(57)【要約】  第１対象体（質量）と第２対象体（支持台）との間を連結し、前記第１対象体と第２対象体との相対運動によって、相互間で伝わる振動を絶縁させるメインスプリングが備わった既存の受動式振動絶縁システムに、追加設置する負剛性装置において、前記第１対象体と第２対象体との間のメインスプリングと並行して、第１、第２対象体の相対運動方向と直角方向に設置され、メインスプリングの剛性をそのまま維持しつつ、全体システムの変位に対する位置エネルギーの変化率を下げて、振動絶縁効果を高める負剛性装置に関する。本発明の振動絶縁システムによると、前記振動絶縁システムの固有振動数が最低（０〜１Ｈｚ）を維持するように構成され、第１、第２対象体に伝わる衝撃又は振動を効果的に絶縁させることで、車両の運転者や同乗者に安定した乗車感を提供し、機械システムの高精度を維持することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対象体と第２対象体との間に連結され、前記第１対象体と第２対象体との間の相対運動によって相互間で伝わる振動を絶縁させるメインスプリングが備わる振動絶縁システムに追加設置される振動絶縁システムの負剛性装置において、
最初の設置時に、最大限に引っ張られたり又は最大限に圧縮された状態で設置され、前記第１対象体と第２対象体との相対運動によって、初期の最大引張変位又は最大圧縮変位が緩和する補助スプリングを備えた振動絶縁システムの負剛性装置。
【請求項２】
前記第１対象体と第２対象体との間に位置し、一端部は前記第１対象体の一側面に固定設置され、前記第１対象体の上下の動きに沿ってともに移動するリンク部と、
前記第１対象体と第２対象体との間に位置し、一端部は前記第２対象体の一側面に固定設置される支持部と、
を更に備え、
前記補助スプリングは、その一端が前記リンク部の他端部に連結され、その他端は前記支持部の他端部に連結されることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システムの負剛性装置。
【請求項３】
前記メインスプリングの圧縮又は引張変位量に応じて、前記メインスプリングのもつポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）は中立状態より増加し、前記補助スプリングのもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に応じて中立状態より常に減少する変化が生じるように備えられ、前記振動絶縁システムの運動エネルギーに対するポテンシャルエネルギーの時間当りの交換率が減少することにより、前記振動絶縁システムの固有振動数を１Ｈｚ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の振動絶縁システムの負剛性装置。
【請求項４】
前記補助スプリングは、第１対象体及び第２対象体の相対運動方向と直角方向に設置されることを特徴とする請求項２に記載の振動絶縁システムの負剛性装置。
【請求項５】
前記リンク部は、
前記第１対象体の一側部に固定されて第１対象体の動きに沿ってともに上下運動をする第１リンクと、
前記第１リンクの上下の動きを前記補助スプリングの水平変位に変換する第２リンクと、
第２リンクと連結され、前記補助スプリングの水平往復変位を可能とし、前記支持部の一部によって、その往復運動がガイドされる第３リンクと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の振動絶縁システムの負剛性装置。
【請求項６】
第１対象体と第２対象体との間に連結され、前記第１対象体又は第２対象体の間の相対運動によって伝わる振動を絶縁させるメインスプリングと、
前記請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動絶縁システムの負剛性装置と、
を含む振動絶縁システム。
【請求項７】
第１対象体に固定設置される上部レールガードと、
前記上部レールガードの下部に位置して第２対象体に固定設置される下部レールガードと、
前記上部レールガードと下部レールガードとの間に連結されて前記下部レールガードを中心に、前記上部レールガードを上下移動させる支持リンクと、
前記上部レールガードと下部レールガードとの間に連結されたり又は前記支持リンクの一側に連結され、前記第１対象体及び第２対象体から伝わる振動を緩衝させるメインスプリングと、
前記第２対象体又は前記下部レールガードの上部に固定設置される支持板と、
前記支持板の一側面に固定設置され、ガイド部を備えるリンクハウジングと、
前記ガイド部に挿入され、前記ガイド部内でスライディングされて水平往復移動ができるように備えられる第３リンクと、前記上部レールガードの一側部に固定されて前記上部レールガードの動きに沿ってともに上下移動するように備えられる第１リンクと、前記第１リンクの上下の動きに沿って前記第３リンクが水平往復移動するように、第３リンクと第１リンクとを連結する第２リンクを含むリンク部と、
前記リンク部の一側に一端部が連結され、他端部は前記支持板の一側に連結される補助スプリングを含む負剛性装置を備える車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステム。
【請求項８】
前記補助スプリングは、最初の設置時に、最大限に引っ張られたり又は最大限に圧縮された状態で設置され、前記上部レールガード及び下部レールガードの相対運動によって、初期の最大引張変位又は最大圧縮変位が緩和するように備えられることを特徴とする請求項７に記載の車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステム。
【請求項９】
前記メインスプリングの圧縮又は引張変位量に応じて、前記メインスプリングのもつポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）は中立状態より増加し、前記補助スプリングのもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に応じて中立状態より常に減少する変化が生じるように備えられ、前記振動絶縁システムの運動エネルギーに対するポテンシャルエネルギーの時間当りの変換率が減少することにより、前記振動絶縁システムの固有振動数を１Ｈｚ以下とすることを特徴とする請求項８に記載の車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステム。
【請求項１０】
前記補助スプリングは、第１対象体及び第２対象体の相対運動方向と直角方向とに設置されることを特徴とする請求項８に記載の車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステム。
【請求項１１】
第１方向に相対運動する第１および第２対象体の間で伝わる振動を緩衝させ、中立位置でポテンシャルエネルギーが最小になる第１弾性部材と、
前記第１および第２対象体の相対運動に応じてポテンシャルエネルギーが変化する第２弾性部材と、
前記中立位置で前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーが最大になるように、前記第１対象体と前記第２弾性部材とを連結するリンク部と、
を含むことを特徴とする振動絶縁システム。
【請求項１２】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第１弾性部材のポテンシャルエネルギーは増加することを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１３】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーは減少することを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１４】
前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは、前記中立位置で最小になることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１５】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは増加することを特徴とする請求項１４に記載の振動絶縁システム。
【請求項１６】
前記第１弾性部材は、圧縮スプリングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１７】
前記第１弾性部材は、引張スプリングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１８】
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に圧縮される圧縮スプリングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１９】
前記圧縮スプリングは、前記第１方向とは異なる第２方向に変位することを特徴とする請求項１８に記載の振動絶縁システム。
【請求項２０】
前記第２方向は前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項１９に記載の振動絶縁システム。
【請求項２１】
前記圧縮スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項１８に記載の振動絶縁システム。
【請求項２２】
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に引っ張られる引張スプリングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項２３】
前記引張スプリングは、前記第１方向とは異なる第２方向に変位することを特徴とする請求項２２に記載の振動絶縁システム。
【請求項２４】
前記第２方向は、前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項２３に記載の振動絶縁システム。
【請求項２５】
前記引張スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項２２に記載の振動絶縁システム。
【請求項２６】
前記リンク部は、
前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクと、
前記第１リンクに連結されて前記第１リンクの移動方向を前記第２方向に転換するための第２リンクと、
一端が前記第２リンクに連結され、他端が前記第２弾性部材の一端に連結される第３リンクと、
を含み、
前記第２弾性部材の他端は固定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項２７】
前記第２方向は、前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項２６に記載の振動絶縁システム。
【請求項２８】
前記第２弾性部材は前記第２方向に変位する引張スプリングを含み、
前記引張スプリングは前記中立位置で最大限に引っ張られることを特徴とする請求項２６に記載の振動絶縁システム。
【請求項２９】
前記第２弾性部材は前記第２方向に変位する圧縮スプリングを含み、
前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮されることを特徴とする請求項２６に記載の振動絶縁システム。
【請求項３０】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクを含み、
前記第２弾性部材は圧縮スプリングで含み、
前記圧縮スプリングの一端は前記第１リンクに連結され、
前記圧縮スプリングの他端は回転できるように固定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項３１】
前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮され、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ、固定された前記圧縮スプリングの前記他端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項３０に記載の振動絶縁システム。
【請求項３２】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動し、湾曲部を備える第１リンクを含み、
前記第２弾性部材の一端は前記第１リンクの前記湾曲部と接しており、
前記第２弾性部材の他端は固定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項３３】
前記第２弾性部材はローラを介して前記湾曲部と接することを特徴とする請求項３２に記載の振動絶縁システム。
【請求項３４】
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ前記湾曲部と接することを特徴とする請求項３２に記載の振動絶縁システム。
【請求項３５】
前記湾曲部は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮されるように形成されることを特徴とする請求項３４に記載の振動絶縁システム。
【請求項３６】
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記引張スプリングは引張状態を維持しつつ前記湾曲部と接することを特徴とする請求項３２に記載の振動絶縁システム。
【請求項３７】
前記湾曲部は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られるように形成されることを特徴とする請求項３６に記載の振動絶縁システム。
【請求項３８】
前記リンク部は、
前記第１対象体に回転できるように連結される第１リンクと、
前記第１リンクと連結され、前記第１および第２対象体の相対運動によって回転できるように、一端が回転できるように固定される第２リンクと、
を含み、
前記第２弾性部材の一端は前記第２リンクの他端に連結され、前記第２弾性部材の他端は回転できるように固定されることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項３９】
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、
前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られる位置に配置されることを特徴とする請求項３８に記載の振動絶縁システム。
【請求項４０】
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、
前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮される位置に配置されることを特徴とする請求項３８に記載の振動絶縁システム。
【請求項４１】
前記第１および第２対象体間の振動を減衰させるダンパーを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項４２】
前記第２弾性部材の一端を固定させる支持部を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項４３】
前記振動絶縁システムの固有振動数は１Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の振動絶縁システム。
【請求項４４】
請求項１１ないし請求項４３のいずれか一項に係る振動絶縁システムを含む車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステム。
【請求項４５】
請求項１１ないし請求項４３のいずれか一項に係る振動絶縁システムを含む自動車サスペンションシステム。
【請求項４６】
請求項１１ないし請求項４３のいずれか一項に係る振動絶縁システムを含む機械支持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低い固有振動数をもつ振動絶縁システムに関し、より詳細には、既存の振動絶縁システムに負剛性（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）効果をもつ補助装置を取り付けて、質量（Ｍａｓｓ：第１対象体）又は支持部（Ｓｕｐｐｏｒｔ：第２対象体）の変位に応じた全体振動絶縁システムのポテンシャルエネルギー変化率を下げて、振動絶縁システムの固有振動数を最低限まで（理論的には、固有振動数を０Ｈｚ）、実質的には固有振動数を１Ｈｚ以下にまで下げて、０Ｈｚの近くまで減少させて振動絶縁効果を高めるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バス、トラック、建設重装備及び各種運搬機械装置などの路面から車体を介して運転者や同乗者へと伝わる振動は、腰痛や頭痛、肩こり及び視力低下などの身体的かつ作業効率の面で悪影響をもたらすだけでなく、車両の性能面でも悪影響を及ぼすことから、上記のような問題を解消するために、上記各種車両又は装置には、サスペンションのような振動絶縁システムが適用され、凸凹の道路を走行する際に生じかねない衝撃や揺れを吸収かつ抑制し、振動を最小限化する役割を果たしている。
【０００３】
なお、精密機械類の場合、機械から生じる振動による影響を最小限化するために、機械と機械とを支持する支持台の間にも振動絶縁装置を使うが、特に、精密機械又は精密測定機械及びシステムのような高精度の維持が求められる場合、上記機械と支持台との間の支持点からの振動を絶縁するために、高価で複雑な能動式の絶縁装置や空気圧絶縁装置を使うのが一般的である。
【０００４】
このように使用される既存の振動絶縁システムをモデリングすると、図１に示されたようになる。図１を参照すると、既存の振動絶縁システム３００は、第１対象体３１０、第２対象体３２０及びメインスプリング（或いは、主スプリング）３３０を含めて備えられ、選択的に、ダンパー（Ｄａｍｐｅｒ）３４０が付加的に更に含まれることができる。
【０００５】
上記第１対象体３１０、第２対象体３２０は、振動及び衝撃が伝えられる対象体の一部分を意味し、上記メインスプリング３３０は、上記第１対象体３１０又は第２対象体３２０のうち一方の対象体から伝わる振動及び衝撃が、他方の対象体に伝わることを緩衝することで、振動絶縁の効果を生じさせる。既存の絶縁装置には、ダンパーのダンピング値を調整する方法が広く使われているものの、一方では、システムの固有振動数（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）値を低下させる技術を適用するのが、より効果的な方法になる。
【０００６】
この方法を実現するためには、固有振動数（ωｎ＝（ｋ／ｍ）１／２）でスプリング定数値ｋ（Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を低く設定することが求められるが、上記スプリング定数値を低くすればするほど、システムの静的変位を増加させてシステムに求められる位置維持や正常な動作ができなくなるため、上記スプリング定数値を一定の限界値以下にまで下げることができないという問題がある。即ち、上記スプリングの剛性が低いほど、固有振動数が低くなり、絶縁効果は高くなるものの、対象体の静的たわみが大きくなり、搭乗者や機械の位置を維持できなくなってしまう。
【０００７】
従って、振動絶縁効果と静的位置との間の相反した効果を満たすために、スプリングの剛性値を設計するようになるため、固有振動数を或る限界値以下にまで下げることができなくなるのである。
【０００８】
ここで、上記のバス、トラック、建設重装備、モーターサイクル及び各種運搬機械などを含む車両（Ｖｅｈｉｃｌｅ）類、精密機械、精密測定装置などに、図１の振動絶縁モデルを適用した振動絶縁装置のうち、車両の運転者席に適用されて上記車両の運転者に伝わる振動を絶縁させる既存の振動絶縁装置を例として以下に具体的に説明する。
【０００９】
図２は、垂直型メインスプリングが装着された既存の運転者椅子用の振動絶縁システムを示す斜視図であり、図３は、水平型メインスプリングが装着された既存の運転者椅子用の振動絶縁システムを示す斜視図である。
【００１０】
図２と図３を参照すると、既存の振動絶縁システムは車体に固定設置される下部レールガード１１と、上記下部レールガード１１の上部に位置し、上部面にシートクッションが連結される上部レールガード１２と、上記下部レールガード１１と上部レールガード１２との間に連結されて下部レールガード１１の上下運動を上部レールガード１２の運動で連動させる「Ｘ」字型の支持リンク１３と、上記下部レールガード１１と上部レールガード１２との間、又は支持リンク１３の一側に連結され、車体から伝わる振動を緩衝させるメインスプリング１４を含めて備えられる。
【００１１】
ここで、上記メインスプリング１４は、使用されるスプリングの種類に応じて、通常的に圧縮スプリング（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｓｐｒｉｎｇ）が使われた垂直型メインスプリングと、引張スプリング（Ｔｅｎｓｉｏｎ  Ｓｐｒｉｎｇ）が使われた水平型スプリングとは分けて使用される。
【００１２】
図２に示すように、上記垂直型メインスプリング１４の一側端は下部レールガード１１の上部面に固定され、他側端は上部レールガード１２の上部面に形成された固定板１０に支持されるように装着され、上記振動絶縁システムに伝わる振動や衝撃を緩和する機能をもつ。
【００１３】
なお、図３に示すように、上記水平型メインスプリング１４の両端は、上記支持リンク１３の左右側のリンク回転ローラ１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ固定設置され、上記車両用のサスペンションシステムに伝わる振動や衝撃を緩和する機能をもつ。
【００１４】
このように、既存に使用されている車両用の振動絶縁システムは、上部レールガード１２と下部レールガード１１との間に、「Ｘ」字型支持リンク１３及びメインスプリング１４が装着されて生じる振動を緩衝するように構成されているが、上記メインスプリング１４は運転者の体重、即ち、シートに加えられる荷重に応じてメインスプリング１４の圧縮又は引っ張られる程度が異なってくるため、固有振動数の減少による振動絶縁システムの構成には限界がある。
【００１５】
即ち、上記固有振動数を下げるためには、メインスプリングのスプリング剛性を下げる必要があるが、これはシステムの静的たわみ量を増加させて、システム本来の機能を不可能なものにするため、メインスプリングの剛性を一定の限界値以下に下げることができなくなってしまう。
【００１６】
なお、既存のスプリング装着振動絶縁システムは、大概１.５〜３Ｈｚの間の固有振動数をもっており、運転手が振動による疲れを最も感じる４〜１０Ｈｚの間の低周波帯域で高い伝達率をもつようになる。
【００１７】
従って、運転者が振動による疲れを最も感じる４〜１０Ｈｚの間の低周波帯域で車体から運転者に伝わる振動エネルギーを減少させるためには、サスペンションシステムの固有振動数を１Ｈｚ以下に、できるだけ低く維持するのが望ましい対策となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、対象体に伝わる衝撃や振動を効果的に絶縁させるために、補助装置を取り付けて振動絶縁システムの変位に対するポテンシャルエネルギー変化率ができるだけ最低限の状態に維持されるようにし、極めて低い、即ち、理論的に０Ｈｚの固有振動数をもつ振動絶縁システム、実質的に１Ｈｚ以下でありながら０Ｈｚに近い固有振動数をもつ振動絶縁システムを提供することを、本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するための本発明の一実施形態によると、第１対象体と第２対象体との間に連結され、前記第１対象体と第２対象体との間の相対運動によって相互間で伝わる振動を絶縁させるメインスプリングが備わる振動絶縁システムに、追加設置される振動絶縁システムの負剛性装置において、最初の設置時に、最大限に引っ張られたり又は最大限に圧縮された状態で設置され、前記第１対象体と第２対象体との間の相対運動によって、初期の最大引張変位又は最大圧縮変位が緩和する補助スプリングを備えた振動絶縁システムの負剛性装置を提供する。
【００２０】
なお、前記第１対象体と第２対象体との間に位置し、一端部は前記第１対象体の一側面に固定設置され、前記第１対象体の上下の動きに沿ってともに移動するリンク部と、前記第１対象体と第２対象体との間に位置し、一端部は前記第２対象体の一側面に固定設置される支持部とを更に備え、前記補助スプリングは、その一端が前記リンク部の他端部に連結され、その他端は前記支持部の他端部に連結されることが望ましい。
【００２１】
なお、前記メインスプリングの圧縮又は引張変位量に応じて、前記メインスプリングのもつポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）は中立状態より増加し、前記補助スプリングのもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に応じて中立状態より常に減少する変化が生じるように備えられ、前記振動絶縁システムの運動エネルギーに対するポテンシャルエネルギーの時間当りの交換率が減少することにより、前記振動絶縁システムの固有振動数を１Ｈｚ以下とすることを特徴としてよい。
【００２２】
なお、前記補助スプリングは、第１対象体及び第２対象体の相対運動方向と直角方向に設置されることが望ましい。
【００２３】
なお、前記リンク部は、前記第１対象体の一側部に固定されて第１対象体の動きに沿ってともに上下運動をする第１リンク、前記第１リンクの上下の動きを前記補助スプリングの水平変位に変換する第２リンク、第２リンクと連結され、前記補助スプリングの水平往復変位を可能とし、前記支持部の一部によって、その往復運動がガイドされる第３リンクを含んでよい。
【００２４】
一方、本発明の別の実施形態によると、第１対象体と第２対象体との間に連結され、前記第１対象体又は第２対象体の間の相対運動によって伝わる振動を絶縁させるメインスプリングと、前記振動絶縁システムの負剛性装置を含む振動絶縁システムを提供する。
【００２５】
更に、本発明の更に別の実施形態によると、第１対象体に固定設置される上部レールガードと、前記上部レールガードの下部に位置して第２対象体に固定設置される下部レールガードと、前記上部レールガードと下部レールガードとの間に連結されて前記下部レールガードを中心に、前記上部レールガードを上下移動させる支持リンクと、前記上部レールガードと下部レールガードとの間に連結されたり又は前記支持リンクの一側に連結され、前記第１対象体及び第２対象体から伝わる振動を緩衝させるメインスプリングと、前記第２対象体又は前記下部レールガードの上部に固定設置される支持板と、前記支持板の一側面に固定設置され、ガイド部を備えるリンクハウジングと、前記ガイド部に挿入され、前記ガイド部内でスライディングされて水平往復移動ができるように備えられる第３リンクと、前記上部レールガードの一側部に固定されて前記上部レールガードの動きに沿ってともに上下移動するように備えられる第１リンクと、前記第１リンクの上下の動きに沿って前記第３リンクが水平往復移動するように、第３リンクと第１リンクとを連結する第２リンクを含むリンク部と、及び前記リンク部の一側に一端部が連結され、他端部は前記支持板の一側に連結される補助スプリングを含む負剛性装置を備える車両運転者椅子用の振動絶縁サスペンションシステムを提供する。
【００２６】
なお、前記補助スプリングは、最初の設置時に、最大限に引っ張られたり又は最大限に圧縮された状態で設置され、前記上部レールガード及び下部レールガードの相対運動によって、初期の最大引張変位又は最大圧縮変位が緩和するように備えられることが望ましい。
【００２７】
なお、前記メインスプリングの圧縮又は引張変位量に応じて、前記メインスプリングのもつポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）は中立状態より増加し、前記補助スプリングのもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に応じて中立状態より常に減少する変化が生じるように備えられ、前記振動絶縁システムの運動エネルギーに対するポテンシャルエネルギーの時間当りの交換率が減少することにより、前記振動絶縁システムの固有振動数を１Ｈｚ以下とすることが望ましい。
【００２８】
なお、前記補助スプリングは、第１対象体及び第２対象体の相対運動方向と直角方向とに設置されることが望ましい。
【００２９】
本発明の別の側面に係る振動絶縁システムは、第１方向に相対運動する第１および第２対象体の間で伝わる振動を緩衝させ、中立位置でポテンシャルエネルギーが最小になる第１弾性部材と、前記第１および第２対象体の相対運動に応じてポテンシャルエネルギーが変化する第２弾性部材と、及び前記中立位置で前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーが最大になるように、前記第１対象体と前記第２弾性部材とを連結するリンク部と、を含む。
【００３０】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第１弾性部材のポテンシャルエネルギーは増加してよい。
【００３１】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーは減少してよい。
前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは、前記中立位置で最小になってよい。
【００３２】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置で変化することによって、前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは増加してよい。
前記第１弾性部材は、圧縮スプリングを含んでよい。
なお、前記第１弾性部材は、引張スプリングを含んでよい。
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に圧縮されてよい。
前記圧縮スプリングは、前記第１方向とは異なる第２方向に変位することができ、前記第２方向は前記第１方向と垂直になってよい。
前記圧縮スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位してよい。
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に引っ張られる引張スプリングを含んでよい。
前記引張スプリングは前記第１方向とは異なる第２方向に変位することができ、前記第２方向は前記第１方向と垂直になってよい。
前記圧縮スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位してよい。
【００３３】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクと、前記第１リンクに連結されて前記第１リンクの移動方向を前記第２方向に転換するための第２リンクと、及び一端が前記第２リンクに連結され、他端が前記第２弾性部材の一端に連結される第３リンクとを含み、前記第２弾性部材の他端は固定されてよい。
【００３４】
前記第２弾性部材は、前記第２方向に変位する引張スプリングを含み、前記引張スプリングは前記中立位置で最大限に引っ張られてよい。
前記第２弾性部材は、前記第２方向に変位する圧縮スプリングを含み、前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮されてよい。
【００３５】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクを含み、前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、前記圧縮スプリングの一端は前記第１リンクに連結され、前記圧縮スプリングの他端は回転できるように固定されてよい。
【００３６】
前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮され、前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ、固定された前記圧縮スプリングの前記他端を基準に回転しながら変位してよい。
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動し、湾曲部を備える第１リンクを含み、前記第２弾性部材の一端は前記第１リンクの前記湾曲部と接しており、前記第２弾性部材の他端は固定されてよい。
【００３７】
前記第２弾性部材はローラを介して前記湾曲部と接してよい。
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ前記湾曲部と接してよい。
前記湾曲部は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮されるように形成されてよい。
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記引張スプリングが引張状態を維持しつつ前記湾曲部と接してよい。
前記湾曲部は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られるように形成されてよい。
【００３８】
前記リンク部は、前記第１対象体に回転できるように連結される第１リンクと、及び前記第１リンクと連結され、前記第１および第２対象体の相対運動によって回転できるように、一端が回転できるように固定される第２リンクと、を含み、前記第２弾性部材の一端は前記第２リンクの他端に連結され、前記第２弾性部材の他端は回転できるように固定されてよい。
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られる位置に配置されてよい。
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮される位置に配置されてよい。
前記第１および第２対象体間の振動を減衰させるダンパーを更に含んでよい。
前記第２弾性部材の一端を固定させる支持部を更に含んでよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る負剛性装置を適用した振動絶縁システムは、メインスプリングのみを備えた既存システムと比較して下記のような効果がある。
第一に、振動絶縁システムの固有振動数を理論的に０Ｈｚとし、実質的には固有振動数を１Ｈｚ以下に下げて０Ｈｚの近くまで減少させ、第１対象体及び第２対象体間の相対運動によって伝わる衝撃又は振動を効果的に絶縁させるため、搭乗者に安定した乗車感を提供したり、機械システムの高精度を維持できる効果を提供する。
第二に、既存の振動絶縁システムに取り付けられる負剛性装置の構成が簡単かつ小型であるため、製作が容易なだけでなく、上記振動絶縁システムの全体重量が増加する効果が殆どなく、耐久性に優れ、システムの維持及び補修が容易であるという長所がある。
第三に、構造が簡単で、低コストで製作できるだけでなく、既存の振動絶縁システムに簡単に取り付けたり、単純な設計変更で取り付け可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の振動絶縁システムの動作原理を示した概略図である。
【図２】図１の振動絶縁システムの動作原理が適用された車両用の振動絶縁システムを示した斜視図である。
【図３】図１の振動絶縁システムの動作原理が適用された車両用の振動絶縁システムを示した斜視図である。
【図４】本発明に係る低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの動作原理を示した概略図である。
【図５】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムがもつポテンシャルエネルギーの変化推移を示したグラフである。
【図６】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図７】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図８】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図９】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図１０】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図１１】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図１２】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図１３】図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【図１４】運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図１５】運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図１６】運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図１７】運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図１８】運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図１９】マクファーソン式サスペンション（Ｍｃｐｅｒｓｏｎ  ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の車輪軸の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図である。
【図２０】マクファーソン式サスペンション（Ｍｃｐｅｒｓｏｎ  ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の車輪軸の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図である。
【図２１】ウィッシュボーン式サスペンション（Ｗｉｓｈ−ｂｏｎｅ ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ）の車輪軸の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図である。
【図２２】ウィッシュボーン式サスペンション（Ｗｉｓｈ−ｂｏｎｅ ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ）の車輪軸の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図である。
【図２３】図４に該当する振動絶縁システムの動作原理が適用された機械類設置デーブル用の振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図である。
【図２４】図４に該当する振動絶縁システムの動作原理が適用された機械類設置デーブル用の振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した正面図である。
【図２５】図１５と図１６の垂直圧縮型メインスプリングが装着されたサスペンションシステムの動作原理を簡略に示した概略図である。
【図２６】図１７と図１８の水平引張型メインスプリングが装着されたサスペンションシステムの動作原理を簡略に示した概略図である。
【図２７】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図２８】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図２９】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３０】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３１】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３２】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３３】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３４】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３５】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３６】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３７】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【図３８】本発明のメインスプリングと補助スプリング及びリンク部の形態、リンク部の設置位置の変化に応じた本発明の振動絶縁システムの構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。その前に、本明細書及び特許請求の範囲に使われる用語や単語は、通常的或いは辞書的意味に限定されて解釈されるべきではなく、発明者は自らの発明を最も最良の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるとの原則に基づき、本発明の技術的な思想に沿った意味と概念で解釈されるべきである。
従って、本明細書に記載の実施形態と図に示された構成は、本発明の最も好適な一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点において、これらに代替できる多様な均等物と変形例が存在ことを理解すべきである。
【００４２】
以下、本発明の好適な実施形態に係る振動絶縁システムの構成及び動作原理について説明する。
図４は、本発明の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの動作原理を示した概略図であり、図５は、図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムがもつポテンシャルエネルギーの変化推移を示したグラフであり、図６ないし図１３は、図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの多様な実施形態に係る負剛性装置の各々の形態を示した斜視図である。
【００４３】
なお、図１４ないし図１８は、運転者椅子用のサスペンション及び車両のメインサスペンションに適用された図４の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図であり、図１９及び図２０は、マクファーソン式サスペンション（Ｍｃｐｅｒｓｏｎ  ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図であり、図２１及び図２２は、ウィッシュボーン式サスペンション（Ｗｉｓｈ−ｂｏｎｅ ｔｙｐｅ  ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ）の一側に備えられた図４の振動絶縁システムの構成を示した斜視図及び正面図であり、図２３及び図２４は、図４に該当する精密機械類設置用の振動絶縁システムの構成及び動作原理を示した斜視図及び正面図である。
【００４４】
更に、前記図５のＸ軸は本発明の振動絶縁システムに加えられる振動による変位の大きさ、Ｙ軸はポテンシャルエネルギーの大きさを示し、曲線（Ａ）はメインスプリンがもつポテンシャルエネルギーの変化曲線であり、曲線（Ｂ）は補助スプリングがもつポテンシャルエネルギーの変化曲線であり、曲線（Ｃ）はメインスプリングのポテンシャルエネルギーと補助スプリングのポテンシャルエネルギーとを合算した本発明の振動絶縁システムの全体ポテンシャルエネルギーの変化曲線を示す。
【００４５】
まず、図４ないし図１３を参照しながら、本発明の低い固有振動数をもつ振動絶縁システムの構成及び動作原理を説明する。
図４に示されたように、本発明の低い固有振動数をもつ振動絶縁システム（以下、「振動絶縁システム」という）４００は、第１対象体４１０と第２対象体４２０とメインスプリング（或いは、主スプリング）４３０及び負剛性装置５００を含めて備えられ、選択的に一定のダンピング値をもつダンパー（Ｄａｍｐｅｒ）４４０が付加的に更に含まれることができる。
【００４６】
ちなみに、ここで低い固有振動数とは、振動絶縁システムの固有振動数を理論的に０Ｈｚとし、実質的には固有振動数を１Ｈｚ以下にまで下げて０Ｈｚに近づけた固有振動数のことを意味する。
前記第１対象体４１０、第２対象体４２０は、振動及び衝撃が伝えられる対象体の一部分を意味し、前記対象体は振動及び衝撃が伝えられる装置及び装備、即ち、車両を含めモーターサイクル、航空機、建設装備、昇降機などと、既存の振動及び衝撃を緩和させるための振動絶縁装置が設置可能な装置及び装備は全て当該されることができる。
【００４７】
前記メインスプリング４３０は、前記第１対象体４１０と第２対象体４２０との間に位置し、前記第１対象体４１０と第２対象体４２０のうち一方の対象体から、他方の対象体に伝わる振動及び衝撃を緩和させる機能を担う。
ここで、前記図５の曲線（Ａ）はメインスプリング４３０がもつポテンシャルエネルギーの変化曲線、即ち、第１対象体４１０と第２対象体４２０との間の相対変位に応じてメインスプリング４３０がもつ位置エネルギー関数を示し、曲線（Ｂ）は補助スプリング５１０がもつポテンシャルエネルギーの変化曲線、即ち、負剛性装置５００内の補助スプリング５１０がもつ位置エネルギー関数を示す。
なお、曲線（Ｃ）は、曲線（Ａ）と曲線（Ｂ）との和、即ち、メインスプリング４３０のポテンシャルエネルギーと補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーとを合算した本発明の振動絶縁システム４００の全体ポテンシャルエネルギーの変化曲線を示す。
【００４８】
図５に示されたように、前記メインスプリング４３０は曲線Ａ（メインスプリングがもつポテンシャルエネルギーの変化曲線）のように、本発明の振動絶縁システム４００の第１対象体４１０及び第２対象体４２０の相対変位に応じて、メインスプリング４３０がもつポテンシャルエネルギーは陽（＋）の変化率をもって変化するようになる。
即ち、前記メインスプリング４３０は、本発明の振動絶縁システム４００に上下振動のない中立位置である場合、前記第１対象体４１０によって支持される重量とメインスプリング４３０の力が平衡をなす状態の静的たわみ状態でポテンシャルエネルギーは最小値をもつ。
【００４９】
一方で、前記振動絶縁システム４００に振動及び衝撃による動的負荷が作用すると、メインスプリング４３０は前記中立位置から外れるようになり、ポテンシャルエネルギーが増加するようになる。
【００５０】
一方、前記負剛性装置５００は補助スプリング５１０、リンク部５２０及び支持部５３０を含めて備えられ、外部動力の必要がない受動型（Ｐａｓｓｉｖｅ  ｔｙｐｅ）振動絶縁システムに付加的に装着され、振動の絶縁効率を高める受動型付加装置である。
ここで、前記リンク部５２０は、前記第１対象体４１０と第２対象体４２０との間に位置し、一端部は前記第１対象体４１０の一側面に固定設置され、前記第１対象体４１０の動きに応じてともに上下移動し、他端部は前記補助スプリング５１０の一端と連結されるように装着される。
【００５１】
前記支持部５３０は、一端部が前記第２対象体４２０の一側面に固定設置され、他端部は前記補助スプリング５３０の他端を固定させる。
前記補助スプリング５１０は、前記中立位置で最大のポテンシャルエネルギーをもつ（図５参照）。第１および第２対象体４１０、４２０の相対位置が前記中立位置で変化することによって、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは陰（−）の変化率をもって変化するようになる。このような補助スプリング５１０は引張スプリング又は圧縮スプリングを含んでよい。引張スプリングを使った実施形態は図６ないし図１０に該当し、圧縮スプリングを使った実施形態は図１１ないし図１３に該当する。説明の便宜上、ます補助スプリング５１０が引張スプリングである場合について説明する。
【００５２】
前記補助スプリング５１０は前記リンク部５２０に一端が連結され、他端は前記支持部５３０の他端部に連結されて前記リンク部５２０が前記第１対象体４１０とともに上下移動することによって、引張変位が変化するように備えられる。これは、前記補助スプリング５１０が最初設置される際に、最大限に引っ張られた状態で設置され、本発明の振動絶縁システム４００に上下振動が伝わると、前記第１対象体４１０及び第２対象体４２０の上下相対運動により、初期の引張変位が変化することを意味する。
ここで、図５を参照すると、前記補助スプリング５１０は補助スプリング５１０のもつポテンシャルエネルギーの変化曲線である曲線（Ｂ）のように、本発明の振動絶縁システム４００に加えられる振動の大きさに応じて、補助スプリング５１０がもつポテンシャルエネルギーは変化するようになる。
【００５３】
即ち、前記補助スプリング５１０は、本発明の振動絶縁システム４００に上下振動がない静的負荷状態である中立位置では、最大限に引っ張られた状態であるため、前記補助スプリング５１０がもつポテンシャルエネルギーは最大の大きさを維持する。前記振動絶縁システム４００に上下振動が伝わると、補助スプリング５１０の引張変位が減少するようになり、補助スプリング５１０のもつポテンシャルエネルギーは減少するようになる。
【００５４】
補助スプリング５１０が圧縮スプリングである場合には（図１１ないし図１３参照）、前記中立位置で補助スプリング５１０が最大限に圧縮されたことのみが異なるだけで、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギー変化は補助スプリング５１０が引張スプリングである場合と同様である。
【００５５】
一方、前記負剛性装置５００は、図６ないし図１３に示されたように、第１対象体４１０と第２対象体４２０との間に位置した前記リンク部５２０及び支持部５３０の形態に変化を与えることにより、多様な構造で本発明の振動絶縁システム４００に装着されることができる。
ここで、図６ないし図１３を参照すると、前記リンク部５２０は第１リンク５２１、第２リンク５２２、第３リンク５２３、円形リンク５２４及びローラ５２５で構成されており、前記リンク５２１、５２２、５２３、５２４又はローラ５２５のうち、選択された複数個のリンク又はローラの組み合わせられた構成によって、前記リンク部５２０の機能を行うことができることは言うまでもない。
【００５６】
なお、前記リンク部５２０と支持部５３０の形態及び設置位置によらず、本発明の振動絶縁システム４００がもつポテンシャルエネルギーの変化は、既存にメインスプリングのみが存在していた振動絶縁システムと比較すると、緩慢に行なわれるようにすることで、前記振動絶縁システム４００の固有振動数を下げることができ、設計値の要求に応じて前記固有振動数を１Ｈｚ以下に、かつ０Ｈｚの近くまで減少させることができる。
【００５７】
以下、図６ないし図１３をより具体的に説明する。
図６は、補助スプリング５１０が引張スプリングである場合の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に引っ張られた状態を示す。第１リンク５２１は第１対象体４１０に固定され、第１対象体４１０の移動方向と同じ方向（即ち、上下方向）に移動する。第２リンク５２２の一端は第１リンク５２１に連結される。第３リンク５２３の一端は第２リンク５２２に連結され、第３リンク５２３の他端は補助スプリング５１０の一端に連結され、補助スプリング５１０の他端は固定される。第２リンク５２２は第１リンク５２１の移動方向を転換する役割をし、これにより第３リンク５２３は、第１リンク５２１の移動方向とは別の方向（即ち、水平方向）に移動するようになる。
【００５８】
この場合、図６のような中立位置では、補助スプリング５１０が最大限に引っ張られるため、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは最大となる。第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、第３リンク５２３は図６で右側に移動するようになり、補助スプリング５１０の引張変位が減少するようになる。これは、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーが減少することを意味する。従って、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは、図５に示されたように変化するようになる。上述のように、このような補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーの変化によって、振動絶縁システム４００の全体ポテンシャルエネルギー変化率は、既存の振動絶縁システムより緩慢になることができ、これは振動絶縁システム４００の固有振動数が低くなるということを意味する。
【００５９】
図７は、補助スプリング５１０が引張スプリングである場合の別の実施形態である。図６の実施形態とほぼ類似しているが、ただ第３リンク５２３に輪が取り付けられており、第３リンク５２３の移動を円滑にできるということのみが異なるため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図８は、補助スプリング５１０が引張スプリングである場合の更に別の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に引っ張られた状態を示す。ここでは、ただ二つのリンク５２１、５２２が使われる。第１リンク５２１は第１対象体４１０に、回転できるように連結され、第２リンク５２２は第１リンク５２１と連結される。図８で、第１リンク５２１の第１対象体４１０の連結部分は図示されていない。ここで、第２リンク５２２の一端は回転できるように固定されるため、第１対象体４１０が移動するようになると、第２リンク５２２は回転できるように固定された前記一端を中心に回転するようになる。
【００６１】
補助スプリング５１０の一端は第２リンク５２２の他端に連結され、補助スプリング５１０の他端は回転できるように固定される。図６、図７での補助スプリング５１０は、ただその長さが変化しているが、図８の補助スプリング５１０は回転しながら長さが変化するようになる。これは、図６、図７に示された第３リンク５２３が省略されたためである。
【００６２】
ここで、回転できるように固定された第２リンク５２２の一端は、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に引っ張られる位置に配置される。即ち、図８のように、中立位置に補助スプリング５１０がある場合、第２リンク５２２の一端の位置は補助スプリング５１０の一端と他端との間に配置される。図８のような中立位置では補助スプリング５１０が最大限に引っ張られるため、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは最大となる。第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、第２リンク５２２は第２リンク５２２の一端を中心に回転するようになり、補助スプリング５１０の引張変位は減少するようになる。これは、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーが減少することを意味する。従って、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは図５に示されたように変化するようになる。
【００６３】
図９も補助スプリング５１０が引張スプリングである場合の更に別の実施形態である。図６、図７の実施形態とほぼ類似しているが、ただ第１リンク５２１の位置が変更するということのみが異なる。第１リンク５２１が補助スプリング５１０の一端と他端との間に配置されるため、負剛性装置５００の占める領域が減り、負剛性装置５００を小型化することができる。
【００６４】
図１０は、補助スプリング５１０が引張スプリングである場合の更に別の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に引っ張られた状態を示す。湾曲部５２４Ａを備える円形リンク５２４が使われることで上述の実施形態とは異なる。
【００６５】
円形リンク５２４は第１対象体４１０に固定されて第１対象体４１０の移動方向と同じ方向（即ち、上下方向）に移動する。補助スプリング５１０の一端はローラ５２５を介して円形リンク５２４の湾曲部５２４Ａに接しており、補助スプリング５１０の他端は固定されるため、補助スプリング５１０は水平方向に変位する。ここで、補助スプリング５１０の引張変位は湾曲部５２４Ａの形状によって決定される。
【００６６】
従って、湾曲部５２４Ａは、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に引っ張られるように形成されなければならない。例えば、図１０に示されたように、湾曲部５２４Ａは円弧状をもつことができる。この場合、図１０のような中立位置では、補助スプリング５１０が最大限に引っ張られるため、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは最大となる。第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、補助スプリング５１０の引張変位が減少するようになる。これは、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーが減少することを意味する。従って、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは図５に示されたように変化するようになる。
【００６７】
図１１は、補助スプリング５１０が圧縮スプリングである場合の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に圧縮された状態を示す。図１１に示された第１、２、３リンク５２１、５２２、５２３の構成は、図６のものと類似しており、
補助スプリング５１０の圧縮スプリングであること、及び補助スプリング５１０の固定位置が異なる。図１１を基準に、補助スプリング５１０の左側一端が固定される。補助スプリング５１０の右側一端は第３リンク５２３に連結され、第３リンク５２３が移動するにより、補助スプリング５１０の右側一端が移動するようになる。
【００６８】
この場合、図１１のような中立位置では、補助スプリング５１０が最大限に圧縮されるため、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは最大となる。第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、第３リンク５２３は図６で右側に移動するようになり、補助スプリング５１０の右側一端も右側に移動するようになる。これは、補助スプリング５１０の圧縮変位が減少して補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーが減少することを意味する。従って、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは、図５に示されたように変化するようになる。
【００６９】
図１２は、補助スプリング５１０が圧縮スプリングである場合の別の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に圧縮された状態を示す。ここでは、ただ一つのリンク５２１が使用される。第１リンク５２１は第１対象体に固定されて第１対象体４１０の移動方向と同じ方向（即ち、上下方向）に移動する。補助スプリング５１０の一端は第１リンク５２１に連結され、補助スプリング５１０の他端は回転できるように固定される。従って、第１対象体４１０が移動すると、補助スプリング５１０は回転しながら変位する。
【００７０】
図１２のような中立位置では、補助スプリング５１０が最大限に圧縮されるため、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは最大となる。第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、補助スプリング５１０の一端は上下方向に移動するようになるため、補助スプリング５１０の圧縮変位が減少するようになる。これは、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーが減少することを意味し、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは、図５に示されたように変化するようになる。
【００７１】
図１３は、補助スプリング５１０が圧縮スプリングである場合の別の実施形態として、中立位置で補助スプリング５１０が最大限に圧縮された状態を示す。湾曲部５２４Ａを備える円形リンク５２４が使われるということが、図１０での実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。ただ、図１３の実施形態でも、補助スプリング５１０は中立位置で最大限に圧縮され、第１対象体４１０の位置が中立位置で変化すると、補助スプリング５１０の圧縮変位が減少するようになる。従って、補助スプリング５１０のポテンシャルエネルギーは、図５に示されたように変化するようになる。
次に、本発明の振動絶縁システム４００が車両の運転者席又は同乗者席に適用され、前記振動絶縁システム４００によって前記運転者席又は同乗者席へと伝わる振動が絶縁される構成及び動作原理について説明する。
【００７２】
図１４ないし図１８を参照しながら、本発明の実施形態に係る振動絶縁システムは、下部レールガード１１０、上部レールガード１２０、支持リンク１３０、メインスプリング１４０及び負剛性装置２００を含む。
【００７３】
まず、前記上部レールガード１２０は、第１対象体の一側に連結され、下部レールガード１１０は第２対象体の一側と連結されて備えられる。
ここで、前記第１対象体及び第２対象体は、振動及び衝撃が伝えられる対象体の一部分を意味し、前記対象体は振動及び衝撃が伝えられる装置及び装備、即ち、車両を含めモーターサイクル、航空機、建設装備、昇降機などと、既存の振動及び衝撃を緩和させるための振動絶縁装置が設置可能な装置及び装備は全て含まれることができる。
一方、前記下部レールガード１１０は車体に固定設置され、各角の一側には前記支持リンク１３０の下段部と連結されるように、リンク連結部Ａ１３１Ａが備えられる。
前記上部レールガード１２０は下部レールガード１１０の上部に位置し、上部面にシートクッション（図示せず）が装着され、前記メインスプリング１４０の一端が支持される固定板１２１が備えられ、各角の一側には前記支持リンク１３０の上段部と連結されるようにリンク連結部Ｂ１３１Ｂが形成される。
【００７４】
前記支持リンク１３０は下部レールガード１１０と上部レールガード１２０との間に位置し、下段部は前記下部レールガード１１０のリンク連結部Ａ１３１Ａと結合され、上段部は前記上部レールガード１２０のリンク連結部Ｂ１３１Ｂと結合され、前記下部レールガード１１０と上部レールガード１２０とが互いに連結されるように備えられ、前記下部レールガード１１０を中心に上部レールガード１２０を上下移動させる。
【００７５】
なお、前記支持リンク１３０は二つのリンクが交差する「Ｘ」字型で形成され、中央部の各リンクが交差する部分を中心に、折り畳まれて支持リンクの高さが調節され、一般的に二つ以上の支持リンク１３０が備えられることが望ましいが、これに限らずに、本発明の振動絶縁システムが使われる用途又はサスペンションシステムに加えられる負荷の大きさを考慮し、備えられる前記支持リンク１３０の数量が決められるのが望ましい。
【００７６】
前記メインスプリング１４０はスプリングの形態に応じて装着される位置が異なってくるが、図１５と図１６に示されたようなメインスプリング１４０である場合には、メインスプリング１４０は垂直状態で設置され、一端部は下部ガード１１の上部面に支持されて固定され、他端部は上部レールガード１２０の下部面に支持されて装着される。
【００７７】
なお、図１７と図１８に示されたようなメインスプリング１４０である場合には、メインスプリング１４０は水平状態で設置され、メインスプリング１４０の両端は前記支持リンク１３０の左右側のリンク回転ローラ１３２に各々固定設置される。
【００７８】
このように、メインスプリング１４０は下部レールガード１１０と上部レールガード１２０との間に位置し、車体から伝わる振動を緩衝させる機能をもつ。
ここで、前記メインスプリング１４０の場合、本発明の振動絶縁システムが使われる用途と、加えられる振動の負荷の大きさの度合い及び使用環境を考慮して、エアスプリング、板スプリングなどがメインスプリング１４０として使用されることができる。
【００７９】
このとき、図５を参照すると、前記メインスプリング１４０は曲線Ａ（メインスプリングがもつポテンシャルエネルギーの変化曲線）のように、本発明の振動絶縁システムの上部フレーム及び下部フレームの相対変位に応じて、メインスプリング１４０がもつポテンシャルエネルギーは陽の変化率をもって変化するようになる。
即ち、前記メインスプリング１４０は、本発明に係るサスペンションシステムに上下振動のない中立位置である、運転者の着席時に運転者の重さとスプリングの力が平衡をなす状態の静的たわみ状態では、ポテンシャルエネルギーは最小値をもつ。
【００８０】
一方で、前記振動絶縁システムに動的負荷が作用すると、メインスプリング１４０は前記中立位置から外れるようになり、ポテンシャルエネルギーが増加するようになる。
【００８１】
一方、図１４に示されたように、前記負剛性装置２００は支持板２１０、リンクハウジング２２０、リンク部２３０及び補助スプリング２４０を含めて構成される。
まず、前記支持板２１０は前記負剛性装置が支持されて固定されるように、車体に直接固定設置されたり、車体に装着され固定された前記下部レールガード１１０の上部面に固定されて設置されることができる。
【００８２】
なお、前記支持板２１０の上部面にはガイド部２２１を備えるリンクハウジング２２０が固定されて設置され、前記リンクハウジング２２０のガイド部２２１にはリンク部２３０は挿入されるが、前記リンク部２３０は第１リンク２３１と第２リンク２３２及び第３リンク２３３で構成される。
【００８３】
前記第３リンク２３３は、前記ガイド部２２１内に挿入され、内部でスライディングされて水平往復移動ができるように備えられ、前記第１リンク２３１は一端部が前記上部レールガード１２０の固定板１２１の一側面に支持されて固定設置されることにより、前記上部レールガード１２０の動きに沿ってともに上下移動するように構成される。
【００８４】
なお、前記第２リンク２３２は、前記第１リンク２３１の上下の動きによって、前記第３リンク２３３が水平往復移動するように、第１リンク２３１と第３リンク２３３とを互いに連結する機能をもつ。
ここで、図１４に示された矢印の方向のように、前記第１リンク２３１の上下の動きに対応し、第１リンク２３１と連結された第２リンク２３２が前記第３リンク２３３を引っ張るようになり、補助スプリング２４０の引張変位を変化させる  ｖ。
【００８５】
一方、前記補助スプリング２４０は、前記リンク部２３０の一側に一端部が連結され、他端部は前記支持板２１０の一側に連結され、前記リンク部２３０の第３リンク２３３は水平往復移動することにより、引張変位が変化するように構成される。
【００８６】
これは、前記補助スプリング２４０は最初の設置時に、最大限に引張又は最大限に圧縮された状態で設置され、前記上部レールガード１２０及び下部レールガード１１０の上下相対運動により、初期の引張又は圧縮変位は緩和するように備えられることを意味する。
【００８７】
即ち、本発明の振動絶縁システムに上下振動が伝わると、上部レールガード１２０が上下移動し、前記上部レールガード１２０の固定板１２１に固定された第１リンク２３１もともに上下移動するようになり、前記第１リンク２３１と連結された第２リンク２３２も動作し、前記第３リンク２３３を水平往復移動させることとなる。
ここで、図５を参照すると、補助スプリング２４０は前記補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーの変化曲線である曲線（Ｂ）のように、本発明の振動絶縁システムに加えられる振動の大きさに応じて、補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーは変化するようになる。
【００８８】
即ち、前記補助スプリング２４０は、本発明の振動絶縁システムに上下振動のない静的負荷状態である中立位置では最大限に引っ張られた状態であるため、前記補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーは最大の大きさを維持する。前記振動絶縁システムに上下振動が伝わる場合には、補助スプリング２４０の引張変位が前記中立位置における引張変位より減少する。これにより、補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーは最大引張状態から外れるようになり、そのポテンシャルエネルギーが減少するようになるのである。
【００８９】
一方、図２５は、図１５と図１６との垂直に設置されたメインスプリング１４０が装着された振動絶縁システムの動作原理を簡略に示した概略図であり、図２６は、図１７と図１８との水平に設置されたメインスプリング１４０が装着された振動絶縁システムの動作原理を簡略に示した概略図である。
【００９０】
ここで、図２５と図２６における各（ａ）は、振動絶縁システムに伝わる振動のうち、上部方向への振動によって上部レールガード１２０が上向き運動した場合のメインスプリング１４０と補助スプリング２４０及びリンク部２３０が動作する構成を概略的に示した図であり、各（ｂ）は、前記振動絶縁システムに伝わる振動がない場合、前記メインスプリング１４０と補助スプリング２４０が中立位置に位置する構成を示した図であり、各（ｃ）は前記振動絶縁システムに伝わる振動のうち、下部方向への振動によって上部レールガード１２０が下向き運動した場合のメインスプリング１４０と補助スプリング２４０及びリンク部２３０が動作する構成を概略的に示した図である。
【００９１】
まず、図２５を参考にすると、（ｂ）のように前記振動絶縁システムに振動が伝わらない場合には、図５に示されたように、メインスプリング１４０と補助スプリング２４０は前記中立位置に位置し、メインスプリング１４０がもつポテンシャルエネルギーは最小値を維持し、補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーは最大値を維持するようになる。
【００９２】
無論、補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーが最大値であるが、メインスプリング１４０と補助スプリング２４０のポテンシャルエネルギーとの和、即ち、全体振動絶縁システムのポテンシャルエネルギーの和が最小値になるため、このような中立位置が維持できる。
ここで、前記中立位置は、メインスプリング１４０は静的たわみ状態にあり、補助スプリング２４０は最大引張変位を維持した状態、即ち、前記リンク部２３０の第２リンク２３２と第３リンク２３３とが水平となる状態を意味する。
【００９３】
このとき、本発明の振動絶縁システムが装着されたシートに、体重の異なる運転者が座る場合、前記メインスプリング１４０と補助スプリング２４０の変位に影響を及ぼすことになり、中立位置に変化をもたらす。
このように、運転者の体重に応じて、前記中立位置に変化が生じると、メインスプリング１４０の最小ポテンシャルエネルギーの位置と、補助スプリング２４０の最大ポテンシャルエネルギーの位置が一致しなくなるため、振動絶縁システム本来の特性を極大化できなくなってしまう。
【００９４】
従って、本発明に係る振動絶縁システムを適用する際には、体重に関係なく、前記メインスプリング１４０と補助スプリング２４０との最小ポテンシャルエネルギー位置と最大ポテンシャルエネルギーの位置とが中立位置で一致するように、全体振動絶縁システムを設計することが必要である。
【００９５】
一方、図２５の（ａ）のように、本発明の振動絶縁システムに上部方向への振動が加えられた際には、上部レールガード１２０が上昇するため、メインスプリング１４０は本来の弾性力により、中立位置でよりも圧縮変位が減少するようになり、補助スプリング２４０の変位は、前記上部レールガード１２０と連結されたリンク部２３０によって引張変位が中立位置よりも減少するようになる。
【００９６】
従って、前記メインスプリング１４０の圧縮変位が減少し補助スプリング２４０の引張変位が減少する場合には、図５に示されたように、メインスプリング１４０は加えられる振動の大きさに応じてポテンシャルエネルギーが増加するようになり、補助スプリング２４０は加えられる振動の大きさに応じて中立位置で最大値となるポテンシャルエネルギーが減少するようになる。
【００９７】
なお、図２５の（ｃ）のように、本発明の振動絶縁システムに下部方向への振動が加えられた際には、上部レールガード１２０が下降するため、メインスプリング１４０の圧縮変位は上部レールガード１２０によって圧縮が強くなり、中立位置よりも圧縮変位が増加し、補助スプリング２４０は、前記リンク部２３０によって引張変位が減少し、中立位置よりも引張変位量が減少するようになる。
【００９８】
従って、この場合には、図５に示されたように、メインスプリング１４０は加えられる振動の大きさに比例してポテンシャルエネルギーが増加し、補助スプリング２４０は加えられる振動の大きさに応じてポテンシャルエネルギーが減少するようになる。
即ち、前記負剛性装置２００は、前記メインスプリング１４０が圧縮又は引張変位量に応じて、前記メインスプリング１４０のポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）の変化が増加するのに対し、前記補助スプリング２４０のもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に応じて減少する変化が生じるように備えられることを意味する。
【００９９】
このように、垂直型メインスプリング１４０は、本発明の振動絶縁システムに加えられる上下振動がない場合には、最小値のポテンシャルエネルギーを保持し、前記上下振動が加えられた際には、その長さが圧縮されたり引っ張られ、ポテンシャルエネルギーは常に増加するようになる。
【０１００】
一方で、補助スプリング２４０は本発明の振動絶縁システムに加えられる上下振動がない場合には、最大値のポテンシャルエネルギーを保持し、前記上下振動が加えられた際には、その長さが常に圧縮されるため、ポテンシャルエネルギーは常に減少するようになる。
【０１０１】
従って、前記メインスプリング１４０と補助スプリング２４０とがもつポテンシャルエネルギーの和の曲線（図５の（Ｃ））は、メインスプリング１４０のみをもつ振動絶縁システムのポテンシャルエネルギー曲線（図５の（Ａ））より、変位による変化率が小さくなる。
【０１０２】
次に、メインスプリング１４０で使うスプリングが水平型である場合、図２６を参考にすると、（ｂ）のように前記振動絶縁システムに振動が伝わらない場合には、図５に示されたように、メインスプリング１４０と補助スプリング２４０は、前記中立位置に位置するようになり、メインスプリング１４０がもつポテンシャルエネルギーは最小値を維持し、補助スプリング２４０がもつポテンシャルエネルギーは最大値を維持するようになる。
【０１０３】
ここで、図２６の（ａ）のように、本発明の振動絶縁システムに上部方向への振動が加えられた際には、上部レールガード１２０が上昇するため、メインスプリング１４０は支持リンク１３０によって、即ち、Ｘ字型のリンクが上下方向に伸びてメインスプリング１４０の長さ方向には押し込まれて、引張変位が中立位置でよりも減少し、補助スプリング２４０は前記リンク部２３０によって引張変位が中立位置でよりも減少するようになる。
【０１０４】
従って、この場合にも、図５に示されたように、メインスプリング１４０は加えられる振動の大きさに応じてポテンシャルエネルギーが増加するようになり、補助スプリング２４０は加えられる振動の大きさに応じて中立位置で最大値となるポテンシャルエネルギーが減少するようになる。
【０１０５】
なお、図２６の（ｃ）のように、本発明の振動絶縁システムに下部方向への振動が加えられた際には、上部レールガード１２０が下降するため、メインスプリング１４０は支持リンク１３０によって、即ち、Ｘ字型のリンクが上下方向に縮まりメインスプリング１４０の長さ方向には伸びるようになり、引張変位が中立位置よりも増加し、補助スプリング２４０は前記リンク部２３０によって引張変位が中立位置でよりも減少するようになる。
【０１０６】
従って、前記メインスプリング１４０は引張変位が増加し、補助スプリング２４０は引張変位が減少するようになり、図５に示されたように、メインスプリング１４０は加えられる振動の大きさに応じてポテンシャルエネルギーが増加するようになり、補助スプリング２４０は加えられる振動の大きさに応じて中立位置で最大値となるポテンシャルエネルギーが減少するようになるのである。
【０１０７】
このように、前記水平型メインスプリング１４０は、本発明の振動絶縁システムに加えられる上下振動がない場合には、最小値のポテンシャルエネルギーを保持し、前記上下振動が加えられた際には、その長さが引っ張られたり圧縮され、ポテンシャルエネルギーは常に増加するようになる。
【０１０８】
一方で、補助スプリング２４０は、本発明の振動絶縁システムに加えられる上下振動がない場合には、最大値のポテンシャルエネルギーを保持し、前記上下振動が加えられた際には、その長さが常に圧縮されるため、ポテンシャルエネルギーは常に減少するようになる。
【０１０９】
従って、前記水平型メインスプリングを持つ場合にも、メインスプリング１４０と補助スプリング２４０とがもつポテンシャルエネルギーの和は、上述で図２５を用いて説明した垂直型サスペンションシステムの場合と同様に、ポテンシャルエネルギーの変化率が減少する特性をもつようになる。
【０１１０】
前記したように、前記メインスプリング１４０の形態が垂直型か水平型かによらず、本発明の振動絶縁システムのポテンシャルエネルギーの変位に対する変化率が減少するようになり、前記振動絶縁システムの固有振動数を下げることができ、設計値に応じて固有振動数を１Ｈｚ以下までに下げることができるのである。
【０１１１】
即ち、本発明に係る振動絶縁システムは、線形スプリングを使った前記補助スプリング２４０のポテンシャルエネルギーの変化量が前記システムのポテンシャルエネルギー変化率を減少させ、前記全体システムの運動エネルギーに対するポテンシャルエネルギーの時間当りの交換率が減少し、前記振動絶縁システムの固有振動数を１Ｈｚ以下までに下げることができることを意味する。
【０１１２】
一方、本発明の振動絶縁システムは、メインスプリング１４０と補助スプリング２４０、及び上部レールガード１２０と補助スプリング２４０とを連結するリンク部２３０の各々の形態と設置される位置は、多様に変更して設計できることは言うまでもなく、多様な変更を通じて、本発明は負剛性線形スプリングを使って、前記システムのポテンシャルエネルギー変化率を減少させて前記振動絶縁システムの固有振動数を下げることができる。
【０１１３】
ここで、図２７ないし図３８は、本発明の振動絶縁システムに備えられるメインスプリングの形態（引張スプリンクか又は圧縮スプリングか否か）、補助スプリングの形態（引張スプリングか圧縮スプリングか又は板スプリングか否か）、リンク部の形態（１段、２段、３段の区分か角切型か又は円筒型か否か）、リンク部の設置位置（上部レールガード、下部レールガード又は上部レールガードと下部レールガードとの間など）に変化を与え、本発明の振動絶縁システムの構成を示す図である。
【０１１４】
図２７ないし図３８を参照すると、メインスプリングと補助スプリングとが、圧縮スプリングであるか引張スプリングであるかを含み、リンク部の形態と設置位置とは関係なく、本発明の振動絶縁システムがもつポテンシャルエネルギーの変化が円滑に行なわれることで、前記振動絶縁システムの固有振動数を下げることができ、設計値の要求に応じて、前記固有振動数を１Ｈｚ以下とし、０Ｈｚの近くまで減少させることができる。
【０１１５】
図２７ないし図３２は、メインスプリングが垂直に設置された場合を示した。図２７ないし図３０では、圧縮スプリングが補助スプリングとして使われ、中立位置で圧縮スプリングが最大限に圧縮される。図３１ないし図３２では、引張スプリングが補助スプリングとして使われ、中立位置で引張スプリングが最大限に引っ張られる。図６ないし図１３を参照し、負剛性装置の多様な構成を説明してきたため、当業者は図２７ないし図３２の構成を容易に理解できると判断され、具体的な説明は省略する。
【０１１６】
一方、上述のように、本発明の振動絶縁システムは、各種車両に備えられる運転者用のシートに適用される振動絶縁システムに限定して説明したが、これに限らずに、道路走行時に生じる振動を抑制する車両サスペンションシステムや機械を支持する機械支持システムなどにも同様に適用されることができる。
【０１１７】
例えば、図１９ないし図２２に示すように、本発明の振動絶縁システム４００の動作原理が適用された前記負剛性装置５００が車両の車輪軸６１０の一側部に装着され、前記車両のタイヤから伝わる振動又は衝撃を絶縁させることができる構成を実現できる。
【０１１８】
なお、本振動絶縁システム４００は上記のような車両でない、振動を生じさせる機械類の場合、図２３と図２４に示されたように、機械から生じる振動や騒音を軽減するために、前記機械と前記機械との重量を支持する支持台間にも適用可能である。このとき、前記第１対象体７１０の上部には前記機械が位置してよく、前記第２対象体７２０の下部には前記支持台が位置してよい。
ここで、前記第１対象体７１０及び第２対象体７２０の上下相対運動によるメインスプリング７３０の引張変位量に応じて、前記メインスプリング７３０がもつポテンシャルエネルギーの変化が増加するのに対し、負剛性装置５００の補助スプリングがもつポテンシャルエネルギーは前記変位量に対応して減少する変化が生じるように備えられる。
【０１１９】
前記車両の車輪軸の一側部に装着された振動絶縁システムと、前記機械と機械との支持台間に装着された振動絶縁システムにおいて、前記補助スプリングのポテンシャルエネルギーの変化量が全体システムのポテンシャルエネルギー変化率を減少させ、前記システムの固有振動数を下げる動作原理については、図４を参照して上述した本発明の振動絶縁システムの動作原理と同様であるため、以下更なる説明は省略する。
【０１２０】
以上をまとめると、本発明は変位に応じたシステムのポテンシャルエネルギー変化率を低く維持するために、既存のシステムに負剛性装置を使う。メインスプリングのみを使う既存の、又は設計される振動絶縁装置に適用される負剛性装置は、負剛性装置のスプリング変位が第１対象体（質量）と第２対象体（支持台）との間の相対変位と直角をなすように、並列で装着されてよい（図４）。
【０１２１】
このとき、負剛性装置は、線形スプリングとそのスプリングの変位を第１対象体と第２対象体との間の相対変位と連動させるリンクを含むことができる。ここで、前記補助スプリングは、最初の設置時の引っ張られた又は圧縮された状態で設置され、前記第１対象体及び第２対象体の相対運動によって、初期の引張又は圧縮変位が緩和するとき、補助スプリングのポテンシャルエネルギーが減少するように構成されなければならない。前記既存システムのメインスプリングの圧縮または引張変位量に応じて、前記メインスプリングのポテンシャルエネルギー（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ）の変化が増加するのに対し、前記補助スプリングがもつポテンシャルエネルギーは変位量に応じて減少して両エネルギーの和であるシステム全体エネルギーは、その変化率が低下し、振動絶縁システムの固有振動数は極めて低い状態を保つことができるようになる。上述の実施形態では、引張スプリングと圧縮スプリングとが補助スプリングとして使われる場合のみを説明したが、引張スプリングや圧縮スプリングの以外の多様なスプリング又は別の弾性部材が使用されることができることは自明である。
【０１２２】
負剛性装置は、前記第１対象体の一側部に固定されて第１対象体の動きに沿ってともに上下運動をする上下運動リンク（第１リンク：５２１）、前記第１リンクの上下動きを補助スプリングの水平変位に変換するリンク（第２リンク：５２２）、第１リンクで第２リンクを経てスプリングの水平往復変位を可能とするスプリング案内支持リンク（第３リンク：５２３）、第３リンクの往復運動を拘束する支持部（ガイド：５３０）で構成されるのが一般的な形態である。既存システムの構造に従って第３リンクは省略された構造（図８、図９）、第３リンクが省略されて第１リンクと第２リンクが一つに結合された形態（図１０）、スプリングが第３リンクと第１リンクの役割を代りに行なう形態（図１２）、第１リンクと第２リンクとが結合された形態（図１３）など、多様な形態で設計されることができる。
【０１２３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識をもつ者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2012503159.tif 000032
【図３１】
2012503159.tif 000033
【図３２】
2012503159.tif 000034
【図３３】
2012503159.tif 000035
【図３４】
2012503159.tif 000036
【図３５】
2012503159.tif 000037
【図３６】
2012503159.tif 000038
【図３７】
2012503159.tif 000039
【図３８】
2012503159.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月6日(2010.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に相対運動する第１および第２対象体の間で伝わる振動を緩衝させ、中立位置でポテンシャルエネルギーが最小になる第１弾性部材と、
前記第１および第２対象体の相対運動に応じてポテンシャルエネルギーが変化する第２弾性部材と、
前記中立位置で前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーが最大になるように、前記第１対象体と前記第２弾性部材とを連結するリンク部と、
を含むことを特徴とする振動絶縁システム。
【請求項２】
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置から変化することによって、前記第１弾性部材のポテンシャルエネルギーは増加し、前記第２弾性部材のポテンシャルエネルギーは減少することを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項３】
前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは、前記中立位置で最小になり、
前記第１および第２対象体の相対位置が前記中立位置から変化することによって、前記第１および第２弾性部材の全体ポテンシャルエネルギーは増加することを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項４】
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に圧縮される圧縮スプリングを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項５】
前記圧縮スプリングは、前記第１方向とは異なる第２方向に変位することを特徴とする請求項４に記載の振動絶縁システム。
【請求項６】
前記第２方向は前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項５に記載の振動絶縁システム。
【請求項７】
前記圧縮スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項４に記載の振動絶縁システム。
【請求項８】
前記第２弾性部材は、前記中立位置で最大限に引っ張られる引張スプリングを含むことを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項９】
前記引張スプリングは、前記第１方向とは異なる第２方向に変位することを特徴とする請求項８に記載の振動絶縁システム。
【請求項１０】
前記第２方向は、前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項９に記載の振動絶縁システム。
【請求項１１】
前記引張スプリングは、回転できるように固定された一端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項８に記載の振動絶縁システム。
【請求項１２】
前記リンク部は、
前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクと、
前記第１リンクに連結されて前記第１リンクの移動方向を第２方向に転換するための第２リンクと、
一端が前記第２リンクに連結され、他端が前記第２弾性部材の一端に連結される第３リンクと、
を含み、
前記第２弾性部材の他端は固定されることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１３】
前記第２方向は、前記第１方向と垂直になることを特徴とする請求項１２に記載の振動絶縁システム。
【請求項１４】
前記第２弾性部材は前記第２方向に変位する引張スプリングを含み、
前記引張スプリングは前記中立位置で最大限に引っ張られることを特徴とする請求項１２に記載の振動絶縁システム。
【請求項１５】
前記第２弾性部材は前記第２方向に変位する圧縮スプリングを含み、
前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮されることを特徴とする請求項１２に記載の振動絶縁システム。
【請求項１６】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動する第１リンクを含み、
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、
前記圧縮スプリングの一端は前記第１リンクに連結され、
前記圧縮スプリングの他端は回転できるように固定されることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１７】
前記圧縮スプリングは前記中立位置で最大限に圧縮され、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ、固定された前記圧縮スプリングの前記他端を基準に回転しながら変位することを特徴とする請求項１６に記載の振動絶縁システム。
【請求項１８】
前記リンク部は、前記第１対象体に固定されて前記第１方向に移動し、湾曲部を備える第１リンクを含み、
前記第２弾性部材の一端は前記第１リンクの前記湾曲部と接しており、
前記第２弾性部材の他端は固定されることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項１９】
前記第２弾性部材はローラを介して前記湾曲部と接することを特徴とする請求項１８に記載の振動絶縁システム。
【請求項２０】
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記圧縮スプリングは圧縮状態を維持しつつ前記湾曲部と接し、
前記湾曲部は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮されるように形成されることを特徴とする請求項１９に記載の振動絶縁システム。
【請求項２１】
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、
前記第１および第２対象体の相対運動によって、前記引張スプリングは引張状態を維持しつつ前記湾曲部と接し、
前記湾曲部は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られるように形成されることを特徴とする請求項１８に記載の振動絶縁システム。
【請求項２２】
前記リンク部は、
前記第１対象体に回転できるように連結される第１リンクと、
前記第１リンクと連結され、前記第１および第２対象体の相対運動によって回転できるように、一端が回転できるように固定される第２リンクと、
を含み、
前記第２弾性部材の一端は前記第２リンクの他端に連結され、前記第２弾性部材の他端は回転できるように固定されることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【請求項２３】
前記第２弾性部材は引張スプリングを含み、
前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記引張スプリングが最大限に引っ張られる位置に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の振動絶縁システム。
【請求項２４】
前記第２弾性部材は圧縮スプリングを含み、
前記第２リンクの前記一端は、前記中立位置で前記圧縮スプリングが最大限に圧縮される位置に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の振動絶縁システム。
【請求項２５】
前記振動絶縁システムの固有振動数は１Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載の振動絶縁システム。
【国際調査報告】
2012503159.tif 000041
2012503159.tif 000042
2012503159.tif 000043
2012503159.tif 000044