JP4286757B2 - 開口付き多角形リブ構造および多角形リブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、一平面に対し直交する方向のリブが相互に交叉して、多角形状に形成された多角形リブ構造に関し、特に衝撃吸収用多角形リブ構造に関するものである。

横断面形状が６角形状をなしたハニカム構造が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているハニカム構造は、ハニカム状をなしたリブの端縁を結んだ面が曲面状をなし、ヘルメットの衝撃吸収材への適用が試みられている。

このハニカム構造を製造するには、図２０および図２１に図示するように、一方向に直線的に指向しかつ横断面形状が矩形状の帯状素材０１を１対の円錐台状ロール０２の間に送り込んで、横断面形状が図２１に図示のような細長梯形状にロール圧延を行なうことにより、一方向に直線的に指向する帯状素材０１を螺旋状に巻回した帯状素材０１Ａに成形する。

螺旋状に巻回された帯状素材０１Ａを、図２３に図示するように、巻回方向に亘って均等に３分割等、複数分割し、その円弧帯状素材０１Ｂの表面を、図２２に図示するように、螺旋中心Ｏから一定の角度間隔で区域（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_２）（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_２）・・・・に区分し、相互に隣接する円弧帯状素材０１Ｂの一方の表面において、３区域Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_２をおいた区域Ｘ_１に接着剤を塗布するとともに、相互に隣接する帯状素材０１Ａの他方の表面において、前記接着剤を塗布した区域Ｘ_１の中間に位置した中央の区域Ｘ_３に接着剤を塗布し、接着剤の硬化後に、図２４に図示するように、円弧状に分割された帯状素材０１Ｂの上下両端部を相互に広げるように移動させることによって、図１４に図示のようなハニカム構造を製造することができる。

特開平９−１０５０１３号公報

特許文献１に開示されたハニカム構造を製造するには、長手方向に亘り一定の厚さを有する横断面形状の矩形状帯状素材０１を、横断面形状が細長梯形状の帯状素材０１Ａに成形するに当り、長手方向に亘る巾および厚さにばらつきがない帯状素材０１を用意する必要があり、それとともに、１対の円錐台状ロール０２の外周面の精度およびロール軸間の平行度ならびに寸法の精度が高い水準であることを必要とし、しかも、加工工数が多くなり、その結果、生産性が低く、コスト高が避けられなかった。

また、特許文献１に開示されたものは、ハニカム構造以外の多角形リブ構造には、適用困難であった。

本発明は、このような難点を克服した多角形リブ構造の改良に係り、本発明により解決しようとする課題は、量産性に富み、コスト安の多角形リブ構造を提供することにある。

請求項１記載の発明は、一平面に対し直交する方向のリブが相互に交叉して、多角形状に形成された多角形リブ構造において、多角形リブの各辺の長手方向略中央部に位置して厚み中心部が２分割されるとともに、該２分割の相対する分割面が相互に離れて開口部が形成され、該開口部の横断面積が開口端から奥に向って減少する形状に前記多角形リブの各辺が形成されたことを特徴とする開口付き多角形リブ構造である。

請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の開口付き多角形リブ構造において、前記多角形リブの菱形開口部の形状および寸法が前記一平面の一方向または複数方向に進むにつれて変化することを特徴とする開口付き多角形リブ構造である。

請求項３記載の発明は、前記請求項１または請求項２記載の開口付き多角形リブ構造において、前記開口部が閉じられ、該開口部の開口面積の広い側のリブ縁に接する外周面が凸弯曲面に形成されたことを特徴とする多角形リブ構造である。

請求項４記載の発明は、前記多角形リブの横断面形状は、正６角形または矩形を連らねた形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載の多角形リブ構造である。

請求項５記載の発明は、前記多角形リブ構造は、衝撃吸収材であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の多角形リブ構造である。

請求項６記載の発明は、前記多角形リブ構造は、ヘルメット用衝撃吸収材であることを特徴とする請求項５記載の多角形リブ構造である。

請求項７記載の発明は、上下１対の成形型よりなり、一方の成形型は、先端に向かって先細となった横断面菱形形状の先細４角錐状雄型が仮想正多角柱面の各外周面中央に位置し、かつ先細４角錐状雄型の縦断面が前記仮想正多角形柱面に沿って配置され、他方の成形型では、前記仮想正角柱面を中心として一定の巾の正多角形溝が形成され、該正多角形溝の長手方向中央に位置して、溝奥に向って次第に小さくなるＶ字状凹部が形成されたことを特徴とする開口付き多角形リブ構造成形型である。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の１対の成形型間に成形材料を充填して成形した後、前記先細４角錐状雄型により形成された４角錐状開口部の対向壁面を相互に当接させて多角形リブ構造を構成することを特徴とする多角形リブ構造の成型方法である。

請求項１記載の発明では、一平面に対し直交する方向のリブが相互に交叉して、多角形状に形成された多角形リブ構造において、多角形リブの各辺の長手方向略中央部に位置して厚み中心部に、断面形状が菱形の先細４角錐状開口部が形成された開口付き多角形リブ構造を低コストで量産することができる。

請求項２記載の発明では、多角形リブのリブ縁に接する外周面を、弯曲半径が場所によって異なるように変化させることができる。

請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明における菱形の先細４角錐状開口部を閉じることにより、該開口部の開口面積の広い側のリブ縁に接する外周面が凸弯曲面に形成された多角形リブ構造を容易に生産することができる。

請求項４記載の発明では、多角形リブの横断面形状が、正６角形または矩形を連らねた形状の多角形リブ構造を容易に生産することができる。

請求項５記載の発明では、軽量で衝撃吸収性の高い多角形リブ構造を得ることができる。

請求項６記載の発明では、ヘルメットの内周面に請求項４記載の多角形リブ構造を付設することにより、軽量で衝撃吸収性が高いヘルメットを安価で得ることができる。

請求項７記載の発明の成形型を用いることにより、請求項１記載の多角形リブ構造が、安価で容易に得られる。

請求項８記載の発明の成形方法を適用することにより、請求項３記載の多角形リブ構造を、低コストで容易に量産することができる。

図１ないし図１４に図示された本発明の実施形態について説明する。

請求項１記載の発明の一実施形態の開口付き６角形リブ構造２は、図１に図示され、図２はその要部拡大平面図である。

開口付き６角形リブ構造２では、リブ３の各端部は相互に１２０°の角度間隔を存して相互に一体に結合され、各リブ３の長手方向略中央部に位置して厚み中心部が２分割されて菱形開口部４が形成され、この菱形開口部４は、横断面形状が菱形で、その横断面積が上部開口端から下方に進むにつれて減少する形状になっている。

開口内面５におけるリブ３の長手方向に指向した長手方向谷線６と、リブ３の巾方向に指向した巾方向谷線７とにそれぞれ隣接したリブ３の外側面に、断面がＶ字状の切欠き８と切欠き９とが形成されている。

図１および図２に図示の開口付き６角形リブ構造２を製造するには、図５に図示の上下１対の上型21および下型30よりなる成形型20が用いられる。

請求項７における一方の成形型である上型21は、図５および図６に図示されるように、１点鎖線で示された仮想正６角形24の各辺に、４角錐台状雄型23の長手方向稜角線26が一致し、かつ該仮想正６角形24の各辺の中央に４角錐台状雄型23が位置するように、上型21の上基盤22の下面から下方へ４角錐台状雄型23が突設されている。

また、請求項７における他方の成形型である下型30では、図示されない金型用厚板に、図７に図示するように、上型21の仮想正６角形24と同一形状の１点鎖線で示された仮想正６角形33に沿って、図２に図示の開口付き６角形リブ構造２の厚さと同一の巾の正６角形溝34を形成するとともに、正６角形溝34の各辺中央部に上型21の４角錐台状雄型23の外側面25と同一形状の４角錐台状凹部35を形成し、かつ、４角錐台状凹部35の溝底における上下方向に指向した断面３角状の突条36と、４角錐台状凹部35の端縁に沿って該端縁に突条37とを形成することにより、下型30は、下基盤31に変形６角柱状雄型32が一体的に結合された構造となっている。

下型30の正６角形溝34の各辺中央部に位置した４角錐台状凹部35の中心線に、上型21の４角錐台状雄型23の中心線を一致させて、下型30の４角錐台状凹部35に上型21の４角錐台状雄型23を遊嵌した状態で、両上型21下型30間の空隙部に、熱可塑性樹脂を注入充填すれば、図１ないし図４に図示の開口付き６角形リブ構造２を射出成形することができる。

図１ないし図４に図示の射出成形された開口付き６角形リブ構造２の開口内面５に接着剤を塗布した後、相対する巾方向谷線７が相互に接触するように、菱形開口部４の両側面を加圧すれば、菱形開口部４が閉じられて図１１に図示される６角形リブ構造１が形成される。

開口付き６角形リブ構造２のリブ上端面10において、図２の右下に図示されるように、３枚のリブ３が交叉したリブ上端面交叉中心点11と、これに隣接したリブ上端面交叉中心点11との距離Ｓ_１は、両長手方向谷線６の長手方向谷線上端点12の間隔２Ａ_１と、リブ上端面交叉中心点11と長手方向谷線上端点12間の距離Ｃの２倍の距離２Ｃとの和、すなわち
Ｓ_１＝２（Ａ_１＋Ｃ）
となる。

開口付き６角形リブ構造２のリブ下端面14において、図２の左下に図示されるように、３枚のリブ３が交叉したリブ下端面交叉中心点15と、これに隣接したリブ下端面交叉中心点15の距離Ｔ_１は、両長手方向谷線下端点16間の距離２Ｂ_１と、リブ下端面交叉中心点15、長手方向谷線下端点16間の距離Ｄの２倍の距離２Ｄとの和、すなわち
Ｔ_１＝２（Ｂ_１＋Ｄ）＝Ｓ_１
となる。

開口付き６角形リブ構造２の菱形開口部４が閉じられると、６角形リブ構造１における巾方向谷線７の巾方向谷線上端点13が当接するため、図１２に図示されるように、リブ上端面10における長手方向谷線上端点12とこれに隣接した長手方向谷線上端点12との距離Ｓ_２は、長手方向谷線上端点12と巾方向谷線上端点13との距離Ａ_２の２倍の距離２Ａ_２と、リブ下端面交叉中心点15長手方向谷線下端点16間の距離Ｃの２倍の距離２Ｃとの和、すなわち
Ｓ_２＝２（Ａ_２＋Ｃ）
となる。

開口付き６角形リブ構造２の菱形開口部４が閉じられた状態での６角形リブ構造１のリブ下端面14では、リブ下端面交叉中心点15とこれに隣接したリブ下端面交叉中心点15との距離Ｔ_２は、長手方向谷線下端点16と巾方向谷線下端点17との距離Ｂ_２の２倍の距離２Ｂ_２と、リブ下端面交叉中心点15長手方向谷線下端点16間の距離Ｄの２倍の距離２Ｄとの和、すなわち、
Ｔ_２＝２（Ｂ_２＋Ｄ）
となる。

リブ上端面10では、開口付き６角形リブ構造２の隣接リブ上端面交叉中心点11間の距離Ｓ_１が、菱形開口部４が閉じられると、６角形リブ構造１の隣接リブ上端面交叉中心点11間の距離Ｓ_２となり、その差は、
Ｓ_２−Ｓ_１＝２（Ａ_２−Ａ_１）
となり、Ａ_２は、図２で明らかなように、長手方向谷線上端点12巾方向谷線上端点13開口中心点18を頂点とする直角３角形の斜辺12、13の長さであり、その３角形の底辺12、18よりも長いので、菱形開口部４を閉じると、両リブ上端面交叉中心点11間の距離は、２（Ａ_２−Ａ_１）だけ増大する。

同様にリブ下端面14でも、菱形開口部４が閉じられた状態の両リブ下端面交叉中心点15間の距離Ｔ_２は、菱形開口部４が形成された状態の両リブ下端面交叉中心点15間の距離Ｔ_１と比べると、
Ｔ_２−Ｔ_１＝２（Ｂ_２−Ｂ_１）
となり、両リブ下端面交叉中心点15リブ下端面交叉中心点15間の距離は２（Ｂ_２−Ｂ_１）だけ増大するが、Ａ_１、Ａ_２に比べて、Ｂ_１、Ｂ_２の方が短かいので、その伸び量は小さくなり、従って、リブ上端面10を結んだ面は上方へ突出した図１４に図示のような弯曲面となり、６角形リブ構造１を図示されないヘルメットの衝撃緩衝材に適用することが可能となる。

図１ないし図１４に図示の実施形態では、上下対の上型21、下型30よりなる成形型20を用い、両上型21、下型30間の間隙部に熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を注入充填するだけで、開口付き６角形リブ構造２を短時間内に能率良く射出成形できるので、生産性を高め、低コストで大量生産を行なうことができる。

また、成形された開口付き６角形リブ構造２の相対する開口内面５を接着剤により相互に一体に接合することにより、各菱形開口部４を閉じ、図１４に図示のように上方へ湾曲した６角形リブ構造１を生産することができる。

さらに、開口付き６角形リブ構造２の構成材料に比較的衝撃破壊強度の低い材料を用いれば、軽量で衝撃吸収性の良好な構造物を得ることができる。

開口付き６角形リブ構造２における菱形開口部４の大きさや形状を開口付き６角形リブ構造２の場所に応じて適宜変更することにより、６角形リブ構造１の弯曲面形状をヘルメットの形状に適合させることができ、ヘルメットの衝撃吸収材に容易に適用することができる。

前記実施形態では、開口付き６角形リブ構造２の相対する開口内面５を接着剤で一体に接合したが、６角形リブ構造１の構成材料に熱可塑性樹脂を用いた場合には、融着により、開口付き６角形リブ構造２の相対する開口内面５を一体に接合してもよい。

図１ないし図１４に図示の実施形態では、菱形開口部４の上面開口の菱形と菱形開口部４の下面開口の菱形とは大きさが異なり、他方、形状は略相似形であったが、図１５および図１６に図示するように菱形開口部４Ｘの上面開口４ａの長手方向の寸法と菱形開口部４Ｘの下面開口４ｂの長手方向の寸法とは等しいが、上面開口４ａの巾方向寸法は、下面開口４ｂの巾方向寸法よりも大きく、上面開口４ａの形状と下面開口４ｂの形状は著しく異なったものでもよい。

図１ないし図１６に図示の実施形態では、多角形が正６角形であったが、図１７に図示のような正方形リブ構造40や、図１８に図示のような正３角形リブ構造41にも、本発明は勿論適用可能である。

本発明の一実施形態の開口付き６角形リブ構造の平面図である。 図１の要部拡大図である。 図２のIII−III線に沿って裁断した縦断面図である。 図２のIV−IV線に沿って裁断した縦断面図である。 成形型の分解斜視図である。 上型を下方から上方に向けて見た底面図である。 下型の平面図である。 図７の要部拡大平面図である。 図５のIX−IX線に沿って裁断した断面図である。 図５のＸ−Ｘ線に沿って裁断した断面図である。 ６角形リブ構造の平面図である。 図１１のXII−XII線に沿って裁断した断面図である。 図１１のXIII−XIII線に沿って裁断した断面図である。 ６角形リブ構造の全体斜視図である。 開口部の菱形の形状が異なる開口付きリブ構造の要部拡大平面図である。 図１５のXVI−XVI線に沿って裁断した断面図である。 本発明の別実施形態の正方形リブ構造の平面図である。 本発明の別実施形態の正３角形リブ構造の平面図である。 本発明の別実施形態の正方形・正８角形混合リブ構造の平面図である。 従来の６角形リブ構造を製造する過程の一部を図示した斜視図である。 図２０のXXI−XXI線に沿って裁断した横断面図である。 図２０で得られた帯状素材に接着剤を塗布する状態を図示した説明図である。 図２０で得られた帯状素材を分割した円弧状素材の斜視図である。 図２２に図示した接着剤塗布硬化後の、最終工程を図示した説明図である。

符号の説明

１…６角形リブ構造、２…開口付き６角形リブ構造、３…リブ、４…菱形開口部、５…開口内面、６…長手方向谷線、７…巾方向谷線、８…切欠き、９…切欠き、
10…リブ上端面、11…リブ上端面交叉中心点、12…長手方向谷線上端点、13…巾方向谷線上端点、14…リブ下端面、15…リブ下端面交叉中心点、16…長手方向谷線下端点、17…巾方向谷線下端点、18…開口中心点、
20…成形型、21…上型、22…上基盤、23…４角錐台状雄型、24…仮想正６角形、25…外側面、26…長手方向稜角線、27…巾方向稜角線、
30…下型、31…下基盤、32…変形６角柱状雄型、33…仮想正６角形、34…正６角形溝、35…４角錐台状凹部、36…突条、37…突条、
40…正方形リブ構造、41…正３角形リブ構造、42…正方形・正８角形混合リブ構造。

Claims (8)

1. 一平面に対し直交する方向のリブが相互に交叉して、多角形状に形成された多角形リブ構造において、
   多角形リブの各辺の長手方向略中央部に位置して厚み中心部が２分割されるとともに、該２分割の相対する分割面が相互に離れて開口部が形成され、
   該開口部の横断面積が開口端から奥に向って減少する形状に前記多角形リブの各辺が形成されたことを特徴とする開口付き多角形リブ構造。
2. 前記請求項１記載の開口付き多角形リブ構造において、前記多角形リブの菱形開口部の形状および寸法が前記一平面の一方向または複数方向に進むにつれて変化することを特徴とする開口付き多角形リブ構造。
3. 前記請求項１または請求項２記載の開口付き多角形リブ構造において、前記開口部が閉じられ、該開口部の開口面積の広い側のリブ縁に接する外周面が凸弯曲面に形成されたことを特徴とする多角形リブ構造。
4. 前記多角形リブの横断面形状は、正６角形または矩形を連らねた形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載の多角形リブ構造。
5. 前記多角形リブ構造は、衝撃吸収材であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の多角形リブ構造。
6. 前記多角形リブ構造は、ヘルメット用衝撃吸収材であることを特徴とする請求項５記載の多角形リブ構造。
7. 上下１対の成形型よりなり、
   一方の成形型は、先端に向かって先細となった横断面菱形形状の先細４角錐状雄型が仮想正多角柱面の各外周面中央に位置し、かつ先細４角錐状雄型の縦断面が前記仮想正多角形柱面に沿って配置され、
   他方の成形型では、前記仮想正角柱面を中心として一定の巾の正多角形溝が形成され、該正多角形溝の長手方向中央に位置して、溝奥に向って次第に小さくなるＶ字状凹部が形成されたことを特徴とする開口付き多角形リブ構造成形型。
8. 請求項７記載の１対の成形型間に成形材料を充填して成形した後、
   前記先細４角錐状雄型により形成された４角錐状開口部の対向壁面を相互に当接させて多角形リブ構造を構成することを特徴とする多角形リブ構造の成型方法。
   

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