JP2009036304A - ダイヤフラム - Google Patents

Abstract

【課題】重ね置きされたダイヤフラムに積み重ね方向に荷重がかかった場合でも、ダイヤフラム同士が互いに吸い付くのを抑制する。
【解決手段】液体封入式防振装置２に用いられる碗状のゴム製ダイヤフラム１であって、環状のリング部１ｂと、リング部１ｂの内周側から断面直線状に延びる筒状の周壁部１１を有するダイヤフラム本体１ａとを備えている。ダイヤフラム本体１ａの高さ方向長さの最大値をＡと、リング部１ｂの厚さをＢと、リング部１ｂの中心軸から、周壁部１１の外周面の延長線とリング部１ｂの周壁部１１側の面の延長線との交点Ｖまでの距離をＣと、リング部１ｂの内径の半分の長さをＤとすると、Ｂ≧Ａ、及びＤ≧Ｃの２つの関係式の少なくとも一方を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体封入式防振装置の液室を形成するゴム製のダイヤフラムに関するものである。

従来より、ゴム製のダイヤフラムによって液室が形成される液体封入式防振装置としては自動車用のエンジンマウントが良く知られている。その基本的な構造は、被支持体であるエンジン側の連結金具と車体側の支持金具との間にゴム弾性体を介設し、このゴム弾性体の変形に伴い容積が変化するよう両金具間に液室を形成するとともに、この液室を受圧室及び平衡室に仕切り、さらに、それら受圧室及び平衡室を連通するオリフィス通路を設けたものである。このオリフィス通路を介して液体が流動することで、所定周波数域のエンジン振動を効果的に吸収し、減衰させることができる。

液体封入式防振装置に用いられるダイヤフラムには様々な形状のものがあり、例えば、下方に開いた略碗状のダイヤフラムや、特許文献１で示すような、常態では中央部が上方に折り返されて断面略Ｗ字状をなすダイヤフラムなどが知られている。
特開平７−７１５０８号公報

ダイヤフラムは、液体封入式防振装置に組み付けられるまでの間、置き場所を取らないように重ね置きされることがある。このように重ね置きされたダイヤフラムに積み重ね方向に荷重がかかると、ダイヤフラム同士が互いに吸い付いて別々にしにくくなることがある。このような場合、組付け工程等の作業工程が滞るおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重ね置きされたダイヤフラムに積み重ね方向に荷重がかかった場合でも、ダイヤフラム同士が互いに吸い付くのを抑制することにある。

本発明は、液体封入式防振装置に用いられる碗状のゴム製ダイヤフラムであって、環状のリング部と、上記リング部の内周側から断面直線状に延びる筒状の周壁部を有するダイヤフラム本体とを備えており、上記ダイヤフラム本体の高さ方向の長さの最大値をＡと、上記リング部の厚さをＢと、上記リング部の中心軸から、上記周壁部の外周面の延長線と上記リング部の周壁部側の面の延長線との交点までの距離をＣと、上記リング部の内径の半分の長さをＤとすると、
Ｂ≧Ａ、及びＤ≧Ｃの２つの関係式の少なくとも一方を満たすことを特徴とするものである。

本発明では、ダイヤフラム本体の高さ方向の長さの最大値Ａと、リング部の厚さＢと、リング部の中心軸から、周壁部の外周面の延長線とリング部の周壁部側の面の延長線との交点までの距離Ｃと、リング部の内径の半分の長さＤとが、積み重ねられたダイヤフラム同士が互いに面接触状態で密着しないような値に設定されているので、重ね置きされたダイヤフラムに積み重ね方向に荷重がかかった場合でもダイヤフラム同士が互いに吸い付くのを抑制できる。したがって、ダイヤフラムの組付け工程等の作業工程が滞ることを回避できる。さらに、ダイヤフラム同士の吸い付きに起因してダイヤフラムが変形するのを抑えることができる。

本発明によれば、重ね置きされたダイヤフラム同士が互いに吸い付くのを抑制できるので、組付け工程等が滞ることを回避できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図２に示すように、本実施形態に係るダイヤフラム１は、全体としては上方に開口する碗状のゴム製ダイヤフラム１であり、ダイヤフラム本体１ａとリング部１ｂとを備えている。

上記ダイヤフラム本体１ａは、リング部１ｂの内周側から断面直線状に延びる筒状の周壁部１１を有していて、その下縁には下凸に湾曲する環状のロール部１２が連続している。このロール部１２にて折り返されたダイヤフラム本体１ａの中央部１３は上凸に湾曲している。すなわち、ダイヤフラム本体１ａは中央部１３が上方に折り返されて断面略Ｗ字状をなしている。

上記リング部１ｂは、ダイヤフラム１の開口縁を周回するように環状に形成されるとともに、その全周に亘って環状の補強部材１５が埋め込まれている。また、リング部１ｂには周壁部１１との接続部に隅肉が一体に形成されている。なお、リング部１ｂの上面に形成された２つの突起はシールリップ１４であり、液体封入式防振装置２に組み付けたときにオリフィス盤６とリング部１ｂの間から液体が漏れるのを防ぐものである（図１０参照）。

−ダイヤフラムの詳細構造−
重ね置きした従来のダイヤフラム２１，…に積み重ね方向に荷重がかかると、ダイヤフラム２１，…同士が互いに吸い付くことがある。このように吸い付きが発生するケースとしては、図３に示すように、上側のダイヤフラム２１のダイヤフラム本体２１ａの外面（下面）と下側のダイヤフラム２１のダイヤフラム本体２１ａの内面（上面）とが面接触状態で密着する場合や、図４に示すように、下側のダイヤフラム２１のリング部２１ｂの内周面と上側のダイヤフラム２１の周壁部１１の外周面とが面接触状態で密着する場合などが想定される。これらの場合、一方のダイヤフラム２１が大きく弾性変形して上下のダイヤフラム２１，２１の間の空間１０の空気が抜けると同時に、その弾性変形したダイヤフラム２１がこれ自体の有する弾性力により元の形状に戻ることから、上下のダイヤフラム２１，２１の間の空間１０は空気が抜かれた状態で密閉されることになる。このため、上下のダイヤフラム２１，２１の間の空間１０内部は気圧の低い状態になって外の大気圧との差が生じて、上下のダイヤフラム２１，２１が互いに吸い付くことになる。

そこで、本実施形態では、重ね置きされたダイヤフラム１，…同士が互いに吸い付くのを抑制するために、ダイヤフラム本体１ａの高さ方向の長さの最大値をＡと、リング部１ｂの厚さをＢと、リング部１ｂの中心軸から、周壁部１１の外周面の延長線とリング部１ｂの下面（周壁部１１側の面）の延長線との交点Ｖ（図６参照）までの距離をＣと、リング部１ｂの内径の半分の長さをＤとすると、
Ｂ≧Ａ（１）、及びＤ≧Ｃ（２）の２つの関係式を満たすようにダイヤフラム１が形成されている。以下、このように規定した理由について説明する。

まず、図５に示すように、上側のダイヤフラム１のダイヤフラム本体１ａの外面と下側のダイヤフラム１のダイヤフラム本体１ａの内面とが円周線で線接触している場合を想定する。以下、便宜上この円周線上の任意の点Ｐを含むダイヤフラム１の断面において説明を行う。下側のダイヤフラム１上の点Ｐに対応する上側のダイヤフラム１の内面上の点をＰ’とし、ダイヤフラム本体１ａの高さ方向長さをＡ’と、リング部１ｂの厚さをＢと、点Ｐ’からリング部１ｂの下面までの高さ方向長さをＸとする。なお、厚さＢにはリング部１ｂの厚さのみならずシールリップ１４の突出高さも含まれている。

ここで、上側のダイヤフラム１において点Ｐからシールリップ１４の上端までの高さ方向長さをｈとすると、
ｈ＝Ｂ＋Ｘ＋Ａ’・・・（３）
と表すことができる。

また、下側のダイヤフラム１と上側のダイヤフラム１とは形状及び大きさが同一であり、同軸且つ同方向に重ね置きされているので、点Ｐ’から上側のダイヤフラム１のリング部１ｂの下面までの高さ方向長さと、点Ｐから下側のダイヤフラム１のリング部１ｂの下面までの高さ方向長さとは同じ値Ｘとなる。したがって、下側のダイヤフラム１上の点Ｐから上側のダイヤフラム１のシールリップ１４の上端までの高さ方向長さをＨとすると、
Ｈ＝Ｂ＋Ｂ＋Ｘ・・・（４）
と表すことができる。

ここで、Ｈとｈとが等しいときは、上下のダイヤフラム１，１は点Ｐで接触し、又Ｈがｈよりも大きいときは上下のダイヤフラム１，１は接触しない。したがって、
Ｈ≧ｈ・・・（５）
を満たせば、上側のダイヤフラム１のダイヤフラム本体１ａの外面と下側のダイヤフラム１のダイヤフラム本体１ａの内面とは面接触状態で密着することがないので、上下のダイヤフラム１，１が互いに吸い付くのを抑制できる。

（５）式に（３）式及び（４）式を代入すると、
Ｂ＋Ｂ＋Ｘ≧Ｂ＋Ｘ＋Ａ’
となり、左辺と右辺を整理すると、
Ｂ≧Ａ’・・・（６）
を得る。

本実施形態のダイヤフラム１は、上記（１）式を満足しているので、すなわち、リング部１ｂの厚さＢはダイヤフラム本体１ａの高さ方向長さの最大値Ａ以上の値に設定されているので、ダイヤフラム本体１ａの全面に亘って（６）式の関係を満足することになる。したがって、上下のダイヤフラム１，１が互いに吸い付くのを抑制できる。

一方、従来のダイヤフラム２１，…を重ね置きすると、図４に示すように、下側のダイヤフラム２１のリング部２１ｂの内周面と上側のダイヤフラム２１のダイヤフラム本体２１ａの周壁部１１の外周面とが面接触状態で密着する場合がある。このようなリング部２１ｂと周壁部１１との密着を抑制するためには、リング部２１の径方向において、リング部２１ｂの内周面が周壁部１１の外周と同じ位置又は周壁部１１の外周よりも外側に位置すればよい。

具体的には、図６に示すように、ダイヤフラム１の断面視において、下側のダイヤフラム１のリング部１ｂの内周面が、上側のダイヤフラム１の周壁部１１の外周面の延長線とリング部１ｂの下面の延長線との交点Ｖと同じ位置又は交点Ｖよりも外側に位置すれば、下側のダイヤフラム１のリング部１ｂの内周面と上側のダイヤフラム１のダイヤフラム本体１ａの周壁部１１の外周面とが面接触状態で密着するのを抑制できる。すなわち、リング部１ｂの中心軸から交点Ｖまでの距離をＣと、リング部１ｂの内径の半分の長さをＤとしたときに、
Ｄ≧Ｃ・・・（２）
を満たせば、上下のダイヤフラム１，１が面接触状態で密着しないので、下側のダイヤフラム１が上側のダイヤフラム１を圧縮するのを抑制できる。

ここで、シールリップ１４の突出高さが低い場合、下側のダイヤフラム１のリング部１ｂの上面と上側のダイヤフラム１のリング部１ｂの下面に形成された隅肉とが線接触することがあるが、各リング部１ｂには補強部材１５が埋め込まれていて大きく弾性変形し難いことから、上下のリング部１ｂ，１ｂが面接触して密着することはない。

なお、本実施形態のリング部１ｂは、（２）式を満足するためにその内周面が従来のリング部２１ｂの内周面（図７中の二点鎖線）よりも大きく削り取られた形状をしている。このため、従来のダイヤフラム２１の周壁部１１がリング部２１ｂの上面から断面直線状に延びているのに対し、本実施形態のダイヤフラム１の周壁部１１はリング部１ｂの内周側から断面直線状に延びている。このようなリング部１ｂの形状を採用するとともにリング部１ｂの厚さを（１）式を満足するような値に設定することにより、重ね置きされたダイヤフラム１，…に積み重ね方向に荷重がかかった場合でも、ダイヤフラム１，…同士が互いに吸い付くことがない（図１参照）。

−液体封入式防振装置の全体構成−
以下、参考のため、本実施形態に係るダイヤフラム１が組み付けられた液体封入式防振装置２について説明する。

図１０は、液体封入式防振装置２の一実施形態である自動車用エンジンマウント２を示し、このエンジンマウント２は、図示しない自動車のエンジン及び変速機（以下、両者をまとめてパワープラントという）と車体との間に介在されて、そのパワープラントの静荷重を支持するとともに、当該パワープラントからの振動を吸収し或いは減衰させて、車体への伝達を抑制する機能を有する。

この実施形態のエンジンマウント２は、図示しないブラケット等を介して被支持体であるパワープラントに取り付けられる概略円柱状の連結金具３と、これをゴム弾性体５を介して下方から支持する円筒状の支持金具４とを備え、この支持金具４の下側外周における自動車の前側及び後側（以下、単に前側、後側という）にそれぞれ溶接された一対の脚部３０，３０によって、車体フレームに固定されるようになっている。支持金具４は、後述するストッパ金具８０とともにマウント２のケースとしても機能する。

連結金具３は、軸線Ｚ方向の中間部につば部３ｂを有し、その下側には下方に向かってすぼんだテーパ部３ａが、また上側には軸部３ｃが、それぞれ形成されている。軸部３ｃの上端面にはパワープラント側のブラケットが取り付けられて、図示しないボルトがボルト穴２２に螺入される。図の例では、つば部３ｂは軸線Ｚを中心とする円環状であり、その上面及び外周面に各々環状のストッパゴム５１，５２が設けられている。

さらに、連結金具３の内部には、ボルト穴２２の下端から下方に延びてテーパ部３ａの先端に開口するように通路２３が形成されている。この通路２３は、ボルト穴２２よりも小径で、上広がりのテーパ部を介してボルト穴２２に連通していて液室７に液体を供給する経路となる。なお、通路２３の上端には鋼球等の封止材２４が打ち込まれて、液室７を封止している。

上記ゴム弾性体５は、その上部が連結金具３の下側のテーパ部３ａを覆って加硫接着され、そこから放射状に拡がりながら斜め下に向かって延びる厚肉の傘状部５ａと、この傘状部５ａの下端に連続して下方に延びる円筒部５ｂとからなり、この円筒部５ｂが支持金具４の内周に固定されている。すなわち、支持金具４は、図の例では内筒４１と外筒４２とからなる二重構造のものであり、その内筒４１がゴム弾性体５の円筒部５ｂに埋め込まれて一体化されるとともに、この円筒部５ｂが外筒４２の上端に形成されたフランジにより後述するストッパ金具８０を介して上方からかしめられて外筒４２に固定されている。

また、ゴム弾性体５の円筒部５ｂは下側で内径が拡大されて、環状の段部が形成されており、この段部を受け部として下方からオリフィス盤６が嵌挿されるとともに、このオリフィス盤６を下方から覆うようにしてゴム製のダイヤフラム１が配設されている。上述の通り、ダイヤフラム１のリング部１ｂには補強部材１５が埋め込まれており、こうして補強されたリング部１ｂは、オリフィス盤６の下面に液密に重ね合わされて、支持金具４の内筒４１の下端に内向きに形成されたフランジによって下方からかしめられている。ダイヤフラム１は、その中央部１３とそれを囲む環状のロール部１２とが上下に反転することによって、容積が大幅に変化するものである。

そのように容積の変化するダイヤフラム１によって円筒部５ｂの下端が閉じられ、ゴム弾性体５の内部には液体の封入される液室７が形成されている。この液室７は、オリフィス盤６によって上下に仕切られていて、その上側が受圧室８になり、下側、即ちオリフィス盤６及びダイヤフラム１によって区画される部分が、平衡室９になる。パワープラントからの振動が入力してゴム弾性体５が変形すると、主に受圧室８の容積が変化し、液体がオリフィス通路１００を介して平衡室９との間を流通する。この液体の流出入に伴い前記のようにダイヤフラム１が変形して、平衡室９の容積が変化する（体積補償）。

オリフィス盤６は、本体部材６０（仕切部材：以下、オリフィス盤本体６０ともいう）と蓋部材６１とが組合わされて、全体としては比較的厚肉の円盤状をなし、その内部にはゴム製の可動板６２が収容されている。可動板６２は、比較的周波数が高く振幅の小さなエンジン振動が入力したときに、この振動に同期して振動することで受圧室８の液圧変動を吸収する。

すなわち、オリフィス盤本体６０は、円形板の上面に円環状の立壁部（環状突部）が立設されてなり、その上に重ね合わされた蓋部材との間に可動板６２を収容している。この収容室を受圧室８に連通させるよう蓋部材６１には複数の貫通穴６１ａ，…が形成され、同様に、収容室を平衡室９に連通させるようオリフィス盤本体６０の相対的に内周寄りの範囲にも貫通穴６０ｂ，…が形成されている。

また、立壁部６０ａの外周には、上方を蓋部材６１によって囲まれて外周側に開口する溝部が概ね全周に亘って形成され、この溝部が外周側からゴム弾性体５の円筒部５ｂによって囲まれることで、円環状のオリフィス通路１００が形成されている。オリフィス通路１００の一端は蓋部材６１上面の開口部（図示せず）にて受圧室８に臨み、他端はオリフィス盤本体６０下面に開口する開口部（図示せず）から平衡室９に臨んでいる。オリフィス通路１００は、比較的低周波で振幅の大きな振動にチューニングされている。

一方、ゴム弾性体５の傘状部５ａ等、マウント２の上側の部分を囲むように、支持金具４の上端にはその外筒４２と略同径の円筒形状を有するストッパ金具８０が取り付けられている。ストッパ金具８０の下端には外側に張り出したフランジが形成され、このフランジがゴム弾性体５の円筒部５ｂの上端に載置されて、外筒４２の上端に形成されたフランジによってかしめられている。

ストッパ金具８０は、つば部３ｂのストッパゴム５２と当接することによって連結金具３の前後方向の相対変位を規制する。このストッパ金具８０の上端には、連結金具３の軸部３ｃを取り囲むように内周側に向かって延びるフランジが形成されており、このフランジの下面がつば部３ｂ上面のストッパゴム５１に当接することによって、連結金具３の上方への変位を規制する。また、そのフランジの上面には、図示しないエンジン側のブラケットに当接して上方への移動が規制されるように、換言すれば、連結金具３の下方への相対変位を規制するように、ゴム層８１が設けられている。

−効果−
本実施形態では、ダイヤフラム本体１ａの高さ方向長さの最大値Ａと、リング部１ｂの厚さＢと、リング部１ｂの中心軸から、周壁部１１の外周面の延長線とリング部１ｂの下面の延長線との交点Ｖまでの距離Ｃと、リング部１ｂの内径の半分の長さＤとが、積み重ねられたダイヤフラム１，…同士が互いに面接触状態で密着しないような値に設定されているので、重ね置きされたダイヤフラム１，…に積み重ね方向に荷重がかかった場合でもダイヤフラム１，…同士が互いに吸い付くのを防止できる。したがって、ダイヤフラム１の組付け工程等の作業工程が滞ることを確実に回避できる。さらに、ダイヤフラム１，…同士の吸い付きに起因してダイヤフラム１が変形するのを防止することができる。

なお、本実施形態では、リング部１ｂにシールリップ１４を設けているが、設けなくてもよい。この場合は、厚さＢはリング部１ｂの厚さを意味する。

（実施形態２）
本実施形態は、ダイヤフラム１の形状が実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点について説明する。

図８に示すように、本実施形態に係るダイヤフラム１は、全体としては下方に開口する碗状のゴム製ダイヤフラム１であり、リング部１ｂとダイヤフラム本体１ａとを備えている。ダイヤフラム本体１ａは、リング部１ｂの内周側から環状のつば部１６を介して断面直線状に延びる筒状の周壁部１１を有しており、その上縁に上すぼまりの円錐台状の中央部１３が連続して略シルクハット状をなしている。

−ダイヤフラムの詳細構造−
図９に示すように、本実施形態に係るダイヤフラム１では、リング部１ｂと周壁部１１との間につば部１６を介しているので、下側のダイヤフラム１のリング部１ｂの内周面は上側のダイヤフラム１の周壁部１１の外周面よりも必ず外側に位置する。したがって、リング部１ｂの内径の半分の長さは上記（２）式を満足している。さらに、リング部１ｂの厚さを上記（１）式を満足するような値に設定しているので、ダイヤフラム１，１を重ね置きした場合にも、上下のダイヤフラム１，１が互いに吸い付くことがない。

−効果−
本実施形態では、ダイヤフラム本体１ａの形状を略シルクハット状としているが、リング部１ｂの内径の半分の長さＤ及び厚さＢが（１）式及び（２）式を満足しているので、実施形態１と同様に、重ね置きされたダイヤフラム１，…同士が互いに吸い付くのを防止できる。これにより、組付け工程等の作業工程が滞ることを回避できるとともに、ダイヤフラム１が変形するのを確実に防止できる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、（１）式及び（２）式を満足しているが、少なくとも一方の式を満足すれば、重ね置きされたダイヤフラム１，…同士が互いに吸い付くのを抑制できる。

上記実施形態１では断面略Ｗ字状のダイヤフラム１を用い、上記実施形態２では略シルクハット状のダイヤフラム１を用いたが、これに限らず、様々な形状のダイヤフラム１に適用できる。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、液体封入式防振装置に用いられるゴム製ダイヤフラム等について有用である。

実施形態１に係るダイヤフラムが重ね置きされた状態を模式的に示す図である。 実施形態１に係るダイヤフラムの断面図である。 従来のダイヤフラムが重ね置きされた状態を模式的に示す図である。 従来のダイヤフラムが重ね置きされた状態を模式的に示す図である。 ダイヤフラム本体の高さ方向長さとリング部の厚さとの関係を説明する図である。 ダイヤフラム本体の周壁部とリング部の内周面とのリング部の径方向における位置関係を説明する図である。 従来のダイヤフラムと本実施形態のダイヤフラムのリング部を比較した図である。 実施形態２に係るダイヤフラムの断面図である。 実施形態２に係るダイヤフラムが重ね置きされた状態を模式的に示す図である。 ダイヤフラムを液体封入式防振装置に組み付けた状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ダイヤフラム
１ａ ダイヤフラム本体
１ｂ リング部
２ 液体封入式防振装置
１１ 周壁部

Claims (1)

1. 液体封入式防振装置に用いられる碗状のゴム製ダイヤフラムであって、
   環状のリング部と、
   上記リング部の内周側から断面直線状に延びる筒状の周壁部を有するダイヤフラム本体とを備えており、
   上記ダイヤフラム本体の高さ方向の長さの最大値をＡと、上記リング部の厚さをＢと、上記リング部の中心軸から、上記周壁部の外周面の延長線と上記リング部の周壁部側の面の延長線との交点までの距離をＣと、上記リング部の内径の半分の長さをＤとすると、
   Ｂ≧Ａ、及びＤ≧Ｃの２つの関係式の少なくとも一方を満たすことを特徴とするダイヤフラム。

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