WO2016013054A1 - 緩衝装置 - Google Patents

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cushioning
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    • F16F2236/04—Compression
    • F16F2236/045—Compression the spring material being generally enclosed

Definitions

  • the present invention relates to a shock absorber.
  • the present invention particularly relates to a shock absorber that has both high strength rigidity and good damping characteristics, a shock absorber that can realize a light weight and a small size, a shock absorber that does not cause degassing, or a shock absorber that has stable temperature characteristics.
  • Patent Document 1 discloses a hysteretic damper provided with a self-restoring ability of a shape by a tensile force of a superelastic alloy.
  • the hysteretic damper includes a first superelastic alloy member on which a tensile force acts during tension, and a second superelastic alloy member on which a tensile force acts upon compression, and includes a first superelastic alloy member and a second superelastic alloy member. It is said that it has a structure in which a damper shape is self-restored by a superelastic alloy member, and the characteristics during tension and compression can be freely set.
  • shock absorbers The basic characteristics required for shock absorbers include the ability to dampen vibration while maintaining high strength and rigidity, and stable temperature characteristics. Furthermore, it is required to be lightweight and small, and to be less degassed. However, for example, a shock absorber that is suitable for aerospace applications and is light and small, and has both high strength rigidity and good damping characteristics has not always been provided. In the case of aerospace applications, it is necessary to consider degassing from the shock absorber, and it is also necessary to consider stabilization of temperature characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a shock absorber that has both high strength rigidity and good damping characteristics. Another object of the present invention is to provide a shock absorber capable of realizing a light weight and a small size. Another object of the present invention is to provide a shock absorber that is free from the risk of outgassing. Another object of the present invention is to provide a shock absorber having stable temperature characteristics.
  • a shock absorber that connects the first member and the second member and can be applied to the shock between the first member and the second member.
  • the first cushioning material and the second cushioning material and the first member are arranged in the order of the first cushioning material, the first member, and the second cushioning material, and the holding connection mechanism is Stress is applied to the first buffer material and the second buffer material by sandwiching the first buffer material, the first member, and the second buffer material from outside the first buffer material and the second buffer material.
  • a shock absorber that holds the first member while connecting and connects the first member and the second member .
  • the holding connection mechanism includes a first coupler located on the first surface side and a second coupler located on the second surface side, and the first coupler is located between the plate member and the first coupler.
  • the first cushioning material and the second cushioning material may be composed of a plurality of columnar cushioning materials, and the plurality of columnar cushioning materials may be arranged around the first connection portion and the second connection portion.
  • the first cushioning material and the second cushioning material are made of a cylindrical cushioning material having a through hole between an upper surface and a bottom surface, and the first connection portion and the second connection portion are the cylindrical cushioning material. The through holes may be connected.
  • the holding connection mechanism includes a first holding portion disposed on the first surface side, a second holding portion disposed on the second surface side, and the first holding portion and the second holding portion through the through hole.
  • the first buffer material and the second buffer material are composed of a plurality of plate-shaped buffer materials, each of the plurality of plate-shaped buffer materials is bent, and one end of the first buffer material is connected to the first buffer material.
  • the plate-like cushioning material may be stressed by fixing to one member and fixing the other end to the first holding part or the second holding part.
  • the first buffer material and the second buffer material may be a single crystal shape memory alloy, and the single crystal shape memory alloy is austenite at the operating environment temperature and becomes martensite when stress is applied. There may be.
  • the stress applied to the first cushioning material and the second cushioning material while the first member is held between the first cushioning material and the second cushioning material is such that the single crystal shape memory alloy is martensitic. You may adjust the said holding
  • the shock absorber 100 is shown, (a) is an exploded perspective view, (b) is an assembled perspective view. A cross-sectional view of the shock absorber 100 is shown. It is the photograph which showed the state which assembled the shock absorber 100 partially. It is the photograph which showed the state which assembled the shock absorber 100 partially. 4 is a photograph showing a state in which the shock absorber 100 is assembled. 4 is a photograph showing a state in which the shock absorber 100 is disposed between the first member 110 and the second member 120. It is a graph which shows the stress versus strain characteristic of a copper-aluminum-nickel series single crystal shape memory alloy. It is a graph which shows the result of an impact test, and shows the time response of acceleration with and without the shock absorber 100.
  • shock absorber 200 is shown, (a) is an exploded perspective view, (b) is an assembled perspective view. A perspective view of shock absorber 300 is shown.
  • FIG. 1 shows a shock absorber 100.
  • 1A is an exploded perspective view
  • FIG. 1B is an assembled perspective view.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the shock absorber 100.
  • 3 and 4 are photographs showing a state in which the shock absorber 100 is partially assembled
  • FIG. 5 is a photograph showing a state in which the shock absorber 100 is assembled.
  • FIG. 6 is a photograph showing a state in which the shock absorber 100 is disposed between the first member 110 and the second member 120.
  • the shock absorber 100 is a shock absorber that connects the first member 110 and the second member 120 and can be applied to the shock between the first member 110 and the second member 120.
  • the second member 120 is a main body (housing) of a device that is difficult to avoid vibrations and impacts applied to the main body, such as an artificial satellite, and the first member 110 is fixed to the main body (housing) such as a precision instrument. And it is a support member of the built-in device which wants to avoid the propagation of vibration and the like from the main body as much as possible. Propagation of vibration or impact applied to the second member 120 to the first member 110 is suppressed by disposing the shock absorber 100 between the second member 120 and the first member 110.
  • the shock absorber 100 includes a first shock absorber 130, a second shock absorber 140, and a holding connection mechanism.
  • the first cushioning material 130, the second cushioning material 140, and the first member 110 are arranged in the order of the first cushioning material 130, the first member 110, and the second cushioning material 140.
  • the first member 110 is held by being sandwiched from the outside of the second buffer material 140. That is, the holding connection mechanism holds the first member 110 via the first buffer material 130 and the second buffer material 140.
  • the holding connection mechanism is connected to the second member 120. Therefore, the first member 110 held by the holding connection mechanism is supported by the second member 120 via the holding connection mechanism, and is applied to the second member 120 by the first buffer material 130 and the second buffer material 140. The generated vibration or impact is absorbed, and propagation of vibration or the like to the first member 110 is suppressed.
  • the structure of the shock absorber 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be described in more detail.
  • the first member 110 is a plate member having a first surface 112 and a second surface 114 that is the opposite surface of the first surface 112, and the first member 110 that is the plate member is changed from the first surface 112 to the second surface 114. It has a through-hole 116 that reaches.
  • the holding connection mechanism has a first coupler 150 located on the first surface 112 side and a second coupler 160 located on the second surface 114 side.
  • the first coupler 150 includes a first holding unit 152 and a first connection unit 154
  • the second coupler 160 includes a second holding unit 162 and a second connection unit 164.
  • the first holding part 152 holds the first cushioning material 130 between the first member 110, which is a plate material, and the first connecting part 154 is connected to the second coupler 160 through the through hole 116.
  • the second holding portion 162 holds the second cushioning material 140 between the first member 110 that is a plate material, and the second connecting portion 164 is connected to the first coupler 150 through the through hole 116.
  • the first cushioning material 130 is composed of a plurality of columnar cushioning materials, and the plurality of columnar cushioning materials are movably held in the holes 172 formed in the first collar 170. Since the plurality of columnar cushioning materials are held in the holes 172 of the first collar 170, the first cushioning material 130 is disposed around the first connection portion 154. One end of the columnar first cushioning material 130 is in contact with the bottom surface of the hole 172, and the other end is in contact with the first holding portion 152 of the first coupler 150. By tightening the bolt 190, the first coupler 150 is pressed in the direction of the first member 110 to hold the first member 110, and the first cushioning material 130 receives stress.
  • the second cushioning material 140 is composed of a plurality of columnar cushioning materials, and the plurality of columnar cushioning materials are movably held in the holes 182 formed in the second collar 180. By holding the plurality of columnar cushioning materials in the holes 182 of the second collar 180, the second cushioning material 140 is disposed around the second connection portion 164. One end of the columnar second cushioning material 140 abuts on the bottom surface of the hole 182, and the other end abuts on the second holding part 162 of the second coupler 160. By tightening the bolt 190, the second coupler 160 is pressed in the direction of the first member 110 to hold the first member 110, and the second cushioning material 140 receives stress.
  • the first cushioning material 130 becomes the first holding portion 152 and the plate material.
  • the second cushioning material 140 receives stress between the second holding part 162 and the plate material.
  • the further tightening force does not act on the first cushioning material 130 and the second cushioning material 140, and the first cushioning material 130 and The stress which the 2nd shock absorbing material 140 receives is restrict
  • the first shock absorbing material 130 and the second shock absorber 100 and the second shock absorber 100 are in a neutral state where no vibration or the like is applied. A certain stress is applied to the buffer material 140.
  • a single crystal shape memory alloy may be mentioned. Specifically, a copper / aluminum / nickel-based single crystal shape memory alloy is preferable.
  • the single crystal shape memory alloy is preferably austenite at the operating environment temperature and becomes martensite when stress is applied.
  • FIG. 7 is a graph showing stress versus strain characteristics of a copper / aluminum / nickel single crystal shape memory alloy.
  • the stress-strain characteristic in FIG. 7 shows hysteresis when the stress is increased from 0 to 300 MPa and then decreased until the stress becomes 0 MPa.
  • the copper / aluminum / nickel single crystal shape memory alloy is in an austenite state in which the strain increases in proportion to the stress from the O point to the A point, and a little stress is applied from the A point to the B point. It becomes a martensite state which is greatly distorted by the increase.
  • point B maximum strain
  • the shock absorber 100 uses a shape memory alloy that enters a martensite state when stress is applied as the first shock absorber 130 and the second shock absorber 140. That is, the shock absorber 100 is disposed between the first member 110 and the second member 120, and in the neutral state where vibration or the like is not applied, the first shock absorber 130 and the second shock absorber 140 are in a martensitic state. Stress is applied in advance.
  • the stress applied in advance that is, the stress applied to the first buffer material 130 and the second buffer material 140 in a state where the first member 110 is held between the first buffer material 130 and the second buffer material 140 is a single crystal shape memory alloy. Is preferably in the middle of the stress range in the martensitic state. That is, it is preferable that the stress applied in advance is an intermediate value of each stress at points A and D in FIG. 7 or an intermediate value of each stress at points B and C.
  • the value of stress applied in advance can be set by adjusting the holding connection mechanism.
  • the lengths of the first connecting portion 154 of the first coupler 150 and the second connecting portion 164 of the second coupler 160, and the lengths of the first shock absorbing material 130 and the second shock absorbing material 140 are set as follows.
  • the strain of the buffer material 130 and the second buffer material 140 can be about 4.5%, the stress range in the martensite state can be set to the middle.
  • a shape memory alloy is used for the first shock absorber 130 and the second shock absorber 140, and stress is applied in advance to bring the shape memory alloy into the martensite state. And good damping characteristics can be obtained while maintaining high strength and rigidity.
  • a single crystal shape memory alloy particularly a copper / aluminum / nickel single crystal shape memory alloy is used as the first buffer material 130 and the second buffer material 140
  • the strain range in the martensite state is as large as 9%, and the stress of hysteresis Since the range is narrow, even with a small stress change, the amount of strain change is large, and efficient attenuation can be realized. As a result, the device can be easily reduced in weight and size.
  • the temperature characteristics of the shock absorber 100 can be stabilized. Further, since the shock absorber 100 can be made entirely of metal, it is possible to obtain a device that does not have to worry about degassing.
  • FIGS. 8 to 10 are graphs showing the results of an impact test in which the vibration state of the first member 110 is tested when an impact is applied to the second member 120.
  • FIG. 8 shows the time response of the acceleration of the first member 110.
  • FIG. 9 shows the frequency response of the acceleration of the first member 110, and
  • FIG. 10 shows the frequency response of the response acceleration of the first member 110 with and without the shock absorber 100, respectively. It can be seen that when the shock absorber 100 is present, the absolute value of acceleration is smaller than when the shock absorber 100 is absent, and both acceleration and response acceleration are reduced in a high frequency region of 1 kHz or higher.
  • FIG. 11 is a graph showing the results of the random vibration test, and shows the frequency response of the response magnification with and without the shock absorber 100.
  • FIG. It can be seen that when the shock absorber 100 is present, the maximum value of the response magnification is greatly reduced and the peak value is shifted to the low frequency side as compared with the case where the shock absorber 100 is not present.
  • the shock absorber 100 can reduce vibration and impact, and in particular, can reduce vibration in a high frequency region of 1 kHz or higher.
  • the third buffer material 230 and the fourth buffer material 240 may be configured as in the shock absorber 200 shown in FIG. In FIG. 12, (a) is an exploded perspective view, and (b) is an assembled perspective view.
  • the shock absorber 200 eliminates the first collar 170 and the second collar 180 in the shock absorber 100 and applies the third shock absorber 230 and the fourth shock absorber 240 in place of the first shock absorber 130 and the second shock absorber 140. It is.
  • the third cushioning material 230 and the fourth cushioning material 240 are cylindrical cushioning materials having a through hole 232 and a through hole 242 between the upper surface and the bottom surface, respectively, and the first connection portion 154 and the second connection portion 164 are The cylindrical buffer material is connected through the through hole 232 and the through hole 242. Also with the shock absorber 200, the same effect as the shock absorber 100 can be obtained.
  • the first member 110 is a plate material having a first surface 112 and a second surface 114 opposite to the first surface 112, and the plate material is a first material.
  • a through-hole 116 that reaches the second surface 114 from the surface 112 is provided.
  • the holding connection mechanism includes a third holding portion 352 arranged on the first surface 112 side, a fourth holding portion 362 arranged on the second surface 114 side, and the third holding portion through the through hole 116.
  • the fifth cushioning material 330 and the sixth cushioning material 340 are composed of a plurality of plate-like cushioning materials, each of the plurality of plate-like cushioning materials is bent, one end is fixed to the first member 110, and the other end is third. It is fixed to the holding part 352 or the fourth holding part 362. Thereby, a stress is applied to the plate-like cushioning material.
  • the 5th shock absorbing material 330 and the 6th shock absorbing material 340 of the shock absorber 300 are plate-shaped, and are changed to a martensite state by a bending stress.
  • the first shock absorber 130 and the second shock absorber 140 of the shock absorber 100 or the third shock absorber 230 and the fourth shock absorber 240 of the shock absorber 200 are different from being transferred to the martensite state by the compressive force.
  • the buffer device 300 is superior to the buffer device 100 or the buffer device 200 in buffering in a low frequency region. Other effects are the same as those of the shock absorber 100 or the shock absorber 200.
  • SYMBOLS 100 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Shock absorber 110 ... 1st member, 112 ... 1st surface, 114 ... 2nd surface, 116 ... Through-hole, 120 ... 2nd member, 130 ... 1st buffer material, 140 ... 2nd buffer material, 150 ... First coupler 152... First holding portion 154... First connecting portion 160... Second coupler 162. Second holding portion 164. Second connecting portion 170 ... First color 172. 180, second collar, 182, second collar hole, 190, bolt, 192, fitting surface, 200, shock absorber, 230, third cushioning material, 232, through-hole in third cushioning material, 240 4th buffer material, 242 ... 4th buffer material through-hole, 300 ... Buffer device, 330 ... 5th buffer material, 340 ... 6th buffer material, 352 ... 3rd holding part, 362 ... 4th holding part, 370 ... Connection part.

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Abstract

　高い強度剛性と良好な減衰特性を兼ね備えた緩衝装置、軽量小型を実現できる緩衝装置、脱ガスの心配がない緩衝装置、安定した温度特性を有する緩衝装置を提供する。　第１部材（１１０）と第２部材（１２０）とを接続し、それらの緩衝に適用可能な緩衝装置であって、第１緩衝材（１３０）および第２緩衝材（１４０）と、前記第１緩衝材（１３０）および前記第２緩衝材（１４０）を介して前記第１部材（１１０）を保持し、前記第２部材（１２０）に接続される保持接続機構と、を有し、前記第１緩衝材（１３０）、前記第１部材（１１０）、前記第２緩衝材（１４０）の順に配置され、前記保持接続機構が、前記第１緩衝材（１３０）および前記第２緩衝材（１４０）の外側から、前記第１緩衝材（１３０）、前記第１部材（１１０）および前記第２緩衝材（１４０）を挟むことで、前記第１緩衝材（１３０）および前記第２緩衝材（１４０）に応力を加えつつ前記第１部材（１１０）を保持する。

Description

緩衝装置
　本発明は、緩衝装置に関する。本発明は、特に、高い強度剛性と良好な減衰特性を兼ね備えた緩衝装置、軽量小型を実現できる緩衝装置、脱ガスの心配がない緩衝装置、または安定した温度特性を有する緩衝装置に関する。
　たとえば、特許文献１は、超弾性合金の引張力により形状の自己復元能力を付与した履歴型ダンパーを開示する。当該履歴型ダンパーは、引張時に引張力が作用する第１の超弾性合金部材と、圧縮時に引張力が作用する第２の超弾性合金部材とを備え、第１の超弾性合金部材および第２の超弾性合金部材によりダンパー形状の自己復元を行う構造を有し、引張時と圧縮時の特性を自由に設定可能にできるとされている。
特開２０１２－１９７８６４号公報
　緩衝装置に要求される基本特性として、高い強度剛性を維持しつつ振動を減衰することができること、温度特性が安定していること等を挙げることができるが、航空宇宙分野で用いられる緩衝装置には、さらに、軽量小型であること、脱ガスが少ないこと等も要求される。しかし、たとえば航空宇宙用途に適した、軽量小型で、かつ、高い強度剛性と良好な減衰特性を兼ね備えた緩衝装置が、従来必ずしも提供されている訳ではなかった。また、航空宇宙用途の場合、緩衝装置からの脱ガスに配慮する必要があり、温度特性の安定化についても考慮する必要がある。
　本発明の目的は、高い強度剛性と良好な減衰特性を兼ね備えた緩衝装置を提供することにある。また、本発明の目的は、軽量小型を実現できる緩衝装置を提供することにある。また、本発明の目的は、脱ガスの心配がない緩衝装置を提供することにある。また、本発明の目的は、安定した温度特性を有する緩衝装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、第１部材と第２部材とを接続し、前記第１部材と前記第２部材との間の緩衝に適用可能な緩衝装置であって、第１緩衝材および第２緩衝材と、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材を介して前記第１部材を保持し、前記第２部材に接続される保持接続機構と、を有し、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材と前記第１部材とが、前記第１緩衝材、前記第１部材、前記第２緩衝材の順に配置され、前記保持接続機構が、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材の外側から、前記第１緩衝材、前記第１部材および前記第２緩衝材を挟むことで、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材に応力を加えつつ前記第１部材を保持し、前記第１部材と前記第２部材とを接続する緩衝装置を提供する。
　前記第１部材が、第１面、および前記第１面の反対面である第２面を有する板材であり、前記板材が、前記第１面から前記第２面に達する貫通孔を有する場合、前記保持接続機構が、前記第１面側に位置する第１カプラと、前記第２面側に位置する第２カプラとを有し、前記第１カプラが、前記板材との間に前記第１緩衝材を保持する第１保持部と、前記貫通孔を通して前記第２カプラに接続される第１接続部とを有し、前記第２カプラが、前記板材との間に前記第２緩衝材を保持する第２保持部と、前記貫通孔を通して前記第１カプラに接続される第２接続部とを有し、前記第１接続部と前記第２接続部とが接続されることで、前記第１緩衝材が第１保持部と前記板材との間で前記応力を受け、前記第２緩衝材が第２保持部と前記板材との間で前記応力を受けるものであってもよい。この場合、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、複数の柱状緩衝材からなり、前記複数の柱状緩衝材が、前記第１接続部および前記第２接続部の周りに配置されてもよい。あるいは、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、上面および底面の間に貫通孔を有する円筒状緩衝材からなり、前記第１接続部および前記第２接続部が、前記円筒状緩衝材の前記貫通孔を通して接続されてもよい。
　前記第１部材が、第１面、および前記第１面の反対面である第２面を有する板材であり、前記板材が、前記第１面から前記第２面に達する貫通孔を有する場合、前記保持接続機構が、前記第１面側に配置される第１保持部と、前記第２面側に配置される第２保持部と、前記貫通孔を通して前記第１保持部および前記第２保持部を接続する接続部とを有し、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、複数の板状緩衝材からなり、前記複数の板状緩衝材のそれぞれを撓ませ、一端を前記第１部材に固定し、他端を前記第１保持部または前記第２保持部に固定することで、前記板状緩衝材に応力を加えるものであってもよい。
　前記第１緩衝材および第２緩衝材が、単結晶形状記憶合金であってもよく、前記単結晶形状記憶合金が、作動環境温度でオーステナイトであり、応力が加えられてマルテンサイトになるものであってもよい。この場合、前記第１部材を前記第１緩衝材および前記第２緩衝材の間に保持した状態で前記第１緩衝材および前記第２緩衝材に加わる応力が、前記単結晶形状記憶合金がマルテンサイト状態にある応力範囲の中位になるよう前記保持接続機構を調整してもよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
緩衝装置１００を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図である。 緩衝装置１００の断面図を示す。 緩衝装置１００を一部組立てた状態を示した写真である。 緩衝装置１００を一部組立てた状態を示した写真である。 緩衝装置１００を組立てた状態を示した写真である。 第１部材１１０と第２部材１２０の間に緩衝装置１００を配置した状態を示した写真である。 銅・アルミニウム・ニッケル系単結晶形状記憶合金の応力対歪特性を示すグラフである。 衝撃試験の結果を示すグラフであり、加速度の時間応答を緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。 衝撃試験の結果を示すグラフであり、加速度の周波数応答を緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。 衝撃試験の結果を示すグラフであり、応答加速度の周波数応答を緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。 ランダム振動試験の結果を示すグラフであり、応答倍率の周波数応答を緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。 緩衝装置２００を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図である。 緩衝装置３００の斜視図を示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
（実施形態１）
　図１は、緩衝装置１００を示す。図１において、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図である。図２は、緩衝装置１００の断面図を示す。図３および図４は、緩衝装置１００を一部組立てた状態を示した写真であり、図５は、緩衝装置１００を組立てた状態を示した写真である。図６は、第１部材１１０と第２部材１２０の間に緩衝装置１００を配置した状態を示した写真である。
　緩衝装置１００は、第１部材１１０と第２部材１２０とを接続し、第１部材１１０と第２部材１２０との間の緩衝に適用できる緩衝装置である。第２部材１２０は、たとえば人工衛星等、本体に加わる振動や衝撃を避けることが困難な装置の本体（筺体）であり、第１部材１１０は、たとえば精密機器等、本体（筺体）に固定され、かつ、本体からの振動等の伝播を極力避けたい内蔵装置の支持部材である。第２部材１２０に加わる振動あるいは衝撃は、第２部材１２０と第１部材１１０との間に緩衝装置１００を配置することで、第１部材１１０への伝播が抑制される。
　緩衝装置１００は、第１緩衝材１３０と第２緩衝材１４０と保持接続機構とを有する。第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０と第１部材１１０とは、第１緩衝材１３０、第１部材１１０、第２緩衝材１４０の順に配置され、保持接続機構が第１緩衝材１３０と第２緩衝材１４０の外側から挟むことによって第１部材１１０を保持する。すなわち、保持接続機構は、第１緩衝材１３０と第２緩衝材１４０とを介して第１部材１１０を保持する。
　保持接続機構は、第２部材１２０に接続される。よって、保持接続機構により保持された第１部材１１０は、保持接続機構を介して第２部材１２０に支持されるとともに、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０によって、第２部材１２０に印加された振動あるいは衝撃が吸収され、第１部材１１０への振動等の伝播が抑制される。
　図１および図２に示した緩衝装置１００の構造をより詳しく説明する。第１部材１１０は、第１面１１２および第１面１１２の反対面である第２面１１４を有する板材であり、当該板材である第１部材１１０は、第１面１１２から第２面１１４に達する貫通孔１１６を有する。
　保持接続機構は、第１面１１２側に位置する第１カプラ１５０と、第２面１１４側に位置する第２カプラ１６０とを有する。第１カプラ１５０は、第１保持部１５２と第１接続部１５４とを有し、第２カプラ１６０は、第２保持部１６２と第２接続部１６４とを有する。
　第１保持部１５２は、板材である第１部材１１０との間に第１緩衝材１３０を保持し、第１接続部１５４は、貫通孔１１６を通して第２カプラ１６０に接続される。第２保持部１６２は、板材である第１部材１１０との間に第２緩衝材１４０を保持し、第２接続部１６４は、貫通孔１１６を通して第１カプラ１５０に接続される。
　第１緩衝材１３０は複数の柱状緩衝材からなり、当該複数の柱状緩衝材は、第１カラー１７０に形成された穴１７２の内部に可動に保持される。複数の柱状緩衝材が第１カラー１７０の穴１７２に保持されることで、第１緩衝材１３０は、第１接続部１５４の周りに配置されることになる。柱状の第１緩衝材１３０の一端は穴１７２の底面に当接し、他端は第１カプラ１５０の第１保持部１５２に当接する。ボルト１９０を締め付けることにより第１カプラ１５０が第１部材１１０の方向に押し付けられ、第１部材１１０を保持するとともに、第１緩衝材１３０は応力を受けることになる。
　第２緩衝材１４０は複数の柱状緩衝材からなり、当該複数の柱状緩衝材は、第２カラー１８０に形成された穴１８２の内部に可動に保持される。複数の柱状緩衝材が第２カラー１８０の穴１８２に保持されることで、第２緩衝材１４０は、第２接続部１６４の周りに配置されることになる。柱状の第２緩衝材１４０の一端は穴１８２の底面に当接し、他端は第２カプラ１６０の第２保持部１６２に当接する。ボルト１９０を締め付けることにより第２カプラ１６０が第１部材１１０の方向に押し付けられ、第１部材１１０を保持するとともに、第２緩衝材１４０は応力を受けることになる。
　前記のとおり、ボルト１９０を締め付け、第１カプラ１５０の第１接続部１５４と第２カプラ１６０の第２接続部１６４とを接続することで、第１緩衝材１３０が第１保持部１５２と板材との間で応力を受け、第２緩衝材１４０が第２保持部１６２と板材との間で応力を受ける。しかし、第１接続部１５４と第２接続部１６４が嵌合面１９２で嵌合すると、それ以上の締め付け力は第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に働かず、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０が受ける応力は制限される。すなわち、緩衝装置１００が組み立てられ、第１部材１１０と第２部材１２０の間に配置された状態においては、振動等が加えられていない中立状態であっても、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に一定の応力が加えられた状態となっている。
　第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０として、単結晶形状記憶合金が挙げられる。具体的には、銅・アルミニウム・ニッケル系の単結晶形状記憶合金が好ましい。また、単結晶形状記憶合金は、作動環境温度ではオーステナイトであり、応力が加えられてマルテンサイトになるものが好ましい。
　図７は、銅・アルミニウム・ニッケル系単結晶形状記憶合金の応力対歪特性を示すグラフである。図７の応力対歪特性は、０～３００ＭＰａまで応力を増加し、その後応力が０ＭＰａになるまで減少した場合のヒステリシスを示している。銅・アルミニウム・ニッケル系単結晶形状記憶合金は、Ｏ点からＡ点に至る間、応力に応じて歪が比例して増加するオーステナイト状態にあり、Ａ点からＢ点に至る間、少しの応力増加で大きく歪むマルテンサイト状態になる。マルテンサイト状態における最大歪（Ｂ点）を超えて応力を加えた後応力を減少すると、Ｃ点からＤ点の間マルテンサイト状態になり、Ｄ点を超えるとオーステナイト状態に変化する。
　本実施形態の緩衝装置１００は、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０として、応力が加えられてマルテンサイト状態になる形状記憶合金を用いるものである。すなわち、緩衝装置１００を第１部材１１０と第２部材１２０の間に配置し、振動等を加えない中立状態において、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に、マルテンサイト状態になる程度の応力を予め加えておくものである。
　予め加える応力、すなわち、第１部材１１０を第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０の間に保持した状態で第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に加わる応力は、単結晶形状記憶合金がマルテンサイト状態にある応力範囲の中位とすることが好ましい。つまり、予め加える応力は、図７におけるＡ点とＤ点における各応力の中間値またはＢ点とＣ点における各応力の中間値とすることが好ましい。
　予め加える応力の値は保持接続機構を調整して設定できる。たとえば緩衝装置１００の場合、第１カプラ１５０の第１接続部１５４と第２カプラ１６０の第２接続部１６４の長さと、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０の長さを、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０の歪が４．５％程度になるよう調整することによって、マルテンサイト状態にある応力範囲の中位にすることができる。
　緩衝装置１００では、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に形状記憶合金を用い、かつ、予め応力を加えて形状記憶合金をマルテンサイト状態にするため、マルテンサイト状態におけるヒステリシスループから減衰力が得られ、高い強度剛性を維持しつつ良好な減衰特性を得ることができる。第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０として、単結晶形状記憶合金、特に銅・アルミニウム・ニッケル系単結晶形状記憶合金を用いる場合、マルテンサイト状態における歪範囲が９％と大きく、ヒステリシスの応力範囲が狭いので、小さな応力変化であっても歪の変化量が大きく、効率的な減衰を実現できる。この結果、装置の軽量小型化が図りやすくなる。また、銅・アルミニウム・ニッケル系単結晶形状記憶合金は、－２７０℃～＋２５０℃という広い転移温度範囲を有するので、緩衝装置１００の温度特性を安定化することができる。さらに緩衝装置１００は全て金属で構成できるため、脱ガスの心配がない装置を得ることができる。
　図８～図１０は、第２部材１２０に衝撃を加えた場合の第１部材１１０の振動状態を試験した衝撃試験の結果を示すグラフであり、図８は第１部材１１０の加速度の時間応答を、図９は第１部材１１０の加速度の周波数応答を、図１０は第１部材１１０の応答加速度の周波数応答を、それぞれ緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。緩衝装置１００がある場合は、ない場合と比較して、加速度の絶対値が小さく、１ｋＨｚ以上の高周波数領域で、加速度、応答加速度ともに低減されていることがわかる。
　図１１は、ランダム振動試験の結果を示すグラフであり、応答倍率の周波数応答を緩衝装置１００がある場合とない場合について示す。緩衝装置１００がある場合は、ない場合と比較して、応答倍率の最大値が大きく低減され、ピーク値が低周波数側にシフトしていることがわかる。
　図８～図１１の結果から、緩衝装置１００により、振動および衝撃が低減され、特に１ｋＨｚ以上の高周波数領域の振動が低減できることがわかった。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　たとえば、図１２に示す緩衝装置２００のように、第３緩衝材２３０および第４緩衝材２４０を構成してもよい。なお、図１２において（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図である。緩衝装置２００は、緩衝装置１００における第１カラー１７０および第２カラー１８０を無くし、第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０に代えて第３緩衝材２３０および第４緩衝材２４０を適用するものである。第３緩衝材２３０および第４緩衝材２４０は、それぞれの上面および底面の間に貫通孔２３２および貫通孔２４２を有する円筒状緩衝材であり、第１接続部１５４および第２接続部１６４が、円筒状緩衝材の貫通孔２３２および貫通孔２４２を通して接続されるものである。緩衝装置２００によっても、緩衝装置１００と同様の効果が得られる。
　また、図１３に示す緩衝装置３００のように、第５緩衝材３３０および第６緩衝材３４０を構成してもよい。図１３は、緩衝装置３００の斜視図を示す。緩衝装置３００においては、緩衝装置１００の場合と同様、第１部材１１０が、第１面１１２および第１面１１２の反対面である第２面１１４を有する板材であり、当該板材が、第１面１１２から第２面１１４に達する貫通孔１１６を有する。緩衝装置３００において、保持接続機構は、第１面１１２側に配置される第３保持部３５２と、第２面１１４側に配置される第４保持部３６２と、貫通孔１１６を通して第３保持部３５２および第４保持部３６２を接続する接続部３７０とを有する。第５緩衝材３３０および第６緩衝材３４０は、複数の板状緩衝材からなり、当該複数の板状緩衝材のそれぞれを撓ませ、一端を第１部材１１０に固定し、他端を第３保持部３５２または第４保持部３６２に固定する。これにより、板状緩衝材に応力を加える。
　なお、緩衝装置３００の第５緩衝材３３０および第６緩衝材３４０は板状であり、曲げ応力によってマルテンサイト状態に転移される。この点、緩衝装置１００の第１緩衝材１３０および第２緩衝材１４０あるいは緩衝装置２００の第３緩衝材２３０および第４緩衝材２４０が、圧縮力によりマルテンサイト状態に転移されることと相違する。また、第５緩衝材３３０および第６緩衝材３４０が板状であることから、緩衝装置３００は、緩衝装置１００あるいは緩衝装置２００と比較して、低周波領域での緩衝に優れる。その他は、緩衝装置１００あるいは緩衝装置２００と同様の効果が得られる。
　１００…緩衝装置、１１０…第１部材、１１２…第１面、１１４…第２面、１１６…貫通孔、１２０…第２部材、１３０…第１緩衝材、１４０…第２緩衝材、１５０…第１カプラ、１５２…第１保持部、１５４…第１接続部、１６０…第２カプラ、１６２…第２保持部、１６４…第２接続部、１７０…第１カラー、１７２…第１カラーの穴、１８０…第２カラー、１８２…第２カラーの穴、１９０…ボルト、１９２…嵌合面、２００…緩衝装置、２３０…第３緩衝材、２３２…第３緩衝材の貫通孔、２４０…第４緩衝材、２４２…第４緩衝材の貫通孔、３００…緩衝装置、３３０…第５緩衝材、３４０…第６緩衝材、３５２…第３保持部、３６２…第４保持部、３７０…接続部。

Claims (8)

  1. 　第１部材と第２部材とを接続し、前記第１部材と前記第２部材との間の緩衝に適用可能な緩衝装置であって、
    　第１緩衝材および第２緩衝材と、
    　前記第１緩衝材および前記第２緩衝材を介して前記第１部材を保持し、前記第２部材に接続される保持接続機構と、を有し、
    　前記第１緩衝材および前記第２緩衝材と前記第１部材とが、前記第１緩衝材、前記第１部材、前記第２緩衝材の順に配置され、
    　前記保持接続機構が、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材の外側から、前記第１緩衝材、前記第１部材および前記第２緩衝材を挟むことで、前記第１緩衝材および前記第２緩衝材に応力を加えつつ前記第１部材を保持し、前記第１部材と前記第２部材とを接続する
    　緩衝装置。
  2. 　前記第１部材が、第１面、および前記第１面の反対面である第２面を有する板材であり、
    　前記板材が、前記第１面から前記第２面に達する貫通孔を有し、
    　前記保持接続機構が、前記第１面側に位置する第１カプラと、前記第２面側に位置する第２カプラとを有し、
    　前記第１カプラが、前記板材との間に前記第１緩衝材を保持する第１保持部と、前記貫通孔を通して前記第２カプラに接続される第１接続部とを有し、
    　前記第２カプラが、前記板材との間に前記第２緩衝材を保持する第２保持部と、前記貫通孔を通して前記第１カプラに接続される第２接続部とを有し、
    　前記第１接続部と前記第２接続部とが接続されることで、前記第１緩衝材が第１保持部と前記板材との間で前記応力を受け、前記第２緩衝材が第２保持部と前記板材との間で前記応力を受ける
    　請求項１に記載の緩衝装置。
  3. 　前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、複数の柱状緩衝材からなり、
    　前記複数の柱状緩衝材が、前記第１接続部および前記第２接続部の周りに配置される
    　請求項２に記載の緩衝装置。
  4. 　前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、上面および底面の間に貫通孔を有する円筒状緩衝材からなり、
    　前記第１接続部および前記第２接続部が、前記円筒状緩衝材の前記貫通孔を通して接続される
    　請求項２に記載の緩衝装置。
  5. 　前記第１部材が、第１面、および前記第１面の反対面である第２面を有する板材であり、
    　前記板材が、前記第１面から前記第２面に達する貫通孔を有し、
    　前記保持接続機構が、前記第１面側に配置される第１保持部と、前記第２面側に配置される第２保持部と、前記貫通孔を通して前記第１保持部および前記第２保持部を接続する接続部とを有し、
    　前記第１緩衝材および前記第２緩衝材が、複数の板状緩衝材からなり、
    　前記複数の板状緩衝材のそれぞれを撓ませ、一端を前記第１部材に固定し、他端を前記第１保持部または前記第２保持部に固定することで、前記板状緩衝材に応力を加える
    　請求項１に記載の緩衝装置。
  6. 　前記第１緩衝材および第２緩衝材が、単結晶形状記憶合金である
    　請求項１から請求項５の何れか一項に記載の緩衝装置。
  7. 　前記単結晶形状記憶合金が、作動環境温度でオーステナイトであり、応力が加えられてマルテンサイトになるものである
    　請求項６に記載の緩衝装置。
  8. 　前記第１部材を前記第１緩衝材および前記第２緩衝材の間に保持した状態で前記第１緩衝材および前記第２緩衝材に加わる応力が、前記単結晶形状記憶合金がマルテンサイト状態にある応力範囲の中位になるよう前記保持接続機構を調整する
    　請求項７に記載の緩衝装置。
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