JP2010091042A - 防振装置 - Google Patents

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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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