JP3779857B2 - 傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広く一般に使用される防振、耐震構造等に利用される傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、バネとしては、平バネ、重ね板バネ、ねじりコイルバネ、渦巻きバネ、棒ねじりバネ、円筒形コイルバネ、円錐形コイルバネ、輪バネ等が知られ、また、ゴム状弾性体を使用したものでは、例えば、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
防振装置に用いられる防振材料としては、振動や音を吸収して減衰させる機能が優れ、且つ強度の高い材料が望まれる。防振ゴム、空気バネ、金属バネ等が知られ、建築物用、輸送機関やその他のエンジン用、また、例えば、防振ゴムは、車両、機械、その他の設備に取り付けて、振動の伝搬防止、または緩衝の目的で使用されているのが通例である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上述の従来例において、各種ゴムの場合では、常時負荷が掛かった状態では、永久圧縮歪により、弾性劣化を表す化学反応が進み、三次元網目構造を形成する架橋が破壊され、機能的劣化、即ち、材質的に老化現象が早く訪れ、寿命や、経済的な問題、また、メンテナンス上の問題等がある。
【０００５】
この発明は、上述の事情に鑑みて成されたもので、小さな負荷変動に対して、変形率が大きく、振動や音の吸収減衰機能が高い傾斜型オーバルコイルバネを横臥状態で用い、且つ弾性体を並設することにより、長寿命化が図れて経済的な傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００７】
（１）傾斜度を示すピッチ角α ₀ を以って一方向にコイルを傾斜させた傾斜型オーバルコイルバネとゴム状弾性体とを組合わせ、上部フランジを備えたバネ受けフランジの上部フランジとバネ受けフランジには相対向して所定の溝部を設け、この溝部に前記傾斜型オーバルコイルバネをコイルバネの軸方向に対して横臥して遊嵌・設置し、更に前記バネ受けフランジ側の溝部の両側上縁部に設けた凹処内に前記ゴム状弾性体を上部フランジと離れて単層状、若しくは積層状に並設すると共に上部フランジに働く負荷に対して前記傾斜型オーバルコイルバネの傾斜度を示すピッチ角α ₀ の変形率が適用範囲内で前記傾斜型オーバルコイルバネを働かせ、ついで前記上部フランジと係止させて前記ゴム状弾性体を働かせ、これにより前記傾斜型オーバルコイルバネと協働で全荷重を受けるように構成して成ることを特徴とする傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。
【０００８】
（２）前記傾斜型オーバルコイルバネと前記ゴム状弾性体とを組合せた対を複数並設して成る上部フランジを備えたバネ受けフランジを単段若しくは多段構造としたことを特徴とする前項（１）記載の傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。
【０００９】
（３）前記傾斜型オーバルコイルバネをバネ受けフランジへセットした時、グリースやオイルの潤滑剤を塗布、または注入することにより傾斜型オーバルコイルバネ自体が傾斜変形時に円滑に動作可能とすることを特徴とする前項（１）記載の傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、傾斜型オーバルコイルバネ構成例の通常コイルバネとの比較説明図、（ｂ）は、傾斜型オーバルコイルバネの組合せ例（二重構造の例）、(ｃ)は、傾斜型オーバルコイルバネの組合せ例（三重構造の例）、図２は、バネ受けフランジ溝部にバネのみを横臥して嵌装・設置した例を示す斜視図、図３は、バネ受けフランジ溝部上縁にゴム状弾性体を並設した場合の組合せ例を示す斜視図、図４は、傾斜型オーバルコイルバネと積層ゴム状弾性体の単段式複列の例を示す縦断側面図、図５は、傾斜型オーバルコイルバネと積層ゴム状弾性体の多段式複列の例を示す縦断側面図、図６は、負荷が掛かった場合のバネに生ずる応力（反発力）と傾斜度の状態説明図、図７は、右捲きバネと左捲きバネのバネ軸方向応力の相殺状況説明図、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、防振ゴムを用いた従来の緩衝部材の例を示す断面説明図である。
【００１１】
図面を参照して以下に説明する。
【００１２】
図１（ａ）において、コイルバネの軸に直交する投影面のコイル形状が円形状の場合の通常コイルバネと本発明に用いたコイルバネの軸に直交する投影面のコイル形状が、オーバル形状、または楕円形状の傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳの側面説明図で、傾斜型オーバルコイルバネの場合、傾斜度を示すピッチ角α_０は、通常のコイルバネのピッチ角α′より大きくなり、且つコイルの各部が全て一方向に傾斜した構成となっており、コイルバネを形成する通常のコイルでは、コイルのどの点をとっても、１８０度回転する毎に傾斜方向が＋（プラス）、−（マイナス）逆転する形状となっているのが一般的であるが、前述したように、この傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳは、コイルのどの部位をとっても一方向に傾斜した形状を呈しているものである。
【００１３】
この傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを、バネ受けフランジ２等の所定の溝部１に、短径方向（図１のＡ面、Ｂ面）を上下に横臥して、コイルバネの長手方向（コイルバネの軸方向）の一部を溝部１より突出させ、コイルバネの軸方向に遊嵌・設置し、三次元座標におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の負荷に対して衝撃吸収または緩衝機能を持たせ、防振、耐震、等の用途向けに構成した場合の説明図である。
【００１４】
前記傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを環状とし、例えば、図１（ｂ）に示すように外側ＴＯＳ−１と内側ＴＯＳ−２とに対を成して配設し、二重構造としたり、図１（ｃ）に示すように相隣る逆捲きコイルバネを三重構造（ＴＯＳ−１、ＴＯＳ−２、ＴＯＳ−３）としても良い。
【００１５】
また、例えば、図４に示すように直線状に複数並設し、相隣る前記傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを互いに逆捲きコイルとし、更に、負荷Ｐの大きさ等に対応して、バネ受けフランジ２と共に対を成して単段、または、図５の多段構造とすることも出来る。
【００１６】
コイルバネは、圧縮コイルバネとし、負荷Ｐの大きさ等の条件に応じて、コイル径Ｄ、線径ｄ、コイルピッチｐ_０、オーバルの度合いとなるコイルの傾斜度αを調節し、負荷Ｐに対する衝撃吸収または緩衝機能を制御可能としてある。
【００１７】
また、傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳと弾性体とを組合せ、バネ受けフランジ２の所定の溝部１の両側上縁部、または前記溝部１の両側上縁部に凹処３ｂを設け、この凹処３ｂに単層のゴム状弾性体３、若しくは積層ゴム状弾性体３ａを並設し、前記溝部１に傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを、コイルバネの軸方向に対し横臥して遊嵌・設置し、負荷Ｐが前者、後者の順に段階的に掛かるように構成し、通常は金属製の傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳで、例えば、建物や機械等の荷重を受けるようにし、余分な荷重が掛かって載置された物体が所定深さ沈み込んだ時に単層、または積層ゴム状弾性体３、３ａが前記傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳと協働で全荷重を受けるようにする。こうすることによって、例えば、地震発生時の衝撃を緩和すると同時にゴム状弾性体３，積層ゴム状弾性体３ａの寿命をも向上させることが出来る。
他の符号について、１ａは、上部フランジの傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳと係合する溝部、３ｂは、溝部１の両側上縁部に設けた凹処である（図４、及び図５参照。）。
【００１８】
上述の構成に基づいて作用を説明する。
【００１９】
傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを横臥状態で使用する場合、標準負荷状態、即ち、適用範囲では負荷Ｐの小さな変化量に対してコイル変形率が大きく、従って衝撃吸収減衰機能が高く、然もバネを縦に使用した場合に比較して、負荷に対する反力（応力）σをバネの軸方向（ｘ方向）の分力σｘと縦方向（ｚ方向）の分力σｚとに分散することが出来るので、反発力を軽減すると同時に、材質劣化の進行を抑制することが出来、コイルバネ自体の長寿命化を図ることが出来る。
【００２０】
更に、図６、及び図７に示すように、傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳを、右捲きバネと左捲きバネとして交互に並設することにより、コイルの傾斜度が＋α１と−α１となり、コイルバネに発生する応力方向が＋σｘ、−σｘとなって、即ち変形方向を相殺し、載設した建物や其の他の諸物体を安定して支持することが出来る。
【００２１】
また、コイルバネをバネ受けフランジ２等へセットした時、グリースやオイル等の潤滑剤を塗布、または注入することにより傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳ自体が傾斜変形時に円滑に動作可能とすることが出来る。
【００２２】
また、この傾斜型オーバルコイルバネＴＯＳの設置方法は、設置するフランジの上部、下部共にフリーとしても良く、上部のみを固定し下部のみをフリーとしても良く、またその逆の状態に設置しても良く、潤滑剤を適宜組合せて使用することにより円滑な動作を保持することが出来る。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、小さな負荷変動に対して、変形率が大きく、振動や音の吸収減衰機能が高い傾斜型オーバルコイルバネを横臥状態で利用し、且つ弾性体を並設することにより、負荷に対する応力を分散して、地震その他の外力により発生する衝撃等を緩和し、且つ防振部材、耐震部材としての寿命を向上し、経済的な緩衝機構を提供出来るという効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、傾斜型オーバルコイルバネ構成例の通常コイルバネとの比較説明図、（ｂ）は、傾斜型オーバルコイルバネの組合せ例（二重構造の例）、（ｃ）は、傾斜型オーバルコイルバネの組合せ例（三重構造の例）
【図２】 バネ受けフランジ溝部にバネのみを横臥して嵌装・設置した例を示す斜視図
【図３】 バネ受けフランジ溝部上縁にゴム状弾性体を並設した場合の組合せ例を示す斜視図
【図４】 傾斜型オーバルコイルバネと積層ゴム状弾性体の単段式複列の例を示す縦断側面図
【図５】 傾斜型オーバルコイルバネと積層ゴム状弾性体の多段式複列の例を示す縦断側面図
【図６】 負荷が掛かった場合のバネに生ずる応力（反発力）と傾斜度の状態説明図
【図７】 右捲きバネと左捲きバネのバネ軸方向応力の相殺状況説明図
【図８】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、防振ゴムを用いた従来の緩衝部材の例を示す断面説明図
【符号の説明】
１ 溝部
１ａ 溝部
２ バネ受けフランジ
２ａ 上部フランジ
３ ゴム状弾性体
３ａ 積層ゴム状弾性体
３ｂ 凹処
ＴＯＳ 傾斜型オーバルコイルバネ
α_０、α_１ オーバルの度合いとなるコイルの傾斜度
Ｄ コイル
ｄ 線径
ｐ_０、ｐ_１ コイルピッチ
σｘ ｘ方向の応力
σｚ ｚ方向の応力

Claims (3)

1. 傾斜度を示すピッチ角α ₀ を以って一方向にコイルを傾斜させた傾斜型オーバルコイルバネとゴム状弾性体とを組合わせ、上部フランジを備えたバネ受けフランジの上部フランジとバネ受けフランジには相対向して所定の溝部を設け、この溝部に前記傾斜型オーバルコイルバネをコイルバネの軸方向に対して横臥して遊嵌・設置し、更に前記バネ受けフランジ側の溝部の両側上縁部に設けた凹処内に前記ゴム状弾性体を上部フランジと離れて単層状、若しくは積層状に並設すると共に上部フランジに働く負荷に対して前記傾斜型オーバルコイルバネの傾斜度を示すピッチ角α ₀ の変形率が適用範囲内で前記傾斜型オーバルコイルバネを働かせ、ついで前記上部フランジと係止させて前記ゴム状弾性体を働かせ、これにより前記傾斜型オーバルコイルバネと協働で全荷重を受けるように構成して成ることを特徴とする傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。
2. 前記傾斜型オーバルコイルバネと前記ゴム状弾性体とを組合せた対を複数並設して成る上部フランジを備えたバネ受けフランジを単段若しくは多段構造としたことを特徴とする請求項１記載の傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。
3. 前記傾斜型オーバルコイルバネをバネ受けフランジへセットした時、グリースやオイルの潤滑剤を塗布、または注入することにより傾斜型オーバルコイルバネ自体が傾斜変形時に円滑に動作可能とすることを特徴とする請求項１記載の傾斜型オーバルコイルバネ利用の緩衝機構。

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