JP2004223313A

JP2004223313A - 振動機構及び振動ローラ

Info

Publication number: JP2004223313A
Application number: JP2003010568A
Authority: JP
Inventors: Akira Mitsui; 晃三井; Makoto Sasamori; 良笹森
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】可動偏心錘とストッパとが衝突した際の衝撃力が低減され、もって衝突音の低減や磨耗粉の抑制、固定偏心錘或いはストッパの損傷防止が可能となる振動機構及び振動ローラを提供する。
【解決手段】起振軸２４に外嵌して取り付けられ、起振軸２４に対して相対的に回転可能な可動偏心錘３４と、起振軸２４と一体的に回転し、可動偏心錘３４の回転変位を規制するストッパ３６とを備えた振動機構であって、起振軸２４と可動偏心錘３４との嵌合接触による摩擦力以外に、可動偏心錘３４に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構３９を設ける構成とした。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動機構および振動ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動ローラは、主に高速道路やダム等の建設現場における盛土の締固め施工や道路のアスファルト舗装の転圧施工等に使用され、転圧輪（ロール）が振動しながら地盤を転圧していくので地盤が高密度に締め固まるという効果を有する。ロールに内蔵される振動機構としては、偏心錘を取り付けた起振軸を回転させるという構造が一般的であり、この場合、ロールに発生する起振力Ｆは次式で示される。
Ｆ＝ｍｒω^２ …式（１）
ｍは偏心質量、ｒは起振軸の軸心と偏心錘の重心との距離、ωは起振軸の角速度である。ここにｍｒの値を偏心モーメントと称する。
【０００３】
前記振動機構の一構造例を図６に示す。起振軸５１には一対の固定偏心錘５２が固設されるとともに、両固定偏心錘５２間において、可動偏心錘５３が起振軸５１に対して回転可能となるように外嵌されている。そして、両固定偏心錘５２間には可動偏心錘５３に当接して可動偏心錘５３の回転変位を規制するストッパ５４が固設されている。この図６に示した構造が適用される振動機構として、以下では、起振軸５１が単数設けられた、いわゆる「１軸式」と、一対設けられた、いわゆる「２軸式」とに分けて説明する。
【０００４】
図７は１軸式を示す説明図である。本例は２段式の可変振幅機構を備えた場合を示しており、起振軸５１が正逆回転可能に構成されている。ここで、一対の固定偏心錘５２の合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１は、可動偏心錘５３の偏心モーメントｍ_２ｒ_２よりも大きいものとする。図７（ａ）に示すように、起振軸５１がＲ方向に回転するとストッパ５４が可動偏心錘５３の一方の端部側を押圧しながら回転し、この状態では固定偏心錘５２と可動偏心錘５３の偏位の方向が逆となり、つまり固定偏心錘５２，５２と可動偏心錘５３とによる偏心錘全体の偏心モーメントの値が「ｍ_１ｒ_１−ｍ_２ｒ_２」となり、振動力が互いに打ち消されるように作用するので小さな振動力となり、低い振幅の振動となる。逆に、図７（ｂ）に示すように、起振軸５１がＳ方向に回転するとストッパ５４が可動偏心錘５３の他方の端部側を押圧しながら回転し、この状態では固定偏心錘５２と可動偏心錘５３の偏位の方向が一致して偏心錘全体の偏心モーメントの値が「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」となり、振動力が合成されるように作用するので大きな振動力となり、高い振幅の振動となる。
【０００５】
次いで、２軸式の場合について図８を参照して説明する。本例は、同期的に同方向に回転する一対の起振軸５１（５１Ａ，５１Ｂ）が、ロール内の起振機ケース（図示せず）内においてロール中心を挟んで配設された場合を示している。なお、前記起振機ケースは車両の走行時にはロールと一体となって回転するように構成されている。また、本例はロールの振動が「通常振動」と「水平振動」とに切り替え可能に構成されたタイプを示すものであり、図８（ａ），（ｂ−１）〜（ｂ−４）ではいずれもロールの回転位置に関して、起振軸５１Ａが上方に、起振軸５１Ｂが下方に位置した状態の場合を示している。
【０００６】
起振軸５１Ａにおいては、一対の固定偏心錘５２Ａが固設されるとともに、両固定偏心錘５２Ａ間には、可動偏心錘５３Ａが起振軸５１Ａに対して回動可能となるように外嵌されている。ここで、可動偏心錘５３Ａによる偏心モーメントｍ_２ｒ_２は、一対の固定偏心錘５２Ａの合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１より大きいものとする。起振軸５１Ｂにおいては、一対の固定偏心錘５２Ｂが固設されるとともに、両固定偏心錘５２Ｂ間には、可動偏心錘５３Ｂが起振軸５１Ｂに対して回動可能となるように外嵌されている。ここで、一対の固定偏心錘５２Ｂの合計の偏心モーメントｍ_３ｒ_３は、前記可動偏心錘５３Ａによる偏心モーメントｍ_２ｒ_２と同じ大きさであり、可動偏心錘５３Ｂによる偏心モーメントｍ_４ｒ_４は、前記一対の固定偏心錘５２Ａの合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と同じ大きさである。
【０００７】
図８（ａ）は通常振動の場合を示しており、起振軸５１Ａ及び５１ＢがＳ方向に回転すると、各ストッパ５４が各可動偏心錘５３Ａ，５３Ｂの一方の端部側を押圧しながら回転し、この状態では各固定偏心錘５２Ａ，５２Ｂと各可動偏心錘５３Ａ，５３Ｂの重心の位置が起振軸５１Ａ，５１Ｂを挟んで逆となる。起振軸５１Ａ側においては、一対の固定偏心錘５２Ａの合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１よりも可動偏心錘５３Ａの偏心モーメントｍ_２ｒ_２が大きく設定されているため、偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」となり、振動力が作用する方向は図における右矢印方向となる。起振軸５１Ｂ側においては、一対の固定偏心錘５２Ｂの合計の偏心モーメントｍ_３ｒ_３が、可動偏心錘５３Ｂの偏心モーメントｍ_４ｒ_４よりも大きく設定されているため、偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」となり、この場合も振動力が作用する方向は右矢印方向となる。すなわち、各偏心モーメントの値「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」，「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」は同じ値であることから、起振軸５１Ａ，５１Ｂには互いに同一の振動力が同方向に向けて発生することとなる。
【０００８】
勿論、起振軸５１Ａ及び５１Ｂは同期的に同方向に回転するので、各振動力が作用する方向の関係は維持され、例えば図示しないが、起振軸５１Ａ側の振動力が図における左方向に作用するときには起振軸５１Ｂ側の振動力も左方向に作用し、起振軸５１Ａ側の振動力が上方向、下方向に作用するときには起振軸５１Ｂ側の振動力も上方向、下方向に作用する。以上により、ロールには、各起振軸５１Ａ及び５１Ｂの振動力が同一方向に合成されて、１軸式の場合と同様に、常に同一値の振動力として作用する。本明細書ではこれを「通常振動」というものとする。
【０００９】
次いで、水平振動の場合について図８（ｂ−１）〜（ｂ−４）を参照して説明する。起振軸５１Ａ及び５１ＢがＲ方向に回転すると、各ストッパ５４が各可動偏心錘５３の他方の端部側を押圧しながら回転し、（ｂ−１）→（ｂ−２）→（ｂ−３）→（ｂ−４）の状態が繰り返される。この各状態では、固定偏心錘５２Ａと可動偏心錘５３Ａは、（ｂ−１）〜（ｂ−４）に示されるように重なった状態で回転し、起振軸５１Ａ回りの偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」となる。同様に、固定偏心錘５２Ｂと可動偏心錘５３Ｂも重なった状態で回転し、起振軸５１Ｂ回りの偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」となる。勿論、各偏心モーメントの値「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」，「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」は同じ値である。
【００１０】
（ｂ−１）の位置では、起振軸５１Ａにはロール中心に向かう力が加わり、ロール中心を挟んで１８０度反対の位置にある起振軸５１Ｂにおいても、ロール中心に向かう同じ大きさの力が加わるので、振動力は互いに打ち消される。（ｂ−２）の位置では、起振軸５１Ａにはロールの円周方向右回りに向かう力が加わり、起振軸５１Ｂにもロールの円周方向右回りに向かう力が加わる。これにより、ロールが載っている地面の接地部には右から左へ向かう方向の水平力が加わる。（ｂ−３）の位置では、起振軸５１Ａにはロール中心から遠ざかる方向に力が加わり、起振軸５１Ｂにもそれとは逆の方向に力が加わるので振動力は互いに打ち消される。（ｂ−４）の位置では、起振軸５１Ａにはロールの円周方向左回りに向かう力が加わり、起振軸５１Ｂにもロールの円周方向左回りに向かう力が加わる。これにより、ロールが載っている地面の接地部には、左から右へ向かう方向の水平力が加わる。以上により、交互に（ｂ−２）の状態と（ｂ−４）の状態が繰り返されることで、ロールの接地部には水平方向の振動力が加わる。本明細書ではこれを「水平振動」というものとする。
【００１１】
以上の通常振動と水平振動との使い分けは、通常、施工対象となる地盤の材質等により適宜に決定される。なお、水平振動に関する機構については特許文献１にも開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特公平４−６８０５号公報（第５及び第６頁、第５図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来構造の振動機構によれば、次のような問題がある。起振軸５１を図示しない振動用モータにより回転させると、ストッパ５４が可動偏心錘５３に当接（衝突）することとなるが、通常、起振軸５１は１分間当たり数千回転する仕様となっていることからその立ち上がり速度も速く、また特に１軸式の場合において低振幅振動と高振幅振動との差を大きくしたいときには、可動偏心錘５３の質量が大きくなることから、可動偏心錘５３とストッパ５４との衝突時における衝撃力が大きくなりやすくなる。そのため、大きな衝突音が発生して不快な騒音となったり、また、衝突の際に磨耗粉が発生しやすくなるため、この磨耗粉が起振軸５１を軸支するベアリング（図示せず）に侵入してベアリングに損傷を与えるおそれもある。さらには、ストッパ５４と固定偏心錘５２との固着部位（溶接箇所等）や固定偏心錘５２と起振軸５１との固着部位に大きな負荷がかかるため、例えば溶接強度を上げたうえで品質チェックを徹底させる措置が必要になる等の問題があった。
【００１４】
また、起振軸５１を回転させる駆動源が例えば油圧モータである場合、油圧モータを停止させた直後には圧油の流れの停止に基づくブレーキ力により起振軸５１側、つまりストッパ５４の回転速度は急激に下がることとなるが、可動偏心錘５３は慣性力によりそのまま高回転速度を維持したまま回転するので、前記した回転開始時の場合と同様に可動偏心錘５３とストッパ５４との衝突時における衝撃力が大きくなる。特に振動ローラは施工状況によって振動のＯＮ−ＯＦＦ操作を頻繁に行う場合も多く、以上のように振動の開始及び停止のたびに可動偏心錘５３とストッパ５４との間に大きな衝撃力が発生することは問題である。
【００１５】
また、以上の振動の開始及び停止時における衝突の問題は１軸式、２軸式共に有する問題であるが、これとは別に２軸式の場合には図９に示すような問題もある。図９は振動をかけていない状態（つまり起振軸５１Ａ，５１Ｂが回転停止の状態）でロールを回転させた場合を示す側面説明図であり、ロールが図９における反時計回りに回転すると、一対の起振軸５１Ａ，５１Ｂもロールの中心を軸として反時計回りに公転する状態を示している。一方の起振軸５１Ａ側における可動偏心錘５３Ａの動きに着目すると、（ａ）の状態でストッパ５４によりその一端側で押し上げられた可動偏心錘５３Ａは、その自重により起振軸５１Ａ回りに、反時計回りに回転する。そして、（ｃ）の状態のように可動偏心錘５３Ａは起振軸５１Ａの下方に位置するが、慣性力が作用しているためそのまま上方に向けて回転し、（ｄ）に示すように、その他端側がストッパ５４に衝突する。次いで、ストッパ５４に衝突した反動で可動偏心錘５３Ａは今度は時計回りに回転し、一方、ストッパ５４はロールの回転とともに反時計回りに公転しているので、可動偏心錘５３Ａとストッパ５４は、（ｅ）に示すように、可動偏心錘５３Ａの一端側の部位で再度衝突する。
【００１６】
したがって、無振動での走行、例えば車両の回送走行時等においても、この図９に示した可動偏心錘５３Ａとストッパ５４の２度の衝突が、走行中絶えず繰り返されることとなり、前記したように衝突音が発生して不快な騒音となったり、磨耗粉が発生しやすくなる等の問題があった。
【００１７】
以上の可動偏心錘５３とストッパ５４との衝突の問題に対して、例えば可動偏心錘５３やストッパ５４にゴム材等からなる衝撃干渉部材を設けることも考えられるが、ゴム材等の弾性を有する材質は強度が不足し、且つ剥離しやすいという問題があり、特に、振動ローラの場合、振動機構はオイルの充填された室内に収装されることから、このオイルによってゴム材が劣化しやすい等の問題もあり、長期使用には不向きである。
【００１８】
本発明は以上のような問題を解決するために創作されたものであり、可動偏心錘とストッパとが衝突した際の衝撃力が低減され、もって衝突音の低減や磨耗粉の抑制、固定偏心錘或いはストッパの損傷防止が可能となる振動機構及び振動ローラを提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、水平状に延設される起振軸に外嵌して取り付けられ、前記起振軸に対して相対的に回転可能な可動偏心錘と、前記起振軸と一体的に回転し、前記可動偏心錘の回転変位を規制するストッパとを備えた振動機構であって、前記起振軸と前記可動偏心錘との嵌合接触による摩擦力以外に、前記可動偏心錘に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構を設ける構成とした。
【００２０】
また、前記起振軸が回転停止の状態において、前記可動偏心錘は、その重心位置が、水平レベルを挟んだ所定角度の範囲外であるときには前記摩擦力によって回転が阻止され、前記所定角度の範囲内であるときには自重により前記摩擦力に抗して回転可能となるように設定されている構成とした。
【００２１】
また、前記所定角度としては、水平レベルを挟んで上下それぞれ１０度から２０度の間の値とすることが好ましい。
【００２２】
また、前記摩擦力を調整可能な摩擦力調整機構を備える構成とした。
【００２３】
また、前記起振軸には、前記可動偏心錘を挟むように一対の固定偏心錘が取り付けられ、前記ブレーキ機構は、前記可動偏心錘の側面に当接する当接部材と、この当接部材を常に前記可動偏心錘の側面に向けて付勢する付勢部材とを備えた構成からなり、少なくとも一方の固定偏心錘において設けられる構成とした。
【００２４】
さらに、前記振動機構をロールの内部に備える振動ローラとした。
【００２５】
また、ロールの内部に起振軸を２軸として備え、前記ブレーキ機構を各起振軸に備えた振動ローラとした。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る振動機構を内蔵したロールの平断面説明図であり、本発明を前記した「通常振動」と「水平振動」とに切り替え可能な２軸式の振動機構に適用した例を示すものである。また、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、（ａ）は「通常振動」の場合を、（ｂ）は「水平振動」の場合を示す。
【００２７】
ロール１は例えば図示しない振動ローラの機枠に固設された支持板２に回転自在に支持されている。ロール１は中空円筒形状を呈し、その内周面には中央部にそれぞれ貫通孔３ａ，４ａを形成した円板形状の第１鏡板３と第２鏡板４が互いに離間して固設されている。第１鏡板３と第２鏡板４との間には、貫通孔３ａと貫通孔４ａとの各周縁部にわたって挟持されるように中空円筒形状の起振機ケース５がロール１と同芯状に固設される。第１鏡板３及び第２鏡板４にはそれぞれの貫通孔３ａ，貫通孔４ａを閉塞するようにアクスルシャフト６，アクスルシャフト７が取り付けられ、各々のフランジ部６ａ，７ａにてボルト８によりそれぞれ貫通孔３ａ，貫通孔４ａの周縁部に締結固定される。
【００２８】
一方のアクスルシャフト６は、軸受１０，１０を介して軸受部材９に枢支される。軸受部材９は、取り付け板１２，防振ゴム１１を介して前記した支持板２に連結する部材である。他方のアクスルシャフト７は、取り付け板１３を介して走行用モータ１４の出力部１４ａに固設される。走行用モータ１４の固定部１４ｂは取り付け板１５，防振ゴム１６を介して支持板２側に固設されている。走行用モータ１４は通常、油圧モータ等からなる。
【００２９】
前記軸受部材９には振動用モータ取り付け部材１７を介して振動用モータ１８が固設され、その回転軸にはカップリング１９を介してギア軸２０が連結している。ギア軸２０は軸受２１，２１を介してアクスルシャフト６に枢支されることによりロール１と同芯状となるように水平に延設され、起振機ケース５内に突出したその先端部には平歯車からなる駆動ギア２３が固設されている。振動用モータ１８も通常、油圧モータ等からなり、正逆回転が可能に構成されている。
【００３０】
起振軸２４，２５は、それぞれ各両端部が軸受２２を介してアクスルシャフト６，７に枢支されることにより起振機ケース５内において水平状に延設され、ロール１の回転軸を挟んで互いに１８０度反対の位置に配設されている。起振軸２４，２５の各一端側寄りにはそれぞれ従動ギア２６，２７が固設されており、この従動ギア２６，２７が前記駆動ギア２３に噛合する。従動ギア２６，２７は互いに同一の径及び同一の歯数を有するものである。
【００３１】
以上により、走行用モータ１４の出力部１４ａが回転すると、アクスルシャフト６が軸受部材９に対して回転可能に構成されていることから、ロール１が走行回転し、これに伴って起振軸２４，２５は図９で説明したようにロール１の回転軸回りに公転する。また、振動用モータ１８を作動させると、駆動ギア２３が回転し、この駆動ギア２３に噛合する従動ギア２６，２７により起振軸２４，２５は同期的に、且つ同一方向に回転する。
【００３２】
本実施形態における振動機構３１は、前記した起振軸２４，２５と、起振軸２４，２５に固設される各一対の固定偏心錘３２，３３と、起振軸２４，２５に対して相対的に回転可能な可動偏心錘３４，３５と、起振軸２４，２５とそれぞれ一体的に回転し、可動偏心錘３４，３５の回転変位を規制するストッパ３６，３７とを備えた構成からなる。
【００３３】
先ず、起振軸２４側について説明すると、一対の固定偏心錘３２は互いに離間して起振軸２４に溶接等により固設されている。固定偏心錘３２は、図２に示すように、起振軸２４に外嵌して固設される基端部３２ａと、この基端部３２ａから起振軸２４の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３２ｂとを有している。ストッパ３６はピン形状を呈した部材であり、両固定偏心錘３２に穿設された貫通孔に挿通されることにより、図１に示すように、固定偏心錘３２，３２間において起振軸２４と平行となるように掛け渡された状態となり、溶接等により固定偏心錘３２，３２に固設されている。可動偏心錘３４は、固定偏心錘３２，３２の間に取り付けられる部材であって、図２に示すように、起振軸２４に回転可能に外嵌する基端部３４ａと、この基端部３４ａから起振軸２４の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３４ｂとを有した構成からなる。
【００３４】
次いで、起振軸２５側について説明すると、基本的には起振軸２４側と同様な構成となっている。すなわち、一対の固定偏心錘３３は、互いに離間して起振軸２５に固設されており、図２に示すように、起振軸２５に外嵌して固設される基端部３３ａと、この基端部３３ａから起振軸２５の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３３ｂとを有している。ストッパ３７はピン形状を呈した部材であり、両固定偏心錘３３に穿設された貫通孔に挿通されることにより、図１に示すように、固定偏心錘３３，３３間において起振軸２５と平行となるように掛け渡された状態で固定偏心錘３３，３３に固設される。可動偏心錘３５は、固定偏心錘３３，３３の間に取り付けられる部材であって、図２に示すように、起振軸２５に回転可能に外嵌する基端部３５ａと、この基端部３５ａから起振軸２５の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３５ｂとを有する。
【００３５】
以上の固定偏心錘３２と固定偏心錘３３との互いの位置関係は、図２に示すように、偏心部３２ｂと偏心部３３ｂとが、起振軸２４と起振軸２５の各軸心を結ぶ中心線３８を挟んで互いに反対に位置するような関係にある。また、起振軸２４側において、可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２は、一対の固定偏心錘３２の合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１より大きく設定されている。そして、起振軸２５側において、一対の固定偏心錘３３の合計の偏心モーメントｍ_３ｒ_３は、前記可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２と同じ大きさであり、可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４は、前記一対の固定偏心錘３２の合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と同じ大きさに設定されている。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、「通常振動」の場合には、駆動ギア２３が図における反時計回りに回転し、従動ギア２６，２７を介して起振軸２４，２５が時計回りに回転すると、各ストッパ３６，３７が各可動偏心錘３４，３５の一方の端部側を押圧しながら回転する。この状態では各固定偏心錘３２，３３の重心の位置と各可動偏心錘３４，３５の重心の位置が起振軸２４，２５を挟んで逆となる。起振軸２４側においては、一対の固定偏心錘３２の合計の偏心モーメントｍ_１ｒ_１よりも可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２が大きく設定されているため、偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」となり、振動力が作用する方向は図における右矢印方向となる。起振軸２５側においては、一対の固定偏心錘３３の合計の偏心モーメントｍ_３ｒ_３が可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４よりも大きく設定されているため、偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」となり、この場合も振動力が作用する方向は右矢印方向となる。すなわち、各偏心モーメントの値「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」，「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」は同じ値であることから、起振軸２４，２５には互いに同一の振動力が同方向に向けて発生することとなる。
【００３７】
次いで、図２（ｂ）に示すように、「水平振動」の場合には、駆動ギア２３が図における時計回りに回転し、従動ギア２６，２７を介して起振軸２４，２５が反時計回りに回転することで、各ストッパ３６，３７が各可動偏心錘３４，３５の他方の端部側を押圧しながら回転する。この「水平振動」では、起振軸２４においては固定偏心錘３２と可動偏心錘３４とが重なりながら回転し、起振軸２５においても固定偏心錘３３と可動偏心錘３５とが重なりながら回転する。したがって、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」であり、起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントは「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」である。勿論、各偏心モーメントの値「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」，「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」は同じ値である。
【００３８】
図２（ｂ）に示した状態は、前記した図８（ｂ−４）と同一の状態である。すなわち、起振軸２４にはロールの円周方向左回りに向かう力が加わり、起振軸２５にもロールの円周方向左回りに向かう力が加わる。これにより、ロールが載っている地面の接地部には、図における左から右へ向かう方向の水平力が加わる。なお、図８（ｂ−１）〜（ｂ−３）に対応する状態の説明はここでは省略するものとする。
【００３９】
さて、本発明は、以上の振動機構３１において、起振軸２４，２５と可動偏心錘３４，３５との嵌合接触による摩擦力以外に、図１等に示すように、可動偏心錘３４，３５に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構３９を設けたことを主な特徴とする。本実施形態において、「起振軸２４，２５と可動偏心錘３４，３５との嵌合接触による摩擦力」とは、勿論、起振軸２４の外周面と基端部３４ａに穿設された貫通孔の内周面との接触による摩擦力、及び起振軸２５の外周面と基端部３５ａに穿設された貫通孔の内周面との接触による摩擦力をいうものである。
【００４０】
起振軸２４，２５に設けた各ブレーキ機構３９は互いに略同一の構成であるため、以下では起振軸２４側のブレーキ機構３９についてのみ説明する。本実施形態では、ブレーキ機構３９として、図３に示すように、可動偏心錘３４の側面に当接する当接部材４０と、この当接部材４０を常に可動偏心錘３４の側面に向けて付勢する付勢部材４１とを備えた構成としている。
【００４１】
図３を参照して具体的に説明すると、各固定偏心錘３２の偏心部３２ｂにおいて水平方向に貫通するように貫通孔３２ｃを穿設し、この貫通孔３２ｃの内部に、当接部材４０としての鋼球４０Ａと、付勢部材４１としての圧縮ばね４１Ａを収装する。そして、固定偏心錘３２の外側面には、ボルト取り付け座４２を、その雌ねじ孔が貫通孔３２ｃと同心状となるように溶接等により固設する。これにより、ボルト取り付け座４２に調整用ボルト４３を螺合させることで、圧縮ばね４１Ａは調整用ボルト４３の先端面と鋼球４０Ａとの間で圧縮され、もって鋼球４０Ａを可動偏心錘３４の側面に向けて付勢（押圧）する。これにより、可動偏心錘３４の側面と鋼球４０Ａとの間には摩擦力が発生し、この摩擦力が起振軸２４回りの可動偏心錘３４の回転に対する抵抗力として作用することとなる。なお、符号４４は、調整用ボルト４３のゆるみ止め用のロックナットを示す。
【００４２】
また、調整用ボルト４３のねじ込み量を調整することにより圧縮ばね４１Ａ（付勢部材４１）の付勢力を調整できるので、前記摩擦力の値を適宜に調整できることとなる。このように、固定偏心錘３２に貫通孔３２ｃを穿設し、その内部に当接部材４０や付勢部材４１を収装し、調整用ボルト４３にて付勢部材４１の付勢力を調整可能とする構造とすれば、簡易なブレーキ機構３９となり、且つ、摩擦力を調整可能な摩擦力調整機構４５をも兼ねた構造にできる。
【００４３】
図３（ａ）において仮想線にて示す符号４６は、可動偏心錘３４の側面に対する鋼球４０Ａ（当接部材４０）の回転軌跡を示す。本図から判るように、鋼球４０Ａは、常に可動偏心錘３４の側面（基端部３４ａの側面及び偏心部３４ｂの側面）において、起振軸２４回りにおける固定偏心錘３２と可動偏心錘３４との相対的な全ての回動範囲にわたって接触するように構成されているので、固定偏心錘３２と可動偏心錘３４とのいかなる相対的な変位角度においても、前記摩擦力を発生することができ、また、押し付けている鋼球４０Ａが抜け落ちることもない。
【００４４】
ここで、ブレーキ機構３９はどちらか一方の固定偏心錘３２にのみ設けることも可能である。しかし、その場合、圧縮ばね４１Ａの付勢力により可動偏心錘３４は他方の固定偏心錘３２の側面に接触することとなるが、その接触状態は、固定偏心錘３２と可動偏心錘３４との互いの位相角度の違いによって異なるため、摩擦力の値が安定性に欠けるというおそれがある。これに対し、図３（ｂ）に示すように、両方の固定偏心錘３２に同一構造のブレーキ機構３９を可動偏心錘３４を挟んで対称的に設けることで、安定した摩擦力を可動偏心錘３４に付与することができる。
【００４５】
以上のように、可動偏心錘３４に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構３９を備える構成とすれば、この摩擦力が起振軸２４回りの可動偏心錘３４の回転に対する抵抗力として作用するので、その分、可動偏心錘３４の回転力が弱まり、ストッパ３６に衝突した際には衝撃力が低減される。したがって、衝突音の低減化が図れるとともに、磨耗粉の発生が抑制されるので、振動機構等を構成する軸受（図１における符号２１，２２）の損傷防止が図れる。また、ストッパ３６と固定偏心錘３２との固着部位（溶接箇所等）や固定偏心錘３２と起振軸２４との固着部位に加わる負荷も低減されるので、長期的な品質維持性能が向上する。
【００４６】
次いで、前記摩擦力の程度に関し、摩擦力が弱すぎると、可動偏心錘３４とストッパ３６との衝撃力の低減機能において劣ることとなり、逆に摩擦力が強すぎると、起振軸２４の回転方向を切り替えたとき、つまり「通常振動」と「水平振動」との切り替え時（１軸式の場合にあっては、「低振幅」と「高振幅」との切り替え時）において可動偏心錘３４が切り替え方向にスムースに追従回転せず、特に、回転数が上がると可動偏心錘３４の遠心力により、起振軸２４と可動偏心錘３４の摩擦力が上がって切り替わらなくなる、というおそれがある。
【００４７】
この問題に対し、本発明者は各種の設定試験を行い、起振軸２４が回転停止の状態において、可動偏心錘３４を、その重心位置が、水平レベルを挟んだ所定角度の範囲外であるときにはブレーキ機構３９による摩擦力によって回転が阻止され、前記所定角度の範囲内であるときには自重により前記摩擦力に抗して回転可能となるように設定すれば、可動偏心錘３４とストッパ３６との衝撃力の低減機能と、起振軸２４の回転方向の切り替え時における可動偏心錘３４のスムースな追従回転性とを両立させ得ることが判明した。換言すると、可動偏心錘３４の自重によるモーメントが所定の値未満の状態においては、可動偏心錘３４の回転が阻止され、所定の値以上に達したときに回転するように設定するものである。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、可動偏心錘３４の重心Ｇに対する重力によるモーメントｍ_２ｇｒ_２・ｃｏｓθ（ｍ_２は偏心質量、ｇは重力加速度、ｒ_２は起振軸２４の軸心と可動偏心錘３４の重心Ｇとの距離、θは、起振軸２４の軸心と可動偏心錘３４の重心Ｇとを結ぶ線と、水平線との交差角度を表す）が最大となるのは、可動偏心錘３４の重心Ｇの位置が起振軸２４の軸心と互いに水平レベルにあるとき、つまり交差角度θが零のときであり、その値はｍ_２ｇｒ_２となる。したがって、前記所定角度としてのθ（水平レベルを挟んで±θ）の範囲内に重心Ｇが位置したときに、重力によるモーメントｍ_２ｇｒ_２・ｃｏｓθがブレーキ機構３９の摩擦力に打ち勝って、可動偏心錘３４が摩擦力に抗して自重により図４における反時計回りに回転するように設定する。
【００４９】
設定試験の結果、所定角度θとしては、１０度から２０度の値とすれば良好な結果が得られることが判った。そのようにしてブレーキ機構３９が設定されていれば、起振軸２４が停止しているときは少なくとも、図４（ｂ）に示すように、±１０度の範囲内のいずれかに重心Ｇが位置したときには可動偏心錘３４が必ず回り、±２０度の範囲外に重心Ｇが位置したときには可動偏心錘３４が回らないこととなり、前記したように、可動偏心錘３４とストッパ３６との衝撃力の低減機能と、起振軸２４の回転方向の切り替え時における可動偏心錘３４のスムースな追従回転性とを良好に両立できることが判明した。可動偏心錘３４は回転初期には必ずこの位置を通過するため、重力によるモーメントｍ_２ｇｒ_２・ｃｏｓθと回転慣性抵抗力により、確実に切り替わるものである。
【００５０】
次に、図５は可動偏心錘３４とストッパ３６との衝撃力をさらに効果的に低減する機構を付加した場合を示す側面説明図である。この場合、例えば、ストッパ３６に衝突する可動偏心錘３４の部位に孔４７を穿設し、この孔４７に、可動偏心錘３４の表面部から突出するように配設され、ストッパ３６に衝突する衝突部材４８と、衝突部材４８を可動偏心錘３４の表面部から突出させるように常時付勢する弾性部材（圧縮ばね材等）４９を収装する。これにより、可動偏心錘３４が回転してストッパ３６に衝突する際には、衝突部材４８がストッパ３６に衝突することとなり、弾性部材４９の弾性力によって、衝突部材４８が孔４７内に後退する過程において衝撃力が低減（緩衝）される。なお、衝突部材４８と弾性部材４９としては例えば公知のプランジャユニットが適用できる。
【００５１】
また、以上に説明したような振動機構をロール１内に備えた振動ローラとすることにより、騒音が小さく、また、軸受の損傷が防止されるので信頼性の高い締固め車両となり、さらに、ストッパ３６，３７の取り付け部位等の固着強度、具体的には溶接強度を上げる必要もなくなるので組み立て作業が簡易な締固め車両となる。特に、本実施形態のように、ロール１の内部に起振軸を２軸として備えた振動ローラにおいて、各起振軸２４，２５にブレーキ機構３９を備える構成とすれば、無振動での走行、例えば車両の回送時等において、起振軸２４，２５がロール１の回転軸回りに公転することによって起こる可動偏心錘３４，３５とストッパ３６，３７との各衝突時の衝撃力も低減できる。
【００５２】
以上、本発明について好適な実施形態を説明した。説明した形態は起振軸が２軸式の場合であったが、本発明は勿論、１軸式の場合にも適用可能である。また、本発明に係る振動機構はロールの振動に限られず、その他の振動装置にも適用可能である。さらに、設計によっては、固定偏心錘を個別に有さず、起振軸と一体に成形する場合もあり得、本発明はこの場合にも適用可能である。その他、本発明は、各構成要素の形状やレイアウト、個数等についてその主旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果が奏される。
（１）可動偏心錘に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構を備える構成とすれば、この摩擦力が起振軸回りの可動偏心錘の回転に対する抵抗力として作用するので、その分、可動偏心錘の回転力が弱まり、ストッパに衝突した際には衝撃力が低減される。したがって、衝突音の低減化が図れるとともに、磨耗粉の発生が抑制されるので、振動機構等を構成する軸受等の損傷防止が図れる。また、ストッパの固着部位に加わる負荷も低減されるので、長期的な品質維持性能が向上する。
（２）前記起振軸が回転停止の状態において、可動偏心錘を、その重心位置が、水平レベルを挟んだ所定角度の範囲外であるときには前記摩擦力によって回転が阻止され、前記所定角度の範囲内であるときには自重により前記摩擦力に抗して回転可能となるように設定すれば、可動偏心錘とストッパとの衝撃力の低減機能と、起振軸の回転方向の切り替え時における可動偏心錘のスムースな追従回転性とを両立できる。
（３）前記所定角度としては、水平レベルを挟んで上下それぞれ１０度から２０度の間の値であれば、可動偏心錘とストッパとの衝撃力の低減機能と、起振軸の回転方向の切り替え時における可動偏心錘のスムースな追従回転性とをより効果的に両立できる。
（４）前記摩擦力を調整可能な摩擦力調整機構を備える構成とすれば、摩擦力の初期設定やメンテナンス時における摩擦力の設定が容易に行えることとなる。
（５）起振軸に、可動偏心錘を挟むように一対の固定偏心錘が取り付けられた振動機構において、前記ブレーキ機構として、可動偏心錘の側面に当接する当接部材と、この当接部材を常に可動偏心錘の側面に向けて付勢する付勢部材とを備えた構成とし、このブレーキ機構を少なくとも一方の固定偏心錘において設ける構成とすれば、簡易で組み付けの容易なブレーキ機構が実現される。
（６）以上の振動機構をロールの内部に備えた振動ローラとすれば、騒音が小さく、また、軸受の損傷が防止されるので信頼性の高い締固め車両となり、さらに、ストッパの取り付け部位等の固着強度を上げる必要もなくなるので組み立て作業の簡易な締固め車両となる。
（７）特に、ロールの内部に起振軸を２軸として備えた振動ローラにおいて、各起振軸にブレーキ機構を備える構成とすれば、例えば車両の回送時等において、起振軸がロールの回転軸回りに公転することによって起こる可動偏心錘とストッパとの衝突時の衝撃力も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動機構を内蔵したロールの平断面説明図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図であり、（ａ）は「通常振動」の場合を、（ｂ）は「水平振動」の場合を示す。
【図３】（ａ）は図１におけるＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４】（ａ）は図１におけるＢ−Ｂ断面図であり、可動偏心錘の重心に対する重力によるモーメントが最大となったときの状態を示す。（ｂ）は可動偏心錘が回動する所定角度の設定状態を示す説明図である。
【図５】可動偏心錘に衝突部材と弾性部材を付加した場合を示す説明図である。
【図６】従来における振動機構の一構造例を示し、（ａ）は正面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【図７】１軸式で可変振幅機構を備えた振動機構の作用を示す側面説明図であり、（ａ）は低振幅振動の場合、（ｂ）は高振幅振動の場合である。
【図８】２軸式で「通常振動」と「水平振動」との切り替えが可能な振動機構の作用を示す側面説明図であり、（ａ）は通常振動の場合を、（ｂ−１）〜（ｂ−４）は水平振動の場合を示す。
【図９】２軸式で「通常振動」と「水平振動」との切り替えが可能な振動機構において、起振軸が回転停止の状態においてロールの中心回りに公転した際の作用説明図である。
【符号の説明】
１ロール
２４，２５起振軸
３１振動機構
３２，３３固定偏心錘
３４，３５可動偏心錘
３６，３７ストッパ
３９ブレーキ機構
４０当接部材
４１付勢部材
４５摩擦力調整機構

Claims

水平状に延設される起振軸に外嵌して取り付けられ、前記起振軸に対して相対的に回転可能な可動偏心錘と、前記起振軸と一体的に回転し、前記可動偏心錘の回転変位を規制するストッパとを備えた振動機構であって、
前記起振軸と前記可動偏心錘との嵌合接触による摩擦力以外に、前記可動偏心錘に対してその回転を妨げる摩擦力を付与するブレーキ機構を設けたことを特徴とする振動機構。
前記起振軸が回転停止の状態において、前記可動偏心錘は、その重心位置が、水平レベルを挟んだ所定角度の範囲外であるときには前記摩擦力によって回転が阻止され、前記所定角度の範囲内であるときには自重により前記摩擦力に抗して回転可能となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の振動機構。
前記所定角度は、水平レベルを挟んで上下それぞれ１０度から２０度の値であることを特徴とする請求項２に記載の振動機構。
前記摩擦力を調整可能な摩擦力調整機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の振動機構。
前記起振軸には、前記可動偏心錘を挟むように一対の固定偏心錘が取り付けられ、
前記ブレーキ機構は、前記可動偏心錘の側面に当接する当接部材と、この当接部材を常に前記可動偏心錘の側面に向けて付勢する付勢部材とを備えた構成からなり、少なくとも一方の固定偏心錘において設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の振動機構。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の振動機構をロールの内部に備えたことを特徴とする振動ローラ。
ロールの内部に起振軸を２軸として備え、前記ブレーキ機構を各起振軸に備えたことを特徴とする請求項６に記載の振動ローラ。