JP2010007835A - 能動型流体封入式防振装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加振部材と可動子の加振方向に直交する方向の位置ずれが許容されると共に、可動子の加振力が流体室に対して効率的に及ぼされて目的とする防振効果を得ることが出来る、新規な構造の能動型流体封入式防振装置を提供すること。
【解決手段】加振部材72の加振方向に直交して広がる板ばね80によって、加振部材72を第二の取付部材14に支持させる。固定子86と可動子88を備えた電磁式駆動手段82を、可動子88の駆動中心軸が加振部材72の加振方向となるように配設する。可動子88を加振部材72に連結して駆動力を伝達する駆動力伝達部材102を設けて、駆動力伝達部材102と可動子88の連結部に原動側ボールジョイント機構104を設けると共に、駆動力伝達部材102と加振部材72の連結部に従動側ボールジョイント機構116を設けることにより、駆動力伝達部材102を加振部材72および可動子88に対して揺動変位可能に連結した。
【選択図】図1
【解決手段】加振部材72の加振方向に直交して広がる板ばね80によって、加振部材72を第二の取付部材14に支持させる。固定子86と可動子88を備えた電磁式駆動手段82を、可動子88の駆動中心軸が加振部材72の加振方向となるように配設する。可動子88を加振部材72に連結して駆動力を伝達する駆動力伝達部材102を設けて、駆動力伝達部材102と可動子88の連結部に原動側ボールジョイント機構104を設けると共に、駆動力伝達部材102と加振部材72の連結部に従動側ボールジョイント機構116を設けることにより、駆動力伝達部材102を加振部材72および可動子88に対して揺動変位可能に連結した。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば自動車のエンジンマウントやボデーマウント等に採用されて、内部に封入された非圧縮性流体の流動作用に基づいて防振効果を発揮する流体封入式防振装置に係り、特に非圧縮性流体が封入された流体室に対してアクチュエータの加振力を及ぼして流体室の圧力を制御することにより、能動的な防振効果を得るようにされた能動型流体封入式防振装置に関するものである。
従来から、振動伝達系を構成する部材間に介装される防振連結体や防振支持体等の防振装置の一種として、内部に非圧縮性流体を封入された流体封入式防振装置が知られている。この流体封入式防振装置は、例えば、防振連結すべき一方の部材に取り付けられる第一の取付金具と、他方の部材に取り付けられる第二の取付金具を、本体ゴム弾性体で相互に連結した構造を有している。更に、流体封入式防振装置には、壁部の一部を本体ゴム弾性体で構成されて非圧縮性流体を封入された流体室が形成されており、流体室に封入された流体の流動作用等を利用して防振効果が発揮されるようになっている。
また、より高度な防振性能を実現する手段として、流体室の壁部の一部を加振板で構成して、加振板をアクチュエータで加振変位させて流体室の圧力を制御することにより、入力振動を相殺的に低減させるようにした能動型の流体封入式防振装置も提案されている。このような能動型流体封入式防振装置は、自動車用エンジンマウント等への適用が検討されており、例えば、特許文献1や特許文献2等に記載のものが、それである。
ところで、このような能動型流体封入式防振装置では、製造工程上の理由等から、アクチュエータが、流体室および加振板を備えた防振装置本体とは別に形成される。そして、加振板とアクチュエータの出力部材が連結ロッドを介して連結されるようになっている。
しかし、このように別体とされた防振装置本体とアクチュエータを連結ロッドによって後から連結固定する構造では、寸法誤差や組付け誤差等による防振装置本体とアクチュエータの相対的な位置のずれが問題となる。特に加振方向に対して直交する方向で位置ずれが生じると、防振装置本体とアクチュエータの連結作業が困難となったり、アクチュエータの加振力を流体室に対して効率的に作用させることが難しくなって、目的とする防振効果を得ることが出来なくなるおそれがあった。
なお、このような問題に対して、例えば特許文献3に示されているように、連結ロッドをアクチュエータの出力部材に対して首振り可能に連結することにより、防振装置本体とアクチュエータの相対的な位置ずれに対応することも考えられる。即ち、特許文献3の構造では、連結ロッド(連結ロッド39)の上端部を加振板としてのゴム弾性板(第2弾性体18)によって第二の取付金具(外筒13)で弾性的に支持させると共に、連結ロッドの下端部をコイルスプリング(コイルばね41)で支持させることにより、連結ロッドの傾動が許容されている。
しかし、このような構造では、連結ロッドに取り付けられたアクチュエータの可動子が、連結ロッドと共に傾動させられることから、可動子の固定子に対する引っ掛かりや摺動抵抗の増加が問題となり易く、可動子と固定子の当接による傷や磨耗によって耐久性が低下したり、動作不良によって防振性能が低下するおそれがある。
さらに、連結ロッドの上端部がゴム弾性板を介して第二の取付金具で支持されていることから、可動子の加振力が傾斜した連結ロッドに及ぼされると、加振力の分力によって、連結ロッドの上端部が加振方向に対して直交する方向に変位せしめられる。その結果、連結ロッドの加振変位が不規則となって、軸方向加振力の伝達効率が低下し、加振力の作用によって発揮されるべき防振効果が不十分なものとなるおそれがある。特に、ゴム弾性板を加振する際に、繰返し首振りが発生することにより共振状態となって、首振り変位が大きくなるおそれもある。
さらに、加振時において、ゴム弾性板が加振方向に直交する方向で弾性変形させられることから、繰返し入力される歪みによって、ゴム弾性板の耐久性が低下したり、弾性変形によるエネルギーの発散によって、充分な加振力が得られ難いといった問題があった。
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、加振部材の加振方向に対して直交する方向において加振部材と可動子の位置のずれが許容されると共に、可動子の加振力が加振部材に対して効率的に伝達されて流体室に及ぼされることで、目的とする防振効果を得ることが出来る、新規な構造の能動型流体封入式防振装置を提供することにある。
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意な組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
すなわち、本発明は、第一の取付部材と第二の取付部材が本体ゴム弾性体で相互に連結されていると共に、壁部の一部を本体ゴム弾性体で構成されて非圧縮性流体を封入された流体室が形成されて、流体室の壁部の一部が加振部材で構成されていると共に、加振部材に駆動力を及ぼして加振変位させるアクチュエータが加振部材を挟んで流体室と反対側に配設されている能動型流体封入式防振装置において、アクチュエータによる加振部材の加振変位方向に対して直交する方向に広がる板ばねを採用し、板ばねによって加振部材を第二の取付部材に対して支持せしめる一方、第二の取付部材に対して固定されたコイルを含む固定子と、コイルへの通電により一軸上で駆動せしめられる可動子とを備えた電磁式駆動手段をアクチュエータとして採用して、可動子の駆動中心軸が加振部材の加振方向となるように電磁式駆動手段を配すると共に、電磁式駆動手段における可動子を加振部材に連結して可動子に生ぜしめられる駆動力を加振部材に伝達する駆動力伝達部材を設け、駆動力伝達部材の可動子に対する取付部位に原動側ボールジョイント機構を設けると共に、駆動力伝達部材の加振部材に対する取付部位に従動側ボールジョイント機構を設けて、駆動力伝達部材の加振部材および可動子に対してそれぞれ揺動変位可能に連結せしめたことを特徴とする。
このような本態様に従う構造の能動型流体封入式防振装置においては、駆動力伝達部材が、ボールジョイント機構によって、加振部材と可動子に対してそれぞれ揺動変位可能に連結されている。これにより、駆動力伝達部材が傾斜することによって、加振部材と可動子の相対的な位置のずれが、加振部材の加振方向に対して直交する方向で許容されるようになっている。従って、部品の寸法誤差や組立て時の製造誤差等による組付け不良や動作不良等の不具合を防止することが出来る。
さらに、加振部材が板ばねによって加振方向に対して直交する方向で位置決めされていると共に、アクチュエータが電磁式駆動手段とされていることによって可動子が同方向で位置決めされている。それ故、加振部材と可動子の相対的な位置のずれに起因する、それら加振部材および可動子の傾動を防ぐことが出来て、加振部材および可動子の引っ掛かりと、それに伴う異音の発生や耐久性の低下を回避することが出来る。
しかも、加振部材とアクチュエータが何れも加振方向に直交する方向で位置決めされていることから、加振力の作用による駆動力伝達部材の傾動を防いで、加振部材を軸方向で効率的に加振変位させることが出来る。それ故、加振力の効率的な作用によって、目的とする防振効果を有効に得ることが出来る。
また、本発明に係る能動型流体封入式防振装置においては、加振部材を硬質のピストン部材で構成する一方、ピストン部材の周囲でピストン部材の加振方向に延びる筒状案内面を備えたシリンダ部材を、第二の取付部材に対して固定的に設けて、電磁式駆動手段による駆動によって、ピストン部材がシリンダ部材の筒状案内面に沿って加振変位されるようにすることが望ましい。
このように、加振部材を硬質のピストン部材で構成することにより、加振力が加振部材の変形によって吸収されることなく、流体室に対して効率的に及ぼされて、目的とする防振効果を有効に得ることが出来る。しかも、ピストン部材の周囲に対して、ピストン部材の加振方向に延びる筒状案内面を備えたシリンダ部材を設けることにより、硬質とされたピストン部材の周囲を通じて流体が流動するのを防いで、液圧の逃げによる防振性能の低下を防止することが出来る。
なお、シリンダ部材は、第二の取付部材とは別体とされて、第二の取付部材によって直接的または他部材を介して間接的に固定支持されていても良いし、第二の取付部材の一部を利用して構成されていても良い。
さらに、本発明に係る能動型流体封入式防振装置においては、本体ゴム弾性体とシリンダ部材の対向面間に隔壁部材が配設されており、流体室が隔壁部材を挟んで二分されて、隔壁部材を挟んだ両側に壁部の一部を本体ゴム弾性体で構成された受圧室と壁部の一部を加振部材で構成された加振室とが形成されていると共に、隔壁部材には受圧室と加振室を相互に連通させる通孔が形成されていても良い。
本態様によれば、振動入力によって圧力変動が及ぼされる受圧室と、加振部材からの加振力が及ぼされる加振室が、流体室を仕切る隔壁部材を挟んだ両側に形成されて、それら受圧室と加振室が通孔を通じて連通されている。これにより、例えば、衝撃的な大荷重の入力に際して、加振室の壁部の一部を構成する加振部材に対して、大荷重が直接的に及ぼされるのを回避することが出来る。それ故、過大な荷重の作用によって、電磁式駆動手段が損傷するのを防ぐことが出来て、耐久性の向上を実現出来る。
更にまた、本発明に係る能動型流体封入式防振装置においては、シリンダ部材を挟んで加振室と反対側には壁部の一部を可撓性膜で構成されて非圧縮性流体を封入された平衡室が形成されていると共に、受圧室と平衡室を相互に連通するオリフィス通路が形成されていても良い。
これによれば、加振部材によって流体室に加振力を及ぼすことによる相殺的な防振効果に加えて、オリフィス通路を通じて受圧室と平衡室の間を流動せしめられる流体の共振作用等に基づいた防振効果が発揮されることとなる。それ故、より優れた防振性能を実現することが可能となり、例えば、周波数が異なる複数の振動に対して何れも有効な防振効果を得ることが出来る。
また、本発明に係る能動型流体封入式防振装置では、電磁式駆動手段において、可動子が加振変位方向に延びる筒状外周面を有していると共に、可動子の筒状外周面を案内する筒状内周面を備えたガイド部材が設けられていることが望ましい。
このような構造によれば、ガイド部材の案内作用によって可動子の加振変位を許容しつつ、ガイド部材と可動子の当接によって加振変位方向に直交する方向での変位が制限される。それ故、可動子の傾動や加振変位方向に直交する方向への変位が防止されて、目的とする加振力を安定して得ることが出来ると共に、かじり(引っ掛かり)による異音の発生や耐久性の低下,作動不良等を防止することが出来る。
なお、筒状内周面は、固定子に直接形成されていても良いし、固定子とは別体のガイド部材を設けてその内周面で構成されていても良い。筒状内周面が固定子に直接形成されている場合には、ガイド部材が固定子によって構成されて、部品点数を少なくすることが出来る。一方、固定子とは別体のガイド部材を設ける場合には、ガイド部材の材質の選択自由度を高めることが出来て、可動子とガイド部材の間の摺動抵抗を低減させることが出来る。更に、高精度な筒状内周面を容易に形成することが出来て、可動子の筒状外周面に対する案内作用を効果的に発揮させることが可能となる。
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図1には、本発明に係る能動型流体封入式防振装置の一実施形態として、自動車用エンジンマウント10が示されている。このエンジンマウント10は、マウント本体11を含んで構成されている。更に、マウント本体11は、第一の取付部材としての第一の取付金具12と第二の取付部材としての第二の取付金具14を本体ゴム弾性体16で相互に連結した構造を有している。そして、第一の取付金具12がパワーユニットに取り付けられると共に、第二の取付金具14が車両ボデーに取り付けられることにより、パワーユニットを車両ボデーに対して防振支持せしめるようになっている。なお、以下の説明中、上下方向とは、原則として中心軸方向である図1中の上下方向を言うものとする。また、車両への装着下、エンジンマウント10には、パワーユニットの分担荷重が中心軸方向に及ぼされて、第一の取付金具12と第二の取付金具14が相互に接近するように本体ゴム弾性体16が弾性変形せしめられるようになっている。
より詳細には、第一の取付金具12は、逆向きの略円錐台形状を呈する固着部18と、固着部18の上端部において外周側に突出するフランジ部20と、固着部18の上端面から上方に向かって突出する取付部22とを一体的に備えた構造となっている。また、取付部22には螺子穴24が形成されており、螺子穴24に螺着される図示しない取付用ボルトによって、第一の取付金具12が自動車のパワーユニットに取り付けられるようになっている。
一方、第二の取付金具14は、大径の略円筒形状を有しており、その下端近くにおいて外周側に広がる段差部26が形成されている。更に、この段差部26の外周縁部には、下方に向かって延び出す円筒形状のかしめ部28が一体形成されている。また、第二の取付金具14には、ブラケット30が嵌着固定されている。ブラケット30は、筒形取付部32の外周面に複数の固定脚部34が溶着されて下方に延び出した構造となっており、筒形取付部32の下端部が第二の取付金具14に対して外嵌固定されている。そして、ブラケット30の各固定脚部34に形成された取付孔に挿通される図示しない固定ボルトにより、ブラケット30ひいては第二の取付金具14が車両ボデーに固定されるようになっている。なお、本実施形態では、筒形取付部32の上端縁部に一体形成された内フランジ状のストッパ部36が、第一の取付金具12のフランジ部20と軸方向で対向位置せしめられており、第一の取付金具12と第二の取付金具14の軸方向の相対変位を制限するリバウンドストッパが構成されている。
また、これら第一の取付金具12と第二の取付金具14は、本体ゴム弾性体16によって連結されている。本体ゴム弾性体16は略円錐台形状とされており、その小径側端部に対して第一の取付金具12の固着部18が所定深さで埋められた状態で加硫接着されている一方、第二の取付金具14が本体ゴム弾性体16の大径側端部外周面に加硫接着されている。なお、第一の取付金具12のフランジ部20が本体ゴム弾性体16の小径側端面に重ね合わされて固着されていると共に、フランジ部20の上面に対して、本体ゴム弾性体16と一体形成された緩衝ゴムが被着形成されている。また、本体ゴム弾性体16の大径側端面には、逆向きの略すり鉢状乃至は半球状の大径凹所38が形成されている。
また、第二の取付金具14には、可撓性膜としてのダイヤフラム42が組み付けられている。ダイヤフラム42は、薄肉の略円板形状を有するゴム弾性膜で形成されており、第二の取付金具14の下側開口部に組み付けられて、その開口部を蓋している。これにより、第二の取付金具14内には、外部空間に対して密閉されて非圧縮性流体が封入された流体封入領域44が形成されている。なお、封入流体としては、水やアルキレングリコール等の低粘性流体が好適に採用される。
また、流体封入領域44には、仕切部材46が配設されている。仕切部材46は、シリンダ部材としての仕切部材本体48と隔壁部材としての蓋板50を含んで構成されている。仕切部材本体48は、厚肉の略円板形状を有する硬質の部材であって、径方向中央部分が下方に突出して厚肉となっている。また、仕切部材本体48の径方向中間部分には、上面に開口して周方向に半周程度の長さで延びる周溝52が形成されている。一方、蓋板50は、薄肉の円板形状を有しており、仕切部材本体48の上面に重ね合わされて固定されている。
そして、仕切部材本体48と蓋板50を備えた仕切部材46は、本体ゴム弾性体16とダイヤフラム42の軸方向対向面間に配置されて、第二の取付金具14のかしめ部28によってかしめ固定されている。これにより、流体封入領域44が仕切部材46を挟んで上下に二分されており、仕切部材46を挟んだ上側に対して、壁部の一部を本体ゴム弾性体16で構成された受圧室54が形成されていると共に、仕切部材46を挟んだ下側に対して、壁部の一部をダイヤフラム42で構成された平衡室56が形成されている。
さらに、仕切部材本体48に形成された周溝52の開口部が蓋板50によって蓋されていると共に、周溝52の両端部が、蓋板50に形成された上側連通孔58と仕切部材本体48に形成された下側連通孔60とを通じて、受圧室54と平衡室56に接続されている。これにより、周方向に所定の長さで延びて受圧室54と平衡室56を相互に連通するオリフィス通路62が形成されている。なお、本実施形態では、オリフィス通路62が、エンジンシェイクに相当する低周波数にチューニングされている。
また、仕切部材本体48には、径方向中央部分において上面に開口する円形の中央凹所64が形成されている。そして、中央凹所64の開口部が蓋板50によって蓋されることにより、受圧室54と蓋板50を挟んだ反対側に加振室としての中間室66が形成されている。この中間室66は、内部に非圧縮性流体を封入されており、蓋板50を板厚方向に貫通する複数の通孔68を通じて受圧室54に連通されている。なお、受圧室54と中間室66によって本実施形態における流体室が構成されており、流体室が蓋板50によって受圧室54と中間室66に二分されている。
また、仕切部材本体48の径方向中央部分には、中央凹所64の底壁部を軸方向に貫通する中央孔70が形成されている。この中央孔70は、略一定の円形断面を有しており、中間室66と平衡室56を連通するように貫通形成されている。また、中央孔70が形成されていることによって、仕切部材本体48が環状となっており、筒状の内周面によって本実施形態における筒状案内面が構成されている。
さらに、中央孔70には、加振部材としての加振板72が配設されている。加振板72は、外周側に向かって下傾するテーパ形状を有していると共に、外周縁部には上方に向かって突出する筒状案内部73が一体形成されている。このような加振板72が中央孔70に配置されていることにより、平衡室56と中間室66が加振板72で隔てられており、中間室66の壁部の一部が加振板72で構成されている。なお、本実施形態では、加振板72が、鉄やアルミニウム合金等の金属や硬質の合成樹脂、ゴム等によって形成された硬質のピストン部材となっている。
また、加振板72には、連結金具74が取り付けられている。連結金具74は、その上端部が加振板72の中央部分に下方から重ね合わされて固定されている。さらに、連結金具74の軸方向中間部分には、外周側に向かって広がる固着フランジ76が一体形成されており、ダイヤフラム42の中央部分に固着されている。更に、連結金具74には、下方に向かって突出する略筒状の把持筒部78が一体形成されている。この把持筒部78の内周側には、球状の内周面を有して下方に向かって開口する嵌合凹所79が形成されている。
さらに、連結金具74の上端部には、板ばね80が取り付けられている。本実施形態において、板ばね80は、略円板形状の金属ばねを複数積層させた構造となっている。また、図中必ずしも明らかではないが、板ばね80には、板厚方向に貫通するスリットが形成されている。このスリットは、例えば、特許3873618号公報の図2に示されているような構造であって、積層された各板ばね80のスリットが相互に連通されることにより、板ばね80を挟んだ両側がスリットを通じて一つの中間室66として機能するようになっている。
この板ばね80は、中間室66において略軸直角方向に広がるように配設されており、その径方向中央部分が連結金具74の上端面に重ね合わされて固定されていると共に、外周部分が中央孔70の上側周縁部において仕切部材46に固定されている。これにより、連結金具74が板ばね80を介して仕切部材46ひいては第二の取付金具14によって支持されている。そして、連結金具74が、板ばね80の板厚方向への弾性変形によって軸方向の変位を許容されていると共に、軸直角方向で所定の位置に位置決めされている。
なお、連結金具74が板ばね80で軸直角方向に位置決めされていることにより、連結金具74に固定された加振板72が軸直角方向に位置決めされており、加振板72が中央孔70と同一中心軸上に配置されている。特に本実施形態では、加振板72の中央孔70への配設下、加振板72の外周面と中央孔70の内周面の間には、全周に亘って微小な隙間が形成されている。
また、かくの如き構造とされたマウント本体11の下方には、電磁式駆動手段としての電磁式アクチュエータ82が配設されている。電磁式アクチュエータ82は、ダイヤフラム42よりも下方に配設されており、略カップ形状の強磁性材で形成されたハウジング84と、ハウジング84に固定された固定子としての磁極形成部材86と、磁極形成部材86に対して軸方向に駆動変位せしめられる可動子としてのアーマチャ88を含んで構成されている。
より詳細には、磁極形成部材86は、コイル90を備えている。コイル90は、非磁性材で形成されたボビンに巻き付けられてハウジング84に固定されている。そして、図示しない外部の電源装置からコイル90に対して通電されることにより、磁界が形成されるようになっている。また、コイル90には、上ヨーク金具92が取り付けられている。上ヨーク金具92は、強磁性材で形成されて、コイル90の上面および内周面に重ね合わされていると共に、外周縁部がハウジング84の内周面に当接している。更に、コイル90には、下ヨーク金具94が取り付けられている。下ヨーク金具94は、略環状の強磁性材で形成されて、コイル90の下面内周部分に重ね合わされており、ハウジング84の底壁中央部分に形成された円形孔に嵌め込まれている。そして、ハウジング84と上下ヨーク金具92,94によって磁路が形成されており、コイル90への通電によって、上ヨーク金具92の内周下端部と下ヨーク金具94の内周上端部に、それぞれ磁極が形成されるようになっている。
なお、これら上下のヨーク金具92,94は、環状のゴム弾性体で形成されたスペーサを軸方向間に挟んで配置されている。また、本実施形態では、下ヨーク金具94の中央の孔を塞ぐようにゴム層を有するストッパ部材96が配設されている。以上によって、本実施形態の磁極形成部材86が形成されている。
また、磁極形成部材86における上ヨーク金具92の内周側には、アーマチャ88が配設されている。アーマチャ88は、強磁性材で形成されており、軸方向に延びる筒状外周面を備えた略円筒形状を有している。更に、アーマチャ88は、磁極形成部材86に対して軸方向に相対変位可能な態様で配設されていると共に、下ヨーク金具94に対して所定の隙間を隔てて軸方向上側に配置されている。
また、上ヨーク金具92とアーマチャ88の径方向間には、ガイド部材としての案内筒部材98が配設されている。案内筒部材98は、内周面がアーマチャ88の外周面に対応する筒状内周面とされた薄肉の略円筒形状を有しており、その上端部が内周側に向かって屈曲せしめられていると共に、下端部が外周側に屈曲せしめられている。そして、下端部が上ヨーク金具92とスペーサの間に挟持されて、上ヨーク金具92の内周側に配置されており、案内筒部材98の内周側にアーマチャ88が挿入配置されている。これにより、アーマチャ88は、案内筒部材98の案内作用によって軸方向への変位が許容されていると共に、軸直角方向への変位が案内筒部材98との当接によって制限乃至は阻止されている。なお、特に限定されるものではないが、案内筒部材98の内周面は摩擦抵抗が小さくなっていることが望ましく、例えば、摺動性に優れた合成樹脂で形成されたり、案内筒部材98の内周面にグリースが塗布される等して摩擦係数が抑えられている。
そして、図示しない電源装置からコイル90に通電されることにより、上ヨーク金具92の内周縁部下端と、下ヨーク金具94の内周縁部に対して、磁極が形成されるようになっている。この磁極によって、強磁性材で形成されたアーマチャ88が吸引されて、下方に駆動変位せしめられるようになっている。これにより、コイル90への通電によって、アーマチャ88に対して軸方向下向きの駆動力を及ぼす電磁式アクチュエータ82が構成されている。
このような構造とされた電磁式アクチュエータ82は、ダイヤフラム42の下方に配置されて、ハウジング84の上端に設けられた取付用フランジ100が、第二の取付金具14のかしめ部28でかしめ固定されることにより、マウント本体11に対して取り付けられている。かかる配設下、電磁式アクチュエータ82のアーマチャ88の駆動方向が、加振板72の加振方向であるマウント軸方向となっている。
かくの如きマウント本体11と電磁式アクチュエータ82の組付下、マウント本体11の連結金具74と、電磁式アクチュエータ82のアーマチャ88が、軸方向に所定距離を隔てて対向配置されており、駆動力伝達部材としての連結ロッド102によって相互に連結されている。連結ロッド102は、軸方向に直線的に延びる硬質軸状の部材とされている。そして、連結ロッド102の上端部が連結金具74に取り付けられると共に、下部がアーマチャ88に取り付けられることにより、それら連結金具74とアーマチャ88が連結ロッド102によって相互に連結されている。
そして、電磁式アクチュエータ82の駆動力が、連結ロッド102を介して連結金具74ひいては加振板72に伝達されるようになっている。更に、コイル90への通電と非通電の切換えを繰り返すことによって、連結金具74が軸方向に微小振幅で加振されるようになっている。即ち、コイル90に通電されて連結金具74が下方に引き込まれると、連結金具74に固定された板ばね80が弾性変形せしめられる。その後、コイル90への通電が停止すると、連結金具74の下方への引込みが解除されて、連結金具74が板ばね80の弾性力に基づいて上方に変位せしめられる。これらを交互に繰り返すことで、連結金具74とそれに固定された加振板72が軸方向に加振変位されるようになっている。なお、本実施形態では、加振板72が仕切部材本体48の中央孔70に嵌め込まれており、電磁式アクチュエータ82の加振力によって、加振板72が中央孔70で案内されて軸方向に加振変位せしめられるようになっている。
ここにおいて、連結ロッド102とアーマチャ88の接続部位には、原動側ボールジョイント機構としての第一のボールジョイント104が設けられている。この第一のボールジョイント104は、内側ボール部材106と外側把持部材108を含んで構成されている。内側ボール部材106は、略球形の硬質部材であって、径方向一方向に貫通するロッド挿通孔110を有している。一方、外側把持部材108は、略筒形状を有しており、内周面が内側ボール部材106の表面形状に対応する球状面とされている。そして、内側ボール部材106が外側把持部材108の内周側に嵌め込まれることにより、第一のボールジョイント104が構成されている。かかる構造とされた第一のボールジョイント104では、内側ボール部材106の外周面が外側把持部材108の内周面で案内されることにより、内側ボール部材106の外側把持部材108に対する相対回転が許容されており、内側ボール部材106のロッド挿通孔110が軸方向に対して傾動可能とされている。
この第一のボールジョイント104は、外側把持部材108がアーマチャ88の内周側に挿入されると共に、アーマチャ88の内周側に固定されるリング状の固定金具112によって軸方向で支持されて、アーマチャ88に対して取り付けられている。更に、内側ボール部材106のロッド挿通孔110に対して連結ロッド102が挿通されており、連結ロッド102の下端に螺着されるナット114によって内側ボール部材106が連結ロッド102に取り付けられている。これらによって、第一のボールジョイント104は、アーマチャ88と連結ロッド102を相互に連結するように配設されている。
一方、連結ロッド102と連結金具74の接続部位には、従動側ボールジョイント機構としての第二のボールジョイント116が設けられている。第二のボールジョイント116は、連結ロッド102の上端部に一体形成された略球形の上端球状部118が、連結金具74の嵌合凹所79に対して嵌め込まれて構成されている。そして、上端球状部118の外周面が嵌合凹所79の内周面で案内されて、上端球状部118の把持筒部78に対する相対的な揺動変位が許容されている。
なお、本実施形態では、上端球状部118を把持筒部78に対して嵌め付けた後で、それら上端球状部118と把持筒部78の間に硬質の合成樹脂層117が形成されている。これにより、連結ロッド102と連結金具74のガタツキが抑えられていると共に、合成樹脂層117の成形時の収縮によって連結ロッド102が連結金具74に対して揺動可能に取り付けられて、合成樹脂層117の内周面によって摺動面が形成されることによりボールジョイント機構が実現されている。この合成樹脂層117としては、表面における摩擦抵抗の小さい材料が望ましい。
このように、連結ロッド102がアーマチャ88と連結金具74に対してそれぞれ揺動可能に取り付けられていることにより、連結ロッド102の傾動によってアーマチャ88と連結金具74の軸直角方向での相対的な位置ずれが許容されるようになっている。
また、連結ロッド102の下側が第一のボールジョイント104でアーマチャ88に対して揺動可能に取り付けられていると共に、連結ロッド102の上側が第二のボールジョイント116で連結金具74に対して揺動可能に取り付けられている。しかも、連結ロッド102が取り付けられたアーマチャ88と連結金具74が、何れも軸直角方向に位置決めされている。即ち、アーマチャ88は、磁極形成部材86によって固定支持された案内筒部材98の内周側に配置されていることにより、軸直角方向への変位が制限されている。一方、連結金具74は、軸直角方向に広がる板ばね80で支持されていることにより、軸直角方向への変位が制限されている。その結果、コイル90への通電によってアーマチャ88に及ぼされる軸方向の駆動力が、連結金具74に対して効率的に伝達されて、連結金具74に取り付けられた加振板72によって中間室66に及ぼされる軸方向の加振力を効果的に得ることが出来る。
このような構造とされたエンジンマウント10の車両への装着下、第一の取付金具12と第二の取付金具14の間に、エンジンシェイクに相当する低周波振動が入力されると、オリフィス通路62を通じて受圧室54と平衡室56の間で積極的な流体流動が生ぜしめられる。それ故、流体の共振作用等の流動作用に基づいて、入力振動に対する有効な防振効果(高減衰効果)が発揮される。
一方、オリフィス通路62のチューニング周波数よりも高周波数のアイドリング振動や走行こもり音に相当する中乃至高周波振動が入力された場合には、入力振動の周波数に応じて電磁式アクチュエータ82の作動が制御されて、加振板72が軸方向に加振駆動されるようになっている。そして、通孔68を通じて受圧室54に連通された中間室66に対して加振力が及ぼされて、入力振動が加振板72によって及ぼされる加振力で相殺されることにより、目的とする防振効果(低動ばね効果)を有効に得ることが出来る。
そこにおいて、エンジンマウント10では、加振板72に固定された連結金具74と、電磁式アクチュエータ82のアーマチャ88が、軸直角方向にずれて位置せしめられている場合にも、アーマチャ88に及ぼされた加振力が、加振板72に対して効率的に伝達されて、目的とする防振効果が発揮されるようになっている。
すなわち、連結ロッド102が連結金具74およびアーマチャ88に対して揺動可能に取り付けられており、更に、連結金具74が板ばね80によって軸直角方向で位置決めされていると共に、アーマチャ88が案内筒部材98に嵌め込まれて軸直角方向で位置決めされている。これらにより、連結ロッド102の傾斜によって連結金具74に及ぼされる軸直角方向の分力に起因して、加振板72が不規則に変位せしめられるのを防ぐことが出来る。それ故、目的とする軸方向の加振を効率的に実現することが出来るのである。更に、連結金具74が金属製の板ばね80で軸直角方向に位置決めされていることにより、優れた耐久性と耐荷重性を実現することが出来る。
しかも、連結金具74が、アーマチャ88との相対的な軸直角方向位置に拘らず所定の位置に配置されて、外力の作用によっても軸直角方向で所定の位置に保持されるようになっている。それ故、連結金具74に取り付けられる加振板72を硬質とした場合にも、加振板72が中央孔70の内周面に押し付けられたり引っ掛かったりするのを防ぐことが出来る。その結果、加振板72を硬質とすることによって安定した加振力を得ることが出来ると共に、作動不良やカジリによる異音の発生等を防ぐことが出来る。
さらに、加振板72の軸直角方向での位置を高精度に設定出来ることから、硬質とされた加振板72の外周面と仕切部材46の内周面との対向面間距離を、作動不良や異音の問題を回避しつつ、充分に小さく設定することが可能である。その結果、加振板72と仕切部材46の間を通じた中間室66と平衡室56の連通が実質的に防止されて、防振性能の低下を防ぐことが出来る。しかも、本実施形態では、加振板72の外周縁部に略円筒形状の筒状案内部73を設けると共に、筒状案内部73と中央孔70の内周面を僅かな隙間で対向するように位置させている。それ故、加振板72と仕切部材46の隙間の流動抵抗が大きくなっており、該隙間を通じた中間室66と平衡室56の連通がより一層効果的に防止されている。
更にまた、連結ロッド102が、連結金具74とアーマチャ88のそれぞれに対して、第一,第二のボールジョイント104,116を介して揺動可能に取り付けられている。これにより、連結金具74やアーマチャ88が、連結金具74とアーマチャ88の軸直角方向での相対的な位置ずれによって傾斜するのを防ぐことが出来る。それ故、連結金具74に対して固着されたダイヤフラム42の耐久性低下や、アーマチャ88の案内筒部材98への引っ掛かり等を防ぐことが出来る。
また、連結ロッド102が、連結金具74およびアーマチャ88に対して揺動可能に取り付けられていることにより、連結ロッド102の傾斜によって連結金具74とアーマチャ88の軸直角方向での位置ずれが許容されるようになっている。これにより、受圧室54および中間室66を備えたマウント本体11と、加振板72を加振変位させる電磁式アクチュエータ82との組付けに際して、それらマウント本体11と電磁式アクチュエータ82の組付け位置が、部品の寸法誤差や組付立て作業時の誤差等によって軸直角方向で所定の位置からずれた場合にも、連結金具74とアーマチャ88の連結ロッド102による連結を不具合なく実現することが出来る。
また、第一,第二のボールジョイント104,116によって、連結ロッド102が連結金具74およびアーマチャ88に対して中心軸回りでの相対回転を許容されている、これにより、連結ロッド102が連結金具74に対して捻られた場合に、捻り方向の力が連結金具74に伝達されるのを抑えることが出来る。それ故、連結ロッド102に作用する捻り方向の力によってダイヤフラム42が損傷するのを防ぐことが出来る。
また、本実施形態では、アーマチャ88を案内する案内筒部材98が、磁極形成部材86とは別体の部材とされて、磁極形成部材86に取り付けられている。それ故、案内筒部材98の材質が制限されるのを回避して、摺動性に優れた(摺動抵抗が小さい)材料で案内筒部材98を形成することが出来る。その結果、アーマチャ88の軸方向への加振駆動が効率的に実現されて、有効な加振力を得ることが出来る。更に、アーマチャ88を軸方向に案内する案内筒部材98を特別に設けることで、案内筒部材98の筒状内周面として、凹凸の少ない滑らかな面を容易に且つ高精度に形成することが出来る。それ故、アーマチャ88の摺動抵抗を効果的に低減させることが出来る。
また、本実施形態では、振動入力に際して圧力変動が及ぼされる受圧室54と、電磁式アクチュエータ82によって加振力が及ぼされる中間室66が、蓋板50を隔てて形成されており、蓋板50に貫通形成された通孔68を通じてそれら両室54,66が相互に連通されている。これにより、突起の乗越え等によって受圧室54に衝撃的な大荷重が入力された際に、入力荷重の加振板72に対する直接的な作用が防がれるようになっている。それ故、大荷重の作用による電磁式アクチュエータ82の損傷を防いで、耐久性の向上を図ることが出来る。
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
例えば、前記実施形態では、加振部材として硬質の加振板72が示されているが、加振部材は、加振室(中間室66)に対して加振力を及ぼすようになっていれば良く、必ずしも硬質の部材に限定されるものではない。具体的には、例えば、加振部材が略円環板形状のゴム弾性膜で構成されており、加振部材の外周面が仕切部材46における中央孔70の内周面に固着されていると共に、内周面が連結金具74に対して固着されていても良い。このような構造においては、中間室66の壁部の一部を構成する加振部材が、連結金具74の加振変位によって軸方向に弾性変形せしめられて、中間室66に加振力が及ぼされるようになっている。かくの如きゴム弾性膜で構成された加振部材を採用すれば、中央孔70が加振部材と連結金具74によって流体密に閉塞されて、中間室66と平衡室56が流体密に仕切られることとなる。それ故、受圧室54の液圧が中央孔70を通じて平衡室56に逃がされるのを防いで、特に低周波振動の入力に際してオリフィス通路62による防振効果を効率的に得ることが出来る。
また、前記実施形態では、第二のボールジョイント116を構成する連結金具74が、加振板72とは別体の部材とされた構造が示されているが、第二のボールジョイント116の一部が、加振板72と一体的に形成された構造を採用することも出来る。具体的には、例えば、前記実施形態における加振板72と連結金具74が、一体形成されて加振部材を構成していても良い。このように、加振部材の具体的な構造は、特に限定されるものではない。
また、ボールジョイント機構の具体的な構造は、前記実施形態における第一,第二のボールジョイント104,116の構造に限定されるものではない。具体的には、例えば、図2に示された第二のボールジョイント120を、従動側ボールジョイント機構として採用することも出来る。なお、以下の説明において、前記実施形態と実質的に同一の部材には、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。また、図2,3中に示されていない部分は、原則として前記実施形態と同一の構造となっている。図2において中心線を挟んで右側と左側は、連結ロッド102の中心軸回りで90度異なる断面を表したものである。
すなわち、第二のボールジョイント120は、連結金具122と連結ロッド102が筒状摺接部材124を介して連結された構造となっている。より詳細には、連結金具122は、略円筒形状の把持筒部126を備えている。この把持筒部126は、下方に開口せしめられており、開口部付近の内周面には係止溝128が全周に亘って形成されている。そして、把持筒部126に対して、連結ロッド102の上端球状部118側の端部が挿し込まれている。
また、連結ロッド102の上端球状部118側の端部には、予め筒状摺接部材124が取り付けられている。この筒状摺接部材124は、図3に示されているように略円筒形状を有しており、例えば、表面の摩擦係数が小さいフッ素樹脂等の合成樹脂材料で形成されている。また、筒状摺接部材124の内周面の軸方向中間部分が、上端球状部118の外周面に対応する球状の湾曲面となっている。更に、筒状摺接部材124には、径方向で対向する部分に一対のスリット130が形成されている。スリット130は、筒状摺接部材124の下端面から軸方向上方に向かって上端までは至らない所定の長さで形成されている。このような一対のスリット130が形成されていることで、筒状摺接部材124の下側開口部を弾性的に拡開変形させることが可能となっている。そして、連結ロッド102の上端球状部118側の端部が、筒状摺接部材124に対して下側開口部から押し込まれて、上端球状部118の外周面と筒状摺接部材124の球状湾曲面が重ね合わされている。これにより、連結ロッド102が筒状摺接部材124に対して揺動可能に取り付けられている。
このように筒状摺接部材124を取り付けられた連結ロッド102は、連結金具122に対して取り付けられている。即ち、筒状摺接部材124が、連結金具122の把持筒部126に挿し込まれると共に、平面視で略C字形状を呈する係止金具132が、把持筒部126の係止溝128に嵌め付けられて、筒状摺接部材124の上端面に重ね合わされている。これにより、筒状摺接部材124が連結ロッド102に対して固定されて、連結ロッド102が連結金具122に対して揺動可能に取り付けられている。このような構造の第二のボールジョイント120によっても、ボールジョイント機構を実現することが可能である。
また、かかる第二のボールジョイント120の如き、スリット入りの筒状摺接部材124を採用することにより、全周に亘って連続して摺動面を与える摺接部材を、別途形成して組み付けることが出来る。即ち、図1に示されている如き構造の第一のボールジョイント104や第二のボールジョイント116では、内側ボール部材106や上端球状部118の存在下で、合成樹脂材料の射出成形等によって外側把持部材108や合成樹脂層117を形成することで樹脂収縮に基づく摺動面のクリアランスが形成されることとなるが、上述の如き別体形成された摺動部材を採用することにより、摺動部材の製造が容易となり、材料の選択自由度も大きくなると共に、摺動面のクリアランスの設定も自由となる等の利点がある。
さらに、ボールジョイント機構は、駆動力伝達部材と加振部材および可動子との接続部分にそれぞれ設けられていれば良く、必ずしも駆動力伝達部材の上端部と下端部に位置していなくても良い。
また、前記実施形態では、加振板72によって及ぼされる加振力が、中間室66を介して受圧室54に伝達されるようになっているが、例えば、受圧室54の壁部において本体ゴム弾性体16とは異なる部分が加振板72で構成されて、受圧室54に対して直接に加振力が及ぼされるようになっていても良い。要するに、前記実施形態における蓋板50は、必須ではない。
また、前記実施形態では、案内筒部材98が磁極形成部材86とは別体とされて、磁極形成部材86に対して固定されるようになっているが、ガイド部材は、例えば、固定子に一体的に設けられていても良く、例えば、前記実施形態における上ヨーク金具92の内周面によって筒状内周面が構成されて、ガイド部材が上ヨーク金具92で構成された構造等も採用可能である。なお、ガイド部材を固定子に一体的に設けることにより、部品点数を少なくすることが出来る。
また、電磁式駆動手段の具体的な構造は、前記実施形態の電磁式アクチュエータ82によって限定的に解釈されるものではない。具体的には、例えば、特許3972210号公報等に示されているように、可動子の加振変位方向が、コイルの中心軸方向に対して略直交する方向とされた構造を採用することも出来る。
また、前記実施形態では、受圧室54と中間室66を隔てる隔壁部材が、蓋板50によって構成されていたが、隔壁部材の構造は、前記実施形態の構造に限定されるものではない。例えば、隔壁部材が、軸直角方向に広がって軸方向への微小変位を許容された可動ゴム板を含んで構成されていても良い。より具体的には、例えば、蓋板50と板ばね80の軸方向間に軸直角方向に広がる略皿形状の収容金具を配設して、蓋板50と収容金具の間に収容領域を形成する。そして、この収容領域に対して、略円板形状の可動ゴム板を、軸方向に所定の微小変位を許容された状態で収容配置して、可動ゴム板の両面に受圧室54と中間室66の圧力を作用させた構造を採用することも出来る。このような構造の隔壁部材を採用すれば、可動ゴム板の軸方向への微小変位によって走行こもり音に相当する高周波小振幅振動による圧力変動を、受圧室54と中間室66の間で相互に伝達させることが出来ると共に、エンジンシェイクに相当する低周波大振幅振動の入力時には、可動ゴム板が軸方向に拘束されて、受圧室54の圧力変動を効率的に得ることが出来る。その結果、高周波小振幅振動の入力に際して、加振板72の加振力を中間室66から受圧室54に伝達させることで、目的とする防振効果を得ることが出来ると共に、低周波大振幅振動の入力に際して、オリフィス通路62の防振効果を効率的に発揮させることが出来る。
さらに、上記の如き可動ゴム板を備えた構造では、例えば、中間室66と平衡室56を相互に連通して、アイドリング振動に相当する中周波数にチューニングされた流体流路を設けても良い。そして、受圧室54に及ぼされる中乃至高周波数が、可動ゴム板の変位によって中間室66に伝達されるようにすることより、中周波数の振動入力に際して、流体流路を通じて流動せしめられる流体の共振作用等に基づいた防振効果が発揮される一方、高周波数の振動入力に際して、加振板72から及ぼされる加振力に基づく相殺的な防振効果が発揮されるようになっていても良い。
また、本発明の適用範囲は、自動車用に限定されるものではなく、列車等の各種車両や、車両以外の防振にも適用可能である。更に、本発明は、エンジンマウント以外にも、ボデーマウントやサスペンションメンバマウント等にも好適に適用され得る。
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更,修正,改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
10:エンジンマウント、12:第一の取付金具、14:第二の取付金具、16:本体ゴム弾性体、42:ダイヤフラム、46:仕切部材、48:仕切部材本体、50:蓋板、54:受圧室、56:平衡室、62:オリフィス通路、66:中間室、68:通孔、72:加振板、74:連結金具、80:板ばね、82:電磁式アクチュエータ、86:磁極形成部材、88:アーマチャ、90:コイル、98:案内筒部材、102:連結ロッド、104:第一のボールジョイント、116:第二のボールジョイント
Claims (5)
- 第一の取付部材と第二の取付部材が本体ゴム弾性体で相互に連結されていると共に、壁部の一部を該本体ゴム弾性体で構成されて非圧縮性流体を封入された流体室が形成されて、該流体室の壁部の一部が加振部材で構成されていると共に、該加振部材に駆動力を及ぼして加振変位させるアクチュエータが該加振部材を挟んで該流体室と反対側に配設されている能動型流体封入式防振装置において、
前記アクチュエータによる前記加振部材の加振変位方向に対して直交する方向に広がる板ばねを採用し、該板ばねによって該加振部材を前記第二の取付部材に対して支持せしめる一方、該第二の取付部材に対して固定されたコイルを含む固定子と、該コイルへの通電により一軸上で駆動せしめられる可動子とを備えた電磁式駆動手段を該アクチュエータとして採用して、該可動子の駆動中心軸が該加振部材の加振方向となるように該電磁式駆動手段を配すると共に、該電磁式駆動手段における該可動子を該加振部材に連結して該可動子に生ぜしめられる駆動力を該加振部材に伝達する駆動力伝達部材を設け、該駆動力伝達部材の該可動子に対する取付部位に原動側ボールジョイント機構を設けると共に、該駆動力伝達部材の該加振部材に対する取付部位に従動側ボールジョイント機構を設けて、該駆動力伝達部材の該加振部材および該可動子に対してそれぞれ揺動変位可能に連結せしめたことを特徴とする能動型流体封入式防振装置。 - 前記加振部材を硬質のピストン部材で構成する一方、該ピストン部材の周囲で該ピストン部材の加振方向に延びる筒状案内面を備えたシリンダ部材を、前記第二の取付部材に対して固定的に設けて、前記電磁式駆動手段による駆動によって、該ピストン部材が該シリンダ部材の該筒状案内面に沿って加振変位されるようにした請求項1に記載の能動型流体封入式防振装置。
- 前記本体ゴム弾性体と前記シリンダ部材の対向面間に隔壁部材が配設されており、前記流体室が該隔壁部材を挟んで二分されて、該隔壁部材を挟んだ両側に壁部の一部を該本体ゴム弾性体で構成された受圧室と壁部の一部を前記加振部材で構成された加振室とが形成されていると共に、該隔壁部材には該受圧室と該加振室を相互に連通させる通孔が形成されている請求項2に記載の能動型流体封入式防振装置。
- 前記シリンダ部材を挟んで前記加振室と反対側には壁部の一部を可撓性膜で構成されて非圧縮性流体を封入された平衡室が形成されていると共に、前記受圧室と該平衡室を相互に連通するオリフィス通路が形成されている請求項2又は3に記載の能動型流体封入式防振装置。
- 前記電磁式駆動手段において、前記可動子が加振変位方向に延びる筒状外周面を有していると共に、該可動子の筒状外周面を案内する筒状内周面を備えたガイド部材が設けられている請求項1乃至4の何れか一項に記載の能動型流体封入式防振装置。
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