JP2020097985A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リバウンド方向の変位をストッパが規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きを小さくできる防振装置を提供すること。【解決手段】防振装置は、第２部材に対して第１部材が変位したときに、第１部材と当接部材の当接面との間にストッパが介在してリバウンド方向の変位を規制する。ストッパは、第２部材に対して第１部材が変位したときに第１面と当接面とに圧縮される第１部と、第１面と当接面とに圧縮される第２部と、第１部と第２部との間であって第２面に対向する部位または第２面に設けられる第３部と、を備え、第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第２部の厚さは第１部の厚さよりも厚く、第３部は、第１面と当接面とに第１部が圧縮される状態であっても第２面と当接面とに圧縮されない。【選択図】図１

Description

本発明は防振装置に関し、特にリバウンド方向の変位を規制するストッパを備える防振装置に関するものである。

自動車に使用される防振装置として、特許文献１には、互いに間隔をあけて配置される第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材との間を連結する弾性体からなる防振基体と、第１部材に設けられる弾性体からなるストッパと、第２部材に取り付けられる当接部材と、を備える防振装置が開示されている。この防振装置は、パワーユニット等の振動源側の部材と車体フレームとの間に、第１部材および第２部材を介して防振基体が配置される。防振装置は、第２部材に対して第１部材が変位したときに、ストッパが当接部材の当接面に当接してリバウンド方向の変位を規制する。

特開２００５−１０６１３８号公報

この種の防振装置において、リバウンド方向の変位をストッパが規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きを小さくする技術が求められている。

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、リバウンド方向の変位をストッパが規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きを小さくできる防振装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の防振装置は、互いに間隔をあけて配置される第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材との間を連結する弾性体からなる防振基体と、第２部材に取り付けられる当接部材と、第１部材および当接部材の少なくとも一方に設けられる弾性体からなるストッパと、を備え、第２部材に対して第１部材が変位したときに、第１部材と当接部材の当接面との間にストッパが介在してリバウンド方向の変位を規制する。第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第１部材は、当接面に対向する第１面と、第１面と当接面との間の距離よりも当接面との間の距離が長い第２面と、を備え、ストッパは、第２部材に対して第１部材が変位したときに第１面と当接面とに圧縮される第１部と、第２部材に対して第１部材が変位したときに第２面と当接面とに圧縮される第２部と、第１部と第２部との間であって第２面に対向する部位または第２面に設けられる第３部と、を備え、第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第２部の厚さは第１部の厚さよりも厚く、第３部は、第１面と当接面とに第１部が圧縮される状態であっても第２面と当接面とに圧縮されない。

請求項１記載の防振装置によれば、当接部材が取り付けられた第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第１部材の第２面と当接面との間の距離は、第１部材の第１面と当接面との間の距離よりも長い。ストッパは、第２部材に対して第１部材が変位したときに第１面と当接面とに圧縮される第１部と、第２部材に対して第１部材が変位したときに第２面と当接面とに圧縮される第２部と、を備え、第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第２部の厚さは第１部の厚さよりも厚い。従って、第１部よりも先に第２部が、リバウンド方向の変位を規制し始める。第１部と第２部との間であって第２面に対向する部位または第２面に設けられる第３部は、第１面と当接面とに第１部が圧縮される状態であっても第２面と当接面とに圧縮されないので、第２部のばね定数を第１部のばね定数よりも小さくできる。よって、リバウンド方向の変位をストッパが規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きを小さくできる。

請求項２記載の防振装置によれば、第２対向面の面積は第１対向面の面積よりも小さいので、第２部は、当接部材に当接した第１部が変形するときよりも小さい荷重で変形できる。よって、請求項１の効果に加え、リバウンド方向の変位をストッパが規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きをより小さくできる。

請求項３記載の防振装置によれば、第２部材に対して第１部材が変位する前の状態において、第３部の厚さは第１部の厚さよりも薄いので、第３部の存在に関わらず、第２部のばね定数を小さくできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、荷重たわみ曲線の傾きをさらに小さくできる。

請求項４記載の防振装置によれば、第１部材の第１面および第２面に交わる側面は、第１面よりも当接面から離れて位置し、ストッパの接続部は、第３部、及び、基盤の側面に設けられる第４部に隣接する。接続部は、第１部よりも当接面から離れた位置に配置されるので、第１部が当接部材に当接したときに、第３部、第４部および接続部と当接面との間に空気が封入されないようにできる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、ストッパと当接部材との間に封入される空気による異音の発生を抑制できる。

一実施の形態における防振装置の断面図である。 成形体の斜視図である。 図１のＩＩＩで示す部分を拡大した防振装置の部分拡大図である。 （ａ）はストッパの第２部が当接部材に当接したときの防振装置の断面図であり、（ｂ）はストッパの第１部が当接部材に当接したときの防振装置の断面図である。 ストッパの荷重たわみ曲線である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は一実施の形態における防振装置１０の断面図である。図１は無負荷状態の防振装置１０が図示されている。図１では当接部材４０の一部の図示が省略されている。

防振装置１０は自動車のエンジン等のパワーユニットを弾性支持する装置である。防振装置１０は、軸線Ｏの方向（軸方向）へ互いに離間した第１部材１１及び第２部材２０と、第１部材１１と第２部材２０との間を連結する防振基体３０と、第２部材２０に取り付けられた当接部材４０と、を備えている。本実施形態では、第１部材１１は振動源であるパワーユニット（図示せず）に取り付けられ、第２部材２０は当接部材４０を介して車体フレーム（図示せず）に取り付けられる。本実施形態では、第１部材１１の軸１３（後述する）の軸線Ｏと鉛直線とが一致している。図１では、紙面下側を防振装置１０の軸方向下側、紙面上側を軸方向上側という（図２から図４（ｂ）においても同じ）。

第１部材１１は、鉄系材料やアルミニウム合金等で一体成形された部材であり、防振基体３０が連結される円板状の基盤１２と、基盤１２の中央から軸方向上側に突出し軸線Ｏに沿って延びる軸１３と、軸１３の端に設けられた取付部１４と、を備えている。取付部１４はねじ穴１５に取り付けられたボルト（図示せず）によってパワーユニットに取り付けられる。

第２部材２０は、第１部材１１の基盤１２の外径よりも大きい内径を有する円筒状の金属製の部材であり、軸方向両端に開口部２１，２２が形成されている。第１部材１１は、基盤１２を開口部２１側へ向けて、第２部材２０の軸方向上側に離隔して配置される。第１部材１１と第２部材２０とが防振基体３０により相互に連結される。

防振基体３０は、ゴムや熱可塑性エラストマ等の弾性体からなり、軸方向上側の小径部３１と軸方向下側の大径部３２とを有する略円錐台状に形成されている。小径部３１は、第１部材１１の基盤１２が接着される部位である。大径部３２は、小径部３１より外径が大きく形成される部位であり、第２部材２０の開口部２１側の内周面に大径部３２の外周面が接着される。本実施形態では防振基体３０はゴム製であり、第１部材１１及び第２部材２０に加硫接着されている。

防振基体３０は、大径部３２の軸方向下側に開口する凹所３３が形成されている。凹所３３は、軸方向上側へ向かうにつれて次第に小径となる略擂鉢形状である。防振基体３０は、大径部３２の外周縁の全周に亘ってシール層３４が設けられている。シール層３４は、軸方向下側に延びる筒状の部位であり、第２部材２０の内周面を覆っている。

第２部材２０の開口部２２には、防振基体３０の凹所３３に対向して配置されるダイヤフラム２３が取り付けられる。ダイヤフラム２３は、ゴムや熱可塑性エラストマ等の弾性体からなる略円形状の可撓性膜であり、外周縁に固定金具２４が接着されている。固定金具２４は略円環状に形成されている。固定金具２４の内周面は、全周に亘ってダイヤフラム２３の外周面に固着されている。ダイヤフラム２３は、固定金具２４が開口部２２から第２部材２０へ挿入された後、第２部材２０を縮径加工することにより固定金具２４を介して第２部材２０に固定される。

第２部材２０、防振基体３０及びダイヤフラム２３により区画される密閉空間に液体（水等の非圧縮性流体）が封入され、液室が形成される。液室は、仕切部材２５により、防振基体３０が室壁の一部を構成する受圧室２６と、ダイヤフラム２３が室壁の一部を構成する平衡室２７とに区画される。仕切部材２５は、液室を受圧室２６及び平衡室２７に区画すると共に、受圧室２６及び平衡室２７を互いに連通するオリフィス２８を形成するための略円形状の部材である。

当接部材４０は、圧入された第２部材２０を保持する保持部４１と、基盤１２の軸方向上側に配置される円板状の当接部４２と、を備えている。当接部材４０の保持部４１、当接部４２及び取付部（図示せず）は、アルミニウム合金等の金属材料で一体成形されている。当接部材４０の取付部は車体フレームに取り付けられる。当接部４２の中央には、第１部材１１の軸１３が挿通される穴４３が形成されている。穴４３の内径は基盤１２の外径よりも小さい。当接部４２の当接面４４は平坦であり、軸方向下側を向いている。

第１部材１１の基盤１２及び軸１３には、ストッパ５０が設けられている。ストッパ５０は、ゴムや熱可塑性エラストマ等の弾性体からなる。本実施形態では、ストッパ５０は防振基体３０と一体成形されたゴム製であり、第１部材１１に加硫接着されている。

ストッパ５０は、軸１３の外周に設けられた第１ストッパ５１と、基盤１２に設けられることにより当接部４２に対して軸方向下側に配置される第２ストッパ５２と、を備えている。第１ストッパ５１は、第１部材１１の軸１３と当接部材４０との衝突による異音の発生を防ぐ。第２ストッパ５２は、第２部材２０に対して第１部材１１がリバウンド方向（本実施形態では軸方向上側）に変位したときに、当接部材４０の当接面４４に当接して変位を規制する。第２ストッパ５２は、防振基体３０に作用する引張応力を抑制して防振基体３０の耐久性を確保し、さらに受圧室２６に生じる負圧を抑制し、異音発生の原因となるキャビテーションを抑制する。

図２は第１部材１１及び第２部材２０が防振基体３０に一体化された成形体１００の斜視図である。成形体１００は、当接部材４０（図１参照）の保持部４１に第２部材２０を圧入して組み付ける前のものである。第２ストッパ５２は、第１ストッパ５１の軸直角方向の外側に張り出す第１部５３と、軸方向に延びる第２部５５と、第２部５５と第１部５３との間に介在する第３部５７と、第１部５３に隣接する第４部５９と、第４部５９と第３部５７との間に位置する接続部６０と、を備えている。第１部５３、第２部５５、第３部５７、第４部５９及び接続部６０は一体成形されている。

第１部５３は、略円環状に形成されている。第２部５５は、軸方向上側に向かうにつれて縮径する円錐台状に形成されている。第４部５９は、略円筒状に形成されている。第１部５３は、軸方向上側を向く略円環状の第１対向面５４を備えている。第２部５５は、第１対向面５４及び第４部５９の一部が切り欠かれた部位に設けられている。第２部５５の軸方向上側を向く第２対向面５６は、第１対向面５４よりも軸方向上側に位置する。第２対向面５６の面積は第１対向面５４の面積よりも小さい。

図３は図１のＩＩＩで示す部分を拡大した防振装置１０の部分拡大図である。第１部材１１の基盤１２は、当接部材４０の当接面４４に対向する平坦な第１面１５及び第２面１６、並びに、第１面１５及び第２面１６に交わる円筒状の側面１７を備えている。第１面１５及び第２面１６は、当接面４４と略平行に配置されている。第２面１６は、第１面１５よりも軸方向下側に位置する。第１面１５の面積は、第２面１６の面積よりも大きい。第１面１５と当接面４４との間の距離は、第２面１６と当接面４４との間の距離よりも短い。

第２ストッパ５２の第１部５３は基盤１２の第１面１５に設けられており、第２部５５及び第３部５７は基盤１２の第２面１６に設けられている。第４部５９は基盤１２の側面１７に設けられている。接続部６０は、基盤１２の側面１７と第２面１６とが交わる部位に設けられている。第２部材２０に対して第１部材１１が変位する前の無負荷状態において、第１部５３の第１対向面５４と当接面４４との間の第１距離Ｄ１は、第２部５５の第２対向面５６と当接面４４との間の第２距離Ｄ２よりも長く、第３部５７のうち当接面４４に対向する第３対向面５８と当接面４４との間の第３距離Ｄ３は、第１距離Ｄ１よりも長い。

第２面１６から第２対向面５６までの第２部５５の厚さは、第１面１５から第１対向面５４までの第１部５３の厚さよりも厚い。第２面１６から第３対向面５８までの第３部５７の厚さは、第１面１５から第１対向面５４までの第１部５３の厚さよりも薄い。接続部６０は、第１部５３よりも当接面４４から離れた位置に配置されている。

図４及び図５を参照して、第２部材２０に対して第１部材１１がリバウンド方向に変位したときの第２ストッパ５２の動作を説明する。図４（ａ）は第２ストッパ５２の第２部が当接部材４０に当接したときの防振装置１０の断面図であり、図４（ｂ）は第２ストッパ５２の第１部５３が当接部材４０に当接したときの防振装置１０の断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、防振装置１０の一部が図示されている。図５は第２ストッパ５２の荷重たわみ曲線である。図５の横軸は、第２部材２０に対する第１部材１１の軸方向の変位（ｍｍ）であり、縦軸は荷重（Ｎ）である。

図５に示す変位０は、第２部材２０に対して第１部材１１が変位する前の無負荷状態を示す。変位Ａにおいて、第２部５５の第２対向面５６が当接面４４に当接する（図４（ａ）参照）。変位０と変位Ａとの間は、当接面４４と第２対向面５６とが離隔された第２部５５が当接面４４に当接するまでの、防振基体３０の変形による線形区間である。変位Ｂにおいて、第１部５３の第１対向面５４が当接面４４に当接する（図４（ｂ）参照）。変位Ａと変位Ｂとの間は、当接面４４と第２面１６との間に挟まれた第２部５５が圧縮される非線形区間である。

変位Ｂと変位Ｃとの間は、当接面４４と第１面１５との間に挟まれた第１部５３が圧縮されると共に、当接面４４と第２面１６との間に挟まれた第２部５５が圧縮される非線形区間である。変位Ｃにおいて、第１部５３により第２部材２０に対する第１部材１１のそれ以上の変位が制限される。第１部５３及び第２部５５が圧縮される変位Ｃにおいても、第３部５７は圧縮されない。

防振装置１０は、第２部材２０に対して第１部材１１が変位する前の状態において、第１部５３の第１対向面５４と当接面４４との間の第１距離Ｄ１が、第２部５５の第２対向面５６と当接面４４との間の第２距離Ｄ２よりも長い。よって、変位Ａにおいて第１部５３よりも先に第２部５５が当接面４４に当接し、リバウンド方向の変位を規制し始める。

第２面１６に設けられる第３部５７の第３対向面５８と当接面４４との間の第３距離Ｄ３は第１距離Ｄ１よりも長く、さらに、第１部５３が設けられる第１面１５と当接面４４との間の距離よりも、第２部５５及び第３部５７が設けられる第２面１６と当接面４４との間の距離は長い。これにより、第２部５５の特性に第３部５７が大きな影響を与えないようにできるので、第２部５５のばね定数を第１部５３のばね定数よりも小さくできる。よって、リバウンド方向の変位を第２ストッパ５２が規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きを小さくできる。

これに対し第２部５５が無い場合は、図５の破線に示すように、変位０と変位Ｂとの間は防振基体３０の変形による線形区間である。変位Ｂにおいて第１部５３の第１対向面５４が当接面４４に当接し、変位Ｂを超えると第１部５３が圧縮されて急激に荷重が増加する。第２部５５が無い場合の荷重たわみ曲線は、防振装置１０の荷重たわみ曲線と点Ｄで交わる。従って、防振装置１０は、変位Ａから点Ｄまでの荷重たわみ曲線の傾きを、第２部５５が無い場合（図５破線）の変位Ｂから点Ｄまでの荷重たわみ曲線の傾きよりも小さくできる。

防振装置１０は第２部５５があるので、点Ｄにおける荷重よりも荷重が小さいときは（図５参照）、第２部５５が無い場合（図５破線）に比べて変位を小さくできる。荷重が同じ場合は、第２部５５が無い場合に比べ、変位０から点Ｄまでの間に、防振基体３０に生じる引張応力を抑制できる。よって、防振基体３０の耐久性を向上できる。

第１部５３と第２部５５との間に設けられた第３部５７は第２面１６に配置されているので、第２部５５が軸方向に圧縮されるときに生じる第２部５５の断面積の増加が、第３部５７によって妨げられないようにできる。従って、第２部５５が圧縮されるときの第２部５５の軸方向のばね定数を小さく維持できる。

第２対向面５６の面積は第１対向面５４の面積よりも小さいので、第２部５５は、当接面４４に当接した第１部５３が変形するときよりも小さい荷重で変形できる。よって、リバウンド方向の変位を第２ストッパ５２が規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きをより小さくできる。

第２面１６から第３対向面５８までの第３部５７の厚さは、第１面１５から第１対向面５４までの第１部５３の厚さよりも薄いので、第３対向面５８から第２部５５の第２対向面５６までの間の第２部５５の厚さを確保できる。これにより第２部５５のばね定数をより小さくできるので、リバウンド方向の変位を第２ストッパ５２が規制し始めるときの荷重たわみ曲線の傾きをさらに小さくできる。

基盤１２の第１面１５及び第２面１６に交わる側面１７は、第１面１５よりも当接面４４から離れて位置し、接続部６０は、側面１７に設けられる第４部５９及び第３部５７に隣接する。接続部６０は、第１部５３よりも当接面４４から離れた位置に配置されているので、第１部５３が当接面４４に当接したときに（図４（ｂ）参照）、第３部５７、第４部５９及び接続部６０と当接面４４との間に空気が封入されないようにできる。よって、第２ストッパ５２と当接面４４との間に封入される空気による異音の発生を抑制できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

実施形態では、第２部材２０に固定された当接部材４０が車体フレームに取り付けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、車体フレームと第２部材２０との間を連結する固定部材（図示せず）を用いることは当然可能である。この場合、当接部材４０の取付部（図示せず）を省略し、その代わりに、固定部材（図示せず）に車体フレームに取り付けられる部位が設けられる。これにより固定部材を介して第２部材２０が車体フレームに固定される。当接部材４０は、固定部材（図示せず）を介して第２部材２０に取り付けられる、又は、第２部材２０に直接取り付けられる。

実施形態では、パワーユニット等の振動源に第１部材１１が取り付けられ、車体フレームに第２部材２０が取り付けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これと反対に、振動源に第２部材２０を取り付け、車体フレームに第１部材１１を取り付けることは当然可能である。

実施形態では、防振基体３０とダイヤフラム２３との間に液体が封入される液封入式防振装置の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ダイヤフラム２３及び仕切部材２５を省略して、防振基体３０（弾性体の特性）だけを利用する非液封入式の防振装置にストッパ５０を適用することは当然可能である。

実施形態では、第２部５５が円錐台状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２部５５は円柱状、角柱状など各種の形状が適宜設定される。

実施形態では、防振基体３０と第２ストッパ５２とが一体成形される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２ストッパ５２の弾性体の材質を、防振基体３０の弾性体の材質と異ならせることは当然可能である。この場合、第２ストッパ５２は防振基体３０と別に成形される。

実施形態では、第２ストッパ５２の第１部５３、第２部５５及び第３部５７の全部が第１部材１１の第１面１５及び第２面１６に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。当接部材４０の当接面４２に、第１部５３、第２部５５及び第３部５７の全部を設けることは当然可能である。当接部材４０の当接面４２に、第１部５３、第２部５５及び第３部５７が設けられる場合も、第１部５３は当接面４２と第１面１５とに圧縮され、第２部５５は当接面４２と第２面１６とに圧縮される。第３部５７は、当接面４２のうち第２面１６が対向する部位に設けられる。また、当接部材４０の当接面４２に第１部５３及び第２部５５の片方を設け、第１部材１１に第１部５３及び第２部５５のもう片方を設けることは当然可能である。

実施形態では、第２ストッパ５２が第１部材１１に接着される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材１１や当接部材４０に第２ストッパ５２を接着することなく、第１部材１１や当接部材４０に第２ストッパ５２を取り付けることは当然可能である。

１０ 防振装置
１１ 第１部材
１５ 第１面
１６ 第２面
１７ 側面
２０ 第２部材
３０ 防振基体
４０ 当接部材
４２ 当接面
５０ ストッパ
５３ 第１部
５５ 第２部
５７ 第３部
５９ 第４部
６０ 接続部

Claims (4)

1. 互いに間隔をあけて配置される第１部材および第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間を連結する弾性体からなる防振基体と、
   前記第２部材に取り付けられる当接部材と、
   前記第１部材および前記当接部材の少なくとも一方に設けられる弾性体からなるストッパと、を備え、
   前記第２部材に対して前記第１部材が変位したときに、前記当接部材の当接面と前記第１部材との間に前記ストッパが介在してリバウンド方向の変位を規制する防振装置であって、
   前記第２部材に対して前記第１部材が変位する前の状態において、前記第１部材は、前記当接面に対向する第１面と、前記第１面と前記当接面との間の距離よりも前記当接面との間の距離が長い第２面と、を備え、
   前記ストッパは、前記第２部材に対して前記第１部材が変位したときに前記第１面と前記当接面とに圧縮される第１部と、前記第２部材に対して前記第１部材が変位したときに前記第２面と前記当接面とに圧縮される第２部と、前記第１部と前記第２部との間であって前記第２面に対向する部位または前記第２面に設けられる第３部と、を備え、
   前記第２部材に対して前記第１部材が変位する前の状態において、前記第２部の厚さは前記第１部の厚さよりも厚く、
   前記第３部は、前記第１面と前記当接面とに前記第１部が圧縮される状態であっても前記第２面と前記当接面とに圧縮されない防振装置。
2. 前記第２対向面の面積は前記第１対向面の面積よりも小さい請求項１記載の防振装置。
3. 前記第２部材に対して前記第１部材が変位する前の状態において、前記第３部の厚さは前記第１部の厚さよりも薄い請求項１又は２に記載の防振装置。
4. 前記第１部材は、前記第１面および前記第２面に交わり前記第１面よりも前記当接面から離れて位置する側面を備え、
   前記ストッパは、前記第１部材に設けられるものであり、前記側面に設けられる第４部と、前記第４部および前記第３部に隣接する接続部と、を備え、
   前記接続部は、前記第１部よりも前記当接面から離れた位置に配置される請求項１から３のいずれかに記載の防振装置。

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