JP5798778B2 - 防振装置 - Google Patents

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Description

この発明は、筒状をなす本体ゴムの一端側の端面に、支持プレートを取り付けるとともに、本体ゴムの内側に、内筒を、前記一端側で固定して配置してなるものであって、対をなす他の筒状弾性体とともに車両に配設されるキャビンマウントとして用いて好適な防振装置に関するものであり、とくに、装置の耐久性能を低下させることなしに、装置の軸線方向に直交するそれぞれの方向の入力に対して、異なるばね特性を発揮させることのできる技術を提案するものである。
特許文献1に記載されたようなこの種の防振装置は、たとえば、車両のキャビンの底壁と車体フレームとの間に配設されて、車体フレームの下面側に配置した対をなす他の筒状弾性体とで車体フレームを上下から挟み込んだ状態で、それらの内側を貫通するボルトによって一体的に締め付け固定することで車両に設けられ、キャビンの、車体フレーム上への弾性的な支持に供されることがある。
このような防振装置として従来は、図8に、縦断面図および横断面図で例示するような、筒状をなす本体ゴム101と、本体ゴム101の一端側(図では下端側)の端面に取り付けた支持プレート102と、本体ゴム101の他端側(図では上端側)の内部に埋設配置されて、前記一端側の周縁に外向きフランジ103aを有する外筒103と、本体ゴム101の内側に配置した内筒104とを具えてなるものが用いられており、この装置100では、本体ゴム101の、前記一端側の領域を除く内周面と、内筒104の外周面との間に全周にわたって隙間105を設けていることにより、装置100の使用に際して、図9に示すように、本体ゴム101が軸線方向に圧縮変形された場合に、本体ゴム101の多くの部分が、図に矢印で示す如く、内筒104との間の隙間105側に変形するので、本体ゴム101の外側面の、側方への大きな膨出変形が抑制されることになる。
実開昭58−161769号公報
ところで、上述したような防振装置を配設する車両によっては、装置が、それの軸線方向に直交するそれぞれの方向、たとえば、車両の前後方向と左右方向とで異なるばね特性を発揮することが要求される場合がある。
しかるに、かかる要求に応じるべく、図8に示す従来の防振装置100で、装置の軸線方向に直交する特定の方向の、荷重の入力に対し、その入力の初期から十分に硬いばね特性を発揮させるために、本体ゴム101の内周面を、それの周方向の特定の部分で、軸線方向の全体にわたって内筒104側に迫出させて、本体ゴムの内周面を、周方向で部分的に内筒に当接させたときは、軸線方向の荷重の作用等による、本体ゴム101の圧縮変形に際し、本体ゴム101の、内側への変形を受け入れる隙間105が小さいことに起因にして、本体ゴム101が、大きく側方に膨出変形することになって、本体ゴム101の、表面積が大きくなる外側面への引張応力が増大するので、本体ゴム101、ひいては防振装置100の耐久性能が低下するおそれがあった。
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、本体ゴムの、外方への大きな膨出変形に起因する、装置の耐久性能の低下を招くことなしに、装置の軸線方向に直交するそれぞれの方向で、相互に異なるばね特性を発揮することができる防振装置を提供するにある。
この発明の防振装置は、筒状をなす本体ゴムの一端側の端面に、支持プレートを取り付けるとともに、本体ゴムの内側に、内筒を、前記一端側で固定して配置し、本体ゴムの、前記一端側の領域を除く内周面と、内筒の外周面との間に全周にわたって隙間を設けてなる防振装置であって、本体ゴムの他端側の内周面に、該内周面から突出して内筒に当接もしくは接近する突起部を、本体ゴムの周方向に部分的に設け、前記突起部を、本体ゴムの軸線方向で、本体ゴムの他端側のゴム部分を取り囲んで配置される外筒の配設域にわたって延在させてなるものである。
なおこの発明では、突起部を、本体ゴムの軸線方向で、前記外筒の配設域よりも多少広い領域にわたって設けることができるが、突起部の、本体ゴムの軸線方向の延在長さは、外筒の軸線方向長さの4倍以下とする。
そして好ましくは、外筒を、環状プレート部と、該環状プレート部の内周縁に連続して、本体ゴムの他端側に向けて延びる立上り支持部とで構成するとともに、該外筒を、本体ゴムの他端側の内部に埋設配置し、前記立上り支持部を、本体ゴムの周方向で、本体ゴムの内周面に部分的に設けた前記突起部の外周側だけに部分的に存在させ、外筒の配設域の、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面で、長円形の外輪郭形状をなす前記隙間の長径側に、各一対の前記突起部および立上り支持部を配置する。
ここで、本体ゴムの他端側の内周面に設けた前記突起部の突出高さは、前記一端側に位置する部分で、該一端側に向けて漸減させることが好ましい。
また好ましくは、前記突起部を、本体ゴムの内周面で、相互に対向して位置する一対設けるとともに、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面視で、本体ゴムの、前記一対の突起部を設けたそれぞれの周方向領域の外輪郭部分を直線状に形成して、同様の横断面視で、本体ゴムの外輪郭形状を長円形とする。
この発明の防振装置によれば、本体ゴムの他端側の内周面に部分的に設けられて、内筒に、たとえば、圧縮姿勢で当接する突起部を、本体ゴムの軸線方向で、本体ゴムの他端側のゴム部分を取り囲んで配置される外筒の配設域にわたって延在させたことにより、装置の使用に際し、剛性材料からなる外筒によって周囲を取り囲まれた突起部が、外筒によるバックアップの下で、内筒の、突起部側への変位を拘束するべく機能するので、装置の軸線方向に直交する、突起部の配設箇所と対応する方向のばね定数を、所要に応じて十分大きくすることができる。
また、この装置では、本体ゴムの内周面と、内筒の外周面との間の隙間が、本体ゴムの内側の、突起部の配設箇所以外の部分、とくに、一端側と他端側との間の中間部分に存在することから、装置への軸線方向の荷重の作用による、本体ゴムの圧縮変形の際に、本体ゴムの多くの部分が、前記隙間側に逃げ変形することができるので、耐久性の低下を招く、本体ゴムの、側方への膨出変形を小さく抑えることができる。
しかも、突起部の周囲が、剛性材料からなる外筒で取り囲まれていることから、本体ゴムの圧縮変形時の、内筒の、突起部への押圧に起因する、本体ゴムの膨出変形量の増加分は極めて小さいものとなる。
従って、この発明の防振装置によれば、装置の耐久性能を低下させることなしに、軸線方向に直交するそれぞれの方向で、互いに異なるばね特性を発揮させることができる。
ここにおいて、外筒を、環状プレート部と、該環状プレート部の内周縁に連続して、本体ゴムの他端側に向けて延びる立上り支持部とで構成するとともに、該外筒を、本体ゴムの他端側の内部に埋設配置してなる防振装置にこの発明を適用して、前記立上り支持部を、本体ゴムの周方向で、本体ゴムの内周面に部分的に設けた前記突起部の外周側だけに部分的に存在させ、外筒の配設域の、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面で、長円形の外輪郭形状をなす前記隙間の長径側に、前記突起部および立上り支持部を配置したときは、突起部が内筒に当接して圧縮した際に、突起部の外周側に存在する立上り支持部が、ゴムの外周側への逃げ変形を有効に抑制するので、突起部を設けた方向のばね定数が大きくなり、また、本体ゴムの内周面の、突起部を設けない箇所の外周側に、立上り支持部が存在しないことによって、突起部を設けない方向のばね定数が十分に低減されることになるので、装置の軸線方向に直交するそれぞれの方向のばね特性を、より一層大きく相違させることができる。
ところで、上述したような、本体ゴムの他端側の内周面に突起部を設けた防振装置の製造に際しては、モールドの型閉めによって内部に画成されるキャビティで加硫成形した装置を離型するに当り、本体ゴムの内周面の他端側に設けた突起部が、その内周面の中間部分よりも内側に突出していることから、かかる突起部が、いわゆるアンダーカットとなり、とくに、突起部の最大突出高さを1mm以上とした場合は、成形後の装置をモールドから無理やり型抜きすると、突起部への亀裂の発生や、突起部の破断が懸念されるので、モールドからの装置の離型が困難となる。
ここで、本体ゴムの他端側の内周面に設けた突起部の突出高さを、本体ゴムの前記一端側に位置する部分で、その一端側に向けて漸減させたときは、突起部の最大突出高さを1mm以上とした場合であっても、装置の離型に際し、キャビティに配置した装置の本体ゴムの内側に延びる、キャビティ内周面からの突出部分の、突起部での引っ掛かりを抑制して、装置の、モールドからの型抜きを円滑に行うことができるので、装置の離型に際する、突起部への亀裂の発生や、突起部の破断のおそれを有効に取り除くことができる。
なおここで、前記突起部を、本体ゴムの内周面で、相互に対向して位置する一対設けた場合は、本体ゴムが軸線方向の圧縮変形した際に、本体ゴムの、突起部を設けた周方向領域の、側方への膨出変形量が、突起部の形成による隙間の容積の減少に起因して、他の周方向領域に比して僅かに増加することになるので、本体ゴムの外側面への引張応力の、周方向での部分的な増大に起因して、本体ゴムの耐久性が低下するおそれがある。
ここにおいて、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面視で、本体ゴムの、前記一対の突起部を設けたそれぞれの周方向領域の外輪郭部分を直線状に予め形成して、同様の横断面視で、本体ゴムの外輪郭形状を長円形としたときは、本体ゴムが圧縮変形した際の、前記横断面視で、本体ゴムの外輪郭形状を真円形に近づけることができるので、圧縮変形時の、本体ゴムの外側面への引張応力を周方向で均一なものとして、装置の耐久性能をさらに向上させることができる。
この発明の一の実施形態を示す、装置の中心軸線を含む縦断面図、ならびに、その縦断面図のB―B線に沿う横断面図および、A−A線に沿う横断面図である。 図1の装置の圧縮変形状態を示す、図1(a)と同様の縦断面図である。 本体ゴムの内周面に設ける突起部の他の配設態様を示す、図1(b)と同様の横断面図である。 図1の装置から取り出した外筒を示す斜視図である。 図1(a)のC―C線に沿う横断面図である。 突起部の変形例を示す、装置の中心軸線を含む部分拡大縦断面図である。 他の実施形態を示す、図1(a)と同様の縦断面図である。 従来の防振装置を示す、装置の中心軸線を含む縦断面図および、その縦断面図のb―b線に沿う横断面図である。 図8の装置の圧縮変形状態を示す、図8(a)と同様の縦断面図である。
以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について説明する。
図1に例示する防振装置1は、筒状をなす本体ゴム2と、本体ゴム2の、図1(a)では下方の一端側の端面に取付けた、金属材料、プラスチック材料その他の剛性材料からなる支持プレート3と、本体ゴム2の内側に配置されて、本体ゴム2の内側の、他の領域に比して内径が小さい一端側領域で固定された内筒4と、ここでは、本体ゴム2の、図1(a)では上方の他端側の内部に埋設した、剛性材料からなる外筒5とを具えてなる。
なお、図1に示すところでは、外筒5を、環状プレート部5bと、該環状プレート部5bの内周縁に連続して、本体ゴム2の他端側に向けて延びる立上り支持部5aとで形成している。
ここで、本体ゴム2の、前記一端側の領域を除く内周面と、内筒4の外周面との間には、図1に示すように、本体ゴム2の全周にわたる隙間6を設け、これにより、図2に示すように、装置1の軸線方向の荷重が作用して、本体ゴム2が軸線方向に圧縮変形された際に、本体ゴム2の多くの部分が、隙間6に逃げ変形することになるので、本体ゴム2の、側方への膨出変形を小さく抑えて、本体ゴム2の外側面近傍での引張応力の増大を防止することができる。
ところで、このような防振装置1を配設する車両によっては、装置の中心軸線に直交する、たとえば、車両の前後方向と左右方向とで異なるばね特性を発揮する防振装置が要求されることがあるので、かかる要求に応じるべく、この実施形態では、図1(a)〜(c)に示すように、本体ゴム2の他端側の内周面に、その内周面から相互に対向する姿勢で突出して、たとえば、装置1に外力が作用していない図示の状態で、内筒4に当接する一対の突起部7a,7bを設けるとともに、それらの突起部7a,7bをともに、本体ゴム2の軸線方向で、本体ゴム2の他端側のゴム部分2aを取り囲む外筒5の配設域にわたって延在させる。
このことによれば、周囲を、ゴム部分2aを介して外筒5に取り囲まれた突起部7a,7bが、内筒4を弾性的に支持することから、図1(b)では左右方向の、突起部7a,7bの配設箇所と対応する方向、たとえば車両の前後方向に対しては、硬いばね特性が発揮され、この一方で、図1(b)では上下方向の、突起部7a,7bを設けない箇所と対応する方向、たとえば車両の左右方向に対しては、軟らかいばね特性が発揮されることになるので、装置1の軸線方向に直交するそれぞれの方向で、装置1のばね定数を相違させることができる。
なおここで、図1に示す装置1では、図2に示すように、本体ゴム2が軸線方向に圧縮変形された際に、本体ゴム2の多くが、本体ゴム2と内筒4との間に存在する隙間6側に逃げ変形するので、本体ゴム2の、側方への大きな膨出変形、ひいては、そのような膨出変形に起因する、本体ゴム2の外側面への引張応力の増大を抑制することができ、本体ゴム2の耐久性の低下を招くことがない。
このような突起部は、図1(a)に示すように、本体ゴム2の軸線方向で、少なくとも、外筒5の配設域を覆って形成されていれば、突起部7a,7bが、外筒5によるバックアップの下で、内筒4を有効に弾性支持して、ばね定数の増大をもたらすことができるが、このことに併せて、本体ゴム2の圧縮変形時の、本体ゴム2の、側方への膨出変形を十分に小さく抑えることを目的として、本体ゴム2と内筒4との間の隙間6を大きく確保するため、突起部7a,7bの、本体ゴム2の軸線方向の延在長さLは、外筒5の、同様の軸線方向の長さLtの4倍以下、すなわち、L≦4Ltとする。
ここで、装置1の軸線方向に直交する方向のばね定数のさらなる増大は、突起部7a,7bの、本体ゴム2の内周面からの突出高さを一層高くして、突起部7a,7bを、より大きな押圧力で内筒4に当接させることにより実現することができる。
またここで、突起部は、所要に応じて、本体ゴムの内周面に一個または三個以上設けることもでき、たとえば、図3に示すところでは、本体ゴム2の内周面に、相互に対向する二対の突起部17a〜17dを設けている。
図3に示すように、対をなすそれぞれの突起部17a〜17dを、図では上下と左右の、互いに直交する方向に設けた場合は、それらの方向で異なるばね特性を発揮させるため、対をなす突起部17a〜17dのそれぞれの、突出高さ、周方向長さ等の寸法形状を、互いに相違させることができる。
ところで、図1に示す装置1では、突起部7a,7bを外周側で支持して、突起部7a,7bを設けた方向のばね定数の増大に寄与する外筒5を、図4に、防振装置1から取り出して斜視図で示すように、環状プレート部5bと、環状プレート部5bの内周縁に連続して、本体ゴム2の他方側(図では上方側)に延びる、ここでは、環状プレート部5bの内周縁に沿って湾曲する形状の二個の立上り支持部5aとで構成し、かかる立上り支持部5aを、本体ゴム2の周方向で、突起部7a,7bの外周側だけに部分的に存在させている。
そして、図1に示すところでは、これらの立上り支持部5aおよび突起部7a,7bを、外筒5の配設域の、本体ゴム2の軸線方向に直交する横断面で、長円形の外輪郭形状をなす前記隙間6の長径側に配置している。
なお、立上り支持部は、突起部の配設箇所および個数に対応させて、一個もしくは複数個設けることができる。
このような外筒5によれば、それぞれの立上り支持部5aが突起部7a,7bのそれぞれを有効に支持して、突起部7a,7bを設けた方向に、十分に硬いばね定数が発揮される一方で、突起部7a,7bを設けない方向には、立上り支持部5aが存在しないことに基いて、軟らかいばね特性が発揮されることになるので、装置1の軸線方向に直交するそれぞれの方向、たとえば、車両の前後方向と左右方向とのばね定数を、より一層大きく相違させることができる。
なおここで、図示は省略するが、本体ゴム2の周方向に部分的に存在する上記の立上り支持部5aに代えて、本体ゴム2の周方向の全周にわたる筒状部を有する外筒を用いることも可能である。
ところで、図1に示す装置1では、本体ゴム2の内周面に、相互に対向して位置する一対の突起部7a,7bを設けたことにより、本体ゴム2の圧縮変形時に、本体ゴム2の、突起部7a,7bを設けた周方向領域が、突起部7a,7bを設けない周方向領域に比して、僅かに大きく側方に膨出変形して、ここでは、軸線方向の中央域に全周にわたる括れ部2bを有する円筒状の本体ゴム2の、圧縮変形時の外輪郭形状が、本体ゴム2の軸線方向に直交する横断面視で真円形とならずに、本体ゴム2の外側面への引張応力の、それの周方向での部分的な増大を招く結果、本体ゴム2の耐久性が低下する懸念がある。
このような、引張応力の部分的な増大を防止するため、図5に示すように、図示の横断面視で、本体ゴム2の、前記一対の突起部7a,7bを設けたそれぞれの周方向領域の外輪郭部分2c,2dを直線状に形成し、同様の横断面視で、本体ゴムの外輪郭形状を、一対の突起部7a,7bを設けた方向と、突起部を設けない方向とで外径の大きさが異なる、図では縦長の長円形とすることが好ましい。
なお、装置1の軸線方向に直交する方向のばね定数は、突起部7a,7bの寸法形状の変更と併せて、本体ゴム2と内筒4との間の隙間6の形状を適宜変更することで微調整することができ、たとえば、図1に示す装置1では、隙間6が、図5に示すような、本体ゴム2の軸線方向に直交する横断面視で、一対の突起部7a,7bを設けた方向の外径を、突起部を設けない方向の外径よりも長くした長円形の外輪郭形状を有するものとしている。
ところで、以上に述べたような装置の製造に際し、モールドのキャビティで加硫成形した装置を、型開きしたモールドの上型もしくは下型から離型するに当っては、本体ゴム2の、軸線方向の中間部分の内周面によりも内周側に突出する、他端側の突起部7a,7bがアンダーカットとなることから、装置の、モールドからの型抜きが困難となることがある。
ここで、突起部の最大突出高さHが1mm以上の場合は、装置の強制的な離型に起因する、突起部の破断、突起部への亀裂の発生を防止して、製造した装置の突起部に、上述したような、ばね定数の増大機能を十分に発揮させるため、突起部の突出高さを、図1(a)に示すように、突起部7a,7bを、本体ゴム2の一端側で、その一端側に向けて漸減させて、突起部7a,7bの、一端側の端部分を、一端側に向かうに従い次第に拡径するテーパ状に形成することが好ましい。
なお、図示は省略するが、突起部のこの端部分は、一端側に向かうに従い曲面で拡径する湾曲テーパ面状とすることも可能である。
一方、突起部の最大突出高さが1mm未満の場合は、図6に拡大縦断面図で示すような、本体ゴム2の軸線方向に、一定の突出高さHで延びる突起部27a,27bとした場合であっても、装置1の離型に際し、突起部27a,27bの破損を招くことなしに、装置1を強制的に型抜きすることが可能である。
ところで、図1に示すところでは、外筒5を、本体ゴム2の他端側に埋設して配置しているが、この発明には、装置自身が外筒を有さず、装置の使用状態で、図1に示すような、本体ゴム2の、突起部7a,7bを設けたゴム部分2aを取り囲む外筒5に相当する部材が、本体ゴムの他端側への密着姿勢で配置されることになる防振装置が含まれる。
このような、外筒を有しない防振装置の一例として、図7に示す他の実施形態は、装置自身が、本体ゴム32の他端側に外筒を有さない点を除いて、図1に示すものと同様の構成を有するが、装置31の使用状態で、本体ゴム32の他端側に、装置31とは別個の部材としての、図7に破線で示す外筒50が、外径が小さいゴム部分32aを取り囲んで配置されるものである。
かかる防振装置31によっても、外筒50によって支持された突起部37a,37bが、内筒34への当接下で圧縮されることで、突起部37a,37bによる、ばね定数の増大効果がもたらされるので、装置31の軸線方向に直交する方向のそれぞれで、異なるばね特性を発揮させることができ、また、本体ゴム32の圧縮変形時の、本体ゴム32の、隙間36への逃げ変形によって、本体ゴム32の外側面に生じる引張応力の増大を抑制することができる。
そして、図7に示すこの防振装置31によれば、外筒を有しないことにより、図1の装置1に比して、製造コストを低減できるとともに、装置31の軽量化を実現することができる。
また、このことに加えて、装置31を製造する際には、突起部37a,37bの外周側に、ゴムの逃げ変形を拘束する外筒が存在しないことから、加硫成形後の装置31の、モールドからの脱型が容易となる。
上述した、図1に示す防振装置を試作するとともに、装置の軸線方向に複数回負荷する耐久試験を行って、その耐久性能を、図7に示す従来の装置と比較したところ、従来の装置では、荷重を1万〜2万回程度負荷したところで、本体ゴムの外側面に亀裂が生じたのに対し、図1に示す装置では、その10倍以上の回数の荷重の負荷によっても亀裂が生じなかった。
従って、この発明の防振装置によれば、軸線方向に直交するそれぞれの方向で、異なるばね特性を発揮しつつも、装置の耐久性能の低下を防止できることが解かった。
1,31 防振装置
2,32 本体ゴム
2a,32a ゴム部分
2b 括れ部
2c,2d 直線状の外輪郭部分
3,33 支持プレート
4,34 内筒
5,50 外筒
5a 立上り支持部
5b 環状プレート部
7,17,27,37 突起部
L 突起部の軸線方向長さ
Lt 外筒の軸線方向長さ
H 突起部の突出高さ

Claims (4)

  1. 筒状をなす本体ゴムの一端側の端面に、支持プレートを取り付けるとともに、本体ゴムの内側に、内筒を、前記一端側で固定して配置し、本体ゴムの、前記一端側の領域を除く内周面と、内筒の外周面との間に全周にわたって隙間を設けてなる防振装置であって、
    本体ゴムの他端側の内周面に、該内周面から突出して内筒に当接もしくは接近する突起部を、本体ゴムの周方向に部分的に設け、前記突起部を、本体ゴムの軸線方向で、本体ゴムの他端側のゴム部分を取り囲んで配置される外筒の配設域にわたって延在させてなる防振装置。
  2. 外筒を、環状プレート部と、該環状プレート部の内周縁に連続して、本体ゴムの他端側に向けて延びる立上り支持部とで構成するとともに、該外筒を、本体ゴムの他端側の内部に埋設配置し、
    前記立上り支持部を、本体ゴムの周方向で、本体ゴムの内周面に部分的に設けた前記突起部の外周側だけに部分的に存在させ、
    外筒の配設域の、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面で、長円形の外輪郭形状をなす前記隙間の長径側に、前記突起部および立上り支持部を配置してなる請求項1に記載の防振装置。
  3. 本体ゴムの他端側の内周面に設けた前記突起部の突出高さを、前記一端側に位置する部分で、該一端側に向けて漸減させてなる請求項1もしくは2に記載の防振装置。
  4. 前記突起部を、本体ゴムの内周面で、相互に対向して位置する一対設けるとともに、本体ゴムの軸線方向に直交する横断面視で、本体ゴムの、前記一対の突起部を設けたそれぞれの周方向領域の外輪郭部分を直線状に形成して、同様の横断面視で、本体ゴムの外輪郭形状を長円形としてなる請求項1〜3のいずれかに記載の防振装置。
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