JPH01501333A - にないばね系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に　な　い　ば　ね　系 本発明はにないばね系に関するものである。特に本発明は、柔軟性引張ばね又は 圧縮ばねとして形成されたにないばねを持ったばね系に関するものである。

幅広く平坦な直線状のばね特性曲線を持つ柔軟性にないばねは多数の用途に対し て理論的には理想的な支え台又は吊り手である。しかしながら、実際に使用して みると、ばねの行程が余りに大きく、それと結び付いた高い材料負荷に、ばね材 料が鋼であれエラストマーであれ、柔軟性にないばね材料が耐えられないことで 挫折する。あるいは、ばね行程制限素子として作用するに、有効になる動作が余 りに堅いストッパーを必要とすることで挫折する。

より大きな特に動的荷重を受けている、より剛性の大きいｔｌ［的に全く堅いに ないばねに就いても、同様なことがあてはまる。

本発明の基本的課題は、特に柔軟性のある及び又は高負荷のにないばねにおいて 、動的荷重下であっても、大きい機械的クリープ強度と寿命を示し、直線状動作 範囲の限界におけるばね行程の限定が、クリープ強度の要求を一段と高めかねな い緩衝装置をそのために用いる必要なく、柔軟に？ｆＩ！Ｉの性質なく入ってく る、にないばね系を創作するにある。

この課題の解決のために創作された本発明によるにないばね系は、にないばねに 結合された双安定性制御ばねを備え、該制御ばねの二つの安定な最終姿勢が、に ないばねのばねたわみの方向に重なることを特徴とする。

本発明のこのにないばね系は次の二つの重要な主要利点を持つ：（１）制御ばね は高い又は最高の機械的強さのものでありうる、従りて制御ばねの不安定な特性 曲線領域において、結合特性曲線領域のにないばねの特性曲線を著しく変化させ ることなく、柔軟性にないばねを有効に保護できる、及び（２）過伸長された最 終領域から安定な最終領域を経て、事実上τのばね定数を持った不安定中間領域 を通り、それに続く制御ばねの復帰領域を通って、第二の安定な最終姿勢に至り 、更にはそれに続く第二の過伸長領域に移る、本発明のにないばね系に用いられ る制御ばねは、にないばね系中でにないばねの特性曲線に加算的に働く特性曲線 を持ち、その結果、本発明の原理に従うにないばね系の構成に、制御ばねのばね 特性曲線の動作部分を相当するように選ぶことにより、にないばね系の特性曲線 の姿に事実上無限の多様性が提供される。

しかしながら、それぞれの場合のばねのたわみに応じて、制御ばねの二つの安定 な最終姿勢の間にある不安定な中立領域が、多くの場合直線状のにないばねの動 作領域中にあるように、制御ばねを用いることが好適である。当業者には容易に 認められるように、このようなにないばね系を実現するためには使用しつるばね の組合せは多数ある。好適には、にないばね系は、にないばねが圧縮ばね又は引 張ばねであり、制御ばねが、にないばねの半径方向にある初応力を持フた圧縮ば ね又は引張ばね、又は多数の個々の圧縮ばね又は引張ばねの間にてこ系を介在さ せて又は介在させないで組合せた圧縮又は引張ばね組合せ、又は板ばね又は双安 定性重ね板ばねである、ように形成される。

特ににないばね系をもつ軸受又は支持台として使用すべきときには、にないばね が、その荷重が上からかかる支持体に、固定された支持台により半径方向に圧縮 されて初応力を与えられたゴム円板又はゴム板ばねが中心で結合されたゴム緩衝 素子である、ことが好適である。

なかでも、にないばねとして役立つゴム緩衝素子が格別に柔軟性に調整されたエ ラストマーより成るとき、又は穴あぎゴムばねとして形成されているとき、制御 ばねの相当する初応力により、極度に柔軟性であるが同時に極度に安定でありｍ 核的に堅固な支持台が得られる。この支持台は、制御ばねの相当して展開された 延性により、直線状にないばね動作領域から、柔軟に衝撃的性質なく、限界の漸 増領域に移る。

しかしながら、制御ばねは、軸方向の負荷を制御することによりにないばねのば ね特性曲線とばね挙動に影響を与えることができるのみならず、又相当する非対 称性形状により出現する非対称性な半径方向の力を補償することもできる。その 場合、このような半径方向の力のそのような補償に対して、当莱者は多数の実現 可能性を容易に用いることができる０次のような圧縮されたゴム円板を制御ばね として用いることによって半径方向成分の区分化された補償は格別に簡単にでき るようになる。即ち該ゴムばね円板は、半径方向に空所、隙間、溝又は開口を備 え、この隙間等は、それらの分布に相当して、ゴム制御ばね円板の半径方向の復 帰力を弱めるものであり、その場合それらの空所、隙間、溝又は開口は両端が開 き貫通状態となるように、あるいは一端は閉じられている状態となるように、形 成することができる。又、半径方向の制御ばねの非対称性は、ゴム制御ばね円板 を場所によって厚さの異なるものに形成することにより簡単に達成できる。

一つのにないばね系において予定された特性曲線を実現するために、柔軟性のに ないばねも過度に堅くはない制御ばねも必要とされる用途では、制御ばねのば特 表平１−５０１３３３　（３） ね行程を、にないばねに関して軸方向を通してばね行程制限ストッパーを用いて 制限することもできる。全にないばね系の特性曲線に及ぼすこのような制御ばね 制限等素子の間接的にすぎない持ち分に応じた作用により、このような制限スト ッパーは多くの用途の場合問題のないものである０円板の形の又は盆の形の制御 ばねを用いる場合には、これらの制御ばね行程制限素子は、制御ばねの上と下に あり少なくとも実質的に制御ばねに平行な、にないばねの荷重が上からかかる支 持体に固定又は弾性的に固定された円板として、形成されることが好適である。

本発明の他の実施態様に従って、制御ばねが、半径方向に初応力を与えられた、 軸受に関し半径方向に配置された、軸受の柔軟なにないばねの周縁を取巻くよう に配置された、エラストマー材料の円環板形の制御ばねであるときにも、制御ば ね行程制限素子を備えることが好適である。制御ばねのこのような配置では、に ないばねは、両方のハウジング部分が鉢状又はつり鐘形に形成され、隙間を隔て て軸方向に互いに重なった、二つの部分より成る軸受はハウジング中に配置され ることが好適である。制御ばねは、両方のハウジング部分の互いに重なった房壁 の間に詰められる。軸受のこの実施態様では、制御ばね行程制限素子は、軸受ハ ウジング壁面の中又は外に直接形成されることが好適である。

以下に本発明を、その一実施例により添付図面と結びつけて詳紬に説明する。

第１図は、にないばね系の一実施例を、軸方向を含む断面の略図で示したもので 、中央線の左の部分は期待される値を静的負荷を持った状態を示し、中央線の右 の部分は負荷を持っていない状態を示す。

第２図は、第１図に示された種類の制御ばねの特性曲線の一群を示したものであ る。

′ｆ％３図は、第１図に示された種類の柔軟性ゴムにないばねの特性曲線を示す 。

第４図は、第２図に示された種類の制御ばね特性曲線にｈｉ％３図に示された種 類のにないばね特性曲線を加えたものとしての、３４１図に示された種類のにな いばね系の特性曲線を示す。

第５図は、にないばね系の他の一実施例を、軸方向を含む断面で示したもので、 そこでは、図の左の部分の合軸断面の平面と右の部分の合軸断面の平面とは、軸 受の軸線の回りに９０°だけ相手に対して回転した関係にある。

３４１図中に略図で示されたにないばね系は、実質的ににないばね１と制御ばね ２から成る。にないばね１は柔軟性の円筒形の穴あきゴム緩衝素子であり、この ものはビーカー形ハウジング３中に配置されている。

ハウジングの底４は、にないばね１の支持台として役立つ、ハウジング３は例え ば穴６を持った外側のフランジ５を備えることができる。この穴を通してハウジ ング３は基本系に、例えば機械の枠に固定される。

制御ばね２は、その水平主面に対して少くとも実際的に対称的なプロファイルを 与えられたゴム円板であって、にないばね系の荷重が上からかかる支持体の役を する中心のスリーブ７を取囲んでいる。中心のスリーブはその外方の端領域より 厚く形成されている。

スリーブフの両端には断面異形の円板８．９が固定され、これらの円板は制御ば ね２のばね行程の制限素子としての役をしている。

制御ばねは分離された部分として前もって製作される。応力が除かれた状態では 、第１図から看取されるような仕方で挿入された場所では制御ばね２はハウジン グ３の内直径より大きい外直径を持つ、このことは、ハウジング３の上端部中に 挿入された後の制御ばね２が半径方向に圧縮されることを息吹する。制御ばねは 、妨害のない場合は、この歪を軸方向に凸又は凹に湾曲することによフてかわす 、その場合二つの湾曲は値としては等しい歪−残留応力極小値（Ｖｅｒｆｏｒ＋ ａｉｎｇｓら看取できるように半径方向に詰められた制御ばね２は、二つのエネ ルギー的に等価な安定な最終姿勢の形を示す、即ち”双安定性”である、一つの 安定な最終姿勢から他の最終姿勢への径行の際に、例えば制御ばね２の凸の最終 姿勢を圧潰して凹の最終姿勢にするときに、詰められた制御ばね２の主面の両側 に歪応力が同等に分布されていることを特徴とする中心を持つ不安定な中間領域 を通つて変化する。この領域では制御ばね２の軸方向のばね定数は事実上；であ る、８ｉ大のばね歪の領域に相当するこの不安定領域を通り抜けた後初めて、制 御ばね２の第二の安定最終姿勢、即ち現在記載されつつある機作例では凹に湾曲 した最終位置への自発的な復帰が起こる。その場合、個々の制御ばね２の特性曲 線が如何に経過するかは、第一に制御ばね２の圧縮の度合に左右され、第二に制 御ばねのプロファイルに左右される。このような制御ばねの複数個の典型的な特 性曲線の経過が第２図に略図で示されである。この図で、特性曲線の多かれ少な かれ負になっていることが目立つ部分は、予め応力を与えられた制御ばねの第二 の安定な最終姿勢への自発的な復帰又は曲り返しに相当し、第２図の右方の部分 における次第に上昇している特性曲線の枝は、制御ばねの凹形の過伸長に相当す る。

＝Ｓ図において、中央線ｌＯの右方では制御ばね２が、にないばね系が負荷され ていない状態で、凸の安定最終姿勢にあることが表わされている。中央線１゜特 表千１−５０１３３３　（４） の左方では、制御ばね２が、にないばね系が負荷されている状態で不安定な中立 姿勢にあることが示されている。

本来のにないばね１は円筒形の穴あきゴム塊である。該ゴム塊は、第１図から看 取できるように本実施例では、軸方向に予め応力を与えられていない又は殆ど与 えられていない状態で、直接に又は円板９の介在を経て間接的に、上方の応力が 加えられていない安定な最終姿勢にある制御ばね２に接するような、寸法を持っ ている。当業者ならば、この場合に使用目的の要求の度合いに応じて個々にばね １．２に初応力を広い範囲で任息に設けて置くことができることが、直ちに了解 される。

第１図に示されたにないばね系が使用される動作領域では、にないばねｌとして は役立っている穴あきゴム塊は、制御ばねの無いときは、第３図に示された特性 曲線の経過を辿る。この図では、第２．４図と同様に、下はばね力を、Ｓはばね 行程を示す。

第１図から看取できる様式で、にないばね１と制御ばね２を結合し組合わせると 、にないばねｌの特性曲線に制御ばね２の特性曲線が加わって、にないばね系の 合力特性曲線が得られる。第１図に示されたｆ！類のにないばね系のこのような 特性曲線の典型的な経過は、第４図にダラトとして示されている。この特性曲線 は、極端に柔軟性のある、即ち平坦に走る直線状の動作領域によって特徴づけら れている。加うるに需要によっては、続く漸増領域に柔軟性を以って移るにない ばね１を使用するのみで、にないばね系を更に柔軟なものにすることもできる。

しかしながら、にないぼね１を用いてｉ％３図に示された種類のばね特性曲線の 実現に可能であったものより、更に機械的に可成り堅いより大きな抵抗力のある エラストマーを制御ばね２に用いることができるから、比較的大きな力に対して 極端に柔軟な直線状ばね特性曲線を用いることができ持続的に用いることができ ることが、漸増領域への柔軟なり行よりも遥かに大きな意味を持つ。

第１図において既に記載した如く中央線１０の右に表わされているにないばね系 は、無負荷の状態に相当するものとする。更に、１１衝さるべき荷重を上から静 的に加えることにより、にないばね系は、第１図の中央線の左方に示された形に 移るものとする。これは、纂４図に示されたにないばね系の特性曲線の中間領域 の直線状部分に大体存在する静的動作点に相当するであろう、この荷重が支持台 ４に相対的に二つの軸方向で行う振動は、ここに記載されたにないばね系によっ て異常に柔軟に吸収され、しかも本来のにないばね１の最小の機械的負荷で吸収 される。

前記記載によって、例えばばね１．２の寸法及び又は採用材料の変更により、第 ４図に示された特性曲線の直線状部分の中央の領域から個々の場合に選ぶべき動 作点の初応力を、左又は右の周縁域に又さらには周縁領域を越えた点までずらす ことができることが、容易に看取される０個々の場合にこのような動作点をどこ に置くべぎかは、用途の個別的要求によって支配され、当業者かにないばね系の 常法通りの調整によって容易に定めうろことである。

終りに、にないばね系の他の実施例が第５図に表わされている。第５図に示され た断面は軸を含む断面である。この図で中央線の左の断面の平面と、軸受は第５ 図に示された中央線ｌＯの右の断面の平面とは、実際には互いに９０°の角度だ け開いている。従って、２個の断面の平面のうちの一つが図の面にあるとすると 、中央線で境を接する反対側の断面の平面は図の面に垂直である。

第５図に示された軸受けのハウジングは、軸方向で互いに反対の向ぎに動いて開 く、上にかぶさる錦秋又はつり鐘状の２個の部品からなる。これより後はこれら の部品は、簡単に”負荷側ハウジング部品”１１′ＥＬび”支持台側ハウジング 部品”１２と名付けられる。

第５図に描写では、軸受は静的荷重の作用を受けつつあるが、このことは図には 詳しくは表現されていない、従って、第５図の示す描写は、第１図に示された中 央線１０の左の部分の描写に相当するものである。

充分な半径方向の隙間を僅えて軸方向に重なった軸受ハウジング部品１１．１２ の間には、円環板の形の制御ばね２′が半径方向に圧縮されて詰められている。

軸受の振動の前進行程［１３，１４］及び戻り行程［１５，１６］の際の制御ば ねの行程を制限するために、互いに重なった両ハウジング部品の間には、ばね行 程−制限ストッパー１３．１４及び１５．１６が、互いに等しい角距をなし円周 上交番に置かれている形に形成されている。ストッパーの面１３．１４゜１５． １６は、それぞれ互いに［１３，１４；１５゜１６コ相補的で平行な斜面として 形づくられている。

これらの面は、−面では間に詰められた制御ばね環が過剰に陥没したり或いはア ーチ形に突出したりすることを防止し、他面では制御ばねの行程の急激な衝撃的 制限を行うことなく、制御ばねの引張荷重の下にＵＪ御ばね特性曲線の漸増的上 昇を徐々に招くように、適応させである。

第５図に示されたにないばね系の実施例では、荷重を受けるジャーナルとしての 即ちモーター固定のためのねじ込みピン１７と、支持台のジャーナルであり、そ れを経て軸受も又モーターブロック又はエンジンを運ぶ車体部分を結合されてい るねじ込みビン１８を備えた、格別頑丈なまとまった形に形成された、カブセ特 表千１−５０１３３３　（５） ル包封されたようなモーター軸受が対象とされている。

その他の点で、このにないばねの構成と軸受の特性曲線の調整可能性とは、第１ 図と関連させて詳綿に説明したものに相当する。

国際調査報告 昭和６３年７月　８日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．にないばね（１）と結合された双安定性制御ばね（２）を含み、該制御ばね の二つの安定な最終姿勢がにないばねのばねたわみの方向に重なっていることを 特徴とする、にないばね系。
2. ２．各ばねたわみに関し、制御ばね（２）の二つの安定な最終姿勢の間にある不 安定な中立点又は中立領域が、にないばね（１）の動作領域にあることを特徴と する、請求項１記載のにないばね系。
3. ３．にないばね（１）が圧縮ばね又は引張ばねであり、制御ばね（２）が、にな いばねに対し半径方向に初応力を与えられた圧縮ばね、又は引張ばね、又は多数 の個々の圧縮ばね又は引張ばねより成る圧縮ばね組合せ又は引張ばね組合せ、又 は板ばねであることを特徴とする、請求項１又は２記載のにないばね系。
4. ４．にないばね（１）がゴム緩衝素子であり、該素子の荷重が上からかかる支持 体（７）に、場所が固定された支持体によって半径方向に圧縮されて初応力を与 えられたゴム円板（２）又はゴム板ばねが中心で結合されていることを特徴とす る、請求項２又は３記載のにないばね系。
5. ５．にないばね（１）が、柔軟性のゴムばね、特に柔軟性の穴あきゴムばねであ ることを特徴とする、請求項４に記載のにないばね系。
6. ６．ゴム制御ばね円板（２）が軸方向に空所、及び又は貫通した溝、及び又は貫 通した開口を備えていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のにないばね 系。
7. ７．制御ばね（２）の自由ばね行程が、１個又は２個のばね行程制限素子（８， ９）によって制限されていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６ 記載のにないばね系。
8. ８．１個又は２個のばね行程制限素子が、にないばね（１）のばねのたわみの方 向に垂直に配置され固定された平面又は断面異形の緩衝円板（８，９）であり、 該円板はにないばね（１）の上から荷重を受ける支持体（７）に固定されたもの であることを特徴とする、請求項７記載のにないばね系。
9. ９．円環形の制御ばね（２）が、半径方向の初応力を受けて、軸方向に重なった 二つのハウジング部品の間に半径方向に方向を合わせて詰められ、そこでは制御 ばね行程の制限のためのストッパー〔１３，１４，１５，１６）が部分的に直接 ハウジング部品（１１，１２）からつくり出されていることを特徴とする、半径 方向の隙間を残して入れ子の関係で互いに挿入されている、軸受ハウジングの二 つの部分で、うえを軸方向に覆われている請求項２記載のにないばね系。
10. １０．緩衝面が円錐形マントルの面セグメントの形に形成され、該面セグメント が、振動の前進過程と戻り過程を制限するために、交番の順序で互いに等しい角 距を置いてにないばね（１１）を取囲むように形成され配置されていることを特 徴とする、請求項２記載のにないばね系。