JP2001158399A - 衝撃緩和機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 収納時の大きさを小さくでき、また収納時に
破裂板に孔が空くことのない、更に衝突時には衝撃緩和
に必要な適切なガス抜き量を確保することができる衝撃
緩和機構を提供すること。 【解決手段】 緩衝対象物に取り付けられた緩衝用袋３
に形成された開口５をゴムシート１１で塞ぎ、このゴム
シート１１の両面に、ゴムシート１１より強度が大き
く、かつ開口５の大きさよりも小さい補強シート１３
ａ、１３ｂを貼り付けて破裂板１４を構成する。そし
て、衝撃を受けた瞬間に上昇する緩衝用袋３内部のガス
圧力Ｐにより破裂板１４が縁部１１ａからはがれるよう
にして、緩衝用袋３から適切な一定の流量でガス抜きを
して緩衝対象物が受ける衝撃力を緩和するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば無人飛行機
の着地時又は着水時の衝撃をエアバッグを用いて緩和す
る衝撃緩和機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は飛行中の無人飛行機１を示すが、
無人飛行機１の着陸は図６に示すようにパラシュート２
を開いて行う。しかし、パラシュート２で減速している
とは言え、まだ落下スピードが大きく無人飛行機１は着
地時に衝撃を受けてしまう。

【０００３】そこで、パラシュート２を開いての落下
中、例えば高度１ｋｍの高さで、高度センサの検知によ
り、機体下部に収納された布で成る緩衝用袋（以下エア
バッグと呼ぶ）内に例えば窒素ガスを導入して膨らませ
る。図７は、エアバッグ３にガスを導入し膨らみ始めた
状態を示し、図８は、内部にガスが充填され完全に膨ら
んだ状態を示す。なお、エアバッグ３の側面には開口が
形成され、この開口は薄板状の破裂板４で塞がれてい
る。

【０００４】そして、落下し続け地上Ｇに至ると、図９
に示されるようにエアバッグ３は飛行機１の重みで押し
つぶされる。このとき、エアバッグ３内部にガスが閉じ
込められたままの状態では、飛行機１は、押しつぶされ
たエアバッグ３から上向きの復元力を受け衝撃を受け
る。更にこの後、地上Ｇで弾んでしまうと飛行機１が横
転してしまうおそれがある。

【０００５】そこで、エアバッグ３には開口５及びこれ
を塞ぐ破裂板４が設けられており、図９に示すように、
着地時にはエアバッグ３が押しつぶされることによって
内部のガス圧力が瞬間的に上昇し、この圧力で薄板状の
破裂板４を破壊して、開口５より内部のガスを抜くよう
にしている。そして、徐々にエアバッグ３はしぼんでい
き、飛行機１は衝撃力を受けることなく着地する（図１
０）。なお、開口５はエアバッグ３の対向する側面に対
称的に一対形成されている。

【０００６】図１１は、エアバッグ３の開口５における
断面図を示し、図において開口５を挟んで右側がエアバ
ッグ３の内部、左側がエアバッグ３の外部である。開口
５は第１従来例の破裂板としてのアルミ箔６により塞が
れている。図１２は、図１１における［１２］−［１
２］線方向のエアバッグ３内部から見た背面図であり、
図１３は、この第１従来例におけるエアバッグ３の斜視
図である。

【０００７】アルミ箔６は直径約１５０ｍｍの円形状で
あり、このアルミ箔６の縁部及びエアバッグ３の開口５
との境目部分を、２つの金属製のフランジ７ａ、７ｂと
で挟んで複数のボルト８とナット９とにより締め付けて
開口５を塞いでいる。

【０００８】着地時に瞬間的に上昇するエアバッグ３内
部のガス圧力がアルミ箔６に作用すると、アルミ箔６は
縁部から全周にわたって円形状にはぎ取られて、開口５
の全面積にわたってエアバッグ３内外が連通する。これ
により、開口５よりエアバッグ３内のガス抜きが行われ
る。

【０００９】ところで、エアバッグ３は通常、図１４に
示されるように、飛行機１内に設置された収納ケース１
０に小さく折りたたんで収納される。上記第１従来例に
おける金属製フランジ７ａ、７ｂは折り曲げることはで
きない。従って、折りたたんだときの大きさは金属製フ
ランジ７ａ、７ｂの径によって決まってしまい、より小
さく折りたたもうとしてもその大きさは限られてしま
う。よって、その分収納スペースは大きくなる。特に全
体的なスペースが限られる飛行機では、収納スペースを
小さくすることは重要である。また、エアバッグ３はそ
の一部が飛行機１に固定されており、すなわち収納ケー
ス１０に一部分を固定した状態で収納されるので折りた
たみ方も制限され、このことも折り曲げられない金属製
フランジ７ａ、７ｂを用いた第１従来例のエアバッグ３
の収納性をより悪くしている。

【００１０】また、収納時の折りたたんだ状態では、ア
ルミ箔６はエアバッグ３の布と接触しており、この状態
で例えば飛行中の振動により擦れると、図１２に示され
るようにアルミ箔６が傷つき小さな孔ｈがあくことがあ
る。孔ｈがあいてしまうとエアバッグ３にガスを導入し
て膨らませたとき、その孔ｈからガスが漏れて、着地時
にはすでにエアバッグ３がしぼんでしまっており、緩衝
用袋としての役割を果たさなくなってしまう。

【００１１】次に、図１５は第２従来例を示し、開口５
を塞ぐ破裂板としてシリコンゴムシート１１を用いてい
る。シリコンゴムシート１１は、直径１５０ｍｍ、厚さ
０．３ｍｍで、エアバッグ３内部側の裏面に接着されて
開口５を塞いでいる。シリコンゴムシート１１は可とう
性があり折り曲げることができるので、エアバッグ３を
より小さくたためて、収納スペースを小さくすることが
できる。

【００１２】しかし、シリコンゴムシート１１は伸縮性
があるため、着地時に急上昇するエアバッグ３内部のガ
ス圧力Ｐを受けると、図１６及び図１７に示すように、
外側へ膨らんで引き伸ばされて強度の分布が均一でなく
なり、そして局所的に強度の弱くなった部分から破れ、
その破れた孔１２からガスが抜けていく。

【００１３】着地時にエアバッグ３内部のガス圧力が高
いと上述したように機体はエアバッグ３から上向きの衝
撃力を受けたり、弾んでしまうので、着地時にはある圧
力以下に内部のガス圧を抑える必要がある。しかし、上
記第２従来例ではガス抜きの孔１２は開口５全面積から
ガス抜きされる第１従来例に比べて小さく、従ってガス
の抜ける流量も小さい。また、破れ方により孔１２の大
きさも変わってきてガス抜き量もばらつく。従って、着
地時に内部の圧力を機体に衝撃を及ぼさない適切な圧力
に制御できない。

【００１４】また、第１従来例と同様、収納状態におい
てシリコンゴムシート１１はエアバッグ３と擦れて小さ
な孔ｈがあく可能性がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、第１
従来例は収納性が悪いという問題があり、この点を改善
する第２従来例は着地時のガス抜き量を適切に得られな
いという問題点がある。更に、第１、第２の従来例は共
に収納時に破裂板を傷つけ孔をあけてしまうおそれがあ
る。

【００１６】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、収納
時の大きさを小さくでき、また収納時に破裂板に孔があ
くことのない、更に衝突時には衝撃緩和に必要な適切な
ガス抜き量を確保することができる衝撃緩和機構を提供
することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、本発明では、緩衝対象物に取り付けられた緩衝
用袋に形成された開口をゴムシートで塞ぎ、このゴムシ
ートの両面に、ゴムシートより強度が大きく、かつ開口
の大きさよりも小さい補強シートを貼り付けて破裂板を
構成する。そして、衝撃を受けた瞬間に上昇する緩衝用
袋内部のガス圧力により破裂板が縁部からはがれるよう
にして、緩衝用袋から適切な一定の流量でガス抜きをし
て緩衝対象物が受ける衝撃力を緩和するようにしてい
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】本実施の形態による衝撃緩和機構も従来例
と同様に、緩衝対象物としての無人飛行機１に取り付け
られたエアバッグ３と、そのエアバッグ３の対向する側
面に一対形成された円形の開口を塞ぐ破裂板とから成
る。

【００２０】図１は、エアバッグ３の開口５を塞ぐ、本
実施の形態による破裂板１４の断面図である。図２は図
１における［２］−［２］線方向のエアバッグ３外部か
ら見た正面図である。破裂板１４は、第２従来例と同様
にエアバッグ３内部の裏面に接着され開口５を塞ぐシリ
コンゴムシート１１と、このシリコンゴムシート１１の
両面に貼り付けられた円形の補強シート１３ａ、１３ｂ
とから成る。補強シート１３ａ、１３ｂの材質はエアバ
ッグ３と同じアラミド繊維の布であり、シリコンゴムシ
ート１１より十分に強度は大きい。補強シート１３ａ、
１３ｂの大きさは開口５の径より小さく、エアバッグ３
と補強シート１３ａ、１３ｂとの間に１〜１０ｍｍ幅の
環状のシリコンゴムシート１１のみの部分１１ａが形成
される。

【００２１】本実施の形態による衝撃緩和機構は以上の
ように構成され、次にその作用について説明する。

【００２２】図３に示されるように、着地時のエアバッ
グ３内部のガス圧力の上昇により、破裂板１４はこの圧
力Ｐを受けて少し外側へ膨らみ、補強シート１３ａ、１
３ｂの貼られていない強度の弱い部分１１ａから、図４
に示すように剥れる。すなわち、強度の弱い部分を縁の
ところに限定することで、破裂板１４は開口５の全面積
にわたって円形状に縁から剥れる。これにより、開口５
の全面積にわたってエアバッグ３内外が連通してガス抜
きされ、着地後のエアバッグ内部の圧力を、緩衝作用を
得るべく所定の一定流量で低下させることができる。

【００２３】補強シート１３ａ、１３ｂは布であるので
可とう性があり、折り曲げ可能である。従って、収納性
にも優れている。更に、補強シート１３ａ、１３ｂはシ
リコンゴムシート１１の表面を保護する役割も果たして
おり、収納時にエアバッグ３と擦れてシリコンゴムシー
ト１１に孔があくのを防ぐことができる。

【００２４】また、海などの水面に着水したときには、
開口５がエアバッグ３の着水面に近い下の方に形成され
ていると、着水時、開口５より水が侵入しガス抜きの妨
げになってしまう。そこで、本実施の形態では、開口５
はエアバッグ３の高さの半分よりも上側（飛行機１側）
に形成している。

【００２５】また、開口５を対向する側面に対称的に設
けることで、ガス抜きの際、エアバッグ３が偏らずにつ
ぶれてしぼんでいき、飛行機１を水平に保った状態で着
地させることができる。

【００２６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２７】以上の実施の形態ではシリコンゴムシート
１１を用いたが、これ以外の合成ゴムや天然ゴムのシー
トを用いてもよい。しかし、飛行機１が音速で飛行する
と、その機体表面は数百度になる。多少断熱していると
は言えこの熱は機体表面近くに収納されたエアバッグ３
に伝わってしまう。そこで、熱の影響を受けるような場
合には耐熱性のあるシリコンゴムシート１１が有効であ
る。

【００２８】また、上記実施の形態では補強シート１３
ａ、１３ｂとしてアラミド繊維の布を用いたが、これ以
外の布や、更にはゴムシート１１より強度が大きく、可
とう性を有するシートであれば布以外でも良く、例えば
革を用いても良い。これはエアバッグ３の材質について
も言える。

【００２９】また、上記実施の形態では開口５は２カ所
に形成したが、これより多くても、あるいは１カ所でも
よい。また、開口５は円形に限らず、例えば四角形でも
よい。

【００３０】また、飛行機の落下以外の衝突、例えば水
平方向に走行している車両の衝突時の衝撃緩和にも適用
可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の衝撃緩和機構
によれば、エアバッグ収納時のスペースを小さくするこ
とができ、またガス抜き前における破裂板の損傷を防ぐ
ことができ、更に着地又は着水の際の衝突時には衝撃緩
和に必要なガス抜き量を確保して適切な衝撃緩和作用を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による、エアバッグの開口
及びこれを塞ぐ破裂板の断面図である。

【図２】図１における［２］−［２］線方向の正面図で
ある。

【図３】着地時にエアバッグ内部からガス圧力を受けた
同破裂板の断面図である。

【図４】更に大きなガス圧力を受け、エアバッグから剥
れた瞬間の同破裂板の断面図である。

【図５】飛行中の無人飛行機の側面図である。

【図６】パラシュートを開いて落下中の無人飛行機の側
面図である。

【図７】図６から更に高度を下げ、エアバッグにガスを
導入し始めた状態の無人飛行機の側面図である。

【図８】エアバッグにガスが充填され膨らんだ状態の無
人飛行機の側面図である。

【図９】着地し、破裂板が破壊された状態の無人飛行機
の側面図である。

【図１０】エアバッグからガス抜きがされて緩衝作用を
受けて着地した無人飛行機の側面図である。

【図１１】第１従来例におけるエアバッグの開口及びこ
れを塞ぐ破裂板の断面図である。

【図１２】図１１における［１２］−［１２］線方向の
背面図である。

【図１３】第１従来例のエアバッグの斜視図である。

【図１４】畳んだ状態の第１従来例のエアバッグ及びそ
の収納ケースの斜視図である。

【図１５】第２従来例におけるエアバッグの開口及びこ
れを塞ぐ破裂板の断面図である。

【図１６】同破裂板がエアバッグ内部からガス圧力を受
けて破れた状態の断面図である。

【図１７】図１６における［１７］−［１７］線方向の
正面図である。

【符号の説明】

１ 無人飛行機 ２ パラシュート ３ エアバッグ ４ 破裂板 ５ 開口 ６ アルミ箔 ７ａ 金属製フランジ ７ｂ 金属製フランジ １０ 収納ケース １１ シリコンゴム １１ａ 縁部 １３ａ 補強シート １３ｂ 補強シート １４ 破裂板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緩衝対象物に取り付けられた緩衝用袋に
   少なくとも１つの開口が形成され、該開口は薄板状の破
   裂板で塞がれており、前記袋の内部にガスを充填し、衝
   撃を受けた瞬間に上昇する前記袋内部の前記ガスの圧力
   により前記破裂板を破壊し、前記ガスを前記開口から前
   記袋の外部へ抜いて、前記緩衝対象物が受ける衝撃力を
   緩和するようにした衝撃緩和機構において、 前記破裂板は、前記開口を塞ぐゴムシートと、該ゴムシ
   ートの両面に貼り付けられ、該ゴムシートより強度が大
   きく、前記開口の大きさよりも小さい補強シートとから
   成ることを特徴とする衝撃緩和機構。
2. 【請求項２】 前記ゴムはシリコンゴムであることを特
   徴とする請求項１に記載の衝撃緩和機構。
3. 【請求項３】 前記開口を前記袋の中心位置に対して前
   記緩衝対象物側に形成したことを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載の衝撃緩和機構。