リバウンド制御材
リバウンド制御を補助するために、約０．０５以上のｔａｎδを有するエネルギー吸収物質を含む高弾性部材を備える衝撃減衰システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[関連出願の参照]
本明細書に記載される本願は、２００８年３月１７日に出願された同じ名称の仮出願（出願番号：６１／０３７，０６７）に基づく権利を主張するものである。この仮出願の開示は全て、参照により本明細書に含まれる。
【０００２】
[背景技術]
車両が静止構造物に衝突することの防止や、車両の搭乗者の負傷を軽減し、車両が受ける衝撃やダメージを低減することを目的として、様々なエネルギー吸収装置が高速道路およびレーストラックに沿って配置されている。
【０００３】
従来、これらの装置のうちの多くは、車両が高速道路からはみ出るのを抑制する剛性の構造を有している。ここで１つ問題なのは、車両自体が衝突する際、衝撃をまともに受けてしまうことである。また、剛性を有するバリアには、車両を高速道路へリバウンドさせ、後続車両に衝突させてしまう可能性があるという問題もある。例えば、整列したバレルからなる堅固なバリアを開示する、１９７４年１１月５日発行の米国特許番号３，８４５，９３６（Ｂｏｅｄｅｃｋｅｒ，Ｊｒ他）を参照するとよい。
【０００４】
他の種類のバレルとしては、高速道路およびレースウェイに沿って配置されるエネルギー吸収バリア装置が含まれる。このようなバリアについては多くの種類が提案されてきた。例えば、ある種のバリア装置は、衝撃を受けたときに折り重なる、または壊れてしまう非可逆的な可縮性のエネルギー吸収物質を用いる。これらの種類の装置は、衝撃を受けている間にダメージを受けたり、破壊されてしまうので、一度衝撃を受けた後には必ず交換が必要となる。この作業には時間がかかり、コストもかかり、修理を行っている間は、道路を、何の保護も施されていない状態にしてしまう。例えば、１９７６年９月２８日に発行された米国特許番号３，９８２，７３４（Ｗａｌｋｅｒ）；１９８２年３月３０日に発行された米国特許番号４，３２１，９８９（Ｍｅｉｎｚｅｒ）；１９８２年１０月５日に発行された米国特許番号４，３５２、４８４（Ｇｅｒｔｚ他）；１９８９年３月２８日に発行された米国特許番号４，８１５，５６５（Ｓｉｃｋｉｎｇ他）；１９９８年１２月２２日に発行された米国特許番号５，８５１，００５（Ｍａｃｈａｄｏ）；１９９９年９月２８日に発行された米国特許番号５，８５１，００５（Ｍｕｌｌｅｒ他）；１９９９年９月２８日に発行された米国特許番号５，９５７，４３５（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；２０００年８月３日に発行された米国特許番号６，１２６，１４４（Ｈｉｒｓｃｈ他）；２００２年６月２５日に発行された米国特許番号６，４０９，４１７（Ｍｕｌｌｅｒ他）；２００３年３月２５日に発行された米国特許番号６，５３６，９８５（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００１年８月１６日に公開されたＵＳ２００１／００１４２５４（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００２年７月１１日に公開されたＵＳ２００２／００９０２６０（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００３年１２月２５日に公開されたＵＳ２００３／０２３４３９０（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；２００４年１月２９日に公開されたＵＳ２００４／００１６９１６（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；１９８５年７月２４日に公開されたＥＰ０００１４９５６７Ａ２（ＤｕＰｕｉｓ）；１９８２年９月に公開されたＤＥ００３１０６６９４Ａ１（Ｕｒｂｅｒｇｅｒ）を参照するとよい。
【０００５】
１９８７年６月２３日に発行された米国特許番号４，６７４，９１１（Ｇｅｒｔｚ）は、バリアに弾性を与えるために空気チェンバを主に用いる。
【０００６】
１９８３年１０月４日に発行されたＵＳ４，４４０７，４８４（Ｍｅｉｎｚｅｒ）は、車両が受ける衝撃に対する弾性を有し、衝撃を減衰するためのスプリングを主に用いるバリアシステムを開示している。
【０００７】
様々なバリアシステムが、車両の衝撃を低減するために流体を用いている。例えば、１９８４年６月５日に発行された米国特許番号４，４５２，４３１（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）および１９８６年６月５日に発行された米国特許番号４，５８３，７１６（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）は、旋回可能なダイヤフラムにおけるケーブルを用いて制御される満水バッファカートリッジを開示している。同様に、１９７２年６月２７日に発行された米国特許番号３，６７２，６５７（Ｙｏｕｎｇ他）および１９７２年６月４日に発行された３，６７４，１１５（Ｙｏｕｎｇ他）は、バリアシステム内で配列される液体充填容器を開示している。１９７２年８月１日に発行された米国特許番号３，６８０，６６２（Ｗａｌｋｅｒ他）は、液体充填バッファの群を示している。
【０００８】
他の様々なシステムには、再利用が可能なエネルギー吸収装置が含まれている。例えば、１９９２年５月１２日に発行された米国特許番号５，１１２，０２３８（Ｌａｔｕｒｎｅｒ）；１９９４年５月２４日に発行された米国特許番号５，３１４，２６１（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ）；２０００年１月４日には発行された米国特許番号６，０１０，２７５（Ｆｉｔｃｈ）；２０００年６月１１日に発行された米国特許番号６，０８５，８７８（Ａｒａｋｉ他）；２０００年１１月２１日に発行された米国特許番号６，１４９，１３４（Ｂａｎｋｓ他）；２００３年３月１８日に発行された米国特許番号６，５５３，４９５（Ｗｉｌｌｉａｍｓ他）；２００３年４月２９日に発行された米国特許番号６，５５４，４２９（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）；２００３年１１月１３日に公開されたＵＳ２００３／０２１０９５３Ａ１（Ｗｉｌｌｉａｍｓ他）；１９８１年１０月１５日に公開されたＪＰ３５６１３１８４８Ａ（Ｍｉｕｒａ他）；１９９１年７月１７日に公開されたＥＰ０００４３７３１３Ａ１（Ｇｕｅｒｒａ）が挙げられる。
【０００９】
１９８０年１２月２日に発行された米国特許番号４，２３７，２４０（Ｊａｒｒｅ他）は、衝撃に対する高荷重の支圧強度および高いエネルギー吸収力を有する可塑性ポリウレタン発泡体を開示している。
【００１０】
１９８８年２月２日に発行された米国特許番号４、７２２，９４６（Ｈｏｓｔｅｔｔｌｅｒ）は、エネルギー吸収ポリウレタンエラストマーおよび発泡体を開示している。
【００１１】
２００２年６月２５日に発行された米国特許番号６，４１０，６０９（Ｔａｙｌｏｒ）は、低圧ポリウレタン発泡体を開示している。
【００１２】
車両の搭乗者の負傷を最小限にする、または防止する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１３】
また、衝撃に対して完全に復元可能である衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１４】
また、経済的で、使用時の信頼性を有し、設置やメンテナンスが容易である衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１５】
また、例えば高速道路やレーストラック、さらには、保護用の防波提を含む海洋用途など、様々な環境において有効な衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１６】
また、高速で走行するトラックおよび自動車からの衝撃エネルギーを吸収する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１７】
また、衝撃を受けたときには分解せず、衝撃を受けた箇所の周りに破片を分散させる衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１８】
また、リバウンド速度を制御する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１９】
また、リバウンド速度を制御する自己修復式の衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００２０】
また、リバウンド速度を制御するためにも用いられるエネルギー吸収物質用の自己修復式の衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００２１】
［発明の概要］
衝撃減衰バリアシステムは、車両安全のための衝撃減衰バリアシステムであって、多数の構成の相関関係から効果を享受するものである。上記多数の構成としては、衝撃減衰バリアシステムにおける熱硬化性ポリウレタンエラストマー化合物の使用、所定の混合および処理工程を用いてこのようなエラストマー化合物を形成する方法、上記エラストマーバリア部材の形状、上記バリア部材の衝撃減衰バリアシステムへの組み込みや配置、が挙げられる。
【００２２】
他の実施形態では、衝撃減衰システムは、サイドビームアセンブリと、該サイドビームアセンブリに固定されるノーズ型アセンブリとを有してもよい。サイドビームアセンブリは、サイドパネル部材がネスト化された線形の配置になるように隣接するパネルが重なるサイドパネルを複数備えている。少なくとも１つのダイヤフラムパネルは、対向するサイドパネル間に位置し、少なくとも１つの固定機構によって上記対向するサイドパネルに固定される。上記対向するサイドパネルおよび上記ダイヤフラムパネルは、少なくとも１つのベイを規定する。少なくとも１つの高弾性部材は、上記少なくとも１つのベイに位置し、複数の上記高弾性部材はそれぞれ異なる剛性を有する。少なくとも１つの係留システムは、上記サイドパネルおよびダイヤフラムパネルを互いに固定させる少なくとも１つのケーブルを有する。
【００２３】
他の実施形態では、衝撃減衰システムは、高弾性部材を備えてもよく、−１５℃から４５℃の間の温度において、０．００５以上のｔａｎδを有するエネルギー吸収物質を備えてもよい。
【００２４】
他の実施形態では、上記高弾性物質は、自由イソシアネートの含有量が約１０％から約１５％のＭＤＩポリエーテルプレポリマーと、約２０から約８０のＯＨ＃を有する少なくとも１つの長鎖ポリエーテルまたはポリエステルポリオールと、全ヒドロキシル含有化合物の約３０％から約４５％である、少なくとも１つの短鎖ジオールと、少なくとも１つの触媒の混合物からなってもよく、加えられる成分の比率は、イソシアネート基に対して約２０％から約１０％上回る、高弾性物質である。
【００２５】
上記高弾性物質は、様々な他の種類の生成物に適したものであり得るということを理解すべきである。このような生成物の例としては、限定するわけではないが、ヘルメット、パッドを含む作業用およびスポーツ用保護具、自動車のシート、ヘリコプター搭載用の台座シート、船積みドック用のバンパー等が挙げられる。
【００２６】
添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、当業者であれば様々な目的および有利な点が明らかになるであろう。
【００２７】
[図面の簡単な説明]
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、上記の概略的説明とともに実施形態を明らかにし、以下の実施形態の詳細な説明は、本開示の原理を説明するものである。米国特許７，３００，２３３は本明細書に含まれ、この一部を構成する。
【００２８】
図１は、衝撃減衰システムの一実施形態の概略平面図である。
【００２９】
図２は、図１に示す実施形態の概略側面図である。
【００３０】
図３は、概略端面図である。
【００３１】
図４は、概略側面図である。
【００３２】
図５は、図１に示す実施形態の概略透視図である。
【００３３】
図６は、図１に示す衝撃減衰システムを圧縮した状態の実施形態の概略平面図である。
【００３４】
図７は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略平面図である。
【００３５】
図８は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略側面図である。
【００３６】
図９は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略端面図である。
【００３７】
図１０は、実施例１において生成される物質の、温度に対する貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ’’）、および減衰（ｔａｎδ）についてのグラフを示す。
【００３８】
図１１は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学引張応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【００３９】
図１２は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学圧縮応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【００４０】
図１３は、２０ｉｎ／ｓの負荷速度における５インチ直径シリンダーテストおよび有限要素シミュレーションのグラフを示す。
【００４１】
図１４は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、力と時間についてのグラフを示す。
【００４２】
図１５は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、速さと時間についてのグラフを示す。
【００４３】
図１６は、（ａ）衝撃の直後と（ｂ）最大動的変位量におけるテスト品の写真を示す。
【００４４】
図１７は、負荷がテスト品から取り除かれた後のテスト品の写真を示す。
【００４５】
[発明を実施するための形態]
粘弾性のある高分子材料を特徴付ける方法は、複素弾性率Ｅ＊＝Ｅ’−ｉＥ’’を測定することによって実行されるが、Ｅ’およびＥ’’は概ね、貯蔵弾性率および損失弾性率のそれぞれを示す。複素弾性率｜Ｅ＊｜の程度は、[（Ｅ’）２＋（Ｅ’’）２]１／２として規定され、最大応力の最大歪み（σ０／ε０）に対する比率も示す。貯蔵弾性率および損失弾性率の測定値によって、エネルギーを戻すための物質性能を、エネルギーを失うための該性能と対照できる。貯蔵弾性率Ｅ’および損失弾性率Ｅ’’は、動的機械分析（ＤＭＡ）によって測定されてもよい。
【００４６】
貯蔵弾性率Ｅ’は、定期的な変形が行われている間のエネルギー貯蔵および放出と関連する。損失弾性率Ｅ’’は、エネルギー分散と、熱への変換に関連する。これらの効果（Ｅ’’／Ｅ’）の比率はｔａｎδであり、δは印加される力の間の位相ずれであり、上記物質はこの力に反応する。パラメータｔａｎδは、粘弾性のある物質の減衰力の指標として広く用いられている。
【００４７】
応力がエラストマーから取り除かれ、該エラストマーは元の形状に戻る。この動きは発熱性のものであり、リバウンドを減衰するエネルギー損失の原因となる。より大きなｔａｎδの物質は、より大きな弾性率を有し、これによってリバウンド速度を減衰する。
【００４８】
（装置）
衝撃減衰バリアシステムは、レーストラックや高速道路等の車両設備、または保護用の防波提等において用いられ得る。この衝撃減衰バリアシステムは、独自の高弾性のエネルギー吸収素子である、完全に復元可能な高弾性のエネルギー吸収素子を含む構成としてもよい。
【００４９】
衝撃減衰バリアシステムは、少なくとも１つの高弾性部材を備える道路バリアであって、上記高弾性部材は、速度の影響を受けない高弾性を示すエネルギー吸収物質を備え、上記エネルギー吸収物質が、完全な復元性を維持しつつ、広い範囲の衝撃速度に対しても一定の力‐変位特性（force-displacement）を保つように、上記エネルギー吸収物質の永久ひずみを最小化する。
【００５０】
衝撃減衰システム１０の実施形態を図１〜６に示す。衝撃減衰システム１０は、第１サイドビームアセンブリ１２（図示せず）および対向する第２サイドビームアセンブリ１４（図示せず）を有している。第１ビームアセンブリ１２および第２ビームアセンブリ１４は対向関係にある。図示する実施形態では、第１ビームアセンブリ１２および第２ビームアセンブリ１４は対向し、平行な関係にある。
【００５１】
一実施形態では、ビームアセンブリは平行であり、前側から後側までの各ベイにおけるエネルギー吸収ユニットは、前側から後側に向かって徐々に変化する（徐々に増加する）剛性を有する。前側から後側に向かって徐々に増加する全体的な剛性を達成する手段として、いくつかの手段を挙げることができ、代表的な例としては、エネルギー吸収素子の壁の厚さ、形状、または物性を変化させることが挙げられるがこれらに限定されない。例えば、高速道路への応用例では、衝突を受ける構造を設けたり、および／またはシステムからの反力を段階的にする構成により、衝撃の初期段階ではよりソフトな反応（softer response）を返し、車両がシステム内に進むにつれてよりハードな反応（more stiff response）を返す構成としている。一実施形態として、エネルギー吸収ユニットは、後側から前側に向かって増加する剛性傾斜を有する構成としてもよい。他の実施形態として、複数のエネルギー吸収ユニットはそれぞれ異なる剛性を有する構成としてもよく、この場合、それぞれ異なる剛性を有する複数のエネルギー吸収ユニットをどのような順番で並べても良い。
【００５２】
他の実施形態では、ビームアセンブリは平行である必要はない。例えば、特定の高速道路設備では、衝突を受ける構造を設けたり、および／またはシステムからの反力を段階的にする構成にするために、ビームアセンブリがテーパ型の構成を有することが望ましい（例えば、後方ベイではエネルギー分散物質をより狭い間隔で配列し、その一方で、前方ベイではエネルギー分散物質をより狭い間隔で配列する構成にすることで、衝撃の初期段階においてよりソフトな反応を返し、車両がシステム内に進むにつれてよりハードな反応を返すようにするようにしてもよい）。第１ビームアセンブリ１２は、第１または先頭端部１５、および第２端部１６を有する。同様に、第２ビームアセンブリ１４は、第１または先頭端部１７、および第２端部１８を有する。
【００５３】
衝撃減衰システム１０はまた、第１ビームアセンブリ１２の第１端部１５に対して、また、第２ビームアセンブリ１４の第１端部１７に対して安定的に固定されるノーズ型のアセンブリ１９を含む。
【００５４】
各サイドビームアセンブリ１２および１４は、概ね２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、および２０ｅとして示される複数のサイドパネルをさらに有する。説明を簡素化するために、各サイドビームアセンブリ１２および１４は同様のサイドパネル部材を有し、サイドビームアセンブリ１２を含むサイドパネルは、２０ａ〜２０ｅとして設計され、サイドビーム１４を含むサイドパネルは、２０ａ’〜２０ｅ’として設計される。説明の簡素化のため、片方のみを詳細に説明する。第１サイドパネル２０ａは、第１端部２２ａ（図示せず）および第２端部２４ａを有している。同様に、以降の各板２０ｂ等は、第１端部２２ｂ等および第２端部２４ｂ等を有している。第２端部２４ａは、隣接するパネル２０ｂの第１端部２２ｂと重なる。同様に、各隣接するパネルは、重なり第１端部および重なり第２端部を有している。サイドパネル部材２０ａ〜２０ｄは、ネスト化された線形の配置となる。サイドパネル部材２０ａ’〜２０ｄ’はまた、ネスト化された線形の配置となる。図３および５に示すように、各サイドパネル２０は、波または波状の３次元形状を有し得る。サイドパネル２０は、以下の説明から明らかなように、他の適切な寸法を有してもよい。
【００５５】
各サイドパネル２０は、少なくとも１つの縦方向延長開口部を概ね規定する。図２に示す実施形態から分かるように、各サイドパネル２０は、上方縦方向延長開口部またはスロット２６ａ、および下方縦方向延長開口部またはスロット２６ｂを有するが、これらは互いに平行な関係にある。サイドパネル２０ａのスロット２６ａは、隣接するサイドパネル２０ｂにおける隣接するスロット２６ａに少なくとも部分的に重なる。同様に、各隣接するサイドパネルは、重なりスロット２６を有する。
【００５６】
衝撃減衰システム１０は、ここで概ね３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、および３０ｆとして示される複数のダイヤフラムパネルをさらに含む。説明の簡素化のため、各ダイヤフラムパネルは同じ特性を有し得るので、説明を簡素化するために１つのダイヤフラムパネルのみを詳細に説明しているということを理解されたい。図３に示すように、ダイヤフラムパネル３０のそれぞれは、第１直立部材３２および第２直立部材３４、および少なくとも１つの交差部材（概ね３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、および３６ｄとして示される）からなってもよく、該交差部材は第１直立部材３２と第２直立部材３４との間に延びている。第１および第２直立部材は、互いに間隔をあけられている複数の開口部３８を含む。各開口部３８は、固定機構４０を受容し得る。他の実施形態では、ダイヤフラムパネル３０は、例えばＸ形状（図示せず）または他の適切な構成に形成される交差部材３６の他の構成を有し得る。
【００５７】
第１ダイヤフラムパネル３０ａは、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’の間に略直角に位置する。第１ダイヤフラムパネル３０ａは、固定機構４０のうちの１つによって、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’に固定される。固定機構４０は、スロット２６の幅よりも広いヘッドを有し得る少なくとも１つのスクリュータイプ部材４２を含み得る。または、固定部材４０は、上記スクリュータイプ部材４２に対して軸方向に適合する少なくとも１つのワッシャタイプ部材４４を含み得る。少なくとも１つのワッシャタイプ部材４４は、スロット２６の幅よりも大きな長さおよび幅寸法を有する。上記スクリュータイプ部材４２は、サイドパネル２０の外側表面からスロット２６を介し、ダイヤフラムパネル３０の直立部材３２（または３４）における隣接する開口部３８を介して延び、六角ナット等の適切なロッキング部材４６を用いて所定位置に保持される。固定機構４０は、以下により詳細に説明するように、スロット２６に沿って縦方向に移動させることが可能である。
【００５８】
少なくとも部分的に組み立てられた状態において、衝撃減衰システム１０は、複数の対向するサイドパネル２０ａ〜２０ｅおよび２０ａ’〜２０ｅ’と、複数のダイヤフラムパネル３０ａ〜３０ｆを含む。組み立てられた状態では、第１の対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’は、第１ダイヤフラムパネル３０ａに固定される。すなわち、ダイヤフラムパネル３０の第１直立部材３２は、固定機構４０を、サイドパネル２０におけるスロット２６を介して、また、直立部材３２（または３４）における隣接する開口部３８を介して延ばすことによって、第１の対向するサイドパネル２０ａ’に固定される。同様に、残りのサイドパネルは、残りのダイヤフラムパネルに固定される。
【００５９】
そして、衝撃減衰システム１０には複数のベイ５０ａ〜５０ｆが設けられている。各ベイ５０は、対向するサイドパネル２０およびダイヤフラムパネル３０によって画定される。図１により最もよく分かるように、ベイ５０ａは、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’によって、また、ダイヤフラムパネル３０ａおよびノーズ型のアセンブリ１９によって画定される。同様に、残りのベイ５０ｂ〜５０ｆは、対応するサイドパネルおよびダイヤフラムパネルによって画定される。衝撃減衰システム１０は、より少数の、またはより多数のサイドパネルおよびダイヤフラムパネルを有してもよく、このようなサイドパネルおよびダイヤフラムパネルは、最終用途および保護されている物体に少なくとも部分的に基づいて構成されるということを理解すべきである。
【００６０】
衝撃減衰システム１０は、高弾性部材６０を複数含み、該高弾性部材６０は配列されていてもよい。図示する実施形態では、各高弾性部材６０は、略チューブ状の側壁６２を有している。高弾性部材６０の寸法については、最終用途の要求に最も好適なものであればよいということを理解されたい。例えば、一実施形態として、本明細書における図面で示すように、高弾性部材６０は、結合されたチューブ形状を有し、以下にさらに詳述するように、壁の厚さは前方高弾性部材で最も小さく、後方高弾性部材６０に向けて徐々に厚さを増す高弾性部材となるように変化する構成としてもよい。
【００６１】
衝撃減衰システム１０は、第１係留システム７０ａおよび第２係留システム７０ｂをさらに含む。説明を簡素化するため、１つの係留システム７０のみを詳述するが、係留システム７０ａおよび７０ｂはそれぞれ同じ特性を有してもよいことを理解されたい。図示する実施形態では、係留システム７０は、上方ケーブル７２および下方ケーブル７４を備える。上方ケーブル７２および下方ケーブル７４は、それぞれ、第１端部７１ないし７３において第１または前方係留機構７６に固定されている。第１または前方係留機構７６としては、ループまたは他の装置等が挙げられる。図示する実施形態では、上方ケーブル７２および下方ケーブル７４は第２端部７５および７７においてそれぞれ、第２または後方係留機構８０に固定されている。他の実施形態として、係留システム７０がより少数の、またはより多数のケーブルを備えている構成としてもよい。前方係留機構７６は、衝撃減衰システム１０の前の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図４に示す実施形態で最もよく分かるように、下方ケーブル７４は、各ダイヤフラムパネル３０の各直立部材３２の下方ケーブルガイド開口部８２を介して延びている。図示する実施形態では、下方ケーブル７４は、地面から約３インチ上で後方向に延び、衝撃減衰システム１０の後方に設けられた係留システム８０にケーブルの高さで取り付けられる。
【００６２】
上方ケーブル７２は、各ダイヤフラムパネル３０の各直立部材３２の上方ケーブルガイド開口部８４を介して延びている。図示する実施形態では、第１ダイヤフラムパネル３０ａは、下方ケーブルガイド開口部８２ａから第１距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部８４ａを有する。第２ダイヤフラムパネル３０ｂは、下方ケーブルガイド開口部８２ｂから第２距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部８４ｂを有する。上記第１距離は上記第２距離よりも短い。よって、上方ケーブル７２はまず係留機構７６から上方向に導かれ、第１ダイヤフラムパネル３０ａから第２ダイヤフラムパネル３０ｂまで上方向に導かれる。その後、上方ケーブル７２は、下方ケーブル７４に略平行な後方向に、ダイヤフラムパネル３０ｃ〜３０ｆを介して第２ダイヤフラムパネル３０ｂから延びる。上方ケーブル７２および下方ケーブル７４の両方は、第２係留機構８０に係留される。図示する実施形態では、ダイヤフラムパネル３０ｃ〜３０ｆを介して延びる上方ケーブル７２の一部は、地表面から１５インチ上にある。
【００６３】
衝撃減衰システム１０はさらに、中程度の長さの係留システム９０を少なくとも１つ有してもよい。図示する実施形態では、係留システム９０は、第１端部７８ａに固定される少なくとも１つの中間ケーブル７８を備え、地表より下にある大直径（１２”〜１４”直径）ガイド７９を包み、そして第２端部が固定される反対側位置７８ｂへと戻る。図示する実施形態では、中間ケーブルは第２端部７８ｂにおいて、第２または後方係留機構８０に固定される。他の実施形態として、中間係留機構９０が、より少数の、またはより多数のケーブルを備える構成としてもよい。中間係留機構９０は、ダイヤフラムパネル間の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図４に示す実施形態で分かるように、中間ケーブル７８は、各ダイヤフラムパネル３０の直立部材３２のうちのいくつかにおける中間ケーブルガイド開口部８２を介して延びる。図示する実施形態では、中間ケーブル７８は地上約６インチで後方向に延び、衝撃減衰システム１０の後方に設けられた係留システム（図示せず）にケーブル高さで取り付けられる。
【００６４】
車両がまずノーズ型のアセンブリ１９に衝突する正面衝突では、図５および図６に模式的に示すように、ネスト化されたサイドパネル２０ａ〜２０ａ’‐２０ｆ〜２０ｆ’の各セットが、隣接するサイドパネルに（多段式望遠鏡の筒のように）次々とはまり込み（telescope）、これにより衝撃減衰システム１０が変形する。すなわち、隣接するサイドパネル２０ｂ〜２０ｂ’‐２０ｆ〜２０ｆ’の少なくとも１セットを通過するサイドパネル２０ａ〜２０ａ’は、衝突する車両によって移動され、これにより衝撃減衰システム１０は縦方向に歪む。サイドパネル２０ａ〜２０ａ’のセットのそれぞれが、対応するスロット２６に設けられた複数の個別の固定機構４０によって、対応するダイヤフラムパネル３０ａ〜３０ｆに接続されているので、サイドパネル２０ａ〜２０ａ’の第１セットが、サイドパネル２０ｂ〜２０ｂ’の第２セットにおけるスロット２６に沿ってスライドし、その様なスライドが連続するという構成としてもよい。サイドパネルのセットが後方に移動させられる距離と、後方に移動させられるサイドパネルのセットの数は、衝撃減衰システム１０に対する衝撃に左右される。
【００６５】
衝撃減衰システム１０におけるこのテレスコープ特性は、システム１０の端部に衝突する車両を安全に停止させ、その後、上記システム１０を元の位置に戻すためのものである。ベイ５０の数、ベイ毎の高弾性素子６０の数、および高弾性素子６０の形状は、予想される衝突エネルギーの範囲に基づいて、上記システム１０の特定のアプリケーションを調節するように、容易に修正される。例えば、図１に示す高弾性素子６０の構成およびベイ５０の数は、５０ｍｐｈの速度で正面衝突する３４００‐ｌｂ自動車を安全に停止させる。この場合に最大１０ｍｓの平均衝突加速（average ride-down acceleration）は約２５〜３０ｇ’ｓであり、５０ｍｐｈにおける堅い壁への車両の正面衝撃に比べると、衝撃力は７０〜７５％低減されていることになる。
【００６６】
衝撃減衰システム１０は、当該システムの側部に衝突する車両の方向を向けなおす能力を有し得る。正面衝突の際にシステム性能を損なうことなくこのような側部の衝撃を調節するために、サイドパネル２０は、側部衝突が起こっている間、システムにおける各ベイ５０の間に衝撃力を分散させる、オーバーラップしたスチールまたはＨＤＰＥパネルにおける、短い部分からなるのが好ましい。システム１０の側部に対する衝突が起こっている間、衝突力はサイドパネル２０からダイヤフラムパネル３０を介してケーブル７２および７４に分散され、衝突負荷を係留部に伝達するように応力に作用し、これによってシステムは車両を危険から安全に回避させることができる。パネルを構成し得る材料としては、限定するわけではないが、高濃度ポリエチレン、スチール、アルミニウム、プラスチック、繊維強化プラスチック、および様々な複合材料が挙げられる。特定の実施形態では、車両の衝突を受けたとき、上記材料が復元可能である、または半ば復元可能であり、破片を全く、またはほとんど生じさせず、交換の必要が生じる前に複数の車両衝撃に耐え得ることが好ましい。図示する実施形態では、サイドパネルは、スチールシート（波状）からなる（例えば、１０ゲージの３段ビーム（thrie-beam））。
【００６７】
一実施形態では、図７、８、および９に示すＩビームのように、お互いから離れた状態で平行に設けられた支持部材１９２ａおよび１９２ｂの対を含む。長い方の最終ダイヤフラムパネル１３０ｅは、マウンティングブラケット等、少なくとも１つの適切な接続手段１９４によって支持部材１９２ａおよび１９２ｂに接続される。上方ケーブル１７２の第２端部１７５は、支持部材１９２に固定される。下方ケーブル１７４の第２端部１７７はまた、支持部材１９２に固定される。後方係留機構１９０はさらに、第１Ｉビーム支持部材１９２ａに設けられる第１Ｌ字屈曲ケーブルガード１９６ａと、第２Ｉビーム支持部材１９２ｂに設けられる第２Ｌ字屈曲ケーブルガード１９６ｂとを有する。側部ビームパネル１２０は、該パネルの面上の任意の点に衝撃を受けたとき、上記システムの内部の構成要素を車両からの直接の衝撃から保護すると共にダイヤフラムパネル１３０に負荷を伝達するように十分な強度を与えるために、十分な高さを備える構造的部材である。上記パネルを構成し得る材料としては、高濃度ポリエチレン、スチール、アルミニウム、プラスチック、繊維強化プラスチック、および様々な複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。ある実施形態では、上記材料は復元可能か半ば復元可能なもので、車両の衝撃を受けたときに全く、またはほとんど破片を出さず、交換が必要になる前に複数回の車両衝撃に耐え得るようなものであることが好ましい。図示する実施形態では、サイドパネルはスチールシート（波状）（例えば１０ゲージの３段ビーム（thrie-beam））からなる。
【００６８】
他の実施形態として、係留システム１７０は、より少数の、またはより多数のケーブルを備えるという構成にしてもよいことは理解されよう。正面係留機構１７６は、衝撃減衰システム１０の前面の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図８に示す実施形態で最もよく分かるように、下方ケーブル１７４は、ダイヤフラムパネル１３０の各直立部材１３２の各下方ケーブルガイド開口部１７８を介して延びている。図示する実施形態では、下方ケーブル１７４は、地上約３インチにおいて後方向に延び、衝撃減衰システム１１０の後方に設けられた係留システム（図示せず）にケーブル高さで取り付けられる。
【００６９】
上方ケーブル１７２は、各ダイヤフラムパネル１３０の各直立部材１３２の上方ケーブルガイド開口部１８４を介して延びる。図示する実施形態では、第１ダイヤフラムパネル１３０ａは、下方ケーブルガイド開口部１８２ａから第１距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部１８４ａを有する。第２ダイヤフラムパネル１３０ｂは、下方ケーブルガイド開口部１８２ｂから第２距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部１８４ｂを有する。上方ケーブル１７２がまず、正面係留機構１７６から上方向に導かれ、第１ダイヤフラムパネル１３０ａから第２ダイヤフラムパネル１３０ｂへ上方向に導かれるように、第１距離は第２距離よりも短い。その後、情報ケーブル１７２は、下方ケーブル１７４に略平行な後方向に、ダイヤフラムパネル１３０ｃ〜１３０ｅを介して第２ダイヤフラムパネル１３０ｂから延びる。上方ケーブル１７２および下方ケーブル１７４の両方は、第２係留機構１９０において係留される。図示する実施形態では、ダイヤフラムパネル１３０ｃ〜１３０ｅを介して延びる上方ケーブル１７２の一部は、地上約１５インチにある。
【００７０】
ある実施形態では、サイドビームアセンブリは、複合材料からなることが好ましい硬質のＵ字形の構造を有している。複合材料としては、例えば、スチールのような金属、高濃度ポリプロピレン等のプラスチックが挙げられる。複合材料は復元可能、または半ば復元可能であり、車両の衝撃を受けたときに全く、またはほとんど破片を出さず、交換が必要になる前に複数回の車両衝撃に耐え得る。高弾性素子は、主要なエネルギー分散機構として機能し、衝撃の方向につぶれる。本実施形態に示す高弾性素子の形状によって、高弾性素子はまた、それらがつぶれるときに外側に広がる。
【００７１】
ここで用いられる高弾性物質は、如何なる速度にも対応可能な高弾性力を発揮する新規な吸収物質である。高弾性物質は以下のような作用をする。すなわち、復元可能な状態を十分に維持しつつ、エネルギー吸収物質が広い範囲の衝撃速度においても一定の力‐変位特性を保つように、永久ひずみを最小化する。
（高弾性物質）
少なくとも約９００〜１０００Ｓ-１にいたる高い歪み速度の動荷重において、高弾性部材は高弾性力を発揮する。高弾性物質は、その特性として、直接衝撃を受けることができ、また、上記物質を構成する要素の瞬間的な復元を可能にする。高弾性物質は、エネルギー吸収アプリケーションにおいて非線形の弾性反応を有する。
【００７２】
高弾性物質は、様々な衝撃減衰環境および製品における使用に適している。したがって、ここで説明する高弾性物質を用いて様々な他の種類の製品が製造されるのは想定の範囲内である。このような製品の例としては、ヘルメットおよびパッドを含む作業およびスポーツ用保護具、自動車のシート、ヘリコプターの台座シート、船積みドック用のバンパー等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７３】
エラストマーは、高分子材料の一分類に属し、負荷を掛けると少なくとも元の長さの２倍まで変形し、そして負荷を取り除くとほぼ元の形状に戻る能力という特性を有する。エラストマーは等方性であり、低い歪みと低い歪み速度の下、線形弾性固体として機能する略圧縮不可能な物質である。準静的な負荷の下でより大きく歪められると、これらの物質は非線形的な挙動を示す。これらの物質特有のこの機械的挙動を高弾性と称する。高弾性物質は、粘性減衰、（摩擦力に起因する）熱分散、または継続的変形（すなわち永久ひずみ）がほとんどない状態で、弾性変形を通じて衝撃から伝達される運動エネルギーを吸収することによって作用する能力を有する。この機械的エネルギーは、略１００％復元し得、これによってその要素は、無視し得る歪みはあるものの衝撃の前の元の構成に戻ることができる。
【００７４】
エラストマーの挙動は、動荷重が加わった状態での歪み速度および歪み履歴に基づく。これを粘弾性と称する。エラストマーの粘弾性は、ヒステリシス、弛緩、クリープ、および永久ひずみの原因となる。永久ひずみとは、エラストマーが永続的に変形し、応力ゼロにおいて上記物質が歪みゼロに戻らない場合である。しかしながらこの変形は、一定の歪みを繰り返し発生させると安定化する傾向がある。また、エラストマーの特性はマリンズ効果である。マリンズ効果とは、物理的な架橋が破壊されることが原因で、２番目以降のヒステリシスループが１番目のヒステリシスループよりも小さな領域を示す現象である。これは継続的な場合もあるし、または可逆的である場合もある。ヒステリシスはまた、エラストマーにおける結晶化に誘発され、影響を受ける。エラストマーにおける結晶化は高い歪みにおいて粘弾性効果を左右し、歪み速度に対する感度に影響を与える。エラストマーは上記機械的挙動の複雑さに加え、動荷重を掛けて高い歪みを与えると粘‐超弾性反応を示す特性を有する。粘‐超弾性反応を試験したり、特性として描写するのは困難である。通常、物質モデルへ入力するために、単純な変形（すなわち、緊張、圧縮、および剪断）におけるいくつかの形態から得た応力・歪みデータが必要とされる。これらのデータを物質モデルへ入力することにより上記モデルの性能の予測が得られる。
【００７５】
一実施形態では、高弾性物質は、十分な復元性を維持しつつ、大量の機械的エネルギーを吸収し得る。従来、ゴムからなる粘性部材が動荷重への対処手段として主要な役割を果たしてきた。静止反応が（弾性歪みエネルギーのポテンシャルに基づく）高弾性モデルを示す場合、ゴムからなる粘性部材を使用した構成では粘‐超弾性モデルは主に歪み速度に依存する。高弾性モデルは、歪み速度および歪み履歴に依存した粘弾性を考慮したマクスウェルモデルと類似している。
【００７６】
（物質を作成する方法）
ポリウレタンエラストマーは、高弾性な挙動を示すことが知られている材料の一種である。このような材料は、設計の観点から非常に用途が広い。適切な原材料、形成、および／または処理の選択によって、ポリウレタンエラストマーは、衝撃減衰システムがリバウンドを制御できるようにする減衰特性などの、幅広い範囲の特性を達成するように調整可能である。
【００７７】
特に、適切な成分を選択し、エラストマーにおける相間離隔の度合いを制御することによって、所望の減衰特性が実現できる。
【００７８】
ポリウレタンを注入したエラストマー系は、イソシアネート成分（典型例：メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ））、一種類以上の長鎖ポリオール、および短鎖グリコールからなってもよい。一般に、このような系には、硬化時および硬化後のサイクルの間に起こるさらなる反応に供される、イソシアネート基がわずかに過剰な量で混合されている。これらの反応の結果、わずかに架橋し、このため変形後の復元性の高い、十分に硬化された高分子システムが得られる。この特性によって、これらの高分子材料は衝撃減衰バリアシステムにおける高弾性素子に好適なものとなる。高弾性物質は、以下の特徴を有し得る。ショアーＤ硬度の値は約４０から約７０。最大引張応力は約４０００から約７０００ｐｓｉの範囲にあり、破断延びは約１５０％から約７００％の範囲にあり、最小の係数変化およびｔａｎδ値は、対象となる温度範囲にわたって０．０５以上である。
【００７９】
エラストマーを生成するために短鎖グリコールと反応するイソシアネート終端プレポリマーを生成するように長鎖ポリオール成分全体がイソシアネート成分と予備反応を呈する完全プレポリマーのアプローチによって、適切なリバウンド反応を有する高弾性物質が形成され得る。
【００８０】
代替のアプローチは、長鎖ポリオールの一部がイソシアネート成分と予備反応する擬似プレポリマーのシステムを使用することである。この場合、擬似プレポリマーが短鎖グリコールおよび長鎖ポリオール成分の残りと反応して生成される反応生成物によって、エラストマーが形成される。
【００８１】
上記成分を組み合わせる処理は、上記成分を処理温度まで加熱する工程と、成分に対して脱ガスを行い、溶解している気体または混入気体を全て取り除く工程と、成分を混合チェンバに正確に計量する工程と、上記成分をよく混合する工程と、型の中に混合物質を投入し、続いて硬化した部分を取り出して、好適な硬化後サイクルに処す工程とを含んでもよい。各成分の融点および粘度は違うので、成形温度と同様に適切な成分温度は約１００°Ｆから２５０°Ｆの範囲であってもよい。
【００８２】
反応成分は、混合物の合計においてイソシアネート基に対して約１％から約１０％上回る、または混合物の合計においてイソシアネート基に対して約２％から約５％上回る比率で組み合わされてもよい。上記成分の化学反応を促進し、手頃なタイムフレーム内で上記部分を型から外すことを可能にする触媒パッケージを用いてもよい。上記システムのゲル化時間または寿命は、上記部分全体を通して均一な物性を確保するために、成形充填時間よりも短くてはいけない。
【００８３】
本開示が説明によっていくつかの実施形態を示し、例示的実施形態が極めて詳細に説明されているが、後述の請求項の範囲をそのような詳細に制限する、または何らかの限定をするとこは出願人の意図ではない。さらなる有利な点および変更は、当業者であれば容易に想到し得るであろう。
【００８４】
（実施例）
（実施例１：物質）
ＭＤＩ‐ポリエーテル擬似プレポリマーのシステムを用いて高弾性物質を調整した。プレポリマーは、約１３．３％の自由イソシアネート成分を含んでいた。ポリテトラメチレングリコールに基づく長鎖ポリエーテル成分が用いられた。ポリオールは、約５６のＯＨ＃を有していた。ここで用いられる短鎖ジオールは、ヒドロキノンビス（２‐ヒドロキシエチル）エーテル（ＨＱＥＥ）であり、混合物におけるヒドロキシ含有成分の合計に対して約４０重量％にのぼる。
【００８５】
反応成分は、混合物の合計におけるイソシアネート基に対して約５％を上回る比率で組み合わされた。反応を加速させ、型外し時間を短縮するために、典型的なポリウレタン触媒パッケージが用いられた。触媒の添加は、約３分のゲル化時間を得るように調節された。
【００８６】
正確に成分を測定するための精密なギアポンプと、十分な混合精度および加熱能力を得るための動的混合ヘッドを備えた３成分液体注入マシーン（three component liquid casting machine）が用いられた。プレポリマー、ポリオール、および短鎖ジオール反応成分を、加熱されたデイタンクに注入し、適切な処理温度に維持した。プレポリマーおよびポリオールを、１６０〜１８０°Ｆの間の温度で保持した。ＨＱＥＥを２４０°Ｆにて保持した。短鎖ジオールを含み、十分な混合が行われたタンクに、触媒成分を追加した。そして、全ての溶解した気体を除去するまで２８インチＨｇの最小真空状態で全ての成分に対して脱ガスを行った。そして、乾燥した窒素パッドを各タンクに貼り付け、成分が湿気にさらされるのを防いだ。測定ポンプの吸引側へ確実に物質を注入するために、パッド圧は十分でなければならない。適切な量の各成分を混合チェンバへ確実に搬送するために、各ポンプの目盛り定めを行った。材料の合計処理量は、１分につき約２０ポンドだった。混合物質をキャビティに注入する前に、２００°Ｆから２４０°Ｆの適切な範囲で型を加熱した。上記部分を型から外す前に、物質の適切な硬化を確実に行うために、注入後に約２００°Ｆにて成形温度を維持した。化学反応を確実に完了し、物性を確実に実現するために、上記部分を約２０分で型から外し、約１２から３６時間、約２００°Ｆから２５０°Ｆの間の温度で引き続き後硬化を行った。
【００８７】
（実施例２：テスト物質）
衝撃減衰システムにおいて高弾性素子を形成する際に用いるための、熱硬化性の、流し込みポリウレタン成分の材料を調整した。１分につき３℃の速度で、１Ｈｚにて変化する、−１５０から１５０℃の温度範囲にわたる、貯蔵弾性率Ｅ’、損失弾性率Ｅ’’、および機械損失（減衰）ｔａｎδを測定するために、ティー・エイ・インスツルメント社製のＱ８００型ＤＭＡを用いて、ＤＭＡテストを行った。それらのテストの結果を図１０に示す。Ｔａｎδは、０．０５よりも大きい場合もあり、相対的に一定の値でもあり得る。Ｔａｎδは、０．１よりも大きい場合もあり、相対的に一定の値でもあり得る。実施例１において得られた材料についてのｔａｎδは、−１５から４５℃の作動温度範囲の全体にわたって、０．１０と０．１４との間である。ガラス遷移温度（Ｔｇ）起点を、貯蔵弾性率によって規定されるように約−２７℃で測定し、融解遷移は見られなかった。
【００８８】
以下の物理的な特性を含む調整物からサンプルを調整した。すなわち、上記物理的な物性とは、約６７９ＭＰａの貯蔵弾性率、８６ＭＰａの損失弾性率、および約０．１３のｔａｎδであり、いずれも図１０に示すように、約２５℃にて測定されたものである。
【００８９】
上記サンプルを高弾性テストに供した。それらのテストの結果を図１１および１２に示す。図１１は、０．００１／ｓから１００／ｓの範囲の歪み速度での引張られた状態にある材料の工学応力・歪み反応を示すグラフである。図１２は、０．００１／ｓから１００／ｓの範囲にある歪み速度での圧縮状態にある材料の工学応力・歪み反応を示すグラフである。
【００９０】
この材料は、５０ｓ−１を下回る緩やかな歪み速度の依存性を示し得るが、５０ｓ−１よりも大きい歪み速度に対しては非常に鈍感であるということを注意しなくてはならない。衝撃減衰システムにおいて用いるための材料は、５０と１０００ｓ−１の間の最小歪み速度の依存性を有し得る。
【００９１】
上記物質を含む衝撃システム（直径５インチ、厚さ３／４インチ、４インチのロングチューブ）についてのさらなるテストは、新規なエネルギー吸収物質の典型的な反応を示したが、ポリウレタン物質は、負荷が加わっている状態ではエネルギーを吸収し、力が大幅に低下したときに負荷を外し、次第に復元し、最終的にその形状および機械的特性が略完全に復元した。テスト結果として力と移動についてのグラフを図１３に示す。速度２０ｉｎ／ｓにて３．２インチの最大移動を行うまでの移動制御を行い、衝撃システムを単軸試験機に搭載し、そして同じ速度ですぐに取り外した。エネルギー損失の量は、搭載・取り外し曲線によって境目が作られる領域の広さに等しい。
【００９２】
高弾性物質は、これら独自の性能指標と、高い運動エネルギー、歪み、および関連する歪み速度といった所定の制限があることを示す。
【００９３】
（実施例３：衝撃減衰成分）
高弾性物質を含む衝撃システムについて行われたさらなる大規模な動的テストは、望ましい特性を示しているが、上記物質は高レベルのエネルギー吸収、制御されるリバウンドおよび復元性を示している。衝撃システムの原型成分を、実施例１の材料から調整した。
【００９４】
上記原型成分に対して、２，８５７ｌｂ（１，２９６ｋｇ）の半剛体のカートによって衝撃を加えた。この衝撃はカートの中央線との正面衝突であり、テスト品の速度は２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）。図１６は、（ａ）衝撃の直前のテスト品と、（ｂ）最大動的移動時のテスト品とを示している。図１７は、上記成分の復元性を示すテストの後に回収されたテスト品の写真である。図１４は、原型成分の後部における計装壁によって測定される衝撃事象における力と時間についてのグラフを示す。図１５は、車両に搭載される加速度計から測定される衝撃事象における速度と時間についてのグラフを示す。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、衝撃減衰システムの一実施形態の概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示す実施形態の概略側面図である。
【図３】図３は、概略端面図である。
【図４】図４は、概略側面図である。
【図５】図５は、図１に示す実施形態の概略透視図である。
【図６】図６は、図１に示す衝撃減衰システムを圧縮した状態の実施形態の概略平面図である。
【図７】図７は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略平面図である。
【図８】図８は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略側面図である。
【図９】図９は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略端面図である。
【図１０】図１０は、実施例１において生成される物質の、温度に対する貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ’’）、および減衰（ｔａｎδ）についてのグラフを示す。
【図１１】図１１は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学引張応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【図１２】図１２は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学圧縮応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【図１３】図１３は、２０ｉｎ／ｓの負荷速度における５インチ直径シリンダーテストおよび有限要素シミュレーションのグラフを示す。
【図１４】図１４は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、力と時間についてのグラフを示す。
【図１５】図１５は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、速さと時間についてのグラフを示す。
【図１６】図１６は、（ａ）衝撃の直後と（ｂ）最大動的変位量におけるテスト品の写真を示す。
【図１７】図１７は、負荷がテスト品から取り除かれた後のテスト品の写真を示す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[関連出願の参照]
本明細書に記載される本願は、２００８年３月１７日に出願された同じ名称の仮出願（出願番号：６１／０３７，０６７）に基づく権利を主張するものである。この仮出願の開示は全て、参照により本明細書に含まれる。
【０００２】
[背景技術]
車両が静止構造物に衝突することの防止や、車両の搭乗者の負傷を軽減し、車両が受ける衝撃やダメージを低減することを目的として、様々なエネルギー吸収装置が高速道路およびレーストラックに沿って配置されている。
【０００３】
従来、これらの装置のうちの多くは、車両が高速道路からはみ出るのを抑制する剛性の構造を有している。ここで１つ問題なのは、車両自体が衝突する際、衝撃をまともに受けてしまうことである。また、剛性を有するバリアには、車両を高速道路へリバウンドさせ、後続車両に衝突させてしまう可能性があるという問題もある。例えば、整列したバレルからなる堅固なバリアを開示する、１９７４年１１月５日発行の米国特許番号３，８４５，９３６（Ｂｏｅｄｅｃｋｅｒ，Ｊｒ他）を参照するとよい。
【０００４】
他の種類のバレルとしては、高速道路およびレースウェイに沿って配置されるエネルギー吸収バリア装置が含まれる。このようなバリアについては多くの種類が提案されてきた。例えば、ある種のバリア装置は、衝撃を受けたときに折り重なる、または壊れてしまう非可逆的な可縮性のエネルギー吸収物質を用いる。これらの種類の装置は、衝撃を受けている間にダメージを受けたり、破壊されてしまうので、一度衝撃を受けた後には必ず交換が必要となる。この作業には時間がかかり、コストもかかり、修理を行っている間は、道路を、何の保護も施されていない状態にしてしまう。例えば、１９７６年９月２８日に発行された米国特許番号３，９８２，７３４（Ｗａｌｋｅｒ）；１９８２年３月３０日に発行された米国特許番号４，３２１，９８９（Ｍｅｉｎｚｅｒ）；１９８２年１０月５日に発行された米国特許番号４，３５２、４８４（Ｇｅｒｔｚ他）；１９８９年３月２８日に発行された米国特許番号４，８１５，５６５（Ｓｉｃｋｉｎｇ他）；１９９８年１２月２２日に発行された米国特許番号５，８５１，００５（Ｍａｃｈａｄｏ）；１９９９年９月２８日に発行された米国特許番号５，８５１，００５（Ｍｕｌｌｅｒ他）；１９９９年９月２８日に発行された米国特許番号５，９５７，４３５（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；２０００年８月３日に発行された米国特許番号６，１２６，１４４（Ｈｉｒｓｃｈ他）；２００２年６月２５日に発行された米国特許番号６，４０９，４１７（Ｍｕｌｌｅｒ他）；２００３年３月２５日に発行された米国特許番号６，５３６，９８５（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００１年８月１６日に公開されたＵＳ２００１／００１４２５４（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００２年７月１１日に公開されたＵＳ２００２／００９０２６０（Ａｌｂｒｉｔｔｏｎ）；２００３年１２月２５日に公開されたＵＳ２００３／０２３４３９０（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；２００４年１月２９日に公開されたＵＳ２００４／００１６９１６（Ｂｒｏｎｓｔａｄ）；１９８５年７月２４日に公開されたＥＰ０００１４９５６７Ａ２（ＤｕＰｕｉｓ）；１９８２年９月に公開されたＤＥ００３１０６６９４Ａ１（Ｕｒｂｅｒｇｅｒ）を参照するとよい。
【０００５】
１９８７年６月２３日に発行された米国特許番号４，６７４，９１１（Ｇｅｒｔｚ）は、バリアに弾性を与えるために空気チェンバを主に用いる。
【０００６】
１９８３年１０月４日に発行されたＵＳ４，４４０７，４８４（Ｍｅｉｎｚｅｒ）は、車両が受ける衝撃に対する弾性を有し、衝撃を減衰するためのスプリングを主に用いるバリアシステムを開示している。
【０００７】
様々なバリアシステムが、車両の衝撃を低減するために流体を用いている。例えば、１９８４年６月５日に発行された米国特許番号４，４５２，４３１（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）および１９８６年６月５日に発行された米国特許番号４，５８３，７１６（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）は、旋回可能なダイヤフラムにおけるケーブルを用いて制御される満水バッファカートリッジを開示している。同様に、１９７２年６月２７日に発行された米国特許番号３，６７２，６５７（Ｙｏｕｎｇ他）および１９７２年６月４日に発行された３，６７４，１１５（Ｙｏｕｎｇ他）は、バリアシステム内で配列される液体充填容器を開示している。１９７２年８月１日に発行された米国特許番号３，６８０，６６２（Ｗａｌｋｅｒ他）は、液体充填バッファの群を示している。
【０００８】
他の様々なシステムには、再利用が可能なエネルギー吸収装置が含まれている。例えば、１９９２年５月１２日に発行された米国特許番号５，１１２，０２３８（Ｌａｔｕｒｎｅｒ）；１９９４年５月２４日に発行された米国特許番号５，３１４，２６１（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ）；２０００年１月４日には発行された米国特許番号６，０１０，２７５（Ｆｉｔｃｈ）；２０００年６月１１日に発行された米国特許番号６，０８５，８７８（Ａｒａｋｉ他）；２０００年１１月２１日に発行された米国特許番号６，１４９，１３４（Ｂａｎｋｓ他）；２００３年３月１８日に発行された米国特許番号６，５５３，４９５（Ｗｉｌｌｉａｍｓ他）；２００３年４月２９日に発行された米国特許番号６，５５４，４２９（Ｓｔｅｐｈｅｎｓ他）；２００３年１１月１３日に公開されたＵＳ２００３／０２１０９５３Ａ１（Ｗｉｌｌｉａｍｓ他）；１９８１年１０月１５日に公開されたＪＰ３５６１３１８４８Ａ（Ｍｉｕｒａ他）；１９９１年７月１７日に公開されたＥＰ０００４３７３１３Ａ１（Ｇｕｅｒｒａ）が挙げられる。
【０００９】
１９８０年１２月２日に発行された米国特許番号４，２３７，２４０（Ｊａｒｒｅ他）は、衝撃に対する高荷重の支圧強度および高いエネルギー吸収力を有する可塑性ポリウレタン発泡体を開示している。
【００１０】
１９８８年２月２日に発行された米国特許番号４、７２２，９４６（Ｈｏｓｔｅｔｔｌｅｒ）は、エネルギー吸収ポリウレタンエラストマーおよび発泡体を開示している。
【００１１】
２００２年６月２５日に発行された米国特許番号６，４１０，６０９（Ｔａｙｌｏｒ）は、低圧ポリウレタン発泡体を開示している。
【００１２】
車両の搭乗者の負傷を最小限にする、または防止する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１３】
また、衝撃に対して完全に復元可能である衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１４】
また、経済的で、使用時の信頼性を有し、設置やメンテナンスが容易である衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１５】
また、例えば高速道路やレーストラック、さらには、保護用の防波提を含む海洋用途など、様々な環境において有効な衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１６】
また、高速で走行するトラックおよび自動車からの衝撃エネルギーを吸収する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１７】
また、衝撃を受けたときには分解せず、衝撃を受けた箇所の周りに破片を分散させる衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１８】
また、リバウンド速度を制御する衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００１９】
また、リバウンド速度を制御する自己修復式の衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００２０】
また、リバウンド速度を制御するためにも用いられるエネルギー吸収物質用の自己修復式の衝撃減衰バリアシステムに対する需要がある。
【００２１】
［発明の概要］
衝撃減衰バリアシステムは、車両安全のための衝撃減衰バリアシステムであって、多数の構成の相関関係から効果を享受するものである。上記多数の構成としては、衝撃減衰バリアシステムにおける熱硬化性ポリウレタンエラストマー化合物の使用、所定の混合および処理工程を用いてこのようなエラストマー化合物を形成する方法、上記エラストマーバリア部材の形状、上記バリア部材の衝撃減衰バリアシステムへの組み込みや配置、が挙げられる。
【００２２】
他の実施形態では、衝撃減衰システムは、サイドビームアセンブリと、該サイドビームアセンブリに固定されるノーズ型アセンブリとを有してもよい。サイドビームアセンブリは、サイドパネル部材がネスト化された線形の配置になるように隣接するパネルが重なるサイドパネルを複数備えている。少なくとも１つのダイヤフラムパネルは、対向するサイドパネル間に位置し、少なくとも１つの固定機構によって上記対向するサイドパネルに固定される。上記対向するサイドパネルおよび上記ダイヤフラムパネルは、少なくとも１つのベイを規定する。少なくとも１つの高弾性部材は、上記少なくとも１つのベイに位置し、複数の上記高弾性部材はそれぞれ異なる剛性を有する。少なくとも１つの係留システムは、上記サイドパネルおよびダイヤフラムパネルを互いに固定させる少なくとも１つのケーブルを有する。
【００２３】
他の実施形態では、衝撃減衰システムは、高弾性部材を備えてもよく、−１５℃から４５℃の間の温度において、０．００５以上のｔａｎδを有するエネルギー吸収物質を備えてもよい。
【００２４】
他の実施形態では、上記高弾性物質は、自由イソシアネートの含有量が約１０％から約１５％のＭＤＩポリエーテルプレポリマーと、約２０から約８０のＯＨ＃を有する少なくとも１つの長鎖ポリエーテルまたはポリエステルポリオールと、全ヒドロキシル含有化合物の約３０％から約４５％である、少なくとも１つの短鎖ジオールと、少なくとも１つの触媒の混合物からなってもよく、加えられる成分の比率は、イソシアネート基に対して約２０％から約１０％上回る、高弾性物質である。
【００２５】
上記高弾性物質は、様々な他の種類の生成物に適したものであり得るということを理解すべきである。このような生成物の例としては、限定するわけではないが、ヘルメット、パッドを含む作業用およびスポーツ用保護具、自動車のシート、ヘリコプター搭載用の台座シート、船積みドック用のバンパー等が挙げられる。
【００２６】
添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、当業者であれば様々な目的および有利な点が明らかになるであろう。
【００２７】
[図面の簡単な説明]
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、上記の概略的説明とともに実施形態を明らかにし、以下の実施形態の詳細な説明は、本開示の原理を説明するものである。米国特許７，３００，２３３は本明細書に含まれ、この一部を構成する。
【００２８】
図１は、衝撃減衰システムの一実施形態の概略平面図である。
【００２９】
図２は、図１に示す実施形態の概略側面図である。
【００３０】
図３は、概略端面図である。
【００３１】
図４は、概略側面図である。
【００３２】
図５は、図１に示す実施形態の概略透視図である。
【００３３】
図６は、図１に示す衝撃減衰システムを圧縮した状態の実施形態の概略平面図である。
【００３４】
図７は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略平面図である。
【００３５】
図８は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略側面図である。
【００３６】
図９は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略端面図である。
【００３７】
図１０は、実施例１において生成される物質の、温度に対する貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ’’）、および減衰（ｔａｎδ）についてのグラフを示す。
【００３８】
図１１は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学引張応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【００３９】
図１２は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学圧縮応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【００４０】
図１３は、２０ｉｎ／ｓの負荷速度における５インチ直径シリンダーテストおよび有限要素シミュレーションのグラフを示す。
【００４１】
図１４は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、力と時間についてのグラフを示す。
【００４２】
図１５は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、速さと時間についてのグラフを示す。
【００４３】
図１６は、（ａ）衝撃の直後と（ｂ）最大動的変位量におけるテスト品の写真を示す。
【００４４】
図１７は、負荷がテスト品から取り除かれた後のテスト品の写真を示す。
【００４５】
[発明を実施するための形態]
粘弾性のある高分子材料を特徴付ける方法は、複素弾性率Ｅ＊＝Ｅ’−ｉＥ’’を測定することによって実行されるが、Ｅ’およびＥ’’は概ね、貯蔵弾性率および損失弾性率のそれぞれを示す。複素弾性率｜Ｅ＊｜の程度は、[（Ｅ’）２＋（Ｅ’’）２]１／２として規定され、最大応力の最大歪み（σ０／ε０）に対する比率も示す。貯蔵弾性率および損失弾性率の測定値によって、エネルギーを戻すための物質性能を、エネルギーを失うための該性能と対照できる。貯蔵弾性率Ｅ’および損失弾性率Ｅ’’は、動的機械分析（ＤＭＡ）によって測定されてもよい。
【００４６】
貯蔵弾性率Ｅ’は、定期的な変形が行われている間のエネルギー貯蔵および放出と関連する。損失弾性率Ｅ’’は、エネルギー分散と、熱への変換に関連する。これらの効果（Ｅ’’／Ｅ’）の比率はｔａｎδであり、δは印加される力の間の位相ずれであり、上記物質はこの力に反応する。パラメータｔａｎδは、粘弾性のある物質の減衰力の指標として広く用いられている。
【００４７】
応力がエラストマーから取り除かれ、該エラストマーは元の形状に戻る。この動きは発熱性のものであり、リバウンドを減衰するエネルギー損失の原因となる。より大きなｔａｎδの物質は、より大きな弾性率を有し、これによってリバウンド速度を減衰する。
【００４８】
（装置）
衝撃減衰バリアシステムは、レーストラックや高速道路等の車両設備、または保護用の防波提等において用いられ得る。この衝撃減衰バリアシステムは、独自の高弾性のエネルギー吸収素子である、完全に復元可能な高弾性のエネルギー吸収素子を含む構成としてもよい。
【００４９】
衝撃減衰バリアシステムは、少なくとも１つの高弾性部材を備える道路バリアであって、上記高弾性部材は、速度の影響を受けない高弾性を示すエネルギー吸収物質を備え、上記エネルギー吸収物質が、完全な復元性を維持しつつ、広い範囲の衝撃速度に対しても一定の力‐変位特性（force-displacement）を保つように、上記エネルギー吸収物質の永久ひずみを最小化する。
【００５０】
衝撃減衰システム１０の実施形態を図１〜６に示す。衝撃減衰システム１０は、第１サイドビームアセンブリ１２（図示せず）および対向する第２サイドビームアセンブリ１４（図示せず）を有している。第１ビームアセンブリ１２および第２ビームアセンブリ１４は対向関係にある。図示する実施形態では、第１ビームアセンブリ１２および第２ビームアセンブリ１４は対向し、平行な関係にある。
【００５１】
一実施形態では、ビームアセンブリは平行であり、前側から後側までの各ベイにおけるエネルギー吸収ユニットは、前側から後側に向かって徐々に変化する（徐々に増加する）剛性を有する。前側から後側に向かって徐々に増加する全体的な剛性を達成する手段として、いくつかの手段を挙げることができ、代表的な例としては、エネルギー吸収素子の壁の厚さ、形状、または物性を変化させることが挙げられるがこれらに限定されない。例えば、高速道路への応用例では、衝突を受ける構造を設けたり、および／またはシステムからの反力を段階的にする構成により、衝撃の初期段階ではよりソフトな反応（softer response）を返し、車両がシステム内に進むにつれてよりハードな反応（more stiff response）を返す構成としている。一実施形態として、エネルギー吸収ユニットは、後側から前側に向かって増加する剛性傾斜を有する構成としてもよい。他の実施形態として、複数のエネルギー吸収ユニットはそれぞれ異なる剛性を有する構成としてもよく、この場合、それぞれ異なる剛性を有する複数のエネルギー吸収ユニットをどのような順番で並べても良い。
【００５２】
他の実施形態では、ビームアセンブリは平行である必要はない。例えば、特定の高速道路設備では、衝突を受ける構造を設けたり、および／またはシステムからの反力を段階的にする構成にするために、ビームアセンブリがテーパ型の構成を有することが望ましい（例えば、後方ベイではエネルギー分散物質をより狭い間隔で配列し、その一方で、前方ベイではエネルギー分散物質をより狭い間隔で配列する構成にすることで、衝撃の初期段階においてよりソフトな反応を返し、車両がシステム内に進むにつれてよりハードな反応を返すようにするようにしてもよい）。第１ビームアセンブリ１２は、第１または先頭端部１５、および第２端部１６を有する。同様に、第２ビームアセンブリ１４は、第１または先頭端部１７、および第２端部１８を有する。
【００５３】
衝撃減衰システム１０はまた、第１ビームアセンブリ１２の第１端部１５に対して、また、第２ビームアセンブリ１４の第１端部１７に対して安定的に固定されるノーズ型のアセンブリ１９を含む。
【００５４】
各サイドビームアセンブリ１２および１４は、概ね２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、および２０ｅとして示される複数のサイドパネルをさらに有する。説明を簡素化するために、各サイドビームアセンブリ１２および１４は同様のサイドパネル部材を有し、サイドビームアセンブリ１２を含むサイドパネルは、２０ａ〜２０ｅとして設計され、サイドビーム１４を含むサイドパネルは、２０ａ’〜２０ｅ’として設計される。説明の簡素化のため、片方のみを詳細に説明する。第１サイドパネル２０ａは、第１端部２２ａ（図示せず）および第２端部２４ａを有している。同様に、以降の各板２０ｂ等は、第１端部２２ｂ等および第２端部２４ｂ等を有している。第２端部２４ａは、隣接するパネル２０ｂの第１端部２２ｂと重なる。同様に、各隣接するパネルは、重なり第１端部および重なり第２端部を有している。サイドパネル部材２０ａ〜２０ｄは、ネスト化された線形の配置となる。サイドパネル部材２０ａ’〜２０ｄ’はまた、ネスト化された線形の配置となる。図３および５に示すように、各サイドパネル２０は、波または波状の３次元形状を有し得る。サイドパネル２０は、以下の説明から明らかなように、他の適切な寸法を有してもよい。
【００５５】
各サイドパネル２０は、少なくとも１つの縦方向延長開口部を概ね規定する。図２に示す実施形態から分かるように、各サイドパネル２０は、上方縦方向延長開口部またはスロット２６ａ、および下方縦方向延長開口部またはスロット２６ｂを有するが、これらは互いに平行な関係にある。サイドパネル２０ａのスロット２６ａは、隣接するサイドパネル２０ｂにおける隣接するスロット２６ａに少なくとも部分的に重なる。同様に、各隣接するサイドパネルは、重なりスロット２６を有する。
【００５６】
衝撃減衰システム１０は、ここで概ね３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、および３０ｆとして示される複数のダイヤフラムパネルをさらに含む。説明の簡素化のため、各ダイヤフラムパネルは同じ特性を有し得るので、説明を簡素化するために１つのダイヤフラムパネルのみを詳細に説明しているということを理解されたい。図３に示すように、ダイヤフラムパネル３０のそれぞれは、第１直立部材３２および第２直立部材３４、および少なくとも１つの交差部材（概ね３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、および３６ｄとして示される）からなってもよく、該交差部材は第１直立部材３２と第２直立部材３４との間に延びている。第１および第２直立部材は、互いに間隔をあけられている複数の開口部３８を含む。各開口部３８は、固定機構４０を受容し得る。他の実施形態では、ダイヤフラムパネル３０は、例えばＸ形状（図示せず）または他の適切な構成に形成される交差部材３６の他の構成を有し得る。
【００５７】
第１ダイヤフラムパネル３０ａは、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’の間に略直角に位置する。第１ダイヤフラムパネル３０ａは、固定機構４０のうちの１つによって、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’に固定される。固定機構４０は、スロット２６の幅よりも広いヘッドを有し得る少なくとも１つのスクリュータイプ部材４２を含み得る。または、固定部材４０は、上記スクリュータイプ部材４２に対して軸方向に適合する少なくとも１つのワッシャタイプ部材４４を含み得る。少なくとも１つのワッシャタイプ部材４４は、スロット２６の幅よりも大きな長さおよび幅寸法を有する。上記スクリュータイプ部材４２は、サイドパネル２０の外側表面からスロット２６を介し、ダイヤフラムパネル３０の直立部材３２（または３４）における隣接する開口部３８を介して延び、六角ナット等の適切なロッキング部材４６を用いて所定位置に保持される。固定機構４０は、以下により詳細に説明するように、スロット２６に沿って縦方向に移動させることが可能である。
【００５８】
少なくとも部分的に組み立てられた状態において、衝撃減衰システム１０は、複数の対向するサイドパネル２０ａ〜２０ｅおよび２０ａ’〜２０ｅ’と、複数のダイヤフラムパネル３０ａ〜３０ｆを含む。組み立てられた状態では、第１の対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’は、第１ダイヤフラムパネル３０ａに固定される。すなわち、ダイヤフラムパネル３０の第１直立部材３２は、固定機構４０を、サイドパネル２０におけるスロット２６を介して、また、直立部材３２（または３４）における隣接する開口部３８を介して延ばすことによって、第１の対向するサイドパネル２０ａ’に固定される。同様に、残りのサイドパネルは、残りのダイヤフラムパネルに固定される。
【００５９】
そして、衝撃減衰システム１０には複数のベイ５０ａ〜５０ｆが設けられている。各ベイ５０は、対向するサイドパネル２０およびダイヤフラムパネル３０によって画定される。図１により最もよく分かるように、ベイ５０ａは、対向するサイドパネル２０ａおよび２０ａ’によって、また、ダイヤフラムパネル３０ａおよびノーズ型のアセンブリ１９によって画定される。同様に、残りのベイ５０ｂ〜５０ｆは、対応するサイドパネルおよびダイヤフラムパネルによって画定される。衝撃減衰システム１０は、より少数の、またはより多数のサイドパネルおよびダイヤフラムパネルを有してもよく、このようなサイドパネルおよびダイヤフラムパネルは、最終用途および保護されている物体に少なくとも部分的に基づいて構成されるということを理解すべきである。
【００６０】
衝撃減衰システム１０は、高弾性部材６０を複数含み、該高弾性部材６０は配列されていてもよい。図示する実施形態では、各高弾性部材６０は、略チューブ状の側壁６２を有している。高弾性部材６０の寸法については、最終用途の要求に最も好適なものであればよいということを理解されたい。例えば、一実施形態として、本明細書における図面で示すように、高弾性部材６０は、結合されたチューブ形状を有し、以下にさらに詳述するように、壁の厚さは前方高弾性部材で最も小さく、後方高弾性部材６０に向けて徐々に厚さを増す高弾性部材となるように変化する構成としてもよい。
【００６１】
衝撃減衰システム１０は、第１係留システム７０ａおよび第２係留システム７０ｂをさらに含む。説明を簡素化するため、１つの係留システム７０のみを詳述するが、係留システム７０ａおよび７０ｂはそれぞれ同じ特性を有してもよいことを理解されたい。図示する実施形態では、係留システム７０は、上方ケーブル７２および下方ケーブル７４を備える。上方ケーブル７２および下方ケーブル７４は、それぞれ、第１端部７１ないし７３において第１または前方係留機構７６に固定されている。第１または前方係留機構７６としては、ループまたは他の装置等が挙げられる。図示する実施形態では、上方ケーブル７２および下方ケーブル７４は第２端部７５および７７においてそれぞれ、第２または後方係留機構８０に固定されている。他の実施形態として、係留システム７０がより少数の、またはより多数のケーブルを備えている構成としてもよい。前方係留機構７６は、衝撃減衰システム１０の前の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図４に示す実施形態で最もよく分かるように、下方ケーブル７４は、各ダイヤフラムパネル３０の各直立部材３２の下方ケーブルガイド開口部８２を介して延びている。図示する実施形態では、下方ケーブル７４は、地面から約３インチ上で後方向に延び、衝撃減衰システム１０の後方に設けられた係留システム８０にケーブルの高さで取り付けられる。
【００６２】
上方ケーブル７２は、各ダイヤフラムパネル３０の各直立部材３２の上方ケーブルガイド開口部８４を介して延びている。図示する実施形態では、第１ダイヤフラムパネル３０ａは、下方ケーブルガイド開口部８２ａから第１距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部８４ａを有する。第２ダイヤフラムパネル３０ｂは、下方ケーブルガイド開口部８２ｂから第２距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部８４ｂを有する。上記第１距離は上記第２距離よりも短い。よって、上方ケーブル７２はまず係留機構７６から上方向に導かれ、第１ダイヤフラムパネル３０ａから第２ダイヤフラムパネル３０ｂまで上方向に導かれる。その後、上方ケーブル７２は、下方ケーブル７４に略平行な後方向に、ダイヤフラムパネル３０ｃ〜３０ｆを介して第２ダイヤフラムパネル３０ｂから延びる。上方ケーブル７２および下方ケーブル７４の両方は、第２係留機構８０に係留される。図示する実施形態では、ダイヤフラムパネル３０ｃ〜３０ｆを介して延びる上方ケーブル７２の一部は、地表面から１５インチ上にある。
【００６３】
衝撃減衰システム１０はさらに、中程度の長さの係留システム９０を少なくとも１つ有してもよい。図示する実施形態では、係留システム９０は、第１端部７８ａに固定される少なくとも１つの中間ケーブル７８を備え、地表より下にある大直径（１２”〜１４”直径）ガイド７９を包み、そして第２端部が固定される反対側位置７８ｂへと戻る。図示する実施形態では、中間ケーブルは第２端部７８ｂにおいて、第２または後方係留機構８０に固定される。他の実施形態として、中間係留機構９０が、より少数の、またはより多数のケーブルを備える構成としてもよい。中間係留機構９０は、ダイヤフラムパネル間の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図４に示す実施形態で分かるように、中間ケーブル７８は、各ダイヤフラムパネル３０の直立部材３２のうちのいくつかにおける中間ケーブルガイド開口部８２を介して延びる。図示する実施形態では、中間ケーブル７８は地上約６インチで後方向に延び、衝撃減衰システム１０の後方に設けられた係留システム（図示せず）にケーブル高さで取り付けられる。
【００６４】
車両がまずノーズ型のアセンブリ１９に衝突する正面衝突では、図５および図６に模式的に示すように、ネスト化されたサイドパネル２０ａ〜２０ａ’‐２０ｆ〜２０ｆ’の各セットが、隣接するサイドパネルに（多段式望遠鏡の筒のように）次々とはまり込み（telescope）、これにより衝撃減衰システム１０が変形する。すなわち、隣接するサイドパネル２０ｂ〜２０ｂ’‐２０ｆ〜２０ｆ’の少なくとも１セットを通過するサイドパネル２０ａ〜２０ａ’は、衝突する車両によって移動され、これにより衝撃減衰システム１０は縦方向に歪む。サイドパネル２０ａ〜２０ａ’のセットのそれぞれが、対応するスロット２６に設けられた複数の個別の固定機構４０によって、対応するダイヤフラムパネル３０ａ〜３０ｆに接続されているので、サイドパネル２０ａ〜２０ａ’の第１セットが、サイドパネル２０ｂ〜２０ｂ’の第２セットにおけるスロット２６に沿ってスライドし、その様なスライドが連続するという構成としてもよい。サイドパネルのセットが後方に移動させられる距離と、後方に移動させられるサイドパネルのセットの数は、衝撃減衰システム１０に対する衝撃に左右される。
【００６５】
衝撃減衰システム１０におけるこのテレスコープ特性は、システム１０の端部に衝突する車両を安全に停止させ、その後、上記システム１０を元の位置に戻すためのものである。ベイ５０の数、ベイ毎の高弾性素子６０の数、および高弾性素子６０の形状は、予想される衝突エネルギーの範囲に基づいて、上記システム１０の特定のアプリケーションを調節するように、容易に修正される。例えば、図１に示す高弾性素子６０の構成およびベイ５０の数は、５０ｍｐｈの速度で正面衝突する３４００‐ｌｂ自動車を安全に停止させる。この場合に最大１０ｍｓの平均衝突加速（average ride-down acceleration）は約２５〜３０ｇ’ｓであり、５０ｍｐｈにおける堅い壁への車両の正面衝撃に比べると、衝撃力は７０〜７５％低減されていることになる。
【００６６】
衝撃減衰システム１０は、当該システムの側部に衝突する車両の方向を向けなおす能力を有し得る。正面衝突の際にシステム性能を損なうことなくこのような側部の衝撃を調節するために、サイドパネル２０は、側部衝突が起こっている間、システムにおける各ベイ５０の間に衝撃力を分散させる、オーバーラップしたスチールまたはＨＤＰＥパネルにおける、短い部分からなるのが好ましい。システム１０の側部に対する衝突が起こっている間、衝突力はサイドパネル２０からダイヤフラムパネル３０を介してケーブル７２および７４に分散され、衝突負荷を係留部に伝達するように応力に作用し、これによってシステムは車両を危険から安全に回避させることができる。パネルを構成し得る材料としては、限定するわけではないが、高濃度ポリエチレン、スチール、アルミニウム、プラスチック、繊維強化プラスチック、および様々な複合材料が挙げられる。特定の実施形態では、車両の衝突を受けたとき、上記材料が復元可能である、または半ば復元可能であり、破片を全く、またはほとんど生じさせず、交換の必要が生じる前に複数の車両衝撃に耐え得ることが好ましい。図示する実施形態では、サイドパネルは、スチールシート（波状）からなる（例えば、１０ゲージの３段ビーム（thrie-beam））。
【００６７】
一実施形態では、図７、８、および９に示すＩビームのように、お互いから離れた状態で平行に設けられた支持部材１９２ａおよび１９２ｂの対を含む。長い方の最終ダイヤフラムパネル１３０ｅは、マウンティングブラケット等、少なくとも１つの適切な接続手段１９４によって支持部材１９２ａおよび１９２ｂに接続される。上方ケーブル１７２の第２端部１７５は、支持部材１９２に固定される。下方ケーブル１７４の第２端部１７７はまた、支持部材１９２に固定される。後方係留機構１９０はさらに、第１Ｉビーム支持部材１９２ａに設けられる第１Ｌ字屈曲ケーブルガード１９６ａと、第２Ｉビーム支持部材１９２ｂに設けられる第２Ｌ字屈曲ケーブルガード１９６ｂとを有する。側部ビームパネル１２０は、該パネルの面上の任意の点に衝撃を受けたとき、上記システムの内部の構成要素を車両からの直接の衝撃から保護すると共にダイヤフラムパネル１３０に負荷を伝達するように十分な強度を与えるために、十分な高さを備える構造的部材である。上記パネルを構成し得る材料としては、高濃度ポリエチレン、スチール、アルミニウム、プラスチック、繊維強化プラスチック、および様々な複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。ある実施形態では、上記材料は復元可能か半ば復元可能なもので、車両の衝撃を受けたときに全く、またはほとんど破片を出さず、交換が必要になる前に複数回の車両衝撃に耐え得るようなものであることが好ましい。図示する実施形態では、サイドパネルはスチールシート（波状）（例えば１０ゲージの３段ビーム（thrie-beam））からなる。
【００６８】
他の実施形態として、係留システム１７０は、より少数の、またはより多数のケーブルを備えるという構成にしてもよいことは理解されよう。正面係留機構１７６は、衝撃減衰システム１０の前面の地表や地下において、好適な方法で地面（図示せず）にしっかりと係留される。図８に示す実施形態で最もよく分かるように、下方ケーブル１７４は、ダイヤフラムパネル１３０の各直立部材１３２の各下方ケーブルガイド開口部１７８を介して延びている。図示する実施形態では、下方ケーブル１７４は、地上約３インチにおいて後方向に延び、衝撃減衰システム１１０の後方に設けられた係留システム（図示せず）にケーブル高さで取り付けられる。
【００６９】
上方ケーブル１７２は、各ダイヤフラムパネル１３０の各直立部材１３２の上方ケーブルガイド開口部１８４を介して延びる。図示する実施形態では、第１ダイヤフラムパネル１３０ａは、下方ケーブルガイド開口部１８２ａから第１距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部１８４ａを有する。第２ダイヤフラムパネル１３０ｂは、下方ケーブルガイド開口部１８２ｂから第２距離離れた箇所に上方ケーブルガイド開口部１８４ｂを有する。上方ケーブル１７２がまず、正面係留機構１７６から上方向に導かれ、第１ダイヤフラムパネル１３０ａから第２ダイヤフラムパネル１３０ｂへ上方向に導かれるように、第１距離は第２距離よりも短い。その後、情報ケーブル１７２は、下方ケーブル１７４に略平行な後方向に、ダイヤフラムパネル１３０ｃ〜１３０ｅを介して第２ダイヤフラムパネル１３０ｂから延びる。上方ケーブル１７２および下方ケーブル１７４の両方は、第２係留機構１９０において係留される。図示する実施形態では、ダイヤフラムパネル１３０ｃ〜１３０ｅを介して延びる上方ケーブル１７２の一部は、地上約１５インチにある。
【００７０】
ある実施形態では、サイドビームアセンブリは、複合材料からなることが好ましい硬質のＵ字形の構造を有している。複合材料としては、例えば、スチールのような金属、高濃度ポリプロピレン等のプラスチックが挙げられる。複合材料は復元可能、または半ば復元可能であり、車両の衝撃を受けたときに全く、またはほとんど破片を出さず、交換が必要になる前に複数回の車両衝撃に耐え得る。高弾性素子は、主要なエネルギー分散機構として機能し、衝撃の方向につぶれる。本実施形態に示す高弾性素子の形状によって、高弾性素子はまた、それらがつぶれるときに外側に広がる。
【００７１】
ここで用いられる高弾性物質は、如何なる速度にも対応可能な高弾性力を発揮する新規な吸収物質である。高弾性物質は以下のような作用をする。すなわち、復元可能な状態を十分に維持しつつ、エネルギー吸収物質が広い範囲の衝撃速度においても一定の力‐変位特性を保つように、永久ひずみを最小化する。
（高弾性物質）
少なくとも約９００〜１０００Ｓ-１にいたる高い歪み速度の動荷重において、高弾性部材は高弾性力を発揮する。高弾性物質は、その特性として、直接衝撃を受けることができ、また、上記物質を構成する要素の瞬間的な復元を可能にする。高弾性物質は、エネルギー吸収アプリケーションにおいて非線形の弾性反応を有する。
【００７２】
高弾性物質は、様々な衝撃減衰環境および製品における使用に適している。したがって、ここで説明する高弾性物質を用いて様々な他の種類の製品が製造されるのは想定の範囲内である。このような製品の例としては、ヘルメットおよびパッドを含む作業およびスポーツ用保護具、自動車のシート、ヘリコプターの台座シート、船積みドック用のバンパー等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７３】
エラストマーは、高分子材料の一分類に属し、負荷を掛けると少なくとも元の長さの２倍まで変形し、そして負荷を取り除くとほぼ元の形状に戻る能力という特性を有する。エラストマーは等方性であり、低い歪みと低い歪み速度の下、線形弾性固体として機能する略圧縮不可能な物質である。準静的な負荷の下でより大きく歪められると、これらの物質は非線形的な挙動を示す。これらの物質特有のこの機械的挙動を高弾性と称する。高弾性物質は、粘性減衰、（摩擦力に起因する）熱分散、または継続的変形（すなわち永久ひずみ）がほとんどない状態で、弾性変形を通じて衝撃から伝達される運動エネルギーを吸収することによって作用する能力を有する。この機械的エネルギーは、略１００％復元し得、これによってその要素は、無視し得る歪みはあるものの衝撃の前の元の構成に戻ることができる。
【００７４】
エラストマーの挙動は、動荷重が加わった状態での歪み速度および歪み履歴に基づく。これを粘弾性と称する。エラストマーの粘弾性は、ヒステリシス、弛緩、クリープ、および永久ひずみの原因となる。永久ひずみとは、エラストマーが永続的に変形し、応力ゼロにおいて上記物質が歪みゼロに戻らない場合である。しかしながらこの変形は、一定の歪みを繰り返し発生させると安定化する傾向がある。また、エラストマーの特性はマリンズ効果である。マリンズ効果とは、物理的な架橋が破壊されることが原因で、２番目以降のヒステリシスループが１番目のヒステリシスループよりも小さな領域を示す現象である。これは継続的な場合もあるし、または可逆的である場合もある。ヒステリシスはまた、エラストマーにおける結晶化に誘発され、影響を受ける。エラストマーにおける結晶化は高い歪みにおいて粘弾性効果を左右し、歪み速度に対する感度に影響を与える。エラストマーは上記機械的挙動の複雑さに加え、動荷重を掛けて高い歪みを与えると粘‐超弾性反応を示す特性を有する。粘‐超弾性反応を試験したり、特性として描写するのは困難である。通常、物質モデルへ入力するために、単純な変形（すなわち、緊張、圧縮、および剪断）におけるいくつかの形態から得た応力・歪みデータが必要とされる。これらのデータを物質モデルへ入力することにより上記モデルの性能の予測が得られる。
【００７５】
一実施形態では、高弾性物質は、十分な復元性を維持しつつ、大量の機械的エネルギーを吸収し得る。従来、ゴムからなる粘性部材が動荷重への対処手段として主要な役割を果たしてきた。静止反応が（弾性歪みエネルギーのポテンシャルに基づく）高弾性モデルを示す場合、ゴムからなる粘性部材を使用した構成では粘‐超弾性モデルは主に歪み速度に依存する。高弾性モデルは、歪み速度および歪み履歴に依存した粘弾性を考慮したマクスウェルモデルと類似している。
【００７６】
（物質を作成する方法）
ポリウレタンエラストマーは、高弾性な挙動を示すことが知られている材料の一種である。このような材料は、設計の観点から非常に用途が広い。適切な原材料、形成、および／または処理の選択によって、ポリウレタンエラストマーは、衝撃減衰システムがリバウンドを制御できるようにする減衰特性などの、幅広い範囲の特性を達成するように調整可能である。
【００７７】
特に、適切な成分を選択し、エラストマーにおける相間離隔の度合いを制御することによって、所望の減衰特性が実現できる。
【００７８】
ポリウレタンを注入したエラストマー系は、イソシアネート成分（典型例：メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ））、一種類以上の長鎖ポリオール、および短鎖グリコールからなってもよい。一般に、このような系には、硬化時および硬化後のサイクルの間に起こるさらなる反応に供される、イソシアネート基がわずかに過剰な量で混合されている。これらの反応の結果、わずかに架橋し、このため変形後の復元性の高い、十分に硬化された高分子システムが得られる。この特性によって、これらの高分子材料は衝撃減衰バリアシステムにおける高弾性素子に好適なものとなる。高弾性物質は、以下の特徴を有し得る。ショアーＤ硬度の値は約４０から約７０。最大引張応力は約４０００から約７０００ｐｓｉの範囲にあり、破断延びは約１５０％から約７００％の範囲にあり、最小の係数変化およびｔａｎδ値は、対象となる温度範囲にわたって０．０５以上である。
【００７９】
エラストマーを生成するために短鎖グリコールと反応するイソシアネート終端プレポリマーを生成するように長鎖ポリオール成分全体がイソシアネート成分と予備反応を呈する完全プレポリマーのアプローチによって、適切なリバウンド反応を有する高弾性物質が形成され得る。
【００８０】
代替のアプローチは、長鎖ポリオールの一部がイソシアネート成分と予備反応する擬似プレポリマーのシステムを使用することである。この場合、擬似プレポリマーが短鎖グリコールおよび長鎖ポリオール成分の残りと反応して生成される反応生成物によって、エラストマーが形成される。
【００８１】
上記成分を組み合わせる処理は、上記成分を処理温度まで加熱する工程と、成分に対して脱ガスを行い、溶解している気体または混入気体を全て取り除く工程と、成分を混合チェンバに正確に計量する工程と、上記成分をよく混合する工程と、型の中に混合物質を投入し、続いて硬化した部分を取り出して、好適な硬化後サイクルに処す工程とを含んでもよい。各成分の融点および粘度は違うので、成形温度と同様に適切な成分温度は約１００°Ｆから２５０°Ｆの範囲であってもよい。
【００８２】
反応成分は、混合物の合計においてイソシアネート基に対して約１％から約１０％上回る、または混合物の合計においてイソシアネート基に対して約２％から約５％上回る比率で組み合わされてもよい。上記成分の化学反応を促進し、手頃なタイムフレーム内で上記部分を型から外すことを可能にする触媒パッケージを用いてもよい。上記システムのゲル化時間または寿命は、上記部分全体を通して均一な物性を確保するために、成形充填時間よりも短くてはいけない。
【００８３】
本開示が説明によっていくつかの実施形態を示し、例示的実施形態が極めて詳細に説明されているが、後述の請求項の範囲をそのような詳細に制限する、または何らかの限定をするとこは出願人の意図ではない。さらなる有利な点および変更は、当業者であれば容易に想到し得るであろう。
【００８４】
（実施例）
（実施例１：物質）
ＭＤＩ‐ポリエーテル擬似プレポリマーのシステムを用いて高弾性物質を調整した。プレポリマーは、約１３．３％の自由イソシアネート成分を含んでいた。ポリテトラメチレングリコールに基づく長鎖ポリエーテル成分が用いられた。ポリオールは、約５６のＯＨ＃を有していた。ここで用いられる短鎖ジオールは、ヒドロキノンビス（２‐ヒドロキシエチル）エーテル（ＨＱＥＥ）であり、混合物におけるヒドロキシ含有成分の合計に対して約４０重量％にのぼる。
【００８５】
反応成分は、混合物の合計におけるイソシアネート基に対して約５％を上回る比率で組み合わされた。反応を加速させ、型外し時間を短縮するために、典型的なポリウレタン触媒パッケージが用いられた。触媒の添加は、約３分のゲル化時間を得るように調節された。
【００８６】
正確に成分を測定するための精密なギアポンプと、十分な混合精度および加熱能力を得るための動的混合ヘッドを備えた３成分液体注入マシーン（three component liquid casting machine）が用いられた。プレポリマー、ポリオール、および短鎖ジオール反応成分を、加熱されたデイタンクに注入し、適切な処理温度に維持した。プレポリマーおよびポリオールを、１６０〜１８０°Ｆの間の温度で保持した。ＨＱＥＥを２４０°Ｆにて保持した。短鎖ジオールを含み、十分な混合が行われたタンクに、触媒成分を追加した。そして、全ての溶解した気体を除去するまで２８インチＨｇの最小真空状態で全ての成分に対して脱ガスを行った。そして、乾燥した窒素パッドを各タンクに貼り付け、成分が湿気にさらされるのを防いだ。測定ポンプの吸引側へ確実に物質を注入するために、パッド圧は十分でなければならない。適切な量の各成分を混合チェンバへ確実に搬送するために、各ポンプの目盛り定めを行った。材料の合計処理量は、１分につき約２０ポンドだった。混合物質をキャビティに注入する前に、２００°Ｆから２４０°Ｆの適切な範囲で型を加熱した。上記部分を型から外す前に、物質の適切な硬化を確実に行うために、注入後に約２００°Ｆにて成形温度を維持した。化学反応を確実に完了し、物性を確実に実現するために、上記部分を約２０分で型から外し、約１２から３６時間、約２００°Ｆから２５０°Ｆの間の温度で引き続き後硬化を行った。
【００８７】
（実施例２：テスト物質）
衝撃減衰システムにおいて高弾性素子を形成する際に用いるための、熱硬化性の、流し込みポリウレタン成分の材料を調整した。１分につき３℃の速度で、１Ｈｚにて変化する、−１５０から１５０℃の温度範囲にわたる、貯蔵弾性率Ｅ’、損失弾性率Ｅ’’、および機械損失（減衰）ｔａｎδを測定するために、ティー・エイ・インスツルメント社製のＱ８００型ＤＭＡを用いて、ＤＭＡテストを行った。それらのテストの結果を図１０に示す。Ｔａｎδは、０．０５よりも大きい場合もあり、相対的に一定の値でもあり得る。Ｔａｎδは、０．１よりも大きい場合もあり、相対的に一定の値でもあり得る。実施例１において得られた材料についてのｔａｎδは、−１５から４５℃の作動温度範囲の全体にわたって、０．１０と０．１４との間である。ガラス遷移温度（Ｔｇ）起点を、貯蔵弾性率によって規定されるように約−２７℃で測定し、融解遷移は見られなかった。
【００８８】
以下の物理的な特性を含む調整物からサンプルを調整した。すなわち、上記物理的な物性とは、約６７９ＭＰａの貯蔵弾性率、８６ＭＰａの損失弾性率、および約０．１３のｔａｎδであり、いずれも図１０に示すように、約２５℃にて測定されたものである。
【００８９】
上記サンプルを高弾性テストに供した。それらのテストの結果を図１１および１２に示す。図１１は、０．００１／ｓから１００／ｓの範囲の歪み速度での引張られた状態にある材料の工学応力・歪み反応を示すグラフである。図１２は、０．００１／ｓから１００／ｓの範囲にある歪み速度での圧縮状態にある材料の工学応力・歪み反応を示すグラフである。
【００９０】
この材料は、５０ｓ−１を下回る緩やかな歪み速度の依存性を示し得るが、５０ｓ−１よりも大きい歪み速度に対しては非常に鈍感であるということを注意しなくてはならない。衝撃減衰システムにおいて用いるための材料は、５０と１０００ｓ−１の間の最小歪み速度の依存性を有し得る。
【００９１】
上記物質を含む衝撃システム（直径５インチ、厚さ３／４インチ、４インチのロングチューブ）についてのさらなるテストは、新規なエネルギー吸収物質の典型的な反応を示したが、ポリウレタン物質は、負荷が加わっている状態ではエネルギーを吸収し、力が大幅に低下したときに負荷を外し、次第に復元し、最終的にその形状および機械的特性が略完全に復元した。テスト結果として力と移動についてのグラフを図１３に示す。速度２０ｉｎ／ｓにて３．２インチの最大移動を行うまでの移動制御を行い、衝撃システムを単軸試験機に搭載し、そして同じ速度ですぐに取り外した。エネルギー損失の量は、搭載・取り外し曲線によって境目が作られる領域の広さに等しい。
【００９２】
高弾性物質は、これら独自の性能指標と、高い運動エネルギー、歪み、および関連する歪み速度といった所定の制限があることを示す。
【００９３】
（実施例３：衝撃減衰成分）
高弾性物質を含む衝撃システムについて行われたさらなる大規模な動的テストは、望ましい特性を示しているが、上記物質は高レベルのエネルギー吸収、制御されるリバウンドおよび復元性を示している。衝撃システムの原型成分を、実施例１の材料から調整した。
【００９４】
上記原型成分に対して、２，８５７ｌｂ（１，２９６ｋｇ）の半剛体のカートによって衝撃を加えた。この衝撃はカートの中央線との正面衝突であり、テスト品の速度は２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）。図１６は、（ａ）衝撃の直前のテスト品と、（ｂ）最大動的移動時のテスト品とを示している。図１７は、上記成分の復元性を示すテストの後に回収されたテスト品の写真である。図１４は、原型成分の後部における計装壁によって測定される衝撃事象における力と時間についてのグラフを示す。図１５は、車両に搭載される加速度計から測定される衝撃事象における速度と時間についてのグラフを示す。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、衝撃減衰システムの一実施形態の概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示す実施形態の概略側面図である。
【図３】図３は、概略端面図である。
【図４】図４は、概略側面図である。
【図５】図５は、図１に示す実施形態の概略透視図である。
【図６】図６は、図１に示す衝撃減衰システムを圧縮した状態の実施形態の概略平面図である。
【図７】図７は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略平面図である。
【図８】図８は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略側面図である。
【図９】図９は、衝撃減衰システムの他の実施形態の概略端面図である。
【図１０】図１０は、実施例１において生成される物質の、温度に対する貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ’’）、および減衰（ｔａｎδ）についてのグラフを示す。
【図１１】図１１は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学引張応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【図１２】図１２は、様々な歪み速度における実施例１において生成される物質についての、工学圧縮応力−歪みのプロットのグラフを示す。
【図１３】図１３は、２０ｉｎ／ｓの負荷速度における５インチ直径シリンダーテストおよび有限要素シミュレーションのグラフを示す。
【図１４】図１４は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、力と時間についてのグラフを示す。
【図１５】図１５は、２０．８ｍｐｈ（３３．５ｋｍ／ｈｒ）における、半剛体の車両を原型成分に変化させる衝撃の、速さと時間についてのグラフを示す。
【図１６】図１６は、（ａ）衝撃の直後と（ｂ）最大動的変位量におけるテスト品の写真を示す。
【図１７】図１７は、負荷がテスト品から取り除かれた後のテスト品の写真を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを吸収する高弾性物質であって、上記物質は−１５℃から４５℃の間の温度において、約０．０５以上のｔａｎδを有する、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項２】
ｔａｎδは約０．１０以上である、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項３】
上記高弾性物質は、約４０から約７０のショアーＤ硬度を有している、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項４】
上記高弾性物質は、約４０００から約７０００ｐｓｉの範囲の最大引張応力を有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項５】
上記高弾性物質は、約１５０％から約７００％の範囲の破断延びを有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項６】
上記高弾性物質は、−１５℃から４５℃の間の温度において０．１以下の差で変化するｔａｎδを有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項７】
エネルギーを吸収する高弾性物質であって、上記物質は、約−１５℃から約４５℃の間において、約０．０５以上のｔａｎδを有し、Ｔｇ起点は有さない、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項８】
上記物質はＴｍを有さない、請求項７に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項９】
約−１５℃から約４５℃までの間において、上記物質はＴｍ起点を有さない、請求項７に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１０】
混合物からなる、エネルギーを吸収する高弾性物質であって、
自由イソシアネートの含有量が約１０％から約１５％であるＭＤＩポリエーテルプレポリマーと、
約２０から約８０のＯＨ＃を含む、少なくとも１つの長鎖ポリエーテルまたはポリエステルポリオールと、
ヒドロキシル含有成分の総量のうち約３０％から約４５％を占める、少なくとも１つの短鎖ジオールと、
少なくとも１つの触媒とを含み、
上記成分の比率は、イソシアネート基に対して約２％から約１０％上回る、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１１】
少なくとも１つの短鎖ジオールは、ヒドロキノンビス（２‐ヒドロキシエチル）エーテルである、請求項１０に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１２】
エネルギーを吸収する高弾性物質を含む衝撃減衰システムであって、上記物質は−１５℃から４５℃の間の全ての温度において０．０５以上のｔａｎδを有する、衝撃減衰システム。
【請求項１３】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質のｔａｎδは、約０．１以上である、請求項１２に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１４】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、約−１５℃から約４５℃の間で、Ｔｇ起点を有さない、請求項１２に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１５】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、Ｔｍを有さない、請求項１４に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１６】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、約−１５℃から約４５℃までの間で、Ｔｍ起点を有さない、請求項１４に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの第１サイドビームアセンブリおよび少なくとも１つの対向または第２サイドビームアセンブリであって、上記第１および第２ビームアセンブリは対向関係にあり、上記第１ビームアセンブリは第１または先頭端部と第２端部とを有し、上記第２ビームアセンブリは第１または先頭端部と第２端部とを有する、少なくとも１つの第１サイドビームアセンブリおよび少なくとも１つの対向または第２サイドビームアセンブリと、
上記第１ビームアセンブリの上記第１端部と、上記第２ビームアセンブリの上記第１端部とに固定される少なくとも１つのノーズ型のアセンブリと、
複数のサイドパネルをさらに有する各サイドビームアセンブリであって、各サイドパネルは第１端部および第２端部を有し、第１パネルの第２端部は、隣接するパネルの第１端部に重なり、これによってサイドパネル部材はネスト化された線形の配置となる、各サイドビームアセンブリと、
少なくとも１つの縦方向に延びる開口部を規定する各サイドパネルであって、隣接するサイドパネルにおける隣接するスロットは、少なくとも部分的に重なる、各サイドパネルと、
少なくとも１つのダイヤフラムパネルであって、上記ダイヤフラムパネルは対向するサイドパネル間に位置し、上記ダイヤフラムパネルは少なくとも１つの固定機構によって上記対向するサイドパネルに固定され、上記固定機構は、上記スロットを通じて上記サイドパネルの外側表面から延び、上記固定機構は上記スロットに沿って縦方向に可動である、少なくとも１つのダイヤフラムパネルと、
上記対向するサイドパネルと上記ダイヤフラムパネルによって規定される少なくとも１つのベイと、
各ベイに位置し、剛性が必ずしも同一ではない少なくとも１つの高弾性部材と、
第１端部において第１係留機構に固定され、第２端部において第２係留機構に固定される、少なくとも１つのケーブルを有する少なくとも１つの係留システムとを含む、衝撃減衰システム。
【請求項１８】
上記ノーズ型のアセンブリからより遠い高弾性部材の剛性は、上記ノーズ型のアセンブリにより近い高弾性部材よりも高い、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１９】
上記高弾性部材は、結合されたチューブ形状を有している、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【請求項２０】
上記高弾性部材は、−１５℃から４５℃までの間の全ての温度において、０．０５以上のｔａｎδを有する高弾性物質を含む、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１】
エネルギーを吸収する高弾性物質であって、上記物質は−１５℃から４５℃の間の温度において、約０．０５以上のｔａｎδを有する、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項２】
ｔａｎδは約０．１０以上である、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項３】
上記高弾性物質は、約４０から約７０のショアーＤ硬度を有している、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項４】
上記高弾性物質は、約４０００から約７０００ｐｓｉの範囲の最大引張応力を有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項５】
上記高弾性物質は、約１５０％から約７００％の範囲の破断延びを有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項６】
上記高弾性物質は、−１５℃から４５℃の間の温度において０．１以下の差で変化するｔａｎδを有する、請求項１に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項７】
エネルギーを吸収する高弾性物質であって、上記物質は、約−１５℃から約４５℃の間において、約０．０５以上のｔａｎδを有し、Ｔｇ起点は有さない、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項８】
上記物質はＴｍを有さない、請求項７に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項９】
約−１５℃から約４５℃までの間において、上記物質はＴｍ起点を有さない、請求項７に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１０】
混合物からなる、エネルギーを吸収する高弾性物質であって、
自由イソシアネートの含有量が約１０％から約１５％であるＭＤＩポリエーテルプレポリマーと、
約２０から約８０のＯＨ＃を含む、少なくとも１つの長鎖ポリエーテルまたはポリエステルポリオールと、
ヒドロキシル含有成分の総量のうち約３０％から約４５％を占める、少なくとも１つの短鎖ジオールと、
少なくとも１つの触媒とを含み、
上記成分の比率は、イソシアネート基に対して約２％から約１０％上回る、エネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１１】
少なくとも１つの短鎖ジオールは、ヒドロキノンビス（２‐ヒドロキシエチル）エーテルである、請求項１０に記載のエネルギーを吸収する高弾性物質。
【請求項１２】
エネルギーを吸収する高弾性物質を含む衝撃減衰システムであって、上記物質は−１５℃から４５℃の間の全ての温度において０．０５以上のｔａｎδを有する、衝撃減衰システム。
【請求項１３】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質のｔａｎδは、約０．１以上である、請求項１２に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１４】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、約−１５℃から約４５℃の間で、Ｔｇ起点を有さない、請求項１２に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１５】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、Ｔｍを有さない、請求項１４に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１６】
上記エネルギーを吸収する高弾性物質は、約−１５℃から約４５℃までの間で、Ｔｍ起点を有さない、請求項１４に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの第１サイドビームアセンブリおよび少なくとも１つの対向または第２サイドビームアセンブリであって、上記第１および第２ビームアセンブリは対向関係にあり、上記第１ビームアセンブリは第１または先頭端部と第２端部とを有し、上記第２ビームアセンブリは第１または先頭端部と第２端部とを有する、少なくとも１つの第１サイドビームアセンブリおよび少なくとも１つの対向または第２サイドビームアセンブリと、
上記第１ビームアセンブリの上記第１端部と、上記第２ビームアセンブリの上記第１端部とに固定される少なくとも１つのノーズ型のアセンブリと、
複数のサイドパネルをさらに有する各サイドビームアセンブリであって、各サイドパネルは第１端部および第２端部を有し、第１パネルの第２端部は、隣接するパネルの第１端部に重なり、これによってサイドパネル部材はネスト化された線形の配置となる、各サイドビームアセンブリと、
少なくとも１つの縦方向に延びる開口部を規定する各サイドパネルであって、隣接するサイドパネルにおける隣接するスロットは、少なくとも部分的に重なる、各サイドパネルと、
少なくとも１つのダイヤフラムパネルであって、上記ダイヤフラムパネルは対向するサイドパネル間に位置し、上記ダイヤフラムパネルは少なくとも１つの固定機構によって上記対向するサイドパネルに固定され、上記固定機構は、上記スロットを通じて上記サイドパネルの外側表面から延び、上記固定機構は上記スロットに沿って縦方向に可動である、少なくとも１つのダイヤフラムパネルと、
上記対向するサイドパネルと上記ダイヤフラムパネルによって規定される少なくとも１つのベイと、
各ベイに位置し、剛性が必ずしも同一ではない少なくとも１つの高弾性部材と、
第１端部において第１係留機構に固定され、第２端部において第２係留機構に固定される、少なくとも１つのケーブルを有する少なくとも１つの係留システムとを含む、衝撃減衰システム。
【請求項１８】
上記ノーズ型のアセンブリからより遠い高弾性部材の剛性は、上記ノーズ型のアセンブリにより近い高弾性部材よりも高い、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【請求項１９】
上記高弾性部材は、結合されたチューブ形状を有している、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【請求項２０】
上記高弾性部材は、−１５℃から４５℃までの間の全ての温度において、０．０５以上のｔａｎδを有する高弾性物質を含む、請求項１７に記載の衝撃減衰システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６（ａ）】
【図１６（ｂ）】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６（ａ）】
【図１６（ｂ）】
【図１７】
【公表番号】特表２０１１−５２６３０６（Ｐ２０１１−５２６３０６Ａ）
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５００８８５（Ｐ２０１１−５００８８５）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３７２５３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７３４８
【国際公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（５０４３０６７１４）バテル・メモリアル・インスティテュート (26)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＴＴＥＬＬＥ ＭＥＭＯＲＩＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】５０５ Ｋｉｎｇ Ａｖｅｎｕｅ， Ｃｏｌｕｍｂｕｓ， ＯＨ ４３２０１−２６９３ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３７２５３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１７３４８
【国際公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（５０４３０６７１４）バテル・メモリアル・インスティテュート (26)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＴＴＥＬＬＥ ＭＥＭＯＲＩＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】５０５ Ｋｉｎｇ Ａｖｅｎｕｅ， Ｃｏｌｕｍｂｕｓ， ＯＨ ４３２０１−２６９３ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
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