JP2019157916A - Shock absorber, and method for producing shock absorber - Google Patents
Shock absorber, and method for producing shock absorberInfo
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Abstract
Description
本開示は、及び衝撃吸収体の製造方法衝撃吸収体に関する。 The present disclosure relates to a shock absorber manufacturing method and a shock absorber manufacturing method.
従来、外力による衝撃を吸収する緩衝体として用いられる種々の衝撃吸収体が知られている。例えば、特許文献１には、三次元空間に配置される複数の頂点と、これらの頂点同士を連結する連結部材とによって形成される多面体フレームを複数並べた、三次元の網状となるネットワーク構造体（所謂ラティス構造体の一種）が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various shock absorbers that are used as shock absorbers that absorb shocks caused by external forces are known. For example, Patent Document 1 discloses a three-dimensional network structure in which a plurality of polyhedral frames formed by a plurality of vertices arranged in a three-dimensional space and a connecting member that connects these vertices are arranged. (A so-called lattice structure) is disclosed.
一般に、ラティス構造体を用いた緩衝体は空隙率が高く軽量であり、且つ、衝撃力（外力）に対する応力ひずみ線図においては塑性変形領域の機械的特性が良好であるとされる。すなわち、降伏点を過ぎて応力一定のままひずみが増加し、緻密化が開始するまでの所謂プラトー領域の応力が大きい。一方、材料強度の高い高強度材を用いたラティス緩衝体においては、プラトー領域において応力が大幅に低下するため、全体として外力に対するエネルギ吸収量を増加させることが困難であるという問題があった。 In general, a buffer body using a lattice structure has a high porosity and is lightweight, and in a stress-strain diagram with respect to an impact force (external force), mechanical characteristics of a plastic deformation region are good. That is, the strain increases while the stress is constant after the yield point, and the stress in the so-called plateau region until the densification starts is large. On the other hand, in a lattice buffer using a high-strength material having a high material strength, the stress is greatly reduced in the plateau region, so that it is difficult to increase the amount of energy absorbed with respect to the external force as a whole.
上記事情に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、衝撃吸収体における衝撃吸収性能の向上を図ることを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to improve the shock absorbing performance of the shock absorber.
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃吸収体は、
周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、
前記ラティス構造体の各々の前記格子構造の少なくとも一部に接するように設けられた第１樹脂と、を備える。
一般に、ラティス構造体は、内部の空隙率が高く軽量であり、且つ、衝撃力（外力）に対する応力ひずみ線図においては塑性変形領域の機械的特性が良好であるとされる。一方、材料強度の高い高強度材を用いたラティス緩衝体においては、外力の増加に伴い一度降伏点を過ぎて座屈すると、応力一定で歪が増大する所謂プラトー領域において応力が大幅に減少するため、全体的なエネルギ吸収量を向上させることが困難であった。
この点、上記（１）の構成によれば、ラティス構造体の各々の格子構造の少なくとも一部に接するように設けられた第１樹脂がラティス構造体自体の機械的強度を補強することにより、外力が加わった際におけるラティス構造体の局所的な破壊を抑制して脆性破壊を防止し、圧縮強度特性を向上させることができる。これにより、プラトー領域における応力を向上させることができるので、エネルギ吸収量を向上させて衝撃吸収体における衝撃吸収性能を大幅に向上させることができる。
(1) The shock absorber according to at least one embodiment of the present disclosure is:
A lattice structure including a periodically repeating lattice structure;
A first resin provided in contact with at least a part of the lattice structure of each of the lattice structures.
In general, the lattice structure has a high internal porosity and is lightweight, and in the stress-strain diagram with respect to impact force (external force), the mechanical properties of the plastic deformation region are considered to be good. On the other hand, in a lattice buffer using a high-strength material with high material strength, once buckling past the yield point as the external force increases, the stress is greatly reduced in a so-called plateau region where the strain increases with constant stress. For this reason, it has been difficult to improve the overall energy absorption amount.
In this regard, according to the configuration of the above (1), the first resin provided so as to be in contact with at least a part of each lattice structure of the lattice structure reinforces the mechanical strength of the lattice structure itself, Local fracture of the lattice structure when external force is applied can be suppressed, brittle fracture can be prevented, and compressive strength characteristics can be improved. Thereby, since the stress in a plateau area | region can be improved, energy absorption amount can be improved and the impact absorption performance in a shock absorber can be improved significantly.
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記ラティス構造体の各々の前記格子構造を構成する柱、梁及び筋交の外表面に前記第１樹脂の樹脂層が形成される。
上記（２）の構成によれば、ラティス構造体の各々の格子構造を構成する柱、梁、筋交の外表面に形成された第１樹脂の樹脂層により、ラティス構造体に含まれ得る薄肉部等の表面欠陥や不完全結合等の初期不整を覆うように補強することができるから、外力に対するラティス構造体の局所的な破壊を効果的に防止してプラトー領域における応力を向上させることができる。
(2) In some embodiments, in the configuration described in (1) above,
A resin layer of the first resin is formed on the outer surfaces of the pillars, beams, and braces constituting the lattice structure of each of the lattice structures.
According to the configuration of (2) above, the thin structure that can be included in the lattice structure by the resin layer of the first resin formed on the outer surfaces of the pillars, beams, and braces constituting each lattice structure of the lattice structure It can be reinforced to cover surface imperfections such as surface defects and incomplete bonds, so that local damage to the lattice structure against external forces can be effectively prevented and stress in the plateau region can be improved. it can.
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の構成において、
前記ラティス構造体の各々の前記格子構造の内部に前記第１樹脂が充填される。
ラティス構造体は、プラトー領域では上記（１）で述べたように応力が低く、該ラティス構造体単体でのエネルギ吸収量を増加させることは困難であるが、降伏点未満の応力に対しては良好な弾性特性を示す。一方、第１樹脂は、必ずしも耐力が高いとは限らず、繰り返し荷重を受けることでエネルギ吸収特性が低下する虞があるが、緩衝体として良好なエネルギ吸収特性を持ち得る。
よって、上記（３）の構成によれば、ラティス構造体の降伏応力以下の繰り返し荷重は主に上記ラティス構造体がその弾性変形領域で受け持ち、ラティス構造体の降伏応力以上の荷重は緩衝体としての第１樹脂が主に受け持つというハイブリッドな構造により、例えば内部に第１樹脂が充填されていないラティス構造体よりも、外力に対してラティス構造体が受け持つ降伏応力を向上させることができ、且つ、プラトー領域における応力が向上したエネルギ吸収構造体を提供することができる。
(3) In some embodiments, in the configuration described in (2) above,
The first resin is filled into the lattice structure of each of the lattice structures.
The lattice structure has a low stress in the plateau region as described in (1) above, and it is difficult to increase the energy absorption amount of the lattice structure alone, but for a stress below the yield point, Good elastic properties. On the other hand, the first resin is not necessarily high in proof stress, and there is a possibility that the energy absorption characteristics may be deteriorated by repeatedly receiving a load. However, the first resin may have good energy absorption characteristics as a buffer.
Therefore, according to the configuration of (3) above, the lattice structure is mainly responsible for the repeated load below the yield stress of the lattice structure in its elastic deformation region, and the load above the yield stress of the lattice structure is used as a buffer. With the hybrid structure in which the first resin mainly takes charge, for example, the yield stress that the lattice structure takes on external force can be improved compared to a lattice structure that is not filled with the first resin inside, and An energy absorbing structure with improved stress in the plateau region can be provided.
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、
前記ラティス構造体の内部に充填される前記第１樹脂は、シンタクチックフォームを含む。
上記（４）の構成によれば、シンタクチックフォームに包含されるマイクロバルーンの含有率を任意に設定することにより、充填材としての第１樹脂の圧縮特性を調整することができる。これにより、上記（１）で述べたプラトー領域における応力を任意に設定することができる。
(4) In some embodiments, in the configuration described in (3) above,
The first resin filled in the lattice structure includes a syntactic foam.
According to the configuration of (4) above, the compression characteristics of the first resin as the filler can be adjusted by arbitrarily setting the content of the microballoons included in the syntactic foam. Thereby, the stress in the plateau region described in the above (1) can be arbitrarily set.
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の構成において、
前記ラティス構造体の外表面を覆うように設けられた第２樹脂を備える。
上記（５）の構成によれば、内部に第１樹脂が充填されたラティス構造体の外表面がさらに第２樹脂でコーティングされるから、ラティス構造体の内側と外側の両方を樹脂で補強することができる。これにより、内部に充填された第１樹脂の、ラティス構造体の外側への変形を抑制することができるから、プラトー領域の応力が向上してより大きなエネルギ吸収特性を有する衝撃吸収体を得ることができる。
(5) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (4) above,
A second resin provided to cover an outer surface of the lattice structure;
According to the configuration of (5) above, since the outer surface of the lattice structure filled with the first resin is further coated with the second resin, both the inside and the outside of the lattice structure are reinforced with the resin. be able to. Thereby, since the deformation | transformation to the outer side of the lattice structure of the 1st resin with which the inside was filled can be suppressed, the stress of a plateau area | region improves and the impact absorber which has a bigger energy absorption characteristic is obtained. Can do.
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１樹脂は、引張強度が１０ＭＰａ以上であることが望ましい。
上記（６）の構成によれば、引張強度が１０ＭＰａ以上である引張強度に優れた第１樹脂を用いることにより、この第１樹脂がラティス構造体にコーティング又は充填された衝撃吸収体の圧縮強度を大幅に向上させることができる。
(6) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (5) above,
The first resin preferably has a tensile strength of 10 MPa or more.
According to the configuration of (6) above, by using the first resin excellent in tensile strength having a tensile strength of 10 MPa or more, the compressive strength of the shock absorber in which the first resin is coated or filled in the lattice structure. Can be greatly improved.
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１樹脂は、伸び率が１００％以上であることが望ましい。
上記（７）の構成によれば、伸び率が１００％以上である延性に優れた第１樹脂を用いることにより、該第１樹脂がラティス構造体の各々の格子構造の少なくとも一部に接するように設けられた衝撃吸収体の圧縮強度を大幅に向上させることができる。
(7) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (6) above,
The first resin preferably has an elongation percentage of 100% or more.
According to the configuration of (7) above, by using the first resin excellent in ductility with an elongation rate of 100% or more, the first resin comes into contact with at least a part of each lattice structure of the lattice structure. The compressive strength of the shock absorber provided in can be greatly improved.
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１樹脂は、剥離強度が５ＭＰａ以上であることが望ましい。
上記（８）の構成によれば、剥離強度が５ＭＰａ以上である吸着性に優れた第１樹脂を用いることにより、ラティス構造体に対する第１樹脂のコーティングを容易に行うことができる。
(8) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (7) above,
The first resin preferably has a peel strength of 5 MPa or more.
According to the configuration of (8) above, the first resin can be easily coated on the lattice structure by using the first resin having a peel strength of 5 MPa or more and excellent adsorptivity.
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れか一つに記載の構成において、
前記ラティス構造体は、ＢＣＣ、Ｐｙｒａｍｉｄａｌ、Ｋａｇｏｍｅ又はＯｃｔｅの格子構造を含む。
上記（９）の構成によれば、ＢＣＣ、Ｐｙｒａｍｉｄａｌ、Ｋａｇｏｍｅ又はＯｃｔｅの格子構造を含むラティス構造体において、上記（１）〜（８）の何れか一つで述べた効果を享受することができる。
(9) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (8) above,
The lattice structure includes a lattice structure of BCC, Pyramidal, Kagome, or Octe.
According to the configuration of (9) above, in the lattice structure including the lattice structure of BCC, Pyramidal, Kagome, or Octe, the effect described in any one of (1) to (8) can be enjoyed. .
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の何れか一つに記載の構成において、
前記ラティス構造体は、チタン、ＳＵＳ６３０又はマルエージング鋼を含む金属ラティス構造体である。
上記（１０）の構成によれば、軽量且つ機械的強度に優れたチタン、ＳＵＳ６３０又はマルエージング鋼等の比較的高硬度かつ低靭性の金属で形成された金属ラティス構造体を備えた衝撃吸収体において、上記（１）〜（９）の何れか一つで述べた効果を享受することができる。
(10) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (9) above,
The lattice structure is a metal lattice structure including titanium, SUS630, or maraging steel.
According to the configuration of the above (10), the shock absorber includes a metal lattice structure formed of a relatively high hardness and low toughness metal such as titanium, SUS630, or maraging steel that is lightweight and excellent in mechanical strength. The effect described in any one of the above (1) to (9) can be enjoyed.
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の構成において、
前記ラティス構造体は、防護対象物への取付面を含み、
前記取付面から遠い遠位側部分が、前記取付面に近い近位側部分よりも高密度に形成される。
外力である衝撃力の作用する方向が定まっている場合、ラティス構造体における作用側の密度を高くすることで、慣性力によって大きな荷重を吸収し、防護対象物に作用する荷重を低減し得る。従って、上記（１１）の構成によれば、防護対象物への取付面から遠い遠位側部分が、取付面に近い近位側部分よりも高密度に形成されるから、上記遠位側部分で大きな荷重を吸収して防護対象物に作用する荷重をより効果的に低減することができる。
(11) In some embodiments, in the configuration according to any one of (1) to (10) above,
The lattice structure includes an attachment surface to a protection object;
The distal portion far from the mounting surface is formed with a higher density than the proximal portion close to the mounting surface.
When the direction in which the impact force that is an external force acts is determined, by increasing the working side density in the lattice structure, a large load can be absorbed by the inertial force and the load acting on the protection target can be reduced. Therefore, according to the configuration of (11), the distal portion far from the attachment surface to the protection target is formed with a higher density than the proximal portion near the attachment surface. Thus, it is possible to more effectively reduce the load acting on the object to be protected by absorbing a large load.
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の構成において、
前記ラティス構造体に充填された前記第１樹脂は、前記近位側部分の空隙率が前記遠位側部分の空隙率よりも高い。
上記（１２）の構成によれば、ラティス構造体に充填された第１樹脂内における空隙の分布を調整することにより、充填材としての第１樹脂内に粗密を形成することができる。そして、防護対象物への取付面に近い近位側部分の空隙率を遠位側部分よりも高くすることで、相対的に遠位側部分の密度を高くして上記（１１）で述べた効果を享受することができる。
(12) In some embodiments, in the configuration described in (11) above,
The first resin filled in the lattice structure has a higher porosity in the proximal portion than in the distal portion.
According to the configuration of (12) above, by adjusting the distribution of voids in the first resin filled in the lattice structure, it is possible to form a denseness in the first resin as the filler. Then, the density of the distal portion is relatively increased by increasing the porosity of the proximal portion close to the attachment surface to the protection object as compared with the distal portion, as described in (11) above. You can enjoy the effect.
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の構成において、
前記第１樹脂は、前記ラティス構造体内において前記取付面から遠い前記遠位側部分にのみ充填される。
上記（１３）の構成によれば、取付面から遠い遠位側部分にのみ第１樹脂が充填された衝撃吸収体において、上記（１１）で述べた効果を享受することができる。
(13) In some embodiments, in the configuration described in (11) above,
The first resin is filled only in the distal portion far from the mounting surface in the lattice structure.
According to the configuration of (13) above, the effect described in (11) above can be enjoyed in the shock absorber in which the first resin is filled only in the distal portion far from the mounting surface.
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１３）の何れか一つに記載の構成において、
前記ラティス構造体のうち、前記取付面から遠い遠位端を覆う鋼板をさらに備える。
上記（１４）の構成によれば、取付面から遠い遠位端を覆う鋼板を備えた衝撃吸収体において、上記（１１）〜（１３）の何れか一つで述べた効果を享受することができる。
(14) In some embodiments, in the configuration according to any one of (11) to (13) above,
The said lattice structure is further equipped with the steel plate which covers the distal end far from the said attachment surface.
According to the configuration of (14) above, in the shock absorber provided with the steel plate covering the distal end far from the mounting surface, the effect described in any one of (11) to (13) can be enjoyed. it can.
（１５）本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃吸収体の製造方法は、
周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体を形成するステップと、
第１樹脂を構成する主剤及び硬化剤を、前記ラティス構造体の各々の格子構造の少なくとも一部に接するように噴射して前記第１樹脂を設けるステップと、を備える。
上記（１５）の方法によれば、ラティス構造体の各々の格子構造の少なくとも一部に接するように主剤及び硬化剤を噴射して第１樹脂を設けることにより、外力が加わった際におけるラティス構造体の局所的な破壊を防止してプラトー領域における応力を向上させ、エネルギ吸収量を大幅に向上させた衝撃吸収体を容易に製造することができる。
(15) A method of manufacturing the shock absorber according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
Forming a lattice structure including a periodically repeating lattice structure;
Spraying a main agent and a curing agent constituting the first resin so as to be in contact with at least a part of each lattice structure of the lattice structure, and providing the first resin.
According to the method of (15) above, the lattice structure when an external force is applied by spraying the main agent and the curing agent so as to contact at least a part of each lattice structure of the lattice structure and providing the first resin. It is possible to easily manufacture a shock absorber that can prevent local destruction of the body, improve the stress in the plateau region, and greatly improve the amount of energy absorption.
本発明の幾つかの実施形態によれば、衝撃吸収体における衝撃吸収性能の向上を図ることができる。 According to some embodiments of the present invention, it is possible to improve the shock absorbing performance of the shock absorber.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
図１は、本開示の一実施形態に係る衝撃吸収体の構成例を示す概略図であり、（ａ）は単位格子、（ｂ）はラティス構造体、（ｃ）はラティス構造体の一部に樹脂を設けた様子を示す。図２は、一実施形態に係る衝撃吸収体において樹脂によりラティス構造体の初期不整を補強した様子を簡易的に示す概略図であり、（ａ）は薄肉部の補強、（ｂ）は結合不良の補強をそれぞれ示す。図３は、一実施形態におけるラティス構造体と、ラティス構造体を樹脂で補強した場合の各応力ひずみ曲線を比較して示した図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a shock absorber according to an embodiment of the present disclosure, in which (a) is a unit cell, (b) is a lattice structure, and (c) is a part of the lattice structure. Shows a state where the resin is provided. FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams schematically showing a state in which the initial irregularity of the lattice structure is reinforced with a resin in the shock absorber according to the embodiment, wherein FIG. 2A is a reinforcement of a thin portion, and FIG. The reinforcement of each is shown. FIG. 3 is a diagram comparing the lattice structure in one embodiment and the stress strain curves when the lattice structure is reinforced with resin.
図１に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃吸収体１は、周期的に繰り返す格子構造３（単位格子：図１（ａ）参照）を含むラティス構造体２（図１（ｂ）参照）と、該ラティス構造体２の各々の格子構造３の少なくとも一部に接するように設けられた第１樹脂２０（図１（ｃ）参照）と、を備えている。 As illustrated in a non-limiting manner in FIG. 1, the shock absorber 1 according to at least one embodiment of the present disclosure includes a lattice structure 3 including a periodically repeating lattice structure 3 (unit lattice: see FIG. 1A). 2 (see FIG. 1 (b)) and a first resin 20 (see FIG. 1 (c)) provided so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 of the lattice structure 2. Yes.
図１（ａ）に非限定的に例示する格子構造３は、例えば立方体の各辺を構成する柱４及び梁５と、各辺の交点を結ぶ筋交６とを含み得る。なお、本開示では格子構造３のうち図中の縦方向に延在する辺を便宜的に柱４と称し、同横方向に延在する辺を梁５と称するが、必ずしも両者を互いに明確に区別するものではない。また、図１（ａ）では筋交６が３次元的に（即ち立体的に）各辺の頂部を結ぶ構成を示しているが、例えば各辺を２次元的に（平面的に）結ぶ対角線に沿って筋交６が設けられていてもよい。 The lattice structure 3 illustrated in a non-limiting manner in FIG. 1A can include, for example, columns 4 and beams 5 that constitute each side of a cube, and bracing 6 that connects the intersections of the sides. In the present disclosure, in the lattice structure 3, the side extending in the vertical direction in the drawing is referred to as a column 4 for convenience and the side extending in the horizontal direction is referred to as a beam 5. There is no distinction. Further, FIG. 1A shows a configuration in which the bracing 6 connects the tops of the respective sides three-dimensionally (that is, three-dimensionally). For example, a diagonal line connecting the respective sides two-dimensionally (planarly). The bracing 6 may be provided along.
ラティス構造体２は、耐衝撃性に優れ、且つ軽量な構造体であって、外力に対する緩衝体としての衝撃吸収体１の骨格として機能し得る。このラティス構造体２は、例えば図１（ｂ）に非限定的に例示するように、細長い柱４又は梁５等を含む周期セル構造体であり、柱４又は梁５の太さ（又は径）、セルの幾何学形状、或いは、材料を任意に設定することにより、機械的特性を任意に設定し得る。また、ラティス構造体２を構成する格子構造３の高さ方向Ｚ、幅方向Ｘ、奥行き方向Ｙ各々への数（繰り返し数）や配置は、必要に応じて任意に設定し得る。 The lattice structure 2 is a lightweight structure that is excellent in impact resistance and can function as a skeleton of the shock absorber 1 as a buffer against external force. The lattice structure 2 is a periodic cell structure including elongate columns 4 or beams 5 and the like (for example, but not limited to FIG. 1B). ), The mechanical properties can be arbitrarily set by arbitrarily setting the cell geometry or material. Further, the number (repetition number) and arrangement of the lattice structure 3 constituting the lattice structure 2 in the height direction Z, the width direction X, and the depth direction Y can be arbitrarily set as necessary.
第１樹脂２０は、例えば図１（ｃ）に非限定的に例示するように、ラティス構造体２を構成する各々の格子構造３の少なくとも一部に接するようにして設けられることで、例えば、ラティス構造体２における当該第１樹脂２０との接触部分に表面欠陥（図２（ａ）参照）や結合不良（図２（ｂ）参照）等の欠陥が存在する場合に、その欠陥を補強してラティス構造体２の局所的な破壊を防ぐために機能し得る。この第１樹脂２０には、例えば延性及び／又は吸着性に優れた樹脂を採用してもよい。延性に優れた樹脂として、例えばポリウレア樹脂やシンタクチックフォーム等を適用してもよい。ポリウレア樹脂は、ウレア結合が主体となった樹脂化合物の一種であり、イソシアネート（―ＮＣＯ）とポリアミン（―ＮＨ２）との化学反応によって形成され得る。上記ウレア結合は、ウレタン結合と比べて結合力が比較的強い上に硬化時間が数秒〜数十秒と極めて早く、防水性・耐久性・耐摩耗性及び耐熱性等に優れ、様々な変状要因から基材を保護するライニング材として機能し得る。 The first resin 20 is provided so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 constituting the lattice structure 2, for example as illustrated in FIG. If there is a defect such as a surface defect (see FIG. 2 (a)) or poor bonding (see FIG. 2 (b)) in the lattice structure 2 in contact with the first resin 20, the defect is reinforced. It can function to prevent local destruction of the lattice structure 2. For example, a resin excellent in ductility and / or adsorptivity may be adopted as the first resin 20. As a resin excellent in ductility, for example, a polyurea resin or a syntactic foam may be applied. The polyurea resin is a kind of resin compound mainly composed of urea bonds, and can be formed by a chemical reaction between isocyanate (—NCO) and polyamine (—NH 2 ). The above urea bond has a relatively strong bond strength compared to urethane bond and extremely fast curing time of several seconds to several tens of seconds. It is excellent in waterproofness, durability, wear resistance, heat resistance, etc. It can function as a lining material that protects the substrate from factors.
ここで、一般に、ラティス構造体２は、内部の空隙率が高く軽量であり、例えば図３に示す応力ひずみ線図の弾性変形領域３０では良好な機械的特性（降伏点が高い）を示す。一方で、ラティス構造体２は、外力の増加に伴い一度降伏点３１を過ぎて座屈すると、応力一定で歪が増大する所謂プラトー領域３２において応力が大幅に減少するため、全体的なエネルギ吸収量を向上させることが困難である（図３の線Ａ参照）。
この点、本開示の上記構成によれば、ラティス構造体２の各々の格子構造３の少なくとも一部に接するように設けられた第１樹脂２０がラティス構造体２自体の機械的強度を補強することにより、外力が加わった際におけるラティス構造体２の局所的な破壊を抑制して脆性破壊を防止し、圧縮強度特性を向上させることができる。これにより、プラトー領域３２における応力を向上させることができるので、エネルギ吸収量を向上させて衝撃吸収体１の衝撃吸収性能を大幅に向上させることができるのである（図３の線Ｂ参照）。
なお、図３等に示す応力ひずみ線図において、各応力ひずみ曲線と応力ゼロの横軸とで囲まれた領域の面積が外力に対するエネルギ吸収量を示し、プラトー領域３２における応力の値を増大させることで総エネルギ吸収量の増大を図ることができ、緩衝体として優れたエネルギ吸収特性を有する衝撃吸収体１を得ることができる。
Here, in general, the lattice structure 2 has a high internal porosity and is lightweight, and exhibits, for example, good mechanical characteristics (high yield point) in the elastic deformation region 30 of the stress-strain diagram shown in FIG. On the other hand, once the lattice structure 2 buckles past the yield point 31 as the external force increases, the stress greatly decreases in the so-called plateau region 32 where the stress increases at a constant stress. It is difficult to improve the amount (see line A in FIG. 3).
In this regard, according to the configuration of the present disclosure, the first resin 20 provided so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 of the lattice structure 2 reinforces the mechanical strength of the lattice structure 2 itself. Thus, local fracture of the lattice structure 2 when an external force is applied can be suppressed, brittle fracture can be prevented, and compressive strength characteristics can be improved. Thereby, since the stress in the plateau region 32 can be improved, the energy absorption amount can be improved and the shock absorbing performance of the shock absorber 1 can be greatly improved (see line B in FIG. 3).
In the stress-strain diagram shown in FIG. 3 etc., the area of the region surrounded by each stress-strain curve and the horizontal axis of zero stress indicates the amount of energy absorbed with respect to external force, and increases the stress value in the plateau region 32. Thus, the total energy absorption amount can be increased, and the shock absorber 1 having excellent energy absorption characteristics as a buffer body can be obtained.
図４〜図７は、各々一実施形態に係るラティス構造体の例を非限定的に例示する図であり、各図の（ａ）はラティス構造全体、（ｂ）は単位格子をそれぞれ示す。
幾つかの実施形態において、ラティス構造体２は、例えば図４に例示する体心立方格子（ｂｏｄｙ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ：ＢＣＣ；立方晶系）、図５に例示する直方格子（Ｐｙｒａｍｉｄａｌ；直方晶系）、図６に例示するカゴメ格子（Ｋａｇｏｍｅ）、又は図７に例示するＯｃｔｅ等の格子構造３を含んでもよい。このように、ＢＣＣ、Ｐｙｒａｍｉｄａｌ、Ｋａｇｏｍｅ又はＯｃｔｅ等の格子構造３を含むラティス構造体２を備えた衝撃吸収体１において、本開示の何れかの実施形態で述べる作用及び効果を享受することができる。
FIGS. 4 to 7 are diagrams illustrating examples of lattice structures according to one embodiment, respectively, and (a) of FIG. 4 shows the entire lattice structure, and (b) shows a unit cell.
In some embodiments, the lattice structure 2 includes, for example, a body-centered cubic (BCC) exemplified in FIG. 4 and a rectangular lattice (Pyramidal) exemplified in FIG. 6 may include a lattice structure 3 such as Kagome lattice illustrated in FIG. 6 or Octe illustrated in FIG. Thus, in the shock absorber 1 including the lattice structure 2 including the lattice structure 3 such as BCC, Pyramidal, Kagome, or Octe, it is possible to receive the operations and effects described in any of the embodiments of the present disclosure. .
幾つかの実施形態では、例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ラティス構造体２の各々の格子構造３を構成する柱４、梁５及び筋交６の外表面に第１樹脂２０の樹脂層２１が形成されてもよい。つまり、ラティス構造体２を構成する各々の格子構造３の少なくとも一部（例えば図１（ｃ）参照）のみならず、ラティス構造体２の構成要素である格子構造３の柱４、梁５及び筋交６の全ての外表面に第１樹脂２０が設けられていてもよい。
このような構成によれば、ラティス構造体２の各々の格子構造３を構成する柱４、梁５、筋交６の外表面９に形成された第１樹脂２０の樹脂層２１により、ラティス構造体２に含まれ得る薄肉部４１等の表面欠陥や結合不良部４３（不完全結合部）等の初期不整を覆うようにして補強することができるから、外力に対するラティス構造体２の局所的な破壊を効果的に防止して、プラトー領域３２における応力を向上させることができる。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), on the outer surfaces of the pillars 4, beams 5 and braces 6 constituting each lattice structure 3 of the lattice structure 2. A resin layer 21 of the first resin 20 may be formed. That is, not only at least a part of each lattice structure 3 constituting the lattice structure 2 (see, for example, FIG. 1C), but also the columns 4 and beams 5 of the lattice structure 3 that are constituent elements of the lattice structure 2. The first resin 20 may be provided on all outer surfaces of the bracing 6.
According to such a configuration, the lattice structure 3 is formed by the resin layer 21 of the first resin 20 formed on the outer surface 9 of the pillar 4, the beam 5, and the bracing 6 constituting each lattice structure 3 of the lattice structure 2. Since it can be reinforced to cover initial imperfections such as surface defects such as the thin-walled portion 41 and the poorly connected portion 43 (incompletely connected portion) that can be included in the body 2, Breaking can be effectively prevented and the stress in the plateau region 32 can be improved.
図８は他の実施形態に係る衝撃吸収体を示す斜視図であり、（ａ）はラティス構造体、（ｂ）はラティス構造体の内部に樹脂を充填した様子、（ｃ）はラティス構造体の内部に樹脂を充填し且つ外表面を樹脂でコーティングした様子を示す。図９は他の実施形態におけるラティス構造体と、ラティス構造体を樹脂で補強した場合との応力ひずみ線図を比較して示した図である。
幾つかの実施形態では、ラティス構造体２の各々の格子構造３（例えば図８（ａ）及び図１０（ａ）参照）の内部に第１樹脂２０（図１０（ｂ）参照）が充填されてもよい（図８（ｂ）、図８（ｃ）及び図１０（ｃ）参照）。
ラティス構造体２は、プラトー領域３２では例えば図９に示すように、降伏点３１に比べて大幅に応力が低下し、該ラティス構造体２単体のエネルギ吸収量を増加させることは容易ではないが、良好な弾性特性を示す（図９及び図１１（ａ）の線Ａ参照）。一方、第１樹脂２０は、必ずしも耐力が高いとは限らず、繰り返し荷重を受けることでエネルギ吸収特性が低下する虞があるが、プラトー領域３２における応力が比較的高く、緩衝体として良好なエネルギ吸収特性を持ち得る（図１１（ｂ）の線Ｄ参照）。
よって、上記構成によれば、ラティス構造体２の降伏応力以下の繰り返し荷重は主に上記ラティス構造体２がその弾性変形領域３０で受け持ち、ラティス構造体２の降伏応力以上の荷重は緩衝体としての第１樹脂２０が主に受け持つというハイブリッドな構造により、例えば内部に第１樹脂２０が充填されていないラティス構造体２（図８（ａ）及び図１０（ａ）参照）よりも、外力に対してラティス構造体２が受け持つ降伏応力を向上させることができ、且つ、プラトー領域３２における応力が向上したエネルギ吸収構造体を提供することができる（図９の線Ｃ及び図１１（ｃ）の線Ｅ参照）。
8A and 8B are perspective views showing a shock absorber according to another embodiment, wherein FIG. 8A is a lattice structure, FIG. 8B is a state in which a resin is filled in the lattice structure, and FIG. 8C is a lattice structure. A state in which the inside is filled with resin and the outer surface is coated with resin is shown. FIG. 9 is a diagram showing a comparison of stress-strain diagrams between the lattice structure according to another embodiment and the case where the lattice structure is reinforced with resin.
In some embodiments, the first resin 20 (see FIG. 10B) is filled inside each lattice structure 3 of the lattice structure 2 (see, for example, FIGS. 8A and 10A). (See FIGS. 8B, 8C, and 10C).
In the lattice structure 2, as shown in FIG. 9, for example, the lattice structure 2 has a significantly lower stress than the yield point 31, and it is not easy to increase the energy absorption amount of the lattice structure 2 alone. Shows good elastic properties (see line A in FIGS. 9 and 11A). On the other hand, the first resin 20 does not necessarily have a high yield strength, and there is a possibility that the energy absorption characteristics may deteriorate due to repeated loading. It may have absorption characteristics (see line D in FIG. 11 (b)).
Therefore, according to the above configuration, the lattice structure 2 is mainly responsible for the repeated load below the yield stress of the lattice structure 2 in its elastic deformation region 30, and the load above the yield stress of the lattice structure 2 is used as a buffer. Due to the hybrid structure in which the first resin 20 mainly takes charge, for example, the lattice structure 2 (see FIG. 8A and FIG. 10A) in which the first resin 20 is not filled is more effective than external force. On the other hand, the yield stress which the lattice structure 2 takes can be improved, and an energy absorbing structure in which the stress in the plateau region 32 is improved can be provided (see line C in FIG. 9 and FIG. 11C). (See line E).
図１２は他の実施形態における充填材としての第１樹脂に関する図であり、（ａ）は空隙率が高い場合（即ち第１樹脂が低密度の場合）のイメージ図、（ｂ）はその場合の応力ひずみ線図をそれぞれ示す。図１３は他の実施形態における充填材としての第１樹脂に関する図であり、（ａ）は空隙率が低い場合（即ち第１樹脂が高密度の場合）のイメージ図、（ｂ）はその場合の応力ひずみ線図をそれぞれ示す。
図１２及び図１３に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態では、上記構成において、ラティス構造体２の内部に充填される第１樹脂２０は、シンタクチックフォームを含んでもよい。
シンタクチックフォームは、例えば金属、高分子又はセラミックなどを基本構成材料（母材又はマトリックスとも称する）として、内部にマイクロバルーン２４と呼ばれる中空粒子を混ぜ込むことで合成される複合材料である。このシンタクチックフォームの圧縮特性は中空粒子の特性に大きく依存し、例えば中空粒子の含有量を任意に設定することにより第１樹脂２０の密度を任意に調整することができる。
上記構成によれば、シンタクチックフォームに包含されるマイクロバルーン２４の含有率を任意に設定することにより、充填材としての第１樹脂２０の圧縮特性を調整することができる。これにより、プラトー領域３２における応力を任意に設定することができる。
なお、ラティス構造体２の内部に充填する充填材としての第１樹脂２０は、例えばポリウレア樹脂であってもよい。
FIG. 12 is a diagram relating to the first resin as the filler in another embodiment, (a) is an image diagram when the porosity is high (that is, when the first resin is low density), (b) is the case The stress strain diagram is shown respectively. FIG. 13 is a diagram relating to the first resin as the filler in another embodiment, (a) is an image diagram when the porosity is low (that is, when the first resin is high density), (b) is the case The stress strain diagram is shown respectively.
As illustrated in a non-limiting manner in FIGS. 12 and 13, in some embodiments, the first resin 20 filled in the lattice structure 2 in the above configuration may include a syntactic foam.
The syntactic foam is a composite material synthesized by mixing hollow particles called microballoons 24 inside using, for example, a metal, polymer, or ceramic as a basic constituent material (also called a base material or a matrix). The compressive properties of this syntactic foam greatly depend on the properties of the hollow particles. For example, the density of the first resin 20 can be arbitrarily adjusted by arbitrarily setting the content of the hollow particles.
According to the said structure, the compression characteristic of the 1st resin 20 as a filler can be adjusted by setting arbitrarily the content rate of the microballoon 24 included in a syntactic foam. Thereby, the stress in the plateau region 32 can be arbitrarily set.
In addition, the 1st resin 20 as a filler with which the inside of the lattice structure 2 is filled may be a polyurea resin, for example.
幾つかの実施形態では、例えば図１３（ａ）に例示するように第１樹脂２０内の空隙率を低く（すなわち第１樹脂２０を高密度に）形成することにより、図１２（ａ）の例のように空隙率を低く（すなわち第１樹脂２０を高密度に）形成した第１樹脂２０よりもプラトー領域３２における応力を向上させることができるとともに、緻密化開始までの歪を小さく設計することができる（例えば図１３（ｂ）参照）。従って、要求される寸法に応じて適切な衝撃吸収特性を有する衝撃吸収体１を提供することができる。 In some embodiments, for example, as illustrated in FIG. 13A, the porosity in the first resin 20 is formed to be low (that is, the first resin 20 is formed at a high density). The stress in the plateau region 32 can be improved as compared with the first resin 20 formed with a low porosity (that is, the first resin 20 has a high density) as in the example, and the strain until the start of densification is reduced. (See, for example, FIG. 13B). Therefore, it is possible to provide the shock absorber 1 having an appropriate shock absorbing characteristic according to the required dimensions.
幾つかの実施形態において、衝撃吸収体１は、ラティス構造体２の外表面９を覆うように設けられた第２樹脂２２を備えてもよい（例えば図８（ｃ）参照）。このような第２樹脂２２は、例えばラティス構造体２を構成する格子構造３の柱４及び梁５と、ラティス構造体２の内部に充填された第１樹脂２０とを含めたラティス構造体２の外表面全体を覆うようにして設けられ得る。上記第２樹脂２２には、例えば延性に優れた樹脂を採用してもよく、例えばポリウレア樹脂を適用してもよい。
上記構成によれば、内部に第１樹脂２０が充填されたラティス構造体２の外表面９がさらに第２樹脂２２でコーティングされるから、ラティス構造体２の内側と外側の両方を樹脂で補強することができる。これにより、内部に充填された第１樹脂２０の、ラティス構造体２の外側への変形を抑制することができるから、プラトー領域３２における応力が向上してより大きなエネルギ吸収特性を有する衝撃吸収体１を得ることができる（図９の線Ｃ参照）。
In some embodiments, the shock absorber 1 may include a second resin 22 provided so as to cover the outer surface 9 of the lattice structure 2 (see, for example, FIG. 8C). Such a second resin 22 is, for example, a lattice structure 2 including columns 4 and beams 5 of a lattice structure 3 constituting the lattice structure 2 and a first resin 20 filled in the lattice structure 2. It may be provided so as to cover the entire outer surface of the. For the second resin 22, for example, a resin excellent in ductility may be employed, for example, a polyurea resin may be applied.
According to the above configuration, since the outer surface 9 of the lattice structure 2 filled with the first resin 20 is further coated with the second resin 22, both the inside and the outside of the lattice structure 2 are reinforced with the resin. can do. Thereby, since the deformation | transformation to the outer side of the lattice structure 2 of the 1st resin 20 with which the inside was filled can be suppressed, the stress in the plateau area | region 32 improves and the shock absorber which has a bigger energy absorption characteristic 1 can be obtained (see line C in FIG. 9).
幾つかの実施形態では、第１樹脂２０の引張強度が１０ＭＰａ以上であってもよい。このようにすれば、引張強度が１０ＭＰａ以上である引張強度に優れた第１樹脂２０を用いることにより、この第１樹脂２０がラティス構造体２にコーティング又は充填された衝撃吸収体１の圧縮強度を大幅に向上させることができる。 In some embodiments, the tensile strength of the first resin 20 may be 10 MPa or more. In this way, by using the first resin 20 having a tensile strength of 10 MPa or more and excellent in tensile strength, the compressive strength of the shock absorber 1 in which the first resin 20 is coated or filled on the lattice structure 2. Can be greatly improved.
幾つかの実施形態では、第１樹脂２０の伸び率が１００％以上であってもよい。このようにすれば、伸び率が１００％以上である延性に優れた第１樹脂２０を用いることにより、該第１樹脂２０がラティス構造体２の各々の格子構造３の少なくとも一部に接するように設けられた衝撃吸収体１の圧縮強度を大幅に向上させることができる。 In some embodiments, the elongation percentage of the first resin 20 may be 100% or more. In this way, by using the first resin 20 having an elongation ratio of 100% or more and excellent in ductility, the first resin 20 comes into contact with at least a part of each lattice structure 3 of the lattice structure 2. The compressive strength of the shock absorber 1 provided in can be greatly improved.
幾つかの実施形態では、第１樹脂２０の剥離強度が５ＭＰａ以上であってもよい。このようにすれば、剥離強度が５ＭＰａ以上である吸着性に優れた第１樹脂２０を用いることにより、ラティス構造体２に対する第１樹脂２０のコーティングを容易に行うことができる。 In some embodiments, the peel strength of the first resin 20 may be 5 MPa or more. If it does in this way, the coating of the 1st resin 20 with respect to the lattice structure 2 can be performed easily by using the 1st resin 20 excellent in the adsorptivity whose peel strength is 5 Mpa or more.
幾つかの実施形態において、ラティス構造体２は、例えばチタン、ＳＵＳ６３０又はマルエージング鋼を含む金属ラティス構造体であってもよい。
上記構成によれば、軽量且つ機械的強度に優れたチタン、ＳＵＳ６３０又はマルエージング鋼等の比較的高硬度かつ低靭性の金属で形成されたラティス構造体２（金属ラティス構造体）を備えた衝撃吸収体１において、上記何れかで述べた効果を享受することができる。
In some embodiments, the lattice structure 2 may be a metal lattice structure including, for example, titanium, SUS630, or maraging steel.
According to the above configuration, the impact including the lattice structure 2 (metal lattice structure) formed of a metal having a relatively high hardness and low toughness such as titanium, SUS630, or maraging steel that is lightweight and excellent in mechanical strength. The absorber 1 can enjoy the effects described in any of the above.
図１４は他の実施形態に係る衝撃吸収体を示す概略図であり、（ａ）は樹脂の内部に空隙率の高低により密度差を設けた様子、（ｂ）はラティス構造体の一部にのみ樹脂を充填することで密度差を設けた様子、（ｃ）は外力が作用する側に鋼板を設けることで密度差を設けた様子をそれぞれ示す。
図１４（ａ）、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態において、ラティス構造体２は、防護対象物５０への取付面８（或いは接触面）を含んでもよく、衝撃吸収体１は、取付面８から遠い遠位側部分１４が、取付面８に近い近位側部分１２よりも高密度に形成されていてもよい。
取付面８は、防護対象物５０の形状に合わせて任意に設定してもよく、例えば平面部、曲面部、傾斜部、凹凸部又は段差部等を含んでいてもよい。
上記近位側部分１２及び遠位側部分１４の境界は特に限定されず、要求される衝撃吸収性能に応じて任意に設定し得る。例えば上記取付面８から最も遠い遠位端１５（図１４（ａ）及び図１４（ｂ）参照）までの距離の半分の位置を近位側部分１２と遠位側部分１４との境に設定してもよい。
外力である衝撃力の作用する方向が定まっている場合、ラティス構造体２における作用側の密度を高くすることで、慣性力によって大きな荷重を吸収し、防護対象物５０に作用する荷重を低減し得る。従って、上記の構成によれば、防護対象物５０への取付面８から遠い作用側の部位である遠位側部分１４が、取付面８に近い近位側部分１２よりも高密度に形成されるから、上記遠位側部分１４で大きな荷重を吸収して防護対象物５０に作用する荷重を効果的に低減することができる。また、例えば衝撃吸収体１全体を高密度に形成する場合に比べて衝撃吸収体１をより軽量に形成しつつ、例えば遠位側部分１４を近位側部分１２より低密度に形成して同程度の軽量化を図る場合よりもより効果的に外力を吸収し、防護対象物５０に作用する荷重を効果的に低減することができる。
FIG. 14 is a schematic view showing an impact absorber according to another embodiment, in which (a) shows a state in which a density difference is provided in the interior of the resin due to the porosity, and (b) is a part of the lattice structure. Only the resin is filled with the density difference, and (c) shows the density difference by providing the steel plate on the side where the external force acts.
14 (a), 14 (b) and 14 (c), in some embodiments, the lattice structure 2 may be attached to the protective object 50 by a mounting surface 8 ( Alternatively, the shock absorber 1 may be formed such that the distal portion 14 far from the mounting surface 8 is formed at a higher density than the proximal portion 12 close to the mounting surface 8.
The attachment surface 8 may be arbitrarily set in accordance with the shape of the protection target 50, and may include, for example, a flat surface portion, a curved surface portion, an inclined portion, an uneven portion, or a step portion.
The boundary between the proximal portion 12 and the distal portion 14 is not particularly limited, and can be arbitrarily set according to the required shock absorbing performance. For example, a position that is half the distance from the mounting surface 8 to the farthest distal end 15 (see FIGS. 14A and 14B) is set at the boundary between the proximal portion 12 and the distal portion 14. May be.
When the direction in which the impact force, which is an external force, is applied is determined, by increasing the density on the action side of the lattice structure 2, a large load is absorbed by the inertial force, and the load acting on the protection target 50 is reduced. obtain. Therefore, according to the configuration described above, the distal side portion 14 which is the working side portion far from the attachment surface 8 to the protection target object 50 is formed with a higher density than the proximal side portion 12 close to the attachment surface 8. Therefore, it is possible to effectively reduce the load acting on the protection target object 50 by absorbing a large load at the distal portion 14. Further, for example, the shock absorber 1 is formed to be lighter than the case where the entire shock absorber 1 is formed at a high density, while the distal portion 14 is formed to have a lower density than the proximal portion 12, for example. The external force can be absorbed more effectively than in the case of reducing the weight to the extent, and the load acting on the protection target object 50 can be effectively reduced.
幾つかの実施形態では、ラティス構造体２に充填された第１樹脂２０における近位側部分１２の空隙率が遠位側部分１４の空隙率より高くてもよい（例えば図１４（ａ）及び図１４（ｂ）参照）。つまり、第１樹脂２０内で、取付面８からの距離に応じて近位側部分１２が遠位側部分１４よりも低密度（粗）、すなわち遠位側部分１４が近位側部分１２よりも高密度（密）となるようにして粗密を形成してもよい。
このようにすれば、ラティス構造体２に充填された第１樹脂２０内における空隙の分布を調整することにより、充填材としての第１樹脂２０内に粗密を形成することができる。そして、防護対象物５０への取付面８に近い近位側部分１２の空隙率を遠位側部分１４よりも高くすることで、相対的に遠位側部分１４の密度を高くして上述の効果を享受することができる。
In some embodiments, the porosity of the proximal portion 12 in the first resin 20 filled in the lattice structure 2 may be higher than the porosity of the distal portion 14 (eg, FIG. 14 (a) and (Refer FIG.14 (b)). That is, in the first resin 20, the proximal portion 12 is less dense (coarse) than the distal portion 14 depending on the distance from the mounting surface 8, that is, the distal portion 14 is more than the proximal portion 12. Alternatively, the density may be formed to be high density (dense).
In this way, by adjusting the distribution of the voids in the first resin 20 filled in the lattice structure 2, it is possible to form a density in the first resin 20 as the filler. Then, by making the porosity of the proximal portion 12 close to the attachment surface 8 to the protection object 50 higher than that of the distal portion 14, the density of the distal portion 14 is relatively increased, thereby increasing the above-described density. You can enjoy the effect.
幾つかの実施形態において、第１樹脂２０は、ラティス構造体２内において取付面８から遠い遠位側部分１４にのみ充填されてもよい（例えば図１４（ｂ）参照）。つまり、遠位側部分１４にのみ第１樹脂２０を充填することにより、近位側部分１２に比べて遠位側部分１４を高密度に形成してもよい。
このような構成によっても、取付面８から遠い遠位側部分１４を近位側部分１２よりも高密度に形成した衝撃吸収体１の上記効果を享受することができる。
In some embodiments, the first resin 20 may be filled only in the distal portion 14 far from the mounting surface 8 in the lattice structure 2 (see, for example, FIG. 14B). That is, the distal portion 14 may be formed at a higher density than the proximal portion 12 by filling only the distal portion 14 with the first resin 20.
Even with such a configuration, the above-described effect of the shock absorber 1 in which the distal portion 14 far from the mounting surface 8 is formed at a higher density than the proximal portion 12 can be enjoyed.
幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の構成において、ラティス構造体２のうち、取付面８から遠い遠位端１５（例えば図１４（ａ）及び図１４（ｂ）参照）を覆う鋼板１６をさらに備えていてもよい（例えば図１４（ｃ）参照）。
このような構成によっても、取付面８から遠い遠位側部分１４を近位側部分１２よりも高密度に形成した衝撃吸収体１の上記効果を享受することができる。また、衝撃の作用側である遠位端１５に鋼板１６を配置することにより、作用側における衝撃吸収体１の局所的な破壊を防止することができるので、衝撃に対するエネルギ吸収特性の低下を効果的に防止することができる。
In some embodiments, in the configuration described in any of the above embodiments, the distal end 15 of the lattice structure 2 far from the mounting surface 8 (see, for example, FIGS. 14A and 14B). A steel plate 16 may be further provided (see, for example, FIG. 14C).
Even with such a configuration, the above-described effect of the shock absorber 1 in which the distal portion 14 far from the mounting surface 8 is formed at a higher density than the proximal portion 12 can be enjoyed. Further, by disposing the steel plate 16 at the distal end 15 which is the working side of the impact, it is possible to prevent local destruction of the shock absorber 1 on the working side, so that the effect of reducing the energy absorption characteristics against the impact is effective. Can be prevented.
図１５は一実施形態に係る衝撃吸収体の製造方法を示すフローチャートである。図１６は一実施形態に係る衝撃吸収体の製造方法において、ラティス構造体に樹脂を設ける工程を示す模式図である。
図１５に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係る衝撃吸収体１の製造方法は、周期的に繰り返す格子構造３を含むラティス構造体２を形成するステップＳ１０と、ラティス構造体２の各々の格子構造３の少なくとも一部に接するようにして第１樹脂２０を設けるステップＳ２０と、を備えている。
ラティス構造体２を形成するステップＳ１０では、上記何れかの実施形態で記載した構成を備えたラティス構造体２を形成し得る。すなわち、ステップＳ１０では、例えば図４（ｂ）に例示する体心立方格子（ＢＣＣ）、図５（ｂ）に例示する直方格子（Ｐｙｒａｍｉｄａｌ）、図６（ｂ）に例示するカゴメ格子（Ｋａｇｏｍｅ）又は図７（ｂ）に例示するＯｃｔｅ格子、等の格子構造３が周期的に繰り返されてなるラティス構造体２（図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）及び図７（ａ）参照）を形成してもよい。
第１樹脂２０を設けるステップＳ２０では、上記何れかの実施形態で記載した態様で配置されるようにして第１樹脂２０（又は第２樹脂２２）を設けてもよい。
具体的に、ステップＳ２０では、例えばラティス構造体２の各々の格子構造３を構成する柱４、梁５及び筋交６の外表面に第１樹脂２０の樹脂層２１を形成してもよい（例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。また、ステップＳ２０では、ラティス構造体２の各々の格子構造３（例えば図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）参照）の内部に第１樹脂２０を充填してもよい（図８（ｂ）、図８（ｃ）、図１０（ｃ）、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）参照）。
第１樹脂２０及び第２樹脂２２には、例えば延性及び／又は吸着性に優れた樹脂（例えばポリウレア樹脂やシンタクチックフォーム等）を採用してもよい。第１樹脂２０又は第２樹脂２２は、例えば図１６に非限定的に例示するように、各々の樹脂を構成する主剤２６及び硬化剤２８を上記ラティス構造体２に向けて吹き付け、ラティス構造体２を構成する各格子構造３の少なくとも一部に接するように設けて硬化させることで形成されてもよい。
上記の方法によれば、ラティス構造体２の各々の格子構造３の少なくとも一部に接するようにして第１樹脂２０を設けることにより、外力が加わった際におけるラティス構造体２の局所的な破壊を防止してプラトー領域３２における応力を向上させ、エネルギ吸収量を大幅に向上させた衝撃吸収体１を容易に製造することができる。
FIG. 15 is a flowchart showing a method for manufacturing the shock absorber according to one embodiment. FIG. 16 is a schematic view showing a process of providing a resin on the lattice structure in the method of manufacturing the shock absorber according to the embodiment.
As illustrated in a non-limiting manner in FIG. 15, the method of manufacturing the shock absorber 1 according to at least one embodiment of the present disclosure includes the step S <b> 10 of forming a lattice structure 2 including a lattice structure 3 that repeats periodically; A step S20 of providing a first resin 20 so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 of the lattice structure 2.
In step S10 of forming the lattice structure 2, the lattice structure 2 having the configuration described in any of the above embodiments can be formed. That is, in step S10, for example, a body-centered cubic lattice (BCC) illustrated in FIG. 4B, a rectangular lattice illustrated in FIG. 5B, and a kagome lattice illustrated in FIG. 6B. Alternatively, a lattice structure 2 (FIGS. 4A, 5A, 6A, and 7) in which a lattice structure 3 such as an Octe lattice illustrated in FIG. 7B is periodically repeated. (See (a)) may be formed.
In step S <b> 20 of providing the first resin 20, the first resin 20 (or the second resin 22) may be provided so as to be arranged in the manner described in any of the above embodiments.
Specifically, in step S20, for example, the resin layer 21 of the first resin 20 may be formed on the outer surfaces of the pillars 4, the beams 5 and the braces 6 constituting each lattice structure 3 of the lattice structure 2 ( For example, see FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b)). In step S20, the first resin 20 is placed inside each lattice structure 3 of the lattice structure 2 (see, for example, FIG. 4B, FIG. 5B, FIG. 6B, and FIG. 7B). (See FIG. 8B, FIG. 8C, FIG. 10C, FIG. 14B, and FIG. 14C).
For the first resin 20 and the second resin 22, for example, a resin excellent in ductility and / or adsorptivity (for example, polyurea resin or syntactic foam) may be employed. The first resin 20 or the second resin 22, for example, as illustrated in a non-limiting manner in FIG. 16, sprays the main agent 26 and the curing agent 28 constituting each resin toward the lattice structure 2, thereby forming the lattice structure. 2 may be formed by being provided so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 constituting 2 and curing.
According to the above method, by providing the first resin 20 so as to be in contact with at least a part of each lattice structure 3 of the lattice structure 2, local destruction of the lattice structure 2 when an external force is applied. Can be easily manufactured by improving the stress in the plateau region 32 and greatly improving the amount of energy absorption.
以上述べたように、本開示の幾つかの実施形態によれば、衝撃吸収体１の衝撃吸収性能を向上させることができる。 As described above, according to some embodiments of the present disclosure, the shock absorbing performance of the shock absorber 1 can be improved.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by changing the above-described embodiments and forms obtained by combining these forms.
１ 衝撃吸収体
２ ラティス構造体
３ 格子構造
４ 柱
５ 梁
６ 筋交
８ 取付面
９ 外表面
１２ 近位側部分
１４ 遠位側部分
１５ 遠位端
１６ 鋼板
２０ 第１樹脂
２１ 樹脂層
２２ 第２樹脂
２４ マイクロバルーン（中空粒子）
２６ 主剤
２８ 硬化剤
３０ 弾性変形領域
３１ 降伏点
３２ プラトー領域
４１ 薄肉部
４３ 結合不良部
５０ 防護対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shock absorber 2 Lattice structure 3 Lattice structure 4 Pillar 5 Beam 6 Bracing 8 Attachment surface 9 Outer surface 12 Proximal part 14 Distal part 15 Distal end 16 Steel plate 20 First resin 21 Resin layer 22 Second Resin 24 Micro balloon (hollow particles)
26 Main agent 28 Curing agent 30 Elastic deformation region 31 Yield point 32 Plateau region 41 Thin portion 43 Poor connection portion 50 Object to be protected
Claims (15)
前記ラティス構造体の各々の前記格子構造の少なくとも一部に接するように設けられた第１樹脂と、
を備えることを特徴とする衝撃吸収体。 A lattice structure including a periodically repeating lattice structure;
A first resin provided in contact with at least a part of the lattice structure of each of the lattice structures;
A shock absorber, comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収体。 2. The shock absorber according to claim 1, wherein a resin layer of the first resin is formed on an outer surface of columns, beams, and braces constituting the lattice structure of each of the lattice structures.
ことを特徴とする請求項２に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to claim 2, wherein the first resin is filled in the lattice structure of each of the lattice structures.
ことを特徴とする請求項３に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to claim 3, wherein the first resin filled in the lattice structure includes a syntactic foam.
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second resin provided so as to cover an outer surface of the lattice structure.
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The impact absorber according to any one of claims 1 to 5, wherein the first resin has a tensile strength of 10 MPa or more.
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The impact absorber according to any one of claims 1 to 6, wherein the first resin has an elongation percentage of 100% or more.
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The impact absorber according to any one of claims 1 to 7, wherein the first resin has a peel strength of 5 MPa or more.
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The impact absorber according to any one of claims 1 to 8, wherein the lattice structure includes a lattice structure of BCC, Pyramidal, Kagome, or Octe.
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to any one of claims 1 to 9, wherein the lattice structure is a metal lattice structure including titanium, SUS630, or maraging steel.
前記取付面から遠い遠位側部分が、前記取付面に近い近位側部分よりも高密度に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The lattice structure includes an attachment surface to a protection object;
The shock absorber according to any one of claims 1 to 10, wherein a distal portion far from the mounting surface is formed with a higher density than a proximal portion near the mounting surface. .
ことを特徴とする請求項１１に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to claim 11, wherein the first resin filled in the lattice structure has a porosity of the proximal portion higher than a porosity of the distal portion.
ことを特徴とする請求項１１に記載の衝撃吸収体。 The impact absorber according to claim 11, wherein the first resin is filled only in the distal portion far from the mounting surface in the lattice structure.
ことを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載の衝撃吸収体。 The shock absorber according to any one of claims 11 to 13, further comprising a steel plate that covers a distal end far from the mounting surface in the lattice structure.
第１樹脂を構成する主剤及び硬化剤を、前記ラティス構造体の各々の格子構造の少なくとも一部に接するように噴射して前記第１樹脂を設けるステップと、
を備えることを特徴とする衝撃吸収体の製造方法。 Forming a lattice structure including a periodically repeating lattice structure;
Providing the first resin by spraying a main agent and a curing agent constituting the first resin so as to be in contact with at least a part of each lattice structure of the lattice structure;
A method for producing an impact absorber, comprising:
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