JPH1026173A - 制振用ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計パラメータの選択幅を拡大できると共
に、コンパクトで安価な制振用ダンパを提供する。 【解決手段】 本発明に係る制振用ダンパ１は、作動流
体１１が封入される流体室１２を区画形成し、二つの開
放部を有した固定側部材２と、一方の上記開放部に隙間
５をもって挿入される可動側部材４と、この可動側部材
４及び上記一方の開放部の区画壁に固着されて上記隙間
５を閉塞する第１のゴム部材６と、他方の上記開放部の
区画壁に固着されてその開放部を閉塞する第２のゴム部
材８と、上記開放部の間で上記流体室１２を仕切る隔壁
１３と、この隔壁１３に設けられたオリフィス穴１４と
を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に微小振動の抑
制に適した制振用ダンパに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、高精度な精密機器の制振や大型構
造物の耐震等のため、微小振幅の振動範囲内で制振を行
うことのできる微小振動用ダンパの要請が高まりつつあ
る。

【０００３】一般的には、振動を抑制するためにピスト
ン・シリンダ形式のオイルダンパが用いられるが、これ
は構造が比較的簡単で安価という利点はあるものの、動
作時にピストンのシール部（摺動部）の摩擦が大きいこ
と、制振対象物との取付けにクレビスを用いるため取付
部にガタが生じるなどの理由により、0.1mm 程度以下の
振幅の微小振動には制振効果が期待できない。

【０００４】一方、本発明者らは、特願平5-175535号に
て上記の欠点を解消し得る微小振動用ダンパを提案し
た。これは金属ベローズを用いて伸縮可能な流体室を区
画形成し、その伸縮に基づき内部のオリフィス穴に作動
流体を通過させ、そのときの通路抵抗により減衰力を発
生させ、振動を抑制するものである。

【０００５】これによると、内部には摺動部分が一切な
く、制振対象物にはフランジ等により一体的に取り付け
られるため、上記の欠点を解決して微小振動に好適に対
応できるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
振用ダンパにおいては、金属ベローズの使用に伴う以下
の欠点がある。

【０００７】 金属ベローズがかなり大きなばね効果
を有し、その成形も比較的難しく細かい機械的特性を得
られないため、設計パラメータの制約が大きくなる。

【０００８】 金属ベローズが弱い薄板であるため、
ケーシングに収めて保護する必要があり大型化する。ま
た作動油の圧力変動に伴う疲労強度上の制約もある。

【０００９】 金属ベローズが比較的高価であり、標
準以外のサイズを用いるとさらにコスト高となる。

【００１０】 ベローズのひだの部分の作動油は減衰
に寄与しないので使用する作動油は多くなる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る制振用ダン
パは、作動流体が封入される流体室を区画形成し、二つ
の開放部を有した固定側部材と、一方の上記開放部に隙
間をもって挿入される可動側部材と、この可動側部材及
び上記一方の開放部の区画壁に固着されて上記隙間を閉
塞する第１のゴム部材と、他方の上記開放部の区画壁に
固着されてその開放部を閉塞する第２のゴム部材と、上
記開放部の間で上記流体室を仕切る隔壁と、この隔壁に
設けられたオリフィス穴とを備えたものである。

【００１２】これにおいては、可動側部材の挿入方向へ
の進退に伴い、流体室内部でオリフィス穴を通ずる作動
流体の移動が生じ、このときの通路抵抗により減衰力が
発生する。特に第２のゴム部材はダイヤフラムを形成
し、隔壁との間の流体室容積を作動油の移動に合わせて
変化させる。そして可動側部材は第１のゴム部材を介し
て固定側部材に固着されており、これによって摺動部分
が皆無となり、微小振動に好適に対応できるようにな
る。また、可動側部材の移動を金属ベローズではなくゴ
ムの変形で許容するため、金属ベローズを用いることに
よる上記欠点を一掃することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１４】〔第１の実施の形態〕図１は、本発明に係
る制振用ダンパの第１の実施の形態を示す縦断面図であ
る。図示するように、ダンパ１は、固定側部材をなす外
側円筒体２を有し、外側円筒体２はその円筒軸方向の両
端が開放され、その一端（図中左側）には固定側フラン
ジ３が一体的に設けられる。固定側フランジ３には、固
定壁等への取付時にボルトを挿通させるための複数のボ
ルト穴（図示せず）が周方向に適宜間隔で設けられる。

【００１５】外側円筒体２の他端部（図中右側）には、
可動側部材をなす小径の内側円筒体４が、他端側から一
端側に向けて、外周側に隙間５をもって同軸に挿入され
る。しかしながらこの隙間５は、リング状に形成された
第１のゴム部材６で完全に閉塞される。この第１のゴム
部材６は、外側円筒体２の内周面（固定側部材の一方の
開放部の区画壁）と内側円筒体４の外周面とにそれぞれ
固着されて、その弾性変形範囲内で、内側円筒体４の外
側円筒体２に対する相対移動を許容する。そして内側円
筒体４の一端側の挿入端は開放され、他端は一体的に設
けられた可動側フランジ７で閉塞される。なおこの可動
側フランジ７にも複数のボルト穴（図示せず）が設けら
れる。

【００１６】一方、外側円筒体２の一端部には、その内
周面（固定側部材の他方の開放部の区画壁）に固着され
た第２のゴム部材８が設けられる。第２のゴム部材８は
ここではリング状に形成され、その軸心部には内側円筒
体４と同径の閉塞円筒体９が挿入され固着される。そし
て、第１のゴム部材６と第２のゴム部材８とは厚さ（径
方向厚さ）が等しくされる。閉塞円筒体９は、一端側の
端部が端壁部１０によって閉塞され、他端側の端部は開
放される。第１のゴム部材６と第２のゴム部材８との固
着には接着剤が用いられ、固着後は向き合う端面同士が
それぞれ離間され且つ面一状とされる。

【００１７】こうして外側円筒体２の内部は外部から完
全に遮断され、且つその内部には作動流体としての作動
油１１が封入される。これにより、外側円筒体２は流体
室たる油室１２を形成することになる。

【００１８】さらに、外側円筒体２の内部中央部には、
油室１２を仕切るための仕切板１３（隔壁）が設けら
れ、仕切板１３の軸心部には所定径のオリフィス穴１４
が穿設される。これによって油室１２は、他端側の第１
油室１５と一端側の第２油室１６とに分割され、且つこ
れらはオリフィス穴１４を通じてのみ連通されることに
なる。なお、内側円筒体４と閉塞円筒体９との内部にも
作動油１１が封入される。

【００１９】次に上記ダンパ１の作用について説明す
る。このダンパ１は、例えば固定側フランジ３を固定側
の構造物に固定し、可動側フランジ７を制振対象となる
振動構造物に固定する。しかしながら、これらは逆であ
っても構わないし、互いに相対移動する構造物間を連結
するように取り付ければその向きは限定されない。従っ
て、「固定側」、「可動側」という用語は便宜上用いて
いるにすぎない。また、このダンパ１は、その軸方向を
振動方向に一致させるようにして用いる。図は水平方向
の使用例を示すが、縦や斜めにして用いることも当然可
能である。

【００２０】図２は、構造物の振動により可動側フラン
ジ７が軸方向に引っ張られたときの様子を示す（Ｆは引
張力）。これによると、内側円筒体４が同時に引っ張ら
れて移動し、これとともに第１のゴム部材６が軸方向に
伸びてせん断的に変形するようになる。こうなると、第
１油室１５が容積増加して負圧となるため、この負圧に
引っ張られて第２油室１６の作動油がオリフィス穴１４
を通じて第１油室１５に移動する。そして第２油室１６
も同様に負圧となるため、この負圧を相殺するように第
２のゴム部材８が引張方向にせん断変形し、第２油室１
６の容積を作動油移動分だけ減小する。

【００２１】また、図示しないが、反対側の押込力を受
けた際には、内側円筒体４の押込みにより第１油室１５
の作動油がオリフィス穴１４を通じて第２油室１６に押
し込まれる。そして第２のゴム部材８は押込み方向にせ
ん断変形し、第２油室１６の容積を作動油移動分だけ増
加する。このように、第２のゴム部材８は、作動油の移
動に合わせて適宜変形し、第２油室１６の容積を変化さ
せるダイヤフラムを形成する。なお、ここでは第２のゴ
ム部材８に閉塞円筒体９が一体的に取り付けられるた
め、これによって第２のゴム部材８の剛性が強化され、
第２のゴム部材８と第１のゴム部材６との厚さが等しく
なってダンパ１の調整が容易となる。

【００２２】これにおいては、作動油がオリフィス穴１
４を通過する際の通過抵抗が減衰力を発生させ、これに
より振動を効果的に抑制することができる。このとき、
従来のオイルダンパと異なり摺動部分がなく、構造物に
対してはフランジ３，７を用いて剛に結合されるため、
これによって微小振動に対応可能となり、微小振動を効
果的に抑制することができる。なお、第１のゴム部材６
があらゆる方向にも変形可能であるため、径方向や斜め
方向、或いは捩り方向からの力にもその弾性変形範囲内
で対処が可能であり、これによってクレビスを用いない
剛なフランジ結合が可能となる。

【００２３】また、上記ダンパ１においては、ゴムを用
いてダンパ１の伸縮を許容する点に特徴がある。即ち、
ゴムは金属ベローズよりも遥かに成形が容易で、そのサ
イズ（厚さや長さ等）及び硬さ等を自由に選択できる。
従って、従来の金属ベローズダンパよりきめ細かい機械
的特性（ばね定数等）を得ることができる。これによっ
て設計パラメータの選択幅が拡がり、制振対象構造物に
合わせて最適設計が可能となる。また、ゴムは金属ベロ
ーズよりも遥かに安価であるため、高性能なダンパ１を
安価に提供することが可能となる。

【００２４】そして、上記ダンパ１は非常にシンプル
で、且つコンパクトな小型のものとなっている点も特徴
の一つである。特に外側円筒体２がケーシングを兼ねて
外部に露出しているため、従来のような保護ケーシング
を必要としないことにも依存している。

【００２５】また、第１及び第２のゴム部材６，８のせ
ん断長（軸方向に沿う長さ）も長く取ることができ、こ
れによってばね定数を大きく取れると共に局部的な応力
集中を防止でき、疲労強度を大巾に向上して信頼性、耐
久性を高めることができる。

【００２６】ここで、ゴム材料としてはあらゆるものを
考えることができる。例えば、作動油の種類によっては
天然ゴムも使用可能で、合成ゴム特にニトリルゴム等を
使用した場合は耐久性、信頼性が向上する。

【００２７】また、内側円筒体４や閉塞円筒体９を中実
としたり、別の形状に変えたり、或いは閉塞円筒体９を
省略する等の変形も可能である。なお、金属ベローズは
その長手方向の伸縮のみが可能で、曲げ方向の変形は極
めて僅かしか許容しないため、第１及び第２のゴム部材
６，８を金属ベローズに置き換えるような変形は不可能
である。

【００２８】〔第２の実施の形態〕次に、図３に示す第
２の実施の形態にあっては、ダンパ２１が外側円筒体２
２を有し、外側円筒体２２はその一端（図中左側）が閉
塞されて固定側フランジ２３を一体的に有し、その他端
（図中右側）は開放されている。固定側フランジ２３に
は前記同様、複数のボルト穴（図示せず）が周方向に適
宜間隔で設けられる。

【００２９】外側円筒体２２の開放端には内側円筒体２
４が隙間２５をもって同軸に挿入される。そしてこの隙
間２５は、外側円筒体２２と内側円筒体２４とに固着さ
れた第１のゴム部材２６で閉塞される。内側円筒体２４
の一端側の挿入端は閉塞され、他端は開放される。そし
てその閉塞端にはオリフィス穴３４が穿設され、開放端
は第２のゴム部材２８で閉塞される。内側円筒体２４の
他端には可動側フランジ２７が一体的に設けられる。可
動側フランジ２７には、複数のボルト穴（図示せず）と
中心穴３７とが設けられ、中心穴３７によって第２のゴ
ム部材２８は外部と連通される。外側円筒体２２と内側
円筒体２４との内部には作動油３１が封入され、これに
より油室３２が形成される。

【００３０】上記構成においては、内側円筒体２４が固
定側部材と可動側部材とを兼用しており、即ちこれは、
外側円筒体２２とともに作動油３１を封入して油室３２
を区画形成すると共に、一方の開放部たる外側円筒体２
２の開放端に隙間２５をもって挿入される。そして、内
側円筒体２４は、その他端側の開放端によって固定側部
材の他方の開放部を形成する。

【００３１】また、この開放部を閉塞する第２のゴム部
材２８はここでは単なる円板状とされている。しかしな
がら、前記同様に中心部に他の部材を固着させることは
自由である。

【００３２】そして、内側円筒体２４の閉塞端部は油室
３２を仕切る隔壁を形成している。ここではオリフィス
穴３４が端面部に設けられているが、油室３２に没入さ
れている部分のどこに設けてもよく、周方向に沿う側壁
に設けるようにしても構わない。そしてこれにより、内
側円筒体２４と外側円筒体２２との間には第１油室３５
が、内側円筒体２４の内部には第２油室３６が形成され
る。

【００３３】この実施の形態についても作用効果は前記
同様であり、ここでは動作原理についてのみ簡単に説明
する。図４に示すように、可動側フランジ２７が引張力
Ｆで引っ張られると、内側円筒体２４の移動により第１
油室３５が容積増加して負圧となる。このため、負圧に
引っ張られて第２油室３６の作動油がオリフィス穴３４
を通じて第１油室３５に移動する。そして第２油室３６
も同様に負圧となるため、この負圧を相殺するように第
２のゴム部材２８が引張方向と反対方向に弾性変形し、
第２油室３６の容積を作動油移動分だけ減小する。この
とき中心穴３７からは空気の吸い込みがなされる。な
お、内側円筒体２４の周側壁に横穴３８を設け、これか
ら空気を吸い込むようにしてもよい。

【００３４】また、図示しないが、反対側の押込力を受
けた際には、内側円筒体２４の押込みにより第１油室３
５の作動油がオリフィス穴３４を通じて第２油室３６に
押し込まれる。そして第２のゴム部材２８は押込み方向
と反対方向に弾性変形し、第２油室３６の容積を作動油
移動分だけ増加する。ここでも第２のゴム部材２８は、
内部圧力の増減に応じて第２油室３６の容積を変化させ
るダイヤフラムを形成する。

【００３５】なお、かかるダンパ２１は、特に軸方向の
長さをあまり大きく取れない場合に有効である。

【００３６】〔第３の実施の形態〕次に、図５に示す第
３の実施の形態について説明する。このダンパ４１は、
第１の実施の形態で示したダンパ１（図１）と略同様で
あり、以下異なる部分について説明し、同一の部分につ
いては図中同一符号を付し説明を省略する。

【００３７】これにあっては、第１の実施の形態におけ
る内側円筒体４が、一端側（図中左側）まで延出されて
閉塞円筒体９と一体をなし、これによって前記内側円筒
体４よりも長い内側円筒体４４が形成されている。従っ
て、内側円筒体４４はその一端部が第２のゴム部材８に
固着され、他端部（図中右側）が第２のゴム部材６に固
着される。またその内部は作動油が封入されない単なる
空間となっている。そして仕切板５３は、その中心部の
中心穴５７に内側円筒体４４を隙間５８をもって挿通さ
せると共に、その隙間５８によって周方向に沿うオリフ
ィス穴５４を区画形成する。

【００３８】これによると、図６に示すように、可動側
フランジ７が引張力Ｆで引っ張られたときには、第２油
室１６の作動油が第２のゴム部材８によって引張方向に
押され、オリフィス穴５４を通じて第１油室１５に移動
するようになる。また逆に、図示しないが、反対側の押
込力を受けた際には、第１油室１５の作動油が第１のゴ
ム部材６によって押込み方向に押され、オリフィス穴５
４を通じて第２油室１６に移動するようになる。

【００３９】このように、このダンパ４１にあっては、
引張り、押込みいずれの方向に対しても作動油を押出し
て反対側の油室に移動するようになっている。前述の第
１及び第２の実施の形態にあっては、引張り方向のとき
に負圧を利用して作動油を吸引するようにしているが、
油室の圧力変動が大きくなり、負圧があまり大きくなる
と気泡が発生し減衰特性が悪化する。この第３の実施の
形態では、引張り方向のときにも作動油を積極的に押出
して移動するため、負圧が大きくなることを防止し、気
泡の発生、減衰特性の悪化を防止できる。そしてこのダ
ンパ４１は、特に大きな減衰力を必要とする大形構造物
にも適用できる。なお、内側円筒体４４の代わりに中実
の軸を用いる変形例も可能である。

【００４０】以上、第１乃至第３の実施の形態について
説明してきたが、本発明は他にも次のような変形例が可
能である。

【００４１】図７に示すように、この変形例では、例え
ば第１の実施の形態における第１のゴム部材６が、ゴム
層１７ａと金属層１８ａとを径方向に沿って交互に積層
してなる積層構造とされている。具体的には、ゴム層１
７ａと金属層１８ａとはそれぞれ薄肉円筒状に形成され
たゴムと金属からなり、これらを交互に嵌め合わせて接
着剤で接着することにより、第１のゴム部材６は形成さ
れる。なお、ゴム層１７ａは最外周と最内周とに設けて
外側円筒体２と内側円筒体４それぞれに固着するのが好
ましい。このようにすると、ゴム部分の径方向厚さが薄
くなって第１のゴム部材６のせん断変形を抑制できるよ
うになり、特に厚さが厚い場合や内圧が高い場合等には
好適となる。なお、これらの積層数は任意に設定でき
る。

【００４２】また、図８に示す変形例では、例えば第１
の実施の形態における第１のゴム部材６が、ゴム層１７
ｂと金属層１８ｂとを軸方向に沿って交互に積層してな
る積層構造とされている。この場合、ゴム層１７ｂと金
属層１８ｂとは、軸方向に比較的薄い厚さを有する円環
状のゴムと金属からなり、これらを交互に重ね合わせて
接着剤で接着することにより、第１のゴム部材６は形成
される。ここで、金属層１８ｂの外周側と内周側とには
隙間１９が設けられ、外側円筒体２と内側円筒体４とに
はゴム層１７ｂのみが固着されて、第１のゴム部材６の
せん断変形を許容している。こうすると特に、第１のゴ
ム部材６の軸方向の剛性を高められ内圧が高い場合に有
利となる。

【００４３】なお、これらの構造はいずれの実施の形態
においても、また第２のゴム部材に対しても採用するこ
とができる。

【００４４】次に、これらダンパの適用例として代表的
なものを以下に述べる。

【００４５】図９は、プラント設備等の配管への適用例
であり、この場合は配管６１と固定壁６２とを結ぶよう
にダンパ１（２１，４１でもよい）を設置する。こうす
ることで配管６１の振動は確実に抑制される。

【００４６】図１０はエンジンの防振支持に用いる例
で、この場合はエンジン６３とエンジンベッド６４とを
結んでダンパ１を設置する。こうすることで、エンジン
６３からエンジンベッド６４への振動伝達を確実に抑制
できる。なお、エンジン６３の荷重（重量）は、ばね構
造のマウント部材６５で受けられるので、ダンパ１には
荷重が作用されない。

【００４７】図１１は精密機器用の除振台６６への適用
例である。これによって、支持台６７の振動はダンパ１
で吸収されて除振台６６には伝達されなくなる。なお、
除振台６６の荷重（重量）は同様にばね構造のマウント
部材６８で受けられる。

【００４８】図１２は、ビル等の鉄骨構造物６９への適
用例を示し、これにおいては各スラブ間にダンパ１を設
置し、鉄骨構造物６９の風や地震等による揺れを抑制す
るようにしている。ここで、各スラブを区画する横材７
０からは斜材７１が下方に一体的に延出され、斜材７１
の下端とその下方の横材７０とを結ぶように、ダンパ１
が水平に設置されている。これは、鉄骨構造物６９の揺
れに伴って、上下の横材７０同士が水平方向に相対移動
することによる。そしてこの相対移動を減衰すること
で、鉄骨構造物６９の揺れは確実に抑制されることにな
る。

【００４９】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、他の様々な実施の形態を採ることが可能である。例
えば、各円筒体を矩形筒体等の別形状のものに代えた
り、構造物への取付けにフランジを用いず、溶接等によ
り一体的に固着するようにしても構わない。また、かか
るダンパは、第１及び第２のゴム部材の変形量を増すこ
とにより、微小振動のみならず中程度の振幅を有する振
動にも対応可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００５１】（１） 設計パラメータの選択幅を拡大で
き、制振対象構造物に合わせて最適設計が可能となる。

【００５２】（２） コンパクトで高性能な微小振動制
振用ダンパを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振用ダンパを示し、第１の実施
の形態を示す縦断面図である。

【図２】第１の実施の形態における動作時の様子を示す
縦断面図である。

【図３】本発明に係る制振用ダンパを示し、第２の実施
の形態を示す縦断面図である。

【図４】第２の実施の形態における動作時の様子を示す
縦断面図である。

【図５】本発明に係る制振用ダンパを示し、第３の実施
の形態を示す縦断面図である。

【図６】第３の実施の形態における動作時の様子を示す
縦断面図である。

【図７】変形例を示す縦断面図である。

【図８】別の変形例を示す縦断面図である。

【図９】本発明に係る制振用ダンパの適用例を示す斜視
図である。

【図１０】本発明に係る制振用ダンパの適用例を示す概
略正面図である。

【図１１】本発明に係る制振用ダンパの適用例を示す概
略正面図である。

【図１２】本発明に係る制振用ダンパの適用例を示す概
略正面図である。

【符号の説明】

１，２１，４１ ダンパ ２，２２ 外側円筒体 ４，２４，４４ 内側円筒体 ５，２５ 隙間 ６，２６ 第１のゴム部材 ８，２８ 第２のゴム部材 １１ 作動油 １２，３２ 油室 １３，５３ 仕切板 １４，３４，５４ オリフィス穴

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動流体が封入される流体室を区画形成
   し、二つの開放部を有した固定側部材と、一方の上記開
   放部に隙間をもって挿入される可動側部材と、該可動側
   部材及び上記一方の開放部の区画壁に固着されて上記隙
   間を閉塞する第１のゴム部材と、他方の上記開放部の区
   画壁に固着されて該開放部を閉塞する第２のゴム部材
   と、上記開放部の間で上記流体室を仕切る隔壁と、該隔
   壁に設けられたオリフィス穴とを備えたことを特徴とす
   る制振用ダンパ。
2. 【請求項２】 上記固定側部材が、両端が開放された筒
   体からなる請求項１記載の制振用ダンパ。
3. 【請求項３】 上記固定側部材が、一端が開放され他端
   が閉塞される第１筒体と、該第１筒体の開放端に隙間を
   もって挿入されて上記可動側部材をも形成し、挿入側の
   端部が閉塞されて上記隔壁を形成すると共に、反対側の
   端部が開放される第２筒体とからなり、上記第１のゴム
   部材が、上記第１筒体の内周面と上記第２筒体の外周面
   とに固着されて上記隙間を閉塞し、上記第２のゴム部材
   が、上記第２筒体の開放端を閉塞する請求項１記載の制
   振用ダンパ。
4. 【請求項４】 上記固定側部材が、両端が開放された筒
   体からなり、上記可動側部材が、上記筒体の一端部から
   挿入されて他端部まで延出されると共に、上記第１のゴ
   ム部材が、上記筒体の一端部にて上記隙間を閉塞し、上
   記第２のゴム部材が、上記筒体の他端部にて上記可動側
   部材に固着され、上記隔壁が上記可動側部材を挿通さ
   せ、上記オリフィス穴が、上記隔壁と上記可動側部材と
   の隙間によって形成される請求項１記載の制振用ダン
   パ。
5. 【請求項５】 上記固定側部材と上記可動側部材とにフ
   ランジが一体的に設けられた請求項１乃至４いずれかに
   記載の制振用ダンパ。