JPS62113932A - 緩衝体 - 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〉 本発明は制振や防振の機能を有した新規な緩衝体に関す
るものである。

〈従来の技術〉 緩衝器（バッファー）や防振装置等に用いられる緩衝体
の重要な要素は、バネ定数や減衰能力である。緩衝器で
は衝突エネルギーの大小、防振装置では加えられる振動
の周波数によって適切なバネ定数を選択する必要がある
。従来の緩衝体は必要なバネ定数に応じて弾性体の硬度
や形状、寸法を設計する必要があった。また、減衰能力
について７は、外部から加えられたエネルギーの一部を
熱エネルギーの一部に変えて緩衝するが、一般には防振
効果に大きな寄与はなかった。しかし、減衰能力は、緩
衝物の場合、衝突物のはね返り高さの大小に影響するし
、防振装置の場合でもエンジンの如く初動の低周波から
連続的に高周波に至るまで、振動が変化する場合、減衰
能力も重要な要素となっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そこで、特に大きなバネ定数を得るには、従来は大きな
寸法が必要で、製造経費、材料費も嵩む結果となってい
た。また、減衰能力については、ゴム等の弾性体の中に
は減衰能力が大きいものもあるが、これらは自己発熱に
より破壊し易いとか、永久歪が大きく寿命が短いという
欠点があり、あまり用いられていない。液体を封入した
防振装置も開発されているが、　これはオリフィスを有
し、液体がオリフィスを通過する際にエネルギーを散逸
させるもので、構造的に複雑であり、製造コストも高い
難点があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は非圧縮性の液体と、外圧を受けた場合弾性を発
揮する粉体とかスポンジ状のいわゆる固体物質をゴム、
プラスチック、金属等からなる容器中に封入共存させる
ことによって、緩衝体の従来の問題点を解決したのであ
る。

ここでいう固体とは無機物又は有機物の粉粒体又はチッ
プとか、ゴム状弾性体のチップ又はシート、更には、ス
ポンジ状物質を例示することができる。

これに混合される液体は安全性や非腐蝕性、固体を溶解
しない性質のものであって、　その種類、粘性等を配慮
して用いる。更に選択に際しては、温度等の使用条件や
経済性も考慮しなければならない。具体的には固体が砂
や有機物等の場合には水やジエチレングリコール、固体
が粘土鉱物等の場合には水、ジエチレングリコール、グ
リセリンや、ポリブタジェン等の液状ポリマーを使用す
ることができる。

容器はその形状や材質が自由であるが、後述するディラ
タンシーやチクソトロピーを期待して混合物を封入する
場合や減衰の大きいゴム等を封入する時は、変形した後
の回復が遅いので、容器に弾性体を使用し、その早い回
復力により変形回復させる手段もとることができる。し
たがって、容器としては、加圧時に伸びが大きく、シか
も、回復が良好な天然ゴム等が最適である。

〈作用〉 液体は一般に非圧縮性で、その体積弾性率が大きく、緩
衝効果は少ないが、上記のような固体物質と共に容器中
に封入した場合、容器内部の液体が振動や衝撃による外
圧を受けると、これと共存する粉体とかスポンジ状の固
体物質が弾性体ならば圧縮性（弾性）を発揮し、この緩
衝体全体がゴムのような緩衝機能を発揮する。この緩衝
体の弾性率は、封入物の容器に占める割合、封入された
液体と固体の割合、液体の種類や粘度、それと混合され
た固体の種類によって異なり、これらを適当に粘土程度
に可塑状態を有したものから、ペースト状、憑濁液、更
には、コロイド分散状にまで変えることによって、広範
囲なバネ定数を得ることができる。

また、混合される固体がゴムの如き弾性体でなくても、
混合比率によっては、粉体間を液体が流動する際にエネ
ルギーを発散することができる。

例えば、水を含んだ砂浜が外圧を受けた際に容易に変形
し、砂の再配列が起こり、それに従って水が移動し、砂
の表面は乾いた状態となる、いわゆるディラタンシー現
象が起こり、その際のエネルギー吸収を応用することに
よって、緩衝機能を得ることができる。このディラタン
シーの場合、振動（＠撃）の減衰は大きくなるが、バネ
定数が後述するチクソトロピーに比べて大きい特徴があ
る。

そこで、吸収エネルギーの大きい緩ＷＲ器や防舷材に適
している。

更に、シリカ微粉のようなものも液中へ混合することに
よって、液体によってはチクソトロピー効果により、同
様に減衰効果を１：）ることができる。

このチクソトロピー組成物やゴム粉、スポンジ状物質は
比較的バネ定数が小さいので、減衰の必要な防振素子に
適している。

以下実施例によって本発明の詳細な説明する。

〈実施例１〉 第１図は内容積１５ｃｃのゴム製容器の中央縦断面図を
示している。この容器（１）中に液体（３）としての水
と　固体（４）として嵩比重０．３のセピオライト（繊
維長８〜１０μ、＃ａ維径径０．１〜０．５μを重量比
１：１及び２：１の割合に混合したものをそれぞれ金属
製フランジ（２）によって封入した。

これと、比較の為に水のみを充填した場合、及び、容器
（１）のみの場合の荷重に対する変位を測定した結果を
第２図に示した。水のみの場合に比べて、セピオライト
（固体）を共存させると明らかに変位値の減少がみられ
る。その傾向はセピオライトの添加量が増すにつれて顕
著である。

また、第１表に振動の減衰率と周期の測定結果を示した
。水のみ充填した場合に比べてセピオライト共存の効果
が明瞭である。

第１表 なお、これらのデータは減衰能力を、容器のみ、水封入
のみの場合と比較出来るようにしている。

試験は実施例で示す各々の緩衝体に重量３．２ｋｇの鉄
製直方体を高さ４０ｃｍより落下衝突させ、緩衝体の自
由振動を加速度計により測定し、その波形より振動減衰
率を求めた。ここでいう振動減衰率は対数減衰率（σ）
であって、最初の波高をａｌとし、次の波高をａ２とし
たとき、対数減衰率（σ）はａ＝Ｑｎ　ａ　１／ａ２ である。また、周期の単位はｍｓである。

〈実施例２〉 嵩比重が１．４０で粒度分布が第２表のような砂に十分
に水を含ませ、余分の水を流し出したものを前記実施例
の容器中に同様に充填した。

得られた緩衝体の振動減衰率と周期を前記第１表に示し
た。この結果で明らかなように、減衰効果が顕著に認め
られる。

第２表 本実施例においては、更に、砂の粒度が振動減衰効果に
与える影響についても険討した。その為に上記混合砂を
充填した場合と、６０メツシユ以下の砂を同様に充填し
た場合の緩衝体を作り、荷重に対する変位を測定した。

その結果を第３図に示した。６０メツシユ以下の砂に比
べて平均粒子径約３０メツシユの混合砂は荷重に対する
変位が少ない。そして、６０メツシユ以下の砂の場合が
対数減衰率が０゜５であり、振！２ｂ′４１’ｊ滅時間
が５６ｍｇであるのに対して、混合砂の場合は対数減衰
率が０．９８であり、振動消滅時間が４２ｍ５であった
。これらのことから、緩衝能力に対して固体の粒子径も
大きく影響していることがわかる。

以下余白 〈実施例３〉 嵩比重０．９のゴム粉（フッ素ゴム）で粒度分布が第３
表のようなものを前記実施例の容器に同様に充填した。

第３表 振動減衰率と周期の測定結果は前記第１表の通りである
。

〈実施例４〉 第１実施例で用いた容器（１）中へその容積の１７３だ
けゴムスポンジ（ノーソレックス製、硬度ＨＣ３５）を
充填し、残りの容積を満すように水を充填して同様に封
入した。

前記実施例同様に振ＦＩｌ減衰率と周期を測定した。

その結果、第１表に示したような顕著な振動減衰効果が
認められた。

〈実施例５〉 液状ポリブタジェンに嵩比重０．０６のシリカ（平均粒
子径１６μ）を重量比２：１の割合で混合しペースト状
にして、前記容器（１）中へ充填した。

ここに得られた緩衝体も第１表に示したように、振動減
衰効果が認められた。

これらの実施例により明らかなように、液体と固体の混
合比率、混合成分によりバネ定数を変えることができ、
ゴム等の容器のみの場合や、液体のみ封入した場合に比
し、大きな減衰効果を得ることができた。

〈発明の効果〉 本発明の緩衝体は以上詳述したような特殊な構造であり
、液体と固体の適当な選択によって、形状を変えること
なく所望のバネ定数を得ることができる。大規模な装置
でなくとも充分な緩衝機能が得られ、また、自己発熱等
による故障もない。

簡単な構造で安価に製造でき、用途によっては減衰効果
も大きくとれる等の特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はフランジで封止した容器の中央縦断面図であり
、第２図及び第３図は荷重と変位の関係を示すグラフで
ある。 （１）容器　　　　　　　（２）金属製フランジ（３）
液体　　　　　　　（４）固体 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ゴム、プラスチック、金属等からなる容器中に、液
   体と固体とを封入したことを特徴とする緩衝体。 ２　固体は無機物又は有機物の粉粒体又はチップである
   特許請求の範囲第１項記載の緩衝体。 ３　固体はゴム状弾性体のチップ又はシートである特許
   請求の範囲第１項記載の緩衝体。 ４　固体はスポンジ状物質である特許請求の範囲第１項
   記載の緩衝体。