JPS60260730A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、吊具等の安全装置、機械、家具等の脚部の安
全装置等として使用される緩衝装置に関するものである
。さらに詳しくは、緩衝装置は大別して、常態として繰
返し使用する非破壊式のものと不測の事態に備える破壊
式のものの２種類がある。

（１）非破壊式は常態として繰返し使用するもので、若
干の衝撃力を吸収できる程度であり一定値以上では破損
する。例えば、自動車のバンパに内蔵したダンパー、機
械のストロークエンドに付けたダンパー、橋梁の可動沓
に併設した油圧ダンパー、船着場の一般の防舷材等であ
る。

（２）破壊式は地震等不測時に作用するもので、装置の
一部の破壊を前提とし、再使用時は修理、交換する。例
えば、自動車の車体自体のっぷれを利用した設計、橋脚
や堤防の防舷材等船首も破損するもの、橋梁の落橋防止
装置等である。

本発明は、上記（２）の破壊式緩衝装置に関するもので
ある。

ただし従来の破壊式のものは対象物（自動車、船舶、橋
梁等衝撃力から保護すべき目的物）自身の局部破壊を伴
うものが多い。その理由は一般に供せられる緩衝装置は
主として非破壊式のもので、衝突エネルギーの吸収容量
が小さく、不測の事態に発する大きなエネルギーを吸収
できないからである。

本発明はダンパー自身に大きなエネルギーを吸収せしめ
、対象物を破損することなく緩衝させる緩衝装置に関す
るものである。

［従来技術と問題点］ 前記非破壊式緩衝装置の性能からみた欠点を、第１図な
いし第４図の従来の装置の代表例に基づき説明する。

（１）ばねダンパー 第１図（ａ）は一般に広く用いられているばね（１）を
用いたばねダンパーを示している。通常の使用法は第１
図（ｂ）の線図において弾性域（フックの法則が成立す
る範囲）内であるｆｌ、までである。この範囲では （ａ）吸収衝撃力ＰはストロークＱに正比例する。

（ｂ）最大ストロークＱ、は機高しに比べあまり大きく
ない。

（Ｃ）従って吸収エネルギーは斜線で示すようにＵ＝１
．／２Ｘ　Ｐ　Ｘ　Ｑ　、、であるが、あまり大きくな
い。

このため、大きな衝撃力は吸収できない。

またこのばねダンパーを塑性域Ｑ２まで使用すると単に
復元しなくなるだけでなく線図に示す通り荷重の負担能
力が急激に低下し衝撃力をまったく吸収できなくなり、
緩衝装置の役を果さなくなる。またそこまで使い切った
としても衝撃力の吸収容量は微小である。

（２）ゴムダンパー 第２図（ａ）は最近ばねダンパーに代り使われ始めたも
ので、ゴム（２）を用いたゴムダンパーを示している。

通常は第２図（ｂ）の線図で比例域（弾性域に略同じ）
内であるＱまでである。Ｑは機高■。

３− の１０％程度が限度で、前記ばねダンパーよりかなり小
さい。従ってこの装置も大きな衝撃力は吸収できない。

（３）油圧ダンパー 第３図（ａ）はシリンダ（３）内に油（４）を充填し、
かつ多孔ピストン（５）を嵌入し密閉したもので、従来
からダッシュポットの名称で使われている。

（６）は戻しばねである。前記ばねダンパーとゴムダン
パーが吸収エネルギーを再放出するのに対し、この油圧
ダンパーは油の摩擦で消化してしまうため振動防止等に
適している。　この油圧ダンパーの欠点は衝撃力の負担
能力Ｐが作動速度Ｖの２乗に比例することである。衝撃
状態が装置の設計条件に合致した場合は第３図（ｂ）の
線図に示す通り吸収衝撃力Ｐはほぼ一定でかつ長いスト
ロークが得られ比較的大きなエネルギーが吸収できるが
、対象物が上記の設計条件と異なり、作用する加速度が
遅い場合は第３図（ｃ）の線図に示すように装置規模に
比べその能力は著しく小さい。また予想以上の速さで作
用した場合も衝撃力が過大となり４− 破損してエネルギーを吸収できなくなる。

（４）ケーブルダンパー 第４図（ａ）は最近橋梁の落橋防止等に使われ始めたも
ので、ソケット（７）にケーブル（８）を連結し、この
ケーブル（８）をクランプ（９）　（９）で所定加圧力
を与えつつ挟持したケーブルダンパーを示している。こ
のケーブルダンパーも理想状態ではストロークが大きけ
れば大きなエネルギーがとれる。しかしクランプ（９）
　（９）とケーブル（８）間の摩擦抵抗にばらつきが大
きく、特に経年変化を考慮すると信頼性に欠ける。例え
ば第４図（ｂ）の線図において設計値はＰｌであっても
実際はＰ２になってしまう等吸収容量に過不足が生じる
。

［発明の目的］ 本発明の目的は、ダンパー自身に大きなエネルギーを吸
収せしめ、常に不測事態に対処できるとともに、保護す
べき対象物を破損することなく緩衝させるものを提供す
ることである。

本発明の他の目的は、大規模なもの、小規模なもの、高
級なもの、簡易なものなど、使用目的に応じて容易に構
成できるものを提供することである。

［発明の概要］ 本発明の基本的な考えは、カッターにより被切削材を切
削したときの切削抵抗をもって衝撃エネルギーを吸収し
ようとするものである。カッターのすくい角が鋭い場合
は、切粉は連続的に生成し切削面も滑らかで切削抵抗も
略一定している。カッターのすくい角が鈍い場合は、切
粉はむしりとられたようになり、切削抵抗も衝撃的であ
る。これら切削抵抗によって大きなエネルギーを吸収で
きる。

［発明の実施例］ まず、物質を切削すると、どのような切削抵抗を示すか
について説明する。

第５図（ａ）は被切削材料（１０）が粘り強く、切削代
（１，Ｌ）も少なく、カッター（１１）のすくい角（φ
ａ）が鋭いいわゆる流れ形切削の場合を示している。

この場合、切粉（１２）は連続的に生成し切削面（１３
）も滑らかで、第５図（ｂ）に示すように切削抵抗（Ｐ
ｍ）は微細なびびり（１４）が生じるとしても略一定し
ている。従ってこれを利用すれば平等強さく力学用語）
のダンパー材が得られる。

第６図（ａ）は被切削材料（１０）がもろく、切削代（
ｔｂ）も厚く、カッター（１１）のすくい角（φｂ）が
鈍いいわゆる裂断形切削の場合を示している。この場合
切粉（１２）はむしり取られたようになり、第６図（ｂ
）に示すように切削抵抗も激しいびびり（１４）を生じ
衝撃的であるが、同一の被切削材（１０）に対し同時に
多数のカッター（１１）が使用される状態を想像すると
全切削抵抗は第６図（ｂ）の線図の各波形の平均値（Ｐ
ｍ）の総和となり、第５図（ａ）（ｂ）の場合と同様大
きな切削抵抗が得られ効果的である。

以上のような切削の特性を利用した本発明による緩衝装
置を説明する。

切削すると、切粉が発生するので、この切粉の円滑な除
去が必要であり、第７図ないし第９図はこの切粉の対策
を施こした例を示す。

第７図（ａ）（ｂ）において、被切削材（１０）として
円筒形の金属等を用い、この被切削材（１０）の中心の
７一 孔はガイド孔（１５）となり、また、外周には軸方向に
所定角度をもって複数の溝（１６）・・・を設ける。そ
してこれらの溝（１６）・・・の間の個々の切削面（１
３）・・・は細長く削り易いように形成され、かつ切削
時の切粉がこの溝（１６）・・・内に逃げるようにした
ものである。また、（１７）はカッターホルダーで、こ
のホルダー（１７）の外周にはカッター（１１）が設け
られ、また中心には、前記ガイド孔（１５）内を進退す
る円柱状のガイド（１８）が設けられ、切削を安定させ
ている。前記カッター（１１）の刃先は、切粉が前記溝
（１６）・・・内に逃げ易いように、傾斜面とするなど
の工夫が施こしである。なお、拘束条件が満たされれば
円形以外に、角形、異形等の外形でもよく後述するよう
にガイドも省略できる。（１）は切削代、（Ｑ）は切削
長である。

第８図（ａ）　（ｂ）は被切削材（ｌＯ）としてプラス
チックのように溝堀り状の切削が容易な材料を用いる場
合を示し、また、カッター（１１）は、ホルダー（１７
）に所定間隔で内方へ突出するように埋込み、カッター
（１１）・・・間の空間（１９）・・・に切粉を排除す
る例を８− 示している。　第９図（ａ）は被切削材（１０）として
モルタル、素焼上等のようにもろくて、切粉が直接飛散
するものを用いた場合を示している。この被切削材（ｌ
Ｏ）はもろいため、円筒状のバックアツプ材（２０）と
キャップ（２１）が必要である。このような構成にする
と、第９図（ｂ）に示すように外力（Ｐ）が加わったと
き切削した切粉（１２）は自動的に飛散してしまうから
被切削材（１０）と、カッター（１１）はともにリング
状でよい。このように双方がリング状の場合、切粉は外
側へ飛散する。

つぎに、本発明の具体的実施例を説明する。

（１）圧縮方向に切削するダンパー 第１０図ないし第１２図の例はそれぞれカッター（１１
）の外周をガイドとした実施例である。

第１０図は被切削材（１０）として、モルタル等のよう
なもろい材料を使ったもので、外周には補強管（２２）
を必要とし、またリングカッター（ｌ］）とこれを支持
する円筒状スタンド（２３）の外周が切削面（１３）に
嵌るためガイド不要である。ただし切削面（１３）には
周面摩擦が働くため全抵抗は多少ばらつくが簡易型では
実用上差し支えない。なお、（１３ａ）は被切削部分で
ある。

第１１図は被切削材（１０）として軽合金のように１回
の切削代が小さいもの場合を示している。切削部分を有
効に利用するため径の異なるカッター（ｌｌａ）　（ｌ
ｌｂ）・・・を多段に設ける。この例では被切削材（１
０）の切削部分に切粉を逃がす溝または空間が必要とな
る。また、カッター（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）・・・の複
数のエツジがガイドを兼ねている。（２４）はノックピ
ン、（１３ａ）は第１カツター（ｌｌａ）による被切削
部分、（１３ｂ）は第２カツター（ｌｌｂ）による被切
削部分である。

第１２図は被切削材（ｌＯ）としてプラスチックのよう
に絞り易いものを使ったもので、切粉はダイス型カッタ
ー（１１）に沿って絞られて排除され、かつ切削抵抗に
絞り抵抗が加味される。なお、（２３）はスタンド、（
１３ａ）は絞られた部分を示す。

（２）引張方向に切削するダンパー 第１３図は本発明の他の実施例を示している。これは、
保護管（２５）の上端に吊元金具（２６）を固着し、下
端開口部に、リング状カッター（１１）を固着し、また
、保護管（２５）内には棒状の被切削材（１０）を挿入
し、下端にソケット（２７）を介して吊環（２８）を固
着する。（２９）はストッパーである。

このような構成において、吊環（２８）に−室以上の荷
重が掛るとダンパー材としての被切削材（１０）はカッ
ター（１１）に引き抜かれるように切削されるが、スト
ッパー（２９）がカッター（１１）に当るまでに長いス
トローク（ｆｌ）が得られるため大きなエネルギーが吸
収でき、安全装置として有用である。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、カッターによる被切削材の切削
抵抗をもって衝撃抵抗を吸収するようにした。したがっ
て、大きな衝撃エネルギーを、対象物を破損することな
く吸収できる。ダンパー材の形状、材質等によって使用
目的に応じた緩衝装置を容易に構成できる。また、圧縮
荷重にも引張荷重にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）は従来のばねダンパーの正面図、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）における荷重−縮み量線図、１１− 第２図（ａ）は従来のゴムダンパーの正面図、第２図（
ｂ）は第２図（ａ）における荷重−縮み量線図、第３図
（ａ）は従来の油圧ダンパーの段面図、第３図（ｂ）は
第３図（ａ）、における荷重−作動量線図、第３図（ｃ
）は第３図（ａ）における荷重−作動速度線図、第４図
（、）は従来のケーブルダンパーの説明図、第４図（ｂ
）は第４図（ａ）における荷重−すべり量線図、第５図
（ａ）は流れ形切削の説明図、第５図（ｂ）は第５図（
ａ）における切削抵抗線図、第６図（ａ）は裂断形切削
の説明図、第６図（ｂ）は第６図（、）における切削抵
抗線図、第７図（ａ）は本発明による緩衝装置の断面図
、第７図（ｂ）は第７図（ａ）におけるダンパー材の正
面図、第８図（ａ）は本発明による他の緩衝装置の断面
図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）におけるカッターホル
ダーの正面図、第９図（ａ）は本発明によるさらに他の
緩衝装置の断面図、第９図（ｂ）は第９図（ａ）の緩衝
装置により切削している状態を示す説明図、第１０図、
第１１図および第１２図はそれぞれ圧縮方向に切削する
タンパ−材の異なる実施例の断面図、第１３図は引張方
向に切削する１２− ダンパー材の例を示す断面図である。 （ｌＯ）・・・被切削材（ダンパー材）、（１１）・・
・カッター、（１２）・・切粉、（１３）・・・切削面
、（１４）・・・びびり、（１５）・・・ガイド孔、（
１６）・・・溝、（１７）・・・カッターホルダー、（
１８）・・・ガイド、（１９）・・・空間、（２０）・
・・バックアツプ材、（２１）・・・キャップ、（２２
）・・補強管、（２３）・・・スタンド、（２４）・・
・ノックピン、（２５）・・・保護管、（２６）・・・
吊元金具、（２７）・・・ソケット、（２８）・・・吊
環、（２９）・・・ストッパー。 出願人　社団法人日本建設機械化協会 間　株式会社建機エンジニャリング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）カッターと、ダンパー材としての被切削材とを具
   備し、カッターにより被切削材を切削したときの切削抵
   抗をもって衝撃エネルギーを吸収するようにしたことを
   特徴とする緩衝装置。
2. （２）ダンパー材はモルタル、金属またはプラスチック
   からなる特許請求の範囲第１項記載の緩衝装置。
3. （３）カッターおよび被切削材は筒状をなし、被切削材
   の内壁または外壁を切削するようにしてなる特許請求の
   範囲第１項記載の緩衝装置。
4. （４）カッターまたは被切削材に、切粉を逃がす溝を形
   成してなる特許請求の範囲第１項記載の緩衝装置。
5. （５）カッターは複数段に形成してなる特許請求の範囲
   第１項記載の緩衝装置。
6. （６）被切削材にガイド孔を設け、カッターホルダーに
   ガイドを設けて切削抵抗を安定させるようにした特許請
   求の範囲第１項記載の緩衝装置。