JP2001159108A - 道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材および該吸収部材が設けられてなる道路構築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝突時における移動体からの衝撃エネルギーを
十分に吸収できるとともに、破損した衝撃エネルギー吸
収部材５の製造コストと交換手間がかからない道路構築
物用衝撃エネルギー吸収部材１およびこの吸収部材を用
いた道路構築物を提供すること。 【解決手段】移動体が道路構築物２、３等に衝突した際
の道路構築物に対する衝撃エネルギーを最小限に緩和さ
せるための道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１であ
り、衝撃エネルギー吸収部材１は、繊維強化樹脂からな
る衝撃エネルギー吸収部材５と、道路構築物への取付部
材６とから構成されている。衝撃エネルギー吸収部材５
と取付部材６とは、取付部材の表面に設けられた衝撃エ
ネルギー吸収部材に対する破壊開始機構７を介して着脱
自在に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車やト
ラック等が高速道路の中央分離帯やトンネル入口の側
壁、ガードレールの支柱等に衝突した際に、移動体の衝
撃エネルギーを吸収して移動体の損傷を防止するととも
に、道路構築物自体の損傷をも極力防止するための道路
構築物用衝撃エネルギー吸収部材およびこの吸収部材が
取り付けられた道路構築物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高速道路の中央分離帯やトン
ネル入り口の側壁、ガードレールの支柱等（以下、道路
構築物と称する）に、自動車やトラック等（以下、移動
体と称する）が衝突した際に、衝突エネルギーを吸収す
ることにより、移動体と道路構築物双方の損傷を最小限
するための種々の衝撃エネルギー吸収部材が知られてい
る。

【０００３】例えば特開平７−２２４８７５号公報に
は、ガードケーブルへの適用例が提案されており、ガー
ドケーブルに繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと称する）製
衝撃エネルギー吸収材を設け、自動車がガードケーブル
に接触した際はガードケーブルの張力によってFRP製衝
撃エネルギー吸収材自身が破壊し、衝突エネルギーを吸
収するようになっている。これら吸収部材の具体例とし
ては、主にクッション的作用を期待して、例えばフォー
ム材や砂、水などの比較的変形しやすく、かつ余り大き
な衝撃エネルギーを負担しない材料が用いられていた。

【０００４】また、特開平５−１１８３７０号公報に
は、円筒体の先端部を衝突時のトリガーとして機能させ
るためにテーパー状に面取り加工したFRP製の衝撃エネ
ルギー吸収部材が提案されており、使用時には上記円筒
体の先端部を衝突点となるように移動体の先頭部に取り
付け、テーパー状先端部が逐次破壊を起こすようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ォーム材や砂、水などを衝撃エネルギー吸収部材として
用いた場合は、衝撃エネルギーの吸収効果が不十分であ
り、実用的な衝突エネルギー吸収効果を発揮させるに
は、かなり大きな体積のものを使用せねばならず、その
ために道路構築物に大きなスペースを占有せざるを得な
いのが実状であった。

【０００６】また、上記円筒体の先端部がテーパー状の
トリガー部を有するものを衝撃エネルギー吸収部材とし
て用いた場合では、信号機支柱やガードレールへの当て
逃げや積雪時に除雪車がガードケーブルの支柱に気づか
ず接触するなど、本来の事故以外での損傷、破損も多
く、その度に破損した衝撃エネルギー吸収部材をテーパ
ー加工が施された新品の吸収部材と交換せねばならず、
取り替えるのに手間がかかるばかりか、コストもかかる
という問題があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、衝突時における移動体からの衝撃エネルギーを十
分に吸収できるとともに、破損した衝撃エネルギー吸収
部材の製造コストと交換時の手間が殆どかからない道路
構築物用衝撃エネルギー吸収部材およびこの吸収部材を
用いた道路構築物を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材
は、（Ａ）移動体が道路構築物に衝突した際の道路構築
物に対する衝撃エネルギーを吸収するための道路構築物
用衝撃エネルギー吸収部材であって、（Ｂ）該道路構築
物用衝撃エネルギー吸収部材は、繊維強化樹脂からなる
衝撃エネルギー吸収部材と、道路構築物への取付部材と
からなり、（Ｃ）前記衝撃エネルギー吸収部材と前記取
付部材とは、該取付部材の表面に設けられた前記衝撃エ
ネルギー吸収部材に対する破壊開始機構を介して着脱自
在に一体に連結されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】本発明のエネルギー吸収部材は、使用に際
してはその取付部材を、道路構築物の移動体との衝突側
にボルト、ナット、接着等の固定手段により固定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１は、本発明の道路構築物用衝撃エネル
ギー吸収部材１が、道路構築物としてガードケーブル２
の支柱３に適用された例の斜視図、図２は、図１の４個
からなる衝撃エネルギー吸収部材１のうち、１個部分に
ついて拡大して示した部分断面図である。

【００１２】図１において、道路構築物用衝撃エネルギ
ー吸収部材１は、その構成部材の衝撃エネルギー吸収部
材５がＦＲＰ製の円筒体で構成され、図では４個のもの
がその軸心が支柱３の軸心と直交する位置関係で縦一列
に固定されており、移動体（図示せず）の支柱３への矢
印方向の衝突時にはこれら４個の吸収部材が衝突エネル
ギーを吸収して支柱３の損傷を防止するようになってい
る。なお、４は表面に虎縞模様が記載されたクッション
ポストであり、移動体の支柱３への衝突時には若干の衝
突エネルギーを吸収するがそれ自体は意匠的効果を狙っ
たもので、基本的には支柱３の損傷防止機能は４個の衝
撃エネルギー吸収部材１が負担するようになっている。

【００１３】図２が本発明の道路構築物用衝撃エネルギ
ー吸収部材１の基本的構成を表す拡大部分断面図である
が、本発明の道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１
は、繊維強化樹脂からなる衝撃エネルギー吸収部材５
と、道路構築物である支柱３への取付部材６とで構成さ
れ、衝撃エネルギー吸収部材５と取付部材６とは、取付
部材６の表面に設けられた破壊開始機構７を介して着脱
自在に連結されている。そして、これら部材からなる道
路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１が一体として、ボ
ルト８により支柱３に着脱自在に固定できるようになっ
ている。

【００１４】ここで、衝撃エネルギー吸収部材５として
は、強化繊維中に熱可塑性繊維がマトリクス樹脂として
含浸された公知の繊維強化樹脂で構成されている。

【００１５】強化繊維としては、炭素繊維および／また
はガラス繊維を用いるのが好ましい。この２つは他の補
強繊維に比べ衝撃エネルギー吸収特性に優れている。炭
素繊維を用いた衝撃エネルギー吸収材は特に高い衝撃エ
ネルギー吸収特性を示し、比重も他の材料に比べて軽い
ため、設置コストや交換の際の手間を減らせるという利
点がある。ガラス繊維を用いたものはコストと衝撃エネ
ルギー吸収特性のバランスがよい。

【００１６】マトリクス樹脂としては、ポリエステル樹
脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂などの熱硬化性樹脂、あるいはポリエチレン樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィ
ド樹脂等の熱可塑性樹脂、およびこれら樹脂をアロイ化
したり、変成したり混合したものが挙げられる。熱硬化
性樹脂を使用したものは衝撃エネルギー吸収特性と成形
コストとのバランスがよく、熱可塑性樹脂を使用したも
のは吸収エネルギーが特に高く、成形後に加熱すること
により変形加工が可能であるなどの利点がある。ＦＲＰ
中の強化繊維の割合は、体積比で１０〜７０％の範囲内
であることが好ましく、また、ＦＲＰにおけるボイド量
（体積含有率）は、１〜１０％が好ましい。ボイドがあ
る程度存在することで、逐次破壊がスムースに進行する
からである。

【００１７】衝撃エネルギー吸収部材５の形状として
は、本発明においては移動体との衝撃エネルギーが吸収
できればよいので特に限定されないが、加工の都合上、
丸棒状、円筒状等が好ましい。また、その大きさは、衝
撃エネルギーの吸収効果を考えると衝撃荷重方向（図の
矢印方向）の長さが３００〜３０００mmの範囲内が適当
である。また、その断面積は一様断面の場合、５００〜
５０００mm2の範囲内のものが好ましい。この大きさは
通常の自動車が衝突する際の衝撃エネルギーを吸収する
のに適当だからである。したがって、本発明の衝撃エネ
ルギー吸収部材５の衝突部における形状としては、従来
技術のようなトリガー部としてのテーパー加工は必要と
しない。

【００１８】取付部材６は、支柱３への取付ベースとし
ての機能を有するもので、その材質としては特に限定さ
れるものではないが、例えば鋼板などの金属類が一般的
である。

【００１９】破壊開始機構７は、取付部材６の衝突側表
面に設けられており、本発明においては衝撃エネルギー
吸収部材５の左端部に図示しない移動体が矢印方向から
衝突した場合に、その右端部から逐次破壊を起こさせる
トリガー的作用を生じさせるものである。したがって、
その形状はトリガー的作用を生じるものであれば如何な
る形状のものでもよく、例えば先端部がピン状、針状等
になった突起物が挙げられる。好ましいものとしては、
図のように矢印方向断面において傾斜角θを有するリン
グ状突起物である。この態様であると衝撃エネルギー吸
収部材５との接触点が閉じた円形であるので、移動体と
の矢印方向からの衝突時に広範囲に衝撃エネルギー吸収
部材５に逐次破壊を生じさせることができるうえ、衝突
時に衝撃エネルギー吸収部材５を安定して受け止めるこ
とができる。これら破壊開始機構７の形状、寸法、材質
等は、移動体の種類や速度、衝撃エネルギー吸収部材５
の大きさや材質に応じて適宜選定することができる。特
に破壊開始機構７の形状を適宜選定することにより、移
動体との衝突後の衝撃エネルギー吸収部材５の破壊モー
ドを決定することができる。

【００２０】上述した破壊開始機構７を介しての衝撃エ
ネルギー吸収部材５と取付部材６との連結態様は、道路
構築物用衝撃エネルギー吸収部材１全体を道路構築物に
固定した場合に、衝撃エネルギー吸収部材５と取付部材
６とが離れない程度に一体に係止されていればよい。具
体的な連結態様例としては取付部材に固定された図示し
ないホルダーによって衝撃エネルギー吸収部材５が破壊
開始機構７に接触した状態で支持されている、あるいは
後述する図３、図４の態様例のように破壊開始機構７に
はめ込まれている等であり、極端な場合は両部材が接着
剤で固定されていてもよい。要は両部材が一体に連結さ
れ、支柱３等の道路構築物に固定されていればよいので
ある。

【００２１】図３および図４は、破壊開始機構７の別の
実施態様例であり、図３のものは破壊開始機構７ａをリ
ング状突起物とし、その直径Ｄを衝撃エネルギー吸収部
材５の外形ｄよりも大きくしたもの、図４のもの７ｂは
その直径Ｄを衝撃エネルギー吸収部材５の内形ｄよりも
小さくしたものである。このような態様例であると、図
３のものは、衝撃エネルギー吸収材が粉砕破壊したと
き、その破片が円筒の内側にしか向かわないというよう
に圧縮破壊モードが限定され、得られる衝撃エネルギー
吸収特性が向上するという効果を有し、図４のものは逆
に破片が円筒の外側にしか向かわないというように圧縮
破壊モードが限定され、図３の場合と同様得られる衝撃
エネルギー吸収特性が向上するという効果を有する。

【００２２】また、図５のものは比較的衝突エネルギー
が大きい場合に適用される態様例であり、衝撃エネルギ
ー吸収部材５が３個の吸収部材５ａ〜５ｃに分割され、
相互間に２個の破壊開始機構７ａ、７ｂを介在させたも
のである。かかる態様であると、衝突エネルギーが大き
い場合はすべての衝撃エネルギー吸収材５ａ〜５ｃが破
壊され十分な衝突エネルギー吸収特性を示し、一方、衝
突エネルギーが小さい場合は、最前面の衝突エネルギー
吸収部材５ａのみ破壊され、修理の際の交換は衝突エネ
ルギー吸収部材５ａのみで済むというように、衝突エネ
ルギーの大きさによって破壊される衝突エネルギー吸収
部材の量が少なくて済むという効果が生じる。

【００２３】道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１の
支持体である支柱３は、地上に固定されて衝撃時におけ
る道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１によって衝撃
のショックが防止されるものである。本実施例において
はスチール製の円柱やセメント製の直方体である。

【００２４】図６は、本発明の道路構築物用衝撃エネル
ギー吸収部材１の他の適用例である。図において、支柱
１０を覆うカバー１１の内面にスリット１２を設け、そ
こに道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材１の取付部材
１３をスライドさせて結合するのである。この態様であ
ると、ガードレール支柱の用に結合面が曲率を持ってい
てFRP製衝撃エネルギー吸収材の取り付けが困難な支持
体にも効果的にFRP製衝撃エネルギー吸収材を設置する
ことが可能となる。

【００２５】次に、本発明の作用を説明する。

【００２６】図１において、移動体が矢印方向から衝撃
エネルギー吸収部材５に衝突すると、破壊開始機構７が
トリガーとなり、衝撃エネルギー吸収材５は取付部材６
側から逐次圧縮破壊を起こす。これに対し、従来技術で
は衝撃エネルギー吸収部材自体の衝突部にテーパー形状
を有し、衝撃側から逐次圧縮破壊が生じる。

【００２７】よって、本発明の衝撃エネルギー吸収部材
５ではそれ自体にテーパー部が不要であり、吸収部材の
製造行程が減り、製造コストが安価になるといった効果
が得られる。すなわち、本発明では移動体側に従来技術
のようなテーパー部などの破壊開始機構を設ける必要が
無くなり、衝撃エネルギー吸収部材５自体の設計の自由
度が高くなるとともに、衝撃エネルギー吸収部材が持つ
衝突エネルギー吸収特性を１００％発揮させることが可
能となる。また、衝撃エネルギー吸収部材５と取付部材
６とは、破壊開始機構７を介して着脱自在に連結されて
いるので、破損した衝撃エネルギー吸収部部材５の交換
手間が殆どかからない道路構築物用衝撃エネルギー吸収
部材が得られる。

【００２８】

【実施例】（実施例）図５に示したFRP製衝撃エネルギ
ー吸収部材５ａ〜５ｃとして、東レ（株）製T700Sのカ
ーボン繊維とエポキシ樹脂とからなる溶融状物を引き抜
き成形して円筒状のＦＲＰ製吸収部材５ａ〜５ｃを作成
した。そしてこれらを破壊開始機構７ａ〜７ｃを介して
取付部材６に接着剤で一体に連結した。また、支柱３に
は鋼鉄製ガードレールを取り付けたものを用いて試験用
道路構築物を作成した。この試験用道路構築物に１００
０ｋｇの台車を時速４０ｋｍで衝突させたところ、最前
面のFRP製衝撃エネルギー吸収部材５ａだけが１０ｃｍ
逐次圧縮破壊された。よって修復には最前面のFRP製衝
撃エネルギー吸収材５ａだけを交換するだけで済んだ。

【００２９】（比較例）実施例のFRP製衝撃エネルギー
吸収部材のうち、吸収部材５ａ〜５ｃの左端部形状を図
７のテーパー状のものに変更したこと、および破壊開始
機構７の形状を図のようにフラットなもの７ａ〜７ｃに
変更した他は実施例と同一条件にして試験用道路構築物
を作成した。その結果、実施例の場合と比較して、各FR
P製衝撃エネルギー吸収材５ａ〜５ｃにテーパー状のト
リガー加工を施す工程が余分にかかった。そして、この
試験用道路設置物に同様に１０００ｋｇの台車を時速４
０ｋｍで衝突させたところ、各FRP製衝撃エネルギー吸
収材すべてが４ｃｍ逐次圧縮破壊された。そのため修復
にはFRP製衝撃エネルギー吸収部材３個のすべてを交換
せねばならず、交換コストとその手間は実施例の３倍で
あった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の道路構築物用衝撃エネルギー吸
収部材は、従来技術と異なり衝撃エネルギー吸収部材に
対する破壊時のトリガーとなる破壊開始機構を道路構築
物側に設けたので、FRP製衝撃エネルギー吸収部材自体
の衝撃エネルギー吸収特性を十分に発揮させた状態でFR
P製衝撃エネルギー吸収部材の製造コストを低減させる
ことができる。また、衝撃エネルギー吸収部材と取付部
材とを、破壊開始機構を介して支持体側に着脱自在に設
けたので、衝突後に容易に吸収部材を交換できるという
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材
の適用例を示した斜視図である。

【図２】図１の衝撃エネルギー吸収部材の部分断面図で
ある。

【図３】図２の衝撃エネルギー吸収部材とは異なる態様
の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の部分断面図で
ある。

【図４】図３の衝撃エネルギー吸収部材とは異なる態様
の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の部分断面図で
ある。

【図５】図４の衝撃エネルギー吸収部材とは異なる態様
の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の部分断面図で
ある。

【図６】図５の衝撃エネルギー吸収部材とは異なる態様
の本発明に係る衝撃エネルギー吸収部材の部分断面図で
ある。

【図７】図５の衝撃エネルギー吸収部材の比較例を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１……道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材 ２……ガードケーブル ３……支柱 ４……クッションボックス ５……衝撃エネルギー吸収部材 ６……取付部材 ７……破壊開始機構 ８……ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D101 CA03 CA06 CA07 EA02 FA11 FA24 GA15 GA17 GA24 3J066 AA23 BA04 BD05 BE05 BF14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）移動体が道路構築物に衝突した際の
   道路構築物に対する衝撃エネルギーを吸収するための道
   路構築物用衝撃エネルギー吸収部材であって、 （Ｂ）該道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材は、繊維
   強化樹脂からなる衝撃エネルギー吸収部材と、道路構築
   物への取付部材とからなり、 （Ｃ）前記衝撃エネルギー吸収部材と前記取付部材と
   は、該取付部材の表面に設けられた前記衝撃エネルギー
   吸収部材に対する破壊開始機構を介して着脱自在に一体
   に連結されていることを特徴とする道路構築物用衝撃エ
   ネルギー吸収部材。
2. 【請求項２】前記破壊開始機構は、先端部が移動体方向
   に突出したリング状突起物であることを特徴とする請求
   項１に記載の道路構築物用衝撃エネルギー吸収部材。
3. 【請求項３】前記衝撃エネルギー吸収部材は、炭素繊維
   を強化樹脂とし、熱可塑性または熱硬化性合成樹脂をマ
   トリクス樹脂とする繊維強化樹脂製の筒状体であること
   を特徴とする請求項１に記載の道路構築物用衝撃エネル
   ギー吸収部材。
4. 【請求項４】請求項２に記載の破壊開始機構のリング状
   突起物を、請求項３に記載の繊維強化樹脂製筒状体の端
   面に着脱自在に一体に連結してなることを特徴とする道
   路構築物用衝撃エネルギー吸収部材。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の道路構築
   物用衝撃エネルギー吸収部材が、移動体との衝突側に着
   脱自在に固定されていることを特徴とする道路構築物。