JP7191863B2

JP7191863B2 - 振動吸収装置

Info

Publication number: JP7191863B2
Application number: JP2019567104A
Authority: JP
Inventors: 一高大津
Original assignee: Prospira Corp
Current assignee: Prospira Corp
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: WO2019146625A1; JPWO2019146625A1

Description

本発明は、振動吸収装置に関する。
本願は、２０１８年１月２３日に日本に出願された特願２０１８－００８７０７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から、例えば下記特許文献１に示されるような、ショックアブソーバと、ストラットマウントと、を備え、ショックアブソーバが、シリンダの上端開口部からこのシリンダ内の流体が漏出するのを防ぐシール体を有し、ストラットマウントが、ショックアブソーバのロッドの上端部が固定される内側部材と、内側部材をロッド軸回りに沿う周方向に囲い、車体側に取付けられる外側部材と、内側部材と外側部材との間に配設され、内側部材および外側部材を相対的に弾性変位可能に支持する弾性体と、を有する振動吸収装置が知られている。

日本国特開２００１－１２４１３０号公報

しかしながら、前記従来の振動吸収装置では、ショックアブソーバ単体において、ロッドおよびシリンダがロッド軸方向に相対変位する過程で、シール体は弾性変形するものの、ロッドがシール体を摺動する前の状態におけるばね定数と比べて、ロッドがシール体を摺動し始めたときのばね定数が大きく低下することに起因して、ロッドがシール体を摺動し始めたときに衝撃力が生ずる可能性がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、ロッドがシール体を摺動し始めたときに衝撃力が生ずるのを抑制することができる振動吸収装置を提供することを目的とする。

本発明に係る振動吸収装置は、ショックアブソーバとストラットマウントとを備え、前記ショックアブソーバは、シリンダの上端開口部から前記シリンダ内の流体が漏出するのを防ぐシール体を備え、前記ストラットマウントは、前記ショックアブソーバのロッドの上端部が固定される内側部材と、前記内側部材をロッド軸回りに沿う周方向に囲い、車体側に取付けられる外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間に配設され、前記内側部材および前記外側部材を相対的に弾性変位可能に支持する弾性体と、を備える振動吸収装置であって、前記ストラットマウント単体において、前記内側部材、および前記外側部材をロッド軸方向に相対変位したときに得られる荷重変位曲線が、荷重および変位が零の初期状態を含む第１線部と、前記第１線部に連なり、この第１線部の接線より接線の傾きが小さい第２線部と、を備え、前記ショックアブソーバ単体において、前記ロッドが前記シール体を摺動するのに要するロッド軸方向の荷重が、前記荷重変位曲線において前記第２線部が位置する荷重の範囲内に含まれる。

この発明によれば、ロッドがシール体を摺動し始めたときに衝撃力が生ずるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る振動吸収装置の車両左右方向に沿う縦断面図である。本発明の一実施形態に係る振動吸収装置の車両前後方向に沿う縦断面図である。図１および図２に示すストラットマウントの半横断面図である。図１に示す振動吸収装置の拡大図であって、内側部材および外側部材が相対的にロッド軸方向に変位した状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る振動吸収装置のストラットマウント単体において、内側部材、および外側部材をロッド軸方向に相対変位したときに得られる荷重変位曲線の模式図である。

以下、本発明に係る振動吸収装置１の一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。
振動吸収装置１は、ショックアブソーバ２１とストラットマウント１０とを備える。

ショックアブソーバ２１は、ほぼ上下方向に延設され、ロッド２２、シリンダ２３、およびシリンダ２３の上端開口部からこのシリンダ２３内の流体が漏出するのを防ぐシール体２４を備える。ロッド２２、シリンダ２３、およびシール体２４は、共通軸と同軸に配設されている。以下、この共通軸をロッド軸Ｏといい、また、ロッド軸Ｏ方向から見て、ロッド軸Ｏに交差する方向を径方向といい、ロッド軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

ロッド２２は、シリンダ２３から上方に突出している。ロッド２２のうち、シリンダ２３から上方に突出した部分は、バンプストッパ３６により径方向の外側から囲繞されている。ロッド２２の上端部に雄ねじ部が形成されている。
シール体２４は、シリンダ２３の上端部内に配設されている。シール体２４のばね定数は、ショックアブソーバ２１単体において、ロッド２２を、シール体２４に対して摺動させない状態で、シール体２４を弾性変形させながら、ロッド２２およびシリンダ２３をロッド軸Ｏ方向に相対変位させたときに得られる荷重と変位との関係により求めることができる。

ここで、ストラットマウント１０が装着される車体側パネル３１について説明する。
車体側パネル３１は、内側にストラットマウント１０が収容される有底筒状の本体部３２と、本体部３２の上端部に配設された環状の蓋体３３と、本体部３２から径方向の外側に向けて突出し、かつ全周にわたって延びるフランジ部３４と、本体部３２から下方に向けて突出する下筒部３５と、を備える。本体部３２、蓋体３３、フランジ部３４、および下筒部３５は、ロッド軸Ｏと同軸に配設されている。

本体部３２の底壁は、ロッド軸Ｏと同軸に配置された環状に形成されている。この底壁の内側に、ショックアブソーバ２１のロッド２２の上端部が挿入されている。
下筒部３５内に、バンプストッパ３６の上端部が嵌合されている。
本体部３２において、フランジ部３４より下方に位置する部分に、環状のストラットベアリング３７が外嵌されている。ストラットベアリング３７の下面に、コイルスプリング３８の上端部が支持されている。

ストラットマウント１０は、ロッド２２の上端部が固定される内側部材１１と、内側部材１１を周方向に囲い、車体側に取付けられる外側部材１２と、内側部材１１と外側部材１２との間に配設され、内側部材１１および外側部材１２を相対的に弾性変位可能に支持する弾性体１３と、を備える。

外側部材１２は筒状に形成され、車体側パネル３１の本体部３２内に嵌合されている。
外側部材１２は円筒状に形成されている。外側部材１２は、例えば金属材料等で形成されている。
内側部材１１は、例えば金属材料等で形成され、ロッド２２の上端部が挿入される装着孔１１ｃを有する。ロッド２２の上端部のうち、内側部材１１から上方に突出した部分にナット２５が螺着されることにより、ストラットマウント１０にショックアブソーバ２１が取付けられる。装着孔１１ｃは、ロッド軸Ｏと同軸に配置されている。内側部材１１のロッド軸Ｏ方向の大きさは、外側部材１２のロッド軸Ｏ方向の大きさより小さい。内側部材１１の外周面は、外側部材１２の内周面から径方向の内側に離れている。

弾性体１３は、図３に示されるように、弾性部材１４と剛性部材１５とが径方向に交互に積層されてなる積層部１６と、弾性部材１４により構成されるとともに、積層部１６と周方向の位置を異ならせて配置された単層部１７と、を備える。例えば、弾性部材１４はゴム材料等で形成され、剛性部材１５は、内側部材１１を形成する材質より硬度が低く、かつ弾性部材１４を形成する材質より硬度が高い合成樹脂材料等で形成されている。弾性部材１４は、剛性部材１５、内側部材１１および外側部材１２に加硫接着されている。

積層部１６および単層部１７はそれぞれ複数ずつ配設されている。図示の例では、２つの積層部１６が、ロッド軸Ｏを径方向に挟む両側に各別に配設され、２つの単層部１７が、ロッド軸Ｏを径方向に挟む両側に各別に配設されている。積層部１６は、ロッド軸Ｏを車両左右方向Ｘに挟む両側に各別に配設され、単層部１７は、ロッド軸Ｏを車両前後方向Ｙに挟む両側に各別に配設されている。積層部１６および単層部１７それぞれの周方向の大きさは、互いに同等になっている。積層部１６の径方向の大きさの最大値は、単層部１７の径方向の大きさの最大値より大きくなっている。積層部１６および単層部１７それぞれの径方向の大きさは、内側部材１１の外周面と外側部材１２の内周面との径方向の距離となっている。なお、単層部１７の径方向の大きさは全周にわたって同等になっている。

積層部１６において、弾性部材１４は、剛性部材１５と内側部材１１との間、並びに、剛性部材１５と外側部材１２との間に各別に配設されている。積層部１６における複数の弾性部材１４の径方向の総厚は、単層部１７における弾性部材１４の径方向の厚さと同等になっている。積層部１６において、剛性部材１５と内側部材１１との間に位置する弾性部材１４の径方向の厚さは、剛性部材１５と外側部材１２との間に位置する弾性部材１４の径方向の厚さより薄い。積層部１６において、各弾性部材１４の径方向の厚さは、剛性部材１５の径方向の大きさより小さい。

剛性部材１５は、図３および図４に示されるように、ロッド軸Ｏ方向を向く表裏面１５ａ、１５ｂと、ロッド軸Ｏに直交する横断面視において、内側部材１１の外周面に沿って延びる内側面１５ｃと、外側部材１２の内周面に沿って延びる外側面１５ｄと、を備えるブロック状に形成されている。剛性部材１５は、周方向に延びる直方体状に形成されている。図示の例では、剛性部材１５は、車両前後方向Ｙに延びる直方体状に形成されている。前記横断面視において、剛性部材１５の内側面１５ｃは、車両前後方向Ｙに真直ぐ延び、剛性部材１５の外側面１５ｄは、車両左右方向Ｘの外側に向けて突の曲線状を呈する。

剛性部材１５には、弾性部材１４を加硫成形する際に成形金型装置の位置決めピンが挿通される位置決め孔１５ｅが形成されている。剛性部材１５の表裏面１５ａ、１５ｂは、弾性部材１４と一体に形成されたゴム膜で覆われており、このゴム膜にも位置決め孔１５ｅに連通する貫通孔が形成されている。

内側部材１１の外周面において、単層部１７に径方向で連なる部分（以下、張出部１１ａという）は、積層部１６に径方向で連なる部分（以下、逃げ部１１ｂという）より径方向の外側に大きく張り出している。張出部１１ａは、前記横断面視において、車両前後方向Ｙに突の曲線状を呈する。逃げ部１１ｂは、前記横断面視において、車両前後方向Ｙに真直ぐ延びている。逃げ部１１ｂにおける周方向の中央部と、ロッド軸Ｏと、の径方向の距離が、張出部１１ａの半径より小さくなっている。内側部材１１は、ロッド軸Ｏ方向から見て、車両前後方向Ｙに長い長方形状を呈する。内側部材１１の体積は、剛性部材１５の体積より大きい。

剛性部材１５の内側面１５ｃの車両前後方向Ｙの両端部は、内側部材１１の逃げ部１１ｂに車両左右方向Ｘで対向している。車両前後方向Ｙの中央部において、内側部材１１における装着孔１１ｃの内周面と逃げ部１１ｂとの径方向の距離は、剛性部材１５における内側面１５ｃと外側面１５ｄとの径方向の距離と同等になっている。

図４に示されるように、ロッド軸Ｏ方向に沿う縦断面視において、剛性部材１５の内側面１５ｃ、および内側部材１１の逃げ部１１ｂのうちのいずれか一方は、他方に向けて突の曲線状を呈し、かついずれか他方は、一方に沿う凹曲線状を呈する。図示の例では、前記縦断面視において、内側部材１１の逃げ部１１ｂが、剛性部材１５の内側面１５ｃに向けて突の曲線状を呈し、剛性部材１５の内側面１５ｃが、内側部材１１の逃げ部１１ｂに沿う凹曲線状を呈する。

ここで、剛性部材１５および内側部材１１それぞれのロッド軸Ｏ方向の大きさは、互いに同等となっている。剛性部材１５および内側部材１１それぞれのロッド軸Ｏ方向の中央部は互いに一致している。
剛性部材１５の内側面１５ｃにおいて、最も径方向の外側に位置する部分は、剛性部材１５におけるロッド軸Ｏ方向の中央部に位置している。内側部材１１の逃げ部１１ｂにおいて、最も径方向の外側に位置する部分は、内側部材１１におけるロッド軸Ｏ方向の中央部に位置している。
前記縦断面視において、剛性部材１５の外側面１５ｄは、外側部材１２の内周面に向けて突の曲線状を呈する。剛性部材１５の外側面１５ｄにおいて、最も径方向の外側に位置する部分は、剛性部材１５におけるロッド軸Ｏ方向の中央部に位置している。

図２および図３に示されるように、内側部材１１においてロッド軸Ｏ方向を向く表裏面に、車体側に当接可能なストッパ弾性体１８が配設されている。ストッパ弾性体１８は、周方向に延びる突条状に形成されている。ストッパ弾性体１８は、内側部材１１において、弾性体１３の単層部１７に径方向で連なる部分の表裏面の外周縁部に各別に配設されている。図示の例では、ストッパ弾性体１８は、内側部材１１の表裏面における外周縁部のうち、張出部１１ａに連なる部分の全域にわたって配設されている。ストッパ弾性体１８は、車体側パネル３１のうち、本体部３２の底壁の上面、および蓋体３３の下面に各別に当接している。ストッパ弾性体１８は、弾性部材１４と一体に形成されている。

そして、ストラットマウント１０単体において、内側部材１１、および外側部材１２をロッド軸Ｏ方向に相対変位したときに得られる荷重変位曲線は、図５に示されるように、荷重および変位が零の初期状態を含む第１線部Ｌ１と、第１線部Ｌ１に連なり、この第１線部Ｌ１の接線より接線の傾きが小さい第２線部Ｌ２と、を備える。

この荷重変位曲線では、変位量が大きくなるに従い、荷重が大きくなっており、第１線部Ｌ１では、第２線部Ｌ２より接線の傾き、つまりばね定数が大きくなっている。第１線部Ｌ１および第２線部Ｌ２は、直線状に延びている。第１線部Ｌ１および第２線部Ｌ２では、弾性体１３の機械的特性が支配的に発現している。

図示の例では、前記荷重変位曲線は、第２線部Ｌ２から変位が増大した状態を示す第３線部Ｌ３を備え、第３線部Ｌ３では、ストッパ弾性体１８の機械的特性が支配的に発現しており、第２線部Ｌ２の接線より接線の傾きが大きくなっている。第３線部Ｌ３は、直線状に延びている。
そして、ショックアブソーバ２１単体において、ロッド２２がシール体２４を摺動するのに要するロッド軸Ｏ方向の荷重は、ロッド２２の変位量を問わずほぼ一定であって、前記荷重変位曲線において第２線部Ｌ２が位置する荷重の範囲内に含まれている。また、第２線部Ｌ２の接線の傾きはシール体２４のばね定数以下となっている。

以上説明したように、本実施形態による振動吸収装置１によれば、第２線部Ｌ２の接線の傾きが、第１線部Ｌ１の接線の傾きより小さいので、前記荷重変位曲線において、第１線部Ｌ１にあるときは、ゴム材料のペイン効果により弾性体１３のばね定数が高く、第２線部Ｌ２に移行した状態では、弾性体１３のばね定数が第１線部Ｌ１にあるときと比べて低くなる。
そして、ショックアブソーバ２１単体において、ロッド２２がシール体２４を摺動するのに要するロッド軸Ｏ方向の荷重が、前記荷重変位曲線において第２線部Ｌ２が位置する荷重の範囲内に含まれているので、ストラットマウント１０が、第１線部Ｌ１にあるときと比べて弾性体１３のばね定数が低減された第２線部Ｌ２に移行した状態で、ロッド２２がシール体２４を摺動する。
したがって、ショックアブソーバ２１単体において、ロッド２２およびシリンダ２３がロッド軸Ｏ方向に相対変位する過程で、シール体２４は弾性変形するものの、ロッド２２がシール体２４を摺動する前の状態におけるばね定数と比べて、ロッド２２がシール体２４を摺動し始めたときのばね定数が大きく低下しても、振動吸収体１において、このばね定数と弾性体１３のばね定数との差を抑えることが可能になり、ロッド２２がシール体２４を摺動し始めたときに生ずる衝撃力を抑制することができる。

さらに、前記荷重変位曲線が、第２線部Ｌ２だけでなく、第２線部Ｌ２よりばね定数の高い第１線部Ｌ１も備えるので、入力振動を減衰可能な減衰力を確実に具備させることができる。
また、第２線部Ｌ２の接線の傾きがシール体２４のばね定数以下となっているので、ロッド２２を、シール体２４を抵抗少なく円滑にロッド軸Ｏ方向に摺動させることができる。
また、弾性体１３が、弾性部材１４と剛性部材１５とが径方向に交互に積層されてなる積層部１６を備えるので、例えば、弾性体１３を形成するゴム材質、および寸法等によらず、前述の荷重変位曲線を発現する振動吸収装置１を、容易かつ確実に実現することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

前記実施形態では、第２線部Ｌ２の接線の傾きが、シール体２４のばね定数以下となっている構成を示したが、第２線部Ｌ２の接線の傾きを、シール体２４のばね定数より大きくしてもよい。
前記実施形態では、弾性体１３として、積層部１６および単層部１７を備える構成を示したが、積層部１６および単層部１７のうちのいずれか一方のみを備える構成を採用してもよい。

前記実施形態では、内側部材１１の外周面が、張出部１１ａおよび逃げ部１１ｂを有する構成を示したが、外径が全周にわたって同等の内側部材を採用してもよい。
前記実施形態では、ブロック状の剛性部材１５を示したが、径方向に板厚を有する板状の剛性部材を採用してもよい。
前記実施形態では、前記縦断面視において、剛性部材１５の内側面１５ｃ、および内側部材１１の逃げ部１１ｂのうちのいずれか一方が、他方に向けて突の曲線状を呈し、かついずれか他方が、一方に沿う凹曲線状を呈する構成を示したが、これに限らず例えば、剛性部材１５の内側面１５ｃ、および内側部材１１の逃げ部１１ｂの双方が、ロッド軸Ｏ方向に延びる構成にする等、適宜変更してもよい。
前記実施形態では、前記縦断面視において、剛性部材１５の外側面１５ｄが、外側部材１２の内周面に向けて突の曲線状を呈する構成を示したが、これに限らず例えば、剛性部材１５の外側面１５ｄが、ロッド軸Ｏ方向に延びる構成にする等、適宜変更してもよい。

この発明によれば、第２線部の接線の傾きが、第１線部の接線の傾きより小さいので、前記荷重変位曲線において、第１線部にあるときは、ゴム材料のペイン効果により弾性体のばね定数が高く、第２線部に移行した状態では、弾性体のばね定数が第１線部にあるときと比べて低くなる。
そして、ショックアブソーバ単体において、ロッドがシール体を摺動するのに要するロッド軸方向の荷重が、前記荷重変位曲線において第２線部が位置する荷重の範囲内に含まれているので、ストラットマウントが、第１線部にあるときと比べて弾性体のばね定数が低減された第２線部に移行した状態で、ロッドがシール体を摺動する。
したがって、ショックアブソーバ単体において、ロッドおよびシリンダがロッド軸方向に相対変位する過程で、シール体は弾性変形するものの、ロッドがシール体を摺動する前の状態におけるばね定数と比べて、ロッドがシール体を摺動し始めたときのばね定数が大きく低下しても、振動吸収体において、このばね定数と弾性体のばね定数との差を抑えることが可能になり、ロッドがシール体を摺動し始めたときに生ずる衝撃力を抑制することができる。
さらに、前記荷重変位曲線が、第２線部だけでなく、第２線部よりばね定数の高い第１線部も備えるので、入力振動を減衰可能な減衰力を確実に具備させることができる。

ここで、前記第２線部の接線の傾きは前記シール体のばね定数以下となってもよい。

この場合、第２線部の接線の傾きがシール体のばね定数以下となっているので、ロッドを、シール体を抵抗少なく円滑にロッド軸方向に摺動させることができる。

また、前記弾性体は、弾性部材と剛性部材とが径方向に交互に積層されてなる積層部を備えてもよい。

この場合、弾性体が、弾性部材と剛性部材とが径方向に交互に積層されてなる積層部を備えるので、例えば、弾性体を形成するゴム材質、および寸法等によらず、前述の荷重変位曲線を発現する振動吸収装置を、容易かつ確実に実現することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明のショックアブソーバとストラットマウントとを備える振動吸収装置を当該分野に適用することにより、ロッドがシール体を摺動し始めたときに衝撃力が生ずるのを抑制することができる。

１振動吸収装置
１０ストラットマウント
１１内側部材
１２外側部材
１３弾性体
１４弾性部材
１５剛性部材
１６積層部
１７単層部
２１ショックアブソーバ
２２ロッド
２３シリンダ
２４シール体
Ｌ１第１線部
Ｌ２第２線部
Ｌ３第３線部
Ｏロッド軸

Claims

ショックアブソーバとストラットマウントとを備え、
前記ショックアブソーバは、シリンダの上端開口部から前記シリンダ内の流体が漏出するのを防ぐシール体を備え、
前記ストラットマウントは、
前記ショックアブソーバのロッドの上端部が固定される内側部材と、
前記内側部材をロッド軸回りに沿う周方向に囲い、車体側に取付けられる外側部材と、
前記内側部材と前記外側部材との間に配設され、前記内側部材および前記外側部材を相対的に弾性変位可能に支持する弾性体と、を備える振動吸収装置であって、
前記ストラットマウント単体において、前記内側部材、および前記外側部材をロッド軸方向に相対変位したときに得られる荷重変位曲線が、荷重および変位が零の初期状態を含む第１線部と、前記第１線部に連なり、この第１線部の接線より接線の傾きが小さい第２線部と、を備え、
前記ショックアブソーバ単体において、前記ロッドが前記シール体を摺動するのに要するロッド軸方向の荷重が、前記荷重変位曲線において前記第２線部が位置する荷重の範囲内に含まれる振動吸収装置。
前記第２線部の接線の傾きは前記シール体のばね定数以下となっている請求項１に記載の振動吸収装置。
前記弾性体は、弾性部材と剛性部材とが径方向に交互に積層されてなる積層部を備える請求項１または２に記載の振動吸収装置。