JP2006312949A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストッパ等の接触による規制に頼ることなく、連続的、かつ広範囲にわたってばね定数の変化を可能とする防振装置を提供する。
【解決手段】 ブラケット１２のシャフト４２にラバーリンク１８の一端側を支持し、ラバーリンク１８の他端側をトルクロッド１４のシャフト５２に支持させる。トルクロッド１４は、初期位置を保持する２つのサポートばね２０によってもブラケット１２に支持されている。トルクロッド１４がエンジンに引っ張られると、ラバーリンク１８のトルクロッド１４に対する角度が変わり、トルクロッド１４は２つのラバーリンク１８からエンジン側への付勢力を得るので、防振装置全体としてのバネ定数は低く抑えられる。トルクロッド１４がエンジン側に変位すると、エンジン側のサポートばね２０が圧縮され、ラバーリンク１８が自由長よりも伸び始めるので、防振装置全体としてのバネ定数を急激に高める方向となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、防振装置にかかり、特に、エンジンのロールやピッチなど回転方向の力を支持する防振装置に関する。

自動車等の車両において、エンジンの支持方法は多々あるが、荷重を支持する通常のマウントの他に、エンジンに作用するトルクを支持するためにトルクロッド装置と呼ばれる防振装置を使用する場合がある。

トルクロッド装置は、定常トルクを支持するだけでなく、衝撃的なトルクは緩和しつつ、エンジンの動きを規制するために高いバネ定数が求められ、また、定常時やアイドリング時にはエンジン振動を車体に伝えないような低いバネ定数が求められる。

このようなトレードオフに対し、従来のトルクロッド装置には、非線形性を持たせた防振ブッシュが適用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２８２５０号公報

しかしながら、図６（Ａ）に示すように、従来一般の防振ブッシュ１００では、内筒１０２と外筒１０４との間に配置された弾性体１０６の一部に空隙１０８を設け、小振幅時にはバネ定数を低くし、大振幅時には図６（Ｂ）に示すようにストッパ部１１０が対向する空隙壁面に接触することで、高いバネ定数となるような構造とって非線形なバネ定数を得ている（図６（Ｃ）参照。）。

この場合、大入力時にはストッパ部１１０が当たって空隙１０８が詰まることによる変位規制と高いバネ定数を確保することができるが、ストッパ当たりによる衝撃が車体に伝わるため、振動、騒音面で好ましくない。

また、小振幅時のバネ定数を低く設定すると、このストッパ当たりによる衝撃が頻発するため、バネ定数の低減には限界がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ストッパ等の接触による規制に頼ることなく、連続的、かつ広範囲にわたってばね定数の変化を可能とする防振装置を提供することが目的である。

請求項１に記載の発明は、振動発生部と振動受け部との間に配置されるトルクロッドと、前記トルクロッドの一端側に設けられ前記振動発生部から前記振動受け部への振動伝達を抑制する防振ブッシュと、前記トルクロッドの他端側であって、前記トルクロッドの軸方向と交差する方向の両側に各々配置され、各々の一端側が前記振動受け部側に連結されると共に各々の他端側が前記トルクロッド側に連結され、前記振動受け部に対して前記トルクロッドが第１の位置にあるときには前記トルクロッドに対して前記トルクロッドの軸方向とは直交する方向に付勢力を生ずるように圧縮され、前記第１の位置よりも前記トルクロッドが軸方向に変位したときには前記トルクロッドを変位方向側に付勢する付勢力を発生する予圧弾性体と、を有することを特徴としている。

次に、請求項１に記載の防振装置の作用を説明する。

請求項１に記載の防振装置は、例えば、エンジン等の振動発生部に防振ブッシュを介してトルクロッドの一端側を連結し、トルクロッドの他端側を予圧弾性体を介して車体等の振動受け部に連結する。なお、トルクロッドの一端側の防振ブッシュを車体側に、トルクロッドの他端側を予圧弾性体を介して振動発生部に連結することもできる。

ここで、エンジン停止時における振動受け部に対するトルクロッドの位置を第１の位置とすると、予圧弾性体は、トルクロッドの軸方向とは直交する方向に付勢力を生ずるように圧縮されている。したがって、トルクロッドには、軸線方向（即ち、振動発生部側または振動発生部とは反対側）へ変位させる付勢力が生じない。また、エンジンが作動して車体との相対位置が変化し、例えば、トルクロッドが第１の位置よりも振動発生部側に変位すると、圧縮されていた予圧弾性体の向きが振動発生部側に変わり、トルクロッドは振動発生部側に付勢される。

ここで、トルクロッドが振動発生部側に変位し、圧縮されていた予圧弾性体が自由長に戻るまでの間は、予圧弾性体はトルクロッドを振動発生部側に付勢する力を発生するが、さらにトルクロッドが振動発生部側へ変位すると、予圧弾性体は自由状態よりも強制的に伸ばされることになるので、トルクロッドには振動受け部側へ付勢する力が作用することになる。

以上の説明を図７にしたがって説明する。

図７（Ａ）に示すモデルにおいて、符号２００は予縮状態の予圧弾性体（実線で図示）を示し、２点鎖線は振動受け部側の端部を振動受け部側（矢印Ｆ方向）へ変位させた状態の予圧弾性体を示している。

また、図７（Ｂ）は、横軸に振動発生部側へのストローク、縦軸に反力（図７（Ａ）の矢印Ａ）をとった図７（Ａ）に示すモデルのバネ特性を示すグラフであり、ストローク０はトルクロッドが第１の位置にある場合を示し、ストローク１０（ｍｍ）は予圧弾性体が付勢力を発生しない自由長となった場合を示し、ストローク１０（ｍｍ）を超える場合は予圧弾性体に引張り力が作用した場合を示している。そして、このグラフから分るように、予圧弾性体は、トルクロッドが第１の位置から振動発生部側へ変位し、予圧弾性体が自由長となるまでは反力が負となり、ストローク１０（ｍｍ）を超えてからは反力が正となる。

請求項１に記載の防振装置は、振動発生部と振動受け部との間に、防振ブッシュと予圧弾性体との２つのバネが直列に配置された構成となるので、トルクロッドが振動発生部側へ変位する初期の状態では予圧弾性体がトルクロッドを振動発生部側へ付勢してバネ定数は低くなり、ストロークが増大して予圧弾性体が伸び始めると、予圧弾性体がトルクロッドを振動受け部側へ引っ張るので、バネ定数は正となって急激に高まり、防振ブッシュと予圧弾性体とを合わせた全体としてのバネ定数は非線形となる。

この防振装置では、従来のようにストッパを当接させることで大変位時のバネ定数を上昇させていないので、大入力時に衝撃を発生することが無い。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防振装置において、前記トルクロッドが前記第１の位置に保持されるように、前記振動受け部と前記トルクロッドとを連結するサポート弾性体を有する、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載の防振装置の作用を説明する。

例えば、この防振装置を振動発生部に連結しない状態では、圧縮された予圧弾性体で支持されたトルクロッドを第１の位置で保持することは困難である。請求項２の防振装置では、サポート弾性体で振動受け部とトルクロッドとを連結するので、例えば、振動発生部に連結しなくてもトルクロッドを第１の位置で保持することが出来る。

以上の説明を図８にしたがって説明する。なお、図７（Ａ）に示すモデルと同一構成には同一符号を付している。図８（Ａ）に示すモデルにおいて、符号２０２はサポート弾性体を示している。また、図８（Ｂ）において、実線はサポート弾性体２０２のみの特性を、２点鎖線は予圧弾性体２００のみの特性を、１点鎖線は予圧弾性体２００とサポート弾性体２０２とを組み合わせた場合の特性を示している。

図８（Ｂ）のグラフから分るように、サポート弾性体２０２を設けることにより全体的にバネ定数が上がり（バネ定数が負の部分が無くなる。各々のバネ定数の設定によっては負の部分が残る場合もある。）、ストロークが小さい場合にはバネ定数が低く、ストロークが大きい場合にはバネ定数が大きくなり、予圧弾性体とサポート弾性体とを合わせたモデル全体としてのバネ定数は、非線形を維持していることが分る。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の防振装置において、前記サポート弾性体のバネ定数は、前記予圧弾性体のバネ定数よりも小さい、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載の防振装置の作用を説明する。

サポート弾性体は、トルクロッドを第１の位置に保持する役目をすれば良いため、高いバネ定数は必要なく、予圧弾性体のバネ定数よりも小さく設定して良い。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の防振装置において、前記予圧弾性体はエラストマーから形成されている、ことを特徴としている。

次に、請求項４に記載の防振装置の作用を説明する。

予圧弾性体をゴム等のエラストマーで形成することで、予圧弾性体自身のバネ定数を非線形とすることが出来る。予圧弾性体自身のバネ定数を非線形とすることで、防振装置の大変位時のバネ定数を高めることができ、非線形の度合いを高めることができる。

予圧弾性体自身のバネ定数を非線形とすることで、例えば、図８（Ｂ）に示すように、１点鎖線で示す特性から、点線で示す特性へとなる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の防振装置において、前記エラストマーには繊維が混入されて補強されている、ことを特徴としている。

次に、請求項５に記載の防振装置の作用を説明する。

予圧弾性体を繊維補強されたエラストマーで形成することで、大変位時のバネ定数を更に高めることができ、非線形の度合いを更に高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の防振装置において、前記予圧弾性体は、前記トルクロッドが前記第１の位置にある時に、伸縮方向が前記トルクロッドの軸線に対して直角に向けられている、ことを特徴としている。

次に、請求項６に記載の防振装置の作用を説明する。

トルクロッドが第１の位置にある時に、予圧弾性体の伸縮方向をトルクロッドの軸線に対して直角に向けることで、トルクロッドを軸線方向に付勢する付勢力を生じさせない。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の防振装置において、前記トルクロッドは二股部を備え、前記予圧弾性体は前記二股部の間に配置されている、ことを特徴としている。

次に、請求項７に記載の防振装置の作用を説明する。

請求項７に記載の防振装置では、トルクロッドの二股部の間に予圧弾性体が配置されて、予圧弾性体が保護されている。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の防振装置において、前記トルクロッドの一端側が前記振動発生部に接続され、前記トルクロッドの他端側が前記振動受け部に接続される、ことを特徴としている。

請求項８に記載の防振装置では、エンジン等の振動発生部が振動すると、該振動は、防振ブッシュ、トルクロッド、予圧弾性体を介して車体等の振動受け部に支持される。

以上説明したように本発明の防振装置によれば、ストッパ等の接触による規制に頼ることなく、連続的、かつ広範囲にわたってばね定数を変化させることができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１、及び図４に示すように、本実施形態の防振装置１０は、車体１１に取り付けられるブラケット１２、トルクロッド１４、防振ブッシュ１６、ラバーリンク１８、サポートばね２０を備えている。

図１に示すように、トルクロッド１４は、エンジン側（矢印Ｆ方向側：車両前方側）に円筒部２２が形成され、車体取付側（矢印Ｂ方向側：車両後方側）に二股部２４が形成されている。

このトルクロッド１４は、鋼板の溶接構造でも良く、金属のダイキャストであっても良く、強度があれば合成樹脂の成型でも良い。

円筒部２２には、防振ブッシュ１６が圧入固定されている。

防振ブッシュ１６は、内筒２６、外筒２８、及び内筒２６と外筒２８とに固着されたゴム等の弾性体３０から構成されている。また、弾性体３０には、内筒２６を挟んで車体取付側、及びエンジン側に空隙（貫通孔）３２が形成されている。このため、防振ブッシュ１６は、上下方向のばね定数よりも前後方向のばね定数が低くなっている。

ブラケット１２は、車体１１へ取り付けられる板状の取付部３４、取付部３４の端部に９０°の角度で一体的に設けられる補強部３６、取付部３４及び補強部３６の双方の板面から垂直方向に一体的に設けられた板状のラバーリンク取付部３５から構成されている。このブラケット１２は、鋼板の溶接構造でも良く、金属のダイキャストであっても良く、強度があれば合成樹脂の成型品でも良い。

取付部３４には、車体１１へ取り付ける際に用いるボルト３８を挿通する取付孔４０が複数形成されている。

図１、及び図２に示すように、ラバーリンク取付部３５には、上下にシャフト４２が板面と垂直に固着されており、両側に夫々一定寸法突出している。

ラバーリンク取付部３５の両面には、上下のシャフト４２の中間部で、かつアングル側にブラケット側サポートばね支持部４４が一体的に取り付けられている。

ブラケット側サポートばね支持部４４の取付面側には、後述するサポートばね２０の端部に挿入される突起４６が形成されている。また、取付部３４にも、ブラケット側サポートばね支持部４４の突起４６と対向する位置に突起４８が形成されている。

ラバーリンク取付部３５は、二股部２４の中間部に配置されている。

二股部２４には、それぞれの上下に孔５０が形成されており、この孔５０に、二股部２４の幅寸法と同一長さのシャフト５２が圧入されている。

図３に示すように、ラバーリンク１８は、繊維によって補強されたゴムの成型品であり、長手方向両側には金属製の円筒５４が夫々軸線を平行にして一体的に加硫接着されている。

また、このラバーリンク１８のバネ定数は、金属製のサポートばねのバネ定数と異なり、非線形である。また、各ラバーリンク１８は、全て同一寸法、同一バネ定数である。

ここで、前述した上側のシャフト４２が上側のラバーリンク１８の一方の円筒５４に回転可能に挿入され、上側のシャフト５２が上側のラバーリンク１８の他方の円筒５４に回転可能に挿入されている。また、同様にして、前述した下側のシャフト４２が下側のラバーリンク１８の一方の円筒５４に回転可能に挿入され、下側のシャフト５２が下側のラバーリンク１８の他方の円筒５４に回転可能に挿入されている。

ここで、図４（Ａ）に示すように、トルクロッド１４を車両側方から見たときに、上下のシャフト４２を結ぶ仮想線上に、各シャフト５２の軸線を位置させたときに、各々のラバーリンク１８は、長手方向がトルクロッドの長手方向に対して９０°となり、それぞれ所定量（寸法Δ）圧縮された状態となる。

二股部２４の先端には、ラバーリンク取付部３５に向けて突出するロッド側サポートばね支持部５６が設けられている。

ロッド側サポートばね支持部５６には、後述するサポートばね２０の端部に挿入される突起５７が両側に形成されている。

ここで、取付部３４とロッド側サポートばね支持部５６との間、及びロッド側サポートばね支持部５６とこれに対向するブラケット側サポートばね支持部４４との間には、それぞれサポートばね２０が配置されている。

なお、各サポートばね２０は、同一寸法、同一バネ定数である。

図４（Ａ）に示すように、トルクロッド１４を車両側方から見たときに、上下のシャフト４２を結ぶ仮想線上に、各シャフト５２の軸線が位置しているときには、ロッド側サポートばね支持部５６は、取付部３４とブラケット側サポートばね支持部４４との中央部に位置し、それぞれのサポートばね２０は、同一量圧縮されている。

したがって、図４（Ｂ）に示すようにトルクロッド１４をブラケット１２から離れる方向（矢印Ｆ方向）に強制的に変位させると、エンジン側のサポートばね２０はさらに圧縮されることになる。このとき、ブラケット側のサポートばね２０は伸びることになるが、一方の端部に突起４８が、他方の端部に突起５７が挿入されているため、外れることはない。
（作用）
次に、本実施形態の防振装置１０の作用を説明する。

図４（Ａ）に示すように、この防振装置１０は、ブラケット１２が自動車の車体１１にボルト３８で固定され、防振ブッシュ１６の内筒２６にエンジン側の取付軸（図示せず）が挿入され、トルクロッド１４は略水平に配置される。

なお、エンジンの荷重は、図示しない防振マウントを介して車体１１に支持されており、防振マウントで支持されたエンジンが停止している時に、図４（Ａ）に示すように、ブラケット１２の上下のシャフト４２を結ぶ仮想線上にトルクロッド１４の上下のシャフト５２の軸線が位置している（初期位置）。

このとき、各々のラバーリンク１８はそれぞれ所定量（寸法Δ）圧縮された状態となっ
ているが、長手方向がトルクロッド１４の長手方向に対して９０°となっているので、ラバーリンク１８が付勢力を持っていてもトルクロッド１４には自身を水平方向（軸方向）に移動させる力は生じない。

一方、ロッド側サポートばね支持部５６は、取付部３４とブラケット側サポートばね支持部４４との中央部に位置して、それぞれのサポートばね２０が同一量圧縮された状態となっているので、エンジンや車体１１に連結しなくともブラケット１２とトルクロッド１４との初期位置を保持可能となっている。

本実施形態の防振装置１０は、防振ブッシュ１６のバネ成分、ラバーリンク１８のバネ成分、及びサポートばね２０のバネ成分の３つのバネ成分を有している。また、図１からも明らかなように、車体１１とエンジンとの間において、ラバーリンク１８とサポートばね２０とはバネ成分としては並列関係にあり、防振ブッシュ１６は、ラバーリンク１８とサポートばね２０に対してバネ成分としては直列の関係にある。

本実施形態の防振装置１０では、トルクロッド１４の初期位置、即ち、ブラケット１２の上下のシャフト４２を結ぶ仮想線上にトルクロッド１４の上下のシャフト５２の軸線が位置しているとき、上下のラバーリンク１８はそれぞれ所定量圧縮された状態となっているが、長手方向（伸縮方向）がトルクロッド１４の長手方向に対して９０°となっているので、ラバーリンク１８が付勢力を持っていてもトルクロッド１４には自身を水平方向に移動させる力は生じない。また、この初期位置においては、防振ブッシュ１６においてもエンジンからの負荷は作用しておらず、２つのサポートばね２０も同量圧縮されている。

ここで、例えば、エンジンが作動してトルクロッド１４がエンジンに引っ張られると、ラバーリンク１８のトルクロッド１４に対する角度が変わり、トルクロッド１４は２つのラバーリンク１８からエンジン側への付勢力を得るので、防振装置全体としてのバネ定数は低く抑えられる。さらに、トルクロッド１４がエンジン側に変位すると、エンジン側のサポートばね２０が圧縮され、ラバーリンク１８が自由長よりも伸び始めるので、防振装置全体としてのバネ定数を急激に高める方向となる。さらに、本実施形態のラバーリンク１８は、繊維で強化されたゴムで形成されており、バネ定数が非線形であるため、トルクロッド１４が大変位した時の防振装置全体のバネ定数は非常に高いものとなる。

したがって、防振ブッシュ１６にストッパ等を設けて大変位時の防振ブッシュ１６のバネ定数を高める必要が無く、大変位時に衝撃（振動や騒音等）を発生することが無い。

また、バネの組み合わせ、及び配置でバネ定数を非線形としているので、連続的、かつ広範囲にわたってばね定数の変化を可能とするものとなっている。

本実施形態の防振装置１０に用いる防振ブッシュ１６は、大入力時に空隙（貫通孔）３２が塞がって衝撃が生じないように、弾性体３０の硬さ、空隙３２の大きさ等が予め設定されている。

また、サポートばね２０は、トルクロッド１４を初期位置に保持する役目をすれば良いため、高いバネ定数は必要なく、ラバーリンク１８のバネ定数よりも小さく設定されていて良い。

また、４つのラバーリンク１８は、トルクロッド１４の二股部２４の間に配置されて保護されている。

なお、ここでは、トルクロッド１４がエンジン側へ変位した際の説明を行ったが、反対側へ変位した際も同様の特性を有するのは勿論である。
［その他の実施形態］
上記実施形態の防振装置１０では、ゴム製のラバーリンク１８を用いたが、ラバーリンク１８の代わりに、図５に示すような一対の金属製の円弧部５８を有する金属バネ６０を用いても良い。なお、図５において、符号６２は、シャフト４２を挿入する孔である。

この金属バネ６０においても、一対の円弧部５８の端部同士を連結する構成とすることで、バネ定数を非線形としている。

本発明の実施形態に係る防振装置の斜視図である。 防振装置の一部を示す平面図である。 ラバーリンクの斜視図である。 （Ａ）はトルクロッドの初期位置を示す側面図であり、（Ｂ）はトルクロッドがエンジン側へ変位したときの側面図である。 ラバーリンクの代わりとなる金属製のバネの斜視図である。 （Ａ）ストッパを有する従来の防振ブッシュの無負荷時の正面図であり、（Ｂ）は負荷時の正面図であり、（Ｃ）は従来の防振ブッシュの特性を示すグラフである。 （Ａ）は予圧弾性体のみのモデル図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）のモデルの特性を示すグラフである。 Ａ）は予圧弾性体にサポートバネを組み合わせたモデル図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のモデルの特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 防振装置
１１ 車体
１４ トルクロッド
１６ 防振ブッシュ
１８ ラバーリンク（予圧弾性体）
２０ サポートばね（サポート弾性体）

Claims (8)

1. 振動発生部と振動受け部との間に配置されるトルクロッドと、
   前記トルクロッドの一端側に設けられ前記振動発生部から前記振動受け部への振動伝達を抑制する防振ブッシュと、
   前記トルクロッドの他端側であって、前記トルクロッドの軸方向と交差する方向の両側に各々配置され、各々の一端側が前記振動受け部側に連結されると共に各々の他端側が前記トルクロッド側に連結され、前記振動受け部に対して前記トルクロッドが第１の位置にあるときには前記トルクロッドに対して前記トルクロッドの軸方向とは直交する方向に付勢力を生ずるように圧縮され、前記第１の位置よりも前記トルクロッドが軸方向に変位したときには前記トルクロッドを変位方向側に付勢する付勢力を発生する予圧弾性体と、
   を有することを特徴とする防振装置。
2. 前記トルクロッドが前記第１の位置に保持されるように、前記振動受け部と前記トルクロッドとを連結するサポート弾性体を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
3. 前記サポート弾性体のバネ定数は、前記予圧弾性体のバネ定数よりも小さい、ことを特徴とする請求項２に記載の防振装置。
4. 前記予圧弾性体はエラストマーから形成されている、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の防振装置。
5. 前記エラストマーには繊維が混入されて補強されている、ことを特徴とする請求項４に記載の防振装置。
6. 前記予圧弾性体は、前記トルクロッドが前記第１の位置にある時に、伸縮方向が前記トルクロッドの軸線に対して直角に向けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の防振装置。
7. 前記トルクロッドは二股部を備え、前記予圧弾性体は前記二股部の間に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の防振装置。
8. 前記トルクロッドの一端側が前記振動発生部に接続され、前記トルクロッドの他端側が前記振動受け部に接続される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の防振装置。

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