JP2010180936A

JP2010180936A - 防振装置用の積層構造体

Info

Publication number: JP2010180936A
Application number: JP2009024140A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Sato; 宣明佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】防振装置への剪断外力の入力に対し、剛性フランジに接合させた弾性層および、その弾性層に剛性板を介して隣接する弾性層への局部的な歪の集中を有効に防止するとともに、防振装置への伸縮方向の外力の入力に対し、それぞれの弾性層の歪を十分均等なものとして、防振装置、より直接的には積層構造体の耐久性を大きく向上させた防振装置用の積層構造体を提供する。
【解決手段】八枚の剛性板３のそれぞれと、九層の弾性層４のそれぞれとを交互に接合させてなるものであり、最上層および最下層のそれぞれの弾性層４の平面外輪郭寸法を最大とする一方で、中央部に位置する弾性層４の平面外輪郭寸法を最小とし、最上層および最下層のそれぞれの弾性層４の厚みを最も厚く、中央部に位置する弾性層４の厚みを最も薄くしてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数枚の剛性板のそれぞれと、複数の弾性層、たとえばゴム層とのそれぞれを交互に接合させてなる防振装置用の積層構造体に関し、最上層および最下層のそれぞれの弾性層を、上下のそれぞれの剛性フランジに接合させることで使用に供されるものであり、とくには、それぞれの弾性層の剪断変形に際する、最上層および最下層の弾性層への、局部的な歪の集中を防止するとともに、伸縮変形に際するそれぞれの弾性層の歪（この歪は、（伸縮変形量／弾性層厚み）で表わすことができる）の均等化を図る技術を提案するものである。

複数枚の剛性板のそれぞれと、複数の弾性層のそれぞれとを、加硫接着、接着剤接着等によって交互に接合させてなる積層構造体の、最上層および最下層のそれぞれの弾性層を、上下のそれぞれの剛性フランジに接合させてなる防振装置にあって、たとえば、弾性層の平面直径が、図３（ａ）に示すように、全ての弾性層において同一としたときは、その防振装置が、図３（ｂ）に模式的に例示するような剪断変形を受けた場合、とくに、上下の剛性フランジＦｕ，Ｆｄに接合されたそれぞれの弾性層、たとえばゴム層Ｇｕ，Ｇｄの、変形の前方側のフランジ接合域Ａ，Ｂに、ゴム層の変形挙動としては曲げ変形となる、引張方向の局部的な歪の集中が生じることになり、このような歪の集中がゴム層Ｇｕ，Ｇｄの早期の破損をもたらすことになるため、特許文献１には、弾性層のこのような局部歪の発生を効果的に防止するべく、複数枚の、剛性を有する硬質板と、粘弾性的性質を有する軟質板とを交互に積層してなる積層構造体の上下面で、それぞれの軟質板にフランジを設けてなる防振装置において、積層構造体の少なくともフランジと接する部分が、フランジに向けて次第に横断面積が大きくなるように、その外表面が内側に縦断面円弧状ないし円弧類似形状に反った湾曲面とされており、かつ、この、次第に横断面積が大きくなる部分では、フランジに近い硬質板ほど大径としてなる防振装置が提案されている。

特開昭６４−２９５３９号公報

特許文献１に開示されているように、上下のそれぞれのフランジに向けて軟質板の横断面積を次第に大きくした場合は、防振装置への剪断方向の入力に対し、軟質板の体積が大きくなるフランジ近傍部分のものでは、他の部分の軟質板に比して、ばね定数が大きくなって変形が小さくなることから、それぞれのフランジに隣接して位置する軟質板への局部的な歪の集中は有効に防止し得るものの、フランジに隣接する軟質板の横断面積（径）だけを大きくすると、横断面積を大きくしたその軟質板に硬質板を介して隣接して位置することになる他の軟質板に、局部的な歪の集中が生じることになるという問題があった。
しかも、特許文献１に開示された提案技術では、伸縮変形時の歪が、径の小さい軟質板に集中することになるため、伸縮変形に対する耐久性の低さが否めないという問題もあった。

この発明は、提案技術が抱えるこのような問題点を有利に解決するものであり、それの目的とするところは、防振装置への剪断外力の入力に対し、剛性フランジに接合させた弾性層および、その弾性層に剛性板を介して隣接する弾性層への局部的な歪の集中を有効に防止するとともに、防振装置への伸縮方向の外力の入力に対し、それぞれの弾性層の歪を十分均等なものとして、防振装置、より直接的には積層構造体の耐久性を大きく向上させた防振装置用の積層構造体を提供するにある。

この発明の、防振装置用の積層構造体は、複数枚の剛性板のそれぞれと、複数の弾性層のそれぞれを交互に積層させてなるものであって、最上層および最下層のそれぞれの弾性層の平面外輪郭寸法を最大とする一方で、中央部に位置する弾性層の平面外輪郭寸法を最小とし、最上層および最下層のそれぞれの弾性層の厚みを最も厚く、中央部に位置する弾性層の厚みを最も薄くしてなるものである。

ここで、「中央部に位置する弾性層」は、弾性層の接合層数との関連において、一層のみの場合の他、二層となる場合もある。
なおここでは、平面外輪郭寸法および厚みの、最大と最小との間の中間寸法は、所要に応じて適宜に選択することができる。

このような積層構造体において好ましくは、弾性層の平面輪郭形状を円形もしくは楕円形とする。

また好ましくは、弾性層の平面外輪郭寸法を、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて、漸次変化させる。
このことは、弾性層の厚みについてもほぼ同様であり、その厚みは、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて、漸次変化させることが好ましい。

そしてまた好ましくは、複数枚の剛性板の平面外輪郭寸法および厚みのそれぞれを、全てにわたって同一とする。

この発明の積層構造体では、弾性層の平面外輪郭寸法を、最上層および最下層で最大とし、中央部に位置するもので最小とすることにより、それをフランジを具える防振装置として用いた場合の剪断力の入力に対しては、最大外輪郭寸法を有し、剪断ばね定数（力（N）／変位（mm））の大きい最上層および最下層では剪断変形量が相対的に少なく、最小輪郭寸法を有する中央部弾性層等で剪断変形量が相対的に多くなるので、最上層および最下層の弾性層、ならびに、それらの弾性層に剛性板を介して隣接する弾性層への局部的な歪の集中を、小寸法弾性層の大きな剪断変形の下で有効に防止して、それらの弾性層への破損の発生を長期的に亘って有効に防止することができる。

ところでこの場合、弾性層の厚みを均一としたときは、伸縮方向の入力に対し、最小輪郭寸法を有する中央弾性層に歪が集中する不利がある。

そこでこの積層構造体では、弾性層の厚みを最上層および最下層のそれぞれで最も厚く、中央部に位置するもので最も薄くして、伸縮方向の入力に対して、厚みの厚い最上層および最下層等に相対的に大きな変形を行わせる一方で、最も薄い中央部弾性層の歪を相対的に小さくして、この伸縮方向入力による、全ての弾性層の歪を均等化させることで、防振装置の伸縮変形に対してもまた、弾性層にすぐれた耐久性を発揮させることができる。
なおこの場合にあっても、防振装置の剪断方向の変形に際する、それぞれの弾性層の変形挙動は、上述したところとほとんど変化がない。

このような積層構造体において、弾性体の平面外輪郭形状を円形としたときは、積層構造体、ひいては、防振装置の剪断変形に際し、いずれの方向の変形も同等に行わせることができ、弾性体の平面外輪郭形状を楕円形としたときは、防振装置に、剪断ばね定数および、剪断変形量を所要に応じて変化させた適宜の異方性を付与することができる。

かくして、この積層構造体によれば、防振装置への剪断外力の入力に対し、中央部弾性層等の大きな剪断変形の下で、最上層および最下層のそれぞれの弾性層ならびに、それらに隣接する弾性層への局部的な歪集中を有効に防止することができ、また、伸縮方向の入力に対しては、最上層および最下層のそれぞれの弾性層等の大きな変形の下で、中央部弾性層への歪の集中を有効に防止することができる。

ところで、弾性層の平面外輪郭寸法を、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて、ステップ状の変化をも含めて漸次変化させた場合は、防振装置の剪断変形に当り、中央部弾性層のみならず、それの近傍部分の小寸法弾性層をも相対的に大きく剪断変形させることができるので、中央部弾性層等の耐久性の低下を有効に防止することができる。

そしてまた、弾性層の厚みを、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて漸次変化させたときは、防振装置の圧縮変形に際し、最上層および最下層の弾性層のみならず、それらの近傍部分の、中央部弾強層に比して相対厚みの厚い弾性層をも相対的に大きく伸縮変形させることができるので、このことによってもまた、中央部弾性層の変形量を、最上層および最下層の弾性層の変形量負担を過剰にすることなく相対的に低減させて、その中央部弾性層等の耐久性の低下を有効に防止することができる。

なおここで、複数枚の剛性板の平面外輪郭寸法および厚みのそれぞれを全てにわたって同一とするときは、剛性板の配設位置等に応じて、輪郭寸法、厚み等を変更する場合に比し、剛性板の選択違いのおそれを取り除くことができ、加えてここで、剛性板の輪郭寸法を、いずれの弾性層のそれより大きく設定したときは、積層構造体ないしは防振装置を射出成形等によって型成形する場合の、各剛性板の、型内への位置決め配置を簡易なものとすることができる。

この発明の実施の形態を示す防振装置の正面図である。この発明の実施例を、中央部弾性層の歪に対する、最上層および最下層弾性層の歪の比率で示すグラフである。従来技術における積層構造体の剪断変形例を示す略線正面図である。

図１はこの発明の実施形態を、上下面に剛性フランジを接合させた防振装置として示す正面図であり、図中１は、この発明に係る積層構造体を、２は、積層構造体１の上下面のそれぞれに、加硫接着その他によって接合させたそれぞれの剛性フランジを示す。

また３は、複数枚、図では八枚の剛性板を示し、これらの剛性板３はいずれも、同一の平面外輪郭寸法、たとえば直径と、同一の厚みとを有する。
ここでは、これらの各剛性板３間、ならびに、最上位および最下位のそれぞれの剛性板３の表面に、弾性層、たとえばゴム層４を加硫接着等によって相互に同心に接合させて積層構造体１を構成する。
なお、防振装置を構成するためのそれぞれの剛性フランジ２は、積層構造体１のこのような構成と同時に、または事後的に、最上層および最下層のそれぞれのゴム層４に、適宜の手段をもって接合させることができる。

ところで、ここにおける積層構造体１は、中央部に貫通穴を有するもの、もしくは有しないものとすることができ、前者の場合はその貫通穴内に、剪断方向の振動エネルギの吸収に寄与する柱状部材を収納配置することができる。

ここで、図示の積層構造体１は、最上層および最下層のそれぞれのゴム層４の平面輪郭寸法、これもたとえば直径を、剛性板３の直径よりは小さいも、いずれのゴム層４の直径よりも大きい最大直径とするとともに、総計九層のゴム層４の、中央部に位置するゴム層４を、いずれのゴム層よりも小さい最小直径を有するものとしてなり、また、それぞれのゴム層４の直径を、最上層および最下層のゴム層４から中央部に位置するゴム層に向けて漸次変化させてなる。

なお、ゴム層直径のこのような漸次の変化は、図示のように、一層毎にゴム層直径を変化させることによって実現できる他、複数層のゴム層４をともに一定の直径としてステップ状に変化させることによって実現することもできる。
また、ゴム層４の配設層数との関連において、中央部に位置する弾性層、たとえばゴム層４が二層存在することになるときは、それらのそれぞれの層の平面輪郭寸法、たとえば直径をともに最小のものとする。

またここでは、これらのことに加えて、最上層および最下層の弾性層としてのゴム層４の厚みを最も厚くするとともに、中央部に位置するゴム層４の厚みを最も薄くし、好ましくは、それぞれのゴム層４の厚みを、最大厚みと最小厚みのそれぞれのゴム層４間で漸次変化させる。
この場合の漸次の変化は、ゴム層厚みを、ゴム層４の一層毎に変化させる場合の他、複数層を単位として段階的に変化させる場合をも含むものとし、また、前述したように、ゴム層の配設層数との関連において、中央部に位置するゴム層４が二層存在するときは、それらの二層のゴム層４の厚みをともに最小のものとする。

このような積層構造体１によれば、それの上下両面に剛性フランジ２を接合させてなる防振装置５に剪断方向の入力があったときは、小径側のゴム層４が大きく剪断変形する一方、径が大きく、剪断ばね定数の大きい最上層および最下層のそれぞれのゴム層４の剪断変形量は、従来技術に比してはるかに小さくなって、それらのゴム増４には、局部的な歪の集中が発生しないので、それらのゴム層４の早期の破損を有効に防止することができる。

また、この防振装置５が伸縮方向の外力を受けたときは、ゴム層厚みの最も厚い、最上層および最下層ゴム層４等がとくに大きく変形し、それらのゴム層４等の歪は大きくなるも、中央部のゴム層４の歪は相対的に小さくなるので、伸縮方向の外力ないしは変形に対し、外径が最小となる中央部ゴム層４にすぐれた耐久性を付与することができる。

なおここで、それぞれの弾性層、たとえばゴム層４の平面輪郭形状を上述したような円形としたときは、装置の剪断変形に等方性を付与することができるも、その平面輪郭形状を、短径および長径を所要に応じて選択した楕円形状としたときは、装置の剪断変形に、所期した通りの異方性を付与することができる。

そしてさらに、図示の積層構造体１のように、ゴム層４の直径を、中央部ゴム層４に向けて漸次減少させ、また、ゴム層４の厚みを、中央部ゴム層４に向けて漸次減少させたときは、それぞれ、最小径の中央部ゴム層４の大きな剪断変形を有利に抑制することができ、そして、ゴム層厚みの最小の中央部ゴム層４の、大きな伸縮歪を有利に低減させて、全てのゴム層４に伸縮歪をほぼ均等に分散させることができる。

図１に示すような九層のゴム層と、八枚の剛性板、たとえば金属板とを具える積層構造体の、ゴム層の厚みだけを、最上下層で最も厚くなるように漸次変化させた（ゴム層直径
４０ｍｍ一定）比較例構造１と、ゴム層の直径を、最上下層で大径となるように漸次変化させた（ゴム層厚み４ｍｍ一定）比較例構造体２とのそれぞれにつき、中央部ゴム層の外径もしくは厚みに対する、最上下層ゴム層の外径、もしくは厚みの百分率をパラメータとして、防振装置の、剪断変形および伸縮変形のそれぞれにつき、中央部ゴム層の歪に対する、最上下層ゴム層の歪の百分率を求めところ、図２（ａ），（ｂ）に示す結果を得た。
ここで、各剛性板としての金属板は、５０φの直径と、１．６ｍｍの厚みを、また、それぞれの剛性フランジとしての金属板は、７０φの直径と、３．６ｍｍの厚みを有するものとした。

なお、ゴム層の直径を、最上下層で大径となるように、比較例構造体２と同様に漸次変化させるとともに、ゴム層の厚みを、最上下層で最も厚くなるように、比較例構造体１と同様に漸次変化させた実施例構造体の、中央部のゴム層歪に対する最上下層のゴム層歪の百分率は、中央部のゴム層直径に対する、最上下層のゴム層直径の百分率、および、中央部のゴム層厚みに対する最上下層のゴム層厚みの百分率をパラメータとする、図２（ｃ）に示すような結果を得た。

ゴム層の厚みだけを、最上下層で最も厚くなるように変化させた比較例構造体１の歪変化率を示す図２（ａ）によれば、最上下層ゴム層の、剪断変形に伴う歪変化率は、厚み変化率の大小にかかわらず、中央部ゴム層のそれと同一となるも、最上下層ゴム層の、伸縮変形に伴う歪変化率は、厚み変化率の増加につれて大きくなり、また、ゴム層の直径を、最上下層で最大となるように変化させた比較例構造体２の歪変化率を示す図２（ｂ）によれば、最上下層ゴム層の、剪断変形に伴う歪変化率は、直径変化率の増加につれて次第に低下することになり、また、最上下層ゴム層の、伸縮変形に伴う歪変化率は、直径変化率の増加につれて、剪断変形に伴う歪変化率よりも一層小さくなるのに対し、
実施例構造体の歪変化率は、図２（ｃ）に示すように、剪断変形については、パラメータの数値の増加につれて次第に低下することになるも、伸縮変形の歪変化率は、パラメータの数値が増加してもほぼ１００％の近傍にとどまることになる。

従って、実施例構造体によれば、ゴム層の径と厚みの双方を変化させることで、伸縮変形時の歪を各ゴム層でほぼ均一に、そして、剪断変形時の最上下層の歪を有効に低減させることができ、理想とする変形態様、すなわち、伸縮変形に対する歪を、各ゴム層で一定（縦軸の１００％位置）とし、剪断変形に対する歪を、最上下層で小さくする変形態様に十分に近づけることができる。

１積層構造体
２剛性フランジ
３剛性板
４ゴム層
５防振装置

Claims

複数枚の剛性板のそれぞれと、複数の弾性層のそれぞれとを交互に接合させてなる防振装置用の積層構造体であって、
最上層および最下層のそれぞれの弾性層の平面外輪郭寸法を最大とする一方で、中央部に位置する弾性層の平面外輪郭寸法を最小とし、最上層および最下層のそれぞれの弾性層の厚みを最も厚く、中央部に位置する弾性層の厚みを最も薄くしてなる防振装置用の積層構造体。
弾性層の平面外輪郭形状を円形もしくは楕円形としてなる請求項１に記載の防振装置用の積層構造体。
弾性層の平面外輪郭寸法を、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて漸次変化させてなる請求項１もしくは２に記載の防振装置用の積層構造体。
弾性層の厚みを、最上層および最下層の弾性層から、中央部に位置する弾性層に向けて漸次変化させてなる請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置用の積層構造体。
複数枚の剛性板の平面外輪郭寸法および厚みのそれぞれを全てにわたって同一としてなる請求項１〜４のいずれかに記載の防振装置用の積層構造体。