(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持系の固有振動数を１０Ｈｚ以下としないと防振が成立しないような低周波数の振動を発生する振動源側に取付く第１プレートと被振動側に位置する第２プレートとの間に中空筒状のゴム状弾性部材を設け、このゴム状弾性部材の中空内部で前記第１、第２プレート間に支持バネを設けた防振装置において、
前記第１プレートにその先端と第２プレートとの間に所定の間隔を設けてストッパを突出するように設け、
前記第１及び第２プレートとゴム状弾性部材とで囲まれた密閉空間の通気を図るために第２プレートにオリフィスを形成し、
このオリフィスに前記ストッパの先端が対向してゴム状弾性部材と支持バネとが縮小したときにストッパの先端でオリフィスを閉じるとともに、このオリフィスを閉じた状態で支持バネの最大縮小状態になるのを防止するように構成し、
前記第２プレートに支持バネの端部を受ける着座部とこの着座部の中央にストッパの先端を受け入れる受入部とをゴム状弾性材料から形成し、
前記ゴム状弾性部材の第１プレート側の端部が連結部でつながり、この連結部にストッパを連成し、ストッパの基端の外周には支持バネの端部を受ける着座部を形成し、
前記連結部、ストッパ、着座部をゴム状弾性部材と同一材料から形成し、
前記支持バネとゴム状弾性部材とで振動源の荷重を支持することを特徴とする防振装置
【請求項２】
前記支持バネがコイルスプリングから成り、前記ストッパはこのコイルスプリングのコイルで囲まれた空間へ突出するとともに、支持バネが支持荷重の半分以上７０％未満を負担することを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、運転によって振動を発生するエンジン、モータ、コンプレッサー等の機械等の振動源を支持して防振を図る防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般産業用の振動を発生する機械を支持して防振を図る装置としては、ゴムを用いた防振ゴム、金属製コイルスプリング、ダンパーを用いたものが知られている。
【０００３】
支持系の固有振動数を１０Ｈｚ以下としないと防振が成立しないような低周波数の振動を発生する機械の場合、防振ゴムでは剪断支持や傾斜支持が必要であり、へたりや強度等の問題があった。防振ゴムの場合、荷重支持時の強度やへたりを考慮するなら、一般的に圧縮側で使用することが望ましいが、ゴムの強度やそのものの剛性等から、通常の設計ではその場合の支持系の固有振動数は１０Ｈｚ以上になり、結果、防振可能な入力振動数域は１４Ｈｚ（防振理論における振動伝達率曲線より、支持系の固有振動数の１．４倍以上の強制振動数でないと、振動伝達率は１以下にはならない）以上となってしまう。一方で、８００回転／分（ｒｐｍ）以下で回転する３気筒以下のエンジンなどでは、発生する強制振動数は１２Ｈｚ以下となり、防振支持に必要な支持系の固有振動数は８Ｈｚ前後以下となってしまう（エンジンでなくとも発生する強制振動数が１２Ｈｚ以下の場合は同じことである）。この場合、支持する荷重にもよるが、バネは非常に柔らかいものが必要とされ、通常の圧縮型ではその強度面より構成が不可能であり、剪断型か傾斜型が必要になるが、これらのタイプではへたり性の問題が解決できない。金属製コイルスプリングの場合、１０Ｈｚ以下の固有振動数を得ることは可能であるが、減衰作用がないためにサージングの問題が生じていた。このサージングを防止するためには高価なダンパーを併設しなければならなかった。さらに、空気バネを用いる場合も１０Ｈｚ以下の固有振動数を得ることは可能であり、へたりも生ずることがなく、サージングの心配もないが、空気源や配管といった付随的設備が必要となり、一般産業用機械に簡単に装着するのはむずかしかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、上述したように、一般産業用機械に簡単に装着可能であり、安価で耐久性があり、所定の固有振動数を得ることができ、減衰作用も有する防振装置は見当らなかった。
【０００５】
そこで、この発明は、所定の固有振動数を得るとともに、減衰作用も有し、安価で耐久性に富んだ防振装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、支持系の固有振動数を１０Ｈｚ以下としないと防振が成立しないような低周波数の振動を発生する振動源側に取付く第１プレートと被振動側に位置する第２プレートとの間に中空筒状のゴム状弾性部材を設け、このゴム状弾性部材の中空内部で前記第１、第２プレート間に支持バネを設けた防振装置において、前記第１プレートにその先端と第２プレートとの間に所定の間隔を設けてストッパを突出するように設け、前記第１及び第２プレートとゴム状弾性部材とで囲まれた密閉空間の通気を図るために第２プレートにオリフィスを形成し、このオリフィスに前記ストッパの先端が対向してゴム状弾性部材と支持バネとが縮小したときにストッパの先端でオリフィスを閉じるとともに、このオリフィスを閉じた状態で支持バネの最大縮小状態になるのを防止するように構成し、前記第２プレートに支持バネの端部を受ける着座部とこの着座部の中央にストッパの先端を受け入れる受入部とをゴム状弾性材料から形成し、前記ゴム状弾性部材の第１プレート側の端部が連結部でつながり、この連結部にストッパを連成し、ストッパの基端の外周には支持バネの端部を受ける着座部を形成し、前記連結部、ストッパ、着座部をゴム状弾性部材と同一材料から形成し、前記支持バネとゴム状弾性部材とで振動源の荷重を支持するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【０００８】
図１に示す参考例１では、一般産業用機械等の振動源（図示せず）側に取付く第１プレート１と被振動側（支持台等、図示せず）に位置する第２プレート２との間に中空筒状のゴム状弾性部材３を設けてある。また、ゴム状弾性部材３の被振動側の端部にはフレームプレート４を設けてあり、このフレームプレート４に直接又は他の部材を介して被振動側がつながる。
【０００９】
前記ゴム状弾性部材３は、天然ゴムあるいは合成ゴムないしは類似のものであり、振動に対して内部減衰効果を備えたものから成る。ゴム製の場合、ゴムを加硫成形するときに第１プレート１及びフレームプレート４を加硫金型内にセットし、これらとゴムとを加硫接着して一体化することができる。その後に第２プレート２をゴム状弾性部材３の下端側内周面に嵌め込むが、その前に支持バネ５をゴム状弾性部材３の中空内部３０に設ける。また、このゴム状弾性部材３は、中間部３Ａが内側にくびれた鼓状の形状に形成されている。このゴム状弾性部材３の被振動側の端部３Ｂの内周面には、第２プレート２を嵌め込むための溝３Ｃが形成されている。なお、第２プレート２のゴム状弾性部材３への取付けは、嵌め込み以外にも、カシメ加工、組み付け等種々の取付け方法が可能である。また、ゴム状弾性部材３の形状も、図示したものに限定されるものではなく、蛇腹形状であったり、反対に中間部が外側に膨らんだ形状であってもよい。
【００１０】
前記ゴム状弾性部材３の中空内部３０に設けられ、第１及び第２プレート１，２間に存在する支持バネ５としては、金属バネでコイルスプリングの使用が好適である。得ようとする固有振動数によっては、樹脂製のバネであってもよい。
【００１１】
前記第２プレート２の中心位置にはオリフィス６を形成し、中空内部３０と外部との空気の連通を図っている。この図示する実施例では、第１、第２のいずれのプレート１，２も厚さ１ｍｍ程度の鉄板であり、フレームプレート４も同様の鉄板を用いた。この第２プレート２のオリフィス６は、直径１ｍｍの大きさとした。さらに、第１プレート１とフレームプレート４の外形寸法は、１００×１００（ｍｍ）とした（図２参照）。第１プレート１の四隅には振動源を支持するための取付穴７を形成してある。
【００１２】
振動源の機械の重量を１００ｋｇ、発生する強制振動数を１２Ｈｚ（例えば３気筒エンジンでは７２０ｒｐｍ時のピッチング振動に相当）で、上述した実施例に示す防振装置で支持する場合、必要とされる支持系の固有振動数は８．６Ｈｚ以下であり、必要な支持する防振装置の静的なバネ定数は、Ｋ＝４０〜５０Ｎ／ｍｍ未満となるが、防振ゴムであると、支持荷重や強度面からこれらをクリアするものを実用に使用するのは問題が出ることが十分予想される。このようなバネ定数に近いコイルスプリング等を採用すれば防振上の問題は解決できるが、上述したようにコイルスプリングでは内部減衰が無く、サージング等の問題が考えられる。
【００１３】
図１及び図２に示す参考例１において、上述した１００ｋｇの機械を４点（取付穴７の個所）支持するとき、１点当り支持荷重２５０Ｎ時と想定する場合、支持バネ５の静的圧縮バネＫ１は、Ｋ１＝３２Ｎ／ｍｍ、ゴム状弾性部材３の静的圧縮バネＫ２は、Ｋ２＝１６Ｎ／ｍｍに設定し、防振装置全体の静的圧縮バネＫは、Ｋ＝４８Ｎ／ｍｍとなり、支持荷重の７０％近くを支持バネ５が負担することとなり、従前の防振ゴムのようなへたり現象は生じない。一方、支持系の固有振動数（ｆ）は、支持バネ５が柔らかいため、ｆ≒８Ｈｚとなり、十分な防振効果を得ることができる。
【００１４】
上述したような設定の参考例１の防振装置を符号Ａ、この参考例１における支持バネ５を除いたもの（いわゆる防振ゴム）を符号Ｂ、支持バネ５のみのもの（コイルスプリング）を符号Ｃで示すと、図５に示すグラフのような荷重（Ｎ）に対する撓み（ｍｍ）の量であった。符号Ｂで示す支持バネなしの防振装置（防振ゴム）及び符号Ｃで示す支持バネの静的バネ定数は、ともに４８Ｎ／ｍｍとした。
【００１５】
また、上述した参考例１（符号Ａ）では、１０Ｈｚ近傍での動倍率（動的バネ定数／静的バネ定数）は、約１．３であり、先の符号Ｂで示した防振装置（以下装置Ｂという）の動倍率の約１．４とほぼ同等であった。さらに、例Ａの減衰係数は、５Ｈｚ以上の領域では空気減衰の効果で０．２以上であり、装置Ｂの減衰係数０．１５程度と比較して同等以上であった。さらにまた、例Ａの共振倍率は、支持バネのみの場合の１０倍以上に比べて８倍前後となる。例Ａの場合、微小振幅の０．１ｍｍ時でも共振倍率が８倍程度であり、振幅がこれよりも大きくなると減衰効果が高くなるため、装置Ｂよりもさらに小さい共振倍率となる。
【００１６】
上述した参考例１では、空気系の気体を流体としてオリフィス６を介して減衰効果を出しているが、このような気体の利用におけるオリフィス６の直径は、０．５〜４ｍｍ程度が好ましい。
【００１７】
図３に示す別の参考例２では、先の例では中空内部３０への気体の流入と流出とをオリフィス６を介して行なっていたが、空気のような気体ではなく、液体を用いる場合を示すものである。この実施形態では、第２プレート２の外側に蓋部材７をフレームプレート４´の外周を折り曲げて取付けるとともに、内部にゴム膜８を取付けてある。このゴム膜８で仕切られた第２プレート２側の空間４０と中空内部３０とがオリフィス６により連通し、中空内部３０を液体封入部としてある。ここで用いる液体が水等のような粘度のないものである場合、オリフィス６の直径は３〜８ｍｍ程度、シリコンオイル等のような粘度の高いものである場合、オリフィス６の直径は５〜１０ｍｍ程度が好ましい（ともに第２プレート２の厚みを１ｍｍとしたとき）。
【００１８】
図３に示す参考例２においても、防振装置が支持する荷重のうち半分以上を支持バネ５が支持するように設定する。このように設定することで、ゴム状弾性部材３のへたりを防止し、へたりの影響により固有振動数を低くすることができない事態を回避することができる。
【００１９】
図４は、オリフィス６を筒体６０を使用して形成した例を示し、第２プレート２に筒体６０を取付けた。筒体６０の長さにより、オリフィス６の直径は、上述した例よりも大きくすることができる。
【００２０】
液体を封入するタイプの防振装置では、減衰効果が顕著に現れるため、動的バネ定数は、減衰係数のピーク前では静的バネ定数以下に、その後は上昇するものの、その時の動的バネ定数は空気の場合と大差なく、減衰係数は０．４以上の非常に大きな効果が得られる領域が発生する。このため、共振時の倍率は空気の場合よりさらに小さくなるが、基本構成は変わらないので、へたりや強度面での問題は発生しない。
【００２１】
図６に示す本発明実施例は、振動源側に取付く第１プレート１と被振動側に位置する第２プレート２との間に中空筒状のゴム状弾性部材３を設け、第２プレート２側のゴム状弾性部材３の端部にフレームプレート４を設けてある。また、ゴム状弾性部材３の第１プレート１側の端部は連結部１０でつながり、この連結部１０の中心部から図面上では下方へ突出するストッパ１１を設けてある。ゴム状弾性部材３は、上述した参考例１と同じように天然ゴムや合成ゴムないしは類似のものであり、ゴムの場合は加硫成形されるが、当該部材３をゴムで成形するとき、図６に示すように、連結部１０及びストッパ１１もゴム状弾性材料３を形成するゴムで一体成形されたものとなる。さらに、連結部１０のストッパ１１を設けた個所の外周、すなわちストッパ１１の基端の外周には着座部１０Ａを形成してある。そして、この着座部１０Ａにコイルスプリングからなる支持バネ５の上端が嵌まり込む。このコイルスプリングから成る支持バネ５も、参考例１、２の支持バネ５と同様に、支持荷重の半分以上７０％未満を負担するものである。さらにまた、前記ストッパ１１は、コイルスプリング（支持バネ）５のコイルで囲まれた空間へ挿入され、ストッパ１１の先端と第２プレート２との間に所定の間隔ｈ（この実施例では１５ｍｍ）を設けてある。
【００２２】
前記第２プレート２上には、コイルスプリング（支持バネ）５の端部を受ける着座部１２Ａとこの着座部１２Ａの中央にストッパ１１の先端を受け入れる受入部１２Ｂとを形成したゴム状弾性材料１２を固着してある。この受入部１２Ｂの底面には第２プレート２が露出し、この露出する第２プレート２にオリフィス６を形成してある。したがって、ゴム状弾性部材３が縮小し、コイルスプリングも縮小すると、ストッパ１１の先端が受入部１２Ｂに嵌まり込み、かつストッパ１１の先端がオリフィス６を閉じることとなる。
【００２３】
図６に示す実施例において、全高（ボルト１３を含め）を９６ｍｍとし、第１プレート１の直径を８５ｍｍとした。第１プレート１に取付けたボルト１３には、振動側の部材が取付く。また、ゴム状弾性部材３の内部には中空内部３０を形成し、この中空内部３０内の空気はオリフィス６を介して外部と連通する。
【００２４】
上述した図６に示す実施例において、前記間隔ｈは、ストッパ１１が第２プレート２に衝突した状態において、コイルスプリング（支持バネ）５のコイルが密着するまで（最大縮小状態）には至らないように設定する。すなわち、コイルスプリング（支持バネ）５のコイルが密着するまで撓みが発生すると、コイルスプリング５の耐久性が悪くなるので、防振装置の過大変位時にストッパ１１の働きによりコイルスプリング５のコイルの密着を防止できるようにした。この実施例では、間隔ｈを１５ｍｍとし、ストッパ１１が受入部１２Ｂに嵌まり込み始めるまでのストロークは８ｍｍとしたとき、図６の状態からストッパ１１が８ｍｍ下降した状態からさらに下降していくにつれてオリフィス６からの空気の外部への逃げは抑制されていくこととなり、コイルスプリング５のコイルの密着を防ぐことができる。なお、この例では、コイルスプリング５のコイルの密着（全撓み量）は、１５ｍｍ縮小させた状態のものとした。したがって、間隔ｈは、コイルスプリング５の全撓み量以下であればよい。なおまた、この実施例における受入部１２Ｂの深さは７ｍｍとした。
【００２５】
図７は、図６に示す実施例（符号Ｄで示す）の静的荷重と撓み量の関係を示す図５と同様のグラフである。符号Ａは先の参考例１を示す。このグラフからも明らかなように、８００Ｎの荷重がかかっても、この実施例（符号Ｄ）の防振装置としては全撓みまで至っておらず、衝撃の原因となるバネの急激な立ち上り域までも達していない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、支持系の固有振動数を１０Ｈｚ以下としないと防振が成立しないような低周波数の振動を発生する振動源側に取付く第１プレートと被振動側に位置する第２プレートとの間に中空筒状のゴム状弾性部材を設け、このゴム状弾性部材の中空内部で前記第１、第２プレート間に支持バネを設けた防振装置において、前記第１プレートにその先端と第２プレートとの間に所定の間隔を設けてストッパを突出するように設け、前記第１及び第２プレートとゴム状弾性部材とで囲まれた密閉空間の通気を図るために第２プレートにオリフィスを形成し、このオリフィスに前記ストッパの先端が対向してゴム状弾性部材と支持バネとが縮小したときにストッパの先端でオリフィスを閉じるとともに、このオリフィスを閉じた状態で支持バネの最大縮小状態になるのを防止するように構成し、前記第２プレートに支持バネの端部を受ける着座部とこの着座部の中央にストッパの先端を受け入れる受入部とをゴム状弾性材料から形成し、前記ゴム状弾性部材の第１プレート側の端部が連結部でつながり、この連結部にストッパを連成し、ストッパの基端の外周には支持バネの端部を受ける着座部を形成し、前記連結部、ストッパ、着座部をゴム状弾性部材と同一材料から形成し、前記支持バネとゴム状弾性部材とで振動源の荷重を支持するようにしたので、ゴム状弾性部材だけの場合のようなへたりは生ぜず、また支持バネのみの場合のようなサージングも生ずることなく、所定の固有振動数を得るとともに、中空内部と外気との空気の流通による減衰作用も有し、安価で耐久性に富んだものとなる。また、第２プレートにオリフィスを形成したものにあっては、このオリフィスを介してゴム状弾性部材の中空内部と外部との空気の流通を図ることにより減衰効果を生じさせることができる。また、オリフィスの形成された第２プレートの外側に蓋部材を取付け、この内部を仕切るゴム膜を設け、弾性部材の中空内部を液体封入部としたものにあっては、中空内部とゴム膜とを第２プレートで囲まれた液室との間を液体が流通することにより、より大きな減衰効果を得ることができる。また、支持バネのコイルの密着を防ぎ、耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１を示す断面図。
【図２】  図１の上半分の平面図。
【図３】  参考例２を示す断面図。
【図４】  オリフィス形成手段の他の例を示す断面図。
【図５】  荷重と撓み量の関係を示すグラフ。
【図６】  本発明の好適な実施形態を示す断面図。
【図７】  図６に示す防振装置の荷重と撓み量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  第１プレート
２  第２プレート
３  ゴム状弾性部材
５  支持バネ（コイルスプリング）
６  オリフィス
１１ ストッパ
１２ ゴム状弾性材料
１２Ａ 着座部
１２Ｂ 受入部
３０ 中空内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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