JP4421500B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、主にエンジンマウントやサスペンションブッシュなどとして用いられる筒形の防振装置に関し、特に、ダイナミックダンパを備えるものの構造の技術分野に属する。

従来より、この種の防振装置としては、例えば特許文献１〜３などに開示されるように内筒と外筒とを弾性体により連結してなり、その軸方向の少なくとも一方の端部に、内外筒の軸方向への相対移動を規制するためのストッパ機構が設けられているとともに、このストッパ機構の作動に伴う衝撃を緩和するためのストッパゴムを備えたものが知られている。

また、この種の防振装置をエンジンマウントに適用する場合に、例えば特許文献４などに開示されるように別体のダイナミックダンパを取り付けて、共振振幅を抑えることによって、ギヤノイズやこもり音を低減したり、アイドル振動の伝達を抑えるようにすることも知られている。

前記文献に記載のダイナミックダンパは、金属製プレートにゴムを介してダンパーマス（ダンパウエイト）を取り付けてなり、そのプレートをボルトやリベットなどによって、防振装置の外筒を外嵌合するブラケットに止着している。そのため、ダイナミックダンパ全体が筒形の防振装置の外周から径方向に大きく張り出して場所を取る、という不具合がある上に、これを組み付ける手間が掛かり、防振装置のコストアップを招く要因になっている。

これに対し、例えば特許文献５には、筒形の防振装置の軸方向一端部にその内筒、外筒及び弾性体のいずれか１つのみにつながるように弾性部材を設け、さらにその弾性部材にダンパウエイトを取り付けて、ダイナミックダンパを構成する、という構造が提案されている。
実開昭６２−１６８４１号公報 実開平２−１４８５５号公報 特許第２７７３００４号公報 特開平６−２４１２７８号公報 実開平４−４５４１号公報

しかし、前記提案例（特許文献５）のように筒形防振装置の軸方向の端部にダイナミックダンパを配置しようとすると、そこに従来から配置されているストッパゴム（特許文献１〜３参照）との位置の取り合いが問題になり、仮に両者を軸方向に並べようとしても、そのためのスペースを確保することはできない場合が多い。

これに対し、ストッパゴムにダンパウエイトを埋め込んで、これをダイナミックダンパとして利用することも考えられるが、ダンパウエイトは、通常、所要の質量を確保するために金属製とすることが多いので、ストッパ機構の作動時にストッパゴム内のダンパウエイトが薄いゴム層を介して相手方のストッパ部材（これも金属製であることが多い）などに衝突すると、不快なショックが発生してしまう。

一方、そのようなショックが発生しないようにゴム層を十分に厚くすると、その分、ストッパゴム全体が大きくなってしまい、前記と同様のスペースの問題を生じるか、或いは、ダンパウエイトを十分に大きくすることができなくなって、本来のダンパ効果を得るために必要な質量を確保できなくなる、という問題がある。

本発明は、斯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、筒形防振装置の軸方向の端部に配置するダイナミックダンパの構造に工夫を凝らして、省スペースでありながらダンパウエイトに必要な質量を確保でき、しかも、ストッパ作動時に不快なショックを発生させないようにすることにある。

前記の目的を達成するために、本願発明では、筒形防振装置の軸方向の端部に配置したストッパゴムの内部に、それ自体が軸方向にばねとして機能する螺旋状のダンパウエイトを埋設した。

具体的に、請求項１の発明は、内筒と外筒とを弾性体により連結してなり、その軸方向の少なくとも一方の端部に前記内筒及び外筒の軸方向の相対移動を所定以下に規制するためのストッパ機構が設けられている筒形の防振装置を対象とする。そして、そのストッパ機構に、前記内筒、外筒及び弾性体のいずれか１つに設けられ、少なくとも内筒の周りを囲むように配置された環状のストッパゴムが含まれている場合に、このストッパゴムの内部に、前記内筒の周りを１周以上、囲むように螺旋状のダンパウエイトを埋設したことを特徴とする。

前記の構成により、まず、防振装置に振動が入力するときには、環状のストッパゴムとこれに埋設されているダンパウエイトとによって構成される付加振動系がダイナミックダンパとして機能し、この付加振動系の構成（ダンパウエイトの質量とストッパゴムのばね特性など）によって決まる周波数域の振動が効果的に吸収、減衰されるようになる。

また、外力などによって内外筒が軸方向へ比較的大きく相対移動し、この相対移動がストッパ機構の作動によって規制されるときには、前記ストッパゴムが軸方向に隣り合う部材（ストッパ部材など）に衝突することになるが、この衝突の際にはストッパゴム内の螺旋状のダンパウエイトがばねとして機能し、それが軸方向に縮むことによって衝撃が緩和されることになる。

つまり、ダンパウエイトを覆うゴム層だけでなく、そのダンパウエイト自体によっても緩衝作用が得られるから、ゴム層はあまり厚くしなくても、ストッパゴムと隣り合うストッパ部材などとの衝突による衝撃を十分に緩和して、不快なショックの発生を防止することができる。

このことから、ストッパゴムを徒に大型化することなく、ダンパウエイトに必要な質量を確保して、前記ダイナミックダンパとしての機能を十分に発揮させることができる。

さらに、前記のようにストッパ機構が作動した後は、一時的にストッパゴムがストッパ部材などと接触した状態になるので、このストッパゴムを介しての振動の伝達が懸念されるが、前記のように螺旋状のダンパウエイトがばねとして機能することで、ストッパゴム全体のばね特性に線形性が現れるので、このばね特性のチューニングによって特定の周波数域における振動の伝達を抑えることが可能になる。

例えば防振装置を自動車用のエンジンマウントとして用いる場合に、前記ストッパゴム全体のばね特性を、加速運転時などの比較的高周波域のエンジン振動を吸収するようにチューニングすれば、ストッパ機構が作動した状態でも前記高周波域のエンジン振動の伝達を抑えて、車室内のこもり音を軽減することができる。

加えて、前記の構成によれば、螺旋状のダンパウエイトが防振装置の内筒の周りを１周以上、囲むように配置されているので、経年劣化などにより仮にゴム層に亀裂が生じたとしても、ストッパゴムはダンパウエイトが内筒に引っ掛かって脱落することがない。よって、ストッパゴムの脱落によってストッパ機構の金属製の部材同士が衝突するという事態は回避することができる。

上述の構成の筒形防振装置において、ストッパゴムにはその外周面に開口する周方向の溝部をダンパウエイトに沿うように螺旋状に形成することが好ましく（請求項２の発明）、また、前記ダンパウエイトは金属製とするのが好ましい（請求項３の発明）。

そののように螺旋状の溝部を形成すれば、螺旋状ダンパウエイトのばねとしての動作がゴム層によって妨げられることは少なくなる。また、ダンパウエイトを金属製とすれば、そのばね特性を設定しやすく、且つばらつきの少ない安定した特性が得られる。従って、前記のストッパゴム全体のばね特性のチューニングが容易になり、そのチューニングによる振動低減などの作用を安定的に得ることができる。

また、前記筒形防振装置において、好ましいのは、環状のストッパゴムの内周側に金属製の筒状部材を加硫接着しておき、この筒状部材を内筒の端部に外側から嵌合することで、ストッパゴムを組み付けるようにすることである（請求項４の発明）。こうすれば、ストッパゴムを防振装置の軸方向の端部に容易且つ確実に組み付けることができる。

以上、説明したように、本発明に係る防振装置によると、筒形防振装置の軸方向の端部に配置したストッパゴムを利用してダイナミックダンパを構成できるとともに、そのダンパウエイトを螺旋状とすることで、ゴム層をあまり厚くしなくてもストッパ作動時の衝撃を十分に緩和することができるようになり、その結果として、ストッパゴムの大型化を回避しながら、ダンパウエイトに必要な質量を確保し、前記ダイナミックダンパとしての機能を十分に発揮させることができる。

また、螺旋状のダンパウエイトによりストッパゴム全体のばね特性に線形性が現れることを利用して、所定周波数域の振動が伝わり難くなるように該ストッパゴムのばね特性をチューニングすることが可能になり、ストッパ作動時にも効果的な音振低減効果が得られる。しかも、螺旋状のダンパウエイトにより、経年劣化などによるストッパゴムの脱落をより確実に阻止することができる。

さらに、ストッパゴムの外周面に螺旋状の溝部を形成したり（請求項２の発明）、ダンパウエイトを金属製とすることで（請求項３の発明）、前記ストッパゴム全体のばね特性のチューニングが容易になり、且つ、そのチューニングによる効果を安定的に得ることができる。

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。尚、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。

図１、２は、本発明に係る防振装置を自動車のエンジンマウントＡに適用した実施形態を示し、このエンジンマウントＡは、図示しない自動車のパワープラントと車体との間に介在されて、そのパワープラントの荷重を支持するとともに、当該パワープラントからの振動を吸収し或いは減衰させて、車体への振動伝達を抑制するためのものである。

すなわち、図２に横断面で示すように、この実施形態のエンジンマウントＡの本体部１は、内筒２と外筒３とがゴム弾性体４により連結されてなるもので、図１に示すように、前記外筒３が、その外周に一体的に取り付けられた２つのブラケット５，５によって車体フレーム６（仮想線で示す）に連結される一方、内筒２は、その両端部がそれぞれボルト等により結合されるブラケット（図示せず）によって、パワープラントに連結されるようになっている。

尚、図２は、パワープラントの静荷重が作用していない状態を示しており、この状態では内筒２の中心軸（軸心Ｘ）が外筒３の中心軸から上方にオフセットしているが、前記のように車体に取り付けられてパワープラントの静荷重が加わる１Ｇ状態では、図示しないが、ゴム弾性体４が撓んで内筒２が下方に変位し、その中心軸Ｘが外筒３の中心軸と概ね合致するようになる。

この実施形態では、エンジンマウントＡは、例えばエンジンルームに横置きに搭載されるパワープラントのトランスミッション側の端部を吊り下げるものであり、図１に示すように、内筒２の軸線Ｘが概ね自動車の車体の前後方向を向くように配置されている（以下、車体の前後方向を単に前後方向ともいう）。そして、マウント本体１の後端部（軸線Ｘ方向の一方の端部）には、以下に述べるように外筒３のフランジ部３１やストッパ部材（図５参照）と協動して、内筒２及び外筒３の所定以上の相対移動を規制するためのストッパゴム１０が配置されている。

前記ストッパゴム１０は、図３(a)，(b)に拡大して示すように、ドーナツ状の本体部１０ａと、その内周側に形成された薄肉部１０ｂとからなり、さらに、その薄肉部１０ｂの内周側に断面が多角形（図の例では８角形）をなす筒状の金属製カラー１１（筒状部材）が加硫接着されている。そして、そのカラー１１が内筒２の端部に外側から嵌合されることにより、前記ストッパゴム１０が内筒２の端部の周りを囲んで配置されようになっている。

ここで、前記ストッパゴム１０を内筒２の端部に取り付けるときには、図４に示すように、ストッパゴム１０のカラー１１にその一方の側（図の左側）から内筒２の端部の小径部２ａを内挿して、その小径部２ａ内に反対側からテーパ状のポンチＰの先端を押し込んで、これを拡径すればよい。こうして押し広げられた小径部２ａがカラー１１の内周に沿って拡がり、且つこれに内周側からしっかりと嵌合して、固定される。

そうして内筒２の端部に取り付けられたストッパゴム１０の本体部１０ａは、図５に示すように、外筒３の後端に一体成形された環状フランジ部３１の後方に所定間隔を空けて位置することになる（同図ではゴム弾性体４は省略）。また、ストッパゴム１０の本体部１０ａの後方には、前記と同様の間隔を空けてストッパ金具７（仮想線で示す）が配置される。このストッパ金具７は、図示しないパワープラント側ブラケットを利用して構成してもよいし、これに連結した金具により構成してもよい。また、そのブラケットとの干渉を避けながら、前記外筒３やそのブラケット５、或いは車体フレームなどの車体側部材にストッパ金具７を連結してもよい。

そして、例えば自動車の急加速時などにパワープラントが揺動し、その上部が車体後方に大きく変位するときには、これによりエンジンマウントＡにおいても内筒２が車体後方に、即ち外筒３に対して軸方向に相対移動することになるが、このときにはストッパゴム１０の本体部１０ａがストッパ金具７や外筒フランジ部３１に当接することによって、それ以上の移動を規制するようになる。

つまり、この実施形態では、前記外筒３後端のフランジ部３１と、ストッパ金具７と、ストッパゴム１０とによって、内筒２及び外筒３の軸方向の相対移動を所定以下に規制するためのストッパ機構Ｓが構成されている。尚、ストッパゴム１０の本体部１０ａの前面及び後面（軸線Ｘ方向の両端面）には、それぞれ、周方向に並ぶようにして複数の球面状凸部が形成されており、この凸部の形状、個数、配置などによってストッパの特性をチューニングできるようになっている。

また、この実施形態では、前記図３(b)や図５に示すように、ストッパゴム１０の本体部１０ａの内部にダンパウエイト１２が埋設されており、前記の如く内周側の薄肉部１０ｂの端縁部が内筒２の端部に固定された状態で、概ねその薄肉部１０ｂをばね要素とし、ダンパウエイト１２を慣性マスとしてエンジンマウントＡの軸方向に振動する付加振動系が構成されている。

この付加振動系は、前記内筒２及び外筒３が軸方向に相対移動するような振動の入力に対して、前記ダンパウエイト１２の質量とストッパゴム１０の薄肉部１０ｂのばね特性とによって概ね決まる周波数域の振動を効果的に吸収、減衰させるダイナミックダンパとして機能するものであり、例えば、その周波数域が比較的低周波側になるようにチューニングすることで、アイドル振動の伝達を低減したり、車室内の低中速こもり音、ギヤノイズなどを効果的に低下させることができる。

そのように付加振動系の固有値を低周波側に設定するためには、慣性マスを比較的大きくし、ばねは比較的柔らかくすることになるため、この実施形態では、ダンパウエイト１２を金属製とし（例えば鋼板製とすれば安価に構成できる）、ストッパゴム１０の薄肉部１０ｂには複数（図の例では４つ）の肉盗みを形成している。尚、ダンパウエイト１２は樹脂により構成することもできる。また、ストッパゴム１０の配合は、例えばＮＲ／ＢＲ、或いはＮＲ／ＳＢＲなどとするのが好ましく、こうすれば比較的大きな減衰が得られるとともに、耐摩耗性も高くなる。

以上のように、ストッパゴム１０の本体部１０ａにダンパウエイト１２を埋め込んで、ダイナミックダンパを構成したことにより、この実施形態のエンジンマウントＡでは、パワープラントからの振動の伝達を効果的に遮断できるものであるが、それだけではなく、本発明の特徴部分として、前記ダンパウエイト１２を図５(c)などに示すように螺旋状としたことで、上述したストッパゴム１０としての特性も向上することができる。

すなわち、この実施形態では、前記ダンパウエイト１２は、内筒２の回りを３周回する螺旋状とされており、それ自体が内筒２の軸線Ｘ方向にばねとして機能する。そのため、上述したようにストッパ機構Ｓが作動してストッパゴム１０の本体部１０ａが軸線Ｘ方向に隣り合うストッパ金具７や外筒フランジ部３１に衝突するときには、螺旋状のダンパウエイト１２が軸方向に縮むことによっても、衝撃が緩和されることになり、ゴム層はあまり厚くなくても、不快なショックの発生を防止することができる。

また、そうして金属製のダンパウエイト１２がばねとして機能することから、ストッパゴム１０全体の軸線Ｘ方向のばね特性も線形性を有するものとなり、これにより、前記のようにストッパ機構Ｓが作動した後も、エンジンマウントＡの前後方向のばね特性には、線形領域が現れる。すなわち、図６は、例えば自動車の加運転時にストッパ機構Ｓが作動する前後で、エンジンマウントＡの前後方向の静ばねの変化を連続的に示した荷重−変位曲線である。

同図の破線のグラフは、従来一般的な総ゴムのストッパについてのものであり、ストッパが作動するまではグラフの傾きが緩くて、ばねが柔らかいが、ストッパが作動した後はグラフの傾きが急峻に立ち上がる非線形特性を示している。このことから、圧縮されたストッパゴムの剛性が急激に高くなり（動ばねが急上昇して）、比較的高い周波数域まで振動吸収性能が大幅に悪化することが分かる。

これに対し、この実施形態のものでは、図に実線のグラフで示すように、ストッパが作動してもグラフの傾き（ばね定数）が急激には変化せず、それが略一定の線形領域(L)が現れている。すなわち、このものではストッパが作動しても前記従来例のように前後方向動ばねが急上昇することはないので、例えば加速運転時などの比較的高周波域のエンジン振動を吸収するように、ばね特性をチューニングすることが可能になる。

そして、そうした場合には、上述の如く例えば自動車の急加速時などにパワープラントが揺動し、エンジンマウントＡにおいて内筒２が車体後方に変位して、ストッパゴム１０の本体部１０ａが後方のストッパ金具７に当接した状態（ストッパ作動状態）でも、このときにエンジンが発する比較的高周波の振動がストッパゴム１０を介して車体側に伝達されることを抑えて、車室内のこもり音を軽減することができる。

したがって、この実施形態のエンジンマウントＡによれば、マウント本体１の軸方向の端部に配置したストッパゴム１０を利用してダイナミックダンパを構成できるとともに、そのストッパゴム１０に埋設するダンパウエイト１２を螺旋状として、それ自体をばねとして機能させるようにしたことで、ゴム層をあまり厚くしなくても、ストッパ作動時の衝撃を十分に緩和して、不快なショックの発生を防止することができる。

そのため、ストッパゴム１０全体があまり大きくなることもなく、省スペースでありながら、ダンパウエイト１２には必要な質量を確保して、本来のダイナミックダンパの効果十分にを得ることができる。

また、螺旋状のダンパウエイト１２によりばね特性に線形性が現れることを利用して、所定周波数域の振動が伝わり難くなるようにストッパゴム１０のばね特性をチューニングすることが可能になり、ストッパ作動時にも効果的な音振低減効果が得られる。

さらに、螺旋状のダンパウエイト１２を内筒２の周りを囲むように配置しているので、経年劣化などにより仮にストッパゴム１０のゴム層に亀裂が生じたとしても、これが脱落することはなく、万が一にもストッパ金具７や内筒フランジ部３１のような金属製の部材同士が衝突する事態は回避することができる。

（他の実施形態）
尚、本発明の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記の実施形態では、ストッパゴム１０を内筒２の端部に設けているが、これに限らず、例えば外筒３又はゴム弾性体４のいずれかに設けることもできる。ゴム弾性体４に設ける場合は、これと一体にゴム層を成形してもよい。

また、ストッパゴム１０は、前記実施形態のようにマウント本体１の後端部に配置する以外に、その前端部に配置してもよく、或いはその両方に配置してもよい。

また、前記実施形態では、マウント本体１の内筒２を振動源であるパワープラント側に、外筒３を支持側である車体側に連結しているが、これは反対であってもよい。

また、前記実施形態では、筒形のマウント本体１をその軸方向が車体前後方向になるように横向きに配置しているが、これに限らず、マウント本体１の軸方向が車幅方向になるように配置してもよいし、或いは上下方向になるように配置した筒形エンジンマウントにも本発明は適用可能である。

さらに、前記の実施形態において、ストッパゴム１０に埋設したダンパウエイト１２のばねとしての機能をより十分に発揮させるために、図７に一例を示すように、内部に埋設されているダンパウエイト１２に沿うようにして、ストッパゴム１０の外周面に開口する周方向の溝部１０ｃを螺旋状に形成することもできる。こうすれば、ダンパウエイト１２のばねとしての動作がゴム層によって妨げられ難くなるので、ストッパゴム１０全体のばね特性の設定がしやすくなり、且つそのばらつきを少なくしやすい。

さらにまた、前記の実施形態では、本発明の防振装置を自動車用のエンジンマウントＡに適用しているが、防振装置の用途は、それに限定されず、例えば、それ以外のエンジンマウント、自動車のサスペンションブッシュ等、種々の用途に用いられる。

以上、説明したように、本発明に係る筒形の防振装置は、その軸方向の端部に配置したストッパゴムを利用して、省スペースでダイナミックダンパを構成できるとともに、ダンパウエイトを螺旋状としたことによってストッパとしての機能を損なうことなく、むしろ向上させることができるので、例えば自動車のエンジンマウント、サスペンションブッシュを始めとして、各種産業機械などにも好適なものである。

エンジンマウントの構成を示す斜視図である。 マウント本体の構造を示す横断面図である。 (a)はストッパゴム単体を拡大して示す斜視図であり、(b)はその一部を切り欠いて内部構造を示し、(c)はその内部に埋設されているダンパウエイトを示す。 ストッパゴムの組み付けを示す斜視図である。 ストッパ機構の構成を示す断面図である。 ストッパ作動に伴う前後ばね特性の変化を示す荷重−変位グラフ図である。 ストッパゴムの外周に螺旋状溝部を設けた他の実施形態に係る図３相当図である。

符号の説明

Ａ エンジンマウント（防振装置）
Ｓ ストッパ機構
１ マウント本体
２ 内筒
３ 外筒
４ ゴム弾性体
１０ ストッパゴム
１０ｃ 溝部
１１ カラー（筒状部材）
１２ ダンパウエイト
Ｘ 内筒の軸線

Claims (4)

1. 内筒と外筒とを弾性体により連結してなり、その軸方向の少なくとも一方の端部に前記内筒及び外筒の軸方向の相対移動を所定以下に規制するためのストッパ機構が設けられている筒形の防振装置であって、
   前記ストッパ機構には、前記内筒、外筒及び弾性体のいずれか１つに設けられ、少なくとも内筒の周りを囲むように配置された環状のストッパゴムが含まれており、
   前記ストッパゴムの内部には、前記内筒の周りを１周以上、囲むように螺旋状のダンパウエイトが埋設されていることを特徴とする防振装置。
2. 請求項１の防振装置において、
   ストッパゴムには、その外周面に開口する周方向の溝部がダンパウエイトに沿うように螺旋状に形成されていることを特徴とする防振装置。
3. 請求項１又は２のいずれかの防振装置において、
   ダンパウエイトが金属製であることを特徴とする防振装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つの防振装置において、
   環状ストッパゴムの内周側には金属製の筒状部材が加硫接着されており、この筒状部材が内筒の端部に外側から嵌合されていることを特徴とする防振装置。

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