JPH0139498B2 - - Google Patents

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JPH0139498B2
JPH0139498B2 JP61114471A JP11447186A JPH0139498B2 JP H0139498 B2 JPH0139498 B2 JP H0139498B2 JP 61114471 A JP61114471 A JP 61114471A JP 11447186 A JP11447186 A JP 11447186A JP H0139498 B2 JPH0139498 B2 JP H0139498B2
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cylindrical member
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Aasaa Hasurimu Renaado
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NASHONARU EERONOOTEIKUSU ENDO SUPEESU ADOMINISUTOREESHON
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    • B64D11/0647—Seats characterised by special upholstery or cushioning features
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］ 本発明は筒状のスプリング、およびこの筒状の
スプリングを使用して構成され機械的耐久性およ
び耐火性を有する軽量のクツシヨンに関する。さ
らに、構造が簡単でコストの低いスプリングを備
えたクツシヨンに関する。本発明は、航空機、地
上および海上交通機関等の乗物の座席、布張り椅
子、ソフアー、長椅子、安楽椅子、マツトレス、
体操用マツト、コンテナその他の緩衝用のマツト
等、に使用される。 ［従来の技術］ 従来から、スプリングおよび座席のクツシヨン
には各種のものが開発されてきた。最近では、従
来のコイルスプリングに使用したものに代わつて
より簡単な構造のクツシヨンが開発されている。
このようなスプリングおよびクツシヨンに関する
米国特許は以下のものがある。 米国特許No.359070：Goeway、1887年３月８日
発行 米国特許No.1266359；Vining、1918年６月14日
発行 米国特許No.1579074：Burton、1926年３月30日
発行 米国特許No.1814789：Drton、1931年７月14日
発行 米国特許No.1839656：Dorton、1932年１月５日
発行 米国特許No.2202630：Hauber、1940年５月28日
発行 米国特許No.2277853：Kohn、1942年３月31日発
行 米国特許No.2321790：Bass、1943年６月15日発
行 米国特許No.2856988：Herider他、1958年10月
21日発行 米国特許No.3167353：Crane、1965年１月26日
発行 米国特許No.3618144：Frey他、1971年11月９日 米国特許No.3869739：Klein、1975年３月11日
発行 米国特許No.4059306：Harder、Jr、1977年11月
22日発行 米国特許No.4060280：Van Loo、1977年11月29
日発行 米国特許No.4079994：Kehl：1978年３月21日発
行 米国特許No.4109959：Barecki他、1978年８月
29日発行 米国特許No.4147336：Yamawaki他、1979年４
月３日発行 米国特許No.4171125：Griffiths、1979年10月16
日発行 米国特許No.4174420：Anolick他、1979年11月
13日発行 米国特許No.4254177：Fulmer、1981年３月３日
発行 米国特許No.4294489：Anolick他、1981年10月
13日 米国特許No.4429427：Sklar、1984年２月７日
発行 米国特許No.4502731：Sinder、1985年３月５日
発行 また、コストが低いという理由で発泡ポリウレ
タンが乗物および家具の椅子に広く利用されてい
る。たとえば、航空機の座席では、0.9Kg（２ポ
ンド）の発泡ポリウレタンの一体部材を装飾用の
布で覆つたクツシヨンが使用されている。しか
し、このような座席を備えた航空機のキヤビン内
で火災が発生した場合には、このような発泡ポリ
ウレタンのクツシヨンは簡単に引火し、かつ激し
く燃焼する。そして、この発泡ポリウレタンの熱
分解によつて燃焼性および毒性を有するガスが発
生し、乗客に非常な危害をおよぼす。また、この
発泡ポリウレタンに防燃処理が施されていたとし
ても、この発泡ポリウレタンが５ワツト／平方cm
の割合いで加熱されると発火し、かつ１分以内に
隣接する座席に延焼する。そして、さらに２分以
内に炎が機内の天井に達する。通常の発泡ポリウ
レタンの燃焼ガス中には青酸ガスが含まれてい
る。このような有害ガスは人体にけいれんを起こ
させ、乗客の避難を妨げ、乗客を急速に死に至ら
しめるという結果を生じる。また、発生した煙に
よつて視界が奪われ、機内での緊急活動を妨げ
る。また、炎が発生することによつて、局部的な
温度が危険な温度まで急速に上昇する。また、炎
が発生しない発泡材料が開発されてはいるが、こ
のようなものはいずれも極めて重く、航空機には
適当ではない（航空燃料が高価格であることから
コスト的に不利である）。これに対して、本発明
のものは、内部に従来のように発泡材料が充填さ
れておらず、内部の空間の大部分は無害な空気が
占めている。本発明のクツシヨンは、一般使用さ
れているものに対して燃焼の危険性の少ない。な
お、発泡ポリウレタンを使用しないクツシヨンに
関する米国特許として以下のものがある。 米国特許No.3374032：Del Guidice、1968年３
月19日発行 米国特許No.3518156：Windecker、1970年６月
30日発行 米国特許No.3647609：Cyba、1972年３月７日発
行 米国特許No.3833259：Pershing、1974年９月３
日発行 米国特許No.3887735：Laberinti、1975年６月３
日発行 米国特許No.4031579：Larned、1977年６月28日
発行 米国特許No.4092752：Dougan、1978年６月６
日発行 また、米国特許No.4463465：Parker他、1984年
８月７日発行 には、発泡ポリウレタンの表面に燃焼ガスを化学
的に分解するマトリクスを設け、防燃性をもたせ
たものが開示されている。 また、従来からスプリングおよびこれを用いた
クツシヨンが各種開発されているが、これらのも
のについても、簡単に製造でき、コストが低く、
機械的な特性に優れ、軽量であり、かつ火災の危
険が減少するようなものが要望されていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記のスプリングおよびこれを用いた
クツシヨンについて従来から要望されていた問題
を解決するものである。 ［実施例］ 以下図を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、本発明を理解する上の参考のため、第１図
を参照して従来のスプリング装置１１を説明す
る。このスプリング装置１１は、筒状スプリング
１３を備えており、この筒状スプリングはその断
面形状が円形をなし、接着剤またはリベツト等に
よつて支持部材１５に１７の箇所で取付けられて
いる。なお、この筒状スプリングは、矢印１９で
示すように下方に荷重が作用した場合の最終的な
変形状態を実線で示してある。また、符号２１お
よび２３は、このスプリング１３が圧縮変形され
てゆく各過程の状態における上部と下部を示す。
この従来のものは、上部２１が湾曲した形状をな
しており、このスプリングの２５，２７の箇所で
疲労が発生しやすくなる他にはこれといつた問題
は生じない。しかし、下部２３も湾曲しており、
これによつて、スプリングの２９，３１の部分で
疲労が生じやすくなる他に、重大な問題が生じ
る。これらの部分２９，３１は支持部材１５に接
触しており、この部分の支持部材への取付けに接
着剤を使用したような場合には、この接着部分の
剥がれが生じる。すなわち、接着剤は横方向のせ
ん断荷重に対しては強度を有するが、接着面と垂
直な方向の荷重に対しては強度が低い。このた
め、この湾曲した下部２３が支持部材から剥がれ
やすい。また、このスプリング１３をリベツト等
の取取け部材で支持部材に取付けた場合でも、こ
の取付け部分が剥がれやすく、またこの部分が疲
労した場合に外れやすい。これらの問題があるた
め、このような断面円形の筒状スプリングの使用
が制限されていた。 次に、第２図ないし第４図を参照して本発明の
実施例のスプリング１０を説明する。このスプリ
ング１０は筒状部材１２から構成され、この筒状
部材は鋼材料等の金属材料、その他の材料から形
成され、この第２図ないし第４図に示す実施例で
は、この筒状部材は繊維強化合成樹脂複合材料で
形成されている。この樹脂としては、ジアミドジ
フエニルサルフオン（DDS）で硬化されたジグ
セダイル・エーテル・エポキシ樹脂等からなる航
空宇宙用エポキシ樹脂が使用される。このような
航空宇宙用樹脂の例としては、934（Fiberite社
製）、MY720（Ciba−Geigy社製）、3501
（Herculws社製）、および5208（Narmco社製）等
がある。以下に記載する米国特許出願には、硬化
温度が低く（ホツトメルトが可能である）、また
機械的特性（せん断強度、たわみ強度、弾性率
等）、および耐火性が改善された繊維強化合成樹
脂が開示されている。 米国特許出願No.553339：1983年11月18日出願、
名称「Vynyl Styrylpyridines and their
Copolymerization Bismalemide Rasins」 米国特許出願No.719796：1985年４月４日出願、
名称「High Perfor mance Mixed Bismide
Rasins and Composites Based Thereon」 この筒状部材が繊維強化複合材料で形成されて
いる場合には、その強化繊維布中の強化繊維の一
部は、この筒状部材の軸１６と垂直な方向、すな
わち周方向に配列されている。なお、これら強化
繊維の配列を説明するために、その配列角度の基
準角度として上記の筒状スプリングの縦軸１６と
垂直な面内の方向を0゜とする。この基準に従え
ば、第４図の断面は0゜の角度で切断した断面であ
る。そして、第２図に示した強化繊維１４および
１４ｃの配列方向はそれぞれ45゜、90゜である。こ
のような強化繊維の配列は、後述する楕円形の輪
部のたわみ強度の点では不利であるが、この筒状
スプリングの縦方向の必要な強度を得ることがで
きる。よつて、この筒状部材１２は、異なる方向
に配列された複数層の繊維層１４，１４ｂ，１４
ｃとから構成されている。また、図示するよう
に、この筒状部材１２の断面形状は楕円形をな
し、その横方向の軸２２は鉛直方向の軸２４より
長くなるような形状をなしている。また、この筒
状部材１２の断面形状は、上記楕円形以外の形状
でもよいが、その横軸２２と鉛直軸２４との関
係、なわち横軸２２が鉛直軸２４より長いことが
好ましい。そして、第２図および第３図に示すよ
うに、この筒状部材１２にはその縦軸１６と垂直
な面に沿つた複数の切込みが形成されており、こ
れら切込みによつて複数の輪部１８が形成されて
いる。この実施例では、この切込み２０はこの筒
状部材１２の縦軸１６と垂直であるが、この切込
みと縦軸は垂直には限らず、その他たとえばこの
切込み２０は縦軸１６と鋭角をなすような角度に
形成されていてもよい。これらの輪部１８は隣接
する輪部とは独立して変形可能である。よつて、
これら輪部１８はこれらに作用する荷重の大きさ
に対応して独立して変形し、このスプリング１０
は荷重の状態、すなわち載置される荷重としての
物体の形状、または荷重の分布等に対応して最適
な状態で変形する。また、この筒状部材１２の切
込み２０の形成されていない部分は帯状部２６と
して形成され、この帯状部２６は上記の複数の輪
部１８を連結し、またこのスプリングを座席のク
ツシヨン３０（第５図）のベース２８等に取付け
るための取付け部としても使用される。また、こ
の帯状部２６には複数の透孔２９が形成され、こ
の筒状部材１２を支持部材等に取付ける際に使用
されるように構成されている。 これらの輪部１８のばね特性は、これら輪部１
８の幅３２だけでなく、これら輪部の厚さ３４お
よび材料等によつて決定される。また、この筒状
部材１２全体のばね特性は、その切込み２０の幅
や深さによつて決定される。 このような第２図ないし第４図に示すような筒
状部材１２は、複合材料から容易に製造される。
この筒状部材は、所定の楕円形の断面形状のマン
ドレルの上に樹脂を含浸させた強化繊維（プリプ
レグ）を積層して製造する。また、別の製造方法
としては、所定の寸法の楕円形のダイスとマンド
レルを使用して押出し引抜き加工法（押出し加工
と引抜き加工とを組合わせた加工法）によつて製
造することができる。そして、これらプリプレグ
材料が押出し／引抜き加工されたのち、この材料
を硬化させる。また、この筒状部材１２を金属材
料で形成する場合には、金属板材をロール加工し
て筒状に形成し、この金属板材の両縁部を接続せ
ずに互いに重ねる（溶接、ろう付け等によつて接
続せずに）。そして、このようにして製造した薄
肉の筒状部材を焼鈍したのち、これをさらに断面
楕円形に成形し、熱処理を施してばね性を与え
る。 また、第５図には、これらの筒状部材１２を複
数個組立て、航空機の座席４６の座部のクツシヨ
ン３０の組立て体３６、ひじかけ部４０の組立て
体３８、せもたれ部４４の組立て体４２を構成し
たものを示す。この図に示すように、上記の組立
て体３６は、複数の筒状部材１２を並べて配置
し、それらの帯状部２６（第２図ないし第４図を
参照）をベース部２８に取付けたものである。こ
のベース部２８は、隣接する筒状部材１２が互い
に横方向に移動するのを防止する作用をなす。ま
た、このベース部２８の構造は、このクツシヨン
全体を支持するクツシヨン支持部材に対応して決
定される。このクツシヨンの支持部材は、剛性の
大きな板状をなし、数箇所で局部的に支持され、
作用する荷重をこの数箇所の支持点で支持するよ
うなものである。このクツシヨン支持部材には、
複数の孔を形成し、重量を軽減することが好まし
い。このクツシヨン支持部材によつてクツシヨン
全体の荷重が支持されるような場合には、上記の
ベース部２８に対する構造上の要求は緩やかとな
る。このベース部２８は、軽量の耐火性の板材、
たとえばハニカム・サンドイツチ板（ハニカム状
の芯材は金属または繊維強化複合材料、表面材は
金属または繊維強化複合材料製）、繊維強化複合
材料製の板材、または金属製の板材から構成され
ている。このような繊維強化複合材料の板材料と
しては、Magnamiteグラフアイト・プリプレ
グ・テープAS4／3501−６（Hercules社製）があ
り、この材料を0゜／＋または−45゜／90゜の配列方
向で積層する。このAS4／3501−６テープは、無
方向性のグラフアイト繊維で強化されたアミン硬
化形のエポキシ樹脂材料で形成されている。そし
て、上記の筒状部材１２は所定の長さに切断さ
れ、上記の座席のクツシヨン３０が構成される。
このようなクツシヨンは構造が簡単であり、スプ
リング部材の数が少なく、またその構造も簡単で
ある。また、上記の各筒状部材１２内には、径が
小さな筒状部材４８が取付けられており、この筒
状部材４８にも上記筒状部材１２の輪部１８と同
様に形成された底付き用の輪部５０が形成されて
いる。これら大径の筒状部材１２の小径の筒状部
材４８は一体に結合され、この結合の前または後
に切込みが形成され、輪部１８および５０が形成
される。この筒状部材の切込みの数は筒状部材１
２の切込み２０の数と異なつており、この筒状部
材４８の切込み２０と筒状部材１２の切込み２０
とは互いに千鳥状に配置されている。また、上記
筒状部材４８の輪部５０上面には弾性パツド５２
が取付けられ、上記筒状部材１２の輪部１８がこ
の筒状部材４８の輪部５０に当接する際の騒音を
防止するように構成されている。この弾性パツド
の材料としては、Toyad Corporation社から発
売されている高密度ネオプレンが好ましい。そし
て、この筒状部材１２，４８は、熱封着されたエ
アバツグ５４内に収容され、航空機が不時着水し
た場合にこの座席のクツシヨン３０に浮力が与え
られるように構成されている。このエアバツグ５
４は、たとえばduPont社製の商標名Nomexの芳
香族ポリアミド・フイルム等の耐熱性の重合体が
好ましい。また、この他にこのエアバツグの材料
としては、3M社から商標名KEL−Ｆで販売され
ている熱封着性および自己消火性を有するクロロ
トリフルオロエチレン重合体のフイルムがある。
また、このエアバツグ５４の上には更に層５６が
被覆されている。この被覆層５６は、たとえば
Nomex（duPont社製）、Norfab（Amatex社の商
標名）、PBI（ポリベンズミダゾール）、および防
火性のウール等から形成されている。このエアバ
ツグ５４および被覆層５６は防火層５８によつて
包まれており、この防火層はセラミツク繊維織布
の１または複数の層から構成されており、この織
布としては、たとえば商標名NEXTEL312で販
売されている製品があり、このものは、防火性の
連続多結晶金属酸化物（Al2O3、B2O3および
SiO2）から構成され、このものは熱伝導率が低
く、また1427℃（2600〓）以上の高温に耐えるこ
とができ、このものは3M社から防火布として販
売されている。また、このNEXTEL312の変形
として、ネオプレンまたはシリコーンゴムで防火
布の表面を被覆したものがあり、このようなもの
は表面の被覆が高して耐火性を高めるとともに、
摩耗や煙／ガスの発生を防止することができる。
また、この防火用の材料として、Pannwalt
Corporationから商標名Kynarで販売されている
ポリビニリデン・フルオライド・フイルムがあ
る。また、この防火用のシート５８の上には、装
飾用の布６０が被覆されており、この布６０は防
炎処理が施されていることが好ましい。 また、この航空機の座席４６のひじかけ部４０
に使用する組立て体３８も上記と同様の構成であ
る。すなわち、複数の筒状部材６２がベース部６
４に取付けられており、これらはこのひじかけ部
４０内に収容されている。そして、これら筒状部
材６２には切込みが形成され、それぞれ複数の輪
部６６が形成されており、これら輪部の弾性は上
記組立て体３６の輪部１８，５０の弾性より弱く
設定されている。このような弾性の調整は、この
筒状部材６２の肉厚を上記の筒状部材１２，４８
の肉厚より薄くしたり、またはこの輪部６６の幅
を前記の輪部１８，５０の幅より狭くしたりする
ことによつて調整できる。また、この座席４６の
せもたれ部４４に使用される組立て体４２も同様
な構成であり、複数の筒状部材６８を備えてお
り、これら筒状部材にはそれぞれ輪部７０が形成
され、これら輪部の弾性は前記の輪部１８と輪部
６６との中間に設定されている。また、これら組
立て体３８，４２はパツド層５６、防火層５８、
および表面布６０によつて被覆されている。 乗客が従来のポリウレタン発泡体を使用した座
席から立上がつた場合場合、この発泡体は極めて
ゆつくりと元の形状に復帰する。換言すれば、こ
の発泡体はへたりやすく、長時間座つた場合の荷
重に耐えることができない。このポリウレタン発
泡体の反発弾性は、たとえば約38％（Lupke振り
子試験）である。そして、本発明のクツシヨンで
は、その反発弾性が従来のポリウレタン発泡体よ
り大きく、荷重の型よりや荷重の分布に対応する
ことができる。本発明によれば、弾性に富んだク
ツシヨンを提供することができる。 したがつて、本発明によれば、従来のポリウレ
タン発泡体のクツシヨンを使用した航空機用座席
より座り心地のよい座席４６を提供でき、またこ
の座席は軽量であるとともに構造が簡単で製造が
容易であり、さらに従来のポリウレタンから発生
する煙や有毒ガスの問題がない。 また、第６図には、複数の筒状部材７２，７
４，７６を重ね、これらをベース部７８に取付け
た構造の別の組立て体７０を示す。これら筒状部
材７２，７４，７６には、前述した第２ないし第
４図に示す筒状部材１２と同様に、切込みが形成
されて複数の輪部８０，８２，８４がそれぞれ形
成されている。これら筒状部材７２，７４，７６
の輪部８０，８２，８４は第６図の左側に示すよ
うな所定の形状に形成されている。そして、矢印
８６，８８に示すような下向きの荷重が作用する
と、これら筒状部材７２，７４，７６の輪部８
０，８２，８４は第６図の中央、および右側に示
すように変形する。この第６図の右側の状態で
は、最も大きな径の輪部８０は変形して中間の輪
部８２に接触してこれをさらに変形させ、この中
間の輪部８２が最少径の輪部８４に接触してこれ
を変形させようとしている状態を示す。このよう
に、複数の筒状部材を重ねたものは、これらの弾
性限界を超えることなしに大きな荷重を受けるこ
とができる。従来のスプリング１３（第１図）と
比較して、本発明のものは、第６図の右側に示す
ように筒状部材８０，８２，８４が最大に変形し
ても、その支持部材７８との取付け部分が湾曲す
ることはない。 また、第７，８および９図には、別の組立て体
９０を示し、このものは第２図ないし第４図に示
す筒状部材１２の内部に別の筒状部材９２を設
け、これらの筒状部材１２，９２の間に樋状の弾
性部材９４を介在させたものである。この弾性部
材９４は粘弾性物質、すなわち圧縮率が低く、回
復速度が遅く、大きな運動エネルギを吸収して熱
に変換する材料であることが好ましい。このよう
なクツシヨンにとつて重要な条件（コスト、重
量、弾性特性、燃焼性等）を考慮して、この弾性
部材９４の材料としては以下のようなものが好ま
しい。すなわち、低または高密度のネオプレン
（ポリクロロプレン）；フルオロシリコン、シリコ
ーン、Fluorel（商標名）フルオロエラストマー
（3M）、Kalrez（商標名）パーフルオロエラスト
マー（duPont社）、Viton（商標名）（duPont社）、
等があり、これらはふつ化ビニリデンとヘキサフ
ルオロプロピレンとの共重合体をベースにしたふ
つ素重合体であり、またこの他にduPont社から
商標名HYTRELで販売されているポリエステル
樹脂、またオハイオ州44240、Kentの
Sorbothane Inc.で製造されている防火、防燃性
の粘弾性重合体、およびポリスチレン・ガム等が
ある。また、上記の粘弾性部材９４には表面層１
１４が形成されており、この表面層は、例えばポ
リビニル・クロライドまたはポリビニリデン・フ
ルオライド等の耐摩耗性の樹脂材料で形成されて
いる。そして、上記の筒状部材１２，９２は第６
図に示す実施例と同様にベース９６に取付けられ
ている。上記の弾性部材９４は、上記の筒状部材
１２と９２との間にこれらの全長にわたつて介在
されている。また、この弾性部材は、複数の粘弾
性物質を組合わせたものでもよい。また、これら
筒状部材の間には複数の弾性部材９４を介在させ
てもよい。たとえば、上記の筒状部材９２の内部
にも別の弾性部材９４を挿入してもよい。 第７図には、上記内側の筒状部材９２を示す。
この筒状部材の上面９８には、この筒状部材の壁
１０２を貫通した複数の孔１００が等間隔に形成
されている。そして、これら筒状部材１２，９２
が組立体９０として組立てられた場合には、これ
らの孔１００は前記弾性部材９４の底面に対向し
ている。この弾性部材９４は前述したように弾性
材料で形成されていおり、一体の本体１０６を備
えている。そして、第８図の左側に示すように、
これら筒状部材１２，９２および弾性部材９４が
組立てられた場合には、これらの部材の間には荷
重は作用していない。そして、第８図の右側に示
すように、矢印１０８で示すように下向きの荷重
が筒状部材１２に作用した場合には、この筒状部
材１２が内側の筒状部材９２に近接するように変
形し、図中の９の部分でこれら筒状部材１２，９
２間で弾性部材９４が圧縮される。そして、この
圧縮によつて、この弾性材料９４の一部１１０が
内側の筒状部材９２の孔１００から第９図に示す
ようにこの筒状部材９２の内側に絞り出される。
よつて、下向きの荷重が急激に作用した場合に、
上記のような作用によつて、これらの筒状部材１
２，９２および弾性部材９４によつて緩衝作用が
なされる。高速の航空機や地上交通機関では、乱
流や路面の凹凸等によつて、乗客に好ましくない
加速度が連続して与えられるが、従来の座席では
これらの衝撃を減衰することができなかつた。本
発明のクツシヨンによれば、このような好ましく
ない衝撃を十分に吸収できる。第９図には、この
弾性部材９４の筒状部材１２側に繊維１１２と比
較的硬質の表面層１１６を設けた例を示す。この
繊維１１２は、この弾性部材９４の縦方向に沿つ
て配置されている。これらの繊維１１２および表
面層１１４は、この筒状部材１２が第８図および
第９図に示すように変形した場合、この弾性部材
がこの筒状部材１２の切込み２０からはみだすの
を防止する。 実際には、これらのスプリング部材は連続して
製造される。これらの部材は934 Ｂ−Stageのエ
ポキシ樹脂を含浸したグラフアイトまたはガラス
繊維のプリプレグから製造される。そして、この
成形された部材は135℃で1/2時間、180℃で２時
間加熱されて硬化され、加熱炉内で放置されて冷
却されたのち、後処理として200゜で２時間加熱さ
れ、この後さらに加熱炉内で徐冷される。前記の
第２図ないし第４図に示した実施例では、配列方
向が0゜および90゜の繊維を使用し、繊維の含有量
が体積で60〜62％であり、この実施例の機械的特
性をASTM試験法で試験した結果を表に示す。
【表】
【表】 第１０図には、第２図ないし第４図に示す実施
例でグラフアイト／エポキシ樹脂複合材料、ガラ
ス／エポキシ樹脂複合材料（両方共上記表でお
こなつた試験と同様で繊維の配列が0゜のもの）、
鋼およびアルミニウムを使用した楕円形の断面形
状のスプリングの重量対強度比、疲労破壊寿命を
示した。この第１０中、曲線１２０は、グラフア
イト／エポキシ樹脂複合材料を使用したものは、
応力／重量比で500以上の場合の１千万回以上の
疲労寿命があることを示している。また、曲線１
２２は、ガラス／エポキシ樹脂複合材料を使用し
た場合に、初期の場合にはグラフアイト／エポキ
シ樹脂複合材料を使用したものより大きな応力／
重量比に耐えることができるが、繰返し荷重の回
数が大きくなるにつれてこのガラス／エポキシ樹
脂材料のものはその耐え得る応力が低くなつてゆ
くことを示している。そして、１千万サイクル以
上では、このガラス／エポキシ樹脂複合材料のも
のはその疲労強度がグラフアイト／エポキシ樹脂
複合材料を使用したものより低くなる。また、曲
線１２４および１２６は鋼およびアルミニウムを
使用したものを示す。これらのものは、初期にお
ける許容応力も低いとともに、繰返し荷重の回数
の少ない早期に疲労強度が低い値まで低下する。 第１１図には、この複合材料中の強化繊維の配
列方向とその許容応力との関係を示す。この試験
は室温（すなわち25℃）でおこない、その繊維含
有量が60〜62体積％のグラフアイト／エポキシ樹
脂複合材料を使用し、この材料中の強化繊維の配
列方向を各種変化させて試験をおこなつたもので
ある。曲線１２８は、この筒状部材の縦軸１６と
垂直な平面に対して0゜の繊維配列方向の場合、す
なわち繊維が周方向に配列されている場合のもの
である。また、曲線１３０および曲線１３２は、
繊維の配列方向が周方向に対して±45゜および90゜
の場合のものである。なお、これら0゜±45゜、90゜
の場合それぞれについて、６層、８層および15層
のものを試験した。この結果から明らかなよう
に、繊維の配列方向が周方向に近くなるにしたが
つて許容応力は大きくなる。よつて、このスプリ
ング部材の複合材料中の繊維の配列角度は、周方
向の0゜に対して±15゜の範囲であることが好まし
い。 また、第１２図の曲線１５０は、グラフアイ
ト／エポキシ樹脂の場合の縦方向の引張り強度を
繊維の配列方向がそれぞれ0゜、±45゜、90゜の場合に
ついて示したものである。また符号１５２は前記
第４図の断面に対応した繊維の配列方向を示した
ものであり、第２図に示す方向に対応している。
この直線１５４は、第２図で１４で示す配列方向
に対応している。また、直線１５６は第２図の繊
維配列方向１４ｂに、直線１５８は繊維配列方向
１４ｃにそれぞれ対応している。 上記の曲線１５０は、前記の筒状部材の輪部１
８がグラフアイト繊維の配列方向が±45゜で繊維
含有量が45％の場合、繊維配列方向が0゜で繊維含
有量が25％の場合、および繊維配列方向が90゜で
繊維含有量が30％の場合をそれぞれ示す。繊維配
列方向が0゜の場合には輪部の強度が最大となる
が、筒状部材の軸方向の引張り強度が低くなる。
また、この線図中で曲線１６０は繊維の配列方向
が0゜の場合の繊維の含有量を示し、またｙ軸１６
２は繊維含有量が100％で繊維の配列方向が0゜の
場合、および輪部１８の縦方向の引張り強度すな
わち第２図の軸１６の方向の引張り強度を百分率
で示す。このような線図を使用して、繊維の配列
方向の相違する複数の繊維スプリング部材の縦方
向の引張り強度を求める場合には、たとえばｘ軸
の所定の点（この場合には繊維の配列方向が±
45゜の場合の繊維含有量の％）から直線１６４を
上方に延長し、繊維の配列方向が0゜の場合でその
含有量が20％と30％の中間の曲線１６８と交わる
まで延長する。そして、この曲線１６８に対応す
るｙ軸１６２上の目盛りを読めば、異なる方向の
繊維を組合わせた場合の輪部１８の軸方向の強度
が、繊維の配列方向が0゜で繊維含有量100％の場
合に対する百分率として算出することができ、こ
の例の場合にはこの輪部１８の引張り強度は約32
％である。 次に、GY−70グラフアイト繊維と934エポキ
シ樹脂とからなるグラフアイト／エポキシ樹脂の
複合材料であつて、繊維の配列が0゜、＋45゜、−45゜
、
90゜で、繊維の含有量が60〜62％の材料を使用し
たものの室温での機械的特性を表に示す。 表 特 性 Value 引張強度、KSI 103 引張弾性係数、MSI 44 曲げ強度、KSI 209 圧縮強度、KSI 96 層間せん断強度、KSI（シヨートビーム） 7.1 ノツチ120D衝撃強度、Ft−lbs／In 26 ポアソン比 0.180 比重（0.056ｂ／in3） 1.55 これらの実施例において、繊維の方向が0゜以外
の方向の繊維の層を組合わせたのは、これによつ
て縦方向の引張り強度を大きくするためである。 なお、本発明のスプリング・アセンブリは、体
操用のマツト等のマツトレスおよびマツトに利用
することができる。これらの場合、前記のベース
部は、必ずしも剛性のある板状のものでなくても
よい。この場合、これらの筒状部材は可撓性のシ
ート、またはこのマツトレス等の表面層に取付け
てもよい。また、浮力を必要としない場合には、
前記のエアバツグ５４は設ける必要はない。 以上説明した用に、本発明のスプリングは簡単
な構造の一体の部材から構成される。そして、こ
の筒状部材に形成される輪部の幅や厚さを変化さ
せたり、またその材質を変えたり、さらに複数の
筒状部材の間に粘弾性部材を介在させたりして、
このばね特性を任意に変えることができる。そし
て、異なる形状、特性の筒状部材を組合わせるこ
とによつて、全体のばね特性を広い範囲にわたつ
て任意に設定することができる。そして、本発明
のスプリングは従来のポリウレタンの発泡体のク
ツシヨンの代わりに使用できる。そして、本発明
のものは、その構造が簡単であり、また製造も容
易であり、乗物や家具等のクツシヨンとして利用
できるものである。 なお、本発明は上記実施例には限定されない。
たとえば、本発明はマツトレス、椅子、ソフア、
その他に利用できる。また、本発明は、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で各種の変更、改良をおこ
なうことは容易である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来のスプリングの断面図である。
第２図は、本発明のスプリングの斜視図である。
第３図は、第２図に示すスプリングの側面図であ
る。第４図は、第２図および第３図に示すスプリ
ングの第３図中の４−４線に沿う断面図である。
第５図は、第２図ないし第４図に示すスプリング
を使用した航空機用座席の一部を破断して示す斜
視図である。第６図は、第２図ないし第４図に示
すスプリングを使用したスプリング組立て体をそ
の作用とともに示す端面図である。第７図は、緩
衝部材を使用した実施例の場合のスプリング組立
て体の斜視図。第８図は、第７図に示す緩衝部材
を使用したスプリング組立て体の実施例の端面図
である。第９図は、第７図および第８図に示す実
施例の第７図中の９部分を拡大して示す図であ
る。第１０図は、本発明のスプリングのばね特性
を示す線図である。第１１図は本発明のスプリン
グの別の特性を示す線図である。第１２図は、本
発明のスプリングのさらに別の特性を示す線図で
ある。 １２……筒状部材、１８……輪部、２０……切
込み、２６……帯状部、２８……ベース部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 水平方向の軸の長さが鉛直方向の軸の長さよ
    り長い断面形状を有し、この長い方の軸が水平方
    向に配列されまた上記短い方の軸が鉛直方向に配
    列された第１の筒状部材と； 上記第１の筒状部材の縦軸に対して所定の角度
    をもつてこの第１の筒状部材の壁の大部分にわた
    つて形成された複数の切込みと； この第１の筒状部材の長手方向に沿つて形成さ
    れた切込みのない部分と； 上記第１の筒状部材内に収容されこの第１の筒
    状部材の内面に取付けられた第２の筒状部材とを
    備え； この第２の筒状部材は、水平方向の軸が鉛直方
    向の軸より長い断面形状を有し、この第２の筒状
    部材は上記長い方の軸が水平方向に配列されまた
    上記短い方の軸が鉛直方向に配列されるように配
    置され； 上記第２の筒状部材の上部にはその壁を貫通し
    た複数の孔が形成され； また上記第１の筒状部材と第２の筒状部材との
    間には、弾性を有するエネルギ吸収部材が介在さ
    れていることを特徴とする筒状のスプリング装
    置。 ２ 上記第１および第２の筒状部材の断面形状は
    楕円であることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第１項記載の筒状のスプリング装置。 ３ 前記複数の切込みは、前記筒状部材の縦軸と
    垂直であることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第１項記載の筒状のスプリング装置。 ４ 前記第１および第２の筒状部材は複合材料で
    形成されていることを特徴とする前記特許請求の
    範囲第１項記載の筒状のスプリング装置。 ５ 前記の複合材料は、樹脂内に複数層の繊維が
    埋設されたものであることを特徴とする前記特許
    請求の範囲第４項記載の筒状のスプリング装置。 ６ 前記繊維はグラフアイト繊維またはガラス繊
    維であることを特徴とする前記特許請求の範囲第
    ５項記載の筒状のスプリング装置。 ７ 前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴と
    する前記特許請求の範囲第５項記載の筒状のスプ
    リング装置。 ８ 前記第１の層の繊維は、前記第１および第２
    の筒状部材の縦軸と垂直な面内に沿う方向に配向
    されていることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第５項記載の筒状のスプリング装置。 ９ 前記第２の層の繊維は前記第１の層の繊維の
    方向とは別の方向に配向されていることを特徴と
    する前記特許請求の範囲第８項記載の筒状のスプ
    リング装置。 １０ 前記第３の層の繊維は、前記第１の層の繊
    維および第２の層の繊維とは異なる方向に配向さ
    れていることを特徴とする前記特許請求の範囲第
    ９項記載の筒状のスプリング装置。 １１ 前記第２の層の繊維の方向は前記第１の層
    の繊維に対して45゜であり、また第３の層の繊維
    の方向は90゜であることを特徴とする前記特許請
    求の範囲第１０項記載の筒状のスプリング装置。 １２ 前記繊維はグラフアイト繊維であり、また
    前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする
    前記特許請求の範囲第１１項記載の筒状のスプリ
    ング装置。 １３ 前記第２の層の繊維は約45゜の角度に配向
    されていることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第９項記載の筒状のスプリング装置。 １４ 前記繊維はグラフアイト繊維であり、また
    前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする
    前記特許請求の範囲第１３項記載の筒状のスプリ
    ング装置。 １５ 前記第１の筒状部材の壁のうち切込みの形
    成されていない部分は、この第１の筒状部材をベ
    ース部に取付けるように構成されていることを特
    徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の筒状の
    スプリング装置。 １６ 前記第１の筒状部材の切込みの形成されて
    いない部分には、この第１の筒状部材をベース部
    に取付けるための複数の孔が形成されていること
    を特徴とする前記特許請求の範囲第１５項記載の
    筒状のスプリング装置。 １７ 前記弾性を有するエネルキ吸収部材には、
    この部材の縦方向に沿つた強化繊維が設けられて
    いることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
    記載の筒状のスプリング装置。 １８ 前記弾性を有するエネルギ吸収部材には、
    前記第１の筒状部材側に補強用の表面層が形成さ
    れていることを特徴とする前記特許請求の範囲第
    １項記載の筒状のスプリング装置。 １９ 前記のベース部には、前記のスプリング装
    置が複数個取付けられていることを特徴とする前
    記特許請求の範囲第１項記載の筒状のスプリング
    装置。 ２０ 前記複数のスプリング装置は、それぞれ複
    数の筒状部材を重ねたものであることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第１９項記載の筒状のスプ
    リング装置。 ２１ 前記特許請求の範囲第１９項記載のスプリ
    ング装置を複数個使用して構成した座席であつ
    て、上記スプリング装置はこの座席の各部分に対
    応してその弾性が変えられていることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第１９項記載のスプリング
    装置を使用した座席。 ２２ 前記特許請求の範囲第１９項記載のスプリ
    ング装置を使用したクツシヨンであつて、このク
    ツシヨンの底部を構成するベース部と、上記スプ
    リング装置を包むエアバツグと、このエアバツグ
    の上を被覆する緩衝層と、この緩衝層の上を被覆
    する防火層と、この防火層の上に被覆された表面
    布とを具備したことを特徴とする前記特許請求の
    範囲第１９項記載のスプリング装置を使用したク
    ツシヨン。 ２３ ひじかけ部にも前記特許請求の範囲第１９
    項記載のスプリング装置を使用したことを特徴と
    する前記特許請求の範囲第２２項記載のクツシヨ
    ンを使用した座席。 ２４ せもたれ部にも前記特許請求の範囲第１９
    項記載のスプリング装置を使用した前記特許請求
    の範囲第２３項記載の座席であつて、前記ひじか
    け部に使用されるスプリング装置の弾性は、前記
    座部のクツシヨンのスプリング装置の弾性より弱
    く、また前記せもたれ部のスプリング装置の弾性
    の強さは前記クツシヨンのスプリング装置の弾性
    と前記せもたれ部のスプリング装置の弾性との間
    の強さであることを特徴とする前記特許請求の範
    囲第２３項記載の座席。
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