JP2008138854A - 液封防振装置 - Google Patents

Abstract

【目的】キャビテーション現象の発生を阻止するリリーフバルブを、簡単でかつ確実に作動する構造にする。
【構成】仕切部材６内に設ける弾性膜３０に、中央薄肉部３１と固定部３２を設け、固定部３２を固定するとともに、固定部３２の外周部へ一体にリリーフバルブ３３を形成する。リリーフバルブ３３は副液室７側に斜面３４を形成し、主液室５側に開放された凹部３５を形成し、周方向で剛性差を有する。主液室５内が負圧になると、副液室７の作動液がリリーフバルブ３３を開いて主液室５へリークし、キャビテーション現象の発生を阻止する。
リリーフバルブ３３は弾性膜３０と一体に形成するので、製造が容易であり、従来の構成に変化を及ぼさず、組立及びチューニングが容易となり、低コストでキャビテーション現象防止用リリーフバルブを構成できる。また、オリフィス通路の性能に何ら影響を与えず、防振性能を一定に維持できる。
【選択図】図１

Description

この発明は自動車のエンジンマウント等に使用される液封防振装置に係り、特にキャビテーション現象により発生する異音を効果的に低減できるものに関する。

この種の液封防振装置において、大荷重入力時に主液室内が瞬間的に負圧になることがあり、このとき作動液の一部が気化するキャビテーション現象が発生し、これに伴う異音が発生するので、この異音の伝達を防止できるようにしたものが種々提案されている。
このうちの一つとして、主液室が負圧になると、主液室とオリフィス通路を短絡させて作動液をリークさせるものがある（特許文献１参照）。
また、仕切部材に設けた貫通穴内へ弾性膜を配置してその外周部を貫通穴の内面へ接離自在とし、大振幅の入力があったとき、弾性膜の外周部を変形させて副液室内へ突出させることにより、大量の作動液をリークさせるための間隙を形成するものもある（特許文献２参照）。
特開２００３−１４８５４８号公報 特開２００６−１３２６１５号公報

上記特許文献１における短絡構造は、オリフィス通路を構成する壁部の一部を弾性体の蓋部で形成し、主液室負圧時に蓋部を弾性変形させてオリフィス通路と主液室を短絡する構成である。したがって、リリーフ時における作動液の移動は、オリフィス通路の副液室側における連通口で絞られるから、必ずしも瞬間的に十分なリリーフ量を得られない場合がある。また蓋部は防振主体であるインシュレータと一体に形成されているので、リリーフ時以外でもインシュレータと一緒に蓋部も一体に変形するとオリフィス性能に影響が生じかねない。したがって、オリフィス通路を関与させないリリーフ構造が望まれることになる。
また、特許文献２の弾性膜を利用する構造は、オリフィス通路に関係なくリーク通路を形成できるものの、弾性膜自体が液室の内圧変動によって弾性変形を反復する目的で設けられているものであるから、微小振幅の振動が入力しても弾性膜が弾性変形することにより、外周部のシールが不完全となって、加圧時にもリークが生じる場合があり、このようなリークが生じると減衰性能を低下させてしまうことになる。そこでキャビテーション現象の発生を抑制しつつも微小振動によるリークを生じさせずに減衰性能の低下を最小限に止めることも求められる。本願はこのような要請を実現するものである。

上記課題を解決するため液封防振装置に係るは請求項１の発明は、一対の取付相手の一方へ取付けられる第１取付部材と、他方へ取付けられる第２取付部材と、これら第１及び第２取付部材間を防振連結するインシュレータと、
このインシュレータを壁部の一部として作動液体が封入された主液室と、
この主液室と仕切部材を介してオリフィス通路により連通され、壁部の少なくとも一部がダイヤフラムで形成される副液室とを備えた液封防振装置において、
前記仕切部材には、副液室から主液室へ作動液をリークするためのリーク穴を備え、このリーク穴による副液室から主液室へ作動液がリークすることを停止又は許容するよう開閉するリリーフバルブを前記仕切部材へ設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、上記請求項１において、前記仕切部材が、主液室の内圧変動を吸収する弾性膜と、この弾性膜の外周部を拘束する固定部が設けられた枠部とを備え、この枠部の前記固定部外周側に前記リーク穴を設け、、かつこのリーク穴を開閉自在に覆うように前記リリーフバルブを前記固定部を挟んで前記弾性膜と一体に設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、上記請求項２において、前記リリーフバルブが、前記リーク穴を囲む前記枠部へ開弁時以外常時接触していることを特徴とする。

請求項４の発明は、上記請求項１において、前記リリーフバルブは、前記副液室側の面を、主液室側へ向かって斜めに径方向外方へ張り出す斜面状にしたことを特徴とする。

請求項５の発明は、上記請求項１において、前記リリーフバルブは、周方向において前記主液室側へ開放された凹部を有することを特徴とする。

請求項６の発明は、上記請求項１において、前記リリーフバルブは、周方向において剛性差を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、仕切部材にリーク穴を設け、これをリリーフバルブで開閉自在にしたので、主液室が所定の負圧になると、リリーフバルブが開いて副液室から主液室へ大量の作動液を迅速にリークさせてキャビテーション現象の発生を抑制する。このとき、リーク穴は仕切部材に設けられているから、開口面積を大きくでき、十分なリリーフ量を確保できる。しかもオリフィス通路と関係なく動作するので、オリフィス性能を一定に維持できる。
また、リリーフバルブの開閉は弾性膜等、他の部材における弾性変形の影響を受けないから、微小振動入力によりリークすることがなく、減衰性の低下を最小限度に止めることができる。

請求項２の発明によれば、リリーフバルブを弾性膜と一体に設け、かつ弾性膜の外周部を拘束する固定部の外周へ一体に設けたため、リリーフバルブの形成が容易であり、かつ省スペースで配置でき、スペース効率をよくすることができる。しかも内圧変動を吸収するために弾性変形する部分である弾性膜の本体部とは固定部で機能的に分離されているから、リリーフバルブの設定が容易になるとともに、リリーフバルブの開閉は弾性膜の本体部における弾性変形の影響を受けないから、微小振動入力によりリークすることがなく、減衰性の低下を最小限度に止めることができる。

請求項３の発明によれば、リリーフバルブが、リーク穴を囲む前記枠部へ開弁時以外常時接触している初期設定にしたので、微小振動入力によるリークをより確実に阻止できる。

請求項４の発明によれば、リリーフバルブが、副液室側の面を、主液室側へ向かって斜めに径方向外方へ張り出す斜面状にしたので、リリーフ時における作動液のリークをより確実に生じさせる。

請求項５の発明によれば、リリーフバルブが周方向において主液室側へ開放された凹部を有するので、主液室の加圧時に主液室の液圧で膨出変形させてより密着を高めることができる。

請求項６の発明によれば、リリーフバルブが、周方向において剛性差を有するので、剛性の低い部分へ作動液を集中させて先に開かせることができ、リリーフバルブの作動精度を高め、確実にリークさせることができる。

以下、図面に基づいて自動車用エンジンマウントとして構成された一実施例を説明する。図１はエンジンマウントの縦断面図、図２は構成各部を分解した図である。図１は主たる振動の入力方向Ｚに沿ってカットした断面でもある。なお、以下の説明において、上下左右等の各方向は説明対象としている図における図示状態を基準とする。

これらの図において、このエンジンマウントは、振動源であるエンジン（図示省略）側へ取付けられる第１取付部材１と、振動受け側である車体（同上）へ取付けられる第２取付部材２と、これらの間を連結するインシュレータ３とを備える。インシュレータ３はゴム等の公知の防振用弾性部材で構成され、振動に対する防振主体部材となる弾性体であり、Ｚ方向より第１取付部材１へ入力した振動はまずインシュレータ３の弾性変形により吸収される。

インシュレータ３は略円錐台形断面で内側にドーム状部４を備え、このドーム状部４により図の下方へ開放された凹部が形成され、
この凹部内に非圧縮性の作動液が封入されて主液室５をなしている。

主液室５は仕切部材６により副液室７と区画され、仕切部材６の外周部内にＺ方向から見て円弧状に形成されたオリフィス通路８により連通されている（オリフィス通路８の両端における各液室との連通口は本図で見えていない）。オリフィス通路８は、１０〜１１Ｈｚ程度のシェイク振動等からなる低周波数の振動に対して共振するよう設定されている。
副液室７はダイヤフラム１０と仕切部材６の間に形成され、ダイヤフラム１０を壁部の一部としている。

第２取付部材２は円筒形の外筒金具１１を備え、この外筒金具１１を必要によりホルダ２ａ（図１参照）へ嵌合し、又はブラケットを介して車体側へ取付けるようになっている。外筒金具１１は第２取付部材２の一部をなしている。
外筒金具１１の内側には、インシュレータ３の延長部１２が一体化され、延長部１２は仕切部材６の高さと同じ程度下方へ延出して外筒金具１１の内面を一体に覆っている。延長部１２と仕切部材６の外周部との間に若干の間隙１３を形成している。延長部１２の上部で主液室５に臨む部分は厚肉部の段差１４をなし、ここで仕切部材６の外周端部を位置決めしている。

仕切部材６は中空の枠状体であり、上下に分離される上プレート１５と下ホルダ１６とを備える。上プレート１５と下ホルダ１６はそれぞれ剛性を有し、軽金属や硬質樹脂等の適宜材料で構成される。
上プレート１５は円板状であり、中央が一段低くなった中央段部１７をなし、ここに主液室５と連通する中央上開口１８が形成されている。
下ホルダ１６には外周部にオリフィス通路８を形成するための上方へ開放された円弧状溝２２が形成され、その内側壁をなす環状隔壁２３を挟んで上方へ開放された中央凹部２４が形成されている。

底部２５は中央側が一段高くなり、この段差部２６近傍かつ外周側に環状溝２７が形成されている。また、底部２５の中央部には副液室７と連通する中央下開口２８が形成されている。
環状壁２３に囲まれた空間である中央凹部２４内には、弾性膜３０が収容される。弾性膜３０はゴム等の適宜弾性体で構成され、主液室５の内圧変動を弾性変形により吸収するための部材であり、中央薄肉部３１と固定部３２及び固定部３２の外周側に一体形成されたリリーフバルブ３３とを有する。

中央薄肉部３１は中央段部１７及び底部２５の間へ収容され、主液室５の内圧変動で弾性変形する部分であり、中央上開口１８及び中央下開口２８から出入りする作動液により弾性変形できる。固定部３２は中央薄肉部３１の外周側に形成される剛性のある環状壁であり、上部は上プレート１５の中央段部１７外周部における段差部１５ａで位置決めされ、下部は環状溝２７へ嵌合して位置決めされることにより、上プレート１５と下ホルダ１６に上下から挟まれて固定される拘束部であり、中央薄肉部３１の環状支持部をなしている。

リリーフバルブ３３は固定部３２の外周側へ一体に形成され、副液室７側が径方向へ向かって斜め上がりの斜面３４をなし、副液室７側から主液室５側への作動液を流れやすくしている。リリーフバルブ３３の主液室５側には、主液室５へ向かって開放された凹部３５が形成されている。
リリーフバルブ３３は上プレート１５及び下ホルダ１６の各外周部で、円弧状溝２２の内側に形成されたリーク穴１９及び２９を通して、副液室７から主液室５へ作動液をリークするようになっている。

ダイヤフラム１０は、薄肉の本体部３６と、その外周部に一体形成された厚肉部３７を備え、厚肉部３７には固定用リング３８がインサートされて一体化している。固定用リング３８の外周面からは厚肉部３７の一部であるシール部３９が径方向外方へ突出している。固定用リング３８はシール部３９を介して外筒金具１１の内側へ圧入されている。固定用リング３８の上下各端面は露出しており、上端面は下ホルダ１６の底部外周へ当接している。下端面は外筒金具１１の下端部に形成された折り曲げ部１１ａによりカシメ固定されている。

このエンジンマウントを組み立てるには、図２に示すように、まず第１取付部材１，第２取付部材２及びインシュレータ３が一体化した小組体を作り、これを図１の状態と上下反転させ、外筒金具１１の内側へ仕切部材６を入れて段差１４にて位置決めさせ、続いてダイヤフラム１０の固定用リング３７を圧入して仕切部材６の図示状態上面へ当接させ、外筒金具１１の先端を内側へ折り曲げて折り曲げ部１１ａとして、固定用リング３８の図示状態上端面を圧接することにより、全体が組立一体化される。

図３は上プレート１５の平面図である。中央上開口１８は中央段部１７に設けられ、隔壁１８ａにより４等分されている。リーク穴１９は区画された各中央上開口１８に対応してそれぞれの外周側に円弧状をなして形成され、リリーフ時に各リーク穴１９からオリフィス通路８を経由するよりも大量の作動液をリークできるようになっている。符号２０はオリフィス通路８の主液室５側開口であり、オリフィス通路８と連通する。

図４は弾性膜３０の平面図、図５は弾性膜３０の直径に沿う断面図である。これらの図に示すように、中央薄肉部３１には同心円状に複数の突起３１ａ及び突条３１ｂ，３１ｃが一体に形成され、中央薄肉部３１が弾性変形するとき上プレート１５及び下ホルダ１６に対して小さな接触面積で初期接触するようになっている。なお、弾性膜３０は必ずしも円形である必要はなく、例えば、多角形等の種々形状が可能である。また、リリーフバルブ３３の形状も弾性膜３０の形状に応じて種々可能である。

リリーフバルブ３３は中央薄肉部３１の外周に沿ってリング状に形成され、断面が略三角形状をなすことによって薄肉となる先端部が、副液室７側からの作動液に押されたとき変形しやすくなっている。但し、先端部は通常状態で環状隔壁２３の内面へ密接してリーク穴１９及び２９間の連通を遮断した閉弁状態となり、主液室５の内圧が負圧に近づく所定のレベルとなったとき、先端部が環状隔壁２３から離れてリーク穴１９及び２９間を連通する開弁状態になる。この開弁時における基準となる主液室５の内圧レベルは、リリーフバルブ３３の硬さによって自由に調整できる。キャビテーション現象の発生が主液室５内の負圧によって生じることを考えれば、限りなく負圧に近い値を所定レベルに設定することが好ましく、例えば、０．１ａｔｍ程度で開くように設定する。

凹部３５はリリーフバルブ３３の一部に周方向等間隔に複数（本実施例では９０°間隔に計４個）形成されている。凹部３５は周方向へ長い円弧状をなして約４５°幅で形成されている。隣り合う凹部３５、３５間は中実で略三角形状断面（図５参照）の厚肉部３３ａをなす。凹部３５は１以上、好ましくは複数個設けられる。この凹部３５によって、リリーフバルブ３３は周方向に剛性差が形成される。すなわち、凹部３５の形成部分が薄肉部となって軟らかく、他の部分が厚肉部となって硬くなる。この剛性差によって、変形し易い凹部３５へリーク時の作動液が集中して、凹部３５から確実にリークを開始するようになるため、リリーフバルブ３３の開きが正確になる。但し、剛性差を設ける程度は自由に設定でき、凹部３５の数，形成幅，肉厚等により凹部３５の硬さを調節できる。

次に、本実施例の作用を説明する。図６は非リーク時におけるリリーフバルブ３３近傍部を示す断面図、図７はリーク時における同様図である。
まず、図１のＺ方向より第１取付部材１へ大きな振動が入力すると、主液室５を圧縮して作動液を副液室７側へ送り出す。このとき、主液室５の作動液は加圧されて、図６に矢示するようにリリーフバルブ３３の上面を下方の副液室７側へ押す。

しかし、リリーフバルブ３３の外周部は予め環状隔壁２３の内周へ押しつけられているため、環状隔壁２３へ密着されてシール性を高める。しかも薄肉で変形しやすい凹部３５は作動液圧により下方へ膨出変形するため、外周部はより強くさらに密着度を高め、リーク穴１９からリーク穴２９側へのリークを生じさせない。
このように、主液室５の加圧時にリークを阻止することにより、作動液圧は中央薄肉部３１の弾性変形及びオリフィス通路８による液柱共振により良好に減衰される。

その後、振動方向が反転するとインシュレータ３が復元するよう弾性変形するため、主液室５の容積は圧縮前の状態に戻るが、作動液はオリフィス通路８を介して移動するため、戻りが遅くなって主液室５の内部は瞬間的に負圧状態に近づく。図７はこの状態を示し、リリーフバルブ３３は主液室５側からは引っ張られ、かつ副液室７側の作動液はリリーフバルブ３３を強く押し、しかも斜面３４に導かれてリリーフバルブ３３の先端を押し上げるため、リリーフバルブ３３は先端側から徐々にめくられるように変形しようとし、やがて主液室５と副液室７の液圧差による圧力がリリーフバルブ３３の剛性に勝ると、環状隔壁２３から離れて開弁し、副液室７側の作動液を、
副液室７→リーク穴２９→リーク穴１９→主液室５とリークさせる。

このとき、リーク穴１９から大量の作動液がスムーズにリークされ、主液室５内におけるキャビテーション現象の発生を確実に防止できる。
しかも、リークはリリーフバルブ３３の外周部全体で発生し、かつリリーフバルブ３３は環状隔壁２３の外周部にあって長い周長を有するため、開放面積は広いものとなるから、この点でも瞬時に大量の作動液をリークでき、キャビテーション現象の発生を確実に防止できる。

そのうえ、リリーフバルブ３３は凹部３５により剛性差を設けているため、リリーフバルブ３３に及ぼす作動液圧が不均一となり、剛性の小さな凹部３５へ作動液が集中しやすくなるため、ここからリークが始まり、確実な開弁を確保できる。したがって、リリーフバルブ３３の作動精度をより高めることができる。この剛性差構造によって±１０ｍｍ以上の大振幅振動入力にも十分対応できるようになった。
なお、リリーフバルブ３３の剛性差は必ずしも凹部３５によって形成される必要はなく、単に肉厚の変化やリブの形成等、別手段によっても可能である。
また、場合によっては剛性差を設けず、一様なものとしてもよい。
さらに、斜面３４は直線的のみならず、曲線状等任意形状にできる。

また、リリーフバルブ３３は拘束部である固定部３２の外周へ一体に設けられるため、形成が容易であり、かつ省スペースで配置でき、スペース効率をよくすることができる。しかも中央薄肉部３１と固定部３２で機能的に分離されているから、リリーフバルブ３３の設定が容易になる。

さらに、主液室５の加圧時にはリリーフバルブ３３の先端が環状隔壁２３の内面へ主液室５側の液圧で密着し、主液室５が負圧に近い所定レベルになれば、積極的に開放するから、キャビテーション現象の発生を効果的に抑制しつつ減衰性能の低下を最小限にとどめることができる。このとき、リリーフバルブ３３が開弁時以外は環状隔壁２３に密着するよう初期設定してあるため、上記減衰性能に関する効果を助長できる。

図８は振動伝達特性を示すグラフであり、横軸に伝達振動を周波数分析した構成周波数（Ｈｚ）、縦軸に第１取付部材１から第２取付部材２へ振動が伝わる大きさである伝達力（Ｎ）を対数目盛で示したものである。
この例では本実施例に係るエンジンマウント及び同様構造でリリーフバルブを備えない従来例をそれぞれ１３Ｈｚで加振したときの伝達振動につき周波数分析したものであり、広範囲の周波数域における成分振動の伝達状況を示し、伝達力が小さいほどその周波数の振動が伝達されにくいことを示す。
この図において、本願のリリーフバルブを備えない従来例と本実施例では、２００Ｈｚ以上の振動に対して伝達力に著しい相違が見られ、伝達力が低下している実施例ではこの伝達力が低減された周波数域における振動成分の発生が抑制されていることが判る。

すなわち、２００Ｈｚ以上の振動として、キャビテーション現象により例えば７００Ｈｚ〜数千Ｈｚの不特定多数の振動成分を発生することがあり、そのような振動成分の発生が抑制されているグラフ上の事実から、キャビテーション現象の発生が有効に阻止されていることが判る。
また、実施例と従来例の構造上における相違は、リリーフバルブ３３の有無だけであるから、実施例においてキャビテーション現象を発生阻止できる理由はリリーフバルブ３３のリークによることが明らかである。

なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、本願発明を適用する対象はエンジンマウント以外でも、サスペンションマウント等種々可能である。

エンジンマウントの縦断面図 構成各部の分解図 上プレートの平面図 弾性膜の平面図 弾性膜の直径方向断面図 非リーク時におけるリリーフバルブ近傍部を示す断面図 図６と同じ部位におけるリーク時の状態を示す断面図 振動伝達特性を示すグラフ

符号の説明

１：第１取付部材、２：第２取付部材、３：インシュレータ、５：主液室、６：仕切部材、７：副液室、８：オリフィス通路、１０：ダイヤフラム、３０：弾性膜、３１：中央薄肉部、３２：固定部、３３：リリーフバルブ、３４：斜面、３５：凹部

Claims (6)

1. 一対の取付相手の一方へ取付けられる第１取付部材と、他方へ取付けられる第２取付部材と、これら第１及び第２取付部材間を防振連結するインシュレータと、
   このインシュレータを壁部の一部として作動液体が封入された主液室と、
   この主液室と仕切部材を介してオリフィス通路により連通され、壁部の少なくとも一部がダイヤフラムで形成される副液室とを備えた液封防振装置において、
   前記仕切部材には、副液室から主液室へ作動液をリークするためのリーク穴を備え、このリーク穴による副液室から主液室へ作動液がリークすることを停止又は許容するよう開閉するリリーフバルブを前記仕切部材へ設けたことを特徴とする液封防振装置。
2. 前記仕切部材は、主液室の内圧変動を吸収する弾性膜と、この弾性膜の外周部を拘束する固定部を有する枠部とを備え、この枠部の前記固定部外周側に前記リーク穴を設け、かつこのリーク穴を開閉自在に覆うように前記リリーフバルブを前記固定部を挟んで前記弾性膜と一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
3. 前記リリーフバルブは、前記リーク穴を囲む前記枠部へ開弁時以外常時接触していることを特徴とする請求項２に記載した液封防振装置。
4. 前記リリーフバルブは、前記副液室側の面を、主液室側へ向かって斜めに径方向外方へ張り出す斜面状にしたことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
5. 前記リリーフバルブは、周方向において前記主液室側へ開放された凹部を有することを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
6. 前記リリーフバルブは、周方向において剛性差を有することを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
   
   
   
   

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