JPS5946748B2

JPS5946748B2 - 防振用ハンドル装置

Info

Publication number: JPS5946748B2
Application number: JP14783580A
Authority: JP
Inventors: 孝一岩浪; 誠南舘; 一登背戸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-22
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1984-11-14
Also published as: DE3132105A1; JPS5771784A; GB2086007A; AU7389781A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は防振用ハンドル装置に係り、特にチェーンソー
、削岩機等の手持式振動機械からそのノ・ンドルに伝達
される垂直方向及び水平方向等の二方向性の振動を十分
に抑制し得る防振用ノ・ンドル装置に関する。

従来、チェーンソー、削岩機等の手持式振動機械用ハン
ドルの防振方法としては、防振ゴムにより振動体からハ
ンドルに伝達される振動を絶縁するという方法と、振動
体の振動数と同一の固有振動数を有する動的吸振器をハ
ンドルに設け、この動的吸振器の振動により振動体から
ノ・ンドルに伝達される振動を減衰させるという方法と
が提案されている。

しかしながら、防振ゴムを用いた場合には、ゴムの共振
点近傍の撮動に対しては振動絶縁効果は期待できるが、
チェーンソー、削岩機等のような比較的に高い振動数域
の振動に対しては振動絶縁効果は低下してしまい、この
種振動機械用ノ・ンドルの防振は困難である。

また、動的吸振器を用いた従来のこの種装置の場合には
、一方向性の振動に対しては相当に防振効果のあるもの
も見られるが、一般に二方向性以上に振動するチェーン
ソー、削岩機等の振動機械の振動に対しては十分な防振
対策は取られておらず、白ろう病等の振動災害を引き起
こす有害撮動の防止には未だ十分に満足なものは得られ
でいない。

本発明は以上のような従来の問題点を有効に解決すべく
創案されたものである。

本発明の目的は、チェーンソー、削岩機等の手持式振動
機械からそのハンドルに伝達される垂直方向及び水平方
向等の二方向性の振動を十分に抑制し得る構造簡単な防
振用ハンドル装置を提供するにある。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図において、１は振動体であり、その上方の振動面
２は図中矢印で示すように上下方向Ａ及び水平な前後の
方向Ｂに振動する。

振動面２上には断面矩形で前後方向Ｂに長手方向を有す
る二つの底部部材３，４が互いに並行に配設されている
。

底部部材３の両側には底部部材３を囲むようにそれぞれ
門形フレーム５，６が設けられ振動面２に取り付けられ
ている。

底部部材３と門形フレーム５及び振動面２との間には上
下方向及び水平方向にそれぞれ二本ずつ４本のコイルば
ね７、７、７゜７が設けられ、底部部材３の門形フ
レーム６側にも同様にコイルばね７・・・・・・が設け
られて底部部材３は上下方向及び水平方向に振動可能に
支持されている。

また、底部部材４０両側にも門形フレーム５，６と同一
構成の門形フレーム８．９が設けられ、門形フレーム８
．９と底部部材４との間にも同様にコイルばね７・・・
・・・がそれぞれ設けられている。

底部部材３．４のそれぞれ中央部から上方に支持部材１
０．１１が立設され、支持部材１０．１１間には前後方
向Ｂに直交し且つ水平に管状の握り部材１２が設けられ
ている。

握り部材１２０両端は支持部材１０．１１により密閉状
態に支持され握り部材１２内には円柱状の中空室１３が
形成され、中空室１３内にはダンピング材としてのシリ
コンオイル１４が満たされている。

中空室１３の対向する両端壁から中空室１３内にその軸
方向に延出させて片持ばね１５，１６がそれぞれ設けら
れ、片持ばね１５．１６の先端にはそれぞれ円柱状の重
り１７．１８が設けられている。

本実施例においては底部部材３，４及び支持部材１０．
１１が第１の質量体であり、コイルばね７・・・・・・
が第１０弾発部材である。

また、重り１７゜１８が第二の質量体であり、片持ばね
１５．１６が第二０弾発部材である。

さらに本実施例においては、握り部材１２内に設けられ
た片持ばね１５、重なり７、シリコンオイル１４と片持
ばね１６、重り１８、シリコンオイル１４とがそれぞれ
動的吸振器１９、２０を構成し、動的吸振器１９，２
０はその振動により振動体１から握り部材１２に伝達さ
れる振動を制振する機能を有する。

以下に本実施例の作用について述べる。

第２図には本実施例の装置の上下方向振動に対する力学
モデルを示しており、振動体１上にばね定数に／２の２
本のばね２１．２２で支えられた質量Ｍの重り２３が上
述した握り部材１２、支持部材１０．１１及び底部部材
３．４に相当し、ばね２１．２２は底部部材３，４を支
持するために上下方向及び水平方向に４本ずつ８本設け
られたコイルばね７・・・・・・にそれぞれ相当する。

また、重り２３に対して並列に接続されたばね定数に１
のばね２４及び減衰係数０１のダンパ２５とこれ
らに連結された質量ｍ１の重り２６とは動的吸振器１
９に相当し、同様にばね定数に２のばね２７゜減衰係数
Ｃ２のダンパ２８及び質量ｍ２の重り２９は動的吸振器
２０に相当する。

動的吸着器１９．２０の形状は上下方向及び前後方向に
対し対称形に構成されているので、握り部材１２、支持
部材１０．１１及び底部部材３゜４からなるハンドルも
その上下、前後方向に対する固有振動数が等しくなるよ
うに設定しておけば、例えば動的吸振器１９，２０を上
下方向に対して最適調整すれば同時に前後方向に対して
も最適調整されたことになる（従って以下には動的吸振
器を上下方向に調整する場合についてのみ述べる。

）・・ンドルの上下、前後方向に対する固有振動数を等
しく設定するためには、コイルばね７・・・・・・の上
下方向の合成ばね定数と前後方向の合成ばね定数とが等
しくなるように、たとえば次式を満足するようにコイル
ばね７・・・・・・を構成すればよい。

ここでＲはコイルばねの有効半径、Ｈはコイルばねの高
さ、ｎはコイルばねの有効巻き数、ｅはコイルばねの線
径、Ｇ、Ｅはそれぞればね材の横及び縦弾性係数である
。

第２図の力学モデルにおいて、ｍｌ／Ｍ＝ｍ２／Ｍ＝
０．０５６、Ｍ＝１（Ｋ９）、Ｋ＝３．５５
Ｘ１０’（Ｎ７ｍ）とすると、ハンドルである重り２３
を最適に防振するためには、振動理論から各動的吸振器
の振動要素の物理量の最適値は次のようになる。

第３図には振動数ωで振動する振動体１から重リ２３に
伝達される変位伝達率の曲線を電算機により求めた結果
を示している。

図中、ａは上記（２）式の最適値に設定された動的吸振
器を重り２３に付加したときの変位伝達率曲線であり、
ｂは動的吸振器を付加しないときの変位伝達率曲線であ
る。

曲線ａ、ｂを比較すると明らかなように、動的吸振器を
設けたことにより、共振点ω、゛での変位伝達率は４０
ｄＢから１２ｄＢに、すなわち動的吸振器無付加時に
対し振幅は約１／２５に減衰され、動的吸振器が有効に
作用していることがわかる。

次に、上記（２）式の最適値に動的吸振器１９，２０を
設計するための試作例について詳述する。

第４図に示すように、質量ｍの重り３０の直径を２ｒ、
高さをｈとし、片持ばね３１の縦弾性係数をＥｄ、片
持ばね３１の固定端から重り３０の中心までの距離をｌ
とし、さらに片持ばね３１の断面２次モーメントなＩと
すると、動的吸振器りの固有振動数ωｄは次式で表わさ
れる。

ここにαは重り３０の回転慣性を考慮した修正係数であ
り、となる（ただし、β−ｈ／ｒ＋ψ−ｒ／ｌ）。

第５図は（４）式の関係をグラフに示したものであり、
２ｒ＝１８−１ｈ＝２５−とするならば（具体的な試作
例では重りは直径１８１１ｔＴＩＬ１高さ２５ｍｍの銅
製円柱を、片持ばねは線径１．６ｍｍのピアノ線を用い
た。

）、第５図より、最適ばね定数に１−１．３６ ’ｘ’
１０（Ｎ／ｍ）およびに２＝１．９８×１０３（
Ｎ／ｍ）をそれぞれ満足する有効ばね長さ１１゜１２は
１１＝５１．８ｍｍ、ｉ！２＝４５．４−となる。

第６図は、内径Ｄ＝２６ｕｒｎで動粘性率ν＝５
×１０″？？Ｚ２７ｓｅｃのタービンオイルが満たさ
れた管内に、直径ｄ、高さｈでその軸を管軸と一致させ
て設けられた円柱が管径方向に振動するときの円柱の減
衰係数Ｃの実測値をプロットしたものである。

○はｄ＝２２ｍＷ、口はｄ＝２０ｍｍ、△はｄ＝１８ｍ
ＴＩＬ、○はｄ＝１６ｉｍのときの値である。

図中実線は実測値を近似する直線であり、この直線から
次の実用近似式が求められる。

ただし、各数値はν（？？Ｚ”／８）、ｈ−１ｄ−１Ｄ
−の単位での値である。

（５）式から、ｄ−１８朋、ｈ＝２５框のもとでＣ＝２
．ＩＮ−５ｅｃ／ｍの値を得るには、動粘性率ν＝６
．３Ｘ１０ｎｖ′ｓｅｅのオイルを用いればよく
、このオイルはν＝１０Ｘ１０ｒｒ？／’ｓｅｃ
とシ・＝５Ｘ１０ｙｙ？／ｓｅｅの２種類のシ
リコンオイルを混合することによって得られた。

次に以上のようにして設計された試作品を用いて行った
振動実験について述べる。

実験は、振動体１を油圧加娠器で上下に加振し、振動体
１と握り部材１２の中央とに取り付けられた加速度検出
器で得られた信号を伝達関数解析器で解析し、変位伝達
率を求めることにより行なわれた。

第７図には動的吸振器無付加時の変位伝達率曲線が、ま
た第８図には動的吸振器付加時の変位伝達率曲線が示し
である。

第７図、第８図と第３図とを比較すると、第３図の理論
値と、第７図、第８図の実験値とはほぼ一致しているこ
とがわかる。

実験値においても共振点（３０Ｈｚ）での最大伝達率
は動的吸振器無付加時の７０倍（３７ｄＢ）から付加時
の４倍（１２ｄＢ）に、振幅で言えば約１／１８に減
衰し、動的吸振器の顕著な制振効果が見られた。

次に、上下方向に対して与えられた良好な制振効果が前
後方向に対しても与えられているかどうか調べるために
、握り部材１２の中央部に上下及び前後方向に打撃を加
えたときのインパルス応答を調べる実験を行った結果を
第９図Ａ、Ｂ及び第１０図Ａ、Ｂに示す。

第９図Ａ、Ｂはそれぞれ動的吸振器無付加時の上下方向
及び前後方向のインパルス応答波形であり、第１０図Ａ
、Ｂはそれぞれ動的吸振器付加時の上下方向及び前後方
向のインパルス応答波形である。

第１０図Ａ、Ｂから上述した動的吸振器は上下方向及び
前後方向の２方向に対してほぼ同等の良好な制振効果が
あることが確認された。

なお、上記実施例において動的吸振器１９，２０はいず
れか一方のみだけでもよい。

また、例えば。第１１図に示すように支持部材３２は１
つだけにして、底部部材３３を十字状に構成してもよい
。

さらに、上下方向Ａ、前後方向Ｂだけでなく、水平で前
後方向に直交する方向すなわち左右方向Ｃにも制振効果
をもたせるために、第１１図に示すように、支持部材３
２内に前後、左右方向に対して対称形の動的吸振器３４
を設けてもよい。

この場合には、重り３５．３６の形状を変える等により
最適に調整すればよい。

また、第１図に示すバンドル装置は傾けたり、逆さ等に
しても使用できるのは勿論である。

以上の説明で明らかなように本発明によればチェーンソ
ー、削岩機等の手持式振動機械からそのバンドルに伝達
される垂直方向及び水平方向等の２方向性の有害振動を
抑制でき、しかもコンパクト且つ構造簡単で実用性に富
む等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す一部切欠斜
視図、第２図は同装置の上下方向振動に対する力学モデ
ルを示す概念図、第３図は第２図に示す力学モデルの変
位伝達率曲線の計算値な示すグラフ、第４図は動的吸振
器を示す側断面図、第５図は第４図に示す動的吸振器の
形状と動的吸振器の回転慣性を考慮した修正係数との関
係を示すグラフ、第６図は吸振器の形状と減衰係数との
関係を示すグラフ、第７図は吸振器無付加時の変位伝達
率曲線を示すグラフ、第８図は吸振器付加時の変位伝達
率曲線を示すグラフ、第９図Ａは吸振器無付加時の上下
方向のインパルス応答波形を示すグラフ、第９図Ｂは同
前後方向のインパルス応答波形を示すグラフ、第１０図
Ａは吸振器付加時の上下方向のインパルス応答波形を示
すグラフ、第１０図Ｂは同前後方向のインパルス応答波
形を示すグラフ、第１１図は本発明の別の実施例を示す
一部切欠斜視図である。図中、１は振動体、２は振動面、３．４．１０゜１１は
第１の質量体、７は第１０弾発部材、１２は握り部材、
１３は中空室、１４はダンピング材、１７．１８は第２
の質量体、１５．１６は第２の弾発部材である。

Claims

【特許請求の範囲】

１振動面に対して垂直方向と水平方向とに振動する振
動体の振動面上に設けられた第１の質量体と、該第１の
質量体と上記振動体との間に設けられ第１の質量体の垂
直方向及び水平方向の撮動を許容する第１０弾発部材と
、上記第１の質量体に連結され上記振動面に略平行に支
持された中空室を有する握り部材と、上記中空室内に満
たされたダンピング材と、該ダンピング材中の上記中空
室内にその内壁から離間され、上記第１の質量体に第２
０弾発部材を介して連結された第２の質量体とを備えた
ことを特徴とする防娠用ノ・ンドル装置。