JP2002323084A

JP2002323084A - 振動減衰用油圧式二室軸受

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Publication number: JP2002323084A
Application number: JP2002107214A
Authority: JP
Inventors: Tillmann Freudenberg; ティルマン・フロイデンベルク; Erhard Moog; エルハルト・モーク
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2002-11-08
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: EP1249635A3; US20020163112A1; EP1249635A2; US6598864B2; JP3740431B2; DE10117661A1

Abstract

(57)【要約】【課題】振動周波数にさらに良好に適合させることが
でき、かつ負圧制御に依存しない軸受を提供する。【解決手段】本願発明の振動減衰用油圧式二室軸受
は、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えているエンジ
ン軸受プレートと、貫通孔を備えている隔壁により相互
に隔てられ、液体を充填されている作動室及び補償室
と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有し、隔壁
（５）の貫通孔（６）を介する液体の流量が振動の振幅
（Ａ）に依存して制御されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム弾性材料から
なる支持バネを備えるエンジン軸受プレートと、貫通孔
を備える隔壁により相互に隔てられ、かつ液体を満たさ
れている作動室及び補償室と、この補償室を閉鎖する弾
性の耐圧膜とを有する振動減衰用の、特に自動車のエン
ジン用の油圧式二室軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】独国特許出願公開（DE-A1）第3027742号
の明細書により、比較的小さな剛性において大きな減衰
特性を示し、それによって比較的大きな振幅が印加され
た際に増大した減衰作用を達成しかつ比較的大きな衝撃
を最適に抑制する油圧による減衰機構を備える二室エン
ジン軸受が公知である。しかしながら小さな振幅の高周
波の振動が印加される場合には、この軸受は液圧的には
反応しない。このため、この軸受は隔壁として中間壁を
備え、この中間壁は小さな振幅の高周波の振動に対して
応答し、かつ高圧で自動的に閉鎖する絞りを備えてい
る。比較的高い周波数の小さな振幅は相応する中間プレ
ートによって減衰され、作動室と補償室との間で液体の
交換は行われない。比較的低い周波数の振動で振幅が次
第に大きくなった場合には、作動室と補償室との間で液
体の交換が増加することにより減衰作用が増大する。こ
の解決策の場合の欠点は、この軸受が比較的狭い帯域で
しか作用しないことである。このような軸受の作動様式
は、軸受中に使用される振動可能な系の形状、材料及び
剛性に依存する。これは、この種の系が、特別な負荷の
場合に対して設定可能であるにすぎないことを意味す
る。

【０００３】上記のような軸受の特性を改善するため
に、エンジン軸受は防振材を備えている。このような軸
受は独国特許出願公開（DE-A1）第3244295号の明細書に
おいて議論されている。この明細書によって、エンジン
からの大きな振動振幅が印加される際に、著しい減衰作
用をもたらす軸受が提供され、この場合、減衰最大値は
エンジンの固有振動数に設定され、かつわずかな振幅の
場合には油圧式減衰が結合解除され、その結果最適な音
響挙動がもたらされる。この防振材は電気コイルを備え
る永久磁石により作動され、電気的に作動される結合解
除システムに取り付けられ、このシステムを利用してよ
り広い周波数領域において減衰作用をもたらすことがで
きる。このような軸受の一般的な欠点は、この軸受の作
用が所定の周波数に設定され、その領域で作用すること
にある。

【０００４】最適なエンジン軸受に課せられる要求は、
一方で道路状況に起因する車体の振動挙動から生じる振
動と、他方でエンジンの駆動状態に起因するエンジン自
体から生じる振動の２つの振動を減衰することである。
道路状況により生じる振動は、約７〜８Hzの低周波領域
にあり大きな振幅の振動である。この振動を打ち消すた
めに、軸受は高い剛性で比較的大きな減衰作用を有する
ことが必要である。このような減衰は、２つの室の間に
存在する液柱又は液体カラムにより、及びゴム弾性材料
からなる支持バネと関連して作動室中に存在する液体に
より達成される。この液体は、加圧方向に応じて作動室
から補償室へあるいは補償室から作動室へ流動する。

【０００５】駆動エンジンにより引き起こされる振動
は、２つの領域、つまり12〜15Hzの平均周波数を有しか
つ中程度の振幅を有するアイドリング領域での振動と、
広い周波数領域を有する通常のエンジン駆動時の小さな
振幅の振動とに分類される。アイドリング領域では、こ
の軸受に対して低い剛性で比較的小さな減衰作用を有す
ることが必要であるが、比較的高い周波数での通常のエ
ンジン駆動時には、この軸受に対して著しく小さな剛性
が要求される。この場合には、軸受は柔軟でなければな
らない。後者の場合は組み込まれた膜が振動することに
よって達成される。

【０００６】従来の二室エンジン軸受の場合には、軸受
が受動的又は能動的に構成されているかどうかに関係な
く、約30 Hzまでの低周波領域では軸受の高い剛性を利
用して大きな減衰を達成し、小さな振幅で30 Hzを上回
る周波数領域では低い剛性を達成することに注力されて
いた。独国特許（DE-C2）第4141332号の明細書により、
例えば異なる周波数で切り替えることができる切り替え
可能な軸受が公知である。２つの室を隔てる隔壁には１
つの貫通孔が設けられ、この貫通孔は調節部材によって
閉鎖可能である。調節部材は負圧により作動し、かつ走
行中、貫通孔は閉鎖されたままである。このような切り
替え可能な膜によって、軸受の良好な使用特性を達成す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方で
軸受を振動周波数にさらに良好に適合させることを可能
にし、他方で軸受が負圧制御に依存しないような軸受の
製造が望まれている。これは、特に、アイドリング時の
低周波数領域で著しい減衰作用をもたらすことが望まし
く、また軸受を作動させるための負圧装置が存在しない
ディーゼルエンジンの新規開発と関連している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、ゴム弾性材
料からなる支持バネを備えているエンジン軸受プレート
と、貫通孔を備えている隔壁により相互に隔てられ、液
体を充填されている作動室及び補償室と、この補償室を
閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用油圧式二室
軸受であって、隔壁の貫通孔を介する液体の流量が振動
の振幅に依存して制御されることを特徴とする油圧式二
室軸受によって解決される。本発明は、低周波の振動減
衰及び高周波の音響上の絶縁に適合させていた今までの
軸受装置の代わりに二室軸受を利用して、最小の周波数
に対して比較的高い剛性を有し、最大の周波数の場合に
比較的大きな柔軟性を有し、それによって大振幅の低周
波の振動の減衰から小振幅の高周波の振動の減衰まで、
減衰特性を無段階に移行することができる軸受を提供す
る。これは隔壁の貫通孔を介して流動する液体の液量を
振動の振幅に応じて制御することにより達成される。周
波数が低くかつ振幅が大きくなれば、それに応じて貫通
孔を通過して流動する液量は少なくなり、周波数が高く
かつ振幅が小さくなればその逆に流動する液量は多くな
る。これは、最小の周波数の場合に流動を完全に遮断
し、著しく高い周波数の場合に貫通孔を完全に解放する
ことで実施することができる。

【０００９】貫通孔を介して流動する液量を制御するた
めに、貫通孔が、隔壁に隣接しかつ隔壁に対して位置調
節可能であるとともに、この貫通孔に対応してこの貫通
孔を閉鎖又は開放する侵入通路又は貫通開口を備えてい
る振動する調節部材により連続的に閉鎖可能である構造
を有する。この調節部材の位置調節は、道路により生じ
るか又はエンジンのアイドリング回転数により生じる振
動周波数を上回る周波数で行われる。それによってこの
軸受は振動挙動において生じる周波数変化に非常に迅速
に応答し得る。

【００１０】調節部材の位置調節動作は、好ましくはエ
ンジンに存在するアイドリング周波数の少なくとも0.4
〜0.5倍、より好ましくは１倍〜２倍である振動周波数
で実施される。調節部材の貫通開口は、30 Hzを上回る
周波数で完全に解放される。それ以上の周波数におい
て、音響上の振動の減衰は単に液柱又は液体カラムによ
ってのみ行われる。次いで調節部材の振動運動が調節さ
れる。

【００１１】位置が調節される調節部材は、当接制限部
材又はストッパーを備えることなく、自由に振動可能で
あるように配置されている。調節部材は回転電磁石又は
電動機により駆動される。この場合、隔壁を軸受軸に対
して垂直に配置し、作動室と補償室を軸方向に隔てるこ
とができる。隔壁の貫通孔は、調節部材として利用され
る調節盤又は調節リングを回転させることにより、調節
リングの貫通開口によって開放又は閉鎖することが可能
である。

【００１２】他の可能な構造として、隔壁が軸受軸に平
行に配置され、作動室と補償室が半径方向に隔てられて
いる場合を挙げることができる。この場合には、隔壁に
設けられている貫通孔を、軸方向にスライドする調節リ
ングによって開放又は閉鎖することができる。

【００１３】調節部材の位置調節をバネ張力に対抗して
行うことができる。この場合に、回転方向に連続して変
化する回転電磁石の使用もあるいは他の解決策も考慮す
ることができる。

【００１４】調節部材を隔壁の補償室に対向する壁面に
配置することができる。同様に、調節部材を隔壁の作動
室に対向する壁面に配置することも考えられる。

【００１５】調節部材を駆動する装置、すなわち調節部
材駆動装置は、軸受内での調節部材自体の配置に応じ
て、作動室の内側にも又は外側にも配置することが可能
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】２つの実施例を用いて本発明を次
に詳説する。

【００１７】図１は本願発明による油圧式二室軸受１の
断面図を示す。この油圧式二室軸受１は、実質上ゴム弾
性材料からなる軸受バネ２と、その下方に配置され、そ
れぞれ液体を充填されている作動室３及び補償室４とか
らなる。作動室３及び補償室４は隔壁５により分離さ
れ、この隔壁５は貫通孔６を備えている。補償室４は外
部に対してベロー７によって遮断、閉鎖されている。隔
壁５は鉢状、すなわち一方に底を設けた略円筒形状に構
成され、この隔壁５の側壁８は調節部材９によりその半
径方向外側を取り囲まれ、調節部材によって隔壁５の貫
通孔６が閉鎖又は開放される。この実施例では貫通孔６
が隔壁５の側壁８に等間隔に設けられている。調節部材
９は軸受軸10に沿って、すなわち軸受軸10と平行に滑動
可能である。上方への滑動はバネ11により、反対方向、
すなわち下方への滑動は調節磁石12により行われる。バ
ネ11及び調節磁石12は、ケーシング14の底部13に配置さ
れている。ベロー７はその外縁部でケーシング14の内壁
に固定されている。さらに、調節部材９は実質上円環形
状の調節リングとして構成され、液密にベロー７に嵌め
込まれている。ケーシング14は、それ自体公知である方
法で車体と結合され、エンジン軸受プレート15はエンジ
ンと結合されている。調節リング、すなわち調節部材９
は、侵入通路又は貫通開口16及び17を備え、貫通孔６に
対して調節リングの位置が調節されることにより、又は
貫通開口16及び17と貫通孔が相応する状態で、液体は、
この貫通開口16及び17を介して、作動室３から補償室４
へ又はその逆に補償室４から作動室３へ流動可能であ
る。

【００１８】図１に示す状態は、調節リング９が一番上
に持ち上げられた状態であり、このときエンジン軸受は
最高の剛性を示す。貫通孔６は調節リング９によって封
鎖されている。エンジン軸受プレート15及びケーシング
14に作用する高い圧力によって、軸受バネ２は膨張バネ
として外側へ突出する。磁石12によって案内される調節
リング９の軸方向の運動によって、調節リング９はバネ
11のバネ弾性に対抗して下方向へ移動する。液体は、作
動室３から、貫通孔６及び貫通開口16が重なり合うこと
によってできた隙間を介して、ケーシング14内の側室又
は環状室20へ、さらにその側室20から補償室４へと流動
する。それにより、この軸受は先の状態と比較してより
柔軟、すなわち剛性が低くなり、適切な制御によって、
磁石12及びそれに関連する調節リング９を介して軸受の
剛性を振動振幅又は振動周波数に適合させることができ
る。調節リング９は、当接制限部又はストッパーを有さ
ず、自由に振動するように設置されている。これは、調
節リング９の上側縁部21とケーシング14の接続フランジ
22との間に自由空間又は間隙23が存在することによりも
たらされる。

【００１９】図２は、図１に示す軸受の図１とは異なる
状態を示す。この状態では、調節リング９が最終位置、
すなわち最も下の位置に移動され、それによって貫通孔
６が完全に解放されている。この状態では、液体は、妨
げられることなく、作動室３及び補償室４の間で所定の
圧力関係に応じて流動する。矢印30は、液体の流れを模
式的に示している。ベロー７は下方へ引き下げられ、バ
ネ11は圧縮されている。調節リング９がこの状態にある
とき、すなわち調節リング９が最も下に移動された状態
で、軸受１は最大の柔軟性、すなわち最も低い剛性を有
する。隔壁５の貫通孔６は、調節リング９の貫通開口16
及び17、並びに場合によってはケーシング14の環状室又
は側室20と相互に連携して、液体カラムとして機能し、
比較的高い振動に対して所望の減衰作用をもたらす。こ
の軸受の構想は、弾性軸受に対してエンジンの挙動が急
激に変化した場合、剛性の変化により振動を減衰すると
いうことに基づいている。このとき本発明の軸受は、自
己振動を誘導するように作用しない。

【００２０】図３は、本発明による油圧式二室軸受の別
の実施例の断面を示す。この実施例では、調節リング40
が回転可能なリングとして作動室３の内部に配置されて
いる。この配置は、回転磁石41が同様に作動室３内に取
付可能であることによりもたらされる。支持バネ又は軸
受バネ２と、隔壁５を備えてなる軸受15は、先の図１及
び２で説明したものと同様の構造を有する。回転磁石41
により調節盤を介して調節リング40を回転させることに
より、隔壁５の貫通孔６は、対応して配置されている調
節リング40の貫通開口42と位置合わせされ、それによっ
て貫通孔６が開放又は閉鎖される。図３に示されている
位置では、貫通孔６と貫通開口42が重なり合って位置
し、液体は矢印43で示唆されるように、妨げられること
なく、作動室３から補償室４へ流入可能となる。補償室
４はベロー44により閉鎖されている。この図３に示す構
成は、調節リング40が簡単な構成である点で優れてい
る。加速又は駆動すべき部材の質量を最小にまで低減す
ることができる。

【００２１】図４は、時間に依存する軸受の剛性をプロ
ットしたグラフを示す。例示したように剛性が推移する
ことにより、軸受は印加される振動の周波数に最適に応
答することが可能となる。この剛性の推移パターンは、
シミュレーションプログラムを利用して開発された。前
記した種類のアクチュエータで初めてこのような剛性の
推移パターンを、必要とされる精度でシミュレートする
ことができるようになる。他の剛性の推移パターンによ
っても同じような作用がもたらされるが、本明細書に記
載された軸受の構想によって他の剛性の推移パターンを
同様に作り出すことができ、これもまた本明細書から想
到されることである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、特に自動車のエンジン軸受用
の、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えているエンジ
ン軸受プレートと、貫通孔を備えている隔壁により相互
に隔てられ、液体を充填されている作動室及び補償室
と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動
減衰用油圧式二室軸受であって、隔壁（５）の貫通孔
（６）を介する液体の流量が振動の振幅（Ａ）に依存し
て制御されることを特徴とする油圧式二室軸受に関す
る。この構成によって、一方で振動周波数にさらに良好
に適合させることができ、他方で負圧制御に依存しない
軸受を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】貫通孔が閉鎖された状態の、軸方向に振動する
調節部材を備えている二室軸受の断面図を示す。

【図２】貫通孔が完全に開放された状態の、図１に示す
軸受の断面図を示す。

【図３】回転可能な調節部材を備えている二室軸受の断
面図を示す。

【図４】時間に依存する軸受の剛性の変化を示すグラフ
を表す。

【符号の説明】

２軸受バネ３作動室４補償室５隔壁６貫通孔７ベロー８側壁９調節部材１０軸受軸１１バネ１２磁石１３底部１４ケーシング１５エンジン軸受プレート１６貫通開口１７貫通開口２０側室２１上側縁部２２接続フランジ２３間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J047 AA03 AB01 CA08 CB13 CD02 DA02 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特に自動車のエンジン軸受用の、ゴム弾
性材料からなる支持バネを備えているエンジン軸受プレ
ートと、貫通孔を備えている隔壁により相互に隔てら
れ、液体を充填されている作動室及び補償室と、この補
償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用油圧
式二室軸受であって、前記隔壁（５）の貫通孔（６）を介する液体の流量が振
動の振幅（Ａ）に依存して制御されることを特徴とする
油圧式二室軸受。
【請求項２】前記貫通孔（６）が、振動する調節部材
（９、40）により連続的に閉鎖可能であり、この調節部
材（９、40）が、前記隔壁（５）に隣接しているととも
に前記隔壁（５）に対して位置調節可能であり、かつ前
記貫通孔（６）に対応するとともに前記貫通孔（６）を
閉鎖又は開放する侵入通路（16）を備えていることを特
徴とする請求項１に記載の油圧式二室軸受。
【請求項３】調節部材（９、40）が、道路又はエンジ
ンのアイドリング回転数により生じる振動周波数を上回
る周波数で位置調節されることを特徴とする請求項１又
は２に記載の油圧式二室軸受。
【請求項４】調節部材（９、40）の位置調節動作は、
好ましくはエンジンに存在するアイドリング周波数の少
なくともｘ倍、より好ましくはｙ倍〜ｚ倍である振動周
波数で実施されることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１項に記載の油圧式二室軸受。
【請求項５】調節部材（９、40）が、比較的高い周波
数で、前記貫通孔（６）を部分的にのみ閉鎖することを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧式
二室軸受。
【請求項６】調節部材（９、40）が、30 Hzを上回る
周波数で、前記貫通孔（６）を完全に開放することを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧式二
室軸受。
【請求項７】エンジン周波数がアイドリング周波数領
域を上回る場合に、前記貫通孔（６）が完全に開放され
て、調節部材（９、40）の振動運動が調節されることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧式
二室軸受。
【請求項８】調節部材が、当接制限部材を有すること
なく、自由に振動できるように配置されていることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の油圧式二
室軸受。
【請求項９】前記隔壁（５）が軸受軸（10）に対して
垂直方向に延伸し、前記作動室（３）及び前記補償室
（４）が前記軸方向に隔てられ、前記隔壁の貫通孔
（６）が回転可能な調節盤によって開放又は閉鎖される
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の
油圧式二室軸受。
【請求項１０】前記隔壁（５）が軸受軸（10）に平行
に延伸し、前記作動室（３）及び前記補償室（４）が前
記軸方向に隔てられ、前記隔壁の貫通孔（６）が回転可
能な調節リング（９）によって開放又は閉鎖されること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の油圧
式二室軸受。
【請求項１１】調節部材（９）が、回転電磁石又は電
動機を介して回転振動によって移動されることを特徴と
する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の油圧式二室
軸受。
【請求項１２】回転電磁石（12）又は電動機が、前記
作動室（３）の内側に取り付けられていることを特徴と
する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の油圧式二室
軸受。
【請求項１３】前記隔壁（５）が軸受軸（10）に平行
に延伸し、前記作動室（３）及び前記補償室（４）が前
記軸方向に隔てられ、前記隔壁の貫通孔（６）が前記軸
方向に移動可能な調節リング（９）によって開放又は閉
鎖されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項
に記載の油圧式二室軸受。
【請求項１４】前記調節部材（９）の位置調節がバネ
張力に対抗して行われることを特徴とする請求項１３に
記載の油圧式二室軸受。
【請求項１５】調節部材（９）が、前記隔壁の前記補
償室（４）に対向する壁面に配置されていることを特徴
とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の油圧式二
室軸受。
【請求項１６】調節部材（９）が、前記隔壁の前記作
動室（３）に対向する壁面に配置されていることを特徴
とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の油圧式二
室軸受。
【請求項１７】前記隔壁（５）の前記貫通孔（６）
が、開口部（16、17）、及び場合によってケーシング
（14）の環状室（20）と共に、高周波振動減衰用の液体
カラムとして利用されるように相互に調節されているこ
とを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の
油圧式二室軸受。