JP5425519B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

この発明は、剛性板と、所要の厚みのゴム板との交互の積層構造になり、ゴム板の枚数を、剛性板と同枚数もしくはそれより一枚少なくしてなる、適宜の平面輪郭形状を有する防振装置に関するものであり、主には、中心軸線に沿う方向の圧縮振動の支持に寄与する防振装置の、ゴム板への亀裂の発生を有効に抑制する技術を提案するものである。

従来のこの種の防振装置としては、たとえば、自動車や振動産業機械等の振動構造物に適用されて、その構造物の周波数等の振動特性の変動に応じて、防振特性を能動的に変動させるものとして、特許文献１に開示されているように、支持板間にゴム部が挟持されてなり、該ゴム部が１枚または２枚以上の中間板で水平方向で分割されて、積層状態とされてなる防振装置において、前記ゴム部が電気粘性ゴムで形成されているとともに前記支持板及び前記中間板がそれぞれ導電板とされ、該導電板間に制御電圧が印加可能とされているものがあり、これによれば、支持金属板または中間金属板間のゴム部が電気粘性ゴムであり、かつ、支持金属板または前記中間金属板間に制御電圧が印加可能とされているため、振動構造物の周波数等の振動特性が変動した場合、その振動特性の変動を変位量検出手段で検出し、該変位量検出手段からの検出信号を電圧制御手段に入力し、該電圧制御手段で判別して制御信号を電圧印加手段に入力することにより、支持金属板または前記中間金属板間の各ゴム層の粘弾性特性、即ち、防振特性を変更することができる。
従って、運転持の周波数ピークの変動に対応して、防振ゴムの防振特性、即ちゴム部の粘弾性特性を能動的に変更することが可能になるとする。

特開平５−１０３８９号公報

しかるに、この従来技術の、上下の支持板と、分割ゴム部分と、中間板とのそれぞれは、図５（ａ）に、中心軸線を含む縦断面図で例示するように積層されていて、支持板１１１もしくは中間板１１２に接着される各分割ゴム部分１１３の縦断面外輪郭線形状を、中心軸線ＣＬの側に滑らかに窪む凹形状とするとともに、その外輪郭線を、分割ゴム部分１１３の厚み中心線ｔｃに対して線対称に延在させていることから、この従来技術の防振装置が中心軸線に沿う方向の大きな圧縮力を受けると、体積変化しない分割ゴム部分１１３が、図５（ｂ）に一部を拡大して例示するように、中心軸線ＣＬに対して放射方向外方に変形して、支持板１１１もしくは中間板１１２、図では中間板１１２の外周側へ、対をなす上下の中間板１１２のいずれに対してもほぼ均等に大きく突出変形することになり、これにより、装置の非圧縮時には、図に仮想線で示すような形態をとる分割ゴム部分の外輪郭線と、それが接着される中間板１１２とのなす角度は、比較的小さなαであったところ、圧縮変形後には、その角度が、角度αの何倍にもなる角度βまで増加することになるため、分割ゴム部分１１３の、中間板１１２への接着外縁部分で、分割ゴム部分１１３と各中間板１１２との接着界面の近傍に引張応力が集中し、分割ゴム部分１１３の繰返しの圧縮変形によって、その応力集中個所に比較的早期に亀裂が発生することになるという、防振装置の耐久上の問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、それの目的とするところは、剛性板とゴム板との積層構造になる防振装置への圧縮力の作用に起因する、ゴム板の、剛性板間からの大きな突出変形が生じてなお、ゴム板の、剛性板への接着界面の近傍での、そのゴム板への応力集中を有効に緩和するとともに、ゴム板への亀裂の発生を長期間にわたって効果的に防止することができる防振装置を提供するにある。

この発明の防振装置は、剛性板とゴム板とを交互に積層して、複数枚の剛性板と、それらの剛性板と同枚数もしくはそれより一枚少ない枚数のゴム板とで構成してなるものであって、中心軸線を含む縦断面内で、剛性板間のゴム板の外輪郭線形状を、前記中心軸線の側に窪む、曲線を主体とした括れ形状とし、その外輪郭線の最も窪んだ位置を、ゴム板の厚み中心線の一方側に偏せて配置してなるものである。

ここで、「外輪郭線の最も窪んだ位置」が、中心軸線と平行に延びる直線部分によって特定されるときは、その直線部分の中点を最も窪んだ位置とする。

なお、前記縦断面外輪郭線が、一以上の直線部分を含むものとしたときは、各直線部分の両端を、曲線に滑らかに連続させることが好ましい。

ところで、外輪郭線の延在形態は、中心軸線を含む、放射方向のいずれの縦断面内にても同一とすることが好ましい。
なお、この発明が、上下方向で、断面形状に変化をつけることで良い結果を得ていることと同様、中心軸線を含む放射方向の縦断面形状を、周方向で積極的に変化させることで良い結果を生む可能性もある。
また、防振装置に作用する変形入力が非対称な場合は、周方向に変化をつけた方が良い結果となる。

また好ましくは、対をなす剛性板のそれぞれに接着させたゴム板の、それぞれの剛性板に対する接着外縁位置を、一方の剛性板側で他方の剛性板側より中心軸線寄りに位置させるとともに、少なくとも、いずれか一方の剛性板に対する接着外縁位置を、剛性板の外縁よりも中心軸線側に位置させる。
なおここで、ゴム板の接着外縁位置とは、荷重の不作用下で、ゴム板の厚みが、剛性板間距離（特異部分は含まない）の１／１０まで減少した点をいうものとする。

また好ましくは、ゴム板の、剛性板に対する接着外縁位置を、ゴム板の縦断面外輪郭線の最も窪んだ位置の近くに存在する剛性板側で、他方の剛性板側よりも中止軸線寄りに配置する。

以上のような防振装置では、ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、その二等分面の一方側で他方側より大きくすることが好ましく、この場合、ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、ゴム板の前記縦断面外輪郭線の、最も窪んだ位置が存在する側で、他方側より小さくすることが好ましい。

この発明の、剛性板とゴム板との積層構造になる防振装置では、とくには、中心軸線に沿う方向の圧縮振動を、剛性板とゴム板との両者の作用による所要のばね特性の下で有効に支持できるとともに、ゴム板の変形に伴うエネルギの吸収によって、その振動を有効に減衰させることができる。

またこの防振装置では、それの中心軸線を含む縦断面内で、剛性板間のゴム板の外輪郭線形状を、その中心軸線側に窪む、曲線を主体とした括れ形状とするとともに、その外輪郭線の最も窪んだ位置を、ゴム板の厚み中心線の一方側に偏せて配置することにより、上述したような圧縮振動の作用に対し、ゴム板を、そこへの応力、歪等の局部的な集中なしに、剛性板の周縁から突出する向きに放射方向に弾性変形させることができ、併せて、このときの剛性板からの突出量を十分少なくして、圧縮変形されたゴム板の、他の構成部材等への干渉のおそれを有効に取り除くことがきる。

すなわち、ここでは、ゴム板が圧縮方向の力によって変形されて、剛性板の外縁より、中心軸線に対して放射方向外方側へ突出するに当り、その突出方向が、図５（ｂ）に示すような、中心軸線ＣＬと直交する方向とはならず、図の下方側もしくは上方側に幾分傾いた状態となり、このことによれば、図１に、下方側に幾分傾いた突出変形状態を例示するように、ゴム板の、下方側剛性板および上方側剛性板のそれぞれへの接着外縁部分およびその近傍には放射方向外方への引張応力がほとんど作用せず、また、そのゴム板の、剛性板からの突出部分では、ゴム板の圧縮変形後の、外輪郭線と剛性板とのなす角度がより大きくなる、上方側剛性板とのなす角度がβ_１であっても、その角度β_１は、図に一点鎖線で示す、従来技術におけるその角度βより小さくなって、ゴム板内に発生する引張応力が、従来技術に比して有効に緩和されることになり、しかも、ゴム板の放射方向外方への最大突出量が、従来技術のそれより少なくなるので、ゴム板それ自体への引張応力の発生等を効果的に抑制して、ゴム板への亀裂の発生、ひいては、防振装置への故障の発生を長期間にわたって十分に防止することができる。
なおゴム板このような変形形態は、有限要素法による解析によっても確認されている。

ここにおいて、前記外輪郭線が一以上の直線部分を含むものとし、その直線部分の両端を、曲線に滑らかに連続させた場合は、ゴム板の変形に起因する、そのゴム板への、応力および歪の集中を有効に防止することができる。

また、平面外輪郭形状を円形、多角形等とすることができるこの防振装置の、前記外輪郭線の延在形態を、中心軸線を含むいずれの方向の縦断面内にても同一とした場合には、防振装置から方向性を取り除いて、耐久性を、全周にわたって十分均等なものとすることができる。

そしてまた、対をなす剛性板のそれぞれに接着させたゴム板の、それぞれの剛性板への接着外縁位置の相互を結ぶ直線に対する、前記外輪郭線の最大窪み深さを、ゴム板の厚み程度まで、としたときは、ゴム板の所要の体積を確保して、ゴム板への応力および歪の集中を一層有効に防止することができる。
すなわち、最大窪み深さが、ゴム板厚みを越えると、たとえば引張応力の作用に対して、窪みの最深部に引張力が集中すること等に起因する、ゴム板、ひいては、防振装置の耐久性の低下が否めず、また、防振装置を成形型内で製造する場合の型抜き性の低下が否めない。

ところで、対をなす剛性板のそれぞれに接着させたゴム板の、それぞれの剛性板に対する接着外縁位置を、一方の剛性板側で他方の剛性板側よりも中心軸線寄りに位置させた場合は、ゴム板の接着外縁位置を中心軸線寄りとした側では、装置の圧縮変形時の、剛性板からの突出量が相対的に多くならないので、その突出変形に起因する、ゴム板内の引張応力が小さくなる。一方、接着外縁位置が、中心軸線から離れて位置することとなる側では、突出変形量が多くなるので、剛性板間のゴム板は、圧縮力の作用下で、傾め上方もしくは下方に向けて突出変形することになり、結果として、ゴム板の突出変形を、応力の集中等なしにより円滑に行わせることができる。

ここで、ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、その二等分面の一方側で他方側より大きくした場合は、装置の圧縮変形に当ってのゴム板の突出変形方向を、体積の大きい側から小さい側に向けてより大きく傾けることができ、これにより、ゴム板内に発生する引張応力をより一層緩和することができ、このことは、ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、ゴム板の前記縦断面外輪郭線の、最も窪んだ位置が存在する側で他方側より小さくした場合に特に顕著である。

ゴム板の、この発明に係る変形態様を例示する部分拡大断面図である。 この発明の実施の形態を示す、中心軸線を含む縦断面図である。 外輪郭線に引いた接線の、剛性板に対する交角の変化の態様を例示するグラフである。 形成型への剛性板の収納配置例を示す部分断面図である。 従来技術を示す説明図である。

図２は、この発明の実施形態を、中心軸線を含む縦断面で示す略線図である。
図示の防振装置１は、三枚の剛性板２と、二枚の、所要の物性を有するゴム板３とを、接着剤接着、加硫接着その他によって交互に積層してなるものであり、ここでは、防振装置１の中心軸線ＣＬを含む任意の縦断面内で、剛性板間の各ゴム板３の外輪郭線４の形状を、中心軸線ＣＬの側に窪む、一本以上の直線部分４ａを含むことを可とする、曲線を主体とした括れ形状とし、その外輪郭線４に引いた接線の、いずれか一方の剛性板２に対する交角、図では下方側に位置する剛性板２に対する交角θを、図３に、線分ａ，ｂ，ｃで例示するように、その剛性板２側から、他方の剛性板２側に向けて単調に増加させ、併せて、その外輪郭線４の最も窪んだ位置、いいかえれば、外輪郭線４が中心軸線ＣＬに最も近接する位置５を、ゴム板３の厚み中心線ｔｃの一方側、図では、下方側剛性板２の側に偏せて配置して防振装置１を構成する。
なおここで、外輪郭線４の最も窪んだ位置が、中心軸線ＣＬと平行に延びる直線部分をもって特定されるときは、前述したうように、その直線部分の中点をもって最も窪んだ位置とする。

このような装置１において、外輪郭線４が、図２に例示するような直線部分４ａを含むものとしたときは、各直線部分４ａの両端を、折曲部等を介在させることなく曲線に滑らかに連続させることが好ましい。

また好ましくは、円柱形状、角柱形状等とすることができる防振装置１の、前記外輪郭線４の延在形態を、装置１の中心軸線ＣＬを含む、放射方向のいずれの縦断面内においても同一のものとする。
なおここで、中心軸線ＣＬを含む、放射方向の断面形状を、周方向で積極的に変化させることによって良い結果を生じる場合もあることは先に述べた通りである。

そしてまた好ましくは、図２に示すように、対をなす剛性板２のそれぞれに、加硫、接着剤等によって積層させたゴム板３の、それぞれの剛性板２への接着外縁位置の相互を結ぶ直線ｌに対する、外輪郭線４の最大窪み深さｄを、ゴム板３の厚みのほぼ半分とする。

ところで、防振装置１の、金属板その他とすることができる剛性板２と、ゴム板３との所要の積層を、加硫成形型、射出成形型等の型内にて行うときは一般に、図４に部分断面図で例示するように、成形型６の成形面と、成形型６内に収納配置される剛性板２との間に幾分のクリアランスが存在することになるため、加硫成形、射出成形等をもってその剛性板２にゴム板３を積層するときは、そのクリアランス部分へのゴム材料の入り込みによって、剛性板２がその全体にわたってゴム被覆された状態となり、かかる場合は、成形型６から取り出した防振装置１につき、上述したような、ゴム板３の、剛性板２に対する意図した接着外縁位置の明確なる特定が困難になる。
そこでここでは、剛性板２に不可避的にライニングされることになるこのようなゴム被覆部分を、ゴム板３の、剛性板２への作為的な接着部分から除外することを目的として、ゴム板３の接着外縁位置は、剛性板２間のゴム板３の厚みが、それの最大厚みの１／１０まで減少した点を指すものとする。

さらにこの装置１では、対をなす剛性板２のそれぞれに接着させたゴム板３の、それぞれの剛性板２に対する接着外縁位置を、たとえば図２に示すように、一方の剛性板、図では下方側の剛性板２で、上方側の他方の剛性板２よりも中心軸線ＣＬ寄りに位置させ、併せて、少なくとも、いずれか一方の剛性板、これも図では下方側の剛性板２に対する接着外縁位置を、剛性板それ自身の外縁よりも中心軸線ＣＬ側に位置させることが好ましい。
ここで、より好ましくは、それぞれの剛性板２に対する、ゴム板３の接着外縁位置を、いずれの剛性板の外縁よりも中心軸線ＣＬ側に位置させる。

また好ましくは、ゴム板３の厚み二等分面、図２に示すところでは、ゴム板３の厚み中心線ｔｃの、中心軸線ＣＬの周りでの回転体にて形成される二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、その二等分面の一方側で他方側より大きくする。

そしてこの場合は、ゴム板３の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、ゴム板３の縦断面外輪郭線４の、最も窪んだ位置５が存在する側で、他方側より小さくすることがより好ましい。

このように構成してなる防振装置１によれば、先にも述べたように、とくには圧縮振動を、所要のばね特性の下で支持するとともに減衰させることができる他、その振動によるゴム板の圧縮変形に対し、ゴム板３を、応力、歪等の集中なしに弾性変形させるとともに、そのゴム板３の剛性板２からの突出量を十分小さく抑えることができる。

以上この発明の実施形態を図面に示すところに基いて説明したが、剛性板と、ゴム板との積層枚数を同数として、たとえば最上段のゴム板上に防振対象物等を載置することも可能である。

１ 防振装置
２ 剛性板
３ ゴム板
４ 外輪郭線
４ａ 直線部分
５ 最も窪んだ位置
６ 成形型
ＣＬ 中心軸線
ｔｃ 厚み中心線
θ 接線交角
ｌ 直線
ｄ 最大深み深さ

Claims (7)

1. 剛性板とゴム板とを交互に積層して、複数枚の剛性板と、剛性板と同枚数もしくはそれより一枚少ない枚数のゴム板とで構成してなる防振装置であって、
   中心軸線を含む縦断面内で、剛性板間のゴム板の外輪郭線形状を、前記中心軸線の側に窪む、曲線を主体とした括れ形状とし、その外輪郭線の最も窪んだ位置を、ゴム板の厚み中心線の一方側に偏せて配置してなる防振装置。
2. 前記外輪郭線を、一以上の直線部分を含むとともに、各直線部分の両端を、曲線に滑らかに連続させたものとしてなる請求項１に記載の防振装置。
3. 外輪郭線の延在形態を、中心軸線を含む、放射方向のいずれの縦断面内にても同一としてなる請求項１もしくは２に記載の防振装置。
4. 対をなす剛性板のそれぞれに接着させたゴム板の、それぞれの剛性板に対する接着外縁位置を、一方の剛性板側で他方の剛性板側よりも中心軸線寄りに配置するとともに、少なくとも、いずれか一方の剛性板に対する接着外縁位置を、剛性板の外縁よりも中心軸線側に配置してなる請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置。
5. ゴム板の、剛性板に対する接着外縁位置を、ゴム板の縦断面外輪郭線の最も窪んだ位置の近くに存在する剛性板側で、他方の剛性板側よりも中心軸線寄りに配置してなる請求項１〜４のいずれかに記載の防振装置。
6. ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、その二等分面の一方側で他方側より大きくしてなる請求項１〜５のいずれかに記載の防振装置。
7. ゴム板の厚み二等分面を隔てて位置するそれぞれのゴム板部分の体積を、ゴム板の前記縦断面外輪郭線の、最も窪んだ位置が存在する側で、他方側より小さくしてなる請求項６に記載の防振装置。

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