JP3885416B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、防振連結される部材間に介装されて、それら両部材間での振動伝達を低減する防振装置に係り、特に、極めて簡単な構造によって、広い周波数域に亘って振動伝達率を抑えることの出来る新規な構造の防振装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、自動車用のエンジンマウントやサスペンションブッシュ等の他、自動車以外の各種機械装置における防振装置や住宅のフロア下の支持体等のように、振動伝達系を構成する部材間に介装される防振連結体や防振支持体等としての防振装置として、ゴム弾性体を用いた防振装置が広く採用されている。
【０００３】
ところで、このような防振装置には、それが採用される部位に応じて各種の特性が要求されることとなり、例えば自動車用エンジンマウントにおいては、パワーユニットをボデーに対して支持せしめるための静的ばね剛性の他、１０Hz前後の低周波振動に対する高減衰性能と、８０〜５００Hz付近の中乃至高周波の広い周波数域に亘る低動ばね性能（振動絶縁性能）が要求されると共に、大荷重入力時のパワーユニットの変位量制限作用も要求される。
【０００４】
ところが、従来構造の防振装置では、これらの各種の要求特性を総合的に達成することが極めて難しかった。例えば、自動車用のエンジンマウントにおいて、車室内こもり音等を改善するためには、８０〜５００Hz付近の中乃至高周波の広い周波数域に亘って低動ばね化する必要があるが、実際には、パワーユニットの支持剛性（静的ばね定数）を確保するために、ゴム弾性体の静動比の関係から動的ばね定数の低下が制限されてしまい、目的とする程の低動ばね化が実現できない状況にある。また、低周波数域の防振のために高減衰特性を有するゴム弾性体を採用した場合には、ゴム弾性体における静動比が一層大きくなる傾向にあるために、目的とする中乃至高周波数域での低動ばね化がより難しくなる。
【０００５】
なお、このような問題に対処するために、防振装置の内部に非圧縮性流体を封入し、封入流体の共振作用等の流動作用を利用することにより、静的ばね剛性を確保しつつ、低周波数域の高減衰特性や中乃至高周波数域の低動ばね特性を向上せしめた流体封入式の防振装置も提案されているが、このような防振装置では、流体を封入するために構造が複雑化するだけでなく、製造が非常に難しくなり、コスト的にも３〜５倍のアップとなることが避けられないという問題があった。
【０００６】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、静的ばね剛性を十分に確保しつつ、中乃至高周波数の広い周波数域に亘って低動ばね特性を実現することの出来る、構造が簡単で且つ製造が容易な新規な構造の防振装置を提供することにある。
【０００７】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【０００８】
本発明の第一の態様は、互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離間配置せしめて、本体ゴム弾性体で相互に連結した防振装置において、前記防振連結される部材間での振動伝達経路上の部材である前記第一の取付部材と前記第二の取付部材と前記本体ゴム弾性体の何れからも独立して変位可能とされたマス部材を、該マス部材から独立して変位可能とされた弾性支持部材を介して、該振動伝達経路上の部材に対して該マス部材の自重により接触させて支持せしめると共に、前記マス部材を、前記本体ゴム弾性体で支持せしめることにより、該本体ゴム弾性体によって前記弾性支持部材を構成したことを、特徴とする。
【０００９】
このような本態様に従う構造とされた防振装置においては、マス部材と弾性支持部材によって一つの振動系が構成されており、この振動系に対して、振動伝達経路上の部材から加振力が及ぼされるようになっている。そこにおいて、マス部材は、振動伝達経路上の部材から独立して変位し得ることから、加振力の周波数が、マス部材の質量と支持弾性部材のばねによって定まる固有の振動周波数を超えて大きくなると、共振状態を呈してマス部材の振幅が大きくなり、マス部材が振動伝達経路上の部材から離間して振動するようになる。かかる振動状態下では、マス部材が、振動伝達経路上の部材に対して打ち当たるように断続的に接触することとなり、マス部材が、振動伝達経路上の部材に対して、ある位相差をもって接触することとなる。特に、マス部材と弾性支持部材からなる振動系が共振状態となるよりも高い周波数域では、マス部材が、支持せしめられた振動伝達経路上の部材に対して略１８０度だけ位相がずれた状態で動く結果、該マス部材が振動伝達経路上の部材に接触することによって、マス部材の運動エネルギが振動伝達経路上の部材に対して振動を打ち消す方向に伝達，作用せしめられることとなる。
【００１０】
従って、本態様に従う構造とされた防振装置においては、マス部材の質量と、弾性支持部材のばね定数を適当にチューニングすることにより、振動伝達経路上の部材の振動を、防振を目的とする周波数域で低減し、振動伝達率を下げることが出来るのであり、特に、マス部材と弾性支持部材からなる振動系の固有の振動周波数よりも高周波域において、マス部材の位相が振動伝達経路上の部材に対して略１８０度ずれる広い周波数範囲に亘って、低動ばね効果に基づく防振性能の向上が、有効に達成され得るのである。
【００１１】
また、かかる防振装置においては、マス部材の質量等を変更するだけで、防振特性を調節することが出来るのであり、それ故、防振特性のチューニングが容易であると共に、基本構造が同じ防振装置を用いて、マス部材だけを変更することにより、各種の異なる防振特性の要求にも容易に対応することが可能となるといった利点もある。
【００１２】
しかも、かかる防振装置においては、振動伝達経路上の部材に対して、マス部材を弾性支持部材によって弾性支持せしめただけの極めて簡単な構造をもって、優れた防振性能の向上が達成されるのであり、優れた製造性およびコスト性が実現され得るのである。
また、本態様においては、本体ゴム弾性体を有効に利用して弾性支持部材を構成せしめたことにより、構造の更なる簡略化と製造性の向上が達成され得る。
【００１３】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に従う構造とされた防振装置において、前記マス部材の外周面を緩衝ゴム層で被覆したことを、特徴とする。このような本態様においては、第一の取付部材や第二の取付部材等に対してマス部材が当接した場合でも、当接時の衝撃が緩衝ゴム層で吸収，緩和される。それ故、例えばマス部材や第一及び第二の取付部材等が金属等で形成される場合でも、当接時における打音や衝撃が軽減乃至は防止され得るのである。
【００１５】
また、本発明の第三の態様は、前記第一の態様に従う構造とされた防振装置において、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の間における振動伝達系が、実質的に前記本体ゴム弾性体だけで構成されていることを、特徴とする。このような本態様においては、防振連結される部材間での振動伝達が、実質的に本体ゴム弾性体のみによって為されることから、この本体ゴム弾性体に対してマス部材を当接させることにより、振動伝達経路上の振幅を直接に抑えて、振動伝達力をより効率的に下げることが出来るのである。
【００１６】
更にまた、本発明の第四の態様は、前記第一又は第三の態様に従う構造とされた防振装置において、前記第二の取付部材に円筒状部を設けて、該円筒状部の軸方向一方の開口部側に前記第一の取付部材を離間して対向配置せしめると共に、前記本体ゴム弾性体を、該第一の取付部材から該第二の取付部材の開口周縁部に向かって次第に拡径しながら延びる略テーパ筒形状とする一方、前記マス部材を環状として、該マス部材を、該本体ゴム弾性体における略テーパ筒形状とされた径方向中間部分によって弾性支持せしめたことを、特徴とする。このような本態様においては、第二の取付部材の軸方向で対向配置せしめられた第一の取付部材と第二の取付部材の対向方向への入力振動に対して有効な防振効果を発揮せしめ得る防振装置が有利に実現されるのでのあり、また、そこにおいて、テーパ面を利用してマス部材を安定して弾性支持させることが出来ることから、マス部材が安定して変位せしめられて、目的とする防振効果を安定して得ることが可能となる。更に、環状のマス部材を採用したことにより、マス部材の防振装置からの離脱を防止するフェイルセーフ機構も有利に実現可能となる。
【００１７】
また、本発明の第五の態様は、前記第一又は第三の態様に従う構造とされた防振装置において、前記第一の取付部材を軸部材とすると共に、前記第二の取付部材を外筒部材とし、該外筒部材を該軸部材の径方向外方に離間して配設すると共に、前記本体ゴム弾性体を、該軸部材と該外筒部材の径方向対向面間に跨がって径方向に延びる複数の弾性連結腕部として、それら複数の弾性連結腕部の径方向中間部分によって、前記マス部材を弾性支持せしめたことを、特徴とする。このような本態様においては、全体として円筒形状を呈し、軸直角方向への入力振動に対して有効な防振効果を発揮せしめ得る防振装置が有利に実現されるのであり、また、そこにおいて、マス部材を外筒部材の内部に略収容状態で配設することによって、防止装置のコンパクト化も有利に達成可能となる。
【００１８】
また、本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に従う構造とされた防振装置において、前記マス部材を、互いに独立して複数個設けると共に、それらのマス部材と前記弾性支持部材に対して、互いに異なるチューニングを施したことを、特徴とする。このような本態様においては、複数の振動系を構成する各マス部材が異なる周波数域で固有の振動周波数を有することから、それら各マス部材と弾性支持部材によってそれぞれ構成される各振動系における固有の振動周波数を適当に調節することによって、複数の周波数域や一層広い周波数域の振動に対しても、有効な防振効果を得ることが可能となるのである。
【００１９】
また、本発明の第七の態様は、前記第一乃至第六の何れかの態様に従う構造とされた防振装置において、前記マス部材が、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の相対的変位量を制限するストッパ機構を構成していることを、特徴とする。このような本態様においては、マス部材を利用して構成されたストッパ機構によって、大きな荷重入力時における本体ゴム弾性体の変形量が制限されて耐久性が有利に確保されると共に、防振連結される部材間における過大な相対変位も防止することが出来るのであり、特に、かかるストッパ機構が、少ない部品点数と簡単な構造によって有利に実現され得るのである。
【００２０】
また、本発明の第八の態様は、前記第一乃至第七の何れかの態様に従う構造とされた防振装置において、前記振動伝達経路上の部材に対する前記マス部材の相対的変位量を制限する変位量制限手段を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、変位量制限手段を利用して、マス部材の他部材への不必要な当接による異音発生等の防止が容易に実現可能とされる。或いはまた、かかる変位量制限手段を利用して、振動伝達経路上の部材に対するマス部材の接触位置を安定化させることにより、目的とする防振性能の向上効果をより安定して得ることも可能となる。
【００２１】
また、本発明の第九の態様は、前記第一乃至第八の何れかの態様に従う構造とされた防振装置において、前記振動伝達経路上の部材に対する前記マス部材の離脱を防止する離脱防止手段を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、マス部材の離脱に起因する他部材の損傷等が防止されると共に、フェイルセーフ機能も発揮される。
【００２２】
また、本発明の第十の態様は、前記第一乃至第九の何れかの態様に従う構造とされた防振装置において、前記振動伝達経路上の部材による前記マス部材の支持面を、少なくとも一方向で対称となる傾斜面を含んで構成して、該支持面により該マス部材を位置決めしたことを、特徴とする。このような本態様においては、特別な位置決め部材等を用いることなく、マス部材を略一定位置に有利に位置決めすることが出来るのであり、それによって、マス部材の当接による、前述の如き目的とする防振効果の安定化が、簡単な構造によって達成され得るのである。なお、傾斜面としては、例えば、一軸回りの全周で軸対称な傾斜面が与えられたテーパ付の円筒状面（円錐状面）や、面対称な一対の傾斜平面が与えられた屋根形の傾斜面等が、好適に採用され得る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２４】
先ず、図１には、本発明の第一の実施形態としての自動車用エンジンマウント１０が、概略的に示されている。かかるエンジンマウント１０は、第一の取付部材としての第一の取付金具１２と第二の取付部材としての第二の取付金具１４が、所定距離を隔てて対向配置されていると共に、それら第一の取付金具１２と第二の取付金具１４が本体ゴム弾性体１６によって弾性的に連結されている。そして、図面上に明示はされていないが、第一の取付金具１２が自動車のボデーに取り付けられると共に、第二の取付金具１４がパワーユニットに取り付けられることにより、パワーユニットをボデーに対して防振支持するようになっている。なお、そのような装着状態下では、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間にパワーユニット荷重による静的な初期荷重が及ぼされることにより、本体ゴム弾性体１６が弾性変形して、それら第一の取付金具１２と第二の取付金具１４が互いに接近方向に所定量だけ変位せしめられると共に、それら第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間に、防振すべき主たる振動が、かかる静的初期荷重と略同じ方向に入力されることとなる。なお、以下の説明中、上下方向とは、原則として、図１中の上下方向をいう。
【００２５】
より詳細には、第一の取付金具１２は、鉄等の剛性を有する材質で形成されており、略円形の平板形状を有している。また、その中央部分には、軸方向下方に突出する第一の取付ボルト１８が固設されており、この第一の取付ボルト１８によって、第一の取付金具１２が、図示しない自動車のボデーに取り付けられるようになっている。
【００２６】
また一方、第二の取付金具１４は、全体として大径の略円筒形状を有する筒金具２０と、全体として大径の略有底円筒形状を有する底金具２２から構成されており、鉛直上下方向で開口するように配設された筒金具２０の上側開口部に、鉛直下方に向かって開口するように配設された底金具２２の開口部が重ね合わされて、該底金具２２の開口周縁部に一体形成されたフランジ部２４に対して、筒金具２０の上側開口周縁部に一体形成されたかしめ部２６がかしめ固定されることによって、第二の取付金具１４が、全体として深底の逆カップ形状をもって形成されている。なお、筒金具２０の下側開口部には、軸方向下方に向かって次第に拡開するテーパ筒状部２８が一体形成されている。また、底金具２２の上底部の中央には、軸方向上方に突出する第二の取付ボルト３０が固設されており、この第二の取付ボルト３０によって、第二の取付金具１４が、図示しない自動車のパワーユニットに取り付けられるようになっている。
【００２７】
そして、第二の取付金具１４の開口部側に離間して、第一の取付金具１２が配設されており、これら第一の取付金具１２と第二の取付金具１４が、鉛直方向に延びる一つの中心軸上で離間して対向配置されている。
【００２８】
また、これら第一の取付金具１２と第二の取付金具１４を弾性連結する本体ゴム弾性体１６は、全体として逆向きの円錐台形状を有していると共に、大径側端面に向かって開口するすり鉢状の中央凹所３１が形成されている。そして、その小径側端面が、第一の取付金具１２の中央上面に加硫接着されている一方、大径側端部の外周面が、第二の取付金具１４を構成する筒金具２０の内周面に対して加硫接着されている。これにより、本体ゴム弾性体１６は、第一の取付金具１２の中央部分から第二の取付金具１４の開口部に向かって、鉛直上方に次第に大径化しながら延び出す厚肉のテーパ付円筒形状とされており、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間に跨がって延びる部分の内周面３２と外周面３４が、何れも、略一定の角度で広がるテーパ付の円筒状面とされている。
【００２９】
更にまた、本体ゴム弾性体１６の大径側端部は、筒金具２０の内周面を略全面に亘って覆う円筒形状の被覆ゴム部３６とされている。また、この被覆ゴム部３６の上端部は、径方向内方に向かって延び出しており、以て、筒金具２０の上側開口部においてオーバハング形状をもって径方向内方に延び出す、変位量制限手段としての円環形状の弾性規制片３８が、本体ゴム弾性体１６に一体形成されている。要するに、この弾性規制片３８は、被覆ゴム部３６の内周面よりも径方向内方にまで達する突出高さで、第二の取付金具１４の中空内部に突出せしめられているのである。
【００３０】
そして、このように第一の取付金具１２と第二の取付金具１４が本体ゴム弾性体１６で弾性連結されることにより、第二の取付金具１４の軸方向下方の開口部が本体ゴム弾性体１６によって覆蓋されており、以て、第二の取付金具１４と本体ゴム弾性体１６の間には、第二の取付金具１４の中空内部と本体ゴム弾性体１６の中央凹所３１によって協働して中空状の内部空所４０が形成されている。
【００３１】
さらに、この内部空所４０には、内部空所４０の内周面形状よりも一回り小さな外周面形状を有するマス部材４２が、何れの部材からも独立して変位可能な状態で収容配置されている。かかるマス部材４２は、例えば鉄等の金属のように比重の大きい材質で形成されることが望ましく、中実のブロック構造のものがより好適に採用される。また、このマス部材４２は、内部空所４０の内周面形状に略対応した外周面形状を備えており、エンジンマウント１０の装着状態下において、本体ゴム弾性体１６が弾性変形せしめられた際、マス部材４２が他の何れの部材によっても拘束されることなく、何れの部材からも離間して独立した位置への変位が許容され得るようにされている。特に、本実施形態のマス部材４２は、図示されているように、略円形ブロック形状を有していると共に、下部外周面が、軸方向下方に行くに従って小径化するテーパ状外周面４４とされている。そして、このテーパ状外周面４４が、本体ゴム弾性体１６のテーパ状内周面３２と略対応した形状とされて、該テーパ状内周面３２の中間部分に対して略密接状態で接触せしめられている。また、マス部材４２の上部は、被覆ゴム部３６の内径寸法よりも小さな外径寸法とされている。更に、マス部材４２のテーパ状外周面４４が本体ゴム弾性体１６のテーパ状内周面３２に接触，支持せしめられた状態下で、該マス部材４２が、弾性規制片３８までは達しない軸方向長さとされている。
【００３２】
要するに、マス部材４２は、エンジンマウント１０の自動車への装着状態下において、それ自体の自重によって、本体ゴム弾性体１６における第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の連結部分のテーパ状内周面３２だけに当接されて、かかる連結部分の径方向中央部分のみによって支持された状態で、内部空所４０に収容配置されている。特に、本実施形態では、マス部材４２が、本体ゴム弾性体１６によって直接に当接，支持されており、本体ゴム弾性体１６によって、マス部材４２が、振動伝達経路上に配された第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６に対して相対変位可能に弾性支持されているのであり、このことから明らかなように、本実施形態では、本体ゴム弾性体１６によって、マス部材４２の弾性支持部材が構成されている。そして、マス部材４２は、弾性支持部材としての本体ゴム弾性体１６と協働して、第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６から構成されたパワーユニットとボデーの間での振動伝達経路とは異なる一つの振動系を構成している。
【００３３】
また、そのようなマス部材４２の配設状態下では、マス部材４２のテーパ状外周面４４が本体ゴム弾性体１６のテーパ状内周面３２に対して、周方向の全周で重ね合わされて支持されていることにより、両テーパ面４４，３２による位置決め作用が発揮されて、マス部材４２が、第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６と同じ中心軸上に有利に位置決めされて保持され得るようになっている。
【００３４】
なお、弾性規制片３８の内径寸法は、マス部材４２の外径寸法よりも小さくされており、マス部材４２の上方において、弾性規制片３８が、マス部材４２の上面にまで延び出して位置せしめられ、マス部材４２の外周部分の軸方向上方に離間して配設されている。また、マス部材４２の径方向外方には、周方向全周に亘って、筒金具２０に被着された被覆ゴム部３６が、径方向外方に離間して配設されている。
【００３５】
上述の如き構造とされたエンジンマウント１０においては、前述の如き自動車への装着状態下、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間に振動が入力されると、本体ゴム弾性体１６が弾性変形せしめられ、この本体ゴム弾性体１６の作用に基づいて防振効果が発揮されることとなる。要するに、本実施形態では、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間での力の伝達が、本体ゴム弾性体１６のみによって行なわれるのである。
【００３６】
そこにおいて、本体ゴム弾性体１６は、入力振動に応じた周波数で弾性変形を繰り返すこととなり、この本体ゴム弾性体１６の弾性変形による運動エネルギが、該本体ゴム弾性体１６によって弾性的に支持されたマス部材４２にも、加振力として伝達される。そして、入力振動の周波数が低い場合には、マス部材４２によって構成された振動系も、第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６によって構成された振動伝達経路と同じ周波数で加振されることとなり、マス部材４２が、本体ゴム弾性体１６から離れることなく、本体ゴム弾性体１６のテーパ状内周面３２に略接触したままの状態で、本体ゴム弾性体１６と一体的に変位せしめられるが、入力振動の周波数が、マス部材４２の質量と本体ゴム弾性体１６によるマス部材４２の支持ばねに基づいて定まる固有の周波数近くに達すると、マス部材４２によって構成された振動系が共振状態となり、マス部材４２の振幅が大きくなると共に、本体ゴム弾性体１６からマス部材４２が離間して振動せしめられる。その結果、マス部材４２の位相が、パワーユニットとボデーの間での振動伝達経路を構成する本体ゴム弾性体１６に対して略１８０度だけずれて、本体ゴム弾性体１６の支持面（テーパ状内周面３２）に対して、打ち当たるようにして繰り返し当接せしめられることとなる。
【００３７】
その結果、本体ゴム弾性体１６の振動変位乃至は振動エネルギが、マス部材４２の振動変位乃至は振動エネルギによって、相殺的に低減されるのであり、本体ゴム弾性体１６の振動振幅が抑えられることにより、振動伝達経路としての本体ゴム弾性体１６の動的ばね定数が実質的に低減されるのであり、以て、振動伝達率の低下、ひいては防振性能の向上が有利に達成され得るのである。
【００３８】
しかも、本体ゴム弾性体１６に対するマス部材４２の位相は、上述の固有の周波数よりも高周波側で相当に広い範囲に亘って略１８０度に維持されることから、マス部材４２の本体ゴム弾性体１６への当接によるエンジンマウント１０の低動ばね効果は、十分に広い周波数域に亘って発揮され得ることとなる。
【００３９】
また、マス部材４２は、振動伝達経路上の部材に対して完全に独立配置されていることから、主振動系に対してマスを弾性連結して副振動系を構成した公知の動的吸振器を付加する場合に比して、構造が簡単で製造が容易であるだけでなく、温度変化に伴う支持ばね特性の変化に起因するチューニングのずれが有利に抑えられるのであり、それ故、本実施形態の如くエンジンの熱が及ぼされて温度変化が激しい場合でも、目的とする防振効果を安定して得ることが可能となるのである。
【００４０】
さらに、本実施形態においては、マス部材４２が、本体ゴム弾性体１６による支持面（内周面３２）に付されたテーパの作用で位置決めされることに加えて、マス部材４２の第一の取付金具１２への当接が、本体ゴム弾性体１６にて防止されると共に、筒金具２０や底金具２２への当接も、被覆ゴム部３６や弾性規制片３８によって防止されることから、マス部材４２の変位乃至は作動の安定化が達成されると共に、マス部材４２の不必要な変位も防止され、また、マス部部材４２の他部材への当接に起因する打音や振動も低減乃至は防止され得ることとなり、防振性能の安定化と更なる向上が達成され得る。
【００４１】
また、本実施形態においては、マス部材４２が、エンジンマウント１０の内部に略閉鎖空間として形成された内部空所４０に収容配置されていることによって有効な離脱防止手段が構成されており、マス部材４２の飛び出し等が有利に防止されて、有効なフェイルセーフ機能が発揮されるのである。
【００４２】
因みに、本実施形態に従う構造とされたエンジンマウント１０について、その防振特性を実測した結果を図２及び図３に示す。なお、かかる測定に際しては、第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６を同一として、マス部材４２の質量だけを３６８ｇと４７０ｇの２種類に設定した場合について、それぞれ、低周波数域および高周波数域における絶対ばね定数の周波数特性を実測した。そこにおいて、低周波数域の測定は、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間に±０．０５mmの振幅の振動を入力することによって行う一方、高周波数域の測定は、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間に±３Ｇの加振力を及ぼすことによって行なった。そして、マス部材４２の質量を３６８ｇとした前者を実施例１とすると共に、４７０ｇとした後者を実施例２とし、更に、マス部材を除いたエンジンマウントについて同様な測定を行なった結果を比較例として、図２及び図３に併せ示した。
【００４３】
これら図２及び図３に示された結果からも、マス部材４２を設けたことで低動ばね効果が有効に発揮されて、中乃至高周波数域の広い範囲に亘って防振性能の向上が達成されることが明らかに認められる。また、マス部材４２の質量を調節して、マス部材４２を含んで構成された振動系のチューニングを変化させることにより、防振特性を調節することが出来ることも、明らかである。
【００４４】
以上、本発明の第一の実施形態としてのエンジンマウント１０について詳述してきたが、本発明は、その他、各種の態様において実施可能である。以下にその代表例を挙げて説明を加えるが、以下に示す実施形態において、第一の実施形態と同様な構造とされた部材および部材については、第一の実施形態と同一の符号を図中に付することにより、それらの詳細な説明を省略する。
【００４５】
先ず、図４には、本発明の第二の実施形態としてのエンジンマウント４６が示されている。かかるエンジンマウント４６においては、前記第一の実施形態で採用されていた、筒金具２０の内周面を覆う被覆ゴム部（３６）や、マス部材４２の上方に延び出す弾性規制片（３８）が、何れも形成されておらず、マス部材４２の外周面および上面が、第二の取付金具１４に対して実質的に直接に対向せしめられている。
【００４６】
一方、その代わりに、本実施形態のエンジンマウント４６においては、マス部材４２に対して、その表面に薄肉の緩衝ゴム層４８が接着されており、かかる緩衝ゴム層４８によって、マス部材４２の表面が全体に亘って被覆されている。なお、この緩衝ゴム層４８は、本体ゴム弾性体１６とは別体形成されており、第一及び第二の取付金具１２，１４や本体ゴム弾性体１６から独立して、マス部材４２と共に相対変位可能とされている。
【００４７】
このような構造とされたエンジンマウント４６においても、前記第一の実施形態と同様な効果が、何れも有効に発揮されるのであり、マス部材４２が第二の取付金具１４に当接する場合にも、マス部材４２の表面に被着された緩衝ゴム層４８によって、当接時の衝撃や異音が軽減乃至が有利に防止され得る。
【００４８】
また、図５には、本発明の第三の実施形態としてのエンジンマウント５０が示されている。かかるエンジンマウント５０においては、上述の第二の実施形態のエンジンマウント４６に比して、本体ゴム弾性体１６に対し、その中央凹所３１の底面中央から弾性突起５２が、一体的に突設されている。この弾性突起５２は、中実でストレートな円形ロッド形状を有しており、中央凹所３１の底面から内部空所４０内を軸方向上方に突出し、第二の取付金具１４までは達しない高さで延び出している。
【００４９】
また一方、マス部材４２には、その中央を軸方向に貫通して延びる挿通孔５４が形成されている。この挿通孔５４は、弾性突起５２の外径寸法よりも僅かに大きな内径寸法の円形断面を有している。そして、マス部材４２が、内部空所４０に収容配置されて、本体ゴム弾性体１６上に載置されてセットされた状態下、該マス部材４２の挿通孔５４に対して、弾性突起５２が下方から遊挿状態で挿入されている。なお、この弾性突起５２は、マス部材４２の挿通孔５４を貫通するだけの長さを有していても良い。
【００５０】
このような構造とされたエンジンマウント５０においても、前記第一の実施形態と同様な効果が、何れも有効に発揮されるのであり、また、マス部材４２の軸直角方向における変位量が、マス部材４２の弾性突起５２への弾性的な当接によって制限されることから、第二の取付金具１４の内周面に緩衝用の被覆ゴム部等も形成したり、マス部材４２の外周面に緩衝ゴム層４８等を形成したりしなくても、マス部材４２の当接による衝撃や異音の発生が有効に防止され得るのである。
【００５１】
さらに、図６には、本発明の第四の実施形態としてのエンジンマウント５６が示されている。かかるエンジンマウント５６においては、前記第一の実施形態におけるエンジンマウント１０に比して、本体ゴム弾性体１６における中央凹所３１の内周面３２の深さ方向中間部分、換言すればテーパ状内周面３２の径方向中間部分において、軸方向上方に向かって突出する弾性突状部５８が、周方向に連続して環状に、若しくは不連続に複数個、一体形成されている。
【００５２】
また一方、マス部材４２は、本体ゴム弾性体１６に突設された弾性突状部５８に対応する径方向中間部分で分断されて、中央の円形ブロック形状を有する第一のマス部材６２と、外周の円環ブロック形状を有する第二のマス部材６４との、二つの独立したマス部材によって構成されている。なお、第一のマス部材６２は、弾性突状部５８の内径寸法よりも僅かに小さな外径寸法を有している。また、第二のマス部材６４は、弾性突状部５８の外径寸法よりも僅かに大きな内径寸法と、第二の取付金具１４に形成された被覆ゴム部３６の内径寸法よりも僅かに小さな外径寸法を有している。そして、これら第一及び第二のマス部材６２、６４は、何れも、本体ゴム弾性体１６におけるテーパ状の内周面３２の径方向中間部分に対して、それぞれの自重で接触せしめられて、本体ゴム弾性体１６から独立して変位可能な状態で支持されている。
【００５３】
このような構造とされたエンジンマウント５６においては、第一のマス部材６２と本体ゴム弾性体１６で構成された第一の弾性支持部材からなる第一の振動系と、第二のマス部材６４と本体ゴム弾性体１６で構成された第二の弾性支持部材からなる第二の振動系とが、互いに独立して、且つそれぞれ振動伝達経路から独立して形成されている。しかも、第一のマス部材６２と第二のマス部材６４の質量を異ならせたり、第一の弾性支持部材と第二の弾性支持部材のばね特性を異ならせることによって、それら第一の振動系と第二の振動系が、互いに異なる固有の振動周波数を持つようにチューニングされている。
【００５４】
これによって、本実施形態のエンジンマウント５６によれば、第一のマス部材６２を含んで構成された第一の振動系による低動ばね効果と、第二のマス部材６４を含んで構成された第二の振動系による低動ばね効果とが、互いに異なる周波数域で発揮されることとなり、その結果、前記第一の実施形態のエンジンマウントよりも一層広い周波数域において優れた防振効果を得ることも可能となり、大きなチューニング自由度が実現され得るのである。
【００５５】
さらに、図７には、本発明の第五の実施形態としてのエンジンマウント６６が示されている。かかるエンジンマウント６６においては、上述の第二の実施形態のエンジンマウント４６に比して、鉛直上下方向で反対に配設されるようになっており、第二の取付金具１４が鉛直上方に向かって開口せしめられていると共に、該第二の取付金具１４の開口側に離間して第一の取付金具１２が対向配置されている。これにより、本体ゴム弾性体１６は、第一の取付金具１２の下面中央から第二の取付金具１４の開口部に向かって次第に拡径するテーパ付きの円筒形状を有しており、その外周面３４が、鉛直下方に向かって末広がり状に次第に拡径するテーパ状面とされている。
【００５６】
また一方、本実施形態では、略円環形状のマス部材６８が採用されており、本体ゴム弾性体１６に外挿された状態で、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の軸方向対向面間に配設されている。このマス部材６８は、前記実施形態におけるマス部材と同様、金属等の高比重材で形成されており、その内周面が、本体ゴム弾性体１６におけるテーパ付の外周面３４に対応して、鉛直下方に向かって次第に大径化するテーパ状内周面７０とされている。そして、このテーパ状内周面７０が本体ゴム弾性体１６の外周面３４に接触されることにより、マス部材６８が、本体ゴム弾性体１６の外周面３４における径方向中間部分に載置された状態で、該本体ゴム弾性体１６のみによって支持されて配設されている。また、マス部材６８の上端部の最小内径寸法は、本体ゴム弾性体１６の上端部の最小外径寸法よりも大きくされていると共に、マス部材６８の上面と第一の取付金具１２の下面との間には、マウント装着状態下で所定の間隙が形成されるように、マス部材６８の大きさが設定されている。
【００５７】
このような構造とされたエンジンマウント６６においても、前記実施形態のエンジンマウント等と同様に、マス部材６８と本体ゴム弾性体１６で構成された弾性支持部材とによって一つの振動系が構成されるのであり、第一の取付金具１２と第二の取付金具１４の間への振動入力によって本体ゴム弾性体１６が弾性変形することにより、かかる振動系に固有の振動周波数以上で、マス部材６８が、本体ゴム弾性体１６の外周面３４から離れ、本体ゴム弾性体１６に対して位相差をもって振動することとなり、該マス部材６８が本体ゴム弾性体１６の外周面３４に繰り返し打ち当たるように当接することによって、エンジンマウント６６の低動ばね化が実現されるのである。
【００５８】
なお、第一の取付金具１２の下面は、略全面に亘って薄肉の緩衝ゴム層７２で覆われており、マス部材６８の第一の取付金具１２への当接に起因する異音や衝撃が軽減乃至は防止されるようになっている。また、マス部材６８が、本体ゴム弾性体１６に外挿状態で組み付けられることによって離脱防止手段が構成されており、マス部材６８だけが分離して飛び出すことが防止されて、有効なフェイルセーフ機能が発揮され得る。
【００７０】
さらに、図８〜９には、本発明の第六の実施形態としての筒形のエンジンマウント９０が示されている。かかるエンジンマウント９０においては、第一の取付部材としての軸部材である内筒金具９２の径方向外方に離間して、第二の取付部材としての外筒部材である外筒金具９４が配設されており、それら内筒金具９２と外筒金具９４が、両筒金具９２，９４の径方向対向面間に配設された本体ゴム弾性体９６で相互に連結されている。そして、内筒金具９２が、パワーユニットのボデーの何れか一方に取り付けられると共に、外筒金具９４がそれらの他方に取り付けられることにより、パワーユニットをボデーに対して防振支持せしめるようになっている。なお、そのような装着状態下、かかるエンジンマウント９０には、内外筒金具９２，９４間において、パワーユニット荷重が、図８中の上下方向に相当する径方向一方向に及ぼされると共に、防振すべき主たる振動も、それと略同じ径方向に入力されるようになっている。
【００７１】
より詳細には、内筒金具９２と外筒金具９４は、何れも、鉄等の剛性材で形成されており、ストレートな直管形状を有している。そして、外筒金具９４の内径寸法が、内筒金具９２の外径寸法よりも十分に大きく設定されており、それら内筒金具９２と外筒金具９４が、互いに径方向に離間して、それぞれの中心軸が互いに略平行となる状態で、同一の中心軸上に、若しくは相互に所定量だけ偏心して配設されている。
【００７２】
また、本体ゴム弾性体９６は、内筒金具９２の外周面に接着されて、該内筒金具９２から外筒金具９４に向かって、水平よりも僅かに下方に傾斜しつつ径方向両側に延びる一対の弾性連結腕部９８，９８によって構成されており、それぞれの弾性連結腕部９８，９８の径方向先端面が外筒金具９４の内周面に加硫接着されている。そして、これら両弾性連結腕部９８，９８の上面は、内筒金具９２から径方向外方に行くに従って、次第に鉛直下方に傾斜して広がっており、内筒金具９２の中心軸を含む鉛直平面に対して対称な一対の傾斜面１０４，１０４とされている。換言すれば、内筒金具９２と外筒金具９４の径方向対向面間に配設された厚肉円筒形状の本体ゴム弾性体９６に対して、主たる振動入力方向となる径方向一方向で内筒金具９２を挟んで位置する上側と下側において、周方向に半周強の長さで延びて軸方向に貫通する上側貫通空所１００と、周方向に半周弱の長さで延びて軸方向に貫通する下側貫通空所１０２とが形成されている。
【００７３】
なお、本実施形態では、本体ゴム弾性体９６が、内外筒金具９２，９４を備えた一体加硫成形品として形成されている。また、外筒金具９４の内周面には、主たる振動入力方向で対向位置する部分、換言すれば、上側貫通空所１００の周方向中央部分と、下側貫通空所１０２の周方向中央部分において、それぞれ径方向内方に突出する上下の緩衝ゴム１０３，１０５が形成されている。更に、内筒金具９２は、その外周面が略全面に亘って本体ゴム弾性体９６で被覆されている。
【００７４】
さらに、本実施形態のエンジンマウント９０には、一つのマス部材１０６が、一対の弾性連結腕部９８，９８で弾性支持されることによって組み付けられている。このマス部材１０６は、上側貫通空所１００に挿通配置された上側マス部１０８と、下側貫通空所１０２に挿通配置された下側マス部１１０を含んで構成されており、それら上下マス部１０８，１１０の軸方向両端部が、それぞれ、上下貫通空所１００，１０２から軸方向両側に突出せしめられて、突出した軸方向両側端部の周方向両端部同士を連結部１１２，１１２によって互いに連結固定することにより、全体として一つの一体的なマス部材１０６とされている。
【００７５】
なお、かかるマス部材１０６は、前記各実施形態におけるマス部材と同様、金属材等の高比重材によって形成されたものが好適に用いられ、適当に分割形成したものを上下貫通空所１００，１０２に挿通して組み付けて接着剤や溶着等による接着、或いはボルト等によって相互に固定することによって、一つの剛体として有利に形成され得る。
【００７６】
また、上側マス部１０８と下側マス部１１０は、何れも、上側貫通空所１００と下側貫通空所１０２の内周面形状に略対応し、且つ一回り小さな外周面形状を有している。そして、これら上下マス部１０８，１１０は、４つの連結部１１２で一体的に連結された状態で、それぞれ、上下の貫通空所１００，１０２内で、内外筒金具９２，９４や本体ゴム弾性体９６から離間して独立的に所定量だけ自由に変位可能とされている。
【００７７】
そして、かかるマス部材１０６は、マウントの配設状態下、その自重によって、上側マス部１０８の周方向両端面１１４，１１４が、弾性連結腕部９８，９８の傾斜面１０４，１０４の径方向中間部分に重ね合わされて支持されることにより、下側マス部１１０が下側貫通空所１０２内の略中央に位置せしめられた状態で位置せしめられるようになっている。要するに、マス部材１０６は、一対の弾性連結腕部９８，９８に対してだけ当接せしめられて、かかる一対の弾性連結腕部９８，９８だけで支持されて配設されるようになっているのである。
【００７８】
なお、かかる配設状態下、上側マス部１０８の周方向中間部分の内周面が、内筒金具９２を被覆する本体ゴム弾性体９６に接触しないように、上側マス部１０８の内周面には、円弧状断面で軸方向全長に亘って延びる溝状の凹部１１６が形成されていると共に、下側マス部１１０の周方向中間部分の内周面が、内筒金具９２を被覆する本体ゴム弾性体９６に当接しないように、内筒金具９２を被覆する本体ゴム弾性体９６の下面中央には、円弧状断面で軸方向全長に亘って延びる溝状の凹部１１８が形成されている。
【００７９】
このような構造とされたエンジンマウント９０においては、その装着状態下において、内筒金具９２と外筒金具９４の間での力の伝達が、本体ゴム弾性体９６のみによって行なわれる。そして、かかるエンジンマウント９０の装着状態下では、マス部材１０６が、本体ゴム弾性体９６のみによって弾性的に支持されているのであり、それによって、マス部材１０６と本体ゴム弾性体９６で構成された弾性支持部材とによって、内外筒金具９２，９４と本体ゴム弾性体９６によって構成される振動伝達経路から独立した一つの振動系が構成されている。
【００８０】
そこにおいて、本体ゴム弾性体９６は、入力振動に応じた周波数で弾性変形を繰り返すこととなり、この本体ゴム弾性体９６の弾性変形による運動エネルギが、該本体ゴム弾性体９６によって弾性的に支持されたマス部材１０６にも、加振力として伝達される。そして、前記第一の実施形態におけるエンジンマウント等と同様に、内筒金具９２と外筒金具９４の間への振動入力によって本体ゴム弾性体９６が弾性変形することにより、マス部材１０６と本体ゴム弾性体９６で構成された振動系に固有の振動周波数以上で、マス部材１０６（上側マス部１０８）が、本体ゴム弾性体９６の上面（傾斜面１０４，１０４）から離れ、本体ゴム弾性体９６に対して位相差をもって振動することとなり、該マス部材１０６が本体ゴム弾性体９６の傾斜面１０４，１０４に繰り返し打ち当たるように当接することによって、エンジンマウント９０の実質的な低動ばね化が実現されるのである。
【００８１】
特に、本実施形態のエンジンマウント９０においては、マス部材１０６が本体ゴム弾性体９６から離間して大きく変位せしめられた際、下側マス部１１０の周方向両端面も、それぞれ、本体ゴム弾性体９６における各弾性連結腕部９８，９８の下面に対して当接するように設定することが可能である。即ち、本実施形態のエンジンマウント９０では、マス部材１０６と本体ゴム弾性体９６で構成された振動系に固有の振動周波数以上で、マス部材１０６の全体が、本体ゴム弾性体９６の弾性振動に対して逆位相で変位せしめられることから、このような設定を施すことにより、上側マス部１０８だけでなく、下側マス部１１０の本体ゴム弾性体９６への当接も利用して、本体ゴム弾性体９６の弾性振動を相殺的に抑えることが出来るのであり、それによって、より優れた低動ばね化を得ることも可能となるのである。
【００８２】
また、本実施形態のエンジンマウント９０においては、内外筒金具９２，９４の径方向での相対変位量が、上側マス部１０８または下側マス部１１０を介しての内外筒金具９２，９４が当接せしめられることによって制限されてストッパ機能が発揮されることから、内外筒金具９２，９４間に大きな荷重が入力された際にも、本体ゴム弾性体９６の過大な変形が防止されて耐久性の向上が図られると共に、パワーユニットの過大な変位も抑えられ得る。なお、上下マス部１０８，１１０の内外筒金具９２，９４への当接による衝撃は、内筒金具９２を被覆する本体ゴム弾性体９６や外筒金具９４の内周面に被着された緩衝ゴム１０３，１０５によって緩衝されることにより、打音の発生も抑えられ得る。
【００８３】
更にまた、本実施形態のエンジンマウント９０においては、マス部材１０６が内筒金具９２に外挿状態で配設されていることから、マス部材１０６の飛び出しが有利に防止されて、有効なフェイルセーフ機能も発揮され得る。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態における具体的に記載によって、何等、限定的に解釈されるものでない。
【００８５】
例えば、前記実施形態で示されたマス部材は、可能な範囲において、組み合わせて複数同時に採用することも可能である。
【００８６】
また、前記実施形態においては、何れも、第一の取付部材と第二の取付部材の間での振動の伝達が、実質的に本体ゴム弾性体のみによって為される構造とされていたが、その他、例えば、非圧縮性流体が封入された流体室を形成し、振動入力時にこの流体室に生ぜしめられる流体の共振作用等の流動作用を利用して防振効果を得るようにした流体封入式の防振装置に対して、本発明を適用することも可能である。
【００８７】
更にまた、本発明においては、互いに異なるチューニングが施された三つ以上の振動系を採用することも可能であり、それら各振動系によって、より広い周波数域での低動ばね化を得ることも出来る。
【００８８】
加えて、前記実施形態では、何れも、本発明を自動車用エンジンマウントに適用したものの具体例を示したが、本発明は、その他、自動車用のボデーマウントやデフマウント、サスペンションブッシュ等、或いは自動車以外の各種装置における防振装置に対しても、同様に適用可能であることは、勿論である。
【００８９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００９０】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた防振装置においては、マス部材を非連結状態で組み付ける極めて簡単な構造によって、十分に広い周波数範囲に亘って振動伝達率を下げることが出来るのであり、それ故、本発明によれば、優れた防振効果を発揮し得る防振装置を、容易に且つ低コストで提供することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す縦断面図である。
【図２】 図１に示された構造のエンジンマウントについて、低周波数域における絶対ばね定数の周波数特性を測定した結果を、比較例と共に示すグラフである。
【図３】 図１に示された構造のエンジンマウントについて、高周波数域における絶対ばね定数の周波数特性を測定した結果を、比較例と共に示すグラフである。
【図４】 本発明の第二の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す縦断面図である。
【図５】 本発明の第三の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す縦断面図である。
【図６】 本発明の第四の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す縦断面図である。
【図７】 本発明の第五の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す縦断面図である。
【図８】 本発明の第六の実施形態としての自動車用エンジンマウントを示す横断面図である。
【図９】 図８に示された自動車用エンジンマウントの縦断面図である。
【符号の説明】
１０，４６，５０，５６，６６，９０ エンジンマウント
１２ 第一の取付金具
１４ 第二の取付金具
１６ 本体ゴム弾性体
３６ 被覆ゴム部
３８ 弾性規制片
４２，６２，６４，６８，１０６ マス部材
９２ 内筒金具
９４ 外筒金具
９６ 本体ゴム弾性体

Claims (10)

1. 互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離間配置せしめて、本体ゴム弾性体で相互に連結した防振装置において、
   前記防振連結される部材間での振動伝達経路上の部材である前記第一の取付部材と前記第二の取付部材と前記本体ゴム弾性体の何れからも独立して変位可能とされたマス部材を、該マス部材から独立して変位可能とされた弾性支持部材を介して、該振動伝達経路上の部材に対して該マス部材の自重により接触させて支持せしめると共に、
   前記マス部材を、前記本体ゴム弾性体で支持せしめることにより、該本体ゴム弾性体によって前記弾性支持部材を構成した
   ことを特徴とする防振装置。
2. 前記マス部材の外周面を緩衝ゴム層で被覆した請求項１に記載の防振装置。
3. 前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の間における振動伝達系が、実質的に前記本体ゴム弾性体だけで構成されている請求項１に記載の防振装置。
4. 前記第二の取付部材に円筒状部を設けて、該円筒状部の軸方向一方の開口部側に前記第一の取付部材を離間して対向配置せしめると共に、前記本体ゴム弾性体を、該第一の取付部材から該第二の取付部材の開口周縁部に向かって次第に拡径しながら延びる略テーパ筒形状とする一方、前記マス部材を環状として、該マス部材を、該本体ゴム弾性体における略テーパ筒形状とされた径方向中間部分によって弾性支持せしめた請求項１又は３に記載の防振装置。
5. 前記第一の取付部材を軸部材とすると共に、前記第二の取付部材を外筒部材とし、該外筒部材を該軸部材の径方向外方に離間して配設すると共に、前記本体ゴム弾性体を、該軸部材と該外筒部材の径方向対向面間に跨がって径方向に延びる複数の弾性連結腕部として、それら複数の弾性連結腕部の径方向中間部分によって、前記マス部材を弾性支持せしめた請求項１又は３に記載の防振装置。
6. 前記マス部材を、互いに独立して複数個設けると共に、それらのマス部材と前記弾性支持部材に対して、互いに異なるチューニングを施した請求項１乃至５の何れかに記載の防振装置。
7. 前記マス部材が、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材の相対的変位量を制限するストッパ機構を構成している請求項１乃至６の何れかに記載の防振装置。
8. 前記振動伝達経路上の部材に対する前記マス部材の相対的変位量を制限する変位量制限手段を設けた請求項１乃至７の何れかに記載の防振装置。
9. 前記振動伝達経路上の部材に対する前記マス部材の離脱を防止する離脱防止手段を設けた請求項１乃至８の何れかに記載の防振装置。
10. 前記振動伝達経路上の部材による前記マス部材の支持面を、少なくとも一方向で対称となる傾斜面を含んで構成して、該支持面により該マス部材を位置決めした請求項１乃至９の何れかに記載の防振装置。

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