筒型防振装置

【目的】筒型マウントにおける直交３軸方向のバネ比コントロールの自由度を大きくする。
【構成】外筒２の内側に内筒３に配置し、これらを略ハの字形の弾性脚５で連結する。主たる振動の入力方向をＺ、これと直交する内筒の軸方向をＹ、これらＹ・Ｚにそれぞれ直交する方向をＸとしたとき、弾性脚５をＹ・Ｚ方向と平行かつＸ方向に直交する面で切断した断面を台形とする。この台形形状において上面を下面より短くして正立状態にすれば、Ｘ方向のバネを小さくできる。逆に倒立状態にすると大きくできる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンマウント等に用いられる筒型防振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒型マウントは公知であり、内外筒間を内筒の軸方向から見て略ハの字状をなして左右へ延びる弾性脚で連結し、この弾性脚における中央部でハの字の頂点部分に内筒を位置させ、内筒から垂直方向下方へ静止荷重をかけるようになっている。内筒の軸方向と平行でかつ弾性脚の傾斜面に略直交する面で弾性脚を切断した断面（以下、弾性脚の傾斜面直交断面という）は、図３にも符号５で示す部分のように略長方形をなしている。
【０００３】
なお、本願では、内筒の軸方向をＹ方向、このＹ方向に直交して略ハの字状をなす弾性脚の頂部を通る方向をＺ方向、これらＹ及びＺ方向とそれぞれ直交する方向をＸ方向とするものとする（図１参照）。
上記筒型マウントにおいては、ゴム等からなる弾性脚が入力振動に対して一種のゴムバネとして機能し、Ｘ・Ｙ・Ｚ各方向の振動入力に対してそれぞれ所定の異なるバネを生じるようになっている。
【特許文献１】特開昭５６−１４９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、主となる振動の入力方向であるＺ方向のバネを決定すると、Ｘ・Ｙ方向のバネは、弾性体材料や車体レイアウト上等の制約により、大体の大きさが自動的に決定されてしまう。
すなわち、Ｘ方向のバネを変更するには、弾性脚のハの字状に開く角度（以下、開き角という）を変化させればよい。しかし、この場合には、ゴム等の弾性脚構成材料における硬度上の制約があるため、開き角の選択幅は比較的小さな範囲に限定され、チューニング幅が狭いものとなってしまう。
また、Ｙ方向のバネを大きくするには、内筒の軸方向へ弾性脚を長く形成すればよいが、このようにするとマウント全体の軸方向長さが増大するため、車体レイアウト上の制約が生じた。
【０００５】
したがって、Ｘ・Ｙ・Ｚの各バネを個々独立的に自由に決定し、Ｚに対するＸ，Ｙの各バネ比を自由にコントロールすることが難しかった。しかし、弾性脚は、Ｘ方向の入力に対して内筒の変位を直接受ける部分と他の部分ではバネ作用が異なる。したがって、このバネ作用に注目して特殊な構造にすることによってＸ方向のバネを変化させることができる可能性がある。
そこで本願発明は、弾性脚の開き角を無理な角度に変えたりすることなく、Ｘ方向のバネを自由に変化させてバネ比のコントロールにおける自由度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため筒型防振装置に係る請求項１の発明は、外筒とその内側へ配設した内筒と、これら内外筒間を連結するとともに、内筒の軸方向から見て略ハの字状をなす弾性脚とを備えた筒型防振装置において、
前記内筒の軸方向をＹ方向、このＹ方向に直交して前記略ハの字状をなす弾性脚の頂部を通る方向をＺ方向、これらＹ及びＺ方向とそれぞれ直交する方向をＸ方向とするとき、前記Ｙ及びＺ方向にそれぞれ平行する面にて切断した断面（以下、ＹＺ方向平行断面という）が略台形形状をなすことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は上記請求項１において、前記断面における前記略台形形状において、前記Ｚ方向を上下方向にして配置したとき上側になる上辺が下側になる下辺より短いことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は上記請求項１において、前記断面における前記略台形形状において、前記Ｚ方向を上下方向にして配置したとき上側になる上辺が下側になる下辺より長いことを特徴とする。

【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、弾性脚のＹＺ方向平行断面を略台形にしたので、この略台形形状が正立か倒立かにより、全体としての断面積が一定であっても、略台形形状内において内筒のＸ方向変位を直接受ける部分の断面積が大小に異なり、この断面積の相違により、内筒のＸ方向変位に応じて圧縮・引っ張り変形を主体とする部分の弾性体ボリュームも変化するので、Ｘ方向のバネの大きさが変化する。このため、弾性脚の上記ＹＺ方向平行断面における略台形形状を正立又は倒立させるだけでＸ方向のバネを増大又は減少させることができ、Ｙ・Ｚ方向のバネを変えずに、弾性脚のＸ方向におけるバネのみを容易かつ自由に変化させることができる。このため弾性脚全体におけるＸ，Ｙ，Ｚ各方向のバネ比コントロールにおける自由度を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、弾性脚のＹＺ方向平行断面における台形の上辺を下辺より短くなるように正立させたので、Ｘ方向の入力を受けるＺ方向にて上方側の断面積が小さくなり弾性体のボリュームが少なくなるため、この部分のバネが低くなる。その結果、ＹＺ方向平行断面が長方形のベース形状のものに対してＸ方向のバネをより小さくすることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、弾性脚のＹＺ方向平行断面における台形の上辺を下辺より長くなるように倒立させたので、Ｘ方向の入力を受けるＺ方向にて上方側の断面積が大きくなり弾性体のボリュームが大きくなるため、この部分のバネが高くなる。その結果、ＹＺ方向平行断面が長方形のベース形状のものに対してＸ方向のバネをより大きくすることができる。

【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は実施例に係る筒型エンジンマウント１の斜視図であり、外筒２、内筒３及び弾性脚４で一体に構成されている。外筒２は車体フレーム（図示省略）側へ取付けられ、内筒３は貫通穴４に通した取付部材を介してエンジン（いずれも図示省略）側へ取付けられ、エンジンからの振動を弾性脚５で吸収し、車体フレーム側への振動伝達を遮断する公知のものである。なお、図の上下方向は主たる振動の入力方向Ｚと一致し、内筒３の軸方向はＹ方向、これらＹ・Ｚと直交する方向がＸ方向である。
本実施例では、Ｚ方向は静止荷重のかかる垂直方向である。また必要によりＺ方向を上下方向、Ｙ方向を左右方向、Ｘ方向を前後方向ということもある。
【００１３】
図２は内筒３へエンジンの静止荷重が負荷された状態における筒型エンジンマウント１をＸ方向に沿って切断した横断面図である。外筒２と内筒３の間は正面視（内筒３の軸方向から示す状態）で略ハの字状もしくは山形をなす弾性脚５で連結されている。弾性脚５の頂点部分近傍となる弾性脚５の上部に内筒３が位置する。また内筒３は外筒２の中心より上側へ偏心して位置している。
図中の符号６及び７は弾性脚５を挟んで上下に形成されるスグリ穴であり、内筒３の軸方向へ貫通している。符号８はストッパであり、外筒２から内筒３へ向かって略山形断面に突出する弾性部であり、動的荷重が負荷されたときにおける内筒３の下方に対する過大変形を阻止する。
【００１４】
弾性脚５は適宜な弾性材料、本実施例ではゴム材料からなり、所定のバネ定数を有するゴムバネとして機能し、内筒３へ入力する振動に対して弾性変形して振動を吸収する。弾性脚５における内筒３の中心Ｏと外筒２を結ぶ中間線Ｍは、左右の弾性脚５、５間で所定の開き角度θをなしている。開き角度θは、弾性脚５を構成するゴム材料の硬度による制約の範囲内で所望のＺ方向におけるバネが得られるよう予め適切な値に選定されている。また、１／２θは中間線ＭとＺ方向である中心Ｏを通る垂線Ｎとのなす角であって、これを弾性脚５の傾斜角とする。この傾斜角の大小によってもＺ方向におけるバネの大きさが変化する。
【００１５】
中間線Ｍは、図示横断面にて弾性脚５の幅Ｗのほぼ中間を通る直線である。幅Ｗは弾性脚５の図示横断面内を通る内筒３の半径延長線（Ｍに相当）と略直交する方向における弾性脚５の寸法である。なお、弾性脚５が外筒２と結合する部分のうち周方向両端の点ＰＱをそれぞれ中心Ｏと結んだとき、これらのほぼ中間を通る直線が中間線Ｍでもある。
【００１６】
この筒型エンジンマウント１を車体へ搭載すると、まず内筒３の軸心Ｏに対してエンジンの静止荷重がＺ方向へ加わり、弾性脚５を弾性変形させて内筒３を外筒２の中心方向へ向かって図の下方へ移動させて図示状態となる。
この状態でＺ方向へ振動が入力すると、弾性脚５がＺ方向へ弾性変形して、所定のＺ方向のゴムバネとして機能することにより振動を吸収する。
【００１７】
また、Ｘ方向から内筒３に振動が入力すると、内筒３がＸ方向へ移動し、弾性脚５を内筒３と外筒２の間で圧縮・引っ張り変形主体に弾性変形させて所定のバネ定数を有するＸ方向のゴムバネとして機能することにより振動を吸収する。
さらにＹ方向の振動入力に対しては、弾性脚５をせん断変形主体に弾性変形させながら内筒３と外筒２が軸方向へ相対的に移動し、このとき所定のＹ方向のゴムバネとして機能することにより振動を吸収する。
【００１８】
内筒３の下端を通るＸ方向と平行な下側接線Ｌを考えたとき、弾性脚５は下側接線Ｌの上下で作用が部分的に異なり、下側接線Ｌより上側の上部Ａは内筒３によって拘束されかつＸ方向の振動入力により変位する内筒３を直接受けて、圧縮と引っ張りを主体とする変形部分である。一方、下側接線Ｌより下側の下部Ｂは内筒３によって拘束されないためＸ方向の振動入力により変位する内筒３を圧縮方向で直接受けず、その結果、せん断を主とする弾性変形を生じる部分である。下側接線Ｌは弾性脚５の上下方向幅（直線Ｍに沿うにおける弾性脚５の幅）略中間を通っている。
【００１９】
図３は図２の３−３線に沿う断面図である（外筒は省略）。弾性脚５の上部ＡはＸ方向の振動入力Ｆに対して内筒３による圧縮と引っ張り主体の弾性変形をする部分であってＸ方向のバネ形成に主体をなす部分であり、この部分のバネは上部Ａの断面積に比例し、さらにこの断面積は上部Ａのゴムボリュームと比例するから、断面積（ゴムボリューム）に応じてバネが変化することになる。
【００２０】
図４〜６は図２の４−４線に沿う断面図である。この断面は弾性脚５に対して、中間線Ｍに直交し、かつ内筒３の軸方向に平行する面で切断したものであり、上面１０及び下面１１にほぼ直交する切断面をなす斜面直交断面を示す。図４及び図５は斜面直交断面が台形形状をなすものである。図６は斜面直交断面が略長方形をなすベース形状を示し、このベース形状は本願発明と比較するためのものであって本願発明に含まれない。
【００２１】
図４は弾性脚５の斜面直交断面を正立した台形にしたものであり、この台形を構成する４辺のうち、上スグリ穴６に臨む上面１０が、下スグリ穴７に臨む下面１１より短いようになっている。Ｙ方向両側となる両側面１２及び１３はそれぞれ上すぼまりに傾斜する斜面をなす。この台形形状において図の上下方向へ等間隔のセクション（例えば、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３）に区切って考えた場合、各セクションの断面積が上方へ向かって次第に小さくなるから、ゴムボリュームは上側部分ほど小さくなり、各セクションのバネは上側程より小さくなる。この形式の弾性脚５を低バネタイプということにする。
【００２２】
図５は同じく弾性脚５の斜面直交断面を台形にしたものであるが倒立させ、上面１０を下面１１より長くしている。両側面１２及び１３は下すぼまりに傾斜する。これを高バネタイプということにする。なお、図４〜６の各タイプにおける断面積はそれぞれ同じとする。また、台形の数学的表現では、上面１０が上辺、下面１１が下辺にそれぞれ相当する。
【００２３】
図７は図２の７−７線に沿う断面図であり、Ｙ及びＺ方向に平行かつＸ方向に直交する平面で切った断面である、ＹＺ方向平行断面を示す。弾性脚５は図４と同様に正立した台形形状をなし、上部Ａは内筒３に重なり、下部３は内筒３より下方へ延出した部分である。したがって、内筒３がＸ方向（紙面と垂直方向）へ移動すると、上部Ａは主として圧縮・引っ張り変形を受けることになり、下部Ｂは主としてせん断変形を受けることになる。この状態では上部Ａのゴムボリュームは下部Ｂよりも小さくなっている。
【００２４】
図８は図７の断面部における弾性脚５について、正立状態をａ、倒立状態をｂ、ベース状態をｃとして、原理的に比較表示したものであり、ａは図７と同じである。この図から明らかなように、上部Ａのゴムボリュームはベース状態のｃに対して、正立状態のａがより小さく、倒立状態のｂはより大きくなる。したがって、Ｘ方向の振動入力により、外筒２と内筒３が相対的にＸ方向へ移動するときに弾性脚５にて発生するバネは、主として圧縮・引っ張り変形に関与する上部Ａのゴムボリュームの大きな倒立状態（図のｂ）が最も大きくなり、正立させると（図のａ）、主としてせん断変形に関与する下部Ｂの方が上部Ａよりもゴムボリューム大となって、バネは最も弱くなる。
【００２５】
したがって、弾性脚５のＹＺ方向平行断面がａに示す正立状態のとき低バネとなり、ｂに示す倒立状態のとき高バネとなる。
なお、台形形状は上面１０と下面１１間の距離（高さ）が一定の場合、側面１２、１３の傾斜角度を種々変更することにより断面積を変化させることができるので、その結果、Ｘ方向において弾性変形する際に圧縮・引っ張り変形に寄与する部分のゴムボリュームを変化させてＸ方向における必要なバネの大きさを自在に調整させることもできる。
【００２６】
また、Ｙ方向における弾性変形はせん断変形が主体的であるため、台形形状が正立又は倒立のいずれであっても弾性変形するゴムボリュームはあまり変化しないので、Ｙ方向におけるバネの変化はほとんど生じず、Ｘ方向のバネ変化に対して無視できる程度である。本願では台形形状の変化に対してＹ方向のバネは一定のものとして説明する。
【００２７】
次に、本実施例の作用を説明する。弾性脚５のＹＺ方向平行断面を図８のａに示すように低バネタイプにすると、Ｘ方向のバネがベース形状（図８のｃ）におけるバネに対して小さくなる。
【００２８】
そのうえ、図２に示すように、Ｘ方向の振動入力に対しては、弾性脚５の上部Ａは圧縮・引っ張り変形が主体になる部分であり、下部Ｂはせん断変形を主とする部分であり、それぞれ性格を異にし、圧縮・引っ張り変形が主体になる上部Ａにおけるゴムボリュームの大きさにより、Ｘ方向全体のバネが大きく影響を受ける。
【００２９】
そこで、図３に示すような低バネタイプでは、Ｘ方向の振動入力Ｆに対して圧縮・引っ張り変形する実線で示す上部Ａの断面積がベース形状と比べて相対的に小さく、この部分のゴムボリュームも相対的に小さくなるため、この部分のバネ減少が大きくなることと、仮想線で示す下部Ｂのゴムボリュームが大きくてもこの部分はせん断変形が主体であってそれほどバネが大きくならないため、内筒３の変位を大きく許容することになり、Ｘ方向全体のバネはベースタイプよりも小さくなる。
【００３０】
このＸ方向のバネは、前述のように弾性脚５のＹＺ方向平行断面にて表れる台形形状によって自在に変化するものであるが、形状比較が明瞭な図４〜６の斜面直交断面によって便宜的に説明すれば、本実施例の場合では、図６のベース形状タイプに対して、図４の正立断面形状にすると例えば２０％程度低くすることができる。
【００３１】
なお、Ｚ方向では、上下いずれか側の断面が変化しても、Ｚ方向の振動入力に対して弾性脚５の各部がほぼ同様に作用するから、台形形状を正立又は倒立に変化させてもＺ方向のバネがあまり変化しない。Ｙ方向も同様である。したがって、弾性脚のＹＺ方向平行断面形状を正立状態にするとＸ方向のバネのみを小さくすることができる。
【００３２】
一方、図８のｂに示すように倒立した台形とし、上側の断面積をより大きくすると、正立時と逆に、図３の仮想線で示す部分が上部になり、Ｘ方向へ移動する内筒３を直接受けて圧縮・引っ張り変形に寄与する部分である上部Ａのゴムボリュームが大きくなるから、内筒３を変位しにくくすることになり、Ｘ方向全体のバネはベースタイプよりも大きくなる。
この場合、再び斜面直交断面によって便宜的に説明すれば、図５の断面形状とすることによりベース形状タイプ（図６）に対して、例えば２０％程度高くすることができる。この場合も、Ｙ・Ｚ方向のバネがあまり変化しないことは同様である。
【００３３】
したがって、弾性脚５のＹＺ方向平行断面を台形とし、その形状を適宜変化させることにより、Ｙ，Ｚ方向のバネをあまり変えずにＸ方向のバネを自由に変更させることができる。その結果、バネ比コントロールの自由度を上げることができる。しかも、台形を正立又は倒立させるだけでバネの増減を逆転させることができる。このため筒型エンジンマウント１におけるＸＹＺからなる直交３軸方向のバネ比コントロールの自由度を大きくすることができる。
しかもエンジンマウント装置全体としては外形の大きさを変化させないようにすることができる。
【００３４】
なお、本願発明は上記の各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、台形形状は左右の側変が同長のものではなく不均一なものなど、部分的に断面積が変化する略台形形状であればよい。また弾性脚の材料はゴムばかりでなく各種の弾性材料を用いることができる。また、エンジンマウント以外のサスペンションブッシュ等各種用途の防振装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例に係る筒型エンジンマウントの斜視図
【図２】上記筒型エンジンマウントの横断面図図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】低バネタイプについての図２の４−４線断面図
【図５】高バネタイプの図４同様断面図
【図６】ベース形状タイプの図４同様断面図
【図７】低バネタイプについての図２の７−７線断面図
【図８】各バネタイプを比較した原理的断面
【符号の説明】
【００３６】
１：筒型エンジンマウント、２：外筒、３：内筒、５：弾性脚、１０：上面（上辺）、１１：下面（下辺）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒とその内側へ配設した内筒と、これら内外筒間を連結するとともに、内筒の軸方向から見て略ハの字状をなす弾性脚とを備えた筒型防振装置において、
前記内筒の軸方向をＹ方向、このＹ方向に直交して前記略ハの字状をなす弾性脚の頂部を通る方向をＺ方向、これらＹ及びＺ方向とそれぞれ直交する方向をＸ方向とするとき、前記Ｙ及びＺ方向とにそれぞれ平行する面にて前記弾性脚を切断した断面が略台形形状をなすことを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記断面における前記略台形形状において、前記Ｚ方向を上下方向にして配置したとき上側になる上辺が下側になる下辺より短いことを特徴とする請求項１の筒型防振装置。
【請求項３】
前記断面における前記略台形形状において、前記Ｚ方向を上下方向にして配置したとき上側になる上辺が下側になる下辺より長いことを特徴とする請求項１の筒型防振装置。

【図１】