JP2010091042A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強いストッパあたりによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつ良好な防振特性を実現する。
【解決手段】
この防振装置１は、内筒３と、ゴム弾性体５と、互いに対向する第１及び第２の壁部１１、１９並びに側壁部１４、１８を有して内筒３及びゴム弾性体５を収納する外筒７とを備える。ゴム弾性体５は、内筒３から第２の壁部１１に向けて軸線方向に沿って延びて先端面２８ａが該第２の側壁の内面１１ａに当接する柱状の垂直部２８と、内筒３から第１の壁部側に向けて、軸線直角方向に拡がりつつ延出して先端面３０ａ、３０ｂが該第１の壁部の内面１９ａ及び側壁部の内面１８ａの双方にそれぞれ当接する傾斜部３０とを有する。垂直部の先端面２８ａは第２の壁部の内面１１ａに対して非接着であり、傾斜部の先端面３０ａ、３０ｂは第１の壁部の内面１１ａ及び側壁部の内面１８ａの双方に対してそれぞれ非接着である。
【選択図】図４

Description

この発明は、振動発生部と振動受部との間に介装されて振動受部への振動の伝達を防止する防振装置に関し、特に、自動車のエンジンマウント等に適用可能な防振装置に関する。

防振装置は、例えば、振動発生部となるエンジンと振動受部となる車体との間にエンジンマウントとして設けられるものであり、エンジンが発生する振動をこの防振装置が吸収し、車体側に伝達されるのを阻止するような構造となっている。

例えば、特許文献１には、振動発生部及び振動受部の一方に連結される内筒金具と、内筒金具に加硫接着されたゴム弾性体と、これら内筒金具及びゴム弾性体を収納する収納金具とを備え、ゴム弾性体が内筒金具から下方に延びる円柱状の本体ゴム部とこの本体ゴム部の上側に配置された緩衝ゴム部とからなる防振装置が開示されている。

また、特許文献２には、インナ部材とアウタ部材とゴム弾性体とを有するエンジンマウントであって、ゴム弾性体が、軸線直角方向に拡がりつつ下向きに突出しエンジン荷重を下側から弾性支持する支持ゴム脚と、軸線直角方向に拡がりつつ上向きに突出し上側へのリバウンド時に変位規制をなすリバウンド側ゴム部とからなるエンジンマウントが開示されている。
特開２００８−５１２１５号公報 特開２００８−１４４９２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された防振装置にあっては、ゴム弾性体に傾斜方向成分が無く、前後、左右方向のバネ定数が低いため、加減速時、コーナリング時に強くストッパあたりをし、それによるショック感が問題となる。また、加速時等、上下方向にプリロード荷重が負荷された場合のバネ定数が高いため、近年の車両性能の向上に見合った十分な防振特性を得ることが難しかった。一方、特許文献２に開示されたエンジンマウントでは、ゴム弾性体の支持ゴム脚及びリバウンド側ゴム部が軸線方向に対して傾斜して延在する構造であるからバネ定数が低く防振特性は改善されるものの、エンジン荷重及び振動入力時によるせん断変形量が大きく、ゴム弾性体がへたり易いという問題があった。

それゆえ、この発明は、これらの問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、強いストッパ当りによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつも良好な防振特性を実現可能な防振装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、この発明の防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結され得る内筒と、この内筒に一体形成されたゴム弾性体と、互いに対向して配置された第１及び第２の壁部とこれら第１及び第２の壁部間に跨って延びる側壁部とを有し、前記内筒の一部が外部に露出するように、前記内筒及び前記ゴム弾性体を収納する外筒であって、前記振動発生部及び前記振動受部の他方に連結され得る外筒と、を備える防振装置において、前記ゴム弾性体は、前記内筒から第２の壁部に向けて、前記第１及び第２の壁部に対して直角な方向である軸線方向に沿って延びて先端面が該第２の側壁の内面に当接する柱状の垂直部と、前記内筒から前記第１の壁部側に向けて、前記軸線方向に直角な軸線直角方向に拡がりつつ延出して先端面が該第１の壁部の内面及び前記側壁部の内面の双方にそれぞれ当接する傾斜部と、を有し、前記垂直部の先端面は前記第２の壁部の内面に対して非接着であるとともに、前記傾斜部の先端面は前記第１の壁部の内面及び前記側壁部の内面の双方に対してそれぞれ非接着であることを特徴とするものである。

かかる構成の防振装置にあっては、ゴム弾性体の傾斜部が軸線方向に対して傾斜して形成されているため、従来の、ゴム弾性体に傾斜方向成分が無い防振装置に比べて前後、左右方向のバネ定数を増加させることができるとともに、加速時等、上下方向にプリロード荷重が負荷されたときのバネ定数を低くすることができる。また、ゴム弾性体の垂直部が、振動発生部からの荷重の作用方向に沿って形成されているため、すなわち、振動発生部からの荷重に対して主として圧縮変形するため、振動発生部からの荷重を支持する部分の全てが荷重入力方向に対して傾斜して形成されている場合に比べ、該荷重入力によるせん断変形量を低減してゴム弾性体のへたりを小さくすることができる。さらに、ゴム弾性体の圧縮によりゴム弾性体が第１及び第２の壁部に対して非当接となる場合でも、ゴム弾性体の傾斜部と外筒との接触によって内筒を常にセンタリングすることができる。さらに、加速・減速時やコーナリング時等に内筒に前後及び左右方向への荷重が入力された場合でも、ゴム弾性体の垂直部によって内筒の前後及び左右方向への倒れ込みを抑制してゴム弾性体への応力集中を回避することができるのでゴム弾性体の耐久性を向上させることができる。

従って、この発明の防振装置によれば、強いストッパあたりによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつ良好な防振特性を得ることが可能となる。

なお、この発明の防振装置にあっては、ゴム弾性体は内筒に加硫接着されていることが好ましい。

また、この発明の防振装置にあっては、ゴム弾性体は、外筒に予圧縮された状態で収納されていることが好ましい。

さらに、この発明の防振装置にあっては、内筒は、第２の壁部側に向けて、軸線直角方向に拡がりつつ延びる延出部を有することが好ましい。

しかも、この発明の防振装置にあっては、ゴム弾性体は、自己潤滑性ゴムであることが好ましい。

この発明の防振装置によれば、強いストッパあたりによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつ良好な防振特性を得ることが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここに、図1は、この発明に従う一実施形態の防振装置を示す斜視図であり、図２は、図１の防振装置の分解斜視図であり、図３は、図１の防振装置の平面図であり、図４は、図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図５は、図３中のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図６は、図１の防振装置の特性を示した荷重−たわみ線図である。

この実施形態の防振装置１は、図１及び図２に示すように、図示しないエンジン等の振動発生部にブラケット等を介して連結される内筒３と、この内筒３に加硫接着されたゴム弾性体５と、内筒３の一部（後述する連結部２４）が外部に露出するように、内筒３及びゴム弾性体５を収納する、図示しない車体等の振動受部にブラケット等を介して連結される外筒７と、を備えてなる。

外筒７は、図４及び図５に詳細に示すように、内筒３及びゴム弾性体５を下側から囲む下側外筒８と、下側外筒８の上側に位置し、内筒３及びゴム弾性体５を上側から囲む上側外筒９との分割構造をなし、下側外筒８は、ゴム弾性体５を下側から支持する底壁部１１（第２の壁部）と、底壁部１１の外周から上方に所定の高さ立ち上がって形成された底上げ部１２と、底上げ部１２の外周に延びる下側円筒部１４（側壁部）とを有する。この底上げ部１２の内面は、内筒３の後述する延出部１５に対向する位置に配置されており、内筒３が下降する際に、ゴム弾性体５の後述するバウンドストッパゴム部分１６に当接することで、内筒３の外筒７に対する所定量以上の下方への相対移動を規制するバウンドストッパ面１２ａとなっている。

一方、上側外筒９は、同じく図４及び図５に詳細に示すように、上記下側円筒部１４の上側に位置し、ゴム弾性体５の側方への移動を規制する上側円筒部１８（側壁部）と、上側円筒部１８の上部に設けられゴム弾性体５の上方への移動を規制する上壁部１９（第１の壁部）とを有する。上壁部１９の内面は、ゴム弾性体５の後述するリバウンドストッパゴム部分２０に対向しており、内筒３が上昇する際に、該リバウンドストッパゴム部分２０に当接することで、内筒３の外筒７に対する所定量以上の上方への相対移動を規制するリバウンドストッパ面１９ａとなっている。また、上側円筒部１８の内面及び下側円筒部１４の内面は、ゴム弾性体５の後述するサイドストッパゴム部分２１に対向しており、内筒３が前後及び左右方向に移動する際に、該サイドストッパゴム部分２１に当接することで、内筒３の外筒７に対する所定量以上の前後及び左右方向への相対移動を規制するサイドストッパ面１４ａ、１８ａとなっている。上壁部１９には、中央に開口２２が形成されていて、この開口２２からは内筒３の一部が外方へ突出するように貫通している。なおここでは、上側外筒９と下側外筒８とをかしめ部２３によって相互に圧着しているが（図１参照）、これに限らず溶接や種々の固定部材を用いてこれら上側外筒９と下側外筒８とを相互に固着しても良い。

内筒３は、上端側が外筒７の上壁部１９の開口２２から突出し、下端側がゴム弾性体５内で終端するよう、荷重入力方向（振動発生部の荷重が作用する方向であるとともに、外筒７の上壁部１９及び底壁部１１に対して垂直な方向であり、以後、「軸線方向」と称する。）に延びる連結部２４と、連結部２４の下面外周部から軸線直角方向（半径方向）に拡がりつつ下方に延出する、つまり連結部２４の下面外周部から下側外筒８の底壁部１１及び下側円筒部１４に向かって軸線方向及び軸線直角方向の双方に傾斜して延びる円盤状の延出部１５とを有する。連結部２４の上部には、図示しないエンジン側ブラケットとの容易かつ確実な位置決めをもたらす位置決め突起２５が設けられている。また、連結部２４の下部に位置する延出部１５には、二箇所（リバンドストッパゴム部分２０の内側）にて上側外筒９の上壁部１９に向けて隆起した隆起部分２６が形成されている（特に図５を参照）。そして連結部２４には、上面から所定深さのねじ穴２７が形成されており、このねじ穴２７に図示せぬ植え込みボルトがねじ込まれることで、防振装置１が上記位置決め突起２５によって位置決めされつつ図示しないエンジン側ブラケットに連結される。

ゴム弾性体５は、内筒３の下端から下側外筒８の底壁部１１に向けて、軸線方向に沿って下方に延びて下端面２８ａ（先端面）が底壁部１１の内面１１ａに当接する柱状（前後、左右方向への振動入力に対して異方性を無くす観点から図示例のように円柱状とすることが好ましい。）の垂直部２８と、この垂直部２８の上方に配置され、内筒３から軸線直角方向に拡がりつつ上方に延出し（つまり内筒３から上側外筒９の上壁部１９及び上側円筒部１８に向けて、軸線方向及び軸線直角方向の双方に対して傾斜して延びて）、上端面３０ａ（先端面）が上壁部１９の内面１９ａに当接するとともに側端面３０ｂ（先端面）が上側円筒部１８の内面１８ａに当接する傾斜部３０と、内筒３の延出部１５の外周に一体に形成されたストッパゴム部３２とを有する。ストッパゴム部３２は、延出部１５の下方に位置する下側部分がバウンドストッパゴム部分１６となり、延出部１５の外方に位置する外周側部分がサイドストッパゴム部分２１となり、隆起部分２６の上方に位置する上側部分がリバウンドストッパゴム部分２０となっている。荷重及び振動入力時等の応力集中を回避する観点から、垂直部２８とストッパゴム部との間にはリング状の溝部３３が形成され、傾斜部３０と内筒３との間にはリング状の厚肉部分３４が形成されている。

このような防振装置を例えばエンジンマウントとして用いる場合には、上下方向をエンジン自重の作用方向となるように配置し、内筒３を振動発生部としてのエンジン側に、外筒７を振動受部としての車体側にそれぞれ連結する。この装着により内筒３にはエンジンの重量に伴う荷重が負荷された状態となり、ゴム弾性体５が弾性変形して内筒３が下方に相対変位する。

この状態で、エンジンが始動されて、エンジン側から内筒３に対し上下方向の振動が入力されると、この振動は図示しないエンジン側のブラケットを介して内筒３に伝達され、そこからさらにゴム弾性体５に伝達される。このとき上側外筒９の上壁部１９の内面１９ａとゴム弾性体５の傾斜部３０の上端面３０ａが当接している場合は、ゴム弾性体５の垂直部２８と傾斜部３０との組み合わせにより振動が吸収される一方で、上側外筒９の上壁部１９の内面１９ａとゴム弾性体５の傾斜部３０の上端面３０ａとが離間している場合は、ゴム弾性体５の垂直部２８のみによって振動が吸収される。

そして、防振装置に過大な振幅の振動が入力されて、上方に内筒３が移動するようにゴム弾性体５が変形する場合には、リバウンドストッパゴム部分２０がリバウンドストッパ面１９ａに当接し、それ以上の内筒３の移動が規制される。一方、防振装置への過大な振幅の振動入力により、下方に内筒３が移動するようにゴム弾性体５が変形する場合には、バウンドストッパゴム部分１６がバウンドストッパ面１２ａに当接し、それ以上の内筒３の移動が規制される。また、急加速や急制動あるいは急なコーナリングの際等には、前後又は左右方向へ内筒３が移動するようにゴム弾性体５が変形する。この場合には、サイドストッパゴム部分２１がサイドストッパ面１４ａ、１８ａに当接してそれ以上の内筒３の移動が規制される。

この実施形態の防振装置にあっては、ゴム弾性体５の傾斜部３０が軸線方向（主振幅方向）に対して傾斜して形成されているため、従来の、ゴム弾性体５に傾斜方向成分が無い防振装置に比べて軸線直角方向のバネ定数を増大させることができるとともに、加速時等、上下方向にプリロード荷重が負荷されたときのバネ定数を低くすることができる。また、ゴム弾性体５の垂直部２８が、振動発生部からの荷重の作用方向に沿って形成されているため、すなわち、振動発生部からの荷重に対して主として圧縮変形するため、振動発生部からの荷重を支持する部分の全てが荷重入力方向に対して傾斜して形成されている場合に比べ、該荷重入力によるせん断変形量を低減してゴム弾性体のへたりを小さくすることができる。さらに、ゴム弾性体５の圧縮によりゴム弾性体５が上壁部１９の内面１９ａ及び下壁部２８の内面２８ａに対して非当接となる場合でも、ゴム弾性体５の傾斜部３０と外筒７との接触によって内筒３を常にセンタリングすることができる。さらに、加速及び制動時やコーナリング時等に内筒３に前後及び左右方向への荷重が入力された場合でも、ゴム弾性体５の垂直部２８によって内筒３の前後及び左右方向への倒れ込みを抑制してゴム弾性体への応力集中を回避することができるので、ゴム弾性体の耐久性を向上させることができる。

従って、この防振装置１によれば、強いストッパあたりによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつ良好な防振特性を得ることが可能となる。

ところで、内筒３にエンジンの重量に伴う荷重を加えた場合に、ゴム弾性体５の垂直部２８の圧縮変形によって、外筒７の上壁部１９の内面１９ａと傾斜部３０の上端面３０ａとの間に隙間が形成されるようにしても良く、内筒３及びゴム弾性体５を外筒７の内部に収納する際に、予めゴム弾性体５に予圧縮をかけた状態で収納し、この予圧縮の量を増大することで（特に予圧縮による反力がエンジンの重量に伴う標準荷重以上となるように予圧縮の量を増大することで）、エンジンの重量に伴う荷重がゴム弾性体５に加わったとしても、外筒７の上壁部１９の内面１９ａと傾斜部３０の上端面３０ａとの間に隙間を生じさせなくしても良い。ゴム弾性体５を外筒７に予圧縮した状態で収納すれば、さらに以下のような有利な効果を奏することができる。

一般に車両の駆動源を支持するために用いられる防振装置であるエンジンマウントには、主として、アイドル振動やエンジンシェイク、加速時振動等に対して良好な防振機能が発揮されることが要求されるが、これら各種の振動のうち、比較的小振幅の振動であるアイドル振動及びエンジンシェイクを低減するためには比較的高いバネ定数が要求され、比較的大振幅の振動である加速時振動を低減するためには比較的低いバネ定数が要求される。従って、ゴム弾性体５に所定量の予圧縮を予めかけることにより、アイドル時や一定速度での走行時では、外筒７の上壁部１９の内面１９ａと傾斜部３０の上端面３０ａとを当接させ垂直部２８と傾斜部３０との協働によりバネ定数を高く設定し、反対に加速・減速時では、外筒７の上壁部１９の内面１９ａと傾斜部３０の上端面３０ａとを離間させ、垂直部２８又は傾斜部３０の何れかのバネ定数をもって振動を吸収する構成とし、ばねを低く設定することができるので、プリロード荷重に応じた防振特性の調整が可能となり、良好な防振性能を得ることができる。

すなわち、定速走行時（プリロードがゼロ）であり、振動入力時に垂直部２８の下端面２８ａと底壁部１１の内面１１ａとの間及び傾斜部３０の上端面３０ａと上壁部１９の内面１９ａとの間に隙間が形成されず、垂直部２８と傾斜部３０とが共に協働して振動を吸収する場合は、図６の荷重−たわみ線図の領域Ａ１のようにバネ定数が比較的高く設定され、一方、加速・減速時（プリロード在り）であり、振動入力時に垂直部２８の下端面２８ａと底壁部１１の内面１１ａとの間及び傾斜部３０の上端面３０ａと上壁部１９の内面１９ａとの間に隙間が形成され、垂直部２８と傾斜部３０が交互に振動を吸収する場合は、同図の荷重−たわみ線図の領域Ａ２のようにバネ定数が比較的低く設定される。さらに、過大な荷重が入力され、バウンドストッパゴム部分１６及びリバンドストッパゴム部分２０がバウンドストッパ面１２ａ及びリバウンドストッパ面１９ａに当接する領域Ａ３では、領域Ａ１及びＡ２よりもさらにバネ定数が高く設定されることとなる。従って、ゴム弾性体５の予圧縮量を適宜調整することにより入力荷重の大きさに応じて所期の防振特性を得ることができる。これは特に、アイドル振動等が発生せず図６のＡ１領域にてバネ定数をより高く設定可能であり、かつ加速時振動等に対応するＡ２領域にて低いバネ定数が要求される電気自動車用エンジンマウントとして用いる場合に有利である。

また、この実施形態の防振装置によれば、内筒３に軸線直角方向に拡がりつつ下方に延出する延出部１５が形成されるため、ゴムボリュームの増大によるさらなるバネ定数の低減と耐久性の向上を容易に図ることが可能となる。しかも、ストッパゴム部をゴム弾性体５と一体に加硫成形可能となり製造コストの大幅な低減が可能となるとともに、このようにストッパゴム部を設けることで、図６の荷重−たわみ線図の領域Ａ３に示すような高いバネ定数を得ることが可能となる。

さらに、この発明においては、ゴム弾性体５を自己潤滑性ゴムで構成することが好ましく、このようにすれば、ゴム弾性体５と外筒７との間の摩擦が原因で生じる異音や振動、破損を防止することができるので、さらなる耐久性の向上を図ることができる。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、上記実施形態に係る防振装置では、内筒３をエンジン側、外筒７を車体側に連結するものとして説明したが、これとは逆に内筒３を車体側に、外筒７をエンジン側に連結しても良い。また、防振装置の配置方向を図示例のものと上下逆さとしても良い。このようにした場合、ゴム弾性体５の垂直部２８によって振動発生部の荷重を支持（吊下げ支持も含む）するよう配置することが必要である。さらに、上記実施形態にて、外筒７に対するゴム弾性体５の傾斜部３０の傾斜方向及び傾斜角度や各種ストッパ部の相対位置及び方向を特定したが、これらは前記実施形態に限定されるものではなく、車両への設置位置及び特性等に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。

この発明により、強いストッパあたりによるショック感やゴム弾性体のへたりの問題を解消しつつ良好な防振特性を得ることが可能となった。

この発明に従う一実施形態の防振装置を示す斜視図である。 図１の防振装置の分解斜視図である。 図１の防振装置の平面図である。 図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図１の防振装置の特性を示した荷重−たわみ線図である。

符号の説明

１ 防振装置
３ 内筒
５ ゴム弾性体
７ 外筒
８ 下側外筒
９ 上側外筒
１１ 底壁部
１２ 底上げ部
１４ 下側円筒部
１５ 延出部
１８ 上側円筒部
１９ 上壁部
２２ 開口
２３ かしめ部
２４ 連結部
２５ 位置決め突起
２６ 隆起部分
２８ 垂直部
３０ 傾斜部

Claims (5)

1. 振動発生部及び振動受部の一方に連結され得る内筒と、この内筒に一体形成されたゴム弾性体と、互いに対向して配置された第１及び第２の壁部とこれら第１及び第２の壁部間に跨って延びる側壁部とを有し、前記内筒の一部が外部に露出するように、前記内筒及び前記ゴム弾性体を収納する外筒であって、前記振動発生部及び前記振動受部の他方に連結され得る外筒と、を備える防振装置において、
   前記ゴム弾性体は、前記内筒から第２の壁部に向けて、前記第１及び第２の壁部に対して直角な方向である軸線方向に沿って延びて先端面が該第２の側壁の内面に当接する柱状の垂直部と、
   前記内筒から前記第１の壁部側に向けて、前記軸線方向に直角な軸線直角方向に拡がりつつ延出して先端面が該第１の壁部の内面及び前記側壁部の内面の双方にそれぞれ当接する傾斜部と、を有し、
   前記垂直部の先端面は前記第２の壁部の内面に対して非接着であるとともに、前記傾斜部の先端面は前記第１の壁部の内面及び前記側壁部の内面の双方に対してそれぞれ非接着であることを特徴とする防振装置。
2. 前記ゴム弾性体は、前記内筒に加硫接着されている、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記ゴム弾性体が、前記外筒に予圧縮された状態で収納されている、請求項１又は２に記載の防振装置。
4. 前記内筒は、前記第２の壁部側に向けて、前記軸線直角方向に拡がりつつ延びる延出部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の防振装置。
5. 前記ゴム弾性体が、自己潤滑性ゴムである、請求項１〜４の何れか一項に記載の防振装置。

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