JP4284090B2

JP4284090B2 - 防振装置

Info

Publication number: JP4284090B2
Application number: JP2003066652A
Authority: JP
Inventors: 勝己染谷; 宏小島
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP2004278547A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車、一般産業用機械等に適用して振動発生部からの振動を吸収する防振装置に関するものであり、特に、エンジンマウントやトルクロッドのブッシュに好適な防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の振動発生部となるエンジンと振動受信部となる車体との間には、エンジンマウントとしての防振装置が設置されており、エンジンで発生する振動をこの防振装置が吸収し、車体側に伝達されるのを阻止して乗り心地を向上させている。
【０００３】
そして特に、前部にエンジンを配置し、前輪を駆動するＦＦタイプの自動車等にあっては、発進時等の大きなトルク反力を吸収するため、防振装置として、ゴムブッシュをブラケットに固定し、シャフトで連結したトルクロッドが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
例えば、図４は、トルクロッドのゴムブッシュ等として使用されている従来の防振装置を示すものであり、筒状金具５と取付金具６とをゴム弾性体２１で連結してゴムブッシュとし、そのゴムブッシュをブラケット１２に圧入して固定した正面図を示すものである（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１１４２２６号公報（第２頁、図１−７）
【特許文献２】
特開平６−７４２７５号公報（第２−３頁、図１−３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す従来の防振装置では、変位が大きくなり、空間部２３におけるゴム弾性体２１がストッパー２２と接触するストッパー当りが発生すると、変位に対する荷重が急激に増加してしまう。つまり、動バネが大幅に上昇してしまうのである。
【０００７】
このストッパー当りに対し、更なる乗り心地の向上を図るためには、第１に、ストッパー２２のゴムボリュームを多くとり、ストッパーの初期当りを軟らかくすること、第２に、ストッパー当りまでのクリアランスを広くとり、ストッパー当り後のストッパー２２の潰れ量を減らすことにより、動バネを低減する手法が考えられる。
【０００８】
ところが、図４に示す従来の防振装置において、たとえ上記の動バネ低減手法を採用したとしても、ストッパー当り後は、入力荷重をゴム弾性体２１とストッパー２２の並列構成で支えるため、動バネの大幅な低減を望むことはできない。即ち、ゴム弾性体２１の動バネ定数をＫ１、ストッパー２２の動バネ定数をＫ２とすれば、並列構成では決してＫ１＋Ｋ２以下になり得ないのである。
【０００９】
そこで本発明は、振動発生部からの振動を一層効果的に吸収することができ、特に、大荷重負荷時における動特性を改善することが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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであって、その第１の態様の要旨は、主バネ（１）と補助バネ（２）とが直列に配置され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制され、補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制された後に補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制される防振装置であって、主ストッパー（３）による規制前の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_１、主ストッパー（３）による規制後の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_２、補助バネ（２）が設置された金具間に挿入されたリバウンドストッパー（８）によって規制され且つ主ストッパー（３）による規制前の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_１、前記リバウンドストッパー（８）による規制が解除され且つ主ストッパー（３）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_２、補助ストッパー（４）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_３としたとき、Ｋ１_２＞Ｋ１_１、Ｋ２ _１＞Ｋ２ _２、Ｋ２_３＞Ｋ２_２であって、かつ、Ｋ２_１＞Ｋ１_１、Ｋ２_２＜Ｋ１_２であることを特徴とする。
また、第２の態様は、主バネ（１）と補助バネ（２）とが直列に配置され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制され、補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制される防振装置であって、主ストッパー（３）による規制前の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_１、主ストッパー（３）による規制後の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_２、補助バネ（２）が設置された金具間に挿入されたリバウンドストッパー（８）によって規制され且つ主ストッパー（３）による規制前の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_１、前記リバウンドストッパー（８）による規制が解除され且つ主ストッパー（３）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_２、補助ストッパー（４）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_３としたとき、Ｋ１_２＞Ｋ１_１、Ｋ２ _１＞Ｋ２ _２、Ｋ２_３＞Ｋ２_２であって、かつ、Ｋ２_１＞＞Ｋ１_１、Ｋ２_２＜＜Ｋ１_２であることを特徴とする。
【００１１】
そして、好適な構造としては、振動受信部又は振動発生部の何れか一方に取り付けられる筒状金具と、振動発生部又は振動受信部の他方に取り付けられる取付金具と、筒状金具と取付金具との間に配置された中間金具とを備える防振装置であって、筒状金具と中間金具との金具間に、主バネ又は補助バネの何れか一方が設置され、中間金具と取付金具との金具間に、補助バネ又は主バネの他方が設置されている防振装置に係るものである。
【００１２】
また、好ましくは、補助バネが設置された金具間にリバウンドストッパーが挿入されており、主バネ及び補助バネがゴム弾性体で、リバウンドストッパーが金属材料又は樹脂材料からなる防振装置に係るものである。
【００１３】
更に、補助バネを構成する側が、液柱共振が発生する流体マウントになっていることが好ましく、この場合、主バネ又は補助バネの何れか一方とダイアフラムとによって液室を構成すると共に、液室内を仕切部材によって主液室と副液室とに区画し、主液室と副液室とをオリフィスで連通して流体マウントとすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の防振装置は、好適には、振動受信部又は振動発生部の何れか一方に取り付けられる筒状金具と、振動発生部又は振動受信部の他方に取り付けられる取付金具と、筒状金具と取付金具との間に配置された中間金具とを備え、筒状金具と中間金具との金具間に、主バネ又は補助バネの何れか一方が設置され、中間金具と取付金具との金具間に、補助バネ又は主バネの他方が設置されている。
【００１５】
即ち、筒状金具と取付金具とを連結する主バネ及び補助バネの防振効果によって、振動の入力に対する減衰機能と絶縁機能を持ち、例えば、車両の振動発生部となるエンジンと振動受信部となる車体との間にあって、エンジンで発生する振動を吸収し、車体側に伝達されるのを阻止するものである。従って、本発明の防振装置は、一般的な荷重負荷時の振動の入力に対し、従来のものと同等の性能を発揮する。
【００１６】
そして、本発明の防振装置は特徴的に、主バネと補助バネとが直列に配置されている。即ち、従来の防振装置におけるバネが並列構成であり、一方のバネの動バネ定数をＫ１、他方の動バネ定数をＫ２としたとき、合成バネＫは、Ｋ＝Ｋ１＋Ｋ２となるのに対し、本発明では主バネと補助バネとに区分し、直列構成のバネで入力荷重を支えることで、Ｋ＝（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）となる。そのため、Ｋ１がソフトからハードに、Ｋ２がハードからソフトに変わることにより、ある荷重領域のバネを大幅に低減できるのである。
【００１７】
この点につき更に詳述すると、直列構成のうちの一方、例えば、従来の防振装置のゴム弾性体に相当する部分を主バネ（動バネ定数Ｋ１）、残りのもう一方を補助バネ（動バネ定数Ｋ２）とする。ここで、主バネは、従来と同様に常用領域では防振効果を出すための動バネ定数Ｋ１₁とし、主ストッパーへの当たり後は変位規制のためにＫ１₂＞Ｋ１₁の動バネ定数Ｋ１₂としておく。従って、主バネだけでは従来のものと同様のバネ特性になる。
【００１８】
次に、補助バネを用いて動特性を改善するのであるが、そのために、補助バネの動バネ定数を、主ストッパーによる規制前がＫ２₁、主ストッパーによる規制後がＫ２₂、補助ストッパーによる規制後がＫ２₃となるように変化させる。そして、常用領域では主バネの動バネ定数Ｋ１₁を保持するため、Ｋ２₁＞Ｋ１₁（好ましくは、Ｋ２₁＞＞Ｋ１₁）とし、主バネの主ストッパーへの当たり後は補助バネを働かせて動バネを低減させるために、Ｋ２₂＜Ｋ１₂（好ましくは、Ｋ２₂＜＜Ｋ１₂）とし、更に、最終的にはある所で変位規制が必要となるために、Ｋ２₃＞Ｋ２₂（好ましくは、Ｋ２₃＞＞Ｋ２₂）とする。
【００１９】
従って、常用領域では、主バネによって従来とほぼ同様のバネ特性を保持しつつ、従来のストッパー当たり後（本発明では主ストッパーへの当たり後）のある荷重領域では、補助バネによって動バネの低減が可能となる。なお、最終的な変位規制は、補助ストッパーへの当たりによる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施の形態の具体例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の防振装置の一例を示す図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図である。図１に示す第１実施例の防振装置は、振動受信部である車体に取り付けられる筒状金具５と、振動発生部であるエンジンに取り付けられる取付金具６と、筒状金具５と取付金具６との間に配置された中間金具７とを備えている。
【００２１】
また、筒状金具５と中間金具７との間は、ＮＲ系ゴムのゴム弾性体からなる主バネ１と、同じゴム弾性体の主ストッパー３が接着されて主バネ装置を構成し、中間金具７と取付金具６との間は、同じゴム弾性体の補助バネ２と、同じゴム弾性体の補助ストッパー４が接着されて補助バネ装置を構成している。そして、これらをブラケット１２に圧入することで、図１に示すアセンブリー状態となっている。
【００２２】
従って、主バネ１と補助バネ２とは直列に配置されることとなる。また、主バネ１の変位は主ストッパー３により規制されるので、主ストッパー３による規制前の主バネ１の動バネ定数をＫ１₁、主ストッパー３による規制後の主バネ１の動バネ定数をＫ１₂とすれば、Ｋ１₂＞Ｋ１₁となる。更に、補助バネ２も補助ストッパー４により規制されるので、補助ストッパー４による規制前の補助バネ２の動バネ定数をＫ２₂、補助ストッパー４による規制後の補助バネ２の動バネ定数をＫ２₃とすれば、Ｋ２₃＞Ｋ２₂となる。
【００２３】
しかも、第１実施例の防振装置では、荷重が作用していない図１の初期状態において、取付金具６の戻りが、金属材料からなるリバウンドストッパー８によって規制されている。そのため、リバウンドストッパー８の規制が作用している段階では、補助バネ２の動バネ定数がＫ２₂にはならず、Ｋ２₁（＞Ｋ２₂）となる。
【００２４】
そして、リバウンドストッパー８の規制範囲を、主ストッパー３による規制の有無に対応させることで、Ｋ２₁を主ストッパー３による規制前の補助バネ２の動バネ定数、Ｋ２₂を主ストッパー３による規制後の補助バネ２の動バネ定数とし、Ｋ２₁＞Ｋ１₁、Ｋ２₂＜Ｋ１₂に設定している。
【００２５】
その結果、図２に示すグラフの通り、図２（Ａ）の動バネ特性を有する主バネ装置と、図２（Ｂ）の動バネ特性を有する補助バネ装置とが合成されて、図２（Ｃ）に示す特性が得られるのである。即ち、図１に示す初期状態の防振装置に荷重が作用すると、Ｋ２₁＞Ｋ１₁であるため、主バネ１のみが弾性変形して取付金具６が下側に変位する。従って、この段階では主バネ１によって従来のものと同様のバネ特性が得られる。
【００２６】
続いて、取付金具６が更に下側に変位して主バネ１が主ストッパー３に当たる段階になると、主バネ１の動バネ定数はＫ１₂（＞Ｋ１₁）になるが、補助バネ２はリバウンドストッパー８による規制が既に解除されているため、補助バネ２の動バネ定数はＫ２₂になっており、Ｋ２₂＜Ｋ１₂であることから、今度は補助バネ２が弾性変形して取付金具６が更に下側に変位する。従って、この段階での動バネが大幅に低減される。そして更に取付金具６の変位が大きくなり、補助バネ２が補助ストッパー４に当たると、Ｋ２₃＞Ｋ２₂であるため、最終的に取付金具６の変位が規制される。
【００２７】
表１は、主バネ単体である従来の防振装置に対し、補助バネを直列に配置した本発明の防振装置のバネ低減率を示すものである。表１に示す通り、負荷荷重が５００Ｎまでの主バネ単体の常用領域（線形範囲）を超過すると、補助バネの作用によって、バネ低減効果が得られていることがわかる。
【００２８】
【表１】

【００２９】
図３は、本発明の防振装置の第２実施例を示す断面図である。第２実施例の防振装置は、第１実施例に対し、補助バネ装置側を液柱共振が発生する流体マウントにしたものである。即ち、第１実施例の防振装置では、ストッパー当たり時の合成バネが、Ｋ＝（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）以下にはなり得ないが、補助バネを構成するマウント側を、ある周波数で液柱共振が発生する流体マウントにすることで、その周波数帯における合成バネを、Ｋ＝（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）以下に低減することが可能となる。
【００３０】
合成バネを更に低減する周波数帯としては、エンジンのこもり音領域である７０〜１５０Ｈｚが適当であり、図３の第２実施例では、主バネ装置を内側に、補助バネ装置を外側にして、補助バネ２とダイアフラム９とによって液室を構成すると共に、液室内を仕切部材１０によって主液室と副液室とに区画し、主液室と副液室とをオリフィス１１で連通して流体マウントとしている。
【００３１】
このように、主バネをゴムマウント、補助バネを流体マウントとする場合、第１実施例とは逆に、内側を主バネ装置、外側を補助バネ装置とすることにより、より大きな液柱共振が得られ、ストッパー当たり時のバネの低減に一層有効なものとなる。なお、液柱共振を発生させる周波数は、ダイアフラム９の硬さ、オリフィス１１の断面積や長さ等によって調整すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の防振装置は、主バネと補助バネとが直列に配置され、主バネの変位が主ストッパーにより規制され、補助バネの変位が補助ストッパーにより規制されており、主ストッパーによる規制前の主バネの動バネ定数をＫ１₁、主ストッパーによる規制後の主バネの動バネ定数をＫ１₂、主ストッパーによる規制前の補助バネの動バネ定数をＫ２₁、主ストッパーによる規制後の補助バネの動バネ定数をＫ２₂、補助ストッパーによる規制後の補助バネの動バネ定数をＫ２₃としたとき、Ｋ１₂＞Ｋ１₁、Ｋ２₃＞Ｋ２₂であって、かつ、Ｋ２₁＞Ｋ１₁、Ｋ２₂＜Ｋ１₂であるので、主バネによって従来とほぼ同様のバネ特性を保持しつつ、従来のストッパー当たり後（本発明では主ストッパーへの当たり後）のある荷重領域では、補助バネによって動バネの低減が可能となる。従って、振動発生部からの振動を一層効果的に吸収することができ、特に、大荷重負荷時における動特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の防振装置の第１実施例を示す正面図及び側面図である。
【図２】図２は、図１に示す第１実施例の動バネ特性を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の防振装置の第２実施例を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の防振装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１‥主バネ
２‥補助バネ
３‥主ストッパー
４‥補助ストッパー
５‥筒状金具
６‥取付金具
７‥中間金具
８‥リバウンドストッパー
９‥ダイアフラム
１０‥仕切部材
１１‥オリフィス
１２‥ブラケット
２１‥ゴム弾性体
２２‥ストッパー
２３‥空間部

Claims

主バネ（１）と補助バネ（２）とが直列に配置され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制され、補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制された後に補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制される防振装置であって、主ストッパー（３）による規制前の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_１、主ストッパー（３）による規制後の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_２、補助バネ（２）が設置された金具間に挿入されたリバウンドストッパー（８）によって規制され且つ主ストッパー（３）による規制前の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_１、前記リバウンドストッパー（８）による規制が解除され且つ主ストッパー（３）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_２、補助ストッパー（４）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_３としたとき、Ｋ１_２＞Ｋ１_１、Ｋ２ _１＞Ｋ２ _２、Ｋ２_３＞Ｋ２_２であって、かつ、Ｋ２_１＞Ｋ１_１、Ｋ２_２＜Ｋ１_２であることを特徴とする防振装置。
主バネ（１）と補助バネ（２）とが直列に配置され、主バネ（１）の変位が主ストッパー（３）により規制され、補助バネ（２）の変位が補助ストッパー（４）により規制される防振装置であって、主ストッパー（３）による規制前の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_１、主ストッパー（３）による規制後の主バネ（１）の動バネ定数をＫ１_２、補助バネ（２）が設置された金具間に挿入されたリバウンドストッパー（８）によって規制され且つ主ストッパー（３）による規制前の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_１、前記リバウンドストッパー（８）による規制が解除され且つ主ストッパー（３）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_２、補助ストッパー（４）による規制後の補助バネ（２）の動バネ定数をＫ２_３としたとき、Ｋ１_２＞Ｋ１_１、Ｋ２ _１＞Ｋ２ _２、Ｋ２_３＞Ｋ２_２であって、かつ、Ｋ２_１＞＞Ｋ１_１、Ｋ２_２＜＜Ｋ１_２であることを特徴とする防振装置。
振動受信部又は振動発生部の何れか一方に取り付けられる筒状金具（５）と、振動発生部又は振動受信部の他方に取り付けられる取付金具（６）と、筒状金具（５）と取付金具（６）との間に配置された中間金具（７）とを備える防振装置であって、筒状金具（５）と中間金具（７）との金具間に、主バネ（１）又は補助バネ（２）の何れか一方が設置され、中間金具（７）と取付金具（６）との金具間に、補助バネ（２）又は主バネ（１）の他方が設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防振装置。
主バネ（１）及び補助バネ（２）がゴム弾性体からなり、リバウンドストッパー（８）が金属材料又は樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防振装置。
補助バネ（２）を構成する側が、液柱共振が発生する流体マウントになっていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の防振装置。
主バネ（１）又は補助バネ（２）の何れか一方とダイアフラム（９）とによって液室を構成すると共に、液室内を仕切部材（１０）によって主液室と副液室とに区画し、主液室と副液室とをオリフィス（１１）で連通して流体マウントとしたことを特徴とする請求項５に記載の防振装置。