JP2017187093A - 免震装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、第1の実施形態に係る免震装置10は、図1に示すように、空気浮上機構12と空気ばね18とを基本として構成される3次元免震装置である。空気浮上機構12は、水平方向の振動に対する免震効果を担う機構であり、空気ばね18は、鉛直方向の振動に対する免震効果を担う機構である。
実施形態に係る空気浮上機構12は、ベース14と、スライダ16を基本として構成されている。ベース14は、少なくとも鉛直方向上面に位置する面が、平滑面14a(第1の平滑面)を有する定盤とすることが望ましい。また、図示しないが、少なくとも四隅に、高さ調節手段を備え、設置個所に対して、平滑面14aの水平出しができるように構成されていることが望ましい。スライダ16を空気浮上させた際、重力によりスライダ16が移動してしまうという事態を防ぐためである。
空気ばね18は、上述した空気浮上機構12を構成するスライダ16の上部に載置され、鉛直方向の振動に対する免震を担う機構である。空気ばね18は、ゴムや、カーカスを樹脂で挟持して構成される積層部材などの可撓性部材によって構成される容器20を有し、容器20内に供給、貯留されたエアの圧縮作用により、緩衝、免震作用を成す免震機構である。このため、支持荷重が変動した場合であっても、容器20内の圧力を調整することで、支持荷重に対する外力による加圧方向のストロークや、押圧される際の弾性力を制御することができる。また、容器20は、圧縮方向に沿って、複数の括れ部を持った多段ベローズ型として、各括れ部には、中間リング22を備えるようにすると良い。中間リング22は、破断特性が高い金属部材などで構成することで、圧縮エアが供給された容器20の圧縮方向中心部のみが膨張してしまうという事態を避けることができる。また、容器20の上下には、剛性の高い金属等により構成されたエンドプレート24,26を配置することで、容器20の上下端(平坦となるべき部位)が膨張することを防ぐことができる。図1に示す形態では、下端側(スライダ16側)に配置されるエンドプレート24に、容器20内にエアを供給するためのエア供給経路24aが設けられている。
上記のような空気浮上機構12と空気ばね18には、エア供給手段28が接続されている。エア供給手段28は、ポンプ30と、サージタンク32、レギュレータ(34a,34b)、およびストップバルブ(36a,36b)などが介在され、空気浮上機構12と空気ばね18のそれぞれに接続されている。ポンプ30は、空気浮上機構12や空気ばね18に供給するエアを圧送するための手段であり、サージタンク32は、圧縮空気を一時的に貯留するための手段である。ポンプ30により圧送されるエアをサージタンク32に一時的に貯留する事により、供給エアの脈動を抑え、エアの安定供給を行う事が可能となる。また、レギュレータ(34a,34b)は、空気浮上機構12や空気ばね18に供給するエアの圧力を調整するための手段であり、ストップバルブ(36a,36b)は、エアの供給経路の開閉を行うための手段である。
また、上記実施形態では、エア供給手段28について、サージタンク32からのエア供給経路を2つの経路に分岐させ、一方の経路を空気浮上機構12に、他方の経路を空気ばね18にそれぞれ接続するとともに、双方の経路にそれぞれ第1レギュレータ34a、第2レギュレータ34bと、第1ストップバルブ36a、第2ストップバルブ36bを配置する構成とする旨記載した。しかしながら、エア供給手段28のエア供給経路は、図2に示すようなものとしても良い。
また、空気浮上機構12に対するエアの供給を空気ばね18を介して行うようにする場合、図3のような構成とすることもできる。図3に示す構成では、ポンプ30を基点として、少なくとも一部を分岐させて2系統としていたエア供給経路を1系統にまとめている。具体的には、エア供給手段28によるエア供給経路から供給されるエアが、エア供給経路24aを介して空気ばね18を構成する容器20に供給されるように構成されている。また、容器20と空気浮上機構12との間に、容器20内に貯留されたエアをスライダ16とベース14の間に供給するエア供給経路16dを備える構成としている。このような構成とすることで、空気圧制御を一本化することができ、供給するエアの管理、調整などが容易になる。
さらに、エア供給手段28のエア供給経路は、図4に示すようなものとしても良い。具体的には、ポンプ30とサージタンク32との間の経路に、第1レギュレータ34aと第1ストップバルブ36aを配置している。サージタンク32からのエア供給経路を2つの経路に分岐させ、一方の経路を空気ばね18に接続し、他方の経路を空気浮上機構12に接続している。ここで、図4に示す形態では、分岐経路のうち、空気浮上機構12に接続している経路にのみ、第2レギュレータ34bと、第2ストップバルブ36bを配置する構成としている。
次に、第2の実施形態に係る免震装置10Aについて、図5を参照して説明する。本実施形態に係る免震装置10Aも、上述した第1の免震装置10と同様に、空気浮上機構12と、鉛直方向の振動に対する免震機構との組み合わせによって構成される装置である。よって、その構成を同様とする空気浮上機構12については、図面に同一符号を付して、その詳細な説明は省略するものとする。
第1の実施形態に係る免震装置10との相違点としては、空気ばね18としていた鉛直方向の振動に対する免震機構を、リンク式ばね38としている点にある。実施形態に係るリンク式ばね38は、第1リンク部材40と第2リンク部材42、第3リンク部材44、並びに第1傾倒リンク部材46と第2傾倒リンク部材48、および第1ばね50と、第2ばね52を基本として構成とされている。
上記のような構成のリンク式ばね38は、自然状態において、第2傾倒リンク部材48(第1傾倒リンク部材46)のヒンジ部44a2(ヒンジ部44a1)を通る仮想水平線Lと、ヒンジ部44a2(ヒンジ部44a1)と第2ばね52(第1ばね50)の接続部60(接続部60)を通る直線Laの成す角θが小さいほど、リンク式ばね38としての鉛直方向のばね特性が弱くなり、固有振動数の低い、柔らかいばねとしての特性を得る構成とすることができる。さらに、θを小さくするとリンクの支持する上面板(第2リンク部材42)の上下に対するばね荷重の特性が逆転してたわむと支持荷重が小さくなるようになる。このことを図5を用いて説明すると、第2ばね52と第2傾倒リンク部材48のヒンジ部44a2との直交距離dを概略一定に保つことでばねの発生トルクを保持しながら、第2ばね52の作用点である接続部60は、徐々に、第2傾倒リンク部材48の角度変化と同じような変化をすることとなる。このとき角度θによる第2ばね52の引張変位は小さくなり、さらに第2傾倒リンク部材48の角度が大きくなる方に動かすと、直交距離dは大きくなり、ばねトルクが増す。一方で、第2傾倒リンク部材48の角度が小さくなる法に動かすと逆に直交距離は小さくなり、ばねトルクが減じることになる。言い換えると、鉛直方向に押し込むと鉛直方向への発生力が小さくなり、引き上げると鉛直方向への発生力を増すことになることを示している。これは通常のばねの力作用と逆の特性に変化させたことになる。以上のことから、θの角度を小さくする貫通孔60aに接続部60を配置するほど自然状態の形態にあまり影響を与えずに、リンク式ばね38の特性として鉛直方向のばね特性を弱めることや、ばね特性を逆転(たわみ荷重特性の傾きが逆になる)させることができる。
ところで、このような構成のリンク式ばね38は、第3リンク部材44を基点として、線対称な配置構成とされている。しかしながら、図7に示すように、第1傾倒リンク部材46の傾倒角度θ1と第2傾倒リンク部材48の傾倒角度θ2が異なった場合(第1ばね50と第2ばね52の伸縮状態が異なった場合)には、図7にΔdで示すように、第1リンク部材40と第2リンク部材42の水平位置にズレが生ずることとなる。
上記実施形態では、リンク式ばね38の構成として、第1ばね50と第2ばね52は、いずれも第3リンク部材44に接続される構成としていた。しかしながら、リンク式ばね38における第1ばね50、第2ばね52の配置、接続構成は、図9に示すようなものとすることもできる。
次に、第3の実施形態に係る免震装置について、図11を参照して説明する。上記第1、第2の実施形態では、鉛直方向の振動に対する免震機構として、空気ばね18とリンク式ばね38を示した。これらの機構は、免震作用はあるものの、いずれも負荷に基づく変位に応じて発生力が増加する、いわゆる正ばねとしての機能を持つものである。このため、変位が大きくなった場合には、反発力が強くなってしまうことが考えられる。
次に、第4の実施形態に係る免震装置について、図12を参照して説明する。本実施形態に係る免震装置10Cも、上記第3の実施形態に係る免震装置10Bと同様に、いわゆる正ばね特性を有する機構と、負ばね特性を有する機構とを組み合わせた、鉛直方向の振動に対する免震装置である。
リンク式ばね38(38a、38b)を複数備える免震装置10Cを構成する場合、複数のリンク式ばね38における傾倒するリンク部材の作動面を平行にすると、上述したように、第1リンク部材40に相当する第1リンクプレート62と第2リンク部材42に相当する第2リンクプレート64の水平位置にズレΔd(図7参照)が生じる虞がある。
次に、第5の実施形態に係る免震装置について、図15を参照して説明する。本実施形態に係る免震装置10Dは、水平方向の振動に対する免震機構と、鉛直方向の振動に対する免震機構とを組み合わせたものであり、上述した第1から第3の実施形態に係る免震装置10,10A,10Bを総合的に組み合わせた構成としている。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
ここで、図15に示す形態は、1つのリンク式ばね38と1つの空気ばね18を組み合わせた鉛直方向の免震機構に、空気浮上機構12を組み合わせる構成としている。これに対し、鉛直方向の免震機構について、機構的バランスや耐荷重の増加等を考慮して、複数のリンク式ばね38と複数の空気ばね18を組み合わせた場合、図16、図17に示すような構成とすることができる。なお、図16は、第5の実施形態に係る免震装置10Dの具体的構成を示す側面図であり、図17は、図16におけるB−B断面からの矢視を示す図である。
次に、第6の実施形態に係る免震装置について、図18を参照して説明する。本実施形態に係る免震装置10Eも、上述した第5の実施形態に係る免震装置10Dと同様に、空気浮上機構12による水平方向の免震と、正ばね特性を有する機構と負ばね特性を有する機構の組み合わせによる鉛直方向の免震機構を組み合わせたものである。
Claims (7)
- 第1の平滑面を有するベースと、第2の平滑面を有するスライダの両平滑面を対向配置させて、対向配置した2つの前記平滑面の間にエアを噴出して前記スライダを浮上させる空気浮上機構と、
弾性体により構成される容器を有し、前記容器内に貯留されたエアにより前記容器が鉛直方向に押圧される際の弾性力を調節可能な空気ばねと、を備え、
前記スライダと上下直列に前記空気ばねを配置したことを特徴とする免震装置。 - 第1リンク部材と、前記第1リンク部材に平行に、かつ離間して配置される第2リンク部材と、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材との間に平行配置される第3リンク部材とを有し、前記第1リンク部材と前記第3リンク部材との間には、第1傾倒リンク部材が設けられ、前記第2リンク部材と前記第3リンク部材との間には、第2傾倒リンク部材が設けられ、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材との離間距離が狭められた際、前記第3リンク部材が平行移動する構成とされ、前記第1傾倒リンク部材に一方の端部を接続すると共に、前記第1傾倒リンク部材と同じ傾斜方向に傾倒角度を有し、他方の端部を前記第1リンク部材または前記第3リンク部材に接続する第1ばねと、前記第2傾倒リンク部材に一方の端部を接続すると共に、前記第2傾倒リンク部材と同じ傾斜方向に傾倒角度を有し、他方の端部を前記第2リンク部材または前記第3リンク部材に接続する第2ばねとが設けられ、
前記第1ばね、及び前記第2ばねの前記傾倒角度を変化させることにより、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材との離間距離が変化した際に生ずる力の大きさを調整可能な構成としたリンク式ばねを備えることを特徴とする免震装置。 - 弾性体により構成される容器を有し、前記容器内に貯留されたエアにより前記容器が鉛直方向に押圧される際の弾性力を調節可能な空気ばねと、前記リンク式ばねと、を並列配置し、
前記リンク式ばねを構成する前記第1ばね、及び前記第2ばねの傾倒角度を、前記リンク式ばねが負ばねとしての特性を得る傾倒角度に設定したことを特徴とする請求項2に記載の免震装置。 - 前記リンク式ばねを複数、並列に配置し、少なくとも1つの前記リンク式ばねにおける前記第1ばね、及び前記第2ばねの傾倒角度を、前記リンク式ばねが正ばねとしての特性を得る傾倒角度に設定すると共に、その余の前記リンク式ばねにおける前記第1ばね、及び前記第2ばねの傾倒角度を、前記リンク式ばねが負ばねとしての特性を得る傾倒角度に設定することを特徴とする請求項2に記載の免震装置。
- 第1の平滑面を有するベースと、第2の平滑面を有するスライダの両平滑面を対向配置させて、対向配置した2つの前記平滑面の間にエアを噴出して前記スライダを浮上させる空気浮上機構と、
前記リンク式ばねと、を備え、
前記スライダと上下直列に前記リンク式ばねを配置したことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の免震装置。 - 前記空気浮上機構を稼働させる際、前記容器に貯留されたエアを前記空気浮上機構に供給するエア供給経路を設けたことを特徴とする請求項1または請求項3を含む請求項5に記載の免震装置。
- 前記リンク式ばねを複数、並列に配置する際、前記第1傾倒リンク、及び前記第2傾倒リンクの作動面が交差する方向となるように配置したことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の免震装置。
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