JP2566211B2 - 繊維複合材料から成る環状のばね体 - Google Patents

繊維複合材料から成る環状のばね体

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動車の駆動ユニット，特にエンジンを
振動的に絶縁して支持するための繊維複合材料から成る
環状のばね体に関する。
［従来の技術］ かかるばね体において、複数層に巻き付けられ合成樹
脂を含浸された繊維を備えた巻き付け体を有し、向かい
合う二つの側面上で固定されるようになっているものは
既に知られている。
通常自動車のエンジン及び減速機は、振動を減衰しま
た特に騒音伝達を最小にするためにゴム・金属製要素に
より支持される。しかしながらかかる支持要素は装置に
起因する一連の欠点を有する。すなわち静的圧縮たわみ
がゴムのへたりのために負荷期間につれて増加し、それ
により圧縮ストッパが早期に係合する場合に音響絶縁効
果の劣化が生じる。ゴムは更に動的に硬化するので、周
波数の上昇と共に支持体の動的剛性が増加し、それによ
り高周波振動の伝達が助長される。対策として支持体の
非常に柔らかい基本同調が選択されると、そのことから
ここでも支持体の大きいへたりが生じる。また一般にエ
ンジン支持のために用いられる天然ゴムは約120℃まで
の周囲温度に適しているにすぎない。
これに対しドイツ連邦共和国特許第3022418号明細書
からは繊維複合材料から成るばね体が知られており、こ
のばね体は枠形の形状を有する。しかしながらこのばね
体は枠面上で積層された巻き付け体と相応の中間層とか
ら形成され、それによりこの巻き付け体の非常に高い剛
性が生じ、またこの巻き付け体は更に自動車に使用する
には適していない寸法にしか製作できない。
［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は、静的荷重のもとでへたることな
く、周波数上昇の際の動的剛性が静的剛性を越えて著し
く上昇することなく、それにより良好な音響絶縁性が保
証されるようなばね体を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、ばね体が、同心の互い
にはまり合う複数の巻き付け体から形成され、これらの
巻き付け体が少なくとも部分的に弾性材料から成る中間
層を介して相互に隔てられ、中間層の少なくとも一方の
表面側が隣接する巻き付け体に対し固定されずに導か
れ、ばね体の取り付け部が金属製の弓形片から成る力導
入要素により形成され、これらの弓形片がばね体を少な
くとも部分的に囲み、弾性を有するゴム層を介してばね
体に接続されることにより解決される。
かかる巻き付け体は十分に小形にかつ比較的薄い壁厚
を持たせて製作することができ、その際ばね体は静的な
へたり無しに最適なばね特性を有しかつ動的に硬化しな
い。
その際個々のはまり合う巻き付け体が、相互に平行に
延びる外形と全周にわたって等しい間隔とを有すること
ができる。
その際中間層が巻き付け体に加硫接着されているゴム
から成ることができる。
これに対し製作を簡単にするためには、中間層が周方
向に対し斜めに巻き込まれたゴム体又は層状に巻き込ま
れた滑り箔から成ることが合目的である。
滑り箔はポリテトラフルオロエチレンから作られるの
が合目的である。
その際長手方向における亀裂を防止するために、中間
層の少なくとも一方の表面側が隣接する巻き付け体に対
し固定されずに導かれているのが合目的である。
非線形のばね特性曲線を得るために、巻き付け体が中
間層であるゴムの加硫接着前に相互に反対方向に引張ら
れるようにすることができる。
つなぎのゴム層が弓形片と巻き付け体との間に加硫接
着されるのが合目的である。ゴム層は接着されるか又は
単に締め込まれるようにすることもできる。
弓形片は方形断面を備え巻き付け体を囲む閉じたリン
グとして形成され、側面の接続要素を有することができ
る。しかし弓形片をＵ字形の相互に締め付けられた二つ
の接合板から作ることも可能である。
圧縮ストッパとして少なくとも一つの弓形片の内面上
にゴムクッションを加硫接着することができる。
同時に、引張りストッパが圧縮方向にたわむ又は緩む
要素から成り、これらの要素が引張り荷重の際に伸長た
わみ行程を制限するストッパを有することができる。圧
縮方向に緩むかかる引張りストッパ自体はゴム・金属製
構成部品に対するドイツ連邦共和国実用新案登録第1906
805号明細書から知られている。
その際巻き付け体は引張りストッパの引きつけにより
初応力を与えられているようにすることができる。
［実施例］ 次にこの発明に基づくばね体の複数の実施例を示す図
面により、この発明を詳細に説明する。
第１図には単一の巻き付け体１から成るばね体が示さ
れ、この巻き付け体は二つのまっすぐな中央部と半円形
の側面部とを備えたほぼ長円形を有する。しかし所望の
要求に応じて、例えば楕円又は円のようないかなる他の
閉じた幾何学的形状とすることもできる。
巻き付け体１は複数層の繊維から成り、これらの繊維
は主としては負荷方向に直角に環状に巻き付けられてい
る。図の破断部には外側の層２が示されている。しかし
ながら巻き付け体１の層のうちの一つの層特に中央の層
３は、横方向に延びる繊維を備えた織物又は外側の層２
とは異なる角度で巻かれた繊維から成るのが合目的であ
る。
強化繊維としては主としてガラス繊維が問題となる
が、炭素繊維又はアラミド繊維も考えられ、一方硬化可
能な母体材料としては主として熱硬化性プラスチックを
用いることができ、しかし例えばポリエーテルエーテル
ケトン（PEEK）のような熱可塑性プラスチックを用いる
こともできる。
巻き付けが終了し含浸されかつ硬化された巻き付け体
１は、相互に向かい合った側面上で相応の力導入要素を
介して相応の支持点に固定される。この力導入要素は図
示の実施例によればＵ字形の二つの接合板６、７の形の
弓形片から成ることができ、これらの接合板は側面の桟
８、９を介して相互に締め付けられ、巻き付け体１の長
手側面を囲む。接合板６、７と巻き付け体１との間には
ゴムから成り弾性を有する中間層10、11が配置されてい
る。これらのゴム層10、11は接合板６又は７と巻き付け
体１との間に加硫接着することができる。しかしながら
ゴム層をそこに接着又は挟み付けるだけでも良い。
更に第１図に示すように引張りストッパ12を用いるこ
とができる。この引張りストッパは例えばたわみやすい
ワイヤロープから成り、両力導入要素の桟８、９の受け
座13に固定されている。かかる引張りストッパ12は圧縮
方向にはたわみやすく、しかし引張り方向にはばねリン
グの過大な拡大を防止する。
図示の実施例のほかに引張りストッパのなお別の形状
が可能であるが、引張りストッパは常に圧縮方向にはた
わむ又は緩むように構成され、また引張り方向には行程
制限をもたらすようにすべきである。
第２図に示す実施例の場合には同心の相互に平行に延
びる二つの巻き付け体20、21が用いられ、これらの巻き
付け体は、中間空間の全周にわたって延びゴムから成り
弾性を有する中間層22を介して相互に結合されている。
その際両巻き付け体20、21は第１図に示す巻き付け体１
と同じ方法及び同じ構造で製作され、続いて相応のゴム
層22が両巻き付け体20と21との間に挿入加硫接着され
る。
その際巻き付け体20、21をゴムの加硫接着の際に力を
加えることなくすなわち初応力無しに用いることができ
る。しかし所定の残留応力を得るために、両巻き付け体
20、21を加硫接着の前に両巻き付け体の間に部分的に例
えばゴムの間隔片を挿入して内側の巻き付け体21は内側
に、外側の巻き付け体20は外側に相互に反対方向に引張
られるようにすることも可能であり、それにより非線形
又はＳ字形の静的ばね特性曲線を得ることができる。
自動車のエンジン又は支持点への結合は、第１図に示
すばね体の場合と同じ方法で、ゴム層10と弓形片６、７
と外側のスタッド15とを介して行われる。しかしその際
別の接続要素を考えることもできる。
図示のばね体の場合には補助的に更に内側の圧縮スト
ッパが設けられる。この圧縮ストッパは例えば内側の弓
形片７上に加硫接着された二つのゴムクッション23から
成ることができる。しかし片側だけにゴムクッションを
設けるか、又は一体の連続したゴムクッションを用いる
こともできる。
第２図に示したばね体の場合には、中間に加硫接着さ
れたゴム層を備えた二つの巻き付け体が用いられてい
る。しかし課せられた要求と荷重とに応じて、相応の数
のゴム層を備えた三つ以上の巻き付け体を用いることも
できる。
第２図に基づくゴム層22の加硫接着の代わりに、第３
図の破断部に示すように中間層を層状に巻き込まれたゴ
ム帯24により形成することも可能である。それにより特
に製造の簡単化が達成される。なぜならばその場合連続
的な巻き付け工程で内側の巻き付け体21上に直接ゴム帯
24が周方向に対し斜めに巻き付けられるからである。そ
して続いて外側の巻き付け体20がかぶせられる。
かかるゴム帯24の代わりに、特にポリテトラフルオロ
エチレンから成る滑り箔25を用いることもできる。この
滑り箔は同様にばね体の製造中に層状に巻き込まれる。
別個に巻き込まれたこの中間層は一方の面上では隣接す
る巻き付け体に固定され、他方の面上では隣接する巻き
付け体に固定せずに導かれるようにするのが合目的であ
り、その際内側の巻き付け体21と中間層25との間で結合
が行われ、しかしながら中間層25が外側の巻き付け体20
に結合されていないようにするのが合目的である。この
ように中間層の一方の表面を隣接する巻き付け体に固定
せずにゆるく配置することにより、荷重がかかる際に中
間層が滑動して両者の間に変位を生じさせることができ
る。従ってばね体の長手方向の亀裂および破損の発生を
避けることができる。これに対しもし巻き付け体が中間
層に固定配置されていれば中間層のせん断強さを越える
ような荷重の際にばね体は亀裂を生じるおそれがある。
この発明による滑動可能な中間層は動的剛性を著しく低
下させるとともに振幅に関係する摩擦減衰をもたらし、
これは特に低周波域において有利である。従ってこの発
明によるばね体は比較的高い弾性を示し、負荷が大きく
ても高寿命が得られる。
第４図には二つの巻き付け体30、31を備えた別のばね
体が示され、これらの巻き付け体は直線部分だけが相互
に平行に延びている。この実施例の場合には両巻き付け
体30と31との間の全隙間がゴムで充填されるのではな
く、両部分32、33だけが充填される。このことは相応の
所望の特性曲線による結合に対して十分である。この場
合にも外側の巻き付け体30は相応に加硫接着された力導
入要素34、35を備えている。
第５図に示す実施例の場合には、異なる幾何学的形状
の二つの巻き付け体40、41を備えたばね体が示されてい
る。その際外側の巻き付け体40の断面は円形であり、一
方内側の巻き付け体41は長円形であり、この長円形の最
大長さは円形の巻き付け体40の内径より僅かに小さいか
又はこれに等しい。内側の巻き付け体41は外側の巻き付
け体40より非常に薄く構成されるのが合目的であるの
で、力導入の際に相応に曲げて構成された両力導入要素
42、43を介して内側の巻き付け体41を外に向かって膨ら
ませることができる。
このばね体の場合には巻き付け体40と41との間の全中
空空間がゴム44で充填されている。
［発明の効果］ 以上すべての実施例において静荷重のもとでへたりを
生じないばね体が得られる。その際第１図に示す単一構
造のばね体は、静的剛性の高さにほぼ周波数に無関係な
線形の動的特性曲線を有し、それにより特に周波数上昇
の際の動的硬化及び音響伝達の悪化が避けられる。
中間に接続されたゴム層を備えた複数層構造の場合に
は、ゴム結合の形状と長さとに応じてばね体の減衰性及
びコンプライアンスに好影響を与えることができる。
更に相応の樹脂を使用する場合に150℃までのかかる
ばね体の使用温度が達成できる。更に同等のゴム・金属
製支持体に比べて50％までの重量低減が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に基づくばね体の一実施例の斜視図、
第２図、第４図及び第５図はそれぞればね体の異なる実
施例の横断面図、第３図は第２図に示すばね体の変形例
の部分斜視図である。 1;20、21;30、31;40、41……巻き付け体 ２……巻き付け層 3;22;24、25;32、33;44……中間層 ６、７……弓形片 10、11……ゴム層 12……引張りストッパ 13……受け座 23……ゴムクッション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエルナー、フント ドイツ連邦共和国ミユンヘン83、フリー ドリツヒエンゲルスボーゲン５ (72)発明者 ジークフリート、ミユラー ドイツ連邦共和国アラースハウゼン、ア ムアンガー26 (72)発明者 マチアス、リヒター ドイツ連邦共和国イニング、ワルヒシユ タツターシユトラーセ10 (56)参考文献 特開 昭57−29834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−125427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−124840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133842（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−98140（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−85439（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭55−33074（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭54−9190（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車の駆動ユニットを振動的に絶縁して
    支持するため、ばね体（１）が合成樹脂を含浸された繊
    維から成る複数の巻き付け層（２、３）を有し、向かい
    合う二つの個所で取り付けられるようになっている繊維
    複合材料から成る環状のばね体において、ばね体（１）
    が、同心の互いにはまり合う複数の巻き付け体（20、2
    1;30、31;40、41）から形成され、これらの巻き付け体
    が少なくとも部分的に弾性材料から成る中間層（22、2
    4、25;32、33;44）を介して相互に隔てられ、中間層（2
    4、25）の少なくとも一方の表面側が隣接する巻き付け
    体（20）に対し固定されずに導かれ、ばね体（１）の取
    り付け部が金属製の弓形片（６、７）から成る力導入要
    素により形成され、これらの弓形片がばね体（１）を少
    なくとも部分的に囲み、弾性を有するゴム層（10、11;3
    4、35;42、43）を介してばね体（１）に接続されること
    を特徴とする繊維複合材料から成る環状のばね体。
  2. 【請求項２】個々のはまり合う巻き付け体（20、21）
    が、相互に平行に延びる外形と全周にわたって等しい間
    隔とを有することを特徴とする請求項１記載のばね体。
  3. 【請求項３】中間層（22;32、33;44）が巻き付け体（2
    0、21;30、31;40、41）に加硫接着されているゴムから
    成ることを特徴とする請求項２記載のばね体。
  4. 【請求項４】中間層が周方向に対し斜めに巻き込まれた
    ゴム帯（24）から成ることを特徴とする請求項２記載の
    ばね体。
  5. 【請求項５】中間層が層状に巻き込まれた滑り箔（25）
    から成ることを特徴とする請求項２記載のばね体。
  6. 【請求項６】滑り箔（25）がポリテトラフルオロエチレ
    ンから成ることを特徴とする請求項５記載のばね体。
  7. 【請求項７】巻き付け体（20、21）が中間層（22）の加
    硫接着前に相互に反対方向に引張られていることを特徴
    とする請求項１又は３記載のばね体。
  8. 【請求項８】ゴム層（10、11）が弓形片（６、７）とば
    ね体（１）との間に加硫接着されることを特徴とする請
    求項１記載のばね体。
  9. 【請求項９】ゴム層（10、11）が弓形片（６、７）とば
    ね体（１）との間に接着されることを特徴とする請求項
    １記載のばね体。
  10. 【請求項１０】ゴム層（10、11）が弓形片（６、７）と
    ばね体（１）との間に締め込まれることを特徴とする請
    求項１記載のばね体。
  11. 【請求項１１】弓形片が方形断面を備えばね体を囲む閉
    じたリングとして形成され、側面の接続要素を有するこ
    とを特徴とする請求項１又は８ないし10の一つに記載の
    ばね体。
  12. 【請求項１２】弓形片がＵ字形の相互に締め付けられた
    二つの接合板（６、７）から成ることを特徴とする請求
    項１又は８ないし10の一つに記載のばね体。
  13. 【請求項１３】巻き付け体（21）の内面上にはゴムクッ
    ション（23）が圧縮ストッパとして少なくとも弓形片の
    一つ（７）に加硫接着されていることを特徴とする請求
    項11又は12記載のばね体。
  14. 【請求項１４】ばね体（１）が弓形片（６、７）に取り
    付けられた引張りストッパ（12）を有することを特徴と
    する請求項１ないし13の一つに記載のばね体。
  15. 【請求項１５】引張りストッパ（12）が圧縮方向にたわ
    む又は緩む要素から成り、これらの要素が引張り荷重の
    際に伸長たわみ行程を制限する受け座（13）を有するこ
    とを特徴とする請求項14記載のばね体。
  16. 【請求項１６】ばね体（１）が引張りストッパ（12）の
    引きつけにより初応力を与えられていることを特徴とす
    る請求項14記載のばね体。
JP1187211A 1988-07-22 1989-07-19 繊維複合材料から成る環状のばね体 Expired - Lifetime JP2566211B2 (ja)

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