JP2016038037A - 緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ばらつき調整が容易で平均化した緩衝作用を安定して行うことが可能であり、大きな強度を必要としない緩衝装置を提供する。【解決手段】薄板材が複数回巻かれたゼンマイばね３と、ゼンマイばね３外周部３１が当接するばね受け部５７、６７が形成され、ゼンマイばね３の一又は複数が収容される保持部材４とを備える。構造体からの荷重が保持部材４からゼンマイばね３に伝達される。【選択図】図１

Description

本発明は、家庭用電気製品、産業機器、自動車等に用いることにより、これらの振動や衝撃等を吸収して緩和する緩衝装置に関する。

電気洗濯機等の電気製品、その他の機器からの振動や衝撃を緩和する従来の緩衝装置としては特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の緩衝装置は、皿ばねを用いるものであり、複数の皿ばねを積層してケース内に収容し、皿ばね積層体の上に荷重受け部材を設けた構造となっている。機器からの振動等の荷重は荷重受け部材から皿ばね積層体に伝達され、皿ばねが厚さ方向に撓むことにより生じる反力及び皿ばねの間の摩擦力によってエネルギーを吸収して減衰させるものである。

実用新案登録第２５１３７６８号公報

従来の緩衝装置では、各皿ばねが有しているばね定数や板厚等を合算して緩衝作用を行うものであるため、皿ばね間のばらつきによって緩衝作用にばらつきを生じ易い。従って平均化した緩衝作用を行うための調整が難しいばかりでなく、機器に対する適応性が乏しく、汎用性に欠けるものとなっている。又、皿ばね積層体に初期撓みを付与するためのストッパが必要であると共にこのストッパやストッパが取り付けられるケースには、皿ばねの強い荷重に耐える構造とする必要があるため、これらに大きな強度が必要となり、重量増の原因ともなっている。

本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ばらつきの調整が容易で平均化した緩衝作用を安定して行うことが可能であり、しかも大きな強度を必要とすることのない緩衝装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の緩衝装置は、薄板材が複数回巻かれたゼンマイばねと、前記ゼンマイばねの外周部が当接するばね受け部が形成され、前記ゼンマイばね一又は複数が収容される保持部材とを備え、構造体からの荷重が前記保持部材から前記ゼンマイばねに伝達されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の緩衝装置であって、前記保持部材は、共に前記ばね受け部が形成されて前記ゼンマイばねを挟む第１部材及び第２部材によって形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の緩衝装置であって、前記ゼンマイばねが異なった向きとなるように前記保持部材の複数が横並び状に配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の緩衝装置であって、前記第１部材及び第２部材は、外れ止め状態で組み付けられることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の緩衝装置であって、前記保持部材の内部に潤滑剤が充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、ばらつき調整が容易で平均化した緩衝作用を安定して行うことが可能であり、大きな強度を必要とすることのない構造とすることができる。

本発明の第１実施形態の緩衝装置の断面図を示し、図２におけるＥ−Ｅ線断面図である。 第１実施形態の緩衝装置の平面図である。 第１実施形態の緩衝装置の側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施形態に用いる第１部材の平面図、Ｆ−Ｆ線断面図、側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施形態に用いる第２部材の底面図、Ｇ−Ｇ線断面図、側面図である。 構造体への配置を示す正面図である。 （ａ）、（ｂ）は荷重を受ける前後のゼンマイばねの作動を示す側面図である。 荷重を受けたゼンマイばねの緩衝作用を示す側面図である。 ゼンマイばねの荷重‐撓みの特性図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の第２実施形態の緩衝装置を示す平面図、Ｈ−Ｈ線断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の第３実施形態の緩衝装置を示すＩ−Ｉ線断面図、部分破断側面図である。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（第１実施形態）
図１〜図９は本発明の第１実施形態の緩衝装置１を示す。緩衝装置１は構造体２に取り付けられて使用される。構造体２としては、図６に示すように例えば、電気洗濯機を選択することができ、緩衝装置１は電気洗濯機からなる構造体２の下部に取り付けられて構造体２の振動を緩衝しながら構造体２の重量を支える。

緩衝装置１は図１〜図３に示すように、ゼンマイばね３が保持部材４の内部に配置された構造となっている。保持部材４は、上下一対となっている第１部材５及び第２部材６によって形成されている。上下一対の第１部材５及び第２部材６は固定部材７によって組み付けられる。第１部材５及び第２部材６は、図４及び図５に示すように、略同じ径の円形の外形に形成されている。

図４に示すように、第１部材５は対向して上方に隆起する一対の隆起部５１、５１と、隆起部５１、５１の間に凹むように設けられた溝部５３と、溝部５３に設けられた保持部５４とによって形成され、第２部材６側の端部（下端部）は開口された開口部５ａとなっている。保持部５４は第２部材６側の端部に形成されたリング状のシール部５５と、シール部５５から円環状となって立ち上がった立ち上がり部５６と、立ち上がり部５６から上方に隆起したばね受け部５７とからなり、これらが一体となることにより形成されている。シール部５５はＯリング等のシールリング８を取り付けるものであり、シールリング８の取り付けにより、保持部材４内からグリス等の潤滑剤が漏れることを防止できる。ばね受け部５７は立ち上がり部５６から上方に向かって斜め方向に連設した２つの直線部５７ａ、５７ａと、２つの直線部５７ａ、５７ａを連結する弧状の曲線部５７ｂとによって形成されており、２つの直線部５７ａ、５７ａにゼンマイばね３の外周部３１が当接する。この当接により構造体２からの振動がゼンマイばね３に伝達される。

図５に示すように、第２部材６は対向して下方側に膨らむ一対の隆起部６１、６１と、隆起部６１、６１の間に設けられた溝部６３と、溝部６３に設けられた保持部６４とによって形成され、第１部材５側の端部（上端部）は開口された開口部６ａとなっている。保持部６４は第１部材５側に向かって伸びる円環状の立ち下がり部６６と、立ち下がり部６６から下方に膨出したばね受け部６７とからなり、これらが一体となることにより形成されている。ばね受け部６７は第１部材５のばね受け部５７に対応するものであり、立ち下がり部６６から下方に向かって斜め方向に連設した２つの直線部６７ａ、６７ａと、２つの直線部６７ａ、６７ａを連結する弧状の曲線部６７ｂとによって形成されている。このばね受け部６７の２つの直線部６７ａ、６７ａにゼンマイばね３の外周部３１が当接する。

ゼンマイばね３は薄板材を渦巻き状に巻くことにより形成されており、内端部３２が渦巻き状の内部に位置し、外端部３３が第２部材６のばね受け部６７に係止されている。ゼンマイばね３は第１部材５のばね受け部５７及び第２部材６のばね受け部６７の間に挟まれて配置される。この配置によって外周部３１がこれらのばね受け部５７、６７に当接する。

固定部材７は第１部材５及び第２部材６の組み付け状態を固定するものであり、図１に示すように、底片部７１と、底片部７１の両端部から立ち上がる立ち上がり片部７２と、立ち上がり片部７２の両端部を屈曲した固定片部７３とによって断面矩形の帯状に形成されている。固定部材７は底片部７１を第２部材６の溝部６３に差し込み、固定片部７３を第１部材５の溝部５３に嵌合させることにより第１部材５及び第２部材６を外れ止めした組み付け状態で保持する。これにより第１部材５及び第２部材６は図１の矢印Ａ方向への進出が規制される。

この実施形態の緩衝装置１は、ゼンマイばね３を保持部材４である第１部材５及び第２部材６の間に配置し、第１部材５及び第２部材６が形成する内部空間にグリス等の潤滑剤を充填する。又、第１部材５のシール部５５にはシールリング８を嵌め込んでおき、第１部材５及び第２部材６を固定部材７によって組み付ける。この組み付けにより、ゼンマイばね３の外周部３１が第１部材５のばね受け部５７及び第２部材６のばね受け部６７に当接し、保持部材４を矢印Ａ方向に付勢する。ゼンマイばね３は巻締めされていなくても良く、巻締めされていても良い。前者の場合において、緩衝装置１の組み付けの後に巻締めが必要な場合は、緩衝装置１に組み付けた状態でゼンマイばね３の内端部３２を用いて巻締めることができる。

この緩衝装置１を構造体２の下部に配置すると、構造体２の振動が保持部材４からゼンマイばね３に伝達されてゼンマイばね３が徐々に縮径する。ゼンマイばね３が縮径することにより径方向に撓むため、ゼンマイばね３は拡径方向への力が強くなる。そして、構造体２から入力する振動（荷重）とゼンマイばね３の荷重とが釣り合うことにより、緩衝装置１は図１に示す高さＢ１から高さＢ２となって安定する。

次に、この実施形態の緩衝装置１による振動の緩衝作用を説明する。構造体２からの荷重は第１部材５のばね受け部５７からゼンマイばね３に伝達される。図７はゼンマイばね３に静的な荷重が作用したときの変化を示し、（ａ）は荷重が作用する前の状態、（ｂ）は荷重が作用したときの状態である。荷重が作用する前においては、内端部３２が図７（ａ）の位置Ｚ１となっており、この状態で荷重Ｐを受けるとゼンマイばね３は略菱形形状に弾性変形して撓みを生じる。さらに大きな荷重が加わると、ゼンマイばね３の全体が縮径するような方向（図８におけるＴ２方向）のトルクが作用し、このトルクがゼンマイばね３が拡径する方向（図８におけるＴ１方向）のトルクを超えるとゼンマイばね３の全体が巻き締まり内端部３２がＴ２方向に移動し、ゼンマイばね３の全体が図７（ｂ）の矢印方向に巻き締まる。内端部３２は図７（ｂ）の位置Ｚ２に移動し、この状態で構造体２を支える。

図８は交番荷重（動的荷重）が作用したときのゼンマイばね３の状態を示し、ゼンマイばね３が拡径する方向のトルクＴ１に対し、交番荷重によって発生する巻締め方向へのトルクＴ２が大きい場合、交番荷重の１波形に対しゼンマイばね３の薄板材が滑り、交番荷重の１波形毎に内端部３２が徐々にＴ２方向に移動してゼンマイばね３の全体が縮径作動する。かかる縮径が進行すると、ゼンマイばね３は拡径する方向のトルクＴ１が増加し、この増加により拡径する方向のトルクＴ１と巻き締め方向のトルクＴ２とが釣り合った位置までゼンマイばね３が縮径して安定化する。

この安定化以降に交番荷重が作用すると、ゼンマイばね３は図９の荷重‐撓み特性によって荷重を受ける。図９の荷重線図は、縮径方向及び拡径方向で差が生じるヒス特性を有しているため、この差によって構造体２の振動を緩衝させることができる。このため、防振や消音作用を行うことができる。なお、ゼンマイばね３が縮径する際には、薄板材間で発生する摩擦抵抗が熱エネルギーに変換されて吸収されるため、振動を徐々に小さくする収斂作用を行うことができる。

このような実施形態では、ゼンマイばね３が広範囲の荷重に対して良好で確実な緩衝作用を行うため、緩衝作用の調整が容易であり、広範の機器へ適用することができる。又、皿ばねを用いる必要がないため、皿ばねの荷重に対応した高強度の保持部材が不要となり、軽量化することができる。

この実施形態では、ゼンマイばね３の潤滑のために第１部材５及び第２部材６の間に潤滑剤を封入しているが、必要のない場合には潤滑剤を省略しても良い。又、自動車のエンジンの内部のように、潤滑油が常時飛散している環境下においては、保持部材４や固定部材７に穴やスリットを形成して潤滑剤を取り入れるようにしても良い。さらに、緩衝装置１を複数組み合わせて用いることができる。

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態の緩衝装置１Ａを示す。この実施形態では、ゼンマイばね３と、第１部材５及び第２部材６からなる保持部材４とによって一の緩衝体９を形成し、この緩衝体９の複数をカバー１１に配置することにより緩衝装置１Ａが形成される。

個々の緩衝体９は、一のゼンマイばね３と、ゼンマイばね３の外周部３１が当接するばね受け部５７を有した第１部材５及び同様にゼンマイばね３の外周部３１が当接するばね受け部６７を有した第２部材６からなる保持部材４によって形成されている。第１部材及び第２部材６の組み付けは、第１部材５にフック爪部５８を形成すると共に第２部材６にフック凹部６８を形成し、フック爪部５８をフック凹部６８に係合させることにより行われ、これにより第１部材５及び第２部材６が外れ止め状態で組み付けられる。第１部材５及び第２部材６には、ばね受け部５７、６７が形成されている。これらのばね受け部５７、６７は、第１実施形態と同様にゼンマイばね３の外周部３１が当接する２つの直線部及び２つの直線部を連結する曲線部とによって形成される。

カバー１１は、共に対向面が開口された矩形箱状となっている上側の第１カバー１２及び下側の第２カバー１３とによって形成されている。第１カバー１２及び第２カバー１３の対向面には取付溝１２ａ、１３ａが形成されている。個々の緩衝体９の第１部材５及び第２部材６には、それぞれの取付溝１２ａ、１３ａに嵌合する取付突起５９、６９が形成され、取付突起５９、６９及び取付溝１２ａ、１３ａによって個々の緩衝体９がカバー１１の定位置に位置決めされて固定される。

この実施形態の緩衝装置１Ａは、カバー１１を構造体（図示省略）に取り付けることにより、構造体２の振動がカバー１１を介して個々の緩衝体９の保持部材４に伝達され、保持部材４から個々のゼンマイばね３に伝達される。これにより第１実施形態と同様の緩衝作用を行うことができる。

この実施形態における緩衝装置１Ａは、図１０（ａ）で示すように、横向き、縦向きのように互い違いに異なる向きとなるように複数の緩衝体９が横並び状にカバー１１内に配置される。これにより個々のゼンマイばね３が互い違いに異なった向きになるように複数の保持部材４が横並び状態でカバー１１内に配置される。このように配置することにより、カバー１１のどの方向からの荷重であっても受けることができるため、どの方向からの荷重に対しても緩衝作用を発揮することができる。又、複数の緩衝体９を設けているため、大きな荷重を受ける場合や大きな面積が必要な場合に良好に対応することができる。なお、ゼンマイばね３の向きは個々に互い違いで異なることなく、一群で隣接しているゼンマイばね３を同じ向きとし、他群で隣接しているゼンマイばね３とを一群のゼンマイばね３の向きと異なる向きとなるように緩衝体９を配置しても良い。

（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態の緩衝装置１Ｂを示す。緩衝装置１Ｂは四輪自動車のエンジンと、車体とを連結するマウントに適用される。

この実施形態の保持部材４は、エンジン側に連結された第１部材５と、車体側に連結された第２部材６とによって形成されている。第１部材５は、エンジンを支持する支持軸２１が貫通している。第１部材５は駒形状に形成されており、その外周面には、ゼンマイばね３の外周部３１が当接するばね受け部５７が等間隔で３箇所に形成されている。従って、ばね受け部５７は第１部材５に対し放射状に位置するように形成される。

第２部材６は、第１部材５の外側を覆うリング形状となって車体に連結されている。第２部材６の内面における第１部材５のばね受け部５７との対向位置には、ばね受け部５７に対応したばね受け部６７が３箇所に形成されている。従って、ばね受け部６７も第２部材６に対し放射状に位置するように形成されている。

放射状に位置した第１部材５のばね受け部５７及び第２部材６のばね受け部６７の間にはゼンマイばね３がそれぞれ配置されている。これによりゼンマイばね３が放射状に配置される。それぞれのゼンマイばね３の外周部３１は第１部材５のばね受け部５７及び第２部材６のばね受け部６７に当接しており、エンジン駆動により生じた交番荷重（振動）が支持軸２１から第１部材５に伝達されることにより、第１部材５からそれぞれのゼンマイばね３に伝達される。

この実施形態では、交番荷重がそれぞれのゼンマイばね３に作用することにより、それぞれのゼンマイばね３は第１実施形態と同様に縮径及び拡径作動する。このため図９と同様な荷重‐撓み特性によって交番荷重を受け、縮径方向及び拡径方向で差が生じるヒス特性によって交番荷重（振動）を緩衝させることができる。ゼンマイばね３は共振周波数が高く、又、薄板材で摩擦抵抗が発生するため、エンジンからの振動のように多様なモードの振動に対しても良好な緩衝効果を発揮することができる。これに加えて、この実施形態では、ゼンマイばね３が放射状に配置されているため、調心を自動的に行うことも可能となる。

１Ａ、１Ｂ 緩衝装置
２ 構造体
３ ゼンマイばね
４ 保持部材
５ 第１部材
６ 第２部材
３１ 外周部
３２ 内端部
５７、６７ ばね受け部

Claims (5)

1. 薄板材が複数回巻かれたゼンマイばねと、
   前記ゼンマイばねの外周部が当接するばね受け部が形成され、前記ゼンマイばねの一又は複数が収容される保持部材とを備え、
   構造体からの荷重が前記保持部材から前記ゼンマイばねに伝達されることを特徴とする緩衝装置。
2. 請求項１記載の緩衝装置であって、
   前記保持部材は、共に前記ばね受け部が形成されて前記ゼンマイばねを挟む第１部材及び第２部材によって形成されていることを特徴とする緩衝装置。
3. 請求項１又は２記載の緩衝装置であって、
   前記ゼンマイばねが異なった向きとなるように前記保持部材の複数が横並び状に配置されていることを特徴とする緩衝装置。
4. 請求項２記載の緩衝装置であって、
   前記第１部材及び第２部材は、外れ止め状態で組み付けられることを特徴とする緩衝装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の緩衝装置であって、
   前記保持部材の内部に潤滑剤が充填されていることを特徴とする緩衝装置。

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