JP5373274B2 - 防振構造体 - Google Patents

Description

本発明は、剛性を有する硬質板と、粘弾性を有する軟質材とが交互に積層された積層体の、積層方向の両端部に一対の沓板を配設して防振主体とし、この防振主体の一対の沓板を相互に連結して前記積層体に予圧縮を付与する変位規制部材を設けてなる防振構造体に関するものである。

防振構造体としては、建築構造物における、地震等に対する防振構造体や、橋脚と橋梁間に配設される防振構造体、あるいは車両における、エンジン等の振動発生源に対する防振構造体、懸架部分における防振構造体等、様々な構造のものが提案され使用されている。
そのような防振構造体の１つとして、剛性を有する硬質板と、粘弾性を有する軟質材とが交互に積層された積層部と、該積層部の積層方向端部に配設された一対の沓板とからなるものが、積層方向の圧縮力に対して高い耐力を示すことから多岐分野に渡って使用されている。
ところが、硬質板と軟質材を交互に配列したこの種の防振構造体は、積層方向の圧縮力に対して高い耐力を示すものの、積層方向の引張り力に対しては極めて弱いものであった。
このことから、本件出願人は積層方向の引張り力に対しても高い耐力を示す変位規制部材であるチェーンを配設したものを提案した（下記特許文献１参照）。
特開２００６−５７８３３号公報（公報要約書参照）。

図６を用いて前記特許文献１に開示された防振構造体を説明する。
この防振構造体１１０は、下沓部１１８と上沓部１２０との間に、積層ゴム１１６をその積層方向に所定の予圧縮を付与した状態として、変位規制部材であるリンクチェーン１２８を連結することによって構成してなる。
ここで、積層ゴム１１６は、硬質板１１２と、軟質材であるゴム板１１４とを交互に積層配列したものであり、積層ゴム１１６への予圧縮の付与は、上下の沓部１１８、１２０間に配設されたリンクチェーン１２８の上端部のボルト軸１３６へのナット１４０の緊締によって行うことができる。

この構成によれば、剪断方向に振幅の大きい振動が入力し、積層ゴム１１６にこじり変形が発生して積層ゴム１１６に引張力が作用する場合には、リンクチェーン１２８が、下沓部１１８と上沓部１２０間で積層ゴム１１６から受ける圧縮反力によって常に張力状態に維持されて、積層ゴム１１６に引張力が作用すると同時に、この引張力の一部をリンクチェーン１２８により支持することができるので、積層ゴム１１６に生じる積層方向の引張応力（静水圧応力）を低減することができる。
なおここが、「静水圧応力」とは、各主応力の平均値をいうものとする。

本発明は、前記提案の防振構造体をさらに改良して、こじり変形時に部分的な引張力が発生したり、変位規制部材の磨耗等によって予圧縮機能が低下したりしても、引張力の作用時に、硬質材と軟質材との積層体に損傷が発生することがなく、剪断方向の位置ずれも抑制できる防振構造体を提供することを目的とする。

本発明に係る防振構造体は、剛性を有する硬質板と、粘弾性を有する軟質材とを交互に積層してなる積層体の、積層方向の両端部に一対の沓板を配設して防振主体とし、この防振主体の一対の沓板を相互に連結して前記積層体に予圧縮を付与する変位規制部材を設けてなる防振構造体において、前記防振主体を積層方向で複数の部分に分割し、前記複数の部分間の分割面における、相互の対向部分に、互いに当接するそれぞれの硬質板を配置し、前記変位規制部材を積層体の内部空間に配設し、前記分割面における、相互の対向部分に配置された前記それぞれの硬質板が、それぞれの内周側部分に、テーパ面により形成される調芯部を一体に有し、それぞれの前記調芯部のテーパ面が、前記積層体の積層方向に直交する方向に対して同一方向に傾斜して互いに当接してなるものである。

また好ましくは、分割されたそれぞれの部分の各分割面に配置された硬質板の、相互に隣接するものに、互いの剪断方向および回転方向の少なくとも一方の動きを規制する拘束部を形成する。

また、本発明の防振構造体では、好ましくは、変位規制部材をチェーンとする。

ところで、積層体内の硬質板のピッチ間隔は異ならせることが好ましく、このようなピッチ間隔の変更は、分割部分を単位として硬質板のピッチ間隔を異ならせることによって行うこともできる。

以上に述べたところにおいて、防振主体の分割個所は、たとえば積層体内の複数個所とすることが好ましい。
なお、防振主体は、複数個所で分割すると否とにかかわらず、積層体と沓板との間で分割することも可能である。

また好ましくは、防振主体の各分割個所を、全周にわたって外側から覆う、適宜の素材からなるカバーを設ける。
この場合、カバーは、それ自身の弾性収縮力によって防振主体の周りに密着させることが好ましい。

本発明によれば、剛性を有する硬質板と、粘弾性を有する軟質材とを交互に積層してなる積層体の、積層方向端部に一対の沓板を配設して防振主体とし、この防振主体の一対の沓板を連結して前記積層体に予圧縮を付与する変位規制部材を設けてなる防振構造体において、前記防振主体を積層方向で複数の部分に分割したことにより、変位規制部材が磨耗して予圧縮機能が低下すること、こじり動作が生じること等によって積層部に引張り力が作用しても、防振主体がその分割面で離隔変位されるので、積層体には過大な引張り力が作用せず、軟質材に静水圧破壊を生じることがなく耐久性が飛躍的に向上する。

ここで、「静水圧破壊」とは、硬質材をほとんどもしくは全く配設しない、自由面積の大きい一般的な防振ゴムでは、そこへの引張力の作用に当っては、外側ゴム部分の内側への入り込み変形に基き、体積変化せずに伸長変形できるところ、ここでいう防振構造体のように、複数枚の硬質板を埋設配置してなり、ゴムとすることができる軟質材に対する拘束面積の大きいものにあっては、引張力の作用に当って、外周近傍では変形できても、内部では全体的に引張られた状態となり、「静水圧応力値」もしくは「応力値」が一定以上に高まった場合に、軟質材が、体積増加に起因して破壊してしまう現象をいうものとする。

また、分割された防振主体の分割面に、硬質板を配置した場合は、軟質材が露出することに起因する、それの磨滅等のおそれを十分に取り除くことができる他、分割面での離隔や、剪断方向あるいは回転方向のずれが生じても、硬質板同士の耐磨耗性により長期使用が可能になる。
さらに、分割面に配置した硬質板の、相互に隣接するものに、互いの剪断方向および回転方向の動きの少なくとも一方を規制する拘束部を形成した場合は、分割面での、分割部分相互間の、剪断方向等への動きを硬質板同士の当接によって確実かつ強固に規制できる。

さらにまた、前記変位規制部材をチェーンとした場合は、既存のありふれた部材により、剪断方向への変形を許容しつつ、適度の拘束力で変位規制できるとともに、引張り方向変位を確実に拘束できる。併せて、多方向の複合変位時にも柔軟に対応する一方で、確実な拘束力が得られる。
また、前記変位規制部材を積層体の内部空間に配設したときは、外部に配設する場合に比し、変位規制部材の配設空間を密閉状態として外部から遮断することで、異物の侵入を防止して、長期間の使用にても、変位規制部材の環境の影響による錆、腐食、脆化等による劣化を防止することができる。

さらに、積層体内の硬質板のピッチ間隔を異ならせた場合は、積層体の曲げモーメントによる各硬質板間における変形量をほぼ等しくして、ピッチ変化による各硬質板間での静水圧応力分散が可能となり、積層体における疲労強度を向上させて寿命の長大化が図れる。
さらにまた、分割部分を単位として硬質板のピッチ間隔を異ならせた場合は、前記同様に積層体における疲労強度を向上させて寿命の長大化が図れるとともに、各分割部分毎のチューニングの幅を広げることができる。

ところで、防振主体の分割個所を、たとえば積層体内の複数個所としたときは、積層体の端部部分を天地共用とするとともに、それらの端部部分を、同一径の各種長さの中間部分に共用することができるので、防振構造体のコストを有利に低減させることができる。

そしてまた、防振主体の各分割個所を、全周にわたって外側から覆うカバーを設けたときは、たとえ分割面が相互に離隔することがあっても、それらの間への塵埃等の侵入を防止して、すぐれた耐久性の下で、安定した性能を発揮させることができる。

なおここにおいて、たとえばゴム製のカバーを、それ自身の弾性収縮力によって防振主体の周りに密着させたときは、カバーの装着のための特別の機械加工等を必要とすることなしに、それを、防振主体の軟質材等に、簡易・迅速にしかも、十分緊密に接触させて装着させることができるとともに、塵埃等の侵入を効果的に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の防振構造体の実施形態を示す平面および縦断面図、図２は、分割個所を積層体内とした場合の、上部（および下部）の分割部分の平面および縦断面図、図３は中間の一の分割部分の平面および縦断面図である。
本発明の防振構造体の基本的な構成は、図１に示すように、剛性を有する硬質板４と粘弾性を有する軟質材５とが交互に積層された積層体３と、該積層体３の積層方向の両端部に配設した一対の上下の沓板１、２とで防振主体６を構成するとともに、この防振主体６の一対の沓板１、２を相互連結して前記積層体３に予圧縮を付与する変位規制部材７を設けてなる防振構造体において、前記積層体３を積層方向にて複数、図では三個の分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃに分割したことを特徴とするものである。

図１（Ｂ）に示すように、剛性を有する硬質板４と粘弾性を有する軟質材５とを交互に積層配置して積層体３を構成し、該積層体３の積層方向の両端部に一対の上下の沓板１、２を配設して防振主体６とする。
硬質板４の材質としては、例えば、鉄、アルミニウム等の金属材料が採用される。ただし、硬質板４を金属材料以外のナイロン等の樹脂材料により構成し、金属材料同様に接着するようにしてもよい。

また、粘弾性を有する軟質材５は、一般的には、各種のゴムを素材としてモールド成形したものとすることができる。ゴム素材としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム軟質材（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等、およびこれらをブレンドしたもの等を挙げることができ、ゴム素材以外のエラストマーでも代替可能である。

積層体３は、平面視で円筒状（図１（Ａ））を呈しており、その中心部には、積層体３の積層方向に貫通する空洞部１５を有する。この積層体３では、軟質材５と硬質板４とは、例えば加硫接着により貼着して構成される。
積層体３の積層方向の上下の両端部に配設されたそれぞれの沓板１、２は、金属板等から構成され、軟質材５との間を加硫等により接着されて固着される。

ここで、下部の沓板２は、図２について後述するような沓板１を上下逆にして使用することで同じ部材を転用することができる。沓板１、２の頂面および底面に、前記空洞部１５に対応するフランジ収納凹部１Ｃ、２Ｃ（上下逆に使用した沓板１の１Ｃ）を形成する。

下部の沓板２のフランジ収納凹部２Ｃには、変位規制部材であるチェーン７の下端部のフランジ部材２Ａが嵌め合わせて装着され、上部の沓板１のフランジ収納凹部１Ｃには、フランジ部材１Ａが嵌め合わされてビス止め等により装着される。
フランジ部材１Ａの中心に設けたボルト孔１６には、変位規制部材であるチェーン７の上端部のボルト部材９が挿入される。該ボルト部材９に、張力調整部材を兼ねるワッシャ１１を介在させてナット１０を螺合して緊締する。これにより、上下の沓板１、２を介して積層体３に所定の力の予圧縮を付与することができる。

したがってここでは、この予圧縮の付与により、積層体３に作用する引張り入力を相殺低減させることができ、チェーン７によって静水圧応力を低減させて引張力に対する大きな抗力を発揮できる。

本発明では、前記積層体３を積層方向で複数の分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃに分割したことを特徴とする。
図示の例では、上部分割部分３Ａ、中間分割部分３Ｂおよび下部分割部分３Ｃの３部分に分割されている。
ここで、分割数は、１もしくは３以上とすることも可能である。

ここでは、各分割面８の相互の対向部分には、それぞれ硬質板４を配置する。
上部分割部分３Ａは、図２に示すような構成を採用する。下部分割部分３Ｃは、上部分割部分３Ａを上下逆にして同じ構成のものを転用する。
中間分割部分３Ｂは、図３に示すような構成を採用することができる。

これらを図１（Ｂ）に示すように、分割面８に硬質板４が配置されるようにして積層・重合することによって、所要の防振構造体を構成することができる。符号１４は防振構造体の、支持ブラケット等への取付孔を示す。

各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃの分割面８に配置されるそれぞれの硬質板４は、例えば、図１（Ａ）に示すように、外周側が平面視で８角形に構成することができる。そして、８角形の１つおきの辺には、分割部分間の分割面８を介して一方が他方に掛合する拘束部１２が、積層方向に曲折されて形成される。
図では、上下の分割部分３Ａ、３Ｃの分割面における硬質板４の外周側の辺が、中間分割部分３Ｂの分割面における硬質板４の外周側の辺を囲むように曲折される。
各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおける硬質板４の円形の内周側の対向部には、それぞれテーパ面からなる調芯部１３が形成される。

このように構成することにより、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３を具える防振主体は、分割面８での隔離変位や、剪断方向あるいは回転方向のずれが生じても、硬質板同士の耐磨耗性に基き、防振構造体の長期の使用を可能とすることができる。
さらに、分割部分の相互間の、剪断方向あるいは回転方向の動きを、前記拘束部１２によって確実かつ強固に規制することができる。

そしてまた、前記調芯部１３により、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃの分割面８の再重合の際の、各部分の重なり合いが常に適正な位置になされる上、引張力が作用して、分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃが相互に分離した後の重合の際にも、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃの適正重合位置を確保することができる。
ところで、前記拘束部１２は、平面視で８角形以外の非円形硬質板の外周辺に成形することができる他、円形状の硬質板の外周の一部に形成されて相互に掛合する、たとえば雌雄構造のものとすることもできる。

かくして、この防振構造体では、変位規制部材であるチェーン７が磨耗して予圧縮機能が低下した場合に防振構造体に引張力が作用しても、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃが互いに分離するので、ゴム等の軟質材５に静水圧破壊が発生することがなく、また、本発明の前提技術となった前記図６の説明図のように、防振構造体に外部からこじり力が作用して、図面左側の積層体部分に圧縮力が作用し、図面右側の積層体部分に引張り力が作用する場合でも、本発明の防振構造体では、図１に示したような分割面８によって、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃが互いに分離できるので、ゴム等の軟質材５に対する引張力の入力が抑制され、静水圧破壊が有効に防止されることになる。
無論、過大な引張り入力に対しては、変位規制部材であるチェーン７が強力な耐力を示し、圧縮荷重に対しては軟質材５と硬質板４との交互積層配置により強力で効果的な防振機能が発揮されることになる。

また、変位規制部材としてチェーン７を採用したので、既存のありふれた部材により、剪断方向への変形を柔軟に許容しつつ、適度の拘束力で変位規制できるとともに、引張り方向変位を確実に拘束できる。
併せて多方向の複合変位時にも柔軟かつ確実な拘束力が得られる。

前記変位規制部材は分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃの空洞部である内部空間１５に配設したので、変位規制部材を配設する空洞部である空間１５を、フランジ部材１Ａ，２Ａをもって密閉状態とすることで、その内部空間１５内への異物の侵入が防止されるので、変位規制部材としてのチェーン７は、長期間の使用にても、環境の影響による錆、腐食、脆化等による劣化を有効に防止されることになる。

なお、図示しての詳述はしないが、積層体３における硬質板４のピッチ間隔を異ならせることもできる。つまり、積層体３全体として、たとえば、静水圧応力が高くなる部分の軟質材厚みが厚くなるように、段階的あるいは任意にピッチを異ならせることもできる。
これにより、積層体３の、曲げモーメントによる、それぞれの硬質板間の軟質材の変形がほぼ等しくなって、ピッチ変化による各硬質板４、４間での静水圧応力分散が可能となり、積層体３における疲労強度を向上させて寿命の長大化が図れる。

また、前記分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおける分割単位毎に硬質板４、４のピッチ間隔を異ならせることもできる。つまり、各分割部分内では等ピッチで、分割部分毎にピッチを異ならせたり、各分割部分内で段階的に、あるいは、負荷が等しくなるように任意にピッチを異ならせる。これにより、前記同様に積層体３の疲労強度を向上させて寿命の長大化が図れるとともに、各分割部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃ毎のチューニングの幅が広がることになる。

以上、本発明の一の実施例について説明したが、本発明の趣旨の範囲内で、硬質板の形状（平面視形状は円形が好適であるが、非円形を排除しない。厚さ等も適宜選定できる）、形式および材質（剛性を示す適宜の材質が採用可能である）、粘弾性を有する軟質材の形状、形式および材質（加硫可能なゴム、合成ゴム、加硫によらないその他の軟質材も採用可能である）、硬質板と軟質材との接着固定形態（加硫による他適宜の接着形態）、沓板の形状（実施例のような平面視方形の他、適宜の形状が採用される。
フランジ収納凹部を利用したフランジ部材の装着の他、変位規制部材を直接に沓板に固定することもできる）、形式および材質、変位規制部材の形状、形式（チェーンが好適であるが、横方向および圧縮方向の変位を許容する適宜のリンク機構等も採用される）、積層部への予圧縮付与形態（変位規制部材のボルトへのナットの緊締度合の選定の他、ワッシャの厚みを変えて予圧を調整してもよい）、積層部の分割数（２以上）、分割面における硬質板の規制部の形状（平面視非円形の辺同士の係合の他、円形の一部に互いに係合する規制部を形成してもよい）、積層部の内部空間の形状、積層部における硬質板間のピッチ間隔（漸増あるいは漸減もしくは任意間隔）、積層部における分割単位毎に硬質板間のピッチ間隔等については適宜選定することができる。

なお、図に示すところでは、防振主体６を、積層体３内で分割することとしているも、防振主体６は、沓板と積層体３との間で分割することも可能であり、この場合もまた、分割面の両側に硬質板を配設することが好ましい。

図４は、上述した実施例の変更例を示す平面図および縦断面図であり、これは、防振主体６の各分割個所、図では積層体３に設けた各分割面８を、その全周にわたって外部から覆う、適宜の素材、たとえばゴム膜体からなるカバー２１を設けたものであり、このカバー２１を、塵埃等の、分割面内への侵入を阻止するダストカバーとして機能させるものである。
ここで、このカバー２１は、たとえば、一山ベローズタイプの円環状のゴム膜体とすることができ、このようなカバー２１は、それ自身の半径方向の弾性収縮力に基いて、防振主体６の周りに、分割面８を跨いで密着させることが、カバー２１の、防振主体６への密着度を高める上で好ましい。

ところで、図４に示すところでは、カバー２１の、軸線方向の寸法を必要最小限のものとすることで、一のカバー２１をもって一の分割面８を覆うこととしているも、カバー２１としては、図５（ａ）に例示するように、それの軸方向寸法を大きくして、一のカバー２１で二つの分割面８のそれぞれをともに覆うこともでき、また、図５（ｂ）に例示するように、軸線方向寸法の大きい二つのカバー２１の各々をもって、各分割面８をより広範に覆うこともできる。

しかるに、カバー２１と、防振構造体の周りへの配設部材との干渉のおそれを考慮するときは、カバー２１を、図４に示すような小寸法のものとすることが、この干渉を回避する上で好ましい。

本発明の防振構造体の実施形態を示す平面および縦断面図である。 上部（および下部）の分割部分の平面および縦断面図である。 中間分割部分の平面および縦断面図である。 他の実施例を示す平面図および縦断面図である。 図４の変更例を示す縦断面図である。 従来の防振構造体の断面図である。

符号の説明

１ 上部沓板
１Ａ フランジ部材
１Ｃ フランジ収納凹部
２ 下部沓板
２Ａ フランジ部材
３ 積層体
３Ａ 上部分割部分
３Ｂ 中間分割部分
３Ｃ 下部分割部分
４ 硬質板
５ 軟質材
６ 防振主体
７ チェーン
８ 分割面
９ ボルト部材
１０ ナット部材
１１ ワッシャ
１２ 拘束部
１３ 調芯部
１４ 取付孔
１５ 空洞部
１６ ボルト孔

Claims (8)

1. 剛性を有する硬質板と、粘弾性を有する軟質材とを交互に積層してなる積層体の、積層方向の両端部に一対の沓板を配設して防振主体とし、この防振主体の一対の沓板を相互に連結して前記積層体に予圧縮を付与する変位規制部材を設けてなる防振構造体において、
   前記防振主体を積層方向で複数の部分に分割し、
   前記複数の部分間の分割面における、相互の対向部分に、互いに当接するそれぞれの硬質板を配置し、
   前記変位規制部材を積層体の内部空間に配設し、
   前記分割面における、相互の対向部分に配置された前記それぞれの硬質板が、それぞれの内周側部分に、テーパ面により形成される調芯部を一体に有し、
   それぞれの前記調芯部のテーパ面が、前記積層体の積層方向に直交する方向に対して同一方向に傾斜して互いに当接してなる防振構造体。
2. 分割されたそれぞれの部分の各分割面に配置された硬質板の、相互に隣接するものに、互いの剪断方向および回転方向の少なくとも一方の動きを規制する拘束部を形成してなる請求項１に記載の防振構造体。
3. 前記変位規制部材をチェーンとしてなる請求項１または２に記載の防振構造体。
4. 積層体内の硬質板のピッチ間隔を異ならせてなる請求項１〜３のいずれかに記載の防振構造体。
5. 分割部分を単位として硬質板のピッチ間隔を異ならせてなる請求項１〜４のいずれかに記載の防振構造体。
6. 防振主体の分割個所を複数個所としてなる請求項１〜５のいずれかに記載の防振構造体。
7. 防振主体の各分割個所を外側から覆うカバーを設けてなる請求項１〜６のいずれかに記載の防振構造体。
8. カバーを、それ自身の弾性収縮力によって、防振主体の周りに密着させてなる請求項７に記載の防振構造体。

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