JPWO2006046306A1 - 防振支持装置 - Google Patents

Abstract

防振マウント装置（３０）は、旋回台（１３）に固定されるケース（３１）とキャブ（２０）に固定されるスタッド（３３）とを有している。ケース（３１）とスタッド（３３）の間には弾性体（３４）が設けられ、この弾性体（３４）によりスタッド（３３）のケース（３１）に対する径方向の相対変位が抑制される。また、ケース（３１）の下方には液室（４２）に収容された減衰液（４３）とスタッド（３３）に固定される減衰部材（４１）とを有する減衰機構（４０）が設けられている。さらに、ケース（３１）の上方には両端がスタッド（３３）あるいはケース（３１）に支持された空気バネ（５０）が設けられており、この空気バネ（５０）によりキャブ（２０）からスタッド（３３）に伝達される軸方向の荷重が支持される。

Description

本発明は、部材間の荷重を支持するとともに部材間の振動伝達を防止する防振支持装置に関する。

土木建築作業に使用される作業用車両である建設機械には、油圧ショベル、油圧クレーン、ブルドーザ、ホイールローダ、パワーショベル、ショベルローダ、ダンプトラックなどがある。このような建設機械は下部走行体が設けられた車体とこれに搭載されたキャブボックスとも言われる運転室（キャブ）と車体に装着される作業用のアタッチメントとを有しており、下部走行体の形式にはクローラベルトを使用したクローラ式、トラックキャリアを使用したトラック式および車輪を使用したホイール式がある。たとえば、油圧ショベルは下部走行体とこれに回転自在に設けられた旋回台とにより車体が構成され、旋回台にはフロントアタッチメントが装着されるとともに、キャブや原動機や動力分配機構などが組み込まれる。フロントアタッチメントは上部旋回体に上下方向に揺動自在に装着されるブームとこれの先端に揺動自在に装着されるアームとにより形成されており、アームの先端にはバケットが装着される。

このような油圧ショベルを始めとして種々の建設機械では、作業時や走行時における振動が車体からキャブに伝達されないように、運転室つまりキャブは防振機能（防振性）を有する防振支持装置を介して車体に搭載されている。このような防振支持装置としては、たとえば特許文献１に示されるように、車体に固定される本体ケースと本体ケースの内側に固定されるゴム等の弾性体およびキャブに固定されるとともに弾性体を貫通するスタッドを有し、スタッドに固定された減衰板を本体ケースに封入されたシリコーンオイルなどの減衰液に浸すようにした所謂液体封入式マウントが知られている。この場合、弾性体はキャブの荷重を支持するとともに車体からキャブへの振動伝達速度を遅延（衝撃的振動伝達の緩和）させる弾性支持機能を有し、減衰板は減衰液中を移動することにより剪断抵抗を発生させて車体からキャブに伝達される振動そのものを吸収、消散させる減衰機能を有する。

しかし、このようなマウントでは、キャブの荷重を弾性体で支持するようにしているので、弾性体としてはキャブの荷重に耐えられる硬い材質のものが用いられる。そのため、弾性体による振動吸収性を十分に高めることができず、乗り心地を向上させることは困難であった。そこで、たとえば特許文献２に示される防振支持装置では、スタッドを弾性体に対して軸方向に移動自在に装着するとともに本体ケースとスタッドの間にスプリングを設け、キャブの荷重はスプリングで支持し、弾性体はスタッドの径方向の振動を吸収するとともに、その弾性によりスタッドの径方向の変位を抑制するように構成されている。これにより、キャブの荷重を支持するスプリングを十分に柔らかいものとして乗り心地の向上を図ることができる。
特開平８−１８９５４４号公報（第２−３頁、図１） 特開２００２―３５７２３８号公報（第２−３頁、図２）

しかしながら、乗り心地向上のためにスプリングのバネ定数を小さく設定すると、単位荷重あたりのスタッドの変位量が大きくなるので、キャブの重量が相違するとその取付高さのばらつきが大きくなる。また、通常、マウントはキャブの４隅に配置されるので、キャブの重心位置が中心からずれている場合には、各マウントに加わる荷重が相違することになり、これにより各マウントの沈み込み量がばらついてキャブを水平状態に維持し難い場合がある。さらに、キャブには、その仕様に応じてキャブガードなど様々なオプション品が予め装備され、あるいは後付けされる場合があり、仕様に応じて重量や重心位置が相違する場合がある。そのため、キャブを所定の平面度で所定の高さに取り付けるためには、キャブの重量や重心位置などに応じたスプリングが用いられたマウントを用意する必要がある。このように、防振支持装置を他品種少量生産のキャブに対応させるには、その部品点数が増加し、また、部品管理が煩雑となり、この防振支持装置のコストが高くなっていた。

本発明の目的は、防振支持装置の汎用性を高めてコストを低減させることにある。

本発明の防振支持装置は、一端が閉塞された筒状のケースと、前記ケース内に配置されるスタッドと、前記ケース内に収容される減衰液と、前記スタッドに固定され前記減衰液に浸される減衰部材とを有する防振支持装置であって、前記ケースに装着され、前記スタッドを軸方向に移動自在に支持するとともに前記スタッドの前記ケースに対する横方向の相対変位を抑制する弾性体と、一端が前記スタッドに直接または他の部材を介して支持されるとともに他端が前記ケースに支持される空気バネとを有することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドに固定され、前記空気バネの空気室を閉塞する閉塞部材を介して前記空気バネの一端を前記スタッドに支持させることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの一端をカシメにより前記閉塞部材に固定したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの一部または前記閉塞部材と当接し、あるいは前記減衰部材と当接して前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対変位量を規制するストッパ部を前記弾性体の軸方向の両端部に設けたことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの空気室内の圧縮空気を抜いたときに前記空気バネの一部または前記閉塞部材が前記ストッパ部に当接することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記減衰液が収容される前記ケースの液室内に前記空気バネの空気室から圧縮空気が供給されることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドと前記弾性体との隙間を介して前記空気室から前記液室内に圧縮空気が供給されることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、一端が閉塞された筒状のケースと、前記ケース内に配置されるスタッドと、前記ケース内に収容される減衰液と、前記スタッドに固定され前記減衰液に浸される減衰部材とを有する防振支持装置であって、一端が前記スタッドに直接または他の部材を介して支持されるとともに他端が前記ケースに支持される空気バネを備え、前記スタッドの前記ケースに対する横方向への相対変位を前記空気バネにより抑制することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドに固定され、前記空気バネの空気室を閉塞する閉塞部材を介して前記空気バネの一端を前記スタッドに支持させることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの一端をカシメにより前記閉塞部材に固定したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドが所定距離以上前記ケースに対して横方向に相対変位したときに前記スタッドに当接する横方向用ストッパ部材を前記ケースに装着したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネをベローズ型としたことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの外周面の少なくとも一部を覆う外筒部材を有することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの空気室と前記減衰液が収容される前記ケースの液室とを仕切る仕切部材を前記ケースに装着したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記仕切部材をダイアフラムとしたことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドと前記減衰部材との間に前記ダイアフラムの中心部を挟み込んで固定したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、軸方向に互いに組み合わされる第１半体と第２半体とにより前記ケースを形成し、前記第１半体とリング部材との間あるいは前記第２半体と前記リング部材との間に前記ダイアフラムの外周部を挟み込んで固定することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記減衰部材に当接して前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対変位量を規制する軸方向用ストッパ部材を前記ケースの前記仕切部材よりも前記液室側に装着したことを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記空気バネの空気室内に圧縮空気を供給する空気圧源と前記空気室との間に設けられ、前記空気室内の空気圧を制御する制御弁を有することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記制御弁が一体的に装着されることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対位置を検出する位置検出手段を備え、前記位置検出手段により検出される前記ケースに対する前記スタッドの軸方向の相対位置に基づいて前記制御弁を制御することを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記ケースが建設機械の下部走行体に固定され、前記スタッドが前記下部走行体に搭載される運転室に固定されることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記ケースが鉄道車両の台車に固定され、前記スタッドが前記鉄道車両の車体に固定されることを特徴とする。

本発明の防振支持装置は、前記ケースが自動車の車輪を回転自在に支持する車輪支持部に固定され、前記スタッドが前記自動車の車体に固定されることを特徴とする。

本発明によれば、スタッドに加わる軸方向の荷重を空気バネにより支持するようにしたので、空気室の空気圧を変化させることにより、同一の防振支持装置を、スタッドに加わる荷重の変化に容易に対応させることができる。したがって、この防振支持装置の汎用性を高めて、そのコストを低減させることができる。

また、本発明によれば、ケースとスタッドの間に加わる高周波領域の振動は空気バネにより吸収され、低周波領域の振動は減衰部材や弾性体により吸収される。また、ケースとスタッドの間に加えられる衝撃入力に対しては、弾性体あるいは空気バネによりスタッドの横方向の変位量を抑え、優れた防振特性を有する空気バネで上下方向の入力負荷を緩和することができる。このように、スタッドの軸方向荷重を空気バネで支持することにより、ゴム等の弾性体によりスタッドの軸方向荷重を支持する場合に比べてスタッドを支持するバネ定数を小さくして、この防振支持装置の防振性を高めることができる。

さらに、本発明によれば、空気バネの空気室から液室に圧縮空気を供給するようにしたので、液室に収容される減衰液の液圧を高めて減衰液のキャビテーションを抑制し、これにより減衰部材による減衰力を高めることができる。また、減衰力が高まることにより減衰部材を小型化して、この防振支持装置を小型・軽量化することができる。

さらに、本発明によれば、ストッパ部によりスタッドの軸方向の相対変位量を規制するようにしたので、空気バネによりスタッドの軸方向荷重を支持するようにしても、過度の荷重によりケースに対するスタッドの相対変位量が過多となって空気バネが破損したり、また、減衰部材がケース底面と機械的に干渉したりするのを防止することができる。

さらに、本発明によれば、空気室の圧縮空気が抜けて空気バネが機能しないときには、ストッパ部によりスタッドの荷重を支持することができ、また、減衰部材がケース底面と機械的に干渉するのを防止することができる。

さらに、本発明によれば、空気バネの外周面の少なくとも一部を覆う外筒部材を有することにより、空気バネの損傷を防止することができるとともに、特に、空気バネによりスタッドのケースに対する横方向の相対変位を抑制するものにあっては、空気バネの過度のせん断変形を防止することができる。

さらに、本発明によれば、空気バネの空気室とケースの液室とを仕切る仕切り部材を有するため、防振支持装置が大きく振動したり、または傾斜したりしても、減衰液の空気室側への移動を防止することができる。

さらに、本発明によれば、空気バネの空気室とケースの液室とを仕切る仕切り部材を有するものにあっては、減衰部材に当接してスタッドのケースに対する軸方向の相対変位量を規制する軸方向用ストッパ部材を仕切り部材よりも液室側に装着するようにしたため、かかる仕切り部材を有するものにおいても、ケースに対するスタッドの相対変位量が過多となって空気バネに過度な伸びが生じることを防止することができる。

さらに、本発明によれば、空気室の空気圧を制御弁より容易に調整することができるので、空気バネのバネ力をケースとスタッドの間に加わる軸方向の荷重に応じた値に容易に設定することができる。したがって、スタッドに加わる荷重に拘らず、防振支持装置の高さを常に一定にして、これに支持される部材の高さを一定に保つことができる。また、スタッドのケースに対する軸方向の相対位置に基づいて制御弁を制御することにより、ケースとスタッドの間に加わる軸方向の荷重の変化に応じて空気室の空気圧を自動的に設定することができ、これにより、空気バネのバネ力の設定をさらに容易にすることができる。

さらに、本発明によれば、建設機械の下部走行体と運転室の間や鉄道車両の台車と車体との間、自動車の車輪支持部と車体との間に本発明の防振支持装置を用いることにより、運転室や車体へ伝達される振動を低減して、建設機械や鉄道車両、自動車の乗り心地を向上することができる。

本発明の一実施の形態である防振マウント装置が設けられた油圧ショベルを示す側面図である。 図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２に示すマウントの詳細を示す断面図である。 図２に示すマウントの制御体系を示すブロック図である。 空気バネとプレートとの固定方法の変形例を示す断面図である。 空気バネのスタッドへの支持方法の変形例を示す断面図である。 本発明の防振支持装置が適用された鉄道車両を示す正面図である。 本発明の防振支持装置が適用されたトラックの要部を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である防振マウント装置を示す断面図である。 図９に示すダイアフラムを図３に示すマウントに適用した他、弾性体を軸方向に短くした場合を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、建設機械である油圧ショベル１０の車体１１は下部走行体１２を有しており、この下部走行体１２には旋回台１３が旋回自在に設けられている。下部走行体１２はスプロケット１４に掛け渡されるトラックキャリア１５を備えたトラック式であるが、クローラベルトを使用したクローラ式や車輪を使用したホイール式の下部走行体としてもよい。旋回台１３にはブーム１６が上下方向に揺動自在に取り付けられ、ブーム１６の先端にはアーム１７が上下方向に揺動自在に取り付けられており、このアーム１７の先端にはバケット１８が上下方向に首振り自在に取り付けられている。ブーム１６を上下方向に揺動するために旋回台１３とブーム１６の間には油圧シリンダ１９ａが設けられ、アーム１７を上下方向に揺動するためにブーム１６とアーム１７との間には油圧シリンダ１９ｂが設けられている。また、バケット１８は油圧シリンダ１９ｃにより首振り駆動されるようになっている。

旋回台１３にはキャブボックスとも呼ばれる運転室つまりキャブ２０が搭載されており、ブーム１６、アーム１７およびバケット１８や車体１１の操作はこのキャブ２０に搭乗した乗員により行われるようになっている。キャブ２０は底壁部２０ａと天井壁部２０ｂと左右側壁部２０ｃと前後側壁部２０ｄとを有する箱状に形成されており、左右側壁部２０ｃには乗員がキャブ内に乗り降りする際に開閉されるドア２１が開閉自在に装着され、ドア２１および前後側壁部２０ｄには乗員の外部視界を確保するための透明なガラス板２２が設けられている。

図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図であり、キャブ２０の底壁部２０ａと旋回台１３の間にはキャブ２０を上下方向および水平方向に揺動自在に弾性支持する４つの防振マウント装置３０（以下マウント３０とする）が装着されている。防振支持装置であるこれらのマウント３０はキャブ２０の底壁部２０ａの４隅に配置されており、つまり４つのマウント３０のうちの２つはキャブ２０の前端部側において左右に離れて配置され、他の２つはキャブ２０の後端部側において左右に離れて配置されている。

図３は図２に示すマウントの詳細を示す断面図であり、図４は図２に示すマウントの制御体系を示すブロック図である。

図３に示すように、これらのマウント３０は図示しない締結部材により、下部走行体１２の上方に設けられた旋回台１３に固定されるケース３１と、ボルト３２によりキャブ２０の底壁部２０ａに固定されるスタッド３３とを有している。ケース３１は取付板３１ａと一体に形成された第1半体としての円筒部３１ｂと断面カップ状に形成された第２半体としての蓋部３１ｃとを有しており、これらを軸方向に互いに組み合わせることにより全体として一端が閉塞された筒状に形成されている。一方、スタッド３３は断面円形の棒状に形成されており、ケース３１の軸方向つまり車体１１の上下方向に軸方向を向けてケース３１の内側に配置されている。

スタッド３３をケース３１に支持するために、ケース３１の円筒部３１ｂの内側には弾性体３４が装着されている。この弾性体３４はたとえばゴム材料等により筒状に形成されており、スタッド３３は滑り軸受３５とスリーブ３６とを介して弾性体３４の内面に支持されている。これにより、スタッド３３は弾性体３４により軸方向に移動自在に支持されるとともに、そのケース３１に対する径方向つまり横方向の相対変位は弾性体３４の弾性により抑制される。したがって、ケース３１とスタッド３３の間の軸方向つまり上下方向の振動や荷重は弾性体３４には加えられず、一方、スタッド３３の横方向の振動は弾性体３４が弾性変形することにより吸収される。

このマウント３０には、作業時や走行時に生じるケース３１とスタッド３３の間の上下方向や横方向の振動や衝撃を減衰するために減衰機構４０が設けられている。減衰機構４０は減衰部材４１を有しており、この減衰部材４１は端板部４１ａと円筒部４１ｂとを有し、端板部４１ａにおいてスタッド３３の一端（蓋部３１ｃ側の端部）に固定されている。一方、ケース３１の内部には蓋部３１ｃと弾性体３４とにより液室４２が区画形成されており、この液室４２にはたとえばシリコーンオイル等の減衰液４３が収容されている。減衰部材４１はこの減衰液４３に浸されており、ケース３１とスタッド３３の間に上下方向や横方向の振動が加わったときには減衰液４３の中を移動して液室４２の内部で減衰液４３の粘性抵抗を受ける。これにより、スタッド３３の振動エネルギーが減衰液４３の運動エネルギーに変換され、スタッド３３に加わる振動や衝撃が減衰される。このように、この減衰機構４０によりケース３１とスタッド３３の間の振動や衝撃が減衰される。

なお、端板部４１ａに減衰液４３が通過する貫通孔を形成して、減衰力を調整するようにしてもよい。

スリーブ３６とスタッド３３の間には液室４２の側に位置してたとえばＵパッキンなどのリップパッキンであるシール部材４４が組み込まれている。このシール部材４４はリップ部を液室４２の側に向けて配置されており、液室４２からの減衰液４３の漏れを防止している。

ケース３１の減衰機構４０とは反対側には空気バネ５０が設けられており、ケース３１とスタッド３３の間の軸方向の荷重は空気バネ５０により支持されるようになっている。この空気バネ５０は、たとえばゴム材料等により可撓性を有する筒状に形成されたベローズ型とされており、その軸方向の一端は他の部材つまり閉塞部材としてのプレート５１を介してスタッド３３の他端に支持されている。

この場合、プレート５１は円盤状の端板部５１ａと端板部５１ａの外周に設けられる円筒部５１ｂとを有する蓋状に形成されており、端板部５１ａの軸芯においてボルト３２によりスタッド３３の他端（キャブ２０側の端部）に固定されている。また、空気バネ５０の一端は円筒部５１ｂの外周に被せられ、その外側からバンド５２ａで締め付けられることにより円筒部５１ｂに固定されている。一方、空気バネ５０の他端はケース３１の円筒部３１ｂの外周に被せられ、その外側からバンド５２ｂで締め付けられることによりケース３１に固定されており、これによりケース３１に支持されている。

空気バネ５０の内側には、その一端がプレート５１により閉塞され、他端がケース３１や弾性体３４により閉塞されることにより、空気室５３が区画形成されている。この空気室５３にプレート５１に形成された吸排気口５５から圧縮空気を供給すると、空気室５３内の空気圧が高まってプレート５１に軸方向上向きのバネ力が発生し、このバネ力によりキャブ２０からスタッド３３に加えられる軸方向の荷重が支持される。つまり、空気バネ５０が発生するバネ力によりキャブ２０の荷重を支持することができる。

このように、このマウント３０では、ケース３１とスタッド３３の間の軸方向の荷重を空気バネ５０により支持するようにしたので、空気室５３の空気圧を変化させることにより、空気バネ５０のバネ力をスタッド３３に加わるキャブ２０からの荷重に応じた値に容易に設定することができる。したがって、キャブ２０の重量や重心位置が異なる場合など、スタッド３３に加えられる荷重が相違する場合でも、同一のマウント３０を用いることができ、このマウント３０の汎用性を高めてコストを低減することができる。また、空気バネ５０を用いることにより、ケース３１に固定したゴム等の弾性体により直接スタッド３３の荷重を支持する場合に比べてバネ力を小さくすることができるので、このマウント３０の振動吸収性を高めることができる。したがって、下部走行体１２からキャブ２０へ伝達される振動は、空気バネ５０により十分に低減されることになり、キャブ２０つまり油圧ショベル１０の乗り心地を向上させることができる。

なお、図３に示す場合では、空気バネ５０の一端をバンド５２ａによりプレート５１に固定するようにしているが、これに限らず、たとえば図５に示すように、閉塞部材としてのプレート５１を円盤状に形成し、その外周部に空気バネ５０の一端をカシメにより固定するようにしてもよい。この場合、空気バネ５０の一端にはビード５０ａ（玉縁）が形成されており、プレート５１の外周部はこのビード５０ａを覆うように内側に丸められている。これにより、空気室５３内に圧縮空気が供給されると、その空気圧により空気バネ５０はビード５０ａを支点として外側に膨らんでセルフシール機能を生じ、プレート５１と空気バネ５０との固定部分のシール性が高められる。

このように、空気バネ５０をプレート５１にカシメ固定することにより、空気室５３の密閉性を高めることができる。また、バンド５２ａなどの他の部材を用いることなく空気バネ５０をプレート５１に固定することができるので、このマウント３０の部品点数つまりコストを低減することができる。

また、図３に示すマウント３０では、プレート５１を介して空気バネ５０の一端をスタッド３３に支持させるようにしているが、これに限らず、たとえば図６に示すように、プレート５１を用いずに空気バネ５０の一端を直接スタッド３３に支持させるようにしてもよい。この場合、空気バネ５０の一端はスタッド３３の外径より小さな外径に形成され、スタッド３３の端面に接着等により固定される。これにより空気バネ５０の一端はスタッド３３により閉塞されるとともに支持される。

このように、空気バネ５０の一端をスタッド３３により直接支持することにより、プレート５１を不要としてマウント３０のコストを低減することができる。

なお、図示する場合には、空気バネ５０の一端にはスタッド３３の外径より小さな外径の開口部が設けられているが、これに限らず、その一端を完全に閉塞した袋状に形成するようにしてもよい。また、図６に示すように、空気バネ５０の一端をスタッド３３により直接支持するタイプのものにあっては、たとえば吸排気口５５をボルト３２の頂部に設け、このボルト３２の中心部に軸方向に形成された流路と、スタッド３３の径方向に形成された流路とを介して、空気室５３に圧縮空気を供給するように構成してもよい。

このマウント３０では、リップパッキンであるシール部材４４を、そのリップ部を減衰液４３が収容される液室４２の側に向けて配置することにより、液室４２から空気室５３への減衰液４３の漏れを防止するとともに、スタッド３３と弾性体３４つまりスリーブ３６との隙間を介して空気室５３から液室４２に向かう圧縮空気の流れを許容するようにしている。つまり、シール部材４４は液室４２から空気室５３への減衰液４３の漏れを防止するとともに空気室５３の圧縮空気をスタッド３３と弾性体３４つまりスリーブ３６との隙間を介して液室４２に供給することができる。これにより、液室４２の内圧つまり液室４２に収容される減衰液４３の液圧は空気室５３から供給される圧縮空気により高められることになり、減衰液４３の中を減衰部材４１が移動する際に発生する空洞現象つまりキャビテーションを抑制して、減衰機構４０の減衰力を高めることができる。

このように、このマウント３０では、空気室５３の圧縮空気を液室４２に供給するようにしたので、液室４２に収容される減衰液４３の液圧を高めてキャビテーションを抑制し、これにより減衰機構４０つまり減衰部材４１による減衰力を高めることができる。また、減衰力は減衰液４３に加えられる内圧と減衰部材４１の端板部４１ａの径方向断面積との積で決まるので、内圧が高められると端板部４１ａの径方向断面積を小さくしても同程度の減衰力を発生することができる。したがって、減衰部材４１やケース３１等も小型化することができ、これによりマウント３０を小型・軽量化することができる。

なお、本実施の形態においては、スタッド３３と弾性体３４との隙間を介して空気室５３から液室４２に圧縮空気を供給するようにしているが、これに限らず、減衰液４３の漏れが防止されていれば、他の部分に設けた供給流路などを介して圧縮空気を液室４２に供給するようにしてもよい。また、本実施の形態においては、空気室５３の圧縮空気を液室４２に供給するようにしているが、これに限らず、たとえばスタッド３３と弾性体３４つまりスリーブ３６との間にシール部材４４に加えて空気室５３から液室４２への圧縮空気の漏れを防止するシール部材を装着して、空気室５３の圧縮空気を液室４２に供給しない構造としてもよい。

このマウント３０では、スタッド３３の荷重を空気バネ５０により支持するようにしているので、ケース３１とスタッド３３の間に過度の荷重が加えられたときには、スタッド３３のケース３１に対する相対変位量が過大になる恐れがある。そのため、弾性体３４の軸方向の両端部にケース３１の円筒部３１ｂの端部から軸方向に突出するストッパ部３４ａ，３４ｂを一体的に設け、これらのストッパ部３４ａ，３４ｂによりスタッド３３のケース３１に対する軸方向の相対変位量つまりストロークを規制するようにしている。

円筒部３１ｂに対してプレート５１側に突出するストッパ部３４ａはスタッド３３がケース３１に対して大きく下方に変位した場合にプレート５１と当接し、それ以上のスタッド３３の移動を規制する。また、空気室５３の圧縮空気が抜けて空気バネ５０が機能しないときには、プレート５１がストッパ部３４ａに当接し、これによりスタッド３３の荷重はストッパ部３４ａつまり弾性体３４により支持される。反対に、円筒部３１ｂに対して液室４２側に突出するストッパ部３４ｂはスタッド３３がケース３１に対して大きく上方に変位した場合に減衰部材４１と当接し、それ以上のスタッド３３の移動を規制する。なお、図６に示すように、空気バネ５０の一端を直接スタッド３３に支持させる構造の場合には、空気バネ５０自体のストッパ３４ａに対向する部分がストッパ３４ａに当接してスタッド３３のストロークが規制される。

このように、空気バネ５０により軸方向の荷重を支持するようにしても、ストッパ部３４ａ，３４ｂによりスタッド３３のストロークが所定範囲内に規制されるので、軸方向の荷重が大きくなったり、また、大きな振動入力があっても、ケース３１に対するスタッド３３の相対変位量が過多となることがなく、マウント３０の空気バネ５０が破損することを防止することができる。また、空気室５３の圧縮空気が抜けて空気バネ５０が機能しないときには、ストッパ部３４ａによりスタッド３３の荷重を支持することができ、また、減衰部材４１がケース３１の底面と機械的に干渉するのを防止することができる。

プレート５１に形成された吸排気口５５には流路５６が接続され、図４に示すように、空気室５３はこの流路５６を介して空気圧源５７に接続されている。空気圧源５７としては車体１１に搭載されて図示しない原動機等により駆動されるコンプレッサー等が用いられ、この空気圧源５７から吐出される所定圧力の圧縮空気は流路５６を介して各マウント３０の空気室５３に供給される。また、空気圧源５７とマウント３０との間には圧縮空気の脈動や圧力低下を低減させるリザーバタンク５８（アキュームレータ）や圧縮空気内のゴミやドレンを取り除くフィルタ５９等が設けられる。なお、吸排気口５５はプレート５１に限らず、たとえばケース３１の円筒部３１ｂなど、空気室５３に圧縮空気を供給できればいずれの部材に設けてもよい。

空気圧源５７と各マウント３０の空気室５３との間には、それぞれレベリングバルブ（自動高さ調整弁）６０が設けられており、各マウント３０に供給される圧縮空気つまり各空気室５３の空気圧はこれらのレベリングバルブ６０により個別に制御されるようになっている。図３に示すように、レベリングバルブ６０は旋回台１３に固定される制御弁としてのバルブ本体部６０ａとバルブ本体部６０ａに揺動自在に設けられた制御レバー６０ｂを有している。制御レバー６０ｂは図示しないリンク等を介してスタッド３３に連結されており、スタッド３３の上下動と連動するようになっている。また、バルブ本体部６０ａは制御レバー６０ｂにより制御されるようになっており、制御レバー６０ｂの位置に応じて空気圧源５７と吸排気口５５を連通させる状態と、吸排気口５５を大気開放させる状態とに切り替えられるようになっている。つまり、制御レバー６０ｂスタッド３３のケース３１に対する軸方向の相対位置を検出する位置検出手段としての機能を有しており、バルブ本体部６０ａは制御レバー６０ｂにより検出されるスタッド３３のケース３１に対する軸方向の相対位置に基づいて制御される。

このような構造により、キャブ２０からスタッド３３に加えられる軸方向の荷重が増加してキャブ２０の取付け高さが規定の位置以下に下がった場合には、スタッド３３に連動する制御レバー６０ｂによりバルブ本体部６０ａは空気圧源５７と吸排気口５５を連通させる状態に切り替えられる。そして、空気圧源５７から吸排気口５５に圧縮空気が供給されて空気室５３の空気圧つまりスタッド３３に加わるバネ力が高まり、スタッド３３はキャブ２０を押し上げる。反対に、キャブ２０からスタッド３３に加えられる軸方向の荷重が低下してキャブ２０の取付け高さが規定の位置以上に上がった場合には、制御レバー６０ｂによりバルブ本体部６０ａは吸排気口５５を大気開放させる位置に切り替えられる。これにより、空気室５３の内部の空気圧が低下してスタッド３３に加えられるバネ力が減少し、キャブ２０の位置は低下する。そして、キャブ２０が規定の位置にあるときには、制御レバー６０ｂは中立位置となって空気室５３の内部の空気圧が一定に保たれてその状態が維持される。この場合、各マウント３０の制御はそれぞれ個別のレベリングバルブ６０で行われるので、たとえば、キャブ２０の重量や重心が変化した場合であっても、これに合わせて各マウント３０の制御が自動的に行われて、キャブ２０の取り付け高さや水平度は常に一定に保たれる。

このように、このマウント３０では、バルブ本体部６０ａは制御レバー６０ｂによりスタッド３３のケース３１に対する軸方向の相対位置に基づいて自動的に制御されるので、空気室５３の空気圧はケース３１とスタッド３３の間に加わる軸方向の荷重の変化に対応して自動的に設定される。したがって、このマウント３０のバネ力の設定を容易にすることができる。

なお、本実施の形態においては、制御弁としてのバルブ本体部６０ａと位置検出手段としての制御レバー６０ｂを有するレベリングバルブ６０を用いて空気室５３の空気圧をスタッド３３の相対位置に基づいて自動的に調整するようにしているが、これに限らず、バルブ本体部６０ａを手動で操作して空気圧を設定するようにしてもよい。この場合であっても、空気室５３の空気圧をバルブ本体部６０ａより容易に調整することができるので、空気バネのバネ力をケース３１とスタッド３３の間に加わる軸方向の荷重に応じた値に容易に設定することができる。

図７は本発明の防振支持装置が適用された鉄道車両を示す正面図であり、図８は本発明の防振支持装置が適用されたトラックの要部を示す断面図である。なお、図７、図８においては前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。

図７に示すように、鉄道車両７１は路面に敷設されたレール７２に係合する車輪７３を備えた台車７４を有しており、車輪７３を電動モータ等の図示しない駆動源で駆動することによりレール７２に沿って走行するようになっている。台車７４の上には運転室や客室等が設けられる車体７５が搭載されており、車体７５は台車７４とともに走行するようになっている。そして、台車７４と車体７５との間には、図３に示すマウント３０と同様な構造の防振支持装置７６が所謂枕バネとして装着されている。この場合、防振支持装置７６のケースは台車７４に固定され、スタッドは車体７５に固定される。これにより、車体７５の荷重は防振支持装置７６の空気バネ５０により支持されるとともに、走行時等に生じる台車７４と車体７５の間の振動は防振支持装置７６により吸収される。

一方、図８に示されるトラック８１は車輪８２を有する自動車となっており、この車輪８２は、たとえばアクスルケース等である車輪支持部８３によりその車軸８２ａにおいて回転自在に支持されている。この車輪支持部８３は、図３に示すマウント３０と同様な構造の防振支持装置８４を介して車体８５に取り付けられており、この場合、防振支持装置８４のケースは車輪支持部８３に固定され、スタッドは車体８５に固定されている。これにより、車体８５の荷重は防振支持装置８４の空気バネ５０により支持されるとともに、走行時等に生じる車輪支持部８３と車体８５の間の振動は防振支持装置８４により吸収される。また、この場合においても、車体８５に搭載されたレベリングバルブ６０により車輪支持部８３に対する車体８５の高さを自動的に制御させることができる。

図９は本発明の他の実施の形態である防振マウント装置を示す断面図であり、図１０は図９に示すダイアフラムを図３に示すマウントに適用した他、弾性体を軸方向に短くした場合を示す断面図である。なお、図９、図１０においては前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。

図３に示すマウント３０では、スタッド３３のケース３１に対する横方向の相対変位をケース３１に装着した弾性体３４により抑制するようにしているが、図９に示す防振支持装置つまり防振マウント装置９１（以下マウント９１とする）には弾性体３４は設けられず、スタッド３３のケース３１に対する横方向の相対変位を空気バネ５０により抑制するようにしている。

この場合、スタッド３３のキャブ２０側の端部にはプレート５１に重ねて外筒部材９２が装着されている。この外筒部材９２はたとえば鋼板等により形成され、円盤状の底壁部９２ａにおいてスタッド３３の端部にボルト３２により固定されている。また、外筒部材９２は底壁部９２ａと一体に形成される円筒状の外筒部９２ｂを有しており、空気バネ５０の外周面の少なくとも一部はこの外筒部９２ｂにより覆われている。これにより、スタッド３３の移動に伴って生じる空気バネ５０の径方向への変形が外筒部材９２により抑制され、空気バネ５０の過度のせん断変形を防止することができる。また、スタッド３３は空気バネ５０の横剛性によりケース３１の軸芯位置の近傍に保持される。したがって、弾性体３４が設けられない場合であっても、空気バネ５０によりスタッド３３のケース３１に対する横方向の相対変位を抑制して、スタッド３３を所定の位置に保持することができる。

なお、図示する場合には、マウント９１には外筒部材９２が装着されているが、これに限らず、外筒部材９２を装着しないものであってもよい。また、マウント９１においても、図５に示すように空気バネ５０の一端をカシメによりプレート５１に固定し、あるいは図６に示すように、空気バネ５０の一端を直接スタッド３３に支持させるようにしてもよい。

このマウント９１ではケース３１の内周面に横方向用ストッパ部材９３を装着し、この横方向用ストッパ部材９３によりスタッド３３の横方向のストロークを制限するようにしている。

この横方向用ストッパ部材９３は、ゴム材料等の弾性材料により、スタッド３３の外径よりも十分大径の貫通孔を備えた円筒状に形成され、スタッド３３はこの貫通孔の内側に配置されている。スタッド３３は通常の作動状態では横方向用ストッパ部材９３に当接せずに移動自在となっているが、所定距離以上ケース３１に対して横方向つまり径方向に相対変位したときには横方向用ストッパ部材９３に当接してそれ以上の移動が規制される。このように、スタッド３３の横方向のストロークを横方向用ストッパ部材９３により制限することにより、過度の荷重がスタッド３３に加えられたときの空気バネ５０の過度のせん断変形を防止することができる。また、横方向用ストッパ部材９３をゴム材料等の弾性材料により形成することにより、スタッド３３が当接する際の衝撃を吸収してマウント９１の破損を防止することができる。

図３に示すマウント３０では空気室５３と液室４２とをシール部材４４により隔離するようにしているが、このマウント９１には弾性体３４が設けられていないので、ケース３１に仕切部材としてのダイアフラム９４をケース３１に装着し、このダイアフラム９４により空気室５３と液室４２とを仕切るようにしている。このダイアフラム９４はゴム材料等により可撓性を有する円盤状に形成されており、その中心部はスタッド３３と減衰部材４１との間に挟み込まれた状態でスタッド３３に固定されている。また、ケース３１を構成する円筒部３１ｂと蓋部３１ｃとの間にはリング部材９５が挟み込まれており、ダイアフラム９４の外周部は円筒部３１ｂとリング部材９５との間に挟み込まれてケース３１に固定されている。

これにより、空気室５３と液室４２とがダイアフラム９４により仕切られ、空気室５３の圧縮空気が液室４２に入り込み、あるいは液室４２内の減衰液４３が空気室５３に入り込むことを防止することができる。また、ダイアフラム９４はスタッド３３が軸方向や横方向に変位しても、その変位に合わせて自由に弾性変形してスタッド３３の動きに追従することができるので、ダイアフラム９４によりスタッド３３の動きが阻害されることなく、空気室５３と液室４２とを確実に隔離することができる。

なお、仕切部材としては、ダイアフラム９４に限らず、たとえばスタッド３３が貫通する貫通孔を備えた円盤状のものなど、ケース３１に装着されて空気室５３と液室４２とを仕切ることができるものであればよい。また、ダイアフラム９４の外周部を蓋部３１ｃとリング部材９５との間に挟み込んで固定してもよい。

このマウント９１においても、大きな上下方向の振動が加わったときに、スタッド３３のケース３１に対する軸方向（下方向）の相対変位量を規制する必要がある。そのため、横方向用ストッパ部材９３の軸方向の一端（プレート５１側）にはストッパ部９３ａが形成され、スタッド３３がケース３１に対して大きく下方に変位しようとする場合には、このストッパ部９３ａがプレート５１と当接してスタッド３３のそれ以上の移動を規制するようにしている。また、空気室５３の圧縮空気が抜けて空気バネ５０が機能しないときにもプレート５１がストッパ部９３ａに当接し、これによりスタッド３３の荷重を横方向用ストッパ部材９３で支持するようになっている。つまり、このストッパ部９３ａは図３に示すマウント３０における弾性体３４のストッパ部３４ａと同様な機能を有するものとなっている。

一方、ダイアフラム９４により空気室５３と液室４２とを仕切るようにした構造では、横方向用ストッパ部材９３の液室４２側の端部はダイアフラム９４により液室４２から隔離されるので、横方向用ストッパ部材９３の端部を減衰部材４１に当接させることができない。そのため、このマウント９１では、ケース３１のダイアフラム９４よりも液室４２側に軸方向用ストッパ部材９６を装着し、減衰部材４１をこの軸方向用ストッパ部材９６に当接させてスタッド３３のケース３１に対する軸方向（上方向）の相対変位量を所定の範囲に規制するようにしている。これにより、過度の荷重によりケース３１に対するスタッド３３の軸方向の相対変位量が過多となってマウント９１の空気バネ５０に過度な伸びが生じることを防止することができる。

なお、このダイアフラム９４による仕切り構造は、弾性体３４を持たずに空気バネ５０によりスタッド３３の横方向の変位を抑制するようにしたマウント９１に限らず、図３に示すマウント３０にも適用することもできる。この場合、図１０に示すように、スリーブ３６とスタッド３３との間に装着されていたシール部材４４は設けられず、その換わりに、図９に示すマウント９１と同様な構造のダイアフラム９４がケース３１とスタッド３３との間に装着される。また、この場合においても、ケース３１のダイアフラム９４より液室４２側に軸方向用ストッパ部材９６を装着するようにしてもよい。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。たとえば、本実施の形態においては、空気バネとしてはベローズ型のものが用いられているが、これに限らず、たとえばダイアフラム型やスリーブ型など、可撓性を有するとともに空気室５３を区画形成できるものであればよい。

また、本実施の形態においては、位置検出手段としての機能を有する制御レバー６０ｂによりケース３１とスタッド３３の相対位置を検出し、この制御レバー６０ｂにより制御弁としてのバルブ本体部６０ａを制御するようにしているが、これに限らず、たとえば機械的なセンサや電気的、磁気的なセンサを用いてケース３１とスタッド３３の相対位置を検出し、その検出信号が入力されるＣＰＵやメモリ等を備えた制御装置により、たとえば電磁弁などとされるバルブ本体部６０ａを駆動するようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、制御弁としてのバルブ本体部６０ａはマウント３０自体とは離れて配置されているが、これに限らず、たとえば図１０に示すようにバルブ本体部６０ａをプレート５１の端板部５１ａ上に固定するなど、バルブ本体部６０ａをマウント３０に一体的に装着するようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、空気室５３にバルブ本体部６０ａを介して空気圧源５７を接続し、空気室５３の空気圧を容易に増減できるようにしているが、これに限らず、空気圧源５７やバルブ本体部６０ａを設けず、空気室５３に規定の空気圧まで圧縮空気を供給した後、吸排気口５５を栓で閉塞して用いるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、本発明の防振支持装置を、油圧ショベル１０や鉄道車両７１、トラック８１に適用した場合を示しているが、これに限らず、他の建設機械や車両などに用いてもよい。また、建設機械や車両に限らず、相互に荷重や振動が伝達される部材間であればいずれの部材間に装着してもよい。

さらに、本実施の形態においては、４つの防振マウント装置３０がキャブ２０の底壁部２０ａの４隅に配置されているが、これに限らず、キャブ２０を支持することができれば、その個数は任意に設定することができる。

さらに、本実施の形態においては、各マウント３０のそれぞれにレベリングバルブ６０を設けて、それぞれのマウント３０の空気圧が個別に制御されるタイプのものを例示したが、キャブ２０の中央部の直下にキャブ２０の上下方向の位置（高さ）を検出するセンサを設け、このセンサの出力情報に基づいて各マウント３０の空気圧を総括制御するように構成することもできる。また、キャブ２０の前側の左右中央部および後側の左右中央部の直下にキャブ２０の上下方向の位置（高さ）を検出するセンサをそれぞれ設け、前側に設けたセンサの出力情報に基づいて前側左右の各マウント３０の空気圧を制御し、後側に設けたセンサの出力情報に基づいて後側左右の各マウント３０の空気圧を制御するように構成することもできる。さらに、キャブ２０の左側の前後中央部および右側の前後中央部の直下にキャブ２０の上下方向の位置（高さ）を検出するセンサをそれぞれ設け、左側に設けたセンサの出力情報に基づいて左側前後の各マウント３０の空気圧を制御し、右側に設けたセンサの出力情報に基づいて右側前後の各マウント３０の空気圧を制御するように構成することもできる。

本発明は、部材間の荷重を支持するとともに部材間の振動伝達を防止する際に適用することができる。

Claims (24)

1. 一端が閉塞された筒状のケースと、前記ケース内に配置されるスタッドと、前記ケース内に収容される減衰液と、前記スタッドに固定され前記減衰液に浸される減衰部材とを有する防振支持装置であって、
   前記ケースに装着され、前記スタッドを軸方向に移動自在に支持するとともに前記スタッドの前記ケースに対する横方向の相対変位を抑制する弾性体と、
   一端が前記スタッドに直接または他の部材を介して支持されるとともに他端が前記ケースに支持される空気バネとを有することを特徴とする防振支持装置。
2. 請求項１記載の防振支持装置において、前記スタッドに固定され、前記空気バネの空気室を閉塞する閉塞部材を介して前記空気バネの一端を前記スタッドに支持させることを特徴とする防振支持装置。
3. 請求項２記載の防振支持装置において、前記空気バネの一端をカシメにより前記閉塞部材に固定したことを特徴とする防振支持装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記空気の一部バネまたは前記閉塞部材と当接し、あるいは前記減衰部材と当接して前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対変位量を規制するストッパ部を前記弾性体の軸方向の両端部に設けたことを特徴とする防振支持装置。
5. 請求項４記載の防振支持装置において、前記空気バネの空気室内の圧縮空気を抜いたときに前記空気バネの一部または前記閉塞部材が前記ストッパ部に当接することを特徴とする防振支持装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記減衰液が収容される前記ケースの液室内に前記空気バネの空気室から圧縮空気が供給されることを特徴とする防振支持装置。
7. 請求項６記載の防振支持装置において、前記スタッドと前記弾性体との隙間を介して前記空気室から前記液室内に圧縮空気が供給されることを特徴とする防振支持装置。
8. 一端が閉塞された筒状のケースと、前記ケース内に配置されるスタッドと、前記ケース内に収容される減衰液と、前記スタッドに固定され前記減衰液に浸される減衰部材とを有する防振支持装置であって、
   一端が前記スタッドに直接または他の部材を介して支持されるとともに他端が前記ケースに支持される空気バネを備え、
   前記スタッドの前記ケースに対する横方向への相対変位を前記空気バネにより抑制することを特徴とする防振支持装置。
9. 請求項８記載の防振支持装置において、前記スタッドに固定され、前記空気バネの空気室を閉塞する閉塞部材を介して前記空気バネの一端を前記スタッドに支持させることを特徴とする防振支持装置。
10. 請求項９記載の防振支持装置において、前記空気バネの一端をカシメにより前記閉塞部材に固定したことを特徴とする防振支持装置。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記スタッドが所定距離以上前記ケースに対して横方向に相対変位したときに前記スタッドに当接する横方向用ストッパ部材を前記ケースに装着したことを特徴とする防振支持装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記空気バネをベローズ型としたことを特徴とする防振支持装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記空気バネの外周面の少なくとも一部を覆う外筒部材を有することを特徴とする防振支持装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記空気バネの空気室と前記減衰液が収容される前記ケースの液室とを仕切る仕切部材を前記ケースに装着したことを特徴とする防振支持装置。
15. 請求項１４記載の防振支持装置において、前記仕切部材をダイアフラムとしたことを特徴とする防振支持装置。
16. 請求項１５記載の防振支持装置において、前記スタッドと前記減衰部材との間に前記ダイアフラムの中心部を挟み込んで固定したことを特徴とする防振支持装置。
17. 請求項１５または１６記載の防振支持装置において、軸方向に互いに組み合わされる第１半体と第２半体とにより前記ケースを形成し、前記第１半体とリング部材との間あるいは前記第２半体と前記リング部材との間に前記ダイアフラムの外周部を挟み込んで固定することを特徴とする防振支持装置。
18. 請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記減衰部材に当接して前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対変位量を規制する軸方向用ストッパ部材を前記ケースの前記仕切部材よりも前記液室側に装着したことを特徴とする防振支持装置。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記空気バネの空気室内に圧縮空気を供給する空気圧源と前記空気室との間に設けられ、前記空気室内の空気圧を制御する制御弁を有することを特徴とする防振支持装置。
20. 請求項１９記載の防振支持装置において、前記制御弁が一体的に装着されることを特徴とする防振支持装置。
21. 請求項１９または２０記載の防振支持装置において、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向の相対位置を検出する位置検出手段を備え、前記位置検出手段により検出される前記ケースに対する前記スタッドの軸方向の相対位置に基づいて前記制御弁を制御することを特徴とする防振支持装置。
22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記ケースが建設機械の下部走行体に固定され、前記スタッドが前記下部走行体に搭載される運転室に固定されることを特徴とする防振支持装置。
23. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記ケースが鉄道車両の台車に固定され、前記スタッドが前記鉄道車両の車体に固定されることを特徴とする防振支持装置。
24. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の防振支持装置において、前記ケースが自動車の車輪を回転自在に支持する車輪支持部に固定され、前記スタッドが前記自動車の車体に固定されることを特徴とする防振支持装置。

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