JP4633751B2

JP4633751B2 - 防振装置

Info

Publication number: JP4633751B2
Application number: JP2007032725A
Authority: JP
Inventors: 重博千葉
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: JP2008196610A

Description

本発明は、自動車のトルクロッド等のブッシュに好適に用いることのできる防振装置に関するものである。

従来、自動車には、振動発生源であるエンジンからの振動が車体側に伝達されるのを防止するために各種の防振装置が用いられている。そのうち、トルクロッドは、エンジンのトルク変動等による振動の伝達を防止するために、エンジン側と車体側との間に介設されるものであり、長手方向の両端に筒状保持部を有するロッド部と、前記筒状保持部に内嵌固定されたブッシュとを備えて構成されている。そして、該ブッシュとしては、内筒と外筒との間をゴム弾性体で弾性的に結合してなるゴムブッシュが一般的である。

かかるトルクロッドのブッシュとして用いられる防振装置として、下記特許文献１，２には、内筒と外筒との間をゴム弾性体で結合するとともに、ゴム弾性体からなるストッパゴム部の内部、又はストッパゴム部と内筒との空間部に、ポリウレタンフォームを設けたものが提案されている。しかしながら、これらの文献の防振装置において、一般的な荷重負荷時の振動入力に対して防振性能を発揮するのは、依然としてゴム弾性体であり、ポリウレタンフォームは、ストッパ当たり後に、撓みに対する荷重が急激に増加するのを和らげる緩衝体として用いられているにすぎない。

また、防振ブッシュにポリウレタンフォームを用いたものは、下記特許文献３，４にも提案されているが、これらにおいても、内筒と外筒との間を直接結合しているのは、ゴム弾性体であり、ポリウレタンフォームはゴム弾性体の一部に設けられた空間部に配置されているにすぎない。
特開２００４−１８３７２５号公報特開２００４−１８３７２４号公報特開２００１−１９３７７６号公報特開平０６−０１７８６４号公報

自動車のトルクロッドでは、一般的な荷重負荷時においてはエンジンの揺動を抑えるべく低周波数振動に対して大きな減衰性能が要求され、一方、加速時や発進時のような大荷重負荷時においては高周波数振動に対して動ばね定数を下げて車体への音の伝達を遮断することが要求される。

このような要求に鑑みて検討したところ、ゴム単体では、高周波数振動に対する動ばね定数は低いものの、低周波数振動に対するロスファクター（減衰性能）も低く、該要求に十分に応えられないことが判明した。また、ポリウレタンフォーム等の合成樹脂発泡体単体では、低周波数振動に対するロスファクター（減衰性能）は高いものの、高周波数振動に対する動ばね定数も高いことが分かった。

そこで、本発明は、かかるゴムと合成樹脂発泡体の双方の特徴を生かし、一般的な荷重負荷時における低周波数振動に対して合成樹脂発泡体による高い減衰性能を発揮しながら、加速時等の大荷重負荷時における高周波数振動に対してゴムによる低動ばね定数化を図るようにした防振装置を提供することを目的とする。

本発明に係る防振装置は、軸部材と、前記軸部材を軸平行に取り囲む外筒と、前記軸部材と前記外筒との間に介設された弾性体と、を備える防振装置であって、
前記弾性体が、合成樹脂発泡体からなる第１弾性部と、ゴムからなる第２弾性部とを備えてなり、
前記第１弾性部は、前記軸部材を挟んで径方向に対向する２箇所において前記外筒の内周面との間に隙間を持たせつつ、前記軸部材と前記外筒との間に充填して設けられ、
前記第２弾性部は、前記隙間に配置されて、前記第１弾性部を介して前記軸部材に連結されたものである。

本発明においては、前記第２弾性部に軸方向に延びる空洞部が設けられていることが好ましい。

また、前記第２弾性部の周方向における両側において、前記第１弾性部と前記外筒との間に空間部が設けられてもよい。

また、前記第２弾性部の周方向における両端部が、前記外筒の内周面に沿って先端側ほど漸次薄肉に形成されてもよい。この場合、前記第２弾性部の前記両端部の先端と前記軸部材の中心を結ぶ２本の直線のなす角度によって規定される前記第２弾性部の周方向における広がり角度が９０°以上であることが好ましい。

また、前記合成樹脂発泡体としては、優れた動特性及び耐久性の点から、ポリウレタンフォームであることが好ましい。

本発明の防振装置によれば、軸部材と外筒を直接結合するのは合成樹脂発泡体からなる第１弾性部であるため、一般的な荷重負荷時における低周波数振動に対して、減衰性能の高い合成樹脂発泡体の動特性を発揮させて、エンジン等の振動体の揺動を速やかに減衰することができる。

また、加速時や発進時等の大荷重負荷時には、第１弾性部の合成樹脂発泡体が圧縮された状態に保持されることで、ゴムからなる第２弾性部の動特性が支配的となる。そのため、大荷重負荷時における高周波数振動に対して、動ばね定数の低いゴムからなる第２弾性部の動特性により、防振装置の低動ばね定数化が図られて、車体への音の伝達を効果的に遮断することができる。

以下に本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、第１実施形態に係る防振装置１０を示したものであり、図３は、該防振装置１０を備えるトルクロッド１を示したものである。トルクロッド１は、自動車のエンジンと車体との間に設置されるものであり、ロッド部２とその長手方向Ｌの両端に設けられた円筒状の筒状保持部３，３とからなるロッド本体４と、前記筒状保持部３，３に圧入固定されたブッシュとしての防振装置１０，１０とを備えて構成されている。

防振装置１０は、軸部材としての内筒１２と、該内筒１２を軸平行に取り囲む外筒１４と、内筒１２と外筒１４との間に介設された弾性体１６とからなる。

内筒１２は、軸方向Ｘの中央部において外側に膨らむバルジ部１８を有する円筒状金具であり、エンジン側又は車体側に取付け固定される。外筒１４は、内筒１２と同軸、即ち共通の軸芯を持つように配された円筒状金具であり、上記ロッド本体４の筒状保持部３に圧入することで固定される。

上記弾性体１６は、ポリウレタンフォームからなる第１弾性部２０と、天然ゴムなどの加硫ゴムからなる第２弾性部２２とで構成されている。

ポリウレタンフォームからなる第１弾性部２０は、内筒１２を挟んで径方向Ｙに対向する２箇所において、外筒１４の内周面１４Ａとの間に隙間２４を持たせつつ、内筒１２と外筒１４との間に充填して設けられている。すなわち、第１弾性部２０は、内筒１２の外周に全周にわたって設けられ、内筒１２を挟んで径方向Ｙに対向する２箇所においては内筒１２と外筒１４との間を直接結合し、該結合部と直交するように径方向Ｙに対向する２箇所においては第１弾性部２０と外筒１４との間に隙間２４，２４が設けられている。

ゴムからなる第２弾性部２２は、上記隙間２４にそれぞれ配置された扁平なゴム部であり、外筒１４の内周面１４Ａに沿って設けられるとともに、内筒１２に対して直接結合されるのではなく、第１弾性部２０を介して間接的に連結されている。

第２弾性部２２の周方向Ｃにおける左右両側には、第１弾性部２０と外筒１４の内周面１４Ａとの間に空間部２６が設けられている。この空間部２６は、図１に示すように、第２弾性部２２から周方向Ｃに遠ざかるに従って漸次狭くなるように形成されている。

また、第２弾性部２２には、ストッパクリアランスとしての軸方向Ｘに延びる空洞部２８が複数設けられている。空洞部２８は、断面円形状をなして軸方向Ｘに貫通して設けられており、この例では周方向Ｃに３個並べて設けられている。

図１に示されるように、第１弾性部２０は第２弾性部２２よりも体積が大に設定されており、一般的な荷重負荷時には第１弾性部２０の動特性が支配的になるように構成されている。

なお、この例では、第２弾性部２２は、外筒１４の内周面１４Ａに加硫接着されている。また、第１弾性部２０は、第２弾性部２２の加硫成形後に、内筒１２と外筒１４との間でポリウレタンフォーム原料を発泡充填させることで成形されており、内筒１２の外周面１２Ａと外筒１４の内周面１４Ａに接着されるとともに、第２弾性部２２との当接面２１でも接着されている。この当接面２１は、非接着とすることもできる。

以上よりなる防振装置１０は、図３に示すように、ロッド部２の長手方向Ｌと第２弾性部２２の対向方向とが一致するように、周方向Ｃに位置決めした状態でロッド本体４に組み付けられる。そして、該長手方向Ｌが主たる荷重入力方向となる。

この防振装置１０では、一般的な荷重負荷時には、内筒１２と外筒１４を直接結合するのが第１弾性部２０であり、かつ該第１弾性部２０の体積が大きいことから、第１弾性部２０の動特性が支配的となる。そのため、比較的振幅の大きく（例えば、±２ｍｍ程度）かつ低周波数（例えば、１０Ｈｚ程度）の振動に対して、ロスファクターの大きいポリウレタンフォームよりなる第１弾性部２０によって、高い減衰性能を発揮することができ、エンジンの揺動を速やかに減衰することができる。

一方、加速時や発進時等の大荷重負荷時（例えば、１０００〜２０００Ｎ程度の負荷）、内筒１２が主たる荷重入力方向Ｌに大きく変位するようにプリロードがかかった状態では、第２弾性部２２に設けられたストッパクリアランスとしての空洞部２８が潰れるとともに、第１弾性部２０のポリウレタンフォームが圧縮された状態に保持されることで、ゴムからなる第２弾性部２２の動特性が支配的となる。そのため、かかるプリロードがかかった状態で、エンジンから比較的振幅の小さく（例えば、±０．０５ｍｍ）かつ高周波数（例えば、１００Ｈｚ）の振動が入力すると、ポリウレタンフォームに比べて動ばね定数の低いゴムからなる第２弾性部２２の動特性により、防振装置１０の動ばね定数を下げて、車体への音の伝達を効果的に遮断することができる。

また、本実施形態の防振装置１０であると、第２弾性部２２の周方向Ｃにおける両側に空間部２６，２６を設けたことにより、上記の大荷重負荷時に圧縮される第１弾性部２０によって、第２弾性部２２の動特性が妨げるのを防止することができ、大荷重負荷時に第２弾性部２２の動特性を効果的に発揮することができる。

図４は、第２実施形態に係る防振装置１０Ａを示したものである。この防振装置１０Ａも、第１実施形態と同様、自動車のトルクロッド１に用いられるものであり、基本構成は第１実施形態と同一である。

この実施形態では、第２弾性部２２の周方向Ｃにおける両端部２２Ａ，２２Ａが、外筒１４の内周面１４Ａに沿って先端２２Ｂ側ほど漸次薄肉に形成されている。詳細には、第２弾性部２２は、空洞部２８が設けられた本体部２２Ｃと、該本体部２２Ｃの周方向両端面から外側に延設された薄肉状の両端部２２Ａ，２２Ａとからなり、これらが外筒１４の内周面１４Ａに加硫接着されるとともに、前記両端部２２Ａ，２２Ａが先端２２Ｂに行くに従って次第に薄肉になるように形成されている。また、第２弾性部２２の周方向Ｃにおける両側には、第１実施形態のような空間部２６は設けられておらず、第１弾性部２０が隙間なく充填されている。

そして、この第２弾性部２２の両端部２２Ａ，２２Ａの各先端２２Ｂ，２２Ｂと内筒１２の中心Ｏを結ぶ２本の直線Ｄ１，Ｄ２のなす角度によって規定される第２弾性部２２の周方向Ｃにおける広がり角度θが９０°以上に設定されている。

その他の構成は第１実施形態と同様であり、基本的な作用効果も上記した第１実施形態と同様である。第２実施形態では、上記した第２弾性部２２の広幅に形成した両端部２２Ａ，２２Ａにより、大荷重負荷時に第２弾性部２２による動特性を効果的に発揮することができる。

本発明は、自動車のトルクロッドのためのブッシュを始めとして、種々の防振装置に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る防振装置の断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）図１のＩＩ−ＩＩ線断面図同防振装置を組み込んだトルクロッドの正面図第２実施形態に係る防振装置の断面図

符号の説明

１０，１０Ａ…防振装置
１２…内筒（軸部材）
１４…外筒、１４Ａ…内周面
１６…弾性体
２０…第１弾性部
２２…第２弾性部、２２Ａ…端部、２２Ｂ…先端
２４…隙間
２６…空間部
２８…空洞部
Ｃ…周方向
Ｄ１，Ｄ２…第２弾性部の両端部の先端と内筒（軸部材）の中心を結ぶ直線
Ｏ…内筒（軸部材）の中心
Ｘ…軸方向
Ｙ…径方向
θ…第２弾性部の広がり角度

Claims

軸部材と、
前記軸部材を軸平行に取り囲む外筒と、
前記軸部材と前記外筒との間に介設された弾性体と、
を備える防振装置であって、
前記弾性体が、合成樹脂発泡体からなる第１弾性部と、ゴムからなる第２弾性部とを備えてなり、
前記第１弾性部は、前記軸部材を挟んで径方向に対向する２箇所において前記外筒の内周面との間に隙間を持たせつつ、前記軸部材と前記外筒との間に充填して設けられ、
前記第２弾性部は、前記隙間に配置されて、前記第１弾性部を介して前記軸部材に連結された、
ことを特徴とする防振装置。
前記第２弾性部に軸方向に延びる空洞部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の防振装置。
前記第２弾性部の周方向における両側において、前記第１弾性部と前記外筒との間に空間部が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の防振装置。
前記第２弾性部の周方向における両端部が、前記外筒の内周面に沿って先端側ほど漸次薄肉に形成されたことを特徴とする請求項１記載の防振装置。
前記第２弾性部の前記両端部の先端と前記軸部材の中心を結ぶ２本の直線のなす角度によって規定される前記第２弾性部の周方向における広がり角度が９０°以上であることを特徴とする請求項４記載の防振装置。
前記合成樹脂発泡体がポリウレタンフォームである請求項１〜５のいずれか１項に記載の防振装置。