JP4194652B2 - コイルスプリング及びこれを用いた防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に、冷凍機、発電機、大型冷却搭、変圧器等の高周波振動を発生する産業設備の防振支持に好適する、サージング防止機能付きのコイルスプリング及びこれを用いた防振装置に関する。

金属製のコイルスプリングは、耐久性があり、大きな荷重を支持し得るため耐荷重範囲が大きいという利点があるが、図６のＡに示されるようなサージングと呼ばれる共振現象を発生し、防振性能を劣化させることがある。サージングが起こる周波数は、コイルスプリングの形状等によって決まるが、１００Ｈｚ（ヘルツ）以上の高周波領域で起こることが多い。このため、高周波振動を発生させる産業設備には、コイルスプリングを使用したもので、サージング防止機能のない防振装置を適用することができなかった。

コイルスプリングのサージング防止を行うために、従来からコイルスプリングに減衰材を付加させる方法が採用されている。例えば、（１）コイルスプリングの外周にゴム弾性体又は粘弾性体を配置し、これらの弾性体をコイルスプリングに常時接触するようにした圧縮コイルスプリングがある（特許文献１参照）。また、（２）コイルスプリングを全長に亘ってゴム弾性材で包覆してなる防振装置がある（特許文献２参照）。また、（３）コイルスプリングを、重ね合わされた上部ケースと下部ケースの内部に収容すると共に、下部ケース内に、ゲル等の粘弾性剤を収容してコイルスプリングの下部を浸漬した構造の防振装置がある（特許文献３参照）。
特開平８−２１０４３９号公報 特開平８−１２１５３３号公報 特開平８−１２１５３２号公報

ところで、上記の技術には、次のような解決すべき課題があった。
コイルスプリングは、伸縮方向の変位に応じて内外径が変化する。すなわち、圧縮された状態では、外径、内径ともに寸法が増大する。従って、コイルスプリングに減衰力を付与する構造も、この外径等の変化に追随する必要がある。

上記（１）の圧縮コイルスプリングの場合は、ゴム弾性体又は粘弾性体を、コイルスプリングの外周に対して板ばね等で常時押圧することによりコイルスプリングの外径等の変化に対応している。しかし、板ばね及びこの板ばねを支持する部材を含む複雑な構造となっている。

また、上記（２）の防振装置の場合は、コイルスプリングの線間に位置するゴム弾性材の弾力によりコイルスプリングの外径等の変化に対応している。しかし、同ゴム弾性材によりコイルスプリングのしなやかな圧縮作用が妨げられ、コイルスプリング特有のばね特性が損なわれる。さらに、圧縮変形によりコイルスプリングの線間が狭くなり、挟まれたゴム弾性材に過大な応力が生じる。

また、上記（３）の防振装置の場合は、ゲル状の粘弾性剤によりコイルスプリングのサージング防止を行っているが、ゲル状の粘弾性剤を収容する構造が複雑になるという難点がある。

本発明は、以上の点に着目してなされたもので、コイルスプリング特有のばね特性を損なわれることなく、簡単な構造でサージング防止できるコイルスプリング及びこれを用いた防振装置を提供することを目的とする。

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
金属製のコイルスプリング本体の外周に、ゴム状弾性材からなり、かつ、上記コイルスプリング本体の伸縮方向全長より短い長さの管状体を摺動可能に密着配置してなるコイルスプリングにおいて、上記コイルスプリング本体の下部を上記管状体により包覆し、上記管状体内にゲル状減衰剤を収容したことを特徴とするコイルスプリング。

管状体により、コイルスプリング特有のばね特性を損なわれることなく減衰作用が行われるため、簡単な構造でサージング防止できる。また、管状体がコイルスプリング本体に接着されていないので、管状体の一部に応力集中することが回避される。また、管状体を取付けるための金具等が不要であり、コストダウンが期待できる。また、管状体内にゲル状減衰剤を収容したことにより、減衰性能がさらに向上する。

〈構成２〉
構成１記載のコイルスプリングにおいて、上記管状体は熱収縮性チューブであることを特徴とするコイルスプリング。

管状体は、熱収縮してコイルスプリング本体の外周面の湾曲面にそって密着するため、コイルスプリング本体と常時接触することになり、安定した減衰効果を奏する。

〈構成３〉
構成１又は２記載のコイルスプリングにおいて、上記管状体は、上記コイルスプリング本体の、伸縮方向全長の３分の２以下、３分の１以上の長さであることを特徴とするコイルスプリング。

コイルスプリングの伸縮方向の全長に亘って管状体を設ける必要がない。コイルスプリング本体のサイズ等に応じて、管状体の材質や長さを適宜調節すればよい。

（構成４）
防振対象物を載置する上フレームと、床面に載置される下フレームとの間に、金属製のコイルスプリング本体の外周の一部に、ゴム状弾性材からなる管状体を摺動可能に密着配置してなるコイルスプリングを複数台配設した防振装置において、上記コイルスプリングを、下カバーを介して上記下フレーム上に配置し、上記下カバー内にゲル状減衰剤を収容したことを特徴とする防振装置。

簡単な構成の防振装置を提供することができる。コイルスプリング本体と管状体との組合わせを防振仕様に応じて容易に構成でき、また、故障部品の取り替え等のメンテナンスが簡単である。また、下カバー内にゲル状減衰剤を収容したことにより、減衰性能がさらに向上する。

以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。

図１は実施例１のコイルスプリングを示す断面図である。
図１に示すコイルスプリング１６は、金属製のコイルスプリング本体１２とゴム状弾性材からなる管状体１４とを備え、コイルスプリング本体１２の、円筒形をなす外周に管状体１４を配置してなるものである。

管状体１４は、コイルスプリング本体１２の伸縮方向全長より短い長さとされ、コイルスプリング本体１２の外周に密着されている。管状体１４は、熱収縮性チューブが使用され、熱収縮してコイルスプリング本体１２の外周面の湾曲面にそって密着し、コイルスプリング本体１２に摺動可能に常時接触している。

管状体１４は、軸方向長さがコイルスプリング本体１２の、伸縮方向全長の３分の２以下、３分の１以上の長さであること、またその材料としては、ブチルゴム、ＥＰＤＭ（Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage）、クロロプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ブタジェンゴム等の、比較的剛性の小さいゴム材料から選択されることが好ましい。すなわち、管状体１４は、コイルスプリング本体１２の伸縮方向の全長に亘って設ける必要がなく、また、コイルスプリング本体１２のサイズ等に応じて、材質及び軸方向長さを適宜決定される。

このように構成されたコイルスプリング１６は、使用時には、例えば、下プレート１８と上部架台２０との間に設置されて取付けられる。なお、符号２２は、コイルスプリング本体１２の端部に当接される環状ばね座を示している。

コイルスプリング本体１２に振動が生じると、コイルスプリング本体１２と管状体１４との間に滑り摩擦が起こり、あるいは、管状体１４の屈曲変形によりコイルスプリング本体１２の振動を減衰させる作用が生じる。

図７は、実施例１のコイルスプリング１６で防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。
このコイルスプリング１６によれば、図７に示されるように、図６に示したようなサージング現象が発生せず、しかもコイルスプリング特有のばね特性を損なわれることもない。

図２は、実施例２のコイルスプリングを示す断面図で、図１と共通する部分に同一符号を付している。
このコイルスプリングは、図１のコイルスプリング１６と同一構成のコイルスプリングにおける管状体１４内にゲル状減衰剤２４を収容したものである。管状体１４の下端部は下プレート１８に密着されてゲル状減衰剤２４が外部に漏れ出ないようにされている。ゲル状減衰剤２４の材料としては、シリコーンゲル、ウレタンゲル等が適度な減衰効果を発揮するので好適である。
実施例２のコイルスプリングによれば、ゲル状減衰剤２４を収容することにより、減衰性能のさらなる向上が図れる。

図３は実施例３の防振装置を示す断面図、図４は同平面図、図５は同正面図で、図１と共通する部分には同一符号を付している。
これらの図において、実施例３の防振装置は、図１のコイルスプリング１６と同一構成のコイルスプリングの４台を、防振対象物を載置する上フレーム２６と、床面に載置される下フレーム２８との間にセットしたものである。すなわち、上フレーム２６と下フレーム２８との間に、金属製のコイルスプリング本体１２の外周の一部に、ゴム状弾性材からなる管状体１４を摺動可能に密着配置してなる、４台のコイルスプリングを配設したものである。

４台のコイルスプリングは、下フレーム２８上に、容器状の下カバー３４を介して適当間隔を置いて並列に配置され、下カバー３４内に、必要に応じて、シリコーンゲル、ウレタンゲル等のゲル状減衰剤２４が収容されている。管状体１４の下端部は、下カバー３４内の底面より浮上しており、ゲル状減衰剤２４が管状体１４内外周面に接触するようにされている。

図示しないが、管状体１４の下端部を、下カバー３４内の底面に密着し、ゲル状減衰剤２４が管状体１４の外周面にのみ接触するようにして、管状体１４の外周面がゲル状減衰剤２４により常時押圧されるようにしてもよい。
このように構成すれば、管状体１４を、ゲル状減衰剤２４の押圧力によりコイルスプリング本体１２の外周面に常時密着させ、コイルスプリング本体１２に振動が発生した際に適度な減衰力を得るようにすることができる。

上フレーム２６と下フレーム２８とはストッパボルト３２により着脱自在に連結されている。上フレーム２６と下フレーム２８とを解体することにより、コイルスプリング本体１２及び管状体１４の取付けあるいは取り替え等が容易にできる。なお、下フレーム２８の底面にラバーパット３０を貼着することにより、吸音効果を奏することができる。

本発明によれば、図３に示すように簡単な構成のコイルスプリング式防振装置を提供できる。また、コイルスプリング本体１２と管状体１４との組合わせを、防振仕様に応じて容易に構成でき、また、故障部品等の取り替え等のメンテナンスが簡単である。

実施例１のコイルスプリングを示す断面図である。 実施例２のコイルスプリングを示す断面図である。 実施例３の防振装置を示す断面図である。 同防振装置の平面図である。 同防振装置の正面図である。 コイルスプリングのみで防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。 図１に示すコイルスプリングで防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。

符号の説明

１２ コイルスプリング本体
１４ 管状体
１６ コイルスプリング
１８ 下プレート
２０ 上部架台
２２ ばね座
２４ ゲル状減衰剤
２６ 上フレーム
２８ 下フレーム
３０ ラバーパット
３２ ストッパボルト
３４ 下カバー

Claims (4)

1. 金属製のコイルスプリング本体の外周に、ゴム状弾性材からなり、かつ、前記コイルスプリング本体の伸縮方向全長より短い長さの管状体を摺動可能に密着配置してなるコイルスプリングにおいて、
   前記コイルスプリング本体の下部を前記管状体により包覆し、前記管状体内にゲル状減衰剤を収容したことを特徴とするコイルスプリング。
2. 請求項１記載のコイルスプリングにおいて、
   前記管状体は熱収縮性チューブであることを特徴とするコイルスプリング。
3. 請求項１又は２記載のコイルスプリングにおいて、
   前記管状体は、前記コイルスプリング本体の、伸縮方向全長の３分の２以下、３分の１以上の長さであることを特徴とするコイルスプリング。
4. 防振対象物を載置する上フレームと、床面に載置される下フレームとの間に、金属製のコイルスプリング本体の外周の一部に、ゴム状弾性材からなる管状体を摺動可能に密着配置してなるコイルスプリングを複数台配設した防振装置において、
   前記コイルスプリングを、下カバーを介して前記下フレーム上に配置し、
   前記下カバー内にゲル状減衰剤を収容したことを特徴とする防振装置。

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