(57)【要約】【課題】メンテナンス頻度を抑えることができ、かつ、コンパクト化を図ることができる外装構造を提供する。【解決手段】構造物１００の表面１０１を覆う外装構造１であって、構造物１００の表面１０１に取り付けられて弾性材料からなる内層部材１０、及び、該内層部材１０の外面１３を拘束するように該内層部材１０に一体に積層されているとともに内装部材１０よりも弾性係数の大きい外層部材２０を有する複数の積層体５を備え、複数の積層体５は、構造物１００の表面１０１に沿って複数が配列されており、互いに隣り合う積層体５における内層部材１０の側面１２同士が互いに接触している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面を覆う外装構造であって、
前記構造物の表面に取り付けられて弾性材料からなる内層部材、及び、該内層部材の外面を拘束するように該内層部材に一体に積層されているとともに前記内層部材よりも弾性係数の大きい外層部材を有する複数の積層体を備え、
前記複数の積層体は、前記構造物の表面に沿って複数が配列されており、
互いに隣り合う前記積層体における前記内層部材の側面同士が互いに接触している外装構造。
【請求項２】
前記積層体を前記内層部材と前記外層部材との積層方向に貫通して、前記積層体を前記構造物の表面上に固定するスタットボルトをさらに備える請求項１に記載の外装構造。
【請求項３】
前記内層部材内に、中空部が形成されている請求項１又は２に記載の外装構造。
【請求項４】
前記内層部材の外面が凹凸形状をなしており、
前記外層部材の内面が前記内層部材に対応する凹凸形状をなしており、
前記内層部材の外面と前記外層部材の内面との間に介在された接着層をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の外装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の表面に設けられる衝撃吸収部材（外装構造）として、例えばゴム等の柔らかい材料を用いたものが知られている。このような衝撃吸収部材は、衝撃エネルギーを衝撃吸収部材自身の変形エネルギー（ひずみエネルギー）に変換することで、衝撃エネルギーを吸収する。
【０００３】
また、特許文献１には、衝撃を受けた際に自己破壊することでその衝撃を吸収する衝撃吸収複合材構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２４８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の衝撃吸収複合材構造は、衝撃を自己破壊により吸収するメカニズムのため繰り返し使用することができず、メンテナンス頻度が増加する。
また、ゴムを用いた衝撃吸収部材を採用した場合には、衝撃エネルギーを吸収するためにはより柔らかい材料を用いてより厚く形成する必要があり、衝撃吸収部材自身の配置スペースの増大を招く。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、メンテナンス頻度を抑えることができ、かつ、コンパクト化を図ることができる外装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る外装構造は、構造物の表面を覆う外装構造であって、前記構造物の表面に取り付けられて弾性材料からなる内層部材、及び、該内層部材の外面を拘束するように該内層部材に一体に積層されているとともに前記内層部材よりも弾性係数の大きい外層部材を有する複数の積層体を備え、前記複数の積層体は、前記構造物の表面に沿って複数が配列されており、互いに隣り合う前記積層体における前記内層部材の側面同士が互いに接触している。
【０００８】
積層体に外側から衝撃が加わった際には、内層部材が積層方向に圧縮変形されながら衝撃エネルギーを吸収する。本態様では内層部材の外面を拘束するように外層部材が一体に積層されていることで、内層部材は見かけ上、側面（積層方向に直交する方向を向く面）から拘束された状態となる。これにより内層部材は、内層部材単体で衝撃を受けた場合に比べて、上記側面からの拘束力の分だけ圧縮変形が抑制される。即ち、拘束力による圧縮変形の抑制に要したエネルギーが、衝撃吸収エネルギーとして加算されることになる。よって、内層部材の厚さを抑えながら、衝撃吸収性能を確保することができる。
ここで、仮に衝撃によって内層部材が過度に変形した場合には、当該変形によって隣り合う内層部材の側面同士が密着する。そのため、これら側面同士が互いに擦れ合う余地はない。これに対して本態様では、外層部材によって内層部材の変形が抑えられることで、衝撃が及んだ場合であっても内装部材の変形を隣り合う内層部材同士が擦れ合う程度の接触状態に抑えられる。したがって、内層部材同士の摩擦によって、衝撃エネルギーを摩擦エネルギーとしても散逸させることができる。
【０００９】
上記態様では、前記積層体を前記内層部材と前記外層部材との積層方向に貫通して、前記積層体を前記構造物の表面上に固定するスタットボルトをさらに備えていてもよい。
【００１０】
これによって、積層体に衝撃エネルギーが及んだ際であっても、積層体が構造物の表面から外れてしまうことを抑制することができる。
さらに、スタットボルトによっても内層部材の変形を抑えられることができるため、隣り合う内層部材同士の間で摩擦を適切に発現させることができる。
【００１１】
上記態様では、前記内層部材内に、中空部が形成されていてもよい。
【００１２】
内層部材は、目標とする衝撃エネルギーに対して適切な衝撃吸収性能を発揮するように圧縮剛性を個別に設計する必要がある。内層部材内に中空部を形成することで該内層部材の圧縮剛性を適宜設定することで、内層部材の厚さを変更することなく、適切な衝撃吸収性能を付与することができる。
また、衝撃エネルギーが及んだ際には、中空部が潰れることで該中空部の内面同士が互いに接触する。この際の摩擦によっても衝撃エネルギーを散逸させることができる。
【００１３】
上記態様では、前記内層部材の外面が凹凸形状をなしており、前記外層部材の内面が前記内層部材に対応する凹凸形状をなしており、前記内層部材の外面と前記外層部材の内面との間に介在された接着層をさらに備えていてもよい。
【００１４】
これによって、内層部材と外層部材とをより強度高く一体化できる結果、外層部材による内層部材の拘束力を向上させることができる。したがって、内層部材の変形をより抑制しながら衝撃エネルギーを適切に吸収することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の外装構造によれば、メンテナンス頻度を抑えることができ、かつ、コンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る外装構造の縦断面図である。
【図２】実施形態に係る外装構造の平面図である。
【図３】実施形態に係る外装構造における積層体単体の衝撃吸収メカニズムを説明する図である。
【図４】実施形態に係る外装構造の積層体同士の摩擦による衝撃吸収メカニズムを説明する図である。
【図５】実施形態の第一変形例に係る外装構造の積層体の縦断面図である。
【図６】実施形態の第二変形例に係る外装構造の積層体の要部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施形態に係る外装構造＞
以下、本発明の実施形態に係る外装構造１について、図１〜図４を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、外装構造１は、外部からの衝撃から保護すべき構造物１００の表面１０１上に設けられている。外装構造１は、構造物１００の表面１０１への衝撃エネルギーを吸収する。構造物１００は、空気中に設けられていても良いし、水中に設けられていてもよい。以下では、構造物１００の表面１０１が水平面に沿っている状態について説明するが、構造物１００の表面１０１が鉛直方向に沿っていても良いし、水平面に対して傾斜している状態であってもよい。
外装構造１は複数の積層体５及び複数のスタットボルト３０を有している。
【００１８】
＜積層体＞
複数の積層体５は、構造物１００の表面１０１にそれぞれ沿うとともに互いに交差する二方向にマトリックス状に配列されている。本実施形態では、構造物１００の表面１０１を敷き詰めるように複数の積層体５が順次隣接して設けられている。複数の積層体５は、これら積層体５によって保護すべき構造物１００の表面１０１を覆うことができる配列であれば、いかなる配列で配置されていてもよい。
各積層体５は、内層部材１０と、該内層部材１０における構造物１００とは反対側に積層された外層部材２０を有している。以下では、内層部材１０と外層部材２０との積層方向のうち、構造物側を内側と称し、構造物の表面から離間する側を外側と称する。
＜内層部材＞
内層部材１０は、ゴム等の弾性材料から形成されている。内層部材１０は、構造物１００の表面１０１に接するように取り付けられている。内層部材１０における構造部材の表面１０１に接する面は、内面１１とされている。内層部材１０における内面１１とは反対側を向く面は、外面１３とされている。内層部材１０の内面１１と外面１３とは、それぞれ平坦状をなしており、互いに平行に配置されている。内層部材１０の内面１１は、構造物１００の表面１０１に対して該内面１１の全領域にわたって密着している。
【００１９】
内層部材１０の内面１１と外面１３とは、側面１２によって接続されている。内層部材１０の側面１２は内側の端部が内面１１の外縁に接続されており、外側の端部が外面１３の内縁に接続されている。内層部材１０の側面１２は、内層部材１０と外層部材２０との積層方向における中央部分が、該側面１２の外方に膨出する曲面状をなしている。
【００２０】
＜外層部材＞
外層部材２０は、内層部材１０よりも弾性係数の大きい材料から形成されている。外層部材２０は、例えば鋼材や高剛性ゴムから形成されている。外層部材２０は、積層方向を板厚方向とする板状をなしている外層部材２０の厚さは、内層部材１０の厚さよりも十分に小さい。外層部材２０は、積層方向から見て四角形状をなしている。外層部材２０における内側を向く内面２１及び外側を向く外面２２は、それぞれ平坦状をなして、互いに平行に形成されている。外層部材２０の内面２１は、内層部材１０の外面１３の全領域にわたって密着している。外層部材２０の内面２１と内層部材１０の外面１３との間には接着剤等が介在されている。これによって、内層部材１０の外面１３の全領域が外層部材２０の内面２１によって拘束されている。したがって、内層部材１０の外面１３は外層部材２０の内面２１の形状に従って変形不能とされている。
【００２１】
このような内層部材１０及び外層部材２０からなる積層体５は、構造物１００の表面１０１に配列された状態で、互いに隣り合う積層体５における内層部材１０の側面１２同士が互いに接触している。本実施形態では、隣り合う内層部材１０の側面１２における積層方向の中央部分が互いに接触している。また、積層体５が構造物１００の表面１０１に配列された状態では、隣り合う外層部材２０同士の間には隙間が形成されている。即ち、隣り合う積層体５は、内層部材１０同士が接触する一方、外層部材２０同士は接触していない。
【００２２】
＜スタットボルト＞
スタットボルト３０は、積層体５を構造物１００の表面１０１に固定する。スタットボルト３０は、ボルト本体３１とナット３２を有している。
ボルト本体３１は、積層方向に延びる軸状をなしている。ボルト本体３１は、外層部材２０及び内層部材１０を積層方向に貫通している。ボルト本体３１の内側の端部は、構造物１００に形成されたボルト固定孔１０２に締結されている。
【００２３】
ナット３２は、ボルト本体３１における外側の端部に締結されている。ナット３２は、外層部材２０の外面２２に当接している。当該ナット３２が締め込まれることで、積層体５が構造物１００の表面１０１に強固に固定されている。本実施形態では、積層方向から見て四角形状をなす外層部材２０の４つの角部にスタットボルト３０が設けられている。
【００２４】
＜作用効果＞
外層部材２０の外側から衝撃エネルギーが及んだ際には、図３の左図に示すように、各積層体５における外層部材２０の外面２２に外力Ｆｅが作用する。当該外力Ｆｅは、外層部材２０によって該外層部材２０の板面方向に分散される。これによって、内層部材１０の外面１３の全領域に分散するようにして外力Ｆｅが作用する。
【００２５】
内層部材１０の外面１３に外力Ｆｅが及ぶと、内層部材１０は弾性に従って積層方向に収縮するように変形する。即ち、内層部材１０は、内側に向かって所定の変位Ｄだけ潰れるように圧縮変形する。この圧縮変形によって生じる内層部材１０の応力Ｓによって衝撃エネルギーの一部が吸収される。
【００２６】
ここで本実施形態では、内層部材１０の外面１３を拘束するように外層部材２０が一体に積層されている。そのため、内層部材１０は見かけ上、側面１２の全領域で該側面１２の外方から拘束された状態となる。この状態は、内層部材１０の側面１２は、外方から内方に向かって拘束力Ｆｒが作用した状態となる。
【００２７】
これにより内層部材１０は、外層部材２０がなく内層部材１０単体で衝撃を受けた場合に比べて、側面１２からの拘束力Ｆｒの分だけ圧縮変形が抑制される。
このように本実施形態では、拘束力Ｆｒに基づく圧縮変形の抑制に要したエネルギーが、衝撃吸収エネルギーとして加算される。よって、内層部材１０の厚さを過度に大きくしなくとも衝撃吸収性能を確保することができる。
【００２８】
また、柔らかい内層部材１０の外面１３に硬い外層部材２０を設けることで，衝撃荷重が作用した場合に、内層部材１０の一部が局所的に変形するのではなく、内層部材１０全体が変形することとなる。これにより、より適切に衝撃を吸収することができる。
【００２９】
ここで、仮に衝撃によって内層部材１０が過度に変形した場合には、当該変形によって隣り合う内層部材１０の側面１２同士が互いに圧力を及ぼしながら密着する。そのため、これら側面１２同士が互いに擦れ合う余地はない。
これに対して本実施形態では、外層部材２０による側面１２の拘束力Ｆｒによって内層部材１０の変位Ｄが抑えられる結果、内層部材１０の側面１２の膨出量も抑えることができる。そのため、外側から衝撃が及んだ場合であっても、内層部材１０の圧縮変形は、隣り合う内層部材１０同士が擦れ合う程度の接触状態に抑えられる。
【００３０】
そのため、図４に示すように、隣り合う内層部材１０の側面１２同士の間に摩擦力を発生させることができ、衝撃エネルギーを摩擦エネルギーとしても散逸させることができる。よって、より効果的に衝撃エネルギーを吸収することができる。その結果、内層部材１０の厚さをより抑えることができ、コンパクトな構成の外層部材２０を実現することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では積層体５をスタットボルト３０によって構造物１００の表面１０１に固定する構成としたことで、積層体５に衝撃エネルギーが及んだ際であっても、積層体５が構造物１００の表面１０１から外れてしまうことを抑制することができる。
【００３２】
さらに、スタットボルト３０が内層部材１０を貫通していることから、内層部材１０が変形は当該スタットボルト３０によって妨げられる。即ち、スタットボルト３０によって内層部材１０の変形を抑えられることができるため、隣り合う内層部材１０同士の間で摩擦を適切に発現させることができる。
【００３３】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
例えば実施形態の第一変形例として、図５に示すように、実施形態の内層部材１０と同様の構成の内層部材４０に中空部４１を形成してもよい。中空部４１は内層部材４０の内部に分散して複数が形成されている。中空部４１は、同様の形状のものが規則的に形成されていてもよいし、不規則的に形成されていてもよい。また、複数の中空部４１の形状が異なっていてもよい。さらに、内層部材４０をポーラス状に形成して形成される微細な穴を中空部４１としてもよい。
【００３５】
ここで、内層部材４０は、目標とする衝撃エネルギーに対して適切な衝撃吸収性能を発揮するように圧縮剛性を個別に設定されていることが好ましい。内層部材４０内に中空部４１を形成することで該内層部材１０の圧縮剛性を適宜変更することができる。これにより、内層部材１０の厚さを変更することなく、適切な衝撃吸収性能を付与することができる。
また、衝撃エネルギーが及んだ際には、中空部４１が潰れることで該中空部４１の内面同士が互いに接触する。この際の摩擦によっても衝撃エネルギーを散逸させることができる。
【００３６】
また、例えば実施形態の第二変形例として、図６に示すように、内層部材５０に凹凸形状をなす外面５１を形成するとともに、外層部材６０に内層部材１０の外面５１の形状に対応する凹凸形状をなす内面６１を形成し、これら外面５１と内面６１との間に接着層７０を介在させてもよい。
【００３７】
これによって、内層部材５０と外層部材６０とをより強度高く一体化できる結果、外層部材６０による内層部材５０の拘束力Ｆｒを向上させることができる。したがって、内層部材５０の変形をより抑制しながら衝撃エネルギーを適切に吸収することができる。
【００３８】
なお、内層部材１０，４０，５０を構成する材料としては、採用するゴムの耐水性や対候性等の物理的特定を考慮して適宜選定することができる。これによって、水中や油中等、気柱以外でも外装構造１を用いることができる。
【００３９】
内層部材１０，４０，５０と外層部材２０，６０とは必ずしも接着剤によって密着した構成とされていなくともよく、他の手法によって両者が密着されていてもよい。内層部材１０，４０，５０と外層部材２０，６０とを溶着してもよいし、機械的に固定することで密着させてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１    外装構造
５    積層体
１０  内層部材
１１  内面
１２  側面
１３  外面
２０  外層部材
２１  内面
２２  外面
３０  スタットボルト
３１  ボルト本体
３２  ナット
４０  内層部材
４１  中空部
５０  内層部材
５１  外面
６０  外層部材
６１  内面
７０  接着層
１００       構造物
１０１       表面
１０２       ボルト固定孔
Ｆｅ  外力
Ｄ    変位
Ｓ    応力
Ｆｒ  拘束力 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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