JP6076849B2 - 防振構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とを交互に積層した複合積層材を有し、例えば、エンジン、モータ等の振動発生部を車体等の振動受部上に支持すると共に、振動発生部から振動受部へ伝達される振動を防振、減衰吸収するために用いられる防振構造体に関する。
従来、防振構造体として、鋼板等の剛性を有した硬質板と、ゴム等の粘弾性的性質を有した軟質板とを交互に積層した積層複合材を用いた防振構造体で振動発生部を振動受部上に支持するものが提案されている。この防振構造体においては、硬質板により支持剛性を高めると共に、軟質板の弾性変形により振動発生部から発生する振動を防振、減衰吸収している。
例えば、特許文献１には、上記の積層複合材を有する防振構造体としての弾性要素が開示されている。特許文献１では、ゴム体に複数枚の金属リングが平行に積層埋設され、円筒状のゴム体の両端が端板で挟み込まれている。そして、ゴム体に埋設されたチェーンリンクによってゴム体の中央において端板同士が連結されている。
ところで、この弾性要素にランダムな方向から振動が入力されると、弾性要素の端板が傾くように弾性変形する、いわゆるこじり変形が生じる。この場合、端板の傾きによって端板同士が離れる側において、ゴム体の金属リング内周側に挟み込まれている部分に内部応力が集中し、ゴム体の耐久性が低下してしまう。
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、こじり変形による積層複合材の径方向中央部への内部応力の集中を緩和する、防振構造体を提供することを目的としている。
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る防振構造体は、複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置され、貫通穴に沿った外周面を有する内側弾性体と、少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備えている。
本発明の請求項１に係る防振構造体では、振動が入力された場合、複合積層材を構成する複数の軟質材の粘弾性変形により振動が防振、減衰される。本発明では、複合積層材と内側弾性体とが別体とされているので、貫通穴に隣接する複合積層材の軟質板は、自由表面積が大きくなり、内側弾性体と別々に弾性変形することができる。したがって、複合積層材がこじり変形したときに、積層複合材の径方向中央部へ内部応力が集中するのを緩和することができる。さらには、振動入力によって制限部材が屈曲することにより、たとえ内側弾性体に亀裂が発生したとしても、軟質材への亀裂の進展を防止することができる。
また、貫通穴に、該貫通穴に沿った外周面を有する内側弾性体が配置されているので、複合積層材の圧縮時において、軟質板の貫通穴内側へ突出する変形が抑制され、防振構造体の支持剛性を高めることができる。
本発明の第２の態様に係る防振構造体は、第１の態様に係る防振構造体において、前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられていることを特徴としている。
このように、複合積層材に予備圧縮が加えられていることにより、振動入力時における防振構造体の圧縮ばねの立ち上がりを早めることができる。
本発明の第３の態様に係る防振構造体は、第１の態様又は第２の態様に係る防振構造体において、前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方が、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であること、を特徴としている。
上記構成によれば、貫通穴へ内側弾性体を挿入しやすくなり、作業性を向上させることができる。
本発明の第３の態様に係る防振構造体は、第１の態様又は第２の態様に係る防振構造体において、前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方が、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であること、を特徴としている。
上記構成によれば、貫通穴へ内側弾性体を挿入しやすくなり、作業性を向上させることができる。
本発明の請求項１に係る防振構造体は、複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置された内側弾性体と、少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備え、前記内側弾性体に、前記制限部材により予備圧縮が加えられていることを特徴としている。
このように、内側弾性体に予備圧縮が加えられていることにより、振動入力時における防振構造体の圧縮ばねの立ち上がりを早めることができる。
本発明の請求項２に係る防振構造体は、請求項１に記載の防振構造体において、前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられていることを特徴としている。
本発明の請求項２に係る防振構造体は、請求項１に記載の防振構造体において、前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられていることを特徴としている。
本発明の請求項３に係る防振構造体は、請求項１または請求項２に記載の防振構造体において、前記内側弾性体の外周面と前記複合積層材の内周面とが、前記予備圧縮により隙間なく当接していることを特徴とする。
このように、内側弾性体の外周面と複合積層材の内周面とを、予備圧縮により隙間なく当接させておくことにより、振動入力時における防振構造体の圧縮ばねの立ち上がりを早めることができる。
本発明の請求項４に係る防振構造体は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防振構造体において、前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方は、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であること、を特徴とする。
上記構成によれば、貫通穴へ内側弾性体を挿入しやすくなり、作業性を向上させることができる。
本発明の請求項５に係る防振構造体は、複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置された内側弾性体と、少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備え、前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられ、前記内側弾性体の外周面と前記複合積層材の内周面とが、前記予備圧縮により隙間なく当接している。
本発明の請求項６に係る防振構造体は、請求項５に記載の防振構造体において、前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方が、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であることを特徴としている。
本発明の請求項５に係る防振構造体は、複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置された内側弾性体と、少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備え、前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられ、前記内側弾性体の外周面と前記複合積層材の内周面とが、前記予備圧縮により隙間なく当接している。
本発明の請求項６に係る防振構造体は、請求項５に記載の防振構造体において、前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方が、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であることを特徴としている。
以上説明したように本発明の防振構造体によれば、こじり変形した時に積層複合材の径方向中央部へ内部応力が集中するのを緩和することができる。
以下、本発明の実施形態に係る防振構造体について図面を参照して説明する。
図１−図４には、本発明の実施形態に係る防振構造体が示されている。この防振構造体１０は、実質的に剛体とみなせる硬質板１２と粘弾性的性質を有するゴム板１４とが交互に積層された複合積層材としての積層ゴム１６を備えている。硬質板１２及びゴム板１４は、円環状とされている。積層ゴム１６は略肉厚円筒状に形成されており、その面央部には、積層ゴム１６の積層方向（矢印Ｌ方向）へ貫通する略円柱状の貫通穴１７が穿設されている。貫通穴１７は、一端側１７Ａ（後述する上板２０側）が他端側１７Ｂ（後述する下板１８側）よりも僅かに小径のテーパー状とされている。積層ゴム１６は、硬質板１２とゴム板１４とを加硫接着により貼り合わせることにより構成されている。積層方向Ｌと直交する方向が、ゴム板１４の剪断変形する剪断方向Ｗとなる。防振構造体１０は、剪断方向Ｗが車両の前後、または左右方向に対応するように、車両に連結される。
ここで、積層ゴム１６を構成する硬質板１２の材質としては、例えば、金属、セラミックス、プラスチックス、ＦＲＰ、ポリウレタン、木材、紙板、スレート板、化粧板などを用いることができる。またゴム板１４は、一般的には各種の加硫ゴムを素材としてモールド成形される。ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等が挙げられる。
防振構造体１０には、積層ゴム１６の積層方向外側に下板１８及び上板２０がそれぞれ積層されている。上板２０及び下板１８は、積層ゴム１６の下端面及び上端面にそれぞれ加硫等により固着され、積層ゴム１６を積層方向に挟持している。下板１８及び上板２０は、それぞれ矩形状の金属板により構成されている。下板１８には、その中央部に積層ゴム１６の貫通穴１７に面して円形の開口部２２が形成されており、下板１８の下面中央には開口部２２の周縁部に沿って凹状の嵌挿部２４が形成されている。上板２０の中央部には、後述するボルト軸２６を挿通するボルト穴２０Ａが形成されている。
防振構造体１０には、積層ゴム１６の貫通穴１７内に、内側弾性体５０及び制限部材としての金属製のリンクチェーン２８が配設されている。内側弾性体５０は、積層ゴム１６と別体とされ、貫通穴１７に沿った外周面を有する略円柱状で、上板２０側が下板１８側よりも僅かに小径となるテーパー状とされている。内側弾性体５０は、弾性を有するゴムや樹脂で構成することができる。
このように、貫通穴１７に内側弾性体５０を配置することにより、貫通穴１７にリンクチェーン２８のみが配置されていて空洞となっている場合と比較して、防振構造体１０の圧縮支持剛性を高めることができる。これにより、防振構造体１０において所定の圧縮支持剛性を確保する場合に、ゴム板１４の厚みを大きくする（硬質板１２同士の距離を長くする）ことができる。このようにゴム板１４の厚みを大きくすれば、ゴム板１４の貫通穴１７に近い内周部分とゴム板１４の外周部分において、拘束を受けない自由表面積をより広げることができる。
なお、内側弾性体５０のゴム硬度をゴム板１４のゴム硬度よりも大きく設定することにより、防振構造体１０自体の圧縮支持剛性をさらに高めることができ、所定の圧縮支持剛性を確保する場合に、ゴム板１４の厚みをより大きくすることができる。
リンクチェーン２８は、内側弾性体５０内に埋設され、その長手方向が積層ゴム１６の積層方向と一致するように配置されている。リンクチェーン２８は、全部が内側弾性体５０内に埋設されていても良いし、一部が内側弾性体５０内に埋設されていてもよい。リンクチェーン２８は、複数個（本実施形態では３個）の環状のリンク片（下リンク片３０、中央リンク３１、上リンク片３２）が線状に連結されて構成されている。上リンク片３２は、上板２０側に配置され、内側弾性体５０から上側に突出するボルト軸２６を有している。下リンク片３０は、下板１８側に配置され、その下端部に下板１８の一部を構成する、円形板状の下蓋部材３４が形成されている。下リンク片３０と下蓋部材３４は鍛造等により一体に形成されている。中央リンク３１は、下リンク片３０と上リンク片３２との間に配置されて下リンク片３０と上リンク片３２とを連結している。
リンクチェーン２８が埋設された内側弾性体５０は、下板１８側から貫通穴１７へ挿入され、ボルト軸２６が上板２０のボルト穴２０Ａに挿通され、ナット４０により上板２０の外側から固定されている。下蓋部材３４は、下板１８の開口部２２を閉止すると共に、その外周縁部が下板１８の嵌挿部２４に嵌挿されている。リンクチェーン２８により、下板１８と上板２０とが連結されており、下板１８と上板２０の間の距離の離間が制限されている。内側弾性体５０及びリンクチェーン２８は、内側弾性体５０の弾性変形と共に、下リンク片３０、中央リンク３１、及び、上リンク片３２の各々の連結部分でリンクチェーン２８が屈曲することにより、積層方向と直交する剪断方向Ｗへ容易に変形可能とされている。
積層ゴム１６、及び、内側弾性体５０は、積層方向Ｌに沿って所定の圧縮率で圧縮され、下蓋部材３４及び上板２０と当接されている。このとき、リンクチェーン２８は張った状態（張力状態）となるように長さが設定されており、積層ゴム１６が所定の圧縮率で圧縮された予備圧縮の状態が維持されている。この予備圧縮により、積層ゴム１６の圧縮支持剛性を大きく確保することができる。また、この予備圧縮により内側弾性体５０の外周面と積層ゴム１６の内周面との間が隙間なく埋められていることが好ましい。上記予備圧縮により内側弾性体５０の外周面と積層ゴム１６の内周面とが隙間なく当接している状態下においては、圧縮力の入力時において積層ゴム１６の内周面がせん断方向内側へ膨出すること、あるいは内側弾性体５０の外周面がせん断方向外側へ膨出することを防止することができる。したがって、振動入力時における防振構造体１０の圧縮ばねの立ち上がりを早めることができる。
次に、本実施形態に係る防振構造体の作用について説明する。
本実施形態に係る防振構造体１０は、例えば、エンジン、モータ等の振動発生部とフロア、車体等の振動受部との間に介在するように配設され、振動発生部を振動受部上に支持する。このとき、積層ゴム１６は、剪断方向Ｗが、フロア、車体等の振幅方向になるように、振動発生部に連結される。例えば、車体であれば、剪断方向Ｗが車両の前後方向に対応するように、連結される。
振動発生部からの振動発生時には、積層ゴム１６が主として剪断方向Ｗに変形し内部摩擦等により振動が減衰吸収される。ランダムな方向からの振動入力により、積層ゴム１６にこじり変形が発生する場合には、図４に示されるように、上板２０と下板１８とが平行でなくなり、積層ゴム１６の径方向の一方側１６Ａは、上板２０と下板１８が近づき、その反対側である他端側１６Ｂは上板２０と下板１８が離れるように傾く。このとき、積層ゴム１６の他端側１６Ｂには引張変形が作用し、ゴム板内部Ｍには応力が集中するが、硬質板１２間に挟まれているゴム板１４は、内側弾性体５０と別体とされているため、内周部分において拘束を受けずに変形できる自由表面積が増加する。これにより、ゴム板１４の他端側１６Ｂへの内部応力集中が緩和され、積層ゴム１６の耐久性を向上させることができる。
また、本実施形態では、リンクチェーン２８により下板１８と上板２０と距離の離間が制限されているので、積層ゴム１６に生じる積層方向Ｌに沿った引張り応力を低減することができる。
なお、本実施形態では、リンクチェーン２８により積層ゴム１６に予備圧縮が加えられているが、予備圧縮は必ずしも必要ではない。また、積層ゴム１６及び内側弾性体５０のいずれか一方にのみ予備圧縮が加えられていてもよいし、両方に予備圧縮が加えられていてもよい。本実施形態のように、積層ゴム１６に予備圧縮を加えておき、内側弾性体５０の外周面と積層ゴム１６の内周面との間が隙間なく埋められていることにより、振動入力時における防振構造体１０の圧縮ばねの立ち上がりを早めることができる。
また、本実施形態では、内側弾性体５０及び貫通穴１７は、上板２０側が下板１８側よりも僅かに小径となるテーパー状としたが、必ずしもテーパー状である必要はなく、円柱状であってもよい。また、内側弾性体５０及び貫通穴１７の両方をテーパー状にする必要はなく、いずれか一方のみをテーパー状としてもよい。本実施形態のように、内側弾性体５０及び貫通穴１７をテーパー状とすることにより、内側弾性体５０の貫通穴１７への挿入作業を、容易に行うことができる。また、積層ゴム１６を加硫処理する際に、貫通穴１７へ配置した中子の型抜き性を向上させることができる。
１０ 防振構造体、 １２ 硬質板、 １４ ゴム板（軟質板）
１６ 積層ゴム（積層複合材）、１７ 貫通穴、１７Ａ 一端側、１７Ｂ 他端側
１８ 下板、 ２０ 上板、 ２８ リンクチェーン、 ３０ 下リンク片
３１ 中央リンク、 ３２ 上リンク片、 ３４ 下蓋部材（下板）
５０ 内側弾性体、 Ｌ 積層方向
１６ 積層ゴム（積層複合材）、１７ 貫通穴、１７Ａ 一端側、１７Ｂ 他端側
１８ 下板、 ２０ 上板、 ２８ リンクチェーン、 ３０ 下リンク片
３１ 中央リンク、 ３２ 上リンク片、 ３４ 下蓋部材（下板）
５０ 内側弾性体、 Ｌ 積層方向
Claims (6)
- 複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、
前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、
前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置された内側弾性体と、
少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備え、
前記内側弾性体には、前記制限部材により予備圧縮が加えられている防振構造体。 - 前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられていることを特徴とする、請求項１に記載の防振構造体。
- 前記内側弾性体の外周面と前記複合積層材の内周面とが、前記予備圧縮により隙間なく当接していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の防振構造体。
- 前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方は、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であること、を特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防振構造体。
- 複数の剛性を有する硬質板と粘弾性的性質を有する軟質板とが交互に積層された複合積層材と、
前記複合積層材の積層方向の両側に各々積層された上板及び下板と、
前記複合積層材と別体とされて前記複合積層材を前記積層方向に貫通する貫通穴に配置された内側弾性体と、
少なくとも一部が前記内側弾性体に埋設され、一端が前記上板に連結されると共に他端が前記下板に連結され、前記上板と前記下板の離間を制限する制限部材と、を備え、
前記複合積層材には、前記制限部材により予備圧縮が加えられ、
前記内側弾性体の外周面と前記複合積層材の内周面とが、前記予備圧縮により隙間なく当接している防振構造体。 - 前記貫通穴及び前記内側弾性体の少なくとも一方は、前記積層方向の一端側が小径となるテーパー状であること、を特徴とする、請求項５に記載の防振構造体。
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