(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に配設された外筒体及び内筒体と、該外筒体及び該内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、該外筒体の筒軸方向の一側端部には、径方向外側に膨出するフランジ部と該フランジ部の外周縁部から該筒軸方向の一側に突出する筒状立設部とが形成された防振装置であって、
上記ゴム弾性体の上記筒軸方向の一側面には、上記筒状立設部に沿って全周に亘って形成される外周リング部と、上記内筒体と同軸にその外周を囲むように形成され、外周面が上記筒軸方向の一側ほど縮径するテーパ状をなす中心コーン部とが形成され、
上記中心コーン部の上記筒軸方向の一側端部は、上記内筒体に対して該筒軸方向の一側に突出することで該筒軸方向に予圧縮可能に構成された予圧縮部とされ、
上記中心コーン部の外周面と、上記外周リング部の内周面との間には、上記筒軸方向の一側に開口する凹部空間が該中心コーン部周りに全周に亘って形成されており、
上記予圧縮部に対する上記凹部空間の体積比率が１．２１以上に設定されていることを特徴とする防振装置。
【請求項２】
請求項１記載の防振装置において、
上記体積比率が１.２５以上で且つ１.６５以下に設定されていることを特徴とする防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同軸に配設された外筒体及び内筒体と、該外筒体及び該内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、該外筒体の筒軸方向の一側端部には、径方向外側に膨出するフランジ部と該フランジ部の外周縁部から該筒軸方向の一側に突出する筒状立設部とが形成された防振装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジンマウント等に使用される防振装置として、互いに同軸に配設された金属製の内筒体及び外筒体と、該両筒体間に加硫接着されたゴム弾性体とを備えたものが知られている。この防振装置は、２つの防振装置の内筒体の筒軸方向の一端面同士を付き合わせて固定されるものであり、この状態でゴム弾性体には該筒軸方向に予圧縮が付与されるようになっている。
【０００３】
この種の防振装置では通常、自動車のバウンド時等にゴム弾性体の変形量を規制するためのストッパ部が設けられる。例えば、特許文献１に示す防振装置では、外筒体の筒軸方向の一側端部から径方向外側に膨出するフランジ部と、該フランジ部の外周縁部から該筒軸方向の一側に延びる筒状立設部と、筒状立設部の先端周縁部から径方向外側に突出する水平部とを備え、この水平部の表面にゴムストッパ部を設けることで、自動車のバウンド時等にエンジンが大きく振動したとしても、ゴムストッパ部を車体フレームに当接させて振動を早期に吸収するようにしている。
【０００４】
ゴム弾性体は、筒状立設部に沿って形成される外周リング部と、内筒体と同軸にその外周を囲むように形成され、外周面がテーパ状をなす中心コーン部とを有しており、中心コーン部の外周面と外周リング部の内周面との間には、上記筒軸方向の一側に開口する断面略Ｖ字状の凹部空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１５２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の防振装置では、ゴム弾性体に対してエンジンの振動等に同期した繰り返し荷重が作用するが、この繰り返し荷重にによりゴム弾性体に亀裂が生じたり、ゴム弾性体が軟化してバネ定数（静バネ定数及び動バネ定数）が低下したりするという問題がある。
【０００７】
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、内筒体と外筒体と該両筒体の間に配設されるゴム弾性体とを備えた防振装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、ゴム弾性体に繰り返し荷重が作用することに起因した亀裂等の不具合を確実に防止しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、内筒体の外周を囲む中心コーン部の筒軸方向の一側端部に、該内筒体に対して該一側に突出する予圧縮部を設けるとともに、中心コーン部の外周面と外周リング部の内周面との間に全周に亘って凹部空間を形成し、予圧縮部に対する凹部空間の体積比率を１．２１以上に設定するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、同軸に配設された外筒体及び内筒体と、該外筒体及び該内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、該外筒体の筒軸方向の一側端部には、径方向外側に膨出するフランジ部と該フランジ部の外周縁部から該筒軸方向の一側に突出する筒状立設部とが形成された防振装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記ゴム弾性体の上記筒軸方向の一側面には、上記筒状立設部に沿って全周に亘って形成される外周リング部と、上記内筒体と同軸にその外周を囲むように形成され、外周面が上記筒軸方向の一側ほど縮径するテーパ状をなす中心コーン部とが形成され、上記中心コーン部の上記筒軸方向の一側端部は、上記内筒体に対して該筒軸方向の一側に突出することで該筒軸方向に予圧縮可能に構成された予圧縮部とされ、上記中心コーン部の外周面と、上記外周リング部の内周面との間には、上記筒軸方向の一側に開口する凹部空間が該中心コーン部周りに全周に亘って形成されており、上記予圧縮部に対する上記凹部空間の体積比率が１．２１以上に設定されているものとする。
【００１１】
この構成によれば、ゴム弾性体の予圧縮部に対する凹部空間の体積比率（以下、凹部／予圧縮部比率という）を１．２１以上に設定するようにしたことで、ゴム弾性体に繰り返し荷重が作用することに起因したゴム弾性体の亀裂を防止することが可能となる。
【００１２】
すなわち、発明者らは、鋭意研究の末、凹部／予圧縮部比率が小さいと、予圧縮により中心コーン部の根元部分が径方向に膨出変形することにより凹部空間が完全に埋まってしまい、この結果、逃げ場のなくなった内筒体の内周面近傍のゴム弾性体が強く圧縮されて、この部分の応力集中に起因してゴム弾性体に亀裂が生じるとの考えに到達した。そして、発明者らは、このような考え方に基づきさらに鋭意研究を行った結果、凹部／予圧縮部比率を１．２１以上に設定することで、ゴム弾性体の亀裂を防止することができることを見出して、本発明の構成に想到した。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記体積比率が１.２５以上で且つ１.６５以下に設定されているものとする。
【００１４】
この構成によれば、ゴム弾性体に繰り返し荷重が作用することに起因する亀裂を防止しながら、ゴム弾性体のバネ定数の低下を抑制することができる。
【００１５】
より詳細には、発明者らは、鋭意研究の末、以下の考えに想到した。すなわち、上記凹部／予圧縮部比率（凹部空間の体積）が小さいと、予圧縮状態で凹部空間が完全に埋まってしまい、内筒体の内周面近傍に高い応力集中が生じる。このため、このような高応力状態で繰り返し荷重が作用すると、ゴム材料の疲労劣化がより進行し易くなり、延いてはバネ定数（バネ定数保持率）が低下し易くなる。これに対して、上記凹部／予圧縮部比率（凹部空間の体積Ｂ）が大きいと、予圧縮により中心コーン部が変形しても凹部空間が完全に埋まらないため、ゴム弾性体全体が、この凹部空間が形成された部分を支点として上下に変位し易くなる。この結果、ゴム弾性体の疲労劣化がより進行し易くなり、延いてはバネ定数（バネ定数保持率）が低下し易くなる。したがって、バネ定数保持率は、凹部／予圧縮部比率が大き過ぎても小さ過ぎても低い値になるからこれを最大化し得る中間の凹部／予圧縮部比率が存在するはずである。
【００１６】
発明者らは、このような考え方に基づきさらに鋭意研究を行った結果、凹部／予圧縮比率を１．２５以上で且つ１.６５以下に設定することで、所定期間使用後のゴム弾性体のバネ定数保持率の低下を所定以下に抑制できることを見出し、本請求項２の発明の構成に想到した。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の防振装置によると、内筒体の外周を囲む中心コーン部の筒軸方向の一側端部に、該内筒体に対して該一側に突出する予圧縮部を設けるとともに、中心コーン部の外周面と外周リング部の内周面との間に凹部空間を形成し、上記予圧縮部に対する凹部空間の体積比率を１．２１以上に設定するようにしたことで、ゴム弾性体に繰り返し荷重が作用することに起因する亀裂等の不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る防振装置としてのエンジンマウントを示す縦断面図である。
【図２】エンジンマウントの使用状態を示す縦断面図である。
【図３】有限要素法による非線形解析の結果を示す図であって、（ａ）はタイプＩのエンジンマウントモデルの解析結果を示し、（ｂ）はタイプＶのエンジンマウントモデルの解析結果を示している。
【図４】凹部／予圧縮部比率と、耐久試験前後におけるゴム弾性体の筒軸方向のバネ定数保持率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る防振装置としてのエンジンマウント１を示し、このエンジンマウント１は、互いに同軸に配設された金属製の内筒体２及び外筒体３と、該内筒体２及び外筒体３間に設けられて両者を連結するゴム弾性体４とを備えている。
【００２１】
外筒体３の筒軸方向の一側端部には、径方向外側に膨出するフランジ部３ａが設けられており、フランジ部３ａの外周縁部には、筒軸方向の一側に突出する筒状立設部３ｂが全周に亘って形成されている。フランジ部３ａ及び筒状立設部３ｂは、外筒体３をプレス成形して折り曲げることで一体に形成されている。
【００２２】
内筒体２は、外筒体より厚肉の円筒状部材からなり、内筒体２の筒軸方向の一側端部は、外筒体３の筒状立設部３ｂに対して該一側に突出している。
【００２３】
上記ゴム弾性体４は、内筒体２及び外筒体３の間に設けられて、該両筒体２，３に対して一体に加硫接着されている。ゴム弾性体４の筒軸方向の一側面には、筒状立設部３ｂに沿って全周に亘って形成されるリング状の外周リング部４ａと、内筒体２と同軸にその外周を囲むように形成される中心コーン部４ｂとが設けられている。
【００２４】
中心コーン部４ｂの外周面は、筒軸方向の一側ほど縮径するテーパ状をなしている。中心コーン部４ｂの筒軸方向の一側端部は、内筒体２に対して該筒軸方向の一側に突出して予圧縮部４ｃを構成している。この予圧縮部４ｃには、後述するように、エンジンマウント１の使用状態において車体側プレート１１からの予圧縮荷重が直接作用するようになっている。すなわち、予圧縮部４ｃは、ゴム弾性体に予圧縮荷重を付与するための荷重入力部を構成している。
【００２５】
ゴム弾性体４の筒軸方向の他側面には、内筒体２の外周を囲むように全周に亘って凹部７が形成されており、凹部７の底壁面７ａと側壁面７ｓとのコーナ部６は断面円弧状に形成されている。この凹部７は、内筒体２の外周面近傍から外筒体３の内周面近傍までの略全体に亘って形成されており、上記コーナ部６の半径は３〜５ｍｍに設定されている。
【００２６】
外周リング部４ａは、筒状立設部３ｂ全体を覆うように形成されており、外周リング部４ａの高さは、筒状立設部３ｂの高さよりも僅かに大きい。
【００２７】
中心コーン部４ｂと、外周リング部４ａとの間には、上記筒軸方向の一側に開口する凹部空間５が該中心コーン部４ｂ周りに全周に亘って形成されている。凹部空間５は、上記筒軸方向から見て中心コーン部４ｂを囲む環状に形成されていて、その径方向に沿った断面で見て略台形状をなしている。凹部空間５の底壁面５ａは、中心コーン部４ｂが形成される土台となるベース部４ｄにより構成されていて、内筒体２の筒軸に対して垂直な平坦面とされている。凹部空間５の外周側の側壁面５ｇは、外周リング部４ａの内周面により構成されていて、底壁面５ａに対して略垂直に形成されている。凹部空間５の内周側の側壁面５ｎは、中心コーン部４ｂの外周面により構成されていて、底壁面５ａに対して所定角（例えば６０°〜６５°）で傾斜している。
【００２８】
エンジンマウント１は、図２に示すように、上下一対のエンジンマウント１を、内筒体の端面同士が当接するように配置して、一対の車体側プレート１１により上下両側から挟み込むようにして使用される。各エンジンマウント１の内筒体２は、エンジン側ブラケット１２の取付孔１２ｆに嵌入されており、これにより、不図示のエンジンが、エンジン側ブラケット１２及びエンジンマウント１を介して車体側プレート１１に連結支持されることとなる。一対の車体側プレート１１は、内筒体２の端面に当接する状態でボルト１３及びナット１４により固定される。この固定状態において、ゴム弾性体４の予圧縮部は、車体側プレート１１からの圧縮荷重により押し潰されて、予圧縮部４ｃの上面と内筒体２の上面とは略面一になる。こうして、エンジンマウント１の使用状態では、ゴム弾性体４に予圧縮部４ｃを介して所定の予圧縮荷重が付与されるようになっている。
【００２９】
ところで、エンジンマウント１には、走行振動等により筒軸方向に繰り返し荷重が作用する。この結果、ゴム弾性体に亀裂が生じたり、バネ定数が低下したりして所望の防振性能が得られなくなるという問題がある。
【００３０】
発明者らは、鋭意研究の末、このような不具合が上記予圧縮部４ｃに対する凹部空間５の体積比率Ｒ（＝凹部空間５の体積Ｂ／予圧縮部４ｃの体積Ａ。以下、凹部／予圧縮部比率Ｒという）に影響していることを見出して、この凹部／予圧縮部比率Ｒの異なる５つのタイプのテスト品Ｉ〜Ｖについて所定の耐久試験を行うことで、上記不具合を生じないエンジンマウント１の開発に成功した。
【００３１】
以下、この耐久試験の結果について、図３及び図４、並びに以下の表１〜表３を基に詳細に説明する。
【００３２】
＜耐久試験の詳細＞
本耐久試験は、耐久試験後の亀裂の有無を検査するとともに、耐久試験前後の筒軸方向の静バネ定数、動バネ定数を測定することにより、上記不具合を生じない適切な凹部／予圧縮部比率Ｒを見つけることを目的としている。
【００３３】
耐久試験は、上下一対のエンジンマウント１を耐久試験機（株式会社鷺宮製作所の油圧耐久試験機）にセットして表１に示す条件下で筒軸方向（上下方向）に加振することにより行う。
【００３４】
【表１】
0005525396.tif 000002
【００３５】
表１における、ポンプ側試験及びファン側試験はそれぞれ、エンジンのオイルポンプ側及び冷却ファン側を支持するエンジンマウント１に加わる振動を想定した試験を意味している。Ｇｐ及びＧｆはそれぞれ、ポンプ側及びファン側試験において、エンジンマウント１を耐久試験機にセットした状態で該エンジンマウント１に付与される基準荷重（Ｎ）である。「１Ｇｐ士５Ｇｐ」，「１ＧＦ士５ＧＦ」はそれぞれ、基準荷重Ｇｐ，ＧＦを基準としてその５倍の振幅の振動荷重を加えることを意味している。本実施形態では、Ｇｐ＞ＧＦとされている。
【００３６】
耐久試験を行うタイプＩ〜Ｖの各エンジンマウント１の形状特性は表２に示す通りである。
【００３７】
【表２】
0005525396.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｈ、Ｄ、Ｔは、図１に示す代表寸法Ｈ、Ｄ、Ｔにそれぞれ対応している。Ａは予圧縮部４ｃの体積を示し、Ｂは凹部空間５の体積を示している。表２からわかるように、タイプＩの凹部／予圧縮部比率Ｒが０．７８と最も小さく設定されており、タイプＶの凹部／予圧縮部比率Ｒが１．９５と最も大きく設定されている。そして、タイプI→II→III→ＩＶ→Ｖの順で凹部／予圧縮部比率Ｒが大きく設定されている。
【００３９】
タイプＩ〜Ｖのそれぞれについて、耐久試験後の亀裂の発生の有無と、耐久試験前後のバネ定数保持率とをまとめものを表３に示す。
【００４０】
【表３】
0005525396.tif 000004
【００４１】
表３に示す亀裂の発生の有無は、ゴム弾性体に亀裂が生じているか否かを目視検査することで判断する。
【００４２】
図３は、この亀裂の発生要因を調査するために行った構造解析の結果である。解析には、有限要素方法による汎用ソフト（例えば、ＭＳＣソフトウェア社製、商品名：ＭＡＲＣ）を使用した。図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、タイプＩ及びタイプＶのエンジンマウントモデルに対し筒軸方向に所定の圧縮荷重を作用させたときの解析結果を示している。図の濃淡が各部の応力値のレベルを示し、吹出しは、歪み量（％）が最も大きくなる箇所とその値を示している。タイプＩ及びタイプＶの双方ともに、内筒体２の内周面近傍部位Ｓに局所的な応力集中が見られるが、タイプＩの方がタイプＶに比べてこの応力集中部の応力値が高く且つ歪み量（％）も大きいことがわかる。これは、タイプＩでは、凹部／予圧縮部比率Ｒが小さい（凹部空間５の体積Ｂが小さい）ため、予圧縮により中心コーン部４ｂの根元部分が径方向外側に膨出変形することにより凹部空間５が完全に埋まってしまい（図３（ａ）の領域Ｗを参照）、この結果、逃げ場のなくなった内筒体２の内周面近傍のゴム弾性体が強く圧縮されるためと考えられる。これに対して、タイプＶでは、凹部／予圧縮部比率Ｒが大きい（凹部空間５の体積Ｂが大きい）ため、予圧縮時に中心コーン部４ｂの根元部分が変形しても凹部空間５が完全に埋まることはない（図３（ｂ）の領域Ｗを参照）。このため、タイプＶでは、タイプＩに比べて、内筒の内周面近傍の応力値は低く最大歪量も小さい。以上より、凹部／予圧縮部比率Ｒが小さいほど内筒体２の内周面近傍部位Ｓの応力値が高くなってゴム弾性体に亀裂が生じ易くなると言える。
【００４３】
このことを考慮して表３の試験結果を見ると、ゴム弾性体の亀裂を防止するためには、凹部／予圧縮部比率Ｒを少なくとも１．２１以上、好ましくは１．２５以上に設定する必要があることがわかる。
【００４４】
表３に示すバネ定数保持率とは、耐久試験前のバネ定数に対する耐久試験後のバネ定数の比率（％）を意味している。尚、タイプＩＶでは、ファン側試験時における静バネ定数保持率が１０７．５％となって１００％を越えているが、これはゴム弾性体の硬化（劣化）によりバネ定数が増加したためと考えられる。
【００４５】
図４は、表３のバネ定数保持率を、横軸を凹部／予圧縮部比率Ｒとし且つ縦軸をバネ定数保持率とするグラフにプロットしたものであり、図４の太線で示すラインは各プロットを基に描かれた２次の近似曲線である。尚、ポンプ側試験の方が、ファン側試験に比べてバネ定数保持率が低いのは、ポンプ側試験の方がファン側試験に比べて加振力が強いためと考えられる（表１参照）。
【００４６】
ここで、上記２次の近似曲線による近似の妥当性について説明する。上述したように、凹部／予圧縮部比率Ｒ（凹部空間５の体積Ｂ）が小さいと、予圧縮により凹部空間５が完全に埋まってしまい、内筒体２の内周面近傍部位Ｓ（図３参照）に高い応力集中が生じる。このため、このような高応力状態で繰り返し荷重が作用すると、ゴム材料の疲労劣化がより進行し易くなり、延いてはバネ定数が低下し易くなる。これに対して、上記凹部／予圧縮部比率Ｒ（凹部空間５の体積Ｂ）が大きいと、予圧縮により中心コーン部４ｂが変形しても凹部空間５が完全に埋まらないため、ゴム弾性体４全体が、この凹部空間５が形成された部分を支点として上下に変位し易くなり、これにより、ゴム弾性体の疲労劣化がより進行し易くなり、延いてはバネ定数が低下し易くなる。以上より、ばね定数保持率は、凹部／予圧縮部比率Ｒが大き過ぎても小さ過ぎても低い値になるため、バネ定数保持率を最大化し得る中間の凹部／予圧縮部比率Ｒが存在すると考えることができる。そうすると、タイプＩとタイプＶとの中間の凹部／予圧縮部比率Ｒにおいてバネ定数保持率が最大化されるように、図４に示す各プロットを、上側に凸となる二次曲線で近似することは十分に妥当性のある近似であると言える。
【００４７】
そうして、本実施形態では、この近似曲線を基に、所望のバネ定数保持率が得られるように凹部／予圧縮部比率Ｒを設定するようにしている。具体的には、本実施形態では、バネ定数保持率がエンジンマウント１の防振性能を維持する上で必要な７５％以上になるように、凹部／予圧縮部比率Ｒを１．２５以上で且つ１．６５以下に設定するようにしている（図４参照）。凹部／予圧縮部比率Ｒがこの範囲内にあれば、亀裂防止の観点で要求される凹部／予圧縮部比率Ｒ≧１．２１の要件も満たすため、ゴム弾性体の亀裂防止とバネ定数保持率の低下防止との両立を図ることができる。
【００４８】
以上の如く、上記実施形態では、中心コーン部４ｂの上記筒軸方向の一側端部を、上記内筒体２に対して該筒軸方向の一側に突出させて予圧縮部４ｃを形成するとともに、中心コーン部４ｂの外周面と、外周リング部４ａの内周面との間に、上記筒軸方向の一側に開口する凹部空間５を該中心コーン部４ｂ周りに全周に亘って形成した上で、予圧縮部４ｃの体積に対する凹部空間５の体積比率Ｒ（凹部／予圧縮比率）を１．２５以上で且つ１．６５以下に設定するようにしたことで、ゴム弾性体４に繰り返し荷重が作用することに起因する亀裂の防止とバネ定数保持率の低下防止との両立を図ることができる。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、凹部／予圧縮比率Ｒを１．２５以上で且つ１．６５以下に設定するようにしているが、亀裂を防止する観点では、凹部／予圧縮比率Ｒは１．２１以上であればよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、防振装置の一例としてエンジンマウント１を例に挙げて説明を行ったが、これに限ったものではなく、例えば工作機械等を支持や建物を支持するための防振装置であってもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、凹部空間５は断面略台形状に形成されているが（図１参照）、これに限ったものではなく、例えば断面略Ｖ字状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、同軸に配設された外筒体及び内筒体と、該外筒体及び該内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、該外筒体の筒軸方向の一側端部には、径方向外側に膨出するフランジ部と該フランジ部の外周縁部から該筒軸方向の一側に突出する筒状立設部とが形成された防振装置に有用であり、特に、該筒状立設部に沿って全周に亘って形成される外周リング部と、内筒体と同軸にその外周を囲むように形成され、外周面が上記筒軸方向の一側ほど縮径するテーパ状をなす中心コーン部とを有する防振装置に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｒ      凹部／予圧縮部比率
１      エンジンマウント（防振装置） 
２      内筒体 
３      外筒体 
３ａ    フランジ部 
３ｂ    筒状立設部 
４      ゴム弾性体 
４ａ    外周リング部 
４ｂ    中心コーン部 
４ｃ    予圧縮部 
５      凹部空間 
【図１】
0005525396.tif 000005
【図２】
0005525396.tif 000006
【図４】
0005525396.tif 000007
【図３】
0005525396.tif 000008