das Zusammenquetschen weiter fortschreitet, wird die zum Zerquetschen des Kohlenstofffaserabschnitts 45 benötigte Last weiter erhöht, was den Energieabsorptionsbetrag weiter erhöht.
Bei einigen Arten von faserverstärktem Harz, das Faserlagen hat, die jeweils Faserbündel besitzen, welche aus Fadenfasern (Endlosfasern) ausgebildet sind, sind die Fasern (Faserbündel) in jeder Lage rechtwinklig zu den Fasern (Faserbündeln) der anderen Lagen angeordnet (die eingerichteten Winkel sind 0° und 90°). Solch ein faserverstärktes Harz hat eine höhere Festigkeit im Vergleich zu einem faserverstärkten Harz, das kurze Fasern als Verstärkungsfasern hat. Diese Art von faserverstärktem Harz (zweidimensional laminierter Faseraufbau) ist durch Laminieren von Faserplatten (prepregs), welche jeweils Faserbündel aufweisen, die sich in einer einzigen Richtung erstrecken, so dass die Richtungen der Fasern von einer Faserplatte zur nächsten verschieden sind, und anschließendem Härten des Harzes ausgebildet.
Wenn eine Kraft auf einen zweidimensional laminierten Faseraufbau entlang einer Richtung rechtwinklig zu seiner Dicke aufgebracht wird, werden Risse in einem mittleren Abschnitt entlang der Dicke ausgebildet, was Zwischenlagenrisse erzeugt. Wenn ein zweidimensional laminierter Faseraufbau verwendet wird, um einen Energieabsorber auszubilden, beeinflusst daher, wenn der Energieabsorber komprimiert wird, die Eigenschaft des Harzes zwischen den Lagen die Energieabsorption. Dies hindert den Energieabsorber daran, die Vorteile der Verstärkungsfasern auszunutzen.
Der Energieabsorber 41, der in der 28 gezeigt ist, verwendet zahlreiche Arten von Verstärkungsfasern. Das heißt, Fasermaterialien sind derart angeordnet, dass sich die Festigkeit der Materialien von einem Ende, an dem das Zerquetschen des Energieabsorbers 41 beginnt, zu dem anderen Ende erhöht. Dementsprechend wird eine gewünschte Last-Verschiebungs-Variation erzielt. In diesem Fall kann, da sich eine zum Zerquetschen benötigte Kompressionslast erhöht, wenn das Zerquetschen sich entlang der Richtung des Energieabsorbers 41 fortsetzt, der Energieabsorptionsbetrag im Vergleich zu einem Fall erhöht werden, in dem Verstärkungsfasern einer einzigen Art verwendet werden. Da eine Vielzahl von Arten von Fasern vorbereitet werden muss, ist die Herstellung aber problembehaftet. Zudem werden keine Maßnahmen gegen ein schnelles Fortschreiten von Rissen zwischen benachbarten Faserlagen ergriffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Energieabsorber vorzusehen, der verhindert, dass sich eine zum Zerquetschen benötigte Kompressionslast in einem frühen Stadium des Zerquetschens erhöht, der die Energie stabil absorbiert und der den Betrag der absorbierten Energie erhöht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur leichten Herstellung des vorstehend genannten Energieabsorbers vorzusehen.
Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Energieabsorber vorzusehen, der die Energieabsorptionsleistung mit ein Paar Prozent Gewichtszunahme oder weniger im Vergleich zu einem herkömmlichen Energieabsorber unter Verwendung einer zweidimensional laminierten Faserstruktur erhöht.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Energieabsorber vorzusehen, der verhindert, dass sich eine Reaktionskraft des Energieabsorbers in einem frühen Stadium des Zusammenquetschens erhöht, ohne zwei oder mehr Arten von Verstärkungsfasern zu verwenden, und der den Energieabsorptionsbetrag erhöht.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Energieabsorber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Einige der Merkmale der vorliegenden Erfindung sehen einen Energieabsorber vor, der infolge einer Aufnahme einer Kompressionslast zerquetscht wird, wodurch Energie absorbiert wird. Der Energieabsorber hat ein erstes Ende und ein zweites Ende in Bezug auf eine Richtung der Kompressionslast bei Verwendung. Der Energieabsorber ist aus faserverstärktem Harz gemacht. Das faserverstärkte Harz hat einen Stapel von Faserlagen, die eine Faserlage in Kompressionsrichtung aufweisen. Die Faserlage in Kompressionsrichtung hat Faserbündel von Fadenfasern. Die Faserbündel sind so angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel eine Komponente der Richtung der Kompressionslast aufweist. Die Dichte der Faserbündel wird allmählich von dem ersten zu dem zweiten Ende erhöht. Bindfäden sind so angeordnet, dass sie sich durch die Dicke des Stapels von Faserlagen erstrecken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Energieabsorber, der aus faserverstärktem Harz gemacht ist, das einen Stapel von Faserlagen enthält. Der Stapel von Faserlagen hat eine Faserlage in Kompressionsrichtung und eine kreuzende Faserlage. Die kreuzende Faserlage ist aus Faserbündeln von Fadenfasern gemacht. Die Faserbündel, die die kreuzende Faserlage bilden, sind so angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel die Richtung der Kompressionslast kreuzt. Gemäß einem Merkmal des Herstellungsverfahrens der Erfindung erhöht sich zumindest ein Wert aus der Dichte der Faserbündel, die die Faserlage in Kompressionsrichtung bilden, und der Dichte der Faserbündel, die die kreuzende Faserlage bilden, allmählich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende und Bindfäden sind so angeordnet, dass sie sich durch die Dicke des Stapels von Faserlagen erstrecken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht einen Energieabsorber vor, der aus faserverstärktem Harz gemacht ist, das einen Faseraufbau hat. Der Faseraufbau weist einen Stapel von Faserlagen auf, in dem Faserbündel von Fadenfasern so angeordnet ist, dass sie einen biaxialen Aufbau haben. Bindfäden sind so angeordnet, dass sie sich durch die Dicke des Stapels von Faserlagen erstrecken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht einen Energieabsorber vor, der einen Abschnitt hat, in dem sich eine Querschnittsform rechtwinklig zu der Kompressionslast entlang der Richtung der Kompressionslast verändert. Eine zum Zerquetschen des Abschnitts benötigte Last verändert sich gemäß jeder Position entlang der Richtung der Kompressionslast.
Zudem sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Energieabsorbers gemäß Anspruch 25 vor. Das Verfahren beinhaltet ein Vorbereiten einer Haltevorrichtung, die Halteelemente aufweist. Die Halteelemente sind in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Faserbündel befinden sich im Eingriff mit den Halteelementen, so dass die Faserbündel in einem gefalteten Zustand angeordnet sind, wodurch sie einen Stapel von Faserlagen ausbilden, der aus einer Vielzahl von laminierten Faserlagen ausgebildet ist. Die Faserlagen weisen eine Faserlage in Kompressionsrichtung und eine kreuzende Faserlage auf. Die Faserlage in Kompressionsrichtung ist aus Faserbündeln ausgebildet, die so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel die Komponente der Richtung der Kompressionslast hat. Die kreuzende Faserlage ist aus Faserbündeln ausgebildet, die so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel rechtwinklig zu der Richtung der Kompressionslast ist. Zumindest ein Wert aus der Dichte der Faserbündel, die die Faserlage in Kompressionsrichtung ausbilden, und der Dichte der Faserbündel, die die kreuzende Faserlage ausbilden, erhöht sich allmählich von dem ersten zu dem zweiten Ende. Ein Formerhaltungsverfahren wird für den Stapel von Faserlagen durchgeführt, indem Bindfäden in den Stapel von Faserlagen eingeführt werden. Der Stapel von Faserlagen wird von der Haltevorrichtung entfernt und ein Umrissformvorgang wird für den Stapel von Faserlagen durchgeführt. Der Stapel von Faserlagen wird in einer Harzimprägnierungsmatrize platziert. Der Stapel von Faserlagen wird in der Matrize mit Harz imprägniert. Das Harz wird gehärtet.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche exemplarisch die Prinzipien der Erfindung zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich.
1(a) ist eine teilweise vereinfachte Abwicklung, die die Anordnung von Faserbündeln in einer Faserlage in der Kompressionsrichtung eines Energieabsorbers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
1(b) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1(a);
1(c) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 1(a);
1(d) ist eine Abwicklung, die eine Anordnung von Faserbündeln in einer 90°-Faserlage des Energieabsorbers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die den Energieabsorber gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2(b) ist eine längs verlaufende Schnittansicht des Energieabsorbers, der in der 2(a) gezeigt ist;
3 ist eine Ansicht, die einen Rahmen zum Ausbilden einer Faserlage in Kompressionsrichtung der 1(a) und einer 90°-Faserlage der 1(d) von oben zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Stapel von Faserlagen des Energieabsorbers der 2(a) in einer Matrize zeigt, in der der Stapel von Faserlagen mit Harz imprägniert wird;
5(a) ist eine Schnittansicht, die einen Energieabsorber gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5(b) ist eine Querschnittsansicht, die einen Stapel von Faserlagen des Energieabsorbers der 5(a) in einer Matrize zeigt, in der der Stapel von Faserlagen mit Harz imprägniert wird;
6(a) und 6(b) sind Diagramme, die unterschiedliche Anordnungen von Faserbündeln der Faserlage in Kompressionsrichtung und der 90°-Faserlage zeigen;
7(a), 7(b) und 7(c) sind perspektivische Ansichten, die Energieabsorber gemäß Abwandlungen der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele zeigen;
8(a) ist eine perspektivische Ansicht mit einem abgeschnittenen Teil, die einen Energieabsorber zeigt, der nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört;
8(b) ist eine Querschnittsansicht, die den Energieabsorber der 8(a) zeigt;
9(a) und 9(b) sind Ansichten, die eine Anordnung von Faserbündeln des Energieabsorbers von oben zeigt, der in 8(a) gezeigt ist;
10 ist ein Diagramm, das einen zerquetschten Zustand des Energieabsorbers zeigt, der in 8(a) gezeigt ist;
11(a) und 11(b) sind grafische Darstellungen, die den Einfluss des Einführabstands von Bindfäden entlang einer Kompressionsrichtung auf die Crash-Last des Energieabsorbers zeigen, der in 8(a) gezeigt ist;
12 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Energieabsorptionsrate des in 8(a) gezeigten Energieabsorbers und der Einführdichte der Bindfäden zeigt;
13(a) ist eine Darstellung, die einen Energieabsorber gemäß einer Abwandlung des Energieabsorbers der 8(a) zeigt;
13(b) ist eine Darstellung, die einen zerquetschten Zustand des in 13(a) gezeigten Energieabsorbers zeigt;
14(a) und 14(b) sind Darstellungen, die Energieabsorber gemäß anderen Abwandlungen der Energieabsorber der 8(a) zeigen;
15(a) und 15(b) sind teilweise perspektivische Ansichten, die Energieabsorber gemäß anderen Abwandlungen des Energieabsorbers der 8(a) zeigen;
16(a) und 16(b) sind perspektivische Ansichten, die Energieabsorber gemäß anderen Abwandlungen des Energieabsorbers der 8(a) zeigen;
17 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Energieabsorber gemäß einer weiteren Abwandlung des Energieabsorbers der 8(a) zeigt;
18 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Energieabsorber zeigt, der nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört;
19(a) ist eine Endansicht, die das körperferne Ende des Energieabsorbers zeigt, der in 18 gezeigt ist;
19(b) ist eine Endansicht, die einen Querschnitt an einem mittleren Abschnitt des in 18 gezeigten Energieabsorbers zeigt;
19(c) ist eine Endansicht, die das körpernahe Ende des in 18 gezeigten Energieabsorbers zeigt;
20(a) und 20(b) sind Ansichten, die Anordnungen von Faserbündeln des in 18 gezeigten Energieabsorbers von oben zeigen;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Matrize zum Herstellen des in 18 gezeigten Energieabsorbers zeigt;
22 ist eine perspektivische Ansicht, die einen eingebauten Zustand des in 18 gezeigten Energieabsorbers zeigt;
23 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Energieabsorber zeigt, der nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört;
24 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Energieabsorber gemäß einer Abwandlung des Energieabsorbers der 18 zeigt;
25 ist eine Darstellung, die die Anordnung der Faserbündel in Kompressionsrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
26 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Energieabsorber zeigt;
27 ist eine ausschnittartige perspektivische Ansicht, die einen weiteren herkömmlichen Energieabsorber zeigt; und
28 ist eine Querschnittsansicht, die einen weiteren herkömmlichen Energieabsorber zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden beschrieben. Wie dies in der 2(a) gezeigt ist, ist ein Energieabsorber 11 im Wesentlichen zylindrisch. Wie dies in der 2(b) gezeigt ist, ist der Energieabsorber 11 aus faserverstärktem Harz gemacht. Die Dicke des Energieabsorbers 11 verändert sich von einem oberen Ende (körperfernen Ende 11a) zu einem unteren Ende (körpernahen Ende 11b). Mit anderen Worten verändert sich die Dicke des Energieabsorbers 11 von einem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu einem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) einer Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11. Die Dicke des Energieabsorbers 11 ist von dem körpernahen Ende 11b zu dem körperfernen Ende 11a hin verringert. Die Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 bezieht sich auf eine Richtung, entlang der der Energieabsorber 11 die Kompressionslast aufnimmt, wenn er im Einsatz ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Energieabsorber 11 eine Kompressionslast von dem körperfernen Ende 11a in der vertikalen Richtung in der 2(a) auf. Die Basis (das körpernahe Ende 11b) des Energieabsorbers 11 ist an einer vorbestimmten Position fixiert, wenn er im Einsatz ist. Die Dicke des Energieabsorbers 11 ist von dem körpernahen Ende 11b zu dem körperfernen Ende 11a hin verringert.
Wie dies in der 2(b) gezeigt ist, bilden Verstärkungsfasern in dem faserverstärkten Harz einen Stapel von Faserlagen 14. Der Stapel von Faserlagen 14 weist Faserlagen 12 in Kompressionsrichtung und 90°-Faserlagen 13 auf. Die 90°-Faserlagen (rechtwinkligen Faserlagen) 13 funktionieren als kreuzende Faserlagen. In den Faserlagen 12 in Kompressionsrichtung sind Bündel von Fadenfasern so angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung eine Komponente entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 hat. "So angeordnet sein, dass sie eine Komponente in der Kompressionsrichtung haben" bedeutet, dass die Faserbündel parallel oder in Bezug auf die Kompressionsrichtung geneigt angeordnet sind. Das heißt, die Faserbündel, die die Faserlagen 12 in Kompressionsrichtung bilden, sind so angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung eine Komponente entlang der Kompressionsrichtung der Crash-Last hat. Die Faserbündel in den 90°-Faserlagen 13 sind rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 angeordnet.
Schwarze Punkte in der 2(b) zeigen einige der Faserbündel, die die 90°-Faserlagen 13 bilden. In der 2(b) entspricht jede vertikale Lage zwischen einem benachbarten Paar der Faserlagen 12 in Kompressionsrichtung einer der 90°-Faserlagen 13. Die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und die 90°-Faserlagen 13 sind abwechselnd laminiert. Bindfäden 15 erstrecken sich durch den Stapel von Faserlagen 14 entlang der Dicke. Bindfäden 15 werden verwendet, um die Form des Stapels von Faserlagen 14 beizubehalten, wenn der Stapel von Faserlagen 14 in manchen der Vorgänge zum Herstellen des Energieabsorbers 11 gehandhabt wird.
Wie dies in der 1(a) gezeigt ist, ist die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12a, die die Kompressionsfaserlagen 12 bilden, allmählich von den körperfernen Ende 11a zu dem körpernahen Ende 11b des Energieabsorbers 11 erhöht. Das heißt, die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12a wird allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 (der vertikalen Richtung bei einer Betrachtung der 1(a)) hin erhöht.
In der 1(a) ist jedes benachbarte Paar der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a zum Zweck der Veranschaulichung voneinander beabstandet. Allerdings sind in der Realität, wie dies in den 1(b) und 1(c) gezeigt ist, die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a flach ausgebildet und berühren einander.
In jeder Kompressionsrichtungsfaserlage 12 ist der Abstand zwischen den Mitten von jedem der benachbarten Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die sich von dem körperfernen Ende 11a zu dem körpernahen Ende 11b des Energieabsorbers 11 hin erstrecken, von dem körperfernen Ende 11a zu dem körpernahen Ende 11b hin verschmälert. Daher sind die meisten der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a nicht parallel, sondern in Bezug auf die Kompressionsrichtung (die vertikale Richtung des Energieabsorbers 11) geneigt.
Wie dies in der 1(d) gezeigt ist, sind 90°-Faserbündel 13a, die die 90°-Faserlagen 13 bilden, in einem konstanten Abstand angeordnet, so dass die Dichte der 90°-Faserbündel 13a konstant ist.
Die Bindfäden 15 sind jeweils zurückgefaltet, um einen U-förmigen Abschnitt (siehe 8(b)) an einer ersten Fläche (obere Fläche in der 8(b)) des Stapels von Faserlagen 14 zu bilden, und kontinuierlich in den Stapel von Faserlagen 14 an einer zweiten Fläche (unteren Fläche in der 8(b)) in einem Anordnungsabstand der Bindfäden 15 eingeführt. Ein Haltefaden 119 ist durch den U-förmigen Abschnitt jedes Bindfadens 15 geführt. Die Bindfäden 15 und die Haltefäden 19 kombinieren die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und die 90°-Faserlagen 13 miteinander.
Aus Fadenfasern gemachte Faserbündel werden als die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die 90°-Faserbündel 13a und die Bindfäden 15 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Kohlenstofffasern als die Fadenfasern verwendet. Die Anzahl von Fäden in jeder Kohlenstofffaser reicht von etwa 6000 bis 48000. Ein duroplastisches Harz wird als das Matrixharz des Energieabsorbers 11 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Epoxidharz als das Matrixharz verwendet.
Die Dicke des Energieabsorbers 11 beträgt in etwa 1,5 bis 6,0 mm. Die Dicke jeder der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und der 90°-Faserlagen 13 beträgt etwa 0,1 bis 1,0 mm. Der Anordnungsabstand der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und der 90°-Faserbündel 13a wird gemäß einem Zielenergieabsorptionsbetrag bestimmt.
Das Verfahren zum Herstellen des Energieabsorbers 11 ist im Folgenden beschrieben.
Zuerst wird unter Verwendung eines Rahmens 16, der als eine Haltevorrichtung dient, der Stapel von Faserlagen 14 ausgebildet. Wie dies in der 3 gezeigt ist, ist der Rahmen 16 rechtwinklig. Halteelemente, die eine Anzahl von lösbaren Zapfen 16a, 16b sind, sind an dem Rahmen 16 in einem vorbestimmten Abstand vorgesehen. Der Abstand der Zapfen 16a wird gemäß dem Anordnungsabstand der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a bestimmt. Der Abstand der Zapfen 16b wird gemäß dem Anordnungsabstand der 90°-Faserbündel 13a bestimmt.
Wie dies in der 3 gezeigt ist, werden die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a zurückgefaltet, während sie mit den Zapfen 16a in Eingriff sind. Dementsprechend werden die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a so angeordnet, dass sie eine Komponente in Kompressionsrichtung haben. Auf diese Weise wird die Kompressionsrichtungsfaserlage 12 ausgebildet. Dann werden die 90°-Faserbündel 13a zurückgefaltet, während sie mit den Zapfen 16b in Eingriff sind. Auf diese Weise wird das 90°-Faserbündel 13a so angeordnet, dass es rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung ist. Auf diese Weise wird die 90°-Faserlage 13 ausgebildet. Danach wird die Anordnung der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und die Anordnung der 90°-Faserbündel 13a für eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, wodurch der Stapel 14 von Faserlagen 14 ausgebildet wird. Wenn die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und die 90°-Faserbündel 13a angeordnet sind, werden die Faserbündel geöffnet. Folglich sind die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und die 90°- Faserbündel 13a in einem flachen Zustand angeordnet.
Wenn die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a unter Verwendung des Rahmens 16 angeordnet werden, können nicht nur die Zapfen 16a, sondern auch die Zapfen 16b zum Anordnen der 90°-Faserbündel 13a verwendet werden. In diesem Fall können die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a an dem Rahmen 16 in einem Zustand angeordnet werden, der in der 1(b) gezeigt ist. Daher wird bei einem Umrissformvorgang, der im Folgenden diskutiert ist, die Menge des beseitigten Abschnitts des Stapels von Faserlagen verringert.
"Öffnen der Faserbündel" bedeutet, die Breite der Faserbündel zu verbreitern, um die Faserbündel abzuflachen. Die Faserbündel werden geöffnet, indem die Faserbündel gepresst werden, wenn die Faserbündel zum Beispiel angeordnet werden. Durch Einstellen der Druckkraft kann das Ausmaß der Öffnung oder das Ausmaß der Flachheit eingestellt werden. Die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a werden in einem Zustand angeordnet, in dem der Öffnungsgrad an Abschnitten von hohen Dichten geringer eingestellt ist.
In der 3 sind die Abstände zwischen den Kompressionsrichtungsfaserbündeln 12a und den 90°-Faserbündeln 13a weit. Allerdings sind zumindest die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a so angeordnet, dass jedes benachbarte Paar einander berührt.
Anschließend wird ein Formerhaltungsvorgang für den Stapel von Faserlagen 14 durchgeführt. Wenn die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und die 90°-Faserbündel 13a, die an dem Rahmen 16 laminiert wurden, von den Zapfen 16a, 16b entfernt werden, wird daher verhindert, dass der Stapel von Faserlagen 14 die Form verliert. Dementsprechend wird der Stapel von Faserlagen 14 leicht in einer Matrize platziert. Bei dem Formerhaltungsvorgang werden die Bindfäden 15, die sich durch den Stapel von Faserlagen 14 entlang der Dicke erstrecken, in den Stapel von Faserlagen 14 eingeführt.
Ein Einführen der Bindfäden 15 wird durch ein in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-218249 gezeigtes Verfahren durchgeführt. Insbesondere werden Einführnadeln (nicht gezeigt) in den Stapel von Faserlagen 14 entlang der Dicke eingeführt. Ein Loch ist in einem körperfernen Endabschnitt jeder Einführnadel ausgeführt. Die Bindfäden 15 werden dazu gebracht, durch die Löcher zu gehen. Die Einführnadeln fahren vor, bis die Löcher, durch die die Bindfäden 15 laufen, durch den Stapel von Faserlagen 124 gehen. Danach werden die Einführnadeln ein wenig zurückgezogen. Folglich bilden die Bindfäden 15 U-förmige Schlaufen.
Nadeln für Haltefäden 119 werden durch die Schlaufen geführt. Die Haltefadennadeln werden gestoppt, wenn sie ein Ende des Stapels von Faserlagen 14 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Haltefäden 119 mit dem körperfernen Ende der Haltefadennadeln in Eingriff. Dann werden die Haltefadennadeln so zurückgezogen, dass die Haltefäden 119 durch die U-förmigen Schlaufen der Bindfäden 15 geführt werden. In diesem Zustand werden die Einführnadeln zurückgezogen, so dass die Haltefäden 119 durch die Bindfäden 15 festgezogen werden. Folglich werden die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 an die 90°-Faserlagen 13 gebunden.
Anschließend wird ein Imprägnieren von Harz in dem Stapel von Faserlagen 14 und ein Härten des Harzes durchgeführt. Das Imprägnieren und Härten des Harzes wird zum Beispiel durch Harzspritzpressverfahren (RTM-Verfahren) durchgeführt. Bei dem RTM-Verfahren wird der Stapel von Faserlagen in einer Matrize zum Imprägnieren mit Harz platziert. Dann wird ein duroplastisches Matrixharz in die Harzimprägnierungsmatrize eingespritzt, um den Stapel von Faserlagen 14 mit dem Harz zu imprägnieren. Das Harz wird dann erwärmt und gehärtet, um den Energieabsorber 11 (das faserverstärkte Harz) auszubilden.
Wie dies in der 4 gezeigt ist, schließt die Harzimprägniermatrize 17 eine untere Matrize 18 und eine obere Matrize 19 ein. Die untere Matrize 18 und die obere Matrize 19 haben Formkammern 18a bzw. 19a. Die Formkammern 18a, 19a bilden einen Kegelstumpf, der der äußeren Form des Energieabsorbers 11 entspricht. Der Stapel von Faserlagen 14 wird so angeordnet, dass er die Umfangsfläche einer inneren Matrize 20 abdeckt, die wie ein Kegelstumpf ausgebildet ist. Das heißt, der Stapel von Faserlagen 14 wird zusammen mit der inneren Matrize 20 in den Formkammern 18a, 19a platziert und mit dem Harz imprägniert. Die innere Matrize 20 ist so geformt, dass die Dicke des Stapels von Faserlagen 14 allmählich von dem körpernahen Ende 11b zu dem körperfernen Ende 11a hin verringert ist, wenn der Stapel von Faserlagen 14, der zwischen die Innenfläche der Formkammern 18a, 19a und die Umfangsfläche der inneren Matrize 20 gesetzt ist, mit dem Harz imprägniert wird.
Ein Einspritzloch und ein Lüftungsloch (keines ist gezeigt) sind in der oberen Matrize 19 ausgebildet. Das Einspritzloch ist mit einem Nippel 21a verbunden, der mit der Einspritzleitung 21 des Matrixharzes verbunden ist. Das Lüftungsloch ist mit einem Nippel 22a verbunden, der mit einer Leitung 22 verbunden ist, die mit einer Dekomprimierungsvorrichtung gekoppelt ist. In einem Zustand, in dem ein Dichtungsring (nicht gezeigt) zwischen die untere Matrize 18 und die obere Matrize 19 gesetzt ist, wird die obere Matrize 19 an der unteren Matrize 18 mit Schrauben (nicht gezeigt) festgezogen.
Bevor der Stapel von Faserlagen 14 in der Harzimprägnierform 17 platziert wird, wird der Umrissformvorgang des Stapels von Faserlagen 14 durchgeführt. Der Umrissformvorgang des Stapels von Faserlagen 14 bezieht sich auf ein Beschneiden von Umfangsabschnitten des Stapels von Faserlagen 14, so dass die Größe und der geöffnete Zustand des Stapels von Faserlagen 14 der Form des Energieabsorbers entsprechen. Das heißt, der Umrissformvorgang des Stapels von Faserlagen 14 bezieht sich auf ein Beschneiden von Umfangsabschnitten des Stapels von Faserlagen 14, um die Größe des Stapels von Faserlagen 14 (auf eine vorbestimmte Größe) zu ändern, so dass er geeignet ist, in der Form 17 platziert zu werden.
Nach dem Umrissformvorgang wird der Stapel von Faserlagen 14 so angeordnet, dass er die Umfangsfläche der inneren Matrize 20 abdeckt, und wird in der Formkammer 18a aufgenommen (in diese gesetzt). Wenn der Stapel von Faserlagen 14 so platziert wird, dass er die innere Matrize 20 abdeckt, kann flüssiges Harz auf den Stapel von Faserlagen 14 aufgebracht werden. Nachdem der Stapel von Faserlagen 14 in der Formkammer 18a aufgenommen wurde, wird die obere Matrize 19 über dem Stapel von Faserlagen 14 platziert und die untere Matrize 18 und die obere Matrize 19 werden aneinander durch Schrauben befestigt.
Danach wird, wie dies in der 4 gezeigt ist, die Einspritzleitung 21 mit dem Einspritzloch der oberen Matrize 19 verbunden und die Leitung 22 wird mit dem Lüftungsloch verbunden. Dann wird Harz eingespritzt. Zuerst wird ein Ventil 21b in der Einspritzleitung 21 geschlossen und das Innere der Formkammern 18a, 19a wird dekomprimiert. Dann wird das Ventil 21b geöffnet, um das Harz durch das Einspritzloch in die Harzimprägnierform 17 einzuspritzen. Nachdem ein Überschuss des Harzes durch das Lüftungsloch durch eine Glasdekompressionsfalle (nicht gezeigt) bestätigt wird, die in der Leitung 22 vorgesehen ist, wird ein Ventil 22b in der Leitung 22 geschlossen, so dass der Druck in der Harzimprägnierform 17 auf einen vorbestimmten Druck erhöht wird. Dann wird das Ventil 21b der Einspritzleitung 21 geschlossen, wobei der Druck in der Harzimprägnierform 17 auf dem vorbestimmten Druck beibehalten wird. Dann wird die Harzimprägnierform 17 erwärmt, um das Matrixharz zu härten. Wenn die Harzimprägnierform 17 ausgekühlt ist, wird die Form 17 geöffnet und das geformte Produkt entfernt und Grate werden von dem Produkt entfernt. Die Herstellung des Energieabsorbers 11 ist somit fertig gestellt. Die Dicke des Energieabsorbers 11 ist allmählich von dem körpernahen Ende 11b zu dem körperfernen Ende 11a hin verringert. Der Volumengehalt von Fasern in dem faserverstärkten Kunststoff ist im Wesentlichen konstant. Der Zustand, in dem der Volumengehalt von Fasern "im Wesentlichen konstant" ist, bezieht sich auf einen Zustand, in dem sich der Bereich einer Abweichung des Volumengehalts von Fasern innerhalb von 5% befindet.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete Energieabsorber 11 wird in einem Zustand verwendet, um eine Kompressionslast von dem körperfernen Ende 11a aufzunehmen. Wenn der Energieabsorber 11 eine Last aufnimmt, deren Größe ausreichend ist, um den Energieabsorber 11 zu zerquetschen, wird der Energieabsorber 11 zerquetscht, um die Energie zu absorbieren. Wenn der Energieabsorber 11 zerquetscht wird, wird nicht nur das Harz in dem faserverstärkten Harz, das den Energieabsorber 11 ausbildet, sondern auch die Verstärkungsfaser zerbrochen, so dass die zum Zerquetschen des Energieabsorbers 11 benötigte Last erhöht ist. Dementsprechend ist der Energieabsorptionsbetrag des Energieabsorbers 11 erhöht.
Da die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a zu dem körperfernen Ende 11a des Energieabsorbers 11 hin verringert ist, wird der körperferne Abschnitt des Energieabsorbers 11 durch eine kleine Kompressionslast in einem frühen Stadium des Zerquetschens zerquetscht. Da das Zerquetschen fortschreitet, werden Abschnitte zerquetscht, die mehr Faserbündel enthalten, was die zum Zerquetschen benötigte Last erhöht. Dementsprechend wird der Energieabsorptionsbetrag erhöht. Das heißt, eine Anfangslast zum Zerquetschen ist klein. Da sich das Zerquetschen anschließend fortsetzt, wenn es einmal begonnen hat, wird verhindert, dass die zum Zerquetschen benötigte Kompressionslast abrupt erhöht wird. Daher schreitet das Zerquetschen des Energieabsorbers 11 stabil fort, um Energie zu absorbieren.
Dieses Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.

(1) Die Verstärkungsfaser des faserverstärkten Harzes, das den Energieabsorber 11 ausbildet, beinhaltet die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und den Stapel von Faserlagen 14. Bei den Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 sind die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a von Fadenfasern so angeordnet, dass sie eine Kompressionsrichtungskomponente des Energieabsorbers haben. Die 90°-Faserlagen 13 sind rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung angeordnet. Die Dichte der Faserbündel, die den Stapel von Faserlagen 14 bilden, wird allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin in der Kompressionsrichtung erhöht. Daher wird durch die Verwendung des Energieabsorbers 11 derart, dass ein Abschnitt mit der höheren Dichte der Faserbündel dem körpernahen Ende 11b entspricht, verhindert, dass die Kompressionslast zum Zerquetschen in einem frühen Stadium des Zerquetschens des Energieabsorbers 11 erhöht wird. Der Energieabsorber 11 absorbiert auch stabil Energie. Zudem ist der Energieabsorptionsbetrag des Energieabsorbers 11 erhöht.
(2) Die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die die Kompressionsrichtung der Faserlagen 12 bilden, ist allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin entlang der Kompressionsrichtung erhöht. Daher wird es im Vergleich zu einem Fall, in dem die Dichte des Stapels von Faserlagen 14 des Energieabsorbers 11 durch Verändern des Abstands der 90°-Faserbündel 13a verändert wird, leicht, die Dichte des Stapels von Faserlagen 14 allmählich zu ändern.
(3) Das faserverstärkte Harz ist derart ausgebildet, dass seine Dicke von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin verändert wird. Daher ist im Vergleich zu einem Fall, in dem die Menge an Faserbündeln dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist und die Dicke von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin konstant ist, die Menge an Harz in dem faserverstärkten Harz verringert, was das Gewicht des Energieabsorbers 11 verringert.
(4) Das faserverstärkte Harz ist derart ausgebildet, dass der Faservolumengehalt in dem Stapel von Faserlagen 14 im Wesentlichen konstant ist. Verglichen mit einem Fall, in dem die Menge an Faserbündeln dieselbe wie bei diesem Ausführungsbeispiel ist und die Dicke von dem körperfernen Ende 11a zu dem körpernahen Ende 11b hin konstant ist (der Fall, in dem der Faservolumengehalt verändert wird), wird die Menge an Harz in dem faserverstärkten Harz daher verringert, was das Gewicht des Energieabsorbers 11 verringert.
(5) Da die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a durch Umfalten der Faserbündel 12a an den Zapfen 16a angeordnet sind, die an dem Rahmen 16 fixiert sind, ist die Anordnung im Vergleich zu dem in dem USP Nr. 6406088 offenbarten Anordnung vereinfacht, in dem Faserbündel von verschiedenen Längen entlang der Kompressionsrichtung laminiert sind.
(6) Bei dem Herstellungsverfahren des Energieabsorbers 11 wird der Stapel von Faserlagen 14 durch Laminieren von Faserlagen ausgebildet, in denen Faserbündel an dem Rahmen 16 zurückgefaltet werden können, auf dem die Zapfen 16a, 16b in den vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Der Stapel von Faserlagen 14 weist die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12, in denen die Faserbündel so angeordnet sind, dass sie eine Kompressionsrichtungskomponente des Energieabsorbers 11 haben, und die 90°-Faserlagen 13 auf, in denen die Faserbündel rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung angeordnet sind. Der Stapel von Faserlagen ist so ausgebildet, dass die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 bilden, allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin in der Kompressionsrichtung allmählich erhöht ist. Nachdem der Stapel von Faserlagen 14 ausgebildet ist, wird der Formerhaltungsvorgang des Stapels von Faserlagen 14 durchgeführt. Dann wird der Stapel von Faserlagen 14 von dem Rahmen 16 entfernt, um einem Umrissformvorgang unterzogen zu werden. Danach wird der Stapel von Faserlagen 14 in der Harzimprägnierform 17 platziert. Nachdem der Stapel von Faserlagen 14 mit Harz imprägniert ist, wird das Harz gehärtet. Daher wird die äußere Form des Energieabsorbers 11 durch die Form des Hohlraums (der Formkammern 18a, 19a) der Harzimprägnierform 17 bestimmt und die innere Form des Energieabsorbers 11 wird durch die Formen der Hohlräume der inneren Matrize 20 bestimmt. Folglich wird der im Wesentlichen zylindrische Energieabsorber 11, der einen Durchmesser hat, der allmählich von dem körpernahen Ende 11b zu dem körperfernen Ende 11a hin verändert (verringert) ist und eine konstante Dicke hat, leicht ausgebildet.
(7) Bei dem Formerhaltungsvorgang werden die Bindfäden eingeführt, um entlang der Dicke durch den Stapel von Faserlagen 14 zu gehen. Somit verhindern, wenn der Energieabsorber 11 eine Kompressionslast aufnimmt und zerquetscht wird, die Bindfäden 15 eine Delaminierung zwischen Lagen bei den Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und den 90°-Faserlagen 13. Die zum Zerquetschen benötige Energie ist dementsprechend erhöht. Folglich ist im Vergleich zu einem Fall, in dem Teile der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und der 90°-Faserlagen 13 vorübergehend mit zum Beispiel einem Klebstoff fixiert werden, der Energieabsorptionsbetrag erhöht.
(8) Obwohl die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a so angeordnet sind, dass die Dichte in der Kompressionsrichtung variiert, wird ein benachbartes Paar von Kompressionsrichtungsfaserbündeln 12a nicht durch Harz getrennt. Allerdings sind die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a so angeordnet, dass sie einander berühren. Daher ist im Vergleich zu einem Fall, in dem jedes benachbarte Paar der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a durch Harz getrennt ist, die zum Zerquetschen benötigte Energie erhöht. Dementsprechend ist der Absorptionsbetrag erhöht. Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nun unter Bezugnahme auf die 5(a) und 5(b) beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ist von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend verschieden, dass der Energieabsorber 11 zylindrisch ausgebildet ist und eine konstante Dicke und einen konstanten Außendurchmesser hat. Die anderen Ausbildungen sind dieselben wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen sind den Bauteilen zugewiesen, die im Vergleich zu den Bauteilen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich oder identisch sind, und auf eine Erklärung von diesen wird verzichtet. Das Herstellungsverfahren des Energieabsorbers 11 des zweiten Ausführungsbeispiels ist dasselbe wie das des ersten Ausführungsbeispiels, bis zu dem Punkt, an dem der Stapel von Faserlagen 14 an dem Rahmen 16 ausgebildet wird, die Bindfäden 15 in den Stapel von Faserlagen 14 eingeführt werden und der Formerhaltungsvorgang durchgeführt wird. Die Harzimprägnierform 17 zum Imprägnieren von Harz in den Stapel von Faserlagen 14 und zum Härten des Harzes ist so ausgebildet, dass die Formkammern 18a, 19a einen Zylinder definieren, der einen konstanten Durchmesser hat. Eine zylindrische innere Matrize 23 mit einem konstanten Durchmesser wird verwendet. Danach wird der Stapel von Faserlagen 14 von dem Rahmen 16 entfernt und dem Umrissformvorgang unterzogen. Danach wird der Stapel von Faserlagen 14 in der Harzimprägniervorrichtung 17 platziert. Nachdem der Stapel von Faserlagen 14 mit Harz imprägniert ist, wird das Harz gehärtet. Da das faserverstärkte Harz, das den Energieabsorber 11 ausbildet, eine im Wesentlichen konstante Dicke von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin hat, wird der Faservolumengehalt von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 verändert (erhöht).

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Energieabsorber 11 des zweiten Ausführungsbeispiels so verwendet, dass sich ein Querschnitt mit einer größeren Dichte an dem körpernahen Ende 11b befindet. Zusätzlich zu denselben Vorteilen wie den Vorteilen (1), (2), (5) bis (8) des ersten Ausführungsbeispiels hat das zweite Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile.

(9) Die Dicke des faserverstärkten Harzes ist im Wesentlichen konstant. Wenn der Energieabsorber 11 hergestellt wird, ist daher ein Vorgang zum Imprägnieren des Stapels von Faserlagen 14, der die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Harzes enthält, welches den Energieabsorber 11 ausbildet, mit Harz im Vergleich zu dem des Energieabsorbers 11 vereinfacht, der ein faserverstärktes Harz mit einer veränderlichen Dicke hat.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in den folgenden Arten ausgeführt werden.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Energieabsorber 11 aus faserverstärktem Harz ausgebildet, das Verstärkungsfasern enthält. Die Verstärkungsfasern bilden einen Stapel von Faserlagen, der die Kompressionsrichtungsfaserlagen so angeordnet hat, dass Faserbündel, die aus Fadenfasern gemacht sind, eine Kompressionsrichtungskomponente des Energieabsorbers 11 haben. Auch die Dichte der Faserbündel, die die Kompressionsrichtungsfaserlagen ausbilden, wird allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin erhöht. Solange diese Merkmale beibehalten werden, kann der Aufbau verändert werden. Zum Beispiel kann im Gegensatz zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Stapel von Faserlagen 14 nur aus den Kompressionsrichtungsfaserbündeln 12a ausgebildet sein. In diesem Fall muss die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin in der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 erhöht sein. Insbesondere kann der Stapel von Faserlagen 14 durch Laminieren von Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 mit verschiedenen Dichten ausgebildet sein.
Alternativ dazu kann der Stapel von Faserlagen 14 aus Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 von unterschiedlichen Arten ausgebildet sein. Das heißt, der Stapel von Faserlagen 14 kann Kompressionsrichtungsfaserlagen 12, die in jeder von diesen die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) hin entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 erhöht, und Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 haben, wobei in jeder von diesen die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a konstant ist.
In dem Stapel von Faserlagen 14, in dem die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und die 90°-Faserlagen 13 laminiert werden, können einige der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a von einer konstanten Dichte sein.
In dem Stapel von Faserlagen 14, in dem die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und die 90°-Faserlagen 13 laminiert sind, muss die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserlagen 12a nicht für alle Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 dieselbe sein. Allerdings kann ein Stapel von Faserlagen 14 mit Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 von unterschiedlichen Dicken als Verstärkungsfasern verwendet werden.
Die Anordnungsrichtung der 90°-Faserbündel 13a, die die 90°-Faserlagen 13 bilden, muss nicht rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 sein, sondern kann verändert werden, solange die Richtung die Kompressionsrichtung kreuzt. Der Schnittwinkel ist vorzugsweise zwischen 45° bis 90° in Bezug auf die Kompressionsrichtung.
Unter Bezug auf das Verfahren der Erfindung kann in einem Fall, in dem der Stapel von Faserlagen 14 die Kompressionsrichtungsfaserlagen 12 und die 90°-Faserlagen 13 aufweist, der Aufbau solange verändert werden, bis zumindest eine aus der Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die den Stapel von Faserlagen 14 bilden, und der Dichte der 90°-Faserbündel 13, die den Stapel von Faserlagen 14 bilden, allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Endes 11b) der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 hin verändert werden. Zum Beispiel kann, wie dies in der 6(a) gemäß dem Verfahren, aber nicht gemäß dem Energieabsorber der Erfindung gezeigt ist, die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a konstant sein und die Dichte der 90°-Faserbündel 13a kann allmählich von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Endes 11b) der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 11 hin erhöht werden. In diesem Fall ist, da die Dichte der 90°-Faserbündel 13a an dem körpernahen Ende 11b des Energieabsorbers 11 erhöht ist, der Betrag der 90°-Faserbündel 13a erhöht, die während des Zerquetschens des Energieabsorbers 11 zerbrochen werden. Dies erhöht die zum Zerquetschen benötigte Last und erlaubt somit, dass der Energieabsorber 11 Energie effektiv absorbiert.
Wie dies in der 6(b) gezeigt ist, können die Dichten der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und der 90°-Faserbündel 13a beide von dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) zu dem zweiten Ende (körpernahen Endes 11b) hin verändert werden. In diesem Fall kann der Energieabsorptionsbetrag des Energieabsorbers 11 weiter als bei einem beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erhöht werden.
Die Form des Energieabsorbers 11 muss nicht zylindrisch sein. Zum Beispiel kann, wie dies in der 7(a) gezeigt ist, der Energieabsorber 11 einen hutförmigen Querschnitt, eine Form von gekoppelten Hüten, wie dies in der 7(b) gezeigt ist, oder eine rechtwinklige Rohrform haben, wie dies in der 7(c) gezeigt ist. Der Energieabsorber 11 kann einen welligen Querschnitt haben. Welche Querschnittsform der Energieabsorber 11 auch immer hat, der Energieabsorber 11 wird in einem in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gezeigten Verfahren hergestellt. Das heißt, nach dem Ausbilden des Stapels von Faserlagen 14 unter Verwendung des Rahmens 16 wird die Harzimprägnierform 17 mit den Formkammern 18a, 19a entsprechend der Form des Energieabsorbers 11 verwendet. Wenn der Energieabsorber 11 hergestellt wird, der einen polygonalen Querschnitt hat, wird eine polygonal prismaförmige innere Matrize verwendet.
Der rohrförmige Energieabsorber 11, bei dem sich die Dichte der Faserbündel 13a verändert, kann durch das Fadenwickelverfahren ausgebildet werden. Zum Beispiel wird ein Spanndorn mit Zapfen an beiden Enden vorbereitet, wobei die Zapfen zum Zurückfalten der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a verwendet werden. Faserbündel, auf die Harz aufgebracht wurde, werden mit den Zapfen in Eingriff gebracht, um die Faserbündel entlang der Achse des Spanndorns anzuordnen. Dieser Schritt wird als Anordnungsschritt bezeichnet. Der Anordnungsschritt und ein Faserwickeln werden durchgeführt. Bei dem Faserwickeln werden die Faserbündel so angeordnet, dass sich der Abstand allmählich von dem zweiten Ende (körpernahen Ende 11b) zu dem ersten Ende (körperfernen Ende 11a) hin erhöht.
Faserbündel, die unterschiedliche Größe haben, können zum Ausbilden der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a oder der 90°-Faserbündel 13a verwendet werden.
Faserbündel, die als die Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a, die 90°-Faserbündel 13a, die Bindfäden 15 und die Haltefäden 19 verwendet werden, müssen nicht Kohlenstofffasern sein. Zum Beispiel können Glasfasern oder Poylaramidfasern gemäß den benötigten Eigenschaften und der Verwendung des Energieabsorbers 11 verwendet werden.
Das duroplastische Harz, das den Energieabsorber 11 ausbildet, muss kein Epoxidharz sein, sondern kann ein Phenolharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz sein.
Als das Matrixharz, das den Energieabsorber 11 ausbildet, kann ein thermoplastisches Harz anstelle des duroplastischen Harzes verwendet werden. In einem Fall, in dem ein thermoplastisches Harz als das Matrixharz verwendet wird, wird der Stapel von Faserlagen 14 mit thermoplastischem Harz durch ein herkömmliches Imprägnierverfahren wie zum Beispiel ein Schmelzimprägnierformen imprägniert. Das Harz wird dann gekühlt, um den Energieabsorber 11 auszubilden. Als ein thermoplastisches Harz kann zum Beispiel Nylon, Polybutylenterephthalat oder Polycarbonat verwendet werden.
Wenn ein thermoplastisches Harz als das Matrixharz des Energieabsorbers 11 verwendet wird, können die Faserbündel vollständig mit dem plastischen Harz imprägniert sein. In diesem Fall werden nach dem Ordnen der Kompressionsrichtungsfaserbündel 12a und der 90°-Faserbündel 13a die Faserbündel 12a, 13a imprägniert, um ein Plattenbauteil auszubilden. Das Plattenbauteil wird in eine Form gesetzt und wird dann erwärmt und weich gemacht, um den Energieabsorber 11 mit einer vorbestimmten Form auszubilden.
Die 8(a) bis 24 betreffen Energieabsorber, die keinen Teil der Erfindung bilden.
Wie dies in der 8(a) gezeigt ist, ist ein Energieabsorber 11 aus einem faserverstärkten Harz mit einem Faseraufbau 112 als einem Verstärkungselement gemacht. Wie dies in der 8(b) gezeigt ist, ist der Faseraufbau 112 als eine Platte ausgebildet und hat einen Stapel von Faserlagen 113 und Bindfäden 114. Der Stapel von Faserlagen 113 ist so angeordnet, dass Faserbündel, die aus Fadenfasern gemacht sind, zumindest zwei Achsen oder einen biaxialen Aufbau haben (in diesem Ausführungsbeispiel vier Achsen oder einen quadraxialen Aufbau). Die Bindfäden 114 erstrecken sich durch den Stapel von Faserlagen 113 entlang der Dicke.
Wie dies in der 8(a) gezeigt ist, weist der Stapel von Faserlagen 113 x-Fadenlagen 115, die jeweils aus x-Fäden 115a gemacht sind, y-Fadenlagen 116, die jeweils aus y-Fäden 116a gemacht sind, und Schrägfadenlagen 117, 118 auf, die jeweils aus Schrägfäden 117a, 118a gemacht sind. Die x-Fäden 115a sind so angeordnet, dass sie sich entlang einer Richtung erstrecken, in der eine Kompressionslast aufgebracht ist, wenn der Energieabsorber 111 verwendet wird. Die y-Fäden 116a sind rechtwinklig zu den x-Fäden 115a angeordnet. Die Schrägfäden 117a, 118a sind so angeordnet, dass sie diagonal zu den x-Fäden 115a und den y-Fäden 116a sind (bei diesem Ausführungsbeispiel so, dass sie einen Winkel von 45° bilden). Der Stapel von Faserlagen 113 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Lagen in Bezug auf eine Mittelebene entlang der Dicke symmetrisch sind. In der 8(b) sollten die Querschnitte der Schrägfäden 117a, 118a eine Ellipse sein. Allerdings sind zum Zwecke der Veranschaulichung die Querschnitte in den Zeichnungen kreisförmig.
Wie dies in den 8(a) und 8(b) gezeigt ist, sind die Bindfäden 114 jeweils so zurückgefaltet, dass sie einen U-förmigen Abschnitt an einer ersten Fläche (obere Flächen bei einer Betrachtung der 8(a) und 8(b)) des Stapels von Faserlagen 113 bilden und kontinuierlich in den Stapel von Faserlagen 113 an einer zweiten Fläche (untere Fläche bei einer Betrachtung der 8(a) und 8(b)) bei einem Anordnungsabstand der Bindfäden 114 eingeführt. Die Haltefasern 119 sind an den U-förmigen Abschnitten der Bindfäden 114 durchgeführt. Die Bindfäden 114 und die Haltefäden 119 kombinieren die x-Fadenlagen 115, die y-Fadenlagen 116 und die Schrägfadenlagen 117, 118.
Die Bindfäden 114, die x-Fäden 115a, die y-Fäden 116a, die Schrägfäden 117a, 118a und die Haltefäden 119 sind aus Faserbündeln von Fadenfasern gemacht. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Kohlenstofffasern als die Fadenfasern verwendet. Die Anzahl von Fäden in der Kohlenstofffaser reicht etwa von 6000 bis 48000. Ein duroplastisches Harz wird als das Matrixharz des Energieabsorbers 111 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Epoxidharz als das Matrixharz verwendet.
Die Dicke des Faseraufbaus 112 beträgt etwa 1,5 bis 6 mm und die Dicke einer einzelnen Lage beträgt etwa 0,1 bis 1 mm. Der Anordnungsabstand und die Einführdichte der Bindfäden 114 werden gemäß einem gewünschten Energieabsorptionsbetrag bestimmt. Die Einführdichte der Bindfäden 114 ist vorzugsweise nicht geringer als 28000 Fäden/m² und weiter vorzugsweise nicht geringer als 56000 Fäden/m². Eine übermäßig hohe Dichte macht das Einführen schwierig. Da der Energieabsorptionsbetrag nicht in einem Verhältnis äquivalent zu einem Verhältnis des Anstiegs der Einführdichte ist, kann die Einführdichte auch nur bis 250000 Fäden/m² erhöht werden. Das Verhältnis der Bindfäden 114 zu dem Gesamtgewicht des Energieabsorbers 111 beträgt nicht mehr als einige Prozent.
Das Verfahren zur Herstellung des Faseraufbaus 112 ist im Folgenden beschrieben.
Wie dies in den 9(a) und 9(b) gezeigt ist, wird ein rechtwinkliger Rahmen 120 mit einer Anzahl von vorstehenden Zapfen 120a vorbereitet. Die Zapfen 120a sind lösbar an dem Rahmen 120 angebracht. Zuerst wird der Stapel von Faserlagen 113 unter Verwendung des Rahmens 120 ausgebildet. Der Abstand der Zapfen 120a wird gemäß den x-Fäden 115a und den y-Fäden 116a bestimmt.
Wie dies in der 9(a) gezeigt ist, werden die x-Fäden zurückgefaltet, während sie sich im Eingriff mit den Zapfen 120a befinden, so dass eine x-Fadenlage 115, die in einer einzigen Richtung ausgerichtet ist, ausgebildet wird. Wie dies in der 9(b) gezeigt ist, werden die y-Fäden 116a zurückgefaltet, während sie sich im Eingriff mit den Zapfen 120a befinden, so dass eine y-Fadenlage 116 ausgebildet wird, die in einer einzigen Richtung rechtwinklig zu den x-Fäden 115a angeordnet ist. Die Schrägfäden 117a, 118a werden so angeordnet, dass sie diagonal zu den x-Fäden 115a und den y-Fäden 116a sind (bei diesem Ausführungsbeispiel so, dass sie ein Winkel von 45° bilden), so dass die Schrägfadenlagen 117, 118 ausgebildet werden. Das Ausbilden dieser Lagen wird für eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, um den Stapel von Faserlagen 113 auszubilden. In den 9(a) und 9(b) sind die Abstände zwischen den x-Fäden 115a und den y-Fäden 116a weit. In der Realität allerdings berührt jedes benachbarte Paar der x-Fäden 115a und der y-Fäden 116a einander, wenn sie angeordnet sind. Daher berührt, wie dies in der 8(b) gezeigt ist, in Abschnitten, an denen die Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, jedes benachbarte Paar der x-Fäden 115a und der y-Fäden 116a einander.
Danach werden die Bindfäden 114 in den Stapel von Faserlagen 113 zum Beispiel durch ein in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-218249 offenbarten Verfahren eingeführt. Insbesondere unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Einführnadeln sind U-förmige Schlaufen mit den Bindfäden 14 ausgebildet.
Haltefadennadeln (nicht gezeigt) werden durch die Schlaufen durchgeführt. Die Haltefadennadeln werden angehalten, wenn sie ein Ende des Stapels von Faserlagen 113 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Haltefäden 119 im Eingriff mit dem körperfernen Ende der Fadennadeln. Dann werden die Haltefäden 119 so zurückgezogen, dass sie durch die U-förmigen Schlaufen der Bindfäden 114 gebracht werden. In diesem Zustand werden die Einführnadeln so zurückgezogen, dass die Haltefäden 119 durch die Bindfäden 114 festgezogen werden. Dementsprechend wird der Faseraufbau 112 ausgebildet, bei dem die Lagen aneinander gebunden sind.
Nach dem Imprägnieren des Faseraufbaus 112 mit einem Matrixharz wird das Matrixharz gehärtet, um den Energieabsorber 111 zu erhalten.
Der Energieabsorber 111 wird in einem Zustand verwendet, in dem eine Kompressionslast auf den Energieabsorber 111 in der Anordnungsrichtung der x-Fäden 115a aufgebracht wird. Wie dies in der 10 gezeigt ist, tritt, wenn eine Kompressionslast auf den Energieabsorber 111 aufgebracht wird, ein Zerquetschen so auf, dass der Energieabsorber 111 an der Schnittfläche zwischen Lagen im Wesentlichen in der Mitte des Energieabsorbers 111 entlang der Dicke gespalten wird. Der Energieabsorber 111 absorbiert Energie der Kompression, indem er selbst zu Bruch geht. Das Produkt einer zum Zerquetschen benötigten Last und des Betrags der Verschiebung entspricht dem Energieabsorptionsbetrag.
Wenn ein Riss zwischen Lagen um etwa die Mitte entlang der Dicke in einem Energieabsorber 111 erzeugt wird, in dem Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, funktionieren die Verstärkungsfasern nicht so, dass sie Zwischenlagenrisse entlang einer Anordnungsebene der Faserbündel unterdrücken. Folglich ist es wahrscheinlich, dass sich Zwischenlagenrisse entwickeln. Wenn der Energieabsorber 111 komprimiert wird und Energie absorbiert, indem er selbst zu Bruch geht, beeinflusst die Eigenschaft des Harzes zwischen den Lagen die Energieabsorption, was den Energieabsorber 111 davon abhält, die Vorteile der Verstärkungsfasern auszuüben.
Allerdings wird bei diesem Ausführungsbeispiel, da die Bindfäden 114 so vorgesehen sind, dass sie sich durch die Dicke des Stapels von Faserlagen 113 erstrecken, wenn eine Kompressionslast auf den Energieabsorber 111 aufgebracht wird, ein Zwischenlagenriss um etwa die Mitte entlang der Dicke erzeugt, wobei die Last einen Wert überschreitet, der die Bindfäden 114 zerschneidet. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, wird daher eine höhere Energie zum Zerquetschen des Energieabsorbers 111 benötigt. Der Energieabsorber 111 hat auch einen Vorteil dahingehend, dass aufgrund der Bindfäden 114a ein Riss nur schwer fortschreitet.
Die 11(a) und 11(b) zeigen das Ergebnis von Experimenten, bei denen der Einführabstand P der Bindfäden 114 relativ zu der Bruchrichtung (Lastrichtung) des Energieabsorbers 111 verändert wurde. Die vertikale Achse zeigt die Last und die horizontale Achse zeigt den Verschiebungsbetrag (den Hub) eines Presskörpers, der eine Kompressionslast auf den Energieabsorber 111 aufgebracht hat. In diesen grafischen Darstellungen entspricht die horizontale Achse der Verschiebung des Energieabsorbers 111. Die 11(a) zeigt ein Beispiel, bei dem die Einführdichte der Bindfäden 114 dieselbe wie im Fall der 11(b) war, und der Einführabstand P war zweimal so groß wie in dem Fall der 11(b). Das heißt, wenn der Einführabstand P der Bindfäden 114 in den Energieabsorber 111 der 11(b) durch A dargestellt ist, ist der Einführabstand P der Bindfäden 114 bei dem Energieabsorber 111 der 11(a) durch 2A dargestellt. Wie dies aus den 11(a) und 11(b) ersichtlich ist, wurde die Kompressionslast an einem Teil maximal, an dem die Bindfäden 114 vorhanden waren. Je kleiner der Einführabstand P der Bindfäden 114 relativ zu der Kompressionsrichtung ist, desto schmaler wird der Schwankungsbereich der Last. Es wird angenommen, dass dies zeigt, dass das Zerquetschen des Energieabsorbers 111 mit der Wiederholung des Bruchs der Bindfäden 114 und einem Zerbrechen von Harz zwischen den Bindfäden 114 fortschreitet. Um die auf den Energieabsorber 111 aufgebrachte Last zu stabilisieren, ist daher eine Verringerung des Einführabstands P der Bindfäden 114 entlang der Kompressionsrichtung effektiv.
Wenn der Energieabsorber so zerquetscht wird, dass er zwischen Lagen bei etwa der Mitte entlang der Dicke in zwei Teile gespalten wird, haben die Spaltteile jeweils die Bindfäden 114. Die Bindfäden 114 unterdrücken ein Scheren und Biegen. Energie wird daher benötigt, um das Zerquetschen (zu Scherben) in den gespalteten zwei Stücken weiter zu entwickeln. Der Energieabsorptionsbetrag wurde gemessen, während die Einführdichte der Bindfäden 114 verändert wurde.
Wenn die Einführdichte der Bindfäden 114 28000 Fäden/m² betragen hat, war der absorbierte Energiebetrag um 15 bis 18% im Vergleich zu einem Fall erhöht, in dem Bindfäden 114 nicht vorgesehen waren. Wenn die Einführdichte der Bindfäden 114 56000 Fäden/m² betragen hat, war der Energiebetrag um 34 bis 38% erhöht. Wenn die Einführdichte von Bindfäden 114 112000 Fäden/m² betragen hat, war der absorbierte Energiebetrag um 47% erhöht. Die Ergebnisse sind in der grafischen Darstellung der 12 gezeigt. In der 12 zeigt die vertikale Achse ein Verhältnis (Verhältnis der Energieabsorption), wenn der Energieabsorptionsbetrag in einem Fall, in dem die Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, als eins erstellt ist. Die horizontale Achse zeigt die Einführdichte der Bindfäden 114 (Anzahl der Fäden/m²). Die 12 zeigt, dass, je höher die Einführdichte der Bindfäden 114 ist, der absorbierte Energiebetrag desto höher wird.
Dieses Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.

(11) Der Energieabsorber 111 ist aus einem faserverstärkten Harz mit dem Faseraufbau 112a als einem Verstärkungsbauteil gemacht. Der Faseraufbau 112 weist den Stapel von Faserlagen 113 und die Bindfäden 114 auf. Der Stapel von Faserlagen 113 ist so angeordnet, dass Faserbündel, die aus Fadenfasern gemacht sind, mindestens zwei Achsen oder einen biaxialen Aufbau haben. Die Bindfäden 114 erstrecken sich durch den Stapel von Faserlagen 113 entlang der Dicke. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, wird daher eine höhere Energie zum Zerquetschen des Energieabsorbers 111 benötigt. Im Vergleich zu einem Fall eines herkömmlichen Energieabsorbers ohne Bindfäden hat der Energieabsorber 111 somit eine höhere Energieabsorptionsleistung.
(12) Das Verhältnis der Bindfäden 114 zu dem Gesamtgewicht des Energieabsorbers 111 ist nicht höher als einige Prozent. Daher wird der Energieabsorptionsbetrag um ein größeres Ausmaß als der Anteil eines Gewichtsanstiegs erhöht, während das Gewicht kaum erhöht wird.
(13) Die Bindfäden 114 sind so angeordnet, dass sie rechtwinklig zu der Anordnungsebene des Stapels von Faserlagen 113 sind. Das heißt, die Bindfäden 114 sind rechtwinklig zu einer Ebene parallel zu den Faserbündeln, die einen biaxialen Aufbau haben. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bindfäden 114 die Faseranordnungsebene des Stapels von Faserlagen 113 schräg kreuzen, hat der Energieabsorber 111 eine höhere Energieabsorptionsleistung.
(14) Die Einführdichte der Bindfäden 114 in den Stapel von Faserlagen 113 ist nicht geringer als 28000 Fäden/m². im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bindfäden 114 nicht vorgesehen sind, ist der Energieabsorptionsbetrag daher um nicht weniger als 15% erhöht.
(15) Der Stapel von Faserlagen 113 des Energieabsorbers 111 hat einen quadraxialen Aufbau. Daher ist verglichen mit einem biaxialen Aufbau der Energieabsorptionsbetrag erhöht, wenn der Energieabsorber 111 eine Absorptionslast in einer geneigten Richtung aufnimmt.
(16) Kohlenstofffasern werden für den Stapel von Faserlagen 113 und die Bindfäden 114 verwendet. Verglichen mit einem Fall, in dem Glasfasern oder Harzfasern verwendet werden, ist der Energieabsorptionsbetrag des Energieabsorbers 111 erhöht.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in den folgenden Arten und Weisen ausgeführt werden.
Wie dies in der 13(a) gezeigt ist, kann der Energieabsorber 111 aus einem faserverstärkten Harz ausgebildet sein, das einen Faseraufbau 112 hat. Der Faseraufbau ist durch Verbinden von zwei dreidimensionalen Gewebeblättern (dreidimensionaler Faseraufbau) 121 mit den Bindfäden 114 ausgebildet. Wenn der Energieabsorber 111 eine Kompressionslast aufnimmt, wird der Energieabsorber 111 zerquetscht, während er an der Schnittfläche zwischen den dreidimensionalen Gewebeblättern 121 in zwei Stücke gespalten wird, wie dies in der 13(b) gezeigt ist. Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, in dem der Stapel von Faserlagen 113 mit den Bindfäden kombiniert ist, verbleiben nur die gespalteten Abschnitte der Bindfäden 114 (Fasern) in den gebrochenen Abschnitten, nachdem die Bindfäden 114 zerbrochen wurden. Dies verringert die Hemmleistung der gespalteten Abschnitte gegen ein Scheren und Biegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind allerdings die dreidimensionalen Gewebeblätter 121 mit den Bindfäden 114 kombiniert. Sogar dann, wenn die Bindfäden 114 gebrochen sind, erstrecken sich Dickenfäden 121a entlang der Dicke, um die Lagen in dem Stapel von Faserlagen 113 in den dreidimensionalen Gewebeblättern 121 zu binden. Daher wird ein Scheren und Biegen effektiv gehemmt und der Energieabsorptionsbetrag wird weiter erhöht.
Wenn der Energieabsorber 111 aus einem faserverstärkten Harz ausgebildet ist, das einen Faseraufbau 112 hat, der durch Binden zweier dreidimensionaler Gewebeblätter (dreidimensionaler Faseraufbau) 121 mit den Bindfäden 114 ausgebildet ist, müssen die zwei dreidimensionalen Gewebeblätter 121 nicht als Platten ausgebildet sein, sondern können einen geschlossenen Aufbau haben. Wie dies in der 14(a) gezeigt ist, können die dreidimensionalen Gewebeblätter 121 zum Beispiel einen geschlossenen und flachen Aufbau haben und mit den Bindfäden 114 kombiniert werden, die sich dort hindurch erstrecken. Alternativ können die dreidimensionalen Gewebeblätter 121 einen geschlossenen und flachen Aufbau haben und durch Verbinden der benachbarten Teile mit den Bindfäden 114 kombiniert werden, wie dies in der 14(b) gezeigt ist. In dem Fall von 14(b) können nach dem Kombinieren der zwei dreidimensionalen Gewebeblätter 121 mit den Bindfäden 114 die plattenartigen Abschnitte gebogen werden und die Enden können miteinander verbunden werden, um einen geschlossenen Aufbau zu bilden. Ein plattenartiges Gewebe und ein Gewebe eines geschlossenen Gewebes können mit den Bindfäden 114 kombiniert werden. Ein geschlossener Aufbau bezieht sich auf eine Rohrform wie zum Beispiel einen hohlen Zylinder, ein polygonales Rohr und jeden rohrförmigen Aufbau mit Rippen an der Umfangsfläche.
Die Anzahl der dreidimensionalen Gewebeblätter (dreidimensionaler Faseraufbau) 121 ist nicht auf zwei beschränkt. Die Verstärkungsfasern können aus dem Faseraufbau 112 ausgebildet sein, der drei oder mehr dreidimensionale Gewebeblätter 121 hat, welche miteinander mit den Bindfäden 114 kombiniert sind.
Die Form des Energieabsorbers 111 ist nicht auf eine flache Platte beschränkt, sondern kann einen gewellten oder S-förmigen Querschnitt aufweisen. Verglichen mit einem Fall, in dem der Energieabsorber 111 als eine flache Platte ausgebildet ist, tritt, wenn der Energieabsorber 111 einen gewellten oder S-förmigen Querschnitt hat, ein Beulen weniger wahrscheinlich auf. Der Energieabsorber 111, der einen gewellten oder S-förmigen Querschnitt hat, kann unter Verwendung einer Form hergestellt werden, die gewellt oder S-förmig ist, wenn der plattenartige Faseraufbau 112 mit Harz imprägniert wird. In diesem Fall ermöglicht es, obwohl sich die Dicke des Faseraufbaus 112 abhängig von den Volumengehalten der Faserbündel verändert, eine Dicke von nicht mehr als 3 mm, dass der Faseraufbau 112 leicht verformt werden kann, um die Form des Hohlraums der Form anzunehmen.
Der Energieabsorber 111 kann einen geschlossenen Aufbau haben. Zum Beispiel kann der Energieabsorber 111 als ein hohler Zylinder oder ein polygonales Rohr geformt sein.
Insbesondere kann der Energieabsorber 111 die in den 15(a) und 15(b) gezeigten Formen haben. In dem Fall der 15(a) hat der Energieabsorber 111 einen Faseraufbau 112, der einen hutförmigen kanalartigen Querschnitt hat, und kann einen flachen plattenartigen Faseraufbau 112 haben, die miteinander kombiniert sind. In dem Fall von 15(b) hat der Energieabsorber 111 zwei identische Faseraufbauten 112 mit einem Abschnitt eines halbkreisförmigen Querschnitts und flachen Rippen, die miteinander kombiniert sind. In dem Fall dieser Energieabsorber 111, die einen geschlossenen Aufbau haben, tritt, wenn der Energieabsorber 111 durch eine Kompressionslast zerquetscht wird, ein Zwischenlagenbruch der Faserbündel in der Mitte entlang der Dicke auf. Verglichen mit dem Energieabsorber 111, der einen gewellten und S-förmigen Querschnitt hat, tritt ein Beulen weniger wahrscheinlich auf.
Wenn der Energieabsorber 111 so ausgebildet wird, dass er eine zylindrische oder polygonal rohrförmige Form hat, kann ein flacher plattenartiger Faseraufbau 112 gebogen werden, wie dies in den 16(a) und 16(b) gezeigt ist, so dass die Enden einander überlappen. In diesem Fall können die überlappten Abschnitte miteinander durch Nähen mit einer Nähmaschine oder unter Verwendung der Bindfäden 114 und der Haltefäden 119 kombiniert werden. In solch einem Fall kann die Dicke der überlagerten Abschnitte verringert sein.
Wenn die Enden des flachen plattenartigen Faseraufbaus 112 einander überlappen und miteinander verbunden sind, kann die Überlappungsfläche in der Richtung der Kompressionslast erhöht sein, wie dies in der 17 gezeigt ist. Anstelle eines Veränderns des Überlappungsbereichs des überlappten Abschnitts kann die Kopplungsdichte (die Einführdichte der Bindfäden 114) verändert werden.
Die Fläche des Innenraums eines geschlossenen Aufbaus kann entlang der Richtung einer Kompressionslast verändert werden. Zum Beispiel kann die Form des Energieabsorbers 111 wie ein hohler Pyramidenstumpf oder ein hohler Kegelstumpf geformt sein.
Je höher die Einführdichte der Bindfäden 114 des Energieabsorbers 111 ist, desto größer wird die zum Zerquetschen des Energieabsorbers 111 benötigte Kompressionslast. Somit kann anstelle des Einstellens der Einführdichte der Bindfäden 114 des Energieabsorbers 111 als konstant die Einführdichte der Bindfäden 114 gemäß dem Zweck entlang der Richtung einer Kompressionslast, welche während der Verwendung des Energieabsorbers 111 aufgebracht wird, verändert werden. Zum Beispiel kann durch Verringern der Einführdichte der Bindfäden 114 an dem körperfernen Ende 111a des Energieabsorbers 111 durch Vergleich mit derjenigen an dem körpernahen Ende 111b des Energieabsorbers 111 die Anfangslast eines Zerquetschens verringert werden. Der Energieabsorber 111 kann als ein Betätigungssensor zum Erzeugen eines Betätigungsbefehls für einen Fahrzeugairbag verwendet werden. In diesem Fall kann die Einführdichte der Bindfäden 114 an zwei oder mehr Stufen gemäß dem Kompressionsbetrag so verändert werden, dass der Energieabsorber 111 zwei oder mehr Energieabsorptionszustände entsprechend zweier oder mehrerer Werte einer Kompressionsgeschwindigkeit hat. Alternativ dazu kann die Einführdichte der Bindfäden 114 an einem mittleren Abschnitt in Bezug auf die Richtung der auf den Energieabsorber aufgebrachten Last erhöht werden.
Um die Einführdichte der Bindfäden 114 entlang der Richtung der Kompressionslast zu verändern, kann der Einführabstand der Bindfäden 114 in der Kompressionslastrichtung verändert werden. Alternativ dazu kann der Einführabstand entlang einer Richtung rechtwinklig zu der Kompressionslastrichtung des Energieabsorbers 111 verändert werden.
Solange die Faserbündel des Stapels von Faserlagen 113 zumindest einen biaxialen Aufbau haben, können die Schrägfäden 117a, 118a weggelassen werden, so dass der Stapel von Faserlagen 113 einen biaxialen Aufbau mit den x-Fäden 115a oder y-Fäden 116a hat.
Die Neigungswinkel der Schrägfäden 117a, 118a sind nicht auf 45° beschränkt, sondern können zum Beispiel 30° oder 60° betragen.
Bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen erstrecken sich die Bindfäden 114 durch den Stapel von Faserlagen 113 und sind in einer U-Form gefaltet. Die Bindfäden 114 sind am dem Stapel von Faserlagen 113 festgezogen, während sie durch die Haltefäden 119 von einem Abfallen abgehalten werden. Dieser Aufbau kann verändert werden. Zum Beispiel kann jedes Mal, wenn die Bindfäden 114 dazu gebracht werden, durch den Stapel von Faserlagen 113 entlang der Dicke zu gehen, die Bindfäden erneut dazu gebracht werden, von der anderen Seite durch den Stapel an Faserlagen 113 zu gehen.
Anstelle eines Ausbildens des Stapels von Faserlagen 113 durch Anordnen der x-Fäden 115a, der y-Fäden 116a und der Schrägfäden 117a, 118a unter Verwendung des Rahmens 120 kann der Stapel von Faserlagen 113 durch Überlagern von Gewebeblättern ausgebildet sein. In diesem Fall wird das Einführen von Bindfäden 114 in derselben Weise wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel durchgeführt.
Ein weiterer Energieabsorber, der sich nicht innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung befindet, ist im Folgenden beschrieben. Ein Energieabsorber ist aus faserverstärktem Harz gemacht. Wie dies in der 18 gezeigt ist, wird ein Querschnitt des Energieabsorbers 211 rechtwinklig zu einer Kompressionsrichtung bei der Verwendung (eine durch einen Pfeil in der 18 gezeigte Richtung) entlang der Kompressionsrichtung verändert. Der Betrag einer Last, die zum Zerquetschen benötigt wird, verändert sich dementsprechend abhängig von der Position entlang der Kompressionsrichtung.
Der Energieabsorber 211 dieses Ausführungsbeispiels ist so ausgebildet, dass die Querschnittsform kontinuierlich entlang der Kompressionsrichtung verändert wird. Der Energieabsorber 211 befindet sich in einem Zustand, in dem ein Plattenbauteil so gebogen ist, dass es Kanten 212 hat. Die Anzahl von Kanten 212 an dem körpernahen Ende 211b (rechtes Ende bei Betrachtung der 18) ist größer als die Anzahl von Kanten 212 an dem körperfernen Ende 211a (linkes Ende bei Betrachtung der 18). Die Anzahl der Kanten 212 des Energieabsorbers 211 beträgt am körperfernen Ende 211a vier und am körpernahen Ende 211b acht. Das heißt, "die Querschnittsform des Energieabsorbers 211 verändert sich entlang der Kompressionsrichtung" bedeutet nicht, dass der Querschnitt sich nur in seiner Größe ändert, während er die Form beibehält, sondern bedeutet, dass zum Beispiel der Querschnitt an dem körperfernen Ende 211a des Energieabsorbers 211 rechtwinklig ist und an dem körpernahen Ende 211b polygonal mit fünf oder mehr Seiten ist. Der Ausdruck bedeutet auch, dass die Anzahl der gebogenen Abschnitte an dem körperfernen Ende 11a vor dem körpernahen Ende 211b des Energieabsorbers 211 verschieden ist.
Wie dies in den 18, 19(a), 19(b) und 19(c) gezeigt ist, ist der Querschnitt des Energieabsorbers 211 an einem Abschnitt entsprechend dem körperfernen Ende 211a bei der Verwendung (19(a)) wie ein Hut ausgebildet und der Querschnitt an einem Abschnitt an dem körpernahen Ende 211b bei der Verwendung ist so ausgebildet, dass er zwei durchgehenden Hüten entspricht (19(c)). Der Querschnitt an einem mittleren Abschnitt des Energieabsorbers 211 (19(b)) ist wie ein Hut mit einer Vertiefung in der Mitte ausgebildet. Die Tiefe der Vertiefung ist allmählich von dem körperfernen Ende 211a zu dem körpernahen Ende 211a hin erhöht. Insbesondere hat der Energieabsorber 211 die folgende Form. Das heißt, in einem Bauteil mit einem im Wesentlichen kanalartigen Querschnitt werden die oberen und unteren Enden des Kanals um 90° nach außen gebogen und eine Nut 213 wird in diesem Bauteil ausgebildet. Die Tiefe der Nut 213 wird allmählich von dem körperfernen Ende 211a zu dem körpernahen Ende 211b des Energieabsorbers 211 hin erhöht. Die Nut 213 ist ausgebildet, indem ein mittlerer Abschnitt des Bauteils gebogen wird. Die Dicke des Plattenabschnitts des Energieabsorbers 211 ist im Wesentlichen konstant. Die Breite W und die Höhe H des gesamten Energieabsorbers 211 (siehe 19(a)) sind entlang der Kompressionsrichtung konstant.
Verstärkungsfasern des faserverstärkten Harzes, das den Energieabsorber 211 ausbildet, sind aus einem Stapel von Faserlagen gebildet. Der Stapel von Faserlagen hat Kompressionsrichtungsfaserbündel, in denen die Faserbündel von Fadenfasern so angeordnet sind, dass sie eine Kompressionsrichtungskomponente des Energieabsorbers 211 haben, und 90°-Faserlagen, in denen die Faserbündel rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 angeordnet sind. Die Lagen der Kompressionsrichtungsfaserbündel und die Lagen der 90°-Faserbündel werden abwechselnd laminiert. "Faserbündel sind so angeordnet, dass sie eine Kompressionsrichtungskomponente haben" bedeutet, dass die Faserbündel parallel zu oder in Bezug auf die Kompressionsrichtung geneigt angeordnet sind.
Kohlenstofffasern werden als die Fadenfasern verwendet, die die Kompressionsrichtungsfaserbündel und die 90°-Faserbündel bilden. Die Anzahl von Fäden in der Kohlenstofffaser beträgt etwa 6000 bis 48000. Ein duroplastisches Harz wird als das Matrixharz des Energieabsorbers 211 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Epoxidharz als Matrixharz verwendet.
Die Dicke des Plattenabschnitts des Energieabsorbers 211 beträgt etwa 1,5 bis 6 mm und die Dicke der einzelnen Lage der Kompressionsrichtungsfaserlagen und der 90°-Faserlagen beträgt etwa 0,1 bis 1,0 mm. Der Anordnungsabstand der Kompressionsrichtungsfaserbündel und der 90°-Faserbündel wird gemäß einem Zielenergieabsorptionsbetrag wie benötigt bestimmt.
Das Verfahren zum Herstellen des Energieabsorbers 211 ist im Folgenden beschrieben.
Zuerst wird unter Verwendung eines Rahmens 214 ein Stapel von Faserlagen ausgebildet. Wie dies in den 20(a) und 20(b) gezeigt ist, ist der Rahmen rechtwinklig. Stützbauteile, die eine Anzahl von aufstehenden lösbaren Zapfen 215a, 215b sind, sind an dem Rahmen 214 in einem vorbestimmten Abstand vorgesehen. Der Abstand der Zapfen 215a wird gemäß dem Anordnungsabstand der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a bestimmt und der Abstand der Zapfen 215b wird gemäß dem Anordnungsabstand der 90°-Faserbündel 217a bestimmt. Der Rahmen 214 ist so ausgebildet, dass er eine solche Größe hat, dass er einen Stapel von Faserlagen ausbilden kann, der größer als die Größe des auszubildenden Energieabsorbers 211 ist.
Wie in der 20(b) gezeigt ist, werden die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a zurückgefaltet, während sie sich im Eingriff mit den Zapfen 215a befinden, so dass die Kompressionsrichtungsfaserlagen 216 ausgebildet werden. Dann werden, wie in der 20(a) gezeigt ist, die 90°-Faserbündel 217a zurückgefaltet, während sie mit den Zapfen 215b im Eingriff sind, und in einer Richtung rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung angeordnet, so dass die Kompressionsrichtungsfaserlagen 217 ausgebildet werden. Danach wird die Anordnung der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und die Anordnung der 90°-Faserbündel 217a für eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, wodurch der Stapel von Faserlagen ausgebildet wird. Wenn die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und die 90°-Faserbündel 217a angeordnet sind, werden die Fasern geöffnet. Folglich werden die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und die 90°-Faserbündel 217a in einem flachen Zustand angeordnet.
In den 20(a) und 20(b) sind die Abstände zwischen den Kompressionsrichtungsfaserbündeln 216a und den 90°-Faserbündeln 217a weit. Allerdings sind zumindest die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a so angeordnet, dass sich jedes benachbarte Paar berührt.
Danach wird ein Formerhaltungsvorgang durchgeführt. Der Vorgang verhindert, dass der Stapel von Faserlagen verformt wird, wenn die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und die 90°-Faserbündel 217a, die an dem Rahmen 214 laminiert wurden, von den Zapfen 215a, 215b entfernt werden, so dass der Stapel von Faserlagen leicht in eine Form platziert werden kann. Bei dem Formerhaltungsvorgang werden die Bindfäden 15, die sich durch den Stapel von Faserlagen entlang der Dicke erstrecken, entlang des Stapels von Faserlagen eingeführt.
Anschließend werden ein Imprägnieren von Harz in den Stapel von Faserlagen und ein Härten des Harzes durchgeführt. Das Imprägnieren und Härten von Harz wird zum Beispiel durch ein Harzspritzpressverfahren (RTM-Verfahren) durchgeführt.
Eine Harzimprägnierform hat eine untere Matrize 218 und eine obere Matrize (siehe 4). Wie dies in der 21 gezeigt ist, ist die untere Matrize 218 eine weibliche Matrize und hat eine Formkammer 218a (einen Hohlraum), die der äußeren Form des Energieabsorbers 211 entspricht. Die obere Matrize ist eine männliche Matrize und hat Vorsprünge, die in der Formkammer 218a mit dem vorbestimmten Raum zwischen der inneren Fläche der Formkammer 218a und der oberen Matrize aufgenommen sind.
Nach dem Durchführen des Umrissformvorgangs wird der Stapel von Faserlagen in der Formkammer 218a der unteren Matrize 218 platziert. Dann werden die Vorsprünge der oberen Matrize in die Formkammer 218a der unteren Matrize 218 eingeführt und die untere Matrize 218a und die obere Matrize werden aneinander mit Schrauben befestigt. Folglich ist der Stapel von Faserlagen zwischen der unteren Matrize 218 und der oberen Matrize aufgenommen. Der Energieabsorber 211, der durch das vorstehende Verfahren ausgebildet ist, wird zum Beispiel in einem in der 22 gezeigten Zustand verwendet. Das heißt, der Energieabsorber 211 ist an einem Abschnitt fixiert, der einen Anprall aufnimmt, wobei das körpernahe Ende 211b durch eine Stützvorrichtung 219 gestützt ist. Der Energieabsorber 211 nimmt eine Kompressionslast von dem körperfernen Ende 211a auf.
Die Dicke des Plattenabschnitts des Energieabsorbers 211 ist im Wesentlichen konstant und die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a ist in verschiedenen Abschnitten im Wesentlichen dieselbe. Je kleiner die Querschnittsfläche rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung ist, desto kleiner ist daher die Bruchlast zum Zerquetschen des Energieabsorbers 211. In den Abschnitten, in denen die Kanten 212 vorgesehen sind, sind die 90°-Faserbündel 217a an den Ecken 212 gebrochen. Dies erhöht die zum Zerquetschen benötigte Last. Da die Querschnittsfläche des Energieabsorbers 211 zu dem körperfernen Ende 211a hin verringert ist, wird das körperferne Ende 211a, das eine kleinere Querschnittsfläche rechtwinklig zu der Kompressionslast hat, durch eine kleine Kompressionslast in einem frühen Stadium eines Zerquetschens zerquetscht. Da die Anzahl der Kanten 212 klein ist, wird das körperferne Ende 211a des Energieabsorbers 211 leicht durch eine niedrige Last zerquetscht. Wenn das Zerquetschen fortschreitet, werden Abschnitte zerquetscht, die größere Querschnittsflächen und mehr Faserbündel haben, was die Kompressionslast erhöht. Dementsprechend ist der Energieabsorptionsbetrag erhöht. Das heißt, die Anfangslast des Zerquetschens des Energieabsorbers 211 ist verringert und das Zerquetschen geht weiter, nachdem das Zerquetschen begonnen hat. Das Zerquetschen wird stetig fortgeführt und Energie wird ohne einen abrupten Anstieg der zum Zerquetschen benötigten Kompressionslast absorbiert.
Dieses Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.

(21) Der Energieabsorber 211 ist aus faserverstärktem Harz ausgebildet und eine Querschnittsform des Energieabsorbers 211 rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung bei der Verwendung wird entlang der Kompressionsrichtung verändert. Der Betrag einer zum Zerquetschen benötigten Last verändert sich dementsprechend abhängig von der Position entlang der Kompressionsrichtung. Daher wird in einem frühen Stadium des Zerquetschens ein Abschnitt, dessen zum Zerquetschen benötigte Last (Bruchlast) klein ist, zuerst zerquetscht. Wenn das Zerquetschen fortschreitet, werden Abschnitte mit größerer Bruchlast zerquetscht. Folglich wird verhindert, dass eine Reaktionskraft des Energieabsorbers 211 in einem frühen Stadium des Zerquetschens ansteigt, und auch der Energieabsorptionsbetrag ist erhöht.
(22) Der Energieabsorber 211 ist so ausgebildet, dass die Querschnittsform rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung kontinuierlich entlang der Kompressionsrichtung verändert wird. Durch die Verwendung des Energieabsorbers 211 derart, dass ein Abschnitt, der eine größere Last zum Zerquetschen benötigt, das körpernahe Ende 211b (die Basis) ist, wird daher verhindert, dass eine Reaktionskraft des Energieabsorbers 211 in einem frühen Stadium des Zerquetschens ansteigt. Der Energieabsorber 211 absorbiert auch stetig Energie.
(23) Die Querschnittsform des Energieabsorbers 211 rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung ist eine Form, bei der ein Plattenbauteil so gebogen ist, dass es Kanten 212 hat. Die Anzahl der Kanten 212 an dem Querschnitt des zweiten Endes (körpernahen Endes 211b) ist größer als die Anzahl von Kanten an dem Querschnitt des ersten Endes (körperfernen Endes 211a). Durch die Verwendung eines Abschnitts, der eine größere Anzahl von Kanten 212 als das körpernahe Ende 211b hat, wird daher verhindert, dass eine Reaktionskraft des Energieabsorbers 211 in einem frühen Stadium des Zerquetschens erhöht ist. Der Energieabsorber 211 absorbiert auch stetig Energie.
(24) Der Querschnitt des Energieabsorbers 211 ist wie folgt ausgebildet. In einem Bauteil, das einen im Wesentlichen kanalartigen Querschnitt hat, sind die Enden des Kanals um 90° nach außen gebogen. Die Nut 213 ist durch Biegen eines mittleren Abschnitts des Bauteils ausgebildet. Das Bauteil ist so ausgebildet, dass sich die Tiefe der Nut 213 allmählich zu dem körpernahen Ende 211b hin erhöht. Daher ist es leicht, die Querschnittsfläche zu dem körpernahen Ende 211b hin zu erhöhen, während die Breite W und die Höhe H des gesamten Energieabsorbers 211 entlang der Kompressionsrichtung konstant gehalten werden.
(25) Bei dem Formerhaltungsvorgang zum Imprägnieren des Stapels von Faserlagen mit Harz werden die Bindfäden, die sich durch den Stapel von Faserlagen entlang der Dicke erstrecken, in den Stapel von Faserlagen eingeführt. Wenn der Energieabsorber 211 die Last aufnimmt und zerquetscht wird, verhindern die Bindfäden somit eine Delamination zwischen Lagen in den Kompressionsrichtungsfaserlagen 216 und den 90°-Faserlagen 217. Die zum Zerquetschen benötigte Energie ist dementsprechend erhöht. Folglich ist im Vergleich mit einem Fall, in dem Teile der Kompressionsrichtungsfaserlagen 216 und der 90°-Faserlagen 217 vorübergehend mit zum Beispiel Klebstoff fixiert sind, der Energieabsorptionsbetrag erhöht.
(26) Jedes benachbarte Paar der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a ist so angeordnet, dass sie einander berühren. Im Vergleich zu einem Fall, in dem jedes benachbarte Paar der Kompressionsrichtungsfaserbündel durch Harz getrennt ist, ist daher die zum Zerquetschen benötigte Energie erhöht. Dementsprechend ist der Energieabsorptionsbetrag erhöht.

Ein weiterer Energieabsorber, der sich nicht im Umfang der vorliegenden Erfindung befindet, ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 23 beschrieben. Er unterscheidet sich von dem Absorber der 18 dahingehend, dass der Energieabsorber 211 einen geschlossenen Aufbau hat. Der geschlossene Aufbau bezieht sich auf eine Form wie beispielsweise jeden rohrförmigen Aufbau mit oder ohne Rippen an der Umfangsfläche. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen wurden den Bestandteilen gegeben, die identisch oder ähnlich zu den entsprechenden Bestandteilen des Absorbers der 18 sind, und auf eine Erklärung von diesen wird verzichtet.
Der Energieabsorber 211 ist rohrförmig ausgebildet, so dass das körperferne Ende 211a rechtwinklig und das körpernahe Ende 211b hexagonal ist, wenn er verwendet wird. Das heißt, der Energieabsorber 211 hat vier Kanten an dem körperfernen Ende 211a und sechs Kanten an dem körpernahen Ende 211b. Die Dicke des Energieabsorbers 211 ist konstant und die Querschnittsfläche rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung erhöht sich zu dem körpernahen Ende 211b hin.
Das Herstellungsverfahren des Energieabsorbers 211 der 23 ist dasselbe wie das der 18 bis zu dem Punkt, an dem der Stapel von Faserlagen an dem Rahmen 214 ausgebildet wird, die Bindfäden in den Stapel von Faserlagen eingeführt werden und der Formerhaltungsvorgang durchgeführt wird. Die Harzimprägnierform zum Imprägnieren des Stapels von Faserlagen mit Harz und das Härten des Harzes werden so ausgebildet, dass eine Formkammer (ein Hohlraum) die äußere Form des Energieabsorbers 211 definiert. Als eine innere Matrize wird eine prismaförmige Matrize mit einer Form entsprechend der inneren Form des Energieabsorbers 211 verwendet. Danach wird der Stapel von Faserlagen um die innere Matrize gewickelt und die innere Matrize wird in der Formkammer der Harzimprägnierform platziert. Nachdem der Stapel von Faserlagen mit Harz imprägniert ist, wird das Harz gehärtet.
Wie bei dem Absorber der 18 wird der Energieabsorber 211 der 23 so verwendet, dass sich ein Abschnitt mit einer größeren Anzahl der Kanten 212 an einem körpernahen Ende 211b befindet. Zusätzlich zu denselben Vorteilen wie den Vorteilen (21), (23), (25) und (26) des Absorbers der 18 hat der Absorber der 23 die folgenden Vorteile.

(27) Obwohl der Energieabsorber 211 der 23 einen einfachen Aufbau hat, ist ein Auftreten eines Beulens im Vergleich zu einer Form weniger wahrscheinlich, die durch Biegen eines Plattenbauteils ohne einen geschlossenen Aufbau ausgebildet ist, da der Energieabsorber 211 einen geschlossenen Aufbau hat.
(28) Obwohl er einen geschlossenen Aufbau hat, ist, da alle Kanten 212 nach außen vorstehen, der Energieabsorber 211 leichter im Vergleich zu einem Fall herzustellen, in dem einige Kanten nach innen vorstehen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in den folgenden Art und Weisen ausgeführt werden.
Der Aufbau des Energieabsorbers 211 ist nicht auf den in den 18 und 23 beschriebenen beschränkt, solange sich der Querschnitt rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung bei der Verwendung in mehr als nur seiner Größe, das heißt zum Beispiel seiner Form, entlang der Kompressionsrichtung ändert und sich die zum Zerquetschen benötigte Last entlang der Kompressionsrichtung verändert. Zum Beispiel kann, wie dies in der 24 gezeigt ist, der Energieabsorber 211 durch Kombinieren eines Bauteils mit der in der 18 gezeigten Form und einer flachen Platte ausgebildet sein. In einem Fall, in dem der Energieabsorber 211 einen gewellten Querschnitt rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung hat, kann die Anzahl der Wellen an dem körperfernen Ende 211a niedriger als an dem körpernahen Ende 211b sein.
In einem Fall, in dem der Energieabsorber 211 durch Biegen eines Plattenbauteils derart, dass es Kanten hat, ausgebildet ist, kann der Aufbau des Energieabsorbers 211 verändert werden, solange die Anzahl der Kanten in dem Querschnitt an dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) größer als an dem ersten Ende (körperfernen Ende 211a) ist. Zum Beispiel kann nur eine Kante an dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) vorgesehen sein.
In einem Fall, in dem der Energieabsorber 211 durch Biegen eines Plattenbauteils derart ausgebildet ist, dass er Kanten hat, kann der Energieabsorber 211 so ausgebildet sein, dass keine Kanten in dem Querschnitt an dem ersten Ende (körperfernen Ende 211a) vorgesehen sind und ein oder mehrere Kanten in dem Querschnitt an dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) vorgesehen sind.
Der Aufbau des Energieabsorbers 211 ist nicht auf den beschränkt, bei dem die Querschnittsform rechtwinklig zu der Kompressionsrichtung kontinuierlich entlang der Kompressionsrichtung verändert wird. Zum Beispiel braucht sich bei dem Absorber der 18 die Nut 213 nicht von dem körperfernen Ende 211a des Energieabsorbers 211 aus erstrecken, sondern kann sich von einem mittleren Abschnitt aus in der Kompressionsrichtung erstrecken.
Die Dicke des Plattenbauteils des Energieabsorbers 211 muss nicht konstant sein, sondern kann zu einem Ende hin erhöht sein, das bei der Verwendung dem körpernahen Ende 211b entspricht. Um die Dicke zu dem körpernahen Ende 211b hin zu erhöhen, wenn der Stapel von Faserlagen unter Verwendung des Rahmens 214 ausgebildet wird, kann die Dichte der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216 allmählich von dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) zu dem ersten Ende (körperfernen Ende 211a) entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 verringert werden, wie dies in der 25 gezeigt ist. In diesem Fall sind die meisten der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216 nicht parallel, sondern in Bezug auf die Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 geneigt. Die Dichte der 90°-Faserbündel 217a kann allmählich von dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) zu dem ersten Ende (körperfernen Ende 211a) hin entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 verringert sein. Die Dichte von sowohl der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a als auch der 90°-Faserbündel 217a kann allmählich von dem zweiten Ende (körpernahen Ende 211b) zu dem ersten Ende (körperfernen Ende 211a) hin entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 verringert sein.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung kann in einem Fall, in dem das Plattenbauteil des Energieabsorbers 211 eine konstante Dicke hat, die Dicke von zumindest einem aus den Kompressionsrichtungsfaserbündeln 216a und den 90°-Faserbündeln 217a, die einen Stapel von Faserlagen ausbilden, allmählich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende hin entlang der Kompressionsrichtung des Energieabsorbers 211 verringert sein. In diesem Fall ist auch, da die Dichte der Faserbündel an dem körpernahen Ende 211b des Energieabsorbers 211 erhöht ist, die zum Zerquetschen benötigte Last erhöht. Dies ermöglicht es, dass der Energieabsorber 211 effektiv Energie absorbiert.
Anstelle eines Ausbildens des Stapels von Faserlagen durch Anordnen der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und der 90°-Faserbündel 271a unter Verwendung des Rahmens 214 kann der Stapel von Faserlagen durch Überlagern von Gewebeblättern ausgebildet werden. In diesem Fall wird das Einführen der Bindfäden in derselben Weise wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen durchgeführt.
Wenn der rohrförmige Energieabsorber 211 hergestellt wird, können die Enden des Stapels von Faserlagen, der unter Verwendung des Rahmens 214 ausgebildet ist, aufeinander überlappt werden und die überlappten Abschnitte können miteinander durch Nähen mit einer Nähmaschine oder unter Verwendung der Bindfäden 115 und der Haltefäden 119 gekoppelt werden. In diesem Fall wird der rohrförmige Energieabsorber 211 auf einer Matrize platziert, die eine Form entsprechend dem Energieabsorber 211 hat, und mit Harz imprägniert.
Solange die Faserbündel des Stapels von Faserlagen mindestens einen biaxialen Aufbau haben, können Faserbündel (Schrägfäden) vorgesehen sein, die sowohl die Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a als auch die 90°-Faserbündel 217a kreuzen.
Faserbündel mit verschiedenen Größen können zum Ausbilden der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und der 90°-Faserbündel 217a verwendet werden.
Wenn ein thermoplastisches Harz als das Matrixharz des Energieabsorbers 211 verwendet wird, können die Faserbündel vollständig mit dem thermoplastischen Harz imprägniert werden. In diesem Fall werden nach dem Anordnen der Kompressionsrichtungsfaserbündel 216a und der 90°-Faserbündel 217a die Faserbündel 216a, 217a imprägniert, um ein Plattenbauteil auszubilden. Das Plattenbauteil wird in eine Form gesetzt und wird dann erwärmt und weich gemacht, um den Energieabsorber 211 auszubilden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele sind als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegeben Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.

Claims

Energieabsorber (11), der infolge eines Aufnehmens einer Drucklast zerquetscht wird, wodurch er Energie absorbiert, wobei der Energieabsorber (11) ein erstes Ende (11a) und ein zweites Ende (11b) im Bezug auf eine Richtung hat, entlang der der Energieabsorber (11) eine Drucklast aufnimmt, wenn er in Gebrauch ist, wobei der Energieabsorber (11) aus faserverstärktem Kunststoff gemacht ist, mit: einem Stapel von Faserlagen (14), die eine Druckrichtungs-Faserlage (12) haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrichtungs-Faserlage (12) Faserbündel von Filamentfasern beinhaltet, wobei die Faserbündel so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel eine Komponente der Richtung der Drucklast hat, und der faserverstärkte Kunststoff Bindefäden (15) beinhaltet, wobei die Bindefäden (15) sich durch den Stapel von Faserlagen (14) entlang der Dicke erstrecken, die Form des Stapels von Faserlagen (14) während des Herstellungsvorgangs des Energieabsorbers (11) beibehalten und einen Zwischenlagenriss entlang einer Anordnungsebene der Faserbündel unterdrücken, die Dichte der Faserbündel von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) des Energieabsorbers (11) allmählich erhöht ist.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 1, der Energieabsorber (11) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel von Faserlagen (14) eine kreuzende Faserlage (13) beinhaltet, die aus Faserbündeln von Filamentfasern gemacht ist, wobei die Faserbündel so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel die Richtung der Drucklast kreuzt, wobei sich zumindest entweder die Dichte der Faserbündel, die die Druckrichtungs-Faserlage (12) bilden, oder die Dichte der Faserbündel, die die kreuzende Faserlage (13) bilden, von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) allmählich erhöht.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel, die die kreuzende Faserlage (13) bilden, rechtwinklig zu der Richtung der Drucklast sind.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel, die die Druckrichtungs-Faserlage (12) bilden, parallel oder geneigt bezüglich der Richtung der Drucklast angeordnet sind.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (11) die Drucklast an dem ersten Ende (11a) aufnimmt.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des faserverstärkten Kunststoffs im Wesentlichen konstant ist.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des faserverstärkten Kunststoffs sich von dem ersten Ende (11a) zum zweiten Ende (11b) verändert.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des faserverstärkten Kunststoffs sich von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) allmählich erhöht.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumengehalt des faserverstärkten Kunststoffs im Wesentlichen konstant ist.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumengehalt des faserverstärkten Kunststoffs sich von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) ändert.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumengehalt des faserverstärkten Kunststoffs sich von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) allmählich erhöht.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 1, der Energieabsorber (11) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Faseraufbau einen Stapel von Faserlagen (14) beinhaltet, in dem Faserbündel von Filamentfasern so angeordnet sind, um einen zweiachsigen Aufbau zu haben.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindefäden (15) rechtwinklig zu einer Ebene sind, die parallel zu den Faserbündeln ist, die einen zweiachsigen Aufbau haben.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Faseraufbau eine geschlossene Form hat.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Faseraufbau rohrförmig ist.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Faseraufbau eine Vielzahl von dreidimensionalen Gewebebahnen hat, die durch die Bindefäden (15) zusammengebunden sind.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringdichte der Bindefäden (15) in den Stapel von Faserlagen (14) nicht geringer als 28.000 Fäden/m² ist.
Energieabsorber (11) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (11) ein erstes Ende (11a) und ein zweites Ende (11b) in Bezug auf eine Richtung der Drucklast hat und die Einbringdichte der Bindefäden (15) in den Stapel von Faserlagen (14) an dem ersten Ende (11a) niedriger als an dem zweiten Ende (11b) ist.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (11) dazu verwendet wird, eine Drucklast an dem ersten Ende (11a) aufzunehmen.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 1, der Energieabsorber (11) ist gekennzeichnet durch einen Abschnitt, im dem sich eine Querschnittsform rechtwinklig zu der Richtung der Drucklast entlang der Richtung der Drucklast ändert, und wobei sich eine Last, die zum Zerquetschen des Abschnitts benötigt wird, gemäß jeder Position entlang der Richtung der Drucklast ändert.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform sich kontinuierlich entlang der Richtung der Drucklast ändert.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform ausgebildet ist, indem ein Plattenelement gebogen wird, um Ecken zu haben, wobei der Energieabsorber (11) ein erstes Ende (11a) und ein zweites Ende (11b) in Bezug auf die Richtung der Drucklast hat und die Anzahl von Ecken im Querschnitt des zweiten Endes (11b) größer als die im Querschnitt des ersten Endes (11a) ist.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (11) eine geschlossene Form hat.
Energieabsorber (11) gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (11) rohrförmig ist und sich alle Ecken nach außen wölben.
Verfahren zur Herstellung eines Energieabsorbers (11), der infolge eines Aufnehmens einer Drucklast zerquetscht wird, wodurch Energie absorbiert wird, wobei der Energieabsorber (11) ein erstes Ende (11a) und ein zweites Ende (11b) in Bezug auf eine Richtung hat, entlang der der Energieabsorber (11) eine Drucklast aufnimmt, gekennzeichnet durch Vorbereiten einer Haltevorrichtung (16), die Halteelemente (16a, 16b) hat, wobei die Halteelemente (16a, 16b) in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind; in Eingriff Bringen der Faserbündel mit den Halteelementen (16a, 16b) derart, dass die Faserbündel in einem gefalteten Zustand angeordnet sind, wodurch ein Stapel von Faserlagen (14) ausgebildet wird, der aus einer Vielzahl von laminierten Faserlagen ausgebildet ist, wobei die Faserlagen eine Druckrichtungs-Faserlage (12) und eine kreuzende Faserlage (13) haben, wobei die Druckrichtungs-Faserlage (12) aus Faserbündeln ausgebildet ist, die so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel eine Komponente der Richtung der Drucklast hat, und die kreuzende Faserlage (13) aus Faserbündeln ausgebildet ist, die so angeordnet sind, dass die Erstreckungsrichtung der Faserbündel rechtwinklig zu der Richtung der Drucklast ist, wobei sich zumindest entweder die Dichte der Faserbündel, die die Druckrichtungsfaserlage (12) bilden, oder die Dichte der Faserbündel, die die kreuzende Faserlage (13) bilden, von dem ersten Ende (11a) zu dem zweiten Ende (11b) allmählich erhöht; Durchführen eines Vorgangs eines Einbringens von Bindefäden (15) in den Stapel von Faserlagen (14); Entfernen des Stapels von Faserlagen (14) aus der Haltevorrichtung (16) und Durchführen eines Kontourformvorgangs für den Stapel von Faserlagen (14); Platzieren des Stapels von Faserlagen (14) in einer Kunststoffimprägnierungsform (17); Imprägnieren des Stapels von Faserlagen (14) in der Form (17) mit Kunststoff; und Härten des Kunststoffs.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontourformvorgang das Beschneiden von Randabschnitten des Stapels von Faserlagen (14) beinhaltet.