JP3710597B2 - ダンパー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ダンパーの基本構造は、油圧、粘性力、又は空気力を利用したものであり、図３１に示すように、シリンダー９４、シリンダー９４内に配置されるピストン９６、ピストン９６へエネルギーを伝えるロッド９８の３部材で構成されている。
【０００３】
従って、ロッド９８の初期位置を、図３１のように規定すると、ダンパー１００の設置スペースとしては、シリンダー９４の約２倍の長さ（４Ｌ）が必要となり、逆にストロークは、通常シリンダー９４の長さ分（２Ｌ）しか稼げない。また、ストロークを稼ぐためには、シリンダー９４及びロッド９８を軸方向に長くしなければならず、さらに設置スペースが必要となる。
【０００４】
また、従来のダンパーは、ロッドの軸方向でしか減衰力を発揮できず、減衰対象の多様な動きに追従して減衰するという発想が余りない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る事実を考慮し、設置スペースを取らず、大きなストロークを得ることができ、減衰力の調整が容易で、減衰対象の多様な動きに対応できるダンパーを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、枠体の内に移動体が配置されており、移動体の外周面と枠体の内周面とは減衰体で固着されている。また、枠体同士がケーシングで連結されて筒状となる。さらに、移動体の両端部には、連結手段が設けられており、移動体が同軸上に連結される。
ここで、枠体を基台へ固定し、同軸上に連結された移動体を減衰対象物に連結したとき、移動体の軸方向にエネルギーが伝達されると、移動体は減衰体を面外方向へ押引きしながら軸方向（直進方向）へ移動する。
【０００７】
これによって、減衰体が面外方向へ変形し、その時のせん断変形等（捩り変形も含む）により、減衰対象物を減衰させる。
【０００８】
なお、このときの移動ストロークは、ケーシングで連結された枠体の長さに依存せず、減衰体の面外方向への弾性変形量によって決定される。すなわち、このダンパーのストロークは、減衰体の材質や、減衰体の外径によって決定されるので、ストローク方向に大きな設置スペースを必要としない。
また、それぞれ減衰性能を備えたダンパーを長手方向に継ぎ足すことで、減衰力の調整が簡単に出来る。また、移動体の減衰方向に直進性（軸方向へ動くこと）を持たせたいときは、継ぎ足すダンパーの数を増やすことによって、直進性が強くなる。
【０００９】
また、移動体は、シリンダーにガイドされる従来のロッドのように、軸方向の動きだけに制限される訳ではないので、減衰対象物の動きに応じて減衰体を面外斜め方向へ押引きしながら多様な挙動を呈する。このため、ダンパーを減衰性能を備えたピン支承として利用することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示すように、第１形態に係るダンパー１０は、枠体として円筒体を輪切りにしたような環状体１２を備えている。この環状体１２の中央部には、移動体としてのロッド１４が配置されている。そして、環状体１２の内周面とロッド１４の外周面に固着するように、環状体１２と同じ厚みの円板状のゴム１６（減衰性を備えている）が加硫接着されている。
【００１９】
次に、本形態に係るダンパー１０の作用を説明する。
図３に示すように、環状体１２を筒状の基台１８に固定し、ロッド１４の端部にシャフト２０を固定して、シャフト２０をロッド１４の軸方向へ振動させる。これによって、ロッド１４は、ゴム１６を面外方向へ押引きしながら軸方向へ往復運動する。このため、ゴム１６がせん断変形等（捩り変形も含む）して、シャフト２０の振動を減衰させる。
【００２０】
このとき、ロッド１４のストロークは、環状体１２の長さＬに依存せず、ゴム１６の面外方向への弾性変形量によって決定される。すなわち、環状体１２の内径を大きくして、ゴム１６の外径を大きくしてやれば、ストロークを長くすることができ、また、伸びやすいゴムを使用しても、ストロークが長くなる。何れにしても、ゴム１６が破断しない範囲でストロークを決定する必要がある。
【００２１】
このように、本形態に係るダンパー１０は、ストローク方向に機構を大きくする必要がないので、設置スペースが狭くてよい。
【００２２】
また、本形態では、減衰体として汎用のゴム（イソプレン、ＳＢＲ、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ等）を考えているが、アクリル系ゴムやシリコン系ゴムのように特殊なゴムを使用することもできる。
【００２３】
さらに、図４に示すように、ロッド１４は、軸方向の動きだけに制限される訳ではないので、任意の方向へ動くアーム２２を連結することもできる。このとき、ロッド１４はある範囲では立体的な動きが可能となり、アーム２２の動きの応じてゴム１６を面外斜め方向へ押し引きしながら、アーム２２の振動を減衰させる。
【００２４】
また、図５に示すように、ロッド１４の両端部にアーム２２、２４を回転可能に連結することで、２つのアーム２２、２４の振動を同時に減衰させることができる。
【００２５】
なお、本形態では、枠体として円筒状の環状体１２を使用したが、円形でなく、多角形であってもよいことは無論である。例えば、図６及び図７に示すように、楕円状の枠体５６と肉厚のプレート５８とでダンパー６０を構成することで、幅方向に余裕がない場所にも設置できる。
【００２６】
また、図８に示すように、十字形状の枠体１０４の中に、移動体としてクロスプレート１０８を配設して、ダンパー１０２を構成してもよい。これによって、ゴム６４とクロスプレート１０８との接着面積を大きくすることができると共に、ゴム６４のせん断変形を大きくすることができる。なお、枠体１０４及びクロスプレート１０８とも角部が面取りされており、ゴム６４に掛かる負担を軽減している。
【００２７】
また、図９〜図１０に示す第２形態のダンパー６２のように、枠体５６で囲まれたゴム６４の中に減衰方向が異なるロッド６６、６８を複数配設してもよい。これによって、図１１に示すように、ロッド６６とロッド６８との間のゴム６４が相対変形して、せん断歪みが大きくなり、従って、減衰力も大きくなる。
【００２８】
さらに、図１２に示すダンパー７０のように、円形の環状体７２の中に複数のロッド７４、７６を配設して、内側のロッド７４と外側のロッド７６を違う減衰対象物に連結し、減衰力を発揮させるようにしてもよい。
【００２９】
次に、第３形態に係るダンパー２６を説明する。
図１３に示すように、第３形態のダンパー２６では、ロッド１４の上端面に締め付け用のナット部３０が形成され、このナット部３０から雄ねじ部２８が突設されている。また、ロッド１４の下端面には、雄ねじ部２８が螺合可能な雌ねじ部３２が形成されている。また、環状体１２の上面には環状のフランジ３４が突設され、下面には環状の係合溝３６が形成されている。
【００３０】
このダンパー２６は、図１４に示すように、円筒状のケーシング３８を間において、順次積み重ねられるようになっており、このとき、上下に配置されたロッド１４の雄ねじ部２８と雌ねじ部３２が螺合し、環状体１２の係合溝３６がケーシング３８のフランジ４０へ嵌合され、環状体１２のフランジ３４がケーシング３８の係合溝４２へ嵌合される。また、ケーシング３８にはエア抜き孔４４が穿設されている。
【００３１】
次に、本形態に係るダンパー２６の作用を説明する。
図１４に示すように、このダンパー２６では、同軸上にロッド１４と継ぎ足し、かつケーシング３８を間において環状体１２を連結し、ダンパー２６を旋回させながら、上下の雄ねじ部２８と雌ねじ部３２を螺合させる。
【００３２】
このようにして、連結するダンパー２６の数を調整することにより、減衰力の調整が簡単に出来る。また、連結する数を増やすことによって、図１５に示すように、最上段のロッド１４に連結したシャフト４６の減衰方向に直進性（ロッド１４の軸方向）を持たせることができる。このため、例えば、建物のブレス材の軸力を減衰する減衰装置として利用することもできる。
【００３３】
次に、第４形態に係るダンパーを説明する。
図１６及び図１７に示すように、第４形態のダンパー４８では、ゴム１６の中へ、ロッド１４を中心として同心円上に、ゴム１６の厚みと等しい長さの鋼製のリング５０が埋設されている。これによって、ゴム１６が多層状態となっている。また、ロッド１４には、減衰対象となるシャフト５２が連結されている。
【００３４】
次に、本形態に係るダンパー４８の作用を説明する。
基台１８に環状体１２を固定して、シャフト５２にエネルギーを加えると、図１８に示すように、ロッド１４が軸方向へ上下に移動して、ゴム１６が面外方向へ変形し、その時のせん断変形により、シャフト５２の振動を減衰させる。
【００３５】
また、リング５０でゴム１６を同心円上に多層させることによって、シャフト５２の減衰方向に直進性（ロッド１４の軸方向）を持たせることができる。さらに、ゴム１６の変形方向が制限されるので、傷みが少なく耐久性が向上する。
【００３６】
なお、本形態では、リング５０を等間隔で埋設したが、図１９に示すダンパー７８のように、隣合うリング８０の間隔を変えてもよい。このように、リング８０の間隔と変えることによって、リング８０の間に挟まれたゴム１６の歪み量を調整することができる（間隔が大きいとゴム１６の歪み量は大きい）。
【００３７】
すなわち、ストローク長と減衰力の調整をリング８０の間隔で調整でき、また、このように調整することにより、せん断破壊時の歪み量も設定できる。さらに、リング８０の間に挟まれたゴムの種類を変えることによっても、減衰性能を調整することができる。
【００３８】
また、図２０及び図２１に示すように、ロッド１４の外側にゴム１６の上下面から突出する筒体１１０を配設して、ダンパー１１２を構成することもできる。これによって、ゴム１６が異なる方向へ変形して、せん断歪みが大きくなり、従って、減衰力も大きくなる。なお、筒体を同心円上に複数埋設して多層状とし、筒体を異なる方向へ移動させ、減衰効果を持たせてもよい。
【００３９】
次に、第５形態に係るダンパーを説明する。
図２２に示すように、第５形態のダンパー８２では、減衰体としての単体のゴムに替えて、粘弾性体８４の上下面をゴム板８６で挟んだサンドイッチ状の二重構造となっている。
【００４０】
従って、図２３に示すように、粘弾性体８４の特性として変形しても体積変化を起こさないので、ゴム板８６と比較して、復元しようとする力がロッド１４に強く働く。このため、大きな減衰効果を期待することができる。
【００４１】
次に、第６形態に係るダンパーを説明する。
図２４に示すように、第６形態のダンパー８８は、第１形態のダンパー１０が、粘弾性体９０が収容されたケーシング９２の開口部に取付けられた構成である。これによって、粘弾性体９０がゴム１６によってケーシング９２内に封止される。
【００４２】
ここで、ロッド１４に軸方向の振動を与えると、図２５に示すように、ロッド１４が上方向へ移動するときは、粘弾性体９０は体積を一定に保持しようとして、ゴム１６を絞り込むように凹ませ、元の形に復元するように作用し大きな減衰力を発揮し、一方、図２６に示すように、ロッド１４が下方向へ移動するときは、ゴム１６を外側へ膨出させ、元の形に復元するように作用し大きな減衰力を発揮する。
【００４３】
このように、粘弾性体９０とゴム１６の協調作用により、より大きな減衰機能を発揮する。
【００４４】
また、図２７に示すように、エア吸出用の調整口１１４が設けられたシリンダー１１６の開口部に第１形態のダンパー１０を取付けエアダンパー１１８とすることもできる。このエアダンパー１１８では、ロッド１４に軸方向の振動を与えると、シリンダー１１６に密閉された空気が体積変化を起こし、調整口１１４から空気を吸入或いは排出する。そして、弁１２０の開閉度を変化させることで、シリンダー１１６内の空気の圧縮力を調整でき、換言すれば、減衰力の調整が可能となる。
【００４５】
さらに、図２８に示すように、第１形態のダンパー１０にピストンの機能を持たしてオイルダンパー１２２を構成してもよい。このオイルダンパー１２２は、シリンダー１２４に封入された粘性体１２６（例えば、オイル、シリコン等）がゴム１６で仕切られ、２つの液室に分けられている。この上下の液室へは、パイプ１２８で粘性体１２６が出入りできるようになっており、また、弁１３０によって、パイプ１２８を流れる粘性体１２６の流量を調整して、減衰力が調節できるようになっている。
【００４６】
ここで、図２９及び図３０に示すように、振動によってシャフト１３２が移動すると、一方の液室からパイプ１２８を通じて他方の液室に粘性体１２６が移動する。この粘性体１２６の体積変化分が減衰力としてシャフト１３２に作用し、また、ゴム１６の復元力によって、シャフト１３２は初期状態（図２８の状態）を維持しようとする。
【００４７】
このように、パイプ１２８を流れる粘性体１２６の抵抗と、ゴム１６の復元力によって、シャフト１３２に連結された減衰対象物を減衰させることができる。また、ゴム１６は、粘性体１２６の中に浸された状態となっているので、空気に触れることがなく、架橋が進行せず、長期に亘って復元力を維持できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、設置スペースを取らず、大きなストロークを得ることができ、減衰力の調整が容易で、減衰対象の多様な動きに応じることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係るダンパーの斜視図である。
【図２】第１形態に係るダンパーの断面図である。
【図３】第１形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図４】第１形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図５】第１形態に係るダンパーのロッドの両端にアームを連結した状態を示す断面図である。
【図６】第１形態の変形例に係るダンパーの斜視図である。
【図７】第１形態の変形例に係るダンパーの平面図である。
【図８】第１形態の他の変形例に係るダンパーの平面図である。
【図９】第２形態に係るダンパーの斜視図である。
【図１０】第２形態に係るダンパーの平面図である。
【図１１】第２形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図１２】第２形態の変形例に係るダンパーの断面図である。
【図１３】第３形態に係るダンパーの断面図である。
【図１４】第３形態に係るダンパーを継ぎ足した状態を示す断面図である。
【図１５】第３形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図１６】第４形態に係るダンパーの平面図である。
【図１７】第４形態に係るダンパーの断面図である。
【図１８】第４形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図１９】第４形態の変形例に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図２０】第４形態の他の変形例に係るダンパーの動きを示した斜視図である。
【図２１】第４形態の他の変形例に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図２２】第５形態に係るダンパーの断面図である。
【図２３】第５形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図２４】第６形態に係るダンパーの断面図である。
【図２５】第６形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図２６】第６形態に係るダンパーの動きを示した断面図である。
【図２７】第６形態に係るダンパーの変形例の動きを示した断面図である。
【図２８】第６形態に係るダンパーの他の変形例を示した断面図である。
【図２９】第６形態に係るダンパーの他の変形例の動きを示した断面図である。
【図３０】第６形態に係るダンパーの他の変形例の動きを示した断面図である。
【図３１】従来のダンパーを示す断面図である。
【符号の説明】
１２ 環状体（枠体）
１４ 移動体（ロッド）
１６ ゴム（減衰体）
２８ 雄ねじ部（第２連結手段）
３２ 雌ねじ部（第２連結手段）
３４ フランジ（第１連結手段）
３６ 係合溝（第１連結手段）
３８ ケーシング（第１連結手段）
４０ フランジ（第１連結手段）
４２ 係合溝（第１連結手段）
５０ リング（輪体）
５６ 枠体
５８ プレート（移動体）
６６ ロッド（移動体）
６８ ロッド（移動体）
８０ リング（輪体）
８４ 粘弾性体
８６ ゴム板
９０ 粘弾性体
９２ ケーシング

Claims (1)

1. 枠体と、前記枠体内に配置された移動体と、前記枠体の内周面と前記移動体の外周面に固着され枠体と移動体をつなぐ減衰体と、を有し、前記枠体同士を連結して筒状とするケーシングと、前記移動体の両端部に移動体同士を同軸上に連結する連結手段と、が設けられたことを特徴とするダンパー。

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