JP2009530180A - 車両用衝撃吸収部材とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は車両用、特に自動車用衝撃吸収部材に関し、本部材は、熱可塑性高分子材料からなる本体と、本体内に設けられて、実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと製造工程前および製造工程中に金属強化コードを実質的に相互に平行に保持するためにコード間に配置される多数の位置決定部材からなる細長い強化構造からなる。位置決定部材は、製造工程で生じる力に関わらず、製造工程の前後および製造工程中にコードを正しい位置に確実に配置する役割を果たす。
Description
本発明は、車両用、特に自動車用衝撃吸収部材に関する。また本発明は、前記部材で製造される車両のバンパーおよび前部構成部品（フロントエンドモジュール（ＦＥＭ））に関する。さらに本発明は、前記衝撃吸収部材用強化構造の製造方法と、１つ以上の前記強化構造を備えた衝撃吸収部材の製造方法に関する。
自動車製造業界では、近年技術開発が進み、金属製車両部材の代わりに全部または一部プラスチック製部材が盛んに使用されている。プラスチックの使用には様々な利点がある。多くの場合、プラスチック製部材は比較的軽量で、製造コストも低い。そのため損傷しやすい車両部品はプラスチック製部材で製造される場合が多く、それらの部品は衝突後に迅速かつ簡単に交換することができる。
例えば、車両バンパーの素材は、ガラス繊維またはその他の高分子繊維で強化されるポリマーマトリクスからなることは公知である。しかしながら、これら公知のバンパーには、衝突した結果、衝撃が生じる箇所で様々な部分を破損しやすく、その際に破損部分があらゆる方向に飛散するという欠点がある。このため車両付近の人間や物体に危険が及ぶ恐れがある。その上、試験速度が上昇し続けるため、ガラス繊維のみで強化した車両バンパーの市場は長期的には消滅すると予想される。
また、強化ストリップまたは細長い強化構造を配置したプラスチック製本体で構成される車両用バンパーも公知である。強化構造は、他の部品の間に多数の平行なスチールコードを具備する。ここではコードはプラスチック内部に組み込まれており、上述のプラスチックと同じであってもなくてもよい。前記バンパーは、例えば出願人の特許文献１に例示されている。前記バンパーは衝突による衝撃に対する抵抗力が改良されており、衝撃の瞬間および衝撃後の品質が改良されている。しかしながら、公知のバンパーには多数の欠点がある。
国際公開第ＷＯ０３／０７６２３４号パンフレット
第１の欠点は、バンパーが圧縮成形技術によって製造される際に、成形型内で成形中に強化コードの位置がずれる恐れがあるため、バンパー内の強化コードが最終製品では所望な位置にもはや位置しないという可能性が高い。この結果、バンパーの耐衝撃性が不十分となり得る。製造工程においてこの再現性の欠如は好ましくない。
一方、射出成形技術を使用してバンパーを製造すると、異なる性質の問題が発生する恐れがある。例えば、周囲のプラスチック製本体内に強化構造に堅固に固定することが難しいと分かっている。
本発明の目的は、改良した衝撃吸収部材を提供し、上述の公知技術の欠点の少なくとも１つを解消することである。
また、本発明の目的は、強化構造の製造方法を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、前記強化構造を備える衝撃吸収部材の製造方法を提供することにある。
本発明の第１の態様によると、本目的のために車両用、特に自動車用衝撃吸収部材が提供されており、その部材は、
熱可塑性高分子材料からなる本体と、
本体内に具備されて、実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと、製造工程前および製造工程中に金属強化コードを実質的に相互に平行に保持するためにコード間に配置される多数の位置決定部材とを含む細長い強化構造で構成される。効果的な実施態様において横糸で形成されるか、またはさらに効果的な実施態様において耐熱性横糸で形成される位置決定部材は、製造工程で生じる（横方向の）力に関わらず、製造工程の前後および製造工程中に強化コードが正しい形態で位置し続けることを確実にする。このため本部材の製造は、圧縮成形技術を使用する際でも、速効性の再生産工程となっている。また前記部材は、強化コードに前記位置決定部材のない部材と比較して衝撃吸収特性が改良されている。
熱可塑性高分子材料からなる本体と、
本体内に具備されて、実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと、製造工程前および製造工程中に金属強化コードを実質的に相互に平行に保持するためにコード間に配置される多数の位置決定部材とを含む細長い強化構造で構成される。効果的な実施態様において横糸で形成されるか、またはさらに効果的な実施態様において耐熱性横糸で形成される位置決定部材は、製造工程で生じる（横方向の）力に関わらず、製造工程の前後および製造工程中に強化コードが正しい形態で位置し続けることを確実にする。このため本部材の製造は、圧縮成形技術を使用する際でも、速効性の再生産工程となっている。また前記部材は、強化コードに前記位置決定部材のない部材と比較して衝撃吸収特性が改良されている。
好適な第１実施態様によると、強化構造は強化コードと位置決定部材の周囲に設けられたマトリクスをさらに含み、マトリクスは熱可塑性高分子材料からなる。前記マトリクスに一旦組み込まれると、強化構造を衝撃吸収部材内に簡単な方法で取り入れることができる。
他の好適な実施態様によると、強化構造のマトリクスは金属コードを固定するために、１つ以上のランダム繊維構造、例えばガラス繊維のランダム構造をさらに含む。特に衝撃吸収部材を圧縮成形加工で製造する状況下では、前記ランダム繊維構造によりコードの位置決定を改良できることが確認されている。たいていの場合、前記表面の両側にランダム繊維構造を設けることが望ましいが、ここではランダム繊維構造は、金属コードと位置決定部材により定められる表面の片側上に設けられる。
ランダム繊維構造に関して記載する場合、他の好適な実施態様では、これが玄武岩繊維や好適にはガラス繊維などの相互にフックする繊維で構成される一層または一片を意味すると理解される。強化コードを例えば２つ以上の相互により合わせた金属糸で構成するときや、ガラス繊維が十分にマトリクスを強化できるような寸法を有するとき、これによりランダム繊維構造をコードに対してある程度自動的に固定する。
前記ランダム繊維構造の繊維長は、好適には１cm〜１０cmである。ランダム繊維構造の厚さは最大約２mmであり、好適には最大約１mmであることが確認されている。これらの数値は利用状況で繊維構造に適用する。製品に加工する前の最初の状態では、繊維構造厚は最大約２cmであり、好適には最大約１cmである。
他の好適な実施態様では、マトリクスは金属コードと位置決定部材により定められる表面の片側上に設けられる少なくとも１つのガラス繊維をさらに含み、また、別の好適な実施態様では、少なくとも１つのガラス繊維が前記表面の両側に設けられる。前記繊維は、圧縮成形加工の間にコードの位置がずれないように保護する。
ガラス繊維は、好適にはガラス繊維と混合プラスチック糸、好適にはポリプロピレン糸の繊維である。前記繊維は強化構造の、および／または本体の高分子材料によって比較的良く含浸でき、例えば、圧縮成形製造工程の場合には、材料が流れる間に発生する横方向の力からの保護を改善する。
他の好適な実施態様では、片側の金属強化コードと他方の上述のガラス繊維の間に１つ以上のランダム繊維構造を配置する。
さらに他の好適な実施態様では、位置決定部材と、各高分子層上の少なくとも１つのランダム繊維構造と、各ランダム繊維構造上の少なくとも１つの他の高分子層と、他の各高分子層上の少なくとも１つのガラス繊維と、各ガラス繊維上の少なくとも１つの密封高分子層と共に、高分子層を強化コードの両側に設ける。
さらに他の好適な実施態様では、いわゆるバイメタル効果を防止するために、強化構造が軸方向に実質的に対称形を有する。
他の好適な実施態様によると、コードは直径０．５mm以下、好適には０．３mm以下の様々な金属単繊維で構成され、互いの周囲に巻きつけられて（より合わせて）、単繊維が実質的にコード方向に位置する構造を作り出している。単繊維は強度と剛性を備えており、縦方向、すなわち荷重方向に位置することが望ましい。さらに、単繊維をより合わせると、わずかに起伏のある表面が生じてさらに自動的に固定できる。
他の好適な実施態様では、車両上に部材を取り付ける部材上に取り付け手段を設けている。
他の好適な実施態様では、本体の熱可塑性高分子材料および／またはマトリクスの熱可塑性高分子材料は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネートまたはその混合物の熱可塑性プラスチック群から選択した高分子材料である。
上記に定義する部材を使用すると、優れた衝撃吸収特性を備える車両、特に自動車バンパーを製造することが可能である。金属コードはバンパーの縦方向に伸長する。バンパーは取り付け設備を備える自動車の両側に取り付けられる。強化構造によって、衝突時にバンパーが衝撃を確実に吸収し、バンパー部分が飛び散って潜在的に周囲に危険が及ぶ可能性を最小限に抑える。
さらに本願は車両の前部構成部品に関する。前部構成部品は車両の正面に装備されて、車両前部の両側に取り付けられる車両部品であり、例えばヘッドライト、ラジエータおよび／または１つ以上のバンパーが取り付けられる。前記前部構成部品は１つ以上の衝撃吸収部材で構成することができるため、構成部品は衝突を（部分的に）吸収することが可能だが、それにもかかわらず軽量形状で、比較的安価に製造することができる。
前部構成部品の好適な実施態様によると、前部構成部品は２つ以上の強化構造を備えた本体と、車両の上部および下部取り付け設備に本体を取り付けるための上部および下部取り付け手段で構成され、取り付けた状態では、第１強化構造が２つの上部取り付け手段の間に伸長し、かつ少なくとも１つの強化構造が第１強化構造から少なくとも１つの下部取り付け手段に斜めに伸長するように構成部品を適合させる。
本発明の他の態様によると、車両用、特に自動車用衝撃吸収部材の本体用強化構造の製造方法が提供されており、その方法は、
実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと、互いに実質的に平行な金属強化コードを保持するためにコード間に配置される多数の位置決定部材を備え、
強化コードと位置決定部材の周囲に少なくとも１つの高分子材料のマトリクスと、１つ以上のランダム繊維構造と、１つ以上のガラス繊維を配置する工程で構成される。
実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと、互いに実質的に平行な金属強化コードを保持するためにコード間に配置される多数の位置決定部材を備え、
強化コードと位置決定部材の周囲に少なくとも１つの高分子材料のマトリクスと、１つ以上のランダム繊維構造と、１つ以上のガラス繊維を配置する工程で構成される。
本発明の他の態様によると、車両用衝撃吸収部材の製造方法が提供されており、その方法は、
互いに実質的に平行な強化コードを保持するために位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含む強化構造を設け、
熱可塑性高分子材料からなる１つ以上の層を設け、
１つ以上の高分子層を備えた強化構造の予熱済みスタックを圧縮成形型内に設置し、
強化構造および流体の高分子材料の全体を圧縮して所望の形状に成形し、
所望の形状に成形されてその周辺に適用される高分子材料と共に強化構造を冷却する工程で構成される。
互いに実質的に平行な強化コードを保持するために位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含む強化構造を設け、
熱可塑性高分子材料からなる１つ以上の層を設け、
１つ以上の高分子層を備えた強化構造の予熱済みスタックを圧縮成形型内に設置し、
強化構造および流体の高分子材料の全体を圧縮して所望の形状に成形し、
所望の形状に成形されてその周辺に適用される高分子材料と共に強化構造を冷却する工程で構成される。
本方法では、圧縮成形技術を使用する。ここでは前記スタックは高分子材料の融点を超える温度まで十分に加熱され、約２００バールの圧力で圧縮される。
本発明の他の態様によると、衝撃吸収部材の製造方法が提供されており、その方法は、
互いに実質的に平行な強化コードを保持するために位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含む強化構造を設け、
強化構造内の金属強化コード間に１つ以上の固定開口部を配置し、
射出成形型内に固定開口部を具備する強化構造を設置し、
強化構造の周辺に高分子材料の本体を配置するために、射出成形型内で熱可塑性高分子材料を射出成形し、本体に強化構造を固定するために高分子材料も固定開口部に入る工程で構成される。定められた実施態様では、開口部は強化構造全体を通じて伸長しない。しかしながら他の実施態様では、固定開口部は強化構造全体に通路を形成する。
互いに実質的に平行な強化コードを保持するために位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含む強化構造を設け、
強化構造内の金属強化コード間に１つ以上の固定開口部を配置し、
射出成形型内に固定開口部を具備する強化構造を設置し、
強化構造の周辺に高分子材料の本体を配置するために、射出成形型内で熱可塑性高分子材料を射出成形し、本体に強化構造を固定するために高分子材料も固定開口部に入る工程で構成される。定められた実施態様では、開口部は強化構造全体を通じて伸長しない。しかしながら他の実施態様では、固定開口部は強化構造全体に通路を形成する。
他の実施態様では、射出成形型内に強化構造の位置を決定する突出部が設けられている。突出部の間に形成されるのは、２つの材料の流れを融合させる固定開口部に対応するように上述の状態で設けられる強化構造の両側間の連結部である。
突出部は、部材本体内に対応する凹所を備えるために、好適には射出成形型内に設けられる。例えばブロック状の突出部が射出成形型内に配置されると、衝撃吸収部材の本体内にブロック状の凹所が設けられ、部材の重量に好影響を及ぼす。
本発明の他の態様によると、車両の、特に自動車の前部構成部品の製造方法が提供されており、その方法は、
細長い第１強化構造を製造し、
１つ以上の細長い第２強化構造を製造し、
第２強化構造を第１強化構造に対して斜めに設置し、
熱可塑性高分子材料の本体を第１および第２強化構造の周囲に形成し、
車両の上部取り付け設備上に第１強化構造を取り付ける上部取り付け手段を設け、
車両の下部取り付け設備上に１つ以上の第２強化構造を取り付ける下部取り付け手段を設ける工程で構成される。
細長い第１強化構造を製造し、
１つ以上の細長い第２強化構造を製造し、
第２強化構造を第１強化構造に対して斜めに設置し、
熱可塑性高分子材料の本体を第１および第２強化構造の周囲に形成し、
車両の上部取り付け設備上に第１強化構造を取り付ける上部取り付け手段を設け、
車両の下部取り付け設備上に１つ以上の第２強化構造を取り付ける下部取り付け手段を設ける工程で構成される。
上述の方法では、強化構造はここに定義される好適な実施態様の１つによって構成されるのが好ましい。
本発明の他の利点、特長、詳細については、複数の好適な実施の形態の記載に基づいて説明する。添付の図面に関する説明を以下の通り記載する。
図５はバンパーの場合の衝撃吸収部材１の略図を示す。バンパーは細長い強化構造３を配置したプラスチック製本体２で構成される。本体２はポリプロピレン等の熱可塑性高分子材料で構成される。強化構造３は正しい衝撃吸収特性および品質維持特性を有する部材１を設けるように配置される。略図示するのは、自動車の左右の各取り付け設備上にバンパーを取り付け可能な左右の取り付け手段４、５であり、一般には車両シャーシの正面に設けられる。図示する実施の形態では、強化部材３を取り付け手段４、５に結合するが、他の実施の形態（図示せず）ではこれに該当しない。上記に記載の公報ＷＯ ０３／０７６２３４ Ａ１には、本願に組み込まれると見なされるべき内容と、強化構造で強化される前記車両バンパーの様々な形状が記載されている。
強化構造３は、衝撃吸収部材と部材の製造方法からなる本出願および関連要件による異なる形状をとることができる。図１Ａ〜図４Ｃは強化構造の様々な形状を示す。
図１Ａは多数の平行なスチールコード６のみで構成される強化構造３の断面図を示す。この方法で強化構造を具体化して、圧縮成形技術を利用して衝撃吸収部材を製造しても、製造工程中に強化コードの位置がずれる恐れがあるため所望のコード形態が保持できないことが分かっている。例えばコードを強化構造の上に均一に配分することが目的である場合、成形中に均一配分が失われる可能性が大きい。これは部材の品質、特にその衝撃吸収特性にとっては不利である。それゆえに、この方法で所望の特性を備えた衝撃吸収部材を製造することは、実際には実行可能であるとは判明していない。図１Ｂ、図１Ｃに示す強化構造の実施の形態の場合も同様である。図１Ｂに示す実施の形態では、金属強化コードはコード６を囲むマトリクス７、好適には熱可塑性高分子材料のマトリクス内に配置される。図１Ｃではマトリクス８はガラス繊維強化熱可塑性高分子材料で構成される。強化構造のこれらの実施の形態でも、少なくとも圧縮成形技術を使用して、所望の衝撃吸収特性を備えた衝撃吸収部材の製造が可能であるとは判明していない。
射出成形加工等の他の技術を使用して耐衝撃性部材１を製造すると、別の問題が生じる恐れがある。射出成形の場合、本体２と強化構造３のプラスチック製高分子材料の間を接着すると不十分な点がある場合が多く、適切な特性を備えた衝撃吸収部材の製造が困難であることが分かっている。
図２Ａ〜図２Ｃはそれぞれ本発明による強化構造の第１、第２、第３の好適な実施の形態を示す。
図２Ａは、強化構造３の実質的に平行な強化コード６が横糸とも言われる多数の糸１０を使用して相互に結合する第１の実施の形態を示す。横糸１０はコード１０の縦方向に対して斜めまたは横に伸長し、強化コード６を結束保持する主要機能を有する。
横糸１０が強化コード６の周囲に一種類の波形で配置される図が示されているが、これは横糸１０を使用してコードを相互に結合する多数の代替方法の１つにすぎない。
図２Ａ〜図２Ｃのいずれかに示すように、圧縮成形技術を使用して衝撃吸収部材１を製造するために強化構造３の実施の形態を実施すると、部材を正しい形状に成形する際に強化コード６の位置ずれの度合いがより小さくなる。これは図５でさらに詳細に示す。
図６Ａは図２Ｂに示す好適な実施の形態による強化構造３を示し、図中では好適な第２の実施の形態に従って、横糸１０（簡便性のために図６Ａ〜図６Ｃには図示せず）と結合する強化コード６を配置する。例えばホイルなどの熱可塑性高分子材料の層１１を強化構造３の上部に設置する。ホイル１１と強化構造３のスタック１２を成形型１３内に配置し（図６Ｂ）、その内部１４はバンパーなどの衝撃吸収部材として望ましい形状を有する。成形部材１５を使用して、スタック１２を型１３内に押圧する。スタック１２を例えば加熱成形型１３で加熱すると、スタックが摂氏約２１０度の温度に達する。この温度上昇の結果、熱可塑性層１１（図２Ｂ、図２Ｃに示す実施の形態では、強化構造の熱可塑性材料７、８）はプラスチックになり、強化コード６の周囲を包囲する。全体が加圧下に（特徴的に約２００バールの圧力で）置かれることにより、所望の形状の本体２が得られる。強化コード６が相互に結合されない場合は、成形部材１５の成形力の結果、成形加工中にコード６の位置がずれて、結果的に部材１内でコードが不適切に配分される恐れがある。しかしながら、横糸１０を使用して強化コード６が正しい形態で互いに整列している場合は、部材１は、図６Ｃに示すように、圧縮成形加工後に強化コード６が所望の形態で配分される強化構造３を有する。
一部の例では、本体および／または強化構造３自体の熱可塑性材料が流れ始める際に、成形圧力を加圧した後でもなお横糸１０が横方向の位置ずれに備えてほとんど保護しないということが実際に分かっている。そのため、図３Ａ〜図３Ｃおよび図４Ａ〜図４Ｃに示す実施の形態では、強化構造３のマトリクスにガラス繊維１６を追加している。図３Ａ〜図３Ｃに示す実施の形態では、強化コード６の片側のマトリクス７にガラス繊維を配置し、図４Ａ〜図４Ｃに示す実施の形態では、マトリクス８の両側にガラス繊維１６を配置する。図３Ａ〜図３Ｃに示す実施の形態の場合のように、強化構造３の製造時にガラス繊維１６を片側に設けると、強化構造３を成形型内に加圧した結果、ガラス繊維が位置ずれの度合いに良い影響を及ぼすことが分かっている。
ガラス繊維を、ガラス繊維と混合プラスチック糸、好適にはポリプロピレンまたは同様のプラスチックで製造する糸の繊維で構成すると、特に良い結果が得られる。前記繊維は本体２および／または強化構造３の残りの部分の熱可塑性高分子材料を比較的良く含浸することができ、位置ずれに備えてきちんと保護する。
図４Ａ〜図４Ｃに示す実施の形態の通り、製造工程中に強化コードの不都合な位置ずれが起こる危険性は、強化コードの両側にガラス繊維１６を配置するとさらに減少する。
図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃによる第３、第６、第９の実施の形態では、マトリクス８が、特に１つ以上のランダム繊維構造１７の形状でガラス繊維を備える場合にも、同様により良い結果が得られることが分かっている。図４Ｃに示す第９の実施の形態では最良の結果が得られており、ここでは強化コード６の両側にガラス繊維１６を配置し、さらに各ガラス繊維１６と強化コード６の間にランダム繊維構造１７も配置する。
ランダム繊維構造１７は、限定された繊維長の、短いガラス繊維で構成される。ランダム繊維構造１７を製造する際は、その都度チョッパーを使用して所定の繊維長にガラス繊維を切断し、ガラス繊維をコンベアベルト上に設置する。コンベア上に設置したガラス繊維はいわゆる「ｎａｄｅｌｂａｋ」内に運ばれて、相互にフックするガラス繊維のマット（重さ約９００ｇｒ／ｍ２だが、他の重量を想定することも可能）が厚さ最大２cm、好適には１cmで供給される。ランダム繊維構造は強化コード６と残りの強化構造３の間をより確実に自動的に固定する。これは、強化コードを構成する糸の背後で、個々のガラス繊維を「フック」し続けるという状況の結果である。
衝撃吸収部材を射出成形技術で製造する際には、本製造工程中に発生する圧力がかなり低いため、強化コードの位置ずれはさほど問題ではない。衝撃吸収部材１の製造では、強化構造３を公知の方法で射出成形型に配置し、プラスチック製材料、好適には熱可塑性高分子材料を注入口から型内へ注入する。ここでは型の内壁と強化構造３の間の空間は、強化構造を全て包囲するプラスチックで満たされる。全体を冷却すると、所望の強化構造３を備えたプラスチック製本体２が出来上がる。しかしながら、本製造工程で生じる問題は、強化構造３がその周辺に配置される本体内で十分に固定されないという点である。それでもなお本体と強化構造間を固定する十分な手段を講じるために、図７、図８に例示する技術を適用する。
図７は図１Ｂに示すそれ自体が公知の実施の形態による強化構造を示す。しかしながら、図１Ｃ、図２Ａ〜図４Ｃに示す実施の形態も適用できる。図中にはマトリクス２０が示され、強化コード６が公知の方法で配置される。しかしながら、強化構造３の所々に開口部２１用の空間を作り出せるように、中間に距離を空けて強化コード６を配置する。開口部２１は強化構造を通る通路を設け、その通路は生産工程で利用することができる。
図８は射出成形加工を使用して製造される衝撃吸収部材の略断面図を示す。まず、図８に示す強化構造２０を加熱し、強化構造２０がランダム形状、例えば図８に示す形状となるように型を配置する。このように成形した強化構造２０を射出成形型（図示せず）内に設置して熱可塑性材料を注入すると、熱可塑性材料は強化構造３を包囲するだけでなく、通路結合部分２２の位置を形成し、部材１の本体２内部に強化構造２０を固定する。
図９は本発明の他の好適な実施の形態を示す。本実施の形態は車両の前部構成部品３０に関する。前記前部構成部品３０は、水平衝撃吸収部材３１と、部材３１を支持する支持部材３２で構成される。本願に記載の前記構造のいずれかの実施の形態に従って、衝撃吸収部材３１は多数のコード３３からなる強化構造３４で構成される。プラスチック製本体３５を強化構造３４の周囲に配置する。同様に支持部材３２は、実質的にＶ字形に、かつ上述のプラスチック製本体３５を配置した周囲に配置される多数の強化コードからなる強化構造３７で構成される。強化構造３４と支持部材３２の強化構造３７は互いに結合せず、または互いに結合できる設備で構成される。水平部３１の両側には、前部構成部品３０を車両の上部および下部取り付け設備（図示せず）に各々取り付けるための上部取り付け手段４０、４１と下部取り付け手段４２、４３を設ける。
バンパー、ラジエータ、ヘッドライト等の他の車両部品は、公知の方法で前部構成部品３０に取り付けることができる。水平衝撃吸収部材３１は物体衝突時に衝撃を吸収する主要機能を有し、支持部材３２は上述の水平部材３１を支持する、または「補強する」主要機能を有する。
前部構成部品を図示する実施の形態では、全体の剛性は一定でありながら比較的軽量である、本願に記載の好適な１つの実施の形態による強化構造を適用する。特に、水平部材３１は、図２Ａ〜図４Ｃに示す１つの実施の形態、好適には図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ｂまたは図４Ｃに示す１つの実施の形態による強化構造を備えている。支持部材３２は同様の実施の形態の強化構造を有することも可能だが、図１Ａ〜図１Ｃに示すような実施の形態も可能である。通常強化構造周辺に位置するプラスチック製本体を一部削除することも可能である。これによりさらに軽量化し、製造コストを抑制するという利点が生まれる。
図１０に示すように、他の実施の形態では、構成部品３０内のねじれを防止するために強化構造の周囲にさらに本体を形成する。しかしながら、図１１に示す実施の形態では、全体に軽量化するために、本体内に複数の凹所４４を配置する。射出成形加工を使用して前記支持部材を製造する場合は、射出成形型内部に設置される強化構造３の両側に多数のブロックを設置するという簡単な方法でこれら凹所４４を配置できる。次に型にプラスチックを注入すると、ブロックの位置にプラスチック製材料が侵入しないため、その結果前記凹所４４ができる。
図１１の下部は本願に記載の任意の好適な実施の形態による強化構造３を示す。固定バックル４５とも称される固定部材を強化構造３の両端４９に配置する（簡便性のために一端のみを図示する）。固定バックル４５は堅いプラスチック板または金属板４６で構成され、開口部５０と２つの細長い穴４７、４８を配置する。端部４９を前記２つの細長い穴４７、４８に通して案内することにより強化構造をしっかりと固定する。開口部５０は、締め付けボルトがそれを通って案内され得るような形状と寸法を有し、好適には衝撃吸収部材を車両に取り付ける際にすでに具備される締め付けボルトである。固定バックル４５と、前記ボルトにしっかりと固定した強化構造３を締め付けることによって（簡便性のために図示せず）、衝撃吸収部材本体の強化構造３をさらにしっかりと固定し、車両の衝撃吸収部材をさらにしっかりと固定することができる。
図１１の上部は固定バックルの好適な第２の実施の形態を示す。本固定バックル５５は強化構造の縦方向に対して横に伸びる。開口部６０と細長い穴５６、５７はそれ以外は上記で定義される第１の実施の形態の開口部と細長い穴に相当する。固定バックル５５の操作は固定バックル４５の操作と主に一致するが、衝撃吸収部材に衝撃が及ぶと、固定バックル５５は即座に張力を十分に吸収できず、最初は所定の角度で回転することを余儀なくされる。
本発明は本願に記載の好適な実施の形態に限定されない。想定されうる多数の変更点の範囲内において、求める権利を特許請求の範囲でさらに定義する。
１ 衝撃吸収部材、２ 本体（ボディ）、３ 強化構造、４ 取り付け手段、５ 取り付け手段、６ スチールコード、１０ 横糸、１１ ホイル、１２ スタック、１３ 型、１５ 成型部材。
Claims (36)
- 熱可塑性高分子材料を含む本体と、
前記本体内に設けられて、実質的に平行に伸長する複数の金属強化コードと、製造工程前および製造工程中に前記金属強化コードを実質的に相互に平行に保持するために前記コード間に配置される複数の位置決定部材とを含む細長い強化構造とを備えている車両用、特に自動車用の衝撃吸収部材。 - 前記強化構造が前記強化コードと前記位置決定部材の周囲に設けられるマトリクスをさらに含み、マトリクスが熱可塑性高分子材料を含む請求項１に記載の衝撃吸収部材。
- 前記マトリクスが金属コードを固定するために１つまたはそれより多いランダム繊維構造をさらに含む請求項２に記載の衝撃吸収部材。
- 前記金属コードと前記位置決定部材により形成される表面の少なくとも片側にランダム繊維構造が設けられている請求項３に記載の衝撃吸収部材。
- 前記コードと前記位置決定部材により形成される表面の両側にランダム繊維構造が設けられている請求項３に記載の衝撃吸収部材。
- 相互にフックするガラス繊維でランダム繊維構造が構成されている請求項３に記載の衝撃吸収部材。
- 前記強化コードが２つまたはそれより多い金属糸で構成され、ランダム繊維構造のガラス繊維が前記金属コードの一連の糸の間で固定されるような寸法を有する請求項６に記載の衝撃吸収部材。
- 繊維長が１ｃｍないし１０ｃｍである請求項６または７に記載の衝撃吸収部材。
- 前記ランダム繊維構造が最大で２ｍｍ、好適には最大で１ｍｍの厚さを有する請求項３〜８のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記マトリクスが、前記金属コードと前記位置決定部材により形成される表面の少なくとも片側に設けられている少なくとも１つのガラス繊維をさらに含む請求項２〜９のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記コードと前記位置決定部材により形成される表面の両側にガラス繊維が設けられている請求項２〜９のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記ガラス繊維が、ガラス繊維と混合プラスチック糸、好適にはポリプロピレン糸の繊維を含む請求項１０または１１に記載の衝撃吸収部材。
- 一方の前記金属強化コードと他方の前記ガラス繊維の間に１つまたはそれより多い前記ランダム繊維構造が配置されている請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 位置決定部材と、各高分子層上の少なくとも１つのランダム繊維構造と、各ランダム繊維構造上の少なくとも１つの他の高分子層と、他の各高分子層上の少なくとも１つのガラス繊維と、各ガラス繊維上の少なくとも１つの密封高分子層とを備えた強化コードの片側に高分子層が設けられている請求項１〜１３のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記強化構造が軸方向に実質的な対称形を有する請求項１〜１４のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記金属コードがスチールで形成されている請求項１〜１５のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 直径が０．５ｍｍまたはそれ未満、好適には０．３ｍｍまたはそれ未満の様々なより合わせた金属単繊維で前記コードが構成されている請求項１〜１６のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 車両上に該衝撃吸収部材を取り付けるための取り付け手段が該衝撃吸収部材に設けられている請求項１〜１７のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 位置決定部材がプラスチック製横糸で形成されている請求項１〜１７のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記横糸が高分子材料の融解温度よりも高い耐温度性を有する材料で形成されている請求項１９に記載の衝撃吸収部材。
- 前記本体の熱可塑性高分子材料および／または前記マトリクスの熱可塑性高分子材料が、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネートまたはその混合物等の熱可塑性プラスチック群から選択される高分子材料である請求項１〜２０のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 前記強化構造を前記本体内にさらに固定する固定部材が前記細長い強化構造上に配置されている請求項１〜２１のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材。
- 内部の前記強化構造を強固に固定するために固定部材を組み込み、かつ、前記衝撃吸収部材を前記車両上に取り付けられるように内部に締め付けボルトを配置できる少なくとも１つの開口部を備えている請求項２２に記載の衝撃吸収部材。
- 請求項１〜２３のいずれか１つに記載の衝撃吸収部材を備えている車両用、特に自動車用のバンパー。
- 請求項１〜２３のいずれか１つに記載の１つまたはそれより多い衝撃吸収部材を備えている車両用、特に自動車用の前部構成部品。
- ２つまたはそれより多い強化構造を備えた本体と、前記車両上の上部および下部取り付け設備に前記本体を取り付けるための上部および下部取り付け手段を備え、取り付けた状態で、第１強化構造が２つの上部取り付け手段の間に伸長し、少なくとも１つの強化構造が第１強化構造から少なくとも１つの下部取り付け手段へ伸長するように前記構成部品が構成されている請求項２５に記載の前部構成部品。
- 取り付けた状態で、第１強化構造が２つの上部取り付け手段の間に伸長し、少なくとも１つの強化構造が前記第１強化構造の中央から両方の下部取り付け手段へ斜めに伸長するように前記構成部品が構成されている請求項２５または２６に記載の前部構成部品。
- 車両用、特に自動車用の衝撃吸収部材の本体用強化構造を製造する方法であって、
実質的に平行に伸長する多数の金属強化コードと、該金属強化コードを相互に実質的に平行に保持するために前記コード間に配置される多数の位置決定部材を設ける工程と、
前記強化コードと前記位置決定部材の周囲に、少なくとも１つの高分子材料のマトリクスと、１つ以上のランダム繊維構造と、１つ以上のガラス繊維を配置する工程とを含む方法。 - 車両用衝撃吸収部材を製造する方法であって、
好適には請求項２８に記載の強化構造を設ける工程であって、該強化構造が、強化コードを相互に実質的に平行に保持するための位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含んでいる工程と、
熱可塑性高分子材料からなる１つまたはそれより多い層を設ける工程と、
１つまたはそれより多い高分子層を備えた前記強化構造の予熱済みスタックを圧縮成形型に設置する工程と、
前記強化構造と流体の高分子材料の全体を所望の形状に成形するために圧縮する工程と、
所望の形状に成形されてその周囲に適用される高分子材料と共に前記強化構造を冷却する工程とを含む方法。 - 前記高分子材料の融点以上の温度までスタックを十分に加熱し、２００バール付近の圧力で該スタックを圧縮する工程を含む請求項２９に記載の方法。
- 衝撃吸収部材を製造する方法であって、
強化コードを相互に実質的に平行に保持するための位置決定部材を備えた実質的に平行な金属強化コードを含む強化構造を設ける工程と、
該強化構造内の前記金属強化コード間に１つまたはそれより多い固定開口部を配置する工程と、
固定開口部を備えた前記強化構造を射出成形型内に設置する工程と、
前記強化構造の周囲に高分子材料の本体を配置するために熱可塑性高分子材料を前記射出成形型内で射出成形し、前記強化構造を本体内に固定するために高分子材料も固定開口部に入る工程とを含む方法。 - 部材の本体内に対応する凹所を設けるために、前記射出成形型内に突出部を設ける請求項３１に記載の方法。
- 車両、特に自動車の前部構成部品を製造する方法であって、
細長い第１強化構造を製造する工程と、
１つまたはそれより多い細長い第２強化構造を製造する工程と、
前記第１強化構造に対して前記第２強化構造の位置を決定する工程と、
前記第１および前記第２強化構造の周囲に熱可塑性高分子材料の本体を形成する工程と、
車両の上部取り付け設備上に前記第１強化構造を取り付けるための上部取り付け手段を設ける工程と、
車両の下部取り付け設備上に前記１つまたはそれより多い第２強化構造を取り付けるための下部取り付け手段を設ける工程とを含む方法。 - 前記第２強化構造が実質的にＶ字形を有する請求項３３に記載の方法。
- 請求項２３に記載の強化構造を設ける工程と、車両上の前記衝撃吸収部材を取り付けるための固定部材内の各開口部内に締め付けボルトを配置する工程とを含む請求項２９〜３４のいずれか１つに記載の方法。
- 請求項１〜２３のいずれか１つに記載された強化構造を設ける工程を含む請求項２８〜３５のいずれか１つに記載の方法。
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