JPH0571566A

JPH0571566A - 絶縁装置装着アセンブリ

Info

Publication number: JPH0571566A
Application number: JP4028317A
Authority: JP
Inventors: Peter J Balsells; ピーター・ジエイ・バルセルス
Original assignee: PETER J BALSELLS
Current assignee: PETER J BALSELLS
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-03-23
Also published as: EP0499119A1; DE69202351T2; US5358224A; EP0499119B1; ATE122437T1; DE69202351D1

Abstract

(57)【要約】【目的】たわみが大きく、良好な振動絶縁特性並びに
弾性範囲及び過負荷保護範囲で高いエネルギ蓄積能を有
する絶縁装置装着アセンブリを提供する。【構成】本絶縁装置装着アセンブリ２０は、支持構造
体２２と、機器２４と、支持構造体２２と機器２４との
間に設けられる絶縁装置２６とを備える。絶縁装置２６
は、支持構造体と機器との間の機械的な振動の伝達を減
少させる。絶縁装置２６は、互いに相互に接続された複
数の傾斜コイル３０を備えている。傾斜コイル３０は、
支持構造体２２又は機器２４の機械的な振動により特定
の範囲内でその中心線３２に対してほぼ垂直な荷重方向
に沿ってたわむことに応答して作動する。すなわち、傾
斜コイル３０の作用により、絶縁装置２６は、ほぼ一定
の力を荷重方向に生じる。また、傾斜コイル３０が特定
の範囲を越えてたわんだ時には、絶縁装置２６は十分に
大きな力を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、衝撃及び振動を
制御するための装置に関する。より詳細には、本発明
は、ある種の装置から発生する振動及び衝撃から構造体
を保護するように支持するため、又は繊細な機器をこの
機器が装着されている構造体から発生する衝撃及び振動
から保護するために有用な絶縁装置装着アセンブリに関
する。

【０００２】

【従来の技術】振動絶縁装置の最も基本的な形態として
は、機器と支持構造体との間を相互に接続する弾性部材
が考えられる。その機能は、振動する支持構造体から機
器へ伝達される運動の大きさを減少させ、あるいは、機
器から支持構造体へ伝達される力の大きさを減少させる
ことである。

【０００３】絶縁装着は一般に、２つの一般的なタイプ
に分類することができ、１つはエラストマ絶縁装置であ
り、もう１つは金属製のバネ絶縁装置である。

【０００４】エラストマ絶縁装置は、合成ゴムあるいは
天然ゴム又は同様のものから形成することができ、その
ような絶縁装置は広く利用されている。その理由は、エ
ラストマ絶縁装置は、選択した剛性を有するいかなる選
択した形状にも都合良く型成形することができ、また金
属製のバネ絶縁装置よりも内部緩衝が大きいからであ
る。更に、エラストマ絶縁装置は通常、金属製の絶縁装
置よりもスペースが小さくて済み、軽量である。エラス
トマ絶縁装置は、金属製のインサートに接合して機器と
支持構造体の間の取り付けを簡単にすることができる。
プラスチック材料も、その特性がゴム又は剛性ゴムエラ
ストマの特性と同様であれば用いることができる。

【０００５】金属製のバネ絶縁装置は一般に、静的なた
わみの要求が大きい場合又温度及あるいは他の環境条件
がエラストマ絶縁装置に適合しない場合に用いられる。

【０００６】金属製のバネ絶縁装置の中では、螺旋コイ
ルバネが最も広く使用されている。一般に、螺旋バネは
ストック又はワイヤを螺旋型に鍛造加工することにより
形成され、その螺旋の軸線に沿って荷重を受ける。螺旋
バネは通常、以下に詳細に説明するように直線的な荷重
−たわみ特性を有している。このタイプのバネは最も簡
単で、最も広く用いられているエネルギ蓄積絶縁装置で
ある。

【０００７】螺旋コイルバネは非常に大きなたわみを有
するが、比較的絶縁特性に乏しい。この特性は、エラス
トマ製の絶縁装置とは対照的であって、エラストマ絶縁
装置は良好な絶縁性を有するがたわみ範囲が限定され
る。荷重−たわみ特性に関しては、エラストマ絶縁装置
は一般に放物線状の曲線を示し、従って、力とたわみの
間には非線形の関係が生ずる。すなわち、エラストマ絶
縁装置に、最初に穏やかにそしてその後に増加する圧縮
荷重を加えると、大きな剛性が生じて生ずる力が増大
し、これにより増加する衝撃吸収手段が提供される。

【０００８】螺旋コイルバネ絶縁装置とエラストマ絶縁
装置とが異なった特性を有するために、これら２つの絶
縁装置を組み合わせて各々の最善の特性を利用しようと
する試みが良く行われる。しかしながら、そのように組
み合わせた絶縁装置の有効性は、以下に詳細に説明する
ように許容できるものではない。

【０００９】絶縁装置の有効性は多くのファクタにより
決定される。それらのファクタとしては、エネルギ吸収
能力、伝達能力、絶縁装置の自然周波数、緩衝比すなわ
ち臨界緩衝の割合、絶縁装置の過負荷能力の絶縁周波数
等がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高度のたわ
みと共に、良好な絶縁特性並びに弾性及び過負荷防止範
囲内における高いエネルギ蓄積能力を有する絶縁装置装
着アセンブリを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁装
置装着アセンブリは、支持構造体と、機器と、上記支持
構造体と機器との間に配設されこれらの間の機械的な振
動エネルギの伝達を減少させる絶縁装置とを備えてい
る。より詳細には、上記絶縁装置は、互いに相互に接続
された複数の傾斜コイルを備え、これら傾斜コイルは、
支持構造体及び機器の一方の機械的な振動により荷重方
向に沿って特定の範囲内でバネアセンブリが変形するこ
とに応じて、絶縁装置にほぼ一定の力を生じさせる。

【００１２】また、本発明の絶縁装置は、バネが上述の
特定の範囲を越えて変形した時に、支持構造体と機器と
の間にかなり大きな力を生ずるように作用する。

【００１３】このようにして、本発明は、支持構造体と
機器の間の大きな変形を受け入れることができ、従っ
て、大きな荷重の許容値を有する遷移衝撃荷重を吸収す
ることができ、大きな過負荷防止を提供する。従って、
本発明の傾斜コイル型の絶縁装置は、上述の螺旋バネ及
びエラストマ絶縁装置あるいはこれらを組み合わせたも
のよりも優れた特性を提供する。これにより、本発明
は、バネ、エラストマあるいはこれらの組み合わせであ
る従来技術の絶縁装置とは大きな違いがある。

【００１４】より、本発明の絶縁装置は、複数の傾斜コ
イル手段を備え、特定の範囲を越えてバネにより与えら
れた大きな力は最大で、特定の範囲において傾斜コイル
型の手段により生ずるほぼ一定の力の約１１倍となる。

【００１５】また、弾性材料手段を複数のコイルの周囲
及びそれらの間に配設することができ、これにより絶縁
装置の絶縁効率を変更する。この点に関して、絶縁効率
は、動的な入力と、この動的な入力により除した動的な
出力との更に等しいものと考えることができ、上記絶縁
効率は、振動エネルギが上記絶縁装置を通過しない時す
なわち動的な出力が０である時に、１００％となる。

【００１６】本発明の一実施例においては、弾性材料は
コイル手段全体にわたって中実の断面を有しており、こ
の断面により、十分大きな力はほぼ一定の力の約３倍と
なることができる。

【００１７】本発明の他の実施例においては、弾性材料
は中空の断面を有し、この場合においては、十分大きな
力は、ほぼ一定の力の約７倍となる。

【００１８】上記いずれの実施例においても、複数の相
互に接続されたコイルの端部を接合し、これにより、円
形あるいは非円形の形状とすることのできる連続的なコ
イルバネを形成することができる。

【００１９】本発明は更に、弾性材料が複数のコイルに
接合されるかあるいは接合されない実施例を含む。

【００２０】本発明の別の重要な特徴は、相互に接続さ
れた複数のコイルが楕円形状を有する場合に、支持構造
体と機器との間に変位を生じさせ、これによりコイルの
短軸に沿って絶縁装置に荷重を与えるようにする手段を
備えることである。また、支持構造体と機器との間に変
位を生じさせ、これによりコイルの長軸に沿って絶縁装
置のバネ手段に荷重を与える手段を設けることもでき
る。

【００２１】より詳細には、絶縁装置は、支持構造体と
機器との間に設けられた時には、絶縁装置の共鳴周波数
において約０．０２５の緩衝比を有する複数の傾斜コイ
ルにより、機械的な振動エネルギを吸収するように作用
する。この実施例においては、弾性材料手段を複数のコ
イルの周囲及びそれらの間に設け、上記緩衝比を増大す
ることができる。弾性材料手段が中実の断面を有する時
には、絶縁装置のバネ手段の共鳴周波数における緩衝比
は約０．２まで増大され、また弾性材料手段が中空の断
面を有する時には、絶縁装置のバネ手段の共鳴周波数に
おける緩衝比は約０．１まで増大させることができる。

【００２２】本発明の更に別の実施例においては、複数
の傾斜コイル及びこれら傾斜コイルの周囲及びそれらの
間に設けられた弾性材料を有する同様の絶縁装置が提供
され、支持構造体と機器との間の機械的な振動の伝達を
減少させると共に、より重要な支持構造体と機器との間
の低圧シールを提供する。

【００２３】作動の際に、支持構造体と機器との間に配
設された本発明の絶縁装置は、機械的な振動エネルギを
吸収する手段を提供し、これにより、支持構造体と機器
との間で振動及び衝撃を絶縁を行う。絶縁装置は複数の
傾斜コイルを備え、これらの傾斜コイルは、これら複数
の傾斜コイルとほぼ同一の寸法及び線径（ワイヤ直径）
のコイルを有する螺旋バネのエネルギ吸収係数の約２倍
のエネルギ吸収係数を有する。

【００２４】絶縁装置のエネルギ吸収能力に関しては更
に、弾性材料手段を複数の傾斜コイルの周囲及びこれら
の間に設けてエネルギ吸収係数を増加させることができ
る。弾性材料手段が中実の断面を有する場合には、エネ
ルギ吸収係数は、螺旋バネに比較して約３．５倍まで増
大させることができる。弾性材料手段が中空の断面を有
する場合には、エネルギ吸収係数は、螺旋バネに比較し
て約２．２倍まで増大させることができる。

【００２５】本発明の効果及び特徴は、図面を参照しな
がら以下の詳細な記載を読むことにより明らかとなろ
う。

【００２６】

【実施例】上に説明したように、従来技術のアイソレー
タすなわち絶縁装置は、図１に示す螺旋バネ１０と、図
２に示すエラストマ１２とを有していた。図１及び図２
には螺旋バネ及びエラストマは共に圧縮された状態で示
されている。力Ｐ_H。Ｐ_Eに応じて、螺旋コイルバネ１０
及びエラストマ１２はそれぞれ、変形Ｄ_H、Ｄ_Eを示す。

【００２７】上記構造を、支持構造体２２と、機器２４
とを一般に備える図３ａに示す絶縁装置装着アセンブリ
２０と比較する。例えば支持構造体２２あるいは機器２
４により生ずる力Ｐ_CCは、絶縁装置２６の変形Ｄ_CCを生
ずる。この変形は図３ｂ及び図３ｃにより明瞭に示す。

【００２８】以下に詳細に説明するように、絶縁装置
は、支持構造体２２と機器２４との間に設けられた時
に、これらの間の機械的な振動の伝達を減少させるよう
に作用する。図示の構造体２２は、壁、ブラケットある
いは他のベース、又は機２４を支持するための装置等の
あらゆるタイプの構造体を例示するものであり、また機
器２４は、例えばモータ、ポンプ、装置あるいはあらゆ
る電子的な機器とすることができることは理解する必要
がある。

【００２９】以下に詳細に説明するように、絶縁装置２
６は一般に複数の傾斜コイル３０を備えており、これら
傾斜コイルは、支持構造体２２あるいは機器２４から生
じた機械的な振動によってコイルが特定の範囲内で荷重
方向に沿ってたわむことに応じて、絶縁装置２６がコイ
ル３０の中心線３２にほぼ垂直な荷重方向Ｄ_CCにほぼ一
定の力を生ずるように、互いに相互に接続されている。

【００３０】また、傾斜コイル３０は、コイルが特定の
範囲を越えてたわんだ時に、絶縁装置２６に十分に大き
な力を生じさせる。本発明の絶縁装置装着アセンブリ２
０の代表的な力−たわみ特性を図４に曲線Ａで示す。図
３ｂにより詳細に示すように、コイル３０の形状が楕円
形である場合には、その荷重は以下に詳細に説明するよ
うに、その短軸あるいは長軸に沿って与えられる。いず
れの場合においても、コイルの力−たわみ特性の形状は
一般に図４の曲線Ａで示す如きものであって、この曲線
を見ると、初期作動たわみ３４の後には、初期作動たわ
み３４の点とコイルが接触する点３８の間の作動範囲３
６においては、それ以上のたわみに対して力は一定であ
る。この作動たわみ範囲すなわち弾性荷重範囲３６の後
には、絶縁装置２６の力−たわみ曲線は、最大有用たわ
み点４０に達するまでは非線形である。たわみ範囲３８
及び４０において十分に増大された力は、過負荷防止範
囲４２を示し、また点３８から点４０までの曲線Ａの下
の面積は、過負荷容量面積を示す。図４に示すように、
傾斜コイル型のバネ絶縁装置２６は、約１１．１の静的
な過負荷係数をもたらす（この係数の重要性については
以下に詳細に議論する）。図３ａに示す絶縁装置２６は
線形であるが、円形となるように接合することができる
ことを理解する必要がある。

【００３１】比較のために、螺旋バネ型の絶縁装置１０
に対する代表的な力−たわみ曲線を図４に曲線Ｂで示
す。曲線Ｂで示すように、力−たわみ特性は、約４５％
のたわみまで比較的比例しておりすなわち線形を維持し
ており、その後力はたわみと共に急激に増大している。
しかしながら、これ以上のたわみは通常螺旋コイルバネ
１０の永久的な疲労を生ずる（すなわち、荷重を開放し
てもバネはその元の状態に復帰しない）ことを理解する
必要がある。

【００３２】図４の曲線Ｃは、エラストマ絶縁装置１２
の代表的な力−たわみ曲線であって、上記エラストマ絶
縁装置は、図２に示す実荷重の下で、比較的線形の範囲
を越えて約２５％たわみまで放物線状の力−たわみ曲線
を有する。上記たわみを越えると荷重が非常に急激に増
加するのが分かる。不幸にして、エラストマは一般に、
エラストマがクリープを生じ歪疲労破壊を起こす傾向が
あるために、１５％よりも大きなたわみでの圧縮には用
いられない。

【００３３】曲線Ａ、曲線Ｂ及び曲線Ｃを比較すると
は、本発明の傾斜コイル型の絶縁装置２６は、過渡的な
衝撃荷重に対して重要な過負荷防止をもたらす大幅に改
善された過負荷特性を提供する。

【００３４】本発明の他の実施例４４、４６が図５及び
図６にそれぞれ示されており、これら実施例において
は、弾性材料４６がコイル３０の周囲及びコイルの間に
設けられている。図５及び図６に示すように、実施例４
４、４６は、コイルの内側に設けられる中実断面を有す
るエラストマを備えている。弾性材料４６は図６に示す
ように、コイル３０の外側まで伸長している。弾性材料
４６は、コイルに接合するかあるいはコイルに接合する
ことなくコイルの周囲に形成することができる。ダウコ
ーニング社から入手可能なシリコンＲＴＶ７３２等の材
料を用いるのが好ましい場合には、適当なエラストマ材
料であるプラスチックペーストをコイルに組み合わせて
用いることができる。弾性材料４６をコイルに接合する
場合には、コイル３０を、エッチング又はプリコーティ
ング等の周知の方法で処理してエラストマ３６、３２の
接合を確実にすることができる。また、表面処理を何等
行わない場合、又はエラストマ４６の付与の前に適当な
非接合材料をコイルに付与する場合には、エラストマを
コイルに強く接合することなく単にその周囲に形成す
る。

【００３５】図４を参照すると、絶縁装置４４、４６の
代表的な力−たわみ曲線が曲線Ｄで示されている。曲線
Ｄから分かるように、中実のエラストマで充填されたコ
イル３０により生ずる力は、作動たわみ範囲内で、コイ
ル単独の場合の曲線Ａで示すものとは合致していない。
約３５％のたわみにおいて、力は徐々に増加し、また作
動たわみ範囲内で生ずる力と、５０％過負荷防止範囲に
おける最大荷重との間の差は、バネ単独の場合には１
１．１であるのに対して、僅かに２．９である。従っ
て、コイル３０にエラストマ４６を加えることにより、
コイル単独の場合に得られるたわみ及び過負荷防止を十
分に減少させることにより、絶縁装置２６の性能に影響
を及ぼす。しかしながら、以下に詳細に説明するよう
に、絶縁装置４４、４６の透過能を緩衝及び低下させる
ことにより他の効果も得られる。

【００３６】図７に示す断面を有する本発明の更に別の
実施例５０は、コイル５２と開口５６を有するエラスト
マ５４とを備え、エラストマ材料５４は中空の断面を有
している。

【００３７】図４の曲線Ｅは、絶縁装置５０の代表的な
力−たわみ特性すなわち力−たわみ曲線を示している。
この曲線Ｅから分かるように、力−たわみは、作動たわ
みの範囲内では比較的一定であり、その後力が非常に急
激に増加して極めて最適な過負荷防止を提供する。この
場合において、弾性荷重範囲と５０％たわみにおける最
大過負荷範囲の間の差は６．９である。特性曲線Ｅか
ら、絶縁装置５０は、高度の弾性力を提供し、またこれ
に加えて過負荷防止が非常にゆっくりと上昇することが
分かる。しかしながら、そのような過負荷防止は、バネ
単独の絶縁装置２６が示す程には大きくない。コイル３
０、５２及びエラストマ４６、５４を組み合わせて用い
た両方の実施例４４、５０においては、バネをダウコー
ニング７３０エラストマで充填し、エラストマ４６、５
４をコイル３０、５２にそれぞれ接合している。また、
絶縁装置２６、４６、５０の力−たわみ特性は総て、以
下に詳細に説明するように、短軸に沿って荷重を受ける
長さの傾斜コイル型の絶縁装置に関するものである。

【００３８】図８及び図９に示す中空のエラストマ６
２、６４を有する他の実施例５８、６０を参照すると、
図８においては、コイル６６は楕円形であって中心のず
れたあるいはほぼ矩形の中空断面を有する開口７０を有
しており、一方図９は楕円形状のコイル７２を示してお
り、エラストマ６４は、２つのほぼ円形の断面積７６、
７８から成る不規則な形状の開口７４を有している。図
７、図８及び図９においては、エラストマ５４、６２、
６４がコイル５２、６６、７２の内側にある状態で示さ
れている。反対に、図１０及び図１１に示すように、エ
ラストマ８０、８２をコイル８４、８６の外側に設ける
ことができる。また、図１０に示す実施例９０の場合に
は、エラストマ８０は一方の側部９２の側に設け、これ
によりエラストマ８０をコイル８４に関して非対称形に
分布させることができる。

【００３９】本発明の更に別の実施例９６、９８が図１
２及び図１３に示されており、絶縁装置９６の場合に
は、この絶縁装置は、楕円形で中空の中心を有する内部
エラストマ１０２と、このエラストマ１０２を貫通する
開口１０６とを備えており、該開口は、流体（図示せ
ず）を通過させて圧力の変化、冷却あるいは潤滑を可能
とする。

【００４０】図１３に示すように、エラストマ１１０
は、コイル１１６の内側１１２及び外側１１４の両方に
設けることができる。これら実施例は総て、絶縁装置５
０、５８、６０、９０、９４、９６及び９８の力−たわ
み特性とは異なった力−たわみ特性を示す。

【００４１】図１４ａ、図１４ｂを参照すると、他の実
施例の絶縁装置１２０が示されており、この絶縁装置
は、互いに隔置された関係で相互に接続された第１の複
数のコイル１２２を備えており、これら第１のコイル
は、絶縁装置１２０に、中心線１２４に直角な荷重方向
にほぼ一定の力を生じさせる。複数のコイル３０に関連
して上に説明したように、弾性材料１２６は、複数のコ
イル１２２の周囲及びそれらの間に設けることができ、
上記弾性材料は中空の断面１２８を備え、この断面は以
下に説明するように、絶縁装置１２０の荷重方向に沿う
たわみに応じて、絶縁装置１２０により発生される力を
変更する手段を提供する。

【００４２】複数のコイル１２０の中に設けられている
のは、互いに隔置された関係で相互に接続された第２の
複数のコイル１３０であって、これらコイルは、第１の
コイル１２２の内側にこれらと協働する関係で配設され
ていて、絶縁装置１２０に、中心線１２４にほぼ垂直な
荷重方向にほぼ一定の力を生じさせる。

【００４３】エラストマあるいは他の弾性材料１３６
を、中空の断面３１４を有する複数のコイル１３０の周
囲及びこれらコイルの間に設けることができる。図１４
ｂは、絶縁装置１２０の断面を示すと共に、弾性材料１
２６、１３６を空隙１４０をもって互いに離間させ、こ
れにより絶縁装置１２０が荷重を受けた時にコイルの間
の相対的な運動を許容するようにすることができること
を示している。

【００４４】絶縁装置１２０と同様に、図１５ａ及び図
１５ｂに示す絶縁装置１４２は、弾性材料１４６を有す
る第１の複数のコイル１４４と、弾性材料１５０を有す
ると共に上記第１の複数のコイル１４４の中に配設され
た第２の複数のコイル１４８とを備えている。

【００４５】第１及び第２のコイル１４４、１４８並び
に弾性材料１４６、１５０の形状は、図１４ａ及び図１
４ｂに示した絶縁装置１２０と同様であるが、第１の複
数のコイル１４４が、その中心線に沿って第２の複数の
コイル１４８とは反対方向に傾斜している点において異
なっている。

【００４６】図１５ｂは絶縁装置１４２を断面で示して
いる。

【００４７】エラストマ１６０、１６２、１６４、１６
５及びコイル１６６、１６８、１７９、１７１の更に別
の種々の状態が図１６ａ、図１６ｂ、図１６ｃ及び図１
６ｄに示されている。図１６ａに示すように、エラスト
マ１６０はチューブの形状を有しており、このチューブ
の中にコイル１６６が挿入されている。

【００４８】また、エラストマあるいはプラスチック材
料１６０、１６２、１６４、１６５はコイル１６０、１
６８、１７０、１７１上に型成形あるいは押し出し成形
することができる。図１６ａに示す実施例１７２におい
ては、エラストマ１６０はコイル１６６の間の空間１７
４に侵入していない。

【００４９】しかしながら図１６ｂに示すように、エラ
ストマ１６２は、コイル１６８の間の空間１７６をコイ
ル１６８の頂部１７８の下方の点まで部分的に充填して
いる。また、図１６ｃに示すように、エラストマ１６４
は、コイル１７０の外側１８０と同一平面となってコイ
ル１７０間の空間１８２を充填することができる。図１
６ｄに示すエラストマ１６５は、コイル１７１の間の空
間１７５を充填しているが、コイル１７１の外側１８１
を露出させている。この構成は、エラストマ１６５が、
コイルが圧縮されるとエラストマがコイルの外側１８１
と同一平面になるまで（圧縮されていない状態で図１６
ｃに示すように）、移動すなわち流動することを可能と
し、これにより、コイルは支持構造体及び機器（図１６
ｄには図示しない）に直接接触しながら依然として低圧
の環境シール（最大０．３５ｋｇ／ｃｍ²：５ｐｓｉ）
を提供する。

【００５０】絶縁装置は線形とすることができる。しか
しながら図１７に示すように、絶縁装置１９０は、連続
的な絶縁装置を形成するように接合された端部１９２、
１９４を有することができる。この状態は、図１７に概
略的に示されており、この図においては、絶縁装置１９
０は、ほぼ矩形の形状を有すると共に、中空の断面１９
８を有するエラストマを備えている。以下に説明するよ
うに、絶縁装置１９０は、元々の製造時から円形にする
ことができ、また、以下に詳細に説明するように、円形
の形状に組み立てることができる。

【００５１】円形の絶縁装置２００が図１８ａ及び図１
８ｂに示されている。この場合においては、支持構造体
２０４に設けられた溝２０２が、約７０°の組立反転角
度Ａでこの絶縁装置を支持する手段を提供し、これによ
り機器２０６（図１８ｂ）によって絶縁装置２００に長
軸２０８にほぼ沿う荷重を生じさせる。絶縁装置２００
が荷重を受けると、約４０°の荷重反転角度Ｂを確立す
る。図１８ａ及び図１８ｂには、約７０°の組立反転角
度及び約４０°の荷重反転角度を示しているが、絶縁装
置の用途及び形状に応じて、最大９０°までの組立反転
角度及び荷重反転角度を用いることができる。例えば、
図１８ａ及び図１８ｂは、コイル高さよりも大きくコイ
ル幅よりも小さな溝幅を有する空所２０２の中に組み込
まれて９０°よりも小さな組立反転角度を形成する絶縁
装置２００を示しているが、上記空所は、コイル高さに
等しいかあるいはこれよりも小さな溝幅を有することが
できる。その場合には、絶縁装置を空所２０２の中に組
み込むと、９０°の組立反転角度を呈する。

【００５２】溝幅が、絶縁装置のコイル高さよりも大き
くコイル幅よりも小さい場合には、半径方向のバネを用
いることができなく、軸方向のバネを用いるべきであっ
て、空所にバネを組み込む際には、コイルを短軸に沿っ
てたわませてばねをそのような空所の中に維持する。そ
のような状況の下では、組立反転角度は９０°よりも小
さい（７０°が好ましい）。好ましい方法は上述の方法
すなわち軸方向のバネを用いる方法であるが、半径方向
のバネを用いることもできる。しかしながら、半径方向
のバネは、そのスパイク及び疲労する傾向のために良好
に作動しない。

【００５３】図１８ａ及び図１８ｂには図示しないが、
絶縁装置２００を、支持構造体２０４ではなく機器２０
６の溝（図示せず）に設けて同様の結果を得ることがで
きる。図１８ａ及び図１８ｂに示すように、７０°の組
立反転角度では、絶縁装置２００は破線で示すように
「円錐」形状を呈する。図１８ａにおいては、絶縁装置
２００を溝２０２に設けて、「反転した円錐」形状にす
ることができる。

【００５４】また、図１９ａ及び図１９ｂに示すよう
に、クサビ２１２を設けることができ、このクサビは、
溝と協働して短軸２１４に沿って絶縁装置２００に負荷
を生ずる手段を提供する。この場合には、クサビ２１２
に作用する機器２０６は、図１９ｂにより詳細に示すよ
うに短軸２１４に沿ってたわみを生ぜしめる。

【００５５】図１９ｃは、本発明の他の実施例を示して
おり、この実施例においては、絶縁装置２００はシリン
ダ２０６’の溝２０２’の中に支持されていてこのシリ
ンダすなわち機器２０６’と支持構造体２０４’の間の
機械的な振動エネルギの伝達を減少させており、シリン
ダ２０６’と一体の部分であるクサビ２１２’が、絶縁
装置２００の短軸２１４に沿う荷重を提供している。

【００５６】図２０及び図２１は、図３ａに示すように
長軸に沿って荷重を受けた場合及び短軸に沿って荷重を
受けた場合のそれぞれの絶縁装置２００の荷重−たわみ
曲線すなわち力−たわみ曲線を示している。

【００５７】絶縁装置２００の機械的な特性は、図２２
に示されており、図２２は、０．５５９ｍｍ（０．０２
２インチ）の直径Ｃ、４．１ｍｍ（０．１６２インチ）
のコイル高さＤ、１．１７ｍｍ（０．０４６インチ）の
ピッチＥ、３０°の前面角、及び１４°の後面角を有す
るワイヤから形成された複数のコイル２２０を示してい
る。長軸２０８（図１８ａ参照）に沿って取ったコイル
２２０の幅は４．４ｍｍ（０．１７４インチ）である。
図２０の曲線Ａは、最初の接触点Ｃまでの直線的な一定
の領域Ｂと、その次の接触点Ｅ（最大有用たわみ）まで
の非線形の曲線Ｄを示している。図２０に示すように、
作動たわみすなわち一定の荷重領域は、５％と３５％の
間にあり、また全有用たわみは０％と５０％の間にあ
る。最初の接触点Ｃから最大有用たわみにおける接触点
Ｅまでの間の曲線部分Ｄの領域Ｆは、最大７．３の過負
荷防止係数を有する絶縁装置の過負荷容量領域を示して
いる。

【００５８】図３ａ及び図３ｃに示すように、短軸に沿
って荷重を受けた時の絶縁装置２００の力−たわみ曲線
すなわち荷重−たわみ曲線は、図２１に示されている。
図２１に示す曲線の対応する部分は、図２０に示す曲線
の対応する部分に相当する。曲線部分Ｄに従って、領域
Ｆで示すように短軸に沿って絶縁装置に荷重を与えた時
に、予期せずして大きな過負荷防止が得られ、過負荷防
止係数は１１．９である。この値は、同一の寸法のバネ
がより高いエネルギ蓄積能を生ずることができるために
重要なことである。

【００５９】図２３は、図１９ｂに示すように溝２０２
の中でクサビにより軸方向に圧縮された時の絶縁装置２
００の荷重−たわみ曲線を示している。従って、絶縁装
置２００は短軸にほぼ沿って荷重を受けている。図２３
における対応する曲線の部分は、図２０及び図２１に示
す曲線の同様な部分に相当し、過負荷防止係数は３．６
である。

【００６０】螺旋型のバネと比較するために、図２４に
示す螺旋バネ２４０を、同一の寸法のワイヤすなわち
０．５６ｍｍ（０．０２２）の線径、４．１ｍｍの外径
Ｄ、及び１．１７ｍｍ（０．０４６インチ）のピッチＥ
を有するワイヤから形成した。螺旋バネ２４０の力−た
わみ曲線は、溝により支持されていない曲線Ｂで示す絶
縁装置２００の対応する荷重−たわみ曲線と共に、曲線
Ａとして図２５に示してある。また曲線Ｃとして示して
あるのは、図１２に示すようにエラストマ（中空断面
の）で充填した時の絶縁装置２００の力−たわみ曲線で
ある。図２５の曲線Ｄは、図５に示す如き中実断面を有
するエラストマで充填された絶縁装置２００の力−たわ
み曲線を示している。これら曲線Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈはそれ
ぞれ絶縁装置に対するエネルギ蓄積能を示している。

【００６１】以下の表Iは、螺旋バネ絶縁装置と傾斜コ
イル型の絶縁装置の間の相対的なエネルギ吸収係数を示
す。

【００６２】表 I バネのタイプ図２５の曲線の下の面積エネルギ吸収係数螺旋バネ０．０７３５１．００傾斜コイル単独０．１４１６１．９３中空傾斜コイル０．１６４９２．２４中実傾斜コイル０．２６３０３．５８表Iに示すように、本発明の傾斜コイル型の絶縁装置
は、同一のサイズの螺旋バネ絶縁装置よりもかなり高い
蓄積能力を示す。

【００６３】いずれの絶縁装置の有効性も種々のファク
タにより決定され、それらファクタとしては例えば、エ
ネルギ吸収能、伝達性、絶縁装置の自然周波数、臨界緩
衝の緩衝比すなわち係数、絶縁周波数等がある。

【００６４】図２６は、螺旋バネ絶縁装置、傾斜コイル
型の絶縁装置、中空のエラストマ充填された傾斜コイル
型の絶縁装置、中実のエラストマ充填された絶縁装置及
び単なるエラストマ絶縁装置に対する、周波数比及び絶
縁効率の関数としての伝達性を曲線Ａ、曲線Ｂ、曲線
Ｃ、曲線Ｄ及び曲線Ｅとしてそれぞれ示している。

【００６５】絶縁効率に影響を与えるファクタは、絶縁
装置の自然周波数及び緩衝である。自然周波数は、時間
経過による自由な絶縁速度であり、また緩衝は、動的な
系において消失するエネルギ特性である。

【００６６】系に与えられる周波数を自然周波数で除し
た値である周波数比Ｆ（ｆ）／Ｆ（ｎ）は、総ての絶縁
装置の絶縁効率を決定するために用いられる。図２６に
おいては、絶縁効率のプロットは、比Ｆ（ｆ）／Ｆ
（ｎ）が２の平方根すなわち１．４１４よりも小さいと
きに、曲線は拡大領域にあることを示している。荷重周
波数が絶縁装置の自然周波数に等しい時、すなわちＦ
（ｆ）／Ｆ（ｎ）であるときに最大の拡大が生ずる。
１．４１４よりも高い比の時は、曲線は絶縁領域にあ
る。一般に、共鳴における最大の拡大を示す絶縁装置
は、螺旋コイルバネ絶縁装置を示す図２６の曲線Ａで示
すように最善の絶縁効率を有する。しかしながら一般的
に、傾斜コイル型の絶縁装置及び単なるエラストマ絶縁
装置を示す曲線Ｂ、曲線Ｃ、曲線Ｄ及び曲線Ｅで示すよ
うな低い共鳴増幅が望ましい。

【００６７】Ｃ／Ｃ_Cは緩衝比を表し、図２６に示すよ
うに、小さなＣ／Ｃ_C値を有する絶縁装置は、優れた絶
縁効率を提供するが、共鳴における伝達性が高い。反対
に、大きなＣ／Ｃ_C値を有する絶縁装置は、それほど優
れた絶縁効率を提供しないが、共鳴における伝達性が低
い。

【００６８】得られた結果を比較すると、共鳴における
低い緩衝比を有する螺旋コイル絶縁装置は、非常に高い
絶縁効率を有するが、これとは反対に単なるエラストマ
絶縁装置は低い絶縁効率を生ずることが分かる。

【００６９】中実のエラストマ充填された傾斜コイル型
の絶縁装置は、０．２００の緩衝比Ｃ／Ｃ_Cを有し、こ
れは２０％の緩衝効率及び２．８の伝達能を生ずる。エ
ラストマ充填された中空の傾斜コイル型の絶縁装置の緩
衝比は０．１すなわち１０％の緩衝効率であり、これは
５．０の伝達能を生ずる。エラストマを備えない傾斜コ
イル型の絶縁装置の緩衝比Ｃ／Ｃ_Cは０．０２５であっ
て、これは２．５の緩衝効率と２０の伝達能係数を生ず
る。従って、傾斜コイル型のバネ絶縁装置は、８の周波
数比と９４．４の絶縁周波数を有する。

【００７０】本発明の効果は、絶縁装置の能力を、用途
に応じて所望の伝達能力及び絶縁効率に合わせることが
できることである。これは従来の螺旋バネ及び中実のエ
ラストマ絶縁装置では得られなかった。

【００７１】本発明の傾斜コイルの特異な特徴は、初期
には低い力−たわみ曲線を示すことであり、これは、エ
ラストマ及び傾斜コイルの協働的な組み合わせを可能と
する。エラストマを螺旋バネと組み合わせて絶縁装置を
形成することには効果がなく、その理由は、エラストマ
及び螺旋バネ共に、図４に示すように非常に高い放物線
状の力−たわみ特性を示すからである。従って、螺旋バ
ネをエラストマと組み合わせて螺旋バネ自身よりも低い
力−たわみ特性及び高い過負荷防止特性を得ることは不
可能である。

【００７２】これらの特性は、エラストマ及び傾斜コイ
ル型のバネの組み合わせにより得られる。

【００７３】絶縁効率の決定において重要な他のファク
タは、時間経過により振幅変位を絶縁装置の変位の関数
として制限できる能力である。また、最初の振動の後に
平衡に達するに必要とする時間も重要である。

【００７４】図２７、図２８及び図２９は、以下に説明
する絶縁装置に１ポンド（０．４５ｋｇ）の荷重を与え
た時の変位（インチ）を時間の関数として示している。
各図において、曲線Ａは螺旋バネ絶縁装置を、曲線Ｂは
エラストマ絶縁装置を、曲線Ｃは傾斜コイル型の絶縁装
置を、曲線Ｄは中空エラストマの傾斜コイル型の絶縁装
置を、そして曲線Ｅは中実エラストマの傾斜コイル型の
絶縁装置をそれぞれ示している。曲線は、別個のたわみ
パーセントを示し、また振幅及び平衡が遷移衝撃荷重に
よってどのような影響を受けるかを示している。１０％
から５０％までのたわみ範囲は、０から０．２秒である
ことを示している。エラストマ絶縁装置は総てのたわみ
において最も小さな振幅を示し、一方螺旋コイルばねの
絶縁装置は、他のいずれの絶縁装置よりも全時間範囲に
わたってより高い振幅を示し最小の緩衝であることを示
している。

【００７５】傾斜コイル型のバネは、荷重−たわみにお
いて高い振幅を示し、これはすなわち振幅がたわみの増
加に伴い減少することを示している。中空エラストマの
傾斜コイル型の絶縁装置は、荷重たわみにおいて低い振
幅を示し、その振幅は、時間の経過と共に急激に減少し
て非常に高い緩衝を示す。中実エラストマの傾斜コイル
型の絶縁装置は、非常に低い振幅を示し、その振幅は、
時間の経過と共に、またたわみの増加と共に、大幅に減
少する。

【００７６】図２７乃至図２９の曲線から、中空エラス
トマの傾斜コイル型の絶縁装置が、低い振幅を生ずる高
い緩衝を提供し、そのような振幅は時間及びたわみとと
もに減少して良好かつ有用な絶縁装着をもたらすことが
分かる。中空のエラストマの傾斜コイル型の絶縁装置
は、高い変位を示し、比較的早い平衡の復帰を示す。こ
れに対応して、中実エラストマの傾斜コイル型の絶縁装
置は、変位の振幅及び平衡の復帰時間を減少させる。

【００７７】上で指摘したように、エラストマを傾斜コ
イル型のバネに接合し、接合しないエラストマに比較し
て、より良好な支持体及びより高い荷重を提供すること
ができることを理解する必要がある。最適な組み合わせ
を選択するためには勿論、エラストマが接合される態
様、振動及び絶縁における変化と共に、用いるエラスト
マの硬さ等の他のファクタを考慮する必要がある。しか
しながら、本発明は、従来不可能であった絶縁装着の任
意の設計を可能とし、従って、当業界において重大な効
果を提供するものである。

【００７８】本発明の使用による効果を説明する目的
で、本発明の絶縁装置装着アセンブリの特定の構成を上
に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもので
はないことを理解する必要がある。従って、当業者が想
到することのできる総ての変更、変形及び均等な構成
は、頭書の特許請求の範囲において画定されるべき本発
明の範囲に入るべきものであると考える。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の螺旋型の絶縁バネの断面図であって
その荷重状態を示している。

【図２】従来技術のエラストマ型の絶縁装置の側面図で
あって、荷重を受けて変形している状態を示している。

【図３】図３ａは、複数の傾斜型のコイルを備える本発
明の絶縁装置を示す図であって、その荷重状態を示して
おり、図３ｂは、図３ａに示す絶縁装置が荷重を受ける
前の状態を示す側面図であり、図３ｃは、図３ａに示す
絶縁装置が荷重を受けている状態を示す側面図である。

【図４】図１及び図２に示す従来技術のエラストマの力
−たわみ特性と共に、図３ａに示す本発明の絶縁装置の
力−たわみ特性を示すグラフである。

【図５】中実のエラストマにより充填された本発明の傾
斜コイル型のバネの断面図である。

【図６】傾斜コイル型のバネと組合わされてエラストマ
の外径を越えて伸長するエラストマで充填された傾斜コ
イル型のバネの断面図である。

【図７】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の構
成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図８】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の構
成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図９】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の構
成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図１０】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の
構成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図１１】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の
構成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図１２】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の
構成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図１３】エラストマ及び傾斜コイル型のバネの種々の
構成を示す本発明の種々の形状の断面図である。

【図１４】図１４ａは、同一の方向に傾斜された２つの
傾斜コイルを用いた本発明の特徴を示す断面図であり、
図１４ｂは、同一の方向に傾斜された２つの傾斜コイル
を用いた本発明の特徴を示す断面図である。

【図１５】図１５ａは、反対方向に傾斜された２つのコ
イルを備えた本発明の２コイル型の絶縁装置を示す図で
あり、図１５ｂは、反対方向に傾斜された２つのコイル
を備えた本発明の２コイル型の絶縁装置を示す図であ
る。

【図１６】図１６ａは、傾斜コイルを有する本発明の弾
性材料の相対的な変位を示す側方断面図であり、図１６
ｂは、傾斜コイルを有する本発明の弾性材料の相対的な
変位を示す側方断面図であり、図１６ｃは、傾斜コイル
を有する本発明の弾性材料の相対的な変位を示す側方断
面図であり、図１６ｄは、傾斜コイルを有する本発明の
弾性材料の相対的な変位を示す側方断面図である。

【図１７】本発明の非円形の連続的な傾斜コイル型の絶
縁装置を示す図である。

【図１８】図１８ａは、本発明の傾斜コイル型のエラス
トマに、溝を用いてその長軸に沿って荷重を与えている
状態を示す断面図であり、図１８ｂは、本発明の傾斜コ
イル型のエラストマに、溝を用いてその長軸に沿って荷
重を与えている状態を示す断面図である。

【図１９】図１９ａは、本発明の傾斜コイル型のエラス
トマと共に、この傾斜コイル型のエラストマにその短軸
に沿って荷重を与えるクサビを示す断面図であり、図１
９ｂは、本発明の傾斜コイル型のエラストマと共に、こ
の傾斜コイル型のエラストマにその短軸に沿って荷重を
与えるクサビを示す断面図であり、図１９ｃは、本発明
の傾斜コイル型のエラストマと共に、この傾斜コイル型
のエラストマにその短軸に沿って荷重を与えるクサビを
示す側面図である。

【図２０】長軸に沿って軸方向に荷重を受けた場合の本
発明の傾斜コイル型の絶縁装置の力−たわみ曲線であ
る。

【図２１】短軸に沿って軸方向に荷重を受けた場合の傾
斜コイル型の絶縁装置の荷重−たわみ曲線である。

【図２２】本発明の傾斜コイル型の絶縁装置の代表的な
寸法を示す図である。

【図２３】図１９ａ及び図１９ｂに示す溝の中で短軸に
沿って軸方向に荷重を受けた場合の傾斜コイル型の絶縁
装置の力−たわみ曲線である。

【図２４】図２２に示す傾斜コイル型の絶縁装置と実質
的に同一の寸法を有する従来技術の螺旋バネ絶縁装置を
示す立面図である。

【図２５】本発明の絶縁装置の荷重−たわみ特性を従来
技術の荷重−たわみ特性と比較して総括的に示すグラフ
である。

【図２６】本発明の絶縁装置の透過能対周波数比を従来
技術の絶縁装置と比較して示すグラフである。

【図２７】本発明の絶縁装置の変位対時間を従来技術の
絶縁装置と比較して示すグラフである。

【図２８】本発明の絶縁装置の変位対時間を従来技術の
絶縁装置と比較して示すグラフである。

【図２９】本発明の絶縁装置の変位対時間を従来技術の
絶縁装置と比較して示すグラフである。

【符号の説明】

２０絶縁装置装着アセンブリ２２支持構造体２４機器２６絶縁装置３０傾斜コイル３２中心線４６弾性材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁装置装着アセンブリにおいて、支持構造体と、機器と、前記支持構造体と前記機器との間に設けられてこれら支
持構造体と機器との間の機械的な振動の伝達を減少させ
る絶縁手段とを備えて成り、該絶縁手段は、互いに相互
に接続された複数の傾斜コイル手段を備えており、該傾
斜コイル手段は、前記支持構造体及び前記機器の一方の
機械的な振動によって前記コイルが特定の範囲内で前記
複数のコイル手段の中心線に対してほぼ垂直な荷重方向
に沿ってたわむことに応答して、前記絶縁手段に、ほぼ
一定の力を前記荷重方向において生じさせると共に、前
記コイルが前記特定の範囲を越えてたわんだ時に、前記
絶縁手段に、より十分に大きな力を生じさせることを特
徴とする絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項２】請求項１の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記より十分に大きな力が、最大で前記ほぼ一定
の力の約１１倍であることを特徴とする絶縁装置装着ア
センブリ。
【請求項３】請求項１の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記複数のコイルの周囲及びこれらコイルの間に
設けられる弾性材料手段を更に備え、該弾性材料手段
が、前記絶縁手段の絶縁効率を変更することを特徴とす
る絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項４】請求項２の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記弾性材料が中実の断面を有することを特徴と
する絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項５】請求項４の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記より十分に大きな力が、最大で前記ほぼ一定
の力の約３倍であることを特徴とする絶縁装置装着アセ
ンブリ。
【請求項６】請求項４の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記弾性材料が、前記複数のコイルに接合されて
いることを特徴とする絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項７】請求項４の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記弾性材料が、前記複数のコイルに接合されて
いないことを特徴とする絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項８】請求項２の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記弾性材料が、中空の断面を有することを特徴
とする絶縁装置装着アセンブリ。
【請求項９】請求項８の絶縁装置装着アセンブリにお
いて、前記より十分に大きな力が、最大で前記ほぼ一定
の力の約７倍であることを特徴とする絶縁装置装着アセ
ンブリ。
【請求項１０】請求項８の絶縁装置装着アセンブリに
おいて、前記弾性材料が、前記複数のコイルに接合され
ていることを特徴とする絶縁装置装着アセンブリ。