JP2009108906A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動荷重の入力に対して効果的に２段階のストッパ特性を発揮できるようにした防振装置を提供する。
【解決手段】内筒体１２と、内筒体１２の径方向外方を囲む外筒体１３と、内筒体１２及び外筒体１３の間に設けられて両者を連結するゴム弾性体２０とを備えたゴムブッシュ１１において、外筒体１３の内周面に設けられたゴム膨出部２２に対向するように、樹脂製のストッパ部３０を内筒体１２の外周からゴム弾性体２０に形成された開口室２１内に向かって突出させて設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、防振装置に関するものである。

従来より、自動車のエンジンマウントやサスペンションブッシュ等に用いられる防振装置として、内筒体と外筒体とを両筒体間に介設したゴム弾性体により結合したものが知られている（特許文献１〜５参照）。

例えば、特許文献１には、ゴム弾性体における主荷重入力方向の両側に設けられた空洞部に、外筒体の内周面から内方に向かって突出して内筒体の振動変位に対してストッパ機能を果たす膨出部が設けられ、この膨出部に軸方向に開口した複数の小空洞を設けた構成の防振装置が記載されている。

また、図６及び図７には、ゴム弾性体２０における主荷重入力方向の両側に設けられた開口室２１に、外筒体１３の内周面から内方に向かって突出して内筒体１２の振動変位に対してストッパ機能を果たすゴム膨出部２２が設けられ、このゴム膨出部２２に軸方向に開口した開口部５を設けた構成の防振装置を用いたトルクロッドＡが記載されている。

これらの防振装置では、所定の振幅範囲までは小空洞や開口部５を有さないゴム膨出部２２に比べて弾性変形し易いために主荷重入力方向の動バネ定数を低下させることができる一方、振幅の大きい振動時には小空洞や開口部５が潰れて壁面が密着することでストッパバネとして必要なバネ力を保持できるようにし、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を持たせるようにしている。
特開２００６−１９４３３０号公報 特開平１０−２５２８１１号公報 特開２００６−３４９０６８号公報 特開２００７−０７７９９９号公報 実開平６−６３９５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の防振装置では、膨出部に設けた小空洞の孔径が小さいことから動バネ定数が高くなり、振幅の小さい振動に対する防振特性が不十分になる等、２段階のストッパ特性を十分に得られないおそれがある。また、図６及び図７に記載の防振装置では、ゴム膨出部２２に設けた開口部５の周方向の開口幅が大きいことから、振幅の大きい振動に対する変位量が大きくなり、防振装置の耐久性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動荷重の入力に対して効果的に２段階のストッパ特性を発揮できるようにした防振装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、この発明では、ゴム膨出部に対向するように、弾性変形可能な樹脂製のストッパ部を内筒体の外周から突出して設けるようにした。

具体的に、本発明は、内筒体と、該内筒体の径方向外方を囲む外筒体と、該内筒体及び外筒体の間に設けられて両者を連結するゴム弾性体とを備えた防振装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１の発明は、前記ゴム弾性体における主荷重入力方向の両側には、前記外筒体の筒軸方向に開口する開口室が形成され、
前記外筒体の内周面には、前記開口室内に膨出するゴム膨出部が設けられ、
前記内筒体には、その外周から前記開口室内に向かって突出して前記ゴム膨出部に対向する弾性変形可能な樹脂製のストッパ部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、ゴム膨出部に対向するように、樹脂製のストッパ部が内筒体の外周から開口室内に向かって突出して設けられているから、主荷重入力方向に内筒体が振動したときに、ゴム膨出部にストッパ部が当接してストッパ部が弾性領域内で弾性変形し、続いてゴム膨出部が弾性変形することで、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性が得られる。

すなわち、エンジンのアイドル振動など、振幅の小さい振動に対しては、ストッパ部の弾性変形のみで振動を抑制するようにして主荷重入力方向の動バネ定数を低下させ、ストッパ特性の１段階目の線形領域を長く確保するようにしている。一方、自動車の急加速時など、振幅の大きな振動に対しては、ストッパ部の弾性領域内での弾性変形に続いてゴム膨出部が弾性変形することで、動バネ定数を高くしてストッパバネとして必要なバネ力を保持できるようにしている。これにより、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、
前記ストッパ部は、前記内筒体の外周面に嵌合された本体部と、該本体部の幅方向両端から前記開口室内に向かって突出する一対の突出部と、該一対の突出部の先端から該本体部の幅方向内方に向かってそれぞれ延びて前記ゴム膨出部に対向し且つその先端同士が突き合わされた一対の当接部とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明によれば、主荷重入力方向に内筒体が振動したときに、本体部の幅方向内方に向かってそれぞれ延びる一対の当接部がゴム膨出部に当接して、当接部が突出部の先端を支点として本体部側に屈曲するように弾性変形し、続いてゴム膨出部が弾性変形するため、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

請求項３の発明は、請求項２において、
前記ストッパ部における前記本体部、前記突出部、及び前記当接部で区画された区画室には、該本体部の表面から該区画室内に膨出するゴム膨出部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明によれば、主荷重入力方向に内筒体が振動したときに、一対の当接部がゴム膨出部に当接して突出部の先端を支点として本体部側に屈曲するように弾性変形すると、当接部の先端が区画室内のゴム膨出部に当接してそれ以上屈曲しなくなる。このため、ストッパ部の当接部に過度な押圧力が加わって弾性領域を越えてしまい、ストッパ部が破損することを防止する上で有利となる。

請求項４の発明は、請求項１において、
前記ストッパ部の先端は、前記内筒体の筒軸方向から見た断面が略Ｙ字状に形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明によれば、主荷重入力方向に内筒体が振動したときに、略Ｙ字状に形成されたストッパ部の先端部が外筒体の内周面に、ストッパ部の略Ｙ字状に分岐した箇所の基端部分にゴム膨出部がそれぞれ当接してストッパ部が弾性領域内で弾性変形し、続いてゴム膨出部が弾性変形するため、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項において、
前記ストッパ部における前記外筒体の内周面又は前記ゴム膨出部と当接する部分は、ゴム層で覆われていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明によれば、ストッパ部の外筒体の内周面又はゴム膨出部と当接する部分はゴム層で覆われているから、ストッパ部が外筒体の内周面又はゴム膨出部に当接した際に、このゴム層が緩衝ゴムとして機能するため、振動の減衰をさらに効率良く行うことができる。

このように、本発明によれば、エンジンのアイドル振動など、振幅の小さい振動に対しては、ストッパ部の弾性変形のみで振動を抑制するようにして主荷重入力方向の動バネ定数を低下させ、ストッパ特性の１段階目の線形領域を長く確保する一方、自動車の急加速時など、振幅の大きな振動に対しては、ストッパ部の弾性領域内での弾性変形に続いてゴム膨出部が弾性変形することで、動バネ定数を高くしてストッパバネとして必要なバネ力を保持できるようにしているから、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る防振装置としてのゴムブッシュ１１の構成を示す断面図である。このゴムブッシュ１１は、例えば、図２に一例を示すようなトルクロッドＡのパワープラント側の連結部に用いられる。トルクロッドＡは、図示しないが、自動車のエンジンルームに横置きに搭載されるエンジン及びトランスミッション（パワープラント）の下端部を後方のサブフレーム等の車体側部材に連結して、そのパワープラントの過大な揺動を規制するためのものである。

図２に示すトルクロッドＡは、長手方向の両端部に小嵌入孔１０ａ及び大嵌入孔１０ｂが平行に設けられたアルミニウム合金製のブラケット１０と、その各嵌入孔１０ａ，１０ｂにそれぞれ嵌め込まれたゴムブッシュ１，１１とからなる。小嵌入孔１０ａにはゴムブッシュ１が嵌め込まれ、その内筒体２は図示しないボルト等によってパワープラントの下部に連結される。また、大嵌入孔１０ｂに嵌め込まれたゴムブッシュ１１の内筒体１２も同様にして車体側の部材に連結される。なお、２つの嵌入孔１０ａ，１０ｂに挟まれたブラケット１０の中間部（トルクロッドＡの主軸部）には軽量化のための貫通孔１０ｃが形成されている。

そして、パワープラントの下部を後方の車体側部材に連結するトルクロッドＡには、自動車の急加速時などにその反力によってパワープラントが後傾するとき、長手方向（主軸部の軸方向）に大きな引っ張り荷重が作用し、これがゴムブッシュ１１にそれぞれ径方向の主荷重として入力する。従って、ゴムブッシュ１１には、そのように大きな主荷重を受け止めた後に、これによる揺り返しを速やかに減衰させることが求められるため、動バネ定数を高くする必要がある。しかしながら、動バネ定数を高くしすぎると、エンジンのアイドル振動など、振幅の小さい振動に対しては十分に防振特性を発揮できないおそれがある。

そこで、本発明では、車体側のゴムブッシュ１１を、振動荷重の入力に対して効果的に２段階のストッパ特性を発揮できる構成としている。具体的に、このゴムブッシュ１１は、金属製の内筒体１２と、内筒体１２の径方向外方を囲む金属製の外筒体１３と、内筒体１２及び外筒体１３の間に設けられて両者を連結するゴム弾性体２０と、内筒体１２の外周に設けられた樹脂製のストッパ部３０とを備えている。なお、より正確には、内筒体１２は、ストッパ部３０の本体部３１及びゴム弾性体２０を介して外筒体１３に連結されている。

前記ゴム弾性体２０における主荷重入力方向の両側には、外筒体１３の筒軸方向に開口する開口室２１が形成され、ゴム弾性体２０における主荷重入力方向の直交方向の両側は主バネ部２３，２３とされている。そして、外筒体１３の内周面には、開口室２１内に膨出するゴム膨出部２２が設けられている。

また、前記内筒体１２には、その外周から開口室２１内に向かって突出してゴム膨出部２２に対向する弾性変形可能なストッパ部３０が設けられている。具体的に、このストッパ部３０は、内筒体１２の外周面に嵌合された略矩形状の本体部３１と、本体部３１の幅方向両端から開口室２１内に向かって突出する一対の突出部３２，３２と、一対の突出部３２，３２の先端から本体部３１の幅方向内方に向かってそれぞれ延びてゴム膨出部２２に対向し且つその先端同士が突き合わされた一対の当接部３３，３３とを備えている。また、ストッパ部３０には、本体部３１、突出部３２、及び当接部３３で区画された区画室２５が形成されている。

さらに、前記一対の突出部３２，３２及び当接部３３，３３の表面はゴム弾性体２０と一体に形成されたゴム層２４で覆われている。当接部３３が外筒体１３の内周面又はゴム膨出部２２に当接した際には、このゴム層２４が緩衝ゴムとして機能するため、振動の減衰をさらに効率良く行うことができる。なお、本実施形態１のゴムブッシュ１１では、突出部３２及び当接部３３の表面をゴム層２４で覆った構成としているが、この形態に限定するものではなく、樹脂部分が剥き出しとなって当接部３３がゴム膨出部２２に当接する構成としてもよい。

前記ゴムブッシュ１１は、自動車の車体に横置きに搭載されたパワープラントが加速時の反力などによって後傾し、その下部に取り付けられたトルクロッドＡの長手方向に引っ張り荷重が作用すると、この荷重が径方向の主荷重として入力され、内筒体１２及び外筒体１３が主荷重入力方向に相対変位する。このとき、ゴム弾性体２０の主バネ部２３が撓んで、ゴム弾性体２０が比較的大きく弾性変形するとともに、ストッパ部３０の当接部３３がゴム膨出部２２に当接して、ストッパ部３０が内筒体１２及び外筒体１３の相対変位を規制するストッパとして機能するため、大きな主荷重入力に対してもゴム弾性体２０の主バネ部２３の過度の変形を防止して、耐久性を確保することができる。

ここで、エンジンのアイドル振動など、振幅の小さい振動に対しては、ストッパ部３０の当接部３３がゴム膨出部２２に当接した後、当接部３３の基端部となる突出部３２の先端を支点として当接部３３が区画室２５内方に屈曲するように弾性変形する。このように、当接部３３の弾性変形のみで振動を抑制するようにして主荷重入力方向の動バネ定数を低下させるようにしたから、ストッパ特性の１段階目の線形領域を長く確保することができる。

一方、自動車の急加速時など、振幅の大きな振動に対しては、ストッパ部３０の当接部３３の弾性領域内での弾性変形に続いてゴム膨出部２２が弾性変形することで、動バネ定数を高くしてストッパバネとして必要なバネ力を保持できるようにしている。これにより、主荷重入力に起因する振動が２段階のストッパ特性により効果的に減衰され、加減速時などのパワープラントの揺動を速やかに減衰させることができる。

図３は、本発明の実施形態１に係るゴムブッシュ１１及び従来のゴムブッシュの荷重と撓みの関係を示すグラフ図である。図３において、実線５０は本発明のゴムブッシュ１１、破線５１は図６及び図７に記載のゴムブッシュ、２点鎖線５２は特許文献１に記載のゴムブッシュの特性を示すものとする。

図３に示すように、何れのゴムブッシュも２段階のストッパ特性を示しているが、本実施形態１に係るゴムブッシュ１１は、従来のゴムブッシュに比べて、１段階目の線形領域が長く確保されていることが分かる。すなわち、本実施形態１に係るゴムブッシュ１１は、振幅の小さい振動に対しては主荷重入力方向の動バネ定数を低下させる一方、振幅の大きな振動に対しては動バネ定数を高くしてストッパバネとして必要なバネ力を保持できている。これにより、従来のゴムブッシュに比べて、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

以上のように、本実施形態１に係る防振装置としてのゴムブッシュ１１によれば、ゴム膨出部２２に対向するように、樹脂製のストッパ部３０が内筒体１２の外周から開口室２１内に突出して設けられているから、主荷重入力方向に内筒体１２が振動したときに、ゴム膨出部２２にストッパ部３０の当接部３３が当接して当接部３３が弾性領域内で弾性変形し、続いてゴム膨出部２２が弾性変形することで、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性が得られる。

すなわち、エンジンのアイドル振動など、振幅の小さい振動に対しては、ストッパ部３０の当接部３３の弾性変形のみで振動を抑制するようにして主荷重入力方向の動バネ定数を低下させ、ストッパ特性の１段階目の線形領域を長く確保するようにしている。一方、自動車の急加速時など、振幅の大きな振動に対しては、ストッパ部３０の当接部３３の弾性領域内での弾性変形に続いてゴム膨出部２２が弾性変形することで、動バネ定数を高くしてストッパバネとして必要なバネ力を保持できるようにしている。これにより、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

＜変形例＞
図４は、上述した実施形態１のゴムブッシュ１１の変形例を示す図１相当図である。図４に示すように、ストッパ部３０の本体部３１の表面には、区画室２５内に膨出するゴム膨出部２２が形成されている。その他の構成は実施形態１と同様である。

このような構成とすれば、主荷重入力方向に内筒体１２が振動したときに、当接部３３がゴム膨出部２２に当接して突出部３２の先端を支点として本体部３１側に屈曲するように弾性変形すると、当接部３３の先端が区画室２５内のゴム膨出部２２に当接してそれ以上屈曲しなくなる。このため、ストッパ部３０の当接部３３に過度な押圧力が加わって弾性領域を越えてしまい、ストッパ部３０が破損することを防止する上で有利となる。

＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係る防振装置としてのゴムブッシュ４１の構成を示す断面図である。前記実施形態１との違いは、ストッパ部４５の形状のみであるため、以下、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図５に示すように、前記ゴムブッシュ４１の内筒体１２には、その外周から開口室２１内に向かって突出してゴム膨出部２２に対向する弾性変形可能なストッパ部４５が設けられている。具体的に、このストッパ部４５は、内筒体１２の外周面に嵌合されたリング状の本体部４６と、本体部４６の外周から開口室２１内に向かって突出して延びる基端部４７と、内筒体１２の筒軸方向から見たストッパ部４５の断面が略Ｙ字状となるように基端部４７の先端から枝分かれした一対の当接部４８，４８とを備えており、内筒体１２と外筒体１３との所定以上の相対変位を規制するものである。このストッパ部４５の本体部４６はゴム弾性体２０の内部に埋設されている。また、基端部４７及び当接部４８，４８の分岐した箇所におけるゴム膨出部２２と対向する当接面４９は、これに対向するゴム膨出部２２の表面形状と対応して凹状に形成されている。

なお、本実施形態２のゴムブッシュ４１では、当接部３３の表面がゴム層で覆われておらず樹脂部分が剥き出しとなっており、この樹脂部分がゴム膨出部２２及び外筒体１３の内周面に当接する構成となっているが、この形態に限定するものではなく、当接部３３の表面をゴム層で覆って緩衝ゴムとして機能させるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態２に係る防振装置としてのゴムブッシュ４１によれば、主荷重入力方向に内筒体１２が振動したときに、略Ｙ字状に形成されたストッパ部４５の当接部４８が外筒体１３の内周面に、ストッパ部４５の略Ｙ字状に分岐した箇所における当接面４９にゴム膨出部２２がそれぞれ当接してストッパ部４５が弾性領域内で弾性変形し、続いてゴム膨出部２２が弾性変形するため、振動荷重の入力に対して２段階のストッパ特性を効果的に発揮することができる。

以上説明したように、本発明は、振動荷重の入力に対して効果的に２段階のストッパ特性を発揮できるようにした防振装置を提供することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態１に係る防振装置としてのゴムブッシュの構成を示す断面図である。 同ブッシュを用いたトルクロッドの構成を示す平面図である。 本実施形態１に係るゴムブッシュ及び従来のゴムブッシュの荷重と撓みの関係を示すグラフ図である。 同ブッシュの変形例を示す図１相当図である。 本実施形態２に係るゴムブッシュの構成を示す断面図である。 従来のゴムブッシュを用いたトルクロッドの構成を示す斜視図である。 従来のゴムブッシュを用いたトルクロッドの構成を示す平面図である。

符号の説明

１１ ゴムブッシュ（防振装置）
１２ 内筒体
１３ 外筒体
２０ ゴム弾性体
２１ 開口室
２２ ゴム膨出部
２４ ゴム層
２５ 区画室
３０ ストッパ部
３１ 本体部
３２ 突出部
３３ 当接部

Claims (5)

1. 内筒体と、該内筒体の径方向外方を囲む外筒体と、該内筒体及び外筒体の間に設けられて両者を連結するゴム弾性体とを備えた防振装置であって、
   前記ゴム弾性体における主荷重入力方向の両側には、前記外筒体の筒軸方向に開口する開口室が形成され、
   前記外筒体の内周面には、前記開口室内に膨出するゴム膨出部が設けられ、
   前記内筒体には、その外周から前記開口室内に向かって突出して前記ゴム膨出部に対向する弾性変形可能な樹脂製のストッパ部が設けられていることを特徴とする防振装置。
2. 請求項１において、
   前記ストッパ部は、前記内筒体の外周面に嵌合された本体部と、該本体部の幅方向両端から前記開口室内に向かって突出する一対の突出部と、該一対の突出部の先端から該本体部の幅方向内方に向かってそれぞれ延びて前記ゴム膨出部に対向し且つその先端同士が突き合わされた一対の当接部とを備えていることを特徴とする防振装置。
3. 請求項２において、
   前記ストッパ部における前記本体部、前記突出部、及び前記当接部で区画された区画室には、該本体部の表面から該区画室内に膨出するゴム膨出部が設けられていることを特徴とする防振装置。
4. 請求項１において、
   前記ストッパ部の先端は、前記内筒体の筒軸方向から見た断面が略Ｙ字状に形成されていることを特徴とする防振装置。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１項において、
   前記ストッパ部における前記外筒体の内周面又は前記ゴム膨出部と当接する部分は、ゴム層で覆われていることを特徴とする防振装置。

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