JPH01316531A - ばねエレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の中空キャビティと複数の中空通路とを
内部に形成したエラストマーブロックを含み、少くとも
基本的に球状に形成した該中空キャビティの少くとも基
本的に中心部を該通路が載り、該中空通路（以下通路と
いう）は、この通路を載る該中空キャビティの断面積の
２５％−７５％の範囲にある半径方向断面積を有するば
ねエレメントに関する。

［従来の技術］ 空間内において交差しているが互いに載らない円筒形の
複数の通路を、バッファー又は軸受として用いられるエ
ラストマーブロックに設けることは、以前から知られて
いる。通路をもたない同一のエラストマーブロックの特
性曲線に比べてより緩除に立上がるばねエレメントの特
性曲線がこのようにして達せられる。

これらのばねエレメントを使用する場合、エラストマー
ブロックの機械的強度を過度に劣化させることが望まし
くなければ単に中程度に緩和な特性曲線に調節すること
ができる。また、多くの技術的な用途において、例えば
このばねエレメントを自動車の構造においてエンジンの
懸架用に使用する場合には、この既知のばねエレメント
の音響減衰能力は十分ではない。これは、例えば第１支
持結合エレメントを経てばねエレメントに導かれる、車
体によって伝達される音波が、ばねエレメントの反対側
に固定された第２支持結合エレメントに、はとんど減衰
されずに伝達されることを意味している。またこれは、
エンジンの懸架のためにばねエレメントを使用する場合
、エンジンに発生した音響干渉性の周波数が、シャーシ
ーに、そしてこの経路を通って客室に、減衰されること
なく伝達されることを意味している。

既知のばねエレメントにおいて、軸受の２つの荷重支持
部分の間の改良された音響減衰能力は、空間内において
別の平面内において互いに交差するが互いに載らない複
数の通路が、別のキャビティ（これらのキャビティの半
径方向面についてのの、これらのキャビティの断面積は
、同じ面内においての該通路よりも大きい）を載るよう
にするることによって実現される。これらのキャビティ
は、特に、球状になっている。この既知の構造において
、軸受けの２つの荷重支持部分の間の特に有効な音響減
衰能力は、通路群と直角に荷重のベクトルが配向かされ
、球形のキャビティが体心立方格子状に均質に分布され
ている場合に達せられる。この構成によれば、軸受の第
１荷重支持部分からその反対側の第２荷重支持部分まで
エラストマーブロックを経て直線状に架橋状に存在して
いる。中実な材料部分の量は、最小の残留断面積にまで
減少する。この事実は、車体によって伝達される音波に
ついての良好な減衰能力に基本的に寄与する。

しかし、この良好な減衰能力と、空間内において交差す
る通路群と直角の方向において緩和なばね特性と、この
同じ方向においてのエラストマーブロックの大きな機械
的強度とは、荷重のベクトルと直角にばねエレメントが
配向された時に、通路群と平行な方向においての機械構
造的な不具合・に、基本的に結び付いている。この既知
の軸受けの横断方向の剛さはこれと比較可能な忠実なゴ
ムバッファーの横断方向の剛さは−これと比較可能な中
実なゴムバッファーの横断方向の剛さよりも小さい。ま
たこの方向の機械的な強度、例えば初引裂き強度及び引
裂き伝播強度は、中実ゴムブロックの強度よりも相当に
小さい。明らかなように、通路群の配向と直角の方向の
これらの特性は望ましいとしても、通常は、通路群の配
向と平行な方向においてのこれらの特性は、十分ではな
い。

［発明の開示］ 本発明は、前述した従来の技術に基づいて、冒頭に述べ
た形成のばねエレメントにおいて、荷重のベクトル方向
だけでなく、このベクトルと直角の方向においても、改
良された弾性及び他の機械的特性、特に改良された引裂
き強度と共に、緩和をばね特性と、良好な音響減衰能力
とを備えたばねエレメントを提供することにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部分の特
徴を備えたばねエレメントによって達成される。

従って、本発明の基本思想は、エラストマーブロック中
に形成された通路が、互いに載ることなく空間内におい
て交差する互いに平行な通路（チャンネル）群として配
されているのでなく、本発明によるばねエレメント中の
全ての通路が互いに平行であることに存する。これらの
互いに平行な通路によって載られるキャビティは、２次
元又は３次元の面心立方格子状に配される。これはキャ
ビティがそれに最も近い他のキャビティと互い違いに配
されていることを意味する。ここに、「２次元又は３次
元の面心立方格子状」という表現は、中空キャビティが
、２次元又は３次元の正確に幾何学的な、面心立方格子
又は六方晶の格子において分布されること、並びに、該
中空キャビティが、円筒又は円筒状環状区画のような湾
曲した表面又は湾曲した空間に幾何学的な位置をもつよ
うに分布されること、を意味する。

この構成を有するばねエレメントにおいて、驚くべき事
実は、このばねエレメントが、互いに平行な通路の方向
にも、通路の半径方向の平面の方向にも、ばねエレメン
トの外形及び寸法にもちろん依存して、有意に、また好
都合に負荷されうろことである。前述した従来の技術に
よる軸受けと比較した場合、本発明によるばねエレメン
トは、ばねエレメントの軸方向に荷重が作用している時
のばね特性は多少剤いが、特に通路を基準として半径方
向の振動に対する機械的強度は実質的に高くなっている
。更に、予期に反して、驚くべきことに、本発明による
ばねエレメントは、すぐれた音響減衰能力を備えている
。これは、軸方向の荷重を受けた時にも、半径方向の荷
重を受けた時にも、軸受の第１荷重支持部分と、その反
対側の第２荷重支持部分とが、音響的に絶縁されること
を意味する。本発明によるばねエレメントのこの音響絶
縁挙動は、音響絶縁のための構成とした特別のばねエレ
メント又は特別の軸受けのものとほぼ同等である。この
驚くべき効果は、おそらくは２つの影響因子によっても
たらされる。即ち、第１に、本発明のばねエレメントに
おいて、空間内のキャビティの配列は、従来の技術によ
るばねエレメントの場合に比べて実質的にきつく、第２
に、キャビティ自身の減衰効果は、従来予想されていた
よりも実質的に大きくなる。

本発明によるばねエレメントの第２の実質的な利点は、
ばねエレメントが、通路チャンネルの配向と直角の方向
だけでなく通路に沿った方向においても、不具合なく、
弾性的に負荷されうろことである。通路群と直角の方向
にはまったく問題なしに支持されうる荷重が、横方向に
、即ち通路の長手軸線方向に作用する場合には、従来の
軸受けは、十分には、機械的に安定ではないが、本発明
によるばねエレメントは、軸方向と半径方向との両方向
に、はぼ同一の機械的な安定性を保っている。これは、
本発明によるばねエレメントにおいて、通路が、エラス
トマーブロック中において、従来のばねエレメントに比
べてより良く安定化されていることによって説明されて
いる。通路群が空間内において互いに交差する構造にお
いては、幾何学的構造及びエラストマー材料の安定能力
の欠如によって、軸方向に負荷された時、通路が容易に
よじれるのに対して、本発明のばねエレメントにおいて
は、通路は、その軸方向についても安定化される。これ
は、第１に、中実な材料が各々の通路の回りに架橋状に
存在し、厚みがより大きいこと、第２に、エラストマー
ブロック内の全ての通路が互いに平行なこと、によって
生ずる。この構造的な補強のため、支持すべき荷重が正
確に直交方向に作用しない場合（この効果によって、軸
方向に負荷された通路のよじれが開始される）に、他の
通路と直交する方向に延長する通路が曲げられることが
防止される。

換言すれば、一方向にのみ好都合に負荷可能な、従来の
技術によるばねエレメントとは対照的に本発明によるば
ねエレメントの半径方向及び／又は軸方向の荷重支持能
力は、両方のばねエレメントが軸受けの第１荷重支持部
分と反対側の第２荷重支持部分との間にほぼ同一の音響
減衰能力又は音響絶縁能力を備えているとしても、多く
の新しい構造上の可能性を、設計技術者に供給する。−
例として、本発明によるばねエレメントは、取付はフレ
ームの開口中に圧入される自動車の構造において多用さ
れるゴム製バッファーであるいわゆるプレストイン軸受
即ち圧入軸受において、特に理想的である。従来の技術
によるばねエレメントは、横方向安定性の欠如のため、
この目的のためには使用できない。

本発明によるばねエレメントの利点は、第１に、球又は
立方体の形状と異なった形状のばねエレメントにとって
大切である。これは、特に、エラストマーブロックの内
部において、エラストマーブロックの長手方向軸線と好
ましくは平行に各通路が延長している場合の、直方体、
角錐又は円筒体の形状のエラストマーブロックである。

本発明の好ましい実施態様によれば、１つの長軸と２つ
の短軸とを備えたばね要素において、各々の通路は、好
ましくは、盲孔状に、一側が解放され、他側が閉ざされ
、エラストマーブロックの軸方向の長さの成る一部分の
みに沿って、エラストマーブロックの１つの外面からエ
ラストマーブロックの内部に入るように延長している。

別の方法として、一側が解放されたこれらの通路は、２
つの向かい合う前面から、エラストマーブロックの内部
に延長していてもよい。しかし、好ましくは、軸方向に
平行なこれらの２群の通路は、長手方向に互いに対し上
下に位置されずに、互いに対して同軸的になっている。

各々の通路群の通路の数は、好ましくは同一とする。

圧入軸受として使用された場合には特に、エラストマー
ブロックは、好ましくは円筒形であり、各通路は、円筒
形のエラストマーブロックに関して同軸上の円筒状の領
域において、この円筒状のエラストマーブロックの内部
に好ましくは配されている。通路及びキャビティの半径
方向の寸法に比べて大きな直径をもつ円筒状のエラスト
マーブロックを使用する場合には特に、これらの通路及
びキャビティは、互いに同軸上にあると共にエラストマ
ーの円筒体に関しても同軸上にある複数の円筒面上に配
設し分布させることができる。しかし、この構成におい
ても、２つの隣接した円筒面内のキャビティは、互い違
いに配されている。即ち、これらのキャビティは、同一
の半径方向平面上において、又は、互いに角度的にずら
された半径方向平面即ち軸方向に延長していてその平面
が半径方向又は直径方向に延長している平面において延
長している。

この形式のばねエレメント、特に圧入軸受又はスリーブ
軸受のような軸受において、エラストマーブロックは、
好ましくは、それ自体としては既知のように、両側が解
放された中心孔を、その長手方向の軸線全体に沿って備
えており、この中心孔には、軸受が径方向スリーブ軸受
である場合に、内側スリーブが収納されていてもよい。

弾性的に支持されるべき荷重が、本発明によるばねエレ
メントの１つの主要な軸線に対して斜め方向に作用し、
ばねエレメントが一様に均質に負荷されるべき場合には
、通路及びキャビティは、明らかなように、特別の要求
に従って、エラストマーブロックの材料自体の内部に一
様に分布されていなければならない。好ましくは、特に
支持しようとする荷重のベクトルの方向かばねエレメン
トの１つの主要な軸線と少くとも基本的に平行なことが
期待される場合に、通路及びキャビティはエラストマー
ブロックの材料自体の内部に、少くとも基本的に、でき
るだけ−様に空間内に分布される。非常に特別の要求が
ある場合にのみ、エラストマーブロックの側部域（側面
域でも正面域でもよい）のエラストマー層の厚みを大き
くすることが推奨されよう。

次に本発明の好ましくは実施例を図面に従って−層詳細
に説明する。

［実施例］ 図には本発明によるばねエレメントの一実施例が示され
ている。ばねエレメント（この例では、プレストイン軸
受即ち圧入軸受である）は、荷重ベクトルＦによって表
わした、主に軸方向に作用する荷重との関係において、
その大きさが定められている。図示したばねエレメント
は、キャビティ２と通路３とを形成したエラストマーブ
ロック１から成っている。キャビティ２は球形である。

通路３の長手方向の中心軸線は、球形のキャビティ２の
中心部を通っている。全部の球形のキャビティ２．２’
、２’、２”は、等間隔において隔だてられ、通路３の
長手方向の中心軸線に整列されている。

通路３の径方向断面即ち開口４は、その平面内において
の球形のキャビティ２の最大断面積の約半分の大きさを
有する。

通路３は、円筒状のエラストマーブロック１のエラスト
マー材料マトリックスの内部の、幾何学的な複数の分布
箇所としての円筒面６上に配されている。通路３は、エ
ラストマーブロック１の長手方向の中心軸線７と平行に
延長している。チャンネル３の軸線上に整列されたキャ
ビティ２は、通路３ごとに位置をずらせて、通路３′の
キャビティの間のところに配設されている。即ち隣接し
た球の極に対して接線方向に最も大きく径方向平面内に
おいて突出する球の極は、隣接した通路３′の２つの隣
接した球の間の中点を含む径方向平面内に少くとも実質
的に位置されている。このように分布されたキャビティ
２は、円筒面６上に配された面心立方格子又は六方品格
子を形成している。

第１図に示した例において、通路３は、エラストマーブ
ロック１の前面である一側が解放されている。通路３は
、他側が閉ざされており、これは、通路３が盲孔のよう
に形成され、エラストマーブロック２の軸方向長さの成
る一部分に沿って延長していることを意味する。更に正
確には、通路３は、荷重を支持するエラストマーブロッ
ク１の前面８からエラストマーブロック１中に延長して
いる。

更に、第１図に示したエラストマーブロック１は比較的
大きな、軸方向に延長する中心孔を備えており、この中
心孔は、両側が解放されており、例えば荷重結合部分を
固定させるために使用することができる。

第１図に示すように、エラストマーブロック１の内部の
通路３とキャビティ２とは、中実なゴム材料中に十分に
埋込まれているので、圧入エラストマーブロック１を取
付はフレーム中に固定するために用いられる円筒状エラ
ストマーブロック１の外面の環状溝９は、エラストマー
材料中に形成された通路３及びキャビティ２から十分な
距離隔てられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による円筒状ばねエレメントの概略的
な中央縦断面図である。 １・・・エラストマーブロック、２・・・２／ｉｌｌ。 ２″・・・・・・、中空キャビティ　（キャビティ）、
３・・・３′・・・・・・通路。 代理人　弁理士　佐々木　宗　治

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の中空キャビティと複数の中空通路とを内部に
   形成したエラストマーブロックを含み、少くとも球状に
   形成した該中空キャビティの少くとも中心部を該中空通
   路が載り、該中空通路は、この中空通路が載る該中空キ
   ャビティの断面積の基本的に２５％−７５％の範囲にあ
   る半径方向断面積を有するものであって、 該エラストマーブロックに形成された全ての中空通路が
   互いに平行であり、該エラストマーブロックに形成され
   た全てのキャビティが、２次元又は３次元の面心立方格
   子状に、互いに位置をずらせて配設されたことを特徴と
   するばねエレメント。 ２）エラストマーブロックが、直方体、角錐状又は円筒
   状の外形をもち、該中空通路は、該エラストマーブロッ
   クの長手方向軸線と平行に延長することを特徴とする請
   求項１記載のばねエレメント。 ３）該中空通路が、一側において解放され他側において
   閉ざされた盲孔を形成し、該中空通路は、該エラストマ
   ーブロックの軸方向の長さの一部分のみに沿って、外面
   から該エラストマーブロック中に延長するようにした請
   求項２記載のばねエレメント。 ４）該中空通路が２つの向かい合う前面から該エラスト
   マーブロック中に延長するようにした請求項３記載のば
   ねエレメント。 ５）該エラストマーブロックが基本的に円筒形状であり
   、該チャンネルは、円筒形の該エラストマーブロックに
   関して同軸的な少くとも１つの円筒面に配せられたこと
   を特徴とする請求項１−４のいずれか１項記載のばねエ
   レメント。 ６）該エラストマーブロックが、両側において開放され
   た中心孔をその長手方向の全軸線に沿って備えているこ
   とを特徴とする請求項５記載のばねエレメント。 ７）特性的に主に軸向きの荷重のための圧入軸受又は特
   性的に主に径方向の荷重のためのスリーブ軸受としての
   構造形態を特徴とする請求項２−６のいずれか１項記載
   のばねエレメント。 ８）該中空通路及びキャビティが該エラストマーブロッ
   ク中に規則的に分布されたことを特徴とする請求項１記
   載のばねエレメント。 ９）支持すべき荷重のベクトルが該中空通路の軸線と直
   角に配向されるゴム軸受又はゴム−金属軸受としての構
   造形態を特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載の
   ばねエレメント。