JPH088364Y2 - 防振装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、地震から建物や精密機械類を保護するた
め、或いは振動発生源が周囲に与える弊害を防止するた
めの防振装置に関し、特に、固定側と可動側との間に生
じる上下方向の相対変位は勿論のこと、水平方向の相対
変位にも対しても安定して効果的に対処し得る防振装置
に関する。

〔従来の技術〕

例えば、建物の土台や精密機械類或いは往復動機器等
の設置床である固定側と、建物や精密機械および往復動
機器等の可動側との間における水平および上下方向の相
対変位に対処するための防振装置としては、例えば、特
開昭54−134269号公報にみられるようなものが既に知ら
れている。

すなわち、このものは、建物の土台や精密機械類或い
は往復動機器等の設置床である固定側に対して設置され
る固定側部材と可動側を支持する可動側部材のそれぞれ
の対向面を球面凹部として形成し、これら球面凹部の間
にスチールボールを介在させて固定側部材に対して可動
側部材を所定位置に保つと共に、地震等で固定側部材に
加わった振動、或いは往復動機器等の振動発生源から可
動側部材に加わった振動のうちの水平方向分を、これら
球面凹部の間で転動するスチールボールにより遮断して
可動側部材或いは固定側部材に伝達するのを防止するよ
うにしている。

また、同時に、可動側部材上に上下方向へと向けて伸
縮可能のコイルスプリングを備えた弾性支持部材を装着
し、この弾性支持部材を介して建物や精密機械類或いは
往復動機器等を支持することで、前記振動のうちの垂直
方向分を弾性支持部材に内装した弾性機構であるコイル
スプリングで吸収してその振動の伝達を緩和するように
している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、かかる防振装置にあっては、水平方向に対す
る制振機構の振動系自体が球面凹部と当該球面凹部を転
動するスチールボールとで構成してあるために、これら
球面凹部の半径をR,スチールボールの半径をｒとしたと
きの振動系の固有振動数fnが、 となり、上式から分かるように、これら球面凹部の半径
Ｒとスチールボールの半径ｒが決まると「fn＝一定」と
なって、常に固有振動数が一定値を保つことから所謂ば
ね−質量系と同等の作用を行う。

その結果、可動側の固有振動数は、固定側と可動側間
の相対変位の大小即ち振幅の大小によって変化せず、し
たがって、加振振動数が可動側の固有振動数に一致する
と当該可動側が共振を起こすことになる。

そのために、可動側の固有振動数を考慮してその都度
球面凹部の半径Ｒとスチールボールの半径ｒを設計し直
すなり、或いは、どんな振動にも対処しようとするなら
ば共振防止用の減衰器の使用が必須となり、その結果、
固定側と可動側間の振動絶縁効果が阻害されて防振機能
が低下するという欠点をもつ。

また、上記に加えて、上下方向の防振機構としても、
コイルスプリングを内装した弾性支持部材を用いている
に過ぎないために支持力の方向が偏芯を起し易く、これ
により、支持荷重を安定して支えることができないので
荷重支持が不安定にならざるを得ないという欠点をも有
する。

したがって、この考案の目的は、水平方向の振動に対
して共振を起こすことなく、しかも、上下方向の振動に
対しても常に安定した荷重支持を行うことのできる防振
装置を提供することである 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的は、この考案によれば、固定側に設置する
固定側部材と、この固定側部材の上にスチールボールを
介して水平方向へと移動可能に載置した水平方向支持機
構である可動側部材と、この可動側部材の上に上下方向
へと向けて伸縮可能に装着した上下方向支持機構である
弾性支持部材とを通して可動側を支持するようにした防
振装置において、固定側部材の底部上面を中心部分から
外周側へと向かって直線状の登り勾配となる円錐状凹部
として形成し、この円錐状凹部の上に可動側部材を下部
に設けたスチールボールを介して転動自在に載置すると
共に、弾性支持部材を伸側へと向かって付勢する弾性機
構を内装した伸縮自在の内筒と外筒とで構成し、これら
内外筒の対向面に軸受部材を介装することによって達成
することができる。

〔作用〕

すなわち、可動側部材のスチールボールが載る固定側
部材の底部上面を中心部分から外周側へと向かって直線
状の登り勾配となる円錐状凹部として形成したことによ
り、固定側部材と可動側部材の水平方向への相対変位の
発生時における復元力（スチールボールが円錐状凹部の
中心位置に戻ろうとする力）は、両者の相対変位の大小
即ち振幅の大小に関係なく何処の位置にあろうとも常に
円錐状凹部の傾斜角θによって一義的に決まる一定値を
保つ。

したがって、可動側部材の固有振動数fnは、振幅をａ
とすると で与えられ、これにより、可動側に共振が生じて振幅が
大きくなろうとすると固有振動数fnが変化するので、当
該可動側に共振の生じる恐れはなくなる。

さらに、上記に加えて、上下方向の支持機構である弾
性支持部材が内外筒の間に介装した軸受部材を通して伸
縮動作し、これら内外筒と軸受部材とで可動側からの偏
芯荷重を吸収しつつ且つ同芯状態を保って円滑に動作す
る。

かくして、固定側と可動側の水平方向および垂直方向
の相対変位の発生に際して、そのときどきの振幅の大小
に関係なく常に安定した防振作用を行うことが可能にな
るのである。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいてこの考案による防振装置の
好ましい実施態様を説明する。

第１図は、この考案の一実施例に係る防振装置を示す
ものであって、当該防振装置は、固定側部材10と可動側
部材20および弾性支持部材30とからなっている。

固定側部材10は、例えば、建物の土台等の固定側Ｂに
対して設置されるもので、この実施例にあっては、凹状
ボックス型に形成されたハウジング11からなり、このハ
ウジング11の底部下面から突出する突起12を固定側Ｂに
埋設することで定着される。

上記ハウジング11における座部14の上面には、外周へ
と向かって直線状の登り勾配となる円錐状凹部13が形成
してあり、この円錐状凹部13の中心部分は、後に述べる
可動側部材20の大径スチールボール23の球面と同一の曲
率になるようにつくられている。

また、ハウジング11の内部は油室Ｏとなっていて、当
該油室Ｏ内には適宜量の潤滑油が入れてある。

一方、可動側部材20は中央本体部21と周辺鍔部とで構
成されており、中央本体部21の下部には、スナップリン
グ24で保持された球面保持具25,26を介して大径のスチ
ールボール23が転動自在に設けられている。

また、中央本体部21と球面保持具26の間には多数の小
径スチールボール27が収納されていて、これら小径のス
チールボール27を介して大径のスチールボール23を支持
することにより、大径のスチールボール23の回転摩擦力
を減じて円滑な転動を確保するようにしてある。

上記スチールボール23の一部は、可動側部材20におけ
る中央本体部21の下底から下方に向かって突出してお
り、このスチールボール23を固定側部材10の円錐状凹部
13上に載せることで可動側部材20を固定側部材10上に載
置している。

これにより、通常の状態において、重力の作用により
スチールボール23が同一曲率の円錐状凹部13の中心部分
に位置することになり、かくして、当該状態においてス
チールボール23が円錐状凹部13に及ぼす面圧を極力小さ
く保つと共に、この位置からスチールボール23が転動を
始めるときのショックをなくして円滑な作動を確保する
ことになる。

また、上記と併せて、ハウジング11の油室Ｏ内に入れ
た潤滑油が円錐状凹部13に対するスチールボール23の転
がり抵抗を減じ、これによって、スチールボール23がよ
り円滑に転動するようにしてある。

可動側部材20における周辺鍔部は、中央本体部21の下
面から水平方向へと固定側部材10のハウジング11を越え
て円板状に延伸している。

これにより、周辺鍔部は、可動側部材20の中央本体部
21と協同して下方に位置する固定側部材10の円錐状凹部
13を上方から覆うカバーとしての役目を果たすようにし
てある。

さらに、弾性支持部材30は、可動側部材20における中
央本体部21の上端外周に下端を取り付けた内筒31と、当
該内筒31を覆って上方から伸縮自在に被嵌した有底状の
外筒33とを備え、これら内外筒31,33が外筒33の内周面
に固着した軸受部材34を介して摺動自在に摺接してい
る。

なお、軸受部材34は、この実施例において、外筒33の
内周面に固着してあるが、これに代えて、内筒31の外周
面側に固着するようにしてもよいことは言うまでもな
い。

内筒31の上端には、その開口部を覆うようにして上面
にプレート部材35を備えた弾性体32が取り付けてあり、
この弾性体32と可動側部材20の中央本体部21とで区画さ
れた内筒31の内部が弾性機構をかたちづくる空気ばね室
Ａとなっている。

外筒33は、その上面で例えば建物の床等の可動側Ｆを
支え、この状態において、当該外筒33の上部内面が内筒
31側における弾性体32のプレート部材35に当接し、空気
ばね室Ａのばね作用で可動側Ｆを弾性的に支持してい
る。

かくして、以上のように構成された防振装置は、以下
に述べるようにして動作する。

すなわち、地震等の振動発生源のない通常の状態にあ
っては、重力の作用により可動側部材20の大径のスチー
ルボール23が、固定側部材10における円錐状凹部13の中
心部分に位置する所定位置を保っている。

また、弾性支持部材30は、内筒31と外筒33の間に介装
した軸受部材34により可動側Ｆからの偏芯荷重を吸収し
つつ、かつ、内筒31に設けた弾性体32を通して受ける空
気ばね室Ａのばね作用で上下方向の荷重を安定的に支持
している。

そして、この状態から地震等が発生して固定側Ｂに振
動が生じると、当該振動中の水平方向分の振動に伴い固
定側部材10の円錐状凹部13が、可動側Ｆの慣性によりス
チールボール23を転動させつつ可動側部材20に対して水
平方向に相対変位を起こし、それにより、固定側Ｂに生
じた水平方向の振動を吸収して当該振動の可動側Ｆへの
伝達を極力軽減する。

なお、上記固定側部材10の水平方向への振動に際して
は、スチールボール23が円錐状凹部13の中心部分から外
周に向かって転動することになるが、円錐状凹部13の中
心部分がスチールボール23の球面と同一の曲率になるよ
うにつくられているので、スチールボール23がその部分
を円滑に転動し、したがって、ショックなくしかも極め
て微細な水平方向への振動に対しても円滑に対処し得
る。

また、固定側Ｂと可動側Ｆとの相対変位によって生じ
る復元力即ちスチールボール23が円錐状凹部13の中心部
分に戻ろうとする力は、固定側Ｂと可動側Ｆとの間の相
対変位の大小即ち振幅の大小に関係なく、何処の位置に
あろうとも円錐状凹部の傾斜角θによって一義的に決ま
る一定値を保つために、先に「問題点を解決するための
手段」の「作用」の項で述べたように、可動側Ｆに共振
が生じて振幅が大きくなろうとすると固有振動数が変化
し、これによって、可動側Ｆに共振の生じる恐れはな
い。

一方、地震等の発生により固定側Ｂに生じた振動中の
上下方向分の振動に対しては、弾性支持部材30の内外筒
31,33が軸受部材34を介して上下方向にのみ伸縮動作
し、それにより、軸受部材34を通して可動側Ｆの偏芯し
た縦揺れを阻止しつつ空気ばね室Ａのばね作用で当該振
動の可動側Ｆへの伝達を安定した状態で軽減する。

かくして、地震等により固定側Ｂに生じたあらゆる方
向の振動は、この防振装置により緩衝されて可動側Ｆへ
と軽減されたかたちで伝達されることになるのである。

また、地震等の振動源が治まれば、固定側部材10にお
ける円錐状凹部13の斜面効果により、可動側部材20のス
チールボール23が当該円錐状凹部13の中心部分に向かっ
て転動しつつ復帰し、初期の静止状態に戻って次の地震
等の発生に備える。

第２図は、この考案に係る防振装置の他の実施例を示
すものであって、その基本的な構成は前記した第１図の
実施例の場合と全く異ならず、単に、弾性支持部材30に
おける弾性機構の構成を異にするだけである。

すなわち、この第２図の実施例における弾性支持部材
30は、先に実施例の場合と同様に、可動側部材20におけ
る中央本体部21の上端外周に下端を取り付けた内筒31
と、当該内筒31を覆って上方から伸縮自在に被嵌した有
底状の外筒33とを有し、これら内外筒31,33が両者の間
に設けた軸受部材34を通して互いに摺動自在に摺接して
いる。

そして、これら可動側部材20における中央本体部21の
上面と外筒33の上部下面との間に位置して弾性機構をか
たちづくるベロー式の空気ばね36を介装したのである。

したがって、この第２図の弾性支持部材30もまた、地
震等の発生により固定側Ｂに生じた振動中の上下方向振
動に対し、内外筒31,33と両者の間に設けた軸受部材34
とで可動側Ｆの偏芯した縦揺れを阻止しつつ、空気ばね
36のばね作用で当該振動の可動側Ｆへの伝達を安定した
状態で軽減する。

また、第３図は、この考案に係る防振装置のさらに他
の実施例を示すものであって、その基本的な構成は前記
した第１図および第２図の何れの実施例の場合とも全く
異ならず、単に弾性支持部材30における弾性機構の構成
のみを異にするだけである。

すなわち、この第３図の実施例における弾性支持部材
30は、先の何れの実施例の場合とも同様に、可動側部材
20における中央本体部21の上端外周に下端を取り付けた
内筒31と、当該内筒31を覆って上方から伸縮自在に被嵌
した有底状の外筒33とを有し、これら内外筒31,33が両
者の間に設けた軸受部材34を通して互いに摺動自在に摺
接している。

そして、これら可動側部材20における中央本体部21の
上面と外筒33の上部下面との間に位置して弾性機構をか
たちづくるコイルスプリング37を介装したのである。

したがって、この第３図の弾性支持部材30もまた、先
の第１図および第２図の実施例の場合と同様に、地震等
の発生により固定側Ｂに生じた振動中の上下方向振動に
対し、内外筒31,33と両者の間に設けた軸受部材34とで
可動側Ｆの偏芯した縦揺れを阻止しつつ、コイルスプリ
ング37のばね作用で当該振動の可動側Ｆへの伝達を安定
した状態で軽減することになる。

なお、これまで述べた各実施例の説明に際しては、主
としてこの考案の防振装置を建物の免震マウントとして
使用した場合について述べてきたが、これに代えて、例
えば、精密機械類の防振マウントや振動発生源である往
復動機器等からの振動伝播防止用マウントとしても使用
し得ることは勿論であり、この場合にあっても、単に振
動源が固定側Ｂから可動側Ｆに変わるだけでその作用は
前記したところと異なることはなく、したがって、その
説明は省略する。

〔考案の効果〕

以上述べたように、この考案の防振装置によれば、以
下に記すような効果を発揮し得る。

可動側部材のスチールボールが載る固定側部材の底
部上面を外周に向って直線状の登り勾配となる円錐状凹
部として構成したので、固定側と可動側の水平方向への
相対変位発生時における復元力が、両者の相対変位の大
小即ち振幅の大小に関係なく何処の位置にあろうとも常
に円錐状凹部の傾斜角によって一義的に決まることにな
り、その結果、可動側に共振が生じて振幅が大きくなろ
うとするとその固有振動数が変化して可動側の振動に共
振が発生するのを未然に防止することができる。

その結果、防振装置の設計に際して、振動系におけ
る可動側の固有振動数に全く考慮を払うことなく、所期
した減衰作用の下で効果的に防振し得る利点がある。

さらに、上記に加えて、可動側部材上に上下方向へ
と向けて装着した上下方向の支持機構ある弾性支持部材
を、伸側に向かって付勢する弾性機構を内装した伸縮自
在の内外筒で構成し、かつ、これら内外筒の摺接面に軸
受部材を介装したことにより、可動側からの偏芯荷重を
当該軸受部材の摺接面で吸収しつつ弾性支持部材が同芯
状態を保って円滑に伸縮動作することになり、したがっ
て、固定側と可動側との間にはその軸線方向に沿う上下
動のみが許容されて両者間における上下動が所謂偏芯さ
れて招来される危惧がなく、常に安定した弾性支持機能
を発揮することができるい利点をも有する。

また、以上のことが相俟って、固定側と可動側との
間に生じた小さな変位は勿論のこと大きな変位に対して
も、所期した減衰作用の下で常に安定してかつ効果的に
対処することが可能になるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る防振装置の一実施例を示す縦
断正面図、第２図は、この考案の他の実施例を示す一部
縦断正面図、第３図は、この考案のさらに別の実施例を
示す一部縦断正面図である。 〔符号の説明〕 10…固定側部材、13…円錐状凹部、20…可動側部材 21…中央本体部、23…スチールボール、30…弾性支持部
材 31…内筒、32…弾性体、33…外筒 34…軸受部材、36…空気ばね、37…コイルスプリング Ａ…空気室、Ｂ…固定側、Ｆ…可動側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 緑川 浩史 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)考案者 鎮目 武治 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社相模工場内 (56)参考文献 特開 昭54−134269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−19734（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−12144（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−2095（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−21318（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側に設置する固定側部材と、この固定
   側部材の上にスチールボールを介して水平方向へと移動
   可能に載置した水平方向支持機構である可動側部材と、
   この可動側部材の上に上下方向へと向けて伸縮可能に装
   着した上下方向支持機構である弾性支持部材とを通して
   可動側を支持するようにした防振装置において、固定側
   部材の底部上面を中心部分から外周側へと向かって直線
   状の登り勾配となる円錐状凹部として形成し、この円錐
   状凹部の上に可動側部材を下部に設けたスチールボール
   を介して転動自在に載置すると共に、弾性支持部材を伸
   側へと向かって付勢する弾性機構を内装した伸縮自在の
   内筒と外筒とで構成し、これら内外筒の対向面に軸受部
   材を介装したことを特徴とする防振装置。
2. 【請求項２】弾性支持部材に内装した弾性機構が、可動
   側部材における中央本体部と、当該中央本体部に連設し
   た内筒と、この内筒の上端を塞ぐと共に外筒の底部に当
   接する弾性体とで区画した空気室で構成されている実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の防振装置。
3. 【請求項３】弾性支持部材に内装した弾性機構が、可動
   側部材における中央本体部と外筒の底部との間に介装し
   た空気ばねで構成されている実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の防振装置。
4. 【請求項４】弾性支持部材に内装した弾性機構が、可動
   側部材における中央本体部と外筒の底部との間に介装し
   たコイルスプリングで構成されている実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の防振装置。