JP2009008167A - 防振ゴム - Google Patents

Abstract

【課題】座屈強度や耐久性に優れ、抉り、傾斜、捩り等の防振性能も向上させ、ゴム部と硬質フランジとの一体化強度や耐久性も向上する改善された防振ゴムを提供する。
【解決手段】フランジ２，３の間にゴム部１を介装して成る防振ゴムにおいて、ゴム部１を、フランジ２，３どうしを結ぶ軸心Ｐ方向の両端部径が大で、かつ、軸心Ｐ方向中央での径が小になって側面視で鼓形状を呈し、軸心Ｐ方向視で円形を呈する形状に形成するとともに、ゴム部１の最くびれ箇所１ａの径を２ｒ、ゴム部１の軸心方向長さＨ、最くびれ箇所１ａの断面積をＳＡ、ゴム部１のフランジ２，３との接面の面積をＳＯ、ゴム部１の側面視における外郭ラインＬがフランジ２，３に接する箇所におけるフランジ２，３に対する接線ｍの角度をθとすると、１≦Ｈ／２ｒ≦２……（１）、２≦ＳＯ／ＳＡ≦４……（２）、θ＝４５±１０度……（３）、なる関係が成立するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、精密機械や内燃機械等において用いられる防振ゴムに係り、例えば、重心と弾性中心及び慣性主軸と弾性主軸が一致していない懸架系における防振手段として好適に用いられる防振ゴムに関するものである。

この種の防振ゴムとしては、特許文献１において開示され発電機の防振ゴムが知られている。その防振ゴムは、一対の硬質フランジと、それら硬質フランジ間に介装されるゴム部とから構成されており、一方の硬質フランジをエンジン本体に、そして他方の硬質フランジをフレームに取付けるようにして架設されている。

斜め向きの姿勢で配置されるゴム部は、特許文献１の明細書中では「防振ゴム」と記載されるに止まり、それ以上の具体説明はないが、図面から円筒や角筒等の幅が一定のゴム塊で形成されていることが伺い知れる。そして、特許文献１に示される防振ゴムは、重心と弾性中心及び慣性主軸と弾性主軸をできるだけ近づけるために傾斜配置させていると推測できるが、それだけでは不十分であり、防振ゴム自体への更なる対策が必要と考えられる。

即ち、前記従来の防振ゴムは座屈には弱い傾向があり、構造的にそれを改善させるにはもう一工夫が必要に思える。座屈強度が弱いと、抉り、傾斜、捩りに関する防振効果に影響が出るので、その点からも何かしらの対策を立てることが望まれている。また、ゴム部と各硬質フランジとの接着（加硫接着）面の疲労耐久性（要するにゴムが硬質フランジから剥がれ難さ）をさらに改善したい要望もある。
特開平８−６１０７７号公報

本発明の目的は、座屈強度や耐久性に優れるものとして、抉り、傾斜、捩り等の諸特性に関する防振性能を向上させるとともに、ゴム部と硬質フランジとの一体化強度や耐久性も向上可能となるよう改善された防振ゴムを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、一対の硬質フランジ２，３と、それら硬質フランジ２，３間に介装されるゴム部１とから成る防振ゴムにおいて、
前記ゴム部１を、前記硬質フランジ２，３どうしを結ぶ軸心Ｐ方向における両端部での径が大で、かつ、前記軸心Ｐ方向の中間部での径が小となって側面視で鼓形状を呈し、前記軸心Ｐ方向視では円形又は多角形を呈する形状に形成するとともに、
前記ゴム部１の最くびれ箇所１ａの径を２ｒ、前記ゴム部１の軸心方向長さＨ、前記最くびれ箇所１ａの断面積をＳＡ、前記ゴム部１の前記硬質フランジ２，３との接面の面積をＳＯ、前記ゴム部１の側面視における外郭ラインＬが前記硬質フランジ２，３に接する箇所における前記硬質フランジ２，３に対する接線ｍの角度をθとすると、
１≦Ｈ／２ｒ≦２……（１）
２≦ＳＯ／ＳＡ≦４……（２）
θ＝４５±１０度……（３）
なる関係が成立するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の防振ゴムにおいて、前記外郭ラインＬが円弧に形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の防振ゴムにおいて、前記硬質フランジ２，３が金属板で形成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、ゴム部が円柱や多角柱等の断面が一定形状となるものに形成されている場合に比べて、座屈し難い、偏心荷重に対する有効な防振作用、耐せん断や耐曲げに強く安定した懸架状態、優れた疲労耐久性が得られるとい利点がある。その結果、座屈強度や耐久性に優れるものとして、抉り、傾斜、捩り等の諸特性に関する防振性能を向上させるとともに、ゴム部と硬質フランジとの一体化強度や耐久性も向上可能となるよう改善された防振ゴムを提供することができる。この場合、前記効果を強化すべく、請求項２のように、ゴム部の外郭ラインを円弧に形成すれば好都合であり、請求項３のように、硬質フランジを強度や剛性に優れる金属板とすることが望ましい。

以下に、本発明による防振ゴムの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は防振ゴムの構造を示す側面図、図２はゴム部における最くびれ箇所と接面との断面積比較を示す模式図、図３は防振対象を懸架するための防振ゴムの使用例を示す概略図、図４はゴム部の応力変化を形状別に示す解析図である。

〔実施例１〕
実施例１による防振ゴムＡは、図１に示すように、互いに離間している一対の硬質フランジ２，３と、それら硬質フランジ２，３の間に介装されるゴム部１とから構成されている。各硬質フランジ２，３は、ステンレスや圧延鋼板等の金属板で形成されており、例えば、円形の硬質フランジ２，３の中央に一体装備されているボルト部６等の連結手段を備える。汎用機等の実機への装着例としては、図３に示すように、防振対象５を支持部４に防振支持する場合において、それら両者５，４の上下間に介装する防振支持手段Ａとして用いることが挙げられる。図３（ａ）は防振対象５が水平姿勢となる正常時（自由状態時）の場合を、そして図３（ｂ）は防振対象５が傾斜姿勢となる場合を夫々示す。尚、Gは防振対象５の重心箇所である。

ゴム部１は、図１，図２に示すように、硬質フランジ２，３どうしを結ぶ軸心Ｐ方向における両端部での径が大で、かつ、軸心Ｐ方向の中央部（中間部の一例）での径が小となって側面視で鼓形状を呈し、軸心Ｐ方向視では円形（又は多角形）を呈する形状に形成されたゴム塊で成り、加硫接着によって上下の硬質フランジ２，３に一体化されている。

そしてゴム部１は、その最くびれ箇所（図１では上下の中心位置である）１ａの径を２ｒ、ゴム部の高さ（軸心Ｐ方向長さ）をＨ、最くびれ箇所１ａの断面積をＳＡ、ゴム部１の硬質フランジ２，３との接面の面積をＳＯ、ゴム部１の側面視における外郭ラインＬが硬質フランジ２，３に接する箇所Ｄにおける硬質フランジ２，３に対する接線ｍの角度をθとすると、
１≦Ｈ／２ｒ≦２……（１）
２≦ＳＯ／ＳＡ≦４……（２）
θ＝４５±１０度……（３）
なる関係が成立するように構成されている。

ゴム部１の外郭ラインＬは、軸心Ｐに直交し、かつ、ゴム部１の上下中央を通る横軸心Ｘに中心ｔを有する半径Ｒによる円弧に形成されている。各硬質フランジ２，３とゴム部１とは、ゴム部１の加硫工程による加硫接着によって一体化されている。図２には、ゴム部１の最くびれ箇所１ａの直径（断面積）と、硬質フランジ２，３との接面での直径（断面積）との比率を示してあり、最くびれ箇所１ａでは直径が２ｒで断面積ＳＡ＝πｒ^２であり、接面では直径が２ｋで断面積ＳＯ＝πｋ^２である。参考に、図示の寸法比率では、前記式（２）のＳＯ／ＳＡは２．８９になっている。つまり、ゴム部１の断面形状が円の場合には、接面での半径ｋは、√２ｒ≦ｋ≦２ｒになる。ゴム部１を上述のような形状に設定することによるメリットを次に説明する。

メリット（１）座屈し難い
ゴム部１の形状が円柱〔図４（ｂ）を参照〕であるとすれば、Ｈ／ｄ（ｄ：円柱の径）＝２では歪１５％が座屈限界であり、Ｈ／ｄ＝１では歪２３％が座屈限界となる。これに対して本発明のものでは、円柱の場合のＨ／ｄに相当する前記Ｈ／２ｒが１以上２以下の範囲〔上記式（１）を参照〕では、試験機による座屈限界である４０％では座屈しないこと、即ち、座屈限界が４０％以上であることが確認されている。従って、特許文献１等で示される従来の防振ゴムに比べて、明らかに座屈し難い防振ゴムＡになっていることが理解できる。尚、図１に示す比率では、Ｈ／２ｒ＝１．６５として描いてある。

メリット（２）偏心荷重に対する防振効果
ゴム部１の形状が円柱であるとすれば、荷重の偏心位置によってその防振効果が変化するので、本願発明のような上記のほぼ一定な防振効果は期待できない。偏心により、当初の圧縮方向におけるバネ定数が１００％から２０％程度変化するので、それに伴って防振効果が大きく変化する。従って、側面視の形状が鼓形を呈する本願発明の防振ゴムＡは、偏心荷重（抉り、傾斜等）に対してもほぼ一定の防振効果が発揮される点で優れている。

メリット（３）安定した懸架
ゴム部１の形状が円柱のものと比較した場合、せん断と曲げに対する強度が向上している。これは、ゴム部１に端部Ｒ（各硬質フランジと接する箇所に付与される隅Ｒ）が存在するとその影響によってバネ定数が強化されることと同じ要因であると考えられる。

メリット（４）耐久性
亀裂発生時の亀裂箇所が、高さの半分程度の場所付近（応力集中箇所）になる等、疲労耐久面でより有利なものとなる。

ゴム部１の形状が円柱であれば、ゴムと硬質フランジとの接面の外周付近が、亀裂発生時の亀裂箇所であるが、その箇所である場合、ゴムの接着との相乗、さらに防振ゴムの振動吸収によるゴムの激しい応力変動により、亀裂発生の点であまり有利でないと考えられる。本願発明の防振ゴムＡであれば、その点の憂慮がなく、ゴム部１に亀裂発生する場合、正味のゴムの破壊力だけに起因する有利さがある。

参考として、図４にゴム部１を圧縮させた場合の応力解析図を示す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図は、左側に自由状態時の形状を、かつ、右側に圧縮変形時の形状を夫々示すものとする。図４（ａ）が本願発明のものであって、図１におけるＱで示される１／４部分をモデル化してその断面図として描いてある。ゴム部１が円柱の図４（ｂ）、及び硬質フランジ３との交点部位の接線ｍの角度が３５度未満のゴム部１の図４（ｃ）も図４（ａ）に準じて模式的に描いてある。尚、図４の右側に示す解析による応力分布図において、１〜３６は応力の規格値であって、数字が大きいほど応力も大きいことを示している。

さて、図４（ａ）に示す本願発明による防振ゴムＡのゴム部１は、比較的穏やかな応力変化を示すものとなっているが、例えば図４（ｂ）に示すゴム部１が円柱であるもの等の接線ｍの角度θが５５度以上の防振ゴムＡでは、ゴム部１の各硬質フランジ２，３との接面における外周部に応力集中が発生する不都合がある（つまり、そこから亀裂が発生し易い）。また、図４（ｃ）に示すように、接線ｍの角度θが３５度未満〔図４（ｃ）では１０度として描いてある〕の防振ゴムＡのゴム部１では、上下中間の箇所（横軸心Ｘ付近）の外周部に応力集中が生じるとともに、その上下中間箇所から硬質フランジ側端箇所に架けてのゴム部１の外周部の応力分布が急峻に変化していることが理解できる。

〔別実施例〕
ゴム部１の軸心Ｐ方向視の形状は、正四角柱や六角筒等、円形以外のものでも良く、外郭ラインＬは、放物線、サインカーブ等の円弧以外のものでも良い。また、最くびれ箇所１ａは、一対の硬質フランジ２，３の丁度中央から、各硬質フランジ２，３の何れか一方側に偏った箇所に設定されるものでも可である。ゴム部１は、金属板等の硬質板とゴム等による弾性層とが交互に積層されて成る積層ゴム構造のものとしても良い。

実施例１による防振ゴムを示す一部切欠きの側面図 ゴム部の最くびれ箇所と硬質フランジの接面との径及び断面積の比較図 防振ゴムの使用例を示す模式図 圧縮時のゴム部の応力分布図を形状別に示し、（ａ）は実施例１によるゴム部、（ｂ）は円柱のゴム部、（ｃ）は接線角度が３５度未満のゴム部

符号の説明

１ ゴム部
１ａ 最くびれ箇所
２ 硬質フランジ
２ｒ 最くびれ箇所の径
３ 硬質フランジ
Ａ 防振ゴム
Ｈ ゴム部の高さ
Ｌ ゴム部の外郭ライン
Ｐ 軸心
ＳＡ 最くびれ箇所の断面積
ＳＯ 硬質フランジとの接面での断面積
ｍ ゴム部の硬質フランジへの交点部位における外郭ラインの接線
θ 接線と硬質フランジとの為す角度

Claims (3)

1. 一対の硬質フランジと、それら硬質フランジ間に介装されるゴム部とから成る防振ゴムであって、
   前記ゴム部を、前記硬質フランジどうしを結ぶ軸心方向における両端部での径が大で、かつ、前記軸心方向の中間部での径が小となって側面視で鼓形状を呈し、前記軸心方向視では円形又は多角形を呈する形状に形成するとともに、
   前記ゴム部の最くびれ箇所の径を２ｒ、前記ゴム部の軸心方向長さＨ、前記最くびれ箇所の断面積をＳＡ、前記ゴム部の前記硬質フランジとの接面の面積をＳＯ、前記ゴム部の側面視における外郭ラインが前記硬質フランジに接する箇所における前記硬質フランジに対する接線の角度をθとすると、
   １≦Ｈ／２ｒ≦２……（１）
   ２≦ＳＯ／ＳＡ≦４……（２）
   θ＝４５±１０度……（３）
   なる関係が成立するように構成されている防振ゴム。
2. 前記外郭ラインが円弧に形成されている請求項１に記載の防振ゴム。
3. 前記硬質フランジが金属板で形成されている請求項１又は２に記載の防振ゴム。

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