JPS608372B2 - エネルギ吸収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、衝撃力のェネルギを吸収する装置（ショック
ァブソーバ）に関し、多モードの摩擦緩衝およびばね衝
撃吸収特性を与える弾性部材を用いたショックアブソー
バに関する。

弾性部材は、装置のストロークにわたりほぼ一定の追加
合計量を有する追加の、同時に生ずる摩擦および弾性変
形反力によって荷重に抵抗するようにショックアブソー
バ装置内に配置される。定反力装置は、矩形波の力たわ
み曲線の効果に接近しているので、望ましいものである
。

ここで「定反力装置」とは、衝撃速度が力のレベルに影
響を与えない、すなわち装置がそのストロークにわたり
たわんでいる時でも一定の力に維持される装置である。
かくて、最大のェネルギが所定のまたは許容反力および
たわみ値の範囲内で吸収される。本発明は、力の反応は
ほぼ一定値であり衝撃速度および作用温度から独立して
いる、定反力装置を提供するものである。本発明の別の
特徴として、衝撃速度の感知応答性はショックァブソー
バの摩擦界面および予備軍状態を変えることにより得ら
れる。

この場合、矩形波は温度に関係なく可能な最も短いスト
ロークでもつて最適なェネルギの拡散を行なうが、最初
に摩擦によって生ずる反力は所望の作用範囲にわたって
衝撃速度に直穣比例する。本発明に関連のある形式の装
置は米国特許第３７５２４６２号（ＷＩＧＨＴ）お よ
び３７９９５３１号（ＹＡＭＡＺＡＫＩ）に開示されて
いる。

これらの従来装置は多モ−Ｎこおける反力を提供するた
めの弾性部材を採用している。多モードの弾性ショック
アブソーバの使用は従来多数の望ましくない作用特性に
よって制約されていた。

従来装置の短所は、多モードの弾性装置において有用な
摩擦反力を効率的かつ完全に採用することに欠け、また
属性的で再現可能な結果を提供するように摩擦反力を制
御することに欠けていた点であると考えられる。従来技
術の多数の問題を次に述べる。従来装置は、かなり広い
作用温度範囲にわたって均一な性能を許容できず、かつ
弾性部材の温度による物理特性の所期の実質変化を反映
する傾向にある。

温度状態による弾性変形モードにおける性能変化は所期
のものである。摩擦モ−ド‘こ関して、温度の問題は弾
性部村の熱膨張係数とショックアブソーバの共働摩擦表
面構造との間の相違によるものであった。従来装置は、
典型的には比較的高い弾性変形反力によって達成される
低温度の圧縮摩擦モード反力を含む、作用温度の変化に
よって突飛な動作をする傾向がある。従来技術に関する
問題には「衝撃緩衝ストロークの開始時点で不規則な反
カビークの発生を含んでおり、これは反力値が許容最大
値を越えるおそれがある。

このようなピークは、ショックアプソーバの摩擦面に隣
接する弾性部材の比較的高い静摩擦値の検出もれ、およ
び均一な摩擦界面が確立されていないことを反映してい
るものと考えられる。さらに従来技術の問題は、反力が
衝撃力に逆比例して変化する、という逆の速度感知の現
象である。

この結果、低速度の衝撃荷重のェネルギは高反力を伴な
う比較的短いストロークにおいて吸収され、一方増加し
た速度の荷重は、最初摩擦によって生じた最大反力が減
少するので「反比例的に増加するストロークを必要とす
る。装置のかかる短所は容易に理解されることであろう
。最後に、従来の装置は、高応力（これは弾性変形の圧
縮−座屈モードにおいて折り重なる）による早過ぎる欠
陥を避けかつ衝撃後のユニットの復帰性を確保するに十
分な程度までに弾性部材の弾性変形を制御しなかった。

さらに、弾性部材が弾性変形する間の追加の摩擦反力を
、全ェネルギ吸収容量を増加しかつほぼ一定の合計量の
反力を確保するために有効に使用することは以前には行
なわれていなかった。要約すればし本発明の目的は、弾
性部村を用いた衝撃ヱネルギ吸収の多モードの装置（シ
ョックアブソーバ）を提供することである。

弾性部材は追加の、同時に制御された摩擦および弾性変
形反力を与え、しかも衝撃荷重がかかると、合計の反力
がェネルギ吸収の期間にわた吻ま‘ま一定でありかつ実
質的に作用温度から独立したものとする。さらに、摩擦
によって初期に発生した−定反力のレベルないし絶対値
は実質的に独立しておりあるいは本発明の開示によれば
衝撃速度と直接に比例する。更に〜本発明は、弾性部材
が部分的に過度の応力を受けるのを防止し、弾性部材の
耐久性を向上するものである。上記のような目的を達成
するために、本発明では、可動部材によって弾性部材が
負荷これかつ相対的に変位されて、上記可動部村のスト
ロークを通じて、追加でかつ同時の摩擦反力および弾性
変形反力を与える、礎曲まねおよび摩擦緩衝形式のェネ
ルギ吸収装置において、｛ａ’ほぼ一定の所定値で最大
摩擦反力を制御する摩擦界面の手段、｛ｂ’上記弾性部
材の所定最小荷重を維持する予荷重の手段、｛ｃ｝ 上
言己摩擦反力および上記弾性変形反力を逆関連せしめか
つ上記可動部材の所定のストロークを通じて上記反力の
合計をほぼ一定の値とする力関連手段「を含んで成りト
談力関連手段は、上記弾性部材に摺敷可能に係合し、そ
れらの間の係合面積に比例する摩擦反力を提供する表面
部を備えた第一摩擦手段を含み、上記表面部と弾性部材
は上記可動部材の衝撃負荷が摩擦反力の対応する減少を
もたらすのに応じて漸次移動して係合しなくなるように
配置されト上記弾性部材が移動して上記表面部と係合し
なくなる際に該弾性部材を受け入れる拘束手段を含み、
その際ェネルギ吸収装置の所定のストロークを通じて上
記弾性部材を波形の圧縮座屈状態で拘束することにより
弾性変形反力を増加するようにし、｛ｄｉ 上記手段の
すべては負荷の間にヱネルギ吸収装置内に蓄積されたェ
ネルギを用いることによって上記可動部材をその初期位
置へ復帰せしめるため衝撃負荷の完了に共鰯して応答す
ることを特徴とするェネルギ吸収装置が提供される。

本発明では上記より明らかなように、弾性部材の所定最
小荷重を維持する予荷重の手段、すなわち、初期荷重が
与えられている。これにより、衝撃速度の所望の範囲に
わたって、摩擦反力と弾性変形反力との合計の反力をほ
ぼ一定とすることができるという作用効果がある。また
、本発明における拘束手段は弾性部村を、後述するよう
に、波形に変形させるものである。このような弾性部材
の波形の変形は、その弾性部材の変形の湾曲半径を過度
に小さくすることがなく、従って弾性部材に部分的な過
度の応力を与えることがないので、弾性部材を疲労させ
ずかつ過早の欠陥を防止できるという作用効果がある。
図示の実施例において、弾性部材は円筒形スリーブまた
は管形である。

弾性部材は円筒ケーシングないしハウジング内に搭載さ
れ、ハウジングは拘束部を有し、該拘束部は弾性部材の
外面と共働して摩擦界面を規定しかつ弾性部材が衝撃に
よつ前進した際にその界面領域に比例する摩擦反力を提
供する。弾性部材は拘束部から外へ摩擦的に前進し、摩
擦反力を減少するので「 それはケーシングの比較的拡
大した部分に受容されもそこで増加しつつある弾性変形
および圧縮反力を生ぜしめる。このようにして「摩擦反
力は減じかつ弾性変形ないし圧縮反力は同時に増加し、
従ってショックアブソーバのストロークにわたり反力の
モードは互いに逆の関係で変化することとなる。弾性部
村の予荷重はショックアブソーバの効率ないしそのカー
たわみ曲線の近似矩形波を著しく増大せしめることが見
出される。

予荷重により、弾性部材を半径方向に膨張せしめかつ摩
擦界面の有効領域並びに摩擦反力が生ずる際の速度を直
接制御する結果となる。摩擦ショックァブソーバ装置に
おける予荷重の正確な機構は完全には理解されないが、
従来装置の温度性能変化を実質上なくすることが見出さ
れている。

弾性部材および関連するショックアブソーバの摩擦面の
熱膨張係数の変化に起因する問題を補正する程度まで、
予荷重は、温度変化による作用！性能に関して実質上変
化しない、増加された弾性材嬢触部の初期摩擦界面状態
を確立すると考えられる。均一な摩擦界面は「図示の実
施例では有機質の皮膜を用いて例示してあり、その皮膜
はフェノ−ル樹脂を含み、ショックアブソーバケーシン
グの拘束部の内部摩擦表面およびその拡大部分の内面に
グラフアィトが拡散されている。

有機質の皮膜は、最大の成果を得ることのできる均一な
平滑面での一定の摩擦反力値を得る結果となる。有機質
皮膜の使用に加えて「ケ−シングの内面を処理するため
の金属皮膜技術および研摩技術が良好な結果をもたらす
。皮膜、金属めつきまたは研摩技術は一般に好ましい平
滑面および表面粗さを得る結果となり、かつ摩擦反力の
絶対値を変える傾向にある。かかる技術のさらに別の実
際的利点は、弾性部村の摩耗を和らげかつ性能およびサ
イクル寿命の向上に役立つことである。従来技術の問題
点である、不規則な反カビークは、図示の実施例におい
て、弾性部村の外面に沿って平板を設けることによって
除去される。

また、本発明の改良した摩擦界面もまた従来技術におけ
る不規則な反カビークの問題点を除去するに役に立つ。
これに関し、摺動状態の下での摩擦係数の減少および予
荷重の有効使用が特に関連する。反力が衝撃力に逆比例
して変化する「という従来装置の問題点もまた本発明に
よって解消される。

弾性部材に予荷重を設定することにより所望の衝撃速度
範囲にわたって合計の反力を実質的に一定にする結果と
なる。合計反力は、従来装置においては低速度で得られ
るところの高い値に相当する。これは、この合計の反力
の値が前述の平滑面化技術によって変化しうるので、設
計上の制約にはならない。さらに上述のような従来技述
の問題を排除するために、本発明はまた、摩擦反力のレ
ベルが衝撃速度の増加と共に比較的に増大する「いわゆ
る直接的な速度感知特性を採用している。

このような直接的な速度感知袴閏こおいては、所定の衝
撃速度において一定の摩擦反力レベルがェネルギ吸収期
間中に発揮され、衝撃速度の増加に応じて摩擦反力レベ
ルもまた比例的に増加して一定値に向かう。本発明によ
ると「直接的な速度感知特性は、上述の金属表面化およ
び研摩技術に、予荷重を完全に除去した比較的低い轍方
向の予荷重値を組み合せて使用することによって達成さ
れる。速度感知特性の装置によりショックアブソーバの
支持構成の衝撃荷重、反発および疲労を最小にする傾向
がある。

岡山体部材を支持するのに２つのショックアブソーバを
比較的離して使用する場合、速度感知アブソーバはスト
ロークを、特に剛体の中心から離れた衝突期間において
、より均一にする傾向がある。本発明の弾性部材の弾性
変形は抑制されたまたは制限された圧縮−座屈として適
切に説明されており、座屈の折り重なった特徴は波形の
変形に限定される。

波形変形は、弾性材を疲労させかつ週阜の欠陥の原因と
なる、弾性部材における小半径の湾曲および高い応力を
課することのないので、望ましいものである。

これに反し、従来技術および装置においては、弾性部材
は弾性的な変形モードの期間中圧縮−座屈の小半径の折
り重なりを防止するために構造的に比較的大きな程度に
限定される。これは、弾性部村の弾性変形または圧縮一
座届の間に追加の摩擦反力が発生するので、以下により
詳しく述べる如く有利な結果となる。本発明の装置は、
以下に指摘する如く、衝撃荷重を吸収すべき必要のある
広範囲の適用分野にわたって使用できる。

図示の実施例および以下の説明は、本発明を多く使用す
るものの１つである自動車のシャーシとバンバ間の介在
物としてのショックアブソーバについて例示している。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１図および第２図にショックアブソーバ１０が示され
、このショックアブソーバは衝撃荷重に抵抗するように
多モードの摩擦反力および弾性変形反力を適用したもの
である。

ショックアプソ−バ竃０の基本的構成は衝撃受容部材な
いしピストン１２、ハウジングないしケーシング１４お
よび弾性管状部材ないしスリーブ１６を含んで成る。シ
ョックァブソーバを取り付けるために「半径方向に延び
たフランジ１８がケーシング１４の前方位置に固定され
かつブラケット２０がケーシング１４の後端に固定され
る。自動車用に適用する場合については、フランジー８
およびブラケツト２８を自動車（図示せず）のフレーム
に取り付けることができかつ自動車バンパ（図示せず）
がピストン１２の頭部亀２ａに固定される。ピストン１
２はケーシング１４内に同心に配置され「かつその中で
相対軸移動するように配置される。

ピストン亀２は略円筒形ピストンロッド１２を具えもそ
れはピストン頭部１２ａに固着されている。ピストン量
２は鼻状軸受２２（第２図）によってケーシング亀４の
前方位置内に取り付けられ、この軸受は適切な軸受強度
および耐熱性を付与するためガラス強化ナイロンで構成
されている。

鼻状軸受２２は環状であってかつ弾性的にケーシング包
４の前端上に鮫り込んでいる。鼻状軸受２２はピストン
ロッド亀２ｂの半径方向の移動を制限しかつ衝突中にお
ける半径方向荷重変化に対して弾性部材１６を保護する
。従って、鼻状軸受はピストンロッド８２ｂの外径に対
し密接して鉄合する（しまりばめ）。ピストン１２は後
部軸受２４によりケーシング１４の後端に支持され、こ
の軸受２４もまた耐熱性を得るためガラス強化ナイロン
で構成されている。

後部軸受２４は環状であってかつブラケット２０から半
径方向内方に延びる壁２０ａに包囲されている。壁２０
ａはケーシング１４の開放後端部を閉じ、かつ弾性部材
１６が衝撃荷重を及ぼしめる固定支持面を提供する。ピ
ストンロッド１２ｂはその径の減じた部分の前端に隣接
して位置する周縁に延びた駆動リブ２６（第２図）を有
する。

駆動リブ２６は衝撃荷重を弾性部材１６に伝達すべく中
央保持軸受２８と共働する。軸受２８もまたガラス強化
ナイロンで構成されている。軸受２８は衝撃中の弾性部
材１６の突出しを最小にするためにピストンロッド量２
ｂの外径およびケーシング１４の隣接部の内接に適合す
る密接した競合度（しまりばめ）を有する。軸受２２，
２４および２８‘ま共鰯して弾性部材１６をケーシング
１４内に密閉しかつケーシングの内部が汚染されるのも
防止するが、このことは装置の性能に影響する。

追加のシ−ルが要望される場合はＬ員状軸受２２および
軸受２８間に設置した○リング３０が用いられる。可操
性ゴムシール３２が装置の前方付近に弾性的に設けられ
気密を維持する。シール３２は動的シールであって「シ
ョックアブソーバのストローク中においても作用する。
第２Ａ図において「一体成形の○リング３３が弾性部材
１６の後端付近にその内周縁に設けられる。シール３３
はピストンロッド１２ｂの外面の液体密閉を維持する。
ケーシング１４は限定部ないし蓬の減じた部分１４ａ、
外方に広がった部分１４ｂおよび比較的大きな内径の部
分１４ｃを含んでいる。ケーシングの限定部１４ａは衝
撃中の弾性スリーブ部材１６に摩擦係合し摩擦反力を受
ける。後に詳述するように、ケーシング１４の内面はフ
ェノール樹脂被覆部３４を有し、これは弾性部材の外面
と共働して均一な粗密度の摩擦面を呈する。両表面間に
おける摩擦反力は、衝撃によって、所定の正規の力の値
に到達した後は、正規の力から独立したものとなる。

かくて、限定部１４ａ内で生ずる摩擦反力は、本質的に
は、摩擦係数と面接触面積との関数として求められるも
のと確信される。従って、部分１４ａ内で生じた摩擦反
力は弾性部材１６がケーシング１４の拡大部１４ｃ内へ
軸方向に前進するに従って直線的に減少する。弾性スリ
ーブ部材１６が摩擦状態で前進すると、第３図に示す如
く、ケーシングの拡大部１４ｃ内で限定波形の圧縮座屈
を受ける。以下に詳述の如く、弾性部材１６の隣接面と
ケーシングおよびピストンロッドとの間の摩擦摺動係合
によって生ずる追加ないし二次の摩擦反力により拡大部
１４内の弾性変形反力が補充される。上記の如く、弾性
変形モ−ド‘ま本質的に圧縮座屈を含み「その座屈は波
形の変形で規定される。

従って、ケーシングの拡大部１４ｃの内径、弾性部材１
６の外径およびその壁厚〜ケーシングと弾性部材の相対
長さの間の適当なバランスを維持する必要がある。部分
１４ｃの内径に対する弾性管の外径の比は所望の波状変
形を得るに当っての非常に重要な要因であると確信され
る。前記比が０．８６に維持される場合、弾性部村が約
８．１柳（０．３２インチ）に等しい壁厚を有するなら
ば満足な結果が得られた。ケーシング１４はピストンロ
ッド１２ｂ、壁２０ａおよび軸受２４，２８と共轍して
弾性変形モ−Ｗこおける弾性部村１６を受容する可変容
積室１５を規定する。

弾性部村１６が波形に変形する際、弾性部材の増加表面
部はケーシングの拡大部１４ｃの内蔵に摩擦係合して二
次摩擦反力を増大せしめる。ピストン部材の前進端スト
ローク位置において弾性部材１６を受容するに有効な室
軍５の容積は、包囲効率のための幾らかの許容値を伴な
つた、非圧縮状態の弾性部材の容積に少なくとも等しい
のが望ましい。

例えば、実施例において、ピストン部材１２がフルスト
ロークにおいて拡がり部１４ｂの後縁に軸受２８を前進
せしめるようになっている場合、軸受２８、拡大部１４
ｃの内面、壁２０ａおよび軸受２４「およびピストンロ
ッド１２ｂの外面により規定される如き室翼５の務容積
は、弾性部材の非荷重ないし非拘束状態において弾性部
材の実測容積よりわずかに大であるべきである。これに
関し、残有効容積が弾性材スリーブ１６の容積よりほぼ
５％大きい場合満足な結果が得られる。弾性部材１６は
略管状であって、弾性部材のケーシングの拘束部１４ａ
内にある部分には６つの軸方向に延びる平坦部３６を具
え、それらは周囲に等間隔である。

第１図において、弾性部材の断面の下半は平坦部３６の
１つを図示する為に回転しておりかつ平坦部の深さは明
瞭にするため誇張してある。平坦部はほぼ１８．８側（
３／４インチ）幅でかつそれらは弾性部材１６の弧によ
って相互間に隔設されている。平坦部３６は変形した弾
性材を受容するために拘束部貴４ａ内に半径方向の空間
部を提供しかつそれら上ま従来技術における、衝撃緩衝
ストロークの開始時点での不規則な反カビークの発生の
問題を有効に減ずることが見出される。平坦部３６を省
略した場合、弾性部材】Ｓ‘こ適用される軸万向の予荷
重の量を調整することにより「前述のような不規則な反
カビークの発生を許容レベルまで減じられる。

例えばし非圧縮状態で１６仇吻（６４３５インチ）の軸
方向の長さを有しかつ平坦部の設けられている弾性部材
は−２９午Ｃ〜８が○（一２００Ｆ〜１８００Ｆ）の温
度範囲にわたって最適の性能を得るべく組付時において
１４〜１７．８柳（０．５５０〜０．７００インチ）「
望ましくは約１５．２柳（０．６００インチ）の軸方向
の予荷重ないし初期圧縮が与えられる。平坦部のない同
サイズの弾性部材は同温度範囲において最適性能を得る
べく７．４〜１２．７腕（０．３００〜０４５００イン
チ入 望ましくは８．９倣（０．３５０インチ）の予荷
重ないし圧縮が与えられる。予荷重は〜弾性部材の軸万
向の長さを非拘束状態において「組み付けられたショッ
クァプソ−バ内に設置されるべき軸長より大きな軸長と
することによって与えられる。上記の如く〜最適の予荷
重レベルの絶対値は「特定の弾性部村の幾何学的形状お
よび所望の作用温度範囲等に関係する。

予圧縮長さ（例えば弾性部材がユニット組付の際に圧縮
される鼠方向長さ）および対応する予荷重を、多数の異
なった予荷重および圧縮長について下記第１表に示して
いる。力の値は「図示実施例のショックアブソーバと同
一のものを組み付けかつ下記の予荷重圧縮長を与えるこ
とによって得られた。対応する力の値は温度２４ｏｏ（
？５０Ｆ）において紙付後の約２分間の安定期間後に測
定された。所与の圧縮長に対応する力の値は温度によっ
て変化しかつ最終的には麓性部材の性質を反映する傾向
にある。第１表 ショックアブソーバが蓄積された衝撃ェネルギによって
初期位置に戻るのを容易ならしめるため、弾性部材１６
の内径とピストンロッド１２ｂの外径との間に約１．３
肋（０．０５０インチ）のわずかな間隙を設けるように
組付前の部材を構成するのが望ましい。

このため、摩擦減少用のコーティングをピストンロッド
１２ｂの外面に施してもよい。経験的に決定された上記
予荷重および直径方向の間隙の状態は「弾性部材がショ
ックアブソーバの衝撃により更に半径方向の膨張するの
に先立って「弾性部材蔓６の外函とケーシングの拘束部
１４ａの内面との間の完全な表面接触が生する程度のも
のではないと考えられる。

ここで、完全な表面接触とは」正規の力の増加に対して
独立となる一定摩擦反力を示す前に必要とされる最小レ
ベルの正規の力を弾性部材の表面に適用する際の摩擦臨
界状態を指すものである。予荷重は摩擦臨界面における
完全表面接触に接近するように使用され「もって比較的
低い作用温度においてさえもＬ完全な表面接触および最
大の摩擦反力が衝撃荷重により迅速に生ずるようにされ
る。このようにして、最大摩擦反力はすべての温度状態
において迅速に矩形波の特性に近ずくように増大する。
予荷重についての実際的な量的制限は、ショックアプソ
ーバが衝撃負荷の後にその初期位置へ戻る必要性がある
ことである。従って、予荷重が単独で最大の摩擦反力の
結果となるようにするべきでない。というのは、蓄積さ
れた衝撃ェネルギによってショックアブソーバが復帰す
るのを妨げ、そして衝撃ェネルギの大部分が熱の形とな
って散らされるからである。弾性部材１６は、ポリプタ
ジェンゴムおよびそのスチレン重合体、エチレンｑプロ
ピレンゴム、ポリイソプレンゴム、ブタジエン亀アクリ
ロニトロールゴム〜ポリウレタンゴム、塩化およびクｏ
ロスルホン化エチレンゴム、およびシリコンゴム等を主
成分として有する中性ゴムおよび合成材を含む弾性材の
広範囲のもので構成することができる。

弾性材料は、低温度での復帰を確実にするために−４０
００以下のガラス転化温度を有しかつ室温にて５０以上
の硬さ（ショア−硬度計Ａ）を有するのが望ましい。こ
れらの物理的特性は公知の合成技術でもつて上記の弾性
材において得ることが可能である。また当然に、弾性材
料は永久ひずみが低くかつ耐摩耗性の良好なものが望ま
しい。弾性部村１６はポリブタジェンゴム合成物である
。上述の如く、均一な平滑さおよび粗さを有する摩擦界
面は、図示実施例においてケーシング１４の全内面にわ
たって延びるフェノール樹脂皮膜３４により得られる。
フェノール樹脂の他に、ェポキシ、ポリウレタン、ポリ
エステル、アクリルを含む他の熱硬化性樹脂でも満足な
結果が得られる。さらに、ＭｏＳ２、テフロン（ポリテ
トラフロロェチレンの商標名）、グラフアィト、シリカ
、グラスビードおよび発泡金属等の摩擦および表面分布
を変える添加剤が所望の性能を提供するために樹脂材と
共に使用される。例えば、フェノール樹脂にＭｏＳ２、
グラファィトおよびテフロン（商標名）を組み合せたも
のはフェノール皮膜のみの性能に比べ力のレベルを増大
する結果となった。フェノール樹脂皮膜３４はフェノー
ル樹脂およびグラフアィト５０：５０の混合物を含んで
いる。有機質皮膜に加えて、所望の均一な平滑さを得る
ために金属めつき技術が用いられる。ニッケルおよびク
ロームのめつき技術を用いる場合は「それぞれ有機質皮
膜を用いて得られる減少したレベルと対称的に著しく増
加した摩擦反力レベルの結果となる。また、ケーシング
１４の内面の研摩は所望の均一な摩擦界面および増加し
た反力レベルの結果となることが理解される。第４図に
おいて、実際の試験結果は、本発明の開示に基づいて得
られる温度および衝撃速度から独立したほぼ一定の反力
を図解したものである。

ショックアブソーバ試験装置は図示のショックアブソー
バ１０に構造的に相当するものを採用しているが、弾性
部材の軸長においてわずかに増加しておりかつケーシン
グの長さの増加に相当する。試験装置の夫々のケーシン
グの内面は重量的に等しい割合で拡散されたグラフアィ
トを有するフヱノール樹脂で被覆されている。第４図に
おいて、上部の数字「２ト「３」、「４」はそれぞれ衝
撃速度２マイル／時（３．２細／時）、３マイル／時（
４．８物／時）、４マイル／時（６．４紬／時）を表わ
し、これらの衝撃速度と各温度一２ぴＦ、７００Ｆ、１
５００Ｆとの７つの組合わせについて、それぞれ、ひず
み対反力の結果を示している。

従って、第４図において、横軸はひずみを１目盛０．６
２５インチ（１．５６肌）で表わし、縦軸は反力を、１
目盛２５００ポンド（約１１２５ｋ９）で表わし、各曲
線の左下位層が基点の「０」位置である。なお、第６図
および第７図の数字「１ハ「２」、「３」、ｒ４」、お
よび横軸、縦軸は第４図と同じ単位で同様に表わしてい
る。試験は、指示速度および温度においてショックアブ
ソーバを固定する衝撃受容ピストン部材に抗して９４５
ｋ９（２１００ポンド）の質量の衝撃力によって遂行さ
れた。

上記の如く、ショックアブソーバの実施例は自動車用に
設計されかつ温度および衝撃速度の範囲は適宜に選定さ
れる。第４図に示す如く、反力はほぼ一定でかつ衝撃速
度から独立している。

また、反力は温度に対してほぼ独立しているが、比較的
高い温度においてはわずかな減少が生ずる。いずれの場
合においても、カーたわみ曲線の最初の傾斜は比較的急
であり、完全な表面接触がショックアブソーバの拘束部
において急激に増大することを示している。また、矩形
波ェネルギの吸収の効率は、十分な衝撃ェネルギが３．
２物／ｈ（２ｈ．ｐ．ｈ）にまで増進しないにもかかわ
らず、明らかに同一であることを示している。第５図に
おいて、曲線Ａは２ｌｑｏ（７００Ｆ）および４．８物
′ｈ（３ｈ．ｐ．ｈ．）の速度で９４５ｋ９（２１００
ポンド）質量の衝撃力のかかる本発明のわずかに改変し
たショックアブソーバの合計の反力を示すものである。

例えば、ショックアブソーバの構造は軸方向に延びた平
坦部を省略する如くに改変されている。（前記の如く、
平坦部を省略することにより、比較的少量の不規則な反
カビークが生ずるものの、そのレベルは十分許容範囲内
にある。）また、摩擦界面の皮膜はグラファィトを含有
せずかつフェノール樹脂のみで構成されている。なお、
第５図において、横軸はひずみを１／１０００インチ（
１インチは約２．５伽）の単位で示し、縦軸は反力をポ
ンド（１ポンド‘ま約４５０多）の単位で示している。
弾性変形反力を隔絶するために、同一構成のショックァ
ブソーバが水行閏滑されかつ同一方法で衝撃される。

その結果を示すカーたわみ曲線Ｂは曲線Ａに重ねられる
。全摩擦反力は曲線Ａから曲線Ｂを減ずることにより曲
線Ｃの結果として図解的に得られる。曲線Ｃによって示
される合計の摩擦反力は「ショックアブソーバの拘束部
および拡大部の両者に発生した追加の摩擦反力の合計を
含んでいる。ショックアブソーバの拘束部に発生した理
論上の摩擦反力または初期の摩擦反力は曲線Ｄによって
図解的に表わされ、曲線Ｄは一定の反力が開始する時点
（不規則な反カビークを無視）とケーシングの拘束部の
軸長に相当する偏向によって示される零の反力値とを結
ぶことによって得られる。ケーシングの拡大部内に発生
する二次摩擦反力はショックアブソーバのストロークを
介して増加しかつそれらが吸収するェネルギは曲線Ｃ，
Ｄ間の領域によって概ね図解される。

ケーシングの拡大部内の二次摩擦反力の増加レベルは、
弾性部材の波形変形および圧縮が進行する際増大した表
面接触に寄与する。従って、弾性部材が波形に弾性変形
することは有利である。というのは、その変形は弾性材
を少ない程度にまでしか緊張しないし、またケーシング
の拡大部内に発生すべき摩擦反力を増大させる結果とな
るからである。第５図に示す如く、ショックアブソ−バ
のケーシングの拡大部内に発生した二次摩擦反力はショ
ックアブソーバによって生じる全反力に大きく貢献する
。

追加のエネルギー吸収能力は別として〜この貢献は、摩
擦反力がより容易に制御されかつ弾性変形反力に比べて
作用温度変化に対する感応性が低いので、望ましいこと
である。第６図および第７図において、本発明に従った
、直接速度を感知する形式の変更した２つのショックア
ブソーバについての実際の試験結果が示される。

この例では、ショックアブソーバの摩擦界面はｔ直接速
度を感知するために、ケーシングの内面のニッケルめつ
き、および復帰を容易にするためにピストンの外面には
フェノール樹脂皮膜を含んでいる。直接の速度感応性を
増強するため、比較的低い軸方向の予荷重が、ユニット
のアッセンプ川こ対して弾性部材を約３．８柵（０．１
５０インチ）圧縮することによって与えられる。予荷重
はこの例では相当予荷重値が減少するにかかわらず、前
述のような利点を有効なものとする。これらのユニット
の弾性部材は平坦部を含まず、かつそれらは各々１５５
側（６．１０インチ）に等しい非制限長さを有する。弾
性部材はポリブタジェン材で形成される。いずれの場合
も、固定的に取り付けたショックアブソーバに対し２１
℃（７００Ｆ）および指示速度で９４５ｋｇ（２１００
ポンド）質量が衝撃として与えられた。第７図の試験速
度は図示の如く増加傾向であった。直接速度感知の現象
は、比較的減少した予備車値に加えて摩擦界面を提供す
るための金属めつきまたは研摩金属面によるものである
と信じられる。

直接速度感知の程度は、鞠方向の予荷重の大きさによっ
て左右され「予荷重の値が増加すると、感知の程度は低
下しかつ摩擦反力の絶対値を増加する傾向にあることが
観察される。例えば、ニッケルめつきを施した既述のユ
ニットは実質的に予荷重がない状態で最も高い感知程度
を発揮し「 また約５．８肌（０．２００インチ）以上
の予荷重値において許容程度の感知性能が得られた「既
述のユニットは約７．６側（０．３００インチ）以上の
予荷重値でもつて一定の反力装置となる。前述の如く〜
摩擦界面に金属研摩すると共にクロムめつきを形成する
ことによっても同様の結果が得られる。従来技術と対称
的に、本発明の装置はより有効に制御されかつ多モード
システムにおいて摩擦反力を使用しうる。以上本発明の
実施例について詳細に説明したがｔ本発明の本旨から逸
脱せずに各種に変更をなしうろことは当業者にとって明
らかであって「従ってかかる変更態様は本発明の本旨お
よび特許請求の範囲に包含される。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図は本発明に係るショックアプソーバの断面図「第
２図は第１図のショックアブソーバにおける弾性部材（
スリーブ）の前端取付部の詳細を部分拡大図で示すもの
、第２Ａ図は非圧縮時における第１図に示した弾性スリ
ーブの後端の詳細を部分拡大図で示すもの、第３図は第
１図のショックァブソーバの弾性部材（スリーブ）の弾
性変形を部分拡大図で示すもの、第４図は本発明の実施
例に係るショックアブソーバを指示速度および温度の状
態で９４５ｋｇ（２１００ポンド）質量で衝撃した場合
においてオシロスコープ謙取装置によって示された実際
の試験結果をグラフにて図示したもの、第５図は本発明
のショックアブソーバにおける摩擦による変形および弾
性変形反力をグラフにて図示したもの、第６図は本発明
に従って直接速度を感知するようにショックアブソーバ
を改変することにより得られた実際の試験結果を示す第
４図と類似のグラフであり、第７図は速度衝撃荷重が減
少する場合における、直接速度を感知するように配置し
たショックアブソーバを衝撃することによって得られる
試験結果を第６図と同様に示したものである。 １０・・・・・・ショックァブソーバ、１２…・・・可
動部材（ピストン）、１４……ケーシング、１６……弾
性部材、１８・…・・フランジ、２０・・・・・・ブラ
ケット、２２，２４，２８……軸受部材。 第１図 第２図 第２図４ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可動部材によって弾性部材が負荷されかつ相対的に
   変位されて、上記可動部材のストロークを通じて、追加
   でかつ同時の摩擦反力および弾性変形反力を与える、弾
   性ばねおよび摩擦緩衝形式のエネルギ吸収装置において
   、（ａ） ほぼ一定の所定値で最大摩擦反力を制御する
   摩擦界面の手段、（ｂ） 上記弾性部材の所定最小荷重
   を維持する予荷重の手段、（ｃ） 上記摩擦反力および
   上記弾性変形反力を逆関連せしめかつ上記可動部材の所
   定のストロークを通じて上記反力の合計をほぼ一定の値
   とする力関連手段、を含んで成り、該力関連手段は、上
   記弾性部材に摺動可能に係合し、それらの間の係合面積
   に比例する摩擦反力を提供する表面部を備えた第一摩擦
   手段を含み、上記表面部と弾性部材は上記可動部材の衝
   撃負荷が摩擦反力の対応する減少をもたらすのに応じて
   漸次移動して係合しなくなるように配置され、上記弾性
   部材が移動して上記表面部と係合しなくなる際に該弾性
   部材を受け入れる拘束手段を含み、その際エネルギ吸収
   装置の所定のストロークを通じて上記弾性部材を波形の
   圧縮座屈状態で拘束することにより弾性変形反力を増加
   するようにし、（ｄ） 上記手段のすべては負荷の間に
   エネルギ吸収装置内に蓄積されたエネルギを用いること
   によって上記可動部材をその初期位置へ復帰せしめるた
   め衝撃負荷の完了に共働して応答することを特徴とする
   エネルギ吸収装置。