免振装置
【課題】製造が容易であり、かつコンパクトで簡単に取付けができ、建築物や車輪などのあらゆる技術分野での適用が可能であり、しかも寸法の割に大きな振動吸収能力を有する免振装置を提供する。
【解決手段】内側部材１０と、囲繞部材２０と、内側部材１０に外挿され囲繞部材２０に内挿される吸振バネ３０とを備え、吸振バネ３０は、非円形の環状部材である。吸振バネ３０は線材を環状に加工するだけでよいため製造が容易である。内側部材１０または囲繞部材２０に振動外力が加わると、吸振バネ３０が変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収する。吸振バネ３０は密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。吸振バネ３０は非円形のため外力がどの方向から作用しても、変形による吸振作用を奏するので全方位吸振が可能である。
【解決手段】内側部材１０と、囲繞部材２０と、内側部材１０に外挿され囲繞部材２０に内挿される吸振バネ３０とを備え、吸振バネ３０は、非円形の環状部材である。吸振バネ３０は線材を環状に加工するだけでよいため製造が容易である。内側部材１０または囲繞部材２０に振動外力が加わると、吸振バネ３０が変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収する。吸振バネ３０は密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。吸振バネ３０は非円形のため外力がどの方向から作用しても、変形による吸振作用を奏するので全方位吸振が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免振装置に関する。さらに詳しくは、建物やタンクその他の建築物、電源装置、機械装置、配管類、配線類を基礎や土中、建築物その他の部材に取付け、地震、機械振動その他の振動を吸収したり、車輪の走行中の振動を吸収したりする免振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や建築物、機械、配管等の分野における防振・制振法には、つぎのような技術が用いられている（非特許文献１）。
１）振動の影響を抑制するものとして、ダンパなど
２）振動絶縁のため弾性支持するものとして、防振器や防振マウント
３）振動体の応答を低減するものとして、ガタやゆるみを無くする締結
４）自動制御法を使うものとして、振動入力を検出し、励振力や応答を小さくしたり、逆方向の力を発生させたりして減衰させる方法
【０００３】
しかるに前記従来例は、つぎのような問題がある。
（１）の従来技術は、ダンパなどを用いるので装置が嵩張り、スペース的に適用場所が制約される。
（２）の従来技術は、例えば図１６に示すように、基礎101と建築物や機械等の取付部材102との間にゴムマウント103を入れ、両部材の間をアンカボルト104とナット105で締結したものである。
このゴムマウント方式は、小さな振動であれば吸振できるが、大きな振動は吸振できないので防振能力に限度があり、またゴムマウントに寿命があり、経時的に能力が低減するという問題がある。
（３）の従来技術は、例えば図１７に示すように、基礎101上においた取付部材102をアンカセット106で固定するものであり、アンカセット106のねじ部にバネ座金107を通しナット108で締め付ける構成としている。アンカセット106を基礎101に固着するときは、基礎101に下穴をあけるが、この下穴を手動や穴あけ機であける場合、基礎の材質バラツキにより真直ぐにあかないことがある。この場合、アンカセット106は傾きθをもって取り付けられるため、ナット108を締めても隙間ｇが生じ、確実に締めることができず、緩みやすくなる。
また、図１８に示すように、配管110を建築物111の壁面に取付けた架台112にバンド等113で取付ける方法もあり、この場合はバンド等113の内側にゴム等を巻けば、ある程度の防振効果があるが、大きな防振力を発揮することはできず、地震等の際の配管破裂事故につながる。
（４）の従来例は、制御要素として振動検出器としてのセンサ、減衰のための慣性質量、作動力の発生装置としてのアクチュエータ、制御のためのサーボ機構、動力源などが必要であり、相当大掛かりな機構となる。このため、スペースや費用面で余裕ある場合にしか使うことができない。
（５）さらに上記（１）〜（４）のいずれの従来技術も、車輪などに組込めるコンパクトさと組込み自由度を有するものではない。
【０００４】
本願発明者は、これらの課題を解決するため、特許文献１に記載の免振装置を考案している。
図１９に示すように、この免振装置は、内側部材114と、囲繞部材115と、内側部材114に外挿され、かつ囲繞部材115に内挿されている吸振バネ116とを備えており、吸振バネ116は、巻形状を三角形や楕円形等の非円形にした巻バネである。
内側部材114または囲繞部材115に振動外力が加わると、吸振バネ116が変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収することができる。吸振バネ116は内側部材114と囲繞部材115によって囲まれた密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。
したがって、コンパクトで簡単に取付けができ、建築物や車輪などのあらゆる技術分野での適用が可能であり、しかも寸法の割に大きな振動吸収能力を有する免振装置となっている。
【０００５】
しかるに、非円形の巻バネは一般的な円形の巻バネに比べて製造が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３６６３６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】機械工学便覧 エンジニアリング編 Ｃ８環境装置 207〜208頁 日本機械学会編
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、製造が容易であり、かつコンパクトで簡単に取付けができ、建築物や車輪などのあらゆる技術分野での適用が可能であり、しかも寸法の割に大きな振動吸収能力を有する免振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の免振装置は、振動源側部材または振動体側部材に取付けられる内側部材と、振動体側部材または振動源側部材に取付けられる囲繞部材と、前記内側部材に外挿され、かつ前記囲繞部材に内挿される吸振バネとを備え、前記吸振バネは、非円形の環状部材であることを特徴とする。
第２発明の免振装置は、第１発明において、前記囲繞部材に溝が形成されており、該溝に前記吸振バネの突出部が嵌められていることを特徴とする。
第３発明の免振装置は、第１または第２発明において、前記吸振バネを複数備えており、該複数の吸振バネは、吸振バネごとに円周方向に角度を変えて挿入されていることを特徴とする。
第４発明の免振装置は、第１，第２または第３発明において、前記吸振バネを前記内側部材の外周面または前記囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持するバネガイドを備えることを特徴とする。
第５発明の免振装置は、第１，第２，第３または第４発明において、前記内側部材と前記囲繞部材との間に、前記吸振バネの吸振方向と直交する方向の振動を吸収するバネを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、吸振バネが非円形の環状部材であるので、線材を環状に加工するだけでよいため、製造が容易である。また、内側部材または囲繞部材に振動外力が加わると、内側部材と囲繞部材の間に挿入されている吸振バネが変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収する。吸振バネは内側部材と囲繞部材によって囲まれた密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。さらに、吸振バネは非円形のため外力がどの方向から作用しても、変形による吸振作用を奏するので全方位吸振が可能である。
第２発明によれば、囲繞部材に形成された溝に吸振バネの突出部を嵌めることにより、吸振バネを囲繞部材の円周方向に回転しないように位置を固定することができる。また、囲繞部材に溝を形成するだけでよいので、構造が単純であり、製造が容易である。
第３発明によれば、複数の吸振バネが円周方向に角度を変えて挿入されているので、内側部材の外周面および囲繞部材の内周面に対して円周方向の複数個所で接触するため、接触する方位が多くなり、振動外力がどの方位から作用しても、吸振バネの変形が均等化され、常に高い吸振能力を発揮しうる。
第４発明によれば、吸振バネを内側部材の外周面または囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持することができるので、振動外力により内側部材が囲繞部材に対して傾いても、吸振バネが内側部材または囲繞部材に対して斜めに滑ることがないので、振動外力が吸振バネの真横から働き十分な復元力が得られる。また、複数の吸振バネがバラバラになることがないので均等な復元力が得られる。そのため、確実に振動を吸収することができる。
第５発明によれば、吸振バネで一方向の振動を吸収し、これに直交する方向の振動、例えば水平方向に対する垂直方向の振動を別のバネで吸収できるので、地震等への対処能力が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の免振装置の基本構成の説明図であって、（Ａ）は正面視断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の免振装置の振動吸収原理の説明図であって、（Ａ）は平常状態の吸振バネの平面図、（Ｂ）は振動外力が加わったときの免振装置の平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る免振装置の振動吸収原理の説明図であって、（Ａ）は平常状態の吸振バネの平面図、（Ｂ）は振動外力が加わったときの免振装置の平面図である。
【図４】（i）は吸振バネを同一方向に向けて挿入した免振装置の説明図、（ii）は吸振バネごとに角度を変えて挿入した免振装置の説明図である。
【図５】（Ａ）はバネガイドを挿入しない免振装置の説明図、（Ｂ）はバネガイドを挿入した免振装置の説明図である。
【図６】本発明の免振装置ユニットの組み立て説明図である。
【図７】本発明の免振装置ユニットの平面図である。
【図８】図７におけるVIII-VIII線矢視断面図である。
【図９】本発明の免振装置ユニットの振動吸収原理の説明図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１６】従来のゴムマウント式防振構造の説明図である。
【図１７】従来のアンカセットの説明図である。
【図１８】従来の配管取付構造の説明図である。
【図１９】従来の免振装置の説明図であって、（Ａ）は正面視断面図、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（基本構成）
まず、図１に基づき本発明の免振装置の基本構成を説明する。
１０は内側部材であり、後述する吸振バネ３０を外挿し、振動外力を吸振バネ３０に伝達したり、吸振バネ３０から振動を受けたりする部材である。この内側部材１０は、中実状の部材または中空状の部材が用いられる。中実状の部材の例としては、ボルトやアンカセット、車軸などがある。中空状の部材としてはガス管等の配管や配線用のパイプ類がある。要するに外形が円形またはこれに近似した多角形の部材であればよく、この要件を満たせば上記例示以外の部材も使用できる。
【００１３】
２０は囲繞部材であり、後述する吸振バネ３０を収容し、振動外力を吸振バネ３０に伝達したり、吸振バネ３０から振動を受けたりする部材である。この囲繞部材２０は、内周面が円筒面またはこれに近似した多角形面であればよく、外周面は任意の形状であってよい。また、この囲繞部材２０は、円周方向の一部を欠いていても、後述する吸振バネ３０と数点で接触するものであれば、完全に吸振バネ３０の周囲を囲まなくてもよい。多くの場合、囲繞部材２０には筒状の部材が用いられるが、車輪の場合はボス部に形成された中空部分が該当する。
【００１４】
３０は吸振バネである。この吸振バネ３０は内側部材１０に外挿され、かつ囲繞部材２０内に内挿される。つまり、内側部材１０と囲繞部材２０に囲まれた空間内に挿入され、内側壁面と外側壁面に接触される。この吸振バネ３０は非円形の環状部材であり、平面視において多角形や楕円形等に形成されている。要するに、内側部材１０の外周面と囲繞部材２０の内周面に、２点以上で接触するものであればよい。
吸振バネ３０は複数個挿入され、その数を増減することで振動外力に対する応力を変えることができる。もちろん、１個だけ挿入してもよい。
【００１５】
本実施形態における吸振バネ３０は三角形の環状部材である。三角形の環状部材は線材を３等分する２箇所で曲げ加工を施すだけで得られるので製造が容易である。また、内側部材１０または囲繞部材２０と接触する点が円周方向に120°間隔で均等であるので、全方位の振動をバランスよく吸振することができる。さらに、より多角形にする場合に比べて、内側部材１０と囲繞部材２０との空間を大きく取れるので、大きな振幅を有する振動でも吸振することができる。
【００１６】
囲繞部材２０にはその軸方向に回り止め溝２１が形成されており、吸振バネ３０はその突出部３１が回り止め溝２１に嵌るように挿入されている。吸振バネ３０の突出部３１とは、吸振バネ３０が多角形の場合にはその一頂点である。要するに、吸振バネ３０において外側に突き出した部分であって、回り止め溝２１に嵌ることができる部分である。
回り止め溝２１に吸振バネ３０の突出部３１を嵌めることにより、吸振バネ３０を囲繞部材２０の円周方向に回転しないように位置を固定することができる。また、囲繞部材２０に溝を形成するだけでよいので、構造が単純であり、製造が容易である。
【００１７】
本実施形態のように、線材を２箇所で曲げ加工して得られる三角形の吸振バネ３０は、線材の両端が合わさる頂点が他の曲げ加工により形成した頂点に比べて外側に突き出した形状となっている。そのため、その頂点を突出部３１として回り止め溝２１に嵌めればよい。
なお、回り止め溝２１は囲繞部材２０の外周面と内周面を貫通するものでも、内周面にのみ形成されたものでもよい。
また、吸振バネ３０の固定方法は回り止め溝２１を用いる方法に限定されず、実施形態に応じて適当な方法で固定すればよい。
【００１８】
上記の免振装置において、内側部材１０を振動源側部材（例えば、基礎や振動を発生したり伝達したりする機械、建築物など）に取付ける場合には、囲繞部材２０は振動体側部材（例えば、基礎上の建築物や機械類、建築物に取付けられる配管類など）に取付けられる。逆に囲繞部材２０を振動源側部材に取付ける場合には、内側部材１０は振動体側に取付けられる。
【００１９】
（振動吸収原理）
つぎに、振動吸収原理を説明する。
図２において、内側部材１０に振動外力Ｆａが加わったとする。この振動外力Ｆａの方向は三角形の吸振バネ３０の直線部分に向けられている。そのため、内側部材１０がその直線部分を押すことになる。そうすると、吸振バネ３０の直線部分は二点鎖線の平常状態から実線のように円弧状に湾曲する（Ｂ）。この変形によって発生する吸振バネ３０の復元力により内側部材１０に逆向きの力が働き、元の位置に戻される。
このとき、吸振バネ３０やその他の条件により決まる減衰係数によっては、振幅が減衰するものの、内側部材１０は元の位置よりも行き過ぎた位置まで動く。
【００２０】
この場合、内側部材１０には反対向きの振動外力Ｆｂが加わっている。この振動外力Ｆｂの方向は三角形の吸振バネ３０の頂点に向けられている。そのため、内側部材１０がその頂点を形成する二つの直線部分を押すことになる。そうすると、吸振バネ３０の頂点は平常状態から角度が広がるように変形する。この変形によって発生する吸振バネ３０の復元力により内側部材１０に逆向きの力が働き、元の位置に戻される。
このときにも、減衰係数によっては、振幅が減衰するものの、内側部材１０は元の位置よりも行き過ぎた位置まで動く。
以上の動きを繰り返すことで、徐々に振幅が減衰し振動が吸収される。
【００２１】
振動外力が前記のＦａ，Ｆｂ以外の方向から作用したときは、前記２パターンが複合し
た変形により吸振される。よって、吸振バネ３０を含む平面において、360°どの方向からの振動外力が加わっても、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。つまり、全方位的に振動を吸収することができる。
【００２２】
図３に示すように、吸振バネ３０を三角形の直線部分を平常状態で内側に湾曲させた形状としてもよい（Ａ）。この場合でも、前記と同様の原理で、振動外力Ｆａ，Ｆｂ、およびそれ以外の方向から作用する振動外力が加わっても、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。
この形状の場合、直線部分を内側に湾曲させているから、直線部分を外側に湾曲させる外力に対してより大きな復元力を発生することができる。すなわち、吸振バネ３０でより大きな振動エネルギーを吸収することができる。また、直線部分を内側に湾曲させている分、内側部材１０と囲繞部材２０との空間を大きく取れるので、大きな振幅を有する振動でも吸振することができる。
【００２３】
上記の原理説明は、内側部材１０に振動外力が加わる例であったが、囲繞部材２０に振動外力が加わる場合でも同様であり、同等の振動吸収能力を発揮できる。
なお、共振を避けるために、吸振バネ３０の固有振動数を想定される振動外力の振動数から、できるだけ大きく外しておくことが好ましい。
【００２４】
以上の吸振効果は、囲繞部材２０の内周面と内側部材１０の外周面の間のドーナツ状の円筒形空間内で、壁面に密着した状態で吸振バネ３０が撓み変形することで行われるが、撓み変形は曲げ変形などに比べ大きな力を要するので、小さな部材を用いる割には吸収エネルギーを大きくとれ、それゆえ吸振効果が高くなる。
また必要な部材は、内側部材１０と囲繞部材２０と吸振バネ３０のわずか３部材であり、かつ構造も単純であるので、容易にかつ安価に製作できるという利点がある。また、非常にコンパクトであるから、取付スペースの小さな部分への適用が可能であり、多くの産業分野に適用できる。
【００２５】
図４（i）に示す免振装置は吸振バネ３０を複数備えており、囲繞部材２０に形成された一の回り止め溝２１に全ての吸振バネ３０の突出部３１が嵌められている。そのため、全ての吸振バネ３０が同一の方向を向いて挿入されている。つまり、全ての吸振バネ３０が内側部材１０および囲繞部材２０と接触する位置は平面視で同じ位置となっている。
【００２６】
これに対し、図４（ii）に示すように、囲繞部材２０に２つの回り止め溝２１を形成し、吸振バネ３０ごとに突出部３１を嵌める回り止め溝２１を交互にすれば、各段の吸振バネ３０は円周方向に角度を変えて挿入されることになる。そうすると、内側部材１０の外周面および囲繞部材２０の内周面に対して円周方向の複数個所で接触するため、接触する方位が多くなり、振動外力がどの方位から作用しても、吸振バネ３０の変形が均等化され、常に高い吸振能力を発揮しうる。
【００２７】
本実施形態のように、三角形の吸振バネ３０を用いる場合には、２つの回り止め溝２１を60°回転させた位置に形成すれば、各段の吸振バネ３０は対称に配置されるので、内側部材１０および囲繞部材２０と接触する位置がバランスよくなり好適である。
なお、回り止め溝２１をより多数形成して、吸振バネ３０の角度をより細かく変化させる実施形態としてもよい。
また、前記各図では複数の防振バネ３０を用いる場合の各バネ材の線径は同一寸法を基本としているが外力である地震、機械振動、その他の振動による共振を避けるための配慮が必要な場合の対応として、その条件に応じて適切に各バネ毎にバネ材の線径を変えてもよい。更には前記各実施形態では複数の三角形の吸振バネを前提にしたものになっているが、一本の三角形の巻バネを使用することにより吸振効果を発揮させることも可能である。もちろんその場合は回り止め溝２１は不要となる。また、本発明における吸振バネは非円形を特徴とするものであって、図示以外の種々の多角形バネも本発明に含まれる。
【００２８】
図５（Ａ）に示すように、吸振バネ３０は平面状の部材であるため、内側部材１０と囲繞部材２０に囲まれた空間内に挿入しただけでは、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いた場合、内側部材１０の外周面および囲繞部材２０の内周面に対して傾いてしまう。複数の吸振バネ３０を挿入した場合には、それぞれがバラバラになり異なった角度に傾いてしまう。傾いた吸振バネ３０には振動外力が真横から働かないため十分な復元力が得られなくなる。また、複数の吸振バネ３０がバラバラになると均等な復元力が得られなくなる。そのため、振動外力を十分に吸収することができなくなる。
【００２９】
そこで、図５（Ｂ）に示すように、内側部材１０にバネガイド４０を挿入し、そのバネガイド４０に吸振バネ３０を挿入するようにする。バネガイド４０は円筒状の部材であり、その内径が内側部材１０の外径とほぼ等しく、内側部材１０に対してガタがないように挿入できる部材である。また、その上端および下端にはフランジ部が形成されており、このフランジ部の間隔は、挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、複数の吸振バネ３０を重ねた状態で保持できるようになっている。
このバネガイド４０により、吸振バネ３０は内側部材１０の外周面に対して垂直となるように保持される。そのため、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いても、吸振バネ３０が内側部材１０に対して斜めに滑ることがないので、振動外力が吸振バネ３０の真横から働き、十分な復元力が得られる。また、複数の吸振バネ３０がバラバラになることがないので均等な復元力が得られる。そのため、確実に振動を吸収することができる。
【００３０】
また、バネガイドを囲繞部材２０側に設けて、吸振バネ３０を囲繞部材２０の内周面に対して垂直となるように保持してもよい。この場合には、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いても、吸振バネ３０が囲繞部材２０に対して斜めに滑ることがないので、同様の効果を奏することができる。
【００３１】
なお、バネガイドを内側部材１０側と囲繞部材２０側の両方に設けてもよい。また、バネガイドは前述の形状に限定されず、吸振バネ３０を内側部材１０の外周面または囲繞部材２０の内周面に対して垂直となるように保持するものであればよい。
【００３２】
（免振装置ユニット）
つぎに、電源装置等の免振に用いられる免振装置ユニットＡを説明する。
【００３３】
図６，７，８に示すように、有底円筒状の囲繞部材である本体２０に下バネ５１が挿入され、その上から内側部材である軸１０が挿入されている。下バネ５１は電源装置の重量を支え、かつ垂直方向の振動を吸振する必要があるため、強度の強いバネが用いられる。下バネ５１と接触する軸１０の下端はドーム型の頭部１１となっており、軸１０が頭部１１を中心に本体２０に対して傾くことができ、かつ常に頭部１１が下バネ５１と接触できるようになっている。また、軸１０は本体２０内で上下に動くことができるようになっている。
【００３４】
軸１０には上バネ５２が挿入され、その上からバネガイド４０が挿入される。したがって、上バネ５２は軸１０の頭部１１とバネガイド４０とで挟まれた状態となる。なお、この上バネ５２を挿入しない実施形態としてもよい。
【００３５】
バネガイド４０には複数の吸振バネ３０が挿入されている。バネガイド４０は円筒状の部材であり、その内径が軸１０の外径とほぼ等しく、軸１０に対してガタがないように挿入できる部材である。また、バネガイド４０は軸１０に対してスムーズに摺動できるように、内周面にグリス等を保持できるグリス保持溝４１が形成されている。さらに、上端および下端にはフランジ部が形成されており、このフランジ部の間隔は、挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、複数の吸振バネ３０を重ねた状態で保持できるようになっている。
【００３６】
吸振バネ３０は三角形の環状部材である。本体２０にはその軸方向に回り止め溝２１が２つ形成されており、２つの回り止め溝２１は60°回転させた位置に形成されている。複数の吸振バネ３０は、それぞれの一頂点３１を２つの回り止め溝２１に交互に嵌められ、各段の吸振バネ３０が円周方向に角度を変えて挿入されている。
【００３７】
また、本体２０には内径が大きい吸振バネ保持部２２が形成されており、この吸振バネ保持部２２に吸振バネ３０が挿入されるようになっている。吸振バネ保持部２２の縦寸法は挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、吸振バネ３０が上下に逃げないようになっている。なお、回り止め溝２１は吸振バネ保持部２２と上下同位置に形成されている。
【００３８】
本体２０の上端には本体蓋２３がボルトで固定され、吸振バネ３０を本体２０内に封入するようになっている。また、本体蓋２３で吸振バネ３０が上に逃げないように押さえている。
この本体蓋２３は上面の中心に円形の孔が形成されており、その孔に軸１０が通されている。この本体蓋２３の孔の径は軸１０の径より大きく、軸１０が本体２０に対して傾くことができるようになっている。
【００３９】
免振装置ユニットＡは本体２０が基礎ベースに固定され、軸１０に電源装置側の取付板Ｃが固定される。
軸１０の本体蓋２３より上方に突き出した部分には径が細くなった段部１２が形成されており、その段部１２の径より若干大きな径の孔を有する取付板Ｃが軸１０の上方から挿入されている。そのため、取付板Ｃは軸１０の段部１２で支えられるようになる。
軸１０には取付板Ｃの上から押えバネ５３が挿入され、軸１０の上端に形成された雌ネジにナットが螺合されて、押えバネ５３で取付板Ｃを押さえつけるように固定される。なお、取付板Ｃと押えバネ５３との間、および押えバネ５３とナットとの間には座金が挿入される。また、ナットで固定するときに軸１０が回転しないように、スパナ等が入る凹部１３や棒を差し込むことができる貫通孔１４が軸１０に加工されている。
電源装置は、例えばその底面四隅に免振装置ユニットＡ取り付けられ、これらにより支えられる。
【００４０】
つぎに、免振装置ユニットＡの振動吸収原理を説明する。
図９に示すように、地震等により基礎ベースあるいは電源装置に水平方向の振動外力が加わると、軸１０が頭部１１を中心に本体２０に対して揺動する。この揺動により吸振バネ３０に真横からの力が働き、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。軸１０は水平方向の全方向に傾くことができ、吸振バネ３０は水平方向の全方向の振動外力を吸振できるので、あらゆる方向の振動外力を吸振することができる。
【００４１】
取付板Ｃは電源装置の底面に取り付けられるため、軸１０が傾いても取付板Ｃは傾くことができない。しかし、軸１０と取付板Ｃの孔との間に遊びを持たせることにより、取付板Ｃは水平を保ちつつ、段部１２に対して斜めになりながら水平方向に振動することができる。このとき、押えバネ５３が作用して、取付板Ｃを段部１２に押さえている。
【００４２】
また、地震等により基礎ベースあるいは電源装置に垂直方向の振動外力が加わると、軸１０が本体２０に対して上下に振動する。軸１０に下向きの振動外力が加わった時には頭部１１が下バネ５１を押すので、下バネ５１の弾性により軸１０に上向きの力が働き、元の位置に戻そうとする。一方、軸１０に上向きの振動外力が加わった時には頭部１１が上バネ５２を押すので、上バネ５２の弾性により軸１０に下向きの力が働き、元の位置に戻そうとする。すなわち、垂直方向の振動は下バネ５１および上バネ５２によって吸振することができる。
このように、吸振バネ３０の吸振方向（水平方向）と直行する方向（垂直方向）の振動を吸収する下バネ５１、上バネ５２を備えることにより、地震等への対処能力を高くすることができる。
【００４３】
以下に、本発明の他の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１０に示す第１実施形態は、前述の免振装置ユニットＡを住宅等の建物Ｄに取り付けた免振装置である。
免振装置ユニットＡの本体２０はアンカボルト６１によって基礎ベースＢに固定されている。軸１０には断面視Ｕ字形の取付板Ｃが固定されており、その取付板Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。したがって、軸１０の上端が取付板Ｃと建物Ｄの根太との空間内に位置するようになっている。
この免振装置ユニットＡは、例えば建物Ｄの底面の複数個所に取り付けられる。
【００４４】
地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの吸振バネ３０により吸振することができ、また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図１１に示す第２実施形態は、第１実施形態において、免振装置ユニットＡの本体２０の周囲をコンクリートで固め、基礎ベースＢに強固に固定した免振装置である。その余の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
本体２０を基礎ベースＢに強固に固定することができるので、地震等により強い振動外力が加わったとしても、その振動外力に耐えることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
図１２に示す第３実施形態は、免振装置ユニットＡの軸１０と取付部材Ｃとの接続部分に特徴を有する。
取付部材Ｃは、内面がドーム形の摺動面７１と、中央に孔を有する底板７２と、摺動面７１と底板７２とを接続する円筒状の吸振バネ保持部７３で囲まれた空間を有する。この取付部材Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。
底板７２の孔の径は免振装置ユニットＡの軸１０の径より若干大きく形成されており、軸１０の上端を取付部材Ｃの前記空間内に挿入できるようになっている。軸１０の上端にはドーム形の摺動部材１５が取り付けられており、摺動面７１に摺動部材１５が当接することにより、建物Ｄの重量を軸１０で支えるようになっている。摺動面７１と摺動部材１５は湾曲しているので、摺動部材１５が摺動面７１に対して摺動しても常に面接触するようになっている。
【００４７】
さらに、取付部材Ｃの前記空間内において、軸１０にはバネガイド４２が挿入されており、そのバネガイド４２には吸振バネ３２が挿入されている。バネガイド４２は本体２０内に挿入されるバネガイド４０と同様の形状を有しており、複数の吸振バネ３２を重ねた状態で保持することができるようになっている。
吸振バネ３２も本体２０内に挿入される吸振バネ３０と同様の形状を有しており、バネガイド４２と吸振バネ保持部７３との間に挿入されるのに適した寸法となっている。吸振バネ３２は吸振バネ保持部７３に保持され上下に逃げないようになっている。
その余の構成は第２実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
このような構成であるから、地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、吸振バネ３０に加えて、吸振バネ３２により吸振することができる。また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。さらに、軸１０と取付部材Ｃとが常に面接触するので、接続部分に無理な力が働かず、破損することを防ぐことができる。
【００４９】
（第４実施形態）
図１３に示す第４実施形態は、第３実施形態において、建物Ｄの根太に凹部が形成されており、その凹部に取付部材Ｃが嵌められた構成を有している。その余の構成は第３実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
取付部材Ｃが建物Ｄの根太に嵌められた分、建物Ｄの底面と基礎ベースＢとの間を狭くすることができる。また、第３実施形態と同様の免振効果を奏することができる。
【００５０】
（第５実施形態）
図１４に示す第５実施形態は、土中等に埋設した配管の免震構造である。
図１４において、１０は内側部材であるパイプ、２０は囲繞部材であるバネケースである。本実施形態は、土中Ｇに埋設した２本のパイプ１０，１０の結合部分に、２個の免振装置Ｅ，Ｅを合体して取付けたものである。バネケース２０にはパイプ１０のフランジ１０ａを挟むことができる挾持部２０ａが形成されており、さらに２つのバネケース２０，２０をボルトで結合することができるフランジ２０ｂが形成されている。
したがって、２本のパイプ１０，１０のフランジ１０ａ同士を２つのバネケース２０，２０の挾持部２０ａで挟み、フランジ２０ｂ同士をボルトで結合することで、パイプ１０同士を結合することができる。
【００５１】
吸振バネ３０はパイプ１０に外挿され、かつバネケース２０内に内挿される。なお、バネケース２０の内部に土砂等を入れないように適当なシール材で密封しておくとよい。
本実施形態では、配管の一番弱い継ぎ目での振動を吸収できるという利点がある。
【００５２】
（第６実施形態）
図１５に示す第６実施形態は、免振装置ユニットＡの高さを低くできるようにした構造に特徴がある。
免振装置ユニットＡにおける下バネ５１は、その上下でバネ座８０，８５で挟まれている。上方のバネ座８０は鍔８１と、その中央で凹んだ形状の底部８２とからなる。鍔８１は、下バネ５１の上端面に載せられており、軸１０の下端部はバネ座８０の内部に挿入され、底部８２で支持されている。このようにして軸１０が下げられているので、基礎ベースＢと建物Ｄとの間の間隔が小さい場合でも設置が容易となる。
【００５３】
下方のバネ座８５は鍔部８６と、その内側の半球状部８７とからなる。鍔部８６は下バネ５１を下方から支持しており、半球状部８７は本体２０の底部上面で揺動自在に接触している。
このため、本実施形態では、下方のバネ座８５が揺動することで、地震等の水平方向外力を吸収しやすくなっている。
その余の構成は図８の実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図１５における取付部材Ｃは、内面がドーム形の摺動面７１を有する支持板７５と、支持板７５を固定する取付板７６からなる。この取付部材Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。
免振装置ユニットＡの軸１０の上端にはドーム形の摺動部材１５が形成されており、摺動面７１に摺動部材１５が当接することにより、建物Ｄの重量を軸１０で支えるようになっている。摺動面７１と摺動部材１５は湾曲しているので、摺動部材１５が摺動面７１に対して摺動しても常に面接触することとなる。
【００５５】
上記のような構成であるから、地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、吸振バネ３０による吸振が容易となる。また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。さらに、軸１０と取付部材Ｃとが常に面接触し、これに加えバネ座８５が揺動するので、接続部分に無理な力が働かず、破損することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、建物やタンク等の建築物の耐震化、土木機械や、電源装置、精密機器、工作機器、鉄道、自動車等の振動吸収に利用できる。とくに、電線、信号線、ガス管、水道管、コンピュータケーブル、石油パイプ、タンク等で地震や振動発生の際、地中埋設はもちろん、空中設置や一般設置を含む振動エネルギーの吸収に利用できる。また、振動体の取付部に適用して、振動源からの振動エネルギーを吸収することができる。さらに、車輪に適用して車輪や走行車両の振動吸収にも利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 内側部材
２０ 囲繞部材
３０ 吸振バネ
４０ バネガイド
５１ 下バネ
５２ 上バネ
Ａ 免振装置ユニット
Ｂ 基礎ベース
Ｃ 取付板
Ｄ 電源装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免振装置に関する。さらに詳しくは、建物やタンクその他の建築物、電源装置、機械装置、配管類、配線類を基礎や土中、建築物その他の部材に取付け、地震、機械振動その他の振動を吸収したり、車輪の走行中の振動を吸収したりする免振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や建築物、機械、配管等の分野における防振・制振法には、つぎのような技術が用いられている（非特許文献１）。
１）振動の影響を抑制するものとして、ダンパなど
２）振動絶縁のため弾性支持するものとして、防振器や防振マウント
３）振動体の応答を低減するものとして、ガタやゆるみを無くする締結
４）自動制御法を使うものとして、振動入力を検出し、励振力や応答を小さくしたり、逆方向の力を発生させたりして減衰させる方法
【０００３】
しかるに前記従来例は、つぎのような問題がある。
（１）の従来技術は、ダンパなどを用いるので装置が嵩張り、スペース的に適用場所が制約される。
（２）の従来技術は、例えば図１６に示すように、基礎101と建築物や機械等の取付部材102との間にゴムマウント103を入れ、両部材の間をアンカボルト104とナット105で締結したものである。
このゴムマウント方式は、小さな振動であれば吸振できるが、大きな振動は吸振できないので防振能力に限度があり、またゴムマウントに寿命があり、経時的に能力が低減するという問題がある。
（３）の従来技術は、例えば図１７に示すように、基礎101上においた取付部材102をアンカセット106で固定するものであり、アンカセット106のねじ部にバネ座金107を通しナット108で締め付ける構成としている。アンカセット106を基礎101に固着するときは、基礎101に下穴をあけるが、この下穴を手動や穴あけ機であける場合、基礎の材質バラツキにより真直ぐにあかないことがある。この場合、アンカセット106は傾きθをもって取り付けられるため、ナット108を締めても隙間ｇが生じ、確実に締めることができず、緩みやすくなる。
また、図１８に示すように、配管110を建築物111の壁面に取付けた架台112にバンド等113で取付ける方法もあり、この場合はバンド等113の内側にゴム等を巻けば、ある程度の防振効果があるが、大きな防振力を発揮することはできず、地震等の際の配管破裂事故につながる。
（４）の従来例は、制御要素として振動検出器としてのセンサ、減衰のための慣性質量、作動力の発生装置としてのアクチュエータ、制御のためのサーボ機構、動力源などが必要であり、相当大掛かりな機構となる。このため、スペースや費用面で余裕ある場合にしか使うことができない。
（５）さらに上記（１）〜（４）のいずれの従来技術も、車輪などに組込めるコンパクトさと組込み自由度を有するものではない。
【０００４】
本願発明者は、これらの課題を解決するため、特許文献１に記載の免振装置を考案している。
図１９に示すように、この免振装置は、内側部材114と、囲繞部材115と、内側部材114に外挿され、かつ囲繞部材115に内挿されている吸振バネ116とを備えており、吸振バネ116は、巻形状を三角形や楕円形等の非円形にした巻バネである。
内側部材114または囲繞部材115に振動外力が加わると、吸振バネ116が変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収することができる。吸振バネ116は内側部材114と囲繞部材115によって囲まれた密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。
したがって、コンパクトで簡単に取付けができ、建築物や車輪などのあらゆる技術分野での適用が可能であり、しかも寸法の割に大きな振動吸収能力を有する免振装置となっている。
【０００５】
しかるに、非円形の巻バネは一般的な円形の巻バネに比べて製造が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３６６３６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】機械工学便覧 エンジニアリング編 Ｃ８環境装置 207〜208頁 日本機械学会編
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、製造が容易であり、かつコンパクトで簡単に取付けができ、建築物や車輪などのあらゆる技術分野での適用が可能であり、しかも寸法の割に大きな振動吸収能力を有する免振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の免振装置は、振動源側部材または振動体側部材に取付けられる内側部材と、振動体側部材または振動源側部材に取付けられる囲繞部材と、前記内側部材に外挿され、かつ前記囲繞部材に内挿される吸振バネとを備え、前記吸振バネは、非円形の環状部材であることを特徴とする。
第２発明の免振装置は、第１発明において、前記囲繞部材に溝が形成されており、該溝に前記吸振バネの突出部が嵌められていることを特徴とする。
第３発明の免振装置は、第１または第２発明において、前記吸振バネを複数備えており、該複数の吸振バネは、吸振バネごとに円周方向に角度を変えて挿入されていることを特徴とする。
第４発明の免振装置は、第１，第２または第３発明において、前記吸振バネを前記内側部材の外周面または前記囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持するバネガイドを備えることを特徴とする。
第５発明の免振装置は、第１，第２，第３または第４発明において、前記内側部材と前記囲繞部材との間に、前記吸振バネの吸振方向と直交する方向の振動を吸収するバネを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、吸振バネが非円形の環状部材であるので、線材を環状に加工するだけでよいため、製造が容易である。また、内側部材または囲繞部材に振動外力が加わると、内側部材と囲繞部材の間に挿入されている吸振バネが変形し、その変形に対抗する応力の発生により振動エネルギーを吸収する。吸振バネは内側部材と囲繞部材によって囲まれた密閉空間内で撓み変形するので、吸収エネルギーが大きくとれ吸振効果が高い。さらに、吸振バネは非円形のため外力がどの方向から作用しても、変形による吸振作用を奏するので全方位吸振が可能である。
第２発明によれば、囲繞部材に形成された溝に吸振バネの突出部を嵌めることにより、吸振バネを囲繞部材の円周方向に回転しないように位置を固定することができる。また、囲繞部材に溝を形成するだけでよいので、構造が単純であり、製造が容易である。
第３発明によれば、複数の吸振バネが円周方向に角度を変えて挿入されているので、内側部材の外周面および囲繞部材の内周面に対して円周方向の複数個所で接触するため、接触する方位が多くなり、振動外力がどの方位から作用しても、吸振バネの変形が均等化され、常に高い吸振能力を発揮しうる。
第４発明によれば、吸振バネを内側部材の外周面または囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持することができるので、振動外力により内側部材が囲繞部材に対して傾いても、吸振バネが内側部材または囲繞部材に対して斜めに滑ることがないので、振動外力が吸振バネの真横から働き十分な復元力が得られる。また、複数の吸振バネがバラバラになることがないので均等な復元力が得られる。そのため、確実に振動を吸収することができる。
第５発明によれば、吸振バネで一方向の振動を吸収し、これに直交する方向の振動、例えば水平方向に対する垂直方向の振動を別のバネで吸収できるので、地震等への対処能力が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の免振装置の基本構成の説明図であって、（Ａ）は正面視断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の免振装置の振動吸収原理の説明図であって、（Ａ）は平常状態の吸振バネの平面図、（Ｂ）は振動外力が加わったときの免振装置の平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る免振装置の振動吸収原理の説明図であって、（Ａ）は平常状態の吸振バネの平面図、（Ｂ）は振動外力が加わったときの免振装置の平面図である。
【図４】（i）は吸振バネを同一方向に向けて挿入した免振装置の説明図、（ii）は吸振バネごとに角度を変えて挿入した免振装置の説明図である。
【図５】（Ａ）はバネガイドを挿入しない免振装置の説明図、（Ｂ）はバネガイドを挿入した免振装置の説明図である。
【図６】本発明の免振装置ユニットの組み立て説明図である。
【図７】本発明の免振装置ユニットの平面図である。
【図８】図７におけるVIII-VIII線矢視断面図である。
【図９】本発明の免振装置ユニットの振動吸収原理の説明図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る免振装置の取付状態断面図である。
【図１６】従来のゴムマウント式防振構造の説明図である。
【図１７】従来のアンカセットの説明図である。
【図１８】従来の配管取付構造の説明図である。
【図１９】従来の免振装置の説明図であって、（Ａ）は正面視断面図、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（基本構成）
まず、図１に基づき本発明の免振装置の基本構成を説明する。
１０は内側部材であり、後述する吸振バネ３０を外挿し、振動外力を吸振バネ３０に伝達したり、吸振バネ３０から振動を受けたりする部材である。この内側部材１０は、中実状の部材または中空状の部材が用いられる。中実状の部材の例としては、ボルトやアンカセット、車軸などがある。中空状の部材としてはガス管等の配管や配線用のパイプ類がある。要するに外形が円形またはこれに近似した多角形の部材であればよく、この要件を満たせば上記例示以外の部材も使用できる。
【００１３】
２０は囲繞部材であり、後述する吸振バネ３０を収容し、振動外力を吸振バネ３０に伝達したり、吸振バネ３０から振動を受けたりする部材である。この囲繞部材２０は、内周面が円筒面またはこれに近似した多角形面であればよく、外周面は任意の形状であってよい。また、この囲繞部材２０は、円周方向の一部を欠いていても、後述する吸振バネ３０と数点で接触するものであれば、完全に吸振バネ３０の周囲を囲まなくてもよい。多くの場合、囲繞部材２０には筒状の部材が用いられるが、車輪の場合はボス部に形成された中空部分が該当する。
【００１４】
３０は吸振バネである。この吸振バネ３０は内側部材１０に外挿され、かつ囲繞部材２０内に内挿される。つまり、内側部材１０と囲繞部材２０に囲まれた空間内に挿入され、内側壁面と外側壁面に接触される。この吸振バネ３０は非円形の環状部材であり、平面視において多角形や楕円形等に形成されている。要するに、内側部材１０の外周面と囲繞部材２０の内周面に、２点以上で接触するものであればよい。
吸振バネ３０は複数個挿入され、その数を増減することで振動外力に対する応力を変えることができる。もちろん、１個だけ挿入してもよい。
【００１５】
本実施形態における吸振バネ３０は三角形の環状部材である。三角形の環状部材は線材を３等分する２箇所で曲げ加工を施すだけで得られるので製造が容易である。また、内側部材１０または囲繞部材２０と接触する点が円周方向に120°間隔で均等であるので、全方位の振動をバランスよく吸振することができる。さらに、より多角形にする場合に比べて、内側部材１０と囲繞部材２０との空間を大きく取れるので、大きな振幅を有する振動でも吸振することができる。
【００１６】
囲繞部材２０にはその軸方向に回り止め溝２１が形成されており、吸振バネ３０はその突出部３１が回り止め溝２１に嵌るように挿入されている。吸振バネ３０の突出部３１とは、吸振バネ３０が多角形の場合にはその一頂点である。要するに、吸振バネ３０において外側に突き出した部分であって、回り止め溝２１に嵌ることができる部分である。
回り止め溝２１に吸振バネ３０の突出部３１を嵌めることにより、吸振バネ３０を囲繞部材２０の円周方向に回転しないように位置を固定することができる。また、囲繞部材２０に溝を形成するだけでよいので、構造が単純であり、製造が容易である。
【００１７】
本実施形態のように、線材を２箇所で曲げ加工して得られる三角形の吸振バネ３０は、線材の両端が合わさる頂点が他の曲げ加工により形成した頂点に比べて外側に突き出した形状となっている。そのため、その頂点を突出部３１として回り止め溝２１に嵌めればよい。
なお、回り止め溝２１は囲繞部材２０の外周面と内周面を貫通するものでも、内周面にのみ形成されたものでもよい。
また、吸振バネ３０の固定方法は回り止め溝２１を用いる方法に限定されず、実施形態に応じて適当な方法で固定すればよい。
【００１８】
上記の免振装置において、内側部材１０を振動源側部材（例えば、基礎や振動を発生したり伝達したりする機械、建築物など）に取付ける場合には、囲繞部材２０は振動体側部材（例えば、基礎上の建築物や機械類、建築物に取付けられる配管類など）に取付けられる。逆に囲繞部材２０を振動源側部材に取付ける場合には、内側部材１０は振動体側に取付けられる。
【００１９】
（振動吸収原理）
つぎに、振動吸収原理を説明する。
図２において、内側部材１０に振動外力Ｆａが加わったとする。この振動外力Ｆａの方向は三角形の吸振バネ３０の直線部分に向けられている。そのため、内側部材１０がその直線部分を押すことになる。そうすると、吸振バネ３０の直線部分は二点鎖線の平常状態から実線のように円弧状に湾曲する（Ｂ）。この変形によって発生する吸振バネ３０の復元力により内側部材１０に逆向きの力が働き、元の位置に戻される。
このとき、吸振バネ３０やその他の条件により決まる減衰係数によっては、振幅が減衰するものの、内側部材１０は元の位置よりも行き過ぎた位置まで動く。
【００２０】
この場合、内側部材１０には反対向きの振動外力Ｆｂが加わっている。この振動外力Ｆｂの方向は三角形の吸振バネ３０の頂点に向けられている。そのため、内側部材１０がその頂点を形成する二つの直線部分を押すことになる。そうすると、吸振バネ３０の頂点は平常状態から角度が広がるように変形する。この変形によって発生する吸振バネ３０の復元力により内側部材１０に逆向きの力が働き、元の位置に戻される。
このときにも、減衰係数によっては、振幅が減衰するものの、内側部材１０は元の位置よりも行き過ぎた位置まで動く。
以上の動きを繰り返すことで、徐々に振幅が減衰し振動が吸収される。
【００２１】
振動外力が前記のＦａ，Ｆｂ以外の方向から作用したときは、前記２パターンが複合し
た変形により吸振される。よって、吸振バネ３０を含む平面において、360°どの方向からの振動外力が加わっても、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。つまり、全方位的に振動を吸収することができる。
【００２２】
図３に示すように、吸振バネ３０を三角形の直線部分を平常状態で内側に湾曲させた形状としてもよい（Ａ）。この場合でも、前記と同様の原理で、振動外力Ｆａ，Ｆｂ、およびそれ以外の方向から作用する振動外力が加わっても、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。
この形状の場合、直線部分を内側に湾曲させているから、直線部分を外側に湾曲させる外力に対してより大きな復元力を発生することができる。すなわち、吸振バネ３０でより大きな振動エネルギーを吸収することができる。また、直線部分を内側に湾曲させている分、内側部材１０と囲繞部材２０との空間を大きく取れるので、大きな振幅を有する振動でも吸振することができる。
【００２３】
上記の原理説明は、内側部材１０に振動外力が加わる例であったが、囲繞部材２０に振動外力が加わる場合でも同様であり、同等の振動吸収能力を発揮できる。
なお、共振を避けるために、吸振バネ３０の固有振動数を想定される振動外力の振動数から、できるだけ大きく外しておくことが好ましい。
【００２４】
以上の吸振効果は、囲繞部材２０の内周面と内側部材１０の外周面の間のドーナツ状の円筒形空間内で、壁面に密着した状態で吸振バネ３０が撓み変形することで行われるが、撓み変形は曲げ変形などに比べ大きな力を要するので、小さな部材を用いる割には吸収エネルギーを大きくとれ、それゆえ吸振効果が高くなる。
また必要な部材は、内側部材１０と囲繞部材２０と吸振バネ３０のわずか３部材であり、かつ構造も単純であるので、容易にかつ安価に製作できるという利点がある。また、非常にコンパクトであるから、取付スペースの小さな部分への適用が可能であり、多くの産業分野に適用できる。
【００２５】
図４（i）に示す免振装置は吸振バネ３０を複数備えており、囲繞部材２０に形成された一の回り止め溝２１に全ての吸振バネ３０の突出部３１が嵌められている。そのため、全ての吸振バネ３０が同一の方向を向いて挿入されている。つまり、全ての吸振バネ３０が内側部材１０および囲繞部材２０と接触する位置は平面視で同じ位置となっている。
【００２６】
これに対し、図４（ii）に示すように、囲繞部材２０に２つの回り止め溝２１を形成し、吸振バネ３０ごとに突出部３１を嵌める回り止め溝２１を交互にすれば、各段の吸振バネ３０は円周方向に角度を変えて挿入されることになる。そうすると、内側部材１０の外周面および囲繞部材２０の内周面に対して円周方向の複数個所で接触するため、接触する方位が多くなり、振動外力がどの方位から作用しても、吸振バネ３０の変形が均等化され、常に高い吸振能力を発揮しうる。
【００２７】
本実施形態のように、三角形の吸振バネ３０を用いる場合には、２つの回り止め溝２１を60°回転させた位置に形成すれば、各段の吸振バネ３０は対称に配置されるので、内側部材１０および囲繞部材２０と接触する位置がバランスよくなり好適である。
なお、回り止め溝２１をより多数形成して、吸振バネ３０の角度をより細かく変化させる実施形態としてもよい。
また、前記各図では複数の防振バネ３０を用いる場合の各バネ材の線径は同一寸法を基本としているが外力である地震、機械振動、その他の振動による共振を避けるための配慮が必要な場合の対応として、その条件に応じて適切に各バネ毎にバネ材の線径を変えてもよい。更には前記各実施形態では複数の三角形の吸振バネを前提にしたものになっているが、一本の三角形の巻バネを使用することにより吸振効果を発揮させることも可能である。もちろんその場合は回り止め溝２１は不要となる。また、本発明における吸振バネは非円形を特徴とするものであって、図示以外の種々の多角形バネも本発明に含まれる。
【００２８】
図５（Ａ）に示すように、吸振バネ３０は平面状の部材であるため、内側部材１０と囲繞部材２０に囲まれた空間内に挿入しただけでは、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いた場合、内側部材１０の外周面および囲繞部材２０の内周面に対して傾いてしまう。複数の吸振バネ３０を挿入した場合には、それぞれがバラバラになり異なった角度に傾いてしまう。傾いた吸振バネ３０には振動外力が真横から働かないため十分な復元力が得られなくなる。また、複数の吸振バネ３０がバラバラになると均等な復元力が得られなくなる。そのため、振動外力を十分に吸収することができなくなる。
【００２９】
そこで、図５（Ｂ）に示すように、内側部材１０にバネガイド４０を挿入し、そのバネガイド４０に吸振バネ３０を挿入するようにする。バネガイド４０は円筒状の部材であり、その内径が内側部材１０の外径とほぼ等しく、内側部材１０に対してガタがないように挿入できる部材である。また、その上端および下端にはフランジ部が形成されており、このフランジ部の間隔は、挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、複数の吸振バネ３０を重ねた状態で保持できるようになっている。
このバネガイド４０により、吸振バネ３０は内側部材１０の外周面に対して垂直となるように保持される。そのため、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いても、吸振バネ３０が内側部材１０に対して斜めに滑ることがないので、振動外力が吸振バネ３０の真横から働き、十分な復元力が得られる。また、複数の吸振バネ３０がバラバラになることがないので均等な復元力が得られる。そのため、確実に振動を吸収することができる。
【００３０】
また、バネガイドを囲繞部材２０側に設けて、吸振バネ３０を囲繞部材２０の内周面に対して垂直となるように保持してもよい。この場合には、振動外力により内側部材１０が囲繞部材２０に対して傾いても、吸振バネ３０が囲繞部材２０に対して斜めに滑ることがないので、同様の効果を奏することができる。
【００３１】
なお、バネガイドを内側部材１０側と囲繞部材２０側の両方に設けてもよい。また、バネガイドは前述の形状に限定されず、吸振バネ３０を内側部材１０の外周面または囲繞部材２０の内周面に対して垂直となるように保持するものであればよい。
【００３２】
（免振装置ユニット）
つぎに、電源装置等の免振に用いられる免振装置ユニットＡを説明する。
【００３３】
図６，７，８に示すように、有底円筒状の囲繞部材である本体２０に下バネ５１が挿入され、その上から内側部材である軸１０が挿入されている。下バネ５１は電源装置の重量を支え、かつ垂直方向の振動を吸振する必要があるため、強度の強いバネが用いられる。下バネ５１と接触する軸１０の下端はドーム型の頭部１１となっており、軸１０が頭部１１を中心に本体２０に対して傾くことができ、かつ常に頭部１１が下バネ５１と接触できるようになっている。また、軸１０は本体２０内で上下に動くことができるようになっている。
【００３４】
軸１０には上バネ５２が挿入され、その上からバネガイド４０が挿入される。したがって、上バネ５２は軸１０の頭部１１とバネガイド４０とで挟まれた状態となる。なお、この上バネ５２を挿入しない実施形態としてもよい。
【００３５】
バネガイド４０には複数の吸振バネ３０が挿入されている。バネガイド４０は円筒状の部材であり、その内径が軸１０の外径とほぼ等しく、軸１０に対してガタがないように挿入できる部材である。また、バネガイド４０は軸１０に対してスムーズに摺動できるように、内周面にグリス等を保持できるグリス保持溝４１が形成されている。さらに、上端および下端にはフランジ部が形成されており、このフランジ部の間隔は、挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、複数の吸振バネ３０を重ねた状態で保持できるようになっている。
【００３６】
吸振バネ３０は三角形の環状部材である。本体２０にはその軸方向に回り止め溝２１が２つ形成されており、２つの回り止め溝２１は60°回転させた位置に形成されている。複数の吸振バネ３０は、それぞれの一頂点３１を２つの回り止め溝２１に交互に嵌められ、各段の吸振バネ３０が円周方向に角度を変えて挿入されている。
【００３７】
また、本体２０には内径が大きい吸振バネ保持部２２が形成されており、この吸振バネ保持部２２に吸振バネ３０が挿入されるようになっている。吸振バネ保持部２２の縦寸法は挿入される吸振バネ３０の線材の径に吸振バネ３０の本数をかけた寸法とほぼ等しく、吸振バネ３０が上下に逃げないようになっている。なお、回り止め溝２１は吸振バネ保持部２２と上下同位置に形成されている。
【００３８】
本体２０の上端には本体蓋２３がボルトで固定され、吸振バネ３０を本体２０内に封入するようになっている。また、本体蓋２３で吸振バネ３０が上に逃げないように押さえている。
この本体蓋２３は上面の中心に円形の孔が形成されており、その孔に軸１０が通されている。この本体蓋２３の孔の径は軸１０の径より大きく、軸１０が本体２０に対して傾くことができるようになっている。
【００３９】
免振装置ユニットＡは本体２０が基礎ベースに固定され、軸１０に電源装置側の取付板Ｃが固定される。
軸１０の本体蓋２３より上方に突き出した部分には径が細くなった段部１２が形成されており、その段部１２の径より若干大きな径の孔を有する取付板Ｃが軸１０の上方から挿入されている。そのため、取付板Ｃは軸１０の段部１２で支えられるようになる。
軸１０には取付板Ｃの上から押えバネ５３が挿入され、軸１０の上端に形成された雌ネジにナットが螺合されて、押えバネ５３で取付板Ｃを押さえつけるように固定される。なお、取付板Ｃと押えバネ５３との間、および押えバネ５３とナットとの間には座金が挿入される。また、ナットで固定するときに軸１０が回転しないように、スパナ等が入る凹部１３や棒を差し込むことができる貫通孔１４が軸１０に加工されている。
電源装置は、例えばその底面四隅に免振装置ユニットＡ取り付けられ、これらにより支えられる。
【００４０】
つぎに、免振装置ユニットＡの振動吸収原理を説明する。
図９に示すように、地震等により基礎ベースあるいは電源装置に水平方向の振動外力が加わると、軸１０が頭部１１を中心に本体２０に対して揺動する。この揺動により吸振バネ３０に真横からの力が働き、吸振バネ３０が変形することで、振動を吸収することができる。軸１０は水平方向の全方向に傾くことができ、吸振バネ３０は水平方向の全方向の振動外力を吸振できるので、あらゆる方向の振動外力を吸振することができる。
【００４１】
取付板Ｃは電源装置の底面に取り付けられるため、軸１０が傾いても取付板Ｃは傾くことができない。しかし、軸１０と取付板Ｃの孔との間に遊びを持たせることにより、取付板Ｃは水平を保ちつつ、段部１２に対して斜めになりながら水平方向に振動することができる。このとき、押えバネ５３が作用して、取付板Ｃを段部１２に押さえている。
【００４２】
また、地震等により基礎ベースあるいは電源装置に垂直方向の振動外力が加わると、軸１０が本体２０に対して上下に振動する。軸１０に下向きの振動外力が加わった時には頭部１１が下バネ５１を押すので、下バネ５１の弾性により軸１０に上向きの力が働き、元の位置に戻そうとする。一方、軸１０に上向きの振動外力が加わった時には頭部１１が上バネ５２を押すので、上バネ５２の弾性により軸１０に下向きの力が働き、元の位置に戻そうとする。すなわち、垂直方向の振動は下バネ５１および上バネ５２によって吸振することができる。
このように、吸振バネ３０の吸振方向（水平方向）と直行する方向（垂直方向）の振動を吸収する下バネ５１、上バネ５２を備えることにより、地震等への対処能力を高くすることができる。
【００４３】
以下に、本発明の他の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１０に示す第１実施形態は、前述の免振装置ユニットＡを住宅等の建物Ｄに取り付けた免振装置である。
免振装置ユニットＡの本体２０はアンカボルト６１によって基礎ベースＢに固定されている。軸１０には断面視Ｕ字形の取付板Ｃが固定されており、その取付板Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。したがって、軸１０の上端が取付板Ｃと建物Ｄの根太との空間内に位置するようになっている。
この免振装置ユニットＡは、例えば建物Ｄの底面の複数個所に取り付けられる。
【００４４】
地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの吸振バネ３０により吸振することができ、また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図１１に示す第２実施形態は、第１実施形態において、免振装置ユニットＡの本体２０の周囲をコンクリートで固め、基礎ベースＢに強固に固定した免振装置である。その余の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
本体２０を基礎ベースＢに強固に固定することができるので、地震等により強い振動外力が加わったとしても、その振動外力に耐えることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
図１２に示す第３実施形態は、免振装置ユニットＡの軸１０と取付部材Ｃとの接続部分に特徴を有する。
取付部材Ｃは、内面がドーム形の摺動面７１と、中央に孔を有する底板７２と、摺動面７１と底板７２とを接続する円筒状の吸振バネ保持部７３で囲まれた空間を有する。この取付部材Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。
底板７２の孔の径は免振装置ユニットＡの軸１０の径より若干大きく形成されており、軸１０の上端を取付部材Ｃの前記空間内に挿入できるようになっている。軸１０の上端にはドーム形の摺動部材１５が取り付けられており、摺動面７１に摺動部材１５が当接することにより、建物Ｄの重量を軸１０で支えるようになっている。摺動面７１と摺動部材１５は湾曲しているので、摺動部材１５が摺動面７１に対して摺動しても常に面接触するようになっている。
【００４７】
さらに、取付部材Ｃの前記空間内において、軸１０にはバネガイド４２が挿入されており、そのバネガイド４２には吸振バネ３２が挿入されている。バネガイド４２は本体２０内に挿入されるバネガイド４０と同様の形状を有しており、複数の吸振バネ３２を重ねた状態で保持することができるようになっている。
吸振バネ３２も本体２０内に挿入される吸振バネ３０と同様の形状を有しており、バネガイド４２と吸振バネ保持部７３との間に挿入されるのに適した寸法となっている。吸振バネ３２は吸振バネ保持部７３に保持され上下に逃げないようになっている。
その余の構成は第２実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
このような構成であるから、地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、吸振バネ３０に加えて、吸振バネ３２により吸振することができる。また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。さらに、軸１０と取付部材Ｃとが常に面接触するので、接続部分に無理な力が働かず、破損することを防ぐことができる。
【００４９】
（第４実施形態）
図１３に示す第４実施形態は、第３実施形態において、建物Ｄの根太に凹部が形成されており、その凹部に取付部材Ｃが嵌められた構成を有している。その余の構成は第３実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
取付部材Ｃが建物Ｄの根太に嵌められた分、建物Ｄの底面と基礎ベースＢとの間を狭くすることができる。また、第３実施形態と同様の免振効果を奏することができる。
【００５０】
（第５実施形態）
図１４に示す第５実施形態は、土中等に埋設した配管の免震構造である。
図１４において、１０は内側部材であるパイプ、２０は囲繞部材であるバネケースである。本実施形態は、土中Ｇに埋設した２本のパイプ１０，１０の結合部分に、２個の免振装置Ｅ，Ｅを合体して取付けたものである。バネケース２０にはパイプ１０のフランジ１０ａを挟むことができる挾持部２０ａが形成されており、さらに２つのバネケース２０，２０をボルトで結合することができるフランジ２０ｂが形成されている。
したがって、２本のパイプ１０，１０のフランジ１０ａ同士を２つのバネケース２０，２０の挾持部２０ａで挟み、フランジ２０ｂ同士をボルトで結合することで、パイプ１０同士を結合することができる。
【００５１】
吸振バネ３０はパイプ１０に外挿され、かつバネケース２０内に内挿される。なお、バネケース２０の内部に土砂等を入れないように適当なシール材で密封しておくとよい。
本実施形態では、配管の一番弱い継ぎ目での振動を吸収できるという利点がある。
【００５２】
（第６実施形態）
図１５に示す第６実施形態は、免振装置ユニットＡの高さを低くできるようにした構造に特徴がある。
免振装置ユニットＡにおける下バネ５１は、その上下でバネ座８０，８５で挟まれている。上方のバネ座８０は鍔８１と、その中央で凹んだ形状の底部８２とからなる。鍔８１は、下バネ５１の上端面に載せられており、軸１０の下端部はバネ座８０の内部に挿入され、底部８２で支持されている。このようにして軸１０が下げられているので、基礎ベースＢと建物Ｄとの間の間隔が小さい場合でも設置が容易となる。
【００５３】
下方のバネ座８５は鍔部８６と、その内側の半球状部８７とからなる。鍔部８６は下バネ５１を下方から支持しており、半球状部８７は本体２０の底部上面で揺動自在に接触している。
このため、本実施形態では、下方のバネ座８５が揺動することで、地震等の水平方向外力を吸収しやすくなっている。
その余の構成は図８の実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図１５における取付部材Ｃは、内面がドーム形の摺動面７１を有する支持板７５と、支持板７５を固定する取付板７６からなる。この取付部材Ｃは建物Ｄの根太にボルト・ナット６２で固定されている。
免振装置ユニットＡの軸１０の上端にはドーム形の摺動部材１５が形成されており、摺動面７１に摺動部材１５が当接することにより、建物Ｄの重量を軸１０で支えるようになっている。摺動面７１と摺動部材１５は湾曲しているので、摺動部材１５が摺動面７１に対して摺動しても常に面接触することとなる。
【００５５】
上記のような構成であるから、地震等により、基礎ベースＢあるいは建物Ｄに水平方向の振動外力が加わると、吸振バネ３０による吸振が容易となる。また、垂直方向の振動外力が加わると、免振装置ユニットＡの下バネ５１および上バネ５２により吸振することができる。さらに、軸１０と取付部材Ｃとが常に面接触し、これに加えバネ座８５が揺動するので、接続部分に無理な力が働かず、破損することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、建物やタンク等の建築物の耐震化、土木機械や、電源装置、精密機器、工作機器、鉄道、自動車等の振動吸収に利用できる。とくに、電線、信号線、ガス管、水道管、コンピュータケーブル、石油パイプ、タンク等で地震や振動発生の際、地中埋設はもちろん、空中設置や一般設置を含む振動エネルギーの吸収に利用できる。また、振動体の取付部に適用して、振動源からの振動エネルギーを吸収することができる。さらに、車輪に適用して車輪や走行車両の振動吸収にも利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 内側部材
２０ 囲繞部材
３０ 吸振バネ
４０ バネガイド
５１ 下バネ
５２ 上バネ
Ａ 免振装置ユニット
Ｂ 基礎ベース
Ｃ 取付板
Ｄ 電源装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源側部材または振動体側部材に取付けられる内側部材と、
振動体側部材または振動源側部材に取付けられる囲繞部材と、
前記内側部材に外挿され、かつ前記囲繞部材に内挿される吸振バネとを備え、
前記吸振バネは、非円形の環状部材である
ことを特徴とする免振装置。
【請求項２】
前記囲繞部材に溝が形成されており、
該溝に前記吸振バネの突出部が嵌められている
ことを特徴とする請求項１記載の免振装置。
【請求項３】
前記吸振バネを複数備えており、
該複数の吸振バネは、吸振バネごとに円周方向に角度を変えて挿入されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の免振装置。
【請求項４】
前記吸振バネを前記内側部材の外周面または前記囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持するバネガイドを備える
ことを特徴とする請求項１，２または３記載の免振装置。
【請求項５】
前記内側部材と前記囲繞部材との間に、前記吸振バネの吸振方向と直交する方向の振動を吸収するバネを備える
ことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の免振装置。
【請求項１】
振動源側部材または振動体側部材に取付けられる内側部材と、
振動体側部材または振動源側部材に取付けられる囲繞部材と、
前記内側部材に外挿され、かつ前記囲繞部材に内挿される吸振バネとを備え、
前記吸振バネは、非円形の環状部材である
ことを特徴とする免振装置。
【請求項２】
前記囲繞部材に溝が形成されており、
該溝に前記吸振バネの突出部が嵌められている
ことを特徴とする請求項１記載の免振装置。
【請求項３】
前記吸振バネを複数備えており、
該複数の吸振バネは、吸振バネごとに円周方向に角度を変えて挿入されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の免振装置。
【請求項４】
前記吸振バネを前記内側部材の外周面または前記囲繞部材の内周面に対して垂直となるように保持するバネガイドを備える
ことを特徴とする請求項１，２または３記載の免振装置。
【請求項５】
前記内側部材と前記囲繞部材との間に、前記吸振バネの吸振方向と直交する方向の振動を吸収するバネを備える
ことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の免振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１９３８１４（Ｐ２０１２−１９３８１４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９７２９（Ｐ２０１１−５９７２９）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【特許番号】特許第４９１８６１９号（Ｐ４９１８６１９）
【特許公報発行日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（３１０００４４６０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【特許番号】特許第４９１８６１９号（Ｐ４９１８６１９）
【特許公報発行日】平成２４年４月１８日（２０１２．４．１８）
【出願人】（３１０００４４６０）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]