JP6348552B2 - 熱可塑性揺動バンパー - Google Patents

Description

本発明は、車両サスペンションシステム、特に揺動バンパー（ｊｏｕｎｃｅ ｂｕｍｐｅｒ）の分野に関する。

揺動バンパー（バンプストップ、リバウンドバンパー、エンドオブトラベル（ｅｎｄ−ｏｆ−ｔｒａｖｅｌ）バンパー、ストライクアウト（ｓｔｒｉｋｅ−ｏｕｔ）バンパー、サスペンションバンパー、または圧縮バンパーとも呼ばれる）は、車両サスペンションの上部に通常は配置される衝撃吸収装置である。自動車サスペンションシステム中に使用される揺動バンパーは、車軸およびフレームの一部などの２つのサスペンションシステム部品の間の衝撃を緩衝するため、ならびに騒音および振動を減衰させて乗員の乗り心地をよくするために、長く使用されている。車両シャシーの変位によって、ストラットが変位し、ストラットは、車両シャシーの移動に応答して圧縮および伸張のサイクルが生じる。サスペンションの大きな変位につながる道路表面の大きな凹凸に関連する揺動力からストラットアセンブリおよび車体を保護するために対応する必要がある。この理由のため、通常とは異なる走行条件で生じる力をショックアブソーバーが吸収できない場合に衝撃が生じやすい場所で、揺動バンパーがサスペンションシステムに取り付けられる。特に、ストラットの揺動中、ダンパーは「底を打ち」、揺動バンパーは移動して揺動バンパープレートと接触して、圧縮されることでエネルギーを散逸させ、その結果、衝撃が緩衝され、騒音が減少し、乗員による衝撃の感知が軽減され、車両サスペンションシステムに生じうる損傷が減少する。揺動バンパーは、伸長された、通常は円筒形または円錐形の部材であり、ピストンロッドの周囲に延在する圧縮可能なエラストマー材料でできたコンボリュートを有する場合も有さない場合もある。米国特許第４，６８１，３０４号明細書において教示されるように、コンボリュート付きバンパーは、揺動力に対する抵抗性を付与するために回旋を漸進的に積み重ねることによって機能する。

この用途に適した材料は、弾性である、すなわち過度の永久変形および破壊を生じることなく衝撃に耐えることができる必要があり、優れた屈曲寿命を有する必要がある。従来の揺動バンパーは、発泡ポリウレタンおよび加硫ゴムから形成される。たとえば、揺動バンパーは、マイクロセルラーポリウレタン（ＭＣＵ）から形成されることが多い。マイクロセルラーポリウレタンの揺動バンパーは、ポリウレタン前駆体を揺動バンパー金型中に注型することによって製造される。マイクロセルラー発泡体は、ジイソシアネートグリコールと、発泡を引き起こす二酸化炭素ガスを発生する発泡剤または水との反応によって得られる。この技術は、二酸化炭素の放出が遅いために金型中での発泡に長時間を要するため、時間がかかる。発泡ポリウレタンでできた揺動バンパーは良好な乗車特性が得られるが、架橋のためにエネルギーおよび時間を消費するため、製造に費用がかかる。

揺動バンパーの形成に使用される材料の耐久性、車両用流体に対する不活性、および引裂伝播に対する抵抗性の改善を目的として、米国特許第５，１９２，０５７号明細書には、エラストマー、好ましくはコポリエーテルエステルポリマーから形成される伸長された中空体が開示されている。上記文献に開示されているように、一定の厚さ分布を有するベローズ型部分を有する揺動バンパーなどのこのような部品は、ブロー成形技術によって製造される。揺動バンパーを形成するための別の方法、すなわちコルゲート押出が、米国特許出願公開第２００８／０２７２５２９号明細書に記載されている。

中空プラスチック物品を製造するための典型的なブロー成形作業の１つでは、押出成形または射出成形によって製造された、加熱成形可能な条件にあるプラスチック材料のパリソンを、製造される物品に必要な外形に適した形状の金型キャビティを有する開放ブロー金型の２つの半体の間に配置する。重力の影響下でパリソンを徐々に移動させて引き延ばす。パリソンが適切な長さに達すると、パリソンの周囲の金型半体を閉じ、加圧空気またはその他の圧縮ガスをパリソン内部に送って、パリソンを金型の形状まで膨張させるか、または金型キャビティの側面まで膨張させる。ある冷却時間の後、金型を開いて、最終物品を取り出す。

押出ブロー成形においては、パリソンは押出機によって製造される。押出ブロー成形は、発泡／注型よりも安価であるが、寸法の正確性が低くなり、部品の壁厚さも制限される。揺動バンパーの剛性は、その厚さと直接関係している。したがって、厚さの小さな変動（ワンショットから製造された揺動バンパーの長手方向軸に沿った物品間での変動、または１つの揺動バンパーの中にできた揺動バンパーのコンボリュートの半径に沿った物品間での変動のいずれか）、たとえば０．２ｍｍで、揺動バンパーの剛性、ならびにそのエネルギー吸収能力および減衰性能が大きき変化する。

射出ブロー成形では、押出ブロー成形よりも正確な寸法が得られる。この技術では、パリソンを射出成形によって形成し、金型の内部コアを取り外し、パリソンを急速に膨張させながら、押出ブロー成形の場合のような２つの金型半体の中に閉じ込める。パリソンは、一定でない断面を有するように射出成形することができ、それによって、押出ブロー成形で得られるよりも最終部品の壁厚さ均一性が良好となる。射出ブロー成形は、押出ブロー成形よりも、最終ブロー構造の詳細が正確になるが、より費用がかかる。

一般に、揺動バンパー中のエネルギーの吸収を最大化させることが望ましい。揺動バンパーのエネルギー吸収挙動は、たとえば、加えられた力に対する変形の測定によって測定することができる。通常、変形がＸ軸（単位ｍｍ）上にプロットされ、加えられた負荷（力）がＹ軸（単位Ｎ）上にプロットされる。曲線の下の面積は、式
変位×力＝エネルギー
により振動バンパーによって吸収されるエネルギーを表す。

前述の技術のいずれかによって製造された熱可塑性揺動バンパーは、特定の構成の詳細、および製造の材料などの設計に依存して異なる応答を示しうる。力−変位挙動を改善し、それによって吸収されるエネルギーを増加させるために、熱可塑性揺動バンパーの設計を改善する必要性が依然として存在する。

第１の態様において、本発明は、エラストマー熱可塑性材料でできた揺動バンパーであって：
壁を有する中空の伸長された管状体を含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、山はフィレット半径ｒｓを有し、谷はフィレット半径ｒｃを有し；ｒｃはｒｓよりも小さく、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、山が、端点Ｔｍを有する壁の弧によって画定される、揺動バンパーを提供する。

第２の態様において、本発明は、エラストマー熱可塑性材料でできた揺動バンパーであって：
壁を有する中空の伸長された管状体を含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、谷はフィレット半径ｒｃし、山は、フィレット半径ｒｓと、山の中央における壁厚さＴｓとを有し（Ｔｍａｘが実質的に山の中央にある場合、ＴｓがＴｍａｘとなる）；ｒｃはｒｓよりも小さく、山の壁の最大厚さであるＴｓ（Ｔｍａｘ）の、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、山が、端点Ｔｍを有する壁の弧によって画定される、揺動バンパーを提供する。

第３の態様において、本発明は、揺動バンパーの製造方法であって：
エラストマー熱可塑性材料を、壁を有する中空の伸長された管状体に成形するステップを含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、谷はフィレット半径ｒｃを有し、山はフィレット半径ｒｓを有し、山の最大壁厚さは、山の内部の場所に存在してＴｍａｘと記載され；ｒｓはｒｃよりも大きく、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、山が、端点Ｔｍを有する壁の弧によって画定される、方法を提供する。

第４の態様において、本発明は、揺動バンパーの製造方法であって：
エラストマー熱可塑性材料を、壁を有する中空の伸長された管状体に成形するステップを含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、谷はフィレット半径ｒｃし、山は、フィレット半径ｒｓと、山の中央における壁厚さＴｓとを有し（Ｔｍａｘが実質的に山の中央にある場合、ＴｓがＴｍａｘとなる）；ｒｓはｒｃよりも大きく、山における壁の厚さであるＴｓ（Ｔｍａｘ）の、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上である、方法を提供する。

第５の態様においては、本発明は、サスペンションの変位からエネルギーを吸収するために揺動バンパーを使用するステップを含む、自動車用サスペンションの衝撃を吸収する方法であって、揺動バンパーが、エラストマー熱可塑性材料でできており、壁を有する中空の伸長された管状体を含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、谷はフィレット半径ｒｃを有し、山はフィレット半径ｒｓを有し、山の最大壁厚さは、山の内部の場所に存在してＴｍａｘと記載され；ｒｓはｒｃよりも大きく、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、山が、端点Ｔｍを有する壁の弧によって画定される、方法を提供する。

第６の態様においては、本発明は、サスペンションの変位からエネルギーを吸収するために揺動バンパーを使用するステップを含む、自動車用サスペンションの衝撃を吸収する方法であって、揺動バンパーが、エラストマー熱可塑性材料でできており、壁を有する中空の伸長された管状体を含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、谷はフィレット半径ｒｃし、山は、フィレット半径ｒｓと、山の中央における壁厚さＴｓとを有し（Ｔｍａｘが実質的に山の中央にある場合、ＴｓがＴｍａｘとなる）；ｒｓはｒｃよりも大きく、山における壁の厚さであるＴｓ（Ｔｍａｘ）の、山および谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上である、方法を提供する。

「外側」揺動バンパーの概略切欠図であり、Ｒｅは、山における外半径を表し、Ｒｉは、谷における外半径を表し、Ｐは、山と山との間の距離（ピッチ）を表している。 図１の概略断面拡大図であり、破線は、揺動バンパーの長手方向軸を表し、ｒｓは、外側コンボリュートのフィレット半径を表し、ｒｃは、内側コンボリュート上のフィレット半径を表し、Ｔｓは、外側コンボリュートの山における最大壁厚さを表し（すなわちＴｍａｘが実質的に山の中央に存在する場合）、Ｔｃは、谷（内側コンボリュート）における壁厚さを表し、Ｔｍは、半径ｒｃの円と半径ｒｓの円との間の接触点における中間壁厚さを表している。山は、端点Ｔｍの壁の弧によって画定される。 半径ｒｓおよびｒｃの円が接していない場合を示す揺動バンパーの概略断面拡大図である。破線は、揺動バンパーの長手方向軸を表し、ｒｓは、外側コンボリュートのフィレット半径を表し、ｒｃは、内側コンボリュート上のフィレット半径を表し、Ｔｓは、外側コンボリュートの山における最大壁厚さを表し（すなわちＴｍａｘが実質的に山の中央に存在する場合）、Ｔｃは、谷（内側コンボリュート）における壁厚さを表し、Ｔｍは、半径ｒｃの円と半径ｒｓの円との両方に接するように引かれた線の中間点における中間壁厚さを表している。 自動車のサスペンション中に取り付けられたときの揺動バンパーの一例の一例の部分切欠図を示している。 本発明による揺動バンパーＥ１および比較例の揺動バンパー、すなわちＣ１に関するＸ軸上のパーセント変形（たわみ）（％）対Ｙ軸上の加えられた力（Ｎ）を示している。パーセント変形は、最初の圧縮の前のｍｍの単位での揺動バンパーの初期高さに対する、ｍｍの単位での実際の変形の比として定義される。Ｅ１の曲線は三角形で示され、Ｃ１の曲線は円で示される。

注記：図面中、揺動バンパーの壁厚さは本質的に一定であるとして描かれているが、本発明の揺動バンパーにおいては、揺動バンパー全体にわたって変動する。好ましい一実施形態においては、実質的に山の中央で、壁厚さが、山の最大厚さに到達する。

本明細書において言及されるすべての文献が参照により援用される。

本発明者らは、エラストマー熱可塑性材料でできた揺動ダンパーにおいて、山の壁の最大厚さ（Ｔｍａｘ、あるいはＴｍａｘが実質的に山の中央に存在する場合はＴｓと記載される）と、山および谷の間の中間点における壁の厚さ（Ｔｍ）との比（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）が１．０５以上である場合に、たとえば変形対加えられた力によって測定して、優れたエネルギー吸収が得られることを発見した。本明細書において使用される場合、優れたエネルギー吸収という用語は、変位に沿った大きな力、すなわち５０％の相対変形の場合に少なくとも５５Ｎと、同時に力が非常に強い場合の高レベルの変形、すなわち１０ＫＮにおける少なくとも６５％の相対変形との両方を意味する。エネルギー吸収レベルは、５０％および／または６０％の相対変形における力のレベル、および１０ＫＮ（すなわち加えられる力が１０キロニュートン）における相対変形によって評価することができる。

Ｔｓ（Ｔｍａｘ）およびＴｍは、揺動バンパー中のすべてのコンボリュートに対して測定されることが多く、コンボリュート間のばらつきは小さいため、または同じコンボリュート上での種々の角度位置におけるばらつきが小さいため、それらの平均値がＴｓ（Ｔｍａｘ）およびＴｍとして採用される。Ｔｍａｘは、端点Ｔｍによって画定される壁の弧の最大壁厚さである。これは、山の中（すなわち点Ｔｍの間）のあらゆる場所に存在しうる。好ましい一実施形態においては、これは山の中央（すなわち点Ｔｍの間の中間点）に存在し、その場合これはＴｓと記載することができる。

本発明は、図２Ａおよび２Ｂに例示されるように山のフィレット半径ｒｓが谷のフィレット半径ｒｃよりも大きい（すなわちｒｃ＜ｒｓ）「外側」揺動バンパーに関する。

本発明の原理は、図１、２Ａ、および２Ｂを考察することによってより良く理解できるであろう。図１は、典型的な「外側」揺動バンパーを示している。これは、外側および内側のコンボリュートを有する中空管状物品である。この形状は、ある山から次の山までの距離であるピッチ（Ｐ）、山における外半径（Ｒｅ）、および谷における外半径（Ｒｉ）によって画定される。ＲｅおよびＲｉの両方は、揺動バンパーの長手方向軸（すなわち揺動バンパーの中心を長手方向に通過する想像線）から測定される。外側コンボリュート上の最外点を山と呼び、最も内側に挟まれる点（コンボリュートの厚さは考慮しない）を谷と呼ぶ。

図２Ａは、外側コンボリュートおよび内側コンボリュートからなるベローズの拡大図を示している。外側コンボリュート（上部）は半径ｒｓによって画定され、内側コンボリュート（下部）は半径ｒｃによって画定される。「外側」揺動バンパーは、ｒｃがｒｓよりも小さいあらゆる揺動バンパーである。半径ｒｓおよびｒｃの円が描かれる場合、これら２つの円の接点は、山および谷の間の中間の揺動バンパーの壁上の点となる。この点における揺動バンパーの壁は厚さＴｍを有する。図２Ｂに示されるように、円ｒｓと円ｒｃの間に接点が存在しない場合、Ｔｍは、円ｒｓおよび円ｒｃへの接線の線分の中央として定義される。山における揺動バンパーの壁は最大厚さＴｍａｘ（または、これが山の中央に存在する場合はＴｓ）を有する。本発明者らは、山の壁の最大厚さ（ＴｍａｘまたはＴｓ）と、山および谷の間の中間点における壁の厚さ（Ｔｍ）との比（Ｔｓ／Ｔｍ）が１．０５以上である場合に、優れたエネルギー吸収を示す揺動バンパーが得られることを見いだした。

好ましい実施形態においては、Ｔｍａｘ／Ｔｍ（またはＴｓ／Ｔｍ）は１．１を超え、より好ましくは１．２を超え、たとえば１．２５または１．３または１．４以上である。

本発明による揺動バンパーは、変位（または変形）を加えられた力に対して測定して、吸収されるエネルギーが最大限となる。好ましい一実施形態においては、揺動バンパーは、特定の加えられた力に対して得られる変位も最大になり、最大の力における変位も最大となる（すなわち揺動バンパーが完全に圧縮される場合）。最大に力における変位（完全圧縮）は、１０キロニュートン（１０ｋＮ）の力で測定されることが多く、これは、１０キロニュートンの力が加えられるときの相対変形ＸとしてＸ１０ＫＮと記載される。エネルギー吸収を最大化しＸ１０ＫＮを最大化するために、本発明者らは、Ｔｍａｘ／Ｔｍ（またはＴｓ／Ｔｍ）が１．０５以上となるだけでなく、山における最大壁厚さ、Ｔｍａｘ（またはこれが山の中央に存在する場合はＴｓ）の、中間点における壁厚さＴｍに対する比が、ある値［（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）₁］以上となることが望ましいことを見いだしており、このある値は、山の最大壁厚さＴｍａｘまたはＴｓ、および谷における外半径Ｒｉに依存する。これは以下の特徴の組み合わせによって表すことができる：
Ｔｍａｘ／Ｔｍ（またはＴｓ／Ｔｍ）≧１．０５；および
（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）＞（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）₁、ここで（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）₁＝１．３＋０．００５×Ｒｉ−０．０５５×Ｔｍａｘ
式中：
Ｔｍａｘは、山の最大壁厚さであり；
Ｔｍは、半径ｒｃの円と半径ｒｓの円との間の接点における壁厚さであるか、またはｒｓおよびｒｃが接していない場合、Ｔｍは、円ｒｓおよび円ｒｃに対して引かれた接線の中点における壁厚さであり；
Ｒｉは、谷における外半径である。

ピッチＰは、一定であってよく、これは山から山（または谷から谷）の距離が常に同じであることを意味し、またはピッチＰは一定でなくてもよい。好ましくは一定である。

自動車に使用される場合、典型的なピッチＰは、または約１０〜３０ｍｍであり、より好ましくはまたは約１３〜２３ｍｍであり、厚さＴｍａｘ、ＴｓおよびＴｍは、典型的にはまたは約２〜５ｍｍであり、より好ましくはまたは約２〜４ｍｍであり、Ｒｉは典型的には約１０〜４０ｍｍ、より好ましくは約１５〜２５ｍｍである。

コンボリュートの数および揺動バンパー全体の高さは、車両の大きさおよび重量に依存して選択することができる。

本発明の揺動バンパーは、あらゆる熱可塑性エラストマーからできていてよいし、それらを含んでよい。好ましくは、比較的高い溶融粘度を有する（すなわち、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃におけるメルトフローレートが０．５〜８ｇ／１０分、より好ましくは１〜８ｇ／１０分、より好ましくは２〜６ｇ／１０分、特に好ましくは３〜５ｇ／１０分である）熱可塑性エラストマーが使用される。好ましくはエラストマーは、約４５〜６０Ｄ、より好ましくは約４７〜５５Ｄ（ＩＳＯ８６８に準拠して１秒で）の硬度を有する。特に好ましくはエラストマーは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）の軟質セグメントを有するセグメント化コポリエーテルエステルである。

本発明の揺動バンパーに有用な熱可塑性エラストマーの例としては、ＩＳＯ １８０６４：２００３（Ｅ）において定義されているもの、たとえば熱可塑性ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、熱可塑性ポリエーテルまたはポリエステルポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）、熱可塑性ポリアミドブロックコポリマー（ＴＰＡ）、コポリエーテルエステルまたはコポリエステルエステルなどのコポリエステル熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、ならびにそれらの混合物が挙げられ；熱可塑性ポリエステルおよびそれらの混合物も好適な材料である。

熱可塑性ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）は、熱可塑性オレフィン系ポリマー、たとえばポリプロピレンまたはポリエチレンを、熱硬化性エラストマーとブレンドしたものからなる。典型的なＴＰＯの１つは、ポリオレフィンプラスチック、一般にはポリプロピレンポリマーと、オレフィンコポリマーエラストマー、典型的にはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）またはエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）との溶融ブレンドまたは反応器ブレンドである。一般的なオレフィンコポリマーエラストマーとしては、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ、ならびにエチレン−ブテン、エチレン−ヘキサン、およびエチレン−オクテンコポリマーエラストマーなどのエチレンコポリマー（たとえば、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．より市販されるＥｎｇａｇｅ（登録商標）ポリオレフィンエラストマー）、およびエチレン−ブタジエンゴムが挙げられる。

スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）は、ポリスチレンと、ゴム状ポリマー材料、たとえばポリブタジエン、水素化ポリブタジエンおよびポリブタジエンの混合物、ポリ（エチレン−プロピレン）、および水素化ポリイソプレンとのブロックコポリマーからなる。スチレン／共役ジエン／スチレン型の具体的なブロックコポリマーは、ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＩＢＳ、ＳＥＢＳ、およびＳＥＰＳブロックコポリマーである。これらのブロックコポリマーは、当技術分野において周知であり、市販されている。

熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）は、ジイソシアネート、短鎖グリコールを含む硬質、ならびにジイソシアネートおよび長鎖ポリオールを含む軟質セグメントで構成される線状セグメント化ブロックコポリマーからなり、一般式

で表され、式中、
「Ｘ」は、ジイソシアネートと短鎖グリコールとを含む硬質セグメントを表し、「Ｚ」は、ジイソシアネートと長鎖ポリオールとを含む軟質セグメントを表し、「Ｙ」は、ＸセグメントとＺセグメントとを連結するウレタン結合のイソシアネート化合物の残基を表す。長鎖ポリオールとしては、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールなどのポリエーテル型のもの、またはポリエステル型ものが挙げられる。

熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）は、連続熱可塑性相と、その中に分散した加硫エラストマー相とからなる。本明細書において使用される場合、加硫物および「加硫物ゴム」という語句は、一般に硬化または部分的に硬化した、架橋したまたは架橋性のゴム、ならびに架橋ゴムの硬化性前駆体を意図しており、そのようなものとしては、エラストマー、ゴム状物質、およびいわゆる軟質加硫物が挙げられる。ＴＰＶは、架橋ゴムの多くの望ましい特性と、熱可塑性エラストマーの加工性などの一部の特性とを併せ持つ。いくつかの市販のＴＰＶが存在し、たとえば、それぞれＡｄｖａｎｃｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ ＳｙｓｔｅｍｓおよびＤＳＭより市販されるＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）およびＳａｒｌｉｎｋ（登録商標）（エチレン−プロピレン−ジエンコポリマーおよびポリプロピレンを主成分とするＴＰＶ）；Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓより市販されるＮｅｘｔｒｉｌｅ（商標）（ニトリルゴムおよびポリプロピレンを主成分とするＴＰＶ）；Ｚｅｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓより市販されるＺｅｏｔｈｅｒｍ（登録商標）（アクリレートエラストマーおよびポリアミドを主成分とするＴＰＶ）；および国際公開第２００４／０２９１５５号パンフレットに記載されるＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ ＣｏｍｐａｎｙのＤｕＰｏｎｔ（商標）ＥＴＰＶ（１５〜６０重量％のポリアルキレンフタレートポリエステルポリマーまたはコポリマーおよび４０〜８５重量％の架橋性ポリ（メタ）アクリレートまたはポリエチレン／（メタ）アクリレートゴム分散相を含む熱可塑性ブレンドであり、このゴムは、過酸化物フリーラジカル開始剤および有機ジエン架橋助剤と動的架橋している）が存在する。

熱可塑性ポリアミドブロックコポリマー（ＴＰＡ）は、ポリアミドセグメントの線状で規則的な鎖と、可撓性ポリエーテルまたはポリエステルセグメントまたは軟質セグメントとからなり、エーテル結合およびエステル結合の両方を有し、一般式

で表され、式中、
「ＰＡ」は、線状脂肪族ポリアミド配列を表し、「ＰＥ」は、たとえば、線状または分岐の脂肪族ポリオキシアルキレングリコール、またはエーテル結合、またはエステル結合、もしくは両方の結合のいずれかを有する長鎖ポリオール、およびそれらの混合物、またはそれらから誘導されるコポリエーテル、コポリエステルから形成されるポリオキシアルキレン配列を表す。コポリエーテルアミドまたはコポリエステルアミドブロックコポリマーの柔軟性は、ポリアミド単位の相対量の増加とともに一般に低下する。

本発明において使用される熱可塑性ポリアミドブロックコポリマーの好適な例は、ＡｒｋｅｍａまたはＥｌｆ Ａｔｏｃｈｅｍより商標Ｐｅｂａｘ（登録商標）で市販されている。

耐油脂性、高温耐久性、および低温可撓性の優れたバランスのために、本発明による揺動バンパーは、熱可塑性ポリエステル組成物でできていてよい。好ましい熱可塑性ポリエステルは、通常、１種類以上のジカルボン酸（ここで本明細書においては、用語「ジカルボン酸」は、エステルなどのジカルボン酸誘導体をも意味する）と１種類以上のジオールとから誘導される。好ましいポリエステルにおいては、ジカルボン酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、および２，６−ナフタレンジカルボン酸の１つ以上を含み、ジオール成分は、ＨＯ（ＣＨ₂）_nＯＨ（Ｉ）；１，４−シクロヘキサンジメタノール；ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_mＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ（ＩＩ）；およびＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_zＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ（ＩＩＩ）の１つ以上を含み、式中、ｎは２〜１０の整数であり、ｍは平均で１〜４であり、ｚは平均で約７〜約４０である。（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、ｍおよびｚのそれぞれが変動できる複数の化合物の混合物であってよく、ｍおよびｚは平均であるので、これらが整数である必要はないことに留意されたい。熱可塑性ポリエステルの形成にしようできる他のジカルボン酸としてはセバシン酸およびアジピン酸が挙げられる。ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸をコモノマーとして使用できる。特定の好ましいポリエステルとしては、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（エチレン２，６−ナフトエート）、およびポリ（１，４−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート）（ＰＣＴ）が挙げられる。

コポリエーテルエステルまたはコポリエステルエステルなどのコポリエステル熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）は、エステル結合を介して頭尾結合した多数の繰り返し長鎖エステル単位および短鎖エステル単位を有するコポリマーであり、前記長鎖エステル単位は式（Ａ）：

で表され、前記短鎖エステル単位は式（Ｂ）：

で表され、式中、
Ｇは、好ましくは約４００〜約６０００の数平均分子量を有するポリ（アルキレンオキシド）グリコールから末端ヒドロキシル基が除去された後に残る二価の基であり；Ｒは、約３００未満の分子量を有するジカルボン酸からカルボキシル基が除去された後に残る二価の基であり；Ｄは、好ましくは約２５０未満の分子量を有するジオールからヒドロキシル基が除去された後に残る二価の基であり；前記コポリエーテルエステルは、好ましくは約１５〜約９９重量％の短鎖エステル単位、および約１〜約８５重量％の長鎖エステル単位を含有する。

本明細書において使用される場合、ポリマー鎖中の単位に使用される用語「長鎖エステル単位」は、長鎖グリコールとジカルボン酸との反応生成物を意味する。好適な長鎖グリコールは、末端（または可能な限り末端に近い）ヒドロキシ基を有し、約４００〜約６０００、好ましくは約６００〜約３０００の数平均分子量を有するポリ（アルキレンオキシド）グリコールである。好ましいポリ（アルキレンオキシド）グリコールとしては、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（トリメチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、これらのアルキレンオキシドのコポリマーグリコール、およびエチレンオキシドでキャップされたポリ（プロピレンオキシド）グリコールなどのブロックコポリマーが挙げられる。２種類以上のこれらのグリコールの混合物を使用することができる。

コポリエーテルエステルのポリマー鎖中の単位に使用される用語「短鎖エステル単位」は、低分子量の化合物またはポリマー鎖単位を意味する。これらは、低分子量ジオールまたは複数のジオールの混合物と、ジカルボン酸とを反応させて、前述の式（Ｂ）で表されるエステル単位を形成することによって形成される。コポリエーテルエステルの調製に使用すると好適な短鎖エステル単位を反応によって形成する低分子量ジオールとしては、非環式、脂環式、および芳香族のジヒドロキシ化合物が挙げられる。好ましい化合物は、約２〜１５個の炭素原子を有するジオール、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソブチレングリコール、テトラメチレングリコール、１，４−ペンタメチレングリコール、２，２−ジメチルトリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、およびデカメチレングリコール、ジヒドロキシシクロヘキサン、シクロヘキサンジメタノール、レソルシノール、ヒドロキノン、１，５−ジヒドロキシナフタレンなどである。特に好ましいジオールは２〜８個の炭素原子を含有する脂肪族ジオールであり、より好ましいジオールは１，４−ブタンジオールである。

本発明の揺動バンパーの製造に好都合に使用されるコポリエーテルエステルは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅより商標Ｈｙｔｒｅｌ（登録商標）コポリエーテルエステルエラストマーとして市販されている。

好ましい一実施形態によると、本発明による揺動バンパーは、コポリエーテルエステルまたはコポリエステルエステル、およびそれらの混合物などのコポリエステル熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）でできている。より好ましくは、テレフタル酸のエステル、たとえばジメチルテレフタレート、１−４ブタンジオール、およびポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールから製造されたコポリエーテルエステルが使用される。短鎖エステル単位の重量パーセントは約５０であり、残りが長鎖エステル単位である。コポリエーテルエステルエラストマーは高い溶融粘度を有し、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃におけるメルトフローレートが約４ｇ／１０分である。その硬度は、ＩＳＯ８６８に準拠して測定して１秒で約４７ショアＤである。

本発明による揺動バンパーの製造に使用される材料は、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤；加水分解安定剤；帯電防止剤；染料または顔料；フィラー、難燃剤；潤滑剤；繊維、フレーク、またはガラス粒子などの補強材；ナノスケール粒子などの鉱物、セラミックス、特に炭素；加工助剤、たとえば離型剤；および／またはそれらの混合物などの添加剤を含むことができる。これらの添加剤の好適な量、およびこれらの添加剤をポリマー組成物に混入する方法は当業者に周知である。

本発明の揺動バンパーは、熱可塑性エラストマー材料の成形に好適なあらゆる成形作業または方法によって製造することができる。このような成形作業または方法は：射出成形、押出成形（たとえばコルゲート押出）、およびブロー成形（押出ブロー成形および射出ブロー成形など）を含む作業を含む。部品の最終形状の制御が良好となり、最終形状の制御とプロセスのコストとの間のバランスが良好となるため、ブロー成形が特に好ましい。

本発明による揺動バンパーの２つの例の一部の寸法を以下の表１に示している。

使用時には、揺動バンパーは、車両のシャシーとショックアブソーバーとの間の車両のサスペンションロッド上に取り付けられる。取り付けの一例が図３に概略的に示されている。図３を参照すると、揺動バンパー（１）は、ショックアブソーバーロッド（２）の上に取り付けられ、それによって、上方向のショックアブソーバー（３）の変位により、ショックアブソーバー（３）とシャシー（４）との間の揺動バンパーの軸方向の圧縮が生じる。希望するなら、揺動バンパー（１）は、サスペンションサポート（５）によって適切な位置に維持することができる。数字（６）は、車軸に接続されるショックアブソーバーの末端を示している。

テレフタル酸のエステル、たとえばジメチルテレフタレート、１−４ブタンジオール、およびポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールでできたコポリエーテルエステルエラストマーのブロー成形によって、本発明による揺動バンパーＥ１を作製した。揺動バンパーＥ１は、実質的に山の中央にＴｍａｘを有する。短鎖エステル単位の重量パーセント値は約５０であり、エステル単位の残りの部分は長鎖エステル単位であった。このコポリエーテルエステルエラストマーは、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃におけるメルトフローレートが約４ｇ／１０分であった。その硬度は、ＩＳＯ８６８に準拠して測定して１秒で約４７ショアＤであった。比較例の揺動バンパーＣ１もこの材料から作製した。

揺動バンパーの寸法を表２に示す。本発明による揺動バンパーＥ１は、Ｔｍａｘ／Ｔｍ＝１．３５、すなわちＴｍａｘ／Ｔｍ＞１．０５であり、一方、比較例の揺動バンパーＣ１は、Ｔｍａｘ／Ｔｍ＝１．０３（すなわち１．０５未満）であった。

さらに、揺動バンパーＥ１は要求：
Ｔｍａｘ／Ｔｍ≧１．０５；および
山の最大壁厚さと、山および谷の間の中間点における壁の厚さとの比（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）が（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）₁よりも大きく、
（Ｔｍａｘ／Ｔｍ）₁＝１．３＋０．００５×Ｒｉ−０．０５５×Ｔｍａｘ
を満たし、式中：
Ｔｍａｘは、山の最大壁厚さであり；
Ｔｍは、半径ｒｃの円と半径ｒｓの円との間の接点における壁厚さであるか、またはｒｓおよびｒｃが接していない場合、Ｔｍは、円ｒｓおよび円ｒｃに対して引かれた接線の中点における壁厚さであり；
Ｒｉは、谷における外半径であり、山は、端点Ｔｍを有する壁の弧によって画定される。

２つの分離したベローズを使用して圧縮応答を測定した。揺動バンパーの末端から人為的な結果を回避するため、この方法で成形部品を切断した。０ｍｍ基準点は、圧縮機のプレート上に位置する外部の点とした。

成形部品は、５０ｍｍ／分、２３℃において０〜１０ＫＮの３回の圧縮サイクルを加えることによってコンディショニングした。次にこれらの部品を解放し、応力なしで２３℃の温度で１時間維持した。次に成形部品に対して、最初の３サイクルと同じ条件を使用して第４の圧縮サイクルを行う。この最後のサイクルによって、揺動バンパーの静的圧縮曲線を画定した。

表３は、相対変形を得るために必要な力、実際のたわみ、および１０ＫＮの力を加えたときの相対変形（Ｘ１０ＫＮ）を示している。表３の相対たわみデータを図４にプロットしている。

表３および図４のデータは、相対たわみが５５％を超えると、Ｔｍａｘ／Ｔｍが１．３５である（すなわち１．０５を超える）本発明による揺動バンパー、すなわちＥ１に特定の相対変形（たわみ）を生じさせるために必要な力が、Ｔｍａｘ／Ｔｍが１．０３（すなわち１．０５未満）である比較例揺動バンパーＣ１に同じ相対変形を生じさせるのに必要な力よりも実質的に大きいことを示している。このことは、本発明による揺動バンパーＥ１が、比較例の揺動バンパーＣ１よりもエネルギー吸収に関してはるかに効率的であることを示している。

比較例の揺動バンパーＣ１および本発明の揺動バンパーＥ１の結果を図４にグラフで示しており、パーセントたわみ（％）をＸ軸上にプロットし、加えられた力（Ｎ）をＹ軸上にプロットしている。パーセント変形は、最初の圧縮の前の揺動バンパーのｍｍの単位での初期高さに対する、ｍｍの単位での実際の変形の比として定義される。揺動バンパーＥ１の結果は、三角形で示される曲線で示されている。比較例の揺動バンパーＣ１の結果は、円で示される曲線で示されている。

曲線（力Ｘ％たわみ）の下の面積から、吸収された全エネルギー量が得られる。比較例の揺動バンパーＣ１の圧縮曲線（菱形）は、５５％を超える相対たわみで、低い位置の曲線である。本発明による揺動バンパーＥ１（三角形）は、５５％を超える相対たわみで高い位置にある曲線となり、曲線の下の面積画より大きくなり、エネルギー吸収の増加を示している。

さらに、本発明による揺動バンパーＥ１は、最大変位が実質的に犠牲になっていないことが図４から分かる。実験の揺動バンパーＥ１のＸ１０ＫＮが、比較例の揺動バンパーＣ１のＸ１０ＫＮよりも実質的に小さいということはない。

Claims (12)

1. コポリエーテルエステルでできた、自動車用サスペンションシステムで使用される揺動バンパーであって、前記揺動バンパーが：
   壁を有する中空の伸長された管状体を含み、管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、前記山はフィレット半径ｒｓを有し、前記谷は、フィレット半径ｒｃを有し、前記壁が、前記山の最大壁厚さＴｍａｘを有し；前記揺動バンパーは、ｒｃがｒｓよりも小さい外側揺動バンパーであり、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、前記山および前記谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、前記山が、前記壁の厚さがＴｍである前記中間点での端点を有する壁の弧によって画定されている、揺動バンパー。
2. 前記コポリエーテルエステルが、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃における０．５〜８ｇ／１０分の溶融粘度と、ＩＳＯ８６８に準拠して１秒で測定される約４５〜６０Ｄの硬度とを有する、請求項１に記載の揺動バンパー。
3. 前記コポリエーテルエステルが、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃における２〜６ｇ／１０分の溶融粘度と、ＩＳＯ８６８に準拠して１秒で測定される約４５〜６０Ｄの硬度とを有する、請求項１に記載の揺動バンパー。
4. 前記コポリエーテルエステルが、ＩＳＯ１１３３に準拠した５ｋｇの荷重下で２３０℃における３〜５ｇ／１０分の溶融粘度と、ＩＳＯ８６８に準拠して１秒で測定される約４５〜６０Ｄの硬度とを有する、請求項１に記載の揺動バンパー。
5. 前記コポリエーテルエステルが、エステル結合を介して頭尾結合した多数の繰り返し長鎖エステル単位および短鎖エステル単位を有するコポリマーから選択され、前記長鎖エステル単位が式（Ａ）：
   

   

   で表され、前記短鎖エステル単位が式（Ｂ）：
   

   

   で表され、式中、
   Ｇは、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールから末端ヒドロキシル基が除去された後に残る二価の基であり；Ｒは、約３００未満の分子量を有するジカルボン酸からカルボキシル基が除去された後に残る二価の基であり；Ｄは、ジオールからヒドロキシル基が除去された後に残る二価の基である、請求項１に記載の揺動バンパー。
6. 自動車用サスペンションシステムで使用される揺動バンパーの製造方法であって：
   コポリエーテルエステルを、壁を有する中空の伸長された管状体に成形するステップを含み、前記管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定され、前記山はフィレット半径ｒｓを有し、前記谷はフィレット半径ｒｃを有し；前記揺動バンパーは、ｒｃがｒｓよりも小さい外側揺動バンパーであり、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、前記山および前記谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、前記山が、前記壁の厚さがＴｍである前記中間点での端点を有する壁の弧によって画定される、方法。
7. 成形方法が、射出成形、押出成形、およびブロー成形からなる群から選択される成形作業を含む、請求項６に記載の方法。
8. サスペンションの変位からエネルギーを吸収するために揺動バンパーを使用するステップを含む、自動車用サスペンションの衝撃を吸収する方法であって、前記揺動バンパーが、コポリエーテルエステルでできており、壁を有する中空の伸長された管状体を含み、前記管状体は少なくとも２つのベローズを有し、各ベローズは山および谷によって画定されており、前記山はフィレット半径ｒｓを有し、前記谷はフィレット半径ｒｃを有し；前記揺動バンパーは、ｒｃがｒｓよりも小さい外側揺動バンパーであり、山の壁の最大厚さであるＴｍａｘの、前記山および前記谷の間の中間点における壁の厚さであるＴｍに対する比が１．０５以上であり、前記山が、前記壁の厚さがＴｍである前記中間点での端点を有する壁の弧によって画定されている、方法。
9. Ｔｍａｘが、前記山の実質的に中央にある点に存在する、請求項１に記載の揺動バンパー。
10. Ｔｍａｘが、前記山の実質的に中央にある点に存在する、請求項６に記載の方法。
11. 自動車のサスペンションロッド上に取り付けられた請求項１〜５のいずれかに記載の揺動バンパーまたは請求項９に記載の揺動バンパーを含む、自動車のサスペンション。
12. 車両のサスペンションロッド上に取り付けられた請求項１〜５、９のいずれかに記載の揺動バンパーを含む、車両サスペンションシステム。

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