JP2022001791A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広い支持荷重に対応できる防振装置を提供する。【解決手段】 外周囲に上下方向に外周部高さを有して形成された外周部２（２ａ）と、前記外周部内側にブリッジ部厚さ３ｔｈを有して形成されたブリッジ部３と、前記ブリッジ部より内側に存在するコア部４とを有し、振動体下側面と支持面の間に設けられて前記振動体の振動が伝わることを抑制する防振装置であって、低荷重が前記コア部上面４ｕｐと前記外周部下面２ｂｏの間にかかったときには、前記ブリッジ部３のせん断方向の曲げたわみ変形によって振動を抑制し、前記低荷重を超える高荷重がかかったときには、前記コア部下面４ｂｏが前記支持面に当接し、少なくとも前記コア部４が圧縮変形することによって振動を抑制することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、防振装置に関し、特にゴム素材等を用いた防振装置に関する。

従来技術

従来、上記防振装置の一例として、下記特許文献１に示された防振ゴムが公知である。この防振ゴムは、空調ダクトなどの設備の防振・防音に適するもので、板状に形成された防振ゴムにおいて、板状金具に反りが生じない工夫を有する発明である。取付けが容易で、防振ゴムを効率よく製造できる特徴があると記載されている。

特許第２６６３１１２号

［本発明の課題の把握１］
従来の防振パッド等の防振ゴムは圧縮方向に作用する。ゴムパッドには、広い荷重範囲で所望の特性を得るために、例えば、図１７に示すように、様々な直径サイズ及び様々な高さの突起を設けた突起形ゴムパッドが知られている。
なお、図１７（ａ）は突起形ゴムパッドの平面図、図１７（ｂ）はその模式的断面図である。
一般に、防振ゴムは圧縮方向に変形させるため、圧縮方向に対して低剛性を得ることは難しい。したがって、ゴムの受圧面積が一定の場合、一般には低荷重〜高荷重になるに従って、受圧面積を大きくする方法が採用される。
また、従来の防振ゴムの中で水平方向と鉛直方向の剛性比を比較的高く取れる構造として、所謂、「Ｖ形」や「くら形」の防振ゴムが提案されている。いずれも圧縮方向を主に作用する防振ゴムである。

［本発明の課題の把握２］
防振ゴムの目的は、ある荷重条件で床などに設置したときの振動絶縁効果を得ることである。しかし、従来の圧縮方向の防振ゴムでは、荷重が広く変動した場合、防振性能が劣化することがある。
例えば、そのような場合の課題としては、
（１）荷重が著しく増えた場合、ゴムのたわみが許容値を超える
（２）荷重が著しく減った場合、防振系の固有振動数が大きくなる
が挙げられる。
広い荷重範囲をカバーする防振ゴムを設計するには、下記数１の概算式で検討することが一般的である。この数１は、仮定により得られた角形ゴムの設計式であるが、実験値と一致しないことも多い。

一般的な対処の方法としては、静ばね定数を低くする(低剛性)には、高さを高くする(ゴムを厚くする)ことが採用される。
この際、ゴムの静たわみとのトレードオフを考えながら、ゴムの高さ(ゴム厚)を決定する。
一般に、低剛性を実現するにはゴムの高さを現実的な範囲で大きくとることになる。上記の静ばね定数を決定したのち、動倍率から動ばね定数より適切なゴム固有振動数を設定することになる。
この場合、ゴムの高さを実用の範囲内に収めることができるか否かがポイントになる。
この設定の仕方を、一例として図１８に示す。図１８は、荷重に対する固有振動数とたわみの両方を記載した図である。例えば、星印で示す交差点などが好ましい設定になる。

［本発明の課題の把握３］
現在、採用されている防振ゴムの形状は多種多様である。図１９はゴム５６・５６の間に中間板５７を接着したもので、これにより鉛直方向の剛性を高くし、同一断面で大荷重に耐えることができる。
例えば、免震などに使われる積層ゴムは、大荷重を支持し、低い水平ばね定数を得ようとするとゴム厚が厚くなるため、座屈を押える目的で中間板５７が設けられている。また、ゴムのせん断剛性により水平方向の振動吸収に用いられる例もある。
一方、圧縮方向の剛性は高くなり、一般の防振ゴムの要求性能を満たさないものがある。圧縮方向の作用の他、ねじり方向に作用するものである。この他、配置を変えてせん断方向に作用させるものもある。
このせん断方向に作用させる方法では、一般の防振対象に適用するには、支持荷重が小さいと考えられている。

上記したように、本発明者らが認識した各課題についてまとめてみると、以下の通りである。
（Ａ）従来の圧縮方向に作用するゴムパッドでは、低剛性にするには難しい。
（Ｂ）広い支持荷重をカバーすることを考慮すると、従来のゴムパッドの構成では、許容値を考慮した防振設計を満足するにはゴム高さが実用の範囲を超えてしまう課題がある。
（Ｃ）従来の防振ゴムをせん断方向に用いる方法では、支持荷重が小さいものが多い。

本発明の目的は、上記従来技術が有する課題（Ａ）〜（Ｃ）を解決できる防振装置を提供することにある。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
（ａ）広い支持荷重に対応でき、且つ振動体の振動を絶縁又は抑制する場合に個々の荷重や振動形態に応じて柔軟に調整することが可能な防振装置を提供する。
なお、上記に記載した以外の発明の課題、その解決手段及びその効果は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。

本発明は多面的に表現できるが、例えば、代表的なものを挙げると、次のように構成したものである。
本発明に係る防振装置は、
外周囲に上下方向に外周部高さを有して形成された外周部と、
前記外周部内側にブリッジ部厚さを有して形成されたブリッジ部と、
前記ブリッジ部より内側に存在し、コア部厚さを有するコア部とを有し、
振動体下側面と支持面の間に設けられて前記振動体の振動が伝わることを抑制する防振装置であって、
前記ブリッジ部厚さは前記外周部高さと前記コア部厚さよりも薄く形成されており、
前記外周部、前記ブリッジ部、前記コア部は全て弾性体で構成してあり、
コア部下面及びブリッジ部下面は、外周部下面よりも上方に位置しており、
コア部上面は、外周部上面及びブリッジ部上面よりも上方に位置しており、
前記コア部と前記ブリッジ部の下方には、前記コア部下面及び前記ブリッジ部下面の高さ位置と前記外周部下面の高さ位置との差によって生じた下側隙間が前記支持面との間に有しており、
低荷重が前記コア部上面と前記外周部下面の間にかかったときには、前記ブリッジ部のせん断方向の曲げたわみ変形によって振動を抑制し、前記低荷重を超える高荷重がかかったときには、前記コア部下面が前記支持面に当接し、少なくとも前記コア部が圧縮変形することによって振動を抑制することを特徴とする。
この構成であれば、曲げたわみ変形が機能する低荷重から、圧縮変形が機能する高荷重までの広い支持荷重に対応できる防振装置を提供できる。また、外周部、ブリッジ部、コア部は全て弾性体で構成してあるので製造しやすい利点がある。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、高荷重がかかった場合に前記外周部も圧縮変形することを特徴とする。
この構成であれば、外周部、ブリッジ部、コア部は全て弾性体で構成してあり、高荷重領域において、コア部が圧縮変形する領域と、コア部と外周部がともに圧縮変形する領域を備えることができる。したがって、高荷重領域において、より広い支持荷重に対応できる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記コア部下面と前記支持面との間に前記下側隙間があり、前記低荷重時には、前記ブリッジ部の前記変形によって第１圧縮静バネ定数となり、支持荷重が増大するにつれて、前記コア部の第２圧縮静バネ定数となり、更に前記コア部と前記外周部の両方の圧縮静バネ定数が得られることを特徴とする。
この構成であれば、３段階のバネ定数を有する防振装置を提供可能である。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記外周部、前記ブリッジ部、前記コア部が一体成型されていることを特徴とする。
この構成であれば、防振装置を安価に製造しやすくなる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記ブリッジ部に開口が設けられていることを特徴とする。
この構成であれば、開口を設けることでブリッジ部の曲げたわみ変形のばね定数を調整しやすくなる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記開口が設けられた前記ブリッジ部厚さが前記外周部高さの３３％〜７４％であることを特徴とする。
この構成であれば、ブリッジ部を薄膜構成とすることができ、はり理論の設計式をそのまま使える利点が得られる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、複数の前記防振装置が、一の前記防振装置の前記外周部の部分が隣り合う他の前記防振装置の前記外周部の部分と共用するように連結されたことを特徴とする。
この構成であれば、一の防振装置の外周部の部分が隣り合う他の防振装置の外周部の部分と共用するように連結することで、ブリッジ部が曲げたわみ変形することにより生じる外周部を引っ張る力を相殺することができるので安定性を良くできる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記外周部を平面視したときに三角形、四角形、五角形、六角形、又は円形のいずれか一つの形状で形成されていることを特徴とする。
この構成であれば、直線的及び平面的に防振装置を連結する場合に好適である。なお、三角形、四角形、六角形を採用すれば、共用できる外周部の部分を多くできる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記連結が面状に広がっていることを特徴とする。
この構成であれば、防振機能が要求される２次元の領域（面領域）において、広い支持荷重に対応できる防振装置を提供できる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記コア部の上部が上方に凸形状の曲面形状に形成してあることを特徴とする。
この構成であれば、防振装置又は振動体下側面が傾いても、コア部が平面である構成に比べて、コア部は振動体下側面に沿った状態で振動を受け止めることができる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、空洞部と空気吸排孔を備えたエアダンパー部を前記コア部の下部に設けたことを特徴とする。
この構成であれば、エアダンパー部が緩衝部材となって、振動によるコア部の各衝突時の過渡特性を向上できる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記コア部の圧縮弾性係数よりも大きな圧縮弾性係数を有する高圧縮弾性部材を前記コア部の下部に設けたことを特徴とする。
この構成であれば、高圧縮弾性部材が緩衝部材となって、振動によるコア部の各衝突時の過渡特性を向上できる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記コア部の本体部形状をそのまま下方に延設した場合に比べて、単位容積当たりの弾性部材の容積量が少ない異形部を設け、前記異形部の圧縮弾性係数が前記コア部の本体部の圧縮弾性係数よりも大きいことを特徴とする。
この構成であれば、異形部を設けることで振動によるコア部の各衝突時の過度特性を向上できる。
本発明の他の実施形態に係る防振装置は、前記異形部が下方に向かうに従って断面積が小さくなる先細り形状で構成したことを特徴とする。
この構成であれば、異形部を簡単に製造できる。また、その異形部をコア部本体のばね特性とは違う構成にできるので、全体として非線形ばね特性を備えた構成とすることができる。

本発明の他の実施形態に係る防振装置は、少なくとも前記ブリッジ部の領域に、前記コア部又は前記外周部の弾性ばね定数とは異なる弾性ばね定数の中間材を設けたことを特徴とする。
この構成であれば、弾性ばね定数の異なる中間材をブリッジ部に挿入することで、ブリッジ部の強度を向上したり、又は曲げたわみ変形度合いを調整することができる。

以上説明したように、本発明であれば従来の防振装置が有する課題を解決できる。また、広い支持荷重に対応できる防振装置を提供することができる。
モジュール化が容易で、かつ広い面積において前記広い支持荷重に対応できないという課題を解決することができる防振装置を提供することができる。
さらに、振動体の振動を絶縁又は抑制する場合に、個々の荷重や振動形態に応じて柔軟に調整することができる防振装置を提供できる。

（ａ）は第１実施形態の防振装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線縦断面図である。 （ａ）は第１実施形態の防振装置の縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ曲げモーメントに関するフレーム構造を説明するための図である。 負荷をかけた際の防振装置の縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれブリッジ部のモデルを説明するための図である。 （ａ）は通常負荷時を示す模式図、（ｂ）は床接触時を示す模式図、（ｃ）は過負荷時を示す模式図、（ｄ）は線形のばね定数状態を示す図、（ｅ）は非線形のばね定数状態を示す図である。 本実施形態における荷重とたわみの説明図である。 第２実施形態を示す図であり、複数の防振装置をモジュール化した構成を示す縦断面図である。 第２実施形態を示す図であり、複数の防振装置をモジュール化した構成において、共用壁における力の相殺状況を示す模式図である。 第３実施形態を説明するための図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれブリッジ部に開口を設けた変形例を説明するための平面図である。 （ａ）は防振装置の平面図、（Ａ１）〜（Ａ３）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図である。 第４実施形態を示す図であり、（ａ）はコア部上面を凸の曲面に形成した構成の縦断面図、（ｂ）は過負荷状態に重点を置いた構成を説明するための縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第５実施形態を説明するための図であり、それぞれコア部の下部域の追加構成を説明するための図である。 試作品としての一実施例の説明図であり、（ａ）は実施例の斜視図、（ｂ）は防振装置の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線縦断面図、（ｄ）はその底面図である。 試作品に係るスタンション(柱部)用防振装置において、荷重−変位の静特性を示す図である。 試作品に係るスタンション用防振装置の動特性を示す図である。 外周部の一部を共用した構成の一例を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ外周部を三角形、四角形、五角形、六角形、円形に形成した模式的平面図である。 従来の突起形ゴムパッドの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は模式的断面図である。 荷重に対する固有振動数とたわみ線を示す図である。 中間板を挿入した従来の防振ゴムの一例を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の防振装置の一例として防振ゴムを例にとって図面に基づき説明する。
図１に示すように、防振ゴム１は、振動体下側面（図示せず）と床等の支持面（図示せず）の間に設けられて振動体の振動を抑制する防振ゴム１である。本実施形態に係る防振ゴム１は、所謂、スタンション(柱部)用の防振に使用できる。
防振ゴム１は大別して、外周囲に上下方向に外周部高さ２ｈを有して形成された外周部２と、前記外周部２の内側にブリッジ部厚さ３ｔｈを有して形成されたブリッジ部３と、
前記ブリッジ部より内側に存在し、コア部厚さ４ｔｈを有するコア部４と、を少なくとも有して構成されている。

防振ゴム１の構成要素である外周部２、ブリッジ部３、コア部４は全て弾性体で構成してある。その弾性体としては、ゴム素材が好適に使用される。しかし、ゴム弾性体と同様に使用できる弾性体であれば、ゴム素材に限らず材質は問わない。
外周部２は、防振ゴム１の外周を規定する部材であり、その外周形状は平面視において四角形、矩形、三角形、五角形、六角形、円形などの各種形状が使用用途に応じて採用できる。更には、段付、突起等の機能を付加することもできる。
なお、本明細書において「外周」とは円形や曲線などに限定されず、四角形、六角形などの周囲を規定する概念である。
ブリッジ部３は、後述するコア部４と外周部２とを接続する部材であり、穴あき等任意の形状を採用することができる。
コア部４は、当該防振ゴム１の内周を規定する部材である。その形状は、四角形、多角形、円形、球形等、使用用途に応じて任意の形状を採用することができる。

第１実施形態の構成では、ブリッジ部３は外周部２の内側中間部から内側中心方向に向けて延びる平板形の部材で構成してある。ブリッジ部３の内側端はコア部４の外周面の中間部に一体的に接続してある。
第１実施形態ではブリッジ部３はコア部４の全周を囲むように設けている構成が示されている。なお、ブリッジ部３の変形例については第３実施形態で説明する。
図１に示す構成では、外周部２は四角形の各辺を構成する平らな平板材を繋げた構成になっている。なお、外周部２が円形の場合は、曲板材で構成されることになる。

また、コア部上面４ｕｐは、外周部上面２ｕｐ及びブリッジ部上面３ｕｐよりも上方に位置するように構成してある。この構成であれば、ブリッジ部３及び外周部２に荷重をかけない状態で、コア部４だけを曲げたわみ変形、圧縮変形させることができる。
ブリッジ部上面３ｕｐは外周部上面２ｕｐ及びコア部上面４ｕｐよりも低い位置にあるように構成してある。この構成によってコア部４の周囲を取り囲む環形凹部１６が形成される。この構成であれば、曲げたわみ変形を行いやすくできる。また、ブリッジ部３を、コア部４を支持する部材として機能させやすくなる。また、コア部４のより中心側にブリッジ部３が接続することになるので、コア部４を安定して支持しやすくなる。

また、コア部下面４ｂｏは、ブリッジ部下面３ｂｏよりも下方に位置するように突出して構成してある。
なお、外周部高さ２ｈに対するブリッジ部厚さ３ｔｈの比、３ｔｈ／２ｈを、
０．３３≦３ｔｈ／２ｈ＜０．７４
とすることもできる。
また、コア部厚さ４ｔｈに対するブリッジ部厚さ３ｔｈの比、３ｔｈ／４ｔｈを、
０．３３≦３ｔｈ／４ｔｈ＜０．７４
とすることもできる。

また、ブリッジ部厚さ３ｔｈは外周部高さ２ｈとコア部厚さ４ｔｈよりも薄く構成してある。この構成によって、ブリッジ部３は曲げたわみ変形によってコア部４を良好に上下動可能に支持できる構成にすることができる。
コア部下面４ｂｏ及びブリッジ部下面３ｂｏは、それぞれ外周部下面２ｂｏよりも上方に位置されるように構成してある。

また、上記構成に関連して、コア部４とブリッジ部３の下方には、コア部下面４ｂｏ及びブリッジ部下面３ｂｏの高さ位置と外周部下面２ｂｏの高さ位置との差によって生じた下側隙間５が支持面（図示せず）との間に構成してある。
荷重を受けたコア部下面４ｂｏは、下側隙間５内において、支持面に徐々に近づいていくことになる。支持面に当接しない状態では、ブリッジ部３の曲げたわみ変形のばね定数に規定される。
一方、コア部下面４ｂｏが支持面に当接して以後は（図３参照）、コア部４の圧縮変形に伴うばね定数に規定される。
なお、この下側隙間５の形状は各種の形状が考えられる。例えば、一例として外周部２の内面とブリッジ部３を繋ぐ形状を直角でなく、傾斜面にして強度を高めることができる。

［本実施形態の特徴構成の詳細１］
本実施形態の防振ゴムを別の表現で言えば、図２（ａ）〜（ｃ）のようなフレーム構造としたことを特徴としている。本構造は前記したコア部４、ブリッジ部３、外周部２（外縁部とも言える）の要素からなり、寸法・材質等を独立パラメータとして扱える。即ち、より実用の範囲で防振ゴムの仕様を検討、設計できるメリットがある。

図２（ｂ）は図２（ａ）を簡略化したフレーム構造を示している。また、図２（ｃ）は変形と力の関係を示している。
図２（ｂ）に示すように、コア上部に荷重Ｐが加わり、図２（ａ）のブリッジ部３と柱（本実施形態における外周部２に相当）で曲げモーメントを発生してブリッジ部３は変形する。
また、図３に示すように、ブリッジ部３は曲げと引張りによって、ゴムの鉛直剛性が設計される。静ばね定数の計算式は、はりの理論式より、以下の数２となる。条件として「両端固定・中央に集中荷重」としてある。なお、図５において、

はブリッジ部３の曲げ変形時のばね定数を示し、

はコア部４の圧縮変形時のばね定数を示し、

は外周部２の圧縮変形時のばね定数を示す。

この構造によって、圧縮方向に作用する従来のゴムパッドでは難しかった「剛性比を高くする」ことが可能となる。数２を見れば分かるように、パラメータは「主に形状の寸法で決まる」ことから、本発明及び本実施形態によれば、前述した数１は実験値と一致しないことも多い設計式だが、下記式では、はり理論をベースに設計検討できる利点がある。

［本実施形態の特徴構成の詳細２］
本実施形態に係る防振ゴムにおいて、ブリッジ部３のたわみは最大応力度の範囲内で

である。なお、

は曲げによるたわみ、

はせん断によるたわみを示す。なお、各たわみは後述する数３によって計算される。
防振ゴム１を防振部材として利用する場合、たわみを大きくとりたい。本防振ゴム１の構成では、せん断より曲げでたわみを大きくとれることになる。したがって、本実施形態に係る曲げたわみを利用したゴムパッド（防振ゴム）は防振部材として優位性があると判断できる。

［ブリッジ部の設計方法の一例］
結論を先に言うと、図４に示す四角形の板を単位幅で十字形のブリッジ部３で固定され、十字部中央に集中荷重が掛かっているとすると、
ブリッジ部３を規定するパラメータ範囲は
ブリッジ部のたわみとせん断応力度
で規定されるので、その範囲で設計を行うことが好ましい。
防振ゴムの設計では、パラメータを調整しゴムのたわみとせん断応力度を確認する。最終的に防振系の固有振動数を２０Ｈｚ以下にすることが望ましい。
以下スタンション用の防振を例に、その理由を説明する。

（１）ブリッジ部のたわみ
空調等設備用の配管支持部材としてスタンションがある。このスタンションはその下にプレートを設け，そのプレートの下に防振ゴムを挿入する。スタンションとプレートサイズおよび支持荷重は表１の通りである。

表１とゴムたわみの設定値より、ゴムサイズは次の５つが必要となる。サイズ（１）５０×５０(支持荷重６〜１０ｋｇｆ)、サイズ（２）５０×５０(支持荷重１０〜１７ｋｇｆ)、サイズ（３）１００×１００(支持荷重１５〜２５ｋｇｆ)、サイズ（４）１００×１００(支持荷重２５〜４２ｋｇｆ)、サイズ（５）１５０×１５０(支持荷重４２〜７２ｋｇｆ)である。これらよりゴム設計を行う。図４に示す平面板モデルを適用して数３に数値を代入して，具体的なたわみを確認する。
面内に支持荷重ＰがかかったときのＸ方向、Ｙ方向にかかる集中荷重Ｗは
Ｗ＝Ｐ／２になる。
ブリッジ部のたわみδは材料力学の一般式より、下記数３になる。

ここで、
Ｌ：ブリッジ部の幅[ｃｍ]、
Ｗ：集中荷重[ｋｇｆ]、
Ｐ：支持荷重[ｋｇｆ]、
Ｅ：ゴム（硬度６０度）の圧縮弾性係数３５．７[ｋｇｆ／ｃｍ^２]、
ｔ：ブリッジ部厚さ[ｃｍ]、
である。
実験で得られた動ばね比により、防振系の固有振動数２０Ｈｚを満足する静たわみは３．５ｍｍ以上となる。

（２）ブリッジ部のせん断応力度
ブリッジ部３は主に曲げ状態（圧縮と引張り）で使用するが、支持荷重によるせん断力に注意する必要がある。数４より，ゴムのせん断応力度は、動的な場合４ｋｇｆ／ｃｍ^２以下である。応力度を超えないように数４のパラメータを調整する。

（３）まとめ
したがって、図４に示す四角形の板を単位幅で十字形のブリッジ部３で固定され、十字部中央に集中荷重が掛かっているとすると、数４によって静たわみ３．５ｍｍ以上と規定されることが好ましいと言える。

［作用説明１］
以下、本実施形態の防振ゴムについて図５の防振ゴムの動作説明図を参照しつつ説明する。
図５に示す防振ゴムは、コア部４の上部で防振対象の機器等の振動体を支持する。また外周部２が、床等の各種支持面に接して設置される。
図５（ａ）に示す無負荷または通常負荷状態において、コア部４の下部と床の間には下側隙間５がある。このとき、ゴムの静ばね特性は図５（ｄ）に示すように荷重と変位の間には線形関係が成立する。

この状態から支持荷重が増すと、図５（ｂ）に示すようにコア部４の下部と床が接触する。さらに過負荷状態となると、図５（ｃ）に示すように床との密着によりコア部４の全体が変形する。このとき、静ばね特性は密着によって、ばね定数が大きくなる。これを示したのが図５（ｅ）であり、線形から上方に折れ曲がった圧縮ばね定数となり、非線形ばね効果が得られる。また、コア部４の変形が大きくなると、外周部２の圧縮ばねの変形も加わるので、高い荷重に対しても安定して対処できる。
以上のように、加わる荷重によってゴムの静ばね特性は「ブリッジ部」→「コア部」→「コア部＋外周部」と変化することで、従来の課題を解決することができる。
また、一体成型で本実施形態の防振ゴムを均一なゴム素材で構成することで安価に安定した特性を有する防振ゴムを提供できる。このような構成であると、外周部２、ブリッジ部３、コア部４の厚さや長さ等の各仕様を変えることで、図５（ｅ）に示す特性も、適宜、変えられるので個々の状況に応じた防振ゴムを製造できる。
さらに、外周部２、ブリッジ部３、コア部４において、異なるばね定数のゴム素材を複数用いて製造した場合には、さらに設計範囲が広くなり、防振ゴムが用いられる用途に応じて最適設計を実現できる。

［作用説明２］
本実施形態に係る防振ゴムは「許容たわみ範囲内でたわみを大きくとれるゴムパッド」でもある。変位は曲げたわみとして認識できるものである。
この特性を図６に示す荷重‐変位を示す線図より補足説明する。なお、図６において、実線で示す符号５２は本防振ゴム１の特性を示す線であり、符号５１で示す破線はコイルバネのような線形弾性体の特性を示している。また、符号Ｐはたわみ制約値の位置を示し、符号５３は最大荷重線を示し、符号５４は常用荷重線をそれぞれ示している。
図６に示すように、線形弾性体の特性５１では、最大荷重時において、たわみ制約値Ｐの位置を越えて過大となり、場合によって許容値を超えてしまう。
一方、本防振ゴム１の特性５２では、たわみ制約値の位置内で最大荷重をとれるよう、非線形特性となっている。
さらに、本防振ゴム１ではヒステリシスループを描いており、これによる減衰効果が得られる。よって、「たわみ抑制」「減衰効果」の両効果が得られる利点がある。

［第２実施形態］
図７に示すように、この第２実施形態では複数の防振ゴム１をモジュール化（連結化）することを特徴とする。モジュール化する形態としては１次元の線形に延びる構成と、２次元の面形に広がる構成が例示できる。
線形に延びる形状には、通常の直線形と、階段形に傾斜した状態で延びる形状、線形で構成された十字形や、線形で構成された円形などが例示できる。

図７は線形、面形に延びる構成の縦断面図を示した図であり、互いに隣り合う防振ゴム１の連結化の一例を示す図である。
図７においては３つの防振ゴム１が連結された部分を示している。この場合、外周部２ａ，２ｂは共用された構成になっている。つまり、外周部２ａは中央位置の防振ゴム１と左側位置の防振ゴム１とで共用され、外周部２ｂは中央位置の防振ゴム１と右側位置の防振ゴム１とで共用されている。

図８に示すように、振動体の圧力が上からかかると、例えば外周部２（２ａ）は、中央位置の防振ゴム１のブリッジ部３からの力Ｆ１と左側位置の防振ゴム１のブリッジ部３とからの力Ｆ２を生じるが、その方向が略反対方向なので、外周部２ａの変形は最小限に抑えられる。また、振動体の振動が大きい場合でも外周部２ａの変形や歪みを抑えられ、曲げたわみ及び圧縮ばねによる防振効果を良好に発揮しやすくなる。
また、防振ゴム１の単体であれば、ゴムの鉛直方向の剛性だけでなく、外周部２（２ａ）の曲げ剛性も一緒に寄与することになる。
本実施形態の構成であれば、防振ゴム１は圧縮ばねのみならず、「曲げたわみによる防振パッド」として機能させることができるので、従来のゴムパッドよりも広い荷重を許容の範囲として振動体を載置することができる。

面形に防振ゴムが連結される構成において、例えば外周部が４つの辺で構成される場合は、４つの辺のいずれか一つが外周部と隣り合う防振ゴムとで共用される構成にすればよい。また、一般には４つの辺の外周部２の全てが隣り合う防振ゴムとで共用されることが好ましい。
また、防振ゴムは三角形、四角形、多角形の外周部２を有する構成が採用できる。その一例として六角形を採用した場合には、所謂、ハニカム構造となってモジュール化した場合に防振ゴムの安定性をさらに向上できる。

図１６は、そのような外周部の一部を共用した構成の一例を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ外周部を三角形、四角形、五角形、六角形、円形に形成した模式的平面図である。
図１６を参照すれば分かるように、外周部の形状を三角形、四角形、六角形に設定すれば、隙間なく防振ゴム１を平面的（２次元的）に連結することが可能になる。それらに対して、五角形、円形は、共用される部分が防振ゴム単体の全周に及ぼすことが難しく、隙間ができることになる。但し、多少、隙間ができても実用上は問題がない場合が多い。

［第３実施形態］
図９（ａ）〜（ｅ）はそれぞれブリッジ部３に開口６を設けた構成を説明するための平面図である。
図９（ａ）に示す構成は、ブリッジ部３として、ディスクバネとして産業界で利用されているものを適用した構成例である。
この構成では、ブリッジ部３は、外周部２の内周からコア部４の基端円２２まで渦巻形に延びる渦巻開口６が形成されている。渦巻開口６は複数個設けられ、図９（ａ）に示す例では４つ設けられた構成が示してある。４つの渦巻開口６を設けることで、４つの渦巻片２１が形成される。この渦巻片２１がコア部４を支える橋部７としても機能する。
この構成であれば、コア部４に圧力がかかった時には渦巻片２１は螺旋形に変形するので、コンパクトな形となり、固有振動数が設計値とよく合致するといった利点がある。

図９（ｂ）（ｃ）（ｅ）はそれぞれ外周部２を構成する四角形の内部四隅に、４つの開口６を設けたブリッジ部３の構成を示している。
図９（ｂ）の構成は、四角形状の外周部２の中央部からコア部４にかけて４つの橋部７が設けられ、その４つの橋部７でブリッジ部３を形成したものである。
図９（ｃ）の構成は、ほぼ図９（ｂ）の構成と同様であるが、コア部４の大きさが橋部７の幅と等しくなっている例である。

図９（ｅ）の構成は、平面視において、果物としてのレモンの長手方向を四角形の対角線に合わせるように配置した開口６の形状になっている。
図９（ｄ）の構成は、四角形状の外周部２の内部四隅にブリッジ部３を設け、図９（ｃ）に示す略橋部７の部分を開口６とした構成である。この構成では、四隅に略四角形のブリッジ部３が設けられ、コア部４とは細帯形の橋部７で接続されるので、細帯形部の強度は高くする必要がある。

また、図１０に示すように橋部７の縦断面形状は、図１０（Ａ１）に示すように下方又は上方に凸形、図１０（Ａ２）に示すように下方又は上方に凸の三角形状、図１０（Ａ３）に示すように円形または楕円形等を選択して適宜、曲げたわみ強度を高めることができる。
上記開口６を有するブリッジ部３を結合してモジュール化して使用することを考える場合に、２次元的に面状に充填することを考慮すると、円形よりも三角形、四角形、六角形が好ましい。この３種の中で力の分散という点で六角形は特に優れている。

［第４実施形態］
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
図１１（ａ）に示すように、コア部４の上部又は下部の形状を円形に構成してもよい。コア部上部を球形にして、コア部４の回転を許す形状にすることで、ゴムの水平方向の静ばね定数を設計することも可能である。
また、球形のみならず、コア部上部を上方に凸形状のなだらかな曲面形状に形成すると、振動体の平面が傾いても片当たりになることを抑制して振動を吸収することができる。
さらに、図１１（ａ）に示す構成では、コア部４又は外周部２における弾性ばね定数と異なる弾性ばね定数を有する中間材６０を少なくともブリッジ部３に設けている。また、ブリッジ部３自体を中間材６０で構成してもよい。
図９に示したブリッジ部３を薄膜構成にする構成はその一例とも言える。
中間材６０の弾性ばねの設定においては、低荷重の振動体の振動を遮断する好ましい弾性ばね定数の形態が採用される。なお、図１１（ａ）に示すように、外周部２、ブリッジ部３、コア部４の全域にわたって中間材６０を設ける構成も採用可能である。
また、その他の実施形態としては、図１１（ｂ）に示すように、過負荷状態を標準状態として設計する。過負荷状態を標準状態として設計するとは、一番、負荷の厳しい領域を中心にして防振ゴムを設計するということである。ブリッジ部３による曲げたわみ変形の領域よりも、コア部４の圧縮変形の領域を大きくして、その圧縮変形の領域を重視するという考え方である。

［第５実施形態］
図１２に示す各構成は、床面等の支持面に支持されるコア部下部に「衝突時の過渡特性のコントロール」のためのコア部下部を設けることを特徴としている。
図１２（ａ）の構成は、コア部下部に、床が密着時にエアダンパー部１２となる構造を設けている。エアダンパー部１２は空洞部１０とオリフィスのような空気吸排孔１１を備えている。エアダンパー部１２の空気吸排孔１１はコア部周面に設けられているので、衝突時に空洞部１０内の空気が空気吸排孔１１から出ることで、アブソーバー機能を付与できる。

図１２（ｂ）の構成では、コア部の圧縮弾性係数よりも大きな圧縮弾性係数を有する高圧縮弾性部材１８がコア部下部に設けられている。そのような素材としてはエラストマー等が例示できる。この構成においてもアブソーバー機能を付与できる。
図１２（ｃ）の構成は、コア部下部に特殊形状を有する異形部１４を設け、その異形部１４のばね特性と、コア部本体部のばね特性を異ならせて、非線形のばね特性を構成することを特徴としている。
図１２（ｃ）の構成では、異形部１４が下方に向かうに従って断面積が小さくなる先細り部２０で構成してある例が示してある。他にも断面積を変化させてコア部４のばね特性と異ならせた他の形状も同様に採用できる。

［実施例］
＜防振ゴムの特性試験＞
１．目的
防振ゴムが、配管支持スタンションの防振に使用できるか調べることを目的とした。具体的には配管１５０Ａ（最大荷重３００ｋｇ）を対象とする。防振ゴムは段落[００３４]のゴムサイズ（３）と同程度のサイズで設計し、ゴムの基本特性（静的ばね定数、固有振動数）を調べた。目標値は、スタンション使用を踏まえて負荷時固有振動数を２０Ｈｚ以下とした。
２．実施例の試作
図１３に示す形状の防振ゴムを製作した。ブリッジ部やコア部などの各部分の寸法については、材料の特性などに合わせて適宜設定した。
防振ゴムは材質：ＳＢＲ、硬度：５５°で製作した。

３．試験結果
＜静的試験＞
ゴムの圧縮方向に載荷した時の荷重‐変位の静特性を図１４に示す。この特性により、静的ばね定数を算出した。
＜動的試験＞
ゴムにおもり（１５〜２２ｋｇの４種、質量Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）を積載したときの動特性を測定した。図１５に測定結果を示し、振動伝達特性より固有振動数を算出した。

４．試験結果からの所見
図１４の静特性より、傾き(=ばね定数)の非線形性を確認した。傾きが変わる点は１５〜２２ｋｇｆ程度である。図１５の動特性では、傾きが変わる点相当のおもりを積載した（通常負荷〜床接触時）。そのときの固有振動数は１３．０〜１８．０Ｈｚであることを確認した。
過負荷時の動特性（目標の固有振動数：２０Ｈｚ以下）は、形状やゴムの特性を最適化することで、目標値を満足する構成は十分達成できると思われた。

１…防振装置
２（２ａ）…外周部
２ｈ…外周部高さ
２ｕｐ…外周部上面
２ｂｏ…外周部下面
３…ブリッジ部
３ｔｈ…ブリッジ部厚さ
３ｕｐ…ブリッジ部上面
３ｂｏ…ブリッジ部下面
４…コア部
４ｔｈ…コア部厚さ
４ｕｐ…コア部上面
４ｂｏ…コア部下面
５…下側隙間
６…開口
１０…空洞部
１１…空気排出孔
１２…エアダンパー部
１４…異形部
１８…高圧縮弾性部材
２０…先細り部

Claims (15)

1. 外周囲に上下方向に外周部高さを有して形成された外周部と、
   前記外周部内側にブリッジ部厚さを有して形成されたブリッジ部と、
   前記ブリッジ部より内側に存在し、コア部厚さを有するコア部とを有し、
   振動体下側面と支持面の間に設けられて前記振動体の振動が伝わることを抑制する防振装置であって、
   前記ブリッジ部厚さは前記外周部高さと前記コア部厚さよりも薄く形成されており、
   前記外周部、前記ブリッジ部、前記コア部は全て弾性体で構成してあり、
   コア部下面及びブリッジ部下面は、外周部下面よりも上方に位置しており、
   コア部上面は、外周部上面及びブリッジ部上面よりも上方に位置しており、
   前記コア部と前記ブリッジ部の下方には、前記コア部下面及び前記ブリッジ部下面の高さ位置と前記外周部下面の高さ位置との差によって生じた下側隙間が前記支持面との間に有しており、
   低荷重が前記コア部上面と前記外周部下面の間にかかったときには、前記ブリッジ部のせん断方向の曲げたわみ変形によって振動を抑制し、前記低荷重を超える高荷重がかかったときには、前記コア部下面が前記支持面に当接し、少なくとも前記コア部が圧縮変形することによって振動を抑制することを特徴とする防振装置。
2. 前記高荷重がかかった場合に前記外周部も圧縮変形することを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
3. 前記コア部下面と前記支持面との間に前記下側隙間があり、前記低荷重時には、前記ブリッジ部の前記変形によって第１圧縮静バネ定数となり、支持荷重が増大するにつれて、前記コア部の第２圧縮静バネ定数となり、更に前記コア部と前記外周部の両方の圧縮静バネ定数が得られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防振装置。
4. 前記外周部、前記ブリッジ部、前記コア部が一体成型されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の防振装置。
5. 前記ブリッジ部に開口が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の防振装置。
6. 前記開口が設けられた前記ブリッジ部厚さが前記外周部高さの３３％〜７４％であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の防振装置。
7. 複数の前記防振装置が、一の前記防振装置の前記外周部の部分が隣り合う他の前記防振装置の前記外周部の部分と共用するように連結されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の防振装置。
8. 前記外周部を平面視したときに三角形、四角形、五角形、六角形、又は円形のいずれか一つの形状で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の防振装置。
9. 前記連結が面状に広がっていることを特徴とする請求項７に記載の防振装置。
10. 前記コア部の上部が上方に凸形状の曲面形状に形成してあることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の防振装置。
11. 空洞部と空気吸排孔を備えたエアダンパー部を前記コア部の下部に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の防振装置。
12. 前記コア部の圧縮弾性係数よりも大きな圧縮弾性係数を有する高圧縮弾性部材を前記コア部の下部に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の防振装置。
13. 前記コア部の本体部形状をそのまま下方に延設した場合に比べて、単位容積当たりの弾性部材の容積量が少ない異形部を設け、前記異形部の圧縮弾性係数が前記コア部の本体部の圧縮弾性係数よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の防振装置。
14. 前記異形部が下方に向かうに従って断面積が小さくなる先細り形状で構成したことを特徴とする請求項１３に記載の防振装置。
15. 少なくとも前記ブリッジ部の領域に、前記コア部又は前記外周部の弾性ばね定数とは異なる弾性ばね定数の中間材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の防振装置。

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