(57)【要約】【課題】  従来の制振部材を必要とする各所において使用することが可能で、複雑な構成でなく、確実に振動を緩和することを可能にする。【解決手段】  互いに重ね合わせた湾曲状を呈するばね板２５ａ，２６ａの間に粘弾性材２５ｃを積層するとともにそれらの両端を固定部２５ｄとし、且つ、前記両端に互いに重ね合わせたばね板２５ａ，２６ｂ同士が湾曲方向にずれ動き可能な結合部２５ｆ，２６ｆを有しており、前記結合部２５ｆ，２６ｆが前記互いに重ね合わせた一方のばね板２５ｂ（２６ｂ）に形成された円形の透孔２５ｈともう一方のばね板２６ｂ（２５ｂ）に形成された前記透孔２５ｈに連通して湾曲方向に延びる長孔２５ｇと、前記透孔２５ｈと長孔２５ｇとに連通して前記互いに重ね合わせたばね板２５ｂ，２６ｂ同士を連結する連結軸２５ｉとから構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わせた湾曲状を呈するばね板の間に粘弾性材を積層するとともにそれらの両端を固定部とし、且つ、前記両端に互いに重ね合わせたばね板同士が湾曲方向にずれ動き可能な結合部を有しており、前記結合部が前記互いに重ね合わせた一方のばね板に形成された円形の透孔ともう一方のばね板に形成された前記透孔に連通して湾曲方向に延びる長孔と、前記透孔と長孔とに連通して前記互いに重ね合わせたばね板同士を連結する連結軸とからなることを特徴とする制振ばね部材。
【請求項２】
前記ばね板が、ばね鋼材により形成されているとともに、前記粘弾性材がブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系などの高分子材料を主成分とする請求項１記載の制振ばね部材。
【請求項３】
前記両端の固定部の少なくととも一方が前記結合部を兼ね、前記結合部を構成する連結軸が取付ボルトである請求項１または２記載の制振ばね部材。
【請求項４】
前記請求項１，２または３に記載した制振ばね部材が、振動部と免振部との間に且つ前記免振部の中心位置保持手段として放射状に複数設けられていることを特徴とする免振装置。
【請求項５】
請求項４に記載した免振装置が前記振動部側である上面を凹状の湾曲面とした固定底体と、前記免振部側である下面に凸状または凹状の傾斜面を有し免振目的物を載置する荷重支持体と、複数個の球体を円周上に配置して保持枠に保持させてなり前記球体を前記上下の向かい合った傾斜面に接触させて前記固定底体と荷重支持体との間に揺動自在に装入された移動支持体とを具え、そして前記固定底体と荷重支持体および移動支持体とのうちで少なくとも前記固定底体と荷重支持体との間に前記中心位置保持手段としての制振ばね部材が設けられていることを特徴とする免振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振ばね部材およびそれを用いた免振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両の軸受、原動機のような振動機械の設置箇所、免震構造などのように波動を受ける箇所にはこれを緩和するためにな制振部材が用いられていることは周知である。
【０００３】
そして、ばねの１つとして例えば、剛性を有する板材を用いて振動を緩和する板ばねが知られている。
【０００４】
ところが、従来の板ばねは、加わる曲げ振動を板材の反発力で吸収するものであり、充分な制振効果を得ることが困難であり、微細な振動に対しては対処できなかったり、車両のような重量を支持しなければならない箇所に使用する場合には複数枚を重ねて使用しているが荷重に対処できず、例えば油圧や空圧のシリンダ式のダンパーなどを併用する必要があるなどの問題点があった。
【０００５】
また、建物をボールベアリングなどの球体に乗せて地震時の水平動の伝達を低減させることは古くから提案されている。例えば特開昭６４−１７９４５号公報、特開平１−２７５８２１号公報には、球体を使用して建築物の免振を図ることが記載され、また、例えば特開平５−１６４１６８号公報、特開平１０―３８０２２号公報には球体を使用して建築物に限らずその内部に設置された機器などの部分免振を図ることが記載されている。これらのうち、後者二つの公報に記載のものは、前者二つの公報に記載されているものに比べて大きな振幅の振動に対処することができるものである。
【０００６】
即ち、この後者二つの免振装置は図２４（Ａ）の縦断面図に示すように、建築物の床または基礎に直接または防振部材を介して設置され、上面を凹状の湾曲面５２とした固定底体５１（振動部）と、免振目的物である精密機器などの設置物（または建築物）を載置する受台５３を上部に有し下面を凸状の湾曲面５５とした荷重支持体５４（免振部）と、数個の球体５７を円周上に配置して保持枠５８に保持させてなる移動支持体５６（可動部）とを具えたものであって、球体５７を上下の向かい合った湾曲面５２，５５に接触させて移動支持体５６を固定底体５１と荷重支持体５４との間に挿入したものである。
【０００７】
この免振装置は水平に設置されるものであって、地震時に固定底体５１が横方向へずれ動いて往復動を繰り返す振動を行うとき、移動支持体５６が固定底体５１よりも小さいずれ動きの往復動を行い、荷重支持体５４が移動支持体５６よりも小さいずれ動きの往復動を行うことによって免振の目的を達成することができるものである。尚、特開平１０−３８０２２号公報に記載の免振装置は、図２４（Ｂ）の平面図に示すように、移動支持体５６に設置されてこれらを中心位置に保持させるように働く弾性部材６０を、等間隔で放射状に配置されるとともに円弧状に湾曲させたばね板６０Ａ，６０Ａ，６０Ａとして、これらを作用させることでより大きな振幅の地震にも対応するとともに３６０°全方向の揺れに対応できるようにしたものである。
【０００８】
しかし、上述のようにベアリングとばね部材とで振動部から免振部への揺れの伝達を吸収させる免振装置においても、免振部に直接振動応力が働くと容易に免振部が動いて載置された免振目的物は不安定となる。また、ベアリングの球体が転がる際に、免振部側に転がり摩擦抵抗による復元力が伝達され共振現象が生じることがある。斯かる共振現象は、近年高性能化の一途をたどるコンピュータサーバのハードディスク内部機構の保護および情報処理精度の確保、或いはナノテクノロジーに代表されるような極めて微細な技術を実現する精密計測装置・精密加工装置などの精度の確保のために、克服すべき重要な問題となっている。
【０００９】
この共振現象を含む振動の問題に対応するため、特開平１１−３１５８８６号公報に免振機構としてのベアリングと復元要素としてのばねとの組み合わせに、油圧ダンバ或いは粘弾性ダンパなどの振動減衰要素を更に加えて、共振周波数を低減させるようにした免振装置が提案されている。この免振装置は地震などによる比較的大きな振動に加えてこれよりも高周波の振動を減衰可能として共振現象を回避できるようにしたものであるが、多方向の振動に対応するには振動減衰要素を多数配置することが必要となって装置が複雑化・大型化してしまい、コンパクトさが要求される部分免振装置には適用しにくいという問題がある。
【００１０】
更に、近年建築物の免振構造において高減衰ゴムを使った粘弾性ダンパが多用されるようになっている。これは図１３（Ｂ）の（１）に示すように、鋼板１００に粘弾性材料１１０Ｂを貼り付けた二層構造としたものであり、図２３（Ｂ）の（２）に示すように鋼板１００の曲げ変形に対して粘弾性材料１１０Ｂは伸縮運動をしてダンパとしての効果を発揮するものであるが、この場合粘弾性材料１１０Ｂを極端に厚くする必要があった。
【００１１】
これに対し、図２３（Ａ）の（１）に示すように二枚の鋼板１００，１００の間に粘弾性材料１１０Ａを挟んで三層構造としたものを、建築物内部の柱やブレースなどに取付け、地震入力エネルギを吸収させて骨組みの損傷を抑制しようとするものがある。これは、粘弾性材料１１０Ａが二枚の鋼板１００，１００で拘束されているため、加わる曲げ振動に対して中間層の粘弾性材料１１０Ａがせん断変形を繰り返して振動エネルギーを吸収することで制振効果を発揮するものであり（図２３（Ａ）の（２）参照）、振動減衰効果に優れているとともに粘弾性材料の層を図２３（Ｂ）に示すものよりも薄くすることができる。しかしながら、これらは比較的大規模な建築物・構造物の骨組みに専ら利用され、地震などの大規模な振動を想定したものであり、精密機器において近傍または内部の振動発生源による比較的小規模な振動にも対応が必要とされる部分免振装置には適用されていないのが現状である。
【００１２】
一方、特開平１１−８２５８３号公報には、粘弾性材料の両面に金属板をそれぞれ積層一体化させて三層構造の積層体とし、且つ正方形とした板ばねを、精密機器内での精密部品と取付けブロックとの間に水平に架設して精密部品を支持するものとした精密部品支持用板ばねが提示されている。この板ばねは薄くコンパクトな構成で優れた制振効果が期待できるものであるが、装置内部のモータなどにより発生した微細な振動への対応のみを想定したものであって地震のような大規模な振動およびこれによる共振現象への対応を想定したものではない。
【特許文献１】特開昭６４−１７９４５号公報
【特許文献２】特開平１−２７５８２１号公報
【特許文献３】特開平５−１６４１６８号公報
【特許文献４】特開平１０―３８０２２号公報
【特許文献５】特開平１１−３１５８８６号公報
【特許文献６】特開平１１−８２５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、例えば車両の軸受、原動機のような振動機械の設置箇所、免震構造などは勿論のこと、橋梁、鉄道や高速同などの高架脚の制振や落下防止など、更には建物内部に設置される精密機器などの部分免振に使用する等、従来の制振部材を必要とする各所において使用することが可能で、複雑な構成でなく、確実に振動を緩和することが可能な制振部材を提供すること、更に、それを用いた免振装置について、簡易かつコンパクトな構成としながらばね弾性による振動吸収効果に加えて優れた振動減衰効果を発揮させ、より広範囲な水平振動に対応できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、制振ばね部材について、互いに重ね合わせた湾曲状を呈するばね板の間に粘弾性材を積層するとともにそれらの両端を固定部とし、且つ、前記両端に互いに重ね合わせたばね板同士が湾曲方向にずれ動き可能な結合部を有しており、前記結合部が前記互いに重ね合わせた一方のばね板に形成された円形の透孔ともう一方のばね板に形成された前記透孔に連通して湾曲方向に延びる長孔と、前記透孔と長孔とに連通して前記互いに重ね合わせたばね板同士を連結する連結軸とから構成することにした。
【００１５】
このように互いに重ね合わせた湾曲状を呈するばね板の間に粘弾性材を積層するとともにそれらの両端を固定部とし粘弾性材料を二枚のばね板の間に挟んだ三層構造の帯状ばね部材を円弧状に湾曲させて配置することで、曲げ振動が加わったときにばね板のばね弾性により振動を吸収するとともに、互いに重ね合わせたばね板の間に長手方向のずれが生じることで粘弾性材料がせん断変形を繰り返すものとなるが、湾曲させてあることによってせん断変形が効果的に与えられ、これにより振動エネルギを効果的に吸収して優れた振動減衰効果を発揮するものであり、免振部側の免振目的物に共振現象を初めとする不都合な振動が発生することを効果的に回避することができる。そして、このような構成としたことで中間層の粘弾性材料を薄くしても振動減衰効果を充分に発揮できる。従って、制振ばね部材を薄くコンパクトにするとともにこれを具えた免振装置もコンパクトなものとすることができる。
【００１６】
特に、結合部を、前記互いに重ね合わせた一方のばね板に形成された円形の透孔ともう一方のばね板に形成された前記透孔に連通して湾曲方向に延びる長孔と、前記透孔と長孔とに連通して前記互いに重ね合わせたばね板同士を連結する連結軸とから構成したことにより、両端部の固定部の少なくともいずれかを長手方向のずれ動きが拘束されないものとすることで、互いに重ねたばね板間に曲げ振動による充分なずれの発生が可能となり、粘弾性材料に適度なせん断変形を発生させて良好な振動減衰効果を発揮させることができる。
【００１７】
また、ばね板を構成するばね板がばね鋼材により形成されているとともに、前記粘弾性材がブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系から選んだ高分子材料を主成分とするものとすれば、接着力に優れて製造容易であるとともに振動減衰効果を最大限に発揮することができる。
【００１８】
更に、両端の固定部の少なくととも一方が結合部を兼ね、前記結合部を構成する連結軸が取付ボルトである場合には、構成が更にシンプルで製造も容易で安価に提供することができる。
【００１９】
更にまた、上述した制振ばね部材を、振動部と免振部との間に免振部の中心位置保持手段として放射状に複数設けた免振装置とすれば、簡易かつコンパクトな構成で比較的大きな周期の振動から比較的小さな周期の広範囲且つあらゆる方向の水平振動にも対応して免振目的物を免振装置の中心位置に保持しながら確実な部分免振を発揮できるものとなる。
【００２０】
加えて、上述した免振装置を、振動部側である上面を凹状の湾曲面とした固定底体と、免振部側である下面に凸状の傾斜面を有し免振目的物を載置する荷重支持体と、複数個の球体を円周上に配置して保持枠に保持させてなり球体を上下の向かい合った傾斜面に接触させて固定底体と荷重支持体との間に装入された移動支持体とを具え、そして固定底体と荷重支持体および移動支持体とのうちで少なくとも固定底体と荷重支持体側との間に中心位置保持手段としての制振ばね部材を設けたものとすることにより、上述した免振効果を効率的に実現する免振装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、簡易且つコンパクトな構成の制振ばね部材および制振装置としながら、ばね弾性による振動吸収効果に加えて優れた振動減衰効果を発揮してより広範囲の水平振動に対応できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は本発明の制振ばね部材２５についての実施の形態を示すものであり、例えば、互いに重ね合わせた湾曲状を呈する２枚の帯状を呈するばね鋼材により形成されているばね板２５ａ，２６ａの間に、例えばブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系などの高分子材料を主成分とする粘弾性材２５ｂが積層されている。尚、本発明は、ばね板２５ａ，２６ａの間に粘弾性材２５ｂが積層してものを取付時に湾曲状としてもよく、また、ばね板２５ａ，２６ａの間に粘弾性材２５ｂを積層したものを予め湾曲させたものでもよく、更には、予め湾曲させたばね板２５ａ，２６ａの間に取付時に粘弾性材２５ｂを積層したものであってもよく、使用するばね板２５ａ，２６ａの厚さや用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２３】
そして、前記制振ばね部材２５は、それらの両端を固定部２５ｄ，２５ｄとし、固定部２５ｄ，２５ｄには、例えばばね部材２５ｂに固定するための取付ねじ孔２５ｅ，２５ｅが形成されているとともに、ばね板２５ａ，２５ｂ同士を互いに結合するための結合部２５ｆ，２５ｆが設けられている。
【００２４】
特に、結合部２５ｆ，２５ｆは、内側に位置するばね板２５ａに形成された湾曲方向に延びる長孔２５ｇ，２５ｇとこれらにそれぞれ連通してもう一方のばね板２６ａに形成された円形の透孔２５ｈ，２５ｈと、前記長孔２５ｇ，２５ｇと透孔２５ｈ，２５ｈとに連通して前記互いに重ね合わせたばね板２５ａ，２６ａ同士を連結する連結軸（または固定ねじでも可能）２５ｉ，２５ｉとからなり、ばね板２５ａ，２６ａのいずれかの長手方向のずれ動きが拘束されないものとすることで、互いに重ねたばね板２５ａ，２６ａ間に曲げ振動による充分なずれの発生が可能となり、粘弾性材料２５ｂに適度なせん断変形を発生させて良好な振動減衰効果を発揮させることができるものである。
【００２５】
尚、本実施の形態では、結合部２５ｆ，２５ｆは、内側に位置するばね板２５ａに湾曲方向に延びる長孔２５ｇ，２５ｇを、外側に位置するばね板２６ａに円形の透孔２５ｈ，２５ｈを形成したが、内側に位置するばね板２５ａに円形の透孔２５ｈ，２５ｈを外側に位置するばね板２６ａに湾曲方向に延びる長孔２５ｇ，２５ｇを設け、或いは、内側に位置するばね板２５ａと外側に位置するばね板２６ａとに長孔２５ｇ，２５ｇと透孔２５ｈ，２５ｈとをそれぞれ組み合わせて設けてもよく（図示せず）、互いに重ねたばね板２５ａ，２６ａ間に曲げ振動による充分なずれの発生が可能となればよい。
【００２６】
そして、図２は前記図１に示した本発明の実施の形態についての具体的な使用例の一部を示すものであり、図２（ａ）示したものは、例えば手押車のような軽車両から自動車などの底部２７に使用した場合、図２（ｂ）示したものは、基台２８の上に振動する機械２９などを設置する場合の使用例を示すものであり、本発明はこれらに限らず各種の制振箇所において使用することができるものである。
【００２７】
更に、図３乃至図５は本発明である制振ばね部材の異なる実施の形態を示すものであり、図３に示すものは、前記図１に示したものと異なり外側に位置するばね板２６ａに長孔２５ｇ，２５ｇを形成したもの、図４に示すものは、内側に位置するばね板２５ａと外側に位置するばね板２６ａとにそれぞれ長孔２５ｇと透孔２５ｈとを湾曲方向に対向して設けたもの，図５は固定部２５ｄ，２５ｄが結合部２５ｆ，２５ｆを兼ねたものである。本発明では、内側に位置するばね板２５ａに結合部を構成する長孔２５ｇを設けたもの、外側に位置するばね板２６ａに長孔２５ｇを形成したもの、或いは内側に位置するばね板２５ａおよびに外側に位置するばね板２６ａに交互に設けてもよく、何れの場合も互いに重ねたばね板２５ａ，２６ａ間に曲げ振動による湾曲方向に充分なずれの発生が可能であればよい。
【実施例１】
【００２８】
次に、本発明である制振ばね部材の実施例について説明する。
【００２９】
図６は図１に示した構成の本発明である制振ばね部材の損失係数を比較例とともに示したものであり、Ａは厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２ばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させた本発明であり、Ｂ、Ｃ，Ｄは比較例であって、Ｂは厚さ０．４ｍｍのばね板を２枚合わせたもの、Ｃは厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍのばね板とを合わせたもの、Ｄは厚さ０．８ｍｍのばね板単体である。
【００３０】
図６に示した損失係数の値によれば、本発明の実施例が比較例に比べて損  失係数が大きく免震効果のあることが判明し、Ａの厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２枚のばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させたものに大きな効果が確認された。
【００３１】
更に、図７乃至図１０は、本発明に用いられる補強具構造モデルと比較例とについての振動レベルと周波数との関係（周波数応答）示すものであり、図７は厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍの２枚のばね板の間に厚さ０．５ｍｍフィルム状粘弾性材（ポリエステル系）を積層させた本発明、図８は厚さ０．４ｍｍのばね板を２枚合わせたもの、図９は厚さ厚さ０．５ｍｍと０．３ｍｍのばね板とを合わせたもの、図１０は厚さ０．８ｍｍのばね板単体である比較例であり、図７に示した本発明の周波数応答が優れていることが確認された。
【００３２】
また、図１１（Ａ）は本発明である免振装置についての実施の形態の縦断面図を示し、図１１（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線に沿う断面図を示すものであり、主として建物内部に設置されるコンピュータ或いは精密測定装置、精密加工装置などの精密機器を載置してこれらの免振対策を講じるために用いられるものである。
【００３３】
図１１（Ａ），（Ｂ）を参照して、平面円形であって底板１ａと周側板１ｂとからなる下カバー体１に同じく平面円形であって蓋板２ａと周側板２ｂとからなる上カバー体２が周側板１ｂ，２ｂを重ねて嵌め込まれており、蓋板２ａは中心に窓孔４が設けられている。底板１ａには、下カバー体１の内径よりもわずかに小さい外径の薄円盤状であって中心部分が最も低くそれより外側周縁に向かって次第に高くなる上向きに凹状に湾曲した傾斜面８を上面に形成した固定底体７が重ねられている。そして、これら下カバー体１、上カバー体２、固定底体７は外部からの水平振動と同調して振動するものであり振動部を構成している。
【００３４】
また、平面円形の平板からなる受台１１と、薄円盤状であって中心部分が最も高くそれより外側周縁に向かって次第に低くなる下向き凸状に湾曲した傾斜面１３を下面に形成した滑動台１２と、これらを上下に少し離間させて分離可能に結合した脚柱１４とからなる荷重支持体１０が固定底体７の上方に配備されており、これらは免振部を構成している。脚柱１４は本実施の形態では装置の中心位置に一脚設けられており、蓋板２ａの窓孔４を貫通し受台１１を上カバー体２の上方、滑動台１２を下カバー体１の内部に位置させている。
【００３５】
尚、荷重支持体１０がその中心を固定底体７の中心と一致させたとき、即ち図１１（Ａ）に示す固定底体７の中心を通る鉛直中心線Ｎ上に中心を置いたとき、互いに向かい合った二つの傾斜面８，１３の間隔は中心部から外側周縁部に至るまでほぼ同一であるように作られている。また、二つの傾斜面８，１３は球面状に湾曲したものに限らず、円錐面状としたものであってもよい。
【００３６】
さらに、数個、一般には３乃至６個の球体１７をそれらの上下両端部分を突出させて円環状の保持枠１８に自転自在に保持した移動支持体１６が可動部として固定底体７と荷重支持体１０との間に装入されている。図１１（Ｂ）に示すように、球体１７は一平面上において円周等間隔に配置され、上下の互いに向かい合った傾斜面８，１３に接触している。また、この移動支持体１６がその中心を鉛直線Ｎ上に置いたとき、荷重支持体１０も傾斜面８，１３がほぼ一定間隔であることによってその中心を鉛直中心線Ｎ上に置くように位置調整される。この状態において、固定底体７が水平面上に設置されていれば、移動支持体１６、荷重支持体１０もそれぞれ水平面上に置かれ、この中心位置において、荷重支持体１０は免振目的物を傾けることなく載置しておくことができる。
【００３７】
以上述べた構成は、図２４に示す従来の従来の免振装置にほぼ共通するものであるが、本実施の形態は中心位置保持手段として配置された制振ばね部材２５，２６の構成に特徴があるものである。即ち、本実施の形態においては振幅の極めて大きな横方向振動を伴う地震に対しても免振部としての荷重支持体１０、可動部としての移動支持体１６の水平方向の動きを抑制することができるように、これらの外側周縁と固定部としての下カバー体１の周側板１ｂおよび上カバー体２の周側板２ｂとに両端を結合させて複数の制振ばね部材２５，２６を放射状且つ互いに反対方向へ円弧状に湾曲させて配設している。
【００３８】
そして、この制振ばね部材２５，２６は弾性金属板、好ましくはばね鋼板で作られた帯状の薄板からなる二枚のばね板２５ａ、２５ａおよび２６ａ，２６ａを高減衰ゴムなどの粘弾性材料２５ｂおよび２６ｂでそれぞれ接着して三層構造の一枚の積層板とし、それらの両端部に振動部と免震部とに固定する固定部である固定孔、および二枚のばね板２５ａ，２５ａと２６ａ，２６ａとが湾曲方向にずれ動くことを可能としている。
【００３９】
そして、一方の制振ばね部材２５は荷重支持体１０の脚柱１４の周側面および上カバー体２の周側板２ｂの内周面に固定ねじ２１でその両端部が固定されており、制振ばね部材２５よりも僅かに長いもう一方の制振ばね部材２６は移動支持体１６の周側面および下カバー体１の周側板１ｂの内周面に固定ねじ２１でその両端部が固定されている。各制振ばね部材２５，２６は三つずつが円周方向等間隔で放射状且つ互いに反対方向へ円弧状に湾曲させて配置され、これらによって構成される中心位置保持手段が免振部側および可動部側の上下二段となっている点を特徴としている。
【００４０】
次に、本実施の形態の動作について図１３を参照して説明する。先ず、地震の発生などにより地盤の横揺れに伴って建築物の主として床に固定した下カバー体１とこれに固定した固定底体７とが床と一体の横方向振動を行う。固定底体７が中心を鉛直中心線Ｎ上に置いた図１１（Ａ）および図１３（Ａ）に示す中立位置から横方向、例えば図の右方向へずれ動くと、その上に乗っている移動支持体１６はその球体１７が傾斜面８の右方向移動に伴って図示反時計方向へ回転させられることにより左方向へ移動し、その結果移動支持体１６は固定底体７の右方向移動距離と固定底体７に対する左方向移動距離との差に相当する距離だけ右方向へ移動し、且つ右下がりに傾斜する。
【００４１】
一方、荷重支持体１０は移動支持体１６に乗って右下がりに傾斜し右方向へ滑り動こうとするが、反時計方向へ回転している球体１７によって左方向へ移動させられる力を受け、これらの力の差に相当する距離だけ右方向へ移動する。このため、図１２（Ｂ）に示したように、固定底体７が鉛直中心線ＮからＮＲ１までずれ動いたとき、移動支持体１６はこれよりも小さいストロークのＮＲ２までずれ動き、荷重支持体１０は更にこれよりも小さいストロークのＮＲ３までずれ動く。
【００４２】
また、固定底体７がＮＲ１から左方向へ図１３（Ｃ）に示すＮＬ１まで左方向にずれ動いたとき、前記と同じ理由によって移動支持体１６はこれよりも小さいストロークのＮＬ２までずれ動き、荷重支持体１０は更にこれよりも小さいストロークのＮＬ３までずれ動く。
【００４３】
即ち、固定底体７の振幅ＮＲ１―ＮＬ１に比べて荷重支持体１０の振幅ＮＲ３−ＮＬ３は大幅に小さく、外部からの振動による水平動の伝達を低減するという免振の目的が達成されることとなる。尚、本発明の免振装置は少なくとも三台を同一平面上に設置して免振目的物を分担支持させることが好ましく、それらの受台１１にまたがらせて免振目的物を直接載置するかまたは図示しない載置台を準備してこれを各受け台１１にまたがらせて載せ、この載置台に免振目的物を載置することが推奨される。
【００４４】
ここで、荷重支持体１０は図１３（Ｂ）、（Ｃ）に見られるように、水平振動が加わったときに右下がりの傾斜と左下がりの傾斜とを繰り返すが、傾斜面８，１３の勾配と球体１７の径および配置円周の径とを適宜に設定することによって傾きを僅かなものとすることができ、免振目的物は水平振動と同時に上下動および傾きが加えられても倒れることがない。
【００４５】
そして、本実施の形態では中心位置保持手段として免振部と振動部との間に制振ばね部材２５，２６を配置したことにより、振幅の極めて大きい水平振動を伴う地震の場合でも免振部側の荷重支持体１０および可動部の移動支持体１６の横方向の動きを抑制することができるとともに、振動が終息したとき荷重支持体１０や移動支持体１６が慣性で動き続けることを抑制し速やかに中心位置に保持させることができるものである点は、従来の免振装置と同様である。
【００４６】
しかし、図２４に示した従来の免振装置では免振部に直接振動応力が働くと免振目的物が容易に動いて不安定となったり共振現象が発生したりすることを防止することができない。これに対し、本実施の形態においては中心位置保持手段としてのばね部材を二枚のばね板２５ａ，２５ａおよび２６ａ，２６ａを粘弾性材料２５ｂおよび２６ｂでそれぞれ接着してなる三層構造の積層板とした制振ばね部材２５，２６として、これを円弧状に湾曲させて免振部と振動部、さらに免振部と振動部の間に装入された可動部と振動部との間に設け、曲げ振動が加わることで重ねられた二枚のばね板２５ａ，２５ａおよび２６ａ，２６ａが互いに長手方向にずれ動き、これによってその間の粘弾性材料２５ｂ，２６ｂにせん断変形を繰り返させるものとしている。
【００４７】
そして、このせん断変形により振動エネルギは熱エネルギに変換され、振動は効果的に減衰されることになることから、共振現象など免振目的物にとって悪影響を及ぼす振動を充分に軽減することができる。尚、制振ばね部材２５，２６の端部側において少なくとも一方のばね板の固定孔を長孔としたことで、重ねられた上下のばね板が長手方向のずれ動きを拘束されることがなく、その間の粘弾性材料に充分なせん断変形が発生しやすいようになっている。
【００４８】
尚、本実施の形態では荷重支持体１０側と移動支持体１６側の両方に制振ばね部材２５，２６を設けたが、少なくとも荷重支持体１０側に制振ばね部材２５を設け、移動支持体１６側に通常の板ばねを設けるか或いは何も設けない構成としても、ほぼ同様の効果を期待することができる。尚、荷重支持体１０側に中心位置保持手段を設けたことで、通常時において免振目的物に触れることによりこれを不安定に揺動させてしまうことを防止することができるものである。
【００４９】
また、図１３（ｄ）は図１１に示した実施の形態と同様な免震装置についての異なる実施の形態を示すものであり、固定底体７の中心を通る鉛直中心線Ｎ上に中心を置いたとき、互いに向かい合った二つの傾斜面８，１３の間隔は中心部から外側周縁部に至るまでほぼ同一であるように作られている点は前記図１２に示した実施の形態と同様であるが、二つの傾斜面８，１３は互いに凹部を対向させてものであり、荷重支持体１０が移動したとき固定底体７の湾曲面に沿って、下方に向けて回動するので、荷重支持体１０が水平に移動するという利点を有している。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明である免震装置の実施例について説明する。本実施例は図１１に示したものを使用した。また、制振ばね部材２５，２６の構成は図１２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す５種類（以下、それぞれ「ａ」，「ｂ」，「ｃ」，「ｄ」，「ｅ」と称する）とし、これらを荷重支持体１０側に設ける上ばねと移動支持体１６側に設ける下ばねとして、それぞれ３本ずつ様々に組み合わせてその制振効果を試験した。即ち、（イ）上ばね−ａ，下ばね−ａ、（ロ）上ばね−ｂ，下ばね−ａ、（ハ）上ばね−ｃ，下ばね−ａ、（ニ）上ばね−ｄ，下ばね−ｄ、（ホ）上ばね−ｃ，下ばね−ｃ、（ヘ）上ばね−ｅ、下ばね−ａ、の組み合わせとした。
【００５１】
尚、図１２の（ａ）は、制振ばね部材２５，２６が弾性金属板、好ましくはばね鋼板で作られた帯状の薄板からなる二枚のばね板を高減衰ゴムなどの粘弾性材料でそれぞれ接着して三層構造の一枚の積層板とし、それらの両端部に振動部と免震部とに固定する固定部である固定孔、および二枚のばね板とをそれぞれ互いに結合する結合部である結合孔を設けたものであり、例えば図１２（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の側面図（１）に示すように、図１２（ａ）に示す一枚板の弾性鋼板からなる制振ばね部材とは構成が異なるものである。また、制振ばね部材は、その両端部において、（２）の平面図に示す一方のばね板または（３）の平面図に示すもう一方のばね板のうち少なくとも一方の固定孔および結合孔を長手方向に長い長孔とし、これを貫通する固定手段および結合手段である固定ねじおよび結合ねじの各軸に対して長手方向にずれ動くことを可能としている。
【００５２】
即ち、図１２（ｂ）は（２）に示す一方のばね板の両端部の結合孔を長孔とし、（３）に示すもう一方のばね板の両端部の固定孔および結合孔をともに丸孔としたものである。  図１２（ｃ）は（２）に示す一方のばね板の両端部の固定孔および結合孔をともに丸孔とし、（３）に示すもう一方のばね板の両端部の結合孔を長孔としたものである。  図１２（ｄ）は（２）に示す一方のばね板の両端部の固定孔を丸孔とし、（３）に示すもう一方のばね板の両端部の固定孔を長孔としたものであって、固定孔は結合孔を兼ねている。  図１２（ｅ）は（２）に示す一方のばね板の一端部の固定孔を丸孔とするとともに両端部の結合孔の一方を長孔、もう一方を丸孔とし、（３）に示すもう一方のばね板の一端部の固定孔を丸孔とするとともに両端部の結合孔の一方を長孔、もう一方を丸孔としたものである。
【００５３】
そして、一方の制振ばね部材２５は荷重支持体１０の脚柱１４の周側面および上カバー体２の周側板２ｂの内周面に固定ねじ２１でその両端部が固定されており、制振ばね部材２５よりも僅かに長いもう一方の制振ばね部材２６は移動支持体１６の周側面および下カバー体１の周側板１ｂの内周面に固定ねじ２１でその両端部が固定されている。各制振ばね部材２５，２６は三つずつが円周方向等間隔で放射状且つ互いに反対方向へ円弧状に湾曲させて配置され、これらによって構成される中心位置保持手段が免振部側および可動部側の上下二段となっている点を特徴としている。
【００５４】
粘弾性材料としてはブチルゴム系、ジエンゴム系、ポリイソブチレン系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ビニル系から選ばれた高分子材料に瀝青物質、炭酸カルシウムなどの無機物質や鉱物油または高分子系可塑剤を添加して設置環境温度近傍で力学的損失率が最大となるように調製したものが用いられる。  尚、本実施例では接着作用に優れたブチルゴム系を用いた。また、その厚さは、０．０４ｍｍ未満では二枚のばね板の接着力が不十分となるおそれがあり、また５ｍｍを越えるとせん断変形の変位が大きくなり過ぎてばね変形の際に厚さ方向に変形してはがれやすくなることから１ｍｍとした。更に、ばね板は厚さ０．５ｍｍ、幅６ｍｍであって、長さ１６０ｍｍ，１９０ｍｍのばね鋼板を使用した。
【００５５】
本実施例の実験装置の模式図を図１４に示す。振動発生装置として電動式の水平方向加振機１００ａを用い、免振装置はスライドレール１００ｂに乗せて加振の往復運動に抵抗なく追随できるような加振装置１００を作成した。そして、マルチチャンネル波動分析装置１２０で加振装置１００の振動のコントロールを行うとともに振動部である可動台１００ｃと免振部である免振装置の受台１１の振動加速度を測定し、振動部の振動加速度Ａ1と免振部の振動加速度Ａ2との比Ａ2／Ａ1の周波数応答について荷重を変えて測定して、共振点における振動レベルＬ＝log10（Ａ2／Ａ1）［ｄＢ］を算出した。
【００５６】
各試験において、荷重は０．５ｋｇ，１ｋｇ，２ｋｇ，３ｋｇ，４ｋｇ，５ｋｇ，６ｋｇ，７ｋｇ，８ｋｇの９種類で実施した。図１５乃至図２０にその結果のグラフを例示するが、図１５は上ばね−ａ，下ばね−ａ（イ）、図１６は上ばね−ｂ，下ばね−ａ（ロ）、図１７は上ばね−ｃ，下ばね−ａ（ハ）、図１８は上ばね−ｄ，下ばね−ｄ（ニ）、図１９は上ばね−ｃ，下ばね−ｃ（ホ）、図２０は上ばね−ｅ、下ばね−ａ（ヘ）の組み合わせであって、（Ａ）は荷重が１ｋｇ，（Ｂ）は荷重が４ｋｇ，（Ｃ）は荷重が８ｋｇの場合の結果を示すグラフであり、縦軸が振動レベル［ｄＢ］で横軸が周波数［Ｈｚ］であり、グラフのピーク時における周波数が共振点である。
【００５７】
本実施例における各試験結果をまとめたグラフを図２１，図２２に示す。図２１は荷重と共振点の周波数との関係を示すグラフであるが、いずれの制振ばね部材においても共振点の周波数（振動数）は荷重を増加するにつれて小さくなることがわかる。この結果から、荷重即ち免振装置の免振部に載せる免振目的物を重くしていけば、周波数が小さくなり見かけ上の免振はどの制振ばね部材でも可能となる。しかしながら、精密機械など軽量化が望まれるものの免振には周波数を下げる見かけの免振では充分な効果を望むことができない。
【００５８】
一方、図２２の共振点の振動レベルと荷重との関係を表すグラフに示すように、共振点の振動レベルは荷重に殆ど関係せずに殆ど制振ばね部材の種類（構造）で決まるということがわかる。最も効果があったのは（ニ）の上ばね−ｄ、下ばね−ｄの組み合わせであり、（イ）の上ばね−ａ，下ばね−ａの組み合わせと比べて振動レベルが約１０ｄＢ下がっており、このことは振動の加速度が１／１０に減少したことを示し、きわめて大きな免振効果が得られたと考えられる。また、三層構造の制振ばね部材を用いて最も効果の小さかった（ロ）の上ばね−ｂ，下ばね−ａの組み合わせでも（イ）よりも５〜１０ｄＢ下がっており、有意な効果が認められた。
【００５９】
以上述べたように、制振ばね部材を二枚の帯状のばね板の間に粘弾性材料を挟んで三層構造として簡易且つコンパクトな構成とした本実施の形態によると、これを組み込んだ免振装置も同様に簡易且つコンパクトな構成としながら、ばね板のばね弾性による振動吸収効果に加えて粘弾性材料のせん断変形を利用した優れた振動減衰効果を発揮させ、共振現象を初めとするより広範囲の水平振動から免振目的物を確実に保護できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の制振ばね部材の好ましい実施の形態を示すものであり、（１）は平面図、（２）は側面図、（３）は底面図、（４）は両端の拡大部分断面図。
【図２】本発明の制振ばね部材の好ましい使用例を示す説明図。
【図３】本発明の制振ばね部材の異なる実施の形態を示すものであり、（１）は平面図、（２）は側面図、（３）は底面図。
【図４】本発明の制振ばね部材の異なる実施の形態を示すものであり、（１）は平面図、（２）は側面図、（３）は底面図。
【図５】本発明の制振ばね部材の異なる実施の形態を示すものであり、（１）は平面図、（２）は側面図、（３）は底面図。好ましい使用例を示す説明図。
【図６】本発明の制振ばね部材についての実施例における試験結果を示すグラフ。
【図７】本発明の制振ばね部材についての実施例における試験結果を示すグラフ。
【図８】本発明の制振ばね部材についての実施例における試験結果を示すグラフ。
【図９】本発明の制振ばね部材についての実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の制振ばね部材についての実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１１】（Ａ）は本発明の免震装置についての好ましい実施の形態を示す縦断面図、（Ｂ）はそのＸ―Ｘ線に沿う断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の（１）は図１の免振装置に配設する制振ばね部材の側面図、（２）はその一方のばね板の平面図、（３）はそのもう一方のばね板の平面図。
【図１３】図１１の実施の形態の動作説明図。
【図１４】本発明の実施例における試験装置を示す概略図。
【図１５】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１６】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１７】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１８】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図１９】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図２０】本発明の実施例における試験結果を示すグラフ。
【図２１】本発明の実施例における荷重と共振周波数との関係を示すグラフ。
【図２２】本発明の実施例における荷重と共振振動レベルとの関係を示すグラフ。
【図２３】（Ａ）は従来例を示す側面図、（Ｂ）はその湾曲状態を示す側面図。
【図２４】（Ａ）は従来例を示す縦断面図、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００６１】
７  固定底体、８，１３  傾斜面、１０  荷重支持体、１１  受台、１２  滑動台、１６  移動支持体、１７  球体、１８  保持枠、２５，２６  制振ばね部材、２５ａ，２６ａ  ばね板、２５ｂ，２６ｂ  粘弾性材料
【図１】
2006112613.tif 000003
【図２】
2006112613.tif 000004
【図３】
2006112613.tif 000005
【図４】
2006112613.tif 000006
【図５】
2006112613.tif 000007
【図６】
2006112613.tif 000008
【図７】
2006112613.tif 000009
【図８】
2006112613.tif 000010
【図９】
2006112613.tif 000011
【図１０】
2006112613.tif 000012
【図１１】
2006112613.tif 000013
【図１２】
2006112613.tif 000014
【図１３】
2006112613.tif 000015
【図１４】
2006112613.tif 000016
【図１５】
2006112613.tif 000017
【図１６】
2006112613.tif 000018
【図１７】
2006112613.tif 000019
【図１８】
2006112613.tif 000020
【図１９】
2006112613.tif 000021
【図２０】
2006112613.tif 000022
【図２１】
2006112613.tif 000023
【図２２】
2006112613.tif 000024
【図２３】
2006112613.tif 000025
【図２４】
2006112613.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月17日(2005.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、例えば車両の軸受、原動機のような振動機械の設置箇所、免震構造などは勿論のこと、橋梁、鉄道や高速道路などの高架脚の制振や落下防止など、更には建物内部に設置される精密機器などの部分免振に使用する等、従来の制振部材を必要とする各所において使用することが可能で、複雑な構成でなく、確実に振動を緩和することが可能な制振部材を提供すること、更に、それを用いた免振装置について、簡易かつコンパクトな構成としながらばね弾性による振動吸収効果に加えて優れた振動減衰効果を発揮させ、より広範囲な水平振動に対応できるようにすることを課題とする。