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【発明の名称】 |
防振支持装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】水上 博明
【氏名】本田 巌 |
【課題】運転回転数即ち起振周波数が変化するような機器にあっても、該起振周波数に常時正確に対応したばね定数を有して、機器の全運転回転数域において安定した振動減衰効果を得ることができる防振支持装置を提供する。
【解決手段】振動の発生を伴なう機器を、防振ゴムを介して据付台に支持するようにした防振支持装置において、上記防振ゴムと並列に通電時に収縮され通電遮断時に元の長さに戻される形状記憶合金、並びに上記防振ゴムの所定量以上の撓みを制止するストッパ部材を設けるとともに、制御装置により、上記機器の回転数等の運転状態の信号に基づき上記形状記憶合金への制御電流の通電、遮断を行なうことにより、防振ゴムのばね定数を変化させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 振動の発生を伴なう機器を、防振ゴムを介して据付台に支持するようにした防振支持装置において、上記防振ゴムと並列に、通電時に収縮され通電遮断時に元の長さに戻される形状記憶合金、並びに上記防振ゴムの所定量以上の撓みを制止するストッパ部材を設けるとともに、上記機器の回転数等の運転状態の信号に基づき上記形状記憶合金への制御電流の通電、遮断を行なう制御装置を設けたことを特徴とする防振支持装置。
【請求項２】 上記防振ゴムの両端及び形状記憶合金の両端を、上記制御装置により通電される導電体からなる上下のフランジに夫々固着するとともに、上記ストッパの一端を上記一方側のフランジに固定し、該ストッパの自由端側と他方のフランジとの間に、上記通電遮断時において所定長さの隙間が形成されてなる請求項１に記載の防振支持装置。
【請求項３】 上記防振ゴム、形状記憶合金及びストッパを、上記上下のフランジに取付けてなる組立体を直列に複数列配設してなる請求項２に記載の防振支持装置。
【請求項４】 振動の発生を伴なう機器を防振ゴムを介して据付台に支持する防振支持装置において、上記防振ゴムを筒状に形成するとともに、該防振ゴムの内部には、上記機器が固定されるフランジと上記据付台に固定されるフランジとの間に介装さればね状に形成された形状記憶合金が収納され、さらに上記機器の回転数等の運転状態の信号に基づき上記形状記憶合金への制御電流の通電、遮断を行なう制御装置を設けたことを特徴とする防振支持装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジン、発電機等の振動を発生する機器を防振ゴムを介して据付基礎に支持する防振支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７には、主として上下方向に振動する機器の防振支持装置の従来の１例を示し、図７において、０２は据付台、０３はエンジン、発電機等の振動を発生する機器であり、上記機器０３は複数の防振ゴム０１を介して据付台０２に防振支持されている。上記防振ゴム０１は上部側のフランジ０４及び下部側のフランジ０５に固着され、上記両フランジ０４，０５は複数のボルト０６，０６によって上記機器０３あるいは据付台０２に夫々固着されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図７に示す機器の防振支持装置において、機器０３の振動は、防振ゴム０１にて減衰された後据付台０２側へ伝播されるが、据付台０２側の振動は、防振ゴム０１の剛性つまりばね定数により、機器０３の起振周波数に応じて減衰する。
【０００４】即ち上記従来の防振支持装置にあっては、機器０３からの振動の減衰の度合は防振ゴム０１のばね定数によって決まるため、機器０３の起振周波数に応じたばね定数を有する防振ゴム０１を予め選定して防振支持装置を構成している。このため、かかる従来の防振支持装置にあっては、機器０３の運転回転数（即ち起振周波数）を変化させて運転するような場合には、ある回転数範囲では防振ゴム０１のばね定数が起振周波数に適合したばね定数とならずに、充分な振動減衰作用がなされないという問題点を有している。
【０００５】本発明の目的は、防振ゴムを用いて機器の防振支持を行なう防振支持装置において、運転回転数即ち起振周波数が変化するような機器にあっても、該起振周波数に常時正確に対応したばね定数を有して、機器の全運転回転数域において安定した振動減衰効果を得ることができる機器の防振支持装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問題点を解決するもので、請求項１の手段は、振動の発生を伴なう機器を、防振ゴムを介して据付台に支持するようにした防振支持装置であって、上記防振ゴムと並列に、通電時に収縮され通電遮断時に元の長さに戻される形状記憶合金、並びに上記防振ゴムの所定量以上の撓みを制止するストッパ部材を設けるとともに、上記機器の回転数等の運転状態の信号に基づき上記形状記憶合金への制御電流の通電、遮断を行なう制御装置を設けたことを特徴とする防振支持装置にある。
【０００７】請求項２の手段は、請求項１の具体的構成に係り、請求項１において、上記防振ゴムの両端及び形状記憶合金の両端を、上記制御装置により通電される導電体からなる上下のフランジに夫々固着するとともに、上記ストッパの一端を上記一方側のフランジに固定し、該ストッパの自由端側と他方のフランジとの間に、前記通電遮断時において所定長さの隙間が形成されてなる。
【０００８】また請求項１あるいは２において、請求項３のように構成するのが最も効果的な形態である。即ち、請求項３の手段は、請求項１又は２の何れかにおいて、上記防振ゴム、形状記憶合金及びストッパを、上記上下のフランジに取付けてなる組立体を直列に複数列配設してなる。
【０００９】上記手段によれば、制御装置により、形状記憶合金に通電されると、該形状記憶合金は収縮せしめられ、防振ゴムはこれに並設されたストッパが上下のフランジに当接するまで圧縮されて高剛性の支持となり、上記ストッパの当接時には防振ゴムを介しない剛体支持となる。
【００１０】また上記形状記憶合金への通電が遮断されると形状記憶合金は元の長さ（常温時の長さ）に伸長し、ストッパと上下フランジとの間に間隙が形成され、防振ゴムは上記間隙の範囲の撓みで伸縮する上記通電時よりも軟剛性の防振支持となる。
【００１１】従って、上記手段によれば、機器の運転回転数によって形状記憶合金への通電及び通電の遮断を行なうことにより、防振ゴムの撓みをストッパで制止して高剛性（剛体）の支持、ストッパを解除して防振ゴムのばね定数による弾性支持を、防振ゴムを取付けたままで選択することができる。
【００１２】特に請求項３のように、防振ゴム、形状記憶合金、ストッパ及び上下のフランジの組を複数組直列に配設すれば、上記のような通電、通電遮断を行なうことにより、複数のばね定数の組合せを得ることができる。
【００１３】これにより、防振ゴムを取り換えることなく機器の運転回転数（起振周波数）に対応してばね定数を変化させることが可能となり、機器の全運転回転数において安定した振動減衰効果が得られる。
【００１４】請求項４の手段は、振動の発生を伴なう機器を防振ゴムを介して据付台に支持する防振支持装置において上記防振ゴムを筒状に形成するとともに、該防振ゴムの内部には、上記機器が固定されるフランジと上記据付台に固定されるフランジとの間に介装さればね状に形成された形状記憶合金が収納され、さらに、上記機器の回転数等の運転状態の信号に基づき上記形状記憶合金への制御電流の通電、遮断を行なう制御装置を設けたことにある。
【００１５】上記手段によれば、ばね状に形成された形状記憶合金に制御装置によって通電すると、該形状記憶合金が収縮しこれの外側の防振ゴムが圧縮されて高剛性の防振支持となる。また、上記通電を遮断すると、上記形状記憶合金が元の状態に伸長することにより防振ゴムも伸長され、上記通電時よりも軟剛性の防振支持となる。
【００１６】従って、この手段によれば、ばね作用をなす形状記憶合金に通電あるいは通電の遮断を行うことにより、該形状記憶合金及び防振ゴムからなるばね体全体のばね定数を変化させることができ、簡単かつ小型コンパクトな構造で以ってばね定数の変化が容易にできる防振支持装置が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図１〜図６を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１〜図３は本発明の実施の第１形態に係る機器の防振支持装置を示し、図１は防振支持装置の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は作用説明用要部断面図である。
【００１８】図１〜図３において、０２は据付台、０３はエンジン、発電機等の振動を発生する機器である。１ａ及び１ｂは防振支持装置を構成する円柱状あるいは円筒状の上段防振ゴム及び下段防振ゴム、５ａ，５ｂ，５ｃは鋼板等の導電体からなるフランジである。上記上段防振ゴム１ａは、その上・下面を上部側のフランジ５ａの下面及び中央のフランジ５ｃの上面に夫々固着され、また下段防振ゴム１ｂはその上・下面を中央のフランジ５ｃの下面及び下部側のフランジ５ｂの上面に夫々固着されている。そして上部側のフランジ５ａは複数のボルト６によって機器０３の下面に固着され、下部側のフランジ５ｂは複数のボルト６によって据付台０２の上面に固着されている。
【００１９】上記上段防振ゴム１ａ及び下段防振ゴム１ｂは、その常態時のばね定数を上記機器０３の特定の運転回転数（起振周波数）における振動減衰能が最大になるように設定されるとともに、後述するように、該ばね定数が所定の範囲内において変化可能となっている。
【００２０】３ａは上部側のストッパ、３ｂは下部側のストッパで双方とも円筒状に形成され、その内側に後述する形状記憶合金２ａ，２ｂ及び上記防振ゴム１ａ，１ｂが収納されている。上記上部側のストッパ３ａは中央のフランジ５ｃの上面に固着されて上方に延設され、また下部側のストッパ３ｂは下部側のフランジ５ｂの上面に固着されて上方に延設されている。
【００２１】また、上記上部側のストッパ３ａの上端面３ａ1 と上部側のフランジ５ａの下面５ａ1 との間、並びに上記下部側のストッパ３ｂの上端面３ｂ1 と中央のフランジ５ｃの下面５ｃ1 との間には、後述するように制御装置４によって制御される隙間が形成され、あるいは接合する（隙間＝０）ようになっている。
【００２２】２ａ及び２ｂは棒状の形状記憶合金であり、上部側の形状記憶合金２ａはその上、下端が上部側のフランジ５ａの下面及び中央のフランジ５ｃに夫々固着され、また下部側の形状記憶合金２ｂはその上・下端が中央のフランジ５ｃの下面及び下部側のフランジ５ｂの上面に夫々固着されるとともに、上記上段防振ゴム１ａ及び下段防振ゴム１ｂの外周とストッパ３ａ及び３ｂの内周との間に円周方向に沿って複数本好ましくは等間隔に設けられている。
【００２３】４は制御装置であり、上記機器０３の回転数の検出信号が入力され、該回転数に基づく制御電流を出力するもので、その出力端は上記上部側、中央、下部側のフランジ５ａ，５ｂ，５ｃに夫々接続され、各フランジ５ａ，５ｂ，５ｃを介して上記形状記憶合金２ａ，２ｂに上記検出回転数に対応して制御電流を与えるようになっている。
【００２４】上記のように構成された防振支持装置において、上記制御装置４は、上記フランジ５ａ，５ｂ，５ｃを介して複数の上部側、下部側の形状記憶合金２ａ，２ｂへの電流を通電あるいは遮断しており、かかる通電、遮断の制御は防振支持される機器０３の回転数に応じて、図６に示すような制御チャートで以って行なう。
【００２５】即ち例えば図６において、同図（Ａ）に示す振動モードＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 に対し、回転数範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける通電（○印）、遮断（×印）を同図（Ｂ）のように行なう。図６（Ｂ）において、上段が上部側の形状記憶合金２ａの通電、遮断、下段が下部側の形状記憶合金の通電、遮断を夫々示す。
【００２６】そして、上記制御装置４により形状記憶合金２ａあるいは２ｂに通電した際には、通電された形状記憶合金２ａあるいは２ｂが収縮し、ストッパ３ａあるいは３ｂとフランジ５ａあるいは５ｃとが接触するようになっている。例えば、上部側の形状記憶合金２ａが通電されるとこれが収縮して上部側のストッパ３ａが上部側のフランジ５ａに当接し、上段防振ゴム１ａが効かなくなり、下段防振ゴム１ｂのみの１段防振となる。
【００２７】上記制御装置４による形状記憶合金２ａ，２ｂへの通電が遮断されている場合、双方の形状記憶合金２ａ，２ｂは伸長した状態となって、上部側のストッパ３ａと上部側のフランジ５ａとの間及び下部側のストッパ３ｂと中央のフランジ５ｃとの間には防振ゴム１ａ，１ｂの弾力により所定の間隙が形成されて、上段、下段防振ゴム１ａ，１ｂの双方が防振作用をなし、Ｋ1 ：上段防振ゴムのばね定数Ｋ2 ：下段防振ゴムのばね定数とすると防振支持装置全体の合成ばね定数Ｋは次の（１）式のようになる。
【００２８】
Ｋ＝１／（１／Ｋ1 ＋１／Ｋ2 ） （１）
また、例えば図３に示すように、上部側の形状記憶合金２ａに通電し、下部側の形状記憶合金２ｂへの通電を遮断すれば、上部側の形状記憶合金２ａが収縮して上部側のストッパ３ａと上部側のフランジ５ａとが当接し、下段防振ゴム１ｂのみが防振作用をなし、その合成ばね定数ＫはＫ＝Ｋ2 （２）
となる。同様に下部側の形状記憶合金に通電すれば、合成ばね定数ＫはＫ＝Ｋ1 （３）
となる。
【００２９】従って図１〜図２に示す実施形態のように、防振ゴムを上段・下段の２段（１ａ，１ｂ）直列に配置するとともに、形状記憶合金２ａ，２ｂ及びストッパ３ａ、３ｂを２段に設ければ、図５に示すような４通りの防振支持態様が得られる。
【００３０】即ち図５の（Ａ）においては、上部側、下部側形状記憶合金の双方の通電が遮断され、上・下段の防振ゴム１ａ，１ｂの双方が防振作用をなし、上記（１）式のばね定数となって最も柔かく防振支持態様となる。
【００３１】（Ｂ）においては、上段側の形状記憶合金２ａのみに通電され、上部側のストッパ３ａとフランジ５ａとが当接して、下段防振ゴム１ｂのみが防振作用をなし、上記（２）式のばね定数となる。
【００３２】（Ｃ）においては、下部側の形状記憶合金２ｂのみに通電され、下部側のストッパ３ｂと中央のフランジ５ｃとが当接して、上段防振ゴム１ａのみが防振作用をなし、上記（３）式のばね定数となる。
【００３３】（Ｄ）においては双方の形状記憶合金２ａ，２ｂに通電され、双方のストッパ３ａ，３ｂがフランジ５ａ，５ｃに当接し、防振支持の無い剛体支持態様となる（ばね定数Ｋ＝∝）。
【００３４】以上のように、この実施形態によれば、制御装置４により形状記憶合金２ａあるいは２ｂへの通電、遮断を制御することにより、防振ゴム１ａ，１ｂによる合成ばね定数を変化させることができ、これによって機器０３の運転回転数即ち起振回転数が変化しても、形状記憶合金２ａ，２ｂへの通電態様を変化させるのみでこれに適応した防振ゴムのばね定数を容易に選定することができる。
【００３５】尚、この実施形態においては、防振ゴム１ａ，１ｂ、形状記憶合金２ａ，２ｂ及びストッパ３ａ，３ｂ、フランジ５ａ，５ｂ，５ｃ等の夫々を２段直列に設けたが、上記防振ゴム（１ａ，１ｂ）を１段または３段以上の直列配置とし、これに対応した数だけ形状記憶合金（２ａ，２ｂ）、ストッパ（３ａ，３ｂ）、フランジ（５ａ，５ｂ，５ｃ）等を設けるようにしてもよい。
【００３６】図４は本発明の実施の第２形態に係る防振支持装置の要部縦断面図である。この実施形態においては、円筒状の防振ゴム６を、機器０３側のフランジ５ａと据付台０２側のフランジ５ｂとの間に設け、該防振ゴム６の内側にコイルばね状に形成された形状記憶合金７をその上・下端が上記上部側のフランジ５ａ及び下部側のフランジ５ｂに夫々当接あるいは固定されるように設けている。ここで４は制御装置であり、上記第１形態と同様な制御電流を上記形状記憶合金７に与えるものである。
【００３７】この実施形態においては、コイルばね状の形状記憶合金７に、制御装置４によって制御電流を通電、あるいは遮断することにより、防振支持装置のばね定数を変化させるようになっており、制御装置４によりフランジ５ａ，５ｂに通電すると、形状記憶合金７は収縮して防振ゴム６を圧縮する。これにより防振ゴム６は圧縮されて高剛性となる。また、上記通電を遮断すると、形状記憶合金７は伸長し、防振ゴム６も自由状態の方向に伸長して軟剛性となる。
【００３８】従って、上記通電時のばね定数をＫ1 、通電遮断時のばね定数をＫ2 、防振ゴム６のばね定数をＫ3 とすると、防振支持装置全体のばね定数Ｋは、通電時においては、Ｋ＝１／（１／Ｋ1 ＋１／Ｋ3 ） （４）
通電遮断時においては、Ｋ＝１／（１／Ｋ2 ＋１／Ｋ3 ） （５）
即ち、上記実施形態においては上記（４），（５）式に示される２種類のばね定数による防振支持装置となる。
【００３９】よって、図４に示す、防振ゴム６、形状記憶合金７及びフランジ５ａ，５ｂを直列に複数組、配設すれば、ばね定数を４種類以上変化させることができる。
【００４０】この実施形態に係る防振支持装置は、コイルスプリング状の形状記憶合金７を円筒状の防振ゴム６の内部に収納するという、きわめて簡単な装置で以ってばね定数を変化可能な防振支持装置を構成でき、比較的軽荷重を受ける防振支持装置に好適である。
【００４１】尚上記形状記憶合金７は、この実施形態のようにコイルばね状に構成する他に、板ばね状、あるいは皿ばね状に形成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、請求項１ないし３の発明によれば、機器の運転回転数によって、形状記憶合金への通電及び通電の遮断を行なうことにより、防振ゴムの撓みをストッパで制止して高剛性（剛体）の支持、ストッパを解除して防振ゴムのばね定数による弾性支持を、防振ゴムを取付けたままで選択することができ上記運転回転数に適合した防振ゴムのばね定数を容易に選定することができる。
【００４３】特に請求項３のように、防振ゴム、形状記憶合金、ストッパ及び上下のフランジの組を複数組直列に配設すれば、上記のような通電、通電遮断を行なうことにより、より多くのばね定数の組合せを得ることができる。
【００４４】また請求項４の発明によれば、ばね作用をなす形状記憶合金に通電あるいは通電の遮断を行うことにより、該形状記憶合金及び防振ゴムからなるばね体全体のばね定数を変化させることができ、簡単かつ小型コンパクトな構造で以ってばね定数の変化が容易にできる防振支持装置が得られる。
【００４５】以上、要するに本発明によれば、防振ゴムを取り換えることなく機器の運転回転数（起振周波数に対応してばね定数を変化させることが可能となり、機器の全運転回転数において安定した振動減衰効果を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１月１１日（１９９９．１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６９２４６
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 新 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２０５３３２（Ｐ２０００−２０５３３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月２５日（２０００．７．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３９７０ |
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