JPS5934903B2 - シンドウカンシヨウキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 既存の振動緩衝法は最も簡単には、質量Ｍとばね力Ｆの
ばねからなる直線振動子の例で表わされる（第１ａ図）
。

最も簡単な、そして技術的に主に利用される方法は、損
失を伴なうばねを使用する方法、またはばねを粘性抵抗
に並列に接続する方法である。

この方法を第１ｂ図に示す。ここでＷは粘性抵抗または
ばね力Ｆの損失分を示す。

この方法は、ばねと並列の抵抗によって基底への力の伝
達が拡大され、それは特に機械の防振据付けの場合に悪
影響を及ぼすという欠点がある。

無損失ばねＦを使用し、質量Ｍの上に質量Ｍ′、ばねド
、抵抗Ｗ′よりなる第二の緩衝された振動系を載せるな
らば、上記の欠点は回避される（第１ｃ図）。

載せられた振動系はしばしば振動吸収体と呼ばれ、Ｍと
Ｆよりなる直線振動子の固有振動数に係合させなければ
ならない。

それによって共振振動数の近傍に対する作用が制限され
るのである。

欠点は第二の振動系によって達成系が生じ、それが今度
は一つの固有振動数でなく２つの固有振・動数を有し、
しかも両者は通常、同様に減衰されないことである。

技術的には例外の場合にしか利用されなかった第三の方
法は、減衰のために質量Ｍ′と抵抗Ｗ′（第１ｄ図）だ
けからなる、それ自体は振動しえない、従って別の固有
振動数をもたらさない系を載せる方法である。

減衰すべき質量にバラの粒状材料（たとえば砂）の詰物
を負荷するか、または粘性層を介して補助質量を振動し
うる構成体に連結するならば、上記の最も有利な方式に
よる減衰が生じる。

粘性緩衝層Ｗ′を介する補助質量Ｍ′の連結は、回転振
動緩衝器（第２図）のやはり公知の実施形に使用される
。

この緩衝器は被緩衝軸の上に載せられた円板Ｓが外縁に
環状空胴を有し、その中に環状の補助質量Ｍ′を挿入し
たものである。

空胴の壁面と環の間に残る、すこぶる狭隘なギャップは
、粘性層Ｗ′で埋められている。

こうして生まれる緩衝器は丁度第１ｄ図に示す方式に相
当し、ただ回転振動用に改変されているに過ぎない。

この種の緩衝器は、必要な精度の関係上製造費が高く、
環と空胴の間の狭いギャップの中の粘性材料の負担がす
こふる激しいという欠点がある。

本発明は同心の質量Ｍ′と抵抗Ｗ′−第１ｄ図に示すよ
うな−の代わりに、質量と抵抗が均一に分布する連続体
を使用することを基礎とする。

たとえば一つの層として被緩衝質量の上に載置されたこ
の連続体に振動エネルギを吸収させるのである。

それは内部減衰がすこぶる高く、波動伝搬速度がすこぶ
る小さく、しかも復元力をもたない場合にだけ可能であ
る。

さもなければ有限の層厚で共振効果をもたらす弾性成分
が加わることになるからである。

こうした要件を満足する波動の種類は、粘性液に観察さ
れる粘性波である。

このような液体には質量と粘性があるだけで、弾性（弾
性復原力）がないから、粘性液はもっばら極めて高い減
衰をもって現われる点で、普通の種類の波動ではない。

粘性波は下記式（１）によって与えられる。ここでλは
波長、ηは粘度、ρは密度、ｆは振動数を表わす。

減衰αは式（２）によって与えられるから、波長当りの
減衰α・λは式（３）から出てくる。

つまりこの波動の振幅は既に一つの波長に沿って初期値
の約１１５００に減少するのである。

減衰がこのように高いので、僅λ／２の層厚でも無限大
と見なすことができる。

換言すれば、表面と平行に振動する質量を効果的に緩衝
するには（第３図）、厚さλ／２の緩衝層を表面上にか
ふせれば十分である。

式（３） α・λ−２π その場合緩衝力の大きさを左右するのは、もっばら材料
の入力抵抗Ｚである。

それは式（４）によって与えられる。

ここでｉ−Ｆである。式（４） Ｚ−（１＋１
）ｆｉ５τ丁それ故、実用的にはできるだけ大きな入力
抵抗を得るために、できるだけ大きな密度ρを有する液
体が必要である。

大きな粘度ηを使用することは、やはり高い入力抵抗を
もたらすが、同時に大きな波長をもたらす。

その場合は大きな層厚が必要なので、このことは不利で
ある。

ρとηの所望の値は手頃な均質液ではとても得られない
から、本発明により二成分系を利用する。

この二成分系はたとえばシリコン油と鉄粉からなること
ができ、その場合鉄粉の量とシリコン油の粘度について
２つの量をほとんど自由に選択することができる。

ただし実用のために安定な系を得ることが必要であり、
それは上記の系の場合、沈殿がもはや起こり得ないよう
な高い鉄粉含量でのみ可能である。

静的には固体のように、しかし、動物にはほとんど液体
のように挙動する。

すなわち余り大きくない振幅の往復運動において事実上
復原力をもたない、重合性または硬化性粘性材料を使用
することによって、上記の困難を回避することができる
。

このような二成分緩衝材料にもとづき、第３図の方式に
よらないで、たとえば第４図のように剛直な材料の中空
円筒を表面に対して垂直に振動する質量Ｍの上に置くこ
とによって、振動質量を減衰することができる。

中空円筒Ｈは底部に閉じた細胞よりなる軟かな発泡層Ｓ
ｃｈを有し、ほかに緩衝材料りが詰めである。

軸方向に運動する中空円筒の壁体は緩衝質量の内部にせ
ん断波または粘性波を励起し、この波動は中央の方へ伝
搬し、直径が大体波長λであれば、極めて高い減衰の結
果、相対する壁体に事実上到達しないから、緩衝材料が
吸収する振動エネルギはほぼ完全に熱に変えられる。

第２図に略示した回転振動緩衝器は、上記の措置により
、第５図に従って設計することができる。

この場合も緩衝器は外縁に環状空胴を備えた円板Ｓより
なるが、この空胴は精度に対して何らの要件も設定され
ず、二成分緩衝材料りで完全に満たされている。

この場合も一方では大きな減衰を得るため、しかし他方
では不要な質量を回避するために、空胴の直径は波長λ
の大きさでなければならない。

二成分系の粘度は特に充填物の粒子が互いに接触する時
に、液体ばかりでな（、粒子の材料と形状によっても影
響される。

球形の充填物は比較的低い粘度をもたらし、不規則な構
造は相応に高い粘度をもたらす。

液体と粒体よりなる系が全く無沈殿であるのは、粒体な
極めて密に詰めた場合か、または液体成分を静的に硬化
する場合だけである。

前者の場合はせん断変形が不可能になる。

粒体は固体のように振舞う。

後者の場合は動荷重のもとで復原力が完全に抑制されな
い。

しかし所望の性質をもつ二成分系は別の方法でも実現さ
れている（第６図）。

上述の場合ａ（粒体＋液体）のほかに、固体板と粘性中
間層よりなる積層媒質（第６ｂ図）または粘性液の中の
一次元の外延をもつ固体（針金または繊維）の層（第６
ｃ図）を使用することができる。

粒体の見掛上の利点は、（ａ）の場合にせん断運動と粘
性波の拡がりが３つのすべての座標方向に可能であるこ
とである。

（ｂ）の場合は粘性波の拡がりが２方向にだけ、せん断
運動はＸおよびＸ方向に可能であり、他方（ｃ）の場合
はせん断運動がＸ方向に限られ、波動はｙおよびＺ方向
に伝搬することができる。

（ａ）の構成の利点は見掛上のものに過ぎない。

なぜならせん断運動を可能にするためには、振動方向と
直交する媒質界面はしなやかでなければならず、従って
振動エネルギを導入することができないからである。

（ａ）の場合も２方向の振動応力のもとで１方向の波動
伝搬しか可能でない。

（ｂ）および（ｃ）に対して利点は生まれない。

ところが（ｂ）および（ｃ）には沈殿の恐れが少な（、
より高い総密度を可能にするという決定的な利点がある
。

最も密な球体充填の場合よりも、固体分を遥かに太き（
選定することができるからである。

こうした措置によってたとえば第４図に示す振動緩衝器
に、シリコン油中の軸向き配向の針金よりなる二成分系
を充填するのが良いようである。

閉じた中空円筒Ｈと２つの軟質発泡層Ｓｃｈ および
二成分媒質りよりなる第７図の緩衝器は任意の被緩衝物
の上に載せることができ、Ｚ方向の振動に対して作用し
、その際緩衝媒質の内部にはｘ −ｙ平面にあるすべて
の伝搬方向に粘性波が励起される。

第５図の回転振動緩衝器では外周方向の振動しかない。

すなわち第６図の解決法（ｂ）も（ｃ）も可能でアル。

この場合は積層媒質をらせんｂまたはコイルＣの形に巻
くことができるから、両者は特に簡単である。

解決Ｅｃ）は空胴のすべての界面からの振動エネルギの
導入を許すという利点がある。

（ｂ）の場合はエネルギを心向き伝搬方向にしか導入す
ることができないので、同じ力で粘性層の応力がより大
きくなる。

しかし解決法（ｂ）はスペーサ（たとえば油含浸紙）に
よって粘性層の厚みを保証することが、（ｃ）より簡単
である。

以上の説明のすべての考察において、二成分系を連続体
と見なした。

個々の粒子、針金または層の流動伝搬方向の厚みが粘性
波の波長（方程式１）に比して小さく、従ってλ／１０
以下である限り、このことは可能である。

構造がそれより粗大であれば、前述の式はもはや適用し
えない。

緩衝効果は粗大化が増すにつれて徐々に不利になる。

特に粘性波による緩衝の重要な利点である入力抵抗の損
率の定常性（力走式４）が消滅する。

本発明の実施の態様は下記の通りである。

（１）二枚の接触面が相互に向かい合って存在する場合
の層の厚みが所望の適用範囲の最低周波数で生成する粘
性波の波長に対応することを特徴とする特許請求の範囲
記載の振動緩衝器。

（２）一枚の接触面が存在している際の層厚は所望の適
用範囲の最低周波数で生成する粘性波の波長の１／２に
対応することを特徴とする特許請求の範囲記載の振動緩
衝器。

（３）緩衝媒質が固体成分として高密度の材料からなる
粉末、粒子、繊維、円板又は棒を含み、緩衝される振動
の方向に垂直に測定されるその厚みが最大所望の適用範
囲の最低周波数で緩衝媒質中に発生する粘性波の波長の
１／１０に対応する特許請求の範囲及び前第１及び２項
のいずれか記載の振動緩衝器。

（４）緩衝媒質が粘性材成分として、重合、加硫又は他
の適当な方法で、静的には固形化されており、動的には
液体のように挙動する材料を含んでいることを特徴とす
る特許請求の範囲及び前第１〜３項のいずれかに記載の
振動緩衝器。

（５）緩衝媒質が緩衝される振動の方向に対して垂直な
軟質の弾性材層特に閉細胞の軟質発泡層により制限され
ていることを特徴とする特許請求の範囲及び第１〜４項
のいずれかに記載の振動緩衝器。

（６）ケースが円筒として形成され、この接触面が励起
される振動に対して平行に配置され、少くとも一端が軟
質弾性材層により閉鎖されていることを特徴とする特許
請求の範囲及び第１〜５項のいずれかに記載の振動緩衝
器。

（７）ケースが円環状に曲げられた閉管に形成されてお
り、それが回転振動緩衝器として利用するために回転振
動を形成する壁と同心に結合されていることを特徴とす
る特許請求の範囲及び第１〜４項のいずれかに記載の振
動緩衝器。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図ないし第１ｄ図は公知の様々な振動緩衝法の概
略図、第２図は粘性緩衝層と補助質量を有する公知の回
転振動緩衝器の断面図、第３図は表面と平行に振動する
質量を効果的に緩衝する方法を示す図、第４図は本発明
による振動緩衝器の原理の説明図、第５図は本発明によ
る回転振動緩衝器の断面図、第６図は本発明による二成
分緩衝材料の種々の実施形の図、第７図は本発明による
振動緩衝器の断面斜視図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケースと、ケース内に含まれ、粘性材と粘性材に一
   様に分布されている固体とからなる緩衝媒質とからなり
   、ケースの壁は相互に固着され、緩衝媒質に直接接して
   直立している少くとも１つの接触面が緩衝される振動方
   向に平行に整列しており、緩衝媒質の成分が相互に且ケ
   ースに対し移動する振動緩衝器に於て、該接触面上の緩
   衝媒体の層の厚みの最大が所望の適用範囲の最低周波数
   で生成する粘性波の波長とほぼ同じ大きさであることを
   特徴とする振動緩衝器。