JP4671862B2 - 弾性支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、支持体と被支持体との間に介設される弾性支持装置に関する。
従来より、支持体と被支持体との間に介設される弾性支持装置として、例えば、図11に示すような構成のものが知られている。このものは、弾性部材102に2つの取付孔102b,102bが形成されたもので、該2つの取付孔102b,102bが形成された取付部102a,102aが主ばね部102c,102cにより弾性連結された形状になっている。そして、前記2つの取付孔102b,102b内に、支持体及び被支持体に連結される棒状部材等の一端側をそれぞれ挿入し、弾性支持装置によって被支持体を弾性支持することで、該被支持体側から支持体側へ振動が伝達されるのを防止するようにしている。
ところで、上述のような構成の弾性支持装置では、引張り方向に大きな変位が入力されると、その変位を受け止めるものがないため、所定の位置で変位を規制することができない。そのため、弾性部材の周りにストッパ部材を設けたものとして、例えば特許文献1に開示されるようなものが知られている。このものでは、それぞれ取付孔の形成された一対の取付部とそれらを弾性連結する弾性部材とを囲むようにガイド部材が配設されていて、該一対の取付部に入力される大変位を該ガイド部材によって規制するようにしている。
欧州特許出願公開第0816734号明細書
ところで、弾性支持装置を、例えば車体と排気系との間などのように比較的振動の大きい部位に配設する場合には、該弾性支持装置に上述のようなストッパ機能を付加するだけでなく、排気系の振動がそのまま車体側に伝達されないように、振動を低減できるような構成にしたいという要求がある。
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、一対の取付部及びそれらを弾性連結する主ばね部を有する弾性支持部材と、該弾性支持部材の周囲に配設されるガイド部材とを備えた弾性支持装置において、入力振動を効果的に低減できるようにすることにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る弾性支持装置では、一対の取付部とそれらを弾性連結する主ばね部とを有する弾性支持部材の周囲にガイド部材を配設し、該ガイド部材を、弾性支持部材の一部に対して両取付部の相対変位方向に摺接可能に貫通させた。
具体的には、請求項1の発明では、一方が支持体側に、他方が被支持体側に、それぞれ取り付けられる一対の取付部と、該両取付部を相対変位可能に弾性的に連結する主ばね部とを有する弾性支持部材と、該弾性支持部材の周囲に前記一対の取付部の一方向の相対変位を許容するように配設されたガイド部材と、を備えた弾性支持装置を対象とする。そして、前記主ばね部は、前記両取付部の相対変位方向に伸縮する蛇腹体に形成されており、前記ガイド部材は、前記蛇腹体をその伸縮方向に貫通していることにより、前記ガイド部材の少なくとも一部は、前記弾性支持部材の一部に対して前記両取付部の相対変位方向に摺接可能に貫通しているものとする。
この構成により、一対の取付部とそれらを弾性連結する主ばね部とを有する弾性支持部材の周囲に配設されるガイド部材によって、該一対の取付部の離間方向の可動範囲がほぼ決まることから、このガイド部材がストッパとしての役割を果たすことになる。そして、前記一対の取付部の一方に変位が入力されると、前記弾性支持部材の一部を摺接可能に貫通するガイド部材に対して、該弾性支持部材の貫通されている部分が摺動することになるため、このときの摺動抵抗によって入力振動が低減されることになる。
また、主ばね部の変形が容易になって静ばね定数が小さくなるため、例えばアイドル時等に排気系で発生する振動が車体側に伝わるのを防止することができる。また、主ばね部を蛇腹状に形成することで該主ばね部の自由長が長くなるため、全体の伸び量が同じであっても単位長さ当たりのひずみ量を小さくすることができ、主ばね部分の耐久性を向上することができる。さらに、上述のように主ばね部を蛇腹状にして、その伸縮方向にガイド部材を貫通させることで、主ばね部とガイド部材との接触面積を大きくすることができるとともに、該ガイド部材に対する主ばね部の相対移動量も大きくすることができるため、該主ばね部が伸縮した場合のガイド部材との摺動抵抗を大きくすることができ、より効果的に振動を吸収できるようになる。
ここで、前記ガイド部材に対して弾性支持部材が接続固定されていない場合、弾性支持装置の取付状況によっては、ガイド部材の重み等によって該ガイド部材が取付部及び主ばね部に対する正規の位置から下方へずれる可能性がある。
そのため、前記ガイド部材は、前記両取付部の相対変位方向に長いリング体に形成されていて、前記リング体の長径方向の一端側が、前記一対の取付部のいずれか一方に埋設固定されているのが好ましい(請求項の発明)。こうすることで、2つの取付部のうちのいずれか一方がリング状のガイド部材に接続固定されることになるため、該ガイド部材の位置が取付部及び主ばね部に対して正規の位置からずれて他の構成部品に当たるのを確実に防止することができる。
さらに、前記ガイド部材は、バネ鋼材によって構成するようにしてもよい(請求項の発明)。これにより、取付部に大変位が入力されて該取付部がガイド部材に当接した場合には、該ガイド部材でも弾性変形を生じることになるため、主ばね部及び取付部の変形特性に加えてガイド部材の弾性変形の特性も有する3段階特性の弾性支持装置が得られる。
以上より、本発明に係る弾性支持装置によれば、一対の取付部とそれらを弾性連結する主ばね部とを有する弾性支持部材の周囲に配設され、ストッパとして機能するガイド部材を、該弾性支持部材の一部に対して両取付部の相対変位方向に摺接可能に貫通させるようにしたため、該取付部とガイド部材との摺動抵抗によって入力振動を効果的に低減することができる。特に、前記主ばね部を蛇腹状に形成することで、アイドル時に発生する振動が車体側に伝達するのを防止できるとともに、振動の吸収性能や主ばね部の耐久性の向上を図れる。
また、一対の取付部のうちいずれか一方に、両取付部の相対変位方向に長いリング状のガイド部材の長径方向一端側を埋設固定することで、取付部及び主ばね部に対するガイド部材の位置ずれを防止することができ、該ガイド部材と他の部材との接触による騒音の発生を防止することができる。
さらに、前記ガイド部材をバネ鋼材によって構成することで、該ガイド部材に取付部が当接した状態での該ガイド部材の変形特性も加わって装置全体のバネ特性を3段階で変化させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意味するものではない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るハンガー1(弾性支持装置)の概略構成を示す。このハンガー1は、例えばEPDMなどの合成ゴム等からなる弾性材料によって一体成形された概略板状のハンガーラバー2(弾性支持部材)と、該ハンガーラバー2を囲むように配設される長円状のリング部材3(ガイド部材)とからなる。そして、前記ハンガーラバー2に形成された2つの取付孔に、それぞれ車体側及び排気系側から延びる棒状部材(図示省略)の一端側を嵌入することで、該排気系を車体の下方に吊り支持するようになっている。なお、前記図1は、ハンガー1に車体側及び排気系側をそれぞれ連結した状態(排気系側の重量がハンガー1に作用している状態)を示している。以下の各実施形態で示す各図においても同様である。
詳しくは、前記ハンガーラバー2は、棒状部材の嵌入される取付孔2b,2bがそれぞれ形成された取付部2a,2aと、該取付部2a,2a同士を弾性連結する蛇腹状の主ばね部2c,2cとが一体成形されたもので、該取付部2a,2aに車体側若しくは排気系側から振動が入力されると、主ばね部2c,2cの弾性変形によって該取付部2a,2aは相対的に変位するようになっている。なお、前記取付部2a,2aには、それぞれ、互いに対向する位置にストッパ部2d,2dが突設されており、該取付部2a,2aに対して主ばね部2cの圧縮方向の大変位が入力された場合には、前記ストッパ部2d,2d同士が当接してそれ以上の変位が規制される。
前記取付部2a,2aは、上下方向に並べられた状態で一方の下端部と他方の上端部とがそれぞれ前記蛇腹状の主ばね部2c,2cによって接続されている。そして、該一方の上端部及び他方の下端部は、それぞれ正面視で略半円状に形成されていて、その外周側には、周方向に半円状に延びる溝部2f(ガイド溝)を構成するようにガイド壁部2e,2eが設けられている。
一方、前記リング部材3は、所定の径を有する針金によって長円状に形成されたもので、前記一対の取付部2a,2aとそれらを弾性連結する主ばね部2c,2cとによって構成されるハンガーラバー2を囲むように配設される。なお、前記リング部材3は、本実施形態のような針金に限らず、金属製や樹脂製のパイプ、バンド等、弾性変形の生じにくい材料であればどのような材料で構成してもよい。
そして、前記リング部材3は、その一部が前記蛇腹状の主ばね部2c,2cを該主ばね部2cの伸縮方向に貫通するようになっている。また、前記リング部材3の長手方向(長径方向)両端側は、前記取付部2a,2aの半円状部分よりも小さい径を有する半円状に形成されており、前記ガイド壁部2e,2eによって構成される溝部2fの幅方向のほぼ中央位置に位置付けられるようになっている。これにより、リング部材3が取付部2aから厚み方向に大きく外れて該取付部2aから脱落するのを確実に防止することができる。また、前記取付部2a,2aに主ばね部2cの引張方向の大変位が入力された場合には、該取付部2a,2aの半円部分に形成された前記溝部2fの溝底が前記リング部材3の長手方向両端部に内側から当接するため、それ以上の変位を規制することができる。
ここで、前記ハンガー1は、リング部材3に対して非接着状態で一体成形されている。これにより、主ばね部2c,2cが伸縮すると、該主ばね部2c,2cはリング部材3に対して密着した状態で摺動するようになっている。なお、前記ハンガー1の製造方法としては、本実施形態のように、リング部材3に対してハンガーラバー2を一体成形する方法に限らず、ハンガーラバー2を予め成形しておいて、該ハンガーラバー2に設けられた挿通穴に針金等を挿通させて該針金等を長円形状に形成するようにしてもよい。
以上のように本実施形態では、ハンガーラバー2の主ばね部2c,2cを蛇腹状にすることで、静ばね定数を低くできるため、車両のアイドル時に発生する排気管の振動が車体側に伝達するのを防止することができる。すなわち、従来構成(例えば図11に示すもの)ではバネ定数がほぼ一定である(図2における一点鎖線)のに対し、上述のように主ばね部2c,2cを蛇腹状にすることで、該主ばね部2c,2cの変形が容易になって、図2に示すように、初期(図におけるIの区間)の静バネ定数を低下させることができる。なお、この図2において、バネ定数が急激に大きくなっている部分(図におけるIIの区間)は、ハンガーラバー2の取付部2a,2aの少なくとも一方がリング部材3の内側に当接しているか、若しくは該取付部2a,2aのストッパ部2d,2d同士が接触して該取付部2a,2aの変位が規制された状態で、取付部2a,2a自身が弾性変形している場合を示している。
また、前記主ばね部2c,2cを蛇腹状にすることで、該主ばね部2c,2cが同じ長さまで伸びる場合でも単位長さ当たりのひずみ量が小さくなるため、該主ばね部2c,2cの耐久性を向上することができる。
さらに、前記主ばね部2c,2cにリング部材3の一部を貫通させることで、主ばね部2c,2cが伸縮する際の該リング部材3との摺動抵抗によって取付部2a,2aに入力される振動を吸収して減衰することができる。この場合にも、前記主ばね部2c,2cを蛇腹状にすることで、該主ばね部2c,2cと前記リング部材3との接触面積が増加し且つ該主ばね部2c,2cの移動距離も長くなるため、摺動抵抗を大きくすることができ、より効率良く振動を低減することができる。
しかも、上述のような振動低減効果は、ハンガーラバー2の周囲にリング部材3を配設して、該リング部材3をハンガーラバー2の主ばね部2c,2cに対して摺接可能に貫通させるという簡単且つ安価な構成により実現することができる。
また、前記リング部材3を主ばね部2c,2cの伸縮方向に貫通させることで、該伸縮方向(図1の例では上下方向)のみの変位を許容しつつ、それ以外の方向(図1の例では左右方向及び前後方向)への変位を規制することができる。
(実施形態2)
図3に示すように、実施形態2に係るハンガー11は、ハンガーラバー12の両取付部12a,12aのうちの一方がリング部材3に接続固定されたもので、上述の実施形態1とは、この点が異なるだけなので、同一の部分には同一の符号を付し、実施形態1と異なる部分についてのみ以下で詳しく説明する。
すなわち、前記ハンガー11のハンガーラバー12は、リング部材3のみが相対移動しないように、取付部12a,12aのうち一方の取付部12aに該リング部材3と連結するための連結部12e,12eが設けられている。この連結部12e,12eは、取付部12aの半円状の部分と前記リング部材3の長手方向端部とを連結するように該取付部12aの外周面上に突設されていて、該連結部12e,12e内をリング部材3が貫通している。なお、他方の取付部12aの半円状部分には、上述の実施形態1と同様、外周側にリング部材3のガイド用の溝を構成するようにガイド壁部12f,12f(図3(b)には片方のみを示す)が形成されている。
このように、前記ハンガーラバー12の取付部12a,12aのうち一方の取付部12aにリング部材3との連結部12e,12eを設けることで、該リング部材3に対するハンガーラバー12の位置(図の例では上下方向位置)を或る程度決めることができるため、リング部材3とハンガーラバー12との相対位置が大きくずれるのを防止することができる。すなわち、上述の実施形態1のように、ハンガーラバーをリング部材に対して接続固定していない場合には重力によって該リング部材がハンガーラバーとの規定位置よりも大きく下方にずれて、例えば排気管と接触し、騒音を発生することになるが、上述のような構成にすることで、前記リング部材3の位置ずれを防止することができ、騒音の発生を防止することができる。
−実施形態2の変形例1−
上述のように、ハンガーラバー12の取付部12a,12aのうち一方の取付部12aに連結部12e,12eを突設するものに限らず、図4に示すように、ハンガーラバー22の一方の取付部22a内にリング部材3の一部を埋設するようにしてもよい。
具体的には、前記図4に示すように、取付部22a内に長円形状のリング部材3の長手方向一端側を非接着状態で埋設する。これにより、該リング部材3のハンガーラバー22に対する位置が決まるため、リング部材3のみが移動して他の部材に接触するのを確実に防止することができる。
また、前記リング部材3の長手方向一端側が埋設された取付部22aは、該リング部材3の埋設されていない他方の取付部22eに比べて大型に形成されているため、該取付部22a,22e同士を弾性連結する蛇腹状の主ばね部22c,22cは、該取付部22a側の方がより外方に突出するようになっている。これにより、前記取付部22eの取付部22aに対する移動がより容易になって、装置全体の静ばね定数を下げることができる。
ここで、前記図4の構成では、ハンガーラバー22の他方の取付部22eにリング部材3との摺動部22f,22fを設けるようにしているため、リング部材3に対する該他方の取付部22eの摺動抵抗がより大きくなり、両取付部22a,22eに入力される振動をより効率良く低減することができる。
−実施形態2の変形例2−
上述の変形例1のように、ハンガーラバー32の一方の取付部32a内にリング部材3の長手方向一端部を埋設するものにおいて、摺動部22f,22fを設けずに、図5に示すように、他方の取付部32eの外周側に溝部32gを設けるようにしてもよい。
この場合、前記図4に示すような摺動部22fは設けられていないため、振動の吸収性能は低くなるが、取付部32eの半円状部分の外周側にリング部材3の両側面を覆うようにガイド壁部32f,32fを設け、その間に溝部32gを構成する(図5(b)参照)ことで、該溝部32g内に前記リング部材3が位置付けられて、リング部材3が他方の取付部32eから該取付部32eの厚み方向に大きく外れないようになっている。
参考例1
図6に示すように、参考例1に係るハンガー41は、別部材からなる一対のハンガーラバー42,42の両取付部42a,42aがそれぞればね部42c,42c(ばね体)を介してリング部材3に接続されるようにしたもので、上述の実施形態2とは、主ばね部の構成等が異なるだけなので、同一の部分には同一の符号を付し、実施形態1と異なる部分についてのみ以下で詳しく説明する。
すなわち、前記ハンガーラバー42,42は、それぞれ、取付孔42bの形成された取付部42aとばね部42cとからなり、長円形状のリング部材3の内側に、取付部42a同士が対向して位置づけられるようにばね部42c,42cを介して該リング部材3に連結されている。したがって、この参考例では、前記ばね部42c,42c及びリング部材3によって一対の取付部42a,42aを弾性連結する主ばね部が構成されていることになる。また、本参考例では、前記取付部42a,42aが車体側及び排気系側にそれぞれ連結された状態で、ばね部42c,42cは圧縮されており、このように、主ばね部を圧縮状態で使用する点で、引張り状態で使用する上述の実施形態1、2とは異なる。
前記取付部42a,42aは、それぞれ、長円形状のリング部材3を長手方向に直交する方向に跨ぐように概略直方体形状に形成されたもので、その長手方向両端部にはリング部材3が摺接しながら貫通するようになっている。また、前記取付部42a,42aの互いに対向する面には、該取付部42a,42a同士が互いに接触した際のストッパとして機能するストッパ部42d,42dが突設されている。
このように、別々の2つの部材によって前記取付部42a,42a及びばね部42c,42cを構成することにより、連結される側(車体側か排気系側か)によって取付部42a,42a及び主ばね部の構成を変えることが可能となり、ハンガー41の設計自由度を向上することができる。
また、前記取付部42a,42aと一体形成されたばね部42c,42cは、リング部材3に固定されているため、該リング部材3が取付部42a,42a及びばね部42c,42cに対して大きな位置ずれを生じるのを確実に防止することができる。
(実施形態
図7に示すように、実施形態に係るハンガー51は、ハンガーラバー52が車体側に取り付け固定されたU字状のガイド部材53によって貫通されたもので、上述の実施形態1とは、リング部材3の代わりにU字状のガイド部材53を設けるようにした点やハンガーラバー52の一方の取付部52aをガイド部材53に対して摺動可能に構成した点等が異なるだけなので、同一の部分には同一の符号を付し、実施形態1と異なる部分についてのみ以下で詳しく説明する。
すなわち、前記ガイド部材53は、例えば針金やパイプ等によってU字状に形成されたもので、その開口端側の両端部53a,53aで車体側に取り付け固定されている。そして、前記ガイド部材53の内側にはハンガーラバー52が上下方向に摺動可能に配設されている。すなわち、上述の実施形態1と同様、前記ハンガーラバー2の蛇腹状の主ばね部52c,52cに対して前記ガイド部材53が摺接しながら貫通するようになっている。
また、前記ハンガーラバー52の取付部52a,52eのうち、ガイド部材53の開口側(図において上側)に位置する一方の取付部52aの左右両側には、該ガイド部材53に対して摺接する摺動部52f,52fが形成されている。一方、前記ガイド部材53の湾曲部側(図において下側)に位置する他方の取付部52eの半円状部分にはガイド壁部52g,52gが設けられていて、これによりガイド部材53のガイド用の溝部が構成されている。
上述のように、前記ガイド部材53を車体側に固定することによって、該ガイド部材53の位置ずれを防止できるため、ハンガーラバー2との相対位置を所定位置に保つことができ、前記ガイド部材53が排気管と接触して騒音が発生するのを確実に防止することができる。
(その他の実施形態)
本発明の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記各実施形態では、リング部材3及びガイド部材53をほとんど弾性変形の生じないような金属や樹脂等によって構成しているが、これに限らず、バネ鋼材により構成するようにしてもよい。これにより、リング部材3及びガイド部材53があまり弾性変形しない材料で構成した場合にはバネ定数は2段階で変化する(図2参照)のに対して、上述のようにバネ鋼材によって構成した場合には、図10に示すように、リング部材3若しくはガイド部材53にハンガーラバー2,12,22,32,42,62が接触した後の該リング部材3及びガイド部材53の弾性変形の特性も加わって(図10におけるIIIの領域)、バネ定数を3段階で変化させることができる
(その他の参考例)
前記実施形態1では、ハンガーラバー2の蛇腹状の主ばね部2c,2cにリング部材3を貫通させるようにしているが、この限りではなく、例えば図8に示すように、ハンガーラバー62の両取付部62a,62aの左右側方に、それぞれ、突出部62e,62e,…を一体形成して、この突出部62e,62e,…にリング部材3を貫通させるようにしてもよい。また、リング部材3が取付部62aから大きく外れないように、前記図8に示す如く、2つの取付部62a,62aのうち少なくとも一方の半円状部分の外周側にリング部材3を側方から挟み込むような一対のガイド壁部62f,62fを設けるようにしてもよい。
また、前記主ばね部が蛇腹状に形成されたものに限らず、図9に示すように、従来構成のハンガーラバー102の主ばね部102c,102cをリング部材3によって貫通させるようにしてもよい。この場合でも、取付部102a,102aに変位が入力されると、主ばね部102c,102cがリング部材3に対して摺動するため、このときの摺動抵抗によって振動を効果的に低減することができる。なお、この場合、前記主ばね部102c,102cは、アイドル時の振動を車体側に伝達しないように、静ばね定数が小さく変形しやすい材料によって構成されるのが好ましい。
以上説明したように、本発明における弾性支持装置は、一対の取付部とそれらを弾性連結する主ばね部とを囲むようにリング部材を設け、該取付部または主ばね部のいずれか一方に対して該取付部の変位方向に前記リング部材を摺接可能に貫通させることで、安価な構成で入力振動を低減することができるから、例えば、排気系を車体下方に吊り支持するためのハンガーなどに特に有用である。
本発明の実施形態1に係るハンガーの(a)上面図、(b)X−X線断面図、(c)側面図である。 実施形態1に係るハンガーのたわみ−荷重線図である。 実施形態2に係るハンガーの(a)上面図、(b)Y−Y線断面図である。 実施形態2の変形例1に係るハンガーの図3(b)相当図である。 実施形態2の変形例2に係るハンガーの(a)図3(b)相当図、(b)下面図である。 参考例1に係るハンガーの図3(b)相当図である。 実施形態に係るハンガーの(a)図3(b)相当図、(b)側面図である。 その他の参考例に係るハンガーの図3(b)相当図である。 その他の参考例に係るハンガーの図3(b)相当図である。 その他の実施形態に係るハンガーのたわみ−荷重線図である。 従来のハンガーの構成を示す正面図である。
1、11、41、51 ハンガー(弾性支持装置)
2、12、22、32、42、52、62 ハンガーラバー(弾性支持部材)
2a、12a、42a、62a 取付部
2b、42b 取付孔
2c、22c 主ばね部
2d、42d ストッパ部
3 リング部材(ガイド部材)
12e 連結部
22a、32a、52a 一方の取付部
22e、32e、52e 他方の取付部
22f、52f 摺動部
2e、32f、52g ガイド壁部
32g 溝部
42c ばね部(ばね体)
53 ガイド部材
53a 端部
62e 突出部
62f ガイド壁部
102 弾性部材
102a 取付部
102b 取付孔
102c 主ばね部

Claims (3)

  1. 一方が支持体側に、他方が被支持体側に、それぞれ取り付けられる一対の取付部と、該両取付部を相対変位可能に弾性的に連結する主ばね部とを有する弾性支持部材と、該弾性支持部材の周囲に前記一対の取付部の一方向の相対変位を許容するように配設されたガイド部材と、を備えた弾性支持装置であって、
    前記主ばね部は、前記両取付部の相対変位方向に伸縮する蛇腹体に形成されており、
    前記ガイド部材は、前記蛇腹体をその伸縮方向に貫通していることにより、前記ガイド部材の少なくとも一部は、前記弾性支持部材の一部に対して前記両取付部の相対変位方向に摺接可能に貫通していることを特徴とする弾性支持装置。
  2. 請求項1において、
    前記ガイド部材は、前記両取付部の相対変位方向に長いリング体に形成されていて、
    前記リング体の長径方向の一端側が、前記一対の取付部のいずれか一方に埋設固定されていることを特徴とする弾性支持装置。
  3. 請求項1または2のいずれか一つにおいて、
    前記ガイド部材はバネ鋼材からなることを特徴とする弾性支持装置。
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