JP2004232708A - 液体封入式防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムの耐久性を損なうことなく、広い周波数領域において防振性能を発揮することのできる液体封入式防振装置を提供する。
【解決手段】筒状の第１取付部材１０の内側に配された第２取付部材１２が軸方向に引き出される方向に支持荷重が及ぼされる吊り下げ型の液体封入式防振装置において、下側の主液室３２と上側の副液室３４とを仕切る仕切部３０を、振動付加時の防振基体１４の弾性変形に伴い両液室３２，３４の体積を可変するように変位可能なピストン状部材３６とシリンダ状部材３８で構成し、両者３６，３８間に磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体４０を密封保持し、また磁界強さを制御可能な電磁石４６を設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車エンジン等の振動体を防振的に支持するのに用いられる液体封入式防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液体封入式防振装置は、車体フレーム等の支持側とエンジン等の振動発生体側にそれぞれ取り付けられる２つの取付金具と、両取付金具を結合するゴム材よりなる防振基体と、防振基体にて室壁の一部が形成された主液室と、主液室にオリフィスを介して連結されるとともにダイヤフラムにて室壁の一部が形成された副液室とを備えてなり、オリフィスによる両液室間の液流動効果や防振基体の制振効果により、振動減衰機能を果たすように構成されている。
【０００３】
従来、かかる液体封入式防振装置において、シェイク振動とアイドル振動等の異なる周波数域の振動に対応させるように複数のオリフィスを設けたものが提案されている。例えば、特開２００１−２０９９２号公報に開示された液体封入式防振装置では、主液室と副液室とを仕切る仕切部に、主液室と副液室を連結する第１オリフィスを設けるとともに、第２副液室と該第２副液室に通じる第２オリフィスとを設けて、第１オリフィスで例えばシェイク振動を吸収し、第２オリフィスで例えばアイドル振動を吸収するように構成されている。
【０００４】
しかしながら、最近の自動車ではアイドル振動の周波数域が低周波数化の傾向にあり、シェイク振動の周波数域との差が小さくなってきているため、上記のような単に複数のオリフィスを設けたものでは、各オリフィスでそれぞれの振動を効果的に吸収するのには限界がある。
【０００５】
一方、液体封入式防振装置においては、低周波数域の振動に対してはオリフィスを通る液体の流動効果により主液室内の液圧変動を吸収することができるものの、高周波数域の振動に対してはオリフィスが閉ざされたと同様の状態となるため、主液室内の液圧変動を吸収することができず、従って高周波数域の振動については良好な防振性能を確保できないという問題がある。
【０００６】
かかる問題を解決するため、特開２００２−２０６５９１号公報には、図４に示すような防振装置が開示されている。この防振装置は、筒状の下側取付金具１０１とその軸心上に配された上側取付金具１０２とを防振基体１０３を介して結合し、下側取付金具１０１の下部側にダイヤフラム１０４を設けて、防振基体１０３との間の液室を仕切部１０５により上側の主液室１０６と下側の副液室１０７とに仕切り、両液室１０６，１０７をオリフィス１０８で連結してなり、主液室１０６が圧縮される方向に支持荷重が及ぼされる、いわゆる圧縮お椀型の防振装置である。そして、仕切部１０５を上下の液室１０６，１０７の体積を相対的に可変する方向に変位可能に構成するとともに、この仕切部１０５の変位しやすさを調整するために、磁界強さにより粘度が増減変化可能なＭＲ流体を保持する流路１０９と、磁界強さを制御可能な電磁石１１０とを設けており、電磁石１１０への通電を制御することにより仕切部１０５の動バネ定数を可変にして広い周波数領域の振動に対して防振性能を発揮させることができる。
【０００７】
この防振装置では、電磁石１１０を仕切部１０５に一体に組付けることにより装置全体のコンパクト化を図っているが、このように仕切部１０５に電磁石１１０を設けた場合、電磁石１１０用のリード線１１１を副液室１０７内を通さずに引き出すための工夫が必要となる。そのため、ダイヤフラム１０４の中央部に開口を設け、その開口周縁部１０４Ａを仕切部１０５の下面に結合して、結合部の内側からリード線１１１を引き出しており、これにより副液室１０７内を通過させることなくリード線１１１を接続している。しかしながら、このようにダイヤフラム１０４の中央部を仕切部１０５に結合させた場合、ダイヤフラム１０４の撓み代を確保することが難しい。十分な撓み代を確保するために、ダイヤフラム１０４を図４において二点鎖線Ｘで示すような断面蛇腹状に折り返した形状とすると、支持荷重が及ぼされる方向である上側取付金具１０２の下方への過大変位時に、中折れ部１０４Ｂが二点鎖線Ｙで示すように下方に反転してしまい、ダイヤフラムの耐久性を損なうことが懸念される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２０９９２号公報
【０００９】
【特許文献２】特開２００２−２０６５９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムの耐久性を損なうことなく、広い周波数領域において防振性能を発揮することのできる液体封入式防振装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の液体封入式防振装置は、筒状の第１取付部材と、該第１取付部材の内側に配された第２取付部材と、これら取付部材の間に介設されて両取付部材を結合するゴム材よりなる防振基体とを備え、前記第２取付部材が前記第１取付部材から軸方向に引き出される方向に支持荷重が及ぼされるようにした吊り下げ型の防振装置であって、前記防振基体に対向させて前記第１取付部材にダイヤフラムが取着され、該第１取付部材の内側における防振基体とダイヤフラムとの間が液封入室とされ、該液封入室が仕切部により防振基体側の主液室とダイヤフラム側の副液室とに仕切られ、両液室がオリフィスを介して連結されており、前記仕切部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い両液室の体積を相対的に可変する方向に変位可能なピストン状部材とその外周を取り囲むシリンダ状部材とで構成され、これらピストン状部材とシリンダ状部材との間に、磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体を流動可能な状態に密封保持するＭＲ流路が形成され、該ＭＲ流路を横断する磁路を形成してＭＲ流体の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な電磁石が設けられたものである。
【００１２】
本発明の液体封入式防振装置では、電磁石への通電をオン／オフあるいは通電電流をコントロールしてＭＲ流体の粘度を増減変化させることにより、ピストン状部材を定位置に固定したり、主液室と副液室の体積を相対的に可変する方向に変位させたりすることができ、これにより、防振装置の動バネ定数や減衰係数を切り替え制御することができるので、広い周波数領域にわたり防振性能を発揮することができる。そして、特に本発明によれば、吊り下げ型防振装置であるため、支持荷重が及ぼさせる方向への過大変位時に、ダイヤフラム側の副液室は拡張方向ではなく縮小方向にあり、そのためダイヤフラムの中折れ部の反転変形を防止することができる。従って、たとえ電磁石をピストン状部材に一体に固定支持し、ダイヤフラムの中央部に開口を設け、その開口周縁部をピストン状部材に結合して、結合部の内側から電磁石用のリード線を引き出すようにした場合であっても、ダイヤフラムの耐久性を損なうことがない。
【００１３】
本発明の防振装置においては、前記ＭＲ流路が、前記ピストン状部材の変位方向に沿い互いに平行に位置する流路部分とそれら流路部分を相互に連通するように前記変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿って位置して磁路の横断部を構成する流路部分とを有する断面クランク状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
このようにＭＲ流体の流路を断面クランク状にし、そのクランク状流路のうちピストン状部材の変位方向に対して概略直交する流路部分に磁路を横断させる構成を採用したことにより、通電に伴い磁路横断箇所に対応する流路部分のＭＲ流体の粘度増大によってＭＲ流体の流れを堰き止めてピストン状部材の剛性を急速に増大させることができる。詳述すると、例えば、ＭＲ流体の流路を一直線状に形成し、その直線状流路の一部分に磁路を横断させることにより、通電に伴い粘度増大するＭＲ流体の内部摩擦力に依存して剛性の増大を図るように構成したものに比べて、通電電流に対する剛性（ばね定数）の変化率を大きくすることが可能である。従って、防振減衰性能の切り換えを少ない消費電力のもとで発揮させてランニングコストの低減が図れるとともに、切り換えの迅速化が図られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る液体封入式防振装置について図１〜３に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態の防振装置は、自動車のエンジンを防振的に支持するエンジンマウントであり、車体側に取り付けられる筒状の金属製の第１取付部材１０と、その内側の軸心上に配されエンジン側に取り付けられる金属製の第２取付部材１２と、これら取付部材１０，１２の間に介設されて両者を結合するゴム材よりなる防振基体１４とを備えてなり、第２取付部材１２が第１取付部材１０から軸方向下方に引き出される方向に支持荷重が及ぼされるようにした吊り下げ型の液封入式防振装置である。
【００１７】
詳細には、防振基体１４は、外形が略截頭円錐形をなし、その中心軸を貫通するように略円柱状の第２取付部材１２が埋設され、防振基体１４の下端外周部が第１取付部材１０の下部内周面に加硫成形手段により接着固定されている。また、第１取付部材１０は、上側筒状金具１６と下側筒状金具１８を両者の端部でかしめ締結してなり、下側筒状金具１８は、第２取付部材１２が貫通される開口２０を持つカップ状金具２２に対しその内部に嵌合状態に装着されている。
【００１８】
第１取付部材１０の上端開口部には、防振基体１４と対向するように薄肉ゴム膜よりなる可撓性のダイヤフラム２４が取着されている。第１取付部材１０の内側には、ダイヤフラム２４と防振基体１４との間に密閉された液封入室２６が形成されており、液封入室２６内における第１取付部材１０の内周には、外周にオリフィス２８を形成する円盤状の仕切部３０が液密に嵌着されている。液封入室２６は、この仕切部３０により上下に仕切られている。仕切部３０の防振基体側、即ち下側には、防振基体１４にて室壁の一部が形成された主液室３２が設けられ、仕切部３０のダイヤフラム側、即ち上側には、ダイヤフラム２４にて室壁の一部が形成された副液室３４が設けられ、両液室３２，３４はオリフィス２８を介して連結されている。
【００１９】
仕切部３０は、振動付加時の防振基体１４の弾性変形に伴い両液室３２，３４の体積を相対的に可変する方向、即ち上下方向（軸方向）に変位可能な円盤状のピストン状部材３６と、その外周を取り囲む環状のシリンダ状部材３８とで構成されており、シリンダ状部材３８の外周に上記したオリフィス２８が形成されている。ピストン状部材３６とシリンダ状部材３８との間には、磁界強さによって粘度が変化するＭＲ流体４０を流動可能な状態に密封保持するＭＲ流路４２が形成されている。ＭＲ流路４２は、ピストン状部材３６の外周部とシリンダ状部材３８の内周部との間に取着された薄肉のカバーゴム４４により全周にわたって設けられている。
【００２０】
図２に示すように、ピストン状部材３６は、ＭＲ流路４２を横断する磁路ｍｐを形成してＭＲ流体４０の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な円環状コイルからなる電磁石４６と、電磁石４６を保持するボビン４８と、ボビン４８を締結ボルト５０を用いて上下に挟み込むように保持するケース５２とからなる。ケース５２の外周面は全周にわたって切り欠かれ、これにより、ピストン状部材３６は外周面に周方向に延びる凹部５４を持つ短円柱状に形成されている。
【００２１】
シリンダ状部材３８は、非磁性あるいは弱磁性材質からなり、その内周面には内側のピストン状部材３６に向けて突出する強磁性材質からなる円環状のヨーク部５６が設けられている。
【００２２】
ＭＲ流路４２は、ピストン状部材３６とシリンダ状部材３８との相対変位方向に沿って互いに平行に位置する上下一対の垂直流路部分４２Ａ，４２Ａ及び中間垂直流路部分４２Ｂと、それら上下一対の垂直流路部分４２Ａ，４２Ａ及び中間流路部分４２Ｂをそれぞれ相互に連通するように相対変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿って位置する上下一対の水平流路部分４２Ｃ，４２Ｃとを有し、全体として断面クランク状に形成されている。詳細には、ピストン状部材３６の凹部５４に対しその外側からシリンダ状部材３８のヨーク部５６の内周端を差し入れることで断面クランク状の流路４２が形成されており、ヨーク部５６の上下両側にそれぞれ前記垂直流路部分４２Ａ，４２Ａが設けられるとともに、ヨーク部５６の内周端に沿って中間垂直流路部分４２Ｂが設けられ、これらを連通する水平流路部分４２Ｃ，４２Ｃがヨーク部５６の上下両面に沿ってそれぞれ設けられている。
【００２３】
上記電磁石４６は、ＭＲ流路の上下一対の水平流路部分４２Ｃ，４２Ｃを横断するような磁路ｍｐを形成するように、ピストン状部材３６の凹部５４の内側に配置されている。電磁石４６にはリード線５８が接続されており、リード線５８は制御部６０に接続されている。詳細には、ダイヤフラム２４の中央部に開口を設け、その開口周縁部２４Ａをピストン状部材３６の上面に結合して、結合部の内側からリード線５８を引き出すことにより、副液室３４内を通過させることなくリード線５８を接続している。ダイヤフラム２４は、撓み代を確保するため、仕切部３０へ向かう方向、即ち下方に突出するように折り返された中折れ部２４Ｂを持つ断面蛇腹状に形成されている。
【００２４】
そして、制御部６０からの信号に基づき、電磁石４６への通電電流をコントロールすることにより、ＭＲ流路の水平流路部分４２Ｃを横断する磁路ｍｐに流れる磁界強さを制御してＭＲ流体４０の粘度を増減変化可能に構成している。なお、ＭＲ流体４０は、高濃度の懸濁液中に１〜１０μｍ程度の粒子径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなるビンガム流体で、−４０〜１５０℃の作動温度域を有し磁界強さの大きさによって粘度が変化するものであり、磁気粘性流体あるいは磁気流動学的流体と呼ばれている。
【００２５】
以上よりなる本実施形態の防振装置では、電磁石４６への通電をオンにすると、ＭＲ流体４０の粘度が上昇してピストン状部材３６が変位しにくくなり定位置に固定される。一方、電磁石４６への通電をオフにすると、ＭＲ流体４０の粘度が小さくなってピストン状部材３６が変位しやすくなり、その変位に伴って主液室３２と副液室３４の体積を可変することができるようになる。また、通電電流を制御してＭＲ流体４０の粘度を調整することにより、ＭＲ流体４０の粘性効果によって振動を減衰することもできる。
【００２６】
図３に示すように、通電をオフにすると、オンの場合に比べて、減衰係数のピーク周波数（オリフィス２８の共振周波数）が低周波数側にシフトする。また、通電をオフにした場合、オンの場合に比べて、高周波数領域において動バネ定数が低下する。そこで、この現象を利用して以下のように制御することが好ましい。
【００２７】
まず、その前提として、オリフィス２８の共振周波数を、通電オフのときにシェイク振動（例えば１２Ｈｚ前後）を減衰し、通電オンのときにアイドル振動（例えば１５〜２０Ｈｚ）を減衰するように設定しておく。そして、アイドル時には通電をオンにし、車両走行時には通電をオフに制御する。これにより、アイドル時には例えば１７Ｈｚのアイドル振動をオリフィス２８で減衰することができる。また、走行時には通電をオフにすることで、オリフィス２８の共振周波数が１２Ｈｚ前後まで下がるのでシェイク振動を減衰することができるとともに、２０Ｈｚを越える高周波数域（例えば４０〜３００Ｈｚ）の振動に対して防振効果を発揮することができる。このように制御することにより、車両走行中における電力消費量を低減することができ、車両全体としての低燃費化に寄与することができる。
【００２８】
なお、制御方法は上記に限定されるものではなく、例えば以下のように制御してもよい。低周波数領域の振動が作用する条件下では通電をオンにし、ピストン状部材３６を定位置に固定して、オリフィス２８を介して主液室３２と副液室３４との間で液体を流動させて主液室３２内の液圧変動を吸収し、これにより低周波数領域の振動を減衰させる。そして、高周波数領域の振動が作用する条件下では通電をオフにし、あるいは通電電流を増減制御して磁界強さの大きさを調整することにより、ピストン状部材３６の動バネ定数を通電時よりも小さくして、高周波数領域の振動に対して防振効果を発揮させる。
【００２９】
このように本実施形態の液体封入式防振装置は、広い周波数領域において防振性能を発揮することのできるものであるが、それだけでなくダイヤフラム２４の耐久性も向上されている。すなわち、このような吊り下げ型防振装置では、支持荷重が及ぼさせる方向（第２取付部材１２が下方に移動する方向、即ち主液室３２の拡張方向）への過大変位時には、副液室３４は拡張方向にないため、仕切部３０側に突出するダイヤフラム２４の中折れ部２４Ｂに反転変形は生じず、従ってダイヤフラム２４の耐久性の問題も生じない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤフラムの耐久性を損なうことなく、広い周波数領域において防振性能を発揮することのできる液体封入式防振装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体封入式防振装置の縦断面図。
【図２】同防振装置の要部拡大断面図。
【図３】同防振装置の周波数と動バネ定数及び減衰係数との関係を示すグラフ。
【図４】従来の液体封入式防振装置の縦断面図。
【符号の説明】
１０……第１取付部材
１２……第２取付部材
１４……防振基体
２４……ダイヤフラム
２６……液封入室
２８……オリフィス
３０……仕切部
３２……主液室
３４……副液室
３６……ピストン状部材
３８……シリンダ状部材
４０……ＭＲ流体
４２……ＭＲ流路
４２Ａ，４２Ｂ……垂直流路部分
４２Ｃ……水平流路部分
４６……電磁石

Claims (3)

1. 筒状の第１取付部材と、該第１取付部材の内側に配された第２取付部材と、これら取付部材の間に介設されて両取付部材を結合するゴム材よりなる防振基体とを備え、前記第２取付部材が前記第１取付部材から軸方向に引き出される方向に支持荷重が及ぼされるようにした吊り下げ型の防振装置であって、
   前記防振基体に対向させて前記第１取付部材にダイヤフラムが取着され、該第１取付部材の内側における防振基体とダイヤフラムとの間が液封入室とされ、該液封入室が仕切部により防振基体側の主液室とダイヤフラム側の副液室とに仕切られ、両液室がオリフィスを介して連結されており、
   前記仕切部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い両液室の体積を相対的に可変する方向に変位可能なピストン状部材とその外周を取り囲むシリンダ状部材とで構成され、
   これらピストン状部材とシリンダ状部材との間に、磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体を流動可能な状態に密封保持するＭＲ流路が形成され、
   該ＭＲ流路を横断する磁路を形成してＭＲ流体の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な電磁石が設けられた
   ことを特徴とする液体封入式防振装置。
2. 前記ＭＲ流路が、前記ピストン状部材の変位方向に沿い互いに平行に位置する流路部分とそれら流路部分を相互に連通するように前記変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿って位置して磁路の横断部を構成する流路部分とを有する断面クランク状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体封入式防振装置。
3. 前記電磁石が、前記ピストン状部材に固定支持されている請求項１記載の液体封入式防振装置。

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