JP4865637B2 - 筒型防振装置 - Google Patents

Description

この発明は自動車のサブフレームマウントに好適な筒型防振装置に関する。

内外筒を防振ゴムで連結した筒型防振装置として形成したサブフレームマウントは公知である。このサブフレームマウントは内外筒間を防振ゴムで連結した筒型防振装置であり、外筒の一部表面へ防振ゴム等よりなる大径部を形成し、この大径部をサブフレームの取付穴へ圧入するようになっている（一例として特許文献１参照）。
特開２００４−２１１７９１

図１１はサブフレームマウントをサブフレームに設けられた取付穴へ圧入して取付けるときの圧入荷重変化を示すグラフであり、縦軸に圧入荷重、横軸に圧入ストローク（圧入量）を示したものである。このグラフ中に示した従来のサブフレームマウントａは、軸方向一端にフランジｂ、他端にゴムシール部ｃを備え、中間の胴部に大径部ｄと小径部ｅを備える。
このサブフレームマウントａをゴムシール部ｃからサブフレームの取付穴へ圧入すると、まずゴムシール部ｃの変形による比較的圧入荷重の小さな変化が点Ｐ１〜Ｐ０の間で生じ、点Ｐ０で取付穴に大径部ｄが接触すると急激に圧入荷重が上昇して点Ｐ０〜Ｐ４間は急角度の直線になる。
このため、この急激な圧入荷重上昇により、ゴムシール部ｃが損傷したり、サブフレームの溶接部に割れが生じる等の悪影響を生じることがある。
そこで本願発明は、圧入荷重の急激な上昇を防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため筒型防振装置に係る請求項１の発明は、内筒と外筒の間を防振ゴムで連結した筒型防振装置において、外筒の胴部側面に小径部と大径部を設け、
この小径部と大径部の境界部を、外筒の軸線方向に高さ変化させ、外筒を被取付部材に設けられた取付穴内へ圧入するとき、取付穴内周面と大径部との接触面積が次第に増加するよう変化させるとともに、
前記境界部は、略山形をなし、前記圧入時の先端側へ突出している頂部と、反対側へ略半分以上入り込んだ底部を備え、
前記圧入時の先端から前記頂部間の距離よりも前記圧入時の先端から前記底部間の距離が大きくなっており、
さらに、外筒（２）における前記底部（１２ｂ）から前記圧入時の先端（５）と反対側の端部間は、大径部（１１）が全周に形成された部分を有していることを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記外筒の側面周方向に、前記境界部の頂部と底部を交互にそれぞれ一対づつ配置し、頂部同士及び底部同士をそれぞれ中心を挟んで対向させるとともに、
前記外筒の軸線に直角な直交２方向のうち、一方側に前記境界部の頂部を位置させ、他方側に前記境界部の底部を位置させたことを特徴とする。

請求項３の発明は上記請求項２において、前記境界部の頂部近傍の前記防振ゴムに軸方向へ延びる空隙部が形成され、
前記底部近傍の前記防振ゴムは前記内外筒間を連結する中実の連結脚部となっていることを特徴とする。

請求項４の発明は上記請求項３において、前記防振ゴムの軸方向一端部に軸方向へ突出するストッパが周方向へ複数設けられ、
これらのストッパは、前記空隙部と連結脚部に対応する位置に設けられ、
前記空隙部に対応するストッパが、連結脚部に対応するストッパよりも高く突出することを特徴とする。

請求項５の発明は上記請求項１において、取付時先端側となる部分を外筒から突出する防振ゴムからなる嵌合先端部としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、外筒の軸方向にて外筒の境界部を高さ変化させ、被取付部材に設けられた取付穴内へ圧入するとき取付穴内周面と大径部との接触面積が次第に増加するよう変化させたので、圧入時の圧入荷重は圧入ストロークに応じて漸増するようになり、急激な上昇を防ぐことができ、圧入荷重の急上昇による悪影響を防止できる。

また、境界部を略山形にすることにより、圧入荷重の急上昇防止構造を容易に構成できる。
さらに、頂部は圧入初期から取付穴の内面へ接触するようになり、底部は圧入後もしばらくは取付穴の内面へ接触しないようになる。

請求項２の発明によれば境界部の頂部と底部を交互にそれぞれ一対づつ対向配置し、外筒の軸線方向（以下、Ｚという）に直角な直交２方向（以下、Ｘ及びＹという）のうち、例えばＸ方向に頂部を位置させ、Ｙ方向に底部を位置させることにより、圧入荷重に方向性を与え、必要な方向（例えば、Ｘ方向）のみの圧入荷重を大きくすることができる。

請求項３の発明によれば、境界部の頂部近傍の防振ゴムに軸方向へ延びる空隙部を形成し、底部近傍の防振ゴムには内外筒間を連結する中実の連結脚部を設けたので、圧入時における外筒の縮径に伴う防振ゴムのバネに対する影響を少なくすることができる。

請求項４の発明によれば、防振ゴムは空隙部と連結脚部の形成により、例えばＸ方向のバネが弱く、Ｙ方向のバネが強くなっているため、内筒に対してこじりが生じると、空隙部の設けられた側（この場合はＸ方向）はこじりに弱くなる。ところが、防振ゴムの軸方向一端部に軸方向へ突出するストッパを空隙部と連結脚部に対応して周方向へ複数設け、空隙部に対応するストッパの突出高さを、連結脚部に対応するストッパよりも高くしたので、バネの弱い側でも高いストッパにより強く突っ張ることができ、こじりに対するバネを連結脚部側と同程度になるようコントロールできる。

請求項５の発明によれば、取付時先端側となる部分を外筒から突出する防振ゴムからなる嵌合先端部としたので、取付前までは嵌合先端部の防振ゴムを外筒により拘束されないフリー状態にすることができる。このため取付前に防振ゴムの成形ひずみを解放することができ、耐久性を向上させることができる。

以下、図面に基づいてサブフレームマウントに適用した一実施例を説明する。図１はサブフレームマウント１の斜視図、図２は上下反転した斜視図、図３は底面図、図４は正面図、図５は側面図、図６は図３の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断面図、図８は図５の８−８線断面図、図９は図５の９−９線断面図、図１０は図３の６−Ｏ−７線に沿う断面図である。
なお、本実施例において、サブフレームマウント１の上下、前後及び左右の各方向は車体取付状態を基準とするものとする。また直交３軸方向ＸＹＺを、それぞれ前後方向、左右方向及び上下方向に対応させるものとする。

これらの図において、サブフレームマウント１は金属製の外筒２と内筒３を備え、外筒２と内筒３の間を防振ゴム４にて連結している。防振ゴム４は防振主体をなす弾性体であり、適宜組成のゴムからなり、外筒２及び内筒３と加硫一体接着されるか、別体で成形後に接着一体化される等公知方法で形成されている。図１及び２は防振ゴム４のうち嵌合先端部５が見えている。６は軸方向に延びる空隙部としてのすぐり穴、図２の７は対向するすぐり穴の開口端部間をつないで形成される凹部である。

外筒２は円筒状の胴部側面に小径部１０と大径部１１及びこれらの境界に段差状をなして形成される境界部１２、さらに胴部の軸方向一端部（下端部）に形成された外フランジ１３を備える。１４は外フランジ１３に形成された切り欠き状の位置決め部であり、後述するサブフレームへの取付時に位置決めする。

図２及び図３に示すように、防振ゴム４の下端部（図示状態では上端）は、外フランジ１３の上を被覆する被覆部９が一体に形成され、この被覆部９上にストッパ８Ａ及び８Ｂが一体に突出形成されている。ストッパ８Ａ及び８Ｂは９０°間隔で４個設けられ、それぞれＸ又はＹ軸上に形成される。なおＸ方向のストッパを８Ａ、Ｙ方向のストッパを８Ｂとする。

図４に示すように、境界部１２は中心の頂部１２ａへ向かって上方へ突出する略山形をなす。図５に示すように、小径部１０はＺ方向にて外筒２の軸方向長さの略半分以上下方まで入り込み、境界部１２の底部１２ｂは直線状をなしている。境界部１２の中間部は底部１２ｂから頂部１２ａに向かって曲線状に湾曲し、頂部１２ａを挟む周方向両側の稜線相当部間隔が上方に向かうにしたがって次第に幅狭になるよう変化している（図４参照）。図４における２０はサブフレームマウント１の取付相手部材であるサブフレーム、２１はその取付穴である。

図６に示すように、すぐり穴６は中心を挟んで前後に対向して一対で設けられ、防振ゴム４を下部から外筒２の上端部近傍まで形成される、下方へ開放された行き止まり状の穴をなす。すぐり穴６を設けることにより、防振ゴム４におけるＸ方向のバネは低くなっている。すぐり穴６の軸方向端部は拡大されて凹部７に接続している。シール部５ａと頂部１２ａ間の距離ａは小さく、サブフレームマウント１の圧入初期から大径部１１が取付穴２１（図４）の内面へ接触するようになっている。

外筒２の上端部１５は嵌合先端部５の内部へ埋設一体化されている。嵌合先端部５の外周には外方へ突出するシール部５ａが設けられ、図４に示す被取付部材であるサブフレーム２０の取付穴２１へサブフレームマウント１を下方から圧入したとき、取付穴２１の内面へ密着して防水する。シール部５ａの外径は取付穴２１の内径よりも大きくなっている。

図７に示すように、防振ゴム４の左右方向は、すぐり穴６が形成されず、外筒２と内筒３を連結する中実の連結脚部１６をなしている。この連結脚部１６により防振ゴム４のＹ方向におけるバネは高くなっている。すなわち、Ｘ方向とＹ方向ではバネの大きさが相違し、ＸＹ方向におけるバネ比を変化させていることになる。このバネ比はすぐり穴６や連結脚部１６の大きさ等を変化させることにより自由にコントロールできる。シール部５ａと底部１２ｂの距離ｂが大きく（ａ＜ｂ）、左右方向ではサブフレームマウント１の圧入後もしばらくは大径部１１が取付穴２１の内面へ接触しないようになっている。

内筒３の上端部外周は、径方向外方へ張り出す肥大部１７をなし、防振ゴム４の上端内周部の上へ乗り上げて一体化している。本実施例では防振ゴム４が外筒２と内筒３の間へ充填されてから加硫することにより形成されるので、この加硫時に防振ゴム４と外筒２及び内筒３が接着一体化される。但し防振ゴム４の形成方法は他の方法でもよいことは前述の通りである。

肥大部１７近傍における嵌合先端部５の上端面には凹溝部５ｂが形成されている。この凹溝部５ｂはＸ方向断面及びＹ方向断面では幅が異なり、Ｘ方向断面の方が狭くなっている。またＹ方向断面では凹溝部５ｂの上部外方側が切り欠き状部５ｃをなして外方へ開放されている。凹溝部５ｂの外周側には上部ストッパ５ｄが上方へ突出して形成され、この上部ストッパ５ｄの一部を低くして切り欠き状部５ｃが形成される。

内筒３は有底筒状をなし、底部１８には貫通穴１９が形成されている。この貫通穴１９には車体フレーム２２から上方へ突出するボルト２３が通される。ボルト２３は内筒３の内側を上方へ貫通し、上部ストッパ５ｄの上に当接するプレート２４を介してナット２５で固定される。上部ストッパ５ｄを嵌合先端部５へ一体に設けることにより、従来、内筒３の上端部に取付けられていた別体の上ストッパ部材を省略できる。
なお防振ゴム４の下端部から下方へ突出するストッパ８Ａ及び８Ｂの下端も車体フレーム２２へ当接もしくは近接している。

小径部１０と取付穴２１の内面との間には、若干の間隙ｄが形成され、この間隙ｄにより圧入時に小径部１０は取付穴２１の内面と接触せず、圧入荷重を発生しないようになっている。大径部１１は取付穴２１の内面へ密接し、接触面積の大きさに応じた大きさの圧入荷重を発生する。外フランジ１３は内筒３の下端面へ当接し、上下方向を位置決めする。

すぐり穴６は上下貫通せず、下方へ開放され、上端部６ａは嵌合先端部５にて行き止まっている。嵌合先端部５は連結脚部１６と連続する防振ゴム４の中実部であるが、外周には外筒２が設けられず、直接取付穴２１の内面へ当接する。嵌合先端部５の外周部には波形断面をなす環状のシール部５ａが上下方向へ複数条形成され、嵌合先端部５を取付穴２１へ圧入するとき弾性変形して取付穴２１の内面へ密着する。シール部５ａの外径（取付前）は大径部１１の外径よりも大きくなっている。

嵌合先端部５は外筒２を介さず取付穴２１へ圧入され、外周部は取付穴２１の内周面に対する弾性体接触部となる。圧入時の嵌合先端部５は圧縮され、サブフレームマウント１の前後及び左右方向における変位により、圧縮・引っ張りを反復して弾性変形する。大径部１１はメタル接触部となる。小径部１０は取付穴２１に対して非接触部となる。

また、嵌合先端部５は取付穴２１へ圧入されるまで外筒２により周囲を拘束されることなくフリーになっているので、防振ゴム４を外筒２及び内筒３と一体化するときに生じる防振ゴム４の成形歪（加硫歪）は、取付穴２１へ圧入される前に多くが解放され、成形歪を減少させることが可能になる。このため耐久性を向上させることができる。

図８に示すように、小径部１０は左右方向を縮径して形成され、境界部１２の内側近傍にすぐり穴６の端部が位置する。すぐり穴６は大径部１１の内側に設けられ、開口部形状は大径部１１より大きな曲率半径の円弧状をなし、Ｘ軸の両側へ小径部１０の近傍まで張り出して形成される。また内筒３を挟んで前後に一対で対向配置されている。

図９に示すように、外筒２の下部には小径部１０が形成されず、大径部１１のみとなっている。このため大径部１１は全周で一定の径をなす単一のリング状をなしている。

図１０に示すように、ストッパ８Ａ及び８ＢがそれぞれＸ又はＹ軸と交差するように対向して一対をなし、計４個設けられる。ストッパ８Ａと８Ｂは高さが相違し、Ｘ方向のストッパ８ＡはＹ方向のストッパ８ＢよりもＨだけ高く、下方へ突出している。

このようにすると、こじりに対するバネ比のコントロールが可能になる。すなわち防振ゴム４自体のＸＹ方向におけるバネは、すぐり穴６によりＸ方向が小さく、Ｙ方向は連結脚部１６により大きくなっている。このため、ストッパがＸＹ方向同じであれば、内筒３をＺ軸に対してこじるとき、こじりに対するバネは、Ｘ方向がＹ方向よりも小さくなるはずである。

ところが、Ｘ方向のストッパ８ＡがＹ方向のストッパ８Ｂより突出高さがＨと高いため、このストッパ８Ａにより、こじり変形時の締め代がＹ方向のストッパ８Ｂよりも大きくなるので、それだけバネが大きくなり、こじりバネをＸ方向とＹ方向が同等になるようにすることができ、こじりバネを均一化できる。
このことは、Ｘ及びＹ方向のこじりに対するバネ比コントロールを自由にできることを意味し、ストッパ８Ａの８Ｂに対する突出高さＨを調整することにより、Ｘ及びＹ方向のバネ比のコントロールが自在になる。またＹ方向のバネを大きくすることも自由にでき、この場合はストッパ８Ｂの突出高さをより大きくするか単純にサブフレームマウント１を９０°回転して取付ければよい。

次に、本実施例の作用を説明する。図４に示すように、サブフレーム２０の取付穴２１へ嵌合先端部５を先にしてサブフレームマウント１を下方から圧入する。すると、シール部５ａを含む嵌合先端部５が圧縮変形されながら取付穴２１へ入る。このとき、小径部１０の存在により外筒２は取付穴２１の内面と非接触であるから、軽い圧入荷重で取付穴２１へ圧入される。
その後大径部１１が圧入されるとき、取付穴２１の内面と接触して圧入荷重が大きくなるが、接触面積がＸ及びＹ方向で相違し、前後（Ｘ）方向ではシール部５ａと頂部１２ａ間の距離ａが小さいから、圧入初期から荷重が大きくなる。しかし、左右（Ｙ）方向ではシール部５ａと底部１２ｂの距離ｂが大きいから、圧入完了時近くまで圧入荷重が増大しない。

しかも、境界部１２は小径部１０から大径部１１へ向かって次第に拡径する斜面状をなし、さらに頂部１２ａから底部１２ｂへ向かっても曲線状をなして頂部１２ａを挟む両側の間隔が上方へ向かって幅狭に変化するので、圧入荷重は漸増する。したがって、圧入荷重の急激な増加を避けて徐々に増大させることができるので、圧入を容易とし、防振ゴム４の損傷及びサブフレーム２０側の溶接部における割れの発生を防止できる。

この圧入荷重の変化を図１１にて説明する。まず、圧入開始（Ｐ１）より嵌合先端部５を圧入すると、圧入荷重は、比較的小さな値でかつ傾きの小さな変化が少ない状態で上昇する。やがて頂部１２ａが取付穴の内面へ接触すると（Ｐ２）、若干荷重変化が大きくなり、その後、底部１２ｂが接触するまで（Ｐ３）、接触面積の漸増に伴って圧入荷重も漸増する。このときの直線Ｐ２−Ｐ３の傾きは直線Ｐ１−Ｐ２の傾きより大きく、直線Ｐ３−Ｐ４の傾きよりも小さい。
点Ｐ３になると、大径部１１が全周で取付穴の内面と接触するため、従来と同じように急速に荷重が増大し、外フランジ１３が当接するＰ４に至る。直線Ｐ３−Ｐ４は従来例の直線Ｐ０−Ｐ４と重なる。

このように、波線で示す従来例の点Ｐ２−Ｐ０−Ｐ３間に対して、本実施例は直線Ｐ２−Ｐ０より傾きのやや大きな直線Ｐ２−Ｐ３のように圧入荷重を変化させることができるので、従来例のように点Ｐ０において急激な荷重変化を生じず、次第に傾きが大きくなる直線Ｐ１−Ｐ２，Ｐ２−Ｐ３，Ｐ３−Ｐ４と３段階に変化させることができる。このため急激な圧入荷重の上昇を防ぎ、防振ゴム４及びサブフレーム２０に対する悪影響を回避できる。

なお、境界部１２の小径部１０から大径部１１に変化する斜面の角度及び、頂部１２ａから底部１２ｂへ至る変化（図４のＡに示す稜線部の角度）を調整することにより、直線Ｐ２−Ｐ３の傾き等を自由に調整できる。また、頂部１２ａから底部１２ｂの変化を多段階にすれば、点Ｐ２〜Ｐ３の間をさらに多段に変化させることができる。

また、前後方向にて大径部１１の接触面積を大きくし、小径部１０の接触面積を小さくすることにより、Ｘ，Ｙ平面にてサブフレーム２０に対する固定の基準をなす前後方向（Ｘ方向）を強固にサブフレーム２０へ固定できる。ただし、左右方向（Ｙ方向）を基準とする場合には、９０°回転させて大径部１１の接触面積をＹ方向にて最大にすればよい。

また、頂部１２ａはシール部５ａに近接して設けられ、シール部５ａと頂部１２ａ間の距離ａが小さいため、圧入初期から頂部１２ａを取付穴２１の内面へ接触させることができるから、前後方向を圧入時のガイドとすることができる。

図１２は境界部１２の形状を変更した別実施例に関する正面図である。この例では頂部が鋭角の三角形状をなす山形に形成されている。このようにすると、圧入時の接触面積を小さくできるので、圧入荷重を小さくして、圧入作業を容易にすることができる。このように境界部１２の形状は直線的なものから曲線的なものまで変化させることができ、かつ曲線形状も希望する圧入荷重に応じて任意に変化させることができる。

なお、本願発明は上記各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、サブフレームマウント以外のサスペンションブッシュ等、公知の各種筒型防振装置に適用可能である。

サブフレームマウントの斜視図 上記サブフレームマウントを上下反転させた斜視図 サブフレームマウントの底面図 サブフレームマウントの正面図 サブフレームマウントの側面図 図３の６−６線断面図 図３の７−７線断面図 図５の８−８線断面図 図５の９−９線断面図 図３の６−Ｏ−７線に沿う部分断面図 圧入荷重の変化を示すグラフ 別実施例に係る正面図

符号の説明

１：サブフレームマウント、２：外筒、３：内筒、４：防振ゴム、５：嵌合先端部、６：すぐり穴、８Ａ・８Ｂ：ストッパ、９：被覆部、１０：小径部、１１：大径部、１２：境界部、２０：サブフレーム、２１：取付穴

Claims (5)

1. 内筒と外筒の間を防振ゴムで連結した筒型防振装置において、
   外筒（２）の胴部側面に小径部（１０）と大径部（１１）を設け、
   この小径部（１０）と大径部（１１）の境界部（１２）を、外筒の軸線方向に高さ変化させ、外筒を被取付部材（２０）に設けられた取付穴（２１）内へ圧入するとき、取付穴内周面と大径部（１１）との接触面積が次第に増加するよう変化させるとともに、
   前記境界部（１２）は、略山形をなし、前記圧入時の先端（５）側へ突出している頂部（１２ａ）と、反対側へ略半分以上入り込んだ底部（１２ｂ）を備え、
   前記圧入時の先端（５）から前記頂部（１２ａ）間の距離（ａ）よりも前記圧入時の先端
   （５）から前記底部（１２ｂ）間の距離（ｂ）が大きくなっており、
   さらに、外筒（２）における前記底部（１２ｂ）から前記圧入時の先端（５）と反対側の端部間は、大径部（１１）が全周に形成された部分を有していることを特徴とする筒型防振装置。
2. 前記外筒の側面周方向に、前記境界部の頂部と底部を交互にそれぞれ一対づつ配置し、頂部同士及び底部同士をそれぞれ中心を挟んで対向させるとともに、
   前記外筒の軸線に直角な直交２方向のうち、一方側に前記境界部の頂部を位置させ、他方側に前記境界部の底部を位置させたことを特徴とする請求項１に記載した筒型防振装置。
3. 前記境界部の頂部近傍の前記防振ゴムに軸方向に延びる空隙部が形成され、
   前記底部近傍の前記防振ゴムは前記内外筒間を連結する中実の連結脚部となっていることを特徴とする請求項２に記載した筒型防振装置。
4. 前記防振ゴムの軸方向一端部に軸方向へ突出するストッパが周方向へ複数設けられ、
   これらのストッパは、前記空隙部と連結脚部に対応する位置に設けられ、
   前記空隙部に対応するストッパが、連結脚部に対応するストッパよりも高く突出することを特徴とする請求項３に記載した筒型防振装置。
5. 取付時先端側となる部分を前記外筒から突出する前記防振ゴムからなる嵌合先端部としたことを特徴とする請求項１に記載した筒型防振装置。

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