JP4994196B2 - 防振装置 - Google Patents

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Description

本発明は防振装置に関し、ランマー等に好適な防振装置に関する。
本発明に関し、例えば、略長方形板状をした基部材の長辺の両側中央部に、対向状に立設されるとともに、内側にC字状に湾曲する一対の立ち上がり片を有する二つの骨材(支持体)を備え、これら立ち上がり片を向かい合わせにした状態で両基部材を配置してブロック状の弾性部材中に埋設固定した防振装置が公知である(特許文献1)。
かかる防振装置をランマーの振動部と把持部との間に取り付ければ、防振効果を得ることができるとともに、立ち上がり片がストッパーの役目を果たし、弾性部材の所定以上の捩れを防止することができる。
また、ランマー等の本体とハンドルとの間に設けられる防振装置であって、防振ゴムの両側面に接着された側板(支持体)の中央部に、それぞれ内側に凹む窪み部が形成されていて、これら窪み部の間に形成された防振ゴムの括れ部を貫通する横孔内にピンを揺動可能に挿着した防振装置が公知である(特許文献2)。
かかる防振装置によれば、ランマーのハンドルをクレーンでつり上げても、ピンが左右の横孔に噛み合うため、ランマーの落下を防止することができる。
特許第3654575号公報 特開2007−224551号公報
従来より、ランマーや削岩機、ハンマー等の激しく振動する振動工具では、振動障害が問題となっている。
例えば、締固め機械の一種であるランマーでは、その本体下部に設けられた衝撃板が激しく上下動することによって地面が締め固められるが、その振動がランマーを操作する作業者の手腕に伝わるため、過度な連続作業等、適正に使用しないと作業者の手指や前腕等の抹消神経や運動機能に障害を招くおそれがある。
そのため、この種の振動工具では、本体とハンドルとの間に特許文献1のような弾性部材を用いた防振装置を装着して、ハンドルに伝わる振動を軽減し、作業者の手腕に負担がかからないようにしている。
従って、かかる観点からすれば、防振装置の弾性部材はできるだけ軟らかくして振動を吸収できるようにするのが好ましいといえる。
一方、ランマー等の振動工具は一般に50Kgを超えるような重量物であるため、作業現場ではそのハンドルを引っ掛けてクレーンで積み卸しすることがある。ところがその場合、弾性部材に大きな負荷が作用することから防振装置の破損や性能低下を招く原因となっている。そこで、そのような場合でも支障のないように、先の特許文献2のような防振装置が提案されているのである。
しかしながら、特許文献2の防振装置では、厚みの小さい防振ゴムの括れ部にピンの中央部分だけが支持されていて、ピンの両端部は窪み部内の空間に突き出た状態になっていることから、クレーンでつり上げた場合には、ピンが比較的大きく揺動して不安定なうえ、弾性体への負荷も大きく、本来の機能が十分に発揮できないおそれがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主目的とするところは、激しく振動する振動工具の振動を効果的に軽減できるとともに、クレーンでつり上げる等して防振装置に大きな負荷が作用しても支障のない防振装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、一方の支持体に設けられた軸の先端部分を他方の支持体に設けられた軸掛部に挿入した状態で、両支持体を対向状に弾性体に埋設した。
具体的には、一方が振動体側に取り付けられ、他方が操作体側に取り付けられる一対の支持体を弾性体に埋設した防振装置であり、上記一対の支持体が、板状の支持プレートに突設される柱状の軸部を有する第1支持体と、板状の支持プレートに開口して上記軸部と係合する軸掛部を有する第2支持体と、で構成されていて、上記軸掛部の内径は、上記軸部の外径よりも大きく形成されており、上記軸部の先端部分が軸掛部に入り込んだ状態で、第1支持体と第2支持体とが対向状に配設されている構成とする。
この構成によれば、まず、ランマーであれば、衝撃板やエンジン等で構成されたランマー本体に相当する振動体と、ハンドルに相当する操作体とが、防振装置の一対の支持体に取り付けられる。その一方の支持体(第1支持体)には柱状の軸部が設けられていて、他方の支持体(第2支持体)にはその軸部の外径よりも大きく開口する軸掛部が設けられている。そして、これら一対の支持体が、軸部の先端部分を軸掛部に入れ込んだ状態で、対向状に弾性体中に埋設されて一体化されている。
すなわち、軸掛部の内径が軸部の外径よりも大きく、通常の使用状態では、操作体は弾性体を介して振動体に接続されることとなるため、振動体から操作体に伝わる振動を軽減することができる。
その上で、例えば、クレーンでつり上げる等、操作部に比較的大きな負荷が加わって支持対どうしが大きく相対変位すると、軸部は軸掛部に受け止められて、両支持体が直接的に力を作用し合うようになる。このとき、弾性体も軸部の変位に伴って変位するが、その変位量は軸掛部と軸部との間の隙間寸法によって規制される比較的小さなものであるため、弾性体の破損や性能低下を心配する必要がない。
そして、このように大きな負荷が加わる場合は両支持体で直接的に支持できることから、弾性体のばね特性を自由に軟らかくすることができ、振動体で発生する振動を効果的に吸収させることができる。
本発明の防振装置は、具体的には、上記第1及び第2支持体の各支持プレートが、略長板形状をしており、各支持プレートの長手方向の中心部に、軸部及び軸掛部がそれぞれ設けられ、各支持プレートの長手方向の両端部に、振動体側及び操作体側にそれぞれ取り付けるための取付部が設けられていて、両支持プレートが十字状に配設されているようにするとよい。
この場合、両支持プレートは単純な略長板形状をしているため、特に複雑な工程を経ることなく簡単に製造できる。
そして、その支持プレートの長手方向の中心部に軸部や軸掛部が設けられ、両端部に振動体や操作体に固定するための取付部が設けられていて、軸部及び軸掛部まわりに取付部が対称状に配置されているため、回転方向の動作が滑らかになる。また、両支持プレートを負荷のかかる方向に合わせて十字状に配置すれば、それだけ耐久性を向上させることができる。尚、十字状とは、X字状等、直交していない場合も含む概念である。
更に具体的には、上記弾性体を、断面十字状の柱体形状にして、上記支持体の各支持プレートを、弾性体の柱軸方向の両端部にそれぞれ配設するとよい。
弾性体は、例えば円柱形状や角柱形状等、様々な形状が考えられるが、断面十字状の柱体形状にして、各支持体をその柱軸まわりに回動するように配設すれば、防振装置の回動方向のばね特性を軟らかくすることができる。
また、上記軸掛部が、第2支持体の支持プレートの開口周縁から立ち上がる軸受壁を有するものとし、上記軸受壁を第1支持体側に向けた状態で第2支持体に配設することができる。
そうすると、軸部が軸掛部に受け止められる際には、軸部の先端部分の広い範囲が軸受壁で受け止められるため、多少ぐらついても軸部が軸掛部から外れることがない。
上記軸掛部の内側に位置する軸部の先端部分のまわりには、弾性体のない空隙部を形成してもよい。
そうすれば、空隙部では、軸部は弾性体から負荷を受けずに変位できるため、それだけ防振装置のばね特性を軟らかくできる。
また、上記空隙部は、軸部を挟んで対向状に形成された一対の部分空隙部で構成してもよい。
この場合、例えば前後方向等、部分空隙部を形成した特定の方向のばね特性を軟らかくすることができ、方向によってばね特性を変えたい場合に効果的である。
その他、上記軸掛部、及び軸部の少なくとも軸掛部の内側に位置する先端部分の各断面を、非正円形状にして、第2支持体が第1支持体の軸部のまわりに相対的に回動するとき、弾性体の捩りトルクが非線形に立ち上がるように構成してあってもよい。
ここで弾性体の捩りトルクが非線形に立ち上がるとは、トルクが、軸まわりの回転角の増加に応じて直線的に増加する、つまり増加割合が一定になっているのではなく、途中からその増加割合が大きくなることを意味する。
例えばランマーであれば、方向転換や段差の乗り越えをする場合はハンドルを操作してランマー本体を傾動させる必要があるが、その際、弾性体のばね特性が軟らかいとハンドル操作時の手応えが曖昧になって操作性が悪くなる。そこで、軸掛部等を非正円形状にして、非線形のトルクが発生するように構成することで、軟らかなばね特性で締め固め時の振動を効果的に吸収しながらも、方向転換等の際にはきびきびとしたハンドル操作ができるようになり、操作性が向上する。
上述したように、本発明の防振装置によれば、ランマー等の激しく振動する振動工具の振動を効果的に軽減できることに加え、クレーンでつり上げる等して過剰な負荷が加わっても破損や性能の低下を心配する必要がない。製造が容易で量産にも適しており、現場の要望に応じて多種多様なばね特性を付与することができるため、実用的にも優れている。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
本発明の防振装置1は、例えば、ランマーや削岩機、ハンマーなどの振動工具に適している。本実施形態ではランマーを例に詳しく説明する。
図1は、そのランマーの概略図を示しており、ランマーは、エンジンによって上下方向に変位駆動する衝撃板2を備えたランマー本体3(振動体)と、作業員が手にして操作し易いように金属パイプで構成されたハンドル4(操作体)とを備えている。
本実施形態の防振装置1は、このランマー本体3とハンドル4との間に介設されていて、左右一対の形で用いられている。詳細は後述するが、各防振装置1,1は、その回動軸ともなる軸部11の軸心Aを水平方向に向けた状態で、ランマー本体3又はハンドル4に締結固定される。
図2は、その防振装置1の全体の概略を示している。防振装置1は、ゴム弾性体5(図中、想像線で示す)と、このゴム弾性体5に埋設される金属製の一対の支持体6,6(図中、実線で示す)とを備えている。
各支持体6は、それぞれ構造が異なっており、板状の支持プレート10(第1支持プレート10a)に突設される柱状の軸部11を有する第1支持体6aと、板状の支持プレート10(第2支持プレート10b)に開口して、軸部11と係合する軸掛部12を有する第2支持体6bとで構成されている。
図3に、その第1支持体6aを示す。図に示すように、第1支持プレート10aは、プレス加工によって金属板から切り出された、やや長細い長板形状をしており、その長手方向及び幅方向の中央部には貫通孔13が形成されていて、この貫通孔13に、別体の円柱状の金属ピンが第1支持プレート10aに対し垂直方向にのびるようにかしめ固定され、軸部11が構成されている。また、第1支持プレート10aの両端部には、ランマー本体3又はハンドル4のいずれかに締結固定するボルトを挿通するための一対のボルト孔15,15(取付部)が形成されている。両ボルト孔15,15は、軸部11に対して点対称の位置に設けられている。
一方、図4は第2支持体6bを示しており、第2支持プレート10bは、第1支持プレート10aと同じような長板形状をしている。第1支持体6aの軸部11の代わりに、その長手方向及び幅方向の中央部に軸掛部12が形成されている点、厚み寸法が第1支持プレート10aに比べて薄い点で両者は異なっている。
軸掛部12は、例えば、軸部11の外径が12mmであれば軸掛部12の内径を24mmとするように、軸部11の外径よりも内径が大きく開口する円形の開口部16と、その開口部16の周縁から略垂直に立ち上がる環状の軸受壁17とを備えている。軸受壁17は、絞り加工によって第2支持プレート10bと一体に形成されている。その絞り加工による変形を防止するために、第2支持プレート10bの長手方向の中間部の左右両側には、鍔部18,18,・・が張り出し形成されている。
このように、各支持体6a,6bは簡単な部材で構成されているため、量産性に優れている。また、両支持プレート10a,10bの厚み寸法を同じにすれば、製造過程で共用可能になって部材や工数の削減を図ることができる。
これら支持体6a,6bは、図2に示すように、軸受壁17と軸部11とをそれぞれ向かい合わせて対向状にし、軸部11の先端部分を、軸掛部12の略中心部に入れ込んだ状態でゴム弾性体5に埋設されている。
また、図2、詳しくは図5に示すように、本実施形態のゴム弾性体5は、その軸方向から見て十字状の柱体形状をしており、その両端面に一端面が露出するように各支持体6a,6bの支持プレート10a,10bが十字状に配設されている。
これらゴム弾性体5の端面には、支持プレート10の長手方向の両側の部分に、それぞれ比較的大径の円筒形状をした一対のボルト装着穴19,19が形成されていて、他方の支持プレート10の他端面に突き当たるまでのびている。先のボルト孔15は、このボルト装着穴19の中央に位置するように配設されている。
そして、このボルト装着穴19及びボルト孔15を介して、本防振装置1はボルトでランマー本体3とハンドル4とに締結固定される。例えば、このとき、一方の支持プレート10を上下方向にのびるようにランマー本体3に締結し、他方の支持プレート10を前後方向にのびるようにハンドル4に締結すると、それぞれの動線に沿って一対のボルトが固定され、耐久性を向上させるうえで好ましい。
軸掛部12の内側に位置する軸部11の先端部のまわりには、図5に示されるように、全周にわたってリング状の空隙部20が凹設されていて、ゴム弾性体5のばね特性が軟らかくなるように工夫されている。
また、軸部11の先端は、第2支持プレート11bの露出する一端面よりも僅かに内側に位置するように逃げ部21が設けられていて、防振装置1に軸方向の負荷が作用しても、軸部11の先端が第2支持プレート11bから外方に突き出ないようになっている。
このように、防振装置1の第1支持体6aと第2支持体6bとは、常態では直接接触せず、ゴム弾性体5を介して接続された状態(弾性支持状態)となっており、締め固め時に生じるランマー本体3の振動はゴム弾性体5によって吸収され、ハンドル4に伝わる振動が軽減される。
そして、図6に示すように、例えばハンドル4をクレーンで吊り上げて、同図に矢印で示すように、軸直方向(ゴム弾性体5の剪断方向)に大きな負荷が加わったときには、軸部11の先端部分と軸掛部12とが相対的に半径方向に変位し、最後には同図のように、軸掛部12が軸部11の先端部分を受け止めて直接的に支持する状態となる(直接支持状態)。このとき、ゴム弾性体5も変位はするが、その変位量は僅かであり、過剰な負荷がゴム弾性体5に加わることがない。
従って、ゴム弾性体5のばね特性は特に制限されずに自由に軟らかく調整することができるため、締め固め時にハンドル4に伝わる振動をさらに軽減することができる。
防振装置1の軸心Aまわりのばね特性は、例えば、図7の(a)〜(c)に示すように、ゴム弾性体5の形状を変更することによって調整できる。同図の(a)は断面十字形状をした上記実施形態の形状であるが、同図の(c)のゴム弾性体5は円柱体形状をしており、同図の(b)は、(a)と(c)の形状の間の形状をしている。(a)から(c)の断面形状に近づくに従って、軸心Aまわりのゴム弾性体5の肉付き量が多くなる結果、軸心Aまわりのばね特性、つまり捩りトルクを大きくすることができる。
図8は、本発明の防振装置1の別実施形態を示している。そこでは、上記実施形態での空隙部20が、軸部11を挟んで対向状に形成された一対の部分空隙部20a,20aで構成されている。このように空隙部20を形成することで、方向を選択して防振装置1のばね特性を軟らかなものとすることができる。例えば、ランマー本体3の振動方向に合わせて、この一対の部分空隙部20a,20aが上下方向に沿うよう防振装置1を配設することで、よりいっそうランマー本体3の振動を吸収して、ハンドル4へ伝わる振動を軽減することができる。その一方で、前後や左右にハンドル4を操作する場合には、軸掛部12と軸部11との間にゴム弾性体5が介在している分、相対的にばね特性が硬くなっているため、ハンドル4の動きがランマー本体3によく伝わって操作性に優れる。
図9は、本発明の防振装置1の更に別の実施形態を示している。本実施形態では、防振装置1のばね特性が硬くなるように、上記の実施形態から空隙部20のない構成となっている。尚、その他の構成は上記実施形態と同じである。
図10、図11は、また更に別の実施形態を示している。ランマーはその方向転換や段差の乗り越え等を行う場合、ハンドル4を操作してランマー本体3を傾動させる必要があるが、その際、物性上、ゴム弾性体5のばね特性が軟らかくなると、ハンドル4の操作時の手応えが曖昧になって操作性が悪くなるという不利がある。
そこで、本実施形態の防振装置1では、防振装置1の軸心Aまわりの負荷の増大に対応してばね特性が変化するようにした。すなわち、軸掛部12等を非正円形状にして、第1支持体6aと第2支持体6bとが軸心Aまわりに相対的に回動したとき、捩りトルクが非線形に立ち上がるように構成した。
ここで捩りトルクが非線形に立ち上がるとは、トルクが軸心Aまわりの回転角の増加に応じて直線的に増加するのではなく、途中からその増加割合が大きくなることを意味する。例えば、図12はその関係を概念的に示したものであるが、無負荷の状態(図の0位置)から両支持体6a,6bが相対的に回動すると、通常は、破線で示すようにトルクが直線的に変化するが、この実施形態では、実線で示すように回転角が大きくなるほど発生するトルクが大きく変化するように構成するのである。
具体的には、図10に示すように、少なくとも軸掛部12内に入り込んでいる軸部11の先端部分、及び軸掛部12の開口部16及び軸受壁17の各軸方向の断面を四角形状にするとともに、その軸部11の先端部分及び開口部16及び軸受壁17の対角線が直交するように配置する。尚、軸部11の先端部分と軸掛部12の間にはゴム弾性体5が介在している。
こうすることで、軸部11が軸掛部12内で相対的に回動すると、捩りトルクは非線形に立ち上がるようになる。
また、図11に示すように、少なくとも軸掛部12内に入り込んでいる軸部11の先端部分、及び軸掛部12の開口部16及び軸受壁17の各軸方向の断面を楕円形状にするとともに、その軸部11の先端部分及び開口部16及び軸受壁17の長軸及び短軸の向きが同じになるように配置してもよい。かかる構成によっても、捩りトルクが非線形に立ち上がるようにすることができる。尚、この具体例の軸部11は、円柱形状の軸部11の先端部分を楕円柱形状に変形させるだけでよいため、例えば、最初の実施形態の第1支持部材6aからも作ることができ、汎用性に優れる。
本発明にかかる防振装置1は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
例えば、軸部11は、その軸掛部12に挿入される部分が少なくとも軸掛部12の内径よりも小さければよく、それ以外の部分は軸掛部12の内径よりも大きく形成してあってもよい。一対の部分空隙部20a,20aは複数であってもよいし、これらを含む空隙部20の深さや幅、長さ等寸法や位置は異なっていてもよい。そうすれば、より多様なばね特性を付与することができる。
支持体6の材質は、金属に限らず樹脂であってもよい。軸受壁17は、筒状の別部材を第2支持プレート10bに固定するものであってもよい。その場合、軸部11は、その先端部分だけでなく中間部分まで軸掛部12に入り込むようにすれば、確実に両者を係合させることができ、効果的である。
また、上記各実施形態は、適宜組み合わせて構成することもできる。例えば、図8と図11の実施形態を組み合わせ、図11の構成の防振装置1において、軸掛部12内に位置する軸部11の先端部分を軸方向に2分して、その基端側は同図の構成とし、その先端側に図8のような一対の部分空隙部20a,20aを形成すれば、上下方向には相対的に軟らかく、回動方向にはトルクが非線形に立ち上がるばね特性を発揮させることができる。
ランマーの全体を示す概略図である。 本発明の防振装置の概略図である。 第1支持体を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は側面図である。 第2支持体を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)は側面図である。 本発明の防振装置を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のX−X断面図、(c)は(a)のY−Y断面図である。 本発明の防振装置に負荷が加わったときの状態を説明するための図である。 本発明の防振装置の弾性体の変形例を示す正面図である。 本発明の防振装置の別実施形態を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のX−X断面図、(c)は(a)のY−Y断面図である。 本発明の防振装置の別実施形態を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のX−X断面図、(c)は(a)のY−Y断面図である。 本発明の防振装置の別実施形態を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のX−X断面図、(c)は(a)のY−Y断面図である。 本発明の防振装置の別実施形態を示す図である。(a)は正面図、(b)は(a)のX−X断面図、(c)は(a)のY−Y断面図である。 非線形のトルクを説明するための概念図である。
符号の説明
1 防振装置
3 ランマー本体(振動体)
4 ハンドル(操作体)
5 ゴム弾性体(弾性体)
6 支持体
6a 第1支持体
6b 第2支持体
10 支持プレート
11 軸部
12 軸掛部
15 ボルト孔(取付部)
17 軸受壁
20 空隙部
20a 部分空隙部

Claims (7)

  1. 一方が振動体側に取り付けられ、他方が操作体側に取り付けられる一対の支持体を弾性体に埋設した防振装置であって、
    上記一対の支持体が、
    板状の支持プレートに突設され、その軸心が水平方向に向けられる柱状の軸部を有する第1支持体と、
    板状の支持プレートに開口して上記軸部と係合する軸掛部を有する第2支持体と、
    で構成されていて、
    上記軸掛部の内径は、上記軸部の外径よりも大きく形成されており、
    上記軸掛部は、第2支持体の支持プレートの開口周縁から立ち上がる軸受壁を有し、
    上記軸部の先端部分が軸掛部に入り込んだ状態で、第1支持体と第2支持体とが対向状に配設されており、
    上記軸受壁の壁面が、上記軸部を受け止められるように当該軸部の周面と対向していることを特徴とする防振装置。
  2. 請求項1に記載の防振装置において、
    上記第1及び第2支持体の各支持プレートが、略長板形状をしており、
    各支持プレートの長手方向の中心部に、軸部及び軸掛部がそれぞれ設けられ、
    各支持プレートの長手方向の両端部に、振動体側及び操作体側にそれぞれ取り付けるための取付部が設けられていて、
    両支持プレートが十字状に配設されていることを特徴とする防振装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の防振装置において、
    上記弾性体が、断面十字状の柱体形状をしており、
    上記支持体の各支持プレートが、弾性体の柱軸方向の両端部にそれぞれ配設されていることを特徴とする防振装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の防振装置において、
    記軸受壁を第1支持体側に向けた状態で第2支持体が配設されていることを特徴とする防振装置。
  5. 請求項4に記載の防振装置において、
    上記軸掛部の内側に位置する軸部の先端部分のまわりに、弾性体のない空隙部が形成されていることを特徴とする防振装置。
  6. 請求項5に記載の防振装置において、
    上記空隙部が、軸部を挟んで対向状に形成された一対の部分空隙部で構成されていることを特徴とする防振装置。
  7. 請求項1〜請求項4のいずれか1つ記載の防振装置において、
    上記軸掛部、及び軸部の少なくとも軸掛部の内側に位置する先端部分の各断面が、非正円形状をしており、
    第2支持体が第1支持体の軸部のまわりに相対的に回動するとき、弾性体の捩りトルクが非線形に立ち上がるように構成されていることを特徴とする防振装置。
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