JP2003202048A

JP2003202048A - 防振装置

Info

Publication number: JP2003202048A
Application number: JP2001397819A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Fujiwara; 敦洋藤原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP4275340B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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得る。【解決手段】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、このゴム状弾性部材３の中空内部
３０で前記第１、第２プレート１，２間に支持バネ５を
設けた。

Description

【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、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に示す実施形態では、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７
２０ｒｐｍ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／ｍ
ｍ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に示す実施例において、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Ｋ_１は、Ｋ_１＝３２Ｎ／ｍ
ｍ、ゴム状弾性部材３の静的圧縮バネＫ_２は、Ｋ_２＝１
６Ｎ／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実施例の防振装置を
符号Ａ、この実施例における支持バネ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、上述した実施例（符号Ａ）では、１
０Ｈｚ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、実施例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、実施例Ａの共振倍率は、支持バネのみの場合の１
０倍以上に比べて８倍前後となる。実施例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】上述した実施例では、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に示す別の実施形態では、先の実施形
態では中空内部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に示す実施形態においても、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。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。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、スト
ッパ１１はゴム状弾性部材３とつながらず、第１プレー
ト１の下面にのみ固着されたものであってもよい。な
お、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１
２Ｂ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は先の実施例を示す。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、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ので、ゴム状弾性部材だけ
の場合のようなへたりは生ぜす、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、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。

【００２７】また、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、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
に構成したものでは、上述した請求項１に記載の発明の
効果に加えて、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。

【００２８】さらに、固有振動数を１０Ｈｚ以下に設定
したものにあっては、低周波数の振動を発生する機械の
防振に有効であり、安価でかつ振動源に設置するのも容
易なものとなる。さらに、固有振動数を２〜３Ｈｚに設
定したものでは、空気バネのような空気源や配管等の付
属的設備も不要であり、一般産業用機械に簡単に装着す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好適な実施の形態を示す断面図。

【図２】図１の上半分の平面図。

【図３】他の実施形態を示す断面図。

【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】さらに別の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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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ことを特徴とする防振装置。
【請求項２】前記ゴム状弾性部材は中空の形状をした
ゴム製材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の
防振装置。
【請求項３】前記支持バネが金属バネであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の防振装置。
【請求項４】前記支持バネがコイルスプリングである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
載の防振装置。
【請求項５】前記第２プレートにオリフィスを形成し
たことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に
記載の防振装置。
【請求項６】前記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、ゴム状弾性部材の中空内部を液体封入部としたこ
とを特徴とする請求項５に記載の防振装置。
【請求項７】固有振動数を１０Ｈｚ以下に設定したこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の防振装置。
【請求項８】前記支持バネが、装置全体で支持する荷
重の半分以上を支持することを特徴とする請求項１ない
し７のいずれか１項に記載の防振装置。
【請求項９】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、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
うに構成したことを特徴とする防振装置。
【請求項１０】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ことを特徴とする請求項９に記
載の防振装置。
【請求項１１】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たことを
特徴とする請求項９又は１０に記載の防振装置。
【請求項１２】前記第１プレートに設けられたストッ
パはゴム状弾性部材とつながり、そ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てあることを特徴
とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の防振
装置。
【請求項１３】固有振動数を１０Ｈｚ以下に設定した
ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に
記載の防振装置。
【請求項１４】前記支持バネが、装置全体で支持する
荷重の半分以上を支持することを特徴とする請求項９な
いし１３のいずれか１項に記載の防振装置。