JP2005282663A

JP2005282663A - 防振マウント

Info

Publication number: JP2005282663A
Application number: JP2004094920A
Authority: JP
Inventors: Shoji Mizumachi; 昭二水町
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】径方向の安定性と、径方向の振動に対する防振性とを両立させることが可能な防振マウントＭを提供する。
【解決手段】支持体のブラケット１０６側に連結される第一取付部材１と、被支持体であるキャビン１０５側に連結されると共に第一取付部材１の内周に遊挿される第二取付部材２と、この第二取付部材２の下端に設けられた端板３と、第一取付部材１と端板３とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる円錐筒状の主弾性体４と、第一取付部材１に取り付けられたゴム状弾性材料からなる緩衝体５とを備え、この緩衝体５が第二取付部材２と所定の隙間Ｇ_２を介して径方向に対向し、第二取付部材２との接触により第一取付部材１との間で径方向に圧縮される防振マウントＭである。
【選択図】図１

Description

本発明は、防振マウントに係り、特に、例えば自動車や建設機械等における運転室（キャビン）等の防振支持手段として有用な防振マウントに関する。

建設機械等において、フレーム上にキャビンを防振支持する防振マウントとしては、例えば下記の特許文献１に記載されたようなものが知られている。この種の防振マウントにおいては、キャビンの荷重や、主たる入力振動が上下方向であるため、上下方向（軸方向）に対する所要の支持力及びバネ定数が設定される。また、横方向荷重の入力に対しては、参照符号４４で示される金属製の筒体部に、参照符号９２で示される径方向圧縮ゴムを常時接触させておくことによって、横方向へのキャビンの変位を規制している。
特開平１０−１４１４３７号公報

しかしながら、特許文献１の従来構造によれば、径方向圧縮ゴムが筒体部と常時接触していることによって、キャビンの横方向の安定性は確保されるが、径方向圧縮ゴムによる横方向（径方向）バネ定数が高く、このため横方向の振動に対する良好な防振性が得られず、オペレータの乗り心地が悪いといった問題があった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、キャビン等、被支持体の径方向の安定性と、径方向の振動に対する防振性とを両立させることが可能な防振マウントを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る防振マウントは、支持体側に連結される第一取付部材と、被支持体側に連結されると共に前記第一取付部材の内周に遊挿される第二取付部材と、この第二取付部材の軸方向一端に設けられた端板と、前記第一取付部材と前記端板とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる主弾性体と、前記第一取付部材に取り付けられたゴム状弾性材料からなる緩衝体とを備え、この緩衝体が前記第二取付部材と所定の隙間を介して径方向に対向し、前記第二取付部材との接触により径方向に圧縮されるものである。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項２の発明に係る防振マウントは、請求項１に記載の構成において、主弾性体が円錐筒状をなすものである。

請求項１の発明に係る防振マウントによれば、緩衝体が第二取付部材と隙間を介して径方向に対向した非接触状態では、主弾性体が径方向に自由に変形できるので、比較的バネ定数が低い線形特性が保たれて径方向振動に対する優れた振動絶縁性を有し、また、径方向振幅が所定の大きさに達すると、緩衝体が第二取付部材と当接して第一取付部材との間で圧縮されるので、径方向バネ定数が急激に上昇して、被支持体の横方向の安定性が確保されると共に、主弾性体の過大変形による破損が有効に防止される。

請求項２の発明に係る防振マウントによれば、主弾性体が円錐筒状をなすことによって、軸方向及び径方向の双方に対して、圧縮及び剪断バネとなり、径方向の防振性を与えることができる。

以下、本発明に係る防振マウントの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、この形態による防振マウントを、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図、図２は、同じく分離状態の半断面図、図３は、図１の防振マウントによる径方向バネ特性を示す線図である。なお、図１における上下方向は、請求項１に記載された軸方向に相当する。

まず図３に示される建設機械１００において、参照符号１０１はクローラ式の足回り部、１０２はこの足回り部１０１の上に設けられた旋回機構、１０３は旋回機構１０２上に設けられた旋回フレーム、１０４は先端に不図示のバケットあるいはショベル等が取り付けられた作業アーム、１０５はオペレータが搭乗し作業アーム１０４を操作するためのキャビンである。キャビン１０５は請求項１に記載された被支持体に相当するものであって、このキャビン１０５は、作業アーム１０４の動作等に伴う振動が伝達されるのを防止するために、複数の防振マウントＭを介して旋回フレーム１０３上に支持されている。

旋回フレーム１０３には、各防振マウントＭの装着箇所に位置して、図１に示されるようなブラケット１０６が設けられており、このブラケット１０６は、請求項１に記載された支持体に相当するものである。そして防振マウントＭは、ブラケット１０６に連結される第一取付部材１と、被支持体であるキャビン１０５のフロア１０５ａに連結される第二取付部材２と、この第二取付部材２の上端（請求項１に記載された軸方向一端に相当）に当接状態に設けられ、又は溶接ＷＤにより一体的に設けられた端板３と、第一取付部材１と端板３を弾性的に連結する主弾性体４と、第一取付部材に取り付けられた緩衝体５と、第二取付部材２の下端に配置された第二端板６と、この第二端板６の上面に取り付けられた第二緩衝体７とを備える。

詳しくは、第一取付部材１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレスすることによって製作されたものであって、内周側が高くなる円錐筒部１１と、その内周側から下方へ折り返された内周円筒部１２と、円錐筒部１１の下端裾部から径方向へ平板状に張り出した取付フランジ部１３からなる。取付フランジ部１３は、平面形状（上方又は下方から見た形状）が、角を丸めた正方形状をなすものてあって、その４つの角部の近傍にそれぞれ結合孔１３ａが開設されている。一方、支持体であるブラケット１０６の天板部１０６ａには、前記取付フランジ部１３の各結合孔１３ａと対応する複数（４つ）の結合孔１０６ｂが開設されており、第一取付部材１は、互いに重合させた結合孔１３ａ，１０６ｂに挿通した螺子部材１４によって、ブラケット１０６上に緊結固定される。

第二取付部材２は、鋼管等の金属管からなるものであって、第一取付部材１の内周側に配置され、その内周孔２ａには、キャビン１０５への固定用の取付ボルト２１が挿通されるようになっている。一方、ブラケット１０６の天板部１０６ａには、第一取付部材１を取り付けるための複数の結合孔１０６ｂに取り囲まれた位置に、第二取付部材２を遊挿可能な大きさの円形の開口部１０６ｃが開設されており、第二取付部材２は、主弾性体４に重力加速度１Ｇでのキャビン１０５の荷重による圧縮負荷が与えられた状態（図１に示される装着状態）では、その下端部２ｂが、前記開口部１０６ｃを貫通してその下側へ所定量だけ突出している。

端板３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレスすることによって製作されたものであって、キャビン１０５のフロア１０５ａの下面に当接される円盤部３１と、その外周部から下方へ円筒状に屈曲形成された嵌合筒部３２からなり、嵌合筒部３２の内周面には、鋼板等の金属板を打ち抜きプレスすることによって製作されたスリーブ３３が、適当な締め代をもって圧入嵌着されている。また、円盤部３１の中央には、キャビン１０５への固定用のボルト２１を挿通可能なボルト挿通孔３１ａが開設されており、このボルト挿通孔３１ａに沿った内周部分が、第二取付部材２の上端に当接され、又は溶接ＷＤされている。

主弾性体４は、ゴム状弾性材料で成形されたものであって、図２に示されるように、内周部４ａが第一取付部材１における円錐筒部１１の外周面（上面）に一体的に加硫接着されると共に、外周部４ｂが、端板３の嵌合筒部３２に圧入嵌着されたスリーブ３３の内周面に一体的に加硫接着されており、これによって、第一取付部材１と端板３とを弾性的に連結しているものである。

スリーブ３３は、鋼板等の金属板の打ち抜きプレス等により製作されたものであって、端板３の嵌合筒部３２へ圧入された円筒状の嵌合筒部３３ａと、その下側から、第一取付部材１の円錐筒部１１と略対応する円錐筒状に開いた裾部３３ｂからなる。そして主弾性体４は、図３に示されるキャビン１０５の荷重を弾性的に支持する主体であるため、第一取付部材１の円錐筒部１１側からスリーブ３３側へ向けて大径になるように開いた略円錐筒状をなすと共に、その肉厚が十分に大きく、かつ上下変形を受けた時の歪が内周側と外周側でほぼ均一になるように、内周ほど厚肉に形成されている。

緩衝体５もゴム状弾性材料で成形されたものであって、主弾性体４と連続し、第一取付部材１における円錐筒部１１の上端部１１ａから内周円筒部１２の内周にかけての部分に、一体的に加硫接着されている。そして、この緩衝体５のうち円錐筒部１１の上端部１１ａの上側に位置するバウンド方向緩衝部５１は、主弾性体４に重力加速度１Ｇでのキャビン１０５の荷重による圧縮負荷が与えられた状態（図１に示される状態）では、端板３における円盤部３１の下面と隙間Ｇ_１をもって上下方向に対向しており、また、第二取付部材２は緩衝体５よりも小径であって、すなわち、緩衝体５のうち、第一取付部材１における内周円筒部１２の内周に位置する径方向緩衝部５２は、第二取付部材２の外周面と隙間Ｇ_２をもって径方向（横方向）に対向している。

上述のように、主弾性体４と緩衝体５は、連続したゴム状弾性材料からなるものであって、図２に示されるように、第一取付部材１及びスリーブ３３と一体の加硫成形体をなしている。すなわちこの加硫成形体は、所定のゴム加硫成形用金型（不図示）内に、予め加硫接着剤を塗布した第一取付部材１及びスリーブ３３を位置決めセットして型締めし、前記金型によって第一取付部材１とスリーブ３３の間に画成された環状の成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、主弾性体４及び緩衝体５の加硫成形と同時に第一取付部材１及びスリーブ３３に加硫接着したものである。そしてこの加硫成形後、第二取付部材２を緩衝体５の内周へ貫挿すると共に、第二取付部材２と一体の端板３の嵌合筒部３２に、スリーブ３３を圧入嵌着する。

第二端板６は、鋼板等の金属板の打ち抜きによってワッシャ状に製作されたものであって、ブラケット１０６の天板部１０６ａの下側に配置され、第二取付部材２に挿通されたボルト２１又はこのボルト２１に螺合するナット２２によって、第二取付部材２の下端部２ｂに当接されている。

第二緩衝体７はゴム状弾性材料で扁平な環状に成形されたものであって、第二取付部材２に外挿されると共に第二端板６の上面に当接状態に配置され、ブラケット１０６の下面と隙間Ｇ_３をもって上下方向に対向している。また、この第二緩衝体７は、第二端板６に加硫接着等によって一体化することもできる。

以上の構成を備える防振マウントＭの装着においては、ブラケット１０６上に、複数の螺子部材１４によって第一取付部材１を緊結固定し、この第一取付部材１上に主弾性体４によって支持された端板３上に、被支持体であるキャビン１０５のフロア１０５ａを載置する。このとき、端板３に溶接ＷＤにより一体化されている第二取付部材２の下端部２ｂは、キャビン１０５の初期荷重を受けて主弾性体４が図２の無負荷状態から所定量圧縮されることによって、ブラケット１０６の開口部１０６ｃの下側へ、所定長さだけ突出する。

フロア１０５ａには、防振マウントＭによる支持位置にそれぞれ結合孔１０５ｂが開設されているので、この結合孔１０５ｂを各防振マウントＭにおける端板３のボルト挿通孔３１ａと位置合わせし、前記結合孔１０５ｂから前記ボルト挿通孔３１ａ及び第二取付部材２の内周孔２ａを貫通するようにボルト２１を挿通する。ボルト２１は、軸部２１ａが、フロア１０５ａの肉厚と、端板３の円盤部３１の肉厚と、第二取付部材２の長さと、第二端板６の肉厚と、ナット２２との螺合長さとの和以上の長さを有する。

そして、ブラケット１０６の開口部１０６ｃの下側へ突出した第二取付部材２の下端部２ｂに、第二緩衝体７を外挿すると共に、第二取付部材２の下端から突出したボルト２１の軸部２１ａに、第二端板６を外挿して第二取付部材２の下端部２ｂに当接させ、その下側から、ボルト２１の軸部２１ａにナット２２をねじ込む。これによって、端板３、第二取付部材２、第二端板６及び第二緩衝体７が、ボルト２１の頭部２１ｂとナット２２との間で、キャビン１０５のフロア１０５ａに緊結され、図１に示される装着状態となる。

この装着状態では、ブラケット１０６側に取り付けられた第一取付部材１の円錐筒部１１と、端板３を介してキャビン１０５側に取り付けられたスリーブ３３との間で、主弾性体４が重力加速度１Ｇでのキャビン１０５の荷重による圧縮及び剪断を受けると、この主弾性体４は、スリーブ３３側ほど大径となるように開いた略円錐筒状であるため、軸方向（上下方向）及び径方向の双方に対して圧縮（及び剪断）バネとなる。そしてこの初期荷重入力状態では、先に説明したように、緩衝体５におけるバウンド方向緩衝部５１が隙間Ｇ_１をもって端板３の円盤部３１の下面と対向すると共に、径方向緩衝部５２が隙間Ｇ_２をもって第二取付部材２の外周面と対向し、第二端板６上の第二緩衝体７が隙間Ｇ_３をもってブラケット１０６の天板部１０６ａの下面と対向している。

したがって、主弾性体４の圧縮方向の剛性によって、キャビン１０５の荷重に対する支持力が確保されていると共に、図３における旋回フレーム１０３側からブラケット１０６を介して入力される上下方向の振動を、主弾性体４の反復変形によって吸収・減衰することができる。しかもこのときの主弾性体４の反復変形は剪断を含むので、緩衝体５及び第二端板６がそれぞれ端板３及びブラケット１０６と非接触の状態では比較的バネ定数が低い線形特性が保たれ、キャビン１０５への上下振動の伝達が有効に抑制される。

そして、ブラケット１０６がキャビン１０５との距離を縮小する方向へ相対変位するバウンド方向の振幅が所定の大きさに達した場合は、緩衝体５におけるバウンド方向緩衝部５１が、端板３の円盤部３１の下面と当接して第一取付部材１における円錐筒部１１の上端部１１ａとの間で圧縮される。したがって、この時点でバネ定数が急激に上昇してバウンド方向の相対変位を抑制し、これによって主弾性体４の過大な圧縮変形による破損が有効に防止される。

逆に、ブラケット１０６がキャビン１０５との距離を拡大する方向へ相対変位するリバウンド方向の振幅が所定の大きさになった場合は、第二取付部材２及びその下端の第二端板６と共にキャビン１０５側に取り付けられた第二緩衝体７が、ブラケット１０６の天板部１０６ａの下面と当接して第二端板６との間で圧縮される。したがって、この時点でバネ定数が急激に上昇してリバウンド方向の相対変位を抑制し、これによって主弾性体４の引張変形による破損が有効に防止される。

また、図３における旋回フレーム１０３の旋回動作等に伴う径方向（横方向）の振動も、主弾性体４の反復変形によって吸収・減衰される。これは、主弾性体４が略円錐筒状であることによって、径方向に対しても圧縮及び剪断バネとなっているからである。

図４は、径方向バネ特性を示す線図である。すなわち、緩衝体５が第二取付部材２の外周面と非接触の状態、言い換えれば径方向変位量（振幅）がＧ_２未満では、図４に示されるように、比較的バネ定数が低い線形特性が保たれ、キャビン１０５への横方向振動の伝達が有効に抑制される。そして、径方向変位量が隙間Ｇ_２に相当する大きさに達した場合は、緩衝体５における径方向緩衝部５２の円周方向一箇所が、第二取付部材２の外周面と当接して第一取付部材１における内周円筒部１２との間で圧縮される。したがって図４に示されるように、この時点でバネ定数が急激に上昇して横方向の相対変位を抑制し、これによって、キャビン１０５の過大な横揺れが防止されて横方向の安定性が確保されると共に、主弾性体４の過大な圧縮−引張変形による破損が有効に防止される。

また、主弾性体４は、入力された振動エネルギを熱エネルギに変換することによって振動を減衰しており、言い換えれば上述のような反復変形を受けることによって内部摩擦により発熱する。そして、この熱が蓄積されると、主弾性体４のゴム状弾性材料が劣化するため、好ましくない。しかしながら、この形態の防振マウントＭによれば、主弾性体４と端板３とで囲まれた内部空間Ｓの容積が、上下振動の入力による主弾性体４の変形に伴って増減し、これによって、緩衝体５の内周及びブラケット１０６の開口部１０６ｃを介して外部空気が吸入・排出されるので、その空冷効果によって主弾性体４への熱の蓄積が防止され、主弾性体４の劣化を防止することができる。

本発明に係る防振マウントの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。図１の防振マウントを、軸心を通る平面で切断して示す分離状態の半断面図である。本発明に係る防振マウントが取り付けられる建設機械の一例を示す説明図である。図１の防振マウントによる径方向バネ特性を示す線図である。

符号の説明

１第一取付部材
１１円錐筒部
１２内周円筒部
１３取付フランジ部
１４螺子部材
２第二取付部材
２１取付ボルト
２２ナット
３端板
３１円盤部
３２，３３ａ嵌合筒部
３３スリーブ
４主弾性体
５緩衝体
５１バウンド方向緩衝部
５２径方向緩衝部
６第二端板
７第二緩衝体
１０５キャビン（被支持体）
１０６ブラケット（支持体）
１０６ｃ開口部
Ｓ内部空間

Claims

支持体（１０６）側に連結される第一取付部材（１）と、被支持体（１０５）側に連結されると共に前記第一取付部材（１）の内周に遊挿される第二取付部材（２）と、この第二取付部材（２）の軸方向一端に設けられた端板（３）と、前記第一取付部材（１）と前記端板（３）とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる主弾性体（４）と、前記第一取付部材（１）に取り付けられたゴム状弾性材料からなる緩衝体（５）とを備え、この緩衝体（５）が前記第二取付部材（２）と所定の隙間（Ｇ_２）を介して径方向に対向し、前記第二取付部材（２）との接触により径方向に圧縮されることを特徴とする防振マウント。
主弾性体（４）が円錐筒状をなすことを特徴とする請求項１に記載の防振マウント。