JP2005344811A - Vibration control structure using oval coil spring - Google Patents
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Description
この発明は、機械装置、建築物、及び構造物等の免震、防振用に広く使用されるオーバルコイルバネ利用の防振構造体に関する。 The present invention relates to an anti-vibration structure using an oval coil spring widely used for seismic isolation and anti-vibration of mechanical devices, buildings, and structures.
一般的に、バネとしては、平バネ、重ね板バネ、ねじりコイルバネ、渦巻きバネ、棒ねじりバネ、円筒形コイルバネ、円錐形コイルバネ、輪バネ等が知られ、防振材としてはゴム状弾性体を使用する例が多い。 In general, flat springs, stacked leaf springs, torsion coil springs, spiral springs, bar torsion springs, cylindrical coil springs, conical coil springs, ring springs, and the like are known as springs, and rubber elastic bodies are used as vibration-proof materials. There are many examples to use.
防振装置に用いられる防振材料としては、振動や音を吸収して減衰させる機能が優れ、且つ強度の高い材料が望まれる。防振ゴム、空気バネ、金属バネ等が知られ、建築物用、輸送機関やその他のエンジン用として、また、例えば、防振ゴムは、車両、機械、その他の設備に取り付けて、振動の伝搬防止等の制振の目的で使用されているのが通例である。 As an anti-vibration material used for an anti-vibration device, a material having an excellent function of absorbing and attenuating vibration and sound and a high strength is desired. Anti-vibration rubber, air springs, metal springs, etc. are known. For buildings, transportation and other engines, for example, anti-vibration rubber is attached to vehicles, machines and other equipment to propagate vibration. It is usually used for the purpose of vibration suppression such as prevention.
また、「ゴム弾性を有する軟質層と、剛性を有する硬質層とをそれぞれ複数層、交互に積層した免震構造体であって、上記軟質層が、ベースポリマーにキシレン樹脂を添加したゴム材料にて形成されていることを特徴とする免震構造体。」という公報が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
然しながら、上述の従来例では、各種ゴム材料に常時負荷が掛かった状態の場合、永久圧縮歪により、弾性劣化を表す化学反応が進み、三次元網目構造を形成する架橋が破壊され、機能的劣化、即ち、材質的に老化現象が早く訪れ、寿命の問題、経済的な問題、また、メンテナンス上の問題が解消されない。 However, in the above-described conventional example, when a load is constantly applied to various rubber materials, a chemical reaction indicating elastic deterioration proceeds due to permanent compression strain, and the bridge forming the three-dimensional network structure is destroyed, resulting in functional deterioration. That is, the aging phenomenon occurs early in terms of material, and the life problem, economic problem, and maintenance problem cannot be solved.
この発明は、上述の事情に鑑みて成されたもので、小さな負荷変動に対して、変形率が大きく、振動や音の吸収減衰機能が高いオーバルコイルバネを横臥状態で用い、且つ振動等の変位を滑らかに伝えるためのスラスト軸受けや滑り部材を併設することにより、長寿命化が図れて経済的なオーバルコイルバネ利用の防振構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses an oval coil spring having a large deformation rate and a high vibration and sound absorption / damping function for small load fluctuations in a recumbent state, and displacement such as vibration. An object of the present invention is to provide an economical anti-vibration structure using an oval coil spring with a longer life by providing a thrust bearing and a sliding member for smoothly transmitting the vibration.
この発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。 The present invention can solve the above problems by providing the following configuration.
(1)上下フランジの間にオーバルコイルバネを挟装してなる第1のユニットと、上下フランジの間に軸受け部材を挟装してなる第2のユニットと、を上下いずれかを選択的に設定して重設合体して成るオーバルコイルバネ利用の防振構造体。 (1) Select one of the upper and lower ones of the first unit in which the oval coil spring is sandwiched between the upper and lower flanges and the second unit in which the bearing member is sandwiched between the upper and lower flanges. A vibration-proof structure using an oval coil spring formed by overlapping and combining.
(2)前記第1のユニットは、上下フランジの対向する内面に長溝を有し、対となる上下フランジ間にオーバルコイルバネを横臥・遊嵌・挟入して成り、前記第2のユニットは、上フランジの内面となる下面に凹部を所定ピッチで配設すると共に対向する下フランジの内面となる上面に長溝を設け、前記凹部に係合する軸受け部材をそれぞれ自転可能に上下フランジ間に嵌装して軸受けユニットを形成する前項(1)記載のオーバルコイルバネ利用の防振構造体。 (2) The first unit has long grooves on the inner surfaces of the upper and lower flanges facing each other, and an oval coil spring is lying on the side, loosely fitted, and sandwiched between the paired upper and lower flanges. Concave portions are arranged at a predetermined pitch on the lower surface, which is the inner surface of the upper flange, and a long groove is formed on the upper surface, which is the inner surface of the opposed lower flange. The vibration isolation structure using the oval coil spring according to the preceding item (1), wherein the bearing unit is formed.
(3)上下フランジの間にオーバルコイルバネを挟装してなる第1のユニットと、上下フランジの間に滑り部材を挟装してなる第3のユニットと、を上下いずれかを選択的に設定して重設合体して成るオーバルコイルバネ利用の防振構造体。 (3) Select one of the upper and lower ones of the first unit in which the oval coil spring is sandwiched between the upper and lower flanges and the third unit in which the sliding member is sandwiched between the upper and lower flanges. A vibration-proof structure using an oval coil spring formed by overlapping and combining.
(4)前記第1のユニットは、上下フランジの対向する内面に長溝を有し、対となる上下フランジ間にオーバルコイルバネを横臥・遊嵌・挟入して成り、前記第3のユニットは、対となる上下フランジ間の内面所定範囲に滑り部材を係合展設して滑りユニットを形成する前項(3)記載のオーバルコイルバネ利用の防振構造体。 (4) The first unit has long grooves on the inner surfaces of the upper and lower flanges facing each other, and an oval coil spring is lying on the side, loosely fitted, and sandwiched between the paired upper and lower flanges. The vibration-proof structure using the oval coil spring according to (3) above, wherein a sliding unit is formed by engaging and sliding a sliding member in a predetermined inner surface range between a pair of upper and lower flanges.
小さな負荷変動に対して、変形率が大きく、振動や音の吸収減衰機能が高いオーバルコイルバネを横臥状態で用い、且つ振動等の変位を滑らかに伝えるためのスラスト軸受けや滑り部材を併設することにより、長寿命化が図れて経済的なオーバルコイルバネ利用の防振構造体を提供することが出来る。 By using an oval coil spring with a large deformation rate and a high vibration / sound absorption / damping function for small load fluctuations in a recumbent state, and by installing a thrust bearing and sliding member to smoothly transmit displacement such as vibration Therefore, it is possible to provide an anti-vibration structure using an oval coil spring that has an extended life and is economical.
本発明に係るオーバルコイルバネ利用の防振構造体の実施の形態について説明する。 An embodiment of a vibration-proof structure using an oval coil spring according to the present invention will be described.
図1は、実施例1における構成の一例を示す説明図、(a)は平面図、(b)は側断面図、(c)は要部の部分切り欠き斜視図、図2は、実施例2における構成の一例を示す説明図、(a)は平面図、(b)は側断面図、図3は、実施例3における構成の一例を示す側断面図、図4は、実施例4における構成の一例を示す説明図、(a)は側断面図、(b)は要部断面斜視図、図5は、実施例5における構成の一例を示す側断面図、図6は、実施例6における構成の一例を示す側断面図である。 1A and 1B are explanatory views showing an example of the configuration of the first embodiment, FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a side sectional view, FIG. 1C is a partially cutaway perspective view of the main part, and FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a configuration in FIG. 2, (a) is a plan view, (b) is a side sectional view, FIG. 3 is a side sectional view showing an example of a configuration in Example 3, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing an example of the configuration, FIG. 5A is a side sectional view, FIG. 5B is a sectional perspective view of the main part, FIG. 5 is a side sectional view showing an example of the configuration in Example 5, and FIG. It is a sectional side view which shows an example of a structure in.
実施例1は、構造体全体の形状を円筒形とし、軸受け部材2を球形のボールを用いたボールベアリングとした場合で、図1に示すように、オーバルコイルバネ1と、ボールベアリングを形成する軸受け部材2とを組合せたオーバルコイルバネ利用の防振構造体であって、内面に長溝5a、6aを有する対の上下フランジ3、4間にオーバルコイルバネ1を横臥・遊嵌・挟入してコイルバネユニットを形成する第1のユニット「イ」と成し、また上フランジ3の内面となる下面に、例えば前記ボールの球面に係合する断面円弧状の凹部3aを所定ピッチで配設すると共に(図1では、上フランジ3の内面を周縁部に沿って8等分して凹部3aを設け、8個のボールを一定のピッチで設けられた前記凹部3aに係合並設した場合を示している。)、下フランジ4の内面となる上面に前記ボールの配列に係合する断面円弧状の環状長溝4aを設け、前記凹部3aに係合する軸受け部材(ボール)2をそれぞれ自転可能に上下フランジ間に嵌装して軸受けユニットを形成する第2のユニット「ロ」と成し、前記第1のユニット「イ」と第2のユニット「ロ」を重設合体して成ることを特徴とする。尚、図1(b)、(c)にても明らかなように、最上部の上フランジ3と最下部の下フランジ6は円板状を、そして中間のフランジとなる下フランジ4と上フランジ5は環状を呈したものである。
In the first embodiment, the overall structure is cylindrical, and the
最上部の上フランジ3と最下部の下フランジ6は、共に円板状を呈し、最下部の下フランジ6の中心には締結用の雄ネジを有するボルト7を立設し、最上部の上フランジ3の中心には、このボルト7が緩挿可能な貫通穴3bが穿設され、第1のユニット「イ」の上フランジ5と第2のユニット「ロ」の下フランジ4は平面が同一寸法の環状フランジで構成され、図1(b)に示すように、各フランジを所定順に積み重ね、バネ10及び上ワッシャー9を介してボルト7にナット8が螺嵌され防振構造体を弾力的に締結する構成としてある。
The
他の符号について、4b及び5bは環状のフランジを形成する下フランジ4と上フランジ5それぞれのリング内周面である。7aはボルト7の先端部である。
Regarding the other reference numerals, 4b and 5b are ring inner peripheral surfaces of the
上述の構成及び図面を参照して作用を説明する。 The operation will be described with reference to the above-described configuration and drawings.
例えば、機械装置や建物の所定部位に本発明に係るオーバルコイルバネ利用の防振構造体を取り付け、地震あるいはその他の振動が発生した場合、先ず最上部の上フランジ3がその振動を感じたとすると、横臥して長溝5a、6aに遊嵌状態のオーバルコイルバネ1の傾斜角度が振動の大きさに比例して垂直角に対してその角度が広がる方向に変形し、この変形した分だけ沈み込み、この動きに合わせてほぼ同時に第1のユニット「イ」の上フランジ5と第2のユニット「ロ」の下フランジ4が水平面に沿ってボルト7の軸心を中心にオーバルコイルバネ1の変位に合わせて回動移動し、この動きに合わせてボール状の軸受け部材2が前記回動に従動して自転し、下フランジ4の長溝4aに沿って回動移動した分だけ初期状態の位置に戻すように機能して最上部の上フランジ3は載設している機械装置や建物と共に僅かに上下動し、即復元される。尚、この時、締結用に組み込まれたバネ10の弾力的な作用により、締結状態を維持し、構造が崩れたりするような不都合な状態を引き起こすことはない。
For example, when an anti-vibration structure using an oval coil spring according to the present invention is attached to a predetermined part of a mechanical device or a building, and an earthquake or other vibration occurs, first, when the uppermost
実施例2は、実施例1の第2のユニット「ロ」を変形した「*ロ」の場合の例であり、図2(a)、(b)に示すように、軸受けの構造が所謂「スラスト玉軸受け」から「スラストころ軸受け(軸受け)」に変わった場合の一例である。 The second embodiment is an example in the case of “* ro”, which is a modification of the second unit “ro” in the first embodiment. As shown in FIGS. This is an example in the case of changing from “thrust ball bearing” to “thrust roller bearing (bearing)”.
尚、下フランジ4−1の内面となる上面に前記截頭円錐ころの配列及び截頭円錐ころの曲面に係合する環状長溝(4−1)aを設け、前記凹部(3−1)aに係合する軸受け部材(截頭円錐ころ)2−1をそれぞれ自転可能に上下フランジ間に嵌装して軸受けユニットを形成する第2のユニット「*ロ」としたものである。 An annular long groove (4-1) a that engages with the arrangement of the frusto-conical rollers and the curved surface of the frusto-conical rollers is provided on the upper surface, which is the inner surface of the lower flange 4-1, and the recess (3-1) a is provided. The bearing member (the frustoconical roller) 2-1 that engages with each other is fitted between the upper and lower flanges so as to be able to rotate, thereby forming a second unit “* ro”.
その他の構成及び作用は実施例1の場合と同様であるので説明を省略する。 Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
実施例1の場合と異なる符号について、第2のユニット「*ロ」の上フランジを3−1、長溝を(3−1)a、中心部の貫通穴を(3−1)b、第2のユニット「*ロ」の下フランジを4−1、環状長溝を(4−1)a、リング内周面を(4−1)bとした。 About the code | symbol different from the case of Example 1, the upper flange of the 2nd unit "* ro" is 3-1, the long groove is (3-1) a, the through hole of the central part is (3-1) b, the second The lower flange of the unit “* ro” was 4-1; the annular long groove was (4-1) a; and the ring inner peripheral surface was (4-1) b.
実施例3は、オーバルコイルバネ1と、滑り部材12とを組合せたオーバルコイルバネ利用の防振構造体であって、内面に長溝5a、6aを有する対の上下フランジ5、6間にオーバルコイルバネ1を横臥・遊嵌・挟入してコイルバネユニットを形成する第1のユニット「イ」と成し、また対となる上下フランジ3−2、4−2間の内面所定範囲(3−2)a、(4−2)aに滑り部材12を係合展設して滑りユニットを形成する第3のユニット「ハ」と成し、前記第1のユニット「イ」と第3のユニット「ハ」を重設合体したことを特徴とする。
The third embodiment is an anti-vibration structure using an oval coil spring in which an
滑り部材12は、フッ素樹脂やフェノール樹脂が適しており、本実施例では、第1のユニット「イ」の上フランジ5と第3のユニット「ハ」の下フランジ4−2の環状の形に合わせた環状板体としてある。また、ガラス繊維や布等の充填材を混入し、引張、圧縮等の機械的性質を高めるようにすることも出来る。
Fluorine resin or phenol resin is suitable for the sliding
作用については、実施例1、2の第2のユニット「ロ」及び「*ロ」が軸受け部材で、自転して変位を吸収、調整したが、本実施例3の滑り部材の場合は、ベアリングの自転に代わって樹脂板の滑り機能を利用したものである。その他の作用は実施例1の場合と同様であるので省略する。 As for the operation, the second units “B” and “* B” in the first and second embodiments are bearing members, which rotate to absorb and adjust the displacement. However, in the case of the sliding member of the third embodiment, the bearing Instead of rotating, the sliding function of the resin plate is used. Since other operations are the same as those in the first embodiment, a description thereof will be omitted.
尚、実施例1及び2の場合と異なる符号について、第3のユニット「ハ」の上フランジを3−2、滑り部材12との接触面を(3−2)a、中心部の貫通穴を(3−2)b、第3のユニット「ハ」の下フランジを4−2、滑り部材12との接触面を(4−2)a、リング内周面を(4−2)b、滑り部材12のリング内周面を12aとした。
In addition, about the code | symbol different from the case of Example 1 and 2, the upper flange of 3rd unit "c" is 3-2, the contact surface with the sliding
以下に説明する実施例4、5、6は、前述の実施例1、2、3の円形配列を基本とした構成に対して直線配列の構成としたことが異なる点である。 The fourth, fifth, and sixth embodiments to be described below are different from the configuration based on the circular arrangement of the first, second, and third embodiments described above in that the arrangement is a linear arrangement.
実施例4は、前述の実施例1〜3の平面で見て円形の構成とした場合とは異なり、直線的に配置した構成としたものであり、図4に示すように、最上部の上フランジ15と最下部の下フランジ18は、共に方形状を呈し、最下部の下フランジ18の中心付近には締結用の雄ネジを有するボルト7を立設し、最上部の上フランジ15の中心には、このボルト7が緩挿可能な貫通穴15bが穿設され、第1のユニット「ニ」の上フランジ17と第2のユニット「ホ」の下フランジ16は平面が同一寸法の細長方形フランジで構成され、図4(a)に示すように、各フランジを所定順に積み重ね、バネ10及び上ワッシャー9を介してボルト7にナット8が螺嵌され防振構造体を弾力的に締結する構成としてある。
The fourth embodiment is different from the circular configuration when viewed from the plane of the first to third embodiments described above, and has a linear arrangement. As shown in FIG. Both the
上フランジ15の下面の凹部15aは球面に係合する形状であるのは、実施例1と同様であるが、直線上に所定ピッチで配設され、下フランジ16の上面には球面に係合する直線状の長溝16aが設けられた構成である。
The
オーバルコイルバネ13も直線状に配設され、第1のユニット「ニ」の上フランジ17、下フランジ18の係合溝も共に直線状の長溝17a、18aとなっている。
The
他の符号について、16b及び17bは細長方形フランジを形成する下フランジ16と上フランジ17それぞれの内側面、15bは第2のユニット「ホ」の上フランジ15のほぼ中央付近に穿設され、締結用のボルト7が緩挿可能な貫通穴である。
As for the other symbols, 16b and 17b are inner surfaces of the
上述の構成及び図面を参照して作用を説明する。 The operation will be described with reference to the above-described configuration and drawings.
尚、前述の実施例と重複する部分は、説明を省略する。 Note that a description of the same parts as those in the above embodiment is omitted.
例えば、機械装置や建物の所定部位に本発明に係る前記構成のオーバルコイルバネ利用の防振構造体を取り付け、地震あるいはその他の振動が発生した場合、先ず最上部の上フランジ15がその振動を感じ、横臥して直線状の長溝17a、18aに遊嵌状態のオーバルコイルバネ13の傾斜角度が振動の大きさに比例して垂直角に対してその角度が広がる方向に変形し、この変形した分だけ沈み込み、この動きに合わせてほぼ同時に第1のユニット「ニ」の上フランジ17と第2のユニット「ホ」の下フランジ16が水平面に沿ってオーバルコイルバネ13の変位に合わせて平行移動し、この動きに合わせてボール状の軸受け部材14が前記平行移動に従動して自転し、下フランジ16の長溝16aに沿って平行移動した分だけ初期状態の位置に戻すように機能して最上部の上フランジ15は載設している機械装置や建物と共に僅かに上下動するだけで、即復元される。尚、この時、締結用に組み込まれたバネ10の弾力的な作用により、締結状態を維持し、構造が崩れたりするような不都合な状態を引き起こすことはない。
For example, when an anti-vibration structure using the oval coil spring according to the present invention is attached to a predetermined part of a machine or building, and an earthquake or other vibration occurs, the
前述の実施例4の軸受け部材14がボールから円筒ころを形成する軸受け部材14−1に変った場合であり、第3のユニット「*ホ」の上フランジ15−1の下面に前記円筒ころを形成する軸受け部材14−1の曲面に係合する凹部(15−1)aが所定ピッチで設けられ、且つ下フランジ16−1の上面に円筒ころの曲面に係合する直線状の長溝(16−1)aが設けられ、この長溝(16−1)aの沿って前記円筒ころを形成する軸受け部材14−1は転動自在である。
This is a case where the bearing
実施例6は、前述の実施例3の場合を直線状に構成した場合であり、第1のユニット「ニ」と第3のユニット「ヘ」との組み合わせとなっている。 The sixth embodiment is a case where the above-described third embodiment is configured linearly, and is a combination of the first unit “d” and the third unit “f”.
対となる上下フランジ15−2、16−2間の内面所定範囲(15−2)a、(16−2)aに滑り部材19を係合展設して滑りユニットを形成する第3のユニット「ヘ」と成し、前記第1のユニット「ニ」と第3のユニット「ヘ」を重設合体したものである。
A third unit that forms a sliding unit by engaging and sliding the sliding
その他の構成は実施例4、5と同様であるので省略する。 Other configurations are the same as those in the fourth and fifth embodiments, and thus are omitted.
以上6つの実施例について説明したが、共通する事項として、第1のユニットと第2のユニットとの接合部分となるフランジは、当初から一体構造のものとし、フランジの個数を上フランジ、中間フランジ、下フランジの3種の組合せとしても良い。 Although the six embodiments have been described above, as a common matter, the flange that becomes the joint portion between the first unit and the second unit is an integral structure from the beginning, and the number of flanges is the upper flange and the intermediate flange. A combination of three types of lower flanges may be used.
また、本発明に係る第2のユニット「ロ」の軸受け部材2と2−1の個数をそれぞれ8個、12個として説明したが、個数を限定するものではなく、負荷の種類、程度、設置条件等の要因に応じて選定出来るものである。
In addition, the number of the bearing
また、第1〜第3の各ユニットに潤滑剤を施すことは自由である。 Moreover, it is free to apply a lubricant to each of the first to third units.
1、13 オーバルコイルバネ
2、2−1、14、14−1 軸受け部材
12、19 滑り部材
3、5、3−1、3−2 上フランジ
4、6、4−1、4−2 下フランジ
7 ボルト
8 ナット
10 バネ
15、17、15−1、15−2 上フランジ
16、18、16−1、16−2 下フランジ
1, 13
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