JP4948763B2

JP4948763B2 - ダンピングコイルばね及び振動減衰装置

Info

Publication number: JP4948763B2
Application number: JP2004382845A
Authority: JP
Inventors: 栄一柿迫
Original assignee: 株式会社サイレンス; 株式会社製作所穂積
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2005207589A

Description

この発明は、振動対策用のコイルばねを、減衰力を有するコイルばねに転換する技術、及びその減衰力を有するコイルばねを用いる振動減衰装置に関する。

振動対策として多くの各種コイルばねが使用されている。しかしながら、共振周波数を低く抑えるべくばね定数を低く設定した場合を想定すれば明らかなように、コイルばねそれ自体は極めて減衰力に乏しく、その自由振動を抑えることができないという問題がある。したがって、防振用途として、コイルばね単体で使用されることは少なく、自由振動を抑えるためのダンパー機構をコイルばねと並列に設けるのが通例である。

このように、ダンパー機構をコイルばねと並列に設ける場合に用いられるダンパー機構としては、これまで例えば、液体の粘性を利用したオイルダンパー、摩擦ダンパー、鉛や鋼など金属の降伏を利用したヒステリシスダンパーなどがある。しかしながら、装置構造が必然的に複雑なものとなり、しかもコスト的にも不利になってしまう、という難点がある。

この難点を解消すべく本発明者は、特許第３４６５７１４号の特許発明に係る振動エネルギー吸収装置を提案している。この装置の構成の概略は、振動伝達経路の１次側と２次側の何れか一方に筒状周壁を有する第１カバー体を、前記何れか他方に筒状周壁を有する第２カバー体を、双方の筒状周壁を内外で重ね合わせた状態で対向配置したものであり、且つ、第１、第２カバー体は筒状周壁どうしをテープ状の粘弾性体で接合され、第２カバー体の内部にはコイルススプリングを備えるものとして構成されている。したがって、この装置では、コイルスプリングの圧縮変形により振動エネルギーの伝達を絶縁するとともに、コイルスプリングの自由振動を、テープ状の粘弾性体の剪断変形によって減衰させるものとして機能する。
特許第３４６５７１４号公報（図１３）

上記の振動エネルギー吸収装置によれば、優れた防振効果を発揮できることは勿論のこと、コイルばねとコイルばねの自由振動を抑えるダンパー機構を、簡易な構造で同一機器内で一体に備えるものであるため、装置構造の簡易性という点でも優れたものである。しかしながら、この装置構造の簡易性を、さらに簡易な構成とすることができればより一層好ましい。すなわち、上記振動エネルギー吸収装置は、基本的にそれ自体が独立した“装置”である。このため、例えば機器の内部でそれ自体を機械部品として組み込んで使用することには無理があり、使用範囲が、あくまで機器の付属物としての用途に限定されてしまう、という問題がある。

また、コイルばねのダンパー機構として粘弾性体を備える振動減衰装置（防・除振器）では、シート状の粘弾性体を剪断で使用したり（上記特許文献１を参照。）、柱状の粘弾性体を引張り・圧縮で使用したりする（一例として本出願人による特願2003-159613号を参照。）のが一般的である。ところが、振動減衰装置の被支持体の質量が小さくなればなるほど、前者においてはシート状の粘弾性体の面積を小さくしたり厚さを厚くしなければならない。また後者においては柱状の粘弾性体の面積を小さくしたり高さを高くしなければならない。したがって、被支持体の質量が小さくなればなるほど、組立時の作業性や剪断や引張り・圧縮として機能させるための安定性に難点が出てくるため、実際に製品としての実現可能性が殆ど無く、軽量対象物への対応に限界がある。

すなわち、振動減衰装置（防・除振器）の性能を追求するには、固有振動数を低く設定することが基本である。つまり、コイルばねと粘弾性体でなる振動減衰装置においては、固有振動数の一般式（ｆ_ｎ＝１／２π・√（ｋ／Ｍ））に含まれるばね定数ｋを、粘弾性体の動的ばね定数(ｋ_ｖ′)とコイルばねのばね定数(ｋ_ｃ)との和として置いて、質量(Ｍ)に対してばね定数(ｋ＝ｋ_ｖ′＋ｋ_ｃ)を小さくすれば良いことになる。そして、シート状の粘弾性体を剪断で使用する場合における粘弾性体の動的ばね定数(ｋ_ｖ′)は、粘弾性体の面積(Ａ_ｓ)、粘弾性体の厚み(ｔ)、粘弾性体の貯蔵剪断弾性率(Ｇ′)から、〔ｋ_ｖ′＝（Ａ_ｓ・Ｇ′）／ｔ〕によって求めることができる。他方、断面積一定の柱状の粘弾性体を引張り・圧縮で使用する場合における粘弾性体の動的ばね定数(ｋ_ｖ′)は、柱状の粘弾性体の断面積(Ａ_ｔ)、柱状の粘弾性体の軸心方向に沿う長さ(ｈ)、柱状の粘弾性体の貯蔵縦弾性率(Ｅ′)から、〔ｋ_ｖ′＝（Ａ_ｔ・Ｅ′）／ｈ〕によって求めることができる。

したがって、それらの２つの式によれば、シート状の粘弾性体を剪断で使用する振動減衰装置（防・除振器）で粘弾性体の動的ばね定数(ｋ_ｖ′)を小さくするには、第１に、粘弾性体の面積(Ａ_ｓ)を小さくすることが考えられるが、これが１００ｍｍ^２より小さくなってしまうと、粘弾性体の加工性、組立作業性が悪くなり、また粘弾性体の剥離も起こりやすくなるため品質保持が困難である。第２に、粘弾性体の厚み(ｔ)を大きくすることが考えられるが、面積との対比バランスが崩れてしまい剪断による減衰特性を発揮することが期待し難くなってしまい、またシート状の粘弾性体が自重によってクリープ変形を起こす虞も高くなる。つまり、シート状の粘弾性体を剪断で使用する振動減衰装置（防・除振器）で、現に製品として実現し得るのは、振動系の固有振動数２Ｈｚ、共振倍率２倍の性能を基準とした場合、被支持体の質量(Ｍ)として最低でも約１２ｋｇのものを想定しなければならないのが実際である。

また、柱状の粘弾性体を引張り・圧縮で使用する振動減衰装置（防・除振器）で粘弾性体の動的ばね定数(ｋ_ｖ′)を小さくするには、第１に、断面積(Ａ_ｔ)を小さくすることが考えられるが、この場合も１００ｍｍ^２より小さくなってしまうと、柱状の粘弾性体が細くなりすぎて、粘弾性体の加工性、組立作業性が悪くなり、また粘弾性体の剥離も起こりやすくなるため品質保持が困難である。第２に、柱状の粘弾性体の軸心方向に沿う長さ(ｌ)を長くすることが考えられるが、例えば圧縮によって座屈を起こす虞がとても高くなり、性能に信頼性のある製品を実現するのが極めて困難である。つまり、柱状の粘弾性体を引張り・圧縮で使用する振動減衰装置（防・除振器）で、現に製品として実現し得るのは、振動系の固有振動数２Ｈｚ、共振倍率２倍の性能を基準とした場合、被支持体の質量(Ｍ)として最低でも約３ｋｇのものを想定しなければならないのが実際である。

以上のように、これまでのような、シート状の粘弾性体を剪断で使用するコンセプトの振動減衰装置（防・除振器）や、柱状の粘弾性体を引張り・圧縮で使用するコンセプトの振動減衰装置（防・除振器）によっては、例えば３ｋｇよりもさらに軽量の被支持体（軽量対象物）に対しても、必要な性能を満たしつつ、製品として実現可能性のある振動減衰装置（防・除振器）を得ることは事実上不可能である。

以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は、コイルばねと粘弾性体を備える振動減衰体を基本としながらも、コイルばねに減衰力を付与する構成を、汎用性が高くより一層簡易な構成で実現することにある。また、本発明の目的は、コイルばねと粘弾性体を備える振動減衰体を基本としながらも、被支持体が軽量であっても、必要な性能を充足し、かつ信頼性ある製品として実現できるようにすることにある。

上記目的を達成すべく本発明は、以下のようなダンピングコイルばね及び振動減衰装置として構成される。

本発明は、振動を受けて伸縮変形するコイルばねと、コイルばねの外周に圧着した粘弾性シートとを備えるダンピングコイルばねについて、前記粘弾性シートは、各コイルの素線の縦断面輪郭における前記外周側の円弧形状に沿って隙間無く固着することでコイルばねのすべての素線を常時直接拘束する圧着部分と、隣接するコイルの素線間の隙間内でコイルばねの中心軸に向けて湾曲しつつ隣接する前記圧着部分どうしを繋ぐ湾曲部とを有しており、振動によりコイルばねが伸縮変形すると、コイルばねのすべての素線が前記圧着部分によって常時直接拘束された状態で前記湾曲部が隣接する素線どうしの変位と連動しつつコイルばねの中心軸に向けて内向きに折れ曲がり変形することで粘性抵抗を発揮して、コイルばねの伸縮変形を減衰させるものであることを特徴とする。
本発明は、前述した従来の振動減衰装置と同様に、コイルばねと粘弾性シートとを含む点では共通するが、その構成は極めてシンプルである。したがって、振動対策用の機械部品として各種機器に組み込んで使用されるコイルばねと同様に、機械部品としての取扱いが可能である。よって、従来ではコイルばね以外にダンパーを別体として他の場所に併設せざるを得なかった振動対策を、本発明であれば、ダンパーの併設が不要で、ダンピングコイルばね単体で実現することができる。

また、上記本発明のダンピングコイルばねは、コイルばねと粘弾性シートを備える従来の振動減衰装置（防・除振器）のように、コイルばねの伸縮変形に伴う剪断だけで使用したり、引張り・圧縮だけで使用したり、あるいはこれらの複合的な動作で使用するものではない。すなわち、コイルばねの伸縮変形とともにコイルどうしの間で折れ曲がり変形するように動作する。この折れ曲がり変形によって粘弾性シートの動的ばね定数(ｋ_ｖ′)を低減することができるため、従来例のような粘弾性体の（断）面積の極小化や、厚みや長さの増長を抑制することができ、組立作業性や加工性が容易となり、また剥離現象の危惧が無く、安定した減衰特性の確保が容易となる。そして、剪断、引張り・圧縮、折れ曲がりの変形要素が複合的に作用することで、被支持体の質量が５００ｇ（下限値）の軽量対象物であっても、振動系の固有振動数の下限値が２Ｈｚ〜３Ｈｚで、共振倍率が２倍以下となる優れた防・除振性能を発揮することができるものである。したがって、本発明のダンピングコイルばねであれば、コイルばねによる振動絶縁と粘弾性シートの減衰力とによって、コイルばねの自由振動を速く減衰させるとともに、振動系の固有振動数と共振倍率を何れも低くすることが可能であり、通常のコイルばねを優れた減衰力を有するコイルばねに転換することができる。

さらに、粘弾性シートをコイルばねに周着する本発明では、コイルばねの設計時には想定していなかったサージングやバックリングを起こさせるような偏荷重が加わった場合に、それを補助的に抑える一助として、粘弾性シートを機能させることが可能である。

そして、本発明のダンピングコイルばねであれば、振動減衰特性の変更・調整が極めて容易である、という大きな利点がある。すなわち、本発明のダンピングコイルばねは、コイルばねに粘弾性シートを周着してなる構成であるから、ばね要素（コイルスプリング）と減衰要素（粘弾性シート）とのバランス調整が、自由であり容易である。つまり、本発明のダンピングコイルばねでは、粘弾性シートの質量、つまり厚みや面積を変更する際に、それを制約する他の構造要素が存在しない。特に、コイルばねのコイルの線径よりも薄肉の粘弾性シートを使用することができる。したがって、粘弾性シートの厚みや面積（コイルばねに周着する面積）の選択が自由であり、その自由な選択によって、振動減衰性能の設計変更の自由度も拡大されるため、振動減衰特性の変更・調整が自由且つ容易に行える。この結果、本発明のダンピングコイルばねを用いれば、様々な機器の防振部品として、その取付箇所の防振系の振動特性に容易に適合させるように設計することが可能である。そして、以上のような粘弾性シートは、例えば、一枚物をコイルばねの内周または外周の全周に取付けたり、あるいは複数枚に分割してコイルばねの内周または外周に周方向で部分的に設けることができる。また、厚みが均一の粘弾性シートを用いたり、あるいは部分的に複数枚の粘弾性シートを積層させて部分的に厚み差があるように取付けることも可能である。

さらに、本発明のダンピングコイルばねは、生産面でのメリットも大きい。つまり、コイルばねに粘弾性シートを周着させるだけであるため、多種多様なコイルばねについてロット数の多少に拘わらず自在に対処することができる。

こうした粘弾性シートのコイルばねに対する周着は、粘弾性シートが自己粘着力を有するものである場合には、それを利用してコイルばねに対し周着することができる。また、粘弾性シートが自己粘着力を有しない場合には、粘着テープなどを使用しての周着が可能である。もちろん、これらの何れの取付方法を選択する場合であっても、例えばコイルばねや粘弾性シートに固着性を高めるプライマー処理などの前処理を行ってもよい。

前記本発明は、前記ダンピングコイルばねについて、粘弾性シートをコイルどうしの隙間に入り込むように圧着したので、コイルばねのコイル間の隙間に粘弾性シートが入り込んで固着面積が増大させることが可能であり、粘弾性シートの固着による一体性を強固にできる。

前記ダンピングコイルばねについては、一方面をコイルばねに周着した粘弾性シートの他方面に、粘弾性シートの保護シートを周着したものとして構成できる。これにより保護シートによって粘弾性シートの損傷を防ぐことができる。この場合の保護シートとしては、例えば耐候性、使用環境温度など使用条件に応じて様々なものを選択可能である。一例として、粘弾性シートへの熱伝導を抑制するアルミ箔、不織布、樹脂フィルムなどを使用できるが、何れにしても粘弾性体の伸縮変形への阻害が少ない程度の柔軟性、変形性、可撓性等を備えるものである必要がある。

前記ダンピングコイルばねについては、コイルどうしの間に架け渡した粘弾性シートの外面部分に、コイルばねの伸縮による粘弾性シートの外側への膨出を押さえる規制手段を設けたものとして構成できる。これによりコイルばねの伸縮による粘弾性シートの外向きへの折れ曲がりを内向きへの折れ曲がり変形に規制して、粘弾性シートのコイルばねに対する剥離を抑えることができる。こうした膨出規制手段としては、ひも状または帯状の線状体にて構成することができる。そして、その線状体は、ダンピングコイルばねの自由な伸縮を損なわない柔軟性・可撓性を持つものが良い。具体的に線状体を取付けるには、例えば、コイルどうしのピッチに対応させるように螺旋状に粘弾性シートの外面部分に巻き付けるようにすればよい。

前記ダンピングコイルばねについては、粘弾性シートを暖める発熱体を備えるものとして構成できる。これにより寒冷地で使用する場合にも、粘弾性シートの硬化を防ぎ、その減衰力を確実に発揮することができる。この場合には、例えばコイルばねの内側に発熱体としての面状発熱体を備えるものとして構成できる。なおこのときは、面状発熱体を例えばコイルばねの端部に取付けた端板などに取付けるものとして構成することも可能である。また、一方面をコイルばねに周着した粘弾性シートの他方面に、面状発熱体を備えるものとして構成することもできる。なお、このときは、面状発熱体として可撓性のあるシート状のものを、粘弾性シートに貼着したものとして構成すれば、面状発熱体とダンピングコイルばねとの一体化によって、取扱性を良好なものとすることができる。さらに、この場合に、粘弾性シートとして自己粘着力を有するものを使用すれば、面状発熱体の貼着に別途の接着剤等の使用を廃止して生産コストを低減でき、またその要否に応じて面状発熱体を着脱できるようになる。

以上のような本発明のダンピングコイルばねで、ばね要素を構成するコイルばねとしては、圧縮コイルばね、引っ張りコイルばね、ねじりコイルばねの何れに対しても適用することが可能である。したがって、使用条件に応じてこれらのコイルばねに減衰力を付与することが可能となる。また、以上のような本発明のダンピングコイルばねで、減衰要素を構成する粘弾性シートとしては、いわゆる粘弾性体でなる粘弾性体シートや、これと同等の減衰性のあるゴム材料のゴムシートを適用することが可能である。

本発明は前記何れかのダンピングコイルばねを備える振動減衰装置としたものであるため、上記のダンピングコイルばねによる優れた防・除振性能を発揮することができる。この振動減衰装置では、上記ダンピングコイルばねを１個又は複数個備えるものとして構成できる。

本発明のダンピングコイルばねによれば、コイルばねに減衰力を付与することができ、しかもその構成をコイルばねに粘弾性シートを周着するという極めて簡易な構成で実現できる。したがって、様々な機器の防振系に介在させる機械部品として適用できる程度に汎用性が高く、また使用条件に応じてその振動減衰特性の設計変更が自由であり、生産も容易で多種多様なコイルばねに減衰力を付与することが可能である。

本発明のダンピングコイルばねによれば、粘弾性シートの剪断、引張り・圧縮だけでなく、コイルばねの伸縮に追随する折れ曲がりの変形要素が加わることで、被支持体が軽量であっても、優れた防・除振性能を発揮しつつ信頼性ある製品として実現することができる。具体的には、被支持体の質量が５００ｇ（下限値）であっても、振動系の固有振動数の下限値が２Ｈｚ〜３Ｈｚで、共振倍率が２倍以下となる優れた防・除振性能を発揮することができる。

以下、本発明の実施形態の例について図面を参照しつつ説明する。

第１実施形態〔図１，図２〕；図１で示すダンピングコイルばね１は、圧縮コイルばね２と、その外周に周着した「粘弾性シート」としての粘弾性体シート３とで構成される。圧縮コイルばね２は、このダンピングコイルばね１の使用条件に応じて、材質、線径、コイル平均径、コイルの内外径、総巻数、自由高さ、ばね定数等が決められる。しかしながら、一般的に共振周波数を低く抑えるためにばね定数を低く設定したものであると、圧縮コイルばね２の減衰力は、極めて乏しく自由振動を早期に減衰させることは期待できない。この不都合は、粘弾性体シート３により解決される。

この実施形態における粘弾性体シート３は、例えばアクリル系樹脂からなる粘弾性体を厚みがほぼ均一となるようにシート状としたものである。また、粘弾性体シート３は、圧縮コイルばね２の自由長よりも長いものを使用している。粘弾性体シート３における「粘弾性体」は、天然ゴムや合成ゴムなどの所謂ゴム材を含まない用語として使用している。例えば振動に関連する物理値を粘弾性体と防振ゴムとで対比すると、粘弾性体は損失係数tanδが0.7程度の値を示す物質であるのに対して、防振ゴムは損失係数tanδが0.3程度の値を示す物質であり、両者は明確に区別されるものである。また、本形態の粘弾性体シート３は、自己粘着性を有するもので、図１（Ｂ）で示すように、隣接するコイル間の隙間ｄに曲がり込む湾曲部３ａが形成されるように、圧縮コイルばね２に圧着されている。これによって粘弾性体シート３は、圧縮コイルばね２が圧縮変形した際に、湾曲部３ａが外向きに膨出するように変形するのではなく、圧縮コイルばね２の中心軸方向へと内向きに折れ曲がり変形させることが、確実にできるようになる。これに加えて、圧縮コイルばね２が伸縮しないときだけでなく、伸縮したときにおいても、圧縮コイルばね２に対する固着面積を大きくなり、剥離し難く一体性が高められている。この圧着による固着は、割り型を締めて粘弾性体シート３を圧縮コイルばね３の外周から押圧するようにすれば得ることができる。

そして、以上のような本形態のダンピングコイルばね１によれば、例えば圧縮コイルばね２の減衰比が0.0001程度のものである場合、減衰比を0.6程度にまで改善することができる。つまり、振動系に置かれて圧縮コイルばね２が伸縮すると、それに伴って粘弾性体シート３がコイルどうしの間で折れ曲がり変形するように動作する。この折れ曲がり変形によって粘弾性体シート３の動的ばね定数を低減することができるため、従来例のような粘弾性体の（断）面積の極小化や、厚みや長さの増長を抑制することができ、組立作業性や加工性が容易となり、また剥離現象の危惧が無く、安定した減衰特性の確保が容易となる。そして、粘弾性体シート３は、剪断と引張り・圧縮と、湾曲部３ａにおける折れ曲がり変形とが複合的に作用することによって、優れた防・除振性能を発揮することが可能となる。具体的には、被支持体の質量が５００ｇ（下限値）の軽量対象物であっても、振動系の固有振動数の下限値が２Ｈｚ〜３Ｈｚで、共振倍率が２倍以下となる優れた防・除振性能を発揮することができるものである。そして、こうした本形態のダンピングコイルばね１によれば、圧縮コイルばね２による振動絶縁と粘弾性シート３の減衰力とによって、圧縮コイルばね２の自由振動（伸縮）を速く減衰させるとともに、振動系の固有振動数と共振倍率を何れも低くすることが可能である。

さらに、本形態のダンピングコイルばね１によれば、圧縮コイルばね２に粘弾性体シート３を周着した構成によって、仮に圧縮コイルばね２に、設計時には想定していなかったサージングやバックリングを起こすような偏荷重が加わったような場合でも、粘弾性体シート３が、それを補助的に抑える一助として機能することができる。

本形態のダンピングコイルばね１によれば、粘弾性体シート３を圧縮コイルばね２に周着するという、構成が極めて簡素であるがゆえに、振動対策用の機械部品として各種機器に組み込んで使用されるコイルばねと同様に、機械部品としての取扱いが可能である。よって、従来ではコイルばね以外にダンパーを別体として他の場所に併設せざるを得なかった振動対策を、本形態のダンピングコイルばね１では、圧縮コイルばね２と並列にダンパーを併設しなくてもよく、それ単独で実現することができる。

本形態のダンピングコイルばね１によれば、振動減衰特性の変更・調整が極めて容易である。すなわち、ダンピングコイルばね１は、圧縮コイルばね２に粘弾性体シート３を外付けで周着してなる簡素な構成であるがゆえに、ばね要素となる圧縮コイルばね２と減衰要素となる粘弾性体シート３とのバランス調整が、自由であり容易である。つまり、本形態のダンピングコイルばね１では、粘弾性体シート３の質量、つまり厚みや面積を変更する際に、図１で示すとおり、それを制約する他の構造要素が存在しない。特に、圧縮コイルばね２の線径よりも薄肉の粘弾性体シート３の使用も可能である。したがって、粘弾性体シート３の厚みや面積（圧縮コイルばね２に周着する面積）の選択が自由であり、その自由な選択によって、振動減衰性能の設計変更の自由度も拡大されるため、振動減衰特性の変更・調整が自由且つ容易に行える。この結果、ダンピングコイルばね１を用いれば、様々な機器の防振部品として、その取付箇所の防振系の振動特性に容易に適合させるように設計できる。

そして、ダンピングコイルばね１は、前述のように、例えば割り型を用いて圧縮コイルばね２に粘弾性体シート３を押圧して周着させるだけであるため、多種多様な圧縮コイルばね２についてロット数の多少に拘わらず自在に対処することができる。

第２実施形態〔図３〕；図３で示すダンピングコイルばね６は、第１実施形態の変形形態であり、その相違点は、第１実施形態では粘弾性体シート３を圧縮コイルばね２の全周に周着していたのを、本実施形態では粘弾性体シート７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのように周方向で分割して、部分的に周着させるようにしたものである。これによっても粘弾性体シート７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおける剪断、引張り・圧縮、折れ曲がりの変形要素が複合的に作用することで、軽量対象物でも優れた減衰性能を発揮することができる。なお、図示した４分割の態様は一例であり、複数であれば何分割でもよい。

第３実施形態〔図４〕；図４で示すダンピングコイルばね８は、第１実施形態の変形形態であり、その相違点は、粘弾性体シート３の外側に保護シート９を周着した点である。このため、本実施形態であれば、粘弾性体シート３を損傷や汚損等から保護することが可能である。このような保護シート９としては、例えば耐候性、使用環境温度など使用条件に応じて様々なものを選択可能である。一例として、アルミ箔、不織布、樹脂フィルムなどを使用できるが、何れにしても粘弾性体シート３の伸縮変形への阻害が少ない程度の柔軟性、変形性、可撓性等を備えるものである必要がある。

第４実施形態〔図５〕；図５で示すダンピングコイルばね１０は、第１実施形態の変形形態であり、その相違点は、圧縮コイルばね２が伸縮した際に、コイルどうしのピッチに位置する粘弾性体シート３の湾曲部３ａが外向きに膨出変形しないように、規制手段としての線状体１１を粘弾性体シート３の外周面に螺旋状として巻き付けた点である。したがって、湾曲部３ａを常に内向きにコイル間へと折れ曲がり変形させることが可能であり、粘弾性体シート３の圧縮コイルばね２に対する剥離を抑えることができる。

第５実施形態〔図６〕；図６で示すダンピングコイルばね１２は、分図（ａ）で示すように、圧縮コイルばね２の上端・下端に、溶接ナット１３を備える取付板１４を溶接したものである。したがって、この実施形態によれば、溶接ナット１３に締結した取付軸１３ａを、例えば被支持体となる各種機器の脚部に固定したりすることで、容易に各種機器に組み込むことができる。また、ダンピングコイルばね１２の内部が粘弾性体シート３と取付板１４とによって閉塞され、内外の空気の通路が周着した粘弾性体シート３の端部どうしの隙間だけとなるので、エアダンパーとしての効用も期待できる。なお、溶接ナット１３と取付板１４は、例えば分図（ｂ）のように取付突起１５ａを一体に備える取付板１５としたり、分図（ｃ）のようにボルト１６ａを一体に備える取付板１６などを用いることもできる。

第６実施形態〔図７〕；図７で示すダンピングコイルばね１７は、第５実施形態の変形形態であり、相違点は、取付板１５の内面に数ミリの薄さの面状発熱体１８を取付けた点である。これによれば、寒冷地で使用する場合にも、粘弾性シートの硬化を防ぎ、その減衰力を確実に発揮することができる。

ダンピングコイルばねを備える振動減衰装置の実施形態〔図８〕；図８に、第５実施形態のダンピングコイルばね１２を備える振動減衰装置１９を示す。振動減衰装置１９は、上部筐体１９ａと下部筐体１９ｂとを備える。上部筐体１９ａには、下部筐体１９ｂに突設した係止突起１９ｃと係合する係合孔１９ｄが形成されている。また、上部筐体１９ａと下部筐体１９ｂには、ダンピングコイルばね１２の取付軸１３ａの固定孔１９ｅが形成されており、そこにダンピングコイルばね１２が固定されている。この際、ダンピングコイルばね１２は、被支持体の重量に応じた予圧をかけた状態で固定されている。なお、図８では２つしか表れていないが、実際には４つのダンピングコイルばね１２が備わっている。ダンピングコイルばね１２はそれ単体で機械部品として使用することも可能であるが、このように複数のダンピングコイルばね１２を用いることで振動減衰装置１９として構成することもできる。

その他の変形例；粘弾性体シート３が自己粘着力を有しないものである場合、粘着テープなどを使用しての周着が可能であり、また固着前に、例えばコイルばねや粘弾性体シートに固着力を高めるプライマー処理などの前処理を行ってもよい。また、前記第１実施形態では、圧縮コイルばね２の外周に粘弾性体シート３を圧着する一例として、割り型の型締めにより加圧することで圧着する説明をしたが、こうした割り型を用いずに、治具に固定した圧縮コイルばね２の外周に、粘弾性体シート３を巻き付けるようにしてもよい。

前記各実施形態では、ばね要素である「コイルばね」として、圧縮コイルばね２への適用例を示したが、引っ張りコイルばね、ねじりコイルばねにも粘弾性体シート３を周着することで、ダンピングコイルばねとしての実施が可能である。また、前記各実施形態では、減衰要素である「粘弾性シート」として、粘弾性体でなる粘弾性体シート３の使用例を示したが、減衰性の天然ゴム又は合成ゴムのゴム材料でなるゴムシートを使用することもできる。ただし、このゴムシートと粘弾性体シート３とを比較すると、本発明者の知る限りにおいて、現存するゴムシートでは、前述の損失係数を含めた減衰特性について、粘弾性体シート３と同等の特性を得ることは期待することができない。したがって、粘弾性体シート３よりも減衰特性では劣るが、目的とする用途について、ゴムシートの減衰特性でも必要な性能が得られる場合には、低廉なゴムシートの使用も可能である。

本発明のダンピングコイルばねは、選択するコイルばねに応じて極めて広汎な用途がある。その全てを列挙するのは不可能であるが、たとえば、振動対策用の機械部品として各種機器の振動系への組み込みが可能である。また、振動を嫌う計測機器や光学機器等の防振脚としての実施も可能である。さらに、図１のダンピングコイルばね１を子ダンパーとするダイナミックダンパーとしての実施も可能である。

第１実施形態によるダンピングコイルばねを示す図で、分図（Ａ）は正面図、分図（Ｂ）は断面図。図１のダンピングコイルばねの動作説明図。第２実施形態によるダンピングコイルばねを示す断面図。第３実施形態によるダンピングコイルばねを示す断面図。第４実施形態によるダンピングコイルばねを示す平面図。第５実施形態によるダンピングコイルばねを示す図で、分図（ａ）は断面図、分図（ｂ）は取付板の他の例を示す半断面図、分図（ｃ）は取付板の更に他の例を示す半断面図。第６実施形態によるダンピングコイルばねを示す断面図。一実施形態による振動減衰装置を示す断面図。

１ダンピングコイルばね（第１実施形態）
２圧縮コイルばね
３粘弾性体シート
３ａ湾曲部
６ダンピングコイルばね（第２実施形態）
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ粘弾性体シート
８ダンピングコイルばね（第３実施形態）
９保護シート
１０ダンピングコイルばね
１１線状体（規制手段）
１２ダンピングコイルばね（第５実施形態）
１３溶接ナット
１３ａ取付軸
１４取付板
１５取付板
１５ａ取付突起
１６取付板
１６ａボルト
１７ダンピングコイルばね（第６実施形態）
１８面状発熱体
１９振動減衰装置
１９ａ上部筐体
１９ｂ下部筐体
１９ｃ係止突起
１９ｄ係合孔
１９ｅ固定孔

Claims

振動を受けて伸縮変形するコイルばねと、
コイルばねの外周に圧着した粘弾性シートとを備えるダンピングコイルばねにおいて、
前記粘弾性シートは、
各コイルの素線の縦断面輪郭における前記外周側の円弧形状に沿って隙間無く固着することでコイルばねのすべての素線を常時直接拘束する圧着部分と、
隣接するコイルの素線間の隙間内でコイルばねの中心軸に向けて湾曲しつつ隣接する前記圧着部分どうしを繋ぐ湾曲部とを有しており、
振動によりコイルばねが伸縮変形すると、コイルばねのすべての素線が前記圧着部分によって常時直接拘束された状態で前記湾曲部が隣接する素線どうしの変位と連動しつつコイルばねの中心軸に向けて内向きに折れ曲がり変形することで粘性抵抗を発揮して、コイルばねの伸縮変形を減衰させるものである、ことを特徴とするダンピングコイルばね。
一方面をコイルばねに圧着した粘弾性シートの他方面に、粘弾性シートの保護シートを周着した請求項１記載のダンピングコイルばね。
コイルばねが、圧縮コイルばね、引っ張りコイルばね、ねじりコイルばねの何れかである請求項１又は請求項２記載のダンピングコイルばね。
請求項１〜請求項３何れか１項記載のダンピングコイルばねを備える振動減衰装置。