JP2010255785A - 防振装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】変位量が比較的小さいときにはストッパの作動下においても良好な振動吸収性能を維持でき、変位量が大きいときには確実かつ迅速に変位を規制できる防振装置を提供する。
【解決手段】この防振装置10は、振動受部に連結される第1の本体部材16と、振動発生部に連結される連結部材12と、連結部材に連結固定される第2の本体部材20と、第1の本体部材16と第2の本体部材20とを弾性的に連係する弾性部材25と、第1の本体部材16の内周面との間に所定の隙間を形成して配置されるとともに振動発生部に連結されるコア部材32と、を備え、第1の本体部材16の内周面に、コア部材32の外周に向けて突出しその突出長さが所定の隙間よりも小さい弾性突起35を設け、コア部材32の外周面に、第1の本体部材16の内周面に向けて突出しその突出長さが弾性突起の突出長さよりも小さい剛性突起38を設けたものである。
【選択図】図3

Description

この発明は、エンジン等の振動発生部からの振動を吸収して車体等の振動受部への振動伝達を防止する防振装置に関するものであり、例えば一般産業機械又は自動車におけるエンジンマウント等として用いられるものである。
従来から、自動車等の車両には、エンジンと車体(フレーム)との間にエンジンマウントとして防振装置が配置されている。このようなエンジンマウントとして適用される防振装置の一例としては、特許文献1に示されている吊り下げ式のものが知られている。この特許文献1に示された防振装置は、振動受部に連結される本体プレートとその上側に配置された本体ケーシングとがゴム弾性体によって連結されるとともに、連結ロッドが本体プレートの内周側を貫通しており、連結ロッドには本体プレートとの当接によりストッパを構成する肉厚円筒状のストッパゴムが設けられている。この防振装置では、車両前後方向及び左右方向に沿った荷重入力時にストッパゴムが本体プレートの内周面に当接して弾性変形することにより、連結部材の軸直角方向に沿った過大な変位が制限される。
また、特許文献2に記載されたエンジンマウントは、外筒を有し振動受部に連結されるロアプレートと、内筒を有し振動発生部に連結されるアッパプレートとの間に防振ゴムが充填されるとともに、アッパプレートのロアプレートに対する前後左右方向の移動を規制する金属製のストッパが設けられている。このエンジンマウントでは、エンジンの過剰な揺動が金属製のストッパによって制限される。
特開2007−321964号公報 特開昭59−19741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、単一のストッパゴムが弾性部材から形成されていることから、加速時などの大荷重入力により連結部材(エンジン側部材)が本体プレート(車体側部材)に対し前後左右方向に大変位した場合、その大変位を常時ストッパゴムのみの圧縮変形で受け止めなければならず、ストッパゴムの弾性変形により連結部材の変位が確実に規制されるまでにタイムラグが生じる。
また、特許文献2に開示されたエンジンマウントでは、ストッパの作動範囲においては、アッパプレートのロアプレートに対する変位の大小に拘らず、常に単一の金属製のストッパがストッパ面に接触するので、変位初期のばねの急上昇により振動吸収性能が大幅に低下するばかりでなく、ストッパによる変位規制時の衝撃が振動や騒音の原因となる。
それゆえこの発明では、変位量が比較的小さいときには第1のストッパの作動により良好な振動吸収性能を維持できる一方、変位量が大きいときは第2のストッパによって確実かつ迅速な変位規制に資することができる防振装置を提供することを目的とする。
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の防振装置は、振動発生部と振動受部とを連係し、振動発生部から振動受部に伝達される振動を減衰及び吸収する防振装置において、環状をなし、前記振動受部に連結される第1の本体部材と、前記第1の本体部材の内周側を貫通するとともに、該第1の本体部材から外側へ突出した基端側が前記振動発生部に連結されるロッド状の連結部材と、前記連結部材における前記第1の本体部材から外側へ突出した先端部に連結固定される第2の本体部材と、前記連結部材の外周側であって前記第1の本体部材と前記第2の本体部材との間に配置され、前記第1の本体部材と前記第2の本体部材とを弾性的に連係する略筒状の弾性部材と、前記連結部材の外周面と前記第1の本体部材の内周面との間に、前記第1の本体部材の内周面との間に所定の隙間を形成して配置されるとともに前記振動発生部に連結される柱状のコア部材と、を備え、前記第1の本体部材の内周面に、前記コア部材の外周に向けて突出しその突出長さが前記所定の隙間よりも小さい少なくとも1つの弾性突起を設け、前記コア部材の外周面に、前記第1の本体部材の内周面に向けて突出しその突出長さが前記弾性突起の突出長さよりも小さい少なくとも1つの剛性突起を該弾性突起に隣接して設けたことを特徴とするものである。
なおここで「弾性突起」とは、弾性材料で形成された突起であり、弾性材料とは、外力によって生じた歪みを元に戻そうとする力を生じる材料のことであり、荷重入力によって防振装置の連結部材が変位した際にそれから受ける外力に対して反発力を発生する材料である。典型的にはゴムである。また「剛性突起」とは、剛性材料で形成された突起であり、剛性材料とは、ゴムなどの弾性材料に比べて剛性の高い材料であって、荷重入力によって防振装置の連結部材が変位してもそれからの外力では変形が起きない程度の剛性を有する材料である。典型的には金属材料であるが、合成樹脂やセラミック等を用いても良い。
かかる防振装置にあっては、連結部材の軸方向に直交する方向(以下、「軸直交方向」という。)に沿った荷重が連結部材を介して防振装置に入力すると、弾性部材に弾性変形が生じるとともに、ロッド状の連結部材が揺動しつつ荷重の入力方向に沿って変位する。
このとき、入力荷重が小さく連結部材の軸直交方向に沿った変位量が、コア部材の外周面と第1の本体部材の内周面に形成された弾性突起との隙間よりも小さい場合には、連結部材の軸直交方向に沿った変位がかかる弾性突起により制限されることなく、荷重入力に伴って生じる連結部材の変位が弾性部材の弾性変形により徐々に減衰、吸収される。
また、これよりも入力荷重が大きく連結部材の軸直交方向に沿った変位量が、コア部材の外周面と第1の本体部材の内周面に形成された弾性突起との隙間よりも僅か大きい場合には、弾性突起がコア部材の外周面に当接して弾性変形することにより、ばねが急上昇することなく連結部材の軸直交方向に沿った変位が制限される。
さらに、加速時や減速時等入力荷重が過度に大きく連結部材の軸直交方向に沿った変位量が、コア部材の外周面に形成された剛性突起と第1の本体部材の内周面との隙間よりも大きい場合には、剛性突起が第1の本体部材の内周面に当接することにより、連結部材の軸直交方向に沿った変位が制限される。
なお、弾性突起も剛性突起も配設されていない領域においては、コア部材の外周面を第1の本体部材の内周面に当接させることでコア部材そのものをストッパとして機能させることができる。つまり、突起の突出方向と異なる方向に荷重が入力された場合であって連結部材の当該方向への変位量がコア部材の外周面と第1の本体部材の内周面との隙間(所定の隙間)よりも大きい場合には、コア部材の外周面が第1の本体部材の内周面に当接することにより、連結部材の当該方向に沿った変位が制限される。
したがってこの発明の防振装置によれば、連結部材の過大な変位を規制する手段として、当たりの柔らかいストッパ特性の得られる弾性突起と、この弾性突起よりも剛性の大きい剛性突起とを設けるとともに、剛性突起の突出長さを弾性突起のそれに対して短く形成したことから、両突起(ストッパ)による連結部材の変位規制のタイミングを相互にずらすことができ、つまり、変位初期には第1のストッパである低いばねを有する弾性突起の作動により良好な振動吸収性能を維持できる一方、連結部材の変位量が大きいときには第2のストッパである剛性突起を作動させて確実かつ迅速な変位規制を行うことができる。また、従来のようにストッパをゴムのみで構成した場合と比べて弾性突起に対する応力負担を軽減することができるので、耐久性を向上させることができる。
なお、この発明の防振装置にあっては、弾性突起の突出長さとこれに隣接する剛性突起の突出長さとの和を上記所定の隙間よりも大きくすることが好ましい。
また、この発明の防振装置にあっては、弾性突起を第2の本体部材の周方向に沿って2以上設け、これらの弾性突起間に剛性突起を隣接して配置することが好ましい。
さらに、この発明の防振装置にあっては、剛性突起をコア部材の周方向に沿って2以上設け、これらの剛性突起間に弾性突起を隣接して配置することが好ましい。
さらに、この発明の防振装置にあっては、弾性部材と一体的に形成され、第2の本体部材の内周面における少なくとも剛体の突起に対向する領域を被覆する弾性被覆部を設けることが好ましい。
しかも、この発明の防振装置にあっては、剛性突起をコア部材と一体的に形成することが好ましい。
この発明によれば、変位量が比較的小さいときには第1のストッパである弾性突起の作動により良好な振動吸収性能を維持できる一方、変位量が大きいときは第2のストッパである剛性突起によって確実かつ迅速な変位規制に資することのできる防振装置を提供することができる。
この発明の実施形態に係る防振装置をエンジンブラケットに装着した状態で示した斜視図である。 図1の防振装置を連結ロッドの軸線方向に沿った断面で示した縦断面図である。 図2中のA―A線に沿った横断面図である。
以下、この発明の実施形態に係る防振装置について図面を参照して詳細に説明する。ここに図1は、この発明の実施形態に係る防振装置をエンジンブラケットに装着した状態で示した斜視図である。また図2は、図1の防振装置を連結ロッドの軸線方向に沿った断面で示した縦断面図であり、図3は、図2中のA―A線に沿った横断面図である。なお図3においては、図面の上下方向を車両の前後方向とし、左右方向を車両の左右方向とする。
この防振装置10は、自動車等の車両における振動発生部であるエンジンを含むパワーユニットを振動受部である車両へ支持するマウント装置として適用されるものである。具体的には、図1に示すように、防振装置10は、車体フレーム(図示省略)とエンジンブラケットBを弾性的に連結するとともにパワーユニット側の荷重を車体フレームに対して吊り下げ支持するものである。
図2に示すように、防振装置10には、その中心部に軸方向Sに延在する円形断面を有するロッド状の連結ロッド12が設けられており、連結ロッド12にはネジ軸13が形成されている。連結ロッド12のネジ軸13の基端部13aはパワーユニット側のエンジンブラケットBに設けられたネジ穴15に連結固定される。
防振装置10は、連結ロッド12を囲むように同心に配置された略環状のロア金具16を有する。ロア金具16には、その内周側に軸方向Sへ延びる筒状のコア受部17が一体的に形成されるとともに、その外周側には車両フレームとの連結に供するフランジ部18が一体的に形成されている。ロア金具16のフランジ部18には、軸方向Sへ貫通する連結孔19が複数(ここでは2つ)穿設されている。防振装置10では、ロア金具16の外周側のフランジ部18が車両における車体フレーム上に載置されるとともに、複数の連結孔19をそれぞれ挿通したボルト等の締結具(図示省略)によりロア金具16が車体上に連結固定される。
ロア金具16の上側には第2の本体部材としての略皿状のアッパ金具20が同心配置されている。このアッパ金具20には、その中心部に円形の貫通孔21が穿設されており、この貫通孔21内にはネジ軸13が挿通している。またアッパ金具20には、挿通孔21の外周側に上方へ向って傾斜したテーパ部22が形成されるとともに、外周端部に上方へ屈曲された屈曲部23が形成されている。
アッパ金具20とロア金具16との間には略筒状に形成された弾性部材としてのゴム弾性体25が配置されている。ゴム弾性体25は、その上端部がアッパ金具20に加硫接着されるとともに下端部がロア金具16に加硫接着されている。これにより、ゴム弾性体25はアッパ金具20とロア金具16とを弾性的に連係している。また、ゴム弾性体25には、ロア金具16のコア受部17の内周面及び外周面を被覆する被覆部26が一体的に形成されている。
防振装置10には、連結ロッド12のネジ軸13の先端部13bに捻じ込まれる一組の固定ナット28、29が設けられる。これにより、一組の固定ナット28、29間にアッパ金具20の内周端部が狭持固定され、軸方向Sへの移動が拘束されるとともに、これら固定ナット28、29の締結位置を軸方向Sに変位させることにより、アッパ金具20ひいてはゴム弾性体25及びロア金具16の軸方向位置(高さ)を調整して、コア受部17の下端部とエンジンブラケットBの上端面との間に適宜に隙間を形成することができる。
連結ロッド12の外周側と筒状のゴム弾性体25及びロア金具16の内周側との間には空洞空間30が形成され、この空洞空間30には略柱状のコア部材32が配置されている。ここでは、コア部材32はパワーユニット側のエンジンブラケットBと一体的に形成されており、その中央部にはエンジンブラケットBのネジ穴15へと続く、連結ロッド12を挿通するための挿通孔33が形成されている。コア部材32の外周面とコア受部17の被覆部26の内周面との間には所定の隙間が形成されている。
図3に示すように、連結ロッド12の外周に配置されたコア部材32はその断面形状が略正方形に形成され、コア部材32を囲むコア受部17はその断面形状が略長方形に形成されている。また、コア部材32の外形寸法がコア受部17を被覆した被覆部26の内法寸法よりも若干小さくなっている。これにより、被覆部26の内周面とコア部材32の外周面との間には、所定寸法の隙間GF、GB、GL、GRが形成される。
コア受部17の平面状に形成された前側面17及び後側面17の各被覆部26にはそれぞれ、コア部材32へ向けて突出する一組の弾性突起35、35、36、36が一体的に形成されている。一方、コア部材32の平面状に形成された前側面34及び後側面34にはそれぞれ、コア受部17へ向けて突出する剛性突起38、39がコア部材32と一体的に形成されている。各剛性突起38、39はそれに隣接する弾性突起35、35、36、36間に配置されている。コア受部17の前側面17及び後側面17の被覆部26に形成された弾性突起35、35、36、36の突出長さhFL、hFR、hBL、hBRは、コア受部17の前側面17及び後側面17の各被覆部26とコア部材32の34及び後側面34との隙間距離GF、GBよりも若干小さい(GF>hFL、GF>hFR、GB>hBL、GB>hBR)。また、コア部材32の前側面34及び後側面34に形成された各剛性突起38、39の突出長さHF、HBは、コア受部17の前側面17及び後側面17の各被覆部26に形成された弾性突起35、35、36、36の突出長さhFL、hFR、hBL、hBRよりも小さい(hFL>HF、hFR>HF、hBL>HB、hBR>HB)。これにより、前後方向(図3の上下方向)において作動タイミング及びストッパ性能の異なる2段階のストッパが形成される。
剛性突起38、39とその各側方に隣接する弾性突起35、35、36、36との左右方向(図3では左右方向)における隙間距離gL1、gL2、gR1、gR2は、コア受部17の各側面17、17の被覆部26とコア部材32の各側面34、34との隙間距離GL、GRよりも小さく(GL>gL1、GL>gL2、GR>gR1、GR>gR2)、かつ、剛性突起38、39の突出長さHF、HBとこれに隣接する弾性突起35、35、36、36の突出長さhFL、hFR、hBL、hBRとの和(hFL+HF、hFR+HF、hBL+HB、hBR+HB)は、その突出方向におけるコア部材32の外周面34、34とコア受部17の被覆部26との隙間距離GF、GBよりも大きい((hF1+HF)>GF、(hF2+HF)>GF、(hB1+HB)>GB、(hB2+HB)>GB))。つまり、左右方向にみて弾性突起35、35、36、36の先端部と剛性突起38、39の先端部は互いにオーバーラップしている。これにより、左右方向においても作動タイミング及びストッパ性能の異なる2段階のストッパが形成される。
次に、上記のように構成されたこの発明の実施形態に係る防振装置10の動作及び作用について説明する。防振装置10では、エンジン側からの振動入力時に吸振主体であるゴム弾性体25が弾性変形する。これにより、ゴム弾性体25によって入力振動が減衰吸収される。この際、入力振動が軸方向Sに沿って振幅する縦振動であっても、軸直角方向に沿って振幅する横振動の何れであっても、振動入力時にゴム弾性体25が弾性変形することにより入力振動が減衰吸収される。
またこの防振装置10では、前後方向の入力荷重が比較的小さく連結ロッド12の前後方向変位量が、ロア金具16の弾性突起35、35、36、36とコア部材32の前側面34、後側面34との隙間gFL、gFR、gBL、gBRより小さい場合には、連結ロッド12の当該前後方向に沿った変位が制限されることなく、荷重入力に伴って生じる連結ロッド12の振動がゴム弾性体25の弾性変位により減衰吸収される。同様に左右方向の入力荷重が比較的小さく連結ロッド12の左右方向の変位量が、左右方向における弾性突起35、35、36、36と剛性突起38、39との隙間gL1、gL2、gR1、gR2より小さい場合には、連結ロッド12の当該左右方向に沿った変位が制限されることなく、荷重重力に伴って生じる連結ロッド12の振動がゴム弾性体25の弾性変位により減衰吸収される。
これよりも入力荷重が大きく、連結ロッド12の前後方向に沿った変位量が、上記隙間gFL、gFR、gBL、gBRよりは大きい場合には、弾性突起35、35、36、36がコア部材32の前側面34、後側面34に当接して弾性変形することにより、ばねが急上昇することなく連結ロッド12の前後方向に沿った変位が制限される。同様に左右方向の入力荷重が大きく、連結ロッド12の左右方向に沿った変位量が、上記隙間gL1、gL2、gR1、gR2より大きい場合は、弾性突起35、35、36、36の側面が剛性突起38、39の側面に当接して弾性変形することにより、ばねが急上昇することなく連結ロッド12の左右方向に沿った変位が制限される。
過度に入力荷重が大きく、連結ロッド12の前後方向に沿った変位量が、コア部材32の剛性突起38、39とコア受部17の前側面17、後側面17との隙間GF’、GB’より大きい場合には、剛性突起38、39がコア受部17の前側面17、後側面17に当接することにより、連結ロッド12のそれ以上の変位が制限される。
このようにこの防振装置10によれば、作動タイミング及びストッパ性能の異なる2段階のストッパ(第1のストッパ及び第2のストッパ)を設けたことにより、変位量が比較的小さいときには第1のストッパである弾性突起35、35、36、36の作動により良好な振動吸収性能を維持できる一方、変位量が大きいときは第2のストッパである剛性突起38、39によって確実かつ迅速な変位規制に資することのでき、また大きな荷重入力に対しても弾性突起35、35、36、36への過度の応力負担を剛性突起38、39へ肩代わりさせることができるので、耐久性を確保することができる。
また、この実施形態の防振装置10によれば、左右方向にみて弾性突起35、35、36、36と剛性突起38、39とを互いにオーバーラップさせたことにより、弾性突起35、35、36、36及び剛性突起38、39の突出方向(前後方向)のみならず、これらの突起の並ぶ方向(左方向又は右方向)にも2段階のストッパを構成することができる。つまり、弾性突起35、35、36、36と剛性突起38、39とが隣接して配置されていることから、連結ロッド12の左右方向に沿った変位に伴い弾性突起35、35、36、36が剛性突起38、39に当接して弾性変形することにより、変位初期のばねが低いまま連結ロッド12の当該方向に沿った変位が制限され、一方、連結ロッド12の左右方向に沿った変位が過度に大きい場合には、コア部材32の左側面34、右側面34とコア受部17の左側面17、右側面17との当接により確実な変位規制がなされるからである。
さらに、この実施形態の防振装置10によれば、コア受部17の前側面17及び後側面17のそれぞれに弾性突起35、35、36、36を2つ設け、これらの弾性突起35、35、36、36間に隣接して剛性突起38、39を設けたことから、左方向及び右方向の両方向に2段階のストッパを構成することができる。
さらに、この実施形態の防振装置10によれば、コア受部17における剛性突起38、39に対向する領域(コア受部17における剛性突起38、39が当接する部分)に被覆部26を設けたことから、剛性突起38、39による変位規制時の衝撃を緩和することができ、振動、騒音を低減することができる。
さらに、この実施形態の防振装置10によれば、剛性突起38、39をコア部材32と一体的に形成したことから部品点数を削減でき、外形寸法の小さな防振装置10を提供することができる。
さらに、この実施形態の防振装置10によれば、コア部材32をエンジンブラケットBと一体的に形成したことから、荷重入力時における連結ロッド12への負荷を軽減することができ、防振装置10全体としての耐久性を向上することができる。またこのようにすることは部品点数の削減、組立性の向上といった面からも有利である。
しかも、この実施形態の防振装置10によれば、弾性突起35、35、36、36及び剛性突起38、39は軸方向Sに沿って延在するので、ストッパ作動時には各突起を面接触させることができ、ストッパをより確実なものとすることができるとともに、突起の耐久性を向上させることができる。なお、剛性突起38、39は、コア部材32の全高さに亘って形成されているので、ロア金具16に対して軸方向Sへの位置調整を行っても、確実にストッパを構成することができる。
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、剛性突起をコア部材32に2以上設けるとともに、弾性突起をこれらの剛性突起間に配置しても良い。また、剛性突起及び弾性突起の数を3つ以上としても良い。また、剛性突起はコア部材32の左側面34及び右側面34にも設けても良く、同様に弾性突起をコア受部17の左側面17及び右側面17に設けても良い。コア部材32やコア受部17の断面形状も正方形や長方形に限らず、他の多角形としても良い。
かくしてこの発明によって、変位量が比較的小さいときには第1のストッパである弾性突起の作動により良好な振動吸収性能を維持できる一方、変位量が大きいときは第2のストッパである剛性突起によって確実かつ迅速な変位規制に資することのできるとともに、ストッパの耐久性を向上することのできる防振装置を提供することが可能となった。
10 防振装置
12 連結ロッド
16 ロア金具
17 コア受部
20 アッパ金具
25 ゴム弾性体
32 コア部材
35、35、36、36 弾性突起
38、39 剛性突起
B エンジンブラケット

Claims (6)

  1. 振動発生部と振動受部とを連係し、振動発生部から振動受部に伝達される振動を減衰及び吸収する防振装置において、
    環状をなし、前記振動受部に連結される第1の本体部材と、
    前記第1の本体部材の内周側を貫通するとともに、該第1の本体部材から外側へ突出した基端側が前記振動発生部に連結されるロッド状の連結部材と、
    前記連結部材における前記第1の本体部材から外側へ突出した先端部に連結固定される第2の本体部材と、
    前記連結部材の外周側であって前記第1の本体部材と前記第2の本体部材との間に配置され、前記第1の本体部材と前記第2の本体部材とを弾性的に連係する略筒状の弾性部材と、
    前記連結部材の外周面と前記第1の本体部材の内周面との間に、前記第1の本体部材の内周面との間に所定の隙間を形成して配置されるとともに前記振動発生部に連結される柱状のコア部材と、を備え、
    前記第1の本体部材の内周面に、前記コア部材の外周に向けて突出しその突出長さが前記所定の隙間よりも小さい少なくとも1つの弾性突起を設け、
    前記コア部材の外周面に、前記第1の本体部材の内周面に向けて突出しその突出長さが前記弾性突起の突出長さよりも小さい少なくとも1つの剛性突起を該弾性突起に隣接して設けたことを特徴とする防振装置。
  2. 前記弾性突起の突出長さとこれに隣接する前記剛性突起の突出長さとの和は前記所定の隙間よりも大きい、請求項1記載の防振装置。
  3. 前記弾性突起を前記第2の本体部材の周方向に沿って2以上設け、これらの弾性突起間に前記剛性突起を隣接して配置した、請求項1又は2記載の防振装置。
  4. 前記剛性突起を前記コア部材の周方向に沿って2以上設け、これらの剛性突起間に前記弾性突起を隣接して配置した、請求項1〜3の何れか一項記載の防振装置。
  5. 前記弾性部材と一体的に形成され、前記第2の本体部材の内周面における少なくとも前記剛体の突起に対向する領域を被覆する弾性被覆部を設けた、請求項1〜4の何れか一項記載の防振装置。
  6. 前記剛性突起を前記コア部材と一体的に形成した、請求項1〜5の何れか一項記載の防振装置。
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