JP2016114104A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変位規制機能の使用に伴う低下を抑制できる防振装置を提供する。【解決手段】この発明の防振装置１は、振動発生部及び振動受部のうちいずれか一方に連結される内側部材１０と、振動発生部及び振動受部のうち他方に連結される外筒部材２０と、内側部材と外筒部材とを連結する本体ゴム弾性体３０と、内側部材の周りに取り付けられた取付部４１、外筒部材の軸線方向一方側の端部に設けられた被当接部２１に対して軸線方向に対向する当接部４２、及び、取付部と当接部とを弾性的に連結する弾性連結部４３を有する、当接部材４０と、を備え、弾性連結部は、取付部側から当接部側へ向かうにつれて、軸線方向他方側に向かうように延在している。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば油圧ショベルやブルドーザー等の建設機械のキャビンマウントとして用い得る防振装置に関するものである。

従来の防振装置として、柱状心材と、柱状心材を取り囲んで配置された外筒部材と、柱状心材と外筒部材との間に介在させた本体弾性体と、外筒部材の内側に形成された液室と、外筒部材の軸線方向一方側の端部に形成されたフランジ部に設けられた環状弾性体と、環状弾性体と軸線方向に対向するように柱状心材に取り付けられた剛性プレートと、を具えたものがある（例えば、特許文献１）。このような防振装置では、軸線方向荷重の小さい間は、本体弾性体のせん断変形によって柔らかいバネ特性が得られる一方で、軸線方向荷重が大きくなると、剛性プレートが環状弾性体に当たって、環状弾性体を圧縮変形させることによって、硬いバネ特性が得られるようにし、これにより、柱状心材の変位を規制して、液室内部の圧力が過大となるのを抑制し、液室の破損ひいては液漏れを防止できるようにしている。

特開2010-265958号公報

しかしながら、使用に伴い、剛性プレートが繰り返しゴム等からなる環状弾性体に当たることにより、環状弾性体に摩耗等が生じ、これにより、環状弾性体による変位規制機能が使用に伴い低下することがある。このような環状弾性体の使用に伴う劣化が生じても液室内部の圧力が過大となるのを未然に防ぐためには、例えば、液室内に十分な体積の空気を入れることで、液室内の体積変化が十分に吸収されるようにすることが考えられる。しかし、使用に伴う劣化を考慮して液室内の空気の体積を余分に確保しようとすると、液室内の液体の充填率の低下に起因する防振装置の減衰力の低下や、液室体積の増大ひいては防振装置の大型化に繋がるという問題があった。

この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、変位規制機能の使用に伴う低下を抑制できる防振装置を提供することを目的とするものである。

この発明の防振装置は、振動発生部及び振動受部のうちいずれか一方に連結される内側部材と、前記振動発生部及び前記振動受部のうち他方に連結される外筒部材と、前記内側部材と前記外筒部材とを連結する本体ゴム弾性体と、前記内側部材の周りに取り付けられた取付部、前記外筒部材の軸線方向一方側の端部に設けられた被当接部に対して前記軸線方向に対向する当接部、及び、前記取付部と前記当接部とを弾性的に連結する弾性連結部を有する、当接部材と、を備え、前記弾性連結部は、前記取付部側から前記当接部側へ向かうにつれて、前記軸線方向他方側に向かうように延在していることを特徴とする。
この発明の防振装置によれば、変位規制機能の使用に伴う低下を抑制できる。

この発明の防振装置において、前記弾性連結部には、前記外筒部材の周方向に沿って配列された複数の貫通孔が形成されていると好適である。
これにより、簡単に弾性連結部を形成できる。

この発明の防振装置において、前記当接部材は、金属製であると好適である。
これにより、バネ特性のバラツキを低減できるので、設計自由度の向上が可能になる。

この発明によれば、変位規制機能の使用に伴う低下を抑制できる防振装置を提供できる。

比較的小さな軸線方向荷重が掛かった状態における、この発明の防振装置の一実施形態を示す、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。 図１の防振装置を示す平面図である。 中程度の軸線方向荷重が掛かった状態における、図１の防振装置を示す、縦断面図である。 比較的大きな軸線方向荷重が掛かった状態における、図１の防振装置を示す、縦断面図である。 図１の防振装置の、軸線方向荷重と撓みとの関係を示すグラフである。 この発明の防振装置の変形例を示す平面図である。

以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る防振装置の実施形態を例示説明する。

図１〜図５は、この発明の防振装置の一実施形態を示している。本実施形態の防振装置１は、油圧ショベルやブルドーザー等の建設機械において、振動受部であるキャビンを振動発生部である車体フレーム上に支持するキャビンマウントとして構成されている。ただし、本実施形態の防振装置１は、任意の振動受部を任意の振動発生部上に支持するために、あるいは、任意の振動発生部を任意の振動受部上に支持するために、用いられてもよい。

図１は、防振装置１を示す、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。防振装置１は、略ロッド状の内側部材１０と、内側部材１０に対して径方向外側に配置された有底の筒状（ひいては略コップ状）の外筒部材２０と、内側部材１０と外筒部材２０とを連結する本体ゴム弾性体３０と、後述する当接部材４０とを、備えている。

内側部材１０は、本例において、外筒部材２０と同心軸状に配置されており、外筒部材２０の中心軸線Ｃに沿う方向（以下、単に「軸線方向」という。）に延在する心材部１２と、心材部１２よりも小径で心材部１２の軸線方向一方側（図１の上側。以下同じ。）の端部に植え込まれた第１ボルト部１１と、心材１２よりも小径で心材部１２の軸線方向他方側（図１の下側）の端部に植え込まれた第２ボルト部１３と、を有している。第１ボルト部１１は、外筒部材２０よりも軸線方向一方側（図１の上側）に向けて突出するように配置されており、当接部材４０と振動受部であるキャビン１００とに挿通されて、ナット１０１でキャビン１００に固定される。

外筒部材２０は、略円筒状の周壁部２２と、周壁部２２の軸線方向一方側（図１の上側）の端部から、外筒部材２０の径方向（以下、単に「径方向」という。）の外側に向けて延在するフランジ部２１と、周壁部２２の軸線方向他方側（図１の下側）の端部の開口を液密及び気密に塞ぐ底壁部２３とを、有している。

図２は、図１の防振装置１を、軸線方向一方側（図１の上側）から観た平面図である。フランジ部２１は、平面視において略矩形状をなしており、その四隅にそれぞれねじ孔２１ａを有している。そして、フランジ部２１は、このねじ孔２１ａを介して、図示しない振動発生部である車体フレームにねじ止めされる。

このように、本例では、内側部材１０が振動受部に連結され、外筒部材２０が振動発生部に連結されたものとして説明するが、逆に、内側部材１０を振動発生部に連結して、外筒部材２０を振動受部に連結してもよい。

図１及び図２に示すように、本例における当接部材４０は、略円盤状であり、金属製の一枚板から形成されており、中心孔４３ｂに内側部材１０の第１ボルト部１１が挿通されて、内側部材１０の心材部１２とキャビン１００との間に挟まれた状態で、内側部材１０に固定される。当接部材４０は、内側部材１０の周りに取り付けられた取付部４１と、取付部４１よりも径方向外側において、外筒部材２０の軸線方向一方側の端部に設けられたフランジ部２１（被当接部）に対して軸線方向に対向する当接部４２と、取付部４１と当接部４２とを弾性的に連結する弾性連結部４３とを、有している。

本例では、取付部４１及び当接部４２は、それぞれ、径方向に沿って延在しており、当接部４２は、取付部４１よりも、軸線方向他方側（図１の下側）に位置している。取付部４１と当接部４２との軸線方向位置のずれ量Ｈは、例えば2.0〜3.0mmであることが好ましい。本例では、取付部４１を径方向に沿って延在させて、取付部４１を軸線方向の両側でそれぞれ内側部材１０の心材部１２とキャビン１００とに面接触させることにより、当接部材４０がぐらつき無くしっかりと内側部材１０に対して固定されるようにしている。また、本例では、当接部４２を、径方向に沿って、外筒部材２０のフランジ部２１に対して平行に延在させることにより、軸線方向荷重の入力時における内側部材１０の変位に応じて、当接部４２が、フランジ部２１に、フランジ部２１に設けられたフランジ被覆ゴム３１を介して、面接触（当接）されるようにしている。
なお、本例では、実際には当接部４２がフランジ部２１ではなくフランジ被覆ゴム３１に当接するが、本明細書では、実質的には当接部４２がフランジ部２１に当接するものとみなして説明する。すなわち、フランジ部２１は、本発明の「被当接部」を構成するものとする。

弾性連結部４３は、取付部側（すなわち径方向内側）から当接部側（すなわち径方向外側）へ向かうにつれて、軸線方向他方側（図１の下側）に向かうように、図の例では縦断面においてまっすぐ、延在している。ただし、本例に限られず、弾性連結部４３は、取付部側から当接部側へ向かうにつれて、縦断面において湾曲しながら、又は、複数箇所で屈曲しながら、軸線方向他方側に向かうように延在してもよい。
図２に示すように、本例において、弾性連結部４３には、外筒部材２０の周方向（以下、単に「周方向」という。）、すなわち、弾性連結部４３の周方向に沿って配列された複数の貫通孔４３ａが形成されている。これにより、弾性連結部４３は、軸線方向に弾性変形し易くなるように構成されている。また、本例のように弾性連結部４３を金属製とすることにより、例えばゴム製とする場合に比べて、バネ特性のバラツキが生じにくく、また、使用中に繰り返される弾性変形によっても使用に伴う劣化が生じにくい。
図２の例では、複数の略扇状の貫通孔４３ａが、周方向に沿って等間隔に配列されている。
なお、弾性連結部４３は、ゴムで構成される場合や、本例のように金属製であっても、軸線方向に弾性変形可能な程度に板厚が十分に薄い場合においては、貫通孔４３ａを有しなくてもよい。

本体ゴム弾性体３０は、内側部材１０の心材部１２の外周面と、外筒部材２０の周壁部２２の、フランジ部２１に連続する一部分の内周面とに、加硫接着等により固定されている。図１の例では、内側部材１０の心材部１２と外筒部材２０の周壁部２２との径方向中間位置において、金属製の中間筒部材１１０が本体ゴム弾性体３０の内部に設けられており、これにより、軸線方向（例えば、車体の上下方向）のバネ定数を低く維持しながら径方向（例えば、車体の前後、左右方向）のバネ定数を高くしている。
ただし、中間筒部材１１０は、設けなくてもよいし、あるいは、略同心軸状に複数設けてもよい。

前述したように、図１に示す例では、外筒部材２０のフランジ部２１（被当接部）における、当接部材４０の当接部４２との対向面（図１の上側の面）が、本体ゴム弾性体３０と一体に形成された薄いフランジ被覆ゴム３１により被覆されており、これにより、軸線方向荷重の入力時に当接部材４０の当接部４２がフランジ部２１に当たる際の干渉音を和らげることができる。フランジ被覆ゴム３１の被覆厚さは、例えば0.5〜3.0mmであることが好ましく、1.0〜2.0mmであることがさらに好ましい。このように、フランジ被覆ゴム３１は、非常に薄いので、軸線方向のバネ定数の特性に影響を与えるものではなく、すなわち、当接部４２がフランジ部２１に当たっても、フランジ被覆ゴム３１はバネ定数を高めるようには作用しない。
また、図１に示す例では、本体ゴム弾性体３０よりも軸線方向他方側（図１の下側）において、外筒部材２０の周壁部２２の内周面が、本体ゴム弾性体３０と一体に形成された内周面被覆ゴム３２により被覆されている。
ただし、フランジ被覆ゴム３１や内周面被覆ゴム３２は、設けなくてもよい。

本例では、外筒部材２０の底壁部２３の外周側部分は、底壁部２３よりも軸線方向一方側（図１の上側）に配置された、可撓性の仕切膜２４の外周側部分と重なり合っており、底壁部２３及び仕切膜２４のそれぞれの外周縁部は、周壁部２２の軸線方向他方側の端部によりかしめられて固定されている。また、底壁部２３及び仕切膜２４は、それぞれの内周側部分により、空気室７０を区画している。本例では、仕切膜２４を可撓性にすることにより、空気室７０を拡縮可能にしている。なお、仕切膜２４に加えて、底壁部２３も可撓性に構成されてもよい。また、底壁部２３は無くてもよい。

本体ゴム弾性体３０における底壁部２３側の端部と、仕切膜２４と、外筒部材２０の周壁部２２（より具体的には内周面被覆ゴム３２）とにより区画された、閉鎖空間の内部には、シリコンオイル等の高粘度の液体が充填された液室８０が形成されている。
内側部材１０の心材部１２の軸線方向他方側（図１の下側）には、液室８０内部に配置された減衰板５０が第２ボルト部１３によりねじ止めされている。減衰板５０の外周縁部と外筒部材２０の周壁部２２（より具体的には、内周面被覆ゴム３２）との間の隙間は、第１オリフィス９１を形成している。
液室８０内部には、仕切膜２４に対して軸線方向一方側（図１の上側）において、径方向に延在して、液室８０を軸線方向に分割するとともに、軸線方向に延在する貫通孔からなる第２オリフィス９２を有する、仕切板６０が設けられている。仕切板６０の外周縁部は、周壁部２２の軸線方向他方側の端部によりかしめられて固定されている。

本例では、軸線方向荷重の入力に応じて、内側部材１０が外筒部材２０に対して変位すると、内側部材１０に連動して減衰板５０が液室８０内で移動して、液体を攪拌し、その攪拌、ならびに、第１オリフィス９１及び第２オリフィス９２を通じた液体の行き来等により、液体流動の粘性抵抗に基づく減衰作用を発揮させるようになっている。

つぎに、図１及び図３〜図５を参照しながら、本実施形態の作用についてさらに詳しく説明する。図５は、防振装置１に掛かる軸線方向の静的荷重（kN）と、防振装置１の撓み（内側部材１０と外筒部材２０との間の軸線方向相対変位）（mm）との関係を示すグラフである。図５において、「引っ張り方向」とは、内側部材１０が外筒部材２０に対して初期位置から軸線方向一方側（図１の上側。液室８０を拡張する方向。）に向かう撓みの方向を示しており、「圧縮方向」とは、内側部材１０が外筒部材２０に対して初期位置から軸線方向他方側（図１の下側。液室８０を圧縮する方向。）に向かう撓みの方向を示している。

図１に示す防振装置１は、比較的小さな軸線方向荷重が掛かった状態にあり、図５のグラフにおける「状態１」の部分に対応している。このとき、当接部材４０は外筒部材２０に当接しておらず、上述した減衰板５０による減衰作用に加えて、本体ゴム弾性体３０の弾性変形による減衰作用によって、低いバネ定数をもたらし、キャビンの乗員に良好な乗り心地を提供するようにしている。

図３に示す防振装置１は、図１の場合よりも大きな、中程度の軸線方向荷重が掛かった状態にあり、図５のグラフにおける「状態２」の部分に対応している。このとき、当接部材４０は、当接部４２が外筒部材２０のフランジ部２１（より具体的には、フランジ被覆ゴム３１）に当接しているとともに、荷重が大きくなるにつれて取付部４１と当接部４２との軸線方向位置のずれ量Ｈが狭まるように、弾性連結部４３の軸線方向での弾性変形が生じる。この弾性連結部４３での弾性変形により、「状態１」と比べて、より高いバネ定数がもたらされる。

図４に示す防振装置１は、図３の場合よりもさらに大きな、比較的大きな軸線方向荷重が掛かった状態にあり、図５のグラフにおける「状態３」の部分に対応している。このとき、当接部材４０は、弾性連結部４３が径方向に沿って延在していることにより、全体として平板状になっており、これにより、内側部材１０がこれ以上、外筒部材２０に対して荷重方向（軸線方向他方側）に変位できないように、変位規制している。このような当接部材４０による変位規制作用によって、所定値以上の軸線方向荷重が掛かっても、液室８０に過度の圧力が掛かることが防止できるので、液室８０に過度の圧力が掛かることで起こり得る、外筒部材２０の周壁部２２のかしめ部分等の破壊、ひいては液漏れを、防止できる。

なお、「状態１」と「状態３」との間に「状態２」の特性を設けることで、所定値以上の軸線方向荷重が掛かったとたんに外筒部材２０に対する内側部材１０の変位規制がもたらされるのを防止して、段階的に内側部材１０の変位規制に至るようにすることで、より快適な乗り心地を提供するようにしている。

本実施形態では、上述のように、例えば特許文献１の環状弾性体（環状ゴム）をフランジ部２１上に設ける代わりに、当接部材４０の弾性連結部４３によって、ある程度以上の軸線方向荷重が掛かった場合にバネ定数が高められ、さらに大きな軸線方向荷重が掛かると変位規制がなされるようにしている。これにより、環状弾性体を用いる場合において環状弾性体が繰り返し打撃を受けることにより生じ得る、環状弾性体の摩耗ひいては変位規制機能の使用に伴う低下の問題が無くなることから、防振装置１全体として、従来と同様のバネ特性を得つつ、変位規制機能の使用に伴う低下を抑制できる。また、環状弾性体を設けない分、防振装置の小型化および軽量化が可能になる。
さらに、上記のように、当接部材４０は変位規制機能の使用に伴う低下が生じにくく、信頼性が高いことから、従来のように使用に伴う低下を予め考慮して、装置内の空気の体積を余分に確保する等の必要が無く、設計の自由度を向上できる。よって、例えば、空気室７０の体積を必要最低限にまで抑えることができ、防振装置の小型化や、液体の充填率の向上ひいては減衰力の向上などが可能になる。

また、上記の例では、当接部材４０に、周方向に沿って複数の貫通孔４３ａを、例えば打ち抜き加工やレーザー加工等により形成することにより、軸線方向に弾性変形可能な弾性連結部４３を簡単に形成できる。

また、上記の例では、弾性連結部４３を含め、当接部材４０全体を金属製としたことにより、仮にゴム製とした場合に比べて、バネ特性のバラツキを低減できるので、さらなる設計自由度の向上が可能になり、また、使用に伴う劣化を生じにくくすることができる。

なお、本発明の防振装置は、上記の実施形態のものに限られず、様々な変形例が可能である。例えば、当接部材４０の弾性連結部４３に周方向に沿って配列される複数の貫通孔４３ａの各々は、平面視において、任意の形状が可能であり、例えば図６に示す例のように、周方向に沿って（例えば時計周りに）進むにしたがって外周側から内周側に向かうように細長く延在するようなものでもよい。

また、本発明の防振装置は、液室８０や空気室７０を備えていなくてもよい。

１：防振装置、 １０：内側部材、 １１：第１ボルト部、 １２：心材部、 １３：第２ボルト部、 ２０：外筒部材、 ２１：フランジ部（被当接部）、 ２１ａ：ねじ孔、 ２２：周壁部、 ２３：底壁部、 ２４：仕切膜、 ３０：本体ゴム弾性体、 ３１：フランジ被覆ゴム、 ３２：内周面被覆ゴム、 ４０：当接部材、 ４１：取付部、 ４２：当接部、 ４３：弾性連結部、 ４３ａ：貫通孔、 ４３ｂ：中心孔、 ５０：減衰板、 ６０：仕切板、 ７０：空気室、 ８０：液室、 ９１：第１オリフィス、 ９２：第２オリフィス、 １００：キャビン、 １０１：ナット、 １１０：中間筒部材、 Ｃ：外筒部材の中心軸線

Claims (3)

1. 振動発生部及び振動受部のうちいずれか一方に連結される内側部材と、
   前記振動発生部及び前記振動受部のうち他方に連結される外筒部材と、
   前記内側部材と前記外筒部材とを連結する本体ゴム弾性体と、
   前記内側部材の周りに取り付けられた取付部、前記外筒部材の軸線方向一方側の端部に設けられた被当接部に対して前記軸線方向に対向する当接部、及び、前記取付部と前記当接部とを弾性的に連結する弾性連結部を有する、当接部材と、
   を備え、
   前記弾性連結部は、前記取付部側から前記当接部側へ向かうにつれて、前記軸線方向他方側に向かうように延在していることを特徴とする、防振装置。
2. 前記弾性連結部には、前記外筒部材の周方向に沿って配列された複数の貫通孔が形成されている、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記当接部材は、金属製である、請求項１又は２に記載の防振装置。

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