CN105980734B - 防振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防振装置,其在空气中热环境下,也能抑制将支承体与振动体之间连结的弹性构件的劣化,且弹簧特性的随时间变化也较少。防振装置(发动机支承件(1))具备:弹性构件(30),其将支承体(例如安装车身侧安装构件(10)的车架等)与振动体(例如安装发动机侧安装构件(20)的发动机等)之间连结,且以二烯类橡胶为主成分;外部空气隔断构件(40),其覆盖所述弹性构件(30),并且将所述弹性构件(30)与外部空气的接触隔断;以及气体吸收体(60),其被封入由所述外部空气隔断构件(40)划分出的密闭空间(50A),其中,气体吸收体(60)含有对因所述弹性构件(30)热劣化而产生的气体进行吸收的物质,并且由不会因自身热劣化而产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质构成。

Description

防振装置
技术领域
本发明涉及一种防振装置。
背景技术
一直以来,用于抑制机动车等所具备的发动机的振动、该振动的传递的各种防振装置被开发。例如,通常统称为发动机支承件的防振装置具有如下功能:将机动车等所具备的发动机支承固定于车架,并且防止发动机的振动向车架侧传递。另外,类似于动力减震器的防振装置利用质量体的共振来吸收规定频率的振动,由此起到抑制由发动机产生的振动的作用。上述的防振装置具备将发动机、质量体等那样的振动体与车架等那样的支承振动体的支承体之间弹性地连结的弹性构件。
期望防振装置所具备的弹性构件具有如下性能:动弹簧常数与静弹簧常数的比率较小,在宽幅的振动频率范围内防振特性优异,在较宽的温度区域中起到良好的防振作用,而且具备能够耐受振动的耐久性。因此,作为防振装置的弹性构件的材料,通常使用兼具上述特性的、代表为天然橡胶时的被分类为所谓“二烯类”的橡胶材料。
公知作为弹性构件的材料的二烯类橡胶具有容易热劣化的特性,在防振装置的实用上的环境中,还受到空气中的氧的作用而比较早期地发生劣化,通常变得硬且脆。而且,这样当弹性构件的固化、脆化进展时,弹簧常数增高而使防振特性劣化,或者使耐久性降低。尤其是在近年来,由于发动机室的紧凑化、基于空气动力提高的发动机室内的风流动的减少、大多为高温环境的新兴地域的商品性要求的提高等,防振装置的使用环境存在苛刻化的趋势。因此,关于耐久性,采取向橡胶材料添加作为抗老化剂的药剂来实现耐热劣化性的提高、或者设计成降低弹性构件的变形量等的对策。另外,为了防止弹性构件的防振特性的劣化,提出了如下技术:在弹性构件的外侧形成密闭空间,在该密闭空间中封入防止弹性构件的氧化劣化的氧化劣化防止体。
例如,在专利文献1中,提出了一种长寿命弹性结构体,其具备:分别安装于被安装部的第一安装体及第二安装体;将该第一安装体及第二安装体彼此连结的橡胶主体;配设成覆盖该橡胶主体的露出部分且与该露出部分的外表面之间划分形成密闭空间的氧隔断膜;以及封入到上述密闭空间中来防止上述橡胶主体的氧化劣化的劣化防止体。在专利文献1中公开有如下内容:氧隔断膜可以由二烯类橡胶组、烯烃类橡胶组、氧低透过性橡胶组、氧低透过性树脂组构成(参照段落0029),劣化防止体由氮、二氧化碳、氦、氖、氩构成(参照段落0038)。
另外,在专利文献2中,提出了一种防振橡胶结构体,其具备:使从外部赋予的振动衰减的防振橡胶主体;配设成覆盖上述防振橡胶主体,且与该防振橡胶主体之间划分形成密闭空间来隔断氧向该密闭空间进入的氧隔断部;以及封入到上述密闭空间中来防止上述防振橡胶主体的氧化劣化的氧化劣化防止体。在专利文献2中,作为氧化劣化防止体,具体来说,使用NR粉、轮胎橡胶片、乙烯-丙烯橡胶组成物片、EPDM片、ACM片、CR粉、NBR粉等橡胶材料(参照段落0103等)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-104774号公报
专利文献2:日本特开2001-254780号公报
发明要解决的课题
在专利文献1所公开的技术中,形成为氧隔断膜由二烯类橡胶组、烯烃类橡胶组、氧低透过性橡胶组或气体透性低的氧低透过性树脂组构成且形成密闭空间来消除氧隔断膜与橡胶主体的密接的结构,由此防止透过氧隔断膜的氧通过固体间转移而与橡胶主体接触的情况。
然而,在这样的结构中,在因橡胶主体的劣化而产生并滞留于密闭空间的二氧化碳、硫化合物(在化学结构式中含硫“S”原子的化合物全体的意思:以下相同)等气体的作用下,使非意图的架桥在橡胶分子中形成等,从而促进橡胶主体的劣化。因此,即便使密闭空间成为无氧状态,也无法充分抑制橡胶主体的劣化,根据温度条件等,与无氧隔断膜的通常结构的情况相比,橡胶主体的劣化程度可能增大。
另外,在氧隔断膜由二烯类橡胶组、烯烃类橡胶组、氧低透过性橡胶组等那样的橡胶材料构成的情况下,即使采用氧透过性低的橡胶,在氧隔断膜的内侧的密闭空间与外侧的外部空气之间也会产生氧分压差。并且,通过该压差,使外部空气中的氧从氧分压高的外部空气侧向氧分压低的密闭空间侧透过氧隔断膜并继续侵入。因此,即使在防振装置的制造时在密闭空间中封入氮气那样的不活泼气体,在实际使用防振装置的高温环境下,氧也可能缓慢地向密闭空间内侵入。
另外,在专利文献2所公开的技术中,在由氧隔断膜和防振橡胶主体形成的密闭空间中封入由橡胶材料构成的氧化劣化防止体。而且,作为封入氧化劣化防止体所起到的效果,记载有通过氧化劣化防止体吸收密闭空间中的氧、或氧化劣化防止体自身被氧化这样的作用,防止氧向防振橡胶主体接触,由此能够更可靠地防止防振橡胶主体的氧化劣化。另外,在实施例中,作为氧化劣化防止体,例示出废弃橡胶再生粉末、未配合抗老化剂的橡胶材料的例子。
然而,在这样的氧化劣化防止体中,氧吸收能力较低。因此,为了除去密闭空间内的氧、或透过氧隔断膜向密闭空间内侵入的氧,需要大量封入氧化劣化防止体。另外,即使大量封入氧化劣化防止体,氧化劣化防止体吸收氧或氧化劣化防止体自身被氧化这样的效果也未必高。而且,当作为劣化防止体而大量封入橡胶材料时,还可能从氧化劣化防止体自身大量产生促进防振橡胶主体的劣化的二氧化碳、硫化合物等气体。因此,在专利文献2所记载的130℃的热劣化后的物性试验中,实用效果也并不充分。另外,难以不对防振特性带来不良影响地大量封入这样的橡胶材料的氧化劣化防止体。
这样,关于在空气环境下成为高温的防振装置的实际使用环境中弹性构件的弹簧常数增高且防振特性劣化的情况,现状是还未发现适合于实用的有效技术。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种防振装置,其在空气中热环境下,也能抑制将支承体与振动体之间连结的弹性构件的劣化,并且弹簧特性的随时间变化也较少。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,技术方案1所记载的防振装置的特征在于,具备:弹性构件,其将支承体与振动体之间连结,且以二烯类橡胶为主成分;外部空气隔断构件,其以将所述弹性构件密闭的方式覆盖所述弹性构件,并且将所述弹性构件与外部空气的接触隔断;以及气体吸收体,其被封入由所述外部空气隔断构件划分出的密闭空间,并且对因所述弹性构件热劣化而产生的气体进行吸收,所述气体吸收体由不会因自身热劣化(准确来说因自身被加热:以下相同)而产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质构成。需要说明的是,在本说明书中,吸收气体是指使气体吸收、吸附、分解或变质。
根据本发明,提供一种防振装置,其在热环境中,也能抑制将支承体与振动体之间连结的弹性构件的劣化,并且弹簧特性的随时间变化也较少。具体来说,通过具备外部空气隔断构件,能够防止弹性构件与外部空气中的氧直接接触的情况。另外,通过具备气体吸收体,能够吸收因弹性构件热劣化而产生的气体等,因此能够抑制在由外部空气隔断构件形成的密闭空间中滞留促进弹性构件的劣化的气体的情况,能够有效地减少上述的气体引起的弹性构件的劣化。另外,气体吸收体由不会因自身热劣化而产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质构成,因此能够抑制促进弹性构件的劣化的硫化合物及二氧化碳中的至少一方滞留的情况。而且,气体吸收体的种类能够根据弹性构件产生的气体种类来适当地选定,通过封入少量的气体吸收体,能够有效地抑制弹性构件的劣化。
另外,技术方案2所记载的防振装置的特征在于,所述外部空气隔断构件具有用于向所述密闭空间供给不活泼气体的供给用孔部和用于对所述空间进行排气的排气用孔部,在所述供给用孔部上连接有供给所述不活泼气体的不活泼气体供给装置或不活泼气体供给机构。
根据本发明,由于外部空气隔断构件具有供给用孔部和排气用孔部,因此能够使不活泼气体在弹性体与外部空气隔断构件之间形成的空间中流通。因此,通过不活泼气体,能够将从弹性构件挥发而滞留于空间的内部的硫化合物等挥发化合物、侵入到空间的内部的氧向空间的外部排出。因此,能够减少因从弹性构件挥发的硫化合物、外部空气中的氧引起的弹性体的热劣化,能够持续地抑制与弹性体的热劣化相伴的物性变化、特性变化。
另外,技术方案3所记载的防振装置的特征在于,所述气体吸收体吸收硫化合物和二氧化碳中的至少一方。
根据本发明,气体吸收体吸收促进弹性构件的劣化的作用较强的硫化合物、二氧化碳,由此能够更有效地抑制弹性构件的劣化。
另外,技术方案4所记载的防振装置的特征在于,所述气体吸收体吸收硫化合物和二氧化碳中的至少一方以及氧。
根据本发明,气体吸收体吸收促进弹性构件的劣化的作用较强的硫化合物、二氧化碳,由此能够更有效地抑制弹性构件的劣化。另外,通过吸收氧,能够抑制弹性构件与透过外部空气隔断构件而侵入到密闭空间的外部空气中的氧、存在于密闭空间的氧接触的情况。因此,即使外部空气隔断构件由氧透过性不一定优异的物质构成,也能够较大抑制弹性构件的劣化。另外,即使将密闭空间的容积设计得较大,也能够适当地除去在密闭空间中存在的氧,因此防振装置的设计上的制约减少。
另外,技术方案5所记载的防振装置的特征在于,所述外部空气隔断构件具有防止该外部空气隔断构件的所述弹性构件侧的主表面与所述弹性构件的外表面进行面密接的隆起部。
根据本发明,即使气体吸收体吸收气体或弹性构件与氧等反应而使密闭空间内的压力降低,因压力的降低而收缩的外部空气隔断构件也能够通过隆起部来防止弹性构件侧的主表面与弹性构件的外表面直至面密接的情况。因此,能够抑制外部空气中的氧从外部空气隔断构件向弹性构件进行固体间转移的情况。进而能够在长期抑制将支承体与振动体之间连结的弹性构件的劣化。
发明效果
根据本发明,能够提供一种防振装置,其在空气中热环境下,也能抑制将支承体与振动体之间连结的弹性构件的劣化,并且弹簧特性的随时间变化也较少。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的防振装置的剖视图。
图2是表示确认气体吸收体的气体吸收能力的比较试验的概要的图。
图3是本发明的第一实施方式的防振装置的其他方式的剖视图。
图4是本发明的第二实施方式的防振装置的局部剖视图。
图5是本发明的第三实施方式的防振装置的局部剖视图。
图6是表示二烯类橡胶的空气强制循环下的热老化试验的结果的图。
图7是表示二烯类橡胶的氮气封入下的热老化试验的结果的图。
图8是表示二烯类橡胶的空气强制循环下及空气封入下各自中的热老化试验的结果的图。
图9是表示分析因二烯类橡胶材料热劣化而产生的气体的结果的图。
图10是表示通过气体吸收剂(活性炭)“KurarayCoalGG4/8”吸收因二烯类橡胶材料热劣化而产生的气体的结果的图。
图11是表示通过气体吸收剂“litholyme”吸收因二烯类橡胶材料热劣化而产生的气体的结果的图。
图12是表示通过气体吸收剂“PurafilSP”吸收因二烯类橡胶材料热劣化而产生的气体的结果的图。
图13是表示通过气体吸收剂“A-2500HS”吸收因二烯类橡胶材料热劣化而产生的气体的结果的图。
图14是表示在各种气体封入下使防振装置热劣化时的动弹簧常数变化率的图。
图15是表示在各种气体封入下使防振装置热劣化时的静弹簧常数变化率的图。
图16是表示二烯类橡胶的气体吸收体封入下的热老化试验的结果的图。
图17是表示使液封发动机支承件的方式的实施例的防振装置热劣化时的弹簧常数变化率的图。
图18是表示使组合支承件的方式的实施例的防振装置热劣化时的弹簧常数变化率的图。
图19是表示使组合支承件的方式的比较例的防振装置热劣化时的弹簧常数变化率的图。
图20是表示使组合支承件的方式的实施例的防振装置热劣化时的振动耐久试验的结果的图。
图21是表示二烯类橡胶材料的氮气强制循环下的热老化试验的结果的图。
图22是表示使用与空气相比氧浓度低的氧浓度2%的含氧氮气进行的、二烯类橡胶材料的氮气强制循环下的热老化试验的结果的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
首先,参照附图,对本发明的第一实施方式的防振装置进行详细说明。需要说明的是,以下,对于共用的结构,标注相同的附图标记并省略重复的说明。
《发动机支承件》
图1是本发明的第一实施方式的防振装置的剖视图。本实施方式的防振装置是统称为发动机支承件的装置的一个方式,是将发动机固定于车架且作为抑制伴随着发动机运转时的周期性运动等而产生的振动向车架传递的防振装置来发挥功能的装置。该发动机支承件1是具有大致圆锥形状且在内部封入有工作流体的被称作所谓液封发动机支承件的构件。如图1所示,发动机支承件1主要具备车身侧安装构件10、发动机侧安装构件20、弹性构件30、外部空气隔断构件40及气体吸收体60。
在发动机支承件1中,在未图示的车架侧结构体(支承体)上安装的车身侧安装构件10与在未图示的发动机侧结构体(振动体)上安装的发动机侧安装构件20经由弹性体30进行弹性连结,且能够相对运动。在发动机支承件1中,将车身侧安装构件10与发动机侧安装构件20连结的弹性构件30在弹性构件30的动弹簧特性的作用下抑制发动机的振动向车身侧传递。另外,发动机支承件1形成为在由弹性构件30与隔膜70形成的密闭空间(液室50B)内封入有工作流体的形态。即,在该发动机支承件1中,也通过与封入的工作流体的流动相伴的粘性阻力等来赋予防振功能。
《车身侧安装构件》
车身侧安装构件10是金属制的硬质构件,且具有大致圆筒形状。车身侧安装构件10主要具有将车架侧结构体与弹性构件30之间连结而将发动机支承件1安装于车架(车身侧)的功能。车身侧安装构件10在上部侧具有周壁弯曲而形成的缩颈部10a和周壁从缩颈部10a的上端向径向外侧折弯而成的领部10b。并且,从车身侧安装构件10的下部侧到上部侧的缩颈部10a硫化粘接有弹性构件30的一端侧。需要说明的是,在车身侧安装构件10上,例如在其侧面或底面上连结有未图示的车架侧结构体(托架等),发动机支承件1经由这样的车架侧结构体而固定支承于车架。
《发动机侧安装构件》
发动机侧安装构件20是金属制的硬质构件,上部侧具有大致圆柱形状,下部侧具有大致倒圆锥台形状。发动机侧安装构件20主要具有将发动机侧结构体与弹性构件30之间连结而将发动机支承件1安装于发动机(发动机侧)的功能。发动机侧安装构件20配置为,发动机侧安装构件20在车身侧安装构件10的上方与该车身侧安装构件10同心,且在发动机侧安装构件20的下部侧硫化粘接有弹性构件30的另一端侧。另外,在发动机侧安装构件20的轴芯处,从上表面侧贯穿设置有螺纹孔20a。发动机侧安装构件20经由与该螺纹孔20a螺接的螺栓而紧固固定于在发动机上固定的未图示的发动机侧结构体(发动机托架等)。
《弹性构件》
弹性构件30为厚壁的橡胶材料,成型为圆顶型。弹性构件30主要弹性支承发动机的重量,并且通过动弹簧特性的作用来抑制发动机的振动向车身侧传递。弹性构件30的下部侧向车身侧安装构件10的内部插入,另一方面,上部侧到达从车身侧安装构件10的上部侧开放端向上方露出的位置。而且,弹性构件30配置为覆盖车身侧安装构件10的上部侧的开口,且将车身侧安装构件10与发动机侧安装构件20之间弹性地连结。
弹性构件30的顶部30a成型为中央侧凹陷的剖视下大致凹状,在凹状的顶部30a的下方形成有密闭空间(液室50B)。并且,弹性构件30在与顶部30a的外周缘部的高度大致相等的高度的外周面上具有向径向外侧开放的槽状的缩颈部30b,还具有使缩颈部30b的下端的整周向下方延伸设置而形成的筒状部。弹性构件30以使筒状部与车身侧安装构件10的圆筒内壁密接的方式进行硫化粘接,且以使缩颈部30b与车身侧安装构件10的缩颈部10a密接的方式进行硫化粘接,由此分别固定于车身侧安装构件10。并且,弹性构件30液密地划分出在车身侧安装构件10的内侧且弹性构件30的筒状部的内侧形成的密闭空间(液室50B)。
弹性构件30以动弹簧常数与静弹簧常数的比率小、在宽幅的振动频率范围内防振性优异、且兼具耐久性及耐寒性的二烯类橡胶为主成分。另外,弹性构件30以包含炭黑、氧化硅(SiO)、碳酸钙等增强材料、交联剂、加工助剂、抗老化剂等药剂等作为其他成分的方式构成。作为二烯类橡胶,可列举出例如天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯-异戊二烯橡胶(BIR)等包含二烯化合物作为单体的橡胶。
《外部空气隔断构件》
外部空气隔断构件40以大致相同的厚度成型为圆顶型。外部空气隔断构件40主要具有气密地覆盖弹性构件30且将弹性构件30与外部空气的直接接触隔断的功能。外部空气隔断构件40在顶部中央具有贯通孔,且贯通孔的周壁部与作为硬质构件的固定圆板42进行硫化粘接。该固定圆板42通过与未图示的螺栓螺接的螺母而被从上方按压固定于发动机侧安装构件20。另外,外部空气隔断构件40的下端与固定环44硫化粘接,固定环44外嵌固定于车身侧安装构件10的领部12b。而且,这样被两端固定的外部空气隔断构件40如图1所示,以外部空气隔断构件40的下表面从弹性构件30的上表面离开的方式覆盖弹性构件30。因此,在弹性构件30与外部空气隔断构件40之间形成有密闭空间(气室50A)。
在外部空气隔断构件40的下表面(弹性构件30侧的主表面)上一体成型有隆起部40a。隆起部40a具有防止弹性构件30的外表面与外部空气隔断构件40中的弹性构件30侧的主表面进行面密接的功能。隆起部40a由沿外部空气隔断构件40的周向延伸的突条构成,在外部空气隔断构件40的下表面侧形成有多个。多个隆起部40a各自的周向上的长度比整周的尺寸短,隆起部40a彼此之间残留空间而排列成与外部空气隔断构件40同心的圆环状。而且,这样的圆环状的列在外部空气隔断构件40的径向上排列有多个(3列)。
外部空气隔断构件40在由橡胶等那样透气性比较大且柔软的材质形成的情况下,有时因密闭空间内的气压与外部空气压力的压差而发生变形,从而直至使弹性构件30的外表面与外部空气隔断构件40中的密闭空间(气室50A)侧的主表面接触。认为其原因在于,在密闭空间内因气体吸收体60的作用等而吸收氮气以外的气体,从而使氮气浓度增高,隔着外部空气隔断构件40而密闭空间内的氮气分压变得高于外部空气。因此,通过这样在外部空气隔断构件40上形成隆起部40a,从而即使密闭空间减压,也能够降低外部空气隔断构件40的下表面与弹性构件30的上表面的接触及密接。另外,通过形成为在排列成圆环状的多个隆起部40a彼此之间残留空间的形状,从而即使直至弹性构件30的外表面与外部空气隔断构件40中的密闭空间侧的主表面进行面密接时,也成为不会由在径向上排列多个的隆起部40a将密闭空间划分成多个空间的结构,使得后述的气体吸收体60的作用遍及密闭空间整个区域。
隆起部40a只要是在弹性构件30的外表面与外部空气隔断构件40中的密闭空间侧的主表面最密接的情况下,在外部空气隔断构件40与弹性构件30之间残留空间那样的结构即可,可以形成为任意的结构。另外,隆起部40a的厚度可以从外部空气隔断构件40的基体侧起呈台阶状变化,也可以连续地变化。例如,隆起部40a可以通过在外部空气隔断构件40的基体的主表面上配设点状的突起、沿径向延伸的突条等而形成,也可以通过厚度彼此不同的厚壁部分和薄壁部分形成外部空气隔断构件40而得到。虽然隆起部40a的厚度、宽度及长度取决于外部空气隔断构件40的基体的材质、厚度,但优选形成为,在形成有隆起部40a的外部空气隔断构件40的一面侧存在的气体与在另一面侧存在的气体之间产生压差的情况下,弹性构件30的外表面与外部空气隔断构件40中的密闭空间(气室50A)侧的主表面不会接触。
外部空气隔断构件40在图1所示的发动机支承件1中由具有挠性的薄壁的弹性体构成。通过使外部空气隔断构件40成为具有挠性的弹性体,从而对弹性构件30的自由变形、弹簧特性造成的影响降低。但是,外部空气隔断构件40例如也可以由金属材料、树脂材料等硬质材料(非弹性材料)、树脂类弹性体、橡胶类弹性体等挠性材料(弹性材料)中的任一种构成。另外,外部空气隔断构件40只要具有将弹性构件30与外部空气的直接接触隔断的功能即可,既可以由单独的材料、构件构成,也可以由组合的多种材料、构件构成。
就外部空气隔断构件40的材料而言,具体地,例如作为耐热劣化性优异、柔软且阻气性较好的橡胶材料,可以应用以氢化丙烯腈-丁二烯橡胶(HNBR)、丁基橡胶(IIR)、卤代丁基橡胶(BIIR、CIIR)、乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、氯代聚乙烯橡胶(CM)、丙烯酸类橡胶(AR)、含氟橡胶(FKM)等作为主体而构成的材料。另外,在需要更优异的阻气性的情况下,作为树脂材料,例如能够应用以尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,10、尼龙11、尼龙12等聚酰胺、聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、偏二氯乙烯-氯乙烯、乙烯-乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物、未增塑氯乙烯树脂、聚碳酸酯等为主体而构成的材料。
《密闭空间》
密闭空间是如下这样的空间:由构成发动机支承件1的各构成构件划分,且形成为显著阻碍其与发动机支承件1的外部或其他空间之间的流体的移动。在发动机支承件1中,密闭空间由气室50A、液室50B构成。
气室50A成为主要由弹性构件30和外部空气隔断构件40气密地划分且存在气体的空间。需要说明的是,存在于气室50A的气体通常是在组装时进入的空气。气室50A被夹在从车身侧安装构件10的开放端向上方露出的弹性构件30和与外部空气接触的外部空气隔断构件40之间,由此使从外部空气侵入的氧不会从外部空气隔断构件40向弹性构件30进行固体间转移,从而良好地抑制弹性构件30与氧的接触。
液室50B主要由弹性构件30、车身侧安装构件10及隔膜70液密地划分。隔膜70的周围通过气密结构与车身侧安装构件10的内侧面紧固连结。隔膜70以如下方式发挥作用:相对于由发动机振动等引起的弹性构件30的变形而进行追随变形,从而使在液室50B内填充的非压缩性工作流体的压力不发生变化。另外,在液室50B内设有节流孔等,具有通过与弹性构件30的变形相伴的工作流体的移动来使弹性构件30的振动衰减的作用。工作流体是以具有比较低度的粘性、耐热性、耐寒性等的硅油、乙二醇、丙二醇等为主成分的液体。
《气体吸收体》
气体吸收体60包含对因弹性构件30热劣化而产生的气体进行吸收的物质。如图1所示,气体吸收体60封入到由弹性构件30和外部空气隔断构件40划分出的密闭空间(气室50A)中。因弹性构件30热劣化而产生的气体中的多种与以二烯类橡胶为主成分的弹性构件30进行再反应而表现出促进弹性构件30的劣化的作用。因此,通过将对从弹性构件30产生的气体进行吸收的气体吸收体60封入到密闭空间(气室50A)中,从而从密闭空间除去这样的气体,抑制促进劣化的气体与弹性构件30的接触。但是,也可以代替气室50A或与气室50A一起在工作流体存在的液室50B中封入气体吸收体60。这是因为,弹性构件30产生的各种气体在液室50B侧溶解于工作流体的状态下促进弹性构件30的劣化。
作为因弹性构件30热劣化而产生的气体,可列举例如二氧化碳(二氧化碳气体)、有机系气体(有机系成分)(以下,有时将弹性构件30所产生的二氧化碳及有机系气体称作挥发化合物。)。有机系气体例如为有机系的硫化合物、或者像被分类为胺类、烷基类、酮类、醇类等那样的化学结构式中不含硫“S”原子的其他化合物。作为具体的有机系气体,可列举四甲基硫脲、碳酰硫、二硫化碳、二甲基硫醚、四甲基脲、二乙基胺、三甲基胺、异丁烯、甲苯、二甲苯、乙基苯、环己烷、正辛烷、α-甲基苯乙烯、正癸烷、1-环己基-1-丁烯、正十一烷、正十二烷、3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、1,5,9-三甲基-1,5,9-环十二碳三烯、环丙烷甲酸-4-异丙基苯酯、4-甲基-1-(1-甲基乙基)环己烷、1-亚甲基-3-(1-甲基乙基)环己烷、正己烷、乙基甲苯、正十三烷、丙酮、甲基异丁基酮、苯乙酮、乙基己醇、α-枯基醇、2-甲基丙醇、2-甲基丁醛、二丁基羟基甲苯、2,3-二甲基吡咯、2-甲基二氧戊环等。另外,还包含在刊物“橡胶的硫化与硫化促进剂的理论(7)(日文原文:ゴムの加硫と加硫促進剤の理論(7))”(日本橡胶协会志第34卷、第11号1961年)中记载的化合物。气体吸收体60只要是包含吸收因弹性构件30热劣化而产生的此种气体中的一种以上气体的物质而成的气体吸收体,则可以为由单一物质形成的纯物质的组成及由多种物质形成的混合物的组成中的任意一种。
气体吸收体60由不会因自身热劣化而产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质构成。即,气体吸收体60由在高温环境下难以热劣化的具有热稳定性的物质组成,或者由即使在高温环境下产生热劣化也不会使硫化合物、二氧化碳实质性挥发的物质组成,由除橡胶材料以外的物质构成。硫化合物、二氧化碳是在因弹性构件30热劣化而产生的气体之中弹性构件30的劣化促进的作用尤其强的气体。因此,通过这样使气体吸收体60为不会产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质,能够防止因来自气体吸收体60的带入而使硫化合物、二氧化碳的量增大的情况,能够抑制弹性构件30的劣化。
另外,气体吸收体60优选具有在因弹性构件30热劣化而产生的上述的气体之中吸收硫化合物及二氧化碳中的至少一方的作用,更优选具有吸收硫化合物及二氧化碳这两方的作用。通过从密闭空间除去硫化合物、二氧化碳,能够良好地抑制弹性构件30的劣化,能够长期维持弹性构件30的性能。需要说明的是,气体吸收体60更优选具有在硫化合物之中尤其是吸收硫化羰及二硫化碳中的至少一方的作用。这是因为上述的硫化合物容易使二烯类橡胶的分子中形成非意图的再架桥,容易造成弹性构件30的固化劣化。
另外,气体吸收体60进一步优选具有吸收因弹性构件30热劣化而产生的硫化合物和二氧化碳中的至少一方及氧的作用。通过这样的气体吸收体60,将透过外部空气隔断构件40而侵入到密闭空间的外部空气中的氧、在密闭空间中从制造时就存在的氧除去,由此能够减少弹性构件30的劣化、伴随着劣化而产生的气体。因此,能够更有效地抑制弹性构件30的劣化。
能够通过如下方式来确认因弹性构件30热劣化而产生的气体的种类:例如在小瓶等试验容器中封入弹性构件30或与其同质的试验片,在考虑了弹性构件30的使用环境的高温环境下将该试验容器保持规定时间来促进试验片劣化,之后提取试验容器内的气体,通过气相色谱质谱分析(GC-MS)等进行组成分析。另外,也可以通过同样的方法来确认气体吸收体60是否由不会因自身热劣化而产生硫化合物及二氧化碳的至少一方的物质构成。
能够通过进行比较试验来确认气体吸收体60是否具有吸收因弹性构件30热劣化而产生的气体的作用。例如,如图2所示,分别准备仅封入弹性构件30或与弹性构件30同质的试验片30s的试验容器110A、和封入弹性构件30或与弹性构件30同质的试验片30s及气体吸收体60的试验容器110B,通过将上述试验容器110A、110B在高温环境下保持规定时间来使试验片30s热劣化之后,分别提取试验容器110A、110B内的气体,通过气相色谱质谱分析(GC-MS)等进行组成分析,通过比较封入气体吸收体60的试验容器110B的结果与未封入气体吸收体60的试验容器110A的结果而能够确认。另外,也可以通过同样的方法来确认气体吸收体60是否具有吸收硫化合物及二氧化碳中的至少一方、氧的作用。具体来说,例如在使试验片30s进行80℃×16小时热劣化之后,若确认到二氧化碳、硫化合物被吸收50%,则能够判定为该气体吸收体60充分具有抑制弹性构件30因自身的热劣化而产生的气体所引起的劣化的能力。
作为气体吸收体60,例如能够使用以有机类气体吸收剂、硫类气体吸收剂、二氧化碳吸收剂、氧吸收剂等名称进行出售的气体吸收剂。这样的出售的气体吸收剂可以单独使用一种,也可以同时并用二种以上。但是,以上述的名称进行出售的气体吸收剂中,存在即便为硫类气体吸收剂的名称但对于硫类气体的一部分未表现出实质性的吸收作用的物质、或相反地兼具吸收名称所示的种类以外的气体的作用的物质,因此优选实施前述的物质的吸收能力的分析确认方法等进行预先确认。
作为能够用作气体吸收体60进行出售的气体吸收剂,具体来说,例如举出“Kuraray Coal”(Kuraray Chemical株式会社制)、“Purafil”(株式会社JMS制)、“LongFresh”(东洋纺株式会社制)、“celfine”(东洋纺株式会社制)、“litholyme”(株式会社AST制)、“ageless”(三菱气体化学株式会社制)、“vaitaron”(株式会社常盘工业制)、“tamotu”(大江化学株式会社制)、“A-500HS”等系列(有限会社ISO制)等。通过将这样的出售的气体吸收剂用作气体吸收体60,也能够抑制因弹性构件30热劣化而产生且引起弹性构件30的劣化的气体滞留在密闭空间中。作为出售的气体吸收剂,在上述气体吸收剂之中,优选“ageless”G、S、Z各系列、及“A-500HS”等系列。上述的气体吸收剂除了吸收氧的性能之外,还兼具二氧化碳及硫化合物的较高的吸收性能(在使用上述小瓶的试验中吸收90%以上),因此不需要同时并用二氧化碳吸收剂、硫类气体吸收剂、氧吸收剂等,因此方便。
气体吸收体60的组成、封入量基于从弹性构件30产生的气体的种类、弹性构件30的体积或质量来选定即可。另外,气体吸收体60吸收氧的必要性、必要吸收量基于外部空气隔断构件40的氧透过性、在密闭空间中从制造时就存在的氧量来选定即可。例如,也可以使外部空气隔断构件40的氧透过性极小且在密闭空间内预先封入不活泼气体来制造发动机支承件1,在这样的情况下,作为气体吸收体60而不需要吸收氧的性能。
作为将气体吸收体60封入密闭空间的方式,根据气体吸收体60的种类,可以为粉末状、颗粒状、纤维状等方式,也可以为由珠子、无纺布等载体担载的方式、由具有透气性的小包等包裹的方式。通过形成为由载体担载或由小包等包裹的方式,能够防止气体吸收体60的分散,并且能够简单地进行气体吸收体60的封入、更换。
接下来,对本发明的第一实施方式的防振装置的其他方式进行说明。
本发明除了上述的发动机支承件1之外,还能够适用于具有将支承体与振动体之间连结且以二烯类橡胶为主成分的弹性构件的其他支承件类、减震器类、支撑类等的各种防振装置。作为其他的防振装置,例如列举出组合支承件、圆筒型支承件、动态减震器、具有多个液室(受压液室和平衡液室等)的液封支承件、及具备使液室的容积能动地位移的促动器的能动型液封支承件等。
图3是本发明的第一实施方式的防振装置的其他方式的剖视图。(a)是具有树脂罩的组合支承件的方式的防振装置的纵剖视图,(b)是具有金属罩的组合支承件的方式的防振装置的纵剖视图,(c1)是圆筒型支承件的方式的防振装置的纵剖视图,(c2)是圆筒型支承件的方式的防振装置的横剖视图((c2)的X-X线剖面图),(d)是动态减震器的方式的防振装置的纵剖视图。
在所述图1中,实际使用条件下的弹性构件30的变形量较大,外部空气隔断构件40需要具有能够追随较大变形的柔软性,因此使外部空气隔断构件40为橡胶材料。但是,在弹性构件30的变形为一方向的情况、或变形量较少的情况下等,可以通过氧透过性更小的材料来构成外部空气隔断构件40。在外部空气隔断构件40的氧透过性极小的情况下,若密闭空间的容积也减小,则几乎不需要气体吸收体60的氧吸收性能,若在制造时向密闭空间内封入氮气等不活泼气体,则不需要气体吸收体60的氧吸收性能。
如图3(a)所示,其他实施方式的防振装置(组合支承件1A)是弹性构件30A的变形量较小的情况下的一个例子,主要具备第一安装构件10A、第二安装构件20A、弹性构件30A、外部空气隔断构件40A(树脂罩)及气体吸收体60。在该组合支承件1A中,第一安装构件10A及第二安装构件20A经由未图示的构件分别安装于支承体或振动体,弹性构件30A将支承体与振动体之间弹性连结。并且,以二烯类橡胶为主成分的弹性构件30A被由氧透过性较小的树脂材料构成的外部空气隔断构件40A覆盖,将弹性构件30A与外部空气的接触隔断,在由气体弹性构件30A和外部空气隔断构件40A划分出的密闭空间中封入有气体吸收体60。
在这样的组合支承件1A中,由于弹性构件30A的变形量较少,因此也可以通过柔软性较低的树脂材料来构成外部空气隔断构件40A。因此,能够通过不仅柔软性较低且透气性也较低的树脂材料的外部空气隔断构件40A来应对来自外部的氧侵入。因此,也可以如上述那样不需要气体吸收体60的氧吸收性能。
另外,如图3(b)所示,其他实施方式的防振装置(组合支承件1B)主要具备第一安装构件10B、第二安装构件20B、弹性构件30B、外部空气隔断构件40B(金属罩)及气体吸收体60。在该组合支承件1B中,代替组合支承件1A中的树脂罩而具备由金属材料构成的外部空气隔断构件40B。需要说明的是,在第二安装构件20B与外部空气隔断构件40B的滑动部夹装有将密闭空间气密地密封的垫圈。
在这样的组合支承件1B中,由于外部空气隔断构件40B由透气性极低的金属材料构成,因此通过使垫圈部结构最佳化,从而不需要应对来自外部的氧侵入。因此,也可以如上述那样不需要气体吸收体60的氧吸收性能。
另外,如图3(c1)及(c2)所示,其他实施方式的防振装置(圆筒型支承件1C)主要具备第一安装构件10C、第二安装构件20C、弹性构件30C、外部空气隔断构件40C及气体吸收体60。在该圆筒型支承件1C中,构成圆筒形状的外筒的第一安装构件10C及构成配置为与外筒同心的内筒的第二安装构件20C经由未图示的构件分别安装于支承体或振动体,夹装在外筒与内筒之间的弹性构件30C将支承体与振动体之间弹性地连结。并且,如图3(c2)所示,在外筒及内筒的轴向上贯穿设置有轴向孔(日语:すぐり穴)的弹性构件30C由将外筒的开口密封的外部空气隔断构件40C覆盖,从而将隔断弹性构件30C与外部空气的接触隔断,在由弹性构件30C和外部空气隔断构件40C划分出的密闭空间中封入有气体吸收体60。
在这样的组合支承件1C中,也与组合支承件1A等同样,能够提供一种抑制弹性构件30C的劣化且弹簧特性变化较少的防振装置。例如能够向轴、扭力杆等进行应用。
另外,如图3(d)所示,其他实施方式的防振装置(动态减震器1D)主要具备支承体10D、质量体20D、弹性构件30D、外部空气隔断构件40D及气体吸收体60。在该动态减震器1D中,在一端侧固定于支承体10D的弹性构件30D的另一端侧安装作为重物发挥功能的质量体20D,弹性构件30D将支承体与振动体之间弹性地连结。并且,以二烯类橡胶为主成分的弹性构件30D与质量体20D一并由固定在支承体上的外部空气隔断构件40D覆盖,从而将弹性构件30D与外部空气的接触隔断,在由外部空气隔断构件40D划分出的密闭空间中封入有气体吸收体60。
在这样的动态减震器1D中,与由外部空气隔断构件40D仅覆盖弹性构件30D的方法相比,由于不需要外部空气隔断构件40D的柔软性,因此通过比较容易的设计,能够提供一种与组合支承件1A等同样地抑制弹性构件30D的劣化且弹簧特性变化较少的防振装置。
[第二实施方式]
接下来,参照附图,对本发明的第二实施方式的防振装置进行详细说明。
《发动机支承件》
图4是本发明的第二实施方式的防振装置的局部剖视图。如图4所示,第一实施方式的防振装置具有对机动车等车辆所具备的发动机进行固定支承的发动机支承件的形态。该防振装置(发动机支承件)200具有如下功能:将发动机固定于车架侧来支承其重量,并且抑制发动机的振动向车架侧传递。
发动机支承件200具备:在作为支承体的车架侧结构体上安装的车身侧安装构件10;在作为振动体的发动机侧结构体上安装的发动机侧安装构件120;将车身侧安装构件110与发动机侧安装构件120连结的弹性构件130;以及以与弹性构件130之间形成空间(密闭空间)150的方式覆盖弹性构件130的外表面的外部空气隔断构件140。在该空间150中,与发动机支承件1同样地封入有未图示的气体吸收体60。另外,外部空气隔断构件140具有供给用孔部141和排气用孔部142,在供给用孔部141上连接有供给侧连接管160、供给侧接头162、供给管165、供给用阀168,在排气用孔部142上连接有排气侧连接管170、排气侧接头172、排气用阀178。
在本实施方式的防振装置200中,在外部空气隔断构件140所具有的供给用孔部141上连接有供给不活泼气体的不活泼气体供给装置或供给不活泼气体的不活泼气体供给机构,从而能够从与供给用孔部141连接的不活泼气体供给装置或不活泼气体供给机构向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给不活泼气体。通过向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给不活泼气体,并且将该空间内的气体从排气用孔部142排出,由此防止从弹性构件130挥发的挥发化合物、氧的滞留,实现由挥发化合物、氧促进的弹性构件130的劣化的持续抑制。不活泼气体例如是氮气、二氧化碳气体、氦气、氩气等、上述气体的混合气体、或上述气体与氧的混合气体且实质上氧浓度比空气低的气体等。
《车身侧安装构件》
车身侧安装构件110包括车身侧上部安装体111和车身侧下部安装体112。车身侧上部安装体111由金属等硬质材料构成,具有圆板状的形状。如图4所示,在车身侧上部安装体111的上表面硫化粘接有弹性构件130。另外,在车身侧上部安装体111的下表面的中心竖立设置有安装螺栓114,在车身侧上部安装体111的下方,车身侧下部安装体112配置为与车身侧上部安装体111的下表面大致抵接。
车身侧下部安装体112由树脂等硬质材料构成,具有直径比车身侧上安装体111大的圆板状的形状。在车身侧下部安装体112的中心设有贯通孔,在车身侧上部安装体111的下表面设置的安装螺栓114将该贯通孔贯通而向下方突出。发动机支承件200通过该突出的安装螺栓114而紧固固定于未图示的车架侧结构体(支承体)、例如支持件托架、车架等。
《发动机侧安装构件》
发动机侧安装体120包括发动机侧下部安装体121和发动机侧上部安装体122。发动机侧下部安装体121由金属等硬质材料构成,具有圆板状的形状。如图4所示,在发动机侧下部安装体121的下表面硫化粘接有弹性构件130。另外,在发动机侧下部安装体121的中心设有贯通孔,在该贯通孔中螺接有安装螺栓124,在发动机侧下部安装体121的上方,发动机侧上部安装体122配置为与发动机侧下部安装体121的上表面大致抵接。
发动机侧上部安装体122由金属等硬质材料构成,具有圆板状的形状。在发动机侧上部安装体122的中心设有贯通孔,固定于发动机侧下部安装体121的安装螺栓124将该贯通孔贯通而向上方突出。发动机支承件200通过该突出的安装螺栓124而紧固固定于未图示的发动机侧结构体(振动体)、例如发动机托架等。
《弹性构件》
弹性构件130形成为由弹性材料构成的柱状的成形体。弹性构件130的一端与车身侧上部安装体111硫化粘接,另一端与发动机侧下部安装体121硫化粘接,由此将车身侧安装构件110与发动机侧安装构件120弹性连结成夹着弹性构件130而能够相对运动。因此,在发动机侧安装构件120侧安装的发动机的振动的动能被弹性构件130吸收,由此实现减振作用。作为弹性构件130的材质,为动弹簧常数与静弹簧常数的比率较小且具有振动耐久性及成形性良好的特性的二烯类橡胶材料。作为弹性构件130的材质,具体来说,与所述弹性构件30相同。
《外部空气隔断构件》
外部空气隔断构件140是用于防止弹性构件130与含氧的外部空气的直接接触的构件,形成为大致圆筒形状的薄壁的成型体。外部空气隔断构件140成型为周壁具有折皱状等的挠曲的形状,且形成为与向发动机侧安装构件120固定的上端侧相比向车身侧安装构件110固定的下端侧扩径的形状,且通过使一端侧与发动机侧上部安装体122的外周面硫化粘接而在整周被固定。另一方面,在外部空气隔断构件140的另一端侧沿着周向埋设有环状的嵌合配件116,通过将车身侧下部安装体112内嵌于该嵌合配件116,从而将外部空气隔断构件140的另一端固定于车身侧下部安装体112。因此,在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间形成气密性高的空间150。而且,外部空气隔断构件140以在弹性构件130的周围的整周形成空间150的方式覆盖弹性构件130的外表面。外部空气隔断构件140防止弹性构件130与含氧的外部空气的直接接触,并且在外部空气隔断构件140的内表面侧残留有空间150,由此也可以防止透过外部空气隔断构件140而侵入的氧向弹性构件130进行固体间转移。
外部空气隔断构件140为由具有挠性的弹性材料形成的构件,具体而言,可以由成形性、伸缩性良好的橡胶材料或树脂材料构成。作为橡胶材料,具体而言,例如,除以上述的二烯类橡胶材料作为主体的材料以外,还可列举以氢化丙烯腈-丁二烯橡胶(HNBR)、丁基橡胶(IIR)、卤代丁基橡胶(BIIR、CIIR)、乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、氯代聚乙烯橡胶(CM)、丙烯酸类橡胶(AR)、含氟橡胶(FKM)等作为主体的材料。另外,作为树脂材料,具体而言,可列举例如以PA6、PA66、PA610、PA11、PA12等聚酰胺、聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、偏二氯乙烯-氯乙烯、乙烯-乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物、未增塑氯乙烯树脂、聚碳酸酯等作为主体的材料。从进一步确保外部空气隔断构件140的伸缩性、伴随伸缩的疲劳耐久性的观点出发,相比树脂材料更适合的为橡胶材料。
<供给用孔部>
外部空气隔断构件140具有用于向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给不活泼气体的供给用孔部141。供给用孔部141将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间和发动机支承件200的外部的空间连通,成为构成供气体流通的气体流路的贯通孔。如图4所示,供给用孔部141形成在沿铅垂方向从外部空气隔断构件140的下端分离的高度的位置。
在供给用孔部141上连接有供给不活泼气体的未图示的不活泼气体供给装置。如图4所示,在供给用孔部141上接合有供给侧连接管160,在供给侧连接管160上经由供给侧接头162而连接有用于供给不活泼气体的供给管165的一端。另外,在供给管165的另一端安装有将未图示的不活泼气体供给装置连接的供给用阀168。供给管165是具有适合于回绕的挠性和使不活泼气体难以漏出的低透气性的橡胶管等。供给管165的长度例如为,使与供给管165的一端连接的供给用阀168从发动机支承件200的实际使用时的位置(车辆的发动机室中的设置位置)向车辆的外侧拉出那样的尺寸。
如图4中作为单侧剖视图示出的那样,供给用阀168成为由阀杆210、阀心212、阀芯214、杆216、螺旋弹簧218、盖220等构成的常闭的开闭阀。在具有大致圆筒形状的阀杆210的内部形成有气体流路,该气体流路将由盖220关闭的不活泼气体的注入口和与供给管165连接的出口连通,在该气体流路中,沿着轴向装填具有贯通孔的阀心212。
在阀心212的贯通孔中,在腰部固定有阀芯214,并且供杆216穿过,该杆216在注入口侧的端部形成有圆板状的被按压部。阀芯214能够与杆216一体地从与阀心212的出口侧的端面抵接的位置至与阀心212分离的位置进行往复移动,阀芯214由螺旋弹簧218向阀心212侧施力而将阀心212的贯通孔闭塞,从而将阀杆210的内部的气体流路隔断。
供给用阀168在取下盖220而露出的注入口上连接有供给不活泼气体的未图示的气体供给装置。气体供给装置在不活泼气体的供给口处具备突起状的金属盖。当将气体供给装置与注入口连接时,通过气体供给装置的突起状的金属盖来按压杆216的被按压部,使固定于杆216的阀芯214移动至与阀心212分离的位置,从而将阀杆210的内部的气体流路打开。需要说明的是,当取下气体供给装置而释放杆216的被按压部时,阀芯214以如下方式工作:在螺旋弹簧218的恢复力的作用下复原至与阀心212的出口侧的端面抵接的位置,从而将阀杆210的内部的气体流路再次隔断。
这样,与供给用孔部141连通的气体流路成为开闭自如,并且在除不活泼气体的供给时以外的气体流路的关闭时被隔断,使得弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150被气密地密闭。因此,能够供给不活泼气体,并且也能够始终抑制弹性构件130与外部空气中的氧的接触。
<排气用孔部>
外部空气隔断构件140具有用于对弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150进行排气的排气用孔部142。排气用孔部142将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150和发动机支承件200的外部的空间连通,成为构成供气体流通的气体流路的贯通孔。如图4所示,排气用孔部142形成为,位于外部空气隔断构件140中的铅垂方向的下半部,优选位于下端附近。
在排气用孔部142上具备将在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150中滞留的气体排出的开闭阀(排气阀178)。如图4所示,在排气用孔部142上接合有排气侧连接管170,在排气侧连接管170上经由排气侧接头172而连接有排气阀178。在排气阀178的框体内部形成有将排气用孔部142与发动机支承件200的外部的空间连通的气体流路,在该气体流路中具备能够沿轴向往复移动的可动阀芯。在通常时的压力下,可动阀芯被螺旋弹簧施力而落座于在排气用孔部142侧具备的阀座,将气体流路隔断。
在排气阀178中,当弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的压力达到规定压力时,气体流路中具备的可动阀芯在空间150的压力的作用下,被向与螺旋弹簧施力的方向相反的方向按压,从而将排气阀178的内部的气体流路打开,使弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150和发动机支承件200的外部的空间连通。另外,当弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的压力低于开阀压力时,可动阀芯以如下方式工作:在螺旋弹簧的恢复力的作用下落座于在排气用孔部142侧具备的阀座,从而将排气阀178的内部的气体流路再次隔断。
这样形成有排气用孔部142的气体流路成为开闭自如,并且在低于排气阀178的开阀压力的通常时的压力下被隔断,使得弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150被气密地密闭。因此,在气体没有向空间150供给时,能够始终抑制弹性构件130与外部空气中的氧的接触。
供给用孔部141及排气用孔部142的形状、个数、配置没有特别限制,但优选供给用孔部141和排气用孔部142在发动机支承件200的俯视下的位置形成在不同位置上,更优选以在夹着发动机支承件200的中心轴而对置的位置上配设的方式各形成一处。通过将供给用孔部141和排气用孔部142以这样的配置形成,能够提高弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的气体置换率,能够更有效地降低滞留的氧、从弹性构件130挥发的挥发化合物的浓度。
另外,排气用孔部142形成为位于外部空气隔断构件140中的铅垂方向的下半部,优选位于下端附近,与此相对,如图4所示,供给用孔部141优选形成为,发动机支承件200的实际使用时的朝向(图4的上下方向)上的高度成为比排气用孔部142高的位置。通过将供给用孔部141和排气用孔部142以这样的配置形成,从而能够从排气用孔部142容易排出比重高于空气或大多数的不活泼气体且存在向低位置下降的趋势的氧、从弹性构件130挥发出的挥发化合物。
接下来,对第二实施方式的防振装置(发动机支承件200)的使用方法进行更具体地说明。
发动机支承件200所具备的外部空气隔断构件140发挥如下功能:制约空间150与发动机支承件200的外部之间的气体的移动,抑制弹性构件130与含氧的外部空气的直接接触,其中,空间150是弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间。然而,在仅通过外部空气隔断构件140来将弹性构件130与外部空气隔断的情况下,有可能因弹性构件130自身的热劣化而产生的硫化合物等挥发化合物在空间150内滞留,从而促进弹性构件130的劣化。这是因为,由二烯类橡胶材料构成的弹性构件130有时从其自身产生源自橡胶分子的分解、硫化促进剂等的硫化合物(二硫化碳、四甲基硫脲等)等挥发化合物、或者产生源自上述挥发化合物的反应物(硫化羰等),这样的挥发化合物及其反应物能够与二烯类橡胶反应而使弹性构件130劣化。另外,即使在制造时利用氮气等不活泼气体来充满空间150内,将空间150内的残留氧除去,也无法避免所述挥发化合物的滞留。
下述所示的热老化试验结果(参照图21、图22)表示为了在长期持续地抑制由二烯类橡胶材料构成的弹性构件130的劣化,不仅期望通过外部空气隔断构件140来抑制氧向空间50的侵入,还期望从空间150中持续或断续地除去由二烯类橡胶材料产生的挥发化合物。另一方面,由气体吸收体60吸收的吸收量存在界限,当增加封入量时,也可能对防振性能产生影响。因此,在第二实施方式的发动机支承件200中,通过手动操作,向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给不活泼气体,将空间150的内部的气体排出并同时置换为不活泼气体,由此减少弹性构件130与氧、挥发化合物的接触,从而持续地抑制弹性构件130的劣化。需要说明的是,从弹性构件130挥发的挥发化合物的量也取决于热过程,但通过将发动机支承件200置于发动机室等的实际使用环境而暴露于高温,从而挥发化合物的量增大,之后表现出逐渐递减的趋势。因此,例如在以100℃下48小时左右、60℃下1000小时左右为基准的期间内,通过隔开时间间隔而断续地重复不活泼气体的供给及排气,从而能够持续地抑制弹性构件130的劣化。
发动机支承件200与通常的发动机支承件同样地收容于发动机室,在将发动机悬置的状态下被固定而配置于车辆。在发动机支承件200中,由于通过手动操作从车辆的外部进行不活泼气体的供给,因此预先设置为,能够将供给管165从发动机室回绕至例如发动机罩附近的位置,将供给管165的末端的供给用阀168拉出至发动机室的外侧附近。
在向发动机支承件200供给不活泼气体时,在供给用孔部141上连接供给不活泼气体的不活泼气体供给装置。即,在与供给用孔部141连通的供给用阀168上例如连接氮气封入轮胎用的气体供给装置等的气体供给口,通过供给用孔部141能够向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给不活泼气体。气体供给装置与轮胎等所使用的美式气门嘴对应,在气体供给口具备突起状的金属盖。
当将气体供给装置与供给用阀168的注入口连接时,通过气体供给口的突起状的金属盖来按压杆216的末端的被按压部,使固定于杆216的阀芯214从阀心212离开,从而将阀杆210的内部的气体流路打开。然后,从气体供给装置注入的不活泼气体在阀杆210的内部的气体流路和供给管165中依次流通,从供给用孔部141向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给。
伴随着不活泼气体的供给,弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的压力上升,当上升至排气阀178的开阀压力时,隔断的排气阀178的内部的气体流路被打开,空间150内的气体与滞留在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150中的氧、挥发化合物一并被排出。即,通过注入不活泼气体,能够将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的气体排出并同时置换为不活泼气体,能够使滞留于空间150的氧、挥发化合物的浓度降低。
在进行规定量的不活泼气体的供给之后,若中断不活泼气体的供给,则弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的压力的上升停止,通过排气阀178的气体的排气结束,从而排气阀178的气体流路被隔断。另外,当从供给用阀168取下气体供给装置的气体供给口时,气体供给口的突起状的金属盖从供给用阀168的杆216的被按压部分离,固定于杆216的阀芯214落座于阀心212,将阀杆210的内部的气体流路隔断。因此,弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150被密闭,弹性构件130再次成为被防止与外部空气中的氧的直接接触的状态。
根据这样的结构的防振装置(发动机支承件200),由于能够在任意的时期向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给任意量的不活泼气体,因此通过空间150的氧、挥发化合物的排气,容易将空间150的氧浓度、挥发化合物浓度连续地维持为低浓度。因此,能够持续地抑制由氧、从弹性构件130自身挥发的挥发化合物引起的劣化。另外,不需要常设(始终连接)控制弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的打开与关闭的高度的控制机构、不活泼气体供给装置、或将氧吸收剂等封入空间150,通过简便的机构和操作就能够将空间150维持为不活泼气体氛围。
另外,根据这样的结构的防振装置(发动机支承件200),通过将供给用孔部141形成在比排气用孔部142高的位置,从而通过供给比重更小的氮等不活泼气体,能够将从弹性构件130挥发而滞留在空间150的内部的硫化合物等挥发化合物、氧高效地排出。因此,能够进一步减少因硫化合物等挥发化合物、氧而产生的弹性构件130的热劣化,并且能够降低通过供给用孔部141而向空间150供给的不活泼气体的供给量、供给频率。
另外,在防振装置(发动机支承件200)中,通过使供给用阀168成为与车辆所具备的轮胎气门嘴同类型的气门嘴、例如美式气门嘴,能够将更加常用的轮胎用的不活泼气体转用于向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给。因此,存在不需要独立地新设置不活泼气体供给装置这样的优点。而且,通过形成为在不活泼气体的排气时使排气用孔部142与水槽中等连通的状态,从而能够回收从弹性构件130挥发的硫化合物等,因此能够形成为环境保护性高的装置。
[第三实施方式]
接下来,对第三实施方式的防振装置进行说明。
图5是本发明的第三实施方式的防振装置的局部剖视图。如图5所示,第三实施方式的防振装置与上述的实施方式同样地具有发动机支承件的形态。该防振装置(发动机支承件)300具备:在作为支承体的车架侧结构体上安装的车身侧安装构件110;在作为振动体的发动机侧结构体上安装的发动机侧安装构件120;将车身侧安装构件110与发动机侧安装构件120连结的弹性构件130:以及以与弹性构件130之间形成空间的方式覆盖弹性构件130的外表面的外部空气隔断构件140。另外,外部空气隔断构件140具有供给用孔部141和排气用孔部142。
第三实施方式的防振装置(发动机支承件300)与上述的发动机支承件200的不同点在于,在供给用孔部141上,作为不活泼气体供给机构而连接有贮存不活泼气体的不活泼气体罐190和进行供给不活泼气体的流路的开闭的第一电磁阀181,在排气用孔部142上连接有进行排出不活泼气体的流路的开闭的第二电磁阀182。发动机支承件2通过自动控制来切换弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的打开与关闭,从而能够将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的气体排气并同时始终置换为不活泼气体。
在发动机支承件300中,在供给用孔部141上连接有第一电磁阀181和不活泼气体罐190。即,如图5所示,在供给用孔部141上接合有供给侧连接管160A,在供给侧连接管160A上连接有第一电磁阀181的出口。另外,在第一电磁阀181的入口上经由供给管165A而连接有不活泼气体罐190。供给管165A是具有难以漏出不活泼气体的低透气性的橡胶管等,形成为适当的长度尺寸。另外,不活泼气体罐190是贮存加压后的不活泼气体、例如氮气、二氧化碳气体、氦气、氩气、无氧空气等的容器。不活泼气体罐190的供给口与供给用孔部141夹着第一电磁阀181而连通,能够将贮存于不活泼气体罐190中的不活泼气体导入到弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间50。
另外,在发动机支承件300中,在排气用孔部142上接合有排气侧连接管170A,在排气侧连接管170A上具备将滞留在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150中的气体排出的第二电磁阀182。并且,第二电磁阀182的出口与发动机支承件300的外部的空间连通,能够将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的气体排出。
第一电磁阀181及第二电磁阀182例如是常闭的气体用双向电磁阀,其具有导入气体的入口和喷出气体的出口,且在入口与出口之间具有供气体流通的气体流路。气体流路通过相对于连结入口与出口的轴大致垂直地设置且贯穿设置有阀口的隔壁将出入口侧与出口侧隔离。并且,在阀口的上方,相对于连结入口与出口的轴大致垂直地具备柱塞,在柱塞的下端设有阀芯。另外,柱塞形成为从阀芯与阀口所具备的阀座抵接的位置至分离的位置可动自如,并且由在其上方具备的螺旋弹簧向阀口侧施力。在柱塞的上方具备构成对阀的开闭进行驱动的螺线管的固定心,在侧方具备线圈,通过线圈的励磁而柱塞沿柱塞开阀方向被吸引。
在第一电磁阀181及第二电磁阀182上经由控制线而连接有未图示的控制装置。第一电磁阀181及第二电磁阀182根据来自控制装置的控制输入而对气体流路的打开和关闭进行切换控制,在没有控制输入时,不施加螺线管的驱动电压,阀芯落座于阀座,从而将供气体通流的气体流路隔断。另一方面,在具有控制输入时,阀芯从阀座离开,将气体流路打开。即,当进行第一电磁阀181的开控制时,不活泼气体罐190与供给用孔部141之间的气体流路被打开,在不活泼气体罐190中填充的加压后的不活泼气体向弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150供给。另外,当进行第二电磁阀182的开控制时,排气用孔部142与发动机支承件300的外部之间的气体流路被打开,进行弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的排气。
由控制装置进行的第一电磁阀181及第二电磁阀182的开控制例如能够在基于车辆的行驶距离、经过时间等的定期的时期隔开时间间隔来进行。例如,对于第一电磁阀181,每当车辆的行驶距离达到规定距离、或经过时间经过了规定时间时进行开控制,由此能够从不活泼气体罐190定期地进行不活泼气体的供给。另外,对于第二电磁阀182,通过与第一电磁阀181的开控制同步地进行开控制,能够使不活泼气体流通而进行弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的排气。电磁阀的打开时间、阀开度基于弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的容积、不活泼气体的压力、弹性构件130的质量等来设定即可。或者,也可以计测弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的温度、出口氧浓度,基于计测的温度、氧浓度来进行阀的开闭控制、开度、打开时间的控制。
根据这样的结构的防振装置(发动机支承件300),通过进行电磁阀181、182的开闭的控制,能够使不活泼气体在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间形成的空间150中适时地流通。因此,通过不活泼气体,容易将从弹性构件130挥发而滞留在空间150的内部的硫化合物等挥发化合物、侵入到空间150的内部的氧适时地排出,能够容易持续地抑制从弹性构件130挥发的硫化合物、外部空气中的氧引起的弹性构件130的劣化。另外,通过具备不活泼气体罐190,由此能够始终供给不活泼气体,还能够使在弹性构件130与外部空气隔断构件140之间形成的空间不是被密闭的状态,而成为供不活泼气体连续地流通的状态。因此,能够更可靠地抑制由从弹性构件130挥发的硫化合物、外部空气中的氧引起的弹性构件130的热劣化所带来的物性变化、特性变化。
另外,根据这样的结构的防振装置(发动机支承件300),能够将发动机支承件300的主体与不活泼气体供给装置一起搭载于车辆,不用从车辆的外部逐次供给不活泼气体,就能够将弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150精密地维持为不活泼气体氛围。另外,通过第一电磁阀181及第二电磁阀182的控制来进行不活泼气体的供给与排气的调节,由此能够缓慢释放地供给加压后的不活泼气体,适合于使弹性构件130的劣化的抑制持续。特别是,若以计测弹性构件130与外部空气隔断构件140之间的空间150的温度、出口氧浓度,且在温度、氧浓度增大至规定阈值以上时实施不活泼气体的供给及排气的方式进行控制,则能够进一步抑制用于抑制弹性构件130的劣化的不活泼气体供给量,能够实现不活泼气体罐190的小容量化、不活泼气体的节约。
以上的实施方式的防振装置的结构只要不脱离发明的主旨,则能够进行各种变更、置换。
例如,在排气用孔部142中也能够代替排气阀178而具备通过手动操作进行切换开闭的开闭阀。可以在与排气用孔部142接合的排气侧连接管170上经由排气侧接头172来连接排气管的一端,且在排气管的另一端设置这样的排气用的开闭阀。通过将排气管的长度与供给管165同样地设为使开闭阀从发动机支承件的实际使用时的位置向车辆的外侧拉出那样的尺寸,能够将排气用的开闭阀与供给用阀168一起拉出至发动机室的外侧附近,由此通过手动操作能够逐次可靠地进行不活泼气体的供给和排气。另外,难以受到基于挠性的外部空气隔断构件140的压力缓和的影响,能够容易确保排气用孔部142侧的高密闭性。
另外,例如也可以将防振装置变更为方型、圆筒型等那样的适当的形态。车身侧安装构件110和发动机侧安装构件120可以根据防振装置的形态而变更结构,也能够构成为分别由单一的构件构成。另外,也可以以在粘接有弹性构件130的安装体上粘接外部空气隔断构件140等的方式变更粘接位置。
另外,例如,供给侧连接管160、排气侧连接管170可以从外部空气隔断构件140的供给用孔部141、排气用孔部142的周边呈管状延伸出而由橡胶材料、树脂材料一体成形。或者也可以使供给侧连接管160、排气侧连接管170为金属管等,在金属管等的一端粘接橡胶座来与外部空气隔断构件140接合。通过形成为这样的结构,能够避免因热、伸缩引起的变形而损坏气密性的情况。
另外,例如,也可以代替弹性材料而通过金属材料、树脂材料等硬质材料(非弹性材料)、或者这样的硬质材料与弹性材料的组合来构成外部空气隔断构件140。通过具有供给用孔部141和排气用孔部142,能够与外部空气隔断构件140的透气性无关地排出空间150的内部的气体,因此对于外部空气隔断构件140的材料而言,能够从广泛的材料种类中适当地选择。另外,外部空气隔断构件40的形状、构件厚度等不限于图示的情况,能够形成为适当的形态。
另外,例如也可以将防振装置适用于车辆所具备的车身支承件、变速器支承件、动态减震器等。另外,在不脱离发明的主旨的范围内,也可以适用于车辆以外。例如,能够应用于工业用或家庭用的各种机械或各种设备、铁路、船舶、航空器、建筑物等的防振橡胶、免振橡胶。
实施例
以下,示出本发明的实施例而更具体地说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
[预备试验1]
首先,作为预备试验1,使用二烯类橡胶的试验片,调查空气强制循环下的热劣化引起的物性变化。作为二烯类橡胶,使用由如下这样的橡胶材料构成的橡胶,该橡胶材料以天然橡胶为主体,包括碳加强材料、硫化促进剂、抗老化剂等,且通过硫进行硫化。另外,劣化试验使用JIS K 6257所规定的强制循环形热老化试验机(齿轮烤箱)而在空气氛围下进行。劣化温度在试验1-1中为60℃,在试验1-2中为80℃,在试验1-3中为100℃,劣化时间均为1000小时。然后,在经过劣化时间之后,以按照各规定的试验条件来计测JIS K 6253所规定的基于类型A杜罗回跳式硬度计得到的橡胶硬度(°)、及JIS K 6251所规定的基于哑铃3号形试验片得到的200%抗拉强度(Mpa)、断裂强度(Mpa)及断裂伸长率(%)这4个项目的物性。在图6中示出其结果。
在图6中,将未劣化(初始)的试验片中的物性作为对照进行表示。如图6所示,发现劣化温度越高,各物性的变化量越大,且总体上因热劣化而使橡胶材料存在变硬变脆的趋势。其结果是,认为在以往的通常见解的范围内,主要因向试验机内供给的氧和热的作用,温度越高越促进劣化反应。
[预备试验2]
接下来,作为预备试验2而使用二烯类橡胶的试验片,调查氮气封入下的热劣化引起的物性变化。首先,在金属容器内,将与预备试验1同样的试验片以不与金属容器内壁接触的方式悬吊,将金属容器一起设置在手套箱(glove box)内。接下来,利用氮气对手套箱内进行置换,在确认了手套箱内的氧浓度为0.2%以下之后,在金属容器上盖上盖,将试验片与氮气密封在金属容器内。需要说明的是,关于金属容器的容积,每一个试验片为大约250cc。接着,将该密封的金属容器放入齿轮烤箱内进行劣化试验。劣化温度在试验2-1中为60℃,在试验2-2中为80℃,在试验2-3中为100℃,劣化时间均为1000小时。然后,在经过劣化时间之后,以按照各规定的试验条件来计测前述4个项目的物性。在图7中示出其结果。
在图7中,将未劣化(初始)的试验片中的物性作为对照进行表示。如图7所示,在无氧的环境下,各物性的变化量也表现出与前述的预备试验1同样的趋势。在各物性的比较中,关于硬度,与前述的预备试验1相比而变化量减少,但关于硬度以外的物性,变化量与前述的预备试验1同等或在其以上地增大。另外,与前述的预备试验1进行比较时,存在60℃、80℃的比较低的温度下的物性变化较大的趋势。上述的结果根据以往的通常见解无法预测,在表观上成为看起来在无氧时劣化反应较大的结果。
[预备试验3]
接下来,作为预备试验3而使用二烯类橡胶的试验片,调查空气强制循环下及空气封入(非循环)下各自的热劣化引起的物性变化。关于试验3-1,使用强制循环形热老化试验机,与前述的预备试验1同样地使空气强制循环来进行劣化试验。劣化温度为100℃,且劣化时间为140小时。另外,关于试验3-2,除了将置换的气体替换为空气这一点以外,与前述的预备试验2同样地将空气与试验片一起密封在金属容器内来进行劣化试验。劣化温度为100℃,且劣化时间为140小时。然后,在经过劣化时间之后,以按照各规定的试验条件计测前述4个项目的物性。在图8中示出其结果。
在图8中,将未劣化(初始)的试验片中的物性作为对照进行表示。如图8所示,在不使空气循环而进行封入的环境中,与使空气强制循环而始终暴露于新的空气的环境相比,明显成为物性的变化量较大的结果。该结果也是根据以往的通常见解无法预测的。关于试验片接触的氧量,尽管与始终送入含氧的空气的试验3-1相比,封入有空气的试验3-2的氧量少,但成为看起来在氧较少的环境下促进劣化反应的结果。
[预备试验4]
接下来,作为预备试验4,进行从热劣化后的橡胶材料产生的气体(挥发成分)的分析。首先,将2.5g的橡胶材料在空气氛围下放入内容积27mL的小瓶而进行密封,在80℃下经过16小时使其热劣化。然后,立即提取小瓶内的气体,来用于气相色谱质谱分析(GC-MS)。在图9中示出其结果。
在图9中,纵轴表示GC-MS光谱的相对强度,横轴表示检测出的物质组。如图9所示,认为因橡胶材料的热劣化而产生多种气体,特别是,确认了二氧化碳、硫化合物的产生量较多。根据该结果,前述的预备试验2、预备试验3的结果被推测为,上述的物质组促进试验片的劣化。即,认为因从试验片产生的上述的物质组滞留在封闭的空间内而促进二烯类橡胶的劣化反应。需要说明的是,这样的气体的产生在改变二烯类橡胶、抗老化剂、硫化促进剂等的种类、硫含量等条件而进行的几个试验中也同样地得以确认,但是产生的气体种类、每种气体的产生比例是不相同的。另外,针对改变了上述的条件的几种情况,进行与前述的预备试验1~预备试验4同样的试验,其结果是,确认了与预备试验1~预备试验4同样的趋势。
[预备试验5]
接下来,作为预备试验5,使用金属容器来调查防振装置的、各种气体封入环境下的热劣化引起的弹簧常数变化。调查的物性是25Hz下的动弹簧常数的变化率及静弹簧常数的变化率这2个项目。作为防振装置,使用在图1所示的发动机支承件1中除去外部空气隔断构件40及气体吸收体60之后的发动机支承件。劣化温度为80℃,劣化时间为1000小时。另外,弹性构件30的材料与前述的橡胶材料同样,为由以天然橡胶为主体的二烯橡胶构成且包括碳加强材料、硫化促进剂、抗老化剂等、并通过硫进行硫化的材料,弹性构件30的质量为大约200g。该防振装置的初始的静弹簧常数为大约210N/mm,25Hz的动弹簧常数为大约250N/mm。
在试验5-1中,在具有大约4000cc的内容积的金属容器内封入防振装置和空气来进行试验。首先,在金属容器内各收容一台防振装置,将金属容器一起设置在手套箱内。接下来,在通过空气对手套箱内进行置换之后,在金属容器上盖上盖来进行密封。接着,将该密封的金属容器放入齿轮烤箱内进行劣化试验。在经过劣化时间之后室温放置24小时以上后,计测动弹簧常数及静弹簧常数,并计算出从劣化试验前的计测值的变化率。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-2中,在金属容器内封入防振装置和氮气来进行试验。需要说明的是,试验5-2除了将置换的气体替换为氮气这点以外,与试验5-1同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-3中,在金属容器内封入防振装置和含有二氧化碳的氮气(氮气83%、二氧化碳17%)来进行试验。需要说明的是,试验5-3除了将置换的气体替换为含有二氧化碳的氮气(氮气83%、二氧化碳17%)这点以外,与试验5-1同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-4中,在金属容器内封入防振装置和空气及气体吸收体60来进行试验。作为气体吸收体60,选定如下这样的气体吸收体:其对于通过按照前述[预备试验4]的试验而得到的弹性构件30的热劣化产生气体中的、也包括硫化合物在内的有机类气体而言,吸收大致全部种类、大致全部量,另一方面对于二氧化碳而言,几乎不吸收,该气体吸收体60以20g的封入量进行试验。在图10中示出由该气体吸收体吸收了热劣化产生气体时的GC-MS的结果。需要说明的是,作为气体吸收体60,具体来说,使用气体吸收剂(活性炭)“KurarayCoal GG4/8”(Kuraray Chemical株式会社制,4~8mesh)。另外,试验5-4除了封入有上述气体吸收体60这点以外,与试验5-1同样地进行试验。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-5中,作为气体吸收体60,选定如下这样的气体吸收体:其对通过按照前述[预备试验4]的试验而得到的弹性构件30的热劣化产生气体中的、大致全部量的二氧化碳及一部分有机类气体进行吸收,该气体吸收体60以20g的封入量进行试验。在图11中示出由该气体吸收体吸收了热劣化产生气体时的GC-MS的结果。需要说明的是,作为气体吸收体60,具体来说,使用气体吸收剂“litholyme”(株式会社AST制)。另外,试验5-5除了替换使用的气体吸收体60这点以外,与试验5-4同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-6中,作为气体吸收体60,选定如下这样的气体吸收体:其对通过按照前述[预备试验4]的试验而得到的弹性构件30的热劣化产生气体中的、一部分二氧化碳、大致全部种类大致全部量的硫化合物及一部分有机类气体进行吸收,该气体吸收体60以20g的封入量进行试验。在图12中示出由该气体吸收体吸收了热劣化产生气体时的GC-MS的结果。需要说明的是,作为气体吸收体60,具体来说,使用气体吸收剂“Purafil SP”(株式会社JMS制)。另外,试验5-6除了替换使用的气体吸收体60这点以外,与试验5-4同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-7中,作为气体吸收体60,将前述试验5-5及试验5-6中使用的气体吸收体等量混合而成的物质以20g的封入量进行试验。具体来说,作为气体吸收体60而使用将前述的“litholyme”与“Purafil SP”等量混合而成的物质。需要说明的是,试验5-7除了替换使用的气体吸收体60这点以外,与试验5-4同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在试验5-8中,作为气体吸收体60,选定如下这样的气体吸收体:其对通过按照前述[预备试验4]的试验而得到的弹性构件30的热劣化产生气体中的、大致全部量的二氧化碳、大致全部量的硫化合物、一部分有机类气体及氧进行吸收,该气体吸收体60以20g的封入量进行试验。在图13中示出由该气体吸收体吸收了热劣化产生气体时的GC-MS的结果。需要说明的是,作为气体吸收体60,具体来说,使用气体吸收剂“A-2500HS”(有限会社ISO制)。需要说明的是,试验5-8除了替换使用的气体吸收体60这点以外,与试验5-4同样地进行。在图14及图15中示出计算出的动弹簧常数及静弹簧常数的变化率。
在图14及图15中,将使用强制循环形热老化试验机在空气强制循环下进行劣化试验的结果作为对照而示出。如试验5-1、试验5-3的结果所示那样,在将空气密闭而成为非循环的状态的试验5-1、试验5-3中,表现出与使空气强制循环的对照试验相比而变化率增大的趋势。另外,如试验5-2的结果所示,可知即便成为氮氛围,变化率的减少的程度也较小。而且,当将试验5-2与试验5-3的结果比较时,可知特别是二氧化碳对弹簧特性变化产生较大影响。
另一方面,关于气体吸收体60,当将试验5-4与试验5-1的结果比较时,可知通过除去含有硫化合物的有机类气体,从而防振装置的弹簧特性变化减少。另外,当将试验5-5与试验5-1的结果比较时,可知通过除去二氧化碳,从而防振装置的弹簧特性变化更加减少。另外,当将试验5-6与试验5-1的结果比较时,可知通过除去二氧化碳及硫化合物,从而防振装置的弹簧特性变化进一步减少。另外,当将试验5-7与试验5-1的结果比较时,可知通过除去大致全部量的二氧化碳及硫化合物,从而防振装置的弹簧特性变化大幅地减少。该结果表示,即使是在金属容器内的密闭空间中残存有氧的状态,通过除去二氧化碳及硫化合物,从而弹性构件的劣化也被较大地抑制。另外,当将试验5-8与试验5-7的结果比较时,可知通过除去二氧化碳及硫化合物且进一步除去氧,从而防振装置的弹簧特性变化进一步减少。而且,参考图13所示的气体吸收体的气体吸收能力来考察试验5-8的结果时,可知乙二胺、乙基己醇、苯乙酮、α-二甲基苄醇不会有助于弹性构件的劣化。这是因为,上述物质几乎没有被气体吸收剂吸收而残留的缘故。
根据以上的结果,认为能够提供如下的防振装置:通过吸收并除去因弹性构件热劣化而产生并滞留在由外部空气隔断构件划分出的密闭空间中的有机类气体和二氧化碳、特别是硫化合物、二氧化碳,从而即使在热环境下,弹性构件的劣化也被抑制,且弹簧特性变化也较少。另外,通过进一步除去氧,从而能够确认弹性构件的劣化被进一步抑制,弹簧特性变化进一步减少。另一方面,发现即使在除去硫化合物、二氧化碳且未除去氧的情况下,也可以得到弹性构件的劣化被充分抑制且弹簧特性变化较大地减少的防振装置。
[预备试验6]
接下来,作为预备试验6而使用二烯类橡胶的试验片,调查气体吸收体及空气封入下的热劣化引起的物性变化。需要说明的是,作为气体吸收体60,使用具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收剂“A-2500HS”。首先,在金属容器内,将试验片以不与金属容器内壁接触的方式悬吊,并将金属容器一起设置在手套箱内。接下来,在通过空气对手套箱内进行置换之后,在金属容器中收容气体吸收体,并在金属容器上盖上盖,从而将橡胶材料试验片、空气及气体吸收体60密封在金属容器内。接着,将该密封的金属容器放入齿轮烤箱内进行劣化试验。劣化温度在试验6-1中为60℃,在试验6-2中为80℃,在试验6-3中为100℃,劣化时间均为1000小时。然后,在经过劣化时间之后,以按照各规定的试验条件来计测前述4个项目的物性。在图16中示出其结果。
在图16中,将未劣化(初始)的试验片中的物性作为对照进行表示。如图16所示,认为通过将具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收体60封入到密闭空间中,在任意的劣化温度下,各物性的变化量均减少。根据该结果确认了因橡胶材料的热劣化而产生的气体、特别是二氧化碳、硫化合物促进橡胶材料自身的劣化。需要说明的是,作为二氧化碳的作用,根据以往见解难以认为直接使橡胶材料劣化,认为可能通过使产生的硫化合物变质的作用等而间接地有助于弹性构件的劣化。例如,已知有通过二硫化碳与二氧化碳的反应而生成硫化羰的反应(CS2+CO2→2COS)。总之,根据试验结果明确可知,二氧化碳的存在促进橡胶材料劣化。
[实施例1]
接下来,作为实施例1,使用液封发动机支承件的形态的实施例的防振装置及比较例的防振装置,评价空气封入下的热劣化引起的弹簧特性变化。
作为实施例1的防振装置,使用在密闭空间中封入有气体吸收体60的图1所示的液封发动机支承件。需要说明的是,作为气体吸收体60,将具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收体(气体吸收剂“A-2500HS”)以10g的封入量进行使用。另外,防振装置所具备的外部空气隔断构件40使用由丁基橡胶构成且壁厚为2mm的构件。需要说明的是,该防振装置的密闭空间的内容积为大约70cc。另外,弹性构件30的材料与前述的橡胶材料同样,为由以天然橡胶为主体的二烯橡胶构成且包括碳加强材料、硫化促进剂、抗老化剂等、并通过硫进行硫化的材料,弹性构件30的质量为大约200g。该防振装置的初始的静弹簧常数为大约210N/mm,25Hz的动弹簧常数为大约250N/mm。
作为比较例1的防振装置,使用将图1所示的液封发动机支承件除去了所具备的外部空气隔断构件40及气体吸收体60而成的结构,因此弹性构件30的材料、质量及防振装置的初始弹簧常数与实施例1相同。
对于实施例1的防振装置和比较例1的防振装置,分别使用JIS K 6257所规定的强制循环形热老化试验机(齿轮烤箱),在空气氛围下进行劣化试验。劣化温度在实施例1-1及比较例1-1中为60℃,在实施例1-2及比较例1-2中为80℃,在实施例1-3及比较例1-3中为100℃,劣化时间均为2000小时。在图17中示出劣化试验后的弹簧常数变化率的结果。
如图17所示,可知在将具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收体60向密闭空间仅封入10g的实施例的防振装置中,弹簧常数的变化率与比较例的防振装置相比较小,弹簧特性变化大幅地减少。根据该结果,确认了实施例的防振装置即使在热环境下,防振性能也几乎不会降低。
[实施例2]
接下来,作为实施例2,使用组合支承件的形态的实施例的防振装置及比较例的防振装置,分别评价空气封入下的热劣化引起的物性变化和弹簧特性变化。
作为实施例2的防振装置,将在图1所示的发动机支承件中向除去工作流体的液室50B封入有空气和气体吸收体60的结构作为组合支承件来使用。需要说明的是,作为气体吸收体60,将具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收体(气体吸收剂“A-2500HS”)以10g的封入量进行使用。另外,防振装置所具备的外部空气隔断构件40使用由丁基橡胶构成且壁厚为2mm的构件。需要说明的是,该防振装置的密闭空间的内容积为大约70cc。另外,弹性构件30的材料与前述的橡胶材料同样,为由以天然橡胶为主体的二烯橡胶构成且包括碳加强材料、硫化促进剂、抗老化剂等、并通过硫进行硫化的材料,弹性构件30的质量为大约200g。该防振装置的初始的静弹簧常数为大约210N/mm,25Hz的动弹簧常数为大约250N/mm。
作为比较例2的防振装置,将在图1所示的发动机支承件1中除去了所具备的外部空气隔断构件40、气体吸收体60、隔膜70及工作流体而成的结构作为组合支承件来使用,因此弹性构件30的材料、质量及防振装置的初始弹簧常数与实施例2相同。
对于实施例2的防振装置和比较例2的防振装置,分别使用JIS K 6257所规定的强制循环形热老化试验机(齿轮烤箱),在空气氛围下进行劣化试验。劣化温度在实施例2-1及比较例2-1中为60℃,在实施例2-2及比较例2-2中为80℃,在实施例2-3及比较例2-3中为100℃,劣化时间均为2000小时。在图18中示出劣化试验后的弹簧常数变化率的结果。
如图18所示,可知在将具有吸收二氧化碳、硫化合物及氧的功能的气体吸收体60封入到密闭空间的实施例的防振装置中,弹簧常数的变化率与比较例的防振装置相比较小,弹簧特性变化大幅地减少。根据该结果确认了即使是组合支承件的形态的防振装置,在热环境下,防振性能也几乎不会降低。需要说明的是,将比较例2-1~比较例2-3中的结果与前述的比较例1-1~比较例1-3中的结果比较时,可知比较例2-1~比较例2-3中的弹簧常数的变化率增大。认为其原因在于,比较例2的防振装置的弹性构件与外部空气接触的接触面积较大。然而,如实施例2-1~实施例2-3中的结果所示那样,认为通过将气体吸收体60向密闭空间仅封入10g,从而弹簧常数的变化率大幅地减少。
[比较例3]
接下来,作为比较例3,使用组合支承件的形态的比较例3的防振装置,分别评价氮气封入下的热劣化引起的物性变化和弹簧特性变化。
作为比较例3的防振装置,除了在除去工作流体的液室50B中代替空气而封入氮且不封入气体吸收体60就进行密闭这点以外,将与实施例2的防振装置同样的防振装置作为组合支承件来使用。
对于比较例3的防振装置,使用JIS K 6257所规定的强制循环形热老化试验机(齿轮烤箱),在空气氛围下进行劣化试验。劣化温度在比较例3-1中为60℃,在比较例3-2中为80℃,在比较例3-3中为100℃,劣化时间均为2000小时。在图19中示出劣化试验后的弹簧常数变化率的结果。
如图19所示,可知在比较例3-1~比较例3-3的防振装置中,弹簧常数的变化率较大,且与前述的比较例2-1~比较例2-3的防振装置相比,弹簧特性变化的减少的程度较小。另外,当将比较例3-1中的结果与前述的比较例2-1中的结果比较时,可知对于动弹簧常数变化率而言,比较例3-1中的变化率增大。因此,对于在密闭空间中仅封入氮等不活泼气体的对策而言,认为其难以提供在热环境下弹簧特性变化较少的防振装置。特别是,比较例3-1的劣化温度是在适用于机动车等的防振装置的实际使用环境下接近稳定时的氛围温度的温度,但动弹簧常数变化率增大,由此可知不适合于实用。
[实施例4]
接下来,作为实施例4,使用组合支承件的形态的实施例4的防振装置及比较例4的防振装置,分别评价防振装置所具备的弹性构件30的疲劳寿命。
作为实施例4的防振装置,使用与封入有气体吸收体60的所述实施例2的防振装置同样的防振装置。另一方面,作为比较例4的防振装置,使用除去了气体吸收体60的与所述比较例2的防振装置同样的防振装置。
使用实施例4的防振装置和比较例4的防振装置,以规定的振动频率及振动加速度进行振动耐久试验。在实施例4-1及比较例4-1中,将未劣化的防振装置用于试验,在实施例4-2及比较例4-2中,将劣化温度为100℃且劣化时间为2000小时的热劣化后的防振装置用于试验。然后,在80℃氛围中以规定的振动频率及振动加速度反复激振之后,对直至弹性构件30断裂为止的激振次数进行计数来求出耐久断裂次数。在图20中示出其结果。
如图20所示,将实施例4-1~实施例4-2中的结果与比较例4-1~比较例4-2中的结果比较时,认为在实施例的防振装置的情况下,劣化后的防振装置中的直至断裂为止的激振次数相对于未劣化的防振装置中的直至断裂为止的激振次数的比例被维持得较高。根据该结果可知,通过仅封入10g气体吸收体60,能够提供一种使防振装置所具备的弹性构件30的疲劳寿命延长且耐久性优异的防振装置。
[参考例]
接下来,作为参考例,评价向弹性构件与外部空气隔断构件之间的空间供给不活泼气体的情况下的弹性构件的疲劳寿命。
图21是表示二烯类橡胶材料的氮气强制循环下的热老化试验的结果的图。另外,图22是表示使用氧浓度比空气低的氧浓度2%的含氧氮气进行的二烯类橡胶材料的氮气强制循环下的热老化试验的结果的图。
图21所示的热老化试验是在氮气(氧浓度0.2%以下)强制循环下进行的结果。在此,为了方便而标记为“循环”,更详细来说,在参考例1中,使用如下结构的装置来进行试验:在1000cc的金属容器中设置8个橡胶试验片(JIS3号型),从该金属容器的一方以大致1cc/分送入氮气(氧浓度0.2%以下),从另一方进行排气。需要说明的是,劣化温度为80℃,劣化时间为1000小时。另外,作为对照试验,计测未劣化(初始)的试验片中的物性,并且作为参考例2,一并示出从所述图7中摘出的氮气封入下的结果。
图22所示的热老化试验是使用与图21所示的热老化试验中的试验装置同样的装置而在氮气强制循环下进行二烯类橡胶材料的热老化试验的结果。需要说明的是,在参考例4中,使用氧浓度大约为2%的氮气,劣化温度为80℃,劣化时间为1000小时。另外,作为对照试验,计测未劣化(初始)的试验片中的物性,并且作为参考例3,一并示出空气强制循环下(也可以认为与氧浓度20%的氮气混合气体相当)的结果。另外,作为参考例5,一并示出所述图21的氮气(氧浓度0.2%以下)强制循环下的热老化试验的结果。
如前述的图6所示,在空气强制循环下,表现出越是高温而各物性的变化量越增大的趋势。另外,如图7所示,在氮气封入下,与图6所示的空气强制循环下的结果相比较,尽管是与空气强制循环下相比几乎不存在氧的环境,但劣化状况也仅为比空气强制循环下略少的程度,且在一部分上还发现了氮气封入下的情况劣化较大的物性。如该结果所示那样,仅在弹性构件与外部空气隔断构件之间的空间封入不活泼气体且将该空间仅密闭而进行维持的情况下,难以充分抑制弹性构件的劣化。另外,如图8所示,在空气封入下(非循环),二烯类橡胶通过金属容器从外部空气隔断,尽管二烯类橡胶材料的被暴露于氧的量明显少于空气强制循环下(强制循环),但成为空气封入下的各物性的变化量大于空气强制循环下且热劣化较大的结果。由此,发现了在金属容器内滞留有因二烯类橡胶材料自身的热劣化而产生的挥发化合物且促进二烯类橡胶材料的劣化的趋势。
与此相对,如图21所示,可知氮气强制循环下的二烯类橡胶材料的劣化在各物性中与未劣化(初始)的试验片几乎同等,几乎不发生劣化。在与氮气封入下的各物性的比较中,氮气的强制循环起到的效果也明显。这是因为如下缘故,即,在氮气封入下,在设置有试验片的金属容器中,滞留有因二烯类橡胶自身的劣化而产生的硫化合物等挥发化合物而促进二烯类橡胶的劣化,因此尽管是氧较少的环境也进行劣化,但在氮气强制循环下,将从二烯类橡胶产生的挥发化合物向金属容器外排出,从而成为氧和挥发化合物不会同时存在的理想的环境。
如图22所示,可知强制循环的气体的氧浓度越是低于空气,相对于空气环境越可以得到有效的劣化抑制效果。另外,图21和图22所示的各试验中,向1000cc的金属容器送入每分1cc的不活泼气体,并且进行排气,但认为气体量存在进一步减少的富余。在实用上,例如,若前述的空间150的容量为100cc,则通过送入每分0.1cc的不活泼气体就能够期待与图21所示的结果同等的效果。因此,第二实施方式的防振装置、第三实施方式的防振装置特别是在空间150为小容量的情况下,能够可靠地得到劣化抑制效果,在发动机支承件那样的比较小的防振装置中,对于持续地抑制与弹性构件的热劣化相伴的物性变化、特性变化有用。
附图标记说明:
1 发动机支承件(防振装置)
10 车身侧安装构件
10a 缩颈部
10b 领部
20 发动机侧安装构件
20a 螺纹孔
30 弹性构件
30a 顶部
30b 缩颈部
40 外部空气隔断构件
40a 隆起部
42 固定圆板
44 固定环
50A 气室(密闭空间)
50B 液室(密闭空间)
60 气体吸收体
110 车身侧安装构件
111 车身侧上部安装体
112 车身侧下部安装体
116 嵌合配件
120 发动机侧安装构件
121 发动机侧下部安装体
122 发动机侧上部安装体
130 弹性构件
140 外部空气隔断构件
141 供给用孔部
142 排气用孔部
150 空间(密闭空间)
200、300 发动机支承件(防振装置)

Claims (4)

1.一种防振装置,其特征在于,具备:
弹性构件,其将支承体与振动体之间连结,且以二烯类橡胶为主成分;
外部空气隔断构件,其覆盖所述弹性构件,并且将所述弹性构件与外部空气的接触隔断;以及
气体吸收体,其被封入由所述外部空气隔断构件划分出的密闭空间,
所述气体吸收体含有对因所述弹性构件热劣化而产生的气体进行吸收的物质,并且由不会因自身热劣化而产生硫化合物及二氧化碳中的至少一方的物质构成,
所述外部空气隔断构件具有防止该外部空气隔断构件的所述弹性构件侧的主表面与所述弹性构件的外表面进行面密接的隆起部。
2.根据权利要求1所述的防振装置,其特征在于,
所述外部空气隔断构件具有用于向所述密闭空间供给不活泼气体的供给用孔部和用于对所述密闭空间进行排气的排气用孔部,
在所述供给用孔部上连接有供给所述不活泼气体的不活泼气体供给装置或不活泼气体供给机构。
3.根据权利要求1或2所述的防振装置,其特征在于,
所述气体吸收体吸收硫化合物和二氧化碳中的至少一方。
4.根据权利要求3所述的防振装置,其特征在于,
所述气体吸收体吸收硫化合物和二氧化碳中的至少一方以及氧。
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