JP3146411B2

JP3146411B2 - 振動機構およびその振動機構を用いた振動ローラ

Info

Publication number: JP3146411B2
Application number: JP33246596A
Authority: JP
Inventors: 晃三井
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: US5984572A; DE69731267D1; DE69731267T2; EP0847810A1; EP0847810B1; JPH10165893A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、振動機構を含む機械
系を共振させずに振動の起動・停止ができる振動機構お
よびその振動機構を用いた振動ローラに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】振動ローラ等の振動式締固め機械、振動
杭打機その他の振動機械に使用される振動機構として、
第１に、起振軸に固定偏心質量素子を取付け、振動用の
油圧モータを作動させて偏心錘を有する起振軸を回転さ
せて振動を発生させる構造を挙げることができる。

【０００３】第２に挙げられるのは、起振軸の回転方向
を変えることにより、振幅の切換えができる振動機構で
ある図１４に示す構造であり、起振軸５５の固定偏心質
量素子５６に対して両側に可動偏心質量素子５７，５
７′を設けた構造である。起振軸５５は、油圧モータへ
の圧油の供給方向の切換えにより、回転方向が異なるよ
うに構成され、例えば起振軸５５が正回転するときは、
図１４の（ａ−１），（ａ−２）に示すように、起振軸
５５の固定偏心質量素子５６に対して両側の可動偏心質
量素子５７，５７′の偏位の方向が逆となって、起振力
は打消す方向に作用し、低い振幅となる。これに対し
て、起振軸５５が逆回転するときは、図１４の（ｂ−
１），（ｂ−２）に示すように、起振軸５５の固定偏心
質量素子５６に対して可動偏心質量素子５７，５７′の
偏位の方向が一致して、起振力は合成されて高い振幅と
なる。

【０００４】第３には、実開平５−４２３０７号公報に
開示された起振力発生装置が挙げられる。この構造は、
起振軸に１対の偏心錘を設け、これら偏心錘を相対称に
回動可能に構成し、起振軸を回転駆動し、偏心錘の回動
角を変えることで、偏心錘による起振力を多段階または
無段階に変え得るようにしたものである。

【０００５】これら従来の振動機構には、それぞれ、下
記のような問題点を有するものであった。第１に挙げた
構造では、起振軸の起動時・停止時に共振が発生して、
各種振動対象（路面等）に悪影響を与えることである。
その例を振動ローラの場合で説明する。

【０００６】振動ローラの場合、転圧輪を振動させて転
圧作業を行うが、走行停止時に振動を停止させずに、そ
のまま振動を続けると、停止した地面が大きく沈下して
しまい、転圧面に大きな凹凸を生じてしまうので、前後
進操作装置の前後進レバーと連動させて、走行時には、
起振軸を回転させて転動輪を振動させているが、走行停
止には、起振軸回転を停止させて振動がかからないよう
にしているのが通例である。

【０００７】ところが、図１３は、従来の第１に挙げた
振動装置を有する振動ローラについて、振動ローラの起
振軸回転数を停止指示してから、完全に起振軸の回転が
止まるまでの転圧輪の振動振幅等の時間的経緯のグラフ
であるが、このグラフから分かるように、起振軸の回転
起動時および停止時に、転圧輪の共振点を通過して、転
圧輪が共振し、転圧する路面状況によっては、転圧路面
上に小さな波状の凹凸を発生させてしまうことがあっ
た。このように、振動ローラに限らず、従来の第１に挙
げた振動装置では、起振軸の起動時および停止時におけ
る共振が問題であった。

【０００８】第２に挙げた構造では、第１に挙げた問題
点も有するが、そのほかに、図１４の起振軸５５の回転
方向が切換わる毎に、可動偏心質量素子５７，５７′に
形成した回り止め部材５８，５８′の端部が固定偏心質
量素子５６にぶつかり、回り止め部材５８，５８′が破
損する事故を起こしがちであった。また、第３の構造で
は、偏心量の切換えに、ラック・ピニオン機構や油圧シ
リンダ等の特別な駆動装置を必要とし、構造が複雑で組
立てにくく、またメンテナンスが大変で、高価なものと
なる問題点があった。

【０００９】そこで、この発明者は、先に、上記した従
来技術のもつ問題点を解決する起振機構として、図１２
に示すように、起振軸１０′と直交する方向に枢軸３′
を有し、枢軸３′まわりに回転可能な偏心錘であるメイ
ンウエイト４′を備え、起振軸１０′を回転させて振動
を発生させる振動機構であって、起振軸本体側の部材４
８ａと、メインウエイト側の部材４ｄとを、起振軸の重
心が実質的に起振軸の軸心上に位置するように、挟み込
んで保持しようとする弾性部材１３′と、前記メインウ
エイト４′上に先の枢軸３′とは別の枢軸９′と、その
枢軸９′まわりに回転自在で、前記メインウエイト４′
よりも質量の小さな、小偏心錘であるパイロットウエイ
ト９′とを備え、起振軸１０′をその回転方向を切換え
て回転させることによって、振動振幅を変えることを特
徴とする振動機構（特開平７−１９７４１４号公報参
照）を開発した。

【００１０】この振動機構によれば、起振軸起動時に、
質量の小さなパイロットウエイトに加わる慣性力を利用
して、パイロットウエイトをメインウエイトに対して、
相対的に回転移動させて、メインウエイトに加わる力の
バランスをくずして、質量の大きなメインウエイトを枢
軸まわりに回転させる。そして、起振軸の回転方向を切
換えて、高振幅と低振幅に切換える機構であり、振動機
構の付いた振動体（振動ローラのロール等）を、共振さ
せずに、振動の起動・停止を行うことができ、一応所期
の目的を達成し得た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この改
良された振動機構においても、なお、下記の未解決の問
題が残されていることが判明した。第１に、ねじりコイ
ルばねからなる弾性部材１３′がその両端１３ａ．１３
ｂでもって起振軸本体側の部材４８ａとメインウエイト
側の部材４ｄとを挟み込み、起振軸の重心が実質的に起
振軸の軸心上に位置するように保持している。したがっ
て、起振軸１０′が高速回転すると、遠心力によりメイ
ンウエイト４′を両側から軸支する板状の支持枠４８，
４８′が外側に撓むと共に、ねじりコイルばねが遠心力
により外側（エンドプレート４ｅ，４ｅ側）に押し付け
られて、このねじりコイルばねが撓んだ支持枠４８，４
８′とエンドプレート４ｅ，４ｅとの間で擦れあい磨耗
することである。これは、メインウエイト４′をキー止
めで一体とした枢軸３′を回転可能とさせるために板状
の支持枠４８，４８′と枢軸３′との間に軸受４９，４
９′を設ける必要上、支持枠４８，４８′を外側から確
実に押さえつけることができないことに起因する。ま
た、第２に、メインウエイト４′の回転角と戻しモーメ
ントが比例するため、戻る時に大きなモーメントが作用
し、コイルばねの両端１３ａ．１３ｂが起振軸本体側の
部材４８ａとメインウエイト側の部材４ｄに交互に当た
り大きな音を発生すると共に、メインウエイト４′がこ
れに伴って枢軸３′まわりに振れ、振動がなかなかおさ
まらないことである。

【００１２】この発明は、振動体を共振させずに振動の
起動・停止ができるとの所期の目的を達成すると同時
に、上記した残された問題点を解決する振動機構および
その振動機構を用いた振動ローラを提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、請求項１として、起振軸の軸心と直
交する方向に枢軸を有し、枢軸まわりに回転可能な可動
偏心錘を備え、起振軸を回転させて振動を発生させる振
動機構であって、起振軸の回転駆動装置と、起振軸の一
側においてガイド部材に沿って起振軸と同軸心上に直線
移動を可能とした摺動部材と、一端を摺動部材に他端を
可動偏心錘に接続して、前記摺動部材の直線移動の変位
を起振軸の枢軸まわりの回転移動の変位に変えるコネク
ティングロッドと、可動偏心錘の回動範囲を一方の側か
らのみ起振軸の偏心量が実質的に零の角度までに制限す
るストッパと、前記摺動部材と前記ガイド部材との間に
介設され、可動偏心錘を起振軸の偏心量が実質的に零と
なるように、且つ、共振を発生させる回転数よりも上の
回転数において振動の立ち上がり、立ち下がりを生じせ
しめる与圧をもって押し付ける弾性部材とから構成され
ることを特徴とする振動機構を構成した。

【００１４】そして、請求項２として、請求項１に記載
の弾性部材は、コイルバネであることを特徴とする振動
機構を構成した。

【００１５】また、請求項３として、前記可動偏心錘を
軸支する枢軸は、離間して対向するように配置された支
持枠に掛け渡して固定されることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の振動機構を構成した。

【００１６】さらに、請求項４として、前記可動偏心錘
をメインウエイトとし、このメインウエイト上に、可動
偏心錘よりも質量の小さな小偏心錘であるパイロットウ
エイトを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の振動機構を構成した。

【００１７】次に、請求項５として、前記パイロットウ
エイトを前記メインウエイトに対して回動可能とし、起
振軸をその回転方向を切り換えて回転させることによっ
て、振動振幅を可変としたことを特徴とする請求項４に
記載の振動機構を構成した。

【００１８】さらに、また、請求項６として、前記パイ
ロットウエイトには、その回動軸心から半径方向の長さ
の異なる２つのストッパ受けを設け、前記メインウエイ
ト上には当該２つのストッパ受けと係合するストッパを
設けると共に、メインウエイトを回動可能に軸支する支
持枠には、前記パイロットウエイトの２つのストッパ受
けの内、一方のみと係合可能な寸法を有するストッパを
設けたことを特徴とする請求項５に記載の振動機構を構
成した。

【００１９】加えて、請求項７として、請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載の振動機構を備えたことを特
徴とする振動ローラを構成した。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の振動機構を振
動ローラに用いた実施の形態を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００２１】〔第１の実施の形態〕図１は、振動ローラ
の振動機構の第１の実施形態について示す側面断面図、
図２は、振動機構の部分を拡大して示す平面断面図であ
る。図１において、転動輪１内には、左右の鏡板２，
２′が離間して設けられ、この鏡板２、２′間に可動偏
心錘４を有する起振体５が収装される。左側のフレーム
２１には、防振部材２２Ａを介して支持体２３Ａが取着
され、この支持体２３Ａに減速機付走行駆動用油圧モー
タ２４を取付ける。この減速機付走行駆動用油圧モータ
２４の回転駆動部２４ａが、転動輪１の鏡板２と一体の
支持部材２５に固定されているので、その回転駆動によ
り、転動輪１は転動することになる。

【００２２】一方、右側のフレーム２１′には、防振部
材２２Ｂを介して支持体２３Ｂを取着し、この支持体２
３Ｂの軸受部材２３Ｂ′に、軸受２６を介して支持部材
２７を取付ける。支持部材２７は、軸穴２７ａを有し、
右側の鏡板２′に固定される。

【００２３】図２において、起振体５は、離間して対向
するように配設した２枚の板状の支持枠２８，２８′
と、この板状の支持枠２８，２８′に掛け渡し、ワッシ
ャー２８ｂを介してナット２８ｃにより固定した枢軸３
と、前記板状の支持枠２８，２８′間においてこの枢軸
３に軸受４ａ，４ａ′を介して取り付けた可動偏心錘４
とから構成される。板状の支持枠２８，２８′の左右の
端部は、それぞれ支持部材２９，２９′で固定される。
そして、左側の支持部材２９に固着した円筒状のガイド
部材６は、前記左側の鏡板２と一体の支持部材２５に軸
受３１を介して軸支される。また、右側の支持部材２
９′は、軸部材３３の一端を固着する。軸部材３３は、
右側の鏡板２′と一体の支持部材２７に軸受３５を介し
て軸支され、その他端側が支持部材２７の軸穴２７ａに
挿通される。軸部材３３の他端部には、スプラインの雄
型が形成されており、この雄型に対応するスプラインの
雌型が形成されたスリーブ３４が、当該軸部材３３の他
端部に被嵌される。

【００２４】前記右側の支持体２３Ｂの軸受部材２３
Ｂ′の端部には、転動輪１の軸心に位置させて設置した
起振軸の回転駆動装置としての起振軸駆動用油圧モータ
７のフランジ３６を取り付ける。起振軸駆動用油圧モー
タ７の駆動軸７ａには、スプラインの雄型が形成されて
おり、前記スリーブ３４のスプラインの雌型に挿通され
る。スリーブ３４には、これが軸方向に移動しないよう
に位置決め用のピン３７が差し込まれる。上記のスプラ
イン結合により、軸部材３３と起振軸駆動用油圧モータ
７の駆動軸７ａは、カップリングされ、軸部材３３に起
振軸駆動用油圧モータ７の回転駆動力が伝達される。し
たがって、円筒状のガイド部材６、板状の支持枠２８，
２８′および軸部材３３のそれぞれは、この発明におけ
る起振軸１０を構成する。

【００２５】図３は、起振体５の構成を示す拡大側面断
面図である。起振軸１０の軸心と直交する方向に枢軸３
を有し、この枢軸３まわりに回転可能な可動偏心錘４
は、この例においては、半月状の偏心錘を用いており、
その周面上に、この可動偏心錘４よりも質量の小さな小
偏心錘であるパイロットウエイト８を固定的に取り付け
ている。

【００２６】円筒状のガイド部材６の左端内径溝にはリ
テイニングリング６ａが被着され、また、ガイド部材６
内には起振軸１０と同軸心上に直線移動する摺動部材１
１が設けられる。この摺動部材１１には、コネクティン
グロッド１２の一端がピン１１ａにより接続され、コネ
クティングロッド１２の他端は可動偏心錘４にピン４ｂ
により接続されて、前記摺動部材１１の直線移動の変位
を起振軸１０の枢軸３まわりの回転移動の変位に変える
ように作用する。摺動部材１１とガイド部材６との間に
は、弾性部材１３の一例であるコイルバネが縮設され、
そのスプリング力により可動偏心錘４を一方の側からの
み図の時計廻りに回転する方向に押圧している。板状の
支持枠２８，２８′には、図の例では下端部にストッパ
１４を取り付ける。このストッパ１４は、可動偏心錘４
の回動範囲を起振軸１０の偏心量が零の角度までに制限
する。したがって、前記弾性部材１３は、可動偏心錘４
を起振軸１０の偏心量が零となるように押し付ける。弾
性部材１３と前記リテイニングリング６ａとの間には、
中央に穴の空いたスペーサ１５が介設され、その厚さを
変え、またはその枚数を増減することにより、弾性部材
１３の与圧が調整される。

【００２７】上記した振動機構の第１の実施形態の作用
について説明する。いま、可動偏心錘４よりも質量の小
さな、小偏心錘であるパイロットウエイト８を周面上に
固定した可動偏心錘４を、弾性部材１３の押し付け力に
より、起振軸１０の偏心量が零となるように、図３の実
線で示すような位置にして、起振軸１０の重心を実質的
に起振軸１０の軸心上に位置するように保っている。

【００２８】この状態で、起振軸の回転駆動装置である
起振軸駆動用油圧モータ７を駆動させて、起振軸１０を
回転させ、ある回転数になった時、パイロットウエイト
８により可動偏心錘４は弾性部材１３の与圧によるモー
メントに打ち勝ち、同図の二点鎖線で示す最大偏心位置
まで枢軸３まわりに回転する（振動の立ち上がり）。起
振軸１０の回転を上げていき、定常回転状態で振動ロー
ラは運転される。定常回転状態から起振軸１０の回転を
下げていき、ある回転数以下になると、弾性部材１３の
スプリング力により、可動偏心錘４が枢軸３まわりに偏
心量が零となる方向に回転し（振動の立ち下がり）、こ
れを中立位置まで戻す。ここに、偏心モーメントとは、
起振力Ｆを求める以下の式で、偏心質量をｍ、起振軸軸
心から偏心質量重心までの距離ｒ、起振軸の角速度ωと
したときのｍ×ｒに相当する。Ｆ＝（ｍ×ｒ）×ω² 図４に起振軸回転数と偏心モーメントとの関係について
のグラフを示す。弾性部材１３の与圧によるモーメント
は、あらかじめ起振軸１０の回転数が共振点（600〜 80
0rpm ）を避けた1200〜1500rpm 近辺で振動の立ち上が
り、立ち下がりが生じるように調整してある。これによ
り、振動体（振動ローラ）を共振させずに振動の起動・
停止を行うことができる。なお、立ち上がりの曲線と立
ち下がりの曲線の経路が異なるのは、摺動部材１１とガ
イド部材６間に発生する摩擦力等の影響による。また、
上記の与圧によるモーメントは、前述のように、図３に
おける円筒状のガイド部材６のリテイニングリング６ａ
と弾性部材１３との間に介設されているスペーサ１５に
より容易に調整できる。

【００２９】図５は、メインウエイトの偏心角度に対す
る種々の起振軸回転数におけるパイロットウエイトによ
るメインウエイトを偏心させる方向に働くメインウエイ
トの枢軸まわりに加わる力のモーメントＭｗの曲線と、
弾性部材（コイルバネ）によるメインウエイトを偏心さ
せまいとする方向に働くメインウエイトの枢軸まわりに
加わる力のモーメントＭｓとの関係を示すグラフであ
る。図５の横軸は、メインウエイトの変位角度（以下、
偏心角度と呼ぶ）θであり、メインウエイトが起振軸に
よってちょうど二分される位置にある時を０゜としてい
る。この例においては、メインウエイトがこの位置にあ
る時に、起振軸の重心が、実質的に起振軸の軸心上にあ
るのに相当する。縦軸は、メインウエイトの枢軸まわり
に加わる力のモーメントである。枢軸まわりに加わる力
のモーメントの種類としては、偏心錘に加わる遠心力に
よって発生するモーメントと、偏心錘自身の自重による
モーメントがある。

【００３０】偏心錘に加わる遠心力によって発生するモ
ーメントについては、この例の場合、メインウエイトは
半月形状であるため、特開昭５３−１３６７７３号公報
に記載される公知の技術の通り、メインウエイト自身で
は発生せず、パイロットウエイトによる力のモーメント
によってのみ発生させることができる。偏心錘自身の自
重によるモーメントは、パイロットウエイトに加わる遠
心力によるモーメントに比較して、微少であるので、無
視している。

【００３１】また、原点を通り縦軸に添って立ち上が
り、６６kgcm近辺で斜め上に行き、１６０kgcm近辺を頂
点にしてなだからに下降する曲線は、この第１の実施形
態におけるコイルバネによって、メインウエイトを起振
軸の軸心方向に戻そうとして、メインウエイトの枢軸ま
わりに加わる力のモーメントＭｓの線である。これに対
して、原点を通り縦軸に添って立ち上がり、６６kgcm近
辺で斜め上に行く二点鎖線で示す右上がりの直線は、図
１２に示す従来例におけるねじりコイルばねによって、
メインウエイトを起振軸の軸心方向に戻そうとして、メ
インウエイトの枢軸まわりに加わる力のモーメントＭ
ｓ′の線である。

【００３２】このグラフのＭｗ線とＭｓ線の交点の動き
を追うことにより、起振軸回転数を上げていくと、どの
ようにメインウエイトが偏心角度０゜の状態から偏心し
て定常回転状態になるか、また、起振軸回転数を下げて
いくと、どのようにメインウエイトが定常回転状態から
偏心角度０゜の状態になるかが、以下のとおり分かる
（○で囲んだ数字は、図５における○で囲んだ数字の点
に該当する）。起振軸停止状態では、偏心角度は０゜である。〜起振軸回転数を上げて行くが、偏心角度は依然と
して０゜のままである。起振軸回転数が2000rpm となると、パイロットウ
エイトの遠心力等による力のモーメントＭｗが初めてコ
イルバネの初期圧による力のモーメントＭsoと同一の値
となる。回転数が2000rpm を少しでも超えると、パイロッ
トウエイトの遠心力等によるモーメントＭｗが、コイル
バネの初期圧による力のモーメントＭsoに打ち勝ち、偏
心角度が０゜の状態から、2000rpm のＭｗ線とＭｓ線の
右側の交点近辺となり、偏心角度は、５５゜近辺とな
る。〜起振軸回転数がさらに上がるに従って、コイルバ
ネによる力のモーメントＭｓの線にそって、偏心角度が
大きくなって行く。起振軸回転数が3000rpm となると、偏心角度は７
２゜近辺となる。〜起振軸回転数を3000rpm より下げて行くと、Ｍｓ
の線に添って偏心角度が小さくなって行く。ここで、20
00rpm を通過しても、パイロットウエイトは既に偏心し
ており、その分大きな力のモーメントが加わっているの
で、偏心角度は０゜にはならない。起振軸回転数が1670rpm となると、偏心角度は２
７゜近辺となる。〜起振軸回転数が1670rpm から下がって行くと、パ
イロットウエイトの遠心力等によるモーメントＭｗの大
きさが、コイルバネの初期圧による力のモーメントＭso
以下となってしまうので、偏心角度は２７゜から急に０
゜となる。

【００３３】従来のねじりコイルばねによるメインウエ
イトの枢軸まわりに加わる力のモーメントＭｓ′の線
は、原点を通り縦軸に添って立ち上がり、６６kgcm近辺
で斜め上に比例的に大きくなって行く二点鎖線で示す右
上がりの直線であるので、メインウエイトを起振軸の軸
心方向に戻すときに、大きなモーメントが作用し、ねじ
りコイルばねの両端が起振軸本体側の部材とメインウエ
イト側の部材に交互にぶつかり大きな音を発生し、振動
がなかなか納まらない欠点がある。これに対して、上記
した第１の実施形態におけるメインウエイトの枢軸まわ
りに加わる力のモーメントＭｓの線は、原点を通り縦軸
に添って立ち上がり、６６kgcm近辺で斜め上に行き、１
６０kgcm近辺を頂点にしてなだからに下降する曲線とな
っているので、メインウエイトを起振軸の軸心方向に戻
すときに、起振軸の回転数を少し落とすだけで小さなモ
ーメントによって戻すことができ、メインウエイトとス
トッパとの接触による音の発生も少なく、振動も早く納
まる。

【００３４】本実施形態の場合、設計し易いように、あ
るいは、調整し易いように、半月形状のメインウエイト
に、着脱可能なパイロットウエイトを後付けした構成と
なっている。しかし、メインウエイト自身がパイロット
ウエイトを付加したのに相当する質量形状を持っていれ
ば、新たにパイロットウエイトを付加しなくて良いのは
もちろんである。

【００３５】〔第２の実施の形態〕上記した第１の実施
形態においては、起振軸の回転数を零から定常回転数ま
で上げる過程において、起振軸回転数が所定回転数（振
動機構を含む機械系の共振を発生する回転数）以下では
可動偏心錘を中立位置として起振軸の偏心量を実質的に
零とし、所定回転数を十分越えた後、可動偏心錘の位置
を起振軸の定常回転数に対応する位置にするものであ
る。したがって、定常回転数に対応する振動振幅を変え
ることはできない。これに対して、この発明の第２の実
施形態である図６の（ａ），（ｂ）、図７の（ａ），
（ｂ）および図８の（ａ），（ｂ）に示す振動機構は、
起振軸の定常回転数の振幅を、起振軸の回転方向を変え
ることにより、高振幅，低振幅選択を可能としたもので
ある。

【００３６】図６の（ａ）は、可動偏心錘４を起振軸１
０の偏心量が零となる中立位置とした状態の起振体５の
側面断面図、同じく（ｂ）は、図６の（ａ）のＡ−Ａ矢
視断面図である。可動偏心錘としてのメインウエイト４
は、この第２の実施形態においても、半月状の偏心錘を
用いている。しかし、その周面上に設けられるパイロッ
トウエイト８は、先の枢軸３とは別のメインウエイト４
上に設けた枢軸９まわりにメインウエイト４に対し回転
自在としてある。そして、この可動のパイロットウエイ
ト８は、その回動軸心から半径方向の長さの異なる長短
２つのストッパ受け８ａ，８ｂを有する。前記メインウ
エイト４上にはストッパ４ｃが設けられており、図６の
（ｂ）で起振軸１０が反時計廻り方向に回転したとき
に、このストッパ４ｃがパイロットウエイト８の一方の
ストッパ受け８ａと係合し、また、起振軸１０が時計廻
り方向に回転したときにストッパ４ｃは他方のストッパ
受け８ｂと係合する。さらに、メインウエイト４を回動
可能に軸支する支持枠２８，２８′の一方には、ストッ
パ１６が形成されている。このストッパ１６は、パイロ
ットウエイト８の２つのストッパ受け８ａ，８ｂのう
ち、半径方向に長さの長い一方のストッパ受け８ａとの
み係合し、半径方向に長さの短い他方のストッパ受け８
ｂとは干渉しない。

【００３７】いま、起振軸の回転駆動装置である起振軸
駆動用油圧モータ７を駆動させて、起振軸１０が、停止
状態から図７の（ｂ）に示すように反時計廻り方向に回
転を始めると、慣性力によりパイロットウエイト８が同
図の通り時計廻り方向に回転し、パイロットウエイト８
の半径方向の長さの長い一方のストッパ受け８ａがメイ
ンウエイト４上に固定されたストッパ４ｃと係合して、
パイロットウエイト８は、その回転位置で図６（ａ）に
おける枢軸９を境として上方に偏り、パイロットウエイ
ト８に、その方向の遠心力が加わる。この状態で、起振
軸１０が設定された回転数になると、パイロットウエイ
ト８によるメインウエイト回転モーメントが弾性部材１
３の与圧によって発生する回転モーメントに打ち勝ち、
メインウエイト４は枢軸３まわりに偏心モーメント増の
方向の回転を始めるが、図７の（ａ）のθ₁の角度にな
ると、パイロットウエイト８は起振軸１０に形成された
ストッパ１６に当り、メインウエイト４のそれ以上の枢
軸３まわりの回転が制限されて、偏心モーメントは低振
幅の状態となる。

【００３８】一方、起振軸１０が、停止状態から図８の
（ｂ）に示すように時計廻り方向に回転を始めると、慣
性力によりパイロットウエイト８が反時計廻り方向に回
転し、パイロットウエイト８の半径方向の長さの短い他
方のストッパ受け８ｂがメインウエイト４上に固定され
たストッパ４ｃと係合して、パイロットウエイト８は、
その回転位置で図６（ａ）における枢軸９を境として上
方に偏り、パイロットウエイト８に、その方向の遠心力
が加わる。この状態では、パイロットウエイト８のスト
ッパ受け８ｂの半径方向の長さは短くしてあるため、メ
インウエイト４が枢軸３まわりに偏心モーメント増の方
向に回転を始めても、起振軸１０に形成されたストッパ
１６にパイロットウエイト８は接触せず、通り越して起
振軸の定常回転数に対応する位置である図８の（ａ）の
θ₂の角度になるまで、つまり、起振軸の定常回転数に
おけるパイロットウエイト８に加わる遠心力による枢軸
３まわりの力のモーメントと、弾性部材１３のスプリン
グ力によるメインウエイト４を中立位置に戻そうとする
力のモーメントが釣り合う位置まで、メインウエイト４
は枢軸３まわりに回転する。したがって、偏心モーメン
トは高振幅の状態となる。

【００３９】起振軸１０の回転方向がいずれの場合も、
定常回転状態から回転数を下げていき、ある回転数以下
になると、弾性部材１３のスプリング力により、可動偏
心錘４が枢軸３まわりに回転し、起振軸１０の偏心量が
零となる図６の（ａ），（ｂ）に示す中立位置まで戻
す。弾性部材１３の与圧によるモーメントは、図４に示
すように、あらかじめ起振軸１０の回転数が、共振点で
ある 600〜 800rpm を避けた1200〜1500rpm 近辺で振動
の立ち上がり、立ち下がりが生じるように調整してあ
り、これにより、振動体（振動ローラ）を共振させずに
振動の起動・停止を行う機構は、第１の実施形態と共通
である。

【００４０】図９および図１０は、この発明の第２の実
施形態の振動機構に用いられる信号回路図および油圧回
路図である。起振軸駆動用油圧モータ７に油圧を供給す
べき油圧ポンプ４１に接続された油圧供給回路中には、
切換弁である電磁バルブ４２を作動させるための振幅切
換スイッチ４３が、中立位置検出リミットスイッチ３８
と共に接続されており、この切換スイッチ４３を切り換
えることで油圧の供給方向を切り換えて起振軸駆動用油
圧モータ７の正逆の回転方向を切り換えることができ
る。起振軸駆動用油圧モータ７の回転駆動力は、その出
力軸に連結された起振軸１０に伝達され、起振軸１０を
起振軸駆動用油圧モータ７の回転方向と同方向へ回転駆
動する。中立位置検出リミットスイッチ３８は、走行の
操作レバーである図示しない前後進レバーを中立位置
（停止位置）に操作した時に、カム等により、レバー操
作に連動して、OFF となる（通常はONとなっている）ス
イッチである。

【００４１】前記振幅切換スイッチ４３は、切換えによ
り低振幅（Ｌ）または高振幅（Ｈ）のいずれかを選択し
て、電磁バルブ４２の電磁コイル Sol１， Sol２のいず
れかに信号を送出する。切換スイッチ４３を低振幅
（Ｌ）に選択した場合は、電磁バルブ４２の電磁コイル
Sol１に信号が送られ、例えば起振軸駆動用油圧モータ
７に順方向に圧油が供給され起振軸１０が正回転する。
対して、振幅切換スイッチ４３を高振幅（Ｈ）に選択し
た場合は、電磁バルブ４２の電磁コイル Sol２に信号が
送られ、起振軸駆動用油圧モータ７に逆方向に圧油が供
給され起振軸１０が逆回転する。なお、図６の符号４５
は、自動と手動の切換えスイッチである。

【００４２】なお、上記の第１の実施形態で説明したよ
うに、メインウエイト４が半月状（軸対称の相似した半
月形の組合せも含む）になっておれば、特開昭５３−１
３６７７３号公報に記載されている通り、起振軸が回転
していても、遠心力の作用による枢軸３まわりに回そう
という力のモーメントが、発生しない。従って、メイン
ウエイト４を枢軸３まわりに動かそうとする時に、メイ
ンウエイト４の遠心力による力のモーメントに逆らって
動かすようなことがないので、メインウエイト４の回転
位置を調整するのに要する力は非常に小さくて済み、パ
イロットウエイト８の動きに対するメインウエイト４の
動きの感度を高めて、振幅切換えを容易にし、より効果
的である。

【００４３】このように、第２の実施形態では、高振
幅、低振幅の切換えを、起振軸の回転方向の切換えによ
って行っており、低振幅側の回転としたときには、定常
回転数となる前に、メインウエイトがストッパに当たっ
て、それ以上の偏心角度にならないようになっていて、
振幅を低く押さえている。高振幅の場合の所定の起振軸
回転数におけるメインウエイトの偏心角度に対するメイ
ンウエイトの枢軸まわりに加わる力のモーメントＭｗの
曲線と、メインウエイトの枢軸まわりに加わる力のモー
メントＭｓとの関係を示すグラフは、図５に示す曲線と
同様なものとなる。

【００４４】図１１は、第２の実施形態における起振軸
回転数と偏心モーメントの推移について示すグラフであ
る。

【００４５】以下、図１１に添って、偏心モーメントの
推移を説明する。Ａ．高振幅側に回転したときの起振軸回転数に対する偏
心モーメントの推移起振軸停止状態では、偏心モーメントは、０kgcm
である。〜起振軸回転数を上げて行くが、偏心モーメントは
依然として０kgcmのままである。起振軸回転数が2000rpm となると、パイロットウ
エイトの遠心力等による力のモーメントＭｗが、初めて
コイルバネの初期圧による力のモーメントＭso（図５）
と同一の値となり、この回転数を境として、メインウエ
イト４が枢軸３まわりにその中立位置から回転して偏心
モーメントも変化する。回転数が2000rpm を越えると、偏心モーメント
は、１８kgcm近辺の値にはね上がる。〜起振軸回転数がさらに上がるに従って、偏心モー
メントは、斜め右上がりの曲線に添って、上昇する。起振軸回転数が3000rpm となると、偏心モーメン
トは、２０kgcm近辺の値になる。〜起振軸回転数を3000rpm より下げて行くと、〜
で通った曲線を逆方向にたどるが、2000rpm を通過し
ても、偏心モーメントは、回転を上げたときの経路とは
異なり、急激に、偏心モーメントは、０kgcmとはならな
い。起振軸回転数が1670rpm となると、偏心モーメン
トは、１０kgcm近辺の値となる。〜起振軸回転数が1670rpm から下がると、偏心モー
メントは、急に０kgcmとなる。以降、起振軸回転が０rp
m になるまで、その値を保つ。

【００４６】Ｂ．低振幅側に回転したときの起振軸回転
数に対する偏心モーメントの推移起振軸停止状態では、偏心モーメントは、０kgcm
である。〜起振軸回転数を上げて行くが、偏心モーメントは
依然として０kgcmのままである。起振軸回転数が2000rpm となると、パイロットウ
エイトの遠心力等による力のモーメントＭｗが、初めて
コイルバネの初期圧による力のモーメントＭso（図５）
と同一の値となり、この回転数を境として、メインウエ
イト４が枢軸３まわりにその中立位置から回転して偏心
モーメントも変化する。 ′ 回転数が2000rpm を少しでも越えると、偏心モー
メントは、はね上がるが、高振幅の場合と異なりメイン
ウエイトが、ストッパで、偏心角度を制限されるので、
１２kgcmに止まる。 ′〜′起振軸回転数がさらに上がっても、偏心モー
メントは、１２kgcmの値を維持する。 ′ 起振軸回転数が3000rpm となっても、偏心モーメ
ントは、１２kgcmの値のままである。 ′〜′起振軸回転数を3000rpm より下げて行くと、
′〜′で通った直線を逆方向にたどるが、2000rpm
を通過しても、偏心モーメントは、回転を上げたときの
経路とは異なり、１２kgcmの値を保つ。 ′〜起振軸回転数が1800rpm 近辺より下がると、
メインウエイトが、ストッパより離れて、高振幅の起振
軸回転数を下げたときと同じ経路をたどる。起振軸回転数が1670rpm となると、偏心モーメン
トは、１０kgcm近辺の値となる。〜起振軸回転数が1670rpm から下がると、偏心モー
メントは、急に０kgcmとなる。以降、起振軸回転数が０
rpm になるまで、その値を保つ。

【００４７】なお、この例の場合、起振装置の振動数
（単位：vpm 〔vibration per minute〕）は、起振装置
の回転数（単位：rpm ）の値と等しい。そして、振動の
振幅は、振動対象物によって多少異なるが、起振軸の偏
心モーメントに概ね比例する。従って、起振軸回転数と
振動振幅の関係のグラフの変化パターンも、概ね図１１
のようなパターンとなる。

【００４８】振動ローラの場合転動輪の共振点は、起振
軸回転数で６００〜８００rpm くらいであるので、図
５、図１１の説明のように、起振軸１０の回転数に対す
るメインウエイトの動きが推移すれば、起振軸起動時
も、起振軸停止時も、共振点通過時は、弾性部材１３の
与圧により、起振軸の重心が実質的に起振軸の軸心上に
保持されるので、共振することはない。共振点が、他の
値の時には、適切なばね定数を持つ、弾性部材を選定す
れば同様に共振を防止できる。

【００４９】なお、事実上は、起振軸の重心を完全に起
振軸の軸心上に位置させることは困難で、実際の例で
は、起振軸の重心をほぼ起振軸の軸心上に位置させさえ
すれば、共振点の通過でロールを大きく振動させること
はない。したがって、本明細書において、起振軸の重心
を「実質的に」起振軸の軸心上に位置させるとの意味
は、起振軸の重心を完全にまたはほぼ起振軸の軸心上に
位置させて振幅をほぼ零とする現象を指すものとする。

【００５０】上記の各実施形態においては、この発明に
係る振動機構を振動ローラに用いた場合について説明し
たが、その用途にのみ限定されるものではなく、これを
含む振動式締固め機械、振動杭打機その他の振動機械に
用いられて十分に効果を発揮する。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したこの発明の振動機構によれ
ば、可動偏心錘の回動範囲を一方の側より起振軸の偏心
量が零の角度までに制限するストッパを起振軸に設け、
弾性部材が、可動偏心錘を起振軸の偏心量が零となるよ
うに保持する機構とし、起振軸を回転させ、ある回転数
になった時、可動偏心錘が弾性部材の与圧によるモーメ
ントに打ち勝つ。そして、起振軸の定常回転数における
可動偏心錘に加わる偏心量を増加させようとする力のモ
ーメントと弾性部材の与圧によるモーメントが釣り合う
所まで、可動偏心錘を回転させる。また、定常回転状態
から起振軸の回転を下げていき、ある回転数以下になる
と、弾性部材のスプリング力により、可動偏心錘が枢軸
まわりに偏心量が零となる方向に回転させる。弾性部材
の与圧によるモーメントをあらかじめ共振点を避けて設
定するように調整することにより、振動機構を含む機械
系（振動ローラのロール等）を、共振させずに、振動の
起動・停止ができる。

【００５２】そして、従来技術であるねじりコイルばね
からなる弾性部材がその両端でもって起振軸本体側の部
材とメインウエイト側の部材とを挟み込み、起振軸の重
心が実質的に起振軸の軸心上に位置するように保持する
構成における未解決の第１の問題として挙げた、起振軸
が高速回転すると、遠心力によりねじりコイルばねが外
側のエンドプレート側に押し付けられて、このねじりコ
イルばねがエンドプレートとの間で擦れあい磨耗すると
の欠点を解消し得た。

【００５３】また、従来技術の未解決の第２の問題とし
て、メインウエイトの回転角と戻しモーメントが比例す
るため、戻る時に大きなモーメントが作用し、ねじりコ
イルばねの両端が起振軸本体側の部材とメインウエイト
側の部材に交互に当たり、大きな音を発生させるとの欠
点があった。この発明においては、摺動部材の直線運動
の変位を起振軸の枢軸まわりの回転移動の変位に変える
コネクティングロッドから成るリンク機構により構成
し、メインウエイトの回転角と戻しモーメントとが比例
せず、メインウエイトの枢軸まわりに加わる戻しの力の
モーメントＭｓの線が、なだからな山形の曲線となるの
で、動的にメインウエイトが起振軸の軸心方向に戻ると
きも、勢いよくストッパ側に戻ることがない。その結
果、メインウエイトとストッパとの接触による音の発生
も少なく、無用な振動も押さえられる。

【００５４】さらに、振動ローラが、上記のような振動
機構を備えれば、振動締固め作業中の走行発進時および
停止時に、転圧面を大きく部分的に沈下させないように
通常振動を止めるが、その際に、ロールが共振しないの
で、転圧路面に小さな波状の凹凸も発生させないで済
み、共振点通過による振動公害も回避できる。また、高
振幅と低振幅の切換えもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動ローラに用いた場合のこの発明に係る振動
機構の第１の実施形態について示す側面断面図である。

【図２】図１における振動機構の部分を拡大して示す平
面断面図である。

【図３】図１における起振体の構成を拡大して示す側面
断面図である。

【図４】起振軸回転数と偏心モーメントとの関係につい
てのグラフである。

【図５】メインウエイトの偏心角度に対する種々の起振
軸回転数におけるパイロットウエイトによるメインウエ
イトを偏心させる方向に働くメインウエイトの枢軸まわ
りに加わる力のモーメントＭｗの曲線と、弾性部材（コ
イルバネ）によるメインウエイトを偏心させさせまいと
する方向に働くメインウエイトの枢軸まわりに加わる力
のモーメントＭｓとの関係を示すグラフである。

【図６】この発明に係る振動機構の第２の実施形態につ
いて示すメインウエイトとパイロットウエイトとストッ
パとの関係図であり、（ａ）は、メインウエイトを起振
軸の偏心量が零となる中立位置とした状態の起振体の側
面断面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】図６と同じ関係図であり、（ａ）は、振動を低
振幅としたときの起振体の側面断面図、（ｂ）は、その
Ｂ−Ｂ矢視断面図である。

【図８】図６と同じ関係図であり、（ａ）は、振動を高
振幅としたときの起振体の側面断面図、（ｂ）は、その
Ｃ−Ｃ矢視断面図である。

【図９】この発明の第２の実施形態の振動機構に用いら
れる信号回路図である。

【図１０】この発明の第２の実施形態の振動機構に用い
られる油圧回路図である。

【図１１】この発明の第２の実施形態の振動機構におけ
る高振幅、低振幅双方の場合の起振軸回転数と偏心モー
メントの推移のグラフである。

【図１２】従来の改良された起振機構を振動ローラに用
いた平面断面図である。

【図１３】従来の起振装置において、起振軸が定常回転
をしている状態で前後進レバーを前進位置または後進位
置から中立位置に操作し、起振軸の回転が停止するまで
の起振軸回転数と振動輪の振動変位振幅と振動加速度振
幅の時間的推移を示すグラフである。

【図１４】（ａ−１），（ａ−２）は、従来の振動機構
を説明するための低振幅時の正面図および横断面図、
（ｂ−１），（ｂ−２）は、同じく、高振幅時の正面図
および横断面図である。

【符号の説明】

１ …転動輪２，２′…鏡板３ …枢軸４ …可動偏心錘（メインウエイト）４ａ，４ａ′…軸受４ｂ …ピン４ｃ …ストッパ５ …起振体６ …ガイド部材６ａ …リテイニングリング７ …起振軸駆動用油圧モータ７ａ …駆動軸８ …パイロットウエイト８ａ，８ｂ…ストッパ受け９ …パイロットウエイトの枢軸１０ …起振軸１１ …摺動部材１１ａ …ピン１３ …弾性部材１４ …ストッパ１５ …スペーサ１６ …ストッパ２４ …減速機付走行駆動用油圧モータ２８，２８′…板状の支持枠２９，２９′…支持部材３３ …軸部材３４ …スリーブ３５ …軸受３７ …ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B06B 1/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】起振軸の軸心と直交する方向に枢軸を有
し、枢軸まわりに回転可能な可動偏心錘を備え、起振軸
を回転させて振動を発生させる振動機構であって、起振軸の回転駆動装置と、起振軸の一側においてガイド部材に沿って起振軸と同軸
心上に直線移動を可能とした摺動部材と、一端を摺動部材に他端を可動偏心錘に接続して、前記摺
動部材の直線移動の変位を起振軸の枢軸まわりの回転移
動の変位に変えるコネクティングロッドと、可動偏心錘の回動範囲を一方の側からのみ起振軸の偏心
量が実質的に零の角度までに制限するストッパと、前記摺動部材と前記ガイド部材との間に介設され、可動
偏心錘を起振軸の偏心量が実質的に零となるように、且
つ、共振を発生させる回転数よりも上の回転数において
振動の立ち上がり、立ち下がりを生じせしめる与圧をも
って押し付ける弾性部材とから構成されることを特徴と
する振動機構。
【請求項２】請求項１に記載の弾性部材は、コイルバ
ネであることを特徴とする振動機構。
【請求項３】前記可動偏心錘を軸支する枢軸は、離間
して対向するように配置された支持枠に掛け渡して固定
されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の振動機構。
【請求項４】前記可動偏心錘をメインウエイトとし、
このメインウエイト上に、可動偏心錘よりも質量の小さ
な小偏心錘であるパイロットウエイトを設けたことを特
徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の振
動機構。
【請求項５】前記パイロットウエイトを前記メインウ
エイトに対して回動可能とし、起振軸をその回転方向を
切り換えて回転させることによって、振動振幅を可変と
したことを特徴とする請求項４に記載の振動機構。
【請求項６】前記パイロットウエイトには、その回動
軸心から半径方向の長さの異なる２つのストッパ受けを
設け、前記メインウエイト上には当該２つのストッパ受
けと係合するストッパを設けると共に、メインウエイト
を回動可能に軸支する支持枠には、前記パイロットウエ
イトの２つのストッパ受けの内、一方のみと係合可能な
寸法を有するストッパを設けたことを特徴とする請求項
５に記載の振動機構。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の振動機構を備えたことを特徴とする振動ローラ。