JP2006083980A - 液体封入式マウント - Google Patents

Abstract

【課題】第一液室Ａの容積が拡大される過程でのマイナスの流れの流量を増大させ、優れた防振効果を発揮し得る液体封入式マウントを提供する。
【解決手段】第一取付部材１と第二取付部材２とを連結している弾性体３と、第一取付部材１の内周に密封的に設けられたダイアフラム４との間の液封空間が、隔壁５によって弾性体３側の第一液室Ａとダイアフラム４側の第二液室Ｂに仕切られ、第一液室Ａと第二液室Ｂを常時連通するオリフィス６と、一方向弁３１によって第二液室Ｂから第一液室Ａ側への作動液の流れのみが許容された第二オリフィス７を有する。このため、第一液室Ａの容積が拡大ることによりオリフィス６内を第二液室Ｂから第一液室Ａへ作動液が移動する半周期においては、一方向弁３１が開いて、オリフィス６と第二オリフィス７を作動液が流れるため、流量が増大する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンマウントとして用いられ、オリフィス内を流れる液体によって緩衝及び振動低減を行う液体封入式マウントに関する。

自動車において、エンジンやトランスミッションを含むパワーユニットを防振支持するエンジンマウントとして、弾性体の変形と、これに伴う作動液の移動により緩衝及び振動低減を行う液体封入式マウントがあり、その典型的な従来技術としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
特公昭５９−２４２９４号公報

すなわち、この種の液体封入式マウントは、エンジン側ブラケットと車体フレーム側ブラケットとの間に弾性体（筒体）を介在させ、この弾性体により画成された第一液室（内部室）と、ダイアフラム（シート状部）で画成された第二液室（外部室）との間を、オリフィス（小孔）によって連通し、これら第一液室及び第二液室に作動液を封入したものである。このため、振動の入力によって弾性体の変形を伴いながらエンジン側ブラケットと車体フレーム側ブラケットが相対変位されると、所定の振動周波数域において、オリフィス内の作動液をマスとし、弾性体及びダイアフラム等をバネとする液柱共振系が共振して、作動液が第一液室と第二液室との間でオリフィス内を反復流動し、大きな減衰力が得られるようになっている。

ここで、上述の振動変位において、エンジン側ブラケットと車体フレーム側ブラケットが互いに接近する過程では、弾性体内周の第一液室の容積が強制縮小されるので、その内圧が大きく上昇する。弾性体の形状にもよるが、このときの第一液室の圧力は、０．３〜０．５ＭＰａにもなるため、この圧力によって、第一液室の作動液は、オリフィスを通じて第二液室へ流出される（以下、この流れを「プラスの流れ」という）。

また、エンジン側ブラケットと車体フレーム側ブラケットが互いに離間する過程では、弾性体内周の第一液室の容積が拡大されるので、その内圧は負圧（大気圧未満）となる。このため、常に大気圧の状態にある第二液室が相対的に高圧になり、第二液室の作動液は、オリフィスを通じて第一液室へ流入される（以下、この流れを「マイナスの流れ」という）。

上述の動作において、プラスの流れの過程では、第一液室の圧力（０．３〜０．５ＭＰａ）と第二液室の圧力（０．１ＭＰａすなわち大気圧）によって、オリフィスの両端間に作用する圧力差（０．２〜０．４ＭＰａ）が大きいことから、オリフィス内は、第一液室の容積減少分に相当する作動液の流量が確保される。これに対し、マイナスの流れの過程では、負圧になる第一液室と大気圧にある第二液室によって、オリフィスの両端間に作用する圧力差は０．１ＭＰａ以下であり、このためオリフィス内の流量が小さくなる。したがって、液体封入式マウントの動的な特性は、これらプラスの流れとマイナスの流れを交互に発生するにも拘らず、プラスの流れによる防振効果が支配的であり、マイナスの流れは防振効果に殆ど寄与していなかった。

そして、マイナスの流れとなる振動変位の半周期においては、第一液室の容積がオリフィス内の流量を超えて急速に拡大された場合、第一液室の圧力が作動液の飽和蒸気圧より低くなることによって気泡を生じる（キャビテーション現象）。この気泡発生は、液柱共振系を構成する弾性体及びダイアフラム等によるバネ定数を低下させるものであり、その結果、液柱共振周波数が変化してしまう問題がある。しかも、このようなキャビテーション現象による気泡の生成や消滅、あるいは気泡が混在した作動液が、オリフィス内を移動する過程では、音が発生し、車室の静粛性が損なわれる問題も指摘されている。

また、マイナスの流れにおいて、上述のようなキャビテーション現象の発生に至らない場合は、第一液室の容積拡大は、オリフィスの両端間の圧力差（０．１ＭＰａ以下）によるオリフィス内の作動液の流量相当分にとどまる。その結果、エンジン側から入力された強制変位力が、十分に吸収されず、車体フレーム側への振動伝達率が大きくなり、乗り心地の悪化を来すことになる。

また、プラスの流れとマイナスの流れを交互に発生する連続した流れとして考えた場合、マイナスの流れを生じる半周期では、オリフィス流量が小さいので、第一液室の容積が十分に拡大されないうちにプラスの流れを生じる半周期に移行してしまうことになる。したがって、プラスの流れの過程でも、第一液室から第二液室へ向けての排除流量が小さくなってしまい、その結果、オリフィス内を反復流動する作動液の流量が全体として小さく、十分な防振効果を得ることが困難であった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、第一液室の容積が拡大される半周期において、マイナスの流れの流量を増大させることによって、優れた防振効果を発揮し得る液体封入式マウントを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る液体封入式マウントは、第一取付部材と第二取付部材とを連結している弾性体と、前記第一取付部材の内周に密封的に設けられた従動体との間の液封空間が、隔壁によって前記弾性体側の第一液室と前記従動体側の第二液室に仕切られ、前記第一液室と第二液室を常時連通するオリフィスと、一方向弁によって前記第二液室から前記第一液室側への作動液の流れのみが許容された第二オリフィスを有するものである。

この構成によれば、マイナスの流れとなる振動変位の半周期、すなわち弾性体側の第一液室の容積が拡大されて負圧となることによりオリフィス内を第二液室から第一液室へ作動液が移動する半周期においては、第二液室の作動液は、一方向弁によって、第二オリフィスでも第一液室へ移動する。このため、マイナスの流れにおける流量が増大し、したがって、キャビテーション現象による気泡の発生を伴わずに、第一液室の容積の急速な拡大が可能となり、しかもその結果、第一液室の容積が十分に拡大されることによって、プラスの流れの過程での第一液室から第二液室への十分な流量が確保される。

本発明に係る液体封入式マウントによれば、マイナスの流れにおける流量が増大するので、従来は期待できなかったマイナスの流れによる防振効果を得ることができる。また、キャビテーション現象が起こらないので、気泡による特性変化や、異音の発生を防止することができ、更には、マイナスの流れの過程で、第一液室の容積が十分に拡大されるので、プラスの流れへ移行した時の十分な流量が確保され、その結果、防振効果を著しく向上することができる。

以下、本発明に係る液体封入式マウントを、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る液体封入式マウントの好ましい実施の形態を示す縦断面図、図２は、図１における一方向弁の開弁状態を示す部分断面図である。

この液体封入式マウントは、図１に示されるように、第一取付部材１と、その内周側の上方に配置された第二取付部材２と、これら第一取付部材１と第二取付部材２の間に接合された弾性体３と、その下方にあって外周縁４ａが第一取付部材１に封着されたダイアフラム４と、弾性体３とダイアフラム４の間の液封空間を弾性体３側（上側）の第一液室Ａとダイアフラム４側（下側）の第二液室Ｂに分離するように配置された隔壁５とを備える。なお、ダイアフラム４は、請求項１に記載された従動体に相当するものである。

第一取付部材１は、下側のカップ状部材１１と、その上部フランジ１１ａにカシメ部１２ａにおいて結合された外筒１２と、カップ状部材１１に設けられた取付ボルト１３からなり、この取付ボルト１３を介して、不図示の車体フレーム側に連結されるものである。なお、カップ状部材１１及び外筒１２は、金属板を打ち抜きプレス成形することによって製作されている。

第二取付部材２は、金属あるいは合成樹脂等で製作され、外周面２１ａが下方ほど小径になる略円錐状を呈するボス部材２１と、その上面に突出された取付ボルト２２からなり、この取付ボルト２２によって、例えば被支持体であるエンジン側に連結されるものである。

第二取付部材２におけるボス部材２１と、第一取付部材１における外筒１２との間には、ゴム状弾性材料で成形された弾性体３が接合されている。この弾性体３は、外周側が第一取付部材１における外筒１２へ向けて低くなる略円錐台状を呈するものであって、エンジン側の荷重を弾性的に支持する主体であるため、その肉厚が十分に大きく、かつ歪を均一化するために内周ほど厚肉に形成されている。そして、上部内周が前記ボス部材２１の円錐状外周面２１ａに加硫接着されると共に、下部外周が第一取付部材１における外筒１２の上部を埋設した状態に加硫接着されている。

また、弾性体３の下部外周に埋設された第一取付部材１の外筒１２の上部は、上側へ凸の折り返し部１２ｂとなっており、その内周部は第二取付部材２のボス部材２１の円錐状外周面２１ａと対応する円錐面状を呈する。したがって、振動Ｖの入力によって第一取付部材１と第二取付部材２が上下方向に相対変位した場合、弾性体３が、外筒１２の折り返し部１２ｂとボス部材２１の円錐状外周面２１ａとの間で変形を受けるようになっている。

第一取付部材１における外筒１２のカシメ部１２ａには、カップ状部材１１の上部フランジ１１ａと、ダイアフラム４の外周部４ａと、その上側に配置された隔壁５の外周部５ａが互いに密接重合状態で固定されている。ダイアフラム４は、弾性体３に比較して十分に薄肉のゴム状弾性材料からなり、容易に変位可能となるように蛇行した断面形状に形成されている。隔壁５は、金属の打ち抜きプレス成形等によって製作されたものであって、円盤状を呈するものである。また、第一取付部材１におけるカップ状部材１１には、ダイアフラム４の円滑な変位を許容するための複数の通気孔１１ｂが開設されている。

第一取付部材１における外筒１２の折り返し部１２ｂの内側に廻り込んだ弾性体３の一部３ａと、その下側にある隔壁５の外周部との間には、円周方向へ略Ｃ字状に延びるオリフィス６が形成されている。

オリフィス６は、円周方向一端が第一取付部材１における外筒１２の折り返し部１２ｂの内周部を、弾性体３の外周部と共に貫通するように形成された切欠部１２ｃを通じて第一液室Ａに開放され、円周方向他端が隔壁５の外周近傍に開設した開口５１を通じて第二液室Ｂに開放されている。したがって、第一液室Ａと第二液室Ｂは、切欠部１２ｃ、オリフィス６、及び開口５１からなる連続した流路を介して互いに連通している。

第一液室Ａ、第二液室Ｂ及びこれを連通するオリフィス６からなる液封空間には、例えばシリコーンオイル等、適当な粘性を有する非圧縮性の液体が充填されている。この作動液は、弾性体３と第二取付部材２及び外筒１２からなる加硫成形体の前記外筒１２に、隔壁５の外周部５ａ、ダイアフラム４の外周部４ａ及びカップ状部材１１の上部フランジ１１ａを組み込んで、外筒１２の下端を内周側へカシメることによる組立作業を、液槽に貯留した前記シリコーンオイル等の液体中で行うことによって、その一部が、前記液封空間に閉じ込められたものである。

オリフィス６は、円周方向の長さ及び断面積によって、その内部に存在する作動液の液柱共振周波数が、例えば車両走行中の路面からのショック入力等による低周波大振幅の上下振動変位の周波数と略合致するように同調されている。そして、内部を作動液が高速で流れる際に、流動抵抗による有効な減衰力を発生するものである。

隔壁５には、先に説明したオリフィス６の一端を第二液室Ｂに開放する開口５１のほかに、第一取付部材１における外筒１２の折り返し部１２ｂよりも内周側に位置する第二オリフィス７が開設されている。この第二オリフィス７は、前記開口５１と同様の貫通孔からなる。

第一取付部材１における外筒１２の折り返し部１２ｂの内周に廻り込んだ弾性体３の一部には、内周側へ舌状に突出した一方向弁３１が形成され、第二オリフィス７を閉塞するように隔壁５に密接されている。そして、この一方向弁３１は、第二液室Ｂが第一液室Ａよりも相対的に高圧になった時に、その圧力差によって、図２に示されるように開弁動作して、第二オリフィス７を第二液室Ｂから第一液室Ａへ向かう作動液の流れを許容し、それ以外は第二オリフィス７を閉塞するものである。なお、一方向弁３１が第二オリフィス７を開く時の第二液室Ｂと第一液室Ａの圧力差は、一方向弁３１のゴムの肉厚や長さ、形状等によって適宜に設定することができる。

以上のように構成された液体封入式マウントは、車体フレーム側とエンジン側との間で上下方向の振動Ｖが入力されると、第一取付部材１と第二取付部材２が上下方向に反復して相対変位され、両取付部材１，２間で弾性体３が反復変形を受ける。

ここで、入力振動Ｖが、例えば車両走行時における路面からのショック入力等による低周波域の大振幅の振動である場合は、第一取付部材１と第二取付部材２の上下相対変位によって第一液室Ａの容積が大きく変化する。そして、オリフィス６内の液柱共振周波数は、このような振動の周波数域に設定されているので、作動液は、ダイアフラム４の変位を伴いながら、オリフィス６を介して、第一液室Ａと第二液室Ｂとの間を液柱共振により反復移動する。したがって、流動抵抗による高減衰を発生して良好な緩衝性を得ることができ、第一取付部材１と第二取付部材２の相対的な反復変位を短時間で制止する。

ここで、振動Ｖにおけるエンジン荷重方向の半周期では、車体フレーム側の第一取付部材１とエンジン側の第二取付部材２が互いに接近して、第一液室Ａの容積を縮小させるので、第一液室Ａには最大０．３〜０．５ＭＰａ程度の大きな正圧が発生する。このため、第一液室Ａの作動液は、第二液室Ｂの圧力差（０．２〜０．４ＭＰａ）によって、オリフィス６を通じて第二液室Ｂへ押し出され（以下、この流れを「プラスの流れ」という）、したがって、第一液室Ａの容積減少分に相当する流量でオリフィス６内を作動液が流れる。

また、次の半周期では、車体フレーム側の第一取付部材１とエンジン側の第二取付部材２が互いに離間して、第一液室Ａの容積を拡大させるので、その内圧は負圧（大気圧未満）となる。このため、第一取付部材１におけるカップ状部材１１の通気孔１１ｂ及びダイアフラム４を介して常に大気圧の状態にある第二液室Ｂが相対的に高圧になり、第二液室Ｂの作動液は、オリフィス６を通じて第一液室Ａへ流入される（以下、この流れを「マイナスの流れ」という）。

このとき、負圧になった第一液室Ａと、大気圧である第二液室Ｂとの圧力差は０．１ＭＰａ以下の小さいものであるため、オリフィス６内のマイナスの流れの流量は、プラスの流れに比較して小さい。しかし、前記圧力差は、第二オリフィス７を介して一方向弁３１を第一液室Ａ側へ押し開くように作用するので、第二液室Ｂの作動液は、オリフィス６と第二オリフィス７の双方から、第一液室Ａへ流動する。このため、オリフィス６と第二オリフィス７の双方で流動抵抗による減衰が行われ、従来は殆ど得られなかったマイナスの流れでの防振効果を得ることができる。

また、第二オリフィス７の開放によってマイナスの流れによる第一液室Ａへの流量が増大する結果、第一液室Ａの圧力が作動液の飽和蒸気圧より低くなることによるキャビテーション現象の発生を防止することができる。このため、弾性体３及びダイアフラム４等によるバネ定数が、第一液室Ａに気泡や真空部を生じることにより低下するのを防止し、ひいては、液柱共振周波数が変化して防振特性が不安定になるのを防止することができる。しかも、キャビテーション現象による気泡の生成や消滅が起こらないので、それに伴う音の発生もなく、車室の静粛性を確保することができる。

そして、マイナスの流れとなる半周期での第一液室Ａの容積拡大の速度は、オリフィス６の両端間の圧力差（０．１ＭＰａ以下）によるオリフィス６内の作動液の流量相当分よりも、第二オリフィス７内の作動液の流量相当分だけ大きくなる。その結果、エンジン側から入力された第一取付部材１と第二取付部材２の離間方向への強制変位力が十分に吸収され、車体フレーム側への振動伝達率が低減されて、乗り心地を向上させることができる。

更には、マイナスの流れの流量が増大する結果、その半周期で第一液室Ａの容積が十分に拡大されるため、プラスの流れを生じる半周期へ移行したときの第一液室Ａから第二液室Ｂへ向けての十分な排除流量が確保され、その結果、プラスの流れにおいても、防振効果を向上することができる。

なお、一方向弁３１の形状は、図示のものには特に限定されない。例えば、弾性体３とは別体として設けることもできる。

また、第二液室Ｂを画成する従動体として、ダイアフラム４の代わりにフリーピストン等を用いたものについても、本発明を同様に実施することができる。

本発明に係る液体封入式マウントの好ましい実施の形態を示す縦断面図である。 図１における一方向弁の開弁状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 第一取付部材
１１ カップ状部材
１２ 外筒
２ 第二取付部材
３ 弾性体
３１ 一方向弁
４ ダイアフラム（従動体）
５ 隔壁
５１ 開口
６ オリフィス
７ 第二オリフィス
Ａ 第一液室
Ｂ 第二液室

Claims (1)

1. 第一取付部材（１）と第二取付部材（２）とを連結している弾性体（３）と、前記第一取付部材（１）の内周に密封的に設けられた従動体（４）との間の液封空間が、隔壁（５）によって前記弾性体（３）側の第一液室（Ａ）と前記従動体（４）側の第二液室（Ｂ）に仕切られ、前記第一液室（Ａ）と第二液室（Ｂ）を常時連通するオリフィス（６）と、一方向弁（３１）によって前記第二液室（Ｂ）から前記第一液室（Ａ）側への作動液の流れのみが許容された第二オリフィス（７）を有することを特徴とする液体封入式マウント。

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