JP6072861B2 - 改善されたひだ設計 - Google Patents

Description

[1]本発明は、耐衝撃性耐荷重構造物又は耐衝撃性非耐荷重構造物等の車両又は自動車部品に関し、より具体的にはそのような耐衝撃性構造物のための改善したひだ設計に関する。

[2]この節は、必ずしも従来技術ではない本開示に関する背景情報を提供する。

[3]車両又は自動車アプリケーションのための非載荷又は載荷構造物は、一つの場所から他の場所へ乗客及び貨物の輸送を促進する。そのような部品は、典型的には、スチール又はアルミニウム等の金属から形成される。金属は、良好な延性、強度、及び耐衝撃性を含む、頑丈な部品を提供する。自動車の載荷構造物は、建設又は産業の用途としてしばしば使用されるので、耐衝撃性及び強度は、特に重要である。そのような構造物は、車両内に支持される貨物、保管製品、及び乗客等の他の部品、装置、又は製品の重量を車両内に支持するために典型的に必要とされ、（例えば貨物が様々な高さから積まれ得るので）重い及び又は鋭利な物体の落下からの衝撃に耐える能力をさらに示すべきである。金属は、自動車アプリケーションのための載荷構造物としてうまくいく一方で、重く、重量効率を低減させ、したがって車両の燃費の点で明確な不利益を有する。
[4]車両アプリケーションのための代替的な載荷表面として、軽量補強複合材料が検討されている。しかしながら、従来の複合材料は、制限された延性（高いもろさ）を有する傾向があり、低い耐衝撃性を示しているので、車両又は他の載荷アプリケーションにおける長期の使用のために必要な頑丈性を示していない。したがって、商業的又は産業的アプリケーションのために必要な耐衝撃性及び強靭性を提供するように、複合材料から形成される構造物の設計の改善が、重量を低減し且つ燃費を改善しつつ、耐荷重または非耐荷重アプリケーションの両方のための構造物の長期の耐久性を改善するために、高く望まれる。

[5]この節は、本開示の一般的な要約を提供し、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。

[6]本開示は、載荷及び非載荷アプリケーションのための改善した耐衝撃性部品を提供する。ある面において、部品は、車両又は自動車での使用に特に適している。耐衝撃性部品は、選択的に、複合材料から形成される。ある面では、本開示は、そこに形成される複数の細長い頂部を有する支持構造物を有する（例えば自動車又は車両のための）耐衝撃性部品を熟慮する。細長い頂部の各々は、それぞれ、上壁と一対の側壁を有する。少なくとも一つの厚くされた領域が、構造的な支持のために上壁又は側壁の少なくとも一つに設けられる。複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために、隣接する複数の細長い頂部から所定の間隔で離間される。そのような支持構造物は、耐衝撃性を有し、したがって亀裂又は他の機械的な損傷に対して耐性を示す。

[7]他の面では、本開示は、支持構造物を有する（例えば自動車又は車両のための）耐衝撃性部品を熟慮する。耐衝撃性部品は、そこに形成された複数の細長い頂部を有する支持構造物を有する。細長い頂部の各々は、それぞれ上壁と一対の側壁を有する。上壁は、弧状であり、したがって曲率半径を画定する。支持構造物は、複合材料を有する。さらに、複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために、隣接する複数の細長い頂部から所定の間隔で離間される。そのような支持構造物は、耐衝撃性を有し、したがって亀裂又は他の機械的な損傷に対して耐性を示す。

[8]適用性のさらなる領域は、ここに提供される説明から明らかになる。この要約における説明及び具体例は、単に説明の目的を意図しており、本開示の範囲を限定する意図はない。

[9]ここに説明される図面は、単に選択された実施形態の説明の目的のためであり、全ての可能な実装ではなく、本開示の範囲を限定する意図はない。

[10]図１は、本開示によるひだを有する車両のための載荷構造の斜視図である。 [11]図２は、図１の２−２で得られるひだの断面図である。 [12]図３は、本開示によるひだの他の実施形態の断面図である。 [13]図４は、本開示によるひだのさらに他の実施形態の断面図である。 [14]図５は、本開示によるひだのさらに他の一実施形態の断面図である。 [15]図６は、図３のひだの斜視図である。 [16]図７は、図４のひだの斜視図である。 [17]図８は、図５のひだの斜視図である。 [18]図９は、高さ、幅、厚み、及びオフセット角度の関係を示す例示的な細長い頂部ひだ形状の概略の断面図である。

[19]対応する参照符号は、複数の図面を通じて対応する部分を示す。

[20]本開示を詳細にし、その範囲を当業者に十分に伝達するように実施形態例が提供される。具体的な部品、装置、及び方法等の例のような多数の具体的な詳細が説明され、本開示の実施形態の徹底的な理解を提供する。具体的な詳細は採用される必要はなく、実施形態例が多くの異なる形態で実現化され得、本開示の範囲を限定すると理解されるべきではないことが当業者にとって明らかである。いくつかの実施形態例においては、周知のプロセス、周知の装置構造、及び周知技術は、詳細に説明されない。

[21]ここで使用される専門用語は、特定の実施形態例のみを説明する目的であり、限定を意図するものではない。ここで使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確にそうでないことを示さない場合は、同様に複数形も含むことが意図され得る。用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、したがって、定められた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は部品の存在を特定するが、その一以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品、及び／又はグループの存在又は追加を除外しない。実行の順番として具体的に特定されない場合は、ここに説明される方法のステップ、プロセス、及び動作は、説明され又は図示される特定の順番での実行を必ずしも要求するものではないと理解される。追加の又は代替のステップが採用され得ることも理解される。

[22]一の要素又は層が、他の要素又は層に対して、「上に（ｏｎ）」、「係合され（ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、又は「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」るとして言及されるときは、他の要素又は層に対して直接に、「上に（ｏｎ）」、「係合され（ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「接続され（ｃｏｎｎｅｎｃｔｅｄ ｔｏ）」、或いは「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」得、又は介在する要素或いは層が存在し得る。対照的に、一の要素が、他の要素又は層に対して、「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、「直接係合され（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「直接接続され（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、又は「直接結合され（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」るとして言及されるときは、介在する要素又は層は存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」と「直接の間（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」と「直接隣接した（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」等）。ここで使用されるように、用語「及び／又は」は、関連して列挙された項目の一以上の任意及び全ての組み合わせを含む。

[23]用語第１、第２、第３等は、様々な要素、部品、領域、層、及び／又は部分を説明するために個々では使用され得るが、これらの要素、部品、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、一つの要素、部品、領域、層、及び／又は部分を他の領域、層、又は部分と区別するために単に使用され得る。ここで使用されるときの用語「第１」、「第２」、及び他の数字を表す用語は、文脈によって明確に示されない場合、順序又は順番を暗示するものではない。したがって、以下で説明される第１要素、部品、領域、層、又は部分は、実施形態例の示唆から逸脱しない範囲で、第２要素、部品、領域、層、又は部分と名付けられ得る。

[24]「内部の（ｉｎｎｅｒ）」、「外部の（ｏｕｔｅｒ）」、「真下の（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下の（ｂｅｌｏｗ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「最上（ｔｏｐ）」、「上の（ｕｐｐｅｒ）」、「内部の（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）」、「外部の（ｅｘｔｅｒｉｏｒ）」等の空間的な相対語は、図に示されるような他の要素又は特徴に対する一の要素又は特徴の関係の説明を容易にするために使用され得る。空間的な相対語は、図に示される向きに加えて、使用又は動作中の装置の異なる向きを包含することを目的とし得る。例えば、図中の装置が回転された場合、他の要素又は特徴の「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」として説明される要素は、他の要素又は特徴の「上方（ａｂｏｖｅ）」を向くことになる。したがって、例としての用語「下（ｂｅｌｏｗ）」は、上と下の向きの両方を包含し得る。装置は別の方向に合わされ得（９０度又は他の方向に回転され）、ここで使用される空間的な相対記述子は、その様に解釈される。

[25]本開示を通じて、数字の値は、言及される正確な値を有する所与の値及び実施形態と、言及されるおよその値を有する所与の値及び実施形態とからの、小さな逸脱を包含する範囲に対するおよその量又は限界を示す。与えられる実用的な例における以外、添付の特許請求の範囲を含む本明細書におけるパラメータ（例えば量又は状態）の全ての数字の値は、数字の値の前に「約」が実際に存在しようがしまいが、用語「約」によって全ての場合において変形されるものとして理解されるべきである。「約」は、説明される数字の値がかすかな不正確さ（その値の正確さにいくらかの接近を有し；およそ又は合理的にその値に近い；ほとんど）を許容することを示す。「約」により生じる不正確さが通常の意味として技術的に理解されない場合は、ここで使用される「約」は、その様なパラメータを測定し且つ使用する通常の方法から生じ得る少なくとも変動を示す。さらに、範囲の開示は、全ての値の開示と、その範囲に与えられる終点を含む全体の範囲内の分割された範囲と、を含む。

[26]実施形態例が、添付の図面を参照してより十分に説明される。

[27]様々な面において、本開示は、改善された耐衝撃性部品を提供し、これは非耐荷重又は非載荷、或いは代替的に耐荷重又は載荷であり得、したがって載荷に適している。そのような耐衝撃性部品は、特に、車両又は自動車における使用に適し得る。限定されないが、本発明の技術は、高分子複合材料を有する部品の使用に特に適している。概して図１−９を参照すると、その様な耐衝撃性部品のための改善されたひだ設計が図示される。明細書を通じて例示の部品が図示され説明されるが、本開示における発明のコンセプトは、限定されないが、ガスタンク、保護シールド、ボディー底面シールド、構造パネル、内部床面、（例えば、貨物バンの）フロアパン、屋根、外部表面、及び貯蔵領域（グローブボックス、コンソールボックス、トランク、トランク床面、トラックベッド等を含む）を含む、自動車用途の車両に使用される任意の耐衝撃性構造部品にも適用され得る。具体的には、本開示は、荷重又は衝撃（例えば耐荷重）向けのハードウェアの任意の部品に特に適している。代替的な変形として、本開示は非耐荷重である衝撃向けのハードウェアの任意の部品にも適用できる。

[28]載荷構造が、非限定的な例によって、乗客トラック及び貨物トラックの両方のためのいくつかの形態の貨物を輸送するために使用され得る。耐衝撃性構造部品１８を有する車両１０の部分の例示的な概略図が図１に示される。構造部品１８は、貨物のような荷重を支持することができる、支持構造物又は床２２と、側壁２６と、を有する。図示の構成は、床２２と一つの側壁２６とを含むが、複数の部品が使用され得、又は代替的に複数の部品が全ての構造部品上に存在しなくてもよく、また複数の部品は本開示の実行に要求されるこれらの構造ではないことに留意されたい。

[29]構造部品１８は、スチール、アルミニウム、複合材料、又は任意の他の材料等の頑丈な材料から形成され得る。ある面では、構造部品は、荷重を支持することのできる材料である。限定しないが、本開示に説明されるコンセプトは、高分子複合材料から形成される構造部品１８での使用に特に適している。単なる例として、構造部品１８は、ポリマーマトリックスと、そこに分散される複数の補強繊維とを有する繊維補強複合材料であり得る。

[30]車両部品（例えば構造部品１８のような自動車用途部品）の形成においては、構造的な剛性、強度、及び耐衝撃性を高め、一方で全体の重量を低減することが性能及び効率を改善するために重要である。剛性は、部品又は部分の材料係数（材料特性）と形状との組み合わせによって決定される。構造部品床のようなある車両部品を設計するときは、剛性と耐衝撃性がバランスしなければならない。例えば、構造部品が堅すぎる場合は、構造部品は、エネルギーを弾性的に吸収するために十分に曲げられ得ず、衝撃エネルギーの全てが、亀裂を引き起こすために利用され得る。低い剛性を有する構造部品は、いくらかのエネルギーを弾性的に蓄えるために曲がることができ、したがって、亀裂を最小限にするために残りのエネルギーを低減させることができる。しかしながら、構造部品は多くの適用のために目に見える堅さを有さなければならないので、剛性は低くし過ぎることはできない。

[31]スチール又はアルミニウム等の金属材料は、相対的に高い強度を備え、相対的に高い最大ひずみ（例えば、約２０％から約４０％）を有する一方、剛性は改善を要求し得る。金属材料における剛性を改善するために、ひだ高さが増加され得る。ひだ高さを増加することで部品の全体の重さが増加し、金属は相対的に重い材料になる。しかしながら、減量は、車両に重要である。

[32]高分子複合材料から形成される車両部品は、金属部品に比べて、重量がより軽く、したがって車両によりよい燃料経済性を提供する。本示唆のある変形における複合材料から形成される車両部品の代表的な減量は、同一のデザインを有する金属構造物に比べて、重量で、約４０％以上、選択的に約５０％以上、選択的に約６０％以上である。ポリマーは、熱可塑性樹脂から形成されるか、熱可塑性樹脂を含み得る。繊維補強複合材料は、粘弾性特性をさらに含み得る。ある面では、適切な繊維補強複合材料は、複数の炭素繊維をさらに含み得る。

[33]ある面では、繊維補強複合材料は、米国特許公開番号２０１３／０１２２２６２及び２０１３／０２７２７８０、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２０１２／１１７５９３、ＷＯ２０１２／１０５７１６、ＷＯ２０１２／１０２３１５、ＷＯ２０１２／１０５３８７、ＷＯ２０１２／１０５３８９、ＷＯ２０１２／１０５７１７、ＷＯ２０１２／１０８４４６、ＷＯ２０１２／１４０７９３に開示された任意の繊維補強複合材料であり得、これらの文献の各々の全体が参照によりここに組み込まれる。本開示による構造部品としての使用に特に適切な繊維補強複合材料は、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２０１２／１０５０８０及び２０１３年１０月２１日に出願されたタイトル「Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｃｒｏｓｓ Ｍｅｍｂｅｒ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｈａｓｓｉｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」の米国特許出願番号１４／０５６，６５６に説明され、これらの文献の各々の全体が参照によりここに組み込まれる。

[34]したがって、適切な繊維補強複合材料は、炭素繊維材料で補強された熱可塑性樹脂を有し得る。炭素繊維は、相互接続繊維又は接触繊維を有する繊維マットとして提供され得、又は樹脂基体内に不規則に分散された個々の繊維であり得る。適切な炭素繊維は、相対的に短い繊維（約０．１ｍｍ以上約１０ｍｍ以下の長さ）、相対的に長い繊維（約１０ｍｍ以上約１００ｍｍ以下の長さ）、又は連続的な繊維（約１００ｍｍ以上の長さ）、及びこれらの任意の組み合わせを含み得る。長い繊維は、成形性／生産性／機械的性能の良好なバランスを提供し得る。炭素繊維は、同様に、切り刻まれ得る。

[35]複合材料内の炭素繊維は、不規則に配向した態様、例えば、実質的に二次元的に不規則に配向して、又は特定方向に配向した態様に構成され得る。ある変形では、炭素繊維を有する繊維マットは、高度に平面に配向した繊維又は単一方向に配向した繊維、又はそれらの組み合わせと共に使用され得る。繊維マットは、成形性／生産性／機械的性能の良好なバランスのために不規則に配向した繊維を有し得る。ある変形では、不規則な炭素繊維マットは、成形された繊維補強複合材料の母材として使用され得る。不規則なマットは、約３ｍｍ以上約１００ｍｍ以下の平均的な繊維長さを有する補強炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含み得る。そのような不規則な炭素繊維マットは、上述したＷＯ２０１２／１０５０８０に記載されている。さらに、単一方向に配向した炭素繊維層は、載荷支持構造のための局所の剛性及び強度を高めるために含まれ得る。

[36]ある変形では、繊維補強複合材料は、炭素繊維の表面に取り付けられた共重合ポリオレフィン等の、ポリマーで表面改質又は移植された炭素繊維材料を有し得る。共重合ポリオレフィンは、非限定的な例として、芳香族ビニル化合物及び共重合成分のような酸及び／又は酸無水物を含み得る。

[37]熱可塑性樹脂は、任意の適切な種類の熱可塑性樹脂を含み得る。非限定的な例として、熱可塑性樹脂は、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ６，ＰＡ１１，ＰＡ１２，ＰＡ４６，ＰＡ６６，ＰＡ６１０）、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリエチレンナフタレン樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリアクリル酸塩樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリラクチド樹脂、又はこれらの樹脂の任意の組み合わせ或いは共重合体を含み得る。当業者に理解されるように、炭素繊維補強複合材料は、有機／無機充填剤、防火材、対紫外線放射剤（ＵＶ安定剤）、抗酸化物質、着色剤、離型剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤等の、他の補強材料、機能性充填剤、又は添加剤を含む、他の従来の材料をさらに含み得る。

[38]炭素繊維補強複合材料は、繊維補強層及び共に積層された樹脂層を含み得る。そのような繊維補強複合材料は、圧縮成型プロセスにより製造され得る。熱可塑性樹脂（例えば、ＰＡ６、ＰＣ，ＰＰ等）は、より高い伸び値を有する一方で、その様な材料は、援助なしでは十分な強度を示さない。したがって、ガラス繊維強化高分子複合材料（ＧＦＲＰ）又は炭素繊維補強高分子複合材料（ＣＦＲＰ）等の、樹脂及び補強種を有する複合材料は、高い強度及び合理的な剛性を示すが、同様に（金属と比べて）軽量である。しかしながら、繊維補強複合材料は、特に（例えば、約１％から約２％のみであり得る）ＣＦＲＰの場合は、相対的に低いレベルの伸びを有し得る。したがって、ある面では、平坦な繊維補強複合材料が使用される場合は、様々な応用には剛性が低すぎる。より低い剛性は、集中した衝撃負荷の下では大きなひずみを生成し、剛性と耐衝撃性とのバランスは改善され得ることを意味する。波形表面の外形デザインが使用される場合、より高い剛性が生じるが、集中した衝撃負荷の下では小さい又は低い伸びは部分的な亀裂又は故障を生成する（よって耐衝撃性は不十分である）。したがって、本開示の様々な面によれば、要求される剛性、強度及び耐衝撃性を示す炭素繊維複合材料のような、車両における構造的な複合材料部品を形成するために最適化された設計が使用される。

[39]破壊ひずみは、より高い値が車両部品のために望ましい材料特性である。ある面では、代表的な炭素繊維補強複合材料は、約１％以上の破壊ひずみ値を有し得、選択的に約１．５％以上、及びある変形では選択的に約２％以上の破壊ひずみ値を有し得る。

[40]ある面では、適切な繊維補強複合材料は、炭素繊維、例えば、約２００ＭＰａ以上の引張強度（σ）及び約３００ＭＰａ以上の曲げ強度（例えば、曲げ又は破壊強度）を有する炭素繊維マットで補強された熱可塑性樹脂を有する。ヤング係数（Ｅ）は、ひずみに対する応力の割合（σ／ε）を示す材料の機械特性であり、材料の弾性を反映する。ある変形では、炭素繊維補強複合材料のような、耐衝撃性部品に使用される材料は、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有する。

[41]新たに図１を参照すると、構造部品１８は、床２２上に波形表面領域４２を含み得る。図１には示されていないが、構造部品１８は、側壁２６に延在する（したがって角に橋渡しをし、床２２から側壁２６へ延在する）波形表面領域４２も含み得る。波形表面領域４２は、構造部品１８の材料に形成された複数の細長い頂部構造又はひだ４６を含む。波形表面領域４２は、構造部品１８の材料に形成される、又は床２２に設けられる層としての複数のひだ４６を含む。波形表面領域４２は、任意の貨物又は荷重が受けられる支持表面の強度及び剛性を有利に増加させる。さらに、波形表面領域４２は、貨物又は保管されたアイテムを床２２から上げ、したがって構造部品１８内又はその近辺に存在する任意の水又は他の破片よりも上に貨物を持ち上げる。波形表面領域４２を有する構造部品１８及び床２２は、示されるような全体的に平坦であることに限定される必要はなく、凹凸、曲げ、角、又は他の形状外形を有し得ることにさらに留意すべきである。ある面では、曲げ、角、又は他の形状等を有する波形表面領域４２は、ほぼ直線状の設計を有したままであり得る。

[42]複数のひだ４６は、構造部品１８の細長い頂部、又は高くなった部分であり得る。したがって、細長い頂部構造又はひだ４６の各々は、それぞれ、主要な長手方向軸を画定し、第１側部３４から第２側部３８へ長手方向に延在する。さらに、複数の細長い頂部又はひだ４６の各々は、波形表面領域４２を形成するために隣接する複数の細長い頂部から所定の間隔で離間する。したがって、複数の領域４８（例えば、谷又はトラフ）は、各細長い頂部ひだ４６の間に画定される。ひだ４６は第１側部３４から第２側部３８に延在する必要はなく、図示される例示的な構造及び方向に限定されないことに注意されるべきである。

[43]高くなったひだ４６は、概して周期的なパターンであり得、これは規則的な所定間隔で繰り返すことを意味する。本開示の様々な面によれば、波形設計及びパターンの具体的な詳細及び特徴は、構造部品１８の機能性を著しく高める働きをし、衝撃及び負荷試験の下で、構造部品１８の性能を改善することができる。ここで説明されるように、その様な実施形態は、複合材料の強度及び耐衝撃性を改善するために特に適している。

[44]図９に最もよく示されるように、各細長い頂部又はひだ４６は、上壁５０と２つで一組の側壁５４を有する。一部の実施形態例では、側壁５４は、上壁５０に関連して、垂直線Ａに対して角度θを向いてもよい。他の例では、側壁５４は、上壁５０に対して直交し得る。

[45]産業においては、車両製造者及び／又は車両供給者は、性能特性を決定するために構造部品１８に衝撃及び負荷試験を実施し得る。様々な衝撃及び性能試験は、技術的によく知られており、耐衝撃性及び／又は構造部品性能の適合性を決定するためにも採用され得る。

[46]自動車の応用のため、小さな物体、石、又はレンガ或いはブロックの角は、車両部品、特に載荷構造部品に集中した衝撃負荷を引き起こす典型的な例であり、衝撃によって故障又はダメージを引き起こし得る。通常は、その様な物体は相対的に小さい径（例えば、約１０ｍｍ以下の径）を有する。したがって、その表面は、その様な相対的に小さい径を有する物体からの接触及び衝撃に耐えるように設計されなくてはならない。

[47]本開示のある面を説明するために、図２は、従来の設計である第１ひだ表面５６と、本開示のある面による例示的な設計である第２ひだ表面６２とを比較する。第１ひだ表面５６は、従来使用されているひだ構造である。第２ひだ表面６２は、構造部品１８の波形表面領域４２の耐衝撃性を改善する本開示のある面による代替的なひだ設計である。第１ひだ表面５６は、互いに所定の間隔で離間した複数の従来の第１の細長いチャネル又はひだ５８を含み、それらの間に配置される下方床領域又は底壁７４によって分離される。第１ひだ５８は、幅ＷＴ１を有する上壁６６と、高さＨ１を有する複数の側壁７０とを含み得る。各底壁７４は、第１ひだ５８のそれぞれの間に幅ＷＢ１を有する。側壁７０は、底壁７４から垂直に延在する線Ａに対して角度θ１を画定し得る。

[48]第２ひだ表面６２は、互いに所定の間隔で離間し、底壁８６によって分離される複数の細長い第２チャネル又はひだ６４を含む。第２ひだ６４は、幅ＷＴ２を有する上壁７８と、高さＨ２を有する複数の側壁８２とを含み得る。各底壁８６は、幅ＷＢ２を有する。側壁８２は、下部領域底壁８６から垂直に延在する線Ａに対して角度θ２を画定し得る。

[49]第２ひだ６４の幅ＷＴ２及びＷＢ２並びに高さＨ２は、衝撃中に吸収されるエネルギーを増加するために、第１ひだ５８の幅ＷＴ１及びＷＢ１並びに高さＨ１より低減される。そのようなひだ設計は、複合材料の衝撃強度を高めるために特によく適している。上述したように、従来のシステムでは、ひだチャネルの高さを増加させると複合材料の剛性を高める傾向にあるが、本開示のある面による設計では、載荷構造のような複合材料の耐衝撃性能を改善するために、代わりに、ひだ高さが最適化された中間の高さに低減される。さらに、本示唆のある面による波形表面設計は、集中した衝撃負荷の下、部分的な亀裂又は故障の傾向を低減する。したがって、本開示の様々な面によれば、炭素繊維補強複合材料のような複合材料は、要求される剛性、強度、及び耐衝撃性を示す車両において構造部品を形成するための設計を最適化する。

[50]様々な面において、本開示は、細長い頂部／ひだの幅、ひだの高さ、材料の厚さ、細長い頂部／ひだ間の隙間、壁の角度等の間の関係を最適化することによって、優れたひだ外形及び設計を熟慮する。波形表面外形の単純化された例示的な概略図が、図９に示される。細長い頂部又はひだ４６の各々は、下部領域４８（又は底壁）によって隣接する頂部又はひだ４６から所定の間隔で離間する。各ひだ４６は、上壁５０と対の側壁５４を有する。したがって、ＷＴは上壁５０の幅であり、ＷＢは底壁又は下部領域４８の幅を示し、Ｈは各頂部又はひだ４６の高さであり、一方で、Ｔは支持構造材料の厚さである。

[51]ある面では、特に適切なひだ設計は、以下のパラメータを有し得る。上壁５０の幅ＷＴは約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下であり得、細長い頂部又はひだ４６間の所定の間隔における下部領域４８の幅ＷＢは、約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下であり得る。そのような幅ＷＴ及びＷＢの範囲は、セメントブロック又は他の貨物のようなより大きい物体が十分な量のひだの衝撃を与えて分散することを確実にするように、単位領域当たりのひだ頂部の十分な数（ひだ密度）を提供する。小さすぎる寸法にＷＴを減少することは、存在する単位領域当たりのひだの数、したがって部品の全体の質量を増加することにより、支持構造物の量的な効率に不利益を与える。幅ＷＴがより小さくなると、ひだの数が増加し、これはひだの単位質量がより重くなることを意味する（なぜなら垂直壁は剛性を高める点において減少した効果を有するからである）。したがって、ＷＴが減少すると、複合材料のより大きい割合が構造部品の垂直壁に使用される。したがって、ある面では、波形表面の設計は、より大きいＷＴの寸法が有益であるようにするため、質量を最小化する。しかしながら、ＷＴが大きくなりすぎる場合、耐衝撃性は減少する。ある変形では、ＷＴの寸法は、物体の表面上の少なくとも２つのひだ頂部を用いて、ひだが代表的な物体（例えばセメントブロック）に十分な支持を与えることができるようにする。

[52]側壁５４の高さＨに関しては、より低い高さが衝撃により良い傾向がある。しかしながら、より高い高さは、支持構造物のより良い剛性を提供する傾向がある。したがって、ある面によれば、側壁５４に特に適する高さＨは、耐衝撃性と剛性とのバランスをとるために、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下であり得、選択的には約１０ｍｍ以上約１３ｍｍ以下であり得る。上述したように、ある変形においては、構造部品１８を形成する材料は、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有する、炭素繊維補強熱可塑性ポリマー複合材料のような、複合材料を有し得る。ある特別な変形においては、ヤング係数（Ｅ）に対するひだ側壁５４の高さ（Ｈ）の割合（Ｈ：Ｅ）は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下であり、選択的に、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．７５ｍｍ／ＧＰａ以下であり、ある変形においては、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．６５ｍｍ／ＧＰａ以下である。

[53]支持構造材料の厚さ（Ｔ）は、約１．５ｍｍ以上約５ｍｍ以下であり得、ある変形においては、選択的に、約２．５ｍｍ以上約４ｍｍ以下であり得る。本示唆のある面によれば、厚さは、そうしなければ機械的な損傷が生じ得る、特に高い応力が加わる領域に構造的な支持を与えることを補助するために、ひだ上の様々な位置において戦略的に増加され得る。

[54]本開示は同様に、任意の上記実施形態において、上壁５０及び側壁５４間又は側壁５４および下部領域４８間に形成される角部が、直角、曲線、又は勾配付き、及びそれらの任意の組み合わせであり得ることを熟慮する。例えば、側壁５４は、下部領域４８又は上壁５０に対して角度θを向き得る。図９に示されるように、θは、底壁／下部領域４８及び側壁５４間に定義される角度であり、直角即ち９０°に示される。別の方法で説明すると、角度θは上壁５０に関連して垂直線Ａから０°以上約２０°以下ずれ得、ある面では、選択的に約５°以上約１０°以下ずれ得る。より小さいオフセット角θは、よりよい耐衝撃性を提供するためにより望ましい傾向があるが、その様な小さいオフセット角を形成する能力は製造プロセスにより制限され得る。

[55]新たに図２を参照すると、単なる例として、従来の第１ひだ５８の幅ＷＴ１は約２２ミリメートル（ｍｍ）以上であり得、幅ＷＢ１は約３０ｍｍ以上であり得、高さＨ１は約１５ｍｍ以上であり得、角度θ１は０度以上約２０度以下の範囲内であり得る。単なる例として、第２ひだ６４の幅ＷＴ２は、約２０ｍｍ以上約３５ｍｍの範囲内であり得、幅ＷＢ２は、約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下の範囲内であり得、高さＨ２は、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下、選択的には約１０ｍｍ以上約１３ｍｍ以下の範囲内であり得、角度θ２は、約５度以上約１０度以下の範囲内であり得る。第２ひだ表面６２の幅ＷＴ２及びＷＢ２並びに高さＨ２は、図３−８に記載された例と同一である。

[56]第１ひだ表面５６及び第２ひだ表面６２の形状は、周期的であり、所定の間隔で繰り返し、各々は、（一つのひだから隣接するひだまで延在する）サイクルＰ１及びＰ２の周期をそれぞれ有する。第２ひだ表面６２の周期Ｐ２は、第１ひだ表面５６の周期Ｐ１のおよそ半分である。低減された高さＨ２、より狭い幅ＷＴ２及びＷＢ２、及び減少した周期Ｐ２（例えば、単位領域当たりのより大きなひだの数）により、衝撃下での性能を増加させることができる。衝撃の間、第２波形表面領域６２の第２ひだ６４（例えば図１の４２）に分散されるエネルギー即ち衝撃エネルギーは、消散され、又は弾性的に蓄えられ、したがって衝撃中の故障の可能性を低減する。第２ひだ６４に対する形状、周期Ｐ２、及び関係は、図３−８に記載される例と同一である。

[57]第２ひだ６２の幅ＷＴ２及びＷＢ２、高さＨ２、並びに周期的形状は、高度な計算機支援工学（ＣＡＥ）シミュレーション及び実験等の高度なコンピュータモデリングを使用して決定され得る。高度なＣＡＥプログラムは、材料特性を考慮に入れて、支持構造物の高さ、幅、及び厚さをバランスさせることにより、ひだの形状のための幾何学的なパラメータを最適化することを援助し得る。高度なＣＡＥプログラムは、波形表面領域４２の剛性と衝撃性能との間の所望のバランスを生成するために、高さ、上部の幅、壁角度、衝撃表面の曲率、及び局部的な領域における厚さの増加を最適化することを援助し得る。

[58]第２ひだ表面６２は、したがって第１ひだ表面５６のような、従来の設計に対して耐衝撃性を改善している。耐衝撃性試験は、衝撃力により打たれたときの亀裂又は破損に対する部品の抵抗を評価する方法である。よく知られた様々な基準が、Ｔｕｐとしても知られるストライカーの型及び重量、衝撃力、及び試料支持体（Ｖブロック又は平板）を含む、衝撃試験の要件を規定する。試験に使用される３種類のＴｕｐストライカーが存在する。型Ａは、丸い先端を有する錐体であり、型Ｂは、相対的に平坦な表面を有するシリンダであり、型Ｃは、丸又は半球状の端部を有する０．５インチ（約１．２７センチメートル）の直径のピンを有する。Ｔｕｐストライカーは、自由落下し、試料を打つことができるが、弾み又は跳ね返り、最初のストライクの後に再び試料を打つことを防止するために、典型的にはケーブルに接続される。試験試料は、その後亀裂又は故障のサインのために検査される。本開示のある面によれば第１の亀裂に対するそのような衝撃エネルギーを決定するために使用される衝撃エネルギー試験は、技術的によく知られているように、０．５インチ（約１．２７センチメートル）の半球状ｔｕｐストライカーで実行される型Ｃである。

[59]例えば、衝撃試験機械は、固定重量（約７ｋｇ）のキャリッジ（ｔｕｐはキャリッジに堅固に取り付けられる）を使用する小さな落下塔であり得る。キャリッジの高さは、落下の前に即座に制御される。衝撃エネルギー（Ｉｍｐａｃｔ Ｅｎｅｒｇｙ）は、ｍを質量、ｈを落下高さ、ｇを加速度（重力定数）としたときにＩＥ＝ｍｇｈとして計算される。落下試験は、低い高さで始められ得る。高さは、亀裂が観測されるまで徐々に増加される。第２の新たなサンプルが使用され、その値を確認するために（亀裂が発生した）最終高さで直ちに試験される。

[60]したがって、ある面では、第２ひだ表面６２は耐衝撃性がある。ある変形では、第２ひだ表面は、非限定的な例として、上述した試験条件下で亀裂が発生するまでに約８ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができ、選択的には亀裂が発生するまでに約９ジュール以上の衝撃エネルギーに、選択的には約１０ジュール以上、選択的には約１１ジュール以上、選択的には約１２ジュール以上、選択的には約１３ジュール以上、選択的には約１４ジュール以上、選択的には亀裂が発生するまでに約１５ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。第１の亀裂に対するそのような衝撃エネルギーを決定するための衝撃エネルギー試験は、上述したように、０．５インチ（約１．２７センチメートル）の半球状ｔｕｐストライカーで実行され、７ＫｇのＤｙｎａｔｕｐキャリッジアセンブリを使用して試験される。

[61]以下でさらに説明するように、第２ひだ表面６２と同じ材料（例えば、アドバンスド炭素繊維補強複合材料）で形成される比較の第１ひだ表面５６は、亀裂が発生するまでに約４ジュールの衝撃エネルギーにしか耐えることができない。

[62]ある変形では、支持構造物は、炭素繊維補強熱可塑性ポリマー複合材料のような複合材料から形成される。複合材料は、ある面では、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有する。ある特定の変形では、支持構造材料のヤング係数（Ｅ）に対するひだ側壁８２の高さ（例えばＨ２）の割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下であり、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上０．７５ｍｍ／ＧＰａ以下であり、ある変形では、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上０．６５ｍｍ／ＧＰａ以下である。

[63]したがって、本開示は、例えば、その内部に形成される複数の細長い頂部を有し得る支持構造物を有する車両に使用され得る、耐衝撃構造部品を熟慮する。各細長い頂部のそれぞれは、上壁と２つの側壁を有する。さらに、複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために、所定の間隔で、隣接する複数の細長い頂部から離間する。支持構造物は、選択的に複合材料を有する。ある変形では、複合材料は、ポリマー樹脂及び炭素繊維補強材料を有する。側壁の高さ（例えばＨ２）に対する上壁の幅（例えばＷＴ２）の割合は、約１以上約３以下であり、支持構造物は耐衝撃性を示す。ある変形では、その様な支持構造物は、上述した試験条件下で亀裂が発生するまでに約８ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。ある面では、側壁の高さに対する上壁の幅の割合は、約１．２５以上約２．７５以下であり、支持構造物は耐衝撃性である。

[64]ある面では、細長い頂部の側壁の高さ（例えばＨ２）は、約１８ｍｍ以下であり、選択的に約１７ｍｍ以下であり、選択的に約１６ｍｍ以下であり、選択的に約１５ｍｍ以下であり、選択的に約１４ｍｍ以下であり、選択的に約１３ｍｍ以下であり、選択的に約１２ｍｍ以下であり、選択的に約１１ｍｍ以下であり、ある面では、選択的に約１０ｍｍ以下である。ある変形では、細長い頂部の側壁の高さは、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下であり、選択的に約１０ｍｍ以上約１３ｍｍ以下であり、優れた耐衝撃性（例えば、上述した少なくとも約８ジュール）を示す。

[65]上記のように、ある変形では、材料は、炭素繊維補強熱可塑性ポリマー複合材料等の複合材料を含む。複合材料は、ある面では、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有し得る。ある変形では、支持構造材料のヤング係数（Ｅ）に対するひだ側壁５４の高さ（例えばＨ２）の割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下であり、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上０．７５ｍｍ／ＧＰａ以下であり、ある変形では、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上０．６５ｍｍ／ＧＰａ以下である。

[66]他の面では、細長い頂部の上壁の幅（例えばＷＴ２）は、約３５ｍｍ以下であり、選択的に約３４ｍｍ以下であり、選択的に約３３ｍｍ以下であり、選択的に約３２ｍｍ以下であり、選択的に約３１ｍｍ以下であり、ある面では、選択的に約３０ｍｍ以下である。ある変形では、上壁の幅は、選択的に約２９ｍｍ以下であり、選択的に約２８ｍｍ以下であり、選択的に約２７ｍｍ以下であり、選択的に約２６ｍｍ以下であり、選択的に約２５ｍｍ以下であり、選択的に約２４ｍｍ以下であり、選択的に約２３ｍｍ以下であり、選択的に約２２ｍｍ以下であり、選択的に約２１ｍｍ以下であり、ある面では、選択的に約２０ｍｍ以下である。ある面では、上壁の幅は、約１９ｍｍ以上約４０ｍｍ以下、選択的に約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下、ある面では、約２０ｍｍ以上約２５ｍｍ以下であり得る。ある面では、その様な部品は、上述した少なくとも約８ジュールの耐衝撃性を示し得る。他の変形では、上壁の幅は、選択的に約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下であり、耐衝撃性（上述したように、例えば、少なくとも約８ジュール）を示す。

[67]さらに、ある変形では、複数の細長い頂部のそれぞれの細長い頂部間の下部領域（例えばＷＢ２）は、所定の寸法、又は約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下、ある面では選択的に約２５ｍｍ以上約３０ｍｍ以下の幅を有する。ここで説明した実施形態においては各細長い頂部の夫々は、同一の寸法及び頂部間の隙間を有するが、代替的な面において、各細長い頂部又はひだのそれぞれは、他の細長い頂部と同一の寸法である必要はなく、他の細長い頂部又はひだに対して設計、寸法又は隙間が変えられ得ることに留意されるべきである。

[68]他の一実施形態例では、図３及び６を特に参照すると、第３ひだ表面９０が示される。図３は第３ひだ表面９０の断面図を示し、図６は構造部品１８に実装される第３ひだ表面を示す。第３ひだ表面９０は、互いに所定間隔で離間し且つ底壁１０２によって分離される複数の第３の細長いチャネル又は第３のひだ９１を含む。第３ひだ表面９０は周期的であり得、第３ひだ表面９０の周期Ｐ２、幅ＷＴ２及びＷＢ２、並びに高さＨ２は、図２の第１ひだ表面５６の周期Ｐ１、幅ＷＴ１及びＷＢ１、並びに高さＨ１よりも小さい。

[69]第３ひだ表面９０は、幅ＷＴ２を有する上壁９４と、高さＨ２を有する複数の側壁９８と、幅ＷＢ２を有する底壁１０２とを含み得る。側壁９８は、底壁１０２から直角に延在する線Ａに対して角度θ２であり得る。

[70]第３ひだ表面９０は、非限定的な例として、構造的な支持のための戦略的に厚くされた地域又は厚くされた領域１０６をさらに含み得、線形負荷に対する耐性を改善することにより耐衝撃性を改善する。一対の角部１１０が、各側壁９８が上壁９４と交わるところに形成される。線形負荷は、側壁９８と、側壁９８及び上壁９４間の複数の角部１１０と、に印加される負荷であり得る。線形負荷は、前述したように、衝撃試験中に与えられ得る。したがって、ある変形では、本開示は、図３に示されるように耐衝撃性を改善するために角部１１０における弓形のブレースを形成するように、少なくとも一つの厚くされた領域１０６が上壁９４が側壁９８に交わる角部１１０に相当することを熟慮する。とりわけ、角部１１０において弓形のブレースとして機能する厚くされた領域１０６は、勾配付の内部表面を画定する（図３に示されるような）独立した曲率半径を備える凹凸領域９９をそれ自身が有し得、又は曲面角部領域或いは他のバルク補強形状等の（図示しない）厚くする領域１０６のための他の構成を角部１１０内に有し得る。

[71]ある例示的な変形では、一以上の厚くされた領域１０６は、約１．２ｍｍ以上約５ｍｍ以下の、選択的に約２ｍｍ以上約５ｍｍ以下の、選択的に約２．５ｍｍ以上約４ｍｍ以下の第１厚さＴ１を有し、一方で、ある変形では、一以上の厚くされた領域１０６の外側の第２厚さＴ２は、約３ｍｍ以下、選択的に約２ｍｍ以下である。Ｔ２は、約１ｍｍ以上約３ｍｍ以下、選択的に約１ｍｍ以上約２ｍｍ以下であり得る。厚さは、外部側１０８上の点から内部側１０９上の相関する点まで測定され得る。とりわけ、厚くされた領域１０６は、厚さが、厚くされた領域の基本厚さからピーク厚さに徐々に増加され得る（例えば、勾配で増加される）、様々な厚さを有し得る。この設計は、ブロック形状の物体の線形衝撃を構成し、ひだ表面形状の角部地域における補強は、中間地域に比べて、負荷のより高いパーセンテージを支持する傾向がある。したがって、角部地域におけるより厚い領域は、弓形のブレースとして機能するこの地域を補強する。厚くされた領域１０６及び第３ひだ表面９０の残りの部分は、例えば、繊維補強複合材料の圧縮成型により一つの単一部品としてモールド成形される。

[72]他の一実施形態例では、特に図４及び７を参照すると、第４ひだ表面１１４が示される。図４は、第４ひだ表面１１４の断面図を示し、図７は、構造部品１８の床２２に実装される第４ひだ表面１１４を示す。第４ひだ表面１１４は、互いに所定の間隔で離間され、下部床領域又は底壁１２６により分離される、複数の第４の細長いチャネル又は第４ひだ１１６を含む。第４ひだ１１６は、幅ＷＴ２を有する上壁１１８と、高さＨ２を有する複数の側壁１２２を含み得る。底壁１２６は幅ＷＢ２を有する。側壁１２２は、底壁１２６から直角に延在する線Ａに対して角度θ２にあり得る。第４ひだ表面１１４の第４の細長いひだ１１６は、所定の規則的間隔で離間され得、したがって周期Ｐ２を有して周期的であり得る。第４ひだ表面１１４の幅ＷＴ２及びＷＢ２、並びに高さＨ２は、図２における第１ひだ表面５６の幅ＷＴ１及びＷＢ１、並びに高さＨ１より小さい。

[73]第４ひだ表面１１４の各第４ひだ１１６の上壁１１８は、弧状又は曲線状であり得る。したがって、第４ひだ１１６は、潜在的に上壁１１８に衝撃を与える物体を反らすために、曲率半径Ｒをさらに含み得る。物体は、構造部品１８への貨物の積み下ろしの間、上壁１１８に衝撃を与え得る。この設計はブロック形状の物体の線形衝撃を構成し、上面又は上壁１１８の曲率が中心領域を線形衝撃が接触する第１領域にし、したがって角部地域が物体と接触する前にひずみエネルギーを蓄積する。上壁１１８は、たいがい最初に貨物と接触するので、上壁１１８は、衝撃をそらし、構造部品１８の上壁１１８に二点以上に渡って負荷を分散するために、曲率半径Ｒを含む。衝撃負荷は、既に説明した衝撃試験の間に経験され得る。

[74]概して、より大きい曲率半径は、よりよい耐衝撃性能をもたらす。約５ｍｍ以下、選択的に約４ｍｍ以下、選択的に約３ｍｍ以下、及び選択的に約２ｍｍ以下の曲率半径Ｒを備える。言い換えれば、弧の矢状方向は弧状の上壁により画定される。矢状方向は、円弧の高さを反映する。弧の矢状方向は、約１ミリメートル以下であり得る。第４ひだ表面１１４の第４ひだ１１６の弧状上壁１１８は、衝撃中、物体に反発させる。

[75]他の一実施形態例では、特に図５及び８を参照すると、第５ひだ表面１３０が示される。図５は、第５ひだ表面１３０の断面図を示し、図８は、構造部品１８の床２２に実装される第５ひだ表面１３０を示す。第５ひだ表面１３０は、互いに所定の間隔で離間され、下部床領域又は底壁１５０により分離される、複数の第５の細長いチャネル又は第５ひだ１３２を含む。第５ひだ１３２は、内側部１３４及び外側部１３８と、幅ＷＴ２を有する上壁１４２と、高さＨ２を有する複数の側壁１４６を含み得る。底壁１５０は幅ＷＢ２を有する。角部１５４は、側壁１４６の各々と上壁１４２又は底壁１５０のいずれかとの間で、それらがそれぞれ交わる部分で形成される。角部１５４は図５に示されるように、曲線的であり得るが、代替的な変形では、角部は、直角又は直交であり得る。側壁１４６は、底壁１５０から直角に延在する線Ａに対して角度θ２にあり得る。第５ひだ１３２は、所定の規則的間隔で離間され得、したがって第５ひだ表面１３０の第５ひだ１３２の周期Ｐ２、幅ＷＴ２及びＷＢ２、並びに高さＨ２を有して周期的であり得、図２における第１ひだ表面５６の周期Ｐ１、幅ＷＴ１及びＷＢ１、並びに高さＨ１より小さい。

[76]第５ひだ表面１３０の第５ひだ１３２は、上壁１４２の内側部１３４及び／又は底壁１５０の外側部１３８での構造的な支持のための、複数の戦略的に厚くされた地域又は厚くされた領域１５８をさらに含み得る。したがって、厚くされた領域１５８は、上壁１４２の一部又は底壁１５０の一部に相当し得、厚くされた領域１５８は、上壁１４２の中心（Ｃ１）の近く又は底壁１５０の中心（Ｃ２）の近くで最大厚さを有する。内側部１３４上の上壁１４２の角部１５４は、点負荷に対する耐性を提供するための厚くされた領域１５８も有し得る。点負荷は、上壁及び底壁１４２，１５０並びに角部１５４に加えられる負荷であり得る。点負荷は、既に説明したドラム落下試験及びれんが落下試験の間に経験され得る。

[77]第５ひだ表面１３０の第５ひだ１３２は、約５ｍｍ以下、ある変形では、選択的に約４ｍｍ以下、選択的に約３ｍｍ以下、及び選択的に約２ｍｍ以下、であり得る厚さＴ２（厚くされた領域の外側）を有する。Ｔ２は、約１ｍｍ以上約３ｍｍ以下、ある実施形態では選択的に約１ｍｍ以上約２ｍｍ以下であり得る。厚くされた領域１５８は、厚さＴ１を有し得、Ｔ１は、約１．２ｍｍ以上、選択的に約２ｍｍ以上、選択的に約３ｍｍ以上、選択的に約４ｍｍ以上に第５ひだ１３２を拡張する。ある変形では、厚さＴ１は、約１．２ｍｍ以上約５ｍｍ以下であり、選択的に約２ｍｍ以上約５ｍｍ以下であり、ある変形では、約２．５ｍｍ以上約４ｍｍ以下である。例示的なある変形では、少なくとも一つの厚くされた領域１５８は、約２ｍｍ以上約５ｍｍ以下の第１厚さＴ１を有し、一方で、少なくとも一つの厚くされた領域１５８の外側の第２厚さＴ２は、約２ｍｍ以下である。

[78]厚さは、構造的な支持のために、厚くされた領域の外側の地域から、厚くされた領域１５８の最大頂部まで傾斜する。厚さは、外側部１３８上の点から、相関する内側部１３４の点まで測定され得る。上壁１４２の中間地域は、第５ひだ１３２の角部及び中間地域よりも弱い傾向があり、その理由は、衝撃によってこの地域に生成されるいっそう高い曲げモーメントからいっそう高い応力が生じるからである。そのため、第５ひだ表面１３０の設計は、上壁１４２の中間地域における少なくとも一つの厚くされた領域１５８でいっそう大きい厚さＴ１を有する。また、この設計は、性能と成形性との良好なバランスを有する。より良好な成形性を得るために、上部ひだ地域（内側部１３４）及び下部ひだ地域（外側部１３８）の体積は、ほとんど同一（約１０％以内）である。より低い重量でより高い性能を得るために、最大厚さと最小厚さの割合は、ある変形では、約１．６（４／２．５）以上であり得る。

[79]とりわけ、厚くされた領域１５８は、様々な厚さを有し得、その厚さは、厚くされた領域（例えば、Ｃ１又はＣ２）の土台となる厚さからピーク厚さまで徐々に増加され得、したがって、厚さの勾配で増加され得る。厚くされた領域１５８及び第５ひだ表面１３０の残りは、例えば、繊維補強複合材料の圧縮成型により一つの単一部品としてモールド成形される。

[80]本開示は、したがって載荷アプリケーションのための改善された耐衝撃性部品を提供する。ある面では、部品は、特に車両又は自動車における使用に適している。耐衝撃性部品は、選択的に、複合材料から形成される。ある面では、本開示は、そこに形成される複数の細長い頂部を備えた支持構造物を有する（例えば自動車又は車両のための）耐衝撃性部品を熟慮する。各細長い頂部は、それぞれ、上壁と一対の側壁を有する。少なくとも一つの厚くされた領域が、上壁又は側壁の少なくとも一つにおける構造的な支持のために提供される。複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために、隣接する複数の細長い頂部から所定の間隔で離間する。そのような支持構造物は、耐衝撃性である。

[81]支持構造物は、複数の細長い頂部のそれぞれの間に床領域（例えば底壁）をさらに含み得る。少なくとも一つの厚くされた領域は、上壁の部分及び／又は細長い頂部のそれぞれの間の床領域の部分に相当し得る。ある面では、複数の戦略的に厚くされた地域は、上壁及び側壁の少なくとも一つに含まれ得る。厚くされた領域は、上壁の中心の近く及び／又は床領域の中心の近くに最大厚さを有し得る。厚くされた領域は、ある変形では、上壁の厚くされた部分、細長い頂部のそれぞれの間の領域の厚くされた部分（例えば、床領域）及び上壁が対の側壁の各々と交わる厚くされた複数の角部を含み得る。

[82]他の面では、支持構造物は、第１内側部と第２外側部を有し、少なくとも一つの厚くされた領域は、上壁の外側部と複数の角部に配置されるが、床領域の細長い頂部間に配置される厚くされた領域は、第２外側部にある。上壁の幅は、約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下であり得、対の側壁の高さは、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下、選択的に約１０ｍｍ以上約１３ｍｍ以下であり得、複数の細長い頂部のそれぞれの間の床領域の幅は、約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下であり得る。

[83]ある変形では、少なくとも一つの厚くされた領域は、選択的に、約１．２ｍｍ以上、選択的に約２ｍｍ以上、選択的に約３ｍｍ以上、選択的に約４ｍｍ以上の厚さを有し得る。他の実施形態では、少なくとも一つの厚くされた領域は、選択的に約１．２ｍｍ以上約５ｍｍ以下、選択的に約２ｍｍ以上約５ｍｍ以下、及び選択的に約２．５ｍｍ以上約４ｍｍ以下の厚さを有し得、一方、少なくとも一つの厚くされた領域の外側の厚さは、約２．５ｍｍ以下、選択的に約２ｍｍ以下、及びある面では、選択的に約１．２ｍｍ以下であり得る。少なくとも一つの厚くされた領域の外側の第２厚さは、約３ｍｍ以下、選択的に約２．５ｍｍ以下、ある変形では、選択的に約１．２ｍｍ以下であり得る。少なくとも一つの厚くされた領域の外側の第２厚さは、約１ｍｍ以上約３ｍｍ以下、選択的に約１ｍｍ以上約２ｍｍ以下であり得る。

[84]ある面では、複合材料は、ポリマー及び炭素繊維を有する繊維補強複合材料である。ある面では、支持構造物は、ポリマーと、炭素繊維マット等の炭素繊維補強材料とを有する繊維補強複合材料等の、複合材料から形成され得る。構造部品は、ガスタンク保護シールド、ボディー底面シールド、構造パネル、内部床面、フロアパン、屋根、外部表面、貯蔵領域、グローブボックス、コンソールボックス、トランク、トランク床面、トラックベッド、及びそれらの任意の組み合わせであり得る。ある面では、車両はトラックであり得、支持構造物はトラックベッド床面であり得る。

[85]ある面では、支持構造物は、耐衝撃性であり、上述した試験条件下で亀裂が発生するまでに約８ジュール以上、選択的に約９ジュール以上、選択的に約１０ジュール以上、選択的に約１１ジュール以上、選択的に約１２ジュール以上、選択的に約１３ジュール以上、選択的に約１４ジュール以上、選択的に約１５ジュール以上、選択的に約１６ジュール以上、選択的に約１７ジュール以上、選択的に約１８ジュール以上、選択的に約１９ジュール以上、選択的に約２０ジュール以上、選択的に約２１ジュール以上、選択的に約２２ジュール以上、選択的に約２３ジュール以上、ある面では、選択的に、任意の亀裂が発生するまでに約２４ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。

[86]他の面では、本開示は、そこに形成される複数の細長い頂部を有する支持構造物を有する車両のための耐衝撃性部品をさらに熟慮する。複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために隣接する複数の細長い頂部から所定の間隔で離間する。細長い頂部の各々は、それぞれ、上壁と一対の側壁を有する。上壁は、弧状であり、曲率半径を画定する。ある面では、弧状の上壁によって画定される弧の矢状方向は、約１ｍｍ以下であり得る。また、複数の細長い頂部は、概して周期的な形状を有する。そのような支持構造物は耐衝撃性である。ある面では、支持構造物は、亀裂が発生するまでに約８ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。

[87]ある面では、曲率半径は、約５ｍｍ以下、選択的に約４ｍｍ以下、選択的に約３ｍｍ以下、選択的に約２ｍｍ以下である。ある面では、弧状の上壁によって画定される弧の矢状方向は、約１ｍｍ以下であり得る。支持構造物は、上壁及び側壁の少なくとも一つへの追加の構造的な支持のための、複数の戦略的に厚くされた地域又は領域をさらに含み得る。

[88]支持構造物は、複数の細長い頂部のそれぞれの間に床領域（例えば底壁）をさらに含み得る。上壁の幅は、約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下であり得、対の側壁の高さは、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下、選択的に約１０ｍｍ以上約１３ｍｍ以下であり得、複数の細長い頂部のそれぞれの間の床領域の幅は、約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下であり得る。

[89]上述したように、支持構造物は、炭素繊維補強熱可塑性ポリマー複合材料等の複合材料から形成され得る。複合材料は、ある面では、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有し得る。ある特別な変形においては、支持構造材料のヤング係数（Ｅ）に対する対の側壁の高さの割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下であり、選択的に、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．７５ｍｍ／ＧＰａ以下であり、ある変形では、選択的に約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．６５ｍｍ／ＧＰａ以下である。

[90]上記実施形態で説明したように、一以上の厚くされた領域は、上壁の部分及び／又は細長い頂部のそれぞれの間の床領域の部分に相当し得る。したがって、上述した厚くされた領域を有する変形又は設計のいずれかが、構造的な支持体のこの実施形態での使用のために熟慮されるが、簡潔のためにここでは繰り返されない。

[91]ある面では、複合材料は、ポリマー及び炭素繊維を有する繊維補強複合材料である。支持構造物は、ポリマーと、炭素繊維マット等の炭素繊維補強材料とを有する繊維補強複合材料等の、複合材料から形成され得る。そのような支持構造物は、圧縮成形され得る。構造部品は、ガスタンク保護シールド、ボディー底面シールド、構造パネル、内部床面、フロアパン、屋根、外部表面、貯蔵領域、グローブボックス、コンソールボックス、トランク、トランク床面、トラックベッド、及びそれらの任意の組み合わせであり得る。ある面では、車両はトラックであり得、支持構造物はトラックベッド床面であり得る。

[92]ある面では、支持構造物は、耐衝撃性であり、上述した試験条件下で亀裂が発生するまでに約８ジュール以上、選択的に約９ジュール以上、選択的に約１０ジュール以上、選択的に約１１ジュール以上、選択的に約１２ジュール以上、選択的に約１３ジュール以上、選択的に約１４ジュール以上、選択的に約１５ジュール以上、選択的に約１６ジュール以上、選択的に約１７ジュール以上、選択的に約１８ジュール以上、選択的に約１９ジュール以上、選択的に約２０ジュール以上、選択的に約２１ジュール以上、選択的に約２２ジュール以上、選択的に約２３ジュール以上、ある面では、選択的に、任意の亀裂が発生するまでに約２４ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。

[93]実施例１
[94]別のひだ設計の各々に衝撃試験が実施される。衝撃試験は、炭素繊維補強複合材料の細長い頂部ひだ（例えば、４６）の（図２−５の各々に示されるような）中心Ｃに衝撃力を、０．５インチ（約１．２７センチメートル）のストライカーで且つ上述した試験で加えることを含む。波形表面領域４２を有する材料の一部が試験台に水平に固定される。ストライカーは、丸又は半球状の、端部又は先端を有する０．５インチ（約１．２７センチメートル）の直径の円柱ロッドである。ひだをストライカーで打つときに印加されるエネルギー（Ｅ＝Ｆ＊ｄ）の総量を増加させるために、力及び／又は距離が増加される。亀裂がひだに形成されるまで、エネルギーが増加される。第１の亀裂に印加されるエネルギーが比較のために記録される。以下の表は、各図の衝撃試験の結果を示す。

[95]結果に示されるように、基準値、即ち第１ひだ表面５６の設計は、４Ｊのエネルギーで亀裂が生じていることを示している。第２ひだ表面６２は、第１ひだ５６に対して３倍の亀裂が生じるエネルギーの改善を示している。第３ひだ表面９０は、第１ひだ表面５６に対して３倍の亀裂が生じるエネルギーの改善を示している。第４ひだ表面１１４は、第１ひだ表面５６に対して２．５倍の亀裂が生じるエネルギーの改善を示している。第５ひだ表面１３０は、第１ひだ表面５６に対して３．７５倍の亀裂が生じるエネルギーの改善を示している。

[96]第２から第５ひだ表面は、衝撃試験結果に基づくと、全て第１ひだ表面における従来の設計に対して耐衝撃性の著しい改善を示している一方、第５ひだ表面１３０は、高い耐衝撃性を有する特に望ましいひだ設計を示している。構造部品１８（又はハードウェアの任意の他の部分）の波形表面領域４２に選択されるひだ設計は、その様な衝撃試験以外の試験結果に基づいて選択され得、又はこの衝撃試験がその単なる一つである、複数の試験結果に基づいて選択され得る。当業者によって理解されるように、各ひだ設計は、異なる試験の異なる材料を有する他のひだ設計と比べて、異なるように機能し得る。

[97]したがって、様々な面では、本開示は、載荷可能な波形表面を有する支持構造物を有する車両のための耐衝撃性部品を提供する。波形表面は、その中に形成される複数の細長い頂部を有する。複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために、所定の間隔で隣接する複数の細長い頂部から離間する。

[98]ある好ましい面では、支持構造物は、ポリマー及び炭素繊維を含む繊維補強複合材料等の複合材料を有し得る。複合材料は、ある面では、約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有し得る。ある特別な変形においては、支持構造材料のヤング係数（Ｅ）に対するひだ側壁の高さの割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下であり、選択的に、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．７５ｍｍ／ＧＰａ以下であり、ある変形では、選択的に０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約０．６５ｍｍ／ＧＰａ以下である。

[99]支持構造物は、耐衝撃性であり、上述した試験条件下で亀裂が発生するまでに約８ジュール以上の衝撃エネルギー、選択的には約９ジュール以上、選択的には約１０ジュール以上、選択的には約１１ジュール以上の衝撃エネルギー、選択的には約１２ジュール以上、選択的には約１３ジュール以上、選択的には約１４ジュール以上、選択的には約１５ジュール以上、選択的には約１６ジュール以上、選択的には約１７ジュール以上、選択的には約１８ジュール以上、選択的には約１９ジュール以上、選択的には約２０ジュール以上、選択的には約２１ジュール以上、選択的には約２２ジュール以上、選択的には約２３ジュール以上、ある面では、選択的には任意の亀裂が発生するまでに約２４ジュール以上の衝撃エネルギーに耐えることができる。

[100]実施形態の上記の記載は、説明及び記述の目的のために提供されている。それは包括的又は開示を限定する意図ではない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、概して特定の実施形態に限定されるものではないが、例え具体的に図示又は説明されていなくとも、適用可能な範囲で置換可能であり、選択された実施形態に使用され得る。同様のものが、多くの方法で変形され得る。そのような変形は本開示からの逸脱とみなされるべきでなく、そのような修正の全てが本開示の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (16)

1. 車両のための耐衝撃性部品であって、
   支持構造物であって、そこに形成される複数の細長い頂部を有し、細長い頂部の各々は、それぞれ、上壁と一対の側壁を有し、前記支持構造物は複合材料を有し、ヤング係数（Ｅ）に対する前記側壁の高さの割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下である支持構造物と、
   前記上壁又は前記側壁の少なくとも一つへの構造的な支持のための少なくとも一つの厚くされた領域とを有し、前記少なくとも一つの厚くされた領域は、前記上壁が前記一対の側壁と交わる角部に相当し、前記角部に弓形のブレースを形成し、前記複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために隣接する前記複数の細長い頂部から所定の間隔で離間する、耐衝撃性部品。
2. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記複数の細長い頂部は、概して周期的な形状を有する、耐衝撃性部品。
3. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記複数の細長い頂部のそれぞれの間に床領域をさらに有し、前記少なくとも一つの厚くされた領域は、さらに、上壁の部分又は前記細長い頂部のそれぞれの間の前記床領域の部分に相当し、前記少なくとも一つの厚くされた領域は、前記上壁の中心の近く又は前記床領域のそれぞれの中心の近くに最大厚さを有する、耐衝撃性部品。
4. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記複数の細長い頂部のそれぞれの間に床領域をさらに有し、前記少なくとも一つの厚くされた領域は、上壁の部分、前記細長い頂部のそれぞれの間の前記床領域の部分、及び前記上壁が前記一対の側壁の各々と交わる複数の角部に相当する、耐衝撃性部品。
5. 請求項４に記載された耐衝撃性部品において、
   前記支持構造物は、第１内側部及び第２外側部を有し、前記少なくとも一つの厚くされた領域は、前記上壁及び前記複数の角部の前記第１内側部に設けられ、且つ前記細長い頂部のそれぞれの間の前記床領域の前記第２外側部に設けられる、耐衝撃性部品。
6. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記複合材料は、ポリマー及び炭素繊維を有する繊維補強複合材料である、耐衝撃性部品。
7. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記少なくとも一つの厚くされた領域は、約３ｍｍ以上約５ｍｍ以下の厚さを有し、一方で前記少なくとも一つの厚くされた領域の外側の厚さは、約２ｍｍ以上約３ｍｍ以下である、耐衝撃性部品。
8. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記複数の細長い頂部のそれぞれの間に床領域をさらに有し、前記上壁の幅は、約２０ｍｍ以上約３５ｍｍ以下であり、前記一対の側壁の高さは、約１０ｍｍ以上約１８ｍｍ以下であり、前記複数の細長い頂部のそれぞれの間の前記床領域の幅は、約２０ｍｍ以上約４０ｍｍ以下である、耐衝撃性部品。
9. 請求項１に記載された耐衝撃性部品において、
   前記支持構造物は、ガスタンク保護シールド、ボディー底面シールド、構造パネル、内部床面、フロアパン、屋根、外部表面、貯蔵領域、グローブボックス、コンソールボックス、トランク、トランク床面、トラックベッド、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される、耐衝撃性部品。
10. 車両のための耐衝撃性部品であって、
    そこに形成される複数の細長い頂部を有する支持構造物を有し、細長い頂部の各々は、それぞれ、上壁と一対の側壁を有し、前記上壁は弧状であり、前記支持構造物は約２０ＧＰａ以上約３０ＧＰａ以下のヤング係数（Ｅ）を有する複合材料を有し、前記複数の細長い頂部の各々は、それぞれ、載荷可能な波形表面を形成するために隣接する前記複数の細長い頂部から所定の間隔で離間する、耐衝撃性部品。
11. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    前記複数の細長い頂部は、概して周期的な形状を有する、耐衝撃性部品。
12. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    前記弧状の上壁により画定される弧の矢状方向は、約１ｍｍ以下である、耐衝撃性部品。
13. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    前記上壁及び前記側壁の少なくとも一つに複数の戦略的に厚くされた領域をさらに有する、耐衝撃性部品。
14. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    前記複合材料は、ポリマー及び炭素繊維を有する繊維補強複合材料である、耐衝撃性部
    品。
15. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    前記支持構造物は、ガスタンク保護シールド、ボディー底面シールド、構造パネル、内部床面、フロアパン、屋根、外部表面、貯蔵領域、グローブボックス、コンソールボックス、トランク、トランク床面、トラックベッド、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される、耐衝撃性部品。
16. 請求項１０に記載された耐衝撃性部品において、
    ヤング係数（Ｅ）に対する前記側壁の前記高さの割合は、約０．４ｍｍ／ＧＰａ以上約１ｍｍ／ＧＰａ以下である、耐衝撃性部品。

Images