JP2013508076A - エネルギー吸収体 - Google Patents

Abstract

エネルギー吸収体は、第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部を備える。中間部及び第１及び第２の端部は同一面にある。中間部は、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるように構成かつ配置された湾曲部を含む。ユーザが落下すると、エネルギー吸収体は変形して（真っ直ぐになり始めて）、落下によるエネルギーを吸収する。任意選択のピンは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されること防止し、エネルギー吸収体を堅くすることを補助し、また所定の荷重未満の荷重を受けたときにエネルギー吸収体が開かないように、エネルギー吸収体に予め応力を加えることを補助する。任意選択のタブ及びスロット又は突出部及びノッチは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されることを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、落下保護及び落下阻止装置に使用するためのエネルギー吸収体に関する。

様々な職業において、人々は、比較的危険な高さの不安定な位置にいることがあるため、落下保護及び落下阻止装置の必要性が生じる。この結果、落下の可能性及び／又は落下に関連する負傷を低減するために、多くのタイプの安全装置が開発されてきた。とりわけ、このような装置は、典型的に、少なくとも１つの固定点と、仕事を実行するユーザが装着する少なくとも１つの固定点の近傍の安全ハーネスとの間の相互結合部を含む。通常使用される１つのタイプの相互結合部は、少なくとも２つの固定点の間に相互結合された命綱又はレールアセンブリであり、ユーザは、これらの長手方向に沿って移動して仕事を実行することが可能である。ユーザの安全ハーネスは、典型的に、ラニヤード及び結合器又は他の適切な装置を介して命綱又はレールアセンブリに結合される。落下が起きると、同様にエネルギー吸収体を使用して、相当量のエネルギーを吸収し、落下の力によるユーザに対する負傷の可能性を低減することが可能である。

本明細書を読んで理解することにより当業者に明らかになる上述の理由のため及び以下に述べる他の理由のために、当該技術分野において、落下保護及び落下阻止装置に使用するためのエネルギー吸収体の必要性がある。

従来の装置に関連する上述の問題は、本発明の実施形態によって対処され、本明細書を読みかつ理解することによって理解されるであろう。次の要約は、一例としてかつ限定することなく行われる。当該の要約は、本発明の態様を理解する点で読者の助けとなるように提供されるにすぎない。

一実施形態では、エネルギー吸収体は、第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部を備える。中間部及び第１及び第２の端部は同一面にある。中間部は、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるように構成かつ配置された湾曲部を含む。

一実施形態では、エネルギー吸収体は、第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部を備える。中間部及び第１及び第２の端部は同一面にある。中間部は、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるように構成かつ配置された湾曲部を含む。少なくとも１つの第１の突出部及び少なくとも１つの第１のノッチは、第１の端部及び中間部の対向する部分にあり、少なくとも１つの第２の突出部及び少なくとも１つの第２のノッチは、第２の端部及び中間部の対向する部分にある。第１及び第２のノッチは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されることを防止するために、それぞれの第１及び第２の突出部を受容するように構成かつ配置される。

一実施形態では、エネルギー吸収体を製造する方法は、０．２５０〜０．５００インチの厚さを有する一片のステンレス鋼を得るステップと、ステンレス鋼を切断して、第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部を同一面に形成するステップとを含む。中間部は湾曲部を含み、第１及び第２の端部は当該端部に形成された開口を含む。湾曲部は、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始める。

詳細な説明及び以下の図に鑑み考慮すれば、本発明をより容易に理解することができ、また本発明のさらなる利点及び使用がより容易に明白になるであろう。

図１は、本発明の原理に従って構成されたエネルギー吸収体の側面図である。 図２は、エネルギー吸収体の目盛を示しかつ非荷重下のエネルギー吸収体を示した測定装置を有する図１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図３は、弾性変形が終わり塑性変形が始まった直後に固着構造体に結合された図１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図４は、塑性変形中の図１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図５は、最大阻止力における図１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図６は、シャトル及びカラビナに結合された図１に示したエネルギー吸収体の斜視図である。 図７は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。 図８は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。 図９は、図１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１０Ａは、本発明の原理に従って構成されたタブを有する他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１１は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。 図１２は、固着構造体に結合されまた非荷重下のエネルギー吸収体を示している図１１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１３は、固着構造体に結合されまた荷重下で塑性変形を受けるエネルギー吸収体を示している図１１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１４は、固着構造体に結合されまた荷重下で塑性変形を受けるエネルギー吸収体を示している図１１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１５は、約６ｋＮの荷重阻止力を受けた後の固着構造体に結合されまたエネルギー吸収体を示している図１１に示したエネルギー吸収体の側面図である。 図１６は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。 図１７は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体の側面図である。

慣行に従って、記載した様々な特徴は一定の縮尺比で描かれておらず、本発明に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。参照符合は、図及び本文を通して同様の要素を意味する。

次の詳細な説明では、本発明の部分を形成し、かつ本発明の実施が可能な例示的な実施形態によって示されている添付図を参照する。これらの実施形態について、当業者による本発明の実施を可能にする程度に十分に詳細に説明し、他の実施形態の利用が可能であること、及び本発明の精神と範囲から逸脱することなしに機械的な変更を行うことが可能であることを理解すべきである。したがって、次の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきでなく、また本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ規定される。

本発明の原理に従って構成された実施形態のエネルギー吸収体は、図面の数字１００によって示されている。エネルギー吸収体１００は、開口１０２を有する第１の端部１０１、開口１０４を有する第２の端部１０３、及び端部１０１と１０３を相互結合する中間部１０５を含む。エネルギー吸収体１００は、約０．２５０〜０．５００インチ、好ましくは約０．３７５インチの厚さ１２５を有するアニール３００シリーズステンレス鋼のような長方形の材料部片から製造されることが好ましく、長方形の部片を所望の形状に切断するために、レーザカッタ、ウォータジェット、又は他の適切な装置が使用される。アニールステンレス鋼が使用されることが好ましいが、他の適切な材料を使用できることが認識される。例えば、長方形の部片を所望の形状に切断するために、約０．００５〜０．０３０インチの切り口を有するレーザカッタ又はウォータジェットを使用できる。エネルギー吸収体１００は、ローブ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅと１０７ｆ及び曲線１１２、１１３、１１４と１１５を形成する切断部１０６に沿って切断され、中間部１０５の湾曲部を形成する。ローブはまた、材料内の空隙として切断できることが認識される。切断経路が図９に示されている。第１の端部１０１に近接して、第１のノッチ１０８が第１の端部１０１及び中間部１０５に形成され、また第２の端部１０３に近接して、第２のノッチ１１０が第２の端部１０３及び中間部１０５に形成される。所望の形状が得られた後、端部１０１と１０３が、ノッチ１０８と１１０に近接した中間部から引き出され、ピン１０９と１１１がノッチ１０８と１１０内に挿入され、摩擦によって適所に保持される。端部１０１と１０３及び中間部１０５は同一面にある。

曲線１１２、１１３、１１４、１１５は、未変形の形状の荷重中に曲線の内側半径に概ね等価の応力を有するように大きさが決められる。曲線の内部半径は、エネルギー吸収体の予定より早い破砕が所望の最大荷重未満の荷重において生じないように大きさが決められる。実施形態は、曲線が上述したような装置の所望の特性を可能にする限り、選択された数の曲線に限定されない。

エネルギー吸収体の形状及び材料をスケーリングして決定し、大きさ、変形しないプレロード、エネルギー吸収／阻止力、最大スタティック／ダイナミック荷重状態、及び他の可能な変数の様々な制約を満たすことができることが認識される。

ピン１０９と１１１は、エネルギー吸収体１００に予め荷重を加えるか又は予め張力を加えて、エネルギー吸収体１００がいくつかの荷重状態を満たすことを可能にする。１つの荷重状態は、エネルギー吸収体１００が永久変形できない下限である。エネルギー吸収体１００は、典型的に約２キロニュートン（以下では「ｋＮ」）において、ばねのように作用することができるが、その元の形状に戻る。他の荷重状態は、典型的に約６ｋＮで、落下中に荷重を制限するために永久変形の後にエネルギー吸収体１００が変形（エネルギーの吸収及び力の制限）し始めるべき状態である。他の荷重状態は、エネルギー吸収体１００が大きな静荷重及び大きな動荷重を保持できる状態である。静的荷重は典型的に１５ｋＮ〜５０００ポンドの範囲にあり、動的荷重は、典型的に約５００ポンドである大きな質量の落下を含む。

ピン１０９と１１１はいくつかの利点を提供する。１つの利点は、ピン１０９と１１１が、エネルギー吸収体１００に予め荷重を加える（又は弾性的に予め撓ませる）ことである。予荷重は、小さな荷重（本実施例では約３８５ポンド）下でエネルギー吸収体を比較的剛性に保持するように設定されるが、エネルギー吸収体が落下（高い荷重）中に開くことを可能にする。他の利点は、エネルギー吸収体に予め荷重が加えられるので、小さな荷重の間にエネルギー吸収体の非常に小さな運動しか行われず、このことにより、ラベル又は他の特徴がエネルギー吸収体に動作可能に結合されることが補助されることである。エネルギー吸収体に予め荷重が加えられなかった場合、撓みにより、弾性運動がある領域においてラベル又は他の特徴が分離する（ねじ切れる）ことができる。他の利点は、ハーネス又はラニヤードウェブあるいは他の材料がエネルギー吸収体の開口部又はスロット内に捕捉されることができないように、ピン１０９と１１１がレーザ切断部に近接して障壁を設けることである。ピンなしに行うことができる大きな弾性的撓みにより、エネルギー吸収体の開口部又はスロット内への望ましくない品目の進入を可能にすることがある。ピン１０９と１１１は、小さな荷重下における比較的大きな弾性変形の防止を補助する。他の利点は、エネルギー吸収体１００が荷重を受けていたことの指示器として、ピン１０９と１１１を使用できることである。

ピン１０９と１１１は、任意の適切な材料から製造することができる。ピンは、エネルギー吸収体の入口間隙に比較的剛性のスペーサを設けるために使用されるので、十分に剛性な任意の材料を使用することができる。例えば、ピンは、一片の金属薄板、硬質プラスチック部品、リベット、ねじ、ロッド、管又はエネルギー吸収体に予め荷重を加えることができる他の任意の適切な装置によって置き換えることができる。

代替的に、ピン１０９と１１１を利用する代わりに、部分それ自体の各端部に近接して１つ以上タブ１５０を作製することができ、各々のタブ１５０は、対向する部分のスロット内に曲げるか又はさもなければ対向する部分に向かって曲げて、ハーネス又はラニヤードウェブあるいは他の材料がエネルギー吸収体の開口部又はスロット内に捕捉されることができないように、切断部に近接して障壁を設けることができる。このことは、図１０Ａと図１０Ｂに示されている。図１０Ａに示したように、タブ１５０が曲げられる間に、部分を弾性的に延伸する必要があるであろう。部分が、図１０Ｂに示したように延伸されることにより解放された後、タブ１５０は吸収体に予め荷重を加えるであろう。

エネルギー吸収体１００は、単一のパス又はカットのレーザカッタ、ウォータジェット、あるいは他の適切な装置を使用して製造されることが好ましい。このことにより、部分を製造するための処理時間が低減される。このことを行うために、各々の切断経路は低い応力領域に終わる。最大のストレスを受ける領域は、曲線１１２、１１３、１１４と１１５に近接して、部分がそれ自体の上に反り返る箇所に生じる。約０．０６０〜０．１２５インチ、好ましくは約０．０８０インチの半径は、反り返ったセクションで、部分が落下しないことを保証するが、応力のより低い真っ直ぐなセクションに、切断経路が終端することがある。この部分は、低い応力領域に終わる切断部を有する。さらに、同様にカッタの単一パスを使用することにより、ハーネス材料又は他の対象物がエネルギー吸収体に捕捉される機会が低減される。

エネルギー吸収体１００用に多くの可能な用途がある。一例は、エネルギー吸収体１００を、レール１３２に沿って移動するシャトル１３０に、及びエネルギー吸収体１００をユーザに結合するために使用されるカラビナ１３１に結合することである。このことが、図６に示されている。他の可能な用途は、自己格納式命綱（「ＳＲＬ」）又は救出装置に対する衝撃力を制限することを含むが、それらに限定されない。

図７と図８は、本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体を示している。図７に示したエネルギー吸収体１００’は、図１に示したものと同様であるが、ピンを含まない。図８に示したエネルギー吸収体１００”は、ピンの代わりに重複部分１０８”と１１０”を含む。このように、ピンは任意選択であり、エネルギー吸収体は、ピンの代わりに代替的特徴を含むことができる。

使用時、所定の荷重を受けるとき、エネルギー吸収体は変形する。ユーザが落下すると、エネルギー吸収体は変形して（真っ直ぐになり始めて）、落下によるエネルギーのいくらかを吸収する。湾曲部及びローブ又は任意選択の空隙は、中間部の変形を促進する。ローブ１０７ａ−１０７ｆは、エネルギー吸収体が変形するときにエネルギー吸収体から簡単に垂れ下がる。任意選択のピンは、摩擦によって適所に保持される。ピンは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されること防止し、エネルギー吸収体を堅くすることを補助し、また所定の荷重未満の荷重を受けたときにエネルギー吸収体が開かないように、エネルギー吸収体に予め応力を加えることを補助する。図面は、エネルギー吸収体が変形し、湾曲部が真っ直ぐになり始めるときのエネルギー吸収体を示している。エネルギー吸収体が変形するとき、ピンは簡単にノッチから落ちる。

本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体は、図面の数字２００によって示されている。エネルギー吸収体２００は、開口２０２を有する第１の端部２０１、開口２０４を有する第２の端部２０３、及び端部２０１と２０３を相互結合する中間部２０５を含む。エネルギー吸収体２００は、約０．２５０〜０．５００インチ、好ましくは約０．３７５インチの厚さを有するアニール３００シリーズステンレス鋼のような長方形の材料部片から製造されることが好ましく、長方形の部片を所望の形状に切断するために、レーザカッタ、ウォータジェット、又は他の適切な装置が使用される。アニールステンレス鋼が使用されることが好ましいが、他の適切な材料を使用できることが認識される。例えば、長方形の部片を所望の形状に切断するために、約０．００５〜０．０３０インチの切り口を有するレーザカッタ又はウォータジェットを使用できる。エネルギー吸収体２００は、ローブ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄ、２０７ｅと２０７ｆ及び曲線２１２、２１３、２１４と２１５を形成する切断部２０６に沿って切断され、中間部２０５の湾曲部を形成する。ローブはまた、材料内の空隙として切断できることが認識される。これらのローブを適所に残すことにより、ラベルを結合できるより多くの表面積が提供され、レーザカッタ又はウォータジェットにおける処理時間が減らされ、また製造中のスクラップ材料の量が低減される。切断経路が図１１に示されている。中間部２０５に形成されたノッチ２０９に受容される突出部２０８は、中間部２０５に近接した第１の端部２０１から外向きに延びている。中間部２０５に形成されたノッチ２１１ａと２１１ｂにそれぞれ受容される突出部２１０ａと２１０ｂは、中間部２０５に近接した第２の端部２０３から外向きに延びている。端部２０１と２０３及び中間部２０５は同一面にある。

曲線２１２と２１５は、未変形の形状の荷重中に曲線の内側半径に概ね等価の応力を有するように大きさが決められかつ構成されることが好ましい。このことは、曲線が必要とするほど強くなく、ほぼ同一の荷重で塑性変形し始めることを意味する。曲線の内部半径は、エネルギー吸収体の予定より早い破砕が所望の最大荷重未満の荷重において生じないように大きさが決められかつ構成される。曲線２１３は、大きな変形中に予定より早く破砕しない程度に十分に大きくあるべきであるので、小さな荷重における塑性変形を防止するために必要であるよりも大きいことが好ましい。曲線２１４は、小さな荷重中に強制的に閉じられる。小さな荷重中、近接したローブ２０７ｄから開口２０２に向かう切断は、永久変形が生じる前に近接した開口２０２を閉じる。このことが、図１１に示されている。実施形態は、曲線が上述したような装置の所望の特性を可能にする限り、選択した数の曲線に限定されない。

エネルギー吸収体の形状及び材料は、大きさ、シール又は障壁の間隙幅、ばね予荷重、エネルギー吸収／阻止力、最大スタティック／ダイナミック荷重状態、及び他の可能な変数の様々な制約を満たすようにスケーリングして決定することができることが認識される。

エネルギー吸収体２００は、いくつかの荷重状態を満たす。１つの荷重状態は、エネルギー吸収体２００が永久変形しない下限である。エネルギー吸収体２００は、ばねのように作用することができるが、典型的に約２キロニュートン（以下「ｋＮ」）で、その元の形状に戻る。他の荷重状態は、典型的に約６ｋＮで、落下中に荷重を制限するために永久変形の後にエネルギー吸収体２００が変形（エネルギーの吸収及び力の制限）し始めるべき状態である。他の荷重状態は、エネルギー吸収体２００が大きな静荷重及び大きな動荷重を保持できる状態である。静的荷重は典型的に１５ｋＮ〜５０００ポンドの範囲にあり、動的荷重は、典型的に約５００ポンドである大きな質量の落下を含む。

エネルギー吸収体２００は、小さな荷重中にばねのように作用する。結果として、吸収要素を形成するレーザカッタ又はウォータジェット間隙は、小さな荷重中に開き、荷重がなくなった後に閉じてそれらの元の幅に非常に近くなる。相当の間隙が小さな荷重中に形成することがあるので、ハーネス又はラニヤードウェブあるいは他の材料が、エネルギー吸収体の開口部又はスロット内に捕捉されることを防止するために、シール又は障壁機構が使用されることが好ましい。１つの可能な設計は、ラビリンスタイプのシール又は障壁を使用することであるが、他のタイプのシール又は障壁も考えることができる。

エネルギー吸収体２００は、単一のパス又はカットのレーザカッタ、ウォータジェット、あるいは他の適切な装置を使用して製造されることが好ましい。このことにより、部分を製造するための処理時間が低減される。このことを行うために、各々の切断経路は低い応力領域に終わる。最大のストレスを受ける領域は、曲線２１２、２１３、２１４と２１５に近接して、部分がそれ自体の上に反り返る箇所に生じる。約０．０６０〜０．１２５インチ、好ましくは約０．０８０インチの半径は、反り返ったセクションで、部分が落下しないことを保証するが、応力のより低い真っ直ぐなセクションに、切断経路が終端することがある。この部分は、低い応力領域に終わる切断部を有する。さらに、同様にカッタの単一パスを使用することにより、ハーネス材料又は他の対象物がエネルギー吸収体に捕捉される機会が低減される。

使用時、突出部２０８、２１０ａと２１０ｂは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されることを防止する。所定の荷重を受けるとき、エネルギー吸収体は変形する。ユーザが落下すると、エネルギー吸収体は変形して（真っ直ぐになり始めて）、落下によるエネルギーのいくらかを吸収する。図面は、エネルギー吸収体が変形し、湾曲部が真っ直ぐになり始めるときのエネルギー吸収体を示している。突出部２０８、２１０ａと２１０ｂは、エネルギー吸収体の変形中に変形しないか又は撓まない。突出部２０８、２１０ａと２１０ｂは、端部２０１と２０３が引き離されるときにノッチ２０９、２１１ａと２１１ｂから簡単に移動して出る。湾曲部及びローブ又は任意選択の空隙は、中間部の変形を促進する。ローブ２０７ａ−２０７ｆは、エネルギー吸収体が変形するときにエネルギー吸収体から簡単に垂れ下がる。

本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体は、数字３００によって示されかつ図１６に示されている。エネルギー吸収体３００は、開口３０２を有する第１の端部３０１、開口３０４を有する第２の端部３０３、及び端部３０１と３０３を相互結合する中間部３０５を含む。エネルギー吸収体３００は、約０．２５０〜０．５００インチ、好ましくは約０．３７５インチの厚さを有するアニール３００シリーズステンレス鋼のような長方形の材料部片から製造されることが好ましく、長方形の部片を所望の形状に切断するために、レーザカッタ、ウォータジェット、又は他の適切な装置が使用される。アニールステンレス鋼が使用されることが好ましいが、他の適切な材料を使用できることが認識される。例えば、長方形の部片を所望の形状に切断するために、約０．００５〜０．０３０インチの切り口を有するレーザカッタ又はウォータジェットを使用できる。エネルギー吸収体３００は、ローブ３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄ、３０７ｅと３０７ｆ及び曲線３１２、３１３、３１４と３１５を形成する切断部３０６に沿って切断され、中間部３０５の湾曲部を形成する。ローブはまた、材料内の空隙として切断できることが認識される。これらのローブを適所に残すことにより、ラベルを結合できるより多くの表面積が提供され、レーザカッタ又はウォータジェットにおける処理時間が減らされ、また製造中のスクラップ材料の量が低減される。端部３０１と３０３及び中間部３０５は同一面にある。

突出部３０８ａと３０８ｂは、中間部３０５に近接した第１の端部３０１から外向きに延びており、ノッチ３０８ｃが突出部３０８ａと３０８ｂの間に位置決めされる。突出部３０９ｃは、第１の端部３０１に近接した中間部３０５から外向きに延びており、ノッチ３０９ａと３０９ｂが突出部３０９ｃの対向する側面に位置決めされる。突出部３０８ａはノッチ３０９ａ内に延び、突出部３０９ｃはノッチ３０８ｃ内に延び、また突出部３０８ｂはノッチ３０９ｂ内に延びる。突出部３１０ａと３１０ｃは、中間部３０５に近接した第２の端部３０３から外向きに延びている。ノッチ３１０ｂは、突出部３１０ａと３１０ｃの間に位置決めされ、ノッチ３１０ｄは、突出部３１０ｃの他方の側面に位置決めされる。突出部３１１ａと３１１ｃは、第２の端部３０３に近接した中間部３０５から外向きに延びており、ノッチ３１１ｂが突出部３１１ａと３１１ｃの間に位置決めされる。突出部３１０ａは、ノッチ３１０ｂ内に延びる突出部３１１ａの一方の側面に位置決めされる。突出部３１０ｃはノッチ３１１ｂ内に延び、突出部３１１ｃはノッチ３１０ｄ内に延びる。突出部及びノッチは、ハーネス又はラニヤードウェブあるいは他の材料が、エネルギー吸収体の開口部又はスロット内に捕捉されることを防止することを補助する。

曲線３１２と３１５は、未変形の形状の荷重中に曲線の内側半径に概ね等価の応力を有するように大きさが決められかつ構成されることが好ましい。このことは、曲線が必要とするほど強くなく、ほぼ同一の荷重で塑性変形し始めることを意味する。曲線の内部半径は、エネルギー吸収体の予定より早い破砕が所望の最大荷重未満の荷重において生じないように大きさが決められかつ構成される。曲線３１３は、大きな変形中に予定より早く破砕しない程度に十分に大きくあるべきであるので、小さな荷重における塑性変形を防止するために必要であるよりも大きいことが好ましい。曲線３１４は、小さな荷重中に強制的に閉じられる。小さな荷重中、近接したローブ３０７ｄから開口３０２に向かう切断は、永久変形が生じる前に近接した開口３０２を閉じる。実施形態は、曲線が上述したような装置の所望の特性を可能にする限り、選択した数の曲線に限定されない。

エネルギー吸収体の形状及び材料は、大きさ、シール又は障壁の間隙幅、ばね予荷重、エネルギー吸収／阻止力、最大スタティック／ダイナミック荷重状態、及び他の可能な変数の様々な制約を満たすようにスケーリングして決定することができることが認識される。

エネルギー吸収体３００は、いくつかの荷重状態を満たす。１つの荷重状態は、エネルギー吸収体３００が永久変形しない下限である。エネルギー吸収体３００は、典型的に約２キロニュートン（以下では「ｋＮ」）において、ばねのように作用することができるが、その元の形状に戻る。他の荷重状態は、典型的に約６ｋＮで、落下中に荷重を制限するために永久変形の後にエネルギー吸収体３００が変形（エネルギーの吸収及び力の制限）し始めるべき状態である。他の荷重状態は、エネルギー吸収体３００が大きな静荷重及び大きな動荷重を保持できる状態である。静的荷重は典型的に１５ｋＮ〜５０００ポンドの範囲にあり、動的荷重は、典型的に約５００ポンドである大きな質量の落下を含む。

エネルギー吸収体３００は、小さな荷重中にばねのように作用する。結果として、吸収要素を形成するレーザカッタ又はウォータジェット間隙は、小さな荷重中に開き、荷重がなくなった後に閉じてそれらの元の幅に非常に近くなる。相当の間隙が小さな荷重中に形成することがあるので、ハーネス又はラニヤードウェブあるいは他の材料が、エネルギー吸収体の開口部又はスロット内に捕捉されることを防止するために、シール又は障壁機構が使用されることが好ましい。１つの可能な設計は、ラビリンスタイプのシール又は障壁を使用することであるが、他のタイプのシール又は障壁も考えることができる。

エネルギー吸収体３００は、単一のパス又はカットのレーザカッタ、ウォータジェット、あるいは他の適切な装置を使用して製造されることが好ましい。このことにより、部分を製造するための処理時間が低減される。このことを行うために、各々の切断経路は低い応力領域に終わる。最大のストレスを受ける領域は、曲線３１２、３１３、３１４と３１５に近接して、部分がそれ自体の上に反り返る箇所に生じる。約０．０６０〜０．１２５インチ、好ましくは約０．０８０インチの半径は、反り返ったセクションで、部分が落下しないことを保証するが、応力のより低い真っ直ぐなセクションに、切断経路が終端することがある。この部分は、低い応力領域に終わる切断部を有する。さらに、同様にカッタの単一パスを使用することにより、ハーネス材料又は他の対象物がエネルギー吸収体に捕捉される機会が低減される。

使用時、突出部及びノッチは、材料がエネルギー吸収体に捕捉されることを防止する。所定の荷重を受けるとき、エネルギー吸収体は変形する。ユーザが落下すると、エネルギー吸収体は変形して（真っ直ぐになり始めて）、落下によるエネルギーのいくらかを吸収する。エネルギー吸収体３００は、エネルギー吸収体２００と同様に変形する。突出部は、エネルギー吸収体３００の変形中に変形せず又は撓まず、むしろ端部３０１と３０３が引き離されるときにノッチから簡単に移動して出る。湾曲部及びローブ又は任意選択の空隙は、中間部の変形を促進する。ローブ３０７ａ−３０７ｆは、エネルギー吸収体が変形するときにエネルギー吸収体から簡単に垂れ下がる。

代わりに、ラビリンスシール又は障壁は、著しく弾性の任意の適切な材料によって置き換えることができる。例えば、ばねのような形状に曲げたゴムストリップ又は比較的薄い金属製ストリップを使用して、ウェブ又は他の材料が捕捉される可能性がある任意の間隙を塞ぐことができる。

本発明の原理に従って構成された他の実施形態のエネルギー吸収体は、数字３００’によって示されかつ図１７に示されている。エネルギー吸収体３００’は、エネルギー吸収体３００と同様であり、したがって、大きな差異のみについて説明する。エネルギー吸収体３００’は、中間部の変形を促進するために、ローブの代わりに空隙３０７ａ’、３０７ｂ’、３０７ｃ’、３０７ｄ’、３０７ｅ’と３０７ｆ’を含む。

実施形態の任意について、材料、厚さ、半径、寸法及び他の特徴は、用途、所望の阻止力及び他の変数に応じて変更できることが認識される。例えば、阻止力を低減又は増大するために、厚さを変化することができ、例えば、より大きな又はより小さな半径を使用することができるが、小さすぎる半径は、より大きな応力集中を引き起こすことがあり、部分が落下する可能性がある。

上記の仕様、例及びデータは、本発明の実施形態の組成物の製造及び使用について完全な説明を提供する。本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施形態を実施できるので、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲に依拠する。

Claims (20)

1. エネルギー吸収体において、
   第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部であって、前記中間部及び前記第１及び第２の端部が同一面にあり、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために前記所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるように構成かつ配置された湾曲部を含む中間部を備えることを特徴とするエネルギー吸収体。
2. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、前記端部に近接したノッチと、前記ノッチ内の適所に摩擦によって保持されたピンとをさらに備え、前記ピンが、材料が前記エネルギー吸収体に捕捉されることを防止し、前記エネルギー吸収体を堅くすることを補助し、前記所定の荷重未満の荷重を受けたときに前記エネルギー吸収体が開かないように、前記エネルギー吸収体に予め応力を加えることを補助することを特徴とするエネルギー吸収体。
3. 請求項２に記載のエネルギー吸収体において、前記エネルギー吸収体が変形するとき、前記ピンが簡単に前記ノッチから落ちることを特徴とするエネルギー吸収体。
4. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、前記中間部の変形を促進するために、前記中間部にローブをさらに備えることを特徴とするエネルギー吸収体。
5. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、前記中間部の変形を促進するために、前記中間部に空隙をさらに備えることを特徴とするエネルギー吸収体。
6. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、
   前記第１の端部及び前記中間部の対向する部分に、少なくとも１つの第１の突出部及び少なくとも１つの第１のノッチと、
   前記第２の端部及び前記中間部の対向する部分に、少なくとも１つの第２の突出部及び少なくとも１つの第２のノッチとをさらに備え、
   前記第１及び第２のノッチが、材料が前記エネルギー吸収体に捕捉されることを防止するために、前記それぞれの第１及び第２の突出部を受容するように構成かつ配置されることを特徴とするエネルギー吸収体。
7. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、前記中間部及び前記第１及び第２の端部が、約０．２５０〜０．５００インチの厚さを有する一片のステンレス鋼から製造されることを特徴とするエネルギー吸収体。
8. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、少なくとも６ｋＮの荷重を受けたときに前記中間部が変形し始めることを特徴とするエネルギー吸収体。
9. 請求項１に記載のエネルギー吸収体において、前記湾曲部の背部セクションが約０．０６０〜０．１２５インチの半径を有することを特徴とするエネルギー吸収体。
10. エネルギー吸収体において、
    第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部であって、前記中間部及び前記第１及び第２の端部が同一面にあり、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために前記所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるように構成かつ配置された湾曲部を含む中間部と、
    前記第１の端部及び前記中間部の対向する部分に、少なくとも１つの第１の突出部及び少なくとも１つの第１のノッチと、
    前記第２の端部及び前記中間部の対向する部分に、少なくとも１つの第２の突出部及び少なくとも１つの第２のノッチとを備え、
    前記第１及び第２のノッチが、材料が前記エネルギー吸収体に捕捉されることを防止するために、前記それぞれの第１及び第２の突出部を受容するように構成かつ配置されることを特徴とするエネルギー吸収体。
11. 請求項１０に記載のエネルギー吸収体において、前記第１の端部及び前記第１の端部に近接した前記中間部の各々が、第１の突出部と第１のノッチとを含み、前記第１の端部の前記第１の突出部が前記中間部の前記第１のノッチと対応し、前記中間部の前記第１の突出部が前記第１の端部の前記第１のノッチと対応することを特徴とするエネルギー吸収体。
12. 請求項１０に記載のエネルギー吸収体において、前記第２の端部及び前記第２の端部に近接した前記中間部の各々が、第２の突出部と第２のノッチとを含み、前記第２の端部の前記第２の突出部が前記中間部の前記第２のノッチと対応し、前記中間部の前記第２の突出部が前記第２の端部の前記第２のノッチと対応することを特徴とするエネルギー吸収体。
13. 請求項１０に記載のエネルギー吸収体において、少なくとも６ｋＮの荷重を受けたときに前記中間部が変形し始めることを特徴とするエネルギー吸収体。
14. 請求項１０に記載のエネルギー吸収体において、前記湾曲部の背部セクションが約０．０６０〜０．１２５インチの半径を有することを特徴とするエネルギー吸収体。
15. エネルギー吸収体を製造する方法において、
    ０．２５０〜０．５００インチの厚さを有する一片のステンレス鋼を得るステップと、
    前記ステンレス鋼を切断して、第１の端部と第２の端部とを相互結合する中間部を同一面に形成するステップであって、前記中間部が湾曲部を含み、前記第１及び第２の端部が前記端部に形成された開口を含み、前記湾曲部が、所定の荷重からのエネルギーを吸収するために前記所定の荷重を受けたときに変形しかつ真っ直ぐになり始めるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記ステンレス鋼が約０．３７５インチの厚さを有することを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法において、前記ステンレス鋼がレーザカッタ又はウォータジェットを使用して切断されることを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の方法において、前記ステンレス鋼を切断するときに前記中間部にローブを形成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１５に記載の方法において、前記ステンレス鋼を切断するときに前記中間部及び前記第１及び第２の端部にノッチを形成し、次にピンを前記ノッチに挿入するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
20. 請求項１５に記載の方法において、前記第１の端部及び前記中間部の対向する部分に第１の突出部と第１のノッチとを形成するステップと、前記第２の端部及び前記中間部の対向する部分に第２の突出部と第２のノッチとを形成するステップとをさらに含み、前記ノッチが、材料が前記エネルギー吸収体に捕捉されることを防止するために、前記突出部を受容するように構成かつ配置されることを特徴とする方法。

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