(57)【要約】【課題】重量増を抑制しつつ低コストで衝突エネルギーの吸収量を大きく確保可能とするワンショット・ダンパーを提供する。【解決手段】柱状の本体部３と、本体部３の軸方向の一部に設けられた中空状の変形部５とを備え、変形部５が塑性変形することによって、本体部３の軸方向端部の入力部７に入力された衝突エネルギーを吸収するため、中空状の変形部５を設けることによって、重量増を抑制しつつ衝突エネルギーの吸収構造を簡易に且つ低コストで得ることができ、変形部５の塑性変形による衝突エネルギーの吸収構造により衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の本体部と、
該本体部の軸方向の一部に設けられた中空状の変形部とを備え、
該変形部が塑性変形することによって前記本体部の軸方向端部の入力部に入力された衝突エネルギーを吸収する、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項２】
請求項１記載のワンショット・ダンパーであって、
前記本体部は、
相対的に低剛性の中空状の筒部と、
前記筒部の一端に結合され前記衝突エネルギーの吸収時に前記筒部を受ける相対的に高剛性の基部と、
前記筒部の他端に結合され前記衝突エネルギーの入力部となる相対的に高剛性の先端部と、
を備えたことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項３】
請求項２記載のワンショット・ダンパーであって、
前記筒部は、前記軸方向で複数の筒部材を結合して構成された、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項４】
請求項２又は３記載のワンショット・ダンパーであって、
前記基部は、前記筒部の内外を連通する連通孔を有する、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項５】
請求項４記載のワンショット・ダンパーであって、
前記基部は、工具を係合させるための係合面を有し、
前記連通孔は、前記係合面上で外部に開口する、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか一項に記載のワンショット・ダンパーであって、
前記基部及び前記先端部は、前記筒部の両端に摩擦圧接により結合された結合面を有し、
前記結合面は、前記摩擦圧接時の熱容量を前記筒部側と同一にする周回状の突起部を有する、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項７】
請求項２〜６の何れか一項に記載のワンショット・ダンパーであって、
前記筒部の材質は、前記基部及び先端部の材質よりも硬度が低い、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項８】
請求項２〜６の何れか一項に記載のワンショット・ダンパーであって、
前記筒部の材質は、加工硬化しにくい材質である、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のワンショット・ダンパーであって、
前記入力部の表面は、曲面である、
ことを特徴とするワンショット・ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性変形によって衝突エネルギーを吸収する使い切りの非常用ワンショット・ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機械のオーバーラン対策等として非常用のダンパーが用いられている。こうした非常用のダンパーは、使用機会が少ないため、繰り返し使用可能な油圧式等の高コストのダンパーよりも、使い切りの低コストのワンショット・ダンパーの方が利用者に好まれることがある。
【０００３】
従来のワンショット・ダンパーとしては、特許文献１のように、中空状の金属製の筒部に中実柱状の金属製の本体部を押し込むことにより、筒部を塑性変形させて衝突エネルギーを吸収するものがある。
【０００４】
このワンショット・ダンパーは、低コストで衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができるが、中実柱状の本体部を用いる関係上、重量増になるという問題があった。特に、大型の機械に設置するためにワンショット・ダンパーを大型化すると、重量増の問題が顕著になっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４１８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、低コストで衝突エネルギーの吸収量を大きく確保可能なワンショット・ダンパーでは重量増になっていた点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、重量増を抑制しつつ低コストで衝突エネルギーの吸収量を大きく確保可能とするために、柱状の本体部と、該本体部の軸方向の一部に設けられた中空状の変形部とを備え、該変形部が塑性変形することによって前記本体部の軸方向端部の入力部に入力された衝突エネルギーを吸収することをワンショット・ダンパーの最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、中空状の変形部を設けることによって、重量増を抑制しつつ衝突エネルギーの吸収構造を簡易に且つ低コストで得ることができる。また、本発明では、変形部の塑性変形による衝突エネルギーの吸収構造により、衝突エネルギーの吸収量を大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ワンショット・ダンパーの正面図である（実施例１）。
【図２】図１のワンショット・ダンパーの右側面図である（実施例１）。
【図３】図１のワンショット・ダンパーの平面図である（実施例１）。
【図４】図１のワンショット・ダンパーの底面図である（実施例１）。
【図５】図２のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図６】ワンショット・ダンパーの断面図である（実施例２）。
【図７】ワンショット・ダンパーの断面図である（実施例３）。
【図８】ワンショット・ダンパーの断面図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
重量増を抑制しつつ低コストで衝突エネルギーの吸収量を大きく確保可能とするという目的を、柱状の本体部の軸方向の一部に塑性変形によって衝突エネルギーを吸収する中空状の変形部を設けたワンショット・ダンパーにより実現した。
【００１１】
本体部は、相対的に低剛性の中空状の筒部と、筒部の一端に結合され、衝突エネルギーの吸収時に筒部を受ける相対的に高剛性の基部と、筒部の他端に結合され、衝突エネルギーの入力部となる相対的に高剛性の先端部とを備えた構成としてもよい。
【００１２】
筒部は、一又は複数の筒部材により構成してもよい。
【００１３】
基部は、筒部の内外を連通する連通孔を有する構成としてもよい。
【００１４】
基部は、工具を係合させるための係合面を有し、連通孔は、係合面上で外部に開口する構成としてもよい。
【００１５】
基部及び先端部は、筒部の両端に摩擦圧接により結合された結合面を有し、結合面は、摩擦圧接時の熱容量を筒部側と同一にする周回状の突起部を有する構成としてもよい。
【００１６】
筒部の材質は、基部及び先端部の材質よりも硬度が低いものであってもよい。
【００１７】
また、筒部の材質は、加工硬化しにくい材質としてもよい。
【００１８】
入力部の表面は、曲面であってもよい。
【実施例１】
【００１９】
［ワンショット・ダンパーの構造］
図１〜図５は、本発明の実施例１に係るワンショット・ダンパーを示し、図１は正面図、図２は右側面図、図３は平面図、図４は底面図、図５は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
本実施例のワンショット・ダンパー１は、例えば、走行クレーン等の大型の機械のオーバーラン対策等として用いられるものである。ただし、ワンショット・ダンパー１は、用途が限られるものではなく、広く非常時の衝突エネルギー吸収用として用いることができる。
【００２１】
かかるワンショット・ダンパー１は、本体部３と、変形部５とを備えている。
【００２２】
本体部３は、全体として柱状に形成されている。本実施例の本体部３は、円柱形状であるが、角柱形状等としてもよい。本体部３の軸方向の一部には、中空状の変形部５が形成されている。この変形部５が塑性変形することによって、ワンショット・ダンパー１は、本体部３の軸方向端部の入力部７に入力された衝突エネルギーを吸収するようになっている。
【００２３】
なお、本実施例のワンショット・ダンパー１は、本体部３の一側全体に変形部５が設けられ、本体部３の他側に機械への取り付けに用いられる取付部９が設けられている。取付部９は、雄ねじからなっており、機械の雌ねじに螺合され、或は機械の挿通孔を挿通して先端にナットが螺合される。
【００２４】
本実施例の本体部３は、筒部１１、基部１３、先端部１５により構成されている。
【００２５】
筒部１１は、一定の内外径を有する中空筒状に形成されている。この筒部１１は、形状及び材質等により、相対的に低剛性となっている。筒部１１の肉厚は、本実施例において、一定であり、基部１３の板厚の１／２程度となっている。なお、筒部１１の肉厚は、内外径を調整することにより、軸方向で変動させることも可能である。
【００２６】
筒部１１の材質は、アルミニウム合金であり、特にＭｇ（マグネシウム）とＳｉ（シリコン）を添加したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、いわゆる６０００系のアルミニウム合金（実施例ではＡ６０６３材）である。このアルミニウム合金は、加工硬化指数（ｎ値）が０．２８３程度となっており、加工硬化しにくいものとなっている。このように、筒部１１の材質は、加工硬化しにくい材質とし、例えばｎ値が０．３５よりも小さい材質であるのが好ましい。ただし、筒部１１の材質は、これに限られるものではなく、スチール等の他の金属としてもよい。
【００２７】
かかる筒部１１は、衝突エネルギーの吸収時に変形部５として塑性変形する部分であり、形状、材質を調整することで、ワンショット・ダンパー１の特性を設定することが可能である。
【００２８】
基部１３は、筒部１１の一端に結合され、衝突エネルギーの吸収時に筒部１１を受ける相対的に高剛性の部分である。基部１３は、全体として中実柱状に形成されている。基部１３の軸方向の一側には、筒部１１に結合される結合部１７が形成されている。
【００２９】
結合部１７の軸方向の一側には、結合面１７ａが形成されている。結合面１７ａは、筒部１１に対して摩擦圧接により結合される。本実施例の結合面１７ａは、径が筒部１１の外径とほぼ同一の円形に形成され、外周縁に筒部１１の一端に結合される部分として筒部１１側に向けて突出する周回状の突起部１９が形成されている。なお、結合面１７ａの径は、筒部１１よりも大径にしてもよい。また、突起部１９を省略し、筒部１１の一端を平坦な結合面１７ａに結合することも可能である。
【００３０】
突起部１９は、筒部１１と同一の内外径及び肉厚を有し、筒部１１に突き当てられた状態で結合されている。この突起部１９は、肉厚の設定により、摩擦圧接時の熱容量を筒部１１側と同一にしている。なお、突起部１９の肉厚は、摩擦圧接時の筒部１１側と熱容量が同一となるように、基部１３の材質に応じて適宜変更される。
【００３１】
本実施例の基部１３の材質は、筒部１１よりも硬度が高いアルミニウム合金であり、特にＭｇ（マグネシウム）を添加したＡｌ−Ｍｇ系合金、いわゆる５０００系のアルミニウム合金（実施例ではＡ５０５６材）である。
【００３２】
ただし、基部１３の材質は、衝突エネルギーの吸収時に基部１３が筒部１１を受けて変形させることができれば、適宜のものを採用することが可能である。この限りにおいて、基部１３の材質として、本実施例のように筒部１１よりも硬度が高い材質、或は筒部１１と同一硬度の材質、若しくは筒部１１よりも硬度が低い材質を採用することが可能である。つまり、基部１３は、材質と形状等から剛性が筒部１１よりも高くなればよい。
【００３３】
上記基部１３の結合部１７の軸方向の他側には、面取り部２１が形成されている。面取り部２１と基部１３との間は、テーパ面２３により連続している。面取り部２１の外周には、面取りにより、機械への取付け時にスパナ等の工具を係合させるための係合面２１ａが形成されている。この係合面２１ａには、連通孔１３ａが外部に開口している。
【００３４】
連通孔１３ａは、筒部１１（変形部５）の内外を連通し、衝突エネルギーの吸収時に筒部１１（変形部５）内の空気を外部に排出するためのものである。本実施例の連通孔１３ａは、径方向孔１３ａａ及び軸方向孔１３ａｂにより構成されている。
【００３５】
径方向孔１３ａａは、基部１３の係合面２１ａ間において基部１３を径方向に貫通する。軸方向孔１３ａｂは、基部１３の軸心部において、基部１３の結合面１７ａから径方向孔１３ａａに至っている。
【００３６】
上記面取り部２１の軸方向の他側には、上記取付部９が設けられている。
【００３７】
先端部１５は、筒部１１の他端に結合され、衝突エネルギーの入力部７となる相対的に高剛性の部分である。先端部１５は、筒部１１と同一の外径を有する中実の円板状に形成されている。
【００３８】
先端部１５の軸方向の一側には、基部１３と同様、筒部１１に結合される突起部１９を有した結合部１７が形成されている。なお、先端部１５は、基部１３と同一の材質であり、突起部１９は、基部１３の突起部１９と同一構成である。ただし、先端部１５の材質を基部１３の材質と異ならせる場合は、これに応じて先端部１５の突起部１９を基部１３の突起部１９と構成を異ならせ、摩擦圧接時の熱容量を筒部１１側と同一にする。
【００３９】
先端部１５の軸方向の他側は、入力部７を構成しており、その表面７ａが曲面からなっている。これにより、入力部７は、偏芯した衝突エネルギー又は軸方向に対して傾斜した方向の衝突エネルギーであっても、確実に入力することが可能となっている。
【００４０】
なお、先端部１５及び筒部１１間の結合、並びに筒部及び基部１３間の結合は、摩擦圧接に限られず、ボルト等による締結や接着等の他の結合方法を採用することも可能である。
【００４１】
［ワンショット・ダンパーの作用］
本実施例のワンショット・ダンパー１は、取付部９により機械等の対象部位に締結固定される。これにより、ワンショット・ダンパー１は、対象部位に対して突出した状態となる。この状態で、突出方向の先端となる先端部１５の入力部７に衝突物等による衝突エネルギーが入力されると、変形部５の塑性変形によって衝突エネルギーを吸収する。
【００４２】
具体的には、入力部７に入力された衝突エネルギーにより、先端部１５と基部１３との間で両者よりも剛性が低い筒部１１が圧潰する。この結果、ワンショット・ダンパー１は、変形部５が塑性変形し、この塑性変形時に発生する抗力により衝突エネルギーを吸収することができる。
【００４３】
このとき、本実施例では、連通孔１３ａにより変形部５内から空気を外部に排出するため、変形部５の塑性変形及びそれによる衝突エネルギーの吸収を円滑に行わせることができる。なお、連通孔１３ａの径を設定することにより、空気の排出に抵抗を与えて、ダンピング効果を発揮させることも可能である。
【００４４】
［実施例１の効果］
本実施例のワンショット・ダンパー１は、柱状の本体部３と、本体部３の軸方向の一部に設けられた中空状の変形部５とを備え、変形部５が塑性変形することによって、本体部３の軸方向端部の入力部７に入力された衝突エネルギーを吸収する。
【００４５】
従って、ワンショット・ダンパー１は、中空状の変形部５を設けることによって、本体部３の重量を減少させて全体としての重量増を抑制しつつ衝突エネルギーの吸収構造を簡易に且つ低コストで得ることができる。
【００４６】
しかも、本実施例のワンショット・ダンパー１は、変形部５の塑性変形による衝突エネルギーの吸収構造であるから、外気温や長期保存による特性への影響を受けにくく、且つ衝突エネルギーの吸収量を大きく確保することができる。
【００４７】
また、本実施例では、中空状の変形部５により、ワンショット・ダンパー１の全長に対して変形量を大きくでき、また塑性変形のための変形力（塑性変形に対する抗力）の変化を小さくして均一化を図ることができる。結果として、ワンショット・ダンパー１は、小さな力（抗力）で衝撃を抑制しつつ衝突エネルギーを吸収できる。
【００４８】
本実施例の筒部１１は、加工硬化しにくい材質で形成されているため、小さな力のワンショット・ダンパー１を実現できる。
【００４９】
本体部３は、相対的に低剛性の中空状の筒部１１と、筒部１１の一端に結合され、衝突エネルギーの吸収時に筒部１１を受ける相対的に高剛性の基部１３と、筒部１１の他端に結合され、衝突エネルギーの入力部７となる相対的に高剛性の先端部１５とを備えている。
【００５０】
従って、本実施例では、先端部１５と基部１３との間で筒部１１を圧潰させることにより衝突エネルギーを確実に吸収することができる。また、本実施例では、筒部１１の肉厚や材質を変更することで、ワンショット・ダンパー１の容易に特性を変更できる。
【００５１】
また、ワンショット・ダンパー１は、基部１３が筒部１１の内外を連通する連通孔１３ａを有するので、変形部５（筒部１１）が塑性変形する際に、内部の空気を連通孔１３ａから外部に排出することができ、円滑な塑性変形及びそれによる衝突エネルギーの吸収を可能とする。連通孔１３ａの径の設定によっては、空気の排出に抵抗を与えてダンピング効果を発揮させることもできる。
【００５２】
基部１３は、工具を係合させるための係合面２１ａを有し、連通孔１３ａは、係合面２１ａ上で外部に開口する。従って、本実施例では、工具を用いてワンショット・ダンパー１を対象部位に取り付けた後に係合面２１ａが外部に露出するため、その係合面２１ａ上で連通孔１３ａを外部に確実に開口させることができる。結果として、連通孔１３ａは、変形部５からの円滑な空気の排出を行わせ、変形部５の円滑な塑性変形を可能とする。
【００５３】
基部１３及び先端部１５は、筒部１１の両端に摩擦圧接により結合された結合面１７ａを有し、結合面１７ａは、摩擦圧接時の熱容量を筒部１１側と同一にする周回状の突起部１９を有する。
【００５４】
従って、本実施例では、摩擦圧接により、基部１３、筒部１１、先端部１５を一体に形成してワンショット・ダンパー１を完成品とすることができるため、製造を容易に行うことができ、コストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施例では、摩擦圧接により結合を行っても、基部１３及び先端部１５と筒部１１との結合部分の両側を同一の状態にすることができ、変形部５（筒部１１）の円滑な塑性変形を阻害することはない。
【００５６】
また、本実施例では、筒部１１の材質が基部１３及び先端部１５の材質よりも硬度が低いので、筒部１１を確実に相対的に低剛性とすることができる。
【００５７】
また、本実施例では、入力部７の表面７ａが曲面であるから、偏芯した衝突エネルギー又は軸方向に対して傾斜した方向の衝突エネルギーであっても、確実に入力することが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
図６は、実施例２に係るワンショット・ダンパーの断面図である。なお、実施例２では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００５９】
本実施例のワンショット・ダンパー１は、変形部５を二分割して、本体部３を先端部１５及び基部１３で構成したものである。
【００６０】
すなわち、先端部１５及び基部１３は、実施例１に対し、突起部１９が軸方向に延長され、延長された突起部１９の先端が相互に摩擦圧接により結合されている。
【００６１】
このように構成しても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【００６２】
図７は、実施例３に係るワンショット・ダンパーの断面図である。なお、実施例３では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００６３】
本実施例のワンショット・ダンパー１は、筒部１１の肉厚を部分的に増加させたものである。筒部１１は、軸方向の中間部に、肉厚の増加に応じた周回状の凸部１２を有している。
【００６４】
このように筒部１１の肉厚を増加させることにより、ワンショット・ダンパー１の特性を変更し或は筒部１１の塑性変形を円滑にすることが可能である。
【００６５】
例えば、筒部１１は、軸方向の両端が先端部１５及び基部１３により拘束されて相対的に変形し難いため、本実施例のように軸方向の中間部に凸部１２を設けて両端と同等に相対的に変形し難くすれば、変形性を全体として均一化し、塑性変形の円滑化を図ることができる。
【００６６】
なお、筒部１１の肉厚は、軸方向の一ヵ所を増加させていたが、例えば複数個所を増加させたり、軸方向で漸次変化させることも可能である。
【実施例４】
【００６７】
図８は、実施例４に係るワンショット・ダンパーの断面図である。なお、実施例４では、実施例１と対応する構成部分に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００６８】
本実施例のワンショット・ダンパー１は、筒部１１を複数の筒部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃに分割し、これら筒部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃを軸方向に一体に結合して構成したものである。
【００６９】
筒部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、本実施例において同一構成であり、同材質で同形状の筒状の部材となっている。
【００７０】
かかる構成により、摩擦接合によって熱が加えられる部分を筒部１１の軸方向に分散して配置することができ、熱が加えられた部分による変形性の変動を筒部１１の軸方向に渡って均一化し、筒部１１の塑性変形を円滑に行わせることができる。
【００７１】
なお、本実施例では、筒部１１を３つの筒部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより構成したが、筒部材の数を増減させることも可能である。
【００７２】
また、筒部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、異なる部材によって構成することにより、ワンショット・ダンパー１の特性を変化させ、或は筒部１１の塑性変形の変形性を均一化して、塑性変形の円滑化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  ワンショット・ダンパー
３  本体部
５  変形部
７  入力部
７ａ  表面
１１  筒部
１３  基部
１３ａ  連通孔
１５  先端部
１７ａ  結合面
１９  突起部
２１ａ  係合面
【図１】
2020037964.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020037964.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020037964.tif 000007
【図６】
2020037964.tif 000008
【図７】
2020037964.tif 000009
【図８】
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