JP2008256191A - 座金装置及びこの座金装置を具備した摩擦ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力を長期に亘って初期の値に維持でき、而して、二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に初期に設定した適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができる座金装置及びこの座金装置を具備した摩擦ダンパを提供すること。
【解決手段】摩擦ダンパ１は、剛性金属製のナット２と、ナット２に螺合されていると共に膨大頭部３を有するボルト４と、ナット２へのボルト４の螺合により締付けられた被締付体５と、軸方向Ａにおけるナット２及び被締付体５間に介在された座金装置６と、軸方向Ａにおけるナット２及び座金装置６間に介在された平座金７と、軸方向Ａにおける被締付体５及びボルト４の膨大頭部３間に介在された平座金８とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナット及びボルトの締付機構に用いられる座金装置及びこの座金装置を具備した摩擦ダンパに関する。

特開平７−３５１８３号公報 特開２００３−３０７２５３号公報 特開平１０−２６７０２４号公報

例えば互いに重ね合わされた二枚の被締付板とこの二枚の被締付板間に、当該二枚の被締付板に摺動自在に接触して配された滑り板とを具備した摩擦ダンパにおいて、ナット及びボルトにより二枚の被締付板を締付て二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に適度な摩擦抵抗を長期に生じさせる場合に、ナット又はボルトの膨大頭部と被締付板との間に金属製の皿ばね等の弾性を有したワッシャー（座金）又はゴム等の弾性体が用いられる。

ところで、皿ばね等のワッシャーでは、長期の使用による機械的疲労に基づくその弾性力の低下に伴ってナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力が同じく低下して被締付板と滑り板との摺動面間の初期に設定した適度な摩擦抵抗を維持できなくなり、ゴム等の弾性体でも、長期の使用によりそれにクリープが生じて、皿ばね等のワッシャーと同様に被締付板と滑り板との摺動面間の初期に設定した適度な摩擦抵抗を維持できなくなる虞がある。

しかも、温度上昇に伴って摩擦抵抗が低下する虞のある摩擦ダンパの場合には、皿ばね等のワッシャー、ゴム等の弾性体では、斯かる摩擦抵抗の低下を補償することが困難である。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力を長期に亘って初期の値に維持でき、しかも、温度変化に対しても二枚の被締付板への締付力を一定に保持でき、而して、二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に初期に設定した適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができると共に温度変化に対しても摩擦抵抗を一定に保持できる座金装置及びこの座金装置を具備した摩擦ダンパを提供することにある。

本発明の座金装置は、ナット及びボルトの膨大頭部のうちの少なくとも一方とナットへのボルトの螺合により締付けられる被締付体との軸方向における間に介在される座金装置であって、軸方向の一方の端面で開口した有底溝を有していると共にボルトを挿通するための貫通孔を有する座金本体と、この座金本体の有底溝に収容されていると共に可圧縮性であって弾性を有する液体と、座金本体の有底溝に軸方向に移動自在に嵌装された突起を軸方向の一方の端面に有していると共にボルトを挿通するための貫通孔を有する蓋体と、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び突起の側面間の隙間を介する液体の有底溝の開口からの漏出を阻止するべく、有底溝に嵌装された突起の先端面及び液体の液面間に介在されているシール手段とを具備しており、座金本体の一方の端面とこの一方の端面に対面する蓋体の一方の端面との間に軸方向の隙間が生じるように、液体、シール手段及び突起が有底溝に配されており、液体は、当該液体の液面に接触するシール手段の軸方向の一方の端面と有底溝の底面を規定する座金本体の内側底壁面との間で、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び内側底壁面並びにシール手段の一方の端面に対して隙間なしに有底溝に収容されている。

本発明の座金装置によれば、液体の液面に接触するシール手段の軸方向の一方の端面と有底溝の底面を規定する座金本体の内側底壁面との間で、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び内側底壁面並びにシール手段の一方の端面に対して隙間なしに有底溝に可圧縮性であって弾性を有する液体が収容されているために、皿ばね等のワッシャー、ゴム等の弾性体と比較して機械的疲労又はクリープを避けることができて、斯かる座金装置を軸方向におけるナット及びボルトの膨大頭部のうちの一方と被締付体との間に介在させることにより、座金装置における可圧縮性であって弾性を有する液体でもってナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力を長期に亘って初期に設定された値に維持でき、しかも、皿ばね等のワッシャーに対してより大きな液体の線膨張係数により摩擦力の温度変化に対しても二枚の被締付板への締付力を一定に保持でき、而して、二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に初期に設定された適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができると共に温度変化に対しても摩擦抵抗を一定に保持できる摩擦ダンパを提供することができる。

好ましい例では、液体は、非ニュートン流体、その中でもビンガム特性を得ることができる塑性流体を有しており、塑性流体（ビンガム流体）としては、粘土泥しょう（粒子径が２０〜３０μｍ以下の懸濁液）、アスファルト、ペイント、グリースや、顔料、たんぱく質水溶液、クリーム類等を例示し得るが、本発明はこれら限らないのであって、要は、可圧縮性であってかつ弾性を有する液体であればよく、例えば、特開２００４−４４７３２、特開２００５−１２１０９２及び特開２００５−１２１０９１等に記載の多数の細孔を有した多孔質体が混在した水等の液体又は流動性を有するオルガノポリシロキサンからなる液体を一例として挙げることができ、流動性を有するオルガノポリシロキサンとしては、例えば、シリコーン生ゴム、シリコーン生ゴムにシリカ等の充填材を配合したもの、液状シリコーンゴムの架橋度を抑え流動性を持たせたシリコーンゲル等を挙げることができる。また、普通には金属で形成される皿ばね等のワッシャーの線膨張係数よりも十分に大きな線膨張係数をもった温度特性を有した液体であれば、温度上昇に伴って摩擦抵抗が低下する虞のある摩擦ダンパの場合には、これを補償できて好ましい。

座金本体及び蓋体の夫々は、貫通孔を複数個有していてもよく、好ましい例では、有底溝は円環状の有底溝であり、突起は円環状の突起であり、この場合、座金本体の貫通孔は円環状の有底溝に取り囲まれており、座金本体の貫通孔に同心の蓋体の貫通孔は円環状の突起に取り囲まれていてもよい。

本発明の摩擦ダンパは、ナットと、このナットに螺合されていると共に膨大頭部を有するボルトと、ナットへのボルトの螺合により締付けられた被締付体と、軸方向におけるナット及びボルトの膨大頭部のうちの一方及び被締付体間に介在された座金装置とを具備しており、座金装置は、軸方向の一方の端面で開口した有底溝を有していると共にボルトを挿通させた貫通孔を有する座金本体と、この座金本体の有底溝に収容されていると共に可圧縮性であって弾性を有する液体と、座金本体の有底溝に軸方向に移動自在に嵌装された突起を軸方向の一方の端面に有していると共にボルトを挿通させた貫通孔を有する蓋体と、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び突起の側面間の隙間を介する液体の有底溝の開口からの漏出を阻止するべく、有底溝に嵌装された突起の先端面及び液体の液面間に介在されているシール手段とを具備しており、座金本体の一方の端面とこの一方の端面に対面する蓋体の一方の端面との間に軸方向の隙間が生じるように、液体、シール手段及び突起が有底溝に配されており、液体は、当該液体の液面に接触するシール手段の軸方向の一方の端面と有底溝の底面を規定する座金本体の内側底壁面との間で、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び内側底壁面並びにシール手段の一方の端面に対して隙間なしに有底溝に収容されており、軸方向におけるナット及びボルトの膨大頭部のうちの他方及び座金装置間に配された被締付体は、軸方向において互いに重ね合わされた少なくとも二つの被締付板と、軸方向において二つの被締付板間に配されていると共に二つの被締付板の互いに対面する板面の夫々に摺動自在に接触している板面を有した滑り板とを有している。

本発明による摩擦ダンパは、振動減衰させるべき相対的に互いに振動する構造物のうちの一方の構造物に連結される二つの被締付板に対する他方の構造物に連結される滑り板の相対的な振動を、二つの被締付板の互いに対面する板面とこの板面に摺動自在に接触している滑り板の板面とにおける摺動面での摩擦抵抗により減衰させ、そして、滑り板に対する二つの被締付板の挟持力（押圧力）がナットへのボルトの締付力により決定されて、斯かる挟持力（押圧力）が長期の使用による機械的疲労及びクリープの生じ難い座金装置の可圧縮性であって弾性を有する液体により補償される結果、ナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力を長期に亘って初期の値に維持でき、しかも、温度変化に対しても二枚の被締付板への締付力を一定に保持でき、而して、二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に初期に設定された適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができ、しかも、温度変化に対しても摩擦抵抗を一定に保持できる。

本発明の摩擦ダンパでも、好ましい例では、液体は、非ニュートン流体、その中でもビンガム特性を得ることができる塑性流体を有しており、塑性流体（ビンガム流体）としては、粘土泥しょう（粒子径が２０〜３０μｍ以下の懸濁液）、アスファルト、ペイント、グリースや、顔料、たんぱく質水溶液、クリーム類等を例示し得るが、本発明はこれら限らないのであって、要は、可圧縮性であってかつ弾性を有する液体であればよく、例えば、特開２００４−４４７３２、特開２００５−１２１０９２及び特開２００５−１２１０９１等に記載の多数の細孔を有した多孔質体が混在した水等の液体又は流動性を有するオルガノポリシロキサンからなる液体を一例として挙げることができ、流動性を有するオルガノポリシロキサンとしては、例えば、シリコーン生ゴム、シリコーン生ゴムにシリカ等の充填材を配合したもの、液状シリコーンゴムの架橋度を抑え流動性を持たせたシリコーンゲル等を挙げることができる。また、普通には金属で形成される皿ばね等のワッシャーの線膨張係数よりも十分に大きな線膨張係数をもった温度特性を有した液体であれば、温度上昇に伴って摩擦抵抗が低下する虞のある摩擦ダンパの場合には、これを補償できて好ましく、座金本体及び蓋体の夫々は、貫通孔を複数個有していてもよく、好ましい例では、有底溝は円環状の有底溝であり、突起は円環状の突起であり、この場合、座金本体の貫通孔は円環状の有底溝に取り囲まれており、座金本体の貫通孔に同心の蓋体の貫通孔は円環状の突起に取り囲まれていてもよい。

本発明によれば、ナット及びボルトによる二枚の被締付板への締付力を長期に亘って初期の値に維持でき、しかも、温度変化に対しても二枚の被締付板への締付力を一定に保持でき、而して、二枚の被締付板と滑り板との摺動面間に初期に設定した適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができると共に温度変化に対しても摩擦抵抗を一定に保持できる座金装置及びこの座金装置を具備した摩擦ダンパを提供することができる。

以下、図を参照して本発明及びその好ましい実施例を説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。

図１から図５において、本例の摩擦ダンパ１は、剛性金属製のナット２と、ナット２に螺合されていると共に膨大頭部３を有するボルト４と、ナット２へのボルト４の螺合により締付けられた被締付体５と、軸方向Ａにおけるナット２及びボルト４の膨大頭部３のうちの一方、本例ではナット２及び被締付体５間に介在された座金装置６と、軸方向Ａにおけるナット２及び座金装置６間に介在された平座金７と、軸方向Ａにおける被締付体５及びボルト４の膨大頭部３間に介在された平座金８とを具備している。

剛性金属製のボルト４は、円筒状の外周面にねじ部１１を有すると共にねじ部１１にナット２が螺合された円柱状のボルト本体１２と、ボルト本体１２の一端に一体的に形成された膨大頭部３とを有している。本発明のボルトとしては、膨大頭部３がボルト本体１２の一端に一体的に形成されたボルト４が好ましいのであるが、これに限定されず、例えば、膨大頭部３に代えてナット２と同様であって膨大頭部としてのナットをボルト本体１２の一端に螺合したボルトでもよい。

軸方向Ａにおけるナット２及びボルト４の膨大頭部３のうちの他方、本例では膨大頭部３及び座金装置６間に配された被締付体５は、軸方向Ａにおいて互いに重ね合わされた二つの被締付板１５及び１６と、軸方向Ａにおいて二つの被締付板１５及び１６間に配されていると共に二つの被締付板１５及び１６の互いに対面する平坦な板面１７及び１８の夫々に軸方向Ａに直交するＢ方向に摺動自在に接触している平坦な板面１９及び２０を有した滑り板２１とを有している。

被締付板１５及び１６の夫々は、ボルト本体１２が貫通すると共に被締付板１５及び１６とボルト本体１２との間にボルト本体１２を挿入できる程度のクリアランスが生じるような径をもった貫通孔２３を有しており、滑り板２１は、ボルト本体１２が貫通すると共に被締付板１５及び１６に対する滑り板２１のＢ方向の最大振動幅以上のＢ方向の径又は長さをもった円形孔又は長孔からなる貫通孔２４を有している。

座金装置６は、軸方向Ａの一方の端面３１で開口した円環状の有底溝３２を有していると共にボルト４のボルト本体１２を挿通させた貫通孔３３を有した円柱状の座金本体３４と、剛性金属製の座金本体３４の有底溝３２に収容されていると共に可圧縮性であって弾性を有する液体としての塑性流体３５と、座金本体３４の有底溝３２に軸方向Ａに移動自在に部分的に嵌装された円環状の突起３６を軸方向Ａの一方の端面３７に有していると共にボルト４のボルト本体１２を挿通させた貫通孔３８を有した剛性金属製の蓋体３９と、有底溝３２を規定する座金本体３４の円筒状の内側周壁面４０及び４１並びに突起３６の円筒状の側面４２及び４３間の隙間４４を介する塑性流体３５の有底溝３２の開口４５からの漏出を阻止するべく、有底溝３２に嵌装された突起３６の円環状の先端面４６及び塑性流体３５の液面４７間に介在されているシール手段４８とを具備している。

蓋体３９は、貫通孔３８を有した円盤状の蓋体本体５１と、蓋体本体５１の一方の端面３７に一体的に形成されていると共に部分的に有底溝３２外に位置した突起３６とを具備している。

座金本体３４の貫通孔３３は、当該貫通孔３３と同心の円環状の有底溝３２に取り囲まれており、座金本体３４の貫通孔３３に同心の蓋体３９の蓋体本体５１の貫通孔３８は、当該貫通孔３８に同心の円環状の突起３６に取り囲まれている。

シール手段４８は、合成樹脂からなる円環状のパッキン５５と、パッキン５５の一方の円環状端面５６に接触した一方の円環状端面５７を有したパッキン５８とを有しており、円環状のパッキン５５の他方の円環状端面５９は、塑性流体３５の液面４７に接触しており、円環状のパッキン５８の他方の円環状端面６０は、突起３６の円環状の先端面４６に接触している。

シール手段４８としては、二段の円環状のパッキン５５及び５８を具備するものに限らず、円環状のパッキンを一段としても、二段以上の多段としてもよく、また円環状のパッキンの断面形状はＯ型でもＵ型でもＶ型でもよく、さらにこれらを適宜組み合わせてもよく、要は、塑性流体３５の漏出を防止できて、しかも、長期の使用によるシール性の低下が少なく、初期のシール性を長期に亘って維持できるものであればよい。

塑性流体３５、パッキン５５及び５８を有するシール手段４８並びに部分的に有底溝３２外に位置した突起３６は、座金本体３４の一方の端面３１と当該一方の端面３１に対面する蓋体３９の蓋体本体５１の一方の端面３７との間に軸方向Ａの隙間６５が生じるように、有底溝３２に部分的に配されている。

剛性金属製の平座金７は、ナット２及び座金本体３４に接触してナット２及び座金装置６間に介在されており、剛性金属製の平座金８は、被締付板１５及び膨大頭部３に接触して被締付体５及びボルト４の膨大頭部３間に介在されている。

シール手段４８により密閉状態で有底溝３２に収容された塑性流体３５は、当該塑性流体３５の液面４７に接触するシール手段４８のパッキン５５の円環状端面５９と、有底溝３２の円環状の底面を規定する座金本体３４の円環状の内側底壁面７１との間で、有底溝３２を規定する座金本体３４の内側周壁面４０及び４１、内側底壁面７１並びにシール手段４８の一方の端面である円環状端面５９に対して隙間なしに有底溝３２に収容されている。

以上の座金装置６を有した摩擦ダンパ１は、振動減衰させるべき相対的に互いにＢ方向に振動する構造物のうちの一方の構造物に連結される二つの被締付板１５及び１６に対する他方の構造物に連結される滑り板２１の相対的なＢ方向の振動を、二つの被締付板１５及び１６の互いに対面する板面１７及び１８と板面１７及び１８にＢ方向に摺動自在に接触している滑り板２１の板面１９及び２０とにおける摺動面での摩擦抵抗により減衰させ、そして、滑り板２１に対する二つの被締付板１５及び１６の挟持力（押圧力）がナット２へのボルト４の締付力により決定されて、斯かる挟持力（押圧力）が長期の使用による機械的疲労及びクリープの生じ難い座金装置６の可圧縮性であって弾性を有した塑性流体３５により補償されるようになっている。

そして、塑性流体３５の液面４７に接触するシール手段４８の軸方向Ａの一方の端面５９と有底溝３２の底面を規定する座金本体３４の内側底壁面７１との間で、有底溝３２を規定する座金本体３４の内側周壁面４０及び４１、内側底壁面７１並びにシール手段４８の円環状端面５９に対して隙間なしに有底溝３２に収容された塑性流体３５を具備している摩擦ダンパ１の座金装置６によれば、皿ばね等のワッシャー及びゴム等の弾性体と比較して機械的疲労又はクリープを避けることができて、塑性流体３５によりナット２及びボルト４による被締付板１５及び１６への締付力を長期に亘って初期の値に維持でき、しかも、温度変化に対しても被締付板１５及び１６への締付力を一定に保持でき、而して、被締付板１５及び１６と滑り板２１との摺動面間に初期に設定された適度な摩擦抵抗を長期に亘って生じさせることができると共に温度変化に対しても摩擦抵抗を一定に保持できる。

本発明の好ましい例の断面説明図である。 図１に示す例ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 図１に示す例の蓋体の斜視図である。 図１に示す例の座金本体の斜視図である。

符号の説明

１ 摩擦ダンパ
２ ナット
３ 膨大頭部
４ ボルト
５ 被締付体
６ 座金装置
３２ 有底溝
３３ 貫通孔
３４ 座金本体
３５ 塑性流体
３６ 突起
３７ 端面
３９ 蓋体
４６ 先端面
４７ 液面
４８ シール手段

Claims (6)

1. ナット及びボルトの膨大頭部のうちの少なくとも一方とナットへのボルトの螺合により締付けられる被締付体との軸方向における間に介在される座金装置であって、軸方向の一方の端面で開口した有底溝を有していると共にボルトを挿通するための貫通孔を有する座金本体と、この座金本体の有底溝に収容されていると共に可圧縮性であって弾性を有する液体と、座金本体の有底溝に軸方向に移動自在に嵌装された突起を軸方向の一方の端面に有していると共にボルトを挿通するための貫通孔を有する蓋体と、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び突起の側面間の隙間を介する液体の有底溝の開口からの漏出を阻止するべく、有底溝に嵌装された突起の先端面及び液体の液面間に介在されているシール手段とを具備しており、座金本体の一方の端面とこの一方の端面に対面する蓋体の一方の端面との間に軸方向の隙間が生じるように、液体、シール手段及び突起が有底溝に配されており、液体は、当該液体の液面に接触するシール手段の軸方向の一方の端面と有底溝の底面を規定する座金本体の内側底壁面との間で、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び内側底壁面並びにシール手段の一方の端面に対して隙間なしに有底溝に収容されている座金装置。
2. ナットと、このナットに螺合されていると共に膨大頭部を有するボルトと、ナットへのボルトの螺合により締付けられた被締付体と、軸方向におけるナット及びボルトの膨大頭部のうちの一方及び被締付体間に介在された座金装置とを具備しており、座金装置は、軸方向の一方の端面で開口した有底溝を有していると共にボルトを挿通させた貫通孔を有する座金本体と、この座金本体の有底溝に収容されていると共に可圧縮性であって弾性を有する液体と、座金本体の有底溝に軸方向に移動自在に嵌装された突起を軸方向の一方の端面に有していると共にボルトを挿通させた貫通孔を有する蓋体と、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び突起の側面間の隙間を介する液体の有底溝の開口からの漏出を阻止するべく、有底溝に嵌装された突起の先端面及び液体の液面間に介在されているシール手段とを具備しており、座金本体の一方の端面とこの一方の端面に対面する蓋体の一方の端面との間に軸方向の隙間が生じるように、液体、シール手段及び突起が有底溝に配されており、液体は、当該液体の液面に接触するシール手段の軸方向の一方の端面と有底溝の底面を規定する座金本体の内側底壁面との間で、有底溝を規定する座金本体の内側周壁面及び内側底壁面並びにシール手段の一方の端面に対して隙間なしに有底溝に収容されており、軸方向におけるナット及びボルトの膨大頭部のうちの他方及び座金装置間に配された被締付体は、軸方向において互いに重ね合わされた少なくとも二つの被締付板と、軸方向において二つの被締付板間に配されていると共に二つの被締付板の互いに対面する板面の夫々に摺動自在に接触している板面を有した滑り板とを有している摩擦ダンパ。
3. 液体は、塑性流体を有している請求項２に記載の摩擦ダンパ。
4. 座金本体及び蓋体の夫々は、貫通孔を複数個有している請求項２又は３に記載の摩擦ダンパ。
5. 有底溝及び突起の夫々は、円環状である請求項２から４のいずれか一項に記載の摩擦ダンパ。
6. 座金本体の貫通孔は有底溝に取り囲まれており、座金本体の貫通孔に同心の蓋体の貫通孔は突起に取り囲まれている請求項５に記載の摩擦ダンパ。

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