JP2010090923A - 液体封入マウント - Google Patents

Abstract

【課題】低周波数域から高周波数域にわたる広範囲の入力振動に対して良好な防振特性を発揮できる液体封入マウントを提供すること。
【解決手段】高粘度流体９６が液密状態で封入された容器９１と、容器９１の上部に設けられたゴムマウント９７と、ゴムマウント９７に対して摺動自在に挿通されたロッド９３と、ロッド９３の端部に設けられたダンパプレート９４と、容器９１とダンパプレート９４との隙間１０１からなる減衰力発生手段と、容器９１内がダンパプレート９４によって分割された上液室９１２および下液室９１１からなる主液室３２と、主液室３２と連通した容積可変な副液室２９と、ロッド９３の移動時に上液室９１２と下液室９１１との間で差圧を生じさせるための差圧発生手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体封入マウントに係り、特に建設機械におけるキャブと車体フレームとの間に介装される液体封入マウントに関する。

従来、不整地で作業するブルドーザやパワーショベル等の建設機械は、走行装置が取り付けられた車体フレーム上に運転・作業操作用のキャブを備えている。このキャブには、一般の車両に比べて車体フレーム側から大きな外力が伝搬する。このため、キャブは、制振装置として機能する防振マウント装置を介在させて車体フレーム上に装着されている。

防振マウント装置としては、いわゆる液体封入マウントと呼ばれるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
図１７には、特許文献１に記載の液体封入マウント９０が示されている。液体封入マウント９０は、カップ状の容器９１と、容器９１の上方開口部に設けられた円筒形プレート９２と、円筒形プレート９２に固定されているゴムマウント９７と、ゴムマウント９７に固定されたカラー９８と、カラー９８を介して上下に貫通するロッド９３と、ロッド９３の下端にボルトにより固定されたダンパプレート９４と、ダンパプレート９４の下面および容器９１の底面間に介装されたバネ９５とを備えている。

容器９１内には、シリコーンオイル等の高粘度流体９６が封入されている。容器９１の内部は、ダンパプレート９４の下方側が下液室９１１とされ、上方側が上液室９１２となっている。
円筒形プレート９２の円筒状部分には、弾性を有したゴム製のゴムマウント９７が固定されている。ゴムマウント９７には、上下に貫通した円筒状のカラー９８が加硫接着等により固着されている。カラー９８の内周面には、ベアリング１０２およびシールリング９９が取り付けられており、ベアリング１０２とシールリング９９とを介して前記ロッド９３が上下に摺動自在に挿通されている。
また、上液室９１２の上方には、ゴムマウント９７下面の凹部により空気室１００が形成されている。

このような液体封入マウント９０では、容器９１および円筒形プレート９２の各フランジ部分が図示しない車体フレームにボルトにより固定され、ロッド９３の上端が図示しないキャブの下面にボルト止めされる。これによりキャブは、バネ９５を介して車体フレームに支持されることになる。

車体フレームに対するキャブの水平方向の振動は、ゴムマウント９７をロッド９３が押圧した際のゴムマウント９７の弾性変形により吸収、減衰される。一方、車体フレームに対するキャブの上下方向の振動は、主にバネ９５の弾性変形により吸収され、また、高粘度流体９６中をダンパプレート９４が移動する時の流体抵抗によって減衰される。

上下振動の減衰作用をより詳細に説明すると、次の通りである。すなわち、キャブの上下の振動時に例えばロッド９３が容器９１内部に押し込まれると、下液室９１１にある高粘度流体９６は、ダンパプレート９４の下方への移動に伴って、ダンパプレート９４の外周面および容器９１の内周面間に形成された隙間１０１を通って上液室９１２へ移動しようとし、この際の流体抵抗（剪断抵抗）によって減衰力が生じる。
押し込まれたロッド９３が上方に移動する場合には逆に、高粘度流体９６が上液室９１２から下液室９１１へと流れる。

ところで、車両に搭載されたエンジンを液体封入マウントを介して支持する構造が多く採用されている（例えば特許文献２，３参照）。
特許文献２に記載の液体封入マウントは、弾性を有した支持板でエンジンを防振、支持するものであり、支持板の下方には流体室が形成され、流体室がオリフィスを有した隔板で上下に隔てられ、下方の流体室が弾性体薄板で閉塞されている。

上下の振動により例えば支持板が下方に沈み込んで変形すると、上方の流体室の容積が小さくなるため、上方の流体室内の流体がオリフィスを介して下方の流体室に移動する。そして、移動する流体がオリフィスを通過する際の流体抵抗で減衰力が生じる。下方の流体室を覆う弾性体薄板は、上方から移動してきた流体量に応じて弾性変形し、下方の流体室の容積を増やす。
支持板が上方に戻る場合には逆に、上方の流体室の容積が増えるため、下方の流体室にあった流体が上方側に移動することになる。減衰力が生じるメカニズムは、オリフィスを通過する際の流体抵抗によるものであり、特許文献２におけるオリフィス抵抗の機能は、特許文献１のダンパプレートにより発生する剪断抵抗の機能と略同一である。

特許文献３に記載の液体封入マウントは、特許文献２と略同様な支持板の下面にダンパプレートを一体に設けて流体室内に収容したものであり、従って、流体室はダンパプレートによってやはり、上下に分けられている。流体室の底部は、弾性体薄板で閉塞され、支持板の変形により生じる流体室の容積変化に追従して弾性変形する。この点は、特許文献２の技術と基本的に同じである。
ただし、特許文献３では、減衰力が生じるメカニズムは、ダンパプレートが流体室内を移動する際の剪断抵抗によるものであり、特許文献１と略同様である。

なお、特許文献２および特許文献３の液体封入マウントでは、エンジン等の搭載物が比較的剛性の大きなゴム製の支持板を介して支持されており、搭載物が静止状態にある時には、搭載物の重量が垂直方向の初期荷重として支持板を介して支持されている。しかし、このような液体封入マウントを建設機械のキャブマウントとして利用する場合には、支持板の剛性をさらに大きくしなければならない。すなわちこれらの液体封入マウントの水平方向の減衰は小さいため、そのままではキャブに水平方向の揺れが生じ、乗り心地が悪い。そこで、この揺れを抑制するため、水平剛性を高めることが必要となる。その結果、上下方向の剛性も大きくなり、防振性が悪化する。それを回避するものとして、例えば、ゴム製の支持板で水平方向のキャブ揺れ抑制と、上下方向の剛性低下（防振性の向上）とを両立する建設機械用のキャブマウントが提案されている（特許文献４がある）。

これに対して特許文献１の液体封入マウントは、キャブの水平方向が剛性の大きなゴムで支持され、垂直荷重が比較的柔らかいバネ９５を介して車体フレームで支持されており、このことによって上下の静バネ定数が小さくなっているため、低周波の振動が入力した場合のごつごつ感が解消され、乗り心地が良好である。

特開２００３−１１３８８９号公報 特開昭５７−１６１３３１号公報 特開平４−９２１３９号公報 特開平６−２５７６３８号公報

しかしながら、液体封入マウントは一般的に、特許文献１〜４に記載された構造の違いにかかわらず、入力される振動の周波数が高くなるに従って動バネ定数も大きくなるという防振特性を有しており、広い範囲の周波数に対応して良好な乗り心地を達成することができないという問題がある。つまり、静バネ定数に対する動バネ定数の上昇分を低減させることができず、高周波数域ではごつごつ感が生じて乗り心地が悪化するのである。
特に特許文献２および特許文献３の液体封入マウントを前述のごとく建設機械に用いた場合では、支持板の剛性を大きくしたことによって、特許文献１の液体封入マウントに比して低周波数域において静バネ定数が大きくなる。そのため、高周波数域では特許文献１の液体封入マウントよりもはるかに大きな静バネ定数に動バネ上昇分が加わるため、動バネ定数が大きくなり、乗り心地が一層劣ることになる。
特許文献４の液体封入マウントは、上下方向の剛性を低下させてはいるが、やはり特許文献１程は小さくならない。

なお、液体封入マウントの動バネ定数を小さくするためには、例えば特許文献１においては、液体の粘度を小さくすることが効果的であるが、液体の粘度を単に小さくしたのでは、低周波数域での減衰係数が過度に小さくなるため、低周波の揺れが減衰されないことになってキャブの乗り心地が悪化する。
従って、広範囲な周波数域で乗り心地を良好にするためには、高粘度流体を用いた場合と同様な減衰係数が得られ、かつ高周波数域でも動バネ定数を低下させることが望まれる。

本発明の目的は、低周波数域から高周波数域にわたる広範囲の入力振動に対して良好な防振特性を発揮できる液体封入マウントを提供することにある。

液体封入マウントのロッドの進退と高粘性流体の液体抵抗とによって反力が発生する。車体フレーム側から外力が伝搬すると、高粘度流体中に空気が混入したり、内圧が低い状態になったりすると、振動の入力速度に対して反力の発生に応答遅れが生じる。本来応答遅れがない場合、流体抵抗によって発生する反力は、下記（１）式で表されるように、振動の入力速度に依存した減衰力のみが発生する。下記（２）式は、振動の入力速度を表し、下記（３）式は、定数である減衰係数を表す。しかしながら、反力に応答遅れが生じると、反力は位相遅れθを引き起こし、その結果として、下記（４）式で表されるように、振動の入力速度に依存した反力である減衰力と、変位に依存した反力である動バネ力とが生じることになる。つまり、振動に対する全体の反力は、減衰力と動バネ力との和になり、動的に動くときにのみバネ力として働く所謂動バネ力が発生することになる。また、入力振動の変位は、下記（５）式で表される。さらに、動バネ力は、動バネ定数と変位との積であるから、動バネ定数は、下記（６）式で表される。

上記（６）式によれば、動バネ定数は、位相遅れθと加振角周波数ωとの関数となることがわかる。すなわち動バネ定数は、位相遅れに依存して大きくなり、加振角周波数ωが高周波になればなるほど大きくなる。これにより、意図した防振特性よりも共振周波数が高くなり、また、減衰力も低下するために、低周波数域でのキャブ揺れも大きくなる。従って、高周波数域での動バネ定数の上昇を抑制して乗り心地を改善するためには、高粘度流体への空気の混入を防止したり、差圧発生手段を設けたりして応答遅れをなくし、より迅速に減衰力を生じさせることが肝要である。

以上の知見に立って前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る液体封入マウントは、高粘度流体が液密状態で封入された容器と、前記容器の上部に設けられたゴムマウントと、前記容器内の高粘度流体に対して進退自在に設けられて前記ゴムマウントに対して挿通されたロッドと、前記ロッドの端部に一体に設けられて前記高粘度流体内に配置されたダンパプレートと、前記容器の内周面と前記ダンパプレートの外周面との隙間によって形成される減衰力発生手段と、前記容器内が前記ダンパプレートによって上下に分割された上液室および下液室からなる主液室と、前記主液室と連通し、かつ容積が可変となるように設けられた副液室と、前記ロッドの軸方向への移動時に前記上液室と前記下液室との間で差圧を生じさせる差圧発生手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る液体封入マウントは、請求項１に記載の液体封入マウントにおいて、前記差圧発生手段は、前記主液室および前記副液室の連通部分に設けられた固定型のオリフィスを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る液体封入マウントは、請求項２に記載の液体封入マウントにおいて、前記副液室は、流入する前記高粘度流体の量に応じて動くことができる可動膜を有して形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る液体封入マウントは、請求項２または請求項３に記載の液体封入マウントにおいて、前記副液室を加圧する補助加圧手段を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る液体封入マウントは、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の液体封入マウントにおいて、前記連通部分には、前記副液室から前記主液室への前記高粘度流体の移動を許可し、前記主液室から前記副液室への前記高粘度流体の移動を許可しないバルブが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る液体封入マウントは、請求項１に記載の液体封入マウントにおいて、前記差圧発生手段は、前記ロッドの初期位置状態における前記主液室の初期内圧および前記副液室の初期内圧を前記差圧以上に加圧する加圧手段であることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る液体封入マウントは、請求項６に記載の液体封入マウントにおいて、前記加圧手段は、前記副液室に臨んで配置されたフリーピストンと、前記ピストンを付勢するコイルバネとで構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項８に係る液体封入マウントは、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の液体封入マウントにおいて、前記ダンパプレートと前記容器の底面部との間に介装されたバネを備えているとともに、前記ロッドは、前記ゴムマウントに対して摺動自在に挿通されていることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る液体封入マウントは、高粘度流体が液密状態で封入された容器と、前記容器の上部に設けられたゴムマウントと、前記容器内の高粘度流体に対して進退自在に設けられて前記ゴムマウントに対して摺動自在に挿通されたロッドと、前記ロッドの端部に一体に設けられて前記高粘度流体内に配置されたダンパプレートと、前記ダンパプレートと前記容器の底面部との間に介装されたバネと、前記容器の内周面と前記ダンパプレートの外周面との隙間によって形成される減衰力発生手段と、前記容器内が前記ダンパプレートによって上下に分割された上液室および下液室からなる主液室と、前記主液室と連通し、かつ流入する前記高粘度流体の量に応じて動くことができる可動膜を有することで容積が可変となるように設けられた副液室と、前記主液室および前記副液室の連通部分に設けられた固定型のオリフィスとを備えていることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、高粘度流体が液密状態で容器内に封入されるから、空気が気泡となって高粘度流体内に混在するおそれがなく、入力する振動の速度に対する反力発生の応答性を改善できる。また、ロッドと共にダンパプレートが高粘度流体内を下方に移動する際には、容器の内周面とダンパプレートの外周面との隙間によって形成される減衰力発生手段にて減衰力が発生する。その際、ダンパプレートによって分割された下液室にある高粘度流体の上液室への移動が迅速に行われるよう差圧発生手段により差圧が発生する。従って、移動途中にある減衰発生手段にて減衰力を即座に発生させることができ、応答遅れをより確実に改善できる。

従って、応答性が改善される本発明では、入力振動に対して略減衰力のみが発生し、動バネ力が生じない。このため、低周波数域から高周波数域にわたって動バネ定数を低減でき、防振特性を大幅に向上させることができ、本発明の目的を達成できる。
なお、容器内の主液室の容積は、ロッドの下方への移動に伴って減少するが、この減少分は副液室の容積増加となって現れることになる。

請求項２の発明によれば、固定型のオリフィスによって差圧発生手段を形成するため、ロッドが下降する場合には、このオリフィスを高粘度流体が通過する際に、高粘度流体の流体抵抗によって下液室の内圧を確実に上昇させることができ、上液室との差圧を単純な構造で確実に生じさせることができる。また、下降したロッドが上昇する場合には、上液室内に流入した高粘度流体は、隙間を通って下液室に戻るしかないため、ロッドが下降時に流体を上液室に確実に流入させることにより、ロッドが上昇する場合にも、差圧が確実に発生することになる。

請求項３の発明によれば、副液室を可動膜で形成するので、ロッドの移動に伴う容積変化に確実に対応できる。
ここで、可動膜としては、弾性変形自在なゴム膜や、フィルム状の合成樹脂膜等を採用できる。

請求項４の発明によれば、副液室を加圧する補助加圧手段を設けることにより、副液室に流入した高粘度流体を、ロッドの上方への戻りに伴って主液室へ迅速に移動させることができ、より大きな差圧が必要な場合でも、ロッドの戻り時に主液室が負圧になるのを防止でき、応答性が阻害されるのを防止できる。

請求項５の発明によれば、主液室と副液室との連通部分に例えばチェックバルブを設けることで、高粘度流体が主液室から副液室に流入する場合には、オリフィスのみを通って差圧を確実に生じさせる。副液室から主液室へ戻る場合には、オリフィスとチェックバルブとの両方から戻すことで、より迅速に戻すことができ、主液室内が負圧になるのをより確実に防止できる。反対に、チェックバルブを設けた分だけ、オリフィスの開口面積をより小さく設定することも可能であり、こうすることで差圧を一層確実に生じさせることができ、より大きな差圧が必要な場合でも、良好に対応できる。

請求項６の発明によれば、差圧発生手段として加圧手段を採用するから、主液室および副液室を常時加圧しておくことができ、ロッドの初期位置における初期内圧が、必要減衰力を発生させるために必要とする差圧以上に加圧されているため、振動入力時にロッドが移動した際には、高粘度流体の下液室から上液室への移動を迅速にでき、その途中での減衰力発生手段にて確実に減衰力を発生できる。
また、ロッドが戻る場合にも、加圧手段による加圧により、主液室が負圧になるおそれがなく、高粘度流体を副液室から主液室に確実に戻すことができる。

請求項７の発明によれば、コイルバネおよびこれによって付勢されるフリーピストンにより、加圧手段を容易に構成しつつ、主液室および副液室の全体を良好に加圧でき、上液室と下液室との間での差圧を確実に生じさせることができる。
コイルバネの代わりに圧縮空気を用いたり、弾性力を有したゴム膜でコイルバネおよびフリーピストンの両方を兼用させたりしてもよい。

請求項８の発明によれば、初期状態では、キャブ等の重量のある搭載物をバネを介して荷重支持することになるため、静バネ定数を格段に小さくでき、これに伴って動バネ定数も小さくなるので、防振特性をさらに向上させることができる。

請求項９の発明によれば、前記請求項１ないし請求項３、および請求項８の構成を同時に備えることで、本発明の目的を達成する以上の優れた振動特性を有した液体封入マウントを実現できる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、図１７を参照して説明した従来の液体封入マウント９０と同じ構成部材、もしくは同じ機能を有する構成部材には同一符号を付し、各実施形態での説明を省略または簡略化する。また、一実施形態で一度説明した構成部材について、他の実施形態で用いる場合にも、その説明を省略または簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１には、本発明の第１実施形態に係る液体封入マウント１が示されている。この液体封入マウント１では、容器９１が筒状の容器本体２１と、底面部分を形成する円板状の底面部２２とで構成されており、容器本体２１および底面部２２が互いに接合されている。

底面部２２の中央には、上下に貫通した貫通孔２３が設けられている。貫通孔２３には、筒状のシリンダ部材２４が接合されている。シリンダ部材２４の上部側は容器９１内に入り込んでおり、シリンダ部材２４の上端に設けられた開口部２５が容器９１内の下液室９１１内で開口している。シリンダ部材２４の容器９１内に入り込んだ部分は、バネ９５の受け座の一部としても機能する。

シリンダ部材２４の下部側は、図示しないシールリングを介して螺合されるキャップ２６によって塞がれている。シリンダ部材２４の内部には、上下に摺動するフリーピストン２７が配置されている。フリーピストン２７には一対のベアリング２７Ａおよびシールリング２８が取り付けられ、フリーピストン２７およびシリンダ部材２４の互いの摺動面間がシールされ、上下に摺動可能となっている。

シリンダ部材２４の内部において、フリーピストン２７の上部側は、液体封入マウント１における容積可変の副液室２９とされ、下部側が空気室３０になっている。空気室３０内には、所定のバネ定数を有したコイルバネ３１が配置され、このコイルバネ３１によりフリーピストン２７が上向きに付勢されている。図１に示す状態は、フリーピストン２７の初期位置状態であり、振動が入力されていない状態である。このような状態では、フリーピストン２７が開口部２５の下方に位置してつり合っており、副液室２９内には所定量の高粘度流体９６が入り込んでいる。

なお、下液室９１１および上液室９１２により、液体封入マウント１の主液室３２が形成されている。この主液室３２とシリンダ部材２４の副液室２９とは、前記開口部２５で連通しており、フリーピストン２７がコイルバネ３１で付勢されていることで、副液室２９および主液室３２内の高粘度流体９６は、必要減衰力を発生させるために必要な差圧（必要差圧）以上（大気圧の数倍程度）に予め加圧されている。つまり、本実施形態では、コイルバネ３１およびフリーピストン２７により、本発明の加圧手段が形成されている。

また、主液室３２の上液室９１２上方には、従来のような空気室は設けられておらず、主液室３２の内部全体が高粘度流体９６で液密状態に満たされている。このため、振動の入力時に高粘度流体９６中に空気が混入し、気泡として存在するのを防止でき、振動の入力速度に対して反力が遅れて生じるのを抑制できる。

このような本実施形態の液体封入マウント１では、上下の振動の入力により例えばロッド９３が下方に摺動すると、主液室３２での容積減少分だけフリーピストン２７が下降し、副液室２９の容積が増える。この際、主液室３２内では、必要差圧以上にもともと加圧され、しかも気泡の発生が生じないから、高周波の振動が入力された場合でも、負圧になることはない。すなわち、下液室９１１の内圧を上液室９１２の内圧よりも瞬間的に大きくして差圧を生じさせることができ、低周波の振動はもちろん、高周波の振動入力に対しても、下液室９１１内の高粘度流体９６を上液室９１２内に速やかに移動させることができ、振動の入力速度に遅れることなく反力を発生させることができる。
以上により、振動の周波数域の広範囲にわたって、振動の入力速度に比例した減衰力のみを生じさせることができ、動バネ定数の上昇を抑制して乗り心地を改善できる。

下降したロッド９３が上昇する場合には、上液室９１２内に流入した高粘度流体９６は、隙間１０１を通って下液室９１１に戻るしかなく、また、ロッド９３の上昇に伴って副液室２９内の高粘度流体９６も主液室３２に戻ることができるため、瞬間的に差圧が発生し、応答遅れを防ぐことができる。また、本実施形態では、コイルバネ３１により、付勢力を任意に設定できるため、必要差圧が大きい場合にも対応できる。

〔第２実施形態〕
図２には、本発明の第２実施形態に係る液体封入マウント２が示されている。液体封入マウント２では、空気室３０内にコイルバネ３１ではなく、その代替として圧縮空気３３が封入されており、また、キャップ２６には、空気室３０内に圧縮空気３３を注入するためのムシゴム式等のエアバルブ３４が設けられている。つまり、フリーピストン２７および圧縮空気３３により、本発明の加圧手段が形成されている。これらの点で第１実施形態と第２実施形態とでは構成が異なる。高粘度流体９６が液密状態で封入されているなど、他の構成は第１実施形態と同じである。
第１実施形態では、コイルバネ３１を用いているため、付勢力を大きくするために、バネ長さを増大させることがある。それに伴いシリンダ部材２４が長くなる場合がある。これに対して本実施形態では、圧縮空気を用いるために、付勢力を大きくしてもシリンダ部材２４を短くでき、構造をコンパクトにできる。このことにより、本実施形態では、第１実施形態と同程度の大きさでも、さらに大きな必要差圧に対応できる。

本実施形態の液体封入マウント２においても、空気室３０内の圧縮空気３３によりフリーピストン２７が上向きに付勢されているため、主液室３２内の高粘度流体９６を第１実施形態と同様に加圧でき、ロッド９３の移動に伴って下液室９１１と上液室９１２との間で差圧を生じさせることができる。また、容器９１内には、高粘度流体９６が液密状態で封入されているので、気泡が発生する心配もない。従って、第１実施形態と同様に、振動の周波数域の広範囲にわたって応答性が改善されるから、振動の入力速度に比例した減衰力のみを生じさせることができ、動バネ定数の上昇を抑制できて乗り心地を改善できる。なお、シリンダ部材２４内には、空気が充填された空気室３０が形成されているが、空気以外の例えば窒素等の任意の気体が充填される気体室が形成されていてもよい。

〔第３実施形態〕
図３には、本発明の第３実施形態に係る液体封入マウント３が示されている。液体封入マウント３では、底面部２２に設けられた大径の貫通孔２３が高粘度流体９６の移動孔としてそのまま用いられている。底面部２２下方の副液室２９は、貫通孔２３を塞ぐ弾性変形自在な薄肉のゴム膜３５によって形成されている。

また、底面部２２の下面には、ゴム膜３５を下方から覆うキャップ２６がボルト止めされており、ゴム膜３５の周縁が底面部２２に設けられた溝部２２Ａに挿入され、キャップ２６との間で挟持されている。ここで、ゴム膜３５の周縁部分はオイルシールになっており、副液室２９内の高粘度流体９６が漏れないようになっている。そのようなゴム膜３５にて上方が覆われたキャップ２６の内部は、エアバルブ３４から圧縮空気３３が注入された空気室３０になっている。

つまり、本実施形態では、第１、第２実施形態でのフリーピストン２７の代替としてゴム膜３５が用いられているとともに、本実施形態でのゴム膜３５の厚みが数mm程度と薄く、弾性力が小さいことから、圧縮空気で加圧する必要があり、このために空気室３０内には、第２実施形態と同様な圧縮空気３３が注入されているのである。このため本実施形態では、圧縮空気３３およびゴム膜３５により、本発明の加圧手段が形成される。なお、キャップ２６は、ゴム膜３５を保護するカバー部材としても機能する。

また、第１、第２実施形態では、フリーピストン２７を押す付勢力が小さい場合などにおいては、フリーピストン２７およびシリンダ部材２４間の摺動抵抗により、フリーピストン２７の動きが阻害されることがある。一方、本実施形態では、摺動部分がないことでゴム膜３５が常に良好に可動するため、必要差圧が小さい場合には付勢力も小さくてよく、小さな差圧から大きな差圧まで幅広い範囲で対応できる。

本実施形態では、ロッド９３が下方に摺動すると、主液室３２での容積減少分に相当する高粘度流体９６が貫通孔２３を通って下方に移動する。このことにより、ゴム膜３５が下方に突状に膨出して変形し、この変形によって副液室２９の容積が増加する。

この際、もともと圧縮空気３３によって主液室３２内の高粘度流体９６が大きく加圧されているため、液密状態により気泡の発生が確実に抑制されることと併せて、本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、高周波域において入力された振動に対しても応答性を向上させることができ、動バネ定数の上昇を抑制して乗り心地を改善できる。なお、キャップ２６内は空気室３０の他、窒素等の任意の気体が充填される気体室であってよい。

〔第４実施形態〕
図４には、本発明の第４実施形態に係る液体封入マウント４が示されている。液体封入マウント４では、第３実施形態での薄肉のゴム膜３５の代替として、弾性力の大きな厚肉のゴム膜３６が用いられ、ロッド９３が延びた状態で大気圧となっても、ロッド９３が中立位置および縮み方向に摺動した状態では、このゴム膜３６の弾性力により主液室３２内が必要差圧以上（大気圧の数倍程度）に加圧されることになる。このため、本実施形態では、空気室３０内には加圧用の圧縮空気が注入されておらず、キャップ２６には圧縮されていない空気が通る空気抜き用のオリフィス２６Ａが設けられている。つまり、ゴム膜３６はゴム膜３５よりも弾性力が大きいので、ゴム膜３６のみで本発明の加圧手段としてする機能する。他の構成は、第３実施形態と略同様である。
本実施形態でも、高粘度流体９６が液密状態で封入され、かつ主液室３２内がゴム膜３６にて加圧されることで、第１〜第３実施形態と同様な効果を得ることができ、本発明の目的を達成できる。

〔第５実施形態〕
図５には、本発明の第５実施形態に係る液体封入マウント５が示されている。液体封入マウント５では、シリンダ部材２４の上端に第１実施形態での開口部２５よりも小径の開口からなる固定型のオリフィス３７が設けられ、また、空気室３０内には、コイルバネ３８が収容されている。コイルバネ３８においては、第１実施形態のコイルバネ３１よりも例えばバネ定数が小さいことで、付勢力が小さく設定されている。他の構成は、第１実施形態と同じである。すなわち、コイルバネ３８は、フリーピストン２７を上部側に向けて補助的に付勢しているのであり、主液室３２内を第１実施形態程度に大きく加圧している訳ではない。

ここで、本実施形態のオリフィス３７は、フリーピストン２７への付勢力が第１実施形態より小さい場合であっても、下液室９１１および上液室９１２が負圧にならないよう、内圧を維持するために設けられている。従って、オリフィス３７は、特許文献２のオリフィスのように、減衰力発生手段として機能している訳ではない。このような構成により、オリフィス３７で発生する減衰力は、隙間１０１で発生する減衰力の１０％程度であり、無視できる程に小さい。以下の実施形態で登場するオリフィス３７についても同様である。

そして、オリフィス３７の特に径寸法は、図１２の模式図を参照して説明すると、以下のようにして決定することができる。なお、図１２では、各部材の符号を省略してある。
オリフィス３７は、下液室９１１および上液室９１２が負圧にならないように、その寸法が決定される。ここで、コイルバネ３８のバネ定数k等の諸元値は既知である。
先ず、ロッド９３の押し込み時であり、上液室９１２が負圧になりやすい状態での必要な減衰力Ｆｄを決める。この減衰力Ｆｄが決まると、以下の式から差圧ΔＰｄを求めることができる。ここで、Ａｄは、ダンパプレート９４の径方向の断面積である。
Ｆｄ＝ΔＰｄ×Ａｄ
ΔＰｄ＝Ｆｄ／Ａｄ

また、差圧ΔＰｄは、下液室９１１の内圧Ｐｂと上液室９１２の内圧Ｐｕとの差であるから、以下の式が成り立つ。
Ｐｂ−Ｐｕ＝ΔＰｄ
Ｐｕ＝Ｐｂ−ΔＰｄ
一方、オリフィス３７での差圧ΔＰｏと、下液室９１１の内圧Ｐｂ、副液室２９の内圧Ｐｒとの関係は以下の通りである。この際、内圧Ｐｒは、ロッド９３の体積流入量、コイルバネ３８の諸元値、およびフリーピストン２７の径方向の断面積により求めることができる。体積流入量とは、ロッド９３が主液室に押し込まれたときの押し込まれ部分の体積のことである。
ΔＰｏ＝Ｐｂ−Ｐｒ
Ｐｂ＝ΔＰｏ＋Ｐｒ

従って、以下の式が成り立つ。
Ｐｕ＝ΔＰｏ＋Ｐｒ−ΔＰｄ
上液室９１２の内圧Ｐｕが正であるためには、以下の式を満足する必要がある。
ΔＰｏ−ΔＰｄ＋Ｐｒ＞０
この式において、ΔＰｄおよびＰｒが上述のごとく既知であり、また、ΔＰｏは高粘度流体９６のオイル物性値、ロッド９３の体積流入量で決まるオリフィス通過流量Ｑ１、およびオリフィス３７の形状の関数であるため、オイル物性値およびオリフィス通過流量Ｑ１を定めることでオリフィス径を決定できる。なお、Ｑ１＝Ａｓ×νであり、Ａｓはロッド９３の径方向の断面積、νはロッド９３の速度である。

次いで、ロッド９３が引き出される場合、すなわち、下液室９１１が負圧になり易い状態を考える。この状態でのオリフィス３７での差圧ΔＰｏは、上述とは逆で、以下の式で求められる。
ΔＰｏ＝Ｐｒ−Ｐｂ
Ｐｂ＝Ｐｒ−ΔＰｏ
下液室９１１の内圧Ｐｒが正であるためには、以下の式を満足する必要がある。
Ｐｒ−ΔＰｏ＞０
この式において、前述同様、高粘度流体９６のオイル物性値、およびオリフィス通過流量Ｑ１を定めることでオリフィス径を決定できる。

以上のことから、オリフィス３７の径寸法は、ロッド９３が下降したときに上液室９１２内が負圧にならないための径寸法より小さく、ロッド９３が上昇したとき下液室９１１が負圧にならないための径寸法よりも大きい範囲で決定すればよい。また、そのような条件を満足する径寸法が定まらない場合には、コイルバネ３８の諸元値を変更し、再度同様な過程を経て径寸法を決定することになる。
なお、上述の差圧ΔＰｄは、高粘度流体９６の物性値、ダンパプレート９４の形状、ダンパプレート９４と容器本体２１との隙間形状、およびロッド９３の速度νの関数であり、差圧ΔＰｄが決まることで、これらの値を決定することができる。

本実施形態によれば、主液室３２内が第１実施形態に比して小さく加圧されていても、ロッド９３の下方への移動に伴って主液室３２内の高粘度流体９６が副液室２９内に移動する際に、オリフィス３７での流体抵抗により主液室３２の特に下液室９１１内の圧力が、上述のごとく発生する差圧以上になり、確実に上昇する。

従って、その圧力上昇により、主液室３２内では、下液室９１１と上液室９１２との間で差圧が生じることになるため、高粘度流体９６が隙間１０１を応答性よく流れることになって上液室９１２も負圧になることはなく、前述来の液密状態と併せて、高周波数域での動バネ定数が低減して振動特性を改善でき、本発明の目的を達成できる。

また、ロッド９３が上方に戻る場合には、上液室９１２内に流入した高粘度流体が下液室９１１に戻るとともに、副液室２９内の高粘度流体９６も主液室３２に戻り、副液室２９の容積が減少する。

この際、副液室２９内の高粘度流体９６がオリフィス３７を通して主液室３２に戻ることになる。本実施形態では、副液室２９はコイルバネ３８によって補助的に加圧されているので、当該加圧力やオリフィス３７の形状（径寸法、長さ寸法等）を上述のごとく設定することにより、高粘度流体９６が迅速に主液室３２側に押し出されて流れることになり、主液室３２が負圧になって応答性が悪化するおそれがない。すなわち、フリーピストン２７およびコイルバネ３８により、本発明の補助加圧手段が形成されている。

〔第６実施形態〕
図６に示す第６実施形態の液体封入マウント６では、空気室３０内にはコイルバネ３８は収容されておらず、ロッド９３が図中の最も上方に位置する状態で、略大気圧とされた空気が封入されているだけである。オリフィス３７を有する等の他の構成は、第５実施形態と同じである。
このような液体封入マウント６においても、主にオリフィス３７の作用によって下液室９１１内の圧力が上昇するため、上液室９１２との間で差圧を生じさせることができ、振動入力に対する応答性を改善して動バネ定数を低減でき、広範囲な周波数域での良好な乗り心地を達成できる。

また、フリーピストン２７が下降することで、高粘度流体９６が副液室２９へ流れ込み、空気室３０内の空気を圧縮するため、その際の反力が副液室２９内を補助的に加圧することになり、ロッド９３が上方に戻る場合には、副液室２９内の高粘度流体９６を迅速に主液室３２に流すことができ、主液室３２内が負圧になるのを防止できる。つまり、本実施形態では、フリーピストン２７および空気室３０内に封入された空気により、本発明の補助加圧手段が形成される。このような実施形態は、必要差圧が大気圧程度の場合に有効である。

〔第７実施形態〕
図７に示す第７実施形態の液体封入マウント７では、第６実施形態のフリーピストン２７を薄肉のゴム膜３５に換えた構成であり、第６実施形態と同様に、底面部２２にはオリフィス３７が設けられ、空気室３０内にはロッド９３が最も上方に位置する状態で略大気圧とされた空気が封入されている。
このような液体封入マウント７でも、ロッド９３の移動に伴って主液室３２および副液室２９間を移動する高粘度流体９６のオリフィス３７での流体抵抗により、下液室９１１と上液室９１２との間に差圧を生じさせることができ、第６実施形態と同様な効果を得ることができる。本実施形態も、必要差圧が大気圧程度の場合に有効である。

また、副液室２９は、空気室３０内での空気の収縮圧（による反力）にて補助的に加圧されているため、ロッド９３が上方に戻る場合には、高粘度流体９６を副液室２９から主液室３２に迅速に戻すことができ、やはり主液室３２が負圧になるのを防止できる。従って本実施形態では、ゴム膜３５および空気室３０内の空気により、本発明の補助加圧手段が形成されている。

〔第８実施形態〕
図８に示す第８実施形態の液体封入マウント８では、薄肉のゴム膜３５に代えて厚肉のゴム膜３６を用い、また、キャップ２６に空気抜き用のオリフィス２６Ａを設けた点が、前記第７実施形態とは異なる。
このような液体封入マウント８では、第７実施形態の液体封入マウント７とは異なって、空気室３０内での空気の収縮圧による反力は期待できないが、代わってゴム膜３６の弾性力を用いることができ、ロッド９３を上方に戻す場合には、このゴム膜３６自身が補助加圧手段として機能し、副液室２９内の高粘度流体９６をスムースに主液室３２に戻すことが可能である。
オリフィス３７を用いたことによる効果は、第５〜第７実施形態と同様である。

〔第９実施形態〕
図９に示す第９実施形態の液体封入マウント９は、第５実施形態の液体封入マウント５にチェックバルブ３９を付加した構成である。このチェックバルブ３９は、シリンダ部材の上端において、オリフィス３７と共に並設されており、副液室２９から主液室３２への高粘度流体９６の移動は許可するが、主液室３２から副液室２９への移動は許可しない構造になっている。なお、オリフィス３７とチェックバルブ３９とにより、可変オリフィス４０が構成される。

従って、このようなチェックバルブ３９を備えた液体封入マウント９では、第５実施形態の液体封入マウント５での効果に加え、以下の効果がある。
すなわち、下方に移動したロッド９３が上方に戻る場合には、補助加圧手段であるフリーピストン２７およびコイルバネ３８によって副液室２９が補助的に加圧されるうえ、副液室２９内の高粘度流体９６がチェックバルブ３９を通って主液室３２に容易に戻ることになるため、主液室３２内が負圧になるのをより確実に防止できる。

また、本実施形態では、副液室２９内の高粘度流体９６がチェックバルブ３９を通っても主液室３２に戻るため、オリフィス３７の開口面積をより小さくしても、高粘度流体９６を確実に戻すことができる。従って、より小さな開口面積のオリフィス３７の採用により、下液室９１１と上液室９１２との差圧を大きくとることができるため、より大きな必要減衰力の発生にも対応できる。なお、本実施形態では、チェックバルブ３９を用いたが、同様な機能を有する任意の構造のバルブを適用可能である。さらに、バルブを複数設けることで、バルブ開時の開口量を大きくすることもできる。

〔第１０実施形態〕
図１０に示す第１０実施形態の液体封入マウント１０は、第６〜第８実施形態での液体封入マウント６にチェックバルブ３９を付加した構成であり、各実施形態での効果に加えて、前記第９実施形態で説明したチェックバルブ３９による効果を得ることができる。
ここで、図示を省略するが、同様なチェックバルブ３９を図７、図８に示す液体封入マウント７，８に設けることで、チェックバルブ３９による効果が得られるようにすることも可能である。

〔第１１実施形態〕
図１１に示す第１１実施形態の液体封入マウント１１では、薄肉のゴム膜３５、空気抜き用のオリフィス２６Ａが設けられたキャップ２６、および可変オリフィス４０を用いたことが特徴である。
この液体封入マウント１３は、ロッド９３の下方への移動時には、オリフィス３７の作用によってのみ下液室９１１の内圧を上昇させることができ、また、ロッド９３の上方への移動時には、チェックバルブ３９の作用により、主液室３２内が負圧になるのを抑制できるものである。このような液体封入マウント１３でも、チェックバルブ３９を用いることでオリフィス３７の開口面積をより小さくできるから、より大きな必要減衰力の発生にも対応できる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記各実施形態では、副液室２９が主液室３２の下方に設けられていたが、主液室の側方または上方に副液室２９を設けてもよく、主液室に対して副液室が設けられる位置は任意である。

〔効果の確認〕
図１３〜図１６にはそれぞれ、本発明の効果を説明するための図が示されている。具体的に、図１３は周波数（Hz）と動バネ定数（N/mm）との関係を示した図、図１４は、周波数と損失係数（tanδ）との関係を示した図、図１５は、周波数と減衰係数（Ns/mm）との関係を示した図、図１６は、周波数と振動伝達率との関係を示した図である。
図中の各ラインは、本発明の液体封入マウントとして、前記第７実施形態の液体封入マウント７での特性、特許文献１に記載の液体封入マウントでの特性、特許文献４に記載の液体封入マウントでの特性を示している。

図１３に示すように、特許文献４の液体封入マウントでは、静バネ定数（周波数０側での動バネ定数）からして既に大きいために、高周波になるに従って動バネ定数が一層大きくなり、振動を効果的に低減させることができない。特許文献２，３に記載のものについても、図示していないが、建設機械のキャブマウントとして使用した場合には、静バネ定数が同様に大きくなるうえ、高周波数域で動バネ定数が大きくなる傾向も略同様である。
特許文献１の液体封入マウントでは、静バネ定数は小さくなるが、高周波域での動バネ定数との差分を解消することができず、高周波域での動バネ定数が大きい。従って、この液体封入マウントでも、十分な防振特性が得られるとは言い難い。
これに対して本発明に係る液体封入マウント７では、低周波数域から高周波数域にわたって動バネ定数を小さく抑えることができ、特に高周波数域での動バネ定数を小さくできることで、防振特性が大幅に向上することがわかる。

図１４によれば、本発明に係る液体封入マウント７での損失係数（tanδ）は、特許文献１，４の液体封入マウントに比し、低周波数域から高周波数域まで大きく、より優れた値を示すことが確認された。

図１３および図１４の結果により求めた減衰係数が図１５に示されている。減衰係数は、大きい程揺れが発生しにくい。図１５によれば、本願発明に係る液体封入マウント７での減衰係数は、特許文献１の液体封入マウントと同等以上である。さらに、第７実施形態もしくは他の実施形態によれば、図１３に示した動バネ定数を維持したまま、特許文献４と同等の減衰係数を得ることも可能である。すなわち、本発明によれば、低動バネ定数を維持しつつ、減衰係数を変化させることが可能となる。これは、動バネ定数を下げるために、流体として粘度の低い低粘度流体を用いることなく、高粘度流体を用い、減衰係数を従来と同等以上に維持して動バネ定数の低減を実現した結果と言える。

図１６によれば、特許文献１，４の液体封入マウントではそれぞれ、７Ｈｚ、１２Ｈｚ程度の周波数域で振動伝達率のピークを有するのに対し、本願発明に係る液体封入マウント７では、明らかなピーク値が存在せず、初期状態から周波数が高くなるにつれて振動伝達率が低下する傾向にあり、また、その値も他に比して小さい。従って、液体封入マウント７の防振特性が最も優れていることが確認された。すなわち、本発明によれば、低周波数でのキャブ揺れの抑制と優れた防振性との両立が図れるのである。

本発明は、建設機械、輸送車両、土木機械等のキャブを支持するものに限らず、エンジン等の重量物を支持する液体封入マウントとして利用できる。

本発明の第１実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第５実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第６実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第７実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第８実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第９実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第１０実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明の第１１実施形態に係る液体封入マウントを示す断面図。 本発明で用いられるオリフィスの形状設定を説明するための模式図。 本発明の効果を説明するための周波数と動バネ定数との関係を示した図。 本発明の効果を説明するための周波数と損失係数との関係を示した図。 本発明の効果を説明するための周波数と減衰係数との関係を示した図。 本発明の効果を説明するための周波数と振動伝達率との関係を示した図。 従来の液体封入マウントを示す断面図。

符号の説明

１〜１３…液体封入マウント、２２…底面部、２７…フリーピストン、２９…副液室、３１，３８…コイルバネ、３２…主液室、３３…圧縮空気、３５，３６…可動膜であるゴム膜、３７…オリフィス、３９…チェックバルブ、９１…容器、９３…ロッド、９４…ダンパプレート、９５…バネ、９６…高粘度流体、９７…ゴムマウント、１０１…減衰力発生手段である隙間、９１２…上液室、９１１…下液室。

Claims (9)

1. 高粘度流体が液密状態で封入された容器と、
   前記容器の上部に設けられたゴムマウントと、
   前記容器内の高粘度流体に対して進退自在に設けられて前記ゴムマウントに対して挿通されたロッドと、
   前記ロッドの端部に一体に設けられて前記高粘度流体内に配置されたダンパプレートと、
   前記容器の内周面と前記ダンパプレートの外周面との隙間によって形成される減衰力発生手段と、
   前記容器内が前記ダンパプレートによって上下に分割された上液室および下液室からなる主液室と、
   前記主液室と連通し、かつ容積が可変となるように設けられた副液室と、
   前記ロッドの軸方向への移動時に前記上液室と前記下液室との間で差圧を生じさせる差圧発生手段とを備えている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
2. 請求項１に記載の液体封入マウントにおいて、
   前記差圧発生手段は、前記主液室および前記副液室の連通部分に設けられた固定型のオリフィスを備えている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
3. 請求項２に記載の液体封入マウントにおいて、
   前記副液室は、流入する前記高粘度流体の量に応じて動くことができる可動膜を有して形成されている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
4. 請求項２または請求項３に記載の液体封入マウントにおいて、
   前記副液室を加圧する補助加圧手段を備えている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の液体封入マウントにおいて、
   前記連通部分には、前記副液室から前記主液室への前記高粘度流体の移動を許可し、前記主液室から前記副液室への前記高粘度流体の移動を許可しないバルブが設けられている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
6. 請求項１に記載の液体封入マウントにおいて、
   前記差圧発生手段は、前記ロッドの初期位置状態における前記主液室の初期内圧および前記副液室の初期内圧を前記差圧以上に加圧する加圧手段である
   ことを特徴とする液体封入マウント。
7. 請求項６に記載の液体封入マウントにおいて、
   前記加圧手段は、前記副液室に臨んで配置されたフリーピストンと、前記ピストンを付勢するコイルバネとで構成されている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の液体封入マウントにおいて、
   前記ダンパプレートと前記容器の底面部との間に介装されたバネを備えているとともに、
   前記ロッドは、前記ゴムマウントに対して摺動自在に挿通されている
   ことを特徴とする液体封入マウント。
9. 高粘度流体が液密状態で封入された容器と、
   前記容器の上部に設けられたゴムマウントと、
   前記容器内の高粘度流体に対して進退自在に設けられて前記ゴムマウントに対して摺動自在に挿通されたロッドと、
   前記ロッドの端部に一体に設けられて前記高粘度流体内に配置されたダンパプレートと、
   前記ダンパプレートと前記容器の底面部との間に介装されたバネと、
   前記容器の内周面と前記ダンパプレートの外周面との隙間によって形成される減衰力発生手段と、
   前記容器内が前記ダンパプレートによって上下に分割された上液室および下液室からなる主液室と、
   前記主液室と連通し、かつ流入する前記高粘度流体の量に応じて動くことができる可動膜を有することで容積が可変となるように設けられた副液室と、
   前記主液室および前記副液室の連通部分に設けられた固定型のオリフィスとを備えている
   ことを特徴とする液体封入マウント。

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