JPH04165143A - 防振ゴムの設計方法 - 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】 （産業上の利用分野） 社 本発明は荷重変動に工か日か日しらず防振効果の落ちな
い防振ゴム形状に関するものであり、特に簡単にその形
状を求める方法及び形状に関する。

（従来の技術） 従来、負荷荷重が２倍程度になっても、防振効果か落ち
ない（−次固有振動数が一定となる。）防振ゴムとして
防衛庁規格ＮＤＳＦ７５０１Ｇ（艦船機器用防振ゴム）
の防衛庁規格ＥＳ形の防振ゴムがある。

（発明が解決しようとしている問題点）従来のものでは
、（１）荷重範囲が限られること。（２）七の形状を決
定する方法がわからないこと。（３）形状が円錐台形状
のものしかないこと。

（４）支））面積が限定されることなどの問題がある。

そのため、支持部の形状に合わせて防振ゴムを使うこと
ができない。荷重の変動が大き過ぎたり、衝撃などのよ
うに急激に荷重か加わる場合などは、使用することがで
きない。また、基本的な設、：１理念がわからないため
に、防振ゴムに金属のＩ？旦を取り伺け、一部の機械類
の防振支持用としてしか使えない。このため、負荷荷重
が変動する場合の防振、例えば、大きなものでは、地震
などのだめの建築物用の防振ゴム、鉄橋、高架道路用な
との防振ゴム、小さいものでは、配償系の防振コム、動
１、ｆ構造物中の小型モータ川防振ゴー、などに使用す
ることはできない。

本発明者は以」―のような従来の防振ゴムの諸欠点にか
んかみて種ノ／７５察研究した結果、本発明を完成する
に至ったものである。

（問題点を解決するｆ：めの−１段） よ この出願の荷重・変動に奉→ｂ−，ｈらず防振効果の落
ちない防振ゴム形状を簡午に求める防振ゴー、の設計方
法においては、下記の白）〜（６）の手順によって防振
ゴム形状を求めていく。

（１）荷重変動によらず一次固有振動数が一定となるよ
うな関係を満たす静的荷重：とたわみの関係式を求める
。これは、次の式で表される。

１０ｇ＋、、Ｐ　＝　　ｌｏｇ＋ｅ　Ｐｓ　＋　０．４
３４３　ａδＰ、１６たわみ０の時の荷重 δ　たわみ ａ　：　４ｗ’　ｆｎ’　／ｇ ｆｎ、固イ〕振動数 ｇ：重力加速度 この式をグラフで表したのが第１図である。

（図中ＰＩ、Ｐ２及びｆｎはそれぞれ、仮定した最小荷
重、最大荷重、−次固有振動数である。）（２）円柱形
状、直方体形状、円錐台形状、台形７１形状のばね定数
を求める式（形状係数、歪、ヤング率、縦、横、高さあ
るいは半径などに基づく式）を弾性理論に基づく式ある
いは実験による修！１″式により求める。例えば、円柱
形状の場合、ばね定数には、形状係数Ｓが１以下の場合
にで１ノえられる。ただし、ｄ：円柱の直径ε：歪 ｈ：円柱の高さ Ｓ　形状係数 Ｅ、ヤング率 Ｃある。他の形状の場合も同様に求められる。

（３）動的ばね定数を静的ばね定数に動的倍率を掛ける
ことによって表す。

ＵＪ的ばね定数は各種のゴム材料、周波数などによって
累なり、使用するゴム材料と周波数範囲を吟味Ｉ７て決
定する。普通は低い周波数の場合１〜２の値を用いる。

（４）形状係数を門、横、高さあるいは直径などで表し
、（＋）　、　（２）　、　（３）を連立させ、縦の↓
そさあるいは高さの方程式として表す。

例として、円柱形状の場合についての形状係数及び求め
た方程式を示す。

形状係数　Ｓ＝ｄ／４ｈ 求めた方程式 ％式％ ただし、 他の形状の場合も同様にして求められる。

（５）直径あるいは横の長さなどを設計する長さとして
！ｊ、え、（１）のグラフの直線の傾きを出し、たわみ
量を一定間隔で減らしていき、それに応した荷重を（１
）で求めた式あるいは直線から読み取り、（４）の直径
の長さ、縦の長さあるいは高さの方程式に入れ、荷重ご
との円柱形状、直方体形状などを求める。

（６）求めた各円柱形状、直方体形状などを重ね合わせ
て、その外形を連ねていくことにより、簡と 単に荷重変動に本＃ミらず防振効果の落ちない防振ゴム
形状を求めるものである。

よ 荷重変動に＃幸ホらず防振効果の落ちない防振ゴム形状
は」二記の方法によって求められた形状であり、円柱形
状、直方体形状、円錐台形状、台形台形状などを基にし
てそれぞれの高さを少しずつ変化させた形状を重ね合わ
せて、その外形を連ね合の形状を決定する過程を示し、
第３図−１〜第３図−３に求めた形状の鳥かん図をそれ
ぞれ示す。

（作　用） 防振ゴムの高さ及び幅は各基礎となる形状（円柱形状、
直方体形状など）を荷重範囲に応じてどの程度の大きさ
にするかにより、任意に決定することかできる。また、
ゴム形状の側面の形状もそれに応じて変化し、各種ゴム
の動的倍率を変化させてもゴム形状は変化する。しかし
、それらの関係は荷重とたわみに基づく高さの関係によ
って、規定されている。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明について更に詳しく説明する
。

よ 第１図は本発明にかかる荷重変動に≠＊市らず防振効果
の落ちない防振ゴム形状を簡単に求めるために使用する
固有振動数が一定となる荷重とたわみの関係を表すグラ
フである。このグラフはｌｏｇ＋ｅ　Ｐ　＝　　ｌｏｇ
＋ｓ　Ｐｅ　＋　０．４３４３　ａδの関係式に基づい
て、求めたものである。

ただし、Ｐｅ：たわみＯの時の荷重 δ：たわみ ａ二４ａ：２ｆｎ２／ｇ ｆｎ：固有振動数 ｇ：重力加速度 このグラフによって、負荷荷重ごとの円柱、直方体等の
基本形状（高さと直径あるいは横の長さ）が決定される
。

第２図−１〜第２図−３は第１図に基づいて求めた形状
の例を表す。第２図−１の（ａ　−１）〜（ａ−３）は
荷重に合わせて、円柱形状が変化している様子を示し、
外側の線を連ねたものが求める形状である。ゴムのヤン
グ率をＥで表し、（ａ−ｉ）と（ａ−２）は固有振動数
が１５Ｈｚの場合、（ａ−３）は９Ｈｚの場合を示して
いる。第２図−２の（ｂ−１）〜（ｂ−３）は同じく円
筒形状を基にして、形状を求めた例である。

図中に同じく、ゴムのヤング率をＥで表し、（ｂ−１）
と（ｂ−２）は固有振動数が１５Ｈｚの場合、（ｂ−３
）は９Ｈｚの場合を示している。第２図−３の（ｃ−１
）〜（ｃ−４）は直方体形状を基にして、形状を求めた
例である。図中に同じく、ゴムのヤング率をＥで表し１
文は直方体の横の長さ、αは動的倍率を示している。

第３図−１〜第３図−３は第２図−１〜第２図−３を基
にして求めた具体的な形状を示す。

（ａ−１）〜（ａ−３）は円柱形状を基とした場合の例
であり、（ｂ−１）〜（ｂ−３）は円筒形状のもの、（
ｃ−１）は直方体形状のものである。それぞれ第２図−
１〜第２図−３と対応している。第３図−４の（ｄ−１
）〜（ｄ−２）、第３図−５の（ｅ−１）〜（ｅ−２）
はそれぞれ円錐台、台形台を基とした予想形状である。

第４図−１〜第４図−３に示したのは、第３図−１〜第
３図−３で求めた形状を防振ゴム（この場合クロロプレ
ンゴム）で製作し、荷重−たわみ曲線を求めた結果を示
し、それぞれ、第４図−１、第４図−２，第４図−３は
第３図−１，第３図−２，第３図−３の（ａ−２）　、
　（ｂ−２）　。

（ｃ−１）と対応している。この荷重−たわみ曲線は一
般の線形の荷重−たわみ曲線を示さず、非線形性を示し
ていることが分かる。

第５図−１〜第５図−２は実際に負荷荷重を乃えｔ−１
場合に振動試験を実施し、固り振動数を調べた結果であ
る。それぞれ第５図−Ｉは（ａ、　−２）、（ｂ−２）
のゴム形状の結果である。第５図−２は第４図−３の１
／３のモデルのゴム形状の結果である５図中Ｐ　、　Ｍ
　、　Ｄは第３図−３のＰ、Ｍ　、Ｄと対応し、それぞ
れ満点しタイプ、中溝タイプ、深溝タイプを表す。第５
図−１では線ａＳの場合と珪較して、固有振動数が一定
値に近づくことか分かり、第５図−２では負荷荷重が変
化；−でも固イ１振動数かほぼ−・定となることが分か
る。

（発明の効果） よ 本発明による荷重変動に索士土らず防振効果の落ちない
防振ゴム形状を簡単に求める方法は以にのような構成よ
りなるものであり、非線形有限要素ｊノ、などを使い多
くの労力を要することなく、簡中に１１ｈ毛変動に≠素
士らず防振効果の藷ちない防振ゴー、形状を求めようと
するものである。本発明Ｉｉ大荷手から小荷重まで荷重
範囲を任意に設定でき、しかも接触面積や空間スペース
を任意に設定できる防振ゴムの設訓方法とその形状を示
した。

したがって、設Ｊ１する方の都合に合わせで製作できる
ところか大いなる利＋ｊ；、である。

また、これまでのように、防振支持する部分をあらかじ
め設定する必要はなく、飛躍的に設計の自由度が向−１
−する。いうまでもなく、使用する防振ゴムの種類は何
を使ってもかまわない。

したかっ−Ｃ１本発明は産業ト価値の極めて高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

よ 第１図は本発明にかかる荷重変動に功口短＃らず防振効
果の落ちない防振ゴム形状を簡単に求めるために使用す
る固有振動数が一定となる荷重とたわみの関係を表すグ
ラフである。第２図−１〜第２図−３は第１図を基に防
振ゴム形状を求める過程を示した図である６第３図−１
〜第３図−３は第２図−１−第２図−３を１．（にして
求めた具体的な形状を示す。第４図−１〜第４図−３に
示したのは、第３図−１〜第３図−３で求めた形状の防
振ゴムの荷重−たわみ曲線の実験結果を示している。第
５図−１〜第５図−２は第３図−１〜第３図−３で求め
た形状の防振ゴムの固有振動数を調べるだめの振動試験
結果を示したものである。 特許出願人　防衛庁技術研究本部艮筒井良三代理人・弁
理士　西　村　教　光 特開平４−１６５１４３（帥 手　　続　　　袖　　　正　　書 平成　３年　３Ｆ１１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の（１）〜（６）の手順によって得られる防振ゴ
   ムの設計方法。 （１）荷重変動によらず一次固有振動数が一定となるよ
   うな関係を満たす静的荷重とたわみの関係式を求める。 これは、次の式で表わされる。 ｌｏｇ＿１＿■Ｐ＝ｌｏｇ＿１＿■Ｐ＿■＋０．４３４
   ３ａδＰ＿■：たわみ０の時の荷重 δ：たわみ ａ：４π＾２ｆｎ＾２／ｇ ｆｎ：固有振動数 ｇ：重力加速度 （２）円柱形状、直方体形状、円錐台形状、台形台形状
   のばね定数を求める式（形状係数、歪、ヤング率、縦、
   横、高さあるいは半径などに基づく式）を弾性理論に基
   づく式あるいは実験による修正式により求める。 （３）動的ばね定数を静的ばね定数に動的倍率を掛ける
   ことによって表す。 （４）形状係数を縦、横、高さあるいは直径などで表し
   、（１）、（２）、（３）を連立させ、縦の長さあるい
   は高さの方程式として表す。 （５）直径あるいは横の長さなどを設計する長さとして
   与え、（１）のグラフの直線の傾きを出し、たわみ量を
   一定間隔で減らしていき、それに応じた荷重を（１）で
   求めた式あるいは直線から読み取り、（４）の直径長さ
   、縦の長さあるいは高さの方程式に入れ、荷重ごとの円
   柱形状、直方体形状などを求める。 （６）求めた各円柱形状、直方体形状などを重ね合わせ
   て、その外形を連ねていくことにより、簡単に荷重変動
   にかかわらず防振効果の落ちない防振ゴム形状を求める
   。