JP4382822B2 - 筒形防振装置 - Google Patents

Description

この発明は、サブフレームマウント等に好適な筒形防振装置に関する。

筒形防振装置の一例としてサブフレームマウントがある。このサブフレームマウントは、外筒がスリットにより左右分割されており、サブフレームへの取付時にスリットを狭くして外筒を縮径することにより内外筒間で弾性体を圧縮するようになっている。また、外筒及び内筒からそれぞれ相手側に向かって径方向へ突出する突部を内筒の軸方向にて隔てて設け、取付時に各突部先端で弾性体を圧縮することにより軸直交方向のバネを大きくし、かつ一対の突部間に挟まれた弾性体のせん断作用により軸方向のバネを大きくしたものもある。
特開平１−１２６４４７号公報

内筒の軸方向は主たる荷重の入力方向に相当するため、この方向のバネを大きくする必要があり、この方向のバネは内筒の軸方向に隔てられた一対の突部間における弾性体のボリュームにより影響される。このボリュームを大きくするには突部先端の間隔を狭くする必要があるが、これをあまり狭くすると軸直交方向におけるバネが大きくなり過ぎる。そこで、この間隔をある程度大きくしなければならないが、このようにすると突部間における弾性体のボリュームが少なくなるため、軸方向のバネが希望する程度よりも小さくなり、この部分のバネだけで軸方向の変位を規制できず、図３中に仮想線で示すようなストッパ４Ａを弾性体の表面から軸方向へ突出させて変位を規制する必要があった。しかし、このようなストッパ４Ａは装置の軸方向寸法を拡大するものであるから、機種によってはレイアウトが困難になる場合がある。
また、ストッパ４Ａが存在すると、ストッパ４Ａ自体のバネが高いため、アイドル運転時にストッパ４Ａがエンジン側へ当接した状態にあると、車体側へ微振動が伝達することがあるので、このような振動を遮断することも求められていた。
そこで本願は、このようなストッパを省略できる程度の大きなバネを形成でき、しかも軸方向と軸直交方向のバネ比コントロールの自由度を大きくでき、かつ防振性能をより向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため本願の筒形防振装置に係る請求項１の発明は、内筒と外筒を内外に配置して弾性体で相互に連結し、外筒は取付時に縮径するように予め周方向に分断されており、かつ内外筒間には一方側から他方側へ所定間隙を有して突出する突部が内筒の軸方向に間隔をもって一対で設けられ、前記外筒の縮径時に前記所定間隙を狭めることにより弾性体を圧縮するようにした筒形防振装置において、
前記内筒の軸線と直交する断面内にて、前記外筒内周面の曲率半径を対面する前記内筒外周面の曲率半径よりも小さくし、内外筒間の間隔が外筒の周方向端部に向かって次第に狭くなるようにするとともに、これら曲率半径を異にして対面する前記外筒と内筒の部位間に、前記突部の前記内筒又は外筒と所定間隙をなす先端を配置し、この突部の先端を前記外筒内周面と同心円弧状とし、かつ突部先端の曲率半径を、前記内筒外周面の前記外筒内周面よりも大きな前記曲率半径よりも小さくしたことを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記外筒が前記内筒の軸線を挟んで対向する２ケ所で分断された半割体からなることを特徴とする。

請求項３の発明は上記請求項１又は２において、前記突部が外筒と一体に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、内筒の軸線と直交する断面内にて、外筒内周面の曲率半径が対面する内筒外周面の曲率半径より小さくなっているので、内外筒間の間隔が外筒の周方向端部に向かって次第に狭くなるようになっている。そこで拡径状態の外筒を縮径すると、圧縮された弾性体が外筒の周方向両端から逃げにくくなる。しかも軸方向における突部の先端により弾性体が圧縮されるから軸方向への逃げも減少する。このため、一対の突部間における弾性体の圧縮充填量が大きくなり、軸方向のバネを大きくできるため、弾性体表面から軸方向へ突出するストッパを省略可能になり、このストッパを設けることにより生じていた装置の軸方向寸法拡大を阻止して装置を小型軽量化できる。このため、軸方向寸法が制約された場所にも取付可能になるので、レイアウトの自由度が大きくなる。しかも、軸方向と軸直交方向のバネをそれぞれを比較的自由に設定できるようになるので、これら軸方向及び軸直交方向におけるバネ比のコントロールの自由度も増大する。
また、従来のようなストッパを省略できたので、アイドル運転時にストッパを介して微振動が車体側へ伝達することを阻止できるため防振性能をより向上させることができる。

請求項２の発明によれば、外筒が内筒の軸線を挟んで対向する２ケ所で分断された半割体とすることにより、軸方向をＺ、対向する分断部間を結ぶ直線の方向をＹ、このＹ及びＺと直交する方向をＸとするとき、一対をなす外筒の半割体をＸ方向へ対向配置することにより、直交する３軸をなすＸ・Ｙ・Ｚ各方向におけるバネを容易に設定できる。

請求項３の発明によれば、突部が分割構造をなす外筒と一体に形成されているので、外筒の外周面側と内周面側とを形成する割型で形成できるから、形成が容易になる。

以下、図面に基づいてサブフレームマウントとして構成された一実施例を説明する。図１はサブフレームマウント１の側面図、図２はその平面図である。これらの図に示すように、サブフレームマウント１は外筒２と、その内側へ略同心で配置された内筒３と、これらの間を連結する防振ゴム４とから構成される。防振ゴム４は振動吸収の主体部であり、弾性体の一例として公知のゴムから構成されている。外筒２及び内筒３は、金属又は樹脂からなる適宜材料を用いて、鋳造等の適宜方法により形成される。

外筒２は車体側のサブフレーム５に設けられた取付穴６へ押し込むことにより取付けられる。７は外筒２の一端部に設けられたフランジであり、取付穴６の周囲へ重なる。内筒３には軸方向の貫通穴８が設けられ、ここへ通したボルト等の取付軸９を介して図示省略のエンジン側等へ連結されている。

外筒２は直径方向で２分割された半割体２０（後述の図５・６参照）を防振ゴム４で連結一体化したものである。図２に示すように、分割部はスリット１０をなし、取付時に狭められる。図２におけるスリット１０は狭められた状態を示す（図１・図３及び図４も同様）。まだ狭められずに開いた状態にあるスリット１０を挟んで一対の半割体２０を向かい合わせにしたときの外筒２は平面視が略楕円形をなす。図中に仮想線で示すフランジ７の輪郭がこのときの外形に相当している。この状態を外筒２の拡径状態とし、この状態における両半割体２０が内接する想定円の半径を拡大径ということとする。

防振ゴム４の側面にも、スリット１０に連続して内筒３側へ入り込むスリット１１が形成される。サブフレーム５への取付前状態では仮想線で示すように、比較的大きな所定の当初間隔ｗ１を形成している。当初間隔ｗ１を狭めることによって拡大径を縮径しながらサブフレーム５の取付穴６へ外筒２を押し込んで取付けることができる。この取付後の狭い間隔をｗ２とする。図１及び図２の実線で示す状態は縮径状態である。

なお、直交する３軸をＸ・Ｙ・Ｚとし、図１に示すように、Ｚ軸を内筒３の軸線と平行のものとする。また図２に示すように、スリット１０、１１はそれぞれ内筒３の中心Ｃ０（軸線Ｚ上にある）を挟んで対向配置され、対向するスリット１０間を結んでＣ０を通る軸線をＹとし、これに直交してＣ０を通る軸線をＸとする。以下の説明においては、Ｘ・Ｙ・Ｚ各軸線と平行する方向を単にＸ・Ｙ・Ｚ方向という場合がある。また図１及び図２に示す状態は使用状態に対応し、Ｚ方向が上下方向、Ｘ方向が前後方向、Ｙ方向が左右方向となる。

図３は、図２の３−３線断面図であり、外筒２の内面には中心方向へ突出する突部１２が一体に形成されている。突部１２は内筒３の中心軸に一致するＺ軸方向、すなわち図の上下方向にて所定間隔ａを隔てて対向する一対の円弧状壁部として形成されている。各突部１２は径方向内方へ突出し、その先端１３は内筒３の外周面との間に間隔ｂを形成している。突部１２の先端１３と対面する内筒３の外周面との間には、取付時に防振ゴム４の一部が先端１３で圧縮される圧縮部１４が形成される。

図の上下方向における一対の突部１２間には、防振ゴム４の一部が充填された囲い込み部１５をなしている。防振ゴム４はゴムバネとして機能し、ボリュームや圧縮程度等により自ずから定まるバネ定数を有する。圧縮部１４と囲い込み部１５における防振ゴムの圧縮量及びボリュームが異なり、その結果、異なるバネ定数のバネを生じる。

圧縮部１４はＸ軸方向におけるバネ、すなわちＸ方向のバネの大きさに主として関与する。なお、圧縮部１４のＹ軸方向におけるバネ、すなわちＹ方向のバネの大きさはスリット１１が存在するために著しく小さくなるが、これにもある程度関与している。囲い込み部１５はＺ軸方向におけるバネ、すなわちＺ方向のバネの大きさに関与する。また、上下の突部１２の間隔ａは囲い込み部１５における防振ゴムのボリュームに影響を与えるので、必要なバネの大きさに応じて任意に設定される。

図４は、図３の４−４線断面である。内筒３の外周面は、楕円の長径方向両端部をストレートにカットした形状に相当する略楕円状をなし、長径側をスリット１０，１１に向けてＹ軸方向と平行に配置し、短径側をＸ軸方向と平行に配置する。図はスリット１０、１１を縮径して取付けた状態（取付後状態）を示す。

図中左側の外筒２において、外筒２及び突部１２は同心円弧状をなし、各曲率半径Ｒ１、Ｒ２の中心Ｃ１は、内筒３の中心Ｃ０から若干Ｘ方向へずれて位置する。各曲率半径Ｒ１、Ｒ２は、内筒３の対向部分における曲率半径Ｒ３よりもそれぞれ小さくなっている。図中右側の外筒２も同様である。なお外筒２及び突部１２及びこれに対向する内筒３の外周部はそれぞれ、曲率半径Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のアールをなしている。

図の取付後状態では、外筒２及び突部１２は内筒３の中心Ｃ０に向かってＸ方向へ移動しており、外筒２及び突部１２の中心Ｃ１は内筒３の中心Ｃ０から若干ずれているが極めて接近した位置にあるから、Ｘ軸上において、外筒２の内面及び突部１２の先端１３の各周方向中間点Ｐ，Ｑは、内筒３の外表面における周方向の中間点Ｓから最も離れた位置にあり、突部１２の先端１３と内筒３の外表面との間隔ｂは点ＱＳ間が最大となり、周方向端部のスリット１０に向かって次第に減少する。また、Ｙ軸方向では外方に向かって間隔が狭くなるように変化する。

この間隔ｂはサブフレームマウント１の取付前後で変化し、同様にスリット１０、１１の幅も変化する。すなわち、スリット１０及び１１は仮想線で示す当初の最も開いたスリット幅である当初間隔ｗ１から、実線で示す取付後の最も狭くなったスリット幅ｗ２の間で変化する。

図５は外筒２を構成する半割体２０の片側をＺ軸回りに図４の状態と９０度回転させた状態の平面図、図６はその内周面側を示す図である。突部１２は段差状をなし、半割体２０の軸方向両端より内側へ引き込んだ位置に形成され（図６参照）、周方向両端１６は、半割体２０における略半円状をなす側壁２１の周方向端部２２よりも周方向内側へ引き込んでおり（図５参照）、例えば、１４０度程度の開き角度で形成されている。この開き角度は必要とするバネ値に応じて任意に設定できる。側壁２１の内周面及び突部１２の先端１３はそれぞれ中心Ｃ１からの半径がＲ１及びＲ２であり同心円状に配置される。このような半割体２０は内周側及び外周側へ分割された割型（図示省略）により突部１２を一体にした状態で容易に形成できる。

次に、本実施例の作用を説明する。図７は、サブフレームマウント１をサブフレーム５へ取付ける状態を縦断面で示し、Ａは取付前、Ｂは取付後を示す。Ａにおいて、外筒２は取付前の拡大径Ｄ１の状態にあり、取付穴６の内径Ｄ０より大きい（Ｄ１＞Ｄ０）。このとき、先端１３と内筒３の間は取付前間隔ｂ１をなす。

この状態で外筒２の先端を取付穴６内へ入れ、サブフレームマウント１を押し込むと、外筒２及び防振ゴム４はスリット１０，１１を狭めて外径を内径Ｄ０まで縮径して取付穴６内へ押し込まれ、外筒２の側壁が取付穴６の周囲へ防振ゴム４の反発力で密に押しつけられて固定され、Ｂに示す取付状態となる。

Ｂの取付状態では、外筒２の取付後における外径が取付穴６の内径Ｄ０と一致する。このとき、先端１３と内筒３の間隔は縮小された取付後間隔ｂ２をなし、圧縮部１４が形成される。この圧縮部１４は、圧縮量（ｂ１−ｂ２）にて圧縮された防振ゴム４によりＸ方向におけるバネを大きくする。また、軸方向Ｚにおいて一対をなす突部１２間の囲い込み部１５内へも内筒３側から防振ゴムの一部が押し込まれて圧縮され、この囲い込み部１５において圧縮された防振ゴム４により、Ｚ方向におけるバネを大きくする。

図８は、この取付時の前後における状態を横断面で示し、図の左側におけるＡが取付前の状態、図の右側におけるＢが取付後の状態である。この図に明らかなように、取付前では、外筒２における突部１２の先端１３と内筒３の外周面間における取付前間隔ｂ１が大きくなっており、囲い込み部１５のボリュームは、圧縮前におけるＶ１から圧縮後のＶ２へと、大から小へ変化する。

このボリューム変化は一対の半割体２０が、スリット１０の幅をｗ１からｗ２へ減少させるようにそれぞれ中心方向へ移動して互いの間隔を小さくすることによって生じる大きなものであり、減少したボリューム（Ｖ１−Ｖ２）に相当する防振ゴム４は、圧縮部１４及び囲い込み部１５内へ圧縮して充填されることになる。

図の左側に示すように、当初状態は外筒２及び突部１２の各曲率半径Ｒ１、Ｒ２の中心Ｃ１は内筒３の中心Ｃ０からずれた位置にあるから、Ｘ軸上において、外筒２の内面及び突部１２の先端１３の各周方向中間点Ｐ，Ｑは、内筒３の外表面における周方向の中間点Ｓから最も離れた位置にあり、突部１２の先端１３と内筒３の外表面との取付前状態における間隔である取付前間隔ｂ１は点ＱＳ間が最大となる。

一方、図の右半分側に示すように、圧縮後においては、各外筒２がＸ軸方向に沿って内方へ移動し、Ｒ１の中心Ｃ１が内筒３の中心Ｃ０へ略一致する程度に変化することにより、点ＱＳ間の間隔が大きく減少した取付後間隔ｂ２となる（ｂ１＞ｂ２）。

このように防振ゴム４がボリュームＶ１からＶ２へ圧縮されることにより、囲い込み部１５内における防振ゴム４のバネは大きくなる。そのうえ、このバネは囲い込み部１５に充填圧縮される防振ゴムのボリュームにより決定され、圧縮部１４の圧縮量とは独立して設定できる。さらに、図３のように軸方向における一対の突部１２間の間隔ａを調節することにより、軸方向の変位量を自由に設定でき、必要なストロークを確保できる。

また、Ｚ方向のバネをより大きくすることが容易になるため、図３において防振ゴム４の上端部表面からＺ軸方向（図の上方）へ突出するストッパ４Ａを省略可能になり、軸方向寸法が制約された場所にも取付可能になるので、装置全体の軸方向寸法を短くして軽量小型化でき、その結果、レイアウトの自由度が大きくなる。しかも、Ｚ方向のバネとＸ方向のバネをそれぞれを比較的自由に設定できるようになるので、これらＺ方向及びＸ方向のバネ比コントロールにおける自由度も増大する。

そのうえ、外筒２の内面と内筒３の外周面間における間隔は中間部のＰＳ間において最大であり、突部１２の周方向端部１６へ向かって次第に狭くなるように構成され、また囲い込み部１５における防振ゴムのうち内筒３近傍部分も上下から突部１２の先端１３によって狭められているから、圧縮時に防振ゴム４が周囲へ逃げにくくなり、防振ゴム４はスリット１０及び１１側から中間部（図８の点Ｑ方向）へ向かって送り込まれ、より多くの防振ゴム４が囲い込み部１５内へ押し込まれるので、より大きなバネの形成に寄与する。

図３の取付後状態において、上下方向、すなわちＺ軸方向に荷重が入力すると、囲い込み部１５はせん断を主体にした大きなバネを発生する。Ｚ軸方向は主たる荷重の入力方向であり、本来的に大きなバネを要求されているが、囲い込み部１５へ大量の防振ゴム４を圧縮充填できるため、十分に大きなバネを形成できる。そのうえ、上下の突部１２の間隔ａを十分に大きくすることにより、Ｚ方向の大きな変位を可能にする。

一方、Ｘ軸方向に荷重が入力すると圧縮部１４における圧縮を主体とする変形時のバネにより吸収する。このとき圧縮部１４は、予め比較的大きな圧縮量（ｂ１−ｂ２）で圧縮しておくことにより、このバネを十分に大きくしておくことができる。ただし、取付後間隔ｂ２が比較的小さいので、Ｘ方向において許容される変位量は少なくなる。なお、Ｙ方向の荷重入力に対しては最も小さなバネで対応する（図４参照）。

そのうえ、Ｚ方向においては一対の突部１２間における間隔ａの大きさを調節し、Ｘ方向においては突部１２の先端１３と内筒３とのの間隔ｂを調整することにより、それぞれのバネの大きさを自由に変化させることができる。その結果、ＸとＺ方向における各バネの比であるバネ比コントロールが容易になる。

また、図３及び図４に示すように、外筒２が１８０度間隔で２ケ所のスリット１０により分断された一対の半割体２０をＸ方向へ対向配置することにより、直交する３軸方向において、それぞれ異なるＸ・Ｙ・Ｚ各方向におけるバネを所望の値でかつ容易に設定できる。

しかも、突部１２が分割構造をなす外筒２の各半割体２０と一体に形成されているので、半割体２０の外周面と内周面側とを形成する比較的単純な割型で形成できるから、形成が容易になる。また、左右の半割体２０は左右共通に使用できるので、金型及び部品点数を削減できコストダウンが可能になる。

また、従来のようなストッパ４Ａを省略できたので、アイドル運転時にストッパ４Ａを介して微振動が伝達することを阻止でき、その結果、防振性能をより向上させることができる。

図９は別実施例に係る半割体２０を示す。図９のＡ、Ｂはそれぞれ半割体の正面図及び斜視図である。本実施例では、半割体２０の段部１２の中間部に分離溝３０を設け、この分離溝３０を挟んで段部１２を二つに分けて分割段部１２ａ、１２ｂとした。上下段の段部１２に対して分離溝３０は同じ位置に形成される。なお段部１２の段数は３段以上の多段としても良い。このようにすると、バネ比設定の自由度が大きくなり、かつ段部１２間に対する防振ゴム４の押し込みが容易になる。

図１０は図９のさらに別の実施例を示し、図中のＡは正面図、Ｂは斜視図である。上から１段目と３段目の段部１２は図９と同様構造である。２段、４段目は分離溝３０の部分を塞ぐよう、小型段部１２ｃとした。小型段部１２ｃは分割段部１２ａ，１２ｂの各分離溝３０に臨む端部から各周方向長さの半分程度まで重なるように設定される。なお、小型段部１２ｃと分割段部１２ａ，１２ｂに対する重なり程度及び段数は任意である。このようにすれば、さらにバネ比設定の自由度が大きくなり、かつ段部１２間に対する防振ゴム４の押し込みが容易になる。

なお、本願発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、突部１２は内筒３側から外筒２側へ向けて突出させてもよく、外筒２及び内筒３から交互に逆方向へ突出させてもよい。また、外筒２の分割は２分割のみならず３分割以上の複数分割が任意に可能であり、分割数によりバネの異なる方向を変化させることができる。また、内筒３の外周を楕円等の非円形とし、段部１２に対面する部分のＲを段部１２より大きくすることにより異ならせることもできる。さらに、図１の実施例、及び図９並びに図１０の各実施例における段部１２の径方向突出量は互いに異ならせることもできる。また、サブフレームマウント以外の例えばサスペンションブッシュ等、公知の各種筒型防振装置に適用可能である。

サブフレームマウントの側面図 サブフレームマウントの平面図 図２の３−３線断面図 図３の４−４線断面図 半割体の平面図 その内側を示す図 組み付けの前後を示す縦断面図 組み付けの前後を示す横断面図 別実施例に係る半割体の正面図及び斜視図 さらに別実施例に係る半割体の正面図及び斜視図

符号の説明

１：サブフレームマウント、２：外筒、３：内筒、４：防振ゴム、１２：突部、１３：先端、１４：圧縮部、１５：囲い込み部、２０：半割体

Claims (3)

1. 内筒と外筒を内外に配置して弾性体で相互に連結し、外筒は取付時に縮径するように予め周方向に分断されており、かつ内外筒間には一方側から他方側へ所定間隙を有して突出する突部が内筒の軸方向に間隔をもって一対で設けられ、前記外筒の縮径時に前記所定間隙を狭めることにより弾性体を圧縮するようにした筒形防振装置において、
   前記内筒の軸線と直交する断面内にて、
   前記外筒内周面の曲率半径を対面する前記内筒外周面の曲率半径よりも小さくし、
   内外筒間の間隔が外筒の周方向端部に向かって次第に狭くなるようにするとともに、これら曲率半径を異にして対面する前記外筒と内筒の部位間に、前記突部の前記内筒又は外筒と所定間隙をなす先端を配置し、この突部の先端を前記外筒内周面と同心円弧状とし、かつ突部先端の曲率半径を、前記内筒外周面の前記外筒内周面よりも大きな前記曲率半径よりも小さくしたことを特徴とする筒形防振装置。
2. 前記外筒は前記内筒の軸線を挟んで対向する２ケ所で分断された半割体からなることを特徴とする請求項１に記載した筒形防振装置。
3. 前記突部は外筒と一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載した筒形防振装置。

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