JP2015025472A - 防振装置 - Google Patents

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幸大 杉本
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幸大 杉本
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Abstract

【課題】部品点数や製造コストを増加させることなく、耐久性を現行同等に維持しつつ、サージング発生時の動倍率の上昇を低減する。【解決手段】振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結されるとともに、収容孔11aが形成された外部材11、及び他方に連結されるとともに収容孔内に配設された内部材12と、外部材と内部材とを連結するとともに、収容孔の中心軸線O回りに配設された一対のゴム脚13、14と、を備える防振装置1であって、一対のゴム脚のうちのいずれか一方には、突起部18が一体に形成され、この一方のゴム脚13の質量が、他方のゴム脚14の質量より大きくなっている。【選択図】図1

Description

本発明は、防振装置に関するものである。
従来から、振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結されるとともに、収容孔が形成された外部材、及び他方に連結されるとともに前記収容孔内に配設された内部材と、前記外部材と前記内部材とを連結するとともに、前記収容孔の中心軸線回りに配設された一対のゴム脚と、を備える防振装置が知られている。
この種の防振装置においては、特定の周波数帯の振動が入力されたときに、一対のゴム脚が共振する、つまりサージングが発生することで動倍率が大きく増大し、所期した防振性能を発揮しない場合がある。
このような問題を解決するための手段として、例えば下記特許文献1に記載されているように、一対のゴム脚を、ゴム硬度が互いに異なる2種類のゴム材料で各別に形成することが知られている。
特開2012−255461号公報
しかしながら、前記従来の防振装置では、一対のゴム脚が、互いに材質の異なるゴム材料で形成されているので、2色成形機が必要になるばかりでなく、一方のゴム脚と、他方のゴム脚と、で外部材及び内部材との例えば接着強度などの界面状態が異なりやすく、所望の防振特性を具備する防振装置を安定して形成することが困難であるという問題がある。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、部品点数や製造コストを増加させることなく、耐久性を現行同等に維持しつつ、サージング発生時の動倍率の上昇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。
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の防振装置は、振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結されるとともに、収容孔が形成された外部材、及び他方に連結されるとともに前記収容孔内に配設された内部材と、前記外部材と前記内部材とを連結するとともに、前記収容孔の中心軸線回りに配設された一対のゴム脚と、を備える防振装置であって、前記一対のゴム脚のうちのいずれか一方には、突起部が一体に形成され、この一方のゴム脚の質量が、他方のゴム脚の質量より大きくなっていることを特徴とする。
この発明によれば、一対のゴム脚のうちのいずれか一方に、突起部が一体に形成されることにより、一方のゴム脚の質量が、他方のゴム脚の質量より大きくなっているので、それぞれのゴム脚で、共振する周波数が異なることとなり、各周波数での動倍率のピーク値を、一対のゴム脚の双方が同等の周波数で共振するときの動倍率のピーク値と比べて低減することができる。
また、突起部が、一方のゴム脚に一体に形成されているので、部品点数や製造コストの増加を防ぐことができる。
また、突起部を形成することで、一方のゴム脚の質量と、他方のゴム脚の質量と、を互いに異ならせているので、例えばゴム脚の一部を薄肉にした場合と比較して、ゴム脚の耐久性が低下するのを防ぐことができる。
ここで、前記突起部は、前記ゴム脚のうち、前記中心軸線方向から見た平面視において、前記外部材及び前記内部材のうちのいずれか一方側から他方側に向けて延びる延在方向の中央部に配設されてもよい。
この場合、突起部が、ゴム脚のうち、一次振動モードの腹となる、前記延在方向の中央部に形成されているので、この防振装置と、突起部が両方ともに形成されていない一対のゴム脚を有する従来の防振装置と、で具備する、防振装置における静特性や低周波での動特性が異なるのを防ぐことが可能になり、従来の防振装置が装着されている機械に、従来の防振装置に代えて本発明の防振装置をそのまま適用することができる。
ここで、前記突起部の質量は、前記他方のゴム脚の有効質量の10%以上となってもよい。
この場合、突起部の質量が、前記他方のゴム脚の有効質量の10%以上となっているので、動倍率のピーク値を確実に低減することができる。
この発明によれば、部品点数や製造コストを増加させることなく、耐久性を現行同等に維持しつつ、サージング発生時の動倍率の上昇を低減することができる。
本発明に係る一実施形態として示した防振装置の横断面図である。 突起部が両方ともに形成されていない一対のゴム脚を有する従来の防振装置、並びに、突起部の質量を異ならせた複数種の本発明に係る防振装置それぞれにおける、入力振動周波数に対する動倍率の変化を示すグラフである。 従来の防振装置における動倍率のピーク値に対する、従来及び本発明に係る各防振装置における動倍率のピーク値の割合と、他方のゴム脚の有効質量に対する一方のゴム脚の有効質量の割合と、の関係を示すグラフである。
以下、本発明に係る防振装置の一実施形態を、図1を参照しながら説明する。
この防振装置1は、振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結されるとともに、収容孔11aが形成された外部材11、及び他方に連結されるとともに収容孔11a内に配設された内部材12と、外部材11と内部材12とを連結するとともに、収容孔11aの中心軸線O回りに配設された一対のゴム脚13、14と、を備えている。
なお、この防振装置1においては、例えば、内部材12が振動発生部としてのエンジン等に連結される一方、外部材11が図示しないブラケットを介して振動受部としての車体等に連結されて用いられる。
図示の例では、外部材11は筒状に形成されていて、その内側が前記収容孔11aとなっている。
以下、前記中心軸線Oに直交する方向を径方向といい、前記中心軸線O回りに周回する方向を周方向という。
また、図示の例では、外部材11は円筒状に形成され、内部材12は角筒状に形成されている。内部材12の横断面における中央を通る軸線O1は、前記中心軸線Oに対して、径方向のうちの一方向にずれた位置で同じ向きに平行に延在している。
以下、径方向のうち、内部材12の軸線O1が、前記中心軸線Oに対してずれた方向を上方といい、これとは逆方向を下方という。
ここで、内部材12は、4つの壁部からなる四角筒状に形成されていて、前記軸線O1に直交する横断面視において、これら4つの壁部12a、12bのうち、2つの側壁部12aは上下方向に延在し、残りの2つの端壁部12bは上下方向に直交する方向に延在している。
また本実施形態では、収容孔11aの内周面、及び内部材12の外周面にはそれぞれ、全域にわたって被覆ゴム21、22が各別に接着されている。
一対のゴム脚13、14は、周方向に間隔をあけて配設されるとともに、この防振装置1を前記中心軸線O方向から見た平面視で、内部材12と外部材11との間を直線状に延在している。一対のゴム脚13、14は、内部材12側から外部材11側に向けて、上方から下方に向けて延在している。一対のゴム脚13、14同士が下方でなす周方向の隙間は、内部材12側から外部材11側に向かうに従い漸次、広くなっている。一対のゴム脚13、14は、内部材12の4つの壁部12a、12bのうち、前記側壁部12aに、その全域にわたって接着されている。
これらの被覆ゴム21、22、及び一対のゴム脚13、14は、同一の材質で一体に形成されている。
そして、本実施形態では、一対のゴム脚13、14のうちのいずれか一方に、突起部18が一体に形成され、この一方のゴム脚13の質量が、他方のゴム脚14の質量より大きくなっている。
突起部18は、一方のゴム脚13のうち、前記平面視において、外部材11及び内部材12のうちのいずれか一方側から他方側に向けて延びる延在方向の中央部に配設されている。突起部18は、一方のゴム脚13の外表面から、前記平面視で前記延在方向に直交する方向に突出している。また、突起部18は、一方のゴム脚13の外表面のうち、他方のゴム脚14側とは反対の斜め上方を向く外表面に形成されている。
ここで、この防振装置1は、上下方向の振動が主として入力されるように配設されて用いられる。
そして、防振装置1に振動が入力されると、一対のゴム脚13、14は、周方向に屈曲するような態様で弾性変形する。一次振動モードでは、一対のゴム脚13、14は、前記平面視において、それぞれのゴム脚13、14のうち、前記延在方向の中央部に位置する部分の一箇所が周方向に突出する(腹となる)態様で変形する。
突起部18の質量は、他方のゴム脚14の有効質量の10%以上となっている。突起部18の質量は、好ましくは他方のゴム脚14の有効質量の20%以下となっている。
ここで、ゴム脚13、14の有効質量とは、それぞれのゴム脚13、14のなかで、各ゴム脚13、14における振動系に寄与する部分の質量をいい、各ゴム脚13、14の質量の1/3倍〜1/2倍程度となる。
以上説明したように、本実施形態による防振装置1によれば、一対のゴム脚13、14のうちのいずれか一方に、突起部18が一体に形成されることにより、一方のゴム脚13の質量が、他方のゴム脚14の質量より大きくなっているので、それぞれのゴム脚13、14で、共振する周波数が異なることとなり、各周波数での動倍率のピーク値を、一対のゴム脚13、14の双方が同等の周波数で共振するときの動倍率のピーク値と比べて低減することができる。
また、突起部18が、一方のゴム脚13に一体に形成されているので、部品点数や製造コストの増加を防ぐことができる。
また、突起部18を形成することで、一方のゴム脚13の質量と、他方のゴム脚14の質量と、を互いに異ならせているので、例えばゴム脚の一部を薄肉にした場合と比較して、ゴム脚13、14の耐久性が低下するのを防ぐことができる。
また、突起部18が、一方のゴム脚13のうち、一次振動モードの腹となる、前記延在方向の中央部に形成されているので、この防振装置1と、突起部が両方ともに形成されていない一対のゴム脚を有する従来の防振装置と、で具備する、防振装置における静特性や低周波での動特性が異なるのを防ぐことが可能になる。
すなわち、静荷重だけを受けたときや低周波の振動入力時にゴム脚が変形する際に、ゴム脚のうち振動特性に影響を与えない部分に突起部が追加されているため、従来の防振装置が装着されている機械に、従来の防振装置に代えてこの防振装置1をそのまま適用することができる。
さらに、突起部18の質量が、他方のゴム脚14の有効質量の10%以上となっているので、動倍率のピーク値を確実に低減することができる。
なお、本発明の技術範囲は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、突起部18を、一方のゴム脚13の外表面から、前記平面視で前記延在方向に直交する方向に突出させたが、突起部18が、一方のゴム脚13の外表面から突出する方向は、前記延在方向に直交する方向に限らず適宜変更してもよい。
また、突起部18の質量は、前記実施形態に限らず適宜変更してもよい。
また、前記実施形態では、内部材12として、角筒体を示したが、これに限らず例えば、円筒体としてもよいし、中実の柱体としてもよい。
また、前記実施形態では、外部材11を筒状に形成したが、これに限らず例えば、ブロック状に形成し、そのうちの任意の位置に収容孔11aを形成するなど適宜変更してもよい。
また、前記実施形態では、突起部18を、一方のゴム脚13の外表面のうち、他方のゴム脚14側とは反対の斜め上方を向く外表面に形成したが、他方のゴム脚14側の斜め下方を向く外表面に形成してもよい。
また、前記実施形態では、一対のゴム脚13、14を、周方向に間隔をあけて配設したが、これに限らず例えば、一対のゴム脚13、14を、内部材12の外周面上で互いに連結するなど適宜変更してもよい。
また、突起部18は、前記平面視において、それぞれのゴム脚13、14における前記延在方向の中央部からずれた位置に配設してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
次に、以上説明した作用効果を検証した試験について説明する。
実施例1〜5として、突起部18の質量を異ならせた複数種の防振装置1を採用し、従来例として、図1に示す防振装置1において、突起部18が両方ともに形成されていない一対のゴム脚13、14を有する構成を採用した。
実施例1では、突起部18の質量を、他方のゴム脚14の有効質量の5%とし、実施例2では、突起部18の質量を、他方のゴム脚14の有効質量の10%とし、実施例3では、突起部18の質量を、他方のゴム脚14の有効質量の20%とし、実施例4では、突起部18の質量を、他方のゴム脚14の有効質量の40%とし、実施例5では、突起部18の質量を、他方のゴム脚14の有効質量の200%とした。
また、これらの実施例1〜5、及び従来例それぞれの防振装置において、ゴム脚を形成するゴム材料の損失係数は0.05とした。
そして、実施例1〜5、及び従来例それぞれの防振装置について、入力振動周波数に対する動倍率を数値解析により算出した。
結果を図2に示す。
ここで、動倍率とは、静的荷重下でのばね定数に対する動的荷重下でのばね定数の割合をいう。また、図2において、横軸(周波数比)は、入力振動周波数を、従来例の防振装置における共振周波数で除した値を示し、縦軸(動倍率比)は、動倍率を、従来例の防振装置における動倍率のピーク値で除した値を示している。
この結果、突起部18を有する実施例1〜5の防振装置1では、それぞれのゴム脚13、14で、共振する周波数が異なることとなり、各周波数での動倍率のピーク値を、従来例の防振装置における動倍率のピーク値と比べて低減できることが確認された。
次に、この結果に基づいて、従来例の防振装置における動倍率のピーク値に対する、従来例及び実施例1〜5の各防振装置における動倍率のピーク値の割合(横軸のピーク値比)と、他方のゴム脚14の有効質量に対する一方のゴム脚13の有効質量の割合(縦軸の有効質量比)と、の関係を示すグラフを作成した。なお、一方のゴム脚13の有効質量は突起部18の質量を含んでいる。
結果を図3に示す。
この結果、突起部18の質量が、他方のゴム脚14の有効質量の10%以上であると、動倍率のピーク値を確実に低減でき、10%以上20%以下であると、突起部18の質量を過度に増やさなくても、動倍率のピーク値を確実に低減できることが確認された。
1 防振装置
11 外部材
11a 収容孔
12 内部材
13 一方のゴム脚
14 他方のゴム脚
18 突起部
O 軸線

Claims (3)

  1. 振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結されるとともに、収容孔が形成された外部材、及び他方に連結されるとともに前記収容孔内に配設された内部材と、
    前記外部材と前記内部材とを連結するとともに、前記収容孔の中心軸線回りに配設された一対のゴム脚と、
    を備える防振装置であって、
    前記一対のゴム脚のうちのいずれか一方には、突起部が一体に形成され、この一方のゴム脚の質量が、他方のゴム脚の質量より大きくなっていることを特徴とする防振装置。
  2. 前記突起部は、前記ゴム脚のうち、前記中心軸線方向から見た平面視において、前記外部材及び前記内部材のうちのいずれか一方側から他方側に向けて延びる延在方向の中央部に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の防振装置。
  3. 前記突起部の質量は、前記他方のゴム脚の有効質量の10%以上となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の防振装置。
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