WO2015002032A1 - 防振構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention has a composite laminated material in which a plurality of hard plates and soft plates having viscoelastic properties are alternately laminated.
- a vibration generating portion such as an engine or a motor is supported on a vibration receiving portion such as a vehicle body.
- the present invention relates to an anti-vibration structure used for isolating and absorbing the vibration transmitted from the vibration generating unit to the vibration receiving unit.
- an inner elastic body 50 and a metal link chain 28 as a limiting member are disposed in the through hole 17 of the laminated rubber 16.
- the inner elastic body 50 is separated from the laminated rubber 16 and has a substantially cylindrical shape having an outer peripheral surface along the through hole 17, and has a tapered shape in which the upper plate 20 side is slightly smaller in diameter than the lower plate 18 side. Yes.
- the inner elastic body 50 can be made of elastic rubber or resin.
- preliminary compression is applied to the laminated rubber 16 by the link chain 28, but preliminary compression is not always necessary.
- preliminary compression may be applied only to one of the laminated rubber 16 and the inner elastic body 50, or preliminary compression may be applied to both.
- Preliminary compression is applied to the laminated rubber 16 as in the present embodiment, and the gap between the outer peripheral surface of the inner elastic body 50 and the inner peripheral surface of the laminated rubber 16 is filled without any gaps, so that vibration can be input. The rise of the compression spring of the vibration isolation structure 10 can be accelerated.
- the inner elastic body 50 and the through hole 17 have a tapered shape in which the upper plate 20 side has a slightly smaller diameter than the lower plate 18 side. There may be. Further, both the inner elastic body 50 and the through hole 17 do not need to be tapered, and only one of them may be tapered. By inserting the inner elastic body 50 and the through hole 17 into a tapered shape as in this embodiment, the insertion work of the inner elastic body 50 into the through hole 17 can be easily performed. Further, when the laminated rubber 16 is vulcanized, it is possible to improve the die-cutting property of the core disposed in the through hole 17.
Abstract
防振構造体(10)は、積層ゴム(16)と、積層ゴム(16)を貫通する貫通穴(17)に配置された内側弾性体(50)と、少なくとも一部が内側弾性体(50)に埋設され、一端が上板(20)に連結されると共に他端 が下板(18)に連結され、上板(20)と下板(18)の離間を制限するリンクチェーン(28)を備えている。積層ゴム(16)と内側弾性体(50)とは別体なので、ゴム板(14)と内側弾性体(50)とは別に弾性変形することができる。積層ゴム(16)がこじり変形したとき、径方向中央部に内部応力が集中しない。
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、を備えている。
本発明の第1の態様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。本発明の第1の態様では、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、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。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、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、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。
本発明の第4の態様に係る防振構造体は、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。
本発明の第5の態様に係る防振構造体は、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。
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、前部が内側弾性体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36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36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。
Claims (5)
- 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、
を備えた防振構造体。 - 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または請求項2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2または請求項3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4のいずれか1項に記載の防振構造体。
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