DE69926089T2

DE69926089T2 - Stossdämpfer

Info

Publication number: DE69926089T2
Application number: DE1999626089
Authority: DE
Inventors: Shin Yokohama-shi Tada; Tatsuo Yokohama-shi Yata; Keiichiro Yokohama-shi Tabata; Yoshi Yokohama-shi Nabeshima
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: DE69926089D1; DE69914683T2; DE69914683D1; EP0974494B1; EP0974494A3; ES2216444T3; ES2244890T3; EP1350684A3; EP1350684B1; EP0974494A2; US6221930B1; EP1350684A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer und insbesondere auf einen Stoßdämpfer, der als stoßdämpfendes Polster in einem Türstock, einer Mittelsäuleneinfassung und dergleichen ideal ist, in einem Fahrzeug zum Dämpfen eines Stoßes, den ein Fahrzeuginsasse bei einer Kollision des Fahrzeugs erfährt.
Zum Dämpfen eines Stoßes, den ein Fahrzeuginsasse während einer Fahrzeugkollision am oberen Rumpf erfährt, muss ein stoßdämpfendes Material eine Spannung aufweisen, die zu dem Druckstoß (Druckverformung) linear ist. Das heißt, das Material sollte eine F-S-Wellenform (Kraft-Stoß-Wellenform) haben, bei der die Spannung zu dem Druckstoß proportional ist. Herkömmlicherweise wurden in vielen Fällen eine Eisenplatte, halbstarrer Polyurethanschaumstoff und dergleichen als Materialien mit dieser Art linearer F-S-Wellenform eingesetzt.
Zwar besitzt eine Eisenplatte als eines der herkömmlicherweise eingesetzten stoßdämpfenden Materialien eine lineare F-S-Wellenform wie in 2A dargestellt, sie besitzt jedoch den Nachteil, dass sie schwer ist und demzufolge das Gewicht des Fahrzeugs erhöht.
Andererseits hat der halbstarre Polyurethanschaumstoff mit der FS-Wellenform wie in 2B dargestellt den Nachteil, dass die F-S-Wellenform nur während der Anfangsphase der Kompression (wenn der Druckstoß gering ist) linear ist und bei Zunahme des Druckstoßes von der notwendigen Wellenform abweicht.
Polyurethanhartschaumstoff wird zwar allgemein als Puffermaterial eingesetzt, doch selbst ein Polyurethanhartschaumstoff geringer Härte mit einer Druckspannung von etwa 3,0 kg/cm² oder ein Polyurethanhartschaumstoff großer Härte mit einer Druckspannung von etwa 8,0 kg/cm² besitzt eine Wellenform, die, wie schematisch durch die F-S-Wellenform von 2C dargestellt, erheblich von der erforderlichen Wellenform abweicht.
Wie in 8 dargestellt (vertikaler Querschnitt), sind Stoßenergiedämpfer 82 zum Schutz des Brust/Schulterbereiches des Fahrzeuginsassen bei einer Fahrzeugkollision an notwendigen Stellen auf der Rückseite eines Türstockes 81 eines Fahrzeugs (der Fläche, die der Innenseite des Fahrzeuges gegenüberliegt) vorgesehen. Die Stoßenergiedämpfer 82 bestehen für gewöhnlich aus einem Material mit hervorragenden Energieabsorptionseigenschaften, z.B. Polyurethanhartschaumstoff oder perlenartigen Schaumkörpern aus Polypropylen-, Polyethylen- oder Polyolefinharz, und sind mittels Heißkleber oder doppelseitigem Klebeband oder dergleichen fest an dem Türstock 81 angebracht.
Alle zuvor genannten Materialien der Stoßenergiedämpfer weisen einen vergleichsweisen hohen Härtegrad auf, so dass die Stoßenergiedämpfer 82 eine geringe Stoßbeständigkeit aufweisen und bei einer Kollision leicht zerbrechen. Demzufolge wird die Form der Außenplatte 83 bei Verwendung der herkömmlichen Stoßenergiedämpfer 82, wie z.B. in dem in den 8A und 8B dargestellten Fall, bei dem eine sich bewegende verformbare Barriere (MDB) 85 seitlich von der Seite der Außenplatte 83 kollidiert ist, verformt und die MDB 85 dringt in das Fahrzeuginnere ein; als Ergebnis zerbrechen die Stoßenergiedämpfer 82 aufgrund des Stoßes und zersplittern. Nach dem Ausfall der Stoßenergiedämpfer 82 kollidiert der Crash-Dummy 84 nun mit dem Türstock 81; als Ergebnis besitzen die Stoßenergiedämpfer 82 keine energieabsorbierende Wirkung.
Die US-A-5667741 offenbart einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des zuvor charakterisierten Teils von Anspruch 1.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschriebenen Probleme im Stand der Technik durch Bereitstellung eines Stoßdämpfers, der ein leichtes Schaumharzmaterial mit der für ein stoßdämpfendes Polster erforderlichen idealen F-S-Wellenform umfasst, zu lösen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Stoßdämpfer, der ein Schaumharzmaterial aufweist, gemäß Anspruch 1 bereit.
Durch Veränderung der Querschnittsfläche des Stoßdämpfers wird das Verhältnis von Verformung zu Druckspannung in Richtung der Kompressionsachse in etwa linear gemacht.
Selbst im Falle eines Polsters aus einem Schaumharzmaterial, das keine lineare F-S-Wellenform hat, kann das Verhältnis von Verformung zu Druckspannung in Richtung der Kompressionsachse, das heißt die F-S-Wellenform, durch zumindest teilweise Veränderung und/oder Vergrößerung der Querschnittsfläche in Richtung der Kompressionsachse in etwa linear gemacht werden.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer besteht aus einem Polyurethanhartschaumstoff, der, wie in 2C dargestellt, eine F-S-Wellenform aufweisen und aufgrund der Bereitstellung einer trapezförmigen Querschnittsform leicht als stoßdämpfendes Polster mit einer idealen F-S-Wellenform verwendet werden kann.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ist im Fahrzeuginneren als stoßdämpfendes Polster zum Schutz eines Fahrzeuginsassen durch Dämpfen eines Stoßes, den der Fahrzeuginsasse bei einer Fahrzeugkollision erfährt, besonders nützlich und eignet sich besonders als stoßdämpfendes Polster in einem Türstock und einer Mittelsäuleneinfassung und dergleichen in einem Fahrzeug zum Schutz des Fahrzeuginsassen im Brust/Schulterbereich.
In der vorliegenden Erfindung wird die F-S-Wellenform (das heißt das Verhältnis von Druckverformung (Stoß) zu Druckspannung in Richtung der Kompressionsachse) des Materials selbst, wie in 3 dargestellt, durch Einspannen eines Testmaterials 11 einer Dicke von 50 mm × 50 mm × 50 mm zwischen Druckklemmbacken 12 und 13, Komprimieren mit einer Kompressionsgeschwindigkeit von 50 mm/min sowie Messen der Druckspannung gegen den Druckstoß bestimmt.
Die F-S-Wellenform der stoßdämpfenden Polster 1A bis 1D kann, wie später in 1A bis 1D dargestellt, durch Ersetzen des Testmaterials von 3 durch die stoßdämpfenden Polster 1A bis 1D und Einspannen zwischen die zuvor genannten Druckklemmbacken 12 und 13 auf ähnliche Weise bestimmt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stoßenergiedämpfer bereitzustellen, der nach einem Zerbrechen infolge des Stoßes nicht zersplittert, eine gewünschte Energieabsorptionsfähigkeit adäquat erzielen kann und beim Schutz von Fahrzeuginsassen überlegene Wirkungen zeigt.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem einen Stoßenergiedämpfer bereit, der ein Verstärkungsmaterial umfasst, das an dem energieabsorbierenden Material des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers befestigt ist.
Da bei dem Stoßenergiedämpfer dieses Aspekts das Verstärkungsmaterial an einem energieabsorbierenden Material befestigt ist, verhindert das Verstärkungsmaterial selbst dann, wenn das energieabsorbierende Material infolge eines Stoßes zerbricht, dass es zersplittert, und hält das energieabsorbierende Material verlässlich in seiner vorgesehenen Position. Demzufolge kann es eine gewünschte Energieabsorptionsfähigkeit adäquat erzielen und Fahrzeuginsassen verlässlich schützen.
Das Verstärkungsmaterial kann Kammgarnfilz, Gaze, Tufnel, eine Metalltafel oder eine Harzlage umfassen. Ein solches Verstärkungsmaterial sollte vorzugsweise mittels eines Klebstoffes mit einer Oberfläche des energieabsorbierenden Materials verklebt oder alternativ durch gemeinsames Aufblähen während der Herstellung des energieabsorbierenden Materials als ein Körper an einer Oberfläche des energieabsorbierenden Materials befestigt werden.
Der Stoßenergiedämpfer des dritten Aspekts eignet sich besonders zur Verwendung im Fahrzeuginneren und insbesondere als Stoßenergiedämpfer für Profile in einem Türstock des Fahrzeuges zum Schutz eines Fahrzeuginsassen im Brust/Schulterbereich.
Nachfolgend werden Ausführungsformen vorliegender Erfindung ausschließlich mittels Beispielen und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1A bis 1D schematische Querschnitte eines Beispiels des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers sind, und 1C eine entsprechende Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ist;
2A bis 2C Kurven sind, die die F-S-Wellenformen verschiedener Materialtypen darstellen;
3 ein schematischer Querschnitt ist, der Verfahren zum Messen der F-S-Wellenformen darstellt;
4A bis 4C Diagramme sind, die die Prinzipien der Stabilisierung von F-S-Wellenformen in der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei 4A eine Kurve ist, die eine F-S-Wellenform eines Polyurethanhartschaumstoff-Testwürfels darstellt, 4B ein Querschnitt eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ist und 4C eine Kurve ist, die eine F-S-Wellenform des stoßdämpfenden Polsters von 4B darstellt;
5 eine Kurve ist, die die Ergebnisse von Beispiel 1 darstellt;
6A bis 6E perspektivische Ansichten eines Beispiels eines Stoßenergiedämpfers sind;
7 ein Querschnitt ist, der ein Beispiel für die Befestigung eines Stoßenergiedämpfers an einem Türstock darstellt;
8 ein Querschnitt eines herkömmlichen Stoßenergiedämpfers für Profile in einem befestigten Zustand ist;
9A bis 9C perspektivische Ansichten eines Testkörpers der Beispiele 2, 3 und des Vergleichsbeispiels 1 sind;
10 ein Diagramm ist, das die Testverfahren der Beispiele 2, 3 und des Vergleichsbeispiels 1 erläutert;
11 eine Kurve ist, die die Testergebnisse des Vergleichsbeispiels 1 darstellt;
12 eine Kurve ist, die die Testergebnisse von Beispiel 2 darstellt;
13 eine Kurve ist, die die Testergebnisse von Beispiel 3 darstellt;
14A bis 14C Diagramme sind, die eine F-S-Wellenform eines Vergleichsbeispiels darstellen, wobei 14A eine Kurve ist, die eine F-S-Wellenform eines Polyurethanhartschaumstoff-Testwürfels darstellt, 14B ein Querschnitt eines Beispiels eines stoßdämpfenden Polsters des Vergleichsbeispiels ist und 14C eine Kurve ist, die eine F-S-Wellenform des stoßdämpfenden Polsters von 14B darstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1A bis 1D und 4B sind schematische Querschnitte einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen stoßdämpfenden Polsters. In 1 stellt das Symbol X die Kompressionsrichtung dar.
Die stoßdämpfenden Polster 1A, 1B, 1C und 1D der 1A bis 1D bestehen aus einem Polyurethanhartschaumstoff und sind so ausgelegt, dass sich ihre Querschnittsfläche in der Richtung, die zu der Richtung X der Kompressionsachse (nachfolgend wird diese Querschnittsfläche gelegentlich als „Druckfläche" abgekürzt) senkrecht ist, zumindest teilweise in die Richtung X der Kompressionsachse vergrößert und/oder verändert, wobei ihre F-S-Wellenformen in etwa linear sind. Wie in 2C dargestellt, besitzt der für die vorliegende Erfindung geeignete Polyurethanhartschaumstoff ungeachtet des Druckstoßes eine in etwa konstante Druckspannung in dem Druckstoßbereich a bis b. Daher kann die Flächenlast als proportional zu der Druckfläche angesehen werden, und durch Veränderung der Druckfläche (das heißt der Querschnittsfläche in der Richtung, die zu der Richtung X der Kompressionsachse senkrecht ist) gemäß dem Druckstoß ist es einfach, den Schaum so zu konzipieren, dass der Druckstoß und die Druckspannung proportional sind, mit anderen Worten so, dass die F-S-Wellenform fast linear ist.
Wenn also, wie in dem nachfolgenden Beispiel 2 dargestellt, die F-S-Wellenform eines für die vorliegende Erfindung geeigneten Testwürfels aus Polyurethanhartschaumstoff einer Dicke von 50 mm × 50 mm × 50 mm wie in 4A dargestellt nach dem Verfahren von 3 gemessen wurde, sind Spannung und Stoß in dem Bereich, in dem der Druckstoß 0 bis a ist, in etwa proportional; in dem Stoßbereich a bis b ist die Spannung ungeachtet des Stoßes in etwa konstant und in dem Stoßbereich b bis c ist die Spannung ebenfalls proportional zu dem Stoß. Wie in 4B dargestellt, wird diese Art Polyurethanhartschaumstoff zur Bildung eines stoßdämpfenden Polsters 1 verwendet. Dieses besitzt einen oberen Teil (linker Abschnitt in 4B) 0 mit einer gleichmäßigen Querschnittsform; in dem darauf folgenden Bereich a bis b wächst die Querschnittsfläche allmählich und in dem Bereich b bis c ist die Querschnittsform gleichmäßig und bildet eine in etwa trapezförmige Querschnittsform (in etwa einen Kegelstumpf). Demzufolge wird die F-S-Wellenform, wie in 4C dargestellt, für den Stoßbereich a bis b verbessert, so dass es möglich ist, eine ideale F-S-Wellenform mit einer insgesamt linearen Form zu erzeugen.
Die Druckfläche des erfindungsgemäßen stoßdämpfenden Polsters muss lediglich so ausgelegt sein, dass die gewünschte F-S-Wellenform gemäß erforderlichen Eigenschaften in einem zuvor bestimmten Druckstoß erzielt werden kann; die Form ist nicht beschränkt. Beispielsweise zeigen als beispielhafte Formen des stoßdämpfenden Polsters vorliegender Erfindung die 4B, 1A, 1B und 1C stoßdämpfende Polster 1, 1A, 1B und 1C, deren Querschnitt trapezförmig oder etwa trapezförmig ist.
Weiterhin kann das Polster bei Verwendung als Material in einem Fahrzeug an der Oberfläche des Türstocks befestigt sein; in diesem Fall sollte eine seiner Flächen vorzugsweise eine Form besitzen, die entlang der Form des Türstocks passt. Beispielsweise kann ein stoßdämpfendes Polster 1D von unregelmäßiger Form, wie die in 1D gezeigte, sein, wobei jedoch keine irgendwie geartete Beschränkungen gegebne sind. Bei einem stoßdämpfenden Polster mit einem Konus sollte der Neigungswinkel solcher Abschnitte (Winkel θ in 1) nicht unter 15° sein.
Wie bereits erläutert, sollte das erfindungsgemäße stoßdämpfende Polster einen Polyurethanhartschaumstoff vorz. mit einer F-S-Wellenform, wie die in 2C dargestellte, das heißt einen, der keine Fließgrenze (einen Punkt in der F-S-Wellenform, an dem die Spannung nach einem Anstieg mit der Verformung wieder sinkt) besitzt, wobei Verformung und Spannung in der Anfangsphase der Kompression fast proportional sind und die Spannung nach dem Erreichen eines bestimmten Spannungswertes gegenüber Veränderungen der Verformung praktisch konstant ist und anschließend in der Endphase der Kompression wieder ansteigt.
Ein solcher Polyurethanhartschaumstoff wird durch eine Aufschäumreaktion von Polyurethanhartschaumstoffrohmaterialien, die Polyhydroxylverbindungen und Polyisocyanatverbindungen als Hauptbestandteile einschließen, erzeugt. Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,05 bis 100 μm sind in dem Schaumrohmaterial in einem Verhältnis von 1 zu 200 Gewichsteilen pro 100 Gewichtsteile der Hydroxylverbindung enthalten. Bei diesem Polyurethanhartschaumstoff sind die zuvor genannten Teilchen in den Zellmembranen des Polyurethanhartschaumstoffes dispergiert, wo sie verbleiben. Demzufolge ist die Spannung des Polyurethanhartschaumstoffes bei seiner Kompression, wie in 2C dargestellt, gegenüber Veränderungen der Verformung konstant. Es gibt keine Fließgrenze, was zu einem guten Energieabsorptionswirkungsgrad führt.
Im Allgemeinen werden Zellen bei der Kompression eines Polyurethanhartschaumstoffs willkürlich zerstört, was zu einer Fließgrenze in der F-S-Wellenform und einer Spannung, die gegenüber Veränderungen der Verformung nicht konstant ist, führt. Im Falle des erfindungsgemäßen Polyurethanhartschaumstoffes werden die Zellen jedoch fortlaufend von der Seite, auf die die Druckverformung ausgeübt wird, zerstört. Als Ergebnis wird, wie in 2C dargestellt, eine F-S-Wellenform erzielt, bei der es keine Fließgrenze gibt, Verformung und Spannung während der ersten Kompressionsphase in etwa proportional sind und die Spannung nach Erreichen eines bestimmten Spannungswertes gegenüber Veränderungen der Verformung praktisch konstant ist und in der Endphase der Kompression ansteigt.
Der Mechanismus, nach dem die Gegenwart von Teilchen in dem Zellfilm gewährleistet, dass die Spannung gegenüber Veränderungen der Verformung konstant ist, ist noch nicht vollständig geklärt, es kann jedoch angenommen werden, dass die Gegenwart von Teilchen einer anderen Substanz für eine konstante Zerstörung der einzelnen Zellen sorgt. Das heißt, die Gegenwart der Teilchen wird zum Spannungskonzentrationspunkt in den einzelnen Zellen und hat damit dieselbe Wirkung wie eine Kerbe.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung dieser Art von Polyurethanhartschaumstoff erläutert.
Dieser Polyurethanhartschaumstoff wird durch Aufschäumen von Polyurethanhartschaumstoffrohmaterialien mit Polyhydroxylverbindungen und Polyisocyanatverbindungen als Hauptbestandteile hergestellt, denen Teilchen eines bestimmten Durchmessers und zusätzlich nach Wunsch ein Katalysator, ein Treibmittel, ein Schaumstabilisator und andere Zusatzstoffe zugesetzt werden.
Bezüglich der verwendeten Polyhydroxylverbindung gibt es keine besonderen Einschränkungen. Akzeptabel sind z.B. Polyetherpolyole, die man durch ringöffnende Additionspolymerisation eines Alkylenoxids wie z.B. Ethylenoxid oder Propylenoxid mit Glycerin, Sucrose oder Ethylendiamin erhält, Polyetherpolyole, die man durch Polykondensation einer mehrbasischen Säure wie Adipinsäure und Bernsteinsäure mit einer Polyhydroxylverbindung wie Ethylenglycol oder Propylenglycol erhält, oder Polyesterpolyole, die man durch ringöffnende Polymerisation von Lactonen erhält; sie können unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Substanzen eingesetzt werden.
Zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit des entstandenen Polyurethanhartschaumstoffs sollte der mittlere OH-Wert der gesamten Polyhydroxylverbindung größer als 200 und vorzugsweise größer als 300 sein.
Als Polyisocyanatverbindung können ein aromatisches Isocyanat wie Diphenylmethandiisocyanat oder Tolylendiisocyanat, ein alizyklisches Isocyanat wie Isophorondiisocyanat, ein aliphatisches Isocyanat wie Hexamethylendiisocyanat und Rohsubstanzen davon verwendet werden, die unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Substanzen eingesetzt werden können.
Die im Vergleich zu der Gesamtmenge der Polyhydroxylverbindungen und der Verbindungen mit aktivem Wasserstoff wie z.B. Wasser verwendete Polyisocyanatmenge – das heißt der Isocyanatindex – sollte bei der Herstellung eines normalen Polyurethanhartschaumstoffes vorzugsweise zwischen 80 und 130 und bei der Herstellung eines isocyanat-denaturierten Polyurethanhartschaumstoffes zwischen 150 und 350 liegen.
Die zur Erzielung der zuvor genannten F-S-Wellenform formulierten Teilchen eines bestimmten Durchmessers besitzen einen mittleren Durchmesser von 0,05 bis 100 μm, vorzugsweise 0,5 bis 50 μm und noch bevorzugter 1 bis 30 μm. Beträgt der mittlere Durchmesser der verwendeten Teilchen weniger als 0,05 μm, kann kein Spannungskonzentrationspunkt erzeugt werden; ist der mittlere Durchschnitt größer als 100 μm, ist die normalerweise übliche Verwendung einer Urethanaufblähvorrichtung schwierig.
Solange die verwendeten Teilchen die zuvor erwähnten mittleren Durchmesser aufweisen, gibt es keine besonderen Einschränkungen. Es können beispielsweise folgende Substanzen verwendet werden: eine anorganische Verbindung wie Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, ein Metall wie Eisen und Aluminium; außerdem können organische Substanzen wie Polyimid, Polyvinylchlorid und Melamin verwendet werden, die unabhängig oder in Kombination aus zwei oder mehr Substanzen eingesetzt werden können.
Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtpolyhydroxylverbindungen muss die Menge der zuvor erwähnten Teilchen zwischen 1 und 200 Gewichtsteilen, vorzugsweise 2 und 50 Gewichtsteilen und noch bevorzugter 5 bis 50 Gewichtsteilen liegen. Beträgt die Menge der verwendeten Teilchen weniger als 1 Gewichtsteil, ist der Spannungskonzentrationspunkt zu klein und die Spannung gegenüber der Verformung nicht konstant. Andererseits wächst der Viskositätskoeffizient der Reaktorflüssigkeit, der beim Mischen und Rühren im Rahmen der Bildung des Polyurethanhartschaumstoffes zur Anwendung kommt, dann, wenn die Menge der verwendeten Teilchen 200 Gewichtsteile übersteigt, erheblich an, so dass die Misch- und Rühreffizienz reduziert und die Zahl der nicht-reaktiven Bestandteile erhöht wird. Diese Zunahme nicht-reaktiver Bestandteile führt zu einer Reduzierung der Bildungswärme während der Reaktion und reduziert folglich die Fähigkeit zum Abschluss der Reaktion, was zu einer ungenügenden Festigkeit und dergleichen führt.
Als Katalysator kann ein bei der Herstellung eines Polyurethanhartschaumstoffs verwendeter bekannter Katalysator eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine organometallische Verbindung wie z.B. Dibutylzinndilaurat, Bleioctoat, Stannooctoat, eine Aminverbindung wie Triethylendiamin oder Tetramethylhexamethylendiamin sowie eine bei der Isocyanuratmodifizierung eingesetzte Verbindung wie Kalium-N,N',N''-tris(diaminopropyl)hexahydro-s-triazin, Kaliumacetat oder Kaliumoctoat verwendet werden.
Es können alle bei der Herstellung eines Polyurethanhartschaumstoffes verwendeten Treibmittel eingesetzt werden, z.B. Wasser und Chlorfluorkohlenwasserstoffe wie Trichlorfluormethan, 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan, Hydrochlorfluorkohlenwasserstoffe wie Dichlortrifluorethan und Dichlortetrafluorethan, Hydrochlorkohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Hydrofluorkohlenwasserstoff wie Hexafluorpropan und Kohlenwasserstoffe wie Pentan. Unter Berücksichtigung der durch die Dispersion in der Atmosphäre hervorgerufenen Auswirkungen auf die Umwelt und dergleichen ist Wasser dabei am bevorzugtesten. Im Allgemeinen wird beim Einsatz von zuviel Wasser während des Aufschäumens eine große Wärmemenge erzeugt, so dass es in dem entstandenen Polyurethanhartschaumstoff leicht zu einem Ansengen kommt. Die vorliegende Erfindung hat jedoch den Vorteil (nachfolgend erläutert), dass Teilchen hineingemischt werden, so dass die erzeugte Wärmemenge relativ gering ist und ein Ansengen so verhindert wird. Die Wassermenge sollte vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Polyhydroxylverbindung betragen.
Zur Formulierung des Schaumstabilisators kann jede Art Substanz, die für die Verwendung als Polyurethanhartschaumstoff wirksam ist, z.B. Polyoxyalkylene wie Polyoxyalkylenalkylether, Silikone wie Organopolysiloxan und dergleichen eingesetzt werden. In der vorliegenden Erfindung sollte jedoch vorzugsweise ein Schaumstabilisator mit einer Oberflächenspannung zwischen 16 × 10^–3 und 21 × 10^–3 N/m (16 bis 22 Dyn/cm), insbesondere zwischen 18 × 10^–3 und 21,5 × 10^–3 N/m (18 bis 21,5 Dyn/cm) verwendet werden. Durch Einsatz dieses Schaumstabilisatortyps lässt sich der gewünschte Polyurethanhartschaumstoff verlässlich herstellen. Wird ein Schaumstabilisator mit einer Oberflächenspannung von weniger als 16 × 10^–3 N/m (16 Dyn/cm) verwendet, können Phänomene wie Zellunebenheit entstehen; ist die Oberflächenspannung größer als 22 × 10^–3 N/m (22 Dyn/cm), sind die den entstandenen Polywethanhartschaumstoff bildenden Zellen fast kugelförmig und wölben sich unter Umständen unter einer konstanten Spannung nicht gleichmäßig.
Das heißt, die Zellen haben dann, wenn sie fast kugelförmig sind, einen kurzen Wölbungsstoß gegen Eingangsenergie aus der Richtung ihrer längeren Achse; als Ergebnis ist der Wölbungsbereich, in dem die Spannung konstant ist, das heißt der Bereich der wirksamen Verformung, bezüglich der makroskopischen „Verformungs-Spannungs"-Eigenschaft des Schaums, der eine Zellkonzentration enthält, verkleinert, wodurch der Energieabsorptionswirkungsgrad gesenkt wird. Im Allgemeinen steht die erzeugte Spannung selbst mit dem Verhältnis der langen Achse zu der kurzen Achse der Zellen in Zusammenhang; wenn dieses Verhältnis groß ist, steht die Richtung der langen Achse unter größerer Spannung. Daher sollte das Verhältnis der langen Achse zu der kurzen Achse der Zellen des entstandenen Polyurethanhartschaumstoffes in der vorliegenden Erfindung zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1,5 und 4 liegen.
Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Bestandteilen können andere Bestandteile, die die Aufgaben der vorliegenden Erfindung, z.B. Flammverzögerungsvermögen und dergleichen, nicht beeinträchtigen, als Schaumrohmaterial verwendet werden.
Zum Aufschäumen kann ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanhartschaumstoffs angewandt werden, doch die Aufblähgeschwindigkeit sollte auf eine Steigzeit von 10 bis 140 Sekunden, vorzugsweise 15 bis 110 Sekunden eingestellt werden, um sicherzustellen, dass man den gewünschten Polyurethanhartschaumstoff verlässlich erhält. Ist die Steigzeit kürzer als 10 Sekunden, lässt sich keine ausreichende Rührzeit, wie sie erforderlich ist, erreichen; außerdem kann es in dem Schaum zu einem Ansengen kommen. Andererseits werden die Zellen bei einer Steigzeit von mehr als 140 Sekunden fast kugelförmig, wodurch der Energieabsorptionswirkungsgrad wie zuvor beschrieben gesenkt wird.
Wird ein auf diese Weise entstandener Polyurethanhartschaumstoff bei einer Temperatur von –30 bis 100°C komprimiert, gibt es, wie in 2C dargestellt, keine Fließgrenze, die Spannung ist über einen weiten Bereich der Verformungsveränderungen möglichst konstant und die Zellen werden fortlaufend von der Verformungsseite zerstört. Daher besitzt der Polyurethanhartschaumstoff hervorragende Kompressionseigenschaften und eine hocheffiziente Stoßenergieabsorption. Insbesondere kann mittels des zuvor genannten Verfahrens zur Herstellung eines Polyurethanhartschaumstoffs ein Polyurethanhartschaumstoff hergestellt werden, der die Eigenschaften besitzt, dass bei der Kompression eines Testkörpers mit einer Breite von 50 mm, einer Länge von 50 mm und einer Höhe von 30 mm in Richtung seiner Höhe (der Richtung des langen Durchmessers der Zellen) mit einer Kompressionsgeschwindigkeit von 50 mm/s die Spannung in einem Bereich von 2 bis 8 kg/cm² mit einer Kompressionsrate von 10 bis 65% praktisch konstant ist (Schwankungen von ± 0,5 kg/cm²).
Zur Aufrechterhaltung der Eigenschaften eines Stoßdämpfers sollte der zuvor genannte Polyurethanhartschaumstoff eine mit Hilfe des japanischen Industriestandards (JIS) A-9514 gemessene Schaumdichte von 25 bis 90 kg/m³ und vorzugsweise 30 bis 80 kg/m³ aufweisen.
Der zuvor genannte Polyurethanhartschaumstoff eignet sich als konstituierendes Material für das erfindungsgemäße stoßdämpfende Polster, doch das erfindungsgemäße stoßdämpfende Polster ist nicht auf ein mittels des zuvor genannten Polyurethanhartschaumstoffs hergestelltes Polster beschränkt. Das heißt, es ist selbst dann, wenn, wie in 2C dargestellt, ein Polyurethanhartschaumstoff verwendet wird, der keine lineare F-S-Wellenform hat, möglich, durch sorgfältige Maßanfertigung der Schaumform, das heißt durch Anpassen des Veränderungsgrades in Richtung der Kompressionsachse, in der Querschnittsfläche der Richtung der Kompressionsachse und in vertikaler Richtung ein in etwa lineares Verhältnis von Druckspannung zu Verformung in Richtung der Kompressionsachse zu erhalten, so dass die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mittels anderer Polyurethanhartschaumstoffarten erzielt werden kann. Da der zuvor beschriebene Polyurethanhartschaumstoff jedoch die leichte Durchführung der vorliegenden Erfindung mit einer relativ singulären Form ermöglicht, ist er aus praktischen Gründen vorzuziehen.
Als Nächstes wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Die F-S-Wellenform eines stoßdämpfenden Polsters 1D, das einen Polywethanhartschaumstoff aufweist und eine in 1D gezeigte Form besitzt (Breite W = 100 mm, Dicke D = 40 mm in 1D), wurde bei Kompression der gesamten Oberfläche des stoßdämpfenden Polsters 1D in Richtung des Symbols X mit einer Kompressionsgeschwindigkeit von 6 m/s bestimmt. 5 stellt die Ergebnisse dar. Wie aus 5 ersichtlich, besitzt das stoßdämpfende Polster 1C eine in etwa lineare F-S-Wellenform.
Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1
Es wurde ein Polyurethanhartschaumstoff mit der Formel von Tabelle 1 hergestellt.
Zunächst wurden 200 g Polyhydroxylverbindung in einen 11 fassenden Pappbecher abgemessen und mit zuvor bestimmten Mengen Katalysator, Silikonschaumstabilisator und Wasser versetzt. Das Ganze wurde mittels eines Propellerrührers etwa 10 Sekunden lang gerührt, mit einer zuvor bestimmten Menge Teilchen versetzt und etwa 30 Sekunden lang weiter gemischt und gerührt.
Dann wurde dieser gleichmäßig gemischten Lösung eine zuvor bestimmte Menge rohes Diphenylmethandiisocyanat zugesetzt und das Ganze mit hoher Drehzahl etwa 5 Sekunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Diese mit hoher Drehzahl gerührte Reaktorlösung wurde in einen Beutel gegossen, der durch Härten von Polyethylen in einer Holzform mit den Abmessungen 250 mm × 250 mm × 250 mm erzeugt worden war, und bei Raumtemperatur aufgeschäumt. Der entstandene Schaum wurde etwa 10 Minuten lang in einem Ofen bei 50°C gehärtet, so dass ein Polyurethanhartschaumstoff entstand. Die Schaumsteigzeit (Aufschäum- und Härtzeit) wurde als die Zeit definiert, die vom Beginn des Rührens bei hoher Drehzahl nach Zugabe des rohen Diphenylmethandiisocyanats bis zu dem Zeitpunkt, an dem offensichtlich ist, dass das Volumen der Reaktorlösung nicht mehr weiter zunimmt, notwendig ist. Die Werte sind in Tabelle 1 dargestellt. Weiterhin wurde die Dichte des entstandenen Schaums mittels des japanischen Industriestandards (JIS) A-9514 gemessen und das Verhältnis der langen Achse zu der kurzen Achse der Schaumzellen auf einer vergrößerten Photographie des Schaums photographisch gemessen; beide Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Nach dem Aufblähen und Härten wurde der Schaum vor den Messungen drei Tage lang stehen gelassen. Tabelle 1

Schaumstabilisator:: Silikonschaumstabilisator [L-5430], hergestellt von Nippon Unicar Co., Ltd. (Oberflächenspannung 19,2 × 10^–3 N/m (19,2 Dyn/cm). Die Oberflächenspannung des Schaumstabilisators wurde bei 25°C mittels einer Vorrichtung zur Messung der Oberflächenspannung (CBVP-System, Typ A-3), hergestellt von Kyowa Chemicals Co., Ltd., gemessen.
Katalysator:: Tetramethylhexamethylendiamin [Kao Riser Nr. 1], hergestellt von Kao Corporation.
Teilchen:: [Whiteon SB] Schweres Calciumcarbonat, hergestellt von Shiraishi Calcium Kaisha Ltd. (mittlerer Teilchendurchmesser: 1,8 μm).
Polyisocyanat:: Diphenylmethandiisocyanat, hergestellt von Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd. [44V20].

Mit Hilfe verschiedener Polyurethanhartschaumstoffarten wurden 50 mm × 50 mm × 50 mm große Testwürfel hergestellt und ihre F-S-Wellenformen nach dem Verfahren von 3 gemessen. Wie in 4A dargestellt, sind im Falle des Polyurethanhartschaumstoffes von Beispiel 2 Spannung und Stoß in dem Bereich, in dem der Druckstoß 0 bis a ist, in etwa proportional; in dem Stoßbereich a bis b ist die Spannung ungeachtet des Stoßes in etwa konstant und in dem Stoßbereich b bis c ist die Spannung ebenfalls in etwa proportional zu dem Stoß. Im Gegensatz dazu besitzt der Polyurethanhartschaumstoff von Vergleichsbeispiel 1, wie in 14A dargestellt, eine Fließgrenze. Weiterhin wurden diese Polyurethanhartschaumstoffarten, wie in 4B bzw. 14B dargestellt, zur Bildung eines stoßdämpfenden Polsters 1 bzw. 10 verwendet. Dieses besitzt einen oberen Teil (linker Abschnitt in 4B und 14B) 0 mit einer gleichmäßigen Querschnittsform; in dem darauf folgenden Bereich a bis b wächst die Querschnittsfläche allmählich und in dem Bereich b bis c ist die Querschnittsform gleichmäßig und bildet in etwa einen Kegelstumpf (das stoßdämpfende Polster 1 von 4B und das stoßdämpfende Polster 10 von 14B haben identische Abmessungen und identische Formen). Wie in 4C dargestellt, wurde die F-S-Wellenform für den Stoßbereich a bis b bei Messung der F-S-Wellenformen auf dieselbe Weise verbessert, so dass eine ideale F-S-Wellenform mit einer insgesamt linearen Form erzielt werden konnte. Wie in 14C dargestellt, war die Leistungsfähigkeit des stoßdämpfenden Polsters 10, das den Polyurethanhartschaumstoff des Vergleichsbeispiels 1 verwendet, jedoch ungenügend. Daher muss zur Herstellung eines stoßdämpfenden Polsters mit einer idealen F-S-Wellenform, wie dem in 4C dargestellten, unter Verwendung des Polyurethanhartschaumstoffes des Vergleichsbeispiels 1 die Form weiter angepasst werden.
Wie nachfolgend näher erläutert, kann gemäß dem erfindungsgemäßen stoßdämpfenden Polster ein leichter Stoßdämpfer aus einem Schaumharzmaterial, das eine ideale F-S-Wellenform mit einer linearen Form besitzt, bereitgestellt werden.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer besitzt einen starren Polyurethanhartschaumstoff und die F-S-Wellenform des stoßdämpfenden Polsters kann durch geeignetes Anpassen seiner Form leicht angepasst werden.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ist äußerst nützlich, wenn er industriell als Material in einem Fahrzeug, als stoßdämpfendes Polster zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug durch Dämpfen eines Stoßes, den der Fahrzeuginsasse bei einer Fahrzeugkollision erfährt, und insbesondere als stoßdämpfendes Polster in einem Türstock und einer Mittelsäuleneinfassung und dergleichen eines Fahrzeuges zum Schutz des oberen Rumpfes des Fahrzeuginsassen eingesetzt wird.
Die 6A bis 6E sind perspektivische Ansichten eines dritten Aspekts des erfindungsgemäßen Stoßenergiedämpfer, und 7 ist ein Querschnitt eines Beispiels dafür, wie er an einem Türstock befestigt ist.
An den Stoßenergiedämpfern 70A bis 70E sind ein energieabsorbierendes Material 71 und ein Verstärkungsmaterial 72 befestigt. Bezüglich der Befestigungsfläche und -position des Verstärkungsmaterials 72 bestehen keine besonderen Einschränkungen; es ist lediglich eine adäquate Splitterfestigkeit notwendig, so dass der Stoßenergiedämpfer in seiner befestigten Position bleibt und zerbrochene Stücke des energieabsorbierenden Materials 71 beim Zerbrechen infolge einer Kollision nicht zersplittern.
Bei dem Stoßdämpfer 70A von 6A ist das Verstärkungsmaterial 72 so vorgesehen, dass es nur eine Fläche des im Wesentlichen konischen, trapezförmigen Stoßenergiedämpfers 71 vollständig bedeckt. (Wie in 7 dargestellt, ist diese Fläche für gewöhnlich die dem Türstock 73 gegenüber liegende Fläche, wenn der Stoßenergiedämpfer an dem Türstock 73 befestigt ist. Sie wird nachfolgend als „Vorderseite" abgekürzt).
Bei dem Stoßdämpfer 70B von 6B ist das Verstärkungsmaterial 72 so vorgesehen, dass es drei Flächen des energieabsorbierenden Materials 71 bedeckt, das heißt es bedeckt die Flächen, die bei der Befestigung des energieabsorbierenden Materials 71 an dem Türstock frei liegen.
Bei dem Stoßdämpfer 70C von 6C ist das Verstärkungsmaterial 72 nur auf einem Teil der Vorderseite des energieabsorbierenden Materials 71 vorgesehen.
Bei dem Stoßdämpfer 70D von 6D ist das Verstärkungsmaterial 72 auf allen umgebenden Flächen des energieabsorbierenden Materials 71 vorgesehen.
Bei dem Stoßdämpfer 70E von 6E ist das Verstärkungsmaterial 72 auf der Fläche vorgesehen, die sich bei der Befestigung des Stoßdämpfers an dem Türstock 73 auf derselben Seite befindet wie der Türstock 73 (nachfolgend wird diese Fläche als „Rückseite" abgekürzt).
Auf der splitterfesten Fläche sollte das Verstärkungsmaterial 72 vorzugsweise so vorgesehen sein, dass es, wie in 6A dargestellt, zumindest die Vorderseite des energieabsorbierenden Materials 71 bedeckt oder, wie in 6E dargestellt, die Flächen bedeckt, die bei der Befestigung des energieabsorbierenden Materials 71 frei liegen, oder, wie in 6D dargestellt, alle umgebenden Flächen des energieabsorbierenden Materials 71 bedeckt. Da Befestigungsfläche und -position des Verstärkungsmaterials, die sich für eine adäquate Splitterfestigkeit eignen, jedoch je nach Form des energieabsorbierenden Materials und der Befestigungsposition des Stoßenergiedämpfers (das heißt des Verhältnisses der Positionen des Crash-Dummys und der MDB zu der des Stoßenergiedämpfers) unterschiedlich sind, sollte die Konstruktion vorzugsweise in angemessener Weise unter Berücksichtigung der Kosten und der Wirksamkeit der Splitterfestigkeit erfolgen.
Wie in 6C dargestellt, sollte das Verstärkungsmaterial 72, wenn es teilweise vorgesehen ist, vorzugsweise an mindestens einer der freien Flächen des energieabsorbierenden Materials 71 (der Vorderseite in 6C) vorgesehen sein, um nicht weniger als 15% der Fläche dieser freien Fläche zu bedecken.
Bezüglich der Befestigungsposition des Verstärkungsmaterials 72 gibt es keine besonderen Einschränkungen; unter Berücksichtigung der Splitterfestigkeit sollte es jedoch vorzugsweise zumindest an der Vorderseite des energieabsorbierenden Materials 71 vorgesehen sein.
Das energieabsorbierendes Material 71 besitzt den zuvor erwähnten starren Polyurethanhartschaumstoff.
Bezüglich des Verstärkungsmaterials 72 gibt es keine besonderen Einschränkungen; es ist lediglich erforderlich, dass das verwendete Material ein Zersplittern des energieabsorbierenden Materials 71 verhindert und Höhe und Gewicht des Stoßenergiedämpfers nicht erhöht. Im Allgemeinen können Naturfasern, Verbundstofffasern, Webstoff oder Vliesstoff, z.B. Kammgarnfilz, Gaze, Tufnel, eine Metalltafel, eine Harzlage und dergleichen verwendet werden.
Ist das Verstärkungsmaterial zu dünn, ist seine Verstärkungswirkung nicht ausreichend; ist es zu dick, erhöht dies Höhe und Gewicht des Stoßenergiedämpfers. Daher sollte das Verstärkungsmaterial je nach dem verwendeten Material vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm haben. In ähnlicher Weise ist die Verstärkungswirkung ungenügend, wenn zu wenig Verstärkungsmaterial vorgesehen ist; wenn zu viel vorgesehen ist, erhöht dies Höhe und Gewicht. Daher sind etwa 100 bis 200 g/m² Verstärkungsmaterial vorzuziehen.
Als Verfahren zur Befestigung dieses Verstärkungsmaterialtyps an dem energieabsorbierenden Material kann ein Klebstoff vom Urethantyp, vom Gummityp, vom heißschmelzenden Typ oder dergleichen aufgetragen werden oder während der Herstellung des Stoßenergiedämpfers ein einstufiges Aufschäumen oder dergleichen erfolgen.
Form und Größe des erfindungsgemäßen Stoßenergiedämpfers entsprechen denen herkömmlicher Stoßenergiedämpfer; der Stoßenergiedämpfer kann nach denselben Verfahren wie bei den herkömmlichen Stoßenergiedämpfern an einem Fahrzeug befestigt werden.
Zwar erläutern die 6 und 7 Beispiele eines Stoßenergiedämpfers für Profile, doch der erfindungsgemäße Stoßenergiedämpfer ist nicht auf den Stoßenergiedämpfer für Profile beschränkt und kann auch als Stoßenergiedämpfer bei allen Arten von Bauteilen in einem Fahrzeug wie z.B. einer Einfassung der Fahrzeughimmelauskleidung und der Mittelsäule zum Schutz des Brust-, Taillen-, Magen- und Kopfbereiches und dergleichen von Fahrzeuginsassen eingesetzt werden.
Nachfolgend werden weitere Beispiele von Verstärkungen gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Vergleichsbeispiel näher erläutert.
Beispiele 3 und 4, Vergleichsbeispiel 2
Die in den 9A bis 9C dargestellten Testkörper 21, 22 und 23 wurden vorbereitet. Diese Testkörper waren nicht entsprechend dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, da sie keinen trapezförmigen Querschnitt besaßen. Der Testkörper 21 umfasst nur den Polyurethanhartschaumstoff 20 mit den Abmessungen 250 mm × 110 mm × 40 mm. Der Testkörper 22 umfasst den Polyurethanhartschaumstoff 20 derselben Form wie der Testkörper 22 mit einem Verstärkungsmaterial aus Kammgarnfilz 20A (Auftrag 180 g/m², Dicke 3 mm), das mittels eines Klebstoffes vom Urethantyp auf die Oberfläche aufgetragen wurde.
Weiterhin umfasst der Testkörper 23 einen Polyurethanhartschaumstoff 20 derselben Form wie der Testkörper 21 mit einem Verstärkungsmaterial aus Kammgarnfilz 20A (Auftrag 180 g/m², Dicke 3 mm) einer Größe von 30 mm × 160 mm, das mittels eines Klebstoffes vom Urethantyp auf einen Teil der Oberfläche aufgetragen wurde.
Ihre Splitterfestigkeitswirkung wurde nach dem Verfahren von 10 mit Hilfe des nicht verstärkten Testkörpers 21 in dem Vergleichsbeispiel 2 und den Testkörpern 22 und 23 in den Beispielen 3 bzw. 4 bestätigt. Das heißt, der Testkörper 23 (oder 21 oder 22) wurde mit einem dazwischen befindlichen Abstandshalter 31 einer Dicke von 50 mm an einem nicht verstellbaren Brett 30 befestigt (im Fall der Testkörper 22 und 23 wurde der Kammgarnfilz 20A an der Seite des Abstandshalters 31 befestigt), eine Polypropylenplatte 32 mit den Abmessungen 250 mm × 110 mm × 2 mm wurde an der Oberfläche des Testkörpers 21 bis 23 befestigt, ein Brustlastelement 33 kollidierte in dem Positionsverhältnis von 10 mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/s mit der Polypropylenplatte 32 und die F-S-Wellenform zu diesem Zeitpunkt wurde bestimmt.
Als Ergebnis konnte der nicht verstärkte Testkörper 21 des Vergleichsbeispiels 2, wie in 11 dargestellt, aufgrund des Zersplitterns des Polyurethanhartschaumstoffes nur eine Last von bis zu 1,5 kN absorbieren. Wie in den 12 und 13 dargestellt, verhinderte der Kammgarnfilz bei Verwendung der verstärkten Testkörper 22 und 23 ein Zersplittern des Polyurethanhartschaumstoffes und ermöglichte eine ausreichende Absorption einer Energielast von bis zu 5 kN.
Wie zuvor detailliert beschrieben, zersplittert das energieabsorbierende Material aufgrund der Verstärkungswirkung des Verstärkungsmaterials des erfindungsgemäßen Stoßenergiedämpfers selbst dann, wenn es in einer Kollision zerbricht, nicht; demzufolge kann der Stoßenergiedämpfer die gewünschten Energieabsortionswirkungen ausreichend erzielen. Daher kann ein Stoßenergiedämpfer mit hervorragenden Schutzwirkungen für Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden.

Claims

Stoßdämpfer, der ein Schaumharzmaterial umfasst, wobei sich eine Querschnittsfläche des Stoßdämpfers (1) in einer Richtung, die zu der Richtung einer Verdichtungsachse (x) senkrecht steht, zumindest teilweise in die Richtung der Verdichtungsachse (x) verändert, das Schaumharzmaterial ein starrer Polyurethanschaum ist, der durch Schäumen eines Polyurethanschaumrohmaterials entsteht, das Polyhydroxylverbindungen und Polyisocyanatverbindungen als Hauptkomponenten umfasst, und weiterhin Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,05 bis 100 μm in einem Verhältnis von 1 bis 200 Gewichtsteilen zu 100 Gewichtsteilen der Hydroxylverbindungen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer (1) eine Querschnittsform, die trapezförmig oder in etwa trapezförmig ist, sowie einen trapezförmigen Querschnittsabschnitt in der Richtung entlang der Verdichtungsachse (x) besitzt, wobei die trapezförmige Querschnittsform bzw. der trapezförmige Querschnitt gegenüber liegende schräge Abschnitte aufweist, die die Richtung (x) der Verdichtungsachse jeweils diagonal schneiden, ein Winkel θ zwischen der Richtung der Verdichtungsachse (x) und dem jeweiligen schrägen Abschnitt mindestens 15° beträgt und bei dem Stoßdämpfer eine in etwa lineare Beziehung zwischen Deformation und Druckspannung in Richtung der Verdichtungsachse (x) besteht.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem die Querschnittsfläche des Stoßdämpfers (1) in der Richtung, die zu der Richtung der Verdichtungsachse (x) senkrecht steht, zumindest teilweise in Richtung der Verdichtungsachse (x) zunimmt.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Stoßdämpfer (1) ein Stoßdämpferkissen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der starre Polyurethanschaum bei einer Verdichtung bei –30 bis 100°C keinen Streckwert in der Spannungs/Verdichtungs-Deformationskurve aufweist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Schaumstabilisator mit einer Oberflächenspannung von 16 × 10^–3 bis 22 × 10^–3 N/m (16 bis 22 Dyne/cm) in das Schaumrohmaterial gemischt wird.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Schäumgeschwindigkeit während des Schäumens eine Anstiegszeit von 10 bis 140 Sekunden aufweist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Rohmaterial mit Hilfe von Wasser als Treibmittel geschäumt wird.
Stoßenergiedämpfer, der ein Verstärkungsmaterial (72) umfasst, das an dem energie-absorbierenden Material (71) bestehend aus dem Stoßdämpfer befestigt ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Stoßenergiedämpfer nach Anspruch 8, bei dem das Verstärkungsmaterial (72) mindestens ein Material umfasst, das aus Kammgarnfilz, Gaze, Tufnel, Blech und Harzfolie ausgewählt ist.
Stoßenergiedämpfer nach einem der Ansprüche 8 und 9, bei dem das Verstärkungsmaterial (72) mittels eines Klebstoffes an einer Oberfläche des energie-absorbierenden Materials befestigt wird.
Stoßenergiedämpfer nach einem der Ansprüche 8 und 9, bei dem das Verstärkungsmaterial (72) während der Herstellung des energieabsorbierenden Materials (71) mittels Einstufenschäumen an einer Oberfläche des energie-absorbierenden Materials (71) befestigt wird.
Stoßenergiedämpfer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Stoßdämpfer (70) der Verwendung in einem Kraftfahrzeug dient.