JP2002168286A - 衝撃緩和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で小形軽量で低コストで振動抑止
効果の大きい衝撃緩和装置を提供する。 【解決手段】 船体１００と結合される支持部１、甲板
２００に取り付けられる取付部２、バネ３、ダンパ４等
を有する。支持部１と緩衝部一方側４１及び取付部２と
緩衝部他方側４２が結合されている。又、支持部とバネ
との間では、面１ａと第１一方側３１ａ、面２ａと第１
他方側３２ａ、面１ｂと第２他方側３２ｂ、面２ｂと第
２一方側３１ｂがそれぞれ接触するときに、バネ部に初
期荷重Ｆ ₀ が生ずるように構成されている。 【効果】 バネに初期荷重を設定でき、柔らかいバネに
して大きい衝撃力を逃がし、ダンパの減衰力の下に振動
を早く減衰させて通常状態に復帰させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中間で衝撃作用を
緩和するように設けられる一方側部材と他方側部材とを
有する衝撃緩和装置に関し、特に複数種類の衝撃力が作
用する対象物に好都合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】例えば水上又は水中を航行する船舶類で
は、船体が水から種々の衝撃力を受けることがあるた
め、搭載されている電子機器等に対して従来から種々の
衝撃緩和対策が採られている。このような対策として
は、船体に対してそれぞれ機器を防振ゴム等で単独に防
振支持する装置、それぞれの機器を防振支持された筐体
に入れてより完全に防振支持する装置、更にこれらの機
器を一括して防振するために架台としての甲板を防振支
持する装置（特開平１１−１３９３９３号公報参照）、
等が知られている。

【０００３】この場合、上記甲板支持装置では、第１の
固有振動数を持つバネとダンパとから成る第１の防振機
構と、通常時には作動しないように一定のギャップを設
けて第１の防振機構とは異なった第２の固有振動数を持
つバネとダンパとから成る第２の防振機構とによって甲
板を支持するようにしている。しかしながら、このよう
な装置では、２組の防振機構を設けているため、構造が
複雑になると共に設備コストが高くなるという問題があ
る。

【０００４】又、甲板を支持するためには、第１のバネ
で相当大きい荷重を初期荷重として常時支えておく必要
があるが、上記の第１防振機構のようなバネでは、初期
荷重を許容しつつ効果的に減衰力を発生させることがで
きない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、簡単な構造で小形軽量で低コス
トで振動抑止効果の大きい衝撃緩和装置を提供すること
を課題とする。又、通常程度の揺れや振動に対する不要
な応答を防止できると共に、例えば海中で爆発が生じた
場合に船体から電子機器等を搭載した甲板に伝達される
極めて大きい衝撃力を含む広い周波数範囲の衝撃力に対
して、振動緩和の対象となる機器等を含む構造物の加速
度応答を緩和させ且つその後に発生する残留振動を速や
かに減衰させることができる衝撃緩和装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、中間で衝撃作用を緩和
するように設けられる一方側部材と他方側部材とを有す
る衝撃緩和装置において、バネとダンパとを有し、前記
バネはバネ作用をするバネ部の一方側及び他方側であっ
て第１一方側と第２一方側及び第１他方側と第２他方側
を備え、前記ダンパは緩衝作用をする緩衝部の両側に緩
衝部一方側及び緩衝部他方側を備え、前記一方側部材と
前記緩衝部一方側が結合され、前記他方側部材と前記緩
衝部他方側が結合され、前記一方側部材の前記中間の側
の面と前記第１一方側とが接触し前記他方側部材の前記
中間の側の面と前記第１他方側とが接触し前記一方側部
材の前記中間の反対側の面と前記第２他方側とが接触し
前記他方側部材の前記中間の反対側の面と前記第２一方
側とが接触するときに前記バネ部に目的とする設定圧縮
力が生ずるように構成されている、ことを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、上記に加えて、前記ダ
ンパは、前記衝撃作用によって動く速さが一定の速さに
なるまでは前記速さが速くなるとそれに対応して大きく
なる減衰力を発生させ速さが前記一定の速さを越えると
前記大きくなる量が少なくなるように前記減衰力を発生
させるように構成されていることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した衝撃緩和
装置の構成例を示すモデル図である。衝撃緩和装置は、
中間で衝撃作用を緩和するように設けられる一方側部材
として、船体１００に取り付けられる甲板２００を吊り
下げて支持するための支持部１と、他方側部材として例
えば海中を航行する船内に装備される電子機器２０１等
を搭載する前記甲板２００を吊り下げて支持するように
甲板に取り付けられる取付部２とを備えていて、バネ３
とダンパ４とを有する。

【０００９】バネ３は、バネ作用をするバネ部の一方側
３１及び他方側３２を備えていて、それぞれの側は、第
１一方側３１ａ、第２一方側３１ｂ、及び、第１他方側
３２ａ、第２他方側３２ｂを備えている。このようなバ
ネ３としては、コイルバネ、板バネ、皿バネ等の金属性
バネやガススプリング等の各種バネを使用することがで
きる。

【００１０】ダンパ４は緩衝作用をする緩衝部の両側に
緩衝部一方側４１及び緩衝部他方側４２を備えている。
そして、支持部１と緩衝部一方側４１が結合され、取付
部２と緩衝部他方側４２が結合されている。ダンパ４と
しては、通常オイルダンパが使用されるが、摩擦ダンパ
や空気ダンパやゴムダンパ等も使用目的によっては採用
可能である。

【００１１】又、支持部の中間の側の面１ａと第１一方
側３１ａとが接触し、取付部の中間の側の面２ａと第１
他方側３２ａとが接触し、支持部の中間の反対側の面１
ｂと第２他方側３２ｂとが接触し、取付部の中間の反対
側の面２ｂと第２一方側３１ｂとが接触するときに、バ
ネ部に目的とする設定圧縮力である初期荷重Ｆ₀ が生ず
るように構成されている。即ち、上記の接触関係の下に
バネ部が予圧されている。

【００１２】図２は、以上のような衝撃緩和装置におい
て、バネ３を２組のガススプリングとしその中間にダン
パ４としてオイルダンパを介在させた構造のものあり、
本例の用途に特に好都合に使用される。

【００１３】この衝撃緩和装置では、バネ３は、バネ作
用をするピストン３１及びシリンダ３２から成るバネ部
の一方側であるピストン３１側及び他方側であるシリン
ダ３２側を備えていて、それぞれの側は、第１一方側と
してのピストン３１の軸端３１ａ、第２一方側として本
例ではピストン３１からその反対側に延設された延長軸
３１ｃの延長軸端３１ｂ、第１他方側としてのシリンダ
３２の後端３２ａ、及び、第２他方側として本例ではシ
リンダ３２からその反対側に延設された延長部３２ｃの
延長部端３２ｂを備えている。

【００１４】ダンパ４はシリンダ４１とピストン４２と
ピストンに設けられたオリフィス状の通油孔４３とで構
成されていて、緩衝作用をする緩衝部の両側に緩衝部一
方側である前記シリンダ４１及び緩衝部他方側である前
記ピストン４２を備えている。そして、支持部１とシリ
ンダ４１が結合され、取付部２とピストン４２が結合さ
れている。

【００１５】又、支持部１の中間の側の面１ａと軸端３
１ａとが接触し、取付部２の中間の側の面２ａと後端３
２ａとが接触し、支持部１の中間の反対側の面１ｂと延
長部端３２ｂとが接触し、取付部２の中間の反対側の面
２ｂと延長軸端３１ｂとが接触するときに、バネ部に目
的とする設定圧縮力Ｆ₀ が生ずるように構成されてい
る。そして、この設定圧縮力Ｆ₀ を発生させるために、
シリンダ３２の容積部３２ｄに通常不活性ガスとして窒
素を例えば１０ＭＰａ程度の圧力で封入し、ピストン３
１を図示の如くシリンダ容積部の上端位置にしている。

【００１６】船体１００は、例えば、支持部１の上端を
穴明き脚部１ｃとし、これに支持軸１０２を介して船体
１００側の穴明きブラケット１０３を取り付けることに
より、支持部１と結合される。甲板２００と取付部２と
の結合状態も同様である。

【００１７】以上のような衝撃緩和装置（以下では「防
振機Ｍ」という）は、次のように作動してその作用効果
を発揮する。甲板２００には電子機器２０１等が搭載さ
れ、これらを含む諸設備及び甲板２００の構造体として
の自重等の総重量は例えば約４００ＫＮとなる。この重
量は、図２に示す防振機Ｍを例えば４個配設することに
より、船体１００によって支持されている。このときの
防振機Ｍの１台当たりの支持静荷重は１００ＫＮであ
る。

【００１８】防振機Ｍは、ガススプリングから成るバネ
３によって少なくともこの静荷重を支持する必要がある
が、本例では、前記初期荷重Ｆ₀ を、船がある程度動揺
したときに甲板２００が受ける動揺加速度と重力の加速
度との合計加速度が２Ｇになったときの重量としてい
る。即ち、Ｆ₀ ＝２００ＫＮに対応して窒素ガス圧及び
ピストン３１の面積を定めている。従って、単に自重だ
けがかかった状態では、ピストン３１はシリンダ容積部
３２ｄから予圧力を受けている。なお、後述するように
シリンダのこれ以上の膨張工程を使用しないので、既述
の如く図２ではピストン３１の上端位置を規制している
が、余裕を設けるようにしてもよい。

【００１９】この２Ｇまでの荷重状態では、面１ａと軸
端３１ａ等の４箇所のそれぞれの部分が当接していて、
甲板２００と船体１００とは剛接されたときと同じ安定
な状態を保っている。その結果、船が多少動揺した程度
では防振機Ｍが作動せず、不必要な防振作用による小揺
動の多発が防止され、電子機器等を操作する人に悪影響
が及ばないようにされている。なお、このときには、電
子機器等に２Ｇまでの加速度がかかることになるが、電
子機器等は通常１０Ｇ程度まで耐えられるようになって
いるため、その程度の加速度で故障等の起こるおそれは
全くない。

【００２０】図２の初期荷重状態から、船体１００が水
中の衝撃波等を受けることによって２Ｇ以上の加速度で
動くと、船体１００を介して甲板２００がそのような加
速度で動こうとするが、このとき防振機Ｍが作動し、船
体１００と甲板２００との間の相対距離を減少させつ
つ、且つ時間遅れを生じさせることにより、甲板２００
に伝達される衝撃を緩和する作用をなす。

【００２１】図３は２Ｇ以上の加速度が作用して防振機
Ｍが作動したときの状態を示す。海中の圧力波によって
例えば船体１００が上の矢印で示す如く下向きの衝撃加
速度を受け、瞬時に一点鎖線で示す通常支持状態である
初期位置Ｌ₀ から下方にδだけ動いてＬ₁ の位置になっ
たとすると、面１ａと軸端３１ａ及び面２ａと後端３２
ａとが接触した状態でシリンダ３２の容積部３２ｄがδ
だけ圧縮されると共に、ダンパ４のシリンダ４１が通油
穴４３による抵抗力を受けつつ同じδだけ変位する。

【００２２】なお、図ではシリンダの容積部３２ｄが最
小になる位置を制限してピストン３１がその限界位置に
なった状態を示しているが、この限界位置は、実際には
変位δのうちの想定される最大変位δｍａｘに対してあ
る程度余裕を持つように設計される。

【００２３】図４は変位δによって船体１００と甲板２
００との間に防振機Ｍを圧縮する作用が生じたときにこ
れに発生する力の状態を示し、（ａ）はバネ３による部
分で（ｂ）はダンパ４による部分である。バネ３はガス
スプリングであるが、圧縮比の小さい範囲ではある程度
リニアーなバネ特性が得られる。即ち、図２に示す初期
設定の変位０であるピストン３１の上端位置では、バネ
力は２Ｇに相当する力Ｆ₀ という十分大きい力であり、
ピストン３１がδだけ動いて容積部３２ｄ内の窒素ガス
を圧縮すると、それに対応してピストンにかかる力がＦ
₁ だけ大きくなる。この間にＦ₁ δ／２の歪みエネルギ
ーがバネ３に蓄えられる。

【００２４】このＦ₀ からＦ₁ に至る力は、船体１００
がδだけ変位する微小時間に発生するため、図３におい
て上側の下向き矢印で示す船体１００側からの力と、下
側の上向き矢印で示す甲板２００側の総重量に基づく静
止慣性力によって発生する。このようなバネ３は、変位
０で力だけが生じる原点Ｏから点Ｐ₁ までの特性と、そ
の後ほぼ変位に対応して直線的に力が大きくなるＰ₁ か
らＰ₂ までの特性とから成るバイリニアー特性を持つこ
とになる。

【００２５】このようなバイリニアー特性を有するバネ
を採用することにより、通常時における不必要な防振作
用による小動揺の多発を防止できると共に、バネ剛性を
低くすることによってＰ₁ からＰ₂ までのバネ力Ｆ₁ を
小さ目にすることにより、広い周波数範囲の衝撃力に対
応した振動緩和作用を生じさせることができる。

【００２６】一方、ダンパ４では、船体１００に加わる
衝撃力によって船体が最大の初速度で変位するため、図
４（ｂ）のようなＦ₂ までの抵抗力が発生する。この力
によって発生した仕事Ｆ₂ δ／２によるエネルギーは、
Ｆ₂ が余り大きくならない範囲では、上記支持力と慣性
力によって生ずる力になる。そして熱エネルギーとして
発散される。なおこのときの仕事は船体１００の制振作
用に寄与する。

【００２７】以上のようなバネ３とダンパ４との組合せ
により、極めて良好に衝撃力を緩和することができる。
即ち、まずバネ３によれば、ピストン３１の面積と容積
部３２ｄの圧力とを適当な値にすることによって大きい
初期荷重Ｆ₀ を発生させ、ピストン３１の面積と容積部
３２ｄの容積との関係を適当に定めることにより、ある
程度バネ定数の小さい柔らかいバネにし、甲板にかかる
大きな重量や船の揺動に耐えるための初期荷重Ｆ₀ を得
ることができる共に、衝撃変位が発生したときに、比較
的小さいバネ力Ｆ₁ と歪みエネルギーＦ₁ δ／２の発生
に止めることができる。

【００２８】その結果、周知の運動方程式Ｆ＝ｍαによ
って甲板２００側に時間が遅れて発生する加速度を小さ
い値にして、電子機器への影響を回避することができ
る。又ダンパ４では、そのピストン４２の上方への変位
により、バネの蓄えた歪みエネルギーによって次に甲板
２００に発生する変位及び振動加速度の抑制動作が可能
になる。

【００２９】図５は防振機Ｍに引っ張りの作用が発生し
たときの状態を示す。以上のように蓄えられた歪みエネ
ルギーの発散によって衝撃発生時から時間遅れで下方に
甲板２００が動く時、圧力波によって初めから船体１０
０を上方側に動かす力が作用した時、その他の外力又は
これらが複合して発生した時等には、防振機Ｍは図５に
示す引っ張り状態になる。

【００３０】図３の圧縮状態から、例えば、シリンダの
容積部３２ｄが圧縮されて昇圧し、それに伴ってピスト
ン３１が上方に伸びた後引っ張り状態になるときには、
まず面１ａと軸端３１ａ及び面２ａと後端３２ａが接触
した状態でシリンダ容積部３２ｄが膨張してピストン３
１が上端位置になる図５左側の状態の初期設定位置に復
帰し、この間に甲板２００が下方に動く。仮に船体１０
０が前述のようにδだけ下に動いた状態になっていたと
すれば、初期位置になると甲板２００もδだけ動くこと
になる。

【００３１】しかし、この動きにおいては、バネ３が圧
縮されたときの最大反撥力Ｆ₁ が小さいこと及びバネ３
に蓄えられた歪みエネルギーＦ₁ δ／２が小さいことか
ら、甲板２００をＦ＝ｍα（ｍは甲板２００部分の全質
量）の式で動かすときの加速度αが大きくならない。
又、圧縮時にダンパ４のピストン４２がシリンダに対し
て相対的に上方に動いているため、今度は反対の下方に
動くことができ、図４（ｂ）に示す如くその動きが今度
はバネ３の伸びに対する最大抵抗力−Ｆ₃ を持つマイナ
ス仕事として有効になり、上記加速度を一層低下させ
る。その結果、船体１００に大きな衝撃加速度が生じて
も、これを十分緩和し、甲板２００上の電子機器等への
悪影響を防止することができる。

【００３２】防振機Ｍが初期位置に復帰すると、バネ３
の歪みエネルギーは消費されて０になるが、この間の甲
板２００の動きにより、ダンパ４のブレーキ作用はあっ
ても、甲板２００の運動エネルギーが残存していて上記
の如くバネ３は引っ張り側に変位する。この場合、防振
機Ｍの初期位置は図４（ａ）の原点Ｏにあるが、バネ３
において２Ｇに相当する初期荷重を設定しているため、
通常のバネ支持方法によるとすれば、図において二点鎖
線で示すように原点Ｏからバネ３のバネ力が０になる真
の原点Ｏ´までバネに甲板２００の下方への動きを抑制
する力が発生しない。

【００３３】しかしながら、本発明の適用により、初期
状態から防振機Ｍが引っ張り側に転じると、甲板２００
と船体１００との間隔が開くことにより、圧縮時とは反
対に、図５右側の状態のように、防振機Ｍの４箇所の接
触点のうち面１ａと軸端３１ａ及び面２ａと後端３２ａ
の間が開き面２ｂと延長軸端３１ｂの間及び面１ｂと延
長部端３２ｂの間が接触状態を維持し、ピストン３１は
直ちにシリンダ容積部３２ｄを圧縮する。この圧縮力で
は、シリンダ内圧が同じ初期荷重時の圧力であるから最
初の圧縮時と同じ大きさの力Ｆ₀ が初期値である。

【００３４】この圧縮時に、甲板２００側の支持部１は
初期位置から更にδ₁ だけ引っ張られた状態になる。な
お、図ではピストン３１が下端まで圧縮された状態を示
しているが、実際にはピストン３１は下端に至るまでの
中間位置で停止する。そして、ダンパーの減衰力が作用
するため、δ₁ はδより小さくなる。

【００３５】即ち、防振機Ｍの引っ張り時においても、
図４（ａ）に示す如く、引っ張り方向のマイナス（圧縮
方向をプラスにしたときの）変位に対してマイナス側即
ちブレーキ作用をする側に実線で示す−Ｆ₀ を起点とし
たＦ₄ までの減衰力が直ちに作用する。又、このときに
も、ダンパ４は継続して減衰作用をする。従って上記の
如くδ₁ が小さくなる。

【００３６】なお、ダンパ４の減衰作用はバネ３の動き
に対応してその範囲内で起こるので、ダンパ４に減衰作
用が生じても、バネ３には更に図示のようなＦ₄ 及びＦ
₄ δ ₁ ／２のバネ力及び歪みエネルギーが残存する。し
かし、ダンパ４による減衰作用によってこれらは十分小
さい値になる。

【００３７】即ち、本発明によれば、引っ張り時にも、
バネ３の圧縮方向への転換作用による減衰力とダンパの
減衰力との総合作用を効果的に組み合わせることによ
り、防振機Ｍに圧縮時と同等の十分な減衰効果を発生さ
せることができる。このときに残存した力及び歪みエネ
ルギーは、更に圧縮方向に二次的変位を与えるが、これ
らはδ₁ よりも一層小さい値になる。その結果、最初の
船体１００への衝撃によって発生する甲板２００の振動
を早く減衰させて早く消滅させることができる。又、二
次的変位以下の振動が電子機器等に悪影響を及ぼさない
ことは勿論である。

【００３８】なお図３乃至図５では、船体１００の最初
の圧縮方向変位によって生じた防振機Ｍの圧縮変位によ
る甲板２００の振動について本発明の防振機Ｍの作用を
原理的に説明したが、実際には船体１００も継続して振
動し、この振動と甲板２００の振動とは複雑な振幅及び
位相の関係になる。

【００３９】しかし、何れの場合においても、バネ３に
十分大きい初期荷重を設定することにより、通常時には
運用上支障が生じないように甲板重量を静的に支持でき
ると共に、バネ係数を小さ目に選定することにより、大
きな衝撃力を含む広い周波数範囲の衝撃力に対する甲板
の加速度応答を緩和し、電子機器等の安全性を確保する
ことができ、更にダンパ作用との組合せにより、甲板２
００側に発生する残留振動による加速度応答を速やかに
低下させ、振動を早期に減衰させ、甲板を早期に静止的
状態に戻せるという、総合的作用効果を得ることができ
る。

【００４０】又、本発明のような防振機Ｍをもうけれ
ば、従来の個々の電子機器に対する防振装置を設ける場
合や、バネとダンパとを二重に設ける構造のものに較べ
て、装置を簡素化し、作動の信頼性を良くし、更にコス
ト低減を図ることができる。

【００４１】図６はダンパ４の特性を示す。図において
実線は、ダンパ４が図１に示すような通常のオイルダン
パである場合の特性を示す。ダンパ４は、作動するとき
の速度によって作動させるための抵抗力が異なり、図の
実線で示すように、衝撃作用を大きくして早く動かすと
きには大きな抵抗力従って大きな減衰力を発生させるよ
うになっている。

【００４２】バイリニアーダンパは、図の実線の途中ま
での部分のように、衝撃作用によって動く速さが一定の
速さＶ₁ になるまでは、速さが速くなるとそれに対応し
て大きくなる減衰力を発生させ、速さが一定の速さＶ₁
を越えると、図の二点鎖線の部分のように、大きくなる
量が少なくなるように減衰力を発生させるように構成さ
れている。即ち、動作速度に対する減衰力の勾配の大き
い実線で示す特性と、これに連続して勾配が十分小さく
なる一点鎖線で示す特性とから成るバイリニアー特性を
備えている。このようなバイリニアーダンパは、詳細説
明を省略するが、一般に、圧縮側及び伸び側の減衰弁、
リリーフ弁及びチェック弁やアキュームレータピストン
等をピストン部分に仕組んだ構造になっている。

【００４３】防振機Ｍの使用条件として、通常受ける加
振力と最大加振力とに極端な差がないときには、ダンパ
４として通常のものを使用できるが、例えば突発的に海
中爆発に遭遇したような場合に、最大加速度が通常時よ
りも大幅に大きな値になるときには、バイリニアーダン
パを採用することになる。

【００４４】即ち、例えば水中爆発が起こったときに
は、図７に示す如く、最初に数ｍｍsec 程度の極めて短
時間に強い圧力のショックパルスが発生し、僅かに時間
間隔をおいて数１０ｍｍsec 程度で最初の時より長い時
間で低下した圧力のバブルパルスが発生する。特に最初
のショックパルスでは、船体１００が極めて強い衝撃力
を受る。この力は一瞬作用するだけであるため、船体１
００は例えば１０ｍｍ程度の変位で止まり大きな変位に
はならないが、極めて大きな衝撃加速度が生じてこの変
位は速い初速度で発生する。

【００４５】このとき、ダンパ４が動作速度に対応した
抵抗力として大きな力を発生させる通常のものであれ
ば、図８の二点鎖線で示す如く、船体の速い初速度によ
ってダンパの最大抵抗力Ｒ´が大きくなり過ぎて、船体
１００にかかった大きな加速度をバネ３が吸収してもダ
ンパ４の方で直接的に甲板２００に伝達し、甲板２００
に大きな衝撃加速度を与えることになる。その結果、電
子機器等が故障したり破損するおそれが生ずる。

【００４６】この場合、ダンパ４がバイリニアーダンパ
であれば、速い速度で作動してもダンパの動作抵抗が速
度に対して殆ど大きくならないので、図８の実線で示す
如く、最大抵抗力Ｒが小さくなり、船体１００の動きを
甲板２００側に直接的に伝達するような不具合が発生し
ない。従って、このダンパによれば、甲板２００はバネ
３に蓄えられた歪みエネルギーによって時間をずらして
小さい加速度で動くことになる。その結果、ショックパ
ルスのような海中衝撃波を受けた場合でも、電子機器の
故障や破損を確実に防止することができる。そして、そ
の後にバネとダンパとが相伴って早く減衰作用をするこ
とはこれまで説明したとおりである。なお、既述の如く
本装置は十分広い周波数範囲の衝撃力に対して効果的に
作動するので、バブルパルスに対しても衝撃緩和作用及
び減衰作用が有効に働くことは勿論である。

【００４７】なお、以上のようにバネ３をガススプリン
グにすれば、バネ係数や初期設定荷重を目的とする値に
する場合に、封入ガス圧力、シリンダ容積部３２ｄの大
きさ、ピストン３１の断面積等を相互の関係において適
切に選定すればよいので、設計的な自由度が大きく使用
上好都合である。又、高圧化が可能であるためサイズを
十分小形化することができる。但し、サイズは大きくな
るが、金属バネ等を使用可能なことは既述のとおりであ
る。

【００４８】なお、金属バネの場合であっても、図１に
示す如く、面１ａと第１一方側３１ａ及び面２ｂと第２
一方側３１ｂを接触させるときにバネ部を予圧しておく
ことにより、自重を越える例えば２Ｇの初期荷重を設定
することが可能である。そして、バネ部を自重による圧
縮量以上に圧縮することにより、自重だけが作用してい
るときにバネに反撥力が残存させ、ガススプリングのと
きと同様に２Ｇまでバネを不作動の状態にすることがで
きる。

【００４９】なお、図１及び図２では、図において船体
１００を上側にして甲板２００を下側にし、船体から防
振機Ｍを介して甲板を吊り下げる支持状態にした例を示
したが、これらを互いに反対方向にし、船体上に防振機
を介して甲板を乗せるように支持してもよい。

【００５０】そのような支持方法によれば、甲板の横揺
れ方向の支持が必要になるが、図１及び図２の支持状態
の場合と全く同様に防振機Ｍのこれまで説明した作用効
果が得られる。なお、船体及び甲板の上下位置に関係な
く、防振機Ｍを図１及び図２の状態の反対にしてもよい
ことは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、一方側部材（１）と他方側部材（２）
との中間で衝撃作用を緩和するようにバネとダンパとを
設け、バネにはバネ作用をする第１一方側（３１ａ）と
第２一方側（３１ｂ）及び第１他方側（３２ａ）と第２
他方側（３２ｂ）を設け、ダンパには緩衝作用をする緩
衝部一方側（４１）及び緩衝部他方側（４２）を設け、
一方側部材及び他方側部材をそれぞれ緩衝部一方側及び
緩衝部他方側に結合し、一方側部材の中間の側の面（１
ａ）と３１ａ、他方側部材の中間の側の面（２ａ）と３
２ａ、一方側部材の中間の反対側の面（１ｂ）と（３２
ｂ）、他方側部材の中間の反対側の面（２ｂ）と３１
ｂ、のそれぞれが接触するときにバネ部に目的とする設
定圧縮力を発生させるように構成したので、例えば外部
からの襲撃力によって２ｂが１ｂの側即ち圧縮方向に衝
撃加速度をもって変位を受けると、１ａと３１ａの間及
び２ａと３２ａの間が圧縮されて（１）の側には（２）
の変位が直接伝達されず、（１）側に装着される例えば
電子機器等に衝撃加速度がかかるのを防止することがで
きる。

【００５２】設定圧縮力のかかっている初期状態で
（２）が（１）の反対側に動く引っ張り力を受けると、
１ｂと３２ｂの間及び２ｂと３１ｂの間が接触した状態
で（１）と（２）の間が引っ張られ、結局直ちにバネ部
が圧縮される。その結果、バネの予圧部分のストローク
を経由することなく、直ちにバネによる緩衝作用を得る
ことができる。その結果、引っ張り時にも圧縮時と全く
同じ作用効果を得ることができる。

【００５３】外部からの衝撃によって圧縮又引っ張りに
よって縮んだり伸びたバネに対しては、ダンパの４１と
４２の間に引っ張り力や圧縮力が作用し、そのような力
が４１と４２の間で減衰される。

【００５４】その結果、バネの設定圧縮力によって例え
ば大きな自重等の初期荷重を支持できること、バネを設
定位置から直ちに圧縮方向又は引っ張り方向に作動させ
て両方向に即時に衝撃緩和作用をさせられること、これ
らの作用によって柔軟なバネの採用を可能にし、大きな
衝撃力を含む広い周波数範囲の衝撃力を回避できるこ
と、このようなバネの作用に対してダンパの減衰力を組
合せて衝撃による振動状態を早期に減衰消滅させられる
こと、等の総合的効果を得ることができる。

【００５５】又、大きな初期荷重を設定できるので、一
方側部材又は他方側部材の何れかで例えば電子機器等の
耐衝撃性の要求される機器を全て支持でき、従来のよう
に個々に防振装置を設ける場合に較べて、装置を簡素化
し、小形軽量化し、信頼性を向上し、更に大幅なコスト
低減を図ることができる。又、従来のバネとダンパとを
二重に設けて甲板を支持する構造のものに較べても、装
置の簡素化、小形化、信頼性の向上及びコスト低減を図
ることができる。

【００５６】請求項２の発明においては、ダンパを、衝
撃作用によって動く速さが一定の速さになるまでは速さ
が速くなるとそれに対応して大きくなる減衰力を発生さ
せ速さが一定の速さを越えると大きくなる量が少なくな
るように減衰力を発生させるように構成するので、衝撃
による最大加速度が通常時よりも大幅に大きくなるとき
には、それによって一方側部材又は他方側部材が大きな
速度で動くことなるが、そのような速い速度のときには
速度に対応して大きくなる減衰力増加の程度を少なくす
るので、ダンパを介して例えば一方側部材の動きを他方
側部材に直接的に伝達することがない。

【００５７】その結果、例えば水中爆発が起こったとき
のように、一方側部材に、短時間の極めて強い衝撃又は
これよりも十分長い時間である程度低下した衝撃のうち
の何れの衝撃が加わった場合でも、これを他方側部材に
伝えず、支持している電子機器等への衝撃を十分回避す
ることができる。即ち、バネとダンパとのダブルバイリ
ニアー特性の採用により、各種衝撃に良好に対応できる
装置にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した衝撃緩和装置の機構を示す説
明図である。

【図２】ガススプリングとオイルダンパを使用した上記
装置の基本構成を示す説明図である。

【図３】上記装置の圧縮時の作用の説明図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は上記装置のバネ力及びダン
パ抵抗の状態を示す説明図である。

【図５】上記装置の引っ張り時の作用の説明図である。

【図６】上記装置のダンパ特性の説明図である。

【図７】上記装置の装備される船体にかかることがある
圧力波の一例を示す説明図である。

【図８】上記装置が大きな衝撃を受けたときのダンパ抵
抗の説明図である。

【符号の説明】

１ 支持部、一方側部材 １ａ 支持部の中間の側の面 １ｂ 支持部の中間の反対側の面 ２ 取付部、他方側部材 ２ａ 取付部の中間の側の面 ２ｂ 取付部の中間の反対側の面 ３ バネ ４ ダンパ ３１ ピストン、一方側 ３２ シリンダ、他方側 ３１ａ 軸端、第１一方側 ３１ｂ 延長軸端、第２一方側 ３２ａ 後端、第１他方側 ３２ｂ 延長部端、第２他方側 ４１ シリンダ、緩衝部一方側 ４２ ピストン、緩衝部他方側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅本 勝弥 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 Ｆターム(参考） 3J048 AA06 BE02 BE03 DA07 EA07 EA37

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間で衝撃作用を緩和するように設けら
   れる一方側部材と他方側部材とを有する衝撃緩和装置に
   おいて、 バネとダンパとを有し、 前記バネはバネ作用をするバネ部の一方側及び他方側で
   あって第１一方側と第２一方側及び第１他方側と第２他
   方側を備え、 前記ダンパは緩衝作用をする緩衝部の両側に緩衝部一方
   側及び緩衝部他方側を備え、 前記一方側部材と前記緩衝部一方側が結合され、 前記他方側部材と前記緩衝部他方側が結合され、 前記一方側部材の前記中間の側の面と前記第１一方側と
   が接触し前記他方側部材の前記中間の側の面と前記第１
   他方側とが接触し前記一方側部材の前記中間の反対側の
   面と前記第２他方側とが接触し前記他方側部材の前記中
   間の反対側の面と前記第２一方側とが接触するときに前
   記バネ部に目的とする設定圧縮力が生ずるように構成さ
   れている、 ことを特徴とする衝撃緩和装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパは、前記衝撃作用によって動
   く速さが一定の速さになるまでは前記速さが速くなると
   それに対応して大きくなる減衰力を発生させ速さが前記
   一定の速さを越えると前記大きくなる量が少なくなるよ
   うに前記減衰力を発生させるように構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の衝撃緩和装置。