JP3838316B2

JP3838316B2 - マウント

Info

Publication number: JP3838316B2
Application number: JP07477399A
Authority: JP
Inventors: 一登大能
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000266118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は防振技術に属するものであって、特に、機器をエラストマからなる弾性体及びばねで防振支持するマウントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のマウントの典型的な従来技術としては、例えば図７に示されるように、エラストマからなる弾性体１０１と、この弾性体１０１の上下両端面に接着された金属プレート１０２，１０３と、上側の金属プレート１０３に突設された取付ボルト１０４とからなるものがある。すなわちこのマウントは、下側の金属プレート１０２が外周部を複数のボルト１０５を介して支持側１のフレーム等の上面に取り付けられ、上側の金属プレート１０３が取付ボルト１０４を介して被支持側２（駆動によって振動を発生する機器など）の下端部に取り付けられることによって、弾性体１０１を介して被支持側２を支持側１上に浮上支持すると共に、前記弾性体１０１の弾性によって、被支持側２からの伝達振動を吸収・減衰するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のマウントによれば、図８の荷重／変位特性線図に傾きの大きい特性線Ａで示されるように、弾性体１０１に硬いエラストマ（ゴム）を用いることによってその静ばね定数を高くすると、被支持側２の重量によって与えられる分担荷重Ｗｏによる圧縮変位量δ_１が小さくなるので、弾性体１０１のへたり（圧縮永久歪）を抑えると共に耐久性を向上させることができるが、この場合は振動入力時の動ばね定数も高くなるので、防振性が悪化してしまう。逆に、前記特性線図に傾きの小さい特性線Ｂで示されるように、弾性体１０１に軟らかいエラストマを用いることによってその静ばね定数を低くすれば、防振性は改善されるが、分担荷重Ｗｏによる圧縮変位量δ_２が大きくなり、へたり性や耐久性が悪化してしまう。このため、防振性の向上と、へたり性及び耐久性の向上の両立を図ることが困難であるといった問題が指摘される。
【０００４】
また、防振性の向上と、弾性体１０１のへたり性及び耐久性の向上を両立させるには、この弾性体１０１の高さｈ等を著しく大きくしなければならず、製品の大型化を来す問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題とするところは、動ばね定数を低くすることによる防振性の向上と、エラストマ弾性体のへたり性及び耐久性の向上を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係るマウントは、エラストマからなる弾性体と、この弾性体の一端に接合され支持側及び被支持側のうちの一方に固定される第一の取付部材と、前記弾性体の他端に前記第一の取付部材と同軸的に接合されたばね受けフランジと、このばね受けフランジに対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置され前記支持側及び被支持側のうちの他方に固定される第二の取付部材と、前記ばね受けフランジと第二の取付部材との間に介在され所定の変曲点荷重よりも高荷重域でばね定数が低下するばねとを備え、前記変曲点荷重が前記被支持側の重量による分担荷重よりも低荷重に設定されたものである。また、上記構成において付加される一層好ましい構成としては、前記ばね受けフランジ及び第二の取付部材を介して前記ばねの圧縮に対する復元方向への変位を制限する変位制限手段を備える。
【０００７】
上記本発明の構成によれば、被支持側からの荷重の作用方向に対して弾性体とばねが直列に配置されているので、その組み合わせによるばね定数は、前記弾性体のばね定数よりも低くなるため、弾性体に硬いエラストマを用いることによってそのばね定数を高くすることができる。特に、前記ばねは低荷重領域ではばね定数が高く、高荷重領域でばね定数が低くなる特性を有するため、その変曲点荷重を被支持側からの分担荷重より低荷重に設定することによって、被支持側からの分担荷重による弾性体の圧縮変位を小さく抑えると共に振動入力に対する動ばね定数を低くすることができる。そしてこのようなばねとしては、例えば皿ばねが好適に採用される。また、前記ばねの圧縮に対する復元方向への変位を制限する変位制限手段を設けることによって、引張方向の振動変位入力時に前記ばねとばね受けフランジ又は第二の取付部材との打音発生を防止し、弾性体による防振性を維持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るマウントの好ましい第一の実施形態を示すものである。すなわちこの実施形態によるマウント１０は、エラストマからなる弾性体１１と、この弾性体１１の軸方向一端（下端）に加硫接着された第一の取付部材としての取付プレート１２と、前記弾性体１１の軸方向他端（上端）に加硫接着されたばね受けフランジ１３と、このばね受けフランジ１３の上方に振動入力による上下変位可能に配置された第二の取付部材としてのセンターボルト１４と、前記ばね受けフランジ１３とセンターボルト１４のフランジ部１４ａとの間に同形同大の複数（図示の例では四枚）の皿ばね１５_１〜１５_４を上下に連接して介在させた連接皿ばね１５とを備える。
【０００９】
取付プレート１２は、例えば鋼板等の金属板を環状に打ち抜いて製作したものであって、弾性体１１との接合部より外周側へ延びる張り出し部１２ａが円周方向所定間隔で形成され、この張り出し部１２ａにはそれぞれ取付孔１２ｂが開設されている。そして前記各取付孔１２ｂに挿通されたボルト１６を介して、例えば支持側１のフレームなどに取り付けられるものである。
【００１０】
一方、ばね受けフランジ１３も取付プレート１２と同材質の金属板を環状に打ち抜いて製作したものであって、外周には前記取付プレート１２と反対側へ突出し円周方向へ連続した突縁部１３ａが形成されており、この突縁部１３ａの内径は、連接皿ばね１５（皿ばね１５_１〜１５_４）の外径よりも僅かに大径となっており、これによって前記連接皿ばね１５がセンタリングされるようになっている。そして弾性体１１は、互いに軸方向に対向配置された取付プレート１２とばね受けフランジ１３の底部１３ｂとの間に、エラストマで同軸の円筒状に加硫成形され、一体化されたものである。
【００１１】
センターボルト１４は、連接皿ばね１５（皿ばね１５_１〜１５_４）よりも大径のフランジ部１４ａと、このフランジ部１４ａの上面中央部から上方へ垂直に突出し螺子溝が形成されたボルト本体部分１４ｂと、前記フランジ部１４ａの下面中央部から下方へ垂直に突出した円柱状突起部１４ｃとからなる。前記円柱状突起１４ｃの軸方向長さは、連接皿ばね１５の無荷重時の軸方向長さ（自由長）とばね受けフランジ１３の肉厚との和よりも長く、その下端が弾性体１１の内周空間に達している。
【００１２】
このセンターボルト１４は、ボルト本体部分１４ｂ及びこれに螺合するナット（図示省略）によって、駆動時に振動を発生する機器のブラケット等、被支持側２に取り付けられる。また、前記円柱状突起部１４ｃが連接皿ばね１５及びばね受けフランジ１３の内周に軸方向相対移動可能に挿通されることによって、これら連接皿ばね１５及びばね受けフランジ１３を互いに同軸的に保持する。
【００１３】
連接皿ばね１５における各皿ばね１５_１〜１５_４は、鋼板等の金属板あるいは繊維強化プラスチック板等を、図２の斜視図にも示されるように内周が開口したテーパ状に成形したものである。このうち、最も下側に位置する皿ばね１５_１の外周縁は、ばね受けフランジ１３における底部１３ｂの上面外周部に当接し、最も上側に位置する皿ばね１５_４の外周縁はセンターボルト１４のフランジ部１４ａの下面に当接している。また、上下に隣接する皿ばね１５_１〜１５_４は、その外周縁同士及び内周縁同士が互いに衝合するように、交互に天地逆向きとなるように配置されている。
【００１４】
図３（ｉ）に示されるように、連接皿ばね１５の荷重／変位特性は、皿ばね１５_１〜１５_４の断面形状に由来する一定の変曲点ｐを持つ。すなわちこの変曲点ｐの荷重（変曲点荷重）Ｗｐ未満の低荷重領域では、各皿ばね１５_１〜１５_４は軸心と直交する平面に対する傾斜度が大きいので変形しにくく、したがってその静ばね定数が高いが、前記変曲点荷重Ｗｐを超える高荷重領域では、前記傾斜度が小さくなって変形しやすくなるので、静ばね定数が低下するといった特性を有する。
【００１５】
このため図３（ii）に示されるように、弾性体１１と連接皿ばね１５の組み合わせによる当該マウント１０の荷重／変位特性も、前記連接皿ばね１５の変曲点荷重Ｗｐと対応する変曲点ｐ’を持つ。そして前記変曲点荷重Ｗｐは、被支持側２の重量による分担荷重Ｗｏよりも適宜低荷重に設定されている。
【００１６】
なお、連接皿ばね１５が分担荷重Ｗｏを受けて変位量δｘだけ圧縮された状態では、ばね受けフランジ１３の外周突縁部１３ａと、センターボルト１４のフランジ部１４ａの下面との間に隙間Ｇ_１が介在していると共に、前記センターボルト１４の円柱状突起１４ｃと、支持側１との間に隙間Ｇ_２が介在している。このため、振動入力時の弾性体１１及び連接皿ばね１５の反復変形による吸振動作が阻害されないようになっている。
【００１７】
上記第一の実施形態の構成によれば、被支持側２からの荷重の作用方向に対して弾性体１１と連接皿ばね１５が直列に配置されているので、弾性体１１と連接皿ばね１５の組み合わせによる当該マウント１０のばね定数は、弾性体１１のみによるばね定数よりも低くなる。このため、弾性体１１には硬い（静ばね定数の高い）エラストマ材料を用い、へたり性及び耐久性を向上することができる。
【００１８】
また、図１に示される装着状態では、被支持側２の重量による分担荷重Ｗｏを変曲点荷重Ｗｐより高荷重の低ばね領域で受けるので、被支持側２からの入力振動に対して優れた振動吸収性能を発揮する。ここで仮に、先に説明した図７の従来技術のように、エラストマからなる弾性体１０１のみで荷重を受けるマウントにおいて、前記低ばね領域と同等の低動ばねを実現しようとする場合は、その荷重／変位特性が概ね図３（ii）に一点鎖線で示すようになるので、前記分担荷重Ｗｏに対する圧縮変位量がδｙとなるのに対し、当該マウント１０によれば、変曲点荷重Ｗｐまでの低荷重領域での圧縮変位量δｚが小さいため、分担荷重Ｗｏに対する圧縮変位量がδｘに抑えられる。
【００１９】
次に図４は、本発明に係るマウントの好ましい第二の実施形態を示すものである。この第二の実施形態によるマウント１０も、基本的には上述した第一の実施形態と同様に、軸方向一端（下端）に第一の取付部材である取付プレート１２が加硫接着され軸方向他端（上端）にばね受けフランジ１３が加硫接着されたエラストマからなる弾性体１１と、前記ばね受けフランジ１３の上方に振動変位入力によって上下移動可能に配置された第二の取付部材であるセンターボルト１４と、前記ばね受けフランジ１３とセンターボルト１４のフランジ部１４ａとの間に同形同大の複数（図示の例では四枚）皿ばね１５_１〜１５_４を上下に連接して介在させた連接皿ばね１５とを備えている。
【００２０】
この実施形態においては、センターボルト１４の円柱状突起１４ｃの軸方向長さが、連接皿ばね１５の無荷重時の軸方向長さ（自由長）とばね受けフランジ１３の肉厚との和よりも短く、この円柱状突起１４ｃの下端には、連接皿ばね１５の圧縮に対する復元方向の変位量を制限する変位制限手段としてセット荷重調整螺子部１７が設けられている。
【００２１】
セット荷重調整螺子部１７は、センターボルト１４の円柱状突起１４ｃの下端面から下方へ同軸的に突設された雄螺子部１７ａと、この雄螺子部１７ａに挿通されたワッシャ１７ｂと、前記雄螺子部１７ａに螺合され前記ワッシャ１７ｂを前記ばね受けフランジ１３の下面に当接させるナット１７ｃとからなる。雄螺子部１７ａは、ばね受けフランジ１３の内周を通って弾性体１１の内周空間に達している。
【００２２】
すなわち、上記セット荷重調整螺子部１７は、ナット１７ｃを締め付け方向に回転させることによって、ワッシャ１７ｂを介してばね受けフランジ１３がセンターボルト１４のフランジ部１４ａ側へ適宜移動するので、連接皿ばね１５の最大伸長長さＬをその自由長よりも短く制限することができる。そしてこれによって、連接皿ばね１５が伸縮動作可能となる最小荷重（セット荷重）を任意に設定することができる。
【００２３】
図５に当該マウント１０の装着状態を示すように、被支持側２の重量による分担荷重Ｗｏを受けて圧縮された状態では、ばね受けフランジ１３の外周突縁部１３ａとセンターボルト１４のフランジ部１４ａの下面との間には隙間Ｇ_１が介在し、セット荷重調整螺子部１７の雄螺子部１７ａの下端と支持側１との間には隙間Ｇ_３が介在し、前記ばね受けフランジ１３の底部１３ｂとセット荷重調整螺子部１７のワッシャ１７ｂとの間には隙間Ｇ_４が介在している。そしてこれによって、振動入力時の弾性体１１及び連接皿ばね１５の反復変形による吸振動作が阻害されないようになっている。
【００２４】
なお、弾性体１１、取付プレート１２、ばね受けフランジ１３及び連接皿ばね１５の構成は、先に説明した第一の実施形態と同様である。
【００２５】
図６は上記構成を備える第二の実施形態による荷重／変位特性を示すもので、図中ａはセット荷重調整螺子部１７によりセット荷重を０に設定した連接皿ばね１５と弾性体１１との組み合わせによる荷重／変位特性線、ｂは前記セット荷重をＷｑに設定した連接皿ばね１５と弾性体１１との組み合わせによる荷重／変位特性線、ｃは弾性体１１のみの荷重／変位特性線である。
【００２６】
すなわち、この実施形態の構成によれば、先の第一の実施形態と同様、弾性体１１と連接皿ばね１５が荷重に対して直列関係にあるので、その組み合わせによる当該マウント１０のばね定数は、弾性体１１のみによるばね定数よりも低くなる。このため、弾性体１１には硬い（静ばね定数の高い）エラストマ材料を用い、へたり性及び耐久性を向上することができる。また、図５に示される装着状態では、被支持側２の重量による分担荷重Ｗｏを連接皿ばね１５の変曲点荷重Ｗｐより高荷重の低ばね領域で受けるので、被支持側２からの入力振動に対して優れた振動吸収性能を発揮する。
【００２７】
そして例えば、セット荷重調整螺子部１７による連接皿ばね１５の最大伸長長さＬをこの連接皿ばね１５の自由長と同等（セット荷重＝０）とした場合は、当該マウント１０に軸方向圧縮荷重を加えることによって、弾性体１１と連接皿ばね１５が同時に圧縮変形を受けるので、マウント１０は図６の線ａのような荷重／変位特性を示す。これに対し、前記セット荷重調整螺子部１７によって、連接皿ばね１５の最大伸長長さＬをその自由長よりΔＬだけ短く制限し、そのセット荷重をＷｑとした場合は、当該マウント１０に作用する軸方向圧縮荷重が前記セット荷重Ｗｑになるまでは、このマウント１０の特性は弾性体１１の荷重／変位特性線ｃと同一であり、前記圧縮荷重がセット荷重Ｗｑを超えた時点で連接皿ばね１５が最大伸長長さＬ以下に圧縮されることによって、特性が線ｂのように変化する。
【００２８】
またこれによって、被支持側２の重量による分担荷重Ｗｏを受けた時の圧縮変位量はδｂとなり、セット荷重が０の場合の分担荷重Ｗｏに対する圧縮変位量δａよりも小さくなる。したがって、セット荷重調整螺子部１７による連接皿ばね１５の最大伸長長さＬを短く制限するほど、言い換えればセット荷重Ｗｑを高く設定するほど（但しＷｑ＜Ｗｏ）、分担荷重Ｗｏの作用時における圧縮変位量が小さくなり、図４に示される無荷重状態でのマウント１０全体の高さも減少し、製品の大型化が抑えられる。
【００２９】
図５に示される装着状態において、例えば被支持側２の傾斜等によって支持側１と被支持側２が互いに離間する方向（引張方向）に大きく相対変位し、セット荷重調整螺子部１７のワッシャ１７ｂがばね受けプレート１３ｂの下面に当接した後も前記相対変位が継続された場合は、弾性体１１の引張弾性のみによる吸振動作が行われる。また、前記セット荷重調整螺子部１７のワッシャ１７ｂがばね受けプレート１３ｂの下面に当接した状態では、連接皿ばね１５は最大伸長長さＬがその自由長以下に制限されるため、前記連接皿ばね１５とばね受けプレート１３又はセンターボルト１４のフランジ部１４ａとの接離、あるいは連接皿ばね１５の各皿ばね１５_１〜１５_４同士の接離による打音が発生することがない。
【００３０】
なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。例えば、ばね受けプレート１３とセンターボルト１４のフランジ部１４ａとの間に介在される連接皿ばね１５における皿ばねの数は、図示のように四枚に限定されるものではなく、一枚以上任意である。この場合、皿ばねが同一のものであれば、その数が多いほど連接皿ばね１５全体としてのばね定数は低下する。また、前記連接皿ばね１５における互いに隣接する各皿ばねの外周縁同士及び内周縁同士を溶接あるいは他の方法で接合したベローズを用いても、低荷重領域ではばね定数が高く、分担荷重Ｗｏに対応する高荷重領域では低ばね定数となる特性を発揮する。
【００３１】
また、セット荷重調整螺子部１７も図示のような雄螺子部１７ａ、ワッシャ１７ｂ及びナット１７ｃによるものには特に限定されず、例えばナット１７ｃとワッシャ１７ｂが一体化されたものや、ナット１７ｃが不用意に回転して、ばねの最大伸長長さＬの設定値が変化することがないように、ナット１７ｃに回り止めを施すことなど、種々の変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るマウントによれば、弾性体とばねとの組み合わせによるばね定数は弾性体のばね定数よりも低くなるため、弾性体に硬いエラストマを採用してそのへたり性及び耐久性を向上させることができる。また、前記ばねは被支持側からの分担荷重の作用領域でばね定数が低くなるため、前記分担荷重による弾性体の圧縮変位の抑制と低動ばねによる防振性の向上を両立することができる。また変位制限手段によって、引張方向の振動変位入力時に弾性体による防振性を維持し、打音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマウントの好ましい第一の実施形態を示す装着状態の縦断面図である。
【図２】上記第一の実施形態における連接皿ばねを示す斜視図である。
【図３】上記第一の実施形態による作用を示すもので、（ｉ）は連接皿ばねの荷重／変位特性線図、（ii）はマウント全体の荷重／変位特性線図である。
【図４】本発明に係るマウントの好ましい第二の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】上記第二の実施形態を示す装着状態の縦断面図である。
【図６】上記第二の実施形態による荷重／変位特性線図である。
【図７】従来技術に係るマウントを示す装着状態の縦断面図である。
【図８】上記従来技術による荷重／変位特性線図である。
【符号の説明】
１支持側
２被支持側
１０マウント
１１弾性体
１２取付プレート（第一の取付部材）
１２ａ張り出し部
１２ｂ取付孔
１３ばね受けフランジ
１３ａ突縁部
１４センターボルト（第二の取付部材）
１４ａフランジ部
１４ｂボルト本体部分
１４ｃ円柱状突起部
１５連接皿ばね（ばね）
１５_１〜１５_４皿ばね
１６ボルト
１７セット荷重調整螺子部
１７ａ雄螺子部
１７ｂワッシャ
１７ｃナット

Claims

エラストマからなる弾性体（１１）と、
この弾性体（１１）の一端に接合され支持側（１）及び被支持側（２）のうちの一方に固定される第一の取付部材（１２）と、
前記弾性体（１１）の他端に前記第一の取付部材（１２）と同軸的に接合されたばね受けフランジ（１３）と、
このばね受けフランジ（１３）に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置され前記支持側（１）及び被支持側（２）のうちの他方に固定される第二の取付部材（１４）と、
前記ばね受けフランジ（１３）と前記第二の取付部材（１４）との間に介在され所定の変曲点荷重（Ｗｐ）よりも高荷重域でばね定数が低下するばね（１５）とを備え、
前記変曲点荷重（Ｗｐ）が前記被支持側（２）の重量による分担荷重（Ｗｏ）よりも低荷重に設定されたことを特徴とするマウント。
ばね受けフランジ（１３）及び第二の取付部材（１４）を介してばね（１５）の圧縮に対する復元方向への変位を制限する変位制限手段（１７）を備えることを特徴とする請求項１に記載のマウント。