JP2009281428A - 防振用減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、防振用減衰装置に関し、従来の防振用減衰装置において滑りねじ部の遊びや締まりが生じることが課題であって、それを解決することである。
【解決手段】直線運動する直線運動手段と、該直線運動手段の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換手段と、該回転運動変換手段によって回転され粘性体の粘性抵抗により運動エネルギーを減衰させる粘性減衰手段とを有する減衰装置であって、前記回転運動変換手段の回転運動させるねじ軸に螺合されているナット部分を、ナット２と該ナットを内周壁面側に固着する金属製筒体のナットハウジング３とでなるものを一対で対向配置にして前記ねじ軸２７に装着し、その対向するナットハウジング３面の間に前記ナット２とねじ軸２７とにおけるバックラッシを調節するリング状のスペーサ２６を介在させて構成した防振用減衰装置１とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行によって生じる振動エネルギーを減衰させる防振用減衰装置に係り、更に詳しくは、主に列車または車・トラック等の交通車両の走行によって生じる高架橋等構造物の微小な振動を抑えるため、滑りねじを利用した減衰装置における、ねじの遊びまたは締まりを除去する構造に関するものである。

従来、図９（Ａ）に示すように、直線運動する直線運動手段２１と、該直線運動手段の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換手段２２と、該回転運動変換手段によって回転され粘性体の粘性抵抗により運動エネルギーを減衰させる粘性減衰手段２３と、前記各手段を支持する装置本体２４とからなる。前記回転運動変換手段２２は、滑りねじを利用した構造であり、台形または角ねじといった滑りねじを利用した力の伝達手段を有している。

前記ねじ部材には、ナット：銅合金、ねじ軸：合金鋼を用い、安定した滑り摩擦を供する材料の組み合わせで構成されている。そして、振動減衰の対象となる高架橋等構造物の振動により、減衰装置に入力される変位量は、例えば、０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度である。減衰装置としての入力変位量に対する遊び（バックラッシ）は、初期状態で１／２０程度が理想である。よって、例えば入力変位量が片振幅で０．４ｍｍであれば、遊びは０．０２ｍｍとなる。

このような非常に小さい変位量に対応するために、図９（Ｂ）に示すように、工作機械に用いられる送りねじ機構と同様に、二つのナット２５を用いてねじ軸方向にスペーサ２６等を介して調整する方法や、二つのナットを回して調整する方法が採用され、ねじの遊びをゼロに近づけるようにしている
特開２００４−８４８４５号公報

しかし、従来の防振用減衰装置では、その製作面及び保守性から、二つのナット２５によりスペーサ２６を介して、ねじ軸のねじ面を外側より挟み込む構造としている。よって、前記ねじ軸とナットの各部材は熱膨張係数が異なることから、例えば、連続的に装置が作動し、ねじ部で顕著な発熱が生じて温度が上昇する場合や、環境温度が大きく上昇変化する場合においては、図１０（Ａ）に示すように、ねじ軸とナットの熱膨張差によりバックラッシが増加し、微小な振動変位に対して有効な減衰効果が得られなくなるおそれがある。ちなみに、ねじの噛み合い長さが１００ｍｍで温度が４０℃上昇した場合のねじ軸とナットとの相対膨張差は０．０３２ｍｍとなり、バックラッシの目標値（０．０２ｍｍ）より大きくなり入力変位量に対する遊びが大きくなる。

一方、環境温度が大きく下降変化する場合においては、前記バックラッシが減少する。例えば、図１０（Ｂ）に示すように、ねじの噛み合い長さが１００ｍｍで温度が３０℃低下した場合では、ねじ軸とナットとの相対収縮差は０．０２４ｍｍとなり、前記バックラッシの目標値（０．０２ｍｍ）よりも大きくなり、ねじ部において締まり（抱き付き）が発生し、減衰力の不安定と、ねじの噛み合い部における異常摩耗を誘発するおそれがある。このように、防振用減衰装置が使用される環境により、初期バックラッシが大きく変化しないような構造が要求されている。本発明に係る防振用減衰装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る防振用減衰装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、直線運動する直線運動手段と、該直線運動手段の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換手段と、該回転運動変換手段によって回転され粘性体の粘性抵抗により運動エネルギーを減衰させる粘性減衰手段とを有する減衰装置であって、前記回転運動変換手段の回転運動させるねじ軸に螺合されているナット部分を、ナットと該ナットを内周壁面側に固着する金属製筒体のナットハウジングとでなるものを一対で対向配置にして前記ねじ軸に装着し、その対向するナットハウジング面の間に前記ナットとねじ軸とにおけるバックラッシを調節するリング状のスペーサを介在させて構成したことである。

前記ねじ軸とナットハウジングとの熱膨張係数は、同一であることであり、
更に、前記ナットハウジングは、その内周壁面の片側の側壁端部において径方向内側に突出する突起部が突設されて前記内周壁面に段部が形成され、前記段部にナットの側壁面が当接され当該ナットがナットハウジングに固着されることで該ナットにとってこの段部が軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジングがねじ軸に装着される際には前記段部が互いに背向してスペーサ側に配置されること、または、
前記ナットハウジングは、その内周壁面の片側の側壁端部において径方向内側に突出する突起部が突設されて前記内周壁面に段部が形成され、前記段部にナットの側壁面が当接され当該ナットがナットハウジングに固着されることで該ナットにとってこの段部が軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジングがねじ軸に装着される際には前記段部が互いに中間のスペーサと反対側に配置されることであり、
前記ナットの最小肉厚とナットハウジングの肉厚との比は１：２〜３であることを含むものである。

本発明の防振用減衰装置によれば、温度が上下してもナットの体積容量が小さく、また、ナットハウジングによってナットの径方向の拘束があるので、滑りねじの温度変化に伴う遊び、若しくは、締まりの発生を緩和させることができる。また、ナットがコンパクトになるのでコスト低減となる。更に、ナットの雌ねじ加工が容易となる。

また、ねじ軸とナットハウジングとの熱膨張係数を同一にしているので、温度変化における径方向と長手方向との全体系においてねじ軸とナットハウジングとの膨張量若しくは収縮量を合わせる。これにより、ナットの温度変化よる影響を緩和させる。
前記ナットハウジングの内周壁面の端部に段部を形成して、ナットの長手方向の温度変化を一方向に拘束することで、滑りねじの遊びの発生を緩和させる。
前記ナットの肉厚はナットハウジングの肉厚の１／２〜１／３であるので、ナットの温度変化を抑えて、滑りねじの遊びや締まりの発生を防止できる。

本発明に係る防振用減衰装置１について説明する。従来例に係る部分と同じ部分には、従来例と同じ符号を付けて説明する。図１に示すように、直線運動する直線運動手段２１と、該直線運動手段２１の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換手段２２と、該回転運動変換手段２によって回転され粘性体の粘性抵抗により運動エネルギーを減衰させる粘性減衰手段２３（図９参照）とを有する減衰装置である。

そして、前記回転運動変換手段２２の回転運動させるねじ軸２７に螺合されているナット部分を、ナット２と該ナット２を内周壁面側に固着する金属製筒体のナットハウジング３とでなるものを一対で対向配置にして前記ねじ軸２７に装着する。前記ナット２の最小肉厚とナットハウジング３の肉厚との比は１：２〜３である。

その対向するナットハウジング３の面の間に、前記ナット２とねじ軸２７とのねじ山におけるバックラッシを調節するリング状のスペーサ２６を介在させて構成したものである。前記ナットハウジング３と前記ねじ軸２７との軸受けは、ベアリング４によって成されている。

また、前記ねじ軸２７とナットハウジング３との熱膨張係数は同一であり、鋼又は合金鋼である。前記ナット２は、銅合金製である。このナット２は、ナットハウジング３に、焼き嵌め、冷やし嵌め、圧入等により、固着される。

前記ナットハウジング３は、図２（Ａ）に示すように、その内周壁面の片側の側壁端部において、径方向内側に突出するリング状の突起部（フランジ部）３ａが突設されて前記内周壁面に段部３ｂが形成されている。この段部３ｂにナット２の側壁面が当接され当該ナット２がナットハウジング３に固着されることで、該ナット２にとってこの段部３ｂが軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジング３がねじ軸２７に装着される際には、前記段部３ｂが互いに背向してスペーサ２６側に配置される。

前記図２（Ａ）に示す状態が初期状態である。前記ナット２は、ねじ軸２７のねじ部との間に、理想的なバックラッシＡが設けられている。この調整は、前記スペーサ２６の厚みにより調整する。この初期状態の設定は、例えば、図２（Ａ）において、左側のナット２ａは、ねじ山の右側でねじ軸２７のねじ山に当接しており、右側のナット２ｂは、ねじ山の左側でねじ軸２７のねじ山に当接している。このように、コンパクトに分割した一対のナット２ａ，２ｂで、ねじ軸２７のねじ山を両側から挟み付けるように設定される。

このように一対のナット２ａ，２ｂが、ねじ軸２７のねじ部に対して、バックラッシＡの設ける位置が反対側になっているので、ねじ軸２７に引張方向の力が作用する場合と、圧縮方向の力が作用する場合とでは、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、いずれか片方のナット２に受圧面が生じる。これにより、ねじ軸２７の軸線方向の移動に置いて、前記ナット２との間にガタ付きが無く、無駄なく直線運動が回転運動に変換されるものである。

そして、図３に示すように、振動などの影響でナット２のねじ山とねじ軸２７のねじ山との間で摩擦により熱が発生すると、ナット２の方が熱膨張係数が大きいので、相対的に図示のように膨張する。かかる状態では、前記ナット２の体積容量がナットハウジング３に比べて小さく、このナットハウジング３によって前記ナット２はその外径と、段部３ｂによって片側の端面とが拘束されているので、長手方向と径方向とで寸法変化が相殺されて、滑りねじの温度変化に伴う遊びの発生が緩和される。

また、図４に示すように、温度が下降して熱収縮する場合には、前記ナット２の体積容量がナットハウジング３に比べて小さく、このナットハウジング３によって前記ナット２はその外径と、段部３ｂによって片側の端面とが拘束されているので、長手方向と径方向とで寸法変化が相殺されて、滑りねじの温度変化に伴う締まりの発生が緩和される。

本発明に係る防振用減衰装置１の第２実施例として、図５に示すように、ナットハウジング３は、その内周壁面の片側の側壁端部において径方向内側に突出するリング状の突起部（フランジ部）３ａが突設されて前記内周壁面に段部３ｂが形成され、前記段部３ｂにナット２の側壁面が当接され当該ナット２がナットハウジング３に固着されることで該ナット２にとってこの段部３ｂが軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジング３がねじ軸２７に装着される際には前記段部３ｂが互いに中間のスペーサ２６と反対側に配置されるものである。

この第２実施例は、前記第１実施例に対して、段部３ｂの位置が反対側にあるものである。そして、図６（Ａ）に示すように、前記一対のナット２ａ，２ｂは、ねじ軸２７のねじ山に対して、長手方向に沿って、中心のスペーサ２６から外側に押しつけるようにして配置される。一対のナット２ａ，２ｂの間には、十分な空間がある。これが初期状態となる。そして、図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ねじ軸２７に引張力若しくは圧縮力が作用すると、いずれか一方のナット２に受圧面が生じる。

また、この防振用減衰装置１においても温度変化により、図７若しくは図８に示すように、ナット２の寸法変化があるが、これも、前記第１実施例と同様に、ナットの長手方向と径方向とに寸法変化が相殺されて、熱膨張の場合における遊びの発生、熱収縮の場合における締まりの発生が緩和されるものである。このようにして、防振用減衰装置１が屋外等で使用されて、環境温度が変化しても、目標とするバックラッシ内に納まり減衰装置の減衰性能が低下しない構造となるものである。

本発明に係る防振用減衰装置１の縦断面図である。 同本発明の防振用減衰装置１におけるナット２とねじ軸とのねじ山の、初期状態の断面図（Ａ）、引張力が作用した場合の断面図（Ｂ）、圧縮力が作用した場合の断面図（Ｃ）である。 防振用減衰装置１において、ナットとねじ軸とのねじ山に熱膨張が生じた場合の寸法変化の模式図である。 防振用減衰装置１において、ナットとねじ軸とのねじ山に熱収縮が生じた場合の寸法変化の模式図である。 防振用減衰装置１の第２実施例を示す、一部の縦断面図である。 同本発明の防振用減衰装置１の第２実施例におけるナット２とねじ軸とのねじ山の、初期状態の断面図（Ａ）、引張力が作用した場合の断面図（Ｂ）、圧縮力が作用した場合の断面図（Ｃ）である。 第２実施例の防振用減衰装置１において、ナットとねじ軸とのねじ山に熱膨張が生じた場合の寸法変化の模式図である。 同第２実施例の防振用減衰装置１において、ナットとねじ軸とのねじ山に熱収縮が生じた場合の寸法変化の模式図である。 従来例に係る防振用減衰装置の縦断面図（Ａ）、その一部拡大断面図（Ｂ）である。 同従来例に係る防振用減衰装置における、ナットとねじ軸とのねじ山に熱膨張が生じた場合の寸法変化の模式図（Ａ）と、ナットとねじ軸とのねじ山に熱収縮が生じた場合の寸法変化の模式図（Ｂ）とである。

符号の説明

１ 防振用減衰装置、
２ ナット、 ２ａ，２ｂ ナット、
３ ナットハウジング、 ３ａ 突起部、
３ｂ 段部、
４ ベアリング、
２１ 直線運動手段、
２２ 回転運動変換手段、
２３ 粘性減衰手段、
２４ 装置本体、
２５ ナット、
２６ スペーサ、
２７ ねじ軸。

Claims (5)

1. 直線運動する直線運動手段と、該直線運動手段の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換手段と、該回転運動変換手段によって回転され粘性体の粘性抵抗により運動エネルギーを減衰させる粘性減衰手段とを有する減衰装置であって、
   前記回転運動変換手段の回転運動させるねじ軸に螺合されているナット部分を、
   ナットと該ナットを内周壁面側に固着する金属製筒体のナットハウジングとでなるものを一対で対向配置にして前記ねじ軸に装着し、
   その対向するナットハウジング面の間に前記ナットとねじ軸とにおけるバックラッシを調節するリング状のスペーサを介在させて構成したこと、
   を特徴とする防振用減衰装置。
2. ねじ軸とナットハウジングとの熱膨張係数は同一であること、
   を特徴とする請求項１に記載の防振用減衰装置。
3. ナットハウジングは、その内周壁面の片側の側壁端部において径方向内側に突出する突起部が突設されて前記内周壁面に段部が形成され、
   前記段部にナットの側壁面が当接され当該ナットがナットハウジングに固着されることで該ナットにとってこの段部が軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジングがねじ軸に装着される際には前記段部が互いに背向してスペーサ側に配置されること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の防振用減衰装置。
4. ナットハウジングは、その内周壁面の片側の側壁端部において径方向内側に突出する突起部が突設されて前記内周壁面に段部が形成され、
   前記段部にナットの側壁面が当接され当該ナットがナットハウジングに固着されることで該ナットにとってこの段部が軸心方向の拘束面となると共に、前記ナットハウジングがねじ軸に装着される際には前記段部が互いに中間のスペーサと反対側に配置されること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の防振用減衰装置。
5. ナットの最小肉厚とナットハウジングの肉厚との比は１：２〜３であること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の防振用減衰装置。

Images