JP4942238B2 - ラバーダンパー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は振動を吸収するためのダンパーに係り、特にゴム(ラバー)を振動吸収材として用いたラバーダンパーに関するものである。さらに詳しくは、筋交いに用いるのに好適なラバーダンパーに関する。
【0002】
【従来の技術】
筋交い等に用いられるラバーダンパーとして、金属製の筒の中にロッドが同軸的に挿設され、該ロッドと筒との間にラバーを両者に付着させて配置したものがある。このロッドと筒との軸心方向の相対的な変位が該ラバーによって吸収される。
【0003】
また、このラバーダンパーとして、1対の第1の板同士の間に第2の板を配置し、該第1の板と第2の板との間にラバーを両者に付着させて配置したものがある。この第1の板と第2の板との板面方向の相対的な変位が該ラバーによって吸収される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のラバーダンパーにおいては、ラバーの厚みを大きくすると振幅(変形)の大きな振動減衰を図ることができるが、微小振幅の振動減衰特性が悪くなり、逆にラバーの厚みを小さくすると、微小振幅の振動減衰特性は良好となるが、大振幅の振動減衰特性が悪くなる。
【0005】
本発明は、微小変形から大変形まで十分に減衰させることができるラバーダンパー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】
本発明の第1のラバーダンパーは、外管と、該外管内に同軸的に配置された内管と、該内管内に同軸的に配置されたロッドと、該外管と内管との間に配置され、両者に付着している第1のラバーと、該内管とロッドとの間に配置され、両者に付着している第2のラバーとを備えてなり、第1及び第2のラバーの厚みが異なるラバーダンパーであって、該ロッドの両端が該内管の両端からそれぞれ突出し、該ロッドの突出した両側部分にそれぞれストッパが設けられており、該ストッパと内管の端面との間に間隙があいており、該ロッドが内管に対し該間隙よりも大きく変位しようとしたときには、該ストッパが内管に当り、該ロッドと内管とが一体的に変位することを特徴とするものである。
【0007】
かかる本発明のラバーダンパーは、厚みの異なる2種類のラバーを備えており、微小変形から大変形まで十分に減衰させることができる。
【0008】
この第2のラバーの厚さは第1のラバーの厚さよりも小さいことが好ましい。このラバーは管の全周を取り巻く筒状であることが好ましい。これらのラバーは加硫接着により外管、内管もしくはロッドに付着されるのが好ましい。
【0009】
本発明においては、ロッドの両端が該内管の両端からそれぞれ突出し、該ロッドの突出した両側部分にそれぞれ内管の端面に当接するストッパが設けられている。ストッパと内管の端面との間に間隙(d)があいており、ロッドが内管に対し該間隙dよりも大きく変位しようとしたときには、ストッパが内管に当り、ロッドと内管とが一体的に変位する。
【0010】
本発明の一態様にあっては、ロッドの一端側は外管の一端から外方に突出しており、該外管の他端側には該外管の取付用の部材が設けられている。
【0011】
本発明の第2のラバーダンパーは、中央板と、該中央板を挟むように且つ該中央板と板面を対峙させて配置された1対の内板と、該1対の内板を挟むように且つ該内板と板面を対峙させて配置された1対の外板と、該1対の内板と該1対の外板との間にそれぞれ配置され、両者に付着している第1のラバーと、該1対の内板と該中央板との間に配置され、両者に付着している第2のラバーとを備えてなり、第1及び第2のラバーの厚みが異なるラバーダンパーであって、該中央板の両端が該内板の両端からそれぞれ突出し、該中央板の突出した両側部分にそれぞれストッパが設けられており、該ストッパと内板の端面との間に間隙があいており、該中央板が内板に対し該間隙よりも大きく変位しようとしたときには、ストッパが内板に当り、中央板と内板とが一体的に変位することを特徴とするものである。
【0012】
かかる本発明のラバーダンパーは、厚みの異なる2種類のラバーを備えており、微小変形から大変形まで十分に減衰させることができる。
【0013】
この第2のラバーの厚さは第1のラバーの厚さよりも小さいことが好ましい。これらのラバーは加硫接着により外板、内板もしくは中央板に付着されるのが好ましい。
【0014】
本発明においては、中央板の両端が該内板の両端からそれぞれ突出し、該中央板の突出した両側部分にそれぞれ内板の端面に当接するストッパが設けられている。ストッパと内板の端面との間に間隙(d)があいており、中央板が内板に対し該間隙dよりも大きく変位しようとしたときには、ストッパが内板に当り、中央板と内板とが一体的に変位する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図1(a)は実施の形態に係るラバーダンパーの長手方向(軸心線方向)の断面図、図1(b)はこのラバーダンパーの右側面図、図1(c)は図1(a)のC−C線に沿う断面図である。
【0016】
このラバーダンパーは、外管1と、内管3と、ロッド5と、それらの間に配置されたラバー2,4とを備えてなる。ラバー2,4は筒状であり、ラバー2は外管1の内周面と内管3の外周面とに加硫接着され、ラバー4は内管3の内周面とロッド5の外周面とに加硫接着されている。
【0017】
なお、ラバー2は内管3の軸心線方向の長さと略等しい長さである。ラバー4は内管3の軸心線方向の長さよりも短く、内管3の軸心線方向の中間付近に配置されている。ラバー2の厚さはラバー4よりも大きなものとなっている。
【0018】
ロッド5の両端は内管3の両端から外方に突出しており、このロッド5の内管3から突出した部分にフランジ状のストッパ6,7が設けられている。このストッパ6,7と内管3の端面との間には微小な間隙dがあいている。ロッド5が内管3に対し相対的に変位した場合、この変位量が所定以上になるとストッパ6又は7が内管3の端面に当り、それ以降はロッド5と内管3とが一体となって外管1に対し相対的に変位する。
【0019】
なお、内管3は外管1の一端側に配置され、ロッド5の先端側(図1(a)の右端側)は外管1の一端から外方に延出している。
【0020】
外管1の他端はエンドプレート8によって閉鎖されており、このエンドプレート8に取付座9が固設されている。
【0021】
なお、ラバー2,4の組成の一例を次に示す。この組成は減衰特性に優れたものであるが、本発明のラバーはこの組成に限定されるものでないことは明らかである。
ポリマー:42重量%
充填剤 :35重量%
加硫剤 : 1重量%
灰分 : 2重量%
オイル :16重量%
【0022】
このように構成されたラバーダンパーにおいては、外側のラバー2がゴム厚の大きなものであり、大変形の減衰を行い、内側のラバー4はゴム厚の小さいものであり、微小変形でも大きいせん断ひずみが得られる。このようにして、小さい変形から大きい変形にわたって十分な減衰を得ることが可能となる。
【0023】
本発明の作用効果の一例を次の計算例によって説明する。なお、以下の説明において、外側のラバー2を外筒といい、内側のラバー4を内筒という。
【0024】
外筒のばね定数をko、内筒のばね定数をkiとするとラバーダンパー全体のばね定数ktは次式の通りとなる。
【0025】
【数1】
【0026】
このラバーダンパーの損失ばね定数kttanδは、同様に
【0027】
【数2】
となる。このラバーダンパーの損失係数は、(2)式より次の(3)式の通りとなる。
【0028】
【数3】
【0029】
ここで、ki=ko/4,tanδo=1−e−10γo、ただしγo=xo/Ho(γoは外筒のゴムせん断ひずみ、xoは外筒の変位、Hoは外筒のゴム厚)とした場合、γoとtanδoの関係は、図2のようになる。
【0030】
一方、内筒の損失係数tanδi=1.0=一定とする。
【0031】
また、内筒のゴム厚はHi=Ho/2=1cmとする。
【0032】
式(3)にこれらを代入して計算すると、tanδは10〜200kgfの外力に対して表1の通りとなる。
【0033】
【表1】
【0034】
10kgf程度の微小荷重では、ダンパーの変位が大きくなるものの、内筒がより大きく変形することにより、全体の損失係数はtanδ=0.550であり、外筒のみのtanδo=0.197よりも格段に高いものとなる。
【0035】
ki=koとし、その他は表1の場合と同じにしたときのtanδの計算結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
表2の場合、微小荷重時における損失係数tanδの増大は表1の場合ほどではないが、全体の変位は小さくなっている。
【0038】
なお、表1,2の総変位(cm)と損失係数tanδとの値をグラフとして図3,4に示す。
【0039】
このように、内筒に、やわらかいばね定数kiでしかも損失係数tanδiが大きいゴム材料を用いることにより、全体の変形量は大きくなるが、外筒単体の場合よりエネルギーをより大きく吸収することができる。
【0040】
以下、図5,6を参照して別の実施の形態について説明する。図5(a)は実施の形態に係るラバーダンパーの長手方向(軸心線方向)の断面図、図5(b)はこのラバーダンパーの平面図、図6は図5(a)のVI−VI線に沿う断面図である。
【0041】
このラバーダンパーは、1対の外板11と、1対の内板13と、中央板15と、それらの間に配置されたラバー12,14とを備えてなる。各板11,13,15は平行であり、中央板15が内板13,13間に配置され、内板13,13は外板11,11間に配置されている。ラバー12,14は薄板状であり、ラバー12は外板11の内面と内板13の外面とに加硫接着され、ラバー14は内板13の内面と中央板15に加硫接着されている。
【0042】
なお、ラバー12は内板13の長手方向の長さと略等しい長さである。ラバー14は内板13の長手方向の長さよりも短く、内板13の長手方向の中間付近に配置されている。ラバー12の厚さはラバー14よりも大きなものとなっている。
【0043】
中央板15の両端は内板13の両端から外方に突出しており、この中央板15の内板13から突出した部分に起立板状のストッパ16,17が設けられている。このストッパ16,17と内板13の端面との間には微小な間隙dがあいている。中央板15が内板13に対し相対的に変位した場合、この変位量が所定以上になるとストッパ16又は17が内板13の端面に当り、それ以降は中央板15と内板13とが一体となって外板11に対し相対的に変位する。
【0044】
なお、内板13は外板11の一端側に配置され、中央板15の先端側(図4の右端側)は外板11の一端から外方に延出している。
【0045】
外板11の他端はエンドプレート18によって閉鎖されており、このエンドプレート18に取付座19が固設されている。
【0046】
ラバー12,14の組成は例えば前記ラバー2,4の組成としうるが、この組成に限定されるものではない。
【0047】
このように構成されたラバーダンパーにおいては、外側のラバー12がゴム厚の大きなものであり、大変形の減衰を行い、内側のラバー14はゴム厚の小さいものであり、微小変形でも大きいせん断ひずみが得られる。このようにして、小さい変形から大きい変形にわたって十分な減衰を得ることが可能となる。
【0048】
【発明の効果】
以上の通り、本発明のラバーダンパーによると、微小変形から大変形にわたって十分な減衰を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は実施の形態に係るラバーダンパーの長手方向(軸心線方向)の断面図、図1(b)はこのラバーダンパーの右側面図、図1(c)は図1(a)のC−C線に沿う断面図である。
【図2】δoとtanδoとの関係線図である。
【図3】表1の総変位と損失係数tanδとの関係線図である。
【図4】表2の総変位と損失係数tanδとの関係線図である。
【図5】図5(a)は実施の形態に係るラバーダンパーの長手方向の断面図、図5(b)はこのラバーダンパーの平面図である。
【図6】図5(a)のVI−VI線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1 外管
2 ラバー
3 内管
4 ラバー
5 ロッド
6,7 ストッパ
8 エンドプレート
9 取付座
11 外板
12 ラバー
13 内板
14 ラバー
15 中央板
16,17 ストッパ
18 エンドプレート
19 取付座
Claims (8)
- 外管と、
該外管内に同軸的に配置された内管と、
該内管内に同軸的に配置されたロッドと、
該外管と内管との間に配置され、両者に付着している第1のラバーと、
該内管とロッドとの間に配置され、両者に付着している第2のラバーとを備えてなり、
第1及び第2のラバーの厚みが異なるラバーダンパーであって、
該ロッドの両端が該内管の両端からそれぞれ突出し、該ロッドの突出した両側部分にそれぞれストッパが設けられており、
該ストッパと内管の端面との間に間隙があいており、該ロッドが内管に対し該間隙よりも大きく変位しようとしたときには、該ストッパが内管に当り、該ロッドと内管とが一体的に変位することを特徴とするラバーダンパー。 - 請求項1において、該第1のラバー及び第2のラバーはそれぞれ管の全周を取り巻く筒状であることを特徴とするラバーダンパー。
- 請求項1又は2において、該第2のラバーの厚さが第1のラバーの厚さよりも小さいことを特徴とするラバーダンパー。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、該第1のラバーは外管及び内管に加硫接着されており、該第2のラバーは内管及びロッドに加硫接着されていることを特徴とするラバーダンパー。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、該ロッドの一端側は外管の一端から外方に突出しており、該外管の他端側には該外管の取付用の部材が設けられていることを特徴とするラバーダンパー。
- 中央板と、
該中央板を挟むように且つ該中央板と板面を対峙させて配置された1対の内板と、
該1対の内板を挟むように且つ該内板と板面を対峙させて配置された1対の外板と、
該1対の内板と該1対の外板との間にそれぞれ配置され、両者に付着している第1のラバーと、
該1対の内板と該中央板との間に配置され、両者に付着している第2のラバーとを備えてなり、
第1及び第2のラバーの厚みが異なるラバーダンパーであって、
該中央板の両端が該内板の両端からそれぞれ突出し、該中央板の突出した両側部分にそれぞれストッパが設けられており、
該ストッパと内板の端面との間に間隙があいており、該中央板が内板に対し該間隙よりも大きく変位しようとしたときには、ストッパが内板に当り、中央板と内板とが一体的に変位することを特徴とするラバーダンパー。 - 請求項6において、該第2のラバーの厚さが第1のラバーの厚さよりも小さいことを特徴とするラバーダンパー。
- 請求項6又は7において、該第1のラバーは外板及び内板に加硫接着されており、該第2のラバーは内板及び中央板に加硫接着されていることを特徴とするラバーダンパー。
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