JP2018200074A - 防振装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外筒に対する内筒の相対変位時に異音が生じることを抑制できる防振装置を提供すること。【解決手段】ストッパ部32は、内筒10の外筒20に対する相対変位時に、ストッパ部32の内周側と内筒10との間の空間Sを外部に連通する連通路62を備える。これにより、内筒10が外筒20に対して相対変位した際にストッパ部32の内周側の空間Sの体積が変化しても、その空間Sと外部との間の空気の流通が連通路62によって確保されるので、空間S内の気圧が変化することを抑制できる。よって、ストッパ部32が吸盤のように拡径部13に密着することを抑制できるので、外筒20に対する内筒10の相対変位時に異音が生じることを抑制できる。【選択図】図5
Description
本発明は防振装置に関し、特に、外筒に対する内筒の相対変位時に異音が生じることを抑制できる防振装置に関する。
自動車のサスペンション装置等において、ゴム状弾性体からなる防振基体で内筒と外筒とが連結されるブッシュ(防振装置)が、車体と振動側の部材との間に配置される。例えば、特許文献1には、内筒の軸方向端部側が拡径される防振装置が開示される。しかしながら、この従来の技術では、軸方向のばね定数を十分に確保できない。
これに対して、本願出願人は、内筒と外筒との間から拡径部へ向かって突出するストッパ部を防振基体に設けると共に、ストッパ部の内周側と内筒との間に空間を設ける構成を想到した(本願出願時において未公知)。この構成によれば、軸方向一側に(拡径部がストッパ部に近接する方向に)内筒が外筒に対して相対変位すると、ストッパ部が拡径部に当接して内筒(外筒)の変位が規制されるので、軸方向のばね定数を向上させることができる。また、内筒(外筒)の変位によって拡径部からストッパ部に荷重が加わると、ストッパ部の内周側の空間(径方向内側)に向けてストッパ部が変形しやすくなるため、ストッパ部が径方向外側へ変形することを抑制し、軸方向のばね定数が低下することを抑制できる。
しかしながら、かかる構成の場合、ストッパ部が拡径部に当接することでストッパ部の内周側の空間と外部との連通状態が閉塞されるため、その閉塞状態のまま軸方向一側に内筒が外筒に対して相対変位した場合、ストッパ部の内周側の空間の体積が減少して空間内の気圧が上昇する。その気圧の上昇によって空間内の空気が拡径部とストッパ部との間から外部に漏れると、ストッパ部が吸盤のように拡径部に密着する。その密着状態のまま軸方向他側に内筒が外筒に対して相対変位した場合、拡径部とストッパ部との密着状態が分離される(ストッパ部の内周側の空間が外部と連通される)際にストッパ部の内周側の空間に空気が急激に流入し、異音が発生するという問題点が生じた。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、外筒に対する内筒の相対変位時に異音が生じることを抑制できる防振装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明の防振装置は、軸方向端部へ向かうにつれてテーパ状に拡径される拡径部を有する内筒と、前記内筒の径方向外側に距離を隔てて配置される外筒と、ゴム状弾性体から構成されると共に前記内筒と前記外筒とを連結する防振基体とを備え、前記防振基体は、前記内筒と前記外筒との間から前記拡径部へ向かって突出すると共に前記内筒の前記外筒に対する相対変位を規制するストッパ部を備えるものであり、前記ストッパ部は、前記内筒の前記外筒に対する相対変位時に、前記ストッパ部の内周側と前記内筒との間の空間を外部に連通する連通路を備える。
請求項1記載の防振装置によれば、ストッパ部は、内筒の外筒に対する相対変位時に、ストッパ部の内周側と内筒との間の空間を外部に連通する連通路を備える。これにより、内筒が外筒に対して相対変位した際にストッパ部の内周側の空間の体積が変化しても、その空間と外部との間の空気の流通が連通路によって確保されるので、かかる空間内の気圧が変化することを抑制できる。よって、ストッパ部が吸盤のように拡径部に密着することを抑制できるので、外筒に対する内筒の相対変位時に異音が生じることを抑制できる効果がある。
請求項2記載の防振装置によれば、請求項1記載の防振装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。ストッパ部は、内筒の外筒に対する相対変位時に、拡径部と接触する面として構成される接触面を備え、連通路は、接触面に凹む凹溝として形成される。よって、例えば、連通路がストッパ部を貫通する貫通孔として構成される場合に比べ、加硫成形によって連通路を容易に形成することができるので、防振装置の製品コストを低減できる効果がある。
請求項3記載の防振装置によれば、請求項2記載の防振装置の奏する効果に加え、連通路の底面は、軸方向で対向する拡径部の外周面と同一の形状に形成されるので、軸方向で対向する領域において、連通路の底面と拡径部の外周面との対向間隔を、径方向内側から外側にかけて一定にすることができる。これにより、連通路の断面積を最小限に抑えて軸方向のばね定数を確保しつつ、外筒に対する内筒の相対変位時に連通路が閉塞されることを抑制できる効果がある。
請求項4記載の防振装置によれば、請求項2又は3に記載の防振装置の奏する効果に加え、連通路は、その底面から拡径部へ向けて延びると共に周方向で対向配置される一対の側壁を備え、一対の側壁の対向間隔が拡径部側ほど広く形成されるので、拡径部からストッパ部に荷重が加わってストッパ部が周方向に広がるように変形しても、一対の側壁どうしが当接することを抑制できる。よって、外筒に対する内筒の相対変位時に連通路が閉塞されることを抑制できる効果がある。
請求項5記載の防振装置によれば、請求項1から4のいずれかに記載の防振装置の奏する効果に加え、連通路は、周方向で互いに離間する位置に複数形成されるので、例えば、内筒がこじり方向に変位して1の連通路が閉塞されたとしても、他の連通路によってストッパ部の内周側の空間と外部との連通状態を維持することができる効果がある。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、本発明の第1実施の形態における防振装置1の概略構成について説明する。図1は本発明の第1実施の形態における防振装置1の断面図である。なお、図1は軸Oを含む防振装置1の軸O方向断面が図示されている。
図1に示すように、防振装置1は、自動車のサスペンション装置に設けられるブッシュであり、内筒10と、内筒10の径方向外側に距離を隔てて同軸状に配置される外筒20と、ゴム状弾性体から構成されると共に内筒10と外筒20とを連結する防振基体30とを備えている。防振装置1は、内筒10と外筒20とがそれぞれ異なる相手部材(図示せず)に取り付けられることで、両相手部材を防振的に連結する。
内筒10は、鉄鋼材料やアルミニウム合金等の剛性材料により円筒状に形成される部材であり、ボルト等の軸状部材(図示せず)が挿入され、軸状部材が相手部材(図示せず)に固定されることにより相手部材に取り付けられる。内筒10は、一側(図1上側)の軸O方向端面が第1端面11であって第1端面11とは反対側(図1下側)の軸O方向端面が第2端面12であり、第1端面11(内筒10の軸O方向端部)へ向かうにつれてテーパ状に拡径される拡径部13を備えている。
拡径部13は、内筒10の第1端面11から所定箇所までを塑性変形させた部位であり、第1端面11へ向かうにつれて、内周面および外周面がテーパ状に拡径されると共に厚さ(径方向寸法)が大きく形成される。第1端面11の面積を大きくできるので、相手部材との締結により第1端面11が受ける面圧を小さくできる。その結果、相手部材の陥没や内筒10の第1端面11側の座屈を抑制できる。
拡径部13の内周面は、内周起点14から第1端面11へ向かうにつれて軸Oから離れるように、軸Oとの角度を略一定に保って傾斜する。拡径部13の外周面は、外周起点15から第1端面11へ向かうにつれて軸Oから離れるように傾斜する。
外筒20は、鉄鋼材料やアルミニウム合金等の剛性材料により厚さ(径方向寸法)が略一定の円筒状に形成される部材であり、相手部材(図示せず)に圧入されることにより相手部材に取り付けられる。外筒20は、内筒10よりも少し短い長さに形成され、第1端面11側(拡径部13側)の軸O方向端部を径方向外側へ向かって軸Oに対して略直角に屈曲させることで屈曲部21が形成される。なお、本実施の形態では、外筒20の軸O方向に延びる部分(外筒20のうち屈曲部21を除く部分)を内周面20a、その反対側の面を外周面20bとし、屈曲部21の内周面20aと繋がる面を軸方向端面21aとし、屈曲部21の外周面20bと繋がる面を外周面21bとして説明する。
防振基体30は、内筒10と外筒20との間に設けられる略円筒状の部材であり、本実施の形態ではゴム材料の加硫成形により形成される。防振基体30は、内周面が内筒10の外周面のうち外周起点15よりも第2端面12側に加硫接着されると共に、外周面が外筒20の内周面20a及び軸方向端面21aに加硫接着される。これにより、防振基体30は内筒10及び外筒20を一体的に連結する。また、防振基体30の内周面が内筒10の外周面のうち外周起点15よりも第2端面12側に加硫接着されるので、防振基体30と拡径部13とを非接着にできる。
防振基体30は、周方向に1周して軸O方向に凹む環状のすぐり31が第2端面12側の軸方向端面に形成され、内筒10と外筒20との間および屈曲部21から拡径部13へ向かって突出する環状のストッパ部32が設けられる。すぐり31を設けることにより、径方向のばね定数を小さくしつつ、防振基体30と内筒10及び外筒20との接着面積を確保できる。
次に図2を参照して、拡径部13及びストッパ部32の詳細構成について説明する。図2は図1のIIで示す部分を拡大して示した防振装置1の部分拡大図である。図2に示すように、拡径部13は、外筒20の内周面20aよりも径方向外側に突出する。拡径部13の外周面は、変曲点16を有するように湾曲し、変曲点16よりも第1端面11側が凸状に湾曲する凸状面17であり、変曲点16よりも第2端面12側(図1参照)が凹状に湾曲する凹状面18である。
ストッパ部32は、拡径部13から力が加わることで内筒10及び外筒20の軸O方向の相対変位を規制する部位であり、変曲点16よりも径方向内側にストッパ部32の一部が位置すると共に、無負荷状態で内筒10との間に所定の空間Sを設けて配置される。空間Sの底であって防振基体30の第1端面11側の端面の一部が底部33である。軸O方向において屈曲部21(外筒20)の軸方向端面21aよりも第2端面12側(図1参照)に、屈曲部21(外筒20)の外周面21bよりも第1端面11側に底部33が位置する。
なお、本実施の形態では軸O方向において底部33よりも第1端面11側の部分をストッパ部32とする。また、軸O方向において屈曲部21の軸方向端面21aよりも第1端面11側に底部33が位置するように設定することも可能である。この場合、軸O方向において屈曲部21の軸方向端面21aよりも第1端面11側の部分をストッパ部32とする。
ストッパ部32は、外筒20の内周面20aよりも径方向内側に位置する内側部34と、外筒20の内周面20aよりも径方向外側かつ屈曲部21の軸O方向に位置する外側部35とを備えている。内側部34は、内筒10および外筒20の間から拡径部13へ向かって突出する部位であり、内周面が軸Oと平行な部分と第1端面11へ向かってテーパ状に拡径される部分とから構成される。内側部34の内周面は、凸状面17と軸O方向に対面する傾斜面34aと、内筒10の軸O(図1参照)と平行な平行面34bと、傾斜面34aと平行面34bとを滑らかに接続する接続面34cとを備えている。
傾斜面34aは、無負荷状態で凸状面17と軸O方向に略一定の距離を隔てて対面し、無負荷状態で拡径部13の径方向外側に位置し、軸O方向において屈曲部21よりも第1端面11側に設定される。傾斜面34aは、凸状面17の形状に対応する形状、即ち、凸状面17へ向かって凹状に湾曲する形状に形成される。なお、無負荷状態で傾斜面34aと凸状面17とが非接触である場合に限らず、無負荷状態で傾斜面34aと凸状面17とを接触させることは可能である。この場合、拡径部13によりストッパ部32を軸O方向に予圧縮することも可能である。
平行面34bは、無負荷状態で内筒10の内周面との間に空間Sを設けて内筒10と対面する。接続面34cは、無負荷状態で凹状面18と距離を隔てて対面し、凹状面18に向けて凸状に湾曲する形状に形成される。傾斜面34aと接続面34cとの接続部分(変曲点)及び変曲点16の位置が径方向において略一致する。なお、傾斜面34aと接続面34cとの接続部分(変曲点)及び変曲点16の位置を径方向にずらすことは可能である。
外側部35は、ストッパ部32を径方向に厚くするための部位であり、外周面が屈曲部21へ向かうにつれてテーパ状に拡径される。外側部35は、内側部34から屈曲部21の径方向の略中央まで延びて設けられる。なお、ストッパ部32の径方向の厚さは適宜変更可能であり、ストッパ部32を外側部35の先端(径方向外側の端部)まで設けた場合にストッパ部32が径方向に最も厚くなる。
次に、図3を参照して防振装置1の製造方法について説明する。図3は内筒10の拡径時を示す防振装置1の断面図である。まず、内筒10の径方向外側に距離を隔てて同軸状に外筒20を配置するように内筒10及び外筒20を加硫成形型(図示せず)に配置する。内筒10は、加硫成形型の円筒体の内側に第1端面11側の端部を嵌め込む。内筒10の外周面と外筒20の内周面20a及び軸方向端面21aとを連結するように防振基体30を加硫成形して、内筒10及び外筒20を防振基体30により一体化する。
次に、内筒10、外筒20及び防振基体30を加硫成形型から取り出す。図3に示すように、加硫成形型から取り出した状態の内筒10は、第1端面11から第2端面12に亘って軸Oを含む断面における内周面および外周面の外形線が直線状であって軸Oと平行である。ストッパ部32の平行面34bが軸Oと平行であるので、加硫成形型から取り出したときの内筒10の外周面と平行面34bとが平行である。そのため、内筒10、外筒20及び防振基体30を加硫成形型から容易に取り出すことができる。また、内筒10とストッパ部32(防振基体30)とを非接着にするために、内筒10の第1端面11側を円筒体(図示せず)に嵌め込むことで、加硫成形型から取り出した状態で内筒10とストッパ部32との間に円筒体の厚さに相当する間隔が生じる。
次いで、圧接治具40を用いて内筒10の第1端面11側を塑性変形させて拡径部13を形成する。圧接治具40は、中心軸C周りで軸対称に構成される内筒10よりも高強度の鉄鋼製の治具であり、円柱状の治具本体41の一側の端部に円錐面状の圧接面42が形成され、圧接面42の中央に断面円形状の突起部43が形成される。突起部43は、先端が半球状であり、先端までの外周面が中心軸Cと平行に形成される。
突起部43を第1端面11側から内筒10に挿入し、圧接面42と第1端面11とが平行になるように圧接面42で第1端面11を軸O方向から圧接しながら軸Oを中心に圧接治具40を旋回させる。これにより、第1端面11全体が圧接されつつ、軸O方向に押圧されて内筒10の第1端面11側が塑性変形する。内筒10の内周面が突起部43により径方向外側へ押圧されるので、内筒10の内周面および外周面が拡径されて拡径部13が形成される。これにより、内筒10とストッパ部32との間の間隔が空間S(図1参照)となる。このような防振装置1の製造方法によれば、防振基体30の加硫成形後に拡径部13を形成するので、加硫成形後の型抜き作業を容易にできる。
拡径部13を形成するとき、内筒10の外周面の拡径が開始される部分である外周起点15が、内筒10と防振基体30とが接着されている部分よりも第1端面11側に位置するように圧接治具40による内筒10の塑性変形量が設定される。これにより、拡径部13と防振基体30とを非接着にできる。
拡径部13と防振基体30とが接着されている場合、内筒10の拡径時に防振基体30の接着層に応力が作用して、防振基体30の接着層がひび割れするおそれがある。空間S(図1参照)により拡径部13と防振基体30とを非接着にすることで、内筒10の拡径時に防振基体30の接着層に加わる応力を小さくできる。
以上のような防振装置1によれば、内筒10又は外筒20に軸O方向の荷重が入力されると拡径部13とストッパ部32とが接触する。拡径部13からストッパ部32へ力が加わることで、内筒10及び外筒20の軸O方向の相対変位を規制し、拡径部13からストッパ部32へ力が加わることにより軸O方向のばね定数を大きくできる。
軸O方向において屈曲部21よりも第2端面12側に傾斜面34aが位置する場合、ストッパ部32の自由長が傾斜面34aから外筒20の内周面20aまでの径方向距離に依存するので、ストッパ部32の自由長を確保できない。しかし、本実施の形態では、軸O方向において屈曲部21よりも第1端面11側に傾斜面34aが位置するので、屈曲部21から傾斜面34aまでの距離に応じてストッパ部32の自由長を確保できる。その結果、ストッパ部32による柔らかいばね特性を発揮できる。
ストッパ部32が径方向外側に屈曲部21まで延びるので、即ち、ストッパ部32が外側部35を備えるので、屈曲部21によりストッパ部32を径方向に厚くできる。拡径部13のテーパ状の外周面から力が加わるストッパ部32が径方向外側へ変形することを抑制できるので、ストッパ部32が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。なお、ストッパ部32を径方向に厚く設定する程、軸O方向のばね定数が低下することをより抑制できる。
外側部35の外周面が屈曲部21へ向かうにつれてテーパ状に拡径されるので、拡径部13から加わる力を確実に受け止めることができる。ストッパ部32を径方向外側へ変形し難くできるので、ストッパ部32が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。
内筒10とストッパ部32との間に空間Sが設けられるので、拡径部13からストッパ部32へ力が加わると、空間Sによりストッパ部32の径方向内側への変形を許容できる。これにより、ストッパ部32が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。
軸O方向において屈曲部21の軸方向端面21aよりも第2端面12側に底部33が位置するので、軸O方向において屈曲部21の軸方向端面21aよりも第2端面12側の内側部34を空間Sにより変形させ易くできる。ストッパ部32の外側部35よりも内側部34を変形し易くできるので、拡径部13から力が加わるストッパ部32を径方向外側へ変形し難くできる。その結果、ストッパ部32が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。
拡径部13の軸O方向における外周面(凸状面17)の形状に対応する形状に傾斜面34aが形成されるので、傾斜面34aに力が加わるときのストッパ部32の受圧面積を確保できる。傾斜面34aに軸O方向の荷重が加わったときの荷重−撓み曲線の立ち上がりを急にできるので、軸O方向のばね定数をより大きくできる。
傾斜面34aへ向かって凸状に湾曲する凸状面17から、凸状面17へ向かって凹状に湾曲する傾斜面34aへ力が加わるので、凸状面17及び傾斜面34aを互いにずれ難くできる。その結果、凸状面17と傾斜面34aとが径方向へずれて軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。
さらに、凹状の傾斜面34aと凸状の接続面34cとの接続部分(変曲点)及び、凸状面17と凹状面18との接続部分である変曲点16の位置が径方向において略一致するので、傾斜面34aと凸状面17とを密接させることができる。これにより、凸状面17と傾斜面34aとをよりずれ難くできるので、凸状面17と傾斜面34aとが径方向へずれて軸O方向のばね定数が低下することをさらに抑制できる。
また、変曲点16よりも径方向内側にストッパ部32の一部が位置するので、拡径部13からストッパ部32へ力が加わると、凹状に湾曲する凹状面18に沿う形状に接続面34c及び平行面34bが変形しつつ、凹状面18と接続面34c及び平行面34bとが徐々に接触する。凹状面18と接続面34c及び平行面34bとが接触すると、拡径部13とストッパ部32とをよりずれ難くできるので、拡径部13とストッパ部32とが径方向へずれて軸O方向のばね定数が低下することをさらに抑制できる。
ストッパ部32の内周面が軸O方向に亘って第1端面11へ向かうにつれて拡径する(平行面34bを備えていない)場合、軸O方向のばね定数を確保するためにストッパ部32の体積を確保すると、加硫成形時に内筒10の第1端面11側に嵌め込まれる加硫成形型の円筒体が先端に向かうほど薄くなり、円筒体の強度を確保できないおそれがある。また、本実施の形態に対してストッパ部32の内周面の一部が径方向内側へ突出する(第1端面11へ向かうにつれて縮径する)場合、加硫成形時に内筒10の第1端面11側に嵌め込まれる加硫成形型の円筒体の一部が薄くなり、円筒体の強度を確保できないおそれがある。本実施の形態に対してストッパ部32の内周面の一部が径方向外側へ凹む(第1端面11へ向かうにつれて縮径する)場合、ストッパ部32の軸O方向のばね定数が低下する。
一方、本実施の形態では、ストッパ部32が軸Oと平行な平行面34bを備えているので、ストッパ部32の軸O方向のばね定数を確保しつつ、加硫成形時に内筒10の第1端面11側に嵌め込まれる加硫成形型の円筒体の厚さを確保できる。従って、ストッパ部32の軸O方向のばね定数を確保しつつ、加硫成形型の円筒体の強度を確保できる。
傾斜面34aが無負荷状態で拡径部13の径方向外側に位置するので、無負荷状態でストッパ部32と拡径部13とを近づけることができる。その結果、内筒10及び外筒20の軸O方向の相対変位量を低減できると共に、内筒10及び外筒20の径方向およびこじり方向の相対変位を規制することができる。
外筒20の内周面20aよりも径方向外側に拡径部13が突出するので、即ち、軸O方向から見て拡径部13と外筒20とが重なる。これにより、拡径部13からストッパ部32へ比較的大きな荷重が加えられたとき、軸O方向に拡径部13と外筒20とが重なる部分のストッパ部32を介して、内筒10及び外筒20の軸O方向の相対変位を確実に規制することができる。
次に、図4を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、ストッパ部32の内周面が軸Oと平行な部分と第1端面11へ向かってテーパ状に拡径される部分とから構成される場合について説明した。これに対し第2実施の形態では、ストッパ部52の内周面の一部が径方向外側へ向かって凹む凹部53を備えている場合について説明する。なお、第1実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図4は第2実施の形態における防振装置50の断面図である。図4に示すように、防振装置50は、内筒10と、内筒10の径方向外側に距離を隔てて同軸状に配置される外筒20と、ゴム状弾性体から構成されると共に内筒10と外筒20とを連結する防振基体51とを備えている。
防振基体51は、内筒10と外筒20との間に設けられる略円筒状の部材であり、本実施の形態ではゴム材料の加硫成形により形成される。防振基体51は、内周面が内筒10の外周面のうち外周起点15よりも第2端面12側に加硫接着されると共に、外周面が外筒20の内周面20a及び屈曲部21の軸方向端面21aに加硫接着される。
防振基体51は、内筒10と外筒20との間および屈曲部21から拡径部13へ向かって突出する環状のストッパ部52が設けられる。ストッパ部52は、拡径部13から力が加わることで内筒10及び外筒20の軸O方向の相対変位を規制する部位であり、無負荷状態で内筒10との間に所定の空間Sを設けて配置される。
ストッパ部52は、内周面に径方向外側へ向かって凹む凹部53を備えている。凹部53は、内筒10の外周面と空間Sを隔てて対向する位置でストッパ部52の内周面に周方向に1周して形成される。防振装置50を加硫成形型から取り出す場合、凹部53に加硫成形型の一部が入り込むため、ストッパ部52を弾性変形させながら防振装置50を加硫成形型から取り出す。そのため、防振装置50を加硫成形型から取り出し易い程度に、凹部53の深さ(径方向寸法)が設定される。
凹部53が設けられた部分のストッパ部52の軸O方向のばね定数が低減されるので、拡径部13から力が加えられるストッパ部52を凹部53により径方向外側へ変形し難くできる。これにより、ストッパ部52が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。なお、凹部53の深さを大きく設定する程、ストッパ部52を径方向外側へ変形し難くできるので、ストッパ部52が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することをより抑制できる。
軸O方向において屈曲部21よりも第1端面11側に突出した部分のストッパ部52には、ストッパ部52の径方向外側への変形を規制する剛体等がないので、ストッパ部52が径方向外側へ変形し易い。しかし、軸O方向において屈曲部21よりも第1端面11側に凹部53の少なくとも一部が設けられるので、凹部53によりストッパ部52を径方向外側へ変形し難くできる。その結果、ストッパ部52が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することをさらに抑制できる。
ストッパ部52の第2端面12寄りに凹部53が設けられるので、拡径部13からストッパ部52へ力が加わって弾性変形したストッパ部52を、軸O方向において凹部53よりも第1端面11側の空間Sに回り込ませることができる。凹部53によりストッパ部52を径方向外側へ変形し難くできると共に、回り込んだストッパ部52により空間Sを小さくできるので、ストッパ部52が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制しつつ、軸O方向のばね定数を向上できる。
次に、図5及び図6を参照して第3実施の形態について説明する。第1実施の形態では、凸状面17及び凹状面18に対応する形状の傾斜面34a及び接続面34cがストッパ部32の周方向全周にわたって形成される場合について説明した。これに対し第3実施の形態では、傾斜面34a及び接続面34cよりも凸状面17及び凹状面18から離間する方向に凹設される連通路62がストッパ部32に形成される場合について説明する。なお、第1実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図5は、第3実施の形態における防振装置60の断面図である。図6は、図5のVIで示す部分を拡大して示した防振装置60の部分拡大図である。
図5及び図6に示すように、防振装置60は、ゴム状弾性体から構成されると共に内筒10と外筒20とを連結する防振基体61を備え、防振基体61のストッパ部32には、連通路62が形成される。
連通路62は、凸状面17及び凹状面18と所定間隔を隔てて対向配置される底面62aと、その底面62aから凸状面17及び凹状面18に向けて延びる平面として構成されると共に周方向(図5及び図6の紙面垂直方向)で対向配置される一対の側壁62bとを備え、傾斜面34a及び接続面34cに凹む断面台形状の凹溝として構成される(台形の形状については、図7(b)参照)。
ここで、第1実施の形態のように、凸状面17及び凹状面18に対応する形状の傾斜面34a及び接続面34cがストッパ部32の周方向全周にわたって形成される構成の場合、軸O方向一側(図5及び図6の下側)に内筒10が外筒20に対して相対変位すると、凸状面17及び凹状面18が傾斜面34a及び接続面34cに密着することで空間Sと外部との連通状態が閉塞される。よって、その閉塞状態から更に内筒10が軸O方向一側に変位すると、ストッパ部32が吸盤のように凸状面17及び凹状面18(拡径部13)に密着し、その密着状態が分離される際に異音が発生するという問題点があった。
これに対し本実施の形態では、連通路62がストッパ部32に形成されることにより、連通路62を介して空間Sが外部に連通される。これにより、内筒10が外筒20に対して軸O方向一側に相対変位した際に空間Sの体積が変化しても、その空間Sと外部との間の空気の流通が連通路62によって確保されるので、空間S内の気圧が変化することを抑制できる。
よって、凸状面17及び凹状面18と傾斜面34a及び接続面34cとが密着した状態で軸O方向一側に内筒10が外筒20に対して相対変位しても、傾斜面34a及び接続面34c(ストッパ部32)が吸盤のように凸状面17及び凹状面18(拡径部13)に密着することを抑制できるので、外筒20に対する軸O方向他側(図5及び図6の上側)への内筒10の相対変位時に異音が生じることを抑制できる。
ここで、仮に、内筒10の外筒20に対する軸O方向一側への相対変位時に想定以上の荷重がストッパ部32に加わって連通路62が閉塞されると、空間S内の気圧が上昇する。その気圧の上昇によって空間Sから外部へ空気が漏れると、第1実施の形態と同様に、ストッパ部32が吸盤のように凸状面17及び凹状面18(拡径部13)に密着する。しかしながら、本実施の形態では、ストッパ部32に連通路62が形成されるため、かかる密着状態から内筒10が軸O方向他側へ変位すると、速やかに連通路62を通して空間Sに空気を流入させることができる。
即ち、第1実施の形態のように、傾斜面34a及び接続面34c(連通路62が形成されないストッパ部32)が凸状面17及び凹状面18(拡径部13)の全周にわたって吸盤のように密着する場合には、かかる密着から内筒10が軸O方向他側へ変位すると、凸状面17及び凹状面18の全体が一度に傾斜面34a及び接続面34cから分離されることで、空間Sに空気が急激に流入して大きな異音が発生する。
一方、本実施の形態では、ストッパ部32と拡径部13との密着状態から内筒10が軸O方向他側へ変位した場合に、速やかに連通路62を通して空間Sに空気を流入させることにより、凸状面17及び凹状面18の全体が一度に傾斜面34a及び接続面34cから分離することを抑制できる。即ち、空間Sに空気が急激に流入することを抑制できるので、異音の発生を抑制できる。
また、例えば、連通路62がストッパ部32を貫通する貫通孔として構成されると、連通路62を加硫成形で形成する場合には加硫成形の金型の形状が複雑になり、加硫成形後のストッパ部32に連通路62を貫通形成する場合には製造の工数が増加する。よって、防振装置60の製品コストが増大する。
これに対し本実施の形態では、連通路62が傾斜面34a及び接続面34cに凹む凹溝として形成されるので、例えば、連通路62がストッパ部32を貫通する貫通孔として構成される場合に比べ、加硫成形によって連通路62を容易に形成することができるので、防振装置60の製品コストを低減できる。
ここで、凸状面17及び凹状面18から荷重を受けてストッパ部32が変形した際に、連通路62が閉塞されることを抑制するために、軸O方向において、凸状面17及び凹状面18から所定間隔を隔てた位置に底面62aを形成する必要がある。この場合に、例えば、凸状面17及び凹状面18と軸O方向で対向する底面62aを、それら凸状面17及び凹状面18と異なる形状(例えば、直線状)に形成すると、その分、連通路62の断面積が大きくなる。よって、ストッパ部32の体積が減少し、軸O方向のばね定数が低減する。
これに対し本実施の形態では、底面62aのうちの軸O方向で凸状面17及び凹状面18と対向する部位(底面62aのうちの拡径部13の径方向外側の端部よりも内側に位置する部位)は、無負荷状態で凸状面17及び凹状面18と同一の形状に形成される。即ち、底面62aにおける変曲点16よりも径方向外側の部位は、凸状面17に向けて湾曲する形状に形成され、変曲点16よりも径方向内側の部位は、凹状面18に向けて湾曲する形状に形成される。よって、拡径部13の径方向外側の端部よりも内側の領域では、底面62aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側から外部側にかけて(径方向内側から径方向外側(図6の左側から右側)にかけて)一定に設定される。
これにより、連通路62の閉塞を抑制するための連通路62の断面積を最小限に抑えることができる。よって、ストッパ部32の体積の減少を抑制し、軸O方向のばね定数を確保することができる。なお、「径方向」とは、軸Oと直角な方向と定義し、以下の説明においても同様とする。
また、底面62aと、傾斜面34a及び接続面34cとの軸O方向の離間寸法は、空間S側から外部側にかけて(径方向内側から径方向外側(図6の左側から右側)にかけて)一定に設定される。これにより、内筒10が軸O方向一側へ変位して(凸状面17から荷重を受けて)ストッパ部32が軸O方向一側に向けて変形する場合に、傾斜面34a及び接続面34cから底面62a側へのストッパ部32の軸O方向の圧縮代を、空間S側から外部側にかけて一定にすることができる。
即ち、ストッパ部32の変形に伴って連通路62に入り込むゴムの量(一対の側壁62bの変形量)を空間S側から外部側にかけて一定にすることができるので、ストッパ部32の変形による連通路62の閉塞を抑制できる(連通路62に入り込むゴムの量が一部の領域で多くなると、その領域で連通路62が閉塞されやすい)。
次に、図7を参照して連通路62の構成について更に説明する。図7(a)は、図5の矢印VIIa方向視における防振装置60の上面図であり、図7(b)は、図7(a)の矢印VIIb方向視における防振装置60の部分拡大図である。
図7に示すように、連通路62は、周方向等間隔に複数(本実施の形態では、4個)形成される。これにより、例えば、内筒10が外筒20に対してこじり方向に相対変位して1の連通路62が閉塞されたとしても、他の連通路62によって空間Sと外部との連通状態を維持することができる。よって、ストッパ部32が吸盤のように拡径部13に密着することを抑制できるので、その密着が分離する際の異音の発生を抑制できる。
ここで、外筒20に対して内筒10が軸O方向一側(図7(b)の下側)に相対変位して傾斜面34a及び接続面34cに凸状面17及び凹状面18から荷重が加わると、ストッパ部32が周方向に変形し、凸状面17及び凹状面18側における一対の側壁62bの端部(例えば、図7(b)の上側の端部)どうしの対向間隔が狭まるように変形しやすくなる。
これに対し本実施の形態では、一対の側壁62bは、その対向間隔が底面62aよりも凸状面17及び凹状面18側(例えば、図7(b)の下側よりも上側)ほど広く形成され、連通路62が断面台形状に形成される。よって、ストッパ部32が周方向に広がるように変形しても、一対の側壁62bどうしが当接することを抑制できる。よって、ストッパ部32の変形に伴う連通路62の閉塞を抑制できる。
次に、図8を参照して第4実施の形態について説明する。第3実施の形態では、拡径部13の径方向端部よりも内周側の領域において、底面62aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側から外部側にかけて一定に設定される場合を説明した。これに対し第4実施の形態では、底面72aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側から外部側にかけて変化する場合について説明する。なお、第3実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8(a)は、第4実施の形態における防振装置70の部分拡大図であり、図8(b)は、図8(a)の状態から内筒10が外筒20に対して軸O方向一側に相対変位した状態を示す防振装置70の部分拡大図である。
図8に示すように、防振装置70は、ゴム状弾性体から構成されると共に内筒10と外筒20とを連結する防振基体71を備え、防振基体71のストッパ部32には、連通路72が形成される。
連通路72は、凸状面17及び凹状面18と所定間隔を隔てて対向配置される底面72aと、その底面72aから凸状面17及び凹状面18に向けて延びる平面として構成されると共に周方向(図8の紙面垂直方向)で対向配置される一対の側壁72bとを備え、傾斜面34a及び接続面34cに凹む断面台形状の凹溝として構成される。底面72aのうちの軸O方向で凸状面17及び凹状面18と対向する部位(少なくとも拡径部13の径方向外側の端部よりも径方向内側に位置する部位)は、平面状に形成される。ストッパ部32には、第2実施の形態と同様の凹部53が形成される。
軸Oに沿う断面視において、凸状面17及び凹状面18のうち、傾斜面34a及び接続面34cと接触する部位における径方向中心位置での接線を仮想線V1と定義し、底面72aに沿う直線を仮想線V2と定義する。本実施の形態では、無負荷状態において、仮想線V1に対して仮想線V2が傾斜し、底面72aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側から外部側にかけて(径方向内側から径方向外側(図8の左側から右側)にかけて)徐々に広く形成される。
ここで、無負荷状態(図8(a)の状態)から内筒10が外筒20に対して軸O方向一側(図8(a)の下側)に相対変位し、凸状面17及び凹状面18から傾斜面34a及び接続面34cに荷重が加わった場合、ストッパ部32に凹部53が形成されるため、その凹部53を起点にしてストッパ部32が径方向内側に倒れ込む態様で変形する(図8(b)参照)。
この場合、凸状面17及び凹状面18から荷重を受けてストッパ部32が変形した際に、連通路72が閉塞されることを抑制するために、軸O方向において、凸状面17及び凹状面18から所定間隔を隔てた位置に底面72aを形成する必要がある。よって、例えば、ストッパ部32が径方向内側に倒れ込む態様で変形した際に、仮想線V1と仮想線V2とが非平行となるように底面72aを形成すると、その分、連通路72の断面積が大きくなり、ストッパ部32の体積が減少する。よって、軸O方向のばね定数が低減する。
これに対し本実施の形態では、無負荷状態において、底面72aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側よりも外部側ほど広く形成されるため、ストッパ部32が径方向内側に倒れ込む態様で変形した場合に、仮想線V2を仮想線V1と平行な状態に近づけることができる。これにより、連通路72の閉塞を抑制するための連通路72の断面積を減少させることができるので、ストッパ部32の体積の減少を抑制できる。よって、軸O方向のばね定数を確保することができる。
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。例えば、内筒10や外筒20、防振基体30,51、圧接治具40等の形状は一例であり、種々の形状を採用することは当然である。
上記各実施の形態では、防振装置1,50,60,70を自動車のサスペンション装置に設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるのではなく、振動伝達を抑えつつ軸O方向の相対変位を規制することが要求される各種用途に適用することは当然可能である。また、自動車向けの用途だけでなく、各種産業機械等に適用することは当然可能である。
上記各実施の形態では、内筒10の第1端面11側に拡径部13が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。第1端面11側の拡径部13に加えて、第2端面12へ向かうにつれて拡径する拡径部を内筒10の第2端面12側に設けることは当然可能である。これにより、第2端面12の面積を大きくできるので、相手部材との締結により第2端面12が受ける面圧を小さくできる。その結果、相手部材の陥没や内筒10の第1端面11側の座屈を抑制できる。
上記各実施の形態では、第1端面11へ向かうにつれて拡径部13の内周面および外周面がテーパ状に拡径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く、拡径部13の外周面をテーパ状に拡径して、拡径部13の内周面の形状を適宜設定することが可能である。例えば、拡径部13の内周面を第1端面11へ向かうにつれて縮径するように設定することで、第1端面11の面積をより大きくすることができる。
また、拡径部13の外周面は変曲点16を有する形状に限らず、軸Oを含む断面における外形線を直線状や凸状、凹状、直線や凹凸を複数組み合わせた形状とすることが可能である。このとき、拡径部13の軸O方向における外周面の形状に対応させて傾斜面34aを直線状や凸状等に形成することが可能である。
上記各実施の形態では、拡径部13の軸O方向における外周面の形状に対応する形状に形成される傾斜面34aに拡径部13から力が加わ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く、ストッパ部32,52の拡径部13から力が加わる面の形状を拡径部13に対応させる必要はない。この場合、内筒10及び外筒20の相対変位により、テーパ状に拡径される拡径部13とストッパ部32,52とが滑らかに接触するので、軸O方向の荷重−撓み曲線を緩やかに立ち上げることができる。
上記各実施の形態では、外筒20に屈曲部21が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く、屈曲部21を省略することは当然可能である。また、屈曲部21を径方向外側へ向かって軸Oに対して略直角に屈曲させる場合に限らず、径方向外側へ向かって軸Oに対して略直角に屈曲した状態から屈曲部21を拡径部13側へ0°〜60°の範囲で傾斜させることも可能である。この場合、屈曲部21によりストッパ部32,52の径方向外側への変形を規制できるので、ストッパ部32,52が径方向外側へ変形して軸O方向のばね定数が低下することを抑制できる。
上記第3実施の形態では、一対の側壁62bどうしの対向間隔が底面62aよりも凸状面17側ほど広く形成される場合を説明し、第4実施の形態では、一対の側壁72bどうしの対向間隔についての説明を省略したが、例えば、拡径部13よりも径方向外側に位置する領域において、一対の側壁62b,72bどうしの対向間隔を径方向内側よりも外側ほど狭く形成しても良い。
即ち、ストッパ部32における拡径部13よりも径方向外側に位置する部位は、拡径部13から荷重を受けても比較的変形し難いため、一対の側壁62b,72bどうしの接触も比較的起こりにくい(連通路62,72が閉塞され難い)。よって、拡径部13よりも径方向外側に位置する領域において、一対の側壁62b,72bどうしの対向間隔を径方向内側よりも外側ほど狭く形成することにより、ストッパ部32の体積を最大限確保して軸O方向のばね定数を確保しつつ、連通路62,72が一対の側壁62b,72bによって閉塞されることを抑制できる。
また、連通路62,72が閉塞されることを抑制するために、一対の側壁62b,72bから周方向に突出する(周方向で対向配置される)突起を設けても良い。これにより、一対の側壁62b,72bどうしが互いに近接する方向にストッパ部32が変形した場合に、一対の側壁62b,72bに形成される突起どうしを接触させることができる。即ち、一対の側壁62b,72bどうしが面接触することを抑制できるので、連通路62,72が閉塞することを抑制できる。また、かかる突起を複数設ける構成でも良い。
上記第3実施の形態では、連通路62が周方向等間隔に4個形成される場合を説明し、第4実施の形態では、連通路72の個数についての説明を省略したが、連通路62,72の個数や周方向における配設位置は適宜設定できる。例えば、連通路62,72を1個形成する構成でも良いし、2個以上形成する構成でも良い。2個以上形成する場合には、周方向等間隔に配置することが好ましい。これにより、例えば、内筒10がこじり方向に変位して1の連通路62,72が閉塞されても、他の連通路62,72によって空間Sと外部との連通状態を維持することができる。更に、複数の連通路62,72を周方向等間隔に配置することにより、ストッパ部32のばね定数を均一化することができる。
また、複数の連通路62,72を周方向で不等間隔に配設する場合には、複数の連通路62,72を、少なくとも周方向で30°以上位相をずらした位置にそれぞれ配設することが好ましい。これにより、内筒10がこじり方向に変位して1の連通路62,72が閉塞されても、他の連通路62,72によって空間Sと外部との連通状態を維持することができる。
上記第3実施の形態および第4実施の形態では、連通路62,72が底面62a,72aと一対の側壁62b,72bとを備え、断面(側面視において)台形状の凹溝として構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、断面U字状や、V字状、又は、矩形状に凹設される凹溝として連通路62,72を構成しても良い。また、連通路62,72をストッパ部32に貫通する貫通孔として構成しても良い。
上記第3実施の形態および第4実施の形態では、一対の側壁62b,72bが平面として構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、湾曲面や、段差(凹凸)を有する面や、平面および湾曲面を組み合わせた面から構成しても良い。
上記第4実施の形態では、凸状面17及び凹状面18のうちの接続面34c及び傾斜面34aと接触する部位における径方向中心位置での接線を仮想線V1と定義し、その仮想線V1に対して仮想線V2が傾斜する(底面72aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔が空間S側から外部側にかけて広く形成される)場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。
例えば、凸状面17及び凹状面18のうちの接続面34c及び傾斜面34aと接触する部位における接線のうち、軸O方向に対する傾斜角が一番大きい接線を仮想線V1と定義し、少なくともその仮想線V1に対して仮想線V2(底面72a)を傾斜させることにより、底面72aと、凸状面17及び凹状面18との軸O方向の対向間隔を空間S側から外部側にかけて広く形成すれば良い。これにより、ストッパ部32が径方向内側に倒れ込む態様で変形した場合に、仮想線V2を仮想線V1と平行な状態に近づけることができる。
上記第4実施の形態では、底面72aが平面として構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、湾曲面や、段差(凹凸)を有する面や、平面および湾曲面を組み合わせた面から構成しても良い。よって、例えば、ストッパ部32が径方向内側に倒れ込む態様で変形した状態における底面72aの形状を、軸O方向で対向する凸状面17及び凹状面18と同一の形状に形成しても良い。これにより、連通路72の断面積を最小限に抑えることができるので、ストッパ部32の体積の減少を抑制できる。よって、軸O方向のばね定数を確保することができる。
1,50,60,70 防振装置
10 内筒
13 拡径部
20 外筒
30,51,61,71 防振基体
32,52 ストッパ部
34a 傾斜面(接触面)
34c 接続面(接触面)
62,72 連通路
62a,72a 底面
62b,72b 側壁
O 軸
S 空間
10 内筒
13 拡径部
20 外筒
30,51,61,71 防振基体
32,52 ストッパ部
34a 傾斜面(接触面)
34c 接続面(接触面)
62,72 連通路
62a,72a 底面
62b,72b 側壁
O 軸
S 空間
Claims (5)
- 軸方向端部へ向かうにつれてテーパ状に拡径される拡径部を有する内筒と、
前記内筒の径方向外側に距離を隔てて配置される外筒と、
ゴム状弾性体から構成されると共に前記内筒と前記外筒とを連結する防振基体とを備え、
前記防振基体は、前記内筒と前記外筒との間から前記拡径部へ向かって突出すると共に前記内筒の前記外筒に対する相対変位を規制するストッパ部を備える防振装置であって、
前記ストッパ部は、前記内筒の前記外筒に対する相対変位時に、前記ストッパ部の内周側と前記内筒との間の空間を外部に連通する連通路を備えることを特徴とする防振装置。 - 前記ストッパ部は、前記内筒の前記外筒に対する相対変位時に、前記拡径部と接触する面として構成される接触面を備え、
前記連通路は、前記接触面に凹む凹溝として形成されることを特徴とする請求項1記載の防振装置。 - 前記連通路の底面は、前記軸方向で対向する前記拡径部の外周面と同一の形状に形成されることを特徴とする請求項2記載の防振装置。
- 前記連通路は、前記底面から前記拡径部へ向けて延びると共に周方向で対向配置される一対の側壁を備え、
前記一対の側壁の対向間隔が前記拡径部側ほど広く形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の防振装置。 - 前記連通路は、周方向で互いに離間する位置に複数形成されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の防振装置。
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