JP5199489B2 - ブッシング組立体 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、留め具組立体に関し、且つ、更に詳しくは、成形フランジを有する引抜き金属ブッシングを具備した留め具組立体に関する。

なお、本出願は、2009年3月4日出願の米国仮特許出願第61/157,458号「ブッシング組立体(Bushing Assembly)」の優先権を主張し、その開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。

留め具組立体は、様々な用途において、様々なコンポーネントを１つに締結するために使用されている。図１は、従来のグロメット組立体１０の断面図を示す。グロメット組立体１０は、金属ブッシング１４内に配置されたボルト１２を含む。各金属ブッシング１４は、中空柱状部１８に一体的に接続された略平坦なフランジ１６を含み、中空柱状部は、フランジ１６に対して略垂直である。柱状部１８は、被加工コンポーネント２２を貫通して形成されたチャネルまたは開口部２０内に配置されており、被加工コンポーネントは、グロメット組立体１０により、別のコンポーネントに対して固定されており、且つ、この別のコンポーネントと絶縁されている。

図１に示されているように、離間した別個のゴムカラー２４が、フランジ１６と被加工コンポーネント２２の間に配置されている。ボルト１２が締付位置へ回転するのに伴って、平坦なフランジ１６によって離間した別個のゴムカラー２４が圧縮される。カラー２４内のゴムが標準負荷によって硬化するのに伴って、グロメット組立体１０による負荷の値は直接的な影響を受ける。更には、ゴムカラー２４は、時間の経過に伴って、劣化し弱くなるであろう。カラー２４が永久的に硬化すると、グロメット組立体１０による有効な圧縮値は低減される。こうして、グロメット組立体１０がコンポーネント２２に付与する負荷は、時間の経過に伴って減少する。

本発明の特定の形態では、留め具組立体は、ワークに向かって付勢されるフランジを備えたブッシングと、フランジとワークの間に配置されるべく構成された絶縁スプリングとを含む。絶縁スプリングは、ゴム被覆と共に一体的に形成された金属コアを含む。

絶縁スプリングは波形ばね(wave spring)とすることができる。ゴム被覆を金属コアに接合可能である。更には、ゴム被覆によって金属コアを完全に包囲するようにできる。
ブッシングは、フランジに一体的に接続された中央柱状部を含むことができる。中央柱状部を貫通させて貫通孔を形成するようにしてもよい。

組立体は、貫通孔内に配置された留め具を更に含むことができる。留め具は、ねじが切られたシャフトに一体で接続されたヘッドを具備するボルトとすることができる。

また、組立体は、第２絶縁スプリングを含むことができる。ブッシングは、第２フランジを含むことができる。第２絶縁スプリングを第２フランジ上に配置可能である。本発明の特定の形態では、１または複数の絶縁スプリングのみがワークに接触する。

また、本発明の特定の形態では、留め具組立体はブッシング、第１及び第２絶縁スプリング、及びワークを含む。ブッシングは、中央柱状部を通じて一体的に接続された第１及び第２フランジを含む。中央柱状部には貫通孔が形成されている。

第１及び第２絶縁スプリングの各々は、それぞれ、第１及び第２フランジに当接する。各絶縁スプリングは、ゴム被覆と共に一体的に形成された金属波形コアを含むことができる。ワークは、第１及び第２絶縁スプリングの間で、挟持、圧縮するようにできる。

また、本発明の特定の形態は、留め具組立体と共に使用されるべく構成された圧縮可能な絶縁スプリングを要旨とする。絶縁スプリングは、留め具ヘッドまたはブッシングフランジとワークの間で挟持、圧縮される。留め具組立体は、波形に成形可能な環状金属コアと、環状コアに接合されたゴム被覆とを含む。環状金属コア及びゴム被覆は、単一の一体片として一体的に形成される。本発明の特定の形態では、ゴム被覆のみがワークと直接的に接触することにより、振動が減衰されると共に、腐食が極小化される。接合プロセスの後に、ゴム被覆は金属コアから分離不能となろう。

従来のグロメット組立体の正面断面図を示す。 本発明の実施形態による留め具組立体の正面断面図を示す。 本発明の実施形態による留め具組立体の正面断面図を示す。 本発明の実施形態による絶縁スプリングの平面図を示す。 本発明の実施形態による絶縁スプリングの正面図を示す。 本発明の実施形態による留め具組立体の正面断面図を示す。 本発明の実施形態による留め具組立体の正面断面図を示す。 本発明の実施形態による留め具組立体の周波数応答との関係における移動度のグラフを示す。

本発明の実施形態について詳述する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記述されているまたは添付図面に示されているコンポーネントの構造及び構成の詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、その他の形態でも実施可能であり、且つ、様々な方法で実施及び実行可能である。また、本明細書において使用されている語法及び用語は説明を目的としたものであり、且つ、限定する趣旨ではないことについても理解されたい。「含む」及び「有する」、並びに、これらの変形の使用は、これらに後続して列挙される物品またはその均等物、並びに、更なる物品及びその均等物を包含することを意味している。

図２は、本発明の実施形態による留め具組立体３０の正面断面図を示す。組立体３０は、ボルト３２と、ブッシング３４と、絶縁スプリング３６とを含む。ボルト３２は、ねじが切られたシャフト４０に一体的に接続されたヘッド３８を含む。

ブッシング３４は、上部フランジ４４及び下部フランジ４６に一体的に接続された中央柱状部４２を含む。中央柱状部４２は、その内部にボルト３２のシャフト４０が通過する中央貫通孔４８を含む。フランジ４４、４６は、略平坦であり、且つ、柱状部４２に対して垂直である。ブッシング３４は、フランジ４４、４６の間において、ワークを圧縮を伴って絶縁するために構成されている。

絶縁スプリング３６は、上部フランジ４４の下方に配置されており、且つ、上部フランジ４４と（図２には図示されていない）ワークの上部表面の間において、圧縮を伴って挟持されるべく構成されている。絶縁スプリング３６は、ゴム被覆５２に接合された可撓性金属コア５０を含む。こうして、金属コア５０は、完全にゴム被覆５２によって完全に包囲されよう。

図３は、本発明の実施形態による留め具組立体５４の正面断面図を示す。留め具組立体５４は、ブッシング４４がフランジ４４、４６′を含んでいる点を除いて、図２に示されている組立体３０に類似している。該フランジ４４、４６′は、いずれもが絶縁スプリング３６を収容可能な寸法にて形成されている。ボルト３２が締め付けられるのに伴って、フランジ４４、４６′は絶縁スプリング３６を圧縮し、これらの絶縁スプリングが、その間に配置されているワーク５６に対して絶縁圧縮力を作用させる。

図３に示されているように、ギャップ５７が、ブッシング３４の柱状部４２とワーク５６の間に形成されている。ワーク５６は、絶縁スプリング３６とのみ接触している。後述するように、この構成は、金属コンポーネントとの関係において腐食を極小化する。

図４、５は、それぞれ、絶縁スプリング３６の平面図及び正面図を示す。図４、５を参照すると、絶縁スプリング３６は、環状のリム５９を具備する本体５８を含む。環状リム５９は略リング状に成形され、且つ、中央開口部６０を有している。環状リム５９は、その圧縮されていない状態では平らではない。図示のように、環状リム５９は、（例えば、図２、３に示されている）弾性金属スプリングコア５０に起因し、波打っている。前述のように、コア５０は、ゴム被覆５２に接合され、このゴム被覆は、コア５０を完全に包囲可能である。金属コア５０は、波形バネ、皿バネ、または、場合によっては、波形皿バネなどの様々なタイプの金属バネとすることができる。

図２〜図５を参照すると、絶縁スプリング３６は、公差や負荷状態を補償し、且つ、ゴム被覆５２及び一体的な金属スプリングコア５０に起因した騒音／振動／ハーシュネス（ＮＶＨ）の利益を提供する。絶縁スプリング３６を形成するには、成形プロセスの前に、標準的なゴム成形接着剤を金属コア５０に塗布可能である。次いで、金属コア５０をゴム金型内に配置し、且つ、金属及び接着剤上にゴムを直接成形することにより、ゴム被覆５２を形成する。次いで、金属コア５０とゴム被覆５２の間の接合を強化するために、絶縁スプリング３６全体を既定の時間及び温度においてオーブン内に配置し、接着剤を硬化させる。

留め具組立体３０は、同時に図１に示されているような純粋なゴム絶縁システムの耐久性の懸念を極小化しつつ、ワークなどのコンポーネントを絶縁する。絶縁スプリング３６は、一体的に形成されたゴム被覆５２によって振動を減衰及び絶縁するシステムを提供する。一般に、絶縁スプリング３６は、（ゴム被覆５２を通じた）ゴムの絶縁効果と共に、（金属コア５０を通じた）システム運動を制限するために必要とされる強いバネ定数を提供する。これらの利益は、いずれも、単一の一体片、即ち、絶縁スプリング３６において実現される。

図６、７は、本発明の実施形態による留め具組立体６２の正面断面図を示す。留め具組立体６２は、ブッシング６４がブッシング６４の最上部の下方に形成された上部フランジ６６を含んでいる点を除いて、図２〜図５に示されているものに類似している。従って、１つの絶縁スプリング３６が、ボルトカラー６８の下部表面に直接当接しており、且つ、別の絶縁スプリング３６が、上部フランジ６６の上に配置されている。ブッシング６４のフランジの構成は、様々なサイズのワーク７０を収容する。例えば、１つのワーク７０は、図示のように、ボルトヘッド３８と上部フランジ６６の間に配置可能である。更には、または任意選択により、別個の且つ個別のワーク（図示されていない）を上部フランジ６６と下部フランジ７２の間に配置することも可能である。フランジ６６は、絶縁対象のワークのサイズ及び形状に応じて、ブッシング６４の異なる長さに配置可能である。

図６において、留め具組立体６２は休止または非圧縮状態にあり、図７では、ボルト３２が締付位置に回転している。図６と図７の間の違いが示しているように、絶縁スプリング３６の金属コア５０は、ボルト３２が締め付けられるのに伴って圧縮される。

図２〜図７に図示及び描写されている留め具組立体は、絶縁スプリング３６のゴム被覆５２に、（図１に示されているゴムカラー２４のような）圧縮負荷が印加されないシステムを提供する。その代わりに、ゴム被覆５２には、せん断負荷が印加される。

圧縮とは対照的に、せん断負荷が印加されり場合には、ゴムの寿命が増大することが判明した。ゴムが薄く、且つ、その運動が接合ラインに起因して制限される場合には、ゴムは、自由に流動不能であり、且つ、圧縮不能である。例えば、ゴムが２つのプレートの間において挟持され、且つ、ゴムがいずれのものにも接合されていない場合には、ゴムは、側部から自由に外に流動可能であり、且つ、その結果、圧縮可能である。しかしながら、ゴムがプレートに接合されている場合には、ゴムは、側部に自由に流動不能である。コムは、封じ込められているため圧縮不能であり、従って、ゴムが受ける負荷は、せん断方向の負荷である。本発明の実施形態と同様に、このような負荷がゴムに印加された際には、ゴムは、通常、圧縮状態にあるゴムと比べて格段に長持ちすることが判明した。

本発明の実施形態は、ボルトが脱落することなく、ブッシングとは独立的に運動することができる留め具組立体を提供する。留め具組立体の一部として使用された際に、絶縁スプリングは、アイソレータとして作用し、このアイソレータは絶縁されたワークとの直接的な接触状態となる留め具組立体の唯一の要素となろう。この結果、留め具組立体は、腐食を引き起こすことなく、任意の金属またはプラスチックワークを絶縁可能である。

ガルバニ電池の危険性がゴム接触によって除去される。ガルバニ電池は、異なる金属が互いに接触する場合に生じる。一方の金属がアノードとして作用し、他方の金属がカソードとなって、電子がアノードからカソードに移動することを意味している。炭素鋼とステンレス鋼が湿気と接触状態にあると、炭素鋼がアノードとして作用し、その結果ゆっくりと腐食する。ブッシングフランジ及び／またはボルトの金属表面の間に配設されたゴム被覆５２がガルバニ電池を破壊し、これにより腐食を防止する。

図８は、本発明の実施形態による（図２〜図７に図示及び描写されているものなどの）留め具組立体の周波数応答との関係における移動度のグラフ８０を示す。ライン８２は、絶縁スプリング３６を利用する留め具組立体の周波数及び移動度応答を表す。ライン８４は、図１に示されているものなどの従来の留め具組立体の周波数及び移動度応答を表す。グラフ８０は、周波数応答を積分して移動度を得るインパクトハンマー試験を表している。図示のように、本発明の実施形態は、従来の留め具組立体と比べた場合に、平均で８ｄＢの改善を提供する。

こうして、本発明の実施形態によれば、図１に図示及び描写されているもような従来のグロメット組立体の欠点を克服する留め具組立体が提供される。金属とゴムの一体構造を具備した単一片の絶縁スプリング３６は、前述のように様々な利益及び利点を提供する。

本発明の実施形態は、非常に優れた減衰及び振動絶縁を提供することが判明した。更には、本発明の実施形態は、長持ちする安定したゴム絶縁を提供する。ゴム被覆５２が金属コア５０に接合されているため、ゴム被覆５２には、圧縮負荷が印加されず、その代わりに、せん断負荷が印加される。従って、絶縁スプリング３６によれば、留め具組立体がその寿命にわたって経験する永久的な硬化をゼロに近いものにすることができる。

最上部、底部、下部、中間、横方向、水平、垂直、前部、及びこれらに類似したものなどの様々な空間的及び方向的な用語を使用して本発明の実施形態を記述したが、このような用語は、図面に示されている向きとの関係において使用されているに過ぎないことを理解されたい。これらの向きは、例えば、上部部分が下部部分となったり、下部部分が上部部分となったり、或いは、水平が垂直となるように、逆転、回転、またはその他の方法によって変更可能である。

以上の内容の変形及び変更は本発明の範囲に含まれる。本明細書に開示及び定義されている発明は、文章及び／または図面において言及されている或いはこれらから明らかである個別の特徴のうちの複数のもののすべての代替的な組合せをも包含することを理解されたい。これらの異なる組合せは、そのいずれもが、本発明の様々な代替的態様を構成する。本明細書に記述されている実施形態は、本発明を実施するための既知の最良の形態を説明するものであり、且つ、これにより、当業者は本発明を利用することが可能となる。添付の請求項は、従来技術によって許容される範囲の代替実施形態を包含するものと解釈されたい。
本発明の様々な特徴は、添付の請求項に記述されている。

１０ グロメット組立体
１２ ボルト
１４ 金属ブッシング
１６ フランジ
１８ 中空柱状部
２２ 被加工コンポーネント
２２ コンポーネント
２４ ゴムカラー
３０ 留め具組立体
３２ ボルト
３４ ブッシング
３６ 絶縁スプリング
３８ ボルトヘッド
４０ シャフト
４２ 中央柱状部
４４ 上部フランジ
４６ 下部フランジ
４８ 中央貫通孔
５０ 金属コア
５２ ゴム被覆
５４ 留め具組立体
５６ ワーク
５７ ギャップ
５８ 本体
５９ 環状リム
６０ 中央開口部
６２ 留め具組立体
６４ ブッシング
６６ 上部フランジ
６８ ボルトカラー
７０ ワーク
７２ 下部フランジ

Claims (13)

1. ワークに向かって付勢されるべく構成されたフランジを有するブッシングと、
   前記フランジと前記ワークの間に配置されるべく構成された絶縁スプリングであって、ゴム被覆と共に一体的に形成された金属コアを有する絶縁スプリングとを具備し、
   前記絶縁スプリングは周方向に波打っている波形のバネとして成形され、
   前記絶縁スプリングは、前記フランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化するアイソレータとして、前記フランジと前記ワークの間に配置され、
   振動を減衰するとともに、前記フランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化しうるように、前記金属コアは前記ゴム被覆によって完全に包囲され、前記絶縁スプリングのみが前記ワークと接触するように構成されている、
   留め具組立体。
2. 前記ゴム被覆は前記金属コアに接合される請求項１に記載の留め具組立体。
3. 前記ブッシングは前記フランジに一体的に接続された中央柱状部を有し、前記中央柱状部には貫通孔が形成されている請求項１に記載の留め具組立体。
4. 前記貫通孔内に配置された留め具を更に有する請求項３に記載の留め具組立体。
5. 前記留め具は、ねじが切られたシャフトに一体的に接続されたヘッドを具備するボルトを有する請求項４に記載の留め具組立体。
6. 第２絶縁スプリングを更に具備し、前記ブッシングは第２フランジを有し、且つ、前記第２絶縁スプリングは前記第２フランジ上に配置される請求項１に記載の留め具組立体。
7. 貫通孔を有した中央柱状部によって一体的に接続された第１及び第２フランジを有するブッシングと、
   それぞれ、前記第１及び第２フランジに当接する第１及び第２絶縁スプリングであって、前記第１及び第２絶縁スプリングのそれぞれのものは、ゴム被覆と共に一体的に形成された周方向に波打っている波形の金属コアを有して成る第１及び第２絶縁スプリングと、
   前記第１及び第２絶縁スプリングの間において圧縮を伴って挟持されるワークとを具備し、
   前記第１及び第２絶縁スプリングは、前記第１及び第２フランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化するアイソレータとして、前記第１及び第２フランジと前記ワークの間に配置され、
   振動を減衰するとともに、前記第１及び第２フランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化しうるように、前記金属コアは前記ゴム被覆によって完全に包囲され、前記第１及び第２絶縁スプリングのみが前記ワークに接触する、留め具組立体。
8. 前記ゴム被覆は前記金属コアに接合される請求項７に記載の留め具組立体。
9. 前記貫通孔内に配置された留め具を更に有する請求項７に記載の留め具組立体。
10. 前記留め具は、ねじが切られたシャフトに一体的に接続されたヘッドを具備するボルトを有する請求項９に記載の留め具組立体。
11. 留め具組立体と共に使用されるべく構成された圧縮可能な絶縁スプリングであって、
    前記絶縁スプリングは、留め具ヘッドまたはブッシングフランジとワークの間に挟持、圧縮されるように形成され、
    前記絶縁スプリングは、周方向に波状に成形された環状金属コアと、前記環状金属コアに接合されたゴム被覆であって前記環状金属コアと前記ゴム被覆が単一の一体片として一体的に形成されるようにしたゴム被覆とを具備し、
    前記絶縁スプリングは、前記留め具ヘッドまたはブッシングフランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化するアイソレータとして、前記留め具ヘッドまたはブッシングフランジと前記ワークの間に配置され、
    振動を減衰するとともに、前記留め具ヘッドまたはブッシングフランジと前記ワークの間にガルバニ電池が生じることを防止して腐食発生を極小化しうるように、前記環状金属コアは前記ゴム被覆によって完全に包囲され、前記ゴム被覆のみが前記ワークと直接的に接触する、圧縮可能な絶縁スプリング。
12. 前記環状金属コアは内部中央開口部を有した波形環状リムを有する請求項１１に記載の圧縮可能な絶縁スプリング。
13. 前記ゴム被覆は前記環状金属コアから分離不能である請求項１１に記載の圧縮可能な絶縁スプリング。

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