JP7559636B2 - Variable shape structure - Google Patents
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Description
本発明は、形状可変構造体に関する。 The present invention relates to a shape-variable structure.
下記特許文献1には、車外用エアバッグが示されている。この車外用エアバッグは、フロントピラーの下端側からフロントピラーに沿って上方に延びるように展開する。 The following Patent Document 1 shows an external airbag. This external airbag deploys from the lower end of the front pillar and extends upward along the front pillar.
上記特許文献1における車外用エアバッグのように、気体によって変形する展開構造体の形状は、一般的に、収容時の形状及び当該構造体の内部に気体が十分に充填された際(最大展開時)の形状のみに限定される。すなわち、形状が限定的である。 The shape of a deployable structure that is deformed by gas, such as the exterior airbag in Patent Document 1, is generally limited to the shape when stored and the shape when the structure is fully filled with gas (maximum deployment). In other words, the shape is limited.
この場合、例えば展開構造体の最大展開時の形状が小さいと、衝突物が展開構造体に衝突しないで、車に直接衝突する可能性がある。また、展開構造体の厚みが薄いと、高重量の衝突物に対する形状可変構造体の耐久性が不足する可能性がある。 In this case, for example, if the shape of the deployable structure when fully deployed is small, there is a possibility that the colliding object will not collide with the deployable structure but will collide directly with the vehicle. Also, if the deployable structure is thin, there is a possibility that the durability of the shape-changing structure against a heavy colliding object will be insufficient.
本発明は、上記事実を考慮して、形状を調整できる形状可変構造体を提供することを目的とする。 Taking the above facts into consideration, the present invention aims to provide a shape-variable structure whose shape can be adjusted.
請求項1の形状可変構造体は、気体を導入及び排出可能とされた袋体と、前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、を備え、前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形し、変形された形を保持可能とされ、圧縮力が作用した際には、前記骨格体及び前記袋体が、保持された前記骨格体の形に応じて異なる形状に変化し、かつ、前記圧縮力が作用する方向からみた前記袋体の面積が、保持された前記骨格体の形に応じて大きく又は小さく変化する。 The shape-variable structure of claim 1 comprises a bag body capable of introducing and discharging gas, and a skeleton body contained inside the bag body and joined to the bag body, wherein the skeleton body is capable of deforming into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag body and of retaining the deformed shape , and when a compressive force is applied, the skeleton body and the bag body change into different shapes depending on the shape of the skeleton body that is retained, and the area of the bag body as viewed from the direction in which the compressive force is applied changes in size depending on the shape of the skeleton body that is retained .
請求項1の形状可変構造体では、袋体の内部に骨格体が収容されている。骨格体は、袋体の内部に充填されている気体の体積に応じて所定の形に変形できる。この骨格体は、袋体と接合されているため、袋体も骨格体の変形に伴って変形できる。 In the shape-variable structure of claim 1, a skeleton is housed inside a bag. The skeleton can be deformed into a predetermined shape according to the volume of gas filled inside the bag. Since the skeleton is joined to the bag, the bag can also be deformed in accordance with the deformation of the skeleton.
すなわち、袋体への気体の導入量又は排出量を調整することで、形状可変構造体の形状を調整できる。 In other words, the shape of the shape-variable structure can be adjusted by adjusting the amount of gas introduced into or discharged from the bag.
この形状可変構造体を、例えば被衝突物に対する衝突物の緩衝構造として用いる場合は、一例として、衝突物の衝突方向に対する面積が大きくなるように袋体を変形させる。これにより、衝突物が袋体に衝突する蓋然性が高くなるため、緩衝効果を発揮し易い。 When this shape-changing structure is used as a cushioning structure for a colliding object against a collided object, for example, the bag body is deformed so that the area in the direction of impact of the colliding object is increased. This increases the probability that the colliding object will collide with the bag body, making it easier to achieve a cushioning effect.
また、別の一例として、衝突物の衝突方向に対する厚みが大きくなるように袋体を変形させる。これにより、高重量の衝突物に対する形状可変構造体の耐久性が高くなる。 As another example, the bag is deformed so that its thickness increases in the direction of impact of the colliding object. This increases the durability of the shape-variable structure against heavy colliding objects.
請求項2の形状可変構造体は、気体を導入及び排出可能とされた袋体と、前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、を備え、前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形可能とされ、前記骨格体の変形に応じて、所定方向からみた前記袋体の面積が変化すると共に、前記骨格体は、ヒンジで連結された複数の平板によって形成され、前記平板は、少なくとも2枚が前記袋体と接合され、前記袋体の内部に充填されている前記気体の排出に伴って、前記袋体と接合された前記少なくとも2枚の平板が相対変位して前記骨格体を変形させる。 The shape-variable structure of claim 2 comprises a bag body capable of introducing and discharging gas, and a skeleton body contained inside the bag body and joined to the bag body, wherein the skeleton body is capable of deforming into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag body, and the area of the bag body when viewed from a predetermined direction changes according to the deformation of the skeleton body, and the skeleton body is formed by a plurality of flat plates connected by hinges, at least two of the flat plates are joined to the bag body, and as the gas filled inside the bag body is discharged, the at least two flat plates joined to the bag body are displaced relative to each other to deform the skeleton body.
請求項2の形状可変構造体では、袋体の内部に充填されている気体を排出すると、袋体と骨格体との間の気体が減少し、袋体は骨格体に密着するように変形する。このとき、平板の少なくとも2枚が袋体と接合されているため、袋体と接合された平板が袋体から引張力を受ける。このとき平板同士がヒンジを中心に相対的に回転し、袋体と接合された少なくとも2枚の平板が相対変位することで、骨格体が変形する。 In the shape-variable structure of claim 2, when the gas filled inside the bag is discharged, the gas between the bag and the skeleton decreases, and the bag deforms so as to fit closely to the skeleton. At this time, since at least two of the flat plates are joined to the bag, the flat plates joined to the bag receive a tensile force from the bag. At this time, the flat plates rotate relatively to each other around the hinge, and the at least two flat plates joined to the bag are displaced relative to each other, causing the skeleton to deform.
請求項3の形状可変構造体は、請求項1又は2に記載の形状可変構造体において、前記骨格体は、前記気体の体積に応じて、圧縮力が作用した際の変形特性が変化し、前記変形特性は、前記圧縮力が作用する方向における前記骨格体の剛性が所定値以上となる変形特性と、前記圧縮力が作用する方向における前記骨格体の剛性が所定値未満となる変形特性と、を含む。 The shape-variable structure of claim 3 is a shape-variable structure according to claim 1 or 2, in which the deformation characteristics of the skeleton when a compressive force acts on it change depending on the volume of the gas, and the deformation characteristics include a deformation characteristic in which the stiffness of the skeleton in the direction in which the compressive force acts is equal to or greater than a predetermined value, and a deformation characteristic in which the stiffness of the skeleton in the direction in which the compressive force acts is less than the predetermined value.
請求項3の形状可変構造体では、気体の体積によって骨格体の変形特性を変化させることができる。この変形特性は、圧縮力が作用した際に、骨格体の剛性が所定値以上となる変形特性とすることができる。このため、高重量の衝突物に対する形状可変構造体の耐久性が高くなる。 In the shape-variable structure of claim 3, the deformation characteristics of the skeleton can be changed by the volume of gas. This deformation characteristic can be such that the rigidity of the skeleton becomes equal to or greater than a predetermined value when a compressive force is applied. This increases the durability of the shape-variable structure against heavy impact objects.
また、この変形特性は、圧縮力が作用した際に、骨格体の剛性が所定値未満となる変形特性とすることができる。このため、軽量の衝突物に骨格体から作用する荷重を低減できる。 The deformation characteristics can be such that the rigidity of the skeleton becomes less than a predetermined value when a compressive force is applied. This reduces the load acting from the skeleton on a lightweight impact object.
このように、形状可変構造体の剛性を変化させることで、衝突物の種類に応じた様々な構造体を用いなくても、様々な物質の衝突に適応することができる。 In this way, by changing the rigidity of the shape-variable structure, it is possible to adapt to collisions with various materials without using different structures depending on the type of colliding object.
請求項4の形状可変構造体は、請求項1~3の何れか1項に記載の形状可変構造体において、前記骨格体が塑性変形可能とされている。 The shape-variable structure of claim 4 is the shape-variable structure of any one of claims 1 to 3, in which the skeleton is plastically deformable.
請求項4の形状可変構造体では、骨格体が塑性変形可能とされている。これにより、形状可変構造体に衝突物が衝突した際に衝突エネルギーを吸収できる。 In the shape-variable structure of claim 4, the skeleton is plastically deformable. This allows the shape-variable structure to absorb collision energy when an object collides with it.
請求項5の形状可変構造体は、請求項1~4の何れか1項に記載の形状可変構造体において、前記袋体の内部には、気体が封入されたエアバッグが配置され、前記エアバッグに封入された気体は、所定値以上の圧縮力が作用した際に前記エアバッグから排出される。 The shape-variable structure of claim 5 is a shape-variable structure according to any one of claims 1 to 4, in which an airbag filled with gas is disposed inside the bag, and the gas filled in the airbag is discharged from the airbag when a compressive force of a predetermined value or more is applied.
請求項5の形状可変構造体では、袋体の内部に、所定値以上の圧縮力が作用した際に気体が排出されるエアバッグが配置されている。これにより、形状可変構造体に衝突物が衝突した際に衝突エネルギーを吸収できる。 In the shape-variable structure of claim 5, an airbag is disposed inside the bag body, from which gas is discharged when a compressive force of a predetermined value or more is applied. This makes it possible to absorb the impact energy when an object collides with the shape-variable structure.
請求項6の形状可変構造体は、気体を導入及び排出可能とされた袋体と、前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、を備え、前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形可能とされ、前記骨格体の変形に応じて、所定方向からみた前記袋体の面積が変化すると共に、前記骨格体を所定の形状に変形させる変形機構を備え、前記変形機構は、前記骨格体が平板状に形成された初期形状から前記所定の形状に変形させて前記袋体の内部へ気体を導入する。 The shape-variable structure of claim 6 comprises a bag body capable of introducing and discharging gas, and a skeleton body contained inside the bag body and joined to the bag body, wherein the skeleton body is capable of deforming into a predetermined shape corresponding to the volume of the gas filled inside the bag body, and the area of the bag body when viewed from a predetermined direction changes in response to the deformation of the skeleton body, and the skeleton body is provided with a deformation mechanism that deforms the skeleton body into the predetermined shape, and the deformation mechanism deforms the skeleton body from an initial shape formed into a flat plate shape into the predetermined shape to introduce gas into the inside of the bag body.
請求項6の形状可変構造体では、変形機構によって、骨格体が平板状に形成された初期形状から所定の形状に変形する。このため、初期状態における形状可変構造体の容積を、袋体の内部に気体が導入されている場合と比較して、少なくできる。
請求項7の形状可変構造体は、請求項3に記載の形状可変構造体において、前記変形特性は、圧縮力によって密集するように変形して剛性が所定値以上となる変形特性と、圧縮力によって圧縮方向と交わる方向における端部同士が離れるように変形して剛性が所定値以下となる変形特性である。
In the shape-variable structure according to claim 6, the deformation mechanism deforms the skeleton body from an initial shape formed in a flat plate to a predetermined shape, so that the volume of the shape-variable structure in the initial state can be made smaller than when a gas is introduced into the bag body.
The shape-variable structure of claim 7 is a shape-variable structure as described in claim 3, wherein the deformation characteristics are such that the compressive force causes the members to deform so as to become closer together, so that the rigidity becomes equal to or greater than a predetermined value, and such that the compressive force causes the members to deform so that their ends in a direction intersecting the compression direction move apart, so that the rigidity becomes equal to or less than a predetermined value.
本発明によると、形状を調整できる形状可変構造体を提供することができる。 The present invention provides a shape-variable structure whose shape can be adjusted.
以下、本発明の実施形態に係る形状可変構造体について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。 The shape-variable structure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Components indicated with the same reference numerals in each drawing are the same components. However, unless otherwise specified in the specification, each component is not limited to one, and there may be multiple components.
また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。 In addition, explanations of configurations and symbols that are duplicated in each drawing may be omitted. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and may be implemented with appropriate modifications, such as omitting configurations or replacing them with different configurations, within the scope of the purpose of the present invention.
各図において矢印X、Yで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Zで示す方向は鉛直方向(上下方向)に沿う方向である。各図において矢印X、Y、Zで示される各方向は、互いに一致するものとする。 In each figure, the directions indicated by the arrows X and Y are directions along a horizontal plane and are perpendicular to each other. The direction indicated by the arrow Z is a direction along the vertical direction (up and down direction). The directions indicated by the arrows X, Y, and Z in each figure are assumed to be consistent with each other.
<形状可変構造体>
図1には、本発明の実施形態に係る形状可変構造体の一例である構造物10が示されている。構造物10は、一例として車両に取り付られ、車両の外側に展開させて、衝突物と衝突させる衝突緩衝部材である。
<Shape-variable structure>
1 shows a structure 10, which is an example of a shape-variable structure according to an embodiment of the present invention. The structure 10 is, as an example, a collision buffer member that is attached to a vehicle and deployed outside the vehicle to collide with a colliding object.
構造物10は、気体を導入及び排出可能とされた袋体20と、袋体20の内部に収容され、袋体20と接合された骨格体30と、を備えている。骨格体30は、袋体20の内部に充填されている気体の体積に応じて、所定の形に変形可能とされている。 The structure 10 comprises a bag body 20 through which gas can be introduced and discharged, and a skeleton body 30 housed inside the bag body 20 and joined to the bag body 20. The skeleton body 30 is capable of being deformed into a predetermined shape according to the volume of gas filled inside the bag body 20.
気体は、通気口12を通じて、袋体20の内部に導入され、又は、袋体20の内部から排出される。通気口12は、図示しない気体導入装置と接続されている。この気体導入装置は、袋体20の内部に導入する気体の体積及び袋体20の内部から排出する気体の体積を自由に調整できる。 Gas is introduced into the bag body 20 or discharged from the bag body 20 through the ventilation hole 12. The ventilation hole 12 is connected to a gas introduction device (not shown). This gas introduction device can freely adjust the volume of gas introduced into the bag body 20 and the volume of gas discharged from the bag body 20.
気体導入装置は、高圧ボンベ及び真空引き用のボンベを備えるものとする。このうち、高圧ボンベから、ポンプを用いて袋体20の内部に空気を導入する。また、袋体20の内部から、ポンプを用いて、真空引き用のボンベへ、空気を排出する。ポンプとしては、コンプレッサなどを用いることができる。 The gas introduction device is equipped with a high-pressure cylinder and a cylinder for vacuuming. Of these, air is introduced from the high-pressure cylinder into the inside of the bag body 20 using a pump. In addition, air is discharged from the inside of the bag body 20 into the cylinder for vacuuming using a pump. A compressor or the like can be used as the pump.
なお、本発明における「気体」としては、空気の他、窒素、二酸化炭素等、各種の気体を適用できる。これらの気体は、構造物10の用途に応じて適宜選択できるが、例えば可燃性を有さない不活性ガスを用いることが好ましい。 In addition, the "gas" in the present invention can be various gases such as air, nitrogen, carbon dioxide, etc. These gases can be appropriately selected depending on the application of the structure 10, but it is preferable to use, for example, an inert gas that is not flammable.
(セル)
構造物10は、図2(A)に示すセル14が、複数組み合わされて形成されている。つまり、このセル14を、X方向、Y方向及びZ方向に複数個連続して配置し、かつ、互いに隣り合うセル14同士を接合することで、セル14の複合体である構造物10(図1参照)が形成されている。
(cell)
The structure 10 is formed by combining a plurality of cells 14 shown in Fig. 2(A) In other words, a plurality of these cells 14 are continuously arranged in the X direction, Y direction, and Z direction, and adjacent cells 14 are joined together to form the structure 10 (see Fig. 1), which is a composite of the cells 14.
それぞれのセル14は、図2(B)に示すように、2つのセル14A、14Bを組み合わせて形成されている。セル14A、14Bは、例えばそれぞれのX方向における端部J同士が互いに接着、溶着等によって接合されることで、一体化されている。なお、セル14A、14Bを接合する場所は、後述するセル14A、14Bの変形に影響を与えない場所であれば、適宜選択することができる。 As shown in FIG. 2B, each cell 14 is formed by combining two cells 14A and 14B. The cells 14A and 14B are integrated by, for example, joining their respective ends J in the X direction to each other by adhesion, welding, or the like. The location where the cells 14A and 14B are joined can be appropriately selected as long as it does not affect the deformation of the cells 14A and 14B, which will be described later.
図3(A)~(D)に示すように、セル14Aは、気体を導入及び排出可能とされた袋体22と、袋体22の内部に収容され、袋体22と接合された骨格体32と、を備えて形成されている。 As shown in Figures 3(A) to (D), the cell 14A is formed with a bag body 22 that can introduce and exhaust gas, and a framework body 32 that is housed inside the bag body 22 and joined to the bag body 22.
気体は、通気口12Aを通じて、袋体22の内部に導入され、又は、袋体22の内部から排出される。通気口12Aと、袋体22の集合体である袋体20の通気口12と、の接続関係については後述する。 Gas is introduced into the bag body 22 or discharged from the bag body 22 through the ventilation opening 12A. The connection between the ventilation opening 12A and the ventilation opening 12 of the bag body 20, which is an assembly of the bags 22, will be described later.
骨格体32は、ヒンジHで連結された複数の平板32A、32B、32Cを組み合わせて形成されている。 The skeleton 32 is formed by combining multiple flat plates 32A, 32B, and 32C connected by hinges H.
具体的には、骨格体32の中央部には、一対の台形の平板32Aが配置され、それぞれの平板32Aの上底(平行な2辺のうち短い辺)を形成する辺同士が、ヒンジHで連結されている。 Specifically, a pair of trapezoidal flat plates 32A are arranged in the center of the skeleton 32, and the sides forming the upper base (the shorter of the two parallel sides) of each flat plate 32A are connected by a hinge H.
また、それぞれの平板32Aにおける脚を形成する両辺には、それぞれ平行四辺形の平板32BがヒンジHで連結されている。Y方向に互いに隣り合う平板32B同士も、ヒンジHで連結されている。 In addition, parallelogram-shaped flat plates 32B are connected to both sides of the legs of each flat plate 32A by hinges H. Adjacent flat plates 32B in the Y direction are also connected to each other by hinges H.
さらに、平板32Bにおいて、平板32Aと連結された辺の対辺に、台形の平板32CがヒンジHで連結されている。Y方向に互いに隣り合う平板32C同士も、ヒンジHで連結されている。 Furthermore, trapezoidal flat plate 32C is connected to the side of flat plate 32B opposite the side connected to flat plate 32A by hinge H. Flat plates 32C adjacent to each other in the Y direction are also connected to each other by hinges H.
なお、これらの平板32A、32B、32Cは、鋼、アルミ、各種合金等の金属素材や、塩化ビニルやアクリルなどの樹脂素材など、各種の材料を用いて形成できる。 These flat plates 32A, 32B, and 32C can be made from a variety of materials, including metal materials such as steel, aluminum, and various alloys, and resin materials such as polyvinyl chloride and acrylic.
ヒンジHは、平板32A、32B、32Cを互いにバラバラに形成し、これらを丁番やテープ等で繋ぐことで構成してもよい。また、ヒンジHは、平板32A、32B、32Cを一体に形成し、これらの境界部分の厚みを薄くしたり低剛性にしたりして、弾性変形し易くすることで構成してもよい。 Hinge H may be constructed by forming flat plates 32A, 32B, and 32C separately and connecting them with hinges, tape, etc. Hinge H may also be constructed by forming flat plates 32A, 32B, and 32C integrally and reducing the thickness or rigidity of the boundary portions between them to facilitate elastic deformation.
このように、複数の平板32A、32B、32CをヒンジHで連結することにより、各平板32A、32B、32Cは、ヒンジHを軸として相対的に回転変位することができる。これにより、骨格体32が変形する。 In this way, by connecting the multiple flat plates 32A, 32B, and 32C with the hinges H, each flat plate 32A, 32B, and 32C can rotate relative to one another around the hinges H. This causes the skeleton 32 to deform.
例えば、骨格体32は、図4に示したように、各平板32A、32B、32Cを全て同一の面内に沿って配置することで、平板状に形成することができる。この状態から、ヒンジHの部分を折り曲げることで、骨格体32は、図3(A)~(D)に示す形状となる。 For example, as shown in Figure 4, the skeleton 32 can be formed into a flat plate by arranging the flat plates 32A, 32B, and 32C all along the same plane. From this state, by bending the hinge H, the skeleton 32 takes the shape shown in Figures 3(A) to 3(D).
ここで、図3(A)~(D)に示すように、骨格体32の「一方」の面は、袋体22と接合されている。具体的には、骨格体32における平板32Aの一方の面と、袋体22において当該面と面する部分とが、接着剤Gによって互いに接合されている。 As shown in Figures 3(A) to 3(D), one surface of the skeleton 32 is joined to the bag body 22. Specifically, one surface of the flat plate 32A in the skeleton 32 and a portion of the bag body 22 facing that surface are joined to each other with adhesive G.
また、骨格体32の「他方」の面も、袋体22と接合されている。具体的には、骨格体32における平板32Cの一方の面(袋体22と接合された平板32AとZ方向において逆側の面)と、袋体22において当該面と面する部分とが、互いに接合されている。 The "other" surface of the skeleton 32 is also joined to the bag body 22. Specifically, one surface of the flat plate 32C in the skeleton 32 (the surface opposite in the Z direction to the flat plate 32A joined to the bag body 22) and a portion of the bag body 22 facing that surface are joined to each other.
さらに、袋体22に収容された状態において、骨格体32は、ヒンジ部分が折り曲げられた状態で配置され、立体形状とされている。この立体形状の骨格体32における平板32A及び平板32Cが、袋体22と接合されているため、骨格体32は、袋体22の内部において、立体形状で保持される。 Furthermore, when housed in the bag body 22, the skeleton body 32 is arranged with the hinge portion folded, forming a three-dimensional shape. Since the flat plates 32A and 32C of the three-dimensional skeleton body 32 are joined to the bag body 22, the skeleton body 32 is held in a three-dimensional shape inside the bag body 22.
骨格体32を、図3(A)~(D)に示す立体形状から図4に示したような平板状の形状とするためには、一例として、図3(C)に示すように、X方向の両側に配置された平板32CをX方向において離れる方向に引っ張って(引張力Tによって)骨格体32を変形させる必要がある。 To change the three-dimensional shape of the skeleton 32 shown in Fig. 3(A)-(D) into the flat plate shape shown in Fig. 4, as an example, it is necessary to deform the skeleton 32 by pulling the flat plates 32C arranged on both sides in the X direction in a direction away from each other in the X direction (by a tensile force T) as shown in Fig. 3(C).
しかしながら、平板32Cは接着剤Gによって袋体22に接合されているため、袋体22の張力により、変形が抑制される。これにより、骨格体32は、袋体22の内部で、立体形状で保持される。 However, because the flat plate 32C is joined to the bag body 22 by adhesive G, the tension of the bag body 22 suppresses deformation. As a result, the skeleton body 32 is maintained in a three-dimensional shape inside the bag body 22.
図5(A)~(D)に示すように、セル14Bは、気体を導入及び排出可能とされた袋体24と、袋体24の内部に収容され、袋体24と接合された骨格体34と、を備えて形成されている。 As shown in Figures 5(A) to (D), the cell 14B is formed with a bag body 24 that can introduce and exhaust gas, and a framework body 34 that is housed inside the bag body 24 and joined to the bag body 24.
気体は、通気口12Bを通じて、袋体24の内部に導入され、又は、袋体24の内部から排出される。通気口12Bと、袋体24の集合体である袋体20の通気口12と、の接続関係については後述する。 Gas is introduced into the bag body 24 or discharged from the bag body 24 through the ventilation opening 12B. The connection between the ventilation opening 12B and the ventilation opening 12 of the bag body 20, which is an assembly of the bags 24, will be described later.
骨格体34は、ヒンジHで連結された複数の平板34A、34B、34Cを組み合わせて形成されている。 The skeleton 34 is formed by combining multiple flat plates 34A, 34B, and 34C connected by hinges H.
平板34A、34B、34Cは、骨格体32の平板32A、32B、32Cと同一形状とされている。なお、骨格体32においては平板32Aの上底を形成する辺同士が、ヒンジHで連結されているのに対して、骨格体34においては、平板34Aの下底(平行な2辺のうち長い辺)を形成する辺同士が、ヒンジHで連結されている。 The flat plates 34A, 34B, and 34C have the same shape as the flat plates 32A, 32B, and 32C of the framework 32. Note that in the framework 32, the sides forming the upper base of the flat plate 32A are connected by a hinge H, whereas in the framework 34, the sides forming the lower base (the longer of the two parallel sides) of the flat plate 34A are connected by a hinge H.
セル14Bのその他の構成については、セル14Aと同様であるため、説明を省略する。 The rest of the configuration of cell 14B is similar to that of cell 14A, so the explanation is omitted.
セル14Aとセル14Bとは、図2(A)、(B)に示すように、それぞれに収容された骨格体32における平板32Cと、骨格体34における平板34Cと、が互いに接するように(袋体22、24及び接着剤Gを介して接するように)配置される。これにより、平板32Aと平板34Bとの間には、隙間が形成される。 As shown in Figures 2(A) and (B), cell 14A and cell 14B are arranged so that flat plate 32C in skeleton 32 and flat plate 34C in skeleton 34 housed in each are in contact with each other (through bags 22, 24 and adhesive G). This forms a gap between flat plate 32A and flat plate 34B.
(通気口)
上述したように、図1に示す構造物10は、図2(A)に示すセル14が、複数組み合わされて形成されている。このため、構造物10を形成する各セル14における通気口12A、12Bをチューブ状に形成して束ねることで、図1に示す通気口12を形成することができる。なお、以下の説明においては、通気口12A、12Bを総称して通気口12と称す場合がある。
(Ventilation hole)
As described above, the structure 10 shown in Fig. 1 is formed by combining a plurality of cells 14 shown in Fig. 2(A). Therefore, the ventilation holes 12A, 12B in each cell 14 forming the structure 10 are formed into a tube shape and bundled together to form the ventilation hole 12 shown in Fig. 1. In the following description, the ventilation holes 12A, 12B may be collectively referred to as the ventilation hole 12.
ここで、構造物10を形成するセル14の数量は任意であるが、セル14の数量が多い場合、構造物10における通気口12の数量が多くなり、製造効率が悪くなる。このため、本実施形態においては、通気口12の数量を少なくするための各種の構成を採用することができる。 The number of cells 14 forming the structure 10 is arbitrary, but if the number of cells 14 is large, the number of vents 12 in the structure 10 will be large, resulting in poor manufacturing efficiency. For this reason, in this embodiment, various configurations can be adopted to reduce the number of vents 12.
一例として、セル14Aの通気口12Aと、セル14Bの通気口12Bとは、図6(A)に示す通気口12Cのように、1つにまとめて形成してもよい。この場合、セル14Aにおける袋体22の内部と、セル14Bにおける袋体24の内部とを連通する連通孔12Dを設けて、袋体22と袋体24との間で気体を流通可能とする。 As an example, the vent 12A of cell 14A and the vent 12B of cell 14B may be formed together as one, as in the vent 12C shown in FIG. 6(A). In this case, a communication hole 12D is provided that communicates between the inside of the bag body 22 in cell 14A and the inside of the bag body 24 in cell 14B, allowing gas to flow between the bag body 22 and the bag body 24.
さらに、袋体22の内部と袋体24の内部とを連通したセル14を、Z軸方向に隣接して配置した場合に、これらの隣接するセル14の内部同士を連通してもよい。このように、Z軸方向に連続して配置されるセル14(セル14における袋体22、24)の内部を適宜連通することで、通気口12の数量を減らすことができる。 Furthermore, when cells 14 that communicate with the inside of bag body 22 and the inside of bag body 24 are arranged adjacent to each other in the Z-axis direction, the interiors of these adjacent cells 14 may be connected to each other. In this way, by appropriately connecting the interiors of cells 14 (bag bodies 22, 24 in cell 14) that are arranged consecutively in the Z-axis direction, the number of ventilation holes 12 can be reduced.
別の一例として、図6(B)に示すセル14Cのように、X軸方向に長尺に形成した骨格体36を用いてもよい。骨格体36は、図3(A)に示す骨格体32をX方向に繋げた形状の骨格体である。骨格体36を収容する袋体26は、袋体22よりX方向に長尺である。このため、セル14Cは、セル14AよりX方向に長尺である。 As another example, a skeleton 36 formed long in the X-axis direction may be used, as in cell 14C shown in FIG. 6(B). Skeleton 36 is a skeleton shaped in such a way that skeletons 32 shown in FIG. 3(A) are connected in the X-direction. Bag 26 that contains skeleton 36 is longer in the X-direction than bag 22. Therefore, cell 14C is longer in the X-direction than cell 14A.
なお、図示は省略するが、図5(A)に示す骨格体34をX方向に繋げた形状の骨格体及びこの骨格体を収容した袋体を形成してもよい。このように、骨格体及び袋体をX方向に長尺とすることで、通気口12の数量を減らすことができる。すなわち、X方向に連続して配置されるセル14の数量を減らして、通気口12の数量を減らすことができる。 Although not shown, a skeleton 34 shown in FIG. 5(A) may be connected in the X direction, and a bag may be formed to house the skeleton. In this way, by making the skeleton and bag long in the X direction, the number of ventilation holes 12 can be reduced. In other words, the number of cells 14 arranged continuously in the X direction can be reduced, and the number of ventilation holes 12 can be reduced.
さらに別の一例として、図7に示すセル14Dのように、X軸及びY方向に長尺に形成した骨格体38を用いてもよい。骨格体38は、図3(A)に示す骨格体32をX方向及びY方向に繋げた形状の骨格体である。骨格体38を収容する袋体28は、袋体22よりX方向及びY方向に長尺である。このため、セル14Dは、セル14AよりX方向及びY方向に長尺である。 As yet another example, a skeleton 38 formed to be elongated in the X-axis and Y-directions may be used, as in cell 14D shown in FIG. 7. Skeleton 38 is a skeleton formed by connecting skeletons 32 shown in FIG. 3(A) in the X-direction and Y-direction. Bag 28 that contains skeleton 38 is longer in the X-direction and Y-direction than bag 22. Therefore, cell 14D is longer in the X-direction and Y-direction than cell 14A.
また、図示は省略するが、図5(A)に示す骨格体34をX方向及びY方向に繋げた形状の骨格体及びこの骨格体を収容した袋体を形成してもよい。このように、骨格体及び袋体をX方向及びY方向に長尺とすることで、通気口12の数量を減らすことができる。 Although not shown, a skeleton 34 shown in FIG. 5(A) may be connected in the X and Y directions to form a skeleton and a bag that contains this skeleton. In this way, by making the skeleton and bag long in the X and Y directions, the number of ventilation holes 12 can be reduced.
なお、図示は省略するが、図3(A)、図5(A)に示す骨格体32、34をY方向に繋げた形状の骨格体及びこの骨格体を収容した袋体を形成してもよい。このように、骨格体及び袋体をY方向に長尺とすることで、通気口12の数量を減らすことができる。 Although not shown, a skeleton body having a shape in which the skeleton bodies 32 and 34 shown in FIG. 3(A) and FIG. 5(A) are connected in the Y direction and a bag body that contains this skeleton body may be formed. In this way, by making the skeleton body and the bag body long in the Y direction, the number of ventilation holes 12 can be reduced.
また、骨格体32、34を適宜繋げて形成することにより、骨格体の製造、袋体の製造及びセルの製造が容易になる。 In addition, by appropriately connecting and forming the frameworks 32 and 34, it becomes easier to manufacture the framework, the bag body, and the cells.
以上説明したように、本実施形態における骨格体の形状は、骨格体32、34、36、38のように適宜自由な大きさを採用することができる。同様に、本実施形態における袋体も、これらの骨格体が収容される大きさの範囲内で、適宜自由な大きさを採用することができる。図1における骨格体30及び袋体20は、これらの様々な実施形態に係る骨格体及び袋体を総称するものである。 As described above, the shape of the skeleton in this embodiment can be freely sized as appropriate, such as skeletons 32, 34, 36, and 38. Similarly, the bag in this embodiment can be freely sized as appropriate, within the range of sizes in which these skeletons can be accommodated. Skeleton 30 and bag 20 in FIG. 1 collectively refer to the skeletons and bag according to these various embodiments.
(気体の体積に応じた骨格体の変形)
図8(A)~(C)には、袋体22に封入された気体を排出して骨格体32を変形させる様子が示されている。骨格体32は、袋体22の内部に充填されている気体の体積に応じて、所定の形に変形して保持される。
(Deformation of the skeleton according to the volume of gas)
8A to 8C show how the gas sealed in the bag body 22 is discharged to deform the skeleton body 32. The skeleton body 32 is deformed into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag body 22 and is maintained in that shape.
具体的には、図8(A)に示された初期状態(初期形状)において、通気口12Aを通じて袋体22の内部の気体を排出すると、図8(B)に示すように、袋体22が骨格体32に近づくように変形する。このとき、袋体22においてX方向の両側に配置された平板32Cの間の部分が、矢印N1で示すように、平板32Aへ向かって移動する。 Specifically, when gas is discharged from inside the bag body 22 through the ventilation hole 12A in the initial state (initial shape) shown in FIG. 8(A), the bag body 22 deforms so as to approach the skeleton body 32, as shown in FIG. 8(B). At this time, the portion of the bag body 22 between the flat plates 32C arranged on both sides in the X direction moves toward the flat plates 32A, as shown by the arrows N1.
袋体22の移動に伴って、矢印N2で示すように、X方向における両側の平板32Cが、X方向において近づく方向に引っ張られて移動する。これにより、骨格体32が変形する。 As the bag body 22 moves, the flat plates 32C on both sides in the X direction are pulled toward each other in the X direction and move, as shown by the arrows N2. This causes the skeleton body 32 to deform.
図8(B)に示された状態では、骨格体32における平板32Cの内側の端部(X方向における平板32A寄りの端部)32CEは、平板32Aの上底の端部32AEより外側に配置されている。 In the state shown in FIG. 8(B), the inner end 32CE of the flat plate 32C in the frame 32 (the end closer to the flat plate 32A in the X direction) is positioned outside the end 32AE of the upper base of the flat plate 32A.
さらに気体の排出を続けると、図8(C)に示すように、骨格体32がさらに変形する。この図に示された状態では、平板32Cの内側の端部32CEは、平板32Aの上底の端部32AEより内側に配置されている。 Continuing to expel the gas further causes the skeleton 32 to deform further, as shown in FIG. 8(C). In the state shown in this figure, the inner end 32CE of the flat plate 32C is positioned more inward than the upper end 32AE of the flat plate 32A.
図8(B)、(C)に示された各状態で気体の排出を停止して、袋体22の内部の気体の出入りが無い状態を保持すると、骨格体32の形状は、これらの形状で保持される。 When the gas discharge is stopped in each of the states shown in Figures 8 (B) and (C) and no gas flows into or out of the bag body 22, the shape of the skeleton body 32 is maintained in these shapes.
なお、図8(A)~(C)に示された状態変化は不可逆的ではない。つまり、図8(C)に示された状態から、袋体22に空気を導入すれば、図8(B)及び図8(A)の状態とすることもできる。 The state changes shown in Figures 8(A) to (C) are not irreversible. In other words, if air is introduced into the bag body 22 from the state shown in Figure 8(C), it can be changed to the state shown in Figures 8(B) and 8(A).
図5に示された袋体24に封入された気体を吸引して骨格体34を変形させる場合も、骨格体34は、袋体24の内部に充填されている気体の体積に応じて、所定の形に変形して保持される。変形の原理は骨格体32及び袋体22と同様であり、説明は省略する。 When the gas sealed in the bag body 24 shown in FIG. 5 is sucked in to deform the skeleton body 34, the skeleton body 34 is deformed and maintained in a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag body 24. The principle of deformation is the same as that of the skeleton body 32 and the bag body 22, and a description thereof will be omitted.
なお、骨格体32及び骨格体34の形状は、本発明における骨格体の形状の一例であり、袋体の内部に充填される気体の体積に応じて変形できる構造であれば、各種の展開形状を採用することができる。 The shapes of the skeleton 32 and the skeleton 34 are only examples of the shape of the skeleton in the present invention, and various deployed shapes can be adopted as long as the structure can be deformed according to the volume of the gas filled inside the bag.
図3(A)及び図5(A)に示された初期状態において、袋体22及び袋体24に充填された気体の体積は略同一である。また、単位時間あたりに袋体22及び袋体24から排出される気体の体積も略同一である。さらに、単位時間あたりに袋体22及び袋体24に導入される気体の体積も略同一である。つまり、袋体22及び袋体24には、常に略等しい体積の気体が存在する。 In the initial state shown in FIG. 3(A) and FIG. 5(A), the volumes of gas filled in the bag body 22 and the bag body 24 are approximately the same. In addition, the volumes of gas discharged from the bag body 22 and the bag body 24 per unit time are also approximately the same. Furthermore, the volumes of gas introduced into the bag body 22 and the bag body 24 per unit time are also approximately the same. In other words, approximately equal volumes of gas are always present in the bag body 22 and the bag body 24.
このため、図9(A)~(C)に示すように、袋体22に収容された骨格体32及び袋体24に収容された骨格体34は、同じタイミングで、同様に変形する。 As a result, as shown in Figures 9(A) to (C), the skeleton 32 housed in the bag body 22 and the skeleton 34 housed in the bag body 24 deform in the same manner at the same time.
なお、図9(A)~(C)においては、骨格体32及び骨格体34の構成を分かりやすくするため、袋体22及び袋体24の図示は省略されている。また、図9(A)~(C)に示された骨格体32は、それぞれ、図8(A)~(C)に示された骨格体32と同形状とされている。 In addition, in Figures 9(A) to (C), the bag body 22 and the bag body 24 are omitted in order to make it easier to understand the configuration of the skeleton body 32 and the skeleton body 34. Also, the skeleton body 32 shown in Figures 9(A) to (C) has the same shape as the skeleton body 32 shown in Figures 8(A) to (C), respectively.
このため、図9(B)に示された状態では、骨格体34における平板34Cの内側の端部(X方向における平板34A寄りの端部)34CEは、平板34Aの上底の端部34AEより外側に配置されている。 For this reason, in the state shown in FIG. 9(B), the inner end 34CE of the flat plate 34C in the frame 34 (the end closer to the flat plate 34A in the X direction) is positioned outside the end 34AE of the upper base of the flat plate 34A.
同様に、図9(C)に示された状態では、平板34Cの内側の端部34CEは、平板34Aの上底の端部34AEより内側に配置されている。 Similarly, in the state shown in FIG. 9(C), the inner end 34CE of the flat plate 34C is positioned more inward than the upper end 34AE of the flat plate 34A.
(骨格体の変形特性)
図10(A)には、図9(B)に示された状態の骨格体32及び骨格体34を組み合わせて形成された骨格体30が示されている。なお、図10(A)には、袋体22、袋体24及びこれらの複合体である袋体20の図示は省略されている。
(Deformation characteristics of the skeleton)
Fig. 10(A) shows a skeleton 30 formed by combining the skeleton 32 and the skeleton 34 in the state shown in Fig. 9(B). Note that Fig. 10(A) omits illustration of the bag 22, the bag 24 and the bag 20 which is a composite body of these.
図10(B)には、図10(A)に示された骨格体30の断面図が模式的に示されている。骨格体30の点Pを、Z方向に沿って圧縮力C(N)で押圧すると、骨格体30は図10(C)に示すように変形し、点Pは、Z方向に沿ってM1(m)移動する。 Figure 10(B) shows a schematic cross-sectional view of the skeleton 30 shown in Figure 10(A). When point P of the skeleton 30 is pressed with a compressive force C(N) along the Z direction, the skeleton 30 deforms as shown in Figure 10(C), and point P moves M1(m) along the Z direction.
このとき、図9(B)に示された骨格体32は、端部32CEがX方向において離れるように変形する。同様に、骨格体34は、端部34CEがX方向において離れるように変形する。このため、図10(C)に示すように、骨格体30は、Z方向における厚みが薄くなるように変形すると共に、X方向及びY方向における長さが大きくなるように(Z方向からみた面積が大きくなるように)矢印N3で示した方向へ変形する。 At this time, the skeleton 32 shown in FIG. 9(B) deforms such that the ends 32CE move apart in the X direction. Similarly, the skeleton 34 deforms such that the ends 34CE move apart in the X direction. Therefore, as shown in FIG. 10(C), the skeleton 30 deforms in the direction indicated by the arrow N3 so that its thickness in the Z direction decreases, and its length in the X and Y directions increases (so that its area as viewed from the Z direction increases).
この変形における骨格体30の変形特性が、図11の直線L1に示されている。直線L1によって示される骨格体30の変形特性は、圧縮力が作用する方向(Z方向)における剛性が所定値未満となる変形特性である。 The deformation characteristic of the skeleton 30 in this deformation is shown by the straight line L1 in FIG. 11. The deformation characteristic of the skeleton 30 shown by the straight line L1 is a deformation characteristic in which the rigidity in the direction in which the compressive force acts (Z direction) is less than a predetermined value.
「圧縮力が作用する方向(Z方向)における剛性」とは、Z方向において骨格体30を単位長さ変位させるために必要な荷重(圧縮力)であり、剛性K1=(C/M1)で示される。 "Rigidity in the direction in which the compressive force acts (Z direction)" refers to the load (compressive force) required to displace the skeleton 30 by a unit length in the Z direction, and is expressed as rigidity K1 = (C/M1).
また、「剛性が所定値未満」とは、剛性K1が、直線L3で示される剛性K3より小さいことを示している。直線L3で示される剛性K3とは、骨格体32及び骨格体34が、図12に示された状態のときの骨格体30の剛性である。 In addition, "rigidity is less than a predetermined value" indicates that the rigidity K1 is smaller than the rigidity K3 indicated by the line L3. The rigidity K3 indicated by the line L3 is the rigidity of the skeleton 30 when the skeletons 32 and 34 are in the state shown in FIG. 12.
図12に示された状態では、骨格体32における平板32Cの内側の端部(X方向における平板32A寄りの端部)32CEは、平板32Aの上底の端部32AEと、X方向において等しい位置に配置されている。 In the state shown in FIG. 12, the inner end 32CE of the flat plate 32C in the frame 32 (the end closer to the flat plate 32A in the X direction) is positioned at the same position in the X direction as the end 32AE of the upper base of the flat plate 32A.
同様に、骨格体34における平板34Cの内側の端部(X方向における平板34A寄りの端部)34CEは、平板34Aの上底の端部34AEと、X方向において等しい位置に配置されている。 Similarly, the inner end 34CE of the flat plate 34C in the frame 34 (the end closer to the flat plate 34A in the X direction) is positioned at the same position in the X direction as the end 34AE of the upper base of the flat plate 34A.
なお、図10(C)において、骨格体30はZ方向に対して一様に変形しているが、押圧力を作用させる押圧体(衝突物)の形状、大きさ及び剛性によって、骨格体30の変形形状は適宜変化する。 In FIG. 10(C), the skeleton 30 is uniformly deformed in the Z direction, but the deformed shape of the skeleton 30 changes as appropriate depending on the shape, size, and rigidity of the pressing body (collision object) that applies the pressing force.
同様に、図13(A)には、図9(C)に示された状態の骨格体32及び骨格体34を組み合わせて形成された骨格体30が示されている。なお、図13(A)には、袋体22、袋体24及びこれらの複合体である袋体20の図示は省略されている。 Similarly, FIG. 13(A) shows a skeleton 30 formed by combining the skeletons 32 and 34 shown in FIG. 9(C). Note that FIG. 13(A) omits illustration of the bag 22, the bag 24, and the bag 20 which is a composite of these.
図13(B)には、図13(A)に示された骨格体30の断面図が模式的に示されている。骨格体30の点Pを、Z方向に沿って圧縮力C(N)で押圧すると、骨格体30は図13(C)に示すように変形し、点Pは、Z方向に沿ってM2(m)移動する。 Figure 13(B) shows a schematic cross-sectional view of the skeleton 30 shown in Figure 13(A). When point P of the skeleton 30 is pressed with a compressive force C(N) along the Z direction, the skeleton 30 deforms as shown in Figure 13(C), and point P moves M2(m) along the Z direction.
このとき、図9(C)に示された骨格体32は、X方向における両側の端部32CE同士が近づくように変形する。同様に、骨格体34は、X方向における両側の端部34CE同士が近づくように変形する。 At this time, the skeleton 32 shown in FIG. 9(C) deforms so that the ends 32CE on both sides in the X direction approach each other. Similarly, the skeleton 34 deforms so that the ends 34CE on both sides in the X direction approach each other.
このため、図13(C)に示すように、骨格体30は、Z方向における厚みが薄くなるように変形すると共に、X方向及びY方向における長さが小さくなるように(Z方向からみた面積が小さくなるように)矢印N4で示した方向へ変形する。 As a result, as shown in FIG. 13(C), the skeleton 30 deforms in the direction indicated by the arrow N4 so that its thickness in the Z direction decreases, and its length in the X direction and Y direction decreases (so that its area as viewed from the Z direction decreases).
つまり、この変形においては、圧縮力C(N)によって骨格体30が密集するように変形し、圧縮力C(N)の作用する方向に対して束状(圧縮ストラット状)に変形する。このため、衝突物の衝突荷重に対して安定した反力を発揮することができる。 In other words, in this deformation, the compressive force C(N) causes the skeleton 30 to deform so that it becomes dense, and deforms into a bundle (compressed strut shape) in the direction in which the compressive force C(N) acts. This allows a stable reaction force to be exerted against the collision load of the colliding object.
この変形における骨格体30の変形特性が、図11の直線L2に示されている。直線L2によって示される骨格体30の変形特性は、圧縮力が作用する方向(Z方向)における剛性が所定値以上となる変形特性であり、剛性K2=(C/M2)で示される。 The deformation characteristic of the skeleton 30 in this deformation is shown by the straight line L2 in FIG. 11. The deformation characteristic of the skeleton 30 shown by the straight line L2 is the deformation characteristic where the rigidity in the direction in which the compressive force acts (Z direction) is equal to or greater than a predetermined value, and is shown by the rigidity K2 = (C/M2).
「剛性が所定値以上」とは、剛性K2が、直線L3で示される剛性K3以上であることを示している。 "Rigidity is equal to or greater than a predetermined value" indicates that stiffness K2 is equal to or greater than stiffness K3 indicated by line L3.
また、骨格体30は、塑性変形(弾性変形限界を超えた不可逆的な変形)可能とされている。つまり、例えば図9(C)に示す骨格体32、34がZ方向にさらに圧縮されることによりZ方向に変形できなくなる。このき、平板32B、34Bが座屈して、図13(C)に示す骨格体30が圧壊される。この座屈及び圧壊により、衝突エネルギーが吸収され、緩衝効果を発揮する。 The skeleton 30 is also capable of plastic deformation (irreversible deformation beyond the elastic deformation limit). In other words, for example, when the skeletons 32 and 34 shown in FIG. 9(C) are further compressed in the Z direction, they can no longer deform in the Z direction. At this time, the flat plates 32B and 34B buckle, and the skeleton 30 shown in FIG. 13(C) is crushed. This buckling and crushing absorbs the collision energy and provides a cushioning effect.
(袋体の構成材料)
なお、袋体20を形成する材料としては、樹脂製の基布が挙げられる。基布の素材となる樹脂材料は特に制限はなく、どのようなものを用いてもよい。具体的には、汎用プラスチック、汎用エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチック等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いることができ、各種用途に応じて適宜選択することができる。このような熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Materials of the bag)
The material for forming the bag body 20 may be a resin base fabric. There is no particular limitation on the resin material for the base fabric, and any material may be used. Specifically, thermoplastic resins such as general-purpose plastics, general-purpose engineering plastics, and super engineering plastics, and thermosetting resins may be used, and may be appropriately selected according to various applications. Such thermoplastic resins and thermosetting resins may be used alone or in combination of two or more types.
このうち、汎用プラスチックとしては、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(MAS樹脂)、メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(MABS樹脂)及びスチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(SBS樹脂)といった芳香族ビニル系樹脂を用いることができる。 Among these, aromatic vinyl resins such as polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer (MAS resin), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (MABS resin), and styrene-butadiene-styrene copolymer (SBS resin) can be used as general-purpose plastics.
また、汎用プラスチックとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメタクリル酸、これらの共重合体及びアクリルゴムといったアクリル系樹脂を用いることができる。 As general-purpose plastics, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polymethacrylic acid, copolymers of these, and acrylic rubber can be used.
さらに、汎用プラスチックとしては、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合体及びアクリロニトリル-ブタジエン共重合体といったシアン化ビニル系樹脂を用いることができる。 Furthermore, vinyl cyanide resins such as polyacrylonitrile, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, and acrylonitrile-butadiene copolymer can be used as general-purpose plastics.
またさらに、汎用プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、エチレン-プロピレン-ジエンモノマーゴム、エチレン-プロピレンゴムといったポリオレフィン系樹脂を用いることができる。 Furthermore, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polyisoprene, polybutadiene, ethylene-propylene-diene monomer rubber, and ethylene-propylene rubber can be used as general-purpose plastics.
またさらに、汎用プラスチックとしては、ポリ塩化ビニル及びポリ塩化ビニリデンといったポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール並びにポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。 Furthermore, examples of general-purpose plastics that can be used include polyvinyl chloride resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, and polyethylene terephthalate.
一方、汎用エンジニアリングプラスチックとしては、ナイロン6、ナイロン66及びナイロン12といったポリアミド、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート並びに超高分子量ポリエチレンなどを用いることができる。 On the other hand, general-purpose engineering plastics that can be used include polyamides such as nylon 6, nylon 66, and nylon 12, polyacetal (polyoxymethylene), polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, and ultra-high molecular weight polyethylene.
また、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイドといったポリアリーレンスルフィド、ポリアリレート、非晶ポリアリレート、熱可塑性ポリイミド及び液晶ポリエステルといった液晶ポリマーを用いることができる。 As super engineering plastics, polyarylene sulfides such as polysulfone, polyethersulfone, and polyphenylene sulfide, polyarylates, amorphous polyarylates, thermoplastic polyimides, and liquid crystal polymers such as liquid crystal polyesters can be used.
さらに、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリテトラフロロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリクロロトリフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデン及びポリフッ化ビニルといったフッ素樹脂などを用いることができる。 Furthermore, examples of super engineering plastics that can be used include fluororesins such as polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene propylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and polyvinyl fluoride.
また、その他の熱可塑性樹脂として、耐衝繋性ポリスチレン(HIPS)、酸または酸無水物変性ポリオレフィン系樹脂、エポキシ変性ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン、酸または酸無水物変性アクリル系エラストマー、エポキシ変性アクリルエラストマー、シリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、イミド基含有ビニル系樹脂、ポリ1, 4-シクロヘキサンジメチルテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエーテルケトン及びポリエーテルアミドなどを用いてもよい。 Other thermoplastic resins that may be used include impact resistant polystyrene (HIPS), acid or acid anhydride modified polyolefin resins, epoxy modified polyolefin resins, cyclic polyolefins, acid or acid anhydride modified acrylic elastomers, epoxy modified acrylic elastomers, silicone rubber, fluororubber, natural rubber, imide group-containing vinyl resins, poly(1,4-cyclohexanedimethylterephthalate), polylactic acid, polyether ketone, and polyether amide.
また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリアミドイミド、熱硬化性シリコーン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アルキド樹脂及びウレタン樹脂などを用いることができる。 As thermosetting resins, epoxy resins, phenolic resins, melamine resins, thermosetting polyimide resins, thermosetting polyamideimides, thermosetting silicone resins, urea resins, unsaturated polyester resins, urea resins, benzoguanamine resins, alkyd resins, and urethane resins can be used.
なお、袋体20を形成する材料としては、上記で例示した樹脂製の基布の他、合成繊維、天然繊維や鉱物およびカオリン鉱物を用いてもよい。 In addition, in addition to the resin base fabric exemplified above, materials that can be used to form the bag body 20 include synthetic fibers, natural fibers, minerals, and kaolin minerals.
<作用及び効果>
本発明の実施形態に係る構造物10では、図1に示すように、袋体20の内部に骨格体30が収容されている。
<Action and Effects>
In a structure 10 according to an embodiment of the present invention, a framework 30 is housed inside a bag 20, as shown in FIG.
骨格体30は、図2(A)、(B)に示す骨格体32、34の集合体であり、これらの骨格体32、34は、袋体22、24の内部に充填される気体の体積に応じて変形し、所定の形に保持される。 The skeleton 30 is an assembly of skeletons 32, 34 shown in Figures 2(A) and (B), and these skeletons 32, 34 deform according to the volume of gas filled inside the bags 22, 24 and are maintained in a predetermined shape.
具体的には、図8(A)~(C)に示すように、袋体22の内部に充填されている気体を排出すると、袋体22と骨格体32との間の気体が減少し、袋体22は骨格体32に密着するように変形する(矢印N1)。 Specifically, as shown in Figures 8(A) to (C), when the gas filled inside the bag body 22 is discharged, the gas between the bag body 22 and the skeleton body 32 decreases, and the bag body 22 deforms so as to fit closely to the skeleton body 32 (arrow N1).
このとき、骨格体32を構成する平板32A、32Cが袋体22と接合されているため、袋体22と接合された平板32Cが袋体22から引張力を受ける。このとき平板32C同士がヒンジHを中心に相対的に回転することで、骨格体32が変形する(矢印N2)。図5(A)~(D)に示す骨格体34も、同様に変形する。 At this time, because the flat plates 32A and 32C that make up the skeleton 32 are joined to the bag body 22, the flat plate 32C joined to the bag body 22 receives a tensile force from the bag body 22. At this time, the flat plates 32C rotate relatively around the hinge H, causing the skeleton 32 to deform (arrow N2). The skeleton 34 shown in Figures 5 (A) to (D) also deforms in a similar manner.
すなわち、袋体22、24への気体の導入量又は排出量を調整することで、構造物10の展開時の形状を調整できる。 In other words, by adjusting the amount of gas introduced into or discharged from the bags 22 and 24, the shape of the structure 10 when deployed can be adjusted.
また、本発明の実施形態に係る構造物10では、図10~図13を用いて説明したように、気体の体積によって骨格体30の変形特性を変化させることができる。 In addition, in the structure 10 according to the embodiment of the present invention, as explained using Figures 10 to 13, the deformation characteristics of the skeleton 30 can be changed depending on the volume of gas.
骨格体30の変形特性としては、図11の直線L2、図13(B)、(C)に示すように、圧縮力C(N)が作用した際に、骨格体30の剛性K2=(C/M2)が所定値K3以上となる変形特性とすることができる。このため、高重量の衝突物に対する構造物10の耐久性が高くなる。 The deformation characteristics of the skeleton 30 can be such that, as shown by the straight line L2 in FIG. 11 and by FIGS. 13(B) and (C), when a compressive force C(N) acts on the skeleton 30, the stiffness K2=(C/M2) of the skeleton 30 becomes equal to or greater than a predetermined value K3. This increases the durability of the structure 10 against heavy impact objects.
また、骨格体30は、塑性変形可能とされている。これにより、構造物10に衝突物が衝突した際に、衝突エネルギーを吸収できる。 The skeleton 30 is also plastically deformable. This allows it to absorb collision energy when an object collides with the structure 10.
また、骨格体30の変形特性としては、図11の直線L1、図10(B)、(C)に示すように、圧縮力C(N)が作用した際に、骨格体30の剛性K1=(C/M1)が剛性の所定値K3未満となる変形特性とすることができる。このため、軽量の衝突物に骨格体30から作用する荷重を抑制できる。 The deformation characteristics of the skeleton 30 can be such that when a compressive force C(N) acts on it, the stiffness K1=(C/M1) of the skeleton 30 is less than a predetermined stiffness value K3, as shown by the straight line L1 in FIG. 11 and by FIGS. 10(B) and (C). This makes it possible to suppress the load acting from the skeleton 30 on a lightweight colliding object.
また、図10(B)、(C)に示す変形では、骨格体30は、衝突物の衝突方向(Z方向)に対する面積が大きくなるように袋体20(図1参照)を変形させる。これにより、衝突物が袋体20に衝突する蓋然性が高くなるため、緩衝効果を発揮し易い。 In the deformations shown in Figures 10(B) and (C), the framework 30 deforms the bag body 20 (see Figure 1) so that the area in the impact direction (Z direction) of the colliding object is increased. This increases the probability that the colliding object will collide with the bag body 20, making it easier to achieve a cushioning effect.
<その他の実施形態>
本発明の実施形態に係る構造物10においては、例えば図8(A)~(C)に示すセル14Aは、袋体22の内部に骨格体32が収容されて形成されている。この袋体22の内部には、骨格体32以外の物を収容することができる。
<Other embodiments>
In the structure 10 according to the embodiment of the present invention, for example, the cell 14A shown in Figures 8(A) to (C) is formed by housing a skeleton 32 inside a bag 22. Items other than the skeleton 32 can be housed inside this bag 22.
例えば図8(A)に二点鎖線で示すように、袋体22の内部には、気体が封入されたエアバッグ40を配置してもよい。エアバッグ40に封入された気体は、所定値以上の圧縮力が作用した際に、エアバッグ40から排出される。 For example, as shown by the two-dot chain line in FIG. 8(A), an airbag 40 filled with gas may be disposed inside the bag body 22. The gas filled in the airbag 40 is discharged from the airbag 40 when a compressive force equal to or greater than a predetermined value is applied.
エアバッグ40から気体を排出する構成としては、所定値以上の内圧によってエアバッグ40そのものが破裂することにより気体が排出されるものとすることができる。 The configuration for discharging gas from the airbag 40 can be such that the airbag 40 itself bursts when the internal pressure exceeds a predetermined value, thereby discharging gas.
または、エアバッグ40に、エアバッグ40から気体を排出するためのベントホールを設け、所定値以上の内圧によって、このベントホールから気体が排出される機構としてもよい。 Alternatively, the airbag 40 may be provided with a vent hole for discharging gas from the airbag 40, and the mechanism may be such that gas is discharged from the vent hole when the internal pressure exceeds a predetermined value.
さらに、ベントホールには、気体が排出される内圧を調整するために、開口径を調整できる機構を適用することもできる。 In addition, the vent hole can be fitted with a mechanism that allows the opening diameter to be adjusted to adjust the internal pressure at which gas is discharged.
このようなエアバッグ40を適用することにより、構造物10に衝突物が衝突した際に衝突エネルギーを吸収できる。エアバッグ40は、図10(A)~(C)に示したような骨格体30の剛性が低い場合の変形において、衝突した軽量物を保護する観点から、特に有効である。 By applying such an airbag 40, it is possible to absorb the collision energy when an object collides with the structure 10. The airbag 40 is particularly effective from the viewpoint of protecting a colliding lightweight object in the deformation caused by the low rigidity of the framework 30 as shown in Figures 10 (A) to (C).
また、本発明の実施形態において、骨格体32の初期状態は、図3(A)~(D)に示すように、ヒンジHの部分で平板32A、32B及び32Cが折り曲げられた状態で配置されている。このため、骨格体32は、初期状態において立体形状とされている。 In addition, in an embodiment of the present invention, the initial state of the skeleton 32 is arranged in such a manner that the flat plates 32A, 32B, and 32C are folded at the hinge H, as shown in Figures 3(A) to 3(D). Therefore, the skeleton 32 has a three-dimensional shape in the initial state.
しかし、本発明の実施形態においては、骨格体32は、図4に示すように、初期状態において平板状に配置してもよい。この場合、衝突物の衝突前に、骨格体32を所定の形状、つまり、図3(A)~(D)に示す立体形状に変形させる変形機構を設けるものとする。 However, in an embodiment of the present invention, the skeleton 32 may be initially arranged in a flat plate shape, as shown in Figure 4. In this case, a deformation mechanism is provided that deforms the skeleton 32 into a predetermined shape, that is, into the three-dimensional shape shown in Figures 3(A) to (D), before the collision of the collision object.
変形機構は、骨格体32が平板状に形成された初期形状から所定の形状に変形させて、袋体22の内部へ気体を導入する。変形機構の一例としては、袋体22を、伸縮可能な可撓性の材料を用いて形成する実施形態が挙げられる。つまり、骨格体32が平板状に配置された状態においては、平板32C間の袋体22が引き延ばされた状態で保持される。 The deformation mechanism deforms the skeleton 32 from its initial flat plate-like shape to a predetermined shape, and introduces gas into the bag 22. One example of the deformation mechanism is an embodiment in which the bag 22 is made of a stretchable and flexible material. In other words, when the skeleton 32 is arranged in a flat plate-like shape, the bag 22 between the flat plates 32C is held in a stretched state.
この状態を維持するために、セル14Aには、Z軸方向の両側から押圧力を作用させる。そして、衝突物の衝突前に、押圧力を開放して、骨格体32を、図3(A)~(D)に示す立体形状に変形させる。同時に、袋体22の内部へ、気体を導入する。 To maintain this state, a pressing force is applied to cell 14A from both sides in the Z-axis direction. Then, before the collision of the colliding object, the pressing force is released, causing the skeleton 32 to deform into the three-dimensional shape shown in Figures 3(A) to (D). At the same time, gas is introduced into the interior of the bag body 22.
なお、骨格体32を立体形状に変形させるために、例えばX方向における両側の平板32C同士を、バネなどの弾性部材で連結してもよい。弾性部材には、骨格体32が平板状に配置された状態において、平板32C同士を互いに近づける方向の付勢力を付与する。 In order to deform the skeleton 32 into a three-dimensional shape, the flat plates 32C on both sides in the X direction may be connected to each other with an elastic member such as a spring. The elastic member applies a biasing force in a direction that brings the flat plates 32C closer to each other when the skeleton 32 is arranged in a flat plate shape.
または、ヒンジHを形成する部材を弾性部材で形成し、この弾性部材に対して、骨格体32が平板状に配置された状態において、図3(A)~(D)に示す立体形状に変形するように付勢力を付与してもよい。 Alternatively, the member forming the hinge H may be made of an elastic material, and a biasing force may be applied to this elastic material so that it deforms into the three-dimensional shape shown in Figures 3(A) to (D) when the skeleton 32 is arranged in a flat plate shape.
さらに、骨格体32を立体形状に変形させるために、骨格体32における平板32A、32B、32C及びヒンジHを、形状記憶合金を用いて一体的に形成してもよい。 Furthermore, in order to deform the skeleton 32 into a three-dimensional shape, the flat plates 32A, 32B, 32C and the hinge H in the skeleton 32 may be integrally formed using a shape memory alloy.
同様の構成は、骨格体34及び袋体24に適用することができる。また、これらの構成は、各種の変形例(骨格体36、38等)に適用することもできる。 Similar configurations can be applied to the skeleton 34 and the pouch 24. These configurations can also be applied to various modified versions (skeleton 36, 38, etc.).
このように、骨格体32、34を初期状態において平板状に形成することで、初期状態における構造物10の容積を、袋体20の内部に気体が導入されている場合と比較して、少なくできる。これにより、構造物10の収容スペースを小さくすることができる。 In this way, by forming the frameworks 32, 34 in a flat plate shape in the initial state, the volume of the structure 10 in the initial state can be reduced compared to when gas is introduced inside the bag body 20. This allows the storage space for the structure 10 to be reduced.
また、本発明の実施形態においては、骨格体30の変形特性として、圧縮力C(N)が作用した際に、骨格体30の剛性が所定値K3未満となる変形特性と、所定値K3以上となる変形特性と、の双方を備えているものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。 In addition, in the embodiment of the present invention, the deformation characteristics of the skeleton 30 include both deformation characteristics in which the rigidity of the skeleton 30 is less than a predetermined value K3 when a compressive force C(N) is applied, and deformation characteristics in which the rigidity is equal to or greater than the predetermined value K3, but the embodiment of the present invention is not limited to this.
例えば骨格体30の変形特性は、骨格体30の剛性が所定値K3未満となる変形特性のみを備えるものしてもよいし、所定値K3以上となる変形特性のみを備えるものしてもよい。 For example, the deformation characteristics of the skeleton 30 may be such that the skeleton 30 only has deformation characteristics that make the rigidity of the skeleton 30 less than a predetermined value K3, or only has deformation characteristics that make the rigidity of the skeleton 30 equal to or greater than the predetermined value K3.
すなわち、骨格体30の変形特性は、想定される衝突物に応じて、適宜使い分けることができる。例えば車両の内部において、搭乗者の保護を目的とする場合は、骨格体30の剛性が所定値K3未満となる変形特性のみを備えるものとすることが好適である。 In other words, the deformation characteristics of the skeleton 30 can be appropriately selected depending on the anticipated collision object. For example, when the purpose is to protect passengers inside a vehicle, it is preferable that the skeleton 30 only has deformation characteristics that result in a rigidity of less than a predetermined value K3.
20 袋体
22 袋体
24 袋体
26 袋体
28 袋体
30 骨格体
32 骨格体
32A 平板
32B 平板
32C 平板
34 骨格体
34A 平板
34B 平板
34C 平板
36 骨格体
38 骨格体
40 エアバッグ
H ヒンジ
20 Bag 22 Bag 24 Bag 26 Bag 28 Bag 30 Skeleton 32 Skeleton 32A Flat plate 32B Flat plate 32C Flat plate 34 Skeleton 34A Flat plate 34B Flat plate 34C Flat plate 36 Skeleton 38 Skeleton 40 Airbag H Hinge
Claims (7)
前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、
を備え、
前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形し、変形された形を保持可能とされ、
圧縮力が作用した際には、前記骨格体及び前記袋体が、保持された前記骨格体の形に応じて異なる形状に変化し、かつ、前記圧縮力が作用する方向からみた前記袋体の面積が、保持された前記骨格体の形に応じて大きく又は小さく変化する、
形状可変構造体。 A bag body capable of introducing and discharging gas;
A skeleton housed inside the bag and joined to the bag;
Equipped with
the skeleton is capable of deforming into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag and of retaining the deformed shape ,
When a compressive force is applied, the skeleton and the bag change into different shapes depending on the shape of the skeleton held, and the area of the bag as viewed from the direction in which the compressive force is applied changes to be larger or smaller depending on the shape of the skeleton held .
Shape-changing structure.
前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、
を備え、
前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形可能とされ、
前記骨格体の変形に応じて、所定方向からみた前記袋体の面積が変化すると共に、
前記骨格体は、ヒンジで連結された複数の平板によって形成され、
前記平板は、少なくとも2枚が前記袋体と接合され、
前記袋体の内部に充填されている前記気体の排出に伴って、前記袋体と接合された前記少なくとも2枚の平板が相対変位して前記骨格体を変形させる、
形状可変構造体。 A bag body capable of introducing and discharging gas;
A skeleton housed inside the bag and joined to the bag;
Equipped with
the framework is deformable into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag,
The area of the bag body when viewed from a predetermined direction changes in response to the deformation of the skeleton, and
The framework is formed by a plurality of flat plates connected by hinges,
At least two of the flat plates are joined to the bag body,
As the gas filled inside the bag body is discharged, the at least two flat plates joined to the bag body are displaced relative to each other to deform the skeleton.
Shape- changing structure.
前記気体の体積に応じて、圧縮力が作用した際の変形特性が変化し、
前記変形特性は、
前記圧縮力が作用する方向における前記骨格体の剛性が所定値以上となる変形特性と、
前記圧縮力が作用する方向における前記骨格体の剛性が所定値未満となる変形特性と、
を含む、請求項1又は2に記載の形状可変構造体。 The framework is
The deformation characteristics change depending on the volume of the gas when a compressive force is applied,
The deformation characteristic is
a deformation characteristic in which the rigidity of the skeleton in the direction in which the compressive force acts is equal to or greater than a predetermined value;
a deformation characteristic in which the rigidity of the skeleton in the direction in which the compressive force acts is less than a predetermined value; and
The shape-variable structure according to claim 1 or 2, comprising:
請求項1~3の何れか1項に記載の形状可変構造体。 The skeleton is plastically deformable.
The shape-variable structure according to any one of claims 1 to 3.
前記エアバッグに封入された気体は、所定値以上の圧縮力が作用した際に前記エアバッグから排出される、
請求項1~4の何れか1項に記載の形状可変構造体。 An air bag filled with gas is disposed inside the bag body,
The gas sealed in the airbag is discharged from the airbag when a compressive force equal to or greater than a predetermined value is applied.
The shape-variable structure according to any one of claims 1 to 4.
前記袋体の内部に収容され、前記袋体と接合された骨格体と、
を備え、
前記骨格体は、前記袋体の内部に充填されている前記気体の体積に応じた所定の形に変形可能とされ、
前記骨格体の変形に応じて、所定方向からみた前記袋体の面積が変化すると共に、
前記骨格体を所定の形状に変形させる変形機構を備え、
前記変形機構は、
前記骨格体が平板状に形成された初期形状から前記所定の形状に変形させて前記袋体の内部へ気体を導入する、
形状可変構造体。 A bag body capable of introducing and discharging gas;
A skeleton housed inside the bag and joined to the bag;
Equipped with
the framework is deformable into a predetermined shape according to the volume of the gas filled inside the bag,
The area of the bag body when viewed from a predetermined direction changes in response to the deformation of the skeleton, and
A deformation mechanism for deforming the skeleton into a predetermined shape is provided,
The deformation mechanism includes:
The framework is deformed from an initial shape formed in a flat plate shape to the predetermined shape, and a gas is introduced into the bag body.
Shape- changing structure.
圧縮力によって密集するように変形して剛性が所定値以上となる変形特性と、
圧縮力によって圧縮方向と交わる方向における端部同士が離れるように変形して剛性が所定値以下となる変形特性である、請求項3に記載の形状可変構造体。
The deformation characteristic is
a deformation characteristic in which the material is deformed by compressive force so as to become dense and the rigidity becomes equal to or greater than a predetermined value;
The shape-variable structure according to claim 3 , which has a deformation characteristic in which a compressive force causes ends in a direction intersecting a compression direction to deform away from each other, so that rigidity becomes equal to or less than a predetermined value.
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