JP2015031385A - 摩擦ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低く抑えながら、摩擦面の均一な面圧を維持することができ、減衰力の増減を含む微調整や、温度依存性の緩和も可能な摩擦ダンパを提供する。
【解決手段】摩擦材３を有する第１部材２と、摩擦材と圧接した状態で摩擦材に対して相対移動可能な摺動部４ａと、流体５が充填され、内圧が増加することで膨張して摺動部の摩擦材との圧接を強めるか、内圧が減少することで収縮して摺動部の摩擦材との圧接を弱める調圧室４ｂとを有する第２部材４と、調圧室内の圧力を増減させる圧力調節手段とを備え、圧力調節手段によって調圧室内の圧力を調節することにより、摩擦材と摺動部との間に生じる摩擦力を調節する摩擦ダンパ１。第１部材２は、円筒状の摩擦材３を有し、第２部材４は、開口を有さない円筒状の調圧室４ｂを囲繞する円筒状の摺動部４ａを有し、摩擦材の内周面と摺動部の外周面とが圧接するようにしてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体摩擦により減衰力を発生させる摩擦ダンパに関し、減衰力を調節することが可能な摩擦ダンパに関する。

構造物と基礎との間に働く運動エネルギーを減衰させ、その減衰力を調節することが可能な摩擦ダンパが知られている。例えば、特許文献１に記載の減衰力調整式摩擦ダンパは、外表面に摩擦材を有するピストンと、このピストンを圧入するシリンダと、シリンダに対する摩擦材の押圧力を機械的に変更する手段とを備え、ピストンの外表面に設けられた摩擦材の外表面と、シリンダの内壁との接触圧を調節して減衰力を調節する。

また、特許文献２に記載の摩擦ダンパは、シリンダと、シリンダに挿入されるピストンと、ピストンとシリンダとの間に充填される充填材とを備え、充填材を壊して粒状化させてシリンダとピストンの間の摩擦力を増加させて減衰力を大きくする。

特開平５−１０６６７１号公報 特開２００９−１８０３３１号公報

しかし、上記特許文献１に記載の摩擦ダンパは、部品点数が多く、構造が複雑であり、部品の加工精度も高いものが要求されるため、製造コストが高くなると共に、ピストンの外表面に存在する摩擦材と、シリンダの内壁との均一な面圧を維持するのが容易ではないという問題があった。

また、特許文献２に記載の摩擦ダンパでは、充填剤を壊して粒状化させて摩擦力を増加させるため、減衰力の微調整を行うことができず、減衰力を減少させることもできず、一旦粒状化させてしまうと減衰力を調整することができない。

さらに、従来のボルト等の締付力を利用した摩擦ダンパは、周囲温度が上昇すると摩擦力が低下し、周囲温度が低下すると摩擦力が増加するという温度依存性の問題もあった。

そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、製造コストを低く抑えながら、摩擦面の均一な面圧を維持することができ、減衰力の増減を含む微調整を行うことも可能で、温度依存性を緩和することも可能な摩擦ダンパを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、摩擦ダンパであって、摩擦材を有する第１部材と、該摩擦材と圧接した状態で該摩擦材に対して相対移動可能な摺動部と、流体が充填され、内圧が増加することで膨張して前記摺動部の前記摩擦材との圧接を強めるか、内圧が減少することで収縮して前記摺動部の前記摩擦材との圧接を弱める調圧室とを有する第２部材と、該調圧室内の圧力を増減させる圧力調節手段とを備え、該圧力調節手段によって前記調圧室内の圧力を調節することにより、前記摩擦材と前記摺動部との間に生じる摩擦力を調節することを特徴とする。

本発明によれば、調圧室の内圧を変化させることで調圧室を膨張又は収縮させて摺動部と摩擦材との圧接状態を変化させ、摩擦材と摺動部との間に生じる摩擦力を調整することができるため、簡単な構成で部品の加工精度も高くする必要がなく、製造コストを低く抑えながら、減衰力の増減を含む微調整を行うことができる。

また、調圧室内の圧力によって摺動部を摩擦材に押圧するため、摺動部が調圧室内の圧力に追従し、摩擦面の均一な面圧を維持することができる。

さらに、周囲温度が高くなると調圧室内の流体が膨張して摩擦力が増加し、周囲温度が低下すると調圧室内の流体が収縮して摩擦力が低下するため、ボルト等の締付力を利用した摩擦ダンパとは逆の特性を示す。そのため、ボルト等の締付力を利用した摩擦ダンパと共に用いた場合には、摩擦ダンパの温度依存性を緩和することもできる。

上記摩擦ダンパにおいて、前記第１部材は、円筒状の前記摩擦材を有し、前記第２部材は、開口を有さない円筒状の前記調圧室を囲繞する円筒状の前記摺動部を有し、前記摩擦材の内周面と前記摺動部の外周面とを圧接させることができる。

また、前記第１部材は、相対向する一対の前記摩擦材を有し、前記第２部材は、開口を有さない中空直方体状の前記調圧室の相対向する一対の側面を挟持する一対の前記摺動部を有し、前記一対の摩擦材の相対向する内面と前記一対の摺動部の外面とを圧接させることができる。

上記摩擦ダンパにおいて、前記第２部材は、前記調圧室に連通する流体流路を有し、前記圧力調節手段は、該流体流路を介して、前記調圧室内に流体を供給するか、前記調圧室内から流体を吸引して前記調圧室内の圧力を増減させることができる。

また、前記圧力調節手段は、一部が前記調圧室に進入する部材を有し、該進入部材の前記調圧室に進入する部分の体積を変化させることによって前記調圧室内の圧力を増減させることができる。

上記摩擦ダンパを第１の物体と第２の物体との間に設け、該第１又は第２の物体に働く運動エネルギーを減衰させる摩擦ダンパとし、前記第１部材は、一端に前記第１の物体が装着され、前記第２部材は、一端に前記第２の物体が装着され、前記第１及び第２の物体が互いに接離するように構成することができる。

また、上記摩擦ダンパを第１の物体と第２の物体との間に設け、該第１又は第２の物体に働く運動エネルギーを減衰させる摩擦ダンパとし、前記第１部材は、前記第１の物体に装着され、前記第２部材は、その両端に前記第２の物体が装着され、前記第１及び前記第２の物体が平行に相対移動するように構成することができる。

上記摩擦ダンパにおいて、前記流体を、油、空気又はシリコン系材料、又は粘土泥しょう（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、顔料、たんぱく質水溶液、クリーム類等の塑性流体（ビンガム流体）とすることができる。

以上のように、本発明によれば、製造コストを低く抑えながら、摩擦面の均一な面圧を維持し、減衰力の増減を含む微調整を行うことも可能で、温度依存性を緩和することも可能な摩擦ダンパを提供することができる。

本発明に係る摩擦ダンパの第１の実施形態を示す正面図である。 図１に示す摩擦ダンパの一部破断正面図である。 本発明に係る摩擦ダンパの第２の実施形態を示す斜視図である。 図３に示す摩擦ダンパのＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る摩擦ダンパの第３の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る摩擦ダンパの第４の実施形態を示す概略断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る摩擦ダンパの第１の実施形態を示し、この摩擦ダンパ１は、摩擦材３を内周面に貼着した第１部材２と、摺動部４ａ及び調圧室４ｂを有する第２部材４と、調圧室４ｂ内の圧力を増減させる圧力調節手段（不図示）とで構成される。

第１部材２は、円筒状部２ａと、円筒状部２ａの右端面に設けられた板状の取付部２ｂとで構成され、取付部２ｂに貫通孔２ｃが穿設される。

摩擦材３は、円筒状部２ａの内周面に貼着され、第２部材４の摺動部４ａと相対移動して摩擦力を生ずる。この摩擦材３には、ＰＴＦＥ系、例えば充填剤入りＰＴＦＥ等の樹脂材料、金属焼結材料、エキスパンドメタル又は金網からなる金属シート又は多孔質焼結層の網目や空隙にポリイミド樹脂若しくはＰＴＦＥを充填した摩擦部材等を用いることができる。

第２部材４は、開口を有さない円筒状の調圧室４ｂと、調圧室４ｂを囲繞する円筒状の摺動部４ａと、調圧室４ｂの内部に連通する流体流路４ｃと、調圧室４ｂの左側面に設けられた板状の取付部４ｄとで構成され、取付部４ｄに貫通孔４ｅが穿設される。摺動部４ａには、ステンレススチール、一般構造用鋼材等を用いることができる。摺動部４ａを摩擦材３に圧入することで、摺動部４ａの外表面と摩擦材３の内表面とを圧接させる。調圧室４ｂの内部には、流体５として、油、空気、シリコン系材料又は塑性流体（ビンガム流体）が収容される。流体５の圧縮性が高い方が摩擦ダンパ１の性能が安定する。また、流体５の調圧室４ｂへの封入構造は、摺動部が存在しないため、加圧用のバルブ等が存在する圧力容器の構造で賄うことができ、複雑なシール構造は不要である。

圧力調節手段は、図２の矢印で示すように、流体流路４ｃを介して調圧室４ｂ内に流体５を供給するか、調圧室４ｂ内から流体５を吸引して調圧室４ｂ内の圧力を増減させる。これにより、調圧室４ｂの内圧が増加又は減少し、調圧室４ｂが膨張収縮して摺動部４ａと摩擦材３との圧接状態の強弱を調整することができる。

上記構成を有する摩擦ダンパ１の第１部材２を取付部２ｂの貫通孔２ｃを介して第１の物体（不図示）に装着し、第２部材４を取付部４ｄの貫通孔４ｅを介して第２の物体（不図示）に装着し、第１及び第２の物体を互いに接離させる方向に働く運動エネルギーを、摩擦材３と摺動部４ａとの間の摩擦力によって減衰させることができる。この際、調圧室４ｂの内圧を圧力調節手段で調節し、摩擦材３と摺動部４ａとの圧接状態を変化させ、摩擦材３と摺動部４ａとの間に生じる摩擦力を微調整し、所望の減衰特性を得ることができる。

次に、本発明に係る摩擦ダンパの第２の実施形態について図３及び図４を参照しながら説明する。

この摩擦ダンパ１１は、円筒状の摩擦材１３を内周面に貼着した第１部材１２と、摺動部１４ａ及び調圧室１４ｂを有する第２部材１４と、調圧室１４ｂ内の流体１５の圧力を増減させる圧力調節手段として機能する雄ねじ１４ｆ及びねじ孔１４ｄ等で構成される。摺動部１４ａを摩擦材１３に圧入することで、摺動部１４ａの外表面と摩擦材１３の内表面とを圧接させる。摩擦材１３、摺動部１４ａ及び流体１５は、上記摩擦材３、摺動部４ａ及び流体５と同様の材質等からなる。

第１部材１２は、円筒状部１２ａと、円筒状部１２ａの右端面に設けられた板状の取付部１２ｂとで構成され、取付部１２ｂに貫通孔１２ｃが穿設される。

第２部材１４は、摺動部１４ａと、摺動部１４ａに囲繞され、内部に流体１５が充填される調圧室１４ｂとを備える。また、調圧室１４ｂの内部に連通するねじ孔１４ｄが螺設される。このねじ穴１４ｄと螺合する雄ねじ１４ｆを有する雄ねじ部１４ｅと、雄ねじ部１４ｅの左端部に板状の取付部１４ｃが設けられ、取付部１４ｃに貫通孔１４ｇが穿設される。

上記ねじ孔１４ｄに雄ねじ１４ｆを締め込んだり、緩めたりすることによって、調圧室１４ｂの内部に進入する雄ねじ１４ｆの部分の体積を変化させ、調圧室１４ｂの内圧を増減させることができる。これにより、調圧室１４ｂが膨張収縮して摺動部１４ａと摩擦材１３との圧接状態の強弱を調整することができる。

上記構成を有する摩擦ダンパ１１の第１部材１２を取付部１２ｂの貫通孔１２ｃを介して第１の物体（不図示）に装着し、第２部材１４を取付部１４ｃの貫通孔１４ｇを介して第２の物体（不図示）に装着し、第１及び第２の物体を互いに接離させる方向に働く運動エネルギーを、摩擦材１３と摺動部１４ａとの間の摩擦力によって減衰させることができる。この際、調圧室１４ｂの内圧を雄ねじ１４ｆとねじ孔１４ｄの螺合の程度で調節し、摩擦材１３と摺動部１４ａとの圧接状態を変化させ、摩擦材１３と摺動部１４ａとの間に生じる摩擦力を微調整し、所望の減衰特性を得ることができる。

尚、本実施の形態において、ねじ孔１４ｄと雄ねじ１４ｆとの螺合の程度によって調圧室１４ｂの内圧を増減させたが、この構成以外にも、調圧室１４ｂの内部に進入する部分の体積を変化させ得る構成であれば採用することができる。

次に、本発明に係る摩擦ダンパの第３の実施形態について図５を参照しながら説明する。

この摩擦ダンパ２１は、一対の板状の摩擦材２３を有する第１部材２２と、流体２５が充填される調圧室２４ｂと、その外表面に位置する摺動部２４ａを有する第２部材２４と、調圧室２４ｂ内の圧力を増減させる圧力調節手段（不図示）とで構成される。

第１部材２２は、相対向する一対の板状部２２ａを有し、各々の板状部２２ａの内面に摩擦材２３が貼着される。

調圧室２４ｂは、開口を有さない中空直方体状に形成され、内部に流体２５が収容される。

第２部材２４の摺動部２４ａは、調圧室２４ｂを挟持するように調圧室２４ｂの両側面上に位置し、締付部材（不図示）によって一対の板状部２２ａを互いに近接する方向に締め付けることで、摺動部２４ａと摩擦材２３とを圧接させている。

摩擦材２３、摺動部２４ａ及び流体２５は、上記摩擦材３、摺動部４ａ及び流体５と同様の材質等からなる。

第２部材２４は、上記摩擦ダンパ１の第２部材４と同様に、調圧室２４ｂに連通する流体流路（不図示）を有し、圧力調節手段は、流体流路を介して、調圧室２４ｂ内に流体２５を供給するか、調圧室２４ｂ内から流体２５を吸引して調圧室２４ｂ内の圧力を増減させることができる。これにより、調圧室２４ｂの内圧が増加又は減少し、調圧室２４ｂが膨張収縮して摺動部２４ａと摩擦材２３との圧接状態の強弱を調整することができる。

上記構成を有する摩擦ダンパ２１の第１部材２２を、一対の貫通孔２２ｂを介して第１の物体（不図示）に装着し、第２部材２４を取付部２４ｃの貫通孔２４ｄを介して第２の物体（不図示）に装着し、第１及び第２の物体を互いに接離させる方向に働く運動エネルギーを、摩擦材２３と摺動部２４ａとの間の摩擦力によって減衰させることができる。この際、調圧室２４ｂの内圧を圧力調節手段で調節し、摩擦材２３と摺動部２４ａとの圧接状態を変化させ、摩擦材２３と摺動部２４ａとの間に生じる摩擦力を微調整し、所望の減衰特性を得ることができる。

次に、本発明に係る摩擦ダンパの第４の実施形態について図６を参照しながら説明する。

この摩擦ダンパ３１は、円筒状の摩擦材３３を内周面に貼着した第１部材３２と、円筒状の摺動部３４ａを外周面に備え、流体３５が充填される調圧室３４ｂを有する第２部材３４と、調圧室３４ｂ内の圧力を増減させる圧力調節手段（不図示）とで構成される。

第１部材３２は、円筒状部３２ａを有し、円筒状部３２ａの内周面に摩擦材３３が固定される。

調圧室３４ｂは、開口を有さない中空リング状に形成され、中央の貫通孔部が第２部材３４の中央部に固定される。調圧室３４ｂの内部には流体３５が収容される。

第２部材３４の摺動部３４ａは、調圧室３４ｂを囲繞するように調圧室３４ｂの外周面に位置し、摺動部３４ａを摩擦材３３に圧入することで、摺動部３４ａの外周面と摩擦材３３の内周面とを圧接させる。

摩擦材３３、摺動部３４ａ及び流体３５は、上記摩擦材３、摺動部４ａ及び流体５と同様の材質等からなる。

第２部材３４は、調圧室３４ｂに連通する流体流路３４ｃを有し、圧力調節手段は、流体流路３４ｃを介して、図６の矢印で示すように、調圧室３４ｂ内に流体３５を供給するか、調圧室３４ｂ内から流体３５を吸引して調圧室３４ｂ内の圧力を増減させることができる。これにより、調圧室３４ｂの内圧が増加又は減少し、調圧室３４ｂが膨張収縮して摺動部３４ａと摩擦材３３との圧接状態の強弱を調整することができる。

上記摩擦ダンパ１、１１、２１とは異なり、この摩擦ダンパ３１の第１部材３２は、取付部（不図示）を介して第１の物体に装着され、第２部材３４は、第１及び第２の取付部３４ｄ、３４ｅに穿設された貫通孔３４ｆ、３４ｇを介して第２の物体（不図示）に装着され、第１及び第２の物体を互いに平行移動させる方向に働く運動エネルギーを、摩擦材３３と摺動部３４ａとの間の摩擦力によって減衰させることができる。この際、調圧室３４ｂの内圧を圧力調節手段で調節し、摩擦材３３と摺動部３４ａとの圧接状態を変化させ、摩擦材３３と摺動部３４ａとの間に生じる摩擦力を微調整し、所望の減衰特性を得ることができる

尚、上記第１及び第２部材の形状や、これらの組み合わせは、各々の実施の形態に示したものに限定されず、種々の形状や組み合わせが可能である。例えば、第１乃至第３の実施形態における摩擦ダンパ１、１１、２１の第２部材４、１４、２４を、第４の実施形態における摩擦ダンパ３１の第２部材３４のような両端に取付部３４ｄ、３４ｅを有するものに置換してもよい。

また、上記実施の形態では、調圧室４ｂ等を備える構造について詳述したが、この構造を、従来のボルトによる締付力やハウジングへの圧入による摩擦減衰構造と併用して補助的に用いてもよい。その際には、周囲温度が高くなると調圧室４ｂ等の内部の流体５等が膨張して摩擦力が増加し、周囲温度が低下すると調圧室４ｂ等の流体５等が収縮して摩擦力が低下するため、ボルト等の締付力を利用した摩擦ダンパ構造とは逆の特性を示す。そのため、ボルト等の締付力を利用した摩擦ダンパの温度依存性を緩和することもできる。

１ 摩擦ダンパ
２ 第１部材
２ａ 円筒状部
２ｂ 取付部
２ｃ 貫通孔
３ 摩擦材
４ 第２部材
４ａ 摺動部
４ｂ 調圧室
４ｃ 流体流路
４ｄ 取付部
４ｅ 貫通孔
５ 流体
１１ 摩擦ダンパ
１２ 第１部材
１２ａ 円筒状部
１２ｂ 取付部
１２ｃ 貫通孔
１３ 摩擦材
１４ 第２部材
１４ａ 摺動部
１４ｂ 調圧室
１４ｃ 取付部
１４ｄ ねじ孔
１４ｅ 雄ねじ部
１４ｆ 雄ねじ
１４ｇ 貫通孔
１５ 流体
２１ 摩擦ダンパ
２２ 第１部材
２２ａ 板状部
２２ｂ 貫通孔
２３ 摩擦材
２４ 第２部材
２４ａ 摺動部
２４ｂ 調圧室
２４ｃ 取付部
２４ｄ 貫通孔
２５ 流体
３１ 摩擦ダンパ
３２ 第１部材
３２ａ 円筒状部
３３ 摩擦材
３４ 第２部材
３４ａ 摺動部
３４ｂ 調圧室
３４ｃ 流体流路
３４ｄ、３４ｅ 取付部
３４ｆ、３４ｇ 貫通孔
３５ 流体

Claims (8)

1. 摩擦材を有する第１部材と、
   該摩擦材と圧接した状態で該摩擦材に対して相対移動可能な摺動部と、流体が充填され、内圧が増加することで膨張して前記摺動部の前記摩擦材との圧接を強めるか、内圧が減少することで収縮して前記摺動部の前記摩擦材との圧接を弱める調圧室とを有する第２部材と、
   該調圧室内の圧力を増減させる圧力調節手段とを備え、
   該圧力調節手段によって前記調圧室内の圧力を調節することにより、前記摩擦材と前記摺動部との間に生じる摩擦力を調節することを特徴とする摩擦ダンパ。
2. 前記第１部材は、円筒状の前記摩擦材を有し、
   前記第２部材は、開口を有さない円筒状の前記調圧室を囲繞する円筒状の前記摺動部を有し、
   前記摩擦材の内周面と前記摺動部の外周面とが圧接することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパ。
3. 前記第１部材は、相対向する一対の前記摩擦材を有し、
   前記第２部材は、開口を有さない中空直方体状の前記調圧室の相対向する一対の側面を挟持する一対の前記摺動部を有し、
   前記一対の摩擦材の相対向する内面と前記一対の摺動部の外面とが圧接することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパ。
4. 前記第２部材は、前記調圧室に連通する流体流路を有し、
   前記圧力調節手段は、該流体流路を介して、前記調圧室内に流体を供給するか、前記調圧室内から流体を吸引して前記調圧室内の圧力を増減させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の摩擦ダンパ。
5. 前記圧力調節手段は、一部が前記調圧室に進入する部材を有し、該進入部材の前記調圧室に進入する部分の体積を変化させることによって前記調圧室内の圧力を増減させ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摩擦ダンパ。
6. 第１の物体と第２の物体との間に設けられ、該第１又は第２の物体に働く運動エネルギーを減衰させる摩擦ダンパであって、
   前記第１部材は、一端に前記第１の物体が装着され、
   前記第２部材は、一端に前記第２の物体が装着され、
   前記第１及び第２の物体が互いに接離することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
7. 第１の物体と第２の物体との間に設けられ、該第１又は第２の物体に働く運動エネルギーを減衰させる摩擦ダンパであって、
   前記第１部材は、前記第１の物体に装着され、
   前記第２部材は、その両端に前記第２の物体が装着され、
   前記第１及び前記第２の物体が平行に相対移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の摩擦ダンパ。
8. 前記流体は、油、空気、シリコン系材料又は塑性流体であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の摩擦ダンパ。