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JP5364019B2 - 防振装置 - Google Patents

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JP5364019B2 JP2010064951A JP2010064951A JP5364019B2 JP 5364019 B2 JP5364019 B2 JP 5364019B2 JP 2010064951 A JP2010064951 A JP 2010064951A JP 2010064951 A JP2010064951 A JP 2010064951A JP 5364019 B2 JP5364019 B2 JP 5364019B2
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Description

本発明は液封入式防振装置、詳細には、自動車のキャビンマウントやエンジンマウント等として用いて好適な液封入式防振装置、なかでも、振動入力に対する優れた減衰性能と、ゴムの耐久性とを高次元で両立させた液封入式防振装置に関するものである。
従来、自動車のばね下側に発生する振動の、キャビンへの伝達を防止する防振装置としては、例えば、特許文献1に記載されているような、装置内部に液体を封入したものがある。
特許文献1に記載された液封入式防振装置は、図3に、縦断面斜視図で模式的に示すように、内筒部材102と、該内筒部材102と同軸に設けられて振動入力を受けた際に内筒部材102に対して軸線方向に相対変位する外筒部材103と、外筒部材103の両端を前記内筒部材102の外周面に液密に連結する2つの本体ゴム104a,104bと、この2つの本体ゴム104a,104bによって区画される空間内に非圧縮製の液体を封入してなる流体室105とを具え、さらに、内筒部材102の中間部に、外筒部材103側に突出する内筒側剛性突条106を全周にわたって設けるとともに、この内筒側剛性突条106の外周面と外筒部材103の内周面を液密に連結する仕切りゴム108を設けることによって、流体室105を2つの液室107a,107bに仕切り、それらの両液室107a,107bの連通をもたらす制限通路109を内筒側剛性突条106内に設けたものである。
この液封入式防振装置101によれば、両液室107a,107b内の液体が制限通路109を流動する際の通路内の液柱共振、液体が制限通路から受ける流動抵抗、及び弾性部材の変形等に基いて、振動発生側に入力された振動を減衰するとともに、振動伝達側部材に対して絶縁することができる。
通常、このような液封入式防振装置101において、十分な減衰性能を得るためには、制限通路109内により多くの液体を流動させる必要がある。そのため、上記の特許文献1に記載の液封入式防振装置101では、さらに、外筒部材103の内周面から内筒部材102側へ突出するリング状の外筒側剛性突条111a,111bを軸方向両端部に設けるとともにこの外筒側剛性突条111a,111bの内周面に本体ゴム104a,104bを固着させており、振動の入力時に、例えば、内筒部材102とともに上下に変位する内筒側剛性突条106がこれらの外筒側剛性突条111a,111bに接近または離反することによって液室107a,107bを、径方向の内外両側から、上下方向に効果的に圧縮または拡張し、これにより、振動の入力時の液室107a,107bの容積変化を大きくして装置の減衰性能を向上させている。
しかしながら、この液封入式防振装置101では、外筒側剛性突条111a,111bの内周面に本体ゴム104a,104bを固着させているため、外筒側剛性突条111a,111bの突出量のぶんだけ、本体ゴム104a,104bの半径方向の厚みが薄くなり、そのため例えば、振動発生側から衝撃的な大きな力が入力されて、内筒部材102と外筒部材103との軸方向相対変位量が特に大きくなる場合、各本体ゴム104a,104bに過度のせん断変形が生じて、ゴムの疲労が進行してしまうという問題があった。
また、本体ゴム104a,104bの断面積が小さく、せん断変形時の変形吸収のためのゆとりがないため、外筒側剛性突条111a,111bと本体ゴム104a,104bとの固着面付近に応力が集中して、固着面が乖離し易いという問題もあった。
そして、本体ゴム104a,104bが疲労破壊等した場合は、自動車のばね下側の振動が直接車両に伝わることになり、車両の乗り心地を損ねるだけでなく、振動が車両内の他の機器に影響して副次的な不具合を誘発するため、重大な車両故障や事故の原因となるおそれがある。
従って、このような液封入式防振装置では、優れた減衰性能を確保することに加え、優れた耐久性をも確保する必要があり、そのためには、上記特許文献1に記載された工夫のみでは足らず、特に、本体ゴムの疲労破壊を防止する上でさらに詳細な検討が必要である。
尚、これに関連して、例えば、特許文献2には、内筒シール部材の径方向外側に減衰板を設け、減衰板の上下変位によって流動する高粘性液のせん断抵抗によって、減衰を得る技術が記載されている。しかしながら、特定の周波数域での減衰性能の向上を所期するに当たって、粘性の低い流体を用いることが好ましい場合があるが、その場合、上記のような減衰板では十分な減衰性能を得ることができないため、特許文献2に記載された技術は、特殊な周波数域の振動に対しての適用性が低いと言わざるを得ない。
また、例えば、特許文献3及び4には、外筒を構成する部材側に制限通路(オリフィス通路)を有する突状部を形成し、この制限通路内を通過する流体の流動抵抗によって減衰性能を得る技術が記載されているものの、これらの技術では、上記の突状部分が、内筒を構成する部材の上下変位に追従しないため、突状部分の上下変位による液室の大きな体積変化を得られないため、十分な減衰性能を得ることができない。
国際公開WO2009/100205号公報 特開平9−329179号公報 特開2004−278706号公報 特開2002−364698号公報
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、振動の入力時の液室の容積変化を大きくして装置の減衰性能を高めるとともに、本体ゴムの疲労破壊を防止することによって優れた耐久性を発揮する液封入式防振装置を提供することを目的とする。
発明者らは、上記課題を解決する液封入式防振装置を提供すべく鋭意検討したところ、内筒側剛性突条及び外筒側剛性突条を装置に設けて液室の容積変化量を効果的に増加させつつ、外筒側剛性突条や本体ゴムの形態等を工夫して、振動の入力時に生じる本体ゴムのせん断変形量及び、本体ゴムと外筒部材との間の応力集中を緩和させることが効果的であるとの知見を得て、本発明を完成するに到った。
従って、上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の液封入式防振装置は、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に装着される内筒部材と、該内筒部材の外側に配置されて振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結される外筒部材と、該外筒部材の一端を前記内筒部材の外周面に液密に連結する第1の本体ゴムと、該外筒部材の他端を前記内筒部材の外周面に液密に連結する第2の本体ゴムと、該第1の本体ゴム及び第2の本体ゴムと前記内筒部材及び前記外筒部材とによって区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室とを具える液封入式防振装置において、
前記内筒部材が、軸線方向の中間部に、外周面から前記外筒部材側に突出する内筒側剛性突条を全周にわたって有し、該内筒側剛性突条の外周面と前記外筒部材の内周面とを液密に連結し、前記内筒側剛性突条とともに前記流体室を2個の液室に区分する仕切りゴムを設けるとともに、それらの両液室の連通をもたらす制限通路を前記内筒側剛性突条に設け、
前記外筒部材が、当該外筒部材の内周面から前記第1の本体ゴム中を前記内筒部材側へ突出する内向きフランジ状の第1の外筒側剛性突条と、同内周面から第2の本体ゴム中を同方向へ突出する内向きフランジ状の第2の外筒側剛性突条とを有し、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方が、液室寄りに配置されており、
前記第1の本体ゴム及び第2の本体ゴムの双方に、前記内筒部材の外周面に沿ってそれぞれの本体ゴム内へ入り込み、前記内筒部材の中心軸を含んで、それに沿って切断した断面内で、前記第1の外筒側剛性突条もしくは第2の外筒側剛性突条を越える深さのリング状の空所を設けるとともに、少なくとも一方の空所を前記液室に臨ませて設けてなることを特徴とする。
ここで、前記内筒側剛性突条は、前記内筒部材と一体成形されていても、構造上別個に構成されていてもよく、また、前記外筒側剛性突条は、前記外筒部材と一体成形されていても、構造上別個に構成されていてもよい。
前記外筒側剛性突条について「内向きフランジ状」とは、前記断面内において、外筒部材本体の内周面から内周方向突出端までの距離、即ち外筒側剛性突条の突出高さに対して、当該外筒側剛性突条の厚さが十分に薄い形状を言うものとする。
尚、前記外筒側剛性突条は、径方向内方へ真直に延在させて終端させてもよく、或いは、例えば、内周端部分が前記内筒側剛性突条に向って湾曲するような形状で延在させて終端させることもできる。
また、前記第1または第2の外筒側剛性突条について、「液室寄りに配置する」とは、当該外筒側剛性突条の、内筒側剛性突条側の面を覆う本体ゴムの厚さが、5mm以下となるように前記外筒側剛性突条を設けることをいう。尚、厚さは0mmでもよく、この場合は、当該外筒側剛性突条は液室に露出した状態となる。
さらに、前記空所について、「前記第1の外筒側剛性突条もしくは第2の外筒側剛性突条を越える深さ」であるとは、前記断面内において、空所が、当該空所に最も近い第1の外筒側剛性突条もしくは第2の外筒側剛性突条の厚さ方向中心線の延長線と交わる深さであることをいう。但し、前記外筒側剛性突条の内周端部分が、前記内筒側剛性突条の方向に向って湾曲している場合は、湾曲した部分を除いた部分の厚さ方向中心線の延長線と交わる深さであることをいうものとする。
請求項1に記載したところにおいて、好ましくは、前記断面内において、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方の内周端部分を、前記内筒側剛性突条の方向に向かって湾曲させ、当該外筒側剛性突条を埋め込んだ前記第1の本体ゴムもしくは第2の本体ゴムに設けた空所の底面を山形に緩やかに湾曲した形状とする。
ここで、「山形に緩やかに湾曲」とは、前記断面内において前記空所の輪郭線が屈折せず、また、輪郭線上の各点での該輪郭線の曲率半径が1.5mm以上となるように、前記空所を設けることを言う。
請求項1または2に記載したところにおいて、好ましくは、前記内筒側剛性突条の、前記内筒部材の最大径部からの突出高さを、同最大径部から外筒部材本体の内周面までの径方向距離の50〜80%の範囲とし、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の突出高さを、同径方向距離の50〜80%の範囲とする。
ここで、「外筒部材本体の内周面」とは、外筒側剛性突条を除いた部分の外筒部材の内周面をいうものとし、外筒部材が内周側に仲介筒を有する場合は、当該仲介筒の内周面をいうものとする。
請求項1〜3のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記仕切りゴムの前記軸線方向の厚さを、該仕切りゴムの内周面と外周面との中間よりも外周面側の領域で最小とする。
本発明の液封入式防振装置では、内筒部材の外周面に内筒側剛性突条、外筒部材の内周面に第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条がそれぞれ設けられており、振動の入力時にこの内筒側剛性突条と各外筒側剛性突条が相互に接近または離反して液室の容積変化を増加させることにより、特許文献1に記載された液封入式防振装置と同様に、優れた減衰性能を発揮することができる。
また、先述したように、特許文献1に記載されるような従来の液封入式防振装置では、外筒部材の内周面にリング状の第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条が設けられ、これらの外筒側剛性突条の内周面に本体ゴムを固着させており、また、本体ゴムの実質的な体積が十分でないために、衝撃的な振動が入力された際に各本体ゴムに過度のせん断変形が生じてゴムの疲労が進行するという問題があったが、本発明の液封入式防振装置では、各外筒側剛性突条の軸線方向の厚さを径方向高さに対して十分に薄くした内向きフランジ形状としたことによって、各本体ゴムの体積を十分に大きく確保することができ、振動の入力時のせん断変形を効果的に分散させ、ゴムの疲労の進行を抑制することができる。
さらに、この外筒側剛性突条を越える深さの空所を設けているため、内筒部材と外筒部材との間に軸方向相対変位が生じる場合に、この空所を基点に周辺のゴムが屈曲変形し、本体ゴムと外筒側剛性突条との接着面への応力集中が緩和される。これにより、前記接着面の乖離を抑制することができる。
一方、従来の液封入式防振装置のように、空所の深さが、外筒側突状を越える深さでない場合、当該空所付近のゴムが十分に屈曲しないために、前記接着面への応力集中を緩和できず、接着面の乖離を抑制することができない。
従って、本発明によれば、優れた減衰性能を有するとともに、本体ゴムの疲労の進行及び本体ゴムと外筒側剛性突条との接着面の応力集中による乖離を効果的に抑制し、耐久性を大幅に向上した液封入式防振装置を提供することができる。
また、本発明の液封入式防振装置では、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方を、液室寄りに配置しているため、当該外筒側剛性突条の、液室側ではない側のゴム量をより多く確保することができ、振動入力時のゴムのせん断変形をより効果的に分散させることができる。
さらに、本発明の液封入式防振装置において、前記断面内で、第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方の内周端部分を、前記内筒側剛性突条の方向に向って湾曲させることにより、振動の入力時のゴム変形による前記内周端部分付近での接着面の乖離をより発生しにくくすることができ、さらに、当該外筒側剛性突条を埋め込む前記第1の本体ゴムもしくは第2の本体ゴムに設けた空所の底面を山形に緩やかに傾斜した形状とすることにより、空所周辺のゴムをより均等に屈曲しやすくなるため、より効果的に応力集中を抑制することができる。
加えて、本発明の液封入式防振装置において、前記内筒側剛性突条の突出高さを、内筒部材の外周面から外筒部材の内周面までの径方向距離の50〜80%の範囲とし、外筒側剛性突条の突出高さを、前記距離の50〜80%の範囲とすることによって、装置の減衰性能及び耐久性のより効果的な両立が実現される。
各突条の突出高さを前記距離の50%未満とした場合、液室の容積変化量をさほど大きくすることができずに十分な減衰性能の向上効果を得られないおそれがある。一方、内筒側剛性突条の突出高さを距離の80%を越える量とした場合、仕切りゴムに疲労が進行しやすくなるおそりがあり、また、外筒側剛性突条の突出高さを距離の80%を越える量とした場合は、空所の幅を十分に確保できず、外筒側部材の内周端部分付近のゴムに応力集中が生じるおそれがある。
さらにまた、本発明の液封入式防振装置において、仕切りゴムの厚さを、該仕切りゴムの内周面と外周面との中間よりも外周面側の領域で最小とすることにより、内筒部材が外筒部材に対して軸方向に相対変位した際に、当該仕切りゴムが径方向最外側に近い部分で屈曲して、より多くのゴム部分を内筒側剛性突条とともに運動させることができるので、液室の容積変化量を大きくすることができる。
従って、装置の減衰性能をより向上させることができる。
本発明による液封入式防振装置の一実施形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明による液封入式防振装置の他の実施形態を模式的に示す縦断面図である。 従来の液封入式防振装置を模式的に示す縦断面斜視図である。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図1に示す実施形態において液封入式防振装置1は、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に装着される内筒部材2と、該内筒部材2の外側に同軸に配置されて振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結される外筒部材3と、該外筒部材3の一端を前記内筒部材2の外周面に液密に連結する第1の本体ゴム4aと、該外筒部材3の他端を前記内筒部材2の外周面に液密に連結する第2の本体ゴム4bと、該第1の本体ゴム4a及び第2の本体ゴム4bと前記内筒部材2及び前記外筒部材3とによって区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室5とを具える。
前記内筒部材2は、中心軸Aの軸線方向の中間部に、外周面から前記外筒部材3側に突出する内筒側剛性突条6を全周にわたって有する。内筒側剛性突条6の外周面と前記外筒部材3の内周面とを液密に連結し、前記内筒側剛性突条6とともに前記流体室5を2個の液室7a,7bに区分する仕切りゴム8を設けるとともに、それらの両液室7a,7bの連通をもたらす制限通路9を前記内筒側剛性突条6に設けている。
また、前記外筒部材3は、当該外筒部材3の内周面から前記第1の本体ゴム4a中を前記内筒部材2側へ突出する内向きフランジ状の第1の外筒側剛性突条11aと、同内周面から第2の本体ゴム4b中を同方向へ突出する内向きフランジ状の第2の外筒側剛性突条11bとを有しており、前記第1の外筒側剛性突条11aは、第1の液室7a寄りに配置されている。図示例では、当該外筒側剛性突条11aの内筒側剛性突条6側の面を覆う本体ゴムの厚さbは、1mmである。
さらに、前記第1の本体ゴム4a及び第2の本体ゴム4bの双方に、前記内筒部材2の外周面に沿ってそれぞれの本体ゴム内4a,4bへ入り込み、前記内筒部材2の中心軸Aを含んで、それに沿って切断した断面内で、前記第1の外筒側剛性突条11aもしくは第2の外筒側剛性突条11bを越える深さd,dのリング状の空所10,20が設けられており、第1の本体ゴム4aに設けた空所10は、液室7aに臨ませて設けられている。
尚、図示例の液封入式防振装置1では、内筒部材2はその一端に、振動発生側もしくは振動伝達側の一方側との連結に供する円盤状の内筒側フランジ13aを有しており、また、外筒部材3はその一端に、振動発生側もしくは振動伝達側の他方側との連結に供する円盤上の外筒側フランジ13bを有する。
ここでは、第1の外筒側剛性突条12aが、外筒部材3と一体成形されずに外筒側フランジ13bに連結しているのに対し、第2の外筒側剛性突条12bは、該外筒部材3の下端部と一体成形されている。
外筒部材3は、内周面側部分の全周に渡って被覆ゴム22を有し、さらに、該被覆ゴム22の内周面側部分の全周に渡って仲介筒23を有する。
また、内筒部材2は、最大径部14と小径部15とを有しており、内筒側剛性突条6は、前記内筒部材2の小径部14に嵌合して、軸方向の一端を前記最大径部15と小径部14の径差が成す段差16により拘束されており、さらに、軸方向の他端を第2の本体ゴム4b及び該第2の本体ゴム4bの一部を前記他端側から押し上げるスリーブ21により拘束されている。尚、前記スリーブ21は、内筒部材2の小径部14に勘合している。
第2の液室7bには、装置製造時に液を流体室5に封入するための液封入口17が配されており、該液封入口17は、リベット18により液密に塞がれている。第1の本体ゴム4aは、径方向外側から中心軸Aに向って入り込むリング状の括れ部19を有しており、該括れ部19の大きさを調節することにより、当該第1の本体ゴム4aの軸線方向のばね定数を調節することができる。
第1の外筒側剛性突条11aの内周端部分12aは、内筒側剛性突条6の方向に向って曲率半径Rで湾曲しており、さらに、当該外筒側剛性突条11aを埋め込む第1の本体ゴム4aに設けた空所10の底面は、山形に緩やかに湾曲している。
本発明の液封入式防振装置1においては、図示例のように、空所10,20の最大深さの点Pd,Pdが、内筒部材2の外周面の近傍に位置するように、当該空所10,20を設けることが好ましく、これによれば、本体ゴム4aが、内筒部材2の外周面付近で屈曲しやすくなり、振動の入力時の液室の容積変化量をより多く確保することができる。
また、図示例では、各突条6及び11a,11bの突出高さh及びhは、いずれも、内筒部材2の外周面から外筒部材3の内周面までの径方向距離Hの50〜80%の範囲である。
さらに、仕切りゴム8の厚さwは、内筒部材2側から外筒部材3側にかけて徐々に薄くなる形状であり、当該仕切りゴム8の最小厚さの点Pwは、外筒部材3の内周面から内側に5mm以内の範囲にあり、該仕切りゴム8の内周面と外周面との中間よりも外周面側である。
本発明の液封入式防振装置1において、制限通路9は、任意の形態とすることができ、例えば、図1に示すもののような、内部2周巻きの2階建て構造や、或いは、図2に示すもののような、外周配置構造を採用することができる。
尚、図2に示す液封入式防振装置1は、制限通路9の形態が異なる点を除いて、図1に示す液封入式防振装置1と同一である。
A 内筒部材の中心軸
d 空所の最大深さ
Pd 空所の最大深さの点
Pw 仕切りゴムの最小厚さの点
内筒側剛性突条の径方向高さ
外筒側剛性突条の径方向高さ
t 外筒側剛性突条の厚さ
b 外筒側剛性突条に面するゴムの厚さ
w 仕切りゴムの軸線方向厚さ
1 液封入式防振装置
2 内筒部材
3 外筒部材
4a 第1の本体ゴム
4b 第2の本体ゴム
5 流体室
6 内筒側剛性突条
7a 液室
7b 液室
8 仕切りゴム
9 制限通路
10 空所
11a 第1の外筒側剛性突条
11b 第2の外筒側剛性突条
12a 第1の外筒側剛性突条の内周端部分
12b 第2の外筒側剛性突条の内周端部分
13a 内筒側フランジ
13b 外筒側フランジ
14 最大径部
15 小径部
16 段差
17 液封入口
18 リベット
19 括れ部
20 空所
21 スリーブ
22 被覆ゴム
23 仲介筒

Claims (4)

  1. 振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に装着される内筒部材と、該内筒部材の外側に配置されて振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結される外筒部材と、該外筒部材の一端を前記内筒部材の外周面に液密に連結する第1の本体ゴムと、該外筒部材の他端を前記内筒部材の外周面に液密に連結する第2の本体ゴムと、該第1の本体ゴム及び第2の本体ゴムと前記内筒部材及び前記外筒部材とによって区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室とを具える液封入式防振装置において、
    前記内筒部材が、軸線方向の中間部に、外周面から前記外筒部材側に突出する内筒側剛性突条を全周にわたって有し、該内筒側剛性突条の外周面と前記外筒部材の内周面とを液密に連結し、前記内筒側剛性突条とともに前記流体室を2個の液室に区分する仕切りゴムを設けるとともに、それらの両液室の連通をもたらす制限通路を前記内筒側剛性突条に設け、
    前記外筒部材が、当該外筒部材の内周面から前記第1の本体ゴム中を前記内筒部材側へ突出する内向きフランジ状の第1の外筒側剛性突条と、同内周面から第2の本体ゴム中を同方向へ突出する内向きフランジ状の第2の外筒側剛性突条とを有し、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方が、液室寄りに配置されており、
    前記第1の本体ゴム及び第2の本体ゴムの双方に、前記内筒部材の外周面に沿ってそれぞれの本体ゴム内へ入り込み、前記内筒部材の中心軸を含んで、それに沿って切断した断面内で、前記第1の外筒側剛性突条もしくは第2の外筒側剛性突条を越える深さのリング状の空所を設けるとともに、少なくとも一方の空所を前記液室に臨ませて設けてなることを特徴とする液封入式防振装置。
  2. 前記断面内において、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の少なくとも一方の内周端部分が、前記内筒側剛性突条の方向に向かって湾曲しており、当該外筒側剛性突条を埋め込む前記第1の本体ゴムもしくは第2の本体ゴムに設けた空所の底面が山形に緩やかに湾曲した形状である請求項1に記載の液封入式防振装置。
  3. 前記内筒側剛性突条の、前記内筒部材の最大径部からの突出高さが、同最大径部から外筒部材本体の内周面までの径方向距離の50〜80%の範囲であり、前記第1の外筒側剛性突条及び第2の外筒側剛性突条の突出高さが、同径方向距離の50〜80%の範囲である請求項1または2に記載の液封入式防振装置。
  4. 前記仕切りゴムの前記軸線方向の厚さが、該仕切りゴムの内周面と外周面との中間よりも外周面側の領域で最小となる請求項1〜3のいずれかに記載の液封入式防振装置。
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