JP2009228723A - 産業機械の振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防振すべき部位の振動減衰性を高く維持させるとともに、組み立て性の向上およびコストダウンを図った産業機械の振動減衰装置を提供する。
【解決手段】機体を構成する上部体１Ａおよび下部体１Ｂの間に、弾性体２０を備えたリンク機構からなる、機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材２４，２５を介在させるとともに、防振支持部材２４，２５に、上部体１Ａまたは下部体１Ｂの上下方向の振動を検出する手段（振動検出器３０）と、防振支持部材２４，２５を弾性体２０とは別個に機体の上下方向に摺動させる摺動部材３１を連結したアクチュエータ２６と、からなる上部体１Ａまたは下部体１Ｂに加わる振動を減少させ、アクチュエータ２６を、防振支持部材２４，２５の側部であって、防振支持部材２４，２５の回動支点ａ近傍に設置し、かつアクチュエータ２６の駆動軸２６ａを、回動支点ａに連結させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、機体を構成する上部体および下部体の間に、弾性体を備えたリンク機構からなる、機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材を介在させるとともに、上部体または下部体の上下方向の振動を検出する手段と、防振支持部材を弾性部材とは別個に機体の上下方向に摺動させるアクチュエータと、からなる上部体または下部体に加わる振動を減少させる産業機械の振動減衰装置に関するものであり、より詳細には、アクチュエータを、防振支持部材の側部であって、防振支持部材の回動支点近傍に設置し、かつアクチュエータの駆動軸を、回動支点に連結させることに関する。

従来の産業機械の車両には、例えば、走行時に路面などの凹凸（路面反力）に起因して車体へ入力される振動から、運転席を防振するアクティブシートとして、運転シートと、床面との間に昇降リンク機構を介在させるとともに、この昇降リンク機構の空間には、エアバネなどの弾性体および電動モータなどのアクチュエータを設置し、振動検出器からの路面反力に応じた、例えば加速度信号に基づいて、コントローラがアクチュエータを介してボールねじなどを駆動させ、路面反力による前記加速度を打ち消すだけの上下逆方向の加速度をこの運転シートに付加して、運転シートが受ける路面反力を低減させるものがある。（例えば特許文献１）

特開平１１−１２３９７２号公報

しかし、このような車両のアクティブシートでは、床面に設置したアクチュエータと、運転シート底部との間に距離を有するため、アクチュエータに接続し、運転シートに固定させてこの運転シートを実際に上下変位させるボールねじなど摺動部材のストロークを長くしなければならず、アクチュエータから運転シートを上下動させる動力の伝達効率が悪いほか、長い摺動部材を用いることで、コストアップや組み立て性が悪いという問題があった。さらに、上述した運転シートを上下変位させるアクチュエータを床面上に設置しているため、このアクチュエータが、路面反力による衝撃や振動を、床面を介して直接受け易く、アクチュエータの故障や作動不良を引き起こし、運転シートの防振性を低下させるほか、頻繁にアクチュエータをメンテナンスしなければならず、作業性が低下するという問題もあった。
そこで、この発明の目的は、防振すべき部位の振動減衰性を高く維持させるとともに、組み立て性の向上およびコストダウンを図った産業機械の振動減衰装置を提供することにある。

このため、請求項１に記載の発明は、機体を構成する上部体および下部体の間に、弾性体を備えたリンク機構からなる、前記機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材を介在させるとともに、前記上部体または前記下部体の上下方向の振動を検出する手段と、前記防振支持部材を前記弾性部材とは別個に前記機体の上下方向に摺動させるアクチュエータと、からなる前記上部体または前記下部体に加わる振動を減少させる産業機械の振動減衰装置において、前記アクチュエータを、前記防振支持部材の側部であって、前記防振支持部材の回動支点近傍に設置し、かつ前記アクチュエータの駆動軸を、前記回動支点に連結させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置において、前記防振支持部材はパンタグラフ式であるとともに、前記上部体および下部体の間に、１または２以上複数設置することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置において、前記アクチュエータは、前記防振支持部材の回動支点軸近傍に、１または２以上複数設置することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置において、前記アクチュエータは、減速装置を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機体を構成する上部体および下部体の間に、弾性体を備えたリンク機構からなる、機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材を介在させるとともに、上部体または下部体の上下方向の振動を検出する手段と、防振支持部材を弾性部材とは別個に機体の上下方向に摺動させるアクチュエータと、からなる上部体または下部体に加わる振動を減少させる産業機械の振動減衰装置において、アクチュエータを、防振支持部材の側部であって、防振支持部材の回動支点近傍に設置し、かつアクチュエータの駆動軸を、回動支点に連結させるので、別途ボールねじなどの摺動部材を用いる必要がなく、アクチュエータから防振支持部材への動力の伝達効率が向上して、正確、かつ迅速に上部体または下部体の振動を減衰させることができる。そして、アクチュエータを下部体に設置しないことにより、下部体から伝わる衝撃や振動を直接アクチュエータが受けることがない。また、アクチュエータを下部体に設置した場合は、上部体から伝わる衝撃や振動を直接受けることがない。従って、防振すべき上部体または下部体の振動減衰性を高く維持させるとともに、組み立て性の向上およびコストダウンを図った産業機械の振動減衰装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、防振支持部材はパンタグラフ式であるとともに、上部体および下部体の間に、１または２以上複数設置するので、防振支持部材の安定した摺動により上部体または下部体を円滑に上下動できるとともに、種々の作業車両など産業機械の特性（上部体または下部体の重量や、車両の用途）に合わせて、防振支持部材の設置数を任意に設定することができる。従って、防振すべき上部体または下部体の振動減衰性を高く維持させた産業機械の振動減衰装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、アクチュエータは、防振支持部材の回動支点軸近傍に、１または２以上複数設置するので、種々の作業車両など産業機械の特性に合わせて、アクチュエータの設置数を任意に設定することができる。従って、防振すべき上部体または下部体の振動減衰性を高く維持させた産業機械の振動減衰装置を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータは、減速装置を備えるので、アクチュエータは、防振支持部材に、振動減衰に適した摺動力を与えることができる。従って、防振すべき上部体または下部体の振動減衰性を高く維持させた産業機械の振動減衰装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は本発明の上部体および下部体を備える産業機械の一実施例を示す、作業車両としてのホイール式トラクタの左側面図、図２は同トラクタの平面図である。

この産業機械として例示する、作業車両のトラクタ１は、車体フレーム２の前後に、前輪３および後輪４を備え、前輪３の上方にボンネット５を形成するとともに、その内側には原動機部としてのエンジン６およびクラッチハウジング７が配置され、さらにこのクラッチハウジング７の後部にはミッションケース８が配設されており、エンジン６からの動力が前輪３および後輪４に伝達される。このような構成を有する下部体１Ｂのボンネット５の後部に連続して車体フレーム２上にはキャビン９が設けられる。なお、トラクタ１は、上述したようなキャビン仕様のほか、ロプス仕様であってもよい。

次いで、キャビン９内には、操縦部として、ブレーキペダルやクラッチペダルなどの操作ペダル１０、ステアリングハンドル１１、後述する上部体１Ａとしてのシート１２が設けられる。また、シート１２の両側方に有する一部不図示の左右フェンダには、例えば、主変速レバー１４や副変速レバー、ＰＴＯ変速レバーなどの各種操作レバーが突設されている。また、キャビン９の外周は、それぞれフロントガラス１５、リヤガラス１６、ドア１７、屋根１８などを取付けてもよい。

そして、エンジン６の動力は、ミッションケース８から前後に突出した不図示のＰＴＯ軸に伝達され、このＰＴＯ軸の駆動により三点リンク式などの作業機装着装置１９を介して車両後端に装着された図示しない作業機が駆動される。

次に、本願発明の振動減衰装置について、その具体的構成を説明する。図３は上部体を左側面から見た斜視図、図４は振動減衰装置を下方に備える上部体の左側面模式図、図５は振動減衰装置の左側面模式図、図６は振動減衰装置の背面模式図である。

まず、図３に示すように、シート１２などの上部体１Ａ（車体フレーム２上のキャビン９などの操縦部をはじめ、乗員の乗る部位が上部体１Ａであるが、本発明では、シート１２の振動減衰を説明するため、以後このシート１２を上部体１Ａとする）は、車体フレーム２などの下部体１Ｂ上に、図示しないが通常用いられる弾性材などの防振部材を介して下部体１Ｂの一部として取付けた、例えば台座２１上に設置することができる。そして、この上部体１Ａの下方は、その四方にカバー２２を覆設してもよい。

上部体１Ａの下方には、図４に示すように、上部体１Ａと、下部体１Ｂとの間に、走行時に路面などの凹凸に起因して車両の下部体１Ｂなどへ入力される振動から、上部体１Ａを防振する振動減衰装置２３が備えられる。なお、図４では、振動減衰装置２３が見えるように、上述したカバー２２を取り外したものである。また、図６および後述する図７、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０では、弾性体２０の図示を省略する。

振動減衰装置２３は、図５〜６に示すように、パンタグラフなどの防振支持部材２４，２５（リンク機構）や、コイルバネなどの弾性体２０、電動モータなどのアクチュエータ２６などから構成される。この振動減衰装置２３は、例えば、上部体１Ａの底部に取り付けられた上部体１Ａの一部である上板２７と、下部体１Ｂ上に取り付けられた下部体１Ｂの一部である下板２８との間であって、これら上板２７および下板２８の車両左右方向の両側部には、それぞれ２本のアーム２４ａ，２４ｂおよび２５ａ，２５ｂを略Ｘ字状に回動支点ａで連結し、アームの前部をボルト締結や溶接など適宜方法で上板２７および下板２８に固定するとともに、アームの後部を車両前後方向に摺動自在としたリンク機構で、上部体１Ａを、回動支点ａを中心として車両の上下方向に摺動可能とする、防振支持部材２４，２５が、車両の前後方向に設置される。なお、上述した防振支持部材２４，２５のパンタグラフ構造は周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

また、上板２７と、下板２８との間であって、これら上板２７および下板２８の前部には、弾性体２０が上下方向に伸縮自在に設置される。なお、弾性体２０は、コイルバネに限定されず、空気ダンパや油圧ダンパ、アキュムレータなどの付勢手段であってもよい。また、弾性体２０は、上板２７と、下板２８との間であり、かつその反力が上下方向に作用すれば、左右方向などその設置向きや設置位置は限定されない。

さらに、上板２７と、下板２８との間、かつ、防振支持部材２４の中央近傍であって、防振支持部材２４の回動支点ａ近傍であって、例えば、防振支持部材２４の内側部に位置するアーム２４ｂには、アクチュエータ２６がボルト締結など適宜方法で取付けられる。なお、アーム２４ｂは、アクチュエータ２６の駆動軸２６ａが接触しないように、中央近傍を分断し、この分断した中央近傍を架橋するようにしてアクチュエータ２６が取付けられる。なお、アクチュエータ２６は、上記とは逆の防振支持部材２５に取付けてもよく、さらには防振支持部材２４，２５の両方に取付けてもよい。

このアクチュエータ２６の駆動軸２６ａを、防振支持部材２４におけるアーム２４ａの回動支点軸ａと一体とすることで、駆動軸２６ａの回転によりアーム２４ａが駆動軸２６ａを中心として時計回りおよび反時計回りに回動するため、アーム２４ａの後端部が前後方向に摺動する。従って、アクチュエータ２６の駆動により、防振支持部材２４の上下方向の摺動が上板２７を介して防振支持部材２５も上下方向に摺動する構成とされる。そして、上部体１Ａは、これら弾性体２０や、防振支持部材２４，２５で支持される。なお、アクチュエータ２６は、上述した電動モータに限定されず、回転型のアクチュエータであればよい。

また、アクチュエータ２６は、不図示のコントローラを介して、上部体１Ａの適宜位置に取付けられた、上部体１Ａが受ける振動を検出する手段として、例えば、加速度検出器などの振動検出器３０に接続される。なお、振動検出器３０は、加速度検出器に限定されず、変位検出器であってもよく、それらの検出器は、上部体１Ａもしくは下部体１Ｂに設置されることが好ましい。また、振動検出器３０は、上述以外にも回転センサや、ジャイロ、傾斜センサなどの回転検出器であってもよく、これら検出器の場合は、防振支持部材２４，２５に設置されることが好ましい。

ここで、下部体１Ｂに路面などから振動が加わった場合、上部体１Ａに伝わる振動および衝撃は、振動減衰装置２３により、まず、防振支持部材２４，２５が回動支点軸ａを中心として上下方向に摺動するとともに、弾性体２０の伸縮により徐々に吸収されるものの、この状態においては、上部体１Ａの振動による上下方向の変位を、短時間で小さくすることができず、さらには上部体１Ａにこれら上下方向の変位が長時間残存してしまう。

そこで、振動検出器３０により検出された、振動により上方向または下方向に変位する上部体１Ａの加速度などの変位に基づいて、不図示のコントローラが上部体１Ａに、振動による前記加速度とは逆の加速度を与えるようにアクチュエータ２６を駆動させ、防振支持部材２４，２５を、この逆の加速度に応じた上下方向に摺動させる。なお、この場合、防振支持部材２４，２５に逆の加速度を与えることに限定されず、前述のように設置した振動検出器３０による振動の検出タイプ（速度、変位、力など）に応じて、逆の速度や、逆の変位、逆の力を与えて振動を減衰させてもよい。さらに、振動検出器は上述以外にも、例えば、図示しないが回動部近傍に設置した回転検出器や姿勢検出器などを用いてもよい。

このとき、アクチュエータ２６が、防振支持部材２４，２５の回動支点ａ近傍に設置するとともに、アクチュエータ２６の駆動軸２６ａを防振支持部材２４または防振支持部材２５もしくは両者の回動支点ａと一体とするため、別途ボールねじなどの摺動部材を用いる必要がなく、アクチュエータ２６から防振支持部材２４，２５を介して上板２７への動力の伝達効率が向上して、正確、かつ迅速に上板２７を摺動させることができる。

なお、上述した、防振支持部材２４の回動支点ａ近傍に設置するアクチュエータ２６に、減速装置３０を設けることもできる。図７は減速装置を設けたアクチュエータを備える振動減衰装置の背面模式図である。

図７に示すように、アクチュエータ２６は、ギアボックスなどの減速装置３１と一体のギアードモータ２６´とし、減速装置３１の部分がアーム２４ｂに取付けられる。そして、高トルクを発生させるこの減速装置３１により、アクチュエータ２６の駆動軸２６ａの回転数を、振動減衰に適した回転数に減少させることで、防振支持部材２４，２５を、上述のように振動に伴う逆の加速度などに応じて上下方向に円滑に摺動させる結果、上部体１Ａの振動を円滑に減衰することができる。なお、ギアードモータ２６´（減速装置３１）は周知技術であるため、詳細な説明は省略する。

上述のように、アクチュエータ２６を、防振支持部材２４，２５の回動支点ａ近傍に設置することが好ましいが、アクチュエータ２６は、上部体１Ａまたは下部体１Ｂに設置してもよい。図８はアクチュエータを上部体に設置した振動減衰装置の左側面模式図（ａ）および背面模式図（ｂ）、図９はアクチュエータを下部体に設置した振動減衰装置の左側面模式図（ａ）および背面模式図（ｂ）、図１０はアクチュエータを下部体に設置した他の例を示す振動減衰装置を後方から見た斜視図である。

この場合、例えば、図８に示すように、アクチュエータ２６を上部体１Ａに取付けるとともに、駆動軸２６をアーム２４ｂ前部の上部に有する回動支点ｂに嵌合させる。このような構成にすることで、上述のように振動に伴う逆の加速度などに応じて駆動軸２６を回転させると、防振支持部材２４ｂは回動支点ｂを中心として防振支持部材２４ｂの後端部が前後方向に摺動される結果、防振支持部材２４，２５を介した上板２７の上下摺動により、上部体１Ａの振動を減衰することができる。このため、アクチュエータ２６は、その重量を上部体１Ａに支持させることで安定設置できるほか、下部体１Ｂからの振動を防ぐことができる。

また、図９に示すように、アクチュエータ２６を下部体１Ｂに取付けるとともに、防振支持部材２４の内側部（振支持部材２５の内側部であってもよい）に設置し、駆動軸２６をアーム２４ｂ前部の下部に有する回動支点ｃに嵌合させる。このような構成にすることで、上述のように振動に伴う逆の加速度などに応じて駆動軸２６を回転させると、防振支持部材２４ｂは回動支点ｃを中心として防振支持部材２４ｂの後端部が前後方向に摺動される結果、防振支持部材２４，２５を介した上板２７の上下摺動により、上部体１Ａの振動を減衰することができる。このため、アクチュエータ２６は、その重量を下部体１Ｂに支持させることで安定設置できるほか、上部体１Ａからの振動を防ぐことができる。なお、図１０は、下部体１Ｂに取付けたアクチュエータ２６を、防振支持部材２４の外側部に備える例を示したものである。

また、図１１は、上板と下板との間に防振支持部材を１基備えた振動減衰装置の背面模式図である。該図に示すように、防振支持部材２４を、上板２７と、下板２８との間に１基だけ設置してもよい。この場合、例えば、防振支持部材２４は、上板２７と、下板２８との間の中央近傍に設置されるとともに、この防振支持部材２４の右側部（左側部でもよい）に、上述同様にしてアクチュエータ２６を１台設置し、駆動軸２６ａを、防振支持部材２４におけるアーム２４ａの回動支点ａと一体とする。このように防振支持部材３２を１基だけ設置した構成にすることで、上板２７と、下板２８との間にスペースを確保でき、上部体１Ａの下方を簡潔な構成にできるとともに、振動減衰装置２３のメンテナンス性も向上することができる。なお、防振支持部材２４の設置位置は、上述した上板２７と、下板２８との間の中央近傍に限定されない。

以上のような構成にすることで、車両に振動が加わった際、コントローラ制御に伴うアクチュエータ２６の駆動軸２６ａの回転により、回動支点軸ａを中心として防振支持部材２４などを上下方向に摺動させることができ、アクチュエータ２６が、摺動部材などを必要とせず、またその作動によるスペース（ストローク）も必要とせず、アクチュエータ２６の駆動力を防振支持部材２４に効率的に伝達できるとともに、上板２７と、下板２８との間にスペースを確保でき、メンテナンス性や組立性を向上することができる。

以上詳述したように、このトラクタ１に例示した産業機械の振動減衰装置は、機体を構成する上部体１Ａおよび下部体１Ｂの間に、弾性体２０を備えたリンク機構からなる、機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材２４，２５を介在させるとともに、防振支持部材２４，２５に、上部体１Ａまたは下部体１Ｂの上下方向の振動を検出する振動検出器３０と、防振支持部材２４，２５を弾性体２０とは別個に機体の上下方向に摺動させるアクチュエータ２６と、からなる上部体１Ａまたは下部体１Ｂに加わる振動を減少させ、アクチュエータ２６を、防振支持部材２４，２５の側部であって、防振支持部材２４，２５の回動支点ａ，ｂ，ｃ近傍に設置し、かつアクチュエータ２６の駆動軸２６ａを、回動支点ａ，ｂ，ｃに連結させるものである。

加えて、防振支持部材２４，２５はパンタグラフ式であるとともに、上部体１Ａおよび下部体１Ｂの間に、１または２以上複数設置し、アクチュエータ２６は、防振支持部材２４，２５の回動支点軸ａ近傍に、１または２以上複数設置するとともに、アクチュエータ２６は、減速装置３１を備える。

以上は、産業機械の一例として、ホイール式トラクタについて説明してきたが、この発明はこれに限定されるものではなく、クローラ式トラクタやコンバイン、田植機など農作業車両のほか、建設作業車両として、バックホーやブルトーザなど、また除雪車や救急車などの車両のほか、航空機、船舶など防振すべき部位を備えたあらゆる産業機械に適用することができる。

さらに、この振動減衰装置２３は、上述してきたような、機体の上部体１Ａの防振に限定して適用されるものではなく、例えば、操縦部や客室などを機体の下部体１Ｂに備える吊り下げ式モノレールなど、防振すべき部位が機体の下部体１Ｂに有するあらゆる産業機械にも適用することができる。

本発明の上部体および下部体を備える産業機械の一実施例を示す、作業車両としてのホイール式トラクタの左側面図である。 同トラクタの平面図である。 上部体を左側面から見た斜視図である。 振動減衰装置を下方に備える上部体の左側面模式図である。 振動減衰装置の左側面模式図である。 振動減衰装置の背面模式図である。 減速装置を設けたアクチュエータを備える振動減衰装置の背面模式図である。 アクチュエータを上部体に設置した振動減衰装置の左側面模式図（ａ）および背面模式図（ｂ）である。 アクチュエータを下部体に設置した振動減衰装置の左側面模式図（ａ）および背面模式図（ｂ）である。 アクチュエータを下部体に設置した他の例を示す振動減衰装置を後方から見た斜視図である。 上板と下板との間に防振支持部材を１基備えた振動減衰装置の背面模式図である。

符号の説明

１Ａ 上部体
１Ｂ 下部体
１２ シート
２０ 弾性体
２３ 振動減衰装置
２４，２５ 防振支持部材
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ アーム
２６ アクチュエータ
２６´ ギアードモータ
２６ａ 駆動軸
２７ 上板
２８ 下板
３０ 振動検出器
３１ 減速装置
ａ，ｂ，ｃ 回動支点

Claims (4)

1. 機体を構成する上部体および下部体の間に、弾性体を備えたリンク機構からなる、前記機体の上下方向に摺動可能とした防振支持部材を介在させるとともに、
   前記上部体または前記下部体の上下方向の振動を検出する手段と、前記防振支持部材を前記弾性部材とは別個に前記機体の上下方向に摺動させるアクチュエータと、からなる前記上部体または前記下部体に加わる振動を減少させる産業機械の振動減衰装置において、
   前記アクチュエータを、前記防振支持部材の側部であって、前記防振支持部材の回動支点近傍に設置し、かつ前記アクチュエータの駆動軸を、前記回動支点に連結させることを特徴とする産業機械の振動減衰装置。
2. 前記防振支持部材はパンタグラフ式であるとともに、前記上部体および下部体の間に、１または２以上複数設置することを特徴とする、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置。
3. 前記アクチュエータは、前記防振支持部材の回動支点軸近傍に、１または２以上複数設置することを特徴とする、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置。
4. 前記アクチュエータは、減速装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の産業機械の振動減衰装置。

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