JPH03504532A - 粘弾性ダンパー - 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】 粘弾性ダンパー 発明の分野 本発明は、特に機械工学の分野における粘弾性ダンパーに関する。このダンパー は、バイブラインを含む諸装置の振動。

または非常事態や地震によってもたらされる動力学的負荷を効果的に吸収しうる ものである。

従来の技術 粘弾性ダンパーの作動効率を表わす主なパラメータは、抵抗係数である。一般に 、ダンパーの抵抗係数が大きいほど。

その作動効率は高くなる。

ダンパーの抵抗係数は、使用されている流体の粘度、およびダンパーの構造によ って左右される。

流体の粘度が高くなると、ダンパーの抵抗係数も大きくなり、従って１作動効率 はよくなるが、もし流体の粘度がある限界以上に高くなると、ダンパーの作動時 に、流体が不連続性となり１作動効率は低下する。従って、ダンパーの作動効率 を高めるために、構造の設計を改良することが、主として行なわれている。

横断面が円筒形を呈し、かつ粘稠流体が充填されている開放容器と、この容器の 中に、その側壁との間に間隙を設けて挿入され、かつ制動するべき装置に取りつ けるようになっているピストンとを備える粘弾性ダンパーは公知である。

前記ピストンは、円筒状のもので、その開口側は、容器の底壁に向かっている。

このピストンと容器の側壁との間の隙間は、これら要素相互間における所定の運 動の振幅より大でなければならない（ファラデーイー・ベリヒテ（ＶＤＩＢＥＲ ＩＣＨ丁Ｅ、　Ｎｏ、６０３．１９８６年、２６３−２９１ページ、「粘性ダン パーによる装置におけるパイプラインの振動の減衰（ＤｉｅＲｅｄｕｚｉｅｒｕ ｎｇ　　Ｖｏｎ　　Ｒｏｈｒｌｅｉｔｕｎｇｓ−ｓｃｈｗｉｎｇｕｎｇｅｎ　　 ｉｓ　　Ｂｅｔｒｉｅｂｕｎｄ　ｉｓ　５ｔｏｅｒｆａｌｌ　Ｍｉｔｔｅｌ　ｖ ｉｓｋｏｓｅｒ　Ｄａｅｍｐｆｅｒ）Ｊ　、ヴｚ’クイツシュ（Ｗ、　Ｋｕｉｔ ｚｓｃｈ）　、ベルリン（Ｂｅｒｌｉｎ）　、カー・プリニック（Ｋ　、　Ｄｅ ｌｉｎｉｃ）、およびエフ・ツェルマイヤ・エルランゲン（Ｆ　、　Ｚ　ｅｒｒ ｍａｙｒ　Ｅ　ｒｌａｎｇｅｎ）参照）。

上述のような構造のダンパーは、世界中のほとんどすべての工業国において、制 振装置として使われている。

例えば、制振されるべき装置で発生した振動等による動力学的負荷が、粘稠流体 で充たされている容器の中のピストンに作用すると、ピストンは、容器の内部で 移動する。そのため、流体に変形（流体の相互の層変位）が生じ、その流れは。

隙間が減少していく領域から、隙間が増大していく領域へと向かう。

流体の変形度によって、ピストンの動きに対する粘稠流体の抵抗力が決まり、ひ ていては、ダンパーの抵抗係数が決まる。

前記流体の抵抗により、ピストン、従って制振するべき装置の移動速度は低下し 、振動は抑制される。

しかし、このような構造のダンパーは、作動効率があまりよくない、よく知られ ているように、このような構造のダンパーでは、抵抗係数が大きいほど、ピスト ンと容器の側壁との間の間隙が小さくなるので、ダンパーの作動効率を高めるた めには、この間隙を小さくしなければならない。

しかし、上で述べたように、上記間隙は、容器の側壁に対するピストンの変位の 所定の振幅以上でなけれはならないため、ダンパーの作動効率は低下する。

！」匹」矢」Ｌ旬一 本発明の主な目的は、各要素が、ダンパーの抵抗係数を高め、かつダンパーの作 動効率を高めるように配置されており、それにより、ピストンと、容器の側壁と の間の隙間を、側壁に対するピストン変位の所定の振幅以上に保つようになって いる粘弾性ダンパーを提供することである。

本発明によれば、上で述べた目的を達成するため、粘稠流体用の容器と、前記容 器内に挿入されたピストンとを備える粘弾性ダンパーにおいて、ピストンが、前 記容器の中に設けた少なくとも一つのケーシングにより包囲され、容器の側壁と 、前記容器の中に設けられている全部の要素とが、相互に間隙を有しており、か つ各ケーシングが、容器の底壁に沿って、あらゆる方向へ独立して動くことがで きるようになっているものが提供される。

ケーシングとピストンおよび容器の側壁との間に間隙を設けであるため、ダンパ ーの抵抗係数は増大し、また隣接する要素間、即ち、ピストンとケーシングとの 間、ケーシングと容器の側壁との間の間隙は減少する。

さらに、ケーシングが多数あると、隣接するケーシング間の間隙は小となり１作 動効率はより向上する。

各ケーシングは、容器の底壁に沿ってあらゆる方向へ独立して動くことができ、 そのため、容器の側壁に対するピストン運動の振幅は、各間隙以上の値となる。

容器に収容される全部の要素、および容器の側壁を、それぞれ円筒形とするとと もに、互いに同軸とし、かつこれらの円筒状要素間の間隙は、ピストンから遠ざ かるにつれて大きくし、かつ互いに隣接する２つの円筒状要素の半径比は一定と するのがよい。

各円筒状要素の関係位置は１弾性部材により保たせである。

実験の結果１本発明によるダンパーは、非常に優れた作動効率を発揮することが 確かめられた。

前記弾性部材は、円筒状要素間の間隙内に設けるのがよい。

弾性部材をこのように配置することにより、構造は、より簡単となる。

ピストンは、円筒形とするのがよく、またダンパーには。

円筒状の錘りを、その基部が容器の底壁に沿ってあらゆる方向へ動くことができ るようにして、容器の底部に設け、かつピストンの中で半径方向に間隙ができる ようにして設けるのがよい。

このような構成とすることにより、ダンパーの抵抗係数は大きくなり、従って１ 作動効率は向上する。つまり、ダンパーの作動時、ピストンは、動くにつれて、 錘りを動かし、この錘りが容器の底壁上を滑動することにより、ピストンの動き に対する抵抗は増大する。

また、ダンパーの抵抗係数が増大するのは、作動中互いに動く要素（ピストン及 び錘り）間に、もう一つの間隙ができるためである。

錘りを設けたことにより、錘りが排除する分だけ、流体の節約となる。そのため 、特に大型のダンパーにおいて、経済的効果が大きくなる。

図面の簡単な説明 以下、添付の図面を参照して、本発明の好適実施例を詳細に説明する。それによ り１本発明を一層よく理解できることと思う。

第１図は、本発明によるダンパーの縦断正面図である。

第２図は、第１図の線■−■における横断面図である。

見匪立願産叉五五 本発明の粘弾性ダンパーは、基台（図示せず）に固定された開放型円筒状容４１ （１）（第１図参照）を備えている。容器（１）には、粘度が１００Ｐ〜１００ ＯＯＰの範囲の流体（２）が充填されている。粘稠なこの流体としては、例えば ２０℃で約１５００Ｐの動力学的粘度を有するオルガノシリコン・ポリマーが適 当である。

容器（１）の中には、それと同軸をなし、かつ制振するべき装ｗ（４）に固着さ れた円筒状ピストン（３）が設けられている。

ピストン（３）は、有頂円筒形をなし、その開放側は、容器（１）の底壁（５） と面しており、かつ、容器（１）の底壁（５）に対して自由に動けるようになっ ている。また、ピストン（３）は、それと同軸をなす円筒状ケーシング（６）に より包囲されている。

容器（１）の側壁（７）、すべてのケーシング（６）、およびピストン（３）相 互間には間隙がある。ケーシング（６）は、流体の中に完全に没入するとともに 、半径の異なるものが同心円状に並べられ、かつそれぞれ隣接する２つの要素、 即ち容器（１）の側壁（７）、円筒状ケーシング（６）２およびピストン（３） の半径比が一定となるような寸法となっている。

つまり、ｒ４を、側壁（７）の内径、ｒ□＋　　ｒ！＋　　ｒ、を１円筒状ケー シング（６）の半径、かつｒ、をピストンの半径とすれば、ｒ４／ｒ、：ｒｉ／ ｒｚ＝ｒｌ／ｒ１＝ｒｌ／ｒ＠となり、かつｒ、＞ｒ。

＞　ｒ、＞　ｒ、）　ｒ、である（第２図参照）。

このような半径比は、ダンパーの抵抗係数の点において最適である。この半径比 を、具なる値にすることもできる。しかし、そうすると、ダンパーの抵抗係数は 、若干低くなる。

ケーシング（６）の数は、ダンパーの抵抗係数が最適となるように、解析的に、 あるいは実験的に決められる。この値は、制振するべき装置の動力学的特性に依 存している。

ケーシング（６）の数は、上記以外とすることができる。その場合、ダンパーの 抵抗係数は、望ましくない値となるが。

ケーシング（６）を備えていない類似のダンパーにおけるよりは高くなる。

あらゆる間隙は、ケーシング（６）の高さ以上となっている流体（２）の上層部 を介して、互いに連通されている。

ピストン（３）と、それに隣接するケーシング（６）との間。

および隣接するケーシング（６）同士の間の各ｒｌｆＩ隙内には、ピストン（３ ）、ケーシング（６）、および容器（１）の側壁（７）が同軸に保たれるように １弾性部材（８）が設けられている。

各弾性部材（８）は、容器（１）の底壁（５）に当接するＶ字形板ばねからなり 、このばねの先端である上端は、別々の円筒状要素（３）（６）を押圧している 。

別の構成とすることも可能である９例えば弾性部材（８）を。

ケーシング（６）の高さ以上としたり、また弾性部材（８）の型式を別のものと することもできる。

容器（１）の中には２円筒形の錘り（９）が設けられ、その底部は、容器（１） の底壁（５）に沿って自由に動けるようになっており、かつ錘り（９）とピスト ン（３）の内面との間には、半径方向の間隙が形成されている。このダンパーは 、錘り（９）を備えないものとすることもできる。

本発明の粘弾性ダンパーは１次のように作動する。

制振するべき装置（４）から発生している動力学的負荷がピストン（３）に作用 すると、ピストン（３）は、容器（１）の内部で移動し、その動きは、円筒状ケ ーシング（６）及び錘り（９）に伝えられる。すると、ピストン（３）及びケー シング（６）は。

相対的に動く。

ピストン（３）及びケーシング（６）のこの動きにより、粘稠流体（２）は変形 し、流体（２）は、減少する間隙領域から増大する間隙の方へ流れて行き、ピス トン（３）の動きに対する抵抗を増大させる。

公知のように、ダンパーの抵抗係数、従ってダンパーの作動効率が高いほど、前 記間隙を形成し、かつ相対的に動きつるようになっている要素間の間隙は小さい 、従って、隣接する要素（３）（６）（７）間の間隙を小さくさせるようになっ ているケーシング（６）を備える本発明の粘弾性ダンパーにより、作動効率は高 められる。各ケーシング（６）を、容器（１）の底壁（５）に沿ってあらゆる方 向へ独立に動けるように構成しであるため、ピストン（３ンを、容器（１）の側 壁（７）に対して、所望の運動振幅を有するものとすることが可能である。

ピストン（３）、もしくは隣接する対の要素であるケーシング（６）のうち一つ が、隣接するケーシング（６）の方へ動くと、ケーシング（６）は、粘稠な流体 （２）の変形により、同じ方向へある程度動く、それにより、ダンパーの作動効 率は、多少低下させられる。しかし、隣接要素（３）（６）（７）間の間隙の減 少は、ケーシングの動きによるよりも更に大きな効果を、ダンパーの作動効率に 及ぼすため、全体として、ダンパーの作動効率は向上する。このことは、実験に よって確かめられている。

ピストン（３）の作用に伴って、錘り（９）は、容器（１）の底壁（５）の上を 滑動し、それにより、ピストン（３）の動きに対して抵抗が生じる。そのため、 ダンパーの作動効率は、さらに高められる。

弾性部材（８）により、ダンパーが装置（４）からの各負荷を、吸収する際にお けるピストン（３）、円筒状ケーシング（６）。

および容器（１）の側壁（７）の同軸配列が保たれる。

本発明によるダンパーを、通常の振動試験機にかけて、その抵抗係数を測定した 。

粘稠流体が入った円筒状容器（７）を、試験機の振動台に載せ、かつ円筒状ピス トン（３）を、抵抗力測定手段を介して。

固定基台と接続した。抵抗力測定装置により、容器の振動中、容器に対する粘稠 流体中のピストン運動の抵抗力を測定した。

抵抗係数は、容器に対するピストンの運動速度と、抵抗力の比として算出した。

実験は、振幅２■、容器の振動筒８４〜３０翫で行なった。

テストに用いたダンパーの寸法は１次の通りである。

ピストンの内径１０８■、容器の直径２０６■。

ケーシングの直径（■）：Ｄ、＝１１７．０．＝１２７．　Ｄ、＝１３８゜Ｄ４ ＝１４９．　Ｄ、＝１６２．　Ｄ、＝１７５．　Ｄ、＝１９０．　リングの高さ １６２閣、ケーシングの厚さ１．５鵬。

錘りの高さ１６２閣、重量４ｋｇ、ピストンが流体中につかっている長さ１５０ 〜１６５ｍ、流体は、２０℃における動力学的粘度１５００　Ｆ、密度０．９６ のオルガノシリコン・ポリマーを使用した。

粘弾性ダンパーの実験データを、次の表に示す。

（以下余白） １　従来のダン″−。、４８　　０．３５　　０，３０　　０．２５　　０．２ ７（ケーシングなし） ２　ケーシング１個 直径り、＝１２７ｍ　　　　　　　　Ｏ，８７０，６３０，５００，３００，３ ０錘りなしく円筒状要 素の半径比不適切） ３　ケーシング１個 直径り、＝１４９＋ｍ　　　　　　　　　１．７９　　１．３２　　１．０４　 　０．７９　　０．６６錘りなしく半径比適切） ４　ケーシング１個 直径Ｄ４＝１４９■　　　　　　　３．２６　　２．１４　　１．６０　　１． ２２　　１．１６錘り使用 ５　ケーシング３個 直径−＝１２７醜 Ｄ４＝１４９謡、ｍ；１７５■　　　　７．１８　　４．６９　　３，６６　　 ２，７４　　２．２０錘りなしく半径比適切） ６　ケーシング７個 直径り、＝１１７■ Ｄ、＝１２７園、　Ｄ、＝１３８■ Ｄ、＝１４９■−Ｄｇ”１６２■　　　２０．６０　１３．２０　９．５３　７ ．２４　　５．７０［１，＝１７５閣、賜＝１９０■ 錘りなしく半径比適切） 表から分かるように、ダンパーにケーシングを設けたことにより、（表中、２〜 ６番）、ケーシングを備えない通常のダンパー（表中、１番）と比較して、ダン パーの抵抗係数は大きくなっている。

また、円筒状要素が適切な半径比になっているダンパー（３番）の抵抗係数は、 半径比が不適切な類似のダンパー（２番）のそれよりも大である。

錘りを備えるダンパー（４番）の抵抗係数は、錘りを使用しない類似のダンパー （３番）のそれよりも大である。

東上の 本発明は、バイブラインを含む各種装置から１例えば振動によりもたらされる動 力学的負荷を吸収するのに使用しうる。

国際調査報告 □−””””−ＰＣＴ／ＳＬ＋　８９７０００５８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体（２）を入れる容器（１）と、容器（１）内に設けたるピストン（３） とを備え、かっ前記要素（１）（３）の一方を、制振するべき装置（４）に取り 付けるようになっている粘弾性ダンパーであって、 ピストン（３）が、容器（１）の中に設けた少なくとも一つのケーシング（６） により包囲され、 容器（１）の側壁（７）と、前記容器（１）の中に設けられているすべての要素 （３）（６）とが、互いに間隙を保って配置され、各ケーシング（６）が容器（ １）の底壁（５）に沿ってあらゆる方向へ独立的に動くことができるようになっ ていることを特徴とする粘弾性ダンパー。 ２．容器（１）の中に設けられたすべての要素（３）（６）と、容器（１）の側 壁（７）とが、それぞれ円筒形をなすとともに、互いに同軸をなし、これら円筒 状の要素（３）（６）（７）の間の間隙は、ピストン（３）から遠ざかるにつれ て増大し、かつ互いに隣接するいずれか２つの円筒状要素（３）（６）（７）の 半径比は一定であり、さらに、弾性部材（８）により、前記円筒状要素（３）（ ６）（７）の相互の位置を保つようにしてあることを特徴とする請求項１記載の 粘弾性ダンパー。 ３．弾性部材（８）を、円筒状要素（３）（６）間の間隙内に設けたことを特徴 とする請求項２記載の粘弾性ダンパー４．容器（１）の底壁（５）に当接させた 円筒形の錘リ（９）を設け、その底部は、容器（１）の底壁（５）上を、あらゆ る方向へ動くことができ、かっ前記錘リ（９）は、円筒状のピストンとの間で、 半径方向の間隙ができるように位置していることを特徴とする請求項１〜３のい ずれかに記載の粘弾性ダンパー。