JP2004060696A - Vibration damping device for handlebar - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は振動するハンドルに装着されて振動を抑制するハンドルの制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、草刈機等の刈払機やヘッジトリマー,枝打ち機,芝刈機,チェーンソー,削岩機,電動工具等のエンジンないしモータ等の駆動装置を備えた携行農・工機、或いは自転車,自動二輪車等において、ハンドルが振動して手に伝わり、白ろう病を引き起こすなど振動障害をもたらすことが問題視されている。
そこで例えば刈払機においてはグリップ部分をゴムで構成したり、ハンドルとシャフトとの間にゴムを挟み込むなどの対策が講じられているが、振動対策上満足できる効果は得られていない。
【0003】
そこでこの種の刈払機においては、ハンドルの振動を抑制するための様々な手段が提案されている。
例えば特公平6−611752号には、刈払機のシャフトに湾曲部を有する防振竿を基部において固定する一方、先端側の部分とシャフトとの間にばね材を介在させ、ハンドルへの振動の伝達を抑制するようになしたものが提案されている。
しかしながらこの特公平6−611752号に提案のものは、シャフト周りの構造が煩雑化する上、ハンドルの振動防止の点で十分に満足できる効果が得られない。
以上刈払機を例として述べたがチェーンソーその他における振動するハンドルに対し、十分な制振作用をもたらすものは未だ提供されていないのが実状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明のハンドルの制振装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項1のものは、振動するハンドルと一体変位する剛性の当り部と、該当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられ、振動時に該当り部に衝突するマス部材と、該当り部とマス部材との間に形成され、該マス部材を該振動方向に遊動させるための隙間と、それら当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを有することを特徴とする。
【0005】
請求項2のものは、請求項1において、前記制振装置が前記マス部材を前記ハンドルの外部に有する外付式のものであることを特徴とする。
【0006】
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記制振装置が内部に遊動室を有する剛性のハウジングを有していて該ハウジングが前記当り部を構成しており、該ハウジング内の該遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されていることを特徴とする。
【0007】
請求項4のものは、請求項3において、前記ハウジングが前記ハンドルと別体をなしていて該ハンドルに圧入,ねじ等の固定手段により固定されていることを特徴とする。
【0008】
請求項5のものは、請求項1〜4の何れかにおいて、前記制振装置がグリップより先端側の位置において前記ハンドルに装着されていることを特徴とする。
【0009】
請求項6のものは、請求項1〜4の何れかにおいて、前記制振装置がグリップより前記ハンドルの付根側の位置において該ハンドルに装着されていることを特徴とする。
【0010】
請求項7のものは、請求項1〜4の何れかにおいて、前記制振装置がグリップとの間に手を挿入可能なグリップ空間を形成する状態で、該グリップの横位置において前記ハンドルに装着されていることを特徴とする。
【0011】
請求項8のものは、請求項7において、前記制振装置が剛性のハウジングを有していて該ハウジングが前記当り部を構成しており、該ハウジング内の遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されているとともに、該ハウジングからは固定アームが横向きに延び出していて、該固定アームの先端部が該ハウジングと前記グリップとの間に手を挿入可能なグリップ空間を形成する状態で前記ハンドルに固定されていることを特徴とする。
【0012】
請求項9のものは、請求項1〜8の何れかにおいて、前記ハンドルが駆動装置付の携行農・工機であることを特徴とする。
【0013】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、振動するハンドルと一体変位する剛性の当り部と、その当り部に対し振動方向に遊動状態に設けられたマス部材と、それらの間に形成された隙間と、更にマス部材と当り部との間に介在する弾性体とを有する制振装置をハンドルに装着し、ハンドルの振動を抑制するようになしたものである。
【0014】
この制振装置は次のように働く。
即ちこの制振装置の場合、ハンドルが振動し始めるとこれと一体に当り部が変位し、振動部と同期して振動し始める。
一方マス部材は当り部に対して振動方向に遊動状態にあるため、即ち当り部に対し同方向に独立して自由に移動するため、当り部の振動時にその当り部に衝突し、当り部の振動即ちハンドルの振動を打ち消すように作用する。
【0015】
このとき当り部に衝突したマス部材にはその当り部から逆向きに運動エネルギーが与えられ(従って当り部の振動エネルギーの一部がマス部材の運動エネルギーとして吸収される)、マス部材は逆方向に運動を行う。
そして最初の当り面とは逆位置にある当り面に再び衝突してそこで再び当り部、即ちハンドルの振動を打ち消すように作用する。
【0016】
マス部材は以後も同様の運動を当り部とは逆位相ないし異なった位相で繰り返し行い、衝突の度に当り部の振動エネルギーを吸収するとともに、これを自身の運動エネルギーに変換して振動する当り部に衝突し続ける。これによるエネルギー吸収によってハンドルの振動エネルギーが減衰し効果高く制振される。
【0017】
尚、当り部とマス部材との何れもが剛体から成っていると、衝突時に大きな異音(衝突音)が発生してしまう。
しかるに本発明における制振装置では、当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面にゴム,樹脂等の弾性体が形成してあるため、衝突時に大きな異音が発生する問題がないとともに、衝突時における滑り摩耗,弾性体の粘性挙動により振動エネルギーが熱に変換・吸収され、即ち弾性体による制振作用が働いて振動部の振動減衰が助長される。
【0018】
尚、振動するハンドルにダイナミックダンパを装着してハンドル振動を抑制するといったことも考えられる。
このダイナミックダンパは、振動部に対しダンパマスをばねを介して付加するもので、それらダンパマスとばねとから成る付加振動系の固有振動数を、主振動系の固有振動数(振動部の固有振動数)に対しチューニングすることで、振動部の共振倍率を低くし制振することができる。
【0019】
しかしながらダイナミックダンパによる制振では、単一の共振周波数の振動に対して効果を発揮するに過ぎず、他の周波数の共振を有効に防止することができない。即ち複数の周波数の共振に対しては有効でない。
しかもダイナミックダンパの場合には共振点の前後に新たに別の共振を生じる問題がある。
加えてばねとしてゴム弾性体を用いたときに、ゴム弾性体のばね定数が温度によって変化するために制振特性の温度依存性が高く、高温時や低温時に制振効率が減少してしまう。
【0020】
更にまたダイナミックダンパではダンパマスとして大きな質量が必要であって(振動部材の10%程度の質量が必要)、装置全体の重量が重くなるとともに、必要な設置スペースも大きく、更にまた制振可能な方向も定まっていて、多方向の振動に対して有効に働かないといった種々の問題が内在している。
【0021】
しかるに本発明における制振装置では、マス部材を独立移動可能に設けておいて、これを制振すべきハンドルの振動部とは逆位相ないし異なった位相で運動させて当り部に衝突させ、振動エネルギーを吸収減衰するものであるため周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また衝突方向を多方向に取ることが容易且つ簡単であって、多方向の振動を抑制することができ、しかも温度に対する依存性も小さく、高温から低温までの幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
またマス部材の必要な質量も軽量で足り(振動部材の5%程度の質量で足りる)、装置全体の所要スペースも小さくコンパクトであって、尚且つ振動部に対し簡単に装着できるなど種々の特長を有している。
【0022】
因みに図1(A)は本発明における制振装置の一形態例をダイナミックダンパと比較して模式的に表したもので、図中1はその制振装置を、2はダイナミックダンパを表している。
尚、3は制振装置1におけるマス部材、4はマス部材3の外周面即ち当り面に形成した弾性体を、5は当り部を成すハウジングを示しており、また6はダイナミックダンパ2におけるダンパマス、7はばね(ゴム)を、更に8は振動部材を示している。
【0023】
図1(B)は、振動部材8に対して制振装置1を装着したときの制振効果をダイナミックダンパ2を装着した場合及びそれらを装着しない場合との比較において表したものである。
但し図1(B)中cが制振装置1を装着した場合、bがダイナミックダンパ2を装着した場合、aがそれらの何れをも装着しない場合をそれぞれ示している。
【0024】
この図1(B)の制振特性から分るように、図1(A)(イ)のダイナミックダンパ2を装着した場合、特定の周波数領域(ここでは高周波数側の領域)において共振を抑制できるものの、共振点の前後に別の新たな共振を生じており、更に低周波数側での共振に対しては効果を現していないが、図1(A)(ウ)の制振装置1の場合、高周波数側においても低周波数側においても効果を現しており、更にまた共振点の前後に別の新たな共振を生ぜしめるといった現象も生じない。
以上から明らかなように、本発明における制振装置を振動するハンドルに装着することでハンドル振動を良好に抑制できることが分る。
【0025】
本発明において、剛性の当り部は鉄,アルミニウム合金等の金属や硬質の樹脂その他の硬質材にて構成することができる。
またマス部材はそれ自体、ゴム,樹脂等の弾性体にて構成することができる。但しこの場合、その内部に金属粉等を混入させて成る高比重ゴム,高比重樹脂等として構成しておくことが望ましい。
尚、マス部材をゴム,樹脂等の弾性体で構成する場合には、マス部材自体によって、剛性の当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成されるゴム,樹脂等の弾性体を構成することが可能である。
【0026】
またこのマス部材は、ゴム,樹脂等の弾性体の発泡体として構成することもできる。
但しより効果的な制振をなす上でマス部材は鉄,アルミニウム合金,鉛等の金属でこれを構成しておくことが望ましい。
その場合には、剛性の当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面にゴム,樹脂等の弾性体が形成される。
【0027】
本発明において、上記隙間はマス部材を当り部に対し最も効果的に衝突させる上で重要な意味があり、この意味において隙間は0.05〜2.0mmの範囲で形成するのが望ましく、より望ましくは0.2〜1.0mmの範囲である。
【0028】
本発明においては、上記弾性体としてゴム,樹脂を用いることができる。
ここでゴムとしては例えばNR,SBR,BR等のジエン系ゴム,EPDM系ゴム,ウレタン系ゴム,シリコン系ゴム等各種のゴムを用いることができる。
また樹脂としては例えばポリプロピレンやポリアミド等の熱可塑性樹脂,ポリオレフィンやウレタン,ポリエステル系の熱可塑性エラストマその他のものを用いることができる。
【0029】
ここで弾性体はマス部材又は当り部の当り面に加硫接着等によって接着固定しておいても良いし或いはまた非接着状態で当り面に形成しておくこともできる。
【0030】
本発明の制振装置は、ハンドルの外部にマス部材を位置させた外付式としておくことができる(請求項2)。
制振装置をこのような外付式としておくことによって、現状のハンドルに対し容易に制振装置を装着することができ、ひいては簡単に現状のハンドルの振動を体感で満足し得るレベルまで低減できるようになる。
【0031】
本発明においてはまた、制振装置に剛性のハウジングを備えておいてそのハウジングにて当り部を構成せしめ、そしてそのハウジング内の遊動室内にマス部材を遊動状態に収容しておくことができる(請求項3)。
【0032】
この場合においてハウジングをハンドルと別体となして、これをハンドルに対し圧入,ねじ等の固定手段により固定するようになすことができる(請求項4)。
このようにすることでより簡単に制振装置をハンドルに装着することができる。
【0033】
本発明の制振装置は、ハンドルのグリップより先端側に装着することができ(請求項5)、或いはまたハンドルのグリップよりも付根側に装着することができる(請求項6)。
このようにすることでグリップを握った手に対し振動源からの振動が伝達されるのを効果的に抑制することができる。
【0034】
本発明においてはまた、ハンドルのグリップとの間に手を挿入可能なグリップ空間を形成する状態で、グリップの横位置に制振装置を装着することができる(請求項7)。
このようにした場合においてもグリップの直近位置でグリップへの振動伝達を抑制でき、効果的にハンドルから手への振動伝達を抑制することができる。
【0035】
この場合において制振装置を剛性のハウジングを有するものとなして、これにより当り部を構成せしめ、そしてハウジング内にマス部材を遊動状態に収容するとともに、ハウジングから固定アームを横向きに延び出させて、その固定アームの先端部をハンドルに固定するようになすことができる(請求項8)。
このようにすることで容易に制振装置とグリップとの間に上記グリップ空間を形成する状態で制振装置をグリップの横位置に装着することができる。
【0036】
本発明は、特に駆動装置付の携行の農・工機におけるハンドルの制振装置として特に好適なものである(請求項9)。
【0037】
【実施例】
次に本発明をエンジン付草刈機(刈払機)に適用した場合の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図2において、10はそのエンジン付草刈機であって、12は駆動装置としてのエンジン、14は回転刃であり、16は回転刃14のカバーである。
18はシャフトであり、20はこのシャフト18から二股に分岐する状態で設けられたハンドルである。
【0038】
ハンドル20は略U字状に回曲した金属製のパイプ22を有しており、そのパイプ22が中央部で取付部材23によりシャフト18に取り付けられている。
ハンドル20の両端部にはグリップ24が設けられており、そのグリップ24より先端位置と下側(付根側)位置とにおいて本例の制振装置26,28が、それぞれグリップ24にほぼ接する状態で装着されている。
【0039】
グリップ24は、図3に示しているようにパイプ22の先端側の部分を筒状のゴム弾性体30で被覆して構成してある。
このグリップ24より先端側の制振装置26は、略ドーム状をなす剛性のハウジング32を有している。
このハウジング32の内部には遊動室34が形成されていて、そこに球から成るマス部材36が、その外周面全面を弾性体38で被覆された状態で遊動可能に収容されている。
【0040】
ここでマス部材36、詳しくはその外周面を被覆する弾性体38とハウジング32の内面との間には、図4に示しているように所定の隙間(半径方向において片側の隙間をsで表し、片側の隙間sとsとを合せた隙間を2sで表している)が形成されている。
この制振装置26はまた、断面円形の嵌入部40がハウジング32に一体的に設けられており、その嵌入部40がパイプ22に対し開放端から内部に圧入され、以って制振装置26がハンドル20に取付固定されている。
【0041】
一方グリップ24直下の制振装置28は、図5にも示しているように両端が閉鎖された形態の円筒形状の剛性のハウジング42、詳しくは外筒部42Aと、内筒部42Bと、両端の閉鎖部42Cとを有するハウジング42を有している。
ハウジング42の内部には円筒形状をなす遊動室44が形成されており、そこに同じく円筒形状をなす剛性のマス部材46が、その全外周面を弾性体48で被覆された状態で遊動可能に収容されている。
【0042】
この制振装置28においてもマス部材46、詳しくはその外周面を被覆する弾性体48とハウジング42の内面との間に図5に示す隙間S1,S2,S3が形成されている。
ここで隙間S1はパイプ22に沿った軸方向の隙間(マス部材46、詳しくは弾性体48(以下同)の上端面と閉鎖部42Cとの間の隙間)であり、また隙間S2はマス部材46の外周面と外筒部42Aとの間の隙間、隙間S3はマス部材46の内周面と内筒部42Bとの間の隙間である。
【0043】
尚、この例においては隙間S2の方が隙間S3よりも小さくされており、従ってマス部材46、詳しくはその外表面の弾性体48は軸直角方向の振動時においてハウジング42の内面、詳しくは外筒部42Aの内面に衝突し、内筒部42Bに対しては衝突しない。
但し隙間S2と隙間S3の大きさを逆転させて、即ち隙間S3を隙間S2よりも小さくして、マス部材46を内筒部48Bに対し衝突させるようになすこともできる。
【0044】
この場合には外筒部42Aは本来の当り部としての働きをなすものではなく、単にマス部材46を外周面から覆うカバーとしての働きだけをなし、内筒部42Bが当り部として働くこととなる。
尚隙間S2と隙間S3を等しくしておいた場合、外筒部42A,内筒部42Bは何れも当り部として働くことになる。
【0045】
本例において、制振装置28はパイプ22に対し圧入により固定されている。
そのためこの例では、ハウジング42が内筒部42Bを有しており、その内筒部42Bとパイプ22との摩擦力により制振装置28がハンドル20に固定されている。
但し他の取付方法で制振装置28をパイプ22に固定する場合において、場合により内筒部42B及び外筒部42Aを省略することも可能である。
この場合にはパイプ22、即ちハンドル20の一部自体が当り部として働くこととなる。
【0046】
尚この制振装置28は、図8に示しているようにグリップ24に対し間隔を開けた下側位置でハンドル20に装着することもできる。
またグリップ24より先端側の制振装置26においても、図9に示しているように嵌入部40に代えて雄ねじ部50をハウジング32に一体的に設けておき、その雄ねじ部50をパイプ22に設けた雌ねじ部52にねじ込むことで、制振装置26をハンドル20に固定するようになすこともできる。
【0047】
本例の制振装置26,28の場合、ハンドル20が振動し始めるとこれと一体にハウジング32,42が変位し、ハンドル20と同期して振動し始めるが、一方のマス部材36,46はハウジング32,42に対して振動方向に遊動状態にあって独立して自由に移動するため、ハウジング32,42の振動時にマス部材36,46がハウジング32,42に対し振動方向に衝突し、ハウジング32,42の振動即ちハンドル20の振動を打ち消すように作用する。
【0048】
このときマス部材36,46にはハウジング32,42から逆向きに運動エネルギーが与えられ、マス部材36,46は逆方向に運動を行う。そして最初の当り面とは逆位置にある当り面に再び衝突してハンドル20の振動を打ち消すように作用する。
【0049】
マス部材36,46は以後も同様の運動をハウジング32,42とは逆位相ないし異なった位相で繰り返し行い、衝突の度にハウジング32,42、即ちハンドル20の振動エネルギーを吸収するとともに、これを自身の運動エネルギーに変換する。これによりまたその際の滑り摩擦によるエネルギー吸収によって、ハンドル20の振動エネルギーが減衰し効果高く制振される。
【0050】
因みに図6は、制振装置をハンドル20に取り付けた場合の制振効果を、制振装置を取り付けない場合との比較において示したものである。
ここで図6において横軸は周波数を、縦軸は加速度を表している。また図中点線が制振装置を装着しないで測定した結果を、また実線が制振装置を装着した状態で測定した結果を表している。
但し図6の測定結果は、ハンドル20に図7に示す制振装置54,56を取り付け、同図に示す位置に加速度センサ58を取り付けて図2のX方向,Y方向,Z方向の振動加速度を測定した結果を表している。
【0051】
ここで制振装置54は、横断面形状が円形、縦断面形状が四角形状の剛性のハウジング60内の遊動室62内部に、対応する形状のマス部材64を弾性体66で被覆した状態で所定の隙間をもって遊動状態に収容したものであり、また制振装置56は剛性のハウジング67内の遊動室68、詳しくは縦断面形状が円形で横断面形状が四角形状の遊動室68内に、対応する形状のマス部材70を弾性体72で被覆した状態で、所定の隙間をもって遊動状態に収容したものである。
【0052】
図6に示しているように、制振装置54,56をグリップ24より先端及び下側位置でハンドル20に取り付けることでハンドル20、詳しくはグリップ24に伝わる振動を効果的に抑制できることが判る。
【0053】
また本例の制振装置26,28は、ダイナミックダンパと異なって周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また温度に対する依存性も小さく、高温から低温までの幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
またマス部材36,46の必要な質量も軽量で足りるため、装置全体の所要スペースが小さくコンパクトであるとともに、ハンドル20に対する装着が簡単であるなど種々の特長を有する。
【0054】
特に本例の制振装置26,28はハンドル20に対して外付式のものであるので、現状のハンドル20を改変することなく、そのまま簡単に制振装置26,28を装着することができ、これにより従来大きく振動していたハンドル20の振動を体感で満足し得るレベルまで低減できる。
【0055】
本例の制振装置26,28は、ハンドル20とは別体の剛性のハウジング32,42にて当り部を構成しているため、それらをハンドル20のパイプ22に対し圧入することで簡単に制振装置26,28をハンドル20に装着することができる。
【0056】
図10は本発明の他の実施例を示している。
この例は、ハンドル20におけるグリップ24の横位置に、手を挿入可能なグリップ空間92を形成する状態で制振装置74をハンドル20に取り付けた例である。
この制振装置74もまた剛性のハウジング76を有していて内部に遊動室78が形成され、そこにマス部材80が弾性体82で外周面を被覆された状態で、ハウジング76の内面との間に所定の隙間を形成する状態で遊動可能に収容されている。
【0057】
この例では、ハウジング76から固定アーム84,86が横向きに延び出している。
一方の固定アーム86は嵌合孔88を有していて、その嵌合孔88においてパイプ22に嵌合され、また他方の固定アーム84には嵌入部90が設けられていて、この嵌入部90がパイプ22内部に圧入されている。
【0058】
そしてこれら固定アーム84,86によって制振装置74がハンドル20、具体的にはパイプ22に対しグリップ24の横位置において取り付けられている。
【0059】
このように本例の制振装置74は、剛性のハウジング76から固定アーム84,86を横向きに延び出させて、その固定アーム84,86の先端部をハンドル20に固定するようになしてあるので、容易に制振装置74とグリップ24との間に手を挿入可能なグリップ空間92を形成した状態で、制振装置74をグリップ24の横位置に装着することができる。
これによりグリップ24の直近位置で、グリップ24への振動伝達を抑制でき、効果的にハンドル20から手への振動伝達を抑制することができる。
【0060】
図11は本発明を電動工具としての電動ドリルに適用した場合の実施例を示している。
図において100はその電動ドリルで、102は本体、104,106はそれぞれ後部ハンドル,前部ハンドル、108は刃部、110はスイッチ、112は電源コードである。
この例では、前部ハンドル106のグリップ114よりも先端側の位置と付根側の位置とに制振装置26,28が装着されている。
このように前部ハンドル106に制振装置26,28を装着することで、前部ハンドル106の振動を効果的に抑制することができる。
【0061】
図12は本発明を削岩機に適用した場合の実施例で、図中116は削岩機を、118はその本体を、120は先端の刃部を示している。
122はハンドルであって、このハンドル122における左右一対のグリップ124よりも先端側の位置と付根側の位置とに制振装置26,28がそれぞれ装着されている。
このような削岩機116におけるハンドル122に制振装置26,28を装着することで、ハンドル122の振動を良好に抑制することができる。
【0062】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明は上例の草刈機のハンドル,電動ドリルのハンドル及び削岩機のハンドル以外の他の様々なもののハンドルの制振装置として適用可能なものであるなど、その主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A):本発明における制振装置の一形態例をダイナミックダンパと比較して模式的に示す図である。
(B):(A)の制振装置の効果の説明図である。
【図2】本発明の実施例である制振装置を草刈機のハンドルに装着した状態で草刈機とともに示す図である。
【図3】同実施例の制振装置をハンドルへの取付状態で拡大して示す図である。
【図4】図3の2つの制振装置の内の一方を拡大して示す図である。
【図5】図3の制振装置の他方を拡大して示す図である。
【図6】同実施例の制振装置の効果を示すグラフである。
【図7】図6に示す効果を確認するために用いた制振装置をハンドルへの取付状態で示す図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す図である。
【図9】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【図10】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【図11】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【図12】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
26,28,54,56,74 制振装置
36,46,64,70,80 マス部材
38,48,66,72,82 弾性体
32,42,60,76 ハウジング(当り部)
10 エンジン付草刈機
12 エンジン
20 ハンドル
24 グリップ
34,44,62,68,78 遊動室
42A 外筒部
42B 内筒部
42C 閉鎖部
50 雄ねじ部
52 雌ねじ部
84,86 固定アーム
92 グリップ空間
S1,S2,S3 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping device for a handle mounted on a vibrating handle to suppress vibration.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
2. Description of the Related Art Conventionally, a portable farming / construction machine equipped with a driving device such as an engine or a motor such as a mower such as a lawn mower, a hedge trimmer, a pruning machine, a lawnmower, a chain saw, a rock drill, a power tool, or a bicycle or a motorcycle. In such cases, it has been regarded as a problem that the handle is vibrated and transmitted to the hand to cause vibrational disturbance, such as causing leprosy.
Therefore, for example, in a brush cutter, measures have been taken such as forming the grip portion with rubber or sandwiching rubber between the handle and the shaft. However, a satisfactory effect in terms of vibration countermeasures has not been obtained.
[0003]
Therefore, in this type of brush cutter, various means for suppressing vibration of the handle have been proposed.
For example, in Japanese Patent Publication No. 6-611752, while a vibration-absorbing rod having a curved portion is fixed to a shaft of a brush cutter at a base portion, a spring material is interposed between a tip portion and the shaft, and vibration of a handle is reduced. There have been proposals for suppressing transmission.
However, the structure proposed in Japanese Patent Publication No. 6-611752 complicates the structure around the shaft and does not provide a sufficiently satisfactory effect in terms of preventing vibration of the handle.
As described above, the brush cutter is taken as an example, but in reality, there has not been provided any one that provides a sufficient vibration damping action for a vibrating handle in a chain saw or the like.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The handle vibration damping device of the present invention has been devised to solve such a problem.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a rigid contact portion which is displaced integrally with a vibrating handle, a mass member provided in a free state in the vibration direction with respect to the corresponding portion, and colliding with the relevant portion when vibrating. It has a gap formed between the corresponding portion and the mass member, for allowing the mass member to float in the vibration direction, and an elastic body formed on at least one of the contact surfaces of the contact portion and the mass member. It is characterized by the following.
[0005]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the vibration damping device is of an external type having the mass member outside the handle.
[0006]
According to a third aspect, in the first or second aspect, the vibration damping device has a rigid housing having an idle chamber therein, and the housing constitutes the contact portion. The mass member is accommodated in a floating state in the floating chamber.
[0007]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the housing is formed separately from the handle, and is fixed to the handle by a fixing means such as a press fit or a screw.
[0008]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the vibration damping device is mounted on the handle at a position on the distal end side of a grip.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the vibration damping device is mounted on the handle at a position closer to a root of the handle than a grip.
[0010]
According to a seventh aspect, in the state according to any one of the first to fourth aspects, the vibration damping device is attached to the handle at a lateral position of the grip in a state where a grip space into which a hand can be inserted is formed between the damper and the grip. It is characterized by having been done.
[0011]
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the vibration damping device has a rigid housing, the housing constitutes the contact portion, and the mass member is in a floating state in a floating chamber in the housing. And a fixed arm extends laterally from the housing, and a distal end portion of the fixed arm forms a grip space into which a hand can be inserted between the housing and the grip. It is characterized by being fixed to a handle.
[0012]
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the handle is a portable agricultural or industrial machine with a driving device.
[0013]
[Action and effect of the invention]
As described above, the present invention provides a rigid contact portion that is integrally displaced with a vibrating handle, a mass member provided in a floating state in the vibration direction with respect to the contact portion, a gap formed therebetween, A vibration damping device having an elastic body interposed between a mass member and a contact portion is mounted on a handle to suppress vibration of the handle.
[0014]
This damping device works as follows.
That is, in the case of this vibration damping device, when the handle starts to vibrate, the contact portion is displaced integrally therewith, and starts to vibrate in synchronization with the vibrating portion.
On the other hand, since the mass member is in a floating state in the vibration direction with respect to the contact portion, that is, freely moves in the same direction independently of the contact portion, it collides with the contact portion when the contact portion vibrates, and It acts to cancel the vibration, that is, the vibration of the handle.
[0015]
At this time, the mass member colliding with the hit portion is given kinetic energy in the opposite direction from the hit portion (accordingly, a part of the vibration energy of the hit portion is absorbed as the kinetic energy of the mass member), and the mass member moves in the opposite direction. Exercise.
Then, it again collides with the contact surface opposite to the first contact surface, and acts again to cancel the contact portion, that is, the vibration of the handle.
[0016]
After that, the mass member repeats the same motion in the opposite phase or a different phase from the hit portion to absorb the vibration energy of the hit portion at each collision and convert it into its own kinetic energy to vibrate. Keep hitting the department. By this energy absorption, the vibration energy of the steering wheel is attenuated, and the vibration is effectively suppressed.
[0017]
If both the contact portion and the mass member are made of a rigid body, a loud noise (collision sound) is generated at the time of collision.
However, in the vibration damping device according to the present invention, since an elastic body such as rubber or resin is formed on at least one of the contact surfaces of the contact portion and the mass member, there is no problem that a loud noise is generated at the time of collision, Vibration energy is converted and absorbed into heat by the sliding wear at the time and the viscous behavior of the elastic body, that is, the vibration damping action of the elastic body works to promote the vibration damping of the vibrating part.
[0018]
It is also conceivable to attach a dynamic damper to the vibrating handle to suppress the handle vibration.
This dynamic damper adds a damper mass to a vibrating portion via a spring. The natural frequency of an additional vibration system including the damper mass and the spring is determined by the natural frequency of the main vibration system (the natural frequency of the vibrating portion). By tuning to (), the resonance magnification of the vibrating part can be reduced and vibration can be suppressed.
[0019]
However, the vibration damping by the dynamic damper only exerts an effect on vibration of a single resonance frequency, and cannot effectively prevent resonance of another frequency. That is, it is not effective for resonance at a plurality of frequencies.
Moreover, in the case of the dynamic damper, there is a problem that another resonance is newly generated before and after the resonance point.
In addition, when a rubber elastic body is used as a spring, the spring constant of the rubber elastic body changes with temperature, so that the temperature dependence of the vibration damping characteristics is high, and the vibration damping efficiency decreases at high or low temperatures.
[0020]
Further, the dynamic damper requires a large mass as the damper mass (about 10% of the mass of the vibrating member), which increases the weight of the entire device, the required installation space, and the direction in which vibration can be suppressed. And there are various problems that they do not work effectively against vibrations in multiple directions.
[0021]
However, in the vibration damping device of the present invention, the mass member is provided so as to be independently movable, and the mass member is moved in the opposite phase or a different phase from the vibration portion of the handle to be damped, so that the mass member collides with the hit portion, and Since it absorbs and attenuates energy, there is no particular frequency dependence, vibration can be suppressed over a wide frequency range, and it is easy and simple to take collision directions in multiple directions. Vibration can be suppressed, and temperature dependency is small, and a good vibration damping effect is exhibited in a wide temperature range from high temperature to low temperature.
The mass required for the mass member is light (only about 5% of the mass of the vibration member is enough), the space required for the entire device is small and compact, and it can be easily mounted on the vibration part. have.
[0022]
FIG. 1A schematically shows an embodiment of the vibration damping device according to the present invention in comparison with a dynamic damper. In the drawing, reference numeral 1 denotes the vibration damping device, and
[0023]
FIG. 1B shows the vibration damping effect when the vibration damping device 1 is mounted on the
However, in FIG. 1B, c shows a case where the vibration damping device 1 is mounted, b shows a case where the
[0024]
As can be seen from the vibration damping characteristics shown in FIG. 1B, when the
As is clear from the above, it can be seen that the handle vibration can be satisfactorily suppressed by attaching the vibration damping device of the present invention to the vibrating handle.
[0025]
In the present invention, the rigid contact portion can be made of a metal such as iron or aluminum alloy, a hard resin, or another hard material.
The mass member itself can be formed of an elastic body such as rubber or resin. However, in this case, it is desirable to form a high specific gravity rubber, a high specific gravity resin, or the like in which metal powder or the like is mixed therein.
When the mass member is formed of an elastic body such as rubber or resin, the mass member itself forms an elastic body such as rubber or resin formed on at least one contact surface between the rigid contact portion and the mass member. It is possible to configure.
[0026]
The mass member may be formed as an elastic foam such as rubber or resin.
However, for more effective vibration suppression, it is desirable that the mass member be made of a metal such as iron, aluminum alloy, or lead.
In that case, an elastic body such as rubber or resin is formed on at least one of the contact surfaces of the rigid contact portion and the mass member.
[0027]
In the present invention, the gap has an important meaning in causing the mass member to most effectively collide with the contact portion. In this sense, the gap is preferably formed in a range of 0.05 to 2.0 mm. Desirably, it is in the range of 0.2 to 1.0 mm.
[0028]
In the present invention, rubber and resin can be used as the elastic body.
Here, as the rubber, for example, various rubbers such as diene rubbers such as NR, SBR and BR, EPDM rubbers, urethane rubbers and silicone rubbers can be used.
As the resin, for example, a thermoplastic resin such as polypropylene or polyamide, a polyolefin, urethane, a polyester-based thermoplastic elastomer or the like can be used.
[0029]
Here, the elastic body may be bonded and fixed to the contact surface of the mass member or the contact portion by vulcanization or the like, or may be formed on the contact surface in a non-adhered state.
[0030]
The vibration damping device of the present invention can be of an external type in which a mass member is located outside the handle (claim 2).
By using such an external type of vibration damping device, the vibration damping device can be easily mounted on the current steering wheel, and thus the vibration of the current steering wheel can be easily reduced to a level that can be satisfied with the bodily sensation. Become like
[0031]
In the present invention, it is also possible to provide the vibration damping device with a rigid housing, form a contact portion with the housing, and accommodate the mass member in a floating state in the floating chamber in the housing ( Claim 3).
[0032]
In this case, the housing can be formed separately from the handle, and the housing can be fixed to the handle by fixing means such as press-fitting or screws (claim 4).
By doing so, the vibration damping device can be more easily attached to the handle.
[0033]
The vibration damping device of the present invention can be mounted on the distal end side of the handle grip (claim 5), or can be mounted on the base side of the handle grip (claim 6).
By doing so, the transmission of vibration from the vibration source to the hand holding the grip can be effectively suppressed.
[0034]
In the present invention, the vibration damping device can be mounted at a lateral position of the grip in a state where a grip space into which the hand can be inserted is formed between the grip and the handle (claim 7).
Even in this case, the transmission of vibration to the grip can be suppressed at a position immediately adjacent to the grip, and the transmission of vibration from the handle to the hand can be effectively suppressed.
[0035]
In this case, the vibration damping device has a rigid housing, thereby forming a contact portion. The mass member is accommodated in the housing in a floating state, and the fixed arm extends laterally from the housing. The tip of the fixed arm can be fixed to the handle (claim 8).
With this configuration, the vibration damping device can be easily mounted at the lateral position of the grip in a state where the grip space is formed between the vibration damping device and the grip.
[0036]
The present invention is particularly suitable as a vibration damping device for a handle in a portable agricultural / manufacturing machine with a drive device (claim 9).
[0037]
【Example】
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a mower with an engine (a brush cutter) will be described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 2,
[0038]
The
[0039]
As shown in FIG. 3, the
The
A floating
[0040]
Here, as shown in FIG. 4, a predetermined gap (a gap on one side in the radial direction is represented by s) is provided between the
The
[0041]
On the other hand, the
A cylindrical floating
[0042]
In this
Where the gap S 1 Is a gap in the axial direction along the pipe 22 (a gap between the upper end surface of the
[0043]
In this example, the gap S 2 Is the gap S 3 Therefore, the
However, gap S 2 And gap S 3 Is reversed, that is, the gap S 3 The gap S 2 It is also possible to make the
[0044]
In this case, the
Gap S 2 And gap S 3 Are equal, both the
[0045]
In this example, the
Therefore, in this example, the
However, in a case where the
In this case, the
[0046]
The
Also in the
[0047]
In the case of the
[0048]
At this time, kinetic energy is applied to the
[0049]
The
[0050]
FIG. 6 shows the damping effect when the damping device is attached to the
Here, in FIG. 6, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents acceleration. In the figure, the dotted line indicates the result of measurement without the vibration damping device, and the solid line indicates the result of measurement with the vibration damping device mounted.
However, the measurement results shown in FIG. 6 are obtained by attaching the
[0051]
Here, the
[0052]
As shown in FIG. 6, it can be seen that the vibration transmitted to the
[0053]
Further, the
In addition, since the required mass of the
[0054]
In particular, since the
[0055]
In the
[0056]
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.
In this example, a
The
[0057]
In this example, fixed
One of the fixed
[0058]
The
[0059]
As described above, in the
Thereby, the transmission of vibration to the
[0060]
FIG. 11 shows an embodiment in which the present invention is applied to an electric drill as an electric tool.
In the figure, 100 is an electric drill, 102 is a main body, 104 and 106 are a rear handle and a front handle, respectively, 108 is a blade, 110 is a switch, and 112 is a power cord.
In this example, the
By attaching the
[0061]
FIG. 12 shows an embodiment in which the present invention is applied to a rock drill. In the figure,
By attaching the
[0062]
Although the embodiment of the present invention has been described in detail, this is merely an example, and the present invention is not limited to the handle of the mowing machine, the handle of the electric drill, and the handle of the rock drilling machine of the above example. It can be configured in various modified forms without departing from the gist of the invention, such as being applicable as a vibration device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a diagram schematically showing one embodiment of a vibration damping device according to the present invention in comparison with a dynamic damper.
(B): It is explanatory drawing of the effect of the vibration damping device of (A).
FIG. 2 is a diagram showing the damping device according to the embodiment of the present invention together with the mower in a state where the damping device is mounted on a handle of the mower.
FIG. 3 is an enlarged view showing the vibration damping device of the embodiment in a state where the vibration damping device is attached to a handle.
FIG. 4 is an enlarged view of one of the two vibration damping devices shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an enlarged view of the other of the vibration damping devices of FIG. 3;
FIG. 6 is a graph showing an effect of the vibration damping device of the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the vibration damping device used for confirming the effect shown in FIG. 6 in a state of being attached to a handle.
FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
26, 28, 54, 56, 74 Damping device
36, 46, 64, 70, 80 Mass member
38, 48, 66, 72, 82 elastic body
32, 42, 60, 76 Housing (contact part)
10 Mower with engine
12 Engine
20 handle
24 grips
34,44,62,68,78 Floating chamber
42A outer cylinder
42B inner cylinder
42C closure
50 Male thread
52 Female thread
84,86 Fixed arm
92 Grip space
S 1 , S 2 , S 3 Gap
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002216619A JP2004060696A (en) | 2002-07-25 | 2002-07-25 | Vibration damping device for handlebar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002216619A JP2004060696A (en) | 2002-07-25 | 2002-07-25 | Vibration damping device for handlebar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004060696A true JP2004060696A (en) | 2004-02-26 |
Family
ID=31938329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002216619A Withdrawn JP2004060696A (en) | 2002-07-25 | 2002-07-25 | Vibration damping device for handlebar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004060696A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009228800A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Tokai Rubber Ind Ltd | Vibration damping device for vehicle |
JP2012231804A (en) * | 2012-09-05 | 2012-11-29 | Hitachi Koki Co Ltd | Cordless horticultural tool |
-
2002
- 2002-07-25 JP JP2002216619A patent/JP2004060696A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012231804A (en) * | 2012-09-05 | 2012-11-29 | Hitachi Koki Co Ltd | Cordless horticultural tool |
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