JPH0472091B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、弾性エラストマー材料から形成さ
れたブロツクからなるスプリング要素、特にゴム
スプリング要素に関し、このスプリング要素のブ
ロツクまたは本体は、円筒またはプリズム状横断
面形状を有するチヤンネルを散在させている。こ
のチヤンネルにはブロツク内に形成された空所が
散在されており、チヤンネルの軸心に対して直角
に配置された平面内における前記空所の最大内径
は、前記平面における前記チヤンネルの横断面よ
り大きくされている。この空所の内径は、チヤン
ネルの軸心方向およびこれに直角な方向に関して
１：３〜３：１の範囲割合であつて、特に好まし
くは、ほゞ１：１である。このチヤンネルは、空
所の中心がこの空所を散在させるそれぞれのチヤ
ンネル軸心の上にあるように、空所を貫通または
散在させている。一つの同一チヤンネルに散在さ
れたすべての空所は、チヤンネルの軸心に関して
相互に等間隔に配置されている。

前述のタイプのスプリング要素または緩衝材料
は、日本国特開昭52−37675号公報から公知であ
る。この公知の緩衝材料においては２つの平行な
チヤンネルが設けられており、この緩衝材料によ
り保持されるべき荷重のベクトルを含む平面内に
おいて、一方のチヤンネルが他方の上方に設けら
れている。このチヤンネルには球状空所が散在さ
れており、この空所は前記チヤンネルに沿つて等
距離、かつ千鳥状に配置されている。両チヤンネ
ルの端面は閉鎖されて、散在された空所を含む各
チヤンネルは減衰液を充填されている。

バルク（嵩）ゴム緩衝体と比較して、細長タイ
プのチヤンネルにおける液体の流動抵抗による緩
衝材料は、改良された減衰効果をもたらすが、ス
プリング特性およびエラストマー本体中の音波伝
達特性に関しては、前記緩衝材料は相当するバル
クゴム緩衝要素とほとんど相違していない。

しかしこの種の良く知られたバルクゴムスプリ
ング要素は、比較的大きな質量または荷重が比較
的ソフトなスプリング特性により、すなわちスプ
リング特性の平坦な比例範囲において取付けられ
なければならない場合に、その構造および材料に
おいて厳しい制約を受けることになる。特にバル
クゴム緩衝体は、所定の荷重に対して可能な限り
最大のスプリングのたわみが要求される場合は、
良好ではない。質量のあるバルクエラストマーブ
ロツクを用いる場合は、エラストマー材料はこの
目的を達成するために、比較的ソフトな硬度値に
調整されなければならない。しかし、この種のソ
フト材料に対して厳しい荷重を付与すると、荷重
のベクトルに対して直角方向において緩衝要素の
外部輪郭が強く膨張し、緩衝要素のこれら外面に
おいて高く、かつ不均一な応力集中が発生し、復
元力が低下し、かつ材料の過負荷によるクリープ
および疲労がその結果として生じる。さらに、音
波がバルクゴム緩衝体を通して伝達され、この音
響衰効果は、特に車両工学においては不十分であ
る。

この従来技術に関連して、この発明の目的は弾
性エラストマー材料のブロツクからなるスプリン
グ要素であつて、一方で破損することなく大きな
荷重を保持できる強度、硬度および安定性を有す
る機械的特性を有すると共に、他方でクリープ、
疲労または陥没することなく広い弾性比例範囲に
わたつて限定的にソフトなスプリング特性を示
し、かつ同時に改善された音響減衰データを示す
ものを開発することである。

前述目的を達成するために、この発明のスプリ
ング要素においては、エラストマーブロツクに少
なくとも２組の相互に平行なチヤンネルが散在さ
れており、これらチヤンネルには空所が散在され
ていると共に、このチヤンネルは異なる平面内で
相互に３次元的に横断配置されていて、相互に交
差することなく、かつ前記チヤンネルまたはチヤ
ンネルセクシヨンは、半径方向に対する投影図で
見た場合、半径平面内においてセクシヨンからセ
クシヨンまで、等しい相互角度間隔または角度距
離を示す、という特徴を有している。したがつ
て、たとえば２組の横断配置チヤンネルに対して
は前記角度間隔90°、そして３組の横断配置チヤ
ンネルに対しては60°、また４組の横断配置チヤ
ンネルに対しては45°、……とされる。しかし、
再び横断配置されたチヤンネルが相互に交差しな
いこと、すなわち横断交差が異なる空間平面内で
行なわれることが重要な点である。このために
は、空所はチヤンネル軸心に対し、１：３〜３：
１の軸比、特に、少なくとも１：１の比を有して
いることが必要であり、これによつてはじめて本
発明の前記配置が可能である。空所好ましくは球
状空所の効果と組合せることにより、前述幾何学
形状から、荷重応力がすべての有効なチヤンネル
および空所にわたつて、巨視的に非常に均質に分
配されることにより、ゴム緩衝材料が極めてソフ
トな性質を有することになると同時に、ゴムブロ
ツクの強度の弱化はほとんど生じない。空所を散
在させる少なくとも５〜10平面における相互に平
行なチヤンネルが、荷重ベクトルの方向において
一方を他方の上方の位置に千鳥状に配置されるこ
とが好ましい。

一方で不規則に発泡されたゴム材料に対比し
て、さらに大きな空所を有するゴムスプリング要
素に対比して、特に、マツトレスに見られるよう
に大きな孔間を連通する追加的に交差する小さい
チヤンネルを有する要素に対比して、かなり高い
荷重を受けた場合でもこの発明のスプリング要素
は、孔または空所間の壁部のねじれである座屈作
用を受けることはなく、特に陥没することがな
く、その理由は、スプリング要素の構造材料を構
成するための材料が、一方で微細スポンジ状発泡
体であること、そして他方で内部に大きな空所を
有する本体であることから、ほとんど弱体化しな
いからである。しかし同時に、材料をその本体内
部で、すなわち空所およびチヤンネル内へ変形お
よび偏向できるようにすることにより、この発明
のスプリング要素は相当するバルクゴム緩衝要素
より、はるかにソフトになつている。

さらに、この発明のスプリング要素の弾性ブロ
ツク中の空所または中空構造要素における顕著な
消散効果により、この発明のスプリング要素にお
いて、弾性ブロツク材料中を伝達される音波に関
して予期できない良好な遮音効果が達成されてい
る。

この発明の特に好ましい実施態様において、ス
プリング要素の弾性エラストマーブロツクに散在
するチヤンネルは２組のチヤンネルの形態で構成
されており、それぞれ相互に等しい間隔で、かつ
ブロツク全体に相互に平行に散在した状態で３次
元的に配置されている。２組のチヤンネルは相互
に直角にであるが異なる平面において、すなわち
ブロツクの異なる高さにおいて横断交差状に配置
されており、したがつてこれらチヤンネルは相互
に交差することなく相互に散在されている。これ
はエラストマーブロツクのバルク構造に対して機
械的強度を付与するものであることから、この発
明の優れた特徴である。各チヤンネルは好ましく
は球状の複数の空所を中央に散在させており、エ
ラストマーブロツク内に存する両組のチヤンネル
のすべての空所は、本体に中心を有する立方体格
子を共同して形成するように、チヤンネル軸心に
対して相互に等しい間隔で配置されている。組を
なすチヤンネルは、その各一方の空所が、本体に
中心を有する立方体格子が全体的に構成される２
つの簡単な立方体副格子の一つを形成するように
配置されている。このスプリング要素において
は、重荷重の作用を受けてスプリング要素の全体
にわたる圧縮状態において、最適応力分布が達成
されるように適合されており、したがつてこのス
プリング要素は非常に広い比例範囲をもつて、特
に平坦なスプリング特性を示している。このよう
に適合されたスプリング要素は、従来のスプリン
グ要素に比較してそのスプリング挙動がソフトで
あるだけでなく、材料中での局部的応力集中が少
ないことにより、その有効寿命に関する限り、前
記従来のスプリング要素よりかなり優れている。

スプリング要素が、それぞれ相互に平行なチヤ
ンネルに対してそれぞれ相互に平面的に平行な複
数組のチヤンネルを散在させると共に、それぞれ
個々の組のチヤンネルが平面を画定し、かつスプ
リング要素に対して圧縮的に作用する作動荷重
が、組をなすチヤンネルの平面に対して少なくと
も実質的に直角に作用する時に、特に良好なスプ
リング要素の作動挙動が達成される。個々の組の
チヤンネルは、相互に交差配置されるチヤンネル
軸心に対して積重ねられているが、既に説明した
ように相互に交差してはいない。特に、組をなす
チヤンネルの一つの平面から次の平面へのチヤン
ネル軸心を整合させることは有利であると考えら
れ、すなわち積重ね方向に見て、組をなすチヤン
ネルの個々の平面のチヤンネルの軸心がそれぞ
れ、一方から次の組のチヤンネルへ同一角度量だ
け相互に回転され、したがつて螺施漸進形状が形
成される。音響減衰の観点から、この構成のもの
は、音波を伝達させる橋として作用できる材料の
連続ストランド、いわば短絡チヤンネルが組をな
すチヤンネルの平面に対して直角の方向にすなわ
ち荷重ベクトルの方向において実質的に存在しな
い、という実質的な利点を達成している。

この発明のスプリング要素は、製造されるスプ
リング要素の外部形状に相当する型キヤビテイー
を有する成形型内で成形されることが好ましい。
この型キヤビテイーには成形コアまたは組をなす
成形コアが散在されており、これらのコアは少な
くとも実質的に棒状構造を有すると共に、規則的
な間隔の位置に厚肉部分を備えており、またその
外部形状はブロツク内に形成される空所の内部形
状に相当している。成形コアは再利用可能なもの
としてスチールから、あるいは「ロスト（消失）
成形コアとしてプラスチツクから形成することが
できる。

組をなす成形コアを装着された成形型はそれか
ら、公知の方法である圧縮成形または射出成形に
おいて、可塑化エラストマー化合物を充填される
が、この材料は未架橋、予備架橋あるいは他の手
段で可塑化された状態にある。それからこのエラ
ストマーは架橋硬化あるいは他の手段で硬化され
る。それから硬化されたエラストマー要素は、ま
だ成形されたエラストマーブロツク中に埋込まれ
ている成形コアと共に、型キヤビテイーから除去
され、すなわち成形型のキヤビテイーから取出さ
れる。もちろんこの取出しは、たとえば型セクシ
ヨンの除去によつて行なわれる。それから成形コ
アが組をなす成形コアが散在するエラストマーブ
ロツクから、引抜きにより非破壊的に、あるいは
ロスト成形コアを用いている場合は破壊的に除去
される。得られたスプリング要素は成形型から取
出されたものを直接、あるいは随意的にさらに切
断操作を行なつた後で利用することができる。こ
の発明をその実施態様に関連して、図面を参照し
て以下に詳細に説明することにするが、図面にお
いては断面の平面位置を結晶学において通常利用
されているミラー（Miller）指標により表示して
いる。

第１図は、本発明に係るスプリング要素の一例
を模式的に示す概要図で、立方体状に配列された
空所を面１１０で切つた断面図であり、第２図
は、第１図のタイプのスプリング要素を面１００
で切つた模式的概要断面図である。また、第３図
は、第１図および第２図に示されるスプリング要
素におけるチヤンネルと空所の３次元的配列を示
す模式図である。

第１および２図はそれぞれ、スプリング要素の
断面を概略的に示しており、弾性材料は、ここで
はシヨアＡ硬度３５の硬度を有する天然ゴムから
なるブロツク５内に、２組の円筒チヤンネル１が
散在されている。

これら２組の円筒チヤンネルは一平面内におい
て相互に直角をなすが、この平面に対して垂直な
方向において相互に千鳥状に配置されて、チヤン
ネルが直接交差しないようになつている。各組の
チヤンネルはそれぞれ相互に平行に向いていると
共に、少なくとも実質的にブロツク５の総体積に
わたつて、相互に等しい空間間隔で分配配置され
ている、各チヤンネル１は複数の球状空所を散在
させており、その径はチヤンネル１の径より大き
くされている。球状空所２およびチヤンネル１は
それぞれ、円筒チヤンネル１の中央軸心が球状空
所２の中心３を通過するように、相互に等距離に
配列されている。球状空所２は各チヤンネル１の
軸心４に対して、相互に等距離に配置されてい
る。図示されるこの発明の好ましい実施態様にお
いて、一つの同一円筒チヤンネルに散在された２
つの隣接する球状空所の相互間隔は、同じ組のチ
ヤンネルの相互に平行な２つの隣接チヤンネルの
間隔に等しくされる。言いかえると、各組のチヤ
ンネルの球状空所はそれ自体内に、単一の立方体
副格子を形成しており、そして２組のそれぞれの
２つの副格子が相互に千鳥状に配置されると共
に、相互に組合わされて、ブロツク５中に分配さ
れたすべての球状空所２がそれ自体内に、本体に
中心を有する立方体格子を形成している。結晶学
において通常用いられるミラー指標表示による
と、第１図は、スプリング要素のブロツク５内の
空所２の本体に中心を有する立方体格子の、断面
１１０の平面を示しており、第２図はその断面１
００の平面を示している。したがつて第１図は、
格子立方体の基面、例えば、Ｘ軸とＹ軸を含む面
に対して直角、すなわち、Ｚ軸に平行（０）で、
Ｘ＝１とＹ＝１の点を含む45°の傾斜面による断
面を示しており、第２図に示される断面は格子の
単位セルの横方向図に相当している。第３図は、
空所２を備える２つの相互に貫通する組のチヤン
ネル１の３次元構成の、概略３次元図の細部を示
しており、本体に中心を有する空所２の立方体格
子の単位セル６が表示されている。

所期の利用にしたがつて保持されるべき作動荷
重のベクトルに対して選定された好ましい方向
は、第２および３図において矢印Ｆにより示され
ている。この方向は、第１図に示される断面を示
すように指向されたスプリング要素の使用形態に
おいて、図の平面に対して45°の方向である。

【図面の簡単な説明】

第１図は断面１１０の平面における空所におい
て本体に中心を有する立方体構造を備えた、この
発明のスプリング要素の実施態様の概略図、第２
図は平面１００における第１図に示されるタイプ
のものの概略断面図、第３図は第１および２図に
示されるスプリング要素のチヤンネルおよび空所
の３次元構造の概略図である。 １……チヤンネル、２……空所、３……空所の
中心、４……チヤンネル軸心、５……ブロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形またはプリズム形チヤンネルを散在さ
   せた弾性エラストマー材料から形成されたブロツ
   クからなるスプリング要素であつて、前記チヤン
   ネル１がブロツク５内に形成された空所２を散在
   させており、前記チヤンネルの軸心に対して垂直
   な平面における前記空所の最大内径は、その平面
   のチヤンネルの断面径より大きく、かつ前記空所
   ２は、チヤンネルの軸心４に対して垂直方向と水
   平方向のそれぞれの径の比が１：３〜３：１の範
   囲割合であつて、特に好ましくは、ほゞ１：１の
   比を有しており、かつ前記空所の中心３は前記チ
   ヤンネル１の軸心４上にあり、すべての空所２
   は、個々のチヤンネル１によつて相互に等間隔に
   隔置され、前記ブロツク５が、相互に平行なチヤ
   ンネル群が他の平行なチヤンネル群と立体的に交
   差するが平面的に交差せず、かつ放射面への投影
   において同一の交差角度を示す少なくとも２組の
   チヤンネル群を有するスプリング要素。 ２ 前記ブロツク５は、空間に一様に分配された
   ２組の相互に平行なチヤンネル群１を散在させて
   おり、前記組をなすチヤンネル群が空間において
   少なくとも実質的に直角に相互に横断配置される
   と共に、相互に衝突しないように構成させて成る
   特許請求の範囲第１項に記載のスプリング要素。 ３ 前記空所２が前記ブロツク５中に、本体に中
   心を有する立方体格子を形成している特許請求の
   範囲第２項に記載のスプリング要素。 ４ 前記チヤンネル１および前記空所２が減衰液
   で充填されている特許請求の範囲第１項に記載の
   スプリング要素。 ５ 前記チヤンネルが、少なくとも一端において
   開口している特許請求の範囲第１項に記載のスプ
   リング要素。 ６ 製造されるべきスプリング要素の外部形状に
   相当する形状のキヤビテイを有する成形金型内
   に、空所形成用厚肉部が規則的な間隔に配置され
   たチヤンネル形成用ロツド状コアを同一平面内に
   平行かつ等間隔に散在させると共に、その平面と
   平行な他の平面に、同様なロツド状コアを上記ロ
   ツド状コアと３次元的に交差するように平行かつ
   等間隔に散在させた少なくとも２組のチヤンネル
   形成用ロツド状コア群を配置し、前記成形型キヤ
   ビテイー内へ未架橋または単に予備架橋された可
   塑化エラストマー混合物を移送または射出し、前
   記エラストマー混合物を前記成形型のキヤビテイ
   内で、少なくとも形状安定性が得られるまで架橋
   または他の手段により加硫または硬化させ、次い
   で、エラストマー成形物をロツド状コアと共に前
   記成形型から取り出し、最終的に前記ロツド状コ
   アを前記エラストマー成形物から個々にあるいは
   まとめて、引抜きまたは他の手段で除去して、使
   用可能なスプリングを形成することを特徴とする
   スプリング要素の製造方法。