JP2005036850A

JP2005036850A - 液封防振装置

Info

Publication number: JP2005036850A
Application number: JP2003198633A
Authority: JP
Inventors: Toru Sakamoto; 徹坂本
Original assignee: Yamashita Rubber Co Ltd
Current assignee: Yamashita Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【目的】仕切部材に弾性仕切部材を設けた構造において、バネの非線形特性を改善する。
【構成】インシュレータ１とダイアフラム２により形成した液室内を仕切部材３により主液室５と副液室６に区画し、オリフィス通路４にて連通する。仕切部材３には弾性仕切り膜７を設け、主液室５の内圧により弾性変形して吸収するようにする。弾性仕切り膜７には押し当て脚８を設け、先端を脚押し当て壁３ａへ押し当てることにより非線形特性を出す。弾性膜７には中央厚肉部１０を設け、弾性変形を規制する。これにより弾性膜７が内圧を受けたとき、小振幅時では中央厚肉部１０はあまり変形せず、大振幅時に弾性変形するとともに押し当て脚８を強く圧縮するので、バネの非線形特性をより良好にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のエンジンマウント等に使用する液封防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液封エンジンマウントにおいて、主液室と副液室を弾性仕切り膜（弾性仕切部材）で区画して、主液室の内圧変動を吸収する技術は種々公知である。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７９９９５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９１８９号公報
【０００４】
図８は、従来の液封エンジンマウントの概略構造を原理的に示し、公知のゴム等からなる防振用の弾性体であるインシュレータ１とダイアフラム２により液室を形成し、この液室を仕切部材３で主液室５と副液室６に区分し、これらを仕切部材３に設けたオリフィス通路４で連通し、仕切部材３の中央部に弾性仕切り膜７を設けてある。符号９ａはエンジン側へ取付けるための第１の取付金具、９ｂは車体側へ取付けるための第２の取付金具である。
【０００５】
このような液封エンジンマウントに要求される理想的な特性は、車両のアイドル振動域である低振幅時に主液室５の内圧を０に近くして低動バネとし、車両の乗り心地に影響する振動域である高振幅時には主液室５の内圧が最大になることで高減衰化することである。これを弾性仕切り膜７で実現するには、主液室５の内圧が低圧時で弾性仕切り膜７のバネ定数が限りなく０に近く、高圧時で無限大になるよう非線形変化することが必要となる。
【０００６】
上記特性を実現するため弾性仕切り膜７には非線形特性を付与してある。弾性仕切り膜７部分を拡大した図９に示すように、円形の弾性仕切り膜７の副液室６側に中央部から外周方向へ突出する押し当て脚８を一体に形成し、仕切部材３の一部に設けた脚押し当て壁３ａへ押し当てたものである。符号３ｃは膜支持部であり、弾性仕切り膜７と共に仕切部材３を構成する剛体部である。
【０００７】
図９は振動が入力しない初期状態、図１０は振動が入力した内圧上昇時を示す。図１０に示すように、主液室５の内圧が高まると弾性仕切り膜７が副液室６側へ突出するように変形して内圧を吸収するとともに、その変位量の増大に伴って押し当て脚８の先端が脚押し当て壁３ａへ強く押し当てられるため、その反力により弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に変化させる。これを図１１に実線で示す。
【０００８】
また、このような非線形的変化を実現するものとして、液体流動用の開口を備えるとともに間隔をもって対向配置された一対の変位規制板間に可動板を移動可能に収容し、低振幅時では可動板を変位規制板に密着させない範囲で振動させることにより、変位規制板を通して液体移動を実現し、高振幅時には可動板を変位規制板へ密接して液体移動を止めるものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図９に示す弾性仕切り膜７の構造において、押し当て脚８は斜めに突出しているため、弾性仕切り膜７の中央部における変形の割合が圧倒的に大きく、押し当て脚８による規制は相対的に小さくなるから、図１１に示す理想的な非線形特性（仮想線）を実現させることは困難であった。そこでこのような形式において、非線形特性をより顕著にすることが望まれる。また、上記可動板形式のものは変位規制板との接離時騒音を低減することが要求されていた。そこでこのような騒音の低減を同時に実現することも望まれる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明は、防振用の弾性体であるインシュレータを壁の一部とする液室を設け、その内部を弾性仕切部材にて主液室と副液室に区画し、主液室と副液室をオリフィス通路で連結するとともに、主液室の内圧に応じて弾性仕切部材に非線形バネ特性を与えるための押し当て脚を設けた液封防振装置において、前記弾性仕切部材は、弾性仕切り膜とその周囲部分を支持する膜支持部とを備え、前記弾性仕切り膜は、その外周部分に設けられ前記主液室の内圧変動に応じて弾性変形する薄肉の主変形部と、この主変形部より内周側部分から前記副液室側へ向かって斜めに突出し、主液室の内圧に応じて弾性仕切り膜に非線形バネ特性を与えるための押し当て脚とを備え、前記弾性仕切り膜の前記主液室に臨む面の中央部に、前記主液室の内圧上昇に伴う弾性変形を生じにくくするための中央部変形規制構造を設けるとともに、前記弾性仕切り膜の前記主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を前記膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて前記弾性仕切り膜に初期たるみを与えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
弾性仕切部材の中央部を弾性変形規制構造にしたので、中央部は内圧が上昇しても変形しにくくなり、小振幅で内圧が低い段階では、弾性仕切部材の変形は、主としてその外周側の部分で行われる。大振幅時になって内圧が高くなると、弾性仕切部材自体が弾性変形を開始し、同時に押し当て脚を強く圧縮させるので、弾性仕切部材のバネが急激に増大し、非線形特性を改善する。このような弾性変形規制構造は、弾性仕切部材の中央部を厚肉にすることにより簡単に実現できる。また、弾性仕切部材の中央部に剛体を設けてもよい。この場合には剛体の剛性を自由に調整できる。
また、弾性仕切り膜の主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて弾性仕切り膜に初期たるみを与えれば、初期たるみの解消する範囲までバネを発生しない。
したがって初期段階のバネをゼロにできるから、さらなる小振幅時の低バネを実現し、かつ非線形特性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。図１は仕切部材部分を原理的に示す拡大断面図、図２は仕切部材の外周部をさらに拡大した図、図３は作用図、図４は効果を示すバネ特性グラフである。なお、本例の全体構造は図８と同様であり、前記従来例と共通部が多いため、前記の従来例と共通する部分については共通符号を用いる。
【００１３】
図１において、弾性仕切り膜７の中央部は、中央厚肉部１０をなし、弾性仕切り膜７の弾性変形を規制する弾性変形規制構造になっている。図は初期位置であって、押し当て脚８の先端は、脚押し当て壁３ａの内側面へ押し当てられている。また弾性仕切り膜７の外周部は仕切部材３の外周部に支持されている。弾性仕切り膜７のうち、中央厚肉部１０と外周の固定部との中間である主変形部１２は、薄肉部分になっており、弾性仕切り膜７が変形するとき最初に変形開始する部分であって弾性仕切り膜７の初期バネを決める部分であり、所定のバネ定数となるよう肉厚等を調整されている。
【００１４】
中央厚肉部１０の範囲は押し当て脚８の外周面側の付け根部分と同程度であり、中央厚肉部１０の外周部は押し当て脚８の外周面側の付け根部分で主変形部１２へ連続一体に接続している。押し当て脚８の内周面側の付け根部分は中央厚肉部１０の下面中央寄りに位置し、ここで中央厚肉部１０の下面と連続一体に接続している。なお、押し当て脚８の付け根位置はできるだけ中央厚肉部１０の中央部近傍とすることが好ましい。
【００１５】
押し当て脚８は図示の状態で下方へ末広がり状をなすリング状をなして形成され、断面では先端を斜め外方へ突出し、その傾斜角は任意に設定される。弾性仕切り膜７が弾性変形して、中央厚肉部１０が下方へ変位すると、押し当て脚８は外側方へ押し出されて脚押し当て壁３ａへ内側方から強く押し当てられて圧縮され、このときの反力が弾性仕切り膜７の変位を抑制するため、弾性仕切り膜７のバネ定数が大きくなる。
【００１６】
図２において、主変形部１２の肉厚ｔ１に対して、中央厚肉部１０の肉厚（押し当て脚８部分は除く）ｔ２は２倍以上である。この肉厚は、必要とする剛性と弾性の程度により、上記肉厚間の関係を維持する状態において、目的に応じて任意に設定される。また、中央厚肉部１０の主液室５への突出量ｄは、押さえ板３ｂの肉厚ｔ３よりも大きく、押さえ板３ｂの上面よりも長く主液室５内へ突出している。なお、上記肉厚はいずれも平均肉厚とする。また、押さえ板３ｂは略ドーナツ板状部材であり、脚押し当て壁３ａと一体の略カップ状をなす下側受け部材３ｃに嵌合された外周部を図の上方から押さえて固定するための部材である。主変形部１２は初期状態で所定の初期たわみが与えられている。詳細は後述の図７において説明する。
【００１７】
図３に示すように、主液室５の内圧が上昇すると、まず弾性仕切り膜７のうち薄肉部である主変形部１２が弾性変形して伸びる。このとき中央厚肉部１０は相対的に弾性変形しにくいからあまり弾性変形せず、弾性仕切り膜７全体がが副液室６側へ変位する。この段階では、中央厚肉部１０の弾性変形はほとんど生じず、薄肉部分である主変形部１２が主として弾性変形することにより、弾性仕切り膜７は比較的小さなバネで小振幅振動による内圧変動を吸収する。また、
押し当て脚８は中央厚肉部１０と一体になって図の上下方向へ移動するだけであるから、特に外側方へ押し出されることもなく、押し当て脚８による非線形特性も生じない。したがって小振幅時では、中央厚肉部１０を厚肉にしても、弾性仕切り膜７の初期バネは主変形部１２でほとんど決まるため、初期バネの上昇を防ぐことができる。そのうえ、主変形部１２に与えられた所定の初期たわみにより、入力振動が比較的小さい段階では主変形部１２の弾性変形が生じず、所定の大きさになってから弾性変形してバネを生じるので、これによっても非線形特性を顕著にできる。初期たるみの作用についての詳細は後述する。
【００１８】
その後、さらに主液室５の内圧が上昇すると、中央厚肉部１０は中央部から副液室６へ向かって凸に弾性変形する。この弾性変形は肉厚の中央厚肉部１０にて行われるため、弾性仕切り膜７のバネは急激に増大して非線形特性を与える。これと同時に、中央厚肉部１０が副液室６へ向かって凸に弾性変形することにともなって、押し当て脚８は外側方へ押し出されて脚押し当て壁３ａへ強く押し当てられて圧縮される。このとき、中央厚肉部１０のバネが高いから、押し当て脚８はより強く圧縮されることになる。
【００１９】
しかも、この圧縮量は弾性仕切り膜７の弾性変形量に応じて増大する。このときの弾性仕切り膜７のバネ定数は、その伸びに対する反力と押し当て脚８の圧縮反力が加わったものを変位量で割ったものに相当するから、弾性仕切り膜７は、その変位量に対してバネが急激に増大することになり、バネ定数を非線形に変化させる。しかも大振幅になるほどバネ定数は顕著なる非線形的増大を示す。
【００２０】
図４は弾性仕切り膜のバネ曲線を示すグラフであり、縦軸にバネ定数Ｋ，横軸に内圧Ｐを示す。この図に明らかなように、設定圧Ａから本願発明は実線で示すように急激に高バネとなるよう非線形変化を示す。仮想線が従来例であり、この差分だけ非線形特性の改善を示す。
【００２１】
このように、弾性仕切り膜（弾性仕切部材）７の中央部を、中央厚肉部１０として弾性変形規制構造にしたので、内圧が低い小振幅時は、弾性変形が主としてその外周側の主変形部１２で行われ、内圧が高い大振幅時は、中央厚肉部１０及び押し当て脚８によって行われるので、振幅の大きさに対応する内圧の変化に応じて顕著な非線形的特性を発揮する。しかも、中央厚肉部１０とすることにより弾性変形規制構造を容易に実現できる。
【００２２】
図５は、第２実施例に係る図３と同様の断面図であり、弾性仕切り膜７の中央部に、板バネなどの金属板やプラスチック板等の剛性部材１０ａをインサート等によって一体化したものであり、これにより弾性仕切り膜７の中央部を中央部変形規制構造にすることができ、図４に破線で示すように顕著な非線形特性になる。しかも弾性仕切り膜７を薄くして軽量化できる。また、剛性部材１０ａは弾性変形しにくい部材であるから、押し当て脚８の付け根部分のうち少なくとも外周面側は、剛性部材１０ａの外周より外側に位置させることが好ましい。
【００２３】
なお、弾性仕切り膜７の中央部を高剛性にするための構造は種々可能であり、例えば、剛性部材１０ａをインサートせず重ね合わせて一体化したものでもよい。また、剛性部材１０ａの剛性は、弾性仕切り膜７の中央部における肉厚がせいぜい主変形部１２の肉厚の２倍程度のときの剛性よりも高ければ、その程度は任意である。剛性部材１０ａを設けることにより、その剛性を自在に調整することができる。これはインサートによる一体化時でも、別体品を重ね合わせ等によって相互に固定したものでも同様である。
【００２４】
図６及び図７は第３実施例に係り、図７は液封エンジンマウントの要部断面構造を示す。弾性仕切り膜７は第１実施例同様に中央厚肉部１０を有するとともに、その主変形部１２は押さえ部材２０の一部で略逆Ｊ字状断面をなす押さえ部材先端部２１と、脚押し当て壁３ａの上端部に形成された略三角形断面の支持頭部２２の間に挟まれる。押さえ部材２０は押さえ板３ｂ（図１参照）と同様に仕切部材３の上部側を構成する部材であるが、より厚肉をなし、外周部にオリフィス通路４を形成している点が相違する。
図中の符号４ａはオリフィス通路４の入り口、４ｂは同出口である。
【００２５】
図７は弾性仕切り膜７の径方向断面における主変形部近傍を拡大して示し、仮想線は非圧縮時における主変形部１２の形状を示す。この図において、押し当て脚８の先端８ａは、初期状態で脚押し当て壁３ａへ押し当てられず、寸法ｓなる初期クリアランスが設けられている。この初期クリアランスは中央厚肉部１０が弾性変形するとともに解消され、押し当て脚８の先端８ａが脚押し当て壁３ａへ押し当てられるようになっている。このため、先端８ａの押し当て前後でバネが変化するから非線形特性を改善できる。しかも、弾性部材である押し当て脚８を、その押し当て方向と略直交する方向の面である脚押し当て壁３ａで受け止めるので、打音を少なくして、騒音を低減できる。
【００２６】
弾性仕切り膜７のうち、主変形部１２よりもさらに外側部分は図の上下方向へ延びる固定端部２５をなし、押さえ部材先端部２１と支持頭部２２の間に圧縮固定される。固定端部２５と主変形部１２は略Ｔ字断面をなし、固定端部２５は上部２６及び下部２７を有する。上部２６は押さえ部材２０に形成された環状溝２８に嵌合され、下部２７は支持頭部２２と一体の部材に形成された環状凹部２９に嵌合される。主変形部１２の上下には若干のクリアランス１１が形成されている。
【００２７】
固定前の非圧縮状態では、仮想線で示すように、上部２６は環状溝２８の上端部よりも長く上方へ突出し、下部２７は環状溝凹部２９の下端部よりも長く下方へ突出する。したがって、固定部２５は押さえ部材２０と仕切部材３との間に固定されると、仮想線で示す圧縮前の状態から上下方向より圧縮されて図示の実線状態になっている。
なお、本実施例では下部２７よりも上部２６側の圧縮量が大きくなっている。
【００２８】
この固定部２５に対する圧縮によって、主として弾性仕切り膜７の主変形部１２をたるませて前記初期たるみを形成させることになる。また、この圧縮程度を調節する締め代調節によって初期たるみの調節が可能になる。特に、上部２６と下部２７をそれぞれ弾性仕切り膜７の中央に向けて傾斜させることにより、略矢形に屈曲させれば、圧縮時のたるみを大きくすることができる。また、固定部２５の外周側全体が押さえ部材２０の内面へ密着して径方向外方への膨出を規制され、内周側が押さえ部材先端部２１と支持頭部２２の間を開放されるため、主変形部１２へ膨出傾向になる。
【００２９】
このとき初期状態よりも実際の主変形部１２は、副液室６側へ若干傾斜するように膨出してたわむ。任意位置におけるこの変化量Ｄを初期たわみ量とする。なお、初期たわみによって主変形部１２が膨出する方向、すなわちたわみ方向は副液室６又は主液室５側のいずれでもよく、たわみ量及びたわみ方向は初期設定によって任意にできる。したがって、たるみの程度は目的とする非線形特性に応じて自由に設定できる。
【００３０】
弾性仕切り膜７は、初期たるみが解消されるまでバネを発生しない。したがって初期段階のバネをゼロにできるから、さらなる小振幅時の低バネを実現し、かつ非線形特性を向上させることができる。なお、主変形部１２のたるみ量は、主液室５の内圧上昇に対して弾性仕切り膜７のバネ定数がゼロ（０）の範囲を決定する。したがって、たるみ量の調節によって弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に立ち上げるポイントを任意に調節可能になる。また、この初期たるみ構造は前記各実施例に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部を原理的に示す拡大断面図
【図２】弾性仕切部材の外周部をさらに拡大した図
【図３】作用図
【図４】効果を示すバネ特性グラフ
【図５】第２実施例の要部拡大断面図
【図６】第３実施例の要部拡大断面図
【図７】第３実施例に係る弾性仕切部材部分の拡大断面図
【図８】従来の液封エンジンマウントの概略構造を原理的に示す図
【図９】従来例における要部の拡大断面図
【図１０】従来例の作用図
【図１１】従来例の特性図
【符号の説明】
１：インシュレータ、２：ダイアフラム、３：仕切部材、４：オリフィス通路、５：主液室、６：副液室、７：弾性膜、８：押し当て脚、１０：中央厚肉部、１２：主変形部

Claims

防振用の弾性体であるインシュレータを壁の一部とする液室を設け、その内部を弾性仕切部材にて主液室と副液室に区画し、主液室と副液室をオリフィス通路で連結した液封防振装置において、
前記弾性仕切部材は、弾性仕切り膜とその周囲部分を支持する膜支持部とを備え、前記弾性仕切り膜は、その外周部分に設けられ前記主液室の内圧変動に応じて弾性変形する薄肉の主変形部と、この主変形部より内周側部分から前記副液室側へ向かって斜めに突出し、主液室の内圧に応じて弾性仕切り膜に非線形バネ特性を与えるための押し当て脚とを備え、
前記弾性仕切り膜の前記主液室に臨む面の中央部に、前記主液室の内圧上昇に伴う弾性変形を生じにくくするための中央部変形規制構造を設けるとともに、前記弾性仕切り膜の前記主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を前記膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて前記弾性仕切り膜に初期たるみを与えたことを特徴とする液封防振装置。
前記中央部変形規制構造は、前記弾性仕切部材の中央部を厚肉にしたものであることを特徴とする請求項１の液封防振装置。
前記弾性変形規制構造は、前記弾性仕切部材の中央部に剛性部材を一体化したものであることを特徴とする請求項１の液封防振装置。