(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝対象物に取り付けられた緩衝用袋に少なくとも１つの開口が形成され、該開口は薄板状の破裂板で塞がれており、前記袋の内部にガスを充填し、衝撃を受けた瞬間に上昇する前記袋内部の前記ガスの圧力により前記破裂板を破壊し、前記ガスを前記開口から前記袋の外部へ抜いて、前記緩衝対象物が受ける衝撃力を緩和するようにした衝撃緩和機構において、
前記破裂板は、前記開口を塞ぐゴムシートと、前記開口の周縁から開口内方向に離間するように該ゴムシートの両面に貼り付けられ、該ゴムシートより強度が大きく、前記開口の大きさよりも小さい補強シートとから成ることを特徴とする衝撃緩和機構。
【請求項２】
前記ゴムシートはシリコンゴムシートであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩和機構。
【請求項３】
前記補強シートはアラミド繊維の布からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝撃緩和機構。
【請求項４】
前記開口を前記袋の中心位置に対して前記緩衝対象物側に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の衝撃緩和機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば無人飛行機の着地時又は着水時の衝撃をエアバッグを用いて緩和する衝撃緩和機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は飛行中の無人飛行機１を示すが、無人飛行機１の着陸は図６に示すようにパラシュート２を開いて行う。しかし、パラシュート２で減速しているとは言え、まだ落下スピードが大きく無人飛行機１は着地時に衝撃を受けてしまう。
【０００３】
そこで、パラシュート２を開いての落下中、例えば高度１ｋｍの高さで、高度センサの検知により、機体下部に収納された布で成る緩衝用袋（以下エアバッグと呼ぶ）内に例えば窒素ガスを導入して膨らませる。図７は、エアバッグ３にガスを導入し膨らみ始めた状態を示し、図８は、内部にガスが充填され完全に膨らんだ状態を示す。なお、エアバッグ３の側面には開口が形成され、この開口は薄板状の破裂板４で塞がれている。
【０００４】
そして、落下し続け地上Ｇに至ると、図９に示されるようにエアバッグ３は飛行機１の重みで押しつぶされる。このとき、エアバッグ３内部にガスが閉じ込められたままの状態では、飛行機１は、押しつぶされたエアバッグ３から上向きの復元力を受け衝撃を受ける。更にこの後、地上Ｇで弾んでしまうと飛行機１が横転してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、エアバッグ３には開口５及びこれを塞ぐ破裂板４が設けられており、図９に示すように、着地時にはエアバッグ３が押しつぶされることによって内部のガス圧力が瞬間的に上昇し、この圧力で薄板状の破裂板４を破壊して、開口５より内部のガスを抜くようにしている。そして、徐々にエアバッグ３はしぼんでいき、飛行機１は衝撃力を受けることなく着地する（図１０）。なお、開口５はエアバッグ３の対向する側面に対称的に一対形成されている。
【０００６】
図１１は、エアバッグ３の開口５における断面図を示し、図において開口５を挟んで右側がエアバッグ３の内部、左側がエアバッグ３の外部である。開口５は第１従来例の破裂板としてのアルミ箔６により塞がれている。図１２は、図１１における［１２］−［１２］線方向のエアバッグ３内部から見た背面図であり、図１３は、この第１従来例におけるエアバッグ３の斜視図である。
【０００７】
アルミ箔６は直径約１５０ｍｍの円形状であり、このアルミ箔６の縁部及びエアバッグ３の開口５との境目部分を、２つの金属製のフランジ７ａ、７ｂとで挟んで複数のボルト８とナット９とにより締め付けて開口５を塞いでいる。
【０００８】
着地時に瞬間的に上昇するエアバッグ３内部のガス圧力がアルミ箔６に作用すると、アルミ箔６は縁部から全周にわたって円形状にはぎ取られて、開口５の全面積にわたってエアバッグ３内外が連通する。これにより、開口５よりエアバッグ３内のガス抜きが行われる。
【０００９】
ところで、エアバッグ３は通常、図１４に示されるように、飛行機１内に設置された収納ケース１０に小さく折りたたんで収納される。上記第１従来例における金属製フランジ７ａ、７ｂは折り曲げることはできない。従って、折りたたんだときの大きさは金属製フランジ７ａ、７ｂの径によって決まってしまい、より小さく折りたたもうとしてもその大きさは限られてしまう。よって、その分収納スペースは大きくなる。特に全体的なスペースが限られる飛行機では、収納スペースを小さくすることは重要である。また、エアバッグ３はその一部が飛行機１に固定されており、すなわち収納ケース１０に一部分を固定した状態で収納されるので折りたたみ方も制限され、このことも折り曲げられない金属製フランジ７ａ、７ｂを用いた第１従来例のエアバッグ３の収納性をより悪くしている。
【００１０】
また、収納時の折りたたんだ状態では、アルミ箔６はエアバッグ３の布と接触しており、この状態で例えば飛行中の振動により擦れると、図１２に示されるようにアルミ箔６が傷つき小さな孔ｈがあくことがある。孔ｈがあいてしまうとエアバッグ３にガスを導入して膨らませたとき、その孔ｈからガスが漏れて、着地時にはすでにエアバッグ３がしぼんでしまっており、緩衝用袋としての役割を果たさなくなってしまう。
【００１１】
次に、図１５は第２従来例を示し、開口５を塞ぐ破裂板としてシリコンゴムシート１１を用いている。シリコンゴムシート１１は、直径１５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍで、エアバッグ３内部側の裏面に接着されて開口５を塞いでいる。シリコンゴムシート１１は可とう性があり折り曲げることができるので、エアバッグ３をより小さくたためて、収納スペースを小さくすることができる。
【００１２】
しかし、シリコンゴムシート１１は伸縮性があるため、着地時に急上昇するエアバッグ３内部のガス圧力Ｐを受けると、図１６及び図１７に示すように、外側へ膨らんで引き伸ばされて強度の分布が均一でなくなり、そして局所的に強度の弱くなった部分から破れ、その破れた孔１２からガスが抜けていく。
【００１３】
着地時にエアバッグ３内部のガス圧力が高いと上述したように機体はエアバッグ３から上向きの衝撃力を受けたり、弾んでしまうので、着地時にはある圧力以下に内部のガス圧を抑える必要がある。しかし、上記第２従来例ではガス抜きの孔１２は開口５全面積からガス抜きされる第１従来例に比べて小さく、従ってガスの抜ける流量も小さい。また、破れ方により孔１２の大きさも変わってきてガス抜き量もばらつく。従って、着地時に内部の圧力を機体に衝撃を及ぼさない適切な圧力に制御できない。
【００１４】
また、第１従来例と同様、収納状態においてシリコンゴムシート１１はエアバッグ３と擦れて小さな孔ｈがあく可能性がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、第１従来例は収納性が悪いという問題があり、この点を改善する第２従来例は着地時のガス抜き量を適切に得られないという問題点がある。更に、第１、第２の従来例は共に収納時に破裂板を傷つけ孔をあけてしまうおそれがある。
【００１６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、収納時の大きさを小さくでき、また収納時に破裂板に孔があくことのない、更に衝突時には衝撃緩和に必要な適切なガス抜き量を確保することができる衝撃緩和機構を提供することを課題とする。
【００１７】
以上の課題を解決するにあたり、本発明では、緩衝対象物に取り付けられた緩衝用袋に形成された開口をゴムシートで塞ぎ、このゴムシートの両面に、ゴムシートより強度が大きく、かつ開口の大きさよりも小さい補強シートを開口の周縁から開口内方向に離間するように貼り付けて破裂板を構成する。そして、衝撃を受けた瞬間に上昇する緩衝用袋内部のガス圧力により破裂板が縁部からはがれるようにして、緩衝用袋から適切な一定の流量でガス抜きをして緩衝対象物が受ける衝撃力を緩和するようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態による衝撃緩和機構も従来例と同様に、緩衝対象物としての無人飛行機１に取り付けられたエアバッグ３と、そのエアバッグ３の対向する側面に一対形成された円形の開口を塞ぐ破裂板とから成る。
【００２０】
図１は、エアバッグ３の開口５を塞ぐ、本実施の形態による破裂板１４の断面図である。図２は図１における［２］−［２］線方向のエアバッグ３外部から見た正面図である。破裂板１４は、第２従来例と同様にエアバッグ３内部の裏面に接着され開口５を塞ぐシリコンゴムシート１１と、このシリコンゴムシート１１の両面に貼り付けられた円形の補強シート１３ａ、１３ｂとから成る。補強シート１３ａ、１３ｂの材質はエアバッグ３と同じアラミド繊維の布であり、シリコンゴムシート１１より十分に強度は大きい。補強シート１３ａ、１３ｂの大きさは開口５の径より小さく、エアバッグ３と補強シート１３ａ、１３ｂとの間に１〜１０ｍｍ幅の環状のシリコンゴムシート１１のみの部分１１ａが形成される。
【００２１】
本実施の形態による衝撃緩和機構は以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、着地時のエアバッグ３内部のガス圧力の上昇により、破裂板１４はこの圧力Ｐを受けて少し外側へ膨らみ、補強シート１３ａ、１３ｂの貼られていない強度の弱い部分１１ａから、図４に示すように剥れる。すなわち、強度の弱い部分を縁のところに限定することで、破裂板１４は開口５の全面積にわたって円形状に縁から剥れる。これにより、開口５の全面積にわたってエアバッグ３内外が連通してガス抜きされ、着地後のエアバッグ内部の圧力を、緩衝作用を得るべく所定の一定流量で低下させることができる。
【００２３】
補強シート１３ａ、１３ｂは布であるので可とう性があり、折り曲げ可能である。従って、収納性にも優れている。更に、補強シート１３ａ、１３ｂはシリコンゴムシート１１の表面を保護する役割も果たしており、収納時にエアバッグ３と擦れてシリコンゴムシート１１に孔があくのを防ぐことができる。
【００２４】
また、海などの水面に着水したときには、開口５がエアバッグ３の着水面に近い下の方に形成されていると、着水時、開口５より水が侵入しガス抜きの妨げになってしまう。そこで、本実施の形態では、開口５はエアバッグ３の高さの半分よりも上側（飛行機１側）に形成している。
【００２５】
また、開口５を対向する側面に対称的に設けることで、ガス抜きの際、エアバッグ３が偏らずにつぶれてしぼんでいき、飛行機１を水平に保った状態で着地させることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２７】
以上の実施の形態ではシリコンゴムシート１１を用いたが、これ以外の合成ゴムや天然ゴムのシートを用いてもよい。しかし、飛行機１が音速で飛行すると、その機体表面は数百度になる。多少断熱しているとは言えこの熱は機体表面近くに収納されたエアバッグ３に伝わってしまう。そこで、熱の影響を受けるような場合には耐熱性のあるシリコンゴムシート１１が有効である。
【００２８】
また、上記実施の形態では補強シート１３ａ、１３ｂとしてアラミド繊維の布を用いたが、これ以外の布や、更にはゴムシート１１より強度が大きく、可とう性を有するシートであれば布以外でも良く、例えば革を用いても良い。これはエアバッグ３の材質についても言える。
【００２９】
また、上記実施の形態では開口５は２カ所に形成したが、これより多くても、あるいは１カ所でもよい。また、開口５は円形に限らず、例えば四角形でもよい。
【００３０】
また、飛行機の落下以外の衝突、例えば水平方向に走行している車両の衝突時の衝撃緩和にも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の衝撃緩和機構によれば、エアバッグ収納時のスペースを小さくすることができ、またガス抜き前における破裂板の損傷を防ぐことができ、更に着地又は着水の際の衝突時には衝撃緩和に必要なガス抜き量を確保して適切な衝撃緩和作用を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による、エアバッグの開口及びこれを塞ぐ破裂板の断面図である。
【図２】図１における［２］−［２］線方向の正面図である。
【図３】着地時にエアバッグ内部からガス圧力を受けた同破裂板の断面図である。
【図４】更に大きなガス圧力を受け、エアバッグから剥れた瞬間の同破裂板の断面図である。
【図５】飛行中の無人飛行機の側面図である。
【図６】パラシュートを開いて落下中の無人飛行機の側面図である。
【図７】図６から更に高度を下げ、エアバッグにガスを導入し始めた状態の無人飛行機の側面図である。
【図８】エアバッグにガスが充填され膨らんだ状態の無人飛行機の側面図である。
【図９】着地し、破裂板が破壊された状態の無人飛行機の側面図である。
【図１０】エアバッグからガス抜きがされて緩衝作用を受けて着地した無人飛行機の側面図である。
【図１１】第１従来例におけるエアバッグの開口及びこれを塞ぐ破裂板の断面図である。
【図１２】図１１における［１２］−［１２］線方向の背面図である。
【図１３】第１従来例のエアバッグの斜視図である。
【図１４】畳んだ状態の第１従来例のエアバッグ及びその収納ケースの斜視図である。
【図１５】第２従来例におけるエアバッグの開口及びこれを塞ぐ破裂板の断面図である。
【図１６】同破裂板がエアバッグ内部からガス圧力を受けて破れた状態の断面図である。
【図１７】図１６における［１７］−［１７］線方向の正面図である。
【符号の説明】
１      無人飛行機
２      パラシュート
３      エアバッグ
４      破裂板
５      開口
６      アルミ箔
７ａ    金属製フランジ
７ｂ    金属製フランジ
１０    収納ケース
１１    シリコンゴム
１１ａ  縁部
１３ａ  補強シート
１３ｂ  補強シート
１４    破裂板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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