(57)【要約】  本発明は、車両の下方での爆発発生時に車両に加わるエネルギーを吸収することにより、体重の異なる乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置に関する。本装置は、車両に取り付けた第１装着部材と、乗員の座席に取り付けた第２装着部材と、第１装着部材と第２装着部材との間に取り付けた吸収機構とを備える。吸収機構は、装着部材の一方に設けた減衰ストリップ及び装着部材の他方に設けたアンビルを利用して、車両が過剰Ｇ力を受けると減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引されることにより、車両に対する座席の移動を制御する摩擦減衰力（１５）を発生させるようにする。乗員の体重に応じて減衰の大きさを調整することができるように、吸収調整機構が設けられる。【選択図】図６Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の下方での爆発発生時に該車両に加わるエネルギーを吸収することにより、体重の異なる乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置であって、
前記車両に取り付けた第１装着部材と、
前記乗員の座席に取り付けた第２装着部材と、
前記第１装着部材と前記第２装着部材との間に取り付けた吸収機構であり、少なくとも前記装着部材の一方に設けた減衰ストリップ及び前記装着部材の他方に設けたアンビルを備え、前記減衰ストリップを前記アンビル間に織り込んで、前記車両が過剰Ｇ力を受けると前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引されることにより、前記車両に対する前記座席の移動を制御する摩擦減衰力を発生させるようにし、吸収調整機構が設けられ、該吸収調整機構は、前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引される作用の結果として生じる前記摩擦減衰力の調整を、前記乗員の体重に応じて行って、該乗員の体重に関係なく所与のＧ力で実質的に同様の長さの前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引されるようにすることにより、減衰の大きさを調整することが可能である、吸収機構と、
を備える、エネルギー吸収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記アンビル及び前記減衰ストリップの配置は、該装置が前記乗員の体重を受けると、前記アンビルの少なくとも１つが、起動時に該アンビルを能動減衰位置に保持する過剰Ｇ力前の重量調整位置に自動的に作動されるようになっており、前記能動減衰位置では、前記減衰ストリップが前記アンビルの通過時に曲がらなければならない角度は、前記減衰ストリップが前記アンビルを通して牽引されることから得られる前記摩擦減衰力を前記乗員の体重に最適化した大きさにするようになっている、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記減衰ストリップが前記アンビルを通過するために曲がらなければならない角度は、前記アンビルを減衰ストリップ移動平面に対して垂直に作動させることにより調整する、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、３つのアンビルを設け、前記減衰ストリップ移動平面に対して垂直に作動させるアンビルは、第２中央アンビルである、装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、前記減衰ストリップが前記アンビルを通過するために曲がらなければならない角度は、前記アンビルを減衰ストリップ移動平面に対して水平に作動させることにより調整する、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、３つのアンビルを設け、前記減衰ストリップ移動平面に対して水平に作動させるアンビルは、第１及び第３端部アンビルである、装置。
【請求項７】
請求項２に記載の装置において、前記吸収調整機構は、アンビルハウジングと作動制御開口を有する外部制御ケーシングとを含み、前記作動制御開口は傾斜面を有し、該傾斜面は、前記作動させたアンビルを、傾斜に沿って前記アンビルが前記過剰Ｇ力前の重量調整位置にある場合に位置する点に対応する距離に保持するよう構成した、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記傾斜面に、前記能動減衰位置にある場合に前記減衰ストリップ移動平面から一連の増分距離の１つに前記アンビルを保持するための一連のノッチをさらに設けた、装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載の装置において、前記自動吸収機構は、前記乗員の体重が加わると弾性圧縮されることで前記第２アンビルを前記ノッチの１つに対して実質的に垂直であり対向する前記過剰Ｇ力前の重量調整位置に移動させるよう該装置を支持する、弾性手段を備え、爆発事象における減衰時に、前記第２アンビルが前記減衰ストリップにより前記ノッチに対して付勢されることにより、該ノッチに対応する距離で前記減衰ストリップ移動平面に対して垂直な前記能動減衰位置に保持されるようにする、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記弾性手段は、コイルばね部材及び／又は力緩衝流体を収容した伸縮支柱を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置において、前記アンビルは、回転可能に装着された円筒形ローラである、装置。
【請求項１２】
請求項４〜１１のいずれか１項に記載の装置において、前記吸収機構は、前記乗員の体重が前記座席に加わると前記第２アンビルを前記過剰Ｇ力前の重量調整位置に確保して減衰時に前記第２アンビルを前記位置から解放するガイドクリップを備える、装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置において、前記乗員の体重が該装置から除去されると前記吸収機構を前記過剰Ｇ力前の重量調整位置に選択的に維持する係止機構を設けた、装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置において、前記車両が地面に衝突したときに該車両に加わるさらなるＧ力を減衰させるために、スラムダウンエネルギー吸収手段も設けた、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記スラムダウンエネルギー吸収手段は、前記コイルばね部材、前記伸縮支柱、及び前記減衰ストリップの未使用長さの少なくとも１つを含む、装置。
【請求項１６】
車両乗員を爆発により誘起されたＧ力から保護する方法において、
前記車両に取り付けた第１装着部材を設けるステップと、
前記乗員の座席に取り付けた第２装着部材を設けるステップと、
前記第１装着部材と前記第２装着部材との間に吸収機構を設けるステップであり、該吸収機構は、前記装着部材の一方に設けた減衰ストリップ及び前記装着部材の他方に設けたアンビルを備え、前記車両が、したがって前記第１装着部材が爆発により誘起された過剰Ｇ力を受けると、前記減衰ストリップが前記アンビルの上で曲がって牽引されることにより、普通ならば前記乗員に加わるであろう前記Ｇ力の一部を吸収するようにする、吸収機構を設けるステップと、
吸収調整機構を用いて前記摩擦減衰力を調整することにより、前記車両に対する前記座席の移動を制御するステップであり、前記吸収調整機構は、前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引される作用の結果として生じる摩擦減衰力を、前記乗員の体重の増加に伴い増加させて、該乗員の体重に関係なく所与のＧ力で実質的に同様の長さの前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引されるようにすることにより、減衰の大きさを増大させる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記減衰ストリップが前記アンビルを通して牽引される結果として加わる前記摩擦減衰力を前記乗員の体重に適した大きさに増加させる量で、アンビルを減衰ストリップ移動平面に対して実質的に垂直な過剰Ｇ力前の重量調整位置に自動的に維持するステップをさらに含む、方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法において、コイルばね部材、伸縮支柱、及び前記減衰ストリップの未使用長さの少なくとも１つを含む反発エネルギー吸収システムを設けることにより、爆発事象後に前記車両が地面に衝突したときに前記車両乗員を反発Ｇ力から保護するさらに別のステップを含む、方法。
【請求項１９】
車両の下方での爆発発生時に該車両に加わるエネルギーを吸収することにより、乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置であって、
前記車両に固定した第１装着部材と、
前記乗員の座席に固定した第２装着部材と、
前記第１装着部材と前記第２装着部材との間に設けた吸収機構であり、前記車両が第１過剰Ｇ力を受けると、前記第２装着部材がその初期位置から前記第１装着部材に沿って第１吸収ストロークでストロークするようにする、吸収機構と、
前記第１過剰Ｇ力が消えた後に前記第２装着部材を中間位置に戻すリセット機構であり、該中間位置は、前記第１吸収ストローク中に前記第２装着部材が進んだストローク距離に少なくとも部分的に沿っている、リセット機構と、
前記第２装着部材を前記第１装着部材に対して前記中間位置で係止して、前記車両が第２過剰Ｇ力を受けると前記第２装着部材がその中間位置から前記第１装着部材に沿って第２吸収ストロークでストロークするようにする、係止手段と、
を備える、エネルギー吸収装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のエネルギー吸収装置において、前記吸収機構は、減衰ストリップと、外部ケーシングと、前記第１装着部材に保持され前記第２装着部材に取り付けられたアンビルとを備え、前記減衰ストリップは、前記車両が前記第１過剰Ｇ力及び前記第２過剰Ｇ力を受けると前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引されることにより、前記第１装着部材に対する前記第２装着部材の、したがって前記車両に対する前記座席の移動を制御する摩擦減衰力を発生させるように、前記アンビル間に織り込まれる、エネルギー吸収装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のエネルギー吸収装置において、前記係止手段は、前記第１装着部材の一部に設けたラチェットプロファイルと、前記吸収機構の前記外部ケーシングに設けた少なくとも対応の係止突起とを含む、エネルギー吸収装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のエネルギー吸収装置において、前記ラチェットプロファイルは、前記乗員の座席の脚部に開いた開口を含み、該開口は、両側に一連のノッチを有する、エネルギー吸収装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のエネルギー吸収装置において、前記一連のノッチに対応する一対の係止突起を前記吸収機構の前記外部ケーシングに設けて、前記吸収機構と前記第１装着部材とをラチェット式に連結させた（a ratcheting communication is provided）、エネルギー吸収装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のエネルギー吸収装置において、前記係止突起は、前記ラチェット開口プロファイルの前記ノッチと係合するよう選択的に付勢される、エネルギー吸収装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のエネルギー吸収装置において、前記第１過剰Ｇ力が消えるまで前記係止突起を非ラチェットプロファイル係合位置に保持するように、係止突起保持機構を設け、前記第１過剰Ｇ力が消えた時点で、前記係止突起保持機構は、前記係止突起を解放して前記ラチェットプロファイル開口と係合させる、エネルギー吸収装置。
【請求項２６】
請求項２２〜２５のいずれか１項に記載のエネルギー吸収装置において、前記リセット機構は、一端を前記車両に固定し他端を前記第２装着部材に固定した弾性手段を含み、前記第１過剰Ｇ力及び前記第２過剰Ｇ力中に前記弾性手段が圧縮され、前記第１過剰Ｇ力と前記第２過剰Ｇ力との間で前記弾性手段が伸張して前記第２装着部材を、したがって該第２装着部材に取り付けた前記吸収機構を前記中間位置に戻すようにする、エネルギー吸収装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のエネルギー吸収装置において、前記弾性手段はガス支柱を含む、エネルギー吸収装置。
【請求項２８】
請求項１９〜２７のいずれか１項に記載のエネルギー吸収装置において、前記第２装着部材は、前記弾性手段の一端でボルトを収容する長手方向スロットを有すると共に前記第１装着部材の少なくとも一部を囲む、スライド構成体を含む、エネルギー吸収装置。
【請求項２９】
車両の下方での爆発発生時に該車両に加わるエネルギーを吸収することにより、車両乗員を過剰Ｇ力の影響から保護する方法であって、
前記車両に固定した第１装着部材を設けるステップと、
前記乗員の座席に固定した第２装着部材を設けるステップと、
前記第１装着部材と前記第２装着部材との間に吸収機構を設けるステップと、
前記第２装着部材をその初期位置から前記第１装着部材に沿って第１吸収ストロークでストロークさせることにより、前記第１過剰Ｇ力の一部を吸収するステップと、
前記第１過剰Ｇ力が消えた後に前記第２装着部材を中間位置に戻すステップであり、該中間位置は、前記第１吸収ストローク中に前記第２装着部材が進んだストローク距離に少なくとも部分的に沿っている、ステップと、
前記第２装着部材を前記第１装着部材に対して前記中間位置で係止するステップと、
前記第２装着部材を前記中間位置から前記第１装着部材に沿って第２吸収ストロークでストロークさせることにより、前記第２過剰Ｇ力の一部を吸収するステップと、
を含む、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、前記第１装着部材と前記第２装着部材との間に吸収機構を設けるステップは、減衰ストリップと、外部ケーシングと、前記第１装着部材に保持され前記第２装着部材に取り付けられたアンビルとを設けるステップと、前記減衰ストリップを前記アンビル間に織り込んで、前記車両が前記第１過剰Ｇ力又は前記第２過剰Ｇ力を受けると前記減衰ストリップが前記アンビルを通して曲がって牽引されることにより、前記第１装着部材に対する前記第２装着部材の、したがって前記車両に対する前記座席の移動を制御する摩擦減衰力を発生させるようにするステップとを含む、方法。
【請求項３１】
請求項２９又は３０に記載の方法において、前記第２装着部材を前記中間位置に係止するステップは、少なくとも係止突起を前記第１装着部材の一部に設けたラチェットプロファイルと係合させるステップを含む、方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記第１過剰Ｇ力が消えるまで前記係止突起を非ラチェットプロファイル係合位置に保持するステップと、続いて前記係止突起を前記ラチェットプロファイルと係合させるために解放するステップとをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー吸収装置、特に、車両の下方での爆発発生時に車両に加わるエネルギーを乗員の体重に最適化した大きさだけ吸収することにより、体重の異なる乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置に関する。本発明は、装置が車両に加わる第１Ｇ力を吸収し、続いて車両に加わる第２Ｇ力を吸収することを可能にする一方で、このような吸収に必要な乗員の座席下の空間を最小化する、リセット機能も提供する。
【背景技術】
【０００２】
劣悪な環境では、車両がその下方の爆発装置に乗り上げるか又はその攻撃を受ける可能性がある。このようなことが起きた場合、爆発装置が通常は爆発して車両乗員（単数又は複数）に重大な危険を及ぼし得る。
【０００３】
乗員がこのような爆発から被る危険を最小限に抑えるために、以下のとおり、対処しなければならない重要課題が５つある。
１）圧力波。爆発により生じる圧力波は、爆発経路内の物全てに影響し、回避不可能であるが、車両の構造は乗員が受ける圧力波を最小化するのに役立ち得る。
２）爆風効果。これは、爆発により生じる煙と炎を含み、偏向技術（例えば、車両シャシの適当な形状の下面）を用いて乗員から逸らすことができる。
３）榴散弾。通常、榴散弾は、爆発により、又は爆発の直接の結果として放出される。適当な装甲を用いて乗員を榴散弾から保護することができる。
４）爆発により誘起されたＧ力。爆発は、車両を爆発源から遠ざかる方向に非常に急速に加速させる。爆発が車両の下方で起きた場合、加速度の主成分は上向きとなる。これに対応して、車両乗員は上向きの力を受け、この力を座席への強烈なＧ力として感じる。
５）スラムダウンＧ力。車両は、爆風源から遠ざかる方向に推進されると、上方変位のピークに達するにつれて徐々に減速し始める。最終的に、移動方向が上方から下方へ変わる際に乗員が無重力を感じる。車両は、続いて重力の作用下で地面に向かって加速し始め、最終的に強烈な衝撃で地面にぶつかる。したがって、車両が地面に衝突すると乗員は「スラムダウン」Ｇ力を受け、これは吸収されなければ傷害を引き起こす。
【０００４】
要因１〜３のそれぞれが生存可能であったとしても、乗員が受けるＧ力のレベルが要因４又は５で大きすぎる場合には乗員にとって致命的な結果となる。
【０００５】
爆発又は爆風事象において乗員が受けるＧ力を低減する１つの方法は、一連のアンビルを通して織り込んだ変形可能な金属ストリップの形態の座席装着式の減衰手段を提供することであり、これは、アンビルを通して牽引されると変形することにより、普通ならば座席乗員が受けるであろうＧ力を減衰する摩擦減衰力を導入する。このようなシステムの１つが、特許文献１に記載されている。
【０００６】
しかしながら、このようなシステムは、乗員の所与の体重に最適な減衰レベルを提供することができず、座席下で利用可能な空間を最も効率的な活用をもたらすこともない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３０９３７号パンフレット
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、その第１態様において、車両の下方での爆発発生時に車両に加わるエネルギーを吸収することにより、体重の異なる乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置であって、
車両に取り付けた第１装着部材と、
乗員の座席に取り付けた第２装着部材と、
第１装着部材と第２装着部材との間に取り付けた吸収機構であり、少なくとも装着部材の一方に設けた減衰ストリップ及び装着部材の他方に設けたアンビルを備え、減衰ストリップをアンビル間に織り込んで、車両が過剰Ｇ力を受けると減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引されることにより、車両に対する座席の移動を制御する摩擦減衰力を発生させるようにし、吸収調整機構が設けられ、吸収調整機構は、減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引される作用の結果として生じる摩擦減衰力の調整を、乗員の体重に応じて行って、乗員の体重に関係なく所与のＧ力で実質的に同様の長さの減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引されるようにすることにより、減衰の大きさを調整することが可能である、吸収機構と、
を備える、エネルギー吸収装置が提供される。
【０００９】
本発明の上記第１態様によれば、車両乗員を爆発により誘起されたＧ力から保護する方法であって、
車両に取り付けた第１装着部材を設けるステップと、
乗員の座席に取り付けた第２装着部材を設けるステップと、
第１装着部材と第２装着部材との間に吸収機構を設けるステップであり、吸収機構は、装着部材の一方に設けた減衰ストリップ及び装着部材の他方に設けたアンビルを備え、車両が、したがって第１装着部材が爆発により誘起された過剰Ｇ力を受けると、減衰ストリップがアンビルの上で曲がって牽引されることにより、普通ならば乗員に加わるであろうＧ力の一部を吸収するようにする、吸収機構を設けるステップと、
吸収調整機構を用いて摩擦減衰力を調整することにより、車両に対する座席の移動を制御するステップであり、吸収調整機構は、減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引される作用の結果として生じる摩擦減衰力を、乗員の体重の増加に伴い増加させて、乗員の体重に関係なく所与のＧ力で実質的に同様の長さの減衰ストリップがアンビルを通して曲がって牽引されるようにすることにより、減衰の大きさを増大させる、ステップと、
を含む、方法も提供される。
【００１０】
本発明の装置は、座席及び乗員（装甲、バックパック等を含む）を合わせた重量に関係なく、所与のＧ力で実質的に同じ長さの減衰ストリップを用いるため、最大限の減衰量が常に提供され、したがって乗員が爆発により誘起されたＧ力の影響を免れる見込みが高くなる。
【００１１】
本発明は、その第２態様において、車両の下方での爆発発生時に車両に加わるエネルギーを吸収することにより、乗員を過剰Ｇ力の影響から保護するエネルギー吸収装置であって、
車両に固定した第１装着部材と、
乗員の座席に固定した第２装着部材と、
第１装着部材と第２装着部材との間に設けた吸収機構であり、車両が第１過剰Ｇ力を受けると、第２装着部材がその初期位置から第１装着部材に沿って第１吸収ストロークでストロークするようにする、吸収機構と、
第１過剰Ｇ力が消えた後に第２装着部材を中間位置に戻すリセット機構であり、中間位置は、第１吸収ストローク中に第２装着部材が進んだストローク距離に少なくとも部分的に沿っている、リセット機構と、
第２装着部材を第１装着部材に対して中間位置で係止して、車両が第２過剰Ｇ力を受けると第２装着部材がその中間位置から第１装着部材に沿って第２吸収ストロークでストロークするようにする、係止手段と、
を備える、エネルギー吸収装置が提供される。
【００１２】
本発明の上記第２態様によれば、車両の下方での爆発発生時に車両に加わるエネルギーを吸収することにより、車両乗員を過剰Ｇ力の影響から保護する方法であって、
車両に固定した第１装着部材を設けるステップと、
乗員の座席に固定した第２装着部材を設けるステップと、
第１装着部材と第２装着部材との間に吸収機構を設けるステップと、
第２装着部材をその初期位置から第１装着部材に沿って第１吸収ストロークでストロークさせることにより、第１過剰Ｇ力の一部を吸収するステップと、
第１過剰Ｇ力が消えた後に第２装着部材を中間位置に戻すステップであり、中間位置は、第１吸収ストローク中に第２装着部材が進んだストローク距離に少なくとも部分的に沿っている、ステップと、
第２装着部材を第１装着部材に対して上記中間位置で係止するステップと、
第２装着部材を上記中間位置から第１装着部材に沿って第２吸収ストロークでストロークさせることにより、第２過剰Ｇ力の一部を吸収するステップと、
を含む、方法も提供される。
【００１３】
これにより、エネルギー吸収装置が座席下の所与の空間量で吸収できる全荷重が大きくなる。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかである。
【００１５】
次に、本発明の実施形態を、もっぱら例示としての図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の第１態様によるエネルギー吸収装置の側面図であり、明確にするために、装置を事前調整構成で座席部品から分離して示す。
【図１Ｂ】エネルギー吸収装置の内部部品をより分かりやすく示すために外部ケーシングを透明にした、図１Ａの装置のさらに別の図である。
【図２Ａ】重量調整構成となるように低体重（light weight）乗員用に調整した、図１Ｂのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図２Ｂ】能動減衰構成にある図２Ａのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図３Ａ】重量調整構成となるように平均体重（middle weight）乗員用に調整した、図１Ｂのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図３Ｂ】能動減衰構成にある図３Ａのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図４Ａ】重量調整構成となるように高体重（heavy weight）乗員用に調整した、図１Ｂのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図４Ｂ】能動減衰構成にある図４Ａのエネルギー吸収装置の側面図である。
【図５】一対のエネルギー吸収装置を並べて示す、本発明のアンビルと減衰ストリップとの相互作用の説明図である。
【図６Ａ】過剰Ｇ力を受ける前のリセット機構を示す、本発明の第２態様によるエネルギー吸収装置の側断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの矢印Ａに沿った断面図である。
【図７Ａ】第１過剰Ｇ力を受けた後の第１吸収ストロークの終わりでリセット機構を示す、図６Ａの装置の側断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの矢印Ａに沿った断面図である。
【図８Ａ】第１Ｇ力を受けた後だが第２過剰Ｇ力を受ける前の中間構成にある装置の側断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの矢印Ａに沿った断面図である。
【図９Ａ】第２過剰Ｇ力を受けた後の第２吸収ストロークの終わりでリセット機構を示す、装置の側断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの矢印Ａに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
当業界においては、「５０パーセンタイル」という用語を用いて、ＮＡＴＯ文書ＡＥＰ−５５に定められており１９７０年代〜１９８０年代の（米国）人口の平均的男性（７８ｋｇ）を表す５０パーセンタイル男性に言及することが一般的に知られており、「５パーセンタイル」及び「９５パーセンタイル」という用語もそれに従って解釈するものとする。説明を簡潔にするため、以下の記載においては、５０パーセンタイルを「平均体重乗員」と呼び、５パーセンタイルを「低体重」乗員と呼び、９５パーセンタイルを「高体重」乗員と呼ぶ。
【００１８】
以下の説明及び特許請求の範囲において、減衰ストリップ移動平面を、減衰中にストリップの移動方向全体が位置する平面として定義し、これは、爆風事象時の車両に対して座席移動方向が位置するのと実質的に同じ一般面である。減衰ストリップ移動平面を図１ＡにＰ−Ｐで示す。さらに、「過剰Ｇ力」という用語は、少なくとも部分的に吸収されない場合に座席乗員に傷害を与える可能性のあるＧ力を意味すると解釈されるものとする。
【００１９】
図１Ａ〜図５を参照すると、本発明の第１態様によるエネルギー吸収装置１０は、車両シャシ（図示せず）上の比較的剛性のマウント等の第１装着部材と、座席脚部（図示せず）等の第２装着部材との間に設けられる。案内軸受及び案内軌道構成体も、減衰中の車両に対する座席の移動をさらに案内するために、座席と車両との間に設けることができる。
【００２０】
図１Ｂに最も明確に示すように、重量調整可能なエネルギー吸収カートリッジ２０を、一端（図１Ａ〜図４Ｂの左側）を座席に繋止した減衰ストリップ２２と噛合させる。カートリッジ２０は、外部制御ケーシング３４及び内部アンビルハウジング２４を有する。カートリッジ２０の外部制御ケーシング３４は、保持クリップ３６等の保持器を収容する凹部区域３５を有する。カートリッジ２０は、車両座席の脚部構造内に保持される。吸収調整機構が内部アンビルハウジング２４により提供され、これは、制御ケーシング３４に囲まれてカートリッジ２０の両側面に減衰制御開口４０を有する。内部アンビルハウジング２４及び減衰ストリップ２２は、外部ケーシング３４内で長手方向に可動である。上圧縮板２８を内部アンビルハウジング２４の底部に固定し、下圧縮板３０を外部制御ケーシング３４内に固定する。圧縮板２８及び３０は弾性手段の両端に設けられ、弾性手段は、コイルばね３２（又は、適当な圧縮及び伸張特性を有する弾性エラストマーブロック、若しくは例えば力緩衝流体を収容した伸縮支柱等、他の手段）であり得る。保持クリップ３６は、凹部区域３５内にあり、内部アンビルハウジング２４と共にそこで摺動することができる。
【００２１】
減衰ストリップ２２は、後述するようにアンビルの周りで曲げるために適度な力を受ける必要がある一定の材料及び寸法であるよう製造時に選択される。該当の内容を参照により本明細書に援用する特許文献１に詳述されているように、減衰ストリップ２２は狭幅領域も有し得る。座席を動かすのに必要な初期力がその移動の維持に必要な力よりも大きいため、減衰ストリップ２２にこの狭幅領域があることが望ましい。したがって、これは、座席ストロークにおいて座席の移動に必要な力が最大となる地点で（すなわち、座席ストロークの開始時に）座席の移動に対して比較的低い抵抗レベルを提供する。
【００２２】
内部アンビルハウジング２４は、中央アンビル５０を減衰制御開口４０の一縁部に沿った一連のノッチ４２の１つに当接するまで減衰ストリップ平面Ｐ−Ｐに対して垂直に移動させることができる、横方向スロット４４を有する。任意の数のノッチを減衰制御置開口５０に沿って設けて、重量及び調整性を無制限に変動させることができることが理解されよう。実際には、ノッチの代わりに、減衰中の中央アンビル５０の衝突時に中央アンビルをそこに保持するよう構成した傾斜平面を用いてもよい。一連のノッチ４２は、減衰ストリップ移動平面Ｐ−Ｐからの垂直距離が減衰制御開口（図の右側）の一端から他端まで漸増するよう配置する。この漸増の目的はより詳細に後述する。内部アンビルハウジング２４の一方の壁には、減衰制御開口４０のノッチ４２の数及び位置に対応する一連の移動止め（図示せず）も設ける。移動止めは、内方に付勢された係止ブロック３８の下面の突起（図示せず）と協働して、内部アンビルハウジング２４が外部ケーシング３４内で長手方向移動しないよう選択的に係止する。
【００２３】
内部アンビルハウジング２４（図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ｂ、及び図４Ｂに最も分かりやすく示す）は、第１アンビル４６及び第３アンビル４８の両方を減衰ストリップ平面Ｐ−Ｐに対して固定の垂直位置に確保する。したがって、第１アンビル４６及び第３アンビル４８は、互いに位置合わせされ、減衰ストリップ２２に対して垂直方向に接離移動できない。第２中央アンビル５０も、内部ハウジング２４の横方向スロット４４により第１アンビル４６及び第３アンビル４８に対して長手方向に接離移動しないよう保持されるが、中央アンビル５０は、通常の使用時に保持クリップ３６により減衰ストリップ平面Ｐ−Ｐに向かって移動しないよう確保されていない場合、横方向スロット４４に沿って減衰ストリップ２２に対して垂直方向に接離移動できるようになる。換言すれば、中央アンビル５０は、保持クリップ３６があるため通常の使用時に横方向スロット４４に沿って移動できないが、保持クリップ３６のプロングは、中央アンビル５０が減衰中に横方向スロット４４に沿って移動できるように所定の荷重で変形して中央アンビル５０を解放するよう設計される。これに関して、第１アンビル４６及び第３アンビル４８に対する横方向スロット４４の位置及び長さは、第２中央アンビル５０がスロット４４の一端にあるとき（中央アンビル５０が平面Ｐ−Ｐから最も遠いとき）にその旋回軸が第１アンビル４６及び第２アンビル４８の旋回軸と整列し（図４Ｂ）、第２中央アンビル５０がスロット４４の他端にあるとき（中央アンビル５０が平面Ｐ−Ｐに最も近いとき）にその旋回軸が第１アンビル４６及び第３アンビル４８の旋回軸と最も大きく位置ずれする（図２Ｂ）ようになっている。当然ながら、所望であればスロットの長さを増加させて、中央アンビル５０が第１アンビル４６及び第３アンビル４８とさらに大きく位置合わせ及び位置ずれするよう移動してストリップ２２をさらに大きく曲げることができるようにしてもよい。
【００２４】
図５に示すように、システムの応答特性及び実装要件を改善するために、一対のエネルギー吸収機構を背もたれに並べて設けることができる。
【００２５】
図１Ｂを参照すると、装置の初期設定時に、減衰ストリップ２２を第１アンビル４６の下、第２中央アンビル５０の上、及び第３アンビル４８の下に織り込んで、減衰ストリップ２２を第２中央アンビル５０の周りで最大限に（最高体重の乗員の場合にストリップ２２を曲げる必要がある量）曲げるようにする。図示の実施形態では、アンビル４６、４８、５０は、爆風事象時に減衰ストリップ２２を掛けることができるローラを提供するために、各自の軸に回転可能に装着した円筒形部材である。
【００２６】
上圧縮板２８は、内部アンビルハウジング２４の底部に当接し、座席に重量が加わるとそれが内部アンビルハウジング２４を介して上圧縮板２８に伝達されることにより、コイルばね３２を外部制御ケーシング３４に固定した下圧縮板４０に対して圧縮するようにする。
【００２７】
使用時に、装置を搭載した車両の正常状態での運転中（すなわち、力減衰が必要でないとき）、減衰ストリップ２２の能動的湾曲は生じない。したがって、乗員座席は、車両に対して比較的固定の位置で保持される。座席と車両との間の接続は、外部制御ケーシング３４が載るガス支柱（図示せず）があるため完全な剛接ではなく、高さ調整及びリセットを可能にする（後述）。
【００２８】
通常の使用時に、乗員及び座席を合わせた重量は、アンビル４６、４８、５０間に織り込んだ減衰ストリップ２２により懸架支持される。この構成では、次に説明するように、爆風事象において座席が与える減衰力は、乗員の体重に適するよう簡単且つ自動的に事前調整されたものとなる。
【００２９】
所与の体重の乗員が座席に座ると、荷重が内部アンビルハウジング２４から上圧縮板２８に伝達され、上圧縮板２８がばね３２を下圧縮板３０に対して圧縮することにより、内部アンビルハウジング２４を外部制御ケーシング３４内で図１Ｂに矢印Ａで示す方向に下方移動させる。ばね３２を圧縮する量、したがってその結果得られる外部制御ケーシング３４に対する内部アンビルハウジング２４の位置は、座席及び乗員を合わせた重量に応じて変わる。内部アンビルハウジング２４が方向Ａに移動すると、第２中央アンビル５０は、横方向スロット４４により内部アンビルハウジング２４に対して長手方向に移動しないよう、また保持クリップ３６により減衰ストリップ２２に対して垂直方向に移動しないよう保持されるため、減衰制御開口４０の漸増ノッチ４２のうち対向するものと垂直方向に整合する。したがって、この位置で、装置は過剰Ｇ力前の重量調整位置に設定される。装置は、ブロック３８を内部アンビルハウジング２４の移動止めと係合させることによりこの位置に係止することができる。図２Ａに示すように、この時点で、第２中央アンビル５０と、減衰ストリップ２２のうち中央アンビル５０に掛かる部分とは、保持クリップ３６により減衰ストリップ移動平面Ｐ−Ｐから最大限に垂直変位したままである。しかしながら、第２中央アンビル５０は、通常の使用時にしかこの重量調整位置に保持されない。過剰Ｇ力が加わると、第２中央アンビル５０は、その乗員の体重に合わせて減衰ストリップ移動平面Ｐ−Ｐから適宜離間したノッチ４２に常に対向するようになり、保持クリップ３６によってそこに保持されるだけなので、後述するように、過剰Ｇ力下での減衰時に最適な程度の摩擦減衰力が加わることになる。
【００３０】
以前の乗員とは異なる体重の乗員が座席に座った場合、ブロック３８を内部アンビルハウジング２４の移動止めから係脱させることにより、重量調整位置を自動的に再調整することができる。これにより、圧縮ばね３２を乗員の体重に対応する量だけ再度圧縮又は伸張させることができる。続いて、ブロック３８を適当な移動止めと再係合させることにより、座席を新たな重量調整位置に係止することができる。ブロック３８の係合は、これに接続したレバー／ケーブル構成体により制御することができ、レバー／ケーブル構成体は、座席の適当な位置に位置付けることができる。
【００３１】
車両の下方で爆発が起きた場合、車両及び座席支持体は、図２Ｂ、図３Ｂ、及び図４Ｂに矢印Ｆ１で示す爆発により誘起されたＧ力で上方に加速される。爆発により誘起されたＧ力は、減衰ストリップ２２によりカートリッジ２０に伝達される。これに関して、座席の静止慣性の結果として、システムの有効ダイナミクス（effective dynamics）が図２Ｂ、図３Ｂ、及び図４Ｂに示す方向Ｆ２のストリップ２２の牽引と同等になる。減衰ストリップ２２が平面Ｐ−Ｐに沿って真っ直ぐに伸びる傾向を考慮すると、減衰ストリップ２２に作用する力が保持クリップ３６の保持荷重よりも大きい場合、保持クリップ３６は中央アンビル５０を解放し、減衰ストリップ２２は、中央アンビル５０を減衰制御開口４０の「有効ノッチ」４２に当接するまで横方向スロット４４に沿ってストリップ移動平面Ｐ−Ｐに向けて押しやる。このとき、減衰ストリップ２２に作用する力が減衰ストリップ・アンビル構成体（乗員体重に対して目下設定されている）により与えられる摩擦減衰力よりも大きい場合、減衰ストリップ２２は、アンビル４６、４８、及び５０を通して引っ張られる。
【００３２】
減衰ストリップ２２の減衰移動全体を通して、中央アンビル５０は、有効ノッチ４２が許容する距離だけ平面Ｐ−Ｐから離れた能動減衰位置に保持される。減衰制御開口４０のノッチ高さは、減衰制御開口４０の長さに沿って減少するため、（過剰Ｇ力前の）重量調整位置にあるときに第２中央アンビル５０が減衰制御開口４０に沿って低いノッチ高さにあるほど、能動減衰位置において平面Ｐ−Ｐからの第２中央アンビル５０の垂直変位が小さくなる。これに関連して、図４Ｂは、座席が高体重乗員用の構成であり、したがって平面Ｐ−Ｐからの第２中央アンビル５０の垂直変位が最小であり、得られる摩擦減衰力が最大である、中央アンビル５０の能動減衰位置を示す。この構成では、アンビル４６、４８、及び５０の旋回軸が互いに整列するため、減衰ストリップは、アンビル４６、４８、５０を通過するために約９０°で２回曲がらなければならない。図２Ｂは、座席が超低体重乗員用の構成であり、平面Ｐ−Ｐからの第２中央アンビル５０の垂直変位が最大であり、したがって得られる摩擦減衰力が最小である、中央アンビル５０の能動減衰位置を示す。中央アンビル５０は、他の２つのアンビル４６、４８よりも減衰ストリップ平面Ｐ−Ｐの近くにあり、したがって、減衰ストリップは、アンビル４６、４８、５０を通過するために９０°未満で２回曲がる必要しかない。図３Ｂは、座席が平均体重乗員用の構成であり、平面Ｐ−Ｐからの第２中央アンビル５０の垂直変位、したがって中レベルの摩擦減衰力が加わる、中央アンビル５０の能動減衰位置を示す。
【００３３】
記載の実施形態では、減衰ストリップ２２がアンビルを通過するために曲がらなければならない角度を変えるために、アンビルを平面Ｐ−Ｐに対して垂直に移動させるが、これを達成する方法がそれだけではないことが理解されよう。例えば、アンビル４６、４８を、代替的に平面Ｐ−Ｐに対して平行又は垂直に移動させることができる。これに関して、図示の実施形態では、減衰中に第２中央アンビル５０のみを減衰ストリップ移動平面Ｐ−Ｐに対して垂直に保持するが、減衰中に第１アンビル４６及び第３アンビル４８を減衰ストリップ移動平面Ｐ−Ｐに対して垂直に保持することにより、同様の効果を生むことができる。
【００３４】
乗員体重に応じた摩擦減衰力の変化の結果として、所与のＧ力に関して、座席及び乗員を合わせた重量に関係なく実質的に同じ長さの減衰ストリップ２２がアンビル４６、４８、５０を通して引っ張られることになる。これは、低体重乗員に加える減衰が大きすぎる、又は高体重乗員に加える減衰が小さすぎるといった危険を伴うことなく、全ての乗員体重に最適な減衰量が提供されることを意味する。乗車時に乗員が座席を調整する時間がほとんどない場合が多いため、これは、システムが動作するよう設計される急ペースの劣悪な環境で特に有用である。さらに、システムが自動でない場合、乗員が座席の調整を試みたとしても、どの重量に合わせて座席を較正すべきかを乗員が把握する可能性は低い。これを知るには、バックパック、装甲、武器等を含む総重量を瞬時に把握することが必要となるからである。
【００３５】
保持クリップ３６は、高体重乗員の場合でさえも、通常の使用及び自動減衰調整時に中央アンビル５０を保持する（また、座席に高体重乗員が座り込んだ際の荷重に７Ｇまで耐えるようにも設計される）。しかしながら、クリップ３６の保持強度は、能動減衰位置への第２中央アンビル５０の移動を妨げないように、爆風事象の発生時にそのフォークが変形して重量調整位置から中央アンビル５０を解放するよう設計される。
【００３６】
初期爆風後、座席に加わったエネルギーは、爆発事象の終盤に、且つ／又は車両が爆風源から遠ざかる方向に推進されると、最終的に減少し始める。最終的に、エネルギーは、減衰ストリップ２２をアンビル４６、４８、５０間で曲げ続けるには不十分な量まで減少し、その時点で座席の移動減衰が終わる。しかしながら、減衰ストリップ２２の長さは、全重量に関して有意な長さの未使用減衰ストリップ２２（すなわち、アンビル構成体を通過していないストリップ）が初期爆風事象後に残るよう意図的に選択される。これは、乗員体重の増加が減衰ストリップ長さの消尽、したがって底付きといった危険を冒すような既知のシステムとは対照的である。爆風の鎮静後、車両は、重力の作用下で落下すると最終的にかなりの衝撃で地面にぶつかる。車両は、地面に衝突する際に第２「スラムダウン」Ｇ力を受け、これ自体が乗員に傷害を与え得る。しかしながら、初期爆風事象後に未使用のまま残っているストリップ２２の長さにより、前述と同じように、これらのスラムダウンＧ力の減衰によりこれらのＧ力からの保護を与えるさらなるエネルギー吸収能力が得られる。
【００３７】
本発明のカートリッジ構成体は、必要に応じて迅速且つ容易に取り外して様々なシステムに戻すことができる単純な部品を提供する。したがって、本発明のカートリッジ構成体は、周期的に、例えば定期点検毎に比較的容易に交換することもできる。
【００３８】
図６Ａ〜図９Ｂを参照して、本発明の第２態様によるエネルギー吸収装置を次に説明する。繰り返しを最小限に抑えるために、続いて説明する装置の同様の特徴は、共通の２桁の参照符号を付け、共通の２桁番号の前に付けた１００の位で区別してある。このような特徴は、別段の指定のない限り、前述と構造的に同様であり、同様に動作し、且つ／又は同様の機能を有する。
【００３９】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、エネルギー吸収装置に、全体的に１００で示すリセット機構が設けられている。リセット機構１００は、ガス（又は他の力緩衝流体）支柱６２等の弾性手段を備え、ガス支柱６２は、ボルト６５によりスライド構成体６４の長手方向スロット内に一端が保持され、座席脚部の底部に取り付けられる。スライド６４は、型材で構成した座席脚部６６を囲む。
【００４０】
締結ボルト６８及び上述の減衰ストリップ１２２を有するエネルギー吸収カートリッジ１１０が、座席脚部６６の壁に設けたラチェットプロファイル７０により座席脚部６６内に確保される。図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂに最も分かりやすく示すように、エネルギー吸収カートリッジ１１０の外部ケーシング１３４は、一対の外方に付勢された係止フォーク突起７２を有し、これらをラチェットプロファイル７０における対応のラチェットノッチ７１と選択的に係合するよう配置することにより、エネルギー吸収カートリッジ１１０を座席脚部６６に選択的に係止する係止手段を提供する。
【００４１】
通常の使用時、爆風事象前には、リセット機構１００及びエネルギー吸収カートリッジ１１０は図６Ａに示すような構成である。この構成では、ガス支柱６２は圧縮されていないため伸張構成であり、吸収カートリッジ１１０はその初期位置にあり、減衰、したがって減衰ストリップ１２２の湾曲が一切生じていない。座席６０の底部と車両の床Ｆとの間の距離（最大限の第１吸収ストローク距離となる）を、図６ＡにＸ１と記した。
【００４２】
なお、爆発が起きた場合に吸収カートリッジ１１０が最終的に提供する力減衰は、前述と同じように座席乗員の体重に適応するよう調整することができる。
【００４３】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、車両の下方で爆発が起きた場合、車両及び座席支持体は、爆発により誘起された第１Ｇ力で上方に加速される。爆発により誘起されたＧ力は、減衰ストリップ１２２によりカートリッジ１１０に伝達され、カートリッジ１１０は、前述のように乗員に対する力を減衰するため、座席６０及びスライダ６４がその第１吸収ストロークＸ１に沿って下方に移動していることになる。これに関して、座席６０が下方に移動すると、スライダ６４の長手方向スロットの最上端がボルト６５に当接することにより、座席を連続的にストロークさせながらガス支柱６２を圧縮させる。図７Ａで分かるように、第１吸収ストロークの完了後、使用後ストリップ部分１２２Ａ及び未使用部分１２２Ｂがこのとき残っている。ガス支柱６２の上記圧縮が、移動中の座席及び乗員からガス支柱６２にある程度のエネルギーを伝達することが理解されよう。
【００４４】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、爆発により誘起された第１Ｇ力の除去後、車両に加わった爆風加速力が鎮静すると（車両が爆風から遠ざかる方向の上方変位ピークに達したことになるため）、圧縮されたガス支柱６２は、その元の長さに伸張し戻ることにより以前に蓄えたエネルギーを放出する。ガス支柱６２が伸張すると、ボルト６５がスライダ６４の長手方向スロットの上端に当接することで、スライダ６４、したがってそれに接続された座席６０を図８ＡにＸ２と記す距離だけ床Ｆから押し上げる。減衰ストリップ１２２は、ボルト６８によりスライダ６４の反対側に取り付けられるため、減衰ストリップ１２２、したがってストリップを織り込んだ吸収カートリッジ１１０は、座席脚部６６の内側で図８Ａ及び図８Ｂに示す中間位置に同時に押し上げられる。カートリッジ１１０が脚部６６の内側で押し上げられると、係止フォーク突起７２は、解放されて外方に飛び出すことでラチェット開口プロファイル７０の各ノッチ７１を漸次に上るようになる。ガス支柱６２が伸張すると、吸収カートリッジ機構１１０は脚部６６における対応位置（中間位置）に達し、係止フォーク突起７２は、図８Ｂに示すようにラチェット開口プロファイル７０の両側にある次の空きノッチ７１と係合する。これにより、床Ｆに向かう吸収機構１１０のさらなる移動が防止される。
【００４５】
図９Ａ及び図９Ｂを参照して、第２過剰Ｇ力（車両が地面に衝突する際に車両に加わるスラムダウンＧ力）が加わると、減衰ストリップ１２２Ａのさらに別の部分が前述と同じように吸収カートリッジ１１０を通して減衰される。これに関して、係止フォーク突起７２がラチェットプロファイルのノッチ７１内に強固に係合されるため、吸収カートリッジは座席脚部６６を下って移動することができず、したがって座席６０は、第２吸収ストロークで床Ｆに向かって距離Ｘ２に沿ってストロークする。
【００４６】
第１（爆発により誘起された）Ｇ力が鎮静する時点と第２（スラムダウン）Ｇ力が車両に加わる時点との間に、座席脚部においてより高い位置で吸収カートリッジ１１０をこのようにリセットすることは、本発明が座席下に必要な空間量を最小化しつつ力を減衰する能力を大幅に改善することを意味する。
【００４７】
本発明の範囲から逸脱せずに、変更及び改良を上記に加えることができる。例えば、
「乗員」という用語を、座席１６におけるペイロードを説明するために用いた。これは、過剰Ｇ力からの人物の保護に本発明を限定することを意図するものではなく、例えば、敏感な電子機器に損傷を与え得る力からこのような機器を保護することを含むことができる。
【００４８】
装置の重量及び費用は、装置の荷重受け面に低摩擦ポリマーを用いることで低減することができる。
【００４９】
上述した装置は、爆発から生じるエネルギーの吸収に関連して説明したが、この装置を実際に用いて、１つの物体に対する別の物体のエネルギーを減衰させることが望ましい任意のシステムからのエネルギーを吸収してもよいことが、当業者には理解されよう。例えば、このエネルギー吸収装置を用いて、例えばヘリコプター事故から生じるエネルギーを吸収することもできる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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