JP2007333019A

JP2007333019A - 防振装置

Info

Publication number: JP2007333019A
Application number: JP2006163258A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Toba; 康介鳥羽
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】液室間に設けたオリフィスが目詰まりするような高い周波数の振動を効果的に吸収できるようにすることを主な目的とする。
【解決手段】防振装置１は、エンジンに固定される内筒金具２を有し、内筒金具２の円筒部４の内周及び外周を覆うように弾性体３が加硫成形されている。円筒部４内には、弾性体３によって空間が形成されており、この空間が高い周波数帯の振動を吸収する高周波用オリフィス２０になる。さらに、高周波用オリフィス２０の天頂部は、弾性変形可能なメンブラン１２になっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、産業機械や、車両などに振動発生部をマウントするために用いられる防振装置に関する。

防振装置は、例えば、エンジンを車両に懸架する際に、エンジンが発生する振動を吸収して車体への伝達を抑制する目的で使用される。このような防振装置としては、オリフィスを介して連結した２つの液室を備え、振動が入力されたときには液室内に封入した液体をオリフィス内で振動させることで液柱共振を発生させ、振動を吸収するものが知られている。

オリフィスは、特定の周波数帯において振動を吸収するよう設定されており、通常は１０Ｈｚ程度の振動（以下、シェイク振動という）や、エンジンのアイドル時に発生する２０Ｈｚ程度の振動（以下、アイドル振動という）を吸収するように構成されている。このため、このような周波数よりも大きい周波数の振動が入力されると、オリフィス内の液体の振動が停止し、液体は剛体のように振舞う、いわゆる目詰まりを起こす。液室間に設けたオリフィスが目詰まりを起こすと、液室の内圧が上昇する。このような内圧上昇を抑制するために、従来の液体封入型の防振装置には、液室を形成する弾性体に隔壁状のメンブランを取り付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。液室間に設けたオリフィスが目詰まりを起こしたときには、メンブランが弾性変形して液室の内容積を増加させる。液室の内容積が増加することで、液室の過度な内圧上昇が防止される。
特開２００４−２１１８３３号公報

しかしながら、前記メンブランは、アイドル特性に合わせて柔らかめに設定すると、シェイク時のように大振幅入力で変形してしまい、オリフィス内への流体のポンプ力が下がるため、シェイク振動を充分に減衰できない。前記不具合を解消すべく、メンブランを硬くすると、メンブランが弾性変形した後に、液室内の圧力は高い状態で維持されるので、防振装置の動ばね定数が高い値に維持されてしまう。このため、シェイク振動又はアイドル振動に相当する周波数帯よりも高い周波数の振動（例えば、篭り音に相当する周波数帯の振動や、加速時の騒音）を減衰させることが困難であった。さらに、高い周波数の振動を減衰させるために他のオリフィスを設けると、防振装置が大型化するという問題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液室間に設けたオリフィスが目詰まりするような高い周波数の振動を効果的に吸収できるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、振動発生部又は振動受部の一方の連結される内筒金具と、前記振動発生部又は前記振動受部の他方に連結される外筒金具と前記内筒金具と前記外筒金具との間に配置される弾性体と、前記弾性体の一部を利用して形成され、内部に液体が封入されて前記弾性体の変形により内容積が変化する主液室と、ダイヤフラムを含んで区画され、液体が封入されて前記ダイヤフラムの変形によって内容積が変化可能な副液室と、前記主液室と前記副液室とを区画する仕切部材と、前記仕切部材によって形成され、前記主液室と前記副液室を連通させる第１のオリフィスと、前記内筒金具に形成された孔内に延び、前記主液室に接続される第２のオリフィスと、を含むことを特徴とする防振装置とした。
この防振装置では、第１のオリフィスで液体が共振する周波数帯では、第１のオリフィスで振動が減衰される。第２のオリフィスで液体が共振する周波数帯では、第２のオリフィスで振動が減衰される。第２のオリフィスは、内筒金具内に配置されているので外形は大きくならない。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の防振装置において、前記第２のオリフィスは、前記内筒金具の前記孔内に配置された弾性変形可能なメンブランによって封鎖され、前記メンブランは前記孔内に延設された前記弾性体に一体に構成されていることを特徴とする。
この防振装置では、メンブランが変形することで第２のオリフィス（及び主液室）の内圧上昇が抑えられる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の防振装置において、前記第２のオリフィスの流通抵抗は、前記第１のオリフィスの流通抵抗よりも小さいことを特徴とする。
この防振装置では、周波数が高い振動は、第２のオリフィスで減衰される。周波数が相対的に低い振動は、第１のオリフィスで減衰される。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の防振装置において、前記メンブランの膨出方向に所定の隙間をおいてメンブラン押さえ金具を配置したことを特徴とする。
この防振装置では、大きい振幅の振動が入力されたときには、メンブランの動きが押さえ金具によって規制されるので第２のオリフィス内での振動が減衰される。小さい振幅の振動が入力されたときには、押さえ金具に規制されない範囲内でメンブランが膨出して第２のオリフィス（及び主液室）の内圧上昇を抑える。

本発明によれば、内筒金具内に第２のオリフィスを設けたので、第１のオリフィスと第２のオリフィスのそれぞれで振動を減衰させることが可能になる。したがって、広い周波数帯で振動を減衰させることが可能になる。内筒金具内に設けられた第２のオリフィスの設計自由度は高いので、吸収可能な振動の周波数帯を容易にチューニングできる。また、内筒金具内に第２のオリフィスを設けることで、装置の大型化を防止し、軽量化が図れる。

本発明の実施の形態について以下に説明する。なお、以下の実施の形態に係る防振装置は、自動車のエンジン用マウントして説明するが、一般的な産業機械に使用される防振装置であっても良い。

図１及び図２に示すように、防振装置１は、振動発生部であるエンジンに固定される内筒金具２を有し、内筒金具２をインサートコアとして吸収主体となる弾性体３が加硫成形されている。内筒金具２は、弾性体３に埋設される円筒部４を有し、円筒部４の上端側の側部からブラケット金具５が円筒部４の径方向外側に向けて一体に延設されている。ブラケット金具５は、弾性体３から突出する位置に取付面５Ａを有し、この取付面５Ａにエンジンがブラケット等を介して固定される。円筒部４は、上下に貫通する貫通孔６を有し、貫通孔６の下部開口６Ａから上部開口６Ｂに至るまでの途中で段差７を有して僅かに拡径し、この段差７よりも上側は上部開口６Ｂに向けて開くテーパ状になっている。

弾性体３は、内筒金具２の円筒部４の外周を覆うように加硫成形されており、その一部が円筒部４の貫通孔６の内周に入り込んでいる。弾性体３は、貫通孔６内では、段差７近傍から上方に延びる円柱状の空気室１１を形成している。空気室１１は、弾性体３の上面に開口している。空気室１１の底部はメンブラン１２になっている。メンブラン１２は、弾性変形可能な隔壁であり、高さ方向（孔６の軸線方向）に所定の厚さを有する。メンブラン１２の下方には、円筒部４内で円柱状の空間を形成する高周波用オリフィス２０（第２のオリフィス）になっている。

高周波用オリフィス２０の下端には、空間２１が形成されている。空間２１は、下方に向けてなだらかに拡径した後に、段差部２２によってさらに不連続に拡径し、その後略一定の径で弾性体３の下端に至り、開口部２３を形成している。弾性体３の下端側の外周は、外筒金具２５に加硫接着されている。外筒金具２５は、環状の溝２６がプレス加工等によって凹設されている。溝２６は、弾性体３の段差部２２によって形成された下向きの突き当て面２２Ａよりも上方に配置されている。したがって、段差部２２の突き当て面２２Ａは、溝２６によってサポートされる。

弾性体３の下端の開口部２３からは、仕切部材３０とダイヤフラム３１とが順番に挿入されており、ダイヤフラム３１によって、空間２１の開口部２３が密閉されている。
ダイヤフラム３１は、自然状態では上方、つまり内筒金具２に向かって凸となる略円錐台形状を有し、中央に突起３２が設けられている。
図２及び図３に示すように、仕切部材３０は、円板の両端面３５，３６の中央部分に凹部３５Ａ，３６Ａを形成し、外周部には、周方向に一周未満の所定の長さで連通溝３７が形成されている。連通溝３７の一端部３７Ａは、端面３５側に切り欠かれ、連通溝３７の他端部３７Ｂは、端面３６側に切り欠いてある。仕切部材３０の外周面は、弾性体３の空間２１の段差部２２よりも下方の突き当て面２２Ａに液密に密接しており、仕切部材３０の連通溝３７と弾性体３の内周面とで制限通路であるオリフィス４０（第１のオリフィス）が形成される。さらに、仕切部材３０の回転中心には軸線方向に平行に孔４１が凹部３５Ａと凹部３６Ｂとを連通させるように形成されている。孔４１は、４００Ｈｚ程度の非常に高い周波数でオリフィスとして機能するが、この実施の形態に必須の構成要素ではない。

仕切部材３０によって、空間２１は、高周波用オリフィス２０に連なる主液室５０と、ダイヤフラム３１側の副液室５１とに区画される。これら２つの室５０，５１内、及び高周波用オリフィス２０内には水やエチレングリコール、オイル等の液体が封入されている。主液室５０と副液室５１との間は、オリフィス４０と孔４１とを介して連通される。

なお、外筒金具２５は、ホルダ金具４５内に嵌挿されている。図１に示すように、ホルダ金具４５の端部４５Ａは、弾性体３の上面に当接するリバウンド金具４６の端部４６Ａと重ね合わされる。これら端部４５Ａ，４６Ａには、取付穴４７が形成されている。

次に、防振装置１の動作について説明する。
エンジンを車体にマウントするときには、防振装置１のホルダ金具４５及びリバウンド金具４６の端部４５Ａ，４６Ａの取付穴４７にボルトを通して車体（不図示）に固定する。これによって、外筒部材２５がホルダ金具４５などを介して車体（振動受部）に固定される。また、内筒金具２のブラケット金具５にブラケットを介してエンジンを固定する。

自動車を走行させると、エンジンの自重などに起因して発生する比較的に周波数の低い（振幅の大きい）振動が発生する。このような振動は、内筒金具２から弾性体３に伝達される。これに対して、外筒金具２５は車体側に固定されているので、内筒金具２は外筒金具２５に対して相対的に変位する。その結果、弾性体３が弾性変形し、弾性体３の内部の摩擦に基づいて、吸振作用が発生してエンジンの振動が吸収される。

また、弾性体３の変形に伴って主液室５０の内容積が増減するが、主液室５０の内容積が減少したときには主液室５０の内圧が上昇する。主液室５０と副液室５１との間に差圧が発生するので、主液室５０内の液体が図３に矢印で示すようにオリフィス４０を通って副液室５１に流入する。エンジンから入力した振動の周波数が比較的に低い場合には、入力される振動に応答して液体がオリフィス４０を通って主液室５０と副液室５１との間で流動するが、このときに液体に液柱共振が発生し、圧力変動や粘性抵抗等によって振動エネルギが吸収される。このように、オリフィス４０によってエンジンから入力される振動が吸収される。なお、液柱共振によって吸収できる振動の周波数（振幅）は、液体の種類やオリフィス４０の流通抵抗などによって異なる。例えば、１０Ｈｚ程度のシェイク振動を吸収するのに適したオリフィス（シェイクオリフィス）にすると、乗り心地を向上させることができる。また、２０Ｈｚ程度の振動を吸収するのに適したオリフィス（アイドルオリフィス）にすると、アイドル運転時の振動を吸収できるようになる。

また、副液室５１に液体が流入する際には、ダイヤフラム３１が下方に弾性変形する。副液室５１の内容積を増加するので、液体をさらに流入させることが可能になると共に、副液室５１内の液圧上昇が抑制される。

これに対して、エンジンから入力される振動が例えば、５０Ｈｚから２００Ｈｚ程度のさらに高い周波数（小さい振幅）になることがある。この場合には、オリフィス４０内での液体の流通抵抗がさらに大きくなるので、液体の共振が大幅に抑制されて液柱共振による振動の吸収ができなくなる。このときには、オリフィス４０が剛体のように振舞う。そこで、仕切部材３０と、メンブラン１２との間、つまりオリフィス４０よりも流通抵抗が小さい高周波用オリフィス２０で液体が入力振動に応答して共振し、高周波用オリフィス２０内で液柱共振が発生する。その結果、高い周波数の振動が吸収され、振動に起因する篭り音の発生や、加速時の騒音の発生が防止される。また、高周波用オリフィス２０の上端部はメンブラン１２になっているので、高周波用オリフィス２０内の液圧が高くなるとメンブラン１２が空気室１１側に膨出して高周波用オリフィス２０の内容積を増加させる。これによって、液圧上昇に伴う動ばね定数の上昇が抑制される。

この実施の形態によれば、主液室５０と副液室５１をオリフィス４０で連通させた２室構造において、主液室５０側に高周波用オリフィス２０を形成したので、オリフィス４０で吸収減衰させる周波数帯よりも高い周波数帯の振動を吸収させることが可能になる。このため、低い周波数の振動を抑制して乗り心地等を向上させつつ、高い周波数に起因する騒音の発生を防止できる。
内筒金具２に貫通孔６を形成し、この貫通孔６を利用して高周波用オリフィス２０を形成したので、高い周波数の振動を吸収するのに十分なオリフィスを形成することが可能になる。さらに、内筒金具２に貫通孔６を形成したので、防振装置１を軽量化できる。
高周波用オリフィス２０及びメンブラン１２を弾性体３に一体に成形したので、構成及び製造が簡単になる。高周波用オリフィス２０の径や長さ、メンブラン１２の特性を調整することで所望の振動を吸収することが可能になる。なお、内筒金具２内に引き込まれて形状を有する高周波用オリフィス２０は、貫通孔６の軸線方向の長さを短くすると高い周波数の振動を吸収できるようになる。このように、この実施形態によれば、内筒金具２の円筒部４の長さの範囲内で高周波用オリフィス２０の長さを調整することで振動の吸収特性を変更できるので、設計変更等やチューニングが容易である。

ここで、この実施の形態の変形例を図４に示す。
防振装置６０は、弾性体３の空気室１１が段差７を越えた位置で、カットされており、ここにメンブラン押さえ金具６１が挿入されている。メンブラン押さえ金具６１は、有底筒形状を有し、その外径は、空気室１１の内径に圧入可能な大きさである。メンブラン押さえ金具６１の底部６２は、所定の隙間６３をもってメンブラン１２に臨んで配置される。メンブラン押さえ金具６１の開口部は、拡径部６４を形成した後にフランジ６５が環状に形成されている。この拡径部６４の外径は、内筒金具２の円筒部４の内径に略等しい。メンブラン押さえ金具６１は、拡径部６４及びフランジ６５で内筒金具２に当接している。

前記の構成とすることで、アイドル特性を考慮してメンブランを柔らかめに設定しても、エンジンからの入力振動の振幅が大きいとき（振動数が小さい）には、メンブラン１２の振幅も大きくなるが、メンブラン１２の振幅がメンブラン押さえ金具６１の底部６２に突き当たることで規制されるので、高周波用オリフィス２０における振動の減衰効率を向上できると同時に大振動時のポンプ力低下を解消できる。これに対して、エンジンからの入力振動の振幅が小さい（振動数が大きい）ときには、メンブラン１２の振幅も小さくなるので、メンブラン１２はメンブラン押さえ金具６１に当接しない。このため、高周波用オリフィス２０内の液圧の上昇が抑制され、動ばね定数を低くすることができる。

なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、内筒金具２形成される孔は、貫通孔６に限定されずに上端側が閉塞されていても良い。内筒金具２を車体側に固定し、外筒金具２５をエンジンに固定しても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る防振装置の外観を示す斜視図である。防振装置の構成を示す断面図である。仕切部材の構成を示す斜視図である。第２の実施の形態に係る防振装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，６０防振装置
２内筒金具
３弾性体
６貫通孔
１２メンブラン
２０高周波用オリフィス（第２オリフィス）
２１空間
２５外筒金具
４０オリフィス（第１のオリフィス）
５０主液室
５１副液室
６１押さえ金具

Claims

振動発生部又は振動受部の一方の連結される内筒金具と、
前記振動発生部又は前記振動受部の他方に連結される外筒金具と
前記内筒金具と前記外筒金具との間に配置される弾性体と、
前記弾性体の一部を利用して形成され、内部に液体が封入されて前記弾性体の変形により内容積が変化する主液室と、
ダイヤフラムを含んで区画され、液体が封入されて前記ダイヤフラムの変形によって内容積が変化可能な副液室と、
前記主液室と前記副液室とを区画する仕切部材と、
前記仕切部材によって形成され、前記主液室と前記副液室を連通させる第１のオリフィスと、
前記内筒金具に形成された孔内に延び、前記主液室に接続される第２のオリフィスと、
を含むことを特徴とする防振装置。
前記第２のオリフィスは、前記内筒金具の前記孔内に配置された弾性変形可能なメンブランによって封鎖され、前記メンブランは前記孔内に延設された前記弾性体に一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
前記第２のオリフィスの流通抵抗は、前記第１のオリフィスの流通抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防振装置。
前記メンブランの膨出方向に所定の隙間をおいてメンブラン押さえ金具を配置したことを特徴とする請求項２に記載の防振装置。