JP2022083697A

JP2022083697A - 防振装置

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Publication number: JP2022083697A
Application number: JP2020195187A
Authority: JP
Inventors: 一高大津; Kazutaka Otsu
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-06-06
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: JP7457635B2

Abstract

【課題】要求される剛性及び減衰特性を柔軟に設定し得る防振装置を提供する。【解決手段】防振装置100は、軸状部材が挿通される内筒200と、内筒200の径方向外側に設けられる外筒300と、内筒200と外筒300との間に設けられ、内筒200を保持する本体ゴム250と、本体ゴム250と別体の減衰部材400とを備える。減衰部材400は、内筒200と外筒300との間に設けられるとともに、内筒200の軸方向において本体ゴム250と異なる位置に設けられ、減衰部材400を構成する減衰部430は、本体ゴム250よりも高減衰な材料によって形成される。【選択図】図２

Description

本開示は、自動車のフレームまたはメンバーのマウントなどとして用いられ、車体に伝達される振動を吸収及び減衰させる防振装置に関する。

従来、自動車のサブフレームマウントとして用いられるソリッドなゴムを用いた防振装置では、サブフレームの重量と、サブフレームマウントのバネ特性による共振とによって、小刻みな振動が発生することがある。このような振動を抑制するため、減衰性を有するゴム部材を適用することが一般的である。

また、このような防振装置では、ゴムに包囲された内筒の移動量を規制するストッパを設ける構造も知られている（特許文献１）。

特開2014-224557号公報

上述したような防振装置では、減衰は、ゴム部材内において一様であるため、ゴム部材の変位方向に関わらずほぼ一定となる。

ゴム部材の減衰は、振幅依存性を有するため、特に微振幅の領域では高剛性となる。従って、減衰を必要としない方向でも高剛性となり、ロードノイズなどの騒音の原因となる場合がある。

また、高減衰の部材を用いる場合、荷重を付加した状態で使用し続けると、早期にへたる問題もある。

なお、上述したようなストッパを設ける構造では、要求される剛性及び減衰特性を設定することは難しい。

そこで、以下の開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、要求される剛性及び減衰特性を柔軟に設定し得る防振装置の提供を目的とする。

本開示の一態様は、軸状部材が挿通される内筒（内筒200）と、前記内筒の径方向外側に設けられる外筒（外筒300）と、前記内筒と前記外筒との間に設けられ、前記内筒を保持する本体ゴム（本体ゴム250）と、前記本体ゴムと別体の減衰部材（減衰部材400）とを備え、前記減衰部材は、前記内筒と前記外筒との間に設けられるとともに、前記内筒の軸方向において前記本体ゴムと異なる位置に設けられ、前記減衰部材を構成する減衰部（減衰部430）は、前記本体ゴムよりも高減衰な材料によって形成される防振装置（防振装置100）である。

上述した防振装置によれば、要求される剛性及び減衰特性を柔軟に設定し得る。

図１は、防振装置100の斜視図である。図２は、防振装置100の断面図である。図３は、減衰部材400の単体斜視図である。図４は、減衰部材400の分解斜視図である。図５は、減衰部材400の分解平面図である。図６は、低減衰部材と高減衰部材とを併用した場合における特性イメージの説明図である。図７は、変更例に係る防振装置100Aの断面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）防振装置の外観
図１は、本実施形態に係る防振装置100の斜視図である。図１に示すように、防振装置100は、円筒状であり、自動車のフレームまたはメンバーのマウントなどとして用いられ、車体に伝達される振動を吸収及び減衰させる。

特に、防振装置100は、自動車のサブフレームマウントとして好適に用い得る。サブフレームとは、自動車のフレーム（骨格）の一部を構成し、エンジンなどのパワートレーン、サスペンション、ステアリングギヤボックスなどの重量物を支持して車体に締結する部品である。なお、防振装置100は、サブフレームと車体（フレーム本体）との間に設けられるが、このようなサブフレームマウント以外にも、例えば、自動車のサスペンションのブッシュとして用いられてもよい。

図１に示すように、防振装置100は、外筒300を有し、防振装置100の軸方向、具体的には、直線L1の方向に沿って空洞部110が形成される。空洞部110は、サブフレームと締結されるボルトなどの軸状部材を挿通するための空間である。

（２）防振装置の構造
図２は、防振装置100の断面図である。具体的には、図２は、軸方向（直線L1方向、図１参照）に沿った防振装置100の断面図である。

図２に示すように、防振装置100は、内筒200、外筒300及び本体ゴム250を備える。内筒200には、サブフレームとの締結用ボルト（不図示）などの軸状部材が挿通される。具体的には、内筒200には、空洞部110が形成される。

外筒300は、内筒200の径方向外側に設けられる。外筒300の径方向サイズは、内筒200の径方向サイズよりも充分に大きいことが好ましい。内筒200及び外筒300は、一般的な金属材料（または樹脂材料）を用いて形成されてよい。

外筒300の軸方向における一端（下端）には、延出部310が形成される。また、外筒300の軸方向における他端（上端）には、フランジ部320が形成される。

延出部310は、外筒300の内側面から径方向内側に延出する。延出部310は、外筒300の下端を折り曲げることによって形成されてもよいし、外筒300と別体または一体として成形されてもよい。

フランジ部320は、外筒300の上端から径方向外側に延出する。フランジ部320も外筒300の上端を折り曲げられることによって形成されてもよいし、外筒300と別体または一体として成形されてもよい。フランジ部320は、本体ゴム250を係止し、本体ゴム250の軸方向における位置決めとしても機能してよい。

本体ゴム250は、内筒200と外筒300との間に設けられ、内筒200を保持する。本体ゴム250は、内筒200と外筒300との間の全ての空間には設けられず、当該空間の一部は空隙でもよい。

但し、防振装置100に要求される性能、本体ゴム250の材料などに応じて、当該空間の全てに本体ゴム250が設けられてもよい。また、本体ゴム250の外周面には、図２に示すように、スリーブのような部材を介在させてもよい。

本体ゴム250には、この種のマウントに用いられる一般的なゴム材料が用いられてよい。例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（アクリルニトリルブタジエンゴム）、ウレタン系、或いは天然ゴム（ＮＲ）などが用いられてもよい。

また、防振装置100は、本体ゴムと別体の減衰部材400を備える。減衰部材400は、外筒300内の本体ゴム250が存在しない領域において、内筒200と外筒300との間に配置される。

つまり、減衰部材400は、内筒200と外筒300との間に設けられるとともに、内筒200の軸方向において本体ゴム250と異なる位置に設けられてよい。

具体的には、減衰部材400は、軸方向において、本体ゴム250と隣り合うに設けられてよい。本体ゴム250と減衰部材400とは、図２に示すように接触してもよいし、多少離間（特に、本体ゴム250と、後述する減衰部430）していてもよい。

減衰部材400は、本体ゴム250よりも高減衰な材料によって形成される。つまり、減衰部材400のうち、少なくとも内筒200と接する部分を含む一部は、本体ゴム250よりも減衰量が大きい材料によって形成されてよい。減衰部材400の詳細構造については、後述する。

外筒300の延出部310は、減衰部材400が設けられる側の外筒300の軸方向端部に形成される。延出部310は、減衰部材400を係止し、減衰部材400の軸方向における位置決めとしても機能してよい。

このように、防振装置100の外筒300の底部分は、カップ構造とし、減衰部材400（高減衰部材と呼ばれてもよい）を軽く圧入した後に、本体ゴム250（低減衰部材と呼ばれてもよい）を圧入し、固定されるような構造となっている。

（３）減衰部材400の構造
図３は、減衰部材400の単体斜視図である。図４は、減衰部材400の分解斜視図である。図５は、減衰部材400の分解平面図である。

図３～５に示すように、減衰部材400は、外筒300の内周面に沿った周縁部410を含む。また、減衰部材400は、内筒部420及び減衰部430を有する。周縁部410は、円弧状部分411と円弧状部分412とによって構成される。

周縁部410は、外筒300の内周面に沿うような円形であり、周方向において複数の円弧状部分411と円弧状部分412とに分割できる。

当該円弧状部分には、隣接する他の円弧状部分との係合要素が設けられる。具体的には、円弧状部分411と円弧状部分412とは、ガイド部413によって係合されている。

ガイド部413は、円弧状部分411と円弧状部分412との係合位置がずれること、及び円弧状部分411と円弧状部分412とが離間することを防止する。本実施形態では、ガイド部413は、複数の凸状部と、当該凸状部が圧入される複数の凹状部とによって構成される。

なお、ガイド部413は、鉤状部など異なる係合要素によって構成されても構わない。或いは、ガイド部413に代えて、周縁部410の内径を小さくできるような絞りを可能とする構造が採用されてもよい。

内筒部420は、内筒200の外周面に沿うような円形である。空洞部440は、空洞部110（図２など参照）と連通し、ボルトなどの軸状部材が挿通される。

なお、周縁部410及び内筒部420は、一般的な金属材料（または樹脂材料）を用いて形成されてよい。

一方、減衰部430は、減衰部材400の構成要素であり、本体ゴム250よりも高減衰な材料によって形成される。具体的には、減衰部430を構成する材料の損失正接（tanδ）は、本体ゴム250を構成する材料のtanδよりも高いことが好ましい。tanδの数値範囲は、明確には限定されないが、サブフレームマウントなどの用途では、0.6～0.7程度であることが好ましい。なお、tanδは、貯蔵弾性率E’と損失弾性率E”との比（E”/E’）と解釈されてよい。

減衰部430を構成する材料としては、例えば、ウレタン樹脂を用いることができる。減衰部430（ウレタン樹脂）は、周縁部410によって圧縮されている。具体的には、周縁部410の内径よりも大きいサイズの減衰部430を、円弧状部分411と円弧状部分412とによって挟み込むことによって、減衰部430に初期圧縮（予圧縮）を付与する。

防振装置100の使用時に引っ張り荷重が掛かると耐久性が悪化する。そこで、減衰部材400（減衰部430）は、通常の変位の範囲では引っ張りにならないように、耐久性を考慮し圧縮した状態にして組み付けられる。

具体的には、減衰部材400は、１Ｗ（１Ｇ）の負荷が掛かった状態においてイニシャル形状となるような構造とし、１Ｗ負荷時の全ての荷重は、耐久性及びへたり耐性が高い本体ゴム250（低減衰部材）に掛かるようにすることが好ましい。

減衰部430は、必ずしも周縁部410と内筒部420との間の全ての空間には設けられず、空隙450が形成されてよい。なお、空隙450は、ガイド部413と減衰部430との干渉を避けるため、ガイド部413の近傍に形成されてもよい。

（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、防振装置100は、本体ゴム250と別体の減衰部材400を備える。減衰部材400は、内筒200と前記外筒との間に設けられるとともに、内筒200の軸方向において本体ゴム250と異なる位置に設けられる。さらに、減衰部材400を構成する減衰部430は、本体ゴム250よりも高減衰な材料によって形成される。

このように本体ゴム250（低減衰部材）と減衰部材400（高減衰部材）とを組み合わせることによって、任意の方向における減衰を高めるとともに本体ゴム250（反発力が強く減衰が低い従来のゴム材料など）のみに１Ｗ（１Ｇ）荷重を掛ける（受け持たせる）ことによって、へたりの大きな減衰部材400（反発力が弱く、特に衝撃吸収性に特徴のあるゴムまたはウレタンなどの樹脂材料など）も適用可能となる。

図６は、低減衰部材と高減衰部材とを併用した場合における特性イメージの説明図（リサージュ図形）である。図６に示すように、低減衰部材と高減衰部材とを併用すると、荷重－変位の特性において、低減衰部材の特性と、高減衰部材の特性とが合成された新たな特性を防振装置100に付与することができる。

このように、低減衰部材に組み合わせられる高減衰部材の特性を調整することによって、所望の合成特性を比較的容易に得ることができる。具体的には、高減衰部材の各方向の減衰力比と、低減衰部材の各方向の剛性力比との組合せにより、防振装置100としての剛性及び減衰を任意に設定できる。

従来のサブフレームマウントなどの場合、サブフレームの重量と、サブフレームマウントのバネ特性による共振とによって、小刻みな振動に対処するため、一定の減衰性を有するゴム部材を適用することが一般的である。

しかしながら、減衰は、ゴム部材内において一様であるため、ゴム部材の変位方向に関わらずほぼ一定となる。

ゴム部材の減衰は、振幅依存性を有するため、特に微振幅の領域では高剛性となる。従って、減衰を必要としない方向でも高剛性となり、ロードノイズなどの騒音の原因となる場合がある。また、高減衰部材を用いる場合、荷重を付加した状態で使用し続けると、早期にへたる問題もある。

上述した防振装置100によれば、このような問題を解消でき、要求される剛性及び減衰特性を柔軟に設定し得る。

具体的には、１Ｗ（１Ｇ）荷重などは、本体ゴム250が負担するため、減衰部材400（減衰部430）のへたりを効果的に抑制できる。さらに、別体の減衰部材400を用いることによって、任意の方向に対する減衰性能を確保できる。

本実施形態では、減衰部430は、周縁部410によって予圧縮を付与した状態で組み付けられるため、減衰部430の耐久性も向上し得る。さらに、円弧状部分411と円弧状部分412とは、ガイド部413によって係合できるため、減衰部430に対して容易に予圧縮を付与することができ、製造も容易である。

また、本実施形態では、減衰部材400が設けられる側の外筒300の軸方向端部は、外筒300の内側面から径方向内側に延出する延出部310が形成されるため、別体の減衰部材400の外筒300への圧入作業及び位置決めが容易となる。

（５）その他の実施形態
以上、実施形態について説明したが、当該実施形態の記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した防振装置100は、次のように変更してもよい。図７は、変更例に係る防振装置100Aの断面図である。

図７に示すように、防振装置100Aは、防振装置100と比較すると、インターリーフ270をさらに備える点が異なる。

インターリーフ270は、軸方向に延びる板（リーフ）状の部材である。インターリーフ270は、内筒200と外筒300との間に位置するが、必ずしも内筒200（外筒300）の全周に亘って設けられていなくても構わない。

インターリーフ270は、本体ゴム250Aと同様に、低減衰部材として機能させてもよい。或いは、インターリーフ270は、高減衰部材として機能させてもよい。

低減衰部材のバネ特性が高くなると高減衰部材の寄与が小さくなるためtanδは小さくなり、逆にバネ特性を低くするとtanδは大きくなる。

また、上述した実施形態では、減衰部材400は、外筒300に圧入されていたが、減衰部材400（高減衰部材）は、アウター部として金属などに固定（接着）すること形態でもよいし、高硬度樹脂との一体成型でもよい。

以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

100, 100A 防振装置
110 空洞部
200 内筒
250, 250A 本体ゴム
270 インターリーフ
300 外筒
310 延出部
320 フランジ部
400 減衰部材
410 周縁部
411, 412 円弧状部分
413 ガイド部
420 内筒部
430 減衰部
440 空洞部
450 空隙

Claims

軸状部材が挿通される内筒と、
前記内筒の径方向外側に設けられる外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に設けられ、前記内筒を保持する本体ゴムと、
前記本体ゴムと別体の減衰部材と
を備え、
前記減衰部材は、前記内筒と前記外筒との間に設けられるとともに、前記内筒の軸方向において前記本体ゴムと異なる位置に設けられ、
前記減衰部材を構成する減衰部は、前記本体ゴムよりも高減衰な材料によって形成される防振装置。
前記減衰部材は、前記外筒の内周面に沿った周縁部を含み、
前記減衰部は、前記周縁部によって圧縮されている請求項１に記載の防振装置。
前記周縁部は、周方向において複数の円弧状部分に分割され、
前記円弧状部分には、隣接する他の円弧状部分との係合要素が設けられる請求項２に記載の防振装置。
前記減衰部材が設けられる側の前記外筒の軸方向端部は、前記外筒の内側面から径方向内側に延出する請求項１乃至３の何れか一項に記載の防振装置。