JPH0925981A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性板と剛性板とからなる積層構造の振動減
衰装置に高減衰力を付与するとともに、弾性板の内部摩
擦による発熱が軽減されるようにする。 【構成】 積層構造の振動減衰装置２は、上下の端面板
４，５間に数枚の弾性板８，９，１０と剛性板１１，１
２とを交互に積層することによって構成されている。弾
性板８，９，１０はリング状のもので、その中心部には
隙間１４，１４，…が形成されている。上端面板４及び
剛性板１１，１２はそれぞれ同軸上に配置される円筒部
４ａ，１１ａ，１２ａを有しており、それらの円筒部４
ａ，１１ａ，１２ａ間に隙間１７，１７，…が形成され
ている。それらの隙間１４，１４，…及び１７，１７，
…からなる中空部２１には、空気層２４を残して、シリ
コン油等の粘性流体２５が封入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防振支持装置などに用
いられる振動減衰装置に関するもので、特に、ゴム等か
らなる弾性板と金属等からなる剛性板とを積層して構成
される積層構造の振動減衰装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡などの精密測定装置において
は、設置床からの振動が伝えられないようにすることが
求められる。また、大形の機械装置においては、その振
動が基礎などに伝達されないようにすることが求められ
る。そこで、そのような装置類の支持には、一般に防振
支持装置が用いられている。そのような防振支持装置と
しては各種のものが知られているが、その中に積層構造
の振動減衰装置を用いたものがある。積層構造の振動減
衰装置は、ゴム等の弾性板と金属等の剛性板とを、減衰
させようとする振動の方向に交互に積層したもので、そ
の積層方向と直角をなす方向には比較的高い剛性を有す
るので、主振動は減衰させるようにしながら、その振動
に直交する方向の変位は小さく抑えることができるとい
う特徴がある。

【０００３】従来のそのような積層構造の振動減衰装置
は、単純な板状の弾性板及び剛性板を単に積み重ねて接
着したものとされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、そのように
振動減衰の主要素として弾性体を用いる振動減衰装置の
場合には、振動の減衰は弾性体の内部摩擦によって行わ
れるので、その内部摩擦により弾性体が発熱するという
問題がある。そのように弾性体が発熱すると、その耐久
性が低下してしまう。したがって、上述のような積層構
造の振動減衰装置においても、その弾性板の発熱が抑制
されるようにすることが望まれる。しかしながら、従来
のような積層構造の振動減衰装置では、弾性板の発熱を
抑えることは難しい。また、従来のような積層構造の振
動減衰装置の場合、減衰力の調整には弾性板の板厚ある
いは硬度を変えることが必要となる。そのために、高減
衰力を確保することが難しいという問題もある。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、内部摩擦による弾性板の
発熱を抑制することができるとともに、減衰力の調整が
容易で、高減衰力を確保することのできる積層構造の振
動減衰装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、積層構造の振動減衰装置の内部に、振
動に伴う弾性板の変形により容積が変化する中空部を設
け、その中空部に、粘性流体を部分的に封入するように
している。その中空部には、粘性流体の流動に抵抗を与
える絞り部を設けることが望ましい。

【０００７】そのような中空部は、剛性板を円板状のも
のとするとともに、弾性板をリング状のものとすること
によって容易に形成することができる。その場合には、
弾性板が接する剛性板の面に弾性板の内周縁に係合する
段差部を設けることが望ましい。また、その剛性板の各
々の中心部に円筒部を設けるとともに、その各円筒部間
に隙間を設けて、その隙間と弾性板及び剛性板間に形成
される隙間とを互いに連通させ、それによって中空部が
形成されるようにすることもできる。

【０００８】

【作用】上述のように弾性板の変形によって容積が変化
する中空部とは、壁面の少なくとも一部が弾性板によっ
て形成される中空部ということになる。したがって、そ
の中空部に流体を封入しておけば、その流体は弾性板に
接触することになり、弾性板の内部摩擦による発熱がそ
の流体によって低減されるようになる。また、その流体
は、振動減衰装置に振動が加わったとき弾性板の変形に
伴って流動するので、その粘性による流動抵抗が振動の
減衰力として働くことになる。したがって、その振動減
衰装置の振動減衰力が高められる。その場合、その減衰
力は流体の粘度などによって調整することができるの
で、その調整も容易となる。中空部に絞り部を設けてお
けば、流体の流動抵抗がより大きくなるので、振動減衰
力を更に高めることができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１及び２は、本発明による振動減衰装置を精密測
定装置の防振支持装置に適用した実施例を示すもので、
図１はその測定装置の支持状態を示す概略側面図であ
り、図２はその防振支持装置の拡大縦断面図である。図
１に示されているように、振動を嫌う精密測定装置１
は、防振支持装置２を介して床３上に設置されている。
図２から明らかなように、その防振支持装置２は、その
上下に、それぞれ端面板４，５を備えている。それらの
端面板４，５は金属等の剛性材からなるもので、その周
辺部にはそれぞれ取付孔６，７が設けられている。防振
支持装置２は、その取付孔６，７によって、測定装置１
及び床３にそれぞれ固着されるようになっている。

【００１０】上側の端面板４の下面には、下方に向けて
延出する厚肉の円筒部４ａが設けられている。そして、
その円筒部４ａの下面と下側の端面板５の上面との間
に、ゴム等からなる数枚の弾性板８，９，１０と金属等
からなる数枚の剛性板１１，１２とが交互に積層されて
いる。弾性板８，９，１０は上端面板４の円筒部４ａよ
りやや小さい外径を有するリング状のもので、その内径
は上から順に小さくなるようにされている。また、剛性
板１１，１２は円板状のもので、その外径は上端面板４
の円筒部４ａとほぼ等しくされている。これらの弾性板
８，９，１０及び剛性板１１，１２は、上下の端面板
４，５に対して同心上に位置するようにされている。上
端面板４の円筒部４ａ下面、剛性板１１，１２の上下
面、及び下端面板５の上面には、それぞれ隣接する弾性
板８，９，１０の内周縁と係合する同心円状の段差部１
３，１３，…が設けられている。それらの段差部１３，
１３，…の高さは弾性板８，９，１０の厚さよりは十分
に小さくされている。したがって、各弾性板８，９，１
０の中心部には、隣接する端面板４，５あるいは剛性板
１１，１２によって上下から挟まれる円板状の隙間１
４，１４，…がそれぞれ形成されるようになっている。

【００１１】下側の端面板５の上面には、その中心部
に、上方に向けて延びる円柱部５ａが設けられている。
また、剛性板１１，１２の中心部には、それぞれ上方に
延びる円筒部１１ａ，１２ａが設けられている。それら
の円柱部５ａ及び円筒部１１ａ，１２ａは、下側のもの
ほど小径とされている。そして、下側の剛性板１２の円
筒部１２ａ及び下端面板５の円柱部５ａは、それぞれそ
の上側に配置される剛性板１１，１２の中心部に設けら
れている開口１５，１６を貫通して、各剛性板１１，１
２の円筒部１１ａ，１２ａ内に挿入され、最も上側に配
置される剛性板１１の円筒部１１ａは、上端面板４の円
筒部４ａ内に挿入されるようになっている。こうして、
上端面板４の円筒部４ａ、各剛性板１１，１２の円筒部
１１ａ，１２ａ、及び下端面板５の円柱部５ａが互いに
間隔を置いて同軸上に配置され、隣り合う円筒部４ａ，
１１ａ間、１１ａ，１２ａ間、及び円筒部１２ａと円柱
部５ａとの間に、それぞれ円筒状の隙間１７，１７，…
が形成されるようになっている。

【００１２】各円筒部４ａ，１１ａ，１２ａの下端部内
面には、それぞれ内方に向けて突出する突起１８，１
８，…が設けられている。そして、その突起１８によっ
て、隣り合う円筒部１１ａ，１２ａあるいは円柱部５ａ
の外面との間にそれぞれ絞り部１９，１９，…が形成さ
れている。上述の円板状の隙間１４と円筒状の隙間１７
とは、その各絞り部１９を介して互いに連通するように
されている。こうして、弾性板８，９，１０の各層ごと
に、円板状の隙間１４と円筒状の隙間１７とからなる空
間２０，２０，…が設けられている。それらの空間２
０，２０，…は円筒部１１ａ，１２ａの上端開口を介し
て互いに連通しており、それによって、防振支持装置２
の内部に一つの中空部２１が形成されるようになってい
る。また、円筒部１１ａ，１２ａ及び円柱部５ａの上端
部外面にも、それぞれ外方に向けて突出する突起２２，
２２，…が設けられ、その突起２２によって、隣り合う
円筒部４ａ，１１ａ，１２ａの内面との間に絞り部２
３，２３，…が形成されている。こうして、防振支持装
置２の中空部２１を構成する空間２０，２０，…には、
それぞれ二つの絞り部１９，２３が設けられている。

【００１３】このように形成された中空部２１内には、
上部に空気層２４を残して、シリコン油等の高粘性流体
２５が封入されている。その流体２５の封入のために、
上端面板４には流体注入口２６が設けられている。その
流体注入口２６は、流体２５の注入後、プラグ２７によ
って密封される。

【００１４】さらに、積層された弾性板８，９，１０及
び剛性板１１，１２の外周には、上端面板４の円筒部４
ａよりわずかに径の大きい円筒状のガイド２８が設けら
れている。そのガイド２８は、下端面板５に設けられて
いる取付孔７を利用してその下端面板５に固着されるよ
うになっている。

【００１５】次に、このように構成された防振支持装置
２の作用について説明する。いま、設置床３が上下方向
に振動したとすると、その振動は、下端面板５から弾性
板８，９，１０及び剛性板１１，１２を介して上端面板
４に伝えられる。そのとき、各弾性板８，９，１０は、
振動荷重によって上下方向に伸長あるいは圧縮変形す
る。したがって、各弾性板８，９，１０の内部に摩擦が
生じ、その内部摩擦によって振動が減衰される。また、
そのような弾性板８，９，１０の変形に伴って各層の隙
間１４，１４，…の厚さが変化し、中空部２１の容積が
変化する。その場合、中空部２１内には空気層２４が残
されているので、流体２５が封入されていても、その容
積変動が妨げられることはない。そして、中空部２１の
容積変動により、その内部に封入されている流体２５が
流動する。その流体２５の粘性は高い。したがって、そ
のとき流体２５は流動抵抗を受けることになり、その流
動抵抗も振動の減衰力として働く。しかも、中空部２１
には絞り部１９，１９，…及び２３，２３，…が設けら
れているので、その流動抵抗は更に大きくなる。こうし
て、この防振支持装置２により高い振動減衰力が得られ
るようになる。そして、その減衰力は、内部に封入され
る流体２５の粘性、あるいは絞り部１９，２３の断面積
などを変えることによって調整することができるので、
その調整も容易となる。

【００１６】また、流体２５は弾性板８，９，１０に接
しているので、弾性板８，９，１０の内部摩擦によって
発生した熱はその流体２５に伝えられる。そして、上述
のような構成により、防振支持装置２の内部に形成され
る中空部２１は容積の大きいものとなっているので、そ
の中空部２１内に封入される流体２５の量も多い。すな
わち、その熱容量は大きい。したがって、その流体２５
によって多量の熱が吸収されることになり、弾性板８，
９，１０の発熱が軽減される。流体２５に伝達された熱
は、熱伝達率の高い金属等からなる端面板４，５及び剛
性板１１，１２を通して外部に放出される。

【００１７】この間において、弾性板８，９，１０はそ
の内周縁が端面板４，５あるいは剛性板１１，１２に設
けられている段差部１３，１３，…に係合しているの
で、端面板４，５あるいは剛性板１１，１２が弾性板
８，９，１０に対して水平方向に滑ることはない。そし
て、弾性板８，９，１０は水平方向の寸法が大きく、水
平方向には剛性が高いので、端面板４，５あるいは剛性
板１１，１２が水平方向に変位しようとしても、そのと
きには弾性板８，９，１０に水平方向の大きな剪断力が
加わることになり、その変位は抑制される。しかも、上
端面板４及び剛性板１１，１２の水平方向の変位を規制
するガイド２８が設けられているので、測定装置１が設
置床３の上下方向の振動に伴って水平方向に変位するこ
とは確実に防止される。したがって、弾性板８，９，１
０を弾力性に富むものとして、効果的な振動吸収を図る
ことができる。

【００１８】このような積層構造の振動減衰装置は、他
の金属コイルばねや空気ばねとともに用いることもでき
る。図３は、その振動減衰装置を空気ばねとともに用い
て鉄道車両の懸架装置を構成した本発明の実施例を示す
全体構成図である。この図から明らかなように、鉄道車
両の車体３０は、主ばねである空気ばね３１を介して台
車３２上に支持されている。空気ばね３１は、上下方向
に伸縮する気密なダイヤフラムの内部に圧力空気を封入
したもので、その内部空気の圧力は調整可能とされてい
る。その空気ばね３１と台車３２との間には、上述の防
振支持装置２と同様な積層構造の振動減衰装置３３が設
けられている。

【００１９】このように構成された鉄道車両の懸架装置
によれば、レールのうねりによる連続的な振動は空気ば
ね３１によって減衰され、レールの継ぎ目による単発的
な衝撃振動は積層構造の振動減衰装置３３によって減衰
される。したがって、鉄道車両の乗り心地が著しく改善
される。そして、その場合にも、振動減衰装置３３は弾
性板の内部摩擦と粘性流体の流動抵抗とによって振動を
減衰する。したがって、その振動減衰力は十分に大きく
なる。また、弾性板の内部摩擦による発熱もその流体に
よって軽減される。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、積層構造の振動減衰装置の内部に中空部を設
け、その中空部内に粘性流体を封入するようにしている
ので、弾性板の内部摩擦のほかに粘性流体の流動抵抗が
振動減衰力として働くことになり、高減衰性能を有する
積層構造の振動減衰装置を得ることができる。そして、
その振動減衰力は内部封入流体の粘度によって調整する
ことができるので、減衰力の設定や変更も容易となる。
また、弾性板の内部摩擦による発熱が内部封入流体によ
って軽減されるようになるので、その振動減衰装置の耐
久性を向上させることができる。そして、流体が封入さ
れる中空部に絞り部を設けるようにすれば、振動減衰力
を更に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による振動減衰装置を精密測定装置の防
振支持装置に適用した一実施例を示す全体構成図であ
る。

【図２】その防振支持装置の拡大縦断面図である。

【図３】本発明による振動減衰装置の他の実施例を示す
もので、その振動減衰装置を適用した鉄道車両の懸架装
置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 精密測定装置 ２ 防振支持装置（振動減衰装置） ３ 設置床 ４ 上端面板 ４ａ 円筒部 ５ 下端面板 ５ａ 円柱部 ８，９，１０ 弾性板 １１，１２ 剛性板 １１ａ，１２ａ 円
筒部 １３ 段差部 １４，１７ 隙間 １９，２３ 絞り部 ２１ 中空部 ２４ 空気層 ２５ 粘性流体 ２８ ガイド ３３ 振動減衰装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性板と剛性板とを、減衰させようとす
   る振動の方向に交互に積層することによって構成される
   積層構造の振動減衰装置であって；内部に、前記振動に
   伴う前記弾性板の変形によって容積が変化する中空部が
   設けられていて、 その中空部に、一部空気層を残して粘性流体が封入され
   ていることを特徴とする、 振動減衰装置。
2. 【請求項２】 前記中空部に、前記粘性流体の流動に抵
   抗を与える絞り部が設けられていることを特徴とする、 請求項１記載の振動減衰装置。
3. 【請求項３】 前記剛性板が円板状とされるとともに、
   前記弾性板がリング状とされていて、その弾性板とそれ
   を両側から挟む一対の剛性板との間に形成される前記弾
   性板の中心部の隙間によって、前記中空部の少なくとも
   一部が形成されていることを特徴とする、 請求項１又は２記載の振動減衰装置。
4. 【請求項４】 前記剛性板の前記弾性板が接する面に、
   その弾性板の内周縁と係合する段差部が設けられている
   ことを特徴とする、 請求項３記載の振動減衰装置。
5. 【請求項５】 前記剛性板の各々には、その中心部に、
   互いに間隔を置いて同軸上に配置される円筒部が設けら
   れていて、その円筒部間に形成される隙間と前記弾性板
   の中心部に形成される隙間とが互いに連通するようにさ
   れていることを特徴とする、 請求項３又は４記載の振動減衰装置。
6. 【請求項６】 前記円筒部間に形成される隙間と前記弾
   性板の中心部に形成される隙間との間に、絞り部が設け
   られていることを特徴とする、 請求項５記載の振動減衰装置。
7. 【請求項７】 積層された前記弾性板及び剛性板の外周
   に、前記振動に直交する方向の変位を規制するガイドが
   設けられていることを特徴とする、 請求項１ないし６のいずれか記載の振動減衰装置。