(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）可撓性高重合体樹脂から成る上面（２）と、
（ｂ）可撓性高重合体樹脂から成る下面（３）であって、前記上面に対向して該上面と略平行に配置され、該上面との間にキャビティを画定する下面（３）と、
（ｃ）前記上面および前記下面の双方の中にある外方へ向いた凹みを有する内方へ向いた中空凹部（４、５）を含む複数の支持部材であって、前記上面（２）および前記下面（３）のそれぞれにある前記複数の凹部は、半楕円体形状を有し、前記上面の中の前記凹部（４）は、前記下面の中の前記凹部（５）に当接するようになっている支持部材と
（ｄ）前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つの中の前記複数の凹部（４、５）のうちの少なくとも１つに接着されている少なくとも１つの半楕円体挿入部材（１１７、１１８）と
を含んでなる衝撃吸収構成要素。
【請求項２】
さらに、前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つを通る１つの通路を含む請求項１に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項３】
さらに、前記上面（２）および前記下面（３）の周縁の少なくとも一部に沿って、前記上面の周縁の少なくとも一部と前記下面の周縁の少なくとも一部とを連結する壁部材（８）を含む請求項１または２に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つの半楕円体挿入部材（１１７、１１８）が、メッシュ材料から成る請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項５】
前記少なくとも１つの半楕円体挿入部材（１１７、１１８）が、穴またはスリットを有する請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項６】
前記少なくとも１つの半楕円体挿入部材（１１７、１１８）が、その外壁に成形された少なくとも１つの溝を有する請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項７】
（ａ）可撓性高重合体樹脂から成る上面（２）と、
（ｂ）可撓性高重合体樹脂から成る下面（３）であって、前記上面に対向して該上面と略平行に配置され、該上面との間にキャビティを画定する下面（３）と、
（ｃ）前記上面および前記下面の双方の中にある外方へ向いた凹みを有する内方へ向いた中空凹部（４、５）を含む複数の支持部材であって、前記上面（２）および前記下面（３）のそれぞれにある前記複数の凹部は、半楕円体形状を有し、前記上面の中の前記凹部（４）は、前記下面の中の前記凹部（５）に当接するようになっている支持部材と
（ｄ）少なくとも１つの挿入部材であって、前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つの中の前記複数の凹部（４、５）のうちの少なくとも１つに接着されている、中空半楕円体形状の頂部が切除された形状を有する挿入部材（８４）と
を含んでなる衝撃吸収構成要素。
【請求項８】
半楕円体状挿入部材（１１７、１１８）の少なくとも一部が、非均一の壁厚を有する請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項９】
（ａ）可撓性高重合体樹脂から成る上面（２）と、
（ｂ）可撓性高重合体樹脂から成る下面（３）であって、前記上面に対向して該上面と略平行に配置され、該上面との間にキャビティを画定する下面（３）と、
（ｃ）前記上面および前記下面の双方の中にある外方へ向いた凹みを有する内方へ向いた中空凹部（４、５）を含む複数の支持部材であって、前記上面（２）および前記下面（３）のそれぞれにある前記複数の凹部は、半楕円体形状を有し、前記上面の中の前記凹部（４）は、前記下面の中の前記凹部（５）に当接するようになっている支持部材と
とを含んでなり、
（ｄ）前記凹部（４、５）のうちの少なくとも１つの凹部の外面の中に少なくとも１つの溝を含む、衝撃吸収構成要素。
【請求項１０】
前記上面（２）および前記下面（３）が、異なる重合体から成る請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１１】
前記上面（２）が、前記下面（３）とは異なる厚さを有する請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１２】
前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つを形成する前記可撓性高重合体樹脂が、液体が透過するのに充分な複数の開口を有する材料を含む請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１３】
前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つの中の凹部が、前記凹部の中に穿孔を有する請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１４】
前記凹部のうちの少なくとも１つが、前記凹部の底部におけるのと異なる壁厚を、前記凹部の頂部において有する請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１５】
さらに、前記上面（２）および前記下面（３）のうちの少なくとも１つに、複数の線形凹部（５５）を有する請求項１に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１６】
線形凹部（５５）が、一連の行および列に配置されている請求項１５に記載の衝撃吸収構成要素。
【請求項１７】
前記凹部（４、５）が、前記上面（２）および前記下面（３）を分離するただ１つの支持部材である請求項１に記載の衝撃吸収構成要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
＜発明の背景＞
＜１．発明の分野＞
本発明は、衝撃吸収構成要素と、衝撃吸収構成要素の製造法とに関する。より詳細には、本発明は、医療目的、包装材料、運動用保護パッド、履物、練習装備様パッド、座席、工業用安全パッド、練習用マットおよび弾性硬質表面カバリングなどのためのクッションを含む、様々な表面のために使用される可撓性衝撃吸収構成要素に関する。
【０００２】
＜２．関連技術の説明＞
衝撃吸収構成要素を改善する努力は、重量を減少させ、クッション性、可撓性および安定性を改善することに集中した。特に、履物および運動装備のための衝撃吸収材料は、衝撃拡散能力を改善することに集中した。さらに、衝撃吸収材料の最新の設計は、特定の活動のためのパッドおよびクッションに対する特異的な要求を考慮する。衝撃吸収材料の機能的特性は、主要な重要性を有するにもかかわらず、コストおよび概観などの他の要因も、消費者が完全に満足するように考慮されなければならない。
【０００３】
通常、履物および運動装備のための衝撃吸収材料は、フォームに膨張されたプラスチックを使用し、フォームは、次いで、用途における要求を満足するために、多数の方法で形成される。ある用途では、ゴムまたは他の材料の外層が、付加され、この場合、セメントにより双方の表面を、これらの表面が接合されるべき場所で積層し、次いで、通常は熱により処理表面を活性化する。複数の表面をセメントまたは接着剤により統合することの欠点は、コスト、重量および外観を含む。
【０００４】
衝撃吸収構成要素は、ポリエステル、ポリウレタンまたはポリエステルポリウレタンなどの低密度合成フォームを包んで保護するように設計されている熱可塑性エラストマーのシェルからも形成されている。他の衝撃吸収構成要素は、通常、所望の圧力まで、ガスまたは液体により充填および膨張される空気クッションを含む。これらのタイプの構成要素の欠点は、コストと、構成要素を密封することの困難さとを含む。
【０００５】
＜発明の概要＞
本発明は、可撓性高重合体樹脂から形成される可撓性衝撃吸収構成要素に関する。衝撃吸収構成要素は、２つの互いに対向して位置する表面を特徴とし、これらの表面は、本明細書において以後、上面および下面と称される。構成よは、好ましくは、膨張および圧縮されないが、その代りに、２つの表面の間に内部支持部材を有する。張付のための内部支持部材は、上面および下面のうちの１つおよび双方の中の凹部により提供される。凹部の少なくともいくつかが、半球状である。半球状凹部は、上面と底面との間で延び、互いに間隔を置いて配置されることが可能であるか、または、対向して位置する構成要素表面から延びる半球状凹部と接触するかまたは橋絡する。可撓性衝撃吸収構成要素の中の半球状凹部により形成される支持部材は、構成要素に印加される圧縮力に対する可撓性抵抗を提供する。衝撃吸収構成要素は、上面および下面と同一の広がりを有する壁部材も含む。本発明の衝撃吸収構成要素は、様々な用途に有益であり、特に、運動装備、履物、包装材料、医療目的のためのクッション、マット、および他の関連対象のためのパッドのために有益である。
【０００６】
衝撃吸収構成要素は、特定の運動装備、パッド、および包装の中に内蔵されるための形状を形成するように形成されている成形用型の中でプラスチック樹脂のシートを成形することにより形成されることが可能である。線形がは、支持部材のための材料の中に凹部を提供するように突出部を有する。本発明の衝撃吸収構成要素を形成するための１つのメカニズムは、熱成形による。一般に、熱成形は、樹脂が、所望の形状に形成するのに充分な柔軟性を得る温度まで、プラスチックのシートまたはフィルムを加熱することにより、プラスチック樹脂を形成し、次いで、片側成形用型の中に材料を強制的に入れるプロセスである。本発明の衝撃吸収構成要素は、好ましくは、(１)第１の熱可塑性シートをその成形温度まで加熱し、(２)第２の熱可塑性シートを、その成形温度まで加熱し、(３)第１の熱可塑性シートを、上部構成要素半体を提供するように形成されている第１の成形用型の中に第１の熱可塑性シートを強制的に入れ、下部構成要素半体を提供するように形成されている第２の成形用型の中に、第２の熱可塑性シートを強制的に１０、(４)ボンディング、接着、溶接、溶融、カップリングなどにより、２つの成形半体を統合することにより、形成される。成形用型半体は、内部支持部材を提供するために、選択された点で、上面および下面のうちのいずれかまたは双方を凹ませるように形成されている。特に好ましい形成方法は、衝撃吸収構成要素半体の中の複数の凹部が、それらの接触点で溶融または溶接されるように、材料がその成形温度にある間に、成形用型半体を一緒にして閉じることにある。
【０００７】
代替的に、衝撃吸収構成要素は、吹込成形により形成される。吹込成形は、中空熱可塑性形状の形成のためのプロセスである。このプロセスは、２つの一般的なカテゴリーに分割される。すなわち、押出吹込成形および出射吹込成形である。押出吹込成形が、本発明の衝撃吸収構成要素の形成のために好ましい。押出吹込成形において、衝撃吸収構成要素、すなわち、パリソンと称される溶融プラスチック管が、押出機から落下されるまたは下降される。成形用型半体は、パリソンの周りで閉じ、パリソンは、次いで、膨張され、これにより、互いに対向して位置する上面と底面とが、空気の注入により、互いに対向して位置する上面キャビティと下面キャビティとに、強制的に押付けられる。吹込成形では、パリソンは、プラスチックが成形用型に接触し、その状態でプラスチックが、プラスチックが冷却される間にわたり成形用型キャビティの形状内に保持されるまで、通常は空気であるガスにより膨張される。ツインシート熱成形プロセスと同様、成形用型半体は、内部支持部材を提供するために、選択された点で、パリソンの、互いに対向して位置する表面を凹ませるように形成されている突出部を有する。
【０００８】
支持部材は、内方へ向けられた凹部であり、凹部は、安定性およびクッション性のために異なる程度の可撓性の特定の領域を提供するために、様々な形状およびサイズに形成されることが可能である。好ましくは、内方へ向けられた凹部は、衝撃吸収構造の、互いに対向して位置する表面から、キャビティ内へ、内方へ向かって延びる半球状の形状をとる。半球および半球状との用語が、この明細書において使用され、当業者には自明なように、本発明は、その範囲内に、略半球状形状を有する凹部を含む。炭化、半球状形状を有する凹部も、真の半球状の形状に対する僅かな変形も、本発明の範囲内と考えられる。半球は、衝撃吸収構成要素が使用される場合に最大圧力が印加される領域のために、より大きい抵抗が必要とされる場所で、互いに対してより近くに集められることも可能である。または、半球は、クッション性を向上させるために、重量支承領域においてサイズが増大されることが可能である。上面の中の凹部は、底面の中の対応する凹部から間隔を置いて配置されるかまたは接触している。対応する凹部は、衝撃吸収構成要素の上面と底面とを橋絡する内部支持部材組合せを提供するために、熱成形プロセスの間に、溶融および溶接により統合されることが可能である。
【０００９】
熱可塑性樹脂の２つのシートから衝撃吸収構成要素を形成する１つの利点は、これにより、異なる特性を有する２つの異なる材料から形成されるべき構成よが、ただ１つの材料の使用により達成することが困難な様々な機能的応答を生じさせることが可能となることにある。例えば、底面は、より厚い、従ってより高い剛性を有する熱可塑性材料から形成され、上面は、より薄く、可撓性がより高い熱可塑性材料から形成することが可能である。さらに、異なる材料から成る上面と下面とから延びる凹部は、二重特性を有する支持部材をテクノロジーまたはことが可能である。例えば、剛性がより高い熱可塑性材料から形成される下部は、剛性がより高い支持部材部分を提供し、ひいては、衝撃吸収構成要素の底部に印加される力に対するより大きい抵抗を提供する。より薄い、可撓性がより高い材料から成る凹部から形成する支持部材の上部は、より高い可撓性を有し、従って、衝撃吸収構成要素の上面に印加される圧力に応答してより高いクッション性を提供する。支持部材の形状およびサイズと、使用熱可塑性材料の特性とを変化させることにより、設計者は、衝撃吸収構成要素全体にわたりクッション特性を制御することができる。
【００１０】
本発明の衝撃吸収構成要素は、メッシュパターンを有するか、または、材料内にスリットを有する可塑性材料のシートから形成することも可能である。この構造の利点は、重量が減少することと、媒体が表面を透過できることにある。衝撃吸収構成要素内の凹部は、凹部内に穿孔を有するか、または、メッシュ材料から形成されることも可能であり、これにより、凹部の平均剛性が低まる。衝撃吸収構造の剛性を変化させるための他の手段は、挿入部材の外壁内に溝を成形することを含み、これにより、挿入部材は、凹部内に嵌めることが可能となる。代替的に、凹部および／または挿入部材は、非均一の壁厚を有し、これに起因して、この構造は、変位に対して変化する剛性を有する。
【００１１】
＜詳細な説明および好ましい実施例＞
本発明は、可撓性高重合体樹脂から成る衝撃吸収構成要素である。いかにしてこの構成要素が使用されるかに依存して、構成よの一般的形状は、他の装備内に組込まれるように形成される。例えば、衝撃吸収構成要素は、通常使用されるエチレンビニル共重合体(ＥＶＡ)フォームまたは他の材料などの他の材料と組み合せて、クッションまたはパッドの一部を形成することが可能である。
【００１２】
衝撃吸収構成要素は、通常、一般に合成重合体である１つ以上の高重合体から成り、この高重合体は、熱および圧力により成形または形成されることが可能である。好ましくは、高重合体は、熱可塑性重合体か、または、成形の後に熱硬化性重合体にすることが可能である熱可塑性重合体である。重合体は、衝撃吸収構成要素としての使用のために形成されるボディ部材に形成される。衝撃吸収構成要素の特定の役割と無関係に、ボディ部材は、上面および対向下面と称される、互いに対向して位置する表面を含む。下面は、少なくとも部分的に、上面と同一の広がりを有する。上面と下面との間の同一の広がりの関係は、上面と下面との間の対応する部分を定める。好ましくは、上面および下面は、少なくとも部分的に、互いに間隔を置いて配置されている。上面および下面は、略平行で平面的な関係にあることが可能であり、または、これらの表面は、互いに向かって先細りして、最終的に合流することも可能である。互いに対向して位置する表面が、少なくとも部分的に、互いに間隔を置いて配置されている場合、互いに間隔を置いて配置されている関係は、表面と表面との間の区間またはキャビティを定める。
【００１３】
複数の支持部材が、上面と底面との間に配置されている。支持部材は、上面および下面のうちの一つまたは双方の中の、内方へ向かって口を開いている凹部から成る。１つの表面内の凹部は、対向して位置する表面内の、対応する凹部に隣接する点まで延びている。本明細書において「隣接する」とは、凹部が、少なくとも、対向して位置する表面の、対応する部分の近傍に位置する点まで延び、対向して位置する凹部に係合されることが可能であることを意味する。係合は、固定されていることも、固定されていないこともある。本発明の１つの実施例では、支持部材のうちの１つ以上が、固定されて係合され、対向して位置する支持部材の、対応する部分に係合されているか、または統合されて、上面および下面を、それらの同一の広がりで互いに間隔を置いて配置されている関係に係止する。本発明の別の１つの実施の形態では、上面内の凹部は、下面内の凹部から間隔を置いて配置されているが、力が印加されると、衝撃吸収構成要素に当接する。
【００１４】
本発明の別の１つの実施の形態では、ボディ部材は、さらに、壁部材を含み、壁部材は、上面および下面の周縁の、少なくとも一部と同一の広がりを有する。この実施例では、壁部材は、上面および下面に合流して、これらの表面を、それらの対応して配置されて同一の広がりの関係に係止する。さらに、壁部材が、上面および下面の周縁に沿って連続的である場所で、壁部材は、シエル内部内に延びる、内方へ向かって口を開いている凹部から形成される内部支持部材を有するシエルを形成する。
【００１５】
前述のように、支持部材は、衝撃吸収構成要素の上面および下面を形成する重合体材料内の、内方へ向かって口を開いている凹部を含む衝撃吸収構成要素の一体的部分である。支持部材は、この構成要素内にクッション性かつ安定性領域を形成するために、材料の制御下での圧潰を提供する。支持部材は、上面および下面との間で延び、対向して位置する対応する部分に隣接して延びるように形成されている。凹部は、上面および下面のうちの１つおよび双方内に形成されることが可能である。上面および下面内の、対応する凹部は、少なくとも、互いに近傍に位置し、固定されたまたは固定されない関係で互いに係合されることが可能である。上部部材または底部部材の凹部部分は、衝撃吸収構成要素としての使用のための適切な支持を提供するのに充分な上面および下面の非凹部表面を保留するかぎり、任意の程度の大きさでよい。
【００１６】
図１において、１つの好ましい実施例において、衝撃吸収構成要素１は、上面２および下面３を含む。上面および下面は、対に略平行で平面的な関係にあるか、または、互いに向かって先細りして、上面と表面とが合流する個所に到達する。上面および下面は、同一の広がりの関係にあり、部分的に、互いに間隔を置いて配置されて、上面と下面との間に区間またはキャビティを形成する。上面および下面内の、複数の内方へ向かって口を開いている半球状凹部４、５は、対向して位置する表面へ向かって延びて、衝撃吸収構造への内部支持を提供する。
【００１７】
図２および図３は、上面シートおよび下面シート内に当接する、内方へ向かって口を開いている凹部を示す。１つの好ましい実施例では、凹部のそれぞれは、半球状形状を有し、半球状形状は、上面と下面との間で延びる区間内へ延びる。
【００１８】
図示のように、支持部材は、上部衝撃吸収構成要素半体および下部衝撃吸収構成要素半体内の、対応する凹部の間の接触により、共働することが可能である。図２および図３は、対向して位置する凹部の間の接触点を示し、これにより、上部衝撃吸収構成要素半体と下部衝撃吸収構成要素半体とが統合されると、本発明の１つの実施例では、共働する支持部材が形成される。上部衝撃吸収構成要素半体２内に形成される上部半球状凹部４は、下部衝撃吸収構成要素半体３内の、対応する半球状凹部５に接触される。接触点は、固定されるていることも、固定されないこともある。固定されている場合、凹部は、例えば接着、溶融、溶接などにより、それらの接触点で統合されることが可能である。
【００１９】
いくつかの例では、内方へ向かって口を開いている凹部は、対向して位置する衝撃吸収構成要素部材、または、対向表面内の対応する凹部に接触するか、または当接するが、対向表面内の対応する凹部に取り付けられているまたは統合されていることはない。いくつかの例では、設計は、凹部が、充分な量の圧力が、衝撃吸収構成要素の上面または下面に印加されて、凹部と、対応する対向凹部との間の接触が形成されるまで、対向表面に係合しないように、実現されている。
【００２０】
使用可塑性材料の一般的物理特性を考慮して、支持部材のサイズ、タイプおよびグループ化は、意図される衝撃吸収構造の機能的要求により定められる。従って、材料、支持部材、および支持部材の個所は、衝撃吸収構造のある領域内でより高いクッション性および安定性を提供するように選択される。同様に、衝撃吸収構造の、より高い剛性を必要とする領域は、より高い剛性を提供する材料、支持部材、支持部材個所を採用する。例えば、上面および下面内の凹部は、最大圧力が予測され、従ってより大きい抵抗が必要とされる場所では、より互いに近づけてグループ化される。線形安定性は、上面および下面に沿って延びる壁を付加することにより、向上されることが可能である。
【００２１】
前述のように、本発明を形成するために選択された重合体は、様々な用途のための衝撃吸収構成要素として機能するのに充分な可撓性を有しなければならない。一般に、快適性とは、形状化された重合体構成要素が、その硬化状態において亀裂したり断裂したりせずに、印加力に応答して曲がるまたわ凹むことを意味する。本発明での使用に特に好ましい重合体は、高い伸び率を有するエラストマーである。一般に、伸び率が大きい程、衝撃吸収構成要素の屈曲寿命は長く、弾性は高い。良好な伸び率特性は、衝撃吸収構造内に、適切なクッション性領域を形成するためにも、望ましい。例えば、ＡＳＴＭＤ６３８による測定において、約２５０％〜約３００％以上の破断点伸びを有するエラストマーが、本発明での使用に望ましい重合体の代表である。好ましくは、衝撃吸収構成要素は、少なくとも５００００屈曲の屈曲寿命を有する。このような望ましい屈曲寿命のインジケータは、例えば、Ｓａｔｒａ  Ｆｏｏｔｗｅａｒ  Ｔｅｃｈｃｎｏｌｏｇｙ  Ｃｅｎｔｒｅ，Ｋｅｔｔｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈａｍｔｏｎｓｈｉｒｅにより製造されるＲｏｓｓ  ＥｑｕｉｐｍｅｎｔおよびＳａｔｒａ／Ｂａｔａ  ｂｅｌｔ  ｆｌｅｘｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅなどの屈曲機械の使用により定められることが可能である。
【００２２】
さらに、材料の硬度は、例えば保全性、横方向安定性などの望ましい衝撃吸収構成要素特性に重要である。より高い硬度の材料により、衝撃吸収構成要素を形成するための使用材料は、より薄くてすむ。一般に、好ましい重合体は、Ｓｈｏｒｅ  Ａスケール上約７０から、Ｓｈｏｒｅ  Ｄスケール上約５５までの硬度である（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）。衝撃吸収構成要素材料の、他の好ましい特性は、次のようである。（１）線形性、すなわち、材料の、所望の構成要素形状に成形される能力、（２）明澄性、（４）良好な引裂強さ、（５）低密度、（６）良好な引張強さ、（７）既存の製造法内に材料を組込む能力、および（９）コストである。高い引張強さは、高い活動での使用で遭遇する大きい剪断力に対処するのに望ましい。さらに、高い引張強さにより、成形するべき底部を、より薄くすることが可能となる。明澄性は、ある用途において容認可能な装飾に重要な説明されない色彩コントラストを達成するのに重要である。透明性は、衝撃吸収構成要素のコスメティックなデザインが、透明部分を含む場合に考慮すべき別の要因である。既存の製造プロセスへの組込みは、他の材料への構成要素のセメント固定の容易性などの要因を含む。トラクションおよびウェットトラクションは、本発明の衝撃吸収構成要素の重要な材料特性である。
【００２３】
前述のように、衝撃吸収構成要素は、好ましくは、熱可塑性樹脂から成る。好ましい材料は、所望の可撓性構成要素形状に容易に熱成形可能な材料である。成形の後に熱硬化されることが可能であり、本発明の衝撃吸収構成要素のための可撓性特性を保留することが可能である材料が、好ましい可塑性材料の範囲内に含まれる。熱硬化樹脂は、重合体鎖と重合体鎖との間の架橋に起因して、加熱されると非可逆的に固化または硬化する。架橋は、核剤、材料成形温度より高い成形温度、放射などを使用して達成されることが可能である。いったん硬化またはキュアリングされた熱硬化樹脂は、加熱により再び軟化されることは可能でない。熱硬化樹脂は、一般に、高い熱安定性、高い寸法安定性および高い剛性および硬度を特徴とし、ポリエステルおよびウレタンなどの樹脂を含む。
【００２４】
熱可塑性樹脂は、結晶性のことも、非晶質のこともあり、加熱により繰り返し軟化されることが可能である。非晶質可塑性材料は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、スチレン、セルロース系誘導体、ポリカーボネートを含む。結晶性可塑性材料は、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリウレタンを含む。本発明における使用に特に好ましい材料は、熱可塑性ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミドなどを含む。
【００２５】
次の説明は、本発明での使用に望ましい材料のタイプを示す。熱可塑性ポリウレタンは、特により高い硬度において良好な屈曲寿命を示し、良好な耐摩耗性、セメント接合の容易性、良好な伸び率および明澄性を示す。特に好ましい熱可塑性ポリウレタンの例は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．，Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪにより製造されるＥｌａｓｔｏｌｌａｎR  １１００シリーズである。代表的なＥｌａｓｔｏｌｌａｎRの特性は、次の表に示されている。
【００２６】
【表１】
0003887705.tif 000002
【００２７】
ナイロンは良好な引張強さを示し、このようにして、より薄く成形されることが可能である。さらに、ナイロンは、低密度を有し、従って、より軽量であり、良好な屈曲寿命を示す。本発明での使用に好ましいナイロン重合体の１つの例は、ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅにより製造されるＺｙｔｅｌ  ７１４である。Ｚｙｔｅｌ  ７１４の代表例は、次の表に示されている。
【００２８】
【表２】
0003887705.tif 000003
【００２９】
ポリエステルは、良好な低密度、セメント接合の容易性、引張強さおよびの伸び率を示す。好ましいポリエステル重合体の１つの例は、Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙにより製造されるＷｈｉｔｔｌｅｒシリーズの熱可塑性エラストマーの様々な重合体である。Ｈｙｔｒｅｌｊｕｇｏｔａは、ポリブチレンテレフタレートおよび長鎖ポリエーテルグリコールのブロック共重合体である。Ｈｙｔｒｅｌ重合体の代表例の特性は、次の表に示されている。
【００３０】
【表３】
0003887705.tif 000004
【００３１】
ポリアミドは、良好な剪断強さ、高い弾性、低密度、良好な屈曲寿命および明澄性を示す。１つの好ましい材料の１つの例は、Ａｔｏｃｈｅｍ，Ｐｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅにより製造されるＰｅｂａｘであり、Ｐｅｂａｘは、ポリエーテルブロックアミド熱可塑性エラストマーである。Ｐｅｂａｘ重合体の特性は、次の表に示されている。
【００３２】
【表４】
0003887705.tif 000005
【００３３】
１つの好ましい重合体の別の１つの例は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙにより製造されるＳｕｒｌｙｎである。Ｓｕｒｌｙｎは、エチレンと、良好な剪断強さ、低密度、および良好な屈曲寿命を示すメタクリル酸共重合体との、イオン的に架橋された熱可塑性重合体（イオノマー）である。Ｓｕｒｌｙｎイオノマーの特性は、次の表に示されている。
【００３４】
【表５】
0003887705.tif 000006
【００３５】
前述のように、特定の重合体の特性の説明は、本発明の衝撃吸収構成要素での使用のために望ましい特性を有する重合体のタイプを例示する目的のためである。同様の特性を有する多数の他の重合体が、本発明での使用に適切である。さらに、提供されたデータは、入手可能な情報を基礎とし、重合体間の直接的比較に使用したり、正確な設計仕様を導くために使用することは可能でない。例えば、ＡＳＴＭテストは、特性データを形成するための代替法を可能にする。さらに、例えばフィラー、補強剤、着色剤など他の、重合体に添加された他の成分は、特性の変化を惹起することがある。
【００３６】
本発明の衝撃吸収構成要素を形成する１つの好ましい方法は、上部構成要素および下部構成要素を形成するために、可撓性高重合体プラスチック樹脂のシートを成形し、表面を接合して、衝撃吸収構成要素を完成することにある。前述のように、好ましい材料は、加熱されて所望の衝撃吸収構成要素形状に成形されることが可能である可撓性熱可塑性樹脂のシートである。特に好ましい熱可塑性シート材料の１つの例は、例えばＡｒｇｏｔｅｃ，Ｉｎｃ．，Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ，ＭＡから入手可能な９４  Ｓｈｏｒｅ  Ａ熱可塑性ポリウレタンシートである。シートは、一般に、約０．０１０インチの厚さである。シートの厚さは、設計基準に従って選択されるが、一般に、特定の材料特性に依存して、約０．０４０〜約０．１００インチである。例えば、９４  Ｓｈｏｒｅ  Ａ熱可塑性ポリウレタンのための特に好ましい厚さは、約０．０６０インチ〜約０．０８０インチである。
【００３７】
本発明の１つの実施例では、第１の可撓性熱成形可能材料のシートが、その成形温度まで加熱され、次いで、材料から、上部衝撃吸収構成要素表面を形成する対応する第１の成形用型内で成形される。第１の可撓性熱成形可能材料のシートが、その成形温度まで加熱され、材料から、下部構成要素表面を形成する対応する第２の成形用型内で成形される。成形用型は、さらに、成形用型のうちの１つまたは双方内で、対応する突出部から形成される上面および下面のうちの１つまたは双方内に凹部を形成する。いったん成形されると、上部衝撃吸収構成要素表面および下部衝撃吸収構成要素表面は、成形用型から取外すのに充分に冷却され、次いで、一緒に接合される。
【００３８】
衝撃吸収構造のツインシート熱成形の１つの利点は、１つの材料では可能でない様々な機能的値を形成するために、異なる特性を有する２つの異なる材料を使用する能力である。さらに、衝撃吸収機能を形成するのに使用される凹部はすべて、成形プロセスの間に接続されることが可能である。こおれは、付加的な高価な操作なしに、適切なクッション性および安定性を有する衝撃吸収構成要素を形成する場合、非常に好適である。例えば、本発明の衝撃吸収構成要素を形成する１つの特に好ましい方法は、特別に設計されたツインシート熱成形成形用型および技術の使用による。
【００３９】
熱成形は、一般に、所望の形状に形成されるのに充分に柔軟な樹脂を形成するのに充分な温度まで、プラスチック樹脂のシートまたはフィルムを加熱することにより、熱可塑性樹脂を形成するプロセスである。一般に、材料は、その通常の成形温度まで、全体的に均一に加熱される。通常の成形温度は、材料が、依然として、取扱うのに充分な熱間強さを有するが、材料の劣化温度より低い最高温度まで材料を加熱することにより、定められる。好ましくは、材料は、材料が、成形用型上でおよびその周りで均一に延びることを可能にするのに適切な熱間引張強さを有する。その成形温度にある材料は、次いで、そのエッジでクランプされて、材料の成形用型側に真空を印加して、材料を成形用型内に強制的に入れることにより、通常は温度制御下のアルミニウム成形用型などの片側成形用型内に強制的に入れられる。空気の正圧も、通常、材料の成形用型側に対向して位置する材料表面に印加されて、成形用型内に材料をしっかりと強制的に入れることを支援する。応力下で成形することを回避するために、高温シートが、真空および空気圧を印加することにより、できるだけ迅速に成形用型に強制的に当接されなければならない。いったん成形されると、部品は、部品が成形部品を変形することなしに成形用型から部品を取出すのに充分な硬度まで部品が硬化する温度である硬化温度まで冷却される。成形部品は、次いで、成形部品がクランプされ際に成形部品のエッジに存在する過剰材料をトリミングされる。過剰材料は、所望の場合、リサイクルされることが可能である。
【００４０】
特に、ツインシート熱成形は、それらの成形温度まで加熱される２つの材料シートを使用し、上部シートは、上部成形用型半体内に強制的に上方へ動かされて入れられ、下部シートは、対応する下部成形用型半体内に下方へ動かされて入れられる。２つの成形用型半体は、プレスされて一緒にされ、それらの成形温度においてシートを一緒に絞る２つの成形用型の圧力は、それらの接触点において２つの材料を実際上溶接する。接触点は、上部衝撃吸収構成要素半体および下部衝撃吸収構成要素半体に沿って、そして、凹部と、対向部材の対応する部分取扱いに位置すことが可能である。さらに、接触点は、対応する凹部の間に位置すことも可能である。前述のように、空気圧が、シートとシートとの間に印加されて、成形用型内に材料をしっかりと強制的に入れることを支援する。ツインシート熱成形のための特に好ましい材料は、良好な比熱を示す、すなわち、高温シートは、プロセスにおいて、それらの接触点において表面を容易に接合するのに充分な時間にわたりその温度を保留する。例えばポリウレタンは、良好な比熱を示す。
【００４１】
衝撃吸収構成要素を熱成形する本発明のプロセスが、図７を参照して一般に説明される。図７において、熱可塑性シート素材の２つのロール３０および３１が、ロール３２および３３から、ローラ３４を介して、シート素材加熱器３５に供給されて、シート素材の温度を、ほぼその成形温度まで上昇させる。シート素材は、次いで、上部構成要素成形用型３７および下部構成要素成形用型３８を有する成形ステーション３６に前進される。代替的に、可塑性材料の別々のシートが、熱可塑性シート素材の代りに連続ロールの代りに使用されることが可能である。シートは、このようなプロセスにおいて、ステーションからステーションへ（すなわち加熱から成形へ）動く。成形用型半体は、一緒にされて閉じられ、真空が、成形用型半体に印加されて、上部シート素材を、上部成形用型３７内に強制的に入れ、下部シート素材を、対応する下部成形用型３８内に強制的に入れる。空気圧も、シートとシートとの間に印加されることが可能であり、これにより、材料を、成形用型内にしっかりと強制的に入れることを支援する。成形用型半体は、それらの接触点において下部材料と上部材料とを溶接して接合するのに充分な時間にわたり、一緒にされて閉じたままである。例えば０．０６０〜０．０８０インチの厚さの９４  Ｓｈｏｒｅ  Ａ熱可塑性ポリウレタンにおいて、シートは、約４００#Ｆおよび約２０ｓｅｃのサイクル時間で成形される。成形用型半体は、次いで、引っ込められ、成形された衝撃吸収構成要素素材３９は、充分に冷却された後、成形用型から取り出され、さらに、トリミングラインに沿って前進される。
【００４２】
本発明の衝撃吸収構造の形成において、２つの成形用型半体の間のキャビティに圧力印加すると、互いに対向して位置する表面が、一緒に圧潰し、過剰の不要溶接部を形成するのを阻止するのに有用であることが分かった。このような圧潰および望ましくない溶接を阻止するために、成形品取出しの間に、２つの成形用型の間のスペースに圧力印加すると好適である。付加的に、成形用型半体と成形用型半体との間のこのスペースに圧力印加すると、互いに対向して位置する表面が、成形用型半体に強制的に当接されることが支援され、これにより、各シートは、成形用型表面に正確かつ完全に合致し、さらに、成形用型内に配置されているいかなる挿入部材に対しても、表面内の凹部を結合して、防護することが支援される。
【００４３】
前述のように、上部衝撃吸収構成要素表面および下部衝撃吸収構成要素表面は、異なる熱可塑性材料から形成することが可能である。従って、多数の利点が、構成要素内に組込まれるように操作することが可能である。例えば、上面は、より厚くより重い材料から成り、底面は、より薄くより軽い可塑性材料から成ることが可能である。同様に、２つの異なる材料の、対応する支持部材を有すると、衝撃吸収構成要素の特定の領域内に異なる程度の可撓性または抵抗を組み込む、設計者の能力が向上する。例えば引張強さ、材料厚および伸び率などの特定の特性に関して使用材料を変化させることにより、そして、支持部材を形成するために凹部形状を変化させることにより、所望の抵抗および可撓性の一過して再現可能な多数の領域が、特定の要求を満たすために、衝撃吸収構成要素内に組込まれるように操作することが可能である。例えば、より厚く剛性がより高い材料が、上面として使用され、より薄く可撓性がより高い材料が、底面として使用されることが可能である。剛性がより高い材料の上面から延びる凹部は、剛性がより高い上部を形成する。底面から延びる凹部は、可撓性がより高く"より軟らかい"下部支持部材を提供する。従って、支持部材の機能的応答が、より正確に操作されることを可能にする二重特性を有する共働する支持部材が、提供される。さらに、構成要素が、壁部材を含む場合、壁部材は、２つの材料から形成されることが可能である、すなわち、壁は、上部衝撃吸収構成要素表面と下部衝撃吸収構成要素表面との間で分割されることが可能である。
【００４４】
代替的に、衝撃吸収構成要素は、吹込成形、好ましくは押出吹込成形により形成されることが可能である。押出吹込成形において、溶融熱可塑性樹脂のパリソン（すなわち丸形中空管）は、まず初めに、押出され、次いで、２つの成形用型半体の間に捕捉される。パリソンは、空気圧により膨張されて、成形用型のキャビティに当接して、衝撃吸収構造の対向表面を形成する。パリソンが、成形されて、互いに対向して位置する表面内に凹部を提供すると、この構造は、冷却され、成形用型から取り出される。
【００４５】
１つの好ましい実施例では、互いに対向して位置する表面内の、内方へ向かって口を開いている凹部は、半球形状を有する。図４に示されているように、上面部材２は、底面部材３に接合され、好ましくは、これらの部材は、壁部材８がそれらの外側周縁に位置する状態で接合される。複数の内方へ向かって口を開いている凹部４、５が、上面部材と下面部材との間に延びて、衝撃吸収構造への内部支持を提供する。前述のように、凹部のうちの１つ以上が、半球状である。１つの好ましい実施例では、各半球状凹部の直径は、約１／８"〜約１／２"である。上面および底面内の半球状凹部は、接着剤などを使用して、互いに当接されるまたは接合される。
【００４６】
上面部材および下面部材内の半球状凹部は、好ましくは、加熱されてこれらの構成要素に成形されることが可能である可撓性高重合体プラスチック樹脂のシートから形成する。代替的に、半球状凹部は、熱可塑性樹脂を吹込成形することにより、形成されることが可能である。半球状凹部は、各衝撃吸収構成要素の一体的部分であり、これにより、材料の制御下での圧潰が提供され、これにより、所望のように、クッション性および安定性の領域が形成される。
【００４７】
衝撃吸収構造内の凹部のための半球形状の１つの重要な利点は、この構造の寿命期間にわたる耐疲労性が改善されることにある。半球は、圧縮を印加された場合、他の形状の凹部に比して、より良好な抵抗を有する。半球状凹部の他の利点には、力変形サイクル全体にわたり性能がより良好であること、上面部分および下面部分のために使用される材料内の応力および歪が低減されること、成形が容易であるなどがある。本明細書において、半球は、略半球状形状を含み、半球の正確な寸法を有するものに制限されず、半楕円体形状も含む。
【００４８】
半球形状の利点には、負荷定義曲線が滑らかであること、感知される衝撃吸収システム性能が向上することがある。付加的に、半球形状は、凹部を形成する材料内の誘導応力および歪を最小化する。従って、半球設計を使用する凹部は、同一の材料から成る他の設計のクッション部材に比して、耐久性が高い。半球状凹部の応力分布は、上面と下面との間にフォームまたは他のフィラーを挿入する必要なしに、または、上面と下面との間の区間内に空気または他のガスまたは流体を注入する必要なしに、衝撃吸収構造の寿命を長くし、クッション性および快適性を制御する。半球状凹部は、上面および下面内の他の凹部と組み合せられて、異なる活動のために必要なクッション特性を提供することも可能である。
【００４９】
１つの好ましい実施例では、少なくとも１つの通路が、衝撃吸収構造の１つまたは双方の表面を通り抜けて延び、これにより、空気または他の媒体が、この構造の内部と外部との間を通過するための通路が提供される。このようにして、上面衝撃吸収構成要素と下面衝撃吸収構成要素との間の内部キャビティは、好ましくは、空気またはいかなる他のガスまたは流体も捕捉せず、これらが、圧縮の間にこの区間から逃れることを可能にし、これにより、これらはクッションの損なわない。付加的な空気通路が、所望の場合、上面および下面内に設けられて、付加的な、空気流を提供することも可能である。
【００５０】
図８および図９に示されているように、上面１０６または底面１０７内の１つ以上の凹部１０９が、凹部１０９内に挿入部材１１７、１１８を受入れることが可能である。例えば、挿入部材のそれぞれは、半球状凹部のそれぞれの中にはまる半球状ゴムプラグ１１７である。好ましくは、半球状ゴムプラグは、中空である。挿入部材は、衝撃吸収構成要素のクッション特性を調整するのに使用されることが可能である。
【００５１】
代替的に、半球状挿入部材１１６は、図１０のウェブ状構造１１０を使用して、互いに接着されて接合されることも可能である。ウェブ状構造は、トランポリン状効果を提供する。ウェブ状構造は、上面および下面のプラスチックと同一のプラスチックから成るか、または、所望の場合、これらの部材より軟らかい材料から成る。
【００５２】
好ましくは、挿入部材１１７、１１８のそれぞれは、ＳＢＲゴムなどのゴムから成り、Ｓｈｏｒｅ  Ａスケールで、約３５〜約９５の硬度を有する。１つの好ましい実施例では、挿入部材は、中空ゴムプラグである。好ましくは、各挿入部材は、その中に中空キャビティを有する。しかし、挿入部材は、中実ゴムプラグでもよく、または、所望の場合、特定の用途のための他の構造を有することも可能である。挿入部材は、半球状、円錐状、または他の形状の凹部を含む単一構造内の様々な異なる凹部内にはまるように形成されていることも可能である。挿入部材は、接着剤により、各凹部に取り付けられることも可能である。または、前述のように、衝撃吸収構造の熱成形の間に、挿入部材が、各凹部に取り付けられることも可能である。
【００５３】
１つの好ましい実施例では、挿入部材は、次の方法を使用して、上面および下面内の凹部に取り付けられる。まず初めに、挿入部材は、サンドブラスチングまたは他の技術によりコンディショニングされて、ゴムの外面を作製する。次いで、プライマーおよび接着剤が、凹部と接触すべきゴム表面に適用される。好ましくは、プライマーは、塩素ベースのプライマーであり、接着剤は、ウレタンベースの熱活性化接着剤である。次いで、挿入部材は、挿入物の形状のために形成されている切抜き領域を有する成形用型内に配置される。可塑性材料のツインシートが、所望の温度（好ましくは３５０〜４００度）まで加熱され、図７に示されているように、上部成形用型および下部成形用型内に入る。好ましくは、各挿入部材は、本明細書において前述のように、それを通り抜ける空気通路を有し、成形用型も、それを通り抜ける空気通路を含み、これらの空気通路は、挿入部材が成形用型内に配置されると、挿入部材を通り抜ける空気通路に位置合せされる。負圧または真空圧が、成形用型および挿入部材内の位置合せされた空気通路を通り抜けて印加されて、加熱された可塑性材料を成形用型に強制的に当接させて、可塑性材料を、成形用型内の様々な凹部の形状に適合させ、成形用型内に配置されている挿入部材に当接させて適合させる。ニードルも、上面部材または下面部材内の１つ以上の空気通路を通り抜けて供給され、空気正圧が、成形用型半体と成形用型半体の間に供給されて、上面部材または下面部材内の凹部を、成形用型内に配置されている挿入部材に強制的に当接させる。これにより、凹部のそれぞれ内に挿入部材を固定する方法が、提供される。
【００５４】
前述のように、成形用型および挿入部材内の位置合せされた通路を通り抜けて負圧を印加することは、挿入部材を、熱可塑性シートにしっかりと固定することを支援することが分かった。付加的に、挿入部材の外面上に適用される熱活性化接着剤の使用は、挿入部材が、直接的にシートに結合することを支援する。
【００５５】
凹部および挿入部材は、他の部品に比して、圧縮時において、衝撃吸収構造の一部の剛性を高めることを可能にする。圧縮時において、この差を提供する多数の異なる方法が存在する。より短い半球半径が、本構造の一部上の凹部のために使用されることが可能である。より大きい弾性率を有する材料から成る挿入部材が、本構造の一部上の凹部内で使用されることが可能である。代替的に、より大きい壁厚を有する挿入部材が、本構造の一部上の凹部のために使用されることも可能である。
【００５６】
図５および図６に示されているように、１つの代替実施例では、衝撃吸収構成要素を製造するのに使用される可塑性材料は、メッシュ材料から成るか、または、その中に凹部を成形する前または後に、穴またはスリットで穿孔される。メッシュを使用することにより、または、可塑性材料内の穴またはスリットを使用することにより、媒体は、依然として、本構造のクッション性または他の重要な特性を維持しつつ、制御可能な速度および／または方向で衝撃吸収構造を通り抜けることが可能である。媒体通過速度は、穴サイズ、またはメッシュ寸法により制御されることが可能である。衝撃吸収構造の重量も、最小化されるか、または、非メッシュ構造の重量より小さく減少されることが可能である。可塑性材料は、凹部を成形する前に、メッシュパターン、穴またはスリットを有することが可能であるが、メッシュ、穴またはスリットが、材料が、成形用型を使用して凹まされた後、材料内に形成されることも可能である。
【００５７】
衝撃吸収構造を形成するのに使用される熱可塑性樹脂の全体または部分は、メッシュパターン、穴またはスリットを有することが可能である。例えば、メッシュは、特定の領域内のみに配置されることが可能であり、これにより、媒体は、衝撃吸収構造のこの部分のみを通過する。好ましくは、メッシュパターン、穴またはスリットは、空気、ガス、水、または他の流体または粒子などの媒体が、制御可能な速度および／または方向でそれを通過することが可能であるような寸法を有する。メッシュパターン、穴またはスリットは、温度、湿度、および他の環境的要素が、それを通り抜けることが可能であるように形成されることも可能である。
【００５８】
本発明の衝撃吸収構造は、透明材料から形成されるか、または、例えば熱可塑性ウレタンなどのラミネートから形成されることも可能である。熱可塑性樹脂は、その中に材料のストランドを有することもあり、これにより、成形プロセスの間にシートまたはパリソンのたるみあるいは垂れ下がりを阻止することを支援する。好ましくは、ストランドは、ナイロンまたは、シートまたはパリソンより高い融点を有する他の材料から形成される。
【００５９】
衝撃吸収構造内の凹部が、その中に穿孔を有することも考慮される。例えば、１つの好ましい実施例における半球状凹部は、図１１および図１２に示されているように、半球表面内の穿孔またはカットを含むこともある。これらの穿孔は、凹部の平均剛性を減少させ、力変位曲線の形状を変化させる効果を有する。好ましくは、本構造のそれぞれは、半球形状または半楕円形状を保留し、その中開きスペースより大きい中実材料を有する。別の１つの実施例では、半球状凹部のうちの１つ以上が、その中にメッシュパターンを有する。半球内の穿孔と同様に、メッシュの使用は、凹部の平均剛性を低めることを支援する。
【００６０】
別の１つの実施例では、挿入部材のうちの１つ以上が、メッシュ材料から成るか、または、その中に穴またはスリットを有する。挿入部材は、衝撃吸収構造の対向表面のうちの１つまたは双方の中の凹部内にはまることが可能である。メッシュ材料、または、材料の壁内に穿孔またはカットを有する材料の挿入部材を形成することにより、衝撃吸収構造の剛性は、変化されることが可能である。
【００６１】
図１３および図１４に示されているように、本発明の別の１つの実施例では、各挿入部材は、その外壁内に成形された１つ以上の溝を有する。対応する凹部も、熱成形の間にその壁内に成形された１つ以上の溝を有する。
【００６２】
各溝は、衝撃吸収構造の平均剛性を高め、力変位曲線の形状を変化させる効果を有する。各溝は、半球状凹部からそのベースへ向かって配向されるか、または、半球の周りを周方向に配向される。各半球の周りをヘリカル状に配向される溝、または、異なる配向を有する溝の組合せを含む、他の方向に配向される溝も、使用されることが可能である。
【００６３】
図１５に示されている別の１つの実施例では、凹部または挿入部材は、非均一の壁厚を有する。例えば、半球のベースは、その頂部より厚い厚さを有することもあり、その逆もある。非均一性は、特異的な非線形負荷変位特性を有する構造を提供する。図１６は、各挿入部材の先端すなわち頂部８６が切除されている半球状凹部８５に接着されている一対の中空挿入部材８４を示す。または、各挿入部材の先端すなわち頂部は、ゴム薄層から成るこもある。これらの設計の挿入部材は、より小さい負荷においてはより軟らかく、力が衝撃吸収構造に印加されると剛性がより高くなる利点を有する。
【００６４】
設計における構造要素を変化させることにより、衝撃吸収構造の非線形性を制御することを含む、衝撃吸収構造の力変位特性を操作することが可能である。非線形性とは、衝撃吸収構造が、より小さい変位においては1つの剛性を有するが、より大きい変位においては1つの異なる剛性を有するか、または、より一般的に、剛性自身が、変位の関数であることを意味する。図１７は、力変位曲線の例を示す。曲線Ａは、Ｆ＝ｋｘの線形式により示される線形関係である、ただし、ｋは、線すなわち"剛性"の勾配である。曲線Ｂは、剛性が、より大きい変位において増加する非線形関係である。これは、０．５を越える（すなわち元の厚さの５０％を越える）歪まで圧縮されると、"底をつく"フォームまたは他のクッション材料において典型的である。曲線Ｂは、衝撃エネルギーの非効率的吸収材である欠点を有する、何故ならば、衝撃エネルギーの大部分は、より高い力レベルで吸収されるからである。曲線Ｂは、衝撃の間の負荷のピークレートが、比較的小さい利点を有する。曲線Ｃは、剛性が、衝撃吸収装置の変位が増加すると、減少する非線形関係を示す。このような特性曲線を有する衝撃吸収構造は、衝撃エネルギーが、比較的低いレベルで吸収される利点を有する。曲線Ｃは、この場合には衝撃の第１の瞬間に発生する、負荷のピークレートが、より大きい欠点を有する。
【００６５】
図１８は、本発明の１つの好ましい実施例による、底面内に凹部を形成するのに使用される成形用型の上面図を示す。下部成形用型半体５０は、複数の半球状突出部５２を有し、突出部５２は、一連の行および列で位置決めされて、突出部５２に適用される可塑性材料の底面内に凹部を形成する。下部成形用型半体５０も、第１の軸線に沿って線形突出部５４を含み、第１の軸線に対して垂直な第２の軸線に沿って線形突出部５５を含む。線形突出部５４と５５との間の各挿入部材５４、５５は、丸形コーナを有する。線形突出部５４、５５は、この成形用型に形状適合する可塑性材料の表面内に線形凹部を形成するのに使用される。好ましくは、下部成形用型半体５０は、底面内に半球状および線形凹部を形成するのに使用され、上部成形用型半体５１は、上面内に半球状凹部を形成するのに使用される。線形凹部は、底面内に溝を提供する。内方へ向かって口を開き、従って各線形凹部の頂部は対向表面に面する線形凹部は、好ましくは、対向表面に接触するまたは当接するのに充分な深さを有する。断面図での端面図に示されているように、１つの好ましい実施例では、線形凹部は、半球状凹部と交番し、これにより、各半球状凹部は、線形凹部に隣接して配置されている。好ましくは、線形凹部は、２つの表面の間に支持部材を形成する、一連の交差する行および列を提供する。底面内の半球状凹部５２は、好ましくは、上面内の半球状凹部５３に当接する。対向表面のうちの１つまたは双方の中に、内方へ向かって口を開く線形凹部を形成することの１つの利点は、凹部が、衝撃吸収構造の可撓性を増加させる可撓性溝を形成することにある。この実施例では、各線形凹部の頂部が、底面と同一の平面内にある。このようにして、底面内の各半球状凹部は、線形凹部の行および列の間に配置されているリセスにより包囲されている。
【００６６】
図１９は、上面シート６１と下面シート６２との間の垂直側壁のための１つの好ましい実施例の断面の端面図を示す。底面シート６２の周辺部６４が、成形用型半体内に形成され、これにより、周辺部６４は、底面シートから上方へ垂直に向けられ、上面シートの周辺部６３も、同様に成形され、これにより、周辺部６３は、上方へ垂直に向けれているが、小さい角度でであり、従って周辺部６３は、外方へ向かって延びて、底面シートの周辺部６４に接触する。好ましくは、底面の周辺部６４は、上面シートの周辺部６３より僅かに大きく寸法決めされている。２つの周辺部は、互いに当接して、上面部材のエッジと下面部材のエッジとを接続する垂直側壁６５を形成する。
【００６７】
前述の説明は、本発明を説明することを目的とする。多数の他の変形が、当業者には自明であり、それらの変形は、本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の１つの好ましい実施例による衝撃吸収構成要素の上面および下面の斜視図である。
図２は、図１の上面および下面の斜視図であって、上面内の半球状凹部が、底面内の半球状凹部に当接する斜視図である。
図３は、１つの好ましい実施例による上面および下面の断面図であって、上面内の半球状凹部が、底面内の半球状凹部に当接する断面図である。
図４は、上面および下面の斜視図であって、壁部材が、表面の周縁に沿って走行する斜視図である。
図５は、１つの好ましい実施例による上面および下面の斜視図であって、これらの表面がメッシュ材料から成る斜視図である。
図６は、図５の上面および下面の断面図である。
図７は、ツインシート熱成形プロセスを示す概略図である。
図８は、衝撃吸収構成要素の表面のうちの１つの表面の中の１つ以上の凹部内に配置されるべき挿入部材を有する１つの好ましい実施例による衝撃吸収構成要素の斜視図である。
図９は、１つの好ましい実施例による凹部内の半球状挿入部材の断面図である。
図１０は、ウェブ構造により一緒に統合されている複数の挿入部材の斜視図である。
図１１は、一対の互いに対向して位置するはき半球の斜視図であって、半球が、半球内に穿孔を有する斜視図である。
図１２は、一対の互いに対向して位置する半球の斜視図であって、半球が、半球内にスリットを有する斜視図である。
図１３は、一対の互いに対向して位置する半球の斜視図であって、半球が、半球の表面内に長手溝を有する斜視図である。
図１４は、一対の互いに対向して位置する半球の斜視図であって、半球が、半球の平面内に周方向溝を有する斜視図である。
図１５は、一対の互いに対向して位置する半球の斜視図であって、半球が、変化する厚さを有する斜視図である。
図１６は、本発明の別の１つの実施例による、一対の互いに対向して位置する凹部および挿入部材の部分断面図である。
図１７は、本発明の衝撃吸収構造のための代表的な力変位曲線のグラフである。
図１８は、本発明の１つの好ましい実施例による、下面内に凹部を形成するために使用される成形用型の上面図と、上面および下面の双方の中に凹部を形成するに使用される一対の成形用型の断面の端面図とである。
図１９は、本発明の１つの好ましい実施例による、垂直側壁により一緒に統合されている一対の表面の断面の端面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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