JP2006250180A - Vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動を発生するエンジン、モータ、コンプレッサー等の振動発生部をフロア、車体等の振動受部上に支持すると共に、振動発生部から振動受部への振動伝達を防止するために用いられる防振装置に関する。 The present invention is used to support vibration generating parts such as an engine, a motor, and a compressor that generate vibration on a vibration receiving part such as a floor or a vehicle body, and to prevent vibration transmission from the vibration generating part to the vibration receiving part. The present invention relates to a vibration isolator.
一般産業用の振動を発生する機械を支持して防振を図る防振装置としては、ゴムを用いた防振ゴムや、金属製のコイルスプリングとダンパとを組み合わせたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an anti-vibration device for supporting a machine for generating vibrations for general industrial use, an anti-vibration rubber using rubber and a combination of a metal coil spring and a damper are known ( For example, see Patent Document 1).
防振装置における支持系の固有振動数を10Hz以下としないと防振が成立しないような低周波数の振動を発生する機械の場合、防振ゴムでは剪断支持や傾斜支持が必要であるが、このような支持形態では、へたりや耐久性等の問題があった。また防振ゴムの場合、荷重支持時の耐久性やへたりを考慮するなら、一般的に圧縮側で使用することが望ましいが、ゴムの強度や剛性等から、通常の設計ではその場合の支持系の固有振動数は10Hz以上になり、この結果、防振可能な入力振動数域は14Hz(防振理論における振動伝達率曲線より、支持系の固有振動数の1.4倍以上の強制振動数でないと、振動伝達率は1以下にはならない)以上となってしまう。 In the case of a machine that generates low-frequency vibrations that cannot be vibration-proof unless the natural frequency of the support system in the vibration-proof device is 10 Hz or less, the vibration-proof rubber requires shear support or tilt support. In such a support form, there were problems such as sag and durability. In the case of anti-vibration rubber, it is generally desirable to use it on the compression side, considering the durability and sag during load support. The natural frequency of the system is 10 Hz or more. As a result, the input frequency range where vibration can be prevented is 14 Hz (from the vibration transmissibility curve in the vibration isolation theory, the forced vibration is 1.4 times or more the natural frequency of the support system. If it is not a number, the vibration transmissibility will not be less than 1).
これに対し、装置に外部から区画された空気室を設け、この空気室内の空気圧により支持荷重を負担する空気バネを用いると、10Hz以下の固有振動数を得ることが可能になるが、空気バネ自体には減衰作用がないためダンパを併設しなければならない。このような空気バネを用いた防振装置では、例えば、振動に対する減衰を得るため、振動入力に伴って内容積が拡縮する空気室と、この空気室を入力荷重に対応する圧力の空気が充填された平衡室に連通させるオリフィスとを設け、振動入力時に、オリフィス内を流通する空気の抵抗によって減衰を得ている。しかし、このようなオリフィスを通過する空気の抵抗だけでは振動に対する減衰を十分に大きくすることが困難である。このため、更に大きな減衰が必要な場合には、油圧式ダンパ、摩擦式ダンパ等のダンパ機構を装置に追加する必要がある。 On the other hand, when an air chamber partitioned from the outside is provided in the apparatus and an air spring that bears a supporting load by the air pressure in the air chamber is used, a natural frequency of 10 Hz or less can be obtained. Since it does not damp itself, it must be equipped with a damper. In such an anti-vibration device using an air spring, for example, in order to obtain damping against vibration, an air chamber whose internal volume expands or contracts with vibration input, and this air chamber is filled with air of a pressure corresponding to the input load. An orifice communicating with the equilibrium chamber is provided, and attenuation is obtained by resistance of air flowing through the orifice when vibration is input. However, it is difficult to sufficiently increase the damping against vibration only by the resistance of air passing through such an orifice. For this reason, when a larger damping is required, it is necessary to add a damper mechanism such as a hydraulic damper or a friction damper to the apparatus.
また空気バネを用いた防振装置には、例えば、振動入力側の取付部材と支持側の取付金具とをベローズにより連結し、このベローズ、振動入力側の取付部材及び支持側の取付部材により外部から区画された空気室を構成するものがある。しかし、ベローズにより振動入力側の取付部材と支持側の取付金具とを連結した場合、一般に、ベローズは荷重支持方向に直交する方向(横方向)における剛性が低いため、このような防振装置には、例えば、振動入力側の取付部材及び支持側の取付部材の移動方向をリンク機構等の制限機構を設ける必要がある。
しかしながら、空気バネを用いた防振装置にダンパ機構や移動方向の制限機構を設けると、部品点数が増加して装置構造が複雑化し、またダンパ機構を省略してオリフィスのみにより減衰を得る場合には、振動に対する減衰が不足するおそれがある。 However, when a damper mechanism or a movement direction limiting mechanism is provided in a vibration isolator using an air spring, the number of parts increases and the structure of the apparatus becomes complicated, and when the damper mechanism is omitted and attenuation is obtained only by an orifice. May have insufficient damping against vibration.
本発明の目的は、上記事実を考慮して、空気バネにより入力荷重を支持でき、しかも振動に対する減衰を十分に大きく設定できる構造が簡単な防振装置を提供することある。 In view of the above facts, an object of the present invention is to provide a vibration isolator having a simple structure that can support an input load with an air spring and can set a sufficiently large damping against vibration.
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結され、略筒状に形成された第1取付部材と、振動発生部及び振動受部の他方に連結され、前記第1取付部材の内周側に配置された第2取付部材と、両端部がそれぞれ開口する筒状に形成され、一端部が前記第1取付部材の表面部に全周に亘って固着されると共に、他端部が前記第2取付部材の表面部に全周に亘って固着され、一端部及び他端部が軸方向に沿ってそれぞれ移動可能とされたベローズ部材と、前記ベローズ部材、前記第1取付部材、前記第2取付部材及び前記弾性転動体により外部から区画された圧力室と、前記第1取付部材及び前記第2取付部材により支持される入力荷重に応じた圧力を有する流体が充填される平衡室と、前記圧力室と前記平衡室とを互いに連通させる制限通路と、弾性材料により略円環状に形成されると共に、前記第1取付部材の内周面と前記第2取付部材の外周面との間に径方向に沿って圧縮状態となるように介装され、前記第1取付部材及び前記第2取付部材の少なくとも一方の軸方向に沿った相対移動に従って第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間で転動する弾性転動体と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibration isolator according to claim 1 of the present invention is connected to one of a vibration generating portion and a vibration receiving portion, and includes a first mounting member formed in a substantially cylindrical shape, and a vibration generating portion. And a second mounting member that is connected to the other of the vibration receiving portions and disposed on the inner peripheral side of the first mounting member, and is formed in a cylindrical shape with both ends opened, and one end portion of the first mounting member While being fixed to the surface part over the entire circumference, the other end part is fixed to the surface part of the second mounting member over the entire periphery, and the one end part and the other end part are respectively movable along the axial direction. The bellows member is supported by the bellows member, the first mounting member, the second mounting member, and the pressure chamber partitioned from the outside by the elastic rolling element, and the first mounting member and the second mounting member. An equilibrium chamber filled with a fluid having a pressure corresponding to the input load A restriction passage that allows the pressure chamber and the equilibrium chamber to communicate with each other, and a substantially annular shape made of an elastic material, and between the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member The inner surface of the first mounting member and the second mounting are interposed according to relative movement along the axial direction of at least one of the first mounting member and the second mounting member. And an elastic rolling element that rolls between the outer peripheral surface of the member.
本発明の請求項1に係る防振装置では、弾性転動体が第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間に径方向に沿って圧縮状態となるように介装され、第1取付部材及び前記第2取付部材の少なくとも一方の軸方向に沿った相対移動に従って外筒部材の内周面と内筒部材の外周面との間で転動することにより、振動入力時には、弾性転動体を第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間で転動させつつ、この弾性転動体により剪断変形を生じさせることができるので、弾性転動体の内部摩擦等の作用により振動に対する減衰を得ることができる。 In the vibration isolator according to claim 1 of the present invention, the elastic rolling element is interposed between the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member so as to be compressed along the radial direction. Vibration input by rolling between the inner peripheral surface of the outer cylindrical member and the outer peripheral surface of the inner cylindrical member in accordance with the relative movement along the axial direction of at least one of the first mounting member and the second mounting member. Sometimes, the elastic rolling element can cause shear deformation while rolling between the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member, Damping against vibration can be obtained by the action of internal friction or the like.
更に、請求項1に係る防振装置では、振動入力時に圧力室の内容積が拡縮すると共に、制限通路を通して圧力室と平衡室との間を流体が行き来することから、制限通路を通過する流体の流通抵抗によっても振動に対する減衰を得ることができる。 Furthermore, in the vibration isolator according to the first aspect, when the vibration is input, the internal volume of the pressure chamber expands and contracts, and the fluid moves back and forth between the pressure chamber and the equilibrium chamber through the restriction passage. Damping against vibration can also be obtained by the flow resistance.
従って、請求項1に係る防振装置によれば、制限通路内を通過する流体の流通抵抗によっても振動に対する減衰を発生できることに加え、第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間で転動しつつ剪断変形する弾性転動体によっても振動に対する減衰を発生できるので、入力振動に対する減衰を十分に大きなものにでき、振動受部へ伝達される振動を十分に低レベルにできる。 Therefore, according to the vibration isolator according to claim 1, in addition to being able to generate vibration damping due to the flow resistance of the fluid passing through the restricted passage, the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer periphery of the second mounting member Attenuation against vibration can also be generated by an elastic rolling element that shears and deforms while rolling with the surface, so that attenuation against input vibration can be made sufficiently large, and vibration transmitted to the vibration receiving part can be sufficiently low level. Can be.
また請求項1に係る防振装置では、弾性転動体が第1取付部材及び第2取付部材の少なくとも一方の軸方向に沿った相対移動に従って第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間で転動することにより、弾性転動体が減衰を発生させると共に、第1取付部材及び第2取付部材が軸方向へのみ移動するように移動方向を制限できるので、荷重入力方向を軸方向と一致させておけば、従来のように移動方向の制限機構を独立して設ける必要もなくなる。 Moreover, in the vibration isolator which concerns on Claim 1, according to the relative movement along the axial direction of at least one of the 1st attachment member and the 2nd attachment member, the elastic rolling element and the inner peripheral surface of the 1st attachment member, and the 2nd attachment member By rolling between the outer peripheral surface, the elastic rolling element generates damping, and the moving direction can be limited so that the first mounting member and the second mounting member move only in the axial direction. If it is matched with the axial direction, there is no need to provide a movement direction limiting mechanism independently as in the prior art.
この結果、請求項1に係る防振装置によれば、ダンパ機構の構造を簡略化できると共に、独立した移動方向の制限機構を設ける必要がなくなるので、装置の部品点数を減少して装置構造を簡略化できる。 As a result, according to the vibration isolator according to the first aspect, the structure of the damper mechanism can be simplified, and it is not necessary to provide an independent moving direction limiting mechanism. It can be simplified.
また請求項2に係る防振装置は、請求項1記載の防振装置において、前記第1取付部材及び前記第2取付部材の軸方向における引張側への相対変位を制限する引張ストッパ手段を設けたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the vibration isolator according to the first aspect, wherein a tension stopper means for restricting a relative displacement of the first mounting member and the second mounting member in the axial direction in the axial direction is provided. It is characterized by that.
また請求項3に係る防振装置は、請求項1又は2記載の防振装置において、前記第1取付部材及び前記第2取付部材の軸方向における圧縮側への相対変位を制限する圧縮ストッパ手段を設けたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the vibration isolator according to the first or second aspect, wherein the first stopper and the second stopper limit the relative displacement of the first mounting member and the second mounting member in the axial direction to the compression side. Is provided.
また請求項4に係る防振装置は、請求項1、2又は3記載の防振装置において、前記第1取付部材の内周面及び前記第2取付部材の外周面の少なくとも一方を、前記軸方向に対して傾いたテーパ面として形成したことを特徴とする。 A vibration isolator according to claim 4 is the vibration isolator according to claim 1, 2 or 3, wherein at least one of the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member is disposed on the shaft. It is characterized by being formed as a tapered surface inclined with respect to the direction.
以上説明したように本発明の防振装置によれば、空気バネにより入力荷重を支持でき、しかも振動に対する減衰を十分に大きく設定できる。 As described above, according to the vibration isolator of the present invention, the input load can be supported by the air spring, and attenuation against vibration can be set sufficiently large.
以下、本発明の実施形態に係る防振装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a vibration isolator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1及び図2には本発明の実施形態に係る防振装置が示されている。なお、符号Sは装置の軸心を示しており、この軸心Sに沿った方向を軸方向として以下の説明を行う。
(First embodiment)
1 and 2 show a vibration isolator according to an embodiment of the present invention. Note that the symbol S indicates the axial center of the apparatus, and the following description will be made with the direction along the axial center S as the axial direction.
図1に示されるように、防振装置10は外形形状が全体として略円柱状に形成されており、この防振装置10には、軸方向に沿った一端側(図1(B)では上端側)に略ハット状に形成された外筒部材12が配置されている。外筒部材12は下端側から開口しており、頂面側が円板状の頂板部14により閉止されている。頂板部14には、その下面中央部に丸棒状のストッパ軸16の基端部が固着されており、このストッパ軸16は軸心Sに沿って頂板部14から下方へ突出している。
As shown in FIG. 1, the vibration isolator 10 is formed in a substantially cylindrical shape as a whole, and the vibration isolator 10 has one end side along the axial direction (the upper end in FIG. 1B). The
ストッパ軸16には先端部に雄ねじ部18が設けられており、このナット22が捻じ込まれている。またストッパ軸16には、ナット22の基端側にリング状のストッパリング20が嵌め込まれており、このストッパリング20がナット22の上面部に固着されている。また頂板部14の下面側には、ストッパ軸16の外周側にリング状のストッパゴム24が固着されている。
The
外筒部材12の内周面には、その下端側に軸方向に対して傾いたテーパ面(円錐曲面)からなる外周側転動面26が形成されており、この外周側転動面26は、上端から下端側へ向って外筒部材12の内径を徐々に拡大させるような一定の傾きを有している。
On the inner peripheral surface of the
防振装置10には、軸方向に沿った中間部に略円筒状に形成された内筒部材28が配置されている。内筒部材28には、上端側に内径及び外径が一定とされた上側円筒部30が設けられると共に、この上側円筒部30の下端部から外周側へ延出するフランジ状の中間段差部32が形成されている。内筒部材28には、中間段差部32を介して上側円筒部30の下端側に、上側円筒部30よりも内径及び外径が大きい下側円筒部34が同軸的に設けられている。上側円筒部30は、その外周面が軸方向と平行な円柱曲面から内周側転動面36とされている。これにより、外筒部材12の外周側転動面26と内筒部材28の内周側転動面36との間には、下端側から上端側へ向って径方向に沿った幅が徐々に狭くなる隙間が形成される。
The vibration isolator 10 is provided with an
下側円筒部34の下端側には、外周側へ延出するフランジ状の下側段差部38を介して内径及び外径が拡大した拡径部40が形成される共に、この拡径部40の下端部から外周側へ延出するフランジ部42が形成されている。拡径部40内には肉厚円板状の蓋部材44が嵌挿されており、この蓋部材44は下側円筒部34の下端部を閉止している。蓋部材44には、その上部側に下側円筒部34の内周側に嵌挿される嵌挿部46が一体的形成されている。また蓋部材44には、上端面と下端面との間を軸心Sに沿って貫通するオリフィス通路48が形成されている。
On the lower end side of the lower
防振装置10には、内筒部材28の下側に有底円筒状の隔壁部材50が配置されている。この隔壁部材50の内径は、内筒部材28における拡径部40の内径よりも小さくなっており、その上端部には外周側へ延出するフランジ部52が形成されている。隔壁部材50は、そのフランジ部52を下側円筒部34のフランジ部42に突き当てると共に、上端面におけるフランジ部52の内周側を蓋部材44の下面部に突き当ている。防振装置10では、隔壁部材50のフランジ部52と下側円筒部34のフランジ部42とがボルト等からなる締結部材(図示省略)により互いに圧接するように締結固定される。
In the vibration isolator 10, a bottomed cylindrical
防振装置10では、フランジ部42,52間に環状のシールリング54が圧縮状態で介装されると共に、下側円筒部34における下側段差部38の下端面と蓋部材44の上面部との間に一対のシールリング56,58が介装されている。これにより、下側円筒部34と蓋部材44との間及び下側円筒部34と隔壁部材50との間がそれぞれ気密状態となるようにシールされる。
In the vibration isolator 10, an
ここで、隔壁部材50の内側に形成される円柱状の空間は、後述するエアコンプレッサ72により所定圧力の空気が充填される平衡室60とされており、この平衡室60は、蓋部材44に穿設されたオリフィス通路48を介して内筒部材28の内周側に形成された空間SIに連通している。
Here, the columnar space formed inside the
防振装置10では、外筒部材12のストッパ軸16が内筒部材28の上側円筒部30及び下側円筒部34の内周側に挿入されており、ストッパ軸16の先端側に固定されたナット22及びストッパリング20が下側円筒部34の内周側に支持されている。ストッパリング20は、その外径が上側円筒部30の内径よりも大きくなっている。これにより、防振装置10では、外筒部材12が図1に示される位置(初期位置)から軸方向に沿って相対的に上方へ移動(上昇)した際に、外筒部材12がストッパリング20と中間段差部32との間隔と等しい距離LUだけ上昇すると、ストッパリング20が内筒部材28の中間段差部32へ当接する引張限界点に達する。
In the vibration isolator 10, the
また防振装置10では、外筒部材12が初期位置から軸方向に沿って相対的に下方へ移動(下降)した際に、外筒部材12がストッパゴム24と内筒部材28の上端面との間隔と等しい距離LDだけ下降すると、外筒部材12のストッパゴム24が上側円筒部30の上端面へ圧接する圧縮限界点に達する。このとき、ストッパゴム24がゴム材料により形成されていることから、ストッパゴム24が上側円筒部30へ衝突した際の打音の発生が防止されている。なお、ストッパリング20の上面側にゴム等の弾性材料を固着し、又はストッパリング20をゴム等の弾性材料により形成することで、外筒部材12が引張限界点まで移動した際の打音発生を防止するようにしても良い。
Further, in the vibration isolator 10, when the
図1に示されるように、内筒部材28は、外筒部材12と同軸的に配置されており、上側円筒部30を外筒部材12の内周側へ挿入している。外筒部材12の外周側転動面26と上側円筒部30の外周側転動面26との間には、NR(天然ゴム)、NBR(ニトリルゴム)等のゴムを素材として円環状に成形された弾性転動体62が介装されている。ここで、弾性転動体62をNR、NBR等のゴムにより成形することにより、弾性転動体62が常に圧縮荷重が作用した条件下で使用されても、弾性転動体62に生じる永久歪みを十分に小さいものにでき、かつ亀裂等による損傷も長期間に亘って発生しない。弾性転動体62は、弾性変形が生じていない非変形状態で、径方向に沿った断面が円形に形成されている。
As shown in FIG. 1, the inner
弾性転動体62は、外筒部材12の内周側に挿入されると共に、上側円筒部30の外周側へ嵌挿されている。このとき、弾性転動体62は、外筒部材12の外周側転動面26及び上側円筒部30の内周側転動面36へそれぞれ圧接し、外周側転動面26及び内周側転動面36により径方向に沿って常に圧縮状態とされている。この圧縮状態とされた弾性転動体62は、その断面形状が軸方向に対して上方へ向って軸心S側へ近づくように僅かに傾いた方向を長径方向とする略楕円状に弾性変形している。
The
防振装置10では、前述したように、外筒部材12が軸方向に沿って引張限界点と圧縮限界点との間で内筒部材28に対して相対的に移動可能とされており、外筒部材12が引張限界点と圧縮限界点との間で引張方向又は圧縮方向へ移動すると、この外筒部材12の移動に従って弾性転動体62が外周側転動面26と内周側転動面36との間で転動する。このとき、弾性転動体62は、外筒部材12が引張方向(上方)へ移動する際には、その断面が図1に示される矢印RT方向へ回転し、また外筒部材12が圧縮方向へ移動する際には、引張方向とは反対に、その断面が図1に示される矢印RP方向へ回転する。
In the vibration isolator 10, as described above, the
図1に示されるように、防振装置10には、外筒部材12の内周側に、外筒部材12及び弾性転動体62により外部から区画されると共に、内筒部材28の内周側に形成された空間SIに連通した空間SOが形成される。
As shown in FIG. 1, the vibration isolator 10 is partitioned on the inner peripheral side of the outer
防振装置10には、外筒部材12及び内筒部材28の外周側に略薄肉円筒状のベローズ部材64が配置されている。このベローズ部材64はゴム材料を基材として成形されており、その外周面と内周面との間に高張力のガラス繊維、金属線材、樹脂繊維等からなる補強コード65が周方向へ延在するようにインサートされている。ベローズ部材64には、軸方向に沿ったピッチが略一定となるようにスパイラル状に巻かれた1本の補強コード65がインサートされるか、それぞれが円環状に形成された複数の補強コード65が軸方向に沿ったピッチが略一定となるようにインサートされている。これにより、ベローズ部材64は、上端部と下端部との間における任意の部分で容易にU状に撓み変形可能とされるが、補強コード65により外周側へ膨張し、又は内周側へ収縮することが阻止される。
In the vibration isolator 10, a substantially thin
ベローズ部材64には、外周面上端部に軸方向に沿った幅が狭い円筒状に形成された芯金部材66が加硫接着されると共に、下端部に芯金部材67がインサートされている。一方の芯金部材66は、外筒部材12の外周面における略中央部付近にベローズ部材64の上端部を介して嵌挿され、ベローズ部材64の上端部を介して外筒部材12の外周面に全周に亘って固着されている。
A cored
また他方の芯金部材67は、下側円筒部34の外周面上端部にベローズ部材64の下端部を介して嵌挿され、ベローズ部材64の下端部を介して下側円筒部34の外周面に全周に亘って固着されている。このとき、ベローズ部材64には、上端部と下端部との間にU字状に湾曲した弛み部68が形成される。これにより、ベローズ部材64は、弛み部68の大きさを変化させることにより、上端部が外筒部材12と一体となって引張限界点と圧縮限界点との間で軸方向に沿って移動可能になる。またベローズ部材64の内周側には、ベローズ部材64、外筒部材12、弾性転動体62及び内筒部材28により外部から区画された空間SBが形成される。
The other
図1に示されるように、内筒部材28における上側円筒部30と中間段差部32との境界部には、径方向に沿って内筒部材28を貫通する通気穴70が複数個(例えば、90°間隔で4個)穿設されている。これらの通気穴70は、内筒部材28の内周側の空間SIをベローズ部材64の内周側の空間SBに連通する。これにより、防振装置10では、外筒部材12内周側の空間SO、内筒部材28内周側の空間SI及びベローズ部材64内周側の空間SBが互いに連通し、これらの空間SO,SI,SBは装置内に外部から区画された空気室76を形成する。この空気室76は、蓋部材44のオリフィス通路48を通して隔壁部材50内の平衡室60と連通している。
As shown in FIG. 1, a plurality of ventilation holes 70 (for example, for example) penetrating the
図1に示されるように、、防振装置10には、圧力配管74を通して平衡室60に接続されたエアコンプレッサ72が設けられている。エアコンプレッサ72は圧力調整機構(図示省略)を備えており、平衡室60内の空気圧が圧力調整機構により設定された圧力(設定圧)に維持されるように、圧縮空気を平衡室60内へ供給し、又は平衡室60内の空気を外部へリークする。このとき、オリフィス通路48を通して互いに連通していることから、空気室76内の空気圧が平衡室60内の空気圧と実質的に等しくなる。
As shown in FIG. 1, the vibration isolator 10 is provided with an
本実施形態の防振装置10では、外筒部材12がブラケット部材(図示省略)を介してエンジン、モータ、コンプレッサ等の振動発生部に連結固定されると共に、内筒部材28が隔壁部材50及びブラケット部材(図示省略)を介してフロア、フレーム、車体等の振動受部に連結固定される。これにより、防振装置10は、振動発生部からの入力荷重を受けつつ、振動発生部を振動受部上に弾性的に支持する。
In the vibration isolator 10 of the present embodiment, the
このとき、、空気室76内に充填された空気は、入力荷重を支持する、すなわち入力荷重と等しい反力を発生するための空気バネとして作用する。従って、空気室76及び平衡室60内の空気圧は、エアコンプレッサ72により防振装置10への入力荷重に対応する大きさに設定される。具体的には、空気室76及び平衡室60内の空気圧は、防振装置10が振動発生部からの静的な荷重を受けた状態で、図1に示されるように、外筒部材12が引張限界点と圧縮限界点との略中央付近の位置ないし若干上側の位置(初期位置)に位置するように設定される。
At this time, the air filled in the
このとき、防振装置10では、空気室76内の空気圧を一定に保った状態で、入力荷重が増加すると、図2に示されるように、外筒部材12が圧縮方向(下方)へ移動し、空気室76の内容積を減少させる。これとは逆に、空気室76内の空気圧を一定に保った状態で、入力荷重が減少すると、外筒部材12が引張方向(上方)へ移動し、空気室76の内容積を拡張する。
At this time, in the vibration isolator 10, when the input load increases with the air pressure in the
本実施形態に係る防振装置10では、振動発生部からの荷重を空気室76内に充填された空気圧により支持していることにより、ゴム弾性体をバネ要素として用いた防振装置と比較し、装置(支持系)の固有振動数を低い値(例えば、10Hz未満)に設定できる。
In the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the load from the vibration generating unit is supported by the air pressure filled in the
次に、本実施形態に係る防振装置10の作用について説明する。 Next, the operation of the vibration isolator 10 according to the present embodiment will be described.
防振装置10では、振動発生部又は振動受部からの荷重入力時に、エアコンプレッサ72を作動させ、このエアコンプレッサ72により平衡室60内に圧縮空気を供給し、又は平衡室60内から空気をリークすることにより、平衡室60内の空気圧を入力荷重に対応する設定圧に調整する。これにより、防振装置10では、空気室76内の空気圧もエアコンプレッサ72による設定圧となり、この空気室76内の空気圧により入力荷重が支持される。
In the vibration isolator 10, when a load is input from the vibration generating unit or the vibration receiving unit, the
防振装置10では、振動発生部から振動が入力すると、この振動の入力に同期して外筒部材12が引張方向及び圧縮方向へ相対移動(振動)すると共に、この外筒部材12の相対移動に従って弾性転動体62が外筒部材12の外周側転動面26と内筒部材28の内周側転動面36との間で転動する。このとき、弾性転動体62が外筒部材12と内筒部材28との間で径方向に沿って圧縮されていることから、外周側転動面26と内周側転動面36との間で転動する弾性転動体62には、その径方向に沿った断面内で径方向に沿った剪断変形が生じる。これにより、弾性転動体62は、剪断変形に伴って内部摩擦等により振動に対する減衰を発生させる。
In the vibration isolator 10, when vibration is input from the vibration generating unit, the
また防振装置10では、振動発生部から振動が入力すると、この振動の入力に同期して外筒部材12が引張方向及び圧縮方向へ相対移動(振動)すると共に、この外筒部材12の相対移動に従って空気室76の内容積が拡縮する。このとき、空気室76が蓋部材44に形成されたオリフィス通路48を通して平衡室60に連通していることから、このオリフィス通路48内を流通して空気室76と平衡室60との間で空気が行き来する。これにより、防振装置10では、振動入力時にオリフィス通路48内を流通する空気の流通抵抗によっても振動に対する減衰を発生させる。
Further, in the vibration isolator 10, when vibration is input from the vibration generating unit, the
以上説明したように、本実施形態に係る防振装置10では、弾性転動体62が外筒部材12の外周側転動面26と内筒部材28の内周側転動面36との間に径方向に沿って圧縮状態となるように介装され、外筒部材12の軸方向に沿った相対移動に従って外周側転動面26と内周側転動面との間で転動することにより、振動入力時には、弾性転動体62を外周側転動面26と内周側転動面36との間で転動させつつ、この弾性転動体62により剪断変形を生じさせることができるので、弾性転動体62の内部摩擦等の作用により振動に対する減衰を得ることができる。
As described above, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the elastic rolling
更に、本実施形態に係る防振装置10では、振動入力時に空気室76の内容積が拡縮すると共に、オリフィス通路48を通して空気室76と平衡室60との間を流体が行き来することから、オリフィス通路48を通過する空気の流通抵抗によっても振動に対する減衰を得ることができる。
Furthermore, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the internal volume of the
従って、本実施形態に係る防振装置10によれば、オリフィス通路48内を通過する空気の流通抵抗によっても振動に対する減衰を発生できることに加え、外周側転動面26と内周側転動面36との間で転動しつつ剪断変形する弾性転動体62によっても振動に対する減衰を発生できるので、入力振動に対する減衰を十分に大きくでき、振動受部へ伝達される振動を十分に低レベルにできる。
Therefore, according to the vibration isolator 10 according to the present embodiment, in addition to being able to generate vibration attenuation due to the flow resistance of the air passing through the
また本実施形態に係る防振装置10では、弾性転動体62が外筒部材12の軸方向に沿った相対移動に従って外周側転動面26と内周側転動面36との間で転動することにより、弾性転動体62が減衰を発生させると共に、外筒部材12が荷重入力方向と実質的に一致する軸方向へのみ移動するように移動方向を制限できるので、従来のように移動方向の制限機構を独立して設ける必要がなくなる。
Further, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the elastic rolling
従って、本実施形態に係る防振装置10によれば、油圧式ダンパや摩擦式ダンパ等を用いて減衰を得る防振装置と比較し、減衰機構を大幅に簡略化できると共に、移動方向の制限機構を独立して設ける必要がなくなるので、装置の部品点数を減少して装置構造を簡略化できる。 Therefore, according to the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the damping mechanism can be greatly simplified and the moving direction is limited as compared with a vibration isolator that obtains attenuation using a hydraulic damper, a friction damper, or the like. Since it is not necessary to provide a mechanism independently, the number of parts of the apparatus can be reduced and the apparatus structure can be simplified.
また本実施形態に係る防振装置10では、空気室76内に充填された空気の圧力により振動発生部からの入力荷重を支持することにより、ゴム弾性体を圧縮変形させて支持荷重を支持する場合と比較し、装置(支持系)の固有振動数を大幅に低くできるので、装置の固有振動数を十分に低い値に、例えば10Hz未満に容易に設定できる。
Further, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the rubber elastic body is compressed and deformed to support the support load by supporting the input load from the vibration generating unit by the pressure of the air filled in the
この結果、防振装置10によれば、振動発生部から入力する振動の周波数域が低いもの(例えば、14Hz未満)であっても、このような低周波域の振動に対する振動伝達率を1未満に維持して、振動発生部から入力する振動を確実に吸収できるので、振動発生部から振動受部へ伝達される振動を十分に低レベルにできる。 As a result, according to the vibration isolator 10, even if the frequency range of vibration input from the vibration generating unit is low (for example, less than 14 Hz), the vibration transmissibility with respect to such low frequency range vibration is less than 1. Since the vibration input from the vibration generator can be reliably absorbed, the vibration transmitted from the vibration generator to the vibration receiver can be made sufficiently low.
また本実施形態に係る防振装置10では、へたりが発生しない空気室76内の空気(空気バネ)により入力荷重を支持し、ゴム製の弾性転動体62は入力荷重を直接支持しないことから、ゴム弾性体により入力荷重を支持する防振装置と比較し、装置の耐久性を向上でき、性能劣化や損傷の発生を長期間に亘って防止できる。
In the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the input load is supported by the air (air spring) in the
また本実施形態に係る防振装置10では、外筒部材12の外周側転動面26が軸方向に対して傾いた曲面とされており、この外周側転動面26と内筒部材28の内周側転動面36との間に下端側から上端側へ向って径方向に沿った幅が徐々に狭くなる隙間が形成されることから、外筒部材12の圧縮方向への移動量が増加するに従って、弾性転動体62が発生する振動に対する減衰を非線形的に増加させることができる。
Further, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the outer peripheral rolling
なお、上記した本実施形態に係る説明では、防振装置10に軸方向に沿って振幅する振動が入力する場合について説明したが、装置(支持系)の軸直角方向に沿った剛性が軸方向に沿った剛性に対して十分に高いものになっているので、軸直角方向に沿った荷重が入力しても、外筒部材12の内筒部材28に対する軸直角方向に沿った相対移動は僅かなものになる。但し、軸直角方向に沿った振動が入力した際には、弾性転動体62に径方向に沿った弾性変形が生じることから、このような振動に対しても弾性転動体62により一定の減衰を得ることができる。
In the above description of the present embodiment, the case where vibration that is amplified along the axial direction is input to the vibration isolator 10 is described. However, the rigidity of the device (support system) along the direction perpendicular to the axis is axial. Therefore, even if a load along the direction perpendicular to the axis is input, the relative movement along the direction perpendicular to the axis of the
また本実施形態に係る防振装置10では、外筒部材12を振動発生部に連結すると共に、内筒部材28を振動受部に連結したが、これとは逆に、外筒部材12を振動受部に連結すると共に、内筒部材28を振動発生部に連結しても良い。また防振装置10では、空気室76及び平衡室60内に充填する流体として空気を用いが、空気室76及び平衡室60には、空気に代えて、水、シリコーンオイル、エチレングリコール等の高粘性の流体を充填するようにしても良い。このような高粘性の流体はオリフィス通路48を通過する際の粘性抵抗が空気と比較して大きいので、流体がオリフィス通路48を通過する際に得られる減衰を増大できる。
Further, in the vibration isolator 10 according to the present embodiment, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る防振装置について説明する。なお、第2の実施形態に係る防振装置80において、第1の実施形態に係る防振装置10と構成及び作用が同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a vibration isolator according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that in the vibration isolator 80 according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the same components and operations as those of the vibration isolator 10 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.
図3には本発明の第7の実施形態に係る防振装置80が示されている。 FIG. 3 shows a vibration isolator 80 according to a seventh embodiment of the present invention.
図3に示される防振装置80が第1の実施形態に係る防振装置10と異なる点は、内筒部材28の内周側転動面36における軸方向中間部に凹状曲面からなる転動保持部82が周方向に沿って延在するように形成されている点であり。これにより、内筒部材28の外周面における転動保持部82が形成された領域では外周側転動面26との間隔が広がることになり、弾性転動体62が転動保持部82に接している状態では、弾性転動体62の径方向に沿った圧縮変形量が転動保持部82の上下の領域に接している場合と比較して小さくなるので、外筒部材12が圧縮方向又は引張方向へ相対移動し、弾性転動体62が転動保持部82から離脱する際には、弾性転動体62の径方向に沿った圧縮変形量が増加する。従って、防振装置80では、外筒部材12が圧縮限界点と引張限界点との略中央の初期位置にある場合には、外筒部材12には弾性転動体62の径方向への変形抵抗に対応する保持力が作用する。
The anti-vibration device 80 shown in FIG. 3 differs from the anti-vibration device 10 according to the first embodiment. This is a point that the holding
この結果、本実施形態に係る防振装置80では、空気室76内の空気圧が一定に保たれていても、支持荷重がの変化が転動保持部82により生じる保持力以下であるならば、外筒部材12が軸方向に沿って相対移動せず初期位置に保持できる。
As a result, in the vibration isolator 80 according to the present embodiment, even if the air pressure in the
10 防振装置
12 外筒部材(第1取付部材)
16 ストッパ軸(引張ストッパ手段)
20 ストッパリング(引張ストッパ手段)
24 ストッパゴム(圧縮ストッパ手段)
26 外周側転動面(第1取付部材の内周面、テーパ面)
28 内筒部材(第2取付部材)
36 内周側転動面(第2取付部材の外周面)
48 オリフィス通路(制限通路)
50 隔壁部材
60 平衡室
62 弾性転動体
64 ベローズ部材
72 エアコンプレッサ
74 圧力配管
76 空気室(圧力室)
80 防振装置
82 転動保持部
10
16 Stopper shaft (Tension stopper means)
20 Stopper ring (Tension stopper means)
24 Stopper rubber (compression stopper means)
26 Outer peripheral side rolling surface (inner peripheral surface of first mounting member, tapered surface)
28 Inner cylinder member (second mounting member)
36 Inner circumferential rolling surface (outer circumferential surface of second mounting member)
48 Orifice passage (restricted passage)
50
80
Claims (4)
振動発生部及び振動受部の他方に連結され、前記第1取付部材の内周側に配置された第2取付部材と、
両端部がそれぞれ開口する筒状に形成され、一端部が前記第1取付部材の表面部に全周に亘って固着されると共に、他端部が前記第2取付部材の表面部に全周に亘って固着され、一端部及び他端部が軸方向に沿ってそれぞれ移動可能とされたベローズ部材と、
前記ベローズ部材、前記第1取付部材、前記第2取付部材及び前記弾性転動体により外部から区画された圧力室と、
前記第1取付部材及び前記第2取付部材により支持される入力荷重に応じた圧力を有する流体が充填される平衡室と、
前記圧力室と前記平衡室とを互いに連通させる制限通路と、
弾性材料により略円環状に形成されると共に、前記第1取付部材の内周面と前記第2取付部材の外周面との間に径方向に沿って圧縮状態となるように介装され、前記第1取付部材及び前記第2取付部材の少なくとも一方の軸方向に沿った相対移動に従って第1取付部材の内周面と第2取付部材の外周面との間で転動する弾性転動体と、
を有することを特徴とする防振装置。 A first mounting member connected to one of the vibration generating portion and the vibration receiving portion and formed in a substantially cylindrical shape;
A second mounting member connected to the other of the vibration generating unit and the vibration receiving unit and disposed on the inner peripheral side of the first mounting member;
Both ends are formed in a cylindrical shape that opens, and one end is fixed to the entire surface of the first mounting member, and the other end is formed on the entire surface of the second mounting member. A bellows member that is fixed over and has one end and the other end movable along the axial direction;
A pressure chamber partitioned from the outside by the bellows member, the first mounting member, the second mounting member and the elastic rolling element;
An equilibrium chamber filled with a fluid having a pressure corresponding to an input load supported by the first mounting member and the second mounting member;
A restriction passage that allows the pressure chamber and the equilibrium chamber to communicate with each other;
It is formed in a substantially annular shape by an elastic material, and is interposed between the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member so as to be compressed along the radial direction, An elastic rolling element that rolls between the inner peripheral surface of the first mounting member and the outer peripheral surface of the second mounting member in accordance with the relative movement along the axial direction of at least one of the first mounting member and the second mounting member;
And a vibration isolator.
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JP2010255768A (en) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Ihi Corp | Three-dimensional base isolation device |
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- 2005-03-08 JP JP2005064481A patent/JP2006250180A/en active Pending
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