JP2008138773A

JP2008138773A - 防振装置

Info

Publication number: JP2008138773A
Application number: JP2006325680A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Orikawa; 通洋折川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】簡易な構成で反共振を抑制することの可能な防振装置を提供する。
【解決手段】被覆部３２の内周側には、オリフィス形成部材４０が嵌め込まれている。オリフィス形成部材４０は環状とされ、外周壁に螺旋状の周溝４１が形成されている。この周溝４１と被覆部３２とで制限通路としてのオリフィス４２が構成される。オリフィス４２の一端は、主開口部４２Ａで主液室５２と連通され、オリフィス４２の他端は副開口部４２Ｂで副液室５４と連通されている。周溝４１は、オリフィス形成部材４０の外周を略２周するように構成されている。隔壁４３の副開口部４２Ｂに面する位置には、短絡孔４５Ａ、４５Ｂが穿孔されている。短絡孔４５Ａ、４５Ｂは、直線状とされ、オリフィス４２の副液室５４側と主液室５２側とを短絡している。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般産業機械、自動車におけるエンジンマウント等として用いられ、エンジン等の振動発生部から車体等の振動受部へ伝達される振動を吸収及び減衰させる防振装置に関する。

例えば、車両の振動発生部となるエンジンと振動受部となる車体との間にはエンジンマウントとしての防振装置が配設されており、この防振装置はエンジンが発生する振動を吸収し、車体側への振動伝達を抑制する。このような防振装置としては、装置内部に弾性体及び一対の液室が設けられると共に、制限通路を通して一対の液室が互いに連通された液体封入式のものが知られている。この液体封入式の防振装置によれば、搭載されたエンジンが作動して振動が発生した場合には、弾性体の制振機能及び、一対の液室間を連通するオリフィス内の液体の粘性抵抗等で振動を吸収し、車体側への振動伝達を抑制する。

上記のような従来の液体封入式の防振装置としては、例えば、特許文献１、２に示されるようなものがある。特許文献１記載の防振装置１１０は、図７に示されるように、薄肉円筒状の外筒金具１２０が設けられると共に、この外筒金具１２０の内周側に略円柱状の上部取付金具１１６が設けられており、これらの金具１１６，１２０との間にゴム製の弾性体１１８がそれぞれ加硫接着されて配置されている。外筒金具１２０はカップ状のホルダ金具１１４内へ嵌挿されており、その上部側に配置されたストッパ金具１１２の下端部がストッパ金具１１２の上端部にかしめられることによりホルダ金具１１４内に固定されている。

外筒金具１２０内には、薄膜状に形成されたゴム製のダイヤフラム１２２が配置されており、このダイヤフラム１２２と弾性体１１８との間に液室１２４が設けられている。この液室１２４は隔壁部材１３０により受圧液室１２４Ａと副液室１２４Ｂとに区画されている。また隔壁部材１３０の外周部には溝状のオリフィス１３２が形成されており、このオリフィス１３２は受圧液室１２４Ａと副液室１２４Ｂとを互いに連通させている。これにより、防振装置１１０では、振動入力時にオリフィス１３２を介して液室１２４Ａ，１２４Ｂ内の液体が互いに流通することにより、液体の粘性抵抗等によって振動が吸収される。

また、防振装置１１０では、隔壁部材１３０に略円形の開口部１３０Ａが形成されており、この開口部１３０Ａには、肉厚が略一定のプレート状に形成されたゴム製のメンブラン１３４が配置されている。このメンブラン１３４は、その外周部が開口部１３０Ａの内周縁部に全周に亘り接着されて開口部１３０Ａを閉止している。これにより、防振装置１１０では、オリフィス１３２が比較的低い周波数域の振動、例えばシエイク振動に対応して設けられている場合でも、エンジンから比較的高い周波数域の振動、例えばこもり振動が入力する時にも、受圧液室１２４Ａ内の液体へ伝達される高い周波数域の振動によりメンブラン１３４が弾性変形することで受圧液室１２４Ａ内の液圧上昇が抑制される。この結果、防振装置１１０は、エンジンから比較的高い周波数域の振動が入力した時でも動ばね定数が小さいままに維持され、高い周波数域の振動も効果的に吸収できる。

ところで、上記構成の液封式防振装置では、通常、減衰は封入された液体の液柱共振によって発生させている。そして、図６に示すように、液柱共振の後半付近の振動数帯域で、動バネ定数が高くなる（反共振の山ができる）。このように、動バネ係数が大きいと、この振動周波数帯域を通過する際に、振動の伝達率が高くなり、より振動が伝達されてしまうことが考えられる。

そこで、オリフィスの長さや断面積を変更して、動バネ定数や減衰定数を調整することにより、反共振を抑制することも考えられるが、既存の防振装置の設計変更が容易ではない。
特願平１１−１５３１７８号公報特願２００５−２１４３５２号公報

本発明の目的は、上記事実を考慮して成されたものであり、簡易な構成で反共振を抑制することの可能な防振装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に配置された弾性体と、前記弾性体を隔壁の一部として構成されて液体が封入され、前記弾性体の変形に伴い内容積が変化する主液室と、液体が封入され、隔壁の少なくとも一部がダイヤフラムにより形成されて拡縮可能とされた副液室と、前記主液室と前記副液室とを連通する制限通路を構成すると共に、前記制限通路と連通する短絡孔の穿孔された制限通路部材と、を備えている。

上記請求項１に係る防振装置では、制限通路部材に短絡孔が穿孔されている。この短絡孔は、制限通路と連通され、制限通路と主液室、または、制限通路と副液室、または制限通路の主液室側と副液室側、を短絡させている。このように、制限通路を短絡させる短絡孔を穿孔することにより、動バネ定数や減衰定数を調整することができ、簡易な構成で反共振を抑制することができる。

本発明の請求項２に係る防振装置は、前記短絡孔が、前記制限通路の前記主液室側と前記副液室側とを短絡させること、を特徴とする。

このように、制限通路を短絡させることにより、長いオリフィス構成の防振装置の動バネ定数や減衰定数を、容易に調整することができる。

本発明の請求項３に係る防振装置は、前記短絡孔が、前記制限通路の前記主液室側から前記副液室への開口に向かって構成されていることを特徴とする。

ここで、「制限通路の主液室側から副液室への開口に向かって」とは、制限通路の副液室側に構成される短絡孔の開口孔が、制限通路と副液室とを連通させる開口部に近い位置に構成されることをいう。

このように、制限通路の副液室に近い位置へ短絡孔を構成することにより、共振周波数帯域における減衰定数を下げつつ、効果的に反共振を抑制することができる。

本発明の請求項４に係る防振装置は、前記制限通路が前記制限通路部材の外周部に１周を超えて形成された周溝で構成され、前記短絡孔は前記周溝同士を画する隔壁を穿孔することにより構成されていること、を特徴とする。

上記構成の防振装置では、周溝同士を画する隔壁に穿孔することにより、容易に短絡孔を構成することができる。

本発明の請求項５に係る防振装置は、前記短絡孔が直線状に構成されること、を特徴とする。

このように、短絡孔を直線状に形成することにより、短絡孔を通過する液体の流動抵抗を抑制することができ、効果的に動バネ定数を低く抑えることができる。

以上説明したように本発明の防振装置によれば、簡易な構成で反共振を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態に係る防振装置について図面を参照して説明する。

図１には本発明の実施形態に係る防振装置１０が示されている。この防振装置１０は、自動車における振動発生部であるエンジンを振動受部である車体へ支持するエンジンマウントとして適用されるものである。なお、図中の符号Ｓは装置の軸心を示し、この軸心Ｓに沿った方向を装置の軸方向として以下の説明を行う。

図１に示されるように、防振装置１０には、ブラケット金具１２、及び、連結部材２０が備えられている。ブラケット金具１２は、略円筒状のホルダ金具１４、ホルダ金具１４の内周側に嵌め込まれる外筒金具１６、及び、ホルダ金具１４の外側に固定された固定脚１８で構成されている。連結部材２０と外筒金具１６との間には、吸振主体となるゴム製の弾性体３０が配置されている。

連結部材２０は、略円錐台状とされ下側が小径となるように外筒金具１６と同軸的に配置されている。連結部材２０には、上面中央部分から軸方向下側に向かって雌ねじが形成されたねじ穴２０Ａが構成されている。

外筒金具１６は、略円筒状とされ、上部側が下部側よりも僅かに小径とされている。外筒金具１６には、その上端部に外周側へ延出する環状のフランジ部１６Ａが形成されると共に、下端部に下方へ向って直径がテーパ状に縮小するかしめ部１６Ｂが形成されている。弾性体３０は、連結部材２０の外周に加硫接着されると共に、外筒金具１６のフランジ部１６Ａを含む上端部付近に加硫接着されており、連結部材２０と外筒金具１６とを弾性的に連結している。

弾性体３０には、その下端部から下方へ延出する薄膜状の被覆部３２が一体的に形成されている。この被覆部３２は、外筒金具１６の内周面に加硫接着されて外筒金具１６の内周面を覆っている。

被覆部３２の内周側には、オリフィス形成部材４０が嵌め込まれている。オリフィス形成部材４０は、図２及び図３に示すように、環状とされ、外周壁に螺旋状の周溝４１が形成されている。この周溝４１と被覆部３２とで制限通路としてのオリフィス４２が構成される。

オリフィス４２の一端は、主開口部４２Ａで、後述する主液室５２と連通され、オリフィス４２の他端は副開口部４２Ｂで、後述する副液室５４と連通されている。

周溝４１は、オリフィス形成部材４０の外周を略２周するように構成されている。また、オリフィス４２の主開口部４２Ａからオリフィス形成部材４０の外周を略１周半して副開口部４２Ｂに至る構成とされている。したがって、１本の周溝４１は、上下に重なり合い、隔壁４３により画されている。

隔壁４３の副開口部４２Ｂに面する位置には、短絡孔４５Ａが穿孔されている。また、オリフィス形成部材４０の短絡孔４５Ａに対応する主液室５２側には、短絡孔４５Ｂが穿孔されている。短絡孔４５Ａ，４５Ｂは、直線状とされ、オリフィス４２の副液室５４側と主液室５２側とを短絡している。

オリフィス形成部材４０の内周壁には、下側が大径とされた段差部４４が構成されており、この段差部４４に外縁が圧接されてメンブラン４６が配置されている。メンブラン４６は略円板状とされ、外筒金具１６及び弾性体３０の内側に構成される空間を仕切っている。メンブラン４６により仕切られた上側の空間を主液室５２、下側の空間を副液室５４という。オリフィス４２により、主液室５２と副液室５４とが連通されている。

メンブラン４６は、外縁部が下側から段差部４４に押しつけられるようにして取り付けられている。オリフィス形成部材４０の下側で被覆部３２の内周側には、リング３８が配置されている。オリフィス形成部材４０、押さえ金具４８、及びリング３８が内周側に挿入された外筒金具１６はかしめ部１６Ｂが内周側へ加締められる。これにより、オリフィス形成部材４０、及びリング３８が、外筒金具１６内に固定される。

リング３８には、ゴム製のダイヤフラム３６の外周部が全周に亘って加硫接着されている。ダイヤフラム３６は、弾性変形が生じていない状態では上方へ向かって突出した略円錐台状に形成されており、軸方向に沿って外筒金具１６内の容積を変化させるように弾性変形可能とされている。リング３８は、被覆部３２を介して外筒金具１６の内周壁へ圧接されている。

外筒金具１６及び弾性体３０内の空間は、ダイヤフラム３６により外部から密閉されており、この密閉空間内が、前述の主液室５２、及び、副液室５４に区画されている。この密閉空間内には水、オイル等の液体Ｌが封入されている。

ホルダ金具１４の上端部には外周側へ延出するフランジ部１４Ａが形成されており、このフランジ部１４Ａはフランジ部１６Ａへ当接して外筒金具１６を軸方向に沿って所定の位置へ位置決めしている。

ホルダ金具１４の外周下側には、固定脚１８が溶接等により固着されている。固定脚１８は、Ｌ字に屈曲された板状とされ、２個の固定脚１８が互いにＬ字が外側へ向くようにしてホルダ金具１４の外周下側に固定されている。固定脚１８の下面は、車体（不図示）に固定される。ホルダ金具１４の下側には、空間が構成され、ダイヤフラム３６の下方への弾性変形が許容されている。

防振装置１０には、ホルダ金具１４と対向するように、ストッパ金具６６が設けられている。ストッパ金具６６は、下方へ向って開いた略Ｕ字状になるように湾曲しており、ストッパ金具６６の両端部には、それぞれ外周側へ屈曲されたフランジ部６６Ａが形成されている。ストッパ金具６６のＵ字の内側には、連結部材２０、ストッパーゴム２２、及び、アーム６０の先端部６１が配置されている。したがって、ストッパ金具６６は、連結部材２０、ストッパーゴム２２、及び、アーム６０の先端部６１のホルダ金具１４と逆側を覆うように配置されている。ストッパーゴム２２の上側は、ストッパ金具６６のＵ字の中間部内側と当接されている。

ストッパ金具６６のフランジ部６６Ａとホルダ金具１４のフランジ部１４Ａとの間には、外筒金具１６のフランジ部１６Ａが挟み込まれている。フランジ部６６Ａとフランジ部１６Ａは、フランジ部１４Ａに挟み込まれるようにして加締められている。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る防振装置１０の作用について説明する。

防振装置１０では、エンジン又は車体側からの振動入力時に、吸振主体である弾性体３０が振動により弾性変形すると、この振動が弾性体３０によって減衰吸収される。

また防振装置１０では、弾性体３０の変形により主液室５２の内容積が拡縮し、この主液室５２の拡縮に伴って主液室５２と副液室５４との間で液体Ｌがオリフィス４２を通して相互に流通する。このとき、比較的低い周波数域の振動、例えばシェイク振動等の入力時には、入力振動に共振して液体Ｌが主液室５２と副液室５４との間で流入及び流出する液柱共振が生じる。このとき、オリフィス４２内の空間に生ずる液体の圧力変化、液体流動の粘性抵抗等により振動エネルギが吸収されるので、防振装置１０では、特にシェイク振動等の比較的低い周波数域の振動については主液室５２、副液室５４間の液柱共振によって効果的に吸収できる。

また、本実施形態では、短絡孔４５Ａ、４５Ｂを穿孔することにより、短絡孔４５Ａ、４５Ｂが構成されていない場合と比較して減衰定数のピーク値が下がると共に防振装置１０の動バネ定数のピーク値が下がる。したがって、反共振を抑制することができ、振動の伝達を抑制することができる。

またダイヤフラム３６は、主液室５２から副液室５４内への液体Ｌの流入時に外側へ膨出するように弾性変形することにより、副液室５４内の過度の液圧上昇を抑制する。これにより、副液室５４内の液圧上昇により主液室５２内から副液室５４内への液体Ｌの流入が抑制されることが防止される。

一方、エンジンから比較的高い周波数域の振動、例えばアイドル振動等が入力する時には、オリフィス４２に目詰まりが発生して液柱共振により振動を吸収できなくなる。この時には、主液室５２内の液体Ｌへ伝達される高い周波数域の振動によりメンブラン４６が主液室５２内の容積を拡縮するように弾性変形する。これにより、主液室５２内の液圧上昇が抑制されることから、エンジンから比較的高い周波数域の振動が入力した時でも、主液室５２内の液体Ｌの液圧上昇に伴う動ばね定数の上昇を抑制できるので、高い周波数域の振動も効果的に吸収できる。

なお、本実施形態では、オリフィス４２の副液室５４側と主液室５２側とを短絡するように短絡孔４５を構成したが、図４に示すように、オリフィス４２と主液室５２を短絡するように短絡孔４５Ａを形成することも、オリフィス４２と副液室５４を短絡するように短絡孔４５Ｂ、４５Ｃを形成することもできる。
短絡孔の位置、径を変えることにより、動バネ定数、減衰定数の調整を行うことができる。また、短絡孔４５Ａ〜４５Ｃのすべてを構成する必要はなく、いずれか１つでもよい。この場合には、短絡孔の径を大きくすることにより、調整することができる。

本発明に係る防振装置による作用及び効果を確認するため、図１に示される防振装置１０と基本的に同じ構成を具備する防振装置で、短絡孔４５が穿孔されていないもの（比較例）、短絡孔４５の径が２．０ｍｍのもの（実施例１）、短絡孔４５の径が１．６ｍｍのもの（実施例２）、の各々を用いて、振動入力試験を行った。

図５には、比較例に係る防振装置（Ａ）、実施例１（Ｂ）、実施例２（Ｃ）に係る防振装置に、主振幅方向として設定された上下方向に沿って±０．５ｍｍの振幅を有する振動（主振動）を入力した場合の振動周波数Ｆｒと減衰Ｃとの関係及び、振動周波数Ｆｒと動ばね定数Ｋｄとの関係をそれぞれ示している。

図５（Ａ）より、比較例の防振装置では、減衰Ｃ_FR0のピーク（極大）後に、反共振により動バネ定数ＫＤ_FR0のピークが２５０Ｎ／ｍｍ程度まで上昇していることがわかる。一方、図５（Ｂ）より、実施例１の防振装置では、比較例と比べると、減衰Ｃ_FR1のピークが下がり、動バネ定数ＫＤ_FR1のピークも２１０Ｎ／ｍｍ程度に抑制されている。また、図５（Ｃ）より、実施例２の防振装置でも、比較例と比べると、減衰Ｃ_FR2のピークが下がり、動バネ定数ＫＤ_FR2のピークも２２０Ｎ／ｍｍ程度に抑制されている。

したがって、上記の入力振動において、短絡孔４５を穿孔することにより、動バネ定数ＫＤのピークを低く抑えることができることが確認できた。

また図６には、比較例に係る防振装置（Ａ）、実施例１（Ｂ）、実施例２（Ｃ）に係る防振装置に、主振幅方向として設定された上下方向に沿って±０．１ｍｍの振幅を有する振動（主振動）を入力した場合の振動周波数Ｆｒと減衰Ｃとの関係及び、振動周波数Ｆｒと動ばね定数Ｋｄとの関係をそれぞれ示している。

図６（Ａ）より、比較例の防振装置では、減衰Ｃ_FR0のピーク（極大）後に、反共振により動バネ定数ＫＤ_FR0のピークが２７０Ｎ／ｍｍ程度まで上昇していることがわかる。一方、図６（Ｂ）より、実施例１の防振装置では、比較例と比べると、減衰Ｃ_FR1のピークが下がり、動バネ定数ＫＤ_FR1の値も２００Ｎ／ｍｍ程度で安定している。また、図６（Ｃ）より、実施例２の防振装置でも、比較例と比べると、減衰Ｃ_FR2のピークが下がり、動バネ定数ＫＤ_FR2のピークも２２０Ｎ／ｍｍ程度に抑制されている。

したがって、上記の入力振動においても、短絡孔４５を穿孔することにより、動バネ定数ＫＤのピークを低く抑えることができることが確認できた。

本発明の実施形態に係る防振装置の構成を示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る防振装置のオリフィス形成部材の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る防振装置のオリフィス形成部材の構成を示す側面図である。本発明の実施形態に係る防振装置のオリフィス形成部材の変形例の構成を示す斜視図である。本発明の実施例と比較例の振動入力試験（±０．５ｍｍの振幅）の結果を示すグラフである。本発明の実施例と比較例の振動入力試験（±０．１ｍｍの振幅）の結果を示すグラフである。従来例を示す側断面図である。

符号の説明

１０防振装置
１２ブラケット金具
１４ホルダ金具
１６外筒金具
１８固定脚
２０連結部材
３０弾性体
３２被覆部
３６ダイヤフラム
４０オリフィス形成部材
４１周溝
４２オリフィス
４２Ａ主開口部
４２Ｂ副開口部
４３隔壁
４５短絡孔
５２主液室
５４副液室

Claims

振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、
前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に配置された弾性体と、
前記弾性体を隔壁の一部として構成されて液体が封入され、前記弾性体の変形に伴い内容積が変化する主液室と、
液体が封入され、隔壁の少なくとも一部がダイヤフラムにより形成されて拡縮可能とされた副液室と、
前記主液室と前記副液室とを連通する制限通路を構成すると共に、前記制限通路と連通する短絡孔の穿孔された制限通路部材と、
を備えた防振装置。
前記短絡孔は、前記制限通路の前記主液室側と前記副液室側とを短絡させること、を特徴とする請求項１に記載の防振装置。
前記短絡孔は、前記制限通路の前記主液室側から前記副液室への開口に向かって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の防振装置。
前記制限通路は前記制限通路部材の外周部に１周を超えて形成された周溝で構成され、前記短絡孔は前記周溝同士を画する隔壁を穿孔することにより構成されていること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の防振装置。
前記連通溝は直線状に構成されること、を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の防振装置。