JPS5940101B2 - エネルギ吸収体 - Google Patents

エネルギ吸収体

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JPS5940101B2
JPS5940101B2 JP54125262A JP12526279A JPS5940101B2 JP S5940101 B2 JPS5940101 B2 JP S5940101B2 JP 54125262 A JP54125262 A JP 54125262A JP 12526279 A JP12526279 A JP 12526279A JP S5940101 B2 JPS5940101 B2 JP S5940101B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、スプリング、ショック・アブリーバ、もし
くは振動ダンパーなどのように機械的なエネルギを吸収
し、プレート、シート、ストリップ、ロッド、チューブ
等の形態を有する多層構造のエネルギ吸収体に関する。
スプリングや振動ダンパーとして混成物質（例えばグラ
スファイバを補強したプラスチック）や多層物体を使用
することは広く知られている。
この発明の目的とするところは、従来の固体エネルギ吸
収構造よりも大きな容量を有する多重層構造のエネルギ
吸収体を提供することである。この発明のエネルギ吸収
体は、粘弾性層と、この粘弾性層に重ね合わされた、少
なくとも１つの剛直な層とを具備する多重層を有し、前
記粘弾性層内に撚り合わされたファイバ束を設けること
により、エネルギ吸収能力は高められる。さらに、剛直
な層を非エラストメリツク体で構成し、この非エラスト
メリツク体のエネルギ吸収能力は、この非エラストメリ
ツク体をファイバで補強した粘弾性物質で形成した層に
重ね合わせることにより、さらに高められる。この構造
の前記非エラストメリツク体は、一般的に、木、ガラス
、コンクリート、セラミックスもしくはプラスチック物
質、およびこれら物質の補強されたものを含み得る。
前記粘弾性層は、弾性体や、可撓性の熱可塑性物質であ
つてもよい。
機械的振動の吸収は、部分的には、粘弾性物質の有する
自己吸収でおこなわれ、また、部分的には摩擦そして前
記層内に設けられたフアイバの変形によつて行なわれる
。この粘弾性層は、広い温度範囲（例えば−４０℃から
１２０℃まで）で良好な可撓性そして高いエネルギ吸収
容量を有するのが好ましく埋めこまれたフアイバに対し
て良好な粘着力を発揮するものがよい〇さらに、高引張
力（２０００Ｎ／ＭＴｉ．以上）および高弾性率（７×
１０６Ｎ／ＭＩ以上）のフアイバの使用は、機械的抵抗
力および構造の剛性率をより向上させる。
したがつて、フアイバの材質は、ガラス、カーボン、硼
素、ポリアミド、ポリ芳香族アミド、ポリエステル、お
よび金属が適合し得る。以上と異なつた物質によつてフ
アイバを形成してもよい。これらフアイバは短いフアイ
バもしくは連続的な長いフイラメントの形態をとつても
よく、結局撚り合わされて、たとえばワイヤー束、スト
ランド、コード、ケーブルの束状のものでも分離したフ
アイバでもよい。しかし、実質的な長さや連続性を有す
る撚り合わされたフアイバ束がよい。さらに、前記フア
イバは、織られたり、多層にされたり、等方性あるいは
非等方性に配列された形態で粘弾性層に混入（埋め込み
）されうる。前記粘弾性層内のフアイバの方向性は、た
とえぱ、吸収されるべき振動の振動数に応じて、軸方向
に交互に引張と圧縮が与えられるような一方向性だけで
もよい。前記フアイバは、また、それらの中の少なくと
もいくつかが、吸収されるべき振動の振動数に応じて負
荷された周期的なねじり力や剪断力が働く方向にそろえ
られうる。この発明のエネルギ吸収体の多重層は、フア
イバで補強した粘弾性物質の１以上の層に重ね合された
、１以上の非エラストメリツク物質の層、たとえばサン
ドイツチ構造もしくは、非エラストメリツクと粘弾性物
質を交互にした構造でよい。
この非エラストメリツク層は、その全面もしくは部分上
が粘弾性層で覆われている。極端な場合、この粘弾性層
は、１本のフイラメントあるいはストランドをほぼ同中
心に備えて、このフイラメントあるいはストランドの両
端多こおいて、前記フイラメントもしくはストランドと
それぞれと同じ大きさのオーダの最小厚みを有するもの
でもよい。１つのゴム層（粘弾性層）は、メタル・ワイ
ヤー（たとえばスチール・ワイヤー、スチール・コード
もしくはストランド）、を備え、剛性のプレートもしく
はストリツプ（剛直な層）に重ね合されるもので、この
１つのゴム層は、振動の振幅がメタルワイヤーの並ぶ方
向に対して垂直である時に充分なエネルギ吸収容量を呈
することが特に確証されている。
この発明は、プレートもしくはストリツプの形態をとつ
た多重層に特に関係しており、グラスフアイバで補強さ
れた熱硬化性樹脂でなる中央の剛直な層を有し、一方向
に平行に延びたスチールワイヤーストランドが埋設され
た弾性体でその両側を覆つている。
ストリツプの場合、燃られたスチールワイヤーストラン
ドは、その長手方向に延びている。この構造は、ストリ
ツプ中前記層に接触している。表面に対して直角に作用
する曲げ応力が加えられる単葉板ばねとして適用でき、
これは、一般に使用されていた板ばねに比べて極めて大
きい吸収容量を維持する。非エラストメリツク物質と粘
弾性物質との間にこれらを相互に固定する層を挿入する
ことが望ましい。
このような固定する層は、たとえば、グラスフアイバ織
物でよく、多層を成形する間にその一側はエラストマ内
に埋設され、他側は非エラストメリツク層の熱永続性樹
脂表面に埋設される。以下、この発明の一実施例を図面
を参照して説明する。第１図はストリツプ形状の多層構
造を示すもので、この構造は剛体（例えば軸方向にグラ
スフアイバで補強されたエポキシ樹脂）でなる剛直なコ
ア層１を有している。
このコア層１は、その両側を固定層２で覆われており、
この固定層２は、縦糸と横糸のワイヤーがストリツプの
長手軸に対して略４５のの角度をなしているようなグラ
ス・フアイバ織物である。前記固定層２は粘弾性層３の
一部をなしている。この粘弾性層３に埋設された撚り合
わされたフアイバ束４（例えばスチールコード）は、ス
トリツプの長手軸方向に沿つて延びている。第２図およ
び第３図は従来および上記実施例のエネルギ吸収体の振
動の吸収状態を経時的に示すもので、これはオツシロス
コープによつて記録したものであり、横軸には吸収時間
を、縦軸には振動の振幅をそれぞれ示している。
前記エネルギ吸収体の両ストリツプ形状の多層構造は同
じデイメンジヨンを有しており、ストリツプの一端はク
ラツプに固定され、このクランプ点より２００？離れて
位置する他端は、多層構造の表面に直角に作用する１４
３Ｎ−？の曲げ力を受けるように曲げ試験されたもので
ある。このストリツプの幅は２０ＨＩＩであり、厚みは
８７Ｑである。試験された従来のストリツプは、グラス
フアイバで補強されたエポキシ樹脂からなるコア一層１
を有し、その密度は１．６４９／ＣＴｌｌヤング率２０
．８００Ｎ／Ｍｄ、厚さ５７１１！ｌであつた。
両側に重ね合わされた粘弾性層３は厚さ１．５７１Ｉ１
１のゴムを硬化させたストリツプであつた。この結果と
して、振幅０まで振動を吸収する時間は約４．１１秒で
あつた。この発明に従がつたストリツプ構造は、第２図
と同様の構成と厚み（５７１Ｉ１１）を有するコア一層
１を有していた。
しかし、このコア一層１は厚さ１．５２のゴム製のスト
リツプ３でその両側が覆われており、このゴム製のスト
リツプ３は、直径０．３０？の高炭素鋼を芯線とし、そ
の回りに直径０．２５？の６本のワイヤーを撚り合せ、
真ちゆうコーテイングしたスチールストランド４を備え
た構造となつていた。このストランド４は、ストリツプ
の長手方向と同方向に延びており、ストリツプの幅１ｃ
Ｔｎ当り２０本の割合で設けられている。これらストラ
ンド４は、破壊に際して約２％の伸び率を有している。
図から明らかなように、振動を吸収する時間は大変短か
く、０．２７５秒であつた。フアイバ束（特にコード）
内の撚りは、その振動の減衰能力を増大している。
高い伸び率（破壊に際して５〜１０（ｆ）の伸び率）を
有する、例えばスチール・コードのようなフアイバ束の
混成は、特別の応用例に向いている。更に、真ちゆうコ
ーテイングあるいは亜鉛コーテイングされたスチール・
コードへのゴムの良好な化学的結合びために、コードの
スチール・ワイヤー間のゴムの機械的な固定は、減衰性
能を改善する。かくして、撚られたワイヤー間のゴムの
良好な浸透を許容しているスチール・コードの使用は、
有利となる。ゴム内のスチール・フイラメントの存在は
、振動中にエラストマ内に発生する熱の放散にも有効で
ある。実際に、機械的振動の減衰により、機械的エネル
ギは熱に変換する。熱の良好な放散は、ゴムの性能の、
そしてコード内のスチール・フイラメントに対す結合の
退化を阻害する観点から重要であり、特に構造が継続的
にもしくは長い期間、振動力もしくは周期的な機械的負
荷（曲げ、ねじり、剪断等）を受ける時に重要である。
エラストマ内の剪断変形による減衰効果をより良く利用
するために、エラストマ層に重ね合された固いプレート
で上側や下側を第１図に示すように覆うことが好ましい
。このプレートが金属である場合、エラストメリツク層
内の固さと熱放散に更に有効である。この発明は、高い
吸収能力を有する多層構造、たとえば橋の支持梁、運搬
具用の板ばね、種々の減衰器、トーシヨンバ一等の応用
に同様に関する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係わるエネルギ吸収体の
ストリツプ形状の多重層を示す図、第２図は従来のエネ
ルギ吸収混成構造の機械的振動の吸収特性を示す線図、
そして第３図はこの発明に係わり、上図で用いた従来の
構造と同じデメンジヨンを持つ多層構造の機械的振動の
吸収特性を示す線図である。 １・・・・・・コア一層、２・・・・・・固定層、３・
・・・・・粘弾性層、４・・・・・・撚られたフアイバ
束。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 粘弾性層と、この粘弾性層に重ね合された、剛直な
    層とを具備する多重層を有するエネルギ吸収部材におい
    て、前記粘弾性層内に撚り合わされたファイバ束を設け
    ることを特徴とするエネルギ吸収体。 ２ 前記粘弾性層は、硬化しうるエラストマーからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエネルギ
    吸収体。 ３ 前記撚られたファイバ束は、破壊に際して約１０％
    以下の伸び率を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第１あるいは、２項記載のエネルギ吸収体。 ４ 前記撚られたファイバ束は、破壊に際して約１．５
    ％〜８％の伸び率を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第３項記載のエネルギ吸収体。 ５ 前記剛直な層は、補強されたプラスチック材からな
    る非エラストメリツク層であることを特徴とする特許請
    求の範囲の前記いずれか１項記載のエネルギ吸収体。 ６ 前記粘弾性層は、前記非エラストメリツク層と接触
    し、これ固定するための固定層を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第５項記載のエネルギ吸収体。 ７ 前記撚り合されたファイバ束が内に設けられた前記
    粘弾性層と、この粘弾性層に重ね合わされた前記剛直な
    層とは板ばねを構成することを特徴とする特許請求の範
    囲の前記いずれか１項記載のエネルギ吸収体。
JP54125262A 1978-09-28 1979-09-28 エネルギ吸収体 Expired JPS5940101B2 (ja)

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JPS5569446A JPS5569446A (en) 1980-05-26
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