JP2011038595A

JP2011038595A - 防振装置

Info

Publication number: JP2011038595A
Application number: JP2009186722A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kojima; 宏小島; Akio Shimamura; 暁夫島村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】アイドリング振動、エンジンシェイク振動および、加速時の高周波小振幅振動入力に対し、ばね要素を、所要の硬さのばね特性の下にて共振させることで、振動の減衰をもたらすとともに、その共振周波数および、共振周波数の近傍域の動ばね定数を有効に低減させることができる防振装置を提供する。
【解決手段】コア部材１および、筒状部材２を設け、弾性部材３により連結するとともに、ダイヤフラム４によって封止し、流体室を、仕切部材５をもって、主液室６と副液室７とに区画し、第一の制限通路８と第二の制限通路９のそれぞれで連通させ、筒状部材の他端側に負圧アクチュエータ１１を設け、仕切部材５の主液室側に、弾性部材からなるメンブラン１４を配置し、前記メンブラン１４の主液室側とは反対側に空気室１６を設け、この空気室１６を大気に連通させる連絡路１７を設け、その連絡路の開放、遮断を司る電磁弁１８を設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部に封入した非圧縮性の液体の流動に基づいて振動減衰機能を発揮させることができる防振装置に関するものであり、例えば、エンジンマウントとして適用して、アイドル振動およびエンジンシェイク振動等のそれぞれを有効に減衰および防振することに加え、高周波小振幅振動になる、加速時等の入力振動に対して動的ばね定数の増加（高動ばね化）を、ばね要素等の高周波共振によって効果的に抑制し、併せて減衰する技術を提案するものである。

エンジンマウントとして適用され、負圧アクチュエータの作用下で、封入液体の流動通路を切り換える従来の液入り防振装置としては特許文献１に開示されたものがある。

これは、図４に、中心軸線を含む縦断面図で示すように、振動発生側部材、例えばエンジンに連結されるコア部材５１の外周面と、振動伝達側部材、例えば車体に連結される筒状部材５２の内周面とを、ゴム等の弾性部材５３によって液密に連結するとともに、その筒状部材５２の開口端をダイヤフラム５４によって液密に封入し、このダイヤフラム５４と、弾性部材５３と、筒状部材５２とで囲繞される空間を、非圧縮性の液体を封入した液体室とし、この液体室を、仕切部材５５によって、弾性部材側に位置する主液室５６と、ダイヤフラム側に位置する副液室５７とに区画し、そして、それらの両液室５６，５７を、２０〜４０Ｈｚの中周波中振幅振動であるアイドリング振動に対する防振機能をもたらす第一の制限通路５８と、５〜２０Ｈｚの低周波大振幅振動であるエンジンシェイク振動に対し、振動減衰機能を発揮する第二の制限通路５９とのそれぞれで、相互に独立させて連通させ、また、ダイヤフラム５４に対して副液室５７とは反対側に配設した空気圧式アクチュエータ６１によって、ダイヤフラム５４の中央部分を仕切部材の第一の制限通路５８の開口周縁部に押し付けてその開口周縁部を閉塞状態に保持せしめるようにし、さらに、仕切部材５５の一部を構成するように配設されて、主液室５６の圧力が一方の面に及ぼされるメンブラン６４と、このメンブラン６４を挟んで主液室５６と反対側に形成されて、外部から負圧が及ぼされることでメンブラン６４における主液室５６と反対側の面に負圧吸引力を作用せしめる作用空気室６６と、前記空気圧式アクチュエータ６１と前記作用空気室６６とにそれぞれ接続されて、それら空気圧式アクチュエータ６１と作用空気室６６に対して同時に負圧と大気圧を選択的に及ぼし得る切換弁６８とを有するものである。

この液入り防振装置は、アイドル振動時および高周波振動時には空気圧式アクチュエータ６１と、作用空気室６６に対して同時に負圧を及ぼすことで、第二の制限通路５９を連通状態とするとともに、メンブラン６４を負圧吸引して拘束力を及ぼすことで、主には第二の制限通路５９の作用により、アイドル振動を効果的に防振する一方、シェイク振動時にはアクチュエータと作用空気室に対して同時に大気圧を及ぼして、第二の制限通路５９を遮断状態とすると共に、メンブラン６４の自由振動が許容されるようにすることで、主には第一の制限通路５８の作用により、周波数の異なる振動を減衰することができるものである。

しかるに、このような技術では、作用空気室とアクチュエータを負圧吸引する配管等が少なくとも二つ必要で構造が複雑となり、また、シェイク振動時に作用空気室に対して大気圧を及ぼすため、メンブランが自由に振動し、動ばね特性を、特定の周波数に意図的に低下させることが難しくなり、加速時走行のより高い振動周波数での動的バネ定数の抑制を達成することが困難であった。

特開２００４−３６０７１０号公報

そこで、本発明は、アイドリング振動および、エンジンシェイク振動のいずれに対しても、封入液体の液柱共振等に基づく振動減衰機能を発揮させるとともに、低動ばね化をもたらすことができ、併せて、５０〜１５０Ｈｚの、加速時の高周波小振幅振動入力に対し、ばね要素を、所要の硬さのばね特性の下にてメンブラン共振させることで、振動の減衰をもたらすとともに、その共振周波数および、共振周波数の近傍域の動ばね定数を有効に低減させることができる防振装置を提供することにある。

この発明にかかる防振装置は、振動発生側部材もしくは振動伝達側部材のいずれか一方側に連結されるコア部材および、他方側に連結される筒状部材のそれぞれを設け、コア部材の外周面と、筒状部材の一方の端部分内周面とを、弾性部材により全周にわたって液密に連結するとともに、筒状部材の他端をダイヤフラムによって液密に封止し、少なくとも、このダイヤフラムと、筒状部材および弾性部材とで囲繞される空間を、液体を封入した流体室とし、この流体室を、仕切部材をもって、弾性部材側に位置する主液室と、ダイヤフラム側に位置する副液室とに区画し、それらの両液室を、振動の減衰をもたらす第一の制限通路および、第一の制限通路と異なる振動の減衰をもたらす第二の制限通路のそれぞれで、相互に独立させて連通させ、筒状部材の他端側に、前記ダイヤフラムを、第一の制限通路の開口端を閉止する位置と、開放する位置の間にわたって変位させる負圧アクチュエータを設け、仕切部材の主液室側に、弾性部材からなるメンブランを配置してなるものであって、前記メンブランの主液室側とは反対側に空気室を設け、この空気室を大気に連通させる連絡路を設け、その連絡路の開放、遮断を司る電磁弁を設けたことを特徴とするものである。

このような防振装置においてより好ましくは、前記第一の制限通路を、アイドリング振動の減衰をもたらす通路と、前記第二の制限通路をエンジンシェイク振動の減衰をもたらす通路としてなるものである。

ところで、このような防振装置は、走行時、負圧アクチュエータで第一の制限通路の開口端を閉止した状態で、定速走行時に電磁弁を開放状態にして、加速走行時に電磁弁を遮断状態にすることが好ましい。

この発明の防振装置では、それをエンジンマウントとして適用して、例えば、コア部材をエンジン側の部材に、そして、筒状部材を車体側の部材にそれぞれ連結した状態で、車両の停止時のアイドリング振動（中周波数２０〜４０Ｈｚ、中振幅０．０５〜０．２ｍｍ）の入力に対しては、負圧アクチュエータを負圧吸引して変位させ、ダイヤフラムを例えば、アイドリング周波数にチューニングされた第一の制限通路の開口端から離隔させて、第一の制限通路に液体が流れるようにするとともに、メンブランの主液室側とは反対側に空気室と、空気室を大気に連通させる連絡路を設け、この連絡路を、電磁弁で遮断して空気室を密閉空間とすることで、電磁弁を開放したときよりもメンブランの変形量を小さくすることになり、主液室の液圧の変動を大きくすることができる。その結果、第一の制限通路で液体の流動量を増加させ、第一の制限通路のもつ共振周波数、例えばアイドリング周波数の動的ばね定数、絶対ばね定数をより低下させて、アイドリング振動を効果的に減衰することができる。

また、車両の走行時のエンジンシェイク振動（低周波数５〜２０Ｈｚ、大振幅０．５〜１．０ｍｍ）と、こもり音振動（中−高周波５０〜１００Ｈｚ、小振幅０．０１〜０．１ｍｍ）の両方の入力に対しては、負圧アクチュエータ内を大気圧にすることにより、防振装置に取り付けられたコイルばねなどの手段の作用下で、ダイヤフラムの中央部分を、第一制限通路の開口端に押し付けて第一の制限通路を閉塞状態とするとともに、前記電磁弁を開放して、前記空気室を大気圧にすることにより、例えば、エンジンシェイク周波数にチューニングされた第二の制限通路に液体を流れるようにして、エンジンシェイク振動を効果的に減衰し、また、こもり音振動に対しては、空気室を大気圧としたことにより、電磁弁を遮断したときよりもメンブランの変形量が大きくなり、例えば、こもり音周波数にチューニングされたメンブランおよび円筒部材で共振を発生させ、こもり音振動による液圧変動を効果的に減衰することができる。

そしてさらに、車両の定常走行から加速への移行時の、加速時振動（高周波１００〜２００Ｈｚ、小振幅０．０１〜０，１ｍｍ）の入力に対しては、負圧アクチュエータの作動によって、負圧アクチュエータ内を大気圧にして、第一の制限通路を閉塞状態とするとともに、前記電磁弁を遮断することにより、電磁弁を開放したときよりもメンブラン共振を高周波で発生させることにより、加速時振動の周波数での絶対ばね定数を低下させて、加速時振動を効果的に減衰することができる。

このような防振装置では、シェイク振動、アイドリング振動、こもり音振動および加速時の振動を、負圧アクチュエータおよび少なくとも一個の電磁弁で切り替えることにより、例えば定常の走行回転数から急加速や、より高速での高回転による周波数の向上に対して、シンプルかつコンパクトで、低ばねを実現することができる。

（ａ）は、本発明の製造装置の一の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。（ａ）は、本発明の製造装置の一の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。（ａ）は、本発明の製造装置の一の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。従来技術の防振装置を示す縦断面図である。

以下に、図面を参照しながら防振装置を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の製造装置の一の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。
この発明の防振装置では、エンジンその他の振動発生側部材もしくは、自動車車体等の振動伝達側部材のいずれか一方側に連結されるコア部材１および、他方側に連結される筒状部材２のそれぞれを設け、これらのコア部材１の外周面と、筒状部材２の一方の端部分の内周面、図では、倒立円錐台形状もしくは、倒立角錐台形状をなす内周面とを、ゴム、エラストマー、プラスチック等からなる弾性部材３によって全周にわたって液密に連結するとともに、筒状部材２の他端側を、ゴム等からなるダイヤフラム４によって液密に封止する。

ここでは、少なくとも、ダイヤフラム４と、筒状部材２および弾性部材３とで囲繞される空間、ときには、それらに加えて、弾性部材３から露出するコア部材１とで囲繞される空間を、エチレングリコール等の、非圧縮性の所要の液体を封入した流体室とし、そして、この流体室を、仕切部材５によって、弾性部材側に位置する主液室６と、ダイヤフラム側に位置する副液室７に区画する。
そして、これらの主液室６と副液室７とを、図では仕切部材５に設けられて、例えば、アイドル振動の減衰をもたらす第一の制限通路８および、エンジンシェイク振動の減衰をもたらす、通常は、前記制限通路８より横断面積が小さく長さが長い第二の制限通路９のそれぞれで、相互に独立させて連通させる。

ここで、第二の制限通路９は、一端に設けた仕切部材５の切り欠きを経て主液室６に開口する一方で、他端に設けた切り欠きを経て副液室８に開口する。

そしてまた、筒状部材２の他端側にはさらに、底板１０内に収納されて、筒状部材２の他端部分とで囲繞される空間内にダイヤフラム４を、第一の制限通路８の、副液室７側の開口端を閉止する位置と、その開口端から離隔する位置との間にわたって変位させる負圧アクチュエータ１１を設ける。

さらに、負圧アクチュエータ１１は、その内部の負圧導入室１２を、バルブを介して、図示しない負圧供給源に接続するものとし、また、負圧導入室１２の内部には、底板１０および、負圧アクチュエータ１１のダイヤフラム押圧部分のそれぞれに着座させた、例えばコイルばねとすることができるばね手段１３を配設する。
リターンスプリングとしてのこのばね手段１３は、ダイヤフラム４が第一の制限通路８の開口端を閉止する向きの押圧力を常時発生させるべく機能する。

ところで、このような負圧アクチュエータ１１においてより好ましくは、所要の負圧および大気圧が供給される負圧導入室１２を、負圧アクチュエータ１１の中央部分に位置してばね手段１３の着座を許容する、底板１０と、筒状部材２の周りに内周縁を気密に固着されて、外周縁を、剛性の筒状部材２と一体になる、または、製造上もしくは、組み付け上の都合によってその筒状部材２とは別体に構成することもできる、底板付きの筒状部材の内周面に気密に連結した、ゴム材料等からなる可塑性膜とで構成することができる。

また、この仕切部材５の主液室側には弾性部材からなるメンブラン１４を配置する。
メンブラン１４の外周側で、仕切部材５の主液室側に突出した、円筒状の円筒部材１５を設ける。

そしてこの防振装置では、メンブラン１４の主液室側とは反対側に空気室１６を設け、この空気室１６を大気に連通させる連絡路１７を設け、その連絡路の開放、遮断を司る電磁弁１８を設ける。

ここで、電磁弁１８は、例えばコイルを収納したコイル収納体がチューブを介して連結され、プランジャーの基端側とコイル収納体内に設置された吸引子との間には、スプリングが配置されて、チューブ内を、プランジャーが移動可能に配置される。そして電磁弁１８のコイルへ所定の電圧を印加した場合には、プランジャーがコイルの発生する電磁力によって吸引子側に吸引され、プランジャーの先端のパッキンが逃げて開口部が開放される。

このような防振装置にあっては、自動車用エンジンのアイドル振動の下では、負圧アクチュエータ１１を作動させて負圧導入室１２内へ負圧供給源から負圧を導入して、ばね手段１３のばね力に抗して、気密室部分とダイヤフラム押圧部分との一体構造体を、図１に示すところでは、第一の制限通路９に対して下降変位させる。
これにより、ダイヤフラム４は、それ自体および内部封入液体の重量に基づいて、第一の制限通路８の開口端から、図１に示すように離隔変位することになるので、自動車用エンジンのアイドル振動の下では、主および副液室６，７内の液体が、その制限通路８を経て高圧側から低圧側へ流動することになり、この結果として、所定の容積をもつ第一の制限通路８内に、流動抵抗、所定の周波数での液柱共振等が発生することに基づき、アイドル振動の有効なる減衰が行われることになる。一方、第二の制限通路９では、このアイドル振動時のような、シェイク振動（５〜２０Ｈｚ）より高周波の振動に対しては、いわゆる目詰まり状態となるので、両液室内の液体の、その制限通路９を流動は阻止されることになる。

また、電磁弁１８を遮断して、メンブラン１４のバネ剛性を上昇させて、自由な変形が阻止されることにより、主と副液室６，７との間での、第一の制限通路８を通じての流体の流動が、極めて有効に惹起され得ることとなり、この第一の制限通路８を通じて流動せしめられる流体の共振作用に基づいて、優れた振動減衰効果が発揮され得るのである。

図２（ａ）は、本発明の防振装置の他の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。
車両の走行時の、５〜２０Ｈｚのシェイク振動（低周波大振幅（０．５〜１ｍｍ）の振動）の入力に対しては、図２に示すように、負圧アクチュエータ１１の負圧導入室１２に大気圧を導入して、そのアクチュエータ１１の、気室部分とダイヤフラムとの一体構造体を、内蔵ばね手段１３作用の下で、第一の制限通路８に対して上昇変位させて、負圧アクチュエータ１１の押圧部分をもって、ダイヤフラム４を、第一の制限通路８の副液室側の開口端の周りに全周にわたって押圧支持してその開口端を実質的に閉止して第一の制限通路８を通る液体の流動を阻止するとともに、電磁弁１８を開放して、メンブラン１４のばね剛性を低減させる。これにより、両液室内の液体を、第二の制限通路９を経て高圧側から低圧側へ流動し、またダイヤフラム４のアクチュエータ囲繞域の外側部分の自由な変形下で流動させることにより、この第二の制限通路９のチューニング周波数での、所定の容積をもつ第二の制限通路内に、流動抵抗、所定の周波数での液柱共振等が発生することに基づき、その通路内の液体の液柱共振等に基づいて、シェイク振動を効果的に減衰するとともに、低動ばね化することができる。
また、５０〜１００Ｈｚのこもり音振動（小振幅０．０１〜０．１ｍｍ）の入力に対しては、メンブラン１４のばね剛性を低減することにより、例えば、メンブラン１４および円筒部材１５のチューニング周波数での、十分な低動ばね化を実現することができる。

図３（ａ）は、本発明の防振装置の他の実施状態を示す図であり、（ｂ）はこの実施状態の低動ばね化を模式的に例示するグラフである。
車両の定常走行から加速への移行の加速時振動（高周波１００〜２００Ｈｚ、小振幅０．０１〜０，１ｍｍ）の入力に対しては、ダイヤフラム４をもって、第一の制限通路８の開口端を、図２に示す場合と同様に閉止するとともに、電磁弁１８を遮断して、メンブラン１４のバネ剛性を上昇させることにより、このメンブラン１４の共振をより高周波側で発生させ、十分な低動ばね化を実現することができる。第二の制限通路９では、この振動時のような、高周波の振動に対しては、いわゆる目詰まり状態となるので、両液室内の液体の、その制限通路９を流動は阻止されることになる。

このような防振装置は、車速センサーやエンジン回転数センサー等、例えば、エンジンの回転数２５００ｒｐｍを加速時とする信号により、電磁弁および負圧弁を制御することができる。

１，５１コア部材
２，５２筒状部材
３，５３弾性部材
４，５４メンブラン
５，５５仕切部材
６，５６主液室
７，５７副液室
８，５８第一の制限通路
９，５９第二の制限通路
１０底板
１１負圧アクチュエータ
１２気密空気室
１３ばね手段
１４，６４メンブラン
１５円筒部材
１６空気室
１７連絡路
１８電磁弁
６１空気圧式アクチュエータ
６６作用空気室

Claims

振動発生側部材もしくは振動伝達側部材のいずれか一方側に連結されるコア部材および、他方側に連結される筒状部材のそれぞれを設け、コア部材の外周面と、筒状部材の一方の端部分内周面とを、弾性部材により全周にわたって液密に連結するとともに、筒状部材の他端をダイヤフラムによって液密に封止し、少なくとも、このダイヤフラムと、筒状部材および弾性部材とで囲繞される空間を、液体を封入した流体室とし、この流体室を、仕切部材をもって、弾性部材側に位置する主液室と、ダイヤフラム側に位置する副液室とに区画し、それらの両液室を、振動の減衰をもたらす第一の制限通路および、第一の制限通路と異なる振動の減衰をもたらす第二の制限通路のそれぞれで、相互に独立させて連通させ、筒状部材の他端側に、前記ダイヤフラムを、第一の制限通路の開口端を閉止する位置と、開放する位置の間にわたって変位させる負圧アクチュエータを設け、仕切部材の主液室側に、弾性部材からなるメンブランを配置してなる防振装置において、
前記メンブランの主液室側とは反対側に空気室を設け、この空気室を大気に連通させる連絡路を設け、その連絡路の開放、遮断を司る電磁弁を設けたことを特徴とする防振装置。
前記第一の制限通路を、アイドリング振動の減衰をもたらす通路と、前記第二の制限通路をエンジンシェイク振動の減衰をもたらす通路としてからなる請求項１に記載の防振装置。
請求項１または２に記載の防振装置の使用方法であって、
負圧アクチュエータで第一の制限通路の開口端を閉止した状態で、
定速走行時に電磁弁を開放状態にして、加速走行時に電磁弁を遮断状態にしてなる防振装置の使用方法。