JP2012122539A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防振基体自体の共振が支配的となる高周波数域において動ばね定数を低減する。
【解決手段】筒状の第１取付具１２と、その軸芯部上方に配された第２取付具１４と、両取付具の間に介設されたゴム状弾性材からなる防振基体１６とを備え、該防振基体が第１取付具１２から第２取付具１４に向かって径小となるテーパ状壁部３０に形成された防振装置１０において、該防振基体のテーパ状壁部３０の外周面３０Ａと内周面３０Ｂの少なくとも一方における傾斜方向Ｐの中央部に、前記ゴム状弾性材からなる凸部４６，４８をこぶ状に隆起させて設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、防振装置に関し、特には、高周波数域の動ばね定数を低減することができる防振装置に関するものである。

従来、例えば自動車エンジン等の振動源の振動を車体側に伝達しないように支承するエンジンマウント等の防振装置として、筒状の第１取付具と、その軸芯部の上方に配された第２取付具と、両取付具の間に介設されて第１取付具から第２取付具に向かって径小なテーパ壁状をなす防振基体とを備えた略円錐形の防振装置が知られている。かかる円錐型防振装置は、一般に、第１取付具にダイヤフラムを取り付けて防振基体との間に液体封入室を形成し、該液体封入室を仕切り体により第１液室と第２液室に仕切り、両液室をオリフィス流路で連通させることで液体封入式防振装置として構成されている。そして、上記オリフィス流路での液流動による液柱共振作用や防振基体の制振効果により、振動減衰機能と振動絶縁機能を果たすようになっている。

このような従来の防振装置では、高周波数域の振動低減を目的としたものであっても、せいぜい１０００Ｈｚまでの振動を対象としており、１０００Ｈｚ以上の高周波数域の動ばね定数を低減することができるものではなかった。

従来の液封入式防振装置として、下記特許文献１には、テーパ壁状をなす防振基体の内部に部分的に略扇状の中間板を介装させた構成が開示されている。この文献では、中間板を設けることによって、防振基体の座屈を回避し、耐久性を向上させるというものであり、防振基体自体の共振による高周波数域の動ばね定数を低減する点は開示されていない。

また、下記特許文献２には、テーパ壁状をなす防振基体の内周面と外周面に凹部を設けることにより、互いに直交する軸直角方向でそれぞれ対向位置する一対の薄肉部と一対の厚肉部を設けた構成が開示されている。この文献では、耐久性を確保ししつつ、軸直角方向の２方向でのばね特性を大きく異ならせるというものであり、防振基体自体の共振による高周波数域の動ばね定数を低減する点は開示されていない。

実開平０３−０５３６５３号公報 特開２０１０−１０６８６６号公報

近年の車両の高静寂化に伴い、また特に最近開発が進んでいるモータ駆動車においては、１０００Ｈｚ以上の高周波数域での動ばね定数を低減することが求められる場合があるが、上記のように従来の防振装置では、かかる要求に対して十分に応えることが困難である。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、高周波数域での動ばね定数を低減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。

本発明に係る防振装置は、振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる筒状の第１取付具と、前記第１取付具の軸芯部に配されて振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる第２取付具と、前記第１取付具と第２取付具との間に介設されたゴム状弾性材からなる防振基体とを備え、前記防振基体が前記第１取付具から第２取付具に向かって径小となるテーパ状壁部に形成された防振装置において、前記テーパ状壁部の内周面と外周面の少なくとも一方における傾斜方向の中央部に、前記ゴム状弾性材からなる凸部がこぶ状に隆起させて設けられたものである。

本発明の好ましい態様において、前記凸部は前記テーパ状壁部の周方向に延びる凸部であってもよい。また、その場合、前記凸部が前記テーパ状壁部の全周にわたって設けられてもよい。また、他の好ましい態様において、防振装置は、前記第１取付具に取付けられて前記防振基体との間に液体封入室を形成するゴム状弾性膜からなるダイヤフラムと、前記液体封入室を前記防振基体側の第１液室と前記ダイヤフラム側の第２液室に仕切る仕切り体と、前記第１液室と第２液室を連通させるオリフィス流路とを備えてもよい。

本発明に係る防振装置であると、上記のように防振基体のテーパ状壁部に、その中央部の剛性を局部的に高めるこぶ状の凸部を設けたことにより、防振基体自体の共振が支配的となる高周波数域において動ばね定数を低減することができる。

第１実施形態に係る防振装置の斜視図である。 同防振装置の平面図である。 同防振装置の側面図である。 同防振装置の縦断面図（図２のＩＶ−ＩＶ線断面）である。 図４の要部拡大図である。 第２実施形態に係る防振装置の斜視図である。 同防振装置の平面図である。 同防振装置の縦断面図（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面）である。 図８の要部拡大図である。 第３実施形態に係る防振装置の縦断面図である。 防振装置の動ばね特性を示すグラフである。 各周波数域における防振基体の共振モードを示す説明図である。 実施形態に係る動ばね特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る防振装置を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜５は、第１実施形態に係る防振装置１０（無負荷状態）を示したものである。この防振装置１０は、自動車のエンジンやモータ等の振動源と車体フレーム等の支持側との間に介設されて、該振動源を防振的に支承するマウントであり、支持側に取り付けられる下側の筒状の第１取付具１２と、振動源側に取り付けられる上側の第２取付具１４と、これら取付具１２，１４の間に介設されたゴム状弾性材からなる防振基体１６とを備えてなる。この例では、防振装置１０は、更に、第１取付具１２に取り付けられたゴム状弾性膜からなるダイヤフラム１８と、第１取付具１２の内側において防振基体１０とダイヤフラム１８との間に形成された液体封入室２０と、該液体封入室２０を上側の第１液室２０Ａと下側の第２液室２０Ｂに仕切る仕切り体２２と、第１液室２０Ａと第２液室２０Ｂとを連通させるオリフィス流路２４とを備え、従って、防振装置１０は、いわゆる円錐型液封入式防振装置である。

第１取付具１２は、防振基体１６が内周面に加硫接着される円筒状の本体金具である。この例では、第１取付具１２は、上部側の大径筒部１２Ａと、テーパ筒部１２Ｂを介して径が小さく設定された下部側の小径筒部１２Ｃとを備えてなる。第１取付具１２は、不図示のブラケット等を介して車体側に取り付けられるように構成されている。

第２取付具１４は、第１取付具１２の軸芯部上方に配されたボス金具であり、すなわち、第１取付具１２の軸芯Ｏ上において、第１取付具１２から軸方向Ｘに所定距離をおいて上方に配されている。第２取付具１４は、第１取付具１２の軸方向Ｘ（即ち、上下方向）が防振装置１０の主荷重方向（即ち、主たる荷重入力方向）となるように、防振基体１６を介して第１取付具１２に連結されている。第２取付具１４の周面には径方向外方に向けてフランジ状に突出するストッパ部２６が形成されている。また、上面には雌ねじ部２８が設けられており、ここに不図示のボルトが螺合することで、振動源の部材に取り付けられるよう構成されている。

防振基体１６は、第１取付具１２から第２取付具１４に向かって漸次径小となるように傾斜したテーパ壁状（円錐台形状ないし略傘状ということもできる。）をなしており、すなわち、第２取付具１４に向かって径小となるテーパ状壁部３０を全周にわたって備えて、該テーパ状壁部３０を介して第１取付具１２と第２取付具１４の間を連結している。防振基体１６は、その下端部が第１取付具１２の上端開口部（即ち、大径筒部１２Ａ）に、上端部が第２取付具１４にそれぞれ加硫接着されている。該上端部では、第２取付具１４の下部が埋設されるように第２取付具１４の下部全体を覆っており、また、上記ストッパ部２６を被覆するストッパゴム部３２が連なっている。また、防振基体１６の下端部には、第１取付具１２の内周面を覆うゴム膜状のシール壁部３４が連なっている。

ダイヤフラム１８は、防振基体１６に対して軸方向Ｘに対向配置されて、防振基体１６の内面との間に液体封入室２０を形成する可撓性ゴム膜であり、外周部に環状の補強金具１９を備え、該補強金具１９を介して第１取付具１２の下端のかしめ部３５にかしめ固定されている。液体封入室２０には、水やエチレングリコール、シリコーンオイル等の液体が封入されている。液体封入室２０は、仕切り体２２により、防振基体１６が室壁の一部をなす第１液室（主液室）２０Ａと、ダイヤフラム１８が室壁の一部をなす第２液室（副液室）２０Ｂとに仕切られており、これら第１液室２０Ａと第２液室２０Ｂは、絞り流路としてのオリフィス流路２４を介して互いに連通されている。

仕切り体２２は、図４に示されるように、第１取付具１２の小径筒部１２Ｃの内側に設けられた円環状のオリフィス形成部材３６と、オリフィス形成部材３６の内周面に外周部が加硫接着されて該内周面の間を塞ぐゴム弾性体からなる弾性壁３８と、弾性壁３８をその軸方向Ｘで挟み込む上下一対の仕切り板４０，４２とからなる。

オリフィス形成部材３６は、第１取付け具１２の内周面との間に、周方向Ｃに延びるオリフィス流路２４を形成する剛性部材であり、上記シール壁部３４に嵌着されている。一対の仕切り板４０，４２は、平面視円形状をなす弾性壁３８の径方向中央部を貫通する円柱状の連結部４４を介して互いに連結されている。そして、そのうちの上側の仕切り板４０が第１液室２０Ａの室壁の一部を構成しており、下側の仕切り板４２が第２液室２０Ｂの室壁の一部を構成しており、これら一対の仕切り板４０，４２の軸方向Ｘにおける変位量が弾性壁３８によって規制されるよう構成されている。これにより、低周波数域での大振幅振動に対しては、一対の仕切り板４０，４２の変位量が弾性壁３８によって規制されることにより、オリフィス流路２４による液体流動効果によって高減衰性能を確保することができる。また、これよりも周波数の高い領域（但し、１０００Ｈｚよりも低周波数域）での微振幅振動に対しては、一対の仕切り板４０，４２が往復動することにより、動ばね定数を低減することができる。

このような構成を持つものにおいて、本実施形態では、防振基体１６のテーパ状壁部３０の外周面３０Ａにおける傾斜方向Ｐの中央部に、当該中央部の剛性を高める凸部４６がこぶ状に隆起させて設けられている。凸部４６は、防振基体１６を形成する上記ゴム状弾性材からなるものであり、円錐面状をなすテーパ状壁部３０の外周面３０Ａにおいて、その傾斜方向（即ち、母線方向）Ｐにおける中央部を外側に向けて局部的に隆起させることで（即ち、表面を局部的に盛り上げることで）形成されている。凸部４６は、この例では、テーパ状壁部３０の周方向Ｃに延びる凸部であり、テーパ状壁部３０の全周にわたって同一の断面形状で形成されている。

図５に示すように、凸部４６は、その両端部４６Ａ，４６Ａが、テーパ状壁部３０の傾斜方向Ｐにおける両端（即ち、小径側の上端３０Ｋと大径側の下端３０Ｌ）の間に位置するように設けられており、テーパ状壁部３０の外周面３０Ａ全体の輪郭形状を規定する曲率半径とは独立して突出形成されている。凸部４６は、この例では、丸みを帯びた形状、より詳細には、外向きに凸の断面半円形状の凸部に形成されており、その両端部４６Ａ，４６Ａが内向きに凸の湾曲面状をなして、テーパ状壁部３０の両側部３０Ｓ，３０Ｓに接続されている。凸部４６の傾斜方向Ｐにおける幅Ｗ１は、特に限定されないが、テーパ状壁部３０の傾斜方向Ｐにおける長さＬに対して３０〜６０％であることが好ましい。

このように凸部４６を設けたことにより、テーパ状壁部３０は、その中央部３０Ｃが局部的に厚肉化されて、中央部３０Ｃの肉厚（凸部４６の頂点での肉厚）Ｔ１が両側部３０Ｓ，３０Ｓの肉厚（両側部での平均肉厚）Ｔ２よりも大きく形成されている。凸部４６による厚肉化の程度は、特に限定されないが、中央部３０Ｃの肉厚Ｔ１が両側部３０Ｓ，３０Ｓの肉厚Ｔ２に対して１．２倍〜３倍程度であることが好ましく、より好ましくは１．３倍〜２倍程度である。

上記凸部４６によりテーパ状壁部３０の中央部３０Ｃを厚肉化したことにより、当該中央部３０Ｃにおいてテーパ状壁部３０の剛性を局部的に高くすることができ、これにより、防振基体１６自体の共振が支配的となる高周波数域において動ばね定数を低減することができる。その理由について詳述する。

上記テーパ状壁部３０からなる防振基体１６を持つ防振装置（但し、上記凸部４６は設けていないもの）について、約２０００Ｈｚまでの高周波数域における動ばね特性を測定したところ、図１１に示すような動ばね特性が得られた。図示するように、２０００Ｈｚまでで、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域およびＤ領域の４つのピークが認められた。このうち、Ｂ領域、Ｃ領域およびＤ領域において、動ばね定数が跳ね上がりピーク（極大値）を持つ理由は、図１２に示すような、防振基体自体の共振が発生することによる反力の増加であることが分かった。すなわち、約６５０〜８５０ＨｚのＢ領域でのピークは、図１２（ａ）に示すように防振基体の共振の１次モードによるものであり、約１０００〜１２５０ＨｚのＣ領域でのピークは、図１２（ｂ）に示すように防振基体の共振の２次モードによるものであり、約１５００〜１８５０ＨｚのＤ領域でのピークは、図１２（ｃ）に示すように防振基体の共振の３次モードによるものである。このうち、特に１０００Ｈｚ以上の高周波数域においては、もはや液体封入室内で液体流動が実質的に生じず、防振基体自体の共振による動ばね定数の増大が支配的となるので、かかる防振基体の共振現象をコントロールすることが望まれる。

上記共振モードのうち、超高周波数（およそ１ｋＨｚ〜２ｋＨｚ）の領域であるＤ領域では、テーパ状壁部の共振により、特に中央付近の暴れが大きくなることによって、動ばね定数が跳ね上がる。そこで、テーパ状壁部３０の中央部３０Ｃに上記のように凸部４６を設けて増肉することにより、中央部３０Ｃでのゴム剛性が局部的に高くなるので、Ｄ領域での共振モードの発生を抑制することができる。すなわち、テーパ状壁部３０に局部的な高剛性部位を設けて、共振モード（テーパ状壁部３０の共振による暴れ）を抑制することにより、当該共振モードに起因する動ばね定数の上昇を抑えることができる。

一方、防振基体の共振現象をコントロールするために種々検討したところ、動ばね定数の共振レベル（即ち、共振モードにおける動ばね定数のピークの大きさ）は、防振基体のゴム硬度に依存し、ゴム硬度が下がれば、広範囲の周波数域において、動ばね定数を低減できることを確認した。

上記実施形態によれば、テーパ状壁部３０に凸部４６を設けたことにより、防振基体１６のボリュームが増加するので、防振基体１６の静ばね定数が増加する。但し、静ばね定数を一定とする条件下では、その分、ゴム硬度を下げることができる。そのため、ゴム硬度を下げることにより、共振レベル（エネルギー）を小さくすることができ、Ｂ領域、Ｃ領域及びＤ領域の全体で、動ばね定数のピークの大きさを低減することができる。

図１３は、上記凸部を設けていない比較例の防振装置と、凸部４６を設けるとともにゴム硬度を下げて静ばね定数を比較例と同一に設定した実施形態に係る防振装置とについて、動ばね特性を示したものである。実施形態によれば、比較例に対して、Ｄ領域における動ばね定数のピークが低減しており、更に、Ｄ領域だけでなく、Ｂ領域及びＣ領域についても動ばね定数のピークが低減していた。

このように本実施形態によれば、防振基体１６自体の共振が動ばね定数増加の要因として支配的となる約１ｋＨｚ〜２ｋＨｚの高周波数域において、防振基体１６の共振現象をコントロールすることにより、動ばね定数を効果的に低減することができる。また、本実施形態では、そのための構成が防振基体１６に凸部４６を周上に設けるという構成であるため、軸直角方向でのばね定数に対しては方向性を持たせずに、動ばね定数の低減効果が得られる。また、防振基体１６の加硫成形時における金型構造や型割りについて大幅な変更を加えることなく、製造することができるので、製造性を損なうことなく、低動ばね化による高性能化を実現することができる。よって、低コストで高品質な防振装置１０が得られる。また、本実施形態では、テーパ状壁部３０の外周面３０Ａに凸部４６を設けており、内周面３０Ｂは従来と同様にフラットな形態であるため、低周波数域における液体流動に対する影響を排除することができる。

（第２実施形態）
図６〜９は、第２実施形態に係る防振装置１０Ａを示したものである。第２実施形態は、テーパ状壁部３０の外周面３０Ａに凸部４６を設ける代わりに、テーパ状壁部３０の内周面３０Ｂに凸部４８を設けた点で第１実施形態とは異なる。

すなわち、この例では、円錐面状をなすテーパ状壁部３０の内周面３０Ｂにおける傾斜方向Ｐの中央部に、上記ゴム状弾性材からなる凸部４８がこぶ状に隆起させて設けられている。凸部４８は、より詳細には、円錐面状をなすテーパ状壁部３０の内周面３０Ｂにおいて、その傾斜方向Ｐにおける中央部を内側（即ち、第１液室２０Ａ側）に向けて局部的に隆起させることで形成されている。凸部４８は、この例では、テーパ状壁部３０の周方向Ｃに延びる凸部であり、テーパ状壁部３０の全周にわたって同一の断面形状で形成されている。

図９に示すように、凸部４８は、その両端部４８Ａ，４８Ａが、テーパ状壁部３０の傾斜方向Ｐにおける両端３０Ｋ，３０Ｌの間に位置するように設けられており、テーパ状壁部３０の内周面３０Ｂ全体の輪郭形状を規定する曲率半径とは独立して突出形成されている。凸部４８は、この例では、丸みを帯びた形状、より詳細には、内向きに凸の断面半円形状の凸部に形成されており、その両端部４８Ａ，４８Ａが外向きに凸の湾曲面状をなして、テーパ状壁部３０の両側部３０Ｓ，３０Ｓに接続されている。凸部４８の傾斜方向Ｐにおける幅Ｗ２は、特に限定されないが、テーパ状壁部３０の傾斜方向Ｐにおける長さＬに対して３０〜６０％であることが好ましい。

このように凸部４８を設けたことにより、テーパ状壁部３０は、その中央部３０Ｃが局部的に厚肉化されて、中央部３０Ｃの肉厚（凸部４８の頂点での肉厚）Ｔ１が両側部３０Ｓ，３０Ｓの肉厚（両側部での平均肉厚）Ｔ２よりも大きく形成されている。凸部４８による厚肉化の程度は、特に限定されないが、中央部３０Ｃの肉厚Ｔ１が両側部３０Ｓ，３０Ｓの肉厚Ｔ２に対して１．２倍〜３倍程度であることが好ましく、より好ましくは１．３倍〜２倍程度である。

上記凸部４８によりテーパ状壁部３０の中央部３０Ｃを厚肉化したことにより、当該中央部３０Ｃにおいてテーパ状壁部３０の剛性を局部的に高くすることができ、これにより、第１実施形態と同様に、防振基体１６自体の共振が支配的となる高周波数域において動ばね定数を低減することができる。その他の構成および作用効果については第１実施形態と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態に係る防振装置１０Ｂを示したものである。第３実施形態は、上記第１実施形態と第２実施形態を組み合わせたものであり、すなわち、テーパ状壁部３０の外周面３０Ａと内周面３０Ｂの両方に凸部４６，４８を設けたものである。

すなわち、この例では、第１実施形態におけるテーパ状壁部３０の外周面３０Ａに凸部４６を設ける構成に加えて、更に、第２実施形態と同様に、テーパ状壁部３０の内周面３０Ｂにも凸部４８を設けている。外周面３０Ａの凸部４６と内周面３０Ｂの凸部４８は、テーパ状壁部３０の厚み方向において重なり合うように設けられており、この例では、図１０に示す軸芯Ｏを含む断面形状において、テーパ状壁部３０の厚み方向の中心線Ｑに対して互いに対称な形状に形成されている。

本実施形態では、このようにテーパ状壁部３０の両面に凸部４６，４８を設けたことにより、テーパ状壁部３０の中央部３０Ｃの肉厚Ｔ１と両側部３０Ｓ，３０Ｓの肉厚Ｔ２との肉厚差を大きくすることが容易となる。そのため、防振基体１６の共振現象をより容易にコントロールすることができる。その他の構成および作用効果については第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。

（その他の実施形態）
上記実施形態において、テーパ状壁部３０に設けた凸部４６，４８の形状等は好ましい一例を示したものにすぎず、種々の変更が可能である。例えば、断面円形状の凸部に変えて、断面矩形状の凸部を設けることもできる。また、上記実施形態では、凸部４６，４８をテーパ状壁部３０の全周にわたって設けたが、周方向Ｃにおいて断続状に設けたり、あるいはまた、軸直角方向で対向する２箇所のみに凸部を設けたりすることもできる。更に、上記実施形態では、第１取付具１２が支持側、第２取付具１４が振動源側に取り付けられるものについて説明したが、これとは逆に、第１取付具１２が振動源側、第２取付具１４が支持側に取り付けられるものであってもよい。また、上記実施形態では、液体封入式防振装置について説明したが、本発明は、防振基体自体の共振による動ばね定数の低減に効果があるため、液室を持たない防振装置についても適用することができる。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…防振装置 １２…第１取付具 １４…第２取付具
１６…防振基体 ２０…液体封入室 ２０Ａ…第１液室
２０Ｂ…第２液室 ２２…仕切り体 ２４…オリフィス流路
３０…テーパ状壁部 ３０Ａ…外周面 ３０Ｂ…内周面
３０Ｃ…中央部 ４６，４８…凸部
Ｃ…周方向 Ｐ…傾斜方向

Claims (4)

1. 振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる筒状の第１取付具と、前記第１取付具の軸芯部に配されて振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる第２取付具と、前記第１取付具と第２取付具との間に介設されたゴム状弾性材からなる防振基体とを備え、前記防振基体が前記第１取付具から第２取付具に向かって径小となるテーパ状壁部に形成された防振装置において、
   前記テーパ状壁部の内周面と外周面の少なくとも一方における傾斜方向の中央部に、前記ゴム状弾性材からなる凸部がこぶ状に隆起させて設けられたことを特徴とする防振装置。
2. 前記凸部が前記テーパ状壁部の周方向に延びる凸部であることを特徴とする請求項１記載の防振装置。
3. 前記凸部が前記テーパ状壁部の全周にわたって設けられたことを特徴とする請求項２記載の防振装置。
4. 前記第１取付具に取付けられて前記防振基体との間に液体封入室を形成するゴム状弾性膜からなるダイヤフラムと、前記液体封入室を前記防振基体側の第１液室と前記ダイヤフラム側の第２液室に仕切る仕切り体と、前記第１液室と第２液室を連通させるオリフィス流路とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防振装置。