JP2007139099A - Vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部を有する防振装置に関する。 The present invention relates to a vibration isolator having a buffer portion that relieves vibration transmission and shock.
従来の防振ゴムは、一般に振動数が低いときには柔らかく振動数が高いときには剛である(例えば、非特許文献1参照)。例えば、従来の加硫ゴムは、振動周波数が増加するとともに剛性も高くなる傾向を示している(例えば、非特許文献2参照)。このような従来の防振ゴムでは、振動数が低い時のばね定数に対する振動数が高い時のばね定数の比である動的倍率によって特性を評価している。 Conventional anti-vibration rubber is generally soft when the frequency is low and rigid when the frequency is high (see, for example, Non-Patent Document 1). For example, conventional vulcanized rubber tends to increase in rigidity as vibration frequency increases (see, for example, Non-Patent Document 2). In such a conventional anti-vibration rubber, the characteristics are evaluated by a dynamic magnification which is a ratio of a spring constant at a high frequency to a spring constant at a low frequency.
従来の防振ゴムでは、振動周波数が高くなるにしたがって剛性も高くなる特性を有するため、周波数の高い領域では加振による振動の影響を受けやすくなる問題点がある。一方、従来の防振ゴムでは、このような加振による影響を避けるために剛性を小さくすると、力を伝達することが要求される機構部などにこの防振ゴムを使用したときに本来の求められている力の伝達機能を発揮できなくなる問題点がある。 Conventional anti-vibration rubber has a characteristic that rigidity increases as the vibration frequency increases, and therefore, there is a problem that it is easily affected by vibration due to vibration in a high frequency region. On the other hand, with conventional anti-vibration rubber, if the rigidity is reduced in order to avoid the influence of such vibration, the original requirement is obtained when this anti-vibration rubber is used for a mechanism part that is required to transmit force. There is a problem that the function of transmitting the force that is being used cannot be exhibited.
この発明の課題は、振動周波数が高くなった場合に剛性を低下させることができるとともに、加振力を受けたときの変位量が小さい場合や振動の振幅が小さくなった場合に剛性を低下させることができる防振装置を提供することである。 The object of the present invention is to reduce the rigidity when the vibration frequency becomes high and to reduce the rigidity when the displacement amount when receiving the excitation force is small or the amplitude of vibration is small. It is to provide an anti-vibration device that can be used.
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部(2)を有する防振装置であって、前記緩衝部は、前記振動の周波数が低いときに比べて、前記振動の周波数が高いときには剛性が低くなる特性を有することを特徴とする防振装置(1)である。
The present invention solves the above-mentioned problems by the solving means described below.
In addition, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this embodiment.
The invention of
請求項2の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部(2)を有する防振装置であって、前記緩衝部は、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を有することを特徴とする防振装置(1)である。
Invention of
請求項3の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部(2)を有する防振装置であって、前記緩衝部は、前記振動の振幅が大きいときに比べて、前記振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を有することを特徴とする防振装置(1)である。
Invention of
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の防振装置において、前記緩衝部は、ゴム部(5)とこのゴム部と接触する接触部(4)とを備えることを特徴とする防振装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration isolator according to any one of the first to third aspects, the buffer portion includes a rubber portion (5) and a contact portion (4) in contact with the rubber portion. And a vibration isolator.
請求項5の発明は、請求項4に記載の防振装置において、前記緩衝部は、前記ゴム部と前記接触部との間に間隙部(6)を有することを特徴とする防振装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration isolating device according to the fourth aspect, the buffer portion has a gap (6) between the rubber portion and the contact portion. is there.
請求項6の発明は、請求項5に記載の防振装置において、前記緩衝部は、前記ゴム部の外周部(5a)に連結された外筒(3)を備え、前記間隙部は、前記ゴム部と前記接触部との間を非接着状態にし、前記ゴム部の内周部(5b)又は前記接触部の外周部(4b)のいずれか一方には、突起状の抜け止め部(5c)が形成されていることを特徴とする防振装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration isolator according to the fifth aspect, the buffer portion includes an outer cylinder (3) connected to an outer peripheral portion (5a) of the rubber portion, and the gap portion is The rubber part and the contact part are not bonded to each other, and either one of the inner peripheral part (5b) of the rubber part and the outer peripheral part (4b) of the contact part is provided with a protruding retaining part (5c). ) Is formed.
請求項6の発明は、請求項4に記載の防振装置において、前記緩衝部は、前記ゴム部に空隙部(7)を有することを特徴とする防振装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration isolator according to the fourth aspect, the buffer portion has a gap (7) in the rubber portion.
この発明によると、振動周波数が高くなった場合に剛性を低下させることができるとともに、加振力を受けたときの変位量が小さい場合や振動の振幅が小さくなった場合に剛性を低下させることができる。 According to the present invention, the rigidity can be reduced when the vibration frequency is increased, and the rigidity is decreased when the displacement amount when receiving the excitation force is small or the amplitude of vibration is small. Can do.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1は、この発明の第1実施形態に係る防振装置の外観図であり、図1(A)は正面図であり、図1(B)は側面図であり、図1(C)は図1(B)のI-IC線で切断した状態を示す断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view of a vibration isolator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (A) is a front view, FIG. 1 (B) is a side view, and FIG. It is sectional drawing which shows the state cut | disconnected by the I-IC line | wire of FIG. 1 (B).
図1に示す防振装置1は、振動を低減するための装置である。防振装置1は、例えば、鉄道車両の台車のヨーイング運動を減衰させるために車体と台車とを連結するヨーダンパ装置や、車体と台車との間で駆動力及び制動力などの前後力を伝達するために車体と台車とを連結するけん引装置などに使用される。防振装置1は、図1に示すように、緩衝部2を備えている。
A
緩衝部2は、振動の伝達と衝撃とを緩和する装置である。緩衝部2は、例えば、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置のリンク部材の両端の挿入孔に挿入される緩衝ゴム(ピン付きゴムブシュ)などである。緩衝部2は、図1に示すように、外筒3と、ピン4と、ゴム筒5と、間隙部6などを備えている。
The
図2は、この発明の第1実施形態に係る防振装置の緩衝部の特性を模式的に示すグラフであり、図2(A)は振動周波数に対するばね定数の変化を示し、図2(B)は加振力を受けたときの変位量に対するばね定数の変化を示し、図2(C)は振動の振幅に対するばね定数の変化を示す。
図2(A)〜(C)に示す縦軸はばね定数であり、図2(A)に示す横軸は振動周波数であり、図2(B)に示す横軸は加振力を受けたときの変位量であり、図2(C)に示す横軸は振動の振幅である。緩衝部2は、図2(A)に示すように、振動周波数が低いときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部2は、図2(A)に示すように、振動周波数が低いときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動周波数が高いときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。また、緩衝部2は、図2(B)に示すように、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部2は、加振力を受けたときの変位量が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、加振力を受けたときの変位量が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。さらに、緩衝部2は、図2(C)に示すように、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部2は、図2(C)に示すように、振動の振幅が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動の振幅が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。
FIG. 2 is a graph schematically showing the characteristics of the buffer portion of the vibration isolator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 (A) shows the change of the spring constant with respect to the vibration frequency, and FIG. ) Shows the change of the spring constant with respect to the amount of displacement when receiving the excitation force, and FIG. 2C shows the change of the spring constant with respect to the amplitude of vibration.
The vertical axis shown in FIGS. 2A to 2C is the spring constant, the horizontal axis shown in FIG. 2A is the vibration frequency, and the horizontal axis shown in FIG. The horizontal axis shown in FIG. 2C is the amplitude of vibration. As shown in FIG. 2A, the
図1に示す外筒3は、ゴム筒5を収容する筒状部材である。外筒3は、例えば、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置の両端のブシュ孔に挿入される。外筒3は、例えば、機械構造用炭素鋼管などを所定の形状に加工して形成されており、図1(C)に示すようにヨーダンパ装置又はけん引装置の両端のブシュ孔と嵌合する外周部3aと、ゴム筒5に連結される内周部3bとを備えている。
The
ピン4は、ゴム筒5と接触する接触部であり、ゴム筒5に収容される軸状部材である。ピン4は、例えば、鉄道車両の台車又は車体の固定部材に連結される。ピン4は、例えば、機械構造用炭素鋼などを所定の形状に加工して形成されており、図1に示すように軸部4aと、外周部4bと、抜け止め部4cと、取付部4dと、取付孔4eなどを備えている。軸部4aは、ゴム筒5に収容される部分であり、外周部4bはゴム筒5の内周部5bと対向する部分である。外周部4bには、周方向に溝状の抜け止め部4cが形成されている。抜け止め部4cは、ピン4の軸方向に荷重が作用したときに軸部4aがゴム筒5から抜け出すのを防止する部分である。取付部4dは、ピン4を取り付けるための部分であり、図1(C)に示すように軸部4aと一体に板状に形成されており、軸部4aの両端部から所定の長さだけ突出している。取付孔4eは、取付部4dの端部に形成された貫通孔であり、例えば鉄道車両の台車又は車体の固定部材に連結される。
The pin 4 is a contact portion that contacts the
ゴム筒5は、外筒3とピン4との間で伝達する振動を緩和するとともにこれらの間に作用する衝撃を緩和する筒状部材である。ゴム筒5は、図1(C)に示すように、外筒3とピン4との間に配置されており、外周部5aと、内周部5bと、抜け止め部5cとを備えている。外周部5aは、外筒3の内周部3bと連結する部分であり、外筒3とピン4との間にゴムを流し込みゴム筒5を成形したときにこの内周部3bと一体となって接合する。内周部5bは、ピン4の外周部4bと対向する部分であり、この内周部5bには周方向に突起状の抜け止め部5cが形成されている。抜け止め部5cは、ピン4の軸方向に荷重が作用したときに軸部4aがゴム筒5から抜け出すのを防止する部分であり、ピン4の抜け止め部4cと僅かに隙間をあけて嵌合している。
The
間隙部6は、ピン4とゴム筒5との間に形成される隙間である。間隙部6は、ピン4の外周部4bとゴム筒5の内周部5bとの間を非接着状態にするとともに、抜け止め部4cと抜け止め部5cとの間を非接着状態にすることによって形成されている。間隙部6は、例えば、外筒3とピン4との間にゴムを流し込みゴム筒5を成形した後にこのゴム筒5が収縮することによってゴム筒5の全周に形成される。間隙部6は、ゴム筒5が収縮する際の変形量によって隙間が変化する。
The
次に、この発明の第1実施形態に係る防振装置の作用を説明する。
図1(B)に示す加振力が大きくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなり、間隙部6の減少量が大きくなる。その結果、外周部4bと内周部5bとの密着度が高くなって緩衝部2の剛性が高くなるため、図2(B)に示すように、変位量が大きくなるとばね定数が大きくなるという関係により、外筒3とピン4との間で力が伝達され、図2(A)に示すように振動周波数が低くなるとばね定数が大きくなるという関係により、振動周波数が低くて振幅の大きい振動が外筒3とピン4との間で通常の剛性をもって伝達される。一方、図1(B)に示す加振力が小さくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなり、間隙部6の減少量が小さくなる。その結果、外周部4bと内周部5bとの密着度が低くなって緩衝部2の剛性が低くなるため、図2(B)に示すように変位量が小さくなるとばね定数が小さくなるという関係により、外筒3とピン4との間の力の伝達が抑制され、図2(A)に示すように振動周波数が高くなるとばね定数が小さくなるという関係により、振動周波数が高くて振幅の小さい振動が外筒3とピン4との間で伝達されるが抑制される。
Next, the operation of the vibration isolator according to the first embodiment of the present invention will be described.
When the excitation force shown in FIG. 1B is large and the vibration frequency of the relative vibration between the
この発明の第1実施形態に係る防振装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、振動周波数が小さいときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を緩衝部2が有する。また、この第1実施形態では、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝部2が有する。さらに、この第1実施形態では、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝部2が有する。このため、加振力の伝達が抑制されて、振動周波数が高くて振幅の小さい振動が伝達されるのを抑制することができる。
The vibration isolator according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In the first embodiment, the
(2) この第1実施形態では、ゴム筒5とピン4との間に緩衝部2が間隙部6を有する。このため、加振力が大きくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなる。その結果、間隙部6の減少量が大きくなって外周部4bと内周部5bとの密着度が高くなり、緩衝部2の剛性を高くすることができる。一方、加振力が小さくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。その結果、間隙部6の減少量が小さくなって外周部4bと内周部5bとの密着度が低くなり、緩衝部2の剛性を低くすることができる。
(2) In the first embodiment, the
(第2実施形態)
図3は、この発明の第2実施形態に係る防振装置の外観図であり、図3(A)は正面図であり、図3(B)は側面図であり、図3(C)は図3(B)のIII-IIIC線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図1に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図3に示す緩衝部2は、ゴム筒5に空隙部7を有し、ピン4の外周部4bとゴム筒5の内周部5bとの間が接着されている。空隙部7は、ゴム筒5内に形成された隙間であり、図3(B)に示すようにゴム筒5の周方向に所定長さ及び幅でスリット状に形成されている。空隙部7は、図1に示す間隙部6と同様に、ゴム筒5が弾性変形することによって隙間が変化する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is an external view of a vibration isolator according to the second embodiment of the present invention, FIG. 3 (A) is a front view, FIG. 3 (B) is a side view, and FIG. It is sectional drawing which shows the state cut | disconnected by the III-IIIC line | wire of FIG. 3 (B). In the following, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
The
この発明の第2実施形態に係る防振装置には、以下に記載するような効果がある。
この第2実施形態では、緩衝部2がゴム筒5に空隙部7を有する。その結果、図3(B)に示す加振力が大きくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が大きくなるとともに振動の振幅も大きくなる。このため、空隙部7の減少量が大きくなり、緩衝部2の剛性を高くすることができる。一方、図3(B)に示す加振力が小さくゴム筒5とピン4との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒5とピン4との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。このため、空隙部7の減少量が小さくなり緩衝部2の剛性を低くすることができる。
The vibration isolator according to the second embodiment of the present invention has the following effects.
In the second embodiment, the
次に、この発明の実施例について説明する。
図4は、この発明の実施例に係る防振装置の外観図であり、図4(A)は正面図であり、図4(B)は側面図である。以下では、図1に示す部分と対応する部分については、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
図4に示す防振装置10は、図1に示す防振装置1と同一構造であり、図4に示すφ1=130mm,φ2=70mm,L1=80mm,L2=110mm,L3=180mm,L4=260mm,H=40mmである。
Next, examples of the present invention will be described.
FIG. 4 is an external view of the vibration isolator according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 (A) is a front view, and FIG. 4 (B) is a side view. In the following, parts corresponding to the parts shown in FIG.
The
図5は、この発明の実施例に係る防振装置の軸直角方向(Z方向)の荷重−変位特性の測定結果を一例として示すグラフであり、この曲線の傾きが静的ばね定数に相当する。図6は、この発明の実施例に係る防振装置の動的ばね定数の測定結果を一例として示すグラフである。
図5に示す縦軸は、荷重(N)であり、横軸は変位(mm)である。図6に示す縦軸は、動的ばね定数(N/mm)であり、横軸は周波数(Hz)である。先ず、図4に示すピン40とゴム筒50との間の間隙部60を測定したところ、隙間は0.40〜0.45mmであった。次に、図4に示す防振装置10のZ方向の静的ばね定数(ks)を測定したところ、図5に示すように静的ばね定数(ks)は5.6(kN/mm)であった。また、図4に示す防振装置10のZ方向の動的ばね定数(kd)を、測定条件としてZ方向プレロード0(N)、加振振幅±0.5mm(周波数によらず一定)で加振させて測定したところ、図6に示すように動的ばね定数(kd)は10Hz以上の周波数では0.4〜0.5(kN/mm)であった。その結果、図4に示す防振装置10の動倍率(kd/ks)は、1/10以下であることが確認された。一般に防振ゴムの動倍率は1以上であるが、この防振装置10では動倍率が0.1程度に低下しており、振動周波数が高くなるに従ってばね定数が低下する効果が確認された。
FIG. 5 is a graph showing, as an example, the measurement result of the load-displacement characteristic in the direction perpendicular to the axis (Z direction) of the vibration isolator according to the embodiment of the present invention, and the slope of this curve corresponds to the static spring constant. . FIG. 6 is a graph showing, as an example, the measurement result of the dynamic spring constant of the vibration isolator according to the embodiment of the present invention.
The vertical axis shown in FIG. 5 is the load (N), and the horizontal axis is the displacement (mm). The vertical axis shown in FIG. 6 is the dynamic spring constant (N / mm), and the horizontal axis is the frequency (Hz). First, when the
(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、緩衝部2がピン付きゴムブシュである場合を例に挙げて説明したが、ピン付きゴムブシュ以外の緩衝ゴムについてもこの発明を適用することができる。例えば、車体側の中心ピンを台車側のけん引梁に回転自在に嵌合させ、複数のゴムを積層した心皿ゴムによってけん引梁と台車枠とを連結する心皿積層ゴム式けん引装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置などに防振装置1が使用される場合を例に挙げて説明したが、自動車、構造物、機械類などのサスペンション装置、ダンパ装置、免振装置、制振装置などについてもこの発明を適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made as described below, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, the case where the
(2) この実施形態では、間隙部6又は空隙部7を緩衝部2に形成した場合を例に挙げて説明したが、微細な孔をゴム筒5に多数形成することもできる。また、この実施形態では、ゴム部としてゴム筒5を例に挙げ、このゴム部と接触する接触部としてピン4を例に挙げて説明したが、ゴム部を筒状態に限定し接触部を軸部材に限定するものではなく、これらが他の形状である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、ゴム筒5の内周部5bに突起状の抜け止め部5cを形成した場合を例に挙げて説明したが、ゴム筒5の内周部5bではなくピン4の外周部4bに突起状の抜け止め部5cを形成することもできる。
(2) In this embodiment, the case where the
1 防振装置
2 緩衝部
3 外筒
4 ピン(接触部)
4b 外周部
5 ゴム筒(ゴム部)
5a 外周部
5b 内周部
5c 抜け止め部
6 間隙部
7 空隙部
DESCRIPTION OF
4b Outer
5a outer
Claims (7)
前記緩衝部は、前記振動の周波数が低いときに比べて、前記振動の周波数が高いときには剛性が低くなる特性を有すること、
を特徴とする防振装置。 An anti-vibration device having a buffer part that reduces vibration transmission and impact,
The buffer portion has a characteristic that rigidity is low when the vibration frequency is high, compared to when the vibration frequency is low,
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を有すること、
を特徴とする防振装置。 An anti-vibration device having a buffer part that reduces vibration transmission and impact,
The buffer portion has a characteristic that the rigidity is low when the displacement amount when receiving the excitation force is small compared to when the displacement amount when receiving the excitation force is large,
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、前記振動の振幅が大きいときに比べて、前記振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を有すること、
を特徴とする防振装置。 An anti-vibration device having a buffer part that reduces vibration transmission and impact,
The buffer portion has a characteristic that rigidity is low when the amplitude of vibration is small compared to when the amplitude of vibration is large,
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、ゴム部とこのゴム部と接触する接触部とを備えること、
を特徴とする防振装置。 In the vibration isolator of any one of Claim 1- Claim 3,
The buffer portion includes a rubber portion and a contact portion in contact with the rubber portion;
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、前記ゴム部と前記接触部との間に間隙部を有すること、
を特徴とする防振装置。 The vibration isolator according to claim 4,
The buffer portion has a gap portion between the rubber portion and the contact portion;
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、前記ゴム部の外周部に連結された外筒を備え、
前記間隙部は、前記ゴム部と前記接触部との間を非接着状態にし、
前記ゴム部の内周部又は前記接触部の外周部のいずれか一方には、突起状の抜け止め部が形成されていること、
を特徴とする防振装置。 The vibration isolator according to claim 5,
The buffer portion includes an outer cylinder connected to an outer peripheral portion of the rubber portion,
The gap portion is in a non-adhesive state between the rubber portion and the contact portion,
A protrusion-shaped retaining part is formed on either the inner peripheral part of the rubber part or the outer peripheral part of the contact part,
Anti-vibration device characterized by
前記緩衝部は、前記ゴム部に空隙部を有すること、
を特徴とする防振装置。
The vibration isolator according to claim 4,
The buffer portion has a gap in the rubber portion;
Anti-vibration device characterized by
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