JP4290073B2 - 防振装置 - Google Patents

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Description

本発明は、防振装置に関するものである。
従来から、自動車のエンジンマウント等として用いられる防振装置として、内筒体と外筒体とゴム弾性体とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。外筒体は、内筒体の外周囲に内筒体と同軸に設けられている。ゴム弾性体は、それら両筒体の間に設けられて両筒体を互いに連結する。この防振装置は、例えば、その筒軸方向が車両前後方向と同じになるように設置されていて、内筒体がその中空部に挿通されたボルトを介してエンジン側のブラケットに取り付けられ、外筒体が車体側のブラケットの孔部に圧入固定されている。
さらに、このような防振装置には、一般的に、内筒体と外筒体との軸方向の相対移動を規制するためのストッパーゴム弾性体が設けられている。このストッパーゴム弾性体は、外筒体の軸方向端部に径方向外側に延びるように設けられたフランジ部の筒軸方向外側の面に、筒軸方向外側に突出するように設けられている。
特開2001−295886号公報
ここで、上記防振装置に車両前後方向の荷重が入力された場合、その筒軸方向のばね定数は、ストッパーゴム弾性体の筒軸方向外側の端面(以下、ストッパー面という)がエンジン側ブラケットに当接するまでは一定の大きさである。しかしながら、ストッパー面がエンジン側ブラケットに当接した以降は、筒軸方向のばね定数が刻々と変化する。すなわち、図10に示すように、この防振装置の静ばね特性は、ストッパーゴム弾性体のストッパー面がエンジン側ブラケットに当接するまでは線形であるのに対して、ストッパー面がエンジン側ブラケットに当接した以降は急に立ち上がって非線形になる。言い換えれば、従来の防振装置の静ばね特性は1段階のものであった。これは、車両のNVH性能に影響を及ぼし好ましくない。ここで、NVH性能とは、車両の快適性等をいう場合に重視される特性をいい、ノイズ、バイブレーション(振動)及びハーシュネス(練成振動)の英語の頭文字を並べたものである。
そこで、今回、本発明者たちは、静ばね特性が2段階特性である防振装置を開発するに至った。
本発明は、か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、静ばね特性が2段階特性である防振装置を提供することにある。
第1の発明は、内筒体と該内筒体の周囲に設けられた外筒体と上記両筒体の間に設けられて該両筒体を互いに連結する弾性体とを有する本体部と、該本体部に、少なくとも一部が上記外筒体の軸方向一方側端面よりも外筒体軸方向外側に位置するように設けられ、かつ、上記両筒体の軸方向の相対移動を規制するためのストッパー弾性体とを備えた防振装置であって、上記ストッパー弾性体には、その外筒体軸方向外側の端面に開口して外筒体軸方向内側に向かって延びている孔部が形成されており、上記ストッパー弾性体の内部における上記孔部よりも外筒体軸方向内側の部分には、剛体が設けられていることを特徴とするものである。
これにより、ストッパー弾性体には、その外筒体軸方向外側の端面に開口して外筒体軸方向内側に向かって延びている孔部が形成されているので、防振装置に外筒体軸方向の荷重が入力された場合、ストッパー弾性体の外筒体軸方向外側の端面がブラケット等の部材に当接した以降は、ストッパー弾性体はだるま状(太鼓状)に膨れて変形する。また、ストッパー弾性体の内部における孔部よりも外筒体軸方向内側の部分には、剛体が設けられているので、ストッパー弾性体が限界まで膨れて変形した以降は、剛体が外筒体軸方向内側に移動する。以上から、ストッパー弾性体の静ばね特性を2段階特性にすることができるとともに、その2段階目のリニア領域を長くすることができる。
第2の発明は、上記第1の発明において、上記外筒体の軸方向一方側端部には、径方向外側に延びるフランジ部が設けられており、上記ストッパー弾性体は、上記フランジ部の外筒体軸方向外側の面に該外筒体軸方向外側に向かって突出するように設けられていることを特徴とするものである。
第3の発明は、上記第2の発明において、上記ストッパー弾性体は、上記フランジ部の外筒体軸方向外側の面に外筒体周方向に延びるように設けられていて上記外筒体周方向に分割されていることを特徴とするものである。
これにより、ストッパー弾性体は外筒体周方向に分割されているので、そのように分割されていない場合に比べて、外筒体周方向のばね定数を小さくすることができる。
第4の発明は、上記第2の発明において、上記ストッパー弾性体の上記剛体よりも外筒体軸方向内側の部分には、その外筒体軸方向内側の端面に開口した凹部が形成されていることを特徴とするものである。
これにより、ストッパー弾性体の剛体よりも外筒体軸方向内側の部分には、その外筒体軸方向内側の端面に開口した凹部が形成されているので、そのような凹部が形成されていない場合に比べて、外筒体軸方向のばね定数を小さくすることができる。
第1の発明によれば、ストッパー弾性体には、その外筒体軸方向外側の端面に開口して外筒体軸方向内側に向かって延びている孔部が形成されているので、防振装置に外筒体軸方向の荷重が入力された場合、ストッパー弾性体の外筒体軸方向外側の端面がブラケット等の部材に当接した以降は、ストッパー弾性体はだるま状に膨れて変形する。また、ストッパー弾性体の内部における孔部よりも外筒体軸方向内側の部分には、剛体が設けられているので、ストッパー弾性体が限界まで膨れて変形した以降は、剛体が外筒体軸方向内側に移動する。以上から、ストッパー弾性体の静ばね特性を2段階特性にすることができるとともに、その2段階目のリニア領域を長くすることができる。したがって、防振装置に入力される外筒体軸方向の荷重が変化しても、車両のNHV性能に影響が及ぶことはない。
第3の発明によれば、ストッパー弾性体は外筒体周方向に分割されているので、そのように分割されていない場合に比べて、外筒体周方向のばね定数を小さくすることができる。したがって、防振装置に入力される外筒体軸方向の荷重が大きく、ストッパー弾性体が外筒体軸方向に変形して、外筒体軸方向のばね定数が大きくなっても、ストッパー弾性体が分割されていない場合に比べて、外筒体周方向のばね定数の変化を小さくすることができる。
第4の発明によれば、ストッパー弾性体の剛体よりも外筒体軸方向内側の部分には、その外筒体軸方向内側の端面に開口した凹部が形成されているので、そのような凹部が形成されていない場合に比べて、外筒体軸方向のばね定数を小さくすることができる。したがって、そのような凹部を形成することにより、外筒体軸方向のばね定数を大きさを調整することができる。
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。
(実施形態1)
(エンジンマウントシステムの全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係るエンジンマウントシステムの概略構成を示す斜視図である。なお、この図1は、エンジン1の吸排気系や補機等を全て省略して、本体部のみを車体後方の斜め右側上方から見たものである。図2は、パワープラントを車体左側から見て、駆動反力が作用する様子を模式的に示す説明図である。両図において、符号Pは、エンジン1及び変速機2が直列に結合されてなるパワープラントである。このパワープラントPは、その長手方向(エンジン1のクランク軸が延びる方向)が車幅方向(車体の左右方向)となるように自動車のエンジンルーム(図示せず)に横置きに搭載されていて、その長手方向両端部にそれぞれ配設された防振マウント装置3,5を介して車体サイドフレーム6,7に弾性支持されている。パワープラントPの下端部は、トルクロッド8によってパワープラントPよりも後方にある車体側部材9(サブフレーム等)に連結されている。
エンジン1の本体部は、シリンダブロック10とその上部に配設されたシリンダヘッド11とからなっていて、長手方向の変速機2とは反対側の端部(図1おいて手前側に示す車体右端部)にベルトカバー12が配設されている。シリンダヘッド11の上部にはヘッドカバー13が配設されている。シリンダブロック10の下部にはオイルパン(図示せず)が配設されている。シリンダヘッド11の右側壁には、エンジン側マウントブラケット15が締結されている。エンジン側マウントブラケット15の上端部には、エンジン側の防振マウント装置3から延びているフランジ板29が上方から重ね合わされた状態で締結されている。
変速機2は、トルクコンバータや変速ギヤ列の他にディファレンシャルも一体となった自動式変速機である。変速機ケース20のベルハウジング20aがエンジン1のクランク軸側の端部にてシリンダブロック10に連結されている。自動車の前車輪を駆動するためのドライブシャフト22,22が、ベルハウジング20aの後方に形成された膨出部20bからそれぞれ左右両側に向かって延びている。先すぼまりの変速機ケース20の先端部が、二股状の変速機側マウントブラケット23、変速機側の防振マウント装置5及び車体側ブラケット24により車体左側のサイドフレーム7から吊り下げられている。
パワープラントPでは、エンジン1の方が変速機2よりも背が高いことから、長手方向に延びるロール軸R(ロール慣性主軸)が、図2に一点鎖線で示すように、エンジン1側から変速機2側に向かって下向きに傾斜している。また、パワープラントPの重量を受け持つ2つの防振マウント装置3,5がそれぞれロール軸Rから上方に離間しており、このことで、パワープラントPは、2つの防振マウント装置3,5の荷重の支持点を結ぶ線分L(揺動支軸:図2を参照)の周りに振り子(ペンデュラム)のように揺動可能になっている。
例えば、自動車の急加速時や急減速時のように大きな駆動反力(トルク)が作用すると、パワープラントPは、図2に白抜きの矢印で模式的に示すようにロール軸Rの周りを回動(ローリング)しながら、全体としては上方の揺動軸Lを中心として振り子のように前後に揺れようとする。そのようなローリングや全体的な揺れは、パワープラントPの下端部に配設されたトルクロッド8によって規制されるとともに、左右の防振マウント装置3,5によっても規制される。すなわち、本実施形態では、パワープラントPが加速時の駆動反力等によってローリングして、大きな車両前後方向の荷重が防振マウント装置3,5に入力されても、この荷重を左右の防振マウント装置3,5により受け止めて、パワープラントPの揺れをより確実に規制できるようになっている。
(変速機側の防振マウント装置の構造)
次に、2つの防振マウント装置3,5のうち、変速機側の防振マウント装置5の詳細な構造を図3及び図4に基づいて説明する。ここで、図3は防振マウント装置5の正面図である。図4は図3のIV−IV線の断面図である。なお、エンジン側の防振マウント装置3にの詳しい説明は省略するが、その基本的な構造は従来周知のものである。
防振マウント装置5は、後述する内筒体30及び外筒体31の軸方向(以下、筒軸方向という)が車両前後方向と同じになるように設置されている。防振マウント装置5は、中空円筒状の内筒体30と、その内筒体30の外周囲に内筒体30と同軸に配設された中空円筒状の外筒体31と、その外筒体31の軸方向前端部に径方向外側に延びるように形成されたフランジ部32と、内筒体30と外筒体31との間に配設されてそれら両筒体30,31を互いに連結するゴム弾性体33と、フランジ部32の筒軸方向外側(車両前側)の面(以下、前側面という)に設けられたストッパーゴム弾性体34とを備えている。なお、本発明に係る本体部は内筒体30、外筒体31及びゴム弾性体33に対応する。
内筒体30は、その中空部30aに挿通されたボルト(図示せず)を介して変速機側ブラケット23の二股部23a,23a(図1を参照)に取り付けられている。内筒体30の軸方向長さは外筒体31よりも長い。すなわち、内筒体30の軸方向両端部はそれぞれ、外筒体31の軸方向両端部よりも軸方向外側に位置している。内筒体30の肉厚は外筒体31よりも厚い。外筒体31は、車体左側のサイドフレーム7に取り付けられた車体側ブラケット24(図1を参照)の孔部(図示せず)に圧入固定されている。フランジ部32は、外筒体31と一体成形されていて、外筒体31の軸方向前端部のほぼ右半分に亘って外筒体31の周方向(以下、筒周方向という)に延びるように設けられている。ゴム弾性体33には、それを筒軸方向に貫通する貫通孔33a,33aが形成されている。
ストッパーゴム弾性体34は、内筒体30と外筒体31との軸方向の相対移動を規制するためのものである。ストッパーゴム弾性体34は、ゴム弾性体33と一体成形されている。ストッパーゴム弾性体34は、フランジ部32の前側面に筒軸方向外側(車両前側)に向かって突出しかつ筒周方向に延びるように設けられている。すなわち、ストッパーゴム弾性体34は、外筒体31に、少なくともその一部が外筒体31の軸方向前端面よりも筒軸方向外側(車両前側)に位置するように設けられている。ストッパーゴム弾性体34の厚み(筒軸方向長さ)は、筒周方向に亘ってほぼ同じ大きさである。
ストッパーゴム弾性体34には複数の孔部34a,…が形成されており、本実施形態では、7つの孔部34a,…が設けられている。各孔部34aは、ストッパーゴム弾性体34の筒軸方向外側(車両前側)の端面(以下、ストッパー面という)34bに筒軸方向外側(車両前側)に向かって開口して筒軸方向内側に向かって延びている。各孔部34aは、ストッパーゴム弾性体34の筒軸方向中央部付近まで延びている。各孔部34aは、筒軸方向から見たときに円状となるように形成されている。各孔部34aの孔径は、その筒軸方向外側の端部から中央部に行くに従って直線的に大きくなり、その筒軸方向中央部から内側の端部に行くに従って直線的に小さくなっている。各孔部34aの開口面積を総和した値は、ストッパー面34bの面積の10〜20%の値であることが好ましい。
ストッパーゴム弾性体34には、その内周面を径方向外側に凹ませてなる2つの凹部34d,34dが形成されている。これら凹部34d,34dは筒軸方向に延びている。
ストッパーゴム弾性体34の内部における各孔部34aの底部よりも筒軸方向内側(車両後側)の部分には、単一の剛体35が埋設されている。この剛体35は鉄製でかつ板状のものである。剛体35は、フランジ部32の前側面に沿って筒周方向に延びている。剛体35の筒軸方向一方側の面の面積は、ストッパーゴム弾性体34の筒軸直交方向の断面積、すなわち、ストッパー面34bの面積よりも小さい。
ストッパーゴム弾性体34の剛体35よりも筒軸方向内側の部分には、凹部34cが形成されている。この凹部34cは、ストッパーゴム弾性体34の筒軸方向内側(車両後側)の端面に筒軸方向内側に向かって開口している。そして、筒軸方向のばね定数は、この凹部34cの大きさを調整することで調整することができる。また、フランジ部32にも、凹部34cの位置に対応するように設けられかつそれをその厚み方向に貫通する貫通孔32aが形成されている。
−防振マウント装置の動作−
以下に、防振マウント装置5に車両前後方向の荷重が入力された場合における防振マウント装置5の動作について説明する。まず、ストッパーゴム弾性体34のストッパー面34bが変速機側マウントブラケット23に当接するまでは、防振マウント装置5の筒軸方向のばね定数は一定の大きさである。
一方、ストッパー面34bが変速機側マウントブラケット23に当接した以降は、ストッパーゴム弾性体34がだるま状(太鼓状)に膨れて変形する。そして、ストッパーゴム弾性体34が限界まで膨れて変形した以降は、剛体35が筒軸方向内側に移動する。これらのことで、ストッパー面34bが変速機側マウントブラケット23に当接した以降は、筒軸方向のばね定数が、当接するまでよりも大きくなるもののほぼ一定の大きさとなる。すなわち、図5に示すように、防振マウント装置5の静ばね特性は、ストッパーゴム弾性体34のストッパー面34bが変速機側マウントブラケット23に当接するまでは線形であるとともに、当接した以降も傾きが大きくなるものの線形である。言い換えれば、防振マウント装置5の静ばね特性は2段階特性である。
−効果−
以上により、本実施形態によれば、ストッパーゴム弾性体34には、そのストッパー面34bに開口して筒軸方向内側に向かって延びている孔部34a,…が形成されているので、防振マウント装置5に車両前後方向の荷重が入力された場合、ストッパーゴム弾性体34のストッパー面34bが変速機側マウントブラケット23に当接した以降は、ストッパーゴム弾性体34はだるま状(太鼓状)に膨れて変形する。また、ストッパーゴム弾性体34の内部における孔部34a,…よりも筒軸方向内側の部分には、剛体35が設けられているので、ストッパーゴム弾性体34が限界まで膨れて変形した以降は、剛体35が筒軸方向内側に移動する。以上から、ストッパーゴム弾性体34の静ばね特性を2段階特性にすることができるとともに、その2段階目のリニア領域を長くすることができる。したがって、防振マウント装置5に入力される車両前後方向の荷重が変化しても、車両のNHV性能に影響が及ぶことはない。
また、ストッパーゴム弾性体34の剛体35よりも筒軸方向内側の部分には、その筒軸方向内側の端面に開口した凹部34cが形成されているので、そのような凹部34cが形成されていない場合に比べて、筒軸方向のばね定数を小さくすることができる。したがって、そのような凹部34cを形成することにより、筒軸方向のばね定数を大きさを調整することができる。
(実施形態2)
本実施形態のストッパーゴム弾性体34は、筒周方向に複数に分割されたものである。すなわち、図6に示すように、ストッパーゴム弾性体34は、その筒周方向中央部で2つに分割されていて、第1及び第2ストッパーゴム弾性体40,41によって構成されている。第1ストッパーゴム弾性体40には4つの孔部34a,…が形成されている。第2ストッパーゴム弾性体41には3つの孔部34a,…が形成されている。図7に示すように、各孔部34aの孔径は、その筒軸方向外側の端部から中央部に行くに従って曲線的に大きくなり、その筒軸方向中央部から内側の端部に行くに従って曲線的に小さくなっている。その他の点に関しては、実施形態1とほぼ同様の構成である。
−効果−
以上により、本実施形態によれば、ストッパーゴム弾性体34は筒周方向に2つに分割されているので、そのように分割されていない場合に比べて、筒周方向(本実施形態では、上下方向)のばね定数を小さくすることができる。したがって、防振マウント装置5に入力される車両前後方向の荷重が大きく、ストッパーゴム弾性体34が筒軸方向に変形して、筒軸方向のばね定数が大きくなっても、ストッパーゴム弾性体34が分割されていない場合に比べて、筒周方向(本実施形態では、上下方向)のばね定数の変化を小さくすることができる。
(実施形態3)
本実施形態のストッパーゴム弾性体34も、筒周方向に複数に分割されたものである。すなわち、図8に示すように、ストッパーゴム弾性体34は、筒周方向にほぼ4等分に分割されていて、第1〜第4ストッパーゴム弾性体50,51,52,53によって構成されている。第1〜第3ストッパーゴム弾性体50,51,52にはそれぞれ2つの孔部34a,34aが形成されている。第4ストッパーゴム弾性体53には1つの孔部34aが形成されている。図9に示すように、各孔部34aの孔径は、その筒軸方向外側の端部から内側の端部に行くに従って直線的に小さくなっている。すなわち、各孔部34aはいわゆるテーパ孔である。その他の点に関しては、実施形態1とほぼ同様の構成である。
本実施形態によれば、実施形態2とほぼ同様の作用・効果が得られる。
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態では、内筒体30と外筒体31とが同軸に配設されているが、内筒体30の軸方向と外筒体31の軸方向とが同じであれば良い。
また、上記各実施形態では、フランジ部32が外筒体31に形成されているが、ボディフレームブラケット等に形成されても良い。
また、上記各実施形態では、ストッパーゴム弾性体34が外筒体31に設けられているが、少なくともその一部が外筒体31の軸方向前端面よりも筒軸方向外側に位置する限り、内筒体30やゴム弾性体33に設けられても良い。
また、上記各実施形態では、ストッパーゴム弾性体34が外筒体31の筒軸方向前端部に設けられているが、状況によって外筒体31の筒軸方向後端部に設けられても良く、さらに、外筒体31の筒軸方向両端部にそれぞれ設けられても良い。
また、各孔部34aの形状、大きさ及び位置は、要求される防振マウント装置5の静ばね特性に基づき決定されるので、各孔部34aの形状、大きさ及び位置は、上記各実施形態以外のものであっても良い。
また、剛体35の形状、大きさ及び位置は、要求される防振マウント装置5の静ばね特性に基づき決定されるので、剛体35の形状、大きさ及び位置は、上記各実施形態以外のものであっても良い。
また、上記各実施形態では、剛体35の筒軸方向一方側の面の面積がストッパーゴム弾性体34のストッパー面34bの面積よりも小さいが、これと同じであっても良い。
また、上記各実施形態では、ストッパーゴム弾性体34の剛体35よりも筒軸方向内側の部分に凹部34cが形成されているが、この部分は中実であっても良い。このとき、筒軸方向のばね定数は、凹部34cが形成されている場合と比べて、大きくなる。
また、上記各実施形態では、フランジ部32に貫通孔32aが形成されているが、この部分は中実であっても良い。
また、上記各実施形態では、変速機2は自動式変速機であるが、手動式変速機やCVTであっても良い。
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
以上説明したように、本発明は、内筒体と、該内筒体の周囲に設けられた外筒体と、内筒体と外筒体との間に設けられて両筒体を互いに連結する弾性体と、両筒体の軸方向の相対移動を規制するためのストッパー弾性体とを備えた防振装置等について有用である。
本発明の実施形態に係るエンジンマウントシステムの概略構成を示す斜視図である。 パワープラントを車体左側から見て、駆動反力が作用する様子を模式的に示す説明図である。 防振マウント装置の正面図である。 図3のIV−IV線断面図である。 防振マウント装置の静ばね特性を示す図である。 防振マウント装置の正面図である。 図6のVII−VII線断面図である。 防振マウント装置の正面図である。 図8のIX−IX線断面図である。 従来の防振装置の静ばね特性を示す図である。
符号の説明
5 防振マウント装置
30 内筒体
31 外筒体
32 フランジ部
33 ゴム弾性体
34 ストッパーゴム弾性体
34a 孔部
34c 凹部
35 剛体

Claims (4)

  1. 内筒体と該内筒体の周囲に設けられた外筒体と上記両筒体の間に設けられて該両筒体を互いに連結する弾性体とを有する本体部と、該本体部に、少なくとも一部が上記外筒体の軸方向一方側端面よりも外筒体軸方向外側に位置するように設けられ、かつ、上記両筒体の軸方向の相対移動を規制するためのストッパー弾性体とを備えた防振装置であって、
    上記ストッパー弾性体には、その外筒体軸方向外側の端面に開口して外筒体軸方向内側に向かって延びている孔部が形成されており、
    上記ストッパー弾性体の内部における上記孔部よりも外筒体軸方向内側の部分には、剛体が設けられている
    ことを特徴とする防振装置。
  2. 請求項1記載の防振装置において、
    上記外筒体の軸方向一方側端部には、径方向外側に延びるフランジ部が設けられており、
    上記ストッパー弾性体は、上記フランジ部の外筒体軸方向外側の面に該外筒体軸方向外側に向かって突出するように設けられている
    ことを特徴とする防振装置。
  3. 請求項2記載の防振装置において、
    上記ストッパー弾性体は、上記フランジ部の外筒体軸方向外側の面に外筒体周方向に延びるように設けられていて上記外筒体周方向に分割されている
    ことを特徴とする防振装置。
  4. 請求項2記載の防振装置において、
    上記ストッパー弾性体の上記剛体よりも外筒体軸方向内側の部分には、その外筒体軸方向内側の端面に開口した凹部が形成されている
    ことを特徴とする防振装置。
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