JP2012077854A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動発生側の部材からの入力振動の特定の周波数での、筒体とコア部材との間の弾性部材へのサージング現象の発生を有効に防止して、常に、所期したとおりの防振機能を有効に発揮させることができる軽量な防振装置を提供する。
【解決手段】筒体１と、筒体１の中心軸線の一方側に片寄せて該筒体１と同心に配置したコア部材２と、筒体１の内周面をコア部材２に連結する弾性部材３とを具え、前記弾性部材３の外表面３ａを、コア部材２側に凸の円錐台状としてなるものであって、弾性部材３の前記外表面３ａもしくは内部の少なくとも一部に、一枚以上の布材４を固着配置してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、筒体と、筒体の中心軸線の一方側に片寄せて該筒体と同心に配置したコア部材と、筒体の内周面をコア部材に連結する弾性部材とを具えてなる、エンジンマウントとして用いて好適な防振装置に関するものであり、とくに、装置の使用に際し、筒体とコア部材との間に介装した弾性部材に発生するおそれのある、いわゆるサージング現象を有効に抑制して、防振装置に、常に所期したとおりの防振機能を発揮させる技術を提案するものである。

振動発生側の部材と振動伝達側の部材とのそれぞれに、いずれも剛性部材としての筒体およびコア部材をそれぞれ取り付けて、それらの剛性部材の間に介装した弾性部材の弾性変形をもって、所望の防振機能を発揮するこの種の防振装置では、たとえば、前記弾性部材の剛性部材との接着面を固定端とし、弾性部材自身を質量とした系の固有振動数である１０００Ｈｚ前後の周波数の振動が、振動発生側の部材から入力された場合に、弾性部材それ自身が自励振動して振幅が急激に増大し、硬いばね特性が生じる、いわゆるサージング現象が生じることになり、防振装置に、所期したとおりの防振機能を発揮させ得なくなることがあった。

従来、かかるサージング現象に起因する防振機能の低下を防止するため、特許文献１には、「第一の取付部材と第二の取付部材を本体ゴム弾性体によって弾性的に連結した防振装置において、密度が２ｇ／cm³以上で且つ硬度がＨｓ８０以下のゴム弾性体からなり、前記本体ゴム弾性体における前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の連結方向中間部分を周方向に連続して延びるリング部材を、該本体ゴム弾性体に対して固定状態に設けたことを特徴とする防振装置」が提案されており、この防振装置では、「リング部材の付加によって、振動系を構成する本体ゴム弾性体のマスが増大せしめられることから、リング部材の質量、即ち材質や形状或いは大きさ等を適宜に調節することによって、かかる振動系のサージング周波数を容易にチューニングすることが出来る」としている。

また、特許文献２では、「防振連結される一方の部材に取り付けられる第一の取付部材と、防振連結される他方の部材に取り付けられる第二の取付部材を離隔配置せしめると共に、それら第一の取付部材と第二の取付部材を本体ゴム弾性体によって弾性連結した防振装置において、前記本体ゴム弾性体における前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の連結部位に対して、中空状のハウジング部を形成すると共に、該ハウジング部に独立マス部材を収容配置せしめて、該独立マス部材を該ハウジング部に対して非接着で独立変位可能とし、該独立マス部材が該ハウジング部に対して直接的且つ弾性的に当接せしめられるようにしたことを特徴とする防振装置」が提案されている。
そして、特許文献２に記載されたこの防振装置によれば、「振動が入力された際に、本体ゴム弾性体に設けられたハウジング部に対して、該ハウジング部に収容配置された独立マス部材が、直接的且つ弾性的に当接せしめられることに基づいて、本体ゴム弾性体のサージングに対する抑制効果が発揮されるのであり、その結果、本体ゴム弾性体のサージングに起因する振動伝達率の悪化を軽減乃至は回避することが可能となり、以て、防振装置における防振性能を広い周波数域で高度に維持することが出来る」とする。

特開平１０−２６７０６９号公報 特開２００２−２２７９２１号公報

ところで、特許文献１および２のいずれに記載された防振装置も、「本体ゴム弾性体」に、それの質量を増大させるための「リング部材」ないしは、「独立マス部材」を設けていることから、防振装置全体としての質量が増大し、装置の軽量化を図ることが困難となって、とくに、エンジンマウントとして用いられる防振装置では、車両の燃費の低下が余儀なくされるという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、振動発生側の部材からの入力振動の特定の周波数での、筒体とコア部材との間の弾性部材へのサージング現象の発生を有効に防止して、常に、所期したとおりの防振機能を有効に発揮させることができる軽量な防振装置を提供するにある。

この発明の防振装置は、筒体と、筒体の中心軸線の一方側に片寄せて該筒体と同心に配置したコア部材と、筒体の内周面をコア部材に連結する弾性部材とを具え、前記弾性部材の外表面を、コア部材側に凸の円錐台状としてなるものであって、弾性部材の前記外表面もしくは内部の少なくとも一部に、一枚以上の布材を、たとえば、弾性部材の外表面の周方向および径方向に沿う向きで、貼着ないしは埋設などによって固着配置してなるものである。
ここで、「布材」は、編み物、織物、不織布その他の、繊維材料からなるシート状部材をいうものとする。

ここにおいて好ましくは、前記布材の、筒体もしくはコア部材に隣接する各端部分の少なくとも一方に、弾性部材の周方向に延びる、金属材料やプラスチック等の剛性材料からなる環状剛性部材を設ける。

この発明の防振装置によれば、振動の発生側と振動の伝達側とのそれぞれの部材に、筒体とコア部材との各々を取り付けて使用することにより、振動発生側の部材からの、たとえば１０００Ｈｚ前後の比較的低い周波数の振動の入力に対し、弾性部材の、円錐台状の外表面に、または内部に設けた布材が、その布材への隣接域に存在する弾性部材部分の、布材の引張方向への変形を抑制するべく機能して、サージングに起因する弾性部材の振幅等の増加を抑制することになる。
つまり、布材の高い引張剛性の故に、布材を設けた弾性部材の固有振動周波数が、振動発生側の部材からの入力振動の周波数よりも十分高い周波数領域へシフトすることになる。
この結果として、弾性部材のサージング現象に起因する防振機能の低下を効果的に防止することができ、防振装置に、常に、所期したとおりの機能を有効に発揮させることができる。

一方、防振装置に要求される一般的な防振機能、すなわち、振動発生側部材からの入力振動を減衰し、そして、その振動の、振動伝達側部材への伝達を防止する機能は、弾性部材への布材の配設に起因するばね定数の増加の影響を受けることになるが、かかる布材の配設態様、形状、枚数などを適宜選択することにより、上下方向ならびに、車両の前後および左右方向のそれぞれで、所望の防振機能を発揮し得るようにチューニングすることができる。

また、この防振装置では、サージング現象の発生を抑制するべく弾性部材に設ける部材を、従来の防振装置におけるマス部材等に比して十分軽量な、繊維材料にて構成される布材としたことから、防振装置の質量の増大に起因する車両の燃費の低下という問題は生じない。

ところで、上述したような、布材を弾性材料の内部に埋設してなる防振装置の製造は、たとえば、モールドの型閉めによって、内部に画成されるキャビティ内の所定の位置に、筒体、コア部材および布材のそれぞれを配置した後、注入口から、画成されたキャビティ内へ生ゴムを射出してキャビティに充満させるとともに、その生ゴムを加硫することにより行うことができるが、キャビティ内で、布材が、生ゴムの射出圧力に抗して、所定の位置および形状を維持することが難しいので、かかる防振装置の製造は作業能率の低下を招くおそれがある。

ここで、布材の、筒体およびコア部材の少なくとも一方に隣接する端部分に、弾性部材の周方向に延びる環状剛性部材を設けるときは、装置の製造に先立って、布材の該端部分に、環状剛性部材を予め取り付けておくことにより、モールドのキャビティ内に配置した布材に、生ゴムの射出圧力が作用しても、それの端部分に取り付けた環状剛性部材の高剛性と質量とに基き、キャビティ内での布材の配置位置を十分安定なものとすることができるので、布材を弾性部材に埋設配置した防振装置の製造時の作業能率を大きく向上させることができる。

この発明の一の実施形態を示す、装置の中心軸線を含む縦断面図である。 図１の防振装置に用いる布材の変形例を示す展開平面図である。 他の実施形態を示す、図１と同様の図である。 図３の防振装置の製造工程を示す断面図である。 図１、３の防振装置に用いる布材の変形例を示す斜視図である。 さらに他の実施形態を示す、図１と同様の図である。 実施例および従来例の各試験結果を、入力振動周波数に対する弾性部材のばね定数で示すグラフである。

以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。
図中１は、金属材料、プラスチック材料その他の剛性材料からなる筒体を、２は、その筒体１の中心軸線の一方側（図では上方側）に片寄せて、筒体１と同心に配置した、これもまた剛性材料からなるコア部材をそれぞれ示す。また、３は、筒体１の内周面をコア部材２に連結する、たとえばゴム材料にて構成してなる弾性部材を示す。

ここで、筒体１とコア部材２との間に介装した弾性部材３は、図に示すところでは、その一部分が、筒体１の一端側（図では上方側）の開口部から、筒体１の中心軸線の外方に向けて山形状に突出する姿勢で配設し、弾性部材３の、筒体１の外側へ突出する外表面３ａは、コア部材２側に凸となる円錐台状の表面をなす。

図１に示す防振装置は、筒体１を、図示しない振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方の部材に取り付けるとともに、コア部材２を、図ではそれの上面側に形成した雌ねじ部で、他方側の部材に取り付けることで、たとえばエンジンマウントとして使用に供されて、振動発生側としてのエンジンからの入力振動の、振動伝達側としての車体への伝達を防止するべく機能する。
ここにおいて、振動発生側部材から、弾性部材３の固有振動周波数に近い周波数の振動が入力された場合は、弾性部材３にサージングが生じて、防振装置が、所期した防振機能を発揮し得なくなるおそれがあることから、この発明では、弾性部材３の外表面３ａの少なくとも一部、ここでは外表面３ａの全体に、一枚の布材４を、たとえば接着剤などによって貼着させて設ける。

このことによれば、弾性部材３に設けた布材４の、各方向の振動入力に対する高い引張剛性の故に、布材４への隣接域に存在する弾性部材部分の、布材４の引張方向への変形が抑制される結果、弾性部材３の固有振動周波数がより高い領域にシフトされることになって、振動発生側部材から、所定の範囲の周波数の振動が入力されることによる、弾性部材３へのサージング現象の発生、ひいては、そのようなサージング現象に起因する、装置の防振機能の低下を有効に防止することができる。

ここで、装置に、適正かつ有効な防振機能を発揮させるため、布材の形状、寸法、枚数などを適宜選択することで、弾性部材３への布材の配設による弾性部材３のばね定数等を所要に応じてチューニングすることができる。
たとえば、図２（ａ）に展開平面図で例示する布材４ａは、複数の穴を形成したものであり、また、図２（ｂ）に示す２枚の布材４ｂ、４ｃは、弾性部材３の外表面３ａに沿う、図の上下方向に所要の間隔をおいて設けるものである。

なお、図示は省略するが、布材は３枚以上設けることもでき、たとえば、一枚または複数枚の長方形状の布材を、図の上下方向となる弾性部材３の半径方向に延在する姿勢で設けることもできる。
かかるチューニングを行うことで、布材によって弾性部材へのサージング現象の発生を効果的に抑制しつつ、装置に、常に、所期したとおりの防振機能を有効に発揮させることが可能となる。

またここで、図１に示すところでは、布材４を弾性部材３の外表面３ａに貼着させて設けたが、図３に示すように、布材１４を、弾性部材３の内部に埋設配置することもできる。
そして、図３に示すような装置の製造は、たとえば、図４に断面図で模式的に示すように、内部にキャビティ５０が画成されるモールド５１を型開きした状態で、モールド５１内の所定位置に、筒体１とコア部材２のそれぞれを配置するとともに、布材１４を、ここでは、下型５１ａの内周面に沿わせて配置し、しかる後、モールド５１を型締めして、上型５１ｂに設けた注入口５２から、粘性流体状の生ゴムを射出してキャビティ５０内に充満させるとともに、生ゴムを加硫することにより行うことができる。

なお、防振装置の上述したような製造に当っては、その製造に先立って、布材１４の、筒体１およびコア部材２のそれぞれに隣接する端部分に、図５（ａ）に斜視図で示すような環状剛性部材５ａ、５ｂを予め設けることが好ましい。
これによれば、布材１４の端部分に取り付けた環状剛性部材５ａ、５ｂにより、キャビティ内に配置した布材１４に、生ゴムの射出圧力が作用した場合であっても、布材１４の配置位置が十分安定なものとなるので、製造された防振装置において、布材１４が、弾性部材３の、所期したとおりの位置に確実に配設されることになる。

このような環状剛性部材は、布材の、筒体もしくはコア部材に隣接するいずれか一方の端部分だけに設けることもできるので、たとえば、図５（ｂ）に示すように、弾性部材の周方向の一部分で、その半径方向に延在する形状の布材１４ａにおいて、環状剛性部材５ａを、布材１４ａの、コア部材に隣接する端部分だけに配設することも可能である。
図５（ｂ）に示す布材１４ａおよび環状剛性部材５ａによれば、装置の使用に際し、それらを配設する弾性部材３のサージングを抑制できることは勿論、装置の上下方向および、車両の左右もしくは前後のいずれかの方向のばね定数だけを高めることができる。

なお、図３に示す防振装置においても、布材１４の形状、枚数等を、たとえば図２に例示したように適宜変更することにより、装置の、所要に応じたチューニングを行うことができる。

図６に、この発明の、さらに他の実施形態を縦断面図で示す。
図６に示す防振装置は、筒体２１の中心軸線の一方側（図では上方側）と、コア部材２２との間に、コア部材２２側に凸となる円錐台状をなす外表面２３ａを有する弾性部材２３を介装する点で、図１、３に示すものと同様の構成を有するものであるが、筒体２１の中心軸線の他方側（図では下方側）に、その他方側の開口部を液密に密閉するダイヤフラム２６を設けるとともに、筒体２１の内部に、通路構成部材２７の内周面にメンブラン２８を固着してなる仕切壁２９を配設することで、非圧縮性の液体を封入してなる二の液室３１、３２を形成し、これらの液室３１、３２の相互を、通路構成部材２７の外周側に構成される制限通路３０によって連通させてなるものである。

かかる液封入式防振装置においても、弾性部材２３に布材２４を設けることで、図示しない振動発生側部材からの、所定の周波数の振動入力時の、弾性部材２３のサージングに起因する防振機能の低下を効果的に防止することができる。
なお、図示は省略するが、この場合においても、布材の配設態様、枚数、枚数などを適宜選択してチューニングを行うことにより、装置に、所期したとおりの振動減衰機能を発揮させることができ、また、同様に図示は省略するが、弾性部材の内部に、布材を埋設して配置することもできる。

次に、この発明の防振装置を試作しその性能を評価したので、以下に説明する。
試作した装置はいずれも液封入式防振装置であり、実施例の装置は、図６に示すように、一枚の布材を、弾性部材の外表面の全体にわたって設けたものとし、また、従来例の装置は、弾性部材に布材を設けないことを除いて、実施例の装置と同様の構成を有するものとした。

これらの防振装置のそれぞれを高周波試験機に組付けて、高周波の加振試験を行った。
すなわち、防振装置の振動発生側を前記試験機の加振側に固定するとともに、防振装置の振動伝達側をその試験機の定盤側に固定した状態で、高周波試験機の加振側からのインプットと定盤側でのアウトプットの荷重、加速度、位相を測定することにより、防振装置の特性、つまり、入力振動の周波数の変化に伴う、防振装置の絶対ばね定数の変化を測定した。
この結果を図７にグラフで示す。

図７に示すところから明らかなように、実施例の装置では、弾性部材に設けた布材によって、サージングにより発生する絶対ばね定数のピークが、従来例の装置よりも高周波側にずれることになり、このことにより、この発明の防振装置によれば、サージングによるバネの大幅な上昇による影響を回避することができた。

１、２１ 筒体
２、２２ コア部材
３、２３ 弾性部材
３ａ 外表面
４、１４、２４ 布材
５ 環状剛性部材
２６ ダイヤフラム
２７ 通路構成部材
２８ メンブラン
２９ 仕切壁
３０ 制限通路
３１、３２ 液室
５０ キャビティ
５１ モールド
５１ａ 下型
５１ｂ 上型
５２ 注入口

Claims (2)

1. 筒体と、筒体の中心軸線の一方側に片寄せて該筒体と同心に配置したコア部材と、筒体の内周面をコア部材に連結する弾性部材とを具え、前記弾性部材の外表面を、コア部材側に凸の円錐台状としてなる防振装置において、
   弾性部材の前記外表面もしくは内部の少なくとも一部に、一枚以上の布材を固着配置してなる防振装置。
2. 前記布材の、筒体およびコア部材の少なくとも一方に隣接する端部分に、弾性部材の周方向に延びる環状剛性部材を設けてなる請求項１に記載の防振装置。

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