JP3935337B2 - 分離型ショックマウント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の構造体に対して免振機能を付加した状態で各種機器類を支持するのに用いられる分離型ショックマウントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のショックマウントとしては、例えば図８に示すようなものがあった。図示のショックマウント１００は、円板状の頭部１０１を有する２本の金属製ボルト１０２，１０２と、ゴム製の緩衝材１０３を備え、両ボルト１０２，１０２を相反する向きにして両プレート１０１，１０１間に緩衝材を接着固定した構成になっている。
【０００３】
上記のショックマウント１００は、一方のボルト１０２を所定の構造体に連結すると共に、他方のボルト１０２を各種機器類に連結して、構造体において機器類を支持し、この際、緩衝材１０３が１自由度系の振動をすることにより、緩衝材１０３の弾性定数と支持した機器類の重量とで決定される共振周波数以上の周波数の振動を減衰させる機能を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のショックマウントにあっては、金属製のボルト１０２にゴム製の緩衝材を接着で固定していたため、とくに引っ張り方向の強度が弱いという問題点があった。また、支持する機器類の重量等に応じて弾性定数を設定するには、緩衝材１０３の直径や厚さを変えることとなるが、この場合、圧縮／剪断方向の弾性定数比が大きく且つこの比を大きく変化させることができないために、設計の自由度が小さく、さらに、ボルト１０２のサイズ等も大幅に変更する必要があるので、結果として弾性定数を自由に設定することが難しいという問題点があり、これらの問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
【発明の作用】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、充分な強度を有するとともに振動に対して大きな減衰機能を得ることができ、また、弾性定数の設定にも容易に対処することができる分離型ショックマウントを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる分離型ショックマウントは、請求項１として、第１おねじ部と第２おねじ部を同軸上で相反する向きに備えた分離型ショックマウントであって、第１おねじ部と同おねじ部よりも大径の頭部を有する第１部材と、第２おねじ部を有する第２部材と、第１部材の第１おねじ部を貫通状態にして第２部材にねじ結合により連結されるとともに第２部材との間で第１部材の頭部を収容する第３部材を備え、第１部材の頭部と、第２および第３の部材の双方との軸線方向間の対向面がテーパ状を成していると共に、第１部材の頭部のテーパ面と第２および第３の部材のテーパ面との間に緩衝材を介装した構成とし、請求項２として、第２部材と第３部材とがねじ結合により連結されると共に、第２部材と第３部材の間に互いのねじ込み量を調整するスペーサを介装可能にした構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
なお、上記構成において、第１、第２および第３の部材には、その素材として金属やプラスチックなどを用いることができ、緩衝材には、その素材としてゴムや樹脂などを用いることができる。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる分離型ショックマウントでは、第１おねじ部を有する第１部材と第２おねじ部を有する第２部材を直接連結せずに分離した状態にして、第２部材と第３部材をねじ結合により連結し、第１おねじ部と第２おねじ部を同軸上で相反する向きにしている。そして、例えば第２おねじ部を所定の構造体に連結すると共に、第１おねじ部を各種機器類に連結して、構造体において機器類を支持し、このとき、第１部材の頭部と第２および第３の部材との軸線方向間に介装した緩衝材により、構造体において支持する機器類の振動を減衰する。
【０００９】
この分離型ショックマウントは、第１部材の頭部が第２部材と第３部材の間に収容され、この頭部が第３部材に対して係止状態となるので、第１および第２のおねじ部を用いた連結に対して機械的強度が非常に高く、また、緩衝材も第２部材と第３部材との間に収容されるので、基本的には、緩衝材を第１〜第３の部材に接着等で固定する必要が無く、これにより緩衝材による振動の減衰機能がより高められると共に、緩衝材が破断するような事態も防止される。さらに、緩衝材の幅や厚さあるいは材質を変更することで、弾性定数の設定が行われる。
そしてさらに、上記分離型ショックマウントでは、第１部材の頭部と、第２および第３の部材の双方との軸線方向間の対向面をテーパ状とし、第１部材の頭部のテーパ面と第２および第３の部材のテーパ面との間に緩衝材を介装したので、軸線方向および軸線に直交する方向の振動に対する減衰機能がより高められ、また、テーパ面に生じる滑りによっても振動エネルギを吸収し得るので、より大きな減衰機能が得られるものとなる。
【００１０】
本発明の請求項２に係わる分離型ショックマウントでは、第２部材と第３部材とがねじ結合により連結してあり、第２部材と第３部材の間にスペーサを介装可能にしたので、弾性定数の設定において緩衝材の厚さを変更する際に、その厚さに対応して第２部材と第３部材の互いのねじ込み量を調整し、これにより第２部材と第３部材の間に生じた隙間にスペーサを介装する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる分離型ショックマウントによれば、第１〜第３の部材および緩衝材を採用したことから、組立てが非常に簡単であって、一対のボルト間に緩衝材を介装した従来のショックマウントに比べて、非常に高い機械的強度を得ることができると共に、小型でありながら振動に対する大きな減衰機能を得ることができ、また、緩衝材の破断等の不具合を防止し得るうえに、緩衝材の幅や厚さなどの変更を伴う弾性定数の設定にもきわめて容易に対処することができる。
さらに、当該分離型ショックマウントによれば、第１部材の頭部と第２および第３の部材の双方との軸線方向間の対向面をテーパ状とし、第１部材の頭部のテーパ面と第２および第３の部材のテーパ面との間に緩衝材を介装したことから、形状や大きさを殆ど変更することなく、軸線方向と軸線に直交する方向の２方向の振動に対する減衰機能をより高めることができると共に、テーパ面に生じる滑りによってさらに大きな減衰機能を得ることができ、また、テーパの角度を変えることによっても弾性定数を変化させることができるので、設計の自由度をより一層高めることができる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる分離型ショックマウントによれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、第２と第３の部材をねじ結合するとともにスペーサを介装可能としたことにより、当該ショックマウントの形状や大きさを何ら変更することなく、第１部材の頭部と第２および第３の部材との軸線方向間の間隔ならびに緩衝材の厚さを自由に変更することができ、これにより弾性定数の設定により一層容易に対処することができると共に、スペーサにより、変更後における第２および第３の部材の連結状態を確実に維持することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる分離型ショックマウントの一実施例を説明する。
【００１６】
図１および図２に示す分離型ショックマウントＳ１は、第１おねじ部１１と同おねじ部１１よりも大径の頭部１３を有する第１部材１と、第２おねじ部１２を有する第２部材２と、第１部材１の第１おねじ部１１を貫通状態にして第２部材２に連結されるとともに第２部材２との間で第１部材１の頭部１３を収容する第３部材３を備えている。第１〜第３の部材１〜３はいずれも金属製である。
【００１７】
第１部材１における頭部１３には、その軸線方向における第１おねじ部１１側とその反対側に、互いに反する方向に向けて直径が漸次減少する２つのテーパ面１３Ａ，１３Ｂが形成してある。そして、両テーパ面１３Ａ，１３Ｂには、環状を成すゴム製の緩衝材１４Ａ，１４Ｂが接着により固定してある。
【００１８】
第２部材２は、その頭部に、収容空間形成用のセグメント１５が一体成形してある。このセグメント１５は、図示しない所定の構造体への取付け面を形成するフランジ部１５Ａと、外周におねじ１５Ｂを形成した連結部１５Ｃと、連結部１５Ｃにおいて頭部側に開口した凹部１５Ｄを同心状に備えている。この凹部１５Ｄは、内周面が、底部に向けて直径が漸次減少するテーパ面１５Ｅになっており、このテーパ面１５Ｅには、環状を成すゴム製の緩衝材１６Ｂが接着により固定してある。
【００１９】
第３部材３は、概略円筒状を成す部材であって、図１中下側となる一端側の内周面に、めねじ３Ａが形成してあると共に、他端側に、端部に向けて直径が漸次減少するテーパ部３Ｂを有している。また、テーパ部３Ｂの中央には、第１部材１の第１おねじ部１１の直径よりも大きく且つ頭部１３の直径よりも小さい挿通孔３Ｃが設けてあると共に、テーパ部３Ｂの内側のテーパ面３Ｄには、環状を成すゴム製の緩衝材１６Ａが接着により固定してある。
【００２０】
ここで、第１部材１の頭部１３に設けた緩衝材１４Ａ，１４Ｂは、その断面が矩形状を成しており、これに対して、第２および第３の部材２，３に設けた緩衝材１６Ａ，１６Ｂは、その断面が、頭部１３のものよりも幅が大きく且つ厚さが小さいシート状を成している。
【００２１】
上記の第１〜第３の部材１〜３は、第１部材１の第１おねじ部１１を第３部材３の内側から挿通孔３Ｃに貫通させたのち、第２部材２と第３部材３を各々のおねじ１５Ｂおよびめねじ３Ａによりねじ結合し、第１部材１の頭部１３を第２部材２と第３部材３の間に収容する。このように当該分離型ショックマウントＳ１は、組立てが非常に簡単であり、組立て後には、第１部材１の頭部１３と第２および第３の部材２，３との軸線方向間に、緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂが介装された状態となる。
【００２２】
このとき、当該分離型ショックマウントＳ１では、第１部材１と第２部材２との軸線方向間の対向面がテーパ面１３Ｂ，１５Ｅになっていて、この間で緩衝材１４Ｂ，１６Ｂ同士が同じテーパ角度にて接触し、また、第１部材１と第３部材３との軸線方向間の対向面がテーパ面１３Ａ，３Ｄになっていて、この間で緩衝材１４Ａ，１６Ａ同士が同じテーパ角度にて接触している。
【００２３】
また、各々対向する緩衝材同士は、接着せず、互いに加圧力を受けることの無い状態で接触している。このような状態を得るには、第２部材２と第３部材３の互いのねじ込み量を調整すれば良く、そのねじ込み位置を維持するために、第２部材２のフランジ部１５Ａと第３部材３の端部との間には、環状のスペーサ１７が介装してある。
【００２４】
上記構成を備えた分離型ショックマウントＳ１は、第１部材１と第２部材２を直接連結せずに分離した状態にして、第１おねじ部１１と第２おねじ部１２を同軸上で相反する向きにしている。また、分離型ショックマウントＳ１は、第２部材２と第３部材３がねじ結合により連結され、第１部材１の頭部１３が第３部材３に対して係止状態となるので、例えばねじ結合部分が破断するほどの著しく大きな外力を受けない限り破損することはなく、第１および第２のおねじ部１１，１２を用いた連結に対して機械的強度が非常に高いものとなっている。
【００２５】
そして、上記の分離型ショックマウントＳ１は、例えば第２おねじ部１２を所定の構造体に連結すると共に、第１おねじ部１１を各種機器類に連結して、構造体において機器類を支持し、緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂにより、その弾性定数と支持した機器類の重量とで決定される共振周波数以上の周波数の振動を減衰させる。
【００２６】
このとき、分離型ショックマウントＳ１は、第１部材１の頭部１３とともに緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂも第２部材２と第３部材３との間に収容されているので、衝撃を受けた際に緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂが破断することが無く、また、対向する緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ同士を接着等で固定する必要が無く、むしろ接着しないことにより緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ間に滑りが生じて振動エネルギを吸収するので、振動に対してより大きな減衰機能を有するものとなっている。
【００２７】
また、分離型ショックマウントＳ１は、緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂをテーパ面１３Ａ，１３Ｂ，３Ｄ，１５Ｅに設けているので、軸線方向および軸線に直交する方向の振動に対する減衰機能がより高められ、且つ対向する緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ同士がテーパ面で接触しているので、その間における滑りがより発生し易く、より大きな減衰機能をもたらすこととなる。
【００２８】
さらに、分離型ショックマウントＳ１では、第２部材２と第３部材３とがねじ結合により連結してあり、第２部材２と第３部材３の間にスペーサ１７を介装可能にしたので、幅寸法の異なるスペーサ１７を複数用意しておくことで、弾性定数を設定するための緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂの厚さの変更に容易に対処し得ることが明らかである。
【００２９】
なお、上記実施例の分離型ショックマウントＳ１では、第３部材３と緩衝材１６Ａ、および第２部材２と緩衝材１６Ｂを接着しない構成としても良く、この場合、滑り面が増すこととなってより大きな減衰機能を得ることができる。また、滑り面にグリース類を塗布することにより、さらに滑り易くして減衰機能を高めることも有効であり、この場合、組立て性がより向上し、且つ緩衝材１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂの耐久性も向上する。さらに、第２および第３の部材２，３側における緩衝材１６Ａ、１６Ｂが無い構成にすることも勿論可能である。
【００３０】
図３は、上記実施例で説明した分離型ショックマウントＳ１の振動特性を示す図である。この振動特性は、図３（ｃ）に示すように、基板Ｂ上に、４個の分離型ショックマウントＳ１で重量１０ｋｇのダミーウエイトＷを支持し、垂直方向（縦方向）および水平方向（横方向）の振動を与えて測定したものである。図３（ａ）に縦方向の振動特性を示し、図３（ｂ）に横方向の振動特性を示す。これにより良好な振動特性を有することが確認された。
【００３１】
また、図９には、図８で説明した従来のショックマウントの縦方向の振動特性を示す。この従来例と図３（ａ）に示す本実施例とを比較すると、本実施例のショックマウントＳ１の方がピークが低いものとなっており、さらに、本実施例のショックマウントＳ１では、従来に比べて小型でありながら充分な振動特性を有することが判明した。
【００３２】
図４および図５は、本発明に係わる分離型ショックマウントの他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
この実施例における分離型ショックマウントＳ２は、図１に示す実施例に対して、テーパ面１３Ａ，１３Ｂ，３Ｄ，１５Ｅの傾斜角度θが異なっており、さらに、第１部材１の頭部１３に設けた緩衝材１４Ａ，１４Ｂの厚さが異なる場合を例示している。つまり、図４に示す緩衝材１４Ａ，１４Ｂに対して図５に示す緩衝材１４Ａ，１４Ｂが薄くなっており、これにより図５に示す分離型ショックマウントＳ２にはスペーサ（図１の符号１７）を用いていない。
【００３４】
このように、当該分離型ショックマウントＳ２は、緩衝材１４Ａ，１４Ｂの厚さを選択することにより、全体の形状や大きさを変えずに弾性定数を変更することができ、しかも、傾斜角度θを異ならせることによっても弾性定数を変更することができるので、設計の自由度が非常に高いものとなっている。
【００３５】
図６は、本発明に係わる分離型ショックマウントの参考例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
この参考例の分離型ショックマウントＳ３は、第１部材１が、第１おねじ部１１と頭部１３との間に、中間の直径を有する軸部１８を備えている。そして、軸部８の外周に設ける緩衝材１９と、軸部１８側のテーパ面１３Ａに設ける緩衝材２０と、頭部１３の外周に設ける緩衝材２１と、頭部１３の頂面（図６では下面）に設ける緩衝材２２を備えている。なお、第２部材２は、図１に示すようなテーパ面（符号１５Ｅ）が無いものとなっている。また、各緩衝材１９〜２２は、ゴム製であって、第１部材１には接着により固定されるが、第２および第３の部材２，３に接着する必要は無い。
【００３７】
上記構成を備えた分離型ショックマウントＳ３は、先の実施例と同様の作用および効果が得られるほか、第１部材１の外周に設けた緩衝材１９，２１によって横方向の振動に対する減衰機能が高められる。また、第１部材１の頂面に設けた緩衝材２２では、軸線方向に対して傾斜していないので、振動を当該緩衝材２２の純粋な圧縮と剪断で受けることとなり、弾性定数の予測が容易であって、設計変更することが簡単であるという利点がある。
【００３８】
なお、上記参考例では、各緩衝材１９〜２２を個別に設けた場合を示したが、これらの緩衝材１９〜２２が連続するように第１部材１に被着することも当然可能である。
【００３９】
図７は本発明に係わる分離型ショックマウントの具体的な使用例を説明する図であって、この例では、ロケットの胴体Ｒ内に各種機器を取り付ける場合を示している。
【００４０】
ロケットの胴体Ｒの内側には、複数のステー５０が突出状態で設けてあり、各ステー５０に設けた分離型ショックマウントＳ１（Ｓ２，Ｓ３）により、ベースプレート５１を支持している。ベースプレート５１には、観測用や制御用などの機器５２が取り付けてあり、さらに、別の分離型ショックマウントＳ１を複数用いて別の機器５３を支持している。
【００４１】
このようにして、複数の分離型ショックマウントＳ１により、ロケットの打ち上げ時の振動等から各機器５２，５３を保護している。また、当該分離型ショックマウントＳ１は、先にも述べたように、緩衝材に加圧力を付与しない状態で緩衝材同士あるいは緩衝材と第２および第３の部材とを接触させているので、とくに無重力環境下においては双方の接触状態が非常に弱くなり、これにより振動に対する大きな減衰効果を発揮することとなる。したがって、ロケットにおける機器の支持だけでなく、例えば宇宙ステーション等の周回軌道上の宇宙機における支持手段としても非常に好適である。
【００４２】
なお、本発明に係わる分離型ショックマウントは、その詳細な構成が上記各実施例のみに限定されることは無く、第１〜第３の部材や緩衝材の形状、あるいは緩衝材の介装箇所などを適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる分離型ショックマウントの一実施例を示す断面図である。
【図２】 図１に示す分離型ショックマウントを分解状態で説明する断面図である。
【図３】 図１に示す分離型ショックマウントの縦方向の振動特性を示すグラフ（ａ）、横方向の振動特性を示すグラフ（ｂ）、および振動特性の測定要領を示す説明図（ｃ）である。
【図４】 本発明に係わる分離型ショックマウントの他の実施例を示す断面図である。
【図５】 図３に分離型ショックマウントの緩衝材の厚さが異なる場合を示す断面図である。
【図６】 本発明に係わる分離型ショックマウントの参考例を示す図であって、第１部材および緩衝材の側面図（ａ）、組付け要領を説明する断面図（ｂ）、および組立て状態を説明する断面図（ｃ）である。
【図７】 本発明に係わる分離型ショックマウントの使用例を説明するロケットの要部の断面図である。
【図８】 従来の分離型ショックマウントを示す断面図である。
【図９】 従来のショックマウントの縦方向の振動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ３ 分離型ショックマウント
１ 第１部材
２ 第２部材
３ 第３部材
１１ 第１おねじ部
１２ 第２おねじ部
１３ 頭部
１４ １４ 緩衝材
１５ １５ 緩衝材
１９〜２２ 緩衝材

Claims (2)

1. 第１おねじ部と第２おねじ部を同軸上で相反する向きに備えた分離型ショックマウントであって、第１おねじ部と同おねじ部よりも大径の頭部を有する第１部材と、第２おねじ部を有する第２部材と、第１部材の第１おねじ部を貫通状態にして第２部材にねじ結合により連結されるとともに第２部材との間で第１部材の頭部を収容する第３部材を備え、第１部材の頭部と、第２および第３の部材の双方との軸線方向間の対向面がテーパ状を成していると共に、第１部材の頭部のテーパ面と第２および第３の部材のテーパ面との間に緩衝材を介装したことを特徴とする分離型ショックマウント。
2. 第２部材と第３部材とがねじ結合により連結されると共に、第２部材と第３部材の間に互いのねじ込み量を調整するスペーサを介装可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の分離型ショックマウント。

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