JPS60226712A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般には、振動を受ける構造体の振動を制動
する機構としてエラストマーを使用する新規の技術思想
および装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕架
空電線（または、架線）の制動用の振動装置の中で最も
よく知られ、商業的に成功しているものはストックブリ
ッジ（８ｔｏｃｋｂｒｉｄｇｅ　）ダンパーである。そ
のメンｔ！−は、撚った（または、ストランド）スチー
ルケーブルと、ケーブルの各端部に各々取付けた重シ２
個と、前記重シの中間の位置で前記ケーブルに取付けた
導線用クランプとから成る。導線が振動すると、前記重
シの慣性が原因となるケーブルの作用によシ、ケーブル
のストランド間の摩擦が振動エネルギーを熱の形で周囲
環境中へ放出する。前記のスト、クブリッジダンパーに
は運動の共鳴様式が２種類あるが、各様式とも、重りの
回転運動と垂直並進運動とを、異なる割合に組合せるも
のである。

リー）”（Ｒｅａｄ〕に対する米国特許第３，４７８，
１６０号明細書では、単独エラストマーブツシュを使用
して、架空電線からの質量のサスペンション（懸架）中
心から外れた相互に直交する３千面中に前記質量の重心
を位置させる方式で、前記質量を支持する。前記の装置
は、架空電線の振動の異なる振動数における制動を提供
する、振動の「連結化（ｃｏｕｐｌｅｄ　）　Ｊ　状態
を提供する。

本発明者が目標とした発明のダ、ン１４−を設計する際
に、振動体の概算、振動体の回転半径、振動体の重心位
置、およびその他のディメンションについて、コンピュ
ータシミュレーションによって決定した。そのシミュレ
ーションが示すところによれば、良好な制動装置のディ
メンションは、振動体支持用フランジに関して振動体の
垂直および水平並行移動の両者に対する成るバネ定数、
ならびに成る回転バネ定数を必要とする。実用上の構造
において、前記の数種のバネ定数を探求したところ、そ
れらは唯一の配置を除いては、同時に得られないことが
見出された。

本発明者の目標発明のバネ様要素として、制動ニジスト
マーを使用することが意図されたことを理解されたい。

なぜなら、前記の材料は、エネルギー消散の別異のソー
スを必要としない特徴に加えて、充分なヒステリシスを
導入するからである。

前記の材料は、任意所望の形状への、容易で経済的な二
次加工にも役立つ。しかしながら、エラストマーの制動
容量は、それらが延長方向より剪断方向に変位した場合
に最大となる。従ってニジストマーは、その本体の対向
する平行表面上で本体を連結された／４ツドの形状にお
いて、最良に適用される。ここで、前記の表面は、振動
作用の際に発生する前記表面間の相対運動がノ４ッドの
剪断のみを誘発し、圧縮、伸長および揺動を誘発しない
ように選択する。前記の・母、ドは均一の厚さであって
、対向平行表面間の間隙をうめている。

しかしながら、その断面形状（前記表面に平行な平面に
おけるもの）は、一般に、制動効率の観点から制限され
るものではない。二次加工が容易な形状が、一般に使用
される。例えば、大部分の自動車のエンジンの懸架用に
使用するニジストマーパッドは、その断面が正方形また
は長方形である。

ニジストマーパッドの強度およびバネ定数が重要な場合
には、（１）ニジストマーの組成、（２）パッドの厚さ
、および（３＞）ｅｙドの断面積の中から選択および妥
協を行なうことができるものと理解されたい。利用する
ことのできる選択が複数存在することは、少数の必要な
特性（バネ定数および強度）を満足に提供できることを
一般には保証する。しかしながら、本発明者が目標とし
た発明の・臂、ドにおける選択においては、特性の所望
の組合せをこのように容易に達成することはできなかっ
た。

エラストマーサスベンジ、ンの回転バネ定数が成る値を
もつ、更に正確に言えば、並行移動バネ定数に対して成
る比をもつという要件は、エラストマー／り、ドの構成
に関する選択を著しく制限するものであった。

前記の制限は３つの要件間の矛盾を反映するものであっ
た。第１の要件は、並行移動バネ定数に対する回転バネ
定数の比が成る値をもつことであった拳現在、この比は
、ノ臂ツド断面の平均２乗半径（ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒ
＠ｒａｄｉｕｓ　）に、実用上は、等しい。例えばζパ
ッドが成る半径の薄いリングの形状である場合には、並
行移動バネ定数に対する回転バネ定数の比は、前記半径
の２乗である。他の形状をもつ断面においては、平均２
乗半径の計算はより複雑であるが、多数の形状に関する
前記の情報を提供する数学の表が存在する。

前記の矛盾に関係する第２の要件は、・ヤッドの強度に
関係するものであった。２つの型の強度が関係していた
。１つは、ダンパーが経験する振動運動に関する強度で
あった。この運動は／４’ッドに剪断作用を与え、エラ
ストマー中の剪断歪が大きすぎる場合には、エラストマ
ーの切裂または疲労を導く原因となることがある。大き
々厚みのパ。

ドを使うことによって、対向平行表面の相対運動を、厚
みの大きいニジストマー材料によって吸収することがで
き、前記の歪を最少にすることができる。もう１方の強
度要件は、パッドが前記の大きな厚みをもつが断面積が
小さいものであって、座屈（ｂｕｃｋｌｅ　）を受ける
対象となる壁または円柱であると考えることができる場
合に、重要になる。前記発明のダンパー用のアセンブリ
の最も便利な手段は、以下に述べるように、圧縮によっ
て適切に保持されたノＪ？ッドとサントイ、チ状に一緒
に圧縮されていることが往々にしである。ノ母、ドの座
屈の可能性は、一般にずんぐシした形状のノ４ッｒを使
うことによって最少にすることができる。

前記の２種の強度についての観点の組合せから、厚くて
ずんぐシした、すなわち、例えば厚みの半分と等しいか
またはそれよシ大きい直径をもつノ４ッｒの使用が導か
れる。並行移動バネ定数に対する回転バネ定数の成る比
についての要件は、前記の直径が前記比の平方根の２倍
よル大きい必要があることを意味している。

前記の矛盾に関係する第３の要件は、充分に広い温度範
囲に亘って、ニジストマーを送電線上に使用するのに適
したものにする所望の性質をもつニジストマーは、ある
程度剛性である、すなわち、ある程度高い剪断率をもつ
という事実である。これは、ノ々ネ定数比の要件を満足
するのに充分に大きな直径とずんぐシ形であると考える
のに充分に小さな厚みとをもつノ々ツドは非常に剛性で
もあったということを意味していた。

パ、Ｖの面積を減らすことによって剛性を減らすために
、パッドをリングとして構成することが考慮された。自
然の振動数の比の平方根と等しい半径を前記リングに与
えることによって、ノクネ定数の比を維持することがで
きた。しかしながら、この方法を使用して、面積を充分
に減らした場合には、（半径方向の）リングの壁厚がパ
ッドの厚みと比較して小さくなシ、そして飲料用カンの
端部を踏んだときに起こることと同様の壁圧漬発生の危
険が生起した。この窮屈さの組合せこそ、本発明が１指
した問題を構成するものである。

実際の設計においてダンパー中で１個ではなく２個の・
９ツドを使用することが進められ、従って慣性体を２個
の半部分に二次加工することができ、前記半部分がアセ
ンブリの際にそれらの間に２個のエラストマーノ９．ド
を包囲し、そのノ臂ッドが次にその間に導線保持クラン
プの舌部、延長部またはアームを包囲するという事実に
よって、前記の問題はさらに深刻になった。前記の構造
においては、ノヤッドの数を２倍にするとエラストマー
サスペンションの有効バネ定数が２倍になる。なぜなら
、パッドが機械的に平行に作用するからである。

単独パッドによって与えられるバネ定数を回復するため
には、２個のノ４　ｙドの各々の厚さを２倍にする必要
があるが、これは、その壁の座屈の傾向を更に一層増す
ことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の問題点の解決、すなわち、本発明の第１の目的は
、制動パッドの半径の平均２乗の平方根（ｒｏｏｔ−ｙ
ｎｅａｎ　５ｑｕａｒｓ　ｒａｄｉｕｓ　）によって隔
てられた２個の対向円柱に制動ノ４　、ｌ’面積を集中
することにある。前記の形状によって、圧縮荷重を担持
するのにも、そして、サントイ、チ構造を維持するのに
も、共に最も安定な円柱がもたらされる。最も少ない数
の前記円柱を使用することによって、限られた量のノタ
ッド面積と共にもつことのできる「ずんぐシさく　５ｑ
ｕａｔｎ・５ｓ）Ｊ　に関連する最大の安定性が提供さ
れる。前記ノ臂、ドまたは円柱２個が、エラストマーの
足部を所望の半径に拡げることのできる最少数である。

本発明のもう１方の目的は、前記のコンピュータ分析に
よって必要とされた、（１）並行移動バネ定数と（２）
並行移動ノ々ネ定数に対する回転バネ定数の、予め決め
ておいた比と（３）ニジストマーサスインジョン中の適
当な強度との、従来は得ることのできなかった、組合せ
を達成することにある。これによって高度にコンパクト
で効率的な制動装置がもたらされる。

本発明の集中化エラストマー・ヤ、ドまたは構造体は、
前記装置の慣性重すまたは塊およびクランプ手段のアー
ムに対して相対的な垂直および水平自由度を含む平面上
にある作用円上に位置している。エラストマー構造体は
、前記のアームおよび慣性型シの間にサントイ、チされ
ておシ、アーム上で重シを支持している。重シの重心は
４００〜５０°の角度で垂直から外れておシ、作用内の
中心から離れている。従って、前記装置を取付けた構造
体に垂直運動があると、エラストマー構造体に対して、
垂直方向に剪断作用が与えられる。クランプアームに対
して作用する塊の外れた重心によって、水平方向にも剪
断作用が与えられる。重シの外れた重心は、重シの垂直
運動を、制動構造の作用円中心の周囲であって垂直およ
び水平面内の回転運動に変えることもする。これＫより
て、エラストマー構造体の捩シまたはひねシ作用がもた
らされる。従って、支持クランプアームまたは延長部に
関して、振動の際にメンバーの重りが行なう運動は、垂
直および水平運動、並びに回転運動であシ、これらは全
部、ニジストマーパッドが剪断される平面内にある。ニ
ジストマーパッド系が前記の運動を抑制し制御するバネ
定数は、本発明の第１の重要な点である。本発明は、コ
ンピュータシミーレージ、ンによって望ましいことが示
されたバネ定数の組合せを、実際に実現できるようＫす
るものである。

第１図〜第３図に、本発明の制動装置（１０）を示す。

前記装置は、垂直方向に振動を受ける構造体（１４）例
えば架空電線にクランプするための端部を一方にもち、
かつ、・慣性型シ部材または塊（１６）を支持する端部
（第２図においては複数）を他方にもつ−＋［（１２’
）を含んでなる。クランプ手段またはクランプアーム上
における重り部材の支持は、少なくとも２個の互いに離
れたエラストマー構造体ドまたは構造体（１８）（１９
）によって行なう。この点は、第３図に示す、装置の断
面図によって最もよく理解されよう。更に詳しく述べれ
ば、エラストマーを備えるクランプ手段の各反対側に間
隙を設けるようにして、重り部材とクランプ手段との間
を隔てる。これによって、サンドイワナの２つの外側層
（１６Ａ）としての外側の重シと、中間層としてのクラ
ンｆ（１２）とからなるサントイ、チ構造が提供される
。これらの３層の間にニジストマーパッドが配置されて
サンドイッチ構造が完備する。前記のニジストマーは２
つに分かれたもの（第３図のａおよびｂ）であってもよ
く、あるいはエラストマー（１８）（１９）はアーム（
１２）中に設けた開口部（図示してない）を通過して延
びる一体のパッドであってもよい。

更に１エラストマー（１８）とエラスト８９＞とは、エ
ラストマー上で動作が行なわれた場合に、後に説明する
ように、制動作用を提供する作用中心（（Ｊ）　［ｃｅ
ｎｔｅｒ　ｏｆ　５ｆｆｏｒｔ　：ｌをもつ作用内（２
０）［第１図および第２図中で破線にょシその輪郭を示
す〕上において反対側を＝位置している。

作用内（２０）の半径は、上記の制振パッドの平均二乗
半径の半径であシ、並行移動バネ定数に対する回転バネ
定数の所望の比を提供する。円（２ｏ）上のニジストマ
ー（１８）（１９）の形状は、制動装置に必要な強度を
提供する円柱状である。円柱の長さは、これを比較的短
かくして、比較的ずんぐりした構造体を提供し、上記の
座屈する傾向を最小にする。

従って、エラストマー（１８）（１９）に対して適当な
寸法を選択することにより、および、並行移動・々ネ定
数に対する回転バネ定数についての上記の必要な比の平
方根の２倍に等しいかまたはそれ以上の直径をもつ作用
内（２ｏ）上に前記エラストマーを集中させることにょ
シ、比較的強いがしなやかな構造体を提供して、ニジス
トマーの作動を許容する。

重、！１１（１６）のエラストマーに対する位置は、重
シの重心（ＣＧ）がエラストマーの作用中心（ＣＥ）か
ら離れて℃ミるが直線上にあり、かつ、垂直および水平
方向に４０°〜５０’の角度ではずれている位置にある
。これによって、構造体（１４）が撮動した場合に、ク
ランプ手段と重シとの純粋な垂直および純粋な水平変位
に対して実質的に等しいバネ定数をエラストマーに提供
し、ならびに有効てこを重シに提供する。更に１重シは
作用円平面に平行な平面において一定の慣性モーメント
をもつので、構造体（１４）が振動した場合に、ニジス
トマーの作用中心の回シであって作用円の平面内におい
て、重シの回転運動が提供される。

第１図および第２図は、エラストマー（１８）（１９）
が作用円（２０）上で２つの異なる位置を占める態様を
示すものである。前記円上のニジストマーの位置は、そ
の位置が前記円の直径方向反対側に集中している必要が
あること、および重シ（１６）の重心（ＣＧ）が、４０
０〜５００の角度上で前記円の中心を通って延びる直線
上に位置する必要があることを除けば、本発明の目的に
とって重要ではない。

例えば、第３図の断面図に示すように、２個のエラスト
マーパッド（１８）（１９）が、４個の要素すなわちク
ランプアーム（１２）の各側面に２個のｔ４ｙ　）’（
１８（ａ）と１９（ａ）、および１８（ｂ）とｘ９（ｂ
））からなる場合には、各側面の２個のツヤ。

ドは作用円の直径方向反対側にある必要がある。

しかしながら、１方の側面上の２個の・ヤツドは、他方
のものから回転していることができる。第４図において
、それらは９０’回転している。もつとも、いかなる回
転があってもまたは回転がなくても、有効で効果的な制
振が提供される。

重１１６）の寸法（質量）およびてこアームの長さく　
ＣＥから）は、装置（１０）を取付けた構造体（１４）
が垂直に振動し、その結果、クランプアーム（１２）の
振動運動が発生した場合、重１１６）の慣性がニジスト
マー構造体に剪断作用を与える。これは、振動の度数で
ニジストマーに作用して、エラストマー内に熱（ヒステ
リシス損失）を発生させ、この熱は、前記構造体が架空
電線である場合に風が前記構造体にエネルギーを供給す
る速度よりも速い速度で、環境中へ放散される。

更に具体的に述べれば、ニジストマーに作用する重Ｄ（
１６）の振動運動は、垂直、水平および（または）回転
運動であり、並行移動バネ定数に対する回転バネ定数の
前記の比が高度の制動効率を提供する。

本発明を好ましい態様に関して説明したが、本発明は、
本発明の精神を逸脱しない限シ、すべての態様を含むも
のと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の２種の態様を各々模式
的に示す側面図である。 第３図は、第１図の３−３線断面図である。 第４図は、制動作用円上に位置する４個のニジストマー
制動構造体の説明図である。 １０・・・制動装置、１２・・・フラング手段、１６・
・・重シ部材、１８，１９・・・エラストマーパッド。 以下余白 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧＬＩＲＥ　４ 手続補正書 昭和６０年　３　月／＆日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許顧　第２６７５８２号２、発明の名称 割振装置　（新名称） ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　アルミニウム　カンパニーオプ アメリカ ４、代理人 （外４　名） ５、補正の対象 （１）明細書の「発明の名称」の欄 （２）明細書の「特許請求の範囲」の欄（３）明細書の
「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 （２）明細書の特許請求の範囲を別紙のとおりに補正す
る。 （３）（（）　明細書の以下の各員（行）のＡ欄の記載
をＢ欄のとおシに補正する。 ３（１０〜１１）からの質量・・・　から塊を支持して
お懸架）　シ、そこでは塊のぶ ら下シ（サスペンシ ョン） ３（１２）　質量　塊 ３（１２〜１３）　方式で・・・支持　方式をとってい
る。 する。 ３（１７）［２カ所〕　振動体　前記の塊３（１７〜１
８）　振動体　前記の塊 ４（１〜２）　振動体　前記の塊 ４（２）　振動体　前記の塊 ５（８）　懸架　サスペンション ５（１４）　妥協　調整 １０（１９）　制動　制振 １１（７）　支持して　ぶら下けて １３（９〜１０）（図示してない）　（第３図に示す）
１３（１９）　の半径で　と等しいもので（ロ）同第１
２頁第１５行の「支持は、」を「支持、およびそのクラ
ンプ手段またはクランプアームからのぶら下げは、」と
補正する。 （ハ）同第１４頁第１８行の「位置にある。」の後に「
すなわち、重りの重心（ＣＧ）は、垂直および水平方向
に関し、作用中心 （ＣＦ）と同一の角度にある。Ｊと加入する。 ７、添付書類の目録 補正特許請求の範囲　１通 ２、特許請求の範囲 １、クランプ手段のアームと 前記制振装置は、更に、アームから前記１９部含んでな
シ、 って、重シ部材およびアームの相対運動に伴って、２倍
に実質的に等しいものである、 前記のコンパクトな制振装置。 ２、前記重シ部材の重心が、クランプ手段アームに対し
て、垂直方向に４０°〜５０°の角度に位置する特許請
求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記のぶら下げるための系が、２対のニジストマー
バンドを含んでなシ、各対のパッドが相互に直径方向反
対側に位置する特許請求の範囲第手続補正書ｃ方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第２６７５８２号２、発明の名称 制振装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　アルミニウム　カンパニー オプ　アメリカ ４、代理人 （外４　名） ６、補正の対象 図　面 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 浄書図面　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作用円１個と前記作用円上に相互に直径方向反対側
   に位置するエラストマーパッド２個とを特徴とする、振
   動ダン）４−用のニジストマーサスペンション。 ２、振動ダンパー用のエラストマーサス（７７１７２個
   の組合せであって、各サスペンションが、作用円１個（
   ２個の前記サスインジョンの各作用円は共通軸を共有す
   るものとする）と、各作用円上に各々位置するニジスト
   マーパッド２対（各対の／４’ツドは各円上で相互に直
   径方向反対側に位置するものとする）と、クランプ部材
   と、重シ部材とを特徴とし、 前記クランプ部材と重シ部材とが、サントイ、チ構造を
   形成する態様で前記／’Ｐ　ｙドをつかんでおシ、前記
   サンドイッチ構造が、サントイ、チの外側層を形成する
   クランプ部材または重シ部材と、クランプ部材または重
   シ部材の他方からなり、外側層にはさまった中間層とを
   含んでなシ、前記層が相互に離れていて中間層の反対側
   上に位置する２個の間隙を提供し、そして、ニジストマ
   ーツヤ、ドの２対が、中間層と外側層との間の２個の間
   隙中に各々位置する、前記エラストマーサスペンション
   ２個の組合せ。