JP2008051214A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広い周波数帯で効果的に防振できるようにする。
【解決手段】防振装置１は、エンジンが取り付けられる内筒金具２を有し、円筒金具２の貫通孔６内に弾性部材３が入り込み、貫通孔６の軸線方向に延びるアイドルオリフィス１２が形成されている。アイドルオリフィス１２の上端部には、第２副液室１６が配置されており、第２副液室１６内には可動メンブラン１９が移動自在に収容されている。可動メンブラン１９は、低い周波数の振動が入力されたときにはアイドルオリフィス１２と第２副液室１６との間を閉塞させ、所定の周波数以上の振動が入力されたときには第２副液室１６内で振動する。
【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、このような液体封入型の防振装置では、シェイク振動を吸収するようにオリフィスを設定すると、アイドル振動の減衰効率が低下する。さらに、動ばね定数が低下し、アイドル振動に相当する周波数帯の振動を効率良く吸収することができなかった。このように、特定の周波数の振動に合わせてオリフィスを設定すると、他の周波数帯の振動を効率良く吸収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、広い周波数帯で効果的に防振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第１副液室と、前記主液室と前記副液室とを区画し、振動吸収に用いられる仕切部材と、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１のオリフィスと、前記内筒金具内に配置され、前記孔の長さ方向に略平行な前記第１のオリフィスの長さ方向の端部に接続された第２副液室と、前記第２副液室内に収容され、前記第１のオリフィスの長さ方向に移動可能な可動体と、を有することを特徴とする防振装置とした。
この防振装置では、可動体（第２副液室）と第１のオリフィスとが主液室に直列に配置されている。可動体の移動範囲よりも小さい振幅の振動が入力されると、可動体が第２副液室内で振動する。さらに、第１のオリフィス内で液体が液柱共振して振動が減衰される。

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、前記可動体は、前記第２副液室を形成する収容容器と、前記内筒金具との間で移動可能に構成されており、前記収容容器は前記内筒金具に固定されていることを特徴とする。
この防振装置では、可動体が振動する際には収容容器や内筒金具に当接することがあるが、このような場合に発生する可動体によって発生する振動が内筒金具に入力される。この振動は振動発生部で発生した振動と同様に弾性体等に吸収される。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の防振装置において、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２のオリフィスを有することを特徴とする。
この防振装置では、低い周波数の振動が発生したときには、仕切部材側の第２のオリフィスを流動する液体が液柱共振を起こして振動を吸収する。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の防振装置において、前記第１のオリフィスの流通抵抗は、前記第２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１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２のオリフィスで減衰される。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の防振装置において、前記仕切部材は、前記弾性体の動ばね定数を増加させる剛体からなることを特徴とする。
この防振装置では、仕切部材で弾性体の動ばね定数を増加させてあるので、振動発生部の移動を抑制することができる。このため、振幅の小さい振動が発生し難くなる。

本発明によれば、内筒金具内に配置した第１のオリフィス及び可動体で振動を減衰させるようにしたので、主液室と第１副液室との間に配置される仕切部材を用いて行う振動吸収とは異なる周波数の振動を減衰させることが可能になる。また、内筒金具内に第１のオリフィス及び可動体が配置されるので、装置外形の大型化が防止され、軽量化も図れる。

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。

（第１の実施の形態）
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に至るまでの途中に環状部７が貫通孔６の内径を減少させるように環状に設けられている。環状部７は、上向きの当接面７Ａを形成している。

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、環状部７の下面に密着している。貫通孔６内で弾性体３は、環状部７の内径に略等しい内径で延びる円筒部１１になっており、この円筒部１１が形成する空間と環状部７が形成する空間とでアイドルオリフィス１２（第１のオリフィス）が形成されている。アイドルオリフィス１２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。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。

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よりも下方の内周面２２Ａに液密に接触しており、仕切部材３０の連通溝３７と弾性体３の内周面とで制限流路であるオリフィス４０（第２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、アイドルオリフィス１２に連なる主液室５０と、ダイヤフラム３１側の第１副液室５１とに区画される。これら２つの室５０，５１内、及びアイドルオリフィス１２内、収容容器１３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と第１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。

ここで、図１及び図４に示すように、内筒金具２の貫通孔６の上部開口６Ｂが形成する凹部には、収容容器１３が圧入によって固定されている。収容容器１３は、下向きに開口を有する有底筒形状を有し、閉塞された上端部１８の中央は上方に突出するダイヤフラム１５になっている。収容容器１３内部の空間である第２副液室１６には、可動メンブラン１９（可動体）が配置されている。可動メンブラン１９は、可撓性を有する樹脂製の円板形状を有する。その外径は、収容容器１３の筒部１４の内径よりも小さく、ダイヤフラム１５の外径、及び内筒金具２の環状部７の内径より大きい。さらに、可動メンブラン１９の厚さ（Ｔ１）は、収容容器１３の筒部１４の長さ、つまり第２副液室１６の高さ（上端部１８の下面から当接面７Ａまでの距離：Ｔ２）よりも短い。

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、外筒金具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、例えば、１０Ｈｚ程度の周波数で乗員の乗り心地に影響を及ぼす（シェイク振動）。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。

このときの振動は、周波数が低く、振幅が大きいので、振動に対応して移動する液体の移動量が可動メンブラン１９が移動可能な距離（図４のＴ２−Ｔ１）よりも大きくなる。その結果、図４に示すように、可動メンブラン１９は突き当て面７Ａに突き当てられて密着した状態で停止し、可動メンブラン１９によってアイドルオリフィス１２の上端が密閉される。

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と第１副液室５１との間に差圧が発生するので、主液室５０内の液体が主にオリフィス４０を通って第１副液室５１に流入する。
エンジンから入力した振動がシェイク振動のように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図３に矢印で示すように、又は矢印と反対向きにオリフィス４０を流れて主液室５０と第１副液室５１との間で流動する。この際に、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減衰される。その結果、エンジンから入力される振動が減衰される。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。

なお、第１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。第１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、第１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、２０Ｈｚ程度のアイドル振動である場合には、オリフィス４０内での液体の流通抵抗が大きくなって液体の共振が抑制される。このときには、仕切部材３０（オリフィス４０）側が剛体のようになって、液柱共振による振動の吸収ができなくなる。
また、アイドル振動では、液体の移動量が小さくなって、可動メンブラン１９が移動可能な距離（Ｔ１−Ｔ２）よりも小さくなる。その結果、可動メンブラン１９が収容容器１３内で上端部１８の下面から当接面７Ａまでの間で軸線方向に振動し、動ばね定数が下がる。さらに、アイドルオリフィスで液柱共振が発生して振動が吸収される。この際に、可動メンブラン１９の振動に伴って収容容器１３内の第２副液室１６の内圧が上昇するが、ダイヤフラム１５は可動メンブラン１９よりも剛性が低く製造されているので、ダイヤフラム１５の変形によって収容容器１３内の圧力上昇が抑制され、可動メンブラン１９が円滑に振動できるようになる。

この実施の形態によれば、主液室５０と第１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側にアイドルオリフィス１２をさらに形成し、アイドルオリフィス１２の上端側に可動メンブラン１９を配置したので、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を向上させつつ、高い周波数に起因する振動を減衰させることができる。
内筒金具２に貫通孔６を形成し、この貫通孔６を利用してアイドルオリフィス１２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の大型化を防止し、防振装置１を軽量化できる。
可動メンブラン１９を収容する収容容器１３を内筒金具２に固定したので、可動メンブラン１９の振動が弾性体３に直接伝達されない。このため、可動メンブラン１９の振動を車体側に伝達し難くすることができる。
なお、内筒金具２の円筒部４の長さの範囲内でアイドルオリフィス１２の長さを調整したり、収容容器１３の空間１７の高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。

（第２の実施の形態）
図５を用いて第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
防振装置６０は、弾性体３の空間２１に開口部２３側から仕切部材であるプレート６１と、ダイヤフラム６２とが順番に挿入され、ダイヤフラム６２で空間２１が密閉されている。プレート６１は、円板状の剛体からなり、段差部２２の突き当て面２２Ａに外周が突き当てられるようにダイヤフラム６２に支持されている。プレートの下面の中央には、凹部６３が形成されている。凹部６３を挟んで略対称な位置には、２つの貫通孔６４がプレート６１の上面から下面に貫通するように形成されている。各貫通孔６４の径及び長さは、略等しい。さらに、プレート６１の下面には、凹部６３及び貫通孔６４を含む範囲で凹部６１Ａが形成されている。ダイヤフラム６２には、貫通孔６４に当接可能で貫通孔６４を閉塞させる突起６５が一つずつ形成されている。

この実施の形態の作用について説明する。プレート６１は、第１の実施の形態のようなオリフィス（オリフィス４０）が無いので振動を減衰させることはできない。弾性体３は、プレート６１の挿入によって、ソリッドタイプの防振装置と同等又はそれ以上の高い動ばね定数になっている。したがって、エンジンの移動が抑制されるので、例えば、１０Ｈｚ程度のようなシェイク振動が発生し難くなる。
これに対して、例えば、２０Ｈｚ程度のアイドル振動では、可動メンブラン１９が第１の実施の形態と同様に振動し、アイドルオリフィス１２における液柱共振によって振動が減衰される。
さらに高い周波数の振動が入力され、アイドルオリフィス１２が目詰まりを起こしたときには、プレート６１の貫通孔６４を通じて第２副液室５１に液体が流入する。そして、貫通孔６４による液柱共振で振動を減衰吸収する。
なお、副液室５１には、エンジンをマウントするときにも第１副液室５１から液体が流入する。このときは、防振装置６０に荷重がかかっていない状態から、エンジンの重量が加わるので、このときの荷重によって弾性体３が収縮する。その結果、主液室５０の容積が減って、余剰となった液体が第１副液室５１に流入する。

この実施の形態では、プレート６１で弾性体３の動バネ定数を高めたので、シェイクオリフィスを設けなくても、低い周波数帯の振動が車体側に伝達されないようにできる。シェイクオリフィスに必要な溝などが不要になるので装置構成を簡略化できる。また、動バネ定数を高めているので、操縦安定性が向上する。可動メンブランを上方に配置した効果は、第１の実施の形態と同様である。

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。 隔壁部材の構成を示す斜視図である。 第２副液室の拡大断面図である。 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 アイドルオリフィス（第１のオリフィス）
１３ 収容容器
１６ 第２副液室
１９ 可動メンブラン（可動体）
２１ 空間
２５ 外筒金具
４０ オリフィス（第２のオリフィス）
５０ 主液室
５１ 第１副液室
６１ プレート（仕切部材）

Claims (5)

1. 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第１副液室と、
   前記主液室と前記副液室とを区画し、振動吸収に用いられる仕切部材と、
   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１のオリフィスと、
   前記内筒金具内に配置され、前記孔の長さ方向に略平行な前記第１のオリフィスの長さ方向の端部に接続された第２副液室と、
   前記第２副液室内に収容され、前記第１のオリフィスの長さ方向に移動可能な可動体と、
   を有することを特徴とする防振装置。
2. 前記可動体は、前記第２副液室を形成する収容容器と、前記内筒金具との間で移動可能に構成されており、前記収容容器は前記内筒金具に固定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。
3. 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２のオリフィスを有することを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
4. 前記第１のオリフィスの流通抵抗は、前記第２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３に記載の防振装置。
5. 前記仕切部材は、前記弾性体の動ばね定数を増加させる剛体からなることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
   
   

Images