JP2019065988A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制する。【解決手段】防振装置１は、パワープラントに取り付けられるスピンドル２１と、スピンドル２１の下側に設けられ、車体に取り付けられるボディブラケット３と、スピンドル２１をボディブラケット３に相対移動可能に弾性的に連結支持する主弾性支持体４と、ボディブラケット３に設けられ、スピンドル２１のボディブラケット３に対する上下方向の相対移動を規制するストッパ部５と、スピンドル２１とボディブラケット３とを弾性的に連結する補助連結部６とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、防振装置に関するものである。

一般に、自動車の車体と振動源との間には、車体側への振動の伝達を抑制するエンジンマウントやサスペンションマウント等の防振装置が配置される。例えば、特許文献１に示される防振装置は、振動発生部（振動源側）及び振動受部（振動受け側）の一方に連結される第１取付部材と、第１取付部材と固定される第１連結部材と、筒状とされ、振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２取付部材と、第２取付部材の筒内に挿入固定される筒状の外筒部材と、第１連結部材と外筒部材との間に配置されて両者を連結する弾性体（主弾性支持体）と、外筒部材側が開口した有底筒状とされ、第１連結部材を内部に収容したストッパ部材と、ストッパ部材の内部に収納され、外筒の筒軸方向において第１取付部材と対向する位置で弾性体よりも径方向外側に配置されたストッパゴム（ストッパ部）とを備える。この防振装置では、ストッパゴムが第１取付部材に当たることにより、第１取付部材と第２取付部材との筒軸方向における大きな相対移動を抑制している。

特開２０１０−２１６６２９号公報

ところで、上記特許文献１に示す防振装置の荷重−撓み曲線は、低荷重域では、接線の傾きが小さい一方、高荷重域では、ストッパゴムが第１取付部材に当接するため、接線の傾きが急に大きくなる。このとき、例えば、防振装置が高さの低いコンパクトなものである場合、高荷重域において荷重−撓み曲線の接線の傾き、つまり、ばね定数が大きいので、振動受け側への入力荷重が大きくなり、振動受け側の部材が周辺部材を破損させてしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制することにある。

第１の発明では、振動源側に取り付けられる第１取付部材と、前記第１取付部材の下側に設けられ、振動受け側に取り付けられる第２取付部材と、前記第１取付部材を前記第２取付部材に相対移動可能に弾性的に連結支持する主弾性支持体と、前記第１取付部材及び前記第２取付部材のいずれか一方に設けられ、前記第１取付部材の前記第２取付部材に対する上下方向の相対移動を規制するストッパ部と、前記第１取付部材と前記第２取付部材とを弾性的に連結する補助連結部とを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、高荷重域では、入力荷重を主弾性支持体、ストッパ部及び補助連結部で受けることができ、補助連結部がストッパ部と同様の役割を果たすので、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、ばね特性を軟らかなものにすることができる。これにより、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、小さくなる。従って、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制することができる。

第２の発明では、第１の発明において、前記ストッパ部及び前記補助連結部は、前記第１取付部材における前記振動源側に取り付けられる部分と前記主弾性支持体との間に配置されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、ストッパ部及び補助連結部が、第１取付部材における振動源側に取り付けられる部分と主弾性支持体との間に配置されているので、第１取付部材における振動源側に取り付けられる部分と主弾性支持体との間の内部空間を有効利用して、ストッパ部及び補助連結部を配置することができる。これにより、防振装置をコンパクトにすることができる。

以上のように、本発明によれば、第１取付部材と第２取付部材とを弾性的に連結する補助連結部を設けることにより、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る防振装置の平面図である。 防振装置を車両左側から見た側面図である。 防振装置を車両右側から見た側面図である。 図１におけるIV−IV線矢視断面図である。 図４におけるV―V線矢視断面図である。 防振装置の荷重―撓み曲線を示すグラフである。 実施形態２を示す図４相当図である。 実施形態２を示す図５相当図である。 実施形態２における図６相当グラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１〜図５は本発明の実施形態１に係る防振装置１を示し、この防振装置１は、不図示の車載エンジン（振動源側）を不図示の車体側（振動受け側）にマウント支持するためのものである。具体的には、防振装置１は、エンジン及びトランスミッションが結合されてなるパワープラントに取り付けられる金属製のミッションブラケット２と、車体フレームに取り付けられる金属製のボディブラケット（第２取付部材）３と、ミッションブラケット２をボディブラケット３に相対移動可能に弾性的に連結支持するゴム製の主弾性支持体４と、ミッションブラケット２のボディブラケット３に対する上下方向の相対移動を規制するゴム製のストッパ部５と、ミッションブラケット２とボディブラケット３とを弾性的に連結するゴム製の補助連結部６とを備えている。主弾性支持体４、ストッパ部５及び補助連結部６は、全て同じ材料からなり、金型を用いて同時に成形されている。

ミッションブラケット２は、スピンドル２１（第１取付部材）を備える。このスピンドル２１は、車両左右方向に延びる四角柱状に形成され（図１、図４参照）、先端部２１ａと根元部２１ｂと基部２１ｃとを有する。先端部２１ａは、スピンドル２１の車両左側部分を構成している。先端部２１ａの下面には、略半球状の半球部２２が一体に形成されている。基部２１ｃは、根元部２１ｂを介して先端部２１ａの車両右側に一体に形成されている。基部２１ｃの車両前後方向両端部には、車両前後方向外側に向かって下方に延びるように延長部２３，２３が一体に突出形成されている。この各延長部２３の下端部には、トランスミッション支持部２４が配設されている。このトランスミッション支持部２４の中央部には、長円形状の支持孔２４ａが貫通形成されている。延長部２３，２３の下端部には、これらの下端部同士を車両前後方向に繋ぐように上方に突出するアーチ状に形成されたトランスミッション支持部２５が配設されている（図３参照）。トランスミッション支持部２５の中央部には、長円形状の支持孔２５ａが貫通形成されている（図１参照）。これらの支持孔２４ａ，２５ａは、パワープラントを支持するためのものである。つまり、ミッションブラケット２は、支持孔２４ａ，２５ａを挿通するボルト等によりパワープラントと締結固定されている。

ボディブラケット３は、ミッションブラケット２のスピンドル２１の下側に配置されている。ボディブラケット３は、スピンドル２１に対向して互いに平行に配設されている。ボディブラケット３は、六角形（略台形）板状に形成され、長手方向が車両前後方向に沿うように車体フレーム上に載置されている。ボディブラケット３の長手方向の両端部には、長円形状の取付孔３１がそれぞれ貫通形成されている。ボディブラケット３は、取付孔３１を挿通するボルト等により車体フレームと締結固定されている。ボディブラケット３の長手方向中央部には、円形状の開口３２が貫通形成されている（図４参照）。ボディブラケット３における開口３２の車両右側近傍の上面には、上方に突出する突条部３３が車両前後方向に延びるように形成されている。この突条部３３は、スピンドル２１の根元部２１ｂの下側に位置している。ボディブラケット３における突条部３３の車両右側部分の上面は、補助連結部６を支持する支持面３４を構成している。

主弾性支持体４は、ミッションブラケット２のスピンドル２１の先端部２１ａをボディブラケット３に相対移動可能に弾性的に連結支持する。主弾性支持体４は、脚部４１と防振部４２とを備える。脚部４１の上端面には、略半球状（半球部２２と相補形状）の凹部が形成されている。この凹部の内周面は、半球部２２の外周面に一体に加硫接着されている。脚部４１は半球部２２の全周から外方に向かって放射状に拡がり、かつ、斜め下方向に延びる略円錐台状のものである。脚部４１の下端部は、ボディブラケット３の上面及び開口３２の内周面に一体に加硫接着されている。脚部４１の下端面には、略円錐台状の空間４１ａが形成されている。防振部４２は、図２及び図４に示すように、ミッションブラケット２におけるスピンドル２１の先端部２１ａの外周面を上側及び車両前後方向両側から取り囲んだ状態で、スピンドル２１の先端部２１ａと一体に加硫接着されている。

ストッパ部５は、突条部３３の上面から上方に突出するように薄肉状に形成されている。ストッパ部５の上端面とスピンドル２１の根元部２１ｂとの間には、隙間が形成されている。つまり、ストッパ部５は、スピンドル２１の根元部２１ｂと連結されていない。ストッパ部５は、ボディブラケット３の突条部３３と一体に加硫接着されている。なお、主弾性支持体４の脚部４１は、突条部３３の左側側面に一体に加硫接着されている。

補助連結部６は、ボディブラケット３の支持面３４の上面から上方に延び、スピンドル２１の根元部２１ｂをボディブラケット３の支持面３４に弾性的に連結支持する。補助連結部６は、上部６ａと中間部６ｂと下部６ｃとを有する。下部６ｃの上下方向高さは、突条部３３の上下方向高さとほぼ同じであり、上部６ａ及び中間部６ｂの上下方向高さは、それぞれ、補助連結部６の上下方向全長から下部６ｃの上下方向高さを引いた長さの、ほぼ２分の１の大きさである。

図４に示すように、補助連結部６の上部６ａ及び中間部６ｂにおける車両左右方向の幅は、上下方向全体に亘ってほぼ一様である一方、補助連結部６の下部６ｃにおける車両左右方向の幅は、上部６ａ及び中間部６ｂに比べ大きくなっていて、ボディブラケット３の支持面３４の車両左右方向の長さとほぼ同じである。

図５に示すように、補助連結部６は、車両右側から見たときに、全体として略台形状に形成されている。補助連結部６の上部６ａは、車両右側から見たときに略矩形状に形成され、その車両前後方向の長さは、スピンドル２１の根元部２１ｂにおける車両前後方向の長さとほぼ同じである。補助連結部６の中間部６ｂは、車両右側から見たときに略台形状に形成され、その上端の車両前後方向の長さは、スピンドル２１の根元部２１ｂにおける車両前後方向の長さとほぼ同じである一方、その下端の車両前後方向の長さは、ボディブラケット３の右端部における車両前後方向の長さとほぼ同じである。補助連結部６の下部６ｃは、略矩形状に形成され、その車両前後方向の長さは、ボディブラケット３の右端部における車両前後方向の長さとほぼ同じである。

そして、補助連結部６は、スピンドル２１の根元部２１ｂの下面、ボディブラケット３の支持面３４及び突条部３３の右側側面と一体に加硫接着されている。

まとめると、ミッションブラケット２のスピンドル２１とボディブラケット３との間には、主弾性支持体４、ストッパ部５及び補助連結部６が、この順に車両左側から並列に配置されている。つまり、車両左右方向において、スピンドル２１におけるパワープラントに取り付けられる部分である基部２１ｃと主弾性支持体４の脚部４１との間には、ストッパ部５及び補助連結部６が並列に配置されている。言い換えると、脚部４１の車両右側（パワープラント側）に形成された内部空間１ａには、ストッパ部５及び補助連結部６が配置されている。

上述の如く構成された防振装置１は、上下方向の入力荷重が小さい低荷重域では、主弾性支持体４の脚部４１が上下方向に移動するスピンドル２１から入力荷重を受け、剪断変形することにより、スピンドル２１の半球部２２がボディブラケット３の開口３２に入り込む状態となる。一方、補助連結部６も入力荷重を同時に受け、上下方向に圧縮変形する。このとき、ストッパ部５はスピンドル２１に当接しておらず、両者の間には隙間が維持された状態である。

入力荷重が増加すると、主弾性支持体４の脚部４１はさらに剪断変形し、スピンドル２１の半球部２２がボディブラケット３の開口３２にさらに入り込む。補助連結部６も同様に、さらに上下方向に圧縮変形する。

そして、入力荷重が所定荷重に達すると、ストッパ部５の上面がスピンドル２１の根元部２１ｂの下面と当接し、スピンドル２１のボディブラケット３に対する上下方向の相対移動が規制される。

さらに入力荷重が増加すると、主弾性支持体４の脚部４１はさらに剪断変形し、スピンドル２１の半球部２２がボディブラケット３の開口３２にさらに入り込む状態となる。ストッパ部５及び補助連結部６も同様に、さらに圧縮変形して上下方向に潰れた状態となる。

図６は、シミュレーションから得られた防振装置の荷重―撓み曲線を示すグラフである。図中の実線は、本実施形態の防振装置１に荷重を作用させた場合の荷重―撓み曲線を示す。また、図中の一点鎖線は、主弾性支持体及びストッパ部を有し、補助連結部がない従来の防振装置に荷重を作用させた場合の曲線を示す。図中の二点鎖線は、当該従来の防振装置の主弾性支持体の形状及びゴム硬度を変更し、かつストッパ部の大きさ及び厚みを大きくした防振装置に荷重を作用させた場合の曲線であって、作用させる荷重が８ｋＮ〜１０ｋＮのときの曲線の接線の傾き（以下、「荷重−撓み曲線の接線の傾き」を接線ばねともいう）が達成すべき目標を表す曲線を示す。なお、この二点鎖線に対応する防振装置のストッパ部の大きさ及び厚みは仮想的に設定したものであり、実際には、防振装置１に配置することができない大きさのものである。

同図における８ｋＮ〜１０ｋＮの高荷重域（図６における白抜き矢印の領域）では、従来の防振装置の接線ばねに対し、防振装置１の接線ばねの方が緩やかであり、防振装置１は目標の防振装置の接線ばねと同等の傾きを有していることが確認された。これにより、高荷重域で接線ばねが大きくなることを抑制した防振装置１を実現できる。また、２ｋＮ前後より小さい低荷重域においては、従来の防振装置の接線ばねに対して、防振装置１の接線ばねが大きいことが確認された。これにより、低荷重域における主弾性支持体４の減衰機能を補助連結部６により補助した防振装置１を実現できる。

表１は、シミュレーションから得られた、本実施形態の防振装置１に荷重を作用させた場合の入力荷重と補助連結部６のひずみ（変形量／高さ）との関係を示すものである。ひずみの測定点は、補助連結部６のうち変形量が最も大きい中間部６ｂにおける車両右側面の中央部とした。入力荷重が２ｋＮの状態では、最大（引張）ひずみが０．１５、最小（圧縮）ひずみが−０．１６、入力荷重が５ｋＮの状態では、最大ひずみが０．２、最小ひずみが−０．２２、入力荷重が８ｋＮの高荷重状態では、最大ひずみが０．２４、最小ひずみが−０．２８であることが確認された。

−効果−
以上より、本実施形態によれば、補助連結部６がスピンドル２１とボディブラケット３とを弾性的に連結するので、低荷重域では、車載エンジンからの入力荷重を主弾性支持体４及び補助連結部６で受けることができ、低荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが、入力荷重を主弾性支持体のみで受ける場合と比べ、大きくなる。

入力荷重が増加すると、ボディブラケット３に設けられたストッパ部５がスピンドル２１に当接するが、入力荷重を主弾性支持体４、ストッパ部５及び補助連結部６で受けることができるので、その当接状態を軟らかなものにすることができる。これにより、ストッパ部５のスピンドル２１への当接時、つまり、低荷重域から高荷重域への移行時での荷重−撓み曲線が、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、その移行時の変化点が明瞭でなくなり、低荷重域から高荷重域へ徐々に移行する滑らかなものになる。

さらに入力荷重が増加しても、入力荷重を主弾性支持体４、ストッパ部５及び補助連結部６で受け続けることができ、補助連結部６がストッパ部５と同様の役割を果たすので、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、ばね特性を軟らかなものにすることができる。これにより、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、小さくなる。

以上のように、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制することができる。

また、ストッパ部５及び補助連結部６が、車両左右方向において、スピンドル２１におけるパワープラントに取り付けられる部分である基部２１ｃと主弾性支持体４の脚部４１との間に配置されているので、車両左右方向においてスピンドル２１の基部２１ｃと主弾性支持体４の脚部４１との間の内部空間１ａを有効利用して、ストッパ部５及び補助連結部６を配置することができる。これにより、防振装置１をコンパクトにすることができる。

また、スピンドル２１及びボディブラケット３の間を、主弾性支持体４の脚部４１と補助連結部６の２カ所で支持するため、主弾性支持体４のみで支持する場合に比べ、防振装置１にかかる曲げモーメントを低減することができる。

（実施形態２）
図７及び図８は、本発明の実施形態２を示す。なお、この実施形態では、図１〜図５と同じ部分については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、実施形態２では、主弾性支持体４及び補助連結部６を変更したものである。具体的には、主弾性支持体４は、そのゴム硬度を下げるとともに、形状を変更したもので、後述する変更した補助連結部６と合わせて、防振装置１に作用する荷重が低荷重域のときに、上記従来の防振装置と同等のばね特性を有するように変更したものである。補助連結部６は、図７に示すように、その形状が中間部分の窄まったくびれ形状であり、実施形態１に対して薄く形成されている。図８に示すように、補助連結部６は車両右側から見たときにおいても、その形状が中間部分の窄まったくびれ形状であり、実施形態１に対して細く形成されている。補助連結部６の上端における車両前後方向の長さは、スピンドル２１の根元部２１ｂにおける車両前後方向の長さよりも小さく、補助連結部６の下端における車両前後方向の長さは、ボディブラケット３の右端部の長さよりも小さい。そして、補助連結部６の上端及び下端の車両左右方向は、ほぼ同じ長さに形成されている。その他の構成は実施形態１と同様である。

図９の荷重−撓み曲線において、図中の実線は、本実施形態の防振装置１に荷重を作用させた場合の荷重―撓み曲線を示す。なお、図中の一点鎖線及び二点鎖線は、それぞれ、実施形態１における曲線と同じものを示す。同図における８ｋＮ〜１０ｋＮの高荷重域（図９における白抜き矢印の領域）では、従来の防振装置の接線ばねに対し、防振装置１の接線ばねの方が緩やかであり、防振装置１は目標の防振装置の接線ばねと同等の傾きを有していることが確認された。

表２は、表１と同様に、シミュレーションから得られた、本実施形態の防振装置１に荷重を作用させた場合の入力荷重と補助連結部６のひずみ（変形量／高さ）との関係を示すものである。ひずみの測定点は、２点とした。これは、実施形態１に比べ、実施形態２の補助連結部６は薄く細いので、荷重を作用させた場合の変形量が大きいためである。具体的に、測定点は、補助連結部６のうち変形量が最も大きい中間部６ｂにおける車両右側面の中央部（以下、「測定点１」という）と、中間部６ｂにおける車両後側面の中央部（以下、「測定点２」という）とした。測定点１の場合、入力荷重が２ｋＮの状態では、最大（引張）ひずみが０．２８、最小（圧縮）ひずみが−０．４７、入力荷重が５ｋＮの状態では、最大ひずみが０．４４、最小ひずみが−０．７４、入力荷重が８ｋＮの高荷重状態では最大ひずみが０．５２、最小ひずみが−０．８７であることが確認された。また、測定点２の場合、入力荷重が２ｋＮの状態では、最大ひずみが０．３９、最小ひずみが−０．７４、入力荷重が５ｋＮの状態では、最大ひずみが０．８５、最小ひずみが−１．０３、入力荷重が８ｋＮの高荷重状態では、最大ひずみが１．０８、最小ひずみが−１．１８であることが確認された。

この実施形態に示すように、主弾性支持体４のゴム硬度及び形状を変更するとともに、補助連結部６を細く薄くすることにより、低荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きを、入力荷重を主弾性支持体のみで荷重を受ける場合と同等にした場合であっても、上記実施形態１と同様に、高荷重域では、入力荷重を主弾性支持体４、ストッパ部５及び補助連結部６で受けることができ、補助連結部６がストッパ部５と同様の役割を果たすので、ばね特性を軟らかなものにすることができる。これにより、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが、入力荷重を主弾性支持体及びストッパ部のみで受ける場合に比べ、小さくなるので、高荷重域での荷重−撓み曲線の接線の傾きが大きくなることを抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、補助連結部６は、スピンドル２１における基部２１ｃと主弾性支持体４の脚部４１との間（ボディブラケット３の右端）に配設したが、これに限られず、例えば主弾性支持体４よりも車両左側であってもよく、ボディブラケット３とミッションブラケット２のスピンドル２１とを連結する位置であればどこでもよい。

また、上記各実施形態では、スピンドル２１の基部２１ｃと主弾性支持体４の脚部４１との間に車両左側からストッパ部５、補助連結部６の順で配設したが、ストッパ部５及び補助連結部６の位置は逆であってもよく、さらには、主弾性支持体４の位置もストッパ部５及び補助連結部６の間にあってもよい。

また、上記各実施形態では、ストッパ部５はボディブラケット３に設けたが、スピンドル２１に設けてもよい。この場合、ストッパ部５は、入力荷重が所定荷重に達すると、ボディブラケット３に当接する。

また、上記実施形態２においては、補助連結部６は柱状に形成されていたが、これに限られず、逆Ｙ字状やＸ字形状に形成されてもよい。

以上に説明したように、本発明は防振装置、特に高さの低いエンジンマウントにおいて極めて有用である。

１ 防振装置
２ ミッションブラケット
２１ スピンドル（第１取付部材）
３ ボディブラケット（第２取付部材）
３２ 開口
３３ 突条部
３４ 支持面
４ 主弾性支持体
４１ 脚部
５ ストッパ部
６ 補助連結部

Claims (2)

1. 振動源側に取り付けられる第１取付部材と、
   前記第１取付部材の下側に設けられ、振動受け側に取り付けられる第２取付部材と、
   前記第１取付部材を前記第２取付部材に相対移動可能に弾性的に連結支持する主弾性支持体と、
   前記第１取付部材及び前記第２取付部材のいずれか一方に設けられ、前記第１取付部材の前記第２取付部材に対する上下方向の相対移動を規制するストッパ部と、
   前記第１取付部材と前記第２取付部材とを弾性的に連結する補助連結部とを備えることを特徴とする防振装置。
2. 請求項１において、
   前記ストッパ部及び前記補助連結部は、前記第１取付部材における前記振動源側に取り付けられる部分と前記主弾性支持体との間に配置されていることを特徴とする防振装置。

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