JP6294156B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形品に伝達される振動を吸収する防振装置に関し，例えば，自動車，連結車両向けの移動体通信用地上設備，車載型電子制御ユニット，一般産業用機械などに適用可能である。

近年，電子回路基板を搭載したさまざまな電子制御装置やセンサ類が，過酷な振動環境に設置されるケースが増えてきた。例えば，自動車向けの電子制御装置においては，エンジンより発生した振動や，車両の走行によって発生した振動が装置に伝達される。電子回路基板に過度の振動が伝わると，搭載された電子部品の故障やはんだ接合部のクラック発生などにつながりかねない。そのため，これらの装置を振動環境にボルト固定する際には，特開2002−331935号公報（特許文献1）に記載されるようにゴムワッシャなどの振動吸収部材を介してボルト締結することで，対象装置に伝達される振動レベルを低減させる方法が簡便かつ一般的である。

しかしながら，このような構造を採用した場合には，ボルト締結力がゴムワッシャに作用することとなる。ゴム材料は粘弾性材料であるため，ボルト締結力は，応力緩和作用によって徐々に低下していく。そのため，ボルトのゆるみを防止するためには定期的な増し締め作業またはゴム材の交換が必要となる。したがって，ボルト締結力が，振動吸収部材に作用しない構造が求められている。

このような構造として，図７に示した特開平7-280034号公報（特許文献2）記載のような構造が挙げられる。防振対象となる電子制御装置の筺体3が樹脂成形品である場合，ボルト締結用の金属製円筒状インサート部材4の周囲に弾性部材6を接着し，それを樹脂成形時に金型内に設置してから成形を行うことで，振動吸収部を容易に取り付けることが可能となるものである。本構造を採用すると，振動吸収部にはボルト締結力が作用しないため，ボルト締結の信頼性が大きく向上する。

一方，円筒状インサート部材の外周面全面に弾性部材6が接着されているため，例えばボルト軸方向に振動が作用した場合，フランジ部5と筺体3間の弾性部材の引張変形と圧縮変形のみならず，外周面側面と筺体3の間でのせん断変形が発生することとなる。したがって，インサート長が長くなるほどせん断変形部の剛性が増大するため，振動吸収部全体の剛性としては増加する。

一般に防振構造においては，振動吸収部の剛性を極力低下させることにより，より低い周波数領域の振動成分まで伝達率を低減することが可能となる。大型の構造物になるほど，より低い周波数領域の振動成分を低減する必要があるが，本構造ではインサート長が長くなるほど，低周波数領域の振動吸収効果が低下するという性質を有していた。そのためボルト締結の信頼性および製造性を兼ね備えながらも，より低い剛性を有する防振装置が待たれていた。

特開2002−331935号公報 特開平7-280034号公報

解決しようとする課題は，ボルト締結の信頼性，製造性，低周波領域での高い防振効果を有する防振装置を実現することである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、樹脂成形品に一体成形されたボルト締結用の貫通孔を有する円筒形のインサート部材と，前記樹脂成形品と前記インサート部材に挟まれた空間の一部分にリング状の弾性部材を有し，前記樹脂成形品と前記インサート部材が接触する接触部位を有し，前記接触部位は前記樹脂成形品と前記インサート部材が相互に変位が可能な摺動面であり，前記インサート部材は，少なくとも一部分の外径が他の部分よりも大きくなった厚肉部を有し，前記弾性部材のインサート部材軸方向と垂直な面の一方が，前記厚肉部と接触する面を有することを特徴とした防振装置。

本発明の防振装置は，振動吸収部の剛性を低減し，同一材料および同一肉厚の防振ゴムで比較した場合，より低周波領域で高い防振効果を実現できる。

本発明の防振装置を搭載した電子制御装置の位置例の斜視図である。 図１中のA-A’断面図である。 本発明の防振装置の実施例の１つを説明する断面図である。 本発明のインサート部材への弾性部材取り付け状態を説明する斜視図である。 本発明の防振装置の実施例の１つを説明する断面図である。 本発明の防振装置の実施例の１つを説明する断面図である。 従来の防振装置を説明する断面図である。

以下、各実施例を図面を用いて説明する。

図１は，本発明の防振装置2を備えた電子制御装置1の斜視図であり，図2は図1中A-A’断面図である。この電子制御装置1は，振動発生部位にボルト締結によって固定することを想定している。繊維強化樹脂(FRP)製筺体3にインサート部材4が一体成形によって固定されている。インサート部材4は、ボルト締結用の貫通孔を兼ね備えており，ボルト締結の信頼性の観点から金属材料を採用することが望ましい。インサート部材の端面にはフランジ部5が設けられており，フランジ部5と筺体3に挟みこまれる形でリング状の弾性部材6が取り付けられている。また，インサート部材4，筺体3，弾性部材6の間の少なくともボルト軸方向に平行な境界面7は，相互に変位可能な摺動面としている。このように、境界面７は樹脂成型品とインサート部材４とを接着させず、滑って動く摺動する構造とすることにより，インサート部材4と筺体3間のせん断剛性を従来の構造と比較して小さくすることができる。図3（a）は本発明の防振装置2を振動発生部位にボルト締結した場合の断面図であり，図3（b）は振動発生部位側がボルト軸方向に変位した場合の断面図である。インサート部材4と筺体3間が相対的に変位し，下側に取り付けられた弾性部材6が圧縮変形することにより振動を吸収することができる。同一材質であれば，より肉厚の弾性部材を採用することで，剛性を低減して低周波領域の防振効果を高めることが可能となるが，一方で筺体3のインサート部材4へのかみ合い部位の肉厚が薄くなるため，装置がおかれる振動環境や筺体3に採用する材料の強度を十分に考慮した上で寸法は決定されるべきである。

上記のような構造を実現するためには，図4に示すように円筒形のインサート部材4に予め弾性部材6を取り付け，筺体成形時に金型内に固定し，樹脂成形を行うことがより望ましい。前述したとおり，ボルト軸に平行な境界面は摺動面とするべきである。そのため，弾性部材6をインサート部材4に固定した後，外部に露出している面には予め離型材塗布などの樹脂材料の接着を抑制する処理を行うことがより望ましいである。一方で,成形プロセス中は弾性部材6は図4に示すようにインサート部材の所定の位置に固定されているべきであるが，フランジ部と弾性部材の境界面は接着されていてもなんら防振性能に影響はないため，この部分には接着剤を塗布するなどの接着処理を施してもよい。なお、図４に示すインサート部材４は円筒形であるが、当該筒の断面は円でなく、例えば楕円であっても本発明の効果が得られる。断面を多角形の形状にしても良いが、弾性部材との吸着力を考慮すると、円に近い形状の方が隙間が生まれ難いため望ましい。なお、ボルト軸に平行な境界面とは、インサート部材４の形状に基づき、複数の平面で構成される場合や、曲面で構成される場合が考えられる。また、インサート部材４は、他の外径よりも大きい肉厚部を少なくとも一部備え、当該肉厚部のボルト軸と垂直方向の面に弾性部材６を接触するように配置することで、弾性部材６によってボルト軸と平行な方向の振動を吸収することができる。

樹脂の成形方法としては，熱可塑性樹脂の射出成形や，SMC(シートモールディングコンパウンド)材を用いた熱硬化性繊維強化樹脂の圧縮成形などに広く適用可能である。ただし，成形時の温度と弾性部材6として採用するゴム材料の耐熱温度の関係は十分に考慮すべきである。例えば，防振ゴムとして多用されるEPDM(エチレンプロピレンゴム)と前述のSMC成形の組み合わせであれば，本発明の構造を実現可能である。

また，本発明を採用することで，弾性部材は外部環境から遮断される。弾性部材に採用するゴム材料の多くは酸化反応によって特性変化を生じる。本発明の構造では，弾性部材部分に供給される酸素の量が著しく低減されるため，防振効果のより長期的な維持が期待できる。

実施例1においては，インサート部材4のフランジ部5以外は単純な円筒形状としていた。図3（b）に示すように，本発明においては弾性部材6を圧縮変形させることで防振効果を得ている。一方，防振ゴム材料の多くは非圧縮性材料である。そのため，上下面から圧縮荷重が負荷された場合に，側面の変位を拘束すると圧縮剛性が増加してしまう。そこで，図5に示すがごとく，本実施例ではインサート部材4の弾性部材6と接触する部分に，弾性部材6の圧縮変形の逃げ代として凹部となるくぼみ10を設ける。前述した成形プロセス中には，このくぼみ10は弾性部材6でシールされることとなるため，筺体材料が流入する懸念はない。このように弾性部材を変形し易くすることによって，さらに剛性を低減することが可能となる。ただし，インサート部材4に部分的な切り欠き形状を設けることとなるため，その形状および寸法はインサート部材4に作用する荷重等を十分に考慮して決定することが望ましい。

実施例1においては，インサート部材4の端部にフランジ部5を設けることで，弾性部材6を空間的に固定し，防振効果を得ていた。しかし，図6に示すようにインサート部材の中間部に鍔部11を設けた構造としてもよい。この鍔部11の上下面に弾性部材6を取り付けることによって，実施例1と同様の防振効果が得られるほか，リング状の弾性部材6をインサート部材4に取り付ける際，外径の大きいフランジ部5を通す必要がなくなるため，製造性が飛躍的に向上する。また，実施例2にて採用したようなくぼみ構造を併用することも可能である。ただし，インサート部材4の外径をボルト座面径または使用するワッシャ径よりも大きくする必要があるため，全体の重量がやや大きくなる。

なお、実施例１〜３の全てにおいて，防振装置を有する側と防振対象として説明したが，インサート部材に設けられた貫通孔の内面にネジ山加工を施して，振動発生側に防振装置を搭載しても同様の効果が得られる。

1 電子制御装置
2 防振装置
3 筺体
4 インサート部材
5 フランジ部
6 弾性部材
7 境界面
8 ボルト
9 かみ合い部位
10 くぼみ
11 鍔部

Claims (3)

1. 樹脂成形品に一体成形されたボルト締結用の貫通孔を有する円筒形のインサート部材と，
   前記樹脂成形品と前記インサート部材に挟まれた空間の一部分にリング状の弾性部材を有し，
   前記樹脂成形品と前記インサート部材が接触する接触部位は，前記樹脂成形品と前記インサート部材が相互に変位可能に摺動し，
   前記インサート部材は，少なくとも一部分の外径が他の部分よりも大きくなった厚肉部を有し，
   前記弾性部材のインサート部材軸方向と垂直な面の一方が，前記厚肉部と接触すること
   を特徴とした防振装置。
2. 請求項１記載の防振装置であって，
   前記インサート部材の外周面のうち，前記弾性部材と接触する部分の一部にくぼみを有すること
   を特徴とした請求項１記載の防振装置。
3. 請求項１または２記載の防振装置であって，
   前記貫通孔の内面にはネジ山加工が施されていること
   を特徴とした防振装置。