(57)【要約】      （修正有）【課題】細長比が１０以上で非常に異なるサイズのシステム及び構成要素に適合する緩衝装置を提供する。【解決手段】細長い金属構造物１２は、第１の保持要素１１の異なる位置で固定される。金属構造物１２間の相互距離は０．７５×Ｌ以下で、第１の端に関して測定される。隣接する細長い要素に対し垂直な平面の少なくとも９０％は、相互に平行か２０°より低い角度を形成する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の保持要素（１１；３１  ４１；５１  ；６１；１１１１）と、
第１端部及び第２端部を有する複数の細長い金属構造物（１２，１２’，１２”，１２ｎ；３２，３２’，３２”，３２ｎ，３３；４２，４２’，４２”，４２ｎ；５２，５２’；１１１２，１１１２’，１１１２ｎ，１１１３，１１１３’，１１１３ｎ）と、
を備え、
前記細長い金属構造物それぞれが１０以上の細長比を有し、前記細長い金属構造物はそれぞれ第１の端で前記第１の保持要素に固定され、
−前記細長い金属構造物は、前記第１の保持要素の異なる位置で固定される緩衝装置（１０；２０；３０；３００；３１０；４０；５０；６０；１１１）であって、
−前細長い金属構造物（１２，１２’；３２，３３；４２，４２’；５２；５２’，６２，６２’；１１１２，１１１３）の少なくとも一対の細長い金属構造物間の相互距離が０．７５×それらの長さＬによる値以下であり、前記相互距離がそれらの第１の端に関して測定されており、
−隣接する細長い構造に対して垂直な平面の少なくとも９０％は、互いに平行であるか又は２０°以下の角度を形成し、
前記細長い金属構造物が平坦な層状又はシート状の要素及び／又はまっすぐな糸状の要素又はワイヤ状の要素であり、
前記細長い金属構造物に対して次々に垂直する平面と直角をなす方向において作動する衝撃のエネルギーを吸収するように構成されており、
前記細長い金属構造物の少なくとも９０％が超弾性合金からなり、かつ前記超弾性合金は少なくとも７０ｗｔ％のニッケル及びチタンを含むことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
まっすぐな及び／又は平坦な細長い構造が、糸状の又はワイヤ状の要素の場合にはそれらの軸に沿って導かれる圧縮荷重を、層状又はシート状の要素の場合にはそれらの面に平行に導かれる圧縮荷重を使用中に受けるように全体の構成がなっている、請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
前記細長い金属構造物によって占められる領域と前記細長い金属構造物が固定される保持要素の全体の表面積との比率が１０−４以上である、請求項１又は２に記載の緩衝装置。
【請求項４】
前記長さＬが３ｍｍと３０ｃｍとの間である、請求項１〜３の何れか一項に記載の緩衝装置。
【請求項５】
保持要素が平らな形の要素である、請求項１〜４の何れか一項に記載の緩衝装置。
【請求項６】
前記緩衝装置（６０）が球面形状を有し、前記第１の保持要素（６１）が中心部材である、請求項１記載の緩衝装置。
【請求項７】
前記細長い金属構造物の第１の端の反対側の前記細長い金属構造物の第２の端は、自由端である、請求項１〜６の何れか一項に記載の緩衝装置。
【請求項８】
第２の保持要素（２３；３０３；３１３；６３）を更に備え、
前記細長い金属構造物の第１の端の反対側の前記細長い金属構造物の第２の端は、前記第２の保持要素に固定されており、
前記細長い金属構造物が前記第２の保持要素の異なる位置でそれぞれ固定している、請求項１〜６の何れか一項に記載の緩衝装置（２０；３００；３１０）。
【請求項９】
前記細長い金属構造物のうちの少なくとも１つが形状記憶金属からなる、請求項１〜８の一項に記載の緩衝装置。
【請求項１０】
前記細長い金属構造物の前記第１の端は保持要素内に延在しており、前記保持要素内において塞がれている、請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の緩衝装置を備えるシステム。
【請求項１２】
前記システムが閉鎖システムである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムが支持要素の一部分又は構成要素である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムが車両である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記緩衝装置が前記車両のバンパーに組み込まれている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記緩衝装置が前記車両の安全ベルトに組み込まれている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記緩衝装置が前記車両のシートに組み込まれている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムが怪我人のための輸送システムである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムが布である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムが家庭用又は産業用の設備である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムがパッケージである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
コントローラ（１１２）からの制御電流（Ｉ）を形状記憶材料からなる細長い金属構造物に供給するステップを備え、
前記コントローラ（１１２）の動作は、一つ以上のセンサの外部入力に基づいて制御される、請求項９に係る緩衝装置（１１１１）を作動する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改良された緩衝装置に関し、その緩衝装置を用いるシステム及び／又はコンポーネントに関する。「装置」という用語はそれの最も広い意味で解釈されて、より大きいシステム又はより複雑なシステムに組み込まれた部品又はサブアセンブリだけではなく、有限装置／緩衝システム及び独立型装置／緩衝システムを含む。
【背景技術】
【０００２】
改良型の緩衝装置は様々な用途に必要とされる。そして、改良は、より効率的なエネルギー散逸メカニズム、すなわち強化された保護のみならず、外部ソースからの複数の衝突に耐える能力、すなわち耐久性に関する。
【０００３】
緩衝装置が使用される分野は、非常に様々であり、自動車産業（車、トラック）用のバンパー及び電車プラットフォーム・バンパーのような機械式サブアセンブリから、例えばモーターバイク・ジャケットのための安全衣類又は布用の織物に組み込まれることが意図されたコンポーネントにわたる。特定の用途又は使用分野によっては、耐久性又は強化された保護が優位な効果を提供できる場合もあるが、本発明に係る改良型の緩衝装置は、高い耐久性及び強化された保護の両方を特徴とする。
【０００４】
閉鎖システムの分野において、例えばドア、ウインドウ及びゲートのための停止バッファの用途のために、両方の特徴は同時に関連する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０４２１５２号
【特許文献２】米国特許第３３６０２２５号
【特許文献３】欧州特許出願第２６３９４７６号
【特許文献４】米国特許出願第２００９／０１２６２８８号
【特許文献５】米国特許出願第２０１１／００３１６６５号
【特許文献６】米国特許第６５３０５６４号
【特許文献７】国際公開第２０１０／０５３６０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の他の著しい態様は、その構造特徴が非常に異なるサイズを有するシステム及び構成要素に容易に適合し得るということである。それによって、緩衝装置は異なる用途のための最終的なシステム／構成要素に容易に組み込まれることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様において、本発明は第１の保持要素と、１０以上の細長比を有する複数の細長い金属構造物と、を備える緩衝装置に関する。そこにおいて、細長い金属構造物は第１の保持要素にその第１端部でそれぞれ固定される。そして、以下の点において、特徴づけられる。
−細長い金属構造物は、第１の保持要素の異なる位置で、それぞれ固定される。
−細長い金属構造物の少なくとも一対の細長い金属構造物の間の相互距離は０．７５×Ｌ以下であり、前記距離がそれらの第１の端に関して測定される。
−隣接する細長い要素に対して垂直な平面の少なくとも９０％は、相互に平行であるか又は２０°より低い角度を形成する。
【０００８】
本発明は、以下の図に関して更に例示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】層状要素又はシート状細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の上面図を図式的に示す図である。
【図１Ｂ】層状要素又はシート状細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の正面図を図式的に示す図である。
【図２Ａ】層状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の別の実施形態の上面図を図式的に示す図である。
【図２Ｂ】層状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の別の実施形態の正面図を図式的に示す図である。
【図３Ａ】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の上面図を図式的に示す図である。
【図３Ｂ】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の代替的な正面図を図式的に示す図である。
【図３Ｃ】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の代替的な正面図を図式的に示す図である。
【図４】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の別の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の別の実施形態を示す図である。
【図５】糸状の細長い要素を備える本発明に係る緩衝装置の別の実施形態を示す図である。
【図６】球形構造を有する本発明に係る緩衝装置の別の実施形態の断面図を図式的に示す図である。
【図７】本発明に係る緩衝装置の一部を図式的に示す部分切欠図である。
【図８】本発明に係る緩衝装置の画像を示す図である。
【図９】従来技術に従った製造された緩衝装置の画像を示す図である。
【図１０】図９に示される装置と図１０に示される装置との間の性能を比較する図である。
【図１１】本発明に係る緩衝装置を備えるシステムの典型的な動作の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図の理解をより容易にするために、細長い金属構造物の高さ及び幅に特に且つ非排他的に関連しており、構成要素の寸法及び寸法の比率は場合によっては変更されている。
【００１１】
本発明に係る緩衝装置において、使われやすい細長い金属構造物の細長比（slenderness ratio）、すなわち、それらの長さＬとより小さな横寸法ｗとの比率は、１０以上である。図面に示されているように、本発明の細長い金属構造物は、平坦な層状又はシート状の要素及び／又はまっすぐな糸状の要素又はワイヤ状の要素である。以下で詳述されるように、図１〜図８に示される本発明の実施形態は平坦な層状又はシート状の要素、又はまっすぐな糸状又はワイヤ状の要素を備える。本発明の緩衝装置は、平坦な層状又はシート状の要素とまっすぐな糸状又はワイヤ状の要素との組合せを備えることもできる。
【００１２】
明確にするため、本発明の文脈中の細長い構造は、まっすぐで且つ直線状である（糸状）か、平らで且つ直線状（層状）である。すなわち、それらの長さの少なくとも９０％において、接線が細長い構造の（まっすぐな）軸又は（直線状）中心面と５°未満の最小の角度を形成する。長さの９０％条件は、細長い構造が現実のものであって理想的なものではないことと、細長い構造の末端部分が本発明の緩衝装置におけるそれらの配置の結果として歪められ／変形してもよいことと、を考慮に入れる。同様に、５°未満の形成角度に関連する条件は、理想的な状態からの逸脱を考慮に入れる。
【００１３】
また、優先的な解決手段は、存在要素の全てがまっすぐな細長い構造によって製造されることを想定するが、それらのほんの一部（１０％未満）が上記の定義通りの非直線形状をすることは可能である。好ましくはそのほんの一部は、５％未満であり、好ましくは、１％未満である。
【００１４】
これらの考察は、本発明に係る緩衝システムが、若干の特定の実施形態において、多数の線形細長い構造を含み、妥協せずに又はシステムの全体の性能に著しく影響を及ぼさずに、それらの一部がシステムに載置される結果として理想的な線形状態から逸脱する可能性があることを考慮に入れたことによるものである。
【００１５】
上記の説明の通り、本発明の緩衝システムの細長い要素は、改良された緩衝特徴の技術的な効果を協同的に成し遂げる独特な要素であり、以下において、最高水準の技術に関して述べられるマルチストランドのケーブルの場合とは異なる。
【００１６】
本発明に係る緩衝装置の全体の構成は、まっすぐな及び／又は平坦な細長い構造が、糸状又はワイヤ状の要素の場合にはそれらの軸に沿って導かれる圧縮荷重（compressive loads）に耐え、層状又はシート状の要素の場合にはそれらの平面と平行に導かれる圧縮荷重に耐えるようなものである。
【００１７】
それ故、本発明の緩衝装置は、まっすぐであるか平坦な細長い構造のいわゆる座屈効果（buckling effect）、すなわち、単純な圧縮から曲げへ移り変わり、大きく変形する圧縮荷重及び衝撃の下におけるそれらの能力を有効に利用する。
【００１８】
機械科学において、座屈は不安定性による現象である。そして、故障モードに至る。座屈は、平衡構成が負荷のパラメータ変更の下で不安定になり、いくつかの現象に現れることができる位置を定める。理論的には、座屈は、静的平衡の方程式の解（solution）の分岐点によって生じる。増加する負荷の下の特定のステージにおいて、更なる負荷は、平衡の２つの状態のうちの１つにおいて維持されることが可能である。圧縮荷重を受けるまっすぐな構造の特定の場合において、平衡は、単純な圧縮状態又は横方向に変形した状態で理論的に見つかることができる。実際のところ、第２の状態は主に最も起りそうなものであり、それは大きい変形を意味する。
【００１９】
細長い構造が大きい変形に耐えることができる材料からなる場合、吸収されるエネルギーは急進的に増加する。本発明は、最大範囲でこの物理的な効果を利用するのに適切な細長い構造の原レイアウトに依存するものであり、緩衝アセンブリ及び緩衝装置のために用いられる。
【００２０】
また、上で説明され、又は描写された実施形態において、本発明の緩衝装置において用いられた細長い構造が一つのまっすぐな糸状の要素及び／又は平坦な層状の要素であり、互いに隣接していてもよいが、互いに絡み合っておらず、互いに結合しておらず、互いにねじられていないことに注目することが重要である。
【００２１】
それ故、例えばロープ又はマルチストランドケーブルのような細長い構造は明確に本発明の範囲外である。その理由は、それらはいかなる圧縮荷重を支持することができず、また、それらは座屈を耐えることができないからである。そのような構造は、国際公開第２０１３／０４２１５２号及び米国特許第３３６０２２５号に記載されており、衝撃を吸収するか又は減衰させるための能動要素として使用する複数のストランド／ワイヤからなるケーブル構造の特性及び強さに依存する。この場合、減衰が隣接するワイヤ間の摩擦によって成し遂げられ、本発明によって生じるような変位に起因する変形によるものではないことが強調されるべきである。
【００２２】
既に概説されるように、本発明は、使用の間に座屈を受けるまっすぐな及び／又は平坦な細長い構造の使用に基づく。従来技術における緩衝装置は、その代わりに、欧州特許出願第２６３９４７６号、米国特許出願第２００９／０１２６２８８号及び米国特許出願第２０１１／００３１６６５号に記載されているようなまっすぐでないか又は平坦でない構造に依存する。それは明らかに変形に耐えることができない。
【００２３】
従来技術における緩衝装置と本発明に係る緩衝装置との間の相違点を更に理解するために、以下において比較例を記載する。比較例では、欧州特許出願第２６３９４７６号に開示の緩衝装置に類似の従来技術における緩衝装置（図９を参照）が用いられた。
【００２４】
本発明において、まっすぐな及び／又は平坦な細長い構造が配置され、細長い構造に対して次々に垂直する平面と直角をなす方向において作動する衝撃のエネルギーを、例えば、まっすぐな糸状の細長い構造の場合、それらの軸に沿って本質的に導かれる衝撃力を吸収する。
【００２５】
優先的に折り畳められる方向が必要な場合、例えば、事件後に続く横方向の移動及び変位を防止するように構成された車両座席のヘッド支持体の場合には、平坦な層状又はシート状要素の形の細長い構造が好ましい。
【００２６】
柔らかな保持要素の場合、例えば金属ワイヤを組み込んだ織物の場合、Ｌといかなる横寸法と間の比が１０以上のまっすぐな糸状の要素の形の細長い構造が好適である。
【００２７】
糸状の要素は、管状であることができ（すなわち、それらのコアが空いている）、又はワイヤの形であることができる。
【００２８】
細長い金属構造物を用いた緩衝装置は例えば米国特許第６５３０５６４号において開示されている。そこにおいて、ワイヤの形になっている細長い糸状金属要素は保持要素を有する共通の接触点を有する。この構成は本発明によって製造されたものと比較して、性能に劣った緩衝システムをもたらす。これは、それらが座屈ではなく曲げ変形だけに依存するからである。
【００２９】
振動減衰のための別のタイプの緩衝構造が、国際公開第ＷＯ２０１０／０５３６０２号に記載されている。そこにおいて、超弾性材料（superelastic material）からなると共に間隔をおいて置かれた柱（pillars）はＭＥＭＳの振動吸収装置として開示される。
【００３０】
図１Ａは、本発明に係る緩衝装置１０の上面図の概略図であり、図１Ｂはその正面図である。
【００３１】
本実施形態において、細長い構造１２，１２’，１２”，・・・，１２ｎは、互いに平行するすべての層状の要素であり、緩衝装置１０のベースを形成する第１の保持要素１１上においてその第１端部でそれぞれ固定される。本発明によれば、細長い要素、例えば要素１２，１２’の少なくとも一対の細長い要素の相互距離は０．７５×Ｌ以下である。そこにおいて、Ｌはそれらの第１の端に関して測定された細長い金属要素の長さを示す。
【００３２】
緩衝装置１０は、それらの第１の端の反対側のその第２の端で細長い金属構造物に接続される第２の保持要素を備えることもできる。図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ、本発明に係る緩衝装置２０の上面図及び正面図を示す。図１Ａ及び図１Ｂの緩衝装置１０と同様に、緩衝装置２０は、ベース保持部材とそれに固定された複数の平行する細長い金属構造物と、から成る。また、緩衝装置２０は、細長い金属構造物の第２の端に接続される第２の保持部材２３が備えられている。図２Ａに示すように、２つの保持要素が互いに重複するように好ましくは大きさが決められるが、第２の保持部材２３は、単に部分的に細長い金属構造物に固定され得る。
【００３３】
両実施形態のための他の興味深い構成において、ほぼ等しく離間され且つ平行した細長い構造の使用が想定される。ただし、それらの相互距離は、０．７５×Ｌ以下である。
【００３４】
図式的に図に示される構造が理想的な構造であることに注目することは重要である。事実上、現実上の緩衝装置において、細長い金属構造物は、各々と完全に平行しない場合がある。本発明によれば、細長い金属構造物に対して垂直な平面は、２０°以下の角度を形成することもでき、緩衝装置の性能に影響を及ぼさない。さらに、上記の条件は、細長い金属構造物の少なくとも９０％に対して真実であり、それらの軽微な量が上記の条件に合致していないことは受け入れられる。
【００３５】
糸状の細長い金属構造物が使用された本発明に係る緩衝装置の異なる実施形態３０が、図３Ａの上面図に図式的に示される。本発明の本実施形態によれば、緩衝装置には、２種類の異なる糸状の細長い金属構造物が備えられている。細長い金属構造物間の違いは、例えば横断面、直径等のそれらの形状、金属材料又は両方に関することができる。例えば円形断面を有する金属構造物３２，３２’，３２”，３２”’，・・・，３２ｎが第１の保持要素３１上に固定される場合には、例えば正方形断面を有する異なるタイプ３３の細長い金属構造物が緩衝装置３０の中心部に配置される。少なくとも２つの細長い構造が０，７５×Ｌ以下の相互距離で配置されるとの条件は、細長い金属構造物３３と、その隣接する細長い金属構造物３２，３２’，３２”，３２’’’，・・・，３２ｎのいずれか一つとによって構成される対によって確実にされることができる。
【００３６】
緩衝装置３０の第１の変形型は、その正面図が図３Ｂに示される緩衝装置３００である。緩衝装置３００には、上側の保持要素として作用している第２の保持要素３０３が備えられている。
【００３７】
緩衝装置３０の他の変形例は、その正面図が図３Ｃに示される緩衝装置３１０である。この場合、細長い金属構造物は異なる高さを有する。装置の中心部に配置される細長い構造の高さは、その外周の方へ次第に配置される細長い金属構造物より高い。緩衝装置３１０は、細長い金属構造物の自由端で固定されていると共にドーム形状を有する第２の保持要素３１３をさらに備える。
【００３８】
この場合においても、大多数の糸状の金属的要素、特に９０％以上は、各々と実質的に平行である。すなわち、それらを３次元空間における糸状の要素とすると、それらの法平面が平行であるか、又は２０°以下を形成することを意味する。
【００３９】
明確さのために、図３Ｂ及び図３Ｃ中に示された要素及び構造の寸法及び寸法の比率が変更されていることと、糸状の細長い金属構造物が糸状の金属構造物の高さの１／１０以下の最大幅を有することと、に注目することが重要である。
【００４０】
本発明に係る緩衝装置は、形状又は構造に関して特定の保持要素を必要としない。図４は、例えば一部の緩衝装置４０の上面図を図式的に示す。緩衝装置４０は、細長いストリップ４１の形のベース保持要素を備える。細長い金属製構造４２，４２’，４２”，・・・，４２ｎは、細長いストリップ４１に固定されて一列に整列される。図４において、示されている特定の実施形態において、すべての細長い金属構造物は各々に等しく、等間隔に設置される、しかし、既に説明したように、これは本発明の条件ではない。図４Ａは、一部の緩衝装置４０の概略正面図を示す。システム４０はベース又は下側の保持要素４１だけによって図示されているが、上側の保持要素を備えることもできる。
【００４１】
換言すれば、保持要素の主要な機能は、細長い金属構造物を固定して保持することだけであり、細長い金属構造物に垂直な平面に対する幾何学的な条件が満足されることを確実にする。
【００４２】
図５の正面図に示すように、本発明に係る緩衝装置５０の保持部材５１は、平らでさえなくてもよい。さらに、既に指摘したように、図５に示される隣接する細長い金属構造物５２，５２’の場合、隣接する細長い金属構造物の１０％より低いパーセンテージが、保持部材５１の非平面形状のため、それらの法平面が相互に平行であるか、または２０°以下の角度を成すといった幾何学的な条件を満たしていないことは受け入れられる。
【００４３】
図６は、本発明に係る緩衝装置６０の他の実施形態の横断面を図式的に示す。この場合、緩衝装置は球形構造を有する。そこにおいて、細長い金属構造物６２，６２’，・・・，６２ｎは、中央保持要素６１上に固定される。図６に示される緩衝装置６０は、細長い金属構造物６２，６２’，・・・，６２ｎの対向端部に連結された外側の保持要素６３を備えることもできる。緩衝装置６０の球形構造によって、細長い金属要素は、平行であることができない。この場合において、それらの少なくとも９０％が隣接する細長い金属構造物に対して垂直な平面が２０°以下の角度を形成する条件を満たす。
【００４４】
保持要素上に細長い金属構造物を固定するための考えられる方法が図７に示されている。図７は、本発明に係る緩衝装置７０の部分切欠図を表す。図示されているように、細長い金属構造物７２，７２’は、それらの長さの特定の一部が保持要素７１に挿入される。
【００４５】
この場合、細長い金属構造物を固定するため、２つの主要な可能性が想定される。一つの場合において、保持要素７１は、挿入される細長い金属構造物より大きいキャビティを備える。粘着充填材（接着充填材）は、キャビティを充填して、その結果保持機能を達成する。この方法は、剛性又は硬質の保持要素がベース／基板として作用する場合において好ましい。例えば、織物のようなより柔らかい材料の場合、構造の細長さ（slenderness）によって、それらを保持要素上に押圧することが可能となる。
【００４６】
いずれの場合においても、細長い構造の末端部分が細長い金属構造物Ｌの好ましくは少なくとも１０％分だけ保持構造に入る。
【００４７】
保持要素上に細長い金属構造物を固定することは、保持成分に付着すると共に細長い金属構造物を適所に保持する適切な充填材に埋め込まれる細長い構造によっても実現できる。この場合、細長い金属構造物の対向端部に固定される一対の保持要素が備えられることが好ましい。その理由は、一対の保持要素の両方が充填材を含むことになるからである。
【００４８】
柔らかな保持成分の場合、例えば連続的な金属ワイヤ、すなわち糸状の細長い金属構造物から縫い始めることによって、細長い金属構造物は、そこに埋められることが可能である。縫製作業は本発明の幾何学的な制約及び条件を満たす細長い金属構造物をもたらす。そのような緩衝装置のための用途の非限定的な実施形態は、補強された自動車の安全ベルト製造用である。
【００４９】
上記のように、本発明に係るすべての緩衝装置は少なくとも２つの細長い金属構造物の間の相互距離が０，７５×Ｌ以下であるという点を特徴とする。そこにおいて、Ｌは細長い金属構造物の長さである。そのような距離は好ましくは０、２５×Ｌ未満である。
【００５０】
本発明に係る緩衝装置の好適な下位分類のための他の定義は、単位面積当たりの細長い金属構造物の密度による。それは、細長い金属構造物によって占められる領域と、細長い金属構造物が固定される緩衝装置の保持要素の全体の表面積との比として定義される。この比率は、１０−４以上であり、好ましくは１０−３以上である。
【００５１】
一つの保持要素又は複数の保持要素を製造するための適切な材料は、金属、プラスチック、織物又はポリマー物質であることができる。一つの保持要素又は複数の保持要素の厚みは、糸状の構造が使用されるときには細長い金属構造物の直径に以上であることが好ましく、層状であるかシート状の構造が用いられるときにはそれらの厚み以上であることが好ましく、その直径又はその厚みの５倍以上であることがより好ましい。一般に、一つの保持要素又は複数の保持要素がより固いもので製造されているほど、それらの厚みは薄くなる。細長い金属構造物を組み込んでいる織物がこれらの基準に依存しないことが理解されよう。
【００５２】
本発明に係る緩衝装置の保持要素は、同じ材料又は異なる材料からなることが可能であり、同じ形状又は異なる形状を有することができる。
【００５３】
細長い金属構造物ために用いられる特に適切な金属材料は、鋼、好ましくは調和的な鋼鉄（harmonic steel）、アルミニウム及びその合金、銅及びその合金、チタン及びその合金、マグネシウム及びその合金、ニッケル及びその合金である。
【００５４】
特に、スマートメタル（smart metals）の使用は、本発明の緩衝装置のまっすぐな及び／又は平坦な細長い金属構造物の製造に役立つ。スマートメタルは超弾性合金と形状記憶金属とを含む。そして、後者がその分野で頭字語「ＳＭＡ」で知られている。これらの材料は広い分野で知られていて、例えば欧州特許第０２２６８２６号に記載されている。欧州特許第０２２６８２６号は超弾性及び形状記憶Ｎｉ−Ｔｉ合金に関する。
【００５５】
スマートメタル（ＳＭＡ、そして、超弾性）の様々な合成物は公知である。その分野で最も使用されるスマートメタルは、Ｎｉ−Ｔｉ合金ベースのものであり、そこにおいてＮｉとＴｉがその合金の最低７０重量部を形成する。最も一般的な合金は、ニッケル、バランス・チタン（balance titanium）を重量で５４から５５，５％まで備える（他の構成要素が極微量含まれていることもあるが、それらの全体の量が概して１ｗｔ％未満である）。
【００５６】
通常、これらの合金は、それらの構成だけではなく、（概して、それらに制御電流を供給することによって、）加熱プロセスを受けたときにそれらの挙動によっても完全に特徴づけられる。加熱プロセスは、２つの安定位相（オーステナイト、マルテンサイト）の間におけるそれらの転移を引き起こす。特に、Ａｓ及びＡｆは、オーステナイト相転移の開始温度及び終了温度であり、Ｍｓ及びＭｆは、オーステナイト相転移の開始温度及び終了温度である。ニチノールのような可逆的なオーステナイトーマルテンサイト間の相転移を受ける合金の性質に関するより説明及び情報は、様々な刊行物、例えば米国特許第４０６７７５２号において記載されている。
【００５７】
また、他の有用な合金は、一つ以上の他元素の量の追加が構想される。この点について、この技術分野で高く評価される他の合金は、米国特許第４１４４０５７号に記載されている合金のようなＮｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金がある。また、国際公開第２０１１０５３７３７号にて説明されているような追加元素の最高１０％を含んでいる他のニチノール三元系合金があり、この点については、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏ及びＮｉ−Ｔｉ−Ｃｒ合金が特に好ましい。ＳＭＡ材料の役立つ特性は、加熱処理を受けるときにＳＭＡ材料がＳＭＡ材料らの第一の形状に復元されることである。そのため、本発明に係る緩衝装置において、２つの利用方法を見つけた。多くの衝突又は、過剰な負荷を受けた後に緩衝装置の特性を復元することができ、例えば超弾性のようなより高い弾力を表す他の材料と共に使われるときに証拠として使うことができる。
【００５８】
上記の観点からみて、本発明に係る緩衝装置のための若干の好適な構成がある。
【００５９】
第１の好適な構成は、超弾性金属材からなる金属製の細長い金属構造物の少なくとも３０％、好ましくは、少なくとも９０％の使用を構想する。これらの緩衝装置は、最も高い抵抗を示すものである。
【００６０】
本発明に係る緩衝装置の他の好適な構成では、少なくとも一つの形状記憶性の細長い金属構造物の存在が想定される。形状記憶要素は、システムが衝撃を受けた唯一の証拠であるため、これは多数の超弾性細長い構造を備える緩衝装置の場合、特に有利である。緩衝装置を加熱することで形状記憶の細糸形状を復元できので、システム内の衝撃センサとしてのその機能を再設定する。
【００６１】
様々なスマート材料（smart material）からなるまっすぐな及び／又は平坦な細長い構造の混合が用いられた緩衝装置、特に超弾性細長い構造の少なくとも３０％と形状記憶細長い構造の少なくとも３０％とを備える特定の緩衝装置、又は大部分の細長い金属構造物が、形状記憶材料からなる緩衝装置も有利である。
【００６２】
形状記憶金属からなる細長い金属構造物の形状再設定特性は、２つの異なる方法に使うことができる。一方では、緩衝装置の機能性が、歪んだ形状記憶要素をその第一の形状に戻らせる制御加熱によって（例えば、電流を細長い金属要素へ供給することによって）、回復され得る。他方では、特定の状況、使用又は用途による超弾性挙動より、その温度を制御することによって、例えば形状記憶挙動を表す細長い金属構造物を選択することによって、緩衝装置の特性を調整することが可能である。
【００６３】
概説されたように、細長い形状記憶構造の特性を制御する好適な方法は、電流を供給することによる加熱による。緩衝装置の電流の供給は、概してＳＭＡワイヤ抵抗上へのフィードバック制御で都合よく提供されることができる。
【００６４】
本発明に係る緩衝装置は、それらが設置された装置を保護するためではなく、それらと相互に作用する要素に使用することもできる。より詳しくは、それらは、事故の場合に強化された安全条件を提供するために、交通信号、高速道路ガードレール、レーストラック安全装置システム等のアーバン・エレメンツの一部であってもよい。
【００６５】
制御された長い形状記憶細構造を備える緩衝装置を使用するこの構造及び概念の一実施形態が、図１１の上面図に図式的に示されている。この場合において、システム１１０は、複数の細長い金属構造物が固定されるベースとして作用する保持要素１１１１を含む緩衝装置１１１を含む。図１１に示される特定の実施形態において、緩衝装置は、参照番号１１１２，１１１２’，・・・，１１１２ｎ及び１１１３，１１１３’，１１１３ｎとそれぞれ示される細長い金属構造物の２つの異なるタイプを備える。細長い金属構造物１１１３，１１１３’，１１１３ｎは、形状記憶金属からなる。図１１は、簡略化された仕組みであり、その要素１１１は、より複雑であるか、又は、より大きい装置の最も関連した部分（本発明のために）であることができることに注目される。緩衝装置１１１は、電流Ｉを供給できるコントローラ１１２（図示せず）に接続している。電流強度は、異なるタイプ及び特徴を有することができる一つ以上の外部入力の一つの機能として制御されることができる。図１１に示されている特定の実施形態には、３種類の異なるセンサ、再構築するシナリオ（すなわち、ウェブカメラ）１１３、圧力／衝撃センサ１１４及び手動操作される入力１１５がある。構成要素がより多く又はより少なく存在することができ、性質が異なることができ、既に強調したように、図１１の仕組みは単なる典型的なものである。
【００６６】
他の有用な用途の中には、怪我人のためのストレッチャ、安全衣類、安全ベルト、家庭用及び産業機器用の緩衝装置、バイカーのためのアクセサリ、バンパー、閉鎖システムのための停止バッファ、壊れやすい物品又は器材用のためのパッケージの一部がある。
【００６７】
安全ベルトは、本発明に係る緩衝装置が更に利益を提供する車両及び輸送システム内の唯一の可能な配置／使用ではなく、例えば、それらは、構成要素、例えば横の入り口、座席及び事故の場合において安全性を増加させるための類似物に組み込まれることができる。
【００６８】
また、本発明に係る緩衝装置は、ベアリングのような支持システム又は装置をに取り付けられることが可能である。
【００６９】
本発明に係る緩衝装置は、他のシステムの一部であることができる。したがって、一つの保持要素又は複数の保持要素と接触する追加要素又は層を有することができる。更に、最終的なシステムにおいて、例えば１つのシステムの第１の保持構造が次のシステムの第２の保持構造である重畳システムのシーケンスとして、本発明に係る緩衝装置が複数個備えられてもよい。その場合、一種の複合緩衝装置に層状／増加している保護を提供する異なる衝撃抵抗にシステムを結合するのは特に有利であることができる。
【００７０】
本発明は、以下の非限定的な実施形態によって、更に記載されている。
【００７１】
（実施例１）
本発明に係る一連の緩衝装置が準備される。全てのこれらのシステムは、図８に示すように一般の幾何学的な特徴を有する。それらは、１０ｍｍの厚さを有するアルミニウムからなる７０×１８ｍｍのプレートの形の２つの平行した金属保持要素からなり、これらのプレートは、平行する３つの列に配置されている３９個の細長い金属構造物により離間される。これらの要素は基本的に互いに平行しており、最小距離は５ｍｍである。
【００７２】
細長い金属構造物は、０．５ｍｍの直径及び３０ｍｍの長さを有する円形のワイヤの形であり、５ｍｍは上下の保持要素内に入る細長い要素の長さであり、従って、２０ｍｍだけ離間される。保持要素は、細長い金属構造物を収容するために、直径０．６ｍｍの穴を有する、シアノアクリレート接着剤が、穴のあいた保持構造内に細長い金属ワイヤを固定して保持するために用いられた。
【００７３】
特に、緩衝装置の４つの異なるサンプルは、細長い構造のための異なる金属を使用して製造される：
サンプル１（Ｓ１）：亜鉛めっき鋼線
サンプル２（Ｓ２）：調和的な鋼鉄線（Harmonic steel wires）
サンプル３（Ｓ３）：形状記憶ニチノール・ワイヤ（Ａｓ：９０°Ｃ）
サンプル４（Ｓ４）：超弾性ニチノール導線（Ａｓ：−２５Ｃ）
【００７４】
緩衝装置は、アムスラー振り子を用いた衝撃試験において検査された。その衝撃試験は緩衝装置の抵抗と同様に衝撃における吸収されるエネルギーを検査することを可能とする。サンプル１、２、４は、同じエネルギー（５ストローク）で複数の衝突を受けた後、エネルギーが０，３２５Ｊ刻みで０．３２５Ｊから始まって最高２，９２５Ｊまで増加する。サンプル４だけは、１１，７ジュールでも検査された。
【００７５】
形状記憶ワイヤを備えるサンプル３は、アムスラー機械への各衝突の後、ワイヤ／細長い構造のオリジナル形状を復元する加熱処理を行ったため、一種の加速試験に受けてエネルギー準位当たり２つの衝突を受けた。
【００７６】
様々なサンプルに対する検査は、緩衝装置がそれらの構造的完全性を失うときに、すなわち、保持要素距離における重要な変化があったとき及び／又は、大部分の金属ワイヤがそれらのまっすぐな構成を失ったときに中止された。サンプル３の場合には、これはワイヤがそれらの形状を回復しなかったということ、すなわち、緩衝装置が不可逆的に損傷を受けたことに対応する。
【００７７】
得られた結果が以下のテーブル１に纏められている。
【００７８】
【表１】
2019011863.tif 000003
【００７９】
それで、本発明によって製造されたサンプルの各々は、各標準緩衝装置に対して有利な特徴を表す。特にサンプル１は、より高度又は長期の衝突に耐えることができないが、非常に良好なエネルギー吸収特徴を有し、サンプル２とは正反対の状況である。
【００８０】
サンプル３（形状記憶）及びサンプル４（超弾性）は、耐久性及びエネルギー吸収の両面において優れた特徴を有する。従って、緩衝装置として更なる効果を提供する。既に記載されたように、サンプル３は各ストロークの後に熱復元処理が必要である。
【００８１】
（実施例２）
その場合、サンプル４は異なる実験において従来技術に従って製造される緩衝装置と比較される。
【００８２】
特に、比較構造Ｃ１がサンプル４（超弾性ニチノール）の要素の同じタイプによって、作られる。保持要素に接続されたワイヤがまっすぐでなくて、図９に示すように湾曲している。従って、細長い金属構造物の法平面の平行度に関する条件を違反している。比較例Ｃ１は、上述した米国特許第６５３０５６４号にて説明したように、緩衝装置の挙動を代表する。
【００８３】
サンプルＳ４及びＣ１は、シャティオンＴＣＤ１１０（Chatillon TCD110）デジタル荷重測定器（force tester）の圧縮試験を受ける。その試験によって、全てのローディング位相に対してカ−ストローク曲線（Force-Stroke curve）を得ることを可能とする。
【００８４】
その結果が図１０に示されている。ｘ軸上に２つの保持要素間の距離減少がｍｍ単位で表されており、ｙ軸上にその力がニュートン単位で表されている。
【００８５】
ヒステリシス・サイクルの領域は、システムにより吸収されたエネルギーを表す。サンプルＳ４（より厚い曲線１００１）が、比較例Ｃ１（曲線１００２）に対して非常に優れた特徴を備えていることが直ちに明白である。
【００８６】
さらに、サンプルＳ４は、他の興味深い特徴を備えている。特にサンプルＳ４は一種の閾値効果を特徴とする。緩衝装置は、第一の圧縮の間、非常に堅く且つ抵抗力があり、その後変形して、従ってエネルギーを吸収する。この挙動は、増加する負荷に対して剛性／抵抗が増加する通常の緩衝装置と異なり且つ反対であり、特に幾つかの用途、例えば、ストレッチャ又は手押し車等の怪我人輸送機関システムにおいて特に評価される。
【符号の説明】
【００８７】
１０，２０，３０，３００，３１０，４０，５０，６０，１１１  緩衝装置
１１，３１，４１，５１，６１，１１１１  第１の保持要素
１２，１２’，１２”，１２ｎ，３２，３２’，３２”，３２ｎ，３３，４２，４２’，４２”，４２ｎ，５２，５２’，１１１２，１１１２’，１１１２ｎ，１１１３，１１１３’，１１１３ｎ  細長い金属構造物
３０  緩衝装置
３１  第１の保持要素
３２，３２’，３２”，３２”’，・・・，３２ｎ  金属構造物
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2019011863000001.pdf