JP2015117791A - 振動減衰器及びこれを用いたサスペンション - Google Patents
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Abstract
【課題】全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができる振動減衰器を、安価に提供する。
【解決手段】振動減衰機構102の減衰器本体として、帯状の弾性板を帯状の弾性板を略円錐台状に巻回して形成した竹の子ばね部140を使用する。そして、この弾性板の互いに重畳する面を接触させ、この接触面に発生する摩擦力によって、振動を減衰させる。サスペンション100のばね部101が上下方向に変位したときだけで無く、水平方向や捻れ方向に変位したときにも、摩擦力を発生させることができるので、全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができる。
【選択図】図3
【解決手段】振動減衰機構102の減衰器本体として、帯状の弾性板を帯状の弾性板を略円錐台状に巻回して形成した竹の子ばね部140を使用する。そして、この弾性板の互いに重畳する面を接触させ、この接触面に発生する摩擦力によって、振動を減衰させる。サスペンション100のばね部101が上下方向に変位したときだけで無く、水平方向や捻れ方向に変位したときにも、摩擦力を発生させることができるので、全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができる。
【選択図】図3
Description
この発明は、振動を減衰させる振動減衰器と、この振動減衰器を用いたサスペンションとに関する。
乗り物や貨物運搬車両には、地面やエンジン等から搭乗者や搭載物に伝わる衝撃や振動を緩和するために、サスペンションが使用される。
従来より、乗り物や貨物運搬車用のサスペンションとしては、例えば金属サスペンションが知られていた。
金属サスペンションとは、金属製のコイルばねを使用したサスペンションである(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の金属サスペンションでは、コイルばねを用いて衝撃を吸収すると共に、この衝撃に伴って発生したコイルばねの振動を振動減衰器で吸収している。
また、サスペンション等で使用可能な振動減衰器として、竹の子ばねを使用したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2の振動減衰器は、帯鋼を円錐台状に巻回して竹の子ばねを形成すると共に、この帯鋼の重畳部分に高分子粘弾性材料を充填して接着している。
一方、従来の他の種類のサスペンションとして、エアーサスペンションが知られている。エアーサスペンションとは、袋状に形成したエラストマの中に気体を封入してなるサスペンションである。
特許文献1の金属サスペンションは、コイルばねが軸方向にのみ変形するように構成されている。このため、金属サスペンションは、ばねの変形に伴う加重の分散が起き難く、従って、ばね軸と直角な方向や捻れ方向の衝撃に対する緩衝が不十分になり易いという欠点がある。
また、特許文献2の振動減衰器も、帯鋼の重畳部分を高分子粘弾性材料で接着しているため、軸方向の振動を吸収することはできるが、ばね軸と直角な方向や捻れ方向の振動に対する緩衝が不十分である。
これに対して、エアーサスペンションは、水平方向や捻れ方向の衝撃や振動に対しても、十分な緩衝を行うことが可能である。しかしながら、エアーサスペンションは、エアーコンプレッサを必要とするため、構造が複雑で、高価である。ここで、例えば電気機関車にはエアーブレーキ用のエアーコンプレッサが搭載されているが、これをエアーサスペンションにも使用することは、エアーコンプレッサの能力からして困難である。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができるサスペンションと、このサスペンションに使用して好適な振動減衰器を、安価に提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、請求項1に係る振動減衰器は、帯状の弾性板を略円錐台状に巻回してなる減衰器本体を有し、該弾性板の互いに重畳する面を接触させ、この接触面に発生する摩擦力によって振動を減衰させることを特徴とする。
請求項2に係る振動減衰器は、請求項1の構成に加え、前記弾性板の厚さが0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする。
また、請求項3に係るサスペンションは、荷重を吸収するばね機構と、該ばね機構の振動を減衰させる振動減衰機構とを備えるサスペンションであって、前記振動減衰機構として上記請求項1又は2の振動減衰器を使用したことを特徴とする。
請求項4に係るサスペンションは、請求項3の構成に加え、前記ばね機構が、放射状に配置され、非荷重状態で略U字形状を呈する、複数のU字形ばね部と、該複数のU字形ばね部の第1の端部をそれぞれ保持する第1の保持機構と、該第1の保持機構に対向して配置され、前記複数のU字形ばね部の第2の端部をそれぞれ保持する第2の保持機構とを備え、該第1の保持機構の下面に前記減衰器本体の上端部が固定されると共に、該第2の保持機構の上面に該減衰器本体の下端部が固定されたことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、弾性板の互いに重畳する面を接触させて、この接触面に発生する摩擦力によって振動を減衰させるので、全方向の衝撃や振動に対する緩衝効果に優れた振動減衰器を安価に提供することができる。
請求項2の発明によれば、ばね軸と直角な方向の振動減衰効果を非常に大きくすることができるので、全方向の衝撃や振動に対する緩衝効果が更に優れた振動減衰器を安価に提供することができる。
請求項3の発明によれば、弾性板の互いに重畳する面を接触させて、この接触面に発生する摩擦力によって振動を減衰させるように振動減衰器を構成したので、全方向の衝撃や振動に対する緩衝効果に優れたサスペンションを安価に提供することができる。
請求項4の発明によれば、放射状に配置された複数のU字形ばね部で荷重を緩衝するようにばね機構を構成したので、該ばね機構についても、全方向の衝撃や振動に対する優れた緩衝効果を得ることができる。
[発明の実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係るサスペンションについて、図1乃至図6を用いて説明する。
本発明の実施の形態1に係るサスペンションについて、図1乃至図6を用いて説明する。
図1乃至図3は、この実施の形態1に係るサスペンションの構造を概略的に示しており、図1は斜視図、図2は平面図、図3は図2のA−A断面図である。また、図4は、この実施の形態1に係る振動減衰機構を概略的に示す斜視図である。
図1乃至図3に示したように、この実施の形態1に係るサスペンション100は、ばね機構101と振動減衰機構102とを備えている。
ばね機構101は、サスペンション110に加えられた荷重を吸収するために設けられている。
このばね機構101は、複数(ここでは8個)のU字形ばね部110、上側保持機構120、下側保持機構130等を備えている。
U字形ばね部110は、放射状に配置されている。U字形ばね部110の寸法は特に限定されないが、例えば、高さを100mm、奥行きを200mm、幅を20mm、板圧を4mm、曲率半径を50mmである。
U字形ばね部110は、例えば、鋼鉄板(例えばJIS規格のSK5)を高温でU字形状に曲げ加工し、更に、焼き入れ及び焼き鈍しによって応力を零にすることで、作製できる。このようにして作製したU字型ばね部110は、荷重の無い状態でも、U字形状を有する。
U字形ばね部110の一方の端部(ここでは、上側端部110a)には貫通孔111が、他方の端部(ここでは、下側端部110b)には貫通孔112が、それぞれ形成されている。
上側保持機構120は、本発明の「第1の保持機構」に相当し、各U字形ばね部110の上側端部110aを保持する。このために、上側保持機構120は、外側固定板121と、内側固定板122と、コラムリング123とを備えている。
外側固定板121は、例えばアルミニウム合金等で形成されており、U字形ばね部110の一方の端部の外側面(ここでは、上側端部110aの上面)と対向するように配置される。この外側固定板121の外縁部下側には、図3に示したように、段差部124が設けられている。また、外側固定板121は、中心部に配置されたボルト挿通孔121aと、外縁に沿って配置された複数の(ここでは8個)ボルト挿通孔121bとを、それぞれ備えている。更に、外側固定板121の、ボルト挿通孔121bよりも内側には、複数(ここでは8個)の取付用挿通孔121cが設けられている。
一方、内側固定板122は、例えばステンレス鋼等で形成されており、U字形ばね部110の一方の端部の内側面(ここでは、上側端部110aの下面)と対向するように配置される。この内側固定板122は、上記ボルト挿通孔121a,121b及び取付用挿通孔121cと対向する位置に配置された、ボルト挿通孔122a,122b及び取付用挿通孔122cを備えている。
図3に示したように、外側固定板121と内側固定板122とは、中央部が当接するように配置される。
外側固定板121の段差部124は、所定の空間を隔てて、内側固定板122の外縁部と対向する。この段差部124には、U字形ばね部110の上側端部110aが配置される。更に、外側固定板121のボルト挿通孔121b、U字型ばね部110の貫通孔111及び内側固定板122のボルト挿通孔122bをそれぞれ貫通するように、円筒形状のカラー126aが挿通される。これにより、U字型ばね部110の上側端部110aは、上側保持機構120に、上下移動自在に保持される。そして、カラー126aの貫通孔に、ボルト126bが挿通されて、ナット126cで締め付け固定される。
コラムリング123は、例えば鋼鉄で環状に形成されており、U字型ばね部110と内側固定板122との間に配置される。このコラムリング123に当接した状態で、U字型ばね部110の上側端部110aは、上側保持機構120に保持される。
コラムリング123は、例えば鋼鉄で環状に形成されており、U字型ばね部110と内側固定板122との間に配置される。このコラムリング123に当接した状態で、U字型ばね部110の上側端部110aは、上側保持機構120に保持される。
なお、ボルト挿通孔121a,122aは、内側固定板122の内側面に、振動減衰機構101の上側ベース板150を固定するために使用される(後述)。
また、取付用挿通孔121c,122cは、サスペンション100を、例えば輸送コンテナ等に固定するために使用される。
下側保持機構130は、本発明の「第2の保持機構」に相当し、各U字形ばね部130の下側端部110bを保持する。このために、下側保持機構130は、外側固定板131と、内側固定板132と、コラムリング133とを備えている。
外側固定板131は、例えばアルミニウム合金等で形成されており、U字形ばね部110の他方の端部の外側面(ここでは、下側端部110bの下面)と対向するように配置される。この外側固定板131の外縁部上側には、段差部134が設けられている。また、外側固定板131は、中心部に配置されたボルト挿通孔131aと、外縁に沿って配置された複数の(ここでは8個)ボルト挿通孔131bとを、それぞれ備えている。更に、外側固定板131の、ボルト挿通孔131bよりも内側には、複数(ここでは8個)の取付用挿通孔131cが設けられている。
一方、内側固定板132は、例えばステンレス鋼等で形成されており、U字形ばね部110の他方の端部の内側面(ここでは、下側端部110bの上面)と対向するように配置される。この内側固定板132は、上記ボルト挿通孔131a,131b及び取付用挿通孔131cと対向する位置に配置された、ボルト挿通孔132a,132b及び取付用挿通孔132cを備えている。
図3に示したように、外側固定板131と内側固定板132とは、中央部が当接するように配置される。
外側固定板131の段差部134は、所定の空間を隔てて、内側固定板132の外縁部と対向する。この段差部134には、U字形ばね部110の下側端部110bが配置される。更に、外側固定板131のボルト挿通孔131b、U字型ばね部110の貫通孔112及び内側固定板132のボルト挿通孔132bをそれぞれ貫通するように、円筒形状のカラー136aが挿通される。これにより、U字型ばね部110の下側端部110bは、下側保持機構130に、上下移動自在に保持される。そして、カラー136aの貫通孔に、ボルト136bが挿通されて、ナット136cで締め付け固定される。
コラムリング133は、例えば鋼鉄で環状に形成されており、U字型ばね部110と内側固定板132との間に配置される。このコラムリング133に当接した状態で、U字型ばね部110の下側端部110bは、下側保持機構130に保持される。
なお、ボルト挿通孔131a,132aは、内側固定板132の内側面に、振動減衰機構101の下側ベース板160を固定するために使用される(後述)。
また、取付用挿通孔131c,132cは、サスペンション100を、例えば輸送車両等に固定するために使用される。
一方、振動減衰機構102は、図3に示したように、上側保持機構120と下側保持機構130との間に設けられている。この振動減衰機構102は、ばね機構110が荷重を受けることによって振動が発生したときに、この振動を減衰させるために設けられている。
この振動減衰機構102は、図3及び図4に示したように、「減衰器本体」としての竹の子ばね部140、上側ベース板150、下側ベース板160等を備えている。
竹の子ばね部140は、帯状の弾性板を略円錐台状に巻回することによって形成されている。この竹の子ばね部140では、弾性板が互いに重畳する面が接触して、接触面141(図4参照)を形成している。
竹の子ばね部140を形成する弾性板には、例えば、ばね用のステンレス鋼又は鉄で形成することができる。この弾性板の厚さは、任意であるが、0.1mm以上0.5mm以下とすれば、ばね軸方向z(図3参照)と直角な方向の振動減衰効果を非常に大きくすることができる。
竹の子ばね部140の上端部142は、上側ベース板150が固定されている。この固定のために、この実施の形態1では、竹の子ばね部140の上端部142に、ビス151,152等を用いて取り付け金具153,154を固定し、更に、これら取り付け金具153,154を、ボルト155,156を用いて上側ベース板150に固定している。但し、他の固定方法を用いて、竹の子ばね部140の上端部142を上側ベース板150に固定してもよい。
この上側ベース板150は、複数のボルト挿通孔157(図3、図4参照)及び上述のボルト挿通孔121a,122a(図3参照)に挿通したボルト158によって、ばね機構101の上側保持機構120に固定されている。
また、竹の子ばね部140の下端部143には、下側ベース板160が固定されている。この固定のために、この実施の形態1では、竹の子ばね部140の下端部143に、ビス161,162等を用いて取り付け金具163,164を固定し、更に、これら取り付け金具163,164を、ボルト165,166を用いて下側ベース板160に固定している。但し、他の固定方法を用いて、竹の子ばね部140の下端部143を下側ベース板160に固定してもよい。
この下側ベース板16は、複数のボルト挿通孔167(図3、図4参照)及び上述のボルト挿通孔131a,132aに挿通したボルト168によって、ばね機構101の下側保持機構130に固定されている。
以上のような構成により、この実施の形態1のサスペンション100によれば、竹の子ばね部140の接触面141に発生する摩擦力を用いて、ばね機構110で発生した振動を減衰させることができる。
図5は、衝撃や振動によってU字形ばね部110が変位した状態を概念的に示す断面図である。
図5に示したように、衝撃や振動によって、サスペンション100の上側保持機構120又は下側保持機構130に上下方向(ばね軸方向z)の荷重が加えられたとき、ばね機構101のU字形ばね部110が上下方向に変位する。これにより、このU字形ばね部110の応力で、かかる荷重が緩衝される。
また、上側保持機構120が上下方向に変位したとき、この変位に起因して、ばね機構110で、上下方向の振動が発生する。そして、この振動によって、減衰機構102が伸縮して、竹の子ばね部140の接触面141に摩擦力が発生し、更に、この摩擦力によって、この振動のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。この結果、ばね機構110の振動を、減衰させることができる。
一方、サスペンション100の上側保持機構120には、水平方向(ばね軸方向zと直角な方向x)や、捻れ方向rの荷重が加えられる場合もある。この実施の形態1に係るサスペンション100では、ばね機構101にU字形ばね部110を使用しているので、このような方向x,rに対しても、荷重を緩衝することができる。このため、サスペンション100では、このような方向x,rの荷重が加えられた場合にも、振動が発生する。
これに対して、この実施の形態のサスペンション100では、振動減衰機構102に竹の子ばね部140を設けたので、このような方向x,rの振動に対しても、接触面141で摩擦力を発生させることができ、従って、これらの振動を減衰させることができる。
以上説明したように、この実施の形態1に係るサスペンション100によれば、上下方向、回転方向、捻れ方向のいずれについても、衝撃や振動を吸収することが可能である。
また、この実施の形態1のサスペンション100は、構造が簡単で、製造コストが非常に安価である。また、エアーサスペンションと異なり、エアコンプレッサが不要であるため、構造や取り扱いが簡単である。
なお、この実施の形態1では、ばね部として、非荷重状態で略U字形状を呈するものを使用したが、これに代えて、半円状のばね部を使用してもよい。また、かかる半円状ばね部を使用する場合には、複数枚の板ばね、すなわち非荷重状態で平板状の弾性材を、湾曲させて相互に両端で固定することにより、ばね部を形成してもよい。
更には、ばね部として、U字形ばね部や半円形ばね部以外のものを使用してもよい。但し、この実施の形態1に係る振動減衰機構の機能を十分に発揮するためには、衝撃や振動を全方向について緩衝できるものを、ばね部として使用することが望ましい。
また、この実施の形態1では、本発明の振動減衰器をサスペンション100の振動減衰機構102として使用する場合を例に採って説明したが、他の装置の振動減衰機構に使用してもよく、更には、サスペンション或いは他の装置のばね部として使用してもよい。
100 サスペンション
101 ばね機構
102 振動減衰機構
110 U字形ばね部
111,112,121,122 貫通孔
120 上側保持機構(第1の保持機構)
130 下側保持機構(第2の保持機構)
121,131 外側固定板
122,132 内側固定板
123,133 コラムリング
140 竹の子ばね部
150 上側ベース板
160 下側ベース板
101 ばね機構
102 振動減衰機構
110 U字形ばね部
111,112,121,122 貫通孔
120 上側保持機構(第1の保持機構)
130 下側保持機構(第2の保持機構)
121,131 外側固定板
122,132 内側固定板
123,133 コラムリング
140 竹の子ばね部
150 上側ベース板
160 下側ベース板
Claims (4)
- 帯状の弾性板を略円錐台状に巻回してなる減衰器本体を有し、
該弾性板の互いに重畳する面を接触させ、この接触面に発生する摩擦力によって振動を減衰させることを特徴とする振動減衰器。 - 前記弾性板の厚さが0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の振動減衰器。
- 荷重を吸収するばね機構と、該ばね機構の振動を減衰させる振動減衰機構とを備えるサスペンションであって、
前記振動減衰機構として請求項1又は2に記載の振動減衰器を使用したことを特徴とするサスペンション。 - 前記ばね機構は、放射状に配置され、非荷重状態で略U字形状を呈する、複数のU字形ばね部と、該複数のU字形ばね部の第1の端部をそれぞれ保持する第1の保持機構と、該第1の保持機構に対向して配置され、前記複数のU字形ばね部の第2の端部をそれぞれ保持する第2の保持機構とを備え、
該第1の保持機構の下面に前記減衰器本体の上端部が固定されると共に、該第2の保持機構の上面に該減衰器本体の下端部が固定された、
ことを特徴とする請求項3に記載のサスペンション。
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